(57)【要約】【課題】  籾殻などの燃焼し易い固形物を燃料とした温水ボイラーにおいて、温水を均等かつ効率的に加熱することのできる温水ボイラーを提供する。【解決手段】  固形物Ｍを貯蔵するホッパー２と、ホッパー２に隣接し、ホッパー２より下位に配置された燃焼室３と、燃焼室３の直上に配置された貯湯室４と、ホッパー２の固形物Ｍを燃焼室３に送る搬送コンベア５と、燃焼室３に配置され、上流側で、搬送コンベア５から送られた固形物Ｍを受け取り、燃焼する固形物Ｍを下流側に送るスクリューコンベア１０とを設ける。スクリューコンベア１０を構成するスクリュー本体１１の上流側を、他の部分よりもピッチの短い短ピッチ部１１ａとすることで課題解決できた。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
籾殻などの燃焼し易い固形物を燃料として使用する温水ボイラーであって、前記固形物を貯蔵するホッパーと、前記ホッパーに隣接し、該ホッパーより下位に配置された燃焼室と、前記燃焼室の直上に配置された貯湯室と、前記ホッパーの固形物を前記燃焼室に送る搬送コンベアと、前記燃焼室に配置され、上流側で、該搬送コンベアから送られた固形物を受け取り、燃焼する前記固形物を下流側に送るスクリューコンベアと、を備え、前記スクリューコンベアを構成するスクリュー本体の上流側を、他の部分よりもピッチを短く設定した短ピッチ部としたことを特徴とする温水ボイラー。
【請求項２】
籾殻などの燃焼し易い固形物を燃料として使用する温水ボイラーであって、前記固形物を貯蔵するホッパーと、前記ホッパーに隣接し、該ホッパーより下位に配置された燃焼室と、前記燃焼室の直上に配置された貯湯室と、前記ホッパーの固形物を前記燃焼室に送る搬送コンベアと、前記燃焼室に配置され、上流側で、該搬送コンベアから送られた固形物を受け取り、燃焼する前記固形物を下流側に送るスクリューコンベアと、を備え、前記スクリューコンベアを構成するスクリュー本体の上流側を、他の部分よりもピッチを短く設定した短ピッチ部とし、前記燃焼室の下流側端部に排出口を設けると共に、前記スクリューコンベアの下流側端部を前記排出口から突出させ、該スクリューコンベアによって燃焼した固形物をそのまま排出することを特徴とする温水ボイラー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、籾殻などの燃え易い固形物を燃料として有効利用する温水ボイラーに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、家屋や温室などの暖房用や給湯用として温水ボイラーが使用されている。また、この温水ボイラーの燃料として固形物を使用したものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
上記特許文献１に記載の温水ボイラーは、固形物を燃焼室に運ぶためにスクリューコンベアを使用している。このスクリューコンベアは、水平方向に配置された回転軸に螺旋状のスクリュー本体を固定して構成されており、スクリュー本体のピッチは全長にわたって等しく設定されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２１２０４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の発明者は、稲を脱穀する過程で発生する籾殻の廃棄処分を農家が悩んでいることから、その籾殻の有効利用を考え、籾殻は燃えやすいことや冬期は温室を温める温水ボイラーの燃料代が高くかかることから、温水ボイラーの燃料としての活用を試みた。そこで、燃え易い固形物を燃料として有効利用することのできる温水ボイラーを制作するに当たり、固形物を送りながら燃焼させることのできる、特許文献１等に記載のスクリューコンベアと同じ形態のものの使用を考えた。
【０００６】
しかし、貯湯室内の水をなかなか温めることができないという問題が生じた。これは籾殻が極めて燃えやすい材料であることから、燃焼室内で入口側である上流側で籾殻が激しく燃焼してしまい、下流側にはスクリューコンベアで燃え尽きた灰しか送られていないことがわかり、この結果、貯湯室内において、燃焼室の入口側である上流側の水は温められるが、燃焼室の下流側の水は温められないという問題があり、温水を均等に加熱することができないと共に、加熱効率が悪いといった問題があった。
【０００７】
本発明はこうした問題に鑑み創案されたもので、籾殻などの燃焼し易い固形物を燃料とした温水ボイラーにおいて、燃焼室の入口側である上流側から下流側に至るまで貯湯室内の温水を均等かつ効率的に加熱することのできる温水ボイラーを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に記載の温水ボイラー１は、籾殻などの燃焼し易い固形物Ｍを燃料として使用するものであって、前記固形物Ｍを貯蔵するホッパー２と、前記ホッパー２に隣接し、当該ホッパー２より下位に配置された燃焼室３と、前記燃焼室３の直上に配置された貯湯室４と、前記ホッパー２の固形物Ｍを前記燃焼室３に送る搬送コンベア５と、前記燃焼室３に配置され、上流側で、該搬送コンベア５から送られた固形物Ｍを受け取り、燃焼する前記固形物Ｍを下流側に送るスクリューコンベア１０とを備える。
【０００９】
そして、前記スクリューコンベア１０を構成するスクリュー本体１１の上流側を、スクリュー本体１１の他の部分（それより下流側の部分）よりもピッチを短く設定した短ピッチ部１１ａとしている。
【００１０】
請求項２に記載の温水ボイラー１は、籾殻などの燃焼し易い固形物Ｍを燃料として使用するものであって、前記固形物Ｍを貯蔵するホッパー２と、前記ホッパー２に隣接し、当該ホッパー２より下位に配置された燃焼室３と、前記燃焼室３の直上に配置された貯湯室４と、前記ホッパー２の固形物Ｍを前記燃焼室３に送る搬送コンベア５と、前記燃焼室３に配置され、上流側で、該搬送コンベア５から送られた固形物Ｍを受け取り、燃焼する前記固形物Ｍを下流側に送るスクリューコンベア１０とを備える。
【００１１】
また、前記スクリューコンベア１０を構成するスクリュー本体１１の上流側を、他の部分（それより下流側の部分）よりもピッチを短く設定した短ピッチ部１１ａとしている。
【００１２】
さらに、前記燃焼室３の下流側端部に排出口３ａを設けると共に、前記スクリューコンベア１０の下流側端部１０ａを前記排出口３ａから突出させ、スクリューコンベア１０によって燃焼した固形物（灰）Ｍ１をそのまま排出する。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１に記載の温水ボイラー１は、スクリューコンベア１０を構成するスクリュー本体１１のピッチを全長にわたり等しく設定するのではなく、スクリューコンベア１０を構成するスクリュー本体１１の上流側のピッチを、それより下流側の部分よりも短く設定した短ピッチ部１１ａとし、上流側のピッチを短くそれより下流側のピッチを長くし、同一軸で同一回転数で回転させることから、籾殻Ｍは燃焼室３の入口側では籾殻Ｍは低速で移送されながら燃焼し、燃焼室３の下流側では燃えつつある籾殻Ｍを灰にならない状態で高速で移送させることができる。これによって、貯湯室４内の水を、燃焼室３の上流側（入口側）から下流側（灰の排出側）に至る範囲において均等に加熱することができると共に、温水ボイラー１の加熱効率を高めることができる。
【００１４】
すなわち、スクリューコンベア１０がその上流側で受け取った固形物Ｍを、スクリュー本体１１の短ピッチ部１１ａにおいて低速で送るので、燃焼室３に投入された直後の固形物Ｍを着火を確実にし、上流側で確実に燃焼させることができる。
【００１５】
また、上流側で燃焼した固形物Ｍを、スクリュー本体１１のピッチが短ピッチ部１１ａのそれより長い下流側において高速で送るので、燃焼している固形物Ｍを燃焼が終える前に燃焼室３の下流端まで送ることができる。従って、固形物Ｍを、燃焼室３の下流側でも確実に燃焼させることができる。
【００１６】
これにより、固形物Ｍを燃焼室３の上流から下流にわたって均等に発熱させることができるので、貯湯室４水を均等に加熱できると共に、効率的な加熱を行うことができる。
【００１７】
請求項２に記載の温水ボイラー１は、請求項１に記載の発明と同様の効果を発揮する。また、燃焼室３の下流側端部に排出口３ａを設けると共に、スクリューコンベア１０の下流側端部１０ａを排出口３ａから突出させているので、スクリューコンベア１０によって燃焼した固形物（灰）Ｍ１をそのまま外部に排出することができる。
【００１８】
これにより、灰Ｍ１を燃焼室３から排出する必要がないので、作業性が向上する。また、灰Ｍ１の排出手段を設ける必要がないので、製造コストを抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明に係る温水ボイラーの実施形態を示す側面概要図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】図１に示す温水ボイラーのスクリューコンベアの要部を示す側面概要図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明に係る温水ボイラー１の実施形態を、図１乃至図３に示す。この温水ボイラー１は、燃焼し易い固形物である籾殻Ｍを燃料として使用するものであり、例えば温室の暖房用として使用される。
【００２１】
この温水ボイラー１は、ホッパー２、燃焼室３、貯湯室４、搬送コンベア５およびスクリューコンベア１０を備える。ホッパー２は、大量の籾殻Ｍを貯蔵する容積を備え、籾殻Ｍがその自重で降下し易いように、上部が断面逆三角形状に形成されている。
【００２２】
燃焼室３は、ホッパー２に隣接して設けられており、燃焼域１５と送風域１６とからなり、その底壁には送風口３ｂが形成されている。また、燃焼室３に近接して、送風口３ｂから燃焼室３に外気を供給するための送風ファン８が設けられている。
【００２３】
燃焼室３は、上側に設けた燃焼域１５と下側に設けた送風域１６とからなり、燃焼域１５と送風域１６との間には隔壁１７が設けられ、該隔壁１７には空気孔１８が配設されている。燃焼域１５の下部にはスクリューコンベア１０が配設されており、該スクリューコンベア１０で燃焼中の籾殻Ｍが移送されてくる。
【００２４】
前記隔壁１７に設けられた空気孔１８は、図２に示すように、隔壁１７に孔を設けて短い筒状型送風管を設けてもよいし、隔壁１７に孔を設けただけでもよい。そして、空気孔１８を籾殻Ｍが燃焼される部位に近い箇所に配設すると籾殻Ｍがよく燃焼する。また、さらに燃焼させるためには燃焼域１５内の酸素濃度も上げる必要性があるため、図２に示すように少なくとも隔壁１７の下部、中間部、上部にそれぞれ配設するのが好ましい。
【００２５】
貯湯室４は、燃焼室３の直上に配設され、燃焼室３からの熱風を受ける面積を拡大させるために、貯湯室４を単に一つのタンク型とせずに、内周壁面に沿って設けた温水周壁室４０と、内部に斜めに設けた温水パイプ４１とを設けた。温水周壁室４０及び温水パイプ４１は連通しており、それぞれの内部に低温度の水や温まった高温度の温水を蓄える。燃焼室３で高温度になった熱風が温水周壁室４０及び温水パイプ４１を温め、温水周壁室４０及び温水パイプ４１で温められた温水は、貯湯室４内で上方に移動する。これにより、低温度の水は貯湯室４内の底部に集まり、温められた高温度の温水は貯湯室４の上部に移動する。ここで、低温度の水は熱交換タンク２０から送水ポンプ２１によって貯湯室４の下部に送り込まれ、貯湯室４の上部から高温度の温水が熱交換タンク２０に送出される。
【００２６】
搬送コンベア５は、ホッパー２に貯蔵された籾殻Ｍを燃焼室３に送るものであり、スクリュー式のコンベアで構成されている。この搬送コンベア５は、ホッパー２に近接して配置され、変速機を備えた第一モーター６によって稼働する。搬送コンベア５と第一モーター６は、スプロケットＳと駆動チェーンＣによって連動される。なお、この搬送コンベア５は、ベルトコンベア等の他の機構で構成することもできる。
【００２７】
スクリューコンベア１０は、下流側端部１０ａを除く全てが燃焼室３の内部に配置されており、搬送コンベア５より下位に位置する。このスクリューコンベア１０は、その上流側端部で、搬送コンベア５から送られて落下する籾殻Ｍを受け取り、下流側に送る。
【００２８】
また、このスクリューコンベア１０は、水平方向に配置された回転軸１２と、その回転軸１２の全長にわたって固定された螺旋状のスクリュー本体１１と、スクリュー本体１１の下半分の範囲を覆うように設けられた断面略半円状の周壁１３とで構成される。そして、スクリュー本体１１の上流側を、ピッチの短い短ピッチ部１１ａとし、それより下流側の残りの部分を、短ピッチ部１１ａよりもピッチの長い長ピッチ部１１ｂとしている。
【００２９】
例えば、スクリュー本体１１の全長を約１５００ｍｍに設定し、短ピッチ部１１ａ（全長の約１／５）のピッチを３０ｍｍ程度とし短ピッチ部１１ａの長さを１０ｃｍ、長ピッチ部１１ｂのピッチを１５０ｍｍ程度とし長ピッチ部１１ｂの長さを１４００ｃｍとする。なお、これらの寸法は限定されるものではない。短ピッチと長ピッチのそれぞれのピッチの大きさや長さについては、燃やす材料によって適した寸法を設定する。
【００３０】
このスクリューコンベア１０は、それに近接して設けられた変速機を備える第二モーター７によって回転する。スクリューコンベア１０と第二モーター７は、スプロケットＳと駆動チェーンＣによって連動される。
【００３１】
また、本実施形態の温水ボイラー１は、燃焼室３の下流側端部に排出口３ａを設け、スクリューコンベア１０の下流側端部１０ａをこの排出口３ａから突出させている。また、貯湯室４に隣接して、熱交換タンク２０と送水ポンプ２１を設けている。熱交換タンク２１は、貯湯室４と温室用ラジエーター（図示せず）との間に位置し、両者にパイプ２２によって連結される。なお、送水ポンプ２１は複数設けることができる。
【００３２】
本実施形態に係る温水ボイラー１は、次のよう作動する。まず、第一モーター６と第二モーター７を稼働させて、搬送コンベア５とスクリューコンベア１０を回転させる。これにより、ホッパー２に貯蔵された籾殻Ｍが、搬送コンベア５によって送られ、燃焼室３に設けられたスクリューコンベア１０の短ピッチ部１１ａの上に連続的に落下する。
【００３３】
スクリューコンベア１０の短ピッチ部１１ａに落下した籾殻Ｍは、着火手段（図示せず）によって着火され、燃焼を開始した状態で、当該スクリューコンベア１０によって連続的に下流側に送られる。この際、燃焼室３には、送風ファン８からの外気が送風口３ｂから供給され、送風域１６を経て空気孔１８から燃焼域１５に噴出させる。これにより、籾殻Ｍは燃焼に必要な酸素を得て効率的に燃焼する。
【００３４】
ここで、短ピッチ部１１ａに落下した籾殻Ｍは、そのピッチが短いために低速で送られる。従って、この籾殻Ｍは、着火して十分に燃焼するまで短ピッチ部１１ａにとどまることができ、これにより、貯湯室４の水を、短ピッチ部１１ａの直上部分において十分に加熱することができる。
【００３５】
次に、この籾殻Mは、短ピッチ部１１ａから長ピッチ部１１ｂへ送られる。長ピッチ部１１ｂに送られた籾殻Ｍ（激しい燃焼状態にある）は、この長ピッチ部１１ｂによって高速で下流側に送られる。従って、十分に燃焼した状態で、かつ、燃焼し終える前に長ピッチ部１１ｂの下流側端部まで送られる。
【００３６】
これにより、貯湯室４の水を、長ピッチ部１１ｂの直上部分においても十分に加熱することができる。その結果、貯湯室４の水を、その全体にわたって均等かつ効率的に加熱することができる。
【００３７】
なお、貯湯室４で加熱された温水は、送水ポンプ２１およびパイプ２２によって熱交換タンク２０に送られた後、そこから温室用ラジエーターに送られ、温室の暖房に使用される。また、暖房に使用された温水は熱交換タンク２０を経由して低温度の水となって貯湯室４に戻され、そこで加熱されて高温度の温水となって再び送られる。貯湯室４の水及び温水はこうした循環工程を繰り返すことによって、温室を暖房する。
【００３８】
ちなみに、スクリュー本体１１の全長を、短ピッチ部１１ａおよび長ピッチ部１１ｂを形成することなく同一のピッチに設定すると、上流側端部では籾殻Ｍの燃焼が不十分なために、貯湯室４の水を、その上流側端部の直上部分において十分に加熱することができない。
【００３９】
また、下流側端部では籾殻Ｍが燃焼し終えているので、貯湯室４の水を、その下流側端部の直上部分において十分に加熱することができない。その結果、貯湯室４の水をその全体にわたって均等かつ効率的に加熱することができない。
【００４０】
長ピッチ部１１ｂで燃焼し終えた籾殻（灰）Ｍ１は、そのままスクリューコンベア１０によってさらに下流側に送られ、排出口３ａから直接、外部に排出される。なお、外部に排出された籾殻（灰）Ｍ１は、他の目的（例えば、肥料やコンクリート用添加物）のために使用することができる。
【００４１】
こうした工程によって、ホッパー２に貯蔵した燃焼し易い固形物である籾殻Ｍを連続的に燃焼させて、温室を暖房するため温水を安定して供給することができる。
【００４２】
このように本実施形態に係る温水ボイラー１は、スクリューコンベア１０を構成するスクリュー本体１１の上流側を短ピッチ部１１ａとし、それより下流側の部分を長ピッチ部１１ｂとしたので、貯湯室４の水を均等かつ効率的に加熱することができる。
【００４３】
また、燃焼室３の下流側端部に排出口３ａを設けると共に、スクリューコンベア１０の下流側端部１０ａを排出口３ａから突出させているので、スクリューコンベア１０によって燃焼し終えた籾殻（灰）Ｍ１をそのまま外部に排出することができる。これにより、灰Ｍ１を燃焼室３から排出する必要がないので、作業性が向上する。また、排出手段を設ける必要がないので、製造コストを抑えることができる。
【００４４】
なお、上記実施形態におけるスクリュー本体１１は、上流側に短ピッチ部１１ａを設け、中間部から下流側に長ピッチ部１１ｂを設け、二種類のピッチを設けた形態を説明したが、他の形態としては、一つには上流側に短ピッチ部を設け、中間部から下流側になるにつれて少しずつピッチを大きくする形態、二つには上流側に短ピッチ部を設け、中間部には短ピッチよりも大きいピッチ部を、さらに下流側には中間部よりも大きいピッチを設けた形態であってもよい。
【００４５】
また、燃焼し易い固形物としては籾殻に限定されるものではなく、例えば、他の穀物の殻、乾燥した鶏糞、有機物で乾燥したもの、木材チップ、紙類などが含まれる。
【符号の説明】
【００４６】
１        温水ボイラー
２        ホッパー
３        燃焼室
３ａ      排出口
３ｂ      送風口
４        貯湯室
５        搬送コンベア
６        第一モーター
７        第二モーター
８        送風ファン
１０      スクリューコンベア
１０ａ    下流側端部
１１      スクリュー本体
１１ａ    短ピッチ部
１１ｂ    長ピッチ部
１２      回転軸
１３      周壁
１５      燃焼域
１６      送風域
１７      隔壁
１８      空気孔
２０      熱交換タンク
２１      送水ポンプ
２２      パイプ
４０      温水周壁室
４１      温水パイプ
Ｃ        駆動チェーン
Ｍ        固形物（籾殻）
Ｍ１      灰
Ｓ        スプロケット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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