JP6471395B2 - ガス発生装置 - Google Patents

Description

本発明は、可燃物を燃焼によりガス化するガス発生装置に関する。

従来より、木チップ、蓄糞、籾殻、食物残渣などの有機物を熱源とした燃焼装置が多数提案されている。
特許文献１は、有機物を燃焼する燃焼部が、有機物を燃焼によりガス化する一次燃焼部と、一次燃焼部の下流側に形成される二次燃焼部からなり、一次燃焼部と二次燃焼部との間に、空気を供給する空気供給口を配置し、一次燃焼部に有機物を供給する燃焼物収容部を備えた燃焼装置を提案している。
この燃焼装置は、燃焼物収容部の下部と、一次燃焼部とでガス化発生室を形成し、ガス化発生室の下部に、通気孔を形成したキャスタブルを設け、キャスタブルの下方に空気を供給するガス化用空気供給管を設けている。従って、燃焼装置は、有機物を適切にガス化させることができ、熱交換効率がよく、特に電力を使わない点で優れている。
また、特許文献２は、一次燃焼空間と二次燃焼空間との間に位置する燃焼室内壁に、邪魔板を設け、一次燃焼空間に位置する垂直送気管に、複数の第１ノズルを設け、二次燃焼空間に位置する垂直送気管に、複数の第２ノズルを設け、一次燃焼空間に位置する燃焼室内壁に、複数の第３ノズルを設けた燃焼装置を提案している。邪魔板は、上昇流を阻止する。第１ノズルは、一次燃焼空間内に旋回流を生じるように燃焼空気を噴出する。第２ノズルは、二次燃焼空間内に旋回流を生じるように燃焼空気を噴出する。第３ノズルは、一次燃焼空間内に旋回流を生じるように燃焼空気を噴出する。
この燃焼装置は、一次燃焼空間での燃焼ガスの滞留時間を長くでき、二次燃焼空間での二次燃焼効率を高めることができる。

国際公開第２０１３／３５３３４号 特開２０１４−１５９９４３号公報

燃焼装置は、電力を使うため、停電時に迅速に燃焼室を消火しなければ、ボイラーなどに損傷を与えてしまう。
特許文献１では、電力を使わないため、停電に対する安全装置を必要としない。
しかし、木チップ、蓄糞、籾殻、食物残渣などの有機物を熱源とした燃焼装置は、燃焼が安定しにくく、煙や灰に対する対策やメンテナンスが容易ではない。
そこで、燃焼装置内を、有機物から燃焼ガスを発生させるガス発生装置と、発生させたガスで燃焼するガスバーナーとに分離することが好ましい。
しかし、ガス発生装置で発生させたガスを導出する配管内にカーボンやタールなどの炭化物が付着しやすい。

本発明は、ガス導出管内へのカーボンやタールなどの炭化物の付着を少なくすることができるガス発生装置を提供することを目的とする。

請求項１記載の本発明のガス発生装置は、可燃物が収容されるガス化空間と、前記ガス化空間の下部に形成される燃焼空間と、前記燃焼空間の下方から燃焼用空気を供給する空気供給管と、前記ガス化空間の上部に形成されるガス滞留空間と、を外壁筒の内部に有し、前記外壁筒の上面を天面部材で覆い、前記可燃物を燃焼によりガス化するガス発生装置であって、前記ガス滞留空間のガスを前記外壁筒の外部に導くガス導出管が、前記天面部材に対向させたガス導入口と、鉛直方向に垂下させた直管部と、前記直管部の下部に接続される曲管部とで構成され、前記ガス導入口を前記ガス滞留空間に配置し、前記直管部を前記ガス化空間に配置し、前記曲管部の一端を前記直管部と接続し、前記曲管部の他端を前記外壁筒の外部に配置したことを特徴とする。
請求項２記載の本発明は、請求項１に記載のガス発生装置において、前記外壁筒の内部に、上面と下面とを開放したすり鉢状の耐火キャスターを設け、前記耐火キャスターの下部に火格子を配置し、前記火格子の下部に炭化物を落下させる炭化物収容空間を形成し、前記耐火キャスター内を前記ガス化空間とし、前記火格子の上部を前記燃焼空間としたことを特徴とする。
請求項３記載の本発明は、請求項２に記載のガス発生装置において、前記耐火キャスターの傾斜角度を、水平面に対して４５度〜６５度の範囲としたことを特徴とする。
請求項４記載の本発明は、請求項１から請求項３のいずれかに記載のガス発生装置において、前記天面部材には、前記可燃物を投入する投入口と、前記外壁筒の内部圧力が異常に高まった場合に開口される圧力抜け口とを有し、前記圧力抜け口を、前記ガス導入口の鉛直上方に形成したことを特徴とする。
請求項５記載の本発明は、請求項１から請求項４のいずれかに記載のガス発生装置において、前記ガス滞留空間の温度を検出するガス温度検出手段と、前記空気供給管に前記燃焼用空気を供給するブロワーと、前記ガス温度検出手段で検出される前記温度によって前記ブロワーから供給される前記燃焼用空気の量を制御する制御部とを備えたことを特徴とする。
請求項６記載の本発明は、請求項１から請求項４のいずれかに記載のガス発生装置において、前記ガス導出管から導出されたガスを用いて燃焼するガスバーナーと、前記ガスバーナーでの燃焼ガス温度を検出する燃焼温度検出手段と、前記空気供給管に前記燃焼用空気を供給するブロワーと、前記燃焼温度検出手段で検出される前記燃焼ガス温度によって前記ブロワーから供給される前記燃焼用空気の量を制御する制御部とを備えたことを特徴とする。

本発明によれば、直管部をガス化空間に配置することで、ガス導出管が加熱された状態となり、ガス導出管内へのカーボンやタールなどの炭化物の付着を少なくすることができる。

本発明の一実施例によるガス発生装置の外観および構成を示す図 同ガス発生装置の内部を示す断面図 図２とは耐火キャスターの傾斜角度の異なる同ガス発生装置の内部を示す断面図 図２および図３で示すＡ−Ａ線断面図 図２および図３で示すＢ−Ｂ線断面図 図２および図３で示すＣ−Ｃ線断面図 図２および図３で示すＤ−Ｄ線断面図 図２および図３で示すＥ−Ｅ線断面図 図２および図３で示すＦ−Ｆ線断面図 図２および図３で示すＧ−Ｇ線断面図 図２および図３で示すＨ−Ｈ線断面図 図２および図３で示すＪ−Ｊ線断面図

本発明の第１の実施の形態によるガス発生装置は、ガス滞留空間のガスを外壁筒の外部に導くガス導出管が、天面部材に対向させたガス導入口と、鉛直方向に垂下させた直管部と、直管部の下部に接続される曲管部とで構成され、ガス導入口をガス滞留空間に配置し、直管部をガス化空間に配置し、曲管部の一端を直管部と接続し、曲管部の他端を外壁筒の外部に配置したものである。本実施の形態によれば、直管部をガス化空間に配置することで、ガス導出管が加熱された状態となり、ガス導出管内へのカーボンやタールなどの炭化物の付着を少なくすることができる。

本発明の第２の実施の形態は、第１の実施の形態によるガス発生装置において、外壁筒の内部に、上面と下面とを開放したすり鉢状の耐火キャスターを設け、耐火キャスターの下部に火格子を配置し、火格子の下部に炭化物を落下させる炭化物収容空間を形成し、耐火キャスター内をガス化空間とし、火格子の上部を燃焼空間としたものである。本実施の形態によれば、すり鉢状の耐火キャスター内をガス化空間とすることで、収容されている可燃物が自然落下によって燃焼空間に導かれやすく、また新たな可燃物の投入時にガス滞留空間に入り込む酸素が燃焼空間に入り込むことを制限できるため、可燃物の燃焼温度の上昇を防止して効率よくガス化させることができる。

本発明の第３の実施の形態は、第２の実施の形態によるガス発生装置において、耐火キャスターの傾斜角度を、水平面に対して４５度〜６５度の範囲としたものである。本実施の形態によれば、自然落下を利用して可燃物の供給を行うことができるため、可燃物の供給のための動力源を必要としない。

本発明の第４の実施の形態は、第１から第３のいずれかの実施の形態によるガス発生装置において、天面部材には、可燃物を投入する投入口と、外壁筒の内部圧力が異常に高まった場合に開口される圧力抜け口とを有し、圧力抜け口を、ガス導入口の鉛直上方に形成したものである。本実施の形態によれば、圧力抜け口を、ガス導出管の点検や整備に利用することができる。

本発明の第５の実施の形態は、第１から第４の実施の形態によるガス発生装置において、ガス滞留空間の温度を検出するガス温度検出手段と、空気供給管に燃焼用空気を供給するブロワーと、ガス温度検出手段で検出される温度によってブロワーから供給される燃焼用空気の量を制御する制御部とを備えたものである。本実施の形態によれば、効率的に可燃物をガス化することができる。

本発明の第６の実施の形態は、第１から第４の実施の形態によるガス発生装置において、ガス導出管から導出されたガスを用いて燃焼するガスバーナーと、ガスバーナーでの燃焼ガス温度を検出する燃焼温度検出手段と、空気供給管に燃焼用空気を供給するブロワーと、燃焼温度検出手段で検出される燃焼ガス温度によってブロワーから供給される燃焼用空気の量を制御する制御部とを備えたものである。本実施の形態によれば、ガスバーナーでの燃焼ガス温度を一定に保つようにガス発生量を調整することができる。

以下に本発明の一実施例によるガス発生装置について説明する。
図１は本発明の一実施例によるガス発生装置の外観および構成を示す図である。
本実施例によるガス発生装置は、外壁筒１の上面を天面部材２で覆い、内部で可燃物を燃焼することによってガス化する。
外壁筒１は、下部外壁筒１ａと上部外壁筒１ｂとからなり、下部外壁筒１ａの上端フランジと上部外壁筒１ｂの下部フランジとは突き合わせて接合される。
上部外壁筒１ｂの上面は、傾斜面となっており、天面部材２で覆われている。
天面部材２には、有機物などの可燃物を投入する投入口３と、外壁筒１の内部圧力が異常に高まった場合に開口される圧力抜け口４とを有している。投入口３には投入蓋３ａが設けられ、投入口３は一定量の可燃物を投入した後には投入蓋３ａによって閉じられる。可燃物は間欠的に投入される。なお、可燃物は連続して投入してもよい。
圧力抜け口４には開閉蓋４ａが設けられている。
上部外壁筒１ｂには、外壁筒１の内部温度を検出するガス温度検出手段５を取り付けている。下部外壁筒１ａには、燃焼用空気を供給する空気供給管６と、点検口７、８と、攪拌部材操作口９と、ガス導出管１０とが設けられている。

本実施例によるガス発生装置は、ブロワー２１と、ガスバーナー２２と、燃焼温度検出手段２３と、制御部２４とを備えている。ブロワー２１は、空気供給管６に燃焼用空気を供給する。ガスバーナー２２は、ガス導出管１０から導出されたガスを用いて燃焼する。燃焼温度検出手段２３は、ガスバーナー２２での燃焼ガス温度を検出する。制御部２４は、ブロワー２１から供給される燃焼用空気の量を制御する。
制御部２４は、ガス温度検出手段５で検出される温度によって、または燃焼温度検出手段２３で検出される燃焼ガス温度によって、ブロワー２１から供給される燃焼用空気の量を制御する。
制御部２４によって、ガス温度検出手段５で検出される温度によってブロワー２１から供給される燃焼用空気の量を制御することで、効率的に可燃物をガス化することができる。ガス温度検出手段５で検出される温度が設定値以下となった場合には、ブロワー２１から供給される燃焼用空気の量を増加させる。一方、ガス温度検出手段５で検出される温度が設定値を超えた場合には、ブロワー２１から供給される燃焼用空気の量を減少させる。
また、制御部２４が、燃焼温度検出手段２３で検出される燃焼ガス温度によってブロワー２１から供給される燃焼用空気の量を制御することで、ガスバーナー２２での燃焼ガス温度を一定に保つようにガス発生量を調整することができる。燃焼温度検出手段２３で検出される燃焼ガス温度が設定値以下となった場合には、ブロワー２１から供給される燃焼用空気の量を増加させる。一方、燃焼温度検出手段２３で検出される燃焼ガス温度が設定値を超えた場合には、ブロワー２１から供給される燃焼用空気の量を減少させる。

図２は同ガス発生装置の内部を示す断面図、図３は図２とは耐火キャスターの傾斜角度の異なる同ガス発生装置の内部を示す断面図、図４は図２および図３で示すＡ−Ａ線断面図、図５は図２および図３で示すＢ−Ｂ線断面図、図６は図２および図３で示すＣ−Ｃ線断面図、図７は図２および図３で示すＤ−Ｄ線断面図、図８は図２および図３で示すＥ−Ｅ線断面図、図９は図２および図３で示すＦ−Ｆ線断面図、図１０は図２および図３で示すＧ−Ｇ線断面図、図１１は図２および図３で示すＨ−Ｈ線断面図、図１２は図２および図３で示すＪ−Ｊ線断面図である。

本実施例によるガス発生装置は、ガス化空間Ｓ１と、燃焼空間Ｓ２と、ガス滞留空間Ｓ３と、炭化物収容空間Ｓ４を外壁筒１の内部に有している。ガス化空間Ｓ１は、可燃物が収容される。燃焼空間Ｓ２は、ガス化空間Ｓ１の下部に形成される。ガス滞留空間Ｓ３は、ガス化空間Ｓ１の上部に形成される。炭化物収容空間Ｓ４は、燃焼空間Ｓ２の下部に形成される。ガス化空間Ｓ１、燃焼空間Ｓ２、および炭化物収容空間Ｓ４は下部外壁筒１ａ内に、ガス滞留空間Ｓ３は上部外壁筒１ｂ内に位置する。ガス温度検出手段５は、上部外壁筒１ｂに設けられ、ガス滞留空間Ｓ３の温度を検出する。
燃焼空間Ｓ２では、６００℃以下の未燃状態として燃焼ガスを発生させる。

下部外壁筒１ａの内部には、上面と下面とを開放したすり鉢状の耐火キャスター３１を設けている。耐火キャスター３１の傾斜角度は、水平面に対して４５度〜６５度の範囲としている。傾斜角度を水平面に対して４５度〜６５度の範囲とすることで、自然落下を利用して可燃物の供給を行うことができるため、可燃物の供給のための動力源を必要としない。耐火キャスター３１の傾斜角度が４５度未満であると、可燃物が自然落下しにくく、燃焼空間Ｓ２での継続燃焼ができない。さらには、ガス化空間Ｓ１で可燃物間に隙間が形成されることで燃焼が不安定となる。一方、傾斜角度が６５度を越えると、壁面に沿って落下する現象が生じず、ガス化空間Ｓ１に過剰に可燃物が蓄積されて燃焼効率が低下する。耐火キャスター３１の傾斜角度は、５８度〜６２度とすることが最も好ましい。そうすることで、継続使用による耐火キャスター３１の内壁面への付着物の発生が少なく、内壁面に付着物が発生しても可燃物を自然落下させることができる。
耐火キャスター３１は、例えば耐火骨材と粘土を原料として焼結することで形成し、耐火煉瓦や断熱煉瓦と同様に耐火壁として機能する。耐火キャスター３１には、複数の貫通孔３１ａを設け、耐火キャスター３１外周から空気をガス化空間Ｓ１に導入してもよい。

耐火キャスター３１の下部に火格子３２を配置している。火格子３２の下部には、空気供給管６を配置している。空気供給管６は、燃焼空間Ｓ２の下方から燃焼用空気を供給する。
炭化物を落下させる炭化物収容空間Ｓ４は、火格子３２の下部に形成している。
耐火キャスター３１内は、ガス化空間Ｓ１となり、耐火キャスター３１内で、火格子３２の上部が燃焼空間Ｓ２となる。火格子３２の上部には攪拌部材３３が配置される。
すり鉢状の耐火キャスター３１内をガス化空間Ｓ１とすることで、収容されている可燃物が自然落下によって燃焼空間Ｓ２に導かれやすく、また新たな可燃物の投入時にガス滞留空間Ｓ３に入り込む酸素が燃焼空間Ｓ２に入り込むことを制限できるため、可燃物の燃焼温度の上昇を防止して効率よくガス化させることができる。

ガス導出管１０は、ガス滞留空間Ｓ３のガスを外壁筒１の外部に導く。ガス導出管１０は、天面部材２に対向させたガス導入口１１と、鉛直方向に垂下させた直管部１２と、直管部１２の下部に接続される曲管部１３とで構成される。
ガス導入口１１はガス滞留空間Ｓ３に配置する。直管部１２はガス化空間Ｓ１に配置する。曲管部１３の一端は直管部１２と接続し、曲管部１３の他端は下部外壁筒１ａの外部に配置する。
耐火キャスター３１には、直管部１２および曲管部１３が貫通するガス導出管用孔３１ｂを形成している。
直管部１２をガス化空間Ｓ１に配置することで、ガス導出管１０が加熱された状態となり、ガス導出管１０内へのカーボンやタールなどの炭化物の付着を少なくすることができる。
圧力抜け口４は、ガス導入口１１の鉛直上方に配置することで、圧力抜け口４をガス導出管１０の点検や整備に利用することができる。

本発明は、温水ボイラー、蒸気ボイラー、冷暖房機の熱源、ガスストーブとして用いるガスバーナーに供給するガス発生装置として利用できる。

１ 外壁筒
２ 天面部材
３ 投入口
４ 圧力抜け口
５ ガス温度検出手段
６ 空気供給管
１０ ガス導出管
１１ ガス導入口
１２ 直管部
１３ 曲管部
２１ ブロワー
２２ ガスバーナー
２３ 燃焼温度検出手段
２４ 制御部
Ｓ１ ガス化空間
Ｓ２ 燃焼空間
Ｓ３ ガス滞留空間
Ｓ４ 炭化物収容空間

Claims (6)

1. 可燃物が収容されるガス化空間と、
   前記ガス化空間の下部に形成される燃焼空間と、
   前記燃焼空間の下方から燃焼用空気を供給する空気供給管と、
   前記ガス化空間の上部に形成されるガス滞留空間と、
   を外壁筒の内部に有し、
   前記外壁筒の上面を天面部材で覆い、
   前記可燃物を燃焼によりガス化するガス発生装置であって、
   前記ガス滞留空間のガスを前記外壁筒の外部に導くガス導出管が、
   前記天面部材に対向させたガス導入口と、
   鉛直方向に垂下させた直管部と、
   前記直管部の下部に接続される曲管部と
   で構成され、
   前記ガス導入口を前記ガス滞留空間に配置し、
   前記直管部を前記ガス化空間に配置し、
   前記曲管部の一端を前記直管部と接続し、
   前記曲管部の他端を前記外壁筒の外部に配置した
   ことを特徴とするガス発生装置。
2. 前記外壁筒の内部に、上面と下面とを開放したすり鉢状の耐火キャスターを設け、
   前記耐火キャスターの下部に火格子を配置し、
   前記火格子の下部に炭化物を落下させる炭化物収容空間を形成し、
   前記耐火キャスター内を前記ガス化空間とし、
   前記火格子の上部を前記燃焼空間とした
   ことを特徴とする請求項１に記載のガス発生装置。
3. 前記耐火キャスターの傾斜角度を、水平面に対して４５度〜６５度の範囲としたことを特徴とする請求項２に記載のガス発生装置。
4. 前記天面部材には、
   前記可燃物を投入する投入口と、
   前記外壁筒の内部圧力が異常に高まった場合に開口される圧力抜け口と
   を有し、
   前記圧力抜け口を、前記ガス導入口の鉛直上方に形成した
   ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載のガス発生装置。
5. 前記ガス滞留空間の温度を検出するガス温度検出手段と、
   前記空気供給管に前記燃焼用空気を供給するブロワーと、
   前記ガス温度検出手段で検出される前記温度によって前記ブロワーから供給される前記燃焼用空気の量を制御する制御部と
   を備えた
   ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載のガス発生装置。
6. 前記ガス導出管から導出されたガスを用いて燃焼するガスバーナーと、
   前記ガスバーナーでの燃焼ガス温度を検出する燃焼温度検出手段と、
   前記空気供給管に前記燃焼用空気を供給するブロワーと、
   前記燃焼温度検出手段で検出される前記燃焼ガス温度によって前記ブロワーから供給される前記燃焼用空気の量を制御する制御部と
   を備えた
   ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載のガス発生装置。