JP3195282U - 容器入り多機能性桐炭 - Google Patents

Abstract

【課題】桐材の供給の問題、および性能特性から十分に活用されていない、燃料として、浄水材として、調湿材、消臭材として優れた効果を持ち合わせた、容器入り多機能桐炭を確立する。【解決手段】生育１〜３年の早成桐材で１０〜１００ｍｍの太さ、長さ３００〜６００ｍｍを選択して、前段に燃焼炉を設けた箱型炭化炉に緻密に縦型に充填して、前記炭化炉の上段部から、不活性ガス雰囲気中で、徐々に昇温して、５００℃以上８００℃未満の範囲内に高温時に温度を調整して、５〜１０時間で前記桐材を炭化させて、比表面積５００〜９００ｍ２／ｇ以上、比重０．１〜０．３ｇ／ｃｃになっている桐炭２を棒状様、粒状様にして容器に充填されている多機能性桐炭１８である。【選択図】図１

Description

この考案は，特定の桐木材等を使用して特定条件で炭化した桐炭に関して、それによって得られた物性によって、燃料、浄水、脱臭（消臭）、抗菌、調湿の優れた効果を示す容器入り多機能性桐炭に関する。

従来，吸着剤としては活性炭が広く利用されてきた。活性炭は，椰子殻等の特殊の植物系材料を原料として一度炭化した後に，これを再度加熱し，水蒸気や二酸化炭素等を含む特定の雰囲気中で賦活を行い製造されている。この場合，原料が特定の原料に限定され，しかも，製造に炭化と賦活の２段階のプロセスを必要とする等の要因があり，木炭の歩留まりが低く，価格が高いものになっている。即ち，活性炭の製造方法は，一般的に，炭化と比表面積を大きくする処理の賦活から成る２段のプロセスで製造しているものである。

また，一般に活性炭の製造方法は，植物系又は鉱物系原料から一段焼成するだけで活性炭を製造するものであり，０．５〜５容量％の酸素を含むガスとの接触の下で，植物系原料を４００℃以上で焼成するものであり，また，鉱物系原料を５００℃以上で焼成するものであることが知られている（特許文献１〜４参照）。

炭化した桐材の優れた抗菌・脱臭・除湿の特性と吸着性を利用して、特に、衣類、食物の調湿状態を維持する保存剤としての利用を図るために、桐材の炭化することによって、桐材そのものの虫食い防止、カビ防止、除湿、除臭、調湿性において格段に優れた特性をより有効に利用する調湿剤であって、桐材の木炭の破砕粒をそのまま、あるいは、通気性の袋に入れて、衣類あるいは食品の保存剤として使用されることが提案されている（特許文献５参照）。

上段に燻製室と下段に炭化室を設け、炭化室内に熱伝導式で炭化させる桐材を挟む形で２枚の熱板を設け、桐材が炭化する際に炭化室で発生した熱と煙を炭化室から燻製室にまで至るように設置した複数パイプを通し、燻製室に送り、食材を燻製する簡易式桐炭と燻製品の同時製造装置が提案されている（特許文献４参照）。

油吸着力が、自重の４倍〜１１倍の範囲である桐炭１００をコーンカプセル４００に詰めて形成された桐炭サプリメント５００とする。炭化装置によって作製された桐炭を用いて、人体の症状に改善の効果を有する桐炭サプリメントが提供されている（特許文献６参照）。

無酸素雰囲気で撹拌を加えながら炭化される炭化装置によって炭化されたもみ桐炭杉炭を使用した浄水効果の高い浄水材及びその使用方法、ならびにその製造方法と消臭効果が高く、使い易い、消臭及び切花延命剤、及びその使用方法、並びにその製造方法を提供されている（特許文献７，８参照）。

しかし特定の比表面積、平均細孔分布、比重になっている桐炭を棒状、粒状にして容器に充填され、灰分が少なく着火しやすい燃料、又は浄水材、又は調湿材、又は消臭材として使用されていることが少ない。

特開平９−２４１０１４号公報 特開２００３−０５４９２６号公報 特開２００８−１００９０７号公報 特開２００７−３２６９８０号公報 特開平１１−５６９８８号公報 特開２０１２−１７１９３８号公報 特開２０１２−２０６０１１号公報 特開２０１２−２１１１１９号公報

桐炭は、恒久的に収納環境を維持できる調湿、燃料、消臭、浄水の作用を提供することにある。特殊桐材を使用して、窒素と原料との炭化反応において操作が複雑になり，桐炭の歩留まりが必要以上に低下するという問題があり，炭酸ガスが不活性ガスとして使用されるものである。上記桐炭は，炭化処理する雰囲気が不活性ガスとからなる雰囲気で，桐材の炭化処理が行われているものである。

現在桐炭は、桐材の供給の問題、および性能特性から十分に活用されていない、特に燃料として灰分が少なく着火しやすく持続性の高いもの。浄水材として細孔の大きさ、容積、吸着性からの特性、さらに桐炭の本来の吸収特性である調湿材、消臭材の効果を十分に持ち合わせていなかった。これらを解決することを目的として、桐材と炭化処理条件を明らかにして、多機能桐炭を製造することに至った。

この考案の目的は，上記の課題を解決することであり，桐材と特性と熱処理条件をコントロールして、酸素を含有させずに不活性ガスに反応ガスとしての二酸化炭素と水蒸気によって，昇温温度を制御して比表面積を増大させることができる多機能性桐炭を提供して、特定の比表面積、平均細孔分布、比重になっている桐炭を棒状、粒状にして容器に充填され、灰分が少なく着火しやすい燃料、又は浄水材、又は調湿材、又は消臭材として使用することを目的としている。

早成桐材で１０〜１００ｍｍの太さ、長さ３００〜６００ｍｍを選択して、前記桐材を前段に燃焼炉を設けた箱型炭化炉に緻密に縦型に充填して、前記炭化炉の上段部から、燃焼排ガス雰囲気中で，徐々に昇温して，５００℃以上８００℃未満の範囲内に炉内温度を調整して，５〜１０時間で前記桐材を炭化させて，比表面積５００〜７００ｍ２／ｇ、比重０．１〜０．３ｇ／ｃｃになっている桐炭を棒状様、又は粒状様にして、容器に充填されている容器入り多機能性桐炭である。

棒状の桐炭は、径５〜５０ｍｍ、長さ１００〜３００ｍｍの略棒形状、及び略角形状の形状体で、又は粒状の桐炭は粒径１〜３０ｍｍの粒形状であり、容器としては樹脂製、又は紙製、又は蔦製、又は紐製、又は金属製、又は木製、又は布製の袋状、又は箱状、又は籠状、又は円筒状であって、容積３０ｍｌ〜３０００ｍｌである。

前記桐炭は、桐材の炭化温度を５００〜８００℃の範囲内に温度調整して比表面積を増大させる制御を行うことから、前記完全燃焼ガスからの窒素ガスと炭酸ガスと水蒸気を主体的に使用し，炭化炉の上部から下部に流通して、初期の発生水蒸気によって桐材の炭化での本来の細孔状態を維持できるように炭化炉内には水蒸気ガス主体の燃焼排ガスを流通させ、高表面積を維持した炭化した桐炭を平均直径１０〜５０ｍｍの形状で、炭素化率９５％以上にして、電気抵抗を示すものである。

前記桐炭は、生育１〜３年の桐材で２０〜１００ｍｍの太さで、長さ４００〜６００ｍｍの棒状様桐材の各々を紙管に充填して、前記箱型炭化炉に各紙管を緻密に挿入して、前記燃焼ガスである不活性の高い窒素ガスと二酸化炭素と水蒸気を主体とする高温流通ガスを炭化炉内に流通させて得た前記特性を持ち、灰分が少なく着火しやすい燃料、又は浄水材、又は調湿材、又は消臭材として活用できる。

容器入り多機能性桐炭は、生育１〜３年の桐材で２０〜１００ｍｍの太さで、長さ４００〜６００ｍｍの一本一本紙管に入れて、縦横５００〜１０００ｍｍの箱型炭化炉に充填した後、前記炭化炉における仕切板で仕切った前段燃焼炉は、燃料を空気流通によって燃焼させて、温度を上昇させて炉内温度が４００℃付近に達成した時点から徐々に空気流通量を低減させて行き、不活性ガスとして完全燃焼排ガスからの窒素ガスと炭酸ガスと水蒸気と主体的に燃焼排ガスを炭化炉に供給し，炭化炉では上部から下部に高温廃ガスの流通による桐材の熱分解によって炭化させて、出口部から水蒸気の発生がなくなり、７００〜８００℃に達成した時点で供給ガスを止めることによって得られる。

この考案による桐炭は，上記のように構成されているので，生育１〜３年の桐材で２０〜１００ｍｍの太さ桐材を使用した炭化処理において，窒素と二酸化炭素と水蒸気での炭化温度を昇温条件と５００℃〜８００℃の温度範囲に制御して，比表面積の大きく、軽く柔らかく、しかも灰分の少なく、着火しやすい桐炭が製造され、また特定の比表面積、平均細孔分布、比重になっている桐炭を棒状、粒状にして容器に充填され、燃料、又は浄水材、又は調湿材、又は消臭材として使用された。

容器入り多機能性桐炭は、何の臭気も生じることなく抗菌・脱臭・除湿の機能を有し、長期間にわたって調湿剤としての機能を維持できる。また破砕した桐炭は袋に収納し、あるいは、そのままで食品、衣料の収納容器の空間内に配置でき使用に便利である。特に調湿剤としての機能は天日で乾燥することで再生でき、半永久的に使用できる。

容器入り多機能性桐炭の効果は永続的であり、再使用が可能である。交換・廃棄処理においても土壌活性材、河川の浄化など天然素材として非常に優位性のある素材となる。或いは衣類収納に適用した場合、温度５０℃以上、湿度５５％以下において、湿気によるカビ・ダニの発生を押さえて、収納対象物としては、衣類をはじめ、穀類、乾物などの常温保存が好ましい食料品の収納にも適した。

容器入り多機能性桐炭の斜視図 Ａ：透明円筒容器入り桐炭 Ｂ：籠状容器入り桐炭 Ｃ：袋状容器入り粉末桐炭 Ｄ：箱状紙製容器入り桐炭 Ｅ：桐箱容器入り桐炭 多機能性桐炭の状態（棒状、角状、粒状）の図 容器入り多機能性桐炭の用途としての調湿・防臭での使用図 Ａ：下駄箱 Ｂ：押入れ Ｃ：冷蔵庫 多機能性桐炭の製造状態図 Ａ：原料桐材の種類 Ｂ：紙管に充填した角状桐材 Ｃ：桐材の炭化における燃焼炉と炭化炉の充填状態

桐材の特性、及び炭化条件によって桐炭の比表面積など特性は大きく変わる。そのため桐材の状態と炭化条件を決定することがよい桐炭を生み出す条件となる。桐炭の製造状態は図４に示す。桐材として早成桐材で２０〜１００ｍｍの太さ、長さ４００〜６００ｍｍサイズの桐木片を炭化処理して得られた桐炭を使用した。比表面積などの特性測定用の試料とし、液体窒素温度における窒素ガス吸着量によって測定した。

炭化による桐炭の破壊の強度は極端に低く、桐材の炭化の温度が低い程、その破壊強度が高くなる。したがって、実用に供するのには５００〜８００℃で炭化したものが適当なものであった。容器入り多機能性桐炭として、棒状様の桐炭は、径１０〜５０ｍｍ、長さ１００〜３００ｍｍの棒状及び角状の形状体で、粒状の桐炭は粒径３〜１０ｍｍの粒形状にして、収納として樹脂製、又は紙製、又は布製の袋状、又は箱状、又は円筒状容器であって、容積５０ｍｌ〜３０００ｍｌに充填された。調湿、脱臭として下駄箱、クロゼット、冷蔵庫、浄水として炊飯器、水道水、コーヒーへの添加として具体的な用途に使用されている。

生育１〜３年の早成桐材で２０〜１００ｍｍの太さ、長さ４５０ｍｍを選択して、前段に加熱炉を持った縦横６００ｍｍの前段に幅１５０ｍｍ、高さ２１５ｍｍ、奥行き３００ｍｍの燃焼炉を設けた箱型炭化炉に緻密に桐材を縦型に充填して、前記炭化炉の上段部から、主体的に窒素ガス，及び二酸化炭素ガスを含む不活性ガス雰囲気中で，徐々に昇温して，５００℃〜８００℃の範囲内に高温時に温度を調整した。

前記桐材の炭化温度を徐々に３００℃まで上昇させて、その温度範囲内に温度調整して比表面積を増大させる制御を行った。また前記炭化の条件に不活性ガスとして完全燃焼ガスからの窒素ガスと炭酸ガスと水蒸気を主体的に使用し，炭化炉の上部から下部に流通して、初期の発生水蒸気によって桐材の炭化での本来の細孔状態を維持できるように炭化炉内には主体的に水蒸気ガスを流通させた。

図４のような状態で炭化を進めた。その中で桐材を紙管に詰めて、箱型炭化炉に緻密に充填して、前記不活性ガスとして窒素ガスと二酸化炭素と水蒸気とを炭化炉内に流通させて、出口ガス温度を１５０℃での昇温時間５時間、３５０℃での温度に維持を７時間持続させた後にガス流通遮断して得た桐炭を平均直径１０〜４０ｍｍの形状の範囲で、炭素化率９７％以上のものが得られた。

前記桐材を炭化させて，図２のような多機能性桐炭になった。桐炭は、径１０〜５０ｍｍの範囲で、長さ３００ｍｍの棒状様及び角状様の形状体で、容器としては透明樹脂製円筒状であって、容積１０００ｍｌに収納した。また前記特性の桐炭を、浄水材、又は調湿材、又は消臭材として広く活用できるが、図２に示すような商品群である多機能性桐炭であった。桐炭の特性である比表面積などの物性を増大させる制御を行うことにより，比表面積６５０ｍ２／ｇ、比重０．１４ｇ／ｃｃの特性になった。上記の効果も優れていた。

実施例１で調整した円筒樹脂製容器入り桐炭を図３に示すように、桐炭は、径１０〜５０ｍｍの範囲で、長さ１５０ｍｍの棒状及び角状の形状体で、袋状、円筒状、紐状の容器にしたものを、それぞれ下駄箱、及び押入れ、及び冷蔵庫に使用した。その結果、調湿、脱臭効果が非常に優れていた。それぞれの器具における臭いの除去、並びに調湿状態が保たれた。今までの調湿剤、或は脱臭剤に比べて、特性で優れていた。

生育１〜３年の早成桐材で２０〜１００ｍｍの太さ、長さ４８０〜５２０ｍｍを選択して、図４に示すように前段に加熱炉を持った縦横５００ｍｍの前段に燃焼炉を設けた箱型炭化炉に緻密に縦型に充填して、前記炭化炉の上段部から、主体的に窒素ガス，及び二酸化炭素ガスを含む不活性ガス雰囲気中で，徐々に昇温して，５００℃〜８００℃の範囲内に高温時に温度を調整した。

図４に示すように、前記桐材の炭化温度を５００〜８００℃の範囲内に温度調整して比表面積を増大させる制御を行った。前記炭化に使用する不活性ガスとして完全燃焼ガスからの窒素ガスと炭酸ガスと水蒸気を主体的に使用し，炭化炉の上部から下部に流通して、初期の発生水蒸気によって桐材の炭化での本来の細孔状態を維持できるように炭化炉内には主体的に水蒸気ガスを流通させた。

箱型炭化炉に緻密に充填して、前記不活性ガスとして窒素ガスと二酸化炭素と水蒸気とを炭化炉内に流通させて、出口ガス温度を１５０℃での昇温時間６時間、３００℃での高温維持時間２時間持続させた後にガス流通遮断して１２時間程度期間で放冷した。得た桐炭は平均直径１０〜４０ｍｍの形状であって、炭素化率９８％以上になった。

５〜１０時間で前記桐材を炭化させて，比表面積などの物性を増大させる制御を行うことにより，比表面積６５０ｍ２／ｇ、比重０．１２ｇ／ｃｃになっている多機能性桐炭になった。

棒状の桐炭は、径１０〜５０ｍｍ、長さ３００ｍｍの棒状形状体で、容器としては紙製箱状容器であって、容積３０００ｍｌに収納した。前記特性の桐炭を、灰分が少なく着火しやすい燃料に使用した。焼肉の燃料に使用したところ、旨み成分が増えて、焼肉の美味しさが増した。

１．桐材
２．桐炭
３．棒状桐炭
４．角状桐炭
５．破砕・粉末状桐炭
６．透明樹脂円筒容器
７．袋状容器
８．箱状容器
９．紙製円筒
１０．燃焼炉
１１．炭化炉
１２．温度測定
１３．燃焼排ガス
１４．煙突
１５．燃焼温度
１６．排出温度
１７．籠状容器（つる紐による）
１８．容器入り桐炭
１９．袋入り破砕桐炭
２０．下駄箱
２１．押入れ
２２．冷蔵庫
２３．カップ容器
２４．布団
２５．靴

早成桐材で１０〜１００ｍｍの太さ、長さ３００〜６００ｍｍを選択して、前記桐材を前段に燃焼炉を設けた箱型炭化炉に緻密に縦型に充填して、前記炭化炉の上段部から、燃焼排ガス雰囲気中で，徐々に昇温して，５００℃以上８００℃未満の範囲内に炉内温度を調整して，５〜１０時間で前記桐材を炭化させて，比表面積３００〜７００ｍ２／ｇ、平均空導管径５〜１００μｍ、みかけ比重０．１〜０．２ｇ／ｃｃになっている桐炭を棒状様、又は粒状様にして、容器に充填されている容器入り多機能性桐炭である。

容器入り多機能性桐炭の斜視図 Ａ：透明円筒容器入り桐炭 Ｂ：籠状容器入り桐炭 Ｃ：袋状容器入り粉末桐炭 Ｄ：箱状紙製容器入り桐炭 Ｅ：桐箱容器入り桐炭 多機能性桐炭の状態（棒状、角状、粒状）の図 容器入り多機能性桐炭の用途としての調湿・防臭での使用図 Ａ：下駄箱 Ｂ：押入れ Ｃ：冷蔵庫 多機能性桐炭の製造状態図 Ａ：原料桐材の種類 Ｂ：紙管に充填した角状桐材 Ｃ：桐材の炭化における燃焼炉と炭化炉の充填状態 多機能性桐炭の断面の電顕写真 Ａ：桐炭の破断面（１００倍） Ｂ：桐炭の破断面（１０００倍）

Claims (4)

1. 早成桐材で１０〜１００ｍｍの太さ、長さ３００〜６００ｍｍを選択して、前記桐材を前段に燃焼炉を設けた箱型炭化炉に緻密に縦型に充填して、前記炭化炉の上段部から、燃焼排ガス雰囲気中で，徐々に昇温して，５００℃以上８００℃未満の範囲内に炉内温度を調整して，５〜１０時間で前記桐材を炭化させて，比表面積５００〜７００ｍ２／ｇ、比重０．１〜０．３ｇ／ｃｃになっている桐炭を棒状様、又は粒状様にして、容器に充填されていることを特徴とする容器入り多機能性桐炭。
2. 棒状の桐炭は、径５〜５０ｍｍ、長さ１００〜３００ｍｍの略棒形状、及び略角形状の形状体で、又は粒状の桐炭は粒径１〜３０ｍｍの粒形状であり、容器としては樹脂製、又は紙製、又は蔦製、又は紐製、又は金属製、又は木製、又は布製の袋状、又は箱状、又は籠状、又は円筒状であって、容積３０ｍｌ〜３０００ｍｌであることを特徴とする請求項１に記載の容器入り多機能性桐炭。
3. 前記桐炭は、桐材の炭化温度を５００〜８００℃の範囲内に温度調整して比表面積を増大させる制御を行うことから、前記完全燃焼ガスからの窒素ガスと炭酸ガスと水蒸気を主体的に使用し、炭化炉の上部から下部に流通して、初期の発生水蒸気によって桐材の炭化での本来の細孔状態を維持できるように炭化炉内には水蒸気ガス主体の燃焼排ガスを流通させ、高表面積を維持した炭化した桐炭を平均直径１０〜５０ｍｍの形状で、炭素化率９５％以上にして、電気抵抗を示すものであることを特徴とする請求項１、又は請求項２に記載の容器入り多機能性桐炭。
4. 前記桐炭は、生育１〜３年の桐材で２０〜１００ｍｍの太さで、長さ４００〜６００ｍｍの棒状様桐材の各々を紙管に充填して、前記箱型炭化炉に各紙管を緻密に挿入して、前記燃焼ガスである不活性の高い窒素ガスと二酸化炭素と水蒸気を主体とする高温流通ガスを炭化炉内に流通させて得た前記特性を持ち、灰分が少なく着火しやすい燃料、又は浄水材、又は調湿材、又は消臭材として活用できることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の容器入り多機能性桐炭。