JP2005090802A

JP2005090802A - 木質ペレット状燃料燃焼装置

Info

Publication number: JP2005090802A
Application number: JP2003322619A
Authority: JP
Inventors: Hiromi Takahashi; 弘美高橋
Original assignee: Sunpot Co Ltd
Current assignee: Sunpot Co Ltd
Priority date: 2003-09-16
Filing date: 2003-09-16
Publication date: 2005-04-07

Abstract

【課題】燃焼を絞っているときも含めて常にペレットを安定して定量的に供給することができる木質ペレット状燃料燃焼装置を提供することを目的とする。
【解決手段】燃料収納部５からペレット４を取込み、燃料搬送部材３７の回転によって斜め上方に搬送されたペレット４を仕切り板４１の回転によって燃料排出口３８ａから燃料排出筒３８側に送り込み、更に、ペレット４の燃料排出筒３８側への排出もれがあっても、燃料排出口３８ａの下流側に設けた規制部材による規制によって、確実に燃料排出口３８ａから燃料排出筒３８側に送り込むことができるので、燃焼を絞っているときも含めて常にペレット４を安定して定量的に供給することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、燃料として木質ペレット状の固体燃料を用いた暖房機等の木質ペレット状燃料燃焼装置に関する。

近年、二酸化炭素（ＣＯ₂）等の温室効果ガスによる地球温暖化が問題になってきている。このため、二酸化炭素の排出源である石油や石炭等の化石資源由来のエネルギーをカーボンニュートラルという特性を持つバイオマスで代替することにより、二酸化炭素の発生を抑制し、地球温暖化を防止することが急務となっている。

このような環境問題に伴い、石油や石炭等の化石燃料よりもクリーンな燃料であり、更に、木材の有効利用等の観点から、圧縮した木材チップからなるペレット状の固体燃料（以下、ペレットという）を用いる暖房機等の燃焼装置が再び見直されている（例えば、特許文献１参照。）。

木材チップのペレット化とは、原料である木材を小片の均一な粒子サイズに粉砕して、水分含有率を８〜１２％まで乾燥し、これを成型機で直径６〜８ｍｍ、長さ１５ｍｍ程度に成型固化されたものである。原料が木である場合、木の成分であるリグニンが接着剤の役割を果たす。また、粒状に成型することで形状を一定にし、高密化によってエネルギー密度を高くすることができ、燃料としての扱いが容易になる。

木をペレット化する場合、木の木部のみで作られる木質部ペレット（ホワイトペレット）と、木の樹皮部のみで作られる樹皮系ペレット（バークペレット）と、木全体で作られる木ペレットとに大別される。樹皮系ペレットは、燃焼時に発生する灰分が約５％と木質部ペレットの約１％と比べて高く、灰処理が問題とされる。そのため、従来の暖房機等の燃焼装置においては、木質部ペレットが使われることがほとんどで、樹皮系ペレットはボイラー等の一部で利用される程度であった。しかしながら、製紙材料となる木材チップの生産工程において、剥皮工程で木部と樹皮部に分離され、樹皮部が未利用のまま大量に発生する現状があり、近年、これらの樹皮部についても有効利用することが求められている。
特開昭５６−１４９５１１号公報

ところで、上記したように固体燃料であるペレットは、直径が６〜８ｍｍ、長さが１５ｍｍ程度に成型固化されたものであるので、石油などの液体燃料に比べて燃焼室に安定して定量的に供給することが難しい。特に、ペレットの供給を抑えて燃焼を絞っているときなどには、ペレットの安定した供給が難しかった。

そこで本発明は、燃焼を絞っているときも含めて常にペレットを安定して定量的に供給することができる木質ペレット状燃料燃焼装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために請求項１に記載の発明は、燃焼部と、木材チップからなるペレット状の固体燃料が収納される燃料収納部と、前記燃料収納部から取込まれる前記固体燃料を搬送して前記燃焼部に供給する燃料搬送手段と、を備えた木質ペレット状燃料燃焼装置であって、前記燃料搬送手段は、斜め上方又は鉛直上方に向けて設置した燃料搬送筒と、先端側が前記燃焼部の上方近傍に位置し、該先端側よりも上方に位置する基端側を前記燃料搬送筒の上部に連通するようにして接続した燃料排出筒と、先端が前記燃料排出筒との連通口近傍と略同じ位置又は少し低い位置に位置し、かつ前記燃料搬送筒の内周面との間に所定の隙間を有するようにして前記燃料搬送筒内にその長手方向に設けた、回転動作によって前方に向けて前記固体燃料を搬送する回転自在な燃料搬送部材と、前記燃料搬送部材を回転駆動する駆動手段と、前記燃料搬送部材の先端近傍に前記燃料搬送部材の回転方向と交わるようにして所定間隔で設置した複数の薄板状の仕切り板とを具備しており、前記燃料収納部から燃料搬送筒内に取込んだ固体燃料を前記燃料搬送部材の回転によって前記燃料搬送筒の先端側に搬送し、前記連通口近傍に搬送された前記固体燃料を回転する前記複数の仕切り板によって前記燃料搬送筒内の周方向に沿って前記連通口側に移動させて前記燃料排出筒に送り込むことを特徴としている。

また、請求項２に記載の発明は、燃焼部と、木材チップからなるペレット状の固体燃料が収納される燃料収納部と、前記燃料収納部から取込まれる前記固体燃料を搬送して前記燃焼部に供給する燃料搬送手段と、を備えた木質ペレット状燃料燃焼装置であって、前記燃料搬送手段は、斜め上方又は鉛直上方に向けて設置した燃料搬送筒と、先端側が前記燃焼部の上方近傍に位置し、該先端側よりも上方に位置する基端側を前記燃料搬送筒の上部に連通するようにして接続した燃料排出筒と、先端が前記燃料排出筒との連通口近傍と略同じ位置又は少し低い位置に位置し、かつ前記燃料搬送筒の内周面との間に所定の隙間を有するようにして前記燃料搬送筒内にその長手方向に設けた、回転動作によって前方に向けて前記固体燃料を搬送する回転自在な燃料搬送部材と、前記燃料搬送部材を回転駆動する駆動手段と、前記燃料搬送部材の先端近傍に前記燃料搬送部材の回転方向と交わるようにして所定間隔で設置した複数の薄板状の仕切り板と、前記燃料搬送部材の回転方向に対して、前記燃料搬送筒内の前記連通口の下流側に前記仕切り板と接しないようにして設けた規制部材とを具備しており、前記燃料収納部から燃料搬送筒内に取込んだ固体燃料を前記燃料搬送部材の回転によって前記燃料搬送筒の先端側に搬送し、前記連通口近傍に搬送された前記固体燃料を回転する前記複数の仕切り板によって前記燃料搬送筒内の周方向に沿って前記連通口側に移動させ、前記規制部材によって前記固体燃料の前記連通口の下流側への移動を規制しながら前記燃料排出筒側に送り込むことを特徴としている。

また、前記燃焼部に給気を行うと共に前記燃焼部から排気を行う給排気手段と、前記給排気手段と前記燃料排出筒との間に空気供給管を備え、前記給排気手段から前記燃焼部に燃焼用空気を供給する際に、前記空気供給管を通して前記燃料排出筒内にも同時に所定量の空気を供給し、前記燃料排出筒を通して前記燃焼部側に空気を噴出させることを特徴としている。

請求項１に記載の発明によれば、燃料収納部から燃料搬送筒内に取込んだ固体燃料を燃料搬送部材の回転によって燃料搬送筒の先端側に搬送し、連通口近傍に搬送された固体燃料を回転する複数の仕切り板によって押し、燃料搬送筒内の周方向に沿って連通口側に移動させて燃料排出筒に送り込むことにより、燃料搬送筒の先端側に搬送された固体燃料を安定して連通口から燃料排出筒側に送り込むことができる。

また、請求項２に記載の発明によれば、燃料収納部から燃料搬送筒内に取込んだ固体燃料を燃料搬送部材の回転によって燃料搬送筒の先端側に搬送し、連通口近傍に搬送された固体燃料を回転する複数の仕切り板によって押し、燃料搬送筒内の周方向に沿って連通口側に移動させ、規制部材によって固体燃料の連通口の下流側への移動を規制しながら燃料排出筒側に送り込むことにより、燃料搬送筒の先端側に搬送された固体燃料を安定して確実に連通口から燃料排出筒側に送り込むことができる。

また、請求項３に記載の発明によれば、空気供給管を通して給排気手段から空気が燃料排出筒内に供給され、更に燃料排出筒内から燃焼部側に送り込まれることにより、燃焼部で燃焼している炎の一部が燃料排出筒内に逆火するのを確実に防止することができる。

以下、本発明を図示の実施の形態に基づいて説明する。
〈実施の形態１〉
図１は、本発明の実施の形態１に係る木質ペレット状燃料燃焼装置を示す概略側断面図、図２は、本発明の実施の形態１に係る木質ペレット状燃料燃焼装置の正面側から見た概略断面図である。

この木質ペレット状燃料燃焼装置１は、直方体状の枠体２を有しており、枠体２の前面側の中央下部には燃焼室本体３が設けられている。また、枠体２の燃焼室本体３の背面上部側には、固体燃料としてのペレット４が収納される燃料収納部５と、燃料収納部５内のペレット４を燃焼室本体３側に搬送（供給）する燃料搬送部６が設けられている。

ペレット４は、原料である木材の小片を均一な粒子サイズに粉砕して水分含有率を８〜１２％まで乾燥し、これを成型機で直径６〜８ｍｍ、長さ１５ｍｍ程度に成型固化された固体燃料である。なお、本実施の形態では樹皮系ペレットを用いたが、前記した木質部ペレットや木ペレットを用いても良い。

燃焼室本体３は、ペレット４を燃焼させるバーナー部７、バーナー部７の下部に設けたペレット４の燃焼によって発生する灰を回収処理する灰処理部８、灰処理部８の下方に配置した灰回収容器９、バーナー部７の上方に形成された燃焼室１０、燃焼室１０の上方に設置した放熱部１１等を備えている。

バーナー部７は、バーナーケース１２に箱状のバーナー本体１３を装着し、バーナー本体１３内に燃料搬送部６から搬送供給されるペレット４を開口した上部から取り入れるホッパー１３ａを設け、バーナー本体１３内の前面下部に位置するように配置した点火ヒータ１４を有している。バーナー本体１３を内側に取付けたバーナーケース１２の背面側には、枠体２の背面下部に設けた給排気用送風機１５の駆動によって装置外から供給される燃焼用空気をバーナー本体１３内に取り込む送気管１６が接続されている。

また、バーナーケース１２の前面側には、燃焼室１０の前面に取付けた透明な耐熱ガラス１７の背面に空気を導く通風筒１８が接続されている。バーナーケース１２とバーナー本体１３との間には流路（不図示）が形成されており、この流路を通して送気管１６と通風筒１８は連通している。バーナー本体１３は、図３に示すように、バーナーケース１２内に設置されており、バーナー本体１３の周面には、空気取入れ用の炎孔１３ｂが多数形成されている。また、ホッパー１３ａは、上部と下部が開口しており下部に向けて狭くなっている。

灰処理部８は、図３に示すように、ホッパー１３ａの下部の開口近傍に設置されており、対向配置された一対のシャフト１９ａ、１９ｂに取付けた外周面が凹凸状の複数の灰処理用歯車２０、２１を有している。複数の各灰処理用歯車２０、２１は、図４、図５に示すように、等間隔で配置された薄板状の複数の灰処理板２２の間に形成される複数のスリット部２２ａ内に位置するようにして互い違いに交互に配置されている。灰処理用歯車２０、２１の凹凸状の外周面は灰処理板２２の上面から露出し、バーナー本体１３内の下部に位置している。

一対のシャフト１９ａ、１９ｂは、バーナー本体１３及びバーナーケース１２に回転自在に支持されており、各シャフト１９ａ、１９ｂの一端側に取付けた各ギア２３、２４同士が噛合っている。シャフト１９ｂには灰処理用モータ２５が接続されており、灰処理用モータ２５の駆動によりギア２３、２４を介して噛合っている各シャフト１９ａ、１９ｂに取付けた各灰処理用歯車２０、２１が、等間隔で配置された各灰処理板２２の間のスリット部２２ａ内で回転する。灰処理用モータ２５は正逆方向に回転駆動可能である。

各灰処理板２２の下方には、図３に示すように開閉自在な灰処理扉２６ａ、２６ｂが設置されており、灰処理扉２６ａ、２６ｂの両端側に設けたバネ（不図示）による付勢力によって、各灰処理板２２の隙間を通して灰が所定量以下しか落下していない状態では灰処理扉２６ａ、２６ｂは閉じており、灰処理扉２６ａ、２６ｂ上に所定量以上の灰が落下するとバネ（不図示）による付勢力に抗して開くように構成されている。灰処理扉２６ａ、２６ｂの下方には灰回収容器９が設置されている。灰回収容器９は、木質ペレット状燃料燃焼装置１の枠体２の前面側に設けた開閉自在な扉（不図示）を開くことによって外に取出すことができる。

燃焼室１０は、その前面に透明な耐熱ガラス１７が取付けられており、バーナー部７でペレット４を燃焼させているときの炎２７が外から見えるようにしている。燃焼室１０内の上部には複数の放熱管２８が配置されている。

放熱部１１は、燃焼室１０と連通孔（不図示）を介して連通している排気室２９を有している。排気室２９内には、燃焼室１０からの排ガスを上方から一旦下方に向けて排出させるバッフル板２９ａが設けられている。また、燃焼室１０及び放熱部１１の上面、背面、左右側面を断熱板３０で囲い、燃焼室１０と放熱部１１及び断熱板３０との間に形成される空間を温風通路３１としている。温風通路３１の枠体２の前面側には複数の吹き出し口３２が形成されている。

また、放熱部１１の背面外側には対流用モータ３３が接続された対流用ファン３４が設置されており、放熱部１１の前面外側には温風の向きを調節するルーバー３５が設置されている。このルーバー３５は吹き出し口３２の前面に設けられている。

燃料搬送部６は、枠体２内の燃焼室本体３と燃料収容部５との間に設けられており、円筒状の燃料搬送筒３６と、燃料搬送筒３６内にその長手方向に沿って回転自在に支持されたコイルばね状の燃料搬送部材３７と、燃料搬送筒３６の上部の燃焼室１０側に接続した燃料排出筒３８を有している。燃料搬送筒３６は、上部側が燃焼室１０の背面側でバーナー本体１３の斜め上方に位置し、下部側が燃料収容部５の底部側に位置するように傾斜させて設置されている。

燃料搬送筒３６の下部側と燃料収容部５の底部付近は燃料取込み口５ａを介して連通しており、燃料取込み口５ａを通して燃料収容部５内のペレット４が重力落下によって燃料搬送筒３６内に取込まれる。また、燃料収容部５内の燃料取込み口５ａ付近には、ペレット４の残量を検知する残量検知センサ３９が設置されている。燃料排出筒３８は、燃料排出口（連通口）３８ａを通して燃料搬送筒３６の上部付近と連通しており、その先端側がバーナー本体１３のホッパー１３ａの上部側面近傍に位置するように下向きに傾斜している。

燃料搬送筒３６の下部外側には、燃料搬送筒３６内で回転自在に支持された燃料搬送部材３７を回転駆動する駆動モータ４０が減速部（不図示）を介して接続されており、駆動モータ４０の駆動によってコイルばね状の燃料搬送部材３７が回転される。燃料搬送部材３７の外周と燃料搬送筒３６の内周面との間には、ペレット４の径よりも少し大きい程度の隙間が設けられている。

コイルばね状の燃料搬送部材３７の上部先端は、燃料排出筒３８が連通している燃料排出口（連通口）３８ａの下面近傍に位置しており、燃料搬送部材３７の上部先端には、図６に示すように、等間隔で複数（図では４枚）の薄板状の仕切り板４１が燃料搬送部材３７の回転方向（時計方向）に対して直交するようにして固着されている。燃料搬送用筒３６内の各仕切り板４１は、燃料排出口３８ａと略同じ位置に配置されている。

なお、仕切り板４１の形状、取付け角度、数は、燃料搬送筒３６や燃料搬送部材３７の大きさ、形状等によって任意に変更するようにしてもよい。

また、燃料搬送部材３７の回転方向（時計方向）に対して、燃料搬送筒３６内の燃料排出筒３８が連通している燃料排出口３８ａの下流側には、仕切り板４１の長さに応じた突起片状の規制部材４２が燃料搬送部材３７の長手方向に沿って取付けられており、規制部材４２によって燃料搬送筒３６と仕切り板４１との間の隙間を狭くして、ペレット４が通過できないようにしている。

バーナーケース１２に接続した送気管１６は、給排気用送風機１５の駆動によって給排気用送風機１５に接続した給気管４３を通して室外から外気が供給される。更に、放熱部１１の排気室２９に接続した排気筒４４は、給排気用送風機１５に接続されており、給排気用送風機１５の駆動によって給排気用送風機１５に接続した排気管４５を通して排ガスが室外に排気される。

更に、送気管１６と燃料排出筒３８との間には空気供給管４６が連結されており、給排気用送風機１５の駆動によって送気管１６からバーナーケース１２側に供給される空気（外気）の一部が燃料排出筒３８内に供給されるように構成されている。

断熱板３０の側部内面には対流サーモスタット４７が配置されている。対流サーモスタット４７は、温風通路３１を通して送風する温風の温度に応じてＯＮ／ＯＦＦされる。対流用ファン３４を回転駆動する対流用モータ３３の回転数のＨｉ（高）とＬｏ（低）は、燃焼強弱に応じて切り替えられる。また、給排気用送風機１５の外面には切替えサーモスタット４８が配置されている。切替えサーモスタット４８は、バーナー部７でペレット４を燃焼させるときにおける排気口近傍の排気温度に応じてＯＮ／ＯＦＦされ、このＯＮ／ＯＦＦに応じて給排気用送風機１５、駆動モータ４０の設定回転数が切り替えられる。

バーナーケース１２を貫通してバーナー本体１３の側面部には、バーナーサーミスタ４９が設置されている。また、枠体２の背面外側には、室温を測定する室温サーミスタ５０が設置されている。

上記対流サーモスタット４７、切替えサーモスタット４８、バーナーサーミスタ４９、室温サーミスタ５０等からの情報は制御装置５１に入力され、制御装置５１は入力されるこれらの情報に基づいて、灰処理用モータ２５、対流用モータ３３、駆動モータ４０、給排気用送風機１５の回転駆動等を制御し、木質ペレット状燃料燃焼装置１の運転動作と運転停止動作の制御を行う。

次に、上記した木質ペレット状燃料燃焼装置１の燃焼運転動作の手順を、図７を参照して説明する。

本発明の実施の形態に係る木質ペレット状燃料燃焼装置１は、木材の小片を均一な粒子サイズに粉砕して直径６〜８ｍｍ、長さ１５ｍｍ程度に成型固化したペレット４を燃料としていることにより、石油のように容易に点火して本燃焼させ、その後に容易に消火することができないので、本燃焼の前に燃焼前工程が必要となり、更に本燃焼後における燃焼後工程も必要となる。

即ち、点火時において、ペレット４を過供給するとバーナー本体１３内が暖まりだす点火の前後で未燃焼のガスが多量に発生し、燃焼室１０が白煙で覆われ、それ以降の着火は爆発的な燃焼の危険がある。そこで、点火においては、点火ヒータ１４及び点火ヒータ１４の発熱によって加熱された空気によりバーナー本体１３内を予熱後、ペレット４を一定量のみ供給し、燃焼に合わせてペレット４の供給量と空気供給量を段階的に上げ、燃焼を安定させるための予備燃焼を行う（詳細は後述する）。

なお、運転動作時における、灰処理用モータ（ＨＭ）２５、対流用モータ（ＦＭ）３３、駆動モータ（ＰＭ）４０、給排気用送風機（ＢＭ）１５の各回転駆動制御、及び点火ヒータ（Ｈ）１４の点火ＯＮ／ＯＦＦ制御は、制御装置５１によって制御される。

給排気用送風機（ＢＭ）１５と駆動モータ（ＰＭ）４０の駆動は、図８に示すように、６段階に設定した制御レベル１（最小レベル）〜６（最高レベル）、及び制御レベルＦ１、Ｆ２に応じて制御される。制御レベル１は、最小の弱運転時における制御レベルであり、レベルが上がるに連れて中から強運転時における制御レベルとなり、制御レベル６が最大の強運転時における制御レベルである。よって、制御レベル１（最小レベル）では、給排気用送風機（ＢＭ）１５と駆動モータ（ＰＭ）４０は最小の回転数で回転駆動され、制御レベル６（最高レベル）では、給排気用送風機（ＢＭ）１５と駆動モータ（ＰＭ）４０は最大の回転数で回転駆動される。

また、制御レベルＦ１、Ｆ２は、給排気用送風機（ＢＭ）１５と駆動モータ（ＰＭ）４０の駆動制御において、運転開始時から予熱、点火、予熱燃焼時においてのみ使用される。制御レベルＦ２の方が制御レベルＦ１よりも駆動モータ（ＰＭ）４０を高速に駆動して燃料搬送部材３７を高速回転させる。また、対流用モータ（ＦＭ）３３は、制御レベル１〜３ではＬｏ（低）回転、制御レベル４〜６ではＨｉ（高）回転である。

本実施の形態における本燃焼の前の燃焼前工程を開始するにあたって、図７に示すように、木質ペレット状燃料燃焼装置１の電源を投入した後に運転スイッチ（不図示）をＯＮし、給排気用送風機（ＢＭ）１５のみを１０秒間駆動回転させる（運転開始）。この際、給排気用送風機（ＢＭ）１５は制御レベルＦ１の回転数（制御レベル１より小さい回転数（例えば１３００rpm）で回転駆動される。次に、給排気用送風機（ＢＭ）１５を制御レベルＦ１で回転駆動した状態で点火ヒータ１４を２分間ＯＮしてバーナー本体１３内を予熱する（予熱）。

次に、点火ヒータ（Ｈ）１４をＯＮ状態で、かつ給排気送風機（ＢＭ）１５を制御レベルＦ１で回転駆動した状態で、駆動モータ（ＰＭ）４０を制御レベル６で２０秒間回転駆動して、燃料取込み口５ａから燃料搬送用筒３６内に取込まれたペレット４を、コイルばね状の燃料搬送部材３７の回転によって斜め上方に向けて搬送する。

燃料搬送筒３６の上方に搬送されたペレット４は、燃料搬送部材３７と一体に回転している４つの仕切り板４１によって、燃料搬送筒３６内の燃料排出口３８ａ付近でその周方向に送られて燃料排出口３８ａから燃料排出筒３８側に送り込まれる。この際、ペレット４の燃料排出筒３８側への排出もれがあっても、燃料排出口３８ａの下流側に設けた規制部材４２による規制によって、確実に燃料排出口３８ａから燃料排出筒３８側に送り込まれる。

燃料排出筒３８に送り込まれたペレット４は、燃料排出筒３８内を滑るようにして移動してホッパー１３ａ内に案内され、バーナー本体１３下部の灰処理部８の上方へ一定量落下される（点火１）。

次に、点火ヒータ（Ｈ）１４をＯＮ状態で、かつ給排気用送風機（ＢＭ）１５を制御レベルＦ１で４０秒間回転駆動する（点火２）。この際、点火ヒータ１４近傍の温度が所定温度以上となって、供給されたペレット４に着火される。次に、点火ヒータ１４をＯＮ状態で、かつ給排気用送風機（ＢＭ）１５を制御レベルＦ２で回転駆動した状態で、駆動モータ（ＰＭ）４０を制御レベルＦ２で３０秒間回転駆動して、上記したように燃料搬送部材３７、仕切り板４１の回転と規制部材４２による規制によってペレット４を燃料排出口３８ａから燃料排出筒３８を通してバーナー本体１３内に順次供給し、ペレット４に点火させる（点火３）。

次に、点火ヒータ（Ｈ）１４をＯＮ状態で、かつ給排気用送風機（ＢＭ）１５を制御レベル１で回転駆動した状態で、駆動モータ（ＰＭ）４０を制御レベルＦ１で２分間回転駆動して、上記したように燃料搬送部材３７、仕切り板４１の回転と規制部材４２による規制によってペレット４を燃料排出口３８ａから燃料排出筒３８を通してバーナー本体１３内に順次供給し、灰処理部８の上方に最初に供給されている着火状態にあるペレット、及び点火ヒータ１４による加熱により供給されるペレット４を予備燃焼させる（予備燃焼１）。この際、対流サーモスタット４７が約６０℃以上になると、対流用モータ（ＦＭ）３３をＯＮして対流用ファン３４を低回転（例えば１５００rpm）で回転させる。

次に、上記予備燃焼１から点火ヒータ（Ｈ）１４をＯＮ状態で、かつ給排気用送風機（ＢＭ）１５を制御レベル２で回転駆動し、駆動モータ（ＰＭ）４０を制御レベル１で約３分間回転駆動して、上記したように燃料搬送部材３７、仕切り板４１の回転と規制部材４２による規制によってペレット４を燃料排出口３８ａから燃料排出筒３８を通してバーナー本体１３内に順次供給し、灰処理部８の上方に最初に供給されている燃焼状態にあるペレット、及び点火ヒータ１４による加熱により供給されるペレット４を予備燃焼させる（予備燃焼２）。この際、上記予備燃焼１から対流サーモスタット４７が約６０℃以上であると、対流用モータ（ＦＭ）３３がＯＮ状態で対流用ファン３４が低回転（例えば１５００rpm）で回転されている。

そして、この予備燃焼２において、切替えサーモスタット４８が約６０℃以上になると、上記予備燃焼２から点火ヒータ１４をＯＮ状態で、かつ給排気用送風機（ＢＭ）１５を制御レベル３で回転駆動し、駆動モータ（ＰＭ）４０をレベル２で約３分間回転駆動して、上記したように燃料搬送部材３７、仕切り板４１の回転と規制部材４２による規制によってペレット４を燃料排出口３８ａから燃料排出筒３８を通してバーナー本体１３内に順次供給し、灰処理部８の上方に最初に供給されている燃焼状態にあるペレット、及び点火ヒータ１４による加熱により供給されるペレット４を強制燃焼させる（強制燃焼１）。この際、対流用モータ（ＦＭ）３３がＯＮ状態で対流用ファン３４が低回転（例えば１５００rpm）で回転されている。

そして、ペレット４の燃焼によって発生した灰が灰処理部８の各灰処理用歯車２０、２１上のバーナー本体１３内の下部に堆積することになり、灰処理用モータ（ＨＭ）２５を駆動してギア２３、２４を介して灰処理用歯車２０、２１を回転させる。この際、灰処理用歯車２０、２１を互いに外回り（図３において灰処理用歯車２０を右回転、灰処理用歯車２１を左回転）に４秒間回転させて掻きならし、灰処理用歯車２０、２１上に供給されるペレット４を分散して均一化すると共に、灰を掻き取る。

次に、上記強制燃焼１から点火ヒータ（Ｈ）１４をＯＦＦし、かつ給排気用送風機（ＢＭ）１５を制御レベル４で回転駆動し、駆動モータ（ＰＭ）４０を制御レベル３で約２分間回転駆動して、上記したように燃料搬送部材３７、仕切り板４１の回転と規制部材４２による規制によってペレット４を燃料排出口３８ａから燃料排出筒３８を通してバーナー本体１３内に順次供給し、灰処理部８の上方に最初に供給されている燃焼状態にあるペレットによって、供給されるペレット４を強制燃焼させる（強制燃焼２）。この際、対流用モータ（ＦＭ）３３がＯＮ状態で対流用ファン３４が低回転（例えば１５００rpm）で回転されている。

そして、ペレット４の燃焼によって発生した灰が灰処理部８の各灰処理用歯車２０、２１付近のバーナー本体１３内の下部に堆積することになり、灰処理用モータ（ＨＭ）２５を駆動してギア２３、２４を介して灰処理用歯車２０、２１を回転させる。この際、灰処理用歯車２０、２１を互いに外回り（図３において灰処理用歯車２０を右回転、灰処理用歯車２１を左回転）に４秒間回転させて掻きならし、灰処理用歯車２０、２１上に供給されるペレット４を分散して均一化すると共に、灰を掻き取る。

次に、上記強制燃焼２から点火ヒータ（Ｈ）１４のＯＦＦ状態を維持し、かつ給排気用送風機（ＢＭ）１５を制御レベル４で回転駆動し、駆動モータ（ＰＭ）４０を制御レベル４で約２分間回転駆動して、上記したように燃料搬送部材３７、仕切り板４１の回転と規制部材４２による規制によってペレット４を燃料排出口３８ａから燃料排出筒３８を通してバーナー本体１３内に順次供給し、灰処理部８の上方に最初に供給されている燃焼状態にあるペレットによって、供給されるペレット４を強制燃焼させる（強制燃焼３）。この際、対流用モータ（ＦＭ）３３がＯＮ状態で対流用ファン３４が低回転（例えば１５００rpm）で回転されている。

そして、上記強制燃焼３が終了すると本燃焼となり、通常の燃焼運転が開始される。本燃焼時には、ペレット４の燃焼による炎２７及び燃焼ガスの熱は、燃焼室１０内の上部に設けた複数の放熱管２８内を流れる空気、及び燃焼室１０、放熱部１１等の周囲に形成した温風通路３１を流れる空気と熱交換してこれらの空気を加熱する。加熱されたこれらの空気は、対流用モータ３３の駆動による対流用ファン３４の回転によって枠体２の前面側の温風通路３１に形成した吹き出し口３２から外に向けて吹き出される。吹き出される温風はルーバー３５によって向きを変えることができる。

この本燃焼では、上記強制燃焼３から点火ヒータ１４のＯＦＦ状態を維持し、室温サーミスタ５０で検出した室温情報と使用者が温度設定器（不図示）により設定した希望温度との差に基づいて、制御装置５１の制御により、灰処理用モータ（ＨＭ）２５、対流用モータ（ＦＭ）３３、駆動モータ（ＰＭ）４０、給排気用送風機（ＢＭ）１５の各回転駆動を制御する。

例えば、希望温度から室温サーミスタ５０の検出温度を引き算した値が５℃以上の場合は強モードとなり、給排気用送風機（ＢＭ）１５を制御レベル６で回転駆動し、駆動モータ（ＰＭ）４０を制御レベル６で回転駆動して、上記したように燃料搬送部材３７、仕切り板４１の回転と規制部材４２による規制によってペレット４を燃料排出口３８ａから燃料排出筒３８を通してバーナー本体１３内に順次供給して燃焼させ、更に、対流用モータ（ＦＭ）３３を駆動して対流用ファン３４を高回転（例えば２０００rpm）で回転させる。

また、希望温度から室温サーミスタ５０の検出温度を引き算した値が１℃未満の場合は弱モードとなり、給排気用送風機（ＢＭ）１５を制御レベル１で回転駆動し、駆動モータ（ＰＭ）４０もレベル１で連続回転駆動して、上記したように燃料搬送部材３７、仕切り板４１の回転と規制部材４２による規制によってペレット４を燃料排出口３８ａから燃料排出筒３８を通してバーナー本体１３内に順次供給して燃焼させ、更に、対流用モータ（ＦＭ）３３を駆動して対流用ファン３４を低回転（例えば１５００rpm）で回転させる。

また、希望温度から室温サーミスタ５０の検出温度を引き算した値が１〜５℃のときは、その温度差に応じて、給排気用送風機（ＢＭ）１５、駆動モータ（ＰＭ１）４０も制御レベル２〜５で駆動して、火力調整制御される。

また、上記した予備燃焼から本燃焼中においては、空気供給管４６を通して送気管１６から空気が燃料排出筒３８内に供給され、更に燃料排出筒３８内からバーナーケース１２側に送り込まれることにより、燃焼炎の一部が燃料排出筒３８内に逆火するのを確実に防止することができる。

上記した本燃焼中においては、ペレット４の燃焼によって大量の灰が発生することにより、連続して本燃焼を行うには発生する灰をバーナー本体１３内から排出する処理を行う必要がある。以下、上記した本燃焼時における灰処理部８による灰処理動作を、図９、図１０に示すフローチャートを参照して説明する。

本燃焼中における灰処理動作は、通常時には図９に示すように、予め設定した「灰処理１」の時間間隔（図８のＨＭの灰処理１を参照）で行われる（ステップＳ１０、Ｓ１１）。

「灰処理１」の時間間隔は、図８に示したように制御レベル１〜６に対応しており、制御レベル１〜６に応じて灰処理用モータ（ＨＭ）２５を駆動する時間間隔を変化させている。本実施の形態では、この「灰処理１」時に灰処理用モータ（ＨＭ）２５の回転方向の切り替えにより、最初に灰処理用歯車２０、２１を互いに外回り（図３において灰処理用歯車２０を右回転、灰処理用歯車２１を左回転）に４秒間回転、次に灰処理用歯車２０、２１を互いに内回り（図３において灰処理用歯車２０を左回転、灰処理用歯車２１を右回転）に５秒間回転、次に灰処理用歯車２０、２１を互いに外回りに４秒間回転、次に灰処理用歯車２０、２１を互いに内回りに５秒間回転させている。

上記「灰処理１」では、図８に示した制御レベル１〜６に応じてそれぞれの時間間隔で灰処理用歯車２０、２１を左右方向に切り替えて回転させることによって、掻き取られた灰は各灰処理板２２のスリット部２２ａを通して灰処理扉２６ａ、２６ｂ上に落下して堆積する。そして、灰処理扉２６ａ、２６ｂ上に所定量以上の灰が落下するとバネ（不図示）による付勢力に抗して開き、灰回収容器９に回収される。

灰処理扉２６ａ、２６ｂは、灰が灰回収容器９に回収されると、バネ（不図示）による付勢力で閉じる。灰回収容器９内に灰が一杯になると、枠体２の前面側に設けた開閉自在な扉（不図示）を開いて外に取出して、外部の回収容器（不図示）に廃棄する。灰処理扉２６ａ、２６ｂは灰を灰回収容器９に回収させるとき以外は閉じているので、点火時の気化ガスがバーナー本体１３の下部から外に流出することや、本燃焼中や灰処理中にバーナー本体１３の下部から燃焼炎が下方へ吹き出すことを防止することができる。

そして、本燃焼中において、図１０に示すように、バーナーサーミスタ４９で検知したバーナー本体１３下部の温度が予め設定した温度以下（図８のＨＭの「灰処理２」を参照）の場合には、「灰処理２」に切り替え、「灰処理２」に基づいた制御を行う（ステップＳ１２）。上記「灰処理２」では、図８に示した制御レベル１〜６に応じてそれぞれの設定温度の場合において灰処理用歯車２０、２１を互いに内回り（図３において灰処理用歯車２０を左回転、灰処理用歯車２１を右回転）に４０秒間回転させる。

本燃焼中に上記「灰処理１」で良好に灰が灰回収容器９に回収されないとバーナー本体１３内の下部に灰が堆積し、この灰によってペレット４の燃焼が妨げられることによって、バーナー本体１３下部の温度が予め設定した温度よりも低下し、燃焼不良が発生する。

そして、ステップＳ１２の「灰処理２」から所定時間（本実施の形態では２０秒間）が経過後に、バーナーサーミスタ４９で検知したバーナー本体１３下部近傍の温度が所定時間（本実施の形態では５秒間）の間設定した温度以上になっていたら本燃焼を継続する（ステップＳ１３）。

また、ステップＳ１３で、バーナーサーミスタ４９で検知したバーナー本体１３近傍の温度が所定時間（本実施の形態では５秒間）の間設定した温度以下であると、再度ステップＳ１２の「灰処理２」を行う。そして、この「灰処理２」から所定時間（本実施の形態では２０秒間）が経過後に、バーナーサーミスタ４９で検知した温度が再び所定時間（本実施の形態では５秒間）の間設定した温度以下であると（ステップＳ１４）、表示部（不図示）に運転停止を表示するＬＥＤを点灯させ、本燃焼を強制的に停止させる燃焼後処理を行う（ステップＳ１５）。ステップＳ１５における燃焼後処理時においては、後述する燃焼後処理工程を行う。

このように本燃焼中において、灰処理用歯車２０、２１を回転させて発生する灰を各灰処理板２２のスリット部２２ａから下方に掻き出し、一旦灰処理扉２６ａ、２６ｂ上に灰を溜めてから灰回収容器９に回収処理することにより、灰がバーナー本体１３の周囲に形成した空気取入れ用の炎孔１３ｂを閉塞して不完全燃焼が発生することを防止して、良好な燃焼を安定して継続することができる。

また、灰処理動作において、バーナー本体１３内に供給されるペレット４の供給量に応じて、灰処理用歯車２０、２１を回転させるようにしても良い。この場合、灰処理用歯車２０、２１を互いに内回りに連続して回転させる。

そして、上記本燃焼を停止（ＯＦＦ）して消火する前に燃焼後工程を行う。即ち、本燃焼の状態からペレット４の供給を停止して運転停止（消火）を行う際に、バーナー本体１３内にまだ残っている未燃焼のペレット４を完全に燃焼させると共に、発生する灰を回収処理する必要がある。以下、上記した木質ペレット状燃料燃焼装置１の燃焼後工程の手順を、図１１を参照して説明する。

上記本燃焼が停止（運転スイッチＯＦＦ）されると、点火ヒータ（Ｈ）１４をＯＦＦ状態で、給排気用送風機（ＢＭ）１５のみを制御レベル６で所定時間（本実施の形態では３分間）回転駆動し、駆動モータ（ＰＭ）４０、灰処理用モータ（ＨＭ）２５の各回転駆動を停止する（燃焼後工程１）。この際、対流サーモスタット４７が約６０℃以上であると対流用モータ（ＦＭ）３３のＯＮ状態を維持して、対流用ファン３４をその直前の回転数に維持して回転を継続する。

その後、点火ヒータ（Ｈ）１４をＯＦＦ状態で、給排気用送風機（ＢＭ）１５を制御レベル２で所定時間（本実施の形態では６分間）回転駆動し、かつ灰処理用モータ（ＨＭ）２５を制御レベル２で回転駆動して上記「灰処理１」を１回行う（燃焼後工程２）。この際、駆動モータ（ＰＭ）４０の回転駆動は停止している。また、対流サーモスタット４７が約６０℃以上であると対流用モータ（ＦＭ）３３のＯＮ状態を維持して、対流用ファン３４をその直前の回転数に維持して回転を継続する。

その後、点火ヒータ（Ｈ）１４をＯＦＦ状態で、給排気用送風機（ＢＭ）１５を制御レベル１で所定時間（本実施の形態では数分間）回転駆動し、かつ灰処理用モータ（ＨＭ）２５を制御レベル１で回転駆動して上記「灰処理１」を１回行う（燃焼後工程３）。この際、駆動モータ（ＰＭ）４０の回転駆動は停止している。また、対流サーモスタット４７が約６０℃以上であると対流用モータ（ＦＭ）３３のＯＮ状態を維持して、対流用ファン３４をその直前の回転が低回転であればこの回転を維持し、直前の回転が高回転であれば低回転に切り替える。

その後、燃焼後工程３においては、バーナー本体１３内に燃料となるペレット４が供給されておらず、かつバーナー本体１３内に残っていたペレット４もほとんど燃焼済みなので、消火状態となる。この際、バーナーサーミスタ４９で検知したバーナー本体１３下部近傍の温度は６０℃以下となる。

その後、点火ヒータ（Ｈ）１４をＯＦＦ状態で、灰処理用モータ（ＨＭ）２５を制御レベル６よりも高回転させ、灰処理用歯車２０、２１を互いに内回り（図３において灰処理用歯車２０を左回転、灰処理用歯車２１を右回転）に２分間回転させ、バーナー本体１３内下部に堆積していた灰を各灰処理板２２のスリット部２２ａから灰処理扉２６ａ、２６ｂ上に掻き落とし、上記したようにして灰回収容器９に回収する（燃焼後工程４）。この際、給排気用送風機（ＢＭ）１５、駆動モータ（ＰＭ）４０、対流用モータ（ＦＭ）３３、の各回転駆動は停止している。そして、燃焼後工程４での灰処理が終了すると、自動的に運転停止状態となる。

なお、上記した本燃焼中において、燃料収納部５内のペレット４の残量が少なくなったことを残量検知センサ３９で検知すると、上記した燃焼後工程を行って消火する。

このように、本発明の実施の形態に係る木質ペレット状燃料燃焼装置１は、本燃焼の前に上記した燃焼前工程（予熱、点火１、２、３、予備燃焼１、２、強制燃焼１、２、３）を順次自動的に行うことにより、安全に本燃焼に移行することができ、更に本燃焼後に上記した燃焼後工程（燃焼後工程１、２、３、４）を順次自動的に行うことにより、安全に運転停止（消火）に移行することができる。

また、上記したように、燃料搬送部材３７の回転によって燃料搬送筒３６内の上方に搬送したペレット４を、燃料搬送部材３７と一体に回転する４つの仕切り板４１によって押し、燃料排出口３８ａ付近でその周方向に送って燃料排出口３８ａから燃料排出筒３８側に送り込むことができ、更に、ペレット４の燃料排出筒３８側への排出もれがあっても、燃料排出口３８ａの下流側に設けた規制部材４２による規制によって、確実に燃料排出口３８ａから燃料排出筒３８側に送り込むことができるので、燃焼を絞っているときも含めて常にペレット４を安定して定量的に供給することができる。
〈実施の形態２〉
本実施の形態では、図１２に示すように、燃料搬送部材３７の回転方向（時計方向）に対して燃料排出口３８ａの下流側には突起片状の規制部材が取付けられておらず、燃料搬送部材３７の上部先端に固着した複数（図では４つ）の仕切り板４１の回転だけで、燃料搬送用筒３６の上方に搬送されたペレット４を、燃料搬送筒３６内の燃料排出口３８ａ付近でその周方向に送って燃料排出口３８ａから燃料排出筒３８側に送り込むようにした。他の構成は上記した実施の形態１と同様である。

このように、本実施の形態では、燃料排出口３８ａの下流側に規制部材を備えていないので、燃料排出口３８ａから燃料排出筒３８側に排出されずに、一部のペレット４が燃料排出口３８ａを通過する場合もあるが、その数は少なく、連続回転している複数の仕切り板４１によって実施の形態１と略同様に安定して燃料排出口３８ａから燃料排出筒３８側にペレット４を送り込むことができる。

本発明の実施の形態１係る木質ペレット状燃料燃焼装置を示す概略側断面図。本発明の実施の形態１に係る木質ペレット状燃料燃焼装置を正面側から見た概略断面図。本発明の実施の形態１に係る木質ペレット状燃料燃焼装置の灰処理部を正面側から見た概略断面図。本発明の実施の形態１に係る木質ペレット状燃料燃焼装置の灰処理部を示す概略平面図。本発明の実施の形態１に係る木質ペレット状燃料燃焼装置の灰処理部を示す概略側断面図。図１のＡ−Ａ線断面図。本発明の実施の形態１に係る木質ペレット状燃料燃焼装置の運転動作（燃焼前工程）の手順を示す図。本発明の実施の形態１に係る木質ペレット状燃料燃焼装置の運転動作時の制御レベルに応じた各モータ、送風機の制御の一例を示した図。本発明の実施の形態１に係る木質ペレット状燃料燃焼装置の本燃焼時の灰処理制御を示すフローチャート。本発明の実施の形態１に係る木質ペレット状燃料燃焼装置の本燃焼時の灰処理制御を示すフローチャート。本発明の実施の形態１に係る木質ペレット状燃料燃焼装置の運転停止（燃焼後工程）の手順を示す図。本発明の実施の形態２に係る木質ペレット状燃料燃焼装置の燃料排出口付近を示す概略断面図。

符号の説明

１木質ペレット状燃料燃焼装置
２枠体
３燃焼室本体（燃焼部）
４ペレット（固体燃料）
５燃料収納部
６燃料搬送部（燃料搬送手段）
７バーナー部
８灰処理部
９灰回収容器
１０燃料室
１１放熱部
１３バーナー本体
１３ａホッパー
１４点火ヒータ（点火手段）
１５給排気用送風機（給排気手段）
２０、２１灰処理用歯車
２９排気室
３３対流用モータ
３４対流用ファン
３６燃料搬送筒
３７燃料搬送部材
３８燃料排出筒
３８ａ連通口（燃料排出口）
４０駆動モータ（駆動手段）
４１仕切り板
４２規制部材
５１制御装置

Claims

燃焼部と、木材チップからなるペレット状の固体燃料が収納される燃料収納部と、前記燃料収納部から取込まれる前記固体燃料を搬送して前記燃焼部に供給する燃料搬送手段と、を備えた木質ペレット状燃料燃焼装置であって、
前記燃料搬送手段は、斜め上方又は鉛直上方に向けて設置した燃料搬送筒と、先端側が前記燃焼部の上方近傍に位置し、該先端側よりも上方に位置する基端側を前記燃料搬送筒の上部に連通するようにして接続した燃料排出筒と、先端が前記燃料排出筒との連通口近傍と略同じ位置又は少し低い位置に位置し、かつ前記燃料搬送筒の内周面との間に所定の隙間を有するようにして前記燃料搬送筒内にその長手方向に設けた、回転動作によって前方に向けて前記固体燃料を搬送する回転自在な燃料搬送部材と、前記燃料搬送部材を回転駆動する駆動手段と、前記燃料搬送部材の先端近傍に前記燃料搬送部材の回転方向と交わるようにして所定間隔で設置した複数の薄板状の仕切り板とを具備しており、
前記燃料収納部から燃料搬送筒内に取込んだ固体燃料を前記燃料搬送部材の回転によって前記燃料搬送筒の先端側に搬送し、前記連通口近傍に搬送された前記固体燃料を回転する前記複数の仕切り板によって前記燃料搬送筒内の周方向に沿って前記連通口側に移動させて前記燃料排出筒に送り込む、
ことを特徴とする木質ペレット状燃料燃焼装置。
燃焼部と、木材チップからなるペレット状の固体燃料が収納される燃料収納部と、前記燃料収納部から取込まれる前記固体燃料を搬送して前記燃焼部に供給する燃料搬送手段と、を備えた木質ペレット状燃料燃焼装置であって、
前記燃料搬送手段は、斜め上方又は鉛直上方に向けて設置した燃料搬送筒と、先端側が前記燃焼部の上方近傍に位置し、該先端側よりも上方に位置する基端側を前記燃料搬送筒の上部に連通するようにして接続した燃料排出筒と、先端が前記燃料排出筒との連通口近傍と略同じ位置又は少し低い位置に位置し、かつ前記燃料搬送筒の内周面との間に所定の隙間を有するようにして前記燃料搬送筒内にその長手方向に設けた、回転動作によって前方に向けて前記固体燃料を搬送する回転自在な燃料搬送部材と、前記燃料搬送部材を回転駆動する駆動手段と、前記燃料搬送部材の先端近傍に前記燃料搬送部材の回転方向と交わるようにして所定間隔で設置した複数の薄板状の仕切り板と、前記燃料搬送部材の回転方向に対して、前記燃料搬送筒内の前記連通口の下流側に前記仕切り板と接しないようにして設けた規制部材とを具備しており、
前記燃料収納部から燃料搬送筒内に取込んだ固体燃料を前記燃料搬送部材の回転によって前記燃料搬送筒の先端側に搬送し、前記連通口近傍に搬送された前記固体燃料を回転する前記複数の仕切り板によって前記燃料搬送筒内の周方向に沿って前記連通口側に移動させ、前記規制部材によって前記固体燃料の前記連通口の下流側への移動を規制しながら前記燃料排出筒側に送り込む、
ことを特徴とする木質ペレット状燃料燃焼装置。
前記燃焼部に給気を行うと共に前記燃焼部から排気を行う給排気手段と、前記給排気手段と前記燃料排出筒との間に空気供給管を備え、前記給排気手段から前記燃焼部に燃焼用空気を供給する際に、前記空気供給管を通して前記燃料排出筒内にも同時に所定量の空気を供給し、前記燃料排出筒を通して前記燃焼部側に空気を噴出させる、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の木質ペレット状燃料燃焼装置。