粉末炭の製造方法
【課題】簡単且つ安価な装置で熱損失を抑えながら高品質且つ均一な粉末炭を連続的に製造する。
【解決手段】原料を、加熱気体が循環する循環路１０１に導入し、加熱気体により加熱し乾燥させながら粉砕機２０に搬送し、加熱気体の存在下で粉砕し乾燥させて粉末原料を得る。次いで、粉末原料を加熱気体とともに循環路に沿って炭化器３０に搬送し、加熱気体の存在下で粉末原料を加熱し炭化させて粉末炭を得る。次いで、粉末炭を加熱気体とともに循環路に沿って粉末炭回収装置５０に搬送し、加熱気体から粉末炭を回収する。粉末炭が回収された後の加熱気体は循環路に沿って原料が導入される地点Ｐ１０に送られる。
【解決手段】原料を、加熱気体が循環する循環路１０１に導入し、加熱気体により加熱し乾燥させながら粉砕機２０に搬送し、加熱気体の存在下で粉砕し乾燥させて粉末原料を得る。次いで、粉末原料を加熱気体とともに循環路に沿って炭化器３０に搬送し、加熱気体の存在下で粉末原料を加熱し炭化させて粉末炭を得る。次いで、粉末炭を加熱気体とともに循環路に沿って粉末炭回収装置５０に搬送し、加熱気体から粉末炭を回収する。粉末炭が回収された後の加熱気体は循環路に沿って原料が導入される地点Ｐ１０に送られる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は粉末炭の製造方法に関する。特に、本発明は粉末炭を連続的に製造するのに適した粉末炭の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
環境保全のために発生する間伐材や竹または食品の副生物などを有効活用するために、種々の活用方法が提案されている。これらの活用方法の一つとして炭化がある。
【０００３】
間伐材や竹などの炭化方法としては、いるいわゆる炭焼きと同様に、適当な大きさに切断した原料を窯に充填して不完全燃焼させる充填方式が一般的に知られている。しかしながら、この充填方式は、不完全燃焼であるために悪臭と煙が多量に発生すること、得られる炭化物中には揮発成分が多く残存するため高品質の炭化物が得られないこと、いわゆるバッチ処理であるために大量の炭化物を得るには長時間を要し効率が悪いことなどの問題を有している。
【０００４】
特許文献１には、５〜５０ｍｍ程度にチップ化された原料を回転するテーパー状の筒体内に投入し燃焼させて順次炭化させることができる連続炭化装置が記載されている。しかしながら、この装置では、原料は酸素を多く含む空気中で燃焼されるため灰分ダストが多く発生する。また、原料がチップ状であるために、炭化物の品質にばらつきが大きく、また熱効率が悪い。
【０００５】
また、特許文献２には、処理筒内で原料をフィードスクリューで搬送しながら３００〜５００℃の過熱蒸気で炭化させる炭化装置が記載されている。しかしながら、この装置は構造が複雑で高価であり、装置全体を高温に保持する必要があるために熱損失が多くエネルギーコストが高くなる。また、処理に長時間を要し、効率が悪い。
【０００６】
さらに、粉末炭を得るためには、上記の装置で得た炭化物を粉砕装置で粉砕し粉末化する必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第２５４９４８１号公報
【特許文献２】特開平１１−２２３４７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、上記の従来の問題を解決し、高品質且つ均一な粉末炭を連続的に効率良く製造することにある。また、本発明の目的は、簡単且つ安価な装置を用いて、少ない熱損失で粉末炭を製造することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の粉末炭の第１の製造方法は、
原料を加熱気体が循環する循環路に導入する工程と、
前記原料を前記加熱気体により加熱し乾燥させながら粉砕機に搬送し、前記粉砕機にて前記原料を前記加熱気体の存在下で粉砕し乾燥させて粉末原料を得る工程と、
前記粉末原料を前記加熱気体とともに前記循環路に沿って炭化器に搬送し、前記炭化器にて前記粉末原料を前記加熱気体の存在下で加熱し炭化させて粉末炭を得る工程と、
前記粉末炭を前記加熱気体とともに前記循環路に沿って粉末炭回収装置に搬送し、前記粉末炭回収装置にて前記粉末炭を回収する工程と、
前記粉末炭が回収された後の前記加熱気体を前記循環路に沿って前記原料が導入される地点に送る工程とを備えることを特徴とする。
【００１０】
本発明の粉末炭の第２の製造方法は、
原料を加熱気体が循環する第１循環路に導入する工程と、
前記原料を前記加熱気体により加熱し乾燥させながら粉砕機に搬送し、前記粉砕機にて前記原料を前記加熱気体の存在下で粉砕し乾燥させて粉末原料を得る工程と、
前記粉末原料を前記加熱気体とともに前記第１循環路に沿って粉末原料回収装置に搬送し、前記粉末原料回収装置にて前記粉末原料を回収する工程と、
前記粉末原料が回収された後の前記加熱気体を前記第１循環路に沿って前記原料が導入される地点に送る工程と、
回収された前記粉末原料を加熱気体が循環する第２循環路に導入する工程と、
前記粉末原料を前記加熱気体とともに前記第２循環路に沿って炭化器に搬送し、前記炭化器にて前記粉末原料を前記加熱気体の存在下で加熱し炭化させて粉末炭を得る工程と、
前記粉末炭を前記加熱気体とともに前記第２循環路に沿って粉末炭回収装置に搬送し、前記粉末炭回収装置にて前記粉末炭を回収する工程と、
前記粉末炭が回収された後の前記加熱気体を前記第２循環路に沿って前記粉末原料が導入される地点に送る工程とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、原料を粉砕機で粉砕し乾燥させて粉末原料を得た後、この粉末原料を炭化器で炭化させる。したがって、高品質且つ均一な粉末炭を短時間で得ることができる。
【００１２】
加熱気体とともに原料を搬送しながら、原料の加熱、粉砕、乾燥、炭化、粉末炭の回収を行うので、原料を連続的に導入すれば、原料は粉砕されながら粉末状で乾燥され、更に粉末状で炭化されて、粉末炭を連続的に効率よく製造することができる。
【００１３】
原料の加熱、粉砕、乾燥、炭化は、外界と遮断された密閉系内で行われるので、大気中の酸素の影響を受けない。したがって、燃焼による悪臭、煙、灰分ダストなどの発生や、酸化による品質の劣化を抑えることができる。また、爆発の心配もない。
【００１４】
高温に曝される炭化器が粉砕機や粉末炭回収装置等と分離されているために、粉砕機や粉末炭回収装置等の構造を簡単化することができ、装置全体のコストを低減することができる。また、炭化器以外の装置を炭化温度と同程度の高温に維持する必要はないので、熱損失を少なくし、エネルギーコストを低減できる。
【００１５】
第２の製造方法によれば、加熱気体の循環路を第１循環路及び第２循環路に分離している。したがって、加熱気体の種類、温度、流速（流量）等の条件を第１循環路及び第２循環路のそれぞれで独立して設定することができるので、最適条件で粉末原料及び粉末炭を製造することができる。また、第１循環路を含む系及び第２循環路を含む系のいずれか一方のみを運転することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、本発明の実施の形態１に係る粉末炭の製造装置の全体構成の概略を示した図である。
【図２】図２は、本発明の実施の形態１に係る粉末炭の製造装置に使用される粉砕機を示した図であり、図２Ａはその断面図、図２Ｂはその外観斜視図、図２Ｃはケーシングを取り外した状態を示した斜視図である。
【図３Ａ】図３Ａは、本発明の実施の形態１に係る粉末炭の製造装置に使用される炭化器の中心軸を含む面に沿った断面図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、図３Ａの３Ｂ−３Ｂ線を含む面に沿った炭化器の断面図である。
【図３Ｃ】図３Ｃは、図３Ａの３Ｃ−３Ｃ線を含む面に沿った炭化器の断面図である。
【図３Ｄ】図３Ｄは、本発明の実施の形態１に係る粉末炭の製造装置に使用される別の炭化器の中心軸を含む面に沿った断面図である。
【図３Ｅ】図３Ｅは、本発明の実施の形態１に係る粉末炭の製造装置に使用される更に別の炭化器の中心軸を含む面に沿った断面図である。
【図３Ｆ】図３Ｆは、本発明の実施の形態１に係る粉末炭の製造装置に使用される更に別の炭化器の中心軸を含む面に沿った断面図である。
【図３Ｇ】図３Ｇは、本発明の実施の形態１に係る粉末炭の製造装置に使用される更に別の炭化器の中心軸を含む面に沿った断面図である。
【図４】図４は、本発明の実施の形態１に係る粉末炭の製造装置に使用される粉末炭回収装置及び精油回収装置の構成を示した図である。
【図５】図５は、本発明の実施の形態１に係る粉末炭の製造装置に使用される精油回収装置の別の構成を示した図である。
【図６】図６は、本発明の実施の形態２に係る粉末炭の製造装置の全体構成の概略を示した図である。
【図７Ａ】図７Ａは、本発明の実施の形態２に係る粉末炭の製造装置に使用される容器の中心軸を含む面に沿った断面図である。
【図７Ｂ】図７Ｂは、図７Ａの７Ｂ−７Ｂ線を含む面に沿った容器の断面図である。
【図７Ｃ】図７Ｃは、図７Ａの７Ｃ−７Ｃ線を含む面に沿った容器の断面図である。
【図８】図８は、本発明の実施の形態２に係る別の粉末炭の製造装置の容器及びその周辺部の構成の概略を示した図である。
【図９Ａ】図９Ａは、図８に示した容器の中心軸を含む面に沿った断面図である。
【図９Ｂ】図９Ｂは、図９Ａの９Ｂ−９Ｂ線を含む面に沿った容器の断面図である。
【図９Ｃ】図９Ｃは、図９Ａの９Ｃ−９Ｃ線を含む面に沿った容器の断面図である。
【図９Ｄ】図９Ｄは、図９Ａの９Ｄ−９Ｄ線を含む面に沿った容器の断面図である。
【図１０】図１０は、本発明の実施の形態３に係る粉末炭の製造装置の全体構成の概略を示した図である。
【図１１】図１１は、本発明の実施の形態３に係る粉末炭の製造装置に使用される粉末原料回収装置及び精油回収装置の構成を示した図である。
【図１２】図１２は、本発明の実施の形態４に係る粉末炭の製造装置の全体構成の概略を示した図である。
【図１３】図１３は、本発明の実施の形態４に係る別の粉末炭の製造装置の全体構成の概略を示した図である。
【図１４】図１４は、本発明の実施の形態４に係る更に別の粉末炭の製造装置の全体構成の概略を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明において、粉末炭を製造するための原料は、特に限定されず、植物由来の原料であっても、動物由来の原料であってもよい。例えば、間伐材などの木材、竹、稲藁、籾殻、茶殻・コーヒー粕・ジュースの絞り粕などの食品加工副産物、食品廃棄物、樹脂、エラストマー類、コラーゲン、ゼラチン、汚泥、家畜糞尿など、炭を生成することができるものであればその種類は問わない。但し、高品質の粉末炭（更には精油）を得るためには、間伐材、竹、稲藁、籾殻、食品加工副産物などが好ましい。原料は、高い含水率（例えば含水率が７０％以上）を有していてもよく、また、粘着性を有していてもよい。また、異種材料が混合されていてもよい。汚泥のように含水率が高く（例えば８５％以上）且つ粘着性の強い原料を用いる場合には、廃棄木材、稲藁、茶殻等の廃棄原料を混合することが好ましい。
【００１８】
本発明において、循環路（第１循環路、第２循環路）は、加熱気体が環状に周回する経路である。循環路（第１循環路、第２循環路）には、加熱気体が迂回する迂回路や、別の循環路を構成するサブ循環路等が設けられていても良い。これら迂回路やサブ循環路は、加熱気体がこれらを通って最初の地点に戻る周回路が形成される場合には、循環路（第１循環路、第２循環路）の一部とみなすことができる。
【００１９】
循環路（第１循環路、第２循環路）を加熱気体が「循環する」とは、加熱気体の一部が循環する場合を含む。即ち、循環路（第１循環路、第２循環路）中の加熱気体の一部が系外に排出されても良い。また、系外の気体が循環路（第１循環路、第２循環路）に導入されても良い。
【００２０】
原料は循環路（または第１循環路）に導入される。原料は、迂回路やサブ循環路の少なくとも一部を通過して循環路（または第１循環路）に導入されても良い。
【００２１】
本発明において、原料の燃焼や酸化を回避するために循環路（第１循環路、第２循環路）を循環する加熱気体の酸素濃度が低いことが好ましく、具体的には加熱気体の酸素濃度は６ｖｏｌ％以下、更には５ｖｏｌ％以下、特に４ｖｏｌ％以下であることが好ましい。これにより、酸素が希薄な雰囲気下で乾燥、炭化を行うことができるので、爆発の危険なく、高品質の原料粉末及び粉末炭を得ることができる。酸素濃度は、循環路上の地点によって変化する。上記の酸素濃度に関する数値範囲は、酸素濃度が最も高い地点において満足することが好ましい。
【００２２】
上記のような低酸素濃度の加熱気体としては、例えば窒素ガス、不活性ガス、二酸化炭素ガス、燃焼排ガス、過熱蒸気などを用いることができる。特に、炭化器を加熱するために加熱炉（燃焼炉）を用いる場合には、加熱炉で発生する燃焼ガスを加熱気体として循環路（第１循環路、第２循環路）に導入しても良い。これにより、低酸素濃度のガスを低コストで調達することができるとともに、加熱気体を加熱するためのエネルギーコストを低減することができる。加熱気体が、原料を乾燥及び／又は炭化する際に発生した気体を含んでいてもよい。第１循環路と第２循環路を用いる場合には、それぞれを循環する加熱気体は同一であっても良く、異なっていても良い。第１循環路内の最高温度は比較的低いので、第１循環路には空気などの比較的酸素濃度が高い気体を導入しても良い。
【００２３】
本発明の粉末炭の第１及び第２の製造方法において、前記粉末原料を得る工程が、原料を、粉砕機と容器との間で形成されるサブ循環路に沿って加熱気体とともに循環させる工程と、所定の大きさに粉砕され且つ乾燥された粉末原料を容器内で分級する工程とを備えることが好ましい。原料をサブ循環路に沿って加熱気体とともに循環させることにより原料の粉砕と乾燥が進行する。特に原料の含水率が高い場合や原料が粘着性を有している場合であっても、原料を効率良く乾燥及び粉末化することができる。そして、容器の分級作用によって選択された小さく且つ乾燥された粉末原料のみを炭化器に送ることができるので、より高品質且つより均一な粉末炭を安定して得ることができる。
【００２４】
粉砕機は、原料を加熱気体の存在下で粉砕することができる粉砕機能を有していれば、その構成は特に制限はない。粉砕機内での加熱気体の温度は、原料の炭化温度以下で、なるべく高温であることが好ましい。原料の乾燥を促進するためである。
【００２５】
粉砕機が、粉砕機能に加えて送風機能を有することが好ましい。これにより、加熱気体を循環させるための送風機（循環ファン）の能力の低下させたり、送風機の設置個数を低減したりすることができる。また、上述のサブ循環路を設ける場合には、サブ循環路に沿って加熱気体及び原料を循環させるための送風機を別途設ける必要がなくなる。
【００２６】
炭化器は、粉砕機で粉砕された粉末原料を加熱気体の存在下で加熱し炭化させる。炭化器の構造は特に制限はないが、粉末原料を加熱気体で移動させながら炭化できることが好ましい。
【００２７】
例えば、前記炭化器が、同軸に配された外筒及び内筒と、前記外筒の内周面に周方向に沿って延設された複数の邪魔板とを備えることが好ましい。この場合、前記加熱気体は、前記外筒と前記内筒とに囲まれた内部空間内を旋回しながら軸方向に移動する。前記加熱気体に搬送された前記粉末原料は、前記外筒の内周面に沿って旋回する。前記複数の邪魔板は、前記粉末原料の軸方向の移動を制限する。このような構成の炭化器を用いると、粉末原料の炭化器内での滞在時間が長くなり、また、粉末原料をムラなく加熱することができる。したがって、効率良く均質な粉末炭を得ることができる。
【００２８】
炭化器内の温度は、原料や得ようとする粉末炭の品質などに応じて適宜設定することができるが、一般には２８０℃以上であることが好ましい。
【００２９】
炭化器内で粉末原料をガス賦活させてもよい。ガス賦活とは、粉末原料を水蒸気、二酸化炭素などのガスと高温で反応させることにより微細孔を形成することをいい、これにより活性炭を得ることができる。
【００３０】
粉末炭回収装置及び粉末原料回収装置は、加熱気体から粉末炭や粉末原料を捕集し回収することができれば特に制限はなく、公知の装置を用いることができる。例えば、遠心力を利用するサイクロンや、フィルタにより物理的に捕捉するバグフィルタなどを用いることができる。
【００３１】
本発明によって得られる粉末炭（活性炭を含む）は、高品質且つ均一である。したがって、この粉末炭の用途としては、原料の種類にもよるが、例えば燃料の他、吸着剤、吸湿剤、吸臭剤、濾過材料、各種工業原料、健康食品などの粉末炭加工品として利用することができる。
【００３２】
本発明の第１及び第２の粉末炭の製造方法が、粉末炭が回収された後の加熱気体の少なくとも一部を精油回収装置に導入し、精油回収装置にて加熱気体中の精油を回収する工程を更に備えていてもよい。また、本発明の粉末炭の第２の製造方法が、記粉末原料が回収された後の加熱気体の少なくとも一部を精油回収装置に導入し、精油回収装置にて加熱気体中の精油を回収する工程を更に備えていてもよい。これにより、粉末炭または粉末原料の製造と並行して精油を得ることができる。原料を加熱し乾燥させる過程や炭化させる過程で副産物として発生する精油は、原料の種類にもよるが、例えば防臭剤、防腐剤、防虫剤などの精油加工品として利用することができる。
【００３３】
以下に本発明を、好適な実施の形態を示して詳細に説明する。但し、本発明は、以下に示す実施の形態に限定されないことはいうまでもない。
【００３４】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る粉末炭の製造装置１の全体構成の概略を示した図である。
【００３５】
本実施の形態１の粉末炭の製造装置１は、原料導入装置１０、粉砕機２０、炭化器３０、粉末炭回収装置５０、予熱器６０を備えている。予熱器６０と粉砕機２０とは配管１０１ａで接続され、粉砕機２０と炭化器３０とは配管１０１ｂで接続され、炭化器３０と粉末炭回収装置５０とは配管１０１ｃで接続され、粉末炭回収装置５０と予熱器６０とは配管１０１ｄで接続されている。このように配管１０１ａ〜１０１ｄは粉砕機２０、炭化器３０、粉末炭回収装置５０、予熱器６０を順に環状に接続して循環路１０１を構成している。循環路１０１に加熱気体を循環させるための循環ファン１０２が配管１０１ｄ上に設けられている。配管１０１ａ〜１０１ｄを示す実線に設けられた矢印は、加熱気体の移動方向を示している。
【００３６】
原料導入装置１０は、原料を一時的に貯留するホッパー１１と、ホッパー１１の下端に設けられた定量供給装置１２とを備える。定量供給装置１２の出口は配管１０１ａ上の原料導入点Ｐ１０に接続されている。定量供給装置１２としては、原料を定量して配管１０１ａに導入することができれば特に制限はないが、例えばロータリバルブ、スクリューフィーダなどを用いることができる。
【００３７】
粉砕機２０を図２Ａ〜図２Ｃを用いて説明する。図２Ａは粉砕機２０の断面図、図２Ｂは粉砕機２０の外観斜視図、図２Ｃはケーシング２１を取り外した状態を示した斜視図である。粉砕機２０は、吸引口２２と吐出口２３とが設けられたケーシング２１と、ケーシング２１内に配された羽根車２７及びスクリーン２４と、羽根車２７を回転させる電動機２５とを有している。吸引口２２は、羽根車２７の回転軸２７ａの延長上に設けられており、吐出口２３は、羽根車２７の回転軸２７ａを中心軸とする円筒面の接面と平行に設けられている。吸引口２２は配管１０１ａに接続され、吐出口２３は配管１０１ｂに接続される（図１参照）。
【００３８】
スクリーン２４は、例えばステンレス鋼等の金属材料からなり、多数の開孔２４ａが穿孔された円筒形状の部材である。スクリーン２４は羽根車２７の回転軸２７ａと同軸に、羽根車２７の周囲に配置されている。
【００３９】
粉砕機２０は、粉砕機能を有している。即ち、加熱気体とともに粉砕機２０内に流入した原料は、スクリーン２４で囲まれた空間内で、羽根車２７による打撃、スクリーン２４の内周面への衝突、羽根車２７の先端とスクリーン２４の内周面とによる剪断、原料同士の衝突、スクリーン２４の開孔２４ａを通過する際の削りなどを受け粉砕される。
【００４０】
更に、粉砕機２０は、送風機能を有している。即ち、電動機２５により羽根車２７が回転すると、配管１０１ａを通じて送られた加熱気体は、吸引口２２から吸引され、スクリーン２４の開孔２４ａを通過して吐出口２３から高速（例えば、１５ｍ／ｓ〜３０ｍ／ｓ）の気流として吐出される。電動機２５はインバーターモータ等のように可変速であることが好ましい。
【００４１】
粉砕機２０は、少なくとも粉砕機能を有していれば良く、その構成は図２Ａ〜図２Ｃに限定されない。例えば、羽根車２７の形状（例えば羽根の形状や枚数など）や、羽根車２７の回転軸２７ａの向きなどは適宜変更することができる。図２Ｃに示すスクリーン２４に形成された開孔２４ａの形状はスリット状であるが、本発明はこれに限定されず、例えば円形、楕円形などであってもよい。
【００４２】
粉砕機２０として、送風機能を有しない粉砕機を使用することも可能である。この場合には、必要に応じて、加熱気体を送風するための送風機を循環路１０１上に設けることができる。
【００４３】
図１では１台の粉砕機２０のみが図示されているが、２台以上の粉砕機を用いることもできる。２台以上の粉砕機を直列に連結する場合には、上流側の粉砕機で粗粉砕し、下流側の粉砕機で微粉砕するなど、上流側から下流側に向かって徐々に粉砕径が小さくなるように２台以上の粉砕機を配置するのが好ましい。また、２台以上の粉砕機を並列に接続する場合には、原料導入装置１０も粉砕機と同数だけ設けることが好ましい。即ち、原料導入点Ｐ１０よりも上流側にて配管１０１ａを粉砕機と同数の枝配管に分岐し、各枝配管に原料導入装置１０及び粉砕機をそれぞれ設け、粉砕機の下流側で複数の枝配管を１つの配管１０１ｂに統合することができる。
【００４４】
炭化器３０は、図１に示すように加熱炉７０内に配置されている。加熱炉７０は、上下方向に延びた略筒形状を有し、炭化器３０よりも下側に燃焼室７５を備える。燃焼室７５には、加熱炉７０内に向かって空気混合燃料を噴射するノズル７１が設けられている。空気４１は、燃焼空気ファン４２によって加熱炉７０の上方の煙突７４内に設置された予熱器４３に送られて予熱された後、燃料７２と混合されてノズル７１から加熱炉７０内に噴射される。これにより、加熱炉７０内での燃料の燃焼効率の向上を図っている。
【００４５】
ノズル７１に送られる空気４１及び燃料７２の各量や混合比をバルブ７３ｂ，７３ｃでそれぞれ調整してもよい。バルブ７３ｂ，７３ｃの開度は、温度検出調整器７３ａが検出した炭化器３０と粉末炭回収装置５０とを結ぶ配管１０１ｃ内の加熱気体の温度に応じて制御することができる。これにより、加熱炉７０内の燃焼を制御して、炭化器３０内での粉末原料の加熱温度（炭化温度）を調整することができる。
【００４６】
噴射された燃料は燃焼室７５内で燃焼し、発生した高温の燃焼ガスは加熱炉７０内を上方に流れ、煙突７４から大気中に放出される。炭化器３０は、この燃焼による火炎及び燃焼ガスによって加熱される。図１では、加熱炉７０の燃料として液体燃料を使用しているが、気体燃料や固体燃料を使用してもよい。
【００４７】
図３Ａは炭化器３０の上下方向と平行な中心軸を含む面に沿った断面図、図３Ｂは図３Ａの３Ｂ−３Ｂ線を含む水平面に沿った炭化器３０の断面図、図３Ｃは図３Ａの３Ｃ−３Ｃ線を含む水平面に沿った炭化器３０の断面図である。図３Ａ〜図３Ｃには、加熱炉７０の内壁面も併せて図示している。
【００４８】
炭化器３０は、いずれも円筒形状を有する外筒３１ａ及び内筒３１ｂを備え、これらが同軸に配されている。外筒３１ａと内筒３１ｂとの間の空間（以下、「内部空間」という）３９は、外筒３１ａ及び内筒３１ｂの上下端に設けられた封止板３３ａ，３３ｂによって密閉されている。封止板３３ａ，３３ｂは、中央が開口したドーナツ形状を有する。封止板３３ａ，３３ｂの外径はいずれも外筒３１ａの外径と略一致することが好ましい。一方、封止板３３ａ，３３ｂの内径は、その両方が内筒３１ｂの内径と略一致しても良いが、少なくとも一方（図３Ａでは下側に配される封止板３３ｂの内径）は内筒３１ｂの内径よりも小さいことが好ましい。内筒３１ｂ内を通過する燃焼ガスの流量を制限するためである。
【００４９】
外筒３１ａの外周面には上下方向に延びた複数の第１フィン３６が略等間隔に設けられており、内筒３１ｂの内周面には上下方向に延びた複数の第２フィン３７が略等間隔に設けられている。外筒３１ａの外周面には、更に、水平面と平行な複数の連結フィン３６ａが上下方向に略等間隔に設けられている。図３Ｂに示すように、連結フィン３６ａは複数の第１フィン３６を周方向に連結し、その外周端縁は略円形である。なお、第１フィン３６及び第２フィン３７は、例えば螺旋状であってもよく、あるいは水平面と平行な円板であってもよい。
【００５０】
加熱炉７０の内周面には、いずれも略円弧状（または略Ｃ字状）である複数の仕切板７６ａ及び複数の仕切板７６ｂが水平面と平行に設けられている。仕切板７６ａと仕切板７６ｂとは実質的に同一形状を有し、その中心角は１８０°よりやや大きい。図３Ａに示されているように、上下方向において、複数の連結フィン３６ａとほぼ同一位置に仕切板７６ａと仕切板７６ｂとが交互に配置されている。また、図３Ｂに示されているように、上方から見たとき、複数の仕切板７６ａは同一位置に配置されており、また、複数の仕切板７６ｂも同一位置に配置され、更に、仕切板７６ａと仕切板７６ｂとは炭化器３０に対して互いに反対側に、それぞれの周方向の端部が互いに重なり合うように配置されている。仕切板７６ａ，７６ｂの内周端縁と連結フィン３６ａの外周端縁とは、僅かに離間している。加熱炉７０の内周面に設けられる仕切板の形状は上記に限定されない。例えば略円弧状の仕切板の中心角は上記に限定されず、これより大きくても小さくてもよい。あるいは、連続する１つ又は複数の仕切板が加熱炉７０の内周面に螺旋状に（一条ネジ又は多条ネジのごとくに）設けられていても良い。
【００５１】
外筒３１ａの上端近傍には内部空間３９に連通した流入口３４が設けられており、外筒３１ａの下端近傍には内部空間３９に連通した流出口３５が設けられている。流入口３４は配管１０１ｂと接続され、流出口３５は配管１０１ｃと接続される（図１参照）。従って、炭化器３０の内部空間３９には、粉砕機２０で粉砕された原料（粉末原料）が加熱気体とともに、流入口３４から流入する。
【００５２】
流入口３４を通る面に沿った断面図を示した図３Ｂより理解できるように、流入口３４は、流入口３４を通って炭化器３０内に流入する粉末原料を含む加熱気体が外筒３１ａの内周面に沿って旋回するように設けられている。より詳細には、流入口３４は、円筒面である外筒３１ａの内周面の接線に沿って設けられている。
【００５３】
流出口３５を通る面に沿った断面図を示した図３Ｃより理解できるように、流出口３５は外筒３１ａの内周面に沿って旋回する粉末原料を含む加熱気体がスムーズに流出口３５を通って炭化器３０外に流出するように設けられている。より詳細には、流出口３５は、円筒面である外筒３１ａの内周面の接線に沿って設けられている。
【００５４】
外筒３１ａの内周面には、いずれも略円弧状（または略Ｃ字状）である複数の邪魔板３８ａ及び複数の邪魔板３８ｂが水平面と平行に（即ち周方向に）設けられている。邪魔板３８ａと邪魔板３８ｂとは実質的に同一形状を有し、その中心角は１８０°よりやや大きい。図３Ａに示されているように、邪魔板３８ａ，３８ｂは、その内周端縁がその外周端縁よりも下側に位置する傾斜曲面（即ち、円錐面の一部）を有しており、これにより粉末原料や炭化粉末がその上面に滞留するのを防いでいる。但し、本発明はこれに限定されず、邪魔板３８ａ，３８ｂが平面状であってもよい。複数の邪魔板３８ａは上下方向に等間隔で配置されており、また、複数の邪魔板３８ｂも上下方向に等間隔で配置されており、更に、邪魔板３８ａと邪魔板３８ｂとが上下方向に交互に配置されている。また、図３Ｂに示されているように、上方から見たとき、複数の邪魔板３８ａは同一位置に配置されており、また、複数の邪魔板３８ｂも同一位置に配置され、更に、邪魔板３８ａと邪魔板３８ｂとは内筒３１ｂに対して互いに反対側に、それぞれの周方向の端部が互いに重なり合うように配置されている。邪魔板３８ａ，３８ｂは、外筒３１ａの内周面に沿って加熱気体とともに旋回する粉末原料の上下方向における位置を規制する。本実施形態では、周方向の配置が異なる２種類の邪魔板３８ａ，３８ｂを用いたが、本発明はこれに限定されず、例えば中心角が１２０°よりやや大きい複数の略円弧状の邪魔板を、周方向における位置を３通りに変えて配置してもよい。あるいは、上記邪魔板３８ａ，３８ｂよりも中心角が大きな略円弧状の邪魔板や、ドーナツ状の円板の一部を切り欠いた邪魔板、切り欠きのないドーナツ状の邪魔板など用いることができる。更に、連続する１つ又は複数の邪魔板が外筒３１ａの内周面に螺旋状に（一条ネジ又は多条ネジのごとくに）設けられていても良い。いずれの場合であっても、邪魔板の内周端縁がその外周端縁よりも下側に位置するように傾斜していてもよく、あるいは、水平であってもよい。
【００５５】
加熱炉７０内において、炭化器３０の下方の燃焼室７５での燃焼によって発生した燃焼ガスは、外筒３１ａの外側及び内筒３１ｂの内側を通り上方へ移動する。第１フィン３６及び第２フィン３７は、燃焼ガスと炭化器３０の内部空間３９との間での熱交換を促進する。更に、外筒３１ａの外側を上昇する燃焼ガスは、仕切板７６ａ，７６ｂによってその流路をジグザグ状に変更されるので、高効率な熱交換が行われる。
【００５６】
図３Ａ〜図３Ｃに示した炭化器３０は一例であって、本発明はこれに限定されない。
【００５７】
例えば、図３Ａ〜図３Ｃに示した炭化器３０の外筒３１ａ及び内筒３１ｂはいずれも径が一定の円筒形状を有していたが、図３Ｄのように外筒３１ａが上側で径が大きく下側で径が小さな円錐面形状（テーパ形状）を有していてもよく、図３Ｅのように内筒３１ｂが上側で径が小さく下側で径が大きな円錐面形状（テーパ形状）を有していてもよく、更に、図３Ｆのように外筒３１ａが上側で径が大きく下側で径が小さな円錐面形状（テーパ形状）を有し且つ内筒３１ｂが上側で径が小さく下側で径が大きな円錐面形状（テーパ形状）を有していてもよい。図３Ｄ〜図３Ｆにおいて図３Ａに示した部材と同一の部材には同一の符号を付している。仕切板７６ａ，７６ｂ及び加熱炉７０の内壁面の図示は省略している。
【００５８】
また、図３Ａ〜図３Ｆに示した炭化器３０では、粉末原料は加熱気体とともに、上端近傍の流入口３４から流入し内部空間３９を旋回しながら下降し下端近傍の流出口３５から流出するが、下端近傍に流入口３４を設け、上端近傍に流出口３５を設けて、粉末原料が加熱気体とともに、内部空間３９を旋回しながら上昇させてもよい。
【００５９】
更に、炭化器３０は、図３Ｇに示すように、外筒３１ａと内筒３１ｂとの間に中間筒３１ｃを設けた三重筒構造を有していてもよい。中間筒３１ｃの内周面には、外筒３１ａの内周面に設けられた邪魔板３８ａ，３８ｂと同様の構成を有する邪魔板３８ｃ，３８ｄが設けられることが好ましい。流入口３４は、内筒３１ｂと中間筒３１ｃとの間の内部空間３９ａの下端近傍に設けられており、流出口３５は中間筒３１ｃと外筒３１ａとの間の内部空間３９ｂの下端近傍に設けられている。粉末原料は加熱気体とともに、流入口３４から流入し内部空間３９ａを旋回しながら上昇し、次いで、内部空間３９ｂを旋回しながら下降して流出口３５から流出する。図３Ｇにおいて図３Ａに示した部材と同一の部材には同一の符号を付している。仕切板７６ａ，７６ｂ及び加熱炉７０の内壁面の図示は省略している。
【００６０】
炭化器３０は、上述した構成に限定されず、加熱気体によって搬送される粉末原料を加熱炉７０内の燃焼によって発生する熱で加熱し炭化させ粉末炭を生成することができればよい。例えば、加熱気体が流れるチューブをコイル状等に屈曲させ、外周面にフィンを設けたもの等を使用することができる。
【００６１】
図１に戻り、粉末炭回収装置５０は、炭化器３０で生成された粉末炭を加熱気体から分離し回収する。粉末炭回収装置５０の一例を図４に示す。配管１０１ｅは第１サイクロン５１に接続され、第１サイクロン５１の流出口は配管５９を介して一対の第２サイクロン５２ａ，５２ｂに接続され、一対の第２サイクロン５２ａ，５２ｂの流出口は配管１０１ｄに接続されている。第１サイクロン５１で遠心分離された粉末炭は受け器５３ａに一時的に貯留され、ロータリバルブ５３ｂを通じて第１製品ホッパ５３ｃに落下し回収される。また、第２サイクロン５２ａ，５２ｂで遠心分離された粉末炭は第２製品ホッパ５４ａ，５４ｂに落下し回収される。
【００６２】
図４の粉末炭回収装置５０では、サイクロンを直列に２段に繋ぎ、更に後段は２つのサイクロンを並列に配置したマルチサイクロンとしたが、本発明はこれに限定されない。例えばサイクロンの配置を１段のみとしてもよく、あるいはサイクロンを直列に３段以上に繋いでもよい。また、各段を、１つのみのサイクロンで構成してもよく、あるいは並列に繋いだ複数のサイクロンで構成してもよい。更に、バグフィルタなどを併用してもよい。また、粉末炭を捕集することができれば、粉末炭回収装置５０をサイクロン以外の装置で構成してもよい。
【００６３】
図４に示すように、配管１０１ｄに配管８１を介して精油回収装置８０が接続されている。精油回収装置８０は、粉末炭が回収された後の加熱気体に含まれる気化した精油を液化して回収するためのものである。この精油回収装置８０は、配管８１を通じて送られた加熱気体を冷却水８２ａによって冷却するための凝縮器８２と、凝縮器８２によって液化された精油を貯留するための精油タンク８３とを備える。配管１０１ｄには圧力検出調整器８４ａが設けられている。循環路１０１内の圧力は、例えば、原料を加熱し乾燥し炭化させることによって原料からガスが発生することにより、あるいは、後述するバルブ１００ａから気体１００を導入することにより、上昇する。圧力検出調整器８４ａは配管１０１ｄ内の圧力（即ち、循環路１０１内の圧力）をモニターし、配管１０１ｄ内の圧力が所定値に維持されるように、配管８１に設けられたバルブ８４ｂの開度を調整する。バルブ８４ｂの開度に応じて配管８１を介して精油回収装置８０に精油を含む加熱気体が送られる。精油回収装置８０によって回収できなかった、加熱気体に残存する精油は、加熱気体とともに送風ファン８９ｂによって配管８９ａ、ノズル８９ｃを通じて加熱炉７０内に送られ燃焼される（図１参照）。凝縮器８２を通過した後の冷却水８２ａは、系外に排出してもよい。但し、加熱気体として過熱蒸気を使用する場合には、加熱炉７０内で加熱して過熱蒸気として循環路１０１に導入してもよい。図４では凝縮器８２で加熱気体を冷却するための冷却媒体として冷却水８２ａを用いたが、冷却媒体はこれに限定されず、例えば空気を用いることもできる。
【００６４】
加熱気体が過熱蒸気である場合、図４に示す精油回収装置８０において過熱蒸気を凝縮器８２で冷却すると、精油のみならず過熱蒸気も液化してしまう。これに対して、加熱気体が過熱蒸気以外の気体（例えば窒素ガス）である場合には、加熱気体が液化する可能性を考慮する必要がない。加熱気体として過熱蒸気以外の気体を用いる場合に好適な精油回収装置８０の構成例を図５に示す。図５では、図４と同一の構成要素には同一の符号を付している。図５に示すように、配管１０１ｄ上に凝縮器８２が直接設けられている。凝縮器８２の冷却媒体としては、冷却空気８２ｂが好ましい。粉末炭回収装置５０を通過した加熱気体は全て凝縮器８２に送られ冷却される。したがって、原料の乾燥や炭化の過程で発生した、加熱気体に含まれる精油ガスのほぼ全てを凝縮器８２で液化して回収することができる。よって、これらのガス成分は循環路１０１を更に循環して、例えば炭化器３０で再加熱されることはない。その結果、図４の場合に比べて、より高品質でより多くの精油を回収することができる。
【００６５】
凝縮器８２より下流の配管１０１ｄに圧力検出調整器８５ａを設けることが好ましい。圧力検出調整器８５ａは、配管１０１ｄ内の圧力をモニターし、配管１０１ｄ内の圧力が所定値に保たれるようにバルブ８５ｂの開度を調整する。バルブ８５ｂの開度に応じて精油を含む加熱気体が配管８９ａ、ノズル８９ｃを通じて加熱炉７０内に送られ燃焼される。循環路１０１内の圧力は、例えば、原料を加熱し乾燥し炭化させることによって原料からガスが発生することにより、あるいは、後述するバルブ１００ａから気体１００を導入することにより、上昇する。圧力検出調整器８５ａは、配管１０１ｄ内の圧力（即ち、循環路１０１内の圧力）を、バルブ８５ｂの開度を調整することで調整し所定値に維持する。
【００６６】
また、凝縮器８２より下流の配管１０１ｄ内の温度を調整するために、当該温度を温度検出調整器８６ａでモニタしてバルブ８６ｂの開度を調整して、凝縮器８２を通過する冷却空気８２ｂの流量を調整してもよい。凝縮器８２より下流の配管１０１ｄ内の温度は、圧力検出調整器８５ａによって維持された所定圧力での精油の飽和蒸気温度以下となるように制御することが好ましい。これにより、凝縮器８２で加熱気体に含まれる精油のほぼ全量を回収することができる。
【００６７】
精油回収装置８０の構成は、加熱気体に含まれる精油の少なくとも一部を回収することができれば、図４、図５に限定されない。
【００６８】
精油回収装置８０を省略することも可能である。但し、循環路１０１内の圧力を所定値に維持するために、原料の乾燥や炭化の過程で発生したガスや後述するバルブ１００ａから導入された気体１００を循環路１０１外に放出することが望ましい。このため、例えば、図４において、バルブ８４ｂが設けられた配管８１を凝縮器８２を介さずに直接送風ファン８９ｂの流入口に接続することができる。
【００６９】
図１に戻り、粉末炭が回収された加熱気体は、予熱器６０により所望する温度に加熱される。予熱器６０の構成は特に制限はなく、例えば多数のフィンが設けられた熱交換器を使用することができる。本実施の形態では予熱器６０は加熱炉７０内に設置されているが、予熱器６０を加熱炉７０以外の熱源により加熱してもよい。
【００７０】
配管１０１ｄと配管１０１ａとを、予熱器６０を通過しないバイパス配管１０３によって繋いでもよい。この場合、バイパス配管１０３と配管１０１ａとの接続点と原料導入点Ｐ１０との間の配管１０１ａの部分に温度検出調整器６１ａを設け、配管１０１ａ内の加熱気体の温度を所定値に維持することが好ましい。温度検出調整器６１ａで検出した温度に応じてバイパス配管１０３に設けられたバルブ６１ｂの開度を調整することで、原料導入点Ｐ１０での加熱気体の温度を適切に維持することができる。なお、温度検出調整器６１ａの設置位置は上記に限定されず、例えば原料導入点Ｐ１０と粉砕機２０との間の配管１０１ａの部分に設けてもよく、あるいは、配管１０１ｂに設けてもよい。
【００７１】
循環路１０１を循環する加熱気体となる気体１００は、バルブ１００ａを介して循環路１０１に導入される。気体１００が導入される循環路１０１上の位置は特に制限はない。導入される気体１００の温度が低い場合は、図１に示されているように、予熱器６０より上流に位置する配管１０１ｄに気体１００を導入することが好ましい。気体１００は、循環路１０１に導入される前に、所定温度に加熱されていることが好ましい。この加熱は、例えば加熱炉７０にボイラー（加熱気体が過熱蒸気の場合）又は予熱器（加熱気体が過熱蒸気以外の場合）を設置して、気体１００をこれに予め通過させることにより行うことができる。
【００７２】
図１において、循環ファン１０２の位置は、配管１０１ｄ上である必要はない。例えば、粉末炭回収装置５０内（例えば図４の配管５９上）に設けてもよい。あるいは、配管１０１ｄ及び配管５９など、異なる位置に複数台設けてもよい。循環ファン１０２は、風量を調整できるようにインバータモータ駆動が好ましい。
【００７３】
以上のように構成された本実施の形態１に係る装置１を用いた粉末炭の製造方法の一例を以下に説明する。但し、本発明の粉末炭の製造方法は以下の例に限定されない。
【００７４】
最初に、バルブ８４ｂ（図４参照）又はバルブ８５ｂ（図５参照）を開き、バルブ１００ａを開いて気体１００を循環路１０１に導入する。これと並行して、循環路１０１に設けられた排気弁（図示せず）を開く。循環路１０１内の気体が気体１００に置換された後、当該排気弁を閉じる。気体１００としては、例えば蒸気（過熱蒸気を含む）や低酸素ガスを用いることができる。
【００７５】
次いで、循環ファン１０２を駆動し、粉砕機２０を駆動し羽根車２７を回転させて、気体１００を循環路１０１内に循環させる。そして、燃焼空気ファン４２を駆動し、加熱炉７０のパイロットバーナー（図示せず）を点火し、バルブ７３ｂ，７３ｃを開き、ノズル７１から空気混合燃料を燃焼室７５内に噴射し、燃料を燃焼させる。これにより、循環路１０１を循環する気体１００は、予熱器６０及び炭化器３０で加熱され加熱気体となる。加熱気体の温度は、温度検出調整器６１ａにより検出される温度で例えば約２５０℃である。
【００７６】
循環路１０１を循環する加熱気体が所定温度に達した後、定量供給装置１２を駆動してホッパー１１に貯留されていた原料を原料導入点Ｐ１０を通じて配管１０１ａに導入する。
【００７７】
原料は、加熱気体によって加熱され且つ乾燥されながら配管１０１ａ内を移動し、粉砕機２０に搬送される。
【００７８】
粉砕機２０では、原料は、スクリーン２４で囲まれた空間内で、スクリーン２４の開孔２４ａを通過できる大きさになるまで粉砕される。原料が粉砕されると、その表面積は拡大し、加熱気体との接触面積が拡大する。粉砕前に原料内に存在していた水分は、粉砕によって表面に露出し表面水となるため、原料の乾燥は急速に進行する。
【００７９】
スクリーン２４の開孔２４ａを通過した、粉末状に粉砕され且つ乾燥された原料（粉末原料）は、循環ファン１０２及び粉砕機２０の送風機能によって加熱気体とともに粉砕機２０から吐出される。
【００８０】
粉末原料の大きさは特に限定されないが、例えばその平均粒径が５００μｍ以下、更には１００μｍ以下が好ましい。粉末原料の平均粒径は、例えば、試料をエタノール中に分散させ、マイクロトラックにより測定することができる。粉末原料の粒径が大きすぎると、高品質且つ均一な炭化粉末を短時間で得ることが困難となる。
【００８１】
粉末原料は、配管１０１ｂを介して炭化器３０に搬送される。ここでは、図３Ａ〜図３Ｃに示した炭化器３０を用いた場合を説明する。加熱気体によって搬送された粉末原料は、炭化器３０の上端近傍に設けられた流入口３４から炭化器３０内に流入し、外筒３１ａと内筒３１ｂとの間の内部空間３９内を旋回する。このとき、加熱気体に比べて質量の大きな粉末原料は旋回によってより大きな遠心力を受け、外筒３１ａの内周面に沿って旋回する。粉末原料の旋回速度は粉末原料と外筒３１ａの内周面との摩擦抵抗により抑制され、また、粉末原料の下降は外筒３１ａの内周面に設けられた複数の邪魔板３８ａ，３８ｂによって制限されるので、炭化器３０内での粉末原料の滞留時間が長くなる。粉末原料は、このように炭化器３０内で旋回しながら徐々に下降する過程で加熱され、炭化される。炭化器３０の温度は、上部より燃焼室７５に近い下部の方が高いので、粉末原料が下降するにしたがってその炭化が促進される。
【００８２】
なお、流入口３４が炭化器３０の下端近傍に設けられ、流出口３５が炭化器３０の上端近傍に設けられている場合、流入口３４から流入した直後の粉末原料は重く且つ大きいため、重力と、粉末原料と外筒３１ａの内周面との摩擦抵抗と、外筒３１ａの内周面に設けられた複数の邪魔板３８ａ，３８ｂとによって上昇が制限され、内部空間３９の下端近傍に旋回しながら滞留する。粉末原料は、その炭化が進行するにしたがって、質量が減少し、また、小さくなる。その結果、加熱気体に乗って上昇し、流出口３５から流出する。
【００８３】
炭化器３０内の温度は、炭化器３０の流出口３５の近傍に設けられた温度検出調整器７３ａで検出され、加熱炉７０の下部に設けられたノズル７１に供給される燃料７２の量をバルブ７３ｂの開度を調整することで制御することができる。炭化器３０内の温度を適切に設定することで所望する粉末原料の炭化物（粉末炭）を得ることができる。一般的には、炭化器３０内の温度は、原料の種類などにもよるが２８０〜６００℃（好ましくは３００〜４５０℃）に設定される。６００〜９００℃（好ましくは６００〜７００℃）に設定すると、炭化器３０内で粉末原料をガス賦活して活性炭を得ることができる。
【００８４】
粉末炭を含む加熱気体は、流出口３５から炭化器３０を出て配管１０１ｃを通って粉末炭回収装置５０に導入される。必要に応じて、配管１０１ｃ上に冷却器を設置して、炭化器３０で加熱された粉末炭を含む加熱気体を冷却（例えば４００〜４５０℃程度に）してもよい。冷却器の構成は特に制限はなく、例えば公知の空冷式の冷却器を用いることができる。
【００８５】
粉末炭回収装置５０では、比較的大きな（例えば粒径が１０μｍ以上）粉末炭が第１サイクロン５１にて遠心分離され捕捉され、製品として第１製品ホッパ５３ｃに貯留される。第１サイクロン５１で遠心分離されなかった微細な（例えば粒径が１０μｍ未満）粉末炭は、第２サイクロン５２ａ，５２ｂにて遠心分離され捕捉されて、製品として第２製品ホッパ５４ａ，５４ｂに貯留される。
【００８６】
循環路１０１内の圧力は、原料の乾燥による水蒸気の発生、炭化や賦活による原料中のガスの放出や分解ガスの発生などにより上昇する。
【００８７】
図４に示す精油回収装置８０を用いる場合には、圧力検出調整器８４ａで配管１０１ｄ内の圧力をモニターし、圧力が所定値に維持されるようにバルブ８４ｂの開度を調整する。配管１０１ｄ内の加熱気体の一部は配管８１を介して精油回収装置８０に送られる。精油回収装置８０に送られた加熱気体は凝縮器８２で冷却され、加熱気体中の精油が液化され精油タンク８３に回収される。凝縮器８２で凝縮されないガス成分（例えば、酸化炭素ガス、水素ガス等）は、配管８９ａを介して加熱炉７０に送られて燃焼され、煙突７４から放出される。
【００８８】
図５に示す精油回収装置８０を用いる場合には、粉末炭回収装置５０を通過した加熱気体は全て凝縮器８２に送られる。この場合は、圧力検出調整器８５ａで配管１０１ｄ内の圧力をモニターし、圧力が所定値に維持されるようにバルブ８５ｂの開度を調整する。配管１０１ｄ内の加熱気体の一部は配管８９ａを介して加熱炉７０に送られ燃焼され、煙突７４から放出される。
【００８９】
精油回収装置８０を用いない場合には、例えば図４において、バルブ８４ｂが設けられた配管８１を凝縮器８２を介さずに直接送風ファン８９ｂの流入口に接続することができる。圧力検出調整器８４ａで配管１０１ｄ内の圧力をモニターし、圧力が所定値に維持されるようにバルブ８４ｂの開度を調整する。配管１０１ｄ内の加熱気体の一部は、配管８１、送風ファン８９ｂ、配管８９ａを順に介して加熱炉７０に送られ燃焼され、煙突７４から放出される。
【００９０】
粉末炭が回収され、必要に応じて精油が回収された後の加熱気体は、循環ファン１０２により加熱炉７０内の予熱器６０に送られて加熱昇温され、原料導入点Ｐ１０にて新たに供給された原料を加熱し乾燥させながら粉砕機２０に搬送する。以下、上記と同様の工程が繰り返される。
【００９１】
循環路１０１内を循環する加熱気体の温度は、温度検出調整器６１ａ，７３ａでモニターされる。温度検出調整器６１ａで検出した温度に応じてバルブ６１ｂの開度を調整しバイパス配管１０３を通過する加熱気体の量を制御する。また、温度検出調整器７３ａで検出した温度に応じてバルブ７３ｂ，７３ｃの開度を調整し加熱炉７０内の燃焼を制御する。このようにして、循環路１０１内を循環する加熱気体を所望する温度に制御することができる。
【００９２】
以上のように、本実施の形態１によれば、原料を粉砕機２０で粉砕し乾燥させて粉末原料を得た後、この粉末原料を炭化器３０で炭化させる。原料は粉末状で乾燥され炭化されるため、高品質且つ均一な粉末炭を短時間で得ることができる。従来のように原料を適当な大きさに切断したりチップ化したりした後乾燥し炭化した場合や、含水率が高く塊状の原料をそのまま乾燥し炭化した場合に比べて、極めて短時間に均一な炭化物を得ることができる。
【００９３】
しかも、加熱気体が循環する循環路１０１に沿って原料を搬送しながら、原料の加熱、乾燥、炭化、粉末炭の回収を行うので、原料を連続的に導入すれば、粉末炭を連続的に効率よく製造することができる。
【００９４】
また、原料の加熱、乾燥、炭化は外界と遮断された密閉系内で行われるので、大気中の酸素の影響を受けない。したがって、燃焼による悪臭、煙、灰分ダストなどの発生や、酸化による品質の劣化を抑えることができる。また、爆発の心配もない。
【００９５】
更に、高温に曝される炭化器３０が粉砕機２０や粉末炭回収装置５０等と分離されているために、粉砕機２０や粉末炭回収装置５０等の設計温度を炭化器３０のそれより低くすることができる。したがって、粉砕機２０や粉末炭回収装置５０等の構造を簡単化することができ、装置全体のコストを低減することができる。また、炭化器３０以外の装置を炭化温度と同程度の高温に維持する必要はないので、熱損失を少なくし、エネルギーコストを低減できる。
【００９６】
精油回収装置８０を用いることにより、原料の乾燥や炭化によって発生したガスの少なくとも一部を精油として回収することができる。精油として回収されなかったガスを、加熱炉に送り燃焼させれば、有害なガスや異臭の発生を更に低減することができる。
【００９７】
本実施の形態１では、加熱炉７０は縦型であったが、加熱炉の構成はこれに限定されず、例えば横型の加熱炉を用いても良い。
【００９８】
（実施の形態２）
図６は、本発明の実施の形態２に係る粉末炭の製造装置２の全体構成の概略を示した図である。図６において図１と同一の部材には同一の符号を付しており、それらについての詳細な説明を省略する。以下、本実施の形態２を実施の形態１と相違する点を中心に説明する。
【００９９】
本実施の形態２の粉末炭回収装置２は、加熱気体の循環路１０１上に容器９０を備えている。
【０１００】
図７Ａは容器９０の上下方向と平行な中心軸を含む面に沿った断面図、図７Ｂは図７Ａの７Ｂ−７Ｂ線を含む水平面に沿った容器９０の断面図、図７Ｃは図７Ａの７Ｃ−７Ｃ線を含む水平面に沿った容器９０の断面図である。
【０１０１】
容器９０は、略円筒面である内周面を有する容器本体９１と、容器本体９１の下端に接続された、略円錐面である内周面を有する下側カップ９２と、容器本体９１の上端に接続された、略円錐面である内周面を有する上側カップ９３とを備えている。容器本体９１には、第１導入口９４ａ及び第２導入口９４ｂが形成されている。下側カップ９２の頂部には第１導出口９５ａが形成されており、上側カップ９３の頂部には第２導出口９５ｂが形成されている。容器本体９１の内周面上であって、第２導入口９４ｂと上側カップ９３との間に、中央が開口したドーナツ状の分別板９６が設けられている。
【０１０２】
第１導入口９４ａを通る面に沿った断面図を示した図７Ｂより理解できるように、第１導入口９４ａは、第１導入口９４ａを通って容器９０内に流入する加熱気体が容器本体９１の内周面に沿って旋回するように設けられている。より詳細には、第１導入口９４ａは、円筒面である容器本体９１の内周面の接線に沿って設けられている。
【０１０３】
第２導入口９４ｂを通る面に沿った断面図を示した図７Ｃより理解できるように、第２導入口９４ｂも、第２導入口９４ｂを通って容器９０内に流入する加熱気体が容器本体９１の内周面に沿って旋回するように設けられている。より詳細には、第２導入口９４ｂは、円筒面である容器本体９１の内周面の接線に沿って設けられている。
【０１０４】
図６に示されているように、容器９０の第１導出口９５ａと粉砕機２０の吸引口２２（図２Ｂ参照）とは管路１０６ａで接続され、容器９０の第２導入口９４ｂと粉砕機２０の吐出口２３（図２Ｂ参照）とは管路１０６ｂで接続されている。
【０１０５】
配管１０１ａの下流側端は分岐部Ｄ１にて第１配管１０４ａと第２配管１０４ｂとに分岐している。第１配管１０４ａは、分岐部Ｄ１と容器９０の第１導入口９４ａとを接続しており、第１配管１０４ａには、分岐部Ｄ１側から、第１バルブ１０５ａ、原料導入装置１０からの原料が導入される地点である原料導入点Ｐ１０が設けられている。第２配管１０４ｂは、分岐部Ｄ１と管路１０６ａとを接続しており、第２配管１０４ｂには第２バルブ１０５ｂが設けられている。
【０１０６】
容器９０の第２導出口９５ｂには配管１０１ｂが接続されている。実施の形態１に示した粉末炭の製造装置１と異なり、本実施の形態２では、温度検出調整器６１ａは配管１０１ｂに設けられている。但し、温度検出調整器６１ａを、実施の形態１に示した粉末炭の製造装置１と同様に、配管１０１ａに設けても良い。あるいは、温度検出調整器６１ａを、第１配管１０４ａ、管路１０６ａ、管路１０６ｂのいずれかに設けても良い。
【０１０７】
上述したように、粉砕機２０は、送風機能を有しているので、容器９０、第１導出口９５ａ、管路１０６ａ、粉砕機２０、管路１０６ｂ、第２導入口９４ｂを加熱気体が順に循環する循環路が形成される。この粉砕機２０と容器９０との間の循環路をサブ循環路１１０と呼ぶ。サブ循環路１１０の少なくとも一部が循環路１０１を構成していてもよい。サブ循環路１１０に沿って第２導入口９４ｂから容器９０内に流入した加熱気体の一部は、上方に流れ、第２導出口９５ｂを通って配管１０１ｂを介して炭化器３０へ向かい、循環路１０１を循環する。サブ循環路１１０に沿って第２導入口９４ｂから容器９０内に流入した加熱気体の残りは、下方に流れ、第１導出口９５ａを通って管路１０６ａを介して粉砕機２０へ向かい、サブ循環路１１０を再循環する。
【０１０８】
第２配管１０４ｂに設けられた第２バルブ１０５ｂが閉じられた状態では、循環路１０１を循環する加熱気体は、配管１０１ａから第１配管１０４ａ及び第１導入口９４ａを通って容器９０内に流入する。第１導入口９４ａから容器９０内に流入した加熱気体の一部は、上方に流れ、第２導出口９５ｂを通って配管１０１ｂを介して炭化器３０へ向かい、循環路１０１を循環する。第１導入口９４ａから容器９０内に流入した加熱気体の残りは、下方に流れ、第１導出口９５ａを通って管路１０６ａを介して粉砕機２０へ向かい、サブ循環路１１０を循環する。
【０１０９】
第２配管１０４ｂに設けられた第２バルブ１０５ｂが開かれた状態では、循環路１０１を循環する加熱気体は、分岐部Ｄ１で第１配管１０４ａを流れる加熱気体と第２配管１０４ｂを流れる加熱気体とに分岐される。第１配管１０４ａを流れる加熱気体は、第１導入口９４ａから容器９０内に流入し、上述したように、その一部は上方に流れ炭化器３０へ向かい、残りは下方に流れ粉砕機２０へ向かう。第２配管１０４ｂを流れる加熱気体は、粉砕機２０を通過し、第２導入口９４ｂから容器９０内に流入し、上述したように、その一部は上方に流れ炭化器３０へ向かい、残りは下方に流れ粉砕機２０へ向かう。
【０１１０】
循環路１０１を循環する加熱気体の少なくとも一部とサブ循環路１１０を循環する加熱気体の少なくとも一部とは、少なくとも容器９０内において相互に入れ替わることが可能である。
【０１１１】
第１導入口９４ａ及び第２導入口９４ｂは、上述したように容器本体９１の内周面の接線に沿って設けられているので、容器９０内には加熱気体の旋回流が形成される。第１導入口９４ａと第１導出口９５ａとの間の領域には、加熱気体が旋回しながら下向きに移動する第１旋回流９７ａが形成され、第２導入口９４ｂと第２導出口９５ｂとの間の領域には、加熱気体が旋回しながら上向きに移動する第２旋回流９７ｂが形成される。第１導入口９４ａと第２導入口９４ｂとの間の領域に形成される加熱気体の旋回流が上下方向のいずれに移動するかは、第１導入口９４ａ及び第２導入口９４ｂのそれぞれから容器９０に流入する加熱気体の流量に依存する。第１導入口９４ａ及び第２導入口９４ｂのそれぞれから流入する加熱気体の流量の大小に特に制限はないが、一般には、第２導入口９４ｂから流入する加熱気体の流量は、第１導入口９４ａから流入する加熱気体の流量より大きいことが好ましい。
【０１１２】
図６では１台の粉砕機２０のみが図示されているが、２台以上の粉砕機を用いることもできる。２台以上の粉砕機を直列に連結する場合には、上流側の粉砕機で粗粉砕し、下流側の粉砕機で微粉砕するなど、上流側から下流側に向かって徐々に粉砕径が小さくなるように２台以上の粉砕機を配置するのが好ましい。また、２台以上の粉砕機を並列に接続する場合には、粉砕機と同数の管路１０６ａ，１０６ｂを設け、管路１０３ａと管路１０６ｂとの間にそれぞれ粉砕機を設けることができる。
【０１１３】
容器９０を加熱炉７０内に設置することもできる。この場合、加熱炉７０は炭化器３０よりも温度が低い場所に配置されることが好ましい。容器９０を加熱炉７０内に設置することにより、容器９０の外周面から外界への放熱によるエネルギー損失を低減することができる。また、容器９０の内周面は高温に保たれるので、原料の乾燥が促進される。
【０１１４】
以上のように構成された本実施の形態２に係る装置２を用いた粉末炭の製造方法の一例を以下に説明する。但し、本発明の粉末炭の製造方法は以下の例に限定されない。
【０１１５】
最初に、第１配管１０４ａに設けられた第１バルブ１０５ａを開き、第２配管１０４ｂに設けられた第２バルブ１０５ｂを閉じる。次いで、バルブ８４ｂ（図４参照）又はバルブ８５ｂ（図５参照）を開き、バルブ１００ａを開いて気体１００を循環路１０１に導入する。これと並行して、循環路１０１に設けられた排気弁（図示せず）を開く。循環路１０１内の気体が気体１００に置換された後、当該排気弁を閉じる。気体１００としては、例えば蒸気（過熱蒸気を含む）や低酸素ガスを用いることができる。
【０１１６】
次いで、循環ファン１０２を駆動し、粉砕機２０を駆動し羽根車２７を回転させて，気体１００を循環路１０１及びサブ循環路１１０内に循環させる。そして、燃焼空気ファン４２を駆動し、加熱炉７０のパイロットバーナー（図示せず）を点火し、バルブ７３ｂ，７３ｃを開き、ノズル７１から空気混合燃料を燃焼室７５内に噴射し、燃料を燃焼させる。これにより、循環路１０１及びサブ循環路１１０を循環する気体１００は、予熱器６０及び炭化器３０で加熱され加熱気体となる。加熱気体の温度は、温度検出調整器６１ａにより検出される温度で例えば約１８０℃である。
【０１１７】
循環路１０１及びサブ循環路１１０を循環する加熱気体が所定温度に達した後、定量供給装置１２を駆動してホッパー１１に貯留されていた原料を原料導入点Ｐ１０を通じて第１配管１０４ａに導入する。
【０１１８】
原料は、加熱気体によって第１配管１０４ａ内を移動し、第１導入口９４ａから容器９０内に流入する。流入した原料は、大きく且つ多くの水分を含んでいるために重く、下向きに移動する第１旋回流９７ａによって旋回しながら下方に移動し、第１導出口９５ａ、管路１０６ａを通り、粉砕機２０に搬送される。原料は、原料導入点Ｐ１０から粉砕機２０に至るまでの間、加熱気体によって加熱され且つ乾燥されながら移動する。
【０１１９】
粉砕機２０では、原料は、スクリーン２４で囲まれた空間内で、スクリーン２４の開孔２４ａを通過できる大きさになるまで一次粉砕される。原料が粉砕されると、その表面積は拡大し、加熱気体との接触面積が拡大する。粉砕前に原料内に存在していた水分は、粉砕によって表面に露出し表面水となるため、原料の乾燥は急速に進行する。
【０１２０】
スクリーン２４の開孔２４ａを通過した、粉砕され且つ乾燥された原料は、粉砕機２０の送風機能によって加熱気体とともに粉砕機２０から吐出され、管路１０６ｂ内を移動し、第２導入口９４ｂから容器９０内に再流入する。
【０１２１】
第２導入口９４ｂから容器９０内に再流入した原料は、容器９０内の旋回流により旋回する。
【０１２２】
再流入した原料のうち比較的大きな原料は、依然として多くの水分を含み塊状をなしており重い。したがって、このような原料は、下降して、下向きに移動する第１旋回流９７ａによって旋回しながら下方に移動し、第１導出口９５ａ、管路１０６ａを通り、再度粉砕機２０に搬送され、更に小さく粉砕され乾燥される。このように、容器９０と粉砕機２０との間のサブ循環路１１０を原料が加熱気体に搬送されながら循環することで、原料の粉砕と乾燥が進行する。
【０１２３】
第２導入口９４ｂから容器９０内に再流入した原料のうち、十分に細かく粉砕された粉末原料は軽いので、上向きに移動する第２旋回流９７ｂによって旋回しながら上方に移動する。
【０１２４】
旋回する粉末原料には遠心力が作用する。乾燥が不十分な粉末原料は、受ける遠心力が大きいので、容器本体９１の内周面に沿って旋回する。したがって、分別板９６によって上昇が制限され、容器９０内で旋回を続ける。粉末原料は、容器９０内で旋回し続けることにより、乾燥が進行し、軽くなる。そして、十分に乾燥された粉末原料のみが加熱気体流に乗って分別板９６の開口を通過して、更に上昇して第２導出口９５ｂを通過して配管１０１ｂを介して炭化器３０に搬送される。
【０１２５】
炭化器３０以降の工程は実施の形態１の製造装置１と同じであるので、説明を省略する。
【０１２６】
以上のように、本実施の形態２によれば、加熱気体の循環路１０１上に容器９０を設け、容器９０と粉砕機２０との間にサブ循環路１１０を形成したことにより、原料は、サブ循環路１１０を循環することで乾燥及び粉砕を繰り返し受ける。そして、容器９０内の旋回流によって原料をサイズや乾燥の程度によって分級し、小さく且つ乾燥された粉末原料のみが炭化器３０に搬送され炭化される。原料が水分を多く含む場合であっても、容器９０の分級機能により小さく且つ乾燥された粉末原料になるまでは炭化器３０に導入されることはない。したがって、より高品質且つより均一な粉末炭を安定して得ることができる。
【０１２７】
また、本実施の形態２では、原料が水分を多く含む（例えば水分率が５０％以上）場合や粘着性を有する場合であっても、原料導入点Ｐ１０を通じて導入された原料は、最初に容器９０に送られるので、粉砕機２０に導入される前に、ある程度乾燥される。また、容器９０内では、既に存在するある程度粉砕及び乾燥が進行した原料と混合されるので、粉砕機２０に導入される原料の平均水分率は更に低くなる。したがって、水分を多く含む原料や粘着性を有する原料が粉砕機２０のスクリーン２４や羽根車２７などに付着することによって、粉砕機２０の送風機能や粉砕機能が低下したり、粉砕機２０が閉塞したりするのを防止することができる。汚泥のように含水率が高く且つ粘着性の強い原料を用いる場合には、廃棄木材、稲藁、茶殻等の廃棄原料を混合することが好ましい。このような廃棄原料を混合することにより、汚泥は分塊されやすくなり、また、装置内面への原料の付着が廃棄原料の掻き取り（スクリーニング）作用により低減されるからである。
【０１２８】
本実施の形態２では、温度検出調整器６１ａの設定温度を高くして、サブ循環路１１０内で一部の粉末原料の炭化を進行させてもよい。
【０１２９】
上述した本実施の形態２は一例に過ぎず、本発明はこれに限定されない。
【０１３０】
上記の製造方法では、第２配管１０４ｂに設けられた第２バルブ１０５ｂを閉じていたが、第２バルブ１０５ｂを開いてもよい。これにより、配管１０１ａからの加熱気体の一部が容器９０を通過せずに粉砕機２０に送られる。したがって、粉砕機２０内の温度が上昇するので、粉砕機２０内で粉砕された原料が乾燥されやすくなる。その結果、水分を多く含む原料や粘着性を有する原料が粉砕機２０のスクリーン２４や羽根車２７などに付着することによって、粉砕機２０の送風機能や粉砕機能が低下したり、粉砕機２０が閉塞したりするのを防止することができる。
【０１３１】
第２配管１０４ｂを省略しても良い。
【０１３２】
容器９０の長手方向において、第１導入口９４ａを、第２導入口９４ｂよりも第２導出口９５ｂ側に配置しても良く、第１導入口９４ａと第２導入口９４ｂとをほぼ同じ位置に配置しても良い。
【０１３３】
分別板９６の形状は、中央に開口を有していればよく、図７Ａのように円錐面形状を有している必要はない。容器９０内に設けられる分別板９６の数は１つに限られず、２つ以上であってもよい。また、分別板９６を省略してもよい。
【０１３４】
下側カップ９２の内周面のテーパ角度は自由に設定することができる。下側カップ９２の内周面のテーパ角度を大きくすると、未乾燥の原料を下側カップ９２の内周面上に滞留させてある程度乾燥させることができるので、水分を多く含む原料や粘着性を有する原料が粉砕機２０に流入することによって、粉砕機２０の送風機能や粉砕機能が低下したり、粉砕機２０が閉塞したりするのを防止することができる。
【０１３５】
原料導入装置１０からの原料が導入される地点である原料導入点Ｐ１０を、第２配管１０４ｂ上に設けてもよい。この場合、原料導入点Ｐ１０で第２配管１０４ｂに導入された原料は、加熱気体により加熱し乾燥されながら、最初に容器９０ではなく、粉砕機２０に送られる。この場合、第１配管１０４ａを省略しても良い。
【０１３６】
あるいは、原料導入装置１０からの原料が導入される地点である原料導入点Ｐ１０を、管路１０６ａ又は管路１０６ｂに設けてもよい。この場合、第１配管１０４ａを省略しても良い。
【０１３７】
更には、原料導入装置１０からの原料が導入される地点である原料導入点Ｐ１０を容器９０に設けてもよい。この場合も、第１配管１０４ａを省略しても良い。
【０１３８】
上記の容器９０内には、加熱気体が旋回しながら下向きに移動する第１旋回流９７ａと加熱気体が旋回しながら上向きに移動する第２旋回流９７ｂとが形成された。本発明はこれに限定されず、例えば、容器内に、加熱気体が旋回しながら一方向に移動する単一の旋回流のみが形成されてもよい。
【０１３９】
図８は、このような容器１５０を用いた粉末炭の製造装置の、容器１５０及びその周辺部の構成の概略を示した図である。図８では、配管１０１ａの上流側及び配管１０１ｂの下流側の部分は、図６と同じであるので図示を省略している。また、図８において、図６と同じ部材には同一の符号を付している。
【０１４０】
図８に示されているように、容器１５０は加熱気体の循環路１０１上に設けられている。
【０１４１】
図９Ａは容器１５０の上下方向と平行な中心軸を含む面に沿った断面図、図９Ｂは図９Ａの９Ｂ−９Ｂ線を含む水平面に沿った容器１５０の断面図、図９Ｃは図９Ａの９Ｃ−９Ｃ線を含む水平面に沿った容器１５０の断面図、図９Ｄは図９Ａの９Ｄ−９Ｄ線を含む水平面に沿った容器１５０の断面図である。
【０１４２】
容器１５０は、略円筒面である内周面を有する容器本体１５１と、容器本体１５１の下端に接続された、略円錐面である内周面を有する下側カップ１５２と、容器本体１５１の上端に接続された、略円錐面である内周面を有する上側カップ１５３とを備えている。下側カップ１５２の頂部には第１導入口１５４ａが形成されている。容器本体１５１には、第２導入口１５４ｂ、第３導入口１５４ｃ、第１導出口１５５ａが形成されている。上側カップ１５２の頂部には第２導出口１５５ｂが形成されている。
【０１４３】
容器本体１５１の内周面上であって、第１導出口１５５ａと上側カップ１５３との間に、中央が開口したドーナツ状の分別板１５６が設けられている。
【０１４４】
容器１５０内には、第２導入口１５４ｂと第１導入口１５４ａとの間に、サポート部材１６０が設けられている。サポート部材１６０は、本体部材１６１と整流部材１６２とを備えている。整流部材１６２は、円錐面形状を有する第１及び第２円錐キャップ１６２ａ，１６２ｂをその底面側で接続したものである。整流部材１６２は、本体部材１６１の中央の開口に嵌め込まれて本体部材１６１に保持されている。本体部材１６１は、複数の貫通孔１６１ａを備えている。
【０１４５】
第２導入口１５４ｂを通る面に沿った断面図を示した図９Ｂより理解できるように、第２導入口１５４ｂは、第２導入口１５４ｂを通って容器１５０内に流入する加熱気体が容器本体１５１の内周面に沿って旋回するように設けられている。より詳細には、第２導入口１５４ｂは、円筒面である容器本体１５１の内周面の接線に沿って設けられている。
【０１４６】
第３導入口１５４ｃを通る面に沿った断面図を示した図９Ｃより理解できるように、第３導入口１５４ｃは、第３導入口１５４ｃを通って容器１５０内に流入する加熱気体が容器本体１５１の内周面に沿って旋回するように設けられている。より詳細には、第３導入口１５４ｃは、円筒面である容器本体１５１の内周面の接線に沿って設けられている。
【０１４７】
第１導出口１５５ａを通る面に沿った断面図を示した図９Ｄより理解できるように、第１導出口１５５ａは、容器本体１５１の内周面に沿って旋回する加熱気体が第１導出口１５５ａを通って容器１５０外に流出するように設けられている。より詳細には、第１導出口１５５ａは、円筒面である容器本体１５１の内周面の接線に沿って設けられている。
【０１４８】
図８に示されているように、容器１５０の第１導出口１５５ａと粉砕機２０の吸引口２２（図２Ｂ参照）とは管路１０９ａで接続され、容器１５０の第２導入口１５４ｂと粉砕機２０の吐出口２３（図２Ｂ参照）とは管路１０９ｂで接続されている。
【０１４９】
配管１０１ａの下流側端は分岐部Ｄ２にて第１配管１０７ａと第２配管１０７ｂとに分岐している。第１配管１０７ａは、分岐部Ｄ２と容器１５０の第１導入口１５４ａとを接続しており、第１配管１０７ａには第１バルブ１０８ａが設けられている。第２配管１０７ｂは、分岐部Ｄ２と容器１５０の第３導入口１５４ｃとを接続しており、第２配管１０７ｂには、分岐部Ｄ２側から、第２バルブ１０８ｂ、原料導入装置１０からの原料が導入される地点である原料導入点Ｐ１０が設けられている。
【０１５０】
容器１５０の第２導出口１５５ｂには配管１０１ｂが接続されている。
【０１５１】
上述したように、粉砕機２０は、送風機能を有しているので、容器１５０、第１導出口５５ａ、管路１０９ａ、粉砕機２０、管路１０９ｂ、第２導入口１５４ｂを加熱気体が順に循環する循環路が形成される。この粉砕機２０と容器１５０との間の循環路をサブ循環路１１０と呼ぶ。サブ循環路１１０の少なくとも一部が循環路１０１を構成していてもよい。
【０１５２】
循環路１０１を循環する加熱気体は、配管１０１ａから分岐部Ｄ２にて第１配管１０７ａと第２配管１０７ｂとに分流される。第１配管１０７ａに分流された加熱気体は、第１バルブ１０８ａを通過し、第１導入口１５４ａを通って容器１５０内に流入する。第２配管１０７ｂに分流された加熱気体は、第２バルブ１０８ｂを通過し、第３導入口１５４ｃを通って容器１５０内に流入する。
【０１５３】
第２導入口１５４ｂ及び第３導入口１５４ｃは、上述したように容器本体１５１の内周面の接線に沿って設けられているので、容器１５０内には加熱気体の旋回流が形成される。また、第１導入口１５４ａ、第２導入口１５４ｂ、第３導入口１５４ｃから容器１５０内に流入した加熱気体は上方に流れ、その一部は第１導出口１５５ａを通ってサブ循環路１１０を循環し、残りは第２導出口１５５ｂを通って配管１０１ｂを介して炭化器３０へ向かう。したがって、容器１５０内には、加熱気体が旋回しながら上向きに移動する旋回流１５７が形成される。
【０１５４】
図８では１台の粉砕機２０のみが図示されているが、２台以上の粉砕機を用いてもよいことは図６の場合と同様である。また、容器１５０を加熱炉７０内に設置してもよいことは、容器９０の場合と同様である。
【０１５５】
以上のように構成された容器１５０を用いた粉末炭の製造方法の一例を以下に説明する。但し、本発明の粉末炭の製造方法は以下の例に限定されない。
【０１５６】
最初に、第１配管１０７ａに設けられた第１バルブ１０８ａ及び第２配管１０７ｂに設けられた第２バルブ１０８ｂを開く。次いで、図６の製造装置の場合と同様に、気体１００を循環路１０１及びサブ循環路１１０に導入し循環させながら気体を加熱する。これと並行して、粉砕機２０を駆動し、羽根車２７を回転させる。
【０１５７】
循環路１０１及びサブ循環路１１０を循環する加熱気体が所定温度に達した後、定量供給装置１２を駆動してホッパー１１に貯留されていた原料を原料導入点Ｐ１０を通じて第２配管１０７ｂに導入する。
【０１５８】
原料は、加熱気体によって第２配管１０７ｂ内を移動し、第３導入口１５４ｃから容器１５０内に流入する。流入した原料は、旋回流１５７によって容器１５０内を旋回しながら上昇する。但し、流入した原料のうちの一部は、大きな塊状であったり、多くの水分を含んでいたりするために、旋回流１５７に乗って上昇することができず、サポート部材１６０の本体部材１６１の上面近傍で旋回しながら滞留する。このような原料は、第１導入口１５４ａから流入する加熱気体及び第２導入口１５４ｂから流入する粉砕された原料を含む気流によって徐々に乾燥され、分塊され、前記粉砕された原料と混合されて、旋回流１５７によって容器１５０内を旋回しながら上昇する。大きく且つ多くの水分を含む原料（粉砕が十分でない原料を含む）は、大きな遠心力を受け、容器本体１５１の内周面に沿って旋回する。上述したように、第１導出口１５５ａは、容器本体１５１の内周面の接線に沿って設けられている。このため、容器本体１５１の内周面に沿って旋回する、大きく且つ水分を多く含む原料は第１導出口１５５ａに流入し、管路１０９ａを通り、粉砕機２０に搬送される。原料は、原料導入点Ｐ１０から粉砕機２０に至るまでの間、加熱気体によって加熱され且つ乾燥されるとともに、サブ循環路１１０を循環する原料と混合されながら移動する。
【０１５９】
粉砕機２０では、原料は、スクリーン２４で囲まれた空間内で、スクリーン２４の開孔２４ａを通過できる大きさになるまで一次粉砕され乾燥される。
【０１６０】
粉末状に粉砕され且つ乾燥された原料は、粉砕機２０の送風機能によって加熱気体とともに粉砕機２０から吐出され、管路１０９ｂ内を移動し、第２導入口１５４ｂから容器１５０内に再流入する。
【０１６１】
第２導入口１５４ｂから容器１５０内に再流入した原料は、旋回流１５７によって容器１５０内を旋回しながら上昇する。
【０１６２】
再流入した原料のうち比較的大きな原料は、依然として多くの水分を含んでいるので重い。このような原料は、大きな遠心力を受け、容器本体１５１の内周面に沿って旋回するため、第１導出口１５５ａに再流入し、粉砕機２０に搬送される。このように、容器１５０と粉砕機２０との間のサブ循環路１１０を原料が加熱気体に搬送されながら循環することで、原料の粉砕と乾燥が進行する。
【０１６３】
第２導入口１５４ｂから容器１５０内に再流入した原料のうち、十分に細かく粉砕された粉末原料は軽い。また、このような粉末原料は、上述の大きく且つ未乾燥の原料に比べて受ける遠心力が小さい。従って、分別板１５６の中央の開口を通過する気流に乗って上昇して第２導出口１５５ｂを通過して配管１０１ｂを介して炭化器３０に搬送される。
【０１６４】
炭化器３０以降の工程は実施の形態１の製造装置１と同じであるので、説明を省略する。
【０１６５】
以上のように、加熱気体が旋回しながら一方向に移動する単一の旋回流１５７のみが形成される容器１５０を用いても、容器１５０と粉砕機２０との間にサブ循環路１１０を形成することができるので、図６の場合と同様の効果が得られる。
【０１６６】
図８、図９Ａ、図９Ｂ、図９Ｃ、図９Ｄは一例に過ぎず、本発明はこれに限定されない。
【０１６７】
容器１５０の長手方向において、第３導入口１５４ｃは、第２導入口１５４ｂとほぼ同じ位置に配置しても良く、あるいは、第１導出口１５５ａとほぼ同じ位置に配置しても良い。
【０１６８】
分別板１５６の形状は、中央に開口を有していればよく、図９Ａのようにドーナツ形状を有している必要はない。容器１５０内に設けられる分別板１５６の数は１つに限られず、２つ以上であってもよい。あるいは、分別板１５６を省略してもよい。第１導出口１５５ａと第２導入口１５４ｂとの間に、少なくとも１つ以上の分別板１５６を設置してもよい。
【０１６９】
サポート部材１６０の形状は、図９Ａに限定されない。旋回流１５７によって上昇できない原料が落下して第１導入口１５４ａを閉塞することを防止することができ、且つ、第１導入口１５４ａから流入した加熱気体が第２導出口１５５ｂに向かって移動することができる流路が確保されればよい。
【０１７０】
原料導入装置１０からの原料が導入される地点である原料導入点Ｐ１０を、第１配管１０７ａ上に設けてもよい。この場合、サポート部材１６０は不要である。また、第２配管１０７ｂを省略しても良い。
【０１７１】
あるいは、原料導入装置１０からの原料が導入される地点である原料導入点Ｐ１０を、管路１０９ａ又は管路１０９ｂに設けてもよい。この場合、第２配管１０７ｂを省略しても良い。原料導入点Ｐ１０を管路１０９ａに設けた場合には、原料導入点Ｐ１０で管路１０９ａに導入された原料は、加熱気体により加熱し乾燥されながら、最初に容器１５０ではなく、粉砕機２０に送られる。
【０１７２】
更には、原料導入装置１０からの原料が導入される地点である原料導入点Ｐ１０を容器１５０に設けてもよい。この場合も、第２配管１０７ｂを省略しても良い。
【０１７３】
図６及び図８に示した容器９０，１５０は、その長手方向を上下方向にして配置（縦置き）されていたが、その長手方向を水平方向にして配置（横置き）して同様の分級機能を発揮させてもよい。
【０１７４】
図６及び図８に示した粉砕機２０は粉砕機能に加えて送風機能を有していたが、粉砕機２０が送風機能を有していなくても良い。この場合には、サブ循環路１１０に沿って加熱気体を循環させるための送風機をサブ循環路１１０上に設置することが望ましい。この送風機は粉砕機２０よりも下流側の管路１０６ｂ，１０９ｂに設置されることが望ましい。
【０１７５】
その他、実施の形態１で説明したのと同様の変更を本実施の形態２に適用しても良い。
【０１７６】
（実施の形態３）
図１０は、本発明の実施の形態３に係る粉末炭の製造装置３の全体構成の概略を示した図である。図１０において図１、図６、図８と同一の部材には同一の符号を付しており、それらについての詳細な説明を省略する。以下、本実施の形態３を実施の形態１，２と相違する点を中心に説明する。
【０１７７】
本実施の形態３の粉末炭の製造装置３は、いずれも加熱気体が循環する第１循環路３１０及び第２循環路３２０を備えている。第１循環路３１０を含む系では原料を加熱して乾燥させ且つ粉砕して粉末原料を製造し、第２循環路３２０を含む系では粉末原料を加熱して炭化させて粉末炭（必要に応じて更に精油）を製造する。
【０１７８】
第１循環路３１０を含む系は、原料投入装置１０、容器９０、粉砕機２０、粉末原料回収装置３５０、第１予熱器３６１を備えている。第１予熱器３６１と分岐点Ｄ１とは配管３１１ａで接続され、容器９０の第２導出口９５ｂと粉末原料回収装置３５０とは配管３１１ｂで接続され、粉末原料回収装置３５０と第１予熱器３６１とは配管３１１ｃで接続されている。このように配管３１１ａ〜３１１ｃは容器９０、粉末原料回収装置３５０、第１予熱器３６１を順に環状に接続して第１循環路３１０を構成している。第１循環路３１０に加熱気体を循環させるための第１循環ファン３１２が配管３１１ｃ上に設けられている。配管３１１ａ〜３１１ｃを示す実線に設けられた矢印は、加熱気体の移動方向を示している。
【０１７９】
原料投入装置１０、容器９０、粉砕機２０を含む部分の構成及び動作は、実施の形態２で説明した図６に示した粉末炭の製造装置２のそれと同じである。
【０１８０】
粉末原料回収装置３５０は、容器９０で分級された粉末原料を加熱気体から分離し回収する。粉末炭回収装置３５０の一例を図１１に示す。
【０１８１】
配管３１１ｂは第１サイクロン３５１に接続され、第１サイクロン３５１の流出口は配管３５９を介して一対の第２サイクロン３５２ａ，３５２ｂに接続され、一対の第２サイクロン３５２ａ，３５２ｂの流出口は配管３１１ｃに接続されている。第１サイクロン３５１で遠心分離された粉末原料は粉末原料ホッパ３５３に落下し回収される。また、第２サイクロン３５２ａ，３５２ｂで遠心分離された粉末原料も粉末原料ホッパ３５３に落下し回収される。粉末原料ホッパ３５３の流出口には、２つの定量供給装置３５４ａ，３５４ｂが並列に接続されている。定量供給装置３５４ａ，３５４ｂとしては、例えばロータリバルブ、スクリューフィーダなどを用いることができる。定量供給装置３５４ａの出口は配管３２１ａ上の粉末原料導入点Ｐ３５０に接続されている。定量供給装置３５４ａを駆動すると、粉末原料ホッパ３５３内の粉末原料を粉末原料導入点Ｐ３５０を通じて第２循環路３２０を構成する配管３２１ａに導入することができる。定量供給装置３５４ｂを駆動すると、粉末原料ホッパ３５３内の粉末原料を第２循環路３２０に導入せずに取り出すことができる。
【０１８２】
図１１の粉末原料回収装置３５０では、サイクロンを直列に２段に繋ぎ、更に後段では２つのサイクロンを並列に配置したマルチサイクロンとしたが、本発明はこれに限定されない。例えばサイクロンの配置を１段のみとしてもよく、あるいはサイクロンを直列に３段以上に繋いでもよい。また、各段を、１つのみのサイクロンで構成してもよく、あるいは並列に繋いだ複数のサイクロンで構成してもよい。更に、バグフィルタなどを併用してもよい。また、粉末原料を捕集することができれば、粉末原料回収装置３５０をサイクロン以外の装置で構成してもよい。
【０１８３】
図１１に示すように、配管３１１ｃに配管３８１を介して精油回収装置３８０が接続されている。精油回収装置３８０は、粉末原料が回収された後の加熱気体に含まれる気化した精油を回収するためのものである。この精油回収装置３８０は、配管３８１を通じて送られた加熱気体を冷却水３８２ａによって冷却するための凝縮器３８２と、凝縮器３８２によって液化された精油を貯留するための精油タンク３８３とを備える。配管３１１ｃには圧力検出調整器３８４ａが設けられている。第１循環路３１０内の圧力は、例えば、原料を加熱し乾燥させることによって原料からガスが発生することにより、あるいは、後述するバルブ３１５ａから気体３１５を導入することにより、上昇する。圧力検出調整器３８４ａは配管３１１ｃ内の圧力（即ち、第１循環路３１０内の圧力）をモニターし、配管３１１ｃ内の圧力が所定値に維持されるように、配管３８１に設けられたバルブ３８４ｂの開度を調整する。バルブ３８４ｂの開度に応じて配管３８１を介して精油回収装置３８０に精油を含む加熱気体が送られる。精油回収装置３８０によって回収できなかった、加熱気体に残存する精油は、加熱気体とともに送風ファン３８９ｂによって配管３８９ａ、ノズル３８９ｃを通じて加熱炉７０内に送られ燃焼される（図１０参照）。凝縮器３８２を通過した後の冷却水３８２ａは、系外に排出してもよい。但し、加熱気体として過熱蒸気を使用する場合には、加熱炉７０内で加熱して過熱蒸気として第１循環路３１０及び／又は第２循環路３２０に導入してもよい。図１１では凝縮器３８２で加熱気体を冷却するための冷却媒体として冷却水３８２ａを用いたが、冷却媒体はこれに限定されず、例えば空気を用いることもできる。
【０１８４】
第１循環路３２０を循環する加熱気体が過熱蒸気以外の気体である場合には、凝縮器３８２内で加熱気体が液化する可能性を考慮する必要がない。したがって、この場合には、図５に示した精油回収装置８０と同様に、粉末原料回収装置３５０を通過した加熱気体を全て凝縮器３８２に送り冷却してもよい。このような精油回収装置３８０は、図５に示した精油回収装置８０と同様に構成することができる。これにより、より高品質でより多くの精油を回収することができる。
【０１８５】
精油回収装置３８０の構成は、加熱気体に含まれる精油の少なくとも一部を回収することができれば、図１１に限定されない。精油回収装置３８０で回収される精油は、精油回収装置８０で回収される精油と異なり、炭化時の高温に曝されていないので、高品質の精油を得ることができる。
【０１８６】
精油回収装置３８０を省略することも可能である。但し、第１循環路３１０内の圧力を所定値に維持するために、原料の乾燥の過程で発生したガスや後述するバルブ３１５ａから導入された気体３１５を第１循環路３１０外に放出することが望ましい。このため、例えば、図１１において、バルブ３８４ｂが設けられた配管３８１を凝縮器３８２を介さずに直接送風ファン３８９ｂの流入口に接続することができる。
【０１８７】
図１０に戻り、粉末原料が回収された加熱気体は、第１予熱器３６１により所望する温度に加熱される。第１予熱器３６１の構成は特に制限はなく、例えば多数のフィンが設けられた熱交換器を使用することができる。本実施の形態では第１予熱器３６１は加熱炉７０内に設置されているが、第１予熱器３６１を加熱炉７０以外の熱源により加熱してもよい。
【０１８８】
配管３１１ｃと配管３１１ａとを、第１予熱器３６０を通過しないバイパス配管３１３によって繋いでもよい。この場合、配管３１１ｂに温度検出調整器６１ａを設け、配管３１１ｂ内の加熱気体の温度を所定値に維持することが好ましい。温度検出調整器６１ａで検出した温度に応じてバイパス配管３１３に設けられたバルブ６１ｂの開度を調整することで、第１循環路３１０を循環する加熱気体の温度を適切に維持することができる。なお、温度検出調整器６１ａの設置位置は上記に限定されず、例えば配管３１１ａ、第１配管１０４ａ、第２配管１０４ｂ、管路１０６ｂのいずれかに設けてもよい。
【０１８９】
第１循環路３１０を循環する加熱気体となる気体３１５は、バルブ３１５ａを介して第１循環路３１０に導入される。気体３１５が導入される第１循環路３１０上の位置は特に制限はない。図１０では、第１予熱器３６１より下流に位置する配管３１１ａに気体３１５を導入している。導入される気体３１５の温度が比較的低い場合は、第１予熱器３６１より上流に位置する配管３１１ｃに気体３１５を導入してもよい。気体３１５は、第１循環路３１０に導入される前に、所定温度に加熱されていることが好ましい。この加熱は、例えば加熱炉７０にボイラー（加熱気体が過熱蒸気の場合）又は予熱器（加熱気体が過熱蒸気以外の場合）を設置して、気体３１５をこれに予め通過させることにより行うことができる。
【０１９０】
図１０において、第１循環ファン３１２の位置は、配管３１１ｃ上である必要はない。例えば、粉末原料回収装置３５０内（例えば図１１の配管３５９上）に設けてもよい。あるいは、配管３１１ｃ及び配管３５９など、異なる位置に複数台設けてもよい。第１循環ファン３１２は、風量を調整できるようにインバータモータ駆動が好ましい。
【０１９１】
第２循環路３２０を含む系は、炭化器３０、粉末炭回収装置５０、第２予熱器３６２を備えている。第２予熱器３６２と炭化器３０とは配管３２１ａで接続され、炭化器３０と粉末炭回収装置５０とは配管３２１ｂで接続され、粉末炭回収装置５０と第２予熱器３６２とは配管３２１ｃで接続されている。このように配管３２１ａ〜３２１ｃは炭化器３０、粉末炭回収装置５０、第２予熱器３６２を順に環状に接続して第２循環路３２０を構成している。第２循環路３２０に加熱気体を循環させるための第２循環ファン３２２が配管３２１ｃ上に設けられている。配管３２１ａ〜３２１ｃを示す実線に設けられた矢印は、加熱気体の移動方向を示している。
【０１９２】
炭化器３０、粉末炭回収装置５０は、実施の形態１のそれと同じである。粉末炭回収装置５０に精油回収装置８０（図４、図５）が併設されていても良いことも実施の形態１と同じである。配管３２１ｂ上に、、炭化器３０で加熱された粉末炭を含む加熱気体を冷却（例えば４００〜４５０℃程度に）するための冷却器を設けても良いことも実施の形態１と同じである。
【０１９３】
第２予熱器３６２は、粉末炭が回収された加熱気体を所望する温度に加熱するためのものである。第２予熱器３６２の構成は特に制限はなく、例えば多数のフィンが設けられた熱交換器を使用することができる。
【０１９４】
図１に示したバイパス配管１０３と同様に、第２予熱器３６２を通過しないバイパス配管（図示せず）で配管３２１ｄと配管３２１ａとを繋いでもよい。この場合、図１に示した温度検出調整器６１ａ及びバルブ６１ｂと同様に、配管３２１ａに温度検出調整器を設け、また、バイパス配管にバルブを設け、温度検出調整器で検出した温度に応じてバルブの開度を調整して配管３２１ａ内の加熱気体の温度を適切に維持してもよい。
【０１９５】
第２循環路３２０を循環する加熱気体となる気体３２５は、バルブ３２５ａを介して第２循環路３２０に導入される。気体３２５が導入される第２循環路３２０上の位置は特に制限はない。図１０では第２予熱器３６２より上流に位置する配管３２１ｄに気体３２５を導入しているが、例えば配管３２１ａに気体３２５を導入してもよい。気体３２５は、第２循環路３２０に導入される前に、所定温度に加熱されていることが好ましい。この加熱は、例えば加熱炉７０にボイラー（加熱気体が過熱蒸気の場合）又は予熱器（加熱気体が過熱蒸気以外の場合）を設置して、気体３２５をこれに予め通過させることにより行うことができる。
【０１９６】
図１０において、第２循環ファン３２２の位置は、配管３２１ｄ上である必要はない。例えば、粉末炭回収装置５０内（例えば図４の配管５９上）に設けてもよい。あるいは、配管３２１ｄ及び配管５９など、異なる位置に複数台設けてもよい。第２循環ファン３２２は、風量を調整できるようにインバータモータ駆動が好ましい。
【０１９７】
以上のように構成された本実施の形態３に係る装置３を用いた粉末炭の製造方法の一例を以下に説明する。但し、本発明の粉末炭の製造方法は以下の例に限定されない。
【０１９８】
最初に、第１循環路３１０を含む系を用いて粉末原料を製造する方法を説明する。
【０１９９】
まず、第１配管１０４ａに設けられた第１バルブ１０５ａを開き、第２配管１０４ｂに設けられた第２バルブ１０５ｂを閉じる。次いで、バルブ３８４ｂを開き、バルブ３１５ａを開いて気体３１５を第１循環路３１０に導入する。これと並行して、第１循環路３１０に設けられた排気弁（図示せず）を開く。第１循環路３１０内の気体が気体３１５に置換された後、当該排気弁を閉じる。気体１００としては、例えば蒸気（過熱蒸気を含む）、低酸素ガス、空気を用いることができる。
【０２００】
次いで、第１循環ファン３１２を駆動し、粉砕機２０を駆動し羽根車２７を回転させて、気体３１５を第１循環路３１０及びサブ循環路１１０内に循環させる。そして、燃焼空気ファン４２を駆動し、加熱炉７０のパイロットバーナー（図示せず）を点火し、バルブ７３ｂ，７３ｃを開き、ノズル７１から空気混合燃料を燃焼室７５内に噴射し、燃料を燃焼させる。これにより、第１循環路３１０及びサブ循環路１１０を循環する気体３１５は、第１予熱器３６１で加熱され加熱気体となる。加熱気体の温度は、温度検出調整器６１ａにより検出される温度で例えば約１８０℃である。
【０２０１】
第１循環路３１０及びサブ循環路１１０を循環する加熱気体が所定温度に達した後、定量供給装置１２を駆動してホッパー１１に貯留されていた原料を原料導入点Ｐ１０を通じて第１配管１０４ａに導入する。
【０２０２】
原料は、加熱気体によって第１配管１０４ａ内を移動し、第１導入口９４ａから容器９０内に流入する。原料は、実施の形態２で説明したのと同様に、粉砕機２０と容器９０との間で形成されるサブ循環路１１０に沿って加熱気体によって循環しながら加熱され乾燥され、また粉砕機２０で粉砕される。そして、所定の大きさに粉砕され且つ乾燥された粉末原料は容器９０内で分級されて、第２導出口９５ｂを通過して配管３１１ｂを介して粉末原料回収装置３５０に搬送される。
【０２０３】
図１１において、粉末原料収装置３５０では、比較的大きな（例えば粒径が１０μｍ以上）粉末原料が第１サイクロン３５１にて遠心分離され捕捉され、粉末原料ホッパ３５３に貯留される。第１サイクロン３５１で遠心分離されなかった微細な（例えば粒径が１０μｍ未満）粉末原料は、第２サイクロン３５２ａ，３５２ｂにて遠心分離され捕捉されて、粉末原料ホッパ３５３に貯留される。
【０２０４】
第１循環路３１０内の圧力は、原料の加熱及び乾燥による水蒸気の発生や、原料中のガスの放出や分解ガスの発生などにより上昇する。
【０２０５】
図１１に示す精油回収装置３８０を用いる場合には、圧力検出調整器３８４ａで配管３１１ｃ内の圧力をモニターし、圧力が所定値に維持されるようにはバルブ３８４ｂの開度を調整する。配管３１１ｃ内の加熱気体の一部は配管３８１を介して精油回収装置３８０に送られる。精油回収装置３８０に送られた加熱気体は凝縮器３８２で冷却され、加熱気体中の精油が液化され精油タンク３８３に回収される。凝縮器３８２で凝縮されないガス成分（例えば、酸化炭素ガス、水素ガス等）は、配管３８９ａを介して加熱炉７０に送られて燃焼され、煙突７４から放出される。
【０２０６】
精油を回収しない場合には、例えば図１１において、バルブ３８４ｂが設けられた配管３８１を凝縮器３８２を介さずに直接送風ファン３８９ｂの流入口に接続することができる。圧力検出調整器３８４ａで配管３１１ｃ内の圧力をモニターし、圧力が所定値に維持されるようにバルブ３８４ｂの開度を調整する。配管３１１ｃ内の加熱気体の一部は、配管３８１、送風ファン３８９ｂ、配管３８９ａを順に介して加熱炉７０に送られ燃焼され、煙突７４から放出される。
【０２０７】
粉末原料が回収され、必要に応じて精油が回収された後の加熱気体は、加熱炉７０内の第１予熱器３６１により加熱昇温される。以下、上記と同様の工程が繰り返される。
【０２０８】
第１循環路３１０内を循環する加熱気体の温度は、温度検出調整器６１ａでモニターされる。温度検出調整器６１ａで検出した温度に応じてバルブ６１ｂの開度を調整しバイパス配管３１３を通過する加熱気体の量を制御する。このようにして、第１循環路３１０内を循環する加熱気体を所望する温度に制御することができる。
【０２０９】
第１循環路３１０に導入される気体３１５は空気であってもよい。気体３１５として空気を用いる場合には、温度検出調整器６１ａの設定温度を、第１循環路３１０への原料導入開始時は低く（例えば１００℃）し、原料導入量を増やすのにともなって所定温度まで徐々に上昇させることが好ましい。第１循環路３１０内の加熱気体は、運転開始時は空気であっても、運転を継続するしたがって、原料を加熱し乾燥させることにより発生した水蒸気や、原料中のガス、原料の分解ガス等が混合されて、過熱蒸気及び分解ガスが主体の加熱気体に置き換わる。
【０２１０】
次に、粉末原料ホッパ３５３に貯留された粉末原料から、第２循環路３２０を含む系を用いて粉末炭を製造する方法を説明する。
【０２１１】
最初に、バルブ８４ｂ（図４参照）又はバルブ８５ｂ（図５参照）を開き、バルブ３２５ａを開いて気体３２５を第２循環路３２０に導入する。これと並行して、第２循環路３２０に設けられた排気弁（図示せず）を開く。第２循環路３２０内の気体が気体３２５に置換された後、当該排気弁を閉じる。気体３２５としては、例えば蒸気（過熱蒸気を含む）や低酸素ガスを用いることができる。気体３２５は、第１循環路３１０を循環する気体３１５と同じであってもよく、異なっていてもよい。
【０２１２】
次いで、循環ファン３２２を駆動して、気体３２５を第２循環路３２０内に循環させる。加熱炉７０が点火されていない場合には、燃焼空気ファン４２を駆動し、加熱炉７０のパイロットバーナー（図示せず）を点火し、バルブ７３ｂ，７３ｃを開き、ノズル７１から空気混合燃料を燃焼室７５内に噴射し、燃料を燃焼させる。これにより、第２循環路３２０を循環する気体３２５は、第２予熱器３６２及び炭化器３０で加熱され加熱気体となる。加熱気体の温度を温度検出調整器７３ａにより検出して、バルブ７３ｂ，７３ｃの開度を調整し加熱炉７０内の燃焼を制御することができる。
【０２１３】
第２循環路３２０を循環する加熱気体が所定温度に達した後、定量供給装置３５４ａを駆動して粉末原料ホッパー３５３に貯留されていた粉末原料を配管３２１ａに導入する。粉末原料は、第２循環路３２０を循環する加熱気体によって炭化器３０に搬送される。炭化器３０以降の工程は実施の形態１の製造装置１と同じであるので、説明を省略する。
【０２１４】
以上のように、本実施の形態３によれば、加熱気体の循環路を第１循環路３１０及び第２循環路３２０に分離し、第１循環路３１０を含む系で未乾燥且つ未粉砕の原料から粉末原料を製造し、第２循環路３２０を含む系で粉末原料から粉末炭を製造する。したがって、加熱気体の種類、温度、流速（流量）等の条件を第１循環路３１０及び第２循環路３２０のそれぞれで独立して設定することができるので、最適条件で粉末原料及び粉末炭を製造することができる。例えば、原料を乾燥及び粉砕して粉末原料を製造するのに要する時間と、粉末原料を炭化するのに要する時間とが異なっていても、それぞれに最適な条件を設定して２つの系を並行して運転することができる。
【０２１５】
また、第１循環路３１０を含む系及び第２循環路３２０を含む系のいずれか一方のみを運転することもできる。例えば、未乾燥且つ未粉砕の原料から粉末原料のみを製造する、あるいは、粉末原料から粉末炭のみを製造するなど、需要等に応じて生産品種を臨機応変に変更することができる。また、第１循環路３１０を含む系及び第２循環路３２０を含む系のいずれか一方にトラブルが発生したりメインテナンスを行ったりする場合にも他方のみを運転することが可能である。
【０２１６】
更に、第一循環路３１０で生産された粉末原料の１部をそのまま、あるいはペレット化して加熱炉７０の燃料として使用することも可能である。これにより、外部よりの他の燃料の導入量を削減できる。また他の燃料を導入することなく粉末炭を製造することもできる。
【０２１７】
上述した本実施の形態３は一例に過ぎず、本発明はこれに限定されない。
【０２１８】
例えば、容器９０を用いずに、実施の形態１と同様に、配管３１１ａの下流側端を粉砕機２０の吸引口２２に接続し、配管３１１ｂの上流側端を粉砕機２０の吐出口２３に接続してもよい。
【０２１９】
第１循環路３１０を含む系及び第２循環路３２０を含む系のうちの少なくとも一方が複数設けられていても良い。例えば、粉末原料を製造するのに要する時間が、粉末原料から粉末炭を製造するのに要する時間よりも長くなる場合には、第１循環路３１０を含む系の数を第２循環路３２０を含む系の数よりも多くすることで、運転休止期間を低減して装置の稼働率を向上させることができる。
【０２２０】
その他、実施の形態１，２で説明したのと同様の変更を本実施の形態３に適用しても良い。
【０２２１】
（実施の形態４）
本実施の形態４では、循環路を循環する加熱気体として炭化器を加熱する加熱炉で発生する燃焼ガスを利用する。
【０２２２】
図１２は、本発明の実施の形態４に係る粉末炭の製造装置４の全体構成の概略を示した図である。図１２に示す製造装置４は、実施の形態１で説明した製造装置１を、循環路１０１を循環する加熱気体として燃焼ガスを利用するように変更したものである。図１２において実施の形態１で説明した製造装置１を示す図１と同一の部材には同一の符号を付しており、それらについての詳細な説明を省略する。以下、本製造装置４を実施の形態１と相違する点を中心に説明する。
【０２２３】
図１２に示す製造装置４では、実施の形態１の製造装置１に設けられていた予熱器６０、気体１００を循環路１０１に導入するバルブ１００ａが設けられていない。また、実施の形態１の製造装置１と異なり、配管１０１ａの上流側端は加熱炉７０の燃焼室７５の上方に設けられた吸い込みノズル７７に接続されており、また、配管１０１ｄの下流側端は加熱炉７０の燃焼室７５に設けられた吹き出しノズル７８に接続されている。この製造装置４では、粉砕機２０、炭化器３０、粉末炭回収装置５０、加熱炉７０が配管１０１ａ〜１０１ｄで順に環状に接続されて循環路１０１を構成している。
【０２２４】
本実施の形態４に係る製造装置４を用いた粉末炭の製造方法の一例を以下に説明する。但し、本発明の粉末炭の製造方法は以下の例に限定されない。
【０２２５】
最初に、バルブ８４ｂ（図４参照）又はバルブ８５ｂ（図５参照）を開き、循環ファン１０２を駆動し、粉砕機２０を駆動し羽根車２７を回転させる。これにより、加熱炉７０内の気体が吸い込みノズル７７から吸引され、配管１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃ，１０１ｄを順に通って吹き出しノズル７８から加熱炉７０の燃焼室７５に放出される。
【０２２６】
次いで、燃焼空気ファン４２を駆動し、加熱炉７０のパイロットバーナー（図示せず）を点火し、バルブ７３ｂ，７３ｃを開き、ノズル７１から空気混合燃料を燃焼室７５内に噴射し、燃料を燃焼させる。
【０２２７】
吸い込みノズル７７は、吹き出しノズル７８から燃焼室７５に放出されたガスと、燃焼室７５で発生した燃焼ガスとの混合ガスを吸引する。吸い込みノズル７７から循環路１０１内に高温の燃焼ガスが導入され、更に、循環路１０１を循環する気体が炭化器３０で加熱される結果、循環路１０１内の気体の温度は上昇する。循環路１０１を循環する加熱気体の温度が所定温度（例えば温度検出調整器６１ａにより検出される温度で約２５０℃）に到達した後、原料を原料導入点Ｐ１０を通じて配管１０１ａに導入し、以下、実施の形態１と同様にして粉末炭が製造される。
【０２２８】
上記以外は実施の形態１と同じである。実施の形態１で説明したのと同様の変更を本実施の形態４の製造装置４に適用することができる。
【０２２９】
図１３は、本発明の実施の形態４に係る別の粉末炭の製造装置５の全体構成の概略を示した図である。図１３に示す製造装置５は、実施の形態２で説明した製造装置２を、循環路１０１を循環する加熱気体として燃焼ガスを利用するように変更したものである。図１３において実施の形態２で説明した製造装置２を示す図６と同一の部材には同一の符号を付しており、それらについての詳細な説明を省略する。以下、本製造装置５を実施の形態２と相違する点を中心に説明する。
【０２３０】
図１３に示す製造装置５では、実施の形態２の製造装置２に設けられていた予熱器６０、気体１００を循環路１０１に導入するバルブ１００ａが設けられていない。また、実施の形態２の製造装置２と異なり、配管１０１ａの上流側端は加熱炉７０の燃焼室７５の上方に設けられた吸い込みノズル７７に接続されており、また、配管１０１ｄの下流側端は加熱炉７０の燃焼室７５に設けられた吹き出しノズル７８に接続されている。この製造装置５では、容器９０（または粉砕機２０）、炭化器３０、粉末炭回収装置５０、加熱炉７０が配管１０１ａ〜１０１ｄで順に環状に接続されて循環路１０１を構成している。
【０２３１】
本実施の形態４に係る製造装置５を用いた粉末炭の製造方法の一例を以下に説明する。但し、本発明の粉末炭の製造方法は以下の例に限定されない。
【０２３２】
最初に、第１バルブ１０５ａを開き、第２バルブ１０５ｂを閉じる。次いで、バルブ８４ｂ（図４参照）又はバルブ８５ｂ（図５参照）を開き、循環ファン１０２を駆動し、粉砕機２０を駆動し羽根車２７を回転させる。これにより、加熱炉７０内の気体が吸い込みノズル７７から吸引され、配管１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃ，１０１ｄを順に通って吹き出しノズル７８から加熱炉７０の燃焼室７５に放出される。
【０２３３】
次いで、燃焼空気ファン４２を駆動し、加熱炉７０のパイロットバーナー（図示せず）を点火し、バルブ７３ｂ，７３ｃを開き、ノズル７１から空気混合燃料を燃焼室７５内に噴射し、燃料を燃焼させる。
【０２３４】
吸い込みノズル７７は、吹き出しノズル７８から燃焼室７５に放出されたガスと、燃焼室７５で発生した燃焼ガスとの混合ガスを吸引する。吸い込みノズル７７から循環路１０１内に高温の燃焼ガスが導入され、更に、循環路１０１を循環する気体が炭化器３０で加熱される結果、循環路１０１内の気体の温度は上昇する。循環路１０１を循環する加熱気体の温度が所定温度（例えば温度検出調整器６１ａにより検出される温度で約１８０℃）に到達した後、原料を原料導入点Ｐ１０を通じて第１配管１０４ａに導入し、以下、実施の形態２と同様にして粉末炭が製造される。
【０２３５】
上記以外は実施の形態２と同じである。実施の形態２で説明したのと同様の変更を本実施の形態４の製造装置５に適用することができる。
【０２３６】
図１４は、本発明の実施の形態４に係る粉末炭の製造装置６の全体構成の概略を示した図である。図１４に示す製造装置６は、実施の形態３で説明した製造装置３を、第２循環路３２０を循環する加熱気体として燃焼ガスを利用するように変更したものである。図１４において実施の形態３で説明した製造装置３を示す図１０と同一の部材には同一の符号を付しており、それらについての詳細な説明を省略する。以下、本製造装置６を実施の形態３と相違する点を中心に説明する。
【０２３７】
図１４に示す製造装置６では、実施の形態３の製造装置３に設けられていた第２予熱器３６２、気体３２５を第２循環路３２０に導入するバルブ３２５ａが設けられていない。また、実施の形態３の製造装置３と異なり、配管３２１ａの上流側端は加熱炉７０の燃焼室７５の上方に設けられた吸い込みノズル７７に接続されており、また、配管３２１ｃの下流側端は加熱炉７０の燃焼室７５に設けられた吹き出しノズル７８に接続されている。この製造装置６では、炭化器３０、粉末炭回収装置５０、加熱炉７０が配管３２１ａ〜３２１ｃで順に環状に接続されて第２循環路３２０を構成している。
【０２３８】
本実施の形態４に係る製造装置６を用いて、粉末原料ホッパ３５３に貯留された粉末原料から、第２循環路３２０を含む系を用いて粉末炭を製造する方法の一例を以下に説明する。但し、本発明の粉末炭の製造方法は以下の例に限定されない。
【０２３９】
最初に、バルブ８４ｂ（図４参照）又はバルブ８５ｂ（図５参照）を開き、第２循環ファン３２２を駆動する。これにより、加熱炉７０内の気体が吸い込みノズル７７から吸引され、配管３２１ａ，３２１ｂ，３２１ｃを順に通って吹き出しノズル７８から加熱炉７０の燃焼室７５に放出される。
【０２４０】
次いで、加熱炉７０が点火されていない場合には、燃焼空気ファン４２を駆動し、加熱炉７０のパイロットバーナー（図示せず）を点火し、バルブ７３ｂ，７３ｃを開き、ノズル７１から空気混合燃料を燃焼室７５内に噴射し、燃料を燃焼させる。
【０２４１】
吸い込みノズル７７は、吹き出しノズル７８から燃焼室７５に放出されたガスと、燃焼室７５で発生した燃焼ガスとの混合ガスを吸引する。吸い込みノズル７７から第２循環路３２０内に高温の燃焼ガスが導入され、更に、第２循環路３２０を循環する気体が炭化器３０で加熱される結果、第２循環路３２０内の気体の温度は上昇する。第２循環路３２０を循環する加熱気体の温度が所定温度に到達した後、粉末原料を配管３２１ａに導入し、以下、実施の形態３と同様にして粉末炭が製造される。
【０２４２】
上記以外は実施の形態３と同じである。実施の形態３で説明したのと同様の変更を本実施の形態４の製造装置６に適用することができる。
【０２４３】
図１０に示した製造装置３及び図１４に示した製造装置６において、第１予熱器３６１及び気体３１５を第１循環路３１０に導入するバルブ３１５ａを省略して、第１循環路３１０を循環する加熱気体として加熱炉７０で発生する燃焼ガスを利用するように変更することも可能である。
【０２４４】
以上のように、本実施の形態４によれば、循環路を循環する加熱気体として炭化器３０を加熱する加熱炉７０で発生する燃焼ガスを使用する。燃焼ガスは一般に酸素ガス濃度が低いので、酸素が希薄な雰囲気下で乾燥、炭化を行うことが可能となり、爆発の危険なく、高品質の原料粉末及び粉末炭を得ることができる。また、窒素ガスなどの高価な低酸素ガスを使用する必要がなく、また、気体を別途加熱する必要もないので、低コストを実現できる。
【０２４５】
また、加熱気体中に未回収の粉末炭や精油が仮に残存しても、それらは燃焼室７５に導入されて燃料とともに燃焼される。従って、未回収の粉末炭や精油が循環路を何度も巡回し炭化器３０で再加熱されることによって変質物が発生するのを防止できるので、より高品質でより多くの精油を回収することができる。
【産業上の利用可能性】
【０２４６】
本発明の利用分野は特に制限はないが、粉末炭や活性炭粉末の製造に広く利用することができる。また、本発明では、水分を含む原料や粘着性を有する原料も使用することができるので、従来であれば廃棄処理されていた材料や炭化の原料としては未利用の材料の有効活用が可能となり、環境問題の解決や資源の有効利用の観点からも利用価値が高い。
【符号の説明】
【０２４７】
１，２，３，４，５，６ 粉末炭の製造装置
１０ 原料導入装置
２０ 粉砕機
３０ 炭化器
４０ 冷却器
５０ 粉末炭回収装置
６０ 予熱器
７０ 加熱炉
８０，３８０ 精油回収装置
９０，１５０ 容器
１０１ 循環路
１１０ サブ循環路
３１０ 第１循環路
３２０ 第２循環路
３５０ 粉末原料回収装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は粉末炭の製造方法に関する。特に、本発明は粉末炭を連続的に製造するのに適した粉末炭の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
環境保全のために発生する間伐材や竹または食品の副生物などを有効活用するために、種々の活用方法が提案されている。これらの活用方法の一つとして炭化がある。
【０００３】
間伐材や竹などの炭化方法としては、いるいわゆる炭焼きと同様に、適当な大きさに切断した原料を窯に充填して不完全燃焼させる充填方式が一般的に知られている。しかしながら、この充填方式は、不完全燃焼であるために悪臭と煙が多量に発生すること、得られる炭化物中には揮発成分が多く残存するため高品質の炭化物が得られないこと、いわゆるバッチ処理であるために大量の炭化物を得るには長時間を要し効率が悪いことなどの問題を有している。
【０００４】
特許文献１には、５〜５０ｍｍ程度にチップ化された原料を回転するテーパー状の筒体内に投入し燃焼させて順次炭化させることができる連続炭化装置が記載されている。しかしながら、この装置では、原料は酸素を多く含む空気中で燃焼されるため灰分ダストが多く発生する。また、原料がチップ状であるために、炭化物の品質にばらつきが大きく、また熱効率が悪い。
【０００５】
また、特許文献２には、処理筒内で原料をフィードスクリューで搬送しながら３００〜５００℃の過熱蒸気で炭化させる炭化装置が記載されている。しかしながら、この装置は構造が複雑で高価であり、装置全体を高温に保持する必要があるために熱損失が多くエネルギーコストが高くなる。また、処理に長時間を要し、効率が悪い。
【０００６】
さらに、粉末炭を得るためには、上記の装置で得た炭化物を粉砕装置で粉砕し粉末化する必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第２５４９４８１号公報
【特許文献２】特開平１１−２２３４７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、上記の従来の問題を解決し、高品質且つ均一な粉末炭を連続的に効率良く製造することにある。また、本発明の目的は、簡単且つ安価な装置を用いて、少ない熱損失で粉末炭を製造することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の粉末炭の第１の製造方法は、
原料を加熱気体が循環する循環路に導入する工程と、
前記原料を前記加熱気体により加熱し乾燥させながら粉砕機に搬送し、前記粉砕機にて前記原料を前記加熱気体の存在下で粉砕し乾燥させて粉末原料を得る工程と、
前記粉末原料を前記加熱気体とともに前記循環路に沿って炭化器に搬送し、前記炭化器にて前記粉末原料を前記加熱気体の存在下で加熱し炭化させて粉末炭を得る工程と、
前記粉末炭を前記加熱気体とともに前記循環路に沿って粉末炭回収装置に搬送し、前記粉末炭回収装置にて前記粉末炭を回収する工程と、
前記粉末炭が回収された後の前記加熱気体を前記循環路に沿って前記原料が導入される地点に送る工程とを備えることを特徴とする。
【００１０】
本発明の粉末炭の第２の製造方法は、
原料を加熱気体が循環する第１循環路に導入する工程と、
前記原料を前記加熱気体により加熱し乾燥させながら粉砕機に搬送し、前記粉砕機にて前記原料を前記加熱気体の存在下で粉砕し乾燥させて粉末原料を得る工程と、
前記粉末原料を前記加熱気体とともに前記第１循環路に沿って粉末原料回収装置に搬送し、前記粉末原料回収装置にて前記粉末原料を回収する工程と、
前記粉末原料が回収された後の前記加熱気体を前記第１循環路に沿って前記原料が導入される地点に送る工程と、
回収された前記粉末原料を加熱気体が循環する第２循環路に導入する工程と、
前記粉末原料を前記加熱気体とともに前記第２循環路に沿って炭化器に搬送し、前記炭化器にて前記粉末原料を前記加熱気体の存在下で加熱し炭化させて粉末炭を得る工程と、
前記粉末炭を前記加熱気体とともに前記第２循環路に沿って粉末炭回収装置に搬送し、前記粉末炭回収装置にて前記粉末炭を回収する工程と、
前記粉末炭が回収された後の前記加熱気体を前記第２循環路に沿って前記粉末原料が導入される地点に送る工程とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、原料を粉砕機で粉砕し乾燥させて粉末原料を得た後、この粉末原料を炭化器で炭化させる。したがって、高品質且つ均一な粉末炭を短時間で得ることができる。
【００１２】
加熱気体とともに原料を搬送しながら、原料の加熱、粉砕、乾燥、炭化、粉末炭の回収を行うので、原料を連続的に導入すれば、原料は粉砕されながら粉末状で乾燥され、更に粉末状で炭化されて、粉末炭を連続的に効率よく製造することができる。
【００１３】
原料の加熱、粉砕、乾燥、炭化は、外界と遮断された密閉系内で行われるので、大気中の酸素の影響を受けない。したがって、燃焼による悪臭、煙、灰分ダストなどの発生や、酸化による品質の劣化を抑えることができる。また、爆発の心配もない。
【００１４】
高温に曝される炭化器が粉砕機や粉末炭回収装置等と分離されているために、粉砕機や粉末炭回収装置等の構造を簡単化することができ、装置全体のコストを低減することができる。また、炭化器以外の装置を炭化温度と同程度の高温に維持する必要はないので、熱損失を少なくし、エネルギーコストを低減できる。
【００１５】
第２の製造方法によれば、加熱気体の循環路を第１循環路及び第２循環路に分離している。したがって、加熱気体の種類、温度、流速（流量）等の条件を第１循環路及び第２循環路のそれぞれで独立して設定することができるので、最適条件で粉末原料及び粉末炭を製造することができる。また、第１循環路を含む系及び第２循環路を含む系のいずれか一方のみを運転することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、本発明の実施の形態１に係る粉末炭の製造装置の全体構成の概略を示した図である。
【図２】図２は、本発明の実施の形態１に係る粉末炭の製造装置に使用される粉砕機を示した図であり、図２Ａはその断面図、図２Ｂはその外観斜視図、図２Ｃはケーシングを取り外した状態を示した斜視図である。
【図３Ａ】図３Ａは、本発明の実施の形態１に係る粉末炭の製造装置に使用される炭化器の中心軸を含む面に沿った断面図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、図３Ａの３Ｂ−３Ｂ線を含む面に沿った炭化器の断面図である。
【図３Ｃ】図３Ｃは、図３Ａの３Ｃ−３Ｃ線を含む面に沿った炭化器の断面図である。
【図３Ｄ】図３Ｄは、本発明の実施の形態１に係る粉末炭の製造装置に使用される別の炭化器の中心軸を含む面に沿った断面図である。
【図３Ｅ】図３Ｅは、本発明の実施の形態１に係る粉末炭の製造装置に使用される更に別の炭化器の中心軸を含む面に沿った断面図である。
【図３Ｆ】図３Ｆは、本発明の実施の形態１に係る粉末炭の製造装置に使用される更に別の炭化器の中心軸を含む面に沿った断面図である。
【図３Ｇ】図３Ｇは、本発明の実施の形態１に係る粉末炭の製造装置に使用される更に別の炭化器の中心軸を含む面に沿った断面図である。
【図４】図４は、本発明の実施の形態１に係る粉末炭の製造装置に使用される粉末炭回収装置及び精油回収装置の構成を示した図である。
【図５】図５は、本発明の実施の形態１に係る粉末炭の製造装置に使用される精油回収装置の別の構成を示した図である。
【図６】図６は、本発明の実施の形態２に係る粉末炭の製造装置の全体構成の概略を示した図である。
【図７Ａ】図７Ａは、本発明の実施の形態２に係る粉末炭の製造装置に使用される容器の中心軸を含む面に沿った断面図である。
【図７Ｂ】図７Ｂは、図７Ａの７Ｂ−７Ｂ線を含む面に沿った容器の断面図である。
【図７Ｃ】図７Ｃは、図７Ａの７Ｃ−７Ｃ線を含む面に沿った容器の断面図である。
【図８】図８は、本発明の実施の形態２に係る別の粉末炭の製造装置の容器及びその周辺部の構成の概略を示した図である。
【図９Ａ】図９Ａは、図８に示した容器の中心軸を含む面に沿った断面図である。
【図９Ｂ】図９Ｂは、図９Ａの９Ｂ−９Ｂ線を含む面に沿った容器の断面図である。
【図９Ｃ】図９Ｃは、図９Ａの９Ｃ−９Ｃ線を含む面に沿った容器の断面図である。
【図９Ｄ】図９Ｄは、図９Ａの９Ｄ−９Ｄ線を含む面に沿った容器の断面図である。
【図１０】図１０は、本発明の実施の形態３に係る粉末炭の製造装置の全体構成の概略を示した図である。
【図１１】図１１は、本発明の実施の形態３に係る粉末炭の製造装置に使用される粉末原料回収装置及び精油回収装置の構成を示した図である。
【図１２】図１２は、本発明の実施の形態４に係る粉末炭の製造装置の全体構成の概略を示した図である。
【図１３】図１３は、本発明の実施の形態４に係る別の粉末炭の製造装置の全体構成の概略を示した図である。
【図１４】図１４は、本発明の実施の形態４に係る更に別の粉末炭の製造装置の全体構成の概略を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明において、粉末炭を製造するための原料は、特に限定されず、植物由来の原料であっても、動物由来の原料であってもよい。例えば、間伐材などの木材、竹、稲藁、籾殻、茶殻・コーヒー粕・ジュースの絞り粕などの食品加工副産物、食品廃棄物、樹脂、エラストマー類、コラーゲン、ゼラチン、汚泥、家畜糞尿など、炭を生成することができるものであればその種類は問わない。但し、高品質の粉末炭（更には精油）を得るためには、間伐材、竹、稲藁、籾殻、食品加工副産物などが好ましい。原料は、高い含水率（例えば含水率が７０％以上）を有していてもよく、また、粘着性を有していてもよい。また、異種材料が混合されていてもよい。汚泥のように含水率が高く（例えば８５％以上）且つ粘着性の強い原料を用いる場合には、廃棄木材、稲藁、茶殻等の廃棄原料を混合することが好ましい。
【００１８】
本発明において、循環路（第１循環路、第２循環路）は、加熱気体が環状に周回する経路である。循環路（第１循環路、第２循環路）には、加熱気体が迂回する迂回路や、別の循環路を構成するサブ循環路等が設けられていても良い。これら迂回路やサブ循環路は、加熱気体がこれらを通って最初の地点に戻る周回路が形成される場合には、循環路（第１循環路、第２循環路）の一部とみなすことができる。
【００１９】
循環路（第１循環路、第２循環路）を加熱気体が「循環する」とは、加熱気体の一部が循環する場合を含む。即ち、循環路（第１循環路、第２循環路）中の加熱気体の一部が系外に排出されても良い。また、系外の気体が循環路（第１循環路、第２循環路）に導入されても良い。
【００２０】
原料は循環路（または第１循環路）に導入される。原料は、迂回路やサブ循環路の少なくとも一部を通過して循環路（または第１循環路）に導入されても良い。
【００２１】
本発明において、原料の燃焼や酸化を回避するために循環路（第１循環路、第２循環路）を循環する加熱気体の酸素濃度が低いことが好ましく、具体的には加熱気体の酸素濃度は６ｖｏｌ％以下、更には５ｖｏｌ％以下、特に４ｖｏｌ％以下であることが好ましい。これにより、酸素が希薄な雰囲気下で乾燥、炭化を行うことができるので、爆発の危険なく、高品質の原料粉末及び粉末炭を得ることができる。酸素濃度は、循環路上の地点によって変化する。上記の酸素濃度に関する数値範囲は、酸素濃度が最も高い地点において満足することが好ましい。
【００２２】
上記のような低酸素濃度の加熱気体としては、例えば窒素ガス、不活性ガス、二酸化炭素ガス、燃焼排ガス、過熱蒸気などを用いることができる。特に、炭化器を加熱するために加熱炉（燃焼炉）を用いる場合には、加熱炉で発生する燃焼ガスを加熱気体として循環路（第１循環路、第２循環路）に導入しても良い。これにより、低酸素濃度のガスを低コストで調達することができるとともに、加熱気体を加熱するためのエネルギーコストを低減することができる。加熱気体が、原料を乾燥及び／又は炭化する際に発生した気体を含んでいてもよい。第１循環路と第２循環路を用いる場合には、それぞれを循環する加熱気体は同一であっても良く、異なっていても良い。第１循環路内の最高温度は比較的低いので、第１循環路には空気などの比較的酸素濃度が高い気体を導入しても良い。
【００２３】
本発明の粉末炭の第１及び第２の製造方法において、前記粉末原料を得る工程が、原料を、粉砕機と容器との間で形成されるサブ循環路に沿って加熱気体とともに循環させる工程と、所定の大きさに粉砕され且つ乾燥された粉末原料を容器内で分級する工程とを備えることが好ましい。原料をサブ循環路に沿って加熱気体とともに循環させることにより原料の粉砕と乾燥が進行する。特に原料の含水率が高い場合や原料が粘着性を有している場合であっても、原料を効率良く乾燥及び粉末化することができる。そして、容器の分級作用によって選択された小さく且つ乾燥された粉末原料のみを炭化器に送ることができるので、より高品質且つより均一な粉末炭を安定して得ることができる。
【００２４】
粉砕機は、原料を加熱気体の存在下で粉砕することができる粉砕機能を有していれば、その構成は特に制限はない。粉砕機内での加熱気体の温度は、原料の炭化温度以下で、なるべく高温であることが好ましい。原料の乾燥を促進するためである。
【００２５】
粉砕機が、粉砕機能に加えて送風機能を有することが好ましい。これにより、加熱気体を循環させるための送風機（循環ファン）の能力の低下させたり、送風機の設置個数を低減したりすることができる。また、上述のサブ循環路を設ける場合には、サブ循環路に沿って加熱気体及び原料を循環させるための送風機を別途設ける必要がなくなる。
【００２６】
炭化器は、粉砕機で粉砕された粉末原料を加熱気体の存在下で加熱し炭化させる。炭化器の構造は特に制限はないが、粉末原料を加熱気体で移動させながら炭化できることが好ましい。
【００２７】
例えば、前記炭化器が、同軸に配された外筒及び内筒と、前記外筒の内周面に周方向に沿って延設された複数の邪魔板とを備えることが好ましい。この場合、前記加熱気体は、前記外筒と前記内筒とに囲まれた内部空間内を旋回しながら軸方向に移動する。前記加熱気体に搬送された前記粉末原料は、前記外筒の内周面に沿って旋回する。前記複数の邪魔板は、前記粉末原料の軸方向の移動を制限する。このような構成の炭化器を用いると、粉末原料の炭化器内での滞在時間が長くなり、また、粉末原料をムラなく加熱することができる。したがって、効率良く均質な粉末炭を得ることができる。
【００２８】
炭化器内の温度は、原料や得ようとする粉末炭の品質などに応じて適宜設定することができるが、一般には２８０℃以上であることが好ましい。
【００２９】
炭化器内で粉末原料をガス賦活させてもよい。ガス賦活とは、粉末原料を水蒸気、二酸化炭素などのガスと高温で反応させることにより微細孔を形成することをいい、これにより活性炭を得ることができる。
【００３０】
粉末炭回収装置及び粉末原料回収装置は、加熱気体から粉末炭や粉末原料を捕集し回収することができれば特に制限はなく、公知の装置を用いることができる。例えば、遠心力を利用するサイクロンや、フィルタにより物理的に捕捉するバグフィルタなどを用いることができる。
【００３１】
本発明によって得られる粉末炭（活性炭を含む）は、高品質且つ均一である。したがって、この粉末炭の用途としては、原料の種類にもよるが、例えば燃料の他、吸着剤、吸湿剤、吸臭剤、濾過材料、各種工業原料、健康食品などの粉末炭加工品として利用することができる。
【００３２】
本発明の第１及び第２の粉末炭の製造方法が、粉末炭が回収された後の加熱気体の少なくとも一部を精油回収装置に導入し、精油回収装置にて加熱気体中の精油を回収する工程を更に備えていてもよい。また、本発明の粉末炭の第２の製造方法が、記粉末原料が回収された後の加熱気体の少なくとも一部を精油回収装置に導入し、精油回収装置にて加熱気体中の精油を回収する工程を更に備えていてもよい。これにより、粉末炭または粉末原料の製造と並行して精油を得ることができる。原料を加熱し乾燥させる過程や炭化させる過程で副産物として発生する精油は、原料の種類にもよるが、例えば防臭剤、防腐剤、防虫剤などの精油加工品として利用することができる。
【００３３】
以下に本発明を、好適な実施の形態を示して詳細に説明する。但し、本発明は、以下に示す実施の形態に限定されないことはいうまでもない。
【００３４】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る粉末炭の製造装置１の全体構成の概略を示した図である。
【００３５】
本実施の形態１の粉末炭の製造装置１は、原料導入装置１０、粉砕機２０、炭化器３０、粉末炭回収装置５０、予熱器６０を備えている。予熱器６０と粉砕機２０とは配管１０１ａで接続され、粉砕機２０と炭化器３０とは配管１０１ｂで接続され、炭化器３０と粉末炭回収装置５０とは配管１０１ｃで接続され、粉末炭回収装置５０と予熱器６０とは配管１０１ｄで接続されている。このように配管１０１ａ〜１０１ｄは粉砕機２０、炭化器３０、粉末炭回収装置５０、予熱器６０を順に環状に接続して循環路１０１を構成している。循環路１０１に加熱気体を循環させるための循環ファン１０２が配管１０１ｄ上に設けられている。配管１０１ａ〜１０１ｄを示す実線に設けられた矢印は、加熱気体の移動方向を示している。
【００３６】
原料導入装置１０は、原料を一時的に貯留するホッパー１１と、ホッパー１１の下端に設けられた定量供給装置１２とを備える。定量供給装置１２の出口は配管１０１ａ上の原料導入点Ｐ１０に接続されている。定量供給装置１２としては、原料を定量して配管１０１ａに導入することができれば特に制限はないが、例えばロータリバルブ、スクリューフィーダなどを用いることができる。
【００３７】
粉砕機２０を図２Ａ〜図２Ｃを用いて説明する。図２Ａは粉砕機２０の断面図、図２Ｂは粉砕機２０の外観斜視図、図２Ｃはケーシング２１を取り外した状態を示した斜視図である。粉砕機２０は、吸引口２２と吐出口２３とが設けられたケーシング２１と、ケーシング２１内に配された羽根車２７及びスクリーン２４と、羽根車２７を回転させる電動機２５とを有している。吸引口２２は、羽根車２７の回転軸２７ａの延長上に設けられており、吐出口２３は、羽根車２７の回転軸２７ａを中心軸とする円筒面の接面と平行に設けられている。吸引口２２は配管１０１ａに接続され、吐出口２３は配管１０１ｂに接続される（図１参照）。
【００３８】
スクリーン２４は、例えばステンレス鋼等の金属材料からなり、多数の開孔２４ａが穿孔された円筒形状の部材である。スクリーン２４は羽根車２７の回転軸２７ａと同軸に、羽根車２７の周囲に配置されている。
【００３９】
粉砕機２０は、粉砕機能を有している。即ち、加熱気体とともに粉砕機２０内に流入した原料は、スクリーン２４で囲まれた空間内で、羽根車２７による打撃、スクリーン２４の内周面への衝突、羽根車２７の先端とスクリーン２４の内周面とによる剪断、原料同士の衝突、スクリーン２４の開孔２４ａを通過する際の削りなどを受け粉砕される。
【００４０】
更に、粉砕機２０は、送風機能を有している。即ち、電動機２５により羽根車２７が回転すると、配管１０１ａを通じて送られた加熱気体は、吸引口２２から吸引され、スクリーン２４の開孔２４ａを通過して吐出口２３から高速（例えば、１５ｍ／ｓ〜３０ｍ／ｓ）の気流として吐出される。電動機２５はインバーターモータ等のように可変速であることが好ましい。
【００４１】
粉砕機２０は、少なくとも粉砕機能を有していれば良く、その構成は図２Ａ〜図２Ｃに限定されない。例えば、羽根車２７の形状（例えば羽根の形状や枚数など）や、羽根車２７の回転軸２７ａの向きなどは適宜変更することができる。図２Ｃに示すスクリーン２４に形成された開孔２４ａの形状はスリット状であるが、本発明はこれに限定されず、例えば円形、楕円形などであってもよい。
【００４２】
粉砕機２０として、送風機能を有しない粉砕機を使用することも可能である。この場合には、必要に応じて、加熱気体を送風するための送風機を循環路１０１上に設けることができる。
【００４３】
図１では１台の粉砕機２０のみが図示されているが、２台以上の粉砕機を用いることもできる。２台以上の粉砕機を直列に連結する場合には、上流側の粉砕機で粗粉砕し、下流側の粉砕機で微粉砕するなど、上流側から下流側に向かって徐々に粉砕径が小さくなるように２台以上の粉砕機を配置するのが好ましい。また、２台以上の粉砕機を並列に接続する場合には、原料導入装置１０も粉砕機と同数だけ設けることが好ましい。即ち、原料導入点Ｐ１０よりも上流側にて配管１０１ａを粉砕機と同数の枝配管に分岐し、各枝配管に原料導入装置１０及び粉砕機をそれぞれ設け、粉砕機の下流側で複数の枝配管を１つの配管１０１ｂに統合することができる。
【００４４】
炭化器３０は、図１に示すように加熱炉７０内に配置されている。加熱炉７０は、上下方向に延びた略筒形状を有し、炭化器３０よりも下側に燃焼室７５を備える。燃焼室７５には、加熱炉７０内に向かって空気混合燃料を噴射するノズル７１が設けられている。空気４１は、燃焼空気ファン４２によって加熱炉７０の上方の煙突７４内に設置された予熱器４３に送られて予熱された後、燃料７２と混合されてノズル７１から加熱炉７０内に噴射される。これにより、加熱炉７０内での燃料の燃焼効率の向上を図っている。
【００４５】
ノズル７１に送られる空気４１及び燃料７２の各量や混合比をバルブ７３ｂ，７３ｃでそれぞれ調整してもよい。バルブ７３ｂ，７３ｃの開度は、温度検出調整器７３ａが検出した炭化器３０と粉末炭回収装置５０とを結ぶ配管１０１ｃ内の加熱気体の温度に応じて制御することができる。これにより、加熱炉７０内の燃焼を制御して、炭化器３０内での粉末原料の加熱温度（炭化温度）を調整することができる。
【００４６】
噴射された燃料は燃焼室７５内で燃焼し、発生した高温の燃焼ガスは加熱炉７０内を上方に流れ、煙突７４から大気中に放出される。炭化器３０は、この燃焼による火炎及び燃焼ガスによって加熱される。図１では、加熱炉７０の燃料として液体燃料を使用しているが、気体燃料や固体燃料を使用してもよい。
【００４７】
図３Ａは炭化器３０の上下方向と平行な中心軸を含む面に沿った断面図、図３Ｂは図３Ａの３Ｂ−３Ｂ線を含む水平面に沿った炭化器３０の断面図、図３Ｃは図３Ａの３Ｃ−３Ｃ線を含む水平面に沿った炭化器３０の断面図である。図３Ａ〜図３Ｃには、加熱炉７０の内壁面も併せて図示している。
【００４８】
炭化器３０は、いずれも円筒形状を有する外筒３１ａ及び内筒３１ｂを備え、これらが同軸に配されている。外筒３１ａと内筒３１ｂとの間の空間（以下、「内部空間」という）３９は、外筒３１ａ及び内筒３１ｂの上下端に設けられた封止板３３ａ，３３ｂによって密閉されている。封止板３３ａ，３３ｂは、中央が開口したドーナツ形状を有する。封止板３３ａ，３３ｂの外径はいずれも外筒３１ａの外径と略一致することが好ましい。一方、封止板３３ａ，３３ｂの内径は、その両方が内筒３１ｂの内径と略一致しても良いが、少なくとも一方（図３Ａでは下側に配される封止板３３ｂの内径）は内筒３１ｂの内径よりも小さいことが好ましい。内筒３１ｂ内を通過する燃焼ガスの流量を制限するためである。
【００４９】
外筒３１ａの外周面には上下方向に延びた複数の第１フィン３６が略等間隔に設けられており、内筒３１ｂの内周面には上下方向に延びた複数の第２フィン３７が略等間隔に設けられている。外筒３１ａの外周面には、更に、水平面と平行な複数の連結フィン３６ａが上下方向に略等間隔に設けられている。図３Ｂに示すように、連結フィン３６ａは複数の第１フィン３６を周方向に連結し、その外周端縁は略円形である。なお、第１フィン３６及び第２フィン３７は、例えば螺旋状であってもよく、あるいは水平面と平行な円板であってもよい。
【００５０】
加熱炉７０の内周面には、いずれも略円弧状（または略Ｃ字状）である複数の仕切板７６ａ及び複数の仕切板７６ｂが水平面と平行に設けられている。仕切板７６ａと仕切板７６ｂとは実質的に同一形状を有し、その中心角は１８０°よりやや大きい。図３Ａに示されているように、上下方向において、複数の連結フィン３６ａとほぼ同一位置に仕切板７６ａと仕切板７６ｂとが交互に配置されている。また、図３Ｂに示されているように、上方から見たとき、複数の仕切板７６ａは同一位置に配置されており、また、複数の仕切板７６ｂも同一位置に配置され、更に、仕切板７６ａと仕切板７６ｂとは炭化器３０に対して互いに反対側に、それぞれの周方向の端部が互いに重なり合うように配置されている。仕切板７６ａ，７６ｂの内周端縁と連結フィン３６ａの外周端縁とは、僅かに離間している。加熱炉７０の内周面に設けられる仕切板の形状は上記に限定されない。例えば略円弧状の仕切板の中心角は上記に限定されず、これより大きくても小さくてもよい。あるいは、連続する１つ又は複数の仕切板が加熱炉７０の内周面に螺旋状に（一条ネジ又は多条ネジのごとくに）設けられていても良い。
【００５１】
外筒３１ａの上端近傍には内部空間３９に連通した流入口３４が設けられており、外筒３１ａの下端近傍には内部空間３９に連通した流出口３５が設けられている。流入口３４は配管１０１ｂと接続され、流出口３５は配管１０１ｃと接続される（図１参照）。従って、炭化器３０の内部空間３９には、粉砕機２０で粉砕された原料（粉末原料）が加熱気体とともに、流入口３４から流入する。
【００５２】
流入口３４を通る面に沿った断面図を示した図３Ｂより理解できるように、流入口３４は、流入口３４を通って炭化器３０内に流入する粉末原料を含む加熱気体が外筒３１ａの内周面に沿って旋回するように設けられている。より詳細には、流入口３４は、円筒面である外筒３１ａの内周面の接線に沿って設けられている。
【００５３】
流出口３５を通る面に沿った断面図を示した図３Ｃより理解できるように、流出口３５は外筒３１ａの内周面に沿って旋回する粉末原料を含む加熱気体がスムーズに流出口３５を通って炭化器３０外に流出するように設けられている。より詳細には、流出口３５は、円筒面である外筒３１ａの内周面の接線に沿って設けられている。
【００５４】
外筒３１ａの内周面には、いずれも略円弧状（または略Ｃ字状）である複数の邪魔板３８ａ及び複数の邪魔板３８ｂが水平面と平行に（即ち周方向に）設けられている。邪魔板３８ａと邪魔板３８ｂとは実質的に同一形状を有し、その中心角は１８０°よりやや大きい。図３Ａに示されているように、邪魔板３８ａ，３８ｂは、その内周端縁がその外周端縁よりも下側に位置する傾斜曲面（即ち、円錐面の一部）を有しており、これにより粉末原料や炭化粉末がその上面に滞留するのを防いでいる。但し、本発明はこれに限定されず、邪魔板３８ａ，３８ｂが平面状であってもよい。複数の邪魔板３８ａは上下方向に等間隔で配置されており、また、複数の邪魔板３８ｂも上下方向に等間隔で配置されており、更に、邪魔板３８ａと邪魔板３８ｂとが上下方向に交互に配置されている。また、図３Ｂに示されているように、上方から見たとき、複数の邪魔板３８ａは同一位置に配置されており、また、複数の邪魔板３８ｂも同一位置に配置され、更に、邪魔板３８ａと邪魔板３８ｂとは内筒３１ｂに対して互いに反対側に、それぞれの周方向の端部が互いに重なり合うように配置されている。邪魔板３８ａ，３８ｂは、外筒３１ａの内周面に沿って加熱気体とともに旋回する粉末原料の上下方向における位置を規制する。本実施形態では、周方向の配置が異なる２種類の邪魔板３８ａ，３８ｂを用いたが、本発明はこれに限定されず、例えば中心角が１２０°よりやや大きい複数の略円弧状の邪魔板を、周方向における位置を３通りに変えて配置してもよい。あるいは、上記邪魔板３８ａ，３８ｂよりも中心角が大きな略円弧状の邪魔板や、ドーナツ状の円板の一部を切り欠いた邪魔板、切り欠きのないドーナツ状の邪魔板など用いることができる。更に、連続する１つ又は複数の邪魔板が外筒３１ａの内周面に螺旋状に（一条ネジ又は多条ネジのごとくに）設けられていても良い。いずれの場合であっても、邪魔板の内周端縁がその外周端縁よりも下側に位置するように傾斜していてもよく、あるいは、水平であってもよい。
【００５５】
加熱炉７０内において、炭化器３０の下方の燃焼室７５での燃焼によって発生した燃焼ガスは、外筒３１ａの外側及び内筒３１ｂの内側を通り上方へ移動する。第１フィン３６及び第２フィン３７は、燃焼ガスと炭化器３０の内部空間３９との間での熱交換を促進する。更に、外筒３１ａの外側を上昇する燃焼ガスは、仕切板７６ａ，７６ｂによってその流路をジグザグ状に変更されるので、高効率な熱交換が行われる。
【００５６】
図３Ａ〜図３Ｃに示した炭化器３０は一例であって、本発明はこれに限定されない。
【００５７】
例えば、図３Ａ〜図３Ｃに示した炭化器３０の外筒３１ａ及び内筒３１ｂはいずれも径が一定の円筒形状を有していたが、図３Ｄのように外筒３１ａが上側で径が大きく下側で径が小さな円錐面形状（テーパ形状）を有していてもよく、図３Ｅのように内筒３１ｂが上側で径が小さく下側で径が大きな円錐面形状（テーパ形状）を有していてもよく、更に、図３Ｆのように外筒３１ａが上側で径が大きく下側で径が小さな円錐面形状（テーパ形状）を有し且つ内筒３１ｂが上側で径が小さく下側で径が大きな円錐面形状（テーパ形状）を有していてもよい。図３Ｄ〜図３Ｆにおいて図３Ａに示した部材と同一の部材には同一の符号を付している。仕切板７６ａ，７６ｂ及び加熱炉７０の内壁面の図示は省略している。
【００５８】
また、図３Ａ〜図３Ｆに示した炭化器３０では、粉末原料は加熱気体とともに、上端近傍の流入口３４から流入し内部空間３９を旋回しながら下降し下端近傍の流出口３５から流出するが、下端近傍に流入口３４を設け、上端近傍に流出口３５を設けて、粉末原料が加熱気体とともに、内部空間３９を旋回しながら上昇させてもよい。
【００５９】
更に、炭化器３０は、図３Ｇに示すように、外筒３１ａと内筒３１ｂとの間に中間筒３１ｃを設けた三重筒構造を有していてもよい。中間筒３１ｃの内周面には、外筒３１ａの内周面に設けられた邪魔板３８ａ，３８ｂと同様の構成を有する邪魔板３８ｃ，３８ｄが設けられることが好ましい。流入口３４は、内筒３１ｂと中間筒３１ｃとの間の内部空間３９ａの下端近傍に設けられており、流出口３５は中間筒３１ｃと外筒３１ａとの間の内部空間３９ｂの下端近傍に設けられている。粉末原料は加熱気体とともに、流入口３４から流入し内部空間３９ａを旋回しながら上昇し、次いで、内部空間３９ｂを旋回しながら下降して流出口３５から流出する。図３Ｇにおいて図３Ａに示した部材と同一の部材には同一の符号を付している。仕切板７６ａ，７６ｂ及び加熱炉７０の内壁面の図示は省略している。
【００６０】
炭化器３０は、上述した構成に限定されず、加熱気体によって搬送される粉末原料を加熱炉７０内の燃焼によって発生する熱で加熱し炭化させ粉末炭を生成することができればよい。例えば、加熱気体が流れるチューブをコイル状等に屈曲させ、外周面にフィンを設けたもの等を使用することができる。
【００６１】
図１に戻り、粉末炭回収装置５０は、炭化器３０で生成された粉末炭を加熱気体から分離し回収する。粉末炭回収装置５０の一例を図４に示す。配管１０１ｅは第１サイクロン５１に接続され、第１サイクロン５１の流出口は配管５９を介して一対の第２サイクロン５２ａ，５２ｂに接続され、一対の第２サイクロン５２ａ，５２ｂの流出口は配管１０１ｄに接続されている。第１サイクロン５１で遠心分離された粉末炭は受け器５３ａに一時的に貯留され、ロータリバルブ５３ｂを通じて第１製品ホッパ５３ｃに落下し回収される。また、第２サイクロン５２ａ，５２ｂで遠心分離された粉末炭は第２製品ホッパ５４ａ，５４ｂに落下し回収される。
【００６２】
図４の粉末炭回収装置５０では、サイクロンを直列に２段に繋ぎ、更に後段は２つのサイクロンを並列に配置したマルチサイクロンとしたが、本発明はこれに限定されない。例えばサイクロンの配置を１段のみとしてもよく、あるいはサイクロンを直列に３段以上に繋いでもよい。また、各段を、１つのみのサイクロンで構成してもよく、あるいは並列に繋いだ複数のサイクロンで構成してもよい。更に、バグフィルタなどを併用してもよい。また、粉末炭を捕集することができれば、粉末炭回収装置５０をサイクロン以外の装置で構成してもよい。
【００６３】
図４に示すように、配管１０１ｄに配管８１を介して精油回収装置８０が接続されている。精油回収装置８０は、粉末炭が回収された後の加熱気体に含まれる気化した精油を液化して回収するためのものである。この精油回収装置８０は、配管８１を通じて送られた加熱気体を冷却水８２ａによって冷却するための凝縮器８２と、凝縮器８２によって液化された精油を貯留するための精油タンク８３とを備える。配管１０１ｄには圧力検出調整器８４ａが設けられている。循環路１０１内の圧力は、例えば、原料を加熱し乾燥し炭化させることによって原料からガスが発生することにより、あるいは、後述するバルブ１００ａから気体１００を導入することにより、上昇する。圧力検出調整器８４ａは配管１０１ｄ内の圧力（即ち、循環路１０１内の圧力）をモニターし、配管１０１ｄ内の圧力が所定値に維持されるように、配管８１に設けられたバルブ８４ｂの開度を調整する。バルブ８４ｂの開度に応じて配管８１を介して精油回収装置８０に精油を含む加熱気体が送られる。精油回収装置８０によって回収できなかった、加熱気体に残存する精油は、加熱気体とともに送風ファン８９ｂによって配管８９ａ、ノズル８９ｃを通じて加熱炉７０内に送られ燃焼される（図１参照）。凝縮器８２を通過した後の冷却水８２ａは、系外に排出してもよい。但し、加熱気体として過熱蒸気を使用する場合には、加熱炉７０内で加熱して過熱蒸気として循環路１０１に導入してもよい。図４では凝縮器８２で加熱気体を冷却するための冷却媒体として冷却水８２ａを用いたが、冷却媒体はこれに限定されず、例えば空気を用いることもできる。
【００６４】
加熱気体が過熱蒸気である場合、図４に示す精油回収装置８０において過熱蒸気を凝縮器８２で冷却すると、精油のみならず過熱蒸気も液化してしまう。これに対して、加熱気体が過熱蒸気以外の気体（例えば窒素ガス）である場合には、加熱気体が液化する可能性を考慮する必要がない。加熱気体として過熱蒸気以外の気体を用いる場合に好適な精油回収装置８０の構成例を図５に示す。図５では、図４と同一の構成要素には同一の符号を付している。図５に示すように、配管１０１ｄ上に凝縮器８２が直接設けられている。凝縮器８２の冷却媒体としては、冷却空気８２ｂが好ましい。粉末炭回収装置５０を通過した加熱気体は全て凝縮器８２に送られ冷却される。したがって、原料の乾燥や炭化の過程で発生した、加熱気体に含まれる精油ガスのほぼ全てを凝縮器８２で液化して回収することができる。よって、これらのガス成分は循環路１０１を更に循環して、例えば炭化器３０で再加熱されることはない。その結果、図４の場合に比べて、より高品質でより多くの精油を回収することができる。
【００６５】
凝縮器８２より下流の配管１０１ｄに圧力検出調整器８５ａを設けることが好ましい。圧力検出調整器８５ａは、配管１０１ｄ内の圧力をモニターし、配管１０１ｄ内の圧力が所定値に保たれるようにバルブ８５ｂの開度を調整する。バルブ８５ｂの開度に応じて精油を含む加熱気体が配管８９ａ、ノズル８９ｃを通じて加熱炉７０内に送られ燃焼される。循環路１０１内の圧力は、例えば、原料を加熱し乾燥し炭化させることによって原料からガスが発生することにより、あるいは、後述するバルブ１００ａから気体１００を導入することにより、上昇する。圧力検出調整器８５ａは、配管１０１ｄ内の圧力（即ち、循環路１０１内の圧力）を、バルブ８５ｂの開度を調整することで調整し所定値に維持する。
【００６６】
また、凝縮器８２より下流の配管１０１ｄ内の温度を調整するために、当該温度を温度検出調整器８６ａでモニタしてバルブ８６ｂの開度を調整して、凝縮器８２を通過する冷却空気８２ｂの流量を調整してもよい。凝縮器８２より下流の配管１０１ｄ内の温度は、圧力検出調整器８５ａによって維持された所定圧力での精油の飽和蒸気温度以下となるように制御することが好ましい。これにより、凝縮器８２で加熱気体に含まれる精油のほぼ全量を回収することができる。
【００６７】
精油回収装置８０の構成は、加熱気体に含まれる精油の少なくとも一部を回収することができれば、図４、図５に限定されない。
【００６８】
精油回収装置８０を省略することも可能である。但し、循環路１０１内の圧力を所定値に維持するために、原料の乾燥や炭化の過程で発生したガスや後述するバルブ１００ａから導入された気体１００を循環路１０１外に放出することが望ましい。このため、例えば、図４において、バルブ８４ｂが設けられた配管８１を凝縮器８２を介さずに直接送風ファン８９ｂの流入口に接続することができる。
【００６９】
図１に戻り、粉末炭が回収された加熱気体は、予熱器６０により所望する温度に加熱される。予熱器６０の構成は特に制限はなく、例えば多数のフィンが設けられた熱交換器を使用することができる。本実施の形態では予熱器６０は加熱炉７０内に設置されているが、予熱器６０を加熱炉７０以外の熱源により加熱してもよい。
【００７０】
配管１０１ｄと配管１０１ａとを、予熱器６０を通過しないバイパス配管１０３によって繋いでもよい。この場合、バイパス配管１０３と配管１０１ａとの接続点と原料導入点Ｐ１０との間の配管１０１ａの部分に温度検出調整器６１ａを設け、配管１０１ａ内の加熱気体の温度を所定値に維持することが好ましい。温度検出調整器６１ａで検出した温度に応じてバイパス配管１０３に設けられたバルブ６１ｂの開度を調整することで、原料導入点Ｐ１０での加熱気体の温度を適切に維持することができる。なお、温度検出調整器６１ａの設置位置は上記に限定されず、例えば原料導入点Ｐ１０と粉砕機２０との間の配管１０１ａの部分に設けてもよく、あるいは、配管１０１ｂに設けてもよい。
【００７１】
循環路１０１を循環する加熱気体となる気体１００は、バルブ１００ａを介して循環路１０１に導入される。気体１００が導入される循環路１０１上の位置は特に制限はない。導入される気体１００の温度が低い場合は、図１に示されているように、予熱器６０より上流に位置する配管１０１ｄに気体１００を導入することが好ましい。気体１００は、循環路１０１に導入される前に、所定温度に加熱されていることが好ましい。この加熱は、例えば加熱炉７０にボイラー（加熱気体が過熱蒸気の場合）又は予熱器（加熱気体が過熱蒸気以外の場合）を設置して、気体１００をこれに予め通過させることにより行うことができる。
【００７２】
図１において、循環ファン１０２の位置は、配管１０１ｄ上である必要はない。例えば、粉末炭回収装置５０内（例えば図４の配管５９上）に設けてもよい。あるいは、配管１０１ｄ及び配管５９など、異なる位置に複数台設けてもよい。循環ファン１０２は、風量を調整できるようにインバータモータ駆動が好ましい。
【００７３】
以上のように構成された本実施の形態１に係る装置１を用いた粉末炭の製造方法の一例を以下に説明する。但し、本発明の粉末炭の製造方法は以下の例に限定されない。
【００７４】
最初に、バルブ８４ｂ（図４参照）又はバルブ８５ｂ（図５参照）を開き、バルブ１００ａを開いて気体１００を循環路１０１に導入する。これと並行して、循環路１０１に設けられた排気弁（図示せず）を開く。循環路１０１内の気体が気体１００に置換された後、当該排気弁を閉じる。気体１００としては、例えば蒸気（過熱蒸気を含む）や低酸素ガスを用いることができる。
【００７５】
次いで、循環ファン１０２を駆動し、粉砕機２０を駆動し羽根車２７を回転させて、気体１００を循環路１０１内に循環させる。そして、燃焼空気ファン４２を駆動し、加熱炉７０のパイロットバーナー（図示せず）を点火し、バルブ７３ｂ，７３ｃを開き、ノズル７１から空気混合燃料を燃焼室７５内に噴射し、燃料を燃焼させる。これにより、循環路１０１を循環する気体１００は、予熱器６０及び炭化器３０で加熱され加熱気体となる。加熱気体の温度は、温度検出調整器６１ａにより検出される温度で例えば約２５０℃である。
【００７６】
循環路１０１を循環する加熱気体が所定温度に達した後、定量供給装置１２を駆動してホッパー１１に貯留されていた原料を原料導入点Ｐ１０を通じて配管１０１ａに導入する。
【００７７】
原料は、加熱気体によって加熱され且つ乾燥されながら配管１０１ａ内を移動し、粉砕機２０に搬送される。
【００７８】
粉砕機２０では、原料は、スクリーン２４で囲まれた空間内で、スクリーン２４の開孔２４ａを通過できる大きさになるまで粉砕される。原料が粉砕されると、その表面積は拡大し、加熱気体との接触面積が拡大する。粉砕前に原料内に存在していた水分は、粉砕によって表面に露出し表面水となるため、原料の乾燥は急速に進行する。
【００７９】
スクリーン２４の開孔２４ａを通過した、粉末状に粉砕され且つ乾燥された原料（粉末原料）は、循環ファン１０２及び粉砕機２０の送風機能によって加熱気体とともに粉砕機２０から吐出される。
【００８０】
粉末原料の大きさは特に限定されないが、例えばその平均粒径が５００μｍ以下、更には１００μｍ以下が好ましい。粉末原料の平均粒径は、例えば、試料をエタノール中に分散させ、マイクロトラックにより測定することができる。粉末原料の粒径が大きすぎると、高品質且つ均一な炭化粉末を短時間で得ることが困難となる。
【００８１】
粉末原料は、配管１０１ｂを介して炭化器３０に搬送される。ここでは、図３Ａ〜図３Ｃに示した炭化器３０を用いた場合を説明する。加熱気体によって搬送された粉末原料は、炭化器３０の上端近傍に設けられた流入口３４から炭化器３０内に流入し、外筒３１ａと内筒３１ｂとの間の内部空間３９内を旋回する。このとき、加熱気体に比べて質量の大きな粉末原料は旋回によってより大きな遠心力を受け、外筒３１ａの内周面に沿って旋回する。粉末原料の旋回速度は粉末原料と外筒３１ａの内周面との摩擦抵抗により抑制され、また、粉末原料の下降は外筒３１ａの内周面に設けられた複数の邪魔板３８ａ，３８ｂによって制限されるので、炭化器３０内での粉末原料の滞留時間が長くなる。粉末原料は、このように炭化器３０内で旋回しながら徐々に下降する過程で加熱され、炭化される。炭化器３０の温度は、上部より燃焼室７５に近い下部の方が高いので、粉末原料が下降するにしたがってその炭化が促進される。
【００８２】
なお、流入口３４が炭化器３０の下端近傍に設けられ、流出口３５が炭化器３０の上端近傍に設けられている場合、流入口３４から流入した直後の粉末原料は重く且つ大きいため、重力と、粉末原料と外筒３１ａの内周面との摩擦抵抗と、外筒３１ａの内周面に設けられた複数の邪魔板３８ａ，３８ｂとによって上昇が制限され、内部空間３９の下端近傍に旋回しながら滞留する。粉末原料は、その炭化が進行するにしたがって、質量が減少し、また、小さくなる。その結果、加熱気体に乗って上昇し、流出口３５から流出する。
【００８３】
炭化器３０内の温度は、炭化器３０の流出口３５の近傍に設けられた温度検出調整器７３ａで検出され、加熱炉７０の下部に設けられたノズル７１に供給される燃料７２の量をバルブ７３ｂの開度を調整することで制御することができる。炭化器３０内の温度を適切に設定することで所望する粉末原料の炭化物（粉末炭）を得ることができる。一般的には、炭化器３０内の温度は、原料の種類などにもよるが２８０〜６００℃（好ましくは３００〜４５０℃）に設定される。６００〜９００℃（好ましくは６００〜７００℃）に設定すると、炭化器３０内で粉末原料をガス賦活して活性炭を得ることができる。
【００８４】
粉末炭を含む加熱気体は、流出口３５から炭化器３０を出て配管１０１ｃを通って粉末炭回収装置５０に導入される。必要に応じて、配管１０１ｃ上に冷却器を設置して、炭化器３０で加熱された粉末炭を含む加熱気体を冷却（例えば４００〜４５０℃程度に）してもよい。冷却器の構成は特に制限はなく、例えば公知の空冷式の冷却器を用いることができる。
【００８５】
粉末炭回収装置５０では、比較的大きな（例えば粒径が１０μｍ以上）粉末炭が第１サイクロン５１にて遠心分離され捕捉され、製品として第１製品ホッパ５３ｃに貯留される。第１サイクロン５１で遠心分離されなかった微細な（例えば粒径が１０μｍ未満）粉末炭は、第２サイクロン５２ａ，５２ｂにて遠心分離され捕捉されて、製品として第２製品ホッパ５４ａ，５４ｂに貯留される。
【００８６】
循環路１０１内の圧力は、原料の乾燥による水蒸気の発生、炭化や賦活による原料中のガスの放出や分解ガスの発生などにより上昇する。
【００８７】
図４に示す精油回収装置８０を用いる場合には、圧力検出調整器８４ａで配管１０１ｄ内の圧力をモニターし、圧力が所定値に維持されるようにバルブ８４ｂの開度を調整する。配管１０１ｄ内の加熱気体の一部は配管８１を介して精油回収装置８０に送られる。精油回収装置８０に送られた加熱気体は凝縮器８２で冷却され、加熱気体中の精油が液化され精油タンク８３に回収される。凝縮器８２で凝縮されないガス成分（例えば、酸化炭素ガス、水素ガス等）は、配管８９ａを介して加熱炉７０に送られて燃焼され、煙突７４から放出される。
【００８８】
図５に示す精油回収装置８０を用いる場合には、粉末炭回収装置５０を通過した加熱気体は全て凝縮器８２に送られる。この場合は、圧力検出調整器８５ａで配管１０１ｄ内の圧力をモニターし、圧力が所定値に維持されるようにバルブ８５ｂの開度を調整する。配管１０１ｄ内の加熱気体の一部は配管８９ａを介して加熱炉７０に送られ燃焼され、煙突７４から放出される。
【００８９】
精油回収装置８０を用いない場合には、例えば図４において、バルブ８４ｂが設けられた配管８１を凝縮器８２を介さずに直接送風ファン８９ｂの流入口に接続することができる。圧力検出調整器８４ａで配管１０１ｄ内の圧力をモニターし、圧力が所定値に維持されるようにバルブ８４ｂの開度を調整する。配管１０１ｄ内の加熱気体の一部は、配管８１、送風ファン８９ｂ、配管８９ａを順に介して加熱炉７０に送られ燃焼され、煙突７４から放出される。
【００９０】
粉末炭が回収され、必要に応じて精油が回収された後の加熱気体は、循環ファン１０２により加熱炉７０内の予熱器６０に送られて加熱昇温され、原料導入点Ｐ１０にて新たに供給された原料を加熱し乾燥させながら粉砕機２０に搬送する。以下、上記と同様の工程が繰り返される。
【００９１】
循環路１０１内を循環する加熱気体の温度は、温度検出調整器６１ａ，７３ａでモニターされる。温度検出調整器６１ａで検出した温度に応じてバルブ６１ｂの開度を調整しバイパス配管１０３を通過する加熱気体の量を制御する。また、温度検出調整器７３ａで検出した温度に応じてバルブ７３ｂ，７３ｃの開度を調整し加熱炉７０内の燃焼を制御する。このようにして、循環路１０１内を循環する加熱気体を所望する温度に制御することができる。
【００９２】
以上のように、本実施の形態１によれば、原料を粉砕機２０で粉砕し乾燥させて粉末原料を得た後、この粉末原料を炭化器３０で炭化させる。原料は粉末状で乾燥され炭化されるため、高品質且つ均一な粉末炭を短時間で得ることができる。従来のように原料を適当な大きさに切断したりチップ化したりした後乾燥し炭化した場合や、含水率が高く塊状の原料をそのまま乾燥し炭化した場合に比べて、極めて短時間に均一な炭化物を得ることができる。
【００９３】
しかも、加熱気体が循環する循環路１０１に沿って原料を搬送しながら、原料の加熱、乾燥、炭化、粉末炭の回収を行うので、原料を連続的に導入すれば、粉末炭を連続的に効率よく製造することができる。
【００９４】
また、原料の加熱、乾燥、炭化は外界と遮断された密閉系内で行われるので、大気中の酸素の影響を受けない。したがって、燃焼による悪臭、煙、灰分ダストなどの発生や、酸化による品質の劣化を抑えることができる。また、爆発の心配もない。
【００９５】
更に、高温に曝される炭化器３０が粉砕機２０や粉末炭回収装置５０等と分離されているために、粉砕機２０や粉末炭回収装置５０等の設計温度を炭化器３０のそれより低くすることができる。したがって、粉砕機２０や粉末炭回収装置５０等の構造を簡単化することができ、装置全体のコストを低減することができる。また、炭化器３０以外の装置を炭化温度と同程度の高温に維持する必要はないので、熱損失を少なくし、エネルギーコストを低減できる。
【００９６】
精油回収装置８０を用いることにより、原料の乾燥や炭化によって発生したガスの少なくとも一部を精油として回収することができる。精油として回収されなかったガスを、加熱炉に送り燃焼させれば、有害なガスや異臭の発生を更に低減することができる。
【００９７】
本実施の形態１では、加熱炉７０は縦型であったが、加熱炉の構成はこれに限定されず、例えば横型の加熱炉を用いても良い。
【００９８】
（実施の形態２）
図６は、本発明の実施の形態２に係る粉末炭の製造装置２の全体構成の概略を示した図である。図６において図１と同一の部材には同一の符号を付しており、それらについての詳細な説明を省略する。以下、本実施の形態２を実施の形態１と相違する点を中心に説明する。
【００９９】
本実施の形態２の粉末炭回収装置２は、加熱気体の循環路１０１上に容器９０を備えている。
【０１００】
図７Ａは容器９０の上下方向と平行な中心軸を含む面に沿った断面図、図７Ｂは図７Ａの７Ｂ−７Ｂ線を含む水平面に沿った容器９０の断面図、図７Ｃは図７Ａの７Ｃ−７Ｃ線を含む水平面に沿った容器９０の断面図である。
【０１０１】
容器９０は、略円筒面である内周面を有する容器本体９１と、容器本体９１の下端に接続された、略円錐面である内周面を有する下側カップ９２と、容器本体９１の上端に接続された、略円錐面である内周面を有する上側カップ９３とを備えている。容器本体９１には、第１導入口９４ａ及び第２導入口９４ｂが形成されている。下側カップ９２の頂部には第１導出口９５ａが形成されており、上側カップ９３の頂部には第２導出口９５ｂが形成されている。容器本体９１の内周面上であって、第２導入口９４ｂと上側カップ９３との間に、中央が開口したドーナツ状の分別板９６が設けられている。
【０１０２】
第１導入口９４ａを通る面に沿った断面図を示した図７Ｂより理解できるように、第１導入口９４ａは、第１導入口９４ａを通って容器９０内に流入する加熱気体が容器本体９１の内周面に沿って旋回するように設けられている。より詳細には、第１導入口９４ａは、円筒面である容器本体９１の内周面の接線に沿って設けられている。
【０１０３】
第２導入口９４ｂを通る面に沿った断面図を示した図７Ｃより理解できるように、第２導入口９４ｂも、第２導入口９４ｂを通って容器９０内に流入する加熱気体が容器本体９１の内周面に沿って旋回するように設けられている。より詳細には、第２導入口９４ｂは、円筒面である容器本体９１の内周面の接線に沿って設けられている。
【０１０４】
図６に示されているように、容器９０の第１導出口９５ａと粉砕機２０の吸引口２２（図２Ｂ参照）とは管路１０６ａで接続され、容器９０の第２導入口９４ｂと粉砕機２０の吐出口２３（図２Ｂ参照）とは管路１０６ｂで接続されている。
【０１０５】
配管１０１ａの下流側端は分岐部Ｄ１にて第１配管１０４ａと第２配管１０４ｂとに分岐している。第１配管１０４ａは、分岐部Ｄ１と容器９０の第１導入口９４ａとを接続しており、第１配管１０４ａには、分岐部Ｄ１側から、第１バルブ１０５ａ、原料導入装置１０からの原料が導入される地点である原料導入点Ｐ１０が設けられている。第２配管１０４ｂは、分岐部Ｄ１と管路１０６ａとを接続しており、第２配管１０４ｂには第２バルブ１０５ｂが設けられている。
【０１０６】
容器９０の第２導出口９５ｂには配管１０１ｂが接続されている。実施の形態１に示した粉末炭の製造装置１と異なり、本実施の形態２では、温度検出調整器６１ａは配管１０１ｂに設けられている。但し、温度検出調整器６１ａを、実施の形態１に示した粉末炭の製造装置１と同様に、配管１０１ａに設けても良い。あるいは、温度検出調整器６１ａを、第１配管１０４ａ、管路１０６ａ、管路１０６ｂのいずれかに設けても良い。
【０１０７】
上述したように、粉砕機２０は、送風機能を有しているので、容器９０、第１導出口９５ａ、管路１０６ａ、粉砕機２０、管路１０６ｂ、第２導入口９４ｂを加熱気体が順に循環する循環路が形成される。この粉砕機２０と容器９０との間の循環路をサブ循環路１１０と呼ぶ。サブ循環路１１０の少なくとも一部が循環路１０１を構成していてもよい。サブ循環路１１０に沿って第２導入口９４ｂから容器９０内に流入した加熱気体の一部は、上方に流れ、第２導出口９５ｂを通って配管１０１ｂを介して炭化器３０へ向かい、循環路１０１を循環する。サブ循環路１１０に沿って第２導入口９４ｂから容器９０内に流入した加熱気体の残りは、下方に流れ、第１導出口９５ａを通って管路１０６ａを介して粉砕機２０へ向かい、サブ循環路１１０を再循環する。
【０１０８】
第２配管１０４ｂに設けられた第２バルブ１０５ｂが閉じられた状態では、循環路１０１を循環する加熱気体は、配管１０１ａから第１配管１０４ａ及び第１導入口９４ａを通って容器９０内に流入する。第１導入口９４ａから容器９０内に流入した加熱気体の一部は、上方に流れ、第２導出口９５ｂを通って配管１０１ｂを介して炭化器３０へ向かい、循環路１０１を循環する。第１導入口９４ａから容器９０内に流入した加熱気体の残りは、下方に流れ、第１導出口９５ａを通って管路１０６ａを介して粉砕機２０へ向かい、サブ循環路１１０を循環する。
【０１０９】
第２配管１０４ｂに設けられた第２バルブ１０５ｂが開かれた状態では、循環路１０１を循環する加熱気体は、分岐部Ｄ１で第１配管１０４ａを流れる加熱気体と第２配管１０４ｂを流れる加熱気体とに分岐される。第１配管１０４ａを流れる加熱気体は、第１導入口９４ａから容器９０内に流入し、上述したように、その一部は上方に流れ炭化器３０へ向かい、残りは下方に流れ粉砕機２０へ向かう。第２配管１０４ｂを流れる加熱気体は、粉砕機２０を通過し、第２導入口９４ｂから容器９０内に流入し、上述したように、その一部は上方に流れ炭化器３０へ向かい、残りは下方に流れ粉砕機２０へ向かう。
【０１１０】
循環路１０１を循環する加熱気体の少なくとも一部とサブ循環路１１０を循環する加熱気体の少なくとも一部とは、少なくとも容器９０内において相互に入れ替わることが可能である。
【０１１１】
第１導入口９４ａ及び第２導入口９４ｂは、上述したように容器本体９１の内周面の接線に沿って設けられているので、容器９０内には加熱気体の旋回流が形成される。第１導入口９４ａと第１導出口９５ａとの間の領域には、加熱気体が旋回しながら下向きに移動する第１旋回流９７ａが形成され、第２導入口９４ｂと第２導出口９５ｂとの間の領域には、加熱気体が旋回しながら上向きに移動する第２旋回流９７ｂが形成される。第１導入口９４ａと第２導入口９４ｂとの間の領域に形成される加熱気体の旋回流が上下方向のいずれに移動するかは、第１導入口９４ａ及び第２導入口９４ｂのそれぞれから容器９０に流入する加熱気体の流量に依存する。第１導入口９４ａ及び第２導入口９４ｂのそれぞれから流入する加熱気体の流量の大小に特に制限はないが、一般には、第２導入口９４ｂから流入する加熱気体の流量は、第１導入口９４ａから流入する加熱気体の流量より大きいことが好ましい。
【０１１２】
図６では１台の粉砕機２０のみが図示されているが、２台以上の粉砕機を用いることもできる。２台以上の粉砕機を直列に連結する場合には、上流側の粉砕機で粗粉砕し、下流側の粉砕機で微粉砕するなど、上流側から下流側に向かって徐々に粉砕径が小さくなるように２台以上の粉砕機を配置するのが好ましい。また、２台以上の粉砕機を並列に接続する場合には、粉砕機と同数の管路１０６ａ，１０６ｂを設け、管路１０３ａと管路１０６ｂとの間にそれぞれ粉砕機を設けることができる。
【０１１３】
容器９０を加熱炉７０内に設置することもできる。この場合、加熱炉７０は炭化器３０よりも温度が低い場所に配置されることが好ましい。容器９０を加熱炉７０内に設置することにより、容器９０の外周面から外界への放熱によるエネルギー損失を低減することができる。また、容器９０の内周面は高温に保たれるので、原料の乾燥が促進される。
【０１１４】
以上のように構成された本実施の形態２に係る装置２を用いた粉末炭の製造方法の一例を以下に説明する。但し、本発明の粉末炭の製造方法は以下の例に限定されない。
【０１１５】
最初に、第１配管１０４ａに設けられた第１バルブ１０５ａを開き、第２配管１０４ｂに設けられた第２バルブ１０５ｂを閉じる。次いで、バルブ８４ｂ（図４参照）又はバルブ８５ｂ（図５参照）を開き、バルブ１００ａを開いて気体１００を循環路１０１に導入する。これと並行して、循環路１０１に設けられた排気弁（図示せず）を開く。循環路１０１内の気体が気体１００に置換された後、当該排気弁を閉じる。気体１００としては、例えば蒸気（過熱蒸気を含む）や低酸素ガスを用いることができる。
【０１１６】
次いで、循環ファン１０２を駆動し、粉砕機２０を駆動し羽根車２７を回転させて，気体１００を循環路１０１及びサブ循環路１１０内に循環させる。そして、燃焼空気ファン４２を駆動し、加熱炉７０のパイロットバーナー（図示せず）を点火し、バルブ７３ｂ，７３ｃを開き、ノズル７１から空気混合燃料を燃焼室７５内に噴射し、燃料を燃焼させる。これにより、循環路１０１及びサブ循環路１１０を循環する気体１００は、予熱器６０及び炭化器３０で加熱され加熱気体となる。加熱気体の温度は、温度検出調整器６１ａにより検出される温度で例えば約１８０℃である。
【０１１７】
循環路１０１及びサブ循環路１１０を循環する加熱気体が所定温度に達した後、定量供給装置１２を駆動してホッパー１１に貯留されていた原料を原料導入点Ｐ１０を通じて第１配管１０４ａに導入する。
【０１１８】
原料は、加熱気体によって第１配管１０４ａ内を移動し、第１導入口９４ａから容器９０内に流入する。流入した原料は、大きく且つ多くの水分を含んでいるために重く、下向きに移動する第１旋回流９７ａによって旋回しながら下方に移動し、第１導出口９５ａ、管路１０６ａを通り、粉砕機２０に搬送される。原料は、原料導入点Ｐ１０から粉砕機２０に至るまでの間、加熱気体によって加熱され且つ乾燥されながら移動する。
【０１１９】
粉砕機２０では、原料は、スクリーン２４で囲まれた空間内で、スクリーン２４の開孔２４ａを通過できる大きさになるまで一次粉砕される。原料が粉砕されると、その表面積は拡大し、加熱気体との接触面積が拡大する。粉砕前に原料内に存在していた水分は、粉砕によって表面に露出し表面水となるため、原料の乾燥は急速に進行する。
【０１２０】
スクリーン２４の開孔２４ａを通過した、粉砕され且つ乾燥された原料は、粉砕機２０の送風機能によって加熱気体とともに粉砕機２０から吐出され、管路１０６ｂ内を移動し、第２導入口９４ｂから容器９０内に再流入する。
【０１２１】
第２導入口９４ｂから容器９０内に再流入した原料は、容器９０内の旋回流により旋回する。
【０１２２】
再流入した原料のうち比較的大きな原料は、依然として多くの水分を含み塊状をなしており重い。したがって、このような原料は、下降して、下向きに移動する第１旋回流９７ａによって旋回しながら下方に移動し、第１導出口９５ａ、管路１０６ａを通り、再度粉砕機２０に搬送され、更に小さく粉砕され乾燥される。このように、容器９０と粉砕機２０との間のサブ循環路１１０を原料が加熱気体に搬送されながら循環することで、原料の粉砕と乾燥が進行する。
【０１２３】
第２導入口９４ｂから容器９０内に再流入した原料のうち、十分に細かく粉砕された粉末原料は軽いので、上向きに移動する第２旋回流９７ｂによって旋回しながら上方に移動する。
【０１２４】
旋回する粉末原料には遠心力が作用する。乾燥が不十分な粉末原料は、受ける遠心力が大きいので、容器本体９１の内周面に沿って旋回する。したがって、分別板９６によって上昇が制限され、容器９０内で旋回を続ける。粉末原料は、容器９０内で旋回し続けることにより、乾燥が進行し、軽くなる。そして、十分に乾燥された粉末原料のみが加熱気体流に乗って分別板９６の開口を通過して、更に上昇して第２導出口９５ｂを通過して配管１０１ｂを介して炭化器３０に搬送される。
【０１２５】
炭化器３０以降の工程は実施の形態１の製造装置１と同じであるので、説明を省略する。
【０１２６】
以上のように、本実施の形態２によれば、加熱気体の循環路１０１上に容器９０を設け、容器９０と粉砕機２０との間にサブ循環路１１０を形成したことにより、原料は、サブ循環路１１０を循環することで乾燥及び粉砕を繰り返し受ける。そして、容器９０内の旋回流によって原料をサイズや乾燥の程度によって分級し、小さく且つ乾燥された粉末原料のみが炭化器３０に搬送され炭化される。原料が水分を多く含む場合であっても、容器９０の分級機能により小さく且つ乾燥された粉末原料になるまでは炭化器３０に導入されることはない。したがって、より高品質且つより均一な粉末炭を安定して得ることができる。
【０１２７】
また、本実施の形態２では、原料が水分を多く含む（例えば水分率が５０％以上）場合や粘着性を有する場合であっても、原料導入点Ｐ１０を通じて導入された原料は、最初に容器９０に送られるので、粉砕機２０に導入される前に、ある程度乾燥される。また、容器９０内では、既に存在するある程度粉砕及び乾燥が進行した原料と混合されるので、粉砕機２０に導入される原料の平均水分率は更に低くなる。したがって、水分を多く含む原料や粘着性を有する原料が粉砕機２０のスクリーン２４や羽根車２７などに付着することによって、粉砕機２０の送風機能や粉砕機能が低下したり、粉砕機２０が閉塞したりするのを防止することができる。汚泥のように含水率が高く且つ粘着性の強い原料を用いる場合には、廃棄木材、稲藁、茶殻等の廃棄原料を混合することが好ましい。このような廃棄原料を混合することにより、汚泥は分塊されやすくなり、また、装置内面への原料の付着が廃棄原料の掻き取り（スクリーニング）作用により低減されるからである。
【０１２８】
本実施の形態２では、温度検出調整器６１ａの設定温度を高くして、サブ循環路１１０内で一部の粉末原料の炭化を進行させてもよい。
【０１２９】
上述した本実施の形態２は一例に過ぎず、本発明はこれに限定されない。
【０１３０】
上記の製造方法では、第２配管１０４ｂに設けられた第２バルブ１０５ｂを閉じていたが、第２バルブ１０５ｂを開いてもよい。これにより、配管１０１ａからの加熱気体の一部が容器９０を通過せずに粉砕機２０に送られる。したがって、粉砕機２０内の温度が上昇するので、粉砕機２０内で粉砕された原料が乾燥されやすくなる。その結果、水分を多く含む原料や粘着性を有する原料が粉砕機２０のスクリーン２４や羽根車２７などに付着することによって、粉砕機２０の送風機能や粉砕機能が低下したり、粉砕機２０が閉塞したりするのを防止することができる。
【０１３１】
第２配管１０４ｂを省略しても良い。
【０１３２】
容器９０の長手方向において、第１導入口９４ａを、第２導入口９４ｂよりも第２導出口９５ｂ側に配置しても良く、第１導入口９４ａと第２導入口９４ｂとをほぼ同じ位置に配置しても良い。
【０１３３】
分別板９６の形状は、中央に開口を有していればよく、図７Ａのように円錐面形状を有している必要はない。容器９０内に設けられる分別板９６の数は１つに限られず、２つ以上であってもよい。また、分別板９６を省略してもよい。
【０１３４】
下側カップ９２の内周面のテーパ角度は自由に設定することができる。下側カップ９２の内周面のテーパ角度を大きくすると、未乾燥の原料を下側カップ９２の内周面上に滞留させてある程度乾燥させることができるので、水分を多く含む原料や粘着性を有する原料が粉砕機２０に流入することによって、粉砕機２０の送風機能や粉砕機能が低下したり、粉砕機２０が閉塞したりするのを防止することができる。
【０１３５】
原料導入装置１０からの原料が導入される地点である原料導入点Ｐ１０を、第２配管１０４ｂ上に設けてもよい。この場合、原料導入点Ｐ１０で第２配管１０４ｂに導入された原料は、加熱気体により加熱し乾燥されながら、最初に容器９０ではなく、粉砕機２０に送られる。この場合、第１配管１０４ａを省略しても良い。
【０１３６】
あるいは、原料導入装置１０からの原料が導入される地点である原料導入点Ｐ１０を、管路１０６ａ又は管路１０６ｂに設けてもよい。この場合、第１配管１０４ａを省略しても良い。
【０１３７】
更には、原料導入装置１０からの原料が導入される地点である原料導入点Ｐ１０を容器９０に設けてもよい。この場合も、第１配管１０４ａを省略しても良い。
【０１３８】
上記の容器９０内には、加熱気体が旋回しながら下向きに移動する第１旋回流９７ａと加熱気体が旋回しながら上向きに移動する第２旋回流９７ｂとが形成された。本発明はこれに限定されず、例えば、容器内に、加熱気体が旋回しながら一方向に移動する単一の旋回流のみが形成されてもよい。
【０１３９】
図８は、このような容器１５０を用いた粉末炭の製造装置の、容器１５０及びその周辺部の構成の概略を示した図である。図８では、配管１０１ａの上流側及び配管１０１ｂの下流側の部分は、図６と同じであるので図示を省略している。また、図８において、図６と同じ部材には同一の符号を付している。
【０１４０】
図８に示されているように、容器１５０は加熱気体の循環路１０１上に設けられている。
【０１４１】
図９Ａは容器１５０の上下方向と平行な中心軸を含む面に沿った断面図、図９Ｂは図９Ａの９Ｂ−９Ｂ線を含む水平面に沿った容器１５０の断面図、図９Ｃは図９Ａの９Ｃ−９Ｃ線を含む水平面に沿った容器１５０の断面図、図９Ｄは図９Ａの９Ｄ−９Ｄ線を含む水平面に沿った容器１５０の断面図である。
【０１４２】
容器１５０は、略円筒面である内周面を有する容器本体１５１と、容器本体１５１の下端に接続された、略円錐面である内周面を有する下側カップ１５２と、容器本体１５１の上端に接続された、略円錐面である内周面を有する上側カップ１５３とを備えている。下側カップ１５２の頂部には第１導入口１５４ａが形成されている。容器本体１５１には、第２導入口１５４ｂ、第３導入口１５４ｃ、第１導出口１５５ａが形成されている。上側カップ１５２の頂部には第２導出口１５５ｂが形成されている。
【０１４３】
容器本体１５１の内周面上であって、第１導出口１５５ａと上側カップ１５３との間に、中央が開口したドーナツ状の分別板１５６が設けられている。
【０１４４】
容器１５０内には、第２導入口１５４ｂと第１導入口１５４ａとの間に、サポート部材１６０が設けられている。サポート部材１６０は、本体部材１６１と整流部材１６２とを備えている。整流部材１６２は、円錐面形状を有する第１及び第２円錐キャップ１６２ａ，１６２ｂをその底面側で接続したものである。整流部材１６２は、本体部材１６１の中央の開口に嵌め込まれて本体部材１６１に保持されている。本体部材１６１は、複数の貫通孔１６１ａを備えている。
【０１４５】
第２導入口１５４ｂを通る面に沿った断面図を示した図９Ｂより理解できるように、第２導入口１５４ｂは、第２導入口１５４ｂを通って容器１５０内に流入する加熱気体が容器本体１５１の内周面に沿って旋回するように設けられている。より詳細には、第２導入口１５４ｂは、円筒面である容器本体１５１の内周面の接線に沿って設けられている。
【０１４６】
第３導入口１５４ｃを通る面に沿った断面図を示した図９Ｃより理解できるように、第３導入口１５４ｃは、第３導入口１５４ｃを通って容器１５０内に流入する加熱気体が容器本体１５１の内周面に沿って旋回するように設けられている。より詳細には、第３導入口１５４ｃは、円筒面である容器本体１５１の内周面の接線に沿って設けられている。
【０１４７】
第１導出口１５５ａを通る面に沿った断面図を示した図９Ｄより理解できるように、第１導出口１５５ａは、容器本体１５１の内周面に沿って旋回する加熱気体が第１導出口１５５ａを通って容器１５０外に流出するように設けられている。より詳細には、第１導出口１５５ａは、円筒面である容器本体１５１の内周面の接線に沿って設けられている。
【０１４８】
図８に示されているように、容器１５０の第１導出口１５５ａと粉砕機２０の吸引口２２（図２Ｂ参照）とは管路１０９ａで接続され、容器１５０の第２導入口１５４ｂと粉砕機２０の吐出口２３（図２Ｂ参照）とは管路１０９ｂで接続されている。
【０１４９】
配管１０１ａの下流側端は分岐部Ｄ２にて第１配管１０７ａと第２配管１０７ｂとに分岐している。第１配管１０７ａは、分岐部Ｄ２と容器１５０の第１導入口１５４ａとを接続しており、第１配管１０７ａには第１バルブ１０８ａが設けられている。第２配管１０７ｂは、分岐部Ｄ２と容器１５０の第３導入口１５４ｃとを接続しており、第２配管１０７ｂには、分岐部Ｄ２側から、第２バルブ１０８ｂ、原料導入装置１０からの原料が導入される地点である原料導入点Ｐ１０が設けられている。
【０１５０】
容器１５０の第２導出口１５５ｂには配管１０１ｂが接続されている。
【０１５１】
上述したように、粉砕機２０は、送風機能を有しているので、容器１５０、第１導出口５５ａ、管路１０９ａ、粉砕機２０、管路１０９ｂ、第２導入口１５４ｂを加熱気体が順に循環する循環路が形成される。この粉砕機２０と容器１５０との間の循環路をサブ循環路１１０と呼ぶ。サブ循環路１１０の少なくとも一部が循環路１０１を構成していてもよい。
【０１５２】
循環路１０１を循環する加熱気体は、配管１０１ａから分岐部Ｄ２にて第１配管１０７ａと第２配管１０７ｂとに分流される。第１配管１０７ａに分流された加熱気体は、第１バルブ１０８ａを通過し、第１導入口１５４ａを通って容器１５０内に流入する。第２配管１０７ｂに分流された加熱気体は、第２バルブ１０８ｂを通過し、第３導入口１５４ｃを通って容器１５０内に流入する。
【０１５３】
第２導入口１５４ｂ及び第３導入口１５４ｃは、上述したように容器本体１５１の内周面の接線に沿って設けられているので、容器１５０内には加熱気体の旋回流が形成される。また、第１導入口１５４ａ、第２導入口１５４ｂ、第３導入口１５４ｃから容器１５０内に流入した加熱気体は上方に流れ、その一部は第１導出口１５５ａを通ってサブ循環路１１０を循環し、残りは第２導出口１５５ｂを通って配管１０１ｂを介して炭化器３０へ向かう。したがって、容器１５０内には、加熱気体が旋回しながら上向きに移動する旋回流１５７が形成される。
【０１５４】
図８では１台の粉砕機２０のみが図示されているが、２台以上の粉砕機を用いてもよいことは図６の場合と同様である。また、容器１５０を加熱炉７０内に設置してもよいことは、容器９０の場合と同様である。
【０１５５】
以上のように構成された容器１５０を用いた粉末炭の製造方法の一例を以下に説明する。但し、本発明の粉末炭の製造方法は以下の例に限定されない。
【０１５６】
最初に、第１配管１０７ａに設けられた第１バルブ１０８ａ及び第２配管１０７ｂに設けられた第２バルブ１０８ｂを開く。次いで、図６の製造装置の場合と同様に、気体１００を循環路１０１及びサブ循環路１１０に導入し循環させながら気体を加熱する。これと並行して、粉砕機２０を駆動し、羽根車２７を回転させる。
【０１５７】
循環路１０１及びサブ循環路１１０を循環する加熱気体が所定温度に達した後、定量供給装置１２を駆動してホッパー１１に貯留されていた原料を原料導入点Ｐ１０を通じて第２配管１０７ｂに導入する。
【０１５８】
原料は、加熱気体によって第２配管１０７ｂ内を移動し、第３導入口１５４ｃから容器１５０内に流入する。流入した原料は、旋回流１５７によって容器１５０内を旋回しながら上昇する。但し、流入した原料のうちの一部は、大きな塊状であったり、多くの水分を含んでいたりするために、旋回流１５７に乗って上昇することができず、サポート部材１６０の本体部材１６１の上面近傍で旋回しながら滞留する。このような原料は、第１導入口１５４ａから流入する加熱気体及び第２導入口１５４ｂから流入する粉砕された原料を含む気流によって徐々に乾燥され、分塊され、前記粉砕された原料と混合されて、旋回流１５７によって容器１５０内を旋回しながら上昇する。大きく且つ多くの水分を含む原料（粉砕が十分でない原料を含む）は、大きな遠心力を受け、容器本体１５１の内周面に沿って旋回する。上述したように、第１導出口１５５ａは、容器本体１５１の内周面の接線に沿って設けられている。このため、容器本体１５１の内周面に沿って旋回する、大きく且つ水分を多く含む原料は第１導出口１５５ａに流入し、管路１０９ａを通り、粉砕機２０に搬送される。原料は、原料導入点Ｐ１０から粉砕機２０に至るまでの間、加熱気体によって加熱され且つ乾燥されるとともに、サブ循環路１１０を循環する原料と混合されながら移動する。
【０１５９】
粉砕機２０では、原料は、スクリーン２４で囲まれた空間内で、スクリーン２４の開孔２４ａを通過できる大きさになるまで一次粉砕され乾燥される。
【０１６０】
粉末状に粉砕され且つ乾燥された原料は、粉砕機２０の送風機能によって加熱気体とともに粉砕機２０から吐出され、管路１０９ｂ内を移動し、第２導入口１５４ｂから容器１５０内に再流入する。
【０１６１】
第２導入口１５４ｂから容器１５０内に再流入した原料は、旋回流１５７によって容器１５０内を旋回しながら上昇する。
【０１６２】
再流入した原料のうち比較的大きな原料は、依然として多くの水分を含んでいるので重い。このような原料は、大きな遠心力を受け、容器本体１５１の内周面に沿って旋回するため、第１導出口１５５ａに再流入し、粉砕機２０に搬送される。このように、容器１５０と粉砕機２０との間のサブ循環路１１０を原料が加熱気体に搬送されながら循環することで、原料の粉砕と乾燥が進行する。
【０１６３】
第２導入口１５４ｂから容器１５０内に再流入した原料のうち、十分に細かく粉砕された粉末原料は軽い。また、このような粉末原料は、上述の大きく且つ未乾燥の原料に比べて受ける遠心力が小さい。従って、分別板１５６の中央の開口を通過する気流に乗って上昇して第２導出口１５５ｂを通過して配管１０１ｂを介して炭化器３０に搬送される。
【０１６４】
炭化器３０以降の工程は実施の形態１の製造装置１と同じであるので、説明を省略する。
【０１６５】
以上のように、加熱気体が旋回しながら一方向に移動する単一の旋回流１５７のみが形成される容器１５０を用いても、容器１５０と粉砕機２０との間にサブ循環路１１０を形成することができるので、図６の場合と同様の効果が得られる。
【０１６６】
図８、図９Ａ、図９Ｂ、図９Ｃ、図９Ｄは一例に過ぎず、本発明はこれに限定されない。
【０１６７】
容器１５０の長手方向において、第３導入口１５４ｃは、第２導入口１５４ｂとほぼ同じ位置に配置しても良く、あるいは、第１導出口１５５ａとほぼ同じ位置に配置しても良い。
【０１６８】
分別板１５６の形状は、中央に開口を有していればよく、図９Ａのようにドーナツ形状を有している必要はない。容器１５０内に設けられる分別板１５６の数は１つに限られず、２つ以上であってもよい。あるいは、分別板１５６を省略してもよい。第１導出口１５５ａと第２導入口１５４ｂとの間に、少なくとも１つ以上の分別板１５６を設置してもよい。
【０１６９】
サポート部材１６０の形状は、図９Ａに限定されない。旋回流１５７によって上昇できない原料が落下して第１導入口１５４ａを閉塞することを防止することができ、且つ、第１導入口１５４ａから流入した加熱気体が第２導出口１５５ｂに向かって移動することができる流路が確保されればよい。
【０１７０】
原料導入装置１０からの原料が導入される地点である原料導入点Ｐ１０を、第１配管１０７ａ上に設けてもよい。この場合、サポート部材１６０は不要である。また、第２配管１０７ｂを省略しても良い。
【０１７１】
あるいは、原料導入装置１０からの原料が導入される地点である原料導入点Ｐ１０を、管路１０９ａ又は管路１０９ｂに設けてもよい。この場合、第２配管１０７ｂを省略しても良い。原料導入点Ｐ１０を管路１０９ａに設けた場合には、原料導入点Ｐ１０で管路１０９ａに導入された原料は、加熱気体により加熱し乾燥されながら、最初に容器１５０ではなく、粉砕機２０に送られる。
【０１７２】
更には、原料導入装置１０からの原料が導入される地点である原料導入点Ｐ１０を容器１５０に設けてもよい。この場合も、第２配管１０７ｂを省略しても良い。
【０１７３】
図６及び図８に示した容器９０，１５０は、その長手方向を上下方向にして配置（縦置き）されていたが、その長手方向を水平方向にして配置（横置き）して同様の分級機能を発揮させてもよい。
【０１７４】
図６及び図８に示した粉砕機２０は粉砕機能に加えて送風機能を有していたが、粉砕機２０が送風機能を有していなくても良い。この場合には、サブ循環路１１０に沿って加熱気体を循環させるための送風機をサブ循環路１１０上に設置することが望ましい。この送風機は粉砕機２０よりも下流側の管路１０６ｂ，１０９ｂに設置されることが望ましい。
【０１７５】
その他、実施の形態１で説明したのと同様の変更を本実施の形態２に適用しても良い。
【０１７６】
（実施の形態３）
図１０は、本発明の実施の形態３に係る粉末炭の製造装置３の全体構成の概略を示した図である。図１０において図１、図６、図８と同一の部材には同一の符号を付しており、それらについての詳細な説明を省略する。以下、本実施の形態３を実施の形態１，２と相違する点を中心に説明する。
【０１７７】
本実施の形態３の粉末炭の製造装置３は、いずれも加熱気体が循環する第１循環路３１０及び第２循環路３２０を備えている。第１循環路３１０を含む系では原料を加熱して乾燥させ且つ粉砕して粉末原料を製造し、第２循環路３２０を含む系では粉末原料を加熱して炭化させて粉末炭（必要に応じて更に精油）を製造する。
【０１７８】
第１循環路３１０を含む系は、原料投入装置１０、容器９０、粉砕機２０、粉末原料回収装置３５０、第１予熱器３６１を備えている。第１予熱器３６１と分岐点Ｄ１とは配管３１１ａで接続され、容器９０の第２導出口９５ｂと粉末原料回収装置３５０とは配管３１１ｂで接続され、粉末原料回収装置３５０と第１予熱器３６１とは配管３１１ｃで接続されている。このように配管３１１ａ〜３１１ｃは容器９０、粉末原料回収装置３５０、第１予熱器３６１を順に環状に接続して第１循環路３１０を構成している。第１循環路３１０に加熱気体を循環させるための第１循環ファン３１２が配管３１１ｃ上に設けられている。配管３１１ａ〜３１１ｃを示す実線に設けられた矢印は、加熱気体の移動方向を示している。
【０１７９】
原料投入装置１０、容器９０、粉砕機２０を含む部分の構成及び動作は、実施の形態２で説明した図６に示した粉末炭の製造装置２のそれと同じである。
【０１８０】
粉末原料回収装置３５０は、容器９０で分級された粉末原料を加熱気体から分離し回収する。粉末炭回収装置３５０の一例を図１１に示す。
【０１８１】
配管３１１ｂは第１サイクロン３５１に接続され、第１サイクロン３５１の流出口は配管３５９を介して一対の第２サイクロン３５２ａ，３５２ｂに接続され、一対の第２サイクロン３５２ａ，３５２ｂの流出口は配管３１１ｃに接続されている。第１サイクロン３５１で遠心分離された粉末原料は粉末原料ホッパ３５３に落下し回収される。また、第２サイクロン３５２ａ，３５２ｂで遠心分離された粉末原料も粉末原料ホッパ３５３に落下し回収される。粉末原料ホッパ３５３の流出口には、２つの定量供給装置３５４ａ，３５４ｂが並列に接続されている。定量供給装置３５４ａ，３５４ｂとしては、例えばロータリバルブ、スクリューフィーダなどを用いることができる。定量供給装置３５４ａの出口は配管３２１ａ上の粉末原料導入点Ｐ３５０に接続されている。定量供給装置３５４ａを駆動すると、粉末原料ホッパ３５３内の粉末原料を粉末原料導入点Ｐ３５０を通じて第２循環路３２０を構成する配管３２１ａに導入することができる。定量供給装置３５４ｂを駆動すると、粉末原料ホッパ３５３内の粉末原料を第２循環路３２０に導入せずに取り出すことができる。
【０１８２】
図１１の粉末原料回収装置３５０では、サイクロンを直列に２段に繋ぎ、更に後段では２つのサイクロンを並列に配置したマルチサイクロンとしたが、本発明はこれに限定されない。例えばサイクロンの配置を１段のみとしてもよく、あるいはサイクロンを直列に３段以上に繋いでもよい。また、各段を、１つのみのサイクロンで構成してもよく、あるいは並列に繋いだ複数のサイクロンで構成してもよい。更に、バグフィルタなどを併用してもよい。また、粉末原料を捕集することができれば、粉末原料回収装置３５０をサイクロン以外の装置で構成してもよい。
【０１８３】
図１１に示すように、配管３１１ｃに配管３８１を介して精油回収装置３８０が接続されている。精油回収装置３８０は、粉末原料が回収された後の加熱気体に含まれる気化した精油を回収するためのものである。この精油回収装置３８０は、配管３８１を通じて送られた加熱気体を冷却水３８２ａによって冷却するための凝縮器３８２と、凝縮器３８２によって液化された精油を貯留するための精油タンク３８３とを備える。配管３１１ｃには圧力検出調整器３８４ａが設けられている。第１循環路３１０内の圧力は、例えば、原料を加熱し乾燥させることによって原料からガスが発生することにより、あるいは、後述するバルブ３１５ａから気体３１５を導入することにより、上昇する。圧力検出調整器３８４ａは配管３１１ｃ内の圧力（即ち、第１循環路３１０内の圧力）をモニターし、配管３１１ｃ内の圧力が所定値に維持されるように、配管３８１に設けられたバルブ３８４ｂの開度を調整する。バルブ３８４ｂの開度に応じて配管３８１を介して精油回収装置３８０に精油を含む加熱気体が送られる。精油回収装置３８０によって回収できなかった、加熱気体に残存する精油は、加熱気体とともに送風ファン３８９ｂによって配管３８９ａ、ノズル３８９ｃを通じて加熱炉７０内に送られ燃焼される（図１０参照）。凝縮器３８２を通過した後の冷却水３８２ａは、系外に排出してもよい。但し、加熱気体として過熱蒸気を使用する場合には、加熱炉７０内で加熱して過熱蒸気として第１循環路３１０及び／又は第２循環路３２０に導入してもよい。図１１では凝縮器３８２で加熱気体を冷却するための冷却媒体として冷却水３８２ａを用いたが、冷却媒体はこれに限定されず、例えば空気を用いることもできる。
【０１８４】
第１循環路３２０を循環する加熱気体が過熱蒸気以外の気体である場合には、凝縮器３８２内で加熱気体が液化する可能性を考慮する必要がない。したがって、この場合には、図５に示した精油回収装置８０と同様に、粉末原料回収装置３５０を通過した加熱気体を全て凝縮器３８２に送り冷却してもよい。このような精油回収装置３８０は、図５に示した精油回収装置８０と同様に構成することができる。これにより、より高品質でより多くの精油を回収することができる。
【０１８５】
精油回収装置３８０の構成は、加熱気体に含まれる精油の少なくとも一部を回収することができれば、図１１に限定されない。精油回収装置３８０で回収される精油は、精油回収装置８０で回収される精油と異なり、炭化時の高温に曝されていないので、高品質の精油を得ることができる。
【０１８６】
精油回収装置３８０を省略することも可能である。但し、第１循環路３１０内の圧力を所定値に維持するために、原料の乾燥の過程で発生したガスや後述するバルブ３１５ａから導入された気体３１５を第１循環路３１０外に放出することが望ましい。このため、例えば、図１１において、バルブ３８４ｂが設けられた配管３８１を凝縮器３８２を介さずに直接送風ファン３８９ｂの流入口に接続することができる。
【０１８７】
図１０に戻り、粉末原料が回収された加熱気体は、第１予熱器３６１により所望する温度に加熱される。第１予熱器３６１の構成は特に制限はなく、例えば多数のフィンが設けられた熱交換器を使用することができる。本実施の形態では第１予熱器３６１は加熱炉７０内に設置されているが、第１予熱器３６１を加熱炉７０以外の熱源により加熱してもよい。
【０１８８】
配管３１１ｃと配管３１１ａとを、第１予熱器３６０を通過しないバイパス配管３１３によって繋いでもよい。この場合、配管３１１ｂに温度検出調整器６１ａを設け、配管３１１ｂ内の加熱気体の温度を所定値に維持することが好ましい。温度検出調整器６１ａで検出した温度に応じてバイパス配管３１３に設けられたバルブ６１ｂの開度を調整することで、第１循環路３１０を循環する加熱気体の温度を適切に維持することができる。なお、温度検出調整器６１ａの設置位置は上記に限定されず、例えば配管３１１ａ、第１配管１０４ａ、第２配管１０４ｂ、管路１０６ｂのいずれかに設けてもよい。
【０１８９】
第１循環路３１０を循環する加熱気体となる気体３１５は、バルブ３１５ａを介して第１循環路３１０に導入される。気体３１５が導入される第１循環路３１０上の位置は特に制限はない。図１０では、第１予熱器３６１より下流に位置する配管３１１ａに気体３１５を導入している。導入される気体３１５の温度が比較的低い場合は、第１予熱器３６１より上流に位置する配管３１１ｃに気体３１５を導入してもよい。気体３１５は、第１循環路３１０に導入される前に、所定温度に加熱されていることが好ましい。この加熱は、例えば加熱炉７０にボイラー（加熱気体が過熱蒸気の場合）又は予熱器（加熱気体が過熱蒸気以外の場合）を設置して、気体３１５をこれに予め通過させることにより行うことができる。
【０１９０】
図１０において、第１循環ファン３１２の位置は、配管３１１ｃ上である必要はない。例えば、粉末原料回収装置３５０内（例えば図１１の配管３５９上）に設けてもよい。あるいは、配管３１１ｃ及び配管３５９など、異なる位置に複数台設けてもよい。第１循環ファン３１２は、風量を調整できるようにインバータモータ駆動が好ましい。
【０１９１】
第２循環路３２０を含む系は、炭化器３０、粉末炭回収装置５０、第２予熱器３６２を備えている。第２予熱器３６２と炭化器３０とは配管３２１ａで接続され、炭化器３０と粉末炭回収装置５０とは配管３２１ｂで接続され、粉末炭回収装置５０と第２予熱器３６２とは配管３２１ｃで接続されている。このように配管３２１ａ〜３２１ｃは炭化器３０、粉末炭回収装置５０、第２予熱器３６２を順に環状に接続して第２循環路３２０を構成している。第２循環路３２０に加熱気体を循環させるための第２循環ファン３２２が配管３２１ｃ上に設けられている。配管３２１ａ〜３２１ｃを示す実線に設けられた矢印は、加熱気体の移動方向を示している。
【０１９２】
炭化器３０、粉末炭回収装置５０は、実施の形態１のそれと同じである。粉末炭回収装置５０に精油回収装置８０（図４、図５）が併設されていても良いことも実施の形態１と同じである。配管３２１ｂ上に、、炭化器３０で加熱された粉末炭を含む加熱気体を冷却（例えば４００〜４５０℃程度に）するための冷却器を設けても良いことも実施の形態１と同じである。
【０１９３】
第２予熱器３６２は、粉末炭が回収された加熱気体を所望する温度に加熱するためのものである。第２予熱器３６２の構成は特に制限はなく、例えば多数のフィンが設けられた熱交換器を使用することができる。
【０１９４】
図１に示したバイパス配管１０３と同様に、第２予熱器３６２を通過しないバイパス配管（図示せず）で配管３２１ｄと配管３２１ａとを繋いでもよい。この場合、図１に示した温度検出調整器６１ａ及びバルブ６１ｂと同様に、配管３２１ａに温度検出調整器を設け、また、バイパス配管にバルブを設け、温度検出調整器で検出した温度に応じてバルブの開度を調整して配管３２１ａ内の加熱気体の温度を適切に維持してもよい。
【０１９５】
第２循環路３２０を循環する加熱気体となる気体３２５は、バルブ３２５ａを介して第２循環路３２０に導入される。気体３２５が導入される第２循環路３２０上の位置は特に制限はない。図１０では第２予熱器３６２より上流に位置する配管３２１ｄに気体３２５を導入しているが、例えば配管３２１ａに気体３２５を導入してもよい。気体３２５は、第２循環路３２０に導入される前に、所定温度に加熱されていることが好ましい。この加熱は、例えば加熱炉７０にボイラー（加熱気体が過熱蒸気の場合）又は予熱器（加熱気体が過熱蒸気以外の場合）を設置して、気体３２５をこれに予め通過させることにより行うことができる。
【０１９６】
図１０において、第２循環ファン３２２の位置は、配管３２１ｄ上である必要はない。例えば、粉末炭回収装置５０内（例えば図４の配管５９上）に設けてもよい。あるいは、配管３２１ｄ及び配管５９など、異なる位置に複数台設けてもよい。第２循環ファン３２２は、風量を調整できるようにインバータモータ駆動が好ましい。
【０１９７】
以上のように構成された本実施の形態３に係る装置３を用いた粉末炭の製造方法の一例を以下に説明する。但し、本発明の粉末炭の製造方法は以下の例に限定されない。
【０１９８】
最初に、第１循環路３１０を含む系を用いて粉末原料を製造する方法を説明する。
【０１９９】
まず、第１配管１０４ａに設けられた第１バルブ１０５ａを開き、第２配管１０４ｂに設けられた第２バルブ１０５ｂを閉じる。次いで、バルブ３８４ｂを開き、バルブ３１５ａを開いて気体３１５を第１循環路３１０に導入する。これと並行して、第１循環路３１０に設けられた排気弁（図示せず）を開く。第１循環路３１０内の気体が気体３１５に置換された後、当該排気弁を閉じる。気体１００としては、例えば蒸気（過熱蒸気を含む）、低酸素ガス、空気を用いることができる。
【０２００】
次いで、第１循環ファン３１２を駆動し、粉砕機２０を駆動し羽根車２７を回転させて、気体３１５を第１循環路３１０及びサブ循環路１１０内に循環させる。そして、燃焼空気ファン４２を駆動し、加熱炉７０のパイロットバーナー（図示せず）を点火し、バルブ７３ｂ，７３ｃを開き、ノズル７１から空気混合燃料を燃焼室７５内に噴射し、燃料を燃焼させる。これにより、第１循環路３１０及びサブ循環路１１０を循環する気体３１５は、第１予熱器３６１で加熱され加熱気体となる。加熱気体の温度は、温度検出調整器６１ａにより検出される温度で例えば約１８０℃である。
【０２０１】
第１循環路３１０及びサブ循環路１１０を循環する加熱気体が所定温度に達した後、定量供給装置１２を駆動してホッパー１１に貯留されていた原料を原料導入点Ｐ１０を通じて第１配管１０４ａに導入する。
【０２０２】
原料は、加熱気体によって第１配管１０４ａ内を移動し、第１導入口９４ａから容器９０内に流入する。原料は、実施の形態２で説明したのと同様に、粉砕機２０と容器９０との間で形成されるサブ循環路１１０に沿って加熱気体によって循環しながら加熱され乾燥され、また粉砕機２０で粉砕される。そして、所定の大きさに粉砕され且つ乾燥された粉末原料は容器９０内で分級されて、第２導出口９５ｂを通過して配管３１１ｂを介して粉末原料回収装置３５０に搬送される。
【０２０３】
図１１において、粉末原料収装置３５０では、比較的大きな（例えば粒径が１０μｍ以上）粉末原料が第１サイクロン３５１にて遠心分離され捕捉され、粉末原料ホッパ３５３に貯留される。第１サイクロン３５１で遠心分離されなかった微細な（例えば粒径が１０μｍ未満）粉末原料は、第２サイクロン３５２ａ，３５２ｂにて遠心分離され捕捉されて、粉末原料ホッパ３５３に貯留される。
【０２０４】
第１循環路３１０内の圧力は、原料の加熱及び乾燥による水蒸気の発生や、原料中のガスの放出や分解ガスの発生などにより上昇する。
【０２０５】
図１１に示す精油回収装置３８０を用いる場合には、圧力検出調整器３８４ａで配管３１１ｃ内の圧力をモニターし、圧力が所定値に維持されるようにはバルブ３８４ｂの開度を調整する。配管３１１ｃ内の加熱気体の一部は配管３８１を介して精油回収装置３８０に送られる。精油回収装置３８０に送られた加熱気体は凝縮器３８２で冷却され、加熱気体中の精油が液化され精油タンク３８３に回収される。凝縮器３８２で凝縮されないガス成分（例えば、酸化炭素ガス、水素ガス等）は、配管３８９ａを介して加熱炉７０に送られて燃焼され、煙突７４から放出される。
【０２０６】
精油を回収しない場合には、例えば図１１において、バルブ３８４ｂが設けられた配管３８１を凝縮器３８２を介さずに直接送風ファン３８９ｂの流入口に接続することができる。圧力検出調整器３８４ａで配管３１１ｃ内の圧力をモニターし、圧力が所定値に維持されるようにバルブ３８４ｂの開度を調整する。配管３１１ｃ内の加熱気体の一部は、配管３８１、送風ファン３８９ｂ、配管３８９ａを順に介して加熱炉７０に送られ燃焼され、煙突７４から放出される。
【０２０７】
粉末原料が回収され、必要に応じて精油が回収された後の加熱気体は、加熱炉７０内の第１予熱器３６１により加熱昇温される。以下、上記と同様の工程が繰り返される。
【０２０８】
第１循環路３１０内を循環する加熱気体の温度は、温度検出調整器６１ａでモニターされる。温度検出調整器６１ａで検出した温度に応じてバルブ６１ｂの開度を調整しバイパス配管３１３を通過する加熱気体の量を制御する。このようにして、第１循環路３１０内を循環する加熱気体を所望する温度に制御することができる。
【０２０９】
第１循環路３１０に導入される気体３１５は空気であってもよい。気体３１５として空気を用いる場合には、温度検出調整器６１ａの設定温度を、第１循環路３１０への原料導入開始時は低く（例えば１００℃）し、原料導入量を増やすのにともなって所定温度まで徐々に上昇させることが好ましい。第１循環路３１０内の加熱気体は、運転開始時は空気であっても、運転を継続するしたがって、原料を加熱し乾燥させることにより発生した水蒸気や、原料中のガス、原料の分解ガス等が混合されて、過熱蒸気及び分解ガスが主体の加熱気体に置き換わる。
【０２１０】
次に、粉末原料ホッパ３５３に貯留された粉末原料から、第２循環路３２０を含む系を用いて粉末炭を製造する方法を説明する。
【０２１１】
最初に、バルブ８４ｂ（図４参照）又はバルブ８５ｂ（図５参照）を開き、バルブ３２５ａを開いて気体３２５を第２循環路３２０に導入する。これと並行して、第２循環路３２０に設けられた排気弁（図示せず）を開く。第２循環路３２０内の気体が気体３２５に置換された後、当該排気弁を閉じる。気体３２５としては、例えば蒸気（過熱蒸気を含む）や低酸素ガスを用いることができる。気体３２５は、第１循環路３１０を循環する気体３１５と同じであってもよく、異なっていてもよい。
【０２１２】
次いで、循環ファン３２２を駆動して、気体３２５を第２循環路３２０内に循環させる。加熱炉７０が点火されていない場合には、燃焼空気ファン４２を駆動し、加熱炉７０のパイロットバーナー（図示せず）を点火し、バルブ７３ｂ，７３ｃを開き、ノズル７１から空気混合燃料を燃焼室７５内に噴射し、燃料を燃焼させる。これにより、第２循環路３２０を循環する気体３２５は、第２予熱器３６２及び炭化器３０で加熱され加熱気体となる。加熱気体の温度を温度検出調整器７３ａにより検出して、バルブ７３ｂ，７３ｃの開度を調整し加熱炉７０内の燃焼を制御することができる。
【０２１３】
第２循環路３２０を循環する加熱気体が所定温度に達した後、定量供給装置３５４ａを駆動して粉末原料ホッパー３５３に貯留されていた粉末原料を配管３２１ａに導入する。粉末原料は、第２循環路３２０を循環する加熱気体によって炭化器３０に搬送される。炭化器３０以降の工程は実施の形態１の製造装置１と同じであるので、説明を省略する。
【０２１４】
以上のように、本実施の形態３によれば、加熱気体の循環路を第１循環路３１０及び第２循環路３２０に分離し、第１循環路３１０を含む系で未乾燥且つ未粉砕の原料から粉末原料を製造し、第２循環路３２０を含む系で粉末原料から粉末炭を製造する。したがって、加熱気体の種類、温度、流速（流量）等の条件を第１循環路３１０及び第２循環路３２０のそれぞれで独立して設定することができるので、最適条件で粉末原料及び粉末炭を製造することができる。例えば、原料を乾燥及び粉砕して粉末原料を製造するのに要する時間と、粉末原料を炭化するのに要する時間とが異なっていても、それぞれに最適な条件を設定して２つの系を並行して運転することができる。
【０２１５】
また、第１循環路３１０を含む系及び第２循環路３２０を含む系のいずれか一方のみを運転することもできる。例えば、未乾燥且つ未粉砕の原料から粉末原料のみを製造する、あるいは、粉末原料から粉末炭のみを製造するなど、需要等に応じて生産品種を臨機応変に変更することができる。また、第１循環路３１０を含む系及び第２循環路３２０を含む系のいずれか一方にトラブルが発生したりメインテナンスを行ったりする場合にも他方のみを運転することが可能である。
【０２１６】
更に、第一循環路３１０で生産された粉末原料の１部をそのまま、あるいはペレット化して加熱炉７０の燃料として使用することも可能である。これにより、外部よりの他の燃料の導入量を削減できる。また他の燃料を導入することなく粉末炭を製造することもできる。
【０２１７】
上述した本実施の形態３は一例に過ぎず、本発明はこれに限定されない。
【０２１８】
例えば、容器９０を用いずに、実施の形態１と同様に、配管３１１ａの下流側端を粉砕機２０の吸引口２２に接続し、配管３１１ｂの上流側端を粉砕機２０の吐出口２３に接続してもよい。
【０２１９】
第１循環路３１０を含む系及び第２循環路３２０を含む系のうちの少なくとも一方が複数設けられていても良い。例えば、粉末原料を製造するのに要する時間が、粉末原料から粉末炭を製造するのに要する時間よりも長くなる場合には、第１循環路３１０を含む系の数を第２循環路３２０を含む系の数よりも多くすることで、運転休止期間を低減して装置の稼働率を向上させることができる。
【０２２０】
その他、実施の形態１，２で説明したのと同様の変更を本実施の形態３に適用しても良い。
【０２２１】
（実施の形態４）
本実施の形態４では、循環路を循環する加熱気体として炭化器を加熱する加熱炉で発生する燃焼ガスを利用する。
【０２２２】
図１２は、本発明の実施の形態４に係る粉末炭の製造装置４の全体構成の概略を示した図である。図１２に示す製造装置４は、実施の形態１で説明した製造装置１を、循環路１０１を循環する加熱気体として燃焼ガスを利用するように変更したものである。図１２において実施の形態１で説明した製造装置１を示す図１と同一の部材には同一の符号を付しており、それらについての詳細な説明を省略する。以下、本製造装置４を実施の形態１と相違する点を中心に説明する。
【０２２３】
図１２に示す製造装置４では、実施の形態１の製造装置１に設けられていた予熱器６０、気体１００を循環路１０１に導入するバルブ１００ａが設けられていない。また、実施の形態１の製造装置１と異なり、配管１０１ａの上流側端は加熱炉７０の燃焼室７５の上方に設けられた吸い込みノズル７７に接続されており、また、配管１０１ｄの下流側端は加熱炉７０の燃焼室７５に設けられた吹き出しノズル７８に接続されている。この製造装置４では、粉砕機２０、炭化器３０、粉末炭回収装置５０、加熱炉７０が配管１０１ａ〜１０１ｄで順に環状に接続されて循環路１０１を構成している。
【０２２４】
本実施の形態４に係る製造装置４を用いた粉末炭の製造方法の一例を以下に説明する。但し、本発明の粉末炭の製造方法は以下の例に限定されない。
【０２２５】
最初に、バルブ８４ｂ（図４参照）又はバルブ８５ｂ（図５参照）を開き、循環ファン１０２を駆動し、粉砕機２０を駆動し羽根車２７を回転させる。これにより、加熱炉７０内の気体が吸い込みノズル７７から吸引され、配管１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃ，１０１ｄを順に通って吹き出しノズル７８から加熱炉７０の燃焼室７５に放出される。
【０２２６】
次いで、燃焼空気ファン４２を駆動し、加熱炉７０のパイロットバーナー（図示せず）を点火し、バルブ７３ｂ，７３ｃを開き、ノズル７１から空気混合燃料を燃焼室７５内に噴射し、燃料を燃焼させる。
【０２２７】
吸い込みノズル７７は、吹き出しノズル７８から燃焼室７５に放出されたガスと、燃焼室７５で発生した燃焼ガスとの混合ガスを吸引する。吸い込みノズル７７から循環路１０１内に高温の燃焼ガスが導入され、更に、循環路１０１を循環する気体が炭化器３０で加熱される結果、循環路１０１内の気体の温度は上昇する。循環路１０１を循環する加熱気体の温度が所定温度（例えば温度検出調整器６１ａにより検出される温度で約２５０℃）に到達した後、原料を原料導入点Ｐ１０を通じて配管１０１ａに導入し、以下、実施の形態１と同様にして粉末炭が製造される。
【０２２８】
上記以外は実施の形態１と同じである。実施の形態１で説明したのと同様の変更を本実施の形態４の製造装置４に適用することができる。
【０２２９】
図１３は、本発明の実施の形態４に係る別の粉末炭の製造装置５の全体構成の概略を示した図である。図１３に示す製造装置５は、実施の形態２で説明した製造装置２を、循環路１０１を循環する加熱気体として燃焼ガスを利用するように変更したものである。図１３において実施の形態２で説明した製造装置２を示す図６と同一の部材には同一の符号を付しており、それらについての詳細な説明を省略する。以下、本製造装置５を実施の形態２と相違する点を中心に説明する。
【０２３０】
図１３に示す製造装置５では、実施の形態２の製造装置２に設けられていた予熱器６０、気体１００を循環路１０１に導入するバルブ１００ａが設けられていない。また、実施の形態２の製造装置２と異なり、配管１０１ａの上流側端は加熱炉７０の燃焼室７５の上方に設けられた吸い込みノズル７７に接続されており、また、配管１０１ｄの下流側端は加熱炉７０の燃焼室７５に設けられた吹き出しノズル７８に接続されている。この製造装置５では、容器９０（または粉砕機２０）、炭化器３０、粉末炭回収装置５０、加熱炉７０が配管１０１ａ〜１０１ｄで順に環状に接続されて循環路１０１を構成している。
【０２３１】
本実施の形態４に係る製造装置５を用いた粉末炭の製造方法の一例を以下に説明する。但し、本発明の粉末炭の製造方法は以下の例に限定されない。
【０２３２】
最初に、第１バルブ１０５ａを開き、第２バルブ１０５ｂを閉じる。次いで、バルブ８４ｂ（図４参照）又はバルブ８５ｂ（図５参照）を開き、循環ファン１０２を駆動し、粉砕機２０を駆動し羽根車２７を回転させる。これにより、加熱炉７０内の気体が吸い込みノズル７７から吸引され、配管１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃ，１０１ｄを順に通って吹き出しノズル７８から加熱炉７０の燃焼室７５に放出される。
【０２３３】
次いで、燃焼空気ファン４２を駆動し、加熱炉７０のパイロットバーナー（図示せず）を点火し、バルブ７３ｂ，７３ｃを開き、ノズル７１から空気混合燃料を燃焼室７５内に噴射し、燃料を燃焼させる。
【０２３４】
吸い込みノズル７７は、吹き出しノズル７８から燃焼室７５に放出されたガスと、燃焼室７５で発生した燃焼ガスとの混合ガスを吸引する。吸い込みノズル７７から循環路１０１内に高温の燃焼ガスが導入され、更に、循環路１０１を循環する気体が炭化器３０で加熱される結果、循環路１０１内の気体の温度は上昇する。循環路１０１を循環する加熱気体の温度が所定温度（例えば温度検出調整器６１ａにより検出される温度で約１８０℃）に到達した後、原料を原料導入点Ｐ１０を通じて第１配管１０４ａに導入し、以下、実施の形態２と同様にして粉末炭が製造される。
【０２３５】
上記以外は実施の形態２と同じである。実施の形態２で説明したのと同様の変更を本実施の形態４の製造装置５に適用することができる。
【０２３６】
図１４は、本発明の実施の形態４に係る粉末炭の製造装置６の全体構成の概略を示した図である。図１４に示す製造装置６は、実施の形態３で説明した製造装置３を、第２循環路３２０を循環する加熱気体として燃焼ガスを利用するように変更したものである。図１４において実施の形態３で説明した製造装置３を示す図１０と同一の部材には同一の符号を付しており、それらについての詳細な説明を省略する。以下、本製造装置６を実施の形態３と相違する点を中心に説明する。
【０２３７】
図１４に示す製造装置６では、実施の形態３の製造装置３に設けられていた第２予熱器３６２、気体３２５を第２循環路３２０に導入するバルブ３２５ａが設けられていない。また、実施の形態３の製造装置３と異なり、配管３２１ａの上流側端は加熱炉７０の燃焼室７５の上方に設けられた吸い込みノズル７７に接続されており、また、配管３２１ｃの下流側端は加熱炉７０の燃焼室７５に設けられた吹き出しノズル７８に接続されている。この製造装置６では、炭化器３０、粉末炭回収装置５０、加熱炉７０が配管３２１ａ〜３２１ｃで順に環状に接続されて第２循環路３２０を構成している。
【０２３８】
本実施の形態４に係る製造装置６を用いて、粉末原料ホッパ３５３に貯留された粉末原料から、第２循環路３２０を含む系を用いて粉末炭を製造する方法の一例を以下に説明する。但し、本発明の粉末炭の製造方法は以下の例に限定されない。
【０２３９】
最初に、バルブ８４ｂ（図４参照）又はバルブ８５ｂ（図５参照）を開き、第２循環ファン３２２を駆動する。これにより、加熱炉７０内の気体が吸い込みノズル７７から吸引され、配管３２１ａ，３２１ｂ，３２１ｃを順に通って吹き出しノズル７８から加熱炉７０の燃焼室７５に放出される。
【０２４０】
次いで、加熱炉７０が点火されていない場合には、燃焼空気ファン４２を駆動し、加熱炉７０のパイロットバーナー（図示せず）を点火し、バルブ７３ｂ，７３ｃを開き、ノズル７１から空気混合燃料を燃焼室７５内に噴射し、燃料を燃焼させる。
【０２４１】
吸い込みノズル７７は、吹き出しノズル７８から燃焼室７５に放出されたガスと、燃焼室７５で発生した燃焼ガスとの混合ガスを吸引する。吸い込みノズル７７から第２循環路３２０内に高温の燃焼ガスが導入され、更に、第２循環路３２０を循環する気体が炭化器３０で加熱される結果、第２循環路３２０内の気体の温度は上昇する。第２循環路３２０を循環する加熱気体の温度が所定温度に到達した後、粉末原料を配管３２１ａに導入し、以下、実施の形態３と同様にして粉末炭が製造される。
【０２４２】
上記以外は実施の形態３と同じである。実施の形態３で説明したのと同様の変更を本実施の形態４の製造装置６に適用することができる。
【０２４３】
図１０に示した製造装置３及び図１４に示した製造装置６において、第１予熱器３６１及び気体３１５を第１循環路３１０に導入するバルブ３１５ａを省略して、第１循環路３１０を循環する加熱気体として加熱炉７０で発生する燃焼ガスを利用するように変更することも可能である。
【０２４４】
以上のように、本実施の形態４によれば、循環路を循環する加熱気体として炭化器３０を加熱する加熱炉７０で発生する燃焼ガスを使用する。燃焼ガスは一般に酸素ガス濃度が低いので、酸素が希薄な雰囲気下で乾燥、炭化を行うことが可能となり、爆発の危険なく、高品質の原料粉末及び粉末炭を得ることができる。また、窒素ガスなどの高価な低酸素ガスを使用する必要がなく、また、気体を別途加熱する必要もないので、低コストを実現できる。
【０２４５】
また、加熱気体中に未回収の粉末炭や精油が仮に残存しても、それらは燃焼室７５に導入されて燃料とともに燃焼される。従って、未回収の粉末炭や精油が循環路を何度も巡回し炭化器３０で再加熱されることによって変質物が発生するのを防止できるので、より高品質でより多くの精油を回収することができる。
【産業上の利用可能性】
【０２４６】
本発明の利用分野は特に制限はないが、粉末炭や活性炭粉末の製造に広く利用することができる。また、本発明では、水分を含む原料や粘着性を有する原料も使用することができるので、従来であれば廃棄処理されていた材料や炭化の原料としては未利用の材料の有効活用が可能となり、環境問題の解決や資源の有効利用の観点からも利用価値が高い。
【符号の説明】
【０２４７】
１，２，３，４，５，６ 粉末炭の製造装置
１０ 原料導入装置
２０ 粉砕機
３０ 炭化器
４０ 冷却器
５０ 粉末炭回収装置
６０ 予熱器
７０ 加熱炉
８０，３８０ 精油回収装置
９０，１５０ 容器
１０１ 循環路
１１０ サブ循環路
３１０ 第１循環路
３２０ 第２循環路
３５０ 粉末原料回収装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原料を加熱気体が循環する循環路に導入する工程と、
前記原料を前記加熱気体により加熱し乾燥させながら粉砕機に搬送し、前記粉砕機にて前記原料を前記加熱気体の存在下で粉砕し乾燥させて粉末原料を得る工程と、
前記粉末原料を前記加熱気体とともに前記循環路に沿って炭化器に搬送し、前記炭化器にて前記粉末原料を前記加熱気体の存在下で加熱し炭化させて粉末炭を得る工程と、
前記粉末炭を前記加熱気体とともに前記循環路に沿って粉末炭回収装置に搬送し、前記粉末炭回収装置にて前記粉末炭を回収する工程と、
前記粉末炭が回収された後の前記加熱気体を前記循環路に沿って前記原料が導入される地点に送る工程とを備えることを特徴とする粉末炭の製造方法。
【請求項２】
原料を加熱気体が循環する第１循環路に導入する工程と、
前記原料を前記加熱気体により加熱し乾燥させながら粉砕機に搬送し、前記粉砕機にて前記原料を前記加熱気体の存在下で粉砕し乾燥させて粉末原料を得る工程と、
前記粉末原料を前記加熱気体とともに前記第１循環路に沿って粉末原料回収装置に搬送し、前記粉末原料回収装置にて前記粉末原料を回収する工程と、
前記粉末原料が回収された後の前記加熱気体を前記第１循環路に沿って前記原料が導入される地点に送る工程と、
回収された前記粉末原料を加熱気体が循環する第２循環路に導入する工程と、
前記粉末原料を前記加熱気体とともに前記第２循環路に沿って炭化器に搬送し、前記炭化器にて前記粉末原料を前記加熱気体の存在下で加熱し炭化させて粉末炭を得る工程と、
前記粉末炭を前記加熱気体とともに前記第２循環路に沿って粉末炭回収装置に搬送し、前記粉末炭回収装置にて前記粉末炭を回収する工程と、
前記粉末炭が回収された後の前記加熱気体を前記第２循環路に沿って前記粉末原料が導入される地点に送る工程とを備えることを特徴とする粉末炭の製造方法。
【請求項３】
前記加熱気体の酸素濃度が６ｖｏｌ％以下である請求項１又は２に記載の粉末炭の製造方法。
【請求項４】
前記加熱気体が、前記炭化器を加熱する加熱炉で発生する燃焼ガスを含む請求項１〜３のいずれかに記載の粉末炭の製造方法。
【請求項５】
前記粉末原料を得る工程が、
前記原料を、前記粉砕機と容器との間で形成されるサブ循環路に沿って前記加熱気体とともに循環させる工程と、
所定の大きさに粉砕され且つ乾燥された前記粉末原料を前記容器内で分級する工程と
を備える請求項１〜４のいずれかに記載の粉末炭の製造方法。
【請求項６】
前記粉砕機が、粉砕機能に加えて送風機能を有する請求項１〜５のいずれかに記載の粉末炭の製造方法。
【請求項７】
前記炭化器が、同軸に配された外筒及び内筒と、前記外筒の内周面に周方向に沿って延設された複数の邪魔板とを備え、
前記加熱気体は、前記外筒と前記内筒とに囲まれた内部空間内を旋回しながら軸方向に移動し、
前記加熱気体に搬送された前記粉末原料は、前記外筒の内周面に沿って旋回し、
前記複数の邪魔板は、前記粉末原料の軸方向の移動を制限する請求項１〜６のいずれかに記載の粉末炭の製造方法。
【請求項８】
前記粉末原料及び／又は前記粉末炭が回収された後の前記加熱気体の少なくとも一部を精油回収装置に導入し、前記精油回収装置にて前記加熱気体中の精油を回収する工程を更に備える請求項１〜７のいずれかに記載の粉末炭の製造方法。
【請求項９】
前記炭化器内で前記粉末原料をガス賦活させる請求項１〜８のいずれかに記載の粉末炭の製造方法。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれかに記載の製造方法により得られた前記粉末炭からなる粉末炭加工品。
【請求項１１】
請求項８に記載の前記精油回収装置によって回収された精油。
【請求項１２】
請求項１１に記載の精油からなる精油加工品。
【請求項１】
原料を加熱気体が循環する循環路に導入する工程と、
前記原料を前記加熱気体により加熱し乾燥させながら粉砕機に搬送し、前記粉砕機にて前記原料を前記加熱気体の存在下で粉砕し乾燥させて粉末原料を得る工程と、
前記粉末原料を前記加熱気体とともに前記循環路に沿って炭化器に搬送し、前記炭化器にて前記粉末原料を前記加熱気体の存在下で加熱し炭化させて粉末炭を得る工程と、
前記粉末炭を前記加熱気体とともに前記循環路に沿って粉末炭回収装置に搬送し、前記粉末炭回収装置にて前記粉末炭を回収する工程と、
前記粉末炭が回収された後の前記加熱気体を前記循環路に沿って前記原料が導入される地点に送る工程とを備えることを特徴とする粉末炭の製造方法。
【請求項２】
原料を加熱気体が循環する第１循環路に導入する工程と、
前記原料を前記加熱気体により加熱し乾燥させながら粉砕機に搬送し、前記粉砕機にて前記原料を前記加熱気体の存在下で粉砕し乾燥させて粉末原料を得る工程と、
前記粉末原料を前記加熱気体とともに前記第１循環路に沿って粉末原料回収装置に搬送し、前記粉末原料回収装置にて前記粉末原料を回収する工程と、
前記粉末原料が回収された後の前記加熱気体を前記第１循環路に沿って前記原料が導入される地点に送る工程と、
回収された前記粉末原料を加熱気体が循環する第２循環路に導入する工程と、
前記粉末原料を前記加熱気体とともに前記第２循環路に沿って炭化器に搬送し、前記炭化器にて前記粉末原料を前記加熱気体の存在下で加熱し炭化させて粉末炭を得る工程と、
前記粉末炭を前記加熱気体とともに前記第２循環路に沿って粉末炭回収装置に搬送し、前記粉末炭回収装置にて前記粉末炭を回収する工程と、
前記粉末炭が回収された後の前記加熱気体を前記第２循環路に沿って前記粉末原料が導入される地点に送る工程とを備えることを特徴とする粉末炭の製造方法。
【請求項３】
前記加熱気体の酸素濃度が６ｖｏｌ％以下である請求項１又は２に記載の粉末炭の製造方法。
【請求項４】
前記加熱気体が、前記炭化器を加熱する加熱炉で発生する燃焼ガスを含む請求項１〜３のいずれかに記載の粉末炭の製造方法。
【請求項５】
前記粉末原料を得る工程が、
前記原料を、前記粉砕機と容器との間で形成されるサブ循環路に沿って前記加熱気体とともに循環させる工程と、
所定の大きさに粉砕され且つ乾燥された前記粉末原料を前記容器内で分級する工程と
を備える請求項１〜４のいずれかに記載の粉末炭の製造方法。
【請求項６】
前記粉砕機が、粉砕機能に加えて送風機能を有する請求項１〜５のいずれかに記載の粉末炭の製造方法。
【請求項７】
前記炭化器が、同軸に配された外筒及び内筒と、前記外筒の内周面に周方向に沿って延設された複数の邪魔板とを備え、
前記加熱気体は、前記外筒と前記内筒とに囲まれた内部空間内を旋回しながら軸方向に移動し、
前記加熱気体に搬送された前記粉末原料は、前記外筒の内周面に沿って旋回し、
前記複数の邪魔板は、前記粉末原料の軸方向の移動を制限する請求項１〜６のいずれかに記載の粉末炭の製造方法。
【請求項８】
前記粉末原料及び／又は前記粉末炭が回収された後の前記加熱気体の少なくとも一部を精油回収装置に導入し、前記精油回収装置にて前記加熱気体中の精油を回収する工程を更に備える請求項１〜７のいずれかに記載の粉末炭の製造方法。
【請求項９】
前記炭化器内で前記粉末原料をガス賦活させる請求項１〜８のいずれかに記載の粉末炭の製造方法。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれかに記載の製造方法により得られた前記粉末炭からなる粉末炭加工品。
【請求項１１】
請求項８に記載の前記精油回収装置によって回収された精油。
【請求項１２】
請求項１１に記載の精油からなる精油加工品。
【図１】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図３Ｃ】
【図３Ｄ】
【図３Ｅ】
【図３Ｆ】
【図３Ｇ】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図７Ｃ】
【図８】
【図９Ａ】
【図９Ｂ】
【図９Ｃ】
【図９Ｄ】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図３Ｃ】
【図３Ｄ】
【図３Ｅ】
【図３Ｆ】
【図３Ｇ】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図７Ｃ】
【図８】
【図９Ａ】
【図９Ｂ】
【図９Ｃ】
【図９Ｄ】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１１−６３６４４（Ｐ２０１１−６３６４４Ａ）
【公開日】平成２３年３月３１日（２０１１．３．３１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２１３０８３（Ｐ２００９−２１３０８３）
【出願日】平成２１年９月１５日（２００９．９．１５）
【出願人】（５０５３４５２９９）株式会社アースリンク (2)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年３月３１日（２０１１．３．３１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年９月１５日（２００９．９．１５）
【出願人】（５０５３４５２９９）株式会社アースリンク (2)
【Ｆターム（参考）】
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