JP2014524006A - 燃焼装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】木材ボイラーなどに設置され、簡単な構造によって煤の発生が少ないながらも高火力を出す熱効率に優れた燃焼装置を提供する。
【解決手段】本発明によれば、投入された燃料が溜まる多孔板１２が内部に形成されたバーナー本体１０と、このバーナー本体１０の上部一側に連通される燃料投入口１４と、前記バーナー本体１０の多孔板１２下部に連通されて空気を供給する第１エアー供給部１８と、前記バーナー本体１０の多孔板１２に隣接するように形成されて燃料に火を付ける着火部２０と、前記バーナー本体１０の上部他側から延長されて燃焼による火炎と熱気が排出する火炎排出口２４と、前記火炎排出口２４の外周面から側方に拡張されて火炎排出口２４を部分的に拡張する短い円筒からなるサイクロン部３０と、前記サイクロン部３０の縁部一側に連通されてサイクロン部３０に接線方向に外気を供給する第２エアー供給部３２と、を含む燃焼装置が提供される。
【選択図】図２

Description

本発明は、燃焼装置に関し、さらに詳しくは、木材チップや木質ペレットを燃料として用いる木材ボイラーなどに設置され、簡単な構造によって煤の発生が少ないながらも高火力を出す熱効率に優れた新しい構造の燃焼装置に関する。
近年、間伐した木材や廃木材を粉砕した木材チップ又はこれを小粒の形態に圧出成形した木質ペレットを燃料として使用するボイラーやストーブ又は熱風機やその他の可燃性廃棄物に対する焼却装置が使用されている。ところが、このようなボイラーは、バーナー本体内部に木材チップや木質ペレット、その他の可燃性材料を投入して着火させ、空気を注入して燃焼させる場合は、十分な空気が供給されなければ燃料が不完全に燃焼して煤が多く発生し、十分な火力や熱量が得られないという問題点があった。一方、十分な火力や熱量を得るためにバーナー本体内に空気を強く注入する場合は、バーナーの火力は増大するが、バーナーのグリル上に積んであったまだ燃えていない又は一部燃焼されていた木材チップや木質ペレットがバーナー内部に流入された強い空気流れによって飛ばされて煙道を介して外部に排出されてしまい、木材チップやペレットが燃焼に十分に使用されないまま、燃料粒子、不完全燃焼生成物又は煤がバーナー外に飛散してしまうことによって、結果的に十分な火力や熱效率が得られず、飛散した煤などによって周辺環境が汚染されるという問題点があった。
本発明は、上記のような従来の木材ボイラーなどの問題点に着目して提案されたものであって、本発明は、簡単な構造を有し、ボイラーやストーブ、熱風機又は焼却炉などに設置されて木材チップや木質ペレット、その他の燃料を效率的に完全燃焼に近く燃焼させることができ、煤による環境汚染を防止し、燃料の使用量に比べ強力な火力及び熱量が得られる新しい構造の燃焼装置を提供することを目的とする。
本発明の一特徴によれば、投入された燃料が溜まる多孔板１２が内部に形成されたバーナー本体１０と、このバーナー本体１０の上部一側に連通される燃料投入口１４と、前記バーナー本体１０の多孔板１２下部に連通されて空気を供給する第１エアー供給部１８と、前記バーナー本体１０の多孔板１２に隣接するように形成されて燃料に火を付ける着火部２０と、前記バーナー本体１０の上部他側から延長されて燃焼による火炎及び熱気が排出される火炎排出口２４と、前記火炎排出口２４の外周面から側方に拡張されて火炎排出口２４を部分的に拡張する短い円筒からなるサイクロン部３０と、前記サイクロン部３０の縁部一側に連通されてサイクロン部３０に接線方向に外気を供給する第２エアー供給部３２と、を含むことを特徴とする燃焼装置が提供される。
本発明の他の特徴によれば、前記火炎排出口２４内のサイクロン部３０のバーナー本体１０側に向かう部位には空気流れの断面積を制限するテーパー状の内通体３４が具備されたことを特徴とする燃焼装置が提供される。
本発明の他の特徴によれば、前記燃料投入口１４はチューブ状に延長形成され、このチューブ状の燃料投入口１４の中間にはバーナー本体１０に向かって加圧空気を注入する逆火防止エアー注入口１５が形成されたことを特徴とする燃焼装置が提供される。
本発明の他の特徴によれば、前記サイクロン部３０の外周面には微細な通孔３１が形成されて燃焼後生成された灰が排出されることを特徴とする燃焼装置が提供される。
上記のように、本発明によれば、バーナー本体１０の多孔板１２上に投入された燃料がエアー供給部１８から供給される空気の酸素によって燃焼された後、その火炎及び熱気が火炎排出口２４に排出される際、第１エアー供給部１８から強い圧力に空気を強く吹き込んでも、その空気流れによって燃えていた燃料の山から飛散した燃料粒子、不完全燃焼物又は煤が火炎排出口２４を介して排出されかけていたところを、サイクロン部３０の第２エアー供給部３２から接線方向に流入される旋回空気によって発生する遠心力によって燃料粒子、不完全燃焼生成物又は煤がサイクロン部３０に誘導されて高速で旋回しながら新しく流入された空気によって再度燃焼するため、完全燃焼に近い燃焼が行われ、煤や煙、その他の不完全燃焼生成物が火炎排出口２４に排出されることが抑制される。このように、本発明によれば、第１エアー供給部１８を介して強力な力でエアーをバーナー本体１０内に供給しても煤やその他の不完全燃焼生成物が火炎排出口２４を介して排出されず、サイクロン部３０で捕獲されて再度燃焼されるため、第１エアー供給部１８に加え第２エアー供給部３２によっても十分な空気が供給されることにより、完全燃焼に近い燃焼が可能になり燃料の使用量に比べ強力な火力及び熱量が得られるとともに、煤や煙などの排出による環境汚染も防止される効率的な燃焼装置を達成できる。
また、火炎排出口２４内のサイクロン部３０のバーナー本体１０に向けられた部位には空気が通過する断面積を制限するテーパー状の内通体３４が設置されるので、サイクロン部３０で発生する旋回空気が排出される際、バーナー本体１０に向かって逆流するより火炎排出口２４の外側に排出されるため、火炎排出口２４を介して火炎及び空気の円滑な排出が可能になる。
さらに、燃料投入口１４はチューブ状に配置され、その中間に逆火防止エアー注入口１５が形成され、これを介してバーナー本体１０に向かって加圧空気を注入することによって、バーナー本体１０内の火炎が燃料投入口１４を介して逆火されることを防止できる。
また、サイクロン部３０の外周面には微細な通孔３１が形成されてサイクロン部３０で捕獲された不完全燃焼物が完全に燃焼した後に生じる灰が微細な通孔３１を介して外部に排出されるので、サイクロン部３０内部に灰が蓄積されることを防止できる。
本発明の好ましい実施形態の外観図である。 図１の実施形態の断面図である。 本発明の装置を熱風発生機に適用した状態図である。
以下、図面を参照して本発明の好ましい実施形態を説明すれば次のとおりである。図１は、本発明の好ましい実施形態の外観図であり、図２は、図１の実施形態の断面図であり、図３は、本発明の装置を熱風発生機に適用した状態図である。図示のように、本発明の燃焼装置２によれば、ケース型のバーナー本体１０の内部下側には略水平方向に多孔板１２が配置され、この多孔板１２の下部には外部から空気が流入される第１エアー供給部１８が形成される。この第１エアー供給部１８は、図示していないファンやブロワが接続されてバーナー本体１０に空気を供給する。そして、この第１エアー供給部１８の上部、多孔板１２の直上には着火部２０が形成される。この着火部２０には図示していない適切な着火手段が装着されるが、このような着火手段としては、例えば、ガストーチや電気ヒータが使用され得る。
そして、バーナー本体１０の上部一側にはチューブ状の燃料投入口１４が形成される。この燃料投入口１４の形態は多様に構成され得るが、木材チップや木質ペレットのような小粒の燃料を容易に投入させ、逆火を防止するためには燃料投入口１４の入口とバーナー本体１０との間隔を維持することが好ましいが、これを考慮して燃料投入口１４は長いチューブ状に作製することが好ましい。この燃料投入口１４の中間には逆火防止エアー注入口１５が形成されるが、この逆火防止エアー注入口１５は燃料投入口１４に対してバーナー本体１０側に向かうように接続され、これを介して加圧空気を注入させることによって、バーナー本体１０内で火炎がこの燃料投入口１４を伝って逆火されることを防止する。
バーナー本体１０の他側には略傾斜方向に向かって上方に延長される円筒状の火炎排出口２４が形成される。この火炎排出口２４はバーナー本体１０内で燃焼されて生成される火炎及び熱気を外部に排出して直接必要な場所に供給する、または熱交換器に誘導するものである。ところが、本発明によれば、この火炎排出口２４の中間に、好ましくは、バーナー本体１０に近接した部位に所定の厚さのディスク状をなし、火炎排出口２４の外周面から半径方向に拡張される短い円筒状のサイクロン部３０を具備する。このようなサイクロン部３０によって火炎排出口２４の排出断面積が短い区間だけ拡張される。そして、このサイクロン部３０の一側にはこのサイクロン部３０に対して接線方向に連通される第２エアー供給部３２が形成される。この第２エアー供給部３２にはファン又はブロワが連結されて強い流れのエアーが供給される。このように外部から流入された強力なエアーの流れによって、サイクロン部３０内部を伝って旋回する空気流れが形成される。
このようなサイクロン部３０によれば、バーナー本体１０内で燃料を燃やす際、完全燃焼のためにバーナー本体１０に十分な量の空気を供給するために、第１エアー供給部１８から相対的に強力な力でエアーを供給しても、バーナー本体１０にあるまだ燃えていない燃料粒子、一部燃えていた燃料粒子又は煤のような不完全燃焼生成物がこのような強力な空気流れによって浮上して火炎排出口２４から抜けようとする際、第２エアー供給部３２からサイクロン部３０に流入された空気によって形成されるサイクロンによってサイクロン部３０の部位で遠心力が作用して排出ガスに含まれた一部燃焼していた燃料や煤などの粒子が火炎排出口２４に排出されることができず、サイクロン部３０の外側、すなわち側方へ誘導されて旋回するとともに、第２エアー供給部３２によって外部から導入された新鮮な空気によって十分な酸素が補充されるので、このサイクロン部３０で再度燃焼し、不完全燃焼生成物などがそのまま排出されず、再度燃焼されることによって完全燃焼が可能である。このように、本発明の燃焼装置は、第１エアー供給部１８に強い風で十分なエアーを供給してバーナー本体１０内で燃焼効率を高めるとともに、サイクロン部３０によって飛散した燃料粒子や不完全燃焼生成物を捕獲して第２エアー供給部３２を介してエアーを追加的に供給して再度燃焼させることによって、完全燃焼が可能であるとともに、煤や粉塵の排出が大幅に減少する環境に優しい燃焼装置を達成することができる。
また、本発明によれば、サイクロン部３０の入口側、すなわちバーナー側に向けられた部位には空気流れの断面積を制限するテーパー状の内通体３４が具備される。このテーパー状の内通体３４はサイクロン部３０からバーナー本体１０に向かう空気通路の断面積を減らし、サイクロン部３０によって形成された旋回する空気の流れがサイクロン部３０から抜ける時、バーナー本体１０側に向かって逆流することによってバーナー本体１０から排出ガスが排出されることを妨害しないようにして、火炎排出口２４の外側にさらに円滑に排出されるように誘導する。一方、サイクロン部３０の外周面には微細な通孔３１が形成されるが、これはサイクロン部３０で追加的に供給されたエアーによって不完全燃焼生成物などが再度燃焼された後残った灰がサイクロン部３０内に蓄積されず、この微細な通孔３１を介して外部に排出されるようにする。
また、燃料投入口１４はチューブ状に延長形成され、このチューブ状の燃料投入口１４の中間にはバーナー本体１０に向かって傾斜して連通される逆火防止エアー注入口１５が形成される。この逆火防止エアー注入口１５を介して加圧空気を供給することによって、バーナー本体１４で発生した火炎が燃料投入口１４を介して逆火されることを防止できる。そして、好ましくは、前記第１エアー供給部１８又は逆火防止エアー注入口１５に連結されるエアー供給ラインに調節バルブを具備して流入される空気量を調節することによって燃焼装置の火力を調節できる。
図３は、本発明による燃焼装置２を熱風機１に適用した使用例を示す。この燃焼装置２から出た熱気はフィンチューブからなる熱交換器４を経て所要の収容先に供給される。本発明による燃焼装置は、このような熱風機の他にもボイラーやストーブなど様々な用途として使用され得ることは勿論である。
以上で説明した本発明は、上記実施形態及び添付された図面によって限定されるものではなく、本発明の技術的思想から逸脱しない範囲内で様々な置換、変形及び変更が可能であることは、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者には明白である。

Claims (4)

  1. 投入された燃料が溜まる多孔板１２が内部に形成されたバーナー本体１０と、このバーナー本体１０の上部一側に連通される燃料投入口１４と、前記バーナー本体１０の多孔板１２下部に連通されて空気を供給する第１エアー供給部１８と、前記バーナー本体１０の多孔板１２に隣接するように形成されて燃料に火を付ける着火部２０と、前記バーナー本体１０の上部他側から延長されて燃焼による火炎及び熱気が排出される火炎排出口２４と、前記火炎排出口２４の外周面から側方に拡張されて火炎排出口２４を部分的に拡張する短い円筒からなるサイクロン部３０と、前記サイクロン部３０の縁部一側に連通されてサイクロン部３０に接線方向に外気を供給する第２エアー供給部３２と、を含むことを特徴とする燃焼装置。
  2. 前記火炎排出口２４内のサイクロン部３０のバーナー本体１０側に向けられた部位には空気流れの断面積を制限するテーパー状の内通体３４が具備されたことを特徴とする請求項１に記載の燃焼装置。
  3. 前記燃料投入口１４はチューブ状に延長形成され、このチューブ状の燃料投入口１４の中間にはバーナー本体１０に向かって加圧空気を注入する逆火防止エアー注入口１５が形成されたことを特徴とする請求項１又は２に記載の燃焼装置。
  4. 前記サイクロン部３０の外周面には微細な通孔３１が形成されて燃焼後生成された灰が排出されることを特徴とする請求項１又は２に記載の燃焼装置。
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