(57)【要約】【課題】製材所で発生する木質系燃料を用いて真空炉同様の高品質炭化製品を製造できる釜焼窯式炭化装置を提供する。【解決手段】木質系燃料を投入する燃料投入口と、灰取出し口と、煙突を有し、その内部に均一な高熱雰囲気を形成する耐火材造りの木質系燃料燃焼窯と、その内部に炭化原料を充填可能とし、その一端又は両端を前記窯の壁面に支持されて、全体を前記高熱雰囲気中で均一に加熱可能とした筒状の金属製炭化釜と、を備えたことを特徴とする釜焼窯式炭化装置。【選択図】      図１
2004231753.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
木質系燃料を投入する燃料投入口と、灰取出し口と、煙突とを有し、その内部に均一な高熱雰囲気を形成する耐火材造りの木質系燃料燃焼窯と、
その内部に炭化原料を充填可能とし、その一端又は両端を前記窯の壁面に支持されて、全体を前記高熱雰囲気中で均一に加熱可能とした筒状の金属製炭化釜と、
前記炭化釜から排出されたガスを冷却し、前記ガスの凝縮によって木質酢を製造するガス冷却装置と、を備えたことを特徴とする釜焼窯式炭化装置。
【請求項２】
請求項１に記載の釜焼窯式炭化装置において、前記炭化原料の炭化終了時期は、前期木質系燃料の燃焼を間欠的に行う場合には、前記木質酢の出来高を参照して定めることを特徴とする釜焼窯式炭化装置。
【請求項３】
請求項１に記載の釜焼窯式炭化装置において、前記金属製炭化釜の底部には、炭化製品引出し用の不燃性マットが敷設されることを特徴とする釜焼窯式炭化装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、杉や檜等の樹木の皮（バーク）等植物繊維類を効率良く、高品質で炭化処理することができる釜焼窯式炭化装置に関する。釜焼窯式とは、従来より使用されている陶磁器、ガラス、セメント等の製造に使用されている窯を用いて炭化用の釜を直火で加熱する方式をいう。
【０００２】
【従来の技術】
従来の炭化装置の例としては、例えば炭窯や、真空炉、含水性有機廃棄物を乾燥及び炭化する乾燥炭化装置等の例が有る。
【０００３】
炭窯は、耐火粘土製の窯の中に炭の原料である薪を詰め、弱貧酸素状態下で薪をゆっくり燃焼させ、薪全体に火及び熱を回し、薪全体が適切に炭化された時点で酸素の供給を断ち、薪全体を炭化するというものである。このとき使用される窯は、単なる焼却炉と異なり、適切な焼却雰囲気を形成するため、通常は耐火粘土製とされて、内部を適切に保温できる形とされている。この点、陶磁器やガラス等を製造するための窯も空気供給状態が変化するも同様の構成である。しかしながら、従来の炭窯は、内部に充填した樫や楢等の薪類を炭にすることができるが、バークその他の柔軟な植物繊維類を炭化することはできない。
【０００４】
また、電気ヒータで加熱可能な真空炉で有機物の炭化処理を行うことも可能であるが、設備費及び電熱消費が嵩み低コストの炭化製品を製造することができない。
【０００５】
一方、含水性有機廃棄物、例えば山林中に散在する木材廃棄物、間伐材、柚子や蜂蜜類の絞り滓、茶滓、コーヒ滓等を乾燥し、炭化し、活性炭を得る炭化装置の例としては、例えば特許公開２００２−１９２１０７号公報（含水性有機廃棄物の乾燥炭化装置）  の例がある。
【０００６】
特許公開２００２−１９２１０７号公報の含水性有機廃棄物の乾燥炭化装置は、畜産廃棄物等の含水性有機廃棄物を炭化するに際し、装置をコンパクト化し、炭化効率を高くするため、乾燥炉を上側に、２重円筒状の炭化炉を下側として、燃焼炉で発生した熱風を内部の熱風と交流させて炭化炉の外側円筒部分に送りつつ炭化し、炭化時に出た熱風を乾燥炉に送り、乾燥に必要な熱量を節約している。
【０００７】
しかしながら、これら従来の炭化装置は、炭化炉内に含水性有機廃棄物を充填し、炭化することができ、バーク類も炭化処理することはできるが、重油等の化石燃料を必要とし、併せて乾燥を行うことにも相応の化石燃料を必要としていた。乾燥品を用いる場合には自己燃焼を行い、特別の燃料を必要としない場合もあるが、原料に制限が生じ、全てのバーク類に適用し難い。しかも、高品質の炭化製品を得るには相応の仕掛けが必要であり、適切な炭化雰囲気を形成するために相当の設備を必要としていた。例えば、真空加熱炉では、大掛りな耐圧容器と電気加熱装置が必要であり、上記含水性有機廃棄物の乾燥炭化装置では、炭化炉の外側に熱風を通すための２重構造をしている等である。
【０００８】
一方、近年、全国の製材所では、多量の木質系燃料と多量のバーク類が発生している。製材所で発生する木質系燃料は、例えば薪とされ、一部公衆浴場の薪焚きボイラー等に使用されているが供給過剰の状態である。また、バーク類は、一部バーク堆肥に変換されているが、これも又供給過剰の状態である。
【０００９】
供給過剰状態にあるバーク類を良質の炭化製品に変換し、これをバーク堆肥に混入し、或は直接土壌改良剤や有害ガスの吸着剤等に適用できれば、資源リサイクルされ、環境改善に役立てることができる。
【００１０】
また、このとき、炭化炉を加熱する燃料として製材所で発生する多量の木質系燃料を使用できれば、その分化石燃料の使用を削減でき、効率的で無公害の資源リサイクルシステムを構築できる。
【００１１】
【特許文献１】
特許公開２００２−１９２１０７号公報、第１頁、図１
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記従来技術に鑑みて創案されたのもで、製材所で発生した木質系燃料を使用して、同製材所で発生したバーク類を炭化製品に変換できる釜焼窯式炭化装置を提供することを目的とする。
【００１３】
また、バーク類以外のパイナップル等の炭化製品を形状保持したままで高付加価値商品として製造することができる釜焼窯式炭化装置を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決することができる本発明の釜焼窯式炭化装置は、木質系燃料を投入する燃料投入口と、灰取出し口と、煙突とを有し、その内部に均一な高熱雰囲気を形成する耐火材造りの木質系燃料燃焼窯と、
その内部に炭化原料を充填可能とし、その一端又は両端を前記窯の壁面に支持されて、全体を前記高熱雰囲気中で均一に加熱可能とした筒状の金属製炭化釜と、
前記炭化釜から排出されたガスを冷却し、前記ガスの凝縮によって木質酢を製造するガス冷却装置と、を備えたことを特徴とする。
【００１５】
木質系燃料燃焼窯とは、従来のカマド又は窯に相当し、要は薪等木質系燃料を保温性よく燃焼し、その内部に配置した金属性炭化釜を均一に加熱できる粘土や耐火レンガ等耐火材造りの装置をいう。薪等木質系燃料を用いるため、燃料投入口と、灰取出し口と、煙突を必須条件とする。保温性よく燃焼するとは、単なる焼却炉とは異なり、内部に配置した金属性炭化釜を均一に加熱すべく、木質系燃料の燃焼による炎の直火で加熱するのみならず、壁面放射熱を加えて加熱できることを意味する。
【００１６】
以上の如く構成された木質系燃料燃焼窯により、製材所で供給過剰となっている木質系燃料を用いて、内部に備えた金属製炭化釜を炭化に必要な温度、４００〜８００℃に保温性良く加熱することができる。
【００１７】
金属製炭化釜は断面が丸や角の筒状とされる。筒状容器の一端又は両端には、適宜炭化用原料を出し入れするための蓋を設ける。木質系燃料燃料窯の中に固定されて、炭化製品をバッチ処理するものであるため、連続処理するためのスクリュー装置等は設けない。最も簡易な構成であり、従来の真空炉の真空容器に相当する。ただし、ガス抜きする構成であるので、耐圧容器とする必要はない。
【００１８】
前記金属性炭化釜の底部には、鉄板、ステンレス網等で作った炭化製品引出し用の不燃性マットを敷設することができる。マット上に炭化原料を配置し、炭化後にマットを引出すことにより、パイナップル等形状保持の炭化製品を、その形を崩すことなく姿焼きして取出すことができる。
【００１９】
ガス冷却装置は、前記炭化釜から炭化処理に伴って排出されるガスを冷却し、前記ガスの冷却に伴う凝縮によって木質酢を製造するものである。冷却方式は、一般的な水冷や空冷によれば良い。木質種に応じ、木酢や竹酢を製造することができる。木質酢は、漢方薬や安全無害な消毒薬等に多用できる。
【００２０】
本発明の釜焼窯式炭化装置では、木材等の燃料を間欠的に適量づつ燃焼させるので、石油バーナのみで加熱するのと異なり炭化製品の完成時点を推定するのが難しい。そこで、本発明では、炭化製品の完成時期を木質酢の出来高で推定することができる。即ち、例えばバークから発生される木酢量を測り、これが飽和することで、炭化完了時点を予測することができる。
【００２１】
以上の構成により、本発明の釜焼窯式炭化装置にあっては、一般的なカマド或は窯構成の木質系燃料燃焼窯を用いて木質系燃料を焚き、金属製炭化釜で植物繊維類を炭化することができる。植物繊維としては、製材所で発生する樹皮をはじめとして、茶滓やコーヒ滓、その他有機廃棄物等を炭化できる。また、パイナップルの姿焼きを行うことができる。また、姿焼きの一例として、樹皮を重ね、縫って、板状の炭化バークを製造すること等もできる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照しつつ、本発明の実施の形態を説明する。図１〜３は、本発明の一実施形態を示す釜焼窯式炭化装置の平断面図、正断面図、平面図である。図１は、図２のＦ１−Ｆ１線に沿った断面図を、図２は図１のＦ２−Ｆ２線に沿った断面図を示す。
【００２３】
図１〜図３において、断面矩形を為すコンクリートブロック製の建家１の中には、耐火レンガ造りの断面円形のドーム２が形成されている。建家１及びドーム２により、保温性のよい炉、即ち窯が形成される。
【００２４】
前記ドーム２の略中間には、対応する壁面を貫通して、円筒状の金属製炭化釜３がその両端をドーム２及び建家１の壁面に支持されて架設されている。炭化釜３は、鉄製であるがステンレス製とされても良い。
【００２５】
炭化釜３の両端は、建家１の外方に突出され、その端部には、フランジが設けられ、そのフランジには開閉可能の蓋４Ａ、４Ｂが設けられている。この蓋４Ａ、４Ｂは、炭化原料の投入及び炭化製品の取出しのとき開放される。詳細は省略するが、この開閉操作はワンタッチで容易に行える構造とされている。
【００２６】
前記ドーム２の底部には、建家１の外部に設けられた灰取出し口５に向けて灰取出し用のシュート６が設けられている。
【００２７】
前記ドーム２の上方で１側面には、横配置の煙突７が設けられている。横配置の煙突７は、建家１の外部に設置された縦配置の煙突８と接続されている。この縦配置の煙突８の底部は、基礎９上に固定された中空ポスト１０の上端と接合されている。従って、縦配置の煙突８の途中でシャワー配管１１に水を流しシャワーを浴びせることにより、粉塵混じりの水をポスト１０内に落下させることができ、ポスト底部に設けたバルブ１２を開けることにより、粉塵混じりの汚水をポスト１０の外に取出すことができる。煙突からは蒸気が放散するので、水量は少ない。この量は、水を加熱し、ゼロとすることも可能である。シャワー配管１１には、適宜屋根等から集積した雨水を導水し、雨水利用による粉塵除去設備とすることができる。
【００２８】
前記ドーム２の一側面で、前記灰取出し口５と対向する位置には、点火用バーナ１３が設けられている。点火用バーナ１３のドーム２内開口位置と直交する位置には、送風機１４と接続される送風口１５が開口されている。点火用バーナ１３には、燃料オイルを供給するため、オイルタンク１６が接続されている。
【００２９】
前記炭化釜３の両端部には、炭化処理のとき内部で発生したガスを冷却装置１７に送るための配管１８Ａ、１８Ｂが接続されている。冷却装置は、水冷式とされ、配管１８Ａ、１８Ｂから送られてきたガスを冷却し、木質酢を製造することができる。
【００３０】
前記ドーム２の天井面には、格子状の構造材１９が組込まれ、その中心に両開閉式の扉２０Ａ、２０Ｂが設けられている。この扉２０Ａ、２０Ｂは、図示しないホイストの作動により、図３に示すように相互に両開閉される。従って、扉２０Ａ、２０Ｂの開放により、ホークリフト等を用いて、薪や木片、木屑、皮等の木質系燃料を投入することができる。
【００３１】
以上の構成の釜焼窯式炭化装置において、炭化釜３に植物繊維類の炭化原料を充填し、扉２０Ａ、２０Ｂを開けて木質形燃料を投入し、点火用バーナ１３で火を付け、木質系燃料を燃焼させることにより、炭化釜３内部の炭化原料を炭化させることができる。炭化原料としては、製材所で発生した各種バーク類や各種有機廃棄物類を使用することができる。木質系燃料としては、同製材所で発生した薪、木屑、鋸屑、乾燥バーク等、通常燃料として販売可能のもの全てを用いることができる。
【００３２】
本発明の釜焼窯式炭化装置では、１名の作業員で燃料投入し、点火バーナで点火し、例えば半日間燃料し、翌朝釜出しし、炭化釜３から炭化製品を引出し、次の炭化原料を詰め込み、サイクル運転できる。
【００３３】
炭化製品は、土壌改良剤、脱臭剤、吸着剤、水質改良剤、保湿剤等として販売でき、利用できる。
【００３４】
ドーム２内で木質系燃料を燃焼し、炭化釜３を加熱すると、炭化釜３内の炭化原料からガスが発生し、配管１８Ａ、１８Ｂを通って冷却装置１７へ導かれ、１日５０リットル程度の木質酢が製造される。木質酢は、漢方薬や有機消毒剤等として販売でき、利用できる。
【００３５】
木質系燃料の燃焼において、煙は殆ど出ない。煤塵はシャワー配管１１より雨水を放出することにより、殆どゼロとすることができる。木質系燃料を適切に選択することにより、即ちゴミ類を混入しないことにより、ダイオキシン類の発生を最小に抑えることができる。検査結果では、木質系燃料のみの燃焼によって、基準値を大幅に下回らせることができた。
【００３６】
シュート６を介して灰取出し口５より排出された灰は、セメント原料として再利用できる。
【００３７】
木質系燃料の燃焼時間と炭化製品の製造との関係では、１〜２時間の燃焼により、良質の炭化製品を製造することができる。１時間より短いと、炭化原料からのガスの発生が不足で、未熟な炭化製品ができる。また木酢の製造量が少なくなる。これに対し、２時間以上の燃焼、例えば１時間、次いで１時間、さらに追加して１時間の燃焼では、炭化製品の品質に殆ど差がない。また、木酢製品量に変化もない。このように、１時間以上の燃焼のみを条件とすれば良く、間欠燃焼も可能であるので、取扱が便利であり、高品質の炭化製品を製造できる。間欠的な燃焼を行う場合には、木質酢の出来高、例えば５０リットルの製造にて、炭化完了を推定することもできる。
【００３８】
図４は、本発明の他の実施形態を示す釜焼窯式炭化装置の平断面図である。本釜焼窯式炭化装置では、図１のものに比べ、建家１及びドーム２に対し複数の炭化釜２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃが着脱自在とされる点と、炭化釜２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃ内に炭化製品を形状保有のまま取出すことができるマット２２を敷設した点が異なる。他の部材については、図１に示したものと同様であり、同一機能を果す部材には、同一参照符号を付けて示してある。マットは、不燃性の鉄板、ステンレス網等で構成できる。また、全長に亘って連続したものではなく、部分時に配置したものとし、それを棒状部材を用いて引出すようにすること等もできる。
【００３９】
本実施形態に係る炭化釜２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃの一端には、図１のものと同様のフランジ及び蓋４Ｂが設けてあるが、他端にはフランジを設けず、内側蓋２３を設けている。従って、炭化釜２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃは、建家１及びドーム２に対し着脱自在であり、１時間以上の燃料燃焼後に外部に引出し、炭化処理後に別の炭化釜、例えば炭化釜２１Ｂを入れ替え、続けて炭化処理を行うことができる。ガス抜き用の配管１８Ａ、１８Ｂは、炭化釜の抜き出しに問題がないよう、炭化釜３に設けたプラグ（図示せず）に対し着脱するよう構成することができる。抜き出した炭化釜、例えば炭化釜２１Ａは、冷却後、その内部から炭化製品を取出すことが出きる。
【００４０】
また、本炭化釜２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃには、マット２２が敷設されているので、パイナップル等形状保持したい炭化製品については、原料をマット上に並べて配置し、炭化処理後にマットを引出して、マット上に配列してある炭化製品を形状保持のまま取出し姿焼きすることができる。いわば、従来大掛りな真空炉で行っていた形状保持の炭化処理を、簡易な装置、安価な燃費にて、容易に製造できる。パイナップルの他各種草花や、竹の葉、繊維管の果実、その他各種の植物繊維類を形状保持のまま炭化できる。
【００４１】
図４に示すマット２２は、図１に示す炭化釜３の内部に設けることもできる。図１に示す炭化釜３内にマット２２を設けることにより、植物繊維類の炭化製品を姿焼きすることができる。
【００４２】
上記実施形態に示す他、炭化釜は、図１に示す炭化釜３を中間位置を仕切って一対接合し、建家１及びドーム２に対しスライドさせ、交互に利用することもできる。一対の炭化釜を交互利用することにより、炭化製品を効率良く製造することができる。
【００４３】
本発明は、上記実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜設計的変更を加えることができ、各種態様で実施できる。
【００４４】
【発明の効果】
以上の通り、本発明は、木質系燃料を保温性よく、酸素量を調整しつつ燃焼できる窯内で炭化原料を充填した炭化釜を効率良く加熱し、炭化釜内に充填した炭化原料からガスを発生させ、炭化製品を得るようにした釜焼窯式炭化装置であるので、最も簡易な構成にして従来真空炉同様の高品質の炭化処理を行うことができる。
【００４５】
また、燃料としては、製材所で発生する木質系燃料をそのまま用いることができ、かつ炭化原料として同製材所で発生したバークをも用いることができ、高品質の炭化処理を行うことができるので、製材所への設置により、最も効率良い資源及び設備の有効利用が行える。
【００４６】
さらに、筒状の炭化釜内部に炭化原料装着用のマットを敷設することにより、炭化製品を形状保持したまま姿焼きして取出すことができ、簡易構成の設備にして付加価値の高い形状保持の炭化製品を作ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る釜焼窯式炭化装置の平断面図である。
【図２】上記釜焼窯式炭化装置の正断面図である。
【図３】上記釜焼窯式炭化装置の平断面図である。
【図４】本発明の他の実施形態に係る釜焼窯式炭化装置の平断面図である。
【符号の説明】
１  建家
２  ドーム
３、２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃ  炭化釜
４Ａ、４Ｂ  蓋
５  灰取出し口
６  灰取出し用シュート
７  横配置煙突
８  縦配置煙突
９  基礎
１０  中空ポスト
１１  シャワー配管
１２  バルブ
１３  点火用バーナ
１４  送風機
１５  送風口
１６  オイルタンク
１７  冷却装置
１８Ａ、１８Ｂ  配管
１９  構造材
２２  マット
２３  内側蓋
【図１】
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【図２】
2004231753.tif 000004
【図３】
2004231753.tif 000005
【図４】
2004231753.tif 000006