JP2007183048A - 燃焼装置および燃焼装置の運転方法 - Google Patents

Abstract

【課題】燃焼室内の排気ガスを効率良く屋外に排気して、従来タイプの屋外の煙突工事、すなわち高い煙突工事を省略することのできる燃焼装置、強風下での運転において排気ガスが燃焼室内に逆流して燃焼室内での燃料の燃焼不良を起すおそれのない燃焼装置の運転方法を提供する。
【解決手段】バーナー５により燃焼室６内で燃料を燃焼させて外気から取り入れた空気と熱交換し、乾燥空気または温風を生成する一方、燃焼後の燃焼室６内のガスを排気ガス配管８を通して屋外の排気筒９の出口から屋外に排気するように構成された燃焼装置において、排気ガス配管８の屋内側一部に、燃焼室側の排気ガスを吸引し、屋外の排気筒側へ送出するブースター１０を取り付ける。ブースター１０の運転をバーナー５の運転に連動させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、乾燥機や温風暖房機等に用いられる燃焼装置および燃焼装置の運転方法であって、バーナーにより灯油等の燃料を燃焼室で燃焼させた後の燃焼室内の排気ガスを効率良く屋外に排出することのできる燃焼装置および燃焼装置の運転方法に関する。

例えば、葉たばこ乾燥機や温風暖房機においては、バーナーにより灯油や重油等の燃料を燃焼装置の燃焼室（火炉）内で燃焼させ、送風機により外気から取り入れた空気と熱交換して乾燥空気や温風を生成し、前者の乾燥空気を葉たばこ乾燥機の乾燥室内に供給して葉たばこ乾燥に供し、あるいは後者の温風を温風暖房機の吐出口から施設園芸用のハウス内に供給してハウス内の暖房に供するようにしている。そして、上記燃焼装置においては、燃料油に灯油や重油を使用しているため、燃焼後の燃焼室内の排気ガスを燃焼室から続く排気ガス配管を通して屋外に誘導し、屋外の煙突から外部に排出するようにしている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。

実開昭６３−３２２５９号公報 特公平５−２８５７１号公報

しかし、上記した従来技術によると、乾燥機や温風暖房機の屋内設置に際して、排気ガスを屋外に誘導するための煙突工事を必要とする。図６に示すように、通常、煙突５０は、気圧差を利用して排気ガスを効率良く建物Ｂの屋外に誘導するために高くかつ長く設置する。そして、台風や強風による倒壊防止対策のために煙突５０の補強支柱材５１や針金５２を建物Ｂの周囲に配置し、これが煩雑な設置施工となっていた。

また、強風下での乾燥機や温風暖房機の運転においては、煙突５０から排気ガスが排気ガス配管５３を通って燃焼室内に逆流し、燃焼室内での燃料の燃焼不良を起すおそれもあった。

本発明は上記課題に鑑みてなされたもので、第１の課題は、燃焼室内の排気ガスを効率良く屋外に排気して、従来タイプの屋外の煙突工事、すなわち高い煙突工事を省略することのできる燃焼装置を提供することを目的とする。

本発明の第２の課題は、通常時および強風下での運転において、安定して排気ガスを屋外に排気して、強風下での運転において排気ガスが燃焼室内に逆流して燃焼室内での燃料の燃焼不良を起すおそれのない燃焼装置の運転方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明に係る請求項１の燃焼装置は、バーナーにより燃焼室で燃料を燃焼させて外気から取り入れた空気と熱交換し、乾燥空気または温風を生成する一方、燃焼後の燃焼室内のガスを排気ガス配管を通して屋外の排気筒の出口から屋外に排気するように構成された燃焼機において、前記排気ガス配管の屋内側一部に、燃焼室側の排気ガスを吸引し、屋外の排気筒側へ送出するブースターを取り付けたことを特徴とする。

排気ガス配管の屋内側一部に、燃焼室側の排気ガスを吸引し、吸引した排気ガスを屋外の排気筒側へ送出するブースターを取り付けたから、燃焼室側の排気ガスを効率良く屋外へ強制排気することができる。これにより従来技術のような排気ガスを屋外へ誘導するための特別な煙突工事が不要となる。また、そのため、気圧差を利用すべく屋外煙突を高く設置したり、台風や強風による煙突倒壊防止対策のための補強支柱材や針金配置などの煩雑な付帯工事も不要となる。その結果、排気ガス配管の屋外排気筒の構造を非常にシンプルな構造とし、また、屋外工事費用や施工時間の大幅な削減短縮を図ることができる。

本発明に係る請求項２の燃焼装置は、前記ブースターを、前記排気ガス配管の、前記燃焼室側から上向きに排気ガスが送られる垂直配管部と、この垂直配管部の側から水平に屋外の排気筒へ向けて排気ガスが送られる水平配管部の間の屈曲部に取り付けたことを特徴とする。

排気ガス配管は通常燃焼室側から上向きに延びるとともに、燃焼装置の上方位置から向きを水平に換え、屋外に延ばす例が多い。ブースターを排気ガス配管の、垂直配管部と水平配管部の屈曲部に取り付けることで、従来の排気ガス配管の位置を変更することなくそのまま適用することができる。従って従来設備を少し改造するだけで非常に優れた効果を得ることができる。

本発明に係る請求項３の燃焼装置は、前記ブースターを、圧縮空気を噴出口から噴出するノズルと、このノズルの前記噴出口に臨んで配置するディフューザーと、前記ノズルを囲むチャンバーと、前記ノズルに圧縮空気を供給する送風機とを具備する構成とし、前記チャンバーの入口を前記排気ガス配管の燃焼室側に接続するとともに、前記ディフューザーの出口を前記排気ガス配管の前記排気筒側に接続する構成としたことを特徴とする。

請求項３の燃焼装置によると、送風機からの高圧の圧縮空気をノズルの先端の噴出口から噴出して、チャンバー内面とノズルとの間の隙間を負圧状態にして、チャンバー入口から燃焼室側の排気ガスをチャンバー内に吸引する。吸引された排気ガスはノズルからの噴流により増圧されるとともに、混合流となってディフューザーの出口から屋外の排気筒へ向けて送出される。非常に簡単で耐久性に優れた構造で燃焼室側の排気ガスを屋外に向け強制排気することができる。

本発明に係る請求項４の燃焼装置は、前記ブースターにおける送風機のケーシングに吸気口を設け、この吸気口に吸気量を調整する吸気ダンパを取り付けたことを特徴とする。

請求項４の燃焼装置によると、吸気ダンパにより吸気口の吸気量を調整することで、ブースターにおける排気ガスの吸引力と搬送力を容易に調整することができる。これによって通常運転時、強風下での運転時などに容易に切り替え対応することができる。

本発明に係る請求項５の燃焼装置の運転方法は、バーナーにより燃焼室で燃料を燃焼させて外気から取り入れた空気と熱交換し、乾燥空気または温風を生成する一方、燃焼後の燃焼室内のガスを排気ガス配管を通して屋外の排気筒の出口から屋外に排出するように構成された燃焼装置の運転方法において、前記排気ガス配管の屋内側一部にブースターを取り付け、バーナーの運転の間ブースターを作動させて、燃焼室側の排気ガスを吸引し、吸引した排気ガスを屋外の排気筒側へ送出することを特徴とする。

請求項５の燃焼装置の運転方法によると、バーナーの運転の間ブースターを作動させて、燃焼室側の排気ガスを吸引し、吸引した排気ガスを屋外の排気筒側へ送出することにより、燃焼運転中に燃焼室の排気ガスを強制的に屋外へ排気し、強風下での運転において、排気ガスが燃焼室側に逆流するのを確実に防止して、排気ガスの逆流による燃焼不良の発生を確実に防ぐことができる。これにより、通常時の運転や強風下での運転において、常に安定して燃焼運転を継続することができる。

本発明に係る請求項６の燃焼装置の運転方法は、バーナーのオン／オフ制御信号に基づき、ブースターの送風機をオン／オフ制御することを特徴とする。

請求項７の燃焼装置の運転方法によると、ブースターを作動させる送風機の運転をバーナーの運転に連動させることにより、燃焼運転中にブースターを確実に作動させて、燃焼室側の排気ガスを確実に吸引し、屋外へ強制排気することができる一方、燃焼運転停止中はブースターの送風機も停止するので、省エネルギ効果の高い運転を行うことができる。

以上説明したように、本発明に係る燃焼装置によると、排気ガス配管の屋内側一部に、燃焼室側の排気ガスを吸引し、吸引した排気ガスを屋外の排気筒側へ送出するブースターを取り付けたから、燃焼室側の排気ガスを効率良く屋外へ強制排気することができて、従来技術のような排気ガスを屋外へ誘導するための特別な煙突工事を不要とし台風や強風による煙突倒壊防止対策のための補強支柱材や針金配置などの煩雑な付帯工事を不要とする効果を奏する。

また、本発明に係る燃焼装置の運転方法によると、燃焼運転中に燃焼室の排気ガスを強制的に屋外へ排気し、強風下での運転において、排気ガスが燃焼室側に逆流するのを確実に防止して、燃焼不良の発生を確実に防ぐことができ、通常時の運転や強風下での運転において、常に安定して燃焼運転を継続することができる効果を奏する。

本発明を実施するための最良の形態を図１ないし図５を参照して説明する。この図において、１は葉たばこ乾燥機、２は燃焼装置、３は乾燥室である。

図１に示すように、燃焼装置２は、ケーシング４の下部ユニットにバーナー５を備える燃焼室（火炉）６を配置し、上部ユニットに循環送風機７を配置する。燃焼室６の上部には排気ガス配管８の一端が連通し、この排気ガス配管８はケーシング４の天井を上方に突出し、建物Ｂの屋内を通り、建物Ｂの屋外の排気筒９に接続されている。この排気ガス配管８は、詳述すると、燃焼室６の上部から上向きに延びる垂直配管部８Ａと、この垂直配管部８Ａの前記ケーシング４の上部から突出する上端部から水平方向に延びる水平配管部８Ｂとから構成され、この水平配管部８Ｂの先端が前記排気筒９の後端に接続されている。そして、この排気ガス配管８の垂直配管部８Ａと水平配管部８Ｂの屈曲部にブースター（空気エゼクタ）１０が一体に取り付けられている。ブースター１０の構造は後述する。また、ケーシング４の外側には葉たばこ乾燥機１の運転を全体制御する制御盤１１が取り付けられている。

前記燃焼装置２は、バーナー５により燃焼室６内で灯油（燃料）を燃焼させて、循環送風機７の運転により上部ユニットの吸気口１２から燃焼装置２内に取入れた新鮮な外気と熱交換し、これにより乾燥空気（熱風）を生成し、生成した乾燥空気を下部ユニットの熱風吹出口１３から側方の乾燥室３の下部ピット１４に供給するようになっている。一方、燃焼後の燃焼室６内のガスを排気ガスとして燃焼室６から排気ガス配管８を通して、建物Ｂの屋外の排気筒９の出口から屋外へ排気するようになっている。なお、吸気口１２には外気からの吸気量を調整する吸気ダンパ１５が取り付けられている。

乾燥室３は、箱型のコンテナ１６の図示しない密閉扉を開けて、多数のたばこ生葉Ａを葉詰めした葉たばこ吊具１７を、その左右両端のローラー（図示せず）をコンテナ１６の左右両壁面に取り付けられた上下２段のガイドレール（図示せず）に係合させて、奥方へ順次移動させて吊り込み、内部で葉たばこ生葉Ａを乾燥するようになっている。乾燥室３の下部には下部ピット１４との間に多数の孔１８ａを形成する整流板１８が設けられ、この整流板１８は、下部ピット１４に吹出された熱風を整流し乾燥室３内に均一な流れを作り出す役目をする。

乾燥室３の、燃焼装置２側の側壁上部には、乾燥室３内を吹き上げる熱風を燃焼装置２の上部ユニット内に循環させる循環口１９が開設されている。

上記構成の乾燥機１において、前記ブースター１０を説明すると、ブースター１０は、燃焼室６内の排気ガスを垂直配管部８Ａを通して吸引し、吸引した排気ガスを増圧して、水平配管部８Ｂを通して屋外の排気筒９側へ強制的に送出する役目をする。
このブースター１０の構造を説明すると、ブースター１０は、圧縮空気を噴出口２０ａから噴出するノズル２０と、このノズル２０の噴出口２０ａに臨んで配置されるディフューザー２１と、前記ノズル２０を囲む有頭筒状のチャンバー２２と、前記ノズル２０に高圧の圧縮空気を供給する送風機２３とを具備する構成とされている。前記チャンバー２２の下部導入部２２ａの入口２４は垂直配管部８Ａの上端開口部に接続されるとともに、前記ディフューザー２１の出口２５は水平配管部８Ｂの後端開口部に接続されている。

前記ノズル２０は、噴出口２０ａをチャンバー２２内部の中央に位置させるとともに、後端部をチャンバー２２の側壁部から背後に突出させている。そして、ノズル２０の後端部に送風機２３のケーシング２６が一体に取り付けられている。

送風機２３には市販のターボファンが用いられ、モータ２７の駆動によりケーシング２６に内蔵のファン（図示せず）を回転させて高圧の圧縮空気を発生させ、発生した圧縮空気をノズル２０内に圧送し、ノズル２０先端の噴出口２０ａから噴出するようになっている。この噴流によりノズル２０とチャンバー２２内面との間の隙間を負圧状態にし、下部導入部２２ａの入口２４から燃焼室６側の排気ガスをチャンバー２２内に吸引するとともに、吸引した排気ガスを増圧して混合流の形でディフューザー２１の出口２５側へ送出するようになっている。

前記ディフューザー２１は、チャンバー２２側の小径筒部２８と、小径筒部２８の先端から続き先端に行くに従い拡径する拡径筒部２９と、拡径筒部２９の先端から続く大径筒部３０とから構成されている。大径筒部３０の先端に前記出口２５が形成されている。小径筒部２８の内径Ｄ１と大径筒部３０の内径Ｄ２とはＤ１＜Ｄ２の関係とされている。

前記送風機２３のケーシング２６の吸気口３１には、吸気口３１の吸気量を調整するスライド式の吸気ダンパ３２が取付けられている。この吸気ダンパ３２はケーシング２６の側面に対し軸部３２ａにより軸支され、軸部３２ａを中心に吸気ダンパ３２を時計回りに回動させて吸気口３１の開口面積を拡大し、反時計周りに回動させて吸気口３１の開口面積を縮小するようになっている。

前記構造のブースター１０によると、モータ２７を駆動して送風機２３のファンを回転させると、前述したように、ノズル２０の噴出口２０ａから圧縮空気が噴出して、チャンバー２２内面とノズル２０との間の隙間を負圧にし、入口２４から燃焼室６側の排気ガスをチャンバー２２内に吸引するようになっている。そして、チャンバー２２内に吸引された排気ガスは噴出口２０ａからの噴流により増圧されて、混合流の形でディフューザー２１の小径筒部２８で速度を減じて昇圧しつつ出口２５へ向かい、拡径筒部２９において流速を増して、大径筒部３０の出口２５から屋外の排気筒９へ強制的に送出されるようになっている。

排気ガス配管８の水平配管部８Ｂは、例えばアルミニウム製のフレキシブル接続管などからなり、この水平配管部８Ｂの先端を建物Ｂの側壁に貫通させて排気目板３３等により隙間を密閉し、この水平配管部８Ｂの先端に屋外の排気筒９となる９０°エルボ管３４を取り付ける。このエルボ管３４の排気口３４ａは下向きとして雨水が配管内に流入しないようにし、排気口３４ａには防鳥網３５を取り付ける。

次に、以上のように構成された葉たばこ乾燥機１の運転方法を以下に説明する。

葉たばこ乾燥機１においては、バーナー５の運転により燃料を燃焼室６で燃焼させて循環送風機７の運転により上部の吸気口１２から燃焼装置２内に取り入れた新鮮な外気と燃焼室６で熱交換し、乾燥空気（熱風）を生成し、生成した乾燥空気を下部の熱風吹出口１３から乾燥室３の下部ピット１４に供給し、下部ピット１４から乾燥室３内に吹き上げ、乾燥室３内の葉たばこ生葉Ａを乾燥させるようになっている。乾燥室３内を吹き上げた熱風は、循環口１９をとおり、燃焼装置２内に循環するようになっている。

バーナー５の運転は、予め選択された乾燥室３の乾燥プログラムに従い、制御盤１１からのＯＮ／ＯＦＦ信号により出力制御される。乾燥室３の整流板１８付近の燃焼室６寄りに乾球温度計３６が設置されており、乾球温度計３６の乾球温度を入力信号として、乾燥室３内の乾燥温度が設定値を下回る時はＯＮ信号によりバーナー５が点火され、設定値を上回る時はＯＦＦ信号によりバーナー５が停止される。これにより乾燥室３内の乾燥温度が制御盤１１の乾燥プログラムの設定値に従って段階的に昇温しまたは一定温度に維持される。

バーナー５の運転により燃焼室６内に生成される燃焼ガスは、排気ガスとして排気ガス配管８を通して建物Ｂの屋外の排気筒９の排気口３４ａより屋外へ排気される。排気ガスを排気するにあたっては、排気ガス配管８の一部に取り付けたブースター１０の送風機２３の運転をバーナー５の運転と連動させる。すなわち、バーナー５を運転／停止させる制御盤１１からのＯＮ／ＯＦＦ制御信号を分岐してブースター１０の送風機２３のモータ２７に送る。ＯＮ信号が送られるとモータ２７が駆動して送風機２３を運転し、ＯＦＦ信号が送られるとモータ２７が停止して送風機２３の運転を停止する。これによりバーナー５の運転に連動してブースター１０が作動し、バーナー５の停止に連動してブースター１０の作動が停止する。

ブースター１０の送風機２３を回転駆動すると、ノズル２０の噴出口２０ａから高圧の圧縮空気をチャンバー２２内にディフューザー２１へ向けて噴出し、下方の燃焼室６内の排気ガスを入口２４からチャンバー２２内に吸引し、吸引した排気ガスを増圧してディフューザー２１の出口２５から排気筒９へと強制的に送出し、排気筒９の排気口３４ａから屋外へ排気する。

排気ガスの吸引力を調整するにはブースター１０における送風機２３の吸気ダンパ３２を調整する。例えば、強風下の運転時には排気ガスの吸引力を上げるべく、通常運転時に比べて吸気口３１の開口面積を拡大し、吸気量を大きくする。

乾球温度計３６の近くには湿球温度計３７が設置されており、本実施形態の葉たばこ乾燥機１においては、湿球温度計３７の湿球温度を入力信号として、モータ３８を駆動させて、吸気ダンパ１５が開閉制御される。湿球温度計３７の湿球温度が乾燥プログラムの設定値を超えて必要以上に湿度が上がると、吸気ダンパ１５を開いて新鮮な外気を燃焼装置２内に導入する一方、乾燥室３の循環口１９と反対側の排気口３９の排湿ダンパ４０を開いて外部へ必要な排湿が行なわれる。

以上説明した葉たばこ乾燥機１における燃焼装置２に採用したブースター１０は、温風暖房機における燃焼装置に採用してもよく、温風暖房機における燃焼装置の排気ガス配管の一部にブースター１０を取り付けることにより、温風暖房機の建物屋外に設置する煙突工事を不要とし、強風時の暖房運転時に排気ガスが燃焼室に逆流して燃焼不良を起すことを防止することができる。

本発明者は、図５に示すように、燃焼装置２の排気ガス配管８の一部にブースター１０を取り付けた室内試験装置を製作し、ブースターの効果の確認試験を実施した。試験装置は、排気ガス配管８の水平配管部８Ｂの先端付近に丸形のバタフライ方式のダンパ４１を取り付け、外気風圧の作用状況（ゼロ、小〜中程度、大）をダンパによる管の開口面積の変化（全開、３０％閉、５０％閉）に置き換えた。そして、燃焼装置２とブースター１０の送風機を運転し、ブースター１０のチャンバー２２の下部導入部２２ａ内の静圧を測定した。チャンバー２２の下部導入部２２ａには測定孔４２を開けて簡易微圧計を取付けた。また、Ｋ型熱伝対を使用して、排気ガス配管内の温度を測定した。

表１は、試験装置における試験の条件と試験の結果を示している。

表１の試験結果によると、ダンパ開度が全開状態、３０％閉状態、５０％閉状態のいずれの状態においても、ブースター１０のチャンバー２２の下部導入部２２ａ内は負圧を維持しており、燃焼装置で発生した排気ガスがブースター１０により吸引され、排気筒側へ送出されることが確認できた。

本発明に係る燃焼装置は、乾燥機や温風暖房機用の燃焼装置として利用することができる。

本発明に係る燃焼装置を適用した葉たばこ乾燥機を示す断面図、 図１の燃焼装置の排気ガス配管に取付けられるブースターの縦断面図、 図２に示すブースターの側面図、 図２に示すブースターの平面図、 ブースターを燃焼装置の排気ガス配管の一部に設置した試験装置を示す要部図、 従来の葉たばこ乾燥機と屋外煙突の設置状態を示す図である。

符号の説明

１ 葉たばこ乾燥機
２ 燃焼装置
３ 乾燥室
４、２６ ケーシング
５ バーナー
６ 燃焼室
７ 循環送風機
８、５３ 排気ガス配管
８Ａ 垂直配管部
８Ｂ 水平配管部
９ 排気筒
１０ ブースター
１１ 制御盤
１２、３４ 吸気口
１３ 熱風吹出口
１４ 下部ピット
１５、３５ 吸気ダンパ
１６ コンテナ
１７ 葉たばこ吊具
１８ 整流板
１８ａ 孔
１９ 循環口
２０ ノズル
２０ａ 噴出口
２１ ディフューザー
２２ チャンバー
２２ａ 下部導入部
２３ 送風機
２４ 入口
２５ 出口
２７、３８ モータ
２８ 小径筒部
２９ 拡径筒部
３０ 大径筒部
３１ 吸気口
３２ 吸気ダンパ
３２ａ 軸部
３３ 排気目板
３４ エルボ管
３４ａ、３９ 排気口
３５ 防鳥網
３６ 乾球温度計
３７ 湿球温度計
４０ 排湿ダンパ
５０ 煙突
５１ 補強支柱材
５２ 針金
Ａ 葉たばこ生葉
Ｂ 建物
Ｄ１、Ｄ２ 内径

Claims (6)

1. バーナーにより燃焼室内で燃料を燃焼させて外気から取り入れた空気と熱交換し、乾燥空気または温風を生成する一方、燃焼後の燃焼室内のガスを排気ガス配管を通して屋外の排気筒の出口から屋外に排気するように構成された燃焼装置において、前記排気ガス配管の屋内側一部に、燃焼室側の排気ガスを吸引し、屋外の排気筒側へ送出するブースターを取り付けたことを特徴とする燃焼装置。
2. 前記ブースターは、前記排気ガス配管の、前記燃焼室側から上向きに排気ガスが送られる垂直配管部と、この垂直配管部の上側から水平に屋外の排気筒に向けて排気ガスが送られる水平配管部の間の屈曲部に取り付けられることを特徴とする請求項１記載の燃焼装置。
3. 前記ブースターは、圧縮空気を噴出口から噴出するノズルと、このノズルの前記噴出口に臨んで配置されるディフューザーと、前記ノズルを囲むチャンバーと、前記ノズルに圧縮空気を供給する送風機とを具備してなり、前記チャンバーの入口が前記排気ガス配管の燃焼室側に接続されるとともに、前記ディフューザーの出口が前記排気ガス配管の前記排気筒側に接続されることを特徴とする請求項１または請求項２記載の燃焼装置。
4. 前記ブースターにおける送風機のケーシングに吸気口が設けられ、この吸気口に吸気量を調整する吸気ダンパが取り付けられていることを特徴とする請求項１ないし請求項３記載の燃焼装置。
5. バーナーにより燃焼室内で燃料を燃焼させて外気から取り入れた空気と熱交換し、乾燥空気または温風を生成する一方、燃焼後の燃焼室内のガスを排気ガス配管を通して屋外の排気筒の出口から屋外に排出するように構成された燃焼装置の運転方法において、前記排気ガス配管の屋内側一部にブースターを取り付け、バーナーを運転する間ブースターを作動させて、燃焼室側の排気ガスを吸引し、吸引した排気ガスを屋外の排気筒側へ送出することを特徴とする燃焼装置の運転方法。
6. バーナーのオン／オフ制御信号に基づき、ブースターの送風機をオン／オフ制御することを特徴とする請求項５記載の燃焼装置の運転方法。
   
   

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