JPH0826329B2 - くん炭製造装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 「産業上の利用分野」 本発明は芝刈カスを燃焼させることによりくん炭を製
造するくん炭製造装置に関する。

「従来の技術」 もみがら、おがくず、小枝（青葉付）、木材の残材等
は大量に発生するがわずかに一部利用された残りは廃棄
又は焼却されている。一方、最近ゴルフ場の増大に伴い
大量の芝刈カスが発生している。これらは何れも、廃棄
すると、時の経過と共に耐えられない悪臭が発生し、害
虫発生の原因となる。そしてゴルフ場等の芝刈カスは最
近は地元との協定により捨てない、埋めないこととなる
ことが多い。その解決策として焼却炉の設置が行われる
ようになっている。処が焼却炉によりしめった芝刈カス
を燃焼させることは甚だ困難であり、芝刈後焼却前処理
として乾燥をすればよいが、乾燥作業は天日によれば広
い場所と手間を要し、人件費がかかりすぎ事実上出来な
いのが実情である。

芝刈カスを燃焼させるには多くの課題をかかえてお
り、適当な価格で焼却炉を提供することは難問である。
一方芝刈カスを原料とするのではないが、おがくず、も
みがら等を原料としてくん炭を製造することが行われて
おり、上記芝刈カスをくん炭製造に用いることが出来れ
ば、肥料、融雪材として用い得ることが出来、資源利用
の上からも有効であり、全体として芝刈カスの処理費用
も安価につく。

くん炭製造装置の従来例としては実開昭62−170745号
公報の「くん炭窯自動消火装置」中に示されるもの、及
び特開昭61−209293号公報の「バイオガス及び燻炭製造
方法」がある。前者は容器となっているくん炭窯本体に
原料を入れ、上部から着火し、天蓋で該本体にふたをす
る。ふたに設けた煙突から排煙する。後者は原料の給送
装置を兼ねた圧縮装置と間接加熱炉とバイオガス集収処
理装置とを備え、原料は圧縮装置に供給され、圧縮後に
間接加熱炉の熱分解筒に送り込むものである。そして縮
径された熱分解筒の出口端よりくん炭を排出するもので
ある。

実開昭62−170745号公報の「くん炭窯自動消火装置」
に開示されているくん炭窯では（１）燃料を用いず自燃
されるものであるためかなり乾燥した原料しか用いられ
ない。（２）バッチ生産となり連続して自動で生産でき
ない。（３）原料をくん焼する際に発生する排ガスがそ
のまま空気中へ出されるが、排ガスは何れの原料の場合
でも臭気が極めて強いものである等の欠点がある。前記
排ガスの臭気は脱臭装置で脱臭可能であるが排出される
排ガスはタール分を含むため脱臭装置へ送るには充分タ
ール分を除去しなければならず大がかなりな装置が必要
である。又、脱臭装置に使用される活性炭は高温度では
極めて寿命が短いので脱臭装置に送り込む排ガスは充分
冷却する必要があり、冷却装置は大能力のものとなり装
置全体は大規模で且つ高価格となってしまう。

特開昭61−209293号公報の「バイオガス及び燻炭製造
方法」では供給された原料は圧縮し、減容することにな
る。処が芝刈カスは特に減容の程度が大きく、圧縮装置
へ原料を如何にして送り込むかという課題がある。そし
て圧縮装置は同時に原料の給送装置を兼ねている。そし
て原料は熱分解筒を進むにつれてくん炭化し更に減容す
る。そこで熱分解筒を進む原料には適当な圧力で圧密状
態を保ったため出口端をスプリングアクションを保たせ
るようにして絞ってある。このような原料の給送、圧密
のための圧縮荷重調整は圧縮荷重調整ゲートを圧縮荷重
制御回路により制御することによって行っている。この
ような制御を加えたとしても、加熱源と原料の送り速度
も関連しており、全体の制御装置は複雑なものとなる。
そして熱分解筒の出口端の構造上、くん炭の出来具合の
ばらつきにより、適当に動作せず、くん炭を粉状にした
り、或は排出を妨げたりすることになり、又圧縮が不足
した場合マテリアルシールされず空気が出口端から逆に
大量に入り込み燃焼させてしまうおそれがある。又、本
従来例では排ガスを取出すための装置も複雑である許り
でなく、吸引ファンの制御が必要であり、適当なガス吸
引を行わないとくん炭とならないおそれがある。上記の
結果この第２の従来例は高価なものとなる。

そこで本発明者は先に実願平１−85362号の考案を提
案している。この先に提案した考案により、上記第１、
第２の従来例の課題を解消し、くん炭を連続で生産可能
な簡易なくん炭製造装置を提供することとなった。

本発明者が先に提案した実願平１−95362号の考案は
燃焼装置によりトラフ内のくん炭原料を加熱するがこう
すると、焼成温度とするためには燃焼装置が大きくな
り、小さくまとめようとするくん炭の加熱が不均一にな
り、小型の装置とするのが困難である。又、ウォーター
ジャケットを備え、出炭したくん炭の温度を下げ消火す
る方法をとっているが、大量の水を供給して捨てねばな
らない。そこで貯水式にウォータージャケットを設ける
とウォータージャケットが大きくなり過ぎ、且つ、出炭
通路も長くしなければならない。ウォータージャケット
内の水温上昇を防止し、且つ、使用水量を限るにはポン
プで循環させた冷却水配管途中にラジェーターを設けフ
ァン冷却すればよいがこのようにすると装置が複雑で高
価となる。勿論出炭口から出る製品くん炭は発火しては
ならず充分温度が下っていなければならない。

そこで本発明者は実願平２−3788号に係わる考案を提
案し、先に提案したくん炭製造装置の出炭装置の課題を
解決した。即ち、トラフを改良し、加熱装置を電気加熱
装置としてトラフ下面に配設して熱効率を改善し、出炭
したくん炭を受ける容器状くん炭収納容器に不燃ガスを
供給することにより解決した。

「発明が解決しようとする課題」 前述した本発明者が先に提案した各くん炭製造装置は
断面方形状で横方向に配設されたトラフ内の両端部両側
に平行な水平軸でもって回転自在にスプロケットホイル
を支持し、何れか片端又は両端の一対のスプロケットホ
イルを支持する水平軸を回転原動機に連結し、同じ側に
ある両端部の前記スプロケットホイル間にアダプタ付の
無端チェンを掛けて並設し、各チェンの進行方向に交叉
方向のスクレーパーの両端部を各チェンに取付け、前記
トラフの一方に原料投入口を他方にくん炭出口を設け、
前記トラフの下部に加熱装置を配置してある。これを運
転するとスクレーパーがトラフ底板上を移動し、それに
よって芝刈カスが移動する。この芝刈カスが加熱装置か
らトラフ底板を介して加熱され、くん炭化する。処が使
用して半年位経過すると熱効率が低下してくることが判
明した。

その原因はトラフ底板が加熱により波打ち状となる。
スクレーパーは進行方向に交叉して線状であるので或程
度まではトラフ底板が波を打っても倣う傾向がある。し
かし、スクレーパーとトラフ底板の接しない部分が出来
る場合がある。そしてトラフ底板とスクレーパーが接し
ないのはトラフ底板に出来る浅い凹部であるが該凹部に
くん炭粉がたまり、このくん炭粉上をスクレーパーが移
動するため平坦になる。そして該トラフ底板に付着した
くん炭は移動しないため、加熱装置でくり返し加熱され
ると極めて硬度の高い炭化物に変化しトラフ底板に固着
する。この炭化物は温度を上昇すれば燃焼する筈である
けれども、くん炭をくん焼するのであるからトラフ内温
度は該炭化物を燃焼させる温度までは上昇できない。

このトラフ底板に固着したくん炭層は加熱装置からト
ラフ内を加熱する熱効率を低下させてしまう。そこでト
ラフの伝熱面が加熱により波立たないようにトラフを円
筒形にしてスクリューをトラフに収容し、スクリューに
より処理物を送り乍ら、加熱装置でトラフを加熱すると
第６図、第７図に示すようにスクリュー羽根47とトラフ
１の内壁との間のすきまにくん炭の固化層48が出来る現
象があり、熱効率が低下することが認められた。このす
きまは製造上から、及びトラフ１の熱変形から小さくで
きない。

本発明はトラフ中に移動するようにスクリュー羽根が
設けられ、トラフが外部から加熱される場合においてト
ラフに波打つ部分が生じ処理物がトラフに固着すること
をトラフ及びトラフ内の処理物運搬手段を改良すること
により防止し、伝熱面にくん炭が固着しないくん炭製造
装置を提供することを目的とする。

「課題を解決するための手段」 この発明は断面円形で横方向に配設されたトラフ中に
回転駆動されるスクリューを備え、トラフの一方に原料
投入口を他方にくん炭出口を設けたくん炭製造装置にお
いて、トラフの下方に加熱装置を設け、前記スクリュー
は回転軸を中心とするスパイラル線上にチェン支持部が
あるように回転軸に前記スパイラル線上に達するチェン
支持部材を放射状に多数設け、前記支持部材のチェン支
持部に前記スパイラル線にほぼ倣ってゆるく配設したチ
ェンを取付けたことを特徴とするくん炭製造装置であ
る。

「実 施 例」 以下、この発明の実施例を図面により説明する。第１
図は全体を示す縦断面図である。断面円形で横方向に配
設されたトラフ１は内部に回転駆動されるスクリュー２
を備えている。トラフ１の両端には端板３が固定されて
いる。端板３には軸受4,5が嵌装されている。軸受４は
端板３に対して軸方向移動しないように取付けられ、軸
受５は端板３に対して軸方向移動可能に取付けられてい
る。軸受4,5に回転軸であるスクリュー軸６が固定され
ている。スクリュー軸６を中心とするスパイラル線上に
チェン支持部7aがあるようにスクリュー軸６に前記スパ
イラル線上に達するチェン支持部材７を多数固定してあ
る。チェン支持部材７のチェン支持部7aに前記スパイラ
ル線にほぼ倣って配置したチェン８を取付けてある。チ
ェン８はゆるく張られており、該スパイラル線よりも外
側になり得る程度にゆるく張ることが望ましい。即ち、
チェン８がトラフ１の周方向に関し最下位に来た場合
に、トラフ１の内壁に接し、且つトラフ１の内壁と接す
る長さが長いことが望ましい。

第２図は第１図のＡ−Ａ断面及びＡ′−Ａ′断面を同
一面に表わした断面図であり、チェン支持部材７は平角
鋼材を半径方向に配列したもので符号７にはチェン支持
部材の位置により枝符号１〜４を付してある。各チェン
支持部材７−１と７−２、７−２と７−３、７−３と７
−４、７−４と７−１は周方向には４分割されていると
共に順次４分の１ピッチ宛軸方向に配設されており、同
様に各ピッチ毎に配列されている。ただし、本実施例は
等ピッチであるが処理物の減容その他の変化に対応して
ピッチを変えてもよい。チェン支持部7aとチェン８の取
付けは第２図のＢ矢視図の第３図に示すようにチェン８
は輪鎖であってその一駒8aにチェン支持部材７のチェン
支持部7aが嵌入し、これらを溶接９したものである。

第１図に示すように、スクリュー軸６に固定したスプ
ロケットホイル11に掛けられたチェン12は可変速電動機
13の軸端に固定したスプロケットホイル14に掛けられて
いる。

トラフ１の長手方向の一方の上部には原料供給口15が
設けられ、他方の下部にはくん炭出口16が設けてある。
原料供給口15には原料供給装置17が付設されている。原
料供給装置17は地上に設けたホッパー18からトラフの原
料供給口15に向って上昇する方形断面のコンベアケース
19でもってホッパー18と原料供給口15が連通している。
ホッパー18の底からコンベヤケース19には回転自在に支
持される平行な軸21a,21b,21cが設けられ、各軸21a,21
b,21cの両端部には夫々スプロケットホイル22a,22b,22c
が固定されている。スプロケットホイル22bを中間車と
してスプロケットホイル22a,22c間には左右一対の無端
のチェン23が掛けられており、チェン23にはスクレーパ
ー24（一部のみ図示）が等間隔で取付けられている。軸
21cには不図示の駆動電動機が連結されている。

くん炭出口16の出口開口の縁は垂直面よりも下縁が退
く形であり、出口16上部に設けたピン軸25を中心に回転
する蓋26が設けてある。蓋26に固定された水平方向バー
27にはバー27の長手方向に位置を調節可能に重錘28が固
定されている。

トラフ１の中間部は炉体29中にあり、炉体29は前後炉
壁31と側壁32と天井壁33とで出来ており、天井壁33は半
円形であり、側壁32と天井壁33は断熱材34を間にして両
側を鉄板で挟持されている。路体29内においてトラフ１
の下方にはガスバーナ36が四本並列している。炉体29に
は天井壁33を貫通して煙突37が取付けられている。

可変速電動機38で駆動されるブロア39が設けられ、ト
ラフ１内とブロア39の吸込口を連通するくん焼ガス導出
管41及びブロア39の吐出口とくん焼ガス燃焼バーナ42間
を連通するくい焼ガス給送管43が設けられている。くん
焼ガス給送管43の一部は垂直管部43aとなっていて該垂
直管部43aは分岐部43bから下方にのびて着脱可能なター
ル受タンク40中に開放している。

くん焼ガス燃焼バーナ42はガスバーナ36の傍にあり、
ガスバーナ36の熱により、該くん焼ガス燃焼バーナ42か
ら放出されるガスが燃焼させられる。ブロア39が可変速
することにより、くん焼ガス導出管41を通じてトラフ１
中から導出するくん焼ガスのトラフ１中において発生す
るくん焼ガス全量に対する割合を可変としている。

上記構成におけるこの発明の作用は以下のとおりであ
る。原料を芝刈カスの例の場合についてのべる。装置が
運転を始めると、原料供給装置17の軸21cは反時計回り
に回転し、チェン23は図示矢印のイ方向に移動し、スク
リュー用の駆動電動機13が回転するとスプロケットホイ
ル14が回転し、チェン12を介してスプロケットホイル11
が回転してスクリュー軸６を回転することによりスクリ
ュー２は軸受4,5に支持され回転する。回転方向が処理
物が原料供給口15側からくん炭出口16側へ進む方向であ
る。又、ブロア用の可変速電動機38は付勢されてブロア
39を回転する。そして、ガスバーナ36に図示されない点
火装置で点火される。

原料投入口のホッパー18から投入された芝刈カスは短
い芝草がからまず、ばらもののようになっているので投
入するとホッパー18からコンベアケース19の前部の底ま
で達する。ホッパー18の所定深さまで芝刈カスを入れる
と芝刈カスにより、コンベアケース19の入口は閉止さ
れ、コンベアケース19は入口側を密閉されるのでマテリ
アルシールをされる。チェン23の下側部分のイ方向への
移動と共にスクレーパー24は移動して芝刈カスをイ方向
に送る。これによりコンベアケース19の入口側の芝刈カ
スは原料供給口15へ送られ、原料供給口15からトラフ１
内に入る。互いに隣り合っているチェン支持部材７のチ
ェン支持部7a間ではチェン８は張設でなくてゆるくたれ
るように取付けられているので第２図の状態では下方に
あるチェン支持部7a−１と横方向にある支持部7a−1,7a
−４間ではトラフ１の内壁に接近するようにたれる。そ
して横方向にあるチェン支持部7a−1,7a−４と上方にあ
るチェン支持部7a−３間ではトラフ１の内壁から遠のく
ようにたれる。第２図の状態からスクリュー２が45度反
時計方向に回転した位置では第４図の状態となり、隣り
合っている下斜め向きのチェン支持部材７のチェン支持
部7a−1,7a−４間のチェン８はたれるとトラフ１の周方
向に関してトラフ１の下部の四分円近い部分に接し、ト
ラフ１の長手方向に関しては平面でみるとスクリュー軸
６を中心とする前記スパイラル線にほぼ倣って斜め方向
となっている。そして下斜め向きのチェン支持部材７の
チェン支持部7a−1,7a−４と上斜め向きのチェン支持部
材７のチェン支持部7a−2,7a−３は夫々上下の位置に来
てこれらの間のチェン８は夫々上側のチェン支持部7a−
2,7a−３から垂下して下側のチェン支持部7a−1,7a−４
付近でたるむ。上側のチェン支持部7a−2,7a−３間では
トラフ１の内壁から離れるようにたれる。各隣り合うチ
ェン支部部7a間のチェン８はスクリュー２の回転につれ
て姿勢を変化し、上記のような姿勢をとる。チェン８は
スクリュー軸６を中心とするスパイラル線にほぼ倣って
いるのでスクリュー２の回転により進みが与えられる。
従って原料供給口15から入ってくる芝刈カスはチェン８
により送られる。そして、ガスバーナ36の加熱によりト
ラフ１を介して熱せられた芝刈カスはトラフ１をくん炭
出口16に向う間にくん焼されてくん炭化する。くん炭化
した芝刈カスはトラフ１の底部を移動するがトラフ１の
底部で順次チェン８がトラフ１の内壁に接して移動す
る。そしてトラフ１が加熱により変形しても、チェン８
はゆるく張られているから、トラフ１の下部内壁と接し
て移動する点は変わらない。従って、くん炭化した芝刈
カスはトラフ１の下部の内壁に固着することなく送られ
る。

ブロア39は芝刈カスを加熱することにより発生するガ
スを一部吸引する。芝刈カスを加熱することにより発生
するガスは大別すると芝刈カスに含まれる水分が加熱に
より乾燥して放出される水蒸気と、芝刈カスを不完全燃
焼させることにより発生する未燃焼の可燃性ガスであ
る。トラフ１中のガスはくん焼ガス導出管41を通じてブ
ロア39に吸込まれ吐出した該ガスはくん焼ガス給送管43
によりくん焼ガス燃焼バーナ42に送られて、該バーナ42
から吹出すガスはガスバーナ36の昇温ガス下で燃焼し、
トラフト１を加熱し、自らは未燃焼ガスを完全燃焼し
て、バーナ36,42の排ガスは煙突37から排出される。く
ん焼ガス給送管43中をとおるガスは垂直管部43aでター
ル分が分離されタール分はタール受タンク40に貯留され
る。

くん炭出口16に達したくん炭はくん炭出口16に充満
し、その重量が出口蓋26に加わる。

くん炭出口16のくん炭が増大するとくん炭の重量で出
口蓋26を押し、重錘28による回転力に抗してピン軸25を
中心に出口蓋26を開いて出炭する。出炭したくん炭は図
示されない運搬車に入る。

ここでブロア39を駆動する可変速変動機38の回転速度
を次のように調節する。ブロア39の能力をトラフ１内の
芝刈カスから発生するガスを全部吸引できるようにし全
能力で運転した場合くん炭は温度が高く、そのまま外部
へ出すと発火する。そこで従来は水冷ジャケットでくん
炭出口を囲繞して予め温度を下げたり、くん炭を炭酸ガ
ス雰囲気中に出炭したりしてくん炭が発火温度以下とな
るまで待機した。従来はブロア39は一定速度の電動機で
運転されており、その能力はトラフ１中の芝刈カスから
発生する全てのガスを吸引する能力をもっている。

可変速電動機38の速度を次第に減少させるとブロア39
の吸引するガス量は減少する。ブロア39で吸引するガス
量を減少させて行くとくん炭出口16から外部へ出るくん
炭はやがて水蒸気を放散した状態で外部へ出るようにな
る。そしてしばらくすると自らの温度で含水分は放散し
て乾燥し、同時に水分の蒸発で温度を下げる。

トラフ１の直径300ミリメートル、トラフ１外部温度5
50℃、くん炭ガス導出管41の位置をトラフ１の出口側に
配し運転した処、トラフ１内の発生ガスの約80％をブロ
ア39で抽出するようにすると、出炭したくん炭は水素気
を放出しており、放置すると約５分間で自然乾燥する状
態となる。先に本発明者が提案したくん炭製造装置はト
ラフ底面にくん炭が固着状態になると約650℃に加熱し
ないとくん焼出来ず、熱効率の低下が著しかったが、本
実施例ではトラフ１内へのくん炭の固着は見られなかっ
た。

トラフ１内で発生するガス量は原料の水分、原料の種
類、原料の送り量、送り速度、加熱温度等により変化す
るので条件が一定ならばブロア39の回転速度を一定にす
ることが出来るが、そのようなことは例外であるから、
ブロア39は吸引能力を可変とすることが望ましい。

ブロア39を駆動する可変速電動機38の調速は手動で行
うことも出来るが、同種原料例えば芝刈カスをくん炭す
る場合は第５図に示すようにコンベアケース19中に配設
した温度センサ44で芝刈カスの周囲の湿度を検出し、制
御装置45を介して可変速電動機38を制御する。即ち湿度
センサ44で検出した湿度が大きいときは可変速電動機38
を増速してブロア39で吸引するトラフ１内発生ガス量の
割合を増し、湿度が小さいときには可変速電動機38を減
速してブロア39吸引するトラフ１内発生ガスの割合を減
少する。何れの場合も湿度センサ44が検出してから湿度
センサ44の位置の芝刈カスがトラフ１中へ運ばれるタイ
ムラグ与えて制御する。

製造したくん炭は肥料或は融雪剤として用いる。又、
タールは水で薄めてタール肥料として用いることによ
り、みみずが発生しないのでもぐらが出なくなるという
余効もあることが知られるようになっている。

実施例は処理物を芝刈カスについてのべたが青葉付の
小枝等をカッター裁断して用いることもできる。

〔発明の効果〕

本発明はくん炭製造装置のトラフを断面円形にしトラ
フ中に収容したスクリューは回転軸を中心とするスパイ
ラル線上にチェン支持部があるように回転軸に前記スパ
イラル線上に達するチェン支持部材を多数設け、前記支
持部材のチェン支持部に前記スパイラル線にほぼ倣って
ゆるく配設したチェンを取付けたため、くん炭が移動す
るトラフ底部にくん炭が固着しない。そのため熱効率が
低下しない。

【図面の簡単な説明】

第１図本発明の実施例の縦断面図、第２図は第１図のＡ
−Ａ及びＡ′−Ａ′断面を含む縦断面図、第３図は第２
図のＢ矢視拡大図、第４図は作用を示す第２図と同断面
図、第５図は本発明の他の実施例を示すフローシート、
第６図は従来例の縦断面図、第７図は第６図のＣ−Ｃ断
面図である。 １……トラフ、２……スクリュー、３……端板4,5……
軸受、６……スクリュー軸、7,7−1,7−2,7−3,7−４…
…チェン支持部材、7a,7a−1,7a−2,7a−3,7a−４……
チェン支持部、８……チェン、8a……一駒、９……溶
接、11……スプロケットホイル、12……チェン、13……
可変速電動機、14……スプロケットホイル、15……原料
供給口、16……くん炭出口、17……原料供給装置、18…
…ホッパー、19……コンベアケース、21a,21b,21c……
軸、22a,22b,22c……スプロケットホイル、23……チェ
ン、24……スクレーパー、25……ピン軸、26……蓋、27
……水平方向バー、28……重錘、29……炉体、31……炉
壁、32……側壁、33……天井壁、34……断熱材、36……
ガスバーナ、37……煙突、38……可変速電動機、39……
ブロア、40……タール受タンク、41……くん焼ガス導出
管、42……くん焼ガス燃焼バーナ、43……くん焼ガス給
送管、43a……垂直管部、43b……分岐部、44……湿度セ
ンサ、45……制御装置、47……スクリュー羽根、48……
固化層。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】断面円形で横方向に配設されたトラフ中に
   回転駆動されるスクリューを備え、トラフの一方に原料
   投入口を他方にくん炭出口を設け、トラフの下方に加熱
   装置を設けたくん炭製造装置において、前記スクリュー
   は回転軸を中心とするスパイラル線上にチェン支持部が
   あるように回転軸に前記スパイラル線上に達するチェン
   支持部材を放射状に多数設け、前記支持部材のチェン支
   持部に前記スパイラル線にほぼ倣ってゆるく配設したチ
   ェンを取付けたことを特徴とするくん炭製造装置。