JP5570255B2 - 木質ペレット焚き温風機 - Google Patents

Description

本発明は、木質ペレット焚き温風機に係り、具体的には、ペレット化した木質のバイオマス燃料（以下、木質ペレットという。）を燃焼させて温風を発生させる温風機に関する。

従来、園芸用ハウスや温室内で栽培を行う農家等では、石油やガス等の燃料を燃焼させて温風を発生させる温風機が広く使用されている。しかし、石油やガス等の燃料は、燃料費が高騰すると経営に与える影響が大きく、また、地球温暖化の原因となる二酸化炭素を多く発生する。そのため、近年では、燃焼時に発生する二酸化炭素と植物の成長過程で光合成により吸収する二酸化炭素とが略同量であるバイオマス燃料が注目されている。中でも木質ペレットは、主伐材や間伐材等から発生する廃材や林地残材等を粉砕して圧縮成形されたものであり、形状や含水率等の品質が安定し、比較的低コストで入手することができる。

木質ペレットを燃焼させる温風機としては、例えば、特許文献１に開示されているものがある。この種の温風機は、木質ペレットを燃焼させる燃焼炉と、この燃焼炉と連通して燃焼排ガスが通流する熱交換器と、熱交換器の後流側に接続されたサイクロン集塵器と、サイクロン集塵器の排出側に接続された誘引送風機を備えて構成される。このような構成の温風機は、熱交換器等が収容された容器内に取り込んだ空気を熱交換器等と熱交換して加熱し、この加熱された温風を温室内に放出することにより温室内を適正温度に暖房するようになっている。

特開２００８−８２５６７号公報

ところで、木質ペレットが燃焼するときには比較的多くの燃焼灰が発生する。この燃焼灰の大半は燃焼炉の炉底部に堆積し、一部は燃焼排ガスの流れに同伴されて熱交換器を構成する複数の煙管等に誘引された後、サイクロン集塵機に導入され、ここで集塵された燃焼灰がサイクロン集塵機の底部に堆積する。このようにして燃焼炉の炉底部等に燃焼灰が堆積すると、炉内が灰で満杯になり燃焼不良になったり、燃焼残渣と空気が反応し、おき火燃焼が生じることも考えられるため、燃焼灰は、定期的に炉内から取り出す必要がある。燃焼灰の灰出し作業は、運転時間や燃焼量等により異なるが、例えば毎日乃至１週間に１回程度の頻度で行われる。

燃焼灰の灰出し作業は、温風機の運転を停止させ、炉内が冷えた状態で、燃焼炉の炉底部に設けられた灰取出口の蓋を開け、灰掻き器を炉内に挿入して灰を掻き出し、或いは、灰掬いで炉内の灰を掬うことにより炉外に取り出して灰箱や缶等に回収される。

ここで、従来の温風機は、温風機の運転が停止すると誘引送風機のファンの回転も停止するため、燃焼炉の炉内が大気圧となった状態で燃焼灰が掻き出される。そのため、燃焼灰が掻き出されることにより、炉内で舞い上がった灰が灰取出口から炉外に飛散し、場合によっては、その灰が近くの植栽物に付着して商品価値を落とすおそれがある。また、炉外に飛散した燃焼灰が作業者に吸い込まれると健康に被害を与えるおそれもある。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、燃焼灰の灰出し作業時において、燃焼灰が温風機の周囲に飛散するのを抑制することを課題とする。

上記課題を解決するため、本発明の木質ペレット焚き温風機は、横型の炉筒と、この炉筒の一端に装着される木質ペレット燃料を燃焼する燃焼器と、炉筒の他端部に一端側が接続されて該炉筒の外側を軸方向に沿って延在する複数の煙管と、この煙管の他端側に連通させて設けられる集塵機と、この集塵機の排出側に接続されて燃焼排ガスを排気する誘引送風機と、炉筒と煙管の外周側に空気が通流する空間を形成する容器と、炉筒の底部に接続されて燃焼灰を取り出すための燃焼灰取出口と、誘引送風機の排風量を制御する風量制御手段とを備え、風量制御手段は、燃焼運転停止時に燃焼灰取出口から燃焼灰を取り出すときの排風量を燃焼運転中の排風量よりも小さい設定風量に制御することを特徴としている。

このような構成によれば、燃焼運転停止時においても誘引送風機が動作して炉筒内を負圧にすることができるため、灰取り出し時に炉筒内で舞い上がった燃焼灰が、灰取出口から炉外の周囲に飛散するのを防ぐことができる。そして、灰取出口の近傍に灰箱等を設置しておくことにより、灰取出口から取り出した灰を飛散させることなく回収することができる。一方、炉筒内で飛散した燃焼灰は、空気に同伴されて煙管内に誘引された後、集塵機で集塵されるため、周辺環境に灰が飛散することもない。

ところで、燃焼運転停止時における誘引送風機のファン回転数、つまり排風量が大きいと、炉筒内で煙管内に吸い込まれる空気量が多くなるため、炉筒内に飛散している燃焼灰だけでなく、炉底部に堆積する燃焼灰までもが舞い上がり、灰出し作業の作業効率が低下する。また、多くの燃焼灰が短時間で煙管内に吸い込まれると、吸引力が低下するだけでなく、煙管内等のメンテナンスが必要となる。これに対し、本発明では、灰出し作業時に、誘引送風機の排風量が燃焼運転中の排風量よりも小さい設定風量、つまり、炉内で堆積する燃焼灰が舞い上がらない程度の排風量に制御できるため、炉筒内に堆積する燃焼灰を堆積させたままの状態で炉内を負圧に保つことができ、その結果、灰出し作業を効率的に短い時間で行うことが可能となる。

この場合において、風量制御手段としては、例えば、誘引送風機の出側又は入り側の煙道内に周知の流量調整弁等を設けて弁開度を調整可能としてもよいし、誘引送風機のファンをインバータ制御してファンの回転数を可変制御するようにしてもよい。

本発明を適用してなる木質ペレット焚き温風機において、容器の一部カバーを取り外した状態を示す外観斜視図である。 本発明を適用してなる木質ペレット焚き温風機の外観斜視図である。 本発明を適用してなる木質ペレット焚き温風機と、木質ペレットを貯蔵する貯蔵タンクを接続した状態を示す斜視図である。 本発明を適用してなる木質ペレット焚き温風機の動作を説明する図である。 本発明を適用してなる木質ペレット焚き温風機を温室内に設置したときの空気の流れを説明する図である。

以下、本発明を適用してなる木質ペレット焚き温風機（以下、温風機と略す。）の一実施形態について図１乃至図５を参照して説明する。

まず、図３、図５を参照して、本実施形態の温風機を用いた全体の系統構成を説明する。木質系のバイオマス燃料をペレット状に形成した木質ペレット燃料は、温室１の外に設置した木質ペレットタンク３に貯蔵される。木質ペレット燃料は木質ペレットタンク３の底部から切り出され、搬送装置５によって温室１内に設置された温風機７まで搬送される。この木質ペレット燃料は、温風機７に取り付けられた図示しないブロアから供給される燃焼用空気とともに温風機７内の燃焼器９内に導かれて燃焼されるようになっている。

燃焼器９で木質ペレットが燃焼されて発生した燃焼排ガスは、温風機７内の炉筒１１と、後述する煙管及び集塵機を順に経由して煙突１３から温室１の外に放出されるようになっている。温室１内の空気は、矢印１５に示すように、温風機７の上部の送風機１７が設けられた２箇所の空気取込口１９から温風機７内に取り込まれ、炉筒１１及び煙管とそれぞれ熱交換して加熱された後、温風機７の対向する側面に形成される空気排出口２１から温室１内に矢印２３の方向に排気され、温室１内を暖房するようになっている。

次に、具体的な温風機７の実施形態について説明する。図１、図４に示すように、本実施形態の温風機７は、横型の炉筒１１と、炉筒１１の外周面の上方と下方にそれぞれ配置されて炉筒１１の軸方向に沿って延在する複数の煙管２５と、炉筒１１の一端に装着された筒状の燃焼器９と、炉筒１１の他端部と炉筒１１の上方に配置された複数の煙管２５ａの一端を連通させる後部煙室２７と、炉筒１１の一端側で炉筒１１の上方に配置された複数の煙管２５ａの他端と下方に配置された複数の煙管２５ｂの一端を連通させる前部煙室２９を備えている。また、炉筒１１の下方に配置された複数の煙管２５ｂの他端は、炉筒１１の他端側に配置された縦型のサイクロン集塵機３１の入口部に接続され、サイクロン集塵機３１の出口は誘引送風機３３の吸込口に接続されている。誘引送風機３３の吐出口は、煙突３５に接続されている（図５）。また、炉筒１１とその上方と下方に配置される複数の煙管２５は、直方体状に形成された容器３７内に収容されており、その容器３７内の炉筒１１と複数の煙管２５の周囲には、空気が通流する空間３９が形成されている。また、容器３７の正面側の外壁面には、温風機７の各種操作を行うための操作盤４１が取り付けられている（図２）。

炉筒１１の底部には、炉筒１１の長手方向の略中央の位置に、図示しない開口が形成され、その開口の周縁にはＬ字状の断面矩形の筒状枠体４３の一端が連結されている。筒状枠体４３の他端は、容器３７の正面の側壁を貫通して外側に延出され、その延出された他端の開口は開閉可能な蓋が設けられた灰取出口４５となっている。灰取出口４５が設けられた容器３７の外壁面の下方には、灰取りペール缶４７が外壁面と脱着可能に取り付けられている（図２）。なお、灰取りペール缶４７は、容器３７の外壁面に取り付けずに、灰取出口４５の下方に単に設置しておくだけでもよい。

サイクロン集塵機３１の入口部（後部煙室）４９の近傍には、炉筒１１の位置よりも下方に位置させて灰集積部５１が設けられている（図１）。灰集積部５１には、開口が形成され、その開口の周縁には断面矩形の筒状枠体の一端が連結され、筒状枠体の他端は、容器の側壁を貫通して外側に延出され、その延出された他端の開口は開閉可能な蓋が設けられた灰取出口５３となっている。なお、図示しないが、前部煙室２９と後部煙室４９の底部にも灰集積部が設けられ、その近傍の容器３７の側壁には灰取出口が設けられている。

容器３７の上面には、２個の送風機１７が取り付けられ、各送風機１７は、容器３７の上面から上方に突出する断面矩形の枠体５５で互いに仕切られている。枠体５５で仕切られた内側には、それぞれ温風機７内に空気を取り込むための空気取込口１９が形成されている。容器３７の対向する両側面の下方には、それぞれ空気排出口２１が開口して形成されている。

燃焼器９は、前部煙室２９と炉筒１１の一端面を貫通させて、前部煙室２９及び炉筒１１との間がそれぞれ気密になるように装着されている。この燃焼器９は、横型に配置された図示しない外円筒の内側に内円筒５７が同軸で収容され、内円筒５７の内側には炉筒１１内と連通する燃焼室５９が形成されている。燃焼室５９の底部には多数の通気孔が形成された平板状の燃焼床６１が設けられている。つまり、燃焼室５９は、内円筒５７と平板状の燃焼床６１で囲まれた断面構造をなしている。燃焼床６１の下方、つまり燃焼床６１と外円筒との隙間には、燃焼床６１の下面側に１次空気を供給するための空気流路が設けられている。この空気流路は、その上流側で風箱６３と接続されており、風箱６３には、図示しないブロアが接続されている。ブロアより風箱を介して供給された空気は、燃焼床６１と外円筒との隙間、及び、外円筒と内円筒５７との隙間を通り炉筒１１内に供給されるようになっている。

燃焼室５９の上流側の上部には、燃焼床６１に木質ペレットを供給する図示しないペレット供給口が設けられている。ペレット供給口には、搬送装置５から供給された木質ペレットが矢印６５の方向に落下して供給されるようになっている。また、ペレット供給口の下方には、バーナ収納箱６７が設けられ、その中には、始動用着火ヒータ６９と着火用ブロア７１が収容されている。

このような構成により、燃焼室５９において木質ペレットが燃焼されると、燃焼排ガスは、誘引送風機３３の誘引力により、炉筒１１内から後部煙室２７を介して炉筒１１の上方に配置された複数の煙管２５ａ内に誘引され、矢印７３の方向に流れ、前部煙室２９を介して炉筒１１の下方に配置された複数の煙管２５ｂ内を矢印７５の方向に流れ、サイクロン集塵機３１に導かれる。ここで、燃焼排ガスに含まれる燃焼灰は、ガスと分離されて集塵され、下方の灰集積部５１に集められる。そして、燃焼灰が分離された燃焼排ガスは、誘引送風機３３を介して煙突１３から大気中に放出される。一方、温風機７の上部の空気取込口１９より矢印１５の方向に容器３７内に取り込まれた空気は、容器３７内を流れて炉筒１１とその上下に配置された複数の煙管２５ａ，２５ｂと熱交換して加熱された後、下部の空気排出口２１から矢印２３の方向に排気される。

ところで、木質ペレットが燃焼するときには比較的多くの燃焼灰が発生する。この燃焼灰の大半は炉筒１１の底部に堆積し、一部は燃焼排ガスの流れに同伴されて煙管２５を通り、サイクロン集塵機３１に導入されて除塵され、灰集積部５１に集められる。このようにして炉筒１１の底部に燃焼灰が堆積した場合、炉内が灰で満杯になり燃焼不良になったり、燃焼残渣と空気が反応し、炉内でおき火燃焼が生じることも考えられるため、燃焼灰を定期的に炉内から取り出している。この燃焼灰の取り出し作業時には、温風機７の運転を停止させ、炉内が冷えた状態で炉底部の灰取出口４５の蓋を開け、灰掻き器を炉内に挿入して灰を掻き出し、或いは、灰掬いで炉内の灰を掬うことにより、燃焼灰が灰取りペール缶４７に回収される。ここで、誘引送風機３３が停止していると、炉筒１１内が大気圧となるため、炉内で灰が掻き出され、炉内で舞い上がった灰が灰取出口４５から炉外に飛散することがある。

次に、本実施形態の特徴部となる誘引送風機の動作を制御する構成について説明する。本実施形態の温風機７は、温風機７の運転停止時、つまり燃焼運転停止時においても、外部からの入力によって誘引送風機３３のファンだけを所定の回転数で回転させることが可能になっている。操作盤４１の内部には、誘引送風機３３のファン回転数をインバータ制御する回路等が組み込まれた制御部が設けられている。これにより、燃焼運転停止時において、操作盤４１からの入力、例えば、誘引送風機３３の運転スイッチによる入力により、誘引送風機３３を駆動させる指令が制御部に入力されると、制御部は、誘引送風機３３のファンを回転させるモータに動作指令を出し、この動作指令を受けたモータは、予め設定された回転数でファンを回転させる。

このように構成されることから、燃焼運転停止中の燃焼灰の取り出し作業時においては、操作盤４１からの操作により誘引送風機３３を駆動させ、炉筒１１内を負圧に保つことができる。これにより、炉筒１１内で灰が掻き出されたときに炉筒１１内で舞い上がった燃焼灰が灰取出口４５から炉外に飛散するのを防ぐことができる。また、灰取出口４５から掻き出した燃焼灰を炉外に飛散させることなく、灰取出口４５の下方に設置された灰取りペール缶４７内に回収することができる。一方、炉筒１１内で飛散した燃焼灰は、空気に同伴されて煙管２５内に誘引された後、サイクロン集塵機３１で自動的に集塵されるため、周辺環境に灰が飛散することもない。

加えて、本実施形態の温風機７は、操作盤４１において、燃焼運転停止時における誘引送風機３３のファン回転数を可変に設定できるようになっている。具体的には、燃焼運転停止時における誘引送風機３３の排風量が、燃焼運転中における誘引送風機３３の排風量よりも小さくなる所定の範囲で、ファン回転数が調整できるようになっている。

例えば、燃焼運転停止時の誘引送風機３３の排風量が、燃焼運転中の排風量と同じであると、燃焼灰の取り出し作業時において、炉筒１１内における空気の吸引力が強すぎるため、炉底に堆積する燃焼灰も空気流とともに誘引して巻き上げてしまう。このため、本実施形態では、炉筒１１内で堆積する燃焼灰を巻き上げることなく、炉内で掻き出したときに舞い上がった燃焼灰だけを吸い込むような適度の負圧に炉筒１１内を保持することが可能な範囲の排風量となるように、誘引送風機３３のファン回転数を設定できるようになっている。これにより、灰取り出し作業時において、誘引送風機３３は、燃焼運転時のファン回転数よりも低い所定の回転数で駆動するようにファン回転数が制御され、結果として所望の排風量に制御されるため、炉筒１１内で、誘引による燃焼灰の舞い上げを防ぐことができる。その結果、灰取り出し作業を効率的に短時間で行うことが可能となり、また、煙管２５内に多くの燃焼灰が吸い込まれることによる誘引力の低下を防ぐことができる。

ファン回転数の入力方法としては、操作盤４１において、例えば、ダイヤルの切替式で回転数を段階的に選択できるようにしてもよいし、回転ツマミで回転数を連続的に選択したり、数値入力で適宜入力できるようにしてもよい。また、温風機７の運転停止後、誘引送風機３３だけを駆動させるときには、燃焼運転時の回転数から予め設定されている任意の回転数に自動的に切り替わるようにしてもよい。このようにすれば、回転数の入力ミスや入力忘れによるトラブルを防ぐことができる。

上記実施形態では、誘引送風機３３の排風量をファン回転数により制御するものであるが、これに限らず、例えば、誘引送風機３３の下流側又は上流側の煙道内に周知の流量調整弁を設けて弁開度を調整可能な構成としてもよい。このように弁開度を調整することによっても、誘引送風機３３の排風量を制御することができるため、上記の実施形態と同様の効果を得ることができる。

なお、上記実施形態では、灰取出口４５から炉筒１１内の底部に堆積した燃焼灰を取り出すときを例に説明したが、これに限られず、例えば、サイクロン集塵機３１の下部の灰集積部５１から灰を取り出すときにも、燃焼灰の周囲への飛散を抑制できるという、上記実施形態と同様の効果が得られることはいうまでもない。

３ 木質ペレットタンク
５ 搬送装置
７ 温風機
９ 燃焼器
１１ 炉筒
１７ 送風機
２５ 煙管
３１ サイクロン集塵機
３３ 誘引送風機
３７ 容器
３９ 空間
４１ 操作盤
４５，５３ 灰取出口
５９ 燃焼室

Claims (2)

1. 横型の炉筒と、該炉筒の一端に装着される木質ペレット燃料を燃焼する燃焼器と、前記炉筒の他端部に一端側が接続されて該炉筒の外側を軸方向に沿って延在する複数の煙管と、該煙管の他端側に連通させて設けられる集塵機と、該集塵機の排出側に接続されて燃焼排ガスを排気する誘引送風機と、前記炉筒と前記煙管の外周側に空気が通流する空間を形成する容器と、前記炉筒の底部に接続されて燃焼灰を取り出すための燃焼灰取出口と、前記誘引送風機の排風量を制御する風量制御手段とを備え、
   前記風量制御手段は、燃焼運転停止時に前記燃焼灰取出口から燃焼灰を取り出すときの排風量を前記燃焼運転中の排風量よりも小さい設定風量に制御する木質ペレット焚き温風機。
2. 前記風量制御手段は、前記誘引送風機のファンをインバータ制御して該ファンの回転数を可変制御する請求項１に記載の木質ペレット焚き温風機。

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