JP2010241973A - 炭化炉 - Google Patents

Abstract

【課題】炭化用材料としてサイズの小さいものや熱伝導性に劣るものを用いても、高い燃焼効率によって短時間で炭化が完了し、炉内全体の均等な炭化進行でむら焼けのない高品質の炭化物を製出でき、構造的に簡素で高い熱効率が得られる炭化炉を提供する。
【解決手段】該炉本体１内の中央部に立設され下部に排気導入孔７を有する中央部放熱筒５と、炉本体１内を径方向に横断して延び中央部放熱筒５に連通する周辺部中空放熱板９とを備え、炉本体１内に装填された炭化用材料Ｔが酸素不足状態で自発燃焼させて炭化する際に、発生する燃焼ガスＧが前記排気導入孔７から前記中央部放熱筒５内に導入され、ガス通路２７を上昇し、且つ燃焼ガスＧの一部が周辺部中空放熱板９のガス通路１４からも上昇し、上昇過程で、燃焼ガスＧによって赤熱される中央部放熱筒５及び周辺部中空放熱板９からの放熱によって炉本体１内の炭化用材料Ｔを加熱する。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば木材や竹材の粉砕物、ペレット、チップ、削り屑等を始めとする種々の有機質原料を酸素不足状態で自発燃焼させて炭化するための炭化炉に関する。

近年、木炭を始めとする炭は、その調湿作用、脱臭作用、マイナスイオン放出作用、有害物質吸着作用、防黴性、防ダニ性等の優れた性質が注目され、一般家庭では室内各所や床下に配置したり、炊飯器内に入れたり、飲料水や風呂水等に浸漬して用いている。また、細片化ないし粉末化したものを各種の建築資材や建具、畳等にサンドイッチ状態にしたものや、布団等の寝具類の内部に納めたものも商品化され、更に土壌改質に用いたり、樹脂やセラミック材料等に混入する等、様々な方面に用途が拡がりつつあり、その需要はますます増大する傾向にある。

しかるに、古典的な炭焼き釜によって製造される炭は、備長炭に代表されるように緻密で固いため、例えば脱臭剤や吸着剤あるいは土壌改質剤等の用途には不向きであり、しかも製造に時間と手間がかかって量産性に乏しい上、原料的にも限定されて高コストに付き、また釜の設置場所にも大きく制約を受けるという難点があった。

そこで、本発明者は先に、炭化炉として、上部側を開閉蓋付きの材料出入口とする炉本体の内部に、下部に排気導入孔を備えた炭化用加熱筒が炉本体の中心部に立設されると共に、その上端側が横切り筒を介して外部の排気筒が接続配管され、炉本体の底部に空気供給口を有するものを提案している（特許文献１）。そして更に改良型の炭化装置として、前記の炭化用加熱筒に代えて、下部に炉内空間に連通する排気導入孔を備えて上部が閉塞した外筒と、この外筒内に同心状に配置して下端が炉外への排気路に繋がる内筒とからなる二重筒状の排気加熱筒を設けたものも提案している（特許文献２）。

上記前者の炭化炉では、炉本体内に装填された炭化用材料に底部側から着火して酸素不足状態で自発燃焼させるが、その燃焼ガスの吸入によって炭化用加熱筒が赤熱状態になり、上位の炭化用材料は下方から上昇してくる熱気と赤熱した炭化用加熱筒から周囲への放熱とで加熱されて熱分解し、更に自燃温度に達して自発燃焼し、この自発燃焼・熱分解の領域の拡大に伴う燃焼ガスの増加が炭化用加熱筒を更に高温化して熱放射を増大させる相乗効果を生み、もって炭化用材料の炭化が著しく促進される。また、上記後者の改良型の炭化炉では、炭化用材料の自発燃焼にて発生する高温の燃焼排ガスが二重筒状の排気加熱筒内を上下往復して炉外へ出ることになり、燃焼排ガスから加熱排気筒への熱伝播量の増大によって高い熱効率が得られる上、加熱排気筒全体の蓄熱による赤熱化が急速に進行し、その熱放射によって炉内温度がより早く上昇し、もって炭化用材料の熱分解及び自発燃焼がより促進され、完全炭化に要する時間がより短縮される。

しかして、これらの炭化炉は、脱臭性能や吸着性能に優れて粉砕容易な柔らかな消し炭状態の炭化物を短時間で量産でき、しかも構造的に簡単で設置場所に制約を受けないという多くの利点を有することから、既に実用に供されて好評を博している。
特開２００３−１１９４６８号公報 特許第４０１７５５６号公報

前記炭化炉に供される炭化用材料は、従来では木材や竹材のチップとして数ｃｍから十数ｃｍ程度のサイズが主流であったが、最近では間伐材や伐採竹材を粉砕処理したものや、おが屑からのプレス処理でペレット化したもの等、概して１０ｍｍ以下の細かいものが多くなっている。これは、炭化物を燃料化したり、他の材料に混合したり、土壌改質材として土に混ぜたりする上で、粒度が小さい方が使い易いことによる。

しかしながら、炭化用材料のサイズが小さくなると、炭化炉に装填した際に材料密度が高くなることから、隙間に存在する空気量が減って燃焼しにくくなると共に、通気性の低下で燃焼に伴う熱気が浸透しにくい上、中央の排気加熱筒からの放熱も伝播しにくくなる。また、炭化用材料として処理形態や材質によって熱伝導性の低いものもあり、このような材料は当然に燃焼性が悪くなる。従って、前記従来の炭化炉では、炭化用材料としてサイズの小さいものや熱伝導性に劣るものを用いた場合、炭化に要する時間が長くなることに加え、炉内の中央側と周辺側とで炭化の進行度合の差が大きいため、むら焼けによる炭化物の品質低下を生じ易いという難点があった。

本発明は、上述の情況に鑑み、炭化用材料としてサイズの小さいものや熱伝導性に劣るものを用いても、高い燃焼効率によって短時間で炭化が完了する上、炉内全体の均等な炭化進行によってむら焼けのない高品質の炭化物を製出でき、また構造的に簡素で高い熱効率が得られる炭化炉を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明の請求項１に係る炭化炉は、図面の参照符号を付して示せば、底部側に着火口２及び供給量調整可能な空気供給口３を有する炉本体１と、該炉本体１の上部側の材料出入口１ａを開閉する蓋板４と、該炉本体１内の中央部に立設されてその上端部５ａが炉本体天井部近傍に達してその上端部５ａが閉塞されその下部５ｂに炉内空間６に連通する排気導入孔７を備えた中央部放熱筒５と、該中央部放熱筒５内に同心状に配置されその上端部８ａが中央部放熱筒５の上端部近傍で開口する排気回収筒８とを備えた炭化炉Ｆであって、前記中央部放熱筒５に該放熱筒５の立設高さに相当する縦幅Ｌ１を有し且つ炉本体１内を径方向に横断して延びる横幅Ｌ２を有する周辺部中空放熱板９が突設され、該周辺部中空放熱板９の下部が中央部放熱筒５の下部に下部連通孔１０を介して連通され、該周辺部中空放熱板９の上部が中央部放熱筒５の上部に上部連通孔１１を介して連通され、前記炉本体１内に装填された炭化用材料Ｔを前記着火口２からの着火によって酸素不足状態で自発燃焼させて炭化する際に、発生する燃焼ガスＧが前記排気導入孔７から前記中央部放熱筒５内に導入され、この燃焼ガスＧが中央部放熱筒５内を上昇してその上昇過程での中央部放熱筒５からの放熱によって炉本体１内の炭化用材料Ｔを加熱すると共に、前記排気導入孔７から前記周辺部中空放熱板９内に導入された燃焼ガスＧは前記下部連通孔１０を介して該周辺部中空放熱板９の中空部９ａにも導入され、この燃焼ガスＧが周辺部中空放熱板９内を上昇してその上昇過程での該周辺部中空放熱板９からの放熱によって炉本体１内の炭化用材料Ｔが加熱されるように構成されてなる。

請求項２に係る発明は、前記周辺部中空放熱板９は、中央部放熱筒５に放射状に等間隔に複数個突設されてなる請求項１に記載の構成からなる。

請求項３に係る発明は、前記周辺部中空放熱板９の中空部９ａには中空部内壁にその上方に向かって炉本体１内中央側及び周辺側に交互に突出する邪魔板１２，１３を配設し、該邪魔板１２，１３によって中空部９ａが蛇行状のガス通路１４に形成されてなる請求項１又は２に記載の構成からなる。

請求項４に係る発明は、前記周辺部中空放熱板９は、前記中央部放熱筒５の立設高さに相当する縦幅Ｌ１と炉本体１内を径方向に横断して炉本体１内壁近傍に達する横幅Ｌ２とを有する矩形中空板状に形成されてなる請求項１〜３の何れかに記載の構成からなる。

請求項５に係る発明は、中央部放熱筒５内を上昇して上端部５ａに達した燃焼ガスＧと周辺部中空放熱板９内を上昇して上部連通孔１１を介して中央放熱筒５内上端部５ａに達した燃焼ガスＧは合流して、中央部放熱筒５の上端部５ａ近傍で開口する排気回収筒８内を下降して外部に回収されるようになっている請求項１〜４の何れかに記載の構成からなる。

次に、本発明の効果について、図面を参照して具体的に説明する。まず、請求項１の炭化炉では、炉本体１内に装填された炭化用材料Ｔを着火口２からの着火によって酸素不足状態で自発燃焼させて炭化する際に、発生する燃焼ガスＧが前記排気導入孔７から前記中央部放熱筒５内に導入され、この燃焼ガスＧが中央部放熱筒５内を上昇してその上昇過程での中央部放熱筒５からの放熱によって炉本体１内の炭化用材料Ｔを加熱すると共に、前記排気導入孔７から前記周辺部中空放熱板９内に導入された燃焼ガスＧは前記下部連通孔１０を介して該周辺部中空放熱板９の中空部９ａにも導入され、この燃焼ガスＧが周辺部中空放熱板９内を上昇してその上昇過程での該周辺部中空放熱板９からの放熱によって炉本体１内の炭化用材料Ｔが加熱されるように構成されてなるが、燃焼ガスＧは高温であるため、その熱によって中央部放熱筒５の管壁が加熱されて赤熱し、この赤熱した管壁から炉内空間１０へ熱気が放射される。しかして、中央部放熱筒５は炉内空間１０の中央に位置する一方、これから炉本体１内を径方向に横断して周辺部中空放熱板９が配設されているから、中央部放熱筒５からの放熱によって炉内の中央側にある炭化用材料Ｍが加熱されると共に、炉本体１内を径方向に横断して周辺部中空放熱板９からの放熱によって炉内の中央側から中間部及び周辺側に至る領域にある炭化用材料Ｍが加熱され、もって中央部放熱筒５と周辺部中空放熱板９とからの熱放射が炉本体１内に装填された炭化用材料Ｍの全体に行き渡ることになる。

従って、この炭化炉によれば、炭化用材料Ｍとしてサイズの小さいものや熱伝導性に劣るものを用いても、中央部放熱筒５及び周辺部中空放熱板９からの熱放射によって炉本体１内の中央部から中間部及び周辺部の全体が加熱されるため、装填時の空気量の少なさや熱気の浸透性の低さ、更には熱伝導性の悪さを補って高い燃焼効率が得られ、これによって短時間で炭化が完了して高い炭化処理能率を達成できる上、その炭化が炉内全体に均等に進行するから、むら焼けのない高品質の炭化物を製出できる。また、この炭化炉は、中央部放熱筒５及びそれより炉内径方向に横断して広く突設される周辺部中空放熱板９からなり、全体の放熱面積が広く、効率的に放熱エネルギーが発生し消費されるため、燃焼ガスＧによって炉外へ持ち出される熱量が少なくなり、それだけ高い熱効率が得られることに加え、構造的に簡素であるために安価に製作できるという利点もある。

請求項２に係る発明によれば、前記周辺部中空放熱板９は、中央部放熱筒５に放射状に等間隔に複数個突設されてなるため、一層効率的に炭化が炉内全体に均等に進行し、むら焼けのない高品質の炭化物を短時間に製出できる。

請求項３に係る発明によれば、周辺部中空放熱板９の中空部９ａには中空部内壁にその上方に向かって炉本体１内中央側及び周辺側に交互に突出する邪魔板１２，１３を配設し、該邪魔板１２，１３によって中空部９ａが蛇行状のガス通路１４に形成されてなるため、前記排気導入孔７から前記周辺部中空放熱板９内に導入された燃焼ガスＧがその中空部９ａを蛇行状に上昇することによって、周辺部中空放熱板９の周辺側から中央部側にかけての壁面全域に均一に燃焼ガスＧが接触し、該壁面からの放熱効率を格段に向上させることができる。

請求項４に係る発明によれば、前記周辺部中空放熱板９は、前記中央部放熱筒５の立設高さに相当する縦幅Ｌ１と炉本体１内を径方向に横断して炉本体１内壁近傍に達する横幅Ｌ２とを有する矩形中空板状に形成されてなるため、炉内空間６の下部側から上部側にかけて、又炉内空間６の中央部側から中間部及び周辺部にかけて均一に放熱され、もって炉本体１内全体の炭化用材料Ｍをむらなく均等化して効率よく炭化が進行し、より短い炭化時間でより高品位の炭化物が得られる。

請求項５に係る発明によれば、中央部放熱筒５内を上昇して上端部５ａに達した燃焼ガスＧと周辺部中空放熱板９内を上昇して上部連通孔１１を介して中央放熱筒５内上端部５ａに達した燃焼ガスＧは合流して、中央部放熱筒５の上端部５ａ近傍で開口する排気回収筒８内を下降して外部に回収ないし排気されるようになっているため、排気回収筒８内を下降する燃焼ガスＧによって排気回収筒８の管壁が加熱されて赤熱し、この赤熱した管壁から中央部放熱筒５を介して炉内空間６へ熱気が放射されることになり、中央部放熱筒５自体の通路２７を上昇する燃焼ガスＧと排気回収筒８内を下降する燃焼ガスＧとが放熱されるため、放熱効率が高く、この面からも燃焼ガスＧによって炉外へ持ち出される熱量が少なくなり、それだけ高い熱効率が得られることになる。

本発明の一実施形態に係る炭化炉の縦断側面図である。 同炭化炉の横断平面図である。

以下に、本発明に係る炭化炉の一実施形態について、図面を参照して具体的に説明する。図１は炭化炉全体の縦断側面図、図２は同横断平面図を示す。

図１及び図２に示すように、炭化炉Ｆは、有底縦円筒状に形成されて上端開口部を材料出入口１ａとする金属製の炉本体１と、この炉本体１の材料出入口１ａを開閉する金属製の蓋板４と、この炉本体１内の中心部に立設された中央部放熱筒５と、該中央部放熱筒５から炉本体１内径方向に突設する周辺部中空放熱板９とを備えている。

炉本体１は、周壁部２１の内周面及び内底面にロックウールからなる断熱材１５が金属製押さえネット１６を介して張設されており、底部には金属製である内底板１７と内面を断熱材１５で被覆した金属製の外底板１８との間に着火室２０が構成され、炉本体１の周壁部２１を貫通して着火室２０の着火口２を形成する着火導入管２２を連通配置している。なお、この着火導入管２２は、図２に示すように、例えばエルボ管等によって断熱材１５で被覆した外底板１８を貫通して下方から着火室２０に着火口２が上向きに開口するように連通配置してもよい。また側方外部より空気供給管２１が周壁部２１を貫通して着火室２０内に突入配置し、その内端開口が空気供給口３を形成している。

そして、炉本体１０の内底板１７は、ドーナツ板状をなし、その全面にわたって多数の空気導入孔２３ａが穿設されると共に、各空気導入孔２３ａの上面側に炭化用材料Ｔが空気導入孔２３ａに侵入しないように侵入防止用の山形カバー片２３ｂが溶接固着されている。なお、この内底板１７は外底板１８に突設された突片３０によって支持されるようになっており、且つ該内底板１７と炉本体１の周壁部２１との間には若干の隙間が形成されており、燃焼ガスＧの高温によって熱膨張する内底板１７の変形を防止するようになっている。

炉本体１内の中心部に立設された中央部放熱筒５は、内底板１７を貫通して該内底板１７に溶接固着されており、該中央部放熱筒５は、閉塞板２４にて閉塞した上端部５ａが炉本体１の材料出入口１ａ近傍に達する高さを有する金属製の筒体からなり、この中央部放熱筒５内に、上端部８ａが当該中央部放熱筒５の閉塞した上端部近傍に開口する金属製の排気回収筒８が上部のステー２５と中央部放熱筒５下部の閉塞板２６とで同心状態に支持されて二重筒をなし、中央部放熱筒５の下部周囲に炉内空間６に臨む多数の排気導入孔７…が穿設されている。中央部放熱筒５の下端部と排気回収筒８との間は下部閉塞板２６によって閉塞され、外部に燃焼ガスＧが漏洩しないようにして両筒５，８間にガス上昇通路２７が形成されている。

そして、排気回収筒８は、炉本体１の底部から下方に延びてその水平管部８ａが図示しない排気ファンを備えた排気管２８に繋がれている。

しかして、炉本体１０の左右両側には、基台３２上に支持フレーム２９ａ，２９ｂが立設されており、両支持フレーム２９ａ，２９ｂに設けた図示しない軸受部によって炉本体１がその直立姿勢から前方への転倒姿勢とに転換可能に支持されていることは前記従来技術に示すとおりである。

また、支持フレーム２９ａの上端部に枢軸３３によって逆へ字形の取付けアーム３４が取り付けられ、該取付フレーム４４によって蓋板４が開閉可能に取り付けられており、なお蓋板４の閉塞時には、図示しないクランプ具によって炉本体１の開口部が閉塞ロックされるようになっていることも従来技術に示すとおりである。

しかして、前記中央部放熱筒５の外周壁には、その立設高さに相当する縦幅Ｌ１を有し且つ炉本体１内を径方向に横断して延び炉本体１内壁近傍に達する横幅Ｌ２を有する矩形中空板状の周辺部中空放熱板９が、図２に示すように、中央部放熱筒５から所定の放射角αをもって、図示では１２０°の等間隔をもって３個の周辺部中空放熱板９が放射状に突設されている。なお又前記縦幅Ｌ１と横幅Ｌ２とは、その高さと横長さが、本発明による作用効果を発揮する範囲内で若干長短に形成される範囲を包含するものである。

そして、該周辺部中空放熱板９の下部が中央部放熱筒５の下部に下部連通孔１０を介して連通され、該周辺部中空放熱板９の上部が中央部放熱筒５の上部に上部連通孔１１を介して連通されており、又該周辺部中空放熱板９の中空部９ａには、中空部内壁にその上方に向かって炉本体１内中央側及び周辺側に交互に突出する邪魔板１２，１３が配設され、該邪魔板１２，１３によって中空部９ａが蛇行状のガス通路１４に形成されている。

上記構成の炭化炉Ｆを備えた炭化炉によって炭化処理を行うには、所要の炭化用材料Ｔを炉本体１内に投入し、蓋板４で材料出入口１ａを閉鎖した状態で、排気管２８の排気ファン（図示省略）を駆動してこれに繋がれる排気回収筒８を介して、中央部放熱筒５及びこれに繋がる周辺部中空放熱板９を通して吸引排気することにより、炉本体１内を減圧状態に維持しつつ、炉本体１０の内底板１７の全面にわたって設けられている多数の空気導入孔２３ａより外気を、空気供給管１９に設置した供給量調整バルブ３１による設定流量で炉内空間６に矢印で示すように導入させ、着火口２よりガスバーナー（図示省略）の火炎等の着火熱源を導入し、炎を吹き込んで着火させる。そして、炉本体１内の最下部の炭化用材料Ｔが自発燃焼し始めるのを確認した上で、着火口２を閉鎖する。

上記自発燃焼の開始に伴い、発生する高温の燃焼ガスが炭化用材料Ｔ間の隙間を通って上昇して熱気を下から上へ伝播させると共に、該燃焼ガスＧの一部は中央部放熱筒５の下部に設けた排気導入孔７より中央部放熱筒５内に吸い込まれる。そして、吸い込まれた燃焼ガスＧは、該中央部放熱筒５と排気回収筒８との間のガス上昇路２７より、図示矢印で示すように、中央部放熱筒５内を頂部まで上昇し、その上昇過程での中央部放熱筒５からの放熱によって炉本体１内の炭化用材料Ｔを加熱する。又、前記排気導入孔７から前記周辺部中空放熱板９内に導入された燃焼ガスＧは前記下部連通孔１０を介して該周辺部中空放熱板９の中空部９ａにも導入され、この燃焼ガスＧが中空部９ａを上昇してその上昇過程での該周辺部中空放熱板９からの放熱によって炉本体１内の主に中間部及び周辺部の炭化用材料Ｔが加熱される。そして、中央部放熱筒５内を上昇して上端部５ａに達した燃焼ガスＧと周辺部中空放熱板９内を上昇して上部連通孔１１を介して中央放熱筒５内上端部５ａに達した燃焼ガスＧは、中央部放熱筒５の上端部５ａ近傍で開口する排気回収筒８内を下降して排気管２８を通って外部に回収ないし排出されるようになっている。

このように高温の燃焼ガスＧが継続して排気回収筒８を通って排出されることにより、まず中央放熱筒３１の下部が、内部を通過する燃焼ガスＧの熱気と、周囲の炭化用材料Ｔの自発燃焼による熱気とで内外両側から熱せられて赤熱する。そして更に炉内空間６での自発燃焼が拡がるにしたがい、増加する燃焼ガスの熱気と蓄熱によって中央部放熱筒５の赤熱部分が次第に上方へ拡大してゆくと共に、周辺部中空放熱板９も熱せられて下部から赤熱し始め、遂には中央部放熱筒５及び周辺部中空放熱板９の全体が赤熱状態になる。

これにより、炉内空間６に堆積している炭化用材料Ｔは、下方から上昇してくる熱気と、赤熱した中央部放熱筒５及び周辺部中空放熱板９から周囲へ放射される熱気とで加熱され、該炉内空間６の中央側から周辺側までの全体にわたって均等に、下部側から次第に上方へ移行する形で熱分解が進行し、更に自燃温度に達して自発燃焼する。そして、この自発燃焼・熱分解の領域が上方へ拡がるに伴い、中央部放熱筒５及び周辺部中空放熱板９に流入する燃焼ガスＧの増加によって更に高温化して周囲への熱放射を増し、その相乗効果で炭化用材料Ｔの熱分解反応の進行と自発燃焼領域の拡大が速められ、やがて炉内空間６全体が均一な高温状態になり、装填した炭化用材料Ｍの全てが熱分解して炭化する。

この炭化処理においては、排気回収筒８からの燃焼ガスＧの排出に伴い、炉本体１の内底板１７の穿設されている多数の空気導入孔２３ａより炉本体１内へ外気が吸入されるが、この空気吸入量は空気供給管１９に設けた供給量調整バルブ３１によって炉内空間６が酸素不足状態を維持するように制限される。これにより、炭化用材料Ｔは、不完全燃焼によって炭素成分が殆ど燃焼しない状態で熱分解を継続し、もって最終的に内部まで完全に炭化することになる。

また、炭化炉Ｆの炉内温度は、空気供給口３より供給される空気量の増減によって変化するため、供給量調整バルブ３１の開閉及び開度変更によって調整できる。しかして、この供給量調整バルブ３１の開閉及び開度調整は、予め得た試験データに基づいて使用する炭化用材料Ｍの種類と大きさ、含水率、装填量等に応じた処理温度条件を求めておき、排気回収筒８を経て外部配管へ排出される排ガスの計測温度と炉内温度に関連付けた制御データとして制御装置（図示省略）に入力し、該制御装置からの指令信号によって自動的に行うように設定すればよい。なお、炉内温度は、通常３５０℃〜５００℃程度で継続するように設定すればよいが、特に初期段階で自発燃焼を活発化させるために例えば処理開始から１時間内に一時的に１０００℃近くに達するように条件設定してもよい。

炭化用材料Ｔの熱分解が終息すれば、炉外へ排出されるガス温度が急速に低下するから、これを温度センサー等で検出することによって炭化の完了が判明する。この炭化完了後、生成した炭化物の温度がある程度低下するのを待って、炭化炉Ｆの全体を水平よりも若干下向きになるまで前方へ傾倒させ、生成した炭化物を流出させ、また要すれば適当な道具で掻き出せばよい。

この炭化炉においては、中央部放熱筒５は炉内空間６の中央に位置する一方、これから炉本体１内を径方向に横断して周辺部中空放熱板９が配設されているから、中央部放熱筒５からの放熱によって炉内の中央側にある炭化用材料Ｍが主に加熱されると共に、炉本体１内を径方向に横断して周辺部中空放熱板９からの放熱によって炉内の中央側から中間部及び周辺側に至る領域にある炭化用材料Ｍが加熱され、もって中央部放熱筒５と周辺部中空放熱板９とからの熱放射が炉本体１内に装填された炭化用材料Ｍの全体に行き渡ることになる。

この際、前記周辺部中空放熱板９は、中央部放熱筒５に放射状に等間隔に複数個突設されてなるため、一層効率的に炭化が炉内全体に均等に進行するから、むら焼けのない高品質の炭化物を短時間に製出できる。

又、周辺部中空放熱板９の中空部９ａには中空部内壁にその上方に向かって炉本体１内中央側及び周辺側に交互に突出する邪魔板１２，１３を配設し、該邪魔板１２，１３によって中空部９ａが蛇行状のガス通路１４に形成されるようにすれば、前記排気導入孔７から前記周辺部中空放熱板９内に導入された燃焼ガスＧがその中空部９ａを蛇行状に上昇することになり、周辺部中空放熱板９の周辺側から中央部側にかけての壁面全域に均一に燃焼ガスＧが接触し、該壁面からの放熱効率を格段に向上させることができる。

更には、前記周辺部中空放熱板９は、前記中央部放熱筒５の立設高さに相当する縦幅Ｌ１と炉本体１内を径方向に横断して炉本体１内壁近傍に達する横幅Ｌ２とを有する矩形中空板状に形成されることにより、炉内空間６の下部側から上部側にかけて、又炉内空間６の中央部側から中間部及び周辺部にかけて均一に放熱され、もって炉本体１内全体の炭化用材料Ｍをむらなく均等化して効率よく炭化が進行し、より短い炭化時間でより高品位の炭化物が得られる。

更に又、中央部放熱筒５内を上昇して上端部５ａに達した燃焼ガスＧと周辺部中空放熱板９内を上昇して上部連通孔１１を介して中央放熱筒５内上端部５ａに達した燃焼ガスＧは合流して、中央部放熱筒５の上端部５ａ近傍で開口する排気回収筒８内を下降して外部に回収ないし排気されるようになっているため、排気回収筒８内でも、これを下降する燃焼ガスＧによって排気回収筒８の管壁が加熱されて赤熱し、この赤熱した管壁から中央部放熱筒５を介して炉内空間６へ熱気が放射されることになり、この面からも燃焼ガスＧによって炉外へ持ち出される熱量が少なくなり、それだけ高い熱効率が得られることになる。

本発明の炭化炉では、中央部放熱筒５及び周辺部中空放熱板９として上述のような形態を採用するだけで、他に格別な機構や特殊な構造部分を必要とせず、全体的に構造が簡素であるために安価に製作できるという利点もある。ただし、中央部放熱筒５及び周辺部中空放熱板９を経て排出される燃焼ガスは、炭化用材料Ｔの熱分解による揮発成分を含む乾留ガスであるから、この炭化処理の後工程として再燃焼を行ったり、ガス中の有用成分を回収する設備を付設してもよい。例えば、古くには木材乾留として工業的に行われていたように、木材や竹材の加熱に伴って気化する揮発成分中には酢酸を主として種々の有用な有機成分が含まれており、その凝縮によって木材からは木酢液、竹材からは竹酢液が得られるから、炉外排気管路４に繋がる外部配管を抽出器内を経由させ、木酢液や竹酢液を抽出して回収することができる。なお、このように炭化炉Ｆから排出される燃焼ガスを再燃焼させたり、木・竹酢液を抽出して回収するための好適な設備構成については、本出願人による先願特許公報（前記特許文献２）に具体的に開示しているため、ここでは説明を省略する。

なお、炭化炉Ｆの空気供給口３の供給量調整については、例示した供給量調整バルブ３１を用いた自動調整に限らず、手動バルブやダンパー等による手動調整を行うようにしてもよい。その他、本発明の炭化装置では、炭化炉の設置構造、中央部放熱筒５及び周辺部中空放熱板９の管路構成、蓋板４の取付構造等、細部構成や付属設備について種々設定可能である。

Ｆ 炭化炉
Ｔ 炭化用材料
Ｇ 燃焼ガス
１ 炉本体
１ａ 材料出入口
２ 着火口
３ 空気供給口
４ 蓋板
５ 中央部放熱筒
５ａ 中央部放熱筒の上端部
５ｂ 中央部放熱筒の下部
６ 炉内空間
７ 排気導入孔
８ 排気回収筒
８ａ 排気回収筒の上端部
９ 周辺部中空放熱板
９ａ 周辺部中空放熱板の中空部
Ｌ１ 周辺部中空放熱板の縦幅
Ｌ２ 周辺部中空放熱板の横幅
１０ 下部連通孔
１１ 上部連通孔
１２ 邪魔板
１３ 邪魔板
１４ ガス通路

Claims (5)

1. 底部側に着火口及び供給量調整可能な空気供給口を有する炉本体と、該炉本体の上部側の材料出入口を開閉する蓋板と、該炉本体内の中央部に立設されてその上端部が炉本体天井部近傍に達してその上端部が閉塞されその下部に炉内空間に連通する排気導入孔を備えた中央部放熱筒と、該中央部放熱筒内に同心状に配置されその上端部が中央部放熱筒の上端部近傍で開口する排気ガス回収筒とを備えた炭化炉であって、
   前記中央部放熱筒に該放熱筒の立設高さに相当する縦幅を有し且つ炉本体内を径方向に横断して延びる横幅を有する周辺部中空放熱板が突設され、該周辺部中空放熱板の下部が中央部放熱筒の下部に下部連通孔を介して連通され、該周辺部中空放熱板の上部が中央部放熱筒の上部に上部連通孔を介して連通され、
   前記炉本体内に装填された炭化用材料を前記着火口からの着火によって酸素不足状態で自発燃焼させて炭化する際に、発生する燃焼ガスが前記排気導入孔から前記中央部放熱筒内に導入され、この燃焼ガスが中央部放熱筒内を上昇してその上昇過程での中央部放熱筒からの放熱によって炉本体内の炭化用材料を加熱すると共に、前記排気導入孔から前記周辺部中央放熱筒内に導入された燃焼ガスは前記下部連通孔を介して該周辺部中空放熱板の中空部にも導入され、この燃焼ガスが周辺部中空放熱板内を上昇してその上昇過程での該周辺部中空放熱板からの放熱によって炉本体内の炭化用材料が加熱されるように構成されてなる炭化炉。
2. 前記周辺部中空放熱板は、中央部放熱筒に放射状に等間隔に複数個突設されてなる請求項１に記載の炭化炉。
3. 前記周辺部中空放熱板の中空部には中空部内壁にその上方に向かって炉本体内中央側及び周辺側に交互に突出する邪魔板を配設し、該邪魔板によって中空部が蛇行状のガス通路に形成されてなる請求項１又は２に記載の炭化炉。
4. 前記周辺部中空放熱板は、前記中央部放熱筒の立設高さに相当する縦幅と炉本体内を径方向に横断して炉本体内壁近傍に達する横幅とを有する矩形中空板状に形成されてなる請求項１〜３の何れかに記載の炭化炉。
5. 燃焼ガスが中央部放熱筒内を上昇して上端部に達した燃焼ガスと周辺部中空放熱板内を上昇して上部連通孔を介して中央放熱筒内上端部に達した燃焼ガスは合流して、中央部放熱筒の上端部近傍で開口する排気ガス回収筒内を下降して外部に回収されるようになっている請求項１〜４の何れかに記載の炭化炉。

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