JP5224743B2

JP5224743B2 - 木質ペレット燃焼装置

Info

Publication number: JP5224743B2
Application number: JP2007204271A
Authority: JP
Inventors: 実笹原
Original assignee: Yamamoto Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Yamamoto Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2007-08-06
Filing date: 2007-08-06
Publication date: 2013-07-03
Anticipated expiration: 2027-08-06
Also published as: JP2009041788A

Description

本発明は、間伐材などを粉砕圧縮加工して作った木質ペレットを燃焼させる木質ペレット燃焼装置に関する。

従来の木質ペレット燃焼装置（例えば、特許文献１参照）では、木質ペレットを燃焼させる燃焼室内には、複数の放熱管からなる熱交換部が設けられており、装置外部の空気が圧送ファンによって各放熱管内に供給されるようになっている。これにより、熱交換部において燃焼室内と装置外部の空気との間での熱交換が行われ、放熱管から温風が排出される。また、熱交換部の上側で燃焼室の上部には、吸引ファンを備えた排風部が接続されており、燃焼室内に発生した燃焼風（排気ガス）が吸引ファンによって吸引され、排気ダクトから機外（装置外部）へと排気されるようになっている。
特開２００７−４０５４２号公報

ところで、上述のような木質ペレット燃焼装置では、燃焼室内に発生した高温の排気ガスは、熱交換部において装置外部の空気との間での熱交換が行われるのみで、高温のまま排風部によって装置外部へと排気されてしまう。このため、熱交換率を向上させる点で改良の余地がある。

本発明は上記事実を考慮し、熱交換率を向上させることができる木質ペレット燃焼装置を得ることが目的である。

請求項１に記載の発明に係る木質ペレット燃焼装置は、内部で木質ペレットを燃焼させる燃焼室と、前記燃焼室に設けられ、木質ペレットの前記燃焼によって加熱されると共に、装置外部の空気が干渉可能とされた熱交換部と、前記熱交換部へ向けて空気を送風することにより、前記熱交換部に干渉する空気流を発生させる送風機と、木質ペレットの前記燃焼によって前記燃焼室内に発生した排気ガスを装置外部へ排気することで加熱されると共に、複数の排気管により構成されて前記熱交換部と前記送風機との間に配置された放熱部を備え、前記放熱部に前記空気流が干渉する排気ダクトと、前記熱交換部及び前記放熱部を介して前記送風機とは反対側に設けられ、前記熱交換部及び前記放熱部に対して前記送風機の送風方向に並んでおり、前記放熱部及び前記熱交換部に干渉した空気流を装置外部へ排出する温風吹出口と、を有することを特徴としている。

なお、請求項１に記載の「干渉する」は、空気流が熱交換部及び放熱部に当たる（接触する）という意味である。

請求項１に記載の木質ペレット燃焼装置では、燃焼室内で木質ペレットが燃焼すると、燃焼室に設けられた熱交換部が加熱される。この熱交換部は、装置外部の空気が干渉可能とされており、送風機が熱交換部へ向けて空気を送風すると、熱交換部に干渉する空気流が発生する。この空気流によって熱交換部が冷却され、空気流が加熱される（熱交換が行われる）。また、木質ペレットの燃焼によって燃焼室内に発生した排気ガスは、排気ダクトを介して装置外部へと排気され、排気ダクトが排気ガスによって加熱される。ここで、この排気ダクトは、送風機と熱交換部との間に配置され、前述の空気流（熱交換部において熱交換される空気流）に干渉する放熱部を備えている。このため、前記空気流によって放熱部が冷却され、前記空気流が加熱されることで、前記空気流と排気ガスとの間での熱交換を行うことができる。つまり、熱交換部へ送風される空気流を排気ガスの熱によって予熱することができるので、熱交換率を向上させることができる。
しかも、この木質ペレット燃焼装置では、排気ダクトは、空気流に干渉する放熱部が複数の排気管によって構成されている。このため、放熱部（複数の排気管）と空気流との接触面積を広く確保することができる。したがって、空気流と排気ガスとの間での熱交換率を向上させることができる。

以上説明したように、本発明に係る木質ペレット燃焼装置では、熱交換率を向上させることができる。

図１には、本発明の実施形態に係る木質ペレット燃焼装置としてのペレットストーブ１０が斜視図にて示されている。また、図２〜図６には、このペレットストーブ１０が断面図にて示されている。なお、説明の都合上、図２〜図６では一部の構成部材の図示を省略してある。

ペレットストーブ１０は、中空の直方体状に形成された筐体１２を備えている。筐体１２の内部には、燃料タンクとされるホッパ１４が設けられている。このホッパ１４の内部には、間伐材を粉砕圧縮加工して作った加工燃料である木質ペレット１６が貯蔵されている。なお、本実施形態では、木質ペレット１６は、直径が４ミリ〜７ミリ程度、長さが５ミリ〜２０ミリ程度とされている。

ホッパ１４の下側には、燃料搬送装置１８が設けられている。燃料搬送装置１８は、筒状に形成された定量繰出用パイプ２０を備えている。定量繰出用パイプ２０は、装置左側へ向けて上昇するように筐体１２に対して斜めに取り付けられている。定量繰出用パイプ２０の下端部は、ホッパ１４の下端部に形成された燃料降下口２２に接続されており、ホッパ１４内の木質ペレット１６が定量繰出用パイプ２０内に流れ込むようになっている。

定量繰出用パイプ２０の内部には、定量繰出用スクリュー２４が設けられている。この定量繰出用スクリュー２４は、減速機構を介してモータ２６に接続されており、モータ２６の駆動力によって回転される。定量繰出用スクリュー２４が回転されると、定量繰出用パイプ２０内の木質ペレット１６が定量繰出用スクリュー２４によって定量繰出用パイプ２０の上端側へと搬送されるようになっている。

定量繰出用パイプ２０の上端部には、シュート２８が接続されており、定量繰出用パイプ２０の上端側へと搬送された木質ペレット１６は、シュート２８内に供給されて落下する。なお、定量繰出用パイプ２０とシュート２８との接続部分には、シャッタ３０が設けられている。このシャッタ３０は、定量繰出用パイプ２０の出口を塞ぐ閉塞位置（図２の二点鎖線参照）と、定量繰出用パイプ２０の出口を開放する開放位置（図２の実線参照）との間で回動可能とされており、通常は上端部に取り付けられたウエイト３１の重さで閉塞位置に保持されている。

一方、シュート２８の下方には、筒状に形成された搬送用パイプ３２が設けられている。搬送用パイプ３２は、軸線方向が装置左右方向に沿う状態で配置されており、右端部の上側にシュート２８の下端部が接続されている。搬送用パイプ３２の内部は、シュート２８の内部に連通しており、シュート２８内を落下した木質ペレット１６は、搬送用パイプ３２内に供給されるようになっている。

搬送用パイプ３２の内部には、搬送用スクリュー３４が配置されている。搬送用スクリュー３４は、減速機構を介してモータ３６に接続されており、このモータ３６の駆動力によって回転される。搬送用スクリュー３４が回転されると、搬送用パイプ３２内の木質ペレット１６が搬送用スクリュー３４によって搬送用パイプ３２の左端側へと搬送されるようになっている。

搬送用パイプ３２の左端側は、筐体１２の装置前方側に配設された燃焼室３８に連通している。燃焼室３８には、上部に平板状のロストル４０（燃焼棚）が取り付けられた箱状の燃焼部４２が配置されており、搬送用パイプ３２の左端側へと搬送された木質ペレット１６は、ロストル４０の上面に供給されるようになっている。

ロストル４０の下方には、点火装置としての棒状の点火ヒータ４４が設けられている。点火ヒータ４４は、本実施形態では所謂「セラミックヒータ」とされており、先端部がロストル４０に形成された貫通孔に挿通されて、ロストル４０の上面から所定量突出している。このため、上述の如くロストル４０の上面に木質ペレット１６が供給されると、点火ヒータ４４の先端部が木質ペレット１６によって覆われるようになっている。なお、ロストル４０には、複数の空気噴孔４６が形成されており、これらの空気噴孔４６を介して燃焼部４２の内側と燃焼室３８とが連通している。

また、図３及び図４に示されるように、燃焼室３８の後側には、第１空気取入室４８が設けられている。この第１空気取入室４８は、燃焼部４２の内側に連通している。また、燃焼室３８と反対側で第１空気取入室４８の後壁には、筒状の給気口５０が接続されている。給気口５０の先端部は筐体１２の外側へ突出しており、給気口５０及び第１空気取入室４８を介して燃焼部４２の内側が装置外部に連通している。

一方、図２及び図４に示されるように、燃焼室３８の上部には、熱交換部５２が設けられている。熱交換部５２は、複数（本実施形態では９本）の円筒状の放熱管５４を備えている。これらの放熱管５４は、上下２段（２列）に配列されて燃焼室３８を前後方向に横断しており、軸線方向両端部が燃焼室３８の前後壁に結合されている。各放熱管５４の軸線方向前端部は、筐体１２の前壁に形成された温風吹出口５６を介して装置外部に連通している。また、各放熱管５４の軸線方向後端部は、第１空気取入室４８の上方に配設された第２空気取入室５８に連通している。

第２空気取入室５８を介して燃焼室３８と反対側には、送風機としての暖房ファン６０が配置されている。また、暖房ファン６０を介して第２空気取入室５８と反対側は装置外部へ開放されており、暖房ファン６０が作動すると、装置外部の空気が第２空気取入室５８へと送風される。第２空気取入室５８に送風された空気は、各放熱管５４の軸線方向後端部から各放熱管５４内へ供給され、各放熱管５４の軸線方向前端部（温風吹出口５６）から装置外部へと排出されるようになっている。すなわち、この暖房ファン６０は、複数の放熱管５４（熱交換部）に干渉する空気流を発生させるようになっている。

一方、図５及び図６示されるように、燃焼室３８に対して筐体１２の前後方向一側（第２空気取入室５８と同じ側）には、排気ダクト６２が設けられている。排気ダクト６２は、第２空気取入室５８の左側に設けられた分岐部６２Ａを有している。分岐部６２Ａは、上下方向に長い箱状に形成されている。分岐部６２Ａの内側は、燃焼室３８の後壁の上部に形成された排気口６４を介して燃焼室３８に連通している。

また、排気ダクト６２は、第２空気取入室５８の右側に設けられた集合部６２Ｂを有している。集合部６２Ｂは、上下方向に長い箱状に形成されている。集合部６２Ｂは、分岐部６２Ａよりも長尺に形成されており、下端側が分岐部６２Ａよりも下方へ延びている。集合部６２Ｂの下端部は、屈曲されて装置右側へ延出されており、当該延出部分の先端には、排気ファン６６が接続されている。この排気ファン６６は、筐体１２の後側へ突出する排気ガス排出口６６Ａを備えている。

さらに、排気ダクト６２は、分岐部６２Ａと集合部６２Ｂとの間に掛け渡されて、第２空気取入室５８を装置左右方向に横断する複数（本実施形態では４本）の排気管６２Ｃを備えている。これらの排気管６２Ｃは、上下方向に並んで配置されており、分岐部６２Ａの内部と集合部６２Ｂの内部とが、これらの排気管６２Ｃを介して連通している。また、これらの排気管６２Ｃは、前述した暖房ファン６０と熱交換部５２（複数の放熱管５４）との間、すなわち、暖房ファン６０が熱交換部５２へ向けて送風する空気流に干渉する位置に配置されている。

ここで、本ペレットストーブ１０では、上述したモータ２６、３６、点火ヒータ４４、暖房ファン６０、及び排気ファン６６の作動を制御する図示しない制御装置を備えている。この制御装置は、本ペレットストーブ１０に設けられた図示しない運転スイッチが「ＯＮ」にされると、モータ２６、３６を作動させて定量繰出用スクリュー２４及び搬送用スクリュー３４を回転させ、ホッパ１４内の木質ペレット１６をロストル４０の上面に供給する。またこのとき、制御装置は、点火ヒータ４４への通電を開始する。このため、ロストル４０の上面に供給された木質ペレット１６は、通電により発熱した点火ヒータ４４によって点火（着火）される。なお、制御装置は、点火ヒータ４４への通電を開始してから所定時間経過すると（木質ペレット１６が点火されてから暫くすると）、点火ヒータ４４への通電を遮断するようになっている。

またこのとき、制御装置は、排気ファン６６を作動させる。排気ファン６６が作動すると、排気ダクト６２内の空気が排気ファン６６によって吸引されて排気ガス排出口６６Ａから装置外部へと排出される。これにより、排気ダクト６２に連通する燃焼室３８が負圧になる。このため、装置外部の空気が給気口５０、第１空気取入室４８、燃焼部４２内、及びロストル４０の空気噴孔４６を通って燃焼室３８内に流入し、ロストル４０の上面で点火された木質ペレット１６に燃焼用の１次空気が供給される。これにより、ロストル４０上の木質ペレット１６が燃焼する。

そして、木質ペレット１６の燃焼によって燃焼室３８内に発生した排気ガスは、燃焼室３８上部の排気口６４を介して排気ダクト６２の分岐部６２Ａ内に流入すると共に、複数の排気管６２Ｃを通って集合部６２Ｂへと流れ、排気ファン６６の排気ガス排出口６６Ａから装置外部へ排出されるようになっている。

さらに、制御装置は、木質ペレット１６の燃焼によって熱交換部５２の複数の放熱管５４が加熱されると、暖房ファン６０を作動させるようになっている。このため、複数の放熱管５４内に装置外部の空気が供給され、当該空気によって各放熱管５４が冷却されると共に、各放熱管５４の内周面に干渉することで加熱された空気が、各放熱管５４の軸線方向前端側（温風吹出口５６）から装置外部へと排出される。

なお、制御装置は、ロストル４０の上面で木質ペレット１６が燃焼しているときには、モータ２６及びモータ３６を断続的に作動させて、ホッパ１４内の木質ペレット１６を順次ロストル４０の上面に搬送する。これにより、ロストル４０の上面における木質ペレット１６の燃焼状態が維持されるようになっている。

また、ロストル４０（燃焼部４２）の下方には、灰受皿６８が配設されており、燃焼された木質ペレット１６の燃えカス（灰）は、搬送用スクリュー３４によって新たにロストル４０の上面に補充される木質ペレット１６によって押し出され、灰受皿６８内に落下するようになっている。

次に、本実施形態の作用について説明する。

上記構成のペレットストーブ１０では、図示しない運転スイッチが「ＯＮ」にされると、ホッパ１４内の木質ペレット１６が燃料搬送装置１８によってロストル４０の上面に供給されると共に、点火ヒータ４４によってロストル４０上面の木質ペレット１６が点火される。また、排気ファン６６が作動されることで、ロストル４０の上面側に燃焼用の１次空気が供給され、ロストル４０上の木質ペレット１６が燃焼する。さらに、この木質ペレット１６の燃焼によって熱交換部５２の複数の放熱管５４が加熱されると、暖房ファン６０が作動される。これにより、複数の放熱管５４内に装置外部の空気が供給されると共に、複数の放熱管５４内で加熱された（熱交換を行った）空気が温風吹出口５６から排出される。また、木質ペレット１６の燃焼によって燃焼室３８内に発生した排気ガスは、排気ファン６６によって排気ダクト６２内へ吸引され、排気ファン６６の排気ガス排出口６６Ａから装置外部へ排出される。

ここで、この排気ダクト６２は、燃焼室３８から流入する高温の排気ガスによって加熱されるが、本実施形態では、排気ダクト６２の一部（複数の排気管６２Ｃ）が暖房ファン６０と熱交換部５２との間に配置されている。このため、暖房ファン６０から熱交換部５２へ向けて送風される空気流によって複数の排気管６２Ｃ（放熱部）が冷却され、熱交換部５２へ送風される空気流が複数の排気管６２Ｃの熱（排気ガスの熱）によって加熱される。すなわち、本実施形態では、排気ガスの熱によって加熱（予熱）された空気流が、熱交換部５２において更に加熱される（換言すれば、複数の排気管６２Ｃ（放熱部）と熱交換部５２との２箇所で熱交換が行われる）。このため、排気ガスの熱を暖房のために有効に利用することができ、全体としての熱交換率を大幅に向上させることができる。

しかも、本実施形態では、排気ダクト６２の放熱部が複数の排気管６２Ｃによって構成されているため、暖房ファン６０から送風される空気流と、複数の排気管６２Ｃ（放熱部）との接触面積を広く確保することができる。したがって、空気流と排気ガスとの間の熱交換率を向上させることができる。

さらに、本実施形態では、排気ダクト６２が分岐部６２Ａ、複数の排気管６２Ｃ、及び集合部６２Ｂを備えており、排気ガスの排気経路が複雑かつ長くなっている。このため、燃焼室３８から排気ダクト６２内へ火の粉が入り込んだ場合でも、当該火の粉は、排気ダクト６２内で完全に燃え尽きるので、排気ファン６６の排気ガス排出口６６Ａから火の粉が飛散することがない。

なお、上記実施形態では、排気ダクト６２の放熱部を複数の排気管６２Ｃによって構成したが、本発明はこれに限らず、排気ダクトの放熱部を単一の管で構成してもよい。また、排気ダクトの放熱部を構成する管に放熱用のフィンを設ける構成にしてもよい。

また、上記実施形態では、排気ダクト６２の複数の排気管６２Ｃ（放熱部）が、熱交換部５２と暖房ファン６０（空気流発生手段）との間に設けられた構成にしたが、本発明はこれに限らず、排気ダクトの放熱部は、空気流発生手段が発生させる空気流に干渉する位置に配置されていればよい。

本発明の実施形態に係る木質ペレット燃焼装置の前側から見た斜視図である。同装置の前側から見た縦断面図である。図２の３−３線断面図である。図２の４−４線断面図である。図４の５−５線断面図である。図５の６−６線断面図である。

符号の説明

１０ペレットストーブ（木質ペレット燃焼装置）
１６木質ペレット
３８燃焼室
５２熱交換部
６０暖房ファン（送風機、空気流発生手段）
６２排気ダクト
６２Ｃ排気管（放熱部）

Claims

内部で木質ペレットを燃焼させる燃焼室と、
前記燃焼室に設けられ、木質ペレットの前記燃焼によって加熱されると共に、装置外部の空気が干渉可能とされた熱交換部と、
前記熱交換部へ向けて空気を送風することにより、前記熱交換部に干渉する空気流を発生させる送風機と、
木質ペレットの前記燃焼によって前記燃焼室内に発生した排気ガスを装置外部へ排気することで加熱されると共に、複数の排気管により構成されて前記熱交換部と前記送風機との間に配置された放熱部を備え、前記放熱部に前記空気流が干渉する排気ダクトと、
前記熱交換部及び前記放熱部を介して前記送風機とは反対側に設けられ、前記熱交換部及び前記放熱部に対して前記送風機の送風方向に並んでおり、前記放熱部及び前記熱交換部に干渉した空気流を装置外部へ排出する温風吹出口と、
を有する木質ペレット燃焼装置。