(57)【要約】【課題】バイオマス原料におけるアルカリ金属や塩素などの腐食性元素の残留量を低減する、バイオマス原料の洗浄装置を提供する。【解決手段】液体を貯留して、前記液体が流れ方向Ｌに沿って流れるように構成された、流れ方向Ｌの上流側に位置する上流側洗浄槽４１，４２および流れ方向Ｌの下流側に位置する下流側洗浄槽４２，４３と、上流側洗浄槽４１，４２および下流側洗浄槽４２，４３のそれぞれに配置されて、バイオマス原料２を撹拌しながら搬送方向Ｃに搬送する槽内搬送デバイス５０と、上流側洗浄槽４１，４２と下流側洗浄槽４２，４３との間を跨ぐように配置されて、バイオマス原料２を下流側洗浄槽４２，４３から上流側洗浄槽４１，４２に搬送する槽間搬送デバイス５０とを備え、液体が、上流側洗浄槽４１，４２とにおける流れ方向Ｌの上流側で供給され、液体の流れ方向Ｌが、搬送方向Ｃと逆向きである。【選択図】図２
2020093227.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を貯留して、前記液体が流れ方向に沿って流れるように構成された、前記流れ方向の上流側に位置する上流側洗浄槽および前記流れ方向の下流側に位置する下流側洗浄槽と、
前記上流側洗浄槽および前記下流側洗浄槽のそれぞれに配置されて、バイオマス原料を撹拌しながら搬送方向に搬送する槽内搬送デバイスと、
前記上流側洗浄槽と前記下流側洗浄槽との間を跨ぐように配置されて、前記バイオマス原料を前記下流側洗浄槽から前記上流側洗浄槽に搬送する槽間搬送デバイスとを備え、
前記液体が、前記上流側洗浄槽における前記流れ方向の上流側で供給され、前記液体の前記流れ方向が、前記搬送方向と逆向きであることを特徴とする、バイオマス原料の洗浄装置。
【請求項２】
前記上流側洗浄槽および前記下流側洗浄槽が、隣接して配置され、前記上流側洗浄槽からオーバーフローした前記液体が、前記下流側洗浄槽に対して上方から流入するように構成されていることを特徴とする、請求項１に記載のバイオマス原料の洗浄装置。
【請求項３】
前記槽内搬送デバイスに対して前記流れ方向の下流側には、堰き止め部が設けられており、前記堰き止め部の上端部が液面よりも上方に位置するとともに、前記堰き止め部の下端部が前記上流側洗浄槽および前記下流側洗浄槽の底部から離間していることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載のバイオマス原料の洗浄装置。
【請求項４】
前記槽内搬送デバイスが、回転駆動される回転軸から径方向外側に延びる羽根を有する羽根車であることを特徴とする、請求項１から請求項３のいずれか一つに記載のバイオマス原料の洗浄装置。
【請求項５】
前記羽根が、前記液体が通過可能である開口部を有することを特徴とする、請求項４に記載のバイオマス原料の洗浄装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、バイオマス原料の洗浄装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
植物系のバイオマス原料（以下、単に「バイオマス原料」という。）は、ボイラーなどの熱源において、石炭に代表される固体燃料の代替燃料として利用したり、固体燃料と混焼して利用したりすることが検討されている。
【０００３】
バイオマス原料は、一般に、含水量が多いので、そのまま燃焼させると発熱量が低くなる。また、バイオマス原料は、主成分が繊維質であるため、破砕性も悪い。そのため、バイオマス原料をトレファクション（Torrefaction）処理することで燃料化することが検討されている。
【０００４】
トレファクション処理は、半炭化処理とも呼ばれ、バイオマス原料を無酸素雰囲気または低酸素雰囲気で２００℃〜３００℃で加熱することにより、揮発性有機化合物が熱分解ガスとして分解して抜けた、炭素成分の多い物質を作り出す。トレファクション処理によって得られたトレファクション燃料は、エネルギー密度が高くなり、粉砕性や耐水性が向上するので、石炭の代替燃料としての利用や石炭との混焼が想定されている。 
【０００５】
トレファクション処理においては、木くずや間伐材や樹皮チップや建築廃材などが、通常、バイオマス原料として利用されている。通常のバイオマス原料は、アルカリ金属や塩素などの腐食性元素の含有量が少ないものの、腐食性元素を含む異物が付着している場合もある。バイオマス原料の乾燥処理前に何らの処理も行うことなく、トレファクション処理に供されると、通常のバイオマス原料であっても、ボイラーなどの熱源の耐火物や伝熱管を腐食させるおそれがある。
【０００６】
ゴムの木の廃材や竹や雑草類などの低質のバイオマス原料は、アルカリ金属や塩素などの腐食性元素を、通常のバイオマス原料と比較して高濃度で含んでいる。そのため、低質のバイオマス原料は、ボイラーなどの熱源の耐火物や伝熱管を腐食させる。低質のバイオマス原料は、燃料としては不向きであると考えられているが、低質のバイオマス原料でも利用可能となると、トレファクション燃料の製造コストの低減が可能になる。
【０００７】
特許文献１は、回転撹拌式のドラムウォッシャーを用いて、塩素含有量が多いパーム油副産物を水洗することによって、塩素含有量を下げる（脱塩する）、バイオマス燃料の製造方法を開示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】ＷＯ２０１７／０１４０２８
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記特許文献１は、バイオマス燃料の製造方法における一工程として水洗脱塩工程を開示するだけであり、水洗脱塩工程を実行するための構成や装置については何も言及していない。
【００１０】
そこで、この発明の課題は、バイオマス原料におけるアルカリ金属や塩素などの腐食性元素の残留量を低減する、バイオマス原料の洗浄装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するため、この発明の一態様に係るバイオマス原料の洗浄装置は、
液体を貯留して、前記液体が流れ方向に沿って流れるように構成された、前記流れ方向の上流側に位置する上流側洗浄槽および前記流れ方向の下流側に位置する下流側洗浄槽と、
前記上流側洗浄槽および前記下流側洗浄槽のそれぞれに配置されて、バイオマス原料を撹拌しながら搬送方向に搬送する槽内搬送デバイスと、
前記上流側洗浄槽と前記下流側洗浄槽との間を跨ぐように配置されて、前記バイオマス原料を前記下流側洗浄槽から前記上流側洗浄槽に搬送する槽間搬送デバイスとを備え、
前記液体が、前記上流側洗浄槽における前記流れ方向の上流側で供給され、前記液体の前記流れ方向が、前記搬送方向と逆向きであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
この発明によれば、上流側洗浄槽および下流側洗浄槽のそれぞれにおいて、バイオマス原料が槽内搬送デバイスによって液体中で撹拌されながら洗浄される。槽間搬送デバイスによって、上流側洗浄槽と下流側洗浄槽との間で液体が混ざることを防止できる。液体の流れ方向が、バイオマス原料の搬送方向と逆向きであるため、流れ方向の上流側ほど、液体が清浄であるので、上流側洗浄槽は下流側洗浄槽よりも清浄な液体で洗浄できる。搬送方向下流側に位置する上流側洗浄槽においては、より清浄な液体によってバイオマス原料が洗浄されるので、バイオマス原料におけるアルカリ金属や塩素などの腐食性元素の残留量を効果的に低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】トレファクション燃料製造システムのブロック図である。
【図２】一実施形態に係るバイオマス原料の洗浄装置を説明する図である。
【図３】洗浄装置の槽内搬送デバイスを模式的に説明する断面図である。
【図４】図３に示した槽内搬送デバイスの一部を示す正面図である。
【図５】槽内搬送デバイスの変形例を模式的に説明する一部断面図である。
【図６】槽内搬送デバイスの別の変形例を模式的に説明する一部断面図である。
【図７】洗浄装置の槽間搬送デバイスを模式的に説明する断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照しながら、この発明に係るバイオマス原料２の洗浄装置６の実施の形態を説明するが、まずは、バイオマス原料２の洗浄装置６が使用されるトレファクション燃料製造システム１を説明する。
【００１５】
〔トレファクション燃料製造システム〕
図１を参照しながら、トレファクション燃料製造システム１を説明する。図１は、トレファクション燃料製造システム１のブロック図である。
【００１６】
図１に示すように、トレファクション燃料製造システム１は、植物系のバイオマス原料２（以下、単に「バイオマス原料２」という。）からトレファクション燃料２０を製造するためのものである。バイオマス原料２は、一般に、含水量が高いので、そのまま燃焼させると発熱量が低く、主成分が繊維質であるため、破砕性も悪い。そこで、トレファクション燃料製造システム１を用いて、バイオマス原料２からトレファクション燃料２０が製造される。
【００１７】
バイオマス原料２は、木くずや間伐材や樹皮チップや建築廃材などの通常タイプのものと、ゴムの木の廃材や竹や雑草類などの低質タイプのものとに分類することができる。低質タイプのものは、アルカリ金属（カリウムやナトリウム）や塩素などの腐食性元素を、通常タイプのものと比較して高濃度で含むため、ボイラーなどの熱源の耐火物や伝熱管を腐食させる。通常のバイオマス原料２は、アルカリ金属や塩素などの腐食性元素の含有量が少ないものの、腐食性元素を含む異物が付着している場合もある。
【００１８】
図１に例示するトレファクション燃料製造システム１は、破砕装置４と、洗浄装置６と、乾燥装置８と、トレファクション装置１０と、冷却装置１２と、微粉砕装置１４と、ペレット製造装置１６と、空冷装置１８と、図示しない熱風発生装置とを備える。
【００１９】
バイオマス原料２は、バイオマスラインＭ１を通じて破砕装置４に供給される。破砕装置４は、バイオマス原料２に対して粉砕、破砕、裁断、摩砕などの機械的な処理を行う。破砕装置４は、例えば、一軸破砕機、二軸破砕機、ハンマークラッシャー、リファイナー、ニーダーなどである。破砕装置４によって、バイオマス原料２は、例えば、長さが約３０ｍｍから約４０ｍｍのチップに破砕されて、トレファクション用チップに加工される。
【００２０】
粉砕されたチップ状のバイオマス原料２は、バイオマスラインＭ３を通じて洗浄装置６に供給される。洗浄装置６は、バイオマス原料２を、洗浄槽４０に貯留された洗浄用の液体（以下、単に「液体」という。）で洗浄する。洗浄に使用される液体として、例えば水が用いられる。液体は、バイオマス原料２に含まれるかまたはバイオマス原料２に付着しているアルカリ金属（カリウムやナトリウム）や塩素などの腐食性元素を溶出させて、腐食性元素の残留量を減らす。好ましくは、腐食性元素の溶出を促進するために、液体が約８０℃から約１００℃に加熱される。洗浄に使用される液体は、熱風発生装置によって発生した高温の熱風との熱交換によって加熱される。洗浄装置６は、図２に示すように、洗浄槽４０と、洗浄槽４０に投入されたバイオマス原料２を搬送する槽内搬送デバイス５０および槽間搬送デバイス６０を有する。
【００２１】
洗浄されたバイオマス原料２は、バイオマスラインＭ４を通じて乾燥装置８に供給される。乾燥装置８は、洗浄されたバイオマス原料２を加熱乾燥する。乾燥装置８は、例えば、コンベヤ上に載置されたバイオマス原料２に高温のガスを供給することによって乾燥させるコンベヤ式や、ロータリーキルン式にすることができる。乾燥用ガスとして、熱風発生装置によって発生した高温の熱風が用いられる。乾燥装置８は、間接加熱または直接加熱の何れでもよい。
【００２２】
乾燥されたバイオマス原料２は、バイオマスラインＭ５を通じてトレファクション装置１０に供給される。トレファクション装置１０は、バイオマス原料２を例えば無酸素雰囲気または低酸素雰囲気で間接加熱することによって炭素成分の多いトレファクション燃料２０を製造する。トレファクション装置１０は、例えば、内側シェル部と、内側シェル部の外周に位置する外周加熱部とを有する外熱式ロータリーキルンである。内側シェル部は、図示しない回転駆動モータによって、回転する。内側シェル部に投入されたバイオマス原料２は、外周加熱部によって約２００℃〜約３００℃に、好ましくは約２５０℃〜約３００℃に間接加熱される。外周加熱部は、熱風発生装置によって発生した高温の熱風と熱交換される熱媒体によって加熱される。バイオマス原料２をトレファクション装置１０で間接加熱することによって、トレファクション燃料２０が作製される。
【００２３】
トレファクション燃料２０は、トレファクションラインＭ８を通じて冷却装置１２に供給される。冷却装置１２は、トレファクション装置１０によって製造されたトレファクション燃料２０を間接冷却する。冷却装置１２は、例えば、内側シェル部と、内側シェル部の外周に位置する外周冷却部とを有する。内側シェル部は、図示しない回転駆動モータによって、回転する。内側シェル部には、窒素ガスのような不活性ガスが供給される。内側シェル部に投入されたトレファクション燃料２０は、外周冷却部によって間接冷却される。冷却装置１２によって、高温のトレファクション燃料２０が、発火したり酸化したりすることを防止できる。外周冷却部の冷却に使用された液体は、洗浄装置６で使用される液体として利用される。
【００２４】
冷却されたトレファクション燃料２０は、トレファクションラインＭ９を通じて微粉砕装置１４に供給される。微粉砕装置１４は、冷却されたトレファクション燃料２０を微粉砕する。トレファクション燃料２０を微粉砕することによって、圧縮密度が高くなる。微粉砕されたトレファクション燃料２０は、トレファクションラインＭ１０を通じてペレット製造装置１６に供給される。ペレット製造装置１６は、微粉砕されたトレファクション燃料２０から、ペレット状のトレファクション燃料２０に成形する。トレファクション燃料２０をペレット状に成形することにより、トレファクション燃料２０のハンドリング性が向上する。ペレット状に成形されたトレファクション燃料２０は、トレファクションラインＭ１１を通じて空冷装置１８に供給され、空冷装置１８によって空冷される。空冷されたトレファクション燃料２０は、トレファクションラインＭ１２を通じて、袋詰めなどの梱包作業に供される。このようにして得られたトレファクション燃料２０は、石炭の代替燃料として利用したり、石炭との混焼に利用したりすることができる。
【００２５】
〔バイオマス原料の洗浄装置〕
図２から図７を参照しながら、一実施形態に係るバイオマス原料２の洗浄装置６を説明する。図２は、一実施形態に係るバイオマス原料２の洗浄装置６を説明する図である。図３は、洗浄装置６の槽内搬送デバイス５０を模式的に説明する断面図である。図４は、図３に示した槽内搬送デバイス５０の一部を示す正面図である。図５は、槽内搬送デバイス５０の変形例を模式的に説明する一部断面図である。図６は、槽内搬送デバイス５０の別の変形例を模式的に説明する一部断面図である。図７は、洗浄装置６の槽間搬送デバイス６０を模式的に説明する断面図である。なお、洗浄槽４０において液体が流れる流れ方向Ｌを基準として、流れ方向Ｌの上流側を単に上流側と言い、流れ方向Ｌの下流側を単に下流側と言う。
【００２６】
図２に示すように、洗浄装置６は、複数の洗浄槽４０と、槽内搬送デバイス５０と、槽間搬送デバイス６０と、槽外搬送デバイス６４と、液体供給部３５と、供給部３８と、回収容器３９とを備える。図２に例示した洗浄装置６では、３つの洗浄槽４０と、３つの槽内搬送デバイス５０と２つの槽間搬送デバイス６０とが、配設されている。後述するように、槽内搬送デバイス５０は例えば羽根車であり、槽間搬送デバイス６０は例えばコンベヤである。
【００２７】
洗浄槽４０として、上流側から順に、第１洗浄槽４１と第２洗浄槽４２と第３洗浄槽４３とが配設されている。第１洗浄槽４１と第２洗浄槽４２との間では、第１洗浄槽４１が上流側洗浄槽であり、第２洗浄槽４２が下流側洗浄槽である。第２洗浄槽４２と第３洗浄槽４３との間では、第２洗浄槽４２が上流側洗浄槽であり、第３洗浄槽４３が下流側洗浄槽である。すなわち、上流側洗浄槽および下流側洗浄槽の関係は、相対的なものである。第１洗浄槽４１、第２洗浄槽４２および第３洗浄槽４３には、それぞれ、第１槽内液Ｗ１、第２槽内液Ｗ２および第３槽内液Ｗ３が貯留される。
【００２８】
槽内搬送デバイス５０は、対応する洗浄槽４０に配置される。すなわち、第１洗浄槽４１、第２洗浄槽４２および第３洗浄槽４３のそれぞれには、第１槽内搬送デバイス５１、第２槽内搬送デバイス５２および第３槽内搬送デバイス５３が配設されている。槽間搬送デバイス６０は、隣接配置された２つの洗浄槽４０の間を跨ぐように配置される。すなわち、第１洗浄槽４１と第２洗浄槽４２との間を跨ぐように第１槽間搬送デバイス６１が配設され、第２洗浄槽４２と第３洗浄槽４３との間を跨ぐように第２槽間搬送デバイス６２が配設されている。
【００２９】
洗浄槽４０は、上下方向に延びる壁と、横方向に延びる底部３７とによって画定されるとともに、上方が開放された有底形状をしている。洗浄槽４０は、平面視で多角形形状をしており、例えば、平面視で矩形形状をしている。図２に示した洗浄装置６における上下方向に延びる壁は、上流壁３１、第１隔壁３２、第２隔壁３３および下流壁３４である。第１洗浄槽４１は、上流壁３１と第１隔壁３２と底部３７とによって画定されている。第２洗浄槽４２は、第１隔壁３２と第２隔壁３３と底部３７とによって画定されている。第３洗浄槽４３は、第２隔壁３３と下流壁３４と底部３７とによって画定されている。
【００３０】
第１洗浄槽４１の上流側には、液体供給部３５が設けられており、液体供給部３５を通じて液体が供給されることによって、第１槽内液Ｗ１が第１洗浄槽４１に貯留される。第１槽内液Ｗ１は、流れ方向Ｌに沿って、すなわち、液体供給部３５から第１隔壁３２に向けて流れる。液体供給部３５から供給される液体の量は、第１洗浄槽４１の容積に対して多くないので、第１槽内液Ｗ１、第２槽内液Ｗ２および第３槽内液Ｗ３はゆっくりと流れる。また、バイオマス原料２の比重は、液体の比重よりも小さいので、バイオマス原料２は、第１槽内液Ｗ１、第２槽内液Ｗ２および第３槽内液Ｗ３の各液面に浮遊する。
【００３１】
槽外搬送デバイス６４が、第１洗浄槽４１と、第１洗浄槽４１の上流側に形成される上流領域４５とを跨ぐように、傾斜して配置されている。すなわち、槽外搬送デバイス６４は、上流領域４５および第１洗浄槽４１の境界を画定する上流壁３１の上方において、傾斜して配置されている。上流領域４５の下部には、回収容器３９が配置されている。槽外搬送デバイス６４の下流側後部が、第１槽内液Ｗ１の中に浸漬しているとともに、槽外搬送デバイス６４の上流側前部が、上流壁３１の上方を越えて、上流領域４５の上方に位置している。したがって、槽外搬送デバイス６４が、流れ方向Ｌの下流側に向かって後下がりに傾斜している。
【００３２】
槽外搬送デバイス６４の下流側後部の下流側には、第１槽内搬送デバイス５１が配設されている。第１槽内搬送デバイス５１の下部が、第１槽内液Ｗ１の中に浸漬している。第１槽内搬送デバイス５１の下流側には、堰き止め部３６が配設されている。それにより、バイオマス原料２が、下流側の第２洗浄槽４２へ落下することを防止している。堰き止め部３６は、第１槽内搬送デバイス５１と接触しない程度に、第１槽内搬送デバイス５１の近傍に配置されている。当該構成によれば、堰き止め部３６と第１槽内搬送デバイス５１との間で、バイオマス原料２が滞留することを防止できる。
【００３３】
堰き止め部３６は、堰き止め部３６の上端部が、第１槽内液Ｗ１の液面よりも上方に位置するとともに、堰き止め部３６の下端部が第１洗浄槽４１の底部３７から離間している。堰き止め部３６の上部が第１槽内液Ｗ１の液面から露出しているので、第１槽内液Ｗ１の液面に浮遊するバイオマス原料２を堰き止めることができる。それとともに、堰き止め部３６の下端部と底部３７との間に液中間隙があるので、第１槽内液Ｗ１が液中間隙を潜って下流側に流れることができる。
【００３４】
第１洗浄槽４１の下流側の第１槽内液Ｗ１が、オーバーフローによって第２洗浄槽４２の上流側に対して上方から流入する。例えば、第１隔壁３２を上流壁３１よりも低くすることにより、第１槽内液Ｗ１が第１隔壁３２の上端を越えてオーバーフローすることができる。また、上流壁３１と第１隔壁３２とを同じ高さにしておいて、第１隔壁３２の上端よりも下方にオーバーフロー貫通孔（図示せず）を設けることができる。これにより、第１槽内液Ｗ１が第１隔壁３２のオーバーフロー貫通孔を通じてオーバーフローすることができる。当該構成によれば、ポンプのような流体機械を用いることなく、第１洗浄槽４１の液体を第２洗浄槽４２に供給できるとともに、第１洗浄槽４１と第２洗浄槽４２との間で液体が混ざることを防止できる。
【００３５】
第１槽内液Ｗ１のオーバーフローによって、第２洗浄槽４２の上流側には、液体が供給される。これにより、第２槽内液Ｗ２が第２洗浄槽４２に貯留される。第２槽内液Ｗ２は、流れ方向Ｌに沿って、すなわち、第１隔壁３２から第２隔壁３３に向けて、流れる。
【００３６】
第１槽間搬送デバイス６１が、第２洗浄槽４２と第１洗浄槽４１とを跨ぐように、傾斜して配置されている。すなわち、第１槽間搬送デバイス６１は、第１洗浄槽４１および第２洗浄槽４２の境界を画定する第１隔壁３２の上方において、傾斜して配置されている。第１槽間搬送デバイス６１の下流側後部が、第２槽内液Ｗ２の中に浸漬しているとともに、第１槽間搬送デバイス６１の上流側前部が、第１隔壁３２の上方を越えて、第１洗浄槽４１の下流側上方に位置している。したがって、第１槽間搬送デバイス６１が、流れ方向Ｌの下流側に向かって後下がりに傾斜している。
【００３７】
第１槽間搬送デバイス６１の下流側後部の下流側には、第２槽内搬送デバイス５２が配設されている。第２槽内搬送デバイス５２の下部が、第２槽内液Ｗ２の中に浸漬している。第２槽内搬送デバイス５２の下流側には、堰き止め部３６が配設されている。それにより、バイオマス原料２が、下流側の第３洗浄槽４３へ落下することを防止している。堰き止め部３６は、第２槽内搬送デバイス５２と接触しない程度に、第２槽内搬送デバイス５２の近傍に配置されている。当該構成によれば、堰き止め部３６と第２槽内搬送デバイス５２との間で、バイオマス原料２が滞留することを防止できる。
【００３８】
堰き止め部３６は、堰き止め部３６の上端部が、第２槽内液Ｗ２の液面よりも上方に位置するとともに、堰き止め部３６の下端部が第２洗浄槽４２の底部３７から離間している。堰き止め部３６の上部が第２槽内液Ｗ２の液面から露出しているので、第２槽内液Ｗ２の液面に浮遊するバイオマス原料２を堰き止めることができる。それとともに、堰き止め部３６の下端部と底部３７との間に液中間隙があるので、第２槽内液Ｗ２の液体が液中間隙を潜って下流側に流れることができる。
【００３９】
第２洗浄槽４２の下流側の第２槽内液Ｗ２が、オーバーフローによって第３洗浄槽４３の上流側に対して上方から流入する。例えば、第２隔壁３３を第１隔壁３２よりも低くすることにより、第２槽内液Ｗ２が第２隔壁３３の上端を越えてオーバーフローすることができる。また、第１隔壁３２と第２隔壁３３とを同じ高さにしておいて、第２隔壁３３の上端よりも下方にオーバーフロー貫通孔（図示せず）を設けることができる。これにより、第２槽内液Ｗ２が第２隔壁３３のオーバーフロー貫通孔を通じてオーバーフローすることができる。当該構成によれば、ポンプのような流体機械を用いることなく、第２洗浄槽４２の液体を第３洗浄槽４３に供給できるとともに、第２洗浄槽４２と第３洗浄槽４３との間で液体が混ざることを防止できる。
【００４０】
第２槽内液Ｗ２のオーバーフローによって、第３洗浄槽４３の上流側には、液体が供給される。これにより、第３槽内液Ｗ３が第３洗浄槽４３に貯留される。第３槽内液Ｗ３は、流れ方向Ｌに沿って、すなわち、第２隔壁３３から下流壁３４に向けて、流れる。
【００４１】
第２槽間搬送デバイス６２が、第３洗浄槽４３と第２洗浄槽４２とを跨ぐように、傾斜して配置されている。すなわち、第２槽間搬送デバイス６２は、第２洗浄槽４２および第３洗浄槽４３の境界を画定する第２隔壁３３の上方において、傾斜して配置されている。第２槽間搬送デバイス６２の下流側後部が、第３槽内液Ｗ３の中に浸漬しているとともに、第２槽間搬送デバイス６２の上流側前部が、第２隔壁３３の上方を越えて、第２洗浄槽４２の下流側上方に位置している。したがって、第２槽間搬送デバイス６２が、流れ方向Ｌの下流側に向かって後下がりに傾斜している。
【００４２】
第２槽間搬送デバイス６２の下流側後部の下流側には、第３槽内搬送デバイス５３が配設されている。第３槽内搬送デバイス５３の下部が、第３槽内液Ｗ３の中に浸漬している。第３槽内搬送デバイス５３の下流側には、堰き止め部３６が配設されている。それにより、バイオマス原料２が、下流側の下流領域４６へ落下することを防止している。堰き止め部３６は、第３槽内搬送デバイス５３と接触しない程度に、第３槽内搬送デバイス５３の近傍に配置されている。当該構成によれば、堰き止め部３６と第３槽内搬送デバイス５３との間で、バイオマス原料２が滞留することを防止できる。
【００４３】
堰き止め部３６は、堰き止め部３６の上端部が、第３槽内液Ｗ３の液面よりも上方に位置するとともに、堰き止め部３６の下端部が第３洗浄槽４３の底部３７から離間している。堰き止め部３６の上部が第３槽内液Ｗ３の液面から露出しているので、第３槽内液Ｗ３の液面に浮遊するバイオマス原料２を堰き止めることができる。それとともに、堰き止め部３６の下端部と底部３７との間に液中間隙があるので、第３槽内液Ｗ３の液体が液中間隙を潜って下流側に流れることができる。
【００４４】
第３洗浄槽４３の下流側の第３槽内液Ｗ３が、オーバーフローによって下流領域４６に排出される。例えば、下流壁３４を第２隔壁３３よりも低くすることにより、第３槽内液Ｗ３が下流壁３４の上端を越えてオーバーフローすることができる。また、第２隔壁３３と下流壁３４とを同じ高さにしておいて、下流壁３４の上端よりも下方にオーバーフロー貫通孔（図示せず）を設けることができる。これにより、第３槽内液Ｗ３が、下流壁３４のオーバーフロー貫通孔を通じてオーバーフローすることができる。下流領域４６に排出された液体は、液体供給部３５から供給される液体の予熱に使用されたあと、廃棄される。
【００４５】
第１洗浄槽４１と第２洗浄槽４２と第３洗浄槽４３とにおいて液面差を設けることによって、液体が下流側洗浄槽から上流側洗浄槽への逆流が防止され、液体が流れ方向Ｌに沿って流れることができる。流れ方向Ｌの上流側に位置する洗浄槽４０ほど、液体が清浄であり、バイオマス原料２も洗浄によって清浄になっているので、いずれの洗浄槽４０においても流れ方向Ｌの上流側ほど、液体が清浄である。
【００４６】
壁の高さを、上流壁３１＞第１隔壁３２＞第２隔壁３３＞下流壁３４にすることによって、液体が壁の上端を越えるオーバーフローを形成できる。また、壁に設けられたオーバーフロー貫通孔の高さを、第１隔壁３２＞第２隔壁３３＞下流壁３４にすることによって、液体がオーバーフロー貫通孔を介して流れ落ちるオーバーフローを形成できる。
【００４７】
バイオマス原料２は、供給部３８によって第３洗浄槽４３に供給される。供給部３８は、コンベヤであり、第３洗浄槽４３の上方に配設されている。バイオマス原料２は、第３洗浄槽４３での堰き止め部３６と第３槽内搬送デバイス５３との間に供給されて、第３槽内液Ｗ３の液面に浮遊する。
【００４８】
浮遊するバイオマス原料２が、第３槽内搬送デバイス５３によって、第３槽内液Ｗ３の中で撹拌されながら液中を潜って搬送方向Ｃに搬送される。バイオマス原料２の搬送方向Ｃは、液体の流れ方向Ｌと逆向きである。搬送方向Ｃに搬送される過程で、バイオマス原料２が撹拌・洗浄される。撹拌・洗浄後のバイオマス原料２は、第３槽内液Ｗ３の液面に浮遊する。
【００４９】
第３槽内搬送デバイス５３で撹拌・洗浄されたバイオマス原料２は、第３槽内搬送デバイス５３の搬送力によって、液体の流れに抗しながら第２槽間搬送デバイス６２に搬送される。前述のように各洗浄槽４０での液体の流速は遅く、そして、バイオマス原料２が下流側から次々と搬送されてバイオマス原料２同士が押し合うので、バイオマス原料２が上流側に移動する。第２槽間搬送デバイス６２の下流側後部が、第３槽内液Ｗ３の中に浸漬しているので、第３槽内液Ｗ３の液面に浮遊するバイオマス原料２が、第２槽間搬送デバイス６２によってすくい上げられる。
【００５０】
すくい上げられたバイオマス原料２は、第２槽間搬送デバイス６２によって第２洗浄槽４２の下流側の上方に搬送される。上方に搬送されたバイオマス原料２は、第２洗浄槽４２での堰き止め部３６と第２槽内搬送デバイス５２との間に供給されて、第２槽内液Ｗ２の液面に浮遊する。
【００５１】
浮遊するバイオマス原料２が、第２槽内搬送デバイス５２によって、第２槽内液Ｗ２の中で撹拌されながら液中を潜って搬送方向Ｃに搬送される。搬送方向Ｃに搬送される過程で、バイオマス原料２が撹拌・洗浄される。撹拌・洗浄後のバイオマス原料２は、第２槽内液Ｗ２の液面に浮遊する。
【００５２】
第２槽内液Ｗ２の液面に浮遊するバイオマス原料２は、第２槽内搬送デバイス５２の搬送力によって、液体の流れに抗しながら第１槽間搬送デバイス６１に搬送される。第１槽間搬送デバイス６１の下流側後部が、第２槽内液Ｗ２の中に浸漬しているので、第２槽内液Ｗ２の液面に浮遊するバイオマス原料２が、第１槽間搬送デバイス６１によってすくい上げられる。
【００５３】
すくい上げられたバイオマス原料２は、第１槽間搬送デバイス６１によって第１洗浄槽４１の下流側の上方に搬送される。上方に搬送されたバイオマス原料２は、第１洗浄槽４１での堰き止め部３６と第１槽内搬送デバイス５１との間に供給されて、第１槽内液Ｗ１の液面に浮遊する。
【００５４】
浮遊するバイオマス原料２が、第１槽内搬送デバイス５１によって、第１槽内液Ｗ１の中で撹拌されながら液中を潜って搬送方向Ｃに搬送される。搬送方向Ｃに搬送される過程で、バイオマス原料２が撹拌・洗浄される。撹拌・洗浄後のバイオマス原料２は、第１槽内液Ｗ１の液面に浮遊する。
【００５５】
第１槽内液Ｗ１の液面に浮遊するバイオマス原料２は、第１槽内搬送デバイス５１の搬送力によって、液体の流れに抗しながら槽外搬送デバイス６４に搬送される。槽外搬送デバイス６４の下流側後部が、第１槽内液Ｗ１の中に浸漬しているので、第１槽内液Ｗ１の液面に浮遊するバイオマス原料２が、槽外搬送デバイス６４によってすくい上げられる。
【００５６】
すくい上げられたバイオマス原料２は、槽外搬送デバイス６４によって上流領域４５の上方に搬送される。上方に搬送されたバイオマス原料２は、上流領域４５での回収容器３９に供給されて回収される。
【００５７】
このように、バイオマス原料２は、まず、第３洗浄槽４３の第３槽内液Ｗ３の中で第３槽内搬送デバイス５３によって撹拌・洗浄される。次に、バイオマス原料２は、第２洗浄槽４２の第２槽内液Ｗ２の中で第２槽内搬送デバイス５２によって撹拌・洗浄される。その後、バイオマス原料２は、第１洗浄槽４１の第１槽内液Ｗ１の中で第１槽内搬送デバイス５１によって撹拌・洗浄される。
【００５８】
第１洗浄槽４１、第２洗浄槽４２および第３洗浄槽４３のそれぞれにおいて、第１槽内搬送デバイス５１、第２槽内搬送デバイス５２および第３槽内搬送デバイス５３によって、バイオマス原料２が液体中で撹拌されながら洗浄される。第１槽間搬送デバイス６１によって第１洗浄槽４１と第２洗浄槽４２との間で液体が混ざることを防止でき、第２槽間搬送デバイス６２によって第２洗浄槽４２と第３洗浄槽４３との間で液体が混ざることを防止できる。液体の流れ方向Ｌが、バイオマス原料２の搬送方向Ｃと逆向きであるため、流れ方向Ｌの上流側ほど、液体が清浄である。したがって、第１洗浄槽４１は第２洗浄槽４２よりも清浄な液体で洗浄でき、第２洗浄槽４２は第３洗浄槽４３よりも清浄な液体で洗浄できる。搬送方向Ｃの下流側（すなわち流れ方向Ｌの上流側）に位置する第１洗浄槽４１および第２洗浄槽４２においては、より清浄な液体によってバイオマス原料２が洗浄されるので、バイオマス原料２におけるアルカリ金属や塩素などの腐食性元素の残留量を効果的に低減できる。
【００５９】
〔槽内搬送デバイス〕
図３に示すように、槽内搬送デバイス５０は、モータ（電動機）によって回転駆動される回転軸５５と、回転軸５５から径方向外側に（すなわち放射状に）延びる複数の羽根５６を有する羽根車である。各羽根５６は、複数の板状部５７と、Ｕ字状の枠部５９とを有する。板状部５７は、回転軸５５の軸方向に延びるとともに羽根５６の延び方向と平行に延びている。板状部５７の両端部は、枠部５９によって支持されて固定されている。枠部５９の両端部が、回転軸５５に取り付けられている。回転軸５５は、第１槽内液Ｗ１、第２槽内液Ｗ２および第３槽内液Ｗ３の各液面よりも上方に位置している。回転軸５５を中心に回動する羽根５６によって、第１槽内液Ｗ１、第２槽内液Ｗ２および第３槽内液Ｗ３の中でバイオマス原料２の沈下および浮上が繰り返されるので、バイオマス原料２が、効果的に撹拌・洗浄される。
【００６０】
図４に示すように、隣り合った板状部５７の間、回転軸５５と板状部５７との間、および、枠部５９と板状部５７との間には、それぞれ、開口部５８が設けられている。開口部５８は、液体が通過可能であるもののチップ状のバイオマス原料２の通過が妨げられる液体透過性を有するように、寸法構成されている。羽根５６が開口部５８を有することにより、槽内搬送デバイス５０が回転して液体を撹拌するときの流体抵抗を低減できる。なお、上記の開口部５８によってバイオマス原料２の通過が妨げられるというのは、バイオマス原料２が開口部５８を完全に通過できないことと、バイオマス原料２の搬送に支障が無ければバイオマス原料２が開口部５８からいくらか通過できることとを含む。開口部５８を大きくすれば、開口部５８を通過したバイオマス原料２を複数回撹拌できるという効果がある。
【００６１】
図５に示すように、板状部５７は、断面視で、三日月形状にすることができる。三日月形状は、攪拌時において液体に浸漬し始める側に湾曲面を有する。当該構成によれば、槽内搬送デバイス５０が回転して液体を撹拌するときの流体抵抗を低減できる。
【００６２】
図６に示すように、板状部５７は、断面視で、羽根５６の延び方向に対して傾斜した配置にすることができる。当該構成によれば、槽内搬送デバイス５０が回転して液体を撹拌するときの流体抵抗を低減できる。
【００６３】
〔槽間搬送デバイス〕
図７に示すように、槽間搬送デバイス６０は、駆動輪６５および従動輪６６と、駆動輪６５と従動輪６６との間で架け渡された無端循環帯６７とを有するコンベヤである。駆動輪６５は、図示しないモータ（電動機）によって回転駆動され、無端循環帯６７を循環させる。当該構成によれば、バイオマス原料２を円滑に且つ連続的に搬送できる。
【００６４】
無端循環帯６７は、例えば、液体透過性を備える無端のベルト体やメッシュベルトとすることができる。ベルト体の厚み方向に貫通した貫通孔が形成されることによって、ベルト体は、液体透過性を備えることができる。液体透過性を備える無端循環帯６７では、液体が通過可能であるが、チップ状のバイオマス原料２は通過不可である。当該構成によれば、槽間搬送デバイス６０は、バイオマス原料２を上流側洗浄槽に搬送するが、下流側洗浄槽での液体を上流側洗浄槽に搬送しないので、上流側洗浄槽が下流側洗浄槽での液体で汚染されることを防止できる。
【００６５】
無端循環帯６７の搬送面には、複数の係合突出部６８が設けられている。係合突出部６８は、搬送面の外方に突出しており、例えば、無端循環帯６７の幅方向に延びている。係合突出部６８は、バイオマス原料２と係合する。当該係合により、洗浄槽４０の液面に浮遊するバイオマス原料２をすくい上げるのが容易になるとともに、バイオマス原料２が搬送中にずり落ちることが防止される。
【００６６】
この発明の具体的な実施の形態について説明したが、この発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、この発明の範囲内で種々変更して実施することができる。
【００６７】
バイオマス原料２の洗浄装置６が３つの洗浄槽４０（第１洗浄槽４１，第２洗浄槽４２，第３洗浄槽４３）を有する場合を説明したが、バイオマス原料２の汚れ具合に応じて洗浄槽４０の数を増減することができる。すなわち、バイオマス原料２が汚れていると、洗浄槽４０の数を増やし、バイオマス原料２があまり汚れていないと、洗浄槽４０の数を減らすことができる。
【００６８】
この発明および実施形態をまとめると、次のようになる。
【００６９】
この発明の一態様に係るバイオマス原料２の洗浄装置６は、
液体を貯留して、前記液体が流れ方向Ｌに沿って流れるように構成された、前記流れ方向Ｌの上流側に位置する上流側洗浄槽４１，４２および前記流れ方向Ｌの下流側に位置する下流側洗浄槽４２，４３と、
前記上流側洗浄槽４１，４２および前記下流側洗浄槽４２，４３のそれぞれに配置されて、バイオマス原料２を撹拌しながら搬送方向Ｃに搬送する槽内搬送デバイス５０と、
前記上流側洗浄槽４１，４２と前記下流側洗浄槽４２，４３との間を跨ぐように配置されて、前記バイオマス原料２を前記下流側洗浄槽４２，４３から前記上流側洗浄槽４１，４２に搬送する槽間搬送デバイス６０とを備え、
前記液体が、前記上流側洗浄槽４１，４２とにおける前記流れ方向Ｌの上流側で供給され、前記液体の前記流れ方向Ｌが、前記搬送方向Ｃと逆向きであることを特徴とする。
【００７０】
上記構成によれば、
上流側洗浄槽４１，４２および下流側洗浄槽４２，４３のそれぞれにおいて、バイオマス原料２が槽内搬送デバイス５０によって液体中で撹拌されながら洗浄される。槽間搬送デバイス６０によって、上流側洗浄槽４１，４２と下流側洗浄槽４２，４３との間で液体が混ざることを防止できる。液体の流れ方向Ｌが、バイオマス原料２の搬送方向Ｃと逆向きであるため、流れ方向Ｌの上流側ほど、液体が清浄であるので、上流側洗浄槽４１，４２は下流側洗浄槽４２，４３よりも清浄な液体で洗浄できる。搬送方向Ｃ下流側に位置する上流側洗浄槽４１，４２においては、より清浄な液体によってバイオマス原料２が洗浄されるので、バイオマス原料２におけるアルカリ金属や塩素などの腐食性元素の残留量を効果的に低減できる。
【００７１】
また、一実施形態のバイオマス原料２の洗浄装置６では、
前記上流側洗浄槽４１，４２および前記下流側洗浄槽４２，４３が、隣接して配置され、前記上流側洗浄槽４１，４２からオーバーフローした前記液体が、前記下流側洗浄槽４２，４３に対して上方から流入するように構成されている。
【００７２】
上記実施形態によれば、ポンプのような流体機械を用いることなく、上流側洗浄槽４１，４２の液体を下流側洗浄槽４２，４３に供給できるとともに、上流側洗浄槽４１，４２と下流側洗浄槽４２，４３との間で液体が混ざることを防止できる。
【００７３】
また、一実施形態のバイオマス原料２の洗浄装置６では、
前記槽内搬送デバイス５０に対して前記流れ方向Ｌの下流側には、堰き止め部３６が設けられており、前記堰き止め部３６の上端部が液面よりも上方に位置するとともに、前記堰き止め部３６の下端部が前記上流側洗浄槽４１，４２および前記下流側洗浄槽４２，４３の底部３７から離間している。
【００７４】
上記実施形態によれば、バイオマス原料２を堰き止めることができるとともに、液体が堰き止め部３６の下端部と底部３７との間で形成される液中間隙を潜って下流側に流れることができる。
【００７５】
また、一実施形態のバイオマス原料２の洗浄装置６では、
前記槽内搬送デバイス５０が、回転駆動される回転軸５５から径方向外側に延びる羽根５６を有する羽根車である。
【００７６】
上記実施形態によれば、回転軸５５を中心に回動する羽根５６によって、バイオマス原料２の沈下および浮上が繰り返されるので、バイオマス原料２が、効果的に撹拌・洗浄される。
【００７７】
また、一実施形態のバイオマス原料２の洗浄装置６では、
前記羽根５６が、前記液体が通過可能である開口部５８を有する。
【００７８】
上記実施形態によれば、槽内搬送デバイス５０が回転して液体を撹拌するときの流体抵抗を低減できる。
【符号の説明】
【００７９】
１…トレファクション燃料製造システム
２…バイオマス原料
４…破砕装置
６…洗浄装置
８…乾燥装置
１０…トレファクション装置
１２…冷却装置
１４…微粉砕装置
１６…ペレット製造装置
１８…空冷装置
２０…トレファクション燃料
３１…上流壁
３２…第１隔壁
３３…第２隔壁
３４…下流壁
３５…液体供給部
３６…堰き止め部
３７…底部
３８…供給部
３９…回収容器
４０…洗浄槽
４１…第１洗浄槽（上流側洗浄槽）
４２…第２洗浄槽（上流側洗浄槽，下流側洗浄槽）
４３…第３洗浄槽（下流側洗浄槽）
４５…上流領域
４６…下流領域
５０…槽内搬送デバイス（羽根車）
５１…第１槽内搬送デバイス
５２…第２槽内搬送デバイス
５３…第３槽内搬送デバイス
５５…回転軸
５６…羽根
５７…板状部
５８…開口部
５９…枠部
６０…槽間搬送デバイス（コンベヤ）
６１…第１槽間搬送デバイス
６２…第２槽間搬送デバイス
６４…槽外搬送デバイス
６５…駆動輪
６６…従動輪
６７…無端循環帯
６８…係合突出部
Ｃ…搬送方向
Ｌ…流れ方向
Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４、Ｍ５…バイオマスライン
Ｍ８、Ｍ９、Ｍ１０、Ｍ１１、Ｍ１２…トレファクションライン
Ｗ１…第１槽内液（液体）
Ｗ２…第１槽内液（液体）
Ｗ３…第３槽内液（液体）
【図１】
2020093227.tif 000003
【図２】
2020093227.tif 000004
【図３】
2020093227.tif 000005
【図４】
2020093227.tif 000006
【図５】
2020093227.tif 000007
【図６】
2020093227.tif 000008
【図７】
2020093227.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】令和1年10月4日(2019.10.4)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を貯留して、前記液体が流れ方向に沿って流れるように構成された、前記流れ方向の上流側に位置する上流側洗浄槽および前記流れ方向の下流側に位置する下流側洗浄槽と、
前記上流側洗浄槽および前記下流側洗浄槽のそれぞれに配置されて、バイオマス原料を撹拌しながら搬送方向に搬送する槽内搬送デバイスと、
前記上流側洗浄槽と前記下流側洗浄槽との間を跨ぐように配置されて、前記バイオマス原料を前記下流側洗浄槽から前記上流側洗浄槽に搬送する槽間搬送デバイスとを備え、
前記液体が、前記上流側洗浄槽における前記流れ方向の上流側で供給され、前記液体の前記流れ方向が、前記搬送方向と逆向きであり、
前記槽内搬送デバイスが、回転駆動される回転軸から径方向外側に延びる羽根を有する羽根車であることを特徴とする、バイオマス原料の洗浄装置。
【請求項２】
前記上流側洗浄槽および前記下流側洗浄槽が、隣接して配置され、前記上流側洗浄槽からオーバーフローした前記液体が、前記下流側洗浄槽に対して上方から流入するように構成されていることを特徴とする、請求項１に記載のバイオマス原料の洗浄装置。
【請求項３】
前記槽内搬送デバイスに対して前記流れ方向の下流側には、堰き止め部が設けられており、前記堰き止め部の上端部が液面よりも上方に位置するとともに、前記堰き止め部の下端部が前記上流側洗浄槽および前記下流側洗浄槽の底部から離間していることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載のバイオマス原料の洗浄装置。
【請求項４】
前記羽根が、前記液体が通過可能である開口部を有することを特徴とする、請求項１から請求項３のいずれか一つに記載のバイオマス原料の洗浄装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６０】
図４に示すように、隣り合った板状部５７の間、回転軸５５と板状部５７との間、および、枠部５９と板状部５７との間には、それぞれ、開口部５８が設けられている。開口部５８は、液体が通過可能であるもののチップ状のバイオマス原料２の通過が妨げられる液体透過性を有するように、寸法構成されている。羽根５６が開口部５８を有することにより、槽内搬送デバイス５０が回転して液体を撹拌するときの流体抵抗を低減できる。なお、上記の開口部５８においてバイオマス原料２の通過が妨げられるというのは、バイオマス原料２が開口部５８を完全に通過できないことと、バイオマス原料２の搬送に支障が無ければバイオマス原料２が開口部５８からいくらか通過できることとを含む。開口部５８を大きくすれば、開口部５８を通過したバイオマス原料２を複数回撹拌できるという効果がある。