JP4005107B1 - 硬質白炭及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、樫以外を炭材とし、備長炭と同等の硬度及び同等の使用目的にかなう品質を有する硬質白炭を製造することを目的とする。
【解決手段】本発明に係る硬質白炭の製造方法は、硬質白炭を製造する硬質白炭の製造方法において、炭材準備工程Ｓ１１０では、ラオス国産のマイテュー樹或いはバカウ樹又はパラワン樹を炭材とし、炭材に水分を含ませ、かつ、窯入工程Ｓ１２０と乾燥工程１４０との間に、窯内部の温度を２００℃以上とすることによって炭材に含まれている水分を気化させて窯内部を１．３〜２．０気圧の加圧状態として炭材を６０〜８０時間蒸す自動蒸込工程Ｓ１３０を設けた。
【選択図】図１

Description

本発明は、硬質白炭及びその製造方法に関する。

旧農林規格において、１６度以上の硬度を有する硬質白炭が備長炭とされる。従来から、備長炭は、日本国産又は中国産の姥目樫又は青樫等の樫を使用して伝統的な製造方法で製造されている（例えば、特許文献１又は非特許文献１を参照。）。この備長炭は、全生産量の殆どが日本国内市場向けである。

特開２００３−２９０３２７号公報 イラストで見る炭焼き工程、紀州備長炭博物館、ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｉｉｐ．ｃｏ．ｊｐ／ｍｉｎａｂｅｇａｗａ／ＳＴＯＲＹ／ｓｔ＿ｋｏｕｔｅｉ．ｈｔｍｌ

しかし、日本国での労働力不足及び中国での資源の枯渇に伴い、備長炭が供給不安に陥る可能性がある。このため、樫以外を炭材として硬質白炭を製造することを試みたが、従来の伝統的な製造方法では、硬質白炭を製造することが出来ていなかった。

そこで、本発明は、樫以外を炭材とし、備長炭と同等の硬度及び同等の使用目的にかなう品質を有する硬質白炭を製造することを目的とする。

本発明者は、マイテュー樹或いはインドネシア等の熱帯国産のバカウ樹又はパラワン樹を炭材とし、窯内で炭材を乾燥させる前に炭材を加圧状態で蒸すことで、硬質白炭を製造できることを見出し、本発明を完成させた。すなわち、本発明に係る硬質白炭の製造方法は、炭材を切り出して準備する炭材準備工程、前記炭材を窯内部に入れる窯入工程、前記炭材を乾燥させる乾燥工程、前記炭材を炭化させる炭化工程、前記炭材を精錬する精錬工程、前記炭材を前記窯内部から取り出す窯出工程及び前記炭材を冷却させる冷却工程を経て硬質白炭を製造する硬質白炭の製造方法において、前記炭材準備工程では、マイテュー樹、或いは、バカウ樹又はパラワン樹を前記炭材とし、該炭材に水分を含ませ、かつ、前記窯入工程と前記乾燥工程との間に、前記窯内部の温度を２００℃以上とすることによって前記炭材に含まれている前記水分を気化させて前記窯内部を１．３〜２．０気圧の加圧状態として前記炭材を６０〜８０時間蒸す自動蒸込工程を設けたことを特徴とする。

本発明に係る硬質白炭は、マイテュー樹、或いは、バカウ樹又はパラワン樹が炭材であり、旧農林規格上の硬度が１６度以上、精煉度が０〜２度及び揮発分の含有量が１０質量％以下であることを特徴とする。

本発明は、樫以外を炭材とし、備長炭と同等の硬度及び同等の使用目的にかなう品質を有する硬質白炭を製造できる。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本発明は、以下に示す実施形態に限定されるものでない。

図１に、本実施形態に係る硬質白炭の製造方法の概略工程図を示した。本実施形態に係る硬質白炭の製造方法は、炭材を切り出して準備する炭材準備工程Ｓ１１０、炭材を窯内部に入れる窯入工程Ｓ１２０、炭材を乾燥させる乾燥工程Ｓ１４０、炭材を炭化させる炭化工程Ｓ１５０、炭材を精錬する精錬工程Ｓ１６０、炭材を窯内部から取り出す窯出工程Ｓ１７０及び炭材を冷却させる冷却工程Ｓ１８０を経て硬質白炭を製造する硬質白炭の製造方法において、炭材準備工程Ｓ１１０では、ラオス国産のマイテュー樹、或いは、バカウ樹又はパラワン樹を炭材とし、炭材に水分を含ませ、かつ、窯入工程Ｓ１２０と乾燥工程１４０との間に、窯内部の温度を２００℃以上とすることによって炭材に含まれている水分を気化させて窯内部を１．３〜２．０気圧の加圧状態として炭材を６０〜８０時間蒸す自動蒸込工程Ｓ１３０を設けた。さらに、図１には、選別梱包工程Ｓ１９０を示した。選別梱包工程Ｓ１９０の詳細については、後述する。

上記の窯について説明する。窯は、例えば、窯の天井に設けられた６個のバイ（投入口）から炭材を入れる炭材横クベ方式であり、奥行きが３７０ｃｍ、幅が３６０ｃｍ及び高さが１８０ｃｍであり、気密性を有する。また、窯は、例えば、２個の空気穴（一辺５ｃｍの正方形）、２個の目穴（直径１ｃｍの円形）及び大師穴（直径１ｃｍの円形）を有する。

（炭材準備工程Ｓ１１０）
炭材は、ラオス国産のマイテュー樹（学名：Ｃｒａｔｏｘｙｌｏｎ Ｐｒｕｎｉｆｏｌｉｕｍ）、或いは、インドネシア、ミャンマー、マレーシア、タイ、フィリピン又はパプアニューギニア等の熱帯国産のバカウ樹（学名：Ｂｒｕｇｕｉｅｒａ又はＲｈｉｚｏｐｈｏｒａ）又はパラワン樹である。

炭材を、例えば、３日間水槽に沈めて、炭材に水分を含ませる。炭材は、例えば、長さ１５０ｃｍに切断し、直径が１５ｃｍ以上の場合には炭材を割る。炭材は、伐採後１週間以内に窯入れすることが好ましい。また、炭材を長期間保管する場合は、日陰で炭材に散水して鮮度を保持することが好ましい。

（窯入工程Ｓ１２０）
窯に入れる炭材の量は、例えば、１個の窯に１０ｍ^３である。窯内部の温度を２００℃以上としてから、炭材を窯入れすることが好ましい。前回の窯出工程Ｓ１７０の終了時、窯内部の温度が１０００℃以上であれば、前回の窯出工程Ｓ１７０の終了から６時間経過した時点でも、余熱によって窯内部の温度が２００℃以上となっている。なお、新窯又は修理後の窯等の冷え窯では、例えば、２０〜３０℃の常温で窯入れする。

（自動蒸込工程Ｓ１３０）
窯入工程Ｓ１２０における窯の余熱を利用して、炭材に含まれている水分を気化させて窯内部を１．３〜２．０気圧の加圧状態、より好ましくは、１．３〜１．５気圧の加圧状態とする。ここで、窯は、密閉している。窯内部の圧力を高くする程、炭材の圧縮及び乾燥を促進させることができる。窯内部の気圧の上限は、窯の耐圧性に左右される。また、炭材は、６０〜８０時間蒸す。炭材を蒸す時間が６０時間未満であると、炭材の蒸し込みが不十分であり炭材の硬度が高くならない。また、炭材を蒸す時間が８０時間を超えると、窯内部の温度が８０℃以下になってしまう。炭材を、煙道口での温度が略８５℃に下がるまで蒸すことが好ましい。炭材が自然乾燥してひび割れを起こす前に、炭材を高温の窯で蒸すことによって炭材の硬度を高くできる。なお、窯内部の温度は、２００℃以上に保つことが好ましい。

煙道口での温度とは、煙道口から排煙された直後の煙の温度である。

また、自動蒸込工程Ｓ１３０では、窯内部に熱湯を入れることによって窯内部に水蒸気を発生させることが好ましい。このとき、例えば、自動蒸込工程Ｓ１３０の開始後２４時間までは全開口を閉鎖し、その後、８０時間、即ち、自動蒸込工程Ｓ１３０の開始後１０４時間までは煙道口のみを開放し、水蒸気を排出する。上記の熱湯は、例えば、窯のバイから２〜４リットル注ぐ。水蒸気の発生効率を高め、炭材の圧縮及び乾燥をより促進させることができる。このときも、窯内部の温度は、２００℃以上に保つことが好ましい。

（乾燥工程Ｓ１４０）
煙道口での温度が８５℃まで下がった時、焚口を開放すると外気が窯内に入る為、窯内部の温度は、７０℃前後となる。窯の焚口に薪をくべて、例えば、略３５０℃の強火にて窯内部の炭材を均等に乾燥させるように３日間炙る。この３日間、例えば、煙道口での温度を、７０〜８０℃とし、夜１８時から翌朝６時の１２時間は焚口を閉鎖して余熱で炭材の乾燥を促進させる。翌朝６時、窯の焚口に薪をくべて炙ると、１０時間後には、焚口と煙道口から木酢臭のする排煙が大量に始まり、煙道口での温度が８０℃近くになる。なお、冷え窯の場合は、例えば、７日〜１０日炙り、煙道口での温度を常温〜８０℃までとする。

（炭化工程Ｓ１５０）
煙道口から排煙される白煙が次第に臭いだし、煙道口での温度が８０℃近くなると強い木酢臭が臭いだす。ここで、例えば、煙道口での温度が８１℃になった時点を擬似着火として、煙道口を除き全ての開口を閉鎖する。焚口より多少大きめの鉄板と粘度で焚口を容易に閉鎖できる。

擬似着火をさせた翌朝６時に口火を高温で再開すると１２時前後に煙道口及び焚口から強烈な木酢臭が臭いだす。とりわけ焚口が蒸気機関車のように激しく煙が出る状態となると、煙道口での温度が８０℃を越え、その後、煙道口での温度が８２℃になる時点が着火の開始時となる。煙道口での温度が８２℃になった時が窯内の炭材の最上部が発火したことを示すので、着火の開始と同時に焚口を煉瓦と粘土で閉鎖し、その直後、空気穴、目穴及び大師穴を開放する。ここで、焚口の閉鎖が遅すぎると窯内が火事になって良質な硬質白炭は期待できない。又、焚口の閉鎖が早すぎると炭化が止まり再度着火をさせなければならない。適度な着火状態は、目穴及び大師穴のそれぞれから勢い良く煙が出ている状態である。

煙道口での温度が着火後から翌朝にかけて９０〜９５℃程度に上昇するように調整することが好ましい。その後、例えば、略４日かけて徐々に略１８０℃になるように空気穴、目穴及び大師穴のサイズを調整する。煙道口からの排煙の色は、濃白色から次第に薄くなり青みを帯びてくる。

煙道口から排煙される煙が青色から透明になり、煙道口での温度が、例えば、略２００℃になれば炭化工程Ｓ１５０の完了となる。この時点で、窯内部の炭材は、例えば、固定炭素分が略８０質量％、揮発分が略１８質量％及び灰分が略２質量％である。このまま空気穴及び煙道口を含む全ての開口を密閉させて５〜６日間窯内部で冷却すれば黒炭となるが、硬質白炭を製造するには、次の精錬工程Ｓ１６０以降を行う。

（精錬工程Ｓ１６０）
炭化工程Ｓ１５０完了後、例えば、略２０時間かけて６個のネラシ穴と６個のバイを徐々に開放すると、窯内部が真っ赤になり、炭材の残留揮発分を排除すると同時に炭材の硬度を高めることができる。精錬工程Ｓ１６０は、例えば、２４時間行う。

（窯出工程Ｓ１７０）
例えば、窯内部が真っ赤になり、バイから炎が噴出するようになった時から焚口を２時間程度かけて徐々に開放し、コザ及び耐熱性の掻き出し棒で窯出しを始める。窯内部から白紫の炎を立て始めた炭材を少しずつ焚口近くまで引き出し、最後に床ネラシをさせて掻き出す。この時点での窯内部の温度は、例えば、略１１００℃である。窯出工程Ｓ１７０は、例えば、８時間必要となる。

（冷却工程Ｓ１８０）
窯から掻き出した炭材は、例えば、消し粉をかけて酸素を完全に遮断して略３日間冷却させ、硬質白炭を製造できる。

（選別梱包工程Ｓ１９０）
冷却工程Ｓ１８０の後、例えば、硬質白炭を規格に従って選別し、ビニール袋及び段ボウル箱で二重梱包する。

図１に示す硬質白炭の製造方法によって製造された硬質白炭について説明する。本実施形態に係る硬質白炭は、ラオス国産のマイテュー樹、或いは、バカウ樹又はパラワン樹が炭材であり、旧農林規格上の硬度が１６度以上、精煉度が０〜２度及び揮発分の含有量が１０質量％以下である。本実施形態に係る硬質白炭は、従来の白炭より旧農林規格上の硬度が４度以上高く、備長炭と同等の硬度を有する。

本実施形態に係る硬質白炭の製造方法は、樫以外を炭材とし、備長炭と同等の硬度及び同等の使用目的にかなう品質を有する硬質白炭を製造できる。

（実施例１）
ラオス国産のマイテュー樹を炭材とし、図１に示す硬質白炭の製造方法によって硬質白炭を製造し、硬質白炭Ａとした。硬質白炭Ａを切断し、その断面を電子顕微鏡で観察した。図２に、倍率が１０００倍の硬質白炭Ａの断面拡大画像を示した。また、図３に、倍率が５００倍の硬質白炭Ａの断面拡大画像を示した。

（実施例２）
実施例１と同ように、インドネシア国産のバカウ樹を炭材として硬質白炭を製造し、硬質白炭Ｂとした。硬質白炭Ｂを切断し、その断面を電子顕微鏡で観察した。図４に、倍率が１０００倍の硬質白炭Ｂの断面拡大画像を示した。また、図５に、倍率が５００倍の硬質白炭Ｂの断面拡大画像を示した。

（参考例１）
中国産の樫が炭材である備長炭（以後、備長炭Ｃと記す。）の断面を電子顕微鏡で観察した。図６に、倍率が１０００倍の備長炭Ｃの断面拡大画像を示した。また、図７に、倍率が５００倍の備長炭Ｃの断面拡大画像を示した。

（硬質白炭Ａ，Ｂ及び備長炭Ｃの断面の観察）
図２及び図３より、硬質白炭Ａは、数μｍの径を有する微細孔が略等間隔に並んでいることが観察できた。また、所々に数十ｍの径を有する微細孔が形成されていることも観察された。図４及び図５より、硬質白炭Ｂは、硬質白炭Ａと同様の微細孔が形成されていることが観察された。図６及び図７より、備長炭Ｃは、硬質白炭Ａ，Ｂと同様の微細孔を有し、微細孔同士の間隔も硬質白炭Ａ，Ｂと同様であることが観察された。

以上から、硬質白炭Ａ及びＢは、備長炭Ｃと同等の白炭であることがわかった。このことから、これらは、同等の脱臭性能、除湿性能及び吸着性能を有すると推測された。

本発明に係る硬質白炭は、燃料として、並びに、脱臭剤、除湿剤及び有害物質の吸着剤として利用できる。

硬質白炭の製造方法の概略工程図である。 倍率が１０００倍の硬質白炭Ａの断面拡大画像である。 倍率が５００倍の硬質白炭Ａの断面拡大画像である。 倍率が１０００倍の硬質白炭Ｂの断面拡大画像である。 倍率が５００倍の硬質白炭Ｂの断面拡大画像である。 倍率が１０００倍の備長炭Ｃの断面拡大画像である。 倍率が５００倍の備長炭Ｃの断面拡大画像である。

符号の説明

Ｓ１１０ 炭材準備工程
Ｓ１２０ 窯入工程
Ｓ１３０ 自動蒸込工程
Ｓ１４０ 乾燥工程
Ｓ１５０ 炭化工程
Ｓ１６０ 精錬工程
Ｓ１７０ 窯出工程
Ｓ１８０ 冷却工程
Ｓ１９０ 選別梱包工程

Claims (2)

1. 炭材を切り出して準備する炭材準備工程、前記炭材を窯内部に入れる窯入工程、前記炭材を乾燥させる乾燥工程、前記炭材を炭化させる炭化工程、前記炭材を精錬する精錬工程、前記炭材を前記窯内部から取り出す窯出工程及び前記炭材を冷却させる冷却工程を経て硬質白炭を製造する硬質白炭の製造方法において、
   前記炭材準備工程では、マイテュー樹、或いは、バカウ樹又はパラワン樹を前記炭材とし、該炭材に水分を含ませ、かつ、
   前記窯入工程と前記乾燥工程との間に、前記窯内部の温度を２００℃以上とすることによって前記炭材に含まれている前記水分を気化させて前記窯内部を１．３〜２．０気圧の加圧状態として前記炭材を６０〜８０時間蒸す自動蒸込工程を設けたことを特徴とする硬質白炭の製造方法。
2. マイテュー樹、或いは、バカウ樹又はパラワン樹が炭材であり、
   旧農林規格上の硬度が１６度以上、精煉度が０〜２度及び揮発分の含有量が１０質量％以下であることを特徴とする硬質白炭。