JP6621028B2 - 籾殻燃焼温水ボイラー及び燃焼方法 - Google Patents

Description

本発明は、籾殻を燃料として温水を加温するボイラーに関し、より具体的には、灰溜り部上面の盤状タンク上に燃焼部及び湯沸し部を立設し、燃焼部で籾殻を燃焼させ、湯沸し部で排気熱で温水を熱交換させ同時に未燃焼のもみ殻を浮遊させながらオキ燃焼（酸化）する構造のボイラーに関するものである。

籾殻を専用の燃焼燃料として使用する装置や、籾殻等の木質系固形燃料を使用する装置は、各種提案、実施されている。
図１１は従来例１であり、特許文献１として挙げた籾殻燃焼装置の説明図であって、図１１（Ａ）は概略縦断側面図、図１１（Ｂ）は燃焼排風部の横断面図、図１１（Ｃ）は内筒の横断面図である。

図１１（従来例１）の籾殻燃焼装置は、内筒に付設する２段の攪拌翼の回転によって外筒容器内の籾殻のブリッチ現象を阻止するものであり、平面視ドーナツ状の籾殻流下層を、その上方から燃料供給装置、燃焼ガス発生領域、燃焼灰除去領域として構成し、燃焼ガス発生領域、燃焼領域はその内部から外部に向け、そして燃焼灰除去領域は内部から底部に向けて、籾殻流下層上端のドーナツ状内部空間から供給した燃焼用空気を通気して、籾殻を燃焼させるとともに、燃焼灰除去領域に備える灰拡散翼の回転によって燃焼灰を連続的に燃焼灰除去領域から排出し、籾殻流下層に滞りなく籾殻を供給して、連続的に燃焼させるものである。

また、図１２は、従来例２であり、特許文献２として挙げた籾殻等の木質系固形燃料を燃焼させるボイラーの説明図であって、図１２（Ａ）は燃焼装置の概略縦断側面図、図１２（Ｂ）は左右方向の概略縦断側面図、図１２（Ｃ）は燃焼室の概略横断面図である。

従来例２（図１２）の燃焼ボイラーは、籾殻等の木質系固形燃料を燃焼させる燃料室と、燃焼室の中央上側に接続された熱交換部を備えるものであって、燃焼室にはＶ字に陥没した陥没部が形成され、燃焼室には燃料を移送するスクリューコンベアが挿通されている。スクリュー基部にはモータ及び着火装置が配置されて、投入された燃料がここで着火されてモータの駆動により燃焼室へ送られる。燃焼室の下側には燃焼灰の排出経路が配置されて、降下した燃焼灰がコイルコンベアの回転によって排出される構成となっており、熱交換部は燃焼室で発生した熱を水または液体と熱交換を行い各所へ送る装置である。

特開２００９−１９８１１２号公報 特開２０１２−００２４０１号公報

従来例１（図１１）の籾殻燃焼装置は、籾殻の加熱により発生する燃焼ガスを主として燃焼させ、籾殻表面が炭化されて内部まで燃焼しないことや、供給空気量の不足から燻炭状となり、籾殻供給量に対して未燃籾殻が多量に発生する課題がある。

従来例２（図１２）の籾殻等の固形燃料を使用する燃焼ボイラーは、従来例１と同様に、籾殻の加熱によって発生する燃焼ガスが燃焼され、燃焼熱や排気熱による温水の加温は、籾殻燃料自体の発熱量（３２００〜３６００ｋｃａｌ／ｈ）を活用できないことや、供給空気量不足から未燃籾殻が多量に発生する課題がある。

また、籾殻の不完全燃焼により燃焼室や排気煙筒に煤が付着し、目詰りが生じる課題や、着火装置に灰が溜まることでの着火不良や籾殻の詰まり、及び高温の影響を受けやすい電気稼働部の保守が煩雑となる恐れがある。

本発明は、これら従来例の問題点を一挙に解決、または改善するものであって、籾殻燃焼装置やボイラーにおいて、燃焼残渣に含まれる融点及び沸点が高温の灰分（硅素）を除き、籾殻の完全燃焼を達成させて、効率的に温水を生成させる、安全、且つ、合理的な構築を可能とする。

本発明は、籾殻燃焼温水ボイラーを提供する。籾殻燃焼温水ボイラーは、上面が開放された函形状の灰溜り部上に燃焼部開口及び湯沸し部開口を備え、温水を生成させる盤状タンクを配置し、盤状タンク上面から、燃焼部開口に整合して、籾殻燃料を燃焼し高温の排気熱を発生させる角パイプ形状の燃焼部と、湯沸し部開口に整合して、排気熱で温水を加温させるパイプ形状の湯沸し部とを離隔間隔を設けて立設し、燃焼部には、一次空気を供給して籾殻を揮発油分で燃焼させる第一燃焼域と、供給された二次空気で第一燃焼域で誘発させた未燃ガスを燃焼させる第二燃焼域とを配置し、灰溜り部上部には、三次空気を上昇気流で供給させて、第一燃焼域で発生した未燃炭化籾殻群を浮遊させ、おき燃焼させる第三燃焼域を配置して構成されている。

また、第一燃焼域の籾殻燃焼は揮発油分による燃焼及びガスの供給であり、籾殻が最初に燃焼して熱分解し、揮発油分の燃焼ガスの一部を放散させて回転炉により移動し第二燃焼域に供給され、籾殻表面で熱分解や蒸発を起こさず高温を保持しながら、一次空気と接触した部分で着火され表面だけの拡散燃焼が行われ、表面燃焼した未燃炭化籾殻群は第三燃焼域に供給されて浮遊おき燃焼が実施される。

籾殻燃焼時に高温となる燃焼部及び灰溜り部は、繊維系または塗付用の耐火保温材を用いて断熱層を形成し、籾殻燃焼温水ボイラーの温度を維持させるとともに外皮の温度上昇を抑制するのがよく、また、電気系統のモータを使用する回動具や送風機は、燃焼部の外側に配置し温度の影響を回避させて保守を容易とさせるのが好ましい。

燃焼部の上側にあっては、燃焼部上面の天板に開口する籾殻投入口から籾殻燃料が供給され、断熱層で形成される籾殻流下通路を降下させるものであり、籾殻流下通路の下端には、長さ方向全長に亘り、回動具で回転されるパイプ形状の内筒及び内筒を収納する形態の円弧形状の外筒からなる熱核回転燃焼炉を配置するものであり、内筒は、中央部の太パイプの円筒外面に長さ方向全長に亘り複数列のリブ片を起立させ、各リブ片間に１列または２列に複数の空気供給孔を適宜間隔で備え、太パイプの前端縁に流通孔を中央に備えた太パイプと同径の閉止板を密着配置し、前面閉止板からは流通孔と整合して短寸の細パイプを突設させ、後端縁に空気流通を閉止させる平板状の閉止板を密着配置し、短寸の細パイプを突設させて構成される。

内筒を収納する形態の円弧形状の外筒は、内筒のリブ片上端と微小間隔を保持させるものであり、円筒面の過半に複数の排出孔を備え、上側の端縁（縦軸の左上）には、籾殻流下通路の内側断熱層に当接して位置保持させる立上り片を立設し、下側の端縁（横軸の左下）には、籾殻流下通路を閉止させる形態の傾斜状の停止片を長さ方向全長に亘り付設して、籾殻燃料を案内させるものであって、籾殻燃料は流下通路から立上り片下端及び停止片の間隔を経て、内筒の円筒外面及びリブ片及び外筒下面で形成された各空間に、内筒の回転によって流入させ、第一空気通路の内筒太パイプの空気供給孔群からの一次空気の供給、着火によって籾殻を燃焼させる第一燃焼域とするのが好ましい。

また、熱核回転燃焼炉での表面燃焼によって、一次空気の酸素は消費され、各空間内の炭化籾殻は加熱されて揮発油分の燃焼ガスを誘発し、外筒の円筒面過半に穿設される複数の排出孔から放出し無酸素の空気とともに燃焼させることなく下降させるものであって、燃焼部左側面に配置される左右の第二空気通路から二次空気を供給させて、継続してガス燃焼を行う第二次燃焼域とするのが好ましい。

また、熱核回転燃焼炉の内筒の回転によって、表面燃焼した籾殻が外筒内面に擦れ合って小型化し、炭化した籾殻や燃焼灰は外筒の複数の排出孔から放出されて降下し、左右の第二空気通路の流入弁の中央部に配置する第三空気通路の流入弁に連通されるＬ字形状の空気流入管の下端に、上面に複数の浮揚孔を備える円盤状の空気浮揚盤が接続され、複数の浮揚孔から三次空気が上昇気流で供給されるものであり、上昇気流により未燃炭化籾殻同士が衝突を繰り返して炭化被膜を剥離させ、籾殻と燃焼灰とを分離して、浮遊おき燃焼を行う第三燃焼域とするのが好ましい。

籾殻は、一次表面燃焼、二次ガス燃焼、三次おき燃焼を経て完全燃焼され、燃焼灰を含む高温空気は、湯沸し部上方に配置された送風機の吸引作用によって湯沸し部側に移動して、三次空気の上昇気流及び高温空気の移動時に燃焼灰同士が衝突を繰り返して灰粒子は小さくなりながら灰化され、灰溜り部の一定位置に落下堆積されるのが好ましい。

本発明の籾殻燃焼温水ボイラーは、融点及び沸点が高い灰分（硅素）以外は完全燃焼されて、燃焼に伴う煤の発生がなく、高温の排気熱及び浮遊おき燃焼の輻射熱によって、灰溜り部上面に配置される盤状タンクの温水を加熱し、次いで、灰溜り部からの上昇気流で湯沸し部に収納された気液熱交換器の熱媒と熱交換を行い温水を生成するものであり、湯沸し部上方の送風機の吸引作用で、一次、二次、三次空気の取り入れ及び高温空気の移動は淀みなく行われ燃焼を連続的に実施させる。

また、燃焼部天板には籾殻投入口が開口され、籾殻投入口を隠蔽する形態で上視矩形状の籾殻投入部を立設させるものであり、籾殻は流動性に乏しく、堆積させるとブリッチ現象を生じ籾殻投入口への流入が停滞されるため、籾殻流入部の一側面は傾斜状の側板とし、対向面は垂設し、前面及び後面は逆台形板とする函体とし、函体内の前面及び後面に籾殻投入口に向かう逆台形状の案内板を配置させ、籾殻投入部に堆積した籾殻の軸力を不均一にさせて崩壊作用を促し、例えば電気稼働の回転翼などを使用することなく、自然に、且つ、淀みなく籾殻投入口に流入させるのが好ましい。

籾殻燃焼ボイラーへの空気供給は、外皮から突設する形態で配置する慣用の開閉調節機能付きのバルブを流入弁として用い、各流入弁の開閉具合で、第一空気通路の一次空気供給量、及び同時に第二空気通路の二次空気供給量、第三空気通路の三次空気供給量をおのおの調節させるのが好ましい。

また、燃焼量の調節は、流入弁の開閉具合で第一空気通路、第二空気通路、第三空気通路への供給空気量の調節、及び回動具のスイッチコントローラを用いて熱核回転燃焼炉の内筒の回転速度による籾殻供給量の調節によって実施されるのが好ましい。

本発明の籾殻燃焼ボイラーは、第一燃焼域において、籾殻燃料を熱核回転燃焼炉で表面燃焼させ、第二燃焼域において、表面燃焼で籾殻の揮発油分燃焼ガスを誘発してガス燃焼させ、第三燃域において、おき燃焼で放出された未燃炭化籾殻群の炭化被膜を剥離し、籾殻及び燃焼灰とを分離させて浮遊おき燃焼させるものであり、籾殻燃料は二次に亘る籾殻燃焼、及びガス燃焼とで完全燃焼され、高効率で温水を生成させて、煤や燃焼残渣の少ない燃焼を達成させる。

籾殻燃料の完全燃焼によって、籾殻自身が保有する発熱量を十分に活用させ（試験値：３５６０ｋｃａｌ／ｈ）、籾殻供給量（試験値：４．１ｋｇ／ｈ）の低減を可能とし、燃焼灰を少量（計算値：０．７ｋｇ／ｈ）とさせることができ、且つ、第三燃焼域での上昇気流や送風機の吸引作用による空気移動で、燃焼灰は衝突を繰り返して灰化され、灰溜り部の一定位置に落下堆積されることで燃焼灰の処理を容易に実施させることができる。

本発明の一実施形態の籾殻燃焼温水ボイラーの上面概略説明図である。 本発明の一実施形態の籾殻燃焼温水ボイラーの説明図であって、図（Ａ）は正面図、図（Ｂ）は左側面図である。 本発明の一実施形態の籾殻燃焼温水ボイラーの長辺方向の縦断側面図である。 本発明の一実施形態の籾殻燃焼温水ボイラー燃焼部の縦断側面図である。 本発明の一実施形態の籾殻燃焼温水ボイラーの説明図であって、図（Ａ）は図４と異なる位置の縦断側面図、図（Ｂ）は第二空気通路の縦断側面図である。 本発明の一実施形態の籾殻燃焼温水ボイラー燃焼部の第一燃焼域の説明図であって、図（Ａ）は燃焼部の短辺方向の縦断面図、図（Ｂ）は短辺方向の縦断側面図である。 本発明の一実施形態の籾殻燃焼温水ボイラーの熱核回転燃焼炉の説明図であって、図（Ａ）は内筒の径方向縦断側面図、図（Ｂ）は側面図、図（Ｃ）は外筒の径方向縦断側面図、図（Ｄ）は外筒の側面図である。 本発明の一実施形態の籾殻燃焼温水ボイラーの各部説明図であって、図（Ａ）は空気浮揚盤の斜視図、図（Ｂ）は盤状タンクの斜視図、図（Ｃ）は盤状タンク内の桟の側面図である。 本発明の一実施形態の籾殻燃焼温水ボイラーの籾殻投入部の斜視説明図である。 本発明の一実施形態の籾殻燃焼温水ボイラーの作用を示す図であって、図（Ａ）は空気流図、図（Ｂ）は流水図である。 従来例１の籾殻燃焼装置の説明図であって、図（Ａ）は縦断側面概略図、図（Ｂ）は燃焼室の横断面概略図、図（Ｃ）は内筒の横断面概略図である。 従来例２の燃焼温水ボイラーの説明図であって、図（Ａ）は温水ボイラーの一方の縦断側面概略図、図（Ｂ）は他方の縦断側面概略図、図（Ｃ）は燃焼室の縦断側面概略図である。

以下に、図１〜図１０を用いて、本発明の実施形態を詳細に説明する。

［籾殻燃焼温水ボイラー］
（籾殻燃焼温水ボイラーの概要）
図１及び図２は、本発明の一実施形態による籾殻燃焼温水ボイラーＢＯの上面図及び側面図である。籾殻燃焼温水ボイラーＢＯは、上面が開放された函形状の灰溜り部４上に、燃焼部開口Ｈ１及び湯沸し部開口Ｈ２を備えた輻射熱交換用の盤状タンク６を配置し、盤状タンク６上面から燃焼部開口Ｈ１に整合して燃焼部１を立設し、湯沸し部開口Ｈ２に整合して湯沸し部７を立設するものであって、燃焼部１には、第一空気通路３１から一次空気ａ１を供給させて、籾殻燃料を表面燃焼させる第一燃焼域ｆ１と、第二空気通路３２から二次空気ａ２を供給させて、第一燃焼域ｆ１で誘発させた燃焼ガスを燃焼される第二燃焼域ｆ２を配置し、灰溜り部４に、第三空気通路３３から三次空気ａ３を上昇気流で供給させて、第一燃焼域ｆ１で発生した未燃炭化籾殻群を浮遊おき燃焼させる第三燃焼域ｆ３を配置して構成されている。

籾殻燃料の燃焼は、燃焼部１上側の籾殻流下通路１４から降下される籾殻燃料を、流下通路１４の下端に配置させた熱核回転燃焼炉２で受け止めて、熱核回転燃焼炉２の内筒２１に連通される第一空気通路３１からの一次空気ａ１の供給で表面燃焼させ、外筒２１の複数の排出孔Ｈ７を介して、表面燃焼による流下通路１４下側の籾殻燃料の加熱で誘発された揮発油分の燃焼ガスを、表面燃焼で消費された無酸素の空気とともに下降させ、第二空気通路３２からの二次空気ａ２の供給でガス燃焼させるものである。

そして、表面燃焼で排出された未燃炭化籾殻及び燃焼灰は、燃焼部１を降下し第三空気通路３３と連通接続された灰溜り部４内の空気浮揚盤３７からの上昇気流の三次空気ａ３によって、未燃炭化籾殻４４は互いに衝突を繰り返して表面の炭化被膜を剥離し、籾殻及び燃焼灰は分離され、炭化被膜を剥した籾殻は灰溜り部４で浮遊おき燃焼される。

また、排気部８の送風機８１の吸引作用によって、燃焼灰は灰溜り部４内で燃焼部１側から湯沸し部７側に移動して一定位置に落下堆積され、高温の排気熱及び浮遊燃焼の輻射熱で輻射熱交換用の盤状タンク６の温水を加熱させて、灰溜り部４から湯沸し部７内を上昇する高温空気は、湯沸し部７に収納される熱交換器７２の温水を加熱し、排気部８の横管８４から排出される。

この場合、籾殻は精米過程で乾燥された籾の殻を燃焼燃料とするのが好ましく、未燃炭化籾殻とは、完全燃焼がならずに表面が燃焼酸化（炭化）されて揮発油分を失った籾殻を指し、燃焼灰とは、籾殻の成分に含まれる融点及び沸点が高く、低温の籾殻燃焼では燃焼できない含有率１６．９％の灰分（硅素）や含有率０．８％のその他灰分を指すものであり、温水は、上水、井水、河川水、不凍液であればよく、典型的には上水を用いるのが好ましい。

（外皮）
一般肉厚が６ｍｍの燃焼部外皮１１及び灰溜り部外皮４１、湯沸し部外皮円筒面７１は、少なくても燃焼部外皮１１及び灰溜り部外皮４１は耐熱性金属板を用い、燃焼部外皮１１及び灰溜り部外皮４１おのおのの内側には、例えば、厚さ５０ｍｍの繊維系または塗布系の耐火断熱材である断熱層４２を採用して、籾殻燃焼温水ボイラーＢＯ内の温度を維持させて各外皮１１及び４１への熱伝導を阻止させるのが好ましい。

また、灰溜り部４は、輻射熱交換用の盤状タンク６の厚さ５０ｍｍを含め幅（前後方向長さ）８０００ｍｍ、長さ（左右方向長さ）が１０００ｍｍ、高さ（上下方向長さ）が５００ｍｍの、上面を開放した函体状であり、燃焼部１は、後面に回動具２５を配置し、上板１５に籾殻投入口Ｈ３を備える、前後面（左右方向）の長さが２５０ｍｍ、奥行き（前後方向）が４００ｍｍ、高さ（上下長さ）が７８０ｍｍの角パイプ形状であって、湯沸し部７は、天板７４に縦管接続用ソケット７３及び前面に入水口Ｗ２、連結口Ｗ３、ドレン口Ｗ５を備え、径が３００ｍｍ、高さ（上下長さ）が８５０ｍｍのパイプ形状であり、燃焼部１及び湯沸し部７は１３０ｍｍの間隔を保持し、籾殻燃焼温水ボイラーＢＯは総幅（前後方向長さ）が９０５ｍｍ、総長さ（左右方向長さ）が１０００ｍｍ、総高さ（上下方向長さ）が２０２０ｍｍである。

（燃焼部）
図３は、籾殻燃焼温水ボイラーＢＯの左右方向縦断側面図、図４は前後方向縦断面図、図５は図４と異なる部位の燃焼部１上側の縦断面図である。燃焼部１は、正面の外皮１１に、第一空気通路３１に連通される流入弁３４及び燃焼具合を確認する耐熱ガラスを嵌合した１または２の覗き窓１３を配し、左側面の外皮１１には、同一面の両側に第二空気通路３２の流入弁３５を、中央に流入弁３５より大径の第三空気通路３３の流入弁３６を配置し、各流入弁３５及び３６の上方に、幅が２００ｍｍ、長さが３００ｍｍの熱核回転燃焼炉２への籾殻燃料の流入堆積を確認するための点検口１２を備え、後面には熱核回転燃焼炉２の内筒２１の回転を行う回動具２３を配置する。

また、燃焼部１の天板１５に幅が４２ｍｍ、長さが８０ｍｍの籾殻投入口Ｈ３を開口し、下側には幅が４２．７ｍｍ、長さが３００ｍｍ、深さ（上下長さ）が２７０ｍｍの籾殻流下通路１４を、断熱層４２及び右側面の厚さ１５７．３ｍｍ、高さが２７０ｍｍのブロック状断熱層４２１とで形成し、籾殻流下通路１４の下端には、前面（正面）から後面（背面）の断熱層４２間に亘って、内筒２１及び外筒とで構成される断面円形状の熱核回転炉２を配置する。

（空気通路）
図６は、熱核回転燃焼炉２と一次空気通路３１との関係を示すもので、第一空気通路３１は熱核回転燃焼炉２の内筒２１の太パイプ２１２と、太パイプ２１２の一端に流通孔Ｈ４を備えた閉止板２１３を配置させ、閉止板２１３から突設される前面側の細パイプ２１４ａとベアリング２３１を貫通する形態の細パイプ２１４ａに接続された細パイプ２１４ａより小径の接続パイプ３４１と、接続パイプ３４１に連通される、例えば給排水用の開閉調節機構を備えたバルブの流入弁３４とから構成される。

そして、流入弁３４の開放で、排気部８の送風機８１の吸引作用によって流入弁３４から一次空気ａ１が供給され、接続パイプ３４１及び細パイプ２１４ａを経て太パイプ２１１に流入され、太パイプ２１１の円筒面２１２に穿設する複数の空気供給孔Ｈ６から、内筒の円筒外面及び円筒外面から長さ方向全長に亘って突設される複数のリブ片２１５及び外筒２２の内面とで形成され、籾殻が流通堆積する空間Ｓ１である第一燃焼域ｆ１に一次空気ａ１を供給するものである。

第二空気通路３２は、図５（Ｂ）に示すように、燃焼部１の左側面両端の上下方向中央部に外皮１１及び断熱層４２を貫通し、外皮１１及び断熱層４２から突設して鞘パイプ３５２を配置し、鞘パイプ３５２の外方に接続パイプ３５１を介して開閉調節機構を備えた流入弁３５を連通接続させて空気取入口３を形成するものであり、流入弁３５の開放で二次空気ａ２を流入させて第二燃焼域ｆ２に供給する。

第三空気通路３３は、図３に示すように、燃焼部１下方の灰溜り部４下側に、複数の空気浮遊孔Ｈ８を上面に備え、上面略中央からＬ字形状の空気流入管３８を連通接続させる円盤状の空気浮遊盤３７を配置するものであり、空気流入管３８の上方先端は、左右両側の流入弁３５中央の外皮１１から突設配置された、接続パイプ３６１を介して流入弁３６を連通接続させて空気取入口３を形成する。

また、排気部８の送風機８１の吸引作用及び流入弁３６の開放によって、流入弁３６から三次空気ａ３を流入させ、空気流入管３８内を流入させて二次燃焼熱で加温させ円盤状の空気浮遊盤３７の浮揚孔Ｈ８からの上昇気流で、第三燃焼域ｆ３に高温になった三次空気ａ３を供給させるものである。

（熱核回転燃焼炉）
図６は熱核回転炉２の配置状況を示す縦断側面図、図７は内筒２１及び外筒２２の縦断面図及び側面図である。熱核回転炉２は、例えば厚さ５０ｍｍの断熱層４２及び幅が１５７．３ｍｍ、高さが２７０ｍｍ、長さが４００ｍｍのブロック状の断熱層４２１とで形成する幅が４２．７ｍｍ、長さが３００ｍｍ、深さ（上下長さ）が２７０ｍｍの籾殻流下通路１４の下端に配置されるものであり、第一空気通路３１を兼用して回動される断面円形状の内筒２１、及び内筒２１を収納する形態の円弧形状の外筒２２とで構成される。

籾殻流下通路１４を降下される籾殻燃料は、外筒２２の立上り片２２４の下端及び傾斜状の停止片２２１との間隔（円筒面の９０度開放域）から、内筒２１の円筒面２１２、及び円筒面２１２から起立される複数のリブ片２１５、及び外筒２２の円筒面２２２内面とで形成される空間Ｓ１に、停止片２２１の誘導及び内筒２１の回転によって籾殻燃料を流入させるものであり、第一空気通路３１からの一次空気ａ１の供給で籾殻表面燃焼を行うことができる。

また、空間Ｓ１内は、表面燃焼によって一次空気ａ１及び籾殻流下通路１４内の微量の酸素が消費されており、燃焼籾殻同士及び円筒面２２２内面とに摩擦されて小形化した燃焼籾殻や、燃焼灰、表面が酸化された未燃炭化籾殻や、炭化籾殻が加熱され、誘発された揮発油分の燃焼ガスの態様となって、外筒２２の円筒面２２２の過半に穿設された複数の排出孔Ｈ７から放出され、下方の第二燃焼域ｆ２に降下されるものである。

耐熱ステンレス製のパイプ形状の内筒２１は、中央部の太パイプ２１２が肉厚３ｍｍ、径が４８．６ｍｍ、長さが２９５ｍｍであり、円筒面２１２には肉厚が１．５ｍｍ、幅が８．３ｍｍの太パイプ２１２と同長のリブ片２１５が円筒面２１２を１６分割（２２．５度）させる形態で長さ方向に複数列起立し、各リブ片２１５間に径が３ｍｍ、間隔１０ｍｍで１列または２列に複数の空気供給孔Ｈ６を備え、中央に径２１．３ｍｍの空気流通孔Ｈ４を備えた肉厚が１．５ｍｍ、径が太パイプ２１２と同径の閉止板２１３を太パイプ２１２の前面側端縁に、肉厚が１．５ｍｍ、径が太パイプ２１２と同径の平板状の閉止板２１３を太パイプ２１２の後面側端縁におのおの気密を保持して密着接合している。

また、前面側の閉止板２１３中央の空気流通孔Ｈ４に整合して、肉厚が３ｍｍ、径が２７，２ｍｍ、長さが７６ｍｍ、細パイプ２１４ａを密着接合し、前面外皮１１に当接配置しているベアリング２３１を貫通形態で回転可能に把持されるものであり、細パイプ１４ａは、接続パイプ３４１を介して流入弁３４に連通接続して第一空気通路３１を形成し、後面側の平板上の閉止板２１３ｂ中央に細パイプ２１４ａと同厚、同径で、長さが４５ｍｍの細パイプ２１４ｂを接合し、細パイプ２１４ｂに連続される連結パイプ２３７を介して回動具２３の受具２３８に回動可能に把持されている。

内筒２１を収納する形態の円弧形状の外筒２２は、肉厚が３ｍｍ、径が７６．３ｍｍ、長さが３００ｍｍであり、横軸ｘの右側より停止片２２１の元端までの円筒面２２２に径が３ｍｍの複数の排出孔Ｈ７を間隔１４ｍｍに穿設され、円筒面２２２上側の端縁（縦軸ｙより左上２２．５度）に、断熱層４２１に当設して熱核回転燃焼炉の姿勢を保持する、肉厚が３ｍｍ、幅が２０ｍｍ、長さが３００ｍｍの板状の立上り片２２４を備え、円筒面２２２下側の端縁（横軸ｘより左下２２．５度）に、肉厚が３ｍｍ、幅が３０ｍｍ、長さが立上り片２２４と同長の傾斜板状の停止片２２１を配置して、籾殻流化通路１４内の籾殻燃料の降下を停止させて空間Ｓ１に案内させるものであり、外筒２２の両端には中央に径２４．３ｍｍの挿入孔Ｈ４を備えた、肉厚が１．５ｍｍ、外筒２２と同径の閉止板２２３を付設して形状を維持させるものである。

また、内筒２１を回転する回動具２３は、図１及び図４に示すように、燃焼部１後面の外皮１１に配置するものであり、両側の三角形状の支持板２３５上に平板２３６を載着し、平板２３６上から慣用のモータ２３３を支承配置して、外皮１１に配置したチェーン２３４と連続させるものであって、チェーン２３４は熱核回転燃焼炉２の内筒２１の細パイプ２１４ｂに接続する連結パイプ２３７を介して受具２３８に連続させるものであり、前面側の外皮１１には、外皮１１から突出内筒２１の細パイプ２１４ａが貫通する形態でベアリング２３１が外皮１１に当接配置され内筒２１の回動を補助し、平板２３６の下面にスイッチコントローラ２３２を取付けして運転、停止、回転速度を制御することができる。

（盤状タンク）
図８（Ｂ）は盤状タンク６の斜視図、図８（Ｃ）は縦断側面図である。灰溜り部４の上面に配置する盤状タンク６は、左側に燃焼部１と連通される幅が１４０ｍｍ、長さが２９０ｍｍの開口Ｈ１を備え、右側に湯沸し部７と連通される径が２５０ｍｍの開口Ｈ２を備えるものであり、排気部８の送風機８１の吸引作用で高温の空気は、開口Ｈ１を介して燃焼部１から灰溜り部４に下降し、灰溜り部４を横流して開口Ｈ２を介して、開口Ｈ２から湯沸し部７に上昇されるものであって、高温の空気は灰溜り部４の左右移動で輻射熱交換用の盤状タンク６の温水を加温させるとともに、第三燃焼域ｆ３の輻射熱によって温水を効率的に加温させることができる。

輻射熱吸収用の盤状タンク６は、典型的には前後方向長さが８００ｍｍ、左右方向長さが１０００ｍｍ、厚さが５０ｍｍであり、鋼板６１の厚さが２．３ｍｍの少なくても下面鋼板６１は、耐熱金属板を用い、上下面の鋼板６１間には径３０ｍｍの流水孔Ｈ９を間隔３０ｍｍで穿設する肉厚が６ｍｍ、幅が４５．４ｍｍの桟６２が適宜配置される。

湯沸し部７前方の端縁には、湯沸し部７の連結口Ｗ３と連続する連結口Ｗ４を配置して湯沸し部７の温水を入れさせ、温水を斜行させる形態の、燃焼部１後方の端縁に出湯口Ｗ１を配置する。

（灰溜り部）
灰溜り部４は、図１及び図３に示すように、肉厚６ｍｍの耐熱用金属板の外皮４１の内側に厚さ５０ｍｍの断熱層４２を配置され、前後長さ及び左右長さは輻射熱交換用の盤状タンク６と同長の、上下方向長さが４５０ｍｍの上面が開放された函形状であり、燃焼部１下方の灰溜り部４下側に、図８（Ａ）の斜視図に示すように、第三空気通路３３のＬ字形状の外径４２．７ｍｍ、肉厚３．５ｍｍの空気流通管３８と連通接続され、上面に複数の空気浮揚孔Ｈ８を備えた径が３５０ｍｍ、厚さが２５ｍｍの円盤状の空気浮揚盤３７を配置させるものである。

空気浮揚盤３７は、燃焼部１の左側面に配置する流入弁３６から三次空気ａ３を供給されて、上面の複数の浮揚孔Ｈ８から第２燃焼域ｆ２で加温された上昇気流を吹き出し、第一燃焼域ｆ１から降下された未燃炭化籾殻同士を衝突させて炭化皮膜を剥し、浮遊おき燃焼を促進させるものであり、燃焼灰も未燃炭化籾殻と同様に衝突を経て灰粒子は小形化されながら灰化される。

（籾殻投入部）
図９は籾殻投入部５の斜視図である。籾殻投入部５は、慣用の籾入ホッパーを用いて供給する籾殻燃料の受け入れを行い、籾殻投入口Ｈ３から籾殻流下通路１４に降下されるものであり、台形板５１の上辺の幅が２１０ｍｍ、下辺の幅が４５ｍｍ、高さ（上下長さ）及び前後長さが３００ｍｍ、一側面が傾斜状の上面が開放された函形状であり、内側には両側から籾殻投入口Ｈ３に向かう逆台形状の案内板５４を、燃焼部１上面の天板１５上から上方２００ｍｍを案内板５４の上端として配置し、供給籾殻燃料の零れ落ちを阻止するのが好ましい。

籾殻は流動性に乏しく、堆積することでブリッチ現象を生じて籾殻投入口Ｈ３への流入を停滞させるため、一側面に傾斜側板５３を配し、対向面には垂直に立設する側板５２を配し、前後面に台形板５１を配する上面を開放する函形状とし、内部には籾殻投入口Ｈ３の両側に傾斜する逆台形状の案内板５４を配置し、堆積する籾殻の軸力を不均一にして崩壊作用を起こし、例えば、電気稼働の回転翼などを使用することなく、籾殻を淀みなく籾殻投入口Ｈ３を貫流させて籾殻流下通路１４に供給する。この場合、両側の案内板５４の一方を他方と上下方向の異なる位置に取付けしてもよい。

（湯沸し部）
輻射熱交換用の盤状タンク６の上面から立設する外皮円筒面７１の鋼板厚さが６ｍｍ、径が３００ｍｍ、上下長さが８５０ｍｍの湯沸し部７は、図３に示すように、典型的には、内部に慣用の気液熱交換器７２を収納し、盤状タンク６の開口Ｈ２を介して灰溜り部４から上昇する高温空気と熱交換器７２の温水とを熱交換して温水を加温させるものであり、湯沸し部前面には、例えば熱交換器７２に連通し温水を注水する入水口Ｗ２、及び盤状タンク６に連通する連結口Ｗ３と熱交換器の種別によって必要となるドレン口Ｗ５を備え、湯沸し部７上面の天板７４中央には、排気部８の縦管８３と接続する高さ８０ｍｍ、径１００ｍｍのソケット７３を配置するものである。

また、湯沸し部７上方の排気部８は、湯沸し部７上面のソケット７３に縦管８３を被着し、慣用の耐熱型の送風機８１の縦管用ソケット８２を縦管８３に嵌合して送風機８１を配置し、横管用ソケット８２に横管８４を被着して形成されるものであり、湯沸し部７の熱交換器７２の温水に熱吸収された排気は低温になって排出させることができる。

［燃焼方法］
（着火、燃焼調節、消火）
籾殻燃焼温水ボイラーＢＯの着火は、図５（Ａ）に示すように、第一空気通路３１の流入弁３４を開放して慣用の小型ガスバーナー２４のノズル２４１に点火し、熱核回転炉２の内筒２１太パイプ２１１に挿入し、内筒２１の円筒面２１２に穿設する複数の空気供給孔Ｈ６を介して、熱核回転炉２の空間Ｓ１に籾殻流下通路１４の降下で堆積させた籾殻燃料を燃焼して種火を発生させてノズル２４１を取り出し、回動具２３のモータ２３３を稼働させて熱核回転炉２の内筒２１を回転させ、各空間Ｓ１に籾殻を挿入させて太パイプ２１２への一次空気ａ１の供給で表面燃焼を開始する。

また、籾殻燃焼温水ボイラーＢＯの燃焼量の調節は、一方法は回動具２３のスイッチコントローラ２３２による熱核回転炉２の内筒２１の回転速度の調節で実施させるものであり、即ち、回転速度を速くすると籾殻燃料が増加し燃焼量は大きくなり、回転速度を遅くすると燃焼量は小さくなる。また、別な方法は、第一空気通路３１の流入弁３４及び第二空気通路３２の流入弁３５、第三空気通路３３の流入弁３６おのおのの開閉具合による空気供給量の増減で燃焼量を調節させるものであり、両者を併用して実施することもできる。

また、籾殻燃焼温水ボイラーＢＯの消火は、熱核回転炉２の内筒２１の回転停止で籾殻燃料の供給を止めて、第一空気通路３１からの一次空気ａ１の停止、及び第二空気通路３２からの二次空気ａ２の停止、第三空気通路３３からの三次空気ａ３の停止を各流入弁３４及び３５，３６の閉止によって行うものである。

（作用）
図１０（Ａ）は籾殻燃焼温水ボイラーＢＯの空気流を示すものである。籾殻燃焼温水ボイラーＢＯは、籾殻投入部５で堆積した籾殻燃料を、籾殻投入口Ｈ３から籾殻流下通路１４に降下させて熱核回転炉２に供給し、籾殻燃料の着火で内筒２１を回転させ一次空気ａ１及び籾殻の供給によって、表面燃焼させて第一燃焼域ｆ１とするものであり、熱核回転燃焼炉２での表面燃焼で、空間Ｓ１内の炭化籾殻は加熱されて揮発油分の燃焼ガスを誘発させ、表面燃焼で無酸素状態の空気と混ざりあい混合空気ａ４となり下降するものであって、混合空気ａ４は第二燃焼域ｆ２での二次空気ａ２の供給によりガス燃焼して高温空気ａ５となる。

排気部８の送風機８１の吸引作用によって高温空気ａ５は、灰溜り部４の燃焼部１下側から湯沸し部７側に移動空気ａ６として引っ張られ、第一燃焼域ｆ１で排出された表面が酸化した未燃炭化籾殻４４群は、燃焼部１下方に降下し、三次空気ａ３の供給で灰溜り部４下側に配置する空気浮揚盤３７から上昇気流を発生して炭化皮膜を剥離し、第三燃焼域ｆ３で浮遊おき燃焼され、高温の移動空気ａ６は、湯沸し部７を上昇空気ａ７として貫流し、排気部８の横管８４から排出空気ａ８として排気されるものであり、送風機８１の吸引作用によって一次空気ａ１及び二次空気ａ２、三次空気ａ３は淀みなく籾殻燃焼温水ボイラーＢＯに給気される。

図１０（Ｂ）は温水の流水を示すものであり、温水は湯沸し部７の前面上方の入水口Ｗ２から注水され、湯沸し部７に収納する熱交換器７２内を下降流で流水し、熱交換器７２下側に連通する連結口Ｗ３から接続管７４を介して、輻射熱交換用の盤状タンク６の前端縁に配置された連結口Ｗ４に下降流で流水され、盤状タンク６内の複数の桟に穿設する複数の流水孔Ｈ９を斜行横流して、燃焼部１後方の盤状タンク６の後端縁に配置する出湯口Ｗ１から排出される。

そして、熱交換器７２内を流水する熱媒は、湯沸し部７を貫流する上昇空気ａ７で加熱されて盤状タンク６に注水し、盤状タンク６を斜行する熱媒は、灰溜り部４の移動空気ａ７及び第三燃焼域ｆ３の浮遊おき燃焼の輻射熱で加熱される。

本発明の籾殻燃焼温水ボイラーＢＯは、融点及び沸点の高い灰分（硅素）を除いて、燃焼籾殻は燻炭となることなく２の籾殻燃焼と１のガス化燃焼とで完全燃焼し、籾殻供給量及び燃焼灰の発生量は少量、且つ高熱効率で実施され、生成された温水及び温風は、家庭用の暖房及び給湯、園芸ハウスの暖房、融雪用など幅広い利用ができる。

１ ：燃焼部
２ ：回転燃焼炉
３ ：空気取入口
４ ：灰溜り部
５ ：籾殻投入部
６ ：盤状タンク
７ ：湯沸し部
８ ：排気部
１１、１４ ：外皮
１２ ：点検口
１３ ：覗き窓
１４ ：籾殻流下通路
１５、７４ ：天板
２１ ：内筒
２２ ：外筒
２３ ：回動具
２４ ：小型ガスバーナー
３１ ：第一空気通路
３２ ：第二空気通路
３３ ：第三空気通路
３４，３５，３６ ：流入弁
３７ ：空気浮揚盤
３８ ：空気流入管
４２，４２１ ：断熱層
４４ ：未燃炭化籾殻
５１ ：台形板
５２ ：側板
５３ ：傾斜側板
５４ ：案内板
６１ ：鋼板
６２ ：桟
７１ ：外皮円筒面
７２ ：熱交換器
７３、８２ ：ソケット
７４ ：接続管
８１ ：送風機
８３ ：縦管
８４ ：横管
２１１：太パイプ
２１２、２２２：円筒面
２１３、２２３：閉止板
２１４：細パイプ
２１４ａ：前面側
２１４ｂ：後面側
２１５：リブ片
２２１：停止片
２２４：立上り片
２３１：ベアリング
２３２：スイッチコントローラ
２３３：モータ
２３４：チェーン
２３５：支持板
２３６：平板
２３７：連結パイプ
２３８：受具
２４１：ノズル
３４１、３５１，３６１：接続パイプ
３５２：鞘パイプ
ＢＯ ：籾殻燃焼温水ボイラー
Ｈ１ ：燃焼部開口
Ｈ２ ：湯沸し部開口
Ｈ３ ：籾殻投入口
Ｈ４ ：流通孔
Ｈ５ ：挿通孔
Ｈ６ ：供給孔
Ｈ７ ：排出孔
Ｈ８ ：浮揚孔
Ｈ９ ：流水孔
ａ１ ：一次空気
ａ２ ：二次空気
ａ３ ：三次空気
ａ４ ：混合空気
ａ５ ：高温空気
ａ６ ：移動空気
ａ７ ：上昇空気
ａ８ ：排出空気
ｆ１ ：第一燃焼域
ｆ２ ：第二燃焼域
ｆ３ ：第三燃焼域
Ｓ１ ：空間
Ｗ１ ：出湯口
Ｗ２ ：入水口
Ｗ３，Ｗ４：連結口
Ｗ５ ：ドレン口
ｘ ：横軸
ｙ ：縦軸

Claims (10)

1. 上面が開放された函形状の灰溜り部上に、燃焼部開口及び湯沸し部開口を備えた盤状タンクを配置し、前記燃焼部開口に整合して燃焼部を立設し、前記湯沸し部開口に整合して湯沸し部を立設するものであって、前記燃焼部に、第一空気通路から一次空気を供給して籾殻燃料を表面燃焼させる第一燃焼域と、第二空気通路から二次空気を供給して、第一燃焼域で誘発させた燃焼ガスを燃焼させる第二燃焼域とを配置し、前記灰溜り部に、第三空気通路から三次空気を上昇気流で供給し、第一燃焼域で発生した未燃炭化籾殻群を浮遊させ、酸化燃焼させる第三燃焼域を配置された、ことを特徴とする籾殻燃焼温水ボイラー。
2. 前記盤状タンクの燃焼部開口を矩形状とし、湯沸し部開口を円形状として、前記燃焼部を角パイプ形状とし、前記湯沸し部をパイプ形状とされたことを特徴とする、請求項１に記載の籾殻燃焼温水ボイラー。
3. 前記燃焼部の籾殻流下通路の下端に、回動される内筒及び外筒からなる回転燃焼炉を回転軸を横向きに設定された内筒表面と固定された外筒により落下した籾殻を受け入れられる様配置されたことを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載の籾殻燃焼温水ボイラー。
4. 前記回転燃焼炉は、前記内筒の太パイプ円筒外面に、前記太パイプの全長に亘って、複数列のリブ片を起立し、前記リブ片間に１列または２列に複数の籾殻より小さな空気供給孔を備え、回転軸前面側の端縁には中央に空気流通孔を備えた太パイプと同径の閉止板を密着接合し、前記閉止板の空気流通孔に整合して短寸の細パイプを突設し、後面側の端縁に太パイプと同径の閉止板を密着接合し、前記閉止板の中央から短寸の細パイプを突設し、回転軸にしたことを特徴とする、請求項３に記載の籾殻燃焼温水ボイラー。
5. 前記内筒を収納する形態の、円弧形状の前記外筒は、円筒面の過半に複数の籾殻の大きさと同等の大きさの排出孔を備え、上側の端縁から前記籾殻流下通路の長さ方向全長に亘り立上り片を起立し、下側の端縁には前記立上り片と同長の傾斜状の停止片を付設するものであり、円筒面両端には中央に挿通孔を備え円筒面と同径の閉止板を配置し、回転軸受けを設置されたことを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の籾殻燃焼温水ボイラー。
6. 前記回転燃焼炉は、前記籾殻流下通路内の籾殻燃料を前記立上り片下端及び停止片との間隔から落下し、前記内筒の円筒外面とリブ片及び、前記外筒の内面とで形成する空間に流入し、前記内筒の回転で全ての空間に挿入されることを特徴とする、請求項３から請求項５までのいずれか１項に記載の籾殻燃焼温水ボイラー。
7. 前記内筒の回転速度及び一次空気量、二次空気量、三次空気量の供給量によって、燃焼量の調節を行うことを特徴とする、請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の籾殻燃焼温水ボイラー。
8. 前記灰溜り部に上昇気流を発生させる上面中央に前記第三空気通路のＬ字形状の空気流入管を連通接続し、上面に複数の空気浮揚孔を備えたことを特徴とする、円盤状の空気浮揚盤を配置されたことを特徴とする、請求項１に記載の籾殻燃焼温水ボイラー。
9. 一側面に傾斜状の傾斜側板を配し正面（前面）視逆台形状の函体の内側に、籾殻投入口を挟んで両側に逆台形状の案内板を付設させた籾殻投入部を、前記燃焼部の上面に配置されたことを特徴とする、請求項１から請求項８までのいずれかの１項に記載の籾殻燃焼温水ボイラー。
10. 内部に複数の流水孔を備えた桟を複数配置された前記盤状タンクと、熱交換器を収納した前記湯沸し部とを連通接続して温水を生成されたことを特徴とする、請求項１又は請求項８のいずれか１項に記載の籾殻燃焼温水ボイラー。

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