JP3244273U

JP3244273U - ２連炭焼き窯

Info

Publication number: JP3244273U
Application number: JP2023002301U
Authority: JP
Inventors: 利宏棚田
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2023-06-29
Filing date: 2023-06-29
Publication date: 2023-10-24
Anticipated expiration: 2033-06-29

Abstract

【課題】従来、炭焼きは、乾燥工程、炭焼き工程、精錬工程、消火工程を順次経て行うバッチ式で、エネルギーの無駄が大きいため、小型で使いやすく連続して運転できる二連炭焼き窯を提供する。【解決手段】焚口から煙道につながる煙道１１、１２は水平に２列並べた形状とし、左の折返し部分に上下に動く左窯開閉板７をゴトク９と火格子を介して左窯１３をのせ、右の折返し部分に右窯開閉板８とゴトク１０と火格子を介して右窯を乗せ、炭焼き窯は円筒形のオープン缶を利用し、窯は煙道と内部でつながるが外気とは遮断された構造とし、それぞれの煙道中央部に水平方向に動く煙道切替板５、６を設けて流れる煙道方向を切り替えられるようにしている機器で構成され、左右の窯開閉板と２列の煙道切替板の操作により連続で炭焼きを可能とした。【選択図】図１

Description

本考案は、竹や樹木農業残渣等のバイオマス資源を炭化する炭焼きを連続して行えるようにする小型の炭焼きの構造の提案である。

従来、炭焼きは一まとまりの薪材を窯に詰めて火をおこし、乾燥工程、炭焼き工程、精錬工程、消火工程を順次経て行うバッチ式のやり方である。大型機械をつかった連続式のものはあるが身近な用途に適さない。小型の炭焼き器を暖房目的で使う場合も乾燥工程、炭焼き工程、炭火工程、消火工程を順次行うバッチ式であり使用時間は自由に延ばせない。

特願２０２１－３１５１

ウィキペディア（ロケットストーブ）

１つの窯でバッチ式の炭焼きを行う場合、一回一回窯を片付けて新しい炭材をセットして立ち上げる手間と時間そしてエネルギーの無駄が大きい。小型で使いやすく、必要な火力と運転時間に応じられるよう複数の窯を連続して運転できる炭焼き窯が望まれている。

上記の目的を達成するために、共通の煙道で連結された炭焼き窯を2台セットできる煙道箱1を用意する。炭焼き窯は円筒形のオープン缶を利用する。蓋つきの場合は缶の底に穴を開けて火格子としたものを直接ゴトクに乗せる。ゴトクは鉄輪状で窯と煙道を繋ぐが外気は入らない構造とする。蓋なしの場合は炭材を詰めて開口部を下にして、火格子を挟んでゴトクに乗せる。炭材は竹や薪などの棒状で乾いたバイオマスを窯に立てて投入する。
焚口２から煙突１５につながる煙道は基本的に煙突と同じ面積とし、よく燃えて熱が伝わりやすいロケットストーブ理論に沿ったものとする。水平に折返して二列とし、焚口側を煙道前１１、煙突側を煙道後１２とする。煙道を折返すことで細い煙道でも大きめの窯の底を広く温めることができる。左の折返し部分の煙道後１２側に上下に９０度開閉する左窯開閉板７を設け、左窯ゴトク９を介して左窯１３を乗せる。それぞれの列の中央部に水平方向に動く煙道切替板を設けて、煙道前切替板５と煙道後切替板６とする。右側の折返し部分煙道後側にも右窯開閉板８を設けて右窯ゴトク１０を介して右窯１４を乗せる。焚口２に薪等の燃材を入れて着火する。焚き始めは煙道前切替板５を左窯１３側に、煙道後切替板６を煙突側にして左窯開閉板７を水平にしておく（図３モード１参照）。焚口２の燃焼は煙道前１１から左窯下で煙道後１２に折返されて煙突１５に排煙する。燃焼に勢いがついて通風力が高まったら、左窯開閉板７を垂直に下す。これは煙道後１２を遮断することになり行き場を失った気流は上昇し窯の中を通って煙道後１２に流れるようになる（モード２参照）。これにより窯の温度が上昇する。概ね２５０度に達すると炭材に着火する。炭材が自燃を始めると、さらに窯温度が上昇し、３００度に達すると炭材の熱分解が盛んになって揮発成分が抜けて燃え出て行く。これが炭焼き工程に入った状態であり、焚口２への燃材の投入は不要となる。窯の炭材による燃焼は継続する。燃焼のスピードは左窯開閉板７の開度で調整できる。右窯１４側には燃焼気流は通ってないが、ここで炭材を詰めた右窯を右窯開閉板８は水平に閉じて準備しておき、煙道後切替板６を右窯煙道側に切り替える。左窯１３の炭化燃焼の気流は右窯煙道を通って煙突に抜ける（モード３参照）。右窯１４は乾燥工程に入り、右窯開閉板８を垂直にすると、煙道後が閉ざされ右窯１４内を気流が通って加熱されることになり炭材に着火する（モード４参照）。左窯１３の炭火状態の頃合いをみて煙道前切替板５を右窯側に切り替えると焚口から入った気流は右窯側のみ通り煙突に抜けて燃焼継続し、左窯側は気流が遮断されるため炭火燃焼は消火工程に入って消えて黒炭が残ることになる（モード5参照）。この左窯側に気流は通らない状態では新たな炭材を詰めた窯を乗せ換えることもできる（モード6参照）。ここで煙道後切替板６を左窯側に切り替えると右窯１４の炭焼き工程の燃焼熱を利用して左窯１３を乾燥工程に入らせることができる（モード７参照）。続いて左窯開閉板７を垂直にして気流を窯の中を通せば左窯１３も炭焼き工程にすることができる（モード8参照）。このように切替えを繰り返すことにより左窯と右窯を交互に運転して連続運転させることができる。窯や煙道の金属をむき出しでは放熱ロスがあるので必要に応じて断熱被覆を施す。

尚、炭材として棒状の乾燥したバイオマスとしたが、材料により燃え方の性質に違いが出てくる。竹を割って投入したものでは炭焼き工程、つまり熱分解の揮発成分が出ている間は勢いよく燃えるが、炭火工程、つまり揮発成分が飛んで炭化物だけの燃焼状態になると、本発明のように窯下部に煙道を設けた構造では火力が衰え自然通風だけでは燃焼維持できなくなり消火して竹炭ができる。
樹皮をあまり含まない薪割をした樹木材料の場合、炭焼き工程では竹ほどの勢いはないが長く燃える。揮発成分がなくなり炭火工程になっても自然通風だけで燃焼を継続して灰になるまで燃える。黒炭を得るためには炭火工程になったところで強制的に空気を断って消火させる必要がある。小型のオープン缶窯の場合は煙道から下して地面又は断熱板に乗せるだけで空気を断って消火できる。黒炭が不要で暖房目的だけで使用する場合には消火措置は不要である。

暖房目的の場合、最初の窯だけ焚口から燃材を投入して温度上昇させるが、炭焼き状態に達したら炭材の発生する熱だけで次の炭材を詰めた窯を温度上昇させて自燃させることができる。窯を順次切り替えて行けば連続で必要な時間運転することができる。特にオープン缶がそのまま炭焼き窯として使え、交換可能なので、炭材の収集貯蔵庫として多数を貯めておける。それを必要な時に一缶ごと焚口に乗せて暖房に利用する。

炭焼き目的の場合、一度窯を温度上昇させて炭焼きをさせたら、その熱を利用して次々に次の窯を立ち上げて炭を作ることができるので炭焼きの効率が良い。従来の炭焼きは炭焼きの工程をゆっくり進めるため吸入空気を絞って、不完全燃焼の白煙を出して炭を作っていたが、本方式では未燃ガスをロケットストーブ理論に沿って二次燃焼させるため白煙は出さないで炭焼きが可能である。

本考案の実施例を示す二連炭焼き窯の概要図缶底に穴あけした火格子と別誂えの火格子図面各種燃焼モードの機器配置と風の流れを示す平面図

炭焼き窯を2台セットできる共通の煙道箱１を用意する。
焚口２から煙突１５につながる煙道は基本的に煙突と同じ面積とし、よく燃えて熱が伝わりやすいロケットストーブ理論に沿ったものとする。水平に折返して二列とし、焚口側を煙道前１１、煙突側を煙道後１２とする。煙道を折返すことで細い煙道でも大きめの窯の底を広く温めることができる。左の折返し部分の煙道後１２側に上下に９０度開閉する左窯開閉板７を設け、左窯ゴトク９を介して左窯１３を乗せる。それぞれの列の中央部に水平方向に動く煙道切替板を設けて、煙道前切替板５と煙道後切替板６とする。右側の折返し部分煙道後側にも右窯開閉板８を設けて右窯ゴトク１０を介して右窯１４を乗せる。炭焼き窯は円筒形のオープン缶を利用する。蓋つきの場合は缶の底に穴を開けて火格子としたものを直接ゴトクに乗せる。ゴトクは鉄輪状で窯と煙道を繋ぐが外気は入らない構造とする。蓋なしの場合は缶に薪等の炭材を詰めて開口部を下にして、火格子１６を挟んでゴトクに乗せる。焚口２に薪等の燃材を入れて着火する。焚き始めは煙道前切替板５を左窯１３側に、煙道後切替板６を煙突側にして左窯開閉板７を水平にしておく（図3モード１参照）。焚口２の燃焼は煙道前１１から左窯下で煙道後１２に折返されて煙突１５に排煙する。燃焼に勢いがついて通風力が高まったら、左窯開閉板７を垂直に下す。これは煙道後１２を遮断することになり行き場を失った気流は上昇し窯の中を通って煙道後１２に流れるようになる（モード２参照）。これにより窯の温度が上昇する。概ね２５０度に達すると炭材に着火する。炭材が自燃を始めると、さらに窯温度が上昇し、３００度に達すると炭材の熱分解が盛んになって揮発成分が抜けて燃え出て行く。これが炭焼き工程に入った状態であり、焚口２への燃材の投入は不要となる。窯の炭材による燃焼は継続する。燃焼のスピードは左窯開閉板７の開度で調整できる。右窯１４側には燃焼気流は通ってないが、ここで炭材を詰めた右窯を右窯開閉板８は水平に閉じて準備しておき、煙道後切替板６を右窯煙道側に切り替える。左窯１３の炭焼き燃焼の気流は右窯煙道を通って煙突に抜ける（モード3参照）。右窯１４は乾燥工程に入り、右窯開閉板８を垂直にすると、煙道後が閉ざされ右窯１４内を気流が通って加熱されることになり炭材に着火する（モード４参照）。左窯１３の炭火状態の頃合いをみて煙道前切替板５を右窯側に切り替えると焚口から入った気流は右窯側のみ通り煙突に抜けて燃焼継続し、左窯側は気流が遮断されるため炭火燃焼は消火工程に入って消えて黒炭が残ることになる（モード5参照）。この左窯側に気流は通らない状態では新たな炭材を詰めた窯を乗せ換えることもできる（モード6参照）。ここで煙道後切替板６を左窯側に切り替えると右窯１４の炭化工程の燃焼熱を利用して左窯１３を乾燥工程に入らせることができる（モード7参照）。続いて左窯開閉板７を垂直にして気流を窯の中を通せば左窯１３も炭焼き工程にすることができる（モード8参照）。このように切替えを繰り返すことにより左窯と右窯を交互に運転して連続運転させることができる。尚、窯や煙道の金属をむき出しでは放熱ロスがあるので必要に応じて断熱被覆を施す。

放置竹林の竹の炭焼き暖房利用。
ピザ窯、パン焼き窯の燃焼装置として利用。

１煙道箱
２焚口
３左仕切板
４右仕切板
５煙道前切替板
６煙道後切替板
７左窯開閉板
８右窯開閉板
９左窯ゴトク
１０右窯ゴトク
１１煙道前
１２煙道後
１３左窯
１４右窯
１５煙突
１６火格子

Claims

焚口から煙突につながる煙道を折返し形状とした位置上にゴトクと火格子を介して窯を乗せる。ゴトクには煙道折返しの出口側に上下に動く窯開閉板を設けて、上にしたときは煙道を開いて窯を閉じる。下にしたときは煙道を閉じて窯を開くことができる。以上で構成された炭焼き窯。
焚口から煙突につながる煙道は水平に2列並べた形状とし、左の折返し部分出口側に上下に動く左窯開閉板とゴトクと火格子を介して左窯をのせる。右の折返し部分に右窯開閉板とゴトクと火格子を介して右窯をのせる。炭焼き窯は円筒形のオープン缶を利用する。それぞれの煙道中央部に水平方向に動く煙道切替板を設けて流れる煙道を切り替えられるようにする。以上の機器で構成され、左右の窯開閉板と2列の煙道切替板の操作により連続で炭焼きを可能とした二連炭焼き窯。