JP4006626B2 - 炭化釜 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、缶体と内釜とからなる炭化釜であって、着脱自在にした内釜に炭化材をつめ、燃焼室からの熱流により炭化材を熱処理するもので、従来の炭や、趣味的な炭化造形物等の炭化物等を得ることができ、内釜で発生した熱分解ガスは、缶体の外側に設けた、水冷式気液分離筒で酢液と気体とに分離され、酢液は植物栽培や民間薬等に有効利用し、気体は燃焼室で燃焼させて、熱処理時の補助燃料として利用するもので、環境にやさしく、実用的、趣味的に誰でも簡単に炭化物等を得ることができ、また炭化の原理、炭素の循環等生態系の実地教育を教育現場において実施することのできる炭化釜に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
衰退していた木炭等の製造、利用も循環型社会への見直しや、自然回帰、ゆとり生活等から、今またブームとなりつつあり、実用的にも趣味的にも多様化し、その製造、利用も広く一般に普及してきた。
炭化方法は、昔からある土窯によるものに加え、金属製の大規模のものから小規模のもの、また簡易的のものや自作等による趣味的なもの等が作られている。
本発明は、主として小規模の簡易的なもので、実用を兼ねた趣味的な炭化釜であるが、従来のものは炭化釜として固定されたものであり、炭化以外の他の目的に使用することができなかった。また、熱分解ガスについては、本格的な炭化窯では、エネルギーを使って再燃焼する方式や補助燃料として燃焼する方式があるが、小規模の簡易的なものは大気放出であり、環境に影響があった。また、酢液の回収については、自然冷却方式のため長い煙道が必要であり、熱交換が十分でないため、完全な回収ができなかった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、その欠点を解決するため及び付加価値を増すためなされたもので、内釜を缶体から着脱自在にして、炭化材の収納及び炭化物等の取り出しを容易にし、また、蒸留や食品の加工等他の目的に利用できるようにしたものである。
一方、水冷式気液分離筒及びガス流路切換器を缶体外側壁に設けて、内釜で発生した熱分解ガスを酢液と気体とに分離し、分離した酢液は水封容器で完全に回収できる構造であり、これは精製して有用物として利用でき、一方の分離した気体は臭いの強い可燃性の炭化煙であるため、ガス燃焼ノズルから燃焼室内に放出して、補助燃料として利用するもので、炭化煙を大気に放出することなく、環境に影響を与えずに、趣味と実益を兼ねて、炭化物等を誰でも簡単に作ることができまた、教育現場等において、環境問題等の実地教育を実施できる炭化釜を提供するものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、耐熱性金属製であり、組合は溶着、鋲着、螺着等によっている。更に耐熱性能を強化するため、セラミック塗料等の耐火塗料を所要個所に塗布してもよい。
図面について説明すると、缶体（１）はダンパー（２）を設けた排気筒（３）を上部に着接した天蓋（４）を上部に覆設し、下端部に底板（５）を着接した任意形状の密閉できる容器であり、缶体（１）の内壁下部の任意の位置に係止具（Ａ）、（Ａ’）及び係止具（Ｂ）、（Ｂ’）を着接し、それぞれ相互に各２具を介して、支持棒（Ｃ）、（Ｃ’）を着脱自在に載架し、その上にロストル（Ｄ）を着脱自在に重架している。ロストル（Ｄ）の下部を送気室とし、缶体（１）の側壁の一部を空気取入口兼灰出口（６）として開口し、側壁に開閉用の扉（７）を設けている。扉（７）は送気室への空気の流入量調節のため、一部を二重構造として、横方向にスライドできるようになっている。なお、必要により空気取入口兼灰出口（６）に送風器を設置し、強制送風してもよい。
【０００５】
缶体（１）の内壁中部の任意の位置には、係止具（Ｅ）、（Ｅ’）及び係止具（Ｆ）、（Ｆ’）を着接し、それぞれ相互に各２具を介して、支持棒（Ｇ）、（Ｇ’）を着脱自在に載架し、その上に内釜（８）を着脱自在に重架している。支持棒（Ｃ）、（Ｃ’）及び支持棒（Ｇ）、（Ｇ’）の空間を燃焼室とし、缶体（１）の側壁の一部を燃料投入口（９）として開口し、側壁に開閉用の扉（１０）を設けている。また、缶体（１）の内壁上端に缶体（１）の熱歪みを防止するため補強帯（１１）を、缶体（１）の下端に足（１２）を着接している。
【０００６】
缶体（１）の側壁の上部にガス導出管（１３）を挟着し、下部にガス流路切換器（１４）とガス燃焼ノズル（１５）とを缶体（１）の外内にそれぞれ挟着しており、ガス導出管（１３）とガス流路切換器（１４）は、水冷式気液分離筒（１６）の上下に連接されている。
ガス流路切換器（１４）は、３流路が設けられており、上端部は水冷式気液分離筒（１６）に連接しており、中間部にガス穴（２９）が設けられ、１８０°回動してガス燃焼ノズル（１５）と内筒（２３）との流路の開閉を行うようになっており、下端部（２６）は水封により開閉自在となっている。また、ガス燃焼ノズル（１５）の開口部は、燃焼室下部の中央近くまで延伸している。
【０００７】
内釜（８）は、上部に取手（１７）をつけたふた（１８）により、内部を密閉する構造となっており、内底には炭化材への直熱の影響を防止し及び伝熱の均一を図るため、すのこ（１９）を納置している。また、内釜（８）の側壁上部に熱生成ガス排出用にガス排出管（２０）を着接しており、ガス排出管（２０）は、ガス導出管（１３）内に、滑動挿脱するようになっている。また、内釜（８）を缶体（１）から取り出すとき、又は載架するときに使用する取手（２１）を内釜（８）の両側壁上部に設けている。
【０００８】
水冷式気液分離筒（１６）は、外筒（２２）と内筒（２３）とによって構成され、外筒（２２）の下部に冷却水入口（２４）を、上部に冷却水出口（２５）を設けており、外筒（２２）と内筒（２３）との空間に、冷却水を冷却水入口（２４）から通水し、冷却水出口（２５）から出水するようにして、内筒（２３）の内部の熱生成ガスを冷却する構造となっている。また、外筒（２２）の外周の缶体（１）側に断熱シートを挾着した熱しゃへい板（２７）を設けている。なお、内筒（２３）の側壁は、伝熱効果向上のため蛇腹状としてもよい。
【０００９】
水封容器（Ｈ）は、上面を開口した耐食性の容器であり、内部に設けた水カップ（Ｊ）の底面は、所要の位置まで底上げし、下端部（２６）と水カップ（Ｊ）の底面との距離を少なくして、水封用の水の量を少なくすることによって、生成された酢液の水での希釈を少なくする構造となっており、下端部（２６）は、水カップ（Ｊ）に満たした水中に没入するようになっている。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
内釜（８）にいれられた炭化材は、空気の流入を断った状態で燃焼室での燃焼によって加熱され、熱分解が生じて炭化材は炭化する。生成された炭化物等は、内釜（８）の内に残り、液体成分を含んだ熱生成ガスは、ガス排出管（２０）とガス導出管（１３）を経て水冷式気液分離筒（１６）内へ流入し、外筒（２２）と内筒（２３）との空間に通水している冷却水により冷却され、液体成分は凝縮して酢液となり気体と分離する。酢液はガス流路切換器（１４）を経て、下端部（２６）から流出、水封容器（Ｈ）によって回収し、気体はガス燃焼ノズル（１５）へ導引、燃焼室で燃焼させる。
【００１１】
使用するときは、天蓋（４）に設けた取手（２８）により天蓋（４）を持ち上げ、缶体（１）上部を開口する。次に、内釜（８）の取手（２１）を持ち上げつつ、ガス導出管（１３）と反対の方向に滑動させると、ガス排出管（２０）は、ガス導出管（１３）から容易に離脱するので、そのまま缶体（１）の外へ搬出する。
【００１２】
内釜（８）の取手（１７）により、ふた（１８）を取り内底にすのこ（１９）を納置し、その上に炭化材を投入、ふた（１８）を載架し密閉する。この場合、炭化材の種類、炭化の目的等によっては、炭化材への直熱の影響を防止し、及び伝熱の均一を図るため、すのこ（１９）の下に木等の細片又は、小石、磁器の細片等を投入することが望ましい。次に、取手（２１）により、缶体（１）の上部開口部から缶体（１）内へ内釜（８）を挿入し、ガス排出管（２０）をガス導出管（１３）の内部へ滑動挿入しつつ、内釜（８）の底部を支持棒（Ｇ）、（Ｇ’）の上に、内釜（８）が缶体（１）の中央に位置するごとく重架する。
【００１３】
缶体（１）の上部開口部に天蓋（４）を覆設し、排気筒（３）に設けられたダンパー（２）を回動して、開の状態に固定し、ガス流路切換器（１４）のガス穴（２９）をガス燃焼ノズル（１５）に開口する。次に、扉（７）及び扉（１０）を開き、空気取入口兼灰出口（６）及び燃料投入口（９）を開口し、燃料投入口（９）から燃料とする木材等を投入着火する。燃焼が継続したならば、扉（１０）を閉とする等、燃焼状況を勘案しつつ、燃料を追加投入する。
【００１４】
燃焼継続によって、ガス燃焼ノズル（１５）及び下端部（２６）から熱生成ガスの放出が認められたならば、水封容器（Ｈ）の水カップ（Ｊ）に水を満たし、この水中に下端部（２６）が没入するように水封容器（Ｈ）を設置し、冷却水入口（２４）及び冷却水出口（２５）にホースを接続、冷却水入口（２４）のホースを水道管等の水供給装置に接続し、送水を開始する。
【００１５】
冷却水は、外筒（２２）と内筒（２３）の空間を下部から上部へと上昇し、内筒（２３）の側壁を冷却しつつ、冷却水出口（２５）に達し、放出される。
内釜（８）で発生した熱生成ガスは、冷却された内筒（２３）の側壁に接しながら下降し、冷却された液体成分は凝縮して酢液となり、気体と分離、酢液は下端部（２６）から流出する。流出した酢液は水カップ（Ｊ）を満たし、溢出して水封容器（Ｈ）に貯留される。
分離された気体は、下端部（２６）が水封されているため、一方の開口部であるガス穴（２９）を経て、ガス燃焼ノズル（１５）へ導出、燃焼室の火炎に接して燃焼する。
【００１６】
炭化等の終了の目安は、炭化材の種別・大きさ・含水率、炭化等をする目的、燃焼状態等によって、時間的に変動があるが、最終的判断は、ガス燃焼ノズル（１５）又は、水封を開放したときの下端部（２６）からの熱生成ガスの放出状況、色相等により行う。
終了の概略の目安としては、単に炭を得るのが主目的で、炭化材の太さ約６０ｍｍの場合、温度約３００〜４００℃、加熱３〜４時間で、熱生成ガスが透明の青白煙から無しとなった時、酢液を得るのが主目的で、炭化材の太さ約６０ｍｍの場合、温度約２００〜３００℃、加熱４〜５時間で、熱生成ガスが透明の青白煙になった時又は白煙の時、炭化造形物を得るのが主目的で、表面のみ炭化する場合、温度約２００℃、加熱２〜時間で、熱生成ガスが白煙の時がおおむねよい。
【００１７】
炭化等の終了が確認されたときは、燃焼を止めるため、残余の燃料を缶体（１）の外へ取り出す等及び扉（７）、扉（１０）、ダンパー（２）を閉とし、炭化物等の灰化を防止するため、ガス穴（２９）を１８０°回動して、ガス燃焼ノズル（１５）からの流路を遮断し、下端部（２６）は水封として、内釜（８）内への空気の流入を遮断する。
暫時静置の後、缶体（１）の温度低下を確認し、炭化物等を取り出す。
【００１８】
一方、内釜（８）及び水冷式気液分離筒（１６）等の管路の清浄を行い、液体の蒸留を行うこともできる。また、内釜（８）、支持棒（Ｃ）、（Ｃ’）、及び支持棒（Ｇ）、（Ｇ’）が着脱自在であるため、これらを取り外すことによって、食品等の薫製、煮る、焼く、蒸す等の調理や無機物の焼成、暖房等に使用することもできる。
【００１９】
【発明の効果】
本発明は、上述のとおり構成されているので、次に記載する効果がある。
（イ） 内釜式であるため、炭化材への伝熱が均一で炭化物等の灰化がなく、燃焼時の煙等の混入もなく、生成された酢液が清浄である。
（ロ） 内釜の接続が滑動挿脱であるため、内釜の着脱及び炭化材の出入が容易でありまた、支持棒等が着脱自在であるため、炭化等のほか種々の目的に使用できる。
（ハ） 水冷式の気液分離であるため、気体と酢液が完全に分離でき、酢液が効率よく採取できる。また、長尺の煙突を設ける必要がない。
（ニ） 分離した気体は、燃料の補助として燃焼させるため、燃費の効率化とともに、臭いの強い炭化煙を大気に放出しないため、環境にやさしい。
（ホ） 小型で簡易的な炭化釜であるが、大型並みの性能を有しており、かつ移動、取扱が容易である。
【図面の簡単な説明】
【図１】内釜を重架し、水封容器を設置してなる本発明の断面図
【図２】本発明の側面図
【図３】天蓋の本発明の正面図
【図４】天蓋を取り外した本発明の正面図
【符号の説明】
Ａ、Ａ’、Ｂ、Ｂ’、Ｅ、Ｅ’、Ｆ、Ｆ’ 係止具
Ｃ、Ｃ’、Ｇ、Ｇ’ 支持棒
Ｄ ロストル
Ｈ 水封容器
１ 缶体
２ ダンパー
４ 天蓋
６ 空気取入口兼灰出口
７、１０ 扉
８ 内釜
９ 燃料投入口
１３ ガス導出管
１４ ガス流路切換器
１５ ガス燃焼ノズル
１６ 水冷式気液分離筒
２０ ガス排出管
２２ 外筒
２３ 内筒
２６ 下端部
２９ ガス穴

Claims (1)

1. イ 内釜にガス排出管を設け、缶体にガス導出管を設けて、ガス導出管にガス排出管を滑動挿脱にし、内釜を缶体から着脱自在にする。
   ロ ガス導出管とガス燃焼ノズルを螺着したガス流路切換器とを、上下に連接した、水冷式気液分離筒を設け、ガス流路切換器の下部に下端部を設ける。
   ハ ガス流路切換器は、中間部にガス穴を設けた３流路を設け、ガス燃焼ノズルと内筒との流路を開閉自在とし、下端部は水封により開閉自在となっており、水冷式気液分離筒で分離した酢液は、ガス流路切換器を経て下端部から流出させ、気体は、ガス燃焼ノズルへ導引する。
   以上のごとく構成された炭化釜

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