JP6997450B2 - 燃焼装置の灰排出部構造 - Google Patents

Description

本発明は、燃焼装置に係る。詳細には、木質チップや木質ペレット等の木質の固形物を燃料とする燃焼装置から発生する灰の除去装置に係る。

木質等の固形燃料を燃焼させ、発生した熱を熱交換器で熱変換する燃焼装置は、固形燃料燃焼後に灰が発生する。灰は燃焼室内に放置すると、燃焼室内に溜まり続け、固形燃料の燃焼効率を維持することが難しくなることから、灰は燃焼室内から定期的に排除することが望ましい。また、燃焼室で発生した燃焼ガスを熱交換器で熱変換する場合は、燃焼ガスの高温度を維持することが、熱交換の効率を高める。

特許文献１に記載の燃焼装置は、「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、を備える」とされる。この燃焼装置は、燃焼部上で固形燃料を燃焼させ、発生した燃焼ガスが熱交換部を通過することで熱交換を行うものである。

また、特許文献２には「焼却対象物が投入される焼却対象物投入部８３と焼却対象物を燃焼する燃焼室２０と温水や蒸気を配管へと供給する供給管１２，１３と排気ガスを排気する排気部２２が設けられた上部本体１０と、燃焼室２０の底部を構成して焼却対象物を堆積させかつ焼却灰を落下させる炉床体６２，１０６と炉床体駆動機構６９，１０７と焼却灰を排出する焼却灰排出部６０，１０３が設けられて台座部を構成する下部本体５０と、バーナ４０とを備える」焼却処理装置が開示されている。

特開２０１７―７５７２１号公報 特開２０１０－２５５４０号公報

特許文献１によれば、燃焼部で燃焼した後に発生した灰が下方に落下するため、溜まった灰を除去する場合、燃焼装置を停止後に燃焼室を開放することになる。連続運転を行う場合は、定期的に燃焼装置を停止するため効率的とは言えない。また、燃焼装置を停止せずに燃焼部を開放して灰を取り除くとしても、外部からの空気流入によって燃焼室内の温度が低下し熱交換部の熱交換効率が低下する。

また、特許文献２によれば、「焼却灰排出機構６９は、焼却灰受けドラム６２を介して焼却灰排出管部６７内に落下した焼却灰を焼却灰排出スクリュー６５により先端側へと送り出し、焼却灰回収箱５１へと排出する」とされる（特許文献２の段落［００５３］の欄参照）。しかしながら、この焼却灰排出機構は、燃焼室で発生した焼却灰を先端側に送り出すのみならず、燃焼室内で発生した煙及び熱も焼却灰排出管部を通ることがあり、焼却灰排出管部先端側から焼却灰と共に煙及び熱を放出する問題がある。また、焼却灰排出管部先端側の下方に位置する焼却灰回収箱に溜まった灰を作業者が回収する際に、煙及び熱を作業者が浴びる問題がある。

したがって、本発明は上記問題点に着眼してなされたものであり、燃焼室で発生した灰を燃焼室外に移送して効率的に回収すると共に、燃焼過程で発生する煙及び熱を灰排出部から漏洩することを防ぎ燃焼室内の温度を高温に保つことができる燃焼装置の燃焼灰排出部構造を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の一態様は、燃焼室と、この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、この燃焼部の近傍に設けられ、燃焼部で発生した燃焼ガスを熱交換する熱交換部と、燃焼部の下方に設けられ、落下した灰を燃焼室外部に移送するために駆動装置によって回転駆動される回転軸を有した灰排出部と、この灰排出部に設けられ、灰が排出される灰排出口と、この灰排出口に設けられ、灰排出口を開閉する蓋部材と、灰排出口の近傍で灰排出部の回転軸に設けられ、蓋部材によって灰排出口の開閉動作をさせる開閉機構と、を備える燃焼装置の灰排出部構造であることを要旨とする。

本発明によれば、燃焼室で発生した灰を燃焼室外に移送して効率的に回収すると共に、燃焼過程で発生する煙及び熱を灰排出部から漏洩することを防ぎ燃焼室内の温度を高温に保つことができる燃焼装置の燃焼灰排出部構造を提供できる。

本発明の実施形態に係る燃焼装置を断面した正面断面図である。 本発明の実施形態に係る燃焼装置の図１におけるＡ－Ａで断面し、燃焼室及び灰排出部及び熱交換部を拡大した断面図である。 本発明の実施形態に係る燃焼装置の図１におけるＢ－Ｂで断面した断面図である。 本発明の実施形態に係る燃焼装置の図１におけるＣ－Ｃで断面し、燃焼部及び灰排出部を拡大した側面断面図である。 本発明の実施形態に係る燃焼装置の背面から見た灰排出部を表した背面図である。 本発明の実施形態に係る燃焼装置の図５におけるＤ－Ｄで断面した断面図である。 本発明の実施形態に係る燃焼装置の図５におけるＥ－Ｅで断面した断面図である。 本発明の実施形態に係る燃焼装置の図５におけるＦ－Ｆで断面した断面図である。 本発明の実施形態に係る燃焼装置の図１におけるＧ－Ｇで断面した断面図である。 本発明の実施形態に係る燃焼装置の制御の処理手順を示したフロー図である。 本発明の実施形態に係る燃焼装置の構成を示すブロック図である。

次に、図面を参照して、本発明の一実施形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付すことがある。但し、図面は模式的なものであり、各部の寸法との関係等は現実のものとは異なることがある。
又、本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された請求項が規定する技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。

図１乃至９に示す本発明の燃焼装置１は、燃料貯留部２と、燃料供給部３と、燃焼室４と、灰排出部５と、燃焼空気供給部６と、熱交換部７を有する。燃料貯留部２に貯留した木質のチップ及びペレット等の固形燃料Ｋを、燃料貯留部２下方に位置した燃料供給部３を介して、燃料供給部３側方の燃焼室４に送り燃焼させる。燃焼は、燃焼空気供給部６から供給される空気を得て行われる。燃焼室４で固形燃料Ｋを燃焼させて高温に加熱した気体は、燃焼室４に隣接した熱交換部７に送られ熱交換を行った後に燃焼装置１の外部に排気される。燃焼室４で固形燃料Ｋを燃焼させると灰が発生する。焼却後の灰は、燃焼室４下部に位置した灰排出部５で燃焼室４の外部に排出されその後、作業者によって回収される。図１及び図３の燃焼室４、熱交換部７に描かれた矢印は、燃焼後の燃焼ガスの流れを示したものである。

燃料貯留部２は、燃料タンク２１を備える。燃料タンク２１の内部には、固形燃料Ｋが収納される。燃料タンク２１の下部には燃料落下口２２が位置している。固形燃料Ｋは燃料落下口２２から下方へ落下し、燃料供給部３へ供給される。

燃料供給部３は、第１搬送部３１１、パドル部３２１、第２搬送部３３１を備える。
燃料落下口２２から送られた固形燃料Ｋは、円筒状の第１搬送部３１１に送られる。第１搬送部３１１の一端には第１搬入口３１２が設けられ、燃料タンク２１の燃料落下口２２の下部に接続されている。第１搬送部３１１の他端には、開口部を下方に向けた排出口３１３が設けられている。第１搬送部３１１の長手方向の内部には、第１スクリュー３１４が設けられる。第１スクリュー３１４は螺旋状部材を有した回転軸で、回転駆動することにより、第１搬入口３１２に投入された固形燃料Ｋを排出口３１３に送り出す。排出口３１３に到達した固形燃料Ｋは、排出口３１３の下方に位置するパドル部３２１に送られる。

パドル部３２１は、羽根板３２２を回転軸に対し放射状に配置された部材である。パドル部３２１によって固形燃料Ｋは間欠的に排出口３１３下方の第２搬送部３３１に定量供給すると共に、後述する燃焼室４からの煙や熱気を、燃料供給部３の上流側や燃料貯留部２に流れることを防止する。

パドル部３２１の下方には円筒状からなる部材で構成された第２搬送部３３１がある。第２搬送部３３１の一端にはパドル部３２１に向けて開口したように設けた第２搬入口３３２が位置している。第２搬入口３３２は固形燃料Ｋを第２搬送部３３１内に導く。第２搬送部３３１の他端は、後述する燃焼室４に設けた燃焼部４２に、固形燃料Ｋを供給する部分となる燃料供給口３３３となっている。第２搬送部３３１の長手方向の内部には、第２スクリュー３３４が設けられる。第２スクリュー３３４は螺旋状部材を有した回転軸で、回転駆動することにより固形燃料Ｋを第２搬入口３３２から燃料供給口３３３を経て燃焼室４内に供給する。前記した第１スクリュー３１４、パドル部３２１、第２スクリュー３３４は、第２搬送部３３１の一端側に設置された搬送モーター３４１によってそれぞれ駆動される。

燃焼室４は、燃料貯留部２及び燃料供給部３の側方に位置していて、長辺を鉛直方向に立てた箱状に設けられている。燃焼室４の下方部の内側を覆うように、耐火煉瓦４１が配置されている。燃焼室４下方部で耐火煉瓦４１の下方には、木質チップ、あるいはペレット等の固形燃料Ｋを載置して燃焼させる燃焼部４２が設けられている。固形燃料Ｋは、図４に示す断面Ｖ字に配置された燃焼部４２の一端側に設置された燃料供給口３３３から供給され、燃焼部４２上に押し出される。燃焼部４２は、板状部材を傾斜させていると共に、対向してＶ字状に配置させた火格子４２１を有している。火格子４２１はＶ字の谷筋を第２搬送部３３１と平行に向けられている。

火格子４２１は、複数の円形の孔４２３及び複数のスリット４２４を設けている。孔４２３は、燃料供給口３３３側に固形燃料Ｋより小さく複数設けられていて、固形燃料Ｋが落下することを防止する。さらに孔４２３は、下方から空気が通りやすくしているため、燃焼に必要な空気を火格子４２１上に通すことができる。孔４２３に隣接して、スリット４２４が火格子４２１の傾斜に沿って複数設けられている。スリット４２４は、固形燃料Ｋの燃焼後の灰を下方に落下し易くすると共に、燃焼に必要な空気を下方から火格子４２１上に通すことができる。

燃焼部４２の下方には灰排出部５が位置していて、固形燃料Ｋが燃焼部４２上で燃焼後に灰となり、燃焼部４２から落下した灰を燃焼室４の外部に排出する。灰排出部５は、灰受け皿５１、排出スクリュー５２、排出モーター５３、排出パイプ５４、灰回収容器５５、排出カバー５６、灰排出口５７１を有した排出箱５７、蓋部材５７４、弾性体５７７、開閉機構５８、検知部５９１を備える。

燃焼部４２上で固形燃料Ｋが燃焼した後の灰は、燃焼部４２の下方に位置する灰受け皿５１に落下、堆積する。灰受け皿５１は、矩形状板を中央部で折り曲げられて形成している。例示した実施形態においては、燃料排出口３３３から離れた側の面を３０度程度起こすように曲げられ、その曲げの谷線は、第２スクリュー３３４の回転軸と直交する向きである。灰は、折り曲げによって形成された斜面によって曲げ部分に滑り落ち、集約される。灰受け皿５１の上部で曲げの谷線と平行に、排出スクリュー５２が設けられている。排出スクリュー５２と第２スクリュー３３４の回転軸は、互いに直交して配置されている。排出スクリュー５２はスリット４２４の下方に位置していて、落下した灰を受け易くすると共に、灰を搬送され易いように設置されている。

排出スクリュー５２は、直線状の回転軸５２１に螺旋羽根５２２を巻付けた部材で、回転させることによって灰受け皿５１上の灰を螺旋羽根５２２によって掻き出して燃焼室４の外部に搬送する。排出スクリュー５２は燃焼室４外に延ばされていて、燃焼室４の外部に設置したカバー体である排出カバー５６内に達する。燃焼室４外部の排出スクリュー５２を覆うように円筒状の排出パイプ５４が設けられている。排出パイプ５４は、内部に排出スクリュー５２を配置させ、それぞれの軸を平行に設けられる。排出スクリュー５２は排出パイプ５４によって、螺旋羽根５２２の外周を覆っているので、移送中の灰は周囲に飛び散ることが無い。また、排出スクリュー５２及び排出パイプ５４は長く設定されているため、排出パイプ５４内を移送中の灰は十分に冷やされる。実施形態において、排出パイプ５４は燃焼室４の奥行長さと同等か、それより長く設定されている。

排出スクリュー５２及び排出パイプ５４は、燃焼室４の外側に設置した排出カバー５６内に導かれる。排出カバー５６は、板で構成された箱形状で、起立した面の１つは下部が矩形状に切り取られたように開放された孔部５６１を設けている。排出パイプ５４は排出カバー５６の中央部まで延ばされている。排出スクリュー５２の回転軸５２１は、排出パイプ５４よりさらに伸ばして設定され、排出カバー５６から突出させている。突出した回転軸５２１は、排出スクリュー５２の駆動装置である排出モーター５３に固着している。排出モーター５３は、排出カバー５６の外側側面に固着されている。

排出モーター５３の出力軸５３１は中空状になっていて、排出スクリュー５２の一端の回転軸５２１は出力軸５３１を貫通させていると共に、出力軸５３１と固着されている。排出スクリュー５２の回転軸５２１の他端は、灰受け皿５１上に設けた軸受部５２３によって回転自在に支持されている。これにより、排出モーター５３によって排出スクリュー５２は回転駆動が可能で、螺旋羽根５２２によって灰受け皿５１上の灰を燃焼室４の外に搬送される。さらに、搬送された灰は排出パイプ５４を通り、燃焼室４の外側に設けた排出カバー５６まで移送される。排出モーター５３は、毎分２～５回転で排出スクリュー５２を回転させる。この実施形態においては、毎分３回転に設定されている。排出モーター５３は、電気で駆動するため発生騒音を抑え、排気ガスを無くせることができる。また、図９に示すように、排出スクリュー５２の回転方向Ｈは、排出モーター５３の出力軸５３１から燃焼部４２の方向を見て右回転である。

排出スクリュー５２の駆動装置として排出モーター５３を例示したが、内燃機関（図示せず）を使用しても良い。さらに、図示はしないが駆動装置を回転軸５２１とは離れた場所に設置して、伝動装置を介して排出スクリュー５２を駆動させても良い。

排出カバー５６内部に位置する排出パイプ５４の端部には、排出箱５７が固着されている。排出箱５７は、排出カバー５６より小さい直方体状の箱体である。排出パイプ５４の端部は、排出箱５７の一面の中央部に排出パイプ５４の軸と直交させると共に、貫通させている。排出スクリュー５２の螺旋羽根５２２は排出箱５７の中央部まで設けられていて、回転軸５２１は、排出パイプ５４が排出箱５７と固着された面と対向する他方の面を貫通している。回転軸５２１が貫通された排出箱５７には軸受が設けられ、回転軸５２１は回転自在である。排出箱５７の回転軸５２１と平行な１つの面は開放されていて、灰排出口５７１を形成している。灰排出口５７１は、排出スクリュー５２の回転駆動により搬送されてきた灰が排出される出口である。灰排出口５７１は斜め下方に向けられている。排出スクリュー５２が回転すると、灰受け皿５１上の灰を螺旋羽根５２２によって掻き出して排出箱５７まで搬送する。その後、灰は灰排出口５７１から下方に向けて排出される。

灰排出口５７１を塞ぐように蓋部材５７４が設けられる。蓋部材５７４は灰排出口５７１の開口面積より大きい矩形状の板材である。蓋部材５７４は板面を灰排出口５７１に当接させることで、灰排出口５７１を塞いで、煙及び灰及び熱及び燃焼ガスが排出箱５７から漏れることを防ぐ。灰排出口５７１の上部に隣接する外側面には蝶番５７５が設けられていて、蝶番５７５を支点軸にして蓋部材５７４を回動自在に設けている。蝶番５７５の支点軸は排出スクリュー５２の回転軸５２１と平行であり、蓋部材５７４は排出スクリュー５２の回転軸５２１と平行に回動が可能である。蓋部材５７４の回動により灰排出口５７１を開閉動作させて、開放状態と閉鎖状態とに変更させることができる。

蓋部材５７４の上部は上方に向けて曲げられていて、その上部を弾性体５７７で付勢している。弾性体５７７が付勢する方向は、灰排出口５７１を閉じる方向に常時付勢している。弾性体５７７は排出箱５７の上部に設けられた支持部材５７２に、水平且つ回転軸５２１と直交する方向に取り付けられた案内棒５７３によって案内されている。図５及び図６及び図９において、実施形態での弾性体５７７は圧縮ばねであり、案内棒５７３はボルトで例示している。弾性体５７７は、蓋部材５７７が排出口５７１を閉じる方向に常時付勢できればよく、図示はしていないが、引張ばねで蓋部材５７４の下端部を引き上げる方向に付勢してもよい。

蓋部材５７４は弾性体５７７によって、灰排出口５７１を閉じる方向に常時付勢しているので、灰排出口５７１が開いたままの状態であることを防止し、閉鎖状態での煙及び灰及び熱及び燃焼ガスを排出箱５７及び灰排出口５７１から漏洩させない。また、閉鎖状態では燃焼室４で発生した熱及び燃焼ガスが漏洩しないので、運転状態の燃焼室４内の室内温度が高温のまま保たれる。
さらに、排出箱５７及び灰排出口５７１及び蓋部材５７４は、排出カバー５６によって周囲を覆われているので、排出カバー５６の外部に煙及び灰及び熱及び燃焼ガスを漏洩させない。

蓋部材５７４の上部中央部には案内棒５７３が通る孔５７６が開けられている。孔５７６は、案内棒５７３より大きい孔であり、実施の形態においては鉛直方向に長い長穴である。蓋部材５７４が灰排出口５７１を開く方向へ動作した場合、孔５７６の端縁が案内棒５７３に当接することによって、蓋部材５７４が開く方向への回動を規制している。回動の規制によって、図９に示すように灰排出口５７１と蓋部材５７４との隙間Ｊは、設定された範囲以上に開かない。蓋部材５７４によって形成された隙間Ｊによって、灰が排出スクリュー５２から落下する際に、蓋部材５７４の内側面に一度接触した後に落下する。蓋部材５７４の内側面接触によって、灰の下方への落下衝撃を緩和し、灰が着地した際に飛び散る量を減少させる。

排出箱５７の排出モーター５３側に隣接した排出スクリュー５２の回転軸５２１には開閉機構５８が取り付けられる。実施形態において、開閉機構５８は卵形の板カムであり、板面を回転軸５２１と直交するように設けている。開閉機構５８は回転軸５２１に固着されているので、排出スクリュー５２と共に回転する。図９に示すように、開閉機構５８の長径側の端部は、回転することによって排出箱５７の灰排出口５７１から外側に突出するように突出部５８１が設定されている。また、図７に示すように、開閉機構５８の作用面である卵形の端縁５８２は、蓋部材５７４の板面を直接押せる位置に配置されていて、簡便な機構にできるように配慮されている。

開閉機構５８の長径側の突出部５８１は、排出スクリュー５２の回転によって灰排出口５７１に達すると、蓋部材５７４の板面を押下して、灰排出口５７１と蓋部材５７４との隙間Ｊを形成し開放状態にする。排出スクリュー５２の回転が進み、長径側の突出部５８１が灰排出口５７１より突出が減少するにつれて、蓋部材５７４は徐々に閉じられる。この時点でも灰排出口５７１に隙間Ｊがある限り排出スクリュー５２から搬送された灰は、蓋部材５７４の上部を伝って下方に落下する。

開閉機構５８の突出が無くなると、灰排出口５７１との隙間Ｊが閉じられて閉鎖状態になる。さらに排出スクリュー５２の回転を続けると、蓋部材５７４が開放状態になるまで排出スクリュー５２によって灰が搬送されて、灰排出口５７１が閉鎖状態の蓋部材５７４の上部に落下する。蓋部材５７４は弾性体５７７によって閉鎖状態を維持すると共に、灰及び燃焼室４で発生した煙及び熱及び燃焼ガスが排出箱５７の外部に漏洩することを防ぐ。さらに排出スクリュー５２の回転を続けると突出部５８１によって蓋部材５７４を押下し、灰排出口５７１を開放状態にして灰が落下する。その後、順次蓋部材５７４の開閉動作を繰り返し、灰を灰排出口５７１から落下させる。

灰排出口５７１から落下した灰は、排出カバー５６の下部に配置した灰回収容器５５内に堆積する。灰回収容器５５は箱状体の上部を開放したような引出し形状で、排出カバー５６の孔部５６１から出し入れが可能である。灰回収容器５５は排出カバー５６に収納した状態で、外側の面となる外部面５５１を有している。灰回収容器５５を排出カバー５６に収納した状態では、外部面５５１の外周端面は孔部５６１の端面と密着しているため、煙及び灰及び熱及び燃焼ガスが排出カバー５６から外部に漏洩しない。灰が入った灰回収容器５５は、作業者によって外部面５５１に取り付けた取手部５５２によって容易に出し引きが可能である。また、灰排出口５７１から落下した灰は排出パイプによって冷やされているので、灰の回収及び廃棄がより安全で容易になされる。

灰排出口５７１はその周囲を排出カバー５６で覆い、さらに孔部５６１を灰回収容器５５の外部面５５１の端部で塞ぐように配置しているので、灰排出口５７１が開放状態時に下方の灰回収容器５５に落下した際に巻き上がる灰が周囲に飛び散ることを防ぐ。また、灰排出口５７１が開放状態で灰排出時に、灰の落下と共に僅かに漏れ出す高温となった燃焼ガス及び熱及び煙及び灰が周囲に飛散されることを防ぎ、灰排出部５の安全性をより高める。

排出モーター５３には、排出モーター５３下方に位置させて固定された検知部５９１を設けている。検知部５９１は、排出スクリュー５２の回転位置及び回転回数を検出する装置で、先端部に回転自在のローラ５９３を取付けたアーム部５９２を有している。アーム部５９２及びローラ５９３の回転軸は、排出スクリュー５２の回転軸５２１と平行である。アーム部５９２は円弧状に往復移動させることができる。検知部５９１は、アーム部５９２を下方に押し下げるとスイッチが働く構造で、例示の実施形態ではリミットスイッチを使用している。アーム部５９２は細長い板状で、長手方向の先端部に設けたローラ５９３が上方に位置するように付勢されている。

検知部５９１の上方で、排出モーター５３１の出力軸５３１から突出した回転軸５２１の端部には、検知板５９４が固着されている。検知板５９４は、細長い板で、長手方向をクランク状に折り曲げた形状をしている。検知板５９４の折り曲げた板の一端の面を回転軸５２１に固着し、他端側の端面は検知部５９１のローラ５９３に接触させる検知端縁５９５を形成している。検知端縁５９５は長手方向の外側に膨らむように形成されている。検知板５９４は排出スクリュー５２と共に回転することで、検知端縁５９５をローラ５９３に接触させると共に、アーム部５９２を押下させ、検知部５９１のスイッチを作動させる。例示した実施形態において、検知端縁５９５と開閉機構５８に設けた突出部５８１は、回転軸５２１を中心にそれぞれ対称の位置となるように設定されている。これは、検知端縁５９５によって検知部５９１のスイッチを作動させて、排出モーター５３１の回転駆動を停止させた際に、突出部５８１によって蓋部材５７４が開いて、灰排出口５７１を開放状態にさせることを防ぐ。

排出スクリュー５２は、排出モーター５３によって断続運転するように制御されていて、検知部５９１の作動によって定期的に駆動と停止を繰り返すことができる。実施形態において、排出スクリュー５２は３０分毎に５分間駆動する。この定期的な断続駆動によって、常時回転する方式より使用する電力が小となり、且つ、灰排出口５７１が開放状態となる機会を減らし、煙及び灰及び熱及び燃焼ガスが灰排出口５７１から漏れる量を最小限にする。また、灰排出口５７１から漏れる熱及び燃焼ガスの量を減少させることは、燃焼室４の温度を高温に保つことができるため、燃焼部４２に供給される固形燃料Ｋを減らし省エネルギーに貢献できる。排出モーター５３は、毎分２～５回転で排出スクリュー５２を回転させる。この実施形態においては、毎分３回転に設定されている。排出モーター５３の制御方法については後述する。

さて、燃焼部４２上で固形燃料Ｋが安定して燃焼するために、燃焼部４２には燃焼に必要な空気を送る燃焼空気供給部６が備えられている。燃焼空気供給部６は、第１燃焼空気供給部６１と、第２燃焼空気供給部６２と、搬送部空気供給部６３と、ヒーター送風用空気供給部６４を有していて、それぞれパイプ状からなる。燃焼空気供給部６は、吸気ファン６５により空気を取り込み送風し、分岐６６で分岐されて、第１燃焼空気供給部６１、第２燃焼空気供給部６２、搬送部空気供給部６３、ヒーター送風用空気供給部６４のそれぞれに空気を吹き込む。

第１燃焼空気供給部６１は、燃焼部４２の下方まで延ばされていて、燃焼部４２上の固形燃料Ｋが第１燃焼空気供給部６１から供給される空気を得て１次燃焼をする。１次燃焼後、燃焼部４２の上部に配置された第２燃焼空気供給部６２から第２燃焼空気を得て、さらに２次燃焼をする。２次燃焼によって効率良く固形燃料Ｋを燃焼させることができ、高温の燃焼ガスを得ることができる。

燃焼部４２上の固形燃料Ｋは、ヒーター送風用空気供給部６３から供給される熱風で着火する。ヒーター送風用空気供給部６３は、管路出口付近に着火用ヒーター６４１を備えている。着火用ヒーター６４１は吸気ファン６５から送られた空気を高温に加熱し、加熱した空気を固形燃料Ｋに吹き付けることで固形燃料Ｋは着火する。
搬送部空気供給部６４は、燃料供給部３のパドル部３２１の固形燃料Ｋの搬送方向に噴出することで、燃焼室４で発生した燃焼空気が燃料供給部３の上流及び燃料貯留部２へ逆流することを防ぐ。

燃焼室４内で固形燃料Ｋが燃焼して高温となった燃焼ガスは、燃焼室４の上部に移動し、さらに燃焼室４に隣接する熱交換部７に移動する。熱交換部７は、燃焼室４の側方に設けられる円筒状の煙管７１と、燃焼室４及び煙管７１の周囲に位置する液体室７４と、燃焼ガスを排気する煙突７２を有している。

煙管７１はパイプ部材からなり、液体室７４中を貫通して鉛直方向に複数設置され、煙管７１内を燃焼ガスが通過する。煙管７１と液体室７４は漏れが無いように密接して固着されていて、液体室７４中の液体Ｌが煙管７１内に漏れ出すことはない。煙管７１は、燃焼室４上部から煙管７１下方に向かって燃焼ガスが通過する入力側煙管７１１と、入力側煙管７１１に隣接して設けられ、入力側煙管７１１を通過した燃焼ガスを下方から上方に向かって通過する排出側煙管７１２からなる。

入力側煙管７１１と排出側煙管７１２はそれぞれ複数設けられる。入力側煙管７１１、排出側煙管７１２とは、それぞれ集められて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。高温となった燃焼ガスは煙管７１を通過することで、液体室７４と熱交換をする。液体室７４内は液体Ｌで満たされている。実施形態では水が溜められているが、それ以外の液体を用いてもよい。燃焼室４から発生した高温の燃焼ガスは、入力側煙管７１１と排出側煙管７１２を経て液体室７４内の液体Ｌと熱交換をする。熱交換後の液体Ｌは加熱された状態になり、さらに燃焼部４２にて固形燃料Ｋの燃焼を続けると、液体室７４内の液体Ｌは高温になる。液体室７４内の液体Ｌは、液体室７４に管を接続して外部に取り出すことが可能で、有効に熱を利用できる。例えば、図示はしていないが、液体室７４内の熱せられた液体Ｌを外部の熱交換器と接続することで、熱を取り出して利用することができる。煙管７１で熱交換後の燃焼ガスは、熱を奪われて冷やされた状態になり、煙突７２から排気される。

熱交換をより効率化するために、煙管７１内には螺旋材７５が挿入される。螺旋材７５は、金属製の帯状板又は棒状材を螺旋状に成形してなる。燃焼ガスは、螺旋材７５に沿って旋回しながら煙管７１内を移動し、燃焼ガスの移動距離が延びる。螺旋材７５によって、燃焼ガスが、煙管７１内を直線状に通過しないため、燃焼ガスの熱を煙管７１から有効に液体室７４内の液体Ｌに伝熱できる。

また、液体室７４内を灰排出部５の排出パイプ５４が貫通して長く設けられているため、搬送中の灰の熱は、排出パイプ５４を介して液体Ｌに伝熱でき、排出パイプ５４内の灰の温度は搬送距離に伴って下げられる。

図１０及び図１１を参照して燃焼装置１の制御を説明する。
図１１に示す制御部Ｎは、燃焼装置１に近接して設けられていて、燃料供給部３、灰排出部５、燃焼空気供給部６に接続され、それぞれ制御している。

燃焼装置１の制御ステップを説明する。
図１０に示すように、ステップＳ１で「運転スイッチ」が作動し、燃焼装置１の運転が開始される。その後、ステップＳ２に移行し「着火工程」に入る。「着火工程」では制御部Ｎが搬送モーター３４１を動作させ、燃焼部４２に固形燃料Ｋを送ると共に吸気ファン６５で吸気した空気を着火ヒーター６４１加熱し固形燃料Ｋを着火させる。

次いで、ステップＳ３に移行し「運転工程」に入る。運転工程では、燃焼部４２に固形燃料Ｋを送ると共に、吸気ファン６５で吸気した空気を燃焼室４内に送り、固形燃料Ｋを継続燃焼させる。運転工程に移行後ステップＳ４に入り、制御部Ｎが「運転工程開始から３０分が経過」したかどうかを判断する。制御部Ｎが「運転工程開始から３０分が経過」していない（ＮＯ）と判断した場合は、再度「運転工程開始から３０分が経過」したかどうかを判断させる。

制御部ＮがステップＳ４にて、「運転工程開始から３０分が経過」した（ＹＥＳ）と判断した場合は、ステップＳ５に移行し、「排出モーター５３を駆動」させる。排出モーター５３を駆動させると、灰受け皿５１上の灰を排出スクリュー５２の回転によって燃焼室４外に移送する。開閉機構５８は蓋部材５７４を断続開閉させて灰排出口５７１から灰を灰回収容器５５上に排出させる。

排出モーター５３が駆動後、制御フローはステップＳ６に移行し、制御部Ｎは「検知部５９１でのスイッチ検知が１５回」か否かを判断する。ステップＳ４にて排出スクリュー５２の回転と同時に、制御部Ｎは検知部５９１が検知板５９４によってスイッチ動作した回数を検知している。例示した実施形態において、排出モーター５３は毎分３回転であるから、時間にすると５分経過したことになる。ステップＳ６にて、制御部Ｎが「検知部５９１でのスイッチ検知が１５回」ではないと判断する（ＮＯ）と判断すると、再度、ステップＳ６の判断を繰り返す。ステップＳ６にて、制御部Ｎが「検知部５９１でのスイッチ検知が１５回」であると判断する（ＹＥＳ）と、制御部Ｎは、ステップ７に移行し「排出モーター５３を停止」させる。排出モーター５３の停止動作は、検知部５９１によるスイッチ動作検出によって制御されることで、蓋部材５７４が灰排出口５７１を必ず閉じた状態で排出モーター５３を停止させることができる。

ステップ７に次いで制御フローはステップ８に移行し、制御部Ｎは「排出モーター５３が停止から３０分が経過」したかを判断する。制御部Ｎが「排出モーター５３が停止から３０分が経過」していない（ＮＯ）と判断した場合は、再度ステップ８の判断を繰り返す。制御部Ｎが「排出モーター５３が停止から３０分が経過」した（ＹＥＳ）と判断した場合はステップＳ５に戻り、制御部Ｎはステップ５乃至ステップ８の制御フローを繰り返す。

図１０に示す制御フローによって制御することで、灰排出部５に設けた灰排出口５７１は蓋部材５７４によって断続的に開閉動作することができる。また、排出モーター５３の駆動を一定の時間、定期的に行うことで、灰排出口５７１からの灰を排出すると共に、灰排出口５７１から放出される熱及び燃焼ガスを最小限に留めることができる。

燃焼ガスは、高温であるほど熱交換の効率が良く、高温の燃焼ガスを得るためには効率的な燃焼を行うことが重要である。本発明の灰排出部５によって、固形燃料Ｋが燃焼後に発生する灰を排出スクリュー５２によって燃焼室４外に移送する。さらに、移送中の灰は移送経路を長くとることで冷やされた後に灰排出口５７１から排出される。さらに、灰排出口５７１は蓋部材５７４で定期的に塞ぐことで、灰排出口５７１から漏洩する煙及び熱及び燃焼ガスを最小限にできる。さらに、灰排出口５７１の周囲を排出カバー５６で覆うことで、灰排出口５７１から落下する灰が飛散することや、煙及び熱及び燃焼ガスが周囲に飛散することを防止する。さらに、灰回収容器５５によって効率的な灰の回収作業ができる。

以上のように構成した燃焼装置１の燃焼灰排出部５の構造によって、燃焼室４２で発生した灰を燃焼室４外に移送して効率的に回収すると共に、燃焼過程で発生する煙及び熱を灰排出部５から漏洩することを減少させ、燃焼室４内の温度を高温に保つことができる。

本発明は、上記の実施形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面は、本発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示に基づく実施形態、実施例及び運用技術の改変は、当業者とって自明のことである。

本発明は、燃焼ガスによって熱交換を行い、燃焼灰が発生する燃焼装置に適用できる。

１ 燃焼装置
２ 燃料貯留部
３ 燃料供給部
４ 燃焼室
４２ 燃焼部
４２１ 火格子
４２３ 孔
４２４ スリット
４２８ 接触部材
５ 灰排出部
５２ 排出スクリュー
５２１ 回転軸
５２２ 螺旋羽根
５３ 排出モーター
５５ 灰回収容器
５６ 排出カバー
５７１ 灰排出口
５７４ 蓋部材
５７７ 弾性体
５８ 開閉機構
５９１ 検知部
５９４ 検知板
６ 燃焼空気供給部
７ 熱交換部
Ｋ 固形燃料
Ｌ 液体
Ｎ 制御部

Claims (7)

1. 燃焼室と、
   該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、
   該燃焼部の近傍に設けられ、前記燃焼部で発生した燃焼ガスを熱交換する熱交換部と、
   前記燃焼部の下方に設けられ、落下した灰を前記燃焼室外部に移送するために駆動装置によって回転駆動される回転軸を有した灰排出部と、
   該灰排出部の排出口に設けられ、該排出口を開閉する蓋部材と、
   前記排出口の近傍で前記灰排出部の前記回転軸に設けられ、前記蓋部材によって前記排出口の開閉動作をさせる開閉機構と、
   を備えることを特徴とする燃焼装置の灰排出部構造。
2. 前記蓋部材には前記排出口を閉じる方向に付勢する弾性体と、
   をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の燃焼装置の灰排出部構造。
3. 前記排出口の周囲を覆い、灰及び煙及び熱及び燃焼ガスの漏洩を防止するカバー体と、
   をさらに備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の燃焼装置の灰排出部構造。
4. 前記駆動装置に設けられ、前記回転軸の回転位置及び回転回数を検出する検知部と、
   前記回転軸に設けられ、前記検知部を作動させる検知板と、
   をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の燃焼装置の灰排出部構造。
5. 前記排出口の下方に位置し、前記排出口の周囲を覆い灰及び煙及び熱及び燃焼ガスの漏洩を防止するカバー体の下部には、前記排出口から排出された灰を受けるための灰回収容器と、
   をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の燃焼装置の灰排出部構造。
6. 前記回転軸に固着され、回転駆動することによって灰を前記排出口に搬送するための螺旋羽根と、
   をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の燃焼装置の灰排出部構造。
7. 前記駆動装置は前記排出口の周囲を覆い灰及び煙及び熱及び燃焼ガスの漏洩を防止するカバー体に配置されたモーターである、
   ことをさらに特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の燃焼装置の灰排出部構造。

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