(57)【要約】      （修正有）【課題】小規模な木炭を製造において、連続的に炭を製造と共に、連続的な熱回収を可能とする製炭窯を提供する。【解決手段】炭窯を、集熱煙突Ａ−８部分と材料燃焼庫Ａ−１に分離し、集熱煙突Ａ−８部分だけ据付けて、製炭材料を収納する材料燃焼庫Ａ−１を立方体の金属製箱で作り、製炭時にこの据付けられた集熱煙突Ａ−８部分に接合して製炭する。連続排熱利用の製炭材料の燃焼時期は煙突部分で集熱するが、冷却時期のきた材料燃焼庫Ａ−１部分は取りはずし、新しい燃焼用の材料燃焼庫に取り換え着火することでほぼ連続燃焼させて連続集熱を可能にした。また、この炭窯の分離で製炭作業は、燃焼工程と冷却行程が同時並してできるので効率的な炭の生産が可能になる。【選択図】図１
2011144341.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭窯を、集熱煙突と材料燃焼部分に分割し、集熱煙突部分だけ据付けて、製炭材料を収納する部屋を金属製の箱で作り、製炭時にこの据付けられた集熱煙突部分に接合して製炭することを特徴として、また材料燃焼庫を取り替えることで連続製炭を可能にしたことが特徴の製炭窯。
【請求項２】
請求項１の金属製の材料燃焼庫には材料を設置するために天井部分を取り外せ、なおかつ前後にずらす事で燃焼のための空気の取入れを調節できる構造の蓋があり、又は空気取り入れのための扉を上方に設けた箱で、底の部分は２重床で、上の床は、金網や、珊で材料を載せるための床とし、その下に燃焼空気の通り道としての空間があって煙突部分に接合したときに窓が開き、煙突部分の燃焼空気の通る空間と一体になり、切り離したときには、密閉構造になる接合窓を有する事を特徴とする請求項１の材料燃焼庫。
【請求項３】
炭を焼く工程は製炭材料を燃焼させ十分燃焼した段階で窯を密封する工程と、消火した窯の中の炭を再着火しない程度に冷却し、炭を取り出す工程で成り立っており。これに、集熱煙突部分から燃焼材料庫（窯）を切り離して、新しい燃焼材料庫を製炭装置に取り付ける短縮工程と、材料燃焼庫を移動設置して冷却工程に行く２工程に分かれる事で燃焼行程と冷却工程が同時並行して行う事で、製炭時の熱を連続回収できることを特徴とした、炭の製造工程。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】本発明は、木質系材料の炭化およびその熱利用のための炭窯の構造に関するもの。
【背景技術】
【０００２】従来炭窯は、赤土や、耐火煉瓦等で積み上げて密閉できる構造の燃焼室に、廃熱用煙突が設置された構造である。また、近年にはステンレスなどの耐火性の強いもので、地面に埋め込み式で窯の上部が開閉できる炭窯などが開発されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】  特許公開  平６−１７０７１
【特許文献２】  特許公開  平１１−１１６９６７
【特許文献３】  特許公開  ２０００−４４９６３
【特許文献４】  特許公開  ２００５−３１４６２５
【特許文献５】  特許公開  ２００６−５２３３５
【特許文献６】  特許公開  ２００６−１７７６４９
【特許文献７】  特許公開  ２００８−２５５３３６
【特許文献８】  特許公開  ２００１−０４０３６１
【特許文献９】  特許公開  ２００５−３１４６２５
【特許文献１０】  特許公開  ２００８−１４４１７９
【特許文献１１】  特許公表  平１０−５０９０９３
【特許文献１２】  実用新案  平５−２３９４１
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】環境を守る炭と木酢液，炭やきの会，家の光協会（１９９１）
【非特許文献２】峯村伸哉：林産試だより，１１月号，Ｐ．２（１９９０）．（林産試験場  物性利用科）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】これらの炭窯は、設置する場所は固定で、窯を設置しようとする場所に穴を掘るか、もしくは窯を積み上げるかのいずれかである。製炭時の排熱利用には、製炭という性格上、おおきな問題がある。
製炭窯では、空気を入れて材を燃やす燃焼行程と、空気を遮断してこの燃焼を途中で止めて蒸焼き状態にする消火冷却工程があって製炭作業が完成する。そして冷却された炭を取出すのである。製炭を続けるには、１個の製炭窯で
（１）材料投入
（２）材料の点火燃焼
（３）密閉消火冷却
（４）炭の取り出し
という４種類の行程の中で排熱を利用できるのは、
（２）燃焼工程
（３）冷却工程の途中
であり、（３）の冷却工程以降が連続排熱利用の障害になるのである。（一部大規模な連続生産が可能な製炭装置はある。）
【課題を解決するための手段】
【０００６】炭窯を、集熱煙突部分と材料燃焼庫に分離し、集熱煙突部分だけ据付けて、製炭材料を収納する材料燃焼庫を立方体の金属製箱で作り、製炭時にこの据付けられた集熱煙突部分に接合して製炭することを特徴とし、また材料燃焼庫を取り替えることで連続製炭が出来る事を特徴とした製炭装置で、連続排熱利用の障害が解決できる。【０００７】また、この金属製の材料燃焼庫には材料を設置するために天井部分を取り外せ、なおかつ前後にずらす事で燃焼のための空気の取入れを調節したり、密閉したりできる構造の蓋があり、又は空気取り入れのための扉を側面上方に設けた箱で、底の部分は２重床で、上の床は、金網や、珊で材料を載せるための床とし、その下に燃焼空気の通り道としての空間があって集熱煙突部分に接合したときに窓が開き、集熱煙突部分の燃焼空気の通る空間と一体になり、また切り離したときには、密閉構造になる蓋や扉を有する事を特徴とする材料燃焼庫を使うことで連続排熱利用の障害が解決する。【０００８】炭を焼く工程は製炭材料を燃焼させ十分燃焼した段階で窯を密封する工程と、密閉消火した窯の中の炭を再着火しない程度に冷却し、炭を取り出す工程で成り立っているものを、集熱煙突部分から窯（材料燃焼庫）を切り離して、新しい窯（材料燃焼庫）を製炭装置に取り付ける短縮工程と、窯（材料燃焼庫）を移動設置して冷却する工程に分ける事で燃焼行程と冷却工程を分離し、なおかつ同時並行して行う事が出来ることを特徴とした、炭の製造工程をつくることで、すべての廃熱を連続回収するものである。
このように炭窯を集熱煙突部分と材料燃焼庫部分に分離し小型化して、材料燃焼庫をフォークリフトなどの重機で移動できる構造にし、複数個使用することで冷却時の熱量も調整できるので、これで燃焼時の煙突部分での熱回収と材料燃焼庫の冷却時の熱利用が利用可能になる。
【発明の効果】
【０００９】請求項１では、炭窯を集熱煙突部分と材料燃焼庫に分離できるようにすれば、分離できる材料燃焼庫を取替えることで燃焼を連続して行えるので、集熱煙突部分に常時燃焼による排熱を供給でき、この排熱は利用できる。これで炭窯の煙突部分がボイラーの代用として連続利用可能になる。【００１０】煙突から分離した材料燃焼庫は密閉された状態で冷却されるのであるが、この放射冷却熱は、熱源の必要な場所にこの材料燃焼庫を持込むことで利用できるものである。これで燃焼工程と冷却工程の放熱のすべてが利用できることになり、材料投入と炭の取出し工程の熱を放出しない大半の部分が「炭窯の製炭サイクル」から分離できるので、この製炭作業の排熱のほとんどを利用できるようになるのである。【００１１】そして請求項２で掲げるように、炭窯の材料燃焼庫の構造は長方形の箱型で、天井部分は密閉できる蓋があり、この蓋は取り外しや、前後にずらして隙間を空ける構造にすることで燃焼のための空気取り入れ口の確保や、密閉し蒸焼き状態にできる構造にする。
そして「分離すれば密閉する構造の開閉口を持った製炭用の運搬可能な金属製の箱」を、集熱煙突部分への接合時に煙突部分とその空間を結合させることで、重機での脱着が容易にできる構造になると同時に、材料燃焼庫の脱着による作業で、これの密閉状態を確実にできるようにしたものである。【００１２】請求項３  の炭窯の炭製造工程を燃焼行程と冷却工程に分割し、燃焼工程を連続的に行えるようにすることで、燃焼工程の熱の連続利用と、冷却工程の材料燃焼庫の放射熱を利用するシステムが構築される。
また炭窯から黒炭を取り出すには、常温に冷却しなければならないが、この時間は、容量によって異なってくる。
小さいもので１日程度から大きなもので１週間程度の冷却時間を必要とする。
この冷却時間を炭窯の分離で、図５−２の作業工程表のごとく窯の冷却時間に関係なく連続運転でき、炭の製造工程の簡素化と継続的な製造が可能になるものである。【００１３】この材料燃焼庫（分離炭窯）は、冷却期間を木材乾燥機などの熱源として十分利用可能である。複数個の材料燃焼庫（分離炭窯）を用いることで利用する熱量を調節できる。
常温に冷却された材料燃焼庫（炭窯）から順次炭化物を収集すれば、黒炭の回収ができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】製炭窯の透視見取り図
【図２】本発明の材料燃焼庫（分離炭窯）と集熱煙突部分の結合部分の結合状態の、一部切り欠き側面拡大図
【図３】本発明の材料燃焼庫（分離炭窯）と集熱煙突部分の結合部分の分離状態の、一部切り欠き側面拡大図
【図４】本発明の材料燃焼庫（分離炭窯）と、フォークリフトの爪ですくった状態の透視見取図
【図５】炭窯の製炭工程表  図５は本発明の材料燃焼庫（分離炭窯）の製炭サイクルのシステムを図示したもの。（１）で新しく（製炭窯の設置）の作業が加わる。（２）に（製炭窯の分離）と新しい（製炭窯の設置）のための工程が加わる。そこから（３）の窯の冷却と炭の搬出工程に分かれて作業が同時進行するものである。
【図６】は従来の製炭窯の製炭サイクルのシステムを図示したもので、（１）は燃焼工程で、（２）は炭窯の冷却工程と炭の搬出工程である。
【図７】燃焼用空気取り入れ扉を箱の上方に設置したものの見取り図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】製材工場や木工場などの木材残さ等草木のセルロース系廃棄物が大量に排出される場所で、おおむね製紙材料や薪などに利用されているものを、炭という形の資源に加工し、なおかつその工程における排熱を最大限利用し木材乾燥等に利用しようというものである。
【実施例】
【００１６】実施するに当たり、まず材料燃焼庫（分離炭窯）に木屑等の製炭材料を投入し上蓋の手前に隙間ができるように設置する。
次にフォークリフト等の重機で材料燃焼庫（分離炭窯）と集熱煙突装置（固定）とが組み合わされた状態に設置する。このとき集熱煙突部分と材料燃焼庫の接合が確実に設置されたことを確認する。
確実に設置できれば、材料燃焼庫と集熱煙突部分は、材料燃焼庫の底の窓が開きこの底の空間と集熱煙突部分の廃熱空間とが連結されて、煙突まで一体の廃熱用の通路となるような構造になっている。
最初は、煙突の吸引力がないので煙突の下方で可燃物を燃やし予め上昇気流を発生させておくことで、材料燃焼庫の上蓋のあけてあった隙間（結合部と対極の上層部）から点火すると、この燃焼空気は、
上蓋や上方に開けた隙間や空気取入れ用扉から空気を取り込み、
材料を燃焼させ、
最下層の一体になった空間の接合部を通過し、
集熱装置を通り煙突で燃焼空気を廃棄する。
十分燃焼すると煙の白い色が薄くなり青色に変化する。そのころに上蓋を完全に密閉し固定する。
また、上蓋は蓋をずらすことなく固定式にして別に空気の取り入れ口を作っておく方法でも同様に密閉する。【００１７】この時点から、材料燃焼庫（分離炭窯）は冷却期間になるので、フォークリフト等の重機で設置された集熱煙突部分から取り外す。このとき材料燃焼庫は、底の連結部分が自動的に閉まり密閉状態になる。そしてこれを木材乾燥庫等の熱源を必要とする場所に移動設置する。この材料燃焼庫は、十分冷却ができるまで放置して置く。【００１８】次に、予め用意しておいた製炭材料の入った新しい材料燃焼庫を集熱煙突部分に設置し２回目以降は熱交換器用の水タンクの熱で煙突には、上昇気流があるので上蓋の隙間から点火すればよい。
第一回目と同じく白い煙が青くなってくると、密閉し材料燃焼庫を交換すればよい。これを繰り返すことで、燃焼時の熱は、熱交換器から高温の熱湯として常時取り出せるのである。【００１９】片や木材乾燥庫の熱源に利用した冷却用の燃焼庫は、十分冷却されたら、木材乾燥庫から取り出し、中の黒炭を収穫する。空いた材料燃焼庫には、木炭の原料を入れておき次の燃焼に備えておく。そして順次燃焼工程に送り込む。
【産業上の利用可能性】
【００２０】現在から、将来にわたって二酸化炭素の排出量の制限が、厳しくなるであろうと思われています。木材などの天然セルロース系の植物燃焼による排出量は、排出量ゼロに設定されるようです。
これを踏まえて、木材等を炭化させることは、炭素固定であり温暖化物質の排出理念からいえば、排出量が、マイナスにカウントできる。
又、この炭素を燃焼させてエネルギーを取出しても二酸化炭素排出はゼロのクリーンエネルギーである。
この炭化工程での熱エネルギーを石油勘算のエネルギーの消費量と、黒炭の残存量の排出のマイナスの量が、二酸化炭素排出量取引の対象になりうる。炭素固定による黒炭は、排出量取引以外でも大量に生産できれば、運搬の容易なエネルギー源として加工しても利用価値はおおきい。
たとえば、黒炭の湯沸かしボイラーなどは、安全で安価で、なお且つクリーンエネルギーの湯沸かし器が開発できる可能性もある。
又、農業では、農地の土壌改良材として注目をされている。
この場合炭の販売と、炭素固定による二酸化炭素抑制量の販売も可能になるかもしれない。
木材、製材、建築、建設その他の木質系材料使用する業界や個人の出す量をすべて加工すれば、膨大な量のエネルギー資源になり得る。
又、産業廃棄物としての木質系廃棄物は、燃焼焼却により、「管理型」廃棄処分場での管理が必要な燃焼残さ（灰）を排出する。これを焼却せず炭にすることで燃料としての利用ができ、廃棄料の必要な産業廃棄物から有効で有価な資源に変更できる。これは大きな経済効果である。
【符号の説明】
【００２１】図１から図４までの名称
Ａ、Ｂ、Ｄ−１  材料燃焼庫
Ａ、Ｂ、Ｄ−２  密閉用の蓋
Ａ、Ｂ、Ｄ−３  金網
Ａ、Ｂ、Ｄ−４  燃焼気の誘導空間
Ａ、Ｂ、Ｄ−５  接続用開閉扉
Ａ、Ｂ、  −６  ボイラー用水タンク
Ａ、Ｂ、  −７  熱交換器
Ａ−８  排煙用煙突
Ｄ−９  燃焼時の空気取り入れ用の隙間
Ｄ−１０  材料燃焼庫をすくったフォークリフトの爪
図５  は今発明の工程表
（１）材料燃焼庫の燃焼工程表
（２）新工程での材料燃焼庫の工程分離と設置の工程
（３）材料燃焼庫の冷却と炭の搬出工程の表
ａ  材料投入工程
ｂ  年少工程
ｃ  密閉蒸焼きの工程
ｄ  材料燃焼庫の冷却工程
ｄ−１  ｄ−２  ｄ−３  は冷却工程にある窯
ｅ  炭の搬出工程を表す。
図６  は従来の製炭窯の工程
（１）材料燃焼庫の燃焼工程表
（２）材料燃焼庫の冷却と炭の搬出工程の表
ａ  材料投入工程
ｂ  年少工程
ｃ  密閉蒸焼きの工程
ｄ  は冷却工程にある材料燃焼庫窯
ｅ  炭の搬出工程を表す
図７  は空気取り入れ扉の設置された材料燃焼庫
Ｅ−２      天井蓋（固定用）
Ｅ−５      接続用開閉扉
Ｅ−１１    空気取り入れ扉
【図１】
2011144341.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2011144341.tif 000006
【図５】
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【図６】
2011144341.tif 000008
【図７】
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