(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
開閉できる炉天井蓋と炉側壁と炉底面からなる略円筒形の金属製炭化炉において、炉内の炉底面より上に、炉側壁との間に空隙を保持した円形凸型板の凸面空気・排煙仕切板を設け、炉側壁から凸面空気・排煙仕切板の上に炉外から炉内途中まで多数の空気供給管が均等に配設され、空気供給管の上にある炭材載置ロストルに向け空気供給を行い、その仕切板の凸面中央頂部の開口部に炉天井蓋近くまで伸びる加熱排煙筒が連通接続されており、炉天井蓋に設けてある煙突とは差し込み接続部で連通して炉底面上にある排煙を真上に炉外へと排出し、凸面空気・排煙仕切板の上は空気供給で下は排煙を集束し排出する機能をもち、多数の小さな孔が開いている炭材収納筒は炉側壁と空隙を保つように設けられ、炉内への流入空気が、凸面空気・排煙仕切板と炭材載置ロストルの間の空気供給空間から、炭化材料を経て天井空間へ上昇した後、炉側壁と炭材収納筒の間の下降循環空間へ進み、空気供給管を立体交差して炉底面と凸面空気・排煙仕切板の間の底面空間へ到り、加熱排煙筒及び煙突により炉外へ排出されるという構造をもった炭化炉。
【請求項２】
加熱排煙筒の周囲に燃焼ガス・炭化木ガスの上昇空間を設けるためガスが通過でき  る金属製の燃焼ガス・炭化木ガス集束筒を設けた請求項１の炭化炉。
【請求項３】
加熱排煙筒の差し込み接続部を、取り外し可能な接続アタッチメントとし、加熱排  煙筒の頂部を塞ぐ密閉蓋又は、小さな数個の孔が開いている蓋を設け、接続アタッチメ  ントを取り外した僅かな空間から煙突へ直接に燃焼ガス・炭化木ガスを排出させる構造  をもった請求項1乃至２のいずれかに記載の炭化炉。
【請求項４】
炭化炉側壁に反転支持軸と架台を取り付けるとともに、架台に引手と車輪をつけた  請求項１乃至３のいずれかに記載の炭化炉。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、小丸太などを燃料用の木炭を作る炭化炉や、小枝チップなどを畑の土壌改良材やマルチング材用のバイオ炭を作る炭化炉や、煙や木酢液などを病害虫防除や鳥獣害忌避としての機能を持つ炭化炉で保温材や耐火断熱材を使わないで操作が簡単な金属のみの炭化炉の新規構造に関するものである。なお、操作が簡単とは、炭材の投入が楽で短時間である事、炭材の口焚きの時間が短い事、着火から炭化完了までの間は何の操作もいらない事、炭化完了時の空気閉鎖が簡単である事、短時間で炉の温度が下がる事、出炭のときの作業がきれいで短時間で終了する事、炉の掃除が簡単である事、強風や低温や雨等の天候に左右されない事である。
【背景技術】
【０００２】
燃料用の安価な金属製炭化炉といえば、旧林野庁林業試験場が開発して現在は炭やきの会が取扱いをしている林試式移動炭化炉や岡山県林業試験場が開発した簡易軽量炭化炉「スミヤケール」が現在市販されている。どちらも土を掘り、土の上に炉を設置し、金属板と金属板の隙間の目地材や炉の保温材として、土を利用している。また、高価な炭化炉として現在市販されているのは、株式会社サーマルの「炭っ子」をはじめとする金属製炭化炉、並びに、株式会社テサキ製作所の「炭焼き達人」をはじめとする金属製炭化炉であるが、両社の一連の製品とも耐火保温材・耐火断熱材が使用されている。簡単で手作りできる金属製炭化炉としては、一般的にドラム缶式炭窯が、横置き型・縦置き型ともに、炭やきの会や、国際炭やき協力会の講習会で全国的に広まっている。ドラム缶式炭窯も当然ながら保温材として土を使う。
【０００３】
この様に、安価な金属製炭化炉は、土を基礎としたり、目地材としたり、保温材とすることは、結構な労働力を要するものであり、降雨等により掘削作業の困難さが増したり、保温材としての機能が出るまで余計な熱量が必要だったりと天候の影響を直に受ける。また、炭やき完了後の収炭作業の、土ほこりに悩まされたり、重労働と微粉炭・土ほこりの粉塵作業という不便さを持っている。つまり、気密と高温保持のため土を使わなければならないという欠点を持っている。また、高価な金属製炭化炉には、高温保持のためセラミックウールや耐火キャスタブルを使用しているため、土の作業からは解放されるが、セラミックウールは使用中に薄くなってゆく欠点があり、耐火キャスタブルは炉の重量が重くなる欠点をもっている。
【０００４】
土壌改良材用の簡単な金属製炭化炉といえば、もみ殻を燻炭にする香蘭産業株式会社の「クンネンキ」・関西産業株式会社の「くん炭器」・株式会社熊谷農機の「くん炭機」などが現在市販されている。構造が簡単なので、より安価に求める人は、ドラム缶で手作りしている。材料を入れるときや、出来上がった炭化物を取り出すときは、反転支持軸と架台により傾倒できるので、微粉炭の舞い上がりが少なく作業が軽減されるという便利さがある。
【０００５】
しかしながら、これらの炭化炉ではもみ殻の容積の１／３以下の乾燥した枝チップや木片を、もみ殻に包み込む様にして炭化することは出来るが、全てチップだけの場合や、木片のみの場合には、炭化することが出来ないという欠点を持っている。その原因は、金属板の炭化炉壁からの放熱熱量が多い事、また、密度と水分のある枝チップ・木片の隙間を炉底からの空気が炉の上部まで潜り抜けて到達できない事、市販メーカー全ての金属製炭化炉は、上面着火で上部炭材から少しずつ下部炭材へ炭化が進む構造である事、の三点が主な原因である。もみ殻を燻炭に炭化する金属製炭化炉では、枝チップ・木片が自発炭化を継続してゆくだけの熱量の発生と高温保持が出来ない構造になっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平０３−２５８８９５号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】「すぐにできるドラム缶炭やき術」、杉浦銀冶・広若剛士監修、株式会社創森社発行、第３章、縦置きドラム缶窯をつくって炭をやく、７３頁から１１４頁まで。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
燃料用の安価な金属製炭化炉は、土を高温保持する耐火材として利用しなければ小丸太や薪を炭化することが出来ないという欠点と、土を掘る重労働や粉塵作業という不便さがある。土壌改良材用の金属製炭化炉は、安価で作業が楽であるという便利さがあるが、水分の多いチップだけや木片だけを炭化することは出来ないという欠点を持っている。また、煙や木酢液を病害虫防除や鳥獣害忌避として使用する場合、軽量で移動可能な操作が簡単な炭化炉でなければならないという要求がある。これらの欠点と要求を、金属のみの材料と構造で解決した炭化炉にする必要がある。
【０００９】
金属のみの材料と構造で自発炭化を継続させるには、炭化材料の隙間を空気が十分に潜り抜ける構造にして炭材から活発なる発熱が続く必要があり、また、それにより発生した熱が炭化材料を取り囲んで高温保持するような燃焼ガス・炭化木ガスの流れを作りだす構造にする必要がある。
【００１０】
農家や里山の人が、気軽に長く使用するためには、炭化炉の着火材としてガスや石油などを用いるのではなく、身近に現地にある枝や薪を使うこと、操作が簡単で誰でもが使えることでなければならない。口焚きする作業で１時間〜２時間も傍に付いて団扇で扇いで居なくても２０分位で着火作業が終わることが必要であり、炭化中は何らの操作も必要なく他の仕事が出来ることであり、急な強風や雨にも何の影響もなく炭化が進む構造にする必要がある。
【００１１】
出炭作業や掃除が簡単にできるように炉を傾倒させる反転支持軸を設け、架台にはどこへでも移動可能な引手と車輪を設定できる炭化炉構造にする必要がある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の課題を解決するために実験を重ねた結果、本発明を完成することができた。請求項１の発明により、水分の多い生の小丸太・薪・枝チップ等を、燃料用としても畑の土壌改良材としても十分な品質の木炭や炭化物を得ることができ、保温材や耐火断熱材を使わない金属のみの材料と構造で出来ている炭化炉を提供できることとなった。            
【００１３】
活発なる発熱を継続するためには、炭化材料の自発炭化熱を炭化炉の中心に設けた加熱排煙筒に直接熱伝導し、加熱排煙筒の中の排煙を加熱することにより、強力なドラフトを生じさせ強制的に炉外へと排出させ、これに伴い新しい空気が炭化材料に強制的に供給され発熱が継続される構造にする必要があり、炉底面の中心に加熱排煙筒をもってくるには、炉底面に燃焼ガス・炭化木ガスを集め、集めた排ガスを真中に集束するように、傾斜をもった凸面空気・排煙仕切板を設けその頂部に加熱排煙筒を連通接続した。
【００１４】
凸面空気・排煙仕切板は、炉側壁と空隙を設けた状態で炉底面の少し上に設定することにより、炭化材料を取り囲むように、天井空間・下降循環空間・底面空間ができるために、燃焼ガス・炭化木ガスの流れる高温空間層ができ、炭化材料の熱をなるべく炉外へ逃がさない保温層の役割をしている。また、空気供給管が側壁・仕切板空隙を横断して凸面空気・排煙仕切板上の途中まで長く設定することで、下降循環空間の燃焼ガス・炭化木ガスの流れと燃焼空気とを立体交差させる事が出来た。
【００１５】
請求項２の発明により、空気供給管より供給された空気が、炭材載置ロストルを通過して自発炭化中の炭化材料の中を潜り抜けて天井空間に達する速さより、加熱排煙筒周囲に僅かな空間を作ることにより、空気・燃焼ガス・炭化木ガスの集束と上昇を図り、より一層の高温燃焼の上昇空間が作り出され、早く天井空間に達した。この高温により加熱排煙筒内のドラフトの力はより強まり、燃焼ガス・炭化木ガス上昇空間から天井空間へ、そして下降循環空間の中を流れて底面空間に達し、加熱排煙筒を通って炉外へ排出されるという気体の強制的スムーズな流れができ、早く炭化を完了することができた。
【００１６】
請求項３の発明により、乾燥した炭材を炭化する場合に於いては、天井空間から下降循環空間へ進み底面空間へ到り、加熱排煙筒から煙突を経て炉外へ排出されるという行程を省略して、燃焼ガス・炭化木ガス集束筒上昇空間及び、天井空間から直接に燃焼ガス・炭化木ガスを煙突から炉外へと排出することにより、請求項１の炭化炉の半分の時間で炭化を完了することができた。
【００１７】
請求項４の発明により、炭化炉を傾倒できるので炭化材料の出し入れ作業が楽になり、粉塵作業が軽減されることになった。また、炉の掃除が簡単できることになった。引手と車輪をつけた事により、木酢液や煙を病害虫防除や鳥獣害忌避として使う果樹園や里山の好きな所へ移動できるとともに、使わない時は、雨ざらしにすることなく農舎や車庫の中に保管できる炭化炉になった。
【発明の効果】
【００１８】
土を掘ったり、目地材にしたり、保温材にしたりする土の重労働作業が無くなり、炭焼き完了後の土ほこりの中の粉塵作業からも開放された。従来からの炭焼き知識はいらなくて誰でも簡単に炭やきが出来る金属製炭化炉を提供できる事となった。
【００１９】
この金属のみの炭化炉は、生の枝チップから直径１５センチメートル長さ３５センチメートルの生の小丸太等を炭材収納筒に満杯になるまでいれた炭化材料を炭化することが出来るのは、空気供給管と炭材載置ロストルの間の空気供給空間から炭化材料に必要量の空気が供給され、その空気が炭化材料の中をくぐりぬけて燃焼ガス・炭化木ガス集束筒に入り加熱排煙筒との空隙である燃焼ガス・炭化木ガス上昇空間に沿って天井空間へ流れ、そして、側壁と炭材収納筒の間の下降循環空間へ流れ、空気供給管を立体交差して側壁・仕切板空隙を通り底面空間に至る、滞留のない強制的気体流通空間構造で、炭化材料の水分を素早く炉外へ除去できる機能のためである。
【００２０】
なお、炭材載置ロストルの上に着火用火種を作り炭化材料を投入さえすれば、加熱排煙筒のドラフトと強制的気体流通空間構造により、途中で火が消えることはなく、また、強風や雨等の天候にも左右されることなく炭化は継続され、何の操作もいらないで炭化完了することができる。今までの金属製炭化炉では見られない効果である。
【００２１】
全てが金属のみで作られているために、炭化完了時の空気閉鎖から短時間で炉の温度が下がり出炭までの時間が短縮され、傾倒して炭化物を滑り落として取り出せるので作業の効率化が図られ、炭焼きの回転が促進された。乾燥した炭材であれば、朝、火入れをして昼までには炭化が完了し、炉の冷却をまって夕方には炭化物を取りだし、炉の掃除も終わることができることとなった。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一実施形態に係る炭化炉の平面図である。
【図２】同炭化炉の側面図である。
【図３】同炭化炉における炭化炉の図１Ａ−Ａ線による縦断側面図である。
【図４】同炭化炉における炭化炉の図２Ｂ−Ｂ線による横断平面図である。
【図５】同炭化炉における炭化炉の図３による部分説明縦断側面図である。
【図６】同炭化炉における炭化炉の図３による部分説明縦断側面図である。
【図７】同炭化炉における炭化炉の図３による部分説明縦断側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
農家や里山の人達が、どんな素晴しい炭化炉でも、その価格と費用に対し効果や価値が見出さなければ使わないのが当然であり、ここ数年、燃料用の炭やきも土壌改良材としての炭化物生産も、低調になってきている様に思われる。然しながら、現在、炭やきをしたいと考えている人が居るのも事実であり、現実の費用対効果のギャプが有りすぎるなかで、安価に金属のみで作ることができる構造と高い機能を持った炭化炉を、実施例として図１から図７を参照しながら説明する。
【実施例】
【００２４】
開閉できる炉天井蓋２と炉側壁１ａ炉底面１ｂからなる円筒形の炭化炉１において、炉底面１ｂ下部外側中央には木酢液落下口５ａがある掃除点検蓋５がついており、炉側壁１ａには反転支持軸３と空気供給管４が接続されており、炉天井蓋２には煙突２ａが付いている。炭化炉１内部においては、炉底面１ｂの少し上に炉側壁１ａと周囲３０ミリメートルの空隙をあけた円形凸型板の凸面空気・排煙仕切板１０を設置し、その頂部には加熱排煙筒８を連通接続するために、加熱排煙流入口８ｂが開口されている。加熱排煙筒８は、炉天井蓋２から炉内へ伸びている煙突２ａの煙突差し込み接続凸部２ｃと加熱排煙筒差し込み接続凹部８ａにより連通し、底面空間Ｕは炉外へと通じている。凸面空気・排煙仕切板１０の約５０ミリメートルの上に炭材載置ロストル１１を設置し、このあいだに炉外から炉内の１/３位まで伸びてきている空気供給管４を円周上均等に配設し、この空間を空気供給空間Ｐとする。炉側壁１ａと３０ミリメートルの空隙を円筒状に保持するように炭材収納筒７を設置し、この空間を下降循環空間Ｓとする。炭材収納筒７は、直径３ミリメートルの細かい孔の開いたパンチングメタルで作られている。
【００２５】
加熱排煙筒８の周囲に炭化材料Ｗと１５ミリメートルの空隙を保持するため、金網製の燃焼ガス・炭化木ガス集束筒９を設け、この空隙の空間を燃焼ガス・炭化木ガス上昇空間Ｑとする。これにより気体の流れは、空気供給管４から空気供給空間Ｐに入り、炭材載置ロストル１１を上昇し炭化材料Ｗを潜り抜けて燃焼ガス・炭化木ガス集束筒９から燃焼ガス・炭化木ガス上昇空間Ｑに入り、天井空間Ｒと進む。天井空間Ｒから下降循環空間Ｓへ下降して、空気供給管４を立体交差して側壁・仕切板空隙Ｔを通り底面空間Ｕに入り凸面空気・排煙仕切板１０の加熱排煙流入口８ｂから加熱排煙筒８内の排煙加熱空間Ｖを通り煙突２ａから炉外へと流れる。
【００２６】
炉天井蓋２を開け、空気供給孔４ａのキャップを取り開孔し、枝や薪を炭材載置ロストル１１の上で燃焼させ、赤くなった炭火の状態まで燃焼させて着火用火種を作るか、または、４キログラム位の炭を炭材載置ロストル１１の上に投げ入れ、スギ等の枯れ枝で着火し５分位で赤熱した着火用火種を作るかする。その着火用火種の上に炭化材料Ｗを隙間なく投入し、加熱排煙筒差し込み接続凹部８ａと炭材収納筒７の高さまで達したら投入を止め、炉天井蓋２についている煙突差し込み接続凸部２ｃと加熱排煙筒差し込み接続凹部８ａを合わせて炉天井蓋２を閉める。着火用火種の熱で加熱排煙筒８と炭材載置ロストル１１の下にある凸面空気・排煙仕切板１０が加熱され、排煙加熱空間Ｖと底面空間Ｕの空気にドラフトが生じ、炉天井蓋２を閉めると同時に煙突２ａから燃焼ガス・炭化木ガス等の排煙が強く排出され、従来の炭窯での団扇で扇ぐ口焚き作業は無くなった。
【００２７】
一度、炭化炉１に火入れをすれば炉の構造と機能により途中で火が消えることはなく、炭化中は何の操作もいらないので他の仕事が出来る。大まかに炭化完了までの時間は、乾燥した炭化材料Ｗで８時間から１０時間かかり、生の炭化材料Ｗで１２時間から１５時間かかる。煙突２ａから排出される煙の色が青色から紫色になり無色になった時が炭化完了になる。炭化が完了した場合、空気供給孔４ａをキャップで塞ぎ、煙突口２ｂにレンガを載せて塞ぐことにより空気閉鎖が終わる。炭化炉１の温度が下がり出炭できるまでの時間は、夏場で４時間から５時間、冬場は３時間から４時間かかる。
【００２８】
炭化炉１が冷却したことを確認してから、炉天井蓋２を取り、炭化炉１を出来上がった木炭を取り出す位置に傾倒して、反転固定板３ａの孔に反転固定差し込み棒３ｂを差し込んで固定し木炭を取りだす。粉炭や灰はさらに傾倒して滑り落とし炉の掃除を完了する。
【００２９】
乾燥した炭化材料Ｗを短時間炭化する場合、加熱排煙筒接続アタッチメント８cを取り外し、加熱排煙筒頂部蓋８dを載置し、直接に燃焼ガス・炭化木ガスを煙突２aへ排出すると、４時間内で炭化が完了し、炭化炉１の冷却に３から４時間かかり、木炭の取り出しと清掃に１５分かかり、合計８時間位で着火から全ての作業を終了することができた。
【００３０】
なお、本発明は、上記実施の形態例に限られるものではなく様々な応用利用が考えられる。例えば、炉側壁１ａから多数の空気供給管４が凸面空気・排煙仕切板１０の上に均等に配設されているが、これらをまとめて炉内で分岐させたり、炉内で円形の空気管からの供給にしたり、また、凸面空気・排煙仕切板１０にしても炉側壁1ａとの空隙を一周全部あけるのではなく、間隔をあけて設けたり、形を緩やかな円錐状の形や円形平版に周囲につばをつけた形にしたり、また、炭材収納筒７や燃焼ガス・炭化木ガス集束筒９や炭材載置ロストル１１を金網やパンチングメタルやエキスパンドメタルの材料で一つか二つにまとめて作るなど様々に考えられる。
【符号の説明】
【００３１】
１      炭化炉
１ａ    炉側壁
１ｂ    炉底面
２      炉天井蓋
２ａ    煙突
２ｂ    煙突口
２ｃ    煙突差し込み接続凸部
３      反転支持軸
３ａ    反転固定板
３ｂ    反転固定差し込み棒
４      空気供給管
４ａ    空気供給孔
５      掃除点検蓋
５ａ    木酢液落下口
６      架台
７      炭材収納筒
８      加熱排煙筒
８ａ    加熱排煙筒差し込み接続凹部
８ｂ    加熱排煙流入口
８c     加熱排煙筒接続アタッチメント
８d     加熱排煙筒頂部蓋
９      燃焼ガス・炭化木ガス集束筒
１０    凸面空気・排煙仕切板
１１    炭材載置ロストル
Ｐ      空気供給空間
Ｑ      燃焼ガス・炭化木ガス上昇空間
Ｒ      天井空間
Ｓ      下降循環空間
Ｔ      側壁・仕切板空隙
Ｕ      底面空間
Ｖ      排煙加熱空間
Ｗ      炭化材料
Ｘ      炎
Ｙ      空気・燃焼ガス・炭化木ガスの流れ
Ｚ      排煙の流れ
【図１】
0005650691.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0005650691.tif 000008