JP2006111770A - 竹炭又は木炭の製造装置及びその方法 - Google Patents

Abstract

【課題】
炭や酢液の生産は歩留まりが悪く長時間の熟練作業を必要とし、煙が大気汚染を発生させていた。炭は型崩れが発生し、酢液は不純物が多かった。それらの課題に対応して専門の装置が考案されているが大型で高価な設備であった。
【解決手段】
移設可能なコンパクトなステンレス製の二重円筒型の窯と熱交換機型の酢液製造装置を組み合わせ、煙の再燃焼と無酸素炭化後に炭化室に空気を入れて高温再炭化を行う多用途な炭を製造する装置と方法。

【選択図】図１

Description

本発明は、小型で移設可能で短時間且つ無公害で無駄なく竹炭又は木炭を製造し、その製造過程で竹酢又は木酢を抽出する竹炭又は木炭の製造と竹酢又は木酢の抽出の両方を同時に効率よく製造する装置及びその方法に関する。

一般に炭の製造には、土で作られた土窯や石を多く用いた石窯などの固定式炭窯が利用され、炭窯の内部の炭火室にナラやクヌギなど各種木材や竹を詰入し、加熱により熱分解して炭素を残留させる直焼き式の炭製造方法が大部分であった。
この方法は、竹や木が半分から三分の二が灰になってしまい、それに時間が多くかかった。

竹炭は消臭・吸着性、吸湿性、カビ防止性、電磁波吸収性、マイナスイオン放射による空気清浄性、水浄化・ミネラル水成製性、土壌改良性、防虫性あるいは導電性などに優れ、炭化温度により上記特性は変わることが知られている、また、竹炭製造過程で抽出される竹酢は健康飲料や水虫治療薬等の特性があり、炭の製造と酢液の抽出を同時に可能な方法が特許文献２特開２００３−１４７３６８に説明されている。

鈴木正博の発明、実用新案登録第３１０２０７９号では炭化室が酸素を遮断できる構造であるので竹や炭が灰となることがなく、また、炭化と酢液の抽出を同時に製造できる装置が考案されている。

実用新案登録第３１０２０７９号（Ｕ３１０２０７９） 特開２００３−１４７３６８

竹や木が炭になるとき半分から三分の二が灰になって歩留まりが悪く、木や炭化の原型を残せず炭の型崩れやタール成分が炭に付着することもあった。高温で炭化しようとすると更に歩留まりが悪く展示物として美観を損ねてしまうこともあった。また、酢液と炭の製作を両立させるには、温度管理が困難で熟練者でも操作が困難で長時間の作業が必要であった。酢液の大部分は燃焼され、有害な煙として排出され大気汚染の基になったり、酢液の量は極めて少量しか生産できなかった。また炭を製作する装置は大型で固定式が一般的であり、耐火煉瓦等で製作されることが多く、移設が困難であった。

二重円筒構造のステンレス製窯で構成され、木や竹を入れる内窯を酸素遮断可能な炭化室とし、窯の蓋下部を２重構造とし、２重構造の間に高温気体が循環するように通気穴を設け、外窯の下部の燃焼室へ火炎を噴出すバーナーを設け、内窯中央下部を熱するとともに燃焼室内の高温気体が外窯と内窯の周囲に設けた空間層に循環し、内窯の中に入れた竹や木を均一な温度で炭化する軽量で小型な移設可能な製造手段。

炭化室下部から木や竹から発生する煙を取り出し、冷却液体が循環する垂直な熱交換器内部に設置された複数の煙管内を煙が通る際に冷却されて凝縮し生成する酢液を製造する装置を連結可能とし、同時に炭と酢液の製造が行える手段。

熱交換機出口側と燃焼室を戻り煙管で連結し、再燃焼させ有害な煙を発生させることのない炭と酢液を同時に製造する手段。

消臭や吸湿等の特性を必要とする通常の炭を製造するときは、炭化室は酸素を遮断して炭化を行うが、硬い炭を製造する時に炭化の最終工程で炭化室に空気を強制的に送り込み高温で再炭化し、硬度の高い炭を１つの窯で製造する手段。

本発明は炭化室内の酸素量を調節して、炭化温度を調節でき、均一な炭化温度を保てるので、多種類の材料に使用でき、その材料形状を原型を保持しながら炭化化可能で、炭化室からの煙を無駄なく酢液として回収できる。

燃焼室の下部に灯油バーナーを設置した燃焼室と燃焼ガスで満たされた空間で周囲を取り囲こまれた炭化室と炭化室からの排気ガスから熱交換機型の酢液製造装置でステンレス製の炭と酢液を生産する装置。

窯は二重円筒構造のステンレス製で、燃焼室６を下部に持つ外窯１と酸素を遮断可能とした炭化室４を持つ内窯２から構成される。
炭化室の中に入れた竹や木には、一切火が直接触れず、初めから酸欠状態で、高温気体で加熱するものである。

炭化室は高温気体で囲まれ、高温気体から均一に加熱される。全てステンレスにより作られるので、耐久性が良く安心して楽しい炭焼きができる。

３００リットル型炭窯の加熱は一時間に３リットル消費の灯油バーナーを用いるが、他に薪を焚いて行うこともできる。再炭化時には内窯の温度は最高８００℃から９００℃前後となる。

内窯２の上部は蓋１６で密閉できる構造とし、蓋１６は下部にお盆のような形状の煤受皿１７があり、その側面に通気穴１８を設け蓋１６と煤受皿１７の間に気体層を形成し、タールや煤が万一落下した場合でも掃除可能なように取り外しが可能である(図示されていない)。
蓋１６は固定ネジ２１で密閉でき、木や竹２３の出し入れが容易にできる。木や竹を内窯に入れるにはパンチングメタル製のバスケット２２にあらかじめ詰めてバスケットと共に内窯に納めれば能率がよく搬出入でき、パンチング穴から高温気体が循環できるので均一に加熱することができる。

外窯１の下部は燃焼室６となっており灯油バーナー３で内窯２の中央下部を加熱し同時に燃焼空気が内窯２の外周を循環し外周から炭化室４の木や竹２３を加熱する。

燃焼室上部に排気管１２を設けその垂直部の煙突１０の頂部に排気弁１４を設け、燃焼初期には排気弁は閉じ、加熱に従い排気弁を開き、また排気弁は煙突内に雨が侵入しないように、休止時は閉の状態とする。

熱交換器７は、直立しており、煙管８の下部には酢液弁２０があり、酢液出口１５で竹酢液等を採取する。
熱交換器７の上部の中央は戻り煙道１９に結合し、側部には冷却水出口１３と冷却水入り口１１を設けてあり、下部には酢液弁１５と酢液出口１５で竹酢液等を採取する。

内窯２の下部から炭化された木や竹から発生する煙を熱交換器７に内装する煙管８内に導く。煙管８の周囲は水管９の内部に循環する冷却水で冷却され、煙は冷却され酢液は煙管内壁に凝縮し酢液となって降下する。

煙は煙管上部から戻り煙道１９を通り燃焼室６へ戻り、燃焼されるので外部に煙を発生させず環境を汚すことはない。

副産物として取れる竹酢液や木酢液も、竹や木に直接火が触れないので、タール分の少ない、純度の高い液体ができ、一般的な窯に比べて、液体が６倍から７倍位採取できる。その液体は１日から２日を経過すると、澄んだ茶褐色の色になり、すぐに蒸留することができる。

硬い炭を製造するときは、炭化終了時炭化室温度が摂氏４００−５００程度の時に排気弁２６を開いて見て煙が少なくなった時、空気取り入れ弁２４を開き、停止弁２７を閉じて、空気取入口２５からブロアー等で空気を吹き込み、吹き込み停止後炭化調整弁の開度を絞り高温で炭化を行う。

実施例２と実施例１との相違点は、通気穴１８が実施例１では蓋１６のみであったが、実施例２では内窯２の上部にも通気穴を設けたいる。内窯と蓋の通気穴の位置は一致しており蓋１６のお盆状の煤受皿の外形は内窯の内径と略一致している。本実施例では内窯上部の空間は燃焼ガスが循環可能となっている。

実施例１と２では燃焼源は灯油バーナー３であるが、実施例３では蒔きを燃焼源として用いることができる灯油と蒔きの兼用型炊き口を持つ。

薪の焚き口は図２に示す構造で右の図は焚き口の扉をを開いたとき、左の図は焚き口の扉を閉じた状態を示す。左の図の円形の目暗蓋５を外し灯油バーナー３を取り付ければ同じ焚き口を使用して薪と灯油の熱源の兼用ができる。

炭焼きは林業や農業関係者が歴史的に行われてきたが、都市化が進むわが国では炭焼きに従事する人を確保するのが困難となってきている。
本発明は誰でも操作ができるので、林業や農業関係者のみではなく都市部や他の産業従事者が兼務することができるので、炭焼きの人材確保が容易で炭焼き市場を飛躍的に増加させる。

炭焼きは伝統的に山林の近傍で行ってきたが、最近は建築廃材の資源化の観点から行われることが多く都市部で行うことが必要となってきている。本発明は無公害であり都市周辺での設置に向いており資源の多様化を推進する。資源の多様化は資源の発生点の多様化を伴い、本装置は移設可能であり山林部と都市部で移動使用することにより装置の稼働率の向上が期待できる。

炭窯は土石を主体に製作されているが、本発明の装置はステンレス製であり産業技術の活用が可能であり装置の信頼性や経済性を飛躍的に高めることができる。

炭の資源の多様化とともに、炭の用途も燃料のみならず、肥料や吸湿剤、消臭剤、展示物などに多様化している。
本装置は各種の資源に対応でき多様化する用途に適当である。

美容健康、水虫、アトピー治療に使用される木酢や竹酢はそれぞれ特有な資源や製造プロセスを必要とし不純物のの少ないことが要求されるが、本方法は燃焼室と炭化室が独立しており、炭化室で発生する煙のみを使用し、温度管理が容易な特徴を有するので資源の選定を正しく行えば多用途の酢液の生産に使用できる。

酢液の生産量は同じ原材料から従来のものに比較し５倍から１０倍位採取可能であり、酢液の生産性を飛躍的に増加させコストダウンができる。

炭窯と酢液製造装置の断面模式図 実施例 １ 薪と灯油バーナー兼用焚き口 炭窯と酢液製造装置写真 ３００リットル型 炭窯と酢液製造装置の断面模式図 実施例 ２

符号の説明

１ 外窯
２ 内窯
３ 灯油バーナー
４ 炭化室
５ 目暗蓋
６ 燃焼室
７ 熱交換機
８ 煙管
９ 水管
１０ 煙突
１１ 冷却水出口
１２ 排気管
１３ 冷却水入口
１４ 排気弁
１５ 酢液出口
１６ 蓋
１７ 煤受皿
１８ 通気穴
１９ 戻り煙道
２０ 酢液弁
２１ 固定ネジ
２２ バスケット
２３ 木や竹
２４ 空気取入弁
２５ 空気取入口
２６ 炭化調整弁
２７ 停止弁

Claims (8)

1. 内窯と外窯の間に気体層が存在し、その気体層の断熱効果により、内窯が外気により冷却されずタール成分が炭化室内の炭に落下しない構造を持つステンレス製の炭を製造する装置。
   
   
2. 炭化室の排気を水冷熱交換器に接続した酢液製造用装置を持つ炭を製造する装置。
   
   
3. 炭化室の排気を燃焼室に導き、燃焼させるシステムを持つ無公害な炭を製造する装置。
   
4. 排気管の出口に流量を調整し雨水の浸入を防止する排気弁を設けた炭を製造する装置。
   
   
5. 窯全体を円筒状のステンレス材料で構成し、コンパクトで移設可能な炭を製造する装置。
   
   
6. 薪用焚き口に目暗蓋を設け、目暗蓋を取り外し灯油バーナーに取替えて薪と灯油バーナー燃焼の兼用できる炭を製造する装置。
   
   
7. 酸素を遮断し摂氏４００−５００程度で炭化を完了した後に、炭化室内に空気を強制的に導入し、摂氏８００−９００度程度の高温で再炭化を行い高硬度の炭を製造する装置とその装置を用いて炭と酢液を製造する方法。
   
   
8. 請求項１、２、３、に示す構造を持ち、炭を製作する過程で炭と酢液を製造する方法。