(57)【要約】【課題】。  処理効率が従来よりも高い木材等の炭化装置を提供しようとするもの【解決手段】  木材等を熱分解する熱分解領域１と前記熱分解領域１の下方の冷却領域２とを具備し、供給された木材等が熱分解領域１で熱分解されると自重により冷却領域２へ下降して冷却されるようにした。この木材等の炭化装置では、供給された木材等が熱分解領域で熱分解されると自重により冷却領域へ下降して冷却されるようにしたので、バッチ式のように熱分解工程か冷却工程かに分断する必要はなく、熱分解と冷却とをそれぞれの領域で同時に進行することができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
木材等を熱分解する熱分解領域１と前記熱分解領域１の下方の冷却領域２とを具備し、供給された木材等が熱分解領域１で熱分解されると自重により冷却領域２へ下降して冷却されるようにしたことを特徴とする木材等の炭化装置。
【請求項２】
供給する木材等の乾燥領域11が前記熱分解領域１の上方に形成されると共に、前記熱分解領域１から吸い出された内部気体を空冷する際に加熱された空気を前記乾燥領域11に吹き出すようにした請求項１記載の木材等の炭化装置。
【請求項３】
前記内部気体を空冷する際に加熱された空気を約７０〜９０℃で前記乾燥領域11に吹き出すようにした請求項２記載の木材等の炭化装置。
【請求項４】
前記熱分解領域１から内部気体が吸い出され冷却されて前記冷却領域２に冷風として吹き出すようにした請求項１乃至３のいずれかに記載の木材等の炭化装置。
【請求項５】
前記内部気体を冷却して約２０〜５０℃の冷風として冷却領域２に吹き出すようにした請求項４記載の木材等の炭化装置。
【請求項６】
前記熱分解領域１では下方側から内部気体を吸い出して上方側に吹き出すようにした請求項１乃至５のいずれかに記載の木材等の炭化装置。
【請求項７】
前記熱分解領域１ではセンサーＳによって木材等の上位レベルを感知し、前記レベルが一定以下となると新たに木炭等が供給されるようにした請求項１乃至６のいずれかに記載の木材等の炭化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、木材等の炭化を行う炭化装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、木材を炭化して木炭やその熱分解液(木酢液や木タールなど)を採取することが行われている（例えば、非特許文献１参照）。この木材の炭化は、具体的には次のようにして行う。
【０００３】
すなわち図２に示すように、炭化装置の熱分解室51に先ず木材52を仕込み、前記熱分解室51の外側からバーナー(図示せず)などで加熱を開始し木材52を乾燥させさらに昇温して内部を蒸し焼き状態にして木材52に熱分解を起こさせる。発生した熱分解ガス53はファンＦで誘引して冷却器54で液化させて熱分解液55を採取する。熱分解ガス53の発生が無くなると加熱を終了し、翌朝まで自然冷却させる。翌日は先ず前日分の炭化物を取り出し、その後当日分の木材52を仕込んで再び同様にして炭化を行う。
【０００４】
しかし、この炭化装置は熱分解工程の時間以外に仕込み工程や冷却工程、炭化物の取り出し工程なども必要なバッチ式であり、処理効率があまり高くないという問題があった。
【非特許文献１】大幸ＴＥＣ株式会社ホームページ、“木酢大辞典  木質炭化の工程”、[online]、2001、 [2003/9/10検索]、インターネット＜ＵＲＬ：http://www.taikotec.co.jp/process/index.htm＞
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこでこの発明は、処理効率が従来よりも高い木材等の炭化装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を解決するためこの発明では次のような技術的手段を講じている。
(１)この発明の木材等の炭化装置は、木材等を熱分解する熱分解領域と前記熱分解領域の下方の冷却領域とを具備し、供給された木材等が熱分解領域で熱分解されると自重により冷却領域へ下降して冷却されるようにしたことを特徴とする。
【０００７】
この木材等の炭化装置では、供給された木材等が熱分解領域で熱分解されると自重により冷却領域へ下降して冷却されるようにしたので、バッチ式のように熱分解工程か冷却工程かに分断する必要はなく、熱分解と冷却とをそれぞれの領域で同時に進行することができる。熱分解する木材等として、木材の他に成型したもの(例えば圧縮成型した野菜屑等の食品残渣)などを例示することができる。
【０００８】
ここで、前記木材等の熱分解領域の上方に木材等の供給口を有すると共に前記木材等の冷却領域の下方に冷却された炭化物の取り出し口を有する縦型の構造とし、供給された木材等が熱分解領域で熱分解され自重等により冷却領域へと下降すると新たな木材等を供給するようにすることができる。
(２) 供給する木材等の乾燥領域が前記熱分解領域の上方に形成されると共に、前記熱分解領域から吸い出された内部気体を空冷する際に加熱された空気を前記乾燥領域に吹き出すようにしてもよい。
【０００９】
このように構成すると、熱分解の前に乾燥領域で木材等を予備乾燥乃至予熱しておくことができ処理を効率的に進めることができると共に、その為の熱源として高温の内部気体を空冷して熱分解ガスを液化させ熱分解液(木酢液や木タールなどの原料)を採取する際の熱を有効に活用することができる。
(３) 前記内部気体を空冷する際に加熱された空気を約７０〜９０℃で前記乾燥領域に吹き出すようにしてもよい。
【００１０】
このように構成すると乾燥領域に吹き出す空気の温度を制御し易く、また熱エネルギーを有効利用することができる。
(４) 前記熱分解領域から内部気体が吸い出され冷却されて前記冷却領域に冷風として吹き出すようにしたこととしてもよい。
【００１１】
このように構成すると、熱分解されて高温となった木材等の炭化物を冷却領域で迅速に冷却することができる。また内部気体中の酸素は消費されほぼ無酸素状態となっており、無酸素状態の冷風を冷却領域に吹き出すことにより、熱分解を強制的に終了させて効率的に冷却を進めることができる。ここで、内部気体を冷却する際に熱分解ガスが液化した熱分解液(木酢液や木タールなどの原料)を採取することができる。
(５) 前記内部気体を冷却して約２０〜５０℃の冷風として冷却領域に吹き出すようにしたこととしてもよい。
【００１２】
このように構成すると、乾燥領域には熱分解ガス中の木タール分等の液化成分が殆ど除去された冷風が吹き出すこととなり、炭化物(木炭等)に不具合な木タール分や木酢液等の再付着を防止することができる。
(６) 前記熱分解領域では下方側から内部気体を吸い出して上方側に吹き出すようにしたこととしてもよい。
【００１３】
このように構成すると、熱分解領域の下方側で熱分解が進みより高温となっている内部気体を上方側に供給することにより、熱分解領域内の温度をできるだけ均一な高温としてムラの少ない熱分解処理を行うことができる。
(７) 前記熱分解領域ではセンサーによって木材等の上位レベルを感知し、前記レベルが一定以下となると新たに木炭等が供給されるようにしたこととしてもよい。
【００１４】
このように構成すると、木炭等の供給に関して自動的な運転を行うことができる。
【発明の効果】
【００１５】
この発明は上述のような構成であり、次の効果を有する。
【００１６】
熱分解と冷却とをそれぞれの領域で同時に進行することができるので、処理効率が従来よりも高い木材等の炭化装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、この発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００１８】
図１に示すように、この実施形態の木材等の炭化装置は、木材等を熱分解する熱分解領域１と、前記熱分解領域１の下方の冷却領域２とを具備する。具体的には、前記木材等の熱分解領域１の上方に木材等の供給口３を有すると共に、前記木材等の冷却領域２の下方に冷却された炭化物の取り出し口４を有する縦型の構造としている。炉体は、耐火材で形成している。炭化物の取り出し口４には排出スライドダンパー５を設置し、火格子６上に木材やその炭化物が載置されるようにしている。また緊急時には、火格子６の上方の緊急ダンパー７で遮断できるようにしている。
【００１９】
熱分解する木材等として、木材の他に成型したもの(例えば圧縮成型した野菜屑等の食品残渣)などを例示することができる。ここで前記木材はチップ状ではなくある程度大きな木片のままで供給することもできる。また、前記木片には釘や金具等がささったままでもよく、釘抜き等の面倒な前処理作業を軽減して炭化後に簡易に取り除くことができるという利点がある。
【００２０】
木材等の供給口３へは、搬送コンベア８から巻上げウィンチ９により駆動される搬送トロッコ10を介して供給するようにしている。また、前記熱分解領域１ではセンサーＳによって木材等の上位レベルを感知し、前記レベルが一定以下となると新たに木炭等が自動的に供給されるようにしている。
【００２１】
供給する木材等の乾燥領域11が、前記熱分解領域１の上方に形成されると共に、前記熱分解領域１の上端近傍から誘引ファン12により吸い出された内部気体を空冷する際に加熱された空気を約７０〜９０℃で前記乾燥領域11に吹き出すようにている。
【００２２】
前記内部気体は熱分解ガスストレーナー(濾し器)13を経て、空冷ファン14により送風される空冷冷却器15(冷却強化のため直列二連管構造としている)により冷却し、次いでクーリングタワー(図示せず)との間で冷却水が循環される水冷冷却器16により冷却し、熱分解ガススクラバー(洗浄装置)17を通じて浄化されて排出される。18は、熱分解ガススクラバー循環ポンプである。空冷冷却器の下方には木酢液貯留タンク19を設置し、水冷冷却器の下方には木タール貯留タンク20を設置している。このような冷却により熱分解ガスが液化して、木酢液や木タールなどの粗原料を採取することができる。
【００２３】
熱分解の開始時には、木材等の供給口３から炉内に木材等を供給して点検口21から着火する。この炭化装置は自燃式としており、外部加熱方式のような外部熱源は不要としている。前記熱分解領域１では熱分解ガス循環ファン22により下方側から内部気体を吸い出して上方側に吹き出すようにしている。また熱分解領域１には炉温調節ファン23により送風することができるようにしており、これにより炉内温度が制御できるようにしている。供給された木材等は熱分解領域１で熱分解され、自重により冷却領域２へ下降して冷却されるようにしており、供給された木材等が炭化され冷却領域２へと移行すると新たな木材等が供給されるようにしている。
【００２４】
冷却領域２であるが、前記熱分解領域１の下方から高温の内部気体が冷却ガス循環ファン24により吸い出され、冷却ガス冷却器25により冷却されて、前記冷却領域２の火格子６の上と下との２箇所に無酸素状態で約２０〜５０℃の冷風として吹き出すようにしている。火格子６の上に吹き出す冷風により高温の炭化物を強力に冷却し、火格子６の下に吹き出す冷風により冷却してきた炭化物を更に冷却する。前記冷却ガス冷却器25では、吸い出された内部気体に対し、循環タンク26内の冷却水が循環ポンプ27により循環して噴霧され冷却されるようにしている。そして、この位置でも内部気体を冷却する際に熱分解ガスが液化した熱分解液(木酢液や木タールなどの原料)を採取することができる。なお前記冷却水は、水冷冷却器28により冷却されるようにしている。
【００２５】
炉内の温度状態は、具体的には次のようになっている。
【００２６】
熱分解領域１は上方側の炉内温度が約３５０〜５００℃、下方側の炉内温度は約５００〜６００℃となっている。前記熱分解領域１では、循環ファンにより下方側から内部気体を吸い出して上方側に約４００℃で吹き出すようにしている。
【００２７】
熱分解領域１と冷却領域２の境界あたりでは約５００〜６００℃で、火格子６の上の領域に吹き出す無酸素冷風により冷却領域2Aで温度がかなり低下し、冷却領域2Bは約２０〜４０℃になっている。火格子６の下に吹き出す冷風は補助的な役割である。取り出し口４から取り出された炭化物は常温まで冷却されている。
【００２８】
次に、この実施形態の木材等の炭化装置の使用状態を説明する。
【００２９】
この木材等の炭化装置では、供給された木材等が熱分解領域１で熱分解されると自重により冷却領域２へ下降して冷却されるようにしたので、バッチ式のように熱分解工程か冷却工程かに分断する必要はなく、熱分解と冷却とをそれぞれの領域で同時に進行することができ、処理効率が従来よりも高いという利点がある。すなわち、加熱と冷却とが機構的に連続しているので、加熱と冷却を分断して繰り返すよりも熱効率がよい。また、バッチ式では木材等の仕込みや冷却、炭化物の取り出しなど熱分解に必要な時間以外の時間が多く必要であるが、この実施形態の炭化装置では熱分解に必要な時間以外の時間はあまり必要なく生産効率に優れる。
【００３０】
前記熱分解領域１ではセンサーＳによって木材等の上位レベルを感知し、前記レベルが一定以下となると新たに木炭等が供給されるようにしており、木炭等の供給に関して自動的な運転を行うことができ作業性に優れるという利点がある。
【００３１】
供給する木材等の乾燥領域11が前記熱分解領域１の上方に形成されると共に、前記熱分解領域１から吸い出された内部気体を空冷する際に加熱された空気を前記乾燥領域11に吹き出すようにしており、熱分解の前に乾燥領域11で木材等を予備乾燥乃至予熱しておくことができ処理を効率的に進めることができると共に、その為の熱源として高温の内部気体を空冷して熱分解ガスを液化させ熱分解液(木酢液や木タールなどの原料)を採取する際の熱を有効に活用することができる。前記内部気体を空冷する際に加熱された空気は約７０〜９０℃程度で前記乾燥領域11に吹き出すようにしており、乾燥領域11に吹き出す空気の温度を制御し易く、また熱エネルギーを有効利用することができるという利点がある。
【００３２】
前記熱分解領域１では下方側から内部気体を吸い出して上方側に吹き出すようにしており、熱分解領域１の下方側で熱分解が進みより高温となっている内部気体を上方側に供給することにより、熱分解領域１内の温度をできるだけ均一な高温としてムラの少ない熱分解処理を行うことができるという利点がある。
【００３３】
前記熱分解領域１から内部気体が吸い出され冷却されて前記冷却領域２に冷風として吹き出すようにしており、熱分解されて高温となった木材等の炭化物を冷却領域２で迅速に冷却することができる。また内部気体中の酸素は消費されほぼ無酸素状態となっており、無酸素状態の冷風を冷却領域２に吹き出すことにより、熱分解を強制的に終了させて効率的に冷却を進めることができる。前記内部気体を冷却して約２０〜５０℃の冷風として冷却領域２に吹き出すようにしており、乾燥領域11には熱分解ガス中の木タール分等の液化成分が殆ど除去された冷風が吹き出すこととなり、炭化物(木炭等)に不具合な木タール分や木酢液等の再付着を防止することができるという利点がある。前記冷風を入れないと、約５００℃等の高温の状態のままで取り出し口４まで下降してくることがあった。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
木材等の炭化などの他に、焼却処理などの用途にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】この発明の木材等の炭化装置の実施形態を説明するフローシート図。
【図２】従来の木材等の炭化装置を説明する模式図。
【符号の説明】
【００３６】
１  熱分解領域
２  冷却領域
11  乾燥領域
Ｓ  センサー
【図１】
2005097459.tif 000003
【図２】
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