特開 2024-39433 熱流体供給装置及び熱流体供給方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024039433

(43)【公開日】2024-03-22

(54)【発明の名称】熱流体供給装置及び熱流体供給方法

(51)【国際特許分類】

   C10B 5/10 20060101AFI20240314BHJP

   C10B 7/10 20060101ALI20240314BHJP

【ＦＩ】

C10B5/10

C10B7/10

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022143982

(22)【出願日】2022-09-09

【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第２項適用申請有り 令和４年３月１０日 エスケイ工業有限会社商品パンフレット １ 令和４年４月１０日 トーヨー産業株式会社 請求書 １

(71)【出願人】

【識別番号】506056882

【氏名又は名称】エスケイ工業有限会社

(74)【代理人】

【識別番号】100121658

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 昌義

(72)【発明者】

【氏名】古川 承元

(57)【要約】

【課題】炭化の際の熱をより効率よく活用する熱流体供給装置及び熱流体供給方法であり、温水温風供給装置及び温水温風供給方法を提供する。
【解決手段】
本発明の一観点に係る熱流体供給装置１は、燃焼物質Ｍを搬送する燃焼物質搬送部２と、燃焼物質Ｍを燃焼させて炭化させる炭化燃焼部３を備え、炭化燃焼部３は、燃焼物質搬送部２を覆う外壁部材３１を備え、さらに炭化燃焼部３には、外壁部材３１を貫通して外壁部材内部３２に通される流体配管４が設けられる。本発明の他の一観点に係る熱流体供給方法は、燃焼物質Ｍを炭化燃焼部３に搬送するステップ、炭化燃焼部内部において燃焼物質Ｍを燃焼させて炭化させるステップ、炭化燃焼部内部に通される流体配管内の流体を加温するステップを備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

燃焼物質を搬送する燃焼物質搬送部と、
前記燃焼物質を燃焼させて炭化させる炭化燃焼部と、を備え、
前記炭化燃焼部は、前記燃焼物質搬送部を覆う外壁部材を備え、さらに、
前記炭化燃焼部には、前記外壁部材を貫通して前記外壁部材内部に通される流体配管が設けられる熱流体供給装置。

【請求項2】

前記流体配管は、温風を通す温風配管であって、温風を供給する温風供給装置である請求項１記載の熱流体供給装置。

【請求項3】

前記流体配管は、温水を通す温水配管であって、温水を供給する温水供給装置である請求項１記載の熱流体供給装置。

【請求項4】

前記流体配管は、温水及び温風を通す温水温風配管であり、温水及び温風を供給する温水温風供給装置である請求項１記載の熱流体供給装置。

【請求項5】

前記流体配管内に、スクリューが挿入されてなる請求項１記載の熱流体供給装置。

【請求項6】

前記スクリューは、貫通穴のあるらせん状羽根を備える請求項５記載の熱流体供給装置。

【請求項7】

前記流体配管が複数設けられる請求項１記載の熱流体供給装置。

【請求項8】

前記外壁部材には、複数の前記流体配管を取りまとめる集合管を備える請求項７記載の熱流体供給装置。

【請求項9】

複数の前記流体配管は前記外壁部材内部を蛇行する請求項７記載の熱流体供給装置。

【請求項10】

燃焼物質を炭化燃焼部に搬送するステップ、
前記炭化燃焼部内部において前記燃焼物質を燃焼させて炭化させるステップ、
前記炭化燃焼部内部に通される流体配管内の流体を加温するステップ、を備える熱流体供給方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、熱流体供給装置及び熱流体供給方法に関し、より具体的には温水温風供給装置に関する。

【背景技術】

【0002】

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。

【0003】

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。

【0004】

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。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１７－０７１７１２号公報

【特許文献2】特開２０１９－１８３１６７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

ところで、上記特許文献１に記載の技術ではもみ殻等の燃焼物質を燃焼させる際、熱を発生し高温となるが、この熱についてはそのまま回収することがないといった課題がある。

【0007】

そこで、本発明は上記課題に鑑み、炭化の際の熱をより効率よく活用する熱流体供給装置及び熱流体供給方法、より具体的には温水温風供給装置及び温水温風供給方法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】

【0008】

上記課題を解決する本発明の一観点に係る熱流体供給装置は、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て炭化させる炭化燃焼部と、を備え、炭化燃焼部は、燃焼物質搬送部を覆う外壁部材を備え、さらに、炭化燃焼部には、外壁部材を貫通して外壁部材内部に通される流体配管が設けられる熱流体供給装置。

【0009】

また、本観点において、限定されるわけではないが、流体配管は、温風を通す温風配管であって、温風を供給する温風供給装置であることが好ましい。

【0010】

また、本観点において、限定されるわけではないが、流体配管は、温水を通す温水配管であって、温水を供給する温水供給装置であることが好ましい。

【0011】

また、本観点において、限定されるわけではないが、流体配管は、温水及び温風を通す温水温風配管であり、温水及び温風を供給する温水温風供給装置であることが好ましい。

【0012】

また、本観点において、限定されるわけではないが、流体配管内に、スクリューが挿入されてなることが好ましい。

【0013】

また、本観点において、限定されるわけではないが、スクリューは、貫通穴のあるらせん状羽根を備えることが好ましい。

【0014】

また、本観点において、限定されるわけではないが、流体配管が複数設けられることが好ましい。

【0015】

また、本観点において、限定されるわけではないが、外壁部材には、複数の流体配管を取りまとめる集合管を備えることが好ましい。

【0016】

また、本観点において、限定されるわけではないが、複数の流体配管は外壁部材内部を蛇行することが好ましい。

【0017】

また、本発明の他の一観点に係る熱流体供給方法は、燃焼物質を炭化燃焼部に搬送するステップ、
炭化燃焼部内部において燃焼物質を燃焼させて炭化させるステップ、炭化燃焼部内部に通される流体配管内の流体を加温するステップ、を備えるものである。

【発明の効果】

【0018】

以上、本発明によって、炭化の際の熱をより効率よく活用する熱流体供給装置、具体的には温水温風供給装置及び温水温風供給方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】実施形態に係る熱流体供給装置の概略外観斜視図である。

【図2】実施形態に係る熱流体供給装置の概略断面図である。

【図3】実施形態に係る熱流体供給装置の概略断面図である。

【図4】実施形態に係る流体配管の概略斜視図である。

【図5】実施形態に係る集合配管の例を示す図である。

【図6】実施形態に係る外壁部材内部を蛇行するイメージ図である。

【発明を実施するための最良の形態】

【0020】

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。

【0021】

本明細書では、熱流体供給装置について説明する。なお本明細書において「熱流体」とは、具体的には温水及び温風の双方を含む。熱流体供給装置は、温水のみを供給する温水供給装置であってもよく、また温風のみを供給する温風供給装置であってもよく、また温水と温風の両方を一度に又は交互に供給する温水温風供給装置であってもよい。また後述の「流体配管」においても、温水のみを供給する温水配管であってもよく、温風のみを供給する温風配管であってもよく、また温水及び温風のいずれも供給可能な温水温風配管であってもよい。

【0022】

まず、本実施形態では熱流体供給装置（以下「本装置」という。）１の一例である温水供給装置について説明する。図１は、本装置１の斜視概略を示す図であり、図２、３は、その断面図をそれぞれ示す。なお、図２は、燃焼物質搬送部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り、図３は、上記回転軸の延伸方向に対して平行な面における断面図である。なお、ここでは一例として温水供給装置を示しているが上記の通り、温水ではなく熱風とすることも可能であり、本熱流体供給装置は温水のみに限定されるわけではない。

【0023】

これらの図で示すように、本装置１は、燃焼物質Ｍを搬送する燃焼物質搬送部２と、燃焼物質Ｍを燃焼させて炭化させる炭化燃焼部３と、を備えた温水供給装置であって、炭化燃焼部３は、燃焼物質搬送部２の上部を覆う外壁部材３１を備え、さらに、炭化燃焼部３には、外壁部材３１を貫通して外壁部材内部３２に通される流体配管４が設けられる。

【0024】

また、本装置１では、更に、外壁部材３１の上方に、屋根部材３３を備えている。これにより適度な酸素欠乏状態を形成しつつ燃焼物質Ｍを炭化させることができる。また、この屋根部材３３には、煙等を排出するための煙突部材３４を設けてもよい。

【0025】

また、燃焼物質搬送部２及び炭化燃焼部３は、地表から支持するための複数の支持脚３５を備えている。これにより、燃焼物質搬送部２及び炭化燃焼部３を地表から離すことが可能となり、多少の凹凸のある地面に対しても安定した設置が可能となる。

【0026】

なお、本装置１の炭化燃焼部３においては、燃焼物質搬送部２を覆う外壁部材３１の内部において、燃焼物質搬送部２より上方に金属製網材３６を有することが好ましい。金属製網材３６を設けることで、燃焼物質Ｍが燃焼する際に巻き上がる煤や煙等を除去し、上部の屋根部材３３から外部に大量の煤や煙等が排出されないよう制御することが可能となる。

【0027】

また、本装置１の燃焼物質搬送部２は、燃焼物質Ｍを少なくとも一方向に搬送させるための部材であり、上記外壁部材３１を貫通するよう配置されている。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及び羽根部材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。この回転軸２１及び羽根部材２２はいわゆるスクリューとなっている。

【0028】

また、回転軸２１は、モーター等の回転機構２４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Ｍを投入し、回転軸２１及び羽根部材２２を回転させ、燃焼物質Ｍ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Ｍを投入させるための投入口２３３１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２３２１が設けられていることが好ましい。また、図面及び本明細書の記載から明らかであるが、外壁部材内部３２内において、燃焼物質搬送部２の上部は開放されており、炭化燃焼部３の内部空間に接続されている。

【0029】

また、燃焼物質搬送部２のカバー２３は、上記の記載から明らかであるが、羽根部材２２の両側面を覆う側面カバー２３１、底面を覆う底面カバー２３２、上面を覆う上面カバー２３３とを備えている。ただし、上面カバー２３３は、外壁部材３１内では除去されている。これにより、外壁部材３１内では、上方だけを開放し燃焼物質Ｍを漏らさず効率的に搬送させることが可能となる。また、上記の通り、炭化燃焼部３から突出している部分（前段部および後段部）、外壁部材３２外においては、上面カバー２３３を備えていることが好ましい。これにより、余計な不純物の混入などを防ぐことができる。なお、上記燃焼物質Ｍを投入させるための投入口２３３１は、上面カバーに設けておくことが好ましい。なお、炭化した燃焼物質Ｍを排出させる排出口２３２１については、底面カバー２３２に設けておくことが簡便である。

【0030】

なお、本装置１における燃焼物質Ｍ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、もみ殻や稲わらを対象とすることができるがもみ殻であることがより好ましい。

【0031】

また、燃焼物質搬送部２では、炭化燃焼部３の前段かつ近傍において、燃焼物質Ｍに着火させるための着火口２３３２を備えていることが好ましく、より具体的には、上面カバー２３３に開口を形成し、これを着火口２３３２としておくことが好ましい。使用者はこの着火口２３３２においてバーナー等の着火装置（図示省略）を用いて燃焼物質Ｍに着火し、燃焼を開始させることができる。もちろん、炭化燃焼部３において燃焼物質Ｍ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。

【0032】

なお、本装置１では、燃焼物質搬送部２内に空気を供給するためのブロワー２５を設けることも好ましい。ブロワー２５を設けることで、空気も供給し燃焼を安定させることが可能となる。

【0033】

また、本装置１における炭化燃焼部３は、上記の通り、燃焼物質Ｍを燃焼させて炭化させるためのものであり、上記の通り、外壁部材３１を備えている。

【0034】

また、上記の通り、本装置１の炭化燃焼部３には、外壁部材３１を貫通して外壁部材内部３２に通される流体配管４が設けられる。

【0035】

また、本装置１の流体配管４は、中空の筒状の部材であり、この内部に流体を通すことで、燃焼物質Ｍを燃焼させる際の熱をこの流体に伝え、熱流体とすることが可能となる。またこのため、流体配管４の材質としては、当然に、金属であることが熱伝導の観点から好ましい。熱流体は、上記の通り、温風であってもよく、温水であってもよい。

【0036】

また、本装置１の流体配管４は、内部にスクリュー４１が挿入されていることが好ましい。スクリュー４１を設けることで、らせん状の流路を形成し、流体配管４の外周に流体が接する機会を増やし、熱効率を高めることができる。図４に、スクリュー４１の概略について示す。なお、スクリュー４１は、上記燃焼物質搬送部２と同様の構成を採用することができ、例えば回転軸２１及びこの回転軸２１に沿ってらせん状に配置される羽根部材２２を備えていることが好ましい。

【0037】

なお、このスクリュー４１は、上記燃料搬送部２と同様に、モーター等の回転機構２４に接続されて回転可能となっていることで、熱流体の流量を確実に制御することができるが、外周における流体が接触する機会を増やす観点が主であるため、回転機構２４を設けずに回転させない構成としてもよい。この場合、羽根部材２２は流体配管４内において固着されていることも好ましい。

【0038】

さらに、羽根部材２２が流体配管４内に固定されている場合、流体の流量を確保する観点から、回転軸２１を除去し、羽根部材２２を流体配管４の内面に接合させておくことが好ましい。このようにすることで、貫通穴のあるらせん状羽根を備えさせることが可能となり、特に動力を設けることなく、流量を確保しつつ羽根部材２２によって流体と流体配管４との接触機会を効果的に確保することが可能となる。

【0039】

また、本装置１においては、流体配管４を複数設けることも好ましい。複数設けることで供給する熱流体の量を増大させることが可能となる。特に、異なる流体、具体的には温水と温風の双方を独立して供給することが可能になるといった利点がある。

【0040】

また、本装置１において、複数の流体配管４を設けた場合、外壁部材３１の外側又は内側に、複数の流体配管４を取りまとめる集合配管４２を備えておくことが好ましい。このようにすることで、入出力をそれぞれ単一にまとめて供給することができる。より具体的には、同じ量の流体であっても、複数の細い流体配管４に分岐させることでそれぞれの表面積を増やして熱交換の効率を向上させることができる一方、外壁部材３１外では単一の配管とすることで、搬送流量の増大を図ることができるといった利点がある。集合配管４２の例について図５に示しておく。

【0041】

また、本装置１では、限定されるわけではないが、複数の流体配管４は外壁部材内部３２を蛇行することとしてもよい。この場合のイメージを図６に示す。蛇行としては、往復させることによる蛇行であってもよいが、往復せずそのまま進行方向（燃焼部材搬送部の回転軸の延伸方向）に垂直な方向に蛇行させていく例としてもよい。このようにすることで、熱流体が熱に接する接触距離を長くし、より効率的な熱交換が可能となる。

【0042】

（熱流体供給方法）
また、本装置１は、稼働することにより熱流体供給方法（以下「本方法」という。）を提供することができる。具体的に、本方法は、（Ｓ１）燃焼物質を炭化燃焼部に搬送するステップ、（Ｓ２）炭化燃焼部内部において燃焼物質を燃焼させて炭化させるステップ、（Ｓ３）炭化燃焼部内部に通される流体配管内の流体を加温するステップ、を備える。

【0043】

上記の通り、本方法は、（Ｓ１）燃焼物質を炭化燃焼部に搬送するステップを有するが、これは、投入口から燃焼物質を投入し、上記の燃焼物質搬送部における回転機構を駆動させることで、回転軸の延伸方向に燃焼物質を搬送させることを意味する。

【0044】

一方、燃焼物質を搬送させつつ着火装置等により着火することで、炭化燃焼部内部において燃焼物質を燃焼させ、燃焼物質を炭化させる。これが、（Ｓ２）炭化燃焼部内部において燃焼物質を燃焼させて炭化させるステップとなる。

【0045】

そして、またこの際、流体配管内に風又は水等の流体を供給することで、この風又は水を熱風又は温風にすることが可能となり、（Ｓ３）炭化燃焼部内部に通される流体配管内の流体を加温するステップが可能となる。

【0046】

以上、本装置によって、燃焼物質を搬送して炭化させるとともに、炭化の際の熱をより効率よく活用することで熱流体を供給することができるようになる。

【産業上の利用可能性】

【0047】

本装置は、熱流体供給装置として産業上の利用可能性がある。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】