JP2010025508A

JP2010025508A - 木質ペレット燃焼装置

Info

Publication number: JP2010025508A
Application number: JP2008190527A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Suzuki; 健鈴木
Original assignee: Yamamoto and Co Ltd; Yamamoto Co Ltd
Current assignee: Yamamoto and Co Ltd; Yamamoto Co Ltd
Priority date: 2008-07-24
Filing date: 2008-07-24
Publication date: 2010-02-04

Abstract

【課題】燃焼室内を流れる空気流に異常が発生した際に自動的に木質ペレットの燃焼を停止させることができる。
【解決手段】ペレットストーブ１０では、燃料搬送装置１８は、木質ペレット１４を燃焼室２０内へ搬送する。また、送風機４２は、給気口４５から燃焼室３０内へ流入して煙筒６２から排気される空気流を生じさせる。これにより、燃焼室３０内の木質ペレット１４に燃焼用の空気が供給されて木質ペレット１４が燃焼する。しかも、例えば燃焼室３０内に木質ペレット１４の灰が大量に堆積したり、或いは煙筒６２内及びガス通路６６が煤で詰まったりすることで、送風機４２のダクト部４３Ａ内を流れる空気流の風圧が所定の設定値以上に上昇すると、差圧スイッチ４２が作動する。これにより、制御装置３８が燃料搬送装置１８の作動を停止させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、間伐材などを粉砕圧縮加工して作った木質ペレットを燃焼させる木質ペレット燃焼装置に関する。

従来の木質ペレット燃焼装置（例えば、ペレットストーブ）では、給気口及び排気口を備え、内部で木質ペレットを燃焼させる燃焼室と、前記給気口から燃焼室内へ燃焼用空気を送風して前記排気口から排気させる送風機とを備えたものがある（例えば、特許文献１参照）。
特開２００７−１３２６３４号公報

上述の如き木質ペレット燃焼装置では、例えば、燃焼室内に木質ペレットの灰が大量に堆積すると、燃焼室内への燃焼用空気の供給が阻害されてしまい、木質ペレットの良好な燃焼が妨げられる可能性がある。また、排気口（煙突）に煤などが詰まった場合にも、燃焼用空気の正常な流れが妨げられる可能性がある。このような場合には、木質ペレットの燃焼を一旦停止させて、燃焼室内を清掃する必要がある。

本発明は上記事実を考慮し、燃焼室内を流れる空気流に異常が発生した際に自動的に木質ペレットの燃焼を停止させることができる木質ペレット燃焼装置を得ることが目的である。

請求項１に記載の発明に係る木質ペレット燃焼装置は、給気口及び排気口を備え、内部で木質ペレットを燃焼させる燃焼室と、前記燃焼室内へ木質ペレットを搬送する燃料搬送装置と、前記給気口から前記燃焼室内へ流入して前記排気口から排気される空気流を生じさせる空気流発生手段と、前記空気流の風圧が予め設定された範囲から外れると前記燃料搬送装置の作動を停止させる作動停止手段と、を有することを特徴としている。

請求項１に記載の木質ペレット燃焼装置では、燃料搬送装置は、木質ペレットを燃焼させるための燃焼室内に木質ペレットを搬送する。また、空気流発生手段は、給気口から燃焼室内へ流入して排気口から排気される空気流を生じさせる。これにより、燃焼室内の木質ペレットに燃焼用の空気が供給され、木質ペレットが燃焼する。しかも、例えば燃焼室内に木質ペレットの灰が大量に堆積したり、或いは排気口が煤で詰まったりすることで、上記空気流の風圧が作動停止手段に設定された範囲から外れると（すなわち空気流に異常が発生すると）、作動停止手段が燃料搬送装置の作動を停止させる。これにより、燃焼室内への木質ペレットの搬送が停止されるので、木質ペレットの燃焼を自動的に停止させることができる。

請求項２に記載の発明に係る木質ペレット燃焼装置は、請求項１に記載の木質ペレット燃焼装置において、前記空気流発生手段は、前記給気口に接続されたダクト部を介して前記燃焼室内へ空気を送風する送風機とされ、前記作動停止手段は、前記ダクト部内を流れる空気流の風圧が予め設定された値以上になると前記燃料搬送装置の作動を停止させることを特徴としている。

請求項２に記載の木質ペレット燃焼装置では、送風機は、燃焼室の給気口に接続されたダクト部を介して燃焼室内へ空気を送風する。また、ダクト部内を流れる空気流の風圧が作動停止手段に設定された値以上になると、作動停止手段が燃料搬送装置の作動を停止させる。このように、作動停止手段が、送風機のダクト部内を流れる空気、すなわち燃焼室内へ供給される前の常温の空気の風圧によって作動するため、作動停止手段に要求される耐熱性を低くすることができる。

請求項３に記載の発明に係る木質ペレット燃焼装置は、請求項１又は請求項２に記載の木質ペレット燃焼装置において、前記作動停止手段は、前記空気流の風圧に応じて変位される変位部材と、前記燃料搬送装置に電気的に接続されると共に、前記変位部材の変位によって作動されるスイッチとを有することを特徴としている。

請求項３に記載の木質ペレット燃焼装置では、空気流発生手段が生じさせる空気流の風圧に応じて変位部材が変位されると、燃料搬送装置に電気的に接続されたスイッチが作動される。これにより、燃料搬送装置の作動が停止される。したがって、作動停止手段を簡単な構成にすることができる。

以上説明したように、本発明に係る木質ペレット燃焼装置では、燃焼室内を流れる空気流に異常が発生した際に自動的に木質ペレットの燃焼を停止させることができる。

図１には、本発明の実施形態に係る燃焼装置としてのペレットストーブ１０の概略的な構成が縦断面図にて示されている。また、図２には、このペレットストーブ１０の概略的な構成が横断面図にて示されている。

ペレットストーブ１０は、缶体１２を備えている。缶体１２は、底壁１２Ａ、上壁１２Ｂ、正面壁１２Ｃ、背面壁１２Ｄ、右側壁１２Ｅ、及び左側壁１２Ｆを備えた中空の直方体状に形成されており、内部に燃焼室３０が設けられている。缶体１２の右側壁１２Ｅ側には、筐体１５が配置されている。筐体１５は、缶体１２と同じく中空の直方体状に形成されている。筐体１５の内部には、燃料タンクとされるホッパ１６が配設されている。このホッパ１６の内部には、間伐材を粉砕圧縮加工して作った加工燃料である木質ペレット１４（本実施形態では、例えば、円柱形に加工成形されており、直径が４ミリ乃至５ミリ程度、長さが５ミリ乃至６ミリ程度とされる）が貯蔵されている。

ホッパ１６の下方には、燃料搬送装置１８が設けられている。燃料搬送装置１８は、上下２段の段違いに配置された上スクリュー２０と下スクリュー２２とを有している。これらの上スクリュー２０と下スクリュー２２とは、それぞれモータ２４及びモータ２５の駆動力によって回転するようになっている。これらのモータ２４、２５は、ペレットストーブ１０に配設された図示しない配線を介して制御回路３８に電気的に接続されている。

また、ホッパ１６の下部には、燃料降下口２６が形成されており、ホッパ１６内に投入された木質ペレット１４は、この燃料降下口２６から上スクリュー２０によってかき出され、シュート２８へ搬送されて落下する。シュート２８から落下した木質ペレット１４は、燃料搬送装置１８の下段に配された下スクリュー２２によって、燃焼室３０側へ押し出され、右側壁１２Ｅに形成された燃料供給口２９を介して燃焼室３０の内部へ搬送される（図１の矢印Ａ参照）。

燃焼室３０内の下部には、右側壁１２Ｅ側において、平板状に形成されて燃焼部３１を構成するロストル３２が設けられており、燃焼室３０の内部へ搬送された木質ペレット１４は、ロストル３２の上面に供給される。

ロストル３２の下方には、上下両側及び右側壁１２Ｅ側が開口した箱状のカバー３３が設けられており、カバー３３の内側には空気取入室４４が形成されている。この空気取入室４４の内部には、棒状の点火ヒータ３４が設けられている。点火ヒータ３４は、所謂「セラミックヒータ」であり、ロストル３２の板面に対して所定角度傾斜した状態でロストル３２の下面に固定されている。

点火ヒータ３４の先端部は、ロストル３２に形成された貫通孔３６に挿通されて、ロストル３２の上面から所定量突出している（例えば、本実施形態では、突出高さは５ミリに設定されている）。このため、ロストル３２の上面に木質ペレット１４が供給されると、点火ヒータ３４の先端部が木質ペレット１４によって覆われる。この点火ヒータ３４は、ペレットストーブ１０に配設された図示しない配線を介して制御回路３８に電気的に接続されている。

一方、燃料搬送装置１８の下方で筐体１５内の下部には、送風機４２が配設されている。この送風機４２は、ハウジング４３に設けられたダクト部４３Ａが筐体１５の側壁に接続されている。ダクト部４３Ａの内部は、筐体１５と缶体１２との間に形成された空気通路４６を介して、燃焼室３０の給気口４５に連通している。この給気口４５は、空気通路４６と空気取入室４４とを連通させており、送風機４２が作動すると、ダクト部４３Ａ、空気通路４６、給気口４５を介して空気取入室４４内に空気が送風される（図１の矢印Ｂ参照）。空気取入室４４内に送られた空気（１次空気）は、ロストル３２に形成された複数の空気噴孔４０を通過して燃焼室３０へ通風されるようになっている。

また、送風機４２から送気された空気は、空気通路４６にも流入し（図３の矢印Ｃ参照）、缶体１２の右側壁１２Ｅに形成された通気孔５０から燃焼室３０内へ送風される（２次空気）。さらに、空気通路４６に流入した空気は、燃料搬送装置１８側へ分岐した空気戻通路５２へも流入し、燃料搬送装置１８のシュート２８上方から噴出されるようになっている。上述の送風機４２は、ペレットストーブ１０に配設された図示しない配線を介して前記制御回路３８に電気的に接続されている。

ここで、本ペレットストーブ１０では、上述した燃料搬送装置１８のモータ２４、２５、点火ヒータ３４、及び送風機４２は、制御回路３８によって集中制御される構成となっており、制御回路３８に接続された図示しない電源スイッチが「ＯＮ」にされると、モータ２４、２５及び送風機４２が作動すると共に、点火ヒータ３４へも通電される構成とされている。

なお、点火ヒータ３４への通電時間は、制御回路３８に接続された図示しないタイマーによって任意に設定可能とされており、点火ヒータ３４への通電を開始してから所定時間（例えば、本実施形態では、１分〜２分程度）経過すると、このタイマーによって自動的に通電を遮断される構成になっている。

点火ヒータ３４が通電により発熱すると、点火ヒータ３４の先端部を覆っている木質ペレット１４が加熱されて点火する。このとき、上述したように送風機４２から空気取入室４４へ送風された１次空気（図３の矢印Ｂ参照）が、ロストル３２の空気噴孔４０を通過して燃焼室３０へ通風され、ロストル３２の上面に搬送された木質ペレット１４を燃焼させるようになっている。ロストル３２上面の木質ペレット１４が燃焼しているときには、ホッパ１６内の木質ペレット１４が、燃料搬送装置１８の上スクリュー２０及び下スクリュー２２によって順次ロストル３２上に補充され燃焼する。

ロストル３２の下方には、灰受皿５８が配設されており、燃焼された木質ペレット１４の燃えカス（灰）は、上スクリュー２０及び下スクリュー２２によって新たにロストル３２上に補充される木質ペレット１４によって押し出され、灰受皿５８内に落下する。なお、ロストル３２と灰受皿５８との間には、ロストル３２から落下した灰を灰受皿５８内に案内するガイド枠６０が設けられている。また、木質ペレット１４は、燃え尽きても粉末状にはならず、原形を少し残した形で灰になるので、ロストル３２の空気噴孔４０から落下する灰は僅かであるが、空気噴孔４０から空気取入室４４内に落下した木質ペレット１４の灰も、灰受皿５８内に落下するようになっている。

一方、ロストル３２の上方には、上側から見てコ字形に形成された遮熱板３５が設けられている。遮熱板３５は、平板状に形成された一対の遮熱部３７、３９を備えている。これら一対の遮熱部３７、３９は、それぞれ一端部がネジ等により右側壁１２Ｅに固定されており、それぞれ正面壁１２Ｃ及び背面壁１２Ｄと平行な状態で対向している。また、一対の遮熱部３７、３９の各他端部（左側壁１２Ｆ側の端部）は、上端側が斜めに傾斜して（斜めにカットされて）形成されており、平板状の連結部４１によって連結されている。

上記構成の遮熱板３５は、木質ペレット１４の燃焼によってロストル３２の上方に立ち上る炎を取り囲むように構成されており、当該炎の熱が正面壁１２Ｃ及び背面壁１２Ｄに伝達されることを抑制し、正面壁１２Ｃ及び背面壁１２Ｄの過度の温度上昇を抑制する。

一方、木質ペレット１４の燃焼により燃焼室３０内に乾溜可燃性ガスが充満し、木質ペレット１４の燃焼を阻害することがあるが、送風機４２から送気され、右側壁１２Ｅの通気孔５０から燃焼室３０内へ噴出される前述した２次空気により、前記乾溜可燃性ガスの燃焼が促進されるようになっている。

また、送風機４２から送気され、空気通路４６及び空気戻通路５２を通って燃料搬送装置１８のシュート２８上方から噴出される空気は、燃焼室３０内に発生した燃焼ガスが、燃料搬送装置１８側へ逆流することを防止する。

さらに、燃焼室３０の上方において、缶体１２の上壁１２Ｂには、筒状に形成された煙筒６２が設けられている。この煙筒６２は、燃焼室３０の排気口を構成しており、その筒内は燃焼室３０の内部に連通している。また、燃焼室３０の内部には、平板材により形成されたバッフルプレート６４が設けられており、左側壁１２Ｆとバッフルプレート６４との間にはガス通路６６が形成されている。ガス通路６６内には、複数の貫通孔が形成された板状の多孔板６８が設けられている。

ここで、本実施形態では、前述した送風機４２が作動すると、燃焼室３０の給気口４５から燃焼室３０内に流入し、ガス通路６６及び煙筒６２内を介してペレットストーブ１０の外部に排気される空気流が発生する。そして、ペレットストーブ１０の外部に排気された空気流（排気ガス）は、煙筒６２に接続された図示しない排気管を介して、例えば屋外に排出される構成となっている。

また、送風機４２のダクト部４３Ａには、細管状に形成されたホース７０の一端部が接続されている。このホース７０の他端部には、作動停止手段を構成する差圧スイッチ７２が接続されている。差圧スイッチ７２は、送風機４２の下側で筐体１５の底壁に固定された箱状のケース７４を備えている。

図３に示されるように、ケース７４の内部は、変位部材としてのダイヤフラム７６によって上下に仕切られており、ダイヤフラム７６の上側が低圧室７８とされ、ダイヤフラム７６の下側が高圧室８０とされている。このダイヤフラム７６は、高圧室８０内の圧力が低圧室７８内の圧力よりも高くなることに応じて、ケース７４に対し上側へ変位するようになっている。

なお、高圧室８０の内部には、ダイヤフラム７６の下側への変位を規制する変位規制部材８２が設けられており、ダイヤフラム７６は、通常は下面が変位規制部材８２の上面に当接した状態（図３図示状態）に保持されている。

また、低圧室７８は、ケース７４の側壁に設けられたパイプ状の低圧側接続部８４を介してケース７４の外部に連通しており、高圧室８０は、ケース７４の側壁に設けられたパイプ状の高圧側接続部８６を介してケース７４の外部に連通している。高圧側接続部８６には、上述したホース７０の他端部が接続されており、高圧室８０はホース７０の筒内を介して送風機４２のダクト部４３Ａ内に連通している。このため、ダクト部４３Ａ内を流れる空気流の風圧に応じて高圧室８０内の圧力が変化するようになっている。

さらに、低圧室７８の内部には、マイクロスイッチ８８が設けられている。マイクロスイッチ８８は、ケース７４の上壁に固定された本体部９０を備えている。本体部９０の下部には、長尺状に形成されたレバー９２の長手方向一端部が回転可能に連結されており、レバー９２の長手方向他端部は、ダイヤフラム７６の上面に当接している。

また、本体部９０の下部には、下側へ向けて突出する押しボタン９４が設けられており、押しボタン９４の先端はレバー９２の上面に当接している。このため、ダイヤフラム７６の上側への変位によってレバー９２の長手方向他端側が押し上げられると、押しボタン９４が本体部９０側へ押されるようになっている。これにより、本体部９０に設けられた図示しない接点の接続が切り替えられる（マイクロスイッチ８８が作動される）。本体部９０の接点は、図示しない配線を介して制御装置３８に電気的に接続されており、制御装置３８は、上述の如くマイクロスイッチ８８が作動することで、燃料搬送装置１８のモータ２４、２５及び送風機４２への給電を遮断する構成になっている。

また、低圧室７８の内部には、ダイヤフラム７６を下側へ付勢する圧縮コイルスプリング９６が設けられている。この圧縮コイルスプリング９６は、ケース７４の上壁に螺合されたスクリュー９８とダイヤフラム７６との間に介在しており、ダイヤフラム７６の上側への変位に対して抗力を付与するようになっている。また、圧縮コイルスプリング９６は、スクリュー９８が回転されることで軸線方向の圧縮量を変更されるようになっており、これにより、ダイヤフラム７６に付与される付勢力を調節することができる。

上記構成の差圧スイッチ７２では、高圧室８０内の圧力が低圧室７８内の圧力よりも高くなることで、ダイヤフラム７６が圧縮コイルスプリング９６の付勢力に抗して上側へ変位すると、マイクロスイッチ８８の接点が切り替えられる構成になっており、マイクロスイッチ８８が作動する際の高圧室８０内の圧力（すなわち送風機４２のダクト部４３Ａ内を流れる空気流の風圧）を、スクリュー９８の回転によって任意に設定変更することができるようになっている。

次に、本実施形態の作用について説明する。

上記構成のペレットストーブ１０では、図示しない電源スイッチが「ＯＮ」にされると、燃料搬送装置１８のモータ２４、２５が作動し、ホッパ１６内に貯蔵された木質ペレット１４が、上スクリュー２０及び下スクリュー２２によって、燃焼室３０内に配設されたロストル３２の上面に搬送される。このため、ロストル３２の上面から突出した点火ヒータ３４の先端部が、木質ペレット１４によって覆われる。

またこのとき、点火ヒータ３４へも通電され、点火ヒータ３４が発熱する。これにより、点火ヒータ３４の先端部を覆っている木質ペレット１４が、点火ヒータ３４によって加熱されて点火する。さらにこのとき、送風機４２が作動することで、送風機４２から空気取入室４４へ送気された空気（１次空気）が、ロストル３２の空気噴孔４０を通過し、ロストル３２上面の木質ペレット１４に供給される。これにより、点火ヒータ３４によって点火されたロストル３２上面の木質ペレット１４が燃焼する。

ここで、本実施形態では、例えば燃焼室３０内に木質ペレット１４の灰が大量に堆積したり、或いは煙筒６２内及びガス通路６６が煤で詰まったりすることで、送風機４２のダクト部４３Ａ内を流れる空気流の風圧が上昇すると、ホース７０を介してダクト部４３Ａ内に連通する差圧スイッチ７２の高圧室８０内の圧力が上昇する。そして、高圧室８０内の圧力が、スクリュー９８の回転によって予め設定されていた圧力の値よりも高くなると（すなわち上記空気流の風圧が予め設定された範囲から外れると）、ダイヤフラム７６が圧縮コイルスプリング９６の付勢力に抗して上側へ変位し、マイクロスイッチ８８が作動する。これにより、制御装置３８がモータ２４、２５及び送風機４２への給電を遮断し、ロストル３２上への木質ペレット１４の搬送及び送風が停止される。これにより、木質ペレット１４の燃焼を自動的に停止させることができる。

しかも、本実施形態では、差圧スイッチ７２が送風機４２のダクト部４３Ａ内を流れる空気、すなわち燃焼室３０内へ供給される前の常温の空気の風圧によって作動するため、差圧スイッチ７２（作動停止手段）に要求される耐熱性を低くすることができる。

さらに、本実施形態では、ダイヤフラム７６の変位によりマイクロスイッチ８８を作動させる差圧スイッチ７２によって、燃料搬送装置１８の作動を停止させるため、木質ペレット１４の燃焼の自動停止を簡単な構成で実現することができる。

なお、上記実施形態に係るペレットストーブ１０では、ダイヤフラム式の差圧スイッチ７２を用いて作動停止手段を構成しが、本発明はこれに限らず、作動停止手段の構成は適宜変更することができる。例えば、送風機４２のダクト部４３Ａ内を流れる空気流の風圧によって変位されるプランジャ（ピストン）と、このプランジャの変位によって作動されるマイクロスイッチとを用いて作動停止手段を構成してもよい。また、圧力センサを用いて作動停止手段を構成してもよい。

また、上記実施形態に係るペレットストーブ１０では、送風機４２（空気流発生手段）のダクト部４３Ａ内を流れる空気流の風圧に応じて差圧スイッチ７２（作動停止手段）が作動する構成にしたが、本発明はこれに限らず、作動停止手段は、空気流発生手段が発生させる空気流の風圧に応じて作動するものであればよく、作動停止手段の設置場所は適宜変更することができる。

また、上記実施形態に係るペレットストーブ１０では、送風機４２（空気流発生手段）が発生させる空気流の風圧が設定値以上に上昇することで差圧スイッチ７２（作動停止手段）が作動する構成にしたが、本発明はこれに限らず、空気流発生手段が発生させる空気流の風圧が設定値以下に低下することで作動停止手段が作動する構成にしてもよい。

さらに、上記実施形態に係るペレットストーブ１０では、燃焼室３０の給気口４５側に設けられた送風機４２が空気流発生手段として適用された場合について説明したが、本発明はこれに限らず、空気流発生手段としては、燃焼室３０の排気口側に設けられる排風機を用いてもよい。なお、この場合でも給気口４５側の空気流の風圧により作動停止手段が作動される構成にすることが好ましい。

また、上記実施形態に係るペレットストーブ１０では、差圧スイッチ７２が作動すると、制御装置３８がモータ２４、２５を停止させる構成にしたが、本発明はこれに限らず、差圧スイッチ７２の作動により直接的にモータ２４、２５が停止される構成にしてもよい。

また、上記実施形態に係るペレットストーブ１０では、差圧スイッチ７２が作動すると、制御装置３８がモータ２４、２５及び送風機４２を停止させる構成にしたが、本発明はこれに限らず、モータ２４、２５の停止後、所定時間経過してから送風機４２が停止される構成にしてもよい。

また、上記実施形態では、本発明がペレットストーブに対して適用された場合について説明したが、これに限らず、本発明は木質ペレットを燃料として用いるボイラー等に対しても適用することができる。

本発明の実施形態に係るペレットストーブの構成を示す概略的な縦断面図である。図１に示されるペレットストーブの構成を示す概略的な横断面図である。図１に示されるペレットストーブの構成部材である差圧スイッチの構成を示す概略的な縦断面図である。

符号の説明

１０ペレットストーブ（燃焼装置）
１４木質ペレット
１８燃料搬送装置
３０燃焼室
３８制御装置（作動停止手段）
４２送風機（空気流発生手段）
４３Ａダクト部
４５給気口
６２煙筒（排気口）
７２差圧スイッチ（作動停止手段）
７６ダイヤフラム（変位部材
８８マイクロスイッチ（スイッチ）

Claims

給気口及び排気口を備え、内部で木質ペレットを燃焼させる燃焼室と、
前記燃焼室内へ木質ペレットを搬送する燃料搬送装置と、
前記給気口から前記燃焼室内へ流入して前記排気口から排気される空気流を生じさせる空気流発生手段と、
前記空気流の風圧が予め設定された範囲から外れると前記燃料搬送装置の作動を停止させる作動停止手段と、
を有する木質ペレット燃焼装置。
前記空気流発生手段は、前記給気口に連通するダクト部を介して前記燃焼室内へ空気を送風する送風機とされ、前記作動停止手段は、前記ダクト部内を流れる空気流の風圧が予め設定された値以上になると前記燃料搬送装置の作動を停止させることを特徴とする請求項１に記載の木質ペレット燃焼装置。
前記作動停止手段は、前記空気流の風圧に応じて変位される変位部材と、前記燃料搬送装置に電気的に接続されると共に、前記変位部材の変位によって作動されるスイッチとを有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の木質ペレット燃焼装置。