JP2018200158A - 燃焼装置及び燃焼方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 電気を全く用いることなく、木質系ペレットなどの固体燃料の燃焼と空気の給送とを適切に管理することにより、固体燃料を完全燃焼させ、高効率かつ高温での燃焼を実現する燃焼装置を提供する。【解決手段】 燃焼装置は、固体燃料を熱分解燃焼させる第１の燃焼部と、第１の燃焼部とは別の位置に設けられ、第１の燃焼部において熱分解燃焼させた固体燃料を熾き燃焼させる第２の燃焼部とを備える。さらに、燃焼装置は、第１の燃焼部及び前記第２の燃焼部の各々に空気を給送する空気給送経路を備える。【選択図】 図２

Description

本発明は、燃料として固体燃料を用いる燃焼技術に関し、より具体的には、固体燃料が保有するエネルギーを完全に取り出すことができるように、熱分解燃焼を行う燃焼部と熾き燃焼を行う燃焼部とを別個に設けたとともに、必要な空気が各々の燃焼部に適切に送り込まれるようにしたことを特徴とする燃焼装置及び燃焼方法に関する。

従来から、木材等を粉砕し圧縮して製造されたペレットなどの固体燃料を燃焼させる燃焼装置が知られている。こうした燃焼装置は、間伐材の利用や、非化石燃料の利用による地球温暖化対策への貢献などの観点から、近年、見直されつつある。

こうした燃焼装置に関して、例えば特許文献１〜特許文献４に示されるように、種々の技術が提案されている。
特許文献１は、廃材ペレットの有効な処分装置として燃焼装置を提案する。この燃焼装置は、周囲に受部を有する円盤形状の燃焼皿と、燃焼皿の中心の上方に廃材ペレットを落下させる燃料供給筒とが設けられるとともに、燃料供給筒の周囲に空気の導入孔を有する。燃料供給筒から燃焼皿の上に落下した廃材ペレットは、燃焼皿の上で燃焼する。燃焼炎は、燃焼皿の周囲から上方に向けて上がるように構成されている。

この装置は、電気を使用することなく連続的に廃材ペレットを燃焼させることが可能であるものの、燃焼皿上の廃材ペレットのみの燃焼にとどまるため、燃焼効率を向上させることが難しい。また、燃焼部の真上に燃料バケット（廃材ペレットのタンク）が設けられているため、燃焼前の廃材ペレットが炭化するおそれがある。

特許文献２及び特許文献３は、燃焼効率を向上させることを目的とした燃焼装置を提案する。
特許文献２に提案される燃焼装置は、燃焼筒（バーナー）の上部にペレットタンクを有し、ペレットタンクから予め規定された時間間隔でペレットが燃焼筒に供給されるようにしたことにより、電気を必要とすることなく適量のペレットが燃焼筒に供給され、燃焼効率が向上するとされている。この燃焼装置においては、燃焼筒への空気の供給は、空気導入口に設けられたファンによって行われる。

特許文献３に提案される燃焼装置は、排気ファンや送風ファンなどによる給排気の系統を工夫することにより、熱効率の向上とともに、排気温度の低下を実現するものとされている。この燃焼装置においては、燃焼ポットが配置された燃焼室の上部に、ペレットの燃焼による火炎によって加熱される鉄板を有しており、燃焼ポットから吹き上げられた未燃焼部分を含む灰がこの鉄板に接触することによって引火し、それにより燃焼効率を向上させることが期待されている。

特許文献２及び特許文献３の燃焼装置は、ペレットの燃焼に用いられる空気の供給や燃焼後の排気に電気を要するものである。また、特許文献２の燃焼装置においては燃焼が燃焼台上でのみ行われるのに対し、特許文献３の燃焼装置においては、吹き上げられた灰に含まれる未燃分をさらに燃焼させる。

特許文献４は、電気が不要で、タンク内のペレットを炭化させることがなく、燃焼中に燃料の追加が可能な燃焼装置を提案する。この燃焼装置においては、燃料ペレットは、燃焼室に隣接するタンクからペレット供給管を介して燃焼ポットに供給され、燃料ポットにおいて燃焼する。燃焼室は、上部燃焼室と、燃料ポットが配置された下部燃焼室とに分かれており、燃焼ポットにおける燃焼によって発生した排気ガスは、下部燃焼室内に下端開口部を有する燃焼筒に流れ込み、燃焼筒内に別途供給された空気と混合する。排気ガスに含まれる煤は、燃焼ポットからの火炎により、上部燃焼室において再度燃焼する。さらに、燃焼ポットから落下する灰に含まれる不燃ペレットや燃焼中の灰などが、灰回収室でさらに燃焼する。

特開昭５９−２０８３１４号公報 特開２０１０−７８２２３号公報 実用新案登録第３１１９０３２号公報 特開２００９−１１５３３３号公報

特許文献４において提案される燃焼装置は、燃料ポットにおけるペレットの燃焼に加えて、ペレット燃焼によって発生する排気ガスに含まれる煤の再燃焼と、燃料ポットから落下する灰に含まれる未燃分の燃焼とが行われるため、他の従来技術と比較して高効率な燃焼が可能であるとされている。しかし、この燃焼装置においては、燃料ポットの一箇所においてペレットの熱分解燃焼と熾き燃焼との両方が行われている。熱分解燃焼と熾き燃焼とは、燃焼の速度及び燃焼に必要な空気量が異なるため、両方の燃焼が一箇所で行われる構造では、燃焼効率が向上しない。このことは、特許文献１〜特許文献３においても同様である。

また、上記の特許文献２及び特許文献３に提案されるものを含む従来技術のほとんどは、必要な場所に必要な空気を送り込む目的で用いられる送風ファン及び排気ファンを駆動させるための電気や、長時間の燃料供給及び温度調節を実現するための電気を必要とする燃焼装置を提案するものである。電気を必要とするこれらの燃焼装置は、停電時や災害時には使用することができず、環境負荷の低減にも寄与しない。

本発明は、電気を全く用いることなく、木質系ペレットなどの固体燃料の燃焼と空気の給送とを適切に管理することにより、固体燃料を完全燃焼させ、高効率かつ高温での燃焼を実現する燃焼装置を提供することを課題とする。

本発明は、第１の態様において、固体燃料を燃焼させる燃焼装置を提供する。燃焼装置は、固体燃料を載置する第１の燃焼台を有し、該第１の燃料台上の固体燃料を熱分解燃焼させる、第１の燃焼部と、第１の燃焼部とは別の位置に設けられ、第１の燃焼部において熱分解燃焼させた固体燃料を載置する第２の燃焼台を有し、該第２の燃焼台上の固体燃料を熾き燃焼させる、第２の燃焼部とを備える。さらに、燃焼装置は、第１の燃焼部及び前記第２の燃焼部の各々に空気を給送する空気給送経路を備える。

一実施形態においては、木質系ペレットは、木材等を粉砕し圧縮して製造された木質系ペレットであることが好ましい。別の実施形態においては、第２の燃焼部は、第１の燃焼部の下方に設けられていることが好ましい。さらに別の実施形態においては、第１の燃焼台は、熱分解燃焼の進行によって燃焼前より小さくなった固体燃料が通過する大きさの開口が設けられていることが好ましい。

第１の燃焼部及び第２の燃焼部の各々における燃焼に必要な空気を送るために、空気給送経路は、第１の燃焼部に給送される空気が通る第１の空気給送経路と、第２の燃焼部に給送される空気が通る第２の空気給送経路とを備えることが好ましい。また、空気給送経路は、外部から取り入れられた空気の一部が第１の空気給送経路を通って第１の燃焼部に給送され、外部から取り入れられた空気の別の一部が第２の空気給送経路を通って第２の燃焼部に給送されるように構成されることが好ましい。

燃焼装置は、さらに、固体燃料を供給するための燃料供給機構を備えることが好ましい。燃料供給機構は、固体燃料を収容する燃料タンクと、勾配が設けられているとともに、一方の端部が燃料タンクの下方に配置され、他方の端部が第１の燃焼部内に配置された、燃料供給部とを有するものとすることができる。一実施形態においては、燃料供給部は、燃焼前の固体燃料が通過しない大きさの開口が設けられた底壁を有することが好ましい。

燃焼装置は、さらに、第１の燃焼部を内部に有する燃焼筒と、燃焼筒と燃焼装置の外壁との間に配置された内壁とをさらに備えることが好ましい。この形態においては、第２の燃焼部からの空気は、燃焼筒と内壁との間の空間を通って上方に排出させることができる。

本発明は、第２の態様において、固体燃料を燃焼させる燃焼方法を提供する。燃焼方法は、固体燃料を第１の燃焼工程に供給する燃料供給工程と、固体燃料を熱分解燃焼させる第１の燃焼工程と、固体燃料を第１の燃焼工程から第２の燃焼工程に移動させる移動工程と、固体燃料を熾き燃焼させる第２の燃焼工程と、第１の燃焼工程及び第２の燃焼工程の各々に必要な空気を給送する空気給送工程とを含む。

本発明に係る燃焼装置は、木質系燃焼の燃焼部を熱分解燃焼が行われる燃焼部と熾き状態が行われる燃焼部とに分離するとともに、必要な空気が各々の燃焼部に適切に送り込まれるように空気の経路を構築したことによって、燃料の完全燃焼を実現することができるため、従来の燃焼装置と比べて燃焼効率が大幅に向上し、より少ない量の燃焼で同等の熱量を得ることができる。また、この燃焼装置は、電気を用いることなく空気を給送するとともに、連続的に燃料を燃焼させることができる。

本発明の一実施形態による燃焼装置の外観図である。 本発明の一実施形態による燃焼装置を側面からみた概要図である。 本発明の一実施形態による燃焼装置を上面からみた概要図である。 本発明の一実施形態による燃焼装置を左側面からみた概要図である。 本発明の一実施形態による燃焼装置の空気の流れを側面から見た概要図である。 本発明の一実施形態による燃焼装置の空気の流れを上面から見た概要図である。

以下において、図１〜図６を参照しながら本発明を詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施形態による燃焼装置の外観図である。図１に示される燃焼装置１は、固体燃料として木質系ペレットを用いることができる。木質系ペレットは、木材（例えば、間伐材、おがくず、かんなくずなど）を粉砕及び圧縮することなどによって製造されるペレット状の燃料である。木質系ペレットとして、一般に、樹皮を含まない木質部を主体とした原料を用いて製造された木部ペレット（ホワイトペレット）、樹皮及び木質部を原料して製造された全木ペレット、並びに樹皮を主体とした原料を用いたペレットがある。燃焼装置１は、いずれの種類のペレットを用いることもできる。燃焼装置１において用いることができる固体燃料は、木質系ペレットに限定されるものではなく、例えば、排紙、稲藁、籾殻などを用いたペレット又はブリケットなどを用いることもできる。以下においては、木質系ペレットＢＰを用いた実施形態を説明する。

（燃焼装置の構成）
本発明の一実施形態による燃焼装置１は、木質系ペレットＢＰの燃焼が内部で行われる本体１０と、本体１０に供給される木質系ペレットＢＰを貯留する燃料タンク４０と、本体１０において木質系ペレットＢＰが燃焼する際の炎が見えるように構成されるとともに、燃焼による排気を排出する燃焼灯台５０とを備える。

燃焼装置１の本体１０は、外壁１７と、外壁１７の開口として設けられた吸気口１１と、燃焼台点検口１２と、灰取出口１３とを有する。本体１０は、木質系ペレットＢＰの燃焼及び排気が行われる燃焼・排気部１０ａと、燃焼・排気部１０ａに燃料及び空気を供給する燃料・空気供給部１０ｂとからなる。この実施形態においては、燃焼・排気部１０ａ及び燃料・空気供給部１０ｂは、いずれも略円筒形状のものとして示されているが、これに限定されるものではなく、例えば多角形の筒状などの形状のものとしてもよい。

燃焼装置１は、本体１０の燃料・空気供給部１０ｂの上方に燃料タンク４０を備える。燃料タンク４０は、本体４１と、蓋４２と、底部４３とを有するものとすることができる。また、燃料タンク４０は、燃料タンク４０内に貯留された木質系ペレットＢＰの落下を制御する開閉レバー４４を有する。

燃焼装置１は、本体１０の燃焼・排気部１０ａの上方に燃焼灯台５０を備える。燃焼灯台５０は、内部に第３の燃焼部５１を有するとともに、第３の燃焼部５１の外壁となる耐熱ガラス製炎見５２と、熱溜まり部５３と、排気筒５４とを有する。

本体１０と燃料タンク４０と燃焼灯台５０とは、図１に示されるように、互いに分離させることができるようにすることが好ましい。本体１０と燃料タンク４０とは、木質系ペレットＢＰを本体１０の内部に投入するためのペレット投入口１４に連結部４５をかぶせることによって、連結することができる。本体１０と燃焼灯台５０とは、燃焼灯台５０の下部の連結部５５を、本体１０の内壁１５の上部１５ｂに差し込むことによって、連結することができる。燃料タンク４０と燃焼灯台５０との間には、燃焼灯台５０から熱が燃料タンク４０に伝達し難くなるように、遮蔽板６０を設けることが好ましい。

［本体］
図２、図３及び図４は、本体１０の内部構造を説明するための概要図であり、図２は側面からみた図、図３は上面からみた図、図４は左側面からみた図である。本体１０は、燃焼・排気部１０ａにおいて、外壁１７の内側に設けられた内壁１５と、内壁１５の内側に設けられた燃焼筒２０とを備える。本実施例においては、内壁１５及び燃焼筒２０は、いずれも円筒形状であるが、これに限定されるものではなく、例えば多角形の柱状であってもよい。内壁１５の上部１５ｂは、外壁１７の上端から上方に突出しており、上述のとおり、この上部１５ｂの内側に、燃焼灯台５０の連結部５５が差し込まれる。内壁１５の側面には開口１５１が設けられており、この開口１５１は、後述されるフード１１２、整流板１１３、燃料供給部２３、第１の燃焼台２２及び第２の燃焼台２５が通るとともに、第１の燃焼部に給送される空気の給送経路を形成する。

燃焼筒２０は、下部燃焼筒２０ａと上部燃焼筒２０ｂとを有する。上部燃焼筒２０ｂの直径は下部燃焼筒２０ａの直径より小さいことが好ましい。また、燃焼筒２０には、主として燃焼筒２０の内部への空気の給送のために用いられる複数の孔２０３が設けられている。下部燃焼筒２０ａの側面（燃料・空気供給部１０ｂ側の側面）には、後述される燃料供給部２３が通るとともに、吸気口１１等からの空気を燃焼筒２０の内部に送り込むための給送経路となる開口２０４が開けられている。外壁１７の上端の内面と上部燃焼筒２０ｂの外面との間には、複数の排気口３１１を有する上部隔壁３１が設けられている。

燃焼筒２０の内部には、第１の燃焼部２１が設けられている。第１の燃焼部２１は、木質系ペレットＢＰが載置される第１の燃焼台２２を備える。第１の燃焼台２２の上では、一定時間の間、木質系ペレットＢＰの熱分解燃焼が行われる（第１の燃焼工程）。ここで、熱分解燃焼とは、木質系ペレットＢＰが可燃性ガスを放散しながら燃焼することをいい、可燃性ガスの揮発と燃焼とが同時に進行する燃焼である。木質系ペレットＢＰへの着火は、手動で行うようにしても自動で行われるようにしてもよい。

一実施形態においては、第１の燃焼台２２は、図２の紙面の左右方向に延びる複数の平行な棒状部材２２１を有する。棒状部材２２１の延びる方向は、図２の紙面に垂直な方向であってもよい。隣接する棒状部材２２１の間には、隙間２２２が設けられている。隙間２２２は、第１の燃焼部２１に投入された燃焼前の木質系ペレットＢＰは通さないが、熱分解燃焼が進んで熾き燃焼に移行する段階の木質系ペレットＢＰは通す程度の大きさに設定される。熾き燃焼に移行する段階の木質系ペレットＢＰの直径は、通常、燃焼前の直径の半分程度であると考えられる。すなわち、燃焼前の木質系ペレットＢＰの大きさは、一般に、直径６ｍｍ〜８ｍｍ程度、長さ４０ｍｍ程度であるので、隙間２２２は、例えば３ｍｍ〜４ｍｍ程度とすることが好ましい。ここで、熾き燃焼とは、熱分解燃焼によって可燃性ガスを放散して炭化した木質系ペレットが、炎を出すことなく表面のみにおいて高温で燃焼することをいう。

従来の燃焼装置の場合には、木質系ペレットの燃焼は、本発明における第１の燃焼部２１に相当する部分のみで行われ、燃焼が進行して灰になった時点でその灰が自然に下方に落下するように構成されている。このような従来装置の場合には、燃焼台の隙間は、本発明における第１の燃焼台２２の隙間２２２より狭く設定されている。すなわち、本発明の燃焼装置１は、第１の燃焼部２１のみで木質系ペレットＢＰを灰になるまで燃焼させるのではなく、第１の燃焼部２１において熱分解燃焼が行われた木質系ペレットＢＰを第２の燃焼部で熾き燃焼させることが主な特徴であり、木質系ペレットＢＰを第１の燃焼部２１から第２の燃焼部２４に積極的に落下させる（移動工程）ことができるように構成されている。

第１の燃焼台２２は、図２においては、内壁１５の開口１５１を通り、燃焼台点検口１２の方向に向かって、燃焼筒２０の直径より長く延びていることが好ましい。また、第１の燃焼台２２は、燃焼台点検口１２の方向に向かって移動可能であることが好ましい。これらの構造によって、燃焼台点検口１２から第１の燃焼台２２を取り出しやすくすることができる。第１の燃焼台２２の長さは、燃焼筒２０の直径と同等又はそれより短くてもよい。また、第１の燃焼台２２は、複数の棒状部材２２１が間隔２２２をもって平行に配置された構造であるが、これに限定されるものではない。第１の燃焼台２２は、熱分解燃焼が進んで熾き燃焼に移行する段階の小さくなった木質系ペレットＢＰが通ることができる適切な大きさの開口２２２が設けられていれば、例えば板状体や網体であってもよい。

第１の燃焼部２１の下方には、第２の燃焼部２４が配置されている。第２の燃焼部２４は、木質系ペレットＢＰが載置される第２の燃焼台２５を備える。第２の燃焼台２５の上では、第１の燃焼部２１から落下した木質系ペレットＢＰの熾き燃焼が行われる（第２の燃焼工程）。

一実施形態においては、第２の燃焼台２５は、図２の紙面に垂直な方向に延びる複数の平行な棒状部材２５１を有する。棒状部材２５１の延びる方向は、図２の紙面に垂直な方向であってもよい。隣接する棒状部材２５１の間には、隙間２５２が設けられている。隙間２５２は、熾き燃焼状態にある木質系ペレットＢＰは落下せず、熾き燃焼が進行して生成された灰が閉塞することなく通ることができる程度の大きさに設定されていればよく、例えば３ｍｍより小さくすることができる。第２の燃焼台２５の上で熾き燃焼が進行して生成された灰は、第２の燃焼部２４から、間隔２５２を通って灰受２６に落下する。

第２の燃焼台２５は、図２においては、内壁１５の開口１５１を通り、燃焼台点検口１２の方向に向かって、燃焼筒２０の直径より長く延びていることが好ましい。また、第２の燃焼台２５は、燃焼台点検口１２の方向に向かって移動可能であることが好ましい。これらの構造によって、燃焼台点検口１２から第２の燃焼台２５を取り出しやすくすることができる。第２の燃焼台２５の長さは、燃焼筒２０の直径と同等又はそれより短くてもよい。また、第２の燃焼台２５は、複数の棒状部材２５１が間隔２５２をもって平行に配置された構造であるが、これに限定されるものではない。第２の燃焼台２５は、熾き燃焼が進んで生成される灰が通ることができる適切な大きさの開口２５２が設けられていればよく、例えば板状体や網体であってもよい。

燃焼筒２０の側方には、燃料・空気供給部１０ｂの内部空間１１５に、ダクト１１１及びフード１１２が設けられることが好ましい。ダクト１１１及びフード１１２は、吸気口１１から取り入れられた空気の流れを定めて、空気を効果的に第１の燃焼部２１に給送する（第１の空気給送工程）とともに、第２の燃焼部２４にも給送する（第２の空気給送工程）ことができるようにするためのものである。

ダクト１１１は、一方の端部１１１ａ側の面及び他方の端部１１１ｂ側の面が開放された四角柱形状とすることができる。一方の端部１１１ａは、吸気口１１に連結されている。フード１１２は、一方の端部１１２ａが燃焼筒２０の開口２０４の上及び左右の三方を囲むように燃焼筒２０の側面に取り付けられている。フード１１２の他方の端部１１２ｂは、内壁１５の開口１５１を通って内壁１５の外側に突出し、開放されている。また、フード１１２の下面は開放されている。ダクト１１１の端部１１１ｂとフード１１２の端部１１２ｂとは、適度な間隔を空けて配置される。ダクト１１１の幅とフード１１２の幅は、概ね等しいことが好ましい。

フード１１２の下方には、空気の流れを規制する整流板１１３が取り付けられている。整流板１１３は、一方の端部１１３ａが、開口２０４の下方において燃焼筒２０の側面に取り付けられることにより片持ち梁状態で設けられ、他方の端部１１３ｂが、ダクト１１１の端部１１１ｂの下方に配置されている。整流板１１３は、燃焼筒２０に隣接する開口１１４を有する。後述されるように、第２の燃焼部２４に給送される空気の一部は、この開口１１４を通って給送されることになる。整流板１１３の幅は、フード１１２の幅と概ね等しくすることができるが、これに限定されるものではない。

燃焼装置１は、燃料供給部２３を備えることが好ましい。燃料供給部２３は、本体１０に連結された燃料タンク４０から燃料投入部１４を経由して落下してきた木質系ペレットＢＰを受けて、第１の燃焼部２１に供給する（燃料供給工程）ものである。燃料投入部１４の内部には、大きさが可変の開口（図示せず）が設けられており、この開口の大きさは、燃料投入量調整レバー３４の操作によって変化させることが可能である。この開口の大きさを適宜変化させることにより、木質系ペレットＢＰの供給量を制御することができる。

一実施形態においては、燃料供給部２３は、図２に示されるように勾配が設けられており、一方の端部２３１が燃料投入部１４の下方に配置され、他方の端部２３２が第１の燃焼部２１内に配置されることが好ましい。燃料供給部２３は、燃焼部内壁１５の開口１５１と、燃焼筒２０の開口２０４とを通る。燃料供給部２３は、燃焼筒２０の開口２０４の下部近くを通っており、後述されるように、第１の燃焼部２１に供給される空気の一部は、燃料供給部２３と開口２０４の下部との間にある隙間を通って供給されることになる。燃料供給部２３の他方の端部２３２は、第１の燃焼部２１内の第１の燃焼台２２に接して配置されてもよく、第１の燃焼台２２から離れて配置されていてもよい。燃料供給部２３上の木質系ペレットＢＰは、第１の燃焼部２１における木質系ペレットＢＰの減少量に応じて、傾斜を下って第１の燃焼部２１に順次供給される。

燃料供給部２３は、図２の紙面の斜め左右方向に延びる複数の平行な棒状部材２３３を底壁として有する。隣接する棒状部材２３３の間には、隙間２３４が設けられている。隙間２３４は、燃料投入部１４から投入された燃焼前の木質系ペレットＢＰを通さない大きさに設定されることが好ましく、例えば木質系ペレットＢＰの直径が６ｍｍ程度の場合には、５ｍｍより小さいことが好ましい。本実施形態においては、燃料供給部２３は、複数の棒状部材２３３が間隔２３４をもって平行に配置された構造であるが、これに限定されるものではない。燃料供給部２３は、燃焼前の木質系ペレットＢＰを通さない適切な大きさの開口２３４が設けられていればよく、例えば板状体や網体のものであってもよい。

燃料供給部２３の傾斜角度は、第１の燃焼部２１における熱分解燃焼の速度、第１の燃焼部２１から第２の燃焼部２４に移動する木質系ペレットＢＰの量などに応じて、適宜設計することができる。燃料供給部２３の傾斜角度は、第１の燃焼部２１において、常に一定量の木質系ペレットＢＰが存在するように設定されることが好ましく、一実施形態においては、２５°〜４０°程度とすることが好ましい。燃料供給部２３は、傾斜角度が固定されたものとすることもできるし、必要に応じて角度を変化させることができる傾斜角度可変構造とすることもできる。

［燃料タンク］
燃焼装置１においては、本体１０の燃料・空気供給部１０ｂ側の上方に、木質系ペレットＢＰを収容する燃料タンク４０が設けられる。燃料タンク４０は、本体４１と蓋４２とを有する。本体４１の底部４３には開口（図示せず）が設けられており、開口は、開閉レバー４４の操作によって開閉可能である。木質系ペレットＢＰは、蓋４２を空けて本体４１に投入される。

燃料タンク４０の容量は限定されるものではないが、例えば、最大の火力で数時間の燃焼が可能となる程度の量の木質系ペレットＢＰを収容可能な容量とすることが好ましい。燃焼装置１は、適切な容量の燃料タンク４０と、その下方における本体１０の内部に一方の端部２３１が配置された、傾斜した燃料供給部２３とを有することによって、電気を用いることなく連続運転が可能である。

［燃焼灯台］
燃焼装置１においては、本体１０の燃焼・排気部１０ｂ側の上方に、燃焼筒２０内で木質系ペレットＢＰが燃焼する際の炎が見えるように構成された燃焼灯台５０が設けられる。燃焼灯台５０は、耐熱ガラス製の炎見５２と、頂部に設けられた熱溜まり部５３と、排気筒５４とを有する。炎見５２の内部空間は、第３の燃焼部５１となる。

燃焼灯台５０においては、後述されるように本体１０の内壁１５と燃焼筒２０との間の空間を流れてきた排気が、上部隔壁３１の排気吹出口３１１から第３の燃焼部５１内に吹き出し、第３の燃焼部５１において炎と混合され、未燃分のすすなどを燃焼させることができる。排気吹出口３１１から排出された排気と、第３の燃焼部５１における燃焼後の排気は、熱溜まり部５３を経由して排気筒５４から排出される。

（燃焼について）
燃焼装置１おいては、第１の燃焼部２１で木質系ペレットＢＰの熱分解燃焼が行われ、第２の燃焼部２４で熾き燃焼が行われる。熱分解燃焼と熾き燃焼とでは、燃焼の速度及び燃焼に必要な空気量が異なる。しかし、従来の燃焼装置では、特許文献１〜特許文献４に開示されるように、これらの２つの燃焼を区別することなく一箇所で木質系ペレットＢＰの燃焼が行われていたため、燃焼効率が向上しなかった。本発明に係る燃焼装置は、熱分解燃焼を行う燃焼部（第１の燃焼部２１）と、熾き燃焼を行う燃焼部（第２の燃焼部２４）とを分離し、熱分解燃焼を終えた（又は概ね終えた）木質系ペレットＢＰを第２の燃焼部２４に移動させるようにしたとともに、各々の燃焼に必要とされる適切な量の空気が第１の燃焼部２１及び第２の燃焼部２４に送り込まれるように空気の流れを工夫することによって、熱分解燃焼及び熾き燃焼のそれぞれに適した状態で木質系ペレットＢＰを燃焼させることができる。したがって、本発明に係る燃焼装置は、木質系ペレットＢＰを高効率かつ高温で完全燃焼させることができ、結果として、燃焼効率の向上が可能となる。

第１の燃焼部２１における熱分解燃焼の時間は、燃料の種類や含水量などの状態によって異なるが、燃料として木質系ペレットＢＰを用いる場合には、好ましくは８分〜１０分程度である。熱分解燃焼を終えたとき（又は概ね終えたとき）の木質系ペレットＢＰの直径は、燃焼前の直径の半分程度となる。第１の燃焼部２１において木質系ペレットＢＰの熱分解燃焼が行われるという場合には、必ずしも全ての木質系ペレットＢＰが熱分解燃焼をしている状態には限定されるものではなく、熾き状態で燃焼する一部の木質系ペレットＢＰが存在してもよい。同様に、第２の燃焼部２４において木質系ペレットＢＰの熾き燃焼が行われるという場合には、必ずしも全ての木質系ペレットＢＰが熾き燃焼をしている状態には限定されず、熱分解状態で燃焼する一部の木質系ペレットＢＰが存在してもよい。また、熱分解燃焼を終えた木質系ペレットＢＰが第２の燃焼部に移動する場合、必ずしも熱分解燃焼を完全に終えた木質系ペレットＢＰだけではなく、熱分解燃焼を概ね終えた（すなわち、また熱分解燃焼が行われている）ものも移動する木質系ペレットＢＰに含まれていることもある。

（空気の流れ）
ここで、図５及び図６を用いて燃焼装置１の内部における空気の流れを説明する。図５は、燃焼装置１の空気の流れを側面から見た図であり、図６は上面から見た図である。給気は実線で表され、排気は点線で表されている。図５及び図６においては、図を見やすくするために構成要素の番号は記載していない。それぞれの番号は図２及び図３を参照されたい。
まず、新鮮な空気は、本体１０の外壁１７に設けられた吸気口１１から、ダクト１１１の内部に取り入れられる（ａ１）。ダクト１１１の内部に取り入れられた空気の一部は、燃料供給部３２の隙間２３４、燃料供給部３２の両側、及び燃料投入部１４の外側を通ってフード１１２内に入り、燃焼筒２０の側面に設けられた開口２０４から、第１の燃焼部２１に給送される（ａ２）。さらに、ダクト１１１の内部に取り入れられた空気の一部は、フード１１２に入り、木質系ペレットＢＰが載っている燃焼供給部３２の下面に沿って流れ、燃料供給部２３の下面と燃焼筒２０の開口２０４との間の隙間から第１の燃焼部２１に給送される（ａ３）。この隙間を流れる空気は流速が速く、そのような速い速度の空気が第１の燃焼部２１に給送されるため、第１の燃焼部２１における木質系ペレットＢＰの熱分解燃焼の効率向上に寄与する。

ダクト１１１の内部に取り入れられた空気の一部は、燃料供給部３２の隙間２３４、燃料供給部３２の両側及び燃料投入部１４の外側を通り、ダクト１１１とフード１１２との間の間隔から、燃焼部内壁１５と燃焼筒２０との間の空間に入る（ａ４）。燃焼部内壁１５と燃焼筒２０との間の空間に入った空気は、燃焼筒２０の周囲から、燃焼筒２０の側面に設けられた複数の孔２０３を通って、燃焼筒２０の内部に入る（ａ５）。

ダクト１１１の内部に取り入れられた空気の一部は、燃料供給部３２の下面に沿って流れ、整流板１１３に設けられた開口１１４を通って下方に流入し、第１の燃焼台２２の開口２２２を通って、第２の燃焼部２４に給送される（ａ６）。開口１１４を流れる空気は流速が速く、そのような速い速度の空気が第２の燃焼部２４に給送されるため、第２の燃焼部２４における木質系ペレットＢＰの熾き燃焼の効率向上に寄与する。

ダクト１１１の内部に取り入れられた空気の一部は、ダクト１１１とフード１１２との間の間隔から、本体１０の内部空間１１５に流れる（ａ７）。内部空間１１５に入った空気の一部は、燃料投入部１４及びダクト１１１の外側を通って、下方に流れる（ａ８）。内部空間１１５に入った空気（ａ７）の一部と、内部空間１１５の下方に流れた空気（ａ８）の一部とは、第１の燃焼台２２の隙間２２２を通って第２の燃焼部２４に給送される（ａ９）。空気（ａ７）及び空気（ａ８）の一部は、第２の燃焼部２４に直接給送される（ａ１０）。内部空間１１５から第２の燃焼部２４に流れる空気は、内部空間１１５を流れる間に燃焼筒２０からの熱で暖められ、第２の燃焼部２４に給送されることになるため、第２の燃焼部２４における木質系ペレットＢＰの熾き燃焼の燃焼効率をより向上させることができる。

本体１０の内部空間１１５に流れた空気の一部は、ダクト１１１とフード１１２との間の間隔からフード１１２に入り、燃焼部内壁１５と燃焼筒２０との間の空間から孔２０３を通って、第１の燃焼部２１に送り込まれる（ａ４、ａ５）場合もある。この場合には、内部空間１１５を流れる間に燃焼筒２０からの熱で暖められた空気が第１の燃焼部２１に給送されることになる。

以上をまとめると、第１の燃焼部２１には、主として空気の流れａ１、ａ２、ａ３、ａ４、及びａ５（これらは第１の空気給送経路を構成する）によって、空気が給送される（第１の空気給送工程）。また、第２の燃焼部２４には、主として空気の流れａ１、ａ６、ａ７、ａ８、ａ９、及びａ１０（これらは第２の空気給送経路を構成する）によって、空気が給送される（第２の空気給送工程）。このように、第１の燃焼部２１及び第２の燃焼部２４に送られる空気の流れを工夫することにより、第１の燃焼部２１で行われる熱分解燃焼に必要な量の空気と、第２の燃焼部２４で行われる熾き燃焼に必要な量の空気を、それぞれの燃焼部に不足することなく適切に送り込むことができる。

第１の燃焼部２１において行われる熱分解燃焼の排気は、燃焼筒２０の内部を上昇し、上部燃焼筒２０ｂの上面の開口２０５から燃焼灯台５０の第３の燃焼部５１に排出される（ｗ１）。第２の燃焼部２４において行われる熾き燃焼の排気は、燃焼筒２０と燃焼部内壁１５との間の空間を上昇し（ｗ２）、燃焼部隔壁３１の吹出口３１１から第３の燃焼部５１に排出される（ｗ３）。

１ 燃焼装置
１０ 本体
１０ａ 燃焼・排気部
１０ｂ 燃料・空気供給部
１１ 吸気口
１１１ ダクト
１１１ａ、１１１ｂ 端部
１１２ フード
１１２ａ、１１２ｂ 端部
１１３ 整流板
１１３ａ、１１３ｂ 端部
１１４ 整流板の開口
１１５ 本体の内部空間
１２ 燃焼台点検口
１３ 灰取出口
１４ 燃料投入部
１５ 燃焼部内壁
１５１ 開口
１５ａ 内壁下部
１５ｂ 内壁上部
１６ 空気給送部内壁
１７ 外壁
２０ 燃焼筒
２０３ 孔
２０４ 側面の開口
２０５ 上部開口
２０ａ 下部燃焼筒
２０ｂ 上部燃焼筒
２１ 第１の燃焼部
２２ 第１の燃焼台（熱分解燃焼のためのロストル）
２２１ 複数の棒状部材
２２２ 棒状部材間の隙間（開口）
２３ 燃料供給部
２３３ 複数の棒状部材（底壁）
２３４ 棒状部材間の隙間（開口）
２３ａ、２３ｂ 端部
２４ 第２の燃焼部
２５ 第２の燃焼台（熾き燃焼のためのロストル）
２５１ 複数の棒状部材
２５２ 棒状部材間の隙間（開口）
２６ 灰受
３１ 上部隔壁
３１１ 排気吹出口
３５ 燃料投入量調製レバー
４０ 燃料タンク
４１ 本体
４２ 蓋
４３ 底部
４４ 開閉レバー
４５ 連結部
５０ 燃焼灯台
５１ 第３の燃焼部
５２ 耐熱ガラス製炎見
５３ 熱溜まり部
５４ 排気筒
５５ 連結部
６０ 遮蔽板
ＢＰ 木質系ペレット

Claims (13)

1. 固体燃料を燃焼させる燃焼装置であって、
   固体燃料を載置する第１の燃焼台を有し、該第１の燃料台上の固体燃料を熱分解燃焼させる、第１の燃焼部と、
   前記第１の燃焼部とは別の位置に設けられ、前記第１の燃焼部において熱分解燃焼させた固体燃料を載置する第２の燃焼台を有し、該第２の燃焼台上の固体燃料を熾き燃焼させる、第２の燃焼部と、
   前記第１の燃焼部及び前記第２の燃焼部の各々に空気を給送する空気給送経路と
   を備えることを特徴とする燃焼装置。
2. 固体燃料は木質系ペレットであることを特徴とする、請求項１に記載の燃焼装置。
3. 前記第２の燃焼部は、前記第１の燃焼部の下方に設けられたことを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載の燃焼装置。
4. 前記第１の燃焼台は、熱分解燃焼の進行によって燃焼前より小さくなった固体燃料が通過する大きさの開口が設けられたことを特徴とする、請求項３に記載の燃焼装置。
5. 前記空気給送経路は、前記第１の燃焼部に給送される空気が通る第１の空気給送経路と、前記第２の燃焼部に給送される空気が通る第２の空気給送経路とを備えることを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載の燃焼装置。
6. 前記空気給送経路は、外部から取り入れられた空気の一部が前記第１の空気給送経路を通って前記第１の燃焼部に給送され、外部から取り入れられた空気の別の一部が前記第２の空気給送経路を通って前記第２の燃焼部に給送されるように構成されたことを特徴とする、請求項５に記載の燃焼装置。
7. 固体燃料を供給するための燃料供給機構をさらに備え、
   前記燃料供給機構は、
   固体燃料を収容する燃料タンクと、
   勾配が設けられているとともに、一方の端部が前記燃料タンクの下方に配置され、他方の端部が前記第１の燃焼部内に配置された、燃料供給部と
   を有することを特徴とする、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の燃焼装置。
8. 前記燃料供給部は、燃焼前の固体燃料が通過しない大きさの開口が設けられた底壁を有することを特徴とする、請求項７に記載の燃焼装置。
9. 前記第１の燃焼部を内部に有する燃焼筒と、
   前記燃焼筒と前記燃焼装置の外壁との間に配置された内壁と
   をさらに備え、前記第２の燃焼部からの空気が、前記燃焼筒と前記内壁との間の空間を通って上方に排出されることを特徴とする、請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の燃焼装置。
10. 固体燃料を燃焼させる燃焼方法であって、
    固体燃料を第１の燃焼工程に供給する燃料供給工程と、
    固体燃料を熱分解燃焼させる前記第１の燃焼工程と、
    固体燃料を前記第１の燃焼工程から第２の燃焼工程に移動させる移動工程と、
    固体燃料を熾き燃焼させる前記第２の燃焼工程と、
    前記第１の燃焼工程及び前記第２の燃焼工程の各々に空気を給送する空気給送工程と
    を含むことを特徴とする燃焼方法。
11. 固体燃料は木質系ペレットであることを特徴とする、請求項１０に記載の燃焼方法。
12. 前記移動工程は、第１の燃焼工程を終えた固体燃料を落下させる工程を含むことを特徴とする、請求項１０又は請求項１１に記載の燃焼方法。
13. 前記空気給送工程は、前記第１の燃焼工程に必要な空気を給送する第１の空気給送工程と、前記第２の燃焼工程に必要な空気を給送する第２の空気給送工程とを含むことを特徴とする、請求項１０から請求項１２のいずれか１項に記載の燃焼方法。
    
    
    

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