JP7545154B2 - 炭化装置 - Google Patents

Description

本発明は、炭化装置に関し、より具体的には発生するにおいを抑える構造を備えた炭化装置に関する。

稲作のもみすり工程において大量に生ずるもみ殻は、燃焼時に窒素・硫黄酸化物を含まないため環境にやさしく、また燃焼させても大気中の二酸化炭素総量に影響を与えない、いわゆるカーボンニュートラルであるという特性を備えている。

更に、もみ殻は炭化させることでもみ殻炭となり、土質改良剤、肥料、家畜の糞尿の消臭剤、バイオマス燃料等の各種の用途に用いることが可能である。

そして、上記もみ殻を効率的に炭化させようとする技術として、例えば下記特許文献１、２が公開されている。

特開２０１７－ ７１７１２号公報 特開２０１９－１８３１６７号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載の技術ではもみ殻等の燃焼物質が燃焼する際に発生するにおいを抑える点において課題が残る。具体的には、炭を発生させるために燃焼する際、煙とにおいが発生するが、このにおいは強く、使用者にとって負担が大きいといった課題がある。

また、上記特許文献２においては、上記特許文献１に比して大きく改善されているものの、上記特許文献１と同様、においをより確実に抑えるには課題が残ってしまっている。

そこで、本発明は上記課題に鑑み、においの発生を十分に抑えることができる炭化装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決する本発明の一観点に係る炭化装置は、燃焼物質を搬送する燃焼物質搬送部と、燃焼物質を燃焼させる燃焼部と、を備えた炭化装置であって、燃焼部は、燃焼物質搬送部を覆う外壁部材と、外壁部材内部かつ外壁部材内部の燃焼物質搬送部より上方に設けられた金属製網材と、を備えるものである。

また、本観点において、金属製網材は、限定されるわけではないが、直径０．５ｍｍ以上３ｍｍ以下の径のステンレス線を、３ｍｍ以上１０ｍｍ以下の間隙で交差して組み合わせたものであることが好ましい。

また、本観点において、限定されるわけではないが、金属製網材は、前記燃焼物質搬送部の上端から３０ｃｍ以上１００ｃｍ以下の距離を開けて配置されることが好ましい。

また、本発明の他の一観点に係る炭化装置は、燃焼物質を燃焼部に搬送するステップ、燃焼部において燃焼した燃焼物質を、金属製網材を通して外部に放出するステップを備えるものである。

以上、本発明によって、においの発生を十分に抑えることができる炭化装置を提供することができる。

実施形態に係る炭化装置の概略図である。 実施形態に係る炭化装置の概略断面図である。 実施形態に係る炭化装置の金属製網材の概略斜視図である。 実施形態に係る炭化装置の他の例の概略図である。

以下、本発明の実施形態について図面を用いて詳細に説明する。ただし、本発明は多くの異なる形態による実施が可能であり、以下に示す実施形態、実施例に記載された例示にのみ限定されるわけではない。

（炭化装置）
図１は、本実施形態に係る炭化装置（以下「本装置」という。）１の概略断面を示す図である。本図で示すように、本装置１は、燃焼物質を搬送する燃焼物質搬送部２と、燃焼物質を燃焼させる燃焼部３と、を備えている。また、燃焼部３における断面の例について図２に示しておく。本図は、燃料搬送部２の回転軸の延伸方向に対して垂直な面における断面図である。

そして、本装置１の燃焼部３は、更に、燃焼物質搬送部２を覆う外壁部材３１と、外壁部材３１の内部に、燃焼物質搬送部２より上方に設けられた金属製網材３２と、を有する。

また、本装置１では、更に、外壁部材３１及び金属製網材３２の上方に、外壁部材３１と間隙Ｇを設けて取り付けられる屋根部材３３と、を備える。また、燃焼部３及び燃焼物質搬送部２は、地表から支持するための支持脚４を備えている。なお、屋根部材３３と外壁部材３１の間の間隙Ｇは、後述の記載から明らかであるが、燃焼した煙等を排出させるために形成されるものである。

本装置１の燃焼物質搬送部２は、燃焼物質を少なくとも一方向に搬送させるための部材である。燃焼物質搬送部２は、限定されるわけではないが、例えば回転軸２１とこの回転軸２１の周囲に配置される螺旋状の羽根部材２２と、この回転軸２１及び羽部材２２を覆うカバー２３と、を備えて構成されていることが好ましい。また、回転軸２１は、モーター等の回転機構（図示省略）に接続されており、回転可能となっている。このようにすることで、本装置１の燃焼物質搬送部２は、羽根部材２２の間隙に燃焼物質を投入し、回転軸２１及び羽根部材２２を回転させることで燃焼物質を効率的に攪拌しながら所望の方向に安定的に搬送させることができる。もちろん、カバー２３には、一方の端近傍に燃焼物質を投入させるための投入口２４を設けておくことが好ましく、他方には燃焼して炭化した燃焼物質（炭）を排出させるための排出口２５が設けられていることが好ましい。また、後述の記載から明らかであるが、燃焼物質搬送部２の燃焼部３内の位置においてはカバー２３に上面が外される等の加工が加えられている。

また、本装置１における燃焼物質としては、燃焼物質搬送部２に投入して搬送しつつ燃焼させて炭化できるものであれば特に限定されるわけではないが、もみ殻であることが好ましい一例である。

また、燃焼物質搬送部２では、燃焼部３の前段かつ近傍において、燃焼物質に着火させるための着火口を備えていることも好ましい。使用者はこの着火口において着火装置を用いて燃焼物質に着火し、燃焼を開始させることができる。もちろん、燃焼部３において燃焼物質を十分に燃焼させることができる限りにおいて、この構造に限定されるわけではない。

また、もみ殻に着火させるために用いられる着火装置としては、限定されるわけではないが、いわゆるバーナーであることが好ましい。バーナーは、気体又は霧状の燃料を噴出するとともにこれを燃焼させて、対象物に着火し、燃焼させるための装置である。本実施形態では、この着火装置を用いてもみ殻に着火させることで後述のブロワー等によって供給される空気によって、もみ殻を炭となる程度に燃焼させることができる。

また、本装置１の燃焼部３は、上記の記載からも明らかであるが、燃焼物質搬送部２によって搬送される燃焼物質を燃焼させるための部であり、上述の通り外壁部材３１、金属製網材３２、屋根部材３３、を備えている。

燃焼部３における外壁部材３１は、燃焼部３の主要な骨格をなす重要な部材である。具体的には、空気の流れを制御して燃焼効率を高めるとともに、不必要に煙が外部に漏れ出ないよう覆うための部材である。

具体的に、燃焼部３における外壁部材３１は、燃焼物質搬送部２の途中経路部分を覆うように構成されている。すなわち、燃焼物質は、この燃焼部の内部において燃焼させられ、炭化したのち、燃焼物質搬送部２により燃焼部３外に排出される。更に具体的に外壁部材３１は、燃焼物質搬送部の上側の空間を覆うように形成され、燃焼のための燃焼空間Ｓを形成する。

また、燃焼部３内において燃料搬送部２のカバー２３の少なくとも一部、例えば上面部分は外されている。カバー２３を外すことにより、燃焼により生ずる二酸化炭素や煙などを燃焼部３内に排出させることができる。一方、燃焼搬送部３の回転軸２１及び羽根部材２２の下方には、もみ殻よりも小さい小孔が多数形成された多孔板２６が配置されていることが好ましい。このようにすることで、後述するように、もみ殻をこぼすことなく、かつ、下方から空気を供給することが可能となる。この場合において小孔の大きさは、燃焼物質であるもみ殻がこぼれてしまわないよう、燃焼物質の大きさよりも十分に小さい一方、空気を十分に通すことができる程度の大きさ、数で設けておくことが好ましい。また、外壁部材３１は、燃料搬送部２全体を覆う構成としておくこととしてもよいが、燃料搬送部２のカバーの一部を外しておくことが好ましい。すなわち、燃焼部３において、燃料搬送部２を覆うという意味は、上記燃料搬送部に接続される空間を覆うという意味を含む。

また、燃焼部３内の燃料搬送部３の下方には、空気を導入するための空気導入路３４及びこれに接続されるブロワー３５が設けられていることが好ましい。これらを設けることで、十分に燃焼させるための酸素を燃焼物質に供給するとともに、燃焼対象物質を空気の流れにより撹拌し、更に、多孔板の下に燃焼物質がこぼれてしまわないようにすることができる。具体的には、空気は、空気導入路３４を介し、多孔板２６の小孔を介して燃焼物質に対し供給される。

なお、燃焼部３の外壁部材３１においては、内面壁に断熱材３６を配置しておくことも好ましい。断熱材を配置しておくことで、外部に熱を逃さずより効率の良い燃焼を達成することができる。

また、燃焼部３には、外壁部材３１の内部かつ外壁部材３１内部の燃焼物質搬送部より上方に設けられた金属製網材３２と、を備える。本装置１では、後述の記載から明らかとなるが、この金属製網材３２によって燃焼した燃焼物質から発生するにおいのもととなる物質を改めて燃焼させることによってにおいを大幅に削減させることができる。本実施形態における金属製網材の概略について図３に示しておく。

また、燃焼部３の上記金属製網材３２は、金属製となっており、金属製とすることで、燃焼物質を燃焼させた際の熱により加熱することが可能となる。加熱することにより、煙を再び燃焼させることができる。なお、金属としては、燃焼物質を燃焼させた際発生する熱に十分耐えうるものであるとともに、この熱により加熱することが可能である限りにおいて限定されるわけではないが、例えば鉄及び鉄を含む合金、例えばステンレス等であることが好ましい。ステンレスを用いることで錆にも強く、上記燃焼物質を燃焼させた際に発生する熱にも十分に耐えることができる。

また、燃焼部３の金属製網材３２は、上記の機能を有する限りにおいて限定されるわけではないが、直径０．５ｍｍ以上３ｍｍ以下の径の線材を、３ｍｍ以上１０ｍｍ以下の間隙で交差して組み合わせたものであることが好ましい。直径を太くすると、網自体の重量が大きくなるだけでなく、熱の利用効率が下がってしまう虞がある一方、線材が細すぎるとその強度が低下してしまうといった課題がある。また、線材の間隙を小さくすると煙等が通過しにくくなり排出がうまくいかなくなってしまう一方、広すぎるとにおいを十分に燃焼させることが難しくなるといった課題がある。そのため、線材の太さ及び間隙は上記の範囲としておくことが好ましい。

また、燃焼部３の金属製網材３２は、燃焼物質搬送部の上端から３０ｃｍ以上１００ｃｍ以下の距離をあけて配置されるものであることが好ましい。燃焼物質搬送部から遠すぎると熱が十分に伝わらず煙を十分に燃焼させることが難しい一方、近すぎると煙が十分に燃焼する前に通過してしまい煙の量を低減させにくくしてしまうため、上記の範囲とすることで煙量を効率的に提言することが可能となる。

また、燃焼部３の金属製網材３２は、外壁部材３１内部において固定されていてもよいが、外壁部材３１内部に突起を設けて、この突起により支持される一方、不使用時には取り外し可能となるようにしてもよい。このようにすることで、金属製網材３２のメンテナンスが容易にできるといった利点がある。

本装置１では、金属製網材３２を設けることで、燃焼物質が燃焼する際に発生するにおいを十分に削減できる効果がある。具体的に説明すると、燃焼物質が外壁部材３１内において燃焼すると熱が発生する。そしてこの熱が金属製網材３２に伝わり、金属製網材３２が加熱される。この加熱温度は６００℃から９００℃位まで上昇するため、においの元となっている未燃焼の有機物がこの金属製網材３２を通過する際、燃焼され、分解する。これによりにおいを大幅に削減することができるのである。

また、本装置１では、外壁部材３２の上方に、外壁部材３１と間隙Ｇを設けて取り付けられる外壁部材用の屋根部材３３を備える。本装置１では、上記の外壁部材３１内部において効率よく燃焼された燃焼物質を更に屋根部材３３で再度外壁部材３１内に戻し、再び燃焼を行わせることができる。そのため、本装置１において、屋根部材３３は、天井が凸型であることが好ましい。

なお、本装置１では、屋根部材３３を設けることで外部から塵やゴミ等が燃焼空間Ｓに入ってこないようにすることができるものであるが、この屋根部材３３については不要な場合設けなくてもよい。この場合のイメージを図４に示しておく。屋根部材３３を設けない場合でも、本装置の効果は十分に達成可能である。

（炭化方法）
ここで、本装置による燃焼によって発生する煙の流れについて説明する。

使用者は、まず、燃焼物質であるもみ殻を投入口２４に投入し、回転装置を駆動させることにより回転軸２１及びこれに固定される羽根部材２２を回転させる。これが回転すると、投入されたもみ殻は燃焼部３側に搬送されることになる。

また、これと同時に、使用者は、ブロワー３５を駆動し、空気導入路３４に対して空気を供給する。この供給された空気は多板孔２６の多数の小孔を介して燃焼物質側に供給される。

また、燃焼物質は、上記の通り、着火装置によって着火し、燃焼が開始される。

燃焼部内における燃焼物質搬送部において燃焼された燃焼物質は煙を発生させつつ炭化する。一方、煙は上昇し、金属製網材３２を通過する。金属製網材３２は、燃焼によって加熱され、およそ８００度程度となる。そのため、燃焼物質により発生したにおい物質はこの金属製網材３２の熱によって再び燃焼し、無臭化する。

なお、金属製網材３２を通過した気流は外壁部材３１と屋根部材３３の間隙Ｇから排出される。なお、外壁部材３１を出て上昇する煙は再び外壁部材用の屋根部材３３によって外壁部材３１内に戻される。すなわち、外壁部材３１内において何重にも煙は撹拌され、その内部の熱によって燃焼、回収されることで、装置外に煙やにおいが排出されるおそれは格段に低くなり、極めてにおいの少ない空気の流れが間隙Ｇから排出されることになる。

以上、本発明によって、においの発生を抑えることができる炭化装置を提供することができる。

本装置は、炭化装置として産業上の利用可能性がある。

Claims (2)

1. 回転軸と、前記回転軸の周囲に配置されるらせん状の羽根部材と、前記回転軸及び前記羽根部材を覆うカバーを備え、燃焼物質を搬送する燃焼物質搬送部と、
   前記燃焼物質搬送部を覆う外壁部材を有し、前記燃焼物質を燃焼させる燃焼部と、を備えた炭化装置であって、
   前記燃焼物質搬送部は、前記燃焼部内において前記カバーの上面部分が外されている部分を有し、
   前記燃焼部は、前記外壁部材内部、かつ、前記燃焼物質搬送部の前記カバーの上面部分が外されている部分で３０ｃｍ以上１００ｃｍ以下の距離を開けて上方に設けられた金属製網材と、を備える炭化装置。
2. 前記金属製網材は、直径０．５ｍｍ以上３ｍｍ以下の径のステンレス線を、３ｍｍ以上１０ｍｍ以下の間隙で交差して組み合わせたものである請求項１記載の炭化装置。