JP3142680U - 横置き燃焼炉 - Google Patents

Abstract

【課題】木材チップ等のバイオマスを、迅速かつ完全に燃焼させる横置き燃焼炉を提供する。
【解決手段】燃焼空間２の頂部に開口する主燃料供給口１１から木材チップと圧縮空気とを円周方向に導入し、底部に開口する補助燃料供給口１２から灯油と灯油の燃焼用空気とを円周方向に導入する。燃焼空間２の内周に螺旋状の突起部１３を設け、底部に凹溝１５を設け、この凹溝内に排出手段６を設ける。燃焼空間２の開放端側に２枚の多孔板５を設け、両者の間に再燃焼用燃料と再燃焼用空気とを導入する。木材チップは旋回流となり、補助燃料によって容易に着火する。高温の突起部１３と凹溝１５内に滞留する火種によって、連続燃焼が安定する。高温の２枚の多孔板５の間で、完全燃焼を促進する。
【選択図】図１

Description

本考案は、横置き燃焼炉に関し、特にバイオマス用の燃焼炉に関する。

今日では、耐環境性及び省資源化が重要な課題になっており、木材チップ、あるいは植物や食料等の有機物の残滓等からなる、いわゆるバイオマスについても、その有効利用が強く求められている。このバイオマスについては、その一部が肥料や合成紙等に再利用されているが、燃料としての再利用は、未だ十分進んでいない。

その主な理由は、バイオマスは、例えば木材チップのように嵩張るため、運搬や保管が不便であり、さらに単位容積あたりの燃焼エネルギが少ないこと、気体燃料や液体燃料に較べると、着火し難く、かつ燃え尽きるまでに時間が掛かること等によって、所定の熱エネルギを得るために燃焼炉を大きくしたり、連続かつ完全に燃焼させるために、燃焼炉を複雑にしたりする必要がある等によるものと考えられる。なおバイオマスをペレット状に固めた燃料が、一時注目されたが、これもコスト等の問題によって、あまり進展していない。

上述したようにバイオマスは、単位容積あたりの燃焼エネルギが少なく、着火し難く、かつ燃え尽きるまでに時間が掛かるため、これを燃料として有効に利用するためには、バイオマスを迅速かつ完全に燃焼させる手段が必要となる。このような手段として、廃材チップ等を、迅速かつ完全に燃焼させることを目的とした燃焼装置が提案されている（特許文献１及び２等参照。）。

特許文献１に記載の燃焼装置は、縦置きの円筒状の燃焼炉であって、この燃焼炉の下部に多孔板からなる燃焼皿を置き、この燃焼皿の下方に、空気の取り入れ口を設けている。また燃焼皿の上方において、チップと圧縮空気とを、燃焼炉の円周方向に噴出させて供給する。したがって燃焼炉内では、チップと圧縮空気とが旋回しつつ燃焼するため、良好な燃焼が保持されると記載してある。

特許文献２に記載の燃焼装置は、特許文献１と同様に、縦置きの円筒状の燃焼炉であって、この燃焼炉の下部に多孔板からなる散気盤を置き、この散気盤の下方から、ブロワーによって空気を導入している。散気盤の上面には、珪砂等の熱媒を搭載している。そして散気盤の上方から、斜め下方に向って、廃材チップと、着火バーナ炎とを、それぞれ別個に供給する。なお着火バーナ炎は、斜め下方だけでなく、円周方向に噴出させる。さらに燃焼炉の中央部に、二次燃焼用の空気を、ブロワーによって円周方向に噴出させる。

着火後は、着火バーナから空気だけが供給され、旋回流を継続的に発生させる。また二次燃焼用の空気によって、さらに旋回流を発生させる。これにより、連続燃焼が保持され、かつ廃材チップ等を完全に焼却できると記載されている。
特開２００７−３３３３２８号公報（図４等） 実開昭６３−３０７０９号公報（図１等）

しかるに上述した燃焼炉は、燃焼ガスを上方に流出させる縦置型になっている。したがって、燃焼炉の燃焼室自体が縦長になり、さらに燃焼室の上部に設けた、燃焼ガスをボイラ等へ導く管路の高さを加えると、燃焼装置の高さが大きくなってしまう。特に燃焼装置を屋内に設置する場合は、高い建物が必要となって、建物の建造コストが増大する。またボイラ等は、燃焼装置の脇に設置するため、燃焼炉から上方に排出した燃焼ガスを、ボイラ等に導入するためには、導入経路を曲げる必要があり、導入経路が複雑になると共に、経路自体も長くなる。

そこで本考案の目的は、木材チップ等のバイオマス燃料を、迅速かつ完全に燃焼させことができる、横置き燃焼炉を提供することにある。

本考案は、燃焼炉を横置きにすることによって、上述した縦置き燃焼装置の問題点を決するものである。しかるに横置き燃焼炉によって、木材チップ等のバイオマス燃料を、迅速かつ完全に燃焼させるためには、上述した縦置型の燃焼装置とは異なる工夫が必要となった。

すなわち上述した縦置型の燃焼装置においては、廃材チップ等を、炉内で旋回させつつ燃焼させるものであるが、廃材チップ等は、液体や気体燃料とは異なって、ある程度の大きさと重さとがあるため、着火し難く、かつ燃え尽きるまでに時間が掛かる。したがって縦に置いた円筒状の燃焼炉内で、水平な旋回流を生じさせても、燃え尽きないままの廃材チップ等は、重力によって下方に落下し、燃焼炉の下部においた燃焼皿等に堆積する。燃焼皿等に堆積した廃材チップは、この燃焼皿等の下方から供給される空気によって燃焼を続け、完全燃焼すると共に、上部の炉内温度を高温に保持する。

すなわち縦置型の燃焼装置においては、着火し難く、かつ燃え尽きるまでに時間が掛かる廃材チップ等は、燃焼皿等に堆積した火種による火力によって、連続的かつ完全に燃焼させ、旋回流は、炉内に散布された廃材チップ等に、多量の空気を接触させて、燃焼を加速させるものと考えられる。

しかる燃焼炉を横置にして、燃焼ガスを水平方向に流す構成では、縦置型の燃焼装置のように、下方に燃焼皿を置いて、この燃焼皿の上で木材チップ等を、連続的かつ完全に燃焼させる構造は採り難い。すなわち横置型の燃焼炉においては、着火し難く、かつ燃え尽きるまでに時間が掛かる木材チップ等のバイオマスを、いかに連続的に、迅速かつ完全に燃焼させるかが、大きな課題となる。

そこで本考案者は、鋭意研究の結果、つぎの構成を考案するに至った。すなわち本考案による横置き燃焼炉の特徴は、水平な円柱状の燃焼空間を内部に備え、上記燃焼空間の頂部に、この燃焼空間の円周方向に向かって連通する主燃料供給口を有し、上記燃焼空間の底部に、この燃焼空間の円周方向に向かって連通する補助燃料供給口を有し、上記主燃料供給口と補助燃料供給口とは、互に逆向き方向に開口している。そして上記主燃料供給口には、バイオマスと圧縮空気とが供給され、上記補助燃料供給口には、気体又は液体のいずれかの補助燃料と、この補助燃料の燃焼用空気とが供給されることにある。

上記燃焼空間から排出される燃焼ガスの一部によって上記圧縮空気を余熱する熱交換手段を備えることが望ましい。また上記燃焼空間の下流端部に、所定の間隔を隔てた少なくとも２枚の多孔板を備え、この間隔に気体又は液体のいずれかの再燃焼用燃料と再燃焼用空気とを供給することが、より望ましい。

上記燃焼空間の底部に、この燃焼空間の軸方向に沿う凹溝を有し、上記凹溝の溝内に、この溝内に溜まった上記バイオマスの燃焼残滓を排出する排出手段を備えることが望ましい。また上記燃焼空間からなる内壁に、この燃焼空間の軸方向に進む螺旋状の突起部が設けてあることが、さらに望ましい。

上記燃焼空間は、円筒状の内筒の内部空間を形成するものであって、上記内筒は、外壁の内部に設けた円柱状空間に、所定の半径方向間隔を隔てて着脱自在に挿入されており、上記内筒は、耐熱性材料で形成することが望ましい。また上記バイオマスは、木材チップからなることが望ましい。

上記横置き燃焼炉に、更に着脱自在の廃油燃焼手段を備えるように構成することも望ましい。すなわち上記廃油燃焼手段は、上部に開口部を設けたパイプ状部材、または樋状部材のいずれかからなる燃焼筒と、この燃焼筒の一端に廃油を供給する廃油供給手段とを有し、上記燃焼筒は、上記燃焼空間の一端に設けた挿入口から、この燃焼空間内に挿入自在であり、上記燃焼筒を、その底面と上記燃焼空間の底部との間に一定の間隔を隔てた位置に置く。

ここで上記「円柱状の燃焼空間」とは、燃焼炉の円柱状の内部空間を意味し、少なくとも「円柱状の燃焼空間」を有している全ての燃焼炉を含み、燃焼炉の外面形状や構造等を問わない。通常燃焼炉は、円筒状であって、一方は閉塞端であって、他方は外部のボイラ等へ燃焼ガスを供給すための開口端になっているが、この構成に限らない。「燃焼空間の円周方向に向かって」とは、燃焼空間を構成する円柱の円周方向に接する方向、すなわち接線方向に向かうことを意味する。

また「上記主燃料供給口と補助燃料供給口とは、互に逆向き方向に開口している。」とは、双方の供給口の軸が互いに平行であって、それぞれの供給口から燃焼空間に流入する方向が逆である、ということを意味する。「バイオマス」とは、有機物であって、例えば木材チップ、稲やトウモロコシ等の植物の葉、茎及び根、植物性や動物性の食品の残渣等であって、燃料として、乾燥させ、ある程度の大きさに裁断等したものを意味する。「気体または液体のいずれかの補助燃料」とは、例えば都市ガス、メタン、プロパンの可燃ガス、及び石油、アルコールの可燃液を意味する。

「横置き燃焼炉」とは、燃焼空間の中心軸が水平方向を向き、燃焼ガスが水平方向に流れる燃焼炉を意味する。なおここで「水平方向」とは、厳密な意味での水平方向ではなく、水平方向から多少の傾いた方向も含む。「燃焼空間から排出される燃焼ガスの一部」とは、燃焼空間に接続されるボイラ等を通過した燃焼ガスに限らず、ボイラ等に流入する前の燃焼ガスの一部を抽出する場合も含む。また「熱交換手段」には、高温の燃焼ガスの熱を、圧縮した外気に移動させる手段の全てを含み、通常、燃焼ガスの経路と圧縮空気の経路との隔壁を通じて、熱を伝達する熱交換機を使用する。

「燃焼空間の下流部」とは、この「燃焼空間」から燃焼ガスが流出する流出口の上流部分、及び後流部分の双方を含む。すなわち流出口の上流部分とは、「燃焼空間」の流出端部分であり、後流部分とは、「燃焼空間」の外部を意味する。「２枚の多孔板」には、円柱状の燃焼空間の内周に密着するものの他、この内周との間に隙間があるもの、すなわち燃焼空間の直径より小さいものも含む。また平板状のものに限らず、軸を含む断面形状が円錐、台形、円弧等の場合も含む。さらに「燃焼空間」の軸に直交する場合に限らず、この軸と斜めに交差する場合も含む。

「凹溝」の断面形状は問わない。例えば、矩形、Ｖの字形、三角形、及びＵの字形の断面形状が該当する。また「凹溝」は、一本に限らず、二本以上であってもよい。「排出手段」には、例えば先端に掻き出し板等を設けた棒や、スクリュー付きの回転棒が該当し、手動の他、電動機等の駆動手段によるものも含む。「螺旋状の突起部」の断面形状は問わない。矩形、Ｖの字形、三角形、及びＵの字形の断面形状が該当する。「円筒状の内筒」は、一体的に形成したものの他、例えばフランジ部分、筒状部分、及び端面部分を、別個に形成して組立てたものも含む。「耐熱性材料」には、セラミック等の非金属材料に他、耐熱合金等の金属材料も含む。

「廃油燃焼手段」の使用態様は、木材チップ等の主燃料や石油等の補助燃料と共に燃焼させる場合に限らず、単独で燃焼させる場合も含む。またここで「廃油」とは、例えば使用済みの天ぷら油等の廃食油、あるいはエンジンオイルであって、引火点が高い燃焼可能な油を意味する。

燃焼空間の底部に設けた接線方向に連通する補助燃料供給口から、補助燃料と、この補助燃料の燃焼用空気とを供給することによって、この補助燃料を容易に着火させ、燃焼空間内に火炎を噴出させることができる。したがって、この補助燃料の火炎によって、燃焼空間に導入されたバイオマスに、迅速かつ確実に着火させることができ、さらに燃焼空間が高温になって、バイオマス自体の連続燃焼が可能になるまでの間、このバイオマスの連続燃焼を補助することができる。なお途中で吹き消えや、連続燃焼が不安定になった場合にも、この補助燃料による火炎を再供給することによって、安定な連続燃焼を得ることができる。

バイオマスと圧縮空気とを、燃焼空間の頂点から接線方向に噴出させて、この燃焼空間内に旋回流を発生させると共に、補助燃料の火炎と空気とを、燃焼空間の底部から接線方向であって、旋回流を増強する方向に噴出させることによって、強力な旋回流を発生させることができる。これによりバイオマスに多量な空気を供給でき、さらにバイオマスを軸方向に直線状に移動させる場合にくらべて、燃焼空間内におけるバイオマスの滞留時間を長くすることができる。これにより、バイオマスを迅速、かつ完全に燃焼させることが可能となる。

以上に加えて、燃焼空間の底部に落ちたバイオマスは、強力な旋回流によってすくい上げられて舞い上がるため、供給されたバイオマスは、燃焼空間の底部に滞留することなく、多量な空気と接触可能な空中で燃焼することになる。したがって、縦置きの燃焼炉に比べて、バイオマスをより迅速、かつ完全に燃焼させることが可能となる。なお始動時に、バイオマスと圧縮空気との流量が少なくて、旋回流が弱い場合には、バイオマスが燃焼空間の底部に溜まり易くなる。しかるに補助燃料による火炎は、燃焼空間の底部から噴出させているため、この燃焼空間の底部に溜まったバイオマスを、容易に着火させて燃焼させることが可能になる。

なお燃焼炉を横置きにすることによって、上述した縦置きの燃焼装置の問題を解消することができる。例えば燃焼装置の高さを低くすることができ、低い屋内に収納可能となる。また燃焼ガスを、脇に設置したボイラ等へ、そのまま水平方向に導入することが容易となるため、両者の連結経路や構成を、簡略にすることも可能となる。

燃焼空間から排出される燃焼ガスの一部によって、圧縮空気を余熱する熱交換手段を備えることによって、燃焼空間に供給するバイオマスと圧縮空気との温度を高くすることができ、これにより着火、連続燃焼、及び完全燃焼が、より容易になる。またボイラ等を加熱した後の排熱によって、圧縮空気を余熱する場合には、燃焼炉の燃焼効率が向上して、省資源化に寄与することができる。

燃焼空間の下流端部に、所定の間隔を隔てた少なくとも２枚の多孔板を備え、この間隔に気体又は液体のいずれかの再燃焼用燃料と再燃焼用空気とを供給することによって、バイオマスを、より容易に完全燃焼させることができる。このことは、より多量なバイオマスを、完全燃焼させることができることを意味し、嵩張る燃料であっても、燃焼炉のサイズを大きくすることなく、多量な熱エネルギを発生させることが可能となる。すなわち２枚の多孔板は、上流の燃焼ガスが通過することによって高温に保持される。したがって、この２枚の多孔板の間の高温空間に、再燃焼用燃料と再燃焼用空気とを供給すれば、たとえバイオマスが完全に燃え尽きていない場合であっても、この２枚の多孔板の間を通過する間に、より完全に燃焼させることが可能となる。

燃焼空間の底部に、この燃焼空間の軸方向に沿う凹溝を有し、この凹溝の溝内に、この溝内に溜まったバイオマスの燃焼残滓を排出する排出手段を備えることによって、次の作用効果を発揮させることができる。まず第１に、燃焼空間に供給され、自身の重力で底部に落下して、この凹溝に入り込んだバイオマスは、旋回流によっても、この凹溝内から、すくい上げられずに滞留する。したがって、この滞留したバイオマスは、凹溝内で燃焼して、いわゆる火種となり、旋回するバイオマスの連続燃焼を助成する。なお始動には、バイオマスの凹溝内に集積し易くなるため、補助燃料の火炎を燃焼空間の底部から噴出させることによって、この底部に集積したバイオマスの着火が容易になる。またバイオマスが燃え尽きた灰や残留物であって、燃焼空間から排出されない部分は、この凹溝内に集積するため、排出手段によって、容易に排出させることができる。

燃焼空間からなる内壁に、この燃焼空間の軸方向に進む螺旋状の突起部を設けることによって、旋回流を螺旋状にして、供給されたバイオマスが同一断面空間に滞留することを防止し、燃焼を進行させつつ、下流側に移動させることが可能となる。また突起部は、燃焼ガスに触れる面積が広いため、より迅速に、かつ高温に加熱させることができる。したがって、この突起部に接触しつつ旋回するバイオマスの燃焼を促進させることができる。

円筒状の内筒によって燃焼空間を構成し、この内筒を、外壁の内部に設けた円柱状空間に、所定の半径方向間隔を隔てて着脱自在に挿入するように構成することによって、第１に、この内筒の交換や修理により、燃焼炉の耐用年数を増加できる。第２に、この内筒の交換や修理が容易になる。第３に、内筒と外壁の内周との間に、空間を設けることによって、燃焼空間内の熱が、外部に伝わって逃げる熱損失が少なくなると共に、この空間で断熱された内筒を、より迅速かつ高温に加熱することができる。

横置き燃焼炉に、更に着脱自在の廃油燃焼手段を備えることによって、廃油を有効な燃焼エネルギとして利用することができる。なお記燃焼筒を、その底面と燃焼空間の底部との間に一定の間隔を隔てた位置に置くことによって、燃焼空間の内壁に沿って流れる旋回流が、この燃焼空間の底部において、記燃焼筒によって邪魔されることを回避することができる。また廃油の燃焼を行なわない場合には、横置き燃焼炉からこの廃油燃焼手段を取り外すことにより、燃焼空間内における、より円滑な旋回流を確保できる。更に、廃油の燃焼時には、特有の臭気を発生するが、木材チップ等の主燃料と共に燃焼させることによって、この特有の臭気を低減することができる。

図１乃至図８を参照しつつ、本考案による横置き燃焼炉の実施の形態を説明する。さて図１に示すように、本考案による横置き燃焼炉は、耐熱セメントで形成した外壁１の内部に、水平な円柱状の燃焼空間２を設けたものであり、図１において、この外壁の右端は、閉塞壁になっており、左端は、開放端になっている。図２に示すように、外壁１には、燃焼空間２の頂部に、図２の左方向から、この燃焼空間の円周方向に向かって連通する主燃料供給口１１が開口している。また外壁１には、燃焼空間２の底部に、図２の右方向から、この燃焼空間の円周方向に向かって連通する補助燃料供給口１２が開口している。

主燃料供給口１１には、ステンレス管からなる主燃料供給管３が挿入してあり、この主燃料供給管には、木材チップを供給する燃料管３１と、圧縮空気を供給する空気管３２が、連通している。補助燃料供給口１２には、ステンレス管からなる補助燃料供給管４が挿入してあり、この補助燃料供給管の内部に、灯油を噴出するバーナーノズル４１が挿入されている。なおバーナーノズル４１の外面と補助燃料供給管４の内壁との間隙からは、送風機（図示しない。）によって、補助燃料を燃焼させる外気が導入され、このバーナーノズルの先端部分には、点火プラグ（図示しない。）を備えている。

図１に示すように、燃焼空間２を形成する外壁１の内周には、幅の狭い台形の断面形状をした突起部１３が、螺旋状に形成してある。また外壁１の下流端部である開放端部には、２枚のセラミック製の多孔板５、５が、燃焼空間２の軸方向に直交して挿入してある。なお多孔板５には、多数の円形孔５１が貫通している。また２枚の多孔板５、５の間であって、燃焼空間２の底部に、この燃焼空間の円周方向に向かって連通する再燃焼用燃料供給口１４が開口している。

再燃焼用燃料供給口１４は、上述した補助燃料供給口１２と同一方向に開口しており、この再燃焼用燃料供給口には、ステンレス管からなる再燃焼用燃料供給管（図示しない。）が挿入してある。またこの再燃焼用燃料供給管の内部には、上述した補助燃料供給管４と同様に、灯油を噴出するバーナーノズル（図示しない。）が挿入されており、このバーナーノズルの先端部分には、点火プラグ（図示しない。）を備えている。なおこのバーナーノズルの外面と再燃焼用燃料供給管の内壁との間隙からは、送風機（図示しない。）によって、再燃焼用燃料を燃焼させる外気が導入される。

燃焼空間２の底部、すなわち外壁１の内周の底面には、Ｕの字断面形状の凹溝１５が、この燃焼空間の軸芯方向に沿って設けてある。凹溝１５の先端部は、燃焼空間２の左の開放端の底部に開口する排出孔１６に連通し、他端部は、この燃焼空間の右の閉塞端に至っている。また凹溝１５内には、この凹溝内に溜まった燃焼残滓を排出するスクリュー型の排出手段６が挿入されている。排出手段６は、長い回転軸６１に、帯状の金属板を螺旋状に巻設したスクリュー６２から形成される。なお回転軸６１の一端は、外壁１の閉塞端を貫通し、この閉塞端の外部に設けた電気駆動装置７によって、回転駆動される。

なお外壁１の閉塞端のほぼ中央部には、貫通孔１７が開口しており、この貫通孔には、開閉自在の密閉蓋が設けてある。また外壁１の開放端には、ボイラＡが接続してある。

次に図１及び図２を参照しつつ、上述した横置き燃焼炉の作用について説明する。燃焼炉の始動時には、まず送風機によって補助燃料供給管４内に外気を導入し、次いでバーナーノズル４１から灯油を噴出させて、点火プラグによって、この灯油に点火する。点火した灯油の火炎は、燃焼空間２の底部に位置する補助燃料供給口１２から、円周方向に向かって噴出する。次いで燃焼空間２の頂部に位置する主燃料供給口１１から、木材チップと圧縮空気とを供給する。

木材チップと圧縮空気とは、燃焼空間２に円周方向に向かって噴出し、図２に示すように、この燃焼空間内で時計廻りに旋回する。旋回する木材チップと圧縮空気とは、燃焼空間２の底部に位置する補助燃料供給口１２から噴出する火炎によって次々に着火し、旋回しつつ燃焼する。また外壁１の内壁面に設けた螺旋状の突起部１３によって、燃焼する木材チップは、旋回しつつ燃焼空間２の開放端側、すなわち図１の左方向に移動する。

木材チップと圧縮空気との供給が進むと、旋回しつつ燃焼する木材チップの火炎は次第に大きくなって、燃焼空間２内の温度が上昇していく。燃焼空間２内の温度が、木材チップの自然発火温度である約８００℃以上になると、補助燃料供給口１２からの補助燃料を停止する。なおこの際、補助燃料の燃焼用空気は停止させないで、燃焼空間２内の旋回流を増強し、かつ旋回する木材チップの燃焼を助成してもよい。

外壁１の内壁面に設けた螺旋状の突起部１３は、旋回する火炎との接触面積が大きく、かつこの外壁への熱の伝導面積が小さため、高温に保持される。また外壁１の内周の下面に設けた凹溝１５内には、燃焼中の木材チップが滞留し、この凹溝内で燃焼を継続する。すなわち燃焼空間２内に供給された木材チップの一部は、重力によって、この燃焼空間の底部に落下するが、旋回流によって、再度すくい上げられて舞い上がる。しかるに凹溝１５内に入り込んだ燃焼中の木材チップは、この凹溝に拘束されるため、旋回流によって、再度すくい上げられて舞い上がり難い。このため凹溝１５内には、燃焼中の木材チップが滞留し、この凹溝内で燃焼が継続する。

したがって高温に保持される螺旋状の突起部１３と、凹溝１５内で燃焼する木材チップが、いわば火種となって、補助燃料を停止した後においても、木材チップによる火炎の吹き消えを防止すると共に、安定した連続燃焼を可能にする。なお凹溝１５内に溜まった、木材チップの燃え滓等の残渣は、定期的に排出手段６を回転駆動させて、燃焼空間２の左の開放端の底部に設けた排出孔１６から、外部に排出する。

また木材チップは旋回しつつ燃焼して高温の燃焼ガスとなり、この燃焼ガスは、燃焼空間２の開放端側、すなわち図１の左方向に移動し、この開放端側に設けた２枚の多孔板５、５に設けた多数の円形孔５１を通って、後流のボイラＡに流入する。ここで２枚の多孔板５、５は、高温の燃焼ガスによって高温になり、この２枚の多孔板の間隙内も高温に保持される。したがって２枚の多孔板５、５の間隙内に連通する再燃焼用燃料供給口１４から、再燃焼用燃料の灯油と外気とを供給すると、木材チップが、完全には燃え尽きていない場合であっても、この２枚の多孔板５、５の間隙内を通過する間に再燃焼して、より完全に燃え尽くすことができる。

なお再燃焼用燃料供給口１４からは、再燃焼用燃料を供給する替わりに、再燃焼用空気だけを供給してもよい。２枚の多孔板５、５の間隙内は、高温に保持されているため、空気を再度補給すれば、完全には燃え尽きていない木材チップを、より完全に燃え尽くすことができるからである。また外壁１の閉塞端に設けた貫通孔１７から、例えば薪等の固形燃料を投入することもできる。投入された固形燃料は、燃焼空間２の底部に溜まるため、補助燃料である灯油の火炎によって、容易に着火させることができ、また旋回する木材チップの火炎によって、迅速かつ完全に燃焼させることができる。

次に図３と図４とを参照しつつ、本考案による横置き燃焼炉の他の実施の形態を示す。なお図３と図４とにおいて、図１と図２とに示した部品等と同等のものについては、参照の便宜等から、図１と図２とに示した部品番号に、一律１００を加えた部品番号を付与している。すなわち外壁１０１の内部には、セラミックで一体形成した円筒状の内筒１０８が、所定の半径方向間隔を隔てて、この外壁の開放端から、着脱自在に挿入されている。なお円筒状の内筒１０８の内部空間が、燃焼空間１０２を形成している。

内筒１０８の一端部、すなわち図３において右端部は、中心に開口孔１８１が設けてあり、この開口孔は、外壁１０１の右端の閉塞部に開口する貫通孔１１７に連通している。内筒１０８の他端部、すなわち図３において左端部は、開放端部になっており、その外周に設けたフランジ部が、外壁１０１の左の開放端部の内周に嵌合している。なお図４に示すように、外壁１０１の内周には、軸方向に延びる突条部１１８が、円周上６箇所に設けてあり、この突条部の先端部が、内筒１０８の外周を支持している。

図４示すように、内筒１０８の頂部には、主燃料供給口１１１が、円周方向に開口しており、この主燃料供給口に、主燃料供給管１０３が、外壁１０１を貫通して挿入されている。また内筒１０８の底部には、補助燃料供給口１１２が、主燃料供給口１１１とは逆方向の円周方向に開口しており、この補助燃料供給口に、補助燃料供給管１０４が、外壁１０１を貫通して挿入されている。なお主燃料供給口１１１からは、木材チップと圧縮空気とが供給され、補助燃料供給口１１２からは、灯油による火炎と送風機による外気とが供給される。

また図３に示すように、内筒１０８の開放端部には、２枚のセラミックス製の多孔板１０５、１０５が設けてあり、この２枚の多孔板の間であって、この内筒の底部には、再燃焼用燃料である灯油と再燃焼用空気とを供給する、再燃焼用燃料供給口１１４が、半径方向に向かって開口している。

さらに図３及び図４に示すように、内筒１０８の底部は、内周を平坦に形成した肉厚部分１８３となっており、この肉厚部分の中央部に、この内筒の軸方向に延伸するＵの字断面形状の凹溝１１５が形成してある。凹溝１１５の先端部は、内筒１０８の開放端の底部に開口する排出孔１１６に連通し、他端部は、この内筒の閉塞端に至っている。また凹溝１１５内には、図１及び２において説明したものと同様な排出手段１０６が挿入されている。

図３及び図４に示す横置き燃焼炉の作用は、上述した図１及び図２に示す横置き燃焼炉と同等であるが、さらに次の作用効果を発揮する。すなわち燃焼空間１０２は、外壁１０１と半径方向の間隙を隔てた内筒１０８の内部空間になっているため、この半径方向の間隙が断熱層となって、この内筒から外壁に熱が伝わり難い。このため内筒１０８は、より迅速に温度が上昇し、かつより高温に保持される。したがって始動時間を短くできると共に、高温に保持される内筒１０８によって、旋回する木材チップを、より安定に連続燃焼させることができる。さらに内筒１０８は、外壁１０１から着脱自在であるため、点検、補修、及び交換が容易であり、これにより燃焼炉の整備コストを低減し、かつ耐久寿命を延長することが可能となる。

さて図５に、図１と図２とに示した横置きの燃焼炉を、ボイラＡに接続した場合の外観を示す。燃焼炉の外壁１の上部には、木材チップを供給するためのホッパーＢが搭載されており、木材チップは、電機駆動のスクリュー型運搬装置Ｃによって、燃料管３１を介して主燃料供給管３に供給される。また燃焼炉とボイラＡとの接続部分の下方には、熱交換器９を設けており、この熱交換器に、ボイラＡから排出される燃焼ガスと、圧縮機（図示しない。）で圧縮された圧縮空気とを導入し、この高温の燃焼ガスと圧縮空気とを熱交換させる。

熱交換によって高温になった圧縮空気は、空気管３２を経由して、主燃料供給管３に供給され、燃料管３１を介して供給される木材チップと混合しつつ、主燃料供給管口１１から、燃焼空間２内に噴出する。なおボイラＡを加熱した燃焼ガスは、配管Ｅを経由して、熱交換器９に導入され、圧縮空気と熱交換した後に、煙突Ｄから排出される。

図６は、横置きの燃焼炉を、スターリングエンジンＦに接続した場合の外観を示す。この横置きの燃焼炉の構成は、次に説明する構成以外は、図１及び図２に示した横置きの燃焼炉と同様である。すなわち燃焼空間２０２の開放端は、円錐状の開口孔に形成され、この円錐状の開口孔に、所定の半径方向間隙を隔てて、スターリングエンジンＦの後端に設けた、コーン状の加熱ヘッドが挿入されている。また燃焼空間２０２の開放端の底部には、外部に連通する排出孔２１６が設けてあり、この排出孔の出口に熱交換器２０９が接続されている。

熱交換器２０９には、スターリングエンジンＦの加熱ヘッドを加熱した後の燃焼ガスが、排出孔２１６を経由して導入されると共に、圧縮機（図示しない。）で圧縮された圧縮空気が導入され、この高温の燃焼ガスと圧縮空気とを熱交換させる。熱交換によって高温になった圧縮空気は、空気管２３２を経由して、主燃料供給管２０３に供給され、木材チップと混合しつつ、主燃料供給管口２１１から、燃焼空間２０２内に噴出する。なお圧縮空気と熱交換した燃焼ガスは、煙突Ｄから排出される。

図７及び図８は、更に廃油燃焼手段３１００を備える横置き燃焼炉の１例を示している。廃油燃焼手段３１００は、燃焼筒３１１０と、この燃焼筒の図中右端に廃油を供給する廃油供給手段３１２０とを備えている。燃焼筒３１１０は、上部が開口するステンレス製の樋状部材からなり、燃焼空間３０２を形成する外壁３０１の右端に設けた挿入口３１９から、この燃焼空間内に挿入自在になっている。なお燃焼筒３１１０の右端には、覆い蓋３１３０が設けてあり、挿入口３１９からの燃焼ガスの漏洩を防止している。なお燃焼筒３１１０の先端付近の底面は、燃焼空間３０２の内壁の底部に突設した受け部３１８の上面に支持され、この底部と一定の間隔を隔てた位置に置かれる。

一方廃油供給手段３１２０は、燃焼筒３１１０の右端に接続される供給管３１２１と、例えば使用済み天ぷら油からなる廃油の収容タンク３１２２とを備えている。収容タンク３１２２に隣接して、油面調整容器３１２３が設けてあり、この収容タンクと油面調整容器とは、それぞれの底面が連通パイプ３１２４で連結してある。連通パイプ３１２４が油面調整容器３１２３の底面に連通する開口部には、閉止弁３１２５が設けてあり、この閉止弁の上部には、所定の長さの連結軸を介して円盤状のフロート３１２７が連結してある。油面調整容器３１２３の底部には、バイパスパイプ３１２６が連通しており、このバイパスパイプの上端は、この油面調整容器の側面に連通している。そしてバイパスパイプ３１２６の所定の高さ位置に、供給管３１２１が連結してある。

すなわち収容タンク３１２２に廃油を注入すると、廃油は、この収容タンクの底面に連結した連通パイプ３１２４を経由して、油面調整容器３１２３内に流入する。油面調整容器３１２３内の油面が上昇すると、フロート３１２７も自身の浮力によって上昇し、一定の油面位置に到達すると、閉止弁３１２５が連通パイプ３１２４の開口部を閉止して、それ以上廃油が油面調整容器３１２３内に流入することを防止する。ここで供給管３１２１が、バイパスパイプ３１２６に連結される高さ位置は、丁度閉止弁３１２５が連通パイプ３１２４の開口部を閉止するときの、油面調整容器３１２３内の油面位置に設定してある。

また供給管３１２１の高さ位置は、燃焼筒３１１０のほぼ中心位置に設定してある。したがって燃焼筒３１１０内に流入する廃油の油面高さは、油面調整容器３１２３内の油面位置と同等になり、この燃焼筒内の油面位置は、この燃焼筒のほぼ中心位置となる。したがって燃焼筒３１１０内に流入した廃油が燃焼して、この燃焼筒内の油面位置が低下すると、油面調整容器３１２３内の油面位置も低下し、フロート３１２７の位置も低下する。そしてフロート３１２７の位置が低下すると、閉止弁３１２５が開き、収容タンク３１２２内の廃油が、連通パイプ３１２４を経由して油面調整容器３１２３内に流入し、この閉止弁が再度閉止するまで、この油面調整容器の油面位置を上昇させる。以上の同左を繰り返すことによって、燃焼筒３１１０内の廃油の油面位置は、常にこの燃焼筒のほぼ中心位置に維持される。

燃焼炉の始動時から燃焼筒３１１０内で廃油を燃焼する場合には、供給管３１２１に設けた開閉バルブを開いて、この燃焼筒内に廃油を流入させ、次いで補助燃料供給管３０４から供給される灯油に着火して、この灯油の火炎によって、廃油に着火する。また木材チップによる燃焼中に、燃焼筒３１１０内で廃油を燃焼する場合には、供給管３１２１に設けた開閉バルブを開いて、この燃焼筒内に廃油を流入させれば、木材チップによる燃焼ガスによって、廃油に着火することができる。

なお燃焼筒３１１０は頂部に、長手方向に沿って複数の開口孔を配置したパイプ状部材を使用してもよい。また油面調整容器３１２３は、上述した構成に限らず、油面を一定に調整する他の公知の手段を使用することもできる。なお燃焼筒３１１０を外壁３０１から取り外して、燃焼炉を使用する場合には、挿入口３１９を、例えばプラグ部材で閉じる。

本考案による横置き燃焼炉は、木材チップ等のバイオマスを、迅速かつ完全に燃焼させことができるため、燃焼炉、及び熱エネルギ装置等に関する産業に広く利用可能である。

横置き燃焼炉の中心軸を含む断面に関する概略断面図である。 横置き燃焼炉の中心軸に直交する断面に関する概略縦断面図である。 他の横置き燃焼炉の中心軸を含む断面に関する概略断面図である。 他の横置き燃焼炉の中心軸に直交する断面に関する概略縦断面図である。 横置き燃焼炉にボイラを連結した場合の概略外観図である。 横置き燃焼炉にスターリングエンジンを連結した場合の概略断面図である。 廃油燃焼手段を備えた横置き燃焼炉の中心軸を含む断面に関する概略断面図である。 廃油燃焼手段を備えた燃焼炉の中心軸に直交する断面に関する概略断面図である。

符号の説明

１、１０１、２０１、３０１ 外壁
１１、１１１、２１１、３１１ 主燃料供給口
１２、１１２、２１２、３１２ 補助燃料供給口
１３、３１３ 螺旋状の突起部
１４、１１４、２１４ 再燃焼用燃料供給口
１５、１１５、３１５ 凹溝
１６、１１６、２１６ 排出孔
２、１０２、２０２、３０２ 燃焼空間
３、１０３、２０３、３０３ 主燃料供給管
３１９ 挿入口
４、１０４、３０４ 補助燃料供給管
５、１０５ 多孔板
６、１０６、２０６、３０６ 排出手段
７ 電気駆動装置
１０８ 内筒
９、２０９ 熱交換器
３１００ 廃油燃焼手段
３１１０ 燃焼筒
３１２０ 廃油供給手段

Claims (8)

1. 水平な円柱状の燃焼空間を内部に備え、
   上記燃焼空間の頂部に、この燃焼空間の円周方向に向かって連通する主燃料供給口を有し、
   上記燃焼空間の底部に、この燃焼空間の円周方向に向かって連通する補助燃料供給口を有し、
   上記主燃料供給口と補助燃料供給口とは、互に逆向き方向に開口しており、
   上記主燃料供給口には、バイオマスと圧縮空気とが供給され、
   上記補助燃料供給口には、気体又は液体のいずれかの補助燃料と、この補助燃料の燃焼用空気とが供給される
   ことを特徴とする横置き燃焼炉。
2. 請求項１において、上記燃焼空間から排出される燃焼ガスの一部によって上記圧縮空気を余熱する熱交換手段を備える
   ことを特徴とする横置き燃焼炉。
3. 請求項１または２のいずれかにおいて、上記燃焼空間の下流端部に、所定の間隔を隔てた少なくとも２枚の多孔板を備え、この間隔に気体又は液体のいずれかの再燃焼用燃料と再燃焼用空気とを供給する
   ことを特徴とする横置き燃焼炉。
4. 請求項１乃至３のいずれかの１において、上記燃焼空間の底部に、この燃焼空間の軸方向に沿う凹溝を有し、
   上記凹溝の溝内に、この溝内に溜まった上記バイオマスの燃焼残滓を排出する排出手段を備える
   ことを特徴とする横置き燃焼炉。
5. 請求項１乃至４のいずれかの１において、上記燃焼空間からなる内壁に、この燃焼空間の軸方向に進む螺旋状の突起部が設けてある
   ことを特徴とする横置き燃焼炉。
6. 請求項１乃至５のいずれかの１において、上記燃焼空間は、円筒状の内筒の内部空間を形成するものであって、
   上記内筒は、外壁の内部に設けた円柱状空間に、所定の半径方向間隔を隔てて着脱自在に挿入されており、
   上記内筒は、耐熱性材料で形成されている
   ことを特徴とする横置き燃焼炉。
7. 請求項１乃至６のいずれかの１において、上記バイオマスは、木材チップからなる
   ことを特徴とする横置き燃焼炉。
8. 請求項１乃至７のいずれかの１において、更に着脱自在の廃油燃焼手段を備え、
   上記廃油燃焼手段は、上部に開口部を設けたパイプ状部材、または樋状部材のいずれかからなる燃焼筒と、この燃焼筒の一端に廃油を供給する廃油供給手段とを有し、
   上記燃焼筒は、上記燃焼空間の一端に設けた挿入口から、この燃焼空間内に挿入自在であり、
   上記燃焼筒は、その底面と上記燃焼空間の底部との間に一定の間隔を隔てた位置に置かれる
   ことを特徴とする横置き燃焼炉。

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