JP6653901B2

JP6653901B2 - 燃焼装置

Info

Publication number: JP6653901B2
Application number: JP2015227068A
Authority: JP
Inventors: 阿部　真也; 真也阿部; 佐藤　拓也; 拓也佐藤; 翔一鈴木; 赤平　亮; 亮赤平
Original assignee: 株式会社ササキコーポレーション; 地方独立行政法人青森県産業技術センター
Priority date: 2015-11-19
Filing date: 2015-11-19
Publication date: 2020-02-26
Anticipated expiration: 2035-11-19
Also published as: JP2017096527A

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の燃料を収納する燃料タンク、更に詳細には、乾燥させながら燃料を収納する燃料タンクに係る。

特許文献１「固形燃料の燃焼装置」には「図６は、本発明の第２実施形態を示すシステム構成図である。同図に示すように、第２実施形態では、第１段供給部（１６ａ）と第２段供給部（１６ｂ）との間に燃料乾燥装置（４０）および燃料破砕装置（４１）を設けたものである。」の開示がされている（特許文献１［００４５］参照）。
更に、「燃料乾燥装置（４０）は、モータ（４２）および歯車（４３）により回転するドラム（４４）と、このドラム（４４）に設けられたホッパ（４５）と、ドラム（４４）内に熱風を吹き込むブロワ（４６）とを備えている。第１段供給部（１６ａ）から供給されてきた固形燃料は、ホッパ（４５）から回転するドラム（４４）に送られ、ブロワ（４６）からの熱風で乾燥された状態で供給口（４７）から落下するようになっている。ドラム（４４）で発生するガスは排気口（５２）から排気される。」の記載がある（特許文献１［００４６］参照）。

更に、「第２実施形態では、燃料乾燥装置（４０）で乾燥され、燃料破砕装置（４１）で細かく破砕された固形燃料がボイラ(Ａ)に供給されるので、燃焼効率をより向上させることができる。」の記載がある（特許文献１［００４８］参照）。
更に、「図６」の図示がある。

特許文献２「熱交換器一体型燃焼炉」には、「燃焼室８の側面には、燃料を供給する燃料供給部としてのスクリューコンベヤ１７が設置されている。スクリューコンベヤ１７は、筒状のケーシング１８と、ケーシング１８内に配置されて回転駆動される搬送スクリュー１９で形成され、燃料が導かれる投入管２０に一端が接続されている。」が開示されている（特許文献２［００４０］［解決手段］参照）。
更に、「図１」の図示がある。

特許文献３「燃焼装置及び燃焼方法」には、「この構成によれば、ロストル上の固体燃料に、ロストルの通風空間を経てロストルで加熱された空気が供給され、ロストル上の固体燃料は加熱され乾燥が進むことになる。」が開示されている（特許文献３［０００８］参照）。
更に、「前記ロストルの前記板状部材は、前記傾斜部側の端部に、切り込みを形成した板状部材を含んでおり、前記切り込みにおいて前記通風空間を通過した空気の一部が上昇するようにしていることが好ましい。この構成によれば、固体燃料には通風空間を経て加熱された空気が行き亘り易くなり、固体燃料の乾燥度合いが一層高まり、固体燃料の着火も一層容易になる。」が開示されている（特許文献３［００１１］参照）。
更に、「図３」、「図７」の図示がある。

特開２００５−３０００２２号公報特開２０１５−２５６４２号公報特開２０１１−２４２１０９号公報

特許文献１記載の「固形燃料の燃焼装置」、特許文献２記載の「熱交換器一体型燃焼炉」、特許文献３「燃焼装置及び燃焼方法」には、燃料タンク内の燃料の水分条件を一定にして、安定した燃料の供給を行い、燃焼を安定させる旨の記載、図示は無い。

この発明は、木質固形燃料を燃焼させる燃焼装置の燃料を収納する燃料供給部あるいは燃料タンクを提供し、供給する燃料の水分条件を一定にして、安定した燃料の供給を行い、燃焼を安定させることを目的とする。

本発明の燃焼装置は、
燃焼室と、
燃焼室に固形燃料を供給するとともに、固形燃料を貯留する燃料タンクと、
燃料を搬送して燃焼室に供給する燃料供給部と、
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、
燃焼室から発生した燃焼ガスで液体を加熱する熱交換部と、
熱交換部で発生させた温水の一部をポンプによって取り出し、配管を通してラジエターに流入させ、送風ファンによってラジエターに風を吹き付けて温風を発生させる温風発生部と、
を有し、
燃料タンク内には、熱交換部で発生させた温水から熱交換し、温風発生部で発生させた温風を送風して噴出される燃料タンクの側面に多数の孔からなる温風噴出し口が設けられ、
燃料タンク内中央部には、上下方向に撹拌羽根回転軸を有して、燃料タンク内の燃料を撹拌し、取り外し可能であるとともに、取り外した場合は燃料タンク内底部に燃料を掻き出す掻き出し羽根を設けることが可能である撹拌羽根が、設けられる。

更に加えて、本発明の燃焼装置は、
燃料タンク内底部には、搬送部に燃料タンク内の燃料を供給する供給口が設けられ、モーターの駆動力をチェーンを介して回転させて供給口に燃料を掻き出す掻き出し羽根が設けられる。

更に加えて、本発明の燃焼装置は、
燃料タンクの供給口に一端部を臨ませたスクリューコンベアからなる第１搬送部と、
第１搬送部の排出側下方に設け、回転可能な複数枚の板状部材を有し、該板状部材を壁面に接した状態で停止させると、燃料タンク側と燃焼室側とを遮断することができるパドル部と、
パドル部下方に一端側を臨ませ、他端を燃焼室に連結したスクリューコンベアからなる第２搬送部とを備える。

更に加えて、本発明の燃焼装置は、
燃料の搬送される第２搬送部より上流側に搬送部内に空気を送風し、燃焼室で発生した噴煙等の逆流による燃料タンク側からの吹き出しを防止する空気噴出口がパドル部より上流側に固形燃料の搬送方向に向けて設けられる。

本発明によれば、燃料タンク内の燃料の水分条件を一定にして、安定した燃料の供給を行える。そのため、燃焼が安定する。
掻き出し羽根を設けた場合は、掻き出し羽根によって供給口から安定して燃料が供給される。

燃料タンク内の燃料を撹拌する撹拌羽根を設けた場合は、撹拌羽根によって燃料が撹拌され、乾燥効率が向上する。
スクリューコンベアからなる第１搬送部とスクリューコンベアからなる第２搬送部の間にパドル部を設けた場合は、パドル部によって、燃料の供給量が精度よく安定して供給される。
スクリューコンベアからなる第２搬送部より、上流側に搬送部内に空気を送風する吹き出し口が設けられた場合は、吹き出し口により、燃焼室で発生した噴煙等の逆流による燃料タンク側からの吹き出しを防止できる。

この発明の実施の形態に係る実施例に係る燃焼装置、燃料タンクの正面断面図である。この発明の実施の形態に係る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燃料タンクへ温風を送風するための実施例を示す背面説明図である。この発明の実施の形態に係る実施例に係る図１のＢＢ断面図である。この発明の実施の形態に係る実施例に係る燃料タンクの側面断面図であり、図１のＥＥ断面図である。この発明の実施の形態に係る実施例に係る燃料タンクの側面断面図であり図１のＦＦ断面図である。この発明の実施の形態に係る実施例に係る燃料タンクの側面断面図であり図１のＦＦ断面図である。この発明の実施の形態に係る実施例に係る図１に撹拌羽根を取り付けた使用状態図である。

この発明の実施の一形態に係る実施例を、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、内部下部に燃焼室２１を、その側方に熱交換部５１を備え、図１の左側には燃料タンク６１を備えている。燃料タンク６１と燃焼室２１は、燃料供給部７１によって、連結されている。
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Ｆ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Ｆを着火するためのものである。この実施例では、電気ヒーターで高温にされた空気を噴射して着火する。
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断熱する。

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Ｆ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。
第１燃焼空気供給部４２、燃焼部３１下方からあるいは、第２燃焼空気供給部４３により、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ことで、効率よく固形燃料Ｆを燃焼させる。
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、燃料供給部７１に送風し、搬送方向に噴出する。
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Ｆに着火する。

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、図３に図示されるように、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開口した円筒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。

５２３は、燃焼部３１から落ちた灰の回収部である。熱交換部５１の煙管５２の下方部には、燃焼ガス内のダストを受けて取り出せる集塵室５７が設けられている。
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、燃料タンクであり、固形燃料Ｆが収納される。６１１は、燃料タンク６１の底面である。６４は、供給口である。供給口６４から、燃料タンク６１外へ、固形燃料Ｆ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、燃料タンク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Ｆを掻き出す。

図９に図示する６５は撹拌羽根、６５１は撹拌羽根回転軸である。撹拌羽根回転軸６５１は、図５、図９に図示されるように、底面６１１から、上下方向に設けられ、周囲に撹拌羽根６５を取り付ける。撹拌羽根６５は、図９に図示されるように、スクリュー状からなり燃料タンク６１の底面６１１から、上下方向に設けられて撹拌羽根回転軸６５１により回転する。撹拌羽根６５は、取り外して図１の状態とすることも可能である。図６において、６５２はモーター、６５３、６５４はスプロケット、６５５はチェーンである。スプロケット６５３は、モーター６５２のモーター回転軸６５６に取り付けられる。スプロケット６５４は撹拌羽根回転軸６５１に取り付けられる。チェーン６５５は、スプロケット６５３、スプロケット６５４間に架け渡される。
そのため、モーター６５２の駆動力は、スプロケット６５３、チェーン６５５、スプロケット６５４、撹拌羽根回転軸６５１を介して伝わり、撹拌羽根６５は、回転する。スクリュー状の撹拌羽根６５により、固形燃料Ｆをかき混ぜて、固形燃料Ｆを上に移動させる。

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、燃料タンク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。

第１搬送部７２の一端部にはスプロケット７２３が取付けられる。パドル部７３の一端部にはスプロケット７３１が取付けられる。スプロケット７２３とスプロケット７３１との間には、チェーン７２４が架け渡される。
パドル部７３の中間部には、スプロケット７３２が取り付けられる。第２搬送部７４の一端部には、スプロケット７４３が取り付けられる。スプロケット７３２とスプロケット７４３との間にはチェーン７３３が架け渡される。
７５は、モーターである。モーターの回転軸は第２搬送部７４に取り付けられる。そのため、モーター７５を回転すると、第２搬送部７４が駆動される。第２搬送部７４の駆動は、スプロケット７４３、チェーン７３３、スプロケット７３２を介して伝えられパドル部７３を駆動する。パドル部７３の駆動は、スプロケット７３１、チェーン７２４、スプロケット７２３を介して伝えられ第１搬送部７２を駆動する。
パドル部７３は、図７に図示されるように４枚の板状のパドルが回転しているため、回転が停止したときに、図８に示すようなパドルを壁面に接した状態で停止させると、燃料タンク６１側と燃焼室２１側とを遮断することができる。このため、燃焼室２１側から万一燃焼ガスや炎が逆流したとき、燃料タンク６１側への逆流を防止できる。

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、燃料の搬送される第２搬送部より上流側に、第１搬送部７２内の排出口７２２部に設けられる。空気噴出口４６１は、第２搬送部７４より上流側搬送部内に空気を送風し、固形燃料Ｆの搬送方向に向け噴出する。
本実施例において、空気噴出孔４６１は、パドル部７３より上流側に設けたが、パドル部７３より下流側に設けてもよい。
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Ｆは、温風で温められ乾燥されながら、燃料タンク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。

したがって、この実施例では、供給する固形燃料Ｆの水分条件を一定にして、安定した燃料の供給を行うことができる。これによって、燃焼が安定する。
更に、掻き出し羽根６３によって供給口６４から安定して燃料が供給される。
燃料タンク６１内の燃料を撹拌する螺旋状の撹拌羽根６５を設けると燃料が撹拌され、乾燥効率が向上する。
スクリューコンベアからなる第１搬送部７２とスクリューコンベアからなる第２搬送部７４の間にパドル部７３を設けたことによって、固形燃料Ｆの供給量が精度よく安定して供給される。

スクリューコンベアからなる第２搬送部７４より、上流側に搬送部内に空気を送風する空気噴出口４６１が設けられたことにより、燃焼室２１で発生した噴煙等の逆流による燃料タンク６１側からの吹き出しを防止できる。
第１燃焼空気供給部４２により燃焼部３１下方から、あるいは第２燃焼空気供給部４３により、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、あるいはヒーター送風用空気供給部４７、搬送部空気胸腔部４６に吸気ファン４４から供給される空気は、それぞれ圧力を調整して供給される。

図4において、燃料タンク６１へ温風を吹き出すための一例を説明する。
燃焼装置１１の熱交換部５１によって生成させた温水の一部をポンプ２６によって取り出し、外部に設けた温風発生部２７により温風を発生させ、燃料タンク６１に送風する。
温風発生部２７は、ラジエター２５と送風ファン２４とから成る。温風発生部２７は、ポンプ２６によって取り出された温水を配管２３３を通してラジエター２５に流入させる。次いで温風発生部２７は、送風ファン２４によってラジエター２５に風を吹き付け、温風を発生させ、温風ダクト２５１，２５２によって燃料タンク６１内に送風する。

ラジエター２５に送られた温水は、ラジエター２５部分で熱交換され、再び、燃焼装置１１側に配管２３４を通して戻される。温風ダクト２５１，２５２によって燃料タンク６１へ送られた温風は、温風吹き出し口６２から噴出される。温風吹き出し口６２は、燃料タンク６１の角部の側面に多数の孔を設けて構成されていて、貯留された固形燃料Ｆに温風が吹き付けられ乾燥が行われる。尚、温風吹き出し口６２は、多数の孔を設けた物に限らず、金網等の固形燃料Ｆがこぼれずに、風を放出できる構造のものであればよい。また、孔の大きさや形状を上下位置で変化させてもよい。また、燃料タンク６１を円筒状として、円周面に温風吹き出し口６２を設けてもよい。
燃焼装置１１で発生させた温水は、背面側に設けた配管２３１を通してポンプ２６０によって取り出され、農ビハウス等の施設の暖房等に利用される。利用され冷却された温水は、配管２３２を通して燃焼装置１１へ戻される。

１１燃焼装置
２１燃焼室
３１燃焼部
４１燃焼空気供給部
４２第１燃焼空気供給部
４３第２燃焼空気供給部
４６１空気噴出口
５１熱交換部
６１燃料タンク
６２温風吹き出し口
６３掻き出し羽根
６５撹拌羽根
６５１撹拌羽根回転軸
７１燃料供給部
７２第１搬送部
７３パドル部
７４第２搬送部
Ｆ固形燃料

Claims

燃焼室と、
燃焼室に固形燃料を供給するとともに、固形燃料を貯留する燃料タンクと、
燃料を搬送して燃焼室に供給する燃料供給部と、
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、
燃焼室から発生した燃焼ガスで液体を加熱する熱交換部と、
熱交換部で発生させた温水の一部をポンプによって取り出し、配管を通してラジエターに流入させ、送風ファンによってラジエターに風を吹き付けて温風を発生させる温風発生部と、
を有し、
燃料タンク内には、熱交換部で発生させた温水から熱交換し、温風発生部で発生させた温風を送風して噴出される燃料タンクの側面に多数の孔からなる温風噴出し口が設けられ、
燃料タンク内中央部には、上下方向に撹拌羽根回転軸を有して、燃料タンク内の燃料を撹拌し、取り外し可能であるとともに、取り外した場合は燃料タンク内底部に燃料を掻き出す掻き出し羽根を設けることが可能である撹拌羽根が、設けられる、
ことを特徴とする燃焼装置。
燃料タンク内底部には、搬送部に燃料タンク内の燃料を供給する供給口が設けられ、モーターの駆動力をチェーンを介して回転させて供給口に燃料を掻き出す掻き出し羽根が設けられる、
請求項１に記載の燃焼装置。
燃料タンクの供給口に一端部を臨ませたスクリューコンベアからなる第１搬送部と、
第１搬送部の排出側下方に設け、回転可能な複数枚の板状部材を有し、該板状部材を壁面に接した状態で停止させると、燃料タンク側と燃焼室側とを遮断することができるパドル部と、
パドル部下方に一端側を臨ませ、他端を燃焼室に連結したスクリューコンベアからなる第２搬送部とを備える、
請求項１又は請求項２のいずれかに記載の燃焼装置。
燃料の搬送される第２搬送部より上流側に搬送部内に空気を送風し、燃焼室で発生した噴煙等の逆流による燃料タンク側からの吹き出しを防止する空気噴出口がパドル部より上流側に固形燃料の搬送方向に向けて設けられる、
請求項１又は請求項２又は請求項３のいずれかに記載の燃焼装置。