JP6682231B2 - 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燃焼部に係る。

木質固形燃料を燃焼させる燃焼装置に設ける燃焼部に関して、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（１）は、上下方向を向く円筒形状のもので、底部には中心に向かって下り傾斜をなす漏斗状の炉床（３）が設けられている。この炉床（３）の上部に近接してロストル(４)が設けられている。炉床（３）の中央に、上部がロストル（４）の上方に突出する灰出し用円筒体（５）が取付けられている。」の記載がある（特許文献１［００３０］参照）。
更に、「図１」の図示がある。

更に、「燃料破砕装置（４１）は、モータ（４８）によりドラム（４９）内で回転する破砕刃（５０）を備えており、燃料乾燥装置（４０）から落下してきた固形燃料を回転する破砕刃（５０）で細かく砕き、砕かれた燃料をドラム（４１）の底部の孔(51)から第２段供給部（１６ｂ）のホッパ（２０）に供給し、スクリューフィーダ（２０）からボイラ（Ａ）の炉筒（１）内に供給する。」の記載がある（特許文献１［００４７］参照）。

「ボイラ（Ａ）に木質ペレット等の固形燃料を供給するための燃料供給装置（Ｂ）が炉筒（１）に連設されている。・・・第１段供給部（１６ａ）は、固形燃料を収容する主ホッパ（１７）と、主ホッパ（１７）に取付けられた第１スクリューフィーダ（１８）と、・・・第２段供給部（１６ｂ）は、炉筒（１）に取付けられた第２スクリューフィーダ（２０）と、この第２スクリューフィーダ（２０）の後端部に取付けられた第２ホッパ（２１）と、・・・とを備えている。第１スクリューフィーダ（１８）の先端は、第２ホッパ（２１）上に臨んでいる。
第２スクリューフィーダ（２０）の供給口の下部には、着火バーナ（１４）の前部に燃料をガイドするガイドプレート（５３）が設けられている。」の記載がある（特許文献１［００３５］参照）。

更に、「図６」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、「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、「燃焼室８の底面には、壁本体９の下端に内嵌する矩形の板状の底面板１０が配置され、この底面板１０の下方に底部空気室１３が配置されている。・・・底面板１０には、燃焼空気を底部空気室１３から燃焼室８に導く複数の貫通孔１１，１１，・・・が、全面に分散して形成されている。底面板１０の貫通孔１１の燃焼室８に臨む開口が、底部吹出口として機能する。底部空気室１３には、底部ケーシング１４に接続された下部給気管１５を通して、・・・燃焼空気が供給される。」が開示されている（特許文献２［００３７］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）。

特許文献３「燃焼装置及び燃焼方法」には、「板状部材１１を階段状に配置して傾斜部を形成したロストル１０と、燃料供給筒２内の空間と燃焼筒３内の空間とをつなぐ流通口とを備え、流通口は、開口間に遮蔽部を介在させて開口が断続的に配置された断続的開口部を含んでおり、断続的開口部及びロストル１０は、断続的開口部とロストル１０の傾斜部との間に、固体燃料２０が充填されるように配置されており、燃焼筒２内の燃焼火炎の上昇により、吸引口３０から空気が吸引され、吸引された空気３０は、通風空間１４を通過してロストル１０で加熱され、固体燃料２０に加熱された空気が供給されて、固体燃料２０から水分が蒸発し、蒸発した水分は、断続的開口部を通過し、燃焼筒３を上昇する固体燃料２０の燃焼火炎に吹き付けられる。」が開示されている（特許文献３［要約］［解決手段］参照）。
更に、「図１」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、傾斜面からなる燃焼部、更に燃焼部上に設置される凸状からなる金具についての記載、図示は無い。

この発明は、燃焼効率の良い固形燃料の燃焼装置を提供する。

本発明の燃焼装置は、
燃焼室と、
断面Ｖ字板状からなり、燃焼室下方部に設けられ、固形燃料を載置して燃焼させ、燃焼した灰を下方に落下させるための複数のスリットを有する燃焼部と、
燃焼部に空気を吹き込む燃焼空気供給部と、
前記燃焼空気供給部は、前記燃焼部に設ける燃焼板の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、
前記燃焼部の板状上面側には、面上の上下方向に設置する、断面逆Ｖ字型板状体で凸状からなる複数の凸状物と、
該凸状物表面には、長手方向に沿って複数設けられる、孔状の第１空気供給口と、
を、備え、断面Ｖ字板状の燃焼部の端部には、燃料供給部から供給される固形燃料の排出口が設けられ、固形燃料が燃焼部上に前記凸状部を乗り越えて供給され、前記凸状部の下流側の陰に隙間が生じさせる。

更に加えて、本発明の燃焼装置は、
燃焼板の上面よりも上方位置の前記燃焼室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
を、備える。

更に加えて、本発明の燃焼装置は、
断面Ｖ字板状の燃焼部の端部には、燃料供給部から供給される固形燃料の排出口が設けられ、固形燃料が燃焼部上に前記凸状部を乗り越えて供給され、前記凸状部の下流側の陰に隙間が生じさせる、
を、備える。

更に加えて、本発明の燃焼装置は、
断面Ｖ字板状の燃焼部の端部の固形燃料の排出口が設けられた側の底部には、着火用バーナが設けられる、
を、備える。

更に加えて、本発明の燃焼装置は、
断面Ｖ字板状の燃焼部の中心部を境に分割され、一方の燃焼部が上方側を支点として下方に回動可能であり、他方の燃焼部の下端に一方の燃焼部の下端に設けられた係止部が係止する、
を、備える。

本発明によれば、燃焼部は、Ｖ字断面からなる板状体からなるため、水平板からなる燃焼部に比べ固形燃料と接する面積を大きく取ることができる。そのため、コンパクトに燃焼室を構成でき、燃焼空気を充分に供給できる。
断面逆Ｖ字状の凸状からなる金具である凸状物を、燃焼部上面に設けた場合は、固形燃料が設置する面積が増加するとともに、燃焼空気の吹付方向が一方方向とならず固形燃料Ｆ表面に効率よく吹き付けられる。
また、断面逆Ｖ字状の凸状からなる金具と直交する方向から燃料が供給されるため、燃料にかかる圧力が減圧され、効率よく固形燃料を燃焼させる。

この発明の実施の形態に係る燃焼装置の正面断面図である。 この発明の実施の形態に係る燃焼装置の図１ＢＢ断面図である。 この発明の実施の形態に係る燃焼装置の図１ＣＣ断面図である。 この発明の実施の形態に係る燃焼部の図１の一部拡大断面図である。 この発明の実施の形態に係る燃焼部の図２のＡ矢視図である。 この発明の実施の形態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は、Ｖ字断面からなる板状体からなるため、水平板からなる燃焼部３１に比べ固形燃料Ｆと接する面積を大きく取ることができる。

図２に図示されるように、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。一方の燃焼部３１を構成する板状体３１２が上方側の回動支点３１４を支点として下方に回動可能である。使用時は、他方の板状体３１３下端に、一方の燃焼部３１を構成する板状体３１２下端に設けられた係止部３１５が係止して、燃焼部３１は断面Ｖ字板状を形成する。
一方の燃焼板３１２が上方部の回動支点３１４を支点として下方に回動することで、灰や未燃焼固形燃料Ｆを下方に容易に排出できて、メインテナンスが容易となる。回動しない、他方の燃焼板３１３側は、斜面となっていて一方を回動すると、下方に容易に滑り落ちる。

燃焼部３１のＶ字型断面の一方の面上の上下方向に、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が凸状物３３の断面逆Ｖ字型板状体両面に、長手方向に沿って複数設けられる。
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り、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、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。

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となっており、円筒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、煙管５２からなる煙の通路を長くとることができ、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を可動させることで、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、燃料タンクである。燃料タンク６１は、固形燃料Ｆが収納される。
６４は、供給口である。供給口６４は、燃料タンク６１下部に設けられる。供給口６４から下部へ、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は、燃料タンク６１周囲に設けられ、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。

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、円筒状からなりその長手方向の内部には、スクリューコンベア７２３が設けられる。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の下部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は円筒状からなりその長手方向の内部には、スクリューコンベア７４３が設けられる。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横に設置され、断面Ｖ字板状の燃焼部３１の端部には、燃料供給部７１から供給される固形燃料Ｆの排出口が設けられ、固形燃料Ｆが燃焼部３１上に押し出されて供給される。
断面Ｖ字板状の燃焼部３１の端部の固形燃料Ｆの排出口７４２が設けられた側の底部には、着火用バーナ３２が設けられている。

Ｖ字状の燃焼板からなる燃焼部３１の底部に着火用バーナ３２を設けることにより、Ｖ字状の燃焼板からなる燃焼部３１の角部は、投入された固形燃料Ｆの圧力が大きくなりにくく着火が容易となる。
４６１は、空気噴出口である。空気噴出口４６１は、搬送部空気供給部４６の燃料供給部７１との取付部に設け、燃料搬送方向に噴出される。燃料搬送方向に噴出させることによって、燃焼室２１側からの煙やガス等の逆流を防止する。
そこで、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。

着火用バーナ３２は、ヒーター送風用空気供給部４７で供給される空気を電気ヒーターで高温にし、高温となった空気を吹き付けることにより固形燃料Ｆに着火する。
固形燃料Ｆを載置する燃焼板からなる燃焼部３１を、断面Ｖ字状に設けたことにより、燃焼空気吹き出し面積を大きくとることができる。そのため、コンパクトに燃焼室２１を構成でき、燃焼空気を充分に供給できる。
また、複数のスリット３１１の面積を大きくできるため、効率よく燃焼した灰を落下できる。

断面逆Ｖ字状の凸状からなる金具である凸状物３３を燃焼部３１上面に設けたことにより、固形燃料Ｆが設置する面積が増加し、燃焼空気が固形燃料Ｆ表面に効率よく吹き付けられる。また、燃焼空気の吹き出し方向が、Ｖ字状斜面と直交する方向にそれぞれ噴出されるため、吹き出し方向が複数となり、より効率よく固形燃料Ｆに送風される。
図５に図示されるように、第２搬送部７４の他端には、Ｖ字状の燃焼板からなる燃焼部３１への排出口７４２が設けられ、固形燃料Ｆが燃焼部３１の燃焼板上に、横から押し出されて供給されるため、固形燃料Ｆは、燃焼板からなる燃焼部３１上の凸状物３３を乗り越えながら供給される。これにより、凸状からなる金具である凸状物３３の下流側は、凸状物３３の陰の隙間Ｅが生じて、押圧力が作用しにくく、固形燃料Ｆは、ふんわりと置かれた状態となり、燃焼しやすくなる。

１１ 燃焼装置
２１ 燃焼室
３１ 燃焼部
３３ 凸状物
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
Ｆ 固形燃料

Claims (4)

1. 燃焼室と、
   断面Ｖ字板状からなり、燃焼室下方部に設けられ、固形燃料を載置して燃焼させ、燃焼した灰を下方に落下させるための複数のスリットを有する燃焼部と、
   燃焼部に空気を吹き込む燃焼空気供給部と、
   前記燃焼空気供給部は、前記燃焼部に設ける燃焼板の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、
   前記燃焼部の板状上面側には、面上の上下方向に設置する、断面逆Ｖ字型板状体で凸状からなる複数の凸状物と、
   該凸状物表面には、長手方向に沿って複数設けられる、孔状の第１空気供給口と、
   を備え、
   断面Ｖ字板状の燃焼部の端部には、燃料供給部から供給される固形燃料の排出口が設けられ、固形燃料が燃焼部上に前記凸状部を乗り越えて供給され、前記凸状部の下流側の陰に隙間が生じさせる燃焼装置。
2. 燃焼板の上面よりも上方位置の前記燃焼室の側面から燃焼室内に空気を吹き込む第２燃焼空気供給部とを備える、
   請求項１記載の燃焼装置。
3. 断面Ｖ字板状の燃焼部の端部の固形燃料の排出口が設けられた側の底部には、着火用バーナが設けられる、
   請求項１又は請求項２のいずれか記載の燃焼装置。
4. 断面Ｖ字板状の燃焼部の中心部を境に分割され、一方の燃焼部が上方側を支点として下方に回動可能であり、他方の燃焼部の下端に一方の燃焼部の下端に設けられた係止部が係止する、
   請求項１又は請求項２又は請求項３のいずれか記載の燃焼装置。

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