(57)【要約】【課題】ミクロ孔が発達した比表面積の大きな活性炭を効率良く製造できる方法を提供する。【解決手段】本発明に係る活性炭の製造方法は、チップ状の灰分含有バイオマス原料を用意する工程と、チップ状バイオマス原料を処理槽内の洗浄水に投入して煮沸及び冷却を行い、洗浄水内に沈殿したチップ状バイオマス原料を洗浄済原料として取り出す原料洗浄工程と、原料洗浄工程後の洗浄済原料を炭化処理して炭化物を得る炭化工程と、前記炭化物を賦活処理して活性炭を得る賦活工程とを含む。好ましくは、活性炭の比表面積が１４００ｍ２／ｇ以上となるように、賦活時間が設定され、より好ましくは、活性炭の比表面積が２０００ｍ２／ｇ以下となるように、賦活時間が設定される。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
チップ状の灰分含有バイオマス原料を用意する工程と、
チップ状バイオマス原料を処理槽内の洗浄水に投入して煮沸及び冷却を行い、洗浄水内に沈殿したチップ状バイオマス原料を洗浄済原料として取り出す原料洗浄工程と、
原料洗浄工程後の洗浄済原料を炭化処理して炭化物を得る炭化工程と、
前記炭化物を賦活処理して活性炭を得る賦活工程とを含むことを特徴とする活性炭の製造方法。
【請求項２】
前記原料洗浄工程は、煮沸及び冷却を行った後に、処理槽内に硝酸を加えて硝酸含有洗浄水で硝酸洗浄を行う処理を含むことを特徴とする請求項１に記載の活性炭の製造方法。
【請求項３】
前記原料洗浄工程は、煮沸及び冷却のサイクルを複数回行うことを特徴とする請求項１又は２に記載の活性炭の製造方法。
【請求項４】
前記賦活工程は、活性炭の比表面積が１４００ｍ２／ｇ以上となるように、賦活時間が設定されていることを特徴とする請求項１から３の何れかに記載の活性炭の製造方法。
【請求項５】
前記賦活工程は、活性炭の比表面積が２０００ｍ２／ｇ以下となるように、賦活時間が設定されていることを特徴とする請求項４に記載の活性炭の製造方法。
【請求項６】
前記炭化工程は、洗浄済原料を過熱水蒸気雰囲気下で６００℃以上７５０℃以下の温度で加熱することによって行われ、
前記賦活工程は、炭化物を過熱水蒸気雰囲気下で７５０℃以上９００℃以下の温度で加熱することによって行われることを特徴とする請求項１から５の何れかに記載の活性炭の製造方法。
【請求項７】
チップ状の灰分含有バイオマス原料は、平面視形状の最小辺が５００μｍ以上２ｍｍ以下の竹チップであることを特徴とする請求項１から６の何れかに記載の活性炭の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、竹やコーヒーかす等のバイオマス原料から活性炭を製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
下記特許文献１には、竹を炭化させて竹炭化物を得る工程と、竹炭化物に含まれるカリウム全量に対して２０〜１００重量％のカリウムが除去されるように竹炭化物を洗浄して、カリウム調整竹炭化物を得る工程と、カリウム調整竹炭化物を賦活して竹活性炭を得る工程とを備えた竹活性炭の製造方法（以下、第１公知方法という）、及び、竹に含まれるカリウム全量に対して２０〜１００重量％のカリウムが除去されるように竹を洗浄して、カリウム調整竹を得る工程と、カリウム調整竹を炭化させて、カリウム調整竹炭化物を得る工程と、カリウム調整竹炭化物を賦活して竹活性炭を得る工程とを備えた竹活性炭の製造方法（以下、第２公知方法という）が開示されている。
【０００３】
前記特許文献１には、前記第１及び第２公知方法によれば、竹の産地や種類、成長過程等によって異なるミネラル等の元素や成分組成に影響を受けることなく、比較的均一なミクロ孔を有する竹活性炭を容易且つ安価に得ることができ、さらに、竹、或いは竹炭化物に含まれるカリウムを調整することによって、竹活性炭の細孔分布を制御することが可能となり、特定の化学物質を吸着し易い竹活性炭を得ることができる旨、記載されている。
【０００４】
しかしながら、前記特許文献１には、竹、又は、竹炭化物の洗浄に関しては、カリウムの除去方法は特に限定されないが、水や酸等による洗浄によって容易に除去できる旨記載されているだけであり、具体的な洗浄方法については何ら記載されていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−２６１９１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、斯かる従来技術に鑑みなされたものであり、バイオマス原料から活性炭を製造する方法であって、ミクロ孔が発達した比表面積の大きな活性炭を効率良く製造できる活性炭の製造方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、前記目的を達成するために、チップ状の灰分含有バイオマス原料を用意する工程と、チップ状バイオマス原料を処理槽内の洗浄水に投入して煮沸及び冷却を行い、洗浄水内に沈殿したチップ状バイオマス原料を洗浄済原料として取り出す原料洗浄工程と、原料洗浄工程後の洗浄済原料を炭化処理して炭化物を得る炭化工程と、前記炭化物を賦活処理して活性炭を得る賦活工程とを含む活性炭の製造方法を提供する。
【０００８】
好ましくは、前記原料洗浄工程は、煮沸及び冷却を行った後に、処理槽内に硝酸を加えて硝酸含有洗浄水で硝酸洗浄を行う処理を含むものとされる。
【０００９】
好ましくは、前記原料洗浄工程は、煮沸及び冷却のサイクルを複数回行うものとされる。
【００１０】
好ましくは、活性炭の比表面積が１４００ｍ２／ｇ以上となるように、前記賦活工程における賦活時間を設定することができる。
より好ましくは、活性炭の比表面積が２０００ｍ２／ｇ以下となるように、賦活時間を設定することができる。
【００１１】
好ましくは、前記炭化工程は、洗浄済原料を過熱水蒸気雰囲気下で６００℃以上７５０℃以下の温度で加熱することによって行われ、前記賦活工程は、炭化物を過熱水蒸気雰囲気下で７５０℃以上９００℃以下の温度で加熱することによって行われる。
【００１２】
チップ状の灰分含有バイオマス原料は、好適には、平面視形状の最小辺が５００μｍ以上２ｍｍ以下の竹チップとされる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係る活性炭の製造方法によれば、チップ状バイオマス原料が投入された洗浄水を煮沸及び冷却して、洗浄水内に沈殿したチップ状バイオマス原料を洗浄済原料として取り出し、前記洗浄済原料に対して炭化処理して炭化物を得て、且つ、前記炭化物に対して賦活処理して活性炭を得るように構成したので、ミクロ孔が発達した比表面積の大きな活性炭を効率良く製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、本発明の一実施の形態に係る活性炭製造方法における炭化工程及び賦活工程を実施可能な加熱装置の一例の正面図である。
【図２】図２は、前記加熱装置の模式ブロック図である。
【図３】図３は、前記加熱装置における第１加熱処理部の縦断面図である。
【図４】図４は、前記加熱装置における第２加熱処理部の縦断面図である。
【図５】図５は、前記実施の形態に基づいて製造した実施例１〜４及び比較例１〜４における賦活時間と賦活収率との関係を表すグラフである。
【図６】図６は、実施例１〜４及び比較例１〜３における収率と比表面積との関係を表すグラフである。
【図７】図７(a)及び(b)は、それぞれ、実施例１〜４及び比較例１〜３における細孔径の頻度分布を表すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明に係る活性炭製造方法の一実施の形態について説明する。
本実施の形態に係る活性炭製造方法は、灰分を含有するバイオマス原料から活性炭を製造する方法であり、灰分を含有するバイオマス原料としては、竹、コーヒーかす（コーヒー抽出残さ）、籾殻、トウモロコシ等が例示される。
【００１６】
前記活性炭製造方法は、灰分含有バイオマス原料のチップ体を用意する工程を有している。
チップ体の大きさ及び形状は限定されるものではないが、下記洗浄工程での洗浄効率を考慮すると、平面視形状の最小辺が２ｍｍ以下とされ得る。
即ち、平面視形状の一辺の長さが５ｃｍであっても、平面視形状の他辺の長さが２ｍｍ以下であれば、下記洗浄工程において灰分を有効に除去することが可能となる。
【００１７】
また、後続する下記賦活工程での賦活収率を考慮すると、チップ体の平面視形状の最小辺は、好ましくは、５００μｍ以上とされる。
即ち、チップ体の最小辺が５００μｍ未満であると、賦活工程による生成物の賦活収率が５％未満となって、灰状態になるおそれがある。
【００１８】
前記活性炭製造方法は、さらに、チップ状バイオマス原料を処理槽内の洗浄水に投入して煮沸及び冷却を行い、洗浄水内に沈殿したチップ状バイオマス原料を洗浄済原料として取り出す原料洗浄工程を有している。
【００１９】
斯かる原料洗浄工程によって、チップ状バイオマス原料の内部まで洗浄水を効率的に浸透させることができ、チップ状バイオマス原料から灰分を効率良く除去することができる。
【００２０】
洗浄水は、例えば、イオン交換水を用いることができる。
洗浄水の水量は、チップ状バイオマス原料の全体が浸り得る以上の量とされる。例えば、チップ状バイオマス原料がＭグラムの場合、当該チップ状バイオマス原料のかさ密度Ｄとすると、洗浄水の水量は、Ｍ／Ｄ以上とすることができる。
【００２１】
煮沸処理は、例えば、チップ状バイオマス原料が投入された洗浄水を沸騰させることによって行うことができる。沸騰状態の維持時間は特に限定されるものではなく、チップ状バイオマス原料の重量に応じて、適宜設定される。
【００２２】
冷却処理は、例えば、沸騰処理されたチップ状バイオマス原料を含む洗浄水を常温まで冷却させることによって行うことができる。冷却方法は特に限定されるものでは無く、自然冷却、水冷、空冷等、種々の方法を用いることができる。
【００２３】
好ましくは、煮沸及び冷却のサイクルを複数回、行うことができる。
【００２４】
前記原料洗浄工程は、好ましくは、チップ状バイオマス原料が投入された洗浄水を煮沸及び冷却させた後に、チップ状バイオマス原料に対して硝酸洗浄処理を行うように構成される。
【００２５】
硝酸洗浄処理は、前記煮沸及び冷却処理の後に、洗浄水のうちの上澄み水を捨て且つ捨てた上澄み水量に応じた水量だけイオン交換水を補充し、その状態の洗浄水に硝酸水を加えて、所定時間放置することによって行うことができる。
硝酸水の濃度は特に限定されるものでは無く、例えば、洗浄水の硝酸濃度が３〜１０％となるように、硝酸水を加えることができる。
【００２６】
好ましくは、希釈硝酸水を洗浄水に加えた状態で、所定回数、振動を加えることができ、これにより、硝酸による洗浄効果を高めることができる。
【００２７】
前記原料洗浄工程が前記硝酸洗浄処理を含む場合には、前記硝酸洗浄処理後にチップ状バイオマス原料を希釈硝酸水が含まれる洗浄水から取り出し、イオン交換水でチップ状バイオマス原料から硝酸を取り除くリンス処理を行うことができる。
【００２８】
前記活性炭製造方法は、さらに、原料洗浄工程後に、乾燥させた洗浄済原料を炭化処理する炭化工程を備えている。
【００２９】
前記炭化工程は、種々の炭化方法を用いることができるが、好ましくは、過熱水蒸気雰囲気下で６５０℃以上７５０℃以下の温度で洗浄済原料を加熱することによって炭化物を生成するように構成される。
【００３０】
斯かる構成によれば、単一の過熱水蒸気加熱装置を用いつつ、温度条件だけを変更することによって、炭化工程での炭化処理と前記炭化工程に後続する下記賦活工程での賦活処理とを行うことができる。
【００３１】
即ち、前記活性炭製造方法は、さらに、前記炭化工程によって生成された炭化物に対して賦活処理を行って活性炭を得る賦活工程を備えている。
【００３２】
前記賦活工程は、種々の賦活方法を用いることができるが、好ましくは、前記炭化工程での炭化処理にも利用可能な過熱水蒸気加熱装置を用いて、過熱水蒸気雰囲気下で７５０℃以上９００℃以下の温度で炭化物を加熱することによって活性炭を生成するように構成される。
【００３３】
図１及び図２に、それぞれ、前記炭化工程及び前記賦活工程を実施可能な過熱水蒸気加熱装置の一例１の正面図及び模式ブロック図を示す。
【００３４】
図１及び図２に示すように、前記加熱装置１は、蒸気又は霧状の水を供給する水供給部９０と、第１加熱処理部１００と、第２加熱処理部２００とを備えている。
図中、符号１０は、前記炭化処理部１００及び前記賦活処理部２００を支持する架台である。
【００３５】
図３及び図４に、それぞれ、前記第１及び第２加熱処理部１００、２００の縦断面図を示す。
【００３６】
前記第１加熱処理部１００は、被処理物（洗浄済原料）に対して炭化処理を行うように構成されている。
【００３７】
図２及び図３に示すように、前記第１加熱処理部１００は、第１ケース本体１１０と、第１スクリューコンベア１２０と、第１過熱蒸気発生機構１３０とを有している。
【００３８】
前記第１ケース本体１１０は、被処理部（洗浄済原料）を受け入れる第１処理空間１１０Ａを気密状態で画するように構成されている。
【００３９】
前記加熱装置１においては、前記第１ケース本体１１０は、図３に示すように、長手方向に延びる一対の長辺及び幅方向に延びる一対の短辺によって画される略矩形状の上面１１１と、前記上面１１１の一対の長辺から略垂直に延びる一対の側面１１２と、前記上面１１１の一対の短辺から略垂直に延びる一対の端面１１３と、前記一対の側面１１２の下端部及び前記一対の端面１１３の下端部を閉じる底面１１４とを有する略直方体形状とされている。
【００４０】
前記第１スクリューコンベア１２０は、軸線回りに回転駆動されることによって第１処理空間１１０Ａ内の被処理物（洗浄済原料）を前記第１処理空間１１０Ａの長手方向一方側から他方側へ搬送する。
【００４１】
図３に示すように、前記第１スクリューコンベア１２０は、少なくとも一端部１２１ａが外方へ気密に延在された状態で第１処理空間１１０Ａを長手方向に沿って縦断する回転軸１２１と、前記回転軸１２１に設けられた螺旋羽根等の搬送体１２２と、前記回転軸１２１の一端部１２１ａを回転駆動する電動モータ等のアクチュエータ（図示せず）とを有している。
【００４２】
前記第１スクリューコンベア１２０は、前記回転軸１２１として互いに対して並列配置された第１及び第２回転軸を含み、前記搬送体１２２として前記第１及び第２回転軸にそれぞれ設けられた第１及び第２搬送体を含むことができる。この場合、前記第１及び第２回転軸は前記アクチュエータによって同期回転される。
【００４３】
図２及び図３に示すように、前記第１過熱蒸気発生機構１３０は、第１流体加熱管１３１と、前記第１ケース本体１１０に連結される第１カバーケース１４０とを有している。
【００４４】
前記第１流体加熱管１３１は、インコネル、ハステロイ又はステンレス等の電圧印加に応じて加熱する導電材によって形成された長尺の中空部材とされており、前記水供給部９０から供給される蒸気又は霧状の水を内部空間に受け入れ、電圧印加を受けて加熱されることによって内部空間の蒸気又は霧状の水を過熱蒸気に変換し、外部へ放出するように構成されている。
【００４５】
詳しくは、図２及び図３に示すように、前記第１ケース本体１１０には、被処理物（洗浄済原料）を第１処理空間１１０Ａの一方側へ受け入れる受入口１１０(in)と、被処理物（洗浄済原料）を第１処理空間１１０Ａの他方側から排出する排出口１１０(out)と、搬送方向に関し受入口１１０(in)及び排出口１１０(out)の間において第１処理空間１１０Ａを上方に開く上方開口１１５とが設けられている。
【００４６】
斯かる構成において、前記第１流体加熱管１３１は中間部分１３３が前記上方開口１１５に臨むように前記第１ケース本体１１０の上方に配置されており、前記第１カバーケース１４０は前記第１流体加熱管１３１の中間部分１３３を覆いつつ前記上方開口１１５を気密に閉塞するように前記第１ケース本体１１０に固着されている。
【００４７】
より詳しくは、前記第１流体加熱管１３１は、長手方向一方側の第１端部１３１ａ及び長手方向他方側の第２端部１３１ｂが前記第１カバーケース１４０から外方へ延在された状態で、前記第１及び第２端部１３１ａ、１３１ｂの間の前記中間部分１３３が前記上方開口１１５に臨むように配置されている。
【００４８】
前記第１及び第２端部１３１ａ、１３１ｂには、それぞれ、第１及び第２給電点１３５、１３５ｂが設けられ、且つ、前記第１及び第２端部１３１ａ、１３１ｂの一方には前記第１流体加熱管１３１の内部空間に前記水供給機構９０からの蒸気又は霧状の水を導入する導入口が設けられている。
【００４９】
図２に示すように、前記水供給部９０はボイラー９１を有しており、前記ボイラー９１から前記第１流体加熱管１３１の導入口に蒸気が供給される。
図２中の符号９２は、前記ボイラー９１から前記第１流体加熱管１３１へ供給される蒸気の量を調整する調整弁である。
【００５０】
前記第１流体加熱管１３１は、前記第１及び第２給電点１３５ａ、１３５ｂに電圧が印加されることによって加熱し、内部空間の蒸気又は霧状の水を過熱蒸気に変換する。
前記中間部分１３３には一又は複数の乾燥用吐出口（図示せず）が設けられており、前記第１流体加熱管１３１によって生成された過熱蒸気は、前記一又は複数の乾燥用放出口から外部に放出され、前記上方開口１１５を介して第１処理空間１１０Ａに供給される。
【００５１】
なお、前記加熱装置１においては、図３に示すように、前記第１流体加熱管１３１は前記第１カバーケース１４０に種々の取付部材を介して支持され、前記第１カバーケース１４０を前記第１ケース本体１１０の上面１１１に固着させることで、前記第１流体加熱管１３１の中間部分１３３が前記上方開口１１５に臨むようになっている。
【００５２】
前記加熱装置１には、前記第１処理空間１１０Ａの温度を検出する第１温度センサ（図示せず）と、前記第１過熱蒸気発生機構１３０への電圧印可のオンオフ制御を司る制御装置３００（図２参照）とが備えられており、前記制御装置３００は、前記第１処理空間１１０Ａ内の温度が炭化処理に適した所定温度（６００℃以上７５０℃以下）となるように前記第１過熱蒸気発生機構１３０への電圧印可制御を行う。
【００５３】
なお、前記加熱装置１においては、前述の通り、前記第１過熱蒸気発生機構１３０は、電圧印加に応じた前記第１流体加熱管１３１の発熱作用によって過熱蒸気を生成するように構成されているが、これに代えて、前記第１過熱蒸気発生機構１３０が、前記水供給部９０から供給される蒸気又は霧状の水を電磁誘導作用によって加熱して過熱蒸気を生成する第１電磁誘導加熱手段（図示せず）と、前記第１電磁誘導加熱手段によって生成された過熱蒸気が供給される第１流体管（図示せず）と、前記上方開口１１５を気密状態に閉塞可能な第１カバーケース１４０とを有するように構成することも可能である。
【００５４】
前記第１電磁誘導加熱手段は、例えば、一端部が前記水供給部９０に流体接続され且つ他端部が前記第１流体管に流体接続された第１導入管と、前記第１導入管の周りに巻き回された第１励磁コイルとを有し得る。
前記第１流体管は、過熱蒸気を放出する一又は複数の乾燥用吐出口が設けられた長手方向所定部分が前記第１カバーケース１４０内において前記上方開口１１５に臨むように配置され得る。
【００５５】
前記第２加熱処理部２００は、前記第１加熱処理部１００から直接又は間接的に供給される被処理物（炭化物）に対して賦活処理を行うように構成されている。
【００５６】
前記第２加熱処理部２００は、前記第１加熱処理部１００と実質的に同一構成を有している。
詳しくは、図２及び図４に示すように、前記第２加熱処理部２００は、第２ケース本体２１０と、第２スクリューコンベア２２０と、第２過熱蒸気発生機構２３０とを有している。
【００５７】
前記第２ケース本体２１０は、前記第１加熱処理部１００から直接又は間接的に供給される被処理物（炭化物）を受け入れる第２処理空間２１０Ａを気密状態で画するように構成されている。
【００５８】
なお、前記加熱装置１は、図２に示すように、被処理物の搬送方向に関し前記第１及び第２加熱処理部１００、２００の間に中間搬送部５０を有しており、前記第２加熱処理部２００には前記中間搬送部５０から被処理物（炭化物）が供給される。
【００５９】
前記中間搬送部５０は、気密状態の搬送空間を画する中間搬送ケース５１と、前記中間搬送ケース５１の搬送空間の一方側から他方側へ被処理物を搬送する中間搬送スクリューコンベア５２とを有している。
【００６０】
前記中間搬送ケース５１は、前記搬送空間の一方側及び他方側にそれぞれ連通するように形成された中間受入口５１(in)及び中間排出口５１(out)を有しており、前記第１ケース本体１１０の排出口１１０(out)が前記中間搬送ケース５１の中間受入口５１(in)に気密状態で連結され且つ前記中間搬送ケース５１の中間排出口５１(out)が前記第２ケース本体２１０の受入口２１０(in)に気密状態で連結されている。
【００６１】
前記中間搬送スクリューコンベア５２は、少なくとも一端部が外方へ延在された状態で搬送空間を長手方向に沿って縦断する回転軸５２ａと、前記回転軸５２ａに設けられた螺旋羽根等の搬送体５２ｂと、前記回転軸５２ａの一端部を回転駆動する電動モータ等のアクチュエータ（図示せず）とを有するものとされる。
【００６２】
図４に示すように、前記加熱装置１においては、前記第２ケース本体２１０は、長手方向に延びる一対の長辺及び幅方向に延びる一対の短辺によって画される略矩形状の上面２１１と、前記上面２１１の一対の長辺から略垂直に延びる一対の側面２１２と、前記上面２１１の一対の短辺から略垂直に延びる一対の端面２１３と、前記一対の側面２１２の下端部及び前記一対の端面２１３の下端部を閉じる底面２１４とを有する略直方体形状とされている。
【００６３】
前記第２スクリューコンベア２２０は、軸線回りに回転駆動されることによって第２処理空間２１０Ａ内の被処理物（炭化物）を前記第２処理空間２１０Ａの一方側から他方側へ搬送する。
【００６４】
図４に示すように、前記第２スクリューコンベア２２０は、少なくとも一端部が外方へ気密に延在された状態で第２処理空間２１０Ａを長手方向に沿って縦断する回転軸２２１と、前記回転軸２２１に設けられた螺旋羽根等の搬送体２２２と、前記回転軸２２１の一端部２２１ａを回転駆動する電動モータ等のアクチュエータ（図示せず）とを有している。
【００６５】
図２及び図４に示すように、前記第２過熱蒸気発生機構２３０は、第２流体加熱管２３１と、前記第２ケース本体２１０に連結される第２カバーケース２４０とを有している。
【００６６】
前記第２流体加熱管２３１は、インコネル、ハステロイ又はステンレス等の電圧印加に応じて加熱する導電材によって形成された長尺の中空部材とされており、前記水供給部９０から供給される蒸気又は霧状の水を内部空間に受け入れ、電圧印加を受けて加熱されることによって内部空間の蒸気又は霧状の水を過熱蒸気に変換し、外部に放出するように構成されている。
【００６７】
詳しくは、図４に示すように、前記第２ケース本体２１０には、被処理物（炭化物）を第２処理空間２１０Ａの一方側へ受け入れる受入口２１０(in)と、被処理物（炭化物）を第２処理空間２１０Ａの他方側から排出する排出口２１０(out)と、搬送方向に関し受入口２１０(in)及び排出口２１０(out)の間において第２処理空間２１０Ａを上方に開く上方開口２１５とが設けられている。
【００６８】
斯かる構成において、前記第２流体加熱管２３１は中間部分２３３が前記上方開口２１５に臨むように前記第２ケース本体２１０の上方に配置されており、前記第２カバーケース２４０は前記第２流体加熱管２３１の中間部分２３３を覆いつつ前記上方開口２１５を気密に閉塞するように前記第２ケース本体２１０に固着されている。
【００６９】
より詳しくは、前記第２流体加熱管２３１は、長手方向一方側の第１端部２３１ａ及び長手方向他方側の第２端部２３１ｂが前記第２カバーケース２４０から外方へ延在された状態で、前記第１及び第２端部２３１ａ、２３１ｂの間の前記中間部分２３３が前記上方開口２１５に臨むように配置されている。
【００７０】
前記第１及び第２端部２３１ａ、２３１ｂには、それぞれ、第１及び第２給電点２３５ａ、２３５ｂが設けられ、且つ、前記第１及び第２端部２３１ａ、２３１ｂの一方には前記第２流体加熱管２３１の内部空間に前記水供給機構９０からの蒸気又は霧状の水を導入する導入口が設けられている。
【００７１】
前述の通り、前記加熱装置１においては、前記水供給部９０はボイラー９１を有しており、前記ボイラー９１から前記第２流体加熱管２３１の導入口に蒸気が供給される（図２参照）。
なお、図２中の符号９２は、前記ボイラー９１から前記第２流体加熱管２３１へ供給される蒸気の量を調整する調整弁である。
【００７２】
前記第２流体加熱管２３１は、前記第１及び第２給電点２３５ａ、２３５ｂに電圧が印加されることによって加熱し、内部空間の蒸気又は霧状の水を過熱蒸気に変換する。
前記第２流体加熱管２３１によって生成された過熱蒸気は、前記中間部分２３３に設けられた一又は複数の放出口（図示せず）から外部に放出され、前記上方開口２１５を介して第２処理空間２１０Ａに供給される。
【００７３】
なお、前記加熱装置１においては、図４に示すように、前記第２流体加熱管２３１は前記第２カバーケース２４０に種々の取付部材を介して支持され、前記第２カバーケース２４０を前記第２ケース本体２１０の上面２１１に固着させることで、前記第２流体加熱管２３１の中間部分２３３が前記上方開口２１５に臨むようになっている。
【００７４】
前記加熱装置１には、前記第２処理空間２１０Ａの温度を検出する第２温度センサ（図示せず）が備えられており、前記制御装置３００は、前記第２処理空間２１０Ａ内の温度が賦活処理に適した所定温度（７５０℃以上９００℃以下）となるように前記第２過熱蒸気発生機構２３０への電圧印可制御を行う。
【００７５】
なお、前記加熱装置１においては、前述の通り、前記第２過熱蒸気発生機構２３０は、電圧印加に応じた前記第２流体加熱管２３１の発熱作用によって過熱蒸気を生成するように構成されているが、これに代えて、前記第２過熱蒸気発生機構２３０が、前記水供給部９０から供給される蒸気又は霧状の水を電磁誘導作用によって加熱して過熱蒸気を生成する第２電磁誘導加熱手段（図示せず）と、前記第２電磁誘導加熱手段によって生成された過熱蒸気が供給される第２流体管（図示せず）と、前記上方開口２１５を気密状態に閉塞可能な第２カバーケース２４０とを有するように構成することも可能である。
【００７６】
前記第２電磁誘導加熱手段は、例えば、一端部が前記水供給部９０に流体接続され且つ他端部が前記第２流体管に流体接続された第２導入管と、前記第２導入管の周りに巻き回された第２励磁コイルとを有し得る。
前記第２流体管は、過熱蒸気を放出する一又は複数の吐出口が設けられた長手方向所定部分が前記第２カバーケース２４０内において前記上方開口２１５に臨むように配置され得る。
【００７７】
前記制御装置３００は、前記第１及び第２処理空間１１０Ａ、２１０Ａの処理温度、並びに、前記第１及び第２スクリューコンベア１２０、２２０の搬送速度を含む処理条件を設定できるように構成され、設定された処理条件に応じて前記第１過熱蒸気発生機構１３０、前記第１スクリューコンベア１２０、前記第２過熱蒸気発生機構２３０及び前記第２スクリューコンベア２２０の作動制御を行うように構成される。
【００７８】
前記加熱装置１によれば、前記第１ケース本体１１０によって画される第１処理空間１１０Ａ内において、被処理物（洗浄済原料）を搬送しつつ又は停止状態で、被処理物（洗浄済原料）に対し前記第１ケース本体１１０の上方開口１１５を介して前記第１過熱蒸気発生機構１３０によって発生された過熱蒸気を供給するように構成されているので、第１処理空間１１０Ａの全体に高温の過熱蒸気を効率的に供給できる。
【００７９】
さらに、電圧印加に応じて加熱する前記第１流体加熱管１３１を用い、前記一又は複数の吐出口が設けられた前記第１流体加熱管１３１の前記中間部分１３３が前記第１ケース本体１１０の前記上方開口１１５に臨むように配置しつつ、前記上方開口１１５及び前記中間部分１３３を前記第１カバーケース１４０によって気密に覆うように構成されているので、第１処理空間１１０Ａの全体に高温の過熱蒸気を効率的に供給できることに加えて、過熱蒸気による熱量と共に前記第１流体加熱管１３１の熱量によっても第１処理空間１１０Ａ内の温度を上昇させることができ、良好な加熱効率を得ることができる。
【００８０】
また、前記加熱装置１によれば、前記第２ケース本体２１０によって画される第２処理空間２１０Ａ内において、被処理物（炭化物）を搬送しつつ又は停止状態で、被処理物（炭化物）に対し前記第２ケース本体２１０の上方開口２１５を介して前記第２過熱蒸気発生機構２３０によって発生された過熱蒸気を供給するように構成されているので、第２処理空間２１０Ａの全体に高温の過熱蒸気を効率的に供給できる。
【００８１】
さらに、電圧印加に応じて加熱する前記第２流体加熱管２３１を用い、前記一又は複数の吐出口が設けられた前記第２流体加熱管２３１の前記中間部分２３３が前記第２ケース本体２１０の前記上方開口２１５に臨むように配置しつつ、前記上方開口２１５及び前記中間部分２３３を前記第２カバーケース２４０によって気密に覆うように構成されているので、第２処理空間２１０Ａの全体に高温の過熱蒸気を効率的に供給できることに加えて、過熱蒸気による熱量と共に前記第２流体加熱管２３１の熱量によっても第２処理空間２１０Ａ内の温度を上昇させることができ、良好な加熱効率を得ることができる。
【００８２】
従って、斯かる構成の前記加熱装置１によれば、洗浄済原料から良好な活性炭を効率良く且つ連続的に製造することができる。
【００８３】
図１〜図４等に示すように、前記加熱装置１は、前記第１加熱処理部１００より被処理物の流れ方向上流側に被処理物（洗浄済原料）を収容可能なホッパー２０を備えており、前記第１ケース本体１１０の受入口１１０(in)は前記ホッパー２０の出口に直接又は間接的に連結されている。
【００８４】
なお、前記加熱装置１においては、図１及び図２に示すように、前記ホッパー２０と前記第１加熱処理部１００との間には上流側搬送部３０が介挿されている。
【００８５】
前記上流側搬送部３０は、気密状態の搬送空間を画する上流側搬送ケース３１と、前記上流側搬送ケース３１の搬送空間の一方側から他方側へ被処理物を搬送する上流側搬送スクリューコンベア３２とを有している。
【００８６】
前記上流側搬送ケース３１は、前記搬送空間の一方側及び他方側にそれぞれ連通するように形成された上流側受入口３１(in)及び上流側排出口３１(out)を有しており、前記ホッパー２０の出口が前記上流側搬送ケース３１の上流側受入口３１(in)に気密状態で連結され且つ前記上流側搬送ケース３１の上流側排出口３１(out)が前記第１ケース本体１１０の受入口１１０(in)に気密状態で連結されている。
【００８７】
前記上流側搬送スクリューコンベア３２は、少なくとも一端部が外方へ延在された状態で搬送空間を長手方向に沿って縦断する回転軸３２ａと、前記回転軸３２ａに設けられた螺旋羽根等の搬送体３２ｂと、前記回転軸３２ａの一端部を回転駆動する電動モータ等のアクチュエータ（図示せず）とを有するものとされる。
【００８８】
好ましくは、図１及び図２に示すように、前記加熱装置１には、前記第１ケース本体１１０の受入口１１０(in)を直接又は間接的に開閉する上流側開閉弁４０が設けられる。
前記上流側開閉弁４０を備えることにより、前記第１加熱処理部１００への被処理物の投入量の制御を行うことができる。
【００８９】
さらに、前記上流側開閉弁４０を備えることにより、前記第１ケース本体１１０内への大気の流入をより確実に防止して前記第１ケース本体１１０内の過熱蒸気雰囲気を有効に維持することができる。
【００９０】
即ち、前記第１ケース本体１１０内は前記第１流体加熱管１３１から放出される過熱蒸気によって与圧状態とされている為、前記上流側開閉弁４０を備えなくても、前記第１ケース本体１１０の受入口１１０(in)から大気が流入することをある程度は防止することができるが、前記上流側開閉弁４０を備えることによって、この大気の流入をより確実に防止することができる。
【００９１】
好ましくは、前記上流側開閉弁４０は、前記制御装置３００によって作動制御されるアクチュエータによって開閉動作するように構成され得る。
なお、本実施の形態においては、前記上流側開閉弁４０は、前記上流側搬送ケース３１の上流側排出口３１(out)と前記第１ケース本体１１０の受入口１１０(in)とを連結する配管に介挿されている。
【００９２】
また、好ましくは、図１及び図２に示すように、前記加熱装置１には、前記第２ケース本体２１０の排出口２１０(out)を直接又は間接的に開閉する下流側開閉弁６０が設けられる。
【００９３】
前記下流側開閉弁６０を備えることにより、前記第２ケース本体２１０内への大気の流入をより確実に防止して前記第２ケース本体２１０内の過熱蒸気雰囲気を有効に維持することができる。
【００９４】
即ち、前記第２ケース本体２１０内は前記第２流体加熱管２３１から放出される過熱蒸気によって与圧状態とされている為、前記下流側開閉弁６０を備えなくても、前記第２ケース本体２１０の排出口２１０(out)から大気が流入することをある程度は防止することができるが、前記下流側開閉弁６０を備えることによって、この大気の流入をより確実に防止することができる。
【００９５】
好ましくは、前記下流側開閉弁６０は、前記制御装置３００によって作動制御されるアクチュエータによって開閉動作するように構成され得る。
なお、前記加熱装置１においては、前記下流側開閉弁６０は、前記第２ケース本体２１０の排出口２１０(out)に設けられている。
【００９６】
さらに、図２に示すように、前記加熱装置１は、一端部が第１処理空間１１０Ａに連通された第１排気ダクト７０と、前記第１排気ダクト７０に介挿された第１排気ファン７２と、前記第１排気ダクト７０の他端部に接続された強制酸化装置８５とを備えている。
【００９７】
前記第１排気ダクト７０の一端部は、第１処理空間１１０Ａのうち被処理物（洗浄済原料）が搬送される領域より上方において外方に開口されるように前記第１ケース本体１１０に設けられた排出口に接続される。
【００９８】
斯かる構成を備えることにより、前記第１加熱処理部２００による炭化処理に際し生成されるタール等の乾留ガスを前記強制酸化装置８５によって燃焼させた状態で大気に放出することができる。
なお、本実施の形態においては、前記強制酸化装置８５の排出口は排気ダクト７５に接続されている。
【００９９】
好ましくは、前記第１排気ファン７２は、前記制御装置３００によって作動制御されるように構成される。
【０１００】
さらに、前記加熱装置１は、図２に示すように、一端部が第２処理空間２１０Ａに連通され且つ他端部が前記強制酸化装置に接続された第２排気ダクト８０と、前記第２排気ダクト８０に介挿された第２排気ファン８２とを備えている。
【０１０１】
前記第２排気ダクト８０の一端部は、第２処理空間２１０Ａのうち被処理物（炭化物）が搬送される領域より上方において外方に開口されるように前記第２ケース本体２１０に設けられた排出口に接続される。
【０１０２】
斯かる構成を備えることにより、前記第２加熱処理部２００による賦活処理に際し生成されるタール等の乾留ガスを前記強制酸化装置８５によって燃焼させた状態で大気に放出することができる。
【０１０３】
なお、前記加熱装置１は、被処理物の搬送方向に関し直列配置された前記第１及び第２加熱処理部１００、２００を備え、前記第１及び第２加熱処理部１００、２００が、それぞれ、炭化処理及び賦活処理を行うように構成されている。
【０１０４】
これに代えて、単一の共通加熱処理部を備えた加熱装置を用いて、本実施の形態に係る活性炭製造方法を実施することも可能である。
この場合、まず、前記共通加熱処理部において洗浄済原料を所定の炭化処理温度に加熱して炭化処理を行い、その後に、当該共通加熱処理部内に生成された炭化物を所定の賦活処理温度に加熱して賦活処理を行って、活性炭を製造することができる。
【０１０５】
ここで、本実施の形態に係る活性炭製造方法の一例によって製造した活性炭（実施例）に対して行った分析結果について説明する。
【０１０６】
前記実施例は、下記製造方法によって製造した。
平面視形状の最小辺が５００μｍ〜２ｍｍとされた竹チップ１００ｇを２リットルのイオン交換水内に投入した状態で、沸騰及び冷却のサイクルを２回繰り返して、洗浄を行った。
【０１０７】
前記イオン交換水に沈殿している状態の竹チップを洗浄済竹チップとして取り出し、空気中で１１０℃の温度で乾燥させてから、窒素雰囲気下で６００℃の温度で６０分間の加熱を行って竹炭化物を生成した。
【０１０８】
このようにして生成した竹炭化物を４セット用意し、過熱水蒸気雰囲気下で８５０℃の温度で、それぞれ、５０分間、７０分間、１１０分間、及び、１３０分間の加熱を行って竹活性炭を生成した（以下、それぞれ、実施例１〜４という）。
【０１０９】
実施例１〜４に対して、炭化物状態の重量に対する活性炭重量の割合である賦活収率を測定した。
図５に、賦活時間と賦活収率との関係を示す。
なお、賦活収率５％以下は、生成物が活性炭というよりは灰状態になっていることを意味する。
【０１１０】
また、実施例１〜４の比表面積を窒素吸脱着測定装置によって測定した。
図６に、洗浄済原料状態での重量に対する活性炭重量の割合である収率と比表面積との関係を示す。
【０１１１】
さらに、実施例１〜４に形成された細孔径の頻度を窒素吸脱着測定装置によって測定した。
図７(a)に、細孔径と頻度との関係を示す。
【０１１２】
比較例として、洗浄処理を行わない点以外は前記実施例と同一条件で炭化物を４セット生成し、さらに、賦活時間以外は前記実施例と同一条件で活性炭を生成した。
比較例においては、賦活時間を、それぞれ、３０分間、４０分間、５０分間及び６０分間とした（以下、それぞれ、比較例１〜４という）。
【０１１３】
図５に比較例１〜４における賦活時間及び賦活収率の関係を、図６に比較例１〜３における収率及び比表面積の関係を、それぞれ、併せて示す。
また、図７(b)に、比較例１〜３における細孔径と頻度との関係を示す。
【０１１４】
図５から明らかなように、比較例４（賦活処理６０分間）においては賦活収率が５％となり、生成物は実質的に灰状態になったが、実施例においては、賦活処理を１３０分行っても賦活収率が２０％以上あり（実施例４）、生成物は良好な活性炭状態となっている。
【０１１５】
また、図６から、比較例２は比較例１に比して比表面積が上昇しているものの、比較例３は比較例２に比して比表面積が減少していることが確認できる。
さらに、図７(b)から、比較例においては、賦活処理時間を長くしても、細孔径の頻度はそれ程変化しないことが確認できる。
なお、比較例４は、実質的に灰状態となっており、比表面積及び細孔径の頻度分布は測定困難であった。
【０１１６】
これに対し、実施例においては、図７(a)から、実施例２は実施例１に比して開口径２ｎｍ以下のミクロ孔の頻度が若干上昇し且つ実施例４は実施例３に比してミクロ孔の頻度が若干上昇していることが確認されるが、実施例３は実施例２に比してミクロ孔の頻度が大幅に上昇していることが確認できる。
【０１１７】
また、図６の実施例のグラフから、実施例１及び２間の傾き、並びに、実施例３及び４間の傾きに比して、実施例２及び３間の傾きが大きくなっていることが確認できる。
【０１１８】
これらから、実施例においては、比表面積が１４００ｍ２／ｇ以上となるように賦活時間を設定すると、開口径２ｎｍ以下のミクロ孔の頻度を大幅に上昇させることができると推測できる。
さらに、製造効率を考慮すると、比表面積が２０００ｍ２／ｇ以下となるように賦活時間を設定するのが好ましい。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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