JP5879003B1 - 炭化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】竹や木などのチップ化されていない木竹系の被炭化物をより効率的に炭化できる炭化装置の提供。【解決手段】被炭化物Ｔを炭化するための炭化装置１であって、炭化炉２と、炭化炉２内に配置され且つ先端の加熱部３ａが中心軸まわりに回転自在にされるとともに加熱部３ａの所定箇所に数条の螺旋溝ｎ又は軸方向に沿った直線溝が形成される加熱体３を備え、加熱体３付近の炭化炉２の所定箇所には、加熱部３ａで炭化された炭Ｓを貯留する炭貯留部５が設けられる炭化装置１。炭化炉２には、加熱部３に向けて被炭化物Ｔを押圧することのできる押圧手段７が設けられている炭化装置１。【選択図】図１

Description

本発明は、被炭化物を効率的に炭化するのに好適な炭化装置に関する。

従来、短時間で効率よく、品質の良い炭を焼く技術として、ドラム缶状容器の中央下方部の燃焼室で燃材を燃やし、発生した炎と高温の気体をドラム缶状容器の中央底面開口部から副燃焼室に侵入させ、整流盤等によって均等に分散して容器内の炭材を炭化させ、発生した煙をドラム缶状容器底部の３方向に設けた排気口と煙突から均等に排気するような技術が知られている。（例えば、特許文献１参照。）
また、従来の外部加熱炭化炉では、炭化室中心部への熱の伝達が不十分であり、熱効率が低下するのを防止するため、炭化室の中心部に加熱筒を設けるような技術も提案されている。（例えば、特許文献２参照。）

特開２００７−２７７３９５号公報 特開２００４−１７６０３０号公報

ところが、従来の技術の場合、炭化炉中心部への熱の伝達を良好にする技術ではあるものの、被炭化物に直接加熱源を接触させて炭化させるものではないため、炭化処理の効率度に限界があった。特に、竹や木などの木竹系の被炭化物を炭化するにあたり、全体を小さく裁断して炭化すれば、通常の炭化炉でもある程度の効率化は望めるものの、長尺状の棒状の場合、そのままでは全体を効率的に炭化させるのは難しかった。
一方、竹材は成長が早く、また繁殖力も強いため、これを炭化して粒状化し、これをエネルギー源として使用すれば、化石燃料の代わりになってエネルギー問題の助けともなるが、竹材を被炭化物として適用するような場合には、軸方向（繊維方向）に沿って分断するのは容易であるものの、繊維方向に直交する方向に分断するのは手間と時間がかかり、上記特許文献１、２のような炭化装置を使用しても効率的に炭化させるのが難しかった。

そこで本発明は、被炭化物を炭化するにあたり、効率的に炭化させるようにし、特に、竹や木などのチップ化されていない木竹系の被炭化物をより効率的に炭化させることができるようにすることを目的とする。

上記目的を達成するため本発明は、被炭化物を炭化するための炭化装置において、内面が略円筒形状の炭化炉と、この炭化炉内に配置される加熱体を設け、この加熱体の先端側の加熱部を、前記炭化炉の内面の略円筒形の径より小径の略円筒形状にして、前記炭化炉内面と加熱部のそれぞれの円筒の中心軸を平行に配置し、この加熱体の加熱部を、加熱部の円筒中心軸まわりに回転自在にするとともに、加熱部の先端側に数条の螺旋溝または軸方向に沿った直線溝を形成し、さらに、この加熱部の下方位置に対応する炭化炉には、前記加熱部で炭化された炭が落下するのを受け留めて貯留する炭貯留部を設けるようにした。

この際、例えば炭化炉を縦型に構成することによって被炭化物を炭化炉の上方から投入するとともに、炭化炉の下方に加熱部を配置し、被炭化物が自重で加熱部に接触するように構成すれば、加熱部に接触して炭化が完了した炭は、螺旋溝または直線溝に入り込んで炭貯留部に移送され、常に被炭化物の新しい部位が加熱部に接触して炭化処理が効率的に行われる。また、炭化炉を横型に構成することも可能であるが、この場合、被炭化物を加熱部に向けて押圧する押圧手段を設ければ好適である。またこの場合、被炭化物が、例えば、チップ化されていない棒状の形状である場合、複数の被炭化物を纏めて束にし、この束にした被炭化物の片側先端を加熱部に向けて押し当て、加熱部を回転させながら押圧手段で被炭化物の他端側を軸方向に沿って押圧すれば、被炭化物の先端接触部位が炭化すると同時に、炭化した炭化物が、螺旋溝または直線溝を通して炭貯留部に移送される。そして、この際も、加熱部に接触して炭化される被炭化物の接触部位は、押圧されるに連れて刻一刻変化し、先端から後端まで効率的に炭化させることができる。なお、この炭化の際発生する可燃ガスや微粉化した炭化物は、炭化炉に設けられるガス排出路等を通して炉外に放出され、必要に応じて燃焼される。
また、炭貯留部に溜まった炭化物は、必要に応じて炉外に取り出され、例えば、燃焼し易くなるよう微粉化され、別の発電用の燃焼炉等で石油等の代わりに、空気（Ｏ_２）と共に送り込んで燃焼させれば、エネルギー問題等にも対応することができる。

この際、加熱部先端側の外周部を、最先端部の径が小さくなるような先細りテーパ形状にし、前記螺旋溝または軸方向に沿った直線溝を加熱部外周に形成するか、または、加熱部の先端面に、中央部が奥側に向けてカップ状に窪む凹部を形成し、この凹部面に、前記螺旋溝または軸方向に沿った直線溝を加熱部外周に形成すれば、スクリューのような作用により、炭化処理と炭の送り処理がスムーズに行われる。

また、前記被炭化物を、棒状の竹材とすれば、その成長力や増殖力により、エネルギー源として有効に活用することができ、しかも、所定寸法に裁断した竹材を繊維方向に沿って割るだけでよいため、作業が容易である。

被炭化物を効率的に炭化することができ、特に被炭化物が竹材であるような場合には、その成長力や増殖力を活用して、これを炭化した後、粒状化して使用すれば、化石燃料の代替になってエネルギー問題にも対応することができる。

本発明に係る炭化装置の第１構成例を示す説明図であり、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は平面図である。 加熱体の内部構造の一例を示す説明図である。 本発明に係る炭化装置の第２構成例を示す説明図であり、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。 本発明に係る炭化装置において、加熱部先端面に、カップ状に窪む凹部を形成する構成例を示す説明図であり、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図、（ｃ）は、加熱体部分の説明図である。

本発明に係る炭化装置の構成例について添付した図面に基づき説明する。
本発明に係る炭化装置は、被炭化物をより効率的に炭化させることができるようにされ、螺旋溝または軸方向に沿った複数条の溝を有する加熱体を回転させつつ、その加熱体に向けて、棒状の被炭化物を軸方向に沿って押圧することを特徴としている。

すなわち、本炭化装置１の第１構成例は、図１、図２に示すように、縦型の炭化炉２と、この炭化炉２内の下端側に配設され且つ上方の加熱部３ａが、下方の基台３ｂ側に対して軸周りに回転自在な加熱体３を備えており、前記加熱部３ａの周囲には、複数条の螺旋溝ｎが形成されている。また、加熱部３ａの上端は、最上端部の径が徐々に狭まるような先細りテーパ状であり、また、加熱部３ａの最大径部分の外周と炭化炉２の内周との間隙は、被炭化物Ｔが通過することができず、炭化されて所定サイズ以下に裁断された炭だけが通過（落下）できるようなクリアランスに設定されている。

前記炭化炉２の上部には、被炭化物Ｔを炉２内に投入する際の投入口４が設けられ、この投入口４は不図示の開閉蓋で密封可能にされるとともに、炉２内の加熱体３付近の下方には、加熱部３ａで炭化された炭を貯留する炭貯留部５が設けられている。また、炭化炉２の所定箇所には、炭化時に発生するガス等を排出するためのガス排出路６が設けられている。

また、炭化炉２の上部には、被炭化物Ｔを下方に押圧して、被炭化物Ｔを加熱部３ａに圧接するための押圧手段７が設けられ、この押圧手段７は、押圧駆動源８と、この押圧駆動源８の作動によって進退動する押圧板９から構成されている。
なお、本実施例では、被炭化物Ｔを下方に押圧する押圧手段７を設けているが、例えば、被炭化物Ｔが長尺状の竹材などで自重がある場合など、被炭化物は自重で加熱部３ａに接触するため押圧手段７は必須のものではない。

因みに、この実施例の被炭化物Ｔは、例えば、比較的小型の木材チップや竹材チップやその他有機物や廃材等が好適である。

ところで、前記加熱体３の加熱部３ａは、炭化炉２の下方外部に設けられる回転駆動源１０によって、図２に示すように、炉２内底面に固定される基台３ｂに対して回転自在にされるとともに、内部の空洞部にニクロム線ヒータ等の加熱手段１１が内蔵され、これに通電することで、加熱部３ａを３００〜５００℃程度に加熱できるようにされている。
もちろん、この加熱手段１１を電気的に加熱する例は一例であり、例えば基台３ｂを通して外部から空洞内にガスバーナー用等のガスを送り込み、これに点火することで加熱するようにしてもよく、その他の手段で加熱部３ａを加熱してもよい。

以上のような炭化装置１における炭化要領等について説明する。

まず、被炭化物Ｔを投入口４から投入し、開閉蓋を閉じて内部を密封する。

次いで、加熱部３ａを加熱すると同時に、押圧駆動源８を作動させて押圧板９を降下させ、被炭化物Ｔを加熱部３に向けて押し付ける。そして、回転駆動源１０を駆動して加熱部３ａを静かに回転させる。

すると、加熱部３ａに接触する被炭化物Ｔは、接触部が速やかに炭化し始め、炭化した炭は螺旋溝ｎを通して下方に移送されると同時に、炉２の内壁周辺では、所定寸法以下に破砕される炭が自由落下によって下方に落下して炭貯留部５に貯留される。

そして、炭化が終えると、炭貯留部５に溜まった炭Ｓは、不図示の取り出し部から取り出される。
また、炭化に伴って、被炭化物Ｔから発生するガスや、燃焼ガスや水蒸気等はガス排出路６から排出され、その中の可燃ガス等は必要に応じて着火させることによって炭化炉２の外部加熱等に利用することができる。

以上のような要領によって、被炭化物Ｔが常に加熱部３ａに直接接触しているため、極めて効率的に炭化処理することができる。因みに、こうして炭化した炭は、微粉化が容易であり、例えば、このように微粉化した炭を空気（Ｏ_２）と共に発電用の燃焼炉等に送り込んで、石油等の化石燃料の代わりに燃焼させれば、エネルギー問題の解消にも繋がる。

次に、炭化装置１の第２の構成例について、図３に基づき説明する。

この炭化装置１は、特に木竹材等の棒状の被炭化物Ｔを炭化するのに効果的であり、炭化炉２は、横向きに構成されるとともに、この炭化炉２は、被炭化物Ｔを炉２内に投入する際の投入口４を開閉自在な開閉蓋４ｈが覆って構成されている。また、炉２内の加熱体３付近の下方には、加熱部３ａで炭化された炭Ｓを貯留する炭貯留部５が設けられるとともに、その隣の下方には、被炭化物Ｔを所定の高さ位置に保持するための載置台１２が設けられ、また、炭化炉２の上部の所定箇所には、炭化時に発生するガス等を排出するためのガス排出路６が設けられている。

また、炭化炉２の一端側には、被炭化物Ｔを軸方向に押圧するための押圧手段７が設けられ、この押圧手段７は、前記と同様、押圧駆動源８と、押圧板９から構成されている。

この際、被炭化物Ｔは、棒状の木竹材を複数本束ねたものであり、特に竹材が好適であり、所定長さに裁断した竹を繊維方向である軸方向に沿って分断するだけの作業であるため、事前作業が極めて簡単である。

また、加熱体３の加熱部３ａの構成も、前記例の場合と同様に、基台３ｂが炉２内の一方側壁面内に固定されるとともに、電気式またはバーナー式または任意の手段で加熱部３ａを３００〜５００℃程度に加熱できるようにされている。

以上のような炭化装置１における炭化要領等について説明する。

まず、被炭化物Ｔを準備する。すなわち、例えば被炭化物Ｔが竹材であるような場合には、炭化炉２の投入口から投入可能な長さに切断した竹を繊維方向に沿って割り、これら複数本纏めて束ねる。

そして、この被炭化物Ｔを投入口４から炭化炉２内に投入し、載置台５上に載置した後、開閉蓋４ｈを閉じて内部を密封する。

そして、押圧駆動源８を駆動して押圧板９を前進させ、被炭化物Ｔの一端側を加熱部３ａに向けて押し付ける。そしてその状態で加熱部３ａを加熱し、回転駆動源１０を駆動して加熱部３ａを静かに回転させる。

すると、加熱部３ａに接触する被炭化物Ｔは、接触部が炭化し始め、炭化した炭は螺旋溝ｎを通して奥側に押し込まれると同時に、螺旋溝ｎが下向きになると、溝ｎ内の炭Ｓは落下して下方の炭貯留部５に貯留される。また、螺旋溝ｎに入り込まなかった炭Ｓも、加熱部３ａとの接触部から下方に落下して炭貯留部５に貯留される。

そして、被炭化物Ｔの長さは徐々に短くなってゆき、加熱部３ａに接触する部位が常に変化し、極めて効率的に炭化処理がなされる。また、炭化に伴って、被炭化物Ｔから発生するガスや、燃焼ガス等はガス排出路６から排出される。
そして、炭化処理が完了すると、炭貯留部５に溜まった炭Ｓは不図示の取り出し口から取り出される。

以上のような要領により、棒状の木竹材等の被炭化物Ｔを極めて効率的に炭化処理することができ、しかも炭化した炭化物を微粉化して発電用の燃焼炉等に使用すれば、エネルギー問題等の解消にも繋がる。

次に、加熱部２ａの先端面に、カップ状の凹部が形成される構成例について、図４に基づき説明する。
この構成例では、全体構成は前記した図３の構成例とほぼ同様であるが、図３の構成例とは加熱部３ａの構成が異なっており、加熱部３ａの先端部は先細りのテーパ形状ではなく、加熱部３ａの先端面に、中央部が奥側に向けて窪む凹部Ｕが形成され、螺旋溝ｎは、この凹部Ｕ面に形成されており、これら螺旋溝ｎは、凹部Ｕの最深中央部に形成される炭排出孔Ｈに連通している。そして、この炭排出孔Ｈは、加熱部３ａが回転して炭排出孔Ｈの開口部が下向きになった時に、炭貯留部５に炭Ｓを落下させて貯留するようにされている。

このような構成例の場合でも、棒状の木竹材等の被炭化物Ｔを効率的に炭化処理することができる。
なお、加熱部３の具体的構成や、炭排出孔Ｈの位置やその形状等は例示であることはいうまでもない。

なお、本発明は以上のような実施形態に限定されるものではない。本発明の特許請求の範囲に記載した事項と実質的に同一の構成を有し、同一の作用効果を奏するものは本発明の技術的範囲に属する。例えば押圧手段７の具体的な構成や、加熱手段１１の具体的な構成等は例示である。また、螺旋溝ｎは直線溝でもよい。

被炭化物を極めて効率的に炭化処理でき、特に竹材等の成長力や増殖力に優れた被炭化材を効率的に炭化できるため、エネルギー問題等の解消にも効果的である。

１…加熱装置、２…炭化炉、３…加熱体、３ａ…加熱部、５…炭貯留部、７…押圧手段、１０…回転駆動源、１１…加熱手段。

Claims (5)

1. 被炭化物を炭化するための炭化装置であって、内面が略円筒形状の炭化炉と、この炭化炉内に配置される加熱体を備え、この加熱体の先端側の加熱部は、前記炭化炉の内面の略円筒形の径より小径の略円筒形状にされて、前記炭化炉内面と加熱部のそれぞれの円筒の中心軸が平行に配置され、この加熱体の加熱部は、加熱部の円筒中心軸まわりに回転自在にされるとともに、加熱部の先端側に数条の螺旋溝または軸方向に沿った直線溝が形成され、さらに、この加熱部の下方位置に対応する炭化炉には、前記加熱部で炭化された炭が落下するのを受け留めて貯留する炭貯留部が設けられることを特徴とする炭化装置。
2. 前記炭化炉には、前記加熱部に向けて前記被炭化物を押圧することのできる押圧手段が設けられることを特徴とする請求項１に記載の炭化装置。
3. 前記加熱部の先端側の外周部は、最先端部の径が小さくなるような先細りテーパ形状であり、前記螺旋溝または軸方向に沿った直線溝は、加熱部外周に形成されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の炭化装置。
4. 前記加熱部の先端面には、中央部が奥側に向けてカップ状に窪む凹部が形成され、前記螺旋溝または軸方向に沿った直線溝は、前記凹部面に形成されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の炭化装置。
5. 前記被炭化物は、棒状の竹材であることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の炭化装置。
   

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