JP6226590B2

JP6226590B2 - 燃焼装置

Info

Publication number: JP6226590B2
Application number: JP2013139483A
Authority: JP
Inventors: 達男橋本
Original assignee: 株式会社シンエイ
Priority date: 2013-07-03
Filing date: 2013-07-03
Publication date: 2017-11-08
Anticipated expiration: 2033-07-03
Also published as: JP2015014376A

Description

この発明は、木質チップ等の固形燃料を燃焼する燃焼装置に関する。

農業分野では、一般に、温室やビニールハウス等の農業用ハウスにおいて施設栽培を行う場合、冬や夜間のハウス内温度を作物の育成に適する温度に維持することが必要である。そのため、夜間でも継続的に燃料を燃焼するための固形燃料収納部と固形燃料燃焼部とを備えた燃焼装置が利用されている。
このような固形燃料の燃焼装置の場合、固形燃料を燃焼室へ投入する際、外気が燃焼室内に入り込み、高温となっている燃焼室内の温度を低下させてしまう不都合がある。また、固形燃料を燃焼室の上から燃焼中の燃料に向けて投入すると燃焼中の燃料を覆って燃焼が抑えられてしまうといった不都合もある。

これに対して、従来、これらの不都合を解決する技術として、被焼却物を投入するホッパーの下方に被焼却物を破砕する装置を収納した投入部と、前記破砕された被焼却物を焼却部内に移送するために垂直部を有する移送管と前記移送管内に移送手段を取り付けた移送部と、前記移送部から移送された被焼却物を焼却する焼却部とからなり、前記移送管の垂直部の開口部を焼却部の真下に取り付け、前記被焼却物が焼却部の真下から焼却部内に送り込むようにしたことを特徴とする被焼却物移送方式焼却炉（特許文献１参照）が提案されている。

特開２００２−２２１３０７号公報（第１頁）

これによれば、被燃焼物が燃焼室の真下から順次送り込まれるので、前述したような不都合は生じない。しかしながら、この技術の場合、燃料の投入口が燃焼室内に位置するため、燃料の投入口に火が入る逆火のおそれがある。また、木質系の燃料が燃焼後、燃料の投入口で塊状の燃焼残渣であるクリンカーを生じて燃料の供給の妨げとなってしまうことがある。
そこで本発明は、燃焼室内の火が固形燃料の投入口に入り込む逆火を防ぐとともに、その投入口付近にクリンカーが発生することを防ぐことを目的としてなされたものである。

本発明は、上記目的を達成するために次の構成を備える。
本発明にかかる燃焼装置の一形態によれば、固形燃料を収納する固形燃料収納部と、前記固形燃料を燃焼させる固形燃料燃焼部と、前記固形燃料収納部に収納された前記固形燃料を前記固形燃料燃焼部の燃焼室内部へ移送するための移送部とを備え、前記移送部は、前記固形燃料収納部の下部開口部に位置して該固形燃料収納部から落下した前記固形燃料を前記固形燃料燃焼部の下方に移送するための第一のスクリュー及び該第一のスクリューが挿入された第一の移送管を構成要素とする第一のスクリューコンベア装置と、該固形燃料燃焼部の下方へ移送された該固形燃料を前記固形燃料燃焼部の底部から該固形燃料燃焼部の燃焼室内部へ上昇させて投入するための第二のスクリュー及び該第二のスクリューが挿入された第二の移送管を構成要素とする第二のスクリューコンベア装置とを備えた燃焼装置であって、前記第二のスクリューコンベア装置が、上部開口部と、該上部開口部を塞ぐことができる蓋部と、前記固形燃料を前記燃焼室内部へ投入する際に前記蓋部を作動させて前記上部開口部を開口させる開閉機構とを備え、前記第二のスクリューコンベア装置の前記上部開口部が、前記第二のスクリューの上端に固定された天板部と前記第二の移送管の上端口との間の空隙によって構成され、前記第二のスクリューコンベア装置の蓋部が、前記第二の移送管の上部に外嵌されるように円筒状に設けられ、上端縁が前記天板部の下面に当接するように上昇された際には前記上部開口部を閉じるように設けられ、前記第二のスクリューコンベア装置の前記開閉機構が、前記円筒状の蓋部を昇降させる昇降動機構によって構成されている。

また、本発明にかかる燃焼装置の一形態によれば、前記昇降動機構が、前記円筒状の蓋部の周側面に突設されたカムフォロア部と、該カムフォロア部に下側から当接する上端縁が円筒の上端周縁であって斜面状のカム面を構成するように設けられたガイド筒体と、該ガイド筒体を前記円筒状の蓋部に外嵌した状態で軸心を中心に回動させる回転駆動装置とを備えることを特徴とすることができる。

本発明にかかる燃焼装置によれば、燃焼室内の火が固形燃料の投入口に入り込む逆火を防ぐとともに、その投入口付近にクリンカーが発生することを防ぐことができる。

本発明に係る燃焼装置の形態例を示す概略図である。本発明の第二のスクリューコンベアの動きを示す部分拡大図である。本発明の燃焼装置を高さ位置中央部で水平切断した中央横断面図である。本発明の第二のスクリューコンベア装置の基本形態例を説明する概略図である。本発明の第二のスクリューコンベア装置の他の形態例を示す要部説明図である。図５に示した蓋部を昇降させる昇降動機構の形態例を示す側面図である。図６の昇降動機構の蓋部及びガイド筒体の形態例を示す分解斜視図である。本発明の第二のスクリューコンベア装置の具体例を示す要部説明図である。図８の第二のスクリューコンベア装置の動作を示す要部説明図である。図９の側面図である。本発明の第二のスクリューコンベア装置の他の具体例を示す説明図である。図１１の第二のスクリューコンベア装置の動作を示す説明図である。

以下、本発明にかかる燃焼装置における形態例を添付図面（図１〜図３）に基づいて詳細に説明する。
本発明に係る燃焼装置は、固形燃料５を収納する固形燃料収納部１０と、固形燃料５を燃焼させる固形燃料燃焼部２０と、固形燃料収納部１０に収納された固形燃料５を固形燃料燃焼部２０の燃焼室２１内部へ移送するための移送部３０とを備えている。

固形燃料収納部１０は、その内部に例えば１ｃｍから３ｃｍ程度の大きさの木質チップ等のバイオマス固形燃料５（以下、具体例として「チップ５」として説明する。）を収納する。また、本形態例の固形燃料収納部１０は、固形燃料燃焼部２０の熱が作用しないように固形燃料燃焼部２０と離して設置される。固形燃料収納部１０は、上面が開口した四角筒状であり、図３に示すように、その一側面を垂直面として、他の三側面の下部を中央部に向けて傾斜する傾斜面１１とし、最下部に下部開口部１２が設けられている。チップ５は、固形燃料収納部１０の上面から投入され、下部開口部１２に集められる。

固形燃料燃焼部２０では、移送されてきたチップ５を燃焼室２１内部で燃焼する。チップ５は、図１及び図２に示すように下方向から供給されるので燃焼室内部２１に直接外気が入らない。これにより、チップ５の供給時に外気による温度低下を防止することができる。下方向から供給されたチップ５は、後述の第二の移送管３５ｄの上部開口部３５ｅから、燃焼室２１内部のチップ５の燃焼箇所である火格子２２上へ傾斜部２３を転がるように供給される。これによれば既に燃焼中のチップ５を大きく覆うことなく新鮮なチップ５が供給され、燃焼の継続を遮らないようにすることができる。火格子２２の下には新鮮な空気を取り込む空気口２４が設けられている。そしてチップ５の燃焼によって発生した排気は、煙突２５を通して外部へ排出される。

移送部３０は、第一のスクリューコンベア装置３１と第二のスクリューコンベア装置３５とを備えている。
第一のスクリューコンベア装置３１は、固形燃料収納部１０の下部開口部１２に位置して固形燃料収納部１０の固形燃料５を固形燃料燃焼部２０の下方に移送する。この第一のスクリューコンベア装置３１は、第一のスクリュー３１ａ及び第一のスクリュー３１ａが挿入された第一の移送管３１ｂを構成要素として備えている。

また、本形態例の第一のスクリューコンベア装置３１は、図１及び図３に示すように、固形燃料収納部１０から固形燃料燃焼部２０方向に水平に伸び、固形燃料収納部１０側の端部で固形燃料収納部１０の外側に配された電動モータなどの回転駆動装置３１ｃに接続されて構成されている。第一の移送管３１ｂは、固形燃料収納部１０の下部開口部１２に連設されて、上面が開口し、固形燃料収納部１０から固形燃料燃焼部２０までは円筒状として固形燃料燃焼部２０の下方で後述の第二の移送管３５ｄの下部に連結されている。チップ５は下部開口部１２と連設された上面から第一のスクリュー３１ａに送り込まれて第一のスクリューコンベア装置３１によって固形燃料燃焼部２０の下方に移送される。

第二のスクリューコンベア装置３５は、図１及び図２に示すように、固形燃料燃焼部２０の下方へ移送されたチップ５を固形燃料燃焼部２０の底部２２から固形燃料燃焼部２０の燃焼室内部２１へ上昇させて投入する。そのために、第二のスクリューコンベア装置３５は、第二のスクリュー３５ａ及び第二のスクリュー３５ａが挿入された第二の移送管３５ｄを構成要素としている。

また、第二のスクリューコンベア装置３５は、上部開口部と、その上部開口部を塞ぐことができる蓋部と、固形燃料を燃焼室内部２１へ投入する際に前記蓋部を作動させて前記上部開口部を開口させる開閉機構とを備えている。
本形態例の第二のスクリューコンベア装置３５では、第二のスクリュー３５ａを上下動させる上下動手段３６と、第二のスクリュー３５ａの上端部に設けられて第二の移送管３５ｄの上部開口部３５ｅを塞ぐことができる蓋部３７とを備えている。なお、蓋部３７は、円盤状であって上部開口部３５ｅと同じ径であるが多少大きな径であってもよい。また、蓋部３７は、上述の傾斜部面１１の上部を覆うような断面下向きのコ字状であってもよい。

そして、この第二のスクリューコンベア装置３５は、図２に示すように、第二のスクリュー３５ａと共に蓋部３７が上昇すると上部開口部３５ｅが開口してチップ５を燃焼室内部２１へ投入し（図３（ａ））、第二のスクリュー３５ａと共に蓋部３７が下降すると上部開口部３５ｅが閉じる（図３（ｂ））ように動作する。チップ５は開口時に回転しながら投入され傾斜部２３を転がって火格子２２上に撒かれる。蓋部３７が下降すると上部開口部３５ｅが塞がれるので上部開口部３５ｅ付近に位置するチップ５に火が付く逆火を避けることができる。また、上部開口部３５ｅ付近ではチップ５が燃焼しないので、上部開口部３５ｅ付近にクリンカーが形成されず、チップ５の投入を妨げる事態となることを防ぐことができる。

また、本形態例の第二のスクリューコンベア装置３５は、全体の形状は円柱状であって固形燃料燃焼部２０の燃焼室２１底部２６より下から燃焼室２１内部まで垂直に伸びて、下端は第二のスクリュー３５ａの軸３５ｂの部分を除いて塞がれている。第二の移送管３５ｄは、その下部において第一の移送管３１ｂと連結して第一のスクリューコンベア装置３１から移送されてきたチップ５を受け取る。第一の移送管３１ｂが第二の移送管３５ｄと連結する部分は第一の移送管３１ｂより径を小さくした連結口３５ｆを設けている。この連結口３５ｆの径は第二のスクリュー３５ａの羽根と羽根の間隔に合わせている。

上下動手段３６は、第二のスクリュー３５ａの下方側に一体化されて設けられ第二のスクリュー３５ａと共に回転する円柱状部３６ａと、第二の移送管３５ｄの固定された側である固定部３６ｃと、第二のスクリュー３５ａと一体化された円柱状部３６ａを回転させる回転駆動装置３６ｅとを備えている。回転駆動装置３６ｅは、第二のスクリュー３５ａに連結されて第二のスクリュー３５ａが上下動する高さの幅を備えたプーリー３６ｐと、そのプーリー３６ｐにベルト３６ｈを介して動力を伝えるプーリー３６ｇを備えたモータ３６ｆとからなる。

この回転駆動装置３６ｅによって、第二のスクリュー３５ａが固定部３６ｃに対してカム機構によって昇降できるように、円柱状部３６ａの外周面と外周面に対面する固定部３６ｃとの相互間において、一方にカム溝３６ｂが設けられ、他方にカム溝３６ｂに嵌る突起フォロア部３６ｄが設けられ、円柱状部３６ａが回転することで第二のスクリュー３５ａが上下方向に移動する。

本形態例のカム溝３６ｂは、第二のスクリュー３５ａが一回転すると第二のスクリュー３５ａが元の高さ位置に戻るように外周面に曲線状に掘られている。突起フォロア部３６ｄの位置にカム溝３６ｂの最下部が位置したときに、蓋部３７が最も上昇し、突起フォロア部３６ｄの位置にカム溝３６ｄの最上部が位置したときに、蓋部３７が最も降下して、上部開口部３５ｅを塞ぐ。

固定部３６ｃは、柱状であって、第二の移送管３５ｄの底部３５ｇから固形燃料燃焼部３０の底３８までの高さに位置して突起フォロア部３６ｄを固定している。なお、突起フォロア部３６ｄは、カム溝３６ｂと接する部分に球体が配されることで滑らかに回転させることも可能である。また、カム溝３６ｂの溝側面に球体を備えることも可能である。

第二のスクリュー３５ａの軸３５ｂは、第二の移送管３５ｄの内部で、第二のスクリュー３５ａが上下方向に移動する高さ幅でスクリュー羽根を設けず、スクリュー羽根の下端を水平な円盤状の板部３５ｃとしている。これにより、第一の移送管３１ｂから移送されたチップ５が第二のスクリュー３５ａの上昇時でも連結口３５ｆから板部３５ｃの下に供給されることがなく、第二のスクリュー３５ａの下降の際にチップ５が障害になることはない。

なお、第一のスクリューコンベア装置３１によって移送されたチップ５が第二の移送管３５ｄに移送される際に連結口３５ｆで詰まってしまわないように、第一のスクリュー３１ａの回転と第二のスクリュー３５ａの回転のタイミングとを調整してチップ５の移送量を一定にする制御手段を備えることもできる。

次に、本発明にかかる燃焼装置の第二のスクリューコンベア装置の他の形態例を添付図面（図４〜図７）に基づいて詳細に説明する。
本形態例の第二のスクリューコンベア装置３５は、上部開口部５０と、その上部開口部５０を塞ぐことができる蓋部５１と、固形燃料を燃焼室内部２１へ投入する際に蓋部５１を作動させて上部開口部５０を開口させる開閉機構５５とを備えている。

上部開口部５０が開口すると、図４及び図５に示すように、第二のスクリュー３５ａの作動によって上部開口部５０を出たチップ状やペレット状の固形燃料５が、円錐台状の傾斜部２３の斜面２３ａを沿って転がり落ち、その固形燃料５が燃焼するロストル（火格子２２）上に堆積する。

本形態例の第二のスクリューコンベア装置の上部開口部５０は、第二のスクリュー３５ａの上端に固定された天板部３９と第二の移送管３５ｄの上端口との間の空隙によって構成されている。すなわち、この上部開口部５０は、円周帯状の空隙からなる開口になっている。また、本形態例の第二のスクリュー３５ａは、前述した形態例と異なって、上下方向には運動しない。

また、本形態例の第二のスクリューコンベア装置の蓋部５１は、第二の移送管３５ｄの上部に外嵌されるように円筒状に設けられ、上端縁５１ａが天板部３９の下面に当接するように上昇された際には上部開口部５０を閉じるように設けられている。なお、本形態例の円筒状の蓋部５１の上端縁５１ａは、フランジ状に鍔部が形成されており、形態を適切に保持できるように補強されている。

また、本形態例の前記第二のスクリューコンベア装置の開閉機構５５は、円筒状の蓋部５１を昇降させる昇降動機構５６によって構成されている。
以上の構成を備える燃焼装置によっても、前述した形態例と同様に、逆火の防止やクリンカー発生の防止ができるという効果を得ることができる。

さらに、本形態例の昇降動機構５６は、円筒状の蓋部５１の周側面に突設されたカムフォロア部５１ｂと、そのカムフォロア部５１ｂに下側から当接する上端縁が円筒の上端周縁であって斜面状のカム面５２ａ（図６，７参照）を構成するように設けられたガイド筒体５２と、そのガイド筒体５２を円筒状の蓋部５１に外嵌した状態で軸心を中心に回動させる回転駆動装置５３とを備える。これによれば、昇降動機構５６を簡単な機構によって好適に構成できる。

また、本形態例の回転駆動装置５３は、電動モータ５３ａと、その電動モータ５３ａの回転軸に設けられたピニオンギア５３ｂと、ガイド筒体５２の周側面に同心円状に形成された減速ギア５３ｃとによって構成されている。これによれば、この回転駆動装置５３が、傾斜部２３及び燃焼室２１の下部にコンパクト且つ好適に収納されている。

次に、本発明にかかる燃焼装置の第二のスクリューコンベア装置の具体例を添付図面（図８〜図１０）に基づいて詳細に説明する。この具体例は、図４〜図７に示した形態例と同様の構成を有するもので、円筒状の蓋部５１の周側面に突設されたカムフォロア部５１ｂが一対設けられて円周の１８０度の位置にそれぞれ配設され、この一対のカムフォロア部５１ｂに対応するように、一対のカム面５２ａがガイド筒体５２に設けられている。

すなわち、一対のカムフォロア部５１ｂに対応するように、ガイド筒体５２円筒の上端周縁が二つの山部と二つの谷部を対称形に有することで構成される一対のカム面５２ａを備えている。これによれば、ガイド筒体５２が一対のカム面５２ａの作動によって円筒状の蓋部５１を複数点となる二点で支持することができる。従って、バランスよく支持することができ、円筒状の蓋部５１の昇降動作をスムースにすることができる。

次に、本発明にかかる燃焼装置の第二のスクリューコンベア装置の他の具体例を添付図面（図１１、１２）に基づいて詳細に説明する。この具体例は、図８〜図１０に示した具体例とは昇降動機構が異なるが、円筒状の蓋部５１を昇降させて上部開口部５０を開閉する点では同様の構成を有するものである。すなわち、本具体例の昇降動機構は、第二のスクリューコンベア装置３５の長手方向である鉛直方向に直交する水平方向に一対の斜面６０ａをスライド移動させることで、一対のカムフォロア部５１ｂを介して円筒状の蓋部５１を昇降動させるものである。

６０は移動体であり、斜面６０ａを有し、その斜面６０が円筒状の蓋部５１の周側面に突設されたカムフォロア部５１ｂに下方から当接できるように位置している。この移動体６０が水平方向に移動することで、カムフォロア部５１ｂを介して円筒状の蓋部５１を昇降動させることができる。例えば、図１１、１２に示すような移動体６０に一端が固定されたワイヤ６０ｂとそのワイヤ６０ｂを巻き取るモータ６５とによって構成される駆動機構によって、移動体６０を左右に水平移動することで、円筒状の蓋部５１を昇降動させることができる。

また、６６はコイルスプリングであり、一端が基体６１に固定されて他端が移動体６０に固定され、常時は図１１のように収縮している。このコイルスプリング６６は、モータ６５が作動することでワイヤ６０ｂが巻き取られ、そのモータ６５の動力で移動体６０が水平移動されることで、図１２のように伸長する。これによれば、そのモータ６５の動力で移動体６０を水平移動させ、円筒状の蓋部５１を斜面６０ａの作用で上方へ移動させて上部開口部５０を閉じることができる。そして、モータ６５が停止されてその回転動力による付勢力が解除されると、コイルスプリング６６の作用によって、図１１の状態に戻るように移動体６０が逆方向に水平移動される。これによっても、以上に説明した形態例と同様の効果を奏する。
以上に説明してきたように、円筒状の蓋部５１を昇降動させる手段は種々考えられ、限定されるものではなく、例えば、ラックとピニオンによる運動機構を利用できるなど、既知の機構を適宜に用いることができる。

以上、本発明につき好適な形態例を挙げて種々説明してきたが、本発明はこの形態例に限定されるものではなく、発明の精神を逸脱しない範囲内で多くの改変を施し得る。

５固形燃料
１０固形燃料収納部
１１傾斜面
１２下部開口部
２０固形燃料燃焼部
２１燃焼室
２２火格子
２３傾斜部
２３ａ斜面
２４空気口
２５排風部
２６底部
３０移送部
３１第一のスクリューコンベア装置
３１ａ第一のスクリュー
３１ｂ第一の移送管
３１ｃ回転駆動装置
３５第二のスクリューコンベア装置
３５ａ第二のスクリュー
３５ｂ第二のスクリューの軸
３５ｃ円盤状の板部
３５ｄ第二の移送管
３５ｅ上部開口部
３５ｆ連結口
３６上下動手段
３６ａ円柱状部
３６ｂカム溝
３６ｃ固定部
３６ｄ突起フォロア部
３６ｅ回転駆動装置
３７蓋部
３８底
３９天板部
５０上部開口部
５１蓋部
５１ａ上端縁
５１ｂカムフォロア部
５２ガイド筒体
５２ａ斜面状のカム面
５３回転駆動装置
５３ａ電動モータ
５３ｂピニオンギア
５３ｃ減速ギア
５５開閉機構
５６昇降動機構
６０移動体
６０ａ斜面

Claims

固形燃料を収納する固形燃料収納部と、前記固形燃料を燃焼させる固形燃料燃焼部と、前記固形燃料収納部に収納された前記固形燃料を前記固形燃料燃焼部の燃焼室内部へ移送するための移送部とを備え、前記移送部は、前記固形燃料収納部の下部開口部に位置して該固形燃料収納部から落下した前記固形燃料を前記固形燃料燃焼部の下方に移送するための第一のスクリュー及び該第一のスクリューが挿入された第一の移送管を構成要素とする第一のスクリューコンベア装置と、該固形燃料燃焼部の下方へ移送された該固形燃料を前記固形燃料燃焼部の底部から該固形燃料燃焼部の燃焼室内部へ上昇させて投入するための第二のスクリュー及び該第二のスクリューが挿入された第二の移送管を構成要素とする第二のスクリューコンベア装置とを備えた燃焼装置であって、
前記第二のスクリューコンベア装置が、上部開口部と、該上部開口部を塞ぐことができる蓋部と、前記固形燃料を前記燃焼室内部へ投入する際に前記蓋部を作動させて前記上部開口部を開口させる開閉機構とを備え、
前記第二のスクリューコンベア装置の前記上部開口部が、前記第二のスクリューの上端に固定された天板部と前記第二の移送管の上端口との間の空隙によって構成され、
前記第二のスクリューコンベア装置の蓋部が、前記第二の移送管の上部に外嵌されるように円筒状に設けられ、上端縁が前記天板部の下面に当接するように上昇された際には前記上部開口部を閉じるように設けられ、
前記第二のスクリューコンベア装置の前記開閉機構が、前記円筒状の蓋部を昇降させる昇降動機構によって構成されていることを特徴とする燃焼装置。
前記昇降動機構が、前記円筒状の蓋部の周側面に突設されたカムフォロア部と、該カムフォロア部に下側から当接する上端縁が円筒の上端周縁であって斜面状のカム面を構成するように設けられたガイド筒体と、該ガイド筒体を前記円筒状の蓋部に外嵌した状態で軸心を中心に回動させる回転駆動装置とを備えることを特徴とする請求項１記載の燃焼装置。