JP3477572B2 - 炭化炉を兼ねたストーブ及びボイラー - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】本発明は炭化炉を兼ねたスト
ーブ及びボイラーに関する。 【０００２】 【従来の技術】従来、薪や廃材，鋸屑などの木材を燃料
とするストーブでは、燃料が比較的短時間で燃焼してし
まうため、長時間使用する場合は、燃材を少しずつ供給
したり、追い焚きする必要があり、手間が掛かった。ま
た、発熱量の調節も困難であるため、暖房用途ではあま
り使用されなくなった。実開昭５８−１１９１０１号公
報や、実公平２−１８４０２号公報には煙道を迂回させ
ることで燃焼速度を抑制し長時間暖房を行うようにする
ことが記載されているが、燃材を燃焼させる構成である
以上、自ずと限界が有った。 【０００３】一方、近年遠赤外線放射特性に着目した特
殊用途の固形燃料として、或いは吸着材としての木炭の
機能が見直されている。このような木炭を小規模の設備
で製炭することを目的として特公平５−７５０３６号公
報や特許第２６７６４５７号公報には、可搬式炭化炉が
開示されているが、いずれも大掛かりであり、炭化材の
出し入れも容易ではなかった。 【０００４】また、前記実開昭５８−１１９１０１号公
報に記載のストーブでも炭焼きができるという記載が有
るが、同文献の構成では薪の大半は灰化してしまい、収
炭率はあまり期待できない。 【０００５】 【発明が解決しようとする課題】本発明は従来の技術の
上記の点に鑑みて、木材を燃料としながらも長時間に亘
り安定的な熱源が得られると同時に木炭が得られ、二次
的な熱源とすることが可能であると共に、収炭率も良好
であり、且つ、炭化材の出し入れも容易に行うことがで
きる炭化炉を兼ねたストーブ及びボイラーを提供するこ
とも目的としてなされたものである。 【０００６】 【課題を解決するための手段】横型筒状をなす燃焼室の
一端側に、燃材及び／または炭化材を燃焼室内に出し入
れするための開口部と、該開口部を閉鎖可能な蓋体と、
該蓋体の開度調節または別設した給気口の開度調節によ
る給気調節手段とを設け、燃焼室内の開口部近くには、
該燃焼室内部を開口部側の加熱室と奥側の炭化室とに区
画すると共に、多数穿設した小通気孔によって空気の流
通を可能にする空気制御板を着脱可能に設け、該空気制
御板の加熱室側には、空気制御板に接する面と上面がほ
ぼ全面的に開口されると共に燃焼室開口部側に面した下
端付近に空気導入口を開口した燃材受け部材を着脱可能
に設ける一方、上記開口部の反対側に位置した燃焼室の
最奥部上端付近には上側排煙口を、下端付近に第２の給
気口を兼ねた下側排煙口を夫々設けると共に、各排煙口
を開閉する開閉手段を設けた。 【０００７】 【発明の実施の形態】図１〜図３に本発明の炭化炉を兼
ねたストーブ１を示す。図において、ストーブ１は横向
きの円筒形をなす燃焼室２の一端部を全面的な開口部３
とし、該開口部３を閉鎖する蓋体４を設け、燃焼室２を
密閉可能としている。 【０００８】燃焼室２の周壁部はステンレス等の耐食性
金属板で３重に構成され、円筒形をなす内筒２１と中筒
２２の間には、ロックウール，グラスウール若しくはセ
ラミックファイバー等の断熱材２４が充填される一方、
中筒２２と、頂部及び底部が平坦な抹角筒状をなす外筒
２３との間は空気層２５となっている。そして、各筒２
１，２２，２３は開口部３の周囲の端板２６において一
体とされている。 【０００９】蓋体４は内板４１と外板４２で２重に構成
され、それらの層間に上記同様の断熱材４３を充填して
ある。そして、該蓋体４は上端部においてヒンジ４４で
燃焼室２本体（端板２６）に連結され、下側から開くよ
うになっており、且つ、図３に示す如く蓋体４に設けた
レバー４５を、燃焼室本体端板２６に設けた係合部材４
６の複数段からなる係合溝４７に係合する位置によって
蓋体４を全閉としたり、少し開けた状態とすることがで
きる。尚、蓋体４の下側部分や、燃焼室２の開口部３近
くの下面を貫通する給気筒（図示せず）を別途設け、該
給気筒に開度を調節する弁を設けても良い。また、３１
は燃焼室２の内部を確認するための窓であり、耐熱ガラ
ス等で構成されている。 【００１０】燃焼室２の他端部（最奥部）の上端部及び
下端部には、夫々内筒２１から外部に突出する円筒を貫
通させることで上側排煙口５及び下側排煙口６を形成
し、夫々に煙突５１，６１を接続している。 【００１１】そして、各排煙口５，６は、夫々、回動軸
５３，６３を中心として燃焼室２の内壁面（内筒２１の
内底面）に沿って回動する弁５２，６２（開閉手段）に
よって閉鎖可能であり、且つ、開度調節できるようにな
っている。これら弁５２，６２は外部からハンドルによ
って操作されるが、全閉時には図示しない楔状傾斜面等
によって弁５２，６２が内壁面に圧接されるようにして
完全に密閉されることが好ましい。尚、弁５２，６２は
上記以外の形式、例えばバタフライ弁等であっても良
く、燃焼室２の外部，排煙口５，６や煙突５１，６１の
出口等に設けても良い。 【００１２】また、下側排煙口６は、燃焼室２内で生成
される木酢液，タール等を煙突６１に設けた導管６４を
通じて木酢液回収容器６５に回収できるように、燃焼室
２の内底面より低く接続している。尚、木酢液回収容器
６５には、上側排煙口５及び煙突５１内で生成される木
酢液も導管５４を通じて回収される。そして、設置環境
等により煙突５１，６１を高くする必要が有る場合、下
側排煙口６に接続する煙突６１は中途に開口部６６（不
連続部）を設け、後述する下側排煙口６からの給気を可
能にすると共に、煙が開口部６６から流出しないようフ
ード６７を設けている。尚、ストーブ１を室内に設置す
るに際しては、各煙突５１，６１の水平部分が室内壁面
を貫通するようにして上記開口部６６や木酢液回収容器
６５を室外に配置することが好ましい。 【００１３】一方、燃焼室２の内部は空気制御板７によ
って加熱室８と炭化室９とに仕切られている。空気制御
板７は図３に示すように燃焼室２の断面形状に合わせて
円板状をなす金属板の全面に一様の分布で通気孔７１を
穿設し、その周縁部にはつば７２を形成することで、燃
焼室２の内壁面に摺動自在に嵌入固定でき、且つ、蓋体
４を開放すれば開口部３から外部に取り出し可能であ
る。そして、空気制御板７の前面，加熱室８側には燃材
受け１０を設けている。 【００１４】燃材受け１０は基本的に略半円筒形の容器
状をなすが、空気制御板７に接する面は全面的に開放さ
れ、その両側上端部に設けたフック１１，１１を空気制
御板７の対応する位置に設けた長穴７３に係止すること
で空気制御板７に着脱自在に固定される。尚、フック１
１，１１や長穴７３，７３は相互に係止し得る構成であ
れば、他の形状で良いことは勿論である。そして、燃材
受け１０の底部の前面側には空気導入口１２を開口して
いる。尚、空気制御板７の上半部と下半部には扉７４，
７５を開閉自在に設け、炭化を行わない場合等必要に応
じて炭化室９側に燃材を投入可能とし、この際、空気制
御板７は火の粉等が開口部３から落下するのを防止す
る。また下側の扉７５は、残渣や灰の排出に便利であ
る。 【００１５】空気制御板７の奥側、炭化室９の下半部に
は略半円筒状に湾曲させた金属板からなるトレー１３を
敷設しており、該トレー１３に薪等の炭化材を載置して
トレー１３ごと燃焼室２（炭化室９）内に出し入れする
ことにより作業を容易に行うことができる。また、トレ
ー１３によって燃焼室２の内筒底部が保護され、燃焼室
２の耐用年数を増加できる。更に、図示例では空気制御
板７の両側に係止部材７６を設け、空気制御板７をトレ
ー１３の内側に嵌合すると共に係止部材７６をトレー１
３の両側上縁部１３ａに係合することにより、空気制御
板７をトレー１３上で摺動可能としており、炭化材の長
さが短い場合や量が少ない場合、それに合わせて空気制
御板７を押し込み、炭化室９の大きさを調整できる。係
止部材７６は省略することも出来る。尚、トレー１３を
炭化室９側のみに敷設するかまたは省略し、空気制御板
７を燃焼室２内に直接嵌入し、燃焼室２内壁面に沿って
摺動可能としても良い。 【００１６】また、燃焼室２の最奥部には木酢液回収部
材１４を着脱自在に嵌合固定している。木酢液回収部材
１４は金属板に多数の通気孔を穿設したパンチメタル状
若しくは格子状をなし、該木酢液回収部材１４によって
燃焼室２の最奥部に煙道が確保され、炭化材によって排
煙口５，６が塞がれたり、弁５２，６２と交錯するのが
防止されると共に、後述する製炭過程において発生する
煙（木ガス）から木酢液を凝縮させ回収する機能を有す
る。 【００１７】そして、燃焼室内筒２１の外面側の上半分
には熱伝導性の良好な金属板からなる伝熱板１６を積層
すると共に、その上面に沿って水加熱管１５を配管して
いる。該水加熱管１５は横方向（円筒状燃焼室２の母線
方向）に平行に配向され、図１に示すように両端部でつ
づら折れ状に折返されるようにして１本に連結され、一
端側より導入された水が加熱され他端側（上側）より送
出される構成となっており、図示しない給湯設備や床暖
房等に利用できる。 【００１８】尚、上記実施形態では燃焼室２を構成する
内筒２１，中筒２２が円筒形，円形断面である場合につ
いて述べたが、それ以外の角筒形状等であっても良く、
その場合、燃焼室２に嵌合される空気制御板７，燃材受
け１０，トレー１３，木酢液回収部材１４等も全てそれ
に準じた形状となる。逆に外筒２３が円筒形であっても
良い。 【００１９】また、図２に２３ａで示される外筒２３の
上側部分を分割，別体とし開放可能とすると共に、内筒
２１及び水加熱管１５の周囲にシート状の断熱材（２
４）を巻き、更に、剛体からなる中筒２２の代わりに帯
状の金属薄板（２２）で包覆し、図示しない耐熱性のベ
ルト，ワイヤー等を巻回して締付け、取外し可能な状態
に固定するようにしても良い。これにより、水加熱管１
５等のメンテナンスを容易に行うことができる。 【００２０】次に、上記実施形態に基づきストーブ１の
燃焼／製炭過程について図４と共に説明する。 【００２１】先ず、図４（ａ）に示す如く、炭化室９内
に薪等の炭化材Ａを搬入し、空気制御板７，燃材受け１
０を嵌入固定した後、燃材受け１０内に木っ端等の燃材
Ｂを投入する。そして、上側排煙口５及び下側排煙口６
を開いた状態で燃材Ｂの上に着火材Ｃ（火の付いた炭な
ど）を投入して図４（ｂ）に示す如く蓋体４を閉じれば
燃材Ｂに点火し、燃材Ｂの燃焼による白煙が上側排煙口
５に連なる煙突５１から勢い良く排出される。 【００２２】一方、燃焼用の空気は、下側排煙口６に連
なる煙突６１の開口部６６から該煙突６１，下側排煙口
６，炭化室９，空気制御板７を経て加熱室８（燃材受け
１０）内に供給され、燃材Ｂの燃焼熱によって加熱室８
及び炭化室９内の温度が上昇する。尚、加熱室８と炭化
室９とは空気制御板７によって仕切られているため、そ
れらの間で熱や空気の移動は可能であるが、燃材Ｂの炎
が炭化材Ａに引火し炭化材Ａが直接燃焼することは無
い。このように、下側排煙口６から給気し上側排煙口５
から排煙することにより給気及び排煙が良好であるた
め、点火が確実且つ容易であると共に燃材Ｂの燃焼が良
好である上、空気制御板７を介しての熱の移動により加
熱効率が良いため、点火および炭化材Ａの炭化に必要な
温度までの昇温時間が短くなり、且つ、燃材Ｂの量も少
なくすることが出来る。 【００２３】そして、炭化室９内の温度上昇に伴い、先
ず炭化材Ａ（木材）中のヘミセルロース等が分解し始
め、次いで炭化室９内の温度が２７５゜Ｃを越えると炭
化材Ａの主成分であるセルロースが熱分解する。これ以
後は原料１ｋｇ当たり１５０〜２００ｋｃａｌにもなる
炭化材Ａ自体の分解熱により、自発炭化が進行するよう
になり燃材Ｂによる加熱は不要になる。この時点で、図
４（ｃ）に示す如く、蓋体４を少し開け加熱室８側から
空気制御板７を介してごく少量の空気を炭化室９内に供
給する一方、上側排煙口５を全閉とし、下側排煙口６を
１／３〜１／４程度開け下側排煙口６から煙が排出され
るようにして、炭化材Ａの自発炭化を進行させる。尚、
炭化室９内で発生する煙は煙突６１の作用により下側排
煙口６からの排煙が促されるため、蓋体４の開口部分か
ら煙が流出することはない。 【００２４】上記炭化材Ａの分解熱と、熱分解によって
発生するガス分の燃焼熱とにより燃焼室２内部は高温に
維持され、炭化材Ａの量にも依るが２０時間以上に亘り
安定的な熱源を供給できる。外部へ発熱は、燃焼室２が
内筒２１，中筒２２，外筒２３の３重構造をなし且つそ
の層間に断熱材２４を充填した断熱構造によって抑制さ
れるが、暖房や温水加熱用途としては充分であり、ま
た、一旦、昇温し自発炭化に移行してしまえば追い焚き
や複雑な操作も一切必要なく取扱いも容易である。尚、
炭化後期に下側排煙口６を全開にして精練を行えば、炭
化材Ａの炭質改善に有利であるが、暖房に重点を置く場
合は省略しても良い。 【００２５】そして、図４（ｄ）に示す如く蓋体４と上
下の排煙口５，６を全て閉じ、内部への給気を遮断すれ
ば自然に消火するが、炭化材Ａの蓄熱によりそれ以後も
熱源として利用できる。また、この時点で水加熱管１５
に冷却水を流通させ強制冷却しても良い。そして、燃焼
室２内が完全に冷却したのを確認してから蓋体４を開
け、空気制御板７と燃材受け１０を取り出し、炭化材Ａ
をトレー１３ごと外部に引き出す。 【００２６】このようにして得られた木炭は、二次的に
燃料として使用可能であることは勿論、土質改善，水質
浄化，調湿剤等様々の用途に利用できる。また、炭化の
際、炭化室９内の木酢液回収部材１４や、煙突５１，６
１に煙が接触し凝集することにより導管５４，６４を通
じて木酢液回収容器６５に回収される木酢液も土壌改良
剤，脱臭剤を始め様々の用途に利用できる。尚、木酢液
回収部材１４は炭化室９の側端部に位置しているため、
加熱室８側から炭化が進行していく炭化初期には木酢液
を凝集可能であるが、炭化後期には高温となり、木酢液
の回収は不可能となる。しかし、それ以前に付着したタ
ール分を燃焼させ除去することができる利点がある。ま
た、先述の通り燃材Ｂが少量である上、空気制御板７の
作用で炭化室９内での炭化材Ａの灰化が抑制され、灰の
残量はあまり多くないが、灰は有機肥料として利用でき
る。 【００２７】尚、上記実施形態のストーブ１では、燃焼
室２の周囲に水加熱管１５を設ける場合を示したが、図
５に示すように煙突５１´，６１´の周囲に水加熱管１
５´を設け、その周囲を保温断熱材１７及びジャケット
１８で包覆し、煙突部分での廃熱を水加熱に利用しても
良い。また、水加熱管１５´に冷却水を流通させ煙突５
１´，６１´の周囲を冷却することにより、木酢液の回
収率が向上し、特に夏期における木酢液の回収に有利で
ある。 【００２８】また、製炭を行わずにストーブやボイラー
としてのみ使用する場合には、点火確認後、蓋体４を閉
じ図４（ｂ）に示すように下側排煙口６から燃焼用の空
気を供給しつつ燃材Ｂに続いて炭化室９内の炭化材Ａを
燃焼させれば、室内の空気が燃焼に使用されず、気密性
の高い室内でも酸素欠乏状態となることが無い。また、
下側排煙口６の開度を調節することにより火力の調節が
可能である。尚、空気制御板７や燃材受け１０を取り外
し、燃焼室２内全体で薪や木炭等を燃焼させ、通常燃焼
型の薪ボイラーや薪ストーブとして使用することも可能
である。 【００２９】 【発明の効果】本発明ストーブ及びボイラーは上述の通
り、横型筒状をなす燃焼室の一端側に、燃材及び／また
は炭化材を燃焼室内に出し入れするための開口部と、該
開口部を閉鎖可能な蓋体と、該蓋体の開度調節または別
設した給気口の開度調節による給気調節手段とを設ける
一方、上記開口部の反対側に位置した燃焼室の最奥部上
端付近には上側排煙口を、下端付近に第２の給気口を兼
ねた下側排煙口を夫々設けると共に、各排煙口を開閉す
る開閉手段を設けている。これにより、上下２つの排煙
口を切換えるだけで、通常のストーブ，ボイラーとして
の用途と、木材を炭化させる炭化炉としての用途更には
それらを同時に行う用途に使用でき、且つ、夫々に適切
な燃焼形態を設定できる。特に、炭化を行う場合には自
発炭化を進行させることで、追い焚きや複雑な操作も一
切必要なく燃材も少なくて済み、長時間安定した熱源が
得られ、室内暖房や温水加熱用途としては元より、ビニ
ールハウス等の農園芸用加熱源や建築廃材の処理等にも
好適である上、薪や廃材などから木炭や木酢液が得られ
有利である。また、室内に設置してストーブとして使用
する場合には下側排煙口から外部の空気が燃焼室内に供
給され室内の空気が燃焼用に使用されないので、酸素欠
乏状態等を防止でき、有利である。 【００３０】本発明ストーブ及びボイラーは、更に、上
記燃焼室内の開口部近くには、該燃焼室内部を開口部側
の加熱室と奥側の炭化室とに区画すると共に、多数穿設
した小通気孔によって空気の流通を可能にする空気制御
板を着脱可能に設けている。これにより加熱室内で燃焼
する燃材から炭化室内の炭化材（薪，鋸屑，廃材等の木
材）への延焼と、それによる炭化材の灰化を抑制しつ
つ、炭化材を効率良く加熱することで収炭率を向上する
ことが可能である。 【００３１】本発明ストーブ及びボイラーは、前記空気
制御板の加熱室側には、空気制御板に接する面と上面が
ほぼ全面的に開口されると共に燃焼室開口部側に面した
下端付近に空気導入口を開口した燃材受け部材を着脱可
能に設けている。これにより炭化材の出し入れが容易で
あると共に、燃材の残渣，灰が燃焼室内に散乱せず、メ
ンテナンスが容易である上、炭化材が少量の場合等に空
気制御板，燃材受けを炭化材の位置に合わせて移動し、
炭化室のスペースを最適化することで良好な炭化が行え
る。

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明の炭化炉を兼ねたストーブを示す縦断面
図である。 【図２】図１のII−II断面図である。 【図３】本発明の炭化炉を兼ねたストーブを示す要部斜
視図である。 【図４】本発明の炭化炉を兼ねたストーブにおける燃焼
／製炭過程を示す概略図である。 【図５】本発明の炭化炉を兼ねたストーブの別の形態を
示す要部側断面図である。 【符号の説明】 １ ストーブ（ボイラー） ２ 燃焼室 ３ 開口部 ４ 蓋体 ５ 上側排煙口 ６ 下側排煙口 ７ 空気制御板 ８ 加熱室 ９ 炭化室 １０ 燃材受け １２ 空気導入口 １３ トレー １４ 木酢液回収部材 １５，１５´ 水加熱管 ５１，６１，５１´，６１´ 煙突 ５２，６２ 弁（開閉手段） ６５ 木酢液回収容器 ６６ 開口部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平８−233231（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−258653（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−30138（ＪＰ，Ａ) 実開 昭58−119101（ＪＰ，Ｕ) 実開 平７−31843（ＪＰ，Ｕ) 実公 昭15−19578（ＪＰ，Ｙ１) 実用新案登録362417（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F24B 1/00 - 13/04

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 横型筒状をなす燃焼室の一端側に、燃材
   及び／または炭化材を燃焼室内に出し入れするための開
   口部と、該開口部を閉鎖可能な蓋体と、該蓋体の開度調
   節または別設した給気口の開度調節による給気調節手段
   とを設け、燃焼室内の開口部近くには、該燃焼室内部を
   開口部側の加熱室と奥側の炭化室とに区画すると共に、
   多数穿設した小通気孔によって空気の流通を可能にする
   空気制御板を着脱可能に設け、該空気制御板の加熱室側
   には、空気制御板に接する面と上面がほぼ全面的に開口
   されると共に燃焼室開口部側に面した下端付近に空気導
   入口を開口した燃材受け部材を着脱可能に設ける一方、
   上記開口部の反対側に位置した燃焼室の最奥部上端付近
   には上側排煙口を、下端付近には第２の給気口を兼ねた
   下側排煙口を夫々設けると共に、各排煙口を開閉する開
   閉手段を設けたことを特徴とする炭化炉を兼ねたストー
   ブ及びボイラー。