JP2014159943A - 燃焼装置 - Google Patents

Abstract

【課題】一次燃焼空間での燃焼ガスの滞留時間を長くでき、二次燃焼空間での二次燃焼効率を高めることができる燃焼装置を提供すること。
【解決手段】本発明の燃焼装置は、一次燃焼空間Ｂと二次燃焼空間Ｃとの間に位置する燃焼室内壁１１に、上昇流を阻止する邪魔板３１を設け、一次燃焼空間Ｂに位置する垂直送気管２０に、一次燃焼空間Ｂ内に旋回流を生じるように燃焼空気を噴出する複数の第１ノズル５１ａを設け、二次燃焼空間Ｃに位置する垂直送気管２０に、二次燃焼空間Ｃ内に旋回流を生じるように燃焼空気を噴出する複数の第２ノズル５２ａを設け、一次燃焼空間Ｃに位置する燃焼室内壁１１に、一次燃焼空間Ｂ内に旋回流を生じるように燃焼空気を噴出する複数の第３ノズル５３ａを設けたことを特徴とする。
【選択図】 図1

Description

本発明は、温水ボイラー、冷暖房機の熱源として利用できる燃焼装置に関する。

従来より、木チップ、蓄糞、籾殻、食物残渣などの有機物を熱源とした燃焼装置が多数提案されている。
例えば、燃焼炉全体的に可燃ガスの分布を広く安定させて分布させることにより、良好な燃焼状態を確保することができる小型焼却装置が提案されている（特許文献１）。
特許文献１は、燃焼炉の軸線と平行に散気孔管を配置し、散気孔管には、燃焼炉の底部から上部へかけて複数段のノズル群を形成している。そして、最下段にある第１のノズル群内のノズルは燃焼炉の炉床位置から測って散気孔管全長の１０％以内の位置に設けるとともに第１のノズル群のノズル全数の断面積合計値を、散気孔管全ノズル総断面積の５％以上１５％以下の範囲内として、残りの８５％以上９５％以下のノズルの面積を第２のノズル群より上部のノズル群に割り当てるようにしている。
特許文献１では、ノズル列をいくつかのノズル群に偏在させることによって火焔もいくつかのグループにまとまり、空気の噴気流を連続した面状にまとめることによって、上層の火焔と下層の火焔が互いに隣の層の燃焼とガスの流動による影響を受けにくくなり各々独立した燃焼とすることができる。

特開２００５−１８８８５０号公報

しかし、特許文献１のように、散気孔管に形成しているノズル群からの噴出空気だけでは、燃焼ガスの上昇流動を押さえて、火焔を複数のグループに分け、独立した燃焼とするまでには至らない。

本発明は、一次燃焼空間での燃焼ガスの滞留時間を長くでき、二次燃焼空間での二次燃焼効率を高めることができる燃焼装置を提供することを目的とする。

請求項１記載の本発明の燃焼装置は、円筒状燃焼室の中央に垂直送気管を配置し、前記円筒状燃焼室の下部に有機物をガス化するガス化空間を形成し、前記ガス化空間の上方に一次燃焼空間を形成し、前記一次燃焼空間の上方に二次燃焼空間を形成する燃焼装置であって、前記一次燃焼空間と前記二次燃焼空間との間に位置する燃焼室内壁に、上昇流を阻止する邪魔板を設け、前記一次燃焼空間に位置する前記垂直送気管に、前記一次燃焼空間内に旋回流を生じるように燃焼空気を噴出する複数の第１ノズルを設け、前記二次燃焼空間に位置する前記垂直送気管に、前記二次燃焼空間内に旋回流を生じるように燃焼空気を噴出する複数の第２ノズルを設け、前記一次燃焼空間に位置する前記燃焼室内壁に、前記一次燃焼空間内に旋回流を生じるように燃焼空気を噴出する複数の第３ノズルを設けたことを特徴とする。
請求項２記載の本発明は、請求項１に記載の燃焼装置において、前記ガス化空間に燃焼空気を噴出する複数の第４ノズルを設け、前記二次燃焼空間に位置する前記燃焼室内壁に、前記二次燃焼空間内に旋回流を生じるように燃焼空気を噴出する複数の第５ノズルを設けたことを特徴とする。
請求項３記載の本発明は、請求項２に記載の燃焼装置において、複数の前記第３ノズルによる前記旋回流の方向を、複数の前記第１ノズルによる前記旋回流の方向と逆方向とし、複数の前記第５ノズルによる前記旋回流の方向を、複数の前記第２ノズルによる前記旋回流の方向と逆方向としたことを特徴とする。
請求項４記載の本発明は、請求項１から請求項３のいずれかに記載の燃焼装置において、前記第２ノズルから噴出される前記燃焼空気の噴出速度を、前記第１ノズルから噴出される前記燃焼空気の噴出速度よりも大きくしたことを特徴とする。
請求項５記載の本発明は、請求項４に記載の燃焼装置において、全ての前記第１ノズルから噴出される前記燃焼空気の噴出流量を、全ての前記第２ノズルから噴出される前記燃焼空気の噴出流量よりも多くしたことを特徴とする。
請求項６記載の本発明は、請求項５に記載の燃焼装置において、前記第１ノズルに前記燃焼空気を供給する第１ノズル用ブロワーと、前記第２ノズルに前記燃焼空気を供給する第２ノズル用ブロワーと、前記第３ノズル及び前記第５ノズルに前記燃焼空気を供給する燃焼室内壁用ブロワーと、前記第４ノズルに前記燃焼空気を供給するガス化用ブロワーとを設けたことを特徴とする。
請求項７記載の本発明は、請求項１から請求項６のいずれかに記載の燃焼装置において、前記ガス化空間に攪拌部材を設け、前記攪拌部材を回転する駆動源を設けたことを特徴とする。
請求項８記載の本発明は、請求項７に記載の燃焼装置において、所定値より大きなトルクが加わると前記攪拌部材の回転を停止し、前記トルクが前記所定値以下になると前記攪拌部材を回転することを特徴とする。
請求項９記載の本発明は、請求項７又は請求項８に記載の燃焼装置において、前記攪拌部材に前記第４ノズルを設け、前記第４ノズルによる前記噴射の方向を、前記攪拌部材の回転方向としたことを特徴とする。
請求項１０記載の本発明は、請求項７から請求項９のいずれかに記載の燃焼装置において、前記ガス化空間を、第１ガス化室と第２ガス化室とで構成し、前記第２ガス化室を前記円筒状燃焼室の前記下部に配置し、前記第１ガス化室を前記第２ガス化室の側方に配置し、前記攪拌部材を前記第２ガス化室に設け、前記第１ガス化室に前記燃焼空気を噴出する第６ノズルを設け、前記第６ノズルに前記燃焼空気を供給する第１ガス化室用ブロワーを設けたことを特徴とする。
請求項１１記載の本発明は、請求項１０に記載の燃焼装置において、前記第１ガス化室と前記第２ガス化室とを、それぞれ耐火キャスターで形成し、前記第１ガス化室を前記第２ガス化室から取り外し可能に設けたことを特徴とする。
請求項１２記載の本発明は、請求項１に記載の燃焼装置において、前記円筒状燃焼室を、分離可能な複数の耐火キャスターで形成したことを特徴とする。
請求項１３記載の本発明は、請求項１に記載の燃焼装置において、前記一次燃焼空間に位置する前記垂直送気管に、水平方向に伸びる複数の第１水平送気管を設け、前記二次燃焼空間に位置する前記垂直送気管に、水平方向に伸びる複数の第２水平送気管を設け、前記第１水平送気管に、前記第１ノズルを設け、前記第２水平送気管に、前記第２ノズルを設け、前記第１水平送気管よりも前記第２水平送気管を長くしたことを特徴とする。
請求項１４記載の本発明は、請求項１３に記載の燃焼装置において、全ての前記第１ノズルから噴出される前記燃焼空気の噴出流量よりも、全ての前記第２ノズルから噴出される前記燃焼空気の噴出流量を多くしたことを特徴とする。
請求項１５記載の本発明は、請求項１４に記載の燃焼装置において、全ての前記第１ノズル及び全ての前記第３ノズルから噴出される前記燃焼空気の噴出流量よりも、全ての前記第２ノズルから噴出される前記燃焼空気の前記噴出流量を多くしたことを特徴とする。
請求項１６記載の本発明は、請求項２に記載の燃焼装置において、全ての前記第１ノズル及び全ての前記第３ノズルから噴出される前記燃焼空気の前記噴出流量よりも、全ての前記第４ノズルから噴出される前記燃焼空気の噴出流量を少なくしたことを特徴とする。
請求項１７記載の本発明は、請求項１６に記載の燃焼装置において、前記第４ノズルから噴出される前記燃焼空気の噴出速度を、前記第１ノズルから噴出される前記燃焼空気の噴出速度よりも大きくしたことを特徴とする。

本発明によれば、邪魔板によって一次燃焼空間での燃焼ガスの滞留時間を長くできるため燃焼効率を高めることができる。

本発明の一実施例による燃焼装置の縦断面構成図 図１のＸ−Ｘ線断面図 図１のＹ−Ｙ線断面図 図１のＺ−Ｚ線断面図 本発明の他の実施例による燃焼装置の縦断面構成図 同燃焼装置の一次燃焼空間を示す断面図 同燃焼装置の二次燃焼空間を示す断面図 同燃焼装置のガス化空間を示す断面図 同燃焼装置の異なる使用態様を示す縦断面構成図

本発明の第１の実施の形態による燃焼装置は、一次燃焼空間と二次燃焼空間との間に位置する燃焼室内壁に、上昇流を阻止する邪魔板を設け、一次燃焼空間に位置する垂直送気管に、一次燃焼空間内に旋回流を生じるように燃焼空気を噴出する複数の第１ノズルを設け、二次燃焼空間に位置する垂直送気管に、二次燃焼空間内に旋回流を生じるように燃焼空気を噴出する複数の第２ノズルを設け、一次燃焼空間に位置する燃焼室内壁に、一次燃焼空間内に旋回流を生じるように燃焼空気を噴出する複数の第３ノズルを設けたものである。本実施の形態によれば、邪魔板によって一次燃焼空間での燃焼ガスの滞留時間を長くできるため燃焼効率を高めることができ、第３ノズルによって燃焼室内壁に沿って上昇する燃焼ガスを、燃焼室内壁から剥離させて渦流を発生させることで上昇速度を遅らせ、一次燃焼空間での燃焼効率を高めることができる。

本発明の第２の実施の形態は、第１の実施の形態による燃焼装置において、ガス化空間に燃焼空気を噴出する複数の第４ノズルを設け、二次燃焼空間に位置する燃焼室内壁に、二次燃焼空間内に旋回流を生じるように燃焼空気を噴出する複数の第５ノズルを設けたものである。本実施の形態によれば、第４ノズルによってガス化を促進し、第５ノズルによって燃焼室内壁に沿って上昇する燃焼ガスを、燃焼室内壁から剥離させて渦流を発生させることで上昇速度を遅らせ、二次燃焼空間での燃焼効率を高めることができる。

本発明の第３の実施の形態は、第２の実施の形態による燃焼装置において、複数の第３ノズルによる旋回流の方向を、複数の第１ノズルによる旋回流の方向と逆方向とし、複数の第５ノズルによる旋回流の方向を、複数の第２ノズルによる旋回流の方向と逆方向としたものである。本実施の形態によれば、第３ノズルによって燃焼室内壁に沿って上昇する燃焼ガスを、第１ノズルによる旋回流の方向と逆方向とすることで、更に上昇速度を遅らせて一次燃焼空間での燃焼効率を高め、第５ノズルによって燃焼室内壁に沿って上昇する燃焼ガスを、第２ノズルによる旋回流の方向と逆方向とすることで、更に上昇速度を遅らせて二次燃焼空間での燃焼効率を高めることができる。

本発明の第４の実施の形態は、第１から第３のいずれかの実施の形態による燃焼装置において、第２ノズルから噴出される燃焼空気の噴出速度を、第１ノズルから噴出される燃焼空気の噴出速度よりも大きくしたものである。本実施の形態によれば、二次燃焼空間での旋回流を早くすることで、二次燃焼空間での渦流の発生を高めるとともに一次燃焼空間からの上昇を抑え、燃焼効率を高めることができる。

本発明の第５の実施の形態は、第４の実施の形態による燃焼装置において、全ての第１ノズルから噴出される燃焼空気の噴出流量を、全ての第２ノズルから噴出される燃焼空気の噴出流量よりも多くしたものである。本実施の形態によれば、一次燃焼空間での燃焼効率を高めることができる。

本発明の第６の実施の形態は、第５の実施の形態による燃焼装置において、第１ノズルに燃焼空気を供給する第１ノズル用ブロワーと、第２ノズルに燃焼空気を供給する第２ノズル用ブロワーと、第３ノズル及び第５ノズルに燃焼空気を供給する燃焼室内壁用ブロワーと、第４ノズルに燃焼空気を供給するガス化用ブロワーとを設けたものである。本実施の形態によれば、一次燃焼空間、二次燃焼空間、及びガス化空間に供給する燃焼空気量や噴出速度をそれぞれ異ならせることができる。

本発明の第７の実施の形態は、第１から第６の実施の形態による燃焼装置において、ガス化空間に攪拌部材を設け、攪拌部材を回転する駆動源を設けたものである。本実施の形態によれば、有機物のガス化を促進することができる。

本発明の第８の実施の形態は、第７の実施の形態による燃焼装置において、所定値より大きなトルクが加わると攪拌部材の回転を停止し、トルクが所定値以下になると攪拌部材を回転するものである。本実施の形態によれば、有機物のガス化の状態に応じて攪拌できるとともに、省エネ効果を有する。

本発明の第９の実施の形態は、第７又は第８の実施の形態による燃焼装置において、攪拌部材に第４ノズルを設け、第４ノズルによる噴射の方向を、攪拌部材の回転方向としたものである。本実施の形態によれば、攪拌部材の回転方向に溜まる有機物に対して第４ノズルから燃焼空気を噴出させるため、有機物の分離を促進するとともに有機物の隙間に燃焼空気を吹き込むことで燃焼を高めることができる。

本発明の第１０の実施の形態は、第７から第９のいずれかの実施の形態による燃焼装置において、ガス化空間を、第１ガス化室と第２ガス化室とで構成し、第２ガス化室を円筒状燃焼室の下部に配置し、第１ガス化室を第２ガス化室の側方に配置し、攪拌部材を第２ガス化室に設け、第１ガス化室に燃焼空気を噴出する第６ノズルを設け、第６ノズルに燃焼空気を供給する第１ガス化室用ブロワーを設けたものである。本実施の形態によれば、第１ガス室と第２ガス室とで水分含有率の高い有機物の炭化を促進し、燃焼性の高い燃焼ガスを発生させることができる。

本発明の第１１の実施の形態は、第１０の実施の形態による燃焼装置において、第１ガス化室と第２ガス化室とを、それぞれ耐火キャスターで形成し、第１ガス化室を第２ガス化室から取り外し可能に設けたものである。本実施の形態によれば、既に乾燥させた有機物を用いる場合には、第１ガス室を取り外して用いることができ、水分含有率の高い有機物であっても、あらかじめ乾燥させた有機物であっても対応できる。

本発明の第１２の実施の形態は、第１の実施の形態による燃焼装置において、円筒状燃焼室を、分離可能な複数の耐火キャスターで形成したものである。本実施の形態によれば、ユニット化することで車輌での運搬移動を容易に行え、農道や山道などの狭い道での移動を可能にする。

本発明の第１３の実施の形態は、第１の実施の形態による燃焼装置において、一次燃焼空間に位置する垂直送気管に、水平方向に伸びる複数の第１水平送気管を設け、二次燃焼空間に位置する垂直送気管に、水平方向に伸びる複数の第２水平送気管を設け、第１水平送気管に、第１ノズルを設け、第２水平送気管に、第２ノズルを設け、第１水平送気管よりも第２水平送気管を長くしたものである。本実施の形態によれば、第２水平送気管を第１水平送気管よりも長くすることで、二次燃焼空間に燃焼空気を均一に供給して二次燃焼を促進することができる。

本発明の第１４の実施の形態は、第１３の実施の形態による燃焼装置において、全ての第１ノズルから噴出される燃焼空気の噴出流量よりも、全ての第２ノズルから噴出される燃焼空気の噴出流量を多くしたものである。本実施の形態によれば、二次燃焼空間での燃焼を促進することで、燃焼効率を高め、燃焼ガスを完全燃焼させることができる。

本発明の第１５の実施の形態は、第１４の実施の形態による燃焼装置において、全ての第１ノズル及び全ての第３ノズルから噴出される燃焼空気の噴出流量よりも、全ての第２ノズルから噴出される燃焼空気の噴出流量を多くしたものである。本実施の形態によれば、二次燃焼空間での燃焼を促進することで、燃焼効率を高め、完全燃焼を行わせることができる。

本発明の第１６の実施の形態は、第２の実施の形態による燃焼装置において、全ての第１ノズル及び全ての第３ノズルから噴出される燃焼空気の噴出流量よりも、全ての第４ノズルから噴出される燃焼空気の噴出流量を少なくしたものである。本実施の形態によれば、ガス化空間での燃焼を押さえて、有機物のガス化を促進することができる。

本発明の第１７の実施の形態は、第１６の実施の形態による燃焼装置において、第４ノズルから噴出される燃焼空気の噴出速度を、第１ノズルから噴出される燃焼空気の噴出速度よりも大きくしたものである。本実施の形態によれば、投入された有機物の内部でのガス化を促進することができる。

以下に本発明の一実施例による燃焼装置を図１から図４に示す。
図１は本実施例による燃焼装置の縦断面構成図、図２は図１のＸ−Ｘ線断面図、図３は図１のＹ−Ｙ線断面図、図４は図１のＺ−Ｚ線断面図である。

本実施例による燃焼装置は、円筒状燃焼室１０の中央に鉛直方向に垂直送気管２０を配置している。
円筒状燃焼室１０は、下部に有機物をガス化するガス化空間Ａを形成し、ガス化空間Ａ上方に一次燃焼空間Ｂを形成し、一次燃焼空間Ｂの上方に二次燃焼空間Ｃを形成する。
一次燃焼空間Ｂと二次燃焼空間Ｃとの間に位置する燃焼室内壁１１には邪魔板３１を設けている。また、二次燃焼空間Ｃの上部に位置する燃焼室内壁１１には邪魔板３２を設けている。邪魔板３１は一次燃焼空間Ｂに位置する燃焼室内壁１１に沿って上昇する燃焼ガスの上昇流を阻止して一次燃焼空間Ｂでの燃焼ガスの滞留時間を長くする。また、邪魔板３２は二次燃焼空間Ｃに位置する燃焼室内壁１１に沿って上昇する燃焼ガスの上昇流を阻止して二次燃焼空間Ｃでの燃焼ガスの滞留時間を長くする。邪魔板３１、３２は、リング状部材を燃焼室内壁１１にフランジ状に設けることで、通路断面積を縮小している。
垂直送気管２０は、外管２１と内管２２との二重管で構成され、内管２２内に空気通路２３が形成され、外管２１と内管２２との間に水路２４が形成されている。空気通路２２には、第１ブロワー（第１ノズル用ブロワー及び第２ノズル用ブロワー）４１から燃焼空気が供給される。水路２４には、水タンク４２から冷却水が供給される。垂直送気管２０に水路２４を形成して冷却水を供給することで、垂直送気管２０を保護することができる。

垂直送気管２０には、水平方向に伸びる複数の第１水平送気管５１と、水平方向に伸びる複数の第２水平送気管５２とを設けている。
第１水平送気管５１は、一次燃焼空間Ｂに位置する垂直送気管２０に設け、第２水平送気管５２は、二次燃焼空間Ｃに位置する垂直送気管２０に設けている。
本実施例では、一次燃焼空間Ｂに位置する第１水平送気管５１は、同一平面上に放射状に等間隔に６本配置し、垂直方向に３段設けている。また、二次燃焼空間Ｃに位置する第２水平送気管５２についても、同一平面上に放射状に等間隔に６本配置し、垂直方向に３段設けている。第２水平送気管５２は、第１水平送気管５１よりも長くしている。第２水平送気管５２を第１水平送気管５１よりも長くすることで、二次燃焼空間Ｃに燃焼空気を均一に供給して二次燃焼を促進することができる。

それぞれの第１水平送気管５１には、一次燃焼空間Ｂ内に旋回流を生じるように燃焼空気を噴出する複数の第１ノズル５１ａを設けている。それぞれの第２水平送気管５２には、二次燃焼空間Ｃ内に旋回流を生じるように燃焼空気を噴出する複数の第２ノズル５２ａと、二次燃焼空間Ｃ内の燃焼室内壁１１に向けて燃焼空気を噴出する径方向ノズル５２ｂとを設けている。
第１ノズル５１ａ及び第２ノズル５２ａは、水平方向に燃焼空気を噴き出すことで旋回流を生じさせる。なお、第１ノズル５１ａ及び第２ノズル５２ａは、水平よりも斜め下方向に燃焼空気を噴き出させることで、燃焼ガスの上昇を抑制することができる。

径方向ノズル５２ｂを設けない場合には、全ての第１ノズル５１ａから噴出される燃焼空気の噴出流量よりも、全ての第２ノズル５２ａから噴出される燃焼空気の噴出流量を多くしている。一次燃焼空間Ｂと二次燃焼空間Ｃとの空間大きさが同じ場合には、全ての第２ノズル５２ａから噴出される燃焼空気の噴出流量は、全ての第１ノズル５１ａから噴出される燃焼空気の噴出流量の２倍以上、好ましくは３倍以上とする。すなわち、全ての第２ノズル５２ａから噴出される燃焼空気の単位体積当たりの噴出流量は、全ての第１ノズル５１ａから噴出される燃焼空気の単位体積当たりの噴出流量の２倍以上、好ましくは３倍以上とする。
全ての第１ノズル５１ａから噴出される燃焼空気の噴出流量よりも、全ての第２ノズル５２ａから噴出される燃焼空気の噴出流量を多くすることで、二次燃焼空間Ｃでの燃焼を促進でき、燃焼効率を高め、燃焼ガスを完全燃焼させることができる。
また本実施例のように、径方向ノズル５２ｂを設ける場合には、全ての第１ノズル５１ａから噴出される燃焼空気の噴出流量よりも、全ての第２ノズル５２ａ及び径方向ノズル５２ｂから噴出される燃焼空気の噴出流量を多くしている。全ての第２ノズル５２ａ及び径方向ノズル５２ｂから噴出される燃焼空気の単位体積当たりの噴出流量は、全ての第１ノズル５１ａから噴出される燃焼空気の単位体積当たりの噴出流量の２倍以上、好ましくは３倍以上とする。

一次燃焼空間Ｂに位置する燃焼室内壁１１に、一次燃焼空間Ｂ内に旋回流を生じるように燃焼空気を噴出する複数の第３ノズル５３ａを設けることが好ましい。第３ノズル５３ａを設けることで、一次燃焼空間Ｂの燃焼室内壁１１に沿って上昇する燃焼ガス流れを燃焼室内壁１１から引き離して旋回流とすることができ、一次燃焼効率を高めることができる。
第３ノズル５３ａは、円筒状燃焼室１０の壁面に埋め込まれた第３送気管５３に形成されている。第３ノズル５３ａは、燃焼室内壁１１の接線方向から４５度以内の範囲でかつ水平方向に燃焼空気を噴き出すことで旋回流を生じさせる。なお、第３ノズル５３ａは、水平よりも斜め下方向に燃焼空気を噴き出させることで、燃焼ガスの上昇を抑制することができる。第３送気管５３には、第２ブロワー（燃焼室内壁用ブロワー）４３から燃焼空気が供給される。

本実施例のように、第３ノズル５３ａを設ける場合には、全ての第１ノズル５１ａ及び全ての第３ノズル５３ａから噴出される燃焼空気の噴出流量よりも、全ての第２ノズル５２ａから噴出される燃焼空気の噴出流量を多くしている。全ての第２ノズル５２ａから噴出される燃焼空気の単位体積当たりの噴出流量は、全ての第１ノズル５１ａ及び全ての第３ノズル５３ａから噴出される燃焼空気の単位体積当たりの噴出流量の２倍以上、好ましくは３倍以上とする。
また、径方向ノズル５２ｂを設ける場合には、全ての第１ノズル５１ａ及び全ての第３ノズル５３ａから噴出される燃焼空気の噴出流量よりも、全ての第２ノズル５２ａ及び径方向ノズル５２ｂから噴出される燃焼空気の噴出流量を多くする。全ての第２ノズル５２ａ及び径方向ノズル５２ｂから噴出される燃焼空気の単位体積当たりの噴出流量は、全ての第１ノズル５１ａ及び全ての第３ノズル５３ａから噴出される燃焼空気の単位体積当たりの噴出流量の２倍以上、好ましくは３倍以上とする。
全ての第１ノズル５１ａ及び全ての第３ノズル５３ａから噴出される燃焼空気の噴出流量よりも、全ての第２ノズル５２ａから噴出される燃焼空気の噴出流量を多くすることで、二次燃焼空間Ｃでの燃焼を促進でき、燃焼効率を高め、燃焼ガスを完全燃焼させることができる。

円筒状燃焼室１０の下部は、すり鉢状に形成されている。すなわち、すり鉢状に形成された円筒状燃焼室１０の下部は、傾斜面１２が形成される。
傾斜面１２には、ガス化空間Ａに燃焼空気を噴出する複数の第４ノズル５４ａを設けている。第４ノズル５４ａは、円筒状燃焼室１０の傾斜面１２に埋め込まれた第４送気管５４に形成されている。第４ノズル５４ａは、ガス化空間Ａに向けて燃焼空気を噴き出す。第４送気管５４には、第３ブロワー（ガス化用ブロワー）４４から燃焼空気が供給される。

全ての第４ノズル５４ａから噴出される燃焼空気の噴出流量は、全ての第１ノズル５１ａ及び全ての第３ノズル５３ａから噴出される燃焼空気の噴出流量よりも少なくしている。全ての第４ノズル５４ａから噴出される燃焼空気の単位体積当たりの噴出流量は、全ての第１ノズル５１ａ及び全ての第３ノズル５３ａから噴出される燃焼空気の単位体積当たりの噴出流量の１／２以下、好ましくは１／３以下とする。全ての第４ノズル５４ａから噴出される燃焼空気の噴出流量を、全ての第１ノズル５１ａ及び全ての第３ノズル５３ａから噴出される燃焼空気の噴出流量よりも少なくすることで、ガス化空間Ａでの燃焼を押さえて、有機物のガス化を促進することができる。
第４ノズル５４ａから噴出される燃焼空気の噴出速度は、第１ノズル５１ａ、第２ノズル５２ａ、又は第３ノズル５３ａから噴出される燃焼空気の噴出速度よりも大きくしている。第４ノズル５４ａから噴出される燃焼空気の噴出速度を、第１ノズル５１ａ、第２ノズル５２ａ、又は第３ノズル５３ａから噴出される燃焼空気の噴出速度よりも大きくすることで、投入された有機物の内部でのガス化を促進することができる。

ガス化空間Ａには、攪拌部材６１と火格子６２とを設けている。火格子６２は攪拌部材６１よりも下方に配置している。攪拌部材６１及び火格子６２には、複数の開口が形成されており、炭化した有機物を落下させる。攪拌部材６１及び火格子６２は、駆動軸６３によって回転し、駆動軸６３は駆動源４５によって回転する。攪拌部材６１及び火格子６２を駆動源４５によって回転することで、有機物のガス化を促進することができる。
攪拌部材６１に所定値より大きなトルクが加わると駆動軸６３は回転を停止し、攪拌部材６１に加わるトルクが所定値以下になると駆動軸６３を回転することで、有機物のガス化の状態に応じて攪拌できるとともに、省エネ効果を有する。
なお、ガス化空間Ａよりも上方には燃焼物投入口１３を設けている。

本実施例のように、第１ノズル５１ａ及び第２ノズル５２ａに燃焼空気を供給する第１ブロワー（第１ノズル用ブロワー及び第２ノズル用ブロワー）４１と、第３ノズル５３ａに燃焼空気を供給する第２ブロワー（燃焼室内壁用ブロワー）４３と、第４ノズル５４ａに燃焼空気を供給する第３ブロワー（ガス化用ブロワー）４４とを設けることで、第１ノズル５１ａ（又は第２ノズル５２ａ）と、第３ノズル５３ａと、第４ノズル５４ａとから噴出させる燃焼空気量や噴出速度をそれぞれ異ならせることができる。
また、第１ノズル５１ａ及び第２ノズル５２ａは、共通の第１ブロワー４１（第１ノズル用ブロワー及び第２ノズル用ブロワー）によって燃焼空気を供給するが、第１水平送気管５１と第２水平送気管５２との長さを異ならせ、第１ノズル５１ａと第２ノズル５２ａとの数や大きさを異ならせることで、第１ノズル５１ａと第２ノズル５２ａとから噴出させる燃焼空気量や噴出速度をそれぞれ異ならせることができる。なお、第１ブロワー４１を、第１ノズル用ブロワーと第２ノズル用ブロワーとに分けてもよい。

以下に本発明の他の実施例による燃焼装置を図５から図９に示す。
図５は本実施例による燃焼装置の縦断面構成図、図６は同燃焼装置の一次燃焼空間を示す断面図、図７は同燃焼装置の二次燃焼空間を示す断面図、図８は同燃焼装置のガス化空間を示す断面図、図９は同燃焼装置の異なる使用態様を示す縦断面構成図である。

本実施例による燃焼装置は、円筒状燃焼室１０の中央に鉛直方向に垂直送気管２０を配置している。
円筒状燃焼室１０は、下部に有機物をガス化するガス化空間Ａを形成し、ガス化空間Ａ上方に一次燃焼空間Ｂを形成し、一次燃焼空間Ｂの上方に二次燃焼空間Ｃを形成する。
円筒状燃焼室１０は、分離可能な複数の耐火キャスターで形成している。本実施例では、一次燃焼空間Ｂを形成する一次燃焼空間ユニット、二次燃焼空間Ｃ及びその上部を形成する二次燃焼空間ユニット、二次燃焼空間Ｃの上部空間を形成するとともに垂直送気管２０を通す貫通孔を形成する蓋体ユニットとで構成している。円筒状燃焼室１０を、一次燃焼空間ユニット、二次燃焼空間ユニット、及び蓋体ユニットとで構成し、一次燃焼空間ユニット、二次燃焼空間ユニット、及び蓋体ユニットを順に積み上げて連結できる構成とすることで、車輌での運搬移動を容易に行え、農道や山道などの狭い道での移動を可能にする。

一次燃焼空間Ｂと二次燃焼空間Ｃとの間に位置する燃焼室内壁１１には邪魔板３１を設けている。また、二次燃焼空間Ｃの上部に位置する燃焼室内壁１１には邪魔板３２を設けている。邪魔板３１は一次燃焼空間Ｂに位置する燃焼室内壁１１に沿って上昇する燃焼ガスの上昇流を阻止して一次燃焼空間Ｂでの燃焼ガスの滞留時間を長くする。また、邪魔板３２は二次燃焼空間Ｃに位置する燃焼室内壁１１に沿って上昇する燃焼ガスの上昇流を阻止して二次燃焼空間Ｃでの燃焼ガスの滞留時間を長くする。邪魔板３１、３２は、リング状部材を燃焼室内壁１１にフランジ状に設けることで、通路断面積を縮小している。
垂直送気管２０は、第１ノズル５１ａに燃焼空気を供給する第１送気管２３ａと、第２ノズル５２ａに燃焼空気を供給する第２送気管２３ｂとの二重管で構成されている。第１送気管２３ａには、第１ノズル用ブロワー４１ａから燃焼空気が供給される。第２送気管２３ｂには、第２ノズル用ブロワー４１ｂから燃焼空気が供給される。

一次燃焼空間Ｂに位置する垂直送気管２０である第１送気管２３ａには、一次燃焼空間Ｂ内に旋回流を生じるように燃焼空気を噴出する複数の第１ノズル５１ａを複数段設け、二次燃焼空間Ｃに位置する垂直送気管２０である第２送気管２３ｂには、二次燃焼空間Ｃ内に旋回流を生じるように燃焼空気を噴出する複数の第２ノズル５２ａを複数段設けている。
また、一次燃焼空間Ｂに位置する燃焼室内壁１１には、一次燃焼空間Ｂ内に旋回流を生じるように燃焼空気を噴出する複数の第３ノズル５３ａを複数段設け、攪拌部材６１には、ガス化空間Ａに燃焼空気を噴出する複数の第４ノズル５４ｂを複数段設け、二次燃焼空間Ｃに位置する燃焼室内壁１１には、二次燃焼空間Ｃ内に旋回流を生じるように燃焼空気を噴出する複数の第５ノズル５５ａを複数段設けている。
なお、第１送気管２３ａは、二次燃焼空間Ｃでは第２送気管２３ｂの内部を貫通し、一次燃焼空間Ｂに延出している。
燃焼室内壁用ブロワー４３は、第３ノズル５３ａ及び第５ノズル５５ａに燃焼空気を供給する。ガス化用ブロワー４４は、第４ノズル５４ｂに燃焼空気を供給する。
本実施例によれば、第１ノズル用ブロワー４１ａと、第２ノズル用ブロワー４１ｂと、燃焼室内壁用ブロワー４３と、ガス化用ブロワー４４とを設けることで、一次燃焼空間Ｂ、二次燃焼空間Ｃ、及びガス化空間Ａに供給する燃焼空気量や噴出速度をそれぞれ異ならせることができる。
第２ノズル５２ａから噴出される燃焼空気の噴出速度は、第１ノズル５１ａから噴出される燃焼空気の噴出速度よりも大きくしている。本実施例によれば、二次燃焼空間Ｃでの旋回流を早くすることで、二次燃焼空間Ｃでの渦流の発生を高めるとともに一次燃焼空間Ｂからの上昇を抑え、燃焼効率を高めることができる。
また、全ての第１ノズル５１ａから噴出される燃焼空気の噴出流量は、全ての第２ノズル５２ａから噴出される燃焼空気の噴出流量よりも多くしている。本実施例によれば、一次燃焼空間Ｂでの燃焼効率を高めることができる。

図６に示すように、第１ノズル５１ａは、第１送気管２３ａの円周方向に燃焼空気を噴き出すことで旋回流を生じさせる。
また、第３ノズル５３ａについても、燃焼室内壁１１に沿って燃焼空気を噴き出すことで旋回流を生じさせる。ただし、第３ノズル５３ａによる旋回流の方向は、第１ノズル５１ａによる旋回流の方向と逆方向としている。
なお、第１ノズル５１ａ及び第３ノズル５３ａは、水平方向又は水平よりも斜め下方向に燃焼空気を噴き出させることで、燃焼ガスの上昇を抑制することができる。
本実施例によれば、邪魔板３１によって一次燃焼空間Ｂでの燃焼ガスの滞留時間を長くできるため燃焼効率を高めることができ、第３ノズル５３ａによって燃焼室内壁１１に沿って上昇する燃焼ガスを、燃焼室内壁１１から剥離させて渦流を発生させることで上昇速度を遅らせ、一次燃焼空間Ｂでの燃焼効率を高めることができる。
また、本実施例によれば、第３ノズル５３ａによって燃焼室内壁１１に沿って上昇する燃焼ガスを、第１ノズル５１ａによる旋回流の方向と逆方向とすることで、更に上昇速度を遅らせて一次燃焼空間Ｂでの燃焼効率を高めることができる。

図７に示すように、第２ノズル５２ａは、第２送気管２３ｂの円周方向に燃焼空気を噴き出すことで旋回流を生じさせる。
また、第５ノズル５５ａについても、燃焼室内壁１１に沿って燃焼空気を噴き出すことで旋回流を生じさせる。ただし、第５ノズル５５ａによる旋回流の方向は、第２ノズル５２ａによる旋回流の方向と逆方向としている。
なお、第２ノズル５２ａ及び第５ノズル５５ａは、水平方向又は水平よりも斜め下方向に燃焼空気を噴き出させることで、燃焼ガスの上昇を抑制することができる。
本実施例によれば、邪魔板３２によって二次燃焼空間Ｃでの燃焼ガスの滞留時間を長くできるため燃焼効率を高めることができ、第５ノズル５５ａによって燃焼室内壁１１に沿って上昇する燃焼ガスを、燃焼室内壁１１から剥離させて渦流を発生させることで上昇速度を遅らせ、一次燃焼空間Ｂでの燃焼効率を高めることができる。
また、本実施例によれば、第５ノズル５５ａによって燃焼室内壁１１に沿って上昇する燃焼ガスを、第２ノズル５２ａによる旋回流の方向と逆方向とすることで、更に上昇速度を遅らせて二次燃焼空間Ｃでの燃焼効率を高めることができる。

円筒状燃焼室１０の下部には、第２ガス化室Ａｂを配置している。第２ガス化室Ａｂの側方には第１ガス化室Ａａを配置している。
本実施例では、ガス化空間Ａは、第１ガス化室Ａａと第２ガス化室Ａｂとで構成されている。第１ガス化室Ａａと第２ガス化室Ａｂとは、それぞれ耐火キャスターで形成している。また、第１ガス化室Ａａには第１ガス化バーナー７１を有し、第２ガス化室Ａｂには第２ガス化バーナー７２を有している。
第１ガス化室Ａａには、燃焼空気を噴出する第６ノズル５６ａを設けている。第６ノズル５６ａには、第１ガス化室用ブロワー４６によって燃焼空気が供給される。
第２ガス化室Ａｂには攪拌部材６１を設けている。
第２ガス化室Ａｂには、攪拌部材６１と火格子６２とを設けている。火格子６２は攪拌部材６１よりも下方に配置している。火格子６２には、複数の開口が形成されており、炭化した有機物を落下させる。攪拌部材６１は、駆動軸６３によって回転し、駆動軸６３は駆動源４５によって回転する。攪拌部材６１を駆動源４５によって回転することで、有機物のガス化を促進することができる。
攪拌部材６１に所定値より大きなトルクが加わると駆動軸６３は回転を停止し、攪拌部材６１に加わるトルクが所定値以下になると駆動軸６３を回転することで、有機物のガス化の状態に応じて攪拌できるとともに、省エネ効果を有する。
なお、第１ガス化室Ａａの上流で上方には燃焼物投入口１３ａを設けている。

図８に示すように、第４ノズル５４ｂによる噴射の方向は、攪拌部材６１の回転方向としている。第４ノズル５４ｂによる噴射の方向を、攪拌部材６１の回転方向とすることで、攪拌部材６１の回転方向に溜まる有機物に対して第４ノズル５４ｂから燃焼空気を噴出させるため、有機物の分離を促進するとともに有機物の隙間に燃焼空気を吹き込むことで燃焼を高めることができる。

本実施例によれば、ガス化空間Ａを、第１ガス化室Ａａと第２ガス化室Ａｂとで構成し、第２ガス化室Ａｂを円筒状燃焼室１０の下部に配置し、第１ガス化室Ａａを第２ガス化室Ａｂの側方に配置し、攪拌部材６１を第２ガス化室Ａｂに設け、第１ガス化室Ａａに燃焼空気を噴出する第６ノズル５６ａを設け、攪拌部材６１に第２ガス化室Ａｂに燃焼空気を噴出する第４ノズル５４ｂを設けたことで、第１ガス化室Ａａと第２ガス化室Ａｂとで水分含有率の高い有機物の炭化を促進し、燃焼性の高い燃焼ガスを発生させることができる。

図９に示すように、第１ガス化室Ａａを第２ガス化室Ａｂから取り外して使用することもできる。
第２ガス化室Ａｂを取り外し、第２ガス化室Ａｂの上方に燃焼物投入口１３ｂを取り付けることで、既に乾燥させた有機物を用いる場合には、燃焼物投入口１３ｂから有機物を投入する。このように、第１ガス化室Ａａを取り外して用いることができ、水分含有率の高い有機物であっても、あらかじめ乾燥させた有機物であっても対応できる。

本発明は、温水ボイラー、冷暖房機の熱源、又は熱風の発生装置として利用できる。

１０ 円筒状燃焼室
１１ 燃焼室内壁
１２ 傾斜面
１３ 燃焼物投入口
２０ 垂直送気管
２３ａ 第１送気管
２３ｂ 第２送気管
３１ 邪魔板
３２ 邪魔板
４１ 第１ブロワー
４１ａ 第１ノズル用ブロワー
４１ｂ 第２ノズル用ブロワー
４２ 水タンク
４３ 燃焼室内壁用ブロワー（第２ブロワー）
４４ ガス化用ブロワー（第３ブロワー）
４５ 駆動源
５１ 第１水平送気管
５１ａ 第１ノズル
５２ 第２水平送気管
５２ａ 第２ノズル
５３ 第３送気管
５３ａ 第３ノズル
５４ 第４送気管
５４ａ 第４ノズル
５４ｂ 第４ノズル
５５ａ 第５ノズル
６１ 攪拌部材
６２ 火格子
６３ 駆動軸

Claims (17)

1. 円筒状燃焼室の中央に垂直送気管を配置し、前記円筒状燃焼室の下部に有機物をガス化するガス化空間を形成し、前記ガス化空間の上方に一次燃焼空間を形成し、前記一次燃焼空間の上方に二次燃焼空間を形成する燃焼装置であって、
   前記一次燃焼空間と前記二次燃焼空間との間に位置する燃焼室内壁に、上昇流を阻止する邪魔板を設け、
   前記一次燃焼空間に位置する前記垂直送気管に、前記一次燃焼空間内に旋回流を生じるように燃焼空気を噴出する複数の第１ノズルを設け、
   前記二次燃焼空間に位置する前記垂直送気管に、前記二次燃焼空間内に旋回流を生じるように燃焼空気を噴出する複数の第２ノズルを設け、
   前記一次燃焼空間に位置する前記燃焼室内壁に、前記一次燃焼空間内に旋回流を生じるように燃焼空気を噴出する複数の第３ノズルを設けたことを特徴とする燃焼装置。
2. 前記ガス化空間に燃焼空気を噴出する複数の第４ノズルを設け、
   前記二次燃焼空間に位置する前記燃焼室内壁に、前記二次燃焼空間内に旋回流を生じるように燃焼空気を噴出する複数の第５ノズルを設けたことを特徴とする請求項１に記載の燃焼装置。
3. 複数の前記第３ノズルによる前記旋回流の方向を、複数の前記第１ノズルによる前記旋回流の方向と逆方向とし、
   複数の前記第５ノズルによる前記旋回流の方向を、複数の前記第２ノズルによる前記旋回流の方向と逆方向としたことを特徴とする請求項２に記載の燃焼装置。
4. 前記第２ノズルから噴出される前記燃焼空気の噴出速度を、前記第１ノズルから噴出される前記燃焼空気の噴出速度よりも大きくしたことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の燃焼装置。
5. 全ての前記第１ノズルから噴出される前記燃焼空気の噴出流量を、全ての前記第２ノズルから噴出される前記燃焼空気の噴出流量よりも多くしたことを特徴とする請求項４に記載の燃焼装置。
6. 前記第１ノズルに前記燃焼空気を供給する第１ノズル用ブロワーと、
   前記第２ノズルに前記燃焼空気を供給する第２ノズル用ブロワーと、
   前記第３ノズル及び前記第５ノズルに前記燃焼空気を供給する燃焼室内壁用ブロワーと、前記第４ノズルに前記燃焼空気を供給するガス化用ブロワーと
   を設けたことを特徴とする請求項５に記載の燃焼装置。
7. 前記ガス化空間に攪拌部材を設け、前記攪拌部材を回転する駆動源を設けたことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載の燃焼装置。
8. 所定値より大きなトルクが加わると前記攪拌部材の回転を停止し、前記トルクが前記所定値以下になると前記攪拌部材を回転することを特徴とする請求項７に記載の燃焼装置。
9. 前記攪拌部材に前記第４ノズルを設け、前記第４ノズルによる前記噴射の方向を、前記攪拌部材の回転方向としたことを特徴とする請求項７又は請求項８に記載の燃焼装置。
10. 前記ガス化空間を、第１ガス化室と第２ガス化室とで構成し、
    前記第２ガス化室を前記円筒状燃焼室の前記下部に配置し、
    前記第１ガス化室を前記第２ガス化室の側方に配置し、
    前記攪拌部材を前記第２ガス化室に設け、
    前記第１ガス化室に前記燃焼空気を噴出する第６ノズルを設け、
    前記第６ノズルに前記燃焼空気を供給する第１ガス化室用ブロワーを設けたことを特徴とする請求項７から請求項９のいずれかに記載の燃焼装置。
11. 前記第１ガス化室と前記第２ガス化室とを、それぞれ耐火キャスターで形成し、
    前記第１ガス化室を前記第２ガス化室から取り外し可能に設けたことを特徴とする請求項１０に記載の燃焼装置。
12. 前記円筒状燃焼室を、分離可能な複数の耐火キャスターで形成したことを特徴とする請求項１に記載の燃焼装置。
13. 前記一次燃焼空間に位置する前記垂直送気管に、水平方向に伸びる複数の第１水平送気管を設け、
    前記二次燃焼空間に位置する前記垂直送気管に、水平方向に伸びる複数の第２水平送気管を設け、
    前記第１水平送気管に、前記第１ノズルを設け、
    前記第２水平送気管に、前記第２ノズルを設け、
    前記第１水平送気管よりも前記第２水平送気管を長くしたことを特徴とする請求項１に記載の燃焼装置。
14. 全ての前記第１ノズルから噴出される前記燃焼空気の噴出流量よりも、全ての前記第２ノズルから噴出される前記燃焼空気の噴出流量を多くしたことを特徴とする請求項１３に記載の燃焼装置。
15. 全ての前記第１ノズル及び全ての前記第３ノズルから噴出される前記燃焼空気の噴出流量よりも、全ての前記第２ノズルから噴出される前記燃焼空気の前記噴出流量を多くしたことを特徴とする請求項１４に記載の燃焼装置。
16. 全ての前記第１ノズル及び全ての前記第３ノズルから噴出される前記燃焼空気の前記噴出流量よりも、全ての前記第４ノズルから噴出される前記燃焼空気の噴出流量を少なくしたことを特徴とする請求項２に記載の燃焼装置。
17. 前記第４ノズルから噴出される前記燃焼空気の噴出速度を、前記第１ノズルから噴出される前記燃焼空気の噴出速度よりも大きくしたことを特徴とする請求項１６に記載の燃焼装置。