JP5535819B2 - 木質ペレット燃焼装置 - Google Patents

Description

本発明は、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。

下記特許文献１に記載の木質ペレット燃焼装置（ペレットストーブ）では、木質ペレットが上スクリュー及び下スクリューによって上パイプ、シュート及び下パイプを介してロストル上に搬送されて、ロストル上において木質ペレットが燃焼される。

また、ロストル上において木質ペレットが燃焼される前には、下パイプのロストル側の一端（開口）を、モータの駆動により、閉塞部材が閉塞可能にされている。

ここで、この木質ペレット燃焼装置において、仮に、下パイプの一端を閉塞部材が閉塞することで、ロストル上における木質ペレットの燃焼による火によって下パイプからシュートを介して上パイプへ向けて木質ペレットが延焼すること（逆火）を抑制可能にされたとする。

しかしながら、この場合には、閉塞部材を駆動するモータが別途必要である。

特開２００９−３０８５９号公報

本発明は、上記事実を考慮し、駆動手段を別途追加しなくても燃焼部における火によって搬送路の燃焼部とは反対側へ向けて木質ペレットが延焼すること（逆火）を抑制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に記載の木質ペレット燃焼装置は、木質ペレットが供給される搬送路と、前記搬送路に設けられ、前記搬送路に供給された木質ペレットを回転されることで搬送する搬送スクリューと、前記搬送スクリューが搬送した木質ペレットが燃焼される燃焼部と、前記搬送スクリューに設けられ、前記搬送スクリューの所定回転位置において前記搬送路を遮断する遮断手段と、を備えている。

請求項２に記載の木質ペレット燃焼装置は、請求項１に記載の木質ペレット燃焼装置において、前記搬送スクリューは、所定回転位置において一時的に停止されつつ回転される。

請求項３に記載の木質ペレット燃焼装置は、請求項１又は請求項２に記載の木質ペレット燃焼装置において、前記搬送スクリューは、第１スクリューと第２スクリューとを有し、前記遮断手段は、前記第１スクリューと前記第２スクリューとの間の前記搬送路を遮断する。

請求項１に記載の木質ペレット燃焼装置では、搬送路に搬送スクリューが設けられており、搬送路に供給された木質ペレットを搬送スクリューが回転されることで搬送する。さらに、搬送スクリューが搬送した木質ペレットが燃焼部において燃焼される。

ここで、搬送スクリューに遮断手段が設けられており、搬送スクリューの所定回転位置において遮断手段が搬送路を遮断する。このため、燃焼部における火によって搬送路の燃焼部とは反対側へ向けて木質ペレットが延焼すること（逆火）を抑制できる。

さらに、上述の如く、遮断手段が搬送スクリューに設けられているため、遮断手段が搬送スクリューと共に駆動される。これにより、遮断手段を駆動する駆動手段を別途追加する必要をなくすことができる。

請求項２に記載の木質ペレット燃焼装置では、搬送スクリューが所定回転位置において一時的に停止されつつ回転される。このため、遮断手段が搬送路を効果的に遮断でき、搬送路の燃焼部とは反対側へ向けて木質ペレットが延焼することを効果的に抑制できる。

請求項３に記載の木質ペレット燃焼装置では、搬送スクリューが第１スクリューと第２スクリューとを有している。

ここで、遮断手段が第１スクリューと第２スクリューとの間の搬送路を遮断する。このため、遮断手段が搬送路を適切に遮断でき、搬送路の燃焼部とは反対側へ向けて木質ペレットが延焼することを適切に抑制できる。

本発明の実施の形態に係るペレットストーブを示す右方から見た断面図である。 本発明の実施の形態に係るペレットストーブを示す上方から見た断面図である。 本発明の実施の形態に係るペレットストーブの主要部を示す前斜め右方から見た斜視図である。 本発明の実施の形態に係るペレットストーブの上スクリューを示す斜視図である。 本発明の実施の形態に係るペレットストーブにおけるシュートの遮断状況を示す右方から見た断面図である。 （Ａ）及び（Ｂ）は、本発明の実施の形態に係るペレットストーブにおける上スクリューのシャッタを示す断面図であり、（Ａ）は、前方から見た図（図５のＡ−Ａ線断面図）であり、（Ｂ）は、後方から見た図（図５のＢ−Ｂ線断面図）である。 本発明の実施の形態に係るペレットストーブにおけるシュートの開放状況を示す右方から見た断面図である。

図１には、本発明の実施の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が右方から見た断面図にて示されており、図２には、ペレットストーブ１０が上方から見た断面図にて示されている。なお、図面では、ペレットストーブ１０の前方を矢印ＦＲで示し、ペレットストーブ１０の右方を矢印ＲＨで示し、上方を矢印ＵＰで示している。

本実施の形態に係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、供給手段としての燃料タンクとされるホッパ１６が設けられている。このホッパ１６の内部には、間伐材等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１４が貯蔵されている。なお、本実施の形態では、木質ペレット１４は、直径が４ｍｍ〜７ｍｍ程度、長さが５ｍｍ〜２０ｍｍ程度とされている。

図３に示されるように、ホッパ１６の下方には、搬送手段としての燃料搬送装置１８が設けられている。

燃料搬送装置１８の上部には、搬送路を構成する第１搬送路としての上パイプ１９が設けられており、上パイプ１９は、有底円筒状に形成されている。上パイプ１９は、軸線方向がペレットストーブ１０の前後方向に沿い且つ底壁がペレットストーブ１０の前方側を向いた状態で配置されており、後端側がホッパ１６の下端部に連結されている。上パイプ１９の内部は、ホッパ１６の内部に連通しており、上パイプ１９の内部には、ホッパ１６内の木質ペレット１４が流下して供給されるようになっている。

また、上パイプ１９の内部には、搬送スクリューを構成する第１スクリューとしての上スクリュー２０（定量繰出用スクリュー）が設けられている（図４参照）。

上スクリュー２０は、上パイプ１９に対して同軸的に配置されたシャフト２０Ａを有している。シャフト２０Ａの軸線方向一端部（後端部）は、図示しない減速機構を介して、駆動手段を構成する第１駆動手段としての上モータ２４に接続されており、上モータ２４の駆動力によって、シャフト２０Ａが回転されて、上スクリュー２０が回転されるようになっている。上モータ２４は、所謂ワイパモータにされており、上モータ２４の駆動が停止された際には、上スクリュー２０が所定回転位置に停止される。このため、上モータ２４は、間欠的に駆動されることで、上スクリュー２０を所定回転位置において一時的に停止させつつ回転させる。

シャフト２０Ａの前端部以外における外周部には、螺旋状の羽根２０Ｂ（所謂スパイラー）が一体的に設けられている。この羽根２０Ｂの外径寸法は、上パイプ１９の内径寸法よりも僅かに小さく形成されており、羽根２０Ｂがシャフト２０Ａと共に軸線周り一方へ回転されると、上パイプ１９の内部に供給された木質ペレット１４が、羽根２０Ｂによって上パイプ１９の前端側（矢印ＦＲ側）へと搬送されるようになっている。

シャフト２０Ａの前端部の外周には、遮断手段としてのシャッタ７０が一体的に設けられている。シャッタ７０は、略半円柱形の容器状にされており、シャッタ７０には、前側の前壁７０Ａと、後側の後壁７０Ｂと、前壁７０Ａと後壁７０Ｂとの間の周壁７０Ｃが設けられている。図６の（Ａ）及び（Ｂ）に示されるように、前壁７０Ａは、略半円板状（図６（Ｂ）に２点鎖線で示されるように円板状でもよい）にされ、後壁７０Ｂは、長尺板状にされ、周壁７０Ｃは、略半円筒状にされており、シャッタ７０は、前壁７０Ａ及び後壁７０Ｂにおいて、シャフト２０Ａに固定されている。前壁７０Ａと後壁７０Ｂと周壁７０Ｃとの間には、矩形状の入出口７２が形成されており、入出口７２は、シャッタ７０内を径方向に開口させている。後壁７０Ｂと周壁７０Ｃとの間には、略半円状の侵入口７４が形成されており、侵入口７４は、シャッタ７０内を軸方向に開口させている。また、図３に示されるように、シャッタ７０は、シャフト２０Ａと同軸的に配置されると共に、半径が上パイプ１９の内周面の半径より僅かに小さくされており、周壁７０Ｃは、上パイプ１９の内周面に沿って配置されて、上パイプ１９の内周面に略嵌合されている。

上パイプ１９の前端部の下側には、シュート２８が連結されている。シュート２８は、上下両端部が開口した箱状（角筒状）に形成されており、内部が上パイプ１９内に連通している。

図５に示されるように、上スクリュー２０が所定回転位置に回転された際には、シャッタ７０の周壁７０Ｃの周方向中央がシュート２８の上パイプ１９周方向中央に配置されて、シャッタ７０の周壁７０Ｃがシュート２８の上面全体を遮断する。このため、上スクリュー２０の羽根２０Ｂによって上パイプ１９の前端側へ木質ペレット１４が搬送されても、木質ペレット１４は、シャッタ７０の侵入口７４及び入出口７２からシャッタ７０内に侵入されるものの、シャッタ７０の周壁７０Ｃによってシュート２８内への侵入（流下）が阻止される。

一方、特に図７に示されるように、上スクリュー２０が所定回転位置以外に回転された際には、シャッタ７０の周壁７０Ｃがシュート２８の上面の遮断を解除可能にされて、シュート２８の上面が開放可能にされる。このため、上スクリュー２０の羽根２０Ｂによって上パイプ１９の前端側へ木質ペレット１４が搬送されることで、木質ペレット１４（シャッタ７０内に侵入された木質ペレット１４を含む）が、シュート２８内に侵入（流下）する。

図３に示されるように、シュート２８の下方には、搬送路を構成する第２搬送路としての下パイプ２１が設けられており、下パイプ２１は、円筒状に形成されている。下パイプ２１は、軸線方向がペレットストーブ１０の前後方向に沿う状態で配置されており、軸線方向中間部の上側にシュート２８の下端部が連結されている。下パイプ２１の内部は、シュート２８の内部に連通しており、シュート２８内に侵入してシュート２８内を流下した木質ペレット１４は、下パイプ２１の内部に供給されるようになっている。

下パイプ２１の内部には、搬送スクリューを構成する第２スクリューとしての下スクリュー２２が配置されている。

下スクリュー２２は、下パイプ２１に対して同軸的に配置されたシャフト２２Ａを有している。シャフト２２Ａの軸線方向一端部（後端部）は、図示しない減速機構を介して、駆動手段を構成する第２駆動手段としての下モータ２５に接続されており、下モータ２５の駆動力によって、シャフト２２Ａが回転されて、下スクリュー２２が回転されるようになっている。下モータ２５は、所謂ワイパモータにされており、下モータ２５の駆動が停止された際には、下スクリュー２２が所定回転位置に停止される。このため、下モータ２５は、間欠的に駆動されることで、下スクリュー２２を所定回転位置において一時的に停止させつつ回転させる。

シャフト２２Ａの外周部には、螺旋状の羽根２２Ｂ（所謂スパイラー）が一体的に設けられている。この羽根２２Ｂの外径寸法は、下パイプ２１の内径寸法よりも僅かに小さく形成されており、羽根２２Ｂがシャフト２２Ａと共に軸線周り一方へ回転されると、下パイプ２１の内部に供給された木質ペレット１４が、羽根２２Ｂによって下パイプ２１の前端側（矢印ＦＲ側）へと搬送されるようになっている。

なお、シャフト２２Ａの軸線方向中間部には、シュート２８の後側壁の下方において、径方向外側へ向けて鍔状に突出した鍔部２２Ｃが設けられている。この鍔部２２Ｃは、外周部が下パイプ２１と同心状に形成されて下パイプ２１の内周面に近接して配置されている。このため、下パイプ２１内に供給された木質ペレット１４は、鍔部２２Ｃに干渉することで下パイプ２１の後端側への移動を制限されるようになっている。

図１及び図２に示されるように、下パイプ２１の前端部は、筐体１２の内部を前後に仕切る仕切板４８に形成された貫通孔に挿入されている。このため、下パイプ２１の内部は、仕切板４８を介して燃料搬送装置１８と反対側で筐体１２内に設けられた燃焼室３０に連通している。燃焼室３０には、燃焼部としての平板状のロストル３２（燃焼棚）が配置されており、下スクリュー２２の羽根２２Ｂによって下パイプ２１の前端側へと搬送された木質ペレット１４は、ロストル３２の上面に供給（搬送）されるようになっている（図１の矢印Ａ参照）。

ロストル３２の下方には、着火手段としての棒状の電気ヒーター３４が設けられている。電気ヒーター３４は、所謂「セラミックヒーター」とされており、ロストル３２の板面に対して所定角度傾斜した状態で配置されている。この電気ヒーター３４は、ロストル３２の下面に固定されたステーを介してロストル３２の下面に固定されている。

電気ヒーター３４の先端部は、ロストル３２に形成された貫通孔３６に挿通されて、ロストル３２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３２の上面に木質ペレット１４が供給されると、電気ヒーター３４の先端部が木質ペレット１４によって覆われるようになっている。

ロストル３２には、複数の空気噴孔４０が形成されており、燃料搬送装置１８の下方に設置されたファン４２（送風機）から空気取入室４４に送風された空気（１次空気、図１の矢印Ｂ参照）が、空気噴孔４０を通過して燃焼室３０へ送風（通風）されるようになっている。

また、ファン４２から送風された空気は、空気通路４６にも流入し（図１の矢印Ｃ参照）、仕切板４８に形成された空気噴孔５０から燃焼室３０内へ送風される（２次空気）。さらに、空気通路４６に流入した空気は、燃料搬送装置１８側へ分岐した空気戻通路５２へも流入し、燃料搬送装置１８のシュート２８上方から噴出されるようになっている。

ここで、上述した燃料搬送装置１８の上モータ２４、下モータ２５、電気ヒーター３４、及びファン４２は、図示しない配線を介して制御装置３８に接続されている。制御装置３８は、所定の制御プログラムに従って、上モータ２４、下モータ２５、電気ヒーター３４、及びファン４２の作動を制御するようになっている。

具体的には、制御装置３８は、ペレットストーブ１０に搭載された図示しない運転スイッチが「ＯＮ」にされると、ファン４２を作動させると共に、電気ヒーター３４への通電を開始する。

さらに、制御装置３８は、燃料搬送装置１８を作動させて、上モータ２４及び下モータ２５を駆動させることで、ホッパ１６内の木質ペレット１４をロストル３２の上面に搬送する。これにより、電気ヒーター３４の先端部が木質ペレット１４によって覆われる。

このとき、電気ヒーター３４は、通電によって発熱しているため、電気ヒーター３４の先端部を覆う木質ペレット１４が加熱されて着火（点火）する。なお、制御装置３８は、電気ヒーター３４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１４が着火されてから暫くすると）、電気ヒーター３４への通電を遮断するようになっている。また、ロストル３２の上面側には、ファン４２から送風された１次空気が供給されており、これにより、ロストル３２上面の木質ペレット１４が燃焼するようになっている。

そして、このようにロストル３２上面の木質ペレット１４が燃焼しているときには、制御装置３８は、上モータ２４及び下モータ２５を間欠的に駆動させて、ホッパ１６内の木質ペレット１４を順次ロストル３２の上面に搬送する。これにより、ロストル３２の上面における木質ペレット１４の燃焼状態が維持されるようになっている。

一方、ロストル３２の上方には、上側から見てコ字状に形成された遮熱板３５が設けられている。この遮熱板３５は、木質ペレット１４の燃焼によりロストル３２の上方に立ち上る炎の熱が筐体１２の側壁に伝わることを抑制するようになっている。

なお、木質ペレット１４の燃焼により燃焼室３０内に乾溜可燃性ガスが充満し、木質ペレット１４の燃焼を阻害することがあるが、ファン４２から送気され、空気噴孔５０から燃焼室３０内へ噴出される前述した２次空気により、前記乾溜可燃性ガスの燃焼が促進されるようになっている。

また、ファン４２から送気され、空気通路４６及び空気戻通路５２を通って燃料搬送装置１８のシュート２８上方から噴出される空気は、燃焼室３０内に発生した燃焼ガスが、燃料搬送装置１８側へ逆流することを防止する。

さらに、燃焼室３０の上方において、筐体１２の上壁には、筒状に形成された煙筒６２が設けられている。この煙筒６２の筒内は、燃焼室３０の内部に連通している。また、燃焼室３０の内部には、平板材によって形成されたバッフルプレート６４が設けられており、筐体の側壁１２とバッフルプレート６４との間にガス通路６６が形成されている。ガス通路６６内には、複数の貫通孔が形成された板状の多孔板６８が設けられており、燃焼室３０内に発生した排気ガスは、ガス通路６６及び煙筒６２の筒内を介してペレットストーブ１０の外部に排気され、煙筒６２に接続された図示しない排気管を介して、例えば屋外に排出される構成となっている。

また、ロストル３２の下方には、灰受皿５８が配設されており、燃焼された木質ペレット１４の燃えカス（灰）は、上スクリュー２０及び下スクリュー２２によって新たにロストル３２上に補充される木質ペレット１４によって押し出され、灰受皿５８内に落下する。なお、ロストル３２と灰受皿５８との間には、ロストル３２から落下した灰を灰受皿５８内に案内するガイド枠６０が設けられている。また、木質ペレット１４は、燃え尽きても粉末状にはならず、原形を少し残した形で灰になるので、ロストル３２の空気噴孔４０から落下する灰は僅かであるが、空気噴孔４０から空気取入室４４内に落下した木質ペレット１４の灰も、灰受皿５８内に落下するようになっている。

次に、本実施の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、制御装置３８がファン４２を作動させると共に電気ヒーター３４への通電を開始する。さらに、制御装置３８が上モータ２４及び下モータ２５を駆動させることで、上スクリュー２０及び下スクリュー２２が回転されて、ホッパ１６内の木質ペレット１４が上パイプ１９、シュート２８及び下パイプ２１を介してロストル３２の上面に搬送される。これにより、電気ヒーター３４の先端部が木質ペレット１４によって覆われる。

このとき、電気ヒーター３４は、通電によって発熱しているため、電気ヒーター３４の先端部を覆う木質ペレット１４が加熱されて着火（点火）する。また、ロストル３２の上面側には、ファン４２から送風された１次空気が供給されており、これにより、ロストル３２上面の木質ペレット１４が燃焼するようになっている。

そして、このようにロストル３２上面の木質ペレット１４が燃焼しているときには、制御装置３８が上モータ２４及び下モータ２５を間欠的に駆動させることで、上スクリュー２０及び下スクリュー２２が間欠的に回転されて、ホッパ１６内の木質ペレット１４が上パイプ１９、シュート２８及び下パイプ２１を介してロストル３２の上面に搬送される。これにより、ロストル３２の上面における木質ペレット１４の燃焼状態が維持される。

ここで、上モータ２４及び下モータ２５が、ワイパモータにされており、上モータ２４及び下モータ２５が間欠的に駆動される際に、上モータ２４及び下モータ２５の駆動が停止されると、それぞれ上スクリュー２０及び下スクリュー２２が所定回転位置に停止される。

このため、制御装置３８が上モータ２４及び下モータ２５の所定時間毎の通電回数を制御することで、上スクリュー２０及び下スクリュー２２の所定時間毎の回転数を制御できて、木質ペレット１４のロストル３２上面への搬送量を制御できる。これにより、上モータ２４及び下モータ２５の通電時間を制御することで上スクリュー２０及び下スクリュー２２の回転量を制御して木質ペレット１４のロストル３２上面への搬送量を制御する場合に比し、木質ペレット１４のロストル３２上面への搬送量を容易に制御できる。

また、上モータ２４の駆動が停止される毎に、上スクリュー２０が所定回転位置に停止されて、シャッタ７０の周壁７０Ｃがシュート２８の上面全体を遮断する。これにより、ペレットストーブ１０の外部から煙筒６２内及びガス通路６６を介して燃焼室３０へ強い風が長時間流入されて燃焼室３０内の排気ガスが下パイプ２１内へ流入（逆流）される場合でも、ロストル３２の上面における木質ペレット１４の燃焼による火によって下パイプ２１からシュート２８及び上パイプ１９を介してホッパ１６へ向けて木質ペレット１４が延焼すること（逆火）を確実に防止できる。

しかも、シュート２８が上パイプ１９内の木質ペレット１４と下パイプ２１内の木質ペレット１４とを分離しており、木質ペレット１４が流下して停滞しないシュート２８内をシャッタ７０の周壁７０Ｃが遮断する。これにより、下パイプ２１からシュート２８及び上パイプ１９を介してホッパ１６へ向けて木質ペレット１４が延焼することを一層確実に防止できる。

また、シャッタ７０が上スクリュー２０に設けられているため、シャッタ７０が上スクリュー２０と一体に上モータ２４によって駆動される。これにより、シャッタ７０を駆動する駆動手段を別途追加する必要をなくすことができる。

しかも、下パイプ２１からシュート２８及び上パイプ１９を介してホッパ１６へ向けて木質ペレット１４が延焼することをペレットストーブ１０内の温度や気圧の変化により検知する安全装置が必ずしも必要ない。これにより、構成を簡単にできる。

なお、本実施の形態では、上モータ２４及び下モータ２５をワイパモータにしたが、上モータ２４及び下モータ２５の通電時間に対応して上モータ２４及び下モータ２５の回転量が変化する構成にしてもよい。この場合、上モータ２４及び下モータ２５の回転位置（上スクリュー２０及び下スクリュー２２の回転位置でもよい）を検出する検出手段（スイッチ又はセンサ）を設けることで、制御装置３８が検出手段の検出結果に基づき上スクリュー２０及び下スクリュー２２を所定回転位置に一時的に停止させることができる。

また、本実施の形態では、本発明をペレットストーブに対して適用した場合について説明したが、これに限らず、本発明は木質ペレットを燃料として用いるボイラー等に対しても適用することができる。

１０ ペレットストーブ（木質ペレット燃焼装置）
１４ 木質ペレット
１９ 上パイプ（搬送路）
２０ 上スクリュー（搬送スクリュー、第１スクリュー）
２１ 下パイプ（搬送路）
２２ 下スクリュー（搬送スクリュー、第２スクリュー）
２８ シュート（搬送路）
３２ ロストル（燃焼部）
７０ シャッタ（遮断手段）

Claims (3)

1. 木質ペレットが供給される搬送路と、
   前記搬送路に設けられ、前記搬送路に供給された木質ペレットを回転されることで搬送する搬送スクリューと、
   前記搬送スクリューが搬送した木質ペレットが燃焼される燃焼部と、
   前記搬送スクリューに設けられ、前記搬送スクリューの所定回転位置において前記搬送路を遮断する遮断手段と、
   を備えた木質ペレット燃焼装置。
2. 前記搬送スクリューは、所定回転位置において一時的に停止されつつ回転される請求項１記載の木質ペレット燃焼装置。
3. 前記搬送スクリューは、第１スクリューと第２スクリューとを有し、前記遮断手段は、前記第１スクリューと前記第２スクリューとの間の前記搬送路を遮断する請求項１又は請求項２記載の木質ペレット燃焼装置。

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