(57)【要約】【課題】バイオマス原料の充填から、反応、冷却、取り出しまでを連続的に行うことができるバイオコークス製造装置及びバイオコークス製造方法を提供する。また、設備費をできるだけ抑え、且つ製造のランニングコストもできるだけ抑え、真のカーボンニュートラルに近いバイオコークスの製造を目指したコンパクトなバイオコークス製造装置及びバイオコークス製造方法を提供する【解決手段】バイオマス原料の反応管への充填から、反応管内での加熱・加圧下での反応、及び冷却管内でのバイオマス反応生成物の冷却を経て生成されたバイオコークスを所定の大きさに破断して製造するため、加圧下でバイオマス反応生成物のストッパーとして機能する受圧部に設けた回転機構を利用する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周部に加熱手段を有しバイオマス原料を加熱・加圧下で反応させる反応管と、外周部の少なくとも一部に冷却手段を有し反応後のバイオマス反応生成物を冷却する冷却管と、加圧中に加圧力を受ける受圧部を備えたバイオコークス製造装置において、前記冷却管の出口が開放され、前記受圧部から離間していることを特徴とするバイオコークス製造装置。
【請求項２】
前記受圧部が、前記冷却管出口から押し出されたバイオコークスに曲げ応力を加えて破断させることのできる機構を有していることを特徴とする請求項１に記載のバイオコークス製造装置。
【請求項３】
前記反応管の両端に断熱材を配していることを特徴とする請求項１又は２に記載のバイオコークス製造装置。
【請求項４】
前記冷却管の内径が、前記反応管の内径よりも大きいことを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載のバイオコークス製造装置。
【請求項５】
前記加圧力が、電動油圧シリンダーにより動作する加圧ヘッドを通して加えられることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載のバイオコークス製造装置。
【請求項６】
前記反応管及び前記冷却管の中心軸と前記加圧ヘッドの動作軸が直線上にあって、水平方向に対し30〜75°の範囲の角度に傾斜していることを特徴とする請求項５に記載のバイオコークス製造装置。
【請求項７】
外周部に加熱手段を有する反応管内でバイオマス原料を加圧して反応させる反応工程と、前記反応工程により得られたバイオマス反応生成物を冷却管内で冷却する冷却工程が同時進行するバイオコークス製造方法において、前記冷却管の出口から押し出されたバイオコークスが加圧力を受ける受圧部との間に露出して滞留していることを特徴とするバイオコークス製造方法。
【請求項８】
同時進行する前記反応工程及び前記冷却工程に続いて、前記加圧力が解除され、さらに前記冷却管と前記受圧部の間に露出した前記バイオコークスを、前記受圧部を回転することによってそれに曲げ応力を加えて破断することを特徴とする請求項７に記載のバイオコークス製造方法。
【請求項９】
同時進行する前記反応工程及び前記冷却工程において、5〜15 MPaの圧力と20〜30 MPaの圧力を交互に加えることを特徴とする請求項７又は８に記載のバイオコークス製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バイオマスを原料としたバイオコークスの製造技術に関し、特にバイオコークスを製造するための装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
地球環境問題、化石燃料枯渇の観点からカーボンニュートラルでかつ再生可能な資源としてのバイオマスの利用が注目されている。さらに、高炉やキューポラで使用される石炭コークスの代替を目的としたバイオコークスの製造技術についても注目され、研究されている。非特許文献１（近畿大学の2010年4月27日付プレスリリース）には、自動車エンジン部品を製造するキューポラで実証試験が行われ、石炭コークスの11.4％を代替できることが報告されている。また、特許文献１には、見かけ比重が1.2〜1.38、圧縮強度が60〜200MPa、発熱量が18〜23MJ/kgの特性のバイオコークスが開示され、そのバイオコークスの製造方法及び装置が、例えば特許文献２に開示されている。
【０００３】
特許文献２は、バイオマス原料を、反応容器内で加圧するとともに加熱手段により加熱して所定時間保持した後、加熱手段を冷却手段に切り替えて、同じ反応容器内で生成反応物を冷却することを開示している。この方法は、冷却手段の追加により生産性は改善されているが、一つの反応容器を使って、バイオマス原料を充填し、反応させ、排出する点では、バッチ製造方式ということができる。
【０００４】
一方、特許文献３は、加熱反応部、冷却部、及び圧力調整部の３つの部位から構成されるピストン式押出装置を使ってバイオコークスを製造する方法を開示している。この方法は、バイオマス原料の加熱反応部と反応生成物の冷却部を別体にして、バイオコークスを連続的に製造しており、特許文献２の方法をさらに改善しているようにみえる。しかし、圧力調整部の具体的構成が開示されていないため、当業者が特許文献３を見ても、どのように圧力を調整し加圧されるのか明らかでなく、実際に実施することができないのが実情である。ここで、バイオコークス製品は、冷却部に続くその圧力調整部を経て取り出されると記載されている。
【０００５】
また、前述したカーボンニュートラルな資源として注目されていることを考慮すれば、使用するバイオコークス製造装置も当然にコンパクトで安価なものとし、且つ製造のランニングコストも極力抑えた形態とすることが望ましい。製造装置が大型化すると、装置を設置する建物や建物内の場所も自由に選べなくなり、また一旦設置すると設置場所の変更も難しくなるという問題も生じる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許４０８８９３３号公報
【特許文献２】特開２０１０−１００８０７号公報
【特許文献３】特開２００８−２７４１０７号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】http://www.kindai.ac.jp/news_event/2010/04/post-163.html
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記課題に鑑み、本発明は、バイオマス原料の充填から、反応、冷却、取り出しまでを連続的に行うことができるバイオコークス製造装置及びバイオコークス製造方法を提供することを課題とする。
【０００９】
また、本発明は、設備費をできるだけ抑え、且つ製造のランニングコストもできるだけ抑え、真のカーボンニュートラルに近いバイオコークスの製造を目指したコンパクトなバイオコークス製造装置及びバイオコークス製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者達は、鋭意研究の結果、バイオマス原料の反応管への充填から、反応管内での加熱・加圧下での反応、及び冷却管内でのバイオマス反応生成物の冷却を経て、加圧下でバイオマス反応生成物のストッパーとして機能する受圧部に設けた回転機構により、生成されたバイオコークスを所定の大きさに破断して製造する、バイオコークス製造装置及び生産性の高いバイオコークス製造方法に想到した。
【００１１】
すなわち本発明のバイオコークス製造装置は、外周部に加熱手段を有しバイオマス原料を加熱・加圧下で反応させる反応管と、外周部の少なくとも一部に冷却手段を有し反応後のバイオマス反応生成物を冷却する冷却管と、加圧中に加圧力を受ける受圧部を備えたバイオコークス製造装置において、前記冷却管の出口が開放され、前記受圧部から離間していることを特徴とする。
【００１２】
所定の大きさのバイオコークスを得るため、前記受圧部は、前記冷却管出口から押し出されたバイオコークスに曲げ応力を加えて破断することのできる機構を有していることが好ましい。
【００１３】
また、前記反応管は、両端に断熱材を配していることが好ましい。そして、前記冷却管の内径が前記反応管の内径よりも、常温において大きいことが好ましい。
【００１４】
さらに、前記加圧力は、電動油圧シリンダーにより動作する加圧ヘッドを通して加えられることが好ましく、また、加圧力を直接測定するため、前記電動油圧シリンダーは圧力センサーを備えていることが好ましい。
【００１５】
さらに、バイオマス原料を反応管に均一で高密度に充填して充填密度を高めるとともに、バイオコークスが冷却管の出口から適度な速度で押し出しできるよう、前記反応管及び前記冷却管の中心軸と前記加圧ヘッドの動作軸は直線上にあって、水平方向に対し30〜75°の範囲の角度に傾斜していることが好ましい。
【００１６】
また、本発明のバイオコークス製造方法は、外周部に加熱手段を有する反応管内でバイオマス原料を加圧して反応させる反応工程と、前記反応工程により得られたバイオマス反応生成物を冷却管内で冷却する冷却工程が同時進行するバイオコークス製造方法において、前記冷却管の出口から押し出されたバイオコークスが加圧力を受ける受圧部との間に露出して滞留していることを特徴とする。
【００１７】
同時進行する前記反応工程及び前記冷却工程に続いて、前記加圧力が解除され、さらに前記冷却管と前記受圧部の間に露出した前記バイオコークスを、前記受圧部を回転することによってそれに曲げ応力を加えて破断することが好ましい。
【００１８】
さらに、同時進行する前記反応工程及び前記冷却工程において5〜15 MPaの圧力と20〜30 MPaの圧力を交互に所定時間ずつ加えることが好ましい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明のバイオコークス製造装置は、反応管と冷却管を直列に繋いでいるため、バイオマス原料の充填から、反応、冷却、取り出しまでを連続的に行うことができ、よって、高い生産性を示すことが可能となる。また、冷却管の出口が開放され、加圧力を受ける受圧部から離間しているため、冷却管出口から押し出されたバイオコークスは受圧部との間に露出して存在する。よって、加圧力を解除した後、受圧部を回転することによって、簡単に、露出したバイオコークスに曲げ応力を加え、破断して製品とすることが可能となる。露出したバイオコークスをカッター等で切断する必要がない。また、本発明のバイオコークス製造装置は、バイオマス原料を加圧する動力源として電動油圧シリンダーを利用するため、いわゆる油圧ユニットを含む油圧機器を必要としない。よって、設備費の大幅削減が可能となる。そして、電動油圧シリンダーは、必要な時だけ電動モータが油圧ポンプをまわし、設定圧力に到達すると電動モータの回転数を落として圧力を保持するため、省エネルギーが図れ、製造にかかるランニングコストを引き下げることができる。また、反応管及び冷却管の中心軸と加圧ヘッドの動作軸が直線上にあって、水平方向に対し30〜75°の範囲の角度に傾斜しているため、バイオマス原料を反応管内に均一で高密度に充填でき、生成したバイオマス反応生成物を冷却管の出口から適度な速度で押し出すことができるとともに、設備全体の高さを低く抑えることが可能となり、設備を収容する建屋として特別大きな建屋を必要とすることなく、自由に設置場所を選ぶことができる。さらに、本発明のバイオコークス製造装置は搬送することが容易であり、例えば原料発生地域が季節的に変わるとき、装置を原料発生地域に簡単に移動させ、効率よくバイオコークスを生産することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明のバイオコークス製造装置の一例を示す概略図である。
【図２】本発明のバイオコークス製造装置の別の一例で、冷却管から下の部分を示した概略図である。
【図３】本発明のバイオコークスの製造方法の一例を示す概略図で、（ａ）冷却管から押し出されたバイオコークスが、（ｂ）受圧部の回転により曲げ応力を受け、（ｃ）破断し、（ｄ）分離取り出しされる様子を示している。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明のバイオコークス製造装置は、図１に示すように、外周部に加熱手段６を有しバイオマス原料１４を加熱・加圧下で反応させる反応管１と、外周部の少なくとも一部に冷却手段７を有し反応後のバイオマス反応生成物を冷却する冷却管２と、加圧中に加圧力を受ける受圧部４を備えたバイオコークス製造装置において、前記冷却管２の出口３が開放され、前記受圧部４から離間していることを特徴とする。すなわち、本発明のバイオコークス製造装置では、冷却管出口３から受圧部４までの距離Ｄに相当する長さのバイオコークス製品５が製造できる。バイオコークス製品５を取り出すにあたっては、受圧部４を例えば右回りに回転させ、冷却管出口３から露出したバイオコークス５に曲げ応力を加え、冷却管出口３の部分で破断させることのできる機構を有していることが好ましい。
【００２２】
反応管１及び冷却管２は、両方合わせれば比較的長いものとなり、緻密に充填され、反応硬化したバイオマス反応生成物（バイオコークス）をスムースに移動させることは容易ではない。よって、反応管１の加熱による熱膨張を考慮し、冷却管２は反応管１に対しオーバーサイズとすること、すなわち、冷却管２の内径が反応管１の内径よりも大きいことが好ましい。また、反応管１及び冷却管２の内面は、表面粗さを小さくすることが好ましく、傷等が付きにくい硬質クロムなどのめっきやイオンプレーティングなどの表面処理を施すことがより好ましい。表面処理の膜厚は、例えば、硬質クロムめっきの場合5〜150μmが好ましい。
【００２３】
反応管１の外周部に設けられた加熱手段６は、電気ヒーターを用いることが好ましく、所謂バンドヒーターが好ましく使用できる。また、予備加熱領域を設けるような場合には、加熱手段６をいくつかに分割し加熱温度をそれぞれ変えて温度分布を持たせてもよい。さらに、反応管１に隣接する原料投入部９及び冷却管２への加熱手段６の影響を小さくするため、原料投入部９と反応管１の間（すなわち、原料投入部９のフランジ９０と反応管１のフランジ１０の間）及び反応管１と冷却管２の間（すなわち、反応間１のフランジ１０と冷却管２のフランジ２０の間）に、断熱材８を配することが好ましい。断熱材８は、セラミック繊維等を直接配してもよいが、耐熱性が300〜400℃レベルの断熱ボードを使用することもできる。反応管１は、加熱設定温度を保持した状態でバイオコークスの反応を連続して行うことができ、また反応管１の両端に断熱材８を配しているため、伝熱のロスを低減でき電気エネルギーを有効に活用できる。
【００２４】
一方、冷却管２には、冷媒ジャケットが設けられており、水、等の適当な冷媒を冷却手段として流通させるのが好ましい。もちろん、冷却管２を風冷（空冷）することも可能である。図２は、冷却管２が二つの冷却管２及び２’に分割され、上流側の冷却管２が冷媒ジャケットを有し、下流側の冷却管２’には冷媒ジャケットのない例を示している。また、下流側冷却管２’の一部を切り取れば、バイオコークス５を取り出した後、冷却管２’内に残留したバイオコークスの一部が目視で確認できる形態とすることもできる。さらに、積極的にバイオコークス５が一定の位置で破断するようにするには、曲げ応力によって最大引張応力の入る位置Ａに破断の起点となるような傷を付けることも好ましい。
【００２５】
また、本発明のバイオコークス製造装置は、図１に示すように、バイオマス原料１４に加えられる加圧力は、電動油圧シリンダー１１により動作する加圧ヘッド１２を通して加えられることが好ましい。電動油圧シリンダー１１は、電動モータ、油圧ポンプ、貯油ポット、シリンダーを一体化した油圧式リニアアクチュエータであって、電動モータの回転力で油圧ポンプを駆動し、回転力に比例した圧油を吐出して油圧シリンダーを直線運動させることができ、制御弁を使用した油圧機器と比べると比較にならないほど高効率である。この電動油圧シリンダーを使用すれば、油圧シリンダー、油圧ユニットを含む大がかりな油圧機器と比べると、設備費を大幅に低減することが可能となると同時に、消費電力の大幅な削減を図ることも可能となる。また、反応管１内のバイオマス原料１４を加圧する圧力を直接測定するため、電動油圧シリンダー１１は、圧力センサーを備えていることが好ましい。さらに、電動油圧シリンダー１１のストロークは、少なくとも冷却管の出口３と受圧部４の間の距離Ｄより長いことが必要であり、さらに原料投入部９の長さＬ9とＤとの和（Ｌ9＋Ｄ）より長いことがより好ましい。
【００２６】
前記反応管１及び前記冷却管２の中心軸と前記加圧ヘッド１２の動作軸は、直線上にあって水平方向に対し30〜75°の範囲の角度に傾斜していることが好ましい。この場合、電動油圧シリンダー１１の上端から受圧部４の下端までの長さは4 m弱になる。本発明では、直線上にある反応管１及び冷却管２の中心軸と加圧ヘッド１２の動作軸を水平方向に対し30〜75°の範囲の角度に傾斜させることによって、装置全体の高さを低く抑えることができる。45°の角度で傾斜させた場合、その高さは2.5〜3 m程度になり、装置を設置する建屋の大きさによる制約がなくなり、設置場所を自由に選ぶことができる。傾斜角度αは、各種各様のバイオマス原料１４を反応管１内に均一で高密度に充填できるようにバイオマス原料の安息角を考慮し、調節可能であることが好ましい。特に、好ましい傾斜角度αは45〜60°の範囲である。もちろん、スクリューコンベア等の強制充填装置と組合せてもよい。
【００２７】
また、前記加圧ヘッド１２は、外径ｄ、長さＬの円柱又は加圧面が閉塞された円筒状とし、前記長さＬは、原料投入部９の長さＬ9と、冷却管２の出口３と受圧部４の間の距離Ｄとの和（Ｌ9＋Ｄ）よりも長くすることが好ましい。加圧ヘッドが長いことにより、電動油圧シリンダー１１のロッド部がバイオマス原料１４に接触しないため、バイオマス原料１４のロッド部への付着又は固着により電動油圧シリンダー１１のダストシール等を損傷し、オイル洩れを誘発することもなく、装置の長期安定稼働には好ましい。加圧ヘッド１２には、鉄鋼材料などを用いることができる。
【００２８】
本発明のバイオコークス製造方法は、外周部に加熱手段６を有する反応管１内でバイオマス原料１４を加圧して反応させる反応工程と、前記反応工程により得られたバイオマス反応生成物を冷却管２内で冷却する冷却工程が同時進行している間、前記冷却管２の出口３から押し出されたバイオコークス５が加圧力を受ける受圧部４との間に露出して滞留していることを特徴とする。そして、バイオコークス５を取り出すには、同時進行する前記反応工程及び前記冷却工程に続いて、前記加圧力が解除され、さらに前記冷却管２と前記受圧部４の間に露出した前記バイオコークス５を、前記受圧部４を回転することによってそれに曲げ応力を加えて破断することが好ましい。図３は、受圧部４の回転によって、（ｂ）バイオコークス５に曲げ応力が加わり、（ｃ）さらに回転すると冷却管出口のフランジ２０の位置で破断し、（ｄ）分離取り出しされることを示している。製品を取り出した後、反応管１及び冷却管２の中に残留している反応生成物は、冷却管出口３に見える端部が受圧部に到達するまで、加圧ヘッド１２を使って押圧され、移動する。ここで、何回か製品の取り出しを繰り返してもよいし、あるいは、新たにバイオマス原料１４を反応管１の中に充填、加圧、反応させてもよい。これらは、反応管１の長さを含み、反応管１に滞留する時間に依存するため、適宜調整可能である。このように、本発明のバイオコークス製造方法は、バイオマス原料の充填から、反応、冷却、取り出しまでを連続的に行うため、連続製造方式とも呼ばれるが、所定の動作を繰り返し、バイオコークスを距離Ｄずつ送り出して製造することから、ピッチ製造方式と呼ぶこともできる。
【００２９】
バイオマス原料１４の反応管１への充填は、バイオマス原料１４の反応管１への投入と加圧ヘッド１２の前記反応管１への挿入、加圧を繰り返して行うことが好ましい。これにより、反応管１へのバイオマス原料１４の充填量を増やすことができ、また、反応管１の中心軸と加圧ヘッド１２の動作軸が水平方向に対し30〜75°の範囲の角度に傾斜しているため、ほぼ所定の量のバイオマス原料１４を、特に計量することなくホッパから直接反応管１に充填することが可能となる。バイオマス原料１４を少量ずつ投入、加圧を繰り返すことにより、充填密度も増加することが可能となる。バイオマス原料１４の投入時に、ホッパ１３や反応管１を振動させてもよく、また加圧ヘッド１２を反応管１に挿入して加圧する際に、加圧ヘッド１２を任意周波数でシリンダーの軸方向に脈動させる加圧を行ってもよい。
【００３０】
バイオコークスの製造に適した原料としては、セルロース、ヘミセルロース及びリグニンが含まれていることが要求される。また、原料の含水率も重要となる。一般に原料の含水率は10％前後必要といわれている。特許文献１では、バイオコークスが製造されるメカニズムとして、115〜230℃の温度条件において加熱を行うことにより、バイオマス原料の主成分であるリグニン、セルロース及びヘミセルロースのうち、ヘミセルロースが熱分解し、成形容器内部に発生する過熱水蒸気によりセルロース及びリグニンがその骨格を保持したまま低温で反応すると説明されている。これは、一般には、いわゆる加水分解反応であって、水のイオン積がヘミセルロースやセルロース等の分解に寄与していると考えられている。例えば、水のイオン積は、高温・高圧下で温度上昇に伴い上昇し、250℃付近では常温・常圧状態の水に比べて約1000倍に増加するといわれている。本発明の製造装置の反応管内は完全な密閉状態ではないため、加圧熱水の状態を維持することは難しいが、少なくとも水のイオン積が反応に寄与していることは疑いのないことと考えられる。さらに、反応工程と冷却工程が同じ容器内で行われるバッチ式の製造装置に比べれば、本発明の製造装置は各工程領域が直列に繋がっているため、反応領域の上流（例えば、反応領域が複数ある場合の加圧ヘッド側）及び下流（冷却領域）の領域が長く、反応領域における加圧熱水の状態をより維持しやすいものと考えられる。したがって、本発明の方法では、反応最高温度は、ヘミセルロースの分解の始まる140℃から高くても250℃の範囲に設定することが好ましい。
【００３１】
また、反応工程における加圧条件として、特許文献１では、8〜25 MPaが開示されているが、5〜15 MPaの範囲の圧力と20〜30 MPaの範囲の圧力を交互に加えても、例えば、5〜15 MPaの範囲の圧力を加えておき、さらに一定の時間20〜30 MPaの圧力を加えるというような（以下「インターバル加圧」という。）方式の加圧条件でも、所定の加水分解反応を起こすことができる。この場合、反応工程と冷却工程を同じ管で行うバッチ方式と比べて、反応管での連続加熱すること及び電動油圧シリンダーの適用による大幅な省エネルギーに加え、更なる省エネルギーにより製造にかかるランニングコストを低減することが可能となる。
【００３２】
以下、実施例により本発明の製造装置及び方法について詳しく説明するが、本発明の範囲はこれに限定されるものではない。
【００３３】
製造装置
(反応管)
内面に約20μmの厚さの硬質クロムめっきを施した100 mm（内径）×120 mm（外径）×500 mm（長さ）の鋼管を準備し、端部に原料投入部及び冷却管との接続用フランジ（１０，１０）を取り付けた。加熱手段としては、バンドヒーターを使用した。中央部に幅200 mm、上流側と下流側にそれぞれ幅100 mmのものをセットし、三つの温度領域に制御できるようにした。
【００３４】
(冷却管)
冷却管は、上流側と下流側の２領域に分けた。上流側冷却管として、内面に反応管と同じ硬質クロムめっきを施した101 mm（内径）×120 mm（外径）×400 mm（長さ）の鋼製の内管、及び153 mm（内径）×165 mm（外径）×364 mm（長さ）の鋼製の外管を準備し、フランジ（２０，２０）と組み合わせて水冷ジャケットを備えた冷却管を製作した。また、水冷ジャケットなしの下流側冷却管として、内面に反応管と同じ硬質クロムめっきを施した101 mm（内径）×120 mm（外径）×185 mm（長さ）の鋼管を準備し、上流側冷却管と接続するためのフランジ（２０）を取り付けた。また、下流側冷却管において、出口側端部の一部を切り取り、バイオコークスの一部が目視で確認できる形態とした。
【００３５】
（受圧部）
受圧部は、回転することにより冷却管出口から露出したバイオコークスに曲げ応力を加えることのできるＬ字形状とし、減速機とリンク機構を組み合わせて、静かにゆっくりと右回りに回転させる構造とした。
【００３６】
(電動油圧シリンダー)
電動油圧シリンダーは、シリンダー径125mm、ストローク700mm、の電動油圧サーボシリンダーを調達した。電動油圧シリンダーには反応管の内径部に適合した外径を有する鋼製のキャップを備えた加圧ヘッドを取り付けている。
【００３７】
(組立)
冷却管２の下部の下部フレーム（図示しない）と電動油圧シリンダー１１を取り付けるための上部フレーム（図示しない）の間で所定の圧力が掛けられる強度設計とし、下部フレームから上部フレームに向かって、下流側冷却管２’、上流側冷却管２、反応管１、ホッパ１３を備えた材料投入部９、加圧ヘッド１２の軸受け（図示しない）を設置し、下部フレームから下には、減速機とリンク機構を備えた受圧部を設置した。ここで、反応管１の両端部には、断熱ボードを配した。なお、材料投入部９の長さは245 mmとし、冷却管２、反応管１、加圧ヘッド１２、及び電動油圧シリンダー１１の軸は、水平方向に対して45°に傾斜させてある。また、水タンクとポンプ（図示しない）を準備して冷却水を冷却管２に通流させ、反応管１の外周部に設置したバンドヒーター６に通電、温度制御できるようにした。さらに、バイオマス原料の充填から、反応、冷却、取り出しに至る一連の工程にかかる電動油圧シリンダー１１や受圧部４の動作を制御する制御システム（図示しない）も組み付けた。装置全体の高さは、架台部分を加えても約3 mであった。さらに、架台にはキャスターを付け、簡単に移動できる構造とした。
【００３８】
実施例１
まず、上記製造装置のバンドヒーターに通電し、上流側を130℃、中央及び下流側を180℃に制御した。冷却管にも冷却水を通流させた。次に、ホッパに、バイオマス原料として「きのこ廃菌床」を投入した。この「きのこ廃菌床」は、乾燥を行って含水率を15〜20％程度とし、寸法が数mm〜十数mmの粒状のものを原材料とした。本発明の製造装置では、原料の投入から製品の取り出しまで連続的に行うので、運転の初期段階では、少なくとも冷却部以下に、製品相当の長さの鋼製のダミー製品を複数個充填した。
【００３９】
バイオマス原料の充填は、自然落下により反応管内に入った原料を電動油圧シリンダーにより加圧ヘッドを駆動させ、所定の圧力まで加圧充填した。その後、加圧ヘッド先端を軸受近傍まで引き上げた。この原料の自然落下による自然充填と、加圧ヘッドによる加圧充填と、加圧ヘッドの引き上げの動作を数回繰り返した後、26.6 MPa所定時間保持した後、加圧を解除し、
次の（1）から（4）の工程を繰り返した。
（1）ダミー製品を一つ取り除く。
（2）次のダミー製品が受圧部に到達するまで、反応管内に残留している反応生成物を加圧ヘッドにより冷却管内に送り込む。
（3）反応管に生じたダミー製品一つ分の空間に、原料の自然落下による充填と加圧ヘッドによる加圧充填を数回繰り返して反応管の所定の空間を満たす。
（4）26.6 MPaで所定時間保持した後、加圧を解除する。
この（1）〜（4）の工程を、ダミー製品が無くなるまで、すなわち、バイオコークス製品が受圧部に到達するまで繰り返した。
【００４０】
最初のバイオコークス製品が冷却管の出口から受圧部に到達した後、上記（3）〜（4）の工程を実施すれば、次は、ダミー製品でなく実際のバイオコークスを取り出すことになる。露出したバイオコークスは反応管から連続しているので破断しなければならないが、破断は受圧部を右回りに回転させバイオコークスに曲げ応力を加えることによって行った。以後、上記工程（1）、(2)は、
（1）受圧部を回転することにより露出したバイオコークスを破断して取り出す。
（2）次の製品が受圧部に到達するまで、反応管内に残留している反応生成物を加圧ヘッドにより冷却管内に送り込む。
という工程になる。このように、（1）〜（4）の工程を繰り返し、20個のバイオコークスを製造した。
【００４１】
得られたバイオコークスは、外径が約100 mm、長さが約150 mmであった。比重は、重量を外径と長さから計算した体積で除することによって得たが、1.32であった。また、外径100 mm×長さ150mmの円柱の端面を底面として圧縮試験を行った。圧縮強度は68 MPaであった。さらに、得られたバイオコークスの発熱量について、島津製作所製燃研式自動ボンベ熱量計（CA-4AJ）を用いて測定した結果、17.6 MJ/kgであった。
【００４２】
実施例２
実施例１の工程（4）の26.6 MPaの圧力で所定時間加圧するかわりに、12.5 MPaの圧力を加えておき、一定時間毎に28.1 MPaの圧力を加えるインターバル加圧を行った以外は、実施例１と同様にしてバイオコークスを製造した。得られたバイオコークスは、比重1.38、圧縮強度84 MPa、発熱量18.1 MJ/kgであった。
【００４３】
実施例３
実施例１の工程（1）及び工程（2）を2回繰り返してバイオコークスを2個取り出した後、工程（3）において、反応管に生じた製品二つ分の空間に、原料の自然落下による充填と加圧ヘッドによる加圧充填を繰り返して反応管の所定の空間を満たした後、工程（4）において、26.6 MPaの圧力で所定時間加圧するかわりに、14 MPaの圧力を加えておき、一定時間毎に29.7 MPaの圧力を加えるインターバル加圧を行った以外は、実施例１と同様にしてバイオコークスを製造した。得られたバイオコークスは、比重1.35、圧縮強度73 MPa、発熱量18.3 MJ/kgであった。
【００４４】
実施例４
原材料を、粉砕、乾燥又は加水などの前処理を行なっていない無処理のモミガラとした。実施例１と同様に所定の投入圧で数回投入をくり返した。その後12.5 MPaの圧力を加えておき、一定時間毎に28.1 MPaの圧力を加えるインターバル加圧を行った以外は、実施例１と同様にしてバイオコークスを製造した。得られたバイオコークスは、比重1.38、圧縮強度63 MPa、発熱量16.3 MJ/kgであった。
【符号の説明】
【００４５】
1   反応管  
2   冷却管（上流側冷却管）
2’ 下流側冷却管
3   冷却管の出口      
4   受圧部  
5   バイオコークス
6   加熱手段
7   冷却手段
8   断熱材
9   原料投入部
10  反応管のフランジ
11  電動油圧シリンダー
12  加圧ヘッド
13  ホッパ
14  バイオマス原料
20  冷却管のフランジ
90  原料等入部のフランジ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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