(57)【要約】【課題】植物性炭水化物の原料に含まれる乾留成分を効率よく抽出し回収することの可能な乾留液製造装置を提供する。【解決手段】原料の植物性炭水化物を加熱して燻煙を生成する乾留炉と、貯水槽と、乾留炉から貯水槽内へ燻煙を導煙する煙道と、貯水槽内の水中の煙道の先端部に設置され、煙道から燻煙を吸引するとともに、燻煙をマイクロバブルとして貯水槽内の水中へ放出する吸引混合ポンプとを備える。燻煙を、マイクロバブルとして水中へ放出することで、燻煙に含まれる水溶性成分を極めて効率よく水に溶解させて回収するため、乾留液の回収効率が向上する。【選択図】図１
2009286916.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
木、竹、草等の植物性の炭水化物を乾留した際に生じる燻煙を水溶した乾留液を製造する乾留液製造装置であって、
原料である植物性の炭水化物を熾火により輻射加熱して燻煙を生成する乾留炉と、
前記燻煙を水溶するための水を貯留する貯水槽と、
前記乾留炉の上部から前記貯水槽内へ前記燻煙を導煙する煙道と、
前記貯水槽内の水中の前記煙道の先端部に設置され、前記煙道から前記燻煙を吸引するとともに、前記燻煙をマイクロバブルとして前記貯水槽内の水中へ放出する吸引混合ポンプと、
を備えた乾留液製造装置。
【請求項２】
前記乾留炉は、上部に前記煙道が連通した、前記炭水化物を加熱するための加熱室が内部に形成されており、
前記加熱室の下部空間に配置された、燃料を熾燃焼する燃焼部と、
前記燃焼部の下部から空気を供給する給気手段と、
前記加熱室内の前記燃焼部の上部の空間に回転自在に配置され、内部に前記炭水化物を保持して前記燃焼部からの輻射熱により当該炭水化物を焙烙する円筒形の回転ドラムと、
を備え、
前記回転ドラムは、円筒壁の四分の一が開口しており、当該開口部の一端に、円筒壁の内側から円筒中心に向かって突設された落下防止羽を備えていることを特徴とする請求項１記載の乾留液製造装置。
【請求項３】
前記加熱室の前記回転ドラムの上部に、前記炭水化物を投入する原料投入口が形成されており、
前記原料投入口から前記加熱室内に前記炭水化物を投入供給する原料投入機を備えたことを特徴とする
【請求項４】
前記燃焼部に燃焼用の空気を供給する給気ポンプと、
前記給気ポンプを制御する給気ポンプ制御手段と、
前記燃焼部に発生する火炎を検出する火炎センサと、を備え、
前記給気ポンプ制御手段は、前記火炎センサにより火炎が検出されると、前記給気ポンプを停止又は低速回転運転させ、前記火炎センサにより火炎が検出されなくなった時点で前記給気ポンプを起動又は通常回転運転させることを特徴とする請求項２又は３に記載の乾留液製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、木、竹、草等の植物性の炭水化物を乾留した際に生じる燻煙を水溶した乾留液を製造する乾留液製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、特定の作物（トウモロコシ、サトウキビ等）のバイオ燃料原料への移行によって、肥料や農薬等の価格が国際的に高騰している。一方で、近年は残留農薬問題等がクロースアップされてきており、有機農業を中心とした食の安全、環境の健全化が急務とされている。
【０００３】
また、国内では竹廃材や街路樹等の剪定枝等の植物性廃材は、分解しにくいために利用が限定され、リサイクルが進んでいないという問題がある。更に、海外では、バイオ燃料の原料としてのオイルパームやヤトロファ等の搾油後の絞り滓等の残渣処理に困っている。
【０００４】
これらの問題を解決するため、植物性廃材などの植物性炭水化物を乾留して乾留液（一般に、木酢液、竹酢液、草酢液などと呼ばれる。）を抽出し、これを有機栽培における殺虫剤や殺菌剤として使用することが提案されている。また、植物性炭水化物の乾留液には、クレオソート（木クレオソート）が多量に含まれていることが知られており、防腐剤や医薬品の原料として用いることも可能である。そのため、植物性炭水化物から乾留液を製造するための乾留液製造装置が求められている。
【０００５】
木、竹、草等の植物性の炭水化物を乾留して乾留液を製造する乾留液製造装置としては、特許文献１に記載のものが公知である。
【０００６】
図６に特許文献１記載の乾留液製造装置を示す。特許文献１の乾留液製造装置は、燃焼炉１００、煙道１０１、水タンク１０２、排気管１０３、及びバキュームモータ１０４を備えている。燃焼炉１００には、蓋付きの投入口１００ａと送風機用の穴１００ｂとが形設されている。水タンク１０２には水が貯水されている。煙道１０１は燃焼炉１００の上部と水タンク１０２とに連設されており、煙道１０２の排気端は、水タンク１０２内の水中に水没している。水タンク１０２の煙道の出口には、多孔の仕切板１０５が配設されている。また、排気管１０３は水タンク１０２の上部の空気を排気する菅であり、この排気管１０３にバキュームモータ１０４が配設されている。
【０００７】
燃焼炉１００において、樹木や草等を燃焼すると燃焼煙が発生するが、その燃焼煙は煙道１０１を通って水タンク１０２内に導かれる。水タンク１０２において燃焼煙が水中に放出され、仕切版１０５を通過して気泡となって上昇する。この際に、燃焼煙に含まれる水溶性の成分は水中に溶け出す。水面に足した燃焼煙は、バキュームモータ１０４の吸引によって排気管１０３から排出される。
【０００８】
このように、燃焼煙を水タンク１０２の水を通すことによって、水溶性成分を水に溶け込ませ、この水中から乾留液を回収する。
【特許文献１】実用新案登録第３０７９１９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記従来の乾留液製造装置は、水中に溶け込む乾留成分の量が少なく、その大半は煙として排気管１０３から排出されてしまうため回収効率が低いという問題があった。
【００１０】
また、樹木や草を燃焼させる際に、有用な成分も燃焼し、多くは二酸化炭素に分解されてしまうため、取り出すことのできる乾留成分が減少するという問題があった。
【００１１】
そこで、本発明の目的は、植物性炭水化物の原料に含まれる乾留成分を効率よく抽出し回収することの可能な乾留液製造装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の第１の構成は、木、竹、草等の植物性の炭水化物を乾留した際に生じる燻煙を水溶した乾留液を製造する乾留液製造装置であって、原料である植物性の炭水化物を熾火により輻射加熱して燻煙を生成する乾留炉と、前記燻煙を水溶するための水を貯留する貯水槽と、前記乾留炉の上部から前記貯水槽内へ前記燻煙を導煙する煙道と、前記貯水槽内の水中の前記煙道の先端部に設置され、前記煙道から前記燻煙を吸引するとともに、前記燻煙をマイクロバブルとして前記貯水槽内の水中へ放出する吸引混合ポンプと、を備えたことを特徴とする。
【００１３】
この構成によれば、乾留炉で熾火による植物性炭水化物の加熱で生成される燻煙は、煙道から貯水槽へ導かれ、吸引混合ポンプによって貯水槽内の水中にマイクロバブルとして放出される。マイクロバブルとは、気泡の直径が５０μｍ以下の微細な気泡をいう。マイクロバブルは、気泡体積が微細であるため上昇速度が遅く、長時間に亘って水液中に滞在し続ける。また、気泡に加わる圧力は、気泡の大きさに反比例して大きくなるため、この加圧効果により効果的に燻煙が水中に溶解する。従って、燻煙に含まれる水溶性成分は、その略全部が貯水槽内の水中に溶解し、極めて高効率で乾留液を生成することができる。
【００１４】
また、植物性炭水化物の乾留は、熾火による加熱で行うため、燻煙として得られる乾留成分が、燃焼により二酸化炭素に完全分解しないため、無駄なく乾留成分の抽出を行うことができる。従って、乾留成分の抽出効率も高くなる。
【００１５】
ここで、「植物性の炭水化物」としては、木材や竹をチップ化したもの、除草により廃棄される草、剪定枝、海草などが用いられる。「乾留炉」は、植物性の炭水化物を加熱して、燻煙を発生させる炉であり、ここではその形態は特に限定しない。また、「吸引混合ポンプ」としては、市販のマイクロバブル発生用の水中ポンプ（真空ポンプ）を使用することができる。
【００１６】
本発明の第２の構成は、前記第１の構成に於いて、前記乾留炉は、上部に前記煙道が連通した、前記炭水化物を加熱するための加熱室が内部に形成されており、前記加熱室の下部空間に配置された、燃料を熾燃焼する燃焼部と、前記燃焼部の下部から空気を供給する給気手段と、前記加熱室内の前記燃焼部の上部の空間に回転自在に配置され、内部に前記炭水化物を保持して前記燃焼部からの輻射熱により当該炭水化物を焙烙する円筒形の回転ドラムと、を備え、前記回転ドラムは、円筒壁の四分の一が開口しており、当該開口部の一端に、円筒壁の内側から円筒中心に向かって突設された落下防止羽を備えていることを特徴とする。
【００１７】
この構成によれば、回転ドラムに炭水化物を保持するときには、円筒側面の開口部を上に向けて固定する。回転ドラムに炭水化物を保持した状態で、燃焼部において燃料を熾燃焼することによって、回転ドラム内の炭水化物を焙烙すことで、燻煙を生成する。焙烙により回転ドラム内の炭水化物は炭化する。炭水化物が乾燥・炭化すると、回転ドラムを円筒側面の開口部が下向きになるように回転させる。これにより炭化した炭水化物は、回転ドラム内から燃焼部に落下排出され、燃焼部において新たな燃料として使用される。炭化した炭水化物を排出した後、再び円筒側面の開口部が上向きとなるように回転ドラムを回転させ、再び新たな炭水化物を回転ドラム内に投入して焙烙を行う。このようにして、連続的に乾留液の製造を行うことができる。
【００１８】
また、熾燃焼による輻射熱を用いることで、遠赤外線によって植物性炭水化物を焙烙するため、乾留成分が熱分解する量が少なく、効率よく乾留成分を抽出することができる。
【００１９】
また、燃料として、乾留成分を抽出した後の炭化した原料を用いることができるため、植物性炭水化物の原料以外に別途に燃料を必要とせず、資源の有効な活用が可能となる。
【００２０】
本発明の第３の構成は、前記第２の構成に於いて、前記加熱室の前記回転ドラムの上部に、前記炭水化物を投入する原料投入口が形成されており、前記原料投入口から前記加熱室内に前記炭水化物を投入供給する原料投入機を備えたことを特徴とする。
【００２１】
この構成によれば、原料投入機によって自動的に原料を投入することが可能であるため、乾留液の製造の作業効率が向上する。
【００２２】
本発明の第４の構成は、前記第２又は３の構成に於いて、前記燃焼部に燃焼用の空気を供給する給気ポンプと、前記給気ポンプを制御する給気ポンプ制御手段と、前記燃焼部に発生する火炎を検出する火炎センサと、を備え、前記給気ポンプ制御手段は、前記火炎センサにより火炎が検出されると、前記給気ポンプを停止又は低速回転運転させ、前記火炎センサにより火炎が検出されなくなった時点で前記給気ポンプを起動又は通常回転運転させることを特徴とする。
【００２３】
この構成により、燃焼部において燃料が火炎燃焼した場合、燃焼に必要な空気の給気が停止又は減少されるため、消火され、常に熾燃焼状態が維持される。従って、回転ドラム内の植物性炭水化物の原料に引火したり、燃焼によって乾留成分が燃焼分解されることが防止される。
【発明の効果】
【００２４】
以上のように、本発明によれば、植物性の炭水化物を加熱して発生する燻煙を、マイクロバブルとして水中へ放出することで、燻煙に含まれる水溶性成分を極めて効率よく水に溶解させて回収するため、乾留液の回収効率が向上する。
【００２５】
また、燃料を熾燃焼して発生する遠赤外線を多く含んだ輻射熱を用いて植物性炭水化物を焙烙するため、乾留成分が熱分解する量が少なく、効率よく乾留成分を抽出することが可能となる。
【００２６】
また、燃料として、乾留成分を抽出した後の炭化した原料を用いることができるため、植物性炭水化物の原料以外に別途に燃料を必要とせず、資源の有効な活用が可能となる。
【００２７】
また、植物性炭水化物の原料の焙烙に、円筒壁の四分の一が開口しており、当該開口部の一端に、円筒壁の内側から円筒中心に向かって突設された落下防止羽を備えた回転ドラムを用いることで、乾留成分の抽出が終わって炭化した原料を、回転ドラムを回転させるだけでその下部にある燃焼部に投入することができ、効率よく乾留成分の抽出工程を実施することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら説明する。
【実施例１】
【００２９】
図１は、本発明の実施例１に係る乾留液製造装置１の要部断面図であり、図１（ａ）は正面方向からみた図、図１（ｂ）は側面方向から見た図である。
【００３０】
乾留液製造装置１は、乾留炉２、貯水槽３、煙道４、吸引混合ポンプ５、及び原料投入機６を備えている。乾留炉２は、原料である木、竹、草等の植物性の炭水化物を熾火により輻射加熱して燻煙を生成する炉である。貯水槽３は、燻煙を水溶するための水を貯留する水槽である。煙道４は、乾留炉２の上部と貯水槽３とに連通しており、乾留炉２で発生する燻煙を貯水槽３に導煙する菅路である。吸引混合ポンプ５は、貯水槽３内の水中にある煙道４の先端部に設置されている。この吸引混合ポンプ５は、煙道４から燻煙を吸引するとともに、その燻煙をマイクロバブルとして貯水槽３内の水中へ放出する。原料投入機６は、乾留炉２内に原料の植物性炭水化物を投入供給する装置である。
【００３１】
乾留炉２は、内部に炭水化物を加熱するための加熱室７が形成されている。加熱室７の天井部は、前方から後方に向かって斜め上方に傾斜しており、当該天井部の後端付近に煙道４が連通している。また、当該天井部の前端部から中程にかけて、原料投入口８が開口形成されている。この原料投入口８は、開閉扉９により開閉可能とされている。開閉扉９は、外開きの扉であり、ガイドレール１０にガイドされて回動し、扉駆動モータ１１によって回動駆動される。原料投入機６は、この原料投入口８から加熱室７内に原料の植物性炭水化物を投入する。
【００３２】
尚、図１では、原料投入機６の一例として、ベルトコンベアを示しているが、原料投入機６はこれ以外にもスクリューコンベアやスクレパー等を使用してもよい。
【００３３】
また、加熱室７の底部は、前後から中央に向かって傾斜しており、底部中央には灰排出口１２が開口形成されている。この灰排出口１２の上部は、堆積メッシュ板１３で仕切られている。加熱室７の底部から中程にかけて、耐火物の内壁１４で覆われており、この灰壁１４と堆積メッシュ板１３とで囲まれた内部空間が、燃料を熾燃焼する空間である燃焼部１５である。また、燃焼部１５の下部の内壁１４に、空気を供給するためのエアーノズル１６，１６が貫設されている。このエアーノズル１６，１６には、給気ホース１７，１７を介して給気ポンプ１８が接続されている。給気ポンプ１８から空気がエアーノズル１６，１６に送られ、燃焼部１５の下部に燃焼用空気が供給される。
【００３４】
加熱室７内の燃焼部１５の上部空間には、円筒形状の回転ドラム１９が回転自在に配設されている。この回転ドラム１９は、内部に原料の植物性炭水化物を保持し、燃焼部１５からの輻射熱により当該炭水化物を焙烙するためのドラムである。回転ドラム１９の円筒壁２０は、メッシュ板で構成されている。また、回転ドラム１９の円筒壁２０の四分の一に渡って開口部２１が形成されており、開口部２１の一端には、円筒壁２０の内側から円筒中心に向かって落下防止羽２２が突設されている。
【００３５】
回転ドラム１９の回転軸２３は、加熱室７の左右側壁を貫通して回転自在に軸支されており、乾留炉２の側部には、この回転軸２３を回転駆動するドラム駆動モータ２４が配設されている。
【００３６】
乾留炉２の灰排出口１２の下部には、灰を排出するための灰出機２５が配設されている。灰出機２５には、ベルトコンベアやスクレパーが使用される。
【００３７】
また、加熱室７の燃焼部１５の側壁には、火炎センサ２６が配設されている。この火炎センサ２６は、燃焼部１５内の火炎の発生を検知する。火炎センサ２６は、給気ポンプ１８の制御盤２７に接続されている。制御盤２７は、火炎センサ２６により火炎が検出されると給気ポンプ１８を停止させる。火炎センサ２６により火炎が検出されなくなると、再び給気ポンプ１８を起動する。これにより、燃焼部１５において火炎燃焼となることが防止され、熾燃焼状態が維持される。
【００３８】
尚、制御盤２７は、火炎センサ２６により火炎が検出された場合には、給気ポンプ１８の回転速度を低下させ、火炎センサ２６により火炎が検出されなくなると、再び給気ポンプ１８の回転速度を通常の速度に戻すように制御するような構成としてもよい。
【００３９】
以上のように構成された本実施例の乾留液製造装置１について、以下その動作を説明する。
【００４０】
まず最初に、図２に示すように、回転ドラム１９の開口部２１が原料投入口８に対向するように、回転ドラム１９を回転して止める。そして、開閉扉９を開け、原料投入機６により、木や竹のチップ、草、竹皮、樹皮、木屑等の植物性炭水化物を加熱室７内に投入する。植物性炭水化物は、開口部２１から回転ドラム１９内部へ落下し、落下防止羽２２上を滑って回転ドラム１９の内底部に堆積する。
【００４１】
また、燃焼部１５には、初期燃料となる炭を投入する。
【００４２】
原料の投入が終わると、図３に示したように、開閉扉９を閉扉し、回転ドラム１９を落下防止羽２２が最上部付近に来るまで回転して止める。そして、燃焼部１５に投入された炭に着火するとともに、給気ポンプ１８と吸引混合ポンプ５を起動する。
【００４３】
燃焼部１５の炭は熾燃焼して遠赤外線を放射する。この放射熱により、回転ドラム１９内の植物性炭水化物が焙烙され、燻煙が発生する。このように、熾燃焼が発する遠赤外線によって植物性炭水化物を焙烙することにより乾留するため、乾留成分が燃焼によって二酸化炭素まで分解することがなく、高効率で乾留成分を抽出させることができる。
【００４４】
発生した燻煙は、煙道４から吸引混合ポンプ５に吸引される。そして、貯水槽３内の水中へマイクロバブルとして放出される。
【００４５】
吸引混合ポンプ５としては、市販の水中ポンプ式のマイクロバブル発生装置を使用することができる。図４にその一例を示す。図４に示したマイクロバブル発生装置は、煙道４の先端部に、吸入側から空気と水を吸引する水中ポンプ５ａが取り付けられ、水中ポンプ５ａの吐出口には樽筒型の旋回筒５ｂが取り付けられている。また、煙道４の先端付近から分岐した導気管５ｃが、旋回筒５ｂの中心軸に沿って挿入されており、導気管５ｃの先端は旋回筒５ｂ内の中心軸上に開口している。水中ポンプ５ａにより旋回筒５ｂ内に高速の螺旋流が起流される。この螺旋流のエジェクタ効果により旋回筒５ｂの中心付近が真空になり導気管５ｃから燻煙が吸引され、マイクロバブルとなって旋回流に巻き込まれる。そして、旋回筒５ｂ上部の開口端から水とともにマイクロバブルが放出される。
【００４６】
このようにして、燻煙はマイクロバブルとして貯水槽３の水中に放出される。マイクロバブルは、気泡体積が微細であるため、通常の気泡と比べて上昇速度が極めて遅く、長時間に亘って水中に滞留する。また、界面張力による自己加圧効果によって、気泡内圧力が極めて高いため、自己圧壊が生じ、燻煙に含まれる水溶性成分は水中に溶解する。また、不溶性の成分も微細なコロイド状となって水中に混合される。従って、燻煙に含まれる乾留成分のほぼすべてが、貯水槽３内の水に溶解し回収されるため、極めて高効率で乾留成分を回収することができる。
【００４７】
植物性炭水化物の原料の焙烙が進み、原料が炭化すると、図５に示したように、回転ドラム１９を矢印Ａの方向に回転させ、炭化した原料を開口部２１から燃焼部１５へ落下させる。堆積メッシュ板１３上に落下した炭化原料は、次に供給される植物性炭水化物を乾留する際の燃料となるため、別途新たな燃料を追加する必要はない。また、灰になった燃料は、堆積メッシュ板１３のメッシュを通って灰排出口１２に落下し、灰出機２５によって回収される。
【００４８】
このように、乾留によって炭化した植物性炭水化物の原料を燃料として再利用することで、資源の有効利用が図れるとともに、ランニングコストが低減される。また、回収された灰は肥料として利用することができる。
【００４９】
炭化した原料の排出が完了すると、再び図２の位置まで回転ドラム１９を回転させて、新たな植物性炭水化物を供給し、同様の動作によって乾留液の生成を繰り返し行う。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の実施例１に係る乾留液製造装置の要部断面図である。
【図２】乾留液製造装置の動作を説明する図である。
【図３】乾留液製造装置の動作を説明する図である。
【図４】マイクロバブル発生装置の一例を示す図である。
【図５】乾留液製造装置の動作を説明する図である。
【図６】特許文献１記載の乾留液製造装置を示す図である。
【符号の説明】
【００５１】
乾留液製造装置１
乾留炉２
貯水槽３
煙道４
吸引混合ポンプ５
水中ポンプ５ａ
旋回筒５ｂ
導気管５ｃ
原料投入機６
加熱室７
原料投入口８
開閉扉９
ガイドレール１０
扉駆動モータ１１
灰排出口１２
堆積メッシュ板１３
内壁１４
燃焼部１５
エアーノズル１６
給気ホース１７
給気ポンプ１８
回転ドラム１９
円筒壁２０
開口部２１
落下防止羽２２
回転軸２３
ドラム駆動モータ２４
灰出機２５
火炎センサ２６
制御盤２７
【図１】
2009286916.tif 000003
【図２】
2009286916.tif 000004
【図３】
2009286916.tif 000005
【図４】
2009286916.tif 000006
【図５】
2009286916.tif 000007
【図６】
2009286916.tif 000008