JP2011242042A - 木質ペレット燃焼バーナ - Google Patents

Abstract

【課題】腐食や摩耗に対する耐久性がより向上した木質ペレット燃焼バーナを提供する。
【解決手段】ロストル１１と、ロストルを下端部において挟んで対向し、燃焼筒の左右の側面を構成する２枚の側面板１２とを備えた木質ペレット燃焼バーナにおいて、燃焼筒の前面及び後面を、左右の側面板の前側端辺に接する前面板、及び左右の側面板の後側端辺に接する後面板により構成し、前面板及び後面板は、各側面板の外側に位置する結合部材２４、３４を介して前面板及び後面板が相互に結合されることにより、各側面板に対して固定されるものとする。
【選択図】図１

Description

本発明は、木質ペレットストーブに用いられる木質ペレット燃焼バーナに関する。

近年、地球温暖化が問題視され、また化石燃料が高騰しつつある社会的な背景から、木質バイオマスを燃料とした燃焼装置が急速に普及している。また、このような燃焼装置のうちでも、木質ペレットを燃料とするペレットストーブが広く用いられている。ペレットストーブに用いられる木質ペレット燃焼バーナとして、従来、図２に示すような木質ペレット燃焼バーナが知られている。

この木質ペレット燃焼バーナは、バーナケース６１内にバーナ本体６２を配置し、そして、バーナ本体６２の下部に設けられたロストル６３の間に、ロストル６３上の灰を除去するための灰掻き部材６４を配置し、さらに灰掻き部材６４を回転させるためのギア６５を、バーナケース６１上の孔６６を介して灰掻き部材６４の回転軸に連結することにより構成される（たとえば特許文献１参照）。なお、図中の６７は燃焼筒の側面を構成するロストル側板であり、６８は燃焼筒内へ燃焼用の空気を供給するための空気孔である。

このような木質ペレット燃焼バーナにおいては、木質ペレット燃焼バーナの表面に木質ペレットの燃焼灰が付着したり接触したりすることに起因して、木質ペレット燃焼バーナを構成する耐食・耐熱部材に腐食が生じやすい。そこで、耐腐食性を向上させるために、耐食・耐熱部材の表面に対し、コールドスプレー法により、高耐食皮膜を形成する処理を行うことが求められている。

特開２００８−１２２０１５号公報

しかしながら、上述従来の木質ペレット燃焼バーナによれば、バーナケース６１が箱型の形状を有するので、バーナケース６１の内面に対し、長いノズルを有するコールドスプレー装置を用いて高耐食皮膜の吹付け作業を行うには不便な面がある。また、耐食・耐熱材料を用いたロストル側板６７は燃焼灰による腐食や、高温による摩耗が生じやすい部分であるため、木質ペレット燃焼バーナの耐久性をより向上させるためには、ロストル側板６７の耐食性を向上させる必要がある。

また、木質ペレット燃焼バーナの内部から燃焼灰をかき出す灰掻き部材６４は、燃焼灰により腐食しやすく、高温により摩耗しやすい部分である。このため、各灰掻き部材６４については高耐食皮膜を設けることが望ましい。しかし、各灰掻き部材６４は溶接により固定されており、かつ複雑な形状を有するので、高耐食皮膜の形成を行うのが容易ではない。

さらに、ロストル６３は、燃焼灰による腐食や、高温による摩耗が生じやすい部分であるため、木質ペレット燃焼バーナの耐久性をより向上させるためには、ロストル６３の耐久性を向上させる必要がある。また、燃焼筒への空気を供給する空気孔６８が、長期間の使用により目詰まりするため、定期的な清掃が必要となるが、空気孔６８が設けられているバーナケース６１は溶接された箱型形状を有するので、清掃作業が容易ではない。

本発明の第１の目的は、かかる従来技術の問題点に鑑み、腐食や摩耗に対する耐久性がより向上した木質ペレット燃焼バーナを提供することにある。本発明の第２の目的は、清掃が容易な木質ペレット燃焼バーナを提供することにある。

この目的を達成するため、第１の発明に係る木質ペレット燃焼バーナは、ロストルと、前記ロストルを下端部において挟んで対向し、燃焼筒の左右の側面を構成する２枚の側面板と、各側面板の前側端辺に接して前記燃焼筒の前面を構成する前面板と、各側面板の後側端辺に接して前記燃焼筒の後面を構成する後面板とを備え、前記前面板及び後面板は、各側面板の外側に位置する結合部材を介して該前面板及び後面板が相互に結合されることにより、各側面板に対して固定されたものであることを特徴とする。

これによれば、木質ペレット燃焼バーナの製造時に、分離している状態の前面板、後面板、及び側面板に対して容易にコールドスプレー装置によって皮膜を形成してから、前面板及び後面板を結合することにより、前面板及び後面板を各側面板に固定することができる。したがって、コールドスプレー技術による耐久性に優れた耐熱・耐食皮膜を有する木質ペレット燃焼バーナを提供することができる。

また、各側面板の外側には、バーナケースが存在しないため、常に燃焼に使用される前の新鮮な空気が供給されるので、従来の場合に比べて各側面板の外側の温度が低下する。したがって、木質ペレット燃焼バーナの耐久性を向上させることができる。

第２の発明に係る木質ペレット燃焼バーナは、第１発明において、前記ロストル上の燃焼灰を除去する燃焼灰除去手段を備え、前記ロストルは、左右方向に長い板状の複数のロストル部材を、各隣り合うロストル部材の板面が一定間隔を置いて向かい合うように前後方向に配列して構成したものであり、前記燃焼灰除去手段は、半径方向外方に突出した複数の突出部を有する平板状の掻き出し部材を複数備え、別個に形成された各掻き出し部材をその中心に設けられた孔を回転軸に通して該回転軸に固定し、さらに各掻き出し部材が対応する前記ロストル部材間にそれぞれ位置するように該回転軸を回転自在に支持させることにより構成されたものであることを特徴とする。

これによれば、別個に形成された各掻き出し部材に対し、容易にコールドスプレー装置によって皮膜を形成してから、各掻き出し部材を回転軸に通して固定し、燃焼灰除去手段を構成することができる。したがって、コールドスプレー技術による耐久性に優れた耐熱・耐食皮膜を各掻き出し部材に対して容易に適用し、燃焼灰除去手段の耐久性を向上させることができる。

第３の発明に係る木質ペレット燃焼バーナは、第１又は第２発明において、前記ロストルは、左右方向に長い複数のロストル部材を、各隣り合うロストル部材の板面が一定間隔を置いて向かい合うように前後方向に配列して構成したものであり、各ロストル部材は左右の端部に凸部を備え、前記左右の側面板は下部において、前記ロストル部材の対応する凸部が嵌合する嵌合孔が設けられており、前記側面板は前側端辺及び後側端辺上に凸部を備え、前記前面板及び後面板には、前記前面板及び後面板の結合に際して前記側面板の対応する凸部が嵌合する嵌合孔が設けられており、木質ペレット燃焼バーナは、各ロストル部材の凸部を前記左右の側面板下部の対応する嵌合孔に嵌合させ、さらに前記側面板の凸部に対して前記前面板及び後面板の対応する嵌合孔を嵌合させて、前記前面板及び後面板の結合を行うことにより組み立てることができ、またこの逆の手順により分解することができるように構成されていることを特徴とする。

これによれば、木質ペレット燃焼バーナを容易に分解して、清掃を行い、再度組み立てることができるので、定期的な清掃を容易に行うことができる。

第４の発明に係る木質ペレット燃焼バーナは、第１又は第２発明において、前記ロストルは、セラミックス製であることを特徴とする。

これによれば、セラミックスの優れた耐熱・耐食性により、ロストルが燃焼灰により腐食したり、高温により摩耗したりするのを極力防止することができる。

第５の発明に係る木質ペレット燃焼バーナは、第１〜第４のいずれかの発明において、前記結合部材は、前記前面板の左右の端辺の中間部から後方に延びた第１のアーム部、及び前記後面板の左右の端辺の中間部から前方に延びた第２のアーム部により構成され、前記前面板及び後面板の結合は、前記第１アーム部及び第２アーム部の先端同士を結合することにより行われるものであることを特徴とする。

これによれば、アーム部先端の結合部分が、熱の影響が少ない各側面板の外側に位置するので、結合部分や、結合に使用する部品が熱により劣化するのを極力防止することができる。

本発明の一実施形態に係る木質ペレット燃焼バーナを構成する各部の斜視図である。 従来の木質ペレット燃焼バーナを構成する各部の斜視図である。

以下、図面を用いて本発明の実施形態について説明する。図１は本発明の一実施形態に係る木質ペレット燃焼バーナを構成する各部の斜視図である。同図に示すように、この木質ペレット燃焼バーナは、木質ペレット用のロストルを下部に有する主要部１０、主要部１０の前側に取り付けられる前面板２０、主要部１０の後ろ側に取り付けられる後面板３０、及び木質ペレットの燃焼灰を掻き出す灰掻き機構４０を備える。これらの構成要素はクロムを含有する耐熱性合金や、セラミックス等の材料を用いて構成される。

主要部１０は、燃焼する木質ペレットが載置されるロストル（火格子）１１、ロストル１１の上方において木質ペレットからの燃焼ガスを上方に導く左右２つの側面板１２、並びに各側面板１２の上端辺に結合した上板１４を備える。上板１４は各側面板１２の上端辺の間の矩形領域において開口する矩形状の枠のような形態を有する。左右の側面板１２は上下方向に長いほぼ長方形の形状を有しており、下端から垂直に立ち上がり、下端から上端までの３分の１ほどのところでそれぞれ左方向及び右方向に曲折した形状を有する。

ロストル１１は、左右方向に長いほぼ長方形状を有する９枚のセラミック板１１ａを、各隣り合うセラミック板１１ａの板面が向かい合うように、前後方向に所定の間隔で配列して構成される。セラミック板１１ａは過酷な高温・腐食性環境に対する耐久性に優れている。各セラミック板１１ａは左右の端辺上に縦長の凸状部１１ｂを備える。各側面板１２の下端部には、これらの凸状部１１ｂが嵌合する縦長の嵌合孔１２ａが９つずつ、前後方向に前記所定の間隔で設けられている。各セラミック板１１ａは凸状部１１ｂ及び嵌合孔１２ａを介して左右の側面板１２下部の間に固定されている。

また、左右の側面板１２は、前側端辺上に、前面板２０を固定するための凸状部１２ｂを４つずつ備え、後側端辺上に、後面板３０を固定するための凸状部１２ｃを４つずつ備える。これに対応し、前面板２０には、各側面板１２の凸状部１２ｂが挿入される８つの嵌合孔２１が設けられている。後面板３０には、各側面板１２の凸状部１２ｃが挿入される８つの嵌合孔３１が設けられている。

前面板２０にはまた、ロストル１１上の木質ペレットに対し、図示していない点火ヒータにより点火を行うための開口部２２、燃焼用空気を供給するための多数の空気孔２３、後面板３０と結合するための２つの結合アーム部２４、及び結合アーム部２４の先端部２４ａの結合に使用する工具や部品を通すための２つの作業用孔２５が設けられている。各結合アーム部２４はそれぞれ、前面板２０の左右端辺の中間部から後方へ、側面板１２の幅の半分ほど延びて、先端部２４ａが内側に直角に曲折した形態を有する。

先端部２４ａの左右方向の長さは、嵌合孔２１の左右方向位置にまで達しない程度である。後面板３０にも同様に、燃焼用空気を供給するための多数の空気孔３３、前面板２０との結合用の２つの結合アーム部３４、及び結合アーム部３４の先端部３４ａの結合に使用する工具や部品を通すための２つの作業用孔３５が設けられている。先端部３４ａは同様に、内側に直角に曲折している。

灰掻き機構４０は平行に配置された２つのシャフト４１、４枚ずつ設けられた灰掻き部材４２、各シャフト４１の前側端部に設けられた平歯車４３、灰掻き部材４２を連結して固定する灰掻きシャフト４４ａ及びナット４４ｂ、及び各シャフト４１の前側端部を回転自在に支持する支持部材４５を備える。

各灰掻き部材４２は、半径方向外方に突出した８本の突出片を有する平板状の部材であり、中心部には灰掻きシャフト４４ａが通る孔が設けられている。この孔を介して灰掻き部材４２は灰掻きシャフト４４ａ上に配置され、ナット４４ｂにより固定されている。各灰掻き部材４２は別個に形成されたものであり、ナット４４ｂによる固定を解除することにより、１枚毎に分離することができる。また、灰掻きシャフト４４ａのシャフト４１側の端部は、シャフト４１の端面に設けられた図示しない係合穴に係合されて連結されるように略立方体状に突出している。

各灰掻きシャフト４４ａは、一方の灰掻きシャフト４４ａ上の灰掻き部材４２の突出片が、他方の灰掻きシャフト４４ａ上の灰掻き部材４２の突出片の間に位置する程度の距離だけ離れている。各灰掻きシャフト４４ａ上の灰掻き部材４２間の間隔は、ロストル１１を構成する各セラミック板１１ａ間の間隔の２倍である。また、一方の灰掻きシャフト４４ａの灰掻き部材４２は他方の灰掻きシャフト４４ａの灰掻き部材４２に対し、セラミック板１１ａの配置間隔だけずれている。したがって、両灰掻きシャフト４４ａの８つの灰掻き部材４２についての前後方向の配置間隔は、セラミック板１１ａの配置間隔と同じである。

灰掻き機構４０は、主要部１０に対し、灰掻き部材４２の突出片の先端が、各セラミック板１１ａの上端辺よりも上方に突き出すような位置に配置する必要がある。このため、前面板２０及び後面板３０並びに各セラミック板１１ａの下端辺には、２本の灰掻きシャフト４４ａをそのような位置に配置するための、下側に開いたＵ字状の溝５１が設けられている。

一方のシャフト４１の前側端部は図示していないモータの駆動軸が連結される。また、各シャフト４１の平歯車４３は相互に噛み合っている。該モータにより一方のシャフト４１が回転すると、２つの平歯車４３を介して他方のシャフト４１は逆回転し、これにより両灰掻きシャフト４４ａ上の灰掻き部材４２が互いに逆方向に回転するようになっている。またその際、灰処理用モータの回転方向を切り替えることにより、灰掻き部材４２の回転方向を切り替えることができるようになっている。

主要部１０、前面板２０、後面板３０、及び灰掻き機構４０を組み立てて木質ペレット燃焼バーナを構成する際には、予め、ロストル１１を設ける前の主要部１０、前面板２０及び後面板３０に対し、コールドスプレー装置を用い、耐熱性及び耐腐食性を有する皮膜が形成される。この皮膜形成は、本出願人らが出願中の皮膜形成技術を用い、次のようにして行うことができる。

すなわち、１０〜８０重量％のアルミニウムの粉末、並びに残部である９０〜２０重量％のニッケル、チタン、鉄、シリコン及びマグネシウムから選択される１以上の金属の粉末を非化合物化及び非合金化状態で密着させることにより、粒径が５〜１００μｍの粉末状の複合体を形成する。そして、この複合体が８０重量％以上含まれる皮膜材料を、コールドスプレー装置により主要部１０、前面板２０、後面板３０の所要部分に衝突させ、皮膜を形成することができる。

その際、主要部１０、前面板２０、及び後面板３０が分離しているので、容易に所要部分に対する皮膜形成が行われる。このようにして形成される皮膜は、極めて高い耐熱性及び耐食性を備えているため、剥離し難く、耐久性に優れている。したがって要部１０、前面板２０、及び後面板３０の材料としてクロムを含有する耐熱性合金を用いたとしても、燃焼灰中に六価クロムをほとんど生成させることのない期間をより長期化することができる。

耐熱性・耐食性皮膜が形成された、主要部１０、前面板２０、及び後面板３０を用いて木質ペレット燃焼バーナを構成する際には、まず、主要部１０において、左右の側面板１２の間に各セラミック板１１ａを、凸状部１１ｂ及び嵌合孔１２ａを介して取り付ける。これにより、主要部１０の下部にロストル１１が構成される。

次に、主要部１０に対し、前面板２０及び後面板３０を取り付ける。すなわち、各凸状部１２ｂに対して対応する嵌合孔２１を嵌合させることにより、前面板２０を左右の側面板１２に固定する。また、各凸状部１２ｃに対して対応する嵌合孔３１を嵌合させることにより、後面板３０を左右の側面板１２に固定する。

これにより、前面板２０及び後面板３０の先端部２４ａ及び３４ａが対向するので、前面板２０及び後面板３０の作業用孔２５及び３５から工具を挿入し、先端部２４ａ及び３４ａを、ボルト、ナット等により結合させる。これにより、主要部１０に対する前面板２０及び後面板３０の取付けが完了する。

次に、前面板２０及び後面板３０が取り付けられた主要部１０に対し、灰掻き機構４０を取り付ける。すなわち、まず、灰掻き機構４０の２本のシャフト４１及び灰掻きシャフト４４ａが、前面板２０及び後面板３０並びに各セラミック板１１ａの対応するＵ字状の溝５１内に位置し、かつ８枚の灰掻き部材４２がそれぞれ各隣接するセラミック板１１ａの間に位置するように、灰掻き機構４０を配置する。次に、支持部材４５をねじ止め等により図示しないバーナ外箱に固定するとともに、図示しないバーナ外箱により、各灰掻きシャフト４４ａの側端部を後面板３０に対して回転自在に取り付ける。これにより木質ペレット燃焼バーナの構成が完了する。

構成された木質ペレット燃焼バーナは、木質ペレットを燃料とするペレットストーブの燃焼室内に配置される。そして、ペレットストーブが使用される際には、上板１４の開口を経て木質ペレットがロストル１１上に供給され、さらに前面板２０の開口部２２を介して、点火ヒータによりロストル１１上の木質ペレットに点火される。木質ペレットの燃焼灰は灰掻き部材４２が回転されることにより、灰掻き部材４２により下方に掻き出され、処理される。

一定期間が経過したとき、ペレットストーブから木質ペレット燃焼バーナを取り外し、上述の木質ペレット燃焼バーナの構成手順とは逆の手順により木質ペレット燃焼バーナを分解し、各部に付着した燃焼灰等を除去する等の清掃を行うことができる。清掃後、再度上述の構成手順により木質ペレット燃焼バーナを組み立てて、ペレットストーブの燃焼室内に配置し、使用を継続することができる。

本実施形態によれば、側面板１２に対して前面板２０、及び後面板３０を取り付けることにより燃焼筒を構成するようにしたため、従来のように箱型のバーナケース内にバーナ本体を配置して燃焼筒を構成する場合に比べ、木質ペレット燃焼バーナの製造時には、燃焼筒の内部に対しても、耐熱性・耐食性皮膜を容易に形成することができる。

特に、耐熱部材の表面に、コールドスプレー装置を利用して、従来よりも飛躍的に耐久性が向上した耐熱性・耐食性皮膜を形成する技術が開発されており、コールドスプレー装置によりかかる皮膜を形成する際には、装置に固定された２５０ｍｍ程度の長さを有するノズルを用いて皮膜材料を噴射し、皮膜を形成する部分に衝突させる必要があるが、このようなコールドスプレー装置を用いる場合でも、燃焼筒の内部を構成する部分に対し、容易に耐熱性・耐食性皮膜を形成することができる。

また、木質ペレットの燃焼時に、左右の側面板１２の外側には常に燃焼に使われる前の新鮮な空気が供給される構造となるため、各側面板１２の外側は従来に比べて温度が低下するので、木質ペレット燃焼バーナの耐久性を向上させることができる。

また、灰掻き部材４２をナット４４ｂにより固定し、１枚毎に分離可能としたため、上述のコールドスプレー装置による耐熱性及び耐食性に優れた皮膜を、灰掻き部材４２に対して１枚毎に、確実に形成することができる。したがって、灰掻き部材４２が燃焼灰によって腐食したり、高熱により摩耗したりするのを、より長期にわたって防止することができる。

また、ロストル１１をセラミック板１１ａにより構成するようにしたため、セラミックス材料が有する優れた耐熱性及び耐食性により、ロストル１１の高温・腐食性環境に対する耐久性を向上させることができる。

また、木質ペレット燃焼バーナを、前面板２０、後面板３０、主要部１０等に容易に分解し、かつ再度組み立てることができるようにしたため、定期的に行われる木質ペレット燃焼バーナの清掃に際し、内部の清掃を容易に行うことができる。

１０：主要部、１１：ロストル、１１ａ：セラミック板、１１ｂ：凸状部、１２：側面板、１２ａ：嵌合孔、１２ｂ：凸状部、１２ｃ：凸状部、２０…前面板、２１…嵌合孔、２２：開口部、２３：空気孔、２４：結合アーム部、２４ａ：先端部、２５：作業用孔、３０：後面板、３１：嵌合孔、３３：空気孔、３４：結合アーム部、３４ａ：先端部、３５：作業用孔、４０：灰掻き機構、４１：シャフト、４２：灰掻き部材、４３：平歯車、４４ａ：灰掻きシャフト、４４ｂ：ナット、４５：支持部材、５１：Ｕ字状の溝。

Claims (5)

1. ロストルと、
   前記ロストルを下端部において挟んで対向し、角筒状の燃焼筒における左右の側面を構成する２枚の側面板と、
   各側面板の前側端辺に接して前記燃焼筒の前面を構成する前面板と、
   各側面板の後側端辺に接して前記燃焼筒の後面を構成する後面板とを備え、
   前記前面板及び後面板は、各側面板の外側に位置する結合部材を介して該前面板及び後面板が相互に結合されることにより、各側面板に対して固定されたものであることを特徴とする木質ペレット燃焼バーナ。
2. 前記ロストル上の燃焼灰を除去する燃焼灰除去手段を備え、
   前記ロストルは、左右方向に長い板状の複数のロストル部材を、各隣り合うロストル部材の板面が一定間隔を置いて向かい合うように前後方向に配列して構成したものであり、
   前記燃焼灰除去手段は、半径方向外方に突出した複数の突出部を有する平板状の掻き出し部材を複数備え、別個に形成された各掻き出し部材をその中心に設けられた孔を回転軸に通して該回転軸に固定し、さらに各掻き出し部材が対応する前記ロストル部材間にそれぞれ位置するように該回転軸を回転自在に支持させることにより構成されたものであ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バーナ。
3. 前記ロストルは、左右方向に長い複数のロストル部材を、各隣り合うロストル部材の板面が一定間隔を置いて向かい合うように前後方向に配列して構成したものであり、
   各ロストル部材は左右の端部に凸部を備え、
   前記左右の側面板は下部において、前記ロストル部材の対応する凸部が嵌合する嵌合孔が設けられており、
   前記側面板は前側端辺及び後側端辺上に凸部を備え、
   前記前面板及び後面板には、前記前面板及び後面板の結合に際して前記側面板の対応する凸部が嵌合する嵌合孔が設けられており、
   木質ペレット燃焼バーナは、各ロストル部材の凸部を前記左右の側面板下部の対応する嵌合孔に嵌合させ、さらに前記側面板の凸部に対して前記前面板及び後面板の対応する嵌合孔を嵌合させて、前記前面板及び後面板の結合を行うことにより組み立てることができ、またこの逆の手順により分解することができるように構成されてい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燃焼バーナ。
4. 前記ロストルは、セラミックス製であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の木質ペレット燃焼バーナ。
5. 前記結合部材は、前記前面板の左右の端辺の中間部から後方に延びた第１のアーム部、及び前記後面板の左右の端辺の中間部から前方に延びた第２のアーム部により構成され、
   前記前面板及び後面板の結合は、前記第１アーム部及び第２アーム部の先端同士を結合することにより行われるものであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の木質ペレット燃焼バーナ。