JP3959427B2

JP3959427B2 - バイオマス変換式ガス発生装置

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Publication number: JP3959427B2
Application number: JP2002287031A
Authority: JP
Inventors: 幸丸清水; 泰成鎌田
Original assignee: 株式会社三重ティーエルオー
Priority date: 2002-09-30
Filing date: 2002-09-30
Publication date: 2007-08-15
Anticipated expiration: 2022-09-30
Also published as: JP2004123820A

Description

【０００１】
【技術分野】
本発明は、草木類や藻類などの植物燃料を原料として一酸化炭素や水素等の可燃性有用ガスを生成するバイオマス変換式のガス発生装置に関するものであり、特に植物燃料の炉内への投入経路における詰まりが防止されて、安定した操業が実現され得ると共に、安全性が改善された、新規な構造のバイオマス変換式ガス発生装置に関するものである。
【０００２】
【背景技術】
従来から、木材加工業等で多量に発生するおが屑や削り屑，木片，間伐材等の木質系廃棄物の活用装置の一種として、バイオマスのガス化によるエネルギー利用技術の一つであるバイオマス変換式のガス発生装置が知られている。
【０００３】
かかるガス発生装置は、例えば特許文献１に示されているように、竪型中空の炉体の下部に空気取入口を設けると共に、上壁を貫通して略鉛直方向に延びる投入パイプを配設して、炉体上方に設置した燃料タンクから投入パイプを通じて炉内におが屑を供給せしめつつ、炉内に堆積したおが屑の最下部で熱分解後のおが屑を酸化燃焼させて、発生する熱により上方のおが屑を乾燥・熱分解せしめることにより熱分解ガスを生成するようになっている。また、炉内に堆積したおが屑の中〜下層の領域で発生した熱分解ガスは、堆積したおが屑中を透過することで冷却・濾過された後、炉体の上部に開口するガス吸引管を通じて吸引されることにより炉外に取り出されるようになっており、その後、サイクロン等の適当な浄化装置によってダストやタールの除去が行われることにより、清浄な可燃性の有用ガスとして利用に供されることとなる。
【０００４】
【特許文献１】
実開平６−８４１０９号公報
【０００５】
そこにおいて、炉体の上壁を貫通して配設された投入パイプは、燃料タンクと炉体の各内部を相互に常時接続せしめて炉内でのおが屑の消費減少分を燃料タンクから速やかに供給するようになっていると共に、かかる投入パイプの内部が、常時、おが屑で充填されて炉内で発生するガスの燃料タンク内への流出が阻止されるようになっている。また、投入パイプの径寸法は、炉内の内法寸法や、おが屑の堆積高さ等を考慮して、おが屑の酸化や熱分解反応が安定して行われて、目的とする量の有効ガスを出来るだけ安定して採取することが出来るように、適当に設定されている。
【０００６】
ところが、従来構造のガス発生装置では、燃料タンクから供給されるおが屑の形状や水分量、締まり具合などの各種条件によって投入パイプ内での流動性が変動することに起因して、投入パイプ内で詰まりが発生するおそれがあった。そして、投入パイプに詰まりが発生すると、炉内におが屑が供給されなくなって炉内温度が上昇したり、炉内圧力が増大して、外部にまで危険が及ぶような状況となることも考えられる。特に、投入パイプは炉内に差し入れられていることから、外部から詰まりの有無を確認することが極めて困難であって、投入パイプを通じてごく僅かずつ炉内に送り込まれるおが屑の流量に基づいて詰まりを判断すること自体、経験を要する難しい作業なのである。
【０００７】
なお、投入パイプにおける詰まりの有無を目視で確認することも考えられるが、投入パイプの上端開口部から覗き込んで目視することは危険を伴うことから、避けるべき作業であって現実的でない。
【０００８】
また、仮に、投入パイプの詰まりが発見出来たとしても、かかる詰まりを解消させることは容易でない。即ち、投入パイプの詰まりを解消する方策としては、例えば、長手の棒材を投入パイプの上端開口部から突き入れて、投入パイプ内で発生している棚状の詰まりを崩すことが考えられるが、そのような作業自体、危険を伴う。しかも、投入パイプが長尺でおが屑が強く締まっている場合には、棒で上方から突っ付く程度で投入パイプ内の詰まりを完全に解消させることが難しく、棒材を挿通し得たとしても、実際には詰まりの一部に棒材が挿通せしめられる程度の孔が開いただけで、直ぐに詰まりが再発してしまうことが多く、詰まりを解消せしめる有効な方策さえも、未だ見出されてはいなかったのである。
【０００９】
【解決課題】
ここにおいて、本発明は、上述の如き事情を背景として為されたものであって、その解決課題とするところは、投入パイプにおけるおが屑等の植物燃料の詰まりが防止されて、投入パイプを通じて燃料タンクから炉内に植物燃料を安定して供給することが出来、それによって、優れた安全性をもって安定して操業することが可能となるバイオマス変換式ガス発生装置を提供することにある。
【００１０】
【解決手段】
以下、このような課題を解決するために為された本発明の態様を記載する。なお、以下に記載の各態様において採用される構成要素は、可能な限り任意の組み合わせで採用可能である。また、本発明の態様乃至は技術的特徴は、以下に記載のものに限定されることなく、明細書全体および図面に記載され、或いはそれらの記載から当業者が把握することの出来る発明思想に基づいて認識されるものであることが理解されるべきである。
【００１１】
（本発明の態様１）
本発明の態様１は、略鉛直方向に延びる投入パイプを炉体の上壁を貫通して配設せしめて、該投入パイプの上端を該炉体の上方に設置した燃料タンク内に開口させる一方、該投入パイプの下端を該炉体の内部に開口させることにより、該燃料タンクに貯えた草木類や藻類などの植物燃料を該投入パイプを通じて該炉体の内部に供給するようにしたバイオマス変換式ガス発生装置において、前記投入パイプの内径寸法を軸方向で変化させて、該投入パイプの内周面を鉛直下方に向かって拡開するテーパ付き円筒形状として、前記投入パイプの上端の開口側に位置して、略鉛直方向に延びる中心軸回りで回動せしめられる送りスクリュを配設し、該送りスクリュの回動によって前記燃料タンク内の前記植物燃料を該投入パイプに送り込むようにして、更に、前記投入パイプを遮断せしめ得るパイプ遮断手段を設けると共に、前記投入パイプの上端の開口部に対して接近／離隔可能に配設されて、該開口部に重ね合わせられることにより該開口部を覆蓋して該投入パイプを遮断する蓋部材によって、前記パイプ遮断手段を構成して、前記蓋部材を、前記送りスクリュの軸方向上端部分で軸直角方向外方に広がるように装着すると共に、該送りスクリュを該蓋部材と共に軸方向下方に駆動変位せしめて、該蓋部材により前記投入パイプの上端の開口部を覆蓋せしめる蓋駆動手段を設けたことを、特徴とする。
【００１２】
このような本態様に従う構造とされたバイオマス変換式ガス発生装置においては、植物燃料が投入パイプの内部を下方に向かって通過せしめられる際に植物燃料に及ぼされる摩擦等に基づく流動抵抗が、投入パイプの内周面をテーパ付き円筒形状としたことで軽減され得ることとなる。それ故、炉内に堆積された植物燃料が減少し、該植物燃料によって投入パイプの下端開口部に及ぼされる圧力が減少すると、燃料タンクから投入パイプを通じて植物燃料が炉内にスムーズ且つ速やかに補填され得ることとなり、安定した操業が実現可能となるのである。
【００１３】
しかも、本態様に係るバイオマス変換式ガス発生装置においては、投入パイプにおける植物燃料の詰まりの発生そのものが効果的に防止され得ることから、投入パイプの詰まりに起因する炉内圧力の増大等の危険が未然に回避され得ると共に、投入パイプの詰まりを解消させるための危険な作業も不要となり、操業に際しての安全性が向上され得るのである。
【００１４】
なお、投入パイプの内周面に付されるテーパの構造は、採用される投入パイプの材質や表面性状等の他、使用する植物燃料の種類や粒度，形状，含水量等を考慮して適当に設定されるべきであって、限定されるものでない。そこにおいて、かかるテーパは、投入パイプの軸方向で実質的に全長に亘って形成することが望ましいが、投入パイプの軸方向で部分的にテーパを付するようにしても良い。また、例えば、製材所での帯鋸の使用で発生する一般的なおが屑を採用する場合には、投入パイプの内周面におけるテーパ比を５／１００以上とすることが望ましく、より好適には７．５／１００以上のテーパ比とされる。テーパが小さすぎると、目的とする投入パイプの詰まり防止効果を安定して得ることが難しくなるからである。一方、投入パイプの内周面におけるテーパが大きすぎると、投入パイプを通じての植物燃料の均一な供給が難しくなるおそれがあることに加えて、炉内に堆積された植物燃料の自由表面積を充分に確保し難くなることから、テーパ比を２０／１００以下とすることが望ましく、より好適には１０／１００以下のテーパ比とされる。
【００１５】
また、投入パイプの材料も特に限定されるものでないが、植物燃料の流通に際して及ぼされる外力に抗し得る強度および剛性と、炉内温度に対する耐熱性，炉内ガスに対する耐久性等を考慮して選定されることとなる。具体的には、鉄系金属で形成された管体が、コスト的にも有利に採用され得る。なお、引抜管の他、溶接管や巻込管等も採用可能であるが、投入パイプの周壁部分における気密性は充分に考慮されるべきである。
【００１６】
また、本態様においては、投入パイプにおける詰まりの発生が一層効果的に防止され得るのである。
【００１７】
すなわち、本態様に従いテーパ付き円筒形状の内周面を備えた投入パイプを採用した場合に、植物燃料の性状や各種環境条件等が非常に悪い組み合わせとなって、万一詰まりが発生することを考えてみると、投入パイプにおける上端開口部が最小径とされていることや、燃料タンクから段差状に絞られていること等を原因として、詰まりの殆どは投入パイプの上端開口部に発生するものと推定される。ここにおいて、本態様では、かかる投入パイプの上端開口部に臨むように送りスクリュが配設されて、この送りスクリュの回動作動により、植物燃料が投入パイプの上端開口部に強制的に送り込まれることから、投入パイプの上端開口部における詰まりが強制的に回避乃至は解消され得るのであり、その結果、投入パイプの全長に亘って植物燃料のスムーズな流動性が極めて有利に発現され得ることとなる。
また、本態様においては、炉の操業状態に何等かの異常が認められた場合に、投入パイプを速やかに遮断し、投入パイプを通じてのガスの炉外漏出や、漏出したガスの燃焼などが危険を回避することが可能となる。なお、本態様において採用される遮断手段には、投入パイプの遮断に際して予想される圧力や熱に耐えうる材質や構造が適宜に採用され得る。
更にまた、本態様においては、投入パイプの上端開口部を、簡単な構造により良好な密閉性をもって遮断することが出来る。
また、本態様においては、定常状態下で投入パイプの上端開口部に臨むように設置される送りスクリュを採用する場合でも、かかる送りスクリュを問題とすることなく、蓋部材によって投入パイプを遮断することが可能となるのである。
【００１８】
（本発明の態様２）
本発明の態様２は、本発明の前記態様１に係るバイオマス変換式ガス発生装置において、前記送りスクリュを間欠的に回動作動せしめるスクリュ制御手段を設けたことを、特徴とする。このような本態様においては、投入パイプの上端開口部における詰まりを防止乃至は解消せしめ得るに充分な押圧力を及ぼし得る程度に、送りスクリュの回転速度を設定せしめつつ、植物燃料の炉内への単位時間当たりの供給量を小さな値にまで設定することが可能となるのであり、炉の操業に際しての制御自由度が有利に確保され得る。
【００２２】
（本発明の態様３）
本発明の態様３は、本発明の前記態様１又は２の態様に係るバイオマス変換式ガス発生装置において、前記炉体の内部の圧力，温度およびガス濃度の少なくとも一つを検出するセンサを設けて、かかるセンサの検出信号の値が予め設定された許容範囲を外れた場合に前記パイプ遮断手段により前記投入パイプを遮断する遮断制御手段を設けたことを、特徴とする。このような本態様においては、炉の操業状態を自動で監視させて、何等かの異常が発生した場合には、自動的に速やかに投入パイプが遮断されるのであり、安全性の更なる向上と、作業者の労力の軽減が、図られ得る。特に本態様においては、センサの検出信号の値が予め設定された許容範囲を外れた場合に、前記パイプ遮断手段により前記投入パイプを遮断すると同時に、窒素ガス及び／又は炭酸ガスを前記炉体の内部に導入するガス導入手段を設けることが望ましい。
【００２３】
（本発明の態様４）
本発明の態様４は、本発明の前記態様１乃至３の何れかの態様に係るバイオマス変換式ガス発生装置において、前記燃料タンクの底壁を、前記炉体の上壁から鉛直上方に離隔せしめて、それら燃料タンクの底壁と炉体の上壁の間に空間を形成したことを、特徴とする。このような本態様においては、投入パイプにおける炉体の上壁部から上方への突出量を大きく設定することが可能となり、炉体の大型化を伴うことなく投入パイプの設計自由度が向上され得る。特に、本発明においては、投入パイプの内面にテーパを付し、更に必要に応じて該投入パイプの上端開口部に送りスクリュを配設して、投入パイプの詰まりを防止せしめ得たことにより、植物燃料の詰まりという大きな問題を回避しつつ投入パイプを長尺化することが出来るのであり、それによって、投入パイプを通じてのガスの外部漏出等の問題を抑えて操業の更なる安定化が図られ得る。
【００２４】
（本発明の態様５）
本発明の態様５は、本発明の前記態様１乃至４の何れかの態様に係るバイオマス変換式ガス発生装置において、前記燃料タンクの底面を円板状として、該底面の外周部分に前記投入パイプの上端を開口位置せしめると共に、該燃料タンクの略中心軸回りに回動せしめられる攪拌羽根を、前記送りスクリュと干渉しない状態で該燃料タンク内に配設し、該攪拌羽根の回動作動によって該燃料タンク内の前記植物燃料を外周側に押し広げるようにしたことを、特徴とする。このような本態様においては、燃料タンク内に貯留した植物燃料が、投入パイプの上端開口部に導かれて、投入パイプから炉内に安定して供給され得る。しかも、燃料タンク内に攪拌羽根を設けたことにより、投入パイプの上端開口部における棚状の詰まりが大きくなること等が防止されて、投入パイプを通じての炉内への植物燃料の供給が一層安定化する。
【００２５】
【発明の実施形態】
以下、本発明を更に具体的に明らかにするために、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ、詳細に説明する。
【００２６】
先ず、図１には、本発明の一実施形態としてのガス発生装置１０の全体構造が概略的に示されている。このガス発生装置１０の基本構造は公知のものであるが、はじめに簡単に説明する。
【００２７】
すなわち、図１中、１２は、炉体であって、厚肉の大径円筒形状を有する周壁１４の上部開口を上壁１６で気密に覆蓋することによって構成されており、炉体１２の内部に処理室１８が形成されている。そして、この処理室１８内に、外部から供給された植物燃料としての木質系燃料である細片状乃至は粒状のおが屑１９が堆積せしめられて、酸化・分解等の処理が施されるようになっている。なお、図面では省略してあるが、周壁１４は、例えば、耐火レンガ等で形成された内周壁と鉄筋コンクリート等で形成された外周壁の間に砂を充填した多層の耐火構造をもって形成される。また、処理室１８に晒された周壁１４の内周面は、略鉛直に延びる円筒形状の他、上方に向かって小径化するテーパが付された円筒形状であっても良い。更に、炉体１２のサイズは特に限定されるものでないが、実用的なサイズでは、周壁１４の外径寸法や、高さ寸法は、何れも、数メートル以上にまで及ぶ。
【００２８】
また、炉体１２に形成された処理室１８には、下部にロストル（火格子）２０が設置されていると共に、このロストル２０の下方に形成されたエア供給用空間２２には、炉体１２の周壁１４を内外に貫通して配設されたエア供給管２４の内側端部が開口せしめられている。そして、このエア供給管２４の外側端部が、調節弁２６を介して大気中に接続されており、該調節弁２６を操作することによって、適当量のエアが、外部からエア供給管２４を通じて処理室１８に供給されるようになっている。なお、エア供給管２４は、炉体１２の周上で適数本設置され得る。また、周壁１４の下部には、点火処理のための点火口が閉塞可能に設けられているが、図示を省略した。
【００２９】
さらに、炉体１２の周壁１４の上端部には、圧力放出装置２８が装備されている。この圧力放出装置２８は、周壁１４を内外に貫通して圧力放出管３０を配設せしめて、この圧力放出管３０の内側端部を処理室１８に開口せしめる一方、外側端部を鉛直下方に延び出させて、その先端部分を、水封容器３２に貯めた水３４の中に浸漬せしめて水中に開口させることによって構成されている。なお、水封容器３２内の水３４の水面は、図示しないレベリング手段で予め設定された水位に保持されるようになっている。また、圧力放出管３０や水封容器３２は、炉体１２の周上で適数設置され得る。
【００３０】
また、炉体１２の上壁１６には、ガス取出管３６が貫通して配設されており、このガス取出管３６の下端が処理室１８に開口せしめられている一方、ガス取出管３６の他端にはサイクロン３８を介してガス吸引ファン４０が接続されている。そして、ガス吸引ファン４０の作動で生ぜしめられる負圧をガス取出管３６を通じて処理室１８に及ぼすことにより、おが屑１９を処理して処理室１８に生ぜしめられた発生ガスを、ガス取出管３６から吸引し、サイクロン３８でタールやダストを分離せしめて、続く清浄装置に送るようになっている。
【００３１】
更にまた、炉体１２の上壁１６には、その中央部分を貫通して投入パイプ４２が配設されている。この投入パイプ４２は、円筒形状を有しており、その中心軸が鉛直方向に延びるようにして、炉体１２によって実質的に固定的に支持されている。特に、かかる投入パイプ４２には、下方に行くに従って次第に拡開するテーパが付されている。そして、投入パイプ４２は、その上端部が炉体１２の上壁１６から所定高さで上方に突出せしめられている一方、その下端部が炉体１２の処理室１８に差し入れられており、処理室１８の高さ方向中間部分に開口位置せしめられている。
【００３２】
さらに、炉体１２の上壁１６上には、燃料タンク４４が載置されて固設されている。この燃料タンク４４は、図２にも平面図が示されているように、円形の底壁４６と円筒形の筒壁４８を有する中空円形の容器であって、上部開口には、金網等の通気性の蓋体が装着されていると共に、かかる蓋体の一部に燃料受口５０が装備されている。また、燃料タンク４４の上方にはホッパ５２が配設されており、このホッパ５２の下端に形成された吐出口が、燃料タンク４４の燃料受口５０上に開口せしめられている。
【００３３】
そして、図示しない外部の貯蔵タンクから、おが屑が、搬送ファン５４を用いたニューマチックコンベヤ等により、搬送パイプ５６を通じてホッパ５２に供給されるようになっている。更に、ホッパ５２の吐出口を、ハンドルレバー等で開閉することで、ホッパ５２に供給されたおが屑を、必要に応じて、燃料タンク４４内に導き入れることが出来るようになっている。
【００３４】
また、燃料タンク４４内には、底壁４６の上面に沿って広がるように複数本の攪拌羽根５７を備えたプロペラ状の回転体５８が配設されており、燃料タンク４４の中心軸上に配設された回転支持軸６０によって吊り下げ支持されている。そして、この回転支持軸６０が電動モータ６２で回動せしめられることにより、回転体５８が中心軸回りに回動作動せしめられるようになっている。なお、回転体５８に設けられた複数本の攪拌羽根５７は、何れも、回転支持軸６０から離れるに従って次第に回転方向で後方に湾曲せしめられており、それにより、回転体５８の回転作動に際して、各攪拌羽根５７により、燃料タンク４４内のおが屑に対して、外周側に向かって押圧して送る作用が加えられるようになっている。
【００３５】
さらに、燃料タンク４４における底壁４６には、外周縁部の近くに位置して、円形の供給口６４が貫設されており、この供給口６４に対して、炉体１２に装備された投入パイプ４２の上端開口部が装着されている。これにより、燃料タンク４４内のおが屑が、投入パイプ４２内に導き入れられ、重力の作用で投入パイプ４２を通じて炉体１２の処理室１８に供給されるようになっている。
【００３６】
なお、燃料タンク４４は、複数本の脚部６６を備えており、その底壁４６が、炉体１２の上壁１６から空間を隔てて上方に離隔配置せしめられていることによって、投入パイプ４２の上端部は、炉体１２の上壁１６から所定長さで上方に突出して、かかる燃料タンク４４の底壁４６に形成された供給口６４に接続されている。また、かかる供給口６４において、投入パイプ４２へのおが屑の入り込みを良好とするために、投入パイプ４２の上端部は、燃料タンク４４の底壁４６から燃料タンク４４内に突出しないようにして組み付けられている。
【００３７】
また、燃料タンク４４内には、供給口６４の開口部分に位置して、中心軸が鉛直方向に延びる状態で送りスクリュ６８が配設されている。なお、送りスクリュ６８としては、標準スクリュの他、リボンスクリュやカットフライトスクリュ等の各種スクリュが適宜に採用され得る。そして、かかる送りスクリュ６８は、先端部分が、供給口６４の中央に臨み、該供給口６４に所定長さだけ入り込んだ状態で配設されている。また、送りスクリュ６８の上方には、駆動モータ７０が配されて燃料タンク４４で支持されており、この駆動モータ７０でスクリュ６８が回動駆動されるようになっている。
【００３８】
而して、送りスクリュ６８が回転作動せしめられることにより、燃料タンク４４に収容されて供給口６４の近くに位置せしめられたおが屑１９に対して送りスクリュ６８による送り力が作用せしめられて、おが屑１９が供給口６４内に強制的に送り込まれるようになっている。
【００３９】
なお、送りスクリュ６８を駆動する駆動モータ７０は、図示しないサイクルスイッチ等によって、適当な時間間隔で間欠的に作動せしめられることが望ましく、それによって、少量の送り量でも、駆動モータ７０による強制的な送り力をおが屑１９に対して有効に及ぼすことが出来る。
【００４０】
更にまた、送りスクリュ６８には、その上端側に蓋部材としてのシール蓋７２が固設されている。このシール蓋７２は、送りスクリュ６８の駆動中心軸から軸直角方向に広がって形成されており、燃料タンク４４の底壁４６に設けられた供給口６４を覆蓋せしめるに充分な大きさを有している。加えて、送りスクリュ６８の駆動中心軸には、エア式又は油圧式のシリンダ機構７４が接続されており、このシリンダ機構７４で軸方向に昇降駆動せしめられるようになっている。
【００４１】
そして、正常な運転状態下では、図１に示されているように、送りスクリュ６８を上側移動端に位置せしめて、上述の如く、送りスクリュ６８の先端部分だけを供給口６４に入り込ませた状態で、送りスクリュ６８を回転駆動せしめて、燃料タンク４４のおが屑を供給口６４から投入パイプ４２に送り込むようにされる。かかる状態下においてシール蓋７２は、供給口６４から上方に充分に離隔して位置せしめられる。
【００４２】
一方、ガス発生装置１０に何等かの異常が発生した場合には、シリンダ機構７４を作動させて送りスクリュ６８を下方に駆動することにより、図２に示されているように、送りスクリュ６８を投入パイプ４２内に差し入れて、その上端部に固着されたシール蓋７２を、燃料タンク４４の底壁４６における供給口６４の開口部分に押し付ける。これによって、かかる供給口６４が、シール蓋７２で略気密に覆蓋されて、投入パイプ４２が遮断されるようになっている。
【００４３】
なお、シール蓋７２の下降作動は、シール蓋７２に対するおが屑１９の接触抵抗を軽減するために、送りスクリュ６８を中心軸回りに回動させつつ行うことが望ましい。また、図示されているように、シール蓋７２を、下方に向かって小径化する逆円錐台形状とすることも、下降時の抵抗軽減に望ましい。
【００４４】
さらに、本実施形態のガス発生装置１０は、操業状態の異常を検出するための監視手段７６と、かかる監視手段７６で異常が検出された場合には、直ちにシール蓋７２を下降させて投入パイプ４２を遮断する制御手段７８を備えている。
【００４５】
監視手段７６は、処理室１８の適当な部位における温度を検出する温度センサ８０と、処理室１８の圧力を検出する圧力センサ８２と、処理室１８内の反応状況を検出するＯ₂センサ等のガス濃度センサ８４と、炉外に設置されて処理室１８からのガス漏れを検出するＣＯセンサ等のガス漏れセンサ８６を含んで構成されている。これら各センサ８０，８２，８４，８６の検出信号が、制御手段７８に入力され、該制御手段７８において、予め設定された許容範囲に各検出信号が入っているか否かを判断するようになっている。
【００４６】
そして、何れかのセンサ８０，８２，８４，８６の検出信号が許容範囲から外れていた場合には、何等かの異常が発生したものと判断し、シール蓋７２のシリンダ機構７４に駆動信号を送って、シール蓋７２を下降させて投入パイプ４２を遮断するようになっている。
【００４７】
上述の如き構造とされたガス発生装置１０による、おが屑１９の熱分解処理は、以下のようにして実行される。即ち、燃料タンク４４に貯留されたおが屑１９は、投入パイプ４２を通じて落下して炉体１２内の処理室１８に供給される。処理室１８では、投入パイプ４２の下端開口を覆蓋する程の高さで均衡するまで、おが屑１９が堆積せしめられ、この堆積物の最下部に着火される。そして、ガス吸引ファン４０の吸引によって処理室１８の下部のエア供給管２４から空気が処理室１８に吸い込まれてロストル２０からおが屑１９の堆積物内を空気が上昇すると、おが屑１９は酸化燃焼して処理室１８の下部炉心に赤熱部を生ずる。そして、投入パイプ４２を通じておが屑１９の堆積物の上方におが屑１９を連続的に供給することにより、処理室１８に堆積せしめられたおが屑１９が、つぎつぎと酸化・還元（熱分解）されて発生炉ガス（可燃性有用ガス）とタール分を生成する。また、生成した高温の発生炉ガスとタール分は、その上昇過程で充満している比較的低温のおが屑１９によって熱交換と濾過を施される。そして、処理室１８の上部からガス取出管３６を通じて、発生炉ガスを吸引して取り出し、サイクロン３８等で除塵やタール分離を行って清浄化処理を施すことにより、目的とする有効ガスを取り出すようにする。
【００４８】
そこにおいて、上述の如き構造とされた本実施形態のガス発生装置１０においては、投入パイプ４２の燃料タンク４４への開口部６４に送りスクリュ６８が配設されており、この送りスクリュ６８で連続的に若しくは間欠的に、おが屑１９が投入パイプ４２に送り込まれるようになっていることから、最も詰まり易い投入パイプ４２の上端開口部付近における詰まりが、略完全に回避され得るのである。
【００４９】
しかも、投入パイプ４２は、下方に向かって次第に拡開するテーパを付した円筒形の内周面形状をもって形成されており、下方に行くに従って単位長さ当たりの容積が大きくなって圧力（即ち、締まり）が軽減されるようになっていることから、上端部で詰まりが発生しなければ、下方での詰まりが発生するようなこともない。
【００５０】
従って、燃料タンク４４から炉体１２の処理室１８に対して、おが屑１９が、投入パイプ４２を通じて、極めて安定してスムーズに送り込まれ得るのであり、投入パイプ４２の詰まりに起因する異常発生が略完全に防止され得て、安定した操業を安全に行うことが可能となるのである。
【００５１】
しかも、本実施形態のガス発生装置１０においては、炉の操業状態を自動で監視すると共に、異常に対して自動で対処する監視・制御手段７６，７８が採用されていることから、監視労力が軽減されると共に、安全性の更なる向上が図られ得るのである。
【００５２】
以上、本発明の実施形態について詳述してきたが、本発明は、かかる実施形態における具体的な記載および以下の実施例の記載によって、何等、限定的に解釈されるものでなく、当業者の知識に基づいて種々なる変更，修正，改良等を加えた態様において実施され得るものであり、また、そのような実施態様が、本発明の趣旨を逸脱しない限り、何れも、本発明の範囲内に含まれるものであることは、言うまでもない。
【００５３】
例えば、前記実施形態では、本発明を、おが屑を燃料としたバイオマス変換式ガス発生装置に適用したものの一具体例を示したが、その他、例えば、豆腐製造に伴って発生する「おから」や、コーヒー豆カス，藁屑，乾燥海苔，藻類小片等、或いはそれらの混合物などの各種の植物燃料を利用したバイオマス変換式の各種ガス発生装置に、本発明を適用することが可能である。
【００５４】
また、各種センサによる監視手段７６で操業に異常が発生した場合には、シール蓋７２で投入パイプ４２を遮断する他、例えば警報を発したり、不活性ガスで処理室１８を充満させるなど、他の安全手段を併せて講ずるようにしても良い。具体的には、例えば、開閉バルブを介して予め炉内に接続した窒素ガスや炭酸ガスのボンベから、異常が発生した場合に開閉バルブを自動的に開いて、それら不活性ガスを処理室１８に導くようにするガス導入手段が好適に採用される。
【００５５】
更にまた、前記実施形態における燃料タンク４４の底壁４６と炉体１２の上壁１６の間の空間には、例えば断熱材を配設することなども有効である。
【００５６】
【実施例】
前記実施形態における投入パイプ（４２）において、テーパ比を含む好適な形状を求めるために実験を行った。かかる実験の結果を、以下に実施例として示す。
【００５７】
先ず、比較例として、下記〔表１〕に示されている如き各種寸法のストレートな円筒直管を準備した。また、実施例として、下記〔表２〕に示されている如き各種寸法のテーパ付き円筒管を準備した。なお、〔表２〕に示される各部位の寸法は、図４に図示された各部位に対応する。
【００５８】
〔表１〕比較例（円筒直管）
【表１】

【００５９】
〔表２〕実施例（テーパ管）
【表２】

【００６０】
そして、これら３種類の比較例（直管）と２種類の実施例（テーパ管）について、それぞれ、以下の如き手法に従う「摩擦力の評価」と「流動性の評価」を、実施した。その結果を、下記〔表３〕に併せ示す。
【００６１】
「摩擦力の評価方法」
投入パイプをはかりの上部に固定し、適当なおが屑を各種の締め力（詰め込み力）で充填させる。そして、はかりを用いて下向きにおが屑の押す力を測定する。その後、はかりに、パイプ内のおが屑を排出したものを載せ、おが屑質量を計測する。
【００６２】
「流動性の評価方法」
図５に概略構造を示す１／２縮尺の炉モデル８８を製作して用い、燃焼分に相当するおが屑９８を炉モデル下部の孔９０から取り出し、燃料タンク９２から投入パイプ９４を通して炉体９６内に供給されるおが屑９８の流れを観察した。
【００６３】
【表３】

【００６４】
表３からも明らかなように、先ず、摩擦力の評価の結果から、下面を押す力は直管の投入パイプに比してテーパ管の投入パイプで大きくなることを確認した。また、流動性の評価では、直管の投入パイプでは、パイプ上部での詰まりが時々発生した。この詰まり解消のために棒で上端開口から突く操作を行うと詰まりはほぼ解消できた。しかし、パイプ内のおが屑が締まっている場合には、棒を挿通した部分に小さな穴があくだけで、詰まりは解消できなかった。一方、テーパ管の投入パイプの場合、パイプのテーパ比を大きく変化させていって状態を調べたところ、管体番号：５の管体では、流動性確認で全く詰まりは発生しなかった。また、パイプ内におが屑を硬く締め付けて充填して流動性を確認した場合でも、何れのテーパ角のテーパ管においても、上端のストレート部分（ｌ＝１１５mmの部分）を除いて、全く詰まりは発生しなかった。このことから、バイオマス変換式ガス発生装置においてテーパ管を投入パイプに採用することの顕著な技術的意義が明確である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態としてのガス発生装置の概略構造を示す縦断面説明図である。
【図２】図１に示されたガス発生装置における燃料タンクの説明図であって、図３におけるII−II断面に相当する図である。
【図３】図１に示されたガス発生装置における別の作動状態を示す要部説明図である。
【図４】実施例において採用したテーパ管の形状を説明するための正面図である。
【図５】実施例において採用した炉モデルの全体概略構造を説明するための正面図である。
【符号の説明】
１０ガス発生装置
１２炉体
１８処理室
１９おが屑
２４エア供給管
２８圧力放出装置
３６ガス取出管
４２投入パイプ
４４燃料タンク
５７攪拌羽根

Claims

略鉛直方向に延びる投入パイプを炉体の上壁を貫通して配設せしめて、該投入パイプの上端を該炉体の上方に設置した燃料タンク内に開口させる一方、該投入パイプの下端を該炉体の内部に開口させることにより、該燃料タンクに貯えた草木類や藻類などの植物燃料を該投入パイプを通じて該炉体の内部に供給するようにしたバイオマス変換式ガス発生装置において、
前記投入パイプの内径寸法を軸方向で変化させて、該投入パイプの内周面を鉛直下方に向かって拡開するテーパ付き円筒形状として、
前記投入パイプの上端の開口側に位置して、略鉛直方向に延びる中心軸回りで回動せしめられる送りスクリュを配設し、該送りスクリュの回動によって前記燃料タンク内の前記植物燃料を該投入パイプに送り込むようにして、更に、
前記投入パイプを遮断せしめ得るパイプ遮断手段を設けると共に、
前記投入パイプの上端の開口部に対して接近／離隔可能に配設されて、該開口部に重ね合わせられることにより該開口部を覆蓋して該投入パイプを遮断する蓋部材によって、前記パイプ遮断手段を構成して、
前記蓋部材を、前記送りスクリュの軸方向上端部分で軸直角方向外方に広がるように装着すると共に、該送りスクリュを該蓋部材と共に軸方向下方に駆動変位せしめて、該蓋部材により前記投入パイプの上端の開口部を覆蓋せしめる蓋駆動手段を設けたことを特徴とするバイオマス変換式ガス発生装置。
前記炉体の内部の圧力，温度およびガス濃度の少なくとも一つを検出するセンサを設けて、かかるセンサの検出信号の値が予め設定された許容範囲を外れた場合に前記パイプ遮断手段により前記投入パイプを遮断する遮断制御手段を設けた請求項１に記載のバイオマス変換式ガス発生装置。
前記センサの検出信号の値が予め設定された許容範囲を外れた場合に、窒素ガス及び／又は炭酸ガスを前記炉体の内部に導入するガス導入手段を設けた請求項２に記載のバイオマス変換式ガス発生装置。
前記燃料タンクの底面を円板状として、該底面の外周部分に前記投入パイプの上端を開口位置せしめると共に、該燃料タンクの略中心軸回りに回動せしめられる攪拌羽根を、前記送りスクリュと干渉しない状態で該燃料タンク内に配設し、該攪拌羽根の回動作動によって該燃料タンク内の前記植物燃料を外周側に押し広げるようにした請求項１乃至３の何れかに記載のバイオマス変換式ガス発生装置。