JP2005263525A - Carbonized earthenware and manufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、表面に炭化物を付着させた炭化陶器、及びその製造方法、特に木材や竹などの有機物を炭化処理する際に、同時に陶器表面に炭化物を付着させて炭化陶器を製造する方法に関するものである。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to carbonized ceramics with carbides attached to the surface, and a method for producing the same, and particularly to a method for producing carbonized ceramics by attaching carbides to the surface of ceramics when carbonizing organic materials such as wood and bamboo. It is.
従来から、炭の製造方法を利用して、木材や竹、紙などの廃棄物を炭化処理することが行われている。例えば、特開平2001−316675公報には、燃焼室と炭化室を設けた炭化装置において、建築廃材などを炭化室に入れ、燃焼室をバーナで加熱することにより、炭化室内を約400℃に加熱して、有機物を炭化処理することが記載されている。 Conventionally, carbonization of waste such as wood, bamboo, and paper has been performed using a method for producing charcoal. For example, in Japanese Patent Laid-Open No. 2001-316675, in a carbonization apparatus provided with a combustion chamber and a carbonization chamber, building waste materials and the like are placed in the carbonization chamber, and the combustion chamber is heated with a burner to heat the carbonization chamber to about 400 ° C. Thus, it is described that an organic substance is carbonized.
このような従来の炭化装置においては、有機物の炭化によって発生する乾留ガスを利用するにあたり、乾留ガスは可燃性であることから専ら燃料として利用していた。例えば、乾留ガスを炭化装置で利用する場合には、炭化により発生した乾留ガスを燃焼室に供給し、空気を供給して燃焼させることによって、燃焼室におけるバーナの燃料消費を低減させるために利用していた。 In such a conventional carbonization apparatus, when using a dry distillation gas generated by carbonization of an organic substance, the dry distillation gas is exclusively used as a fuel because it is flammable. For example, when carbonized gas is used in carbonization equipment, it is used to reduce the fuel consumption of the burner in the combustion chamber by supplying the carbonized gas generated by carbonization to the combustion chamber and supplying air to burn it. Was.
一方、日本建築の屋根に古くから用いられている燻し瓦は、表面が炭素質膜で被覆されていて、渋い銀色の光沢を特徴としている。この燻し瓦は、原料粘土を混練、成形、乾燥し、焼成して製造されるが、焼成の最終段階で松材や松葉などを一度に投入し、空気を絶って蒸焼きする燻化工程により、炭化水素を含むガスを発生させて、瓦の表面に炭素質膜を形成したものである。 On the other hand, glazed tiles that have been used for roofs of Japanese architecture for a long time are covered with a carbonaceous film and are characterized by an astringent silvery luster. This glazed roof tile is produced by kneading, molding, drying, and firing raw clay, but it is performed by a hatching process in which pine wood and pine needles are added at once in the final stage of firing, and steamed and fired. A gas containing hydrocarbon is generated to form a carbonaceous film on the surface of the roof tile.
上記したように、燻し瓦は渋い銀色の光沢を呈するものが良いとされているため、良好な光沢を得るには900℃程度の高温で燻化する必要があった。このように高温で処理することによって、瓦の表面に緻密で平滑な炭素質膜が形成され、燻し瓦特有の光沢が得られる。尚、燻し瓦の炭素質膜は付着力が弱く、粘着テープなどを接着して引き剥がすことが可能である。
本発明は、木材や竹などの有機物を炭化処理する際に発生する乾留ガスを利用して、陶器の表面に炭素を主成分とする炭化物を付着させ、特に飲食物の容器あるいは調理器具として有用な炭化陶器、及びその製造方法を提供することを目的とする。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention uses carbonized gas generated when carbonizing organic materials such as wood and bamboo to attach carbon-based carbides to the surface of pottery, and is particularly useful as a container for food and drinks or cooking utensils. An object of the present invention is to provide a carbonized ceramic and a manufacturing method thereof.
上記目的を達成するため、本発明が提供する炭化陶器は、微細気孔を有する吸水率3%以上の陶器の表面に、炭素を主成分とする炭化物が微細気孔に沿って付着し、全体に黒色に着色していることを特徴とする。 In order to achieve the above object, the carbonized earthenware provided by the present invention is such that a carbon-based carbide adheres along the fine pores on the surface of the earthenware having fine pores and having a water absorption rate of 3% or more. It is characterized by being colored.
上記本発明の炭化陶器は、前記炭素を主成分とする炭化物が付着した表面が、微細気孔を有し且つ電気抵抗が低いことを特徴とする。また、本発明における陶器は、茶碗又は鍋であることが望ましい。 The carbonized earthenware of the present invention is characterized in that the surface on which the carbon-based carbide adheres has fine pores and low electrical resistance. Moreover, as for the earthenware in this invention, it is desirable that it is a teacup or a pot.
本発明における炭化陶器の製造方法は、炭化室内に微細気孔を有する吸水率3%以上の陶器と固体有機材料とを配置し、高温の燃焼ガスにより炭化室内を加熱して固体有機材料を乾留処理すると同時に、該乾留処理により固体有機材料から発生した熱分解ガスを陶器に接触させ、炭素を主成分とする炭化物を陶器の表面に付着させることを特徴とする。 The method for producing carbonized earthenware in the present invention includes placing a ceramic material having a water absorption rate of 3% or more having fine pores in a carbonization chamber and a solid organic material, and heating the carbonization chamber with a high-temperature combustion gas to dry distillation the solid organic material. At the same time, the pyrolysis gas generated from the solid organic material by the carbonization treatment is brought into contact with the earthenware, and the carbide mainly composed of carbon is adhered to the surface of the earthenware.
上記本発明の炭化陶器の製造方法においては、前記固体有機材料が竹であることが好ましい。更に、上記本発明の炭化陶器の製造方法においては、前記炭化室内の温度を500〜800℃とすることが好ましい。 In the manufacturing method of the carbonized earthenware of the said invention, it is preferable that the said solid organic material is bamboo. Furthermore, in the manufacturing method of the carbonized earthenware of the said invention, it is preferable that the temperature in the said carbonization chamber shall be 500-800 degreeC.
本発明によれば、廃棄物として処理されるような木材や竹などの固体有機材料を炭化処理して炭にすると同時に、その際に発生する乾留ガスを利用して陶器表面に炭素を主成分とする炭化物を付着させることで、炭化陶器を簡単に且つ低コストで製造することができる。 According to the present invention, a solid organic material such as wood or bamboo to be treated as waste is carbonized to charcoal, and at the same time, carbon is used as a main component on the surface of the pottery by using the carbonized gas generated at that time. By adhering the carbide to be obtained, carbonized ceramics can be manufactured easily and at low cost.
この炭化陶器は、炭素を主成分とする炭化物が微細気孔に沿って付着しているため、高い吸着力による浄化作用や防臭作用、豊富なミネラルの溶け出し、遠赤外線による保温保冷効果などが期待され、特に飲食物の容器あるいは調理器具として有用である。 This carbonized earthenware has carbon-based carbides adhering along the fine pores, so it is expected to have purification and deodorizing effects due to its high adsorption power, dissolution of abundant minerals, thermal insulation and cooling effect by far infrared rays, etc. In particular, it is useful as a container for food and drink or as a cooking utensil.
本発明の炭化陶器は、固体有機材料を炭化処理して炭にする際に、発生する乾留ガスを利用して製造することができる。即ち、炭化装置の炭化室内に、炭化させるべき固体有機材料と共に陶器を配置し、高温の燃焼ガスにより炭化室内を加熱して固体有機材料を乾留処理する。このとき固体有機材料から熱分解ガスが発生し、炭化室内で陶器に接触することにより、炭素を主成分とする炭化物が陶器表面に付着し、全体に黒色に着色した炭化陶器が得られる。 The carbonized earthenware of the present invention can be manufactured using a carbonized gas generated when carbonizing a solid organic material into charcoal. That is, a pottery is placed together with a solid organic material to be carbonized in a carbonization chamber of a carbonization apparatus, and the solid organic material is subjected to dry distillation treatment by heating the carbonization chamber with a high-temperature combustion gas. At this time, pyrolytic gas is generated from the solid organic material and comes into contact with the pottery in the carbonization chamber, so that the carbide mainly composed of carbon adheres to the surface of the pottery, and the carbonized pottery colored in black is obtained as a whole.
炭化陶器の基体となる陶器は、陶磁器のうち完全に熔化せず素地が多孔質であり、通常は釉薬が施されていないものであって、微細気孔を有し且つ吸水率が3%以上であることが必要である。基体となる陶器の吸水率が3%未満の場合には、固体有機材料から発生した熱分解ガスを接触させても、炭素を主成分とする炭化物が陶器表面に微細気孔に沿って付着することができず、又は付着した炭化物が極めて剥がれやすくなる。 Pottery that is the base of carbonized pottery is a ceramic that is not completely melted and has a porous base, usually without glaze, has fine pores, and has a water absorption of 3% or more. It is necessary to be. When the water absorption rate of the earthenware that is the base is less than 3%, even if the pyrolysis gas generated from the solid organic material is brought into contact, the carbide containing carbon as a main component adheres to the surface of the earthenware along the fine pores. It is difficult to remove or adhere to the carbide is very easy to peel off.
固体有機材料としては、木材、竹、紙などがあるが、陶器表面への炭化物の付着しやすさ、付着した炭化物層の色や特性などの点で特に竹が好ましい。また、従来から廃棄物として処理されてた固体有機材料、例えば建築物の解体現場などで発生する木や竹の廃材も、有効に利用することができる。 Examples of the solid organic material include wood, bamboo, and paper. Bamboo is particularly preferable from the viewpoints of easy adhesion of carbide to the surface of the pottery and the color and characteristics of the adhered carbide layer. In addition, solid organic materials that have been treated as waste materials, such as wood and bamboo waste materials generated at the site of building demolition, can be used effectively.
また、本発明方法においては、炭化室内の温度を500〜800℃とすることが好ましい。炭化室内の温度が500℃未満では、固体有機材料が炭化されることはあっても、陶器表面に炭化物をむらなく且つ強固に付着させることが難しいからである。一方、炭化室内の温度が800℃を超えると、得られる炭化陶器が金属様の光沢を呈するようになったり、付着した炭化物によって表面の多孔性が失われたりするため好ましくない。 In the method of the present invention, the temperature in the carbonization chamber is preferably 500 to 800 ° C. This is because if the temperature in the carbonization chamber is less than 500 ° C., the solid organic material may be carbonized, but it is difficult to firmly and firmly adhere the carbide to the surface of the pottery. On the other hand, if the temperature in the carbonization chamber exceeds 800 ° C., the resulting carbonized earthenware will exhibit a metallic luster or the surface porosity will be lost due to adhering carbides, which is not preferable.
上記の方法により得られる本発明の炭化陶器は、陶器の表面に炭素を主成分とする炭化物が付着し、全体に黒色に着色している。陶器の表面に付着した炭化物は、微視的には陶器表面のセラミック粒子を覆うように、即ち陶器表面の微細気孔に沿って付着しており、従って炭化物層は燻し瓦のような緻密で平滑な層とはならず、表面に微細な気孔が残っている。 In the carbonized earthenware of the present invention obtained by the above method, a carbide mainly composed of carbon adheres to the surface of the earthenware and is colored black as a whole. Microscopically, the carbide adhering to the surface of the pottery covers the ceramic particles on the surface of the pottery, that is, adheres along the fine pores on the surface of the pottery, and therefore the carbide layer is dense and smooth like a tiled tile. It does not become a proper layer, and fine pores remain on the surface.
このように、炭化陶器の炭化物で覆われた表面には微細な気孔が残された状態であるため、基体である陶器が有する多孔質としての性能を維持している。従って、本発明の炭化陶器は、高い吸着力を有し、水や空気中の不純物を吸着して浄化し又は防臭する作用を有している。また、表面の炭化物層は電気抵抗が低いため、大気中や水中にマイナスイオンを放出する効果も期待できる。 Thus, since the fine pores are left on the surface covered with the carbide of the carbonized earthenware, the performance as the porous material of the earthenware that is the base is maintained. Therefore, the carbonized earthenware of the present invention has a high adsorbing power and has an action of adsorbing and purifying or deodorizing impurities in water and air. Further, since the carbide layer on the surface has a low electric resistance, an effect of releasing negative ions into the atmosphere or water can be expected.
上記の諸効果を有する本発明の炭化陶器は、特に飲食物の容器あるいは調理器具として、例えば茶碗や鍋などとして有用である。即ち、炭化陶器を茶碗や鍋などとして用いることにより、上記した浄化・防臭作用やマイナスイオンの放出作用のほか、表面の炭化物層から豊富なミネラルの溶け出し、飲み物やご飯などの飲食物をより美味しくすることができる。また、炭化物層からの遠赤外線によって、飲食物の保温保冷効果なども期待することができる。 The carbonized earthenware of the present invention having the above-described effects is particularly useful as a container for food or drink or a cooking utensil, for example, as a tea bowl or a pan. In other words, by using carbonized pottery as tea bowls, pots, etc., in addition to the above-mentioned purification and deodorization action and negative ion release action, abundant minerals are dissolved from the carbide layer on the surface, and drinks and rice and other food and drink are more Can be delicious. Moreover, the heat-retaining effect of food and drink can be expected from the far infrared rays from the carbide layer.
炭化装置の一具体例を、図1〜2を用いて説明する。この炭化装置は、基本的には、取出口1aを開閉する開閉蓋1bを備えた加熱室1と、加熱室1内に配置された炭化室2と、加熱室1の上方に配置され且つ加熱室1と耐熱区画壁5で区画された燃焼室3とで構成されている。また、耐熱区画壁5の中央部には、加熱室1と燃焼室3を連絡する連通口5aが設けてある。尚、加熱室1は支持台4上に固定され、加熱室1と燃焼室3の内側面は耐熱性の炉材で構成されている。
A specific example of the carbonization apparatus will be described with reference to FIGS. The carbonization apparatus basically includes a
加熱室1内に配置された炭化室2は、有底箱状の炭化室本体2aと、炭化室本体2aの上部開口を閉鎖するように耐熱区画壁5に懸架固定された蓋板2bとで構成されている。この炭化室本体2aの一側面には水平方向に回転支軸6が固定してあり、図1に鎖線で示したように炭化室本体2aを傾斜させ又は水平に保持して、蓋板2bとの間を開閉できるようになっている。尚、炭化室本体2a及び蓋板2bは、窒化珪素などのセラミックス又はステンレス鋼などの金属材料で形成されている。また、炭化室本体2aの上部開口端部の外周面には、セラミックウールよりなる密封材7が取付けてあり、蓋板2bで炭化室本体2aを閉鎖したとき乾留ガスの漏れや空気の侵入を防止するようになっている。
The
燃焼室3の外壁には燃焼バーナ8が設置され、高温の燃焼ガスを燃焼室2内に供給するようになっている。また、支持台4にはエア供給ブロア9が設置してあり、耐熱区画壁5を貫通したエア導入管10を通して、燃焼用の空気を燃焼室3内に供給するようになっている。このエア導入管10の内側には、下端が炭化室2内に及び上端が燃焼室3内にそれぞれ開口したガス導入管11が同軸的に配置されていて、ガス導入管11がエア導入管10の一部を貫通している部分では両者の間が気密に封止されている。
A combustion burner 8 is installed on the outer wall of the
また、加熱室1の底部には第1排気口12が設けてあり、図2に示すように、この第1排気口12に接続して装置外側を上方へ延びる第1排気筒13が立設されている。一方、燃焼室3の頂部には第2排気口14が設けてあり、この第2排気口14と第1排気筒13の中間部とを接続するように、第2排気筒15が設けてある。第1排気筒13と第2排気筒15の接続部分には、図2に示すように、その内部に切替ダンパ16が回動可能に支持されている。そして、この切替ダンパ16を水平方向又は垂直方向に位置せしめることにより、燃焼室3内又は加熱室1内と外気とをそれぞれ連通させ、燃焼室3及び加熱室1内の温度を調整することができるようになっている。
Further, a
次に、上記炭化装置を用いて、炭化陶器を製造する方法を説明する。まず、図1に鎖線で示すように、回転支軸6を反時計方向に回動させることにより、炭化室本体2aの開口部が加熱室1の取出口1aの方向に向くように、炭化室本体2aを傾斜させる。炭化室本体2aの底部に固体有機材料(例えば竹)を敷き詰め、その上に直接又は支持具などを用いて複数個の陶器(吸水率3%以上)を配置する。その後、回転支軸6を時計方向に回動させることにより炭化室本体2aを移動させ、その開口部を蓋板2bに押し当てると共に密封材7を蓋板2bの下面に密着させた後、開閉蓋1bにより加熱室1の取出口1aを閉鎖する。
Next, a method for producing carbonized ceramics using the carbonization apparatus will be described. First, as shown by a chain line in FIG. 1, the carbonization chamber is set so that the opening of the
続いて、エア供給ブロア9からエア導入管10を通して空気を供給しながら、燃焼室3内において燃焼バーナ8で燃料を燃焼させる。第1排気筒13と第2排気筒15の接続部に設けた切替ダンパ16は、定常状態では図2に実線で示すように第2排気筒15を閉鎖しているので、燃焼炉3内の燃焼ガスは連通口5aを通して下方の加熱室1内に供給される。供給された燃焼ガスは加熱室1内を加熱し、加熱室1の底部の第1排気口12から第1排気筒13を通って排気される。
Subsequently, the fuel is burned by the combustion burner 8 in the
この加熱室1の加熱に伴って炭化室2内が500〜800℃に加熱され、その結果、炭化室2内の固体有機材料から水分が蒸発し、更に乾留されると共に、熱分解ガスが発生する。この乾留処理により発生した熱分解ガスは、炭化室2内に配置した陶器に接触し、熱分解ガス中の炭素を主成分とする炭化物が陶器表面に付着することによって、全体に黒色に着色した炭化陶器が得られる。同時にまた、この熱分解ガスは可燃性であるから、その一部は補助燃料としてガス導入管11を通して上方の燃焼室3に導かれ、エア供給ブロア9から供給された空気中の酸素と反応して燃焼される。
As the
尚、切替ダンパ16は加熱室1や燃焼室3の温度調整にも使用する。即ち、加熱室1や燃焼室3の温度が過度に上昇した場合には、温度センサが検知した温度に基づいて、切替ダンパ16を図2に鎖線で示すように水平方向に移動させて第1排気筒15を閉鎖し、燃焼室3内の燃焼ガスの一部を第2排気口14から第2排気筒15を通して放出させる。また、加熱室1や燃焼室3の温度が過度に低下した場合には、切替ダンパ16を垂直方向に移動させ、第2排気筒15を閉鎖する。このように切替ダンパ16の移動により、加熱室1及び燃焼室3の温度の上昇又は低下を抑制し、炭化室2内の温度を所定範囲内で一定に保持することができる。
The switching
炭化処理が終了すると、燃焼バーナ8及びエア供給ブロア9を止め、加熱室1及び燃焼室3の温度をおおよそ50℃まで低下させた後、開閉蓋1bを開いて取出口1aを開放する。次いで、回転支軸6を回動させて炭化室本体2aを傾斜させ、開いた開閉蓋2bとの間から炭化室2内の炭化陶器を回収する。
When the carbonization process is completed, the combustion burner 8 and the
具体的に、固体有機材料として竹を使用し、炭化室2内を約550℃以上の温度に加熱することによって、素焼きの茶碗(吸水率3%以上)の表面に炭素を主成分とする炭化物が付着して全体に黒色に着色した炭化陶器が得られた。
Specifically, using bamboo as the solid organic material and heating the inside of the
1 加熱室
2 炭化室
2a 炭化室本体
2b 蓋板
3 燃焼室
5 耐熱区画壁
5a 連通口
6 回転支軸
8 燃焼バーナ
9 エア供給ブロア
10 エア導入管
11 ガス導入管
12 第1排気口
13 第1排気筒
14 第2排気口
15 第2排気筒
16 切替ダンパ
DESCRIPTION OF
Claims (6)
Priority Applications (1)
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- 2004-03-17 JP JP2004075658A patent/JP2005263525A/en active Pending
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