JP4465013B2

JP4465013B2 - 無煙燃焼装置

Info

Publication number: JP4465013B2
Application number: JP2008102213A
Authority: JP
Inventors: 国豊茂木
Original assignee: MOKI CO.,LTD.
Current assignee: MOKI CO.,LTD.
Priority date: 2008-04-10
Filing date: 2008-04-10
Publication date: 2010-05-19
Anticipated expiration: 2028-04-10
Also published as: US20090255449A1; JP2009250579A; EP2108887A2

Description

本発明は、生木、廃棄プラスチック等を燃料として使用するのに適し、又は焼却に適する燃焼装置に関する。

一般に、廃材やダンボール箱、草や木の皮、プラスチック片等の種々雑多なものを燃料として使用し、又は焼却処分する場合、ストーブや焼却炉等の燃焼室内の温度が低いと、例えば４００℃程度では不完全燃焼となり、灰白色や黒色の煙、灰等が多量に発生し、燃え残りが沢山でる。すると、煙による公害や灰の処理等が問題となる。

そこで、本出願の発明者は先に、高温燃焼により煙や灰がほとんど出ない燃焼装置として、燃焼室の天井面の一半を開閉自在な蓋体で構成することにより、燃焼物の投入口を兼ねた空気供給口を設け、更にその空気供給口と反対側の天井面若しくは側面に、煙突が接続する排気口を設けて、その排気口と空気供給口との間の天井面から燃焼促進板を垂設すると共に、その燃焼促進板の下端縁と燃焼室の床面との間に空隙を設けることにより、空気供給口が開口する一次燃焼室と排気口が開口する二次燃焼室とに燃焼室内を分画し、その燃焼促進板の全体に、一次燃焼室と二次燃焼室とを連通する多数の貫通孔を分散配設した燃焼装置を提示し、特許権を取得した。この燃焼装置では特に燃焼室内の煙突口付近の天井面から多数の貫通孔を板全体に分散配設した燃焼促進板を垂設し、その燃焼促進板の下端縁と床面との間に空隙を設けることにより、独特の対流が発生し、燃焼促進板が赤熱するので、着火より短時間で燃焼が定常状態となって燃焼物を高温燃焼させることができる。
特許第３０６６０６６号

しかしながら、このような燃焼装置では剪定枝、除去木、その他の草木系廃棄物を燃焼させる場合、燃焼物の乾燥状態が悪いと、燃焼室内の温度を着火より短時間で高温に上げ難いという問題がある。又、廃棄プラスチックのような高温度で燃焼させないと、黒煙が発生し、有害ガスが出るものを大量に焼却処分する場合にも問題がある。

本発明は、このような従来の問題点に着目してなされたものであり、剪定枝、除去木等を乾燥させずに生木の状態のまま燃料として使用でき、或いは焼却処分できると共に、廃棄プラスチックの焼却処分にも適し、灰白色や黒色の煙が発生せず、燃え残りもなく、灰も僅かな無煙燃焼装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明による無煙燃焼装置は、燃焼室を構成する上部側の壁の一端部付近に、燃焼物投入口と空気供給口を兼ねる燃焼物・空気取入口を設け、その燃焼物・空気取入口に開閉自在な取入蓋を設置し、更にその燃焼室構成上部側壁の反対側にある他端部付近に、煙突設置用の排気口を設け、その燃焼室を燃焼物・空気取入口と排気口との間の排気口付近の天井側の壁から突出し垂下する燃焼促進板で仕切って、一次燃焼室と二次燃焼室に区画し、その燃焼促進板の下端縁と床側の壁との間に一次燃焼室と二次燃焼室を連通する下部空隙を設け、その燃焼促進板のほぼ全体に一次燃焼室と二次燃焼室を連通する多数の貫通孔を分散配設する。
そして、上記二次燃焼室を構成する壁の排気口より下方側の壁に乾燥木投入口を設け、その乾燥木投入口に乾燥木投入用のガイド筒を設置し、燃焼物を燃焼させる場合、先に燃焼物・空気取入口から乾燥木を一次燃焼室内に投入し、予備燃焼を行って、燃焼室内を高温の定常状態にすると共に、多量のおき火を作り、そのおき火を燃焼室の底全体に広げる。

又、上記二次燃焼室を構成する下部側の壁にエアーダンパーを設置すると好ましくなる。

又、上記二次燃焼室を構成する壁の最頂部付近に排気口を設けて、煙突をほぼ垂直に設置し、その煙突の中心線と乾燥木投入用ガイド筒の中心線とを二次燃焼室の床中央付近で交差し或いは交差する程接近するように、煙突の中心線に対し、乾燥木投入用ガイド筒の中心線を傾斜させるとよい。

又、上記二次燃焼室を構成する下部側に灰取出口を設け、その灰取出口にエアーダンパー付きの開閉自在な取入蓋を設置するとよい。

本発明の無煙燃焼装置は、大量の生木や廃棄プラスチック等を燃焼させる場合、先に燃焼物・空気取入口から乾燥した剪定枝、除去木等の乾燥木を投入して、一次燃焼室に充填し、その上に焚き付けを置いて取入蓋を開けたまま着火する。すると、煙や灰をほとんど発生させることなく、予備燃焼を行えて、燃焼室内を高温の定常状態にすると共に、多量のおき火を作ることができる。そこで、燃焼室の底全体におき火を広げ、更に乾燥木投入用ガイド筒に乾燥木を投入する。すると、先の予備燃焼により燃焼促進板が発熱状態となって、二次燃焼室内が高温に保持されているので、乾燥木の下部先端から急激に燃焼が始まる。その際、煙突の吸引力も大きく保持される。

そこで、取入蓋を開けた状態のまま、一次燃焼室内に次々に生木又は廃棄プラスチックを投入して燃焼させる。すると、最初の生木又は廃棄プラスチック投入後でも燃焼が高温の定常状態となって、一次燃焼室内の燃焼気流が赤熱した燃焼促進板を僅か通過するだけで、その大部分が燃焼促進板の下部空隙を通って二次燃焼室に入る。そして、二次燃焼室内では乾燥木が先端から燃えても、ガイド筒に沿って乾燥木が自然落下し、同一位置に順次供給されるので、二次燃焼室内を一段と高温の状態にして保持できる。このため、一次燃焼室内で発生した生木や廃棄プラスチック等の燃焼流に含まれる多量の未燃焼ガスや未燃焼の黒色の炭化物等が、二次燃焼室内で完全燃焼して排気口から送り出される。それ故、灰白色や黒色の煙が発生せずに無煙状態になって、燃え残りもでず、発生する灰の量を極めて少なくできる。

又、上記二次燃焼室を構成する下部側の壁にエアーダンパーを設置することにより、無煙状態となるようにエアーダンパーを操作して二次燃焼室内に必要な空気量を簡単に供給できる。

又、上記二次燃焼室を構成する壁の最頂部付近に排気口を設けて、煙突をほぼ垂直に設置し、その煙突の中心線と乾燥木投入用ガイド筒の中心線が二次燃焼室の床中央付近で交差し或いは交差する程接近するように、煙突の中心線に対し、乾燥木投入用ガイド筒の中心線を傾斜させることにより、乾燥木の下部先端が燃えても、煙突の中心線が達する床中央付近にガイド筒に沿う乾燥木の自然落下によって、その下部先端を絶えず供給できる。それ故、乾燥木の継続的な燃焼によって、二次燃焼室内を一段と高温状態にして、その温度を簡単に保持できる。

又、上記二次燃焼室を構成する下部側壁に灰取出口を設け、その灰取出口にエアーダンパー付きの開閉自在な取出蓋を設置することにより、取出蓋を開けて、二次燃焼室又は一次燃焼室内に溜まった余分の灰を取り出し、或いは各燃焼室内に溜まった灰を平らにならし、一定の厚みにする等して次回の燃焼に備えた準備を簡単に行える。

以下、添付の図１〜５を参照して、本発明の実施の最良形態を説明する。
図１は本発明を適用した車輪付き無煙燃焼装置の取入蓋開放状態を示す右側面図、図２はその正面図、及び図３はそのエアーダンパー付き取出蓋閉鎖状態を示す背面図である。この車輪付き無煙燃焼装置１は本体２を例えば前後を閉じた鉄板製円筒体にし、その前後の長さを１８０ｃｍ、内径を６３．７ｃｍにして横置き型にする。そして、本体２の前面を構成する前面壁３の上半分に、周辺部の壁を少し残して、燃焼物投入口と空気供給口を兼ねた半円状の大きな燃焼物・空気取入口４を設ける。又、その燃焼物・空気取入口４の下縁部に、蝶番等を用いて取入口４を自在に開閉できる開閉レバー５付きの半円板状取入蓋６を片開き式にして設置する。すると、開放時における取入蓋６の板面を水平に保持でき、その取入蓋６上に燃焼物を乗せて投入できる。

又、本体２の最後部の最頂壁付近に、煙突設置用の支持筒付き排気口７を開け、そこに例えば長さが１００ｃｍで、内径が２０ｃｍの円筒状煙突８をほぼ垂直に設置する。そして、本体２の最後部の排気口７より少し右下方側の壁に乾燥木投入口９を設け、その投入口９に乾燥木投入用の上蓋３１付き円筒状ガイド筒１０を挿通して設置する。その際、煙突８の中心線Ａに対し、乾燥木投入用ガイド筒１０の中心線Ｂを少し例えば３０度程傾斜させる。すると、煙突８の中心線Ａと乾燥木投入用ガイド筒１０の中心線Ｂが後述する二次燃焼室の床中央付近で交差し、或いは交差する程接近させることができる。なお、煙突８の長さに比べ、乾燥木投入用ガイド筒１０の長さを一段と短く例えば５０ｃｍにする。又、煙突設置用排気口７の径と比べ、乾燥木投入口９の径を一段と小さく例えば１０〜１３ｃｍにする。

又、本体２の後面を構成する後面壁１１の下半分の中央部に、長方形状の灰取出口１２を設け、その灰取出口１２にエアーダンパー１３付きの開閉自在な片開き式取出蓋１４を設置する。なお、１５は灰取出口１２の閉鎖時に、取出蓋１４を止める止め金具である。

このような本体２の内部空間が燃焼室１６になる。そこで、燃焼室１６を燃焼物・空気取入口４と排気口７との間の排気口付近の天井側の円弧壁面から突出し垂下する、図４に示すような円板の下部を除去した変形円板体からなる燃焼促進板１７で仕切って、一次燃焼室１８と二次燃焼室１９に区画し、その燃焼促進板１７の下端縁と床側の円弧壁面との間に、一次燃焼室１８と二次燃焼室１９を連通する下部空隙２０を設ける。その際、燃焼促進板１７の高さを燃焼室１６の内径の２／３にし、下部空隙２０の高さを１／３にするのが最適である。そこで、燃焼促進板１７の高さを４２．５ｃｍ、下部空隙２０の高さを２１．２ｃｍにする。そして、燃焼促進板１７のほぼ全体に上部中央付近を僅か除いて、一次燃焼室１８と二次燃焼室１９を連通する多数例えば２９個の径が１７〜２９ｍｍの貫通円孔２１をほぼ均等に分散配設する。

このようにして、本体２を製作すると、全体が大きな鉄板製円筒体になるため、重量が大きく簡単に移動させ難い。そこで、本体２の前部側を両輪２２付き車軸２３の中央部に固着した載置枠２４上に固定し、更に後部側を同様の両輪２５付き車軸２６の中央部に固着した載置枠２７上に固定する。そして、後側の両輪２５付き車軸２６の中央部に更にコ字状の操作ハンドル２８の両端部を後方の把持部２９が高くなるように夫々位置決めして固着する。又、両輪２５付き車軸２６の中央を載置枠２７に対し、図５に示すように両輪２５付き車軸２６が一定範囲で回動できるように軸３０を介在して結合する。それ故、車輪付き無煙燃焼装置１を完成すると、操作ハンドル２８の把持部２９を持って、押し或いは引くことにより、燃焼装置１の移動方向を自在に変えながら移動できる。

使用時、例えば梨の剪定枝、除去木等の生木を焼却処分する場合、畑の隅部等に生木を集めておき、その近くに燃焼装置１を置いて処理を開始する。先ず、燃焼物・空気取入口４から乾燥した剪定枝、除去木等の乾燥木を投入して、一次燃焼室１８の内部に充填し、その上に焚き付けを置いて、取入蓋６を開けたまま着火する。その際、一次燃焼室１８に投入された燃焼物の上面から下方に燃焼が進行するので、着火初期においても、煙を発生することが極めて少なく、更に燃焼の拡大に伴って燃焼促進板１７が赤熱することにより、その促進板１７が燃焼の触媒作用を果して、二次燃焼室１９の内部を高温に維持すると共に、赤熱した燃焼促進板１７を通過して、扁平な二次燃焼室１９に供給される高温空気は、二次燃焼室１９の内部温度を下げることなく、二次燃焼室１９の内部に、まんべんなく、平均に、且つ十分な空気を送り込む。すると、燃焼物促進板１７の下端縁と燃焼室１６の床面との間に燃焼室１６の高さの１／３の下部空隙２０を設けることにより、燃焼が定常状態になった場合において、一次燃焼室１８の燃焼気流は、大部分が燃焼促進板１７の下方の通路を通って、二次燃焼室１９に入るので、燃焼流は、二次燃焼室１９で完全燃焼して排気口７に送り出される。すると、煙や灰をほとんど発生させることなく、予備燃焼を行えて、燃焼室１６内を高温の定常状態にすると共に、多量のおき火を作ることができる。

そこで、火掻き金具を用い、燃焼物・空気取入口４或いは灰取出口１２から一次、二次燃焼室１８、１９内に適宜差し込んで、おき火を燃焼室６の底全体に広げる。その後、直ちに上蓋３１を開けて乾燥木投入用ガイド筒１０に長い乾燥木（図示なし）を投入し、上蓋３１を閉じる。すると、乾燥木の下部先端が二次燃焼室１９の床面中央付近にあるおき火上に達し、ガイド筒１０により乾燥木が煙突８の中心線Ａに対し、ほぼ３０度の角度で保持される。そして、先の燃焼により燃焼促進板１７が発熱状態となって、二次燃焼室１９の内部が高温に保持されているので、乾燥木の下部先端から急激に燃焼が始まる。その際、煙突８の吸引力も大きく保持されている。

そこで、取入蓋６を開けた状態のまま、一次燃焼室１８の内部に生木（図示なし）を次々に投入して燃焼させる。すると最初の生木投入後でも燃焼が定常状態となって、一次燃焼室１８内の燃焼気流が赤熱した燃焼促進板１７の各孔２１を僅か通過するだけで、その大部分が燃焼促進板１７の下部空隙２０を通って、二次燃焼室１９に入る。そして、二次燃焼室１９の内部で乾燥木が先端から燃えても、ガイド筒１０に沿う乾燥木の自然落下によって、その下部先端を床中央付近の同一位置上に絶えず供給できる。このため、乾燥木の継続的な燃焼によって、二次燃焼室１９の内部温度を一段の高温状態に簡単に保持できる。

その際、煙突８から排出される煙の色や状態等を観察しながら無煙状態となるようにエアーダンパー１３を操作する。すると、エアーダンパーにより二次燃焼室１９内に必要な空気量を簡単に調節でき、排気が青色や無色になってゆらめく、所謂かげろう燃焼を行える。そして、一次燃焼室１８の内部で発生した生木の燃焼流に含まれる多量の未燃焼ガスや未燃焼の黒色の炭化物等が二次燃焼室１９の内部で完全燃焼して排気口７から送り出される。それ故、灰白色や黒色の煙が発生せず、排気が青色や無色になる無煙状態になって燃え残りが出ず、発生する灰の量を極めて少なくできる。

このようにして、生木を燃焼処分した後、取出蓋１４を開けて、二次燃焼室１９または一次燃焼室１８の内部に溜まった余分の灰を取り出し、平らにならして一定の厚みにする。すると、灰を蓄熱材として１０ｃｍ程残すことにより、次の燃焼作業の準備を簡単に行える。なお、燃焼促進板１７の下部に最低３ｃｍの隙間を必要とする。

上記実施の形態では車輪付き無煙燃焼装置１を用いて生木を焼却処分する、焼却炉として使用する場合について説明したが、この無煙燃焼装置１は当然生木を燃料として燃焼させる薪ストーブとしても使用できる。

又、この無煙燃焼装置１は特に高温で焼却処分しないと不完全燃焼により灰白色や黒色の煙、灰が大量発生する廃棄プラスチックを大量に焼却処分する場合にも適している。

本発明を適用した車輪付き無煙燃焼装置の取入蓋開放状態を示す右側面図である。同車輪付き無煙燃焼装置の取入蓋開放状態を示す正面図である。同車輪付き無煙燃焼装置のエアーダンパー付き取出蓋閉鎖状態を示す背面図である。同車輪付き無煙燃焼装置の燃焼室内に設ける燃焼促進板の正面図である。同車輪付き無煙燃焼装置に備えた操作ハンドルの操作状態を示す平面図である。

符号の説明

１…車輪付き無煙燃焼装置２…本体３…前面壁４…燃焼物・空気取入口５…開閉レバー６…取入蓋７…排気口８…煙突９…乾燥木投入口１０…乾燥木投入用ガイド筒１１…後面壁１２…灰取出口１３…エアーダンパー１４…取出蓋１６…燃焼室１７…燃焼促進板１８…一次燃焼室１９…二次燃焼室２０…下部空隙２１…貫通孔２８…操作ハンドル３１…上蓋

Claims

燃焼室を構成する上部側の壁の一端部付近に、燃焼物投入口と空気供給口を兼ねる燃焼物・空気取入口を設け、その燃焼物・空気取入口に開閉自在な取入蓋を設置し、更にその燃焼室構成上部側壁の反対側にある他端部付近に、煙突設置用の排気口を設け、その燃焼室を燃焼物・空気取入口と排気口との間の排気口付近の天井側の壁から突出し垂下する燃焼促進板で仕切って、一次燃焼室と二次燃焼室に区画し、その燃焼促進板の下端縁と床側の壁との間に一次燃焼室と二次燃焼室を連通する下部空隙を設け、その燃焼促進板のほぼ全体に一次燃焼室と二次燃焼室を連通する多数の貫通孔を分散配設してなる燃焼装置であって、上記二次燃焼室を構成する壁の排気口より下方側の壁に乾燥木投入口を設け、その乾燥木投入口に乾燥木投入用のガイド筒を設置し、燃焼物を燃焼させる場合、先に燃焼物・空気取入口から乾燥木を一次燃焼室内に投入し、予備燃焼を行って、燃焼室内を高温の定常状態にすると共に、多量のおき火を作り、そのおき火を燃焼室の底全体に広げることを特徴とする無煙燃焼装置。
二次燃焼室を構成する下部側の壁にエアーダンパーを設置することを特徴とする請求項１記載の無煙燃焼装置。
二次燃焼室を構成する壁の最頂部付近に排気口を設けて、煙突をほぼ垂直に設置し、その煙突の中心線と乾燥木投入用ガイド筒の中心線が二次燃焼室の床中央付近で交差し或いは交差する程接近するように、煙突の中心線に対し乾燥木投入用ガイド筒の中心線を傾斜させることを特徴とする請求項１又は２記載の無煙燃焼装置。
二次燃焼室を構成する下部側の壁に灰取出口を設け、その灰取出口にエアーダンパー付きの開閉自在な取出蓋を設置することを特徴とする請求項２又は３記載の無煙燃焼装置。