JP2005207727A - 木炭燃焼装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 木炭10が収められる燃料容器2と、燃焼室4と、燃焼室4に木炭10を供給する木炭供給手段3と、燃焼室4に供給される空気量を調節する空気弁423と、温室100の内の温度及び/又は燃焼室4内の温度にもとづいて、木炭供給手段3及び/又は空気弁423を制御する制御手段6とを具備し、温室100内に、燃焼ガスを供給する構成としてある。
【選択図】 図1
Description
さらに、温室の内部は、ほぼ密閉空間であり、かつ、栽培している植物の光合成によって、二酸化炭素が酸素に変換される。このため、温室内部の二酸化炭素の比率が低下し、植物の成長が妨げられることとなる。そこで、植物の成長を促進するように、専用のガスボンベから二酸化炭素を温室内部に供給しなければならないといった問題があった。
なお、特許電子図書館にて、木炭and燃焼装置をキーワードとして検索したが、本発明の先行技術となる文献は見つからなかった。
このようにすると、木炭を自動的に供給することができるので、木炭を連続的に燃焼させることができる。また、火力を自動調節することができるので、被加熱空間の温度制御を行うことができる。
このようにすると、被加熱空間に二酸化炭素を供給することができ、加熱と二酸化炭素の供給を一緒に行うことができる。また、燃焼ガスの熱エネルギーを有効に利用することができるので、エネルギー効率を向上させることができる。
このようにすると、火格子上の木灰を自動的に振るい落とすことができ、燃焼状態を良好に維持することができる。
このようにすると、送風手段を作動させることにより燃焼ガスを強制的に排出でき、また、燃焼室に空気が吸い込まれるので、木炭を良好に燃焼させることができる。さらに、燃焼ガスに外気を混入させて排出することにより、低温(たとえば、約10〜30℃)の混合燃焼ガスを供給し、低温暖房を行うことができる。
このようにすると、被加熱空間において、二酸化炭素濃度を調節することができ、農作物の育成に最適な二酸化濃度を実現することができる。
このようにすると、温室内を暖めるとともに、燃焼ガスである二酸化炭素を温室に供給することができるので、たとえば、ガスボンベから二酸化炭素を供給しなくてもすみ、作業性を向上させることができる。また、植物が、燃焼ガスである二酸化炭素を吸収し酸素を排出するので、二酸化炭素の排出量を低減でき、地球温暖化を抑制することができる。
このようにすると、地面を効果的に加熱することができ、また、燃焼ガスである二酸化炭素をほぼ均一に散布することができる。
図1は、本発明の第一実施形態に係る木炭燃焼装置の概略断面図を示している。
また、図2は、本発明の第一実施形態に係る木炭燃焼装置の概略正面図を示している。
図1,2において、木炭燃焼装置1は、燃料容器2と、木炭供給手段3と、燃焼室4と、燃焼ガス供給管5と、制御手段6とからなっている。
また、燃料として使用する木炭10は、ほぼ立方体状としてあり、通常、一辺の長さを約20〜70mmとしてある。このように、ほぼ立方体状とすることにより、容易に加工することができるとともに、取扱いが容易となる。好ましくは、一辺の長さを約30〜50mmとするとよく、このようにすると、燃焼のコントロールを行いやすくなる。なお、燃料とする木炭は、上記木炭10に限定されるものではなく、たとえば、非立方体状の形状でもよく、また、粉状の木炭を混合させたものでもよい。
燃料容器2は、ほぼ直方体状の金属製の容器であり、上面に相当する部分が木炭10の投入口21として開放され、かつ、下面に相当する一部分が木炭10の落下口(図示せず)として開放されている。この落下口は、四枚の傾斜板23によって囲まれており、このようにすることにより、上方の木炭10を、重力の作用により落下口に自然に落下させることができる。
なお、本実施形態では、燃料容器2を木炭燃焼装置1に固定する構成としてあるが、この構成に限定されるものではなく、たとえば、図示してないが、着脱式の燃料容器を設けてもよい。このようにすると、この燃料容器に木炭10を封入して保管や搬送などを行うことができ、木炭10の粉末(微小片などを含む)が飛散するのを防止することができる。
木炭供給手段3は、スクリューコンベア30と、このスクリューコンベア30を回転させるモータ31とからなっている。
スクリューコンベア30は、中央部が燃焼室4に位置するように、斜め上方に傾けられた状態で設けられている。また、スクリューコンベア30は、下方端部に、燃料容器2の落下口と連通された開口部(図示せず)が形成され、かつ、燃焼室4のほぼ中央部に投下口35が設けられている。このようにすると、スクリューコンベア30は、燃料容器2からの木炭10を搬送して投下口35から落下させることができる。
なお、投下口35の上部に燃焼室内温度計84が設けられており、燃焼室4のほぼ中央部の温度を測定することができる。
なお、木炭10を搬送する手段は、スクリューコンベア30に限定されるものではなく、たとえば、ベルトコンベアなどを用いることができる。
モータ31は、一般的に、制御手段6によってオンオフ制御されており、一回の回転時間が長いほど、多量の木炭10を燃焼室4に供給することができ、また、頻繁に回転させるほど、木炭10の供給回数が増えることとなる。なお、モータ31を連続運転してもよく、かかる場合には、速度制御することにより、木炭10の供給量を調整することができる。
燃焼室4は、直方体状の金属製の箱であり、下部に木灰11を収容する木灰容器41を備えている。ここで、木灰容器41は、燃料容器2に満杯に収められた木炭10が全て木灰11になった際、この全ての木灰11を収容可能な容量を有する構成とするとよい。このようにすると、燃料容器2に木炭10を供給するタイミングで、木灰容器41に収容された木灰11を取り除くことができ、燃焼装置1の管理を容易に行うことができる。なお、本実施形態では、木灰11を処理する手段として、木灰容器41を設けた構成としてあるが、これに限定されるものではなく、たとえば、図示してないが、ベルトコンベアで、木灰11を外部に排出する構成としてもよい。
ここで、好ましくは、固定された火格子43の上に、偏心軸(図示せず)を有する振動用モータ432と回転自在に連結された火格子430を、移動自在に設けるとよい。このようにすると、振動用モータ432を回転させるとことにより、上方の火格子430を強制振動させることができ、火格子43上の木灰11を効率よく落下させることができ、木炭10の燃焼状態を良好に維持することができる。なお、振動付与手段は、上記振動用モータ432に限定されるものではなく、たとえば、オンオフ制御される電磁ソレノイド(図示せず)を用いてもよい。
なお、本実施形態では、手動により木炭10を着火させる構成としてあるが、この構成に限定されるものではなく、たとえば、自動着火手段を設ける構成としてもよい。自動着火手段としては、市販されているコンロ用のガスボンベなどを利用することにより、簡易な着火手段とすることができる。
また、燃焼室4は、上部に排気口45が形成されており、木炭10の燃焼ガスが、燃焼室4から排気される。
燃焼ガス供給管5は、排気口(本実施形態では、燃焼ガス供給口として機能する。)45と連通するように設けてある。この燃焼ガス供給管5は、排気口45から上方向に形成された上向き配管52と、上向き配管52から左右方向に分岐された分岐管53と、分岐管53から下方に形成された下向き配管54とを備えている。
また、上向き配管52に送風機51を備えており、この送風機51を作動させて、外気吸込口511から吸い込んだ外気とともに燃焼ガスを供給することにより、ガス温度を調節することができる。すなわち、燃焼ガスに外気を混入させて供給することにより、低温(たとえば、約10〜30℃)の混合燃焼ガスを供給し、低温暖房を行うことができる。さらに、外気とともに燃焼ガスが強制的に供給されるので、燃焼室4に空気供給口42から空気が吸い込まれ、木炭10を良好に燃焼させることができる。
なお、本実施形態では、上向き配管52に送風機51を備えた構成としてあるが、この構成に限定されるものではなく、たとえば、図示してないが、各下向き配管54に速度制御機能付き送風機を設けてもよい。
図3は、本発明の第一実施形態にかかる木炭燃焼装置の設置状態を説明するための概略図を示している。
同図において、木炭燃焼装置1は、野菜101を栽培する温室100の内部に設置してあり、燃焼ガスを温室100の内部空間102に供給する。このようにすると、温室100の内部空間102に二酸化炭素を供給することができ、加熱と二酸化炭素の供給を一緒に行うことができる。また、燃焼ガスの熱エネルギーを、温室100の外部に棄てることなく有効に利用することができるので、エネルギー効率を向上させることができる。
なお、図示してないが、内部空間102に、酸素濃度計及び一酸化炭素濃度計と、酸素濃度又は一酸化炭素濃度が所定の値に達すると警報を発するパテライトを設けるとよい。このようにすると、内部空間102において、酸欠や一酸化炭素中毒による事故を有効に防止でき、温室100内で、安全に農作業を行うことができる。
敷設配管55は、複数の供給孔551が設けられた配管(燃焼ガス供給管)であり、下向き配管54と接続されるとともに、地面110近傍の地中に敷設してあり、温室100の内部空間102に開口する複数の供給孔551を有している。このようにすると、地面110を効果的に加熱することができ、また、燃焼ガスである二酸化炭素を温室100の内部空間102に供給することができる。また、木炭燃焼装置1は、内部空間102を暖めるとともに、燃焼ガスである二酸化炭素を温室100内に供給することができるので、たとえば、ガスボンベから二酸化炭素を供給しなくてもすみ、作業性を向上させることができる。また、野菜101が、燃焼ガスである二酸化炭素を吸収し酸素を排出するので、二酸化炭素の排出量を低減でき、地球温暖化を抑制することができる。
また、温室100内の全域をカバーするように、敷設配管55を蛇行するように敷設するとよく、このようにすると、温室100内の全域を、ほぼ同じ温度かつほぼ同じに二酸化炭素濃度に管理することができる。
制御手段6は、一般的に、シーケンサやコンピュータが使用され、図4に示すように、燃焼室内温度計84,外部温度計80,及び,二酸化炭素濃度計81と接続されており、燃焼室内温度測定信号,外部温度測定信号,及び,二酸化炭素濃度測定信号を入力する。また、制御手段6は、振動用モータ432,モータ31,424,及び,送風機51と接続されており、各制御信号を出力しそれらを制御する。なお、これらの測定信号のうち、いずれか一つの測定信号にもとづいて、制御手段6が制御を行う構成としてもよい。
まず、使用者は、燃料容器2に木炭10を供給し、続いて、木灰容器41内に木灰11が残っていないことを確認する。
次に、窓44から火種を火格子43上に載置する。通常、この火種は、火をつけた着火剤を火格子43上に載せ、その上に少量の木炭を供給することにより容易に準備することができる。
次に、制御手段6に、温室100内部の設定温度などを入力し、自動運転スイッチ(図示せず)をオンする。
加熱モードにおける木炭燃焼装置1は、まず、所定量の木炭10を燃焼室4に供給する。すなわち、モータ31を所定時間回転させることにより、所定量の木炭10を燃焼室4に供給する。
次に、木炭燃焼装置1は、モータ424を作動させ、空気弁423を開くとともに、送風機51を作動させ、より多くの空気を燃焼室4に供給し最大火力となるように、木炭10を燃焼させる。
なお、火格子430を振動させるタイミングは、上記タイミングに限定されるものではなく、たとえば、推定燃焼完了時間の約20%に時間が経過するごとに振動させてもよく、このようにすると、木炭10をより効率よく燃焼させることができる。
また、木炭燃焼装置1は、温室100の内部空間102の二酸化炭素濃度が所定の濃度に達すると、空気弁423をほぼ閉じたり、送風機51を停止又は低速運転として、燃焼室4への空気供給量を調節して、燃焼ガス(二酸化炭素)の供給を抑制する。これにより、木炭燃焼装置1は、内部空間102の二酸化炭素濃度が高くなりすぎるのを防止することができる。
また、木炭燃焼装置1は、火力を調節しながら木炭10を燃焼させ、推定燃焼時間の約7割の時間が経過し、かつ、燃焼室4の温度が低下傾向にあるとき、新たな木炭10を前回と同様に燃焼室4に供給する。
火種維持モードの運転状態において、木炭燃焼装置1は、送風機51を停止し、空気弁423をほぼ閉じて、燃焼室4への空気供給量を絞り、かつ、少量の木炭10を木炭供給手段3から供給する。このようにすると、火格子43上に火種となる木炭10を保持することができ、夜間に、使用者が火種を準備しなくても、連続運転することができる。
さらに、木炭燃焼装置1は、温室100の内部空間102の二酸化炭素濃度を制御することができるので、野菜101の育成に好適な二酸化炭素濃度を自動的に実現することができるとともに、二酸化炭素濃度が高くなりすぎて、酸欠状態になるといった不具合を回避することができる。
図5は、本発明の第二実施形態に係る木炭燃焼装置の概略断面図を示している。
また、図6は、本発明の第二実施形態に係る木炭燃焼装置の概略正面図を示している。
図5,6において、木炭燃焼装置1aは、燃料容器2aと、木炭供給手段3aと、燃焼室4aと、燃焼ガス供給管5と、制御手段6aとからなっている。
なお、木炭燃焼装置1と同様の構成部分については、同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。
燃料容器2aは、ほぼ直方体状の金属製の容器であり、上面に相当する部分が木炭10の投入口21として開放され、かつ、下面に相当する一部分が木炭10の落下口22として開放されている。この落下口22は、四枚の傾斜板23によって囲まれており、このようにすることにより、上方の木炭10を、重力の作用により落下口22に自然に落下させることができる。
木炭供給手段3aは、スクリューコンベア30aと、このスクリューコンベア30aを回転させるモータ31aと、滑り板32と、遮蔽板33とからなっている。
スクリューコンベア30aは、ほぼ水平方向に設けられ、燃料容器2の落下口22から落下してくる木炭10を、燃焼室4a側に搬送する。また、スクリューコンベア30aは、図示してないが、モータ31a側に設けられたタンデムのボールベアリングによって片持ち支持されている。
なお、遮蔽板33は、上記支持構造に限定されるものではなく、たとえば、図示してないが、上部にヒンジを設けて、下部が燃焼室4aの内側に回動する構造としてもよい。
燃焼室4aは、木灰容器41と火格子43aの間の両側面に、それぞれ三つの空気供給口42を設けている。また、各空気供給口42には、図6に示すように、電磁ソレノイド422によって、昇降する閉止板421が設けられている。この閉止板421が上昇すると、空気供給口42が塞がれるので、燃焼室4に外部から空気が供給されなくなる。また、各電磁ソレノイド422は、制御手段6によってそれぞれ制御されるので、六つの空気供給口42を段階的に開くことができ、空気供給量調整手段として機能する。
ここで、好ましくは、火格子43aの中央部にすり鉢状の凹部431を形成するとよい。このようにすると、新たに供給される木炭10が少量の場合であっても、この木炭10と燃焼中の木炭10をすり鉢状の凹部431に集めることができるので、新たに供給された木炭10に確実に着火させることができる。
制御手段6aは、図7に示すように、電磁ソレノイド422,振動用モータ432,モータ31,333,及び,送風機51と接続されており、各制御信号を出力しそれらを制御する。
なお、その他の構成は、上記木炭燃焼装置1とほぼ同様としてある。
なお、木炭燃焼装置1と同様の使用法及び動作については、その詳細な説明を省略する。
まず、使用者は、木炭10の供給及び木灰11の処理を行ない、次に、窓44から火種を火格子43a上に載置する。
次に、制御手段6aに、温室100内部の設定温度などを入力し、自動運転スイッチ(図示せず)をオンする。
加熱モードにおける木炭燃焼装置1aは、まず、所定量の木炭10を燃焼室4aに供給する。すなわち、遮蔽板33を上昇させ、次に、モータ31aを所定時間回転させることにより、所定用の木炭10を燃焼室4aに供給した後、遮蔽板33を降下させる。
次に、木炭燃焼装置1aは、電磁ソレノイド422を作動させ、全ての空気供給口42を開くとともに、送風機51を作動させ、より多くの空気を燃焼室4aに供給し最大火力となるように、木炭10を燃焼させる。
火種維持モードの運転状態において、木炭燃焼装置1aは、送風機51を停止し、一つの電磁ソレノイド422をオンするか、あるいは、全ての電磁ソレノイド422をオフとして、燃焼室4aへの空気供給量を絞り、かつ、少量の木炭10を木炭供給手段3aから供給する。このようにすると、火格子43a上に火種となる木炭10を保持することができ、夜間に、使用者が火種を準備しなくても、連続運転することができる。
例えば、木炭燃焼装置1,1aは、倉庫や家畜小屋などの建築物の暖房装置として使用することができ、かかる場合には、燃焼ガスを建築物の外部に排気する構成としてもよい。すなわち、木炭10を燃料とする簡易な暖房装置として使用することができる。
2,2a 燃料容器
3,3a 木炭供給手段
4,4a 燃焼室
5 燃焼ガス供給管
6,6a 制御手段
10 木炭
11 木灰
21 投入口
22 落下口
23 傾斜板
30,30a スクリューコンベア
31,31a モータ
32 滑り板
33 遮蔽板
35 投下口
41 木灰容器
42,42a 空気供給口
43,43a 火格子
44 窓
45 排気口
51 送風機
52 上向き配管
53 分岐管
54 下向き配管
55 敷設配管
80 外部温度計
81 二酸化炭素濃度計
84 燃焼室内温度計
100 温室
101 野菜
102 内部空間
110 地面
331 スライドシャフト
332 ボールねじ
333 モータ
421 閉止板
422 電磁ソレノイド
423 空気弁
424 モータ
430 火格子
431 凹部
432 振動用モータ
511 外気吸込口
551 供給孔
Claims (7)
- 木炭が収められる燃料容器と、
木灰処理手段,空気供給口,火格子,及び,排気口を有し、前記木炭を燃焼させる燃焼室と、
前記燃料容器に収められた木炭を、前記燃焼室に供給する木炭供給手段と、
前記空気供給口から前記燃焼室に供給される空気量を調節する空気供給量調整手段と、
被加熱空間の温度と前記燃焼室内の温度の少なくとも一方の温度にもとづいて、前記木炭供給手段及び/又は前記空気供給量調整手段を制御する制御手段と
を具備したことを特徴とする木炭燃焼装置。 - 前記被加熱空間に、燃焼ガスを供給することを特徴とする請求項1記載の木炭燃焼装置。
- 前記火格子を振動させる加振手段を備えたことを特徴とする請求項1又は2記載の木炭燃焼装置。
- 前記排気口に、送風機能を有する燃焼ガス供給管を連結したことを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の木炭燃焼装置。
- 前記被加熱空間の二酸化炭素濃度を検出するセンサを備え、測定された二酸化炭素濃度にもとづいて、前記制御手段が、前記木炭供給手段及び/又は前記空気供給量調整手段を制御することを特徴とする請求項2〜4のいずれか一項に記載の木炭燃焼装置。
- 前記被加熱空間が、植物栽培用の温室の内部空間であることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の木炭燃焼装置。
- 前記燃焼ガス供給管が地面上又は地面近傍の地中に敷設され、かつ、前記燃焼ガス供給管に、前記温室の内部空間に開口する複数の供給孔が穿設されたことを特徴とする請求項6に記載の木炭燃焼装置。
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