(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
釜本体と焚き釜が一体に形成する木炭焼成釜において、セメント被着手段によって強度板の表面に耐熱セメントを被着させたパネル部材をパネル部材接合手段により張り合わせることで該釜本体および該焚き釜を形成すること、及び、前記パネル部材接合手段が、前記パネル部材の縁部間で石綿を挟持圧接し、該各パネル部材の縁部に穿設した結束孔に結束部材を連通して結束する構成であることを特徴とする木炭焼成釜。
【請求項２】
前記セメント被着手段が、その開放側両端の間隔よりも広い設置間隔でその屈折側突端を前記強度板の表面上に溶接設置するＶ字型アンカーによる前記耐熱セメントの内部拘持によるものであることを特徴とする請求項１記載の木炭焼成釜。
【請求項３】
前記釜本体が下方の下方半体と上方の上方半体とに分離・合体可能な構成にあることを特徴とする請求項１記載の木炭焼成釜。
【請求項４】
前記下方半体が四角筒型で、前記上方半体が水平方向に中心軸が向かう半円筒型にあることを特徴とする請求項３記載の木炭焼成釜。
【請求項５】
前記下方半体が鉛直方向に中心軸が向かう略円筒型で、前記上方半体が略半球型にあることを特徴とする請求項３記載の木炭焼成釜。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、分解・移動・組立が可能であって原料木材の搬入作業および木炭の搬出作業が容易となる木炭焼成釜に関する。
【０００２】
【従来の技術】
古来より燃料として使用されていた木炭において、その多孔質構造にある活性炭としての性質を活かした他用途での利用が近年注目されている。
【０００３】
具体的には粒状形態とすることで建築物における床下の吸湿材や肥料の媒体、ゴルフ場の害虫駆除剤などの利用に大きな効果を発揮するものとして注目されている。また従来からの主用途である燃料としてもバーベキュー用の燃料として近年その需要が拡大しつつある。
【０００４】
そして通常の木材を原料として以上のような木炭を焼成するにあたっては図５（一部透視した全体斜視図）に示すような土釜形式の木炭焼成釜１が広く利用されている。
【０００５】
この図において、釜本体２は上方が丸い略半球形の空洞型で土を固めて形成したものであり、その設置強度を安定させるために前方の一部を残してほとんどは傾斜地３に埋設される状態で設置されている。そしてその露出している釜本体２の前下方部分には人がかがんでやっと出入りできる程度の大きさに原料木材の搬入・木炭搬出のための搬入出口４が開設されており、またその搬入出口４の周りを囲むような大きさで前方に突出する筒形状の焚き釜５が一体に形成されている。
【０００６】
また焚き釜５の前面口６には上記搬入出口４と同形にあって下方に空気孔７が穿設された釜扉８が開閉可能に設置されている。
次に図６はこの木炭焼成釜が木炭を焼成している状態の側断面図であり、この図において、釜本体２の床面奥位置に穿設した排気孔９を通じ下方から上方へ向かうＵ字型曲部１０を経て焼成釜１外部の上方にその排気口１１が位置する排気筒１２が設置されており、また該Ｕ字型曲部１０の最下端位置に接続してわずかに水傾斜を有し排水口１３を外部に開放する配置で排水管１４が設置されている。
【０００７】
そしてこのような構成にある木炭焼成釜１を利用しての一般的な木炭の焼成方法については、まず最初に釜本体２内部において、ほぼ同じ長さに揃えた木炭の原料木材１５を縦置きで並べ、さらにその上方に、より燃焼しやすい材質の燃焼薪１６を横積みにして載置する。そして釜本体２と焚き釜５の間の搬入出口４において上方に隙間を設けるよう耐熱性のブロック１７を積み上げ、手前の焚き釜５内に点火加熱調整用の薪１８を積置することで準備が完了する。
【０００８】
そして燃焼による製造工程としてはまず焚き釜５内の薪１８に点火燃焼させ、それにより発生する炎が搬入出口４の上方の隙間から飛び出して原料木材１５の上方に載置している燃焼薪１６のみに燃え移り点火燃焼させる。この時点で閉めた状態の釜扉８の下方に穿設した空気孔７からは燃焼を助ける空気１９が取り込まれ、またブロック１７の遮蔽が原料木材１５に炎２０が燃え移ることを防ぐよう機能する。そして薪１８の補充量を調整することで燃焼薪１６の燃焼の強さ、つまり釜本体２内部への加熱の強さを調整することができる。
【０００９】
以上の燃焼工程により適切な時間、適切な速度で燃焼薪１６を燃焼し焼成釜１全体を加熱し続けることで原料木材１５内の水分等が脱水されて炭化が進み木炭が焼成される。その間、釜本体２が略半球体の形状にあるため内部の熱はよどみなく円滑に循環し、それにより原料木材１５から水分やその他エキス等が均一に脱水され、釜本体２の奥位置床面に穿設した排気孔９を通じ、Ｕ字型曲部１０、排気筒１２を経て外部に開放する排気口１１から排出される。
【００１０】
そしてこの排気口１１から排出される気体の状態から脱水・焼成の進行具合が判断され、充分に脱水・焼成が行われたと判断した時点で焚き釜５内の薪１８を除去し、釜扉８に穿設した空気孔７および排気口１１を塞ぐことで釜本体２内部の消化が行われる。その後、排気筒１２内で気化・排出されずに凝縮液化して残った水分・エキス等はＵ字形曲部１０の最下端に接続する排水管１４を通じて外部に排出される。最後に焚き釜５からブロック１７が取り出され、釜本体２内部から木炭が搬入出口４２から搬出される。
【００１１】
また以上の焼成方法において、釜本体２の搬入出口４を通じての原料木材１５の搬入作業および木炭の搬出作業は、作業者が直接釜本体２の内部に入って人手により行っていた。
【００１２】
そして上記以外の種類で従来より利用されている木炭焼成釜においても、傾斜地への埋設設置の程度や排気・排水機構等の細かい構造に若干の違いはあるものの、基本的にはほとんど同等な構成にあり、焼成方法もほぼ一致するものとなっている。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、以上従来の構成にある木炭焼成釜１自体は、その耐熱性の問題から土を固めて形成する土釜としてのみしか構成できず、強制的にもろい構造にあるため大型のものを製作することができないといった問題があった。そして屋外の傾斜地への埋設設置が必須条件となって移動不可能な固定設置のものとなり、また設備機器としての大量生産に向かないことから木炭焼成釜はそれ自体を商品として製造販売することは困難とされていた。
【００１４】
また燃焼工程中にある釜本体２内部においては上方の燃焼薪１６の燃焼加熱により下方の原料木材１５へ加熱循環を行う構成にあるため熱循環効率の点から釜本体２内部の高さは必要以上に高く形成することができず、また焚き釜５の搬入出口４を必要以上に大きくできない、つまり搬入出作業者がやっと出入りできる程度の大きさでしか開設できない構成にあった。また熱循環効率の点から同様に、高温・高圧にある釜本体２内部から熱風が外部に漏れるのを防ぐために機密性の高い構造とする必要がある。
【００１５】
以上のことから焼成後の木炭を搬出する際には、釜本体２の内部が低く狭く、また高温で通気が悪く、さらに多量の粉塵が舞っているといった劣悪な状態にあるため非常に困難な作業となり、また搬入出口４が狭いことからもその作業効率は著しく低く、木炭の製造コストが増大する大きな要因となっていた。
【００１６】
したがって本発明は上記問題点に鑑み、分解・組立が可能な構造とすることで任意の場所への移動・設置が容易であり、また熱循環効率を低下させることなく搬入出作業が容易な構成の木炭焼成釜の提供を課題とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
以上の課題を解決するために本発明は以下のように構成する。
まず本発明は釜本体と焚き釜を一体に形成し木炭を炭化・焼成する木炭焼成釜に適用されるものであり、セメント被着手段によって強度板の表面に耐熱セメントを被着させたパネル部材をパネル部材接合手段により張り合わせることで該釜本体および該焚き釜を形成するよう構成する。
【００１８】
これにより、移動が容易であって任意設置場所での組立・分解が可能でありながら、強度・耐熱性の高い構成となり、またパネルの組み合わせにより全体の規模を任意に変更することができる。
【００１９】
また前記セメント被着手段が、その開放側両端の間隔よりも広い設置間隔でその屈折側突端を前記強度板の表面上に溶接設置するＶ字型アンカーの前記耐熱セメント内部の拘持により被着を行う構成とする。
【００２０】
これにより、燃焼工程時において耐熱アンカーが熱膨張した場合より強固に強度板へ被着する構成となる。
また前記パネル部材接合手段が、前記パネル部材の縁部間で石綿を挟持圧接し、該各パネル部材の縁部に穿設した結束孔に結束部材を連通して結束する構成とする。
【００２１】
これにより簡便・容易に組立・分解可能な接合手段でありながら釜内部における密閉性の高い接合構成となる。
また前記釜本体が下方の下方半体と上方の上方半体とに分離・合体可能な構成とする。
【００２２】
これにより、原料木材の搬入作業および木炭の搬出作業が容易となり、作業効率が飛躍的に向上する。
また前記下方半体と上方半体とに分離可能となる構成において、前記下方半体が四角筒型で、前記上方半体が水平方向に中心軸が向かう半円筒型となる組み合わせ、または前記下方半体が鉛直方向に中心軸が向かう略円筒型で、前記上方半体が略半球型となる組み合わせで結合するよう構成する。
【００２３】
このようにすることで釜本体内部での熱循環がよどみなく円滑に行われ熱循環効率の高い構成となる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。
まず、図１は本発明の第１の実施形態にある木炭焼成釜２１を部分的に透視した全体斜視図である。
【００２５】
この図において、全体の概要的な構成としては、下方半体２２が四角筒型で上方半体２３が水平前後方向に中心軸が向かう略半円筒型を組み合わせて結合し床部２４を備えて内部が空洞（図中破線部）にある釜本体２５と、その前面（図中右下の手前方向）に釜本体２５より一回り小さくその前面から釜本体２５内部にまで前後方向に空洞開口する筒型の焚き釜２６を接続した構成にある。さらに焚き釜２６の前面にはその開口している前面口２７に嵌合可能で下方に空気穴２８を穿設している釜扉２９が開閉自在かつ繋止可能に設置しており、また焚き釜２６内の奥方向で釜本体２５との接続位置には、上方に炎が出火可能な程度（およそ１０ｃｍ程度）の隙間（図中Ｓ）を開けて遮蔽用のブロック３０が固定して立設している。
【００２６】
また排気筒３１が下方から上方へ向かうＵ字型曲部３２を経て釜本体２５の床面に穿設した排気孔３３に接続し、その上端の排気口３４を釜本体２５の外部上方に位置するよう設置され、また該Ｕ字型曲部３２の最下端位置には口開閉自在な水抜きコック３５が接続されている。
【００２７】
また釜本体２５の床部２４は、水抜きコック３５を含めたＵ字型曲部３２の高さよりも充分な厚さにあり、排気孔３３に接続する側のＵ字型曲部３２の半体は該床部２４の中を挿通する設置となり、また反対側のＵ字型曲部３２の半体およびその最下端に接続する水抜きコック３５は床部２４の側面から突出するように設置されている。
【００２８】
そして上記実施形態の本発明による木炭焼成釜が最も特徴とする構成は、釜本体２５の上方半体２３および下方半体２２、床部２４、焚き釜２６がそれぞれ分離可能な構成にあって、さらにそれらが複数の平面形状（上方半体においては曲面形状のものも含む）の耐熱パネルを接合して組み立てられている点にある。
【００２９】
このような構成とすることで、前記従来の木炭焼成釜が土壌傾斜地に埋設設置されて永久的に位置固定されるものであったことに対し、任意設置場所での組立・分解が可能で移動・搬送が容易となることから単独商品として通常の市場に流通させるのに有効な形態となる。
【００３０】
そして特に本実施形態のように釜本体２５を上方半体２３と下方半体２２の上下に分離可能な構成とすることで、例えばクレーンなどのつり上げにより上方半体２３を取り外し下方半体２２の内部を上方に広く開放させて、焼成前の原料木材の搬入作業および焼成後の木炭の搬出作業が容易に行えることになる。したがって木炭の製造効率が飛躍的に向上し、ひいては製造コストの大幅な削減が可能となる。特にこのように釜本体２５内部の上方を開放させることで、挟みアーム装備の大型建機を使用し一度に大量の原料木材を載置することも可能であるが、また側方の耐熱パネルを分離可能とすることでも、作業者が直接人手により行う搬入出作業を容易とする。特に焼成後の木炭搬出作業においては、釜本体２５内部の通気が非常によくなるため内部の予熱や粉塵が放散されることから、従来と比較して作業者にとって非常に作業しやすい構成となる。
【００３１】
また焼成時の内部熱循環効率を考慮して釜本体２５の下方半体２２の内部側面高さは縦置きする原料木材の基準長より少し高い程度で形成するのが望ましく、また上方半体２３はその内部容量が必要量の燃焼薪を収容できる程度の大きさに形成するのが望ましい。
【００３２】
次に各耐熱パネルの構造については図２中の断面部に示すように、充分な強度にある鉄板３７の内側面上に耐熱セメント３８を被着させた２層断面構造にある。そしてこの被着構成について詳しくは、鉄板３７の内側面上に高強度にある鉄鋼製のＶ字型アンカー３９をその屈折側突端で立設するよう溶接し、その上に該Ｖ字型アンカー３９が充分に埋設する程度の厚さで耐熱セメント３８を流し込み内部拘持するよう被着させる構成となる。
【００３３】
このようなＶ字型アンカー３９の設置構成が、木炭焼成時に耐熱セメント３８内部で一様に発生する膨張応力の鉄板表面方向成分（図中矢印Ｆ）に作用し、より強く耐熱セメント３８を被着させる内部拘持力を発揮することになる。より詳しく説明すると、耐熱セメント３８に生じる熱膨張応力がＶ字型アンカー３９に対してその外側から矢印Ｆ方向に加わると、このアンカー３９のＶ字型の角度構造により、上記鉄板表面方向成分（矢印Ｆ方向）の熱膨張応力が耐熱セメント３８を鉄板３７へ向けて圧接する力（矢印Ｆとは直交する方向）に変換されることにより内部拘持力を発揮することになる。そのため高強度にあって耐熱性が低い鉄板３７の表面に、低強度で異なる熱膨張率にある耐熱セメント３８を安定被着させた耐熱パネル３６を構成できる。
【００３４】
そしてこの内部拘持力を効果的に得るためにＶ字型アンカー３９はその開放側両端の間隔（図中Ｗ）よりも充分広い間隔でＶ字を並設するのが望ましい。
なぜならば、図３に示すように、耐熱セメント３８内部で一様に鉄板表面方向成分（矢印Ｆ方向）の熱膨張応力が生じると、Ｖ字型アンカー３９には
その外側から付加される方向（矢印Ｆ1 方向）と内側から付加される方向（矢印Ｆ2 方向）の２つの熱膨張応力が同時に加わることになり、外側から加わった力Ｆ1 は内部拘持力を強めることになるが、逆に内側から加わった力Ｆ2 は内部拘持力を弱めることになるため、Ｖ字型アンカー３９には内側よりも外側から大きな熱膨張応力が加わるよう、各アンカー間の設置距離をＷよりも充分広く設定する必要性があるためである。
【００３５】
各耐熱パネル３６の内側表面に被着させる耐熱セメント３８の種類は木炭焼成時の釜内部温度である６００℃〜８００℃よりも高い耐熱性にあるものを使用し、具体的な例として燐酸セメント等がある。
【００３６】
また各耐熱パネル３６間の接合については、図２に示すように、接合部分の間に充分な量の石綿４０を図中矢印Ａの方向に挟持圧接した上で、各耐熱パネル３６の縁部で同じ高さ（同じ側方位置）の近接した配置で穿設した結束孔４１間に渡って、充分な強度にあるステンレス（耐熱鋼）製のワイヤー４２を連通させて強固に結束する接合構成となる。
【００３７】
焼成時の釜本体２５内部は高温・高圧の状態にあり、わずかな隙間から熱風が漏出して熱循環効率が大きく低下しやすくあるところ、このような接合構成とすることで焼成釜２１全体が高い密閉性を維持することができる。
【００３８】
また同じ目的で使用するワイヤー４２は鉄板３７と同じ熱膨張率のものを使用し、さらに結束孔４１については挿通させるワイヤー４２とほぼ同じ直径で穿設するのが望ましい。
【００３９】
また各耐熱パネル３６間を強固に結束する構成としては上記ワイヤー４２による結束以外にも、ボルトの締結により行う構成等が考えられるが、この場合も締結する鉄板３７と同じ熱膨張率のものを使用する必要がある。
【００４０】
また釜本体２５内部の熱循環が円滑に行われるよう釜本体２５内部の形状、そのうち特に上方半体２３の内部の形状は自然な凹曲面にある方が望ましく、本実施形態の上方半体２３のように略半円筒型状とする以外にも第４図に示す第２実施形態の木炭焼成釜４３のように上方半体４４が略半球体形状で、下方半体４５が同じ径にあって上方半体４４を結合載置可能に鉛直に立設する円筒形状となる構成も有効である。この第２実施形態における釜本体４６内部の形状は前記従来の焼成釜の釜本体２（図６参照）に近い形状となり、熱循環効率の点で非常に効果的な形状と言える。
【００４１】
また上記の両実施形態において、焼成が終了し釜本体２５内部が消化された後には、内部雰囲気が冷却するに従い水分が多量に凝縮結露して床部２４の表面に溜まることになるため、床部２４の表面全体を排気孔３３に向けて水傾斜を設けることも有効な構成となる。
【００４２】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の木炭焼成釜によれば、分解・組立が可能で任意の場所への移動・設置が可能でありながら使用耐久性の高い構成となり、またその必要規模を任意に設定・変更することが容易であり、さらに木炭製造工程における作業効率が飛躍的に向上できることから木炭製造コストを大幅に削減することも可能となる。
【００４３】
したがって従来の木炭焼成釜のようにその土地に伝承的に設置されるものでなく、メーカー工場対象の合理的な産業設備としてのものから、一般家庭用の簡易的な民生設備としてまで広く流通販売可能な商品の形態で提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態の木炭焼成釜を一部透視した全体斜視図である。
【図２】耐熱パネル部材間の接合構成、および耐熱パネルの耐熱セメント被着構成を説明する図である。
【図３】耐熱セメントの熱膨張応力とＶ字型アンカーによる内部拘持力の関係を説明する図である。
【図４】本発明の第２実施形態の木炭焼成釜を一部透視した全体斜視図である。
【図５】従来の木炭焼成釜の一部透視した全体斜視図である。
【図６】従来の木炭焼成釜の焼成工程を説明する側断面図である。
【符号の説明】
１  従来の木炭焼成釜
２１  本発明の第１実施形態の木炭焼成釜
２２  下方半体（四角筒型）
２３  上方半体（略半円筒型）
２４  床部
２５  釜本体
２６  焚き釜
２７  前面口
２８  空気穴
２９  釜扉
３０  ブロック
３１  排気筒
３２  Ｕ字型曲部
３３  排気孔
３４  排気口
３５  水抜きコック
３６  耐熱パネル
３７  鉄板
３８  耐熱セメント
３９  Ｖ字型アンカー
４０  石綿
４１  結束線
４２  ワイヤー
４３  本発明の第２実施形態の木炭焼成釜
４４  下方半体（円筒型）
４５  上方半体（略半球体型）
４６  釜本体
【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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