(57)【要約】      （修正有）【課題】森林管理などで多量に処理された倒木や間伐材や竹を資源として畜産飼料、土壌改良、水質浄化などに有効に利用するため、それらを炭化処理し、均質な炭化物を低価格で大量に生成する設備とその設備を有効に機能させる方法を提供する。【解決手段】炭化物生成窯において、汎用作業機械を利用して大量に炭化物を生成するため、従来の炭化物生成窯に不可欠であった焚き口や窯を覆う天井を排除したプール形態状の炭焼窯に形成し、窯内の炭化原料を上部から押圧して炭化原料自体を圧密体とし、炭化生成目標箇所を外気と遮断して炭化物を生成する。【選択図】図１
2010265469.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上方側に高地レベルを設け、下方側に低地レベルを設けて形成される場所に上面を開放したプール形態状の側壁部を耐火材で施工した側壁と、該側壁の周囲に側壁の上面高さに合わせた作業フロアと、該側壁に囲まれた底部を有する炭化物生成窯において、該底部の上に適宜な排気空間をおいて複数の排気孔を有する床部材を前記低地レベルの高さに合わせて設置し、該床部材の上に火種を形成し、その上に高地レベル側から炭化原料を投入して、該炭化原料を側壁の上面高さより高い上部レベルまで積み上げて、該炭化原料の上部から作業機械のバケットを用いて該炭化原料の上面を圧縮し、該炭化原料の上面の各個体間の空隙が無くなるように圧密状態に積層して、該炭化原料の下層側にある部分から逐次上方に向かって炭化させ、該炭化に伴い発生した排気ガスを上記床部材の排気孔から該排気空間を介して外部に放出すると共に、作業フロア上から炭化原料の均一状態を管理しながら、逐次、炭化原料の炭化による上部レベルの下がり具合に応じて、漸次、炭化原料を上部レベルまで積み上げ投入して、且つ追加炭化原料の上面部を圧縮し、該炭化原料の上面の各個体間の空隙が無くなるように圧密状態に積層して、該炭化原料の下層側にある部分から逐次上方に向かって炭化させることを繰り返すことにより炭化物を炭化物生成窯内で大量生成することを特徴とする炭化物生成方法。
【請求項２】
上方側に高地レベルを設け、下方側に低地レベルを設けて形成される場所に上面を開放したプール形態状の側壁部を耐火材で施工した側壁と、該側壁の周囲に側壁の上面高さに合わせた作業フロアと、該側壁に囲まれた底部を有する炭化物生成窯において、該底部の上に適宜な排気空間をおいて複数の排気孔を有する床部材を前記低地レベルの高さに合わせて設置し、該床部材の上に火種を形成し、その上に高地レベル側から炭化原料を投入して、該炭化原料を側壁の上面高さより高い上部レベルまで積み上げて、該炭化原料の上部から作業機械のバケットを用いて該炭化原料の上面を圧縮し、該炭化原料の上面の各個体間の空隙が無くなるように圧密状態に積層して、該炭化原料の下層側にある部分から逐次上方に向かって炭化させ、該炭化に伴い発生した排気ガスを上記床部材の排気孔から該排気空間を介して外部に放出すると共に、作業フロア上から炭化原料の均一状態を管理しながら、逐次、炭化原料の炭化による上部レベルの下がり具合に応じて、漸次、炭化原料を上部レベルまで積み上げ投入して、且つ追加炭化原料の上面部を圧縮し、該炭化原料の上面の各個体間の空隙が無くなるように圧密状態に積層して、該炭化原料の下層側にある部分から逐次上方に向かって炭化させることを繰り返すことにより炭化物を炭化物生成窯内で大量生成するようにしたことを特徴とする炭化物生成窯。
【請求項３】
請求項２の炭化物生成窯において、底部と床部材の間に排気空間を設け、該床部材の上にある下層側の炭化原料が炭化作用により発生した排気ガスを、該床部材に開けられた排気孔を通して前記排気空間に集め、それらの排気ガスを纏めて外部に放出する排気装置を設けたことを特徴とする炭化物生成窯。
【請求項４】
請求項３の排気装置において、該排気装置を排気燃焼装置と煙突で構成し、排気燃焼装置は側壁の内側に床部材開口部を設けてその上に設置し、該排気燃焼装置をもって排気ガスを再燃焼させて気化率を向上させた後、該煙突を通して外部に排出すると共に、該排気燃焼装置の上部に排気量の調整装置を設けて炭化原料が炭化する速さを制御する炭化物生成窯。
【請求項５】
請求項３の側壁の外側に外気を供給する外気供給装置を設け、底部と床部材の間の排気空間に接続し、該外気供給装置に供給量の調整装置を設けて、該排気空間への外気供給量を変更することによって、炭化原料から発生する排気ガスの前記床部材を通過する量が抑制制御されることを特徴とする炭化物生成窯。
【請求項６】
請求項２の低地レベル側に位置する側壁の一部を作業車が通過可能な幅に切り欠き開放、若しくは閉塞可能な状態に構成し、側壁の一部を切り欠き開放した状態において切欠き下面の高さを低地レベルに合わせて床部材の上部分に作業車を乗り入れる構造とした炭化物生成窯。
【請求項７】
請求項４の排気燃焼装置において、該排気燃焼装置に外部から供給する粉炭燃焼装置の熱源を加えて、排気ガスの再燃を促し、ダイオキシンや臭気、水蒸気の発生を抑制する構造とした炭化物生成窯。
【請求項８】
請求項５の外気供給装置において、該外気供給装置の吸込部に排気吸引供給装置を設けて、炭化原料から発生する排気ガスを該排気空間に誘引し、該外気供給装置を介して、炭化物生成窯の外部に供給する構造としたことを特徴とする炭化物生成窯。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、産業用として広く利用する為に一連の作業を繰り返すことを含めた一度の作業工程で多量の炭焼き用の原材料を炭化処理することを可能にした炭化物生成窯及び炭化物生成方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
木炭や竹炭はその多孔質構造を有する材料として、燃料用だけでなく床下の吸湿材、水質の改良材、害虫駆除剤等多くの用途に活用されている。そのために、木炭は備長炭に象徴されるように極めて上質の木炭が求められる傾向にあり、上質の木炭を生産する為の炭焼が各種の方法で行われている。
【０００３】
これらの各種方法の炭焼きとして、例えば下記のものが例示される。
【特許文献１】特開２０００−３１９６７５号公報「木炭焼成釜」
【特許文献２】特開２０００−０４４９６３号公報「炭焼き釜」
【特許文献３】特開２００４−２３８４６０号公報「炭焼き窯」
【特許文献４】特開２００４−３０７７０２号公報「炭化装置及び炭化方法」
【０００４】
上述の特許文献１及び特許文献２に記載のものでは、焼成釜を移動可能としたため大きな処理能力を持たせることが出来ず、大量の倒木や間伐材の処理をするには不向きであることが考えられる。そのために、これらの解決手段の一例として特許文献３及び特許文献４に記載されるもののように大きな処理能力をもたせる目的で大きな窯本体を構築することが提案されている。しかしこれらの窯本体は炭化の方法が密閉構造であるため焚き口や天井を必要とし、その開閉などの操作機構に構造物が設けられ、フォークリフトやショベルローダなどの一般的な作業機械を容易に利用することが出来ないものであった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年、水害の防止や温暖化防止のために森林の管理が重要視されている。森林管理では大量の倒木や間伐材の処理、また竹による侵食を防ぐ為の竹の伐採処理が発生している。
【０００６】
従来、製材所などで排出されていた樹皮などの残渣物からなるバークなどは堆肥発酵時の水分調整剤などとして使用されていた。それに加え森林管理で処理された倒木や間伐材や竹を資源として有効に利用するためには、堆肥化や高級炭の製造では賄えなくなり、大量に炭化物を生成する方策と共にその生成された炭化物を畜産飼料や土壌改良、水質浄化、海産飼料などあらゆる産業に利用を拡大する必要が生じている。しかし、産業用として広く利用する為には、均質な炭化物を低価格で大量に供給できなければならないという課題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は上述した産業用として広く利用する為の均質な炭化物を低コストで大量に生成する設備とその設備を有効に機能させる生成方法を提供する。
すなわち、炭の生成過程で従来は均質な炭化物を得るためには必要なものとされていた窯を密閉にするための構造物である焚き口や天井を排除し、あたかも水泳競技で使用されるプール状の形態をなして、炭化原料の投入や生成した製品の搬出が汎用機械を使用して行うことができる窯として、窯の上方を開放し決められた作業手順で炭化原料の着火から消火までを行うことで、均質な炭化物を生成する方法を解決手段とするものである。
【０００８】
本発明の炭化物生成方法は、第一に上方側に高地レベルを設け、下方側に低地レベルを設けて形成される場所に上面を開放したプール形態状の側壁部を耐火材で施工した側壁と、該側壁の周囲に側壁の上面高さに合わせた作業フロアと、該側壁に囲まれた底部を有する炭化物生成窯において、該底部の上に適宜な排気空間をおいて複数の排気孔を有する床部材を前記低地レベルの高さに合わせて設置し、該床部材の上に火種を形成し、その上に高地レベル側から炭化原料を投入して、該炭化原料を側壁の上面高さより高い上部レベルまで積み上げて、該炭化原料の上部から作業機械のバケットを用いて該炭化原料の上面を圧縮し、該炭化原料の上面の各個体間の空隙が無くなるように圧密状態に積層して、該炭化原料の下層側にある部分から逐次上方に向かって炭化させ、該炭化に伴い発生した排気ガスを上記床部材の排気孔から該排気空間を介して外部に放出すると共に、作業フロア上から炭化原料の均一状態を管理しながら、逐次、炭化原料の炭化による上部レベルの下がり具合に応じて、漸次、炭化原料を上部レベルまで積み上げ投入して、且つ追加炭化原料の上面部を圧縮し、該炭化原料の上面の各個体間の空隙が無くなるように圧密状態に積層して、該炭化原料の下層側にある部分から逐次上方に向かって炭化させることを繰り返すことにより炭化物を炭化物生成窯内で大量生成するものである。
【０００９】
第二に、本発明の炭化物生成窯は、上方側に高地レベルを設け、下方側に低地レベルを設けて形成される場所に上面を開放したプール形態状の側壁部を耐火材で施工した側壁と、該側壁の周囲に側壁の上面高さに合わせた作業フロアと、該側壁に囲まれた底部を有する炭化物生成窯において、該底部の上に適宜な排気空間をおいて複数の排気孔を有する床部材を前記低地レベルの高さに合わせて設置し、該床部材の上に火種を形成し、その上に高地レベル側から炭化原料を投入して、該炭化原料を側壁の上面高さより高い上部レベルまで積み上げて、該炭化原料の上部から作業機械のバケットを用いて該炭化原料の上面を圧縮し、該炭化原料の上面の各個体間の空隙が無くなるように圧密状態に積層して、該炭化原料の下層側にある部分から逐次上方に向かって炭化させ、該炭化に伴い発生した排気ガスを上記床部材の排気孔から該排気空間を介して外部に放出すると共に、作業フロア上から炭化原料の均一状態を管理しながら、逐次、炭化原料の炭化による上部レベルの下がり具合に応じて、漸次、炭化原料を上部レベルまで積み上げ投入して、且つ追加炭化原料の上面部を圧縮し、該炭化原料の上面の各個体間の空隙が無くなるように圧密状態に積層して、該炭化原料の下層側にある部分から逐次上方に向かって炭化させることを繰り返すことにより炭化物を炭化物生成窯内で大量生成するようにしたことを特徴とするものである。
【００１０】
第三に、本発明の炭化物生成窯は、底部と床部材の間に排気空間を設け、該床部材の上にある下層側の炭化原料が炭化作用により発生した排気ガスを、該床部材 に開けられた排気孔を通して前記排気空間に集め、それら排気ガスを纏めて外部に放出する排気装置を設けたものである。
【００１１】
第四に、該排気装置を排気燃焼装置と煙突で構成し、排気燃焼装置は側壁の内側に床部材開口部を設けてその上に設置し、該排気燃焼装置をもって排気ガスを再燃焼させて気化率を向上させた後、該煙突を通して外部に排出すると共に、該排気燃焼装置の上部に排気量の調整装置を設けて炭化原料が炭化する速さを制御するものである。
【００１２】
第五に、炭化物生成窯の側壁の外側に外気を供給する外気供給装置を設け、底部と床部
材の間の排気空間に接続し、該外気供給装置に供給量の調整装置を設けて、該排気空間
への外気供給量を変更することによって、炭化原料から発生する排気ガスの前記床部材を
通過する量が抑制制御されるものである。
【００１３】
第六に、低地レベル側に位置する側壁の一部を作業車が通過可能な幅に切り欠き開放、若しくは閉塞可能な状態に構成し、側壁の一部を切り欠き開放した状態において切欠き下面の高さを低地レベルに合わせて床部材の上部分に作業車を乗り入れる構造とした。
【００１４】
第七に、排気燃焼装置は、該排気燃焼装置に外部から供給する粉炭燃焼装置の熱源を加えて、排気ガスの再燃を促し、ダイオキシンや臭気、水蒸気の発生を抑制する構造としたものである。
【００１５】
第八に、外気供給装置は、該外氣供給装置の吸込部に排気吸引供給装置を設けて、炭化原料から発生する排気ガスを該排気空間に誘引し、該外気供給装置を介して、炭化物生成窯の外部に供給する構造としたものである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明が類似する先行技術の一例として、木炭が専ら燃料用として使用されていた過去の時代には、火種の上に炭化原料を積んで焼く所謂野焼きの方法が用いられていたが、本発明のような炭化原料の上面を上部から強固に押圧して炭化原料間の隙間を出来るだけ密にして外気を遮断する手段が講じられておらず安定した高品質の炭化物が得られなかった。また炭化窯の構造も貧弱なもので作業機械を利用するなどの発想に至らず、手作業によるものであり、一度に多量の生産を行なうには限界があった。
本発明では、上方側に高地レベルを設け、下方側に低地レベルを設けて形成される場所に上面を開放したプール形態状の側壁部を耐火材で施工した側壁と、該側壁の周囲に側壁の上面高さに合わせた作業フロアと、該側壁に囲まれた底部を有する炭化物生成窯の形態を特徴とし、作業初期での床部材上面への炭化原料の敷き詰め作業や点火作業では適宜に手作業が生じるが、それ以外の作業は全て汎用作業機械を使用して炭化原料の投入や製品の搬出を行うことができるように発明されている。
そして、本発明では、作業フロア上から炭化原料の均平状態、圧密状態や炭化状態を管理しながら、逐次、炭化原料の炭化による容積減少に応じて、漸次、炭化原料を上部レベルまで追加充填して、且つ追加炭化原料の上面部を圧縮し、該炭化原料の上面の各個体間の空隙が無くなるように圧密状態に積層して、該炭化原料の下層側にある部分から逐次上方に向かって炭化させることを繰り返すことにより炭化物を炭化物生成窯内で大量生成することができるものである。
【００１７】
従来の炭焼窯へ木材や竹を搬入搬出する方法は、一部作業機械を利用してもその殆どを人力で行ってきた。そのため炭焼作業は、熟練した炭焼知識の継承と過酷な労働条件を伴う作業として位置付けられ若年者から敬遠されている。本発明による炭化作業は、その作業に汎用作業機械を利用して行なうことを可能にした点に特徴を有するものであり、他の一般の作業現場と変わらぬ労働条件となり、しかも従来に比較して安価な炭焼生成方法であり、炭焼ノウハウを身につけて新たな事業として位置づけられる可能性があり、若年者の就業の機会が生まれ雇用の拡大に繋がることにも寄与できるものである。
【００１８】
本発明では、煙突から排出する排気ガスの色や臭いを消去する再燃方法に、本炭化物生成窯で製造した粉炭を燃料として使用することが可能であり、他の炭化設備に見られるような重油等化石燃料を補填する必要がない。
【００１９】
排気燃焼装置に排気量を調整する装置を設ける事で窯内の炭化原料の炭化時間をコントロールすることが出来る。例えば一回の炭化作業期間内に数回行なわれる炭化原料の追加投入作業がタイミング的に真夜中になる場合など、排気燃焼装置にある排気量の調整装置を操作して排気量を絞ることによって炭化速度を遅らせ、投入作業を翌日の午前中に調整するなど、時間外就労を極力少なくし平常勤務が出来るように調整することができる。
【００２０】
炭化原料が炭化するときに発生する排気ガスは、多量の水蒸気を含んだ炭化原料の燻煙ガスで、竹や木材の燻煙処理に適したものである。そこで燻煙吸引供給装 置を排気燃焼装置の排気量の調整装置の下部に設け、炭化作業中の排気ガスを吸引し、外部に設けられた燻煙設備等に供給するなど新たな燻煙事業を創出する可能性がある。なお、同一作業場に複数基の炭化物生成窯を設け燻煙供給管を連結し、それぞれの炭化物生成窯の炭化作業を順次行なうように調整することで、燻煙ガスを連続的に外部の装置に供給することが可能となる。
【００２１】
炭化作業が終了して炭化物として生成窯から取り出すまでに１〜２日間の日数を要する。その間生成窯にある炭化物は４０〜６０℃の温度を保ち、排気空間には常に温暖な排気が充満している。外気供給装置に排気吸引供給装置を設置することにより、炭化作業完了後の温暖な排気を外部に取り出すことが可能となり、その温暖な排気を温浴施設などの健康施設へ供給するなど新たな事業を創出することが可能である。この場合も前項と同様に同一作業場に複数基の炭化物生成窯を設け排気供給管を連結して、それぞれの生成窯の炭化作業を順次行なうことで、温暖な排気を連続的に供給することが可能である。
【００２２】
本発明の炭化原料の投入方法は、従来のように密閉された窯内に炭化原料を整然と並べるのではなく、上面がプール形態状に開放された窯の床部材の上に炭化原料をばら撒くに等しい方法であるから、炭化原料を窯の上から散布してばら撒く方法が採用できて効率的な作業が推進され、作業機械のバケットを用いて炭化原料の上面を圧縮し、炭化原料の各個体間の空隙がなくなるように圧蜜状態に積層する、それが故に炭化原料の大きさや形状に拘らず炭化物を省力化して効率的に生成することが出来る。例えば多量に生じたバーク屑や植栽の剪定屑、雑草なども、他の炭化原料と共に投入することによって粉炭として回収することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
本発明による窯は、構築が簡単に出来るため、生成能力によって決まる底部の面積と、それに必要な炭化原料ストックヤードを設ける面積があれば、出来る限り炭化原料の発生源近くで交通の便が良い山間部に設けることが得策である。
【００２４】
本発明により生成される木炭や竹炭が、水質浄化や土壌改良、畜産飼料、海産飼料、化石燃料の代替燃料など産業用として大量に必要な場合、出来上がった製品の供給先を予め設定しておき、その必要量によって複数の窯の設置をするなど、連続した資源循環が成り立つように計画される地域での操業が最良である。
【実施例】
【００２５】
本発明で実施した炭化物生成窯の一例について図面を使用して説明する。
図１は 炭化物生成窯の側断面図で、平地面が上方側の高地レベルＡと下方側の低地レベルＢの２段の土地の段差を利用して設置した例である。なお、本例は生成窯本体１の上面を高地レベルＡに、また窯の床部材３を低地レベルＢのレベルに設定した一実施例であるが、段差のある場所に設置することに限定するものではない。側壁２は鉄筋入りコンクリート製で、その周囲に側壁２の上面高さに合わせて土盛りして作業フロア１０を設けた。底部は排気空間７に相当する面積を低地レベルＢから堀下げ突き固めて整地し底面６を作り、その上に支持台５を敷きならべ、該支持台５の上に鉄板製の床部材３を設置し、その床部材３のレベルを低地レベルＢと合わせて作業車の乗り入れができるプラットフォーム形状の構造とした。なお、側壁２はコンクリートブロックで置き換えることも可能であり、また床部材３は、作業車両の乗り入れ荷重に耐えると共に、炭化原料による外気との遮断層を形成するために作業機械などで炭化原料の上面を上部から強固に押圧する圧力に耐えるもので、且つ該床部材３に設けた排気孔４を通して炭化によって発生した排気ガスを下部に均一に導くことができる排気空間７が確保できれば、該床部材３は鉄板製でなくても良く、支える構造は本実施例のような支持台５を多数敷き詰める構造でなくても良い
。
また生成窯本体１の上部には、降雨しても生成作業を続行できるように、作業車両などが自由に通過できる覆い空間を有する構造で、生成窯本体１を雨から保護するために十分な大きさの屋根１８を設置した。しかし他の実施例に拠れば、屋根１８を設置しなくても普通の降雨によって炭化作用が停止したことはなく、本発明に屋根の設置が義務付けられるものではない。なお、上部レベルＣは炭化生成窯１に炭化原料を投入した時の表面レベルを仮想線で表したものである。
【００２６】
図２は炭化物生成窯１を上部から見た平面図で、床部材３に設けた排気孔４と支持台５、側壁２、２ａ、２ｂ、側壁２ｂの切り欠き部分である蓋壁２ｃ、２ｄ、２ｅ、作業フロア１０、及び排気装置を構成する排気燃焼装置１１の配置の一例を示す。
生成作業は、高地レベルＡ側から炭化原料をダンプトラック等の運搬車輌で投入し、生成された製品はショベルカーなどの作業車輌を利用して低地レベルＢに排出することとして、排気装置を構成する排気燃焼装置１１は高地レベルＡ側の側壁２ａの角の位置に設置し、低地レベルＢ側の側壁２ｂはショベルカーが自由に通過できる幅だけ切欠き、その切欠き部分は蓋壁２ｃ、２ｄ、２ｅを設置し、切欠き下面の高さを低地レベルＢに合わせた。
【００２７】
図３は 外気供給装置８と側壁２、床部材３の排気孔４と排気空間７の関係を示すもので、全面に亘って複数の排気孔４を設けた床部材３は支持台５によって底面６から浮かせ排気空間７を設けた。外気供給装置８は側壁２の外側の作業フロア１０に埋め込み、側壁２を貫通して排気空間７に接続し、外気供給装置８の吸込部２４ に外気供給量の調整装置として開閉自在の蓋９を取り付けた。
尚、本実施例では外気供給装置８を窯の側壁２の外側に設置したが、作業の邪魔にならない場合は側壁２の内側に設置して排気空間７と接続しても構わない、また本実施例では外気供給装置８の上部に開閉自在の蓋９を設けたが、微量調整装置を設けて外気の供給量を微量調整する他の方法を採用しても良い。
【００２８】
図４は排気装置の設置図で、排気ガスの流れを矢印で示す。
排気装置は排気燃焼装置１１と煙突１５で構成され、排気燃焼装置１１は床部材３の図２に示す位置に床部材開口部３ａを設けてその上に設置し、側壁２ａとの隙間には耐火物１９を充填した。
床部材３の上に投入された炭化原料は、下層側にある既に炭化が進んだ既炭化原料２０とそれを覆い上層側にある未炭化原料２１とに分かれ、その境界部分の炭化が進行して排気ガスを発生する。その排気ガスは矢印で示すように床部材３に開けられた複数の排気孔４を介して排気空間７に集まり、床部材３の床部材開口部３ａを通って排気燃焼装置１１に至る。そして排気燃焼装置１１において排気ガスは再燃焼して、煙突１５を通して外部に排出される。なお本排気装置の配置は、本実施例で排気装置の個数や設置場所を限定するものではなく、例えば排気装置が１個の場合は想像線で示す排気装置の仮想場所１１ａに在っても良く、また増加設置しても一向に構わない。
【００２９】
排気燃焼装置１１の上部に排気量の調整装置として排気調整板１３を取付け、排気燃焼装置１１の上端はフランジ１４を介して煙突１５に接続した。煙突上端には図１で示すように少し傾斜した陣笠１６を取付け、その傘の淵の最下部にホース１７を接続して、酢液の回収を行う構造とした。
なお煙突から出る排気の加熱が必要な場合は、排気燃焼装置１１に粉炭燃焼装置１２を接続して粉炭燃焼装置１２の燃焼ガスを排気燃焼装置１１内に供給し、排気ガスを所定の温度に加熱して排気中のダイオキシンや臭気の発生を阻止し、水蒸気を透明な加熱蒸気に変化させる。
本図４では、粉炭燃焼装置１２を排気燃焼装置１１の外部に設けているが、排気燃焼装置１１と粉炭燃焼装置１２を一体型とした構造のものでもよい。また、化石燃料の使用が有利である場合は、粉炭燃焼装置に固守することなく灯油などの油燃焼装置で代替しても良い。
【００３０】
図５は、 低地レベルＢ側側壁２ｂの切欠き部分について示した図で、側壁２ｂの切り欠き部分に蓋壁２ｃ、蓋壁２ｄ、蓋壁２ｅを設置したものである。蓋壁２ｃ、２ｄ、 ２ｅはそれぞれショベルカーなどで簡単に吊上げて取付け取外しができる構造とし、これにより側壁２ｂの一部を開放した状態において床部材３の上部に作業車両を乗り入れ炭化物の排出などを行なうことができるものとした。
【００３１】
図６は、排気燃焼装置１１と排気量の調整装置１３の間に燻煙吸引供給装置２５を設置した図である。炭化原料が炭化するときに発生する排気ガスは、多量の水蒸気を含んだ炭化原料の燻煙で、竹や木材の燻煙処理に適したものである。そこで燻煙吸引供給装置２５を排気量の調整装置１３の下部に設け、該調整装置１３の通気量と燻煙吸引供給装置２５の吸引量を調整し、炭化作業中の排気ガスを過度に吸引し炭化原料が燃焼状態にならないように制御しながら、外部に設けられた燻煙設備等に供給する。なお、必要に応じて排気燃焼装置１１内に温度低下と加湿を目的として水を噴霧する装置を追加することも可能である。また、本発明の炭化物生成窯は炭化作業を連続的に行なう設備ではないため、単数の炭化物生成窯では燻煙を常時供給することは出来ないが、同一場所に複数基の生成窯本体１が設置されている場合は、それぞれの燻煙供給管２６を一つの供給管に纏めて、それぞれの炭化作業を順次連続的に行なうように計画すれば、外部に設けられた燻煙設備等へ燻煙を連続的に供給することが可能である。
【００３２】
図７は、外気供給装置８の吸込部２４に排気吸引供給装置２２を設置した図である。
一連の炭化作業が終了すると燃焼を阻止するために生成窯本体１の全面に上部から散水を行ない、その後生成窯本体１の内部の炭化物の温度が常温まで降下するまでには１昼夜以上を必要とする。
排気吸引供給装置２２は、その間の温暖排気を外部に取り出すもので、温浴設備等の健康施設へ温暖排気を供給し利用することが出来る。また、前項と同様に同一場所に複数基の生成窯本体１が設置されている場合は、それぞれの排気供給管２３を一つの供給管に纏めて、それぞれの炭化作業を必要に応じて順次連続的に行なうように計画すれば、温浴設備等に排気ガスを連続的に供給することが出来る。
【００３３】
次に、上述の炭化物生成窯を使用して炭の製造を行う方法の一例を説明する。
バックホーを使用して低地レベルＢ側から床部材３の上に、薄く均一に炭化原料を敷き詰める。炭化原料が大きく不均一になったときはレーキなどを使用して人力で均一にする。そこで、床部材３の排気孔４から排気空間７に排出される排気ガスの量が最大になるように、排気燃焼装置１１の排気調整板１３を全開の位置にセットし、外気供給装置８の蓋９を閉じる。その後、作業員が床部材３の上に乗って奥の方から順次たいまつ等の着火手段を使って敷き詰められた炭化原料に着火する。
【００３４】
床部材３上にある炭化原料の全面に火が広がり、炭化原料が赤くオキ状になったとき、その上にバックホーで薄く均一に炭化原料を新たにばら撒く、この時も大きく不均一になった場合は作業員が作業フロア１０からレーキ等を利用して均一にする。追加した炭化原料に火が完全に燃え移ったことが確認できた時点で、高地レベルＡに待機していたダンプトラック等から徐々に炭化原料を生成窯本体１に投入し、バックホーで静かに低地レベルＢ側に引き寄せ、炭化原料を上部レベルＣ迄積み上げる。次にその炭化原料の上面をバックホーのバケットなどを利用して適宜な方法で均一に押圧し、積み上げた炭化原料の各々の固体同士が圧密して気密状態となり、外気の導入障害となる遮断層を形成し炭化生成目標箇所を外気と遮断するようにする。
【００３５】
上記の炭化生成目標箇所の炭化作用が続くと未炭化原料２１の下部が炭化して既炭化原料２０に変わり、徐々に未炭化原料２１の上面２１ａは炭化原料の上部レベルＣが押圧された高さから下がり始める。その下がり具合により、炭化原料の固体同士の圧密が緩み外気の導入障害となる遮断層の性能が悪くなる場合が生じる。そこで適時に排気調整板１３を閉鎖して、その外気を遮断する性能を確認する。排気調整板１３が閉じられると排気ガスは行き場を失い、未炭化原料２１の固体同士の圧着が緩んでいる箇所を通過して上面２１ａから噴出する。そのような状況が見つかったときは噴出する箇所を適宜に押圧して気密性の保全を図る。また上面２１ａの下がり具合の速さは、排気調整板１３と外気供給装置８の蓋９を操作して、床部材３の排気孔４から排気空間７に排出される排気ガスの量を変えることで制御する。炭化原料の投入時期が夜中になるときなど、外気供給装置８の蓋９を閉鎖し、排気調整版１３を閉める側に調整して次の日に次回投入を延長することが出来る。次回投入時期の目安は、炭化原料２１の上面２１ａが赤熱する直前である。尚、本実施例では外気供給装置８に開閉用の蓋９を設けて操作しているが、蓋９の換わりに微量調整装置を設けて操作し、排気燃焼装置１１内での燃焼度合いの調整をすることも可能である。
【００３６】
前日と同様にダンプトラックで炭化原料を投入しバックホーで敷き均し押圧して、定期的に外気を遮断する性能をチェックして良好な炭化が継続するように保全をはかる。同様の作業を所定の炭化原料が全て投入されるまで行う。
このように、作業フロア上から炭化原料の均一状態を管理しながら、逐次、炭化原料の炭化による上部レベルの下がり具合に応じて、漸次、炭化原料を上部レベルまで積み上げ投入して、且つ追加炭化原料の上面部を圧縮し、該炭化原料の上面の各個体間の空隙が無くなるように圧密状態に積層して、該炭化原料の下層側にある部分から逐次上方に向かって炭化させることを繰り返すことによる一連の作業工程、即ち一連の作業を繰り返すことを含めた一度の作業工程で炭化物を炭化物生成窯内で大量生成することができる。
【００３７】
最後の仕上げでは、未炭化原料２１の上面２１ａが完全に赤熱するまで待つ。不均一になった場合は作業フロア９からレーキ等で均し、未炭化原料の残りが無い状態にして上面２１ａが赤熱状態から白色に変わり始めた時点に、給水ポンプなどを利用して散水し上面２１ａの温度降下を図る。散水時には、排気調整板１３を全開にして内部の温度降下を促進する。表面が完全に黒色化した後排気調整板１３を全閉にし、外気供給装置８の蓋９も閉じたままとする。
【００３８】
生成窯本体１の中の炭化原料の全てが、既炭化原料２０に変わり、その表面温度が低下していることを再確認して、低地レベルＢ側の側壁２ｂの外からバックホーのバケットなどを利用して、炭化した炭化原料の上面２１ａを全面押圧して踏み固め、再度外気の導入障害となる遮断層を形成する。その後一晩以上放置して、低地レベルＢ側からショベルカーで蓋壁２ｃ、蓋壁２ｄ、蓋壁２ｅの順で取り除き、生成窯本体１内にショベルカーを乗り入れて製品の搬出を行う。尚、蓋壁を元に戻すときは、取外した逆の順序で据え付ける。また、蓋壁の代わりに鉄板製の引戸を設ける例もある。
【００３９】
製品の搬出時、床部材３の上に薄く製品を残しておくと、次回操業時の着火材となり迅速な始業を行うことが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】炭化物生成窯の側断面を示した図である。
【図２】生成窯本体の平面を示した図である。
【図３】外気供給装置の構造を示した図である。
【図４】排気装置の設置状況を示した図である。
【図５】蓋壁の構造を示した図である。
【図６】燻煙吸引供給装置の設置を示した図である。
【図７】排気吸引供給装置の設置を示した図である。
【符号の説明】
【００４１】
１  生成窯本体
２  側壁
２ａ  高地レベルＡ側側壁
２ｂ  低地レベルＢ側側壁
２ｃ  蓋壁
２ｄ  蓋壁
２ｅ  蓋壁
３  床部材
３ａ  床部材開口部
４  排気孔
５  支持台
６  底面
７  排気空間
８  外気供給装置
９  蓋
１０  作業フロア
１１  排気燃焼装置
１１ａ  排気装置の仮想場所
１２  粉炭燃焼装置
１３  排気調整板
１４  フランジ
１５  煙突
１６  陣笠
１７  ホース
１８  屋根
１９  耐火物
２０  既炭化原料
２１  未炭化原料
２１ａ  上面
２２  排気吸引供給装置
２３  排気供給管
２４  吸込部
２５  燻煙吸引供給装置
２６  燻煙供給管
【図１】
2010265469.tif 000003
【図２】
2010265469.tif 000004
【図３】
2010265469.tif 000005
【図４】
2010265469.tif 000006
【図５】
2010265469.tif 000007
【図６】
2010265469.tif 000008
【図７】
2010265469.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成22年8月19日(2010.8.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
平地面が上方側の高地レベルと下方側の低地レベルの二段の土地に、上面を開放したプール形状の側壁部を耐火材で施工した四辺からなる側壁と、該側壁に囲まれた底部とを有する炭化物生成窯本体を形成するにあたり、前記側壁は高地レベルと同一高さで、そのうちの一辺は高地レベルに続いていて該高地レベル側から作業機械により炭化原料を投入できるようにし、残りの三辺は低地レベルに設けられるものであり、前記低地レベルに設けられる三辺の側壁の外側には、作業フロアを高地レベルと同高さに土盛りして設けて該三辺の作業フロアから作業ができるようにし、前記底部は、低地レベルを掘り下げ突き固めて整地したものであり、該底部に支持台を敷き並べ、該支持台の上に、複数の排気孔が形成された鉄板製の床部材を低地レベルのレベルに合わせて設置し、前記底部と床部材とのあいだに形成される空間を排気空間とし、前記低地レベルに設けた側壁および作業フロアのうち、高地レベルに対向する側の側壁および作業フロアの中央部を、作業車両が自由に通過できる幅で、下面は低地レベルと同高さになるように切り欠き、前記側壁で囲まれた底部の上部に設けられた床部材の開口部の上であって高地レベル側の側壁の内側位置に排気燃焼装置を設置し、該排気燃焼装置の上部には排気量を調整する排気調整板を取り付け、該排気燃焼装置の上端にはフランジを介して煙突と接続し、該煙突の上端には陣笠を傾斜させて取り付け、該陣笠の最下縁部にホースを接続するものとし、高地レベル側から作業車輌によって炭化原料を投入して、該炭化原料を側壁の上面高さより高い上部レベル高さまで積み上げて、該炭化原料の上部から作業機械のバケットを用いて該炭化原料の上面を圧縮し、該炭化原料の各個体間の空隙が無くなるように圧密状態に積層して外気の導入障害となる遮断層を形成し、炭化生成目標箇所を外気と遮断するように構成して、該炭化原料の下層側にある部分から逐次上方に向かって炭化させ、作業フロア上から炭化原料の均一状態を管理しながら逐次、炭化原料の炭化による炭化原料の上面の下がり具合に応じて、漸次、炭化原料を前記上部レベルまで積み上げ投入して、且つ追加炭化原料の上面部を圧縮し、該炭化原料の上面の各個体間の空隙が無くなるように圧密状態に積層して外気の導入障害となる遮断層を形成し、炭化生成目標箇所を外気と遮断するように構成して、該炭化原料の下層側にある部分から逐次上方に向かって炭化させることを繰り返すことにより炭化物を大量生成するようにしたことを特徴とする炭化物生成窯。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、産業用として広く利用する為に一連の作業を繰り返すことを含めた一度の作業工程で多量の炭焼き用の原材料を炭化処理することを可能にした炭化物生成窯に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
木炭や竹炭はその多孔質構造を有する材料として、燃料用だけでなく床下の吸湿材、水質の改良材、害虫駆除剤等多くの用途に活用されている。そのために、木炭は備長炭に象徴されるように極めて上質の木炭が求められる傾向にあり、上質の木炭を生産する為の炭焼が各種の方法で行われている。
【０００３】
これらの各種方法の炭焼きとして、例えば下記のものが例示される。
【特許文献１】特開２０００−３１９６７５号公報「木炭焼成釜」
【特許文献２】特開２０００−０４４９６３号公報「炭焼き釜」
【特許文献３】特開２００４−２３８４６０号公報「炭焼き窯」
【特許文献４】特開２００４−３０７７０２号公報「炭化装置及び炭化方法」
【０００４】
上述の特許文献１及び特許文献２に記載のものでは、焼成釜を移動可能としたため大きな処理能力を持たせることが出来ず、大量の倒木や間伐材の処理をするには不向きであることが考えられる。そのために、これらの解決手段の一例として特許文献３及び特許文献４に記載されるもののように大きな処理能力をもたせる目的で大きな窯本体を構築することが提案されている。しかしこれらの窯本体は炭化の方法が密閉構造であるため焚き口や天井を必要とし、その開閉などの操作機構に構造物が設けられ、フォークリフトやショベルローダなどの一般的な作業機械を容易に利用することが出来ないものであった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年、水害の防止や温暖化防止のために森林の管理が重要視されている。森林管理では大量の倒木や間伐材の処理、また竹による侵食を防ぐ為の竹の伐採処理が発生している。
【０００６】
従来、製材所などで排出されていた樹皮などの残渣物からなるバークなどは堆肥発酵時の水分調整剤などとして使用されていた。それに加え森林管理で処理された倒木や間伐材や竹を資源として有効に利用するためには、堆肥化や高級炭の製造では賄えなくなり、大量に炭化物を生成する方策と共にその生成された炭化物を畜産飼料や土壌改良、水質浄化、海産飼料などあらゆる産業に利用を拡大する必要が生じている。しかし、産業用として広く利用する為には、均質な炭化物を低価格で大量に供給できなければならないという課題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は上述した産業用として広く利用する為の均質な炭化物を低コストで大量に生成する設備とその設備を有効に機能させる炭化物生成窯を提供する。
すなわち、炭の生成過程で従来は均質な炭化物を得るためには必要なものとされていた窯を密閉にするための構造物である焚き口や天井を排除し、あたかも水泳競技で使用されるプール状の形態をなして、炭化原料の投入や生成した製品の搬出が汎用機械を使用して行うことができる窯として、窯の上方を開放し決められた作業手順で炭化原料の着火から消火までを行うことで、均質な炭化物を生成することを解決手段とするものである。
【０００８】
本発明の炭化物生成窯は、第一に平地面が上方側の高地レベルと下方側の低地レベルの二段の土地に、上面を開放したプール形状の側壁部を耐火材で施工した四辺からなる側壁と、該側壁に囲まれた底部とを有する炭化物生成窯本体を形成するにあたり、前記側壁は高地レベルと同一高さで、そのうちの一辺は高地レベルに続いていて該高地レベル側から作業機械により炭化原料を投入できるようにし、残りの三辺は低地レベルに設けられるものであり、前記低地レベルに設けられる三辺の側壁の外側には、作業フロアを高地レベルと同高さに土盛りして設けて該三辺の作業フロアから作業ができるようにし、前記底部は、低地レベルを掘り下げ突き固めて整地したものであり、該底部に支持台を敷き並べ、該支持台の上に、複数の排気孔が形成された鉄板製の床部材を低地レベルのレベルに合わせて設置し、前記底部と床部材とのあいだに形成される空間を排気空間とし、前記低地レベルに設けた側壁および作業フロアのうち、高地レベルに対向する側の側壁および作業フロアの中央部を、作業車両が自由に通過できる幅で、下面は低地レベルと同高さになるように切り欠き、前記側壁で囲まれた底部の上部に設けられた床部材の開口部の上であって高地レベル側の側壁の内側位置に排気燃焼装置を設置し、該排気燃焼装置の上部には排気量を調整する排気調整板を取り付け、該排気燃焼装置の上端にはフランジを介して煙突と接続し、該煙突の上端には陣笠を傾斜させて取り付け、該陣笠の最下縁部にホースを接続するものとし、高地レベル側から作業車輌によって炭化原料を投入して、該炭化原料を側壁の上面高さより高い上部レベル高さまで積み上げて、該炭化原料の上部から作業機械のバケットを用いて該炭化原料の上面を圧縮し、該炭化原料の各個体間の空隙が無くなるように圧密状態に積層して外気の導入障害となる遮断層を形成し、炭化生成目標箇所を外気と遮断するように構成して、該炭化原料の下層側にある部分から逐次上方に向かって炭化させ、作業フロア上から炭化原料の均一状態を管理しながら逐次、炭化原料の炭化による炭化原料の上面の下がり具合に応じて、漸次、炭化原料を前記上部レベルまで積み上げ投入して、且つ追加炭化原料の上面部を圧縮し、該炭化原料の上面の各個体間の空隙が無くなるように圧密状態に積層して外気の導入障害となる遮断層を形成し、炭化生成目標箇所を外気と遮断するように構成して、該炭化原料の下層側にある部分から逐次上方に向かって炭化させることを繰り返すことにより炭化物を大量生成するようにしたことを特徴とする炭化物生成窯である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明が類似する先行技術の一例として、木炭が専ら燃料用として使用されていた過去の時代には、火種の上に炭化原料を積んで焼く所謂野焼きの方法が用いられていたが、本発明のような炭化原料の上面を上部から強固に押圧して炭化原料間の隙間を出来るだけ密にして外気を遮断する手段が講じられておらず安定した高品質の炭化物が得られなかった。また炭化窯の構造も貧弱なもので作業機械を利用するなどの発想に至らず、手作業によるものであり、一度に多量の生産を行なうには限界があった。
本発明では、上方側に高地レベルを設け、下方側に低地レベルを設けて形成される場所に上面を開放したプール形態状の側壁部を耐火材で施工した側壁と、該側壁の周囲に側壁の上面高さに合わせた作業フロアと、該側壁に囲まれた底部を有する炭化物生成窯の形態を特徴とし、作業初期での床部材上面への炭化原料の敷き詰め作業や点火作業では適宜に手作業が生じるが、それ以外の作業は全て汎用作業機械を使用して炭化原料の投入や製品の搬出を行うことができるように発明されている。
そして、本発明では、作業フロア上から炭化原料の均平状態、圧密状態や炭化状態を管理しながら、逐次、炭化原料の炭化による容積減少に応じて、漸次、炭化原料を上部レベルまで追加充填して、且つ追加炭化原料の上面部を圧縮し、該炭化原料の上面の各個体間の空隙が無くなるように圧密状態に積層して、該炭化原料の下層側にある部分から逐次上方に向かって炭化させることを繰り返すことにより炭化物を炭化物生成窯内で大量生成することができるものである。
【００１０】
従来の炭焼窯へ木材や竹を搬入搬出する方法は、一部作業機械を利用してもその殆どを人力で行ってきた。そのため炭焼作業は、熟練した炭焼知識の継承と過酷な労働条件を伴う作業として位置付けられ若年者から敬遠されている。本発明による炭化作業は、その作業に汎用作業機械を利用して行なうことを可能にした点に特徴を有するものであり、他の一般の作業現場と変わらぬ労働条件となり、しかも従来に比較して安価な炭焼生成方法であり、炭焼ノウハウを身につけて新たな事業として位置づけられる可能性があり、若年者の就業の機会が生まれ雇用の拡大に繋がることにも寄与できるものである。
【００１１】
本発明では、煙突から排出する排気ガスの色や臭いを消去する再燃方法に、本炭化物生成窯で製造した粉炭を燃料として使用することが可能であり、他の炭化設備に見られるような重油等化石燃料を補填する必要がない。
【００１２】
排気燃焼装置に排気量を調整する装置を設ける事で窯内の炭化原料の炭化時間をコントロールすることが出来る。例えば一回の炭化作業期間内に数回行なわれる炭化原料の追加投入作業がタイミング的に真夜中になる場合など、排気燃焼装置にある排気量の調整装置を操作して排気量を絞ることによって炭化速度を遅らせ、投入作業を翌日の午前中に調整するなど、時間外就労を極力少なくし平常勤務が出来るように調整することができる。
【００１３】
炭化原料が炭化するときに発生する排気ガスは、多量の水蒸気を含んだ炭化原料の燻煙ガスで、竹や木材の燻煙処理に適したものである。そこで燻煙吸引供給装 置を排気燃焼装置の排気量の調整装置の下部に設け、炭化作業中の排気ガスを吸引し、外部に設けられた燻煙設備等に供給するなど新たな燻煙事業を創出する可能性がある。なお、同一作業場に複数基の炭化物生成窯を設け燻煙供給管を連結し、それぞれの炭化物生成窯の炭化作業を順次行なうように調整することで、燻煙ガスを連続的に外部の装置に供給することが可能となる。
【００１４】
炭化作業が終了して炭化物として生成窯から取り出すまでに１〜２日間の日数を要する。その間生成窯にある炭化物は４０〜６０℃の温度を保ち、排気空間には常に温暖な排気が充満している。外気供給装置に排気吸引供給装置を設置することにより、炭化作業完了後の温暖な排気を外部に取り出すことが可能となり、その温暖な排気を温浴施設などの健康施設へ供給するなど新たな事業を創出することが可能である。この場合も前項と同様に同一作業場に複数基の炭化物生成窯を設け排気供給管を連結して、それぞれの生成窯の炭化作業を順次行なうことで、温暖な排気を連続的に供給することが可能である。
【００１５】
本発明の炭化原料の投入方法は、従来のように密閉された窯内に炭化原料を整然と並べるのではなく、上面がプール形態状に開放された窯の床部材の上に炭化原料をばら撒くに等しい方法であるから、炭化原料を窯の上から散布してばら撒く方法が採用できて効率的な作業が推進され、作業機械のバケットを用いて炭化原料の上面を圧縮し、炭化原料の各個体間の空隙がなくなるように圧蜜状態に積層する、それが故に炭化原料の大きさや形状に拘らず炭化物を省力化して効率的に生成することが出来る。例えば多量に生じたバーク屑や植栽の剪定屑、雑草なども、他の炭化原料と共に投入することによって粉炭として回収することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明による窯は、構築が簡単に出来るため、生成能力によって決まる底部の面積と、それに必要な炭化原料ストックヤードを設ける面積があれば、出来る限り炭化原料の発生源近くで交通の便が良い山間部に設けることが得策である。
【００１７】
本発明により生成される木炭や竹炭が、水質浄化や土壌改良、畜産飼料、海産飼料、化石燃料の代替燃料など産業用として大量に必要な場合、出来上がった製品の供給先を予め設定しておき、その必要量によって複数の窯の設置をするなど、連続した資源循環が成り立つように計画される地域での操業が最良である。
【実施例】
【００１８】
本発明で実施した炭化物生成窯の一例について図面を使用して説明する。
図１は 炭化物生成窯の側断面図で、平地面が上方側の高地レベルＡと下方側の低地レベルＢの２段の土地の段差を利用して設置した。側壁２は鉄筋入りコンクリート製で、その周囲に側壁２の上面高さに合わせて土盛りして作業フロア１０を設けた。底部は排気空間７に相当する面積を低地レベルＢから堀下げ突き固めて整地し底面６を作り、その上に支持台５を敷きならべ、該支持台５の上に鉄板製の床部材３を設置し、その床部材３のレベルを低地レベルＢと合わせて作業車の乗り入れができるプラットフォーム形状の構造とした。なお、側壁２はコンクリートブロックで置き換えることも可能であり、また床部材３は、作業車両の乗り入れ荷重に耐えると共に、炭化原料による外気との遮断層を形成するために作業機械などで炭化原料の上面を上部から強固に押圧する圧力に耐えるもので、且つ該床部材３に設けた排気孔４を通して炭化によって発生した排気ガスを下部に均一に導くことができる排気空間７が確保できれば、該床部材３は鉄板製でなくても良い。
また生成窯本体１の上部には、降雨しても生成作業を続行できるように、作業車両などが自由に通過できる覆い空間を有する構造で、生成窯本体１を雨から保護するために十分な大きさの屋根１８を設置した。しかし他の実施例に拠れば、屋根１８を設置しなくても普通の降雨によって炭化作用が停止したことはなく、本発明に屋根の設置が義務付けられるものではない。なお、上部レベルＣは炭化生成窯１に炭化原料を投入した時の表面レベルを仮想線で表したものである。
【００１９】
図２は炭化物生成窯１を上部から見た平面図で、床部材３に設けた排気孔４と支持台５、側壁２、２ａ、２ｂ、側壁２ｂの切り欠き部分である蓋壁２ｃ、２ｄ、２ｅ、作業フロア１０、及び排気装置を構成する排気燃焼装置１１の配置の一例を示す。
生成作業は、高地レベルＡ側から炭化原料をダンプトラック等の運搬車輌で投入し、生成された製品はショベルカーなどの作業車輌を利用して低地レベルＢに排出することとして、排気装置を構成する排気燃焼装置１１は高地レベルＡ側の側壁２ａの内側の位置に設置し、低地レベルＢ側の側壁２ｂはショベルカーが自由に通過できる幅だけ切欠き、その切欠き部分は蓋壁２ｃ、２ｄ、２ｅを設置し、切欠き下面の高さを低地レベルＢに合わせた。
【００２０】
図３は 外気供給装置８と側壁２、床部材３の排気孔４と排気空間７の関係を示すもので、全面に亘って複数の排気孔４を設けた床部材３は支持台５によって底面６から浮かせ排気空間７を設けた。外気供給装置８は側壁２の外側の作業フロア１０に埋め込み、側壁２を貫通して排気空間７に接続し、外気供給装置８の吸込部２４ に外気供給量の調整装置として開閉自在の蓋９を取り付けた。
尚、本実施例では外気供給装置８を窯の側壁２の外側に設置したが、作業の邪魔にならない場合は側壁２の内側に設置して排気空間７と接続しても構わない、また本実施例では外気供給装置８の上部に開閉自在の蓋９を設けたが、微量調整装置を設けて外気の供給量を微量調整する他の方法を採用しても良い。
【００２１】
図４は排気装置の設置図で、排気ガスの流れを矢印で示す。
排気装置は排気燃焼装置１１と煙突１５で構成され、排気燃焼装置１１は床部材３の図２に示すように、側壁２の内側位置に床部材開口部３ａを設けてその上に設置し、側壁２ａとの隙間には耐火物１９を充填した。
床部材３の上に投入された炭化原料は、下層側にある既に炭化が進んだ既炭化原料２０とそれを覆い上層側にある未炭化原料２１とに分かれ、その境界部分の炭化が進行して排気ガスを発生する。その排気ガスは矢印で示すように床部材３に開けられた複数の排気孔４を介して排気空間７に集まり、床部材３の床部材開口部３ａを通って排気燃焼装置１１に至る。そして排気燃焼装置１１において排気ガスは再燃焼して、煙突１５を通して外部に排出される。なお本排気装置の配置は側壁２の内側位置であれば、本実施例で排気装置の個数や設置場所を限定するものではなく、例えば排気装置が１個の場合は想像線で示す排気装置の仮想場所１１ａに在っても良く、また増加設置しても一向に構わない。
【００２２】
排気燃焼装置１１の上部に排気量の調整装置として排気調整板１３を取付け、排気燃焼装置１１の上端はフランジ１４を介して煙突１５に接続した。煙突上端には図１で示すように少し傾斜した陣笠１６を取付け、その傘の淵の最下部にホース１７を接続して、酢液の回収を行う構造とした。
なお煙突から出る排気の加熱が必要な場合は、排気燃焼装置１１に粉炭燃焼装置１２を接続して粉炭燃焼装置１２の燃焼ガスを排気燃焼装置１１内に供給し、排気ガスを所定の温度に加熱して排気中のダイオキシンや臭気の発生を阻止し、水蒸気を透明な加熱蒸気に変化させる。
本図４では、粉炭燃焼装置１２を排気燃焼装置１１の外部に設けているが、排気燃焼装置１１と粉炭燃焼装置１２を一体型とした構造のものでもよい。また、化石燃料の使用が有利である場合は、粉炭燃焼装置に固守することなく灯油などの油燃焼装置で代替しても良い。
【００２３】
図５は、 低地レベルＢ側側壁２ｂの切欠き部分について示した図で、側壁２ｂの切り欠き部分に蓋壁２ｃ、蓋壁２ｄ、蓋壁２ｅを設置したものである。蓋壁２ｃ、２ｄ、 ２ｅはそれぞれショベルカーなどで簡単に吊上げて取付け取外しができる構造とし、これにより側壁２ｂの一部を開放した状態において床部材３の上部に作業車両を乗り入れ炭化物の排出などを行なうことができるものとした。
【００２４】
図６は、排気燃焼装置１１と排気量の調整装置１３の間に燻煙吸引供給装置２５を設置した図である。炭化原料が炭化するときに発生する排気ガスは、多量の水蒸気を含んだ炭化原料の燻煙で、竹や木材の燻煙処理に適したものである。そこで燻煙吸引供給装置２５を排気量の調整装置１３の下部に設け、該調整装置１３の通気量と燻煙吸引供給装置２５の吸引量を調整し、炭化作業中の排気ガスを過度に吸引し炭化原料が燃焼状態にならないように制御しながら、外部に設けられた燻煙設備等に供給する。なお、必要に応じて排気燃焼装置１１内に温度低下と加湿を目的として水を噴霧する装置を追加することも可能である。また、本発明の炭化物生成窯は炭化作業を連続的に行なう設備ではないため、単数の炭化物生成窯では燻煙を常時供給することは出来ないが、同一場所に複数基の生成窯本体１が設置されている場合は、それぞれの燻煙供給管２６を一つの供給管に纏めて、それぞれの炭化作業を順次連続的に行なうように計画すれば、外部に設けられた燻煙設備等へ燻煙を連続的に供給することが可能である。
【００２５】
図７は、外気供給装置８の吸込部２４に排気吸引供給装置２２を設置した図である。
一連の炭化作業が終了すると燃焼を阻止するために生成窯本体１の全面に上部から散水を行ない、その後生成窯本体１の内部の炭化物の温度が常温まで降下するまでには１昼夜以上を必要とする。
排気吸引供給装置２２は、その間の温暖排気を外部に取り出すもので、温浴設備等の健康施設へ温暖排気を供給し利用することが出来る。また、前項と同様に同一場所に複数基の生成窯本体１が設置されている場合は、それぞれの排気供給管２３を一つの供給管に纏めて、それぞれの炭化作業を必要に応じて順次連続的に行なうように計画すれば、温浴設備等に排気ガスを連続的に供給することが出来る。
【００２６】
次に、上述の炭化物生成窯を使用して炭の製造を行う方法の一例を説明する。
バックホーを使用して低地レベルＢ側から床部材３の上に、薄く均一に炭化原料を敷き詰める。炭化原料が大きく不均一になったときはレーキなどを使用して人力で均一にする。そこで、床部材３の排気孔４から排気空間７に排出される排気ガスの量が最大になるように、排気燃焼装置１１の排気調整板１３を全開の位置にセットし、外気供給装置８の蓋９を閉じる。その後、作業員が床部材３の上に乗って奥の方から順次たいまつ等の着火手段を使って敷き詰められた炭化原料に着火する。
【００２７】
床部材３上にある炭化原料の全面に火が広がり、炭化原料が赤くオキ状になったとき、その上にバックホーで薄く均一に炭化原料を新たにばら撒く、この時も大きく不均一になった場合は作業員が作業フロア１０からレーキ等を利用して均一にする。追加した炭化原料に火が完全に燃え移ったことが確認できた時点で、高地レベルＡに待機していたダンプトラック等から徐々に炭化原料を生成窯本体１に投入し、バックホーで静かに低地レベルＢ側に引き寄せ、炭化原料を上部レベルＣ迄積み上げる。次にその炭化原料の上面をバックホーのバケットなどを利用して適宜な方法で均一に押圧し、積み上げた炭化原料の各々の固体同士が圧密して気密状態となり、外気の導入障害となる遮断層を形成し炭化生成目標箇所を外気と遮断するようにする。
【００２８】
上記の炭化生成目標箇所の炭化作用が続くと未炭化原料２１の下部が炭化して既炭化原料２０に変わり、徐々に未炭化原料２１の上面２１ａは炭化原料の上部レベルＣが押圧された高さから下がり始める。その下がり具合により、炭化原料の固体同士の圧密が緩み外気の導入障害となる遮断層の性能が悪くなる場合が生じる。そこで適時に排気調整板１３を閉鎖して、その外気を遮断する性能を確認する。排気調整板１３が閉じられると排気ガスは行き場を失い、未炭化原料２１の固体同士の圧着が緩んでいる箇所を通過して上面２１ａから噴出する。そのような状況が見つかったときは噴出する箇所を適宜に押圧して気密性の保全を図る。また上面２１ａの下がり具合の速さは、排気調整板１３と外気供給装置８の蓋９を操作して、床部材３の排気孔４から排気空間７に排出される排気ガスの量を変えることで制御する。炭化原料の投入時期が夜中になるときなど、外気供給装置８の蓋９を閉鎖し、排気調整版１３を閉める側に調整して次の日に次回投入を延長することが出来る。次回投入時期の目安は、炭化原料２１の上面２１ａが赤熱する直前である。尚、本実施例では外気供給装置８に開閉用の蓋９を設けて操作しているが、蓋９の換わりに微量調整装置を設けて操作し、排気燃焼装置１１内での燃焼度合いの調整をすることも可能である。
【００２９】
前日と同様にダンプトラックで炭化原料を投入しバックホーで敷き均し押圧して、定期的に外気を遮断する性能をチェックして良好な炭化が継続するように保全をはかる。同様の作業を所定の炭化原料が全て投入されるまで行う。
このように、作業フロア上から炭化原料の均一状態を管理しながら、逐次、炭化原料の炭化による上部レベルの下がり具合に応じて、漸次、炭化原料を上部レベルまで積み上げ投入して、且つ追加炭化原料の上面部を圧縮し、該炭化原料の上面の各個体間の空隙が無くなるように圧密状態に積層して、該炭化原料の下層側にある部分から逐次上方に向かって炭化させることを繰り返すことによる一連の作業工程、即ち一連の作業を繰り返すことを含めた一度の作業工程で炭化物を炭化物生成窯内で大量生成することができる。
【００３０】
最後の仕上げでは、未炭化原料２１の上面２１ａが完全に赤熱するまで待つ。不均一になった場合は作業フロア９からレーキ等で均し、未炭化原料の残りが無い状態にして上面２１ａが赤熱状態から白色に変わり始めた時点に、給水ポンプなどを利用して散水し上面２１ａの温度降下を図る。散水時には、排気調整板１３を全開にして内部の温度降下を促進する。表面が完全に黒色化した後排気調整板１３を全閉にし、外気供給装置８の蓋９も閉じたままとする。
【００３１】
生成窯本体１の中の炭化原料の全てが、既炭化原料２０に変わり、その表面温度が低下していることを再確認して、低地レベルＢ側の側壁２ｂの外からバックホーのバケットなどを利用して、炭化した炭化原料の上面２１ａを全面押圧して踏み固め、再度外気の導入障害となる遮断層を形成する。その後一晩以上放置して、低地レベルＢ側からショベルカーで蓋壁２ｃ、蓋壁２ｄ、蓋壁２ｅの順で取り除き、生成窯本体１内にショベルカーを乗り入れて製品の搬出を行う。尚、蓋壁を元に戻すときは、取外した逆の順序で据え付ける。また、蓋壁の代わりに鉄板製の引戸を設ける例もある。
【００３２】
製品の搬出時、床部材３の上に薄く製品を残しておくと、次回操業時の着火材となり迅速な始業を行うことが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】炭化物生成窯の側断面を示した図である。
【図２】生成窯本体の平面を示した図である。
【図３】外気供給装置の構造を示した図である。
【図４】排気装置の設置状況を示した図である。
【図５】蓋壁の構造を示した図である。
【図６】燻煙吸引供給装置の設置を示した図である。
【図７】排気吸引供給装置の設置を示した図である。
【符号の説明】
【００３４】
１  生成窯本体
２  側壁
２ａ  高地レベルＡ側側壁
２ｂ  低地レベルＢ側側壁
２ｃ  蓋壁
２ｄ  蓋壁
２ｅ  蓋壁
３  床部材
３ａ  床部材開口部
４  排気孔
５  支持台
６  底面
７  排気空間
８  外気供給装置
９  蓋
１０  作業フロア
１１  排気燃焼装置
１１ａ  排気装置の仮想場所
１２  粉炭燃焼装置
１３  排気調整板
１４  フランジ
１５  煙突
１６  陣笠
１７  ホース
１８  屋根
１９  耐火物
２０  既炭化原料
２１  未炭化原料
２１ａ  上面
２２  排気吸引供給装置
２３  排気供給管
２４  吸込部
２５  燻煙吸引供給装置
２６  燻煙供給管