JP3178750U - 煤除去装置及び薪燃焼排気システム - Google Patents

Abstract

【課題】フィルタを交換あるいは清掃する事なく、煤の捕集及びフィルタの燃焼再生を行って、連続的に煤を除去することができる、煤除去装置及び薪燃焼排気システムを提供する。
【解決手段】煤除去装置は、薪の燃焼により生じた排気ガスが流れる排気流路に配置され、排気ガスに含まれる煤を除去する。排気流路に配置されるハウジング２２と、ハウジングの内部において、排気ガスの流れに沿って設置され、排気ガスに含まれる煤を捕集する複数の平板フィルタ２８と、平板フィルタの各々に捕集された煤を燃焼させて平板フィルタを再生する電熱ヒータ３０と、各フィルタ毎に、所定の時間間隔により順次電熱ヒータを作動させるように制御するコントローラ３６と、を有する。
【選択図】図３

Description

本考案は、煤除去装置及び薪燃焼排気システムに係わり、特に、薪の燃焼により生じた排気ガスが流れる排気通路において、排気ガスに含まれる煤を除去する煤除去装置及びこの煤除去装置を有する薪燃焼排気システムに関する。

従来より、ピザ窯、薪ストーブ、暖炉等、薪を燃焼させ、この燃焼により生じた排気ガスを排気する薪燃焼排気システムが知られている。

これらの薪燃焼排気システムにおいては、薪の燃焼により生じた排気ガスに含まれる煤を除去するために、煤除去装置が用いられる。例えば、煙に含まれる煤を吸着させる三次元網目状構造のニッケルフィルタを、煙の移動経路上に配設した煤除去装置が知られている（特許文献１）。

実登第３１６９３０５号公報

しかしながら、上述したような従来の煤除去装置においては、煤除去性能を維持するために、ニッケルフィルタに堆積した煤を定期的に（例えば毎日）清掃する必要がある。具体的には、ニッケルフィルタを煤除去装置から取り外し、このニッケルフィルタに堆積した煤を洗浄しなければならず、煤除去装置の維持に要するコストの増大を招いていた。また、ニッケルフィルタの洗浄時に多量の汚水が発生するため、この汚水を処理するための追加的なコストも必要になるという問題があった。

本考案は、上述した従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、フィルタを交換あるいは清掃する事なく、煤の捕集及びフィルタの燃焼再生を行って、連続的に煤を除去することができる、煤除去装置及び薪燃焼排気システムを提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために本考案によれば、煤除去装置は、薪の燃焼により生じた排気ガスが流れる排気流路に配置され、排気ガスに含まれる煤を除去する煤除去装置であって、排気流路に配置されるハウジングと、ハウジングの内部において、排気ガスの流れに沿って設置され、排気ガスに含まれる煤を捕集する複数のフィルタと、フィルタの各々に捕集された煤を燃焼させてフィルタを再生するヒータと、各フィルタ毎に、所定の時間間隔により順次ヒータを作動させるように制御する制御部と、を有することを特徴とする。
このように構成された本考案においては、ヒータが複数のフィルタのうちの何れか１つを再生している時でも、他のフィルタに排気ガスを通過させて煤を捕集させることができるので、煤除去装置による煤除去性能を維持しながら、薪の燃焼により生じた排気ガスに含まれる煤を除去することができる。従って、フィルタを交換あるいは清掃する事なく、煤の捕集及びフィルタの燃焼再生を行って、連続的に煤を除去することができる。

また、本考案において、好ましくは、ハウジングの上流側の端面には、排気流路から排気ガスが流入する流入口が形成され、ハウジングの下流側の端面には、排気流路に排気ガスを排出する排出口が形成され、各フィルタは、平板状に形成され、ハウジングの内部において、流入口から排出口に向かう方向に沿って２枚ずつ相互に平行に配置され、ヒータは、相互に平行な２枚のフィルタの組毎に、これらの２枚のフィルタ間に配置される。
このように構成された本考案においては、相互に平行な２枚のフィルタの各組のうちの何れか１組のフィルタを再生している時でも、他の組のフィルタに排気ガスを通過させて煤を捕集させることができるので、煤除去装置による煤除去性能を維持しながら、薪の燃焼により生じた排気ガスに含まれる煤を除去することができる。

また、本考案において、好ましくは、煤除去装置は、更に、相互に平行な２枚のフィルタの組毎に、これらの２枚のフィルタ間の流入口側の間隙を開閉する複数のバルブと、各バルブを駆動するモータと、を有し、制御部は、相互に平行な２枚のフィルタの各組毎に、これらのフィルタ間に配置されたヒータを所定の時間間隔により順次作動させるように制御すると共に、作動させるヒータが配置されている２枚のフィルタ間の間隙をバルブによってほぼ閉鎖し且つ他のフィルタ間の間隙をバルブによって開放するようにモータを制御する。
このように構成された本考案においては、相互に平行な２枚のフィルタの各組のうちの何れか１組のフィルタを再生している時でも、他の組のフィルタに排気ガスを通過させて煤を捕集させることができるので、煤除去装置による煤除去性能を維持しながら、薪の燃焼により生じた排気ガスに含まれる煤を除去することができる。

また、本考案において、好ましくは、フィルタは、金属メッシュ、アルミナマット、金属ハニカムコア、又はＳｉＣ繊維フェルトの何れか１つを備える。
このように構成された本考案においては、薪の燃焼によって生じた排気ガスに含まれる煤を捕集可能であり、且つ耐熱性を有するフィルタを構成することができる。特に、ＳｉＣ繊維フェルトを用いることにより、排気ガスがフィルタを通過する際の圧力損失の増大を抑制しつつ、様々な粒子径の煤を捕集することができる。

また、本考案によれば、薪燃焼排気システムは、薪を燃焼させる燃焼炉であって、薪の燃焼により生じた排気ガスを排気する排気孔が形成された燃焼炉と、排気孔に接続され、この排気孔を介して排気ガスが流入する排気流路と、上述した本考案による煤除去装置と、煤除去装置の下流側に接続され、煤除去装置を通過した排気ガスを吸引する排気ファンと、を有することを特徴とする。
このように構成された本考案においては、上述したようにフィルタを交換あるいは清掃する事なく、煤の捕集及びフィルタの燃焼再生を行って、連続的に煤を除去することが可能な煤除去装置を用いて、燃焼炉において薪を燃焼させることにより生じた煤を確実に除去することができる。

また、本考案において、好ましくは、燃焼炉はピザ窯である。
このように構成された本考案においては、上述したようにフィルタを交換あるいは清掃する事なく、煤の捕集及びフィルタの燃焼再生を行って、連続的に煤を除去することが可能な煤除去装置を用いて、ピザ窯において薪を燃焼させることにより生じた煤を確実に除去することができる。

また、本考案において、好ましくは、燃焼炉には、外気を吸入する吸気孔が形成され、吸気孔から吸入された外気と排気ガスとが混合された約８０℃以下の混合気が、排気孔を介して排気流路に流入する。
このように構成された本考案においては、排気流路の周辺に特殊な防火設備を設ける必要がなく、薪燃焼排気システムを低コストに構成することができる。

また、本考案において、好ましくは、排気ファンは、混合気が約３００ｍ³／ｈ以上の流量により煤除去装置に流入するように、煤除去装置から排気ガスを吸引する。
このように構成された本考案においては、排気ガスが燃焼炉の吸気孔から燃焼炉の外部に漏出することを防止できる。

本考案による煤除去装置及び薪燃焼排気システムによれば、フィルタを交換あるいは清掃する事なく、煤の捕集及びフィルタの燃焼再生を行って、連続的に煤を除去することができる。

本考案の実施形態による薪燃焼排気システムの概略側面図である。 本考案の実施形態による煤除去装置の概観を示す斜視図である。 本考案の実施形態による煤除去装置の内部構造を示す概略断面図である。

以下、添付図面を参照して、本考案の実施形態による煤除去装置及び薪燃焼排気システムを説明する。
まず、図１により、本考案の実施形態による薪燃焼排気システムについて説明する。図１は、本考案の実施形態による薪燃焼排気システムの概略側面図である。

図１に示す薪燃焼排気システム１は、薪を燃焼させる燃焼炉を有する。本実施形態においては、燃焼炉はピザ窯２である。
ピザ窯２はドーム状に形成され、その内部において薪を燃焼させる。ピザ窯２の側壁４には、ピザ窯２の外部から内部に外気を吸入する吸気孔６が形成されている。この吸気孔６を介して、薪やピザの出し入れも行われる。
また、ピザ窯２には、薪の燃焼により生じた排気ガスを排気するための排気孔８が形成されている。この排気孔８は、吸気孔６から分岐してピザ窯２の側壁４内部を通り、ピザ窯２の天井１０の上面に至るように形成されている。ピザ窯２の内部において薪の燃焼により生じた排気ガスは、吸気孔６から吸入された外気の一部と混合され、排気孔８を介してピザ窯２の上方に排気される。

ピザ窯２の天井１０の上面において、ピザ窯２の排気孔８に排気流路１２が接続されており、排気孔８から排気流路１２に排気ガスが流入する。この排気流路１２は、例えば、内径２００ｍｍの円形ダクトにより構成される。

排気流路１２には、排気ガスに含まれる煤を除去する煤除去装置１４が接続される。ピザ窯２において薪の燃焼により生じた排気ガスは、排気孔８から排気流路１２を介して煤除去装置１４に流入する。この煤除去装置１４の詳細については後述する。

更に、煤除去装置１４の下流側には、排気流路１２を介して排気ファン１６が接続される。排気ファン１６は、排気流路１２及び煤除去装置１４を介してピザ窯２から排気ガスを吸引する。排気ファン１６の排気能力は、排気孔８から排気流路１２を介して煤除去装置１４に流入する排気ガスの流量が、約３００ｍ³／ｈ以上、好ましくは４５０乃至５００ｍ³／ｈとなるように設定される。

また、排気流路１２には、煤除去装置１４を迂回し、排気孔８と排気ファン１６とを直接的に接続するバイパス１８が設けられている。このバイパス１８は、排気孔８と煤除去装置１４との間において排気流路１２から分岐され、煤除去装置１４の下流側において排気ファン１６に接続される。排気流路１２とバイパス１８との分岐位置に設置された三方弁２０により、排気ガスの排気経路として煤除去装置１４又はバイパス１８のいずれか一方を選択可能となっている。

次に、図２及び図３により、煤除去装置１４の詳細を説明する。図２は、煤除去装置１４の概観を示す斜視図である。図３は、煤除去装置１４の内部構造を示す概略断面図である。

煤除去装置１４は、角筒形状のハウジング２２を備えている。このハウジング２２の上流側の端面（図２及び図３においては左側の端面）には、排気流路１２から排気ガスが流入する流入口２４が形成されている。また、ハウジング２２の下流側の端面（図２及び図３においては右側の端面）には、排気流路１２に排気ガスを排出する排出口２６が形成されている。以下の説明においては、流入口２４から排出口２６に至る排気ガスの流れ方向を「流れ方向」と称し、流れ方向に直交する方向を「幅方向」と称する。

また、煤除去装置１４は、ハウジング２２の内部において、流れ方向に沿って２枚ずつ相互に平行に配置された８枚（即ち４組）の長方形の平板フィルタ２８を備える。この平板フィルタ２８としては、ＳｉＣ繊維フェルトを用いる。
流れ方向における各平板フィルタ２８の両端は、交互に結合されている。また、幅方向における各平板フィルタ２８の両端は、ハウジング２２の内壁に結合されている。これにより、ハウジング２２の内部空間は、平板フィルタ２８を境界として、流入口２４側の空間と排出口２６側の空間とに分割される。

また、煤除去装置１４は、流入口２４側に開口する２枚の平板フィルタ２８間の各空間（図３では４つの空間）に配置された電熱ヒータ３０を備える。この電熱ヒータ３０は、平板フィルタ２８に捕集された煤を燃焼させて平板フィルタ２８を再生する。
各電熱ヒータ３０は、その電熱ヒータ３０に隣接する平板フィルタ２８を所定温度（例えば約７００℃）まで加熱可能な出力を有する（例えば、８００W）。電熱ヒータ３０には、例えば電源３２（例えば交流１００Ｖ）からコンバータ３４、コントローラ３６、及びヒータ制御部３８を介して直流電流（例えば直流２４Ｖ）が供給される。

更に、煤除去装置１４は、相互に平行な２枚の平板フィルタ２８間の流入口２４側の各間隙を開閉するバルブ４０（図３では４つのバルブ４０）と、各バルブ４０を駆動するモータ４２を備える。各バルブ４０は個別にモータ４２によって駆動され、各バルブ４０に対応する間隙を開閉する。モータ４２には、電源３２からコンバータ３４及びコントローラ３６を介して直流電流が供給される。

また、煤除去装置１４は、電熱ヒータ３０及びモータ４２を制御するコントローラ３６を備える。

次に、上述した本実施形態の薪燃焼排気システム１及び煤除去装置１４による作用効果を説明する。

ピザ窯２の内部において薪が燃焼すると、煤を含む排気ガス（即ち煙）が発生する。ピザ窯２の内部における排気ガスの温度は、２００℃以上に達する。

排気ファン１６を動作させると、排気流路１２及び煤除去装置１４を介してピザ窯２から排気ガスが吸引される。具体的には、ピザ窯２の内部において薪の燃焼により発生した排気ガスは、吸気孔６から吸入された外気（約２０℃）の一部と混合され、排気孔８を介してピザ窯２の上方に排気される。このように、排気ガスが外気と混合されることによって、排気孔８から排気流路１２に流入する際の排気ガスの温度は約８０℃以下まで低下する。
上述したように、排気ファン１６の排気能力は、排気孔８から排気流路１２を介して煤除去装置１４に流入する排気ガスの流量が、約３００ｍ³／ｈ以上、好ましくは４５０乃至５００ｍ³／ｈとなるように設定されているので、排気ガスが吸気孔６からピザ窯２の外部に漏出することを防止できる。なお、平板フィルタ２８の詰まり等により、煤除去装置１４の前後における圧力損失が増大し、煤除去装置１４に流入する排気ガスの流量が約３００ｍ³／ｈ未満となった場合には、三方弁２０を切り替えて排気ガスがバイパス１８を介して排気ファン１６に吸入されるようにすることにより、排気ガスが吸気孔６からピザ窯２の外部に漏出することを防止できる。

排気ガスは、排気流路１２から流入口２４を介して煤除去装置１４の内部に流入する。煤除去装置１４の内部において、排気ガスは、流入口２４側に開口している２枚の平板フィルタ２８間の各空間のうち、バルブ４０によって閉鎖されていない３つの空間に流入し、平板フィルタ２８を通過して排出口２６側の空間に流入する。このように排気ガスが平板フィルタ２８を通過する時に、排気ガスに含まれる煤が平板フィルタ２８に捕集される。特に、平板フィルタ２８としてＳｉＣ繊維フェルトを用いているので、平板フィルタ２８を通過する際の圧力損失の増大を抑制しつつ、様々な粒子径の煤を捕集することができる。

次いで、排気ガスは排出口２６から排気流路１２を介して排気ファン１６に吸引され、更に排気ファン１６から外部に排出される。

コントローラ３６は、所定時間毎に、４つの電熱ヒータ３０のうちの１つに順次電力を供給する。具体的には、コントローラ３６は、排気ファン１６の動作開始から５分後に、電熱ヒータ３０の１つ（図３では最上段の電熱ヒータ３０）に８００Ｗの電力供給を開始する。また、コントローラ３６は、電力を供給する電熱ヒータ３０が配置されている２枚の平板フィルタ２８間の間隙をバルブ４０によってほぼ閉鎖するようにモータ４２を制御する。このとき、２枚の平板フィルタ２８間の開口とバルブ４０との間に適切な間隙が形成されるようにバルブ４０の位置を設定することにより、新たな煤の流入を抑制しつつ、平板フィルタ２８に捕集された煤の燃焼に必要な空気を流入させることができる。そして、この状態を１０分間維持する。これにより、電力が供給されている電熱ヒータ３０に面する平板フィルタ２８の温度を約７００℃まで上昇させ、この平板フィルタ２８に捕集された煤を燃焼させて平板フィルタ２８を再生する。
その後、コントローラ３６は、電熱ヒータ３０への電力供給を停止すると共に、この電熱ヒータ３０が配置されている２枚の平板フィルタ２８間の間隙を閉鎖しているバルブ４０を開くようにモータ４２を制御する。これにより、再生された２枚の平板フィルタ２８間の空間に排気ガスが流入する。
次いで、所定の休止時間（例えば９５秒）の後、次の電熱ヒータ３０（図３では上から２段目の電熱ヒータ３０）に８００Ｗの電力供給を開始すると共に、この電熱ヒータ３０が配置されている２枚の平板フィルタ２８間の間隙をバルブ４０によってほぼ閉鎖し、その状態を１０分間維持する。
以降、同様に各電熱ヒータ３０への電力供給及びバルブ４０の開閉を繰り返し、各電熱ヒータ３０に面する２枚の平板フィルタ２８の各組を順次再生する。このように、煤除去装置１４が作動している間は自動的に平板フィルタ２８が再生されるため、平板フィルタ２８による煤除去性能が低下しない。従って、平板フィルタ２８を交換あるいは清掃する事なく、煤の捕集及び平板フィルタ２８の燃焼再生を行って、連続的に煤を除去することができる。

最後に、煤除去装置及び薪燃焼排気システムの変形例について説明する。
上述した実施形態においては、薪を燃焼させる燃焼炉がピザ窯２である場合について説明したが、薪ストーブ、暖炉、パン用の薪窯等、薪を燃焼させる任意の燃焼炉についても本考案による煤除去装置及び薪燃焼排気システムを適用することができる。

また、上述した実施形態においては、平板フィルタ２８として、ＳｉＣ繊維フェルトを用いる場合について説明したが、これとは異なる材料を用いてもよい。例えば、金属メッシュ、アルミナマット、又は金属ハニカムコアを平板フィルタ２８として用いてもよい。

また、上述した実施形態においては、煤除去装置１４が、角筒形状のハウジング２２の内部において、排気ガスの流れ方向に沿って相互に平行に配置された８枚の長方形の平板フィルタ２８を備える場合について説明したが、これとは異なる構成にしてもよい。
例えば、ハウジング２２を円筒形状にしてもよい。また、平板フィルタ２８を排気ガスの流れ方向に対して垂直に配置してもよい。

１ 薪燃焼排気システム
２ ピザ窯
４ 側壁
６ 吸気孔
８ 排気孔
１０ 天井
１２ 排気流路
１４ 煤除去装置
１６ 排気ファン
１８ バイパス
２０ 三方弁
２２ ハウジング
２４ 流入口
２６ 排出口
２８ 平板フィルタ
３０ 電熱ヒータ
３２ 電源
３４ コンバータ
３６ コントローラ
３８ ヒータ制御部
４０ バルブ
４２ モータ

Claims (8)

1. 薪の燃焼により生じた排気ガスが流れる排気流路に配置され、上記排気ガスに含まれる煤を除去する煤除去装置であって、
   上記排気流路に配置されるハウジングと、
   上記ハウジングの内部において、上記排気ガスの流れに沿って設置され、排気ガスに含まれる煤を捕集する複数のフィルタと、
   上記フィルタの各々に捕集された煤を燃焼させてフィルタを再生するヒータと、
   上記各フィルタ毎に、所定の時間間隔により順次上記ヒータを作動させるように制御する制御部と、を有することを特徴とする煤除去装置。
2. 上記ハウジングの上流側の端面には、上記排気流路から上記排気ガスが流入する流入口が形成され、上記ハウジングの下流側の端面には、上記排気流路に上記排気ガスを排出する排出口が形成され、
   上記各フィルタは、平板状に形成され、上記ハウジングの内部において、上記流入口から上記排出口に向かう方向に沿って２枚ずつ相互に平行に配置され、
   上記ヒータは、上記相互に平行な２枚のフィルタの組毎に、これらの２枚のフィルタ間に配置される、請求項１に記載の煤除去装置。
3. 更に、上記相互に平行な２枚のフィルタの組毎に、これらの２枚のフィルタ間の上記流入口側の間隙を開閉する複数のバルブと、
   上記各バルブを駆動するモータと、を有し、
   上記制御部は、上記相互に平行な２枚のフィルタの各組毎に、これらのフィルタ間に配置された上記ヒータを所定の時間間隔により順次作動させるように制御すると共に、作動させるヒータが配置されている上記２枚のフィルタ間の間隙を上記バルブによってほぼ閉鎖し且つ他のフィルタ間の間隙を上記バルブによって開放するように上記モータを制御する、請求項２に記載の煤除去装置。
4. 上記フィルタは、金属メッシュ、アルミナマット、金属ハニカムコア、又はＳｉＣ繊維フェルトの何れか１つを備える請求項１乃至３の何れか１項に記載の煤除去装置。
5. 薪を燃焼させる燃焼炉であって、薪の燃焼により生じた排気ガスを排気する排気孔が形成された上記燃焼炉と、
   上記排気孔に接続され、この排気孔を介して排気ガスが流入する排気流路と、
   上記排気流路に設置される上記請求項１乃至４の何れか１項に記載の煤除去装置と、
   上記煤除去装置の下流側に接続され、煤除去装置を通過した排気ガスを吸引する排気ファンと、を有することを特徴とする薪燃焼排気システム。
6. 上記燃焼炉はピザ窯である、請求項５に記載の薪燃焼排気システム。
7. 上記燃焼炉には、外気を吸入する吸気孔が形成され、
   上記吸気孔から吸入された外気と上記排気ガスとが混合された約８０℃以下の混合気が、上記排気孔を介して上記排気流路に流入する、請求項６に記載の薪燃焼排気システム。
8. 上記排気ファンは、上記混合気が約３００ｍ³／ｈ以上の流量により上記煤除去装置に流入するように、上記煤除去装置から排気ガスを吸引する、請求項７に記載の薪燃焼排気システム。

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