JP2014081194A - 温風発生装置 - Google Patents

Abstract

【課題】木材を原料としながらも安定的な温風の送風が得られ、燃料の燃焼状態を制御して、長時間に亘り安定的な温風を送出することができる温風発生装置の提供。
【解決手段】
木質ペレットなどの燃料を燃焼させる燃焼炉１１と、この燃焼炉を内部に配置して外部から供給する空気を前記燃焼炉の周壁で加温した温風を送出させる装置本体１２と、を備えた温風発生装置１０であって、燃料１１ａが投下される燃焼炉の底面側に、燃料を保持し燃焼させるドーム型炉床１３と、ドーム型炉床上に立設されドーム型炉床上やその周囲の燃料を撹拌する撹拌可動体１４と、を備えていることを特徴とする温風発生装置。
【選択図】図１

Description

本発明は、園芸用ビニルハウスなどの内部を加熱するための温風発生装置に関し、特に、間伐材等を粉砕加工して圧縮成型して作られた木質ペレットや、きのこ等の廃培床を原料としたペレットを燃料とする温風発生装置に関する。

近年、地球温暖化などの環境問題に伴い、木材資源の有効利用等の観点から、間伐材等を粉砕加工し圧縮成型したペレット状の燃料（木質ペレット）を用いる暖房機等の燃焼装置が見直されている。
また、きのこ等の廃培床は堆肥として利用していたが、廃培床発生量に比較し、堆肥利用の需要量が少なく、ハウス暖房熱源としての利用が求められていた。

木質ペレットは、原料である木材を粉砕して、乾燥圧縮成型したものである。木材をペレット化することで形状を一定にし、燃料用の原料としての扱いが容易になるという利点がある。
廃培床は粉砕の必要がなく、乾燥圧縮成型、ペレット化の工程短縮も図れ、原料費も節減ができペレット製造単価が木材ペレットに対し安価になり、安価なエネルギーとして期待できる。

このような木質ペレットを原料とした温風発生装置に関わる従来技術として、例えば特許文献１（特開２００８−１０４３８２号公報）がある。特許文献１には、施設園芸用温室を暖房する施設園芸用温室暖房システムにおいて、木質燃料を燻炭化して一酸化炭素ガスを発生させるガス発生装置と、このガス発生装置により発生した一酸化炭素ガスを用いて施設園芸用温室を暖房する暖房手段とを備えるものが提案されている。
このような暖房システムでは、間伐材等の安価な木質燃料を用いることにより、暖房コストを低く抑えることができる。

特開２００８−１０４３８２号公報

しかしながら、前記従来のような技術のものでは、全木ペレットや樹皮系ペレットを燃焼装置の燃焼室で燃焼させる場合、燃焼に伴って発生する灰が溶融しクリンカーが発生し不完全燃焼を引き起こし、連続燃焼が阻害されてしまう。
特に、樹皮系ペレットを用いた場合においては、燃料自体が持つ灰分が木質部ペレットよりも多い、より効果的に燃焼室に堆積した灰を排出処理する必要がある。
きのこ廃培床を原料としたペレットにおいてはより多くのクリンカー、燃焼灰が発生し、連続燃焼が困難であり、燃焼室に堆積した灰をスムースに排出処理する必要がある。

さらに、従来の木質ペレット燃焼型温風発生装置では、燃焼室と熱交換室とを別個に設け、燃焼室と熱交換室とを接続し、燃焼室で発生した熱を熱交換室の内部に供給するように構成していたために、燃焼室から熱交換室に熱が対流によって熱伝達される間に熱損失が生じ、装置全体での熱効率が低減してしまうおそれがあった。
また、施設園芸用温室暖房システムにおいては、暖房装置に用いる化石燃料のコスト増大が、生産者に大きな負担となることに加えて、廃棄物を原料として燃焼させる際には有毒ガスが発生して環境破壊を招くという問題もあった。

本発明は前記従来の課題を解決するためになされたもので、木材やきのこ廃培床を原料としながらも安定的な温風の送風が得られる温風発生装置を提供することを目的とする。
また、本発明の他の目的は、燃料の燃焼状態を制御して、長時間に亘り安定的な温風を送出することができる温風発生装置を提供することである。

（１）本発明の温風発生装置は、木質ペレットやきのこ廃培床を原料としたペレットなどの燃料を燃焼させる燃焼炉と、この燃焼炉を内部に配置して外部から供給する空気を前記燃焼炉の周壁で加温した温風を送出させる装置本体と、を備えた温風発生装置であって、燃料が投下される前記燃焼炉の底面側には燃料を保持し燃焼させるドーム型炉床が配設され、前記ドーム型炉床上に立設されドーム型炉床上やその周囲の燃料を撹拌する撹拌可動体を備えていることを特徴とする。

（２）本発明の温風発生装置は、前記（１）において、前記ドーム型炉床はその中央が上方に突出したドーム型であって、前記ドーム型炉床の下方には燃焼用空気を排出する空気吹出孔が貫通形成されており、前記空気吹出孔から外方に排出した空気をドーム型炉床上やその周囲の燃料に供給して燃焼させるようにしたことを特徴とする。

（３）本発明の温風発生装置は、前記（１）又は（２）において、前記ドーム型炉床内又はその近傍に加熱装置を配設し、前記燃焼用空気を加熱することを特徴とする。
（４）本発明の温風発生装置は、前記（３）において、前記装置本体の燃焼炉内の温度を検知する温度センサーと、前記燃焼炉の底部に設けられたドーム型炉床の下方から燃焼用空気を送り込む燃焼空気送風機とを備え、前記温度センサーで測定される温度測定値に基づいて、前記加熱装置の操作、前記燃焼空気送風機の送風操作をそれぞれ制御する制御部を備えたことを特徴とする。
（５）本発明の温風発生装置は、前記（４）において、さらに、前記燃焼炉内に燃料を投下して供給する燃料フィーダを備え、前記温度センサーで測定される温度測定値に基づいて、前記撹拌可動体の旋回操作、前記燃料フィーダの供給操作をそれぞれ制御することを特徴とする。

本発明の温風発生装置は、木質ペレットなどの燃料を燃焼させる燃焼炉と、この燃焼炉を内部に配置して外部から供給する空気を前記燃焼炉の周壁で加温した温風を送出させる装置本体と、を備え、燃料が投下される前記燃焼炉の底面側に燃料を保持し燃焼させるドーム型炉床と、前記ドーム型炉床上に立設されドーム型炉床上やその周囲の燃料を撹拌する撹拌可動体と、を備えているので、木材を原料として燃焼させて長時間に亘り安定的な温風が送風可能となる。
また、本発明の温風発生装置は、燃焼炉内の温度を検知する温度センサーと、燃焼炉内に燃料を投下して供給する燃料フィーダと、燃焼炉の底部に設けられたドーム型炉床の下方から燃焼用空気を送り込む燃焼空気送風機と、を備え、温度センサーで測定される温度測定値に基づいて撹拌可動体の旋回操作及び燃料フィーダの供給操作、燃焼空気送風機の送風操作をそれぞれ制御する制御部を備えているので、送風する温風の状態を常時適正に制御することも可能である。

図１は、実施例１における温風発生装置の斜視図である。 図２は、図１の温風発生装置の底部拡大図である。 図３は、実施例１の温風発生装置の構成図である。 図４は、実施例２における温風発生装置の構成図である。 図５は、実施例３における温風発生装置の構成図である。

本発明の実施形態に係る温風発生装置は、装置本体の内部に木質ペレットなどの燃料を燃焼させる燃焼炉を備え、この燃焼炉の周壁に外部から空気を供給して、燃焼炉によって加温された空気を装置本体外部に送出する装置である。
そして、燃料が内部に投下される燃焼炉の底面側には、燃料を保持して燃焼状態を維持するドーム型のドーム型炉床が備えられている。
さらに、燃焼炉の中心には撹拌可動体が旋回可能に立設されており、ドーム型炉床上やその周囲で燃焼している燃料を撹拌するように構成されている。
これによって、木材やきのこ廃培床を原料としたペレットを燃焼させて長時間に亘り安定的な温風が送風可能となる。
また、本実施形態の温風発生装置は、送風する温風の状態を常時適正に制御することも可能である。

温風発生装置は、ビニールハウスなどの植物栽培用温室や建物などの内部を加温するための温風を供給するのに用いることができる。
本実施形態の温風発生装置は、送風する温風は燃料を燃焼させた排出気体ではなく、燃焼炉の周壁に外部から供給された空気であるので、一酸化炭素などの有害物を含んでおらず、長時間に亘り安心してハウスや建物などの暖房に用いることができる。

燃料としては、木質ペレットやきのこ廃培床を原料としたペレットなどの固体燃料が挙げられる。木質ペレットは木材を原料とする燃料であり、地球温暖化に関して、炭酸ガス対策上ゼロエミッション型燃料として注目されている。
木質ペレットとしては、針葉樹・広葉樹を原料としたもの等多くの種類があり、樹皮だけを原料としたバークペレット、樹皮を除き幹部だけを原料としたホワイトペレット、間伐材などのように木部全体（枝葉除く）を原料とした全木ペレット、きのこ廃培床を原料としたペレットなどが挙げられ、いずれも本実施形態の温風発生装置の燃料として用いることができる。

燃焼炉はその内部において木質ペレットを燃焼させる金属製の筒体である。なお、燃焼炉の上方には木質ペレットを上方から投下する供給フィーダを備えることもできる。
燃焼炉に投下された木質ペレットは、燃焼炉の底部に設けられたドーム型炉床に当接して保持されつつ燃焼し、燃焼炉の周壁面を加熱する構造になっている。
なお、燃焼炉の周壁には放熱フィンなどを取り付けて熱交換性を高めることもできる。

装置本体は、この燃焼炉を内部に配置する筐体である。
装置本体の一方の側壁には送風ファンが取り付けられており、外部の空気を燃焼炉の周壁に向けて供給して、燃焼炉の周壁で温められた空気を装置本体の他方の側壁に設けられた送風口から装置本体外部に排出させるようになっている。
なお、装置本体は高温になる場合もあるので、例えばロックウールやグラスウールなどの断熱材でその内部を被覆することも可能である。

ドーム型炉床は、燃焼炉の底面側に配置され投下された木質ペレットを保持しつつ燃焼維持させる燃料保持体であり、例えば、金属やセラミックスを材料として形成したお椀を伏せたようなドーム型や格子型などの形態のものが挙げられる。
このドーム型炉床の下方周囲には送風ファンなどを介して供給される燃焼用の空気をドーム型炉床上やその周囲の燃料に供給する空気吹出孔が設けられている。

撹拌可動体は、燃焼炉の中心に旋回可能に立設されている鋼製の撹拌用の可動体であって、燃焼炉の上部に設けられた撹拌用ギアードモータや手動回転ハンドルなどを介して、ドーム型炉床の上に立設された撹拌軸を回転させて、ドーム型炉床上やその周囲で燃焼している燃料を撹拌するようになっている。
なお、撹拌軸の下端（ドーム型炉床に接する部分）は直角２方向に分岐して折り曲げられてかつドーム型炉床面の形状に沿うように延出して撹拌体を形成し、
ドーム型炉床周囲の下端に達したところで、撹拌体の先端を上方に折り曲げて撹拌羽根を形成している。
そして、撹拌可動体（撹拌軸、撹拌体、撹拌羽根）を旋回させることによって、ドーム型炉床上やその周囲で燃焼している木質ペレットを撹拌するとともに、燃焼灰を燃焼炉の周壁下方に設けられた燃焼灰排出部から外部へ排出することができる。
これによって、燃焼炉に溜まった燃焼灰を燃焼炉外に効率よく排出させることができ、燃焼効率性に優れた温風発生装置を提供することができる。

また、本実施形態に係る温風発生装置は、燃焼炉内の温度を検知する温度センサーと、前記燃焼炉内に燃料を投下して供給する燃料フィーダと、前記燃焼炉の底部に設けられたドーム型炉床の下方から燃焼用空気を送り込む燃焼空気送風機とを備え、前記温度センサーで測定される温度測定値に基づいて前記撹拌可動体の旋回操作、前記燃料フィーダの供給操作、前記燃焼空気送風機の送風操作をそれぞれ制御する制御部を備えるこができる。
これによって、燃焼状態を温度センサーによって検知しながら、温風発生装置の燃焼状態を適正に制御することができる。
このような温風発生装置において、前記ドーム型炉床内又はその近傍に加熱装置を配設し、前記燃焼用空気を加熱することもできる。

さらに、本実施形態に係る温風発生装置において、前記装置本体の燃焼炉内の温度を検知する温度センサーと、前記燃焼炉の底部に設けられたドーム型炉床の下方から燃焼用空気を送り込む燃焼空気送風機とを備え、前記温度センサーで測定される温度測定値に基づいて、前記加熱装置の操作、前記燃焼空気送風機の送風操作をそれぞれ制御する制御部を備えることもできる。

さらに、本実施形態に係る温風発生装置において、前記燃焼炉内に燃料を投下して供給する燃料フィーダを備え、前記温度センサーで測定される温度測定値に基づいて、前記撹拌可動体の旋回操作、前記燃料フィーダの供給操作をそれぞれ制御することもできる。

（実施例１）
本発明の実施例について図１〜図３を参照して具体的に説明する。
図１は実施例１における温風発生装置の斜視図であり、図２は図１の温風発生装置の底部拡大図であり、図３は実施例１の温風発生装置の構成図である。
実施例１の温風発生装置１０は、図示するように、装置本体１２の内部に木質ペレット１１ａを燃焼させる円筒状の燃焼炉１１を備え、燃焼している燃焼炉１１の周壁に熱交換用ファン１７によって外気を供給して、燃焼炉１１の周壁で加温された空気を装置本体１２の送風口１２ｂから外部に送出するようになっている。
なお、燃焼炉１１は、その周壁に放熱の効率を向上させるための放熱フィン１１ｂを備えている。

そして、木質ペレット１１ａがその内部に投下される燃焼炉１１の底部には、木質ペレット１１ａを保持して燃焼状態を維持するドーム型のドーム型炉床１３が備えられている。
さらに、燃焼炉１１の中心の上下方向に撹拌可動体１４の撹拌軸１４ｂが旋回可能に立設されており、ドーム型炉床上やその周囲に保持され燃焼している木質ペレット１１ａを撹拌するように構成されている。
さらに、撹拌可動体１４の撹拌軸ｂの下端は２本に分岐して、ドーム型炉床１３の上面のドーム形状に沿うように、撹拌体１４ｃが半径方向に延出しており、ドーム型炉床周囲の下端に達したところで、撹拌体１４ｃの先端を上方に折り曲げて撹拌羽根１４ｄを形成している。
このように撹拌可動体１４は、燃焼炉１１の上部に設けられた撹拌用ギアードモータ１４ａや図示しない手動回転ハンドルなどを介して撹拌軸１４ｂを回転させることで、ドーム型炉床１３の上面や周囲に保持され燃焼している木質ペレット１１ａを撹拌するようになっている。

また、燃焼炉１１の底部に配置されたドーム型炉床１３の下方周壁には複数の空気吹出孔１３ａが貫通形成されており、ドーム型炉床１３の下方に燃焼空気送風機１３ｃを介して連結されている送風パイプ１３ｂから供給される燃焼用空気を、ドーム型炉床１３の下方周壁から外方に排出するようになっている。
これにより、ドーム型炉床上やその周囲の木質ペレット１１ａに空気を供給して燃焼させることができる。

なお、燃焼炉１１上部には木質ペレット１１ａをドーム型炉床１３上に投下するための燃料フィーダ２２（図４参照）などを備えた燃料供給部１５を配置することもできる。
さらに、燃焼炉１１上部には、木質ペレット１１ａの燃焼により発生した燃焼排ガス１６ｂを外部に排出する排気パイプ１６を除塵フィルター１６ａ（図１参照）を介して取り付けることもできる。除塵フィルター１６ａを通すことによって、燃焼排ガス１６ｂが浄化されて空気中には灰を放出しない。
なお、灰１６ｃは除塵フィルター１６ａの下方に設けた灰回収ボックス１６ｄに集めることができる（図１参照）。

燃焼炉１１を内部に配置する装置本体１２は燃焼炉１１からの放熱を受けて高温になることもあるので、必要に応じてその内壁面を断熱材で被覆することもできる。
また、装置本体１２は、吸気口１２ａを介して筐体内に外部空気を供給するための熱交換用ファン１７を備えており、燃焼炉１１の周壁面で加温された温風を、吸気口１２ａと反対側の側壁に設けられた送風口１２ｂから送出するようになっている。

なお、燃焼炉１１の下方側部には燃焼灰排出部１８が設けられており、ドーム型炉床１３上で燃焼させた木質ペレット１１ａの燃焼灰を、ドーム型炉床１３の上面ドーム形状に沿うように半径方向に延出している２本の撹拌体１４ｃや撹拌羽根１４ｄによって、装置本体１２の外に設けられた燃焼灰貯留部１８ａに排出することができるようになっている。

なお、ドーム型炉床１３内、又はドーム型炉床１３の近隣にイグナイター（セラミックヒータ−）などの加熱装置２４を配し、燃焼空気送風機１３ｃから送り出す空気を加熱して高温にし、木質ペレット１１ａに着火させることもできる。

（実施例２）
実施例２の温風発生装置は実施例１で説明した温風発生装置１０に制御系を付加したものである。すなわち、図４に示すように実施例２の温風発生装置２０は実施例１の温風発生装置１０に、燃焼炉の温度を検知するための温度センサー２１ａ、ペレット燃焼炉１１内に燃料を所定量ずつ供給するための燃料フィーダ２２、燃焼炉１１内における木質ペレットの燃焼状態を制御するための制御部２３を付加して構成したものである。
なお、装置本体１２から排出される温風の温度を検知するための温風センサー２１ｂを設けることもできる。

また、燃焼炉の温度を検知するための温度センサー２１ａや、装置本体１２から排出される温風の温度を検知するための温風センサー２１ｂからの信号を、制御部２３で受けて、燃焼炉１１内における木質ペレットの自動着火や燃焼状態を制御することもできる。
なお、制御部２３を１台設けて、複数の温風発生装置１０、１０・・・を制御することもできる。

制御部２３には、温度センサー２１ａや温風センサー２１ｂなどのセンサー類に加えて、供給される木質ペレット１１ａの供給量が調整可能な燃料フィーダ２２や、ペレット撹拌用ギアードモータ１４ａ、熱交換用ファン１７、燃焼空気送風機１３ｃなどにそれぞれ電気的に連結されている。
従って、予め制御プログラムがロードされた制御部２３を適用することによって、温度センサー２１ａや温風センサー２１ｂで測定される温度測定値のデータに基づいて燃焼炉１１内の燃焼状態を判断して、撹拌可動体１４の旋回操作や燃料フィーダ２２の供給操作、燃焼空気送風機１３ｃの送風操作などをそれぞれ適正に制御することができる。
このように、実施例２の温風発生装置は、木質ペレット１１ａの燃焼状態を制御して、長時間に亘り安定的な温風を送出することができる。

（実施例３）
図５は、実施例３における温風発生装置の構成図である。
図５に示すように、実施例３の温風発生装置は、実施例２で説明した温風発生装置と同様であるが、燃焼炉１１の底部に配置されたドーム型炉床１３の下方に燃焼空気送風機１３ｃを介して連結されている送風パイプ１３ｂの一部を分岐させてバイパス送風パイプ１３ｄを設け、このバイパス送風パイプ１３ｄ内にイグナイター（セラミックヒータ−）などの加熱装置２４を配し、燃焼空気送風機１３ｃから送り出す空気をバイパス送風パイプ１３ｄ介して加熱して高温にし、木質ペレット１１ａに着火させるようになっている。
これにより、ドーム型炉床上やその周囲の木質ペレット１１ａに空気を供給して燃焼させることができる。

本発明の温風発生装置は、木材やきのこ廃培床を原料としながらも安定的な温風の送風が得られ、また、燃料の燃焼状態を制御して、長時間に亘り安定的な温風を送出することができるので、産業上の利用可能性が極めて高い。

１０ 温風発生装置
１１ 燃焼炉
１１ａ 木質ペレット（燃料）
１１ｂ 放熱フィン
１２ 装置本体
１２ａ 吸気口
１２ｂ 送風口
１３ ドーム型炉床
１３ａ 空気吹出孔
１３ｂ 送風パイプ
１３ｃ 燃焼空気送風機
１３ｄ バイパス送風パイプ
１４ 撹拌可動体
１４ａ 撹拌用ギアードモータ
１４ｂ 撹拌軸
１４ｃ 撹拌体
１４ｄ 撹拌羽根
１５ 燃料供給部
１６ 排気パイプ（煙突）
１６ａ 除塵フィルター
１６ｂ 燃焼排ガス
１６ｃ 灰
１６ｄ 灰回収ボックス
１７ 熱交換用ファン
１８ 燃焼灰排出部
１８ａ 燃焼灰貯留部
２０ 温風発生装置
２１ａ 温度センサー
２１ｂ 温風センサー
２２ 燃料フィーダ
２３ 制御部
２４ 加熱装置

Claims (5)

1. 木質ペレットやきのこ廃培床を原料としたペレットなどの燃料を燃焼させる燃焼炉と、
   この燃焼炉を内部に配置して外部から供給する空気を前記燃焼炉の周壁で加温した温風を送出させる装置本体と、を備えた温風発生装置であって、
   燃料が投下される前記燃焼炉の底面側には燃料を保持し燃焼させるドーム型炉床が配設され、前記ドーム型炉床上に立設されドーム型炉床上やその周囲の燃料を撹拌する撹拌可動体を備えていることを特徴とする温風発生装置。
2. 前記ドーム型炉床はその中央が上方に突出したドーム型であって、
   前記ドーム型炉床の下方には燃焼用空気を排出する空気吹出孔が貫通形成されており、
   前記空気吹出孔から外方に排出した空気をドーム型炉床上やその周囲の燃料に供給して燃焼させるようにしたことを特徴とする請求項１に記載の温風発生装置。
3. 前記ドーム型炉床内又はその近傍に加熱装置を配設し、
   前記燃焼用空気を加熱することを特徴とする請求項１又は２に記載の温風発生装置。
4. 前記装置本体の燃焼炉内の温度を検知する温度センサーと、
   前記燃焼炉の底部に設けられたドーム型炉床の下方から燃焼用空気を送り込む燃焼空気送風機とを備え、
   前記温度センサーで測定される温度測定値に基づいて、
   前記加熱装置の操作、前記燃焼空気送風機の送風操作をそれぞれ制御する制御部を備えたことを特徴とする請求項３に記載の温風発生装置。
5. さらに、前記燃焼炉内に燃料を投下して供給する燃料フィーダを備え、
   前記温度センサーで測定される温度測定値に基づいて、前記撹拌可動体の旋回操作、前記燃料フィーダの供給操作をそれぞれ制御することを特徴とする請求項４に記載の温風発生装置。