JP2007333328A - 固体燃焼物用燃焼装置 - Google Patents

Abstract

【課題】構造が簡単で製造コストが安価な固体燃焼物用燃焼装置を提供することである。
【解決手段】燃焼炉（１２）と、燃焼炉の側壁に設けられた開口の外周に取付けられた枠体及び枠体に開閉可能に取付けられた扉を有する焚口（１４）と、燃焼炉内の焚口のほぼ上端の高さのところで燃焼炉の外周に対してほぼ接線方向に位置するように配置され、燃焼用空気および固体燃焼物を噴射するためのノズル（１８）とを備え、ノズルの先端が平面視で斜めになるように切断されて開口し、先端のほぼ中央に、固体燃焼物を均一に噴射するための邪魔板が配置されており、ノズルが、燃焼用空気供給管（２０）を介して燃焼用空気源（２２）に接続され、固体燃焼物供給管（２６）が、燃焼用空気供給管に対して鋭角度αをなして合流していることを特徴とする燃焼装置（１０）が提供される。
【選択図】図１

Description

本発明は一般に、燃焼装置に関する。より詳細には、本発明は、ペレットやチップ等の固体燃焼物を燃焼させる燃焼装置に関する。

ペレットやチップ等の固体燃焼物を燃焼させる装置として、ペレットボイラ、ペレットバーナ等が知られている。

固体燃焼物を燃焼させる装置においては、固体燃焼物を装置に供給する手段と、装置に燃焼用の空気を供給する手段が必要となる。しかしながら、従来の装置では、固体燃焼物を装置に供給する手段と燃焼用の空気を供給する手段の構造が複雑であり且つ高価であるという弊害があった。

本発明は、このような状況に鑑みて開発されたものであって、構造が簡単で製造コストが安価な固体燃焼物用燃焼装置を提供することを目的としている。

本願請求項１に記載の固体燃焼物用燃焼装置は、円筒形又は正ｎ角形（ｎ≧６）の燃焼炉と、前記燃焼炉の側壁に設けられた開口の外周に取付けられた枠体および前記枠体に開閉可能に取付けられた扉を有する焚口と、前記燃焼炉内の前記焚口のほぼ上端の高さのところで燃焼炉の外周に対してほぼ接線方向に位置するように配置され、燃焼用空気および固体燃焼物を噴射するためのノズルとを備え、前記ノズルの先端が平面視で斜めになるように切断されて開口し、先端のほぼ中央に、固体燃焼物を均一に噴射するための邪魔板が配置されており、前記ノズルが、燃焼用空気供給管を介して燃焼用空気源に接続され、固体燃焼物供給管が、前記燃焼用空気供給管に対して鋭角度をなして合流していることを特徴とするものである。

本願請求項２に記載の固体燃焼物用燃焼装置は、前記請求項１の装置において、前記鋭角度が１０°〜６０°であることを特徴とするものである。

本願請求項３に記載の固体燃焼物用燃焼装置は、前記請求項１又は２の装置において、前記燃焼炉の内部の前記焚口より下方の箇所に、多数の孔が設けられた燃焼皿が配置され、前記燃焼皿の中央に、頂部が閉鎖され、周壁に複数の孔が設けられた円筒形の管が配置されており、前記燃焼炉に設けられた開口から前記孔を介して前記燃焼炉内に空気が流入するように構成されていることを特徴とするものである。

本願請求項４に記載の固体燃焼物用燃焼装置は、前記請求項１から請求項３までのいずれか１項の装置において、前記焚口の扉の内面に、固体燃焼物が前記枠体内に飛散するのを防止するための固体燃焼物飛散防止手段が配置されており、前記固体燃焼物飛散防止手段が、前記枠体の前記燃焼炉の側の端まで下端が傾斜した構造体によって形成されていることを特徴とするものである。

本願請求項５に記載の固体燃焼物用燃焼装置は、前記請求項１から請求項４までのいずれか１項の装置において、前記焚口の枠体が取り付けられる燃焼炉の前記開口において前記ノズルの先端が位置する側の端部と反対側の端部に、燃焼炎が逸れて前記焚口内に入らないようにするための燃焼炎案内手段が設けられていることを特徴とするものである。

本発明により、構造が比較的簡単で製造コストが安価な燃焼装置が提供される。本発明の燃焼装置では、ノズル１８の先端１８ａに邪魔板１８ｂを配置することにより、固体燃焼物の均一な噴射が確保され、ノズル１８が燃焼炉１２の外周に対してほぼ接線方向に差し向けられるように配置することにより、燃焼炉１２内で燃焼炎を旋回させ良好な燃焼が保持される。また、本発明の燃焼装置では、燃焼皿２８及び管３０の孔２８ａ、３０ａから空気が取り入れられるので、燃焼効率を向上させることができる。また、固体燃焼物飛散防止手段３２を設けることにより、枠体１４ａ内への固体燃焼物の飛散が防止され、燃焼効率の向上を図ることができるとともに、枠体１４ａ内の清掃の手間を省くことができる。さらに、燃焼炎案内手段３４を設けることにより、燃焼炎が枠体１４ａ内に逸れることがないので、燃焼状態が良好に維持される。

次に図面を参照して、本発明の好ましい実施の形態に係る固体燃焼物用燃焼装置について詳細に説明する。図１は、本発明の好ましい実施の形態に係る固体燃焼物用燃焼装置を概略的に示した全体図である。図１において全体として参照符号１０で示される本発明の好ましい実施の形態に係る固体燃焼物用燃焼装置は、燃焼炉１２を備えている。

燃焼炉１２は、円筒形の容器によって形成され、側壁下部に配置された焚口１４および頂部に配置された排気筒１６を有している。また、燃焼炉１２には、焚口１４の下方に設けられた開口１２ａから燃焼炉１２内に空気が流入するようになっている。焚口１４は、燃焼炉１２の側壁に設けられた矩形の開口１２ｂの外周に取付けられた枠体１４ａと、枠体１４ａに開閉可能に取付けられた扉１４ｂとを有している。なお、焚口１４の扉１４ｂには、燃焼時に燃焼炉１２内を監視することができるように、覗き窓１４ｂ１が設けられている。

固体燃焼物用燃焼装置１０は又、燃焼用空気および固体燃焼物を噴射するためのノズル１８を備えている。ノズル１８は、図２に示されるように、燃焼炉１２内の焚口１４のほぼ上端の高さのところで燃焼炉１２の外周に対してほぼ接線方向に位置するように配置されており、燃焼用空気供給管２０を介して、燃焼炉１２の外部に配置された燃焼用空気源２２に接続されている。

図３は、ノズル１８を示した拡大図である。ノズル１８の先端１８ａは、図３（ａ）及び図３（ｃ）に示されるように、平面視で斜めになるように切断されて開口しており、先端１８ａのほぼ中央には、２個の丸棒１８ｂが取付けられている。丸棒１８ｂは、詳細には後述するが、固体燃焼物をノズル１８から均一に噴射させるための邪魔板の役目を果たす。

固体燃焼物用燃焼装置１０は更に、図１に示されるように、燃焼炉１２の外部に配置され、燃焼炉１２に固体燃焼物（例えば、ペレット、チップ）を供給する固体燃焼物供給源２４を備えており、固体燃焼物供給源２４から延びた固体燃焼物供給管２６が、燃焼用空気供給管２０に対して鋭角度αをなして合流している。鋭角度αは、好ましくは１０°〜６０°であり、最も好ましくは３０°である。

燃焼炉１２の内部には、焚口１４より下方の箇所に、燃焼皿２８が配置されている。燃焼皿２８は、多数の孔２８ａが設けられた円板によって形成されており、燃焼皿２８の周縁部を燃焼炉１２の内面に設けられた突起１２ｃに載せることによって、燃焼炉１２の垂直方向軸線に対してほぼ直交するように燃焼炉１２内に配置されている。

燃焼皿２８の中央には、頂部が閉鎖された円筒形の管３０が配置されており、円筒形の管３０の周壁には、複数の孔３０ａが設けられている。管３０は、開口１２ａから燃焼炉１２内に流入した空気が孔３０ａを介して燃焼炉１２内に入り、燃焼効率を向上させるのに役立つ。

好ましくは、焚口１４の扉１４ｂの内面には、図６に示されるように、固体燃焼物飛散防止手段３０が配置されている。固体燃焼物飛散防止手段３０は、焚口１４の枠体１４ａの燃焼炉１２の側の端まで下端が傾斜した構造体によって形成されている。焚口１４は枠体１４ａの分だけ燃焼炉１２から突出した形状になっているが、固体燃焼物飛散防止手段３０を配置することにより、固体燃焼物が枠体１４ａ内に飛散するのを防止することができる。

固体燃焼物及び燃焼用空気を噴射するノズル１８が燃焼炉１２の外周に対してほぼ接線方向に位置するように配置されているため、詳細には後述するように、燃焼炎が燃焼炉１２内で時計回りに旋回しつつ燃焼するようになっている。一方、焚口１４が燃焼炉１２から突出しているため、焚口１４のところで燃焼炎が逸れて焚口１４内に侵入するおそれがある。そこで、好ましくは、焚口１４の枠体１４ａが取り付けられる燃焼炉１２の開口１２ｂにおいてノズル１８の先端１８ａが位置する側の端部１２ｂ１と反対側の端部１２ｂ２（図２参照）に、燃焼炎案内手段３４を設け、燃焼炎が逸れずに燃焼炉１２内で旋回するようにするのがよい。燃焼炎案内手段３４は、所要の寸法のプレートを端部１２ｂ２に取り付けることによって形成される。

以上のように構成された固体燃焼物燃焼装置１０の作動について説明する。まず、燃焼用空気供給管２０を介して燃焼炉１２内に燃焼用空気を供給するとともに、固体燃焼物供給管２６を介して固体燃焼物を供給する。固体燃焼物は、燃焼用空気供給管２０との合流点で燃焼用空気と合流した後、ノズル１８から燃焼炉１２内に噴射される。この際、ノズル１８の先端１８ａに邪魔板（丸棒）１８ｂが取り付けられているので、固体燃焼物が均一に噴射される。固体燃焼物に着火すると、ノズル１８が燃焼炉１２の外周に対してほぼ接線方向に位置するように配置されているため、固体燃焼物と燃焼用空気（以下「固体燃焼物混合体」という）は、燃焼炉１２内を平面視で時計回りに旋回して燃焼する（図４（ｂ）の矢印参照）。なお、燃焼皿２８の孔２８ａ及び管３０の孔３０ａから取り入れられる空気（図４（ｂ）の白抜き矢印参照）により、燃焼効率が高められる。固体燃焼物飛散防止手段３２が設けられている場合には、枠体１４ａ内に固体燃焼物が飛散することが防止される。また、燃焼炎案内手段３４が設けられている場合には、燃焼炎が枠体１４ａ内に逸れることがないので、燃焼状態が良好に維持される。なお、固体燃焼物は、ほぼ完全燃焼するが、燃焼によって生じた排煙は、排気筒１６によって、燃焼装置１０外に排出される。

燃焼炉の上方に貯湯量６２リットルの貯湯タンクを設け、通水量７００リットル／時、固体燃焼物（ペレット）供給量７ｋｇ／時、燃焼用空気供給量８ｍ³ ／分で本発明の燃焼装置を作動させた結果、２０分程度で貯湯温度が１５°Ｃから５０°Ｃに上昇した。一方、従来の燃焼装置を用いて同一条件で燃焼させたところ、燃焼時間２０分での上昇温度は１５°Ｃから３５°Ｃ程度であった。これにより、本発明の燃焼装置が良好な燃焼効率を有していることが確認できた。

図７は、上記実施例において用いたペレット供給手段を示した図である。より詳細に説明すると、このペレット供給手段は、ペレットを貯留するためのペレット貯留ホッパと、ホッパの下端に設けられたペレット供給装置と、ペレット供給装置と燃焼用空気供給管２０とを接続するペレット供給管とを有している。ペレット供給装置と燃焼用空気供給管２０との接続箇所には、燃焼用空気供給管２０の長さ方向軸線に対して鋭角度αの角度に傾斜づけられた板が設けられており、ペレットがαの角度で燃焼用空気供給管２０に流入するようになっている。ペレット供給装置は、モータＭによって回転駆動される軸を有しており、図７（ｂ）に示されるように、この軸とペレット供給装置の外殻との間の隙間からペレットがペレット供給管に供給されるようになっている。

本発明は、以上の発明の実施の形態に限定されることなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で、種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることはいうまでもない。

例えば、前記実施の形態では、固体燃焼物混合体が平面視で時計回りに旋回するようにノズル１８が配置されているが、ノズル１８の配置を逆にして、反時計回りに旋回するようにしてもよい。その際には、燃焼炎案内手段３４の取り付け箇所は、前記実施の形態と反対側の位置となる。

また、前記実施の形態では、燃焼炉１２が円筒形状を有するものとして記載されているが、これらを、正ｎ角形（ｎ≧６）の形状を有するように形成してもよい。さらに、ノズル１８の先端１８ａに設けられている丸棒１８ｂの代わりに、邪魔板として適当なプレート等を取り付けてもよい。

本発明の好ましい実施の形態に係る固体燃焼物用燃焼装置を概略的に示した全体図である。 焚口が設けられている高さにおける燃焼炉の横断面図である。 図３（ａ）はノズルの正面図、図３（ｂ）はノズルの平面図、図３（ｃ）は図３（ｂ）の線３ｃ−３ｃに沿って見た断面図である。 図４（ａ）は燃焼皿、管、及びノズルの位置関係を示した模式図、図４（ｂ）は旋回する燃焼炎および燃焼用空気の流れを示した模式図である。 図２の線５−５に沿って見た断面図である。 図６（ａ）は焚口の内面に設けられる固体燃焼物飛散防止手段を示した斜視図、図６（ｂ）は焚口の扉を閉めた状態における固体燃焼物飛散防止手段を示した斜視図、図６（ｃ）は図６（ｂ）の状態における断面図である。 図７（ａ）は実施例において用いたペレット供給手段を示した正面図、図７（ｂ）は図７（ａ）の線７ｂ−７ｂに沿って見た断面図である。

符号の説明

１０ 固体燃焼物燃焼装置
１２ 燃焼炉
１４ 焚口
１６ 排気筒
１８ ノズル
２０ 燃焼用空気供給管
２２ 燃焼用空気源
２４ 固体燃焼物供給源
２６ 固体燃焼物供給管
２８ 燃焼皿
３０ 管
３２ 固体燃焼物飛散防止手段
３４ 燃焼炎案内手段

Claims (5)

1. 固体燃焼物用燃焼装置であって、
   円筒形又は正ｎ角形（ｎ≧６）の燃焼炉と、
   前記燃焼炉の側壁に設けられた開口の外周に取付けられた枠体および前記枠体に開閉可能に取付けられた扉を有する焚口と、
   前記燃焼炉内の前記焚口のほぼ上端の高さのところで燃焼炉の外周に対してほぼ接線方向に位置するように配置され、燃焼用空気および固体燃焼物を噴射するためのノズルとを備え、
   前記ノズルの先端が平面視で斜めになるように切断されて開口し、先端のほぼ中央に、固体燃焼物を均一に噴射するための邪魔板が配置されており、
   前記ノズルが、燃焼用空気供給管を介して燃焼用空気源に接続され、固体燃焼物供給管が、前記燃焼用空気供給管に対して鋭角度をなして合流していることを特徴とする装置。
2. 前記鋭角度が１０°〜６０°であることを特徴とする請求項１に記載の装置。
3. 前記燃焼炉の内部の前記焚口より下方の箇所に、多数の孔が設けられた燃焼皿が配置され、前記燃焼皿の中央に、頂部が閉鎖され、周壁に複数の孔が設けられた円筒形の管が配置されており、前記燃焼炉に設けられた開口から前記孔を介して前記燃焼炉内に空気が流入するように構成されていることを特徴とする請求項１又２に記載の装置。
4. 前記焚口の扉の内面に、固体燃焼物が前記枠体内に飛散するのを防止するための固体燃焼物飛散防止手段が配置されており、前記固体燃焼物飛散防止手段が、前記枠体の前記燃焼炉の側の端まで下端が傾斜した構造体によって形成されていることを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の装置。
5. 前記焚口の枠体が取り付けられる燃焼炉の前記開口において前記ノズルの先端が位置する側の端部と反対側の端部に、燃焼炎が逸れて前記焚口内に入らないようにするための燃焼炎案内手段が設けられていることを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の装置。

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