宮城教育大学 環境教育研究紀要

第 20 巻 (2018)

伊那炭化式薪ストーブ炭焼き法の開発－環境教育への展開を目指して－
西城潔*・井上芳樹**

Development of a Simple Carbonization Method using a Firewood Stovefor Environmental Education
Kiyoshi SAIJO and Yoshiki INOUE

要旨：薪ストーブを使った簡易かつ安価な装置で，短時間に高品質な炭が焼ける炭焼き法（伊那炭化式薪ストーブ炭焼き法）を開発した．専門的知識・技能を必要とせず，余熱を利用した調理なども組み合わせて行うことが可能であり，今後，環境教育や体験観光目的での実践に適した方法としての普及・発展が見込まれる．
キーワード：簡易炭焼き，薪ストーブ，伊那式炭化法，環境教育

那式炭化法）である．本法は簡易的で，しかも硬質で

１． はじめに筆者の一人西城は，2010 年度以降，身近な環境で素材の形状を損なわない炭を焼くことが可能である．

発生する未利用バイオマスを材料とした簡易炭焼き

本法には①市販の安価な設備（薪ストーブ本体は市価に取り組んできた（西城，2011; 2013; 2014，西城ほか，約１万円），②準備・後片付けを含めた炭焼きの所要2014; 2015）．この簡易炭焼きは，㈱モキ製作所の無時間が３時間以内，③小型・軽量の設備で運搬・移設

煙炭化器を用いる方法（以下，無煙炭化器法）で，専が容易，④作業に専門的知識・技能を要しない，⑤運門的知識や技能を必要としない，短時間で行える，（炭転時の発煙量が少ないなどの特長がある．

化器の）持ち運びが楽で出前授業に適しているなどの一方，旧来の炭焼き手法では，伐採直後の水分の多利点があり，学校教育の場で炭焼き活動を行う上で，い木材を炭焼き材料に用いる．そのため，炭焼きの工きわめて実用性に富んでいる．

程では多量の水分蒸発を伴い，炭焼き時間が長くなる

ただし無煙炭化器法で焼ける炭は軟質で容易に砕け上，煙の発生量も多くなる．伊那式炭化法では，乾燥てしまい，粉末状を呈することも少なくない．そのたした炭焼き材料を用いることによって，炭焼き時間のめ，燃料炭として使う上では空気が通りにくく，火の短縮，煙の発生量の低減を図っている．さらに，本法維持にやや難がある．また炭化の過程で素材の形が崩の装置は，炭焼き工程で発生する煙を薪ストーブ内でれてしまうため，鑑賞炭などインテリア的利用にも適燃焼させる構造のため，炭焼き装置から発生する煙がしているとは言い難い．こうした特徴は，短時間かつ少ない．

焚火の要領で行う炭化法では避けられないものであり，これらのことから，伊那式炭化法は環境教育・体験より高品質な炭を得ることを目的とするならば，他の観光用での短時間での炭焼き工程の実演に適している．

方法を模索する必要がある．

以下，その原理・方法と大学での実践事例について報そのような観点から筆者らが開発したのが，本稿で紹介する「伊那炭化式薪ストーブ炭焼き法」（以下，伊* 宮城教育大学社会科教育講座，** ㈱伊那炭化研究所－1－

告し，その利点・効果や課題について考察する．

伊那炭化式薪ストーブ炭焼き法の開発

２．伊那炭化式薪ストーブ炭焼き法 （伊那式炭化法）

・ 炭焼き容器本体と，フタの隙間から発生する火炎

伊那式炭化法の基本的な実施方法と，これに従った（図 10）が無くなる時点まで，燃焼を継続させる

実施例を示す．

④炭焼き容器取り出し，冷却（所要時間約 30 分）（１） 主な使用器具（図１）・ 薪ストーブの扉を開け（図 11），天板を取り外す

・ 煙突付き野外用薪ストーブ：㈱ホンマ製作所製ステ・ シャッター棒フック部を，炭焼き容器に固定したンレス時計１型薪ストーブセット

針金に引っ掛けて炭焼き容器を取り出す（図 12）

ASS-60本体サイズ W400 × D600 × H345mm

重量 5.1kg

・ 薪ストーブ内に残った炭，灰を十能で取り出し，ストーブ内観察のため，ガラス付き替え扉 ASW-GKを取り付け消火する（図 13）・ 炭焼き容器，薪ストーブを自然冷却させる

・ 薪ストーブ土台：軽量ブロック６～ 18 個⑤炭の取り出し（所要時間約５分）

・ 炭焼き容器：フタ付き金属容器（図２）・ 炭焼き容器が熱くないことを確認し，フタを開けて

サイズ W235 × D235 × H150 ～ 170mm
・ 炭焼き容器固定針金：鋼製

φ 1.2mm ×約２m

完成した炭を取り出す（図 14）⑥後片付け（所要時間約 10 分）

・ 薪ストーブ天板取り扱い用具：火ハサミ

・ 用具の撤収と清掃・ 薪ストーブ内の炭，灰取り出し用具：小型十能（４） 実施例
上述 の本 法実施 方 法に従 っ て，炭 焼 き を実 施し

・ 炭焼き容器取り出し用具：シャッター棒
長さ 960mm

た．本法と環境教育用小型炭化炉（井上，2010），商・ 燃料着火用具：トーチバーナー（２） 使用材料（図３）・ 炭焼き材料（炭材）: 乾燥したスズタケ稈 1.5kg
サイズφ約 10mm ×長さ約 220mm
乾燥した木，竹，ササなども適用可能
・ 燃料（燃材）：乾燥したスズタケ稈

4.0kg

サイズφ約 10mm ×長さ約 150mm乾燥した木，竹，ササなども適用可能（３） 実施方法
以下に，本法の作業工程を示す．
①準備（所要時間約 15 分）

図１．主な使用器具

・ 土台，薪ストーブ設置（図４）・ 炭材，燃材計量
・ 炭材を炭焼き容器に充填し，フタを固定する
・ 炭焼き容器の天井がストーブ天板の高さに達するまで，炭焼き容器の下に燃材の一部を敷く（図５・６）②燃料逐次投入燃焼（所要時間約１時間 30 分）
・ バーナーで燃材へ着火（図７）・ ５～ 10 分毎に燃材を投入（図８），煙突から煙が発生（図９）・ 薪ストーブ空気口は終始全開にしておく③燃材未投入燃焼（所要時間約 30 分）
・ 燃材を投入せずに，自然に燃焼させる

図２．炭焼き容器－2－

宮城教育大学 環境教育研究紀要

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用黒炭窯（里中，1963）を用いた炭焼き方法の装置規の実演拘束時間は３時間であり，昼間半日程度の短時

模，炭の製造量，所要時間を表１に示す．商用黒炭窯間で一連の炭焼き工程が実演可能である．完成した炭に比べて，本法での炭の製造量は 0.4kg と少量であるは若干の湾曲があるが，破断せず，炭焼き材料の形状が，炭焼き時間は２時間と短時間である．また，本法を維持した硬質なものである．

図３．燃材（上）と炭材（下）図６．薪ストーブに充填した炭焼き容器

図４．天板を外した薪ストーブ

図７．燃材への着火

図５．炭焼き容器の下敷きにした燃材の一部

図８．燃材の逐次投入－3－伊那炭化式薪ストーブ炭焼き法の開発

図９．薪ストーブから発生する煙

図12．炭焼き容器の取り出し

図10．炭焼き容器から発生する火炎図13．薪ストーブ内部に残留した炭の取り出し

図11．炭焼き容器取り出し時の薪ストーブ内部

図14．完成した炭－4－

宮城教育大学 環境教育研究紀要

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表１．炭焼き方法の比較

炭焼き方法

伊那式炭化法環境教育用小型炭化炉＊ 1商用黒炭窯＊ 2炭焼き装置
本体の規模

幅 40 ×長さ 60 ×高さ 35cm
重量 5.1kg

直径 57 ×高さ 89cm
重量 140kg

内寸法 幅 2.6 ×長さ 3.4×高さ 0.9m

炭の製造量 (kg)0.45.8540

26132

320－

＊3

炭焼き時間 （時）＊4

実演拘束時間 （時）＊1＊2＊3＊4㈱伊那炭化研究所製 セラミックス製小型炭化炉 INA-120S （井上，2010）
本州・四国・九州の平均値 （里中，1963）
燃材着火から燃材燃焼終了，または，加熱終了までの時間
炭焼き作業準備から炭の取り出し，後片付けまでの時間

炭焼き容器内および上にスチールウールを乗せると

３． 実践例の報告
本章では，伊那式炭化法の利点や課題を洗い出し，いったもので（図 15），こうした仕掛けにより排煙をより多面的な教育活動に展開していくために行った試

滞らせ，可燃成分により多くの二次燃焼の機会を与え行的実践事例について報告する．

る効果を狙っている．この仕掛けを施した状態で観察（１） 排煙量低減の工夫

した煙の発生量の経時的変化を示したのが，図 16・

人家の多い地域や学校構内で炭焼きを行う場合，煙17 である（実施日 2017 年 12 月 14 日・21 日）．定量的の発生量をいかに低く抑えるかは，もっとも留意すべ

な把握は困難であるが，煙量を４つのレベル（１：無き点であろう．高品質な炭が簡単に焼ける方法であっ色～わずかに白色，気にならないても，炭化時に大量の煙を発生させてしまうことになや気になる，3：白色，気になる，4：濃い白色～灰白色，２：薄い白色，やれば，周囲からの苦情等で実践が困難となる事態も予想される．排煙量を抑えるためには，まずできるだけ乾いた燃材・炭材を用いることが望ましい．また発生した煙をできるだけ薪ストーブ内で燃焼させる（燃焼効率を上げる）ことも重要である．ここでは，後者の観点で試みた排煙量低減の工夫について述べる．
その工夫とは，排煙部にスチールタワシを詰め込む，

図16．着火後の排煙量の変化（12月14日）

図15． 排煙部に詰めたスチールタワシと炭焼き容器上に設置したスチールウール．スチールウールは炭焼き容器内にも詰めてある．

－5－

図17．着火後の排煙量の変化（12月21日）

伊那炭化式薪ストーブ炭焼き法の開発

非常に気になる）の４段階で評価してみた．なお煙量日は 2017 年 11 月 22 日である．燃材への着火は 11:55，が安定しない（たとえば，2 と３の間で変動し続ける）

その時点における外気温は 14.8℃，ヤカン中の水温場合には両者の中間値（２と３の間で変動する場合に5.4℃であった．燃焼の進行に伴い水温は徐々に上昇は 2.5）として評価した．

し，12:24 で 88.6℃，12:32 には沸騰（泡立った状態）

上記の煙量に関する基準で，「２やや気になる」

した．また時折，ジャガイモを反転させながら加熱しを超えるレベルの煙が排出された時間は，12 月 14 日

た結果，13:00 にはすべてのジャガイモが芯まで火のには約 26 分間，12 月 21 日には約 21 分間とみられる．

通った状態になっていた．なお半割りにしたイモの中非常に気になる」レベルの煙は 12 月 14 日には，切り口の面が焦げてしまったものもみられた．

また「４に約２分間排出された．12 月 21 日にはそのレベルに（３） 鑑賞炭 （花炭） 作り
本炭焼き法ではスチール製の炭焼き容器中で炭材を達する排煙はみられなかったものの，やはり２分間気にな燃焼させるため，素材の形状が保持されやすい．このらない」程度の排煙時間は，12 月 14 日には約 42 分間，点を確認するため，炭焼き容器中に炭材としてクロス

12 月 21 日が約 32 分間で，全観察時間の４割前後の時ズメバチの巣を入れ，焼いた例を図 19 に示す．ほぼ間を占めた．ただし現段階では，スチールをセットせ元の形状を保っていることがわかる．

程度，3.5 レベルの煙が発生した．一方，「１ずに炭化させた場合との十分な比較検討が行えていな
いこと，実験時の炭材・燃材の含水率のバラつきも評価できていないことから，ストーブ内のスチールの排煙量低減効果については今後の検討課題としたい．
（２） 余熱利用
本方法では，燃焼時に発生する熱により，薪ストー
ブの上面・側面は高温となる．この熱を有効利用することで，炭焼きと並行して，より多面的な活動を展開できる可能性がある．そこで，以下のような試行的取り組みを行った．
炭焼きの最中，ストーブ前室の天板を外し，2 リッ
図19．クロスズメバチの巣を炭材に焼いた炭

トルの水を入れたヤカンを乗せた．また径５cm ほどのジャガイモを丸ごとおよび半割りの状態でアルミホイルに包み，燃焼室の天板上に乗せた（図 18）
．実施

４． 考察
これまでに述べた内容をふまえ，伊那式炭化法の利点と課題について考察してみたい．
利点としては，装置のすべてがホームセンター等で入手可能な安価な道具や製品で構成されていること，準備や後片付けを含めた炭焼きの所要時間が３時間以内であること，専門的知識や技能を必要としない点が挙げられよう．学校教育への展開を念頭に置いた場合，以上はいずれも重要な条件である．所要時間３時間を学校の１時限内に収めることはできないが，事前準備を予め済ませておく，炭の回収は授業後に別途行う，他の授業・行事との調整をするといった対応で，実施

図18．余熱を利用した湯沸かしとイモ焼きの様子は可能であろう．また炭焼き法として考えた場合，素－6－宮城教育大学 環境教育研究紀要

材の形状を損なわない硬質な炭が焼ける，鑑賞炭（花第 20 巻 (2018)（６） 無煙炭化器法に比べ，高品質な炭が焼ける反面，炭）が容易に焼けるといった点が特筆される．本方法一回の炭化量は少ないなど，それぞれに特徴があによる炭は，実施者に「より本格的な炭」という感想るため，今後は両方法の性質をうまく組み合わせを抱かせ得ることが期待される．さらに前章で紹介した活動の展開が求められる．

たように，余熱を利用した調理等と組み合わせれば，多様な活動プログラムを設定することができる．

謝辞

なお実施に際しては，煙の発生を抑えるよう注意が本稿をまとめるにあたり，伊那式炭化法の試行実験必要である．よく乾いた燃材・炭材を選ぶことはもちに協力してくれた宮城教育大学中等教育教員養成課程

ろん，たとえ少量でも煙発生が懸念される場合には，社会科教育専攻学生の藤原和咲さん，宮城教育大学排煙量を減らす仕掛けを施すなどの対策を講じた方が大学院社会科教育専修の大堀真輝さん・移川恵理さよい．ただしその方法については，引き続き検討をしんに厚く御礼申し上げます．本研究には，平成 29 ～ていく必要がある．

31 年度科学研究費（研究代表者：西城2010 年度以降，宮城教育大学で行ってきた無煙炭潔，課題番号：17K01013）を使用した．

化器法と比べた場合，伊那式炭化法は，硬質で素材の形をとどめた炭が焼けるという点において勝っている．

引用文献

しかしストーブおよび炭焼き容器の容積に制約がある

井上芳樹，2010．環境教育・体験観光用に適したセラため，一回の炭化量で比べると無煙炭化器法には及ばミックス製小型炭化炉による製炭方法の研究．木質ない．それぞれの方法の向き不向きを考慮し，相補的炭化学会誌，6, 63-69．に両方法を組み合わせていくことで，より多面的な環境教育を展開していきたい．

西城潔，2011. 伐採木を活用した炭焼きの試み－現代的課題科目「環境教育」における実践事例－．
宮城教育大学環境教育研究紀要，13，39-45．

5. まとめ西城

本稿で紹介した伊那式炭化法の成果と課題は，以下

潔，2013．リフレッシャー教育システム「炭やき広場」の概要と利用事例．

宮城教育大学環境教育研究紀要，15，25-29．のようにまとめられる．
（１） 本方法は，市販のステンレス製薪ストーブを利西城潔，2014．2013 年における「炭やき広場」の利用した炭焼き法で，すべて市販の安価な道具・製用事例と今後の課題．

品で実施可能である．

紀要，16, 13-15．

（２） 専門的知識・技能は必要なく，比較的短時間（３時間以内）で炭化が可能である．

西城

宮城教育大学環境教育研究

潔・目黒李歩・鹿野愛里加・福田はる香，2014．

津波被災校への環境教育支援－仙台市立中野小学校（３） 硬質で素材の形をとどめた炭が焼ける．鑑賞炭の炭焼き体験－．

宮城教育大学教育復興支援セン

ター紀要，2, 45-48．

（花炭）づくりにも適している．
（４） 余熱を利用した調理など，炭焼き以外の活動を並行して実施することが可能である．

西城潔・目黒李歩・福田はる香・荒谷拓実・仲田克成，2015．小学校における出前炭焼き授業の試み．

（５） 炭化時の煙発生量を低減させるため，乾いた燃材・炭材を選ぶ，排煙量を減らす仕掛けを講じる

宮城教育大学環境教育研究紀要，17, 39-44.
里中聖一，1963．木材炭化の基礎的研究．北海道大学
農学部演習林研究報告，22，609-814.などの工夫をすることが重要である．

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