(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水蒸気を加えた煙で竹を燻煙処理し、次いで該竹を前記燻煙処理から１週間以上後に炭化処理をすることを特徴とする、もとの竹の形が残る竹炭、の製造方法。
【請求項２】
前記燻煙処理から約９０日後に前記炭化処理をすることを特徴とする、請求項１に記載の、もとの竹の形が残る竹炭、の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は竹材の燻煙処理に関し、特に均一な燻煙処理を行なうことの出来る燻煙方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、木材の燻煙処理は木材を乾燥させ、歪みを取るとともに、防腐性、防虫性を付与する目的で行なわれてきた。燻煙処理は処理すべき木材を、燃料の木材から出る高温の燻煙に長時間曝して処理すべき木材を加熱するとともに、燻煙に含まれるスス等の化学物質を木材に付着、吸着、吸収、結合させて化学的、生物学的安定を図るものである。そのため、燻煙処理に使用する装置は、燃料の木材を不完全燃焼させる燃焼室と、処理すべき木材を載置し、燻煙を通す処理室と、燻煙を排気する煙突から構成されている。燃料の木材から出る燻煙は、燃料の木材の材質、形状、燃焼時の燃料の補給の仕方、燃焼空気の補給の仕方等の要因により複雑に温度、組成、処理室内の循環の様子等が影響されるので、安定した処理を工業的に継続的に実施していくのが難しいのが現状である。また、処理すべき木材の材質も、産地、採取時期、採取部位等により変動し、安定した処理を工業的に継続的に実施していくうえでの妨げとなっている。
【０００３】
特に、竹材の燻煙処理においては処理で竹材にひびや割れが生ずることが多く、また一本の竹の部分によって、例えば上下で或いは前後で処理むらが生ずると、もともと真っ直ぐで均一な形状であるだけにむらが目立ち、商品価値に大きく影響することが多い。
【０００４】
又、竹材を燻煙処理してから炭化することにより、竹を、もとの竹の形状を保って崩さずに木炭化することが出来る。この場合、燻煙処理が均一になされていりことが、もとの竹の形状を保って崩さずに木炭化するための必須の要件である。このような均一な燻煙処理を行なう装置や方法が望まれていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、このような燻煙処理の問題点に鑑み、特に、竹材の燻煙処理において均一な処理を行なう装置、及び方法を提供しようとする。又、形を崩さずに竹炭化処理する方法を提供しようとする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の発明者はこの問題を解決するために燻煙処理に与える要因について鋭意検討し、均一な燻煙処理には、処理雰囲気の湿度が大きく係わっていることを見いだした。従来より燻煙処理は絶乾状態の雰囲気でなされていたわけではない。燻煙処理時には、当然ながら処理中の木材から水分が蒸発するし、燻煙の中にも水分が含まれている。しかし、処理雰囲気の湿度は積極的に調節されてはいなかった。特に、燻煙処理室で温度が変わると、相対湿度も変わるが、この点も考慮して湿度管理がなされてはなかった。この点に鑑み、燻煙処理の条件を更に検討し、本発明に想逹した。
【０００７】
即ち、本発明の要旨とするところは、燃料の木材を燃焼して発生する燻煙に水蒸気を加えて燻煙処理に供することを特徴とする燻煙処理方法である。燻煙処理中に処理中の木材から発生する水分及び燃料の木材から出る水分の他に燻煙処理室に水分をある期間補給することにより、均一な燻煙処理がなされ、且つ処理が促進される。
【０００８】
又、本発明の要旨とするところは、煙発生用燃焼室と、該燃焼室からの煙を通路を介して導入し被燻煙物を処理する処理室と、煙の排出用煙突とからなる燻煙処理装置において、前記通路に、該煙に水分を補給する水分供給手段が設けられたことを特徴とする燻煙処理装置である。
【０００９】
又、本発明の要旨とするところは、前記水分供給手段が、前記通路に設けられた水槽であり、該水槽は、該水槽に張られた水の水面が、該煙に接触する位置に配置されたことを特徴とする燻煙処理装置であり、これにより、水槽に張られた液体の水面が通路を通過する燻煙に接触し、燻煙処理室へ効率良く且つ安定した水分の補給がなされる。
【００１０】
更に又、本発明の要旨とするところは、前記処理室が前記通路より上方に位置させたことを特徴とする燻煙処理装置であり、更に又、前記通路が、煙の排出用煙突に連通し且つ煙突に向かって上方に傾斜させたことを特徴とする燻煙処理装置である。
【００１１】
更に、本発明の要旨とするところは、水蒸気を加えた煙で被薫煙物を薫煙することを特徴とする薫煙処理方法である。これにより燻煙処理時に処理雰囲気を高湿度に保つことが出来、処理雰囲気を高湿度に保つことで被薫煙物の加熱が効率的に行なわれ、且つ煤等の煙成分の被薫煙物への浸透が促進される。又、均一な燻煙処理が行なえる。
【００１２】
又、本発明の要旨とするところは、水蒸気を加えた煙で竹を燻煙処理し、次いで該竹を炭化処理することを特徴とする竹炭の製造方法である。これにより、ひび割れのない竹炭を製造出来る。
【００１３】
【発明の実施の形態】
木材の加熱乾燥に際して、木材を構成するセルロースから成るミクロフィブリルや、ミクロフィブリルを結合し、拘束しているリグニンが湿熱により軟化し、拘束がとれて木材の潜在歪みが減少するといわれている。従来の加熱乾燥処理においては、木材を加熱すると木材にもともと含まれている水分が作用して、結果的にリグニンに対する湿熱処理がなされていたことになる。しかし、この方法では加熱乾燥が進むと木材中の水分が減少し、湿熱による軟化が止まり、木材の潜在歪みが残されたままで更に乾燥が進んで、加熱と乾燥により木材の内部でその潜在歪みが顕在化して更に変形又は潜在的な変形が進み、それによる歪みが緩和されずに残るため、処理後の木材に潜在歪みとして残留し、あるいは顕在化してひび割れとして顕れるのである。
【００１４】
本発明はこのような視点から、燻煙処理時に積極的に処理雰囲気を高湿度に保つことで均一な燻煙処理が行なえることを見出したのである。又、処理雰囲気を高湿度に保つ簡易で有効な装置及び方法を見出したのである。
【００１５】
もとより、木材が燃焼して出来る煙には、燃焼の化学反応の結果として生成する水と、木材に含まれていた水分とが成分として含まれているが、これらの水分だけでは湿熱処理が充分に行なわれない。
【００１６】
本発明の装置は、図１に示すような煙発生用燃焼室６と、該燃焼室からの煙を通路５を介して導入し被燻煙物を処理する処理室４と、煙の排出用の煙突４０とからなる燻煙処理装置であり、その通路に、煙に水分を補給する水分供給手段７が設けられている。この水分供給手段により燻煙に水分を水蒸気として補給し、処理室における燻煙処理の雰囲気を積極的に高湿度に保つことで、均一な燻煙処理が行なえるのである。
【００１７】
本発明の実施の態様を図を用いて説明する図１は本発明に用いられる燻煙処理装置２であり、図２はそのＡ−Ａ’方向の断面図である。処理すべき被燻煙物は処理室４に充填される。処理室４の床部３０は燻煙が導通する網目或いは格子構造となっている。処理室４の天井部３４は、コンクリート等で作られた複数枚のパネル２２が側壁４２、４４の上辺に渡され、敷きつめられている。更にパネル２２の上は赤土等の土３６が盛られ、天井部のシールがなされている。処理すべき被燻煙物が竹材の場合は、長さ１ｍほどに切りそろえて数１０ｃｍ径に束ねて、扉を備えた処理材搬入口３２から搬入し、通常は竹を立てて充填する。
【００１８】
燃料の木材９は燃焼室６に投入口１６から投入される。燃焼室６は空気口１８及び投入口１６を備え、火勢及び酸素の供給度合いが、空気口１８及び投入口１６に設けられた扉の開閉度合いにより調整され煙の発生具合や温度が調節される。燃焼室６の上面に上部開口２０があり、通常は上蓋２１で閉じられている。燃焼室６は空気口１８及び投入口１６と反対側に上部が開放された隔壁１７があり、その隔壁１７を隔てて水槽８が設けられている。隔壁１７は燃焼室６の側壁の一部を構成しており、燃焼部が側壁で囲まれることにより燃焼の安定化がなされる。水槽８の周辺は防水モルタル１２でシールされている。
【００１９】
燃焼室６で発生した煙は燃焼室６から処理室４に至る通路５を通る。煙は隔壁１７の上部を通り、水槽８に張られた水１０の水面１３に接触し、処理室４の下方の通路５へ向けて移動し、床部３０を抜けて処理室４に充満する。天井部３４は外側が外気と接し、内側は床部３０より温度が低いので、処理室４の中では天井部３４に触れて温度が低下した燻煙が下方に動き、床部３０の近辺で温度が上がり、ふたたび上昇するという対流が起こる。これとともに通路５にある煙も床部３０の格子の隙間の間をいききする。このように、煙は処理室４の中で対流するが、燃焼室６から供給される分にみあったオーバーフローした残余の煙は煙突４０から排出する。
【００２０】
また、処理室４の床部３０の下方の基礎床４２には、燻煙処理により処理中の竹等の被燻煙物の内部から滲み出してきた水分が落下する。この水分は一部は蒸発し煙に混入して処理室へ戻るが、基礎床４２の面４３は、煙突４０に向かって上方に傾斜しており、処理中の竹等の被燻煙物の内部から滲み出し落下してきた水分の一部は水槽８へ流集する。水槽８へ流集した水は水槽８の水面で煙と接触して水蒸気となり、更に、煙の熱で１００℃以上に加熱されて過熱水蒸気となり、煙とともに処理室４へ運ばれる。
【００２１】
このように、本発明に用いられる燻煙処理燻煙処理装置２を用い、水槽８から成る水分供給手段７によって水蒸気や過熱水蒸気を付加した煙で燻煙処理の雰囲気を積極的に高湿度に保つことが出来、高湿度下の燻煙処理が行なえるのである。水蒸気や過熱水蒸気（以下水蒸気と称す）は竹等の被燻煙物を構成するセルロースから成るミクロフィブリルや、ミクロフィブリルを結合し、拘束しているリグニンを軟化させ、拘束がとれて竹等の被燻煙物は潜在歪みが減少する。又、水蒸気は竹等の被燻煙物の内部に浸透し、水蒸気の持つ熱或いは潜熱により被燻煙物の加熱を助ける。更に、吸湿した竹等の被燻煙物の熱伝導率は、吸湿してない竹等の被燻煙物の熱伝導率に比べて高いので、燻煙処理の雰囲気を高湿度に保つことで、被燻煙物の加熱が促進され、又、加熱の均一化が行なわれる。更に又、竹等の被燻煙物の内部に浸透する水分や水蒸気は、燻煙に含まれる煤や化学物質が竹等の被燻煙物の内部に浸透するのを助ける。
【００２２】
本発明により燻煙処理が被燻煙物の内部の細部にわたり充分なされるので、本発明により燻煙処理された竹等の被燻煙物は長期間放置しておいても黴の発生が殆どない。虫の害も殆どない。バクテリア等の菌に犯されることも殆どない。又本発明の燻煙処理された竹等の被燻煙物は、内部の歪みがほぼ完全に緩和されているので、長期間経時しても目立った形の狂いや割れの発生がない。
【００２３】
本発明の他の態様を図３に示す。図３の本発明に用いられる燻煙処理装置２ａは燃焼室６ａ、水槽８ａ通路５ａ処理室４ａ煙突４０ａから成る。処理すべき被燻煙物は処理室４ａに充填される。
【００２４】
処理室４ａの床部３０ａは燻煙が導通する網目或いは格子構造となっている。燃焼室６ａと上部が開放された隔壁１７ａを隔てて水槽８ａが設けられている。水槽８ａは周辺が防水モルタル１２ａでシールされており、上部が多孔板５０で蓋をされている。
【００２５】
多孔板５０は素焼きの陶器のような多孔質セラミック、或いは焼結メタルのような、多数の微孔を有する通気性の板部材から成る。燃焼室６ａから出た煙により、多孔板５０が加熱され、同時に水槽８ａの壁面が加熱され、水槽８ａに貯留されている水１０ａが蒸発する。蒸発した水は分散して多孔板５０の微孔を通過することにより更に加熱され水蒸気として多孔板５０の上面から排出して煙と混じって処理室４ａに至る。このような多孔板５０を配することにより蒸気が分散し、水の蒸気化と、蒸気の加熱と煙への混入が安定して行なわれるので、燻煙処理雰囲気が安定し、均一な処理がなされる。又、多孔板５０の微孔は表面積が多く、煙により加熱された多孔板５０の微孔を通過することにより、蒸気が効率よく加熱される。
【００２６】
発明の更に他の態様を図４に示す。図４の本発明に用いられる燻煙処理装置２ｂは燃焼室６ｂ、水槽８ｂ、通路５ｂ、処理室４ｂ煙突４０ｂから成る。処理すべき木材は処理室４ｂに充填される。処理室４ｂの床部３０ｂは燻煙が導通する網目或いは格子構造となっている。処理室４ｂの下方に水槽８ｂが設けられ、水槽８ｂには砂５２が充填されている。更に、水槽８ｂには砂５２に混じって水１０ｂが入っている。水槽８ｂの上部を煙が通過して、砂５２が加熱され水１０ｂが蒸発する。蒸発した蒸気は堆積する砂５２の上部の、水に浸っていない部分を通過しさらに昇温して発散し、煙と混じって処理室４ｂに侵入する。このように、水が砂５２を介して加熱され、蒸気となり、更に蒸気が砂５２のなかの細かい空隙を通って加熱され、分散して煙に混入することにより、蒸気の安定した発生と、効率よい加熱と煙への均一な混入が行なわれる。
【００２７】
本発明のこの態様においては、砂のかわりに図５のように水槽８ｃに砂利５４を入れて使用してもよい。堆積する砂利５４の下半分程度が水１０ｃに浸かっている。砂利のかわりに直径略５乃至２０ｃｍ程度の石の集合体を使用してもよい。砂利や石のかわりに同程度のサイズの金属を用いてもよい。砂のかわりに多孔質のセラミックや多孔質の金属体のブロックを用い、水に半分程度沈めて用いてもよい。
【００２８】
本発明のなお更に他の態様においては、煙に水蒸気を付加する手段として、図６のように煙の通路５ｄにスプレー装置５６を設け、処理室４ｄの湿度に応じて作動させ、煙の通路５ｄに水をスプレーして、煙で加熱して水蒸気化、又は過熱水蒸気化させてもよい。この方式は処理室の湿度を計器で検出し、湿度をシーケンシャルにプログラムしてコントロールするのに適している。
【００２９】
本発明の又更に他の態様においては、煙に水蒸気を付加する手段として、図７のように処理室４ｅの下方に床部３０ｅを隔てて水槽８ｅが設けられ、水槽８ｅには円筒型の素焼き陶器のカラム６０が少なくとも水槽８ｅの半分程を満たすように充填されている。又、水槽８ｅの半分程は水１０ｅが満たされている。水槽８ｅの上部の水のない空間部分は床部３０ｅを通って煙が出入りする通路５ｅとなっている。この水のない空間部分を出入りする煙によって陶器のカラム６０及び水１０ｅが加熱される。カラム６０の昇温により水１０ｅの加熱が促進され、且つ均一な水１０ｅの加熱がなされる。水１０ｅが水蒸気あるいは過熱水蒸気となって処理室４ｅに達する。又、カラムにかえて砂、砂利、石を入れてもよい。水槽８ｅには水だけを入れても過熱水蒸気を作りことが出来、処理室４ｅへ煙とともに運ばれる。
【００３０】
本発明の更に又他の態様においては、煙に水蒸気を付加する手段として、図８のように処理室４ｆの下方に床部３０ｆを隔てて水槽８ｆが設けられ、水槽８ｆには円筒型の素焼き陶器のカラム６０ｆが充填されている。又、水槽８には水１０ｆが入っている。通路５ｆを通る煙によって陶器のカラム６０ｆ及び水１０ｆが加熱され、水１０ｆが水蒸気あるいは過熱水蒸気となって処理室４ｆに達する。水槽８ｆには水だけを入れてもよい。又、カラムにかえて砂、砂利、石を入れてもよい。水槽８ｆの平面積は処理室４ｆの平面積とほぼ同じである。
【００３１】
【実施例】
燻煙処理装置２を用いて竹材を燻煙処理した結果を以下に示す。竹材としてはマダケを用いた。生竹を約１ｍの長さに切断し直径３０ｃｍ程度に束ねて本発明の燻煙処理装置に充填した。処理前の竹材の水分率は９５プラスマイナス５％であった。水槽８には予め水を満たした。燃料の木材を燃焼させ、始めの１０時間をかけて処理室の温度を１５０℃まで上昇させた。その後７０時間をかけて処理室の温度を徐々に外気温まで低下させてゆき、処理を完了させた。処理後の竹材の水分率は３３プラスマイナス１５％であった。
【００３２】
【比較例】
実施例と同じ燻煙処理装置を用いて、同じロットの竹材を用い、燻煙処理した。水槽８は空にして処理を行なった。処理の温度のダイアグラムは実施例と同じとした。処理後の竹材の水分率は３１プラスマイナス１５％であった。
【００３３】
試料のサンプリングは、実施例、比較例とも処理室のほぼ中央から各１０本を採取した。試料の外観は実施例ではひび割れたものは１本もなかった。比較例では２本がひび割れていた。実施例では、処理室内が飽和に近い水蒸気で満たされているために処理時の試料の応力緩和が円滑に行われたためひび割れが生じなかったと思われる。
【００３４】
次に採取した試料のうちから実施例、比較例ともひび割れのないものを各８本炭化処理を行なった。各８本のうち各４本は燻煙処理後１週間後に通常の炭窯に投入し通常の炭焼きの条件により炭化処理を行なった。投入直前の竹材の水分率は２１プラスマイナス６％であった。
【００３５】
残りの各４本は燻煙処理後９０日後に同じ炭窯に投入し同じ炭化処理を行なった。投入直前の竹材の水分率は１３プラスマイナス５％であった。
【００３６】
得られた竹炭のうち実施例の燻煙処理を行ない、燻煙処理後１週間後に炭化処理したものは４本中３本にひび割れが生じていた。燻煙処理後９０日後に炭化処理したものは４本全てがひび割れがなく、もとの竹の形がくずれることがなかった。
【００３７】
比較例の燻煙処理を行ない、燻煙処理後１週間後に炭化処理したものは４本全部に割れが生じ、もとの竹の形がくずれ一本の竹が数個のピースに砕かれたような焼き上がりであった。燻煙処理後９０日後に炭化処理したものは４本全てがひび割れ、もとの竹の形が大きくくずれていた。
【００３８】
これにより、もとの竹の形をくずすことなく竹炭化するためには本発明の燻煙処理を行ない、且つ、燻煙処理後９０日程度放置して後に炭化処理することが有効と判った。
【００３９】
尚、本発明の燻煙処理においては水槽に張った水の水面に高温の燻煙を接触させて燻煙の湿度を高めるのが、水分の供給度合いが安定して好ましいが、燻煙の湿度を高める方法としては、燻煙の通路や処理室にスプレー装置等の水分補給手段を設け連続的又は断続的に作動させてもよい。燻煙の通路や処理室や煙突に湿度を感知する感知器を設け、感知された水分に基づき水分補給の程度を調節してもよい。
【００４０】
【発明の効果】
本発明の燻煙処理装置により水蒸気や過熱水蒸気を付加した煙で燻煙処理の雰囲気を積極的に高湿度に保つことが出来、高湿度下の燻煙処理が行なえる。水蒸気は竹等の被燻煙物を構成するセルロースから成るミクロフィブリルや、ミクロフィブリルを結合し、拘束しているリグニンを軟化させ、拘束がとれて竹等の被燻煙物は潜在歪みが減少する。
【００４１】
又、水蒸気は竹等の被燻煙物の内部に浸透し、水蒸気の持つ熱或いは潜熱により被燻煙物の加熱を助ける。更に、吸湿した竹等の被燻煙物の熱伝導率は、吸湿してない竹等の被燻煙物の熱伝導率に比べて高いので、燻煙処理の雰囲気を高湿度に保つことで、被燻煙物の加熱が促進され、又、加熱の均一化が行なわれる。更に又、竹等の被燻煙物の内部に浸透する水分や水蒸気は、燻煙に含まれる煤や化学物質が竹等の被燻煙物の内部に浸透するのを助ける。これらの作用により均一な燻煙処理を行なうことが出来、竹等の被燻煙物は内部に歪みを残さずに均一に燻煙処理される。
【００４２】
本発明により燻煙処理が被燻煙物の内部の細部にわたり充分なされるので、本発明により燻煙処理された竹等の被燻煙物は長期間放置しておいても黴の発生が殆どない。虫の害も殆どない。バクテリア等の菌に犯されることも殆どない。又本発明の燻煙処理された竹等の被燻煙物は、内部の歪みがほぼ完全に緩和されているので、長期間経時しても目立った形の狂いや割れの発生がない。
【００４３】
本発明の燻煙処理方法により内部に歪みを残さずに均一に燻煙処理された竹からは、炭化処理して、もとの竹の形がくずれずにそのまま残る竹炭を得ることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】燻煙処理装置の断面図である。
【図２】図１の燻煙処理装置のＡ−Ａ’方向の断面図である。
【図３】他の燻煙処理装置の断面図である。
【図４】更に他の燻煙処理装置の断面図である。
【図５】又更に他の燻煙処理装置の断面図である。
【図６】図１乃至５の燻煙処理装置とは異なる態様の燻煙処理装置の断面図である。
【図７】図１乃至６の燻煙処理装置とは異なる態様の燻煙処理装置の断面図である。
【図８】図１乃至７の燻煙処理装置とは異なる態様の燻煙処理装置の断面図である。
【図１】
0004443004.tif 000002
【図２】
0004443004.tif 000003
【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】
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【図８】
0004443004.tif 000009