(57)【要約】【課題】日本固有の「炭やき」が余りにも浸透しているので、炭化メカニズムを正しく考える学者も存在せず今日に至っている。「炭やき」では３日で多量生産できるメカニズムを考えられない。産業ベースの炭化事業とは多量供給と価格安の２点で「炭やき」ではなく「木炭粉工業」なのである。この現実がなければ緑の革命はあり得ない。【解決手段】実現できない産業ベースを実現したのが、本発明切削チップ用の壁炉である。酸素供給通路を塞がない壁炉を使用し、その上に技術的工夫を加えた方法で、人類が人工的に緑の資源をバイオエネルギーとして継続できる方法の道を開いたことになる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
本発明の側壁の高さ３ｍとし、自燃熱を逃さぬため、前面開放部分に、原料投入後前扉壁をすることを特徴とする木炭粉の製造方法。
【請求項２】
消火に当たり、木炭粉を使うことで、作業時間を短縮すると同時に作業性を良くすることを特徴とする請求項１記載の切削チップを使用した木炭粉製造用壁炉。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、木材の熱分解による木炭粉の製造用壁炉に関する。
【背景技術】
【０００２】  本発明の背景には従来からの広葉樹を原料にした「炭やき」技術がある。これは木炭の塊状炭をつくる分野であり、技術的に多くは工業ベースではなく、この「炭やき」技術が木炭づくりの総ての如く一般には考えられているので、本発明はこれを打ち破らなければならない、その理由は個人的趣味分野であって産業ベースでないことである。また、緑の資源はバイオマスエネルギーとして人類が継続できる人工的エネルギーであって、この角度から見た技術的背景は今日特に叫ばれているものである。
「炭やき」技術は今日では食文化的世界の中で生きのびるもので、それはそれなりの意味もあるが、この世界では木酢液を回収すること、精錬度に合わせて白炭、黒炭に分け火持ちの良さ等で優劣を決めている。本発明は木材の熱分解で木材の構成分子であるリグニンを主とした中から生じる生成ガスは回収せず大気に飛ばし、セルロース・ヘミセルロースから生じる固定炭素のみを用途化するもので７，５００ｋｃａｌの木炭粉とも木炭粒とも言える流動性のあるエネルギー資源を生産するもので木炭粉工業である。用途は工業ベースとも産業ベースとも言えるものである。【０００３】  産業ベースには安定多量供給と価格安が基本になるので、それにあった技術でなければならない。本発明の壁炉技術は国内に最も多量存在している杉、桧の間伐材を主体にした針葉樹を原材料として使用しているが、将来人類は樹種としてもその道に適用した樹種を使用するであろう。この原料を切削チップ（現在はパルプ製紙用チップ）することによって、品質が平均化した炭化となり、且つ多量生産できる技術である。広葉樹を原材料として使用することも可能である。
本発明の技術が確立するまで「炭やき」技術が木炭作りの総てであるが如く指導してきた学界をはじめとする文献を新しく替えなければならぬ背景がある。
また、本発明の壁炉技術は木材の熱分解につきもののタールピッチ処理の難点である機能障害を無くすため生成ガス化して全部を発電熱源にするものである。
生材処理のためチップ化、ペレット化して直接燃焼させようとする業界の流れがあるが、これは理に適っていないものである。人為的に使用する、家庭ストーブの類までのものである。この流れに対し反論して技術根拠を示すものである。即ち木材を物質的に扱い、環境資材又は熱量を利用するものであれば、生材を直接焚くのではなく、総て炭化してから使用すべきであると主張するものである。
僅か３日〜４日を掛けて炭化し、タールピッチを生成ガス化し発電熱源とし、木炭粉として７，５００ｋｃａｌ持つものに生まれ変わるのが本発明の切削チップを使用した木炭粉製造用壁炉技法である。【０００４】  前記生材を直接燃やす技術は古来のものである。現在世界的に文明人が生材をチップ化・ペレット化して燃やすことで効率をあげようとしている背景があるが、この間違いを正すためにも本発明の切削チップを使用した木炭粉製造用壁炉技法は革命的技術といえる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】  技術的課題は火入れから消火に到るまでの１サイクルに要する日数の短縮で、コスト削減である。【０００６】  従来の平炉（へいろ）と称する炭化技術では１サイクル７日〜９日となっており、又原材料投入後の表面箇所から出る煙のため、作業員の健康が問題となっていた。この健康問題と多量生産とコスト安にのらないため、産業ベースを閉していたのである。
そのため本発明は１サイクルに要する日数を３日〜４日と従来の半分以下を実現し成功させたことである。同時に生産量を従来の２〜３倍にすることが課題である。
【課題を解決するための手段】
【０００７】  技術的に第１に炉内温度を３５０℃〜５００℃に保つこと。そのために新たな技術として前面開放部門を閉ざすこと。即ち、開放部門から冷たい空気を入れないこと、空気の炉内注入方法を原料上部からのみ一方向にして、原料上部に出てくる発生煙を全部生成ガスとして煙突方向に向けるためである。木材チップを全部切削チップ（パルプチップ）にすること。原材料の投入が多くなるのでその作業のため、フォークリストのアタッチメントとして「押し機」なるものをつくり、投入作業に時間を掛けないこと。又消火時間を短縮するため、（火作り時間の短縮）木炭粉を使用すること、木炭粉に含水量を多くして、木炭粉に人が乗り移らぬようにして、最上部の原材料を完全に炭化消火させることである。同「押し機」即ち多量の原料を人力だけでは続かないので、炉の前面部分にフォークリフトバケットをもって多量投じ込むことは出来るので、その山盛り原料をフォークリフトのアタッチメントとして炉内後部まで押しやる器具である（図面参考）。以上の２点、前面開放部門の閉鎖と消火の新技術である。【０００８】  次に炭化終了後搬出の木炭粉の完全消化と粒度の分級がある。現状は屋根つきの広場の中でフオークリフトの重量で踏みつぶしているが、新しく２本立てスクリュー機をもって消火を兼ねた粉砕機を使用している。その内容は小型ではあるが、試験完了しているもので、２本立てスクリューであって２本が内側に向けて回転するものである。スクリューの羽根どうしが間隔少なく、完全に小粒化させるからである。炭化炉からの搬出量が多いので、完全機械化することである。
日数の短縮はコスト削減であるから今日までの「炭やき」は産業ベースに乗らなかったのである。
【発明の効果】
【０００９】  本発明の効果は地球上の人類に、森林産業のあり方を示すもので、世界各国の流れとして、永い間の油安ボケ状態から目を醒すものがあり、効果は最大のものである。又木炭炭化物は金属還元の機能だけでなく、二酸化炭素削減の原動力となって地球温暖化防止、炭素永久貯留となって時代の要求に応じ、また環境資材として、吸水保水機能があり、又生態系確保の最たる機能維持の産業である。【００１０】  当面は地域の活性化にはじまり、地域の雇用促進と産業を起こし、従来からの樹木は燃やすものから、炭素氷久貯留、環境資材としての用途に変えなければならぬことを知らせる効果となる。
又樹木は筏って、新しく植えることの森林哲学とも言うべきものを与える効果は大きい。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】装置全体の構造を示す平面図
【図２】装置全体の構造を示す側面図
【発明を実施するための形態】
【００１２】  木炭粉工業は原料を木材チップの切削チップに限定しているので、切削チップ機械を木炭粉工業の当事者が持つことである。現状は日本国に於いては製紙パルプ以外で切削チップを必要とした産業が無かったので、製紙パルプの系列以外に大型チッパー機は存在しないのである。大型化が経費削減につながることは言うまでもない。従って現在切削チップを入手しようとするのであれば、全部製紙パルプの系列会社より入手することになるのである。これでは産業としての主体性が無く、本発明は製紙パルプと違い、間伐材だけでなく木材の枝葉を含む特に林地残材をも原材料とするので、自ら切削チップ機械を持たねばならないのである。これが林業界の形態を根本的に変えることになるのである。本発明は製紙パルプ企業と異なり樹木につきもののバーク類も炭化するので、樹木から捨てるものが無いことにする産業なのである。又地域に新しい産業を起す起爆剤なのである。
【００１３】  次に本発明産業の規模的形態を述べる。
本発明は従来から改造を重ねてきた規模の大きさで、月間１サイクル１基で７ｔ〜１０ｔ生産できたが、この産業が軌道に乗れば、月間２００ｔベースにするものである。即ち炉の巾６ｍ奥ゆき８ｍで高さ３ｍ、約１４４ｍ３規模の形態が望ましい。この規模で１サイクル１５ｔ１基であるから、３基で４５ｔとなり、月間４サイクルとして１８０ｔ〜２００ｔとなるのである。
火力発電の混焼用となれば、月間２００ｔは提供したいので、向後の規模形態としては、この程度の規模形態が望ましい。
【実施例１】
【００１４】  先ず本発明の壁炉製法の炭化技術を充分に発揮するには、壁炉となる設備が必要である。鉄製の水張りも考えたが夜は夜勤者１人の作業管理を主体とするので、水管理は永い目で炉には適しない。その理由は自ら実施している炉は既に２５年を経過しており、その都度の損傷は早目に補修することで、目的に耐え得るからである。キャスタブル材を使った炉も試みたが、炭化材料としては高額であるので、それには及ばない。
次に今日までの大きさであるが炉の内のり巾５ｍ、奥ゆき７ｍ、高さ３ｍ、体積として約１００ｍ３の天井のない炉である。この炉の上部に雨しのぎの上家が必要である。日本国内地では雨量が多く、炭化炉を冷やさない意味で絶対必要である。上家と言っても側壁が３ｍと高く上家の横壁はいらない。天井部分だけでよい。天井屋根は熱に当るのでトタンかスレートがよい。骨部分は軽量鉄骨でよい。
炉の設備は図面を参照されたい。特徴は吸煙設備で中央吸煙筒とその枝部分、そして炉の底部にある煙道溝と側壁に設けた吸煙道の３ケ所である。中央吸煙筒はヒューム管を利用している。枝部分も同じヒューム管を使用し、小径となるので肉厚が少ないので３ケ月で替える消耗品である。側壁部は赤レンガであるから半永久である。外部煙突もヒューム管を使うが、これは消耗なく、半永久持続出来るものである。但し次の作業が必要である。１サイクル終ると、煙突内にタールピッチが付着するので毎回開始前に煙突基礎部分に焚木を入れて燃やし、タールピッチを無くしておく必要がある。この作業は僅か１５分〜２０分以内の作業であるが、木材の熱分解に付きものの、タールピッチを無くすことで作業工程に狂いを無くすもので毎回やらなければならない。タールピッチの塊状のものが発生する時もあるので、この作業は雨降りか湿分のある時に終えておかなくてはならない。従って最下部煙突周辺は常時見守って補修を怠ってはならない。【００１５】  次に技術面を述べる。先ず原料投入である。直接前面開放部分から切削チップをフォークリフトバケットをもって投入する。全量の約半分を投入したら、開放の前面に前扉壁をして側壁との接触面に対し目土をもって塗りつぶすのである。次に着火であるが（火入れ）先に入れた原料を平にして中央吸煙筒の囲いに等間隔で４ヶ所に火入れをする。この作業は置き火を造れば良い。置き火の上に残り原料の切削チップを投入するのである。
全量の半分を先に投入することは、本発明の設備の吸煙設備と酸素提供（空気）の流れを一定且つ迅速に炭化促進を上下に計ることが出来るのである。この上下に進む炭化技術は前扉壁の閉鎖があって効率良く進むものである。
既に前扉壁があるのでフォークリフトアタッチメントとして「押し機」なる道具を用意し、炉の前方に投入した山盛りの切削チップを後方に水平に押しやるのである。このフォークリフトアタッチメントの「押し機」もこの切削チップ壁炉の重要機械であるが、現場作業用具として考えたものである。
次に消火技術であるが、フォークリフトのアタッチメントとして「押し機」を使用し、原料炭化表面を常時水平にしているので消火に際し、自らの木炭粉を使用する方法をとっている。木炭粉の含水量を６０％以上と多くしたものを、最終炭化表面の最上部に５ｃｍ〜１０ｃｍ厚みにのせ、同じく水平にするのである。木炭粉に水分が多く入れば、空気との遮断物となり、空気（大気上）と遮断となるのである。下から逐次炭化物として上って来た炭化層に対し消火の役目を果たし、且つ最上部の未炭物の原料を炭化熱をもって完全炭化する長所があるのである。このように消火に対しても独自の技術をもって対処しているのである。消火が終われば煙突からの煙が無くなるので、前扉壁を外して木炭粉の搬出となるのである。
【実施例２】
【００１６】  本件発明の根拠は、従来からの平炉の技法である前方開放部分を開けていることは、空気の通りがよく酸素供給通路となっているので、原料の投入、搬出にも便利であるので、この方法を実行してきているが、これは炉内に冷たい空気を差入れることで、低温炭となり、日数が掛ることに一般に気がついていないのである。
本件発明は原料を投入したら、此処に移動式前扉壁をして閉ざしてしまうのである。これによって、従来の空気の流れが前面から来ることは、上部に空気がすぐ出ること。又上部から入る空気が煙突方向ではなく、最短距離の前面に出ることができるので、外見からは活発に炭化が進むと考えがちであるが、これは熱を逃す近道であって、炭化炉内の温度を下げているのである。又自燃する原料から出る蒸発熱が潜熱となって近道から出てゆくものもあり、逆に空気の流れを一方向にすることにより、原料表面から逆に炉内を通して生成ガスと共に、煙突に向かうのである。又炉内の原料の量に対して空気との接触面が多いことは炉の表面積温度が逃げ場となっていることであるから、本発明は壁を高くして表面積と空気の接触面を少なくしているのも温度確保のためである。本発明は原料表面から出る煙が皆無であるのは、従来の空気の流れが前面から来ることは、上部に空気がすぐ出ること。又上部から入る空気が煙突方向ではなく、最短距離の表面に出ることができるので、外見からは活発に炭化が進むと考えがちであるが、これは熱を逃す近道であって、炭化炉内の温度を下げているのである。又自燃する原料から出る蒸発熱が潜熱となって近道から出るものもあり、逆に空気の流れを一方向にすることにより、原料表面から逆に炉内を通して生成ガスと共に、煙突に向かうのである。又炉内の原料量に対して空気の接触面が多いことは、炉の表面積温度が逃げ場となっていることであるから、本発明は壁を高くして表面積と空気の接触面を少なくしているのも温度確保のためである。本発明は原料表面から出る煙が皆無であるのは、空気が一方向から入ることであって作業性に難点は全くないのである。
この事実によって作業性はもとより、原料炭化の促進となり本発明開発の長所となって、他所で見られないものである。又本発明は切削チップより使用せず、粉砕チップは同じ木材であってもサイズが不揃いで、酸素供給通路が定まらず、炭化速度が落ちるのである。この酸素供給通路は原料の表面上部に作業員が乗るので作業員の自重で閉ざしてしまうのである。
このように木材は総て水分を含有し、形状がそれぞれ異なり嵩張る原料であること。又構成分子としてリグニンを抱えていること等で、これを一つの囲いの中に入れ、熱分解させるには、炉内雰囲気が変わらぬようにしなければならない。それで無ければ定まった時間で炭化させることは難しいのである。特に粉炭づくりを短時間ですることは、世界各国未だ何処にも実現していないのである。発明者はメカニズム的に全容を把握していたのではない。製品の機能に惚れて、時間を掛け挑戦してきた中から生れてきたメカニズムである。
本発明の設備で本件装置を使って生産された木炭粉の工業分析値は下記のとおりである。
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【符号の説明】
【００１８】１．炭化炉上家内
２．煙突
３．煙突支え金具
４．煙突基礎
５．炭化炉上家
６．中央吸煙筒
７．中央吸煙枝部分
８．中央吸煙枝部分支えレンガ
９．底部吸煙道
１０．中央吸煙筒継管鉄板製
１１．前扉壁
１２．側壁
１３．後部壁
【図１】
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【図２】
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