JP2006016608A - 製炭炉用容器 - Google Patents

Abstract

【課題】 木炭製造の歩留まりを向上させることができる製炭炉用容器の提供を目的とする。
【解決手段】 製炭炉用容器１は、木材から木炭を製造する製炭炉５の内部に収められる容器であって、木材が収容される枠体１１０と、枠体１１０に設けられ、製炭炉５内の高温ガスを枠体１１０の内部に放出する排気孔２３の配設された内部加熱筒２と、枠体１１０の下部に形成され、下方への放熱を抑制する断熱用の空隙３０とを具備した構成としてある。
【選択図】 図１

Description

本発明は、木材から木炭を製造する製炭炉の内部に収められる製炭炉用容器に関し、特に、製炭炉内の高温ガスを枠体の内部に排出する、排気孔の穿設された内部加熱筒を備えることにより、木材を均一に炭化することを可能とした製炭炉用容器に関する。

従来、木炭は、伐採地付近の山中に設けられた炭焼窯を用いて製造されてきた。通常、このような炭焼窯は、石組み及び盛り土によってドーム状に形成され、風上側の側壁下部に、着火及び空気吸込み用の小孔が設けられ、この小孔と対向する側壁下部に、煙突が設けられていた。
上記炭焼窯を用いた木炭の製造方法は、まず、所定の長さに切りそろえた木材を窯の中に整然と並べ、さらに、窯の内部に、加熱用の小枝や枯葉を積み上げ、小孔から小枝や枯葉に着火する。この着火により、小孔から天井に向けて燃え上り、天井に詰め込んだ小枝や枯葉に燃え広がる。燃焼ガスは、いったん天井に上昇し、降下するとき木材の隙間を通りながら木材を加熱し、煙突から外部に排出される。このように、木材は、天井から加熱されることにより、炭化して木炭となる。

ところで、上記炭焼窯は、木材の伐採地の近くに設置するので、重い木材を運搬する労力が低減できて好都合であるものの、伐採地を移動する際には、せっかく造った炭焼窯を移動できないため放置してきた。すなわち、移動するたびに新たに炭焼窯を造らなければならないといった欠点があった。
この欠点を解決するために、本発明者は、可搬式の木炭製造装置を開発し開示している（特許文献１参照）。
次に、可搬式の木炭製造装置に使用される製炭炉用容器（枠体）ついて、図面を参照して説明する。

（従来例）
図４は、従来例に係る製炭炉用容器の概略図であり、（ａ）は上面図を、（ｂ）はＢ−Ｂ断面図を示している。
同図において、製炭炉用容器である枠体１１０は、木材から木炭を製造する製炭炉５の内部に収められる、上蓋のない直方体状の容器であり、底板１１１，棒状部材１１２，１１２ａ，金網１１３，及び，フォークリフトの爪係止部１１４とからなっている。

上記底板１１１は、正方形状の鉄板であり、上面に、溝型鋼からなるフォークリフトの爪係止部１１４を逆さにした状態で二本溶接してある。この爪係止部１１４は、補強部材としても機能するように、正面側から背面側に向かって設けてある。
また、底板１１１の四隅に、同じ長さに切断されたＬ型鋼からなる棒状部材１１２が、上方に向かって垂直に溶接してあり、その上端に、Ｌ型鋼からなる棒状部材１１２が、底板１１１の各周縁部と平行に溶接してある。さらに、底板１１１と平行に設けられた各棒状部材１１２と底板１１１の各周縁部の間には、帯状の鉄板からなる棒状部材１１２ａが、等間隔で垂直方向に各周縁部当り四本計１６本溶接してある。
また、枠体１１０は、側面を構成する棒状部材１１２，１１２ａに、内側から金網１１３が溶接されている。

図５は、従来例に係る製炭炉用容器の使用状態を説明するための概略断面図を示している。
同図において、枠体１１０は、木材（図示せず）が収容された状態で、製炭炉５に収められ、製炭炉５の空気取入れ口５３付近の上記木材が燃焼している。
なお、燃焼ガス等の流れが理解しやすいように、木材を省略してある。

ところで、製炭炉５は、下部が開口されたほぼ立方体状の炉本体５１と、炉本体５１が載置されるほぼ正方形状の枠体からなる基台部５２を備えている。
上記炉本体５１は、四枚の矩形状の鉄板からなる側壁５１１が、直方体の側面を形成するように溶接され、これら側壁５１１の上部に、ほぼ円筒の側面を軸心と平行に切断した形状に湾曲させた鉄板からなる屋根５１２が溶接された構造としてある。さらに、正面側の側壁５１１の下部に、空気取入れ口５３が形成され、背面側の側壁５１１の下部に、ガス排出口５４が形成されている。また、上記空気取入れ口５３は、加熱燃料としての木材に火をつける着火部としても機能する。なお、図示してないが、製炭炉５は、クレーンやフォークリフトで容易に昇降・移動が可能となるように、フックなどの係止部が設けられている。

次に、枠体１１０と製炭炉５の使用方法について説明する。
まず、使用済みの梱包用の木枠，古くなった木製のパレット，解体された建築物からの建築用木材，間伐材などを粉砕し、枠体１１０に収容する。次に、フォークリフトの爪を爪係止部１１４に挿入し、フォークリフトを使用して枠体１１０を基台部５２の溝部５２ａに載置する。

次に、下部が開口された炉本体５１を、上方から枠体１１０を覆うように、基台部５２に載置する。続いて、空気取入れ口５３から、枠体１１０に収容した木材に着火する。着火されると、空気取入れ口５３付近の木材が徐々に燃焼し燃焼ガスが発生する。この燃焼ガスは、いったん炉本体５１の上方に上昇した後、炉本体５１内に充満しながら降下し、木材を炭化させる。加熱された木材からは、乾留ガス（図示せず）が発生し、この乾留ガスは、燃焼ガスと混合した状態で対流しながら、排気ガスとしてガス排出口５４から排出される。
なお、枠体１１０及び製炭炉５を使用した木炭製造方法において、燃焼ガス及び乾留ガスの流れは、上述した炭焼窯におけるそれとほぼ同様である。
また、作業者は、炭化時間中、ガス排出口５４から排出される排気ガス（たとえば、煙の色）などから、炉内の状態を推測し、空気供給量を調節する。

ところで、木材が加熱され木炭となるまでの炭化時間は、木材の形状，収容密度，木材に含まれた水分量等によって影響される。木材の一部が長い炭化時間を必要とする場合、通常、製炭炉５の運転時間を延長し（炭化時間を延長し）、枠体１１０に収容した木材全てが炭化し木炭となるように運転される。
また、上記炭化時間は、空気取入れ口５３や着火口から見える炎の色，排出される乾留ガスの色，着火からの時間などから総合的に判断される。この判断は、炭化時間を長くし、木材を確実に炭化させなければならないといった要求と、この要求に相反する、炭化時間を短くし、炭化しすぎて灰になる量を低減して歩留まりを向上させなければならないといった要求とを満足する必要があることから、長年の経験を必要とする。
特許第３２４３４８０号公報

しかしながら、上記枠体１１０は、通気性を確保した単純な構造の製炭炉用容器としてあり、製炭炉５とともに使用すると、上述した炭焼窯とほぼ同様な加熱状態となる。すなわち、枠体１１０は、木材を効率よく収納することができるものの、上方や炎の近傍に集積された木材と下方に集積された木材とでは、上方や炎の近傍の木材のほうが加熱されやすく、下方の木材まで炭化させようとすると、上方の木材が灰になってしまったり、上方の木材が灰にならないようにすると、下方の木材が炭化不十分となってしまったりすることがあり、歩留まりをよくする点で改善の余地があった。

本発明は、上記問題を解決するために提案されたものであり、木炭製造の歩留まりを向上させることができる製炭炉用容器の提供を目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の製炭炉用容器は、木材から木炭を製造する製炭炉の内部に収められる製炭炉用容器であって、前記木材が収容される枠体と、前記枠体に設けられ、前記製炭炉内の高温ガスを前記枠体の内部に放出する、前記高温ガスを吸い込む吸込み口および吸い込んだ前記高温ガスを排出する排気孔を有する内部加熱筒とを具備した構成としてある。
このようにすると、製炭炉内の高温ガスを効率よく枠体の内部に均等に供給することができ、枠体に収容された木材を均一に加熱させ、木炭製造の歩留まりを向上させることができる。

また、本発明の製炭炉用容器は、前記内部加熱筒の吸込み口が、前記製炭炉の空気取入れ口付近に設けられ、かつ、前記内部加熱筒の吸込み口と反対側の端部が、前記製炭炉のガス排出口付近に設けられるとともに、遮蔽された構成としてある。
このようにすると、単純な構造で炎付近の高温ガスを効率よく吸込み、かつ、吸い込んだ高温ガスの熱を枠体の内部の木材間に均等に供給することができるので、熱を有効利用することができる。

また、本発明の製炭炉用容器は、前記内部加熱筒の吸込み口が、前記製炭炉の空気取入れ口付近に設けられ、かつ、前記内部加熱筒の吸込み口と反対側の端部が、前記枠体の途中に設けられるとともに、開放された構成としてある。
このようにしても、吸い込んだ高温ガスの熱を枠体の内部の木材間に均等に供給することができるので、熱を有効利用することができる。

また、本発明の製炭炉用容器は、前記枠体が、該枠体の底部への放熱を抑制する断熱手段を備えた構成としてある。
このようにすると、枠体の底部や製炭炉の底部に熱が奪われるのを防止することができ、熱効率を向上させることができる。また、熱効率が向上することにより、炭化時間が短縮できるので、生産性を向上させることができる。

また、本発明の製炭炉用容器は、前記断熱手段を、前記枠体の下部に形成された断熱用の空隙とした構成としてある。
このようにすると、構造を単純化でき、製造原価のコストダウンを図ることができる。

以上のように、本発明の製炭炉用容器によれば、収容された木材を均一に加熱することができ、木炭製造の歩留まりを向上させることができる。また、枠体の底部や製炭炉の底部に熱が奪われるのを防止して、熱効率を向上させることができるので、炭化時間の短縮が可能となり、生産性を向上させることができる。

［第一実施形態］
図１は、本発明の第一実施形態に係る製炭炉用容器の概略図であり、（ａ）は上面図を、（ｂ）はＡ−Ａ断面図を示している。
同図において、製炭炉用容器１は、木材から木炭を製造する製炭炉５の内部に収められる、上蓋のない直方体状の容器であり、上述した枠体１１０と比べて、内部加熱筒２と底金網３を設けた点が相違する。他の構成要素は従来例の枠体１１０とほぼ同様としてある。
したがって、図４において、図１と同様の構成部分については同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。

（底金網）
底金網３は、各線材をひし形状に交差させた正方形状の金網であり、各線材の先端が、正方形環状の外枠線材３１に溶接されている。この底金網３は、フォークリフトの爪係止部１１４の上面に載置され、外枠線材３１が、立設された棒状部材１１２，１１２ａに溶接されている。これにより、製炭炉用容器１に収容される木材（図示せず）は、底金網３の上部に収容されるので、製炭炉５の基台部５２との間に、断熱用の空隙３０が形成される。

なお、本実施形態では、底板１１１や製炭炉５の基台部５２に熱が奪われないように、製炭炉用容器１の底部に、断熱手段として空隙３０を形成しているが、断熱手段は、空隙３０に限定されるものではない。たとえば、ガラス繊維などからなる高温断熱材や平板状の真空断熱板などを断熱手段として用いてもよい。

（内部加熱筒）
内部加熱筒２は、断面が正三角形状の鉄製の筒としてあり、フォークリフトの爪係止部１１４と平行に、フォークリフトの爪係止部１１４上に二本敷設してある。この内部加熱筒２は、正面側の端部が、開口された吸込み口（図示せず）を形成しており、背面側の端部が、遮蔽板２１によってふさがれている。また、各斜面２２に、複数の排気孔２３が穿設してある。
また、製炭炉用容器１が製炭炉５に収められると、上記吸込み口は、製炭炉５の空気取入れ口５３付近に位置し、背面側の端部が、製炭炉５のガス排出口５４付近に位置する。これにより、内部加熱筒２は、吸込み口から製炭炉５内の高温ガスを吸い込み、各排気孔２３から高温ガスを製炭炉用容器１の内部に排気する。
なお、本実施形態では、内部加熱筒２を、断面が正三角形状の筒体としてあるが、この構造に限定されるものではなく、たとえば、断面が矩形状あるいは半円状等の筒体でもよい。

ここで、好ましくは、内部加熱筒２の中央部及び背面側の斜面２２に、排気孔２３をより密に穿設するとよい。すなわち、本実施形態では、内部加熱筒２の軸心方向に対して、１１箇所に排気孔２３を穿設しており、中央部及び背面側の斜面２２には、（短いピッチの）等間隔で９箇所に、それぞれ三つの排気孔２３を並設し、正面側の斜面２２には、（長いピッチの）間隔で２箇所に、それぞれ二つの排気孔２３を並設してある。このようにすると、炎に対する距離を考慮して、中央部及び背面側の各排気孔２３からより多くの高温ガスを枠体１１０の内部に排気するとこができるので、製炭炉用容器１に収容された木材をより均一に加熱することができる。

次に、上記構成の製炭炉用容器１の使用状態及び使用方法について、図面を参照して説明する。
図２は、本発明の第一実施形態に係る製炭炉用容器の使用状態を説明するための概略断面図を示している。
同図において、製炭炉用容器１は、木材（図示せず）が収容された状態で、製炭炉５に収められ、製炭炉５の空気取入れ口５３付近の上記木材が燃焼している。なお、燃焼ガス等の流れが理解しやすいように、木材を省略してある。

まず、使用済みの梱包用の木枠，古くなった木製のパレット，解体された建築物からの建築用木材などを粉砕し、枠体１１０に収容する。次に、フォークリフトの爪を爪係止部１１４に挿入し、フォークリフトを使用して枠体１１０を基台部５２の溝部５２ａに載置する。

次に、下部が開口された炉本体５１を、上方から枠体１１０を覆うように、基台部５２に載置する。続いて、空気取入れ口５３から、枠体１１０に収容した木材に着火する。着火されると、空気取入れ口５３付近の木材が燃焼し燃焼ガスが発生する。
この燃焼ガスは、一部が、いったん製炭炉５の上方に上昇した後、製炭炉５内に充満しながら降下し、木材を炭化する。加熱された木材からは、乾留ガスが発生し、この乾留ガスは、燃焼ガスと混合した状態で対流しながら、ガス排出口５４から排出される。また、上記燃焼ガスの一部は、内部加熱筒２の吸込み口（図示せず）から内部加熱筒２に入り、各排気孔２３から排出され、高温の燃焼ガスが、下部に集積された木材に向かって排出され、加熱されにくい枠体１１０の下部や中央部の木材を効率よく加熱する。このとき、遮蔽板２１が、燃焼ガスのガス排出口５４側へ流れるのを防止するので、燃焼ガスを排気孔２３から効率よく木材間に放出することができる。これにより、木材をより均一に加熱することができ、灰になってしまう木材の量を低減し、木炭の歩留まりを向上させることができる。また、加えた熱を、木材全体にほぼ均一に供給することができるので、炭化時間が短縮され、木炭製造の生産性を向上させることができる。

また、製炭炉５内を対流する燃焼ガス及び乾留ガスの一部は、製炭炉５内の側壁５１１と、製炭炉用容器１の側面との間の隙間を通って、底板１１１と底金網３の間の空隙３０に侵入するので、製炭炉５内の対流が促進され、最下部の木材を効果的に加熱することができる。また、この空隙３０を設けることにより、底板１１１や基台部５２に奪われる熱を低減させ、熱効率が改善されるので、炭化時間を短縮でき、生産効率を向上させることができる

上述したように、本実施形態の製炭炉用容器１によれば、燃焼ガスの一部を製炭炉用容器１の下方中央部に排出し、加熱しにくい下方の木材を効率よく加熱でき、木材を全体的に均一に加熱するので、長年の経験や熟練した技能を有しない作業者であっても、木炭製造の歩留まりを向上させることができる。

［第二実施形態］
図３は、本発明の第二実施形態に係る製炭炉用容器の構造及び使用状態を説明するための概略断面図を示している。
同図において、製炭炉用容器１ａは、上述した第一実施形態と比べて、内部加熱筒２の代わりに、下流側の端部が枠体１１０の途中（図３では、ほぼ中央部）に位置し、かつ、下流側の端部が遮蔽されることなく開放された内部加熱筒２ａを設けた点が相違する。他の構成要素は第一実施形態の製炭炉用容器１とほぼ同様としてある。
したがって、図３において、図２と同様の構成部分については同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。

（内部加熱筒）
内部加熱筒２ａは、第一実施形態の内部加熱筒２と比べて、長さが約半分としてあり、下流側の端部が枠体１１０のほぼ中央部に位置する。また、下流側の端部には、遮蔽板２１が設けられておらず、断面形状のまま開口した構造としてある。上記開口部（図示せず）は、排気孔として機能し、開口部の背面側に収容された木材を効率よく加熱し炭化させることができる。
また、内部加熱筒２ａは、内部加熱筒２と比べて長さが短くなった分、排気孔２３の数が減っているが、内部加熱筒２ａの軸心方向に対して、７箇所に排気孔２３を穿設しており、中央部の斜面２２には、（短いピッチの）等間隔で５箇所に、それぞれ三つの排気孔２３を並設し、正面側の斜面２２には、（長いピッチの）間隔で２箇所に、それぞれ二つの排気孔２３を並設してある。

次に、上記構成の製炭炉用容器１の使用方法について、図面を参照して説明する。なお、第二実施形態において、第一実施形態と同様の使用方法については、その詳細な説明を省略する。
まず、使用済みの梱包用の木枠，古くなった木製のパレット，解体された建築物からの建築用木材などを粉砕し、枠体１１０に収容する。この際、内部加熱筒２ａを短くした分、背面側の空いたスペースに木材を収容することができるので、生産性を向上させることができる。次に、フォークリフトの爪を爪係止部１１４に挿入し、フォークリフトを使用して枠体１１０を基台部５２の溝部５２ａに載置する。

次に、下部が開口された炉本体５１を、上方から枠体１１０を覆うように、基台部５２に載置する。続いて、空気取入れ口５３から、枠体１１０に収容した木材に着火する。着火されると、空気取入れ口５３付近の木材が燃焼し燃焼ガスが発生する。
この燃焼ガスは、一部が、内部加熱筒２ａの吸込み口（図示せず）から内部加熱筒２ａに入り、各排気孔２３及び下流側の開口部（図示せず）から排出され、高温の燃焼ガスが、下部に集積された木材に向かって排出され、加熱されにくい枠体１１０の下部や中央部の木材を効率よく加熱する。これにより、木材をより均一に加熱することができ、灰になってしまう木材の量を低減し、木炭の歩留まりを向上させることができる。

上述したように、本実施形態の製炭炉用容器１ａによれば、燃焼ガスの一部を製炭炉用容器１の下方中央部に排出し、加熱しにくい下方の木材を効率よく加熱でき、木材を全体的に均一に加熱することができる。また、内部加熱筒２ａを短くした分、木材の収容量を増やすことができ、木炭製造の生産性を向上させることができる。

以上、本発明の製炭炉用容器について、好ましい実施形態を示して説明したが、本発明に係る製炭炉用容器は、上述した実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の範囲で種々の変更実施が可能であることは言うまでもない。
例えば、製炭炉用容器１，１ａは、内部加熱筒２，２ａをフォークリフトの爪係止部１１４の上部に二本固定した構造としてあるが、この構成に限定されるものではなく、たとえば、木材の状態等に応じて、内部加熱筒２，２ａを、位置の形態で配置してもよい。

以上説明したように、本発明の製炭炉用容器は、一般的に、可搬式の製炭炉とともに使用されるが、このような使用形態に限定されるものではなく、固定式の製炭炉に対しても、広く適用することができる。

本発明の第一実施形態に係る製炭炉用容器の概略図であり、（ａ）は上面図を、（ｂ）はＡ−Ａ断面図を示している。 本発明の第一実施形態に係る製炭炉用容器の使用状態を説明するための概略断面図を示している。 本発明の第二実施形態に係る製炭炉用容器の構造及び使用状態を説明するための概略断面図を示している。 従来例に係る製炭炉用容器の概略図であり、（ａ）は上面図を、（ｂ）はＢ−Ｂ断面図を示している。 従来例に係る製炭炉用容器の使用状態を説明するための概略断面図を示している。

符号の説明

１，１ａ 製炭炉用容器
２，２ａ 内部加熱筒
３ 底金網
５ 製炭炉
２１ 遮蔽板
２２ 斜面
２３ 排気孔
３０ 空隙
３１ 外枠線材
５１ 炉本体
５２ 基台部
５２ａ 溝部
５３ 空気取入れ口
５４ ガス排出口
１１０ 枠体
１１１ 底板
１１２，１１２ａ 棒状部材
１１３ 金網
１１４ フォークリフトの爪係止部
５１１ 側壁
５１２ 屋根

Claims (5)

1. 木材から木炭を製造する製炭炉の内部に収められる製炭炉用容器であって、
   前記木材が収容される枠体と、
   前記枠体に設けられ、前記製炭炉内の高温ガスを前記枠体の内部に放出する、前記高温ガスを吸い込む吸込み口および吸い込んだ前記高温ガスを排出する排気孔を有する内部加熱筒と
   を具備したことを特徴とする製炭炉用容器。
2. 前記内部加熱筒の吸込み口が、前記製炭炉の空気取入れ口付近に設けられ、かつ、前記内部加熱筒の吸込み口と反対側の端部が、前記製炭炉のガス排出口付近に設けられるとともに、遮蔽されたことを特徴とする請求項１記載の製炭炉用容器。
3. 前記内部加熱筒の吸込み口が、前記製炭炉の空気取入れ口付近に設けられ、かつ、前記内部加熱筒の吸込み口と反対側の端部が、前記枠体の途中に設けられるとともに、開放されたことを特徴とする請求項１又は２記載の製炭炉用容器。
4. 前記枠体が、該枠体の底部への放熱を抑制する断熱手段を備えたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の製炭炉用容器。
5. 前記断熱手段を、前記枠体の下部に形成された断熱用の空隙としたことを特徴とする請求項４記載の製炭炉用容器。

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