(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に木質系燃料が収容される筒型の熱分解炉と；
前記熱分解炉への空気供給量を調節するブロア部と；
前記熱分解炉を形成する筒型の中心軸方向に設置された少なくとも一個の温度センサと；
前記温度センサで検出される温度を入力して、前記熱分解炉内の木質系燃料の熱分解反応が、需要側の熱需要に応じて緩慢に進行するように前記ブロア部の運転を制御する温度制御部と；
前記熱分解炉の内部に連通する状態に設けられた吸気部と；
前記吸気部の近傍に設けられたガス検知センサーと；
前記ガス検知センサーの煙検出信号を入力して、前記熱分解炉内で生成される煙の流れ状態が僅かな順流状態にあるように、前記ブロア部に運転制御信号を出力する吸気量制御部とを備え；
前記温度制御部は、前記熱分解炉内の木質系燃料の熱分解反応温度が、熱分解反応の自律開始温度から熱分解反応と燃焼反応の臨界温度の区間内で設定された熱分解反応設定温度に維持されるように、前記ブロア部に運転制御信号を出力すると共に；
前記吸気量制御部によって、前記ブロア部の運転により前記吸気部から流入する空気量が調整されて、しかして前記熱分解炉内の木質系燃料の熱分解反応速度が調節されることを特徴とする熱分解装置。
【請求項２】
内部に木質系燃料が収容される筒型の熱分解炉と、前記熱分解炉への空気供給量を調節するブロア部と、前記熱分解炉を形成する筒型の中心軸方向に設置された少なくとも一個の温度センサと、前記温度センサで検出される温度を入力して、前記熱分解炉内の木質系燃料の熱分解反応が、需要側の熱需要に応じて緩慢に進行するように前記ブロア部の運転を制御する温度制御部とを備え、前記温度制御部は、前記熱分解炉内の木質系燃料の熱分解反応温度が、熱分解反応の自律開始温度から熱分解反応と燃焼反応の臨界温度の区間内で設定された熱分解反応設定温度に維持されるように、前記ブロア部に運転制御信号を出力する熱分解装置を少なくとも２台以上用いた熱供給方法であって；
少なくとも一台の前記熱分解装置に関して熱供給を停止しているときは、熱供給を停止している熱分解装置が供給していた熱量を、前記熱分解装置の他の装置によって熱供給できるように、前記温度制御部により前記熱分解炉内の木質系燃料の熱分解反応を促進させる；
熱分解装置を用いた熱供給方法。
【請求項３】
前記熱分解装置は、さらに、前記熱分解炉の内部に連通する状態に設けられた吸気部を有し、前記温度制御部は、前記温度センサで検出される温度を入力して、前記熱分解炉内の木質系燃料の熱分解反応が緩慢に進行するように前記吸気部の開口状態を制御することを特徴とする請求項２に記載の熱分解装置を用いた熱供給方法。
【請求項４】
前記熱分解装置は、さらに、前記熱分解炉の内部に連通する状態に設けられた吸気部と、前記吸気部の近傍に設けられたガス検知センサーと、前記ガス検知センサーの煙検出信号を入力して、前記熱分解炉内で生成される煙の流れ状態が僅かな順流状態にあるように、前記ブロア部に運転制御信号を出力する吸気量制御部とを備え；
前記吸気量制御部によって、前記ブロア部の運転により前記吸気部から流入する空気量が調整されて、しかして前記熱分解炉内の木質系燃料の熱分解反応速度が調節されることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の熱分解装置を用いた熱供給方法。
【請求項５】
内部に木質系燃料が収容される筒型の熱分解炉と、前記熱分解炉への空気供給量を調節するブロア部と、前記熱分解炉を形成する筒型の中心軸方向に設置された少なくとも一個の温度センサと、前記温度センサで検出される温度を入力して、前記熱分解炉内の木質系燃料の熱分解反応が、需要側の熱需要に応じて緩慢に進行するように前記ブロア部の運転を制御する温度制御部とを備え、前記温度制御部は、前記熱分解炉内の木質系燃料の熱分解反応温度が、熱分解反応の自律開始温度から熱分解反応と燃焼反応の臨界温度の区間内で設定された熱分解反応設定温度に維持されるように、前記ブロア部に運転制御信号を出力する熱分解装置を用いた木質系燃料の熱分解方法であって；
熱分解炉の内部に収容された木質系燃料の点火から炭化までの一次熱分解反応期間は、前記木質系燃料の熱分解反応温度を、熱分解反応の自律開始温度から熱分解反応と燃焼反応の臨界温度の区間内で設定された第１の熱分解反応温度に維持し；
前記木質系燃料の炭化後から前記熱分解炉内の温度が、木炭の熱分解反応の自律開始温度よりも高い第２の設定温度まで冷却されるまでの中間期間は、前記熱分解炉内の炭化した木質系燃料の熱分解反応を停止し；
前記熱分解炉内の温度が第２の設定温度まで冷却されてから前記木質系燃料の灰化完了までの二次熱分解反応期間は、前記木質系燃料の熱分解反応温度を、熱分解反応の自律開始温度から熱分解反応と燃焼反応の臨界温度の区間内で設定された第３の熱分解反応温度に維持すると共に；
前記第１及び第３の熱分解反応温度は、需要側の熱需要に応じて適宜に設定又は変更されることを特徴とする木質系燃料の熱分解方法。
【請求項６】
前記熱分解装置は、さらに、前記熱分解炉の内部に連通する状態に設けられた吸気部を有し、前記温度制御部は、前記温度センサで検出される温度を入力して、前記熱分解炉内の木質系燃料の熱分解反応が緩慢に進行するように前記吸気部の開口状態を制御することを特徴とする請求項５に記載の熱分解装置を用いた木質系燃料の熱分解方法。
【請求項７】
前記熱分解装置は、さらに、前記熱分解炉の内部に連通する状態に設けられた吸気部と、前記吸気部の近傍に設けられたガス検知センサーと、前記ガス検知センサーの煙検出信号を入力して、前記熱分解炉内で生成される煙の流れ状態が僅かな順流状態にあるように、前記ブロア部に運転制御信号を出力する吸気量制御部とを備え；
前記吸気量制御部によって、前記ブロア部の運転により前記吸気部から流入する空気量が調整されて、しかして前記熱分解炉内の木質系燃料の熱分解反応速度が調節されることを特徴とする請求項５又は請求項６に記載の熱分解装置を用いた木質系燃料の熱分解方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は建築用木材の廃材、山林の伐採材、竹材等の木質バイオマスを燃料として用いて好適な熱分解装置に関し、特に木質バイオマスから中間的に生成する炭も燃料として有効に利用できる熱分解装置、熱分解装置を用いた熱供給方法、並びに木質系燃料の熱分解方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
林業の分野においては、植林した杉や松などの樹木に対して、下草刈り、枝打ち、間伐などを定期的に行なうことで、適切な造林が行なえる。そして、特許文献１に開示されているように、炭化炉によって枝打ち材や間伐材を炭にすることが提案されている。しかし、明治・大正時代には燃料として有価であった薪や炭が、第２次世界大戦後の燃料革命、即ち石炭・石油・天然ガス等へのエネルギー供給源の変化によって、市場価値を失ってしまった。そこで、枝打ちにより生じる焚き木や間伐材に対して燃料や暖房用の需要が低下して、山林所有者にとって枝打ちや間伐を適時に行っても、枝打ち材や間伐材の販売が困難になる為、枝打ち、間伐等の作業自体が行われなくなった。その結果、植林した樹木に枝や節が多くなり、建築用として適さない材木が生産されるという好ましくない影響を国産材に与えている。
【０００３】
他方、木材の廃材や伐採材等は燃やして処理することが、古くから行われている。しかし、最近は大気汚染防止の規制（例えばダイオキシンの発生規制）から、単なる焼却処理であっても、焼却設備で焼却処理する必要が生じている。さらに、廃材は投棄や埋め立てによっても処理されているが、産業廃棄物の規制が厳しくなり、従来型の廃棄物処理では限界がある。特に市街地における建築廃材の処理には煙の規制もあり、工務店等は困っているのが現状である。そのため、消煙機構を具備した焼却装置が散見されるようになっては来ているが、このような焼却装置はその構造が複雑になり過ぎ、設備投資額が高価になる。
【０００４】
一方で、木炭を製造する過程で回収される木酢液は農薬、殺虫剤及び肥料として広く利用されている為、特許文献２に開示されているように、廃材から木酢液を回収することが提案されている。しかし、廃材は木材が一旦建築用に使用され、代表的な木造住宅の耐用年数である２５年程度が経過してから供給される関係で、製材直後の木材として比較して木酢液の原料となる有効成分が揮発し、材木中の含有率が低下しているという課題がある。
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−２３５０８７号公報
【特許文献２】特開２００２−１０５４５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、日本国内における炭自体の需要が生産量に比較して僅少である為、枝打ち材や間伐材を炭化炉により炭にするだけでは、国産材の振興に不充分であるという第１の課題が存在する。また、木質バイオマスも炭のような形で古くから燃料として使用されてきた実績を考慮すると、木材の廃材を単に焼却処理することは省エネルギーに反すると共に、環境負荷を増大させるという第２の課題が存在する。
【０００７】
本発明は上記第１及び第２の課題を解決するもので、枝打ち材や間伐材の用途を拡大して、国産材の振興に寄与すると共に、木材の廃材処理において熱エネルギー源としての価値を増大させる熱分解装置、熱分解装置を用いた熱供給方法、並びに木質系燃料の熱分解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】
【０００８】
上記第１及び第２の課題を解決する本発明の熱分解装置１０は、図１に示すように、内部に木質系燃料４０が収容される筒型の熱分解炉１２と、熱分解炉１２への空気供給量を調節するブロア部３２と、熱分解炉１２を形成する筒型の中心軸方向に設置された少なくとも一個の温度センサ（Ｔ１、…、Ｔ６）と、前記温度センサで検出される温度を入力して、熱分解炉１２内の木質系燃料４０の熱分解反応が需要側の熱需要に応じて緩慢に進行するようにブロア部３２の運転を制御する温度制御部３４とを備え、温度制御部３４は、熱分解炉１２内の木質系燃料４０の熱分解反応温度が、熱分解反応の自律開始温度から熱分解反応と燃焼反応の臨界温度の区間内で設定された熱分解反応設定温度に維持されるように、ブロア部３２に運転制御信号を出力する構成とする。さらに、熱分解炉１２の内部に連通する状態に設けられた吸気部１６と、吸気部１６の近傍に設けられたガス検知センサーＧＤと、ガス検知センサーＧＤの煙検出信号を入力して、熱分解炉１２内で生成される煙の流れ状態が僅かな順流状態にあるように、ブロア部３２に運転制御信号を出力する吸気量制御部３６とを備えている。
【０００９】
本発明の熱分解装置１０によれば、熱分解炉１２を形成する筒型の中心軸方向に設置された少なくとも一個の温度センサによって、炉内温度を測定しているので、木質系燃料４０の熱分解反応速度が適格に測定できる。そこで、温度制御部３４により熱分解炉１２内の木質系燃料４０の熱分解反応が緩慢に進行するようにブロア部３２の運転を制御することで、熱分解炉１２に木質系燃料を積込むと、数週間〜数箇月程度の長期間の熱供給が可能となる。好ましくは、温度センサは少なくとも２個設け、各温度センサは熱分解炉１２を形成する筒型の中心軸方向に異なる高さで設置されていると、各温度センサによって木質系燃料４０の熱分解反応状態が適格に測定できる。そして、吸気量制御部３６によって、ブロア部３２の運転により吸気部１６から流入する空気量が調整されて、しかして熱分解炉１２内の木質系燃料４０の熱分解反応速度が調節される。
【００１０】
本発明の熱分解装置１０において、温度制御部３４は、熱分解炉１２内の木質系燃料４０の熱分解反応温度が、熱分解反応の自律開始温度から熱分解反応と燃焼反応の臨界温度の区間内で設定された熱分解反応設定温度に維持されるように、ブロア部３２に運転制御信号を出力する構成なので、熱分解炉１２内の温度が熱分解反応の自律開始温度以上であれば、炉内に空気を供給することで木質系燃料４０の熱分解反応が促進される。熱分解炉１２内の温度が熱分解反応と燃焼反応の臨界温度以下であれば、炉内に供給される空気量が木質系燃料４０の熱分解反応には充分であるが、燃焼を開始するには不足する状態なので、木質系燃料４０の熱分解反応が緩慢に進行する。
【００１１】
本発明の熱分解装置を用いた熱供給方法は、内部に木質系燃料４０が収容される筒型の熱分解炉１２と、熱分解炉１２への空気供給量を調節するブロア部３２と、熱分解炉１２を形成する筒型の中心軸方向に設置された少なくとも一個の温度センサ（Ｔ１、…、Ｔ６）と、前記温度センサで検出される温度を入力して、熱分解炉１２内の木質系燃料４０の熱分解反応が需要側の熱需要に応じて緩慢に進行するようにブロア部３２の運転を制御する温度制御部３４とを備え、温度制御部３４は、熱分解炉１２内の木質系燃料４０の熱分解反応温度が、熱分解反応の自律開始温度から熱分解反応と燃焼反応の臨界温度の区間内で設定された熱分解反応設定温度に維持されるように、ブロア部３２に運転制御信号を出力する構成の熱分解装置１０を、少なくとも２台以上の用いた熱供給方法であって、少なくとも一台の熱分解装置１０に関して熱供給を停止しているときは、熱供給を停止している熱分解装置１０が供給していた熱量を、熱分解装置１０の他の装置によって熱供給できるように、温度制御部３４により熱分解炉１２内の木質系燃料の熱分解反応を促進させる工程を含むと良い。
【００１２】
すると、一台の熱分解装置１０に関して熱分解炉１２の内部に木質系燃料４０を積込んだり、燃え尽きた木質系燃料４０の灰を除去して新たな木質系燃料４０を積込む場合にも、熱分解装置１０の他の装置によって熱供給を補うことができるので、需要家に対して安定的に熱エネルギーを供給できる。
【００１３】
本発明の熱分解装置１０を用いた熱供給方法において、さらに、熱分解炉１２の内部に連通する状態に設けられた吸気部１６を有し、温度制御部３４は、前記温度センサで検出される温度を入力して、熱分解炉１２内の木質系燃料４０の熱分解反応が緩慢に進行するように吸気部１６の開口状態を制御する構成とすると、炉内に空気を吸入するエネルギーを供給するブロア部３２に加えて、炉内に空気を吸入する入口である吸気部１６の開口状態を制御することで、熱分解炉１２内の木質系燃料の熱分解反応速度が効果的に制御される。
【００１４】
本発明の熱分解装置１０を用いた熱供給方法において、さらに、熱分解炉１２の内部に連通する状態に設けられた吸気部１６と、吸気部１６の近傍に設けられたガス検知センサーＧＤと、ガス検知センサーＧＤの煙検出信号を入力して、熱分解炉１２内で生成される煙の流れ状態が僅かな順流状態にあるように、ブロア部３２に運転制御信号を出力する吸気量制御部３６とを備えている。そして、吸気量制御部３６によって、ブロア部３２の運転により吸気部１６から流入する空気量が調整されて、しかして熱分解炉１２内の木質系燃料４０の熱分解反応速度が調節される。
【００１５】
本発明の木質系燃料の熱分解方法は、図２に示すように、内部に木質系燃料４０が収容される筒型の熱分解炉１２と、熱分解炉１２への空気供給量を調節するブロア部３２と、熱分解炉１２を形成する筒型の中心軸方向に設置された少なくとも一個の温度センサ（Ｔ１、…、Ｔ６）と、前記温度センサで検出される温度を入力して、熱分解炉１２内の木質系燃料４０の熱分解反応が需要側の熱需要に応じて緩慢に進行するようにブロア部３２の運転を制御する温度制御部３４とを備え、温度制御部３４は、熱分解炉１２内の木質系燃料４０の熱分解反応温度が、熱分解反応の自律開始温度から熱分解反応と燃焼反応の臨界温度の区間内で設定された熱分解反応設定温度に維持されるように、ブロア部３２に運転制御信号を出力する構成の熱分解装置１０を用いた木質系燃料の熱分解方法である。即ち、熱分解炉１２の内部に収容された木質系燃料４０の点火から炭化までの一次熱分解反応期間は、木質系燃料４０の熱分解反応温度を、熱分解反応の自律開始温度から熱分解反応と燃焼反応の臨界温度の区間内で設定された第１の熱分解反応温度に維持し（Ｓ１２０）、木質系燃料４０の炭化後から熱分解炉１２内の温度が木炭の熱分解反応の自律開始温度よりも高い第２の設定温度まで冷却されるまでの中間期間は、熱分解炉１２内の炭化した木質系燃料の熱分解反応を停止し（Ｓ１４０）、熱分解炉１２内の温度が第２の設定温度まで冷却されてから木質系燃料４０の灰化完了までの二次熱分解反応期間は、木質系燃料４０の熱分解反応温度を、熱分解反応の自律開始温度から熱分解反応と燃焼反応の臨界温度の区間内で設定された第３の熱分解反応温度に維持する（Ｓ１７０）工程を有すると共に、前記第１及び第３の熱分解反応温度は、需要側の熱需要に応じて適宜に設定又は変更されることを特徴としている。
【００１６】
本発明の木質系燃料の熱分解方法によれば、一次熱分解反応期間では、第１の熱分解反応温度に維持することで、木質系燃料４０の点火から炭化までの段階で得られる熱エネルギーを、長時間に渡って利用できる。中間期間では、木質系燃料４０の炭化後から熱分解炉１２内の温度が、木炭の熱分解反応の自律開始温度よりも高い第２の設定温度まで冷却されるのを待つことで、例えば熱分解炉１２内に蓄熱された熱エネルギーを利用可能にする。二次熱分解反応期間では、木炭の熱分解反応の自律開始温度より低下する前に熱分解反応を開始して、第３の熱分解反応温度に維持することで、炭化した木質系燃料４０の灰化完了までの段階で得られる熱エネルギーを、長時間に渡って利用できる。
【００１７】
本発明の熱分解装置１０を用いた木質系燃料の熱分解方法において、さらに、熱分解炉１２の内部に連通する状態に設けられた吸気部１６を有し、温度制御部３４は、前記温度センサで検出される温度を入力して、熱分解炉１２内の木質系燃料４０の熱分解反応が緩慢に進行するように吸気部１６の開口状態を制御する構成とすると、炉内に空気を吸入するエネルギーを供給するブロア部３２に加えて、炉内に空気を吸入する入口である吸気部１６の開口状態を制御することで、熱分解炉１２内の木質系燃料の熱分解反応速度が効果的に制御される。
【００１８】
本発明の熱分解装置１０を用いた木質系燃料の熱分解方法において、さらに、熱分解炉１２の内部に連通する状態に設けられた吸気部１６と、吸気部１６の近傍に設けられたガス検知センサーＧＤと、ガス検知センサーＧＤの煙検出信号を入力して、熱分解炉１２内で生成される煙の流れ状態が僅かな順流状態にあるように、ブロア部３２に運転制御信号を出力する吸気量制御部３６とを備えている。そして、吸気量制御部３６によって、ブロア部３２の運転により吸気部１６から流入する空気量が調整されて、しかして熱分解炉１２内の木質系燃料４０の熱分解反応速度が調節される。
【００１９】
【００２０】
【００２１】
【００２２】
【発明の効果】
【００２３】
本発明の熱分解装置によれば、熱分解炉を形成する筒型の中心軸方向に設置された少なくとも一個の温度センサを設け、温度制御部で温度センサで検出される温度を入力して、熱分解炉内の木質系燃料の熱分解反応が緩慢に進行するようにブロア部の運転を制御しているので、木質系燃料の熱分解反応が緩慢に進行して、１回木質系燃料を熱分解炉に積込むと、例えば冬季の暖房の用途でも数週間〜数箇月の利用が可能となる。そこで、枝打ち材や間伐材の用途の一分野としての木質系燃料の需要が拡大して、国産材の振興に寄与すると共に、木材の廃材処理において熱エネルギー源としての価値が増大する。
【００２４】
本発明の熱分解装置を用いた熱供給方法によれば、一台の熱分解装置１０に関して熱供給を停止している場合にも、他の熱分解装置１０によって熱供給を補うことができるので、需要家に対して安定的に熱エネルギーを供給できる。本発明の木質系燃料の熱分解方法によれば、木質系燃料の炭化状態に応じて一次熱分解反応期間、中間期間、二次熱分解反応期間と区分して、熱分解反応を制御しているので、木質系燃料の熱分解反応が緩慢に進行して、１回木質系燃料を熱分解炉に積込むと、例えば冬季の暖房の用途でも数週間〜数箇月の利用が可能となる。
【００２５】
【００２６】
【００２７】
【００２８】
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、図面によって本発明の第１の実施の形態について説明する。
【００３０】
図１は、本発明に係る熱分解装置の全体構成を説明する構成図で、熱分解装置１０に関しては断面図を示している。図において、熱分解装置１０は、熱分解炉１２、焚き口扉１４、吸気口１６、のぞき窓１８、焚き口２０、熱交換室２２、断熱壁２４、蓋部２６、煙道２８、熱取出し口３０、ブロア部３２、温度制御部３４、吸気量制御部３６、温度センサ支持体３８、温度センサＴ１、Ｔ２、…、Ｔ９、ダンパーＤＰ１、ＤＰ２、…、ＤＰ５、ガス検知センサーＧＤを備えている。また、木質系燃料４０は熱分解炉１２の内部で熱分解されるもので、枝打ち材や間伐材が用いられる。木質系燃料４０が、例えば木材の場合には、熱効率を５０％程度として、１トンの木材で１０００立方メートルの水の温度を１℃上昇させる熱量を有することが知られている。即ち、一般家庭用の風呂で１日０．４立方メートルの温水を使用し、水温を２０℃から４５℃に加熱する必要があると仮定すれば、１トンの木材によって１００日分の風呂を沸かす熱量が得られる。
【００３１】
熱分解炉１２は、内部に木質系燃料４０が収容される筒型のもので、例えば直径１〜２ｍ、高さ１〜２ｍ程度の内部容積が１〜３立方メートル程度の円筒形容器が、家庭や飲食店用として用いられる。内部容積が１〜３立方メートル程度であれば、１トン程度の木材を積込むことができる。焚き口扉１４は、熱分解炉１２の底部に設けられた焚き口２０の扉で、焚付け用の燃料を供給するのに用いる。吸気口１６は、熱分解炉１２に連通する状態に設けられたもので、熱分解炉１２内で木質系燃料４０が熱分解するのに必要な酸素を含む空気が供給される。のぞき窓１８は、焚き口扉１４に設けられたもので、焚き口２０での燃焼状態や熱分解炉１２内の熱分解状態を観測する際に、操作者が覗くために用いる。焚き口２０は、熱分解炉１２の底部に設けられたもので、熱分解炉１２内に積込まれた木質系燃料４０を点火する点火用燃料、例えば紙や細い乾燥木材のような焚付け材を収容する。
【００３２】
熱交換室２２は、熱分解炉１２の外周に設けられた空間で、例えば蓄熱の為に小石のような熱容量が高く、且つ数百度程度の耐熱性を有し、空気などの熱伝搬媒体との熱交換が容易な蓄熱材が充填されている。断熱壁２４は、熱交換室２２の外周に設けられた壁で、木質系燃料４０で生成した熱や熱交換室２２に蓄熱された熱が外気に逃げないように、設けられている。断熱壁２４には、石綿のような耐熱性が高く、熱伝導率の低い材料が用いられる。蓋部２６は、熱分解炉１２の頂面に設けられたもので、木質系燃料４０を積込む際に開口状態となり、熱分解状態では熱分解炉１２を塞ぐ状態になる。煙道２８は、熱分解炉１２の底部や底部近傍の側面に設けられたもので、排煙を外部に排気する通路になっている。熱取出し口３０は、熱交換室２２の頂部近傍の側面に設けられたもので、熱交換室２２に蓄熱された熱を取出す空気などの熱媒体が流入する。蓄熱部空気流出口３１は、熱交換室２２の底部近傍の側面に設けられたもので、熱交換室２２に蓄熱された熱を取出した蓄熱空気が排出される。煙道２８や蓄熱部空気流出口３１には、加熱された空気に含まれる熱エネルギを利用する負荷側機器、排煙に含まれる有益な成分を利用する排煙利用装置、並びに排煙を処理する排煙処理装置が接続される。
【００３３】
ブロア部３２は、熱分解炉１２へ流入する空気供給量を調節できる可変速式のものがよく、煙道２８の排煙を外部に引いて吸気口１６から熱分解炉１２内への空気流入を促進する。また、ブロア部３２は、熱交換室２２に蓄熱された熱を、熱取出し口３０から流入した空気で蓄えて蓄熱部空気流出口３１から排出する空気流も生成する。温度センサＴ１、…、Ｔ６は、温度センサ支持体３８に保持されるもので、炉内温度が熱分解反応の自律開始温度から熱分解反応と燃焼反応の臨界温度の区間内で使用されることが多い為、摂氏数百度程度の測定に適した熱電対、熱抵抗式、赤外線式等の温度センサが用いられる。温度センサＴ７は、煙道２８を流れる排煙の温度を測定する。温度センサＴ８、Ｔ９は、熱交換室２２の蓄熱材の温度を測定する。温度センサ支持体３８は、熱分解炉１２を形成する筒型の中心軸方向に設置されるもので、所定位置に温度センサＴ１、…、Ｔ６を保持する。温度センサ支持体３８は、数百度程度の高温に耐える構造材、例えば耐熱性合金で構成される。温度センサＴ１、…、Ｔ６は、筒型の中心軸方向に設置されるので、熱分解炉１２の周面に設置される場合に比較して、熱交換室２２への熱流出の影響が少なく、各温度センサが測定した温度は正確に木質系燃料４０の熱分解反応状態を反映する。
【００３４】
温度制御部３４は、温度センサＴ１、…、Ｔ６で検出される熱分解炉１２内の温度分布や平均温度を入力して、熱分解炉１２内の木質系燃料４０の熱分解反応が緩慢に進行するようにブロア部３２の運転を制御する。即ち、温度制御部３４は、熱分解炉１２内の木質系燃料４０の熱分解反応温度が、熱分解反応の自律開始温度から熱分解反応と燃焼反応の臨界温度の区間内で設定された熱分解反応設定温度に維持されるように、ブロア部３２に運転制御信号を出力して、木質系燃料４０が燃焼して急激に発熱することを防止する。また、温度制御部３４は、温度センサＴ８、Ｔ９で検出される熱交換室２２の蓄熱材の温度を入力して、蓄熱材に蓄熱されている熱量に応じてブロア部３２の運転を制御する。さらに温度制御部３４が、温度センサＴ１、…、Ｔ６で検出される温度を入力して、熱分解炉１２内の木質系燃料４０の熱分解反応が緩慢に進行するように吸気部１６の開口状態を制御する構成としてもよい。
【００３５】
ガス検知センサーＧＤは、吸気部１６の近傍に設けられたセンサで、焚き口２０付近での煙の状態やガス成分を検出する。吸気量制御部３６は、ガス検知センサーＧＤの煙検出信号を入力して、熱分解炉１２内で生成される煙の流れ状態が僅かな順流状態にあるように、ブロア部３２に運転制御信号を出力する。ここで、順流状態とは、空気が吸気部１６から熱分解炉１２内に流れ込む状態をいう。ブロア部３２の運転が不足している場合には、煙の流れ状態が逆流状態になると共に、熱分解炉１２内が酸素欠乏状態となつて木質系燃料４０の熱分解反応が阻害される。
【００３６】
ダンパーＤＰ１は、煙道２８に設けられたもので、熱分解炉１２内で木質系燃料４０の熱分解反応を行っている場合は開状態とし、熱分解反応を停止している場合は閉状態とする。ダンパーＤＰ２、ＤＰ３は、蓄熱部空気流出口３１の煙道２８側と熱交換室２２側に設けられたもので、熱分解炉１２内で木質系燃料４０の熱分解反応を行っている場合は閉状態とし、熱分解反応を停止している場合は開状態とする。ダンパーＤＰ４、ＤＰ５は、熱取出し口３０の外気側と熱交換室２２側に設けられたもので、熱分解炉１２内で木質系燃料４０の熱分解反応を行っている場合は閉状態とし、熱分解反応を停止している場合は開状態とする。
【００３７】
このように構成された装置の動作を次に説明する。図２は木質系燃料の熱分解反応状態に応じた熱分解炉の運転を説明する流れ図である。まず、熱分解炉１２の内部に木質系燃料４０を積込む（Ｓ１００）。次に、焚き口２０に点火用燃料を積込んで、点火用燃料を燃焼させて木質系燃料４０を点火する（Ｓ１１０）。点火を適切に行う為に、ダンパーＤＰ１は開状態とし、ダンパーＤＰ２〜ＤＰ５は閉状態とし、ブロア部３２の運転を開始する。
【００３８】
木質系燃料４０が点火してから炭化までの一次熱分解反応期間は、温度制御部３４によって木質系燃料４０の熱分解反応温度を、熱分解反応の自律開始温度から熱分解反応と燃焼反応の臨界温度の区間内で設定された第１の熱分解反応温度に維持する（Ｓ１２０）。一次熱分解反応期間における負荷側への熱供給や排煙供給は、煙道２８を流れる排煙により行う。熱分解炉１２内の温度が熱分解反応の自律開始温度以上であれば、炉内に空気を供給することで木質系燃料４０の熱分解反応が自律的に促進され、発火時のような補助燃料を使用する必要がない。熱分解炉１２内の温度が熱分解反応と燃焼反応の臨界温度以下であれば、炉内に供給される空気量が木質系燃料４０の熱分解反応には充分であるが、燃焼を開始するには不足する状態なので、木質系燃料４０の熱分解反応が緩慢に進行する。従って、第１の熱分解反応温度が熱分解反応の自律開始温度から熱分解反応と燃焼反応の臨界温度の区間内で設定されていると、温度制御部３４によるブロア部３２の運転制御や吸気部１６の開口状態制御によって、木質系燃料４０の熱分解反応速度が制御される。木質系燃料４０の熱分解反応の自律開始温度は、例えば２２０℃〜２４０℃程度であり、木質系燃料４０の熱分解反応と燃焼反応の臨界温度は、例えば７５０℃〜８００℃程度である。この臨界温度を超えると、空気が充分に供給されると木質系燃料４０の燃焼反応が開始され、熱分解反応に比較して遥かに速い速度で炭素が二酸化炭素に変化して行く。好ましくは、熱効率の点から第１の熱分解反応温度は５００℃から７００℃の範囲が良い。
【００３９】
次に、木質系燃料４０の炭化が完了したか判断し（Ｓ１３０）、ＮｏであればＳ１２０に戻る。炭化度の判断は、温度センサ支持体３８によって、熱分解炉１２の中心軸方向に所定間隔で設置された温度センサＴ１、…、Ｔ６の温度分布によって判定する。炭化度の判断は、さらに例えば木質系燃料４０から発生する煙の状態をガス検知センサーＧＤで検知して行ったり、操作者がのぞき窓１８から木質系燃料４０の状態を目視して得た情報も加えるとよい。Ｓ１３０でＹｅｓであれば、一旦熱分解炉１２内の炭化した木質系燃料の熱分解反応を停止する（Ｓ１４０）。Ｓ１４０の中間期間では、温度制御部３４によるブロア部３２の運転制御や吸気部１６の開口状態制御によって、木質系燃料４０の熱分解反応を停止すると共に、熱交換室２２の蓄熱材に蓄熱された熱エネルギーを負荷側に供給する。中間期間における負荷側への熱供給は、熱取出し口３０から流入した空気を熱交換室２２で加熱して、蓄熱部空気流出口３１から排出して行う。中間期間は、木質系燃料４０の炭化後から第２の設定温度まで冷却されるまでの期間とする。第２の設定温度は、熱分解炉１２内の温度が木炭の熱分解反応の自律開始温度よりも高い温度、例えば２３０℃以上に設定されている。そして、温度制御部３４は温度センサＴ８、Ｔ９で検出される熱交換室２２の蓄熱材が、第２の設定温度まで低下したか判断し（Ｓ１５０）、ＮｏであればＳ１５０に戻る。なお、負荷側で排煙供給が必要な場合は、中間期間を省略して二次熱分解反応期間に移行しても良い。また、木質系燃料４０を炭として利用する場合は、第２の設定温度よりも更に冷却して、炭化した木質系燃料４０が熱分解反応を再開しないようにする。
【００４０】
Ｓ１５０でＹｅｓであれば、温度制御部３４によるブロア部３２の運転制御や吸気部１６の開口状態制御によって、木質系燃料４０の熱分解反応を再開する（Ｓ１６０）。二次熱分解反応期間は、温度制御部３４によって熱分解炉１２内の木質系燃料４０の熱分解反応温度を、熱分解反応の自律開始温度から熱分解反応と燃焼反応の臨界温度の区間内で設定された第３の熱分解反応温度に維持する（Ｓ１７０）。二次熱分解反応期間における負荷側への熱供給や排煙供給は、煙道２８を流れる排煙により行う。そして、木質系燃料４０の灰化が完了したか判断し（Ｓ１８０）、ＮｏであればＳ１７０に戻る。Ｙｅｓであれば、木質系燃料４０の熱分解反応が完了したので、残さ灰分を除去して（Ｓ１９０）、終了する。
【００４１】
なお、中間期間で、木質系燃料４０の炭化後から熱分解炉１２内の温度が第２の設定温度よりも更に低い温度まで低下させると、再点火が困難となって炭化した木質系燃料４０を木炭として利用できる。また、第１及び第３の熱分解反応温度は、需要側の熱需要に応じて適宜に設定することが可能であり、需要側の熱需要に応じて適宜に変更してもよい。
【００４２】
図３は木質系燃料の熱分解反応による炭化度を説明する図で、（Ａ）は熱分解炉１２の要部断面図、（Ｂ）は温度分布の概念図、（Ｃ）は木質系燃料の炭化度の概念図である。木質系燃料の熱分解反応が緩慢に進行する関係で、木質系燃料の熱分解反応は熱分解炉１２の頂部から底部に向かって徐々に進行する。そこで、例えば第１の熱分解反応温度を６００℃に設定してある場合、温度分布は（ｉ）〜（ｉｉｖ）の曲線に示すように、第１の熱分解反応温度を示す温度センサの位置が頂部から底部に向かって徐々に低下して行く。また木質系燃料の炭化度も、熱分解炉１２内の温度分布に対応して、１００％炭化の進行した領域が（ｉ）〜（ｉｉｖ）の曲線に示すように、頂部から底部に向かって徐々に低下して行く。そして、木質系燃料４０の炭化が完了する間際では、底部に位置する温度センサＴ６が第１の熱分解反応温度を示すと共に、第１の熱分解反応温度を維持する為に、ブロア部３２の運転状態や吸気部１６の開口状態を空気供給量が増大するように制御される。従って、温度センサＴ１、…、Ｔ６の示す熱分解炉１２内の温度分布によって、木質系燃料４０の炭化状態が把握可能であり、完了時点も把握できる。
【００４３】
なお、熱分解装置１０が一台の場合には、燃え尽きた木質系燃料４０の灰を除去して新たな木質系燃料４０を積込む期間中は、負荷側への熱供給や排煙供給が一時的に中断される。このような一時的な中断をすることなく、連続して負荷側へ熱供給や排煙供給をする場合は、２台以上の熱分解装置１０を並列に設置して協調運転すれば良い。即ち、木質系燃料４０の積込み等によって、一台の熱分解装置１０が熱供給や排煙供給を停止している場合に、他の熱分解装置１０により協調運転を行う。協調運転とは、熱供給を停止している熱分解装置１０が供給していた熱量を、他の並列設置された熱分解装置１０によって熱供給できるように、温度制御部３４により熱分解炉１２内の木質系燃料の熱分解反応を促進させる。木質系燃料の熱分解反応促進は、例えば第１、第３の熱分解反応温度を通常運転時よりも高くしたり、ブロア部３２の運転状態や吸気部１６の開口状態を空気供給量が増大するように制御して行う。
【００４４】
【００４５】
【００４６】
【００４７】
【００４８】
【００４９】
【００５０】
【００５１】
【００５２】
【００５３】
【００５４】
【００５５】
【００５６】
【００５７】
【００５８】
【００５９】
なお、上記の本発明の実施の形態においては、具体的な実施例を用いて本発明を説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、当業者にとって自明事項の範囲内で設計された態様も含むものである。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明に係る熱分解装置の全体構成を説明する構成図である。
【図２】木質系燃料の熱分解反応状態に応じた熱分解炉の運転を説明する流れ図である。
【図３】木質系燃料の熱分解反応による炭化度を説明する図である。
【符号の説明】
【００６１】
１０  熱分解装置
１２  熱分解炉
２２  熱交換室
３２  ブロア部
３４  温度制御部
３６  吸気量制御部
４０  木質系燃料
ＤＰ１、ＤＰ２、ＤＰ３、ＤＰ４、ＤＰ５、ＤＰ６  ダンパー
ＧＤ  ガス検知センサー
Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５、Ｔ６、Ｔ７、Ｔ８、Ｔ９  温度センサ
【図１】
0003882023.tif 000002
【図２】
0003882023.tif 000003
【図３】
0003882023.tif 000004