JPH08253772A - 工業用炭化炉及びその冷却装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、木炭製造に従事している作業員の
労働条件を改善するとともに、木炭製造の生産性を向上
させる工業用炭化炉の提供を目的とする。 【解決手段】 上面に開口部１６を有する箱状炉壁１５
の前面に火力注入口１７を配置するとともに、炉壁１５
後面に煙突１９を立設してなる炭化炉本体１１と、該炭
化炉本体１１の上面開孔部１６に設けた炉密閉外蓋１２
と、上面に炭材投入口２６を有する箱状かご体で、前記
炭化炉本体１１内に収容される炭材詰め込み用バスケッ
ト１３と、該バスケット１３内の炭材４１上に落し蓋状
に載置される灰化抑制用内蓋１４とを具備してなるもの
である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、木材をはじめとし
て、下水汚泥や有機汚泥の汚泥類やヤシガラ等の可燃物
から工業的に木炭等を製造するための工業用炭化炉及び
その冷却装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の木炭製造用炭化炉は、伝統的な炭
焼き方法における土窯、石窯が一般的で、作業員には重
労働且つ職人的要素が多分に要求され、後継者不足が深
刻な問題となっている。以下に、従来の伝統的な土窯に
よる炭化方法を図８により工程順に説明する。

【０００３】（１）築窯 図８は、わが国の代表的な土窯を示している。この土窯
は、粘土と石を材料として窯壁１をいちじく形に構築
し、窯壁１の前部に窯口２を設けるとともに、窯壁１の
後部に煙突３を立設してなるものである。築窯には豊富
な経験と知識が必要であるので、素人には困難とされて
いる。また、地域によって築窯材料や築窯方法が異なる
ので、どこでも同一の窯をつくるということは不可能で
ある。

【０００４】（２）炭材詰め込み 窯口２から、炭化中に灰化してしまう多くの上げ木４
や、未炭化で残る敷き木５を犠牲炭材として炭材６の上
下に詰め込む。上げ木４は、炭材６への着火を促進する
ためのもので、良燃性の木材を細かく割って用いる。ま
た、敷き木５は、炭化中の炭材６から排出される樹液が
窯の底部に溜まり、床部の炭材６が湿って未炭化になる
のを防ぐとともに、床部に熱空気を流通させるためのも
のである。なお、連続炭化の場合の炭材詰め込み作業
は、次の着火時間を長引かせないために窯を冷ましては
ならないという条件があり、そのために非常に熱くて危
険な窯内作業になる。

【０００５】（３）着火 窯口２に燃材として木材を詰め込んで点火し、上げ木４
への着火を待つ。この時煙突３から排出される煙の色や
臭いに注意し、上げ木４の立ち消えを防ぐために追い焚
きをする必要がある。追い焚きをし過ぎると窯口２の近
くの炭材６が灰になって収炭量が減少するので、追い焚
きのタイミングは豊富な経験や勘に負うところが大き
い。

【０００６】（４）炭化 炭材６への着火が終了して自発炭化、自燃が始まると、
窯口２を小さくし、上部炭材６から下部炭材６への熱分
解、炭化時期に入る。この時、煙突３の煙の色、量に注
意しながら煙突口や通風口としての窯口２を調節するな
どして、炭化室内の熱循環を図り、じっくり炭化時間を
かける。この工程が炭焼き技術としては最も難しいとさ
れている。なお、窯が初窯の時は、窯が濡れているの
で、窯の乾燥を図るために炭化時間が長くなり、また未
炭化のかぶらが多数発生するおそれがある。

【０００７】（５）窯止め 炭化終了時には煙の温度が上昇し、最後に煙が無くな
る。それから窯全体を密閉して消火、窯止めをする。炭
化終了時の炭化温度が高い程良質の木炭が出来るが、収
炭量が減少するので、窯止めのタイミングも素人には難
しい。

【０００８】（６）冷却、出炭 窯止めしてから出炭までの冷却には普通で４、５日、早
くても３日はかかる。冷却が十分でないと出炭時に再び
火が着くことがあり、水で消火する必要が生じる場合も
ある。逆に冷却時間が長過ぎると窯が冷え過ぎて、連続
炭化を行なう場合次の着火時間が長引くことになるの
で、出炭作業は炭材詰め込み作業以上に熱くて危険な窯
内作業になる。なお、木炭が白炭（備長炭）の場合の冷
却方法は、炭化終了後に精錬するため、炭化後直ちに窯
口２を開口して空気を送り込み、長い鉄棒で木炭を掻き
出し、火の着いている木炭に灰をかぶせて失火、冷却す
る。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上記のように、従来の
伝統的炭化技術においては、多少の改良がなされている
とはいうものの、例えばドラム缶形炭化炉や移動式炭化
炉などがあるが、収炭量の顕著な増大、労働環境の安全
性確保、作業時間の大幅短縮といった面の改善が十分で
はなかった。本発明は、このような状況下で就業せざる
を得ない作業員の労働条件改善と製品の生産性向上を目
的としてなされたものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の工業用炭化炉は、上面に開口部を有する箱
状炉壁に火力注入口を配置するとともに、煙突を立設し
てなる炭化炉本体と、該炭化炉本体の上面開口部に設け
た炉密閉用外蓋と、上面に炭材投入口を有する箱状かご
体で、前記炭化炉本体内に収容される炭材詰め込み用バ
スケットと、該バスケット内の炭材上に落し蓋状に載置
される灰化抑制用内蓋とを具備してなる構成としたもの
である。

【００１１】そして、上記炭化炉において、炭材詰め込
み用バスケットの底部上面に精錬用の精錬空気管を配管
するとともに、該精錬空気管に連通する精錬口を炭化炉
本体の炉壁に配置すると、白炭の製造も可能な炭化炉が
得られる。また、これらの炭化炉の煙突に排煙ファンを
設けることが好ましい。

【００１２】さらに、炭材の炭化が完了した炭材詰め込
み用バスケットを載置する台板と、該台板上のバスケッ
トを気密に被包する無底の放熱箱とからなり、炭化した
バスケット内の炭化物を炭化炉外で自然冷却するための
冷却装置を上記炭化炉に付設すると、連続炭化が可能に
なり、生産性は大巾に向上する。

【００１３】

【作用】以下に本発明の炭化炉による炭化方法を工程順
に説明すると、 （１）炭材詰め込み 炭材詰め込み用バスケットの炭材投入口から炭材をバス
ケット内に詰め込み、炭化炉本体の上面開口部からバス
ケットを炭化炉本体内に収容する。続いて、灰化抑制用
内蓋をバスケット内の炭材上に落し蓋状に載置した後、
炉密閉用外蓋で炭化炉本体の上面開口部を密閉する。

【００１４】（２）着火 炉壁の火力注入口から灯油バーナー等で燃焼した火力を
バスケット内の内蓋上方に注入して炭材への着火を図
る。着火したら、煙突から排出される煙の色、温度に注
意して、炭材の炭化加減の様子を確認する。

【００１５】（３）炭化 炭化中も煙の色、量、臭いなどに注意しながら、適時火
力注入口から空気を注入したり、排煙ファンを作動する
などして、じっくり炭化時間をかける。炭化中、バスケ
ット内の内蓋は、炭化により減量して行く炭材に伴って
落とし蓋状に下降し、炭材が炎上して灰化するのを防
ぐ。

【００１６】（４）窯止め 炭化が完了して煙が無くなったのを確認すると、直ちに
炭化炉全体を密閉して消火し、（６）の冷却工程に移
る。

【００１７】（５）精錬 ここで、白炭製造の場合のように精錬が必要な時は、バ
スケットの底部上面に配管した精錬空気管に炉壁の精錬
口からコンプレッサー等で空気を送り込み、精錬を行な
う。

【００１８】（６）冷却、出炭 上記（４）の窯止め後、炭化炉をそのまま放置し、炉内
の木炭を自然冷却させる。木炭が十分に冷却した後、木
炭をバスケットごと炉外に取り出し、出炭を完了する。

【００１９】（７）連続炭化 炭化作業を連続して行なう場合には、上記（４）の窯止
め後に炭化炉全体がある程度冷却したのを確認した後、
バスケットを炉外に取り出して木炭冷却装置の台板に載
置する。続いて、台板上のバスケット全体を木炭冷却装
置の放熱箱により気密に被包し、バスケット内の木炭を
自然冷却させる。木炭が十分に冷却した後放熱箱を取り
去り、バスケットから木炭を取り出す。一方、新たな炭
材を詰め込んだ別個のバスケットを予め用意しておき、
これを前記バスケットを取り出した直後の炭化炉内に収
容し、上記（１）以降の手順で炭化作業を繰り返す。

【００２０】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図１〜図７に基づ
いて説明する。本実施例は、図１及び図２に示す炭化炉
の外部に、図６に示す木炭冷却装置を付設してなるもの
である。

【００２１】炭化炉は、図１及び図２に示すように、炭
化炉本体１１、炉密閉用外蓋１２、炭材詰め込み用バス
ケット１３及び灰化抑制用内蓋１４を具備してなる。

【００２２】炭化炉本体１１は、その炉壁１５が箱状に
形成され、炉壁１５の内面に耐火煉瓦が内張りされてい
る。炉壁１５は、上面に開口部１６を有し、前面に火力
注入口１７と木炭精錬用精錬口１８とが配置されてい
る。また、炉壁１５の後面には、煙突１９が立設される
とともに、排湿管２０が接続されている。さらに、炉壁
１５の底面には、炭化中の炭材から出る樹液を排湿管２
０に排出するための樹液溝２１が勾配を付して形成され
るとともに、後述するバスケット１３を底面から若干浮
かせて支持するための桟２２がわたされている〔図３参
照〕。

【００２３】なお、煙突１９には温度測定口２３と排煙
ファン２４とが設けられ、排煙ファン２４の送風管２５
が煙突１９内で上向きに曲成されている。炉密閉用外蓋
１２は、裏面に耐火煉瓦が張設された盤状体で、炭火炉
本体１１の開口部１６上に載置される。

【００２４】炭材詰め込み用バスケット１３は、上面に
炭材投入口２６を有する箱状の金網製かご体で、その底
部上面に木炭精錬用の精錬空気管２７が配管されてお
り、炭化炉本体１１の炉壁１５の底面にわたされた桟２
２上に載置される。精錬空気管２７は、多数の空気吹出
し孔２８を有し、炭化炉本体１１の炉壁１５の前面に配
置された精錬口１８に連通する。

【００２５】灰化抑制用内蓋１４は、バスケット１３の
炭材投入口２６からバスケット１３内に嵌装される板状
体で、バスケット１３内に詰め込まれた炭材上に落とし
蓋状に載置される。なお、内蓋１４に波板を用いると、
炭材との間の熱の通路が平板の場合よりも広く形成され
るので好ましい。

【００２６】一方、冷却装置は、図６に示すように、台
板３１と放熱箱３２とを具備してなる。台板３１は、炭
材の炭化が完了したバスケット１３を載置するための盤
状体で、上面にバスケット１３を若干浮かせて支持する
ための桟３３がわたされるとともに、周縁に放熱箱３２
を気密に保持するための溝３４が形成されている。放熱
箱３２は、台板３１上のバスケット１３を気密に被包す
るための無底の箱体である。

【００２７】次に、上記本実施例の装置による木炭製造
方法を図３〜５及び図７により工程順に説明する。 （１）炭材詰め込み〔図３参照〕 バスケット１３の炭材投入口２６から炭材４１をバスケ
ット１３内に詰め込み、炉壁１５上面の開口部１６から
バスケット１３を炉壁１５底面の桟２２上に載置する。
続いて、内蓋１４を前記炭材４１上に落し蓋状に載置し
た後、外蓋１２で前記開口部１６を密閉する。前記内蓋
１４及び桟２２は、それぞれ従来の上げ木及び敷き木を
不要にしている。なお、炭材４１は、その種類や形状を
問わないが、ここでは木材とする。

【００２８】（２）着火〔図３参照〕 炉壁１５前面の火力注入口１７から灯油バーナー等で燃
焼した火力を内蓋１４の上方空間に注入して、炭材４１
への着火を図る。その際、内蓋１４は、その上方に独立
した燃焼室を形成することになり、火力注入口１７付近
の偏熱を予防して燃焼熱の均一化を高めるとともに、炉
壁１５側面との間隙から下方の炭化室内に燃焼熱を伝播
させる。着火したら、煙突１９から排出される煙の色や
温度に注意して、炭材４１の炭化加減の様子を確認する
とともに、炉壁１５底部の排湿管２０を閉じる。

【００２９】（３）炭化〔図４参照〕 炭化中も煙の色、量、臭いなどに注意しながら火力注入
口１７から空気を注入したり、煙突１９の排煙ファン２
４を作動するなどして、じっくり炭化時間をかける。そ
して、時々排湿管２０を開き、未炭化の炭材４１から蒸
発して炉壁１５底面の樹液溝２１に溜まった樹液を炉外
に排出して、底部炭材４１の濡れ、湿潤を防止する。４
２は炭化により出来た木炭である。炭化中の内蓋１４
は、その保温効果により炭化室内での熱循環を促進させ
るとともに、炭化による炭材４１の減量に伴って落し蓋
状に下降し、炭材４１が炎上して灰化するのを防止して
いる。また、排煙ファン２４は、煙突１９からの外気逆
流を防いで排煙を円滑にするとともに、炭化室内の熱循
環を促進させて、炭材４１の立ち消えを防止している。

【００３０】（４）窯止め〔図５参照〕 炭化が完了して煙突１９からの煙が無くなったのを確認
でき次第、炭化炉全体を密閉して消火し、（６）の木炭
冷却工程に移る。

【００３１】（５）精錬〔図５参照〕 ここで、白炭製造の場合のように木炭４２の精錬が必要
な時は、バスケット１３底部の精錬空気管２７に炉壁１
５前面の精錬口１８からコンプレッサー等で空気を送り
込み、該空気を空気吹出し孔２８から木炭４２中に吹き
込んで精錬を行なう。木炭４２を炉外に出す必要がない
ので、極めて高能率で且つ木炭４２はむらなく精錬され
る。

【００３２】（６）冷却、出炭〔図５参照〕 上記（４）の窯止め後、炭化炉をそのまま放置し、炉内
の木炭４２を自然冷却させる。木炭４２が十分に冷却し
たのを見計らって、木炭４２をバスケット１３ごと炉外
に取り出し、出炭を完了する。

【００３３】（７）連続炭化（図７参照） 炭化作業を連続的に行なう場合には、上記（４）の窯止
め後に炭化炉全体がある程度冷却したのを確認でき次
第、バスケット１３を炉外に取り出して台板３１の桟３
３上に載置する。続いて、台板３１の周縁の溝３４に水
４３を張り、放熱箱３２をその下縁が水４３中に浸かる
ように台板３１上に載置して、放熱箱３２でバスケット
１３を気密に被包し、バスケット１３内の木炭４２を自
然冷却させる。木炭４２が十分に冷却した後放熱箱３２
を取り去り、バスケット１３から木炭４２を取り出す。
一方、新たな炭材４１を詰め込んだ別個のバスケット１
３を予め用意しておき、これを前記バスケット１３を取
り出した直後の炭化炉内に収容して、上記（１）以降の
手順で炭化作業を連続的に繰り返す。

【００３４】なお、本実施例では、炭材４１として木材
を用いたが、必ずしも木材に限定されるものではなく、
他の実施例として、下水汚泥、有機汚泥・人畜糞汚泥等
の汚泥類やヤシガラ等の可燃物を炭材４１として用いて
もよい。汚泥類を炭材４１にする場合は、汚泥類の脱水
ケーキを棒状に成形したものを用いるのがよい。また、
バスケット１３の網目を細かくすることで、粒炭の製造
も可能になる。さらに、炭化炉本体１１の形状は、必ず
しも方形に限定されるものではなく、円筒形、楕円形等
にしてもよいことは云うまでもない。

【００３５】

【発明の効果】本発明は、上述のように構成されている
ので、以下の多くの利点を有する。 （１）バスケット内に内蓋を落とし蓋状に設けたので、
従来の上げ木は不要になっている。 （２）前記内蓋は、バスケット内で落とし蓋状に作用す
るので、炭化室内の熱循環を促進して炭材の生焼けや灰
化を防止する。そのため、木炭の生産量が飛躍的に増大
する。 （３）バスケットは、炭材の詰め込み作業を容易にする
とともに、作業員を危険な炭材詰め込みの場所的及び時
間的拘束から解放する。連続炭化の場合には、予め複数
個のバスケットに炭材を詰め込んでおくことが可能であ
る。

【００３６】（４）炉底に桟をわたすなどして前記バス
ケットを炉底から若干浮かせると、従来の敷き木が不要
になるのみならず、炭化中に未炭化の炭材から出る樹液
の炉外排出を容易にして、底部炭材の濡れ、湿潤を防止
することができる。 （５）バスケットの底部上面に精錬空気管を配管する
と、木炭を取り出すことなく、連続的に白炭の製造が可
能になる。 （６）前記精錬空気管は、従来の人手による木炭曝気方
法の精錬作業を不要にして、木炭に触れることなく精錬
することを可能にし、作業員の安全性を確保するととも
に、均質な白炭製造を可能にする。

【００３７】（７）煙突に排煙ファンを設けると、煙突
からの排煙を円滑にするとともに、炭化室内の熱循環を
促進させるので、炭材の立ち消えを防止するとともに、
均一な炭化を図ることができる。 （８）冷却装置を付設した炭化炉では、炭化炉をさほど
冷ますことなくバスケットを炉外に取り出すので、効率
的に連続炭化が可能になり、木炭等の生産性が大幅に向
上する。 （９）本発明の炭化炉は、木材の廃材のみならず、汚泥
類の炭化も可能で、これら廃棄物の炭化により出来る木
炭は燃料、土壌改良、河川浄化等に再利用できる。した
がって、これら廃棄物の焼却、埋め立て、海洋投棄等に
より発生していた従来の公害問題を解決するのに役立
ち、環境保全に寄与するばかりでなく、資源のリサイク
ルにも極めて有用である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の炭化炉の一実施例を示す斜視図であ
る。

【図２】図１の炭化炉の分解斜視図である。

【図３】本発明の炭化炉による炭化作業の工程説明図で
ある。

【図４】本発明の炭化炉による炭化作業の工程説明図で
ある。

【図５】本発明の炭化炉による炭化作業の工程説明図で
ある。

【図６】本発明の冷却装置の一実施例を示す分解斜視図
である。

【図７】本発明の冷却装置による木炭冷却作業を示す断
面図である。

【図８】従来の土窯の一例を示す断面図である。

【符号の説明】

１１ 炭化炉本体 １２ 外蓋 １３ バスケット １４ 内蓋 １５ 炉壁 １６ 開口部 １７ 火力注入口 １８ 精錬口 １９ 煙突 ２４ 排煙ファン ２６ 炭材投入口 ２７ 精錬空気管 ３１ 台板 ３２ 放熱箱 ４１ 炭材 ４２ 木炭

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 上面に開口部を有する箱状炉壁に火力注
   入口を配置するとともに、煙突を立設してなる炭化炉本
   体と、該炭化炉本体の上面開口部に設けた炉密閉用外蓋
   と、上面に炭材投入口を有する箱状かご体で、前記炭化
   炉本体内に収容される炭材詰め込み用バスケットと、該
   バスケット内の炭材上に落し蓋状に載置される灰化抑制
   用内蓋とを具備してなる工業用炭化炉。
2. 【請求項２】 炭材詰め込み用バスケットの底部上面に
   精錬用の精錬空気管を配管するとともに、該精錬空気管
   に連通する精錬口を炭化炉本体の炉壁に配置してなる請
   求項１記載の工業用炭化炉。
3. 【請求項３】 煙突に排煙ファンを設けた請求項１又は
   ２記載の工業用炭化炉。
4. 【請求項４】 炭材の炭化が完了した炭材詰め込み用バ
   スケットを載置する台板と、該台板上のバスケットを気
   密に被包する無底の放熱箱とからなり、炭化したバスケ
   ット内の炭化物を炭化炉外で自然冷却するための冷却装
   置。