JP2014173087A

JP2014173087A - 炭化装置

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Publication number: JP2014173087A
Application number: JP2013067366A
Authority: JP
Inventors: Hiroaki Iwakuma; 裕明岩熊
Original assignee: YOUMEDAICHI CO Ltd
Current assignee: YOUMEDAICHI CO Ltd
Priority date: 2013-03-08
Filing date: 2013-03-08
Publication date: 2014-09-22
Anticipated expiration: 2033-03-08
Also published as: JP6134937B2

Abstract

【課題】竹の葉のように柔らかく炭化すると形が崩れ易い炭材を灰化させずに自燃させる炭化装置を提供する。
【解決手段】竹の葉のように柔らかい第二炭材１８を内釜１４に詰め込んで、炭化炉１１と内釜１４の隙間に詰め込んだ第一炭材１７の燃焼熱で自燃させる方法であって、炭化炉１１の中央部に立設した排煙筒１３の周囲に第二炭材１８の竹の葉を詰め込んだ内釜１４を複数段・複数列積み上げて、内釜１４と排煙筒１３の隙間に第一炭材１７の竹稈を詰め込んで、排煙筒１３より種火４ｂを投下して、排煙筒１３近傍の竹稈を燃焼させて、その燃焼熱によって第一炭材１７の竹稈と内釜１４に詰めた第二炭材１８の竹の葉を同時に炭化させる。
【選択図】図３

Description

本発明は、竹の葉や竹稈・木片を細かく砕いたチップ等の炭材を炭化炉内で自燃させて炭化させる炭化装置に関する。

従来から、炭化用材料（炭材）のサイズが小さいものを炉内放射熱で加熱させて炭化する装置（特許文献１）や、炭材を炭材籠に積み込み無酸素状態で加熱して炭化する自燃方式の装置（特許文献２）が提案されている。

特開２０１０−７０６６１号公報特開２００３−６４３７４号公報

発明者は放置竹林による森林破壊を憂い、竹の用途開発として竹稈の炭化に取り組んできた。炭化した竹炭は田畑の土壌改良剤として、また室内の調湿剤や消臭剤として活用されている。さらに、竹炭が持つ着色能力や有害物質を吸着する特性に着目して、竹炭を微粉末にしたものを食品に混入することに取り組んできた。しかしながらご飯や、パン、お菓子に混入した場合、口にしたときの舌触りが悪くザラザラ感が残るという問題があった。
発明者はこの問題を解消するために、炭材として竹稈よりも薄くて柔らかい竹の葉を使うことを試みた。表１は発明者が開発した炭化装置で炭化した竹の葉炭と竹稈炭を同じ粉砕装置で微粉末にしたものを粒度分布計で測定したグラフである。竹稈炭は１μｍ〜３５μｍの範囲に分布しているのに対して、竹の葉炭は１μｍ〜１０μｍと細かい範囲に分布していることを突き止めた。その違いは人による官能評価でもザラザラ感の違いとして評価されている。

しかしながら、竹稈に比べて薄くて柔らかい竹の葉は従来の炭化装置では灰になりやすく安定して炭化することが難しかった。
特許文献１においては、明細書記載の炉内空間１０に炭化用材料Ｍを装填する方式であるが、発明者が特許文献１と類似の装置で本発明の薄くて柔らかい竹の葉を使って炭化を試みたところ、炭化が進行するにつれて嵩が小さくなって炉の下の部分で灰化してしまう結果となった。特許文献２においては、明細書に記載の炭材Ｗを詰め込む炭材籠２４はステンレス製の網籠であり通気性を十分確保した構造であるため、発明者が特許文献２と類似の装置で薄くて柔らかい竹の葉を使って炭化を試みたところ、通気性が良すぎて熱が直接竹の葉に伝わり炭化後に灰化してしまう結果となった。
これらを鑑みて、薄くて柔らかい竹の葉のような炭材であっても確実に炭化することが出来る炭化装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明に係る炭化装置は、中央付近に排煙筒が立設された炭化炉と、前記炭化炉内の前記排煙筒周りに配置された内釜とを備え、前記炭化炉の内部であって前記内釜の周囲が第一炭材を収納する第一収納部を形成し、前記内釜の内部が第二炭材を収納する第二収納部を形成し、前記排煙筒の内部に投入された種火によって前記排煙筒下部に設けたスリット近傍の第一炭材に着火して燃焼する燃焼熱によって第一炭材が炭化され、その炭化熱によって第二炭材が炭化することを特徴とする。

本発明に係る炭化装置によれば、第二収納部に収納された第二炭材は、前記内釜によって保護されているため、薄くて柔らかい竹の葉のようなものであっても確実に炭化することが出来るようになった。

本発明の実施形態に係る炭化装置の平面図である。本発明の実施形態に係る炭化装置の正面図である。本発明の実施形態に係る炭化装置の炭化装置本体の断面図である。本発明の実施形態に係る炭化装置の炭化炉を横転させた側面図である。本発明の実施形態に係る炭化装置の炭化炉上蓋を開いた平面図である。本発明の実施形態に係る炭化装置の内釜本体で、（ａ）は正面図、（ｂ）は平面図である。本発明の実施形態に係る炭化装置の内釜上蓋で、ａ）は正面図、（ｂ）は平面図である。本発明の実施形態に係る炭化装置の内釜本体に内釜上蓋を被せた概念図である。本発明の実施形態に係る炭化装置の炭化炉の内部に内釜を４段・４列に積み重ねた概念図である。

ここで説明する実施形態の第一炭材は二つ割り以上に割った竹稈にしているが、これに限定されるものではなく、杉、檜の間伐材等でもよい。また、第二の炭材は竹の葉に限定されるものではなく、内釜に入れないと灰化する竹チップ等の炭材や、内釜に入れることによりきれいに炭化出来る竹の枝で作ったマドラー等の炭材でも良い。
表２は発明者が本発明の炭化装置で炭化を試みた第二炭材の写真である。竹の葉以外にも、蓮の花や毬栗が炭化していることが判る。炭化した蓮の花や毬栗は部屋のインテリヤ等として重宝がられている。竹稈の筒に天然塩を詰め込んだものは、炭化する際に竹に含まれている豊富なミネラル分が塩に浸透して美味しい竹炭塩に仕上がる。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態に係る炭化装置について説明する。
図１乃至３に示すように、炭化装置は炭化装置本体１と冷却槽２、竹酢タンク３、煙突（横）４、煙突（上）５、ブロア６、ユニットベース７、その他の部品から構成されている。炭化装置本体１は炭化炉フレーム７ａによって支えられ、冷却槽３及びブロア６は冷却槽フレーム７ｂによって支えられている。炭化装置本体１と冷却槽２は煙突（横）４によって繋がれている。ブロア６の送風管６ａの先端は冷却槽２の上部に繋がれた煙突（上）５の内部に挿入されている。

炭化装置本体１は炭化炉１１と炭化炉１１の中央付近に立設された排煙筒１３、及び内釜１４とを備えている。炭化炉１１は円筒形で耐火性耐熱材のステンレス材で構成されている。外壁は外壁１１ａ及び内壁１１ｂで２重構成になっており、その間に断熱材１１ｃが詰め込まれているため外壁が高温になるのを防いでいる。炭化炉１１の上部には開閉可能な炭化炉上蓋１２が装着されており締付具１２ｂで固定されるようになっている。排煙筒１３は炭化炉１１の中央付近に立設されており、前記排煙筒下部に設けたスリット１３ａから、炉内に発生した燃焼ガスを煙突（横）４、冷却槽２，煙突（上）５を通って炉外に排出するようになっている。炭化炉１１には左右に回転軸８が固着され、右側の軸にギヤーボックス８ａ内のギヤー８ｂが軸着されている。ギヤー８ｂと噛み合うウオーム８ｃに軸着されたハンドル８ｄを回すことによって炭化装置本体１は横転出来る。図４に示すように、炭化装置本体１を横転する場合は、煙突（横）４と排煙筒１３を繋ぐ連結筒９を煙突（横）４側に引き上げておく。図５は炭化装置本体１を横転して炭化炉上蓋１２を開いた状態を示している。

このような構成において、炭化炉１１の内部であって排煙筒１３周りに配置された内釜１４の周囲が第一炭材１７を収納する第一収納部を形成し、内釜１４の内部が第二炭材１８を収納する第二収納部を形成する。図３及び５に示すように、炭化炉１１を横転させて、内釜１４が排煙筒１３の周りに均等に配置されるように竹稈を詰め込んでいく。これにより、竹稈の炭化熱が均等に内釜１４内部の第二炭材１８の竹の葉に伝わり炭化が進行する。内釜１４の大きさは炭化炉１１に対して容積比で０．２５〜０．６の範囲で設定するのが良い。この範囲より内釜１４が大きくなると第一炭材１７の竹稈の炭化熱が不足して、第一炭材１７の竹稈及び内釜１４内の第二炭材１８の竹の葉を炭化させることが出来難くなる。この範囲より内釜１４が小さくなると第一炭材１７の竹稈の炭化熱が多くなり第二炭材１８の竹の葉が過剰に熱せられて灰化する危険性が増してくる。

炭化炉１１の下部は底板１１ｄで仕切られた通気室１１ｆが設けられている。通気室１１ｆには通気口（下）１１ｇが設けられている。底板１１ｄには複数個の底板孔１１ｅが開いている。炭化炉上蓋１２には通気口（上）１２ａが設けられている。
種火４ｂを、種火投入口蓋４ａを開けて排煙筒１３内に投入する。投入した種火４ｂによって、排煙筒１３の下部のスリット１３ａ近傍の第一炭材１７の竹稈に着火する。着火した竹稈が燃焼してその燃焼熱で炭化炉内全体を加熱する。
ブロア６の送風管６ａから吐き出す空気のエジェクター効果により、前述の通気口（下）１１ｇ及び通気口（上）１２ａから外部の空気を吸い込んで、排煙筒下部のスリット１３ａから、煙突（横）４，冷却槽２，煙突（上）５を通過して炉外へ排出されるようになっている。
排煙筒１３下部のスリット１３ａの周囲の竹稈の燃焼が進むと、高温の燃焼ガスが炭化炉１１内部に充満する。炭化炉１１下部の通気口（下）１１ｇと炭化炉上蓋１２の通気口（上）１２ａから流入する空気量だけでは不足してくるため燃焼の炎が消えて炭化状態に入る。炉内の温度は上部ほど高温になっているため、炉内上部の第一炭材１７の竹稈から炭化が始まり、竹稈の炭化熱で上部の内釜１４の第二炭材１８の竹の葉から炭化していく。炭化炉上蓋１２の通気口（上）１２ａを閉じることで炭化に必要な空気量を調節すると共に、炭化炉１１内部の上部が直接冷やされることを防いでいる。以下、炉内の下に向かって、第一炭材１７の竹稈と第二炭材１８の竹の葉の炭化が進む。第二炭材１８の竹の葉は、耐火性耐熱材のステンレス材で作った内釜１４で保護されているため、第一炭材１７の竹稈を最後まで炭化させても灰化すること無く炭化出来る。

図６乃至７に示すように、内釜１４は、内釜本体１５と内釜本体１５に被せる内釜上蓋１６とで構成されている。内釜本体１５の本体底面１５ａと内釜上蓋１６の上蓋面１６ａには複数個の本体底面孔１５ｂ及び上蓋面孔１６ｂが開けられており、内釜１４内を空気が通過するようになっている。内釜本体１５の本体底面１５ａは上げ底になっており、本体底面１５ａから下方の側板には本体側板切欠１５ｃが設けられている。内釜上蓋１６の上蓋面１６ｂの上方側板にも上蓋側板切欠１６ｃが設けられているため、内釜本体１５と内釜上蓋１６の被せる位相によっては切欠部が開いたり閉じられたりする。図９は内釜を４段・４列に積み上げた概念図であり、下から１段目と２段目の重なり部は切欠部が閉じられた状態を示し、２段目と３段目、及び３段目と４段目の重なり部は切欠部が開いた状態を示している。このように内釜本体１５と内釜上蓋１６の重なり部の位相調整によって、内釜１４内を通過する空気量を適宜調節出来るようになっている。本体側板切欠１５ｃから吸い込んだ空気は本体底面１５ａの外周近傍に開けられた複数個の本体底面孔１５ｂから内釜本体１５の内部に流れ込み、内釜上蓋１６の上蓋面１６ａの外周近傍に開けられた複数個の上蓋面孔１６ｂから、上段の内釜本体１５へと流れ込むようになっている。

図３及び図９に示すように内釜１４を複数段に区切ることによって、上段の内釜１４で炭化した竹の葉炭はその内釜１４に留まるので、下段の内釜１４の竹の葉の炭化に影響を与えない。

以下、本発明の炭化の経過を工程順に説明する。
（１）内釜１４に第二炭材１８の竹の葉を詰め込む。
（２）炭化炉１１内の第二収納部に内釜１４が均等に４段・４列に配置するように、二つ割り以上に割った第二炭材１８の竹稈を第一収納部に詰め込んでいく。
（３）炭化炉１１下部の通気口（下）１１ｇと炭化炉上蓋１２の通気口（上）１２ａは開けておく。
（４）ブロア６のスイッチを入れる。
（５）種火投入口蓋４ａを開けて種火４ｂを投入する。種火４ｂには竹稈を細かく割ったものに着火したものが好適である。
（６）種火４ｂの炎が排煙筒１３のスリット１３ａから排煙筒１３の周囲の第一炭材１７の竹稈に燃え移つる。
（７）本実施形態では、炭化炉１１の容積は約１ｍ^３で、内釜１６個の合計容積は０．３４ｍ^３である。排煙筒１３のスリット１３ａ近傍の竹稈に着火して燃え始めてから１０分〜１５分経過すると炉内は燃焼ガスで充満し、やがて竹稈を燃焼させる空気量が不足した状態になり、小さな音を立てて炎が消える。
（８）竹稈の燃焼熱によって炭化炉１１内は上部ほど高温になっている。
（９）炎が消えたのを確認した時点で炭化炉上蓋１２の通気口（上）１２ａを閉めて炭化炉１１内に流入する空気量を制限する。
（１０）竹稈の燃焼熱によって炭化炉１１内の上部の竹稈の炭化が始まる。
（１１）竹稈の炭化熱によって、上部の内釜１４に詰めた竹の葉から炭化が始まる。
（１２）炭化炉１１全体の炭化が完了に近づくと、冷却槽２から竹酢タンク３に滴下する液が少なくなり、煙突（上）５から排出されるガスの色も透明化を増してくる。
（１３）冷却槽２から滴下する液も止まり、煙突（上）５から排出されるガスも透明化した時点で第一炭材１７の竹稈と第二炭材１８の竹の葉の炭化が完了する。
（１４）炭材の含水率にもよるが、完全に炭化するまでに要する時間は大凡１４時間から１６時間になる。
（１５）この時点で炭化炉１１下部の通気室１１ｆの通風口（下）１１ｇを閉じて完全に空気を遮断する。
（１６）ブロア６のスイッチを切る。
（１７）炭化炉１１が自然に冷えるのを待って炭化装置本体１を横転して、炭化炉上蓋１２を開いて内釜１４と炭化した第一炭材の竹稈を搬出する。

１炭化装置本体
２冷却槽、２ａ冷却水管（外）、２ｂ冷却水管（内）
３竹酢タンク
４煙突（横）、４ａ種火投入口蓋、４ｂ種火
５煙突（上）
６ブロア、６ａ送風管
７ユニットベース、７ａ炭化炉フレーム、７ｂ冷却槽フレーム
８回転軸、８ａギヤーボックス、８ｂギヤー、８ｃウオーム、８ｄハンドル
９連結筒
１１炭化炉、１１ａ外壁、１１ｂ内壁、１１ｃ断熱材、１１ｄ底板、１１ｅ底板孔、１１ｆ通気室、１１ｇ通気口（下）
１２炭化炉上蓋、１２ａ通気口（上）、１２ｂ締付具
１３排煙筒、１３ａスリット
１４内釜
１５内釜本体、１５ａ本体底面、１５ｂ本体底面孔、１５ｃ本体側板切欠
１６内釜上蓋、１６ａ上蓋面、１６ｂ上蓋面孔、１６ｃ上蓋側板切欠
１７第一炭材
１８第二炭材

Claims

中央付近に排煙筒が立設された炭化炉と、前記炭化炉内の前記排煙筒周りに配置された内釜とを備え、
前記炭化炉の内部であって前記内釜の周囲が第一炭材を収納する第一収納部を形成し、
前記内釜の内部が第二炭材を収納する第二収納部を形成し、
前記排煙筒の内部に投入された種火によって前記排煙筒下部に設けたスリット近傍の前記第一収納部の第一炭材に着火して燃焼する燃焼熱によって第一収納部に収納された第一炭材が炭化され、この第一炭材の炭化熱によって第二収納部に収納された第二炭材が炭化されることを特徴とする炭化装置。
前記内釜は、内釜本体と前記内釜本体に対し着脱可能な内釜上蓋とから構成されており、
前記内釜本体の本体底面と前記内釜上蓋の上蓋面には通気孔が複数個設けられ、
前記内釜を複数段に積み重ねたものを前記炭化炉内の前記排煙筒周りに複数列配置されていることを特徴とする請求項１に記載の炭化装置。
請求項１乃至２に記載の炭化装置を用いた炭化方法において、
前記第二収納部に竹の葉を収納する工程と、
竹の葉を収納した内釜を前記炭化炉内の前記排煙筒周りに配置する工程と、
前記第一収納部に竹稈を収納する工程と、
前記排煙筒の内部に種火を投入して前記排煙筒下部に設けたスリット近傍の竹稈に着火させて燃焼させる工程と、
前記燃焼させる工程の燃焼熱で残りの竹稈を炭化させる工程と、
前記炭化させる工程の炭化熱で前記内釜に収納した竹の葉を炭化させる工程と、を有することを特徴とする炭化方法。