JP2007303692A - チャコール加温機 - Google Patents

Abstract

【課題】ハウス園芸の安定した増収を計るのに冬期の加温のための油代が値上がりし、経営を圧迫しているので、油に替わる代替品はないかの現状の中で木炭粉という隠れた資材を表面に出すことに決めた。ところが燃料としての木炭塊と異なり、価格は安いが、燃料としては粉体で通気性がないので、この物質を燃焼させる方法が無いため、燃やす装置と方法を開発しなければならなかった。
【解決手段】容器に納められた物質を、周囲に空気供給室を設け圧力と風量を調節し、上部から着火遂次下部に燃え進み、粉塵が飛び散ることなく空気燃焼させる装置を実現開発した。又、木炭粉という炭素源から同時発生する炭酸ガスを作物に有効利用できることが判り、その分に対し炭酸ガス過剰にならないように炭酸ガスコントローラが既にあるのでそれを兼用することで、ハウス園芸の二つの課題を同時に解決できる。
【選択図】図１

Description

木炭粉を小型燃焼装置で完全燃焼させる技術に関する分野と合わせ、炭酸ガス発生をハウス作物に有効に作用させる技術に関する。

木炭粉に関する技術は同じ木材を原料とする木炭塊とは別の世界の技術である。木炭粉は流動性のある物質であると同時に形を変えることのできる物質で、木炭塊と異なり木炭粉を産業ベースで燃焼させる技術は今日まで行われていない。粉炭同士の間で通気性がないから空気の通りが悪く燃える条件を満たさないからである。従って木炭粉の用途は吸着、脱臭又は土壌中の透水性を目的にした用途が多く、燃料を目的にしたものは無かった。醗酵促進の用途はある。かつて煉炭時代に着火剤として孔あき煉炭の上部に１ｃｍ木炭粉を張りつける用途があったが、これは煉炭にした固形物に人工的に孔をあけ空気の通気性を施したものであるから、木炭粉そのものの揮発性の多い部分を利用した着火剤としての役目を果たせたものである。
従ってバイオエネルギーの時代となり、木材そのものを燃料として使うためにペレット化、又は木材チップ化して使う動きが流れとして大きく動いているが、本発明はその流れと異なるものである。その理由は、木材を構成している分子であるリグニン、セルローズ、ヘミセルローズの有機物は燃焼に当って囲いの中では多くの木質タール、ならびにピッチ類を発生し装置の機能を度々損なうことになるからである。それに加え原料として多くのスペースと扱う横持ちが多すぎるから計画通りにいかないことが分かっているからである。本発明は木炭粉化を先にやって前記分子構成の有機物をガス化して大気に飛ばし、木材のコークス化にしたものを使用するというものであって、理に適っているからである。
以上が燃料としての背景であるが、炭酸ガス発生についての背景は既に１９６５年からにわかに研究が進められている。ハウス園芸という囲いの中で、はじめて逃げ場がなくなった炭酸ガスの作用で光合成促進が作物に大きく影響することが分かった。以後研究は作物ごとにそれぞれイチゴ、メロン、トマトといったように炭酸ガス濃度を主体にした効果をさぐる研究が全国的に進められている。効果は作物の健全化で、育成の促進、糖分の増進、収量の増量等で１．２倍から１．５倍の収益をあげている、大気中には二酸化炭素は３４０ＰＰｍが維持されているが、ハウス園芸によって５００〜８００ＰＰｍと増加されており、作物によっては１０００〜１５００ＰＰｍまで要求するものもある。このため近年、炭酸ガス発生装置が販売されており、過剰の障害もでている状態である。一方必要分のみ供給されるボンベ方式で販売する方式も運用されている。
このようにハウス園芸は加温によって時期外れを目的にするだけでなく、炭酸ガス供給によって品質の改善、増量と積極的効果が見られ、各地で研究が進められている。

木炭粉の燃焼装置としての文献はないが本発明にもっとも近いものとして、昭和５８年に木材剥皮の加圧顆粒化したものを燃焼させる装置があるが、これも本発明と異なり、木炭粉燃焼にあたっては中心部にある酸素供給装置が温度で溶ける可能性がある。従って本発明に近いかもしれないが異なるものである。
炭酸ガス発生とその効果については背景技術の項で述べてあるが、最近の調査によると既に１９６５年から今日までに４８件の文献が発表されている。いずれも作物別にハウス内温度と炭酸ガス濃度により最も効果の大きい研究開発である。又、炭酸ガス過剰の障害もあるので発生ガスの制御が必要であると文献は示している。その中で日射量に対応した濃度制御方式が好ましいことが判り、この方式を組み入れた制御装置が複合環境制御装置として開発され、主としてトマトでその実用性が確認されている。従って文献も多くその効果が高く評価され、複合環境制御の重要な一部として定着していることを示している。

木炭粉を単独で燃焼させることが先ず課題であるが、性状が粉炭か顆粒であるので、酸素供給である空気の投入が多過ぎては飛散するので、供給量と圧力が先ず課題である。木炭粉は製造上消化工程で水を使い消化するので含水率が２０％以上のものとされている。２０％以下では扱う工程で飛び散り作業性を悪くするからである。従って含水率２０％〜３０％が平均となっている物質を完全燃焼させることである。
ハウス内では蜂による虫媒が必要なので煙は一切でないことが条件となっている。ハウス栽培の主流となっている油による加温機は硫黄分があるので亜硫酸ガスの発生から燃焼ガスは外部に煙突から放出されている。従って熱交換された分だけが加温機の熱源となっている。木炭粉には硫黄分が一切ないので、はじめの着火の際に着火剤による煙の害を防ぐための装置として煙突は存在するが、常時煙突は使わない。煙が発生しないからである。従って課題として火の粉の防止であるが、そのために空気室を構造上作り燃焼室に対してむらなく適量の空気を投入できる構造が必要となってくる。そして燃焼室での空気量と圧力を調整する空気調節板を必要とする。以上が技術上の課題である。
炭酸ガス発生の課題は、発生の量と発生の時期であるが、加温を必要とする冬期において、加温時間と炭酸ガス発生量のバランスのとれた燃焼方法である。この課題は作物ごとに違いがあるので、４８件の文献をよく見て対応しなければならない。木炭粉は油と異なり炭酸ガス生産装置でもあるので炭酸ガス発生装置は使わないが過剰にならないよう基本的には炭酸ガスコントローラなる制御装置が既に存在するので、これを使用することが適切である。従って課題としては加温機に対する木炭粉原料の燃焼時間とバランスのとれた炭酸ガスの発生量を把握することである。

燃焼機の構造を円筒形にして二重構造にする。燃焼室に空気を送り込むために、燃焼室の周囲に空気室をつくりその空気室から全面的に燃焼室に空気が平均化して入るように、燃焼室側の壁に孔を多数あけるのである。その空気室から一定の空気圧（静圧）を送り込むのにブロワを使う。空気室から他所へ空気が洩れないように燃料室の最上部と最下部の底は閉鎖する。
原料の投入は最上部から袋入り原料を入れ込むのである。装置そのものの大きさは外径９７０ｍｍ、燃焼室内径７２０ｍｍ、高さ１５００ｍｍの円筒形であって、焼却炉規格の燃焼室の底面積０．５ｍ^２クリアしている。又、装置を長期に亘り損傷を少なくするため、燃焼室側壁を厚み５ｃｍのキャスタブル張りにする。
次にこの装置から発生する熱気をハウス内隅々まで平均化した温度分布にする手段はダクト方式をとるが、本発明の趣旨であり目的である油加温機に対抗するのではなく、油の使用を減らすことにあるのであるから、ハウス内に二重にダクトを引っ張るのではなく、油加温機のダクト装置を兼用することにしており制御装置をはじめからそのようにセットすることで解決する。

本発明の効果はハウス園芸作物の増産、そして品質改善を実現するものである。
又、本発明の主役である木炭粉を産業ベースで使うことにより化石燃料使用の減量だけでなく、主役の木炭粉づくりに大きな効果がある。現在注目されている森林の間伐材処理に貢献するものである。
間伐材処理は今もって多量使用の産業ベースの用途がなく、森林の再生が実現していない。本発明によって油の使用量を減らすハウス園芸に使われることによって全国に木炭粉工場の建設がはじまり、射陽化の山村に対し、山村の化学工場として雇用が起き、又山村伐採業が新たに発足し、その運搬業が起り山村の活性化に貢献することになる。
このハウス園芸の躍進につながる効果は、一部の地区を満たすものでなく、全国的地方地域の産業、特に山村対策として大いなる役目を果たすものである。

ハウス園芸の主流である油使用加温機の油の使用を減らすことが動機であったが、本発明は一歩も二歩も進んで、ハウス園芸の増産、品質改善、成育促進等を望めるものである。最良の形態は地域的にハウス園芸の盛んな地区で、木炭粉生産業者が起り、木炭粉の供給量を満たし、ハウス園芸の経営を側面から協力推進できることである。又、森林の伐採後に来る植林事業に対し積極的に参加することによって環境問題に貢献するだけでなく、森林の再生により海産物まで増産可能な形態になることは知られていることである。
産業のベースの用途は、原料の供給がスムーズにできることと、原料単価の安いことであるから、本発明の実施に当っては用途先の地区で、木炭粉生産である木材チップ炭の生産が起きることである。原木からの収集に対して経費を少なくして精算できるようにすることである。

図は本発明装置の実施例の断面図であって、説明の資料である。
本発明の燃焼機は円筒形にしており、図１の燃焼室に対し２の酸素供給室から３の小孔を通して送る空気をもって完全燃焼させるものである。送る空気は噴出口直径１００ｍ／ｍ静圧２２０風量１４のブロワを使用する。そして６の燃焼空気調節器により粉炭燃焼の際、火の粉があがらぬように調節する。
燃焼室の温度は１０００℃前後であるが、燃焼機からでる最終温度は５０℃以内が好ましい。空気量を多く送って温度をあげることは、燃焼時間をトータルで短くすることになるので、油の使用料を少なくする目的に対してそぐわない。
本機の機能としては木炭粉１００ｋｇを５時間で燃焼させることをスタンダードに置きたい。
その理由は現状ハウス園芸の主流を成している油加温機の最大のもので時間当り１９．４リットルとなっており、夜間１０時間中７時間を加温のため燃やすとして１９．４リットル×７時間＝１３５．８リットルとなる。
これに対し本発明の燃焼機は１００ｋｇ×５時間をスタンダードにすると、木炭粉の総カロリー７５００ｋＣａｌであるから、７５００ｋＣａｌ×含水率引き（１００−２０）８０％＝６０００ｋＣａｌ×１００ｋｇ＝６０００００ｋＣａｌとなる。従って油の１３５．８リットルは全部がそのままハウス内の熱源とならない。油は硫黄分を含み、それが亜硫酸ガスとなるので、燃焼ガスは煙突を通して外部に放出するので、燃焼による熱交換装置から生まれる熱量のみがハウス内で使われているのである。その損失率は３５％とされているので油の熱量１００００ｋＣａｌとされているので１００００ｋＣａｌ×（１００−３５）＝６５００ｋＣａｌであるから、１３５．８×６５００＝８８２７００ｋＣａｌとなる。このようになるので一夜に必要な油の大半を補うことができるのである。目的を達し得ることになるのである。総熱量の計算は前記の通りであるが、燃焼時間の分布が必要でこれは作物によって異なるので事前に調べた作物の好む温度に合わせ、燃焼時間の分布と共に空気量を調節し、同時に木炭粉の投入量を決め、装置に投入するのである。
このように油に変わって先に本発明の装置をもって木炭粉を使い、運転し使い終わってハウス内の温度が下がれば自動的に油に切り換えることにより作物に合わせた温度管理が可能となるのである。従って油より安い木炭粉の出番となって油の使用量を減らすことになるのである。

木炭粉を燃焼させる装置とはハウス内を加温させることが第一の目的であるが、ハウス内に限って同時に発生する炭酸ガス効果がある。すなわち炭素の代表格としての木材チップ炭である木炭粉は、燃焼によって炭酸ガス（ＣＯ_２）の発生があり、近年この炭酸ガスが作物である野菜果樹の育成を助けるだけでなく、品質の向上、改善が見られ、増収となって表れている。
ハウス内は今日までこの油の加温機が主流であるからＣＯ_２の新たな発生はなく、このＣＯ_２の発生装置を購入し対応している状態である。本発明の木炭燃焼装置は加温だけでなく、このＣＯ_２の発生機でもあるのでその内容から重要な役割を果たしているのである。
だからといってＣＯ_２を無限に出していいものでもなく、作物によっての必要濃度があり、又時間帯があるのでそれに合わせて発生させるのである。いったん発生がはじまっている機能を自らの装置で調節することは難しいので、別途ＣＯ_２コントローラーを設置することでこの調製をすることが可能となる。
従ってＣＯ_２に関しては本発明では調製ではなく完全燃焼にすることによって解決策をとっている。

産業上の利用を前提に開発されている。

燃焼装置の構造説明図

符号の説明

１ 燃焼室
２ 空気供給室
３ 小孔管
４ キャスタブル断熱材
５ 燃焼空気ブロワ
６ 燃焼空気調節器
７ 二次燃焼機
８ 焼却灰取り出し口
９ 熱気送りブロワ
１０ 熱気送り管
１１ ダクト鉄鋼部分
１２ 木炭粉投入蓋

Claims (2)

1. 木炭粉を構築炉でなく移動可能な燃焼装置で完全燃焼させることを特長とし、燃焼装置に木炭粉を投入後上部に着火遂次下部に向かって燃焼することを特長とする。
2. 酸素供給室と燃焼室の二重構造を特長とし、燃焼室に対し周囲から小孔を通し、燃焼室の中央まで静圧ある風量を供給し完全燃焼させることを特長とするハウス園芸の加温燃焼装置。
   

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