JP4588628B2 - バイオマス燃料給湯器 - Google Patents

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本発明は、籾殻、大鋸屑または木質ペレット等のバイオマス燃料を貯留する燃料タンクと、バイオマス燃料を燃焼する燃焼部と、燃料タンクからバイオマス燃料を燃焼部に供給する燃料供給装置と、水温センサを備えた温水タンクと、燃焼部と温水タンクとの間の熱交換構造を備え、燃焼部の燃焼室に灯油またはガス等の流体燃料によるバーナ燃焼装置を併設したバイオマス燃料給湯器に関するものである。
木質バイオマス等の固形燃料を燃焼させる燃焼装置は、特開２００５−３０００２２公報に、また木材などの破砕物をペレット状や塊状等に形成した木質材や石炭などの固形燃料を燃焼させ、その燃焼熱で水や蒸気を加熱する燃焼装置は、特開２００４−２９３８２８公報に、さらに粉粒体燃焼温水機は、実願昭６０−１１５３４２号（実開昭６２−２５７５７号）のマイクロフィルムに、それぞれ記載されている。
特開２００５−３０００２２公報 特開２００４−２９３８２８公報 実願昭６０−１１５３４２号（実開昭６２−２５７５７号）のマイクロフィルム
籾殻、大鋸屑または木質ペレット等のバイオマス燃料は、着火時から安定燃焼状態となるまでの間、および消火時に多量の煙が発生する。また、燃焼開始時の着火時に相当の熱量と時間を要するなど、決して利便性にすぐれた燃料とはいえず、これが原因でバイオマス燃料を熱源とする暖房装置や給湯器の普及が進まないのが実情である。
そこで本発明は、この種のバイオマス燃料給湯器における問題点を解消するものであって、特にバイオマス燃料給湯器において、燃焼開始時のバイオマス燃料への着火時から安定燃焼状態となるまでの間、温水温度の制御にともなうバイオマス燃料の燃焼量調節、および消火時におけるバイオマス燃料の不完全燃焼に起因する煙の発生を大幅に抑制でき、併せて温水制御の高精度化を図ることができるバイオマス燃料給湯器を提供することを目的とするものである。
上記目的を達成するため本発明は、請求項１ないし５に係るバイオマス燃料給湯器を提供する。すなわち、請求項１に係るバイオマス燃料給湯器は、籾殻、大鋸屑または木質ペレット等のバイオマス燃料を貯留する燃料タンクと、バイオマス燃料を燃焼する燃焼部と、燃料タンクからバイオマス燃料を燃焼部に供給する燃料供給装置と、水温センサを備えた温水タンクと、燃焼部と温水タンクとの間の熱交換部を備えたバイオマス燃料給湯器において、燃焼部の燃焼室に灯油またはガス等の流体燃料によるバーナ燃焼装置を併設して、燃料タンクから供給されるバイオマス燃料と、流体燃料のいずれか一方または両方を燃焼させるようにしてあるとともに、上記バーナ燃焼装置による燃焼は、温水タンクの温水が設定温度よりやや低い温度から設定温度までの範囲内で行い、バイオマス燃料は上記設定温度よりやや低い温度でその供給を停止するように構成されていることを特徴とするものである。
請求項２に係るバイオマス燃料給湯器は、請求項１記載の構成において、燃焼部にバイオマス燃料が供給されない状態を検知したときは、温水タンクの温水が設定温度となるまでバーナ燃焼装置の燃焼を連続して行うように構成されていることを特徴とするものである。
請求項３に係るバイオマス燃料給湯器は、請求項１または２記載の構成において、燃焼部における燃焼制御は、バイオマス燃料の供給開始に先だってバーナ燃焼装置の燃焼による燃焼室の予熱を行い、次いでバイオマス燃料の供給を開始してバイオマス燃料に着火し、その後はバーナ燃焼装置の燃焼を停止してバイオマス燃料のみの燃焼を継続し、バイオマス燃料の供給を停止する際にはそれに先だってバーナ燃焼装置による燃焼を行うように構成されていることを特徴とするものである。
本発明に係るバイオマス燃料給湯器によれば、燃焼開始時のバイオマス燃料への着火時から安定燃焼状態となるまでの間、温水温度の制御にともなうバイオマス燃料の燃焼量調節、および消火時におけるバイオマス燃料の不完全燃焼に起因する煙の発生を大幅に抑制でき、併せて温水制御の高精度化を図ることができる効果が得られる。
図１は本発明に係るバイオマス燃料給湯器の構成を示す断面図、図２は図１に示すバイオマス燃料給湯器の作動態様を示すフローチャートである。
図１に示すように、本発明に係るバイオマス燃料給湯器１は、籾殻、大鋸屑または木質ペレット等のバイオマス燃料を貯留する燃料タンク２と、バイオマス燃料を燃焼する燃焼部３と、燃料タンク２からバイオマス燃料を燃焼部３に供給する燃料供給装置４と、水温センサ５、６を備えた温水タンク７と、燃焼部３と温水タンク７との間の熱交換部８を備えており、燃焼部３は、燃料タンク２から燃料供給装置４によって供給されるバイオマス燃料を燃焼させる燃焼皿９を設けた燃焼室１０と、バイオマス燃料の燃焼にともなって燃焼皿９上に生じる灰を収集する集灰部１１からなっていて、これらおよび燃焼室１０に燃焼風を供給する燃焼ファン１２等は全て一体の外装ケース１３内に装備されている。
上記燃焼部３の燃焼室１０には、灯油またはガス等の流体燃料によるバーナ燃焼装置１４が併設されており、燃焼室１０内では燃料タンク２から供給されるバイオマス燃料と、バーナ燃焼装置１４による流体燃料のいずれか一方または両方を燃焼させることができるようになっている。
上記燃料供給装置４は、燃料タンク２内の底部に沿って設けたスクリューコンベア１５からなり、スクリューコンベア１５の傾斜下部は燃料タンク２の底部に開口しており、かつ傾斜上部には燃焼室１０内の燃焼皿９上にバイオマス燃料を供給する供給シュート１６が接続されている。燃焼室１０に備えるバーナ燃焼装置１４は、その火炎噴射口が燃焼皿９に向けられている。燃焼室１０の外壁は耐熱および断熱構造にしてある。
燃焼部３の燃焼室９の上部には、温水タンク７内を蛇行筒１７が接続されており、この蛇行筒１７により熱交換部８を構成していて、蛇行筒１７の上端は集灰部１１を構成するサイクロン１８に接続筒１９によって接続されている。上記接続筒１９のサイクロン１８寄りには吸引ファン２０を介在させてあって、燃焼室１０内に生じた灰を含む排気を加圧してサイクロン１８に送り込むようになっている。サイクロン１８の下部には集灰室２１を設けてある。２２は排気温センサである。
温水タンク７には、その下部に給水口２３が、上部に温水送出口２４が設けられており、給水口２３には給水弁２５が給水源（図示せず）との間に介在させてある。温水タンク７には、前記水温センサ５、６が上下部に設けられている。
２６は制御盤であって、前記水温センサ５、６、排気温センサ２２、給水弁２５、スクリューコンベア１５、燃焼ファン１２およびバーナ燃焼装置１４が接続されていて、制御盤２６によりバイオ燃料の供給、バーナ燃焼、排気制御、給水および温水送出等の所要の制御が集中的に行われるように構成されている。なお、給水弁２５が減圧の弁であってもよく、この場合制御盤２６に給水弁２５（減圧弁）は接続されていなくてもよい。
以上のように構成されたバイオマス燃料給湯器１は、図２に例示するように作動する。すなわち、制御盤２６において燃焼開始のためのスタート操作をすると、燃料供給装置４により燃焼部３の燃焼室１０にバイオマス燃料が供給され、次いでバーナ燃焼装置１４による燃焼が開始されバイオマス燃料に着火される。バイオマス燃料が安定燃焼状態になった際にはバーナ燃焼装置１４の燃焼が停止される。なお、この一連の詳細制御態様および付帯的制御態様等は図２に示すとおりである。
本発明に係るバイオマス給湯器１においては、バーナ燃焼装置１４による燃焼を、燃焼室１０内に供給されるバイオマス燃料への着火時に行うことと、温水タンク７の温水が水温センサ５、６により検知される設定温度よりやや低い温度から設定温度までの範囲内で行い、バイオマス燃料を上記設定温度よりやや低い温度でその供給を停止することができるので、バイオマス燃料への着火時にその不完全燃焼状態が長引くことに起因する煙の発生、温水の温度制御にともなうバイオマス燃料の燃焼量削減に起因する煙の発生、消火時にバイオマス燃料の供給を先に断ってバーナ燃焼装置による燃焼で補うことによってバイオマス燃料の不完全燃焼に起因する煙の発生を大幅に抑制することができ、悪臭や有害排気の発生も未然に防止することがきる。
また、燃焼部３にバイオマス燃料が供給されない状態を検知したときは、温水タンク７の温水が設定温度となるまでバーナ燃焼装置１４の燃焼を連続して行うことにより、バイオマス燃料の補給が一時的に途絶えたり間に合わない場合でも、常に温水の安定供給を図ることができる。
さらに、燃焼部３における燃焼制御を、バイオマス燃料の供給開始に先だってバーナ燃焼装置１４の燃焼による燃焼室１０の予熱を行い、次いでバイオマス燃料の供給を開始してバイオマス燃料に着火し、その後はバーナ燃焼装置１４の燃焼を停止してバイオマス燃料のみの燃焼を継続し、バイオマス燃料の供給を停止する際にはそれに先だってバーナ燃焼装置１４による燃焼を行うことにより、バイオマス燃料への着火および消火性能の向上と、その際の煙や悪臭の発生をいっそう効果的に抑制することができる。
本発明に係るバイオマス燃料給湯器の構成を示す断面図である。 図１に示すバイオマス燃料給湯器の作動態様を示すフローチャートである。
１ バイオマス燃料給湯器
２ 燃料タンク
３ 燃焼部
４ 燃料供給装置
５、６ 水温センサ
７ 温水タンク
８ 熱交換部
９ 燃焼皿
１０ 燃焼室
１１ 集灰部
１２ 燃焼ファン
１３ 外装ケース
１４ バーナ燃焼装置
１５ スクリューコンベア
１６ 供給シュート
１７ 蛇行筒
１８ サイクロン
１９ 接続筒
２０ 吸引ファン
２１ 集灰室
２２ 排気温センサ
２３ 給水口
２４ 温水送出口
２５ 給水弁
２６ 制御盤

Claims (3)

  1. 籾殻、大鋸屑または木質ペレット等のバイオマス燃料を貯留する燃料タンクと、バイオマス燃料を燃焼する燃焼部と、燃料タンクからバイオマス燃料を燃焼部に供給する燃料供給装置と、水温センサを備えた温水タンクと、燃焼部と温水タンクとの間の熱交換部を備えたバイオマス燃料給湯器において、
    燃焼部の燃焼室に灯油またはガス等の流体燃料によるバーナ燃焼装置を併設して、燃料タンクから供給されるバイオマス燃料と、流体燃料のいずれか一方または両方を燃焼させるようにしてあるとともに、
    上記バーナ燃焼装置による燃焼は、温水タンクの温水が設定温度よりやや低い温度から設定温度までの範囲内で行い、バイオマス燃料は上記設定温度よりやや低い温度でその供給を停止するように構成されている
    ことを特徴とするバイオマス燃料給湯器。
  2. 燃焼部にバイオマス燃料が供給されない状態を検知したときは、温水タンクの温水が設定温度となるまでバーナ燃焼装置の燃焼を連続して行うように構成されていることを特徴とする請求項１記載のバイオマス燃料給湯器。
  3. 燃焼部における燃焼制御は、バイオマス燃料の供給開始に先だってバーナ燃焼装置の燃焼による燃焼室の予熱を行い、次いでバイオマス燃料の供給を開始してバイオマス燃料に着火し、その後はバーナ燃焼装置の燃焼を停止してバイオマス燃料のみの燃焼を継続し、バイオマス燃料の供給を停止する際にはそれに先だってバーナ燃焼装置による燃焼を行うように構成されていることを特徴とする請求項１または２記載のバイオマス燃料給湯器。
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