(57)【要約】      （修正有）【課題】土を掘ったり、土を目地材や保温材として使ったりする、土の作業から解放された、移動可能な大きさ重さであり、籾殻から小丸太・薪までのあらゆる固体バイオマス材料を炭化できる、操作が簡単で安価な金属製の簡易炭化炉を提供する。【解決手段】炭化炉１内に炭化材料Ｔを加熱する加熱燃焼室６を設け、その高温燃焼ガスを天井蓋２近くまで伸びる加熱燃焼室６の燃焼ガス排気筒７により、天井空間Ｘまで上昇させ、上昇させられた高温燃焼ガスは、二重構造の側壁の外壁３と細かい孔の開いた内壁３ａの間の循環空間Ｙを通り、炉底面４と炭材載置ロストル５の間の底面空間Ｚを通り、加熱燃焼室６側面の流通孔６ｃを通って加熱燃焼室６に入るという高温の循環空間を作る事により、高温の燃焼ガス・炭化木ガスが循環しながら、また、炭化木ガスが加熱燃焼室６内で燃焼しながら炭化材料Ｔを立体的に短時間で炭化する構造の炭化炉１ができる。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
開閉できる天井蓋と炉の底面と接合する炉側壁に加熱燃焼室のたき口と、たき口とは離れた所に排煙筒が単数又は複数接続している略円筒形の金属製炭化炉において、炭化炉底面中央上に、側面に多くの流通孔が開いている加熱燃焼室が設けてあり、その加熱燃焼室の上面には天井蓋近くまで伸びる燃焼ガス排気筒があり、炭化炉の側壁は二重構造をなし外壁と多数の小さな孔が開いている内壁の間に循環空間を設け、炉の天井空間と、側壁の循環空間と、炭化炉底面と炭材載置ロストルの間の底面空間と、加熱燃焼室側面の流通孔を通じて、加熱燃焼室内とは連通している構造をもった炭化炉。
【請求項２】
炭化炉天井蓋内側と側壁の外壁内側にセラミックペーパーを耐熱塗料でコーティングして貼り付けてある請求項１の炭化炉。
【請求項３】
炭化炉外の側壁にそって立ち上がっている単数又は複数の排煙筒を、炉内の燃焼ガス排気筒口の少し上を横断させるよう炉内へ曲げ入れ横断排煙筒とし、反対側の炉外へ出したあと、真上に伸びる煙突を接続した請求項１乃至２のいずれかに記載の炭化炉。
【請求項４】
炭化炉内に横断している横断排煙筒の上に、燃焼ガス排気筒口の火炎を受ける耐火蓄熱材でできた炎受板を載置し、横断排煙筒の中に燃焼触媒を入れた請求項１乃至３のいずれかに記載の炭化炉。
【請求項５】
炭化炉側壁に反転支持軸と架台を取り付けるとともに、架台に車軸と車輪をつけた請求項１乃至４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・薪などを燃料用の木炭を作る炭化炉と、籾殻・そば殻・小枝チップなどを畑の土壌改良材やマルチング材用の炭化物を作る炭化炉の両方の機能を持つ簡単で安価な移動可能な簡易炭化炉の新規構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
燃料用の移動可能な簡単構造の炭化炉といえば、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、簡単で手作りできる安価な炭化炉としては、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土を使う。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【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。
【０００４】
この様に、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、炭やき完了後の土の徹去作業の、土ほこりに悩まされたりと、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、簡単構造の燃料用炭化炉は、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。
【０００５】
土壌改良材用の移動可能な簡単構造の炭化炉といえば、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。
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平０３−２５８８９５
【０００７】
しかしながら、この炭化炉では籾殻の容積の１／３以下の乾燥した枝チップや木片を籾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、密度ある炭化材料の隙間を炉底からの空気が炉の上部までくぐりぬけて到達できない事の二点が、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原因である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
燃料用の移動可能な簡単構造の炭化炉は、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。土壌改良材用の移動可能な簡単構造の炭化炉は、安価で作業が楽であるという便利さがあるが、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。これらの両方の炭化材料、つまり、あらゆる固体バイオマス材料が一つの炭化炉で炭化できる様にするには、炉を高温保持できる構造にする必要がある。
【０００９】
作業が便利で炭化操作を簡単にするには、土の利用をやめ、軽量化を図るとともに、朝、火入れをしたら夕方には炭化が終了する短時間で炭化完了の炉構造、つまり、炭化材料の隙間を空気が十分にくぐりぬける構造にする必要がある。
【００１０】
農家や里山の個人が、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バーナーなどを用いるのではなく、現地にある枝や薪を使う加熱燃焼室構造を持った炭化炉構造にする必要がある。
【００１１】
何処へでも移動可能な車輪を、反転支持軸を支える架台に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、籾殻だけ、チップだけ、小丸太だけ、薪だけ、又は、それらの混合の場合でも燃料用としても、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る、つまり、あらゆる固体バイオマス材料を炭化できる炭化炉を提供できることとなった。炭化材料を取り囲むように、天井空間・循環空間・底面空間があるために、空間層が、熱を炉外へ逃がさない断熱層の役割をしている。
【００１３】
請求項２の発明により、天井空間・循環空間の中を流れている燃焼ガス・炭化木ガスの温度を、さらに、３０度以上上昇することができた。この事により、加熱燃焼室を起点とし、燃焼ガス排気筒、天井空間、循環空間、底面空間、加熱燃焼室へと一巡する高温対流を実現することができ、炉を高温保持する役割をしている。
【００１４】
請求項３の発明により、横断排煙筒の中を流れる燃焼ガス・炭化木ガスが、燃焼ガス排気筒口より加熱されると、膨張により気体密度が薄くなり比重が軽くなることにより、周囲の重い気体によって浮力が働き炉外への排出がより一層活発になる。この事は、短時間炭化完了の炉構造の役割をしている。また、加熱燃焼室のたき口で火を燃やし始めると横断排煙筒がすぐに加熱されるので排煙を炉外へ出す力、浮力（ドラフト）が働き口焚き作業が楽になる役割もしている。
【００１５】
請求項４の発明により、炎受板の蓄熱が横断排煙筒に反射され、横断排煙筒の中の温度をより一層高温にすることで、燃焼触媒の酸化作用を働かせ、燃焼ガス・炭化木ガスをクリーンな排気ガスにして煙突より排出し、炭やき公害と言われている煙害を軽減し、気軽に炭やきができる炭化炉にしている。
【００１６】
請求項５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事になった。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】
【００１７】
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、炭やき完了後の土ほこりの中の粉塵作業からも開放された、誰でも簡単に炭やきが出来る簡易炭化炉を提供できる事となった。
【００１８】
この炭化炉は、全ての固体バイオマスを炭化することができるのは、炭化材料を取り囲むようにある高温の対流空間構造と、側壁の二重構造の内壁に開いている多数の小さな孔からや、炭材載置ロストルの空隙から、それらの対流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排気筒に沿って天井空間へ流れたり、加熱燃焼室側面の流通孔を通って加熱燃焼室内へ流れたりする立体的炭化進行を行なう構造になっているためである。
【００１９】
なお、炭化中の加熱燃焼室側面の流通孔を通って加熱燃焼室内へ流れ込む炭化木ガスは、加熱燃焼室内へ孔からバーナーの炎のように噴出するように燃焼し、炉の高温保持の熱量にもなっている。今までの簡易炭化炉では見られない作用である。
【００２０】
セラミックペーパーを耐熱塗料でコーティングした場合、炉内温度の上昇は当然なこととして、天井蓋内側と側壁の外壁内側のコーティングした面が、タールや炭化微粒子などの付着が少なくとてもきれいで、タールや炭化微粒子などで服を汚すことなく木炭の取り出し作業ができるとともに、炭化炉を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た。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【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】同炭化炉の正面図である。
【図３】同炭化炉の側面図である。
【図４】同炭化炉における炭化炉の図１Ａ−Ａ線による縦断正面図である。
【図５】同炭化炉における炭化炉の図１Ｂ−Ｂ線による縦断側面図である。
【図６】同炭化炉における炭化炉の図２Ｃ−Ｃ線による横断平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
農家や里山の個人の人が、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、安価に作ることができる構造と高い性能を持った炭化炉を、実施例として図１から図６を参照しながら説明する。
【実施例】
【００２３】
炭化炉１の炉底面４中央に、側面に炭化材料Ｔが入り込まない程度の大きさの孔、流通孔６ｃが多数開いている加熱燃焼室６があり、その加熱燃焼室６には、薪Ｍを燃やし発生した燃焼ガスを天井蓋２近くまで送る燃焼ガス排気筒７が付いている。炉の外壁３の内側には、セラミックペーパー１４が耐熱塗料でコーティングされ貼り付けられており、内壁３ａとは１５〜２０ミリメートルの間を設けてある。内壁３ａには径が２〜３ミリメートルの孔、内壁孔３ｂが数多く開いているパンチング鋼板を使用している。炭材載置ロストル５は、炉底面４から５センチメートル以上高く設定し、排煙筒８の接続位置方向に傾斜している。排煙筒８は、炭化炉１の左右に２本設けられ、下に木酢液落下口８ａを持ち、中間は二股に分岐し、上で一体になり炉内へ入る横断排煙筒８ｃに接続している。排煙筒８と横断排煙筒８ｃの接続箇所に排煙識別スライド板８ｂがあり、煙を見ることにより炭化状態の確認ができる。横断排煙筒８ｃは、燃焼ガス排気筒７の少し上に設定され、炎受板１２が載置されている。また、横断排煙筒８ｃの中には燃焼触媒１３が入っている。炉の反対側に出た横断排煙筒８ｃは、垂直に伸びる煙突９と接続している。
【００２４】
炭化炉１を傾倒し、天井蓋２を開け、炭化材料Ｔを投入し、炭化炉１を垂直・水平に設定し、たき口６ａより薪Ｍを燃焼させ炭化材料Ｔを加熱する。加熱燃焼室６から燃焼ガス排気筒７を通り横断排煙筒８ｃを加熱し、天井空間Ｘに出た燃焼ガスは、側壁の外壁３と内壁３ａの循環空間Ｙに入り、内壁孔３ｂから炭化材料Ｔの中に入る燃焼ガスと、炉底面４まで行き排煙筒８に流れる燃焼ガスと、炭材載置ロストル５の下の底面空間Ｚから炭材載置ロストル５を通り炭化材料Ｔの中に入る燃焼ガスと、底面空間Ｚから加熱燃焼室６の流通口６ｃを通り加熱燃焼室６に一巡する燃焼ガスとに分かれる。
【００２５】
炭化材料Ｔが自発炭化を始める２７５℃に達すると、炭化木ガスの発生が始まり燃焼ガスと一緒になり循環を繰り返す、このとき、流通口６ｃから加熱燃焼室６に入った炭化木ガスは、薪Ｍの炎Ｈにより火を噴くように燃焼し、短時間炭化完了が図られる。炭化が完了したら、たき口６ａと煙突口９ａを密閉し炉の冷却を図る。
【００２６】
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、排煙筒８の左右二本を一本にしたり、中間を二股に分岐しなくストレートにしたり、煙を鳥獣忌避や虫の忌避剤として利用する場合、燃焼触媒１３を入れない等さまざまに考えられる。
【符号の説明】
【００２７】
１      炭化炉
２      天井蓋
３      側壁の外壁
３ａ    内壁
３ｂ    内壁孔
４      炉底面
５      炭材載置ロストル
６      加熱燃焼室
６ａ    たき口
６ｂ    炎返し板
６ｃ    流通孔
７      燃焼ガス排気筒
７ａ    燃焼ガス排気筒口
８      排煙筒
８ａ    木酢液落下口
８ｂ    排煙識別スライド板
８ｃ    横断排煙筒
９      煙突
９ａ    煙突口
１０    反転支持軸
１１    架台
１２    炎受板
１３    燃焼触媒
１４    セラミックペーパー
Ｔ      炭化材料
Ｍ      薪（着火材）
Ｈ      炎
Ｅ      排煙の流れ
Ｆ      燃焼ガス・炭化木ガスの流れ
Ｘ      天井空間
Ｙ      循環空間
Ｚ      底面空間
【図１】
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【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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