(57)【要約】【課題】炭化処理で生じる廃熱を利用しながら、有機物の乾燥処理と炭化処理とを効率的に一連の処理で行うことができる炭化装置及び炭化方法を提供する。【解決手段】炭化装置１は、２台の炭化炉２Ａ、２Ｂを含む。炭化炉２Ａ、２Ｂはバーナ４３と火口４５を備え、炭化ユニット７に積載された炭材の乾燥処理及び炭化処理を行うことができる。炭化炉２Ａ、２Ｂは、廃熱移送パイプ３２及び熱媒体移送路６１で連結されている。炭化炉２Ａで炭化処理が終了すると、廃熱移送パイプ３２の両端にある廃熱移送ファン３３が、炭化炉２Ｂ側の方が高速となるように回転され、炭化炉２Ａの廃熱が炭化炉２Ｂに熱風として送られる。また、炭化処理中に炭化炉２Ａで蓄熱された蓄熱板６５が炭化炉２Ｂに移送される。炭化炉２Ｂでは、移送された廃熱を利用して乾燥処理が行われた後、炭化処理が行われ、次に乾燥処理を行う炭化炉２Ａに廃熱が移送される。【選択図】図１
2013010808.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機物を炭化する炭化装置であって、
各々が、炉内を加熱する加熱手段を有し、前記有機物を乾燥する乾燥処理と、前記乾燥処理で乾燥された前記有機物を炭化する炭化処理とを行う機能を有する複数の炭化炉と、
前記複数の炭化炉を、炉内で発生した熱を他の炭化炉に移送可能に互いに連結する連結手段と、
前記連結手段を介して、前記複数の炭化炉のうちいずれかの炭化炉で炭化処理が終了する度に、炭化処理で発生した熱を、乾燥処理が行われる他の炭化炉へ、前記連結手段を介して移送する熱移送手段とを備えたことを特徴とする炭化装置。
【請求項２】
前記複数の炭化炉の各々は、断熱的な外装内に、乾燥処理及び炭化処理に供される前記有機物が配置される下層部と、前記下層部の上方に位置し、前記下層部との間で気体の流通が可能な上層部とを含み、
前記熱移送手段は、
前記複数の炭化炉のうち炭化処理が行われる炭化炉の前記上層部に配置される、蓄熱可能な熱媒体と、
前記熱媒体を、前記複数の炭化炉のうち炭化処理が終了したいずれかの炭化炉から乾燥処理が行われる他の炭化炉へ、前記連結手段を介して移送する熱媒体移送手段とを含むことを特徴とする請求項１に記載の炭化装置。
【請求項３】
前記連結手段は、前記複数の炭化炉を結ぶ方向に回転可能に配置された複数の第一ローラを備えた案内路を含み、
前記複数の炭化炉の各々は、
前記上層部の前記案内路の一端が接続する位置に設けられた開閉可能な開口部と、
前記上層部に、前記案内路に接続して設けられ、前記複数の第一ローラと同じ方向に回転可能に配置された複数の第二ローラを備えた炉内案内部とを備え、
前記熱媒体は、固体熱媒体であり、
前記熱媒体移送手段は、前記固体熱媒体を前記複数の第一ローラ及び前記複数の第二ローラ上を滑らせて、前記複数の炭化炉のうち炭化処理が終了したいずれかの炭化炉から乾燥処理が行われる他の炭化炉へ、前記炉内案内部と前記開口部と前記案内路を介して移動させることを特徴とする請求項２に記載の炭化装置。
【請求項４】
前記連結手段は、前記複数の炭化炉間の気体の流通を可能とする、気密性を有する通路を含み、
前記熱移送手段は、
前記通路に設けられ、前記通路を、前記気体が流通可能な開状態と、前記気体が流通不能な閉状態のいずれかに開閉可能な通路開閉手段と、
前記通路の両側に設けられた一対のファンと、
前記複数の炭化炉のうちいずれかで炭化処理が行われている間、炭化処理が行われている前記炭化炉に通じる前記通路の前記通路開閉手段を前記閉状態とし、炭化処理の終了後に、炭化処理が行われた前記炭化炉から乾燥処理が行われる他の炭化炉へ通じる前記通路の前記通路開閉手段を前記開状態とする開閉切替え手段と、
前記一対のファンのうち、炭化処理が終了した前記炭化炉側にあるファンである第一ファンと、乾燥処理が行われる前記炭化炉側にあるファンである第二ファンとを、前記第二ファンの方が前記第一ファンよりも高速となる回転数差を設けて回転させるファン制御手段とを含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の炭化装置。
【請求項５】
前記連結手段は、前記複数の炭化炉間の気体の流通を可能とする、気密性を有する通路を含み、
前記熱移送手段は、
前記通路に設けられ、前記通路を、前記気体が流通可能な開状態と、前記気体が流通不能な閉状態のいずれかに開閉可能な通路開閉手段と、
前記複数の炭化炉のうちいずれかで炭化処理が行われている間、炭化処理が行われている前記炭化炉に通じる前記通路の前記通路開閉手段を前記閉状態とし、炭化処理の終了後に、炭化処理が行われた前記炭化炉から乾燥処理が行われる他の炭化炉へ通じる前記通路の前記通路開閉手段を前記開状態とする開閉切替え手段と、
前記複数の炭化炉のうちいずれかで炭化処理が終了した後、乾燥処理が行われる前記炭化炉の炉内の圧力を、炭化処理が終了した前記炭化炉の炉内の圧力よりも減圧する減圧手段とを含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の炭化装置。
【請求項６】
前記複数の炭化炉の各々において、
炉内側面部が耐火断熱材によって形成され、
炉内底部に、前記加熱手段が複数配置され、
炉内には、複数の温度検出手段が設けられ、
前記複数の温度検出手段によって検出された炉内温度の分布に基づき、前記分布が炉内で均一となるように、前記複数の加熱手段を制御する加熱制御手段を更に備えたことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の炭化装置。
【請求項７】
連結手段によって、炉内で発生した熱を他の炭化炉に移送可能に互いに連結された複数の炭化炉において行われる、有機物を炭化する炭化方法であって、
前記複数の炭化炉の各々において、前記有機物を乾燥する乾燥処理を行う乾燥工程と、
前記複数の炭化炉の各々において、乾燥された前記有機物を炭化する炭化処理を行う炭化工程と、
前記複数の炭化炉のうち前記炭化工程が終了したいずれかの炭化炉で炭化処理により発生した熱を、前記乾燥工程が行われる他の炭化炉へ、前記連結手段を介して移送する熱移送工程とを含み、
前記複数の炭化炉の各々において、他のいずれかの炭化炉から前記連結手段を介して炭化処理によって発生した前記熱を受け取る度に、前記熱を利用して前記乾燥工程を開始し、その後、前記炭化工程を行うことを特徴とする炭化方法。
【請求項８】
前記複数の炭化炉の各々は、断熱的な外装内に、乾燥処理及び炭化処理に供される前記有機物が配置される下層部と、前記下層部の上方に位置し、前記下層部との間で気体の流通が可能な上層部とを含み、
前記炭化工程は、前記上層部に蓄積可能な熱媒体が配置された状態で行われ、
前記熱移送工程では、
前記熱媒体を、前記複数の炭化炉のうち前記炭化工程が終了したいずれかの炭化炉から前記乾燥工程が行われる他の炭化炉へ、前記連結手段を介して移送することを特徴とする請求項７に記載の炭化方法。
【請求項９】
前記連結手段は、前記複数の炭化炉を結ぶ方向に回転可能に配置された複数の第一ローラを備えた案内路を含み、
前記複数の炭化炉の各々は、
前記上層部の前記案内路の一端が接続する位置に設けられた開閉可能な開口部と、
前記上層部に、前記案内路に接続して設けられ、前記複数の第一ローラと同じ方向に回転可能に配置された複数の第二ローラを備えた炉内案内部とを備え、
前記熱媒体は、固体熱媒体であり、
前記炭化工程は、前記上層部に前記熱媒体として固体熱媒体が配置され、前記開口部が閉じられた状態で行われ、
前記熱移送工程では、
前記開口部を開いた状態とし、前記固体熱媒体を、前記複数の第一ローラ及び前記複数の第二ローラ上を滑らせて、前記複数の炭化炉のうち前記炭化工程が終了したいずれかの炭化炉から前記乾燥工程が行われる他の炭化炉へ、前記炉内案内部と前記開口部と前記案内路を介して移動させることを特徴とする請求項８に記載の炭化方法。
【請求項１０】
前記連結手段は、前記複数の炭化炉間の気体の流通を可能とする、気密性を有する通路を含み、
前記炭化工程では、前記通路に設けられ、前記炭化処理が行われている間、前記通路を、前記気体が流通可能な開状態と、前記気体が流通不能な閉状態のいずれかに開閉可能な通路開閉手段を前記閉状態とし、
前記熱移送工程では、前記炭化工程が終了した前記炭化炉から前記乾燥工程が行われる前記炭化炉へ通じる前記通路の前記通路開閉手段を前記開状態とし、前記通路の両側に設けられた一対のファンのうち、前記炭化工程が終了した前記炭化炉側にあるファンである第一ファンと、前記乾燥処理が行われる前記炭化炉側にあるファンである第二ファンとを、前記第二ファンの方が前記第一ファンよりも高速となる回転数差を設けて回転させることを特徴とする請求項７〜９のいずれかに記載の炭化方法。
【請求項１１】
前記連結手段は、前記複数の炭化炉間の気体の流通を可能とする、気密性を有する通路を含み、
前記炭化工程では、前記炭化処理が行われている間、前記通路に設けられ、前記通路を、前記気体が流通可能な開状態と、前記気体が流通不能な閉状態のいずれかに開閉可能な通路開閉手段を前記閉状態とし、
前記熱移送工程では、前記炭化工程が終了した前記炭化炉から前記乾燥工程が行われる前記炭化炉へ通じる前記通路の前記通路開閉手段を前記開状態とし、前記乾燥工程が行われる前記炭化炉の炉内の圧力を、前記炭化工程が終了した前記炭化炉の炉内の圧力よりも減圧することを特徴とする請求項７〜１０のいずれかに記載の炭化方法。
【請求項１２】
前記複数の炭化炉の各々において、
炉内側面部が耐火断熱材によって形成され、
炉内底部に、複数の加熱手段が配置され、
炉内には、複数の温度検出手段が設けられ、
前記乾燥工程と前記炭化工程では、前記複数の温度検出手段によって検出された炉内温度の分布に基づき、前記分布が炉内で均一となるように前記複数の加熱手段を制御することを特徴とする請求項７〜１１のいずれかに記載の炭化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機物を炭化するための炭化装置及び炭化方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、バイオマス（有機性資源）を有効活用する技術が注目されている。その中で、バイオマスをエネルギー源として使用したり肥料等にリサイクルしたりするために、様々なバイオマス炭化技術が開発されている。水分を含んだバイオマスを炭化する場合には、炭化装置によって炭化処理を行う前に、バイオマスを乾燥させる乾燥処理が必要となる。そこで、乾燥装置と炭化装置とを備えた装置も提案されている。例えば、特許文献１には、炭化原料を炭化する装置と、乾燥原料を乾燥させる乾燥装置とを並列に連結した炭化乾燥連結装置が開示されている。この装置では、炭化装置において炭化の際生じた熱風が熱路を介して乾燥装置に送り込まれ、乾燥に利用されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−２６５４１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１に記載の炭化乾燥連結装置では、炭化装置から発生する廃熱を乾燥に利用できるという利点はあるものの、炭化装置では炭化処理のみが行われ、乾燥装置では乾燥処理のみが行われる。従って、乾燥処理により得られた乾燥製品を、その後、炭化原料として炭化処理するには、作業者が必ず乾燥装置から乾燥製品を取り出して移送し、炭化装置に投入する必要がある。つまり、乾燥処理と炭化処理を一連の処理で効率的に行うことはできない。
【０００５】
本発明は、炭化処理で生じる廃熱を利用しながら、有機物の乾燥処理と炭化処理とを効率的に一連の処理で行うことができる炭化装置及び炭化方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第一態様に係る炭化装置は、有機物を炭化する炭化装置であって、各々が、炉内を加熱する加熱手段を有し、前記有機物を乾燥する乾燥処理と、前記乾燥処理で乾燥された前記有機物を炭化する炭化処理とを行う機能を有する複数の炭化炉と、前記複数の炭化炉を、炉内で発生した熱を他の炭化炉に移送可能に互いに連結する連結手段と、前記連結手段を介して、前記複数の炭化炉のうちいずれかの炭化炉で炭化処理が終了する度に、炭化処理で発生した熱を、乾燥処理が行われる他の炭化炉へ、前記連結手段を介して移送する熱移送手段とを備えている。
【０００７】
前記炭化装置によれば、各々が加熱手段を有する複数の炭化炉の各々で、乾燥処理と炭化処理の両方の処理を行うことができる。更に、連結手段と熱移送手段によって、複数の炭化炉のうち、炭化処理が終了した炭化炉で生じた熱（廃熱）を、乾燥処理が行われる炭化炉に移送することができるので、移送先の炭化炉では廃熱を利用して乾燥処理を行うことができると共に、移送元の炭化炉からは熱が奪われるため炭化物の冷却にも有効である。
【０００８】
前記炭化装置によれば、複数の炭化炉のうちいずれかで炭化処理を行う間、他の炭化炉を乾燥処理のために待機させておき、炭化処理が終了した後は、他の炭化炉では廃熱を利用した乾燥処理を行うことができる。乾燥処理が終了した炭化炉にはある程度の熱が残っているため、そのまま炭化処理に移行できる。その間、先に炭化処理が終了した炭化炉では、炭化物の冷却や次の乾燥処理の準備等を行うことができる。そして、次の炭化処理が終了すると、前に炭化物の冷却が終了した炭化炉または他の炭化炉で、新たな有機物の乾燥処理を行うことができる。つまり、複数の炭化炉の各々で、他の炭化炉とはサイクルをずらしながら、乾燥処理から炭化処理までの一連の処理を行うことで、炭化装置全体で、廃熱を利用して効率的な処理を行うことができる。
【０００９】
前記第一態様において、前記複数の炭化炉の各々は、断熱的な外装内に、乾燥処理及び炭化処理に供される前記有機物が配置される下層部と、前記下層部の上方に位置し、前記下層部との間で気体の流通が可能な上層部とを含み、前記熱移送手段は、前記複数の炭化炉のうち炭化処理が行われる炭化炉の前記上層部に配置される、蓄熱可能な熱媒体と、前記熱媒体を、前記複数の炭化炉のうち炭化処理が終了したいずれかの炭化炉から乾燥処理が行われる他の炭化炉へ、前記連結手段を介して移送する熱媒体移送手段とを含んでもよい。この場合、下層部で炭化処理が行われると、加熱された気体が上層部に上昇するので、炭化処理で生じた熱を上層部に配置された熱媒体に蓄積することができる。そして、炭化処理が終了した後、熱媒体を、乾燥処理が行われる炭化炉に連結手段を介して移送することで、炭化処理で生じた廃熱を効率的に移送することができる。
【００１０】
前記第一態様において、前記連結手段は、前記複数の炭化炉を結ぶ方向に回転可能に配置された複数の第一ローラを備えた案内路を含んでもよい。前記複数の炭化炉の各々は、前記上層部の前記案内路の一端が接続する位置に設けられた開閉可能な開口部と、前記上層部に、前記案内路に接続して設けられ、前記複数の第一ローラと同じ方向に回転可能に配置された複数の第二ローラを備えた炉内案内部とを備えていてもよい。そして、前記熱媒体は、固体熱媒体であり、前記熱媒体移送手段は、前記固体熱媒体を前記複数の第一ローラ及び前記複数の第二ローラ上を滑らせて、前記複数の炭化炉のうち炭化処理が終了したいずれかの炭化炉から乾燥処理が行われる他の炭化炉へ、前記炉内案内部と前記開口部と前記案内路を介して移動させてもよい。
【００１１】
この場合、炭化炉上層部の炉内案内部上に固体熱媒体を配置し、開口部を閉じて炭化処理を行うことで、炭化処理で生じた熱を固体熱媒体に蓄積することができる。そして、炭化処理が終了した後、開口部を開け、固体熱媒体を、熱媒体移送手段により乾燥処理が行われる炭化炉に移動させるという簡便な方法で、炭化処理で生じた廃熱を効率的に移送することができる。
【００１２】
前記第一態様において、前記連結手段は、前記複数の炭化炉間の気体の流通を可能とする、気密性を有する通路を含んでもよい。そして、前記熱移送手段は、前記通路に設けられ、前記通路を、前記気体が流通可能な開状態と、前記気体が流通不能な閉状態のいずれかに開閉可能な通路開閉手段と、前記通路の両側に設けられた一対のファンと、前記複数の炭化炉のうちいずれかで炭化処理が行われている間、炭化処理が行われている前記炭化炉に通じる前記通路の前記通路開閉手段を前記閉状態とし、炭化処理の終了後に、炭化処理が行われた前記炭化炉から乾燥処理が行われる他の炭化炉へ通じる前記通路の前記通路開閉手段を前記開状態とする開閉切替え手段と、前記一対のファンのうち、炭化処理が終了した前記炭化炉側にあるファンである第一ファンと、乾燥処理が行われる前記炭化炉側にあるファンである第二ファンとを、前記第二ファンの方が前記第一ファンよりも高速となる回転数差を設けて回転させるファン制御手段とを含んでもよい。
【００１３】
この場合、いずれかの炭化炉で炭化処理が終了した後、通路を気体が流通可能な開状態とし、炭化処理によって廃熱が生じた炭化炉側の第一ファンよりも、乾燥処理のために廃熱が必要な炭化炉側の第二ファンを高速回転させることで、通路内で差圧が生じる。すなわち、廃熱の移送元の炭化炉側の方が、廃熱の移送元の炭化炉側よりも圧力が低くなる。従って、移送元の炭化炉の廃熱を熱風として、通路を通って移送先の炭化炉へ効率よく移送することができる。また、炭化処理中には通路は閉状態とされるので、炭化処理中の炭化炉からの廃熱の漏れを防止することができる。
【００１４】
前記第一態様において、前記連結手段は、前記複数の炭化炉間の気体の流通を可能とする、気密性を有する通路を含んでもよい。そして、前記熱移送手段は、前記通路に設けられ、前記通路を、前記気体が流通可能な開状態と、前記気体が流通不能な閉状態のいずれかに開閉可能な通路開閉手段と、前記複数の炭化炉のうちいずれかで炭化処理が行われている間、炭化処理が行われている前記炭化炉に通じる前記通路の前記通路開閉手段を前記閉状態とし、炭化処理の終了後に、炭化処理が行われた前記炭化炉から乾燥処理が行われる他の炭化炉へ通じる前記通路の前記通路開閉手段を前記開状態とする開閉切替え手段と、前記複数の炭化炉のうちいずれかで炭化処理が終了した後、乾燥処理が行われる前記炭化炉の炉内の圧力を、炭化処理が終了した前記炭化炉の炉内の圧力よりも減圧する減圧手段とを含んでもよい。
【００１５】
この場合、いずれかの炭化炉で炭化処理が終了した後、通路を気体が流通可能な開状態とし、炭化処理によって廃熱が生じた炭化炉側の炉内の圧力よりも、乾燥処理のために廃熱が必要な炭化炉側の炉内の圧力を減圧することで、通路内で差圧が生じる。すなわち、廃熱の移送先の炭化炉側の方が、廃熱の移送元の炭化炉側よりも圧力が低くなる。従って、移送元の炭化炉の廃熱を熱風として、通路を通って移送先の炭化炉へ効率よく移送することができる。また、炭化処理中には通路は閉状態とされるので、炭化処理中の炭化炉からの廃熱の漏れを防止することができる。
【００１６】
前記第一態様では、前記複数の炭化炉の各々において、炉内側面部が耐火断熱材によって形成され、炉内底部に、前記加熱手段が複数配置され、炉内には、複数の温度検出手段が設けられていてもよい。そして、前記複数の炭化炉の各々は、前記複数の温度検出手段によって検出された炉内温度の分布に基づき、前記分布が炉内で均一となるように、前記複数の加熱手段を制御する加熱制御手段を更に備えていてもよい。この場合、各炭化炉をある程度大型化しても、炉内の温度分布を均一にできるため、効率的且つ高品質な炭化物を得ることが可能となる。
【００１７】
本発明の第二の態様に係る炭化方法は、連結手段によって、炉内で発生した熱を他の炭化炉に移送可能に互いに連結された複数の炭化炉において行われる、有機物を炭化する炭化方法であって、前記複数の炭化炉の各々において、前記有機物を乾燥する乾燥処理を行う乾燥工程と、前記複数の炭化炉の各々において、乾燥された前記有機物を炭化する炭化処理を行う炭化工程と、前記複数の炭化炉のうち前記炭化工程が終了したいずれかの炭化炉で炭化処理により発生した熱を、前記乾燥工程が行われる他の炭化炉へ、前記連結手段を介して移送する熱移送工程とを含む。そして、前記複数の炭化炉の各々において、他のいずれかの炭化炉から前記連結手段を介して炭化処理によって発生した前記熱を受け取る度に、前記熱を利用して前記乾燥工程を開始し、その後、前記炭化工程を行うことを特徴とする。
【００１８】
前記第二態様において、前記複数の炭化炉の各々は、断熱的な外装内に、乾燥処理及び炭化処理に供される前記有機物が配置される下層部と、前記下層部の上方に位置し、前記下層部との間で気体の流通が可能な上層部とを含んでもよい。そして、前記炭化工程は、前記上層部に蓄積可能な熱媒体が配置された状態で行われ、前記熱移送工程では、前記熱媒体を、前記複数の炭化炉のうち前記炭化工程が終了したいずれかの炭化炉から前記乾燥工程が行われる他の炭化炉へ、前記連結手段を介して移送してもよい。
【００１９】
前記第二態様において、前記連結手段は、前記複数の炭化炉を結ぶ方向に回転可能に配置された複数の第一ローラを備えた案内路を含んでもよい。前記複数の炭化炉の各々は、前記上層部の前記案内路の一端が接続する位置に設けられた開閉可能な開口部と、前記上層部に、前記案内路に接続して設けられ、前記複数の第一ローラと同じ方向に回転可能に配置された複数の第二ローラを備えた炉内案内部とを備えていてもよい。そして、前記炭化工程は、前記上層部に、前記熱媒体として固体熱媒体が配置され、前記開口部が閉じられた状態で行われてもよい。更に、前記熱移送工程では、前記開口部を開いた状態とし、前記固体熱媒体を、前記複数の第一ローラ及び前記複数の第二ローラ上を滑らせて、前記複数の炭化炉のうち前記炭化工程が終了したいずれかの炭化炉から前記乾燥工程が行われる他の炭化炉へ、前記炉内案内部と前記開口部と前記案内路を介して移動させてもよい。
【００２０】
前記第二態様において、前記連結手段は、前記複数の炭化炉間の気体の流通を可能とする、気密性を有する通路を含んでもよい。前記炭化工程では、前記通路に設けられ、前記炭化処理が行われている間、前記通路を、前記気体が流通可能な開状態と、前記気体が流通不能な閉状態のいずれかに開閉可能な通路開閉手段を前記閉状態とし、前記熱移送工程では、前記炭化工程が終了した前記炭化炉から前記乾燥工程が行われる前記炭化炉へ通じる前記通路の前記通路開閉手段を前記開状態とし、前記通路の両側に設けられた一対のファンのうち、前記炭化工程が終了した前記炭化炉側にあるファンである第一ファンと、前記乾燥処理が行われる前記炭化炉側にあるファンである第二ファンとを、前記第二ファンの方が前記第一ファンよりも高速となる回転数差を設けて回転させてもよい。
【００２１】
前記第二態様において、前記連結手段は、前記複数の炭化炉間の気体の流通を可能とする、気密性を有する通路を含んでもよい。前記炭化工程では、前記炭化処理が行われている間、前記通路に設けられ、前記通路を、前記気体が流通可能な開状態と、前記気体が流通不能な閉状態のいずれかに開閉可能な通路開閉手段を前記閉状態とし、前記熱移送工程では、前記炭化工程が終了した前記炭化炉から前記乾燥工程が行われる前記炭化炉へ通じる前記通路の前記通路開閉手段を前記開状態とし、前記乾燥工程が行われる前記炭化炉の炉内の圧力を、前記炭化工程が終了した前記炭化炉の炉内の圧力よりも減圧してもよい。
【００２２】
前記第二態様では、前記複数の炭化炉の各々において、炉内側面部が耐火断熱材によって形成され、炉内底部に、複数の加熱手段が配置され、炉内には、複数の温度検出手段が設けられていてもよい。そして、前記乾燥工程と前記炭化工程では、前記複数の温度検出手段によって検出された炉内温度の分布に基づき、前記分布が炉内で均一となるように前記複数の加熱手段を制御してもよい。
【００２３】
前記第二態様に係る炭化方法によれば、前記第一態様に係る炭化装置と同様の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】炭化装置１の構成を示す説明図である。
【図２】炭化炉２の構成を示す説明図である。
【図３】炭化装置１の制御構成を示す説明図である。
【図４】炭材ユニット７の説明図である。
【図５】台車７０の説明図である。
【図６】スリット板７４のスリット７５の形状の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の一実施の形態について、図面を参照して説明する。本実施形態では、互いに連結された２台の炭化炉２を含む炭化装置１について説明する。なお、図１の上下方向、左右方向、紙面の表裏面方向を、夫々、炭化装置１及び各炭化炉２の上下方向、左右方向、及び前後方向とする。
【００２６】
まず、炭化装置１の概略について説明する。図１に示すように、炭化装置１は、実質的に同型で同一の機能を有する２台の炭化炉２Ａ、２Ｂが左右方向に並べられ、廃熱移送路３２及び熱媒体移送路６１によって連結されたものである。炭化装置１は、２台の炭化炉２Ａ、２Ｂを用いて有機物を炭化するための装置である。炭化装置１で炭化可能な有機物として、木材、竹材、籾殻、稲藁、食品廃棄物等、様々な種類の有機物があるが、本実施形態では、炭化装置１で木材を炭化して木炭を生産する場合を例示する。炭化炉２Ａ、２Ｂは、各々、木炭の原料となる木材（以下、炭材という）の乾燥処理、及び、乾燥後の炭材の炭化処理を行う機能を少なくとも有する。炭化装置１では、炭化炉２Ａ、２Ｂの各々で乾燥処理から炭化処理までの一連の処理を行うが、そのサイクルを互いにずらし、炭化炉２Ａ、２Ｂのうち一方で行われた炭化処理で生じた熱（廃熱）を、他方で行われる乾燥処理に利用する点が特徴である。
【００２７】
以下、図１〜図３を参照して、炭化装置１の構成の詳細について説明する。まず、図１及び図２を参照して、炭化炉２Ａ、２Ｂの構成について説明する。なお、以下では、炭化炉２Ａ、２Ｂのいずれかを特定しない場合や、２台を総称する場合は、単に「炭化炉２」という。各炭化炉２は、矩形箱状の外装２０を備えている。外装２０のサイズは、例えば、左右方向の幅が２ｍ強、前後方向の長さが６ｍ弱、高さが３ｍ弱程度である。外装２０は、断熱構造を有する。具体的には、例えば、外装２０自体が耐火煉瓦や耐火コンクリートで構成されていてもよいし、金属製の外壁の内面に断熱材が設けられた構成とされていてもよい。
【００２８】
図１に示すように、外装２０の内部の炉内空間は、下方から順に、炭材を加熱するための火口４５が配置される加熱室２１と、乾燥処理及び炭化処理に供される炭材が配置される処理室２２と、廃熱移送に使用される熱媒体が配置される蓄熱室２３とを含む。図２に示すように、外装２０の前面の処理室２２に対応する部分には、炭材ユニット７が搬出入される開口２６が設けられている。開口２６は、上下に回動する前部扉２９によって開閉が可能である。また、もう１台の炭化炉２と対向する側の側面（炭化炉２Ａの場合は右側面、炭化炉２Ｂの場合は左側面）には、蓄熱室２３に対応する部分に、開口２７が設けられている。開口２７は、上下にスライド移動する上部扉２８によって開閉が可能である。
【００２９】
炭化炉２は、乾燥処理及び炭化処理に使用される加熱手段として、バーナ４３及び火口４５を備えている。図２に示すように、本実施形態では、炉内の温度分布を均一化するために、各炭化炉２に、８組のバーナ４３及び火口４５が設けられている。詳細は後述するが、これらの８組の加熱手段は、個別に燃焼状態が制御される。８つのバーナ４３は、各炭化炉２の左右側面下部に夫々設けられた収容部４に、４つずつ収容されている。各バーナ４３には、燃料パイプ４２を介して、燃料タンク４１から燃料（例えば、重油、軽油、ガス）が供給される。なお、燃料タンク４１は、炭化炉２Ａ、２Ｂに共通で設けられればよい。８つのバーナ４３に夫々対応する８つの火口４５は、加熱室２１において、後述する炭材ユニット７の夫々の区画が配置される位置の下方に設けられている。
【００３０】
図１及び図２に示すように、加熱室２１の上方には、気体の流通が可能な状態で加熱室２１と処理室２２とを区画するレール部２５が設けられている。レール部２５は、炭化炉２の前後方向に延びる一対のレール２５１と、炭化炉２の左右方向に延び、レール２５１を支持する複数の柱状の支持部材２５２（図２では後方の２本のみを図示）を含む。レール２５１には炭材ユニット７の台車７０の車輪７２（図５参照）が載置され、炭材ユニット７はレール２５１に沿って炉内を案内される。また、図１に示すように、処理室２２の背面上部には、炉内の気体を攪拌するための攪拌ファン３１が設けられている。なお、攪拌ファン３１は、他の面も含めて複数が設けられてもよい。
【００３１】
図１に示すように、加熱室２１と処理室２２の内面には、炉内の温度制御のための温度センサ４８が複数設けられている。具体的には、加熱室２１には、８つの火口４５に対応する位置に、８つの温度センサ４８が設けられている。そして、処理室２２には、炭材ユニット７の配置予定位置の周囲に温度センサ４８が設けられている。詳細は後述するが、本実施形態では、各炭化炉２には２台の炭化ユニット７が配置されるので、各炭化ユニット７の上下左右に４箇所ずつ（図１参照）、合計８箇所に温度センサ４８が設けられる。
【００３２】
図１及び図２に示すように、処理室２２の上方には、気体の流通が可能な状態で処理室２２と蓄熱室２３とを区画する炉内案内部６３が設けられている。炉内案内部６３は、炭化炉２の前後方向を軸方向として回転可能に支持された複数のローラ６３１を含む。炉内案内部６３は、ローラ６３１上に載置された熱媒体を炉内で左右方向に移送するローラコンベアである。炉内案内部６３上には、熱媒体である蓄熱板６５が載置される。蓄熱板６５として、例えば、蓄熱性に優れたセラミック板を用いることができる。炉内案内部６３の上方の蓄熱室２３は、炉内で最も上層にある空間であるため、下方にある加熱室２１及び処理室２２で発生し、外装２０内で上昇した熱が滞留する。よって、炭化処理が行われる炭化炉２の蓄熱室２３に蓄熱板６５を配置しておくことで、炭化処理で生じた熱を蓄熱板６５に蓄積することができる。
【００３３】
蓄熱板６５の左右側面の前端部近傍及び後端部近傍の２箇所には、夫々、ワイヤ６７が接続されている。図１に示すように、蓄熱板６５の左側面に一端が接続されたワイヤ６７の他端は、炭化炉２Ａ、２Ｂのうち左側に配置された炭化炉２Ａの左側面に設けられた巻取り機６８に固定されている。また、蓄熱板６５の右側面に一端が接続されたワイヤ６７の他端は、右側に配置された炭化炉２Ｂの右側面に設けられた巻取り機６８に固定されている。なお、図１では巻取り機６８は炭化炉２Ａ、２Ｂに対して夫々１つだけ図示されているが、実際には、蓄熱板６５の左右側面に夫々接続する２本のワイヤ６７に対応して、巻取り機６８も２つずつ設けられている。
【００３４】
図１に示すように、炭化炉２Ａの外装２０の右側面上部と、炭化炉２Ｂの外装２０の左側面上部とに夫々設けられた開口２７の間には、両者を繋ぐ熱媒体移送路６１が設けられている（図２では図示略）。熱媒体移送路６１内には、炭化炉２Ａ、２Ｂの炉内案内部６３に接続する炉間案内路６２が設けられている。炉間案内部６２は、炉内案内部６３のローラ６３１と同一方向に回転可能な複数のローラ６２１を含むローラコンベアである。よって、一方の炭化炉２の炉内案内部６３に載置された蓄熱板６５は、他方の炭化炉２の巻取り機６８によってワイヤ６７を巻き取ることで、炉内案内部６３及び炉間案内路６２上を滑らせ、開口２７を通って、他方の炭化炉２の炉内案内部６３へと移送することができる。
【００３５】
図１及び図２に示すように、各炭化炉２は、もう１台の炭化炉２と対向する側の側面（炭化炉２Ａの場合は右側面、炭化炉２Ｂの場合は左側面）の開口に設置された廃熱移送ファン３３を備えている。２台の炭化炉２の廃熱移送ファン３３の間には、両者を繋ぐ廃熱移送路３２が設けられている。廃熱移送路３２は、一方の炭化炉２の廃熱を他方の炭化炉２へ移送するための、気密性を有する通路である。廃熱移送路３２の中間部には、廃熱移送路３２を、気体が流通可能な開状態と、気体が流通不能な閉状態のいずれかに開閉可能な移送路開閉弁３４が設けられている。
【００３６】
図１及び図２に示すように、炭化炉２Ａと２Ｂとの間には、炭化装置１の動作を制御する制御部５が設けられている。以下、図３を参照して、制御部５の構成と制御部５によって制御される炭化装置１の構成要素との関係について説明する。制御部５は、操作部５０と、システムコントローラ５１と、燃焼コントローラ５２と、ファンコントローラ５３とを含む。システムコントローラ５１、燃焼コントローラ５２、及びファンコントローラ５３は、夫々、ＣＰＵやメモリを含むマイクロコンピュータを備えている。
【００３７】
操作部５０は、作業者が各種指示を入力する際に使用される各種キーやディスプレイを含む。システムコントローラ５１は、操作部５０に接続されており、操作部５０で入力された指示に基づき、炭化装置１全体の動作を制御する。具体的には、システムコントローラ５１は、燃焼コントローラ５２、窒素（Ｎ２）ガス発生器８０、真空ポンプ８８、巻取りモータ６０、及び燃料タンク４１に対して各種制御信号を送ることで、これらの要素を以下のように制御する。
【００３８】
窒素ガス発生器８０は、システムコントローラ５１からの制御信号に基づいて動作し、空気から窒素と酸素を分離する。分離された窒素と酸素は、夫々、窒素（Ｎ２）タンク８１と酸素（Ｏ２）タンク８４に貯留され、窒素ガスパイプ８２と酸素ガスパイプ８５を通って、各炭化炉２に供給される。真空ポンプ８８は、システムコントローラ５１からの制御信号に基づき動作し、吸気路８９を介して炭化炉２中の気体を排出し、炭化炉２の炉内を減圧する。巻取りモータ６０は、システムコントローラ５１からの制御信号に基づき動作し、巻取り機６８を駆動してワイヤ６７を巻き取ることで、炭化炉２の一方から他方へ、蓄熱板６５を移送する。なお、外装２０の上部扉２８は、ワイヤ６７の巻取りに連動する開閉機構（図示略）により、蓄熱板６５の移送と連動して開閉するよう構成されている。燃料タンク４１では、システムコントローラ５１からの制御信号に基づいてバルブ（図示外）が開閉し、燃料パイプ４２に燃料が供給される。なお、図３では、炭化炉２は１台しか図示されていないが、実際には、２台の炭化炉２に対応して２つの巻取りモータ６０が設けられており、また、吸気路８９や燃料パイプ４２は各炭化炉２に設けられている。
【００３９】
燃焼コントローラ５２には、ファンコントローラ５３、廃熱移送ファン３３、移送路開閉弁３４、窒素ガスバルブ８３、酸素ガスバルブ８６、燃料バルブ４６、及びバーナ４３が接続されている。燃焼コントローラ５２は、システムコントローラ５１からの制御信号、及び燃焼コントローラ５２に接続された温度センサ４８からの検出信号に基づいて、これらの要素に各種制御信号を送ることで、その動作を制御する。なお、図３では、炭化炉２は１台しか図示されていないが、実際には、燃焼コントローラ５２は、２台の炭化炉２に夫々設けられた廃熱移送ファン３３、窒素ガスバルブ８３、酸素ガスバルブ８６、燃料バルブ４６、及びバーナ４３を制御する。また、温度センサ４８は各炭化炉２に１６個、燃料バルブ４６、バーナ４３及び火口４５は各炭化炉２に８個ずつ設けられているが、いずれも１個のみが図示されている。
【００４０】
ファンコントローラ５３は、燃焼コントローラ５２からの制御信号に基づいて攪拌ファン３１を動作させ、各炭化炉２内の気体を攪拌させる。一対の廃熱移送ファン３３は、燃焼コントローラ５２からの制御信号に基づき、両者が互いに異なる回転速度で回転することで、２台の炭化炉２のうち一方から他方へ熱風を流れ込ませる。移送路開閉弁３４は、燃焼コントローラ５２からの制御信号に基づいて開閉し、廃熱移送路３２の状態を、開状態と閉状態のいずれかに切替える。窒素ガスバルブ８３と酸素ガスバルブ８６は、各炭化炉２内で行われる処理に応じて、炉内雰囲気が適切な状態となるように開閉状態が調整される。
【００４１】
温度センサ４８は各炭化炉２内の夫々の設置箇所で温度を検出し、検出信号を燃焼コントローラ５２にフィードバックする。バーナ４３は燃焼コントローラ５２からの制御信号に基づき点火され、燃料パイプ４２を介して火口４５まで供給された燃料が燃焼する。また、燃焼コントローラ５２は、温度センサ４８の検出信号に基づき、燃料バルブ４６の開閉状態を調整して燃料の量を調節するとともに、窒素ガスバルブ８３と酸素ガスバルブ８６の開閉状態を調整して、窒素ガスパイプ８２及び酸素ガスパイプ８５から窒素ガス及び酸素ガスを適宜供給する。これにより、各炭化炉２内の温度分布が均一化されるように、火口４５における燃焼状態が調整される。
【００４２】
図４〜図６を参照して、本実施形態で使用される炭化ユニット７について説明する。なお、図４の上下方向、左左右方向、右斜め下方向、左斜め上方向を、夫々、炭材ユニット７の上下方向、前後方向、右方向、左方向とする。図４に示すように、炭化ユニット７は、台車７０に、小枝や端材等の燃焼材を詰めた燃焼材バケット７７と、原木等の炭材を詰めた炭材バケット７８が複数積載されたものである。図５に示すように、本実施形態では、台車７０は、左右方向と前後方向の長さがいずれも略２ｍの底部７１と、底部７１の下部に取り付けられた４つの車輪７２と、底部７１の前後端と中間部に夫々５０ｃｍ〜１ｍ弱程度の高さで立設された３枚の隔壁７３と、底部７１から５０ｃｍ程度上方に隔壁７３間を繋ぐように設けられた２枚のスリット板７４で形成されている。底部７１として、例えばステンレス製の網目状の部材を用いることができる。隔壁７３は断熱材で形成されていることが好ましい。スリット板７４として、例えば、金属製または熱伝導性のよいセラミック製の板材を用いることができる。
【００４３】
スリット板７４には、左右方向に長いスリット７５が５本ずつ設けられている。図６に示すように、スリット７５は、上面の開口と下面の開口の位置が上下方向で一致しないように、スリット板７４の内部でその経路が屈曲している。また、スリット７５の開口のサイズは、炭材が炭化処理された後の炭粉が漏れ落ちないようなサイズとするのが好ましい。なお、スリット板７４には、スリット７５に代えて、上面と下面で異なる位置に開口し、内部で屈曲した経路を有する円形や楕円形の孔が設けられていてもよい。
【００４４】
燃焼材バケット７７と炭材バケット７８は、夫々、左右方向と前後方向の長さが１ｍ、高さが５０ｃｍ程度の針金で形成された網状の容器である。つまり、台車７０には、１段に４つの燃焼材バケット７７又は炭材バケット７８が積載可能である。つまり、炭材ユニット７は、平面視で４つの区画を有することになる。台車７０にこれらを積載する場合、図５に示す底部７１とスリット板７４の間の空間に、４つの燃焼材バケット７７が載置され、更に、図４に示すように、スリット板７４の上に、１段に４つの炭材バケット７８が複数段積載される。なお、図４では炭材バケットが２段積載されている例を図示しているが、炭材バケット７８の段数は２段に限らず、炭化炉２のサイズに応じて適宜変更されればよい。
【００４５】
以下、図１及び図２を参照して、炭化装置１を用いて行われる炭化方法の一連の処理工程の詳細について説明する。なお、以下の説明では、炭化炉２Ａで先に乾燥処理が開始され、続けて炭化処理が行われた後、炭化炉２Ｂで乾燥処理が開始される場合を例とする。まず、図２に示すように、炭化炉２Ａの前部扉２９が開けられ、前述のように燃焼材バケット７７と炭材バケット７８が積載された炭材ユニット７が、フォークリフト１００等の搬送車を用いて開口２６から搬入される。なお、この時点での炭材（原木）の水分含有率は３５％程度である。炭材ユニット７は、台車７０の車輪７２がレール２５１上に載置された後、レール２５１に沿って炭化炉２Ａ内を後方に移送される。そして、同様にして、もう１台の炭化ユニット７が、既に搬入された炭化ユニット７の手前に配置されると（図２の点線で示す炭化ユニット７の状態）、炭化炉２Ａへの炭化ユニット７の設置が完了する。
【００４６】
その後、炭化炉２Ａの前部扉２９が閉じられて、炭化炉２Ａは密閉される。作業者によって、操作部５０から炭化炉２Ａの乾燥処理開始の指示が入力されると、システムコントローラ５１（図３参照）が、燃焼コントローラ５２（図３参照）等に制御信号を送信し、乾燥処理（乾燥工程）が開始される。廃熱移送路３２の移送路開閉弁３４は閉じられており、廃熱移送ファン３３や真空ポンプ８８（図３参照）は作動しない。また、蓄熱板６５は、炭化炉２Ａの蓄熱室２３に収容された状態とされる。炭化装置１で行われる最初の乾燥処理では、既に行われた炭化処理の廃熱が利用できないので、燃焼コントローラ５２は、バーナ４３に点火し、温度センサ４８からの検出信号に基づき、燃料バルブ４６、窒素ガスバルブ８３及び酸素ガスバルブ８６（図３参照）の開閉状態を調整して、炭化炉２Ａ内部を乾燥処理に適した温度に保つ。なお、乾燥処理は、２台分の炭材の水分含有率を半日以内で２０〜２５％程度とする場合、炉内の雰囲気温度を１００度前後とし、且つ、燃焼材や炭材が着火しないように、窒素タンク８１から窒素を炉内に窒素を供給して行うことが好ましい。
【００４７】
炭化炉２Ａで２台の炭化ユニット７の乾燥処理が終了すると、続けて炭化処理（炭化工程）が行われる。なお、炭化処理中も、炭化炉２Ａで生じた熱が炭化炉２Ｂ側に漏れるのを防ぐため、廃熱移送路３２の移送路開閉弁３４は閉じられたままとされる。操作部５０から炭化炉２Ａの炭化処理開始の指示が入力されると、システムコントローラ５１が燃焼コントローラ５２等に制御信号を送信し、炭化処理が開始される。炭化処理では、炭化炉２Ａの雰囲気温度は、温度センサ４８からの検出信号に基づき、３００度〜７００度の間で、生産したい炭化物の種類に応じた温度に制御される。例えば、炭化炉２Ａの雰囲気温度を３００度と６００度程度の２段階に制御し、時間をかけて炭化処理を行うことで、３００度の低温炭化では蒸発ガスを回収して燃料化し、６００度の高温炭化では通常の軟らかい炭を生産することができる。
【００４８】
なお、前述したように、各炭化ユニット７では、１段に４つの燃焼材バケット７７又は炭材バケット７８が積載されるので、２台の炭化ユニット７では、８つの区画が存在する。また、台車７０に断熱材の隔壁７３が設けられていることで、特に、前後方向では区画間は明確に分離されている。本実施形態では、これらの区画に対応するように、加熱室２１に８個の火口４５が設けられており、各火口４５における燃焼状態を個別に制御できる。また、ファンコントローラ５３により、攪拌ファン３１が回転され、炉内の熱風が循環される。更に、炭材ユニット７の区画及び火口４５の各々の近傍に温度センサ４８（図１参照）が設けられているので、温度センサ４８による検出結果に応じて、各火口４５に対応するバーナ４３や燃料バルブ４６、窒素ガスバルブ８３及び酸素ガスバルブ８６の開閉状態を調整し、炭化炉２Ａ内の温度分布を均一とする正確な制御が可能である。これにより、効率的な炭化処理を実現でき、炭化処理にかかる時間を、従来よりも短い６〜７時間程度とすることができる。また、炭化炉２Ａ内で一度に炭化処理される炭材の品質を均質に保ち、高品質な炭化物を得ることができる。
【００４９】
また、炭化ユニット７では、最下段にある燃焼材バケット７７の燃焼材は火口４５からの炎にあたって燃焼する。しかし、燃焼材バケット７７の上に配置されたスリット板７４に設けられたスリット７５（図６参照）は、内部で屈曲しているために、熱はスリット７５を通って上方の炭材まで伝わるが、炎が直接炭材に当たることがない。従って、燃焼材を燃やして効率よく炭材を加熱しながら、炭材を効率的に炭化することができる。
【００５０】
なお、炭化炉２Ａで炭化処理が行われている間に、次に乾燥処理が行われる炭化炉２Ｂでは、前述のように前部扉２９を開けて２台の炭材ユニット７を炉内に設置する処理が行われる。そして、炭化炉２Ｂは、炭化炉２Ａで炭化処理が終了するまで待機状態とされる。
【００５１】
炭化炉２Ａで炭化処理（炭化工程）が終了すると、炭化炉２Ａで炭化処理により発生した廃熱を、乾燥処理（乾燥工程）が行われる炭化炉２Ｂへ移送する処理（熱移送工程）が行われる。まず、作業者によって、操作部５０から、炭化炉２Ａから炭化炉２Ｂへの廃熱移送の開始指示が入力される。なお、この指示が入力された場合、廃熱の移送元である炭化炉２Ａでは、熱移送工程に続けて炭化処理が終了した炭材（炭化物）の冷却工程が行われ、廃熱の移送先の炭化炉２Ｂでは、熱移送工程に続けて乾燥処理が行われる。
【００５２】
操作部５０からの指示を受け付けたシステムコントローラ５１は、まず、安全のため、炭化炉２Ｂの窒素ガスバルブ８３を開放し、炭化炉２Ｂ内を窒素ガス雰囲気とする。その後、燃焼コントローラ５２に制御信号を送り、移送路開閉弁３４を開けて廃熱移送路３２を開状態とし、更に、真空ポンプ８８を動作させて、炭化炉２Ｂ内を減圧する。これにより、廃熱移送路３２内で差圧が生じる。すなわち、廃熱の移送先の炭化炉２Ｂ側の方が、廃熱の移送元の炭化炉２Ａ側よりも圧力が低くなる。従って、炭化炉２Ａの廃熱を熱風として、廃熱移送路３２を通って炭化炉２Ｂへ効率よく移送することができる。
【００５３】
更に、システムコントローラ５１は、燃焼コントローラ５２に制御信号を送り、炭化炉２Ａの窒素ガスバルブ８３を開放し、炭化炉２Ａ内にも窒素ガスを導入するとともに、炭化炉２Ａ、２Ｂの廃熱移送ファン３３を回転させる。このとき、燃焼コントローラ５２は、炭化処理が終了した炭化炉２Ａの廃熱移送ファン３３よりも、これから乾燥処理が行われる炭化炉２Ｂの廃熱移送ファン３３の方が高速回転するように、両者に回転数差を設ける。これにより、真空ポンプ８８での減圧に加え、炭化炉２Ａ側の方が、炭化炉２Ｂ側よりも更に圧力が低くなる。従って、炭化炉２Ａの廃熱を熱風として、廃熱移送路３２を通って炭化炉２Ｂへ更に効率よく移送することができる。
【００５４】
続いて、システムコントローラ５１からの制御信号により、炭化炉２Ｂの巻取りモータ６０がワイヤ６７を巻き取る。また、これに連動して、炭化炉２Ａ、２Ｂの上部扉２８が上方にスライドして開口２７が開けられる。ワイヤ６７に接続された蓄熱板６５は、ワイヤ６７の巻き取りに伴い、２つの開口２７を通って、炭化炉２Ａの炉内案内部６３のローラ６３１上、熱媒体移送路６１内の炉間案内路６２のローラ６２１上、更に炭化炉２Ｂの炉内案内部６３のローラ６３１上を滑りながら移動する。このように、簡便な方法で、蓄熱板６５に蓄えられた熱を効率的に炭化炉２Ｂに移送できる。そして、炭化炉２Ｂの蓄熱室２３に蓄熱板６５が収容されると、システムコントローラ５１は巻取りモータ６０の駆動を停止する。併せて炭化炉２Ａ、２Ｂの上部扉２８が閉じられる。このようにして、蓄熱板６５が、炭化処理が終了した炭化炉２Ａから乾燥処理が行われる炭化炉２Ｂへ移送されると、炭化炉２Ａから炭化炉２Ｂへの熱移送工程が終了する。
【００５５】
炭化炉２Ｂでは、熱移送工程により炭化炉２Ａから廃熱を受け取ると、続けて、乾燥処理（乾燥工程）が開始される。乾燥処理では、受け取った廃熱を利用して、炉内の雰囲気温度を１００度前後に保ちながら、炭材の乾燥が行われる。上記の熱移送工程において、炭化炉２Ｂには、廃熱移送路３２を通って流入した熱風と、移送された蓄熱板６５により熱が移送されている。前述のように、炭化処理中は、炉内の雰囲気温度は３００〜７００度程度となるので、移送される熱風や蓄熱板６５の温度も、それにあわせて数百度となる。従って、これらの熱が移送されることで、炭化炉２Ｂの炉内の雰囲気温度を１００度前後に上昇させることができる。つまり、乾燥処理には十分な高温となるため、乾燥処理の初期には、バーナ４３を点火して燃料を燃やす必要はない。なお、前述のように、熱移送工程の開始時に、炭化炉２Ｂ内は窒素ガス雰囲気とされているので、燃焼材や炭材が着火することを防止できる。
【００５６】
その後、蓄熱板６５は放熱により徐々に温度低下していくので、そのままでは炉内の温度も低下する。よって、燃焼コントローラ５２は、温度センサ４８からの検出信号を監視し、乾燥処理中に炉内の雰囲気温度が１００度よりも低下した場合、バーナ４３に点火する。また、ファンコントローラ５３により、攪拌ファン３１を動作させる。その後は、温度センサ４８からの検出信号に基づき、燃料バルブ４６、窒素ガスバルブ８３及び酸素ガスバルブ８６の開閉状態を調整して、炭化炉２Ａ内部を乾燥処理に適した温度（好ましくは１００度前後）に保つ。なお、炭化処理時と同様、乾燥処理でも、各区画の個別の燃焼制御や温度センサ４８によるフィードバックが行われることで、炉内の雰囲気温度を均一に保ち、炭材を均一に乾燥することができる。炭化炉２Ｂにおける乾燥処理終了後の炭化処理は、前述した炭化炉２Ａにおける処理と同様である。
【００５７】
一方、炭化処理が終了した炭化炉２Ａでは、炭化炉２Ｂの乾燥処理（乾燥工程）と並行して、炭化された炭材（炭化物）の冷却処理（冷却工程）が行われる。前述のように、熱移送工程において、廃熱が炭化炉２Ｂに移送されて炭化炉２Ａからが奪われ、更に、炭化炉２Ａ内にも窒素ガスが導入されることで、本実施形態の冷却工程では、効率的に炭化物の冷却を行うことができる。その結果、炭化炉２Ｂにおける乾燥処理が終了し、炭化処理が開始される頃には、炭化炉２Ａの炭化物の冷却も完了できる。なお、乾燥処理及び並行して行われる冷却処理にかかる時間は半日程度である。その後、炭化炉２Ｂで炭化処理が行われている間に、炭化炉２Ａでは、炭化物を回収し、次に乾燥処理に供される炭材ユニット７を搬入する等、乾燥処理（乾燥工程）の準備を行うことができる。
【００５８】
炭化炉２Ｂで炭化処理が終了すると、炭化炉２Ｂにおける炭化処理で生じた廃熱を、次に乾燥処理が行われる炭化炉２Ａに移送する熱移送工程が、炭化炉２Ａから炭化炉２Ｂへの移送の場合と逆方向で行われる。その後は、炭化炉２Ａでは廃熱を利用して乾燥処理（乾燥工程）が開始され、炭化炉２Ｂでは炭化物の冷却工程が行われる。その後も、同様にして、炭化炉２Ａ、２Ｂのうち一方で炭化処理が終了した後、その廃熱が他方へ移送されて乾燥処理が開始されるようにサイクルをずらして、炭化炉２Ａ、２Ｂの各々で乾燥工程及び炭化工程を含む一連の処理が繰り返される。
【００５９】
なお、前述したように、本実施形態の炭化炉２Ａ、２Ｂのサイズと炭材ユニット７のサイズであれば、処理に要する時間は、乾燥処理が半日程度、炭化処理が６〜７時間である。従って、例えば、炭化炉２Ａ、２Ｂの一方で朝から炭化処理を行い、その日の午後に他方で乾燥処理を開始するというサイクルとすれば、毎日午前中に、２台の炭化炉２Ａ、２Ｂのいずれかから、生産された炭化物を回収することができる。
【００６０】
以上に説明したように、本実施形態の炭化装置１及び炭化装置１を用いた炭化方法によれば、炭化炉２Ａ、２Ｂのうちいずれか一方で炭化処理を行う間、他方を乾燥処理のために待機させておき、一方の炭化処理が終了した後は、他方において廃熱を利用した乾燥処理を行うことができる。乾燥処理が終了した炭化炉にはある程度の熱が残っているため、そのまま炭化処理に移行できる。その間、先に炭化処理が終了した炭化炉では、炭化物の冷却や次の乾燥処理の準備等を行うことができる。そして、次の炭化処理が終了すると、前に炭化物の冷却が終了した炭化炉で、新たな炭材の乾燥処理を行うことができる。つまり、炭化炉２Ａ、２Ｂの各々で、もう１台の炭化炉とはサイクルをずらしながら、乾燥処理から炭化処理までの一連の処理を行うことで、炭化装置１全体で、廃熱を利用して効率的な処理を行うことができる。
【００６１】
本実施形態では、バーナ４３が「加熱手段」に相当する。廃熱移送路３２及び熱媒体移送路６１は、夫々「連結手段」に相当する。炉間案内路６１とローラ６２が、夫々、「案内路」と「第一ローラ」に相当し、各炭化炉２の開口２７は、「開口部」に相当し、炉内案内部６３とローラ６３１は、夫々、「炉内案内部」と「第二ローラ」に相当する。蓄熱板６５は「固体熱媒体」に相当し、巻取りモータ６０とワイヤ６７と巻取り機６８は、「熱媒体移送手段」に相当する。廃熱移送路３２は「通路」に相当し、移送路開閉弁３４は、「通路開閉手段」に相当する。炭化炉２Ａ、２Ｂに夫々設けられた廃熱移送ファン３３は、「一対のファン」に相当する。燃焼コントローラ５２は、「開閉切替え手段」及び「ファン制御手段」に相当する。真空ポンプ８８は、「減圧手段」に相当する。温度センサ４８は、「温度検出手段」に相当する。燃焼コントローラ５２が「加熱制御手段」に相当する。
【００６２】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、種々の変更が可能である。以下に、上記実施形態に加えうる変更の例について説明する。例えば、上記実施形態では、２台の炭化炉２Ａ、２Ｂを含む炭化装置１を例示した。しかし、炭化装置１は、各々が加熱手段を備え、乾燥処理及び炭化処理を行う機能を有する複数の炭化炉を含み、複数の炭化炉が、炉内で発生した熱を他の炭化炉に移送可能に連結され、いずれかの炭化炉で炭化処理が終了する度に、炭化処理で発生した熱が、乾燥処理が行われる他の炭化炉に移送されるように構成されていればよい。
【００６３】
炭化装置１は、３台以上の炭化炉を含んでもよい。この場合、３台以上の炭化炉は環状に配置され、炭化処理で生じた廃熱の移送が所定の方向で行われ、乾燥処理の開始タイミングが廃熱の移送に応じて決められるとよい。例えば、第１、第２、第３炭化炉の３台の炭化炉を含む場合、第１炭化炉で炭化処理が終了すると、第２炭化炉へ廃熱が移送されて乾燥処理が開始される。その後、第２炭化炉で乾燥処理と炭化処理が終了すると、第３炭化炉へ廃熱が移送されて乾燥処理が開始される。更に、第３炭化炉で乾燥処理と炭化処理が終了すると、第１炭化炉へ廃熱が移送されて乾燥処理が開始される。廃熱が移送される方向は、この逆方向でもよい。なお、３台以上の炭化炉を環状に配置すると、廃熱移送の点では効率がよく好ましいが、上記のタイミングで廃熱移送と乾燥処理が開始できる限り、必ずしも環状に配置する必要はない。また、炭化装置１が２台の炭化炉２を含む場合でも、上記実施形態のように左右方向に発明並べる必要はなく、前後方向に並べてもよい。
【００６４】
また、炭化装置１を用いて行われる炭化方法は、複数の炭化炉の各々で行われる乾燥工程及び炭化工程と、炭化工程が終了したいずれかの炭化炉から乾燥工程が行われる他の炭化炉へ熱移送工程とを少なくとも含み、熱移送工程で熱を受け取った炭化炉で乾燥工程が開始できる限り、他の工程を含んでもよい。
【００６５】
また、上記実施形態では、炭化炉２Ａ、２Ｂの一方における炭化処理で生じた廃熱を他方に移送するために、廃熱移送ファン３３、真空ポンプ８８、及び蓄熱板６５が使用されている。この場合、廃熱を、一方から他方へ非常に効率的に移送することができる。しかしながら、炭化装置１にはこれらの要素の全てが備わっている必要はない。例えば、廃熱移送ファン３３によって、廃熱移送路３２を通して熱風を送るだけでもよい。真空ポンプ８８によって、廃熱移送路３２を通して熱風を送るだけでもよい。また、熱媒体である蓄熱板６５が移送されるだけでもよい。
【００６６】
廃熱は、熱風や蓄熱板６５に蓄積された熱以外の態様で移送されてもよい。例えば、炭化炉２の断熱的な外装２０内の上層部、つまり、炉内の熱が滞留する部位（上記実施形態の蓄熱室２３）に、気密性を有するタンクを設置して、内部には、数百度の高温に耐える流動性の熱媒体（例えば、オイル、ゲル）を貯留する。そして、各炭化炉２のタンクを、連結パイプで繋ぐ。なお、各タンクには真空ポンプを接続し、連結パイプの両端には、気密性を有する開閉バルブを設ける。そして、炭化処理が行われる炭化炉２で廃熱を熱媒体に蓄えておき、炭化処理終了後の熱移送工程で、開閉バルブを開き、乾燥処理が行われる炭化炉２のタンク内を真空ポンプで減圧することで負圧化し、熱媒体をそのタンクに流動的に移送させる。このような簡便な方法でも、熱媒体を使用した廃熱の移送が可能である。
【００６７】
上記実施形態では、加熱手段として、燃料を燃焼させるバーナ４３が用いられているが、このほか、例えば、数百度の過熱水蒸気を発生する水蒸気発生器を使用してもよい。水蒸気発生器は火を使用しないため、より安全な処理が可能となる。
【００６８】
また、上記実施形態で説明した炭化炉２や炭材ユニット７のサイズ、炭材ユニット７や台車７０の構成、炭化炉２におけるバーナ４３、火口４５、温度センサ４８等の配置はあくまでも例示であり、適宜変更が可能なことは勿論である。例えば、バーナ４３、火口４５、温度センサ４８は、炭化炉のサイズに応じて、設けられる数やその配置位置が定められればよい。バーナ４３、火口４５は、各炭化炉に複数設けて個別制御可能とするのが好ましいが、炭化炉が小さい場合には１つのみが設けられてもよい。また、炭材を炭化炉内に配置するのに、必ずしも台車７０を使用する必要はない。台車７０には、必ずしも隔壁７３やスリット板７４を設ける必要はない。また、炭材バケット７８の下に必ずしも燃焼材バケット７７を配置する必要はない。炭材ユニット７のように、炭材バケット７８を区画して台車７０に載置すれば、実施形態の炭化炉２のように、加熱手段が複数の区画に分かれて個別制御できる場合には好ましいが、必ずしも区画して台車７０に載置する必要はない。
【符号の説明】
【００６９】
１  炭化装置
２  炭化炉
２７  開口
３２  廃熱移送路
３３  廃熱移送ファン
３４  移送路開閉弁
４３  バーナ
４５  火口
４８  温度センサ
５  制御部
５１  システムコントローラ
５２  燃焼コントローラ
６０  巻取りモータ
６８  巻取り機
６１  炉間案内路
６３  炉内案内路
６５  蓄熱板
８８  真空ポンプ
【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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