JP6310656B2 - 燃焼装置 - Google Patents

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Description

本発明は、固体燃料の燃焼により生成される固形物を破砕体が破砕する燃焼装置に関する。
下記特許文献1に記載の燃焼装置では、固定ロストルのロストル面に載置された木質ペレット燃料が燃焼されると共に、固定ロストル上に載置された回転ロストルが回転される。
ここで、このような燃焼装置では、木質ペレット燃料の燃焼により生成される固形物を効果的に破砕できるのが好ましい。
特開2004−293828号公報
本発明は、上記事実を考慮し、固体燃料の燃焼により生成される固形物を効果的に破砕できる燃焼装置を得ることが目的である。
請求項1に記載の燃焼装置は、載置された固体燃料が燃焼される載置体と、前記載置体に対し移動される破砕体と、前記破砕体に設けられ、固体燃料の燃焼により生成される固形物を前記破砕体が前記載置体に対し移動されることで前記載置体との間で破砕する複数の破砕部と、を備え、かつ、前記破砕体の移動方向とは反対側の前記破砕部に向かうに従い前記破砕部の前記載置体側の面が前記載置体に接近される
請求項2に記載の燃焼装置は、請求項1に記載の燃焼装置において、前記破砕体の前記載置体側の面を前記破砕体の移動方向とは反対側に向かうに従い前記載置体側に傾斜させている。
請求項3に記載の燃焼装置は、載置された固体燃料が燃焼される載置体と、破砕部が着脱可能に設けられ、固体燃料の燃焼により生成される固形物を前記載置体に対し移動されることで前記破砕部が前記載置体との間で破砕すると共に、前記破砕部の数を調整可能にされた破砕体と、を備えている。
請求項4に記載の燃焼装置は、載置された固体燃料が変位されると共に燃焼される載置体と、固体燃料の燃焼により生成される固形物を前記載置体に対し移動されることで前記載置体との間で破砕すると共に、前記載置体側の面が固体燃料の変位方向とは反対側に向かうに従い前記載置体とは反対側に傾斜される破砕体と、を備えている。
請求項1に記載の燃焼装置では、載置体に載置された固体燃料が燃焼される。また、固体燃料の燃焼により生成される固形物を破砕体が載置体に対し移動されることで載置体との間で破砕する。
ここで、破砕体が移動方向とは反対側に向かうに従い載置体に接近される。このため、固形物を徐々に小さく破砕でき、固形物を効果的に破砕できる。
請求項1に記載の燃焼装置では、破砕体に複数の破砕部が設けられており、破砕体が載置体に対し移動されることで、破砕部が固形物を載置体との間で破砕する。
ここで、破砕体の移動方向とは反対側の破砕部に向かうに従い、破砕部が載置体に接近される。このため、固形物を徐々に小さく破砕でき、固形物を効果的に破砕できる。
請求項2に記載の燃焼装置では、破砕体の載置体側の面が破砕体の移動方向とは反対側に向かうに従い載置体側に傾斜されている。このため、固形物を徐々に小さく破砕でき、固形物を効果的に破砕できる。
請求項3に記載の燃焼装置では、載置体に載置された固体燃料が燃焼される。また、破砕体に破砕部が設けられており、固体燃料の燃焼により生成される固形物を破砕体が載置体に対し移動されることで破砕部が載置体との間で破砕する。
ここで、破砕体における破砕部の数が調整可能にされている。このため、固形物の生成状況に対応させて、破砕体が固形物を破砕する位置の数を調整でき、固形物を効果的に破砕できる。
請求項4に記載の燃焼装置では、載置体に載置された固体燃料が変位されると共に燃焼される。また、固体燃料の燃焼により生成される固形物を破砕体が載置体に対し移動されることで載置体との間で破砕する。
ここで、破砕体の載置体側の面が固体燃料の変位方向とは反対側に向かうに従い載置体とは反対側に傾斜される。このため、固体燃料と共に変位される固形物を載置体と破砕体との間に容易に挟むことができ、固形物を効果的に破砕できる。
本発明の実施形態に係る燃焼装置を示す右方から見た断面図である。 本発明の実施形態に係る燃焼装置の燃焼部を示す右方から見た断面図である。 本発明の実施形態に係る燃焼装置の燃焼部の主要部を示す右方から見た断面図である。 本発明の実施形態に係る燃焼装置の燃焼部の主要部を示す右斜め後方から見た斜視図である。 本発明の実施形態に係る燃焼装置の燃焼部を示す上方から見た平面図である。 本発明の実施形態に係る燃焼装置の第1回転ロストルを示す斜視図である。 (A)及び(B)は、本発明の実施形態に係る燃焼装置の第1回転ロストルを示す断面図であり、(A)は、図6のA−A線断面図であり、(B)は、図6のB−B線断面図である。 (A)は、本発明の実施形態に係る燃焼装置の攪拌部品の第1変形例を示す側面図であり、(B)は、本発明の実施形態に係る燃焼装置の攪拌部品の第2変形例を示す断面図である。
図1には、本発明の実施形態に係る燃焼装置10が右方から見た断面図にて示されている。なお、図面では、燃焼装置10の前方を矢印FRで示し、燃焼装置10の左方を矢印LHで示し、上方を矢印UPで示す。
図1に示す如く、本実施形態に係る燃焼装置10は、ボイラーであり、燃焼装置10は、装置本体を構成する筐体12を備えている。筐体12内の後側部分には、燃焼室14が設けられており、燃焼室14の下部には、燃焼部16が設けられている。
図2に示す如く、燃焼部16の後部には、ケース18が設けられており、ケース18は、筐体12の後側に配置されている。ケース18内には、燃料タンクとしてのホッパ20が設けられており、ホッパ20内には、固体燃料Pが貯蔵される。固体燃料Pは、間伐材を粉砕圧縮加工して作られた例えば円柱状の木質ペレットにされており、固体燃料Pとしては、木の内材からなる高質のペレット(所謂「白ペレット」)や、木の皮材(バーク)からなる低質のペレット(所謂「黒ペレット」)等が使用される。
図2〜図5に示す如く、ホッパ20の下方には、円筒状の供給パイプ22が設けられており、供給パイプ22の軸方向は、前後方向に配置されている。供給パイプ22の後部内は、ホッパ20内に連通しており、ホッパ20内の固体燃料Pは、供給パイプ22内に落下されて供給される。
供給パイプ22内には、供給スクリュー24が同軸上に設けられており、供給スクリュー24の後端には、供給モータ26の出力軸が同軸上に接続されている。これにより、供給モータ26が駆動されることで、供給スクリュー24が回転されて、供給パイプ22内に供給された固体燃料Pが供給スクリュー24によって供給パイプ22内を前側へ搬送される。
供給パイプ22は、直方体形箱状の送風箱28内に収容されており、供給パイプ22及び送風箱28は、ケース18の前側に延出されると共に、筐体12の後壁を貫通して燃焼室14に挿入されている(図1参照)。
供給パイプ22の前端部には、円筒状の支持筒30が一体形成されており、支持筒30内は、供給パイプ22内に連通されている。支持筒30の軸方向は、上下方向に配置されており、支持筒30の下面は、閉塞されている。支持筒30は、供給パイプ22から上側に延出されており、支持筒30は、送風箱28の上壁を貫通して、送風箱28の上側に延出されている。
支持筒30の上側には、ロストル部32が支持されており、ロストル部32は、燃焼室14に配置されている。
ロストル部32には、載置体としての略円板状のロストル34(固定ロストル)が設けられており、ロストル34は、支持筒30の上端に同軸上に固定されている。ロストル34の中心部分には、円状の供給孔36が同軸上に貫通形成されており、供給孔36は、支持筒30内に連通されている。ロストル34の外周部以外の上面は、ロストル面34A(載置面)にされており、ロストル面34Aは、外周側へ向うに従い下側へ向かう方向に傾斜されている。このため、供給スクリュー24によって供給パイプ22内を前側へ搬送された固体燃料Pは、支持筒30内及び供給孔36を介してロストル面34Aに供給(載置)されると共に、ロストル面34Aに供給された固体燃料Pは、新たにロストル面34Aに供給される固体燃料Pによってロストル面34Aの外周側へ移動(変位)される。
ロストル34には、着火手段としての点火ヒータ38が設けられており、点火ヒータ38は、ロストル面34A上に露出されている。点火ヒータ38は、点火されることで、ロストル面34Aの固体燃料Pに着火可能にされており、ロストル面34Aに供給された固体燃料Pは、点火ヒータ38によって着火されて燃焼されると共に、新たにロストル面34Aに供給される固体燃料Pは、ロストル面34Aで燃焼される固体燃料Pによって着火されて燃焼される。また、ロストル面34Aの固体燃料Pは、新たにロストル面34Aに供給される固体燃料Pによってロストル面34Aの外周側へ移動されつつ、燃焼される。これにより、燃焼室14内に高温の燃焼ガスが発生される。
ロストル34の外周部以外の部分には、スリット状の送風孔34Bが複数貫通形成されており、送風孔34Bは、ロストル34の径方向に延伸されると共に、ロストル34の周方向に等間隔に配置されている。ロストル34の外周部以外の部分は、下側において、送風箱28の前端部内に連通されており、送風孔34Bは、送風箱28の前端部内に連通されている。
ケース18内には、送風機40が設けられており、送風機40は、送風箱28内に連通されている。このため、送風機40が駆動されることで、送風機40が空気を送風箱28内及び送風孔34Bを介してロストル面34A上に送風する。これにより、ロストル面34Aの固体燃料Pの燃焼が促進される。
ロストル34の外周部全体の上面は、平面状の支持面34Cにされており、支持面34Cは、上下方向に垂直に配置されている。
ロストル34の上側には、移動体(回転体)を構成する破砕体としての略円筒状の第1回転ロストル42(図6、図7(A)及び図7(B)参照)が同軸上に支持されている。
第1回転ロストル42は、断面略逆L字状にされており、第1回転ロストル42の上端部には、内周側において、固定部としての円環状の固定枠44が同軸上に形成されている。固定枠44は、断面矩形状にされており、固定枠44の内周面は、円周面状にされて上下方向に平行に配置されると共に、固定枠44の上面及び下面は、平面状にされて上下方向に垂直に配置されている。固定枠44の下面には、矩形薄板状の突起部44Aが複数形成されており、突起部44Aは、固定枠44の周方向に等間隔に配置されると共に、下側に僅かに突出されている。
第1回転ロストル42は、突起部44Aにおいて、ロストル34の支持面34Cに載置されており、第1回転ロストル42の固定枠44は、ロストル34のロストル面34Aの外周側へ移動された固体燃料Pを保持可能にされている。第1回転ロストル42は、ロストル34の外周上縁に略嵌合されており、第1回転ロストル42は、ロストル34に回転(移動)自在に支持されている。第1回転ロストル42の下面とロストル34の支持面34Cとの間には、突起部44A間において、排出孔46が形成されており、排出孔46の肉厚は、例えば1mmにされて、薄くされている。
第1回転ロストル42の下端部には、駆動歯42Aが複数形成されており、駆動歯42Aは、第1回転ロストル42の周方向に等間隔に配置されている。第1回転ロストル42の右端の駆動歯42Aには、駆動スクリュー48(図1参照)の前端部が噛合されており、駆動スクリュー48は、送風箱28の右側に回転自在に支持されている。駆動スクリュー48の軸方向は、前後方向に配置されており、駆動スクリュー48の後端には、駆動モータ50(図5参照)の出力軸が同軸上に接続されている。これにより、駆動モータ50が駆動されることで、第1回転ロストル42が矢印Rの方向に回転される。なお、駆動スクリュー48の後側部分は、ケース18内に挿入されており、駆動モータ50は、ケース18内に設けられている。
図6、図7(A)及び図7(B)に示す如く、第1回転ロストル42の固定枠44には、破砕部品としての攪拌部品52(灰掻部品)が複数(本実施形態では4個)固定されており、攪拌部品52は、第1回転ロストル42の周方向(回転方向)に等間隔に配置されると共に、互いに同一形状にされている。
攪拌部品52の上端部には、被固定部としての矩形平板状の固定板54が設けられており、固定手段としての固定ボルト56の脚部56Aが、固定板54の基端部(第1回転ロストル42外周側端部)を上側から貫通されると共に、第1回転ロストル42の固定枠44に上側から螺合されることで、固定ボルト56の頭部56と固定枠44の上面との間に固定板54が挟持されて、攪拌部品52が固定枠44に締結固定されている。
攪拌部品52では、固定板54の先端部(第1回転ロストル42内周側端部)に、下側において、破砕部としての略直方体状の攪拌部材58が固定されており、攪拌部材58は、第1回転ロストル42の固定枠44の内周面に当接されている。攪拌部材58の第1回転ロストル42回転方向側の側面は、平面状の傾斜面58Aにされており、傾斜面58Aは、第1回転ロストル42の回転方向とは反対方向へ向かうに従い第1回転ロストル42の内周側へ向かう方向に傾斜されている。攪拌部材58の下面は、平面状にされると共に、ロストル34のロストル面34Aの外周部に対向されており、攪拌部材58の下面は、対向されるロストル面34Aの母線及び当該母線における第1回転ロストル42の回転接線方向に平行にされている(図3参照)。
攪拌部品52の固定板54と第1回転ロストル42の固定枠44との間には、必要に応じて、調整手段としての円環平板状のワッシャ60(スペーサ)が挟持されており、ワッシャ60内には、固定ボルト56の脚部56Aが貫通されている。第1攪拌部品52の固定板54と固定枠44との間には、4個のワッシャ60が挟持され、第1攪拌部品52の第1回転ロストル42回転方向とは反対側における第2攪拌部品52の固定板54と固定枠44との間には、3個のワッシャ60が挟持され、第2攪拌部品52の第1回転ロストル42回転方向とは反対側における第3攪拌部品52の固定板54と固定枠44との間には、2個のワッシャ60が挟持され、第3攪拌部品52の第1回転ロストル42回転方向とは反対側における第4攪拌部品52の固定板54と固定枠44との間には、1個のワッシャ60が挟持されている。これにより、攪拌部品52の攪拌部材58(下面)とロストル34のロストル面34Aとの隙間寸法が調整されており、第1回転ロストル42回転方向とは反対側の攪拌部品52(攪拌部材58)に向かうに従い、攪拌部材58とロストル面34Aとの隙間寸法が徐々に小さくされて、第1回転ロストル42(攪拌部材58)が回転方向とは反対側に向かうに従いロストル面34Aに徐々に接近されている。
図1〜図5に示す如く、第1回転ロストル42の上側には、移動体を構成する円筒状の第2回転ロストル62が同軸上に支持されており、第2回転ロストル62は、第1回転ロストル42の外周部に固定されて、第1回転ロストル42と一体回転可能にされている。
図1に示す如く、筐体12内には、燃焼室14の前側において、熱交換部64が設けられており、熱交換部64の上側は、燃焼室14の上端部に連通されている。熱交換部64には、円筒状の熱交換筒64Aが複数設けられており、熱交換筒64Aの軸方向は、上下方向に配置されている。このため、上述の如く固体燃料Pの燃焼によって燃焼室14内に発生された高温の燃焼ガスが、熱交換部64の上側に送られて、熱交換筒64A内を下側に通過された後に、熱交換部64の下側に送られる。
筐体12内には、貯蔵室66が設けられており、貯蔵室66には、流体としての水(液体)が貯蔵される。貯蔵室66は、熱交換筒64Aの周囲に連通されており、貯蔵室66の水は、熱交換筒64Aの周囲に供給される。このため、熱交換筒64A周囲の水が、熱交換筒64A内を通過される燃焼ガスとの間で熱交換されることで、加熱される。
筐体12の前側には、筒状の煙突68が設けられており、煙突68の下端部内は、熱交換部64の下側に連通されている。このため、熱交換部64の下側に送られた燃焼ガスが、煙突68内を上側に通過されて、煙突68の上部から排出される。
次に、本実施形態の作用を説明する。
以上の構成の燃焼装置10では、供給モータ26が駆動されて、供給スクリュー24が回転されることで、供給ホッパ20内の固体燃料Pが、供給パイプ22内を供給スクリュー24によって搬送されて、支持筒30内及び供給孔36を介してロストル34のロストル面34Aに供給されると共に、ロストル面34Aに供給された固体燃料Pが新たにロストル面34Aに供給される固体燃料Pによってロストル面34Aの外周側へ移動される。
また、ロストル面34Aの固体燃料Pが、点火ヒータ38の点火によって着火されて燃焼されると共に、新たにロストル面34Aに供給される固体燃料Pによってロストル面34Aの外周側へ移動されつつ燃焼される。しかも、送風機40が空気を送風箱28内及びロストル34の送風孔34Bを介してロストル面34A上に送風することで、ロストル面34Aの固体燃料Pの燃焼が促進される。
さらに、駆動モータ50が駆動されて、駆動スクリュー48が回転されることで、第1回転ロストル42及び第2回転ロストル62が回転されて、第1回転ロストル42の攪拌部品52が回転(移動)される。このため、攪拌部品52の攪拌部材58がロストル面34Aの外周部の上側を回転されて、ロストル面34Aの外周部の固体燃料Pが攪拌部材58の傾斜面58Aによって攪拌されることで、固体燃料Pが固体燃料Pの燃焼により生成された灰や固形物(塊)としてのクリンカK(図2参照)と分離されて、固体燃料Pの良好な燃焼が維持される。しかも、固体燃料Pが攪拌部材58の傾斜面58Aによって緩やかに攪拌されるため、固体燃料Pの燃焼が不要に乱されることが抑制される。
また、ロストル34の支持面34Cと第1回転ロストル42の下面との間には、第1回転ロストル42の突起部44A間において、排出孔46が形成されており、排出孔46の肉厚は、薄くされている。このため、ロストル面34Aの固体燃料Pが排出孔46を介してロストル34の外周外側に排出されることが抑制されると共に、固体燃料Pの燃焼により生成された灰が排出孔46を介してロストル34の外周外側に排出されることで、固体燃料Pの良好な燃焼が一層維持される。
ところで、第1回転ロストル42の攪拌部品52が回転されて、攪拌部品52の攪拌部材58がロストル面34Aの上側を回転されることで、固体燃料Pの燃焼により生成されたクリンカKが、攪拌部材58とロストル面34Aとの間に挟まれて、攪拌部材58とロストル面34Aとの隙間寸法より小さく破砕(破壊)される(磨り潰される)。
ここで、第1回転ロストル42回転方向とは反対側の攪拌部品52に向かうに従い、攪拌部材58とロストル面34Aとの隙間寸法が徐々に小さくされている。このため、第1回転ロストル42の回転によりクリンカKが順次挟まれる攪拌部品52の攪拌部材58とロストル面34Aとの隙間の寸法が徐々に小さくされることで、クリンカKを徐々に小さく破砕できる。これにより、仮に大きなクリンカKが生成されても、クリンカKを細かく破砕(粉砕)でき、クリンカKを排出孔46を介してロストル34の外周外側に排出できて、固体燃料Pの良好な燃焼を一層維持できると共に、固体燃料Pの長時間の安定燃焼を可能にできる。
また、第1回転ロストル42の固定枠44と攪拌部品52の固定板54との間に挟持されるワッシャ60の数(0を含む)を調整することで、攪拌部材58とロストル面34Aとの隙間寸法を調整できる。このため、攪拌部材58とロストル面34Aとの隙間寸法を固体燃料Pの大きさ(例えば径)や生成されるクリンカKの大きさに対応した寸法に容易に調整できる。これにより、例えば、攪拌部材58とロストル面34Aとの最大隙間寸法を生成されるクリンカKの最大寸法に調整することで、上述の如く、クリンカKを徐々に小さく破砕できて、クリンカKを細かく破砕(粉砕)できる。
さらに、攪拌部品52が第1回転ロストル42(固定枠44)に固定ボルト56によって固定されている。このため、クリンカKの生成状況に対応させて、第1回転ロストル42に固定する攪拌部品52の数(第1回転ロストル42が攪拌部品52によってクリンカKを破砕する位置の数)を容易に調整できる。しかも、第1回転ロストル42から攪拌部品52を容易に取り外すことができ、攪拌部品52のメンテナンスや交換を容易にできる。これにより、簡単な構成で上述の如くクリンカKを細かく破砕できる。
また、複数の攪拌部品52が互いに同一形状にされている。このため、複数の攪拌部品52の製造コストを低減できる。
なお、本実施形態では、第1回転ロストル42の固定枠44と攪拌部品52の固定板54との間に挟持されるワッシャ60の数を調整することで、攪拌部材58とロストル面34Aとの隙間寸法を調整した。しかしながら、第1回転ロストル42の固定枠44に攪拌部品52の固定板54を所謂アジャスタボルト(調整手段)によって固定することで、攪拌部材58とロストル面34Aとの隙間寸法を調整してもよい。
さらに、本実施形態では、複数の攪拌部品52を互いに同一形状にした。しかしながら、複数の攪拌部品52を互いに異なる形状にしてもよい。この場合、例えば、調整手段として、複数の攪拌部品52の固定板54や攪拌部材58を互いに異なる形状(特に上下方向寸法)にすることで、ワッシャ60等を使用しなくても、攪拌部材58とロストル面34Aとの隙間寸法を調整できる。
また、本実施形態では、第1回転ロストル42回転方向とは反対側の攪拌部品52に向かうに従い、攪拌部材58とロストル面34Aとの隙間寸法を小さくした。しかしながら、図8(A)に示す如く、攪拌部材58の下面の少なくとも第1回転ロストル42回転方向側の部分を第1回転ロストル42回転方向とは反対側へ向かうに従い下側へ向かう方向に傾斜させることで、攪拌部材58とロストル面34Aとの隙間寸法を第1回転ロストル42回転方向とは反対側に向かうに従い小さくしてもよい。この場合、簡単な構成で攪拌部材58とロストル面34Aとの隙間寸法を第1回転ロストル42回転方向とは反対側に向かうに従い小さくできる。
さらに、本実施形態では、第1回転ロストル42回転方向とは反対側に向かうに従い、攪拌部材58のロストル面34Aとの隙間寸法を徐々に小さくした。しかしながら、第1攪拌部材58のロストル面34Aとの隙間寸法を、第1攪拌部材58の第1回転ロストル42回転方向とは反対側の第2攪拌部材58のロストル面34Aとの隙間寸法及び第1攪拌部材58の第1回転ロストル42回転方向側の第3攪拌部材58のロストル面34Aとの隙間寸法に比し、小さくしてもよく、又は、大きくしてもよい。
また、本実施形態では、攪拌部材58の下面を対向されるロストル面34Aの母線に平行にした。しかしながら、図8(B)に示す如く、攪拌部材58の下面を第1回転ロストル42の内周側へ向かうに従い対向されるロストル面34Aの母線から離間させる方向(対向されるロストル面34Aの母線とは反対側)に傾斜させてもよい。この場合、固体燃料Pと共にロストル面34Aの外周側へ移動されるクリンカKを攪拌部材58とロストル面34Aとの間に容易に挟むことができ、クリンカKを効果的に破砕できる。
さらに、本実施形態では、燃焼装置10をボイラーにした。しかしながら、燃焼装置10を暖房機(例えば所謂ペレットストーブ)にしてもよい。この場合、固体燃料Pの燃焼によって発生された高温の燃焼ガスによって流体としての空気(気体)が加熱される。
10 燃焼装置
34 ロストル(載置体)
42 第1回転ロストル(破砕体)
58 攪拌部材(破砕部)
K クリンカ(固形物)
P 固体燃料

Claims (4)

  1. 載置された固体燃料が燃焼される載置体と、
    前記載置体に対し移動される破砕体と、
    前記破砕体に設けられ、固体燃料の燃焼により生成される固形物を前記破砕体が前記載置体に対し移動されることで前記載置体との間で破砕する複数の破砕部と、
    を備え、かつ、前記破砕体の移動方向とは反対側の前記破砕部に向かうに従い前記破砕部の前記載置体側の面が前記載置体に接近される燃焼装置。
  2. 前記破砕体の前記載置体側の面を前記破砕体の移動方向とは反対側に向かうに従い前記載置体側に傾斜させた請求項1記載の燃焼装置。
  3. 載置された固体燃料が燃焼される載置体と、
    破砕部が着脱可能に設けられ、固体燃料の燃焼により生成される固形物を前記載置体に対し移動されることで前記破砕部が前記載置体との間で破砕すると共に、前記破砕部の数を調整可能にされた破砕体と、
    を備えた燃焼装置。
  4. 載置された固体燃料が変位されると共に燃焼される載置体と、
    固体燃料の燃焼により生成される固形物を前記載置体に対し移動されることで前記載置体との間で破砕すると共に、前記載置体側の面が固体燃料の変位方向とは反対側に向かうに従い前記載置体とは反対側に傾斜される破砕体と、
    を備えた燃焼装置。
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