JP6645847B2 - 木質ペレット燃焼装置 - Google Patents

Description

本発明は、木質ペレット燃焼装置に関する。

従来、温水又は蒸気ボイラ、吸収式冷凍機の再生器などの加熱源には、ガスや石油等の高質の燃料が用いられていた。しかしながら、近年では、資源の有効利用及び地球環境の保護などの観点から、バイオマス燃料に注目が集まっており、特に、木質系バイオマス燃料としての木質ペレットが知られている。木質ペレットは、一般に、主伐材や間伐材などから発生する廃材や林地残材等を粉砕して圧縮成型した固形燃料であり、形状や含水率等の品質が安定しているという特徴がある。そのため、他のバイオマス燃料に比較して取り扱い易いことから、その利用が広く検討されている。

木質ペレットは比較的多量の燃焼灰が発生することから、安定燃焼のために燃焼灰の排出が課題になる。また、木質ペレットが密集するなどの理由によって高温域が形成されると、堆積した燃焼灰が溶融及び焼結して燃焼灰クリンカ（以下「クリンカ」という）が生成される場合がある。通常の燃焼用空気の気流ではクリンカを吹き飛ばすことが困難であるため、クリンカが徐々に大きくなり、場合によっては燃焼不良などの燃焼障害を引き起こすことがある。

例えば特許文献１には、木質ペレットの燃焼機が開示されている。この燃焼機では、多孔板の上にセラミック粒子を敷き詰めた火床が１次燃焼室に形成され、火床に木質ペレットを分散させるとともに多孔板の下側から燃焼用空気を噴出させることで、木質ペレットを燃焼させている。燃焼により発生する灰（燃焼灰）は、燃焼用空気又は燃焼ガスの気流によって下流の２次燃焼室に排出される。この際、駆動部により多孔板を前後に移動させ、火床で形成されるクリンカを砕くことにより、クリンカの成長を抑制して燃焼障害の発生を防止することとしている。

なお、特許文献２には、焼却炉内に生じた灰を処理する灰掻き棒と、灰掻き棒を搭載し平面方向に走行可能な自走式台車と、灰掻き棒を上下方向に駆動し上記自走式台車に搭載された駆動装置と、を有する灰処理装置が開示されている。また、特許文献３には、炉本体の火格子上に堆積する焼却灰を灰出し口へと移動落下させる掻き出し装置が開示されている。この掻き出し装置は、火格子上面に沿って進退される掻き出し棒と、当該掻き出し棒を横断して取り付けられ、掻き出し棒の進退に伴って灰出し口に向かって進退される掻き出しプレートとを有する掻き出しユニットを備えている。この掻き出し棒の先端側は、灰出し口を跨いで炉本体外に延出されており、掻き出し棒を進退駆動する駆動装置に接続されている。

特開２０１０−２５４６３号公報 特開平７−９１６４１号公報 特開２００５−６１７２１号公報

しかしながら、これらの特許文献に開示された手法によれば、燃焼灰の処理に専用の駆動装置が必要となる。そのため、装置構造が複雑となり、それに伴い製造コストが高くなるという問題がある。

本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、製造コストの低減を図ることができる木質ペレット燃焼装置を提供する。

かかる課題を解決するために、本発明の木質ペレット燃焼装置は、燃焼室と、燃焼室内に設けられる燃焼板と、互いの面が重なるように燃焼板の面上を往復移動することで、燃焼板の面上に存する燃焼灰を押し出して燃焼板から除去する除去板と、除去板に連結されており、燃焼室の外にいる使用者の操作により除去板を往復移動させるハンドルと、を有し、燃焼室は、筒状の燃焼室本体、燃焼板の面上を往復移動に伴い除去板が出入りするために燃焼室本体を閉塞する縦壁状の端壁に設けられ除去板の厚みよりも大きな開口高さを備える開口部、及び端壁における開口部と対応する位置に上下方向にスライド可能に配置される遮蔽板を有し、遮蔽板は、自重により当該遮蔽板の下端部が除去板の上面に当接された状態とされることを特徴とする。

ここで、本発明は、除去板をスライド可能に搭載し、燃焼板に対する除去板の向き及び燃焼板に対する除去板の位置を設定するガイド部材をさらに有することが好ましい。

また、本発明において、遮蔽板は、除去板の上下方向の変動に追従して上下方向に移動することで開口部と除去板との隙間をシールすることが好ましい。

本発明によれば、ハンドルを用いることで除去板を手動で操作することができるため、装置構成の簡素化を図ることができる。これにより、製造コストの低減を図ることができる。

本実施形態に係る木質ペレット燃焼装置の構成を模式的に示す断面斜視図 図１に示す木質ペレット燃焼装置を側方から眺めた状態における断面図 図１に示す木質ペレット燃焼装置を上方から眺めた状態における断面図 木質ペレット燃焼装置に係る除去板の動作を示す説明図 除去板の動作を遮蔽板を中心に示す説明図

図１は、本実施形態に係る木質ペレット燃焼装置１の構成を模式的に示す断面斜視図である。図２は、図１に示す木質ペレット燃焼装置１を側方から眺めた状態における断面図であり、図３は、図１に示す木質ペレット燃焼装置１を上方から眺めた状態における断面図である。

本実施形態に係る木質ペレット燃焼装置１は、燃焼室２と、燃焼板３と、空気流路４と、ペレット供給部５と、除去板６と、ガイド部材７と、ハンドル８とを主体に構成されている。

燃焼室２は、燃焼炉を構成する燃焼室本体２０を主体に構成されている。燃焼室本体２０は、略円筒形状を有しており、その底部には、脚部２１が立設されている。脚部２１は燃焼板３を保持するための部材であり、脚部２１を介して燃焼室本体２０の中央底部に燃焼板３が配置される。

燃焼室本体２０において、燃焼板３の両側には、燃焼室本体２０の軸方向に沿って側板２２がそれぞれ立設されており、側板２２の上方には、燃焼室本体２０の軸方向に沿って耐火壁２３が配置されている。耐火壁２３は、木質ペレットが燃焼板３に転がり落ちやすいように、燃焼板３に向かう斜面形状を備えている。

燃焼室本体２０の一方の端部は、図示しない２次燃焼室に連結される。また、燃焼室本体２０の他方の端部は、縦壁状の端壁２５により閉塞されている。

端壁２５の中央上部には、ペレット用開口部２５ａが形成されている。このペレット用開口部２５ａには、ペレット供給部５の先端が挿入される。

端壁２５の中央下部には、除去板用開口部２５ｂが形成されており、当該除去板用開口部２５ｂを介して、除去板６が燃焼室２に出入りする。除去板用開口部２５ｂの開口幅は、除去板６の幅方向と同等に設定され、その開口高さは、除去板６の厚みに一定のマージンを加えた高さに設定されている。

また、端壁２５における除去板用開口部２５ｂと対応する位置には、当該端壁２５と重なり合うように遮蔽板２６が配置されている。遮蔽板２６は、除去板６との間に生じる除去板用開口部２５ｂの隙間をシールする機能を担っている。

遮蔽板２６は、端壁２５に沿って上下方向にスライド可能に構成されている。具体的には、端壁２５には、上下方向に縦長となる長円（図示せず）が形成されており、遮蔽板２６の背面（端壁２５と当接する面）には、この長円を介して段付きねじ２７が取り付けられている。段付きねじ２７の存在により、遮蔽板２６の移動は、長円の開口方向である上下方向に規制される。また、遮蔽板２６は、自重により上下方向への力を受けるため、遮蔽板２６の下端部２６ａは、除去板６の上面６ｂに当接した状態となる。これにより、除去板用開口部２５ｂと除去板６との隙間には遮蔽板２６が存在することとなり、その隙間がシールされることとなる。

燃焼板３は、多数の通気孔が形成された板状の部材（多孔板）であり、例えば金属製の平板で構成されている。燃焼板３は、燃焼室本体２０の軸方向に長手となる矩形形状を備えている。以下、燃焼板３において、燃焼室本体２０の軸方向と対応する方向を長さ方向といい、この長さ方向と直交する方向を幅方向という（除去板６についても同様）。

空気流路４は、燃焼板３の下に設けられており、燃焼板３の下面３ａ側に１次空気（燃焼用空気）を供給する流路である。この空気流路４には、ブロワなどの送風機（図示せず）から燃焼用空気が供給される。

ペレット供給部５は、ペレット用開口部２５ａを介して燃焼室本体２０内に木質ペレットを供給するものであり、ペレット供給部５から供給された木質ペレットは、燃焼板３の上面３ｂに落下する。ペレット供給部５には、図示していない供給装置から木質ペレットが供給される。

除去板６は、長さ方向及び幅方向の寸法が燃焼板３のそれと対応して形成された板状の部材であり、例えば鋼板にアルミニウムメッキを施したものである。除去板６は、ガイド部材７に搭載されて当該ガイド部材７上をスライド可能に構成されており、除去板６の下面６ａと燃焼板３の上面３ｂとが重なるように燃焼板３の面上を往復移動する。

具体的には、除去板６は、除去板用開口部２５ｂを介して燃焼室２内に挿入されており、除去板６のホームポジションは、当該除去板６の先端部６ｃ近傍が、燃焼板３の端壁２５側の端部（以下「基端部」という）３ｃ近傍と重なり合うような状態とされている。ホームポジションから燃焼室２の内方（２次燃焼室側）へと進入する場合、除去板６は、燃焼板３の面上を移動し、その先端部６ｃが、燃焼板３の２次燃焼室側の端部（以下「先端部」という）３ｄに至るまで移動することができる。同様に、燃焼室２から後退する場合、除去板６は、燃焼板３の面上を移動し、ホームポジションに至るまで移動することができる。

除去板６の往復移動により、燃焼板３の上面３ｂに存する燃焼灰（クリンカも含む）は除去板６により削り取られ、燃焼板３から除去される。

ガイド部材７は、除去板６をスライド可能に搭載し、除去板６の往復移動をガイドするものである。ガイド部材７は、燃焼室２の外側に配置されており、端壁２５の除去板用開口部２５ｂから除去板６を燃焼室２の内部に進入させるように配置されている。このガイド部材７の配置により、燃焼板３に対する除去板６の向き及び燃焼板３に対する除去板６の位置を設定（調整）することができる。ここで、除去板６の向きは、燃焼板３の長さ方向に延びる中心軸に対する除去板６の長さ方向に延びる中心軸とのなす角をいい、除去板６の位置は、水平方向及び鉛直方向の位置をいう。

効果的に燃焼灰を除去するためには、除去板６の向き及び位置は、除去板６と燃焼板３とが相互に平行し、かつ、除去板６の下面６ａと燃焼板３の上面３ｂとが当接する関係であることが好ましい。ガイド部材７による除去板６の向き及び位置の設定が適切になされることにより、除去板６は、除去性能に優れた状態で、燃焼板３の面上を燃焼板３の長さ方向に沿って往復移動することとなる。

ハンドル８は、除去板６の後端部６ｄに連結されており、その一部は燃焼室２（木質ペレット燃焼装置１）の外部に突き出されている。このハンドル８は、燃焼室２（木質ペレット燃焼装置１）の外にいる使用者により操作されるものであり、ハンドル操作を通じて除去板６を往復移動させることができる。具体的には、ハンドル８を装置内に押し込むように操作すると、除去板６は、ホームポジションから燃焼板３の先端部３ｄまで燃焼室２の軸方向に移動し、一方、ハンドル８を装置内から引き出すように操作すると、除去板６は、燃焼板３の先端部３ｄからホームポジションまで燃焼室２の軸方向に移動する。

このような構成の木質ペレット燃焼装置１の動作について、図４及び図５を参照しながら説明する。ここで、図４及び図５は、木質ペレット燃焼装置１に係る除去板６の動作を示す説明図であり、木質ペレット燃焼装置１の要部のみを模式的に示すものである。木質ペレット燃焼装置１を燃焼動作させる場合、使用者は、ハンドル８を操作して、除去板６をホームポジションにセットした状態とする。まず、ペレット供給部５から燃焼板３の上面３ｂに木質ペレットを供給すると、図示しない点火機構にて木質ペレットを燃焼させる。この点火機構は、木質ペレットが燃焼し始めると停止させられる。

つぎに、送風機から空気流路４へと燃焼用空気が供給され、この燃焼用空気が燃焼板３の下面３ａに供給される。この燃焼空気は、燃焼板３の通気孔を介して上面３ｂへと至るため、燃焼板３の上面３ｂの木質ペレットが燃焼する。燃焼により発生する灰（燃焼灰）は、燃焼用空気又は燃焼ガスの気流によって、図示しない２次燃焼室に排出される。

この燃焼過程で、木質ペレットが密集するなどの理由により、燃焼板３に高温域が形成される場合がある。燃焼板３に高温域が形成されると、燃焼灰が溶融及び焼結してクリンカが生成される。このクリンカは、通常の燃焼用空気の気流では吹き飛ばせないため、クリンカは徐々に大きくなり、燃焼不良などの燃焼障害を引き起こす可能性がある。この場合、運転効率が低下する。

そこで、木質ペレット燃焼装置１の燃焼動作の停止中、又は燃焼動作を一時的に停止させて、燃焼板３の面上（上面３ｂ上）に存する燃焼灰（クリンカを含む）を除去する作業を行う。この作業は、木質ペレット燃焼装置１の使用者がハンドル８を操作することで行う。

具体的には、ハンドル８を装置内に向けて押し込む操作を使用者が行うと、除去板６は、ホームポジションから燃焼板３の先端部３ｄまで燃焼室２の軸方向に沿って移動する。この場合、除去板６は、当該除去板６の下面６ａと燃焼板３の上面３ｂとが重なるように燃焼板３の上面３ｂを移動する。燃焼板３の上面３ｂに存在する燃焼灰は、除去板６の先端部６ｃの角部によって削り落とされ、また、削り落とされた燃焼灰は除去板６の先端部６ｃにより進行方向へと押し出される。このような状態が、ホームポジションから燃焼板３の先端部３ｄに至るまで継続されると、燃焼板３の上面３ｂに存する燃焼灰は除去される。除去された燃焼灰は、除去板６の先端部６ｃが燃焼板３の先端部３ｄへと到達することで燃焼板３から脱落し、２次燃焼室側に排出される。

ここで、ハンドル８の押し込み操作に伴う除去板６の移動時、除去板６と燃焼板３との間に燃焼灰などが入り込むことで、除去板６の位置が上下方向に変動することがある。この場合、除去板用開口部２５ｂの開口高さは、除去板６の厚みにマージンを加えた高さに設定されているため、除去板６の上下方向の変動を許容することができる。また、遮蔽板２６は、端壁２５に沿って上下方向（端壁２５に沿って鉛直方向）にスライド可能とされているため、除去板６の上下方向の変動に追従して上下方向に変動する。その結果、当該遮蔽板２６の下端部２６ａが除去板６の上面６ｂに常時当接したままとなる。遮蔽板２６の追従動作により、除去板用開口部２５ｂと除去板６との隙間は露出することなく当該遮蔽板２６によってシールされることとなる。

一方、除去板６の先端部６ｃが燃焼板３の先端部３ｄまで到達すると、使用者は、ハンドル８を装置から引き出す操作を行う。この引き出し操作に応じて、除去板６は、燃焼板３の先端部３ｄからホームポジションまで燃焼室２の軸方向に沿って移動する。この場合、除去板６は、当該除去板６の下面６ａと燃焼板３の上面３ｂとが重なるように燃焼板３の上面３ｂを移動する。これにより、除去板６はホームポジションへと復帰させられ、燃焼灰が除去された燃焼板３が燃焼室２内にあらわれることとなる。

また、ハンドル８の引き出し操作に伴う除去板６の移動時にも、遮蔽板２６が上下方向にスライド可能とされていることで、当該遮蔽板２６の下端部２６ａが除去板６の上面６ｂに常時当接したままとなる。これにより、除去板用開口部２５ｂと除去板６との隙間は露出することなく当該遮蔽板２６によってシールされることとなる。

さらに、燃焼板３に多量の燃焼灰が存する場合には、ハンドル８の押し込み操作した際に、除去板６の上面６ｂに燃焼灰が乗り上げてしまうことがある。そのため、除去板６がホームポジションへと復帰することで、燃焼灰が除去板用開口部２５ｂへと到達する。しかし、除去板用開口部２５ｂと除去板６との隙間は遮蔽板２６によって閉塞されているので、除去板６の上面６ｂに乗り上げた燃焼灰は、遮蔽板２６によって塞き止められることとなる。

このように本実施形態において、木質ペレット燃焼装置１は、燃焼室２と、燃焼室２内に設けられる燃焼板３と、互いの面が重なるように燃焼板３の面上を往復移動することで燃焼板３の面上に存する燃焼灰を押し出して燃焼板３から除去する除去板６と、除去板６に連結されており、燃焼室２の外にいる使用者の操作により除去板６を往復移動させるハンドル８と、を有している。

この構成によれば、ハンドル８を用いることで除去板６を手動で操作することができるため、装置構成の簡素化を図ることができる。すなわち、除去板６を駆動する駆動装置を備える必要がない。これにより、その製造コストの低減を図ることができる。また、ハンドル８の操作により燃焼板３の燃焼灰を適切に除去することができるので、木質ペレット燃焼装置１についての燃焼効率の低下を抑制することができる。

また、使用者が単にハンドル８を操作することで、燃焼室２内の除去板６が往復動作する。このため、燃焼灰の除去に際して燃焼室２を開放する必要がなく、メンテナンスを安全かつ簡単に行うことができる。また、駆動装置を利用しない構成であるため、装置全体のメンテナンス（分解、装置、組立等）も簡単となり、専門のメンテナンス要員を必要とせず、使い勝手のよい装置を提供することができる。

また、本実施形態において、木質ペレット燃焼装置１は、除去板６をスライド可能に搭載し、燃焼板３に対する除去板６の向き及び燃焼板３に対する除去板６の位置を設定するガイド部材７をさらに有している。

この構成によれば、燃焼板３に対して除去板６の向き及び位置を適切に調節することができる。そのため、除去板６の下面６ａと燃焼板３の上面３ｂとを当接するように、両者が適切に重なる状態を作り出すことができる。これにより、除去板６の先端部６ｃの角部が燃焼板３の上面３ｂを万遍なく通過し、固まったクリンカや風圧では飛散しない燃焼灰を削り取ることができる。これにより、燃焼障害の発生を効果的に抑制することができる。

また、本実施形態において、燃焼室２は、筒状の燃焼室本体２０と、除去板用開口部２５ｂと、遮蔽板２６とを有している。ここで、除去板用開口部２５ｂは、燃焼板３の面上を往復移動に伴い除去板６が出入りするために燃焼室本体２０を閉塞する縦壁状の端壁２５に設けられた開口であり、除去板６の厚みよりも大きな開口高さを備えている。また、遮蔽板２６は、端壁２５の除去板用開口部２５ｂと対応する位置に、上下方向にスライド可能に配置されている。この場合において、遮蔽板２６は、自重により当該遮蔽板２６の下端部２６ａが除去板６の上面６ｂに当接された状態とされており、除去板６の上下方向の変動に追従して上下方向に移動することで除去板用開口部２５ｂと除去板６との隙間をシールする。

この構成によれば、除去板用開口部２５ｂの高さを十分に確保することができる。これにより、除去板６の往復動作時に、当該除去板６が上下方向に変動してもこれが除去板用開口部２５ｂと緩衝するといった事態が抑制され、除去板６の往復移動をスムーズに行うことができる。その結果、使用者の操作性の向上を図ることができる。

また、平板状の除去板６が除去板開口部２５ｂを通過する間、遮蔽板２６が除去板６の上下動きに追従動作することで、除去板６の往復動作にかかわらず、除去板用開口部２５ｂと除去板６との隙間が確実にシールされ、これにより、燃焼室２の気密性が保持される。その結果、燃焼室２への余分な空気の流入や、燃焼室２からの燃焼用空気又は燃焼ガスの流出を抑制することができる。

さらに、除去板６をホームポジションに移動させる際に、除去板６の上面６ｂにのった燃焼灰が遮蔽板２６により塞き止められるため、燃焼灰が燃焼室２の外部へと連れ出されることがない。これにより、燃焼灰が燃焼室２の外部に飛散するといった事態を抑制することができる。

以上、本発明の実施形態にかかる木質ペレット燃焼装置について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されることなく、その発明の範囲内において種々の変形が可能であることはいうまでもない。

１ 木質ペレット燃焼装置
２ 燃焼室
２０ 燃焼室本体
２１ 脚部
２２ 側板
２３ 耐火壁
２５ 端壁
２５ａ ペレット用開口部
２５ｂ 除去板用開口部（開口部）
２６ 遮蔽板
２７ 段付きねじ
３ 燃焼板
４ 空気流路
５ ペレット供給部
６ 除去板
７ ガイド部材
８ ハンドル

Claims (3)

1. 燃焼室と、
   前記燃焼室内に設けられる燃焼板と、
   互いの面が重なるように前記燃焼板の面上を往復移動することで、前記燃焼板の面上に存する燃焼灰を押し出して前記燃焼板から除去する除去板と、
   前記除去板に連結されており、前記燃焼室の外にいる使用者の操作により前記除去板を往復移動させるハンドルと、を有し、
   前記燃焼室は、筒状の燃焼室本体、前記燃焼板の面上を往復移動に伴い前記除去板が出入りするために前記燃焼室本体を閉塞する縦壁状の端壁に設けられ前記除去板の厚みよりも大きな開口高さを備える開口部、及び前記端壁における前記開口部と対応する位置に上下方向にスライド可能に配置される遮蔽板を有し、
   前記遮蔽板は、自重により当該遮蔽板の下端部が前記除去板の上面に当接された状態とされることを特徴とする木質ペレット燃焼装置。
2. 前記除去板をスライド可能に搭載し、前記燃焼板に対する前記除去板の向き及び前記燃焼板に対する前記除去板の位置を設定するガイド部材をさらに有することを特徴とする請求項１に記載された木質ペレット燃焼装置。
3. 前記遮蔽板は、前記除去板の上下方向の変動に追従して上下方向に移動することで前記開口部と前記除去板との隙間をシールすることを特徴とする請求項１又は２に記載された木質ペレット燃焼装置。
   

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