JP6744602B2 - 籾殻燃焼装置、穀物乾燥システム - Google Patents

Description

本発明は、籾殻燃焼装置、穀物乾燥システムに関する。

穀物を乾燥する穀物乾燥システムにおいて、乾燥用の熱源を供給する燃焼装置の燃料としてバイオマス燃料の一例である籾殻を燃焼する技術が知られている。このような籾殻燃焼装置に関する技術として、バイオマス燃焼炉で生成したバイオマス燃焼熱風の熱エネルギーを有効活用できる穀粒乾燥設備が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１の穀粒乾燥設備では、バイオマス燃料の燃焼熱と外部から取り込んだ外気とを基にして熱風を生成するバイオマス燃焼炉と、バイオマス燃焼炉で生成した熱風が熱風供給配管を介して供給される穀粒乾燥部を備えた循環式穀粒乾燥機とを有する。

国際公開第２０１３／０５７８３８号

ところで、籾殻燃焼装置において、燃焼温度が高い場合や燃焼時間が長い場合に、籾殻を燃焼した後の灰に含まれる結晶質シリカや、あるいは排気に煤が含まれることがある。このため、籾殻燃焼装置において、灰の中の結晶質シリカや排気中の煤を抑えて健康影響と環境負荷を低減するためには、燃焼温度や、燃焼時間を適切に管理する必要がある。結晶質シリカは、ＩＡＲＣ（国際ガン学会）で発ガン物質のグループ１（ヒトに対する発ガン性が認められる化学物質、混合物、環境）に分類されている。そのため結晶質シリカは、その生成を抑えることが作業環境上望ましい。

ここで、純粋なシリカの結晶開始温度は１４００℃であるが、籾殻の場合は含有している不純物との関係により８００℃からクリストバライト、トリジマイト、クオーツなどの結晶質シリカの生成が始まるとされる。そのため、従来のくん炭製造装置では、燻り燃焼のように、燃焼温度を４００℃前後と低温に保つくん炭の製造がなされている。この方法は燃焼温度がシリカの結晶化に届かないため、シリカの結晶化は生じない。しかし、この方法では籾殻は不完全状態での燃焼が長時間継続するため、黒煙や一酸化炭素などの未燃ガスの発生が生じ、環境負荷が大きい。また燃焼温度が低温であるため、燃焼熱のエネルギー利用が困難である。

一方で、籾殻は燃焼時間を適切に管理して短い燃焼時間にすれば、例えば９００℃の高温であっても結晶質シリカの生成は起こらないという研究結果もある。この方法は、籾殻中に含まれる炭化水素の揮発が、シリカの結晶化よりも低温条件で生じること、その作用機序は、常に炭化水素の揮発が先に生じることを利用したものである。この方法では、燃焼ガスは前者に比べてクリーンであり、また、燃焼熱が高温であるためにエネルギー利用が容易になる利点がある。その反面、籾殻中の炭化水素分をガス化させつつ、シリカの結晶化が生じる前に燃焼反応を中断させるよう、籾殻の燃焼進行過程を一定の範囲内で制御する必要がある。

また、籾殻燃焼装置を燃焼機器と捉えた場合、得られる熱量の幅は広いほど望ましく、また発生熱量の時間変動は小さいことが望ましい。そのため、燃料となる籾殻の供給量に合わせて、最適となる燃焼を安定的に実現することが望ましい。

本発明は、籾殻燃焼装置において、籾殻中の炭素分をガス化させつつ、シリカの結晶化が生じる前に燃焼反応を終えるよう籾殻の燃焼制御を行うことで、籾殻燃焼熱の有効利用及び、健康影響と環境負荷の低減を両立できる技術、ならびに、同技術を利用した穀物乾燥システムを提供することを目的とする。

本発明は、籾殻を燃焼させる燃焼室と、燃焼室内に設けられ、燃焼させる籾殻を表面に載置可能であり表面と裏面の間を貫通する複数の孔を有する燃焼板と、燃焼板の裏面から燃焼板の孔を通過させて燃焼室の内部に空気を供給する空気供給部と、籾殻を燃焼板の上に導入する籾殻導入部と、燃焼板の上に設けられるレーキと、燃焼板またはレーキの少なくともいずれか一方を回転駆動する駆動部と、燃焼板の外方に設けられ、籾殻を排出する排出部と、を備え、レーキは、燃焼板の表面から垂直に伸びる軸部と、軸部に支持され燃焼板の表面に沿って延びる支持部と、支持部に支持され、燃焼板の上で燃焼させた籾殻の灰を燃焼板の外方に移動させる第１レーキ部と、支持部に支持され、第１レーキ部が灰を移動させた箇所に、籾殻導入部から導入された籾殻を移動する第２レーキ部と、支持部に支持され、第２レーキ部が移動させた籾殻に燃焼板の上で接触する第３レーキ部と、支持部に支持され、第１レーキ部により燃焼板の外方に排出された灰を排出部に移動する第４レーキ部と、を備える。

また、本発明は、籾殻を燃焼させて熱交換して温風を発生する籾殻燃焼装置と、籾殻燃焼装置が発生させた温風により穀物を乾燥させる穀物乾燥機と、籾殻燃焼装置が発生させた温風を穀物乾燥機に送るダクトと、を備える穀物乾燥システムであり、籾殻燃焼装置が、上述の籾殻燃焼装置である。

本発明によれば、籾殻燃焼装置において、籾殻中の炭素分をガス化させつつ、シリカの結晶化が生じる前に燃焼反応を終えるよう籾殻の燃焼制御を行うことで、籾殻燃焼熱の有効利用及び、健康影響と環境負荷の低減を両立することができる。

本発明の実施形態に係る籾殻燃焼装置が設置される穀物乾燥システムを示す概略構成図である。 籾殻燃焼装置の正面図である。 籾殻燃焼装置の内部構造を示す模式図である。 籾殻燃焼装置の内部構造を示す平面図である。 レーキの正面図である。 レーキの平面図である。 籾殻が導入された後の燃焼板の周辺を示す模式図である。 籾殻が導入された後の燃焼板の周辺を示す平面図である。 第１レーキ部が籾殻の灰を移動する際の燃焼板の周辺を示す平面図である。 第２レーキ部が籾殻を移動する際の燃焼板の周辺を示す平面図である。 第３レーキ部が籾殻を撹拌する際の燃焼板の周辺を示す平面図である。 第４レーキ部が籾殻の灰を排出する際の燃焼板の周辺を示す平面図である。 第４レーキ部が籾殻の灰を排出する際の燃焼板の周辺を示す模式図である。 実施例における燃焼灰の組成を示す表である。 参考例（従来機）と実施例における燃焼灰の成分を示す表である。 参考例（従来機）と実施例における燃焼灰の試料中の可溶性ケイ酸（Ｓ−ＳｉＯ_２）の比率を示す表である。

以下、本発明の実施形態を、図面に基づいて説明する。

［穀物乾燥システムの構成］
図１は、本発明の実施形態に係る籾殻燃焼装置が設置される穀物乾燥システム１を示す概略構成図である。図１に示すように、穀物乾燥システム１は、籾殻燃焼装置１０と、籾殻供給装置２０と、穀物乾燥機３０と、温風供給ダクト４０と、送風機５０と、燃焼空気ファン６０と、排気ファン７０と、排気用煙突８０とを備える。本実施形態では、本発明の籾殻燃焼装置が発生させる熱を穀物乾燥に用いる例について説明する。なお、本発明の籾殻燃焼装置が発生させる熱は、例えば暖房用など、穀物乾燥以外の用途にも用いることができる。

籾殻燃焼装置１０は、穀物の一例である米の外皮である籾殻を燃焼させて籾殻を熱交換する装置である。籾殻燃焼装置１０は、籾殻を燃焼させて発生した熱を穀物乾燥機３０などの熱の供給対象に供給する。籾殻燃焼装置１０の詳細については後述する。

籾殻供給装置２０は、籾殻燃焼装置１０の運転中に籾殻を供給する装置である。籾殻供給装置２０は、籾殻を貯蔵するホッパ、上記ホッパから籾殻燃焼装置１０に籾殻を輸送するスクリューなどの供給路、及び上記ホッパから供給する動力を備える。

穀物乾燥機３０は、籾殻燃焼装置１０が発生させた熱により米などの穀物を乾燥させる装置である。図１において穀物乾燥機３０は２台設けられているが、本発明において穀物乾燥機３０の数は限定されない。

温風供給ダクト４０は、籾殻燃焼装置１０が発生させた熱により加温された温風を穀物乾燥機３０に送るためのダクトである。温風供給ダクト４０は、穀物乾燥機３０に送る温風の温度に対応した素材、及び供給量に対応した寸法で形成される。

送風機５０は、籾殻燃焼装置１０の側面に取り付けられる。送風機５０で送り込まれた空気は、外装体１１と燃焼室１４の間を通り抜け温風供給口１３から吐出される。送風機５０は、籾殻燃焼装置１０の上部に設けられる熱交換器に空気を送り込む。熱交換器に送り込まれた空気は、籾殻燃焼装置１０で発生した熱と熱交換されて温風となり、穀物乾燥機３０に送り込まれる。燃焼空気ファン６０は、籾殻燃焼装置１０による籾殻の燃焼に必要な空気を外部から送り込む。燃焼空気ファン６０は、籾殻燃焼装置１０に送る空気の量を制御することで、籾殻燃焼装置１０の燃焼状態を制御する。

排気ファン７０は、籾殻燃焼装置１０の上部から延出される排気用煙突８０の先に設けられる。排気ファン７０は、籾殻燃焼装置１０の燃焼室内の燃焼ガスを上記熱交換器に誘導し排気する。排気ファン７０は、上記燃焼室内を負圧にして、排気用煙突８０以外の空気の流路に排気ガスが漏洩しないようにする。排気ファン７０は、任意に設定した温度の温風を温風供給口１３から出力できるように、排気する空気の量、つまり回転数が制御される。

なお、穀物乾燥システム１において、籾殻供給装置２０や送風機５０の構成は、上述の例に限定されず、様々な形態のものを利用することができる。

［籾殻燃焼装置の構成］
次に、籾殻燃焼装置１０の構成の一例について説明する。

図２は、籾殻燃焼装置１０の正面図である。図２は、籾殻燃焼装置１０を図１における温風供給ダクト４０の延出方向に対向する方向から見た図である。以下、籾殻燃焼装置１０について、この温風供給ダクト４０の延出方向に対向する方向の面を正面として説明する。図２に示すように、籾殻燃焼装置１０は、外装体１１と、籾殻導入部１２と、温風供給口１３とを備える。籾殻燃焼装置１０は、バイオマス燃焼の一例である籾殻を燃焼させて空気を加温する。

外装体１１は、籾殻燃焼装置１０の外形を形成する。外装体１１は、後述の燃焼室などの籾殻燃焼装置１０の構成要素を収容するために、装置の内外を仕切るパネル１１１や、構成要素を保持し装置の外形形状を定めるフレーム１１２などによって構成される。

籾殻導入部１２は、籾殻供給装置２０から供給される籾殻を燃焼室の内部に供給するための部材である。

温風供給口１３は、熱交換した温風を温風供給ダクト４０に送出するための開口である。温風供給口１３は、温風供給ダクト４０と連通している。

図３は、籾殻燃焼装置１０の内部構造を示す模式図である。図３に示すように、籾殻燃焼装置１０は、外装体１１の内部に、燃焼室１４と、駆動部１７と、排出部１８と、空気供給部１９とを備える。

燃焼室１４は、籾殻を燃焼させる空間を構成する。燃焼室１４は、籾殻の燃焼に耐えうるような材料により形成されている。燃焼室１４は、この籾殻を燃焼させる空間の中に、燃焼板１５と、レーキ１６とを備える。

燃焼板１５は、燃焼室１４の内部に設けられる。燃焼板１５は、燃焼させる籾殻が載置可能なように、表面が例えば平面である。

図４は、籾殻燃焼装置１０の燃焼板１５の周辺を示す平面図である。図４に示すように、燃焼板１５は、レーキ１６の形状及び動作範囲に合わせて、平面視で例えば円形状に形成される。燃焼板１５は、燃焼台１５１と、燃焼板本体１５２により構成される。燃焼台１５１は、パネル１１１に支持される。燃焼台１５１は、円筒形に形成される。燃焼台１５１は、その上部に燃焼板本体１５２が載置されている。燃焼台１５１は、燃焼板本体１５２の高さを燃焼室１４の底面より高くさせる。

燃焼板本体１５２は、高温で燃焼させる籾殻を表面に載置するため、例えば耐熱性のセラミック板など、耐熱性の材料により形成されている。燃焼板本体１５２を形成する上記セラミック板は、燃焼板本体１５２の全体を一枚の板で形成しても、あるいは複数の板を並べて形成してもよい。燃焼板本体１５２は、表面と裏面との間を貫通する複数の孔が設けられている、セラミック製のパンチングメタル形状の板材である。燃焼板本体１５２は、この孔により表面と裏面との間で空気が通過可能である。

なお、燃焼板本体１５２は、上述のようにセラミック製のパンチングメタル形状に限定されず、例えば通気性のあるセラミック製の多孔質の板材であってもよいし、セラミック以外の高温に耐えられる素材でもよい。また、燃焼板本体１５２の平面形状は、上述のような円形に限定されない。

パネル１１１上に設けられた燃焼台１５１と燃焼板本体１５２により、燃焼板１５の内部に空気室１５３が形成される。空気室１５３には、空気供給部１９を経由して燃焼空気ファン６０より供給された空気が充填される。空気室１５３の空気は、燃焼板本体１５２の孔を通って上方向（燃焼板本体１５２の表面方向）に放出される。

燃焼板１５の中心付近の上方には、籾殻導入部１２の先端部分が位置するように配置されている。このため、籾殻導入部１２は、籾殻を燃焼板１５の中心付近の上に導入することができる。籾殻導入部１２は、設定温度に対して必要な量（例えば７〜６０ｋｇ／ｈ）の籾殻を供給することができる。籾殻の投入量は、例えば籾殻燃焼装置１０の始動時、運転時に任意に決定される。

籾殻導入部１２は、連続的に籾殻を投入する。籾殻の投入量は、例えば６０ｋｇ／ｈであれば、１分あたり１ｋｇの籾殻を６０分間投入する。籾殻導入部１２は、籾殻導入部１２の根元に、例えば、不図示のスクリューコンベアのような時間あたりの連続的な籾殻の投入を実現する機構が設置される。籾殻導入部１２は、スクリューコンベアの回転数を制御することにより、籾殻の投入量が制御される。籾殻燃焼装置１０は、レーキ１６の回転数と籾殻の投入量とを調整することにより、籾殻の燃焼温度と燃焼時間とを制御することができる。

レーキ１６は、燃焼板１５の上に設けられる。レーキ１６は、軸部１６１と、支持部１６２と、第１レーキ部１６３と、第２レーキ部１６４，１６４ｂと、第３レーキ部１６５と、第４レーキ部１６６，１６７とを備える。

図５は、レーキ１６の正面図である。また、図６は、レーキ１６の平面図である。図５及び図６に示すように、レーキ１６は、軸部１６１が燃焼板１５の略中心に位置している。支持部１６２は、軸部１６１に対して直角または略直角の向きになるように取り付けられる。軸部１６１は、支持部１６２の中点付近に取り付けられる。支持部１６２の長さは、燃焼板本体１５２の直径よりも長い。レーキ１６は、支持部１６２の長さが軸部１６１の長さより長い略Ｔ字状に形成される。

以上のような形状により、レーキ１６は、図３、及び図４に示したように籾殻燃焼装置１０に取り付けた状態で軸部１６１が燃焼板１５の燃焼板本体１５２の表面から垂直に伸び、支持部１６２が燃焼板本体１５２の表面に沿って延びる。

第１レーキ部１６３は、長手方向の一端が支持部１６２から軸部１６１の延出方向に延出された略柱状の第１支持部材１６３ａの端部に設けられる。第１レーキ部１６３は、略矩形状の板材である。第１レーキ部１６３は、レーキ１６を燃焼板１５に取り付けたときに、長辺が燃焼板本体１５２と略平行となるように設けられる。このため、第１レーキ部１６３及び第１支持部材１６３ａは、略Ｌ字形状を形成する。

第２レーキ部１６４は、略矩形状の板材である。第２レーキ部１６４は、レーキ１６を燃焼板１５に取り付けたときに、長辺が燃焼板本体１５２と略平行となるように設けられる。第２レーキ部１６４は、支持部１６２から軸部１６１の延出方向に延出された略柱状の第２支持部材１６４ａの端部により支持される。第２レーキ部１６４ｂは、略矩形状の板材である。第２レーキ部１６４ｂは、レーキ１６を燃焼板１５に取り付けたときに、長辺が燃焼板本体１５２と略平行となるように設けられる。第２レーキ部１６４ｂは、一端が軸部１６１から垂直に延出され、他端が第２支持部材１６４ａに支持される。なお、第２レーキ部１６４ｂは、丸棒材で形成されてもよい。

第３レーキ部１６５は、例えば丸棒材である。第３レーキ部１６５は、角棒材であってもよい。第３レーキ部１６５は、レーキ１６を燃焼板１５に取り付けたときに、長辺が燃焼板本体１５２と略平行となるように設けられる。第３レーキ部１６５は、支持部１６２から軸部１６１の延出方向に延出された略柱状の第３支持部材１６５ａの端部、及び、軸部１６１により支持される。

第４レーキ部１６６は、略矩形状の板材である。第４レーキ部１６６は、レーキ１６を燃焼板１５に取り付けたときに、長辺が燃焼台１５１と略平行となるように設けられる。第４レーキ部１６６は、支持部１６２の一端から軸部１６１の延出方向に延出された第４支持部材１６６ａに設けられる。

第４レーキ部１６７は、略矩形状の板材である。第４レーキ部１６７は、レーキ１６を燃焼板１５に取り付けたときに、長辺が燃焼台１５１と略平行となるように設けられる。第４レーキ部１６７は、支持部１６２の他端から軸部１６１の延出方向に延出された第５支持部材１６７ａに設けられる。

支持部１６２から軸部１６１の延出方向は、レーキ１６を燃焼板１５に取り付けたときに燃焼板本体１５２がある方向でもある。第１レーキ部１６３、第２レーキ部１６４，１６４ｂ、第３レーキ部１６５、及び第４レーキ部１６６，１６７は、金属の板材など硬質で耐熱性のある部材により形成される。第１レーキ部１６３、第２レーキ部１６４，１６４ｂ、第３レーキ部１６５、及び第４レーキ部１６６，１６７の形状は、いずれも上述の形状の材料には限定されない。

第１レーキ部１６３、第２レーキ部１６４，１６４ｂ、及び第３レーキ部１６５は、レーキ１６が籾殻燃焼装置１０に取り付けられた状態において長手方向の面が燃焼板本体１５２と略平行に向かい合う位置に設けられる。第１レーキ部１６３、第２レーキ部１６４、及び第３レーキ部１６５は、籾殻燃焼装置１０の運転時に燃焼板本体１５２の上の籾殻及び灰に接触する。第１レーキ部１６３、及び第３レーキ部１６５は、それぞれの最下端部が燃焼板本体１５２の上面に当接しないこと、つまり所定の厚みの灰が残留するように取り付ける位置が設定されている。ここで、第１レーキ部１６３、及び第３レーキ部１６５を取り付ける位置は、灰を含む燃焼板本体１５２の通気性により燃焼室１４の内部に送り込まれる空気量が定まることを想定すると、灰の高さが適切な値（例えば１〜５ｃｍ）となるように、レーキ１６の最下端部と燃焼板本体１５２上面との間隔を例えば２〜５ｃｍ程度とするのが望ましい。

第２レーキ部１６４は、第１レーキ部１６３及び第３レーキ部１６５と比べると、支持部１６２からの垂直方向（短手方向）の距離が例えば１０ｍｍ程度短い。このため、第２レーキ部１６４は、第１レーキ部１６３及び第３レーキ部１６５と比較して、レーキ１６が籾殻燃焼装置１０に取り付けられたときの燃焼板本体１５２との間隔が大きい。第２レーキ部１６４ｂは、第２レーキ部１６４と比べると、支持部１６２からの垂直方向（短手方向）の距離が例えば１０ｍｍ程度短い。このため、第２レーキ部１６４ｂは、第２レーキ部１６４と比較して、レーキ１６が籾殻燃焼装置１０に取り付けられたときの燃焼板本体１５２との間隔が大きい。

第４レーキ部１６６，１６７は、レーキ１６が籾殻燃焼装置１０に取り付けられた状態において燃焼台１５１に向かい合う位置に設けられる。このため、第４レーキ部１６６，１６７は、籾殻燃焼装置１０の運転時に燃焼板本体１５２から燃焼台１５１の上面に落下した灰と接触する。

レーキ１６は、軸部１６１から見たそれぞれの軸部１６１寄りの端部の位置が、第３レーキ部１６５、第２レーキ部１６４、第１レーキ部１６３、第４レーキ部１６６，１６７の順に配置される。

第１レーキ部１６３は、軸部１６１の延伸方向に向かい合う方向（図６の方向）から見て、支持部１６２を起点に支持部１６２に対して角度θ１を有して取り付けられる。ここで、角度θ１は、レーキ１６の回転方向に向かって、例えば、４５°前傾である。第１レーキ部１６３と同様に、第２レーキ部１６４も、軸部１６１の延伸方向に向かい合う方向から見て、支持部１６２を起点に支持部１６２に対して角度θ２を有して取り付けられる。ここで、角度θ２は、レーキ１６の回転方向に対して、例えば、４５°後傾である。第１レーキ部１６３と第２レーキ部１６４とは、支持部１６２を基準にそれぞれ反対方向に角度を有している。

第３レーキ部１６５は、軸部１６１の延伸方向に向かい合う方向から見て、つまり平面視において、支持部１６２と平行に取り付けられている。なお、第３レーキ部１６５の向きは、これに限定されず、平面視において支持部１６２に対して角度を有して取り付けられてもよい。

第４レーキ部１６６，１６７は、軸部１６１の延伸方向に向かい合う方向から見て、支持部１６２と平行に取り付けられている。第４レーキ部１６６，１６７は、支持部１６２の両端部に設けられる。第４レーキ部１６６を支持する第４支持部材１６６ａ、及び第４レーキ部１６７を支持する第５支持部材１６７ａの長さは、燃焼板本体１５２から燃焼台１５１の上面に落下した灰と接触するために、第１レーキ部１６３、第２レーキ部１６４、及び第３レーキ部１６５の支持部材よりも支持部１６２からの長さが長い。第４支持部材１６６ａ及び第５支持部材１６７ａの長さは、第１レーキ部１６３、第２レーキ部１６４、及び第３レーキ部１６５の支持部材よりも燃焼台１５１の高さに相当する程度長い。

図３に示すように、駆動部１７は、燃焼板１５の裏面の下方に配置されている。駆動部１７の回転軸は、レーキ１６の軸部１６１と同軸上に設けられることで、軸部１６１に接続している。駆動部１７は、軸部を中心にレーキ１６を回転駆動するために、電動式のモータやギアなどにより構成される。駆動部１７は、籾殻導入部１２から燃焼板１５の上に導入された籾殻を上述のように構成されるレーキ１６が燃焼板１５を数周する間に排出することができるように、例えばレーキ１６を１周当たり約６秒の速度で回転させる。

排出部１８は、燃焼板１５の外方に設けられる。排出部１８は、籾殻を籾殻燃焼装置１０の外部に排出するための経路を形成する。排出部１８は、第４レーキ部１６６，１６７が集めた燃焼台１５１上の灰を、籾殻燃焼装置１０の外部に排出するために設けられる。排出部１８は、第４レーキ部１６６，１６７の移動線上に配置される。排出部１８は、正面視において燃焼台１５１と燃焼室１４との間に設けられる。排出部１８の開口幅は、第４レーキ部１６６，１６７の幅と同じくらいの幅が望ましい。なお、排出部１８の個数、平面視の位置は本実施形態のものには限定されない。

空気供給部１９は、図１に示した燃焼空気ファン６０から取り入れられた空気を、籾殻燃焼装置１０の内部に取り込む。空気供給部１９は、燃焼空気ファン６０から取り込んだ空気を、燃焼板１５の燃焼板本体１５２の裏面側から燃焼板本体１５２に設けられる孔を介して燃焼室１４の内部に空気を供給する。

［籾殻燃焼装置の動作］
次に、籾殻燃焼装置１０の動作の一例について説明する。籾殻燃焼装置１０において、運転開始時の籾殻への着火は、灯油などの燃料と種火とを投入することで行う。なお、運転開始時の籾殻への着火の方法は、特に限定されない。

図７は、籾殻Ｃが導入された後の燃焼板１５の周辺を示す模式図である。また、図８は、籾殻Ｃが導入された後の燃焼板１５の周辺を示す平面図である。図７及び図８に示すように、燃焼板１５の燃焼板本体１５２の表面には、燃焼室１４の内部に導入済みの籾殻の灰Ａが堆積している。籾殻燃焼装置１０では、籾殻導入部１２から燃焼板１５の中央付近の表面に籾殻Ｃが投入される。この例ではレーキ１６は、図８に示すように矢印Ｒ方向（反時計まわり）に回転する。

図９は、第１レーキ部１６３が籾殻Ｃの灰を移動する際の燃焼板１５の周辺を示す平面図である。上述のように、第１レーキ部１６３は、軸部１６１の延伸方向に向かい合う方向から見て、支持部１６２を起点に支持部１６２に対して角度θ１を有して取り付けられる。図９に示すように、第１レーキ部１６３は、回転方向に向かって前傾した角度θ１を有して設けられることで、燃焼板１５の上で燃焼させた灰Ａのうち、所定の厚み以上に積もった一部の灰Ａ１を押し出して、燃焼板１５の外方、つまり燃焼台１５１の方向に移動させる。第１レーキ部１６３は、略矩形状の板材であるため、灰Ａ１を押し出して移動させるのに適している。第１レーキ部１６３は、灰Ａ１の押し出すため第２レーキ部１６４よりも籾殻燃焼装置１０に取り付けられたときの燃焼板本体１５２との間隔が小さい（取り付け位置が低い）。第１レーキ部１６３が灰Ａ１を移動させた後には、凹部Ｈが形成される。レーキ１６が連続的に回転することで、第１レーキ部１６３は、燃焼板本体１５２の上の灰Ａを掻き出して排出する。また、第１レーキ部１６３は、レーキ１６が回転して灰Ａに継続的に接触することで、灰Ａを燃焼板本体１５２の上で撹拌する作用も有する。

図１０は、第２レーキ部１６４が籾殻Ｃを移動する際の燃焼板１５の周辺を示す平面図である。上述のように、第２レーキ部１６４は、軸部１６１の延伸方向に向かい合う方向から見て、支持部１６２を起点に支持部１６２に対して角度θ２を有して取り付けられる。図１０に示すように、第２レーキ部１６４は、回転方向に対して後傾した角度θ２を有して設けられることで、第１レーキ部１６３が回転方向前方の灰Ａ１を移動させて凹部Ｈが形成された箇所を含む場所に、籾殻導入部１２から導入された籾殻Ｃを移動する。第２レーキ部１６４は、略矩形状の板材であるため、籾殻Ｃを押し出して移動させるのに適している。また、第２レーキ部１６４は、レーキ１６が回転して灰Ａに継続的に接触することで、灰Ａを燃焼板本体１５２の上で撹拌する作用も有する。

第２レーキ部１６４ｂは、燃焼板本体１５２の中央付近に投入された籾殻Ｃを、第２レーキ部１６４ｂの外側に位置する第２レーキ部１６４の前側に押し出す。第２レーキ部１６４ｂは、籾殻Ｃを燃焼板本体１５２上で均平する。第２レーキ部１６４ｂは、籾殻Ｃの供給量が少ないときには籾殻Ｃを燃焼板本体１５２の上で撹拌する。第２レーキ部１６４ｂは、籾殻Ｃの供給量が多いときに、燃焼板本体１５２の中央付近の籾殻Ｃを押し出す作用を弱めるために、他のレーキ部よりも籾殻燃焼装置１０に取り付けられたときの燃焼板本体１５２との間隔が大きい（取り付け位置が高い）。

図１１は、第３レーキ部１６５が籾殻Ｃを撹拌する際の燃焼板１５の周辺を示す平面図である。図１１に示すように、第３レーキ部１６５は、第２レーキ部１６４が凹部Ｈ及びその付近に移動させた籾殻Ｃ及び灰Ａに接触する。第３レーキ部１６５は、レーキ１６が回転することで、籾殻Ｃを燃焼板１５の上に拡げるように均平する。また、第３レーキ部１６５は、接触した籾殻Ｃ及び灰Ａに接触することで、籾殻Ｃ及び灰Ａの燃焼板本体１５２上の位置を変え、燃焼板本体１５２に投入された籾殻Ｃ及び燃焼中の籾殻Ｃ及び灰Ａを撹拌する。第３レーキ部１６５は、籾殻Ｃを撹拌するために、他のレーキ部よりも籾殻燃焼装置１０に取り付けられたときの燃焼板本体１５２との間隔が小さい（取り付け位置が低い）。また、第３レーキ部１６５は、丸棒材で形成されるため、籾殻Ｃを押し出す作用が弱まる。第２レーキ部１６４が籾殻Ｃ及び灰Ａを撹拌することで、籾殻燃焼装置１０は、籾殻Ｃの燃焼状態を良好にすることができる。

図１２は、第４レーキ部１６６，１６７が籾殻の灰Ａ２を排出する際の燃焼板１５の周辺を示す平面図である。また、図１３は、第４レーキ部１６６，１６７が籾殻の灰Ａ２を排出する際の燃焼板１５の周辺を示す模式図である。上述のように、第４レーキ部１６６，１６７は、幅方向で燃焼板本体１５２の外側、高さ方向で燃焼板本体１５２よりも燃焼台１５１の表面寄りの位置に取り付けられる。図１２及び図１３に示すように、第４レーキ部１６６，１６７は、第１レーキ部１６３により燃焼板本体１５２の外方に排出された灰Ａ２を排出部１８に移動する。排出部１８に移動された灰Ａ２は、籾殻燃焼装置１０の外部に排出される。

以上のように構成されるレーキ１６を任意の回転速度で回転させることに加えて、上述のように籾殻導入部１２による籾殻の投入量（スクリューコンベアの回転数）にレーキ１６の回転速度を同調させる制御を行うことより、籾殻燃焼装置１０は、燃焼板１５の上に籾殻が滞留する期間、つまり籾殻の燃焼時間と堆積量を制御することができる。籾殻燃焼装置１０は、レーキ１６を任意の回転速度で回転させることにより、設定温度に対して必要な量（７〜６０ｋｇ／ｈ）が供給される籾殻について、燃焼板１５上の籾殻の堆積量と堆積厚さ（１〜５ｃｍ）を一定に保つことができる。また、レーキ１６を備えることにより、籾殻燃焼装置１０は、燃焼板本体１５２上の籾殻及び灰の厚さが安定し、籾殻の供給量にあわせ燃焼空気ファン６０により燃焼に必要な空気供給量及び排気ファン７０による排気量を制御することで燃焼温度や燃焼時間を適切に管理することができる。なお、燃焼空気ファン６０の空気供給量は、一定であってもよい。

ここで、純粋なシリカの結晶開始温度は１４００℃であるが、籾殻の場合は含有している不純物との関係により８００℃からクリストバライト、トリジマイト、クォーツなどの結晶質シリカの生成が始まるとされる。一方で、燃焼時間を適切に管理して短い燃焼時間にすれば、例えば９００℃の高温であっても結晶質シリカの生成は起こらないという研究結果もある。

従って、籾殻を燃焼した際に結晶質シリカを生成せずに燃焼による熱を最大限有効に得るためには、燃焼温度と燃焼時間とを適切に制御する必要がある。
［実施例］

以上の籾殻燃焼装置１０による燃焼後の籾殻の灰の試料の分析結果を実施例として説明する。参考例は、従来の籾殻燃焼装置による燃焼後の籾殻の灰の試料の分析結果を示す。ここで、以下の灰の試料は、日本国の静岡県内の一般農家のほ場で栽培された米の籾殻を燃焼させたものである。

図１４は、実施例における燃焼灰の組成を示す表である。図１５は、参考例（従来機）と実施例における燃焼灰の成分を示す表である。図１５では、実施例における籾殻の投入量が異なる燃焼灰（Ｎｏ．１〜Ｎｏ．５）の試料と、参考例としての市販のくん炭（ＮＯ．６）及び従来機の運転中の燃焼灰（Ｎｏ．７）及び運転後の燃焼灰（Ｎｏ．８）とのそれぞれに含まれる、結晶質シリカ、クォーツ、クリストバライト、及びトリジマイトの比率を示す。図１６は、参考例（従来機）と実施例における燃焼灰の試料中の可溶性ケイ酸（Ｓ−ＳｉＯ_２）の比率を示す表である。図１６では、実施例における籾殻の投入量が異なる燃焼灰（Ｎｏ．１〜Ｎｏ．５）の試料、参考例としての市販のくん炭（ＮＯ．６）及び従来機の燃焼灰（ＮＯ．７）のそれぞれに含まれる、可溶性ケイ酸の比率を示す。

図１４、及び図１５によれば、籾殻燃焼装置１０の実施例による籾殻の燃焼後の灰は、参考例の灰と異なり、結晶質シリカの濃度が測定限界付近の低い値であることがわかる。このため、籾殻燃焼装置１０によれば、発塵性評価１．１％と低い値であり、灰の飛散性も小さいと考えられることから、人体への影響などが極めて少ないことがわかる。

また、図１４、及び図１６によれば、籾殻燃焼装置１０の実施例による籾殻の燃焼後の灰は、可溶性ケイ酸の濃度が、参考例の場合２０％〜３０％の間であるのに比較して、５０％近くの高い値であることがわかる。このため、籾殻燃焼装置１０によれば、燃焼後の灰について土壌改良材としての利用についても期待できる。

また、図１５によれば、籾殻燃焼装置１０の実施例による籾殻の燃焼後の灰は、籾殻供給量が（８．６〜５９．６ｋｇ／ｈ）変動しても、結晶質シリカの濃度が測定限界以下の低い値であることがわかる。

また、図１６によれば、籾殻燃焼装置１０の実施例による籾殻の燃焼後の灰は、籾殻供給量が（８．６〜５６．６ｋｇ／ｈ）変動しても、可溶性ケイ酸の濃度が、５０％近くの高い値であることがわかる。

以上のように、本実施形態に係る籾殻燃焼装置１０によれば、籾殻の燃焼温度や燃焼時間を適切に管理することで、有害物質が減少し、健康影響と環境負荷を低減することができる。

［その他の実施形態］
なお、本実施形態では、駆動部１７によりレーキ１６が燃焼板１５の表面の上を回転しているが、本発明ではこれに限定されず、例えばレーキが軸で固定されて燃焼板を回転させることで籾殻を撹拌及び移動させてもよい。

また、燃焼板１５は、籾殻の燃焼やレーキ１６による籾殻及び灰の撹拌または移動に影響を与えるものでなければ、表面が平面以外、例えば緩やかな曲面や多少の凹凸があってよい。

また、第２レーキ部１６４と第３レーキ部１６５とは、個別の部材で構成していたが本発明ではこれに限定されず、上述の第２レーキ部１６４及び第３レーキ部１６５の作用を１つのレーキ部により得られるように、一体的に構成してもよい。

なお、レーキ１６に設けられる第１レーキ部１６３、第２レーキ部１６４、第３レーキ部１６５、第４レーキ部１６６，１６７は、上述のように単一の動力軸である軸部１６１に支持されて動く例に限定されず、例えば各レーキ部の回転軸が別々であってもよい。あわせて、本実施形態では燃焼板１５上のレーキ１６は１本であるが、２〜３本配置してもよい。

以上説明した籾殻燃焼装置は、得られた熱を穀物の乾燥以外の用途、例えば暖房などにも適用できる。また、以上説明した籾殻燃焼装置は、熱の利用をせず、籾殻の灰をくん炭、つまり土壌改良材として利用するために用いる場合にも適用できる。また、以上説明した籾殻燃焼装置は、木質ペレットや３〜５ｃｍ長に切断した稲わらなどのバイオマス資材にも適用できる。

１ ：穀物乾燥システム
１０ ：籾殻燃焼装置
１１ ：外装体
１２ ：籾殻導入部
１３ ：温風供給口
１４ ：燃焼室
１５ ：燃焼板
１６ ：レーキ
１７ ：駆動部
１８ ：排出部
１９ ：空気供給部
２０ ：籾殻供給装置
３０ ：穀物乾燥機
４０ ：温風供給ダクト
５０ ：送風機
６０ ：燃焼空気ファン
７０ ：排気ファン
８０ ：排気用煙突
１１１ ：パネル
１１２ ：フレーム
１５１ ：燃焼台
１５２ ：燃焼板本体
１５３ ：空気室
１６１ ：軸部
１６２ ：支持部
１６３ ：第１レーキ部
１６３ａ：第１支持部材
１６４ ：第２レーキ部
１６４ａ：第２支持部材
１６４ｂ：第２レーキ部
１６５ ：第３レーキ部
１６５ａ：第３支持部材
１６６ ：第４レーキ部
１６６ａ：第４支持部材
１６７ ：第４レーキ部
１６７ａ：第５支持部材

Claims (8)

1. 籾殻を燃焼させる燃焼室と、
   前記燃焼室内に設けられ、燃焼させる前記籾殻を表面に載置可能であり表面と裏面の間を貫通する複数の孔を有する燃焼板と、
   前記燃焼板の前記裏面から前記燃焼板の前記孔を通過させて前記燃焼室の内部に空気を供給する空気供給部と、
   前記籾殻を前記燃焼板の上に導入する籾殻導入部と、
   前記燃焼板の上に設けられるレーキと、
   前記燃焼板または前記レーキの少なくともいずれか一方を回転駆動する駆動部と、
   前記燃焼板の外方に設けられ、前記籾殻を排出する排出部と、
   を備え、
   前記レーキは、
   前記燃焼板の表面から垂直に伸びる軸部と、
   前記軸部に支持され前記燃焼板の表面に沿って延びる支持部と、
   前記支持部に支持され、前記燃焼板の上で燃焼させた前記籾殻の灰を前記燃焼板の外方に移動させる第１レーキ部と、
   前記支持部に支持され、前記第１レーキ部が前記灰を移動させた箇所に、前記籾殻導入部から導入された前記籾殻を移動する第２レーキ部と、
   前記支持部に支持され、前記第２レーキ部が移動させた前記籾殻に前記燃焼板の上で接触する第３レーキ部と、
   前記支持部に支持され、前記第１レーキ部により前記燃焼板の外方に排出された前記灰を前記排出部に移動する第４レーキ部と、
   を備える、
   籾殻燃焼装置。
2. 前記レーキは、
   前記軸部から、前記第３レーキ部、前記第２レーキ部、前記第１レーキ部、前記第４レーキ部の順に前記支持部に支持される、
   請求項１に記載の籾殻燃焼装置。
3. 前記第２レーキ部は、前記第１レーキ部及び前記第３レーキ部よりも前記支持部からの垂直方向の距離が短い、
   請求項１に記載の籾殻燃焼装置。
4. 前記第１レーキ部及び前記第２レーキ部は、
   前記軸部に平行な方向から見て前記支持部に対して角度を有して取り付けられている、
   請求項１記載の籾殻燃焼装置。
5. 前記燃焼板は、多孔質の材料である、
   請求項１に記載の籾殻燃焼装置。
6. 前記空気供給部は、前記燃焼室の下方に設けられる
   請求項１に記載の籾殻燃焼装置。
7. 前記レーキは、前記燃焼板の平面視の中心と同軸上に前記軸部が設けられる、
   請求項１に記載の籾殻燃焼装置。
8. 籾殻を燃焼させて熱交換して温風を発生する籾殻燃焼装置と、
   前記籾殻燃焼装置が発生させた前記温風により穀物を乾燥させる穀物乾燥機と、
   前記籾殻燃焼装置が発生させた前記温風を前記穀物乾燥機に送るダクトと、
   を備える穀物乾燥システムであり、
   前記籾殻燃焼装置は、
   請求項１に記載の籾殻燃焼装置である、
   穀物乾燥システム。