JP4644177B2 - 固形燃料燃焼装置 - Google Patents

Description

本発明は固形燃料を燃焼させて加温した水を施設園芸用の温室との間で循環させる固形燃料燃焼装置に関する。

燃焼装置の燃料は初頭において、木材の廃材、残材等の木質バイオマスからペレットを作り、この固形燃料を給湯や暖房用の燃料として使用されてきたが、着火して燃焼開始するまでに時間が必要とされていた。

そこで、固形燃料に代わる燃料として、石油燃料等の液体燃料が使用されている。この液体燃料は燃焼開始までの時間を要することなく燃焼させることが可能であり、また、均一に燃料を供給することが可能である。

しかし、近年の石油燃料の値段の暴騰から固形燃料が求められるようになってきている。

このような固形燃料燃焼装置に関連する技術として、特許文献１には燃料室内に上方から空気を吹き込む斜めノズルと、燃焼室の側壁に沿うように空気を吹き込む水平ノズルとを備え、二つのノズルによって燃焼効率を向上させた固形燃料燃焼装置の構造が開示されている。

また、特許文献２には燃焼室の中で固形燃料を押し上げて燃焼効率を上げ、且つ、押し上げることで、灰や未燃焼分等が燃焼室内に滞留させない固形燃料燃焼装置の構造が開示されている。

また、特許文献３には燃焼収納部から燃焼搬送筒内に取り込んだ固形燃料を、燃焼搬送筒の回転により搬送させることで、安定して固形燃料を燃焼室に供給する固形燃料燃焼装置の構造が開示されている。

また、特許文献４には二つのノズルを使用し、一方のノズルで燃料浮遊層を形成し、もう一方のノズルで旋回流を生じさせつつ固形燃料を燃焼させることで、完全に燃焼させると共に、スクリューを用いて燃料を自動供給させた固形燃料燃焼装置の構造が開示されている。
特開平１１−２５７６０３号公報 特開２００４−２９３８２８号公報 特開２００５−９０８０２号公報 特開２００５−３０００２２号公報

特許文献１から特許文献４では、いずれも固体燃料の特性上燃焼温度を高温にする必要があり、又、炎は鉛直方向に上がるので、加温機が鉛直方向に高くなる構成となっていた。そのため、農園ハウス内での使用が困難であるという課題があった。また、従来技術では燃焼室が一つしか設けられていなかったため、高温の燃焼ガスがそのまま排出されていた。

そこで、本発明の課題は、熱支援効率を良くすると共に、本体高さを低くして、農園ハウス内での使用を可能にした固形燃料燃焼装置を提供することである。

燃料供給口から空気とともに供給された固形燃料を燃焼させて発生した熱エネルギを媒体に熱交換する燃焼室を備えた固形燃料燃焼装置であって、上記燃焼室は上記固形燃料を載置する火格子部を有する主燃焼室と、この主燃焼室に連結路を介して直列に連結された少なくとも一つの副燃焼室とを有し、前記連結路には該連結路を開閉可能な熱遮断装置が備えられている構成とした。

好ましくは、上記主燃焼室はこの主燃焼室の内部に熱交換器を備える構成とした。

好ましくは、上記主燃焼室と上記副燃焼室とは固形燃料燃焼装置本体の設置面に対し略平行に配置されている構成とした。

好ましくは、上記媒体は上記主燃焼室及び上記副燃焼室の周りを循環する水であることとした。

好ましくは、直列に連結された最後の上記副燃焼室には外気と連通する煙突が付設されている構成とした。

好ましくは、上記主燃焼室と上記副燃焼室とを分割可能に配置する構成とした。

本発明によれば、高さ制限のある園芸施設の一つであるビニールハウスでの利用が可能である。また、主燃焼室と副燃焼室とを連結する連結路に熱遮断装置を備えたことで、この熱遮断装置を開放したり閉鎖したりすることにより熱水の温度調節を行うことができる。

以下、図面を参照しながら本実施の形態の説明を行う。

（実施形態１）
図１は第一の実施の形態を示した構成図である。図１において、固形燃料燃焼装置１０は主燃焼室１７と副燃焼室１９を備え、燃料供給口１１から主燃焼室１７に固形燃料を導入して燃焼させ、その熱エネルギで周囲の水（媒体）を加温する。燃料供給方法は、図示しないバケットを使用して固形燃料を自動供給する。ここでの固形燃料は、木材の廃材、残材等の木質燃料を使用する。尚、木材をバイオマスからペレット状にしたものを使用しても良い。

主燃焼室１７の側面には、燃料空気供給口１３から取り入れた空気を噴出させる多数の空気噴出孔１２が形成されている。

また、この多数の空気噴出孔１２によって、主燃焼室１７の燃焼ガスを循環させる効果を利用している。更には、木質ペレットを燃焼させた後に発生する灰等も主燃焼室１７の底部に導かれるように送風されている。

主燃焼室１７の側面から底面にかけて、主燃焼室１７を覆うように耐熱性素材１６が形成されている。これは、主燃焼室１７の外部を構成している材料が鋼板等であるため、耐熱性素材１６により、鋼板の表面熱を下げることで、特に、沈殿させた灰等を取り出す際に使用者の不便性を解消している。

主燃焼室１７で燃焼させて発生した熱エネルギは主燃焼室１７と、連結路１８を介して連結された副燃焼室１９との中で循環している。連結路１８は細く絞られた形状となっている。この副燃焼室１９は主燃焼室１７に対し本体部１０Ａの設置面に略平行に配置されている。図１においては、主燃焼室１７と副燃焼室１９の二つの燃焼室で構成されているが、副燃焼室１９の個数は限定されない。この副燃焼室１９は主燃焼室１７に連結路１８を介して直列に連結されて多数連結することができる。

また、連結路１８には該連結路１８を開閉可能な熱遮断装置３３を備え、この熱遮断装置３３は開閉式熱遮断装置であり、開放時には主燃焼室１７と副燃焼室１９が連通し、閉鎖時には主燃焼室１７と副燃焼室１９が閉止される。よって、この熱遮断装置３３を開放したり閉鎖したりすることにより熱水の温度調節が可能である。尚、各燃焼室と煙道２３とは、図示しないパイプによって接続されていて、熱遮断装置３３の閉鎖時はそのパイプを用いて排気ガスを排出する。

また、主燃焼室１７と連結路１８及び副燃焼室１９はいずれも鋼板で形成されている。ここでの各部の材質は鋼に限定されないが、熱伝導性の良い材質を使用する。

次に、主燃焼室１７及び副燃焼室１９の周りを循環する水について説明する。第一熱水貯蔵部２０は主燃焼室１７を覆うように形成され、第二熱水貯蔵部２２は、副燃焼室１９を覆うように形成されている。また、第一熱水貯蔵部２０と第二熱水貯蔵部２２とは連結路２１で連結され、内部の水は全体として循環している。こうして、主燃焼室１７と連結室１８及び副燃焼室１９により、発生した熱エネルギを循環水に付与して熱交換する。

循環水は第一熱水貯蔵部２０に設けられた加熱水入り口部１４と熱水出口部１５との間を循環している。つまり、ビニールハウス内を暖房する場合、熱水出口部１５から排出された媒体は、例えば、エロフィンチューブ等でビニールハウス内に行渡りハウス内を暖房して加熱水入り口部１４から熱水貯蔵部２０に入水する。尚、この加熱水入り口部１４と、熱水出口部１５は第二熱水貯蔵部２２にも接続可能である。

また、図１において、副燃焼室１９に備えられている燃焼ガスの排出口は設置面に対し鉛直方向に延びる煙道２３であり、この煙道２３には、外気と連通する図示しない煙突が付設されている。つまり、煙突も煙道２３と同様に設置方向に対し鉛直方向に伸長されている。

また、この煙道２３は図示しないサイクロンファンを備え、このサイクロンファンは、燃焼室から発生するススを外気に放出しない役目を担っている。

また、図１において、第一熱水貯蔵部２０に備えられている第一蒸気抜き２４と、第二熱水貯蔵部２２に備えられている第二蒸気抜き２５は、熱水貯蔵部２０、２２の蒸気を抜く効果と、更には、外気と通気させることで、１気圧に保つことを目的としている。

また、図１において、水補給ボールタップ２６は熱水貯蔵部２０、２２、及び連結路２１を循環させている際に、蒸発することで、水が減少してきた時に補給する。この水補給ボールタップ２６は、センサ２７を備え、センサ２７より水深が低くなった際に、補給を自動で行う。

次に、図２は本実施の形態の固形燃料燃焼装置を分割した構成図である。図２において、燃焼室、熱水貯蔵部を連結している連結路は、第一連結路、第二連結路で形成されていて、各接続面２８ａ、２８ｂ、２９ａ、２９ｂ、３０ａ、３０ｂをボルト３１で固着している。

このように、固形燃料燃焼装置を各燃焼室に分割可能とすることで、利用者の利便性を向上させている。例えば、運搬時には各燃焼室に分割することで運び易くなる。

（実施形態２）
図３は第二の実施の形態を示した構成図である。この形態は第一の実施の形態の固形燃料燃焼装置１０に熱交換器３４を更に備えた構成となっている。この熱交換器３４は主燃焼室１７の内部に設置されており、熱水入り口部１４と第一熱水貯水部２０とが接続されている。

熱交換器３４は加熱水入り口部１４から流入した水の温度を上昇させ、上昇させた水を第一熱水貯水部２０及び熱水出口部１５に流出させる。第一熱水貯水部２０に流出させた水は連結路２１、第二熱水貯水部２２を循環する。ここで連結路２１及び第二熱水貯水部２２の水は第一の実施の形態と同様に連結路１８及び副燃焼室１９により熱交換されているので熱交換器３４で温度を上昇させた水と混合させることでより熱交換率が良くなる。

更には、熱交換器３４で温度を上昇させた水は熱水出口部１５にも流出させると上述したが、熱交換器３４の近い位置に熱水出口部１５を設置し、熱水出口部１５の近傍を循環している水の温度を上昇させておくことでより短時間で熱水を流出させることが可能になる。

図４は熱交換器３４の詳細を示した斜視図である。熱交換器３４は円筒状で形成されている。この形状は本実施の形態において主燃焼室１７、第一熱水貯水部２０が円筒状で形成されているため同様の形状にしたものである。よって円筒状に限定されない。

また、熱交換器３４は外周を複数の流水パイプ３５ａ、３５ｂ、３５ｃ、３５ｄ、３５ｅで上面部３６及び下面部３７を支持するように形成している。つまり熱交換器３４の中心部は空洞となっており主燃焼室１７の内部に設置しても主燃焼室１７の熱を遮断しない構成となっている。また、流水パイプ３５には加熱水入り口部１４から流入した水が下面部３７を介して流れ込む。こうして、流水パイプ３５の内部の水は主燃焼室内で高温に加熱される。

図５は本実施の形態の固形燃料燃焼装置の平面図である。図５において、固形燃料燃焼装置１０は主燃焼室１７、副燃焼室１９、第一熱水貯水部２０、第二熱水貯水部２２がそれぞれ円筒状で形成されている。尚、これらの各部の形状は円筒状に限定されず、例えば、四角形状で形成しても良い。

連結路１８は上記各部と同様に円筒状で形成され、主燃焼室１７と、副燃焼室１９とを接続している。また、煙道２３も同様に円筒状で形成され、副燃焼室１９から設置面に対して鉛直に伸縮されて備えている。尚、この煙道２３は連結方向の最後の副燃焼室１９に接続されている。

本実施の形態の作用及び効果はこのような構成とすることで、熱エネルギをより有効に利用し、更に、主燃焼室１７と副燃焼室１９を本体設置面に対し略平行に配色したので、固形燃料燃焼装置の鉛直方向に対する高さをより低くすることが可能であり、ビニールハウス等の農園で使用することに対して使用しやすくなった。

第一の実施の形態の固形燃料燃焼装置の断面図 図１における、固形燃料燃焼装置の分割を示した断面図 第二の実施の形態の固形燃料燃焼装置の断面図 熱交換器の詳細を示した斜視図 固形燃料燃焼装置を示す平面図

符号の説明

１０ 固形燃料燃焼装置
１０Ａ 本体部
１１ 燃料供給口
１２ 空気噴出孔
１３ 燃料空気供給口
１４ 加熱水入り口部
１５ 熱水出口部
１６ 耐火性素材
１７ 主燃焼室
１８ 連結路
１８ａ 第一連結路
１８ｂ 第二連結路
１９ 副燃焼室
２０ 第一熱水貯水部
２１ 連結路
２１ａ 第一連結路
２１ｂ 第二連結路
２２ 第二熱水貯水部
２３ 煙道
２４ 第一蒸気抜き
２５ 第二蒸気抜き
２６ 水補給ボールタップ
２７ センサ
２８ａ 接続面
２８ｂ 接続面
２９ａ 接続面
２９ｂ 接続面
３０ａ 接続面
３０ｂ 接続面
３１ ボルト
３２ 設置面
３３ 熱遮断装置
３４ 熱交換器
３５ 流水パイプ
３６ 上面部
３７ 下面部

Claims (6)

1. 燃料供給口から空気とともに供給された固形燃料を燃焼させて発生した熱エネルギを媒体に熱交換する燃焼室を備えた固形燃料燃焼装置であって、
   前記燃焼室は前記固形燃料を載置する火格子部を有する主燃焼室と、該主燃焼室に連結路を介して直列に連結された少なくとも一つの副燃焼室とを有し、前記連結路には該連結路を開閉可能な熱遮断装置が備えられている
   ことを特徴とする固形燃料燃焼装置。
2. 前記主燃焼室は該主燃焼室の内部に熱交換器を備える、
   ことを特徴とする請求項１に記載の固形燃料燃焼装置。
3. 前記主燃焼室と前記副燃焼室とは固形燃料燃焼装置本体の設置面に対し略平行に配置されている、
   ことを特徴とする請求項１に記載の固形燃料燃焼装置。
4. 前記媒体は前記主燃焼室及び前記副燃焼室の周りを循環する水である、
   ことを特徴とする請求項１に記載の固形燃料燃焼装置。
5. 直列に連結された最後の前記副燃焼室には外気と連通する煙突が付設されている、
   ことを特徴とする請求項１に記載の固形燃料燃焼装置。
6. 前記主燃焼室と前記副燃焼室とを分割可能に配置した、
   ことを特徴とする請求項１に記載の固形燃料燃焼装置。

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