JP2008261571A - 乾燥装置とバイオマスシステム - Google Patents

Abstract

【課題】
水分が多いバイオマスを効率よく有効に資源化、エネルギー化し又は泥状物を経済的に乾燥する。
収集・輸送も容易にする。
【解決手段】
比較的低温で自然風、低圧送風機、太陽エネルギー、排熱等を有効利用する。被乾燥物と風の僅かな温、湿度差に対し、大きい気固接触面積、薄層での透過気流発生、薄い堆積層厚み等の選択、組合せで乾燥促進する。堆積層を薄くするので、固体分配、排出容易な層形状、機構と接触効率を高める壁付近形状とする。分流気流発生と透過接触で乾燥促進できる。
【選択図】 図１

Description

バイオマスと食品副生物利用の問題解決に適した省エネルギー乾燥とそれを含む炭化、ガス化、固形燃料技術、バイオマス利用法の実用化に関する。
この技術は収集運搬システムを含め高コストのために利用が限定されていた農林業、環境浄化材、建材分野へのバイオマス利用に有用である。乾燥コスト、炭化コストを下げて多様な原料の利用、多用途によって間伐材、剪定材、草木ゴミ、加工廃材等農林副生物、食品加工副産物、廃紙、繊維、有機質ゴミ、泥土等の未利用資源の有効利用や省力化、省エネルギーをはかる。

発明者の特開２００２−２１９３２４は活性炭吸着浄化装置で空気主流と粒子層を通過する短絡流を併用。 発明者の特開２００６−０２１００５は生ごみ乾燥に於て同様に短絡流を利用する。 特開２００３−２０６４９０バイオマス半炭化圧密燃料前駆体およびのバイオマス半炭化圧密燃料製造方法 特開２００５−２３９９０７バイオマス半炭化燃料の製造法（３００乃至５００℃で炭化、半炭化） Ulmanns Encyclopaedie d, tech. Chem. 8 581(1957)木材の炭化温度と収率の関係 200℃ 91.8%、250℃ 65.2%、300℃ 51.4%、400℃ 37.8%。 Perry`s Chemical Engineer`sHandbook:（Section 20）Solid Drying and Gas Solid System 笹岡 有機炭素質の熱分解 低温燃焼 化学装置 （７）39（１９９６）

従来の乾燥装置は燃料、或は電力を使って発生した熱風でバイオマス、廃泥等の被乾燥物を直接又は間接に接触させるものであった。この方法は総合採算による高能率が要求されるが近年の土地費、エネルギー価格、高騰があり、もともとのバイオマス収集運搬費高と相俟って燃料化、原料化はますます難しい状況にある。
食品分野では自然風での通風乾燥法、天日乾燥法があるが場所をとり能率が悪いので食品のような高価なものを生産地で生産するものに限定されていた。
本発明は多様なバイオマス原料を融通性ある乾燥装置で低コスト、簡易に乾燥減量、減容し収集、運搬、集積コストを下げ採算を改善すること、及びこれと組合わせた炭化、ガス化燃焼によって未利用資源の用途拡大、活用、処理を容易にする。間伐材、下草、農林副生物等の未利用資源、食品加工副生物、都市緑化の剪定廃材当の活用、付加価値向上、環境改善を可能にする。このために原材料の現地乾燥調達から乾燥物、炭化物、半炭化物原燃料、連結炉又は一体炉による小型炭化燃焼（或はガス化燃焼）の経済化も可能にする。

バイオマスは単位土地面積あたり発生量が希薄で、一般に水分が多く時には９０%もの水分と嵩高のため収集運搬集積費がかかる。従って海外のパルプ用木材チップを燃料に使う方が国産バイオマスより安いといわれる程である。
乾燥についても、国内は不利な自然条件、低温、梅雨期、雨天が自然乾燥を困難にしていた。そこで低温多湿の地域、季節では必要に応じて別途動力、熱源、排熱を利用して経済的バイオマス利用を可能にしたい。従来、粉粒、成型物（フレーク、ペレット、細片、凝集塊等）の大量供給、回収、利用の方法がなかった。乾燥装置構成材料は小型低温排熱利用を可能にするために、技術、主要部材又は部品を供給すれば必要によって手作業や廃棄物、廃材、間伐材利用を加味して容易に装置構成できるものとしたい。

多用途、多種原料の利用を可能にする技術が要求される理由は、バイオマス原料等の活用が進んでいない原因にある。従来、収集運搬保管費の高コストに加えて品質の不安定、規格化困難、廃棄物扱いのバイオマスの特性で原料仕入れと製品出荷、市場調整が自由でないことがその原因であった。そのため原料均質化、異種原料の同質原料への変換、収集運搬集積費の低コスト化、用途多様化による製品販路の確保、さらに製造工程、製品利用の低コスト化には需給調整のための中間製品、製品を燃料として処分できることが必要であった。これらを可能にする前提として設備、動力、人件収集運搬費、捕集費を含む運転費を大幅に安くする必要があった。バイオマス発生の多様な現地条件と原料バイオマスの種類、発生量に応じて、装置性能を容易に変換したり調節すること、増設、移動が容易なこと、低コスト、安全、低動力で特に高水分のオカラや生葉、生木材、草木、含水泥等は自然エネルギーを利用したい。

本発明はこのような問題点を解決するもので乾燥装置は装置への被乾燥物の装入排出を容易にし、バイオマス等の産出の多様性、大幅な条件変動に対応可能にし自然風、太陽エネルギーを利用できる高能率乾燥装置或は被乾燥物の堆積層或は山に挿入、抜き出しできる通風路装置の形態をとることもできる。自然エネルギーを利用できるので太陽エネルギーの変換貯蔵手段を兼ねている。

乾燥機は化学装置の一種であるが設計条件を決めると装置構造、諸元が決まり、供給被乾燥物の形状、粒度水分等が規制固定されてしまう。
バイオマスは種類、特定地区、季節での発生量が異なり、乾燥における環境条件も日々異なる問題があり、乾燥速度を上げるために粉砕すると通風条件が悪化し、粉砕機性能も多様なものが状況に応じて使用され、一定仕様では不便である。
また、バイオマスで水分が多い場合には化石燃料による熱風使用は一般に好ましくない。
水分が多いバイオマス乾燥ではバイオマスが保有する熱量以上に化石燃料を使うものは多くの場合、廃棄物処理であっても無意味であって、水分を自然風、低圧扇、太陽熱、太陽光発電で乾燥してはじめて意味あるものとなる。仕上げの平衡水分除去は化石燃料、バイオマス乾燥品、炭化物等を燃料としたり、廃熱回収、住居熱利用すれば熱回収をしていることになる。従来、熱交換器による熱回収では経済採算がとれなかったものが、本発明のように安価な乾燥機が成立すれば有効な熱回収手段になり得る。従来はこのような考えがなく、一般工業用の融通性に乏しい乾燥機ではバイオマスエネルギー実用化が困難であった。

本発明はこのような問題点を解決するものである。本発明は原理的に洗濯物を物干しハンガーに多数枚並べてかけるに似ている。薄く広い乾燥蒸発面を密に並べるのが原則である。蒸発又は乾燥面を縦乃至斜めに立て或は懸吊して通風する。
通気性壁で薄い箱状の通風抵抗小で堆積した被乾燥物と通風路の通風の大接触面積を形成する。通風は好ましくは薄い箱状又はダクト状の通風路を通り、又、好ましくは部分的に通風路間又は外気に洩れ気流を通し乾燥促進する。隣接通風路に通風抵抗の大小を作れば透過気流が得られる。薄い箱構造の端部は相互にずれがあってもよいが横に多葉状に交互に重ね、自然通風又は強制通風の、何れか又は組合せを利用する。ズレと邪魔板を組合せれば自然の風向変化にも対応できる。透気性壁は異型面であってもよい多孔壁、多孔板、スリット板、エクスパンド板、格子、網、筒状物を重ねた壁面、布、不織布、ルーバーから選ばれた１つまたは組合せが適当である。
ルーバによる透気性壁は樋状曲面、山形、波型、溝型の材料から選ばれ、食い違いがあってもよいが、垂下線状物が挿入可能であるように上下に間隙を置いて重ね、棚状或は鎧状に通風路である透気壁を形成する。即ち被乾燥物の堆積層又は分割された多葉状の堆積層内に通風路を形成して堆積層を分断して形成した露出粒子等の被乾燥物大表面に通風する。
通風抵抗が少ない通風路は、風の主流が透気性壁の表面を掃引して通過し、好ましくは通風の一部に被乾燥物層内部を通過させ蒸発を促進する。このために堆積層が薄いことが必要であり、層表面と内部表面の双方を大表面蒸発乾燥面積とする。粉粒、チップ、細断物等の被乾燥物に適するものであって、被乾燥物の薄い堆積層と通風路を隣合わせに設けてサンドイッチ状に並べ、換言すれば重ねた多葉型に並べ構成する。
通風路両端及び上下端とも食い違いがあってもよい。必要によって気流分配室を設ける。
充填層又は通路は薄い箱型とするのが便利であって表裏、少なくとも１面を通風面とする。複数枚の場合には、略直立多葉型に並べて一定空間内での被乾燥物と気流の接触面積を大にする。必要により容易に面間を開閉可能にしてもよく被乾燥物の形態、流動性条件に関して適合が容易である。通風透過面開閉により層への被乾燥物供給、通風透過性面の閉塞排除、乾燥物の排出容易になる。開閉機構を縦又は横に屏風状に開閉する構造にしてもよい。
堆積層を形成する被乾燥物の下方への移動と排出を容易にするための、堆積層厚みを下方に向けて厚みを増加すれば（通風路はしたがって下方厚みは薄くなる）供給排出を容易にすると同時に通風面への被乾燥物の閉塞を軽減し閉塞物の脱離をも容易にできる。
これらの選択組合せで乾燥装置を効率化し、縦型として供給排出を容易にする。薄い通気壁で包囲される被乾燥物堆積層は充填と排出が難しく、層厚みが増すと堆積物の容積当り表面積が小に、通風路への拡散距離が大になる矛盾を解決できた。

乾燥機は薄い被乾燥物堆積層を複数個略平行に、堆積層と主気流接触面積を大にし堆積層内部から主気流接触面への拡散距離を小にすることが望ましい条件である。
好ましくは隣り合う気流通路に微小差圧をつけて薄い堆積層に透過空気流を分流通風すると一層有効である。
このために通風入り口乃至出口に通風抵抗（板、棒、幕、充填物、蒸発面形状等）をつけ又は蒸発面間隔の差、充填物、表面加工等で通風差圧を付けることができる。これによって堆積層の充填密度が小な被乾燥物で空間率が大なものは充填厚みを増し装置コストを下げることができる。さらに通風路室と被乾燥物堆積層室の相互入れ替え、通風壁面の表面構造がある場合にはその壁面の表裏裏返しもできる。
装置の全方向に自然通風可能として自然通風を有利に利用することもできる。
この場合には上記の通風路端を食い違いにした組合せに風を誘導して取り入れる邪魔板を付けることができる。季節、時刻、天候による風向変化に対応できる。
また低圧低動力扇、風力発電、太陽光発電を併用すれば無風状態での乾燥速度を上げることができる。動力扇はリバーシブル扇が便利であるが、取付方向を機構的に変更できるものであってもよい。このようにして自然の風向を利用或は併用できる。
低い通風抵抗の通風路を薄い箱状に組立て、耳を付けてレールに架けて移動自由にできる。レールを回転すれば固定用の切り込みで位置固定できるものが便利である（図７）。また、固定には差込キー、クサビを利用してもよい。複数の平行面を規定間隔で保持し開閉自在にして通風路間に任意の厚みの被乾燥物層を形成することもできる（図８）。
乾燥終了後の乾燥物排出の場合にはこのような機構で間隔を拡げれば容易に排出できる。開閉、固定に手動や紐、鎖、蝶番等を利用してもよいことは勿論である。

通気性壁は異型面であってもよい多孔壁、多孔板、スリット板、エクスパンド板、格子、網、筒状物を重ねた壁面、布、不織布、ルーバーから選ばれた１つまたは組合せであってよい。遅い流速では層流接触になり乾燥速度低下の原因になり易いので表面は気流の撹乱、混合のためにスタティックミキサー、気流撹乱用舌状突起、切欠、格子があるのが好ましい。これらは薄い壁面材料の補強を兼ねるのがよい。壁面と一体でも要点で接触する充填物であってもよいし、枝、線状充填物、粗いチップ、木材で乾燥を兼ねたものでもよい。
規則又は不規則充填物、格子組み、屋根状或は、傘状の部材で通風路壁を補強できる。
各通風路を独立した構成単位として上下又は任意方向に揺動可能に支持し揺動装置又は振動機を付け又は手動、打撃振動で壁付着物、棚吊を防止できる。
通風性仕切り又は充填物、挿入物、或は透気性隔壁を耳具と支持梁装置で支えて固定又は揺動或は可動とし被乾燥物の装入、排出を補助できる。
これは構成単位の間隙に被乾燥物を分配、充填、流下、排出に有効である。
通風路（通風室）充填物は乾燥に長時間を要する材木等の材料であってもよい。
充填層側は同じ材料でも比較的粒度が小な細断物粉粒や泥状物であってもよい。
通風性が劣る粉粒、砕片、泥状物から選ばれた被乾燥物を乾燥する場合には通風改良用の材料又は乾燥品或は乾燥途中又は乾燥終了物を新しい被乾燥物に混合して透過気流路を充填層中に作って乾燥してもよい。
透気性の壁面は空気濾過面でもあるので、これをチップや粉粒の空気輸送の濾過面として利用して堆積層へのそれらの空気輸送やフラッシュ乾燥、流動乾燥の濾過面としても利用でき便利である。

通風路が薄い箱状であり、サイロ、堆積物底部に連結し、畳み又は縮小した透過壁、ルーバ、棚板、曲板状棚板又は波状棚板を置きその上方に被乾燥物を堆積した後に畳んだ棚板、曲板状棚板を引き揚げて伸ばし通風路を形成し、乾燥し、乾燥品をそのまま又は通風路を引き揚げ或は吸引し排出移送することもできる。
これで被乾燥物の山、槽内への分配や可搬乾燥機輸送、組立て、乾燥品排出輸送の問題点を解決できる。
通風路室の代りに通風路を挟む被乾燥物充填層室を透気性材料製隔壁で薄い箱状に作り、大壁面を構成して通風することもできる。この場合、通風路の厚みを自由に変化できる。
乾燥物の排出は壁の開閉によることもできるし横から掻き出してもよいし、粉粒では上、横自由に吸い出すことができる。既述の種々の構造でも同じことがいえる。サイロや倉庫自体を乾燥機に使うことができる。
また通風隔壁は通風区画を両側に傾斜した一枚又は２枚以上の棚板で構成し、棚板が竹、缶、瓶の新品又は廃物であり、樋を転倒した形で被乾燥物が直接又は網或は格子を介して気流と接触する通風又は強制通風、熱風あるいは温風通風であり被処理物を通風乾燥する。
ルーバ型通風壁は傾斜面を利用して登り窯のように乾燥機を構成できる。乾燥物を斜面流下移動して乾燥するが、ルーバは傾斜に平行方向又は交差方向が可能である。隣接する通気ルーバ間に被吹き飛ばない風速の微差圧をつけてもよい層内通風することができる。

棚又は隔壁を蝶番や枠、棒等と組合せて折り畳み又は組み立て可能な通風ユニットとして製作し、工場又は現場で容易に組み立て構成することができる。
構成材料として在来の鋼構造、木構造の他、柱部材等に立木、間伐材、竹を使用できる。
充填層、通風路のスペーサー、スタティックミキサー構造、透気隔壁、通風用ルーバ等には同様に竹、ペット瓶、その展開物或はその加工品、不織布等の新品、プラスチック瓶、アルミや鉄の缶、瓶その展開物、穴開けやスリット加工した廃棄物を連結して使用できる。それらを防雨屋根や覆いに利用できる利点がある。
通風性隔壁又は充填物或は通風性隔壁の支持物材料が金属、木材、竹、ＰＥＴ瓶、アルミニウム缶、アルミニウム瓶、プラスチックから選ばれた新品又は廃棄物の加工品であってもよい。
被乾燥物を薄い層に拡げる構成は水分拡散の距離を小にするとともに堆積層内面に水分蒸発熱を補給する熱伝導距離を小にするものである。大気温度では低温度差しか取れないので蒸発熱の補給は乾燥速度を支配する要素である。

粉砕物は粉粒、泥状物、チップ、砕片、裁断物等であってバイオマス、草木の切断、破砕物コーヒー、茶葉抽出残渣、食品加工残渣、蔬菜切断物等を含むものである。
草木葉、小枝、蔓等は粉砕切断によって植物組織の気孔拡散で制約された蒸発から多数の毛管蒸発、かつ大表面からの蒸発になり乾燥速度を３乃至１０倍以上に増大できる。しかし粒度が細かくなると堆積層（固定層）を通過できる通風量が減じるので堆積層の透気乾燥は乾燥速度が小である、簡易粉砕による細分割蒸発断面の露出、蒸発面積増。粉砕物の分割分配による多葉状蒸発面の形成、10乃至５０mm厚み程度の縦型に薄層化する強制分割と下降時の自力または強制的自然表面更新をはかり組合わせ効果を極度に発揮して効率化する。オカラ経済性確保のために加工の程度によって微量透過ないし相当量透過まで調整できることがわかった。省力化、コストダウン、未利用資源の活用、環境・廃棄物対策を同時に達成できる。

透気性（気流透過性）隔壁は金網、プラスチック網、パンチングメタル、エクスパンドメタル、相当するスリット板、多孔板、これらに相当するプラスチック製品、布、不職布、簾、格子から選ばれた１つ又は組合せで構成できる。ルーバ型も重ねて吊り下げたものを使うことができる。また、これらを組合せてもよい。
竹材は簾、ルーバ、桁材に有効に使用できる。 簾はヒゴ方向が縦、横、斜め簾であって慣用の構造の他、スぺーサとしてヒゴに螺旋状に線を巻いたものが好適である。この螺旋は渦流を発生させ気流の境界膜更新作用がある。森林の間伐材、枝等も利用できる。
外郭構造は通常の容器、箱構造、殻構造等公知の構造、組立倉庫型に内蔵し或は収納して防雨できる。乾燥装置は上屋、室、シートで全面又は部分的に包囲して容易に防雨対策でき、しかも自然通風、強制通風可能なものとする。ビニールハウスでもよい。
立木を乾燥機外郭の柱として利用して簡易型の装置組立もできる。
現地分散型の乾燥機の固定柱としてもよい。家屋、倉庫に乾燥機を納めたり、内外壁を利用してもよい。装置の支持構造が道路のガードレール、屋外椅子、装飾、フェンス、遊具、庭、砂防、土堤、樹木、電柱本体又はそれらの付属物を利用し、あるいは固定手段とすることもできる。

高水分の有機性粉砕物、食品廃棄物等は５乃至１０分程度で腐敗開始するので、清潔な容器にとるとともに速やかに脱水、乾燥する必要がある。このために薄い堆積層に分割し、堆積表面は多孔性、通気性の点で本発明の乾燥室が適する。
野菜屑などは付着水があれば脱水し、破砕して薄層室に供給し自然通気や強制通気する。要すれば加熱殺菌してから乾燥するのが腐敗防止のために好ましい。また破砕によって植物組織を裁断して乾燥速度を上げる。水分が多いものは次工程で炭化やガス化燃焼しようとしても、水分の蒸発熱が熱損失となって熱の大部分が低温の燃焼排気ガスに移行して有効活用できないことが起きる。着火さえ困難なこともある。
また原材料であるバイオマスは国内産では少量ずつ多種類であることが多く、同種のものでも品質と形態が多様でしかも分散発生源から得られる。このような原料の均質化には炭化、半炭化に加え、２００乃至２５０℃付近での不溶化熱処理が均質化、腐敗防止、自然発火防止に有効で加工原料として使えることがわかった。またコーヒーや焙じ茶は焙煎温度が２１０乃至２３０℃とされ、そのまま高効率で乾燥して燃料とするか、より高温の炭化、半炭化を行うかを選択できる。炭化乃至熱処理は原料ごとに適当な温度と適当な空気或は遊離酸素含有雰囲気条件で処理するのが適当であるが、混合物を炭化、半炭化或は熱処理してもよい。

流動層炉は特許文献２の炉を使うと、従来、未利用のバイオマス例えば間伐材、廃材に混入し障害になっていた土砂、石、金属片、有害物を流動層内で選別し有害物は分離し精製装置として作用し、炭化した小枝等は同じく流動層内で破砕されるので面倒な予備粉砕や篩分を省略できプラントも小型設備及び運転費は大幅に下る利点がある。通常流動層でも利用できるのは当然である。小型軽量であるから原料バイオマスの分散配置されている発生源の乾燥機近傍に車載プラントを駐車して集中処理して減容するのに有利である。

植物質農林産副生物、バイオマスは枝葉、雑草、木、木皮、紙片、段ボール、わら、籾殻、ふすま、バガス、トウモロコシ、糠、新聞紙若くは、オカラ、果物、野菜の搾り滓、食品残渣、生ごみ、コーヒー又はお茶抽出残渣、果実核、穀類、それらの解砕物や変質物、腐敗物から選ばれた１つ又は組み合わせであり、炭化或は半炭化、適当な熱処理によって殺菌、有害物の揮発、石、金属等の異物分離が容易になる。
(原料と加工、流動層炭化とその利用)被乾燥物としてのバイオマスは従来、そのままでは利用が困難なものが多かった。植物性原料由来のものが適当であるが大量安定供給可能な木材チップの他褐炭であってもよい石炭類、無機泥、ベントナイト泥、土砂の他、バガス、木炭、椰子殻、果実核、野菜、雑草等の破砕物も使用できる。バイオマスとして例示されるのは剪定枝葉、雑草、竹、木、それらの皮、草木とその葉、根、シュレッダ等で裁断した紙片の細片、鋸屑、鉋屑、紙片、段ボール、わら、籾殻、ふすま、バガス、トウモロコシ、糠、新聞紙若くは、オカラ、果物、野菜の搾り滓、食品残渣、生ごみ、コーヒー又はお茶抽出残渣、菌栽培の廃ほだ木、朽木、間伐材、下草、果皮、果核、木材加工屑、食品廃棄物、生ゴミ、葉やフレーク、紙類、段ボール屑等のシュレッダ裁断屑（例えば５ｍｍ角紙片）或はそれらの混合物であり得る。

（薄片、フレークの炭化と効用）枯葉は堆肥の他未利用資源として大量に存在する。その粉砕物は粉砕条件により鱗片状であって、粉砕によって乾燥速度は２乃至１０倍になる、自然乾燥で粉砕物は１乃至３日で平衡水分１０乃至２０%になるが同様の水分に達するのに葉の原型のままでは３乃至２週間かかった。
粉砕物は粉粒、泥状物、チップ、砕片、裁断物等であってバイオマス、草木の切断、破砕物コーヒー、茶葉抽出残渣、食品加工残渣、蔬菜切断物等を含むものである。
草木葉、蔓等は粉砕切断によって植物組織の気孔径からの制約された蒸発から多数の毛管蒸発、かつ大表面からの蒸発になり乾燥速度を増大できる。しかし粒度が極端に細かくなると堆積層（固定層）を通過できる通風量が減じるので堆積層の透気乾燥は乾燥速度が小である。ここに通風用の舌、突起等を押し込めば乾燥促進できる。壁間距離調節の利点である。
省力化、コストダウン、未利用資源の活用、環境・廃棄物対策を同時に達成できる。
パンチング或はドリル孔、熱貫通孔又は成型多孔筒状物を重ねて通風路を形成してもよい。被乾燥物の堆積層又は分割された多葉状の堆積層内に通風路を形成して分断して形成した大表面に通風するもので、既存の千鳥配置のルーバー型乾燥機とはこれらの点で異なる。

バイオマスを乾燥前に粉砕又はチップ化し、このバイオマスを発生源近くに集積し、集積したバイオマスをローダー又は吸引ファンローダで吸引して乾燥機に供給し又は車両に積載して輸送し集積し、このバイオマスを再乾燥しまたは再乾燥することなく、貯蔵、炭化、ガス化、ガス化燃焼、再粉砕、撥水加工から選ばれた加工をするシステムは上記の乾燥装置の特性を利用するもので優れた経済性をもつ。
乾燥機を含む加熱乾燥、流動炭化、燃焼又は流動ガス化燃焼と組合せた乾燥装置とすることによって乾留ガス、ガス化ガスの顕熱、燃焼熱を乾燥機の伝熱面、熱風発生、二次の仕上げ乾燥に使える。通風室、乾燥すべき堆積層又は伝熱面に太陽熱装置による温風又は排熱温風を通風利用できる。
伝熱面、管に孔を開けて熱風等の一部または全部を吹き出すことができる。
炭化物用途として主に農林水産業用の遮光性浮遊粉粒又は成型物の他に農薬,有用肥効成分、微生物の徐放材料,土質改良材、有害物吸着又は分解材料、燃料、建材プラスチック充填物等がある。また使用済材料の効率的回収と利用も本発明は実現できる。

図１は本発明による乾燥に適した装置の例である。被乾燥物は上部から蓋８を開けて気流透過性隔壁に挟まれて形成された薄い堆積乾燥室２に、投入し各室に分配供給する。
被乾燥物分配には手作業又は機械均らし、振動機等も使える。粉粒やチップの場合には供給、排出に気流輸送等公知の輸送手段を使用できる。薄い堆積乾燥室は、図１２に示すように隔壁の振動、揺動、上下移動で均一装入できる。挿入物や撹拌棒２７で棚つりを防止したり、これで排出も同様に促進できる。隔壁距離を拡げ、或は下方に向かって乾燥室厚みを増して負の壁傾斜によって棚吊を防止しつつ排出できる。
これらを併用すれば一層有効である。このようにして、薄い堆積乾燥室の形成と操作が容易になり、乾燥速度を上げることができた。簡易な構造で常温乃至比較的低温での乾燥も熱風、排熱利用による低コスト化も可能になった。耐熱構成材料を使えば比較的高温高能率乾燥も可能である。
装置は常温付近では間欠操業、放置自然乾燥が簡易で適当であるが、真空乾燥、減圧乾燥、自動化半連続、連続操業等もできる。この装置はバイオマス、多水分材料を一次常温乾燥、低温排熱利用し、次にこれを集荷して二次乾燥して後炭化する場合の予備乾燥にも適している。

図２は図１の金網、パンチングメタル等の面４を持つ隔壁部分のＣ視説明図である。隔壁の枠１１は耳具でレール５に吊下げられ、固定も揺動、移動、取り外し、可能で被乾燥物の供給、排出均一分布容易である。
ファン９は省略してもよいし着脱自在でもよいし、扇風機でも代替できる。建屋外や上屋だけの時に無風状態で乾燥を促進できる。気流分配器１０はヒーターであってもよい。熱源は流動炭化装置併設時にはその乾留ガスの燃焼ガス、或はボイラー燃焼で発生させた蒸気、煙突排気が使える、太陽熱の温風又は温水であってもよい。

図３は図１におけるＡ視断面の例である。この場合には外側板１２が透過性隔壁４を兼ね、雨除１５を必要だけ付ける。雨除けは開閉戸や引き戸その他の戸にしてもよい。また立型の単数あるいは複数の鎧戸にして風の方向によってこれを取り入れる邪魔板として使うこともできる。勿論上部に屋根として雨除けや風向板としての邪魔板、鎧戸と複数装備してもよい。ダンパー１４は乾燥品と未乾燥品を分離するもので濡れた被乾燥物の水きり（傾斜や溝を付けて横に逃がす）に使うこともできる。
乾燥条件は実験によって適当な原料と条件の組合せ、選択が容易にできる。

図４は図３の平面断面である。図示しないが、手による被乾燥物分配、振動機、揺動機を付属してもよい。

図５はルーバ２４を線、紐、綱、板、鎖等２５で吊り下げ、上下に間隔を置いて重ね、これを複数組並べて隔壁と通風路７を形成したものである。図６はルーバ２４で切欠を入れ通風に撹乱を与える山型鋼状のレイである。切欠２９は通気性、濾過性のパンチング孔、ドリル孔、スリット等であってもよい。
図７は通風路室単位又は薄い被乾燥物堆積室単位を吊しあるいは固定する梁５である。
スライド用面５０と固定用の切欠５１からなり、スライドして透過壁面間距離を伸縮し、所定位置で固定できる。図８は通風室単位箱の距離を伸縮するマジックハンド型の腕５６を有するレイである。

図９は通風路を開閉し、被乾燥物の充填、乾燥品の排出を円滑にするルーバ２４を間隔（或は間隙）を置いて積み重ねて構成した隔壁（区画壁）を１つおきに置いた乾燥装置の断面図である。蝶板４５で開閉でき、堆積層の移動を容易にする。ルーバは片面だけ開閉してもよい。４面が透過壁の場合には透過壁が上下し、壁の可動支点４６はルーバの両端に設けることができる。４面が柔軟な（若しくは強い）パンチングメタルであれば４面は上下動は必ずしも必要でない。垂下線、棒、鎖、紐等で操作する支点を動かせばよい。吊下げ具２５を上下してルーバを開閉してもよい。ルーバはこの場合には透過面４のスペーサーあるいは補強を兼ねている。

図１０はルーバの位置を両端の気室に固定した簡易な構造である。このルーバは竹を二つ割り、或は三つ割り等に割ったもの、雨樋等が使える。ペット瓶、飲料缶、瓶の新品や廃品をつないで構成できる。
図１１はルーバの拡大説明断面図である。この場合にはルーバ下面に網４を張り、ルーバに傾斜等があっても粉粒が通風路７に侵入して閉塞することを防ぐ。

図１２はＡ視断面図である。外側面は透過壁で、通風路はスタティックミキサー作用を有する充填物２６を充填し仕切り壁、スペーサーかつ透過壁である。２７は充填層挿入物であり、被乾燥物装入、排出を補助する。気流透過補助の充填物であってもよい。
図１３はパンチングメタル透気壁材料の例である。孔２９の形状は任意に選択できる。泥状物や微粉乾燥の場合には飛散防止のために微細孔や金網、布帛、布との複合であってよい。
図１４は打抜でないパンチング操作による舌片付き孔である。気流の透過部分の進入を助け、吹出し方向を決め乾燥を促進できる。孔空きルーバの例では通風と被乾燥物の接触蒸発面積を増加し乾燥をすることができる。パンチングメタル、舌を有するパンチングメタルで気流撹乱効果を利用することもできる。

図１５はパンチング孔付き波板で透過壁面積を増加し、面強度を強化する。気流の透過部分の進入を助け、吹出し方向を決め乾燥を促進できる。
図１６は乾燥機の平面断面図である。舌片は気流の取込み、吹出し、スタティックミキサー作用を付与できる。全部の吹出し、取込孔を必ずしも統一方向にすることなくランダムでも一定の規則性をもって変化してもよい。実験によって決めることができる。
一対の被乾燥物室における透過気流がある場合の気流の例を示す。
Ｋ，Ｍの通気室とＬの通気路室の間でダンパー、邪魔板等で差圧を発生させて透過気流を作り乾燥を促進することができる。
図１７は通風路断面が下方に向けて縮小し、乾燥品の棚吊りと通気透過孔閉塞を防止取り出しを容易にする構造を示す。通風室厚みは壁面の傾斜は高さ１０００mmあたり1-100ｍｍの負の傾斜が適当である。

図１８は通気路室７を下方に狭め被乾燥物室を下方に向けて厚みを増して乾燥品の排出を円滑にし、透気壁閉塞を軽減し被乾燥物の接触圧を低下し透過気流の通過を容易にして乾燥促進と閉塞防止をはかることができる。２７の内挿邪魔板は断面内気流分配用である。
図１９は堆積層透過壁舌片が同方向の場合平面断面図を示す。

図２０は分散配置型又はバイオマス基地の乾燥装置を含む乾燥・炭化システムの例である。
被乾燥物である粗いバイオマス等は粉砕機、裁断機、チッパー等で適当な粒度、寸法にし乾燥装置に供給し、通風乾燥装置１にかける。乾燥物４２は併設炭化炉３０によって炭化し発生乾留ガスは燃焼炉３１で燃焼して熱交換器３２で乾燥用通気を加熱し、又は通風に混入して乾燥熱源とする。余剰の熱はボイラー、温室、暖房その他の熱源として活用できる。
得られた炭素４４は原材料、燃料として輸送手段３３によって末端ユーザーに供給し粉末燃料、原料として利用する。乾燥装置１の前に追加の常温通風乾燥装置を置き、乾燥物を加熱乾燥にかけて、より高温で乾燥程度を上げることができる。熱風搬送による乾燥、流動乾燥も利用できる。要は常温付近での乾燥によって多水分例えば２０乃至９０%の被乾燥物を直接燃料燃焼ガスで乾燥する非効率を避けるものである。

図２１は分散配置型乾燥装置１で乾燥したバイオマス乾燥物４２を基地まで運搬手段３３で輸送し集積して追加乾燥し又はそのまま炭化或はガス化燃焼して熱源とするものである。
バイオマス基地の乾燥装置を含む炭化またはガス化燃焼システムで必要に応じて炭素を原燃料ユーザーに供給できるシステムの例である。
図２２は一対の被乾燥物室における透過気流がある場合の気流の例を示す。
Ｋ，Ｍの通気室とＬの通気室の間でダンパー、邪魔板等で差圧を発生させて透過気流を作り乾燥を促進することができる。孔２９の気流誘導舌２８の有無によって通風効果が異なり、舌が付いている方が乾燥速度が大で５０%以上増加した。

図２３は被乾燥物の堆積層単位を透光屋根と組合せて通風効果と太陽熱で乾燥を促進する乾燥装置である。被乾燥物出し入れは垂直姿勢で実施できる。
この装置単位は垂直姿勢は乾燥装置の外壁１２として利用できる。

従来バイオマスは水分が多く、発生分布密度が小で乾燥、運搬加工コストがかかるために
普及が難しく地方利用も大規模実用化は簡単ではなかった。本発明は乾燥、収集運搬、利用コストを自然風、必要によって低圧扇（高圧扇も使え併用してもよい）の活用と装置の簡易化、廃棄物と余剰労働利用によって低コスト化し広汎多用途に実用化でき環境問題、炭酸ガス問題解決に有用である。

本発明の実施例１は粉砕品と非粉砕品の乾燥速度の差、水分差による炭化の難易試験結果を示す。実施例２は通風乾燥の速度と堆積層内への少量通風の効果をしめす。実施例３は泥土の乾燥例であり、通風抵抗が大な時には挿入物で感激を作れば透過気流の効果を出せることを示す。

生葉について、乾燥速度を比較した。自然のままの葉（ゆずり葉）と５mm角に破砕した葉の自然乾燥速度を比較した。１２〜１５℃、湿度５０％の室温条件で、
７５時間後の水分減少率は破砕物６０．４％に対して、生葉のままでは２９．２％と半分の乾燥速度に過ぎなかった。
乾燥物の空気部分燃焼による流動床炭化では温度が安定し運転が容易になり炭素収率２２％、嵩容積は１５分の１であった。
（対照例） 刈草、剪定枝葉未破砕物は乾燥物でも嵩比重が小で炭化は困難であった。部分燃焼炭化も困難であった。
破砕乾燥物は大型固定床炭化装置では事実上炭化できなかった。レトルト中央部は生のまま残留する。

１ 実施例１の被乾燥物を図２３のように１２℃、湿度５０％で通風乾燥した。
２４時間で６０％の水分減少率が得られ、平衡水分に達した。
２ 葉の代りにコーヒー抽出滓、お茶殻粉砕物、鋸屑、等も同様な成績が得られた。
通風路調節により通気の要素を加えると乾燥促進効果が大きく被乾燥物と乾燥条件によって２乃至１０倍の促進効果があった。

１ ベンとナイト廃泥を図２３のように１２℃、湿度５０％で通風乾燥した。
通風のために図１２の２７をコイル線として層内通気を加味した。
２４時間で８０％の水分減少率が得られた。
同様に被乾燥物が通気性不良の場合には有機質、無機泥に無関係に同種の或は無害な線状或は巻縮葉状物、コイル状物のような嵩高のものを被乾燥物に混入して全体を嵩高にすると２乃至１０倍程度の乾燥速度が得られた。

バイオマス、食品加工副生物、庭木、庭園の剪定廃物、有機、無機泥状物等水分が多いものは収集運搬費が高コストで再利用或は燃料としての実用性が乏しかったが乾燥装置とその運転費を安価にし、しかも発生源又はその近傍に分散配置可能にして経済性を大幅に改善し原料、燃料としての広汎な活用に有用である。またエネルギー問題、炭酸ガス問題の解決に寄与する。大量集積できる原燃料だけでなく、零細な未利用資源の炭化や熱処理、環境の浄化等にも役だつ。バイオマスの特徴は従来の輸送、貯蔵、運搬が高コストでそのままでは自然発火したり、腐敗すること、濡れに弱いので貯蔵と需要供給調整が困難であった。本発明による破砕乾燥減容によって問題解決が容易になりエネルギー効率が向上する。
そして必要によって炭化を組合せて貯蔵、収集、運搬コストが下げ、余剰炭素は低コストなので家庭用粉末燃料例えば懐炉、専用ストーブ燃料とし、吸着材、調湿材、消雪材、肥料農薬補助材料、水質浄化材、流出油、薬品の非常用吸着剤として広汎な用途がある。乾燥粉末と炭化物の混合燃料は発熱量が上がり着火燃焼もよい。

乾燥装置見取り図 金網透過壁を見た乾燥装置断面図 透過壁型乾燥装置Ａ視側面断面図 透過壁型乾燥装置B視平面断面図 ルーバ型通風路を有する乾燥装Ａ視側面断面図 切欠があるルーバの見取り図 通風路室又は被乾燥物室支持用耳具の固定用・滑動移動用回転梁見取り図 通風路室又は被乾燥物室の間隔開閉用伸縮腕機構の略図 透過壁又はルーバ開閉操作腕機構を開閉可能ルーバと連結した併用型乾燥装置側面断面図 簡易箱型のルーバ通風路Ａ視断面図 金網透過壁をルーバ下面に持つルーバ型通風路Ａ視断面図 通風路充填物と被乾燥物層挿入物を有する透過壁型乾燥装置Ａ視側面断面図 透過壁用パンチングメタル図 透過気流誘導舌を有するパンチングメタル図 波板のパンチングメタル透過壁断面図 パンチングメタル透過壁と通風路、被乾燥物充填層の透過通風を示す平面断面図 下方へ巾縮小がある通風路断面見取り図 気流分配用挿入邪魔板を有する通風路C視断面図 舌が同方向で金網張り透過壁の堆積層単位断面図 炭化又はガス化燃焼とガス又は炭素燃焼ヒーターと製品輸送組合せシステム図 同分散型乾燥、輸送システム図 薄い堆積層単位を有する透過壁型乾燥装置B視平面断面図 薄い堆積層単位を透光屋根と組合せた乾燥装置断面図

符号の説明

１ 乾燥装置、２ 被乾燥物粉粒、砕片、泥状物等、３ 隔壁、４ 通気透過壁、
５ 通風路構造単位、又は被乾燥物室支持梁、６ 斜面板、７ 通風路、８ 開閉蓋、
９ ファン、送風機、１２ 側外板、１３ 蝶番、１４ ダンパー、１５ 雨除け、透光板
１６ 受器、
１７ 循環水吸引管又は浮遊粉粒ペレット回収用溢流堰、溝付吸引管又は多孔管
２４ 微細開口、２７ 通風路又は被乾燥物層内挿入物，２８ 透過気流誘導舌、
２９ パンチング孔又は透過気流誘導舌を有するパンチング孔、３０ 炭化炉、
３１ 燃焼炉、３２ ヒーター又はボイラー、３３ 輸送手段、４１ 粉砕機、裁断機、チッパー等
４２ 乾燥物、４３ 乾留ガス、ガス化ガス、４４ 炭化物、４５ 蝶番、
４９ 内装網、布、５０スライド面、５１ 通風路耳固定用切込、５２ 堆積被乾燥物堰板、
５５ 通風路室単位又は被乾燥物堆積室単位支持用耳具

Claims (10)

1. 粉砕物、細片、粉粒或は泥状物を乾燥する装置において、縦乃至斜めの通気性壁によって薄い箱状の堆積層室と薄い箱状の通風室に区分し、両室を多葉状の大表面を横に交互に重ね、自然通風又は強制通風の、何れか又は組合せを利用する乾燥装置。
2. 通風透過性壁面からなり通風路又は被乾燥物堆積室として乾燥装置に組み込む薄い箱状乾燥装置。
3. 薄い箱状の通風路室に接する堆積層室の厚みが上下に亘り実質的に均一であるか、上部と下部或は通風方向に室の厚みが異なるように構成された請求項１又は２記載の乾燥装置。
4. 雨除けが上屋、収容室、ガラリー、シート又はビニールハウスでもよい請求項１乃至３記載の乾燥装置。
5. 通風路又は板状充填層構造成単位の間隔を固定し又は開閉可能とした請求項１乃至４記載の乾燥装置。
6. 通風透過性壁面が平面であるか、又は補強、気流撹乱用通風路挿入物、突起物から選ばれた構造又は部品が通気性壁表面にある請求項１乃至５記載の通風乾燥装置。
7. 通風路間に被乾燥物堆積層を介して通風抵抗差を付け堆積層に透過気流を発生させる通風調整機能を設け又は設けない請求項１ない６記載の乾燥装置。
8. 通風路又は被乾燥物堆積層に温風吹き出し孔を有してもよい加熱面又は加熱管を挿入しまたは挿入しない請求項１乃至７記載の乾燥装置。
9. 通風路又は堆積層単位が折り畳み型又は組み立て型である請求項１又は２記載の乾燥装置。
10. バイオマスを乾燥前に粉砕又はチップ化し、このバイオマスを発生源近くに集積し、集積したバイオマスをローダー又は吸引ファンローダで吸引して乾燥機に供給し又は車両に積載して集積し、このバイオマスを再乾燥しまたは再乾燥することなく、貯蔵、炭化、ガス化、ガス化燃焼、再粉砕、撥水加工から選ばれた加工をする請求項１乃至９記載のシステム。