JP6132414B2

JP6132414B2 - おから燃焼暖房装置

Info

Publication number: JP6132414B2
Application number: JP2016051871A
Authority: JP
Inventors: 茂竹島
Original assignee: 茂竹島
Priority date: 2016-03-16
Filing date: 2016-03-16
Publication date: 2017-05-24
Anticipated expiration: 2033-06-20
Also published as: JP2016145707A

Description

この発明は、豆腐製造工程で排出されるおからを燃料として用い、熱エネルギーを取り出すおから燃焼暖房装置に関する。

従来、例えば豆腐製造工程で排出される食品搾りかすであるおからは、大量に排出されるため、豆腐製造工場で豆乳を絞った後のおからは、産業廃棄物として搬出され処理されている。しかし、おからは水分含有量が約８５％と多く、廃棄物として焼却するにも大量の燃料を必要とし、その処理は環境負荷が大きいものであった。

そこで、特許文献１に開示されているように、おからを圧延処理して乾燥し、シート状に成形して、これを燃料とするおからの利用方法も提案されている。

一方、特許文献２に開示されているように、樹木や竹等のバイオマス燃料を用いた燃焼方法やその利用方法も提案されている。

特開２００７−４３９７４号公報特開２００７−１９６２１号公報

しかしながら、上記特許文献１に開示されたおからの利用方法は、おからの圧延及び乾燥にコスト及び時間がかかり、効率的でない上、おからが効率よく燃焼せずその燃焼により得られる熱エネルギーの利用も限られたものであった。さらに、特許文献２に開示されたバイオマス燃料の利用方法は、単に樹木等のバイオマスを燃焼させて熱源として利用したり、その灰を肥料として用いるもので、バイオマス燃料の燃焼についてのエネルギー効率や熱交換効率の向上について考慮されたものではない。

この発明は、上記背景技術に鑑みて成されたものであり、コストが掛からず、簡単な装置でおからを主成分としたおから燃料を効率よく燃焼させることができ、燃焼させて得られる熱エネルギーを効率的に利用することができるおから燃焼暖房装置を提供することを目的とする。

この発明は、おからを主成分とする固体燃料を燃焼させる燃焼炉と、この燃焼炉を内部に収容した燃焼室と、前記燃焼炉の燃焼用の空気と暖房用の空気とを送る送風装置と、この送風装置に接続されたエアー供給本管と、このエアー供給本管から分岐して前記燃焼炉に空気を送るエアー供給管と、前記エアー供給本管が接続された送風管と、この送風管に接続され前記燃焼室の上方に固定された熱交換器と、前記熱交換器内に設けられ前記送風管内に連通した熱交換パイプと、この熱交換パイプ内に連通した温風管とを備え、前記燃焼室内の燃焼ガスが前記熱交換器を通過して排気され、前記送風管から送られた空気が、前記熱交換パイプにより前記燃焼ガスの熱と熱交換して前記温風管に送られるおから燃焼暖房装置である。

前記燃焼室の側方に、おからと前記食品廃油とを混合して供給する燃料攪拌押出装置が設けられ、前記燃焼炉に前記燃料攪拌押出装置から送られたおから燃料が空気とともに供給されるものである。さらに、前記燃焼炉には、液体燃料を供給する供給管が延出している。燃焼炉は、上方が開口した有底円筒状の本体内に通気用の透孔が周囲及び底部に形成された有底円筒状の燃料保持筒を備え、前記燃料保持筒の底部の上方に燃料載置部が取り付けられ、前記燃料載置部上に前記固体燃料が載せられ、前記燃焼炉の上方には前記供給管が延びている。

前記供給管は、空気を噴射して前記おから燃料の灰を吹き飛ばすものである。さらに、前記燃焼炉の燃焼用本体と入れ替えて前記燃焼炉内で使用可能な燃焼筒を備え、前記燃焼筒は、前記供給管から送られる前記液体燃料である食品廃油を燃焼させるもので、前記エアー供給管から送られる空気により前記燃焼筒内に空気流を形成し、前記供給管から送られる前記食品廃油をミスト状に形成して燃焼可能にするものである。

この発明のおから燃焼暖房装置は、従来廃棄されていたおからを有効に活用して、燃料として用いるもので、発熱量も高く、暖房効果も大きいものである。さらに、燃焼室の上方に熱交換器が設けられ、燃焼ガスと送風される空気との間で良好に熱交換され、効率的に温風を送出することができる。これにより、温室等の暖房を安価に効率的に行うことができる。

この発明の一実施形態のおから燃焼暖房装置を示す概略図である。この発明の一実施形態のおから燃焼暖房装置の燃焼炉の拡大断面図である。この発明の一実施形態のおから燃焼暖房装置に用いるおから燃料の製造工程を示すフローチャートである。この発明の一実施形態のおから燃料製造装置を示す概略断面図である。この発明の一実施形態のおから燃焼暖房装置の燃焼炉の他の例を示す概略拡大断面図である。

以下、この発明の一実施形態のおから燃焼暖房装置について、図１〜図５に基づいて説明する。この実施形態のおから燃焼暖房装置１０は、大豆から豆乳を絞った搾りかすのおからを利用したもので、おからを主体とした燃料を製造して後述する燃焼室２４に供給する燃料攪拌押出装置１２を備えている。燃料攪拌押出装置１２は、おからと食品廃油および籾殻が投入されるホッパー１４と、このホッパー１４の下端開口部１４ａに側面開口部１６ａが連通して位置した押出管１６と、この押出管１６の先端部から連通して下方に延びた送出筒１８とを備えている。

ホッパー１４は、上端開口部１４ｂが大面積に形成され、断面積の小さい下端開口部１４ａが、押出管１６に連通するように側面開口１６ａに接続されている。豆乳を絞った残り滓であるおからは、ホッパー１４の上面開口部１４ｂから中空の内部空間１４ｃ内に投入される。投入される材料は、後述する製造工程により作られるもので、乾燥おからと、油揚げ等の製造に使用した食用油の食品廃油、及び適宜籾殻から成る。

ホッパー１４内には、攪拌羽根１３が上下に２枚設けられ、ホッパー１４内に投入された乾燥おからや食品廃油及び籾殻を均等に混合する。攪拌羽根１３はシャフト１５に固定され、モータ１７により回転させられる。押出管１６内には、押出スクリュウ１９が設けられ、押出スクリュウ１９は、シャフト２１に固定されて、モータ２３により回転させられる。

送出筒１８の先端開口部１８ａは、逆円錐台状の受け部材２０内に位置し、受け部材２０の小径部２０ａが燃料供給管２２に連通している。燃料供給管２２は、垂直部２２ａと傾斜部２２ｂに屈曲して形成され、傾斜部２２ｂの先端部開口部２２ｃが、おから燃焼暖房装置１０の燃焼室２４内の燃焼炉２６の上方に位置している。傾斜部２２ｂには、図示しない温度センサが先端部に設けられ、燃焼炉２６の燃焼温度を検知し温度制御に利用される。

燃焼室２４は、大径の円筒状に形成され、下部に燃焼炉２６が取り付けられ、上方に熱交換器２８が取り付けられている。熱交換器２８の上方には、燃焼ガスや煙を排出する煙突３０が取り付けられている。

燃焼炉２６は、図２に示すように、上方が開口した有底円筒状の本体３２内に、通気用の透孔が周囲及び底部に形成された有底円筒状の燃料保持筒３４が取り付けられ、燃料保持筒３４の底部の上方には、スノコ状等の燃料載置部３６が取り付けられている。燃料載置部３６上には、乾燥おから等から成るおから燃料３８が載せられ、燃焼可能に設けられている。燃焼炉２６の上方には、食品廃油の供給管２７が延びている。供給管２７は、食品廃油のみ又は食品廃油と空気を供給するもので、後述する食品廃油の燃焼筒７２に燃料供給することと、籾殻を含んだおから燃料３８の珪酸が固まらないように空気を噴射して吹き飛ばすものである。

燃焼炉２６には、燃焼室２４の外部からエアー供給管４０を介して燃焼用の空気が供給されている。エアー供給管４０は、外部に設置されたエアー供給用の送風装置４２の空気送出口４２ａに接続されエアー供給本管４４から細い配管により分岐している。エアー供給本管４４は、熱交換器２８に接続された大径の送風管４６に接続され、送風の多くを送風管４６に供給している。エアー供給本管４４には、排ガス送気用の送気ノズル５０に接続された配管４８にも接続され、排気を促進している。

エアー供給本管４４の先端部が接続された送風管４６は、熱交換器２８の多数の熱交換パイプ５２内に連通して、送気された空気を熱交換パイプ５２内に送り込む。熱交換器２８内の熱交換パイプ５２の外側の空間は、燃焼室２４内で燃焼した燃焼ガスや排煙、及び加熱空気が通過可能に設けられ、煙突３０内に連通している。熱交換器２８の送風管４６とは反対側には、熱交換パイプ５２の他方の開口部に連通した温風管５４が接続され、温風管５４の先端開口部は、例えば温室６０内に開口している。

煙突３０は、温室６０の外に開口していることが好ましいが、送風装置４２は、温室６０の内外いずれに配置しても良い。温室６０の外に配置すると、常に新鮮な空気を温室内に供給することができ、温室６０の中に配置すると、より熱効率が向上し、消費エネルギーを抑えることができる。

おからの乾燥は、図４に示すような簡易なおから乾燥装置６２を利用して、豆腐製造工場内の排熱や、燃焼室２４の煙突３０や温風管５４からの温風を利用すると良い。おから乾燥装置６２は、円筒状の中空の本体６４の上方２箇所に、温風入り口６４ａと温風出口６４ｂが設けられ、下方に図示しない乾燥おからの排出口が開閉可能に設けられている。本体６４内には、回転軸６６に対して、交互に異なる角度で取り付けられた攪拌羽根６８が設けられ、回転軸６６の基端部に攪拌羽根６８を回転させる駆動モータ７０が設けられている。

次に、おから燃料３８の製造について、図３を基にして説明する。おから燃料３８の原料であるおからは、豆腐の製造工程で大量に発生し、産業廃棄物として廃棄処理されているものである。おからの形成は、図３に示すように、豆腐の原料である大豆等の豆を洗浄して前処理し（Ｓ１）、磨りつぶしてペースト状に形成し（Ｓ２）、これを煮る（Ｓ３）。この後、豆腐の元になる豆乳を絞り出す（Ｓ４）。豆乳を搾り取った絞り滓がおからとなる（Ｓ５）。おからは、含水率が８５％程度と非常に高いので、このままでは燃焼せず、廃棄物として処理する際には、大量の燃料を使用して燃焼させている。この実施形態では、おからを特別なエネルギーを要せずに乾燥させて、後述するように食品廃油等と混合して燃料として使用している。おからの乾燥程度は適宜設定すればよいが、例えば２０％以下、好ましくは１０％以下にすることにより、燃料として良好に利用することができる（Ｓ７）。

この後、乾燥おからと食品廃油及び籾殻をホッパー１４内に投入して攪拌混合し（Ｓ７）、この発明で利用するバイオ燃料であるおから燃料が出来上がる（Ｓ８）。乾燥おから、食品廃油、籾殻の割合は、体積比にして例えば７０〜３０：１０〜３：１０〜０、好ましくは６０〜３５：１０〜５：８〜０の範囲で適宜設定し得るものである。この条件で製造されたおから燃料３８は、燃焼による発熱量を測定したところ、総発熱量が３２５００Ｊ／ｇの高い熱量が得られ、燃料として良好に使用可能であることが確認された。

ここで、このおから燃焼暖房装置１０の燃焼炉２６他の例について、図５に基づいて説明する。この燃焼筒７２は、燃焼炉２６の本体３４と入れ替えて用いるもので、食品廃油のみを燃焼させものである。燃焼筒７２は、底面に空気取り入れ孔７２ａを有し、空気取り入れ孔７２ａから送気管７４が立設され、送気管７４の上端部から互いに９０度間隔で四方に水平に延びてさらに垂下した送風管７６を備えている。送風管７６の各先端部は各々一定の回転方向に空気流が発生するように、開口部７６ａの水平方向の向きが揃えられている。送気管７４の下端部の周囲には、透孔７４ａが形成され、周囲に空気が送られるように形成されている。送風管７６の先端部近傍には、供給管２７の先端部が開口し、食品廃油が燃焼筒７２内に供給される。

次に、この発明のおから燃焼暖房装置１０の動作作用にについて説明する。おから燃焼暖房装置１０のおから燃料３８は、燃料攪拌押出装置１２のホッパー１４内で、上記配合割合で攪拌羽根１３により攪拌される。攪拌されたおから燃料３８は、押出管１６に落下するとともに押出スクリュウ１９により、押出管１６から押し出され、送出筒１８内に送り出される。送出筒１８内では、押出スクリュウ１９から押し出されるおから燃料３８が下方に落下し、受け部材２０を経て燃料供給管２２に供給される。この時、受け部材２０の開口部から外気が吸引され、おから燃料３８と空気が一緒に燃料供給管２２を経て燃焼室２４内の燃焼炉２６に投入される。

燃焼室２４では、外部の送風装置４２から、エアー供給本管４４及びエアー供給管４０を経て供給される空気により、燃焼炉２６内でおから燃料３８が良好に燃焼する。特に、エアー供給管４０から燃焼炉２６内に直接外気が送り込まれるので、おから燃料３８が確実に完全燃焼する。

燃焼室２４では、燃焼炉２６で燃焼されたおから燃料３８により、大きな熱量が得られ、燃焼室２４の側壁から輻射熱が放出されるとともに、燃焼ガスや加熱された空気が上昇して、上部に配置された熱交換器２８に送られる。熱効交換器２８には、多数の熱交換パイプ５２が配置され、熱交換パイプ５２の表面で熱交換が行われ、熱交換パイプ５２内の空気が暖められる。熱交換され温度が下がった燃焼ガス等は、煙突３０を経て温室６０の外に排出される。また、エアー供給本管４４から送風管４６に送られ、熱交換パイプ５２を通過した空気は、熱交換して温められて温風管５４の開口部から温室６０内に放出される。これにより、温室６０内の温度が一定の高温に維持される。

また、図５に示す燃焼筒７２は、おから燃料３８を燃焼させる前に燃焼室２４内が一定の高温になるまで等に用いるもので、食品廃油等の液体燃料のみを燃やすものである。燃焼方法は、供給管２７から食品廃液と空気を燃焼筒７２内に送るとともに、エアー供給管４０により燃焼炉２６内に空気を供給する。これにより、燃焼筒７２の空気取り入れ孔７２ａから送気管７４に空気が送り込まれ、送風管７６の開口部７６ａから空気が噴射される。さらに、送気管７４の下端部の透孔７４ａからも空気が噴射され、燃焼筒７２内に空気流が形成される。この空気流により、供給官２７から送られる食品廃油がミスト状に形成され、燃焼筒７２内で食品廃油が良好に燃焼する。食品廃油の燃焼により、燃焼室２４の温度を適宜上昇させた後、燃焼炉２６の燃焼筒７２と燃料保持筒３４を入れ替えて、おから燃料を燃焼させると良い。尚、おから燃料が適宜分散可能な状態であれば、燃焼筒７２におから燃料を投入してそのまま燃焼させても良い。

この実施形態のおから燃焼暖房装置１０は、豆腐製造工程で排出され廃棄物として処理されてきたおからを有効活用し、さらに食品廃棄物の食品廃油を混合して燃料とすることができ、廃棄物の処理コストを抑えて、有効活用することができる。しかも、このおから燃料は容易に製造することができ、高い発熱量を有し、有効な燃料として使用することができ、温室の保温に良好に用いることが出来る。

さらにこの実施形態のおから燃焼暖房装置１０は、燃焼ガス等の高温のガスや空気を直接熱交換器２８に接触させて、煙突３０から外部へ排出しているので、送風用の空気との熱交換が良好に行われ、熱効率も高いものである。

また、籾殻を入れて攪拌することにより、おから燃料がより効率よく混合し塊になりにくく、良好な粉体状に形成され、空気が十分に隙間に入り込み良好に燃焼する。これにより廃棄されていた籾殻の有効利用にも繋がるものである。

なお、この発明のおから燃焼暖房装置は、上記実施形態に限定されるものではなく、燃焼する材料は、おからに加えて適宜の有機廃棄物を利用することができる。また、燃焼室や燃焼炉、熱交換器の構造は適宜設定しうるものである。

１０おから燃焼暖房装置
１２燃料攪拌押出装置
１３攪拌羽根
１４ホッパー
１６押出管
１８送出筒
１９押出スクリュウ
２０受け部材
２２燃料供給管
２４燃焼室
２６燃焼炉
２７供給管
２８熱交換器
３０煙突
３４燃料保持筒
３８おから燃料
４０エアー供給管
４２送風装置
４４エアー供給本管
４６送風管
５２熱交換パイプ
５４温風管
６０温室
６２おから燃料製造装置
７２燃焼筒

Claims

おからを主成分とする固体燃料を燃焼させる燃焼炉と、この燃焼炉を内部に収容した燃焼室と、前記燃焼炉の燃焼用の空気と暖房用の空気とを送る送風装置と、この送風装置に接続されたエアー供給本管と、このエアー供給本管から分岐して前記燃焼炉に空気を送るエアー供給管と、前記エアー供給本管が接続された送風管と、この送風管に接続され前記燃焼室の上方に固定された熱交換器と、前記熱交換器内に設けられ前記送風管内に連通した熱交換パイプと、この熱交換パイプ内に連通した温風管とを備え、
前記燃焼室の側方に、おからと食品廃油及び籾殻を混合して前記固体燃料を形成し、前記燃焼炉に供給する燃料攪拌押出装置が設けられ、前記燃焼炉に前記燃料攪拌押出装置から送られた前記固体燃料が供給可能であり、
前記燃焼炉には、液体燃料と空気を供給する供給管が延出し、前記供給管により空気を噴射して前記おから燃料の灰を吹き飛ばし、
前記燃焼炉の燃焼用本体と入れ替えて前記燃焼炉内で使用可能な燃焼筒を備え、前記燃焼筒は、前記供給管から送られる前記液体燃料である食品廃油を燃焼させるもので、前記エアー供給管から送られる空気により前記燃焼筒内に空気流を形成し、前記供給管から送られる前記食品廃油をミスト状に形成して燃焼可能にし、
前記燃焼室内の燃焼ガスが前記熱交換器を通過して排気され、前記送風管から送られた空気が、前記熱交換パイプにより前記燃焼ガスの熱と熱交換して前記温風管に送られることを特徴とするおから燃焼暖房装置。
燃焼炉は、上方が開口した有底円筒状の本体内に通気用の透孔が周囲及び底部に形成された有底円筒状の燃料保持筒を備え、前記燃料保持筒の底部の上方に燃料載置部が取り付けられ、前記燃料載置部上に前記固体燃料が載せられ、前記燃焼炉の上方に前記供給管が延びている請求項１記載のおから燃焼暖房装置。