JP3479131B2 - 竹炭の製造装置とその製法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は工芸品やその他多目的
の為に使用される竹炭の製造装置とその製造方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来「竹炭」に限らず各種の炭を製造す
る装置は図４の如きである。即ち同図で（２１）は蒲鉾
型の炭化室で、その一方には窯室口（２２）を、他方に
は煙突（２３）が設けられている。また「竹炭」の製造
装置や製造方法としては平成１年特許願第８８４４２号
（特開平２−２６６９０１）が知られている。

【０００３】而して竹炭とすべき素材を炭化室（２１）
に入れ、燃料を点火させ、約１００℃で３０乃至８０時
間加熱し素材の水分を除去する。次いで２０乃至８０時
間程度費やして第１の自発炭化を行わせ続いて１０００
℃程度で１０乃至３０時間程度燃焼させて後、自然消火
させ竹炭を得るものであった。

【０００４】しかし、上記従来の装置及び方法で比較的
多量の炭化を行わせた場合「灰化」して仕舞う部分や未
炭化部分が多く発生すること、及び炭化中に所謂「縦割
れ」や「捩れ」現象が素材の長手方向に生じ、特に竹を
縦方向に切断した素材を用いた場合は、その節による補
強効果は全く損われ捩れや変形が甚だしく、結局全生産
量に対して１５％乃至２０％の収炭率しか期待できなか
ったのが現状でる。

【０００５】おおよそ「製炭」の技術としては、その施
行温度６００乃至７００℃で炭化させた所謂「黒炭」と
呼ばれる中温炭化炭と、１０００℃前後で炭化させた所
謂「白炭」と呼ばれる高温炭化炭とに区別される。この
「白炭」は品質的には優秀なものが産出されるが、産出
された製品の表面に所謂「イタミ」ができ、特に工芸品
などの目的の為に使用される竹炭の製造には不向きであ
る。また「黒炭」を製造する装置で上記目的の製品を作
ることは、この装置の炭化室の温度を１０００℃前後に
あげることが不可能なことから、結局良質のものは産出
されないことになる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は炭化された製
品に灰化部分や未炭化部分や縦方向の割れや捩れ現象を
排除し、効率良くかつ優れた炭化製品を得る製造装置と
その製造方法を提供するにある。総じて本発明の目的は
「黒炭」を製造する装置でありながら、この装置の炭化
室の温度を１０００℃前後にあげることを可能な構造と
し、もって「白炭」と同等の品質でありながら産出され
た製品の表面に所謂「イタミ」が発生しない製法を提唱
するものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】総じてこの発明の特徴の
一つは一方に窯口（２）を、他方に煙突（３）をもった
ドーム状の炭化室（１）よりなり、上記炭化室（１）内
の窯口（２）側に上面が開放（４）された仕切壁（５）
を有し、該仕切壁（５）と窯口（２）との間を点火室
（６）となしたことを特徹とする竹炭の製造装置であ
る。

【０００８】而して先ず素材（ｂ）である生竹を上記炭
化室（１）に縦方向に隙間なく多数並べる。次いで上記
燃料に点火すると共に空気孔（１０）より少し空気を供
給する。この結果加熱された空気は仕切壁（５）に当っ
て上昇し、炭化室（１）の天井近傍を伝わって煙突
（３）方向に流れる。

【０００９】さらにこの熱風は炭化室（６）の背面の壁
に突き当たり下降して炭化室（１）の床の近傍から点火
室（６）方向に向い、さらのこのことは以下の工程でも
言えることだが上記炭化室（１）の水平断面形状が
「卵」形えおなしているから、この炭化室（１）の全体
に広がることになる。またこのとき炭化室（１）内には
多数の素材が並設されているからこの熱風は各素材間を
通って炭化室（１）の天井方向に流れることになる。

【００１０】この工程は燻煙期と呼ばれるもので、前述
のように素材の乾燥工程である。即ち、炭化室（１）内
が空気の流れによって酸欠の状態となる。そして炭化室
（１）内の蒸気と燃料の煙を含んだ熱風が自然対流を誘
発させ、炭化室（１）内の温度が２０℃程度から６０℃
程度に上昇する。この結果この熱風が各素材間を通過す
る過程で、その温度（材温）が上昇し素材表面から水分
が蒸発する。

【００１１】この時、炭化室（１）内はほぼ密封された
状態にあるため飽和蒸気で満たされ上記熱風の対流が続
けられるが、この状態は４０乃至５０分続けることが肝
要で斯く成すことによって素材（ｂ）は充分乾燥される
のである。なお、炭化室（１）内には上記のように仕切
壁（５）が設けられている。その理由は以下の工程でも
共通していえることだが、点火室（６）内で燃焼してい
る燃料の火が素材に直接触れあるいは点火室（６）に近
い素材だけが高温とならないよう配慮したもので、これ
は産出される製品を灰化させない効果がある。

【００１２】またこの燻煙期にあっては特に低温で比較
的長い時間かけて素材を乾燥させるものであって、上記
のように熱風の対流は炭化室（１）の上記仕切壁（５）
と煙突（３）側の内壁との間で行われるため、多数の素
材にはぼぼその全てにかつ各素材の外周全てにほぼ平均
的な温度の加熱が行われるよう配慮したものである。ま
たこのことは各素材に平均した乾燥がなされることを意
味するから、以下の「炭化」させる工程にあって、所謂
「むら」のない平均した製品が得られるのである。

【００１３】さらにこの発明では、炭化室（１）内の床
部分（７）には粒状の炭（８）が敷設させている。その
理由は以下の工程でも共通していえることだが、その最
大の効果は第１の床部分（７）からの熱の放出を防ぎ、
熱効率を高めたことであり上記炭（８）とこれに載置し
た素材間に隙間が生じ、素材の末端部分にも充分熱が伝
えられ爾後の工程で均一な炭化がなし得るのである。ま
たこの粒状の炭（８）はこの素材が「木」または「竹」
であった場合、炭化されたのと同等の「ハッキリした色
彩の」煙を出し、これが炭化室（１）内の温度を想定す
るに役立つのである。

【００１４】次いで上記燃料の燃焼を中止させて炭化室
（１）内で飽和状態にあった蒸気は徐々に排出し、この
状態から２０乃至３０時間かけてゆっくり３０℃〜４０
℃に戻す。この工程は冷却期と呼ばれるもので素材中の
「リグニン」は水分の存在下で熱軟化を起こし、既存の
内部応力の緩和が生ずると考えられる。しかしその後の
緩やかな温度下降で素材の温度が下がり再び「リグニ
ン」の硬化が始まる。この結果素材はその水分が充分除
去され乾燥され「炭化」するのに最も適した「中間処理
素材」が得られるのである。

【００１５】さらに再び燃料を点火させるも、この点火
期に於いては炭化室（１）の温度を約２時間で４０℃乃
至５０℃から９０℃乃至１１０℃程度に急激に上昇させ
る結果、素材はほぼ均一に燃焼され短時間で自発炭化温
度に押し上げられるものである。このよう比較的に短時
間のうちに高温の状態とさせることは、以後の炭化期の
工程等にあって素材が灰化されるようなことなく均一な
炭化を促し、製品の縦方向のヒビ割れを防止する効果が
ある。

【００１６】続いて炭化期（Ｄ）と言われる工程で、更
に燃焼を続け炭化室（１）の温度を９０℃乃至１１０℃
から４００℃乃至５００℃まで４０乃至５０時間かけて
上昇させる結果、素材は赤熱状態となって炭化が完了す
るのである。

【００１７】これが完了すると精練期と呼ばれる工程に
移行するものであるが、この精練期（Ｅ）では５乃至８
時間で炭化室（１）内を８００乃至１１００℃に上昇さ
せる必要がある。以上の工程が完了したら自然消火させ
ることにより、優れた襲品の「竹炭」を得ることができ
るのである。

【００１８】なお、上記及び以後この発明で使用される
用語は以下の通りである。用語「素材」とは、特に所謂
「生竹」を呼んでいるがこれに限らず一般的に「竹」と
同等の、生材料あるいは各種の植物性生材料で本発明を
実施できるものであればこれに含まれる。用語「燻煙
期」とは、上記「生素材」を所謂「燻る」という乾燥工
程を呼ぶのである。

【００１９】用語「炭化」とは、素材が築窯法で所謂
「炭化」した状態をいい「炭化期」とはそれに要する温
度と必要時間の関係をいう。多くの場合４００〜５００
℃で炭化させた「乾留炭」とか「平炉炭」とか呼ばれる
もの、及び６００〜７００℃で炭化させた「黒炭」や、
１０００℃で炭化させた「白炭」など知られているが、
本発明ではそれらを総称して呼んでいる。

【００２０】用語「精練」とは、専門用語で「ネラシ」
と呼ばれるもので炭化室内の温度即ち炭化温度を上げて
炭質の向上を計ることをいい、「精錬期」とはそれに要
する温度と時間の関係をいう。またこの明細書に使用さ
れている「温度（℃）」値は、便宜上「炭化室（１）」
の温度との記載がなされているが、実際は特別に記載が
ない限り、煙突（３）の近傍の温度値を測定してなされ
たものであり、実際の「炭化室（１）」の温度はこれよ
り相当高いものである。

【００２１】

【実施例】先ず図１乃至図３を用いて本発明竹炭装置の
一実施例を説明する。図で（１）は耐火レンガや耐火コ
ンクリートで構築されたドーム状の炭化室で、その一方
は窯口（２）他方は煙突（３）に連なっている。またこ
の炭化室（１）は図３でみられるようにその水平断面が
上記窯口（２）方向の幅が小幅となる卵型（１１）とな
っている。

【００２２】この場合上記炭化室（１）の天井（１４）
は、窯口（２）及び煙突（３）側が低くなっている緩や
かな湾曲面となっていることが望ましい。（５）は炭化
室（１）内に植立させた仕切壁で、上記窯口（２）側に
配置され、この仕切壁（５）と窯口（２）との間に点火
室（６）を形成させてありかつ、仕切壁（５）の上方は
炭化室（１）と点火室（６）に連なる開放（４）部があ
る。

【００２３】また上記炭化室（１）の第１の床部分
（７）には粒状の炭（８）を敷設する。（１２）は窯口
（２）に密に嵌合される窯口扉でその上方には点火室
（６）に適宜の燃料を投入する投入口（１３）がある。
さらに窯口扉（１２）の下方には点火室（６）と外気と
を連通させる１乃至複数の空気孔の内第１の空気孔（１
０）がある。また（１５）は、上記仕切壁（５）の下方
にあって、炭化室（１）の第１の床部分（７）とほぼ水
平となる位置に、炭化室（１）と点火室（６）とさらに
は外気とを連通させる第２の通気孔である。

【００２４】次に本発明の製造方法をその効果と併せて
説明する。先ず「生竹」をその節に沿って所望の長さと
した素材（ｂ）を、上記炭化室（１）に縦方向に隙間な
く多数並べる。この場合各素材と炭化室（１）の天井
（１４）との間には熱気が通過するに充分な間隔をあけ
ておく。また上記点火室（６）内には燃料を設置する。
この燃料については、木材や炭材その他１００℃程度加
熱できるものであれば何でも良い。ここで上記窯口
（２）を窯口扉（１２）で密閉する。

【００２５】次いで上記燃料に点火すると共に窯口扉
（１２）の第１の空気孔（１０）より少し空気を供給す
る。この場合は上記第１の空気孔（１０）の下半分を閉
ざしておくなどの工夫が必要である。この結果加熱され
た空気は図１の実線矢印のように点火室（６）の第２の
床部分（９）から仕切壁（５）に当って上昇し炭化室
（１）の天井（１４）に当り、該天井（１４）が湾曲状
となっていることからこの天井（１４）の近傍を伝わっ
て仕切壁（５）の上方に設けた間隔を通り煙突（３）方
向に流れる。

【００２６】さらにこの熱風は炭化室（１）の背面の壁
に突き当たり下降して、炭化室（１）の第１の床部分
（７）の近傍から点火室（６）方向に向うことになる。
いま炭化室（１）内には多数の素材が並設されているか
らこの熱風は各素材間を通って炭化室（１）の天井（１
４）方向に流れることになる。

【００２７】この工程は図４にあって燻煙期（Ａ）と呼
ばれるもので、前述のように素材の乾燥工程である。即
ち、炭化室（１）内が空気の流れによって酸欠の状態と
なる。そして炭化室（１）内の蒸気と燃料の煙を含んだ
熱風が自然対流を誘発させ、炭化室（１）内の温度が２
０℃程度から６０℃程度に上昇する。なおこの６０℃と
は以下もそうであるが、上記のように煙突（３）の近傍
における温度であって実際の炭化室（１）に温度は約１
８０℃にもなる。この結果この熱風が各素材間を通過す
る過程で、その温度（材温）が上昇し、素材（ｂ）表面
から水分が蒸発する。

【００２８】この時、炭化室（１）内はほぼ密封された
状態にあるため飽和蒸気で満たされ上記熱風の対流が続
けられるが、この状態は４０乃至５０時間続けることが
肝要で斯く成すことによって素材（ｂ）は充分乾燥され
るのである。なお、炭化室（１）内には上記のように仕
切壁（５）が設けられている。その理由は以下の工程で
も共通していえることだが、点火室（６）内で燃焼して
いる燃料の火が素材に直接触れ、あるいは点火室（６）
に近い素材だけが高温とならないよう配慮したもので、
これは産出される製品を灰化させない効果がある。

【００２９】また特にこの燻煙期（Ａ）にあっては特に
低温で比較的長い時間かけて素材を乾燥させるものであ
って、上記のように熱風の対流は炭化室（１）の上記仕
切壁（５）と煙突（３）側の内壁との間で行われるた
め、多数の素材にはほぼその全てにかつ各素材（ｂ）の
外周全てにほぼ平均的な温度の加熟が行われるよう配慮
したものである。さらのこの事は以下の工程でも言える
ことだが、上記炭化室（１）の水平断面形状が「卵」形
をなしているから、この炭化室（１）の全体に広がるこ
とになる。而して、このように各素材は平均した乾燥が
なされることになるから以下、「炭化」させる工程にあ
っても所謂「むら」のない平均した製品が得られるので
ある。

【００３０】さらに炭化室（１）内の第１の床部分
（７）には粒状の炭（８）が敷設させている。その理由
は以下の工程でも共通していえることだが、その最大の
効果は第１の床部分（７）からの熱の放出を防ぎ熱効率
を高めたことである。また、従来の木片や金網を敷設し
た場合素材の末端即ち上記木片や金網と素材が接してい
る部分が炭化されなかったなどの欠点があった場合と異
なり、粒状の炭（８）を敷設した場合、該炭（８）とこ
れに載置した素材（ｂ）間に隙間が生じ素材（ｂ）の末
端部分にも充分熱が伝えられ以後の工程で均一な炭化が
なし得るのである。

【００３１】次いで上記燃料の燃焼を中止させると、炭
化室（１）内で飽和状態にあった蒸気は徐々に煙突
（３）から排出され、この状態から２０乃至３０時間か
けてゆっくり３０℃〜４０℃に戻す。この工程は冷却期
（Ｂ）と呼ばれるもので、素材中の「リグニン」は水分
の存在下で熱軟化を起こし、既存の内部応力の緩和が生
ずると考えられる。しかしその後の緩やかな温度下降で
素材の温度が下がり再び「リグニン」の硬化が始まる。
この結果素材はその水分が充分除去され乾燥され「炭
化」するのに最も適した「中間処理素材」が得られるの
である。

【００３２】この冷却工程が完了した時再び燃料を窯口
扉（１２）の燃料投入口（１３）から投入するなどして
点火させるも、この点火期（Ｃ）に於いては炭化室
（１）の温度を約２時間で４０℃乃至５０℃から９０℃
乃至１１０℃程度に急激に上昇させる。この場合炭化室
（１）内にはその第１の空気孔（１０）より酸素を勢い
よく供給し燃料は炎となって図１の矢印のように流れこ
の対流効果によって素材（ｂ）はほぼ均一に燃焼され短
時間で自発炭化温度に押し上げられるものである。

【００３３】このように全体の工程からみて比較的に短
時間のうちに高温の状態とさせることは、以後の炭化期
の工程等にあって、灰化されるようなことなくかつ未炭
化部分の発生を防止するなど素材の均一な炭化を促し、
製品の縦方向のヒビ割れを防止する効果がある。

【００３４】この工程が完了したなら、更に燃焼を続け
炭化室（１）の温度を２７０℃乃至３００℃で４０乃至
５０時間かけて上昇させる。この工程は炭化期（Ｄ）と
言われる工程で、素材（ｂ）は赤熱状態となって炭化が
完了する。この素材（ｂ）を炭化させる炭化期（Ｄ）と
続いて行われる精練期（Ｅ）の工程にあっては特に炭化
室（１）に供給する空気の供給方法と手段が重要なポイ
ントとなる。即ちいかに少ない燃料で効率よく炭化室
（１）の温度を上昇させ、かついかに素材（ｂ）の全て
に平均した熱風を対流の状態で供給できるかである。

【００３５】このため炭化期（Ｄ）と次の精練期（Ｅ）
にあっては、上記の炭化室（１）に多量の空気（酸素）
を送り込む必要がある。この為には上記閉ざされていた
空気孔（１０）の下半分を開放させ、図１の点線矢印の
ように外気を点火室（６）から炭化室（１）へと仕切壁
（５）の下方に設けた第２の通気孔（１５）からも炭化
室（１）内に酸素を供給することによって炭化室（１）
を高温とすることができたのである。

【００３６】いいかえれば第１，第２の空気孔（１０）
（１５）より供給される空気は、素材燃焼の為のみ費や
されなければならないが、本発明の場合は上述のように
その空気が先ず仕切壁（５）を伝わって炭化室（１）の
天井（１４）に導かれ、炭化室（１）の背面からそれぞ
れの素材の下方に向いそれぞれの素材の間を通って上昇
するものであるから、炭化室（１）全体が平均して加熱
される一方、第２の通気孔（１５）からの空気は素材
（ｂ）の下方から供給されることになり、このことは素
材（ｂ）もまた平均した加熱と燃焼によって均一な炭化
をなすことを意味している。

【００３７】次いで精練期（Ｅ）の工程に移行するもの
であるが、この精練期（Ｅ）では５乃至８時間で炭化室
（１）内を８００乃至１１００℃に上昇させる必要があ
る。この温度を上げるには上記第２の通気孔（１５）か
らの空気は素材（ｂ）の下方から供給して、炭化末期に
発生するエチレンなどの燃焼ガスを炭化室（１）の前部
にある素材と共に燃やすことにより高温が得られるので
ある。さらにこの場合上記燃焼ガスは炭化室（１）の前
方（即ち仕切壁（５）の外側の上方）で燃焼され空気の
対流によって後方に流されるようになるから、炭化室
（１）の後端にある温度が上昇し難い部分の素材（ｂ）
でも充分その温度を上昇させることができるのである。

【００３８】以上の工程が完了したらたとえば炭化室
（１）の第１の空気孔（１０）を塞ぐなどして空気の供
給を制限あるいは遮断して自然消火させることにより、
「竹炭」を得ることができるのである。

【００３９】

【効果】而して本発明装置と方法によれば、灰化部分や
未炭化部分がなくヒビ割れや長手方向にも捩れがないを
竹炭を効率よく製造できるのである。

【００４０】また本発明の装置は「黒炭」を製造する装
置でありながら、この装置（ａ）の炭化室（１）の温度
を１０００℃前後にあげることを可能な構造とし、もっ
て「白炭」と同等の品質でありながら産出された製品の
表面に所謂「イタミ」が発生しない製品を得ることがで
きたのである。

【図面の簡単な説明】

【図１】装置全体の縦断面図

【図２】装置の正面拡大説明図

【図３】装置の横断説明図

【図４】従来装置の縦断説明図

【図５】素材を炭化させる温度と時間を示したグラフ図

【符号の説明】

１ 炭化室 ２ 窯口 ３ 煙突 ４ 間隔 ５ 仕切壁 ６ 点火室 ７ 第１の床部分 ８ 粒状炭 ９ 第２の床部分 １０ 第１の空気孔 １１ 卵型 １２ 窯口扉 １３ 投入口 １４ 天井 １５ 第２の通気孔

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−266901（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−27593（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−258653（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−193391（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−166875（ＪＰ，Ａ) 実開 昭63−11543（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C10B 53/02 C10C 5/00

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一方に窯口（２）を、他方に煙突（３）
   をもったドーム状の炭化室（１）よりなり、 上記炭化室（１）内の窯口（２）側に上部が開放（４）
   された仕切壁（５）を有し、該仕切壁（５）と窯口
   （２）との間を点火室（６）となし、 上記炭化室（１）の第１の床部分（７）に粒状炭（８）
   を敷設したことを特徴とする竹炭の製造装置。
2. 【請求項２】 一方に窯口（２）を、他方に煙突（３）
   を持ったドーム状の炭化室（１）よりなり、 該炭化室（１）内の窯口（２）側に上面が開放された仕
   切壁（５）を有し、 該仕切壁（５）と窯口（２）との間を点火室（６）とな
   した装置本体（ａ）を有し、 上記炭化室（１）内に竹炭素材（ｂ）をほぼ垂直に並設
   する工程と、 該素材（ｂ）が燻煙期，冷却期，点火期，炭化期，精練
   期のそれぞれの期を経時して製炭され、 上記燻煙期はその温度が１０−２０℃程度から５０℃〜
   ７０℃程度に上昇させ、３０乃至６０時間の燻煙する工
   程を有することを特徴とする竹炭の製造方法。
3. 【請求項３】 上記請求項２に示す冷却期は、５０℃〜
   ７０℃程度から３０℃〜４０℃程度に１０乃至４０時間
   冷却する工程を有することを特徴とする竹炭の製造方
   法。
4. 【請求項４】 上記請求項２に示す点火期は、３０℃〜
   ４０℃程度から７０℃〜９０℃程度に約２時間加熱させ
   る工程を有することを特徴とする竹炭の製造方法。
5. 【請求項５】 上記請求項２に示す炭化期は、７０℃〜
   ９０℃程度から４５０℃〜５５０℃程度に上昇させ４０
   乃至５０時間の炭化作用をなす工程を有することを特徴
   とする竹炭の製造方法。
6. 【請求項６】 上記請求項２に示す炭化室（１）の第１
   の床部分（７）に粒状炭（８）を敷設した炭化室（１）
   で製炭される工程を有することを特徴とする竹炭の製造
   方法。
7. 【請求項７】 上記請求項１に示す点火室（６）には、
   外気と連通する１乃至複数の空気孔（１０）を有しその
   内の少なくとも１つは、点火室（６）と外気とを連通す
   る第１の空気孔（１０）であって、他の１つは上記炭化
   室（１）と，点火室（６）と，外気とを連通する第２の
   通気孔（１５）であることを特徴とする竹炭の製造装
   置。
8. 【請求項８】 一方に窯口（２）を他方に煙突（３）を
   持ったドーム状の炭化室（１）よりなり、該炭化室
   （１）内の窯口（２）側に上面が開放された仕切壁
   （５）を有し、 該仕切壁（５）と窯口（２）との間を点火室（６）とな
   した装筐本体（ａ）を有し、 上記窯口（２）は点火室（６）の第２の床部分（９）と
   ほぼ水平位置に、該点火室と外気とを連通する１乃至複
   数の空気孔（１０）をもち、 該空気孔の内その少なくとも１つは、点火室（６）と外
   気とを連通する第１の空気孔（１０）であって、他の１
   つは上記炭化室（１）と，点火室（６）と，外気とを連
   通する第２の通気孔（１５）であり、 上記炭化室（１）内に竹炭素材（ｂ）をほぼ垂直に並設
   する工程と、該素材（Ｂ）が燻煙期，冷却期，点火期，
   炭化期，精練期のそれぞれの期を経時して製炭されるも
   のであって、 少なくとも上記炭化期にあっては第２の通気孔（１５）
   を開口させ、外気を点火室（６）から炭化室（１）へと
   導入させることを特徴とする上記請求項２に示す竹炭の
   製造方法。