(57)【要約】【課題】  簡素な手法でカリウムや塩素を除去できるバケットコンベア、植物性バイオ燃料の改質システム及び方法を提供する。【解決手段】  簡素に植物性バイオ燃料からカリウムや塩素を除去可能なバケットコンベアとして、内容物を撹拌する撹拌機構を有するバケットを複数有し、前記複数のバケットを周回軌道上で周回させるものを用いる。また、植物性バイオ燃料の改質方法として、植物性バイオ燃料と水の混合物を複数のバケットに供給し、前記混合物が入った前記複数のバケットを周回軌道上で周回させる。【選択図】  図１３
2016216133.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内容物を撹拌する撹拌機構を有するバケットを複数有し、前記複数のバケットを周回軌道上で周回させるバケットコンベア。
【請求項２】
前記バケットには歯車が装着され、前記撹拌機構が前記歯車と軸で連結されている請求項１のバケットコンベア。
【請求項３】
鉛直方向に伸び、前記歯車にかみ合うラックを有し、
前記周回軌道は、水平方向よりも鉛直方向の方が長く、一部が前記ラックにより形成されている請求項２のバケットコンベア。
【請求項４】
周回動力を付与するモータと、
前記バケット内の状態に応じて前記周回動力を制御する制御機構を有する請求項１のバケットコンベア。
【請求項５】
周回で生じた回転力からエネルギーを得る回生機構を有する請求項１のバケットコンベア。
【請求項６】
内容物を撹拌する撹拌機構を有するバケットを複数有し、前記複数のバケットを周回軌道上で周回させるバケットコンベアと、
植物性バイオ燃料供給経路と水供給経路に接続され、前記バケットコンベアに植物性バイオ燃料と水の混合物を供給する混合槽とを有する植物性バイオ燃料の改質システム。
【請求項７】
植物性バイオ燃料を微粒化する微粒化装置と、
前記植物性バイオ燃料供給経路に接続され、前記微粒化した植物性バイオ燃料を貯留する貯留ホッパと、
前記バケットコンベアで撹拌された混合物を脱水する脱水機を有することを特徴とする請求項６の植物性バイオ燃料の改質システム。
【請求項８】
植物性バイオ燃料と水の混合物を複数のバケットに供給し、
前記混合物が入った前記複数のバケットを周回軌道上で周回させる植物性バイオ燃料の改質方法。
【請求項９】
前記バケット内の混合物の塩素濃度に応じて、前記複数のバケットの周回速度を制御する請求項８の植物性バイオ燃料の改質方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はバケットコンベアに関する。
【背景技術】
【０００２】
竹などのバイオマスをボイラ燃料として燃焼炉で燃焼させる場合、カリュウムなどアルカリ金属が含まれていることにより問題が生じる。このアルカリ金属を除去する技術が提案されている。
【０００３】
特許文献１では、草本系バイオマスを水洗浄して含まれるカリュウムを除去しようとしても、単に水又は温水で洗浄し脱水しただけでは、燃焼炉内で支障が生じない程度までカリュウム含有率を低減させることができないと開示されている。特許文献１ではこの知見をふまえ、カリウム除去のために、バイオマスを圧搾脱水し、その後に加水し、再び圧搾脱水する圧搾脱水装置が提案されている。
【０００４】
その他、加圧蒸気で蒸したり木酢液を利用したりするカリュウム除去法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−１５３７９０号公報
【特許文献２】特開２００９−１９１２２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記のように圧力を加えるカリュウム除去は手間やコストがかさんでしまう。
【０００７】
この現状に対し、発明者は独自の検討の結果、バイオマスが多孔質の繊維でできており、微粒化により内部開放すれば、水溶性無機物質であるカリュウムが容易に溶出できるという知見を得た。
【０００８】
本発明はこの知見に基づくものであり、簡素な手法でカリウムや塩素を除去できるバケットコンベア、植物性バイオ燃料の改質システム及び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】
【０００９】
簡素に植物性バイオ燃料からカリウムや塩素を除去可能なバケットコンベアとして、
内容物を撹拌する撹拌機構を有するバケットを複数有し、前記複数のバケットを周回軌道上で周回させるものを用いる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、簡素な手法でカリウムや塩素を除去できるバケットコンベア、植物性バイオ燃料の改質システム及び方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】系統を示す。
【図２】全体構成を示す。
【図３】溶出装置を示す。
【図４】改質システム起動方法を示す。
【図５】改質システム停止方法を示す。
【図６】長時間改質例の全体構成を示す。
【図７】バイオマスを水に浸した際の残留濃度の時間推移を示す。
【図８】孟宗竹を水に浸した際の残留濃度の時間推移を示す。
【図９】孟宗竹の改質結果を示す。
【図１０】竹燃料からの廃棄物を０とするサイクルの例を示す。
【図１１】常温での孟宗竹塩素・カリウム低減挙動（静止）
【図１２】常温での孟宗竹塩素溶出挙動（掻き混ぜ）
【図１３】垂直攪拌バケットコンベア基本原理
【図１４】全体構成
【図１５】制御構成
【発明を実施するための形態】
【００１２】
パーム椰子の実はパームオイルを取った後に残る殻と外殻をバイオ燃料として一般に使用されているが、実が生っている房の部分は塩素の含有量が高く且つ灰の溶融温度が低いことで燃料として使用されず野積みで放置されている。灰の溶融温度が低い原因は灰中のカリュウム含有量が20-30%と高いことによるものである。
【００１３】
また、竹などは塩素分が高いなど、再生可能燃料として使用したいが、塩素分とナトリュウム、カリュウムが高く、使用不可能な未利用バイオマスは沢山ある。
【００１４】
一例として次のものが挙げられる。空果房（ＥＦＢ）、果肉ファイバー、パーム椰子の剪定枝、パーム椰子の古木（トランク）、又はファルカタの殻、樹皮（バーク）、ファルカタの剪定枝、ファルカタの古木、或いはユーカリ、アカシア、アブラギリ、マングローブの樹皮（バーク）、木質チップ取得後の心材、剪定枝、或いはバナナの空果房、バナナの剪定枝、バナナの葉、バナナの古木、又はパイナップル、竹類など。褐炭、泥炭、亜瀝青炭など塩基成分の高い物にも適用可能となる。更に藻などの水中植物類、野菜など。
【００１５】
これらのバイオマスは炭化処理、酸液による不純物溶出などの方法で改質しようと試みられているが、単独で使用（燃焼状態での専焼）出来る状態まで改質できていない。
【００１６】
更に炭化などは炭化後の単一発熱量は高くなるが、実際には可燃性物質が一酸化炭素、フェノールなどに変化することで実質のバイオマスが持っている単一発熱量以下になり、エネルギーの損失と言える。
【００１７】
一方、一般的なバイオ燃料は伐採しチップなどに加工後燃料として使用される。その燃え殻、灰類は廃棄物として処理される。
【００１８】
このように現状使用されているバイオマス燃料は単純に裁断したチップ、乾燥後粉にして再度固めたペレットなどの加工をするだけであり、植物の育成に必要なカリュウムなどは廃棄されている。従って植物育成に必要なカリュウムなどの成分はその都度肥料として補給することになる。
【００１９】
しかし、燃料として使用する前に大半のカリュウムなどの物質を分離し、再び畑にもどせば植物は育成され再びバイオマス燃料として使用可能になる。この循環システムが確立しない限りバイオマスは成長しなくなり減少することになる。
【００２０】
以下説明する参考例は、未利用バイオマスを利用できるよう燃焼後の腐食、灰性状に影響を及ぼす物質を予め分離すると共に分離した物質は植物育成に必要なものであることで肥料として再びバイオマス畑又は森林に戻すことで持続的にバイオ燃料を供給できるようにするものである。
【００２１】
以下、後に説明する参考例の概略を説明する。
【００２２】
（１）塩素、カリュウム、ナトリュウム、リン、マグネシュウムなどは何れも水溶性物質であることから、植物内部に存在するそれらの物質が溶出し易いように植物を微粒化する。微粒化した植物は水に漬けるだけで何割かは溶出を始める。
【００２３】
（２）塩素、カリュウム類の植物残留濃度が低い場合は単純に数時間から数十時間水に漬けるだけで、燃料として使用可能な状態になる。
【００２４】
（３）塩素、カリュウム類の植物残留濃度が高い場合は熱水に漬けることでより一層の溶出効果が得られる。
【００２５】
（４）図７、８は未利用バイオマス（パーム椰子空房、孟宗竹）のカリュウム、塩素挙動を示す。熱水の場合開始数分後には大半の塩素、カリュウム共に植物内部より溶出する。一方、常温の水であっても時間を掛けると塩素、カリュウム共に溶出することを確認している。更に、植物の発熱量は溶出前後で差は無く、3400から3600kcal/kgであったことから、炭水化物は溶出しない。このことでバイオ燃料としての発熱量低下は無く、効率的に塩素、カリュウムを低減できることを確認した。
【００２６】
（５）溶質したものは水溶液中に存在していることから、この状態若しくは濃縮した状態にして畑に戻せば植物の肥料となり、生育が促進される。
【００２７】
以上の参考例によると次の効果が得られる。第一に塩素、カリュウム類の濃度が高く、植物バイオマス燃料として使用できないものが使用に問題ない性状に改質できる。第二に通常のバイオマス燃料のように採取後燃焼させて使用するだけでなく、植物を育成するための肥料として改質過程で出た水溶液を植物プラント、畑などに戻せる。これにより単に植物バイオマス燃料を消費するだけでなく、植物に必要な物質の大半を再利用できることで半永久的に継続してバイオマス燃料を供給することが可能になる。
【００２８】
ところで、参考例に似たシステムが特許文献１に開示されている。ただしこれらは圧力を加えたカリュウム除去を行っている。その理由として特許文献１には、草本系バイオマスを水洗浄して含まれるカリュウムを除去しようとしても、単に水又は温水で洗浄し脱水しただけでは、燃焼炉内等で支障が生じない程度までカリュウム含有率を低減させることができないと開示されている。
【００２９】
なお特許文献２には、破砕されたＥＦＢから除去対象成分を溶出させることが開示されているが、「バイオマスが多孔質の繊維でできており、微粒化により内部開放すれば、水溶性無機物質であるカリュウムが容易に溶出できる」という知見は開示されていない。特許文献２ではＥＦＢを破砕しているが、これは燃料として適したサイズ（直径５０〜１００ｍｍ程度）にするためであって、内部開放による溶出効果については開示も示唆もない。
【００３０】
本発明はこの知見があったからこそ成し得たものであり、この知見があって初めて現実に実現可能な以下例に想到したのである。
【００３１】
事実、現在植物バイオマスは塩素含有量が高い又は灰中のカリュウムが高いことで腐食とクリンカ（溶融灰）による影響で使用できず放置されている。この実利用バイオマスを使用前に効率よく水中に溶出させ、利用可能なものへ改質させることができるのが以下の例である。抜き取った物質は植物に必要不可欠な栄養素であり、再び肥料として使用することの意義は大きい。塩基成分など植物の成長に不可欠な要素を再び栄養素として戻すことで、循環サイクルを成立させることができる。
【００３２】
＜参考例１＞短時間改質の実例（熱水による改質）
図１から３を用いて本発明の参考例を説明する。
【００３３】
原料バイオマスは受け入れホッパ１内に投入され、微粒化装置２で微粒化される。基本的には出来る限り細かくすることが望ましい。ペレット製造機１５でペレット化することだけを考慮すれば、燃料として適したサイズ（直径５０〜１００ｍｍ程度）まで裁断することになるが、このサイズよりは細かくする、すなわち粒径（粒の直径）を平均５０ｍｍ以下のサイズまで微粒化することが望ましい。溶出効率を考えると、平均１０ｍｍ以下のサイズまで微粒化することがより望ましい。
【００３４】
微粒化されたバイオマスは供給ホッパ３へと落ちる。供給ホッパ３のレベルは供給ホッパレベル計４で監視され、レベル高で微粒化装置２を停止する。一方レベルが低下し、レベル低になると微粒化装置２を起動する。溶出装置６内部には溶出装置スクリュー２８があり一定回転数で運転され規定時間溶出装置内で熱水によるバイオマスの塩素及び塩基成分の溶出をおこなう。また溶出装置６内は水が張られており温度発信機７により内部温度が一定になるよう蒸気流量調整弁８により、蒸気で加温する。この加温により、溶出装置６内の水が熱水になる。
【００３５】
蒸気流量調整弁８を通過した蒸気は溶出装置蒸気ジャケット２９内に入り溶出装置２７内壁を加熱することで溶出装置６内の液温度を上昇させる。一方、溶出装置６内の液温度が上昇しすぎた場合は蒸気流量調整弁８を絞り、規定温度内に制御する。蒸気ジャケット２９を出た蒸気又はドレンは再び蒸気供給装置側へ戻される。
【００３６】
微粒化されたバイオマスはロータリーフィーダ５で溶出装置６へと供給される。バイオマス投入により溶出装置液６のレベルが上昇するとオーバフロー液樋２６に流れオーバフロー管３０を介して脱水機１４へと送られる。一方、レベルが低下した場合は溶出水レベル発信機１２により溶出水レベル調整弁１１が開して、溶出液タンク２０中の溶液を溶出装置６に供給する溶出水レベル調整系統を介して溶出装置６に供給することでレベルを上げる。塩素・カリュウム濃度発信機１０で溶出装置内の液は監視されており、規定濃度以上に塩素又はカリュウムが上昇する場合は濃度調整弁９が開し、工業用水で希釈し、溶出装置６内液の塩素、カリュウムの濃度を規定値まで低下させる。
【００３７】
また、溶出装置内部でのバイオマス攪拌を行い効率よく溶出させるため、装置内に入る溶出液及び工業用水のノズルは溶出液注入ノズル２５と同形状にして、溶出装置内壁２７の下部に停滞するバイオマスを巻き上げて攪拌させる。
【００３８】
溶出装置６の出口側まで運ばれたバイオマスはバイオマス排出口３３を通り、溶出装置排出ロータリーフィーダ１３で定量化され溶液と共に脱水装置１４に送られる。溶出装置６内部のバイオマスが停滞無くバイオマス排出口３３に流れるようバイオマス案内板３４を両サイドに設置し、溶出装置６内部でのバイオマス停滞を防いでいる。
【００３９】
脱水機１４で脱水されたバイオマスは水分２５％以下の状況となりペレット製造機１５で数センチのペレットに生成される。製造されたペレットはバケットコンベア１６でペレット貯留サイロで１７貯留される。輸送用密閉トラック１９が定期的に輸送するが、その際は払い出しバルブ１８から積み込む。
【００４０】
一方、脱水機１４を出た溶液は溶出液タンク２０に貯留される。溶出液タンク２０出口には溶出液ポンプ２１があり加圧後溶出液レベル調節弁１１を介して溶出装置６のレベル調整のため使用されるものと、溶出液タンクレベル発信機２２でレベルが上昇すると溶出タンクレベル調整弁２３により、肥料設備に溶出液が供給される。
【００４１】
図４、５は本発明の参考例の改質システム起動、停止のフロー図を示す。
【００４２】
まず、本装置を起動するためには溶出装置６に濃度調整弁９を開けて工業用水を規定レベルまで張る。この時濃度調整弁９は水張り開度として一定開度を保ち、規定レベルになれば閉する。溶出装置９内部の溶液が規定レベルになれば、蒸気流量調整弁８が徐々に規定開度まで開き、溶出装置蒸気ジャケット２９内部を高温の蒸気が充填されることで溶出装置９内溶液の温度を徐々に温度上昇させる。
【００４３】
溶液が規定温度に到達すれば、一旦蒸気流量調整弁８は閉し、システム加温のステップに入る。まず、溶出ポンプ２１が起動、時限後脱水機１４起動、その後排出ロータリーフィーダ１３が運転開始する。排出ロータリーフィーダ１３が運転開始すると溶出装置９内の溶液が排出されるため、溶出水レベル調節弁１１が開し、レベルを調整する。急激な溶出装置６内の溶液レベル低下が発生した場合は濃度調整弁９が開し、溶液レベルを持ち上げる動作を行う。
【００４４】
また、溶液温度も低下するので蒸気流量調整弁８は開動作し、溶液温度制御を行う。なお本参考例は、発熱量に関係の無い物質のみを効率よく抜き出すため、発熱量の変動が少ない点にも利点がある。
【００４５】
一方、システム加温が完了すると改質システムの起動が開始するため、事前に供給ホッパ３に微粒化したバイオマスを供給するため微粒化装置２は自動運転モードになる。供給ホッパ３内のバイオマスのレベルが低い場合は微粒化装置２が運転し、バイオマスを供給ホッパ３に充填する。
【００４６】
システム加温完了の判断は蒸気流量調整弁８が１０％開度以下となると、加温蒸気が多量に必要ない状況と判断し、加温完了とする。システム加温が完了すれば６溶出装置及びロータリーフィーダ５が運転を開始し、バイオマスの改質を開始する。
【００４７】
また、バイオマスが供給開始になれば、改質したバイオマスが脱水機１４より排出されることから、ペレット製造機１５及びバケットコンベア１６が運転され、改質しペレット化したバイオマスはペレット貯留サイロ１７へと供給される。
【００４８】
運転を継続しバイオマスの投入分と溶液濃度が上昇すると濃度調整弁９が開し濃度を希釈するため、系内の溶液が増加する。増加した場合溶出液タンク２０レベルが上昇するため、規定値以上になると溶出液ポンプ２１出口にある溶出液タンクレベル調整弁２３が開し、肥料設備へと溶出液を供給する。
【００４９】
改質システムを停止する場合は系内のバイオマスを排出しておかないと再起動時に詰まり、固着による起動不能を発生させる可能性があることから次の方法で停止する。
【００５０】
停止指令を入れると微粒化装置２は強制停止し供給ホッパ３へのバイオマス供給を停止する。停止指令の時限後ロータリーフィーダ５が停止する。この時限は通常運転の微粒化装置２停止レベルから供給ホッパ３内のバイオマスが全て排出される時間を事前測定し、その時間プラス１分で設定する。ロータリーフィーダ５停止後、溶出装置６及び排出ロータリーフィーダ１３は溶出内部のバイオマスが輩出されるまでの時間プラス５分運転し、自動停止する。
【００５１】
一方、その５分前時点でバイオマスがほぼ排出されることで濃度調節弁９、蒸気流量調節弁８及び溶出水レベル調節弁１１は強制閉する。
【００５２】
溶出装置６及び排出ロータリーフィーダ１３停止により脱水機１４に供給されるバイオマスは無いことから時限後停止する。その後ペレット製造装置１５及びバケットコンベア１６はそれぞれ時限後停止する。
【００５３】
溶出水ポンプ２１は溶出水タンクレベル調整弁２３が全閉し、２０分継続すれば系内の溶液がタンクに戻ることは無いため、溶出ポンプ２１を停止し、改質システムが停止完了となる。
【００５４】
＜参考例２＞長時間改質の実例（水による改質）
図６に本発明の長時間改質の参考例の全体構成を示す。参考例１との主な相違点は、溶出を熱水ではなく水で行う点である。図６において図２と共通する部分は同じ符号をふり、参考例１と共通する部分は説明を省略する。
【００５５】
水に漬けて塩素及び塩基成分が効率よく溶出できる植物性バイオマスは少し時間が必要となるが、エネルギー消費の少ない本構成が省エネとなる。
【００５６】
溶出装置６内部には溶出装置スクリュー２８があり一定回転数で運転され規定時間溶出装置内で水によるバイオマスの塩素及び塩基成分の溶出をおこなう。
【００５７】
脱水機１４で脱水されたバイオマスは水分２５％以下の状況となるよう乾燥装置３５に送られ乾燥する。この際の熱源は蒸気で乾燥蒸気調整弁３７で乾燥装置出口温度発信機３６の温度が規定値に成るよう制御される。乾燥したバイオマスはペレット製造機１５で数センチのペレットに生成される。
【００５８】
以上説明した各参考例のバイオ燃料改質システムは、原料である植物を微粒化する微粒化装置２と、微粒化装置２で微粒化された植物から大気圧環境下で水溶性物質を溶出させる溶出装置６と、溶出装置６から排出された植物を脱水する脱水装置である脱水機１４と、脱水装置１４で脱水された植物を貯留するサイロ１７と、脱水装置１４から排出された溶液を貯留する溶出液タンク２０を有している。
【００５９】
植物を微粒化し、微粒化した植物を常圧の水に浸し、常圧の水に浸した植物を脱水し、脱水された植物を燃料として利用し、脱水により得られた溶液を肥料として利用することで、高圧環境を必要とすることなく簡素な手法でカリュウムや塩素を除去できるバイオ燃料改質装置、方法を提供できる。
【００６０】
図７を用いてバイオマスを水に浸した際の残留濃度の時間推移を示す。図７ａのグラフはパーム椰子空房（ＥＦＢ）を２０ｍｍ以下に微粒化したもの、図7ｂのグラフは孟宗竹チップのグラフである。左のグラフはそれぞれを熱水へ、右のグラフは水へ浸したものである。それぞれのグラフの縦軸は、左側が残留カリュウム濃度、右側が残留塩素濃度であり、横軸は時間の経過である。
【００６１】
右側のグラフより、（微粒化すれば）水に浸しただけでも十分にカリュウムや塩素を溶出させられることが分かる。熱水に浸せば、水の場合よりもさらにカリュウムや塩素を効率よく溶出させられることが分かる。
【００６２】
図８は孟宗竹を水に浸した際の、塩素とカリュウムの残留濃度の時間推移を示す。図８ａが熱水に浸した場合、図８ｂが常温水に浸した結果を示す。それぞれ左側のグラフの縦軸が塩素濃度、右側のグラフの縦軸がカリウム濃度を、横軸は浸した時間を示す。それぞれのグラフにおいて、粒径６ｍｍ以下のチップと粒径１５０μｍ以下のパウダーとの比較データを示している。
【００６３】
例えば図８のカリウム濃度の推移からは、６ｍｍチップでは０．１％が下限値だが、１５０μｍパウダーにすると０．０５％が下限であるように読み取れる。すなわち十分な微粒化は、単に溶質速度を速めるだけでなく、溶質量自体を多くする効果もあるといえる。
【００６４】
図９には、孟宗竹の改質結果として、塩素濃度、カリュウム濃度、発熱量、灰軟化温度、灰溶融温度、灰の流動温度について、改質前と改質後の数値を示している。
【００６５】
例え塩基成分を大量に溶質させることができても、シリカなどの軟化温度の高いものまで同じように溶質させてしまうと、結局灰の軟化温度は上昇せず、燃料として不適となってしまう。図９で示した改質結果は、軟化温度、溶融温度流動温度が全て上昇し１１００℃以上となっており、燃料に適した性状になっていることが分かる。
【００６６】
＜参考例３＞
図１０は、竹燃料からの廃棄物を０とするサイクルの参考例を示す。微粒化装置で微粒化された竹は改質装置で残渣と肥料原料、竹残材チップ（端、葉、小枝などの破砕物）に分けられる。
【００６７】
残渣はボイラの排熱で乾燥された後、燃料としてボイラに供給される。残渣のうちボイラに供給されない分は、ペレット化するなどしてバイオ燃料として販売可能である。
【００６８】
肥料原料と竹残材チップは、ボイラから排出された灰と共にミキサーにかけられ、液体肥料へと加工される。液体肥料としては、窒素、リン酸、カリュウムの三要素のうち二要素以上の合計で８％以上の濃度があれば良く、本例はこの条件を満たす。
【００６９】
本参考例では、微粒化装置に投入された竹の全てを燃料または肥料として利用している。すなわち竹からの廃棄物はゼロである。得られた液体肥料を竹の育成に用いれば、循環サイクルを形成することもできる。
【実施例】
【００７０】
次に、図１１から１５を用い、バイオ燃料に適した改質方法とそれに用いるバケットコンベアの例について説明する。本例の概略は次のとおりである。
【００７１】
（１）竹と水を一定時間同一層に入れて攪拌する。
【００７２】
（２）竹重量に対して水は約１０倍程度の重量が必要であるため、動力を低減するため上部から下部に向かうバケットコンベアとする。
【００７３】
（３）このときバケット内部は攪拌が必要であることから、バケットが下部に移動するエネルギーを利用し、ラック・アンド・ピニオンで回転力をバケット内に取り付けた攪拌気に伝えて内部の液体を連続的に攪拌する。
【００７４】
（４）適正な改質が出来たかどうかは装置出口の液体塩素濃度を測定し、事前に確認している設定値と比較し、濃度が低い場合は未だ十分に改質されてないと判断してバケット落下スピードを遅らせ、逆に濃度が高い場合は十分に改質されていることから落下スピードを早くすることが可能な制御装置と回生可能なモータで運転管理する。
【００７５】
本実施例により効率よく竹の改質が可能になり、特に西日本で問題となっている放置竹林対策として有効な、改質により竹の発電燃料化が実現可能になる。
【００７６】
図１１に常温での静止状態の孟宗竹チップの塩素・カリウム低減挙動の一例を示す。絶対値は異なるが塩素もカリウムもほぼ同程度の比率で低減することが判る。具体的には塩素０．３％から０．０２％に低減、カリウムは０．４２％から０．０７％に低減している。ただし、静止状態でここまで低減させるためには、竹を何時間も水に浸しておく必要がある。
【００７７】
一方、静止状態ではなく、攪拌させ溶出を促進させるために掻き混ぜながら塩素が水側に溶出する挙動を確認した結果を図１２に示す。２回確認した結果、約８００秒で塩素濃度は3200から3500mg/kg程度で飽和することが判る。すなわち13分から14分程度竹と水を掻き混ぜると十分な改質が完了できるといえる。なお、図１１，１２の試験結果は竹重量の10倍の水を入れることで、得られた結果である。
【００７８】
したがって、燃料として利用するために竹を改質するには、必要量の水を供給した上で、竹を移動させながら改質すればよい。例えば5t/hの竹を改質する場合に必要な水量は50t/hである。つまり、合計55t/hの重量物を14分間、竹を移動させることで水を掻き混ぜればよい。
【００７９】
この場合通常の水平バケットコンベアでは重量による抵抗があり、多大な動力が必要となる。また、一般にバケットコンベアは単純に物を運ぶためにあるため、攪拌機能などが付いたものはない。発明者らは、竹などの植物性バイオ燃料は、裁断して水につけたものを撹拌しさえすれば、簡素な構成で塩素やカリウムを十分低減できるという新知見を得た。この知見に基づき、内容物を撹拌する撹拌機構を有するバケットを複数有しこの複数のバケットを周回軌道上で周回させるバケットコンベアの構成に初めて想到したものである。
【００８０】
以下、この構成の具体例の一つについて説明する。
【００８１】
図１３に本発明の一実施例である垂直攪拌バケットコンベア基本原理を示す。これは、重量物であることを考慮し、バケットコンベアを上から下に移動させることで必要動力を低減したものである。且つバケット１左右にピニオン１０２を取り付け内部攪拌装置１０５と連動し、落下時ラック１０３により回転力を伝えるものである。このように、歯車をバケットに装着しこの歯車と撹拌機構を軸で連結することにより、外部からの回転力で撹拌能力を高める構造とすることができる。また、図１３で示すように、ラック１０３にピニオン１０２がかみ合うことにより、ラックがバケットの周回軌道の一部を担うようになっている。なお、この周回軌道は必ずしも垂直である必要はなく、少なくとも水平方向よりも鉛直方向の方が長ければ、重力を回転力に有効利用できる点で、好ましい構成と言える。
【００８２】
バケット１０１は、底部は竹の溜りを防止するため半円状にし、それに沿ってバケット内部攪拌装置１０５の羽が回転するようピニオン軸１０４でピニオン１０２と連結させる。このピニオン１０２はコンベア上部までバケットが運ばれた後、下に移動する際にラック１０３と噛み合いピニオン１０２を回転させる。バケット１０１背部はチェーン１０６で連結されており、上下スプロケット１０７、１０８にチェーン１０６が噛みこみスプロケット１０７、１０８が回転することで移動する。
【００８３】
上スプロケット１０７には回生機能付モータ１０９が取り付けられており、通常は竹と水の重量で回転しようとする力を回生力によりブレーキを掛け、逆に起動停止時の回転力が弱い場合はモータとして回転力を上スプロケット１０７に伝えることで所定の回転力を与える。
【００８４】
一方、回生機能付モータ１０９端部にはタコメータ１１０が取り付けてあり所定の回転数になるかの監視と制御に信号を利用できるようにしてある。バケット１０１は水と竹により背部をチェーン１０６で接続しても前面部に竹と水の重量で傾く可能性あるが、ラック１０３とピニオン１０２により、その傾きを防止する効果も有る。
【００８５】
図１４に全体構成を示す。工業用水と竹が供給されるバケット供給混合槽１１４が、垂直攪拌バケットコンベア１１８の上流に配置されている。バケット１０１内部に短時間で竹と水が所定量供給できるようにバケット供給混合槽１１４で事前に混合液を準備する。
【００８６】
工業用水１１１は水量メータ１１２により規定量まで到達すれば工業用水止め弁１１３が閉まりバケット供給混合槽１１４内部に所定量水を張る。一方竹は、竹チップ貯留ホッパ１１５に貯められたチップを竹チップ供給ロータリーフィーダ１１６により切り出し、所定量バケット供給混合槽１１４に竹チップを供給する。
【００８７】
バケット位置検出器信号１２７により空バケット１０１はバケット供給弁下部１１７の位置に来れば弁が開きバケット供給混合槽１１４内部の竹と工業用水１１１をバケット１０１内部に短時間で供給する。垂直攪拌バケットコンベア１１８内部で所定時間攪拌され改質した竹は底部で落下しスクリューフィーダ１２０により脱水機１２１へと運ばれる。また、その経路部には塩素濃度計１１９を取り付け所定の濃度まで塩素が溶出しているかを監視し、制御に信号を使用できるようにしている。なお、図１４の構成は、図２や図６の一部代替構成として組み込むことができる。すなわち、植物性バイオ燃料を微粒化する微粒化装置２と、植物性バイオ燃料供給経路に接続され、微粒化した植物性バイオ燃料を貯留する貯留ホッパ１１５（図１の供給ホッパ３に対応）と、バケットコンベア１１８で撹拌された混合物を脱水する脱水機１２１（図２では脱水機１４）を有するようなシステムにすれば、簡素な手法でカリウムや塩素を除去できる改質システムとすることができる。
【００８８】
図１５は本実施例の制御構成を示す。
【００８９】
塩素濃度計１１９よりの信号は予め手動設定した塩素濃度設定器１２２と塩素偏差検出器１２３で比較し、もし設定値より塩素濃度が低い場合は（−）信号を偏差/回転数変換器１２４に送る。偏差/回転数変換器１２４内部で塩素偏差（−）に見合う（−）回転数値を回転数偏差検出器１２５に送る。
【００９０】
回転数偏差検出器１２５はタコメータ１１０よりの信号と偏差/回転数変換器１２４よりの信号を比較し、（−）方向への回転数信号を比例積分微分調整器１２６に送り、制御設定された制御係数で外乱とならないよう回性機能付モータ１０９に信号を送り、上スプロケット回転数１０７を変えることでチューン６の移動スピードを（−）の減速にしてバケット１０１が竹と水を攪拌する時間を長くすることで、溶出する塩素濃度を上昇させる方向に制御する。一方、塩素濃度計１１９の値が塩素濃度設定器１２２と比較して高い場合が、逆方向の動作となり、最終的にバケット１０１の移動時間を早める動作になる。
【００９１】
このように、塩素濃度などのバケット１０１内の状況に応じて回転動力を制御することにより、一定の時間毎の改質度合いを調整することができ、制御を容易化できる。
【符号の説明】
【００９２】
１：受け入れホッパ    
２：微粒化装置    
３：供給ホッパ    
４：供給ホッパレベル計    
５：ロータリーフィーダ    
６：溶出装置    
７：温度発信機    
８：蒸気流量調整弁    
９：濃度調整弁      
１０：塩素、カリュウム濃度発信機    
１１：溶出水レベル調整弁    
１２：溶出水レベル発信機    
１３：溶出装置排出ロータリーフィーダ    
１４：脱水機    
１５：ペレット製造機    
１６：バケットコンベア    
１７：ペレット貯留サイロ  
１８：払い出しバルブ    
１９：輸送用密閉型トラック 
２０：溶出液タンク    
２１：溶出液ポンプ    
２２：溶出液タンクレベル発信機    
２３：溶出液タンクレベル調整弁    
２４：溶出水レベル調整液ヘッダ  
２５：溶出液注入ノズル    
２６：オーバフロー液樋    
２７：溶出装置内壁    
２８：溶出装置スクリュー    
２９：溶出装置蒸気ジャケット 
３０：オーバフロー管    
３１：工業用水注入ヘッダ  
３２：バイオマス投入口    
３３：バイオマス排出口    
３４：バイオマス案内板  
３５：乾燥装置  
３６：乾燥装置出口温度  
３７：乾燥蒸気調整弁 
１０１：バケット 
１０２：ピニオン   
１０３：ラック   
１０４：ピニオン軸   
１０５：バケット内部攪拌器   
１０６：チェーン 
１０７：上スプロケット   
１０８：下スプロケット   
１０９：回生機能付モータ   
１１０：タコメータ   
１１１：工業用水 
１１２：水量メータ   
１１３：工業用水止め弁   
１１４：バケット供給混合槽   
１１５：竹チップ貯留ホッパ 
１１６：竹チップ供給ロータリーフィーダ   
１１７：バケット供給弁   
１１８：垂直攪拌バケットコンベア 
１１９：塩素濃度計   
１２０：スクリューフィーダ   
１２１：脱水機へ   
１２２：塩素濃度設定器 
１２３：塩素偏差検出器   
１２４：偏差/回転数変換器   
１２５：回転数偏差検出器
１２６：比例積分微分調整器
１２７：バケット位置検出器
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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