JP3477572B2 - 炭化炉を兼ねたストーブ及びボイラー - Google Patents
炭化炉を兼ねたストーブ及びボイラーInfo
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
- Y02E50/10—Biofuels, e.g. bio-diesel
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- Coke Industry (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は炭化炉を兼ねたスト
ーブ及びボイラーに関する。 【0002】 【従来の技術】従来、薪や廃材,鋸屑などの木材を燃料
とするストーブでは、燃料が比較的短時間で燃焼してし
まうため、長時間使用する場合は、燃材を少しずつ供給
したり、追い焚きする必要があり、手間が掛かった。ま
た、発熱量の調節も困難であるため、暖房用途ではあま
り使用されなくなった。実開昭58−119101号公
報や、実公平2−18402号公報には煙道を迂回させ
ることで燃焼速度を抑制し長時間暖房を行うようにする
ことが記載されているが、燃材を燃焼させる構成である
以上、自ずと限界が有った。 【0003】一方、近年遠赤外線放射特性に着目した特
殊用途の固形燃料として、或いは吸着材としての木炭の
機能が見直されている。このような木炭を小規模の設備
で製炭することを目的として特公平5−75036号公
報や特許第2676457号公報には、可搬式炭化炉が
開示されているが、いずれも大掛かりであり、炭化材の
出し入れも容易ではなかった。 【0004】また、前記実開昭58−119101号公
報に記載のストーブでも炭焼きができるという記載が有
るが、同文献の構成では薪の大半は灰化してしまい、収
炭率はあまり期待できない。 【0005】 【発明が解決しようとする課題】本発明は従来の技術の
上記の点に鑑みて、木材を燃料としながらも長時間に亘
り安定的な熱源が得られると同時に木炭が得られ、二次
的な熱源とすることが可能であると共に、収炭率も良好
であり、且つ、炭化材の出し入れも容易に行うことがで
きる炭化炉を兼ねたストーブ及びボイラーを提供するこ
とも目的としてなされたものである。 【0006】 【課題を解決するための手段】横型筒状をなす燃焼室の
一端側に、燃材及び/または炭化材を燃焼室内に出し入
れするための開口部と、該開口部を閉鎖可能な蓋体と、
該蓋体の開度調節または別設した給気口の開度調節によ
る給気調節手段とを設け、燃焼室内の開口部近くには、
該燃焼室内部を開口部側の加熱室と奥側の炭化室とに区
画すると共に、多数穿設した小通気孔によって空気の流
通を可能にする空気制御板を着脱可能に設け、該空気制
御板の加熱室側には、空気制御板に接する面と上面がほ
ぼ全面的に開口されると共に燃焼室開口部側に面した下
端付近に空気導入口を開口した燃材受け部材を着脱可能
に設ける一方、上記開口部の反対側に位置した燃焼室の
最奥部上端付近には上側排煙口を、下端付近に第2の給
気口を兼ねた下側排煙口を夫々設けると共に、各排煙口
を開閉する開閉手段を設けた。 【0007】 【発明の実施の形態】図1〜図3に本発明の炭化炉を兼
ねたストーブ1を示す。図において、ストーブ1は横向
きの円筒形をなす燃焼室2の一端部を全面的な開口部3
とし、該開口部3を閉鎖する蓋体4を設け、燃焼室2を
密閉可能としている。 【0008】燃焼室2の周壁部はステンレス等の耐食性
金属板で3重に構成され、円筒形をなす内筒21と中筒
22の間には、ロックウール,グラスウール若しくはセ
ラミックファイバー等の断熱材24が充填される一方、
中筒22と、頂部及び底部が平坦な抹角筒状をなす外筒
23との間は空気層25となっている。そして、各筒2
1,22,23は開口部3の周囲の端板26において一
体とされている。 【0009】蓋体4は内板41と外板42で2重に構成
され、それらの層間に上記同様の断熱材43を充填して
ある。そして、該蓋体4は上端部においてヒンジ44で
燃焼室2本体(端板26)に連結され、下側から開くよ
うになっており、且つ、図3に示す如く蓋体4に設けた
レバー45を、燃焼室本体端板26に設けた係合部材4
6の複数段からなる係合溝47に係合する位置によって
蓋体4を全閉としたり、少し開けた状態とすることがで
きる。尚、蓋体4の下側部分や、燃焼室2の開口部3近
くの下面を貫通する給気筒(図示せず)を別途設け、該
給気筒に開度を調節する弁を設けても良い。また、31
は燃焼室2の内部を確認するための窓であり、耐熱ガラ
ス等で構成されている。 【0010】燃焼室2の他端部(最奥部)の上端部及び
下端部には、夫々内筒21から外部に突出する円筒を貫
通させることで上側排煙口5及び下側排煙口6を形成
し、夫々に煙突51,61を接続している。 【0011】そして、各排煙口5,6は、夫々、回動軸
53,63を中心として燃焼室2の内壁面(内筒21の
内底面)に沿って回動する弁52,62(開閉手段)に
よって閉鎖可能であり、且つ、開度調節できるようにな
っている。これら弁52,62は外部からハンドルによ
って操作されるが、全閉時には図示しない楔状傾斜面等
によって弁52,62が内壁面に圧接されるようにして
完全に密閉されることが好ましい。尚、弁52,62は
上記以外の形式、例えばバタフライ弁等であっても良
く、燃焼室2の外部,排煙口5,6や煙突51,61の
出口等に設けても良い。 【0012】また、下側排煙口6は、燃焼室2内で生成
される木酢液,タール等を煙突61に設けた導管64を
通じて木酢液回収容器65に回収できるように、燃焼室
2の内底面より低く接続している。尚、木酢液回収容器
65には、上側排煙口5及び煙突51内で生成される木
酢液も導管54を通じて回収される。そして、設置環境
等により煙突51,61を高くする必要が有る場合、下
側排煙口6に接続する煙突61は中途に開口部66(不
連続部)を設け、後述する下側排煙口6からの給気を可
能にすると共に、煙が開口部66から流出しないようフ
ード67を設けている。尚、ストーブ1を室内に設置す
るに際しては、各煙突51,61の水平部分が室内壁面
を貫通するようにして上記開口部66や木酢液回収容器
65を室外に配置することが好ましい。 【0013】一方、燃焼室2の内部は空気制御板7によ
って加熱室8と炭化室9とに仕切られている。空気制御
板7は図3に示すように燃焼室2の断面形状に合わせて
円板状をなす金属板の全面に一様の分布で通気孔71を
穿設し、その周縁部にはつば72を形成することで、燃
焼室2の内壁面に摺動自在に嵌入固定でき、且つ、蓋体
4を開放すれば開口部3から外部に取り出し可能であ
る。そして、空気制御板7の前面,加熱室8側には燃材
受け10を設けている。 【0014】燃材受け10は基本的に略半円筒形の容器
状をなすが、空気制御板7に接する面は全面的に開放さ
れ、その両側上端部に設けたフック11,11を空気制
御板7の対応する位置に設けた長穴73に係止すること
で空気制御板7に着脱自在に固定される。尚、フック1
1,11や長穴73,73は相互に係止し得る構成であ
れば、他の形状で良いことは勿論である。そして、燃材
受け10の底部の前面側には空気導入口12を開口して
いる。尚、空気制御板7の上半部と下半部には扉74,
75を開閉自在に設け、炭化を行わない場合等必要に応
じて炭化室9側に燃材を投入可能とし、この際、空気制
御板7は火の粉等が開口部3から落下するのを防止す
る。また下側の扉75は、残渣や灰の排出に便利であ
る。 【0015】空気制御板7の奥側、炭化室9の下半部に
は略半円筒状に湾曲させた金属板からなるトレー13を
敷設しており、該トレー13に薪等の炭化材を載置して
トレー13ごと燃焼室2(炭化室9)内に出し入れする
ことにより作業を容易に行うことができる。また、トレ
ー13によって燃焼室2の内筒底部が保護され、燃焼室
2の耐用年数を増加できる。更に、図示例では空気制御
板7の両側に係止部材76を設け、空気制御板7をトレ
ー13の内側に嵌合すると共に係止部材76をトレー1
3の両側上縁部13aに係合することにより、空気制御
板7をトレー13上で摺動可能としており、炭化材の長
さが短い場合や量が少ない場合、それに合わせて空気制
御板7を押し込み、炭化室9の大きさを調整できる。係
止部材76は省略することも出来る。尚、トレー13を
炭化室9側のみに敷設するかまたは省略し、空気制御板
7を燃焼室2内に直接嵌入し、燃焼室2内壁面に沿って
摺動可能としても良い。 【0016】また、燃焼室2の最奥部には木酢液回収部
材14を着脱自在に嵌合固定している。木酢液回収部材
14は金属板に多数の通気孔を穿設したパンチメタル状
若しくは格子状をなし、該木酢液回収部材14によって
燃焼室2の最奥部に煙道が確保され、炭化材によって排
煙口5,6が塞がれたり、弁52,62と交錯するのが
防止されると共に、後述する製炭過程において発生する
煙(木ガス)から木酢液を凝縮させ回収する機能を有す
る。 【0017】そして、燃焼室内筒21の外面側の上半分
には熱伝導性の良好な金属板からなる伝熱板16を積層
すると共に、その上面に沿って水加熱管15を配管して
いる。該水加熱管15は横方向(円筒状燃焼室2の母線
方向)に平行に配向され、図1に示すように両端部でつ
づら折れ状に折返されるようにして1本に連結され、一
端側より導入された水が加熱され他端側(上側)より送
出される構成となっており、図示しない給湯設備や床暖
房等に利用できる。 【0018】尚、上記実施形態では燃焼室2を構成する
内筒21,中筒22が円筒形,円形断面である場合につ
いて述べたが、それ以外の角筒形状等であっても良く、
その場合、燃焼室2に嵌合される空気制御板7,燃材受
け10,トレー13,木酢液回収部材14等も全てそれ
に準じた形状となる。逆に外筒23が円筒形であっても
良い。 【0019】また、図2に23aで示される外筒23の
上側部分を分割,別体とし開放可能とすると共に、内筒
21及び水加熱管15の周囲にシート状の断熱材(2
4)を巻き、更に、剛体からなる中筒22の代わりに帯
状の金属薄板(22)で包覆し、図示しない耐熱性のベ
ルト,ワイヤー等を巻回して締付け、取外し可能な状態
に固定するようにしても良い。これにより、水加熱管1
5等のメンテナンスを容易に行うことができる。 【0020】次に、上記実施形態に基づきストーブ1の
燃焼/製炭過程について図4と共に説明する。 【0021】先ず、図4(a)に示す如く、炭化室9内
に薪等の炭化材Aを搬入し、空気制御板7,燃材受け1
0を嵌入固定した後、燃材受け10内に木っ端等の燃材
Bを投入する。そして、上側排煙口5及び下側排煙口6
を開いた状態で燃材Bの上に着火材C(火の付いた炭な
ど)を投入して図4(b)に示す如く蓋体4を閉じれば
燃材Bに点火し、燃材Bの燃焼による白煙が上側排煙口
5に連なる煙突51から勢い良く排出される。 【0022】一方、燃焼用の空気は、下側排煙口6に連
なる煙突61の開口部66から該煙突61,下側排煙口
6,炭化室9,空気制御板7を経て加熱室8(燃材受け
10)内に供給され、燃材Bの燃焼熱によって加熱室8
及び炭化室9内の温度が上昇する。尚、加熱室8と炭化
室9とは空気制御板7によって仕切られているため、そ
れらの間で熱や空気の移動は可能であるが、燃材Bの炎
が炭化材Aに引火し炭化材Aが直接燃焼することは無
い。このように、下側排煙口6から給気し上側排煙口5
から排煙することにより給気及び排煙が良好であるた
め、点火が確実且つ容易であると共に燃材Bの燃焼が良
好である上、空気制御板7を介しての熱の移動により加
熱効率が良いため、点火および炭化材Aの炭化に必要な
温度までの昇温時間が短くなり、且つ、燃材Bの量も少
なくすることが出来る。 【0023】そして、炭化室9内の温度上昇に伴い、先
ず炭化材A(木材)中のヘミセルロース等が分解し始
め、次いで炭化室9内の温度が275゜Cを越えると炭
化材Aの主成分であるセルロースが熱分解する。これ以
後は原料1kg当たり150〜200kcalにもなる
炭化材A自体の分解熱により、自発炭化が進行するよう
になり燃材Bによる加熱は不要になる。この時点で、図
4(c)に示す如く、蓋体4を少し開け加熱室8側から
空気制御板7を介してごく少量の空気を炭化室9内に供
給する一方、上側排煙口5を全閉とし、下側排煙口6を
1/3〜1/4程度開け下側排煙口6から煙が排出され
るようにして、炭化材Aの自発炭化を進行させる。尚、
炭化室9内で発生する煙は煙突61の作用により下側排
煙口6からの排煙が促されるため、蓋体4の開口部分か
ら煙が流出することはない。 【0024】上記炭化材Aの分解熱と、熱分解によって
発生するガス分の燃焼熱とにより燃焼室2内部は高温に
維持され、炭化材Aの量にも依るが20時間以上に亘り
安定的な熱源を供給できる。外部へ発熱は、燃焼室2が
内筒21,中筒22,外筒23の3重構造をなし且つそ
の層間に断熱材24を充填した断熱構造によって抑制さ
れるが、暖房や温水加熱用途としては充分であり、ま
た、一旦、昇温し自発炭化に移行してしまえば追い焚き
や複雑な操作も一切必要なく取扱いも容易である。尚、
炭化後期に下側排煙口6を全開にして精練を行えば、炭
化材Aの炭質改善に有利であるが、暖房に重点を置く場
合は省略しても良い。 【0025】そして、図4(d)に示す如く蓋体4と上
下の排煙口5,6を全て閉じ、内部への給気を遮断すれ
ば自然に消火するが、炭化材Aの蓄熱によりそれ以後も
熱源として利用できる。また、この時点で水加熱管15
に冷却水を流通させ強制冷却しても良い。そして、燃焼
室2内が完全に冷却したのを確認してから蓋体4を開
け、空気制御板7と燃材受け10を取り出し、炭化材A
をトレー13ごと外部に引き出す。 【0026】このようにして得られた木炭は、二次的に
燃料として使用可能であることは勿論、土質改善,水質
浄化,調湿剤等様々の用途に利用できる。また、炭化の
際、炭化室9内の木酢液回収部材14や、煙突51,6
1に煙が接触し凝集することにより導管54,64を通
じて木酢液回収容器65に回収される木酢液も土壌改良
剤,脱臭剤を始め様々の用途に利用できる。尚、木酢液
回収部材14は炭化室9の側端部に位置しているため、
加熱室8側から炭化が進行していく炭化初期には木酢液
を凝集可能であるが、炭化後期には高温となり、木酢液
の回収は不可能となる。しかし、それ以前に付着したタ
ール分を燃焼させ除去することができる利点がある。ま
た、先述の通り燃材Bが少量である上、空気制御板7の
作用で炭化室9内での炭化材Aの灰化が抑制され、灰の
残量はあまり多くないが、灰は有機肥料として利用でき
る。 【0027】尚、上記実施形態のストーブ1では、燃焼
室2の周囲に水加熱管15を設ける場合を示したが、図
5に示すように煙突51´,61´の周囲に水加熱管1
5´を設け、その周囲を保温断熱材17及びジャケット
18で包覆し、煙突部分での廃熱を水加熱に利用しても
良い。また、水加熱管15´に冷却水を流通させ煙突5
1´,61´の周囲を冷却することにより、木酢液の回
収率が向上し、特に夏期における木酢液の回収に有利で
ある。 【0028】また、製炭を行わずにストーブやボイラー
としてのみ使用する場合には、点火確認後、蓋体4を閉
じ図4(b)に示すように下側排煙口6から燃焼用の空
気を供給しつつ燃材Bに続いて炭化室9内の炭化材Aを
燃焼させれば、室内の空気が燃焼に使用されず、気密性
の高い室内でも酸素欠乏状態となることが無い。また、
下側排煙口6の開度を調節することにより火力の調節が
可能である。尚、空気制御板7や燃材受け10を取り外
し、燃焼室2内全体で薪や木炭等を燃焼させ、通常燃焼
型の薪ボイラーや薪ストーブとして使用することも可能
である。 【0029】 【発明の効果】本発明ストーブ及びボイラーは上述の通
り、横型筒状をなす燃焼室の一端側に、燃材及び/また
は炭化材を燃焼室内に出し入れするための開口部と、該
開口部を閉鎖可能な蓋体と、該蓋体の開度調節または別
設した給気口の開度調節による給気調節手段とを設ける
一方、上記開口部の反対側に位置した燃焼室の最奥部上
端付近には上側排煙口を、下端付近に第2の給気口を兼
ねた下側排煙口を夫々設けると共に、各排煙口を開閉す
る開閉手段を設けている。これにより、上下2つの排煙
口を切換えるだけで、通常のストーブ,ボイラーとして
の用途と、木材を炭化させる炭化炉としての用途更には
それらを同時に行う用途に使用でき、且つ、夫々に適切
な燃焼形態を設定できる。特に、炭化を行う場合には自
発炭化を進行させることで、追い焚きや複雑な操作も一
切必要なく燃材も少なくて済み、長時間安定した熱源が
得られ、室内暖房や温水加熱用途としては元より、ビニ
ールハウス等の農園芸用加熱源や建築廃材の処理等にも
好適である上、薪や廃材などから木炭や木酢液が得られ
有利である。また、室内に設置してストーブとして使用
する場合には下側排煙口から外部の空気が燃焼室内に供
給され室内の空気が燃焼用に使用されないので、酸素欠
乏状態等を防止でき、有利である。 【0030】本発明ストーブ及びボイラーは、更に、上
記燃焼室内の開口部近くには、該燃焼室内部を開口部側
の加熱室と奥側の炭化室とに区画すると共に、多数穿設
した小通気孔によって空気の流通を可能にする空気制御
板を着脱可能に設けている。これにより加熱室内で燃焼
する燃材から炭化室内の炭化材(薪,鋸屑,廃材等の木
材)への延焼と、それによる炭化材の灰化を抑制しつ
つ、炭化材を効率良く加熱することで収炭率を向上する
ことが可能である。 【0031】本発明ストーブ及びボイラーは、前記空気
制御板の加熱室側には、空気制御板に接する面と上面が
ほぼ全面的に開口されると共に燃焼室開口部側に面した
下端付近に空気導入口を開口した燃材受け部材を着脱可
能に設けている。これにより炭化材の出し入れが容易で
あると共に、燃材の残渣,灰が燃焼室内に散乱せず、メ
ンテナンスが容易である上、炭化材が少量の場合等に空
気制御板,燃材受けを炭化材の位置に合わせて移動し、
炭化室のスペースを最適化することで良好な炭化が行え
る。
ーブ及びボイラーに関する。 【0002】 【従来の技術】従来、薪や廃材,鋸屑などの木材を燃料
とするストーブでは、燃料が比較的短時間で燃焼してし
まうため、長時間使用する場合は、燃材を少しずつ供給
したり、追い焚きする必要があり、手間が掛かった。ま
た、発熱量の調節も困難であるため、暖房用途ではあま
り使用されなくなった。実開昭58−119101号公
報や、実公平2−18402号公報には煙道を迂回させ
ることで燃焼速度を抑制し長時間暖房を行うようにする
ことが記載されているが、燃材を燃焼させる構成である
以上、自ずと限界が有った。 【0003】一方、近年遠赤外線放射特性に着目した特
殊用途の固形燃料として、或いは吸着材としての木炭の
機能が見直されている。このような木炭を小規模の設備
で製炭することを目的として特公平5−75036号公
報や特許第2676457号公報には、可搬式炭化炉が
開示されているが、いずれも大掛かりであり、炭化材の
出し入れも容易ではなかった。 【0004】また、前記実開昭58−119101号公
報に記載のストーブでも炭焼きができるという記載が有
るが、同文献の構成では薪の大半は灰化してしまい、収
炭率はあまり期待できない。 【0005】 【発明が解決しようとする課題】本発明は従来の技術の
上記の点に鑑みて、木材を燃料としながらも長時間に亘
り安定的な熱源が得られると同時に木炭が得られ、二次
的な熱源とすることが可能であると共に、収炭率も良好
であり、且つ、炭化材の出し入れも容易に行うことがで
きる炭化炉を兼ねたストーブ及びボイラーを提供するこ
とも目的としてなされたものである。 【0006】 【課題を解決するための手段】横型筒状をなす燃焼室の
一端側に、燃材及び/または炭化材を燃焼室内に出し入
れするための開口部と、該開口部を閉鎖可能な蓋体と、
該蓋体の開度調節または別設した給気口の開度調節によ
る給気調節手段とを設け、燃焼室内の開口部近くには、
該燃焼室内部を開口部側の加熱室と奥側の炭化室とに区
画すると共に、多数穿設した小通気孔によって空気の流
通を可能にする空気制御板を着脱可能に設け、該空気制
御板の加熱室側には、空気制御板に接する面と上面がほ
ぼ全面的に開口されると共に燃焼室開口部側に面した下
端付近に空気導入口を開口した燃材受け部材を着脱可能
に設ける一方、上記開口部の反対側に位置した燃焼室の
最奥部上端付近には上側排煙口を、下端付近に第2の給
気口を兼ねた下側排煙口を夫々設けると共に、各排煙口
を開閉する開閉手段を設けた。 【0007】 【発明の実施の形態】図1〜図3に本発明の炭化炉を兼
ねたストーブ1を示す。図において、ストーブ1は横向
きの円筒形をなす燃焼室2の一端部を全面的な開口部3
とし、該開口部3を閉鎖する蓋体4を設け、燃焼室2を
密閉可能としている。 【0008】燃焼室2の周壁部はステンレス等の耐食性
金属板で3重に構成され、円筒形をなす内筒21と中筒
22の間には、ロックウール,グラスウール若しくはセ
ラミックファイバー等の断熱材24が充填される一方、
中筒22と、頂部及び底部が平坦な抹角筒状をなす外筒
23との間は空気層25となっている。そして、各筒2
1,22,23は開口部3の周囲の端板26において一
体とされている。 【0009】蓋体4は内板41と外板42で2重に構成
され、それらの層間に上記同様の断熱材43を充填して
ある。そして、該蓋体4は上端部においてヒンジ44で
燃焼室2本体(端板26)に連結され、下側から開くよ
うになっており、且つ、図3に示す如く蓋体4に設けた
レバー45を、燃焼室本体端板26に設けた係合部材4
6の複数段からなる係合溝47に係合する位置によって
蓋体4を全閉としたり、少し開けた状態とすることがで
きる。尚、蓋体4の下側部分や、燃焼室2の開口部3近
くの下面を貫通する給気筒(図示せず)を別途設け、該
給気筒に開度を調節する弁を設けても良い。また、31
は燃焼室2の内部を確認するための窓であり、耐熱ガラ
ス等で構成されている。 【0010】燃焼室2の他端部(最奥部)の上端部及び
下端部には、夫々内筒21から外部に突出する円筒を貫
通させることで上側排煙口5及び下側排煙口6を形成
し、夫々に煙突51,61を接続している。 【0011】そして、各排煙口5,6は、夫々、回動軸
53,63を中心として燃焼室2の内壁面(内筒21の
内底面)に沿って回動する弁52,62(開閉手段)に
よって閉鎖可能であり、且つ、開度調節できるようにな
っている。これら弁52,62は外部からハンドルによ
って操作されるが、全閉時には図示しない楔状傾斜面等
によって弁52,62が内壁面に圧接されるようにして
完全に密閉されることが好ましい。尚、弁52,62は
上記以外の形式、例えばバタフライ弁等であっても良
く、燃焼室2の外部,排煙口5,6や煙突51,61の
出口等に設けても良い。 【0012】また、下側排煙口6は、燃焼室2内で生成
される木酢液,タール等を煙突61に設けた導管64を
通じて木酢液回収容器65に回収できるように、燃焼室
2の内底面より低く接続している。尚、木酢液回収容器
65には、上側排煙口5及び煙突51内で生成される木
酢液も導管54を通じて回収される。そして、設置環境
等により煙突51,61を高くする必要が有る場合、下
側排煙口6に接続する煙突61は中途に開口部66(不
連続部)を設け、後述する下側排煙口6からの給気を可
能にすると共に、煙が開口部66から流出しないようフ
ード67を設けている。尚、ストーブ1を室内に設置す
るに際しては、各煙突51,61の水平部分が室内壁面
を貫通するようにして上記開口部66や木酢液回収容器
65を室外に配置することが好ましい。 【0013】一方、燃焼室2の内部は空気制御板7によ
って加熱室8と炭化室9とに仕切られている。空気制御
板7は図3に示すように燃焼室2の断面形状に合わせて
円板状をなす金属板の全面に一様の分布で通気孔71を
穿設し、その周縁部にはつば72を形成することで、燃
焼室2の内壁面に摺動自在に嵌入固定でき、且つ、蓋体
4を開放すれば開口部3から外部に取り出し可能であ
る。そして、空気制御板7の前面,加熱室8側には燃材
受け10を設けている。 【0014】燃材受け10は基本的に略半円筒形の容器
状をなすが、空気制御板7に接する面は全面的に開放さ
れ、その両側上端部に設けたフック11,11を空気制
御板7の対応する位置に設けた長穴73に係止すること
で空気制御板7に着脱自在に固定される。尚、フック1
1,11や長穴73,73は相互に係止し得る構成であ
れば、他の形状で良いことは勿論である。そして、燃材
受け10の底部の前面側には空気導入口12を開口して
いる。尚、空気制御板7の上半部と下半部には扉74,
75を開閉自在に設け、炭化を行わない場合等必要に応
じて炭化室9側に燃材を投入可能とし、この際、空気制
御板7は火の粉等が開口部3から落下するのを防止す
る。また下側の扉75は、残渣や灰の排出に便利であ
る。 【0015】空気制御板7の奥側、炭化室9の下半部に
は略半円筒状に湾曲させた金属板からなるトレー13を
敷設しており、該トレー13に薪等の炭化材を載置して
トレー13ごと燃焼室2(炭化室9)内に出し入れする
ことにより作業を容易に行うことができる。また、トレ
ー13によって燃焼室2の内筒底部が保護され、燃焼室
2の耐用年数を増加できる。更に、図示例では空気制御
板7の両側に係止部材76を設け、空気制御板7をトレ
ー13の内側に嵌合すると共に係止部材76をトレー1
3の両側上縁部13aに係合することにより、空気制御
板7をトレー13上で摺動可能としており、炭化材の長
さが短い場合や量が少ない場合、それに合わせて空気制
御板7を押し込み、炭化室9の大きさを調整できる。係
止部材76は省略することも出来る。尚、トレー13を
炭化室9側のみに敷設するかまたは省略し、空気制御板
7を燃焼室2内に直接嵌入し、燃焼室2内壁面に沿って
摺動可能としても良い。 【0016】また、燃焼室2の最奥部には木酢液回収部
材14を着脱自在に嵌合固定している。木酢液回収部材
14は金属板に多数の通気孔を穿設したパンチメタル状
若しくは格子状をなし、該木酢液回収部材14によって
燃焼室2の最奥部に煙道が確保され、炭化材によって排
煙口5,6が塞がれたり、弁52,62と交錯するのが
防止されると共に、後述する製炭過程において発生する
煙(木ガス)から木酢液を凝縮させ回収する機能を有す
る。 【0017】そして、燃焼室内筒21の外面側の上半分
には熱伝導性の良好な金属板からなる伝熱板16を積層
すると共に、その上面に沿って水加熱管15を配管して
いる。該水加熱管15は横方向(円筒状燃焼室2の母線
方向)に平行に配向され、図1に示すように両端部でつ
づら折れ状に折返されるようにして1本に連結され、一
端側より導入された水が加熱され他端側(上側)より送
出される構成となっており、図示しない給湯設備や床暖
房等に利用できる。 【0018】尚、上記実施形態では燃焼室2を構成する
内筒21,中筒22が円筒形,円形断面である場合につ
いて述べたが、それ以外の角筒形状等であっても良く、
その場合、燃焼室2に嵌合される空気制御板7,燃材受
け10,トレー13,木酢液回収部材14等も全てそれ
に準じた形状となる。逆に外筒23が円筒形であっても
良い。 【0019】また、図2に23aで示される外筒23の
上側部分を分割,別体とし開放可能とすると共に、内筒
21及び水加熱管15の周囲にシート状の断熱材(2
4)を巻き、更に、剛体からなる中筒22の代わりに帯
状の金属薄板(22)で包覆し、図示しない耐熱性のベ
ルト,ワイヤー等を巻回して締付け、取外し可能な状態
に固定するようにしても良い。これにより、水加熱管1
5等のメンテナンスを容易に行うことができる。 【0020】次に、上記実施形態に基づきストーブ1の
燃焼/製炭過程について図4と共に説明する。 【0021】先ず、図4(a)に示す如く、炭化室9内
に薪等の炭化材Aを搬入し、空気制御板7,燃材受け1
0を嵌入固定した後、燃材受け10内に木っ端等の燃材
Bを投入する。そして、上側排煙口5及び下側排煙口6
を開いた状態で燃材Bの上に着火材C(火の付いた炭な
ど)を投入して図4(b)に示す如く蓋体4を閉じれば
燃材Bに点火し、燃材Bの燃焼による白煙が上側排煙口
5に連なる煙突51から勢い良く排出される。 【0022】一方、燃焼用の空気は、下側排煙口6に連
なる煙突61の開口部66から該煙突61,下側排煙口
6,炭化室9,空気制御板7を経て加熱室8(燃材受け
10)内に供給され、燃材Bの燃焼熱によって加熱室8
及び炭化室9内の温度が上昇する。尚、加熱室8と炭化
室9とは空気制御板7によって仕切られているため、そ
れらの間で熱や空気の移動は可能であるが、燃材Bの炎
が炭化材Aに引火し炭化材Aが直接燃焼することは無
い。このように、下側排煙口6から給気し上側排煙口5
から排煙することにより給気及び排煙が良好であるた
め、点火が確実且つ容易であると共に燃材Bの燃焼が良
好である上、空気制御板7を介しての熱の移動により加
熱効率が良いため、点火および炭化材Aの炭化に必要な
温度までの昇温時間が短くなり、且つ、燃材Bの量も少
なくすることが出来る。 【0023】そして、炭化室9内の温度上昇に伴い、先
ず炭化材A(木材)中のヘミセルロース等が分解し始
め、次いで炭化室9内の温度が275゜Cを越えると炭
化材Aの主成分であるセルロースが熱分解する。これ以
後は原料1kg当たり150〜200kcalにもなる
炭化材A自体の分解熱により、自発炭化が進行するよう
になり燃材Bによる加熱は不要になる。この時点で、図
4(c)に示す如く、蓋体4を少し開け加熱室8側から
空気制御板7を介してごく少量の空気を炭化室9内に供
給する一方、上側排煙口5を全閉とし、下側排煙口6を
1/3〜1/4程度開け下側排煙口6から煙が排出され
るようにして、炭化材Aの自発炭化を進行させる。尚、
炭化室9内で発生する煙は煙突61の作用により下側排
煙口6からの排煙が促されるため、蓋体4の開口部分か
ら煙が流出することはない。 【0024】上記炭化材Aの分解熱と、熱分解によって
発生するガス分の燃焼熱とにより燃焼室2内部は高温に
維持され、炭化材Aの量にも依るが20時間以上に亘り
安定的な熱源を供給できる。外部へ発熱は、燃焼室2が
内筒21,中筒22,外筒23の3重構造をなし且つそ
の層間に断熱材24を充填した断熱構造によって抑制さ
れるが、暖房や温水加熱用途としては充分であり、ま
た、一旦、昇温し自発炭化に移行してしまえば追い焚き
や複雑な操作も一切必要なく取扱いも容易である。尚、
炭化後期に下側排煙口6を全開にして精練を行えば、炭
化材Aの炭質改善に有利であるが、暖房に重点を置く場
合は省略しても良い。 【0025】そして、図4(d)に示す如く蓋体4と上
下の排煙口5,6を全て閉じ、内部への給気を遮断すれ
ば自然に消火するが、炭化材Aの蓄熱によりそれ以後も
熱源として利用できる。また、この時点で水加熱管15
に冷却水を流通させ強制冷却しても良い。そして、燃焼
室2内が完全に冷却したのを確認してから蓋体4を開
け、空気制御板7と燃材受け10を取り出し、炭化材A
をトレー13ごと外部に引き出す。 【0026】このようにして得られた木炭は、二次的に
燃料として使用可能であることは勿論、土質改善,水質
浄化,調湿剤等様々の用途に利用できる。また、炭化の
際、炭化室9内の木酢液回収部材14や、煙突51,6
1に煙が接触し凝集することにより導管54,64を通
じて木酢液回収容器65に回収される木酢液も土壌改良
剤,脱臭剤を始め様々の用途に利用できる。尚、木酢液
回収部材14は炭化室9の側端部に位置しているため、
加熱室8側から炭化が進行していく炭化初期には木酢液
を凝集可能であるが、炭化後期には高温となり、木酢液
の回収は不可能となる。しかし、それ以前に付着したタ
ール分を燃焼させ除去することができる利点がある。ま
た、先述の通り燃材Bが少量である上、空気制御板7の
作用で炭化室9内での炭化材Aの灰化が抑制され、灰の
残量はあまり多くないが、灰は有機肥料として利用でき
る。 【0027】尚、上記実施形態のストーブ1では、燃焼
室2の周囲に水加熱管15を設ける場合を示したが、図
5に示すように煙突51´,61´の周囲に水加熱管1
5´を設け、その周囲を保温断熱材17及びジャケット
18で包覆し、煙突部分での廃熱を水加熱に利用しても
良い。また、水加熱管15´に冷却水を流通させ煙突5
1´,61´の周囲を冷却することにより、木酢液の回
収率が向上し、特に夏期における木酢液の回収に有利で
ある。 【0028】また、製炭を行わずにストーブやボイラー
としてのみ使用する場合には、点火確認後、蓋体4を閉
じ図4(b)に示すように下側排煙口6から燃焼用の空
気を供給しつつ燃材Bに続いて炭化室9内の炭化材Aを
燃焼させれば、室内の空気が燃焼に使用されず、気密性
の高い室内でも酸素欠乏状態となることが無い。また、
下側排煙口6の開度を調節することにより火力の調節が
可能である。尚、空気制御板7や燃材受け10を取り外
し、燃焼室2内全体で薪や木炭等を燃焼させ、通常燃焼
型の薪ボイラーや薪ストーブとして使用することも可能
である。 【0029】 【発明の効果】本発明ストーブ及びボイラーは上述の通
り、横型筒状をなす燃焼室の一端側に、燃材及び/また
は炭化材を燃焼室内に出し入れするための開口部と、該
開口部を閉鎖可能な蓋体と、該蓋体の開度調節または別
設した給気口の開度調節による給気調節手段とを設ける
一方、上記開口部の反対側に位置した燃焼室の最奥部上
端付近には上側排煙口を、下端付近に第2の給気口を兼
ねた下側排煙口を夫々設けると共に、各排煙口を開閉す
る開閉手段を設けている。これにより、上下2つの排煙
口を切換えるだけで、通常のストーブ,ボイラーとして
の用途と、木材を炭化させる炭化炉としての用途更には
それらを同時に行う用途に使用でき、且つ、夫々に適切
な燃焼形態を設定できる。特に、炭化を行う場合には自
発炭化を進行させることで、追い焚きや複雑な操作も一
切必要なく燃材も少なくて済み、長時間安定した熱源が
得られ、室内暖房や温水加熱用途としては元より、ビニ
ールハウス等の農園芸用加熱源や建築廃材の処理等にも
好適である上、薪や廃材などから木炭や木酢液が得られ
有利である。また、室内に設置してストーブとして使用
する場合には下側排煙口から外部の空気が燃焼室内に供
給され室内の空気が燃焼用に使用されないので、酸素欠
乏状態等を防止でき、有利である。 【0030】本発明ストーブ及びボイラーは、更に、上
記燃焼室内の開口部近くには、該燃焼室内部を開口部側
の加熱室と奥側の炭化室とに区画すると共に、多数穿設
した小通気孔によって空気の流通を可能にする空気制御
板を着脱可能に設けている。これにより加熱室内で燃焼
する燃材から炭化室内の炭化材(薪,鋸屑,廃材等の木
材)への延焼と、それによる炭化材の灰化を抑制しつ
つ、炭化材を効率良く加熱することで収炭率を向上する
ことが可能である。 【0031】本発明ストーブ及びボイラーは、前記空気
制御板の加熱室側には、空気制御板に接する面と上面が
ほぼ全面的に開口されると共に燃焼室開口部側に面した
下端付近に空気導入口を開口した燃材受け部材を着脱可
能に設けている。これにより炭化材の出し入れが容易で
あると共に、燃材の残渣,灰が燃焼室内に散乱せず、メ
ンテナンスが容易である上、炭化材が少量の場合等に空
気制御板,燃材受けを炭化材の位置に合わせて移動し、
炭化室のスペースを最適化することで良好な炭化が行え
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の炭化炉を兼ねたストーブを示す縦断面
図である。 【図2】図1のII−II断面図である。 【図3】本発明の炭化炉を兼ねたストーブを示す要部斜
視図である。 【図4】本発明の炭化炉を兼ねたストーブにおける燃焼
/製炭過程を示す概略図である。 【図5】本発明の炭化炉を兼ねたストーブの別の形態を
示す要部側断面図である。 【符号の説明】 1 ストーブ(ボイラー) 2 燃焼室 3 開口部 4 蓋体 5 上側排煙口 6 下側排煙口 7 空気制御板 8 加熱室 9 炭化室 10 燃材受け 12 空気導入口 13 トレー 14 木酢液回収部材 15,15´ 水加熱管 51,61,51´,61´ 煙突 52,62 弁(開閉手段) 65 木酢液回収容器 66 開口部
図である。 【図2】図1のII−II断面図である。 【図3】本発明の炭化炉を兼ねたストーブを示す要部斜
視図である。 【図4】本発明の炭化炉を兼ねたストーブにおける燃焼
/製炭過程を示す概略図である。 【図5】本発明の炭化炉を兼ねたストーブの別の形態を
示す要部側断面図である。 【符号の説明】 1 ストーブ(ボイラー) 2 燃焼室 3 開口部 4 蓋体 5 上側排煙口 6 下側排煙口 7 空気制御板 8 加熱室 9 炭化室 10 燃材受け 12 空気導入口 13 トレー 14 木酢液回収部材 15,15´ 水加熱管 51,61,51´,61´ 煙突 52,62 弁(開閉手段) 65 木酢液回収容器 66 開口部
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フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平8−233231(JP,A)
特開 平7−258653(JP,A)
特開 平5−30138(JP,A)
実開 昭58−119101(JP,U)
実開 平7−31843(JP,U)
実公 昭15−19578(JP,Y1)
実用新案登録362417(JP,U)
(58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名)
F24B 1/00 - 13/04
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 横型筒状をなす燃焼室の一端側に、燃材
及び/または炭化材を燃焼室内に出し入れするための開
口部と、該開口部を閉鎖可能な蓋体と、該蓋体の開度調
節または別設した給気口の開度調節による給気調節手段
とを設け、燃焼室内の開口部近くには、該燃焼室内部を
開口部側の加熱室と奥側の炭化室とに区画すると共に、
多数穿設した小通気孔によって空気の流通を可能にする
空気制御板を着脱可能に設け、該空気制御板の加熱室側
には、空気制御板に接する面と上面がほぼ全面的に開口
されると共に燃焼室開口部側に面した下端付近に空気導
入口を開口した燃材受け部材を着脱可能に設ける一方、
上記開口部の反対側に位置した燃焼室の最奥部上端付近
には上側排煙口を、下端付近には第2の給気口を兼ねた
下側排煙口を夫々設けると共に、各排煙口を開閉する開
閉手段を設けたことを特徴とする炭化炉を兼ねたストー
ブ及びボイラー。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP23441499A JP3477572B2 (ja) | 1999-08-20 | 1999-08-20 | 炭化炉を兼ねたストーブ及びボイラー |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP23441499A JP3477572B2 (ja) | 1999-08-20 | 1999-08-20 | 炭化炉を兼ねたストーブ及びボイラー |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2001055579A JP2001055579A (ja) | 2001-02-27 |
JP3477572B2 true JP3477572B2 (ja) | 2003-12-10 |
Family
ID=16970650
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP23441499A Expired - Fee Related JP3477572B2 (ja) | 1999-08-20 | 1999-08-20 | 炭化炉を兼ねたストーブ及びボイラー |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3477572B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
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---|---|---|---|---|
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TWI498512B (zh) * | 2014-03-12 | 2015-09-01 | China Steel Corp | 生質炭化裝置及處理程序與排氣管道結垢抑制方法 |
DE102014005899A1 (de) * | 2014-04-25 | 2015-10-29 | Thyssenkrupp Ag | Luftjustierorgan |
-
1999
- 1999-08-20 JP JP23441499A patent/JP3477572B2/ja not_active Expired - Fee Related
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JP2001055579A (ja) | 2001-02-27 |
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