(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭材を炭焼がまへ収容して、燃焼空気の調整により一部分ずつを徐々に燃焼させて熱分解を進め、これに伴う不用成分の排出により炭材を徐々に炭素固形物の炭とし、全体が炭化されると消火して冷えた後に取り出す製炭装置であって、
炭焼がま内の炭材の炭化終了端側に温度検知手段を設け、
この温度検知手段によりその設置位置へ炭材の炭化燃焼が達したとき検知信号を発しさせ、
この検知信号に基づき計時を開始して、炭化燃焼が温度検知手段の位置から炭材の終端へ達する時間を経過した後、消火を行うようにした
ことを特徴とする製炭装置。
【請求項２】
前記炭焼がまの消火を注水、蒸気噴射等により行うとき、炭焼がまから可燃ガスの放出を行う
ことを特徴とする請求項１記載の製炭装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、炭材から炭を得る製炭装置。詳しくは、炭材を無駄なく完全に炭化する製炭装置に関する
【０００２】
【従来の技術】
炭化が可能な木、竹、その他の炭材から炭を得る製炭装置で、炭化の終期において温度が下がるため、この温度低下を検知手段により検知させて消火することにより簡便に炭を得るものは、本発明者の発明に係る特開平９−３２８６８７号公報により知られている。
【０００３】
しかしながら、炭化の終期において炭焼がまの温度が下ったときを炭化完了とみなして消火する場合は、炭材の炭化終了側にまだ未炭化部分が残っている状態で消火されるから、製品の歩留が悪い問題点がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明に係る製炭装置は、炭化燃焼が炭材の終端に近づいたことを検知手段により確実に捉えて、この時期から炭化終了までの時間を設定し、この時間を経過すると消火して、炭材に未炭化部分を生じない最高歩留で最高品質の製炭を素人でも容易に製造できる製炭装置を提供する。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するため、本発明は下記の構成を採用することを特徴とする。
（１）  炭材を炭焼がまへ収容して、燃焼空気の調整により一部分ずつを徐々に燃焼させて熱分解を進め、これに伴う不用成分の排出により炭材を徐々に炭素固形物の炭とし、全体が炭化されると消火して冷えた後に取り出す製炭装置であって、炭焼がま内の炭材の炭化終了端側に温度検知手段を設け、この温度検知手段によりその節地位置へ炭材の炭化燃焼が達したとき検知信号を発しさせ、この検知信号に基づき計時を開始して、炭化燃焼が温度検知手段の位置から炭材の終端へ達する時間を経過した後、消火を行うようにする。
（２）  前記炭焼がまの消火を注水、蒸気噴射等により行うとき、炭焼がまから可燃ガスの放出を行う。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下に本発明に係る製炭装置の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【０００７】
図において符号１は、製炭装置の炭焼がまである。この炭焼がま１は、図１〜図５に示すように鋼板の内壁と外壁との間に冷却水を流動させる水室２を設けた水冷構造か、図面には示してない外壁の内側に耐火材を貼った構造で、図２に示すような横断面円形か、図面には示してないが方形、多角形等に形成した移設が自由にできる構成とすることが好ましく、その内部の炭化室３に炭化が可能な木や竹、その他の炭材を収容して、その上側から着火するときは、下側から後記する給気手段により燃焼空気を送り、上側から後記する排気筒により排気させて、この給気と排気の量を適切に調整し、炭材を上側から下側へと徐々に炭化燃焼させることにより熱分解を起こさせて、木酢酸、タール等を排出させて炭素固形物の炭を残す炭化を行う。尚、炭材への着火を前記とは反対に下側から行い、燃焼空気の供給を上側から行っても同様の製炭結果が得られるものである。
【０００８】
前記炭焼がま１は、炭化室３へ炭材を投入するための開閉部４を有するもので、この開閉部４は、図１、図５に示すように炭化室３の天面の半分弱をこの開閉部４とする場合は、その中央部を持出しヒンジ５により天面の残部へ取付け、炭材の投入時はヒンジ５の軸６を中心とする回動運動により図１に鎖線で示すように天面の全体を開閉部４とする場合は、開閉部４を昇降腕７に取付けてこの昇降腕７の両端に設けた縦片８に一対宛のローラ９を支持させ、これらローラ９を前記炭焼がま１の両側に立設した縦ガイド１０に係合させ、前記昇降腕７を公知のウインチ等の昇降手段（図面省略）により昇降させれば、開閉部４を鎖線で示すように開放したり実線で示すように閉鎖したりすることができる。
【０００９】
また、前記炭焼がま１の底部１１は開閉式とするもので、図４に示すようにその一端を持出しヒンジにより炭焼がま１へ取付けて炭出し時に開放できるようにしてあり、この底部１１の炭化室３内へ収まる上側は図１、図２、図４に示すように水室１３として、その内部を図２に点線で示す仕切片１４により一部分でつながるに二室に区分し、その一室に送水管１５を接続し、他室に戻水管１６を接続することにより、水室１３内に図２に点線の矢印で示すように冷却水を流動させて底部１１を水冷させる構造とするか、図面には示してないが耐火材を貼った構造としてある。
【００１０】
符号１７は、前記炭焼がま１内の炭材に対して燃焼空気を供給する給気手段である。この給気手段１７は、図1、図4に示すように前記水室１３か、図面には示してない耐火材を貫通させて炭化室3の下部に所定の間隔で開口させた多数の送気管１７を用い、この送気管１７を前記水室１３から耐火材の下側に設けた風室１８へ連通させ、この風室１８に開度調整ダンパー１９を備える送風機２０の送風管２１を連結することにより、送風機２０から前記供給手段１７へ燃焼空気が供給されるようにしたもので、燃焼空気の供給量は前記開度調整ダンパー１９の開度調整により炭材へ着火するとはき速やかに着火させるために多くし、着火後は、炭材を一部分ずつ徐々に燃焼させて熱分解による炭化を進めるのに適した程度に減少させ、燃焼による熱分解が端末まで及べば供給を停止して速やかに消火するようにする。そして、この給気手段１７は、炭材に対して上側から燃焼空気を供給するときは、図面は省略したが炭焼がま１の開閉部４側に設けるものとする。
【００１１】
符号２２は、前記炭焼がま１から排気を煙突２３へ排出させる排気筒である。この排気筒２２は排気をそのまま放出する場合は、図1に示すように排気筒２２へ煙突２３を直接連結し、排気筒２３に開度調整ダンパ−２４を設けてこの開度調整ダンパー２４を炭材へ着火してからその炭化が終わるまでは適当な開度で開かせ、炭材の燃焼による熱分解で炭化が順調に行われるようにするもので、ほぼ一定した開度でもよいが、前記した燃焼空気の供給量の加減に応じて若干開度調整をしてもよく、炭材の炭化が終われば開度調整ダンパー２４を閉じて炭化物の燃焼を止める消火を速やかに行う。
【００１２】
また、排気を燃焼させてから排出する場合は、排気筒２２と煙突２３との間にガス燃焼器２５とボイラー、温水器等の燃焼室２６を介在させるもので、前記ガス燃焼器２５は送風機２７と点火バーナー２８とを備えさせ、送風機２７とガス燃焼器２５との接続管２９には開度調整ダンパー２4を設けて、この開度調整ダンパー２4を炭材へ着火してからその炭化が終わるまでは適当な開度で開かせ、炭材の燃焼による熱分解で炭化を順調に行わせ、これにより発生する排気はガス燃焼器２５と燃焼室２6とを通してその可燃性分を燃焼させ、排気はなるべく無煙の状態にして排出させるようにするもので、このようにガス燃焼器２5とボイラー、温水器等の燃焼室２６を介在させるときは、製炭装置が産業廃棄物等をガス化して燃焼処理する乾留炉として利用できるものであり、このガス燃焼器２５とボイラー、温水器等の燃焼室２6を介在させた排気筒２２も、煙突２３を直接連結する排気筒２2も炭材に対して上側から燃焼空気を供給する場合は、図面には示してないが炭化室3の下側へ連結する。
【００１３】
符号３０は、前記炭化室３内の炭材が炭化して炭になったとき、炭の燃焼を停止させる消火手段である。この消火手段３0は、炭化室３の天面に炭化室3内に開口する散水器か、蒸気噴射管等を用い、これらから炭化室3内へ水を散布するか、水蒸気を噴射させて炭の燃焼を速やかに消火させれば、炭化室3からの炭の取り出しが速かに行われるようになる。しかし、炭の消火は前記のように水や水蒸気をかけて強制的に行わなくても、燃焼空気の供給と排出とを遮断すれば、自然に消火して徐々に温度が下がって製品出しができるようになるから、製品出しを急ぐ必要がない場合は、この方法により消火するものでこの消火方法においては開度調整ダンパー19と２４が消火手段となる。
【００１４】
符号３１は、前記炭化室３へ収容した炭材がブロック状、塊状、片状、線状、粒状、あるいは、これらが混在したものであって、炭化室３内へ堆積する層の表面に凹凸が生ずる場合、前記凹凸を掻き均させる均し部材である。この均し部材３１は、炭化室３の中心に縦設した軸３２の下端へ水平に取付け、炭化室３の内壁に接近する外端部分には壁面を転動して軸３２を炭化室３の中心に保持する芯出しローラ３３を取付け、炭材に対応する下側は平らにするか、必要に応じて所定の間隔で多数の掻き棒３４を取付け、これら掻き棒３４を前記軸３２に連係する昇降機構（図面省略）により炭材の堆積層へ接するように降し、軸３２に連係する回転機構（図面省略）により回転させて、凸部の炭材を凹部へ掻き移させて表面が平らに均されれば、均し部材３１を待機位置へ戻させる。（尚、この均し部材３１の構造の詳細及び支持機構、昇降機構、回転機構については、特公平８−１６２２４号公報参照）
【００１５】
符号３５は、炭化室３内の温度を検知させる検知手段である。この検知手段３５は、図１、図５に示すように炭化室３の天面等へ取付けて、炭材が徐々に燃焼して熱分解により炭化されて行く過程の温度を検知させ、表示部に表示するものであって、炭化室３内の温度は炭材の炭化が進行するに伴い上昇し、炭化が終了すると上昇が止まって温度の変化が殆どなくなるから、この状態を確認して人為的に消火処理を行うか、制御手段を作動させて自動的に消火処理を行うようにする。
【００１６】
符号３６は、炭材の炭化燃焼が終端側に達したことを検知させる検知手段である。この検知手段３６は、図１、図２、図５に示すように炭材の炭化の終了側へ、好ましくは炭材の端末が接する底等より１００ｍｍ程度離れた位置に設ける。そして、炭材の炭化燃焼がこの検知手段３６の位置に達したとき材種等によって異なるが、温度が５００〜８００度の最高温に達し、炭化燃焼が検知手段３６の位置を過ぎると温度が低下して行く。そこで、この検知手段３６は最高温のとき検知信号を発して計時の開始を促すようにし、この信号に基づいて人為的に計時を行うか、公知のタイマー（図面省略）による計時を開始させて、炭材の炭化燃焼が検知手段３６の位置から炭材の端末に達して炭化が完了し、炭火燃焼に移る時間を実験的に設定して、この時間を経過した後に人為的に消化処理を行うか、タイマーを作動させて自動的に消火処理を行わせるようにするもので、この検知手段３６は、炭材の炭化速度が炭化室３へ収容する密度の部分差等によって一定しないから、これを考慮して複数個を図２に示すようになるべくで等間隔で配置し、複数の検知手段３６の検知信号を総合して計時開始時期の決定がなされるように公知の自動制御器（図面省略）を構成して置く。
【００１７】
符号３７は、ボイラー、温水器等の燃焼器２６内の温度を検知させる検知手段である。この検知手段３７は、炭化室３からの排気がガス燃焼器２６において可燃成分を燃焼されて燃焼室２６へ達したときの排気温度を検知して表示部（図面省略）へ表示させるもので、燃焼室２６内の温度は炭材の炭化の進行に伴い下降して炭化が終了すると下降が止まって温度の変化が殆ど無くなるもので、この時期は炭化室３の温度変化がなくなる時期と一致する。
【００１８】
前記温度検知手段３６と３５、または、３６と３７との検知信号に基づいて消火時期が判定されて消火を行うときの消火が、炭の取出しを速めるため注水か、蒸気噴射により行われるときは、炭焼がま１内から可燃ガスを放出して置いて、注水または蒸気噴射を行わないと可燃ガスの爆発を起こす危険がある。そこで、炭焼がま１の開閉部４を少し開けるか、炭化炉３の上部に図１、図５に示すように逃がし弁３８を設け置いて、この逃がし弁３を開放させて可燃ガスを放出し、その後に注水または蒸気噴射を行って安全に消火ができるようにする。
【００１９】
次に、炭焼がま１の排気筒２２と煙突２３との間にガス燃焼器２５とボイラー、温水器等の燃焼室２６を介在させる実施形態により、建築廃材チップを炭材として製炭和行う場合は、炭材を粗いものが下で細かいものが上になるように収容堆積して開閉部４を閉じ、均し部材３１により表層を均す。そして、排気筒２２の開度調整ダンパー２４の開度と、給気手段１７の開度調整ダンパー１９の開度とを適当に調整した状態で炭材へ上側から着火し燃焼を開始する。その後、炭材の熱分解を上側から下側へと徐々に進行させるため、給気手段１７の開度調整ダンパー１９を絞って徐燃を行わせ、炭化室３内の温度を検知手段３５に検知表示させると共に、検知手段３６により炭材の炭化燃焼がその設置位置に達して最高温になる時期を検知させて検知信号を発しさせる。そして、この信号に基づき人為的に計時を開始するか、公知のタイマーを起動させて炭材の炭火燃焼が始まるまでの時間（この時間は炭材の種類等により相違するから実験的にあらかじめ求めて置く）を経過した後、人為的又は自動的に炭材の消火を行えば、炭材に未炭化部分が全く残らなくて、炭火燃焼による歩減りも少ない製炭が容易にできる。
【００２０】
また、前記実施形態の製炭装置は、建築廃材の角材や山の切り捨てられる材木等を適当な長さに切り揃えて炭焼がま１内に立て並べ、その上へ着火し易い細材や枝等を乗せてこれらへ着火して炭材へ移せば、従来の炭焼がまと同様に棒状の炭を製造することが簡単に確実にできるもので、切り捨て木材を炭材にする場合は、この製炭装置を山へ運搬設置すれば、近隣への排気の影響を配慮する必要がないので、排気筒２２に煙突２３を連結してガス燃焼器２５やボイラー、温水器等の燃焼器２６を省くことができる。
【００２１】
更に、この製炭装置のガス燃焼器２５とボイラー、温水器等の燃焼室２６を付設したものは、製炭を行わないときは、産業廃棄物等をガス化燃焼させて排気公害を生じないように処理する乾留炉として利用できるだけでなく、炭材と産業廃棄物とが混在して分離困難な場合、両者混合のまま炭化処理を行い、炭材は炭として残し、産業廃棄物は灰化させることにより混合処理においても炭を得ることが可能で、しかも、焼却炉の排ガスを炭化室３へ取入れるようにし、これをガス燃焼器２５により燃焼させれば、煤煙を発生しないように廃棄物の焼却処理を行うこともできる。
【００２２】
なお、本発明に係る製炭装置は、前記実施形態に示す構造の炭焼がま１に適用し得るだけでなく、ガス燃焼器２５やボイラー、温水器等の燃焼室２６を付帯させない古来よりの炭焼がまやその他の簡便な炭焼機でも、前記炭焼き釜１と同様に温度検知手段３５，３６，３７を設置すれば、検知手段３５，３７が炭材の炭化に伴う炭化室３や燃焼室２６の温度変化を検知し、検知手段が３６はその設置位置へ炭化燃焼が達した時期を検知して、消火までの時間計測の開始を指示し、炭材が完全に炭化された後に消火させることにより、未炭化部分を全く生じず、炭火燃焼による歩減りも殆どない製炭をあらゆる炭焼装置により達成することができるものである。
【００２３】
【発明の効果】
請求項１の効果  本発明に係る製炭装置は、炭材の炭化燃焼が終端側の定位置に達すると、これを検知手段により検知して計時を開始し、検知位置から炭材終端までの炭化燃焼の所要時間が経過すると、消火を行って炭材を未炭化部分が残らず、炭火燃焼による歩減りも殆どない状態に炭化できるから、最高の歩留で品質もよい製炭を素人が容易に行える。
請求項２の効果  炭化が完了した炭材を注水または蒸気噴射により消火する前に可燃ガスを放出させるから、注水や蒸気噴射による消火を行うときガス爆発が起きず安全である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る製炭装置の実施形態を示す縦断正面図である。
【図２】同上の横断平面図である。
【図３】同上の開閉部の変形を示す一部分の縦断正面図である。
【図４】同上の底部を拡大して示す一部分の縦断正面図である。
【図５】本発明に係る製炭装置に排気の燃焼浄化手段を組合わせた例を示す一部分を縦断した正面図である。
【符号の説明】
１  炭焼がま
１７  給気手段
３０  消火手段
３６  温度検知手段
３８  可燃ガス逃がし手段
【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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