JP6585991B2 - 燃焼装置 - Google Patents

Description

本発明は、燃焼装置に係る。詳細には、木質固形燃料を燃焼させる燃焼装置に係る。さらに詳細には、木質固形燃料を燃焼させる燃焼装置に設ける熱交換器に係る。

特許文献１「固形燃料の燃焼装置」には「木質バイオマス等の固形燃料を燃焼させる固形燃料の燃焼装置」の開示がされている（特許文献１［０００１］参照）。更に、「炉筒上に水を加熱する熱交換器を設け、この熱交換器に炉筒からの排ガスを吸引してダストを分離捕集するサイクロン除塵機を連結する。」（特許文献１［００１２］参照）、「炉筒（１）の上部には煙管式の熱交換器（２８）が設けられている。この熱交換器（２８）の給水口（２９）には、・・・水が供給され、熱交換器（２８）で暖められた湯が給湯出口（３４）から温度計（３５）を介して貯湯槽（３０）に戻されるようになっている。熱交換器（２８）の上部にはサイクロン式の除塵機（３６）が連設されている。」の記載がある（特許文献１［００３８］参照）。

更に、「固形燃料の燃焼による熱により、給水口（２９）から給水された水が熱交換器（２８）で暖められて、給湯出口（３４）から貯湯槽(30)に戻される。このように、熱交換器（２８）を設けることにより、小型の木質燃料ボイラが得られる。熱交換器（２８）の上部から出る排出ガスは、サイクロン除塵機（３５）に入ってダストが分離捕集され、クリーンになった排ガスは煙突（３９）から排出される。」の記載がある（特許文献１［００４３］参照）。
更に、「図１」の図示がある。
更に、特許文献１には、「熱交換器（２８）の上部から出る排出ガスは、サイクロン除塵機（３６）に入ってダストが分離捕集され、クリーンになった排ガスは煙突（３９）から排出される。」の記載がある（特許文献１［００４３］参照）。

特許文献２「熱交換器一体型燃焼炉」には、「熱交換器一体型燃焼炉１は、直方体の燃焼部２と、第１熱交換部３と、直方体形状の第２熱交換部４とを連ねて形成される。燃焼部２の燃焼室８は、底面板１０の貫通孔１１から上向きの燃焼空気が供給され、内壁面の上部に配置された下段空気供給管２５から軸直角面内に偏心方向の燃焼空気が供給され、内壁面の上部に配置された上段空気供給管２６から底面向きに下段空気供給管２５と反対の偏心方向の燃焼空気が供給される。燃焼室８の上部に燃焼空気の乱れが形成され、燃焼ガスと燃焼空気が撹拌混合されて完全燃焼するので、第１熱交換部３及び第２熱交換部４の熱交換効率を向上できる。」が開示されている（特許文献２［要約］［解決手段］参照）。

更に、「燃焼炉２０１を用いて構成されたボイラ装置は、上記燃焼炉２０１で生成した燃焼ガスをガス排出管２４５から排出し、・・・熱交換器に導いて水と熱交換を行い、温水を生成している。」の記載がある（特許文献２［０００７］参照）。
更に、「図１」の図示がある。
更に、特許文献２には、集塵蔵置として、「サイクロン集塵装置７４は、側面に燃焼ガスの吸入口が設けられた円筒部と、円筒部の下方に連なって内部に旋回流が形成される逆円錐形の分離部と、円筒部内から上方に突出して配置された排気筒を有する。このサイクロン集塵装置７４は、第２熱交換部４で熱交換を終えた燃焼ガスを円筒部の吸入口から吸入し、円筒部と分離部で燃焼ガスの旋回流を形成し、この旋回流の遠心力により燃焼ガスに含まれる粉塵を分離する。」が開示されている（特許文献２［００６４］参照）。

特開２００５−３０００２２号公報 特開２０１５−２５６４２号公報

特許文献１記載の「固形燃料の燃焼装置」には、「熱交換器（２８）」に係る内部構造についての記載、図示は無い。
特許文献２記載の「熱交換器一体型燃焼炉」では、「煙管４３」に係る内部構造についての記載、図示は無い。

この発明は、熱交換部の効率の良い燃焼装置を提供する。

本発明の燃焼装置は、
燃焼室と、
燃焼室下方部に設けられ、固形燃料を載置して燃焼させる燃焼部と、
燃焼部に空気を吹き込む燃焼空気供給部と、
燃焼室側方に、燃焼ガスが通過する煙管が加熱する液体を溜めた液体室内に縦方向に設けられ、
燃焼室上部から下方に燃焼ガスが通過する入力側煙管と、前記下方に通過した燃焼ガスが排出側の上方に向かって通過する排出側煙管がそれぞれ複数設けられ、
燃焼室から発生した燃焼ガスで液体を加熱する熱交換部と、
それぞれの煙管内には、
螺旋材が挿入され,
前記螺旋材は、螺旋材板状体に載置され、先端に押圧部がある回動軸を備えた螺旋材可動用操作レバーを上下動させることで前記螺旋材板状体を介して煙管内において可動可能に設ける。

更に加えて、本発明の燃焼装置は、
燃焼部は、燃焼板からなり、
燃焼部に空気を吹き込む燃焼空気供給部は、燃焼板下方から固形燃料側に向け空気を吹き込む第１燃焼空気供給部と、燃焼板の上面よりも上方位置の側面から燃焼室内に空気を吹き込む第２燃焼空気供給部と、固形燃料を供給する供給部に空気を送風し、固形燃料の搬送方向に空気を噴出させる搬出部空気供給部と、着火用バーナの後方から空気を供給するヒーター送風用空気供給部と、からなり、
螺旋材は、帯状板又は棒状材を螺旋状に成形してなる、
からなる。

更に加えて、本発明の燃焼装置は、
燃焼部は、Ｖ字断面からなる板状体からなる請求項１又は請求項２いずれか記載の燃焼装置。

本発明によれば、煙管に設けた螺旋材によって、通過する燃焼ガスが螺旋状に通過して、煙管内を通過する燃焼ガス内に含まれるダストや灰が分離され下方に落下して捕集することができる。
螺旋材によって、燃焼ガスが、煙管内を直線状に通過しないため、燃焼ガスの熱を煙管から有効に加熱水に伝達できる。

この発明の実施の形態に係る第１実施例に係る燃焼装置、燃料タンク及び燃料供給部の正面断面図である。 この発明の実施の形態に係る第１実施例に係る燃焼装置の図１ＡＡ断面図である。 この発明の実施の形態に係る第１実施例に係る燃焼装置の熱交換部の側面断面図である。 この発明の実施の形態に係る第１実施例に係る燃焼装置の熱交換部の螺旋材可動状態をあらわす側面断面図である。 この発明の実施の形態に係る第１実施例に係る燃焼装置の熱交換部の螺旋材可動状態をあらわす側面断面図である。 この発明の実施の形態に係る第１実施例に係る燃焼装置の熱交換部の螺旋材可動用操作レバー部分の一部拡大断面図である。 この発明の実施の形態に係る第２実施例に係る燃焼装置の側面一部断面図である。 この発明の実施の形態に係る第２実施例に係る平断面図である。

この発明の実施の一形態に係る第１実施例を、図面に基づいて説明する。
１１は、本発明の実施例に係る燃焼装置である。燃焼装置１１は、内部中央下部に燃焼室２１を有する。
３１は燃焼部である。燃焼部３１は、燃焼板からなる。燃焼部３１は、燃焼室２１下方部に設けられ、木質チップ、あるいはペレット等の固形燃料を載置して燃焼させる。

燃焼部３１は、Ｖ字断面からなる板状体からなる。燃焼部３１は、２枚の板状体３１２、３１３を相互に断面Ｖ字状となるように両先端を接して構成し、断面Ｖ字板状の燃焼部３１の中心部を境に２分割される。
燃焼部３１表面には、灰、燃えカス落下用のスリット３１１を複数列設ける。燃焼部３１のＶ字型断面の一方の面上に、断面逆Ｖ字型板状体で凸状からなる金具である凸状物３３を設置する。凸状物３３表面には、孔状の第１空気供給口３３１が複数設けられる。
３２は、着火用バーナである。着火用バーナ３２は固形燃料を着火するためのものであり、電気ヒーターあるいは灯油で着火される。
２２は、耐火煉瓦である。耐火煉瓦２２は、燃焼室２１の内部周辺に積層される。

４１は、燃焼空気供給部である。燃焼空気供給部４１は、パイプ状からなり、第１燃焼空気供給部４２と、第２燃焼空気供給部４３と搬送部空気供給部４６とヒーター送風用空気供給部４７からなる。燃焼空気供給部４１は、吸気ファン４４により、前記部分に空気を吹き込む。
４５は、燃焼空気供給部４１の分岐である。分岐４５では、図１に図示するように吸気ファン４４側から延設される燃焼空気供給部４１は、第１燃焼空気供給部４２と、第２燃焼空気供給部４３と、搬送部空気供給部４６と、ヒーター送風用空気供給部４７とに分岐する。

第１燃焼空気供給部４２は、燃焼部３１下方から固形燃料側に向け、吸気ファン４４から供給される空気を吹き込む。第２燃焼空気供給部４３は、燃焼部３１の上面よりも上方位置の側面から燃焼室２１内に、吸気ファン４４から供給される空気を吹き込む。
ヒーター送風用空気供給部４７は、着火用バーナ３２の後方から空気を供給する。
搬送部空気供給部４６は、供給部７１に送風し、搬送方向に噴出する。

液体室５３は、燃焼装置１１、燃焼室２１の内側に沿って液体タンクとして設置される。液体室５３内には、液体これら実施例では水が溜められる。
５２は、煙管である。煙管５２は、液体室５３中を貫通して設置される。煙管５２は、燃焼ガスが通過する煙管５２が加熱する液体を溜めた水室からなる液体室内５３内に、縦方向に設けられる。煙管５２は、燃焼室２１上部から下方に燃焼ガスが通過する入力側煙管５２１と前記下方に通過した燃焼ガスが排出側の上方に向かって通過する排出側煙管５２２からなる。
入力側煙管５２１と排出側煙管５２２はそれぞれ複数設けられる。この実施例では、入力側煙管５２１、排出側煙管５２２とはそれぞれ集められてそれぞれグループを形成している。そのため、燃焼ガスの通気が乱れにくい。

５１は、熱交換部である。熱交換部５１は、燃焼室２１側方に設けられる。熱交換部５１は、燃焼室２１側方に設けられる円筒状の煙管５２と、煙管５２の周囲に位置する液体室５３と、からなる。
燃焼室２１から発生した燃焼ガスで液体、この実施例では水を加熱する熱交換部５１が設けられる。熱交換部５１では、燃焼室２１から発生した燃焼ガスで液体を加熱する。この実施例では液体は水からなるが、それ以外の液体を用いてもよい。

５４は、螺旋材である。螺旋材５４は、金属製の帯状板又は棒状材を螺旋状に成形してなる。螺旋材５４の長手方向中心は両端を閉口した円筒５４１となっており、円筒５４１の周囲に金属製の帯状板又は棒状材が、螺旋状に形成されている。燃焼ガスは、螺旋材５４に沿って旋回しながら移動することになり、燃焼ガスの移動距離を稼ぐことが可能である。

それぞれの煙管５２内には、螺旋材５４が挿入される。
螺旋材５４は、煙管内において上下可動可能あるいは、回転可動可能あるいは、回動可動可能に設けられている。
筒状からなる煙管５２だけでなく、煙管５２内に螺旋材（スクリュー）５４を入れているため、旋回流が発生し、煙の煙管５２内の滞在時間を長くする。そのため、熱交換が効率よく行える。煙を長く引き回すことで、煤等が落ち易くなる。
螺旋材５４を円筒状の煙管５２内で可動させることで、煙管５２内に蓄積した煤、あるいは煙管、螺旋材表面に付着した酸化膜を取り除き掃除することが容易となる。

５５は、螺旋材支持板である。螺旋材板状体５５は金網からなり、その上に、螺旋材５４を載置する。螺旋材５４を螺旋材板状体５５に取り付けても良い。
５６は、螺旋材可動用操作レバーである。５６１は、螺旋材可動用操作レバー５６の回動軸、５６２は同先端に設けられた押圧部である。
図４、図５に図示されるように、螺旋材可動用操作レバー５６を上下動させることで、押圧部５６２が螺旋材板状体５５に当接して持ち上げあるいは、当接を解除することで下げる、上下動をさせる。すると、螺旋材５４は上下して、煤や表面に付着した酸化膜が落下する。

５２３は、燃焼部３１から落ちた灰の回収部である。熱交換部５１の入力側煙管５２１と排出側煙管５２２を連結する下方通路部は、燃焼ガス内のダストを受けて取り出せる集塵室５７となっている。
５２４は、煙突である。煙突５２４は、排出側煙管５２２の下流側に設置し、燃焼ガスを排気する。
煙管５２に設けた螺旋材によって、通過する燃焼ガスが螺旋状に通過して、煙管５２内を通過する燃焼ガス内に含まれるダストや灰が分離され下方の集塵室５７に落下して捕集することができる。
螺旋材５４によって、燃焼ガスが、煙管５２内を直線状に通過しないため、燃焼ガスの熱を煙管から有効に加熱水に伝達できる。
螺旋材５４を回転させることで、煙管５２螺旋材５４表面に付着した煤や酸化膜を掃除する。

６１は、燃料供給部である。燃料供給部６１は、燃料タンクであり、固形燃料が収納される。
６４は、供給口である。供給口６４から、燃料供給部６１外へ、固形燃料は供給される。
６２は、温風吹き出し口である。温風吹き出し口６２からは、供給された温風を吐き出す。
６３は、掻き出し羽根である。掻き出し羽根６３は、燃料供給部６１の下部に設けられ、回転軸を回転中心として回転することで、供給口６４に固形燃料を掻き出す。

７１は、燃料供給部である。燃料供給部７１は、燃料タンク６１の下部に設置される。
７２は、第１搬送部である。第１搬送部７２は、スクリューコンベアからなる。第１搬送部７２は、一端に設けられた搬入口７２１は、燃料供給部６１の供給口６４に臨ませて設置する。第１搬送部７２の他端には、排出口７２２を設ける。
７３は、パドル部である。パドル部７３は、第１搬送部７２の排出口７２２下部に設置する。パドル部７３は、回転中心を回転軸として回転して固形燃料Ｆを間欠的に定量供給する。

７４は、第２搬送部である。第２搬送部７４は、スクリューコンベアからなる。第２搬送部７４は、一端に設けられた搬入口７４１は、パドル部７３下部に設置する。第２搬送部７４の他端には、排出口７４２を設ける。排出口７４２は、燃焼部３１横に設置する。
４６１は、空気噴出口である。空気噴出口４６１は、第１搬送部７２の排出口７２２部に設けられ、燃料の搬送方向に向け噴出される。
燃料タンク６１の温風吹き出し口６２からは、熱交換部５１で発生した温水から取り込んで発生させた温風が噴出されていて、固形燃料は、温風で温められ乾燥されながら、燃料供給部６１から、掻き出し羽根６３により掻き出され、供給口６４から、第１搬送部７２、パドル部７３、第２搬送部７４により、燃焼部３１に供給される。

着火用バーナ３２は、電気ヒーターを加熱し、ヒーター送風用空気供給部４７で供給される空気により固形燃料に着火する。
図７及び図８に図示される第２実施例では、５４２は、螺旋材シャフトである。螺旋材シャフト５４２は、螺旋材５４の長手方向中心の同軸長手方向延長上に延設される。５４３は、スプロケットである。スプロケット５４３は、各螺旋材シャフト５４２の軸回りに取り付けられる。５４４は、ローラチェーンである。ローラチェーン５４４は、各スプロケット５４３に掛け回される。

５４５は、回転ハンドルである。回転ハンドル５４５は、各スプロケット５４３と同様ローラチェーン５４４に噛み合わされる。
そこで、回転ハンドル５４５を回転させることで、ローラチェーン５４４が移動し、ローラチェーン５４４は全ての各スプロケット５４３を回転する。すると、各スプロケット５４３に取り付けられた各螺旋材５４は回転する。
螺旋材５４を回転させることで、煙管５２螺旋材５４表面に付着した煤や酸化膜を掃除する。

１１ 燃焼装置
２１ 燃焼室
３１ 燃焼部
４１ 燃焼空気供給部
５１ 熱交換部
５２ 煙管
５２１ 入力側煙管
５２２ 排出側煙管
５３ 液体室
５４ 螺旋材

Claims (3)

1. 燃焼室と、
   燃焼室下方部に設けられ、固形燃料を載置して燃焼させる燃焼部と、
   燃焼部に空気を吹き込む燃焼空気供給部と、
   燃焼室側方に、燃焼ガスが通過する煙管が加熱する液体を溜めた液体室内に縦方向に設けられ、
   燃焼室上部から下方に燃焼ガスが通過する入力側煙管と、前記下方に通過した燃焼ガスが排出側の上方に向かって通過する排出側煙管がそれぞれ複数設けられ、
   燃焼室から発生した燃焼ガスで液体を加熱する熱交換部と、
   それぞれの煙管内には、
   螺旋材が挿入され、
   前記螺旋材は、螺旋材板状体に載置され、先端に押圧部がある回動軸を備えた螺旋材可動用操作レバーを上下動させることで前記螺旋材板状体を介して煙管内において可動可能に設ける、ことを特徴とする燃焼装置。
2. 燃焼部は、燃焼板からなり、
   燃焼部に空気を吹き込む燃焼空気供給部は、燃焼板下方から固形燃料側に向け空気を吹き込む第１燃焼空気供給部と、燃焼板の上面よりも上方位置の側面から燃焼室内に空気を吹き込む第２燃焼空気供給部と、固形燃料を供給する供給部に空気を送風し、固形燃料の搬送方向に空気を噴出させる搬出部空気供給部と、着火用バーナの後方から空気を供給するヒーター送風用空気供給部と、からなり、
   螺旋材は、帯状板又は棒状材を螺旋状に成形してなる、
   請求項１記載の燃焼装置。
3. 燃焼部は、Ｖ字断面からなる板状体からなる請求項１又は請求項２いずれか記載の燃焼装置。

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