WO2011074364A1 - 固形燃料の燃焼装置 - Google Patents

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WO2011074364A1
WO2011074364A1 PCT/JP2010/070358 JP2010070358W WO2011074364A1 WO 2011074364 A1 WO2011074364 A1 WO 2011074364A1 JP 2010070358 W JP2010070358 W JP 2010070358W WO 2011074364 A1 WO2011074364 A1 WO 2011074364A1
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WO
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combustion
cylinder
solid fuel
air
peripheral surface
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PCT/JP2010/070358
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English (en)
French (fr)
Inventor
忠義 谷村
Original Assignee
株式会社イクロス
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23B—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING ONLY SOLID FUEL
    • F23B40/00—Combustion apparatus with driven means for feeding fuel into the combustion chamber
    • F23B40/06—Combustion apparatus with driven means for feeding fuel into the combustion chamber the fuel being fed along the fuel-supporting surface
    • F23B40/08—Combustion apparatus with driven means for feeding fuel into the combustion chamber the fuel being fed along the fuel-supporting surface into pot- or trough-shaped grates
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23B—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING ONLY SOLID FUEL
    • F23B90/00—Combustion methods not related to a particular type of apparatus
    • F23B90/04—Combustion methods not related to a particular type of apparatus including secondary combustion
    • F23B90/06—Combustion methods not related to a particular type of apparatus including secondary combustion the primary combustion being a gasification or pyrolysis in a reductive atmosphere

Definitions

  • the present invention relates to a combustion apparatus that generates a high-temperature combustion gas by burning solid fuel such as wood chips, wood chips, twigs, or RPF.
  • the combustion apparatus disclosed in Patent Document 1 includes a combustion chamber 51 having the same diameter as that of the fuel tank 50 extending above the fuel tank 50 in which the solid fuel F is accommodated.
  • An air supply passage 53 formed of an annular space is formed between the outer casing 52 and the combustion chamber 51 which are arranged with a gap with respect to the outer peripheral surface, and there is a gap with respect to the outer peripheral surface of the fuel tank 50.
  • An air suction passage 57 formed of an annular space is formed between the lower outer casing 54 and the fuel tank 50 arranged in this manner.
  • the blower 58 provided in an arrangement that connects the air suction flow channel 57 and the air supply flow channel 53 has the air A sucked from the air suction flow channel 57 to the air supply flow channel 53 from the lower end thereof to the combustion chamber 51.
  • the supplied air A rises while swirling in the annular air supply passage 53, and this swirling airflow is guided by the air direction adjusting plate 59 and flows into the combustion chamber 51 from the upper end opening thereof. After that, the gas descends while flowing along the inner peripheral surface of the combustion chamber 51 and is supplied to the combustion region in the combustion chamber 51 as combustion air.
  • This combustion apparatus improves combustion efficiency by mixing incompletely combustible combustible material with the swirling flow of air flowing along the inner wall of the combustion chamber by the centrifugal force of the swirling airflow of its weight and air A. I am trying.
  • the residue that has not been completely combusted in the combustion chamber 51 is supplied to the auxiliary combustion chamber 60 above the combustion chamber 51 by the ascending air current so as to be completely combusted, and then the combustion gas G Is discharged to the outside from the exhaust rod 61 above the auxiliary combustion chamber 60, and no consideration is given to processing the ash contained in the combustion gas G in the combustion chamber 51.
  • the soot is mainly discharged from the exhaust soot 61, and a particularly heavy substance or an inorganic substance among the ash that is generated in a relatively large amount when the solid fuel F is combusted.
  • Ash generated by incomplete combustion does not scatter even when blown up by a flame from the combustion region in the combustion chamber 51, and strikes the inner peripheral surface of the combustion chamber 51 under the centrifugal force of the swirling flow of the air A. As a result, the kinetic energy is reduced and falls downward, and accumulates on the surface of the unburned solid fuel F inside the fuel tank 50 below the combustion chamber 51.
  • the ash deposited on the surface of the unburned solid fuel F described above significantly reduces the combustion efficiency in the combustion chamber 51. Therefore, in this combustion apparatus, it is difficult to continue combustion continuously over a long period while maintaining high combustion efficiency.
  • the combustion apparatus if the high combustion efficiency is always maintained, for example, the combustion operation is stopped, and the fuel tank 50 pressed against the flange 51 a at the lower end of the combustion chamber 51 by the hydraulic jack 62 is connected to the hydraulic jack 62. After being lowered by operation, it is necessary to frequently perform a complicated operation of removing ash deposited on the surface of the solid fuel F in the fuel tank 50.
  • the combustion apparatus is configured so that the fuel tank 50 is pressed against and separated from the flange 51a of the combustion chamber 51 by the vertical movement of the hydraulic jack 62. As shown in FIG. Each time the combustion of the solid fuel F is completed, the fuel tank 50 is lowered, the ash deposited in the fuel tank 50 is taken out, and then the process of supplying new solid fuel F into the fuel tank 50 is repeated. It seems to be. Accordingly, since this combustion apparatus needs to periodically remove ash and supply the solid fuel F, it is difficult to continuously operate for a long time or for a long period of time. The thermal energy of high-temperature combustion gas cannot be used effectively. In other words, it seems that this combustion apparatus can only be applied to uses such as waste vinyl, waste plastic, and waste tires that are efficiently incinerated by centrifugal combustion.
  • the combustion chamber 51 having the same diameter as the fuel tank 50 is integrally extended above the fuel tank 50, the solid fuel F is generated by burning in the fuel tank 50. Since the combustion gas G rises while diffusing almost entirely inside the combustion chamber 51, the swirling air flowing in from the upper end opening of the combustion chamber 51 moves downward by the combustion gas G diffusing throughout the inside of the combustion chamber 51. The flow toward is obstructed. That is, a part of the combustion air A that flows while swirling into the combustion chamber 51 is sucked into the rising combustion gas G at an upper portion in the combustion chamber 51, and all of it is in the fuel tank 50.
  • the air A supplied from the blower 58 to the air supply passage 53 flows in a long passage from the lower end portion to the upper end portion of the air supply passage 53 while turning, and thus burns in a state where the flow velocity is lowered. It flows into the combustion chamber 51 from the upper end opening of the chamber 51. This also makes it more difficult to smoothly supply the combustion air A to the combustion region in the fuel tank 50 while swirling along the inner peripheral surface of the combustion chamber 51. Accordingly, in order to prevent the flow velocity of the swirling air A from decreasing in the air supply flow path 53, it is conceivable to narrow the flow width of the air supply flow path 53. The flow pressure of the swirling air A flowing into the chamber 51 becomes weak, and it is difficult to smoothly supply the swirling air A to the combustion region in the fuel tank 50.
  • the combustion apparatus passes through the air supply passage 53, it is preheated by receiving heat conduction from the combustion gas G from the combustion chamber 51, and the heated air A flows into the combustion chamber 51. Since the air instantaneously becomes high temperature, it is supplied as combustion air A to the combustion region or combustion gas G of the combustion tank 50, so that the combustion temperature partially becomes higher than necessary, and the life of the combustion chamber 51 is increased. There is also a risk of shortening. Furthermore, since the combustion apparatus has a complicated structure, there is a problem that the cost is increased.
  • An object of the present invention is to provide a combustion apparatus capable of stably generating high-temperature combustion gas by burning continuously for a long time or a long time.
  • a solid fuel combustion apparatus includes a cylindrical combustion cylinder having a smaller diameter and height than the outer cylinder inside the cylindrical outer cylinder.
  • the body is disposed concentrically, an annular ash collection space is provided between the lower inner peripheral surface of the outer cylinder and the outer peripheral surface of the combustion cylinder, and the outer
  • a blower is mounted in an arrangement that feeds air toward the inscribed direction of the cylinder, and the supplied air is prevented from flowing upward and flows along the inner peripheral surface of the exterior cylinder.
  • a flow guide portion having an inner flange shape is provided, and a discharge port for a combustion gas is formed at a central portion of the flow guide portion, so that solid fuel is burned inside the combustion cylinder.
  • a solid fuel combustion apparatus is the solid fuel combustion apparatus according to the first aspect, wherein at least the outer cylindrical body of at least the outer cylindrical body and the combustion cylindrical body has a bottomed cylindrical shape.
  • a receiving member that supports the container is provided at a location around the discharge port on the upper surface of the flow guide portion, and the combustion cylinder is within a range of 20% to 60% of the height of the exterior cylinder. Is set to the height of
  • a solid fuel combustion apparatus in which a cylindrical combustion cylinder having a smaller diameter and height than the outer cylinder is concentrically disposed inside the cylindrical outer cylinder.
  • An annular ash discharge path is provided between the lower inner peripheral surface of the outer cylinder and the outer peripheral surface of the combustion cylinder, and the upper end portion of the outer cylinder is directed toward the inscribed direction of the outer cylinder.
  • An air blower is mounted in an arrangement for supplying air, and an inner flange-shaped flow guide portion is provided that prevents the supplied air from flowing upward and flows along the inner peripheral surface of the outer cylinder.
  • a combustion gas discharge port is formed at the center of the flow guide portion, a solid fuel fuel supply pipe is connected to the lower end portion of the combustion cylinder, and the exterior cylinder is mounted and fixed.
  • An ash collection box for collecting ash is provided in the support pedestal below the ash discharge path. It is characterized by being freely arranged and from the platform.
  • a solid fuel combustion apparatus is the solid fuel combustion apparatus according to the third aspect, wherein the fuel supply pipe penetrates through the side walls of the exterior cylinder body and the combustion cylinder body, respectively.
  • the combustion cylinder is placed in an arrangement in which solid fuel is supplied toward the inscribed direction of the combustion cylinder.
  • a solid fuel combustion apparatus comprising: a cylindrical base cylinder portion having a straight cylindrical center; and a cylinder extending while curving continuously from an upper end opening of the base cylinder portion toward one side. And a cylindrical combustion cylinder having a diameter smaller than that of the base cylinder part is formed concentrically on the inner side of the base cylinder part.
  • An annular ash discharge path is provided between the inner peripheral surface of the base tube portion and the outer peripheral surface of the combustion tube body, and an inscribed direction of the guide tube portion is provided at a tip portion of the guide tube portion.
  • An internal fan-like flow in which an air blower is attached in an arrangement for supplying air toward the air and the supplied air is guided to flow along the inner peripheral surface of the guide tube portion to generate a swirling air flow.
  • a guide portion is provided, and the combustion gas rising from the combustion cylinder is placed in the center of the flow guide portion.
  • a discharge port for discharging to the side is formed, and a fuel supply pipe of solid fuel is connected to and connected to a lower end portion of the combustion cylinder, and the inside of the support base on which the exterior cylinder is mounted and fixed
  • An ash collection box for collecting ash is disposed in a lower part of the ash discharge path so as to be freely accessible to the support table.
  • a solid fuel combustion apparatus is the solid fuel combustion apparatus according to the fifth aspect, wherein the guide cylinder is directed to one side while maintaining the same diameter from the upper end opening of the base cylinder.
  • the combustion cylinders having both smaller diameters and heights than the outer cylinders are provided in the outer cylinders in a concentric arrangement.
  • the combustion gas generated by burning the solid fuel in the cylinder rises in a spiral shape and a reverse tornado shape without diffusing throughout the interior of the exterior cylinder.
  • the swirling air flow generated in the vicinity of the upper end of the outer cylinder by the air supplied from the blower is greatly separated from the swirling gas flow with the swirling diameter of the combustion gas being reduced, so that the suction force of the combustion gas The gas flows smoothly downward while swirling along the inner peripheral surface of the outer cylinder, and receives the suction force of the combustion gas when it moves down to the vicinity of the upper end opening of the combustion cylinder.
  • almost all of the air is supplied as a combustion air flow to the combustion region in the combustion cylinder while maintaining the swirling, and as a result, complete combustion of the solid fuel in the combustion region is effectively promoted.
  • the air sent from the blower is directly supplied to the vicinity of the upper end portion of the outer cylinder so that it becomes a swirling air flow having a high flow velocity and is quickly supplied to the combustion area in the combustion cylinder.
  • the complete combustion of the solid fuel is promoted more effectively. That is, the solid fuel is burned with high efficiency by the centrifugal combustion method, and efficiently generates high-temperature combustion gas.
  • the swirling air flow generated in the vicinity of the upper end of the outer cylinder is quickly supplied to the combustion region in the combustion cylinder without lowering the flow velocity and flow pressure along the inner peripheral surface of the outer cylinder. Since the swirling air flow is supplied to the combustion region of the combustion cylinder as combustion air while maintaining a low temperature that is hardly preheated by the combustion gas, the temperature of the combustion region or the combustion gas may become partially higher than necessary. In addition, the expected life of the combustion cylinder can be ensured. Furthermore, since it has a very simplified structure, it can be manufactured at low cost.
  • the ash from the combustion of heavy or inorganic substances blown up above the combustion cylinder by the flame caused by the combustion of the solid fuel in the combustion cylinder is a spiral and reverse tornado-like combustion gas.
  • a part of the self-weight and swirling airflow is blown away from the upper part of the opening of the combustion cylinder in the radial direction by the centrifugal force of the rising airflow and hits the inner peripheral surface of the outer cylinder to reduce the kinetic energy. Falls into the annular ash collection space. Therefore, ash is collected in the ash collection space and does not accumulate on the surface of the unburned solid fuel in the combustion cylinder, so that high combustion efficiency is always obtained until all of the solid fuel contained in the combustion cylinder has been burned. Combustion can be continued continuously while maintaining.
  • the receiving member for supporting the container is provided at the peripheral portion of the discharge port on the upper surface of the flow guide portion, for example, outdoors such as a campsite
  • the twigs and wood chips collected can be burned with high efficiency as solid fuel, and can be suitably used for heating foods in containers.
  • the combustion cylinder is set to a height within the range of 20% to 60% of the height of the outer cylinder, sufficient combustion calories can be secured and ash can be efficiently recovered. it can. In other words, if the height of the combustion cylinder is less than 20% of the outer cylinder, a sufficient amount of solid fuel cannot be put into the combustion cylinder, so that the required combustion calories cannot be obtained.
  • the upper end opening of the combustion cylinder is positioned close to the upper end of the outer cylinder, and thus the combustion cylinder is blown up from the upper end opening of the combustion cylinder. It becomes difficult for all of the ash to abut against the inner peripheral surface of the outer cylinder by the centrifugal force of the ascending air current, and the ash cannot be collected sufficiently effectively.
  • the solid fuel in the combustion cylinder burns by the centrifugal combustion method by the supply of the swirling air, so that the combustion gas swirls in a spiral shape and forms a reverse tornado shape. Because the ash that rolls up and blows away radially outward by the centrifugal force of the combustion gas at this time hits the inner peripheral wall of the outer cylinder, the kinetic energy is reduced and recovered from the ash discharge path to the ash collection box, The inside of the combustion cylinder is always maintained in a state in which ash is excluded, and the solid fuel is continuously burned with high efficiency over a long period of time, so that high-temperature combustion gas continues to be stably generated over a long period of time.
  • the ash is collected in the ash collection box, it is not necessary to stop the combustion operation and remove the ash, and the ash collected and collected in the ash collection box is collected from the support stand. Can be taken out and discarded easily, so that it is possible to continuously or intermittently supply the solid fuel into the combustion cylinder through the fuel supply pipe and continue the combustion operation for a long period of time. .
  • As a result of being able to generate high-temperature combustion gas stably and continuously in this way it is easy to use in various industrial plants that generate steam, hot water, hot air, etc. by heat exchange of the thermal energy of the combustion gas. It can be used.
  • the combustion cylinder whose diameter and height are both smaller than the outer cylinder is provided in the outer cylinder in a concentric arrangement, the combustion gas generated by burning the solid fuel in the combustion cylinder Rises in a spiral and inverted tornado shape without diffusing throughout the interior of the exterior cylinder. Therefore, the swirling air flow generated in the vicinity of the upper end of the outer cylinder is largely separated from the swirling gas flow whose combustion gas swirl diameter is reduced, so that the outer cylinder does not receive the suction force of the combustion gas.
  • the swirling air flow generated in the vicinity of the upper end of the outer cylinder is quickly supplied to the combustion region in the combustion cylinder without lowering the flow velocity and flow pressure along the inner peripheral surface of the outer cylinder. Since the swirling air flow is supplied to the combustion region of the combustion cylinder as combustion air while maintaining a low temperature that is hardly preheated by the combustion gas, the temperature of the combustion region or the combustion gas may become partially higher than necessary. In addition, the expected life of the combustion cylinder can be ensured.
  • the solid fuel extruded from the fuel supply pipe into the combustion cylinder is continuously or so as to move along the inner peripheral surface inside the combustion cylinder. While being intermittently supplied, it is also supplied to the center of the combustion cylinder as the combustion of the solid fuel in the combustion cylinder progresses, so the solid fuel can be supplied smoothly without requiring a large conveying force, And it can supply substantially uniformly over the whole inside of a combustion cylinder.
  • the exterior cylinder has a shape in which the curved guide cylinder is continuously provided above the base cylinder, but the guide cylinder from the blower.
  • the air supplied toward the inscribed direction of the gas flows along the inner surface of the flow guide portion and the inner peripheral surface of the guide tube portion to form a swirl air flow, and this swirl air flow is converted into a curved inner periphery of the guide tube portion.
  • As it flows along the surface it descends smoothly while swirling, and almost all of it is supplied as a combustion air flow to the combustion area in the combustion cylinder.
  • complete combustion of solid fuel in the combustion area is effective. Promoted.
  • the air supplied from the blower is directly supplied to the vicinity of the tip of the guide cylinder portion of the outer cylinder and becomes a swirling air flow with a high flow velocity, it is quickly supplied to the combustion region in the combustion cylinder. Therefore, the complete combustion of the solid fuel in the combustion region is promoted more effectively, and the solid fuel is burned with high efficiency by the centrifugal combustion method.
  • ash from combustion of heavy or inorganic substances blown up in the combustion gas flow is blown away from the combustion cylinder radially outward by the centrifugal force of the rising air flow rising up the combustion gas flow.
  • the outer cylindrical body hits the inner peripheral surface of the guide cylinder part to reduce kinetic energy, fall into the annular ash discharge path, and be collected in the ash collection box. Can be held.
  • the combustion cylinder since the curved guide cylinder (for example, 35A) is disposed in the outer cylinder, unlike the outer cylinder having a shape having a straight cylindrical core as a whole, the combustion cylinder has a minute portion such as a soot. After the dust-like ash is blown up directly from the combustion cylinder, it is prevented from rising by the curved portion in the guide cylinder, and falls into the ash discharge path without being guided to the discharge port. . Therefore, in this combustion apparatus, since the collection efficiency of ash becomes extremely high, clean combustion gas can be discharged from the discharge port.
  • the combustion gas flow is discharged to one side from the discharge port of the outer cylinder, so that when applied to the construction of an industrial plant device, the combustion is performed from the discharge port without interposing a connecting duct.
  • the gas flow can be directly supplied to a heat exchanger or the like.
  • the configuration can be simplified and the cost can be reduced to the extent that the connection duct is not required, and the loss of heat energy when the combustion gas flow passes through the connection duct is avoided. Can be used.
  • the guide cylinder portion of the exterior cylinder body is continuously curved toward one side while gradually decreasing in diameter from the upper end opening of the base cylinder portion.
  • the combustion cylinder can be set to a large volume as the diameter of the base cylinder portion of the exterior cylinder can be increased.
  • high burning calories can be obtained.
  • air is supplied to the vicinity of the tip portion having the smallest diameter of the guide tube portion that gradually decreases in diameter in the exterior tube body, this air flows along the inner peripheral surface of the portion having the smallest diameter of the guide tube portion.
  • the swirling air flow having a high swirl speed is lowered at high speed in the guide cylinder by the high swirl speed, and almost all of the swirl air flow is quickly supplied to the combustion cylinder as combustion air. Therefore, the combustion efficiency of the combustion region in the combustion cylinder is further improved.
  • FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a solid fuel combustion apparatus according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line II-II in FIG.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line III-III in FIG. It is a longitudinal cross-sectional view which shows the combustion apparatus of the solid fuel which concerns on 2nd Embodiment of this invention.
  • FIG. 5 is a sectional view taken along line VV in FIG. 4.
  • FIG. 5 is a sectional view taken along line VI-VI in FIG. 4. It is a figure for demonstrating the structure of the industrial plant apparatus constructed
  • (A) is a longitudinal sectional view of an essential part showing a solid fuel combustion apparatus according to a fourth embodiment of the present invention, and (b) is a sectional view taken along line BB of (a).
  • (A) is a longitudinal sectional view showing a solid fuel combustion apparatus according to a fifth embodiment of the present invention, and (b) is a sectional view taken along line IX-IX in (a). It is a longitudinal cross-sectional view of the principal part which shows the solid fuel combustion apparatus which concerns on 6th Embodiment of this invention. It is a longitudinal cross-sectional view which shows the conventional combustion apparatus of solid fuel.
  • FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a solid fuel combustion apparatus according to a first embodiment of the present invention.
  • this combustion apparatus can be suitably used as a miniature burner outdoors in a campsite or the like.
  • a simple type combustion apparatus is illustrated.
  • this combustion apparatus has a bottomed cylindrical combustion cylinder 2 that is concentric on the bottom surface inside a bottomed cylindrical exterior cylinder 1 that is smaller in both diameter and height than the exterior cylinder 1.
  • An annular ash collection space 3 is formed between the outer cylinder 1 and the combustion cylinder 2 in a plan view.
  • a ring-shaped protrusion 4 having an inner diameter slightly larger than the outer diameter of the combustion cylinder 2 is integrally formed at the center of the bottom surface of the exterior cylinder 1, and the combustion cylinder 2 is connected to the protrusion 4.
  • the combustion cylinder 2 is fixed in the outer cylinder 1 in a surely concentric positioning state by being detachably fitted therein.
  • the outer cylinder 1 is preferably made of iron, and the combustion cylinder 2 is preferably made of stainless steel or casting.
  • the combustion cylinder 2 has a bottomed cylindrical shape. However, since the outer cylinder 1 has a bottomed cylindrical shape, the combustion cylinder 2 may have a simple cylindrical shape.
  • a lid 7 is detachably fitted to the upper end opening of the outer cylinder 1, and a combustion gas G discharge port 7 a, which will be described later, is opened in the center of the cover 7.
  • a portion from the edge portion to the outer peripheral edge of 7a serves as a flow guide portion 7b that generates a swirling air flow A1 to be described later and guides the swirling air flow A1 downward.
  • a plurality of (for example, four) receiving members 11 are fixed to the upper surface of the flow guide portion 7b so as to support the heating container 10 such as a pan from below.
  • a lid made of a flat plate is simply placed on the upper end opening of the outer cylinder 1. Also good.
  • a single receiving member having a ring shape that can support the heating container 10 may be provided.
  • a blower tube 8 is fixed to a location near the upper end opening of the outer cylinder 2, and a blower 9 that supplies air A at a high pressure is connected to the blower tube 8.
  • a power source that can be used outdoors, for example, a sirocco fan that can be driven by using a storage battery as a power source can be suitably used.
  • the blower 9 may be connected to a socket of a car cigarette lighter with a connection line to supply power.
  • FIG. 2 which is a cross-sectional view taken along the line II-II in FIG. 1, the air duct 8 is fixed to the exterior cylinder 1 in an arrangement for supplying air A toward the inscribed direction of the exterior cylinder 3. ing.
  • the high-pressure air A fed from the blower 9 into the exterior cylinder 1 through the blow pipe 8 is applied to the inner surface of the flow guide portion 7b and the inner peripheral surface of the exterior cylinder 1 as clearly shown in FIG.
  • the combustion cylinder 2 When used for cooking food at campsites, etc., after removing the lid 7 from the outer cylinder 1, the combustion cylinder 2 is taken out from the outer cylinder 1, and the twigs and wood chips, etc. that have been collected and made small are solid.
  • the fuel is packed in the combustion cylinder 2 as fuel F, and the combustion cylinder 2 is fitted into the protruding portion 4 and attached to the exterior cylinder 1 in an accurate concentric positioning state.
  • the lid body 7 is attached to the exterior cylinder body 1 and each receiving member of the lid body 7
  • the heating container 10 is placed on 1 and the blower 9 is driven.
  • the swirling air flow A1 that swirls at high speed along the inner peripheral surface of the outer casing 1 and the inner surface of the flow guide portion 7b is generated. Since the swirling air flow A1 is prevented from rising by the flow guide portion 7b, the swirling air flow A1 flows downward while swirling along the inner peripheral surface of the outer cylindrical body 1, and III-III in FIG. As shown in FIG.
  • the combustion air is received in the combustion region in the combustion cylinder 2 by receiving the suction force of the high-temperature combustion gas G when lowered to the vicinity of the opening end of the combustion cylinder 2.
  • the flow A2 is supplied while maintaining swirling, and details of this point will be described later.
  • this combustion apparatus has a combustion cylinder 2 having a diameter and height smaller than that of the outer cylinder 2 provided on the bottom surface of the outer cylinder 1 in a concentric relative arrangement.
  • the solid fuel F is burned in the body 2. That is, the solid fuel F is burned in response to the supply of the swirling flow of the combustion air A2 at the central portion of the bottom where an annular space exists with respect to the inner peripheral surface of the exterior cylinder 1. For this reason, the combustion gas G generated by combustion does not diffuse throughout the interior of the combustion chamber 51 as in the conventional device of FIG. 11, but is spiral and reverse tornado as shown in FIG. Rise up. Therefore, as shown in FIG.
  • the swirling air flow A1 smoothly flows downward while swirling along the inner peripheral surface of the exterior cylinder 1 without being affected by the suction force of the combustion gas G, and the upper end of the combustion cylinder 2 As shown in FIG. 3, when it moves down to the vicinity of the opening, it receives the suction force of the combustion gas G in the vicinity of the swirl gas flow G1, and burns as the combustion air flow A2 while maintaining the swirl. It is supplied to the combustion region in the cylinder 2. As described above, almost all of the swirling air flow A1 generated by the air A supplied from the blower 9 is smoothly supplied to the combustion region in the combustion cylinder 2 as the combustion air flow A2. Thus, the complete combustion of the solid fuel F is effectively promoted. Moreover, unlike the conventional device of FIG.
  • the swirling air flow A is sent from the blower 9 unlike the one in which the swirling air flow A is supplied into the combustion chamber 51 from the upper end opening of the combustion chamber 51 after passing through the long air supply passage 53.
  • the generated air A is supplied directly to the vicinity of the upper end opening of the outer cylindrical body 1 and generates a swirling air flow A1 having a high flow velocity, and is not affected by the suction force of the combustion gas G.
  • Almost all of the swirling air flow A1 is smoothly supplied to the combustion region in the combustion cylinder 2 without greatly reducing the flow velocity and the flow pressure. From this point also, the solid fuel F in the combustion region Is more effectively promoted. That is, the solid fuel F is burned with high efficiency by the centrifugal combustion method, and efficiently generates the high-temperature combustion gas G.
  • the swirling air flow A1 generated by the air A sent from the blower 9 does not decrease the flow velocity and the flow pressure along the inner peripheral surface of the outer cylinder 1 away from the combustion gas G. Since the swirl air flow A1 is supplied to the combustion region of the combustion cylinder 2 as the combustion air A2 while maintaining a low temperature that is hardly preheated by the combustion gas G, since it is quickly supplied to the combustion region in the combustion cylinder 2. In addition, the temperature of the combustion region or the combustion gas G does not partially become higher than necessary, and the expected life of the combustion cylinder 2 can be ensured. Furthermore, since the combustion apparatus has a very simplified structure compared to the conventional apparatus of FIG. 11, it can be manufactured at low cost, and twigs and wood chips collected outdoors are used as solid fuel. It becomes suitable for the use which burns with high efficiency and heats food easily and efficiently.
  • the combustion apparatus has a great feature other than the effects described above. That is, as shown in FIG. 1, the ash B generated by combustion of a heavy substance or inorganic substance blown up above the combustion cylinder 2 by the flame due to the combustion of the solid fuel F in the combustion cylinder 2 is It is blown away radially outward from the upper part of the opening of the combustion cylinder 2 by the centrifugal force of the airflow that rises the combustion gas G in a spiral shape and in a reverse tornado shape, and on the inner peripheral surface of the outer cylinder 1 At the same time, the kinetic energy is reduced and falls into the annular ash collection space 3 due to its own weight and part of the swirling air flow A1.
  • the combustion apparatus of this embodiment is a portable small size that can be easily carried, it can be suitably used for applications such as heating food outdoors such as a campsite.
  • FIG. 4 is a longitudinal sectional view showing a solid fuel combustion apparatus according to a second embodiment of the present invention.
  • an apparatus having a structure that can be effectively used for an industrial plant apparatus is illustrated.
  • a base plate 13 is placed and fixed on the upper end surface of a support base 12, and a cylindrical outer cylindrical body 14 is fixed on the base plate 13 by a plurality of bolts 17.
  • a bottomed cylindrical combustion cylinder 18 that is smaller in diameter and height than the outer cylinder 14 is disposed concentrically with the outer cylinder 14, so that a plurality of stays are provided. 20 is supported by the exterior cylinder 14 from the side.
  • the outer cylinder 14 is preferably made of iron, and the combustion cylinder 18 is preferably made of stainless steel or casting.
  • a blower 23 that supplies air A at a high pressure into the exterior cylinder body 14 is attached to the vicinity of the upper end portion of the exterior cylinder body 14 via a blower pipe 24.
  • the upper end portion of the outer cylinder 14 is provided with an inner flange-shaped flow guide portion 14a extending inwardly from the upper end portion, and a discharge port 14b opened at the center of the flow guide portion 14a.
  • An exhaust pipe portion 27 extending upward from the peripheral edge portion of the discharge port 14b is integrally formed.
  • the flow guide portion 14a guides the air A supplied from the blower 24 through the blow pipe 24 so as to flow along the inner peripheral surface of the exterior cylindrical body 14, and generates the swirling air flow A1.
  • the base plate 2 has an annular shape in a plan view in which a portion excluding a peripheral end portion on which the flange portion 14c at the lower end of the outer cylindrical body 14 is placed and fixed is formed in an opening 13a.
  • the ash collection port 28 of the ash B falling through the ash discharge passage 19 is opened in a circular shape between the hole edge of the opening portion 13a of the opening 2 and the outer peripheral surface of the lower end of the combustion cylinder 18.
  • a large ash blocking plate 29 having a mesh shape or a lattice shape is attached to the ash collection port 28.
  • An ash collection box 30 is arranged at a position below the opening 13 a of the base plate 13 in the support base 12.
  • An outlet 12a of the ash collection box 30 is opened on one side wall of the support stand 12, and an opening / closing lid 31 is attached to the outlet 12a so as to be freely opened and closed.
  • the ash collection box 30 is provided with a handle 30a for easily performing the take-out operation, and the opening / closing lid 31 is provided with a handle 31a for easily performing the opening / closing operation.
  • FIG. 5 which is a cross-sectional view taken along the line VV in FIG. 4, a pair of blower tubes 24 that supply high-pressure air A from the blower 23 shown in FIG.
  • the pipes 24 and 24 are fixed in an arrangement in which air A is supplied toward the inscribed direction of the exterior cylinder 14 at two locations facing each other in the radial direction in the exterior cylinder 14. Therefore, the air A respectively supplied from the air ducts 24 into the outer cylinder 14 is prevented from moving upward by the flow guide part 14a of the outer cylinder 14, and the air guide 14a and the outer cylinder 14 By flowing along the circumferential surface, a swirling air flow A1 swirling at a high speed is formed, and the swirling air flow A1 descends along the inner circumferential surface of the outer cylindrical body 14.
  • the combustion cylinder 18 having both a diameter and a height smaller than that of the outer cylinder 14 is provided in a concentric arrangement at the lower end inside the outer cylinder 14.
  • the solid fuel F inside the combustion cylinder 18 is supplied with the swirling flow of the combustion air A2 and burns at a location isolated from the inner peripheral surface of the outer cylinder 14 with an annular space. .
  • the combustion gas G generated by the combustion does not diffuse throughout the interior of the exterior cylinder 14 as in the conventional device of FIG. 11, but is spiral and reverse tornado as shown in FIG. Rise to.
  • the swirling air flow A1 is separated from the swirling gas flow G1 in which the swirling diameter of the combustion gas G is reduced. Therefore, it is not affected by the suction of the combustion gas G. Therefore, the swirling airflow A1 smoothly flows downward while swirling along the inner peripheral surface of the outer cylinder 1, and when the swirling airflow A1 moves down to a position near the upper end opening of the combustion cylinder 18, By receiving the suction force of the combustion gas G in the vicinity of the swirl gas flow G1, as a result of being supplied to the combustion region in the combustion cylinder 18 as the combustion air flow A2 while maintaining the swirl, solids in the combustion region are obtained. The complete combustion of the fuel F is effectively promoted.
  • the air A delivered from the blower 24 is directly supplied to the vicinity of the upper end opening of the outer cylinder 14 and immediately generates a swirling air flow A1 having a high flow velocity, and then the influence of the suction force of the combustion gas G.
  • almost all of the swirling air flow A1 is smoothly supplied to the combustion region in the combustion cylinder 2 without greatly reducing the flow velocity and the flow pressure.
  • Complete combustion of the solid fuel F is promoted more effectively. That is, the solid fuel F is burned with high efficiency by the centrifugal combustion method, and efficiently generates the high-temperature combustion gas G.
  • the swirling air flow A1 is rapidly supplied to the combustion region in the combustion cylinder 2 without decreasing the flow velocity and the flow pressure along the inner peripheral surface of the outer casing 1 away from the combustion gas G. Since the combustion gas A is supplied to the combustion region of the combustion cylinder 2 as the combustion air A2 while being kept at a low temperature without being preheated almost by the combustion gas G, the temperature of the combustion region or the combustion gas G is partially higher than necessary. Therefore, the expected life of the combustion cylinder 18 can be ensured. Furthermore, since this combustion apparatus has a very simplified structure compared to the conventional apparatus of FIG. 11, it can be manufactured at low cost.
  • the ash B which is blown up by the flame of the solid fuel F in the combustion cylinder 18 and is blown up above the combustion cylinder 18 by the combustion of a heavy substance or an inorganic substance, has a spiral shape and a reverse tornado shape.
  • the ash discharge passage 19 and the large ash blocking plate 29 of the ash collection port 28 are dropped by the partial weight of the dead weight and the swirling air flow A1 and fall into the ash collection box 30.
  • the large ash B that is not completely burned is blocked from passing by the large ash blocking plate 29, and once accumulated on the large ash blocking plate 29, the combustion gas G in the combustion cylinder 18 is then accumulated. It burns completely in the ash discharge passage 19 which is in a high temperature atmosphere due to heat transfer from the ash. Therefore, unburned large ash B is reliably prevented from falling into the ash collection box 30 and burning in the ash collection box 30.
  • the opening / closing lid 31 is opened, the ash collection box 30 is taken out from the outlet 12 a of the support 12, and the ash B in the ash collection box 30 is removed. be able to. Since the operation of removing the ash B in the ash collection box 30 can be easily performed in a very short time in a state where the combustion operation of the solid fuel F is continued, the combustion operation is continuously performed while maintaining a high combustion efficiency for a long period of time. As a result, the combustion apparatus exchanges heat energy of the combustion gas G generated by the combustion of the solid fuel F and discharged from the exhaust pipe portion 17, for example, hot air, hot water or steam. It is possible to construct an industrial plant apparatus that generates
  • the fuel supply pipe 22 is provided so as to supply the solid fuel F conveyed by the rotation of the screw 21 toward the inscribed direction of the combustion cylinder 18. It has been. Therefore, the solid fuel F pushed out from the fuel supply pipe 22 into the combustion cylinder 18 continuously or while moving along the inner peripheral surface inside the combustion cylinder 18 as clearly indicated by an arrow in FIG. Since it is supplied intermittently and is fed to the center of the combustion cylinder 18 as the combustion of the solid fuel F in the combustion cylinder 18 progresses, the solid fuel F does not require a large conveying force. It can be supplied smoothly and can be supplied almost uniformly throughout the entire combustion cylinder 18. On the other hand, the fuel supply pipe 18 is provided so as to pass through the central portion of the bottom wall of the combustion cylinder 18 and face the inside, and the solid fuel F is supplied while being pushed into the central portion of the combustion cylinder 18 from below. You can also
  • a water cooling jacket having a structure in which water is circulated by a pump may be embedded in the cylindrical wall of each of the outer cylinder 14 and the combustion cylinder 18.
  • the outer cylinder 14 and the combustion cylinder 18 are effectively cooled by a water cooling method using circulating water to ensure the expected life of the outer cylinder 14 and the combustion cylinder 18.
  • the water circulating in the water-cooled jacket receives far infrared rays from the combustion gas G and is heated to, for example, about 60 ° C. By collecting the heat of the hot water and generating hot air or hot water, It can also be used effectively for purposes such as promoting the growth of plants in house cultivation.
  • FIG. 7 is a view for explaining the configuration of an industrial plant apparatus constructed by applying the solid fuel combustion apparatus according to the third embodiment of the present invention.
  • the same as or corresponding to FIG. The same code
  • two exterior cylinders 14 to which two blowers 23 similar to those shown in the second embodiment are respectively connected are connected to each other, and the combustion cylinder 18 is only inside the lower exterior cylinder 14.
  • the draft effect is promoted by connecting the two exterior cylinders 14, and the inside of the upper exterior cylinder 14 passes through the discharge port 14 b of the connecting portion of both the exterior cylinders 14, 14.
  • the non-combustible gas portion contained in the combustion gas that has risen in the air is further completely burned by the combustion air supplied from the two blowers 23 into the upper outer cylindrical body 14 to become a higher-temperature combustion gas. It is discharged from the discharge port 14 b at the upper end of the upper exterior cylinder body 14.
  • the ash B by combustion of a heavy substance or an inorganic substance is not blown up to the upper exterior cylinder 14, it is not necessary to provide the ash collection function in the upper exterior cylinder 14.
  • the high-temperature combustion gas discharged from the discharge port 14b of the upper exterior cylinder 14 is sent to the heat exchanger 33 through the connecting duct 32, and gives its own thermal energy to the fluid flowing in the heat exchanger 33. Heat exchange is performed to produce exhaust gas.
  • the exhaust gas is fed to the cyclone dust collector 34 and separated into clean gas and dust by centrifugal force. The dust falls and is discharged from the take-out portion 37, and the clean gas is sucked into the attracting blower 38. After that, it is discharged from the exhaust pipe 39 to the atmosphere.
  • the supply side end portion (left end portion in the figure) of the fuel supply pipe 22 is connected in communication with the fuel supply section 40 a at the lower end portion of the fuel hopper 40, and is near one end of the screw 21 built in the fuel supply pipe 22.
  • the portion (the portion in the vicinity of the left end in the figure) is rotatably supported by two bearings 41 and 41 while penetrating the fuel supply unit 40a, and one end of the screw 21 is connected to the drive motor 42.
  • the drive motor 42 is rotationally driven according to the required supply amount of the solid fuel F experimentally obtained in advance. That is, the necessary supply amount per unit time for each type of solid fuel F is experimentally determined in advance based on the capacity of the combustion cylinder 18 and the combustion efficiency for each type of solid fuel F to be supplied.
  • the drive motor 42 is rotationally controlled so that only the supply amount of the solid fuel F can be supplied by rotating the screw 21. At this time, the rotation of the drive motor 42 is controlled based on operating conditions set to rotate either continuously at a required rotational speed or intermittently at predetermined time intervals.
  • the industrial plant apparatus to which the combustion apparatus of the third embodiment is applied can stably and continuously generate the high-temperature combustion gas G as follows, and the thermal energy of the combustion gas is It is intended to be used for various industrial applications by heat exchange. That is, as described in the second embodiment, the solid fuel F in the combustion cylinder 18 is burned by the centrifugal combustion method by supplying the swirl flow of the combustion air A2, so that the combustion gas is swirled in a spiral shape and reversed. The ash that is rolled up in a tornado shape and blown away radially outward by the centrifugal force of the combustion gas at this time hits the inner peripheral surface of the lower outer cylindrical body 14, thereby reducing the kinetic energy, and the ash discharge path of FIG.
  • the ash B is always kept in the combustion cylinder 14 so that the solid fuel F is continuously highly efficient over a long period of time. It is burned and the high-temperature combustion gas G continues to be generated stably. Moreover, when the combustion gas released upward from the discharge port 14b at the upper end of the lower exterior cylinder 14 passes through the upper exterior cylinder 14, the incombustible material or the noncombustible gas contained in the combustion gas is completely burned. Thus, the combustion gas having a required high temperature can be generated stably and continuously.
  • the above-mentioned high-temperature combustion gas is supplied to the heat exchanger 33 and performs heat exchange so as to give its own thermal energy to the fluid passed through the heat exchanger 33.
  • heat exchanger 33 for example, high-temperature water or steam is generated by heating the supplied water with the heat energy transfer of the combustion gas, or the supplied air is heated with the heat energy transfer of the combustion gas. It is possible to generate hot air by heating with.
  • the high-temperature water, steam, or hot air generated by the heat exchanger 33 can be suitably used for various industrial applications such as air conditioning.
  • the air pressure is exhausted by the pushing direction of the air supplied from the blower 23 provided in each of the two-stage exterior cylinders 14 and 14 into the apparatus and the suction direction of the exhaust gas by the induction blower 38. Since the positive pressure is directed toward the pipe 39, back smoke from the combustion cylinder 18 to the fuel supply pipe 22 is effectively prevented.
  • FIG. 8A is a longitudinal sectional view of a main part showing a solid fuel combustion apparatus according to a fourth embodiment of the present invention
  • FIG. 8B is a sectional view taken along line BB in FIG. .
  • This combustion apparatus is different from the combustion apparatus of the second embodiment shown in FIG. 4 in that an inclined wall portion 43 having a diameter continuously decreasing upward is formed at a location near the upper end of the outer cylinder 14.
  • a bulging portion 44 bulging from the upper end of the inclined wall portion 43 into a cylindrical shape having substantially the same diameter as the main body portion of the outer cylinder 14 is formed, and a single blower pipe to which a single blower 23 is connected. 24 is only the structure fixed to the bulging part 44 by arrangement
  • This combustion device can obtain the following effects in addition to the same effects as described in the second embodiment. That is, the air A fed from the blower 23 through the blower pipe 24 to the bulging portion 44 is prevented from moving upward by the flow guide portion 14 a and flows along the inner peripheral surface of the bulging portion 44. Then, the swirling air flow A1 is generated, and the swirling air flow A1 flows from the lower end opening of the bulging portion 44 to the inner peripheral surface having the smallest diameter of the inclined wall portion 43 and is accelerated. Thereby, while supplying the air A from the single air blower 23, it is possible to generate the swirling air flow A1 having a high flow velocity substantially equal to that when the air blow is supplied by the two air blowers 23 and 23 of the second embodiment.
  • the swirling air flow A1 can smoothly flow to the combustion region of the combustion cylinder 18. Further, the region diameter of the combustion gas G is reduced at the upper end portion in the outer cylindrical body 14, and the portion having the smaller region diameter of the combustion gas G flows along the upper end inner peripheral surface having the smallest diameter of the inclined wall portion 43. Since the surroundings are covered with the swirling air flow A1 whose swirl radius is reduced, the flame rising together with the combustion gas G is confined in the central portion of the outer cylindrical body 14 by the swirling air flow A1, and the flame Is suppressed in the radial direction of the outer cylindrical body 14.
  • FIG. 9A is a longitudinal sectional view showing a solid fuel combustion apparatus according to a fifth embodiment of the present invention, in which the same or corresponding parts as those in FIG. Description to be omitted is omitted.
  • the outer cylinder 25A of the combustion apparatus of this embodiment includes a cylindrical base cylinder portion 26 having a straight cylindrical center and a height substantially the same as the large diameter with respect to the combustion cylinder 18, and the base cylinder portion.
  • a cylindrical guide tube portion 35 ⁇ / b> A extending integrally while continuously curving toward one side while maintaining the same diameter from the upper end of 26.
  • the base cylinder part 26 is disposed concentrically with the combustion cylinder 18, and an annular ash discharge path 19 is formed between the base cylinder part 26 and the combustion cylinder 18 in plan view.
  • An inner flange-shaped flow guide portion 15a is formed at the tip opening of the guide cylinder portion 35A, and a discharge port 15b is opened at the center of the flow guide portion 15a.
  • the air duct 24 is fixed so as to penetrate the guide tube portion 35A in an arrangement in which air A is supplied toward the inscribed direction of the guide tube portion 35A.
  • a blower 23 is connected and attached to the blower tube 24.
  • the guide tube portion 35A is divided into four curved tube portions 35Aa to 33Ad, and these curved tube portions 35Aa to 35Ad are connected by, for example, welding. Accordingly, the guide cylinder portion 35A can be easily manufactured in a cylindrical shape that is continuously smoothly curved toward one side while maintaining the same diameter.
  • a cylindrical fuel conveyance pipe 36 in which a screw 21 that conveys the solid fuel F is housed is fixedly supported in an arrangement penetrating one side wall of the support base 12, and supply of the fuel conveyance pipe 36 is supported. From the downstream end (the left end in the figure), a cylindrical fuel supply pipe 45 is integrally formed so as to extend upward toward the center of the combustion cylinder 18. Inside the combustion supply pipe 45, a screw 46 for supplying the solid fuel F to the inside of the combustion cylinder 18 is rotatably supported by the fuel transport pipe 36 via a bearing 47. A rotational drive motor 48 is connected.
  • the ash collection box 30 is formed with a horizontal cross-sectionally elongated U-shaped cutout 30b corresponding to the horizontal cross-sectional outlines of the fuel transfer pipe 36 and the fuel supply pipe 45. Yes.
  • the ash collection box 30 is accommodated inside the support base 12 without any trouble in a state in which the fuel transport pipe 36 and the fuel supply pipe 45 are inserted into the cutout portion 30b so as to be freely inserted and removed, and is placed in the upper ash discharge path 19. Can be opposed.
  • a guide plate 49 is provided to guide the light.
  • a lid plate 49 that opens and closes the outlet of the ash collection box 30 is rotatably attached to the support base 12 by a trillion (not shown), and the ash collection box 30 is slidably supported from below.
  • a slide plate 16 is provided.
  • the outer cylinder 25A has a shape in which a curved guide cylinder 35A is continuously provided above the base cylinder 26.
  • the high-pressure air A ejected from the blower 23 through the blow pipe 24 in the inscribed direction of the guide cylinder portion 35A flows along the inner surface of the flow guide portion 15a and the inner peripheral surface of the curved tube portion 35Ad at the tip.
  • a swirling air flow A1 is generated, and the swirling air flow A1 flows along the curved inner peripheral surface of the guide cylinder portion 35A so that the swirling air flow A1 descends smoothly while turning and reaches a location near the upper end opening of the combustion cylinder 18.
  • the combustion gas flow G1 blown upwards of the combustion cylinder 18 by the combustion of the solid fuel F in the combustion cylinder 18 is surrounded by the swirling air flow A1 flowing along the inner peripheral surface of the guide cylinder portion 35A.
  • the gas flows in a direction along the curved internal space of the guide cylinder portion 35A while being a spiral and reverse tornado-shaped rising airflow, and is guided to the discharge port 15b. From the discharge port 15b, a high-temperature flame is generated. Released as.
  • the ash B generated by the combustion of the heavy substance or the inorganic substance blown up in the combustion gas flow G1 is generated in the opening of the combustion cylinder 18 by the centrifugal force of the rising air flow rising up the combustion gas flow A1. It is blown away from the upper side in the radial direction, hits the inner peripheral surface of the guide cylinder portion 35A in the outer cylinder 25A, reduces the kinetic energy, and falls into the annular ash discharge path 19.
  • this combustion apparatus has a configuration in which the combustion gas flow G1 is ejected in the horizontal direction from the discharge port 15b of the outer cylinder 25A, when applied to the construction of an industrial plant apparatus, the connecting duct shown in FIG. It is possible to adopt a configuration in which the combustion gas flow G1 is directly fed into the heat exchanger 33 from the discharge port 15b without interposing 32. As a result, the configuration can be simplified and the cost can be reduced as much as the connection duct 32 becomes unnecessary, and the loss of heat energy when the combustion gas flow G1 passes through the connection duct 32 is avoided. Thermal energy can be used efficiently.
  • FIG. 10 is a longitudinal sectional view of an essential part showing a solid fuel combustion apparatus according to a sixth embodiment of the present invention which is a modification of the fifth embodiment.
  • the same or corresponding parts as those in FIG. 9A are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
  • illustration of the combustion gas G, the combustion gas flow A1, and the solid fuel F is omitted because it is the same as FIG.
  • the outer cylinder 25B in the combustion apparatus of this embodiment includes a cylindrical base cylinder portion 26 having a straight cylindrical center and a height substantially the same as the large diameter with respect to the combustion cylinder 18, and the base cylinder portion.
  • a cylindrical guide tube portion 35B that is continuously curved toward one side while being gradually reduced in diameter from the upper end of 26 is integrally provided.
  • the guide tube portion 35B is divided into five curved tube portions 35Ba to 33Be, and these curved tube portions 35Ba to 35Be are connected by, for example, welding.
  • the guide cylinder part 35B can be easily manufactured into a cylindrical shape that curves smoothly and smoothly toward one side while gradually decreasing in diameter.
  • the combustion apparatus of this embodiment can obtain the same effect as described in the fifth embodiment of FIG. 9, and in addition, the diameter of the base cylinder portion 26 of the exterior cylinder 25B can be increased. Since the combustion cylinder 18 can be set to a large volume, a high combustion calorie can be obtained by putting more solid fuel F into the combustion cylinder 18 having a large volume. On the other hand, since the air A is supplied to the vicinity of the tip portion having the smallest diameter of the guide tube portion 35B having a gradually decreasing diameter in the exterior tube body 25B, the air A is a curved tube having the smallest diameter of the guide tube portion 35B. By flowing along the inner peripheral surface of the portion 35Be, the swirl air flow A1 having a fast swirl speed is obtained.
  • the swirling air flow A1 descends at a high speed in the guide cylinder portion 35B due to a fast swirling speed, and almost all of the swirling air flow A1 is rapidly supplied as combustion air A2 to the combustion cylinder 18.
  • the combustion efficiency in the combustion region is further improved.
  • the present invention is not limited to the contents shown in the above embodiment, and various additions, modifications, or deletions are possible within the scope not departing from the gist of the present invention. It is included within the scope of the present invention.
  • the solid fuel combustion apparatus of the present invention can always produce a high-temperature combustion gas by burning a solid fuel such as cheap wood chips, wood chips or RPF with high efficiency over a long period of time, such as petroleum or heavy oil. Without using gaseous fuel such as liquid fuel or natural gas, it is possible to supply high-temperature combustion gas required for various industrial applications such as air conditioning.

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Abstract

　液体燃料や気体燃料に代えて、例えば木製チップ、木屑などの固形燃料を、燃焼用空気を燃焼領域に円滑に供給することで高い燃焼効率を維持しながら長時間または長期間にわたり連続的に燃焼させて、高温の燃焼ガスを安定に生成することができる燃焼装置を提供する。　円筒状の外装筒体１の内部に、外装筒体１よりも径および高さが共に小さい円筒状の燃焼筒体２が同心状に配置されて、外装筒体１の下部内周面と燃焼筒体２の外周面との間に環状の灰収集空間３が設けられ、外装筒体１の上端部に、外装筒体１の内接方向に向け空気Ａを送給する配置で送風機９が取り付けられているとともに、送給された空気Ａを上方への流動を阻止して外装筒体１の内周面に沿って流動させる内鍔形状の流動ガイド部７ｂが設けられ、且つ流動ガイド部７ｂの中央部に燃焼ガスＧの放出口７ａが形成され、固形燃料Ｆを燃焼筒体２の内部で燃焼させる構成になっている。

Description

固形燃料の燃焼装置
　本発明は、例えば木製チップ、木屑、小枝またはＲＰＦなどのような固形燃料を燃焼させて高温の燃焼ガスを生成する燃焼装置に関するものである。
　従来、上述のような固形燃料を燃焼させる燃焼装置として、燃焼炉内で燃焼用の空気を旋回させて、その旋回気流による遠心力により燃焼炉内の空間を多数の燃焼領域に分割することで、燃焼炉内の可燃性物質を効率良く燃焼させるように図った遠心燃焼方法を採用した構造を有するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
　上記特許文献１の燃焼装置は、図１１に示すように、固形燃料Ｆが収容された燃料タンク５０の上部に、燃料タンク５０と同一径の燃焼室５１が延設され、この燃焼室５１の外周面に対し間隔を存して配置された外糟５２と燃焼室５１との間に環状空間からなる空気供給流路５３が形成されているとともに、燃料タンク５０の外周面に対し間隔を存して配置された下部外糟５４と燃料タンク５０との間に環状空間からなる空気吸込流路５７が形成されている。空気吸込流路５７と空気供給流路５３とを接続する配置で設けられた送風機５８は、空気吸込流路５７から吸い込んだ空気Ａを空気供給流路５３に対しこれの下端部から燃焼室５１の外周面の接線方向に向け供給する。この供給された空気Ａは、環状の空気供給流路５３内を旋回しがら上昇していき、この旋回気流が、空気方向調節板５９により案内されて燃焼室５１にこれの上端開口から流入したのち、燃焼室５１の内周面に沿って流動しながら下降して、燃焼室５１内の燃焼領域に燃焼用空気として供給される。この燃焼装置は、不完全燃焼した可燃性物質を、その重量と空気Ａの旋回気流による遠心力により燃焼室の内壁に沿って流動する空気の旋回流に混合させることにより、燃焼効率の向上を図っている。
特許第３８１３９２７号公報
　しかしながら、上記燃焼装置では、燃焼室５１内で完全燃焼していない残留物を、上昇気流によって燃焼室５１の上方の補助燃焼室６０に供給して完全燃焼するように図ったのち、燃焼ガスＧを補助燃焼室６０の上方の排気糟６１から外部に放出するようになっており、燃焼ガスＧに含まれる灰を燃焼室５１内で処理することについて何ら考慮されていない。そのため、この燃焼装置では、排気糟６１から排出されるのが主に煤煙のみであり、固形燃料Ｆを燃焼する場合に比較的多く発生する灰のうちの特に重量の大きい物質や無機質の物質が不完全燃焼することによって生じる灰が、燃焼室５１内の燃焼領域から火炎により吹き上げられても飛散することがなく、空気Ａの旋回流による遠心力を受けて燃焼室５１の内周面に突き当たることにより運動エネルギを減じて下方に落ちてしまい、燃焼室５１の下方の燃料タンク５０の内部の未燃焼の固形燃料Ｆの表面に堆積していく。
　上述の未燃焼の固形燃料Ｆの表面に堆積した灰は、燃焼室５１内の燃焼効率を著しく低下させる。したがって、この燃焼装置では、高い燃焼効率を維持しながら長期間にわたり連続的に燃焼を継続するのが困難である。この燃焼装置では、常に高い燃焼効率を維持しようとすれば、例えば、燃焼運転を停止して、油圧ジャッキ６２で燃焼室５１の下端のフランジ５１ａに圧接されている燃料タンク５０を油圧ジャッキ６２の作動で下降させたのちに、燃料タンク５０内の固形燃料Ｆの表面に堆積している灰を除去する煩雑な作業を頻
繁に行う必要がある。
　また、前記燃焼装置は、上述のように燃料タンク５０が油圧ジャッキ６２の上下動により燃焼室５１のフランジ５１ａに対し圧接および離間する構成になっていることから明らかなように、燃料タンク５０内の固形燃料Ｆの全ての燃焼が完了する毎に燃料タンク５０を下降させて、燃料タンク５０内に堆積した灰を取り出したのちに新たな固形燃料Ｆを燃料タンク５０内に供給する工程を繰り返すものと思われる。したがって、この燃焼装置は、灰の除去および固形燃料Ｆの供給を周期的に行う必要があることから、長時間もしくは長期間にわたる連続運転が困難であるので、固形燃料Ｆの燃焼により生成される高温の燃焼ガスの熱エネルギを有効利用することができない。換言すると、この燃焼装置は、廃ビニル、廃プラスチックおよび廃タイヤなどの廃棄物を遠心燃焼方式により効率的に焼却する用途などにしか適用できないものと思われる。
　さらに、前記燃焼装置は、燃料タンク５０と同一径を有する燃焼室５１が燃料タンク５０の上方位置に一体的に延設されているから、燃料タンク５０で固形燃料Ｆが燃焼して生成された燃焼ガスＧが燃焼室５１のほぼ内部全体に拡散しながら上昇していくので、燃焼室５１の上端開口から流入した空気旋回流が、燃焼室５１の内部全体に拡散する燃焼ガスＧによって下方へ向けての流動を阻害される。すなわち、燃焼室５１内に旋回しながら流入した燃焼用空気Ａの一部は、燃焼室５１内の上方箇所で上昇中の燃焼ガスＧ内に吸引されてしまい、その全てが燃料タンク５０内の燃焼領域に円滑に供給され難いので、その結果、燃焼領域に供給される燃焼用空気が不足気味となって、燃料タンク５０内で固形燃料Ｆを完全燃焼させるのが困難であると思われる。これを解消するために、燃焼室を長くすることが考えられるが、そのようにすれば、燃焼室内の上方から流入した空気が燃焼領域に達するまでの流路が長くなってしまい、不完全燃焼が発生する。
　しかも、送風機５８から空気供給流路５３に供給された空気Ａは、旋回しながら空気供給流路５３の下端部から上端部までの長い通路内を流動することにより、流速が下がった状態で燃焼室５１の上端開口から燃焼室５１内に流入する。これによっても燃焼用空気Ａを燃焼室５１の内周面に沿って旋回させながら燃料タンク５０内の燃焼領域に円滑に供給するのが更に難しくなる。そこで、空気供給流路５３内において旋回空気Ａの流速の低下するのを防止するために、空気供給流路５３の流路幅を狭くすることが考えられるが、そのような構造にすると、燃焼室５１内に流入する旋回空気Ａの流動圧力が弱くなり、やはり旋回空気Ａを燃料タンク５０内の燃焼領域に円滑に供給するのが難しい。
　また、前記燃焼装置は、空気供給流路５３を通過するときに燃焼室５１内から燃焼ガスＧから熱伝導を受けて予熱され、昇温された空気Ａが燃焼室５１内に流入するので、その空気が瞬時に高温となったのちに燃焼用空気Ａとして燃焼タンク５０の燃焼領域または燃焼ガスＧに供給されるので、燃焼温度が部分的に必要以上に高温となり、燃焼室５１の寿命が短縮化されるおそれもある。さらに、前記燃焼装置は、複雑な構造を有していることから、コスト高となる問題もある。
　本発明は、液体燃料や気体燃料に代えて、例えば木製チップ、木屑、小枝またはＲＰＦなどのような固形燃料を、燃焼用空気を燃焼領域に円滑に供給することで高い燃焼効率を維持しながら長時間または長期間にわたり連続的に燃焼させて、高温の燃焼ガスを安定に生成することができる燃焼装置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、請求項１に係る発明の固形燃料の燃焼装置は、円筒状の外装筒体の内部に、当該外装筒体よりも径および高さが共に小さい円筒状の燃焼筒体が同心状に配置されて、当該外装筒体の下部内周面と当該燃焼筒体の外周面との間に環状の灰収集空間が設けられ、前記外装筒体の上端部に、当該外装筒体の内接方向に向け空気を送給する配置で送風機が取り付けられているとともに、送給された前記空気を上方への流動を阻止して前記外装筒体の内周面に沿って流動させる内鍔形状の流動ガイド部が設けられ、且つ当該流動ガイド部の中央部に燃焼ガスの放出口が形成され、固形燃料を前記燃焼筒体の内部で燃焼させることを特徴としている。
　請求項２に係る発明の固形燃料の燃焼装置は、請求項１に係る固形燃料の燃焼装置において、少なくとも前記外装筒体および前記燃焼筒体のうちの少なくとも当該外装筒体が有底円筒状に形成され、前記流動ガイド部の上面における前記放出口の周囲箇所に、容器を支持する受け部材が設けられ、前記燃焼筒体が、前記外装筒体の高さの２０％～６０％の範囲内の高さに設定されている。
　請求項３に係る発明の固形燃料の燃焼装置は、円筒状の外装筒体の内部に、当該外装筒体よりも径および高さが共に小さい円筒状の燃焼筒体が同心状に配置されて、当該外装筒体の下部内周面と当該燃焼筒体の外周面との間に環状の灰排出路が設けられ、前記外装筒体の上端部に、当該外装筒体の内接方向に向け空気を送給する配置で送風機が取り付けられ、且つ送給された前記空気を上方への流動を阻止して前記外装筒体の内周面に沿って流動させる内鍔状の流動ガイド部が設けられ、当該流動ガイド部の中央部に燃焼ガスの放出口が形成され、前記燃焼筒体の下端部に、固形燃料の燃料供給管が連通して連結され、前記外装筒体が載置固定された支持台の内部における前記灰排出路の下方箇所に、灰を回収するための灰収集箱が前記支持台に出入自在に配置されていることを特徴としている。
　請求項４に係る発明の固形燃料の燃焼装置は、請求項３に係る固形燃料の燃焼装置において、前記燃料供給管が、前記外装筒体および前記燃焼筒体の各々の側壁をそれぞれ貫通して、当該燃焼筒体の内接方向に向け固形燃料を供給する配置で当該燃焼筒体に臨入されている。
　請求項５に係る発明の固形燃料の燃焼装置は、直線の筒心を有する円筒状の基体筒部と、当該基体筒部の上端開口から一側方へ向けて連続的に湾曲しながら延びる円筒状のガイド筒部とが一体に連設されてなる外装筒体を有し、前記基体筒部の内方側に、当該基体筒部よりも径の小さい円筒状の燃焼筒体が同心状に配置されて、当該基体筒部の内周面と当該燃焼筒体の外周面との間に環状の灰排出路が設けられ、前記ガイド筒部の先端部に、当該ガイド筒部の内接方向に向け空気を送給する配置で送風機が取り付けられ、且つ送給された前記空気を前記ガイド筒部の内周面に沿って流動するようガイドして旋回空気流を発生させる内鍔状の流動ガイド部が設けられ、当該流動ガイド部の中央部に、前記燃焼筒体から上昇してきた燃焼ガスを一側方へ向け放出する放出口が形成され、前記燃焼筒体の下端部に、固形燃料の燃料供給管が連通して連結され、前記外装筒体が載置固定された支持台の内部における前記灰排出路の下方箇所に、灰を回収するための灰収集箱が前記支持台に出入自在に配置されていることを特徴としている。
　請求項６に係る発明の固形燃料の燃焼装置は、請求項５に係る固形燃料の燃焼装置において、前記ガイド筒部が、前記基体筒部の上端開口から同一径を保ちながら一側方へ向けて連続的に湾曲しながら延びる円筒状または前記基体筒部の上端開口から徐々に径が小さくなりながら一側方へ向けて連続的に湾曲しながら延びる円筒状の何れかの形状を有している。
　請求項１に係る発明の固形燃料の燃焼装置によれば、外装筒体よりも径および高さが共に小さい燃焼筒体が外装筒体の内部に同心状の配置で設けられているので、燃焼筒体内で固形燃料が燃焼して生成された燃焼ガスは、外装筒体の内部全体に拡散することなく、渦巻状で、且つ逆トルネード状に立ち昇る。そのため、送風機から供給された空気により外装筒体の上端付近に発生する旋回空気流は、燃焼ガスの旋回径が小さく絞られた旋回ガス流に対し大きく離間しているため、燃焼ガスの吸引力を受けることなく外装筒体の内周面に沿って旋回しながら下方に向け円滑に流動していき、燃焼筒体の上端開口部の近傍箇所まで下動したときに燃焼ガスの吸引力を受けて、旋回を維持しながらその殆ど全てが燃焼用空気流として燃焼筒体内の燃焼領域に供給される結果、燃焼領域内での固形燃料の完全燃焼が効果的に促進される。しかも、送風機から送出される空気は、外装筒体の上端部付近に直接供給されて早い流速の旋回空気流となり、燃焼筒体内の燃焼領域に迅速に供給されるので、この点からも燃焼領域内での固形燃料の完全燃焼が一層効果的に促進される。すなわち、固形燃料は、遠心燃焼方式により高効率に燃焼されて、高温の燃焼ガスを効率的に生成する。
　しかも、外装筒体の上端部付近で発生した旋回空気流は、外装筒体の内周面に沿って流速および流圧が低下することなく燃焼筒体内の燃焼領域に迅速に供給されるから、旋回空気流が燃焼ガスで殆ど予熱されない低温を維持したまま燃焼用空気として燃焼筒体の燃焼領域に供給されるので、燃焼領域または燃焼ガスの温度が部分的に必要以上に高温となることがなく、燃焼筒体の所期の寿命を確保することができる。さらに、極めて簡素化された構造になっているから、安価に製作することができる。また、燃焼筒体内での固形燃料の燃焼による火炎によって燃焼筒体の上方に吹き上げられた、重量の大きい物質または無機質の物質の燃焼による灰は、渦巻状で、且つ逆トルネード状に燃焼ガスを立ち昇らせる気流の遠心力によって燃焼筒体の開口部の上方から径方向外方へ向け吹き飛ばされて、外装筒体の内周面に突き当たって運動エネルギを減じ、自重および旋回空気流の一部の流れにより環状の灰収集空間内に落下する。したがって、灰は、灰収集空間内に収集されて、燃焼筒体内の未燃焼の固形燃料の表面に堆積しないので、燃焼筒体内に収容した固形燃料の全てが燃焼し終わるまで常に高い燃焼効率を維持したまま連続的に燃焼を継続することができる。
　請求項２に係る発明の固形燃料の燃焼装置によれば、流動ガイド部の上面における放出口の周囲箇所に、容器を支持する受け部材が設けられているので、例えば、キャンプ場などの屋外において拾い集めた小枝や木屑などを固形燃料として高効率に燃焼させて、容器内の食品の加熱などを行う用途に好適に使用することができる。また、燃焼筒体が、外装筒体の高さの２０％～６０％の範囲内の高さに設定されているので、十分な燃焼カロリーを確保できるとともに、灰を効率的に回収することができる。すなわち、燃焼筒体の高さが外装筒体の２０％未満になると、燃焼筒体内に十分な量の固形燃料を入れられないので、所要の燃焼カロリーを得ることができない。一方、燃焼筒体の高さが外装筒体の６０％よりも大きくなると、燃焼筒体の上端開口が外装筒体の上端に近接して位置するので、燃焼筒体の上端開口から吹き上げられた灰の全てを上昇気流の遠心力によって外装筒体の内周面に突き当てることが困難となり、灰を効果的に十分回収することができない。
　請求項３に係る発明の固形燃料の燃焼装置によれば、燃焼筒体内の固形燃料が旋回空気の供給による遠心燃焼方式で燃焼することにより、燃焼ガスが渦巻状に旋回しながら逆トルネード状に巻き上がり、このときの燃焼ガスの遠心力によって径方向外方へ吹き飛ばされる灰が、外装筒体の内周壁に突き当たることにより運動エネルギが減じて灰排出路から灰収集箱に回収されるため、燃焼筒体の内部では、常に灰を除外した状態に維持されて固形燃料が長期間にわたり連続的に高効率で燃焼されるから、高温の燃焼ガスが長期間にわたり常に安定に生成され続ける。また、灰は、灰収集箱に回収されるから、燃焼運転を停止して灰を除去する作業が不要となるとともに、灰収集箱に堆積して回収された灰は、支持台から灰収集箱を周期的に取り出して容易に廃棄することができるので、燃料供給管を介して燃焼筒体内に固形燃料を連続的または断続的に供給して長期間にわたり燃焼運転を継続することが可能となる。このように高温の燃焼ガスを安定に連続的に生成することができる結果、その燃焼ガスの熱エネルギの熱交換により蒸気、温水または温風などを生成する種々の工業用プラントの用途に容易に活用することが可能となる。
　また、外装筒体よりも径および高さが共に小さい燃焼筒体が外装筒体の内部に同心状の配置で設けられているので、燃焼筒体内で固形燃料が燃焼して生成された燃焼ガスは、外装筒体の内部全体に拡散することなく、渦巻状で、且つ逆トルネード状に立ち昇る。そのため、外装筒体の上端付近に発生する旋回空気流は、燃焼ガスの旋回径が小さく絞られた旋回ガス流に対し大きく離間しているため、燃焼ガスの吸引力を受けずに外装筒体の内周面に沿って旋回しながら下方に向け円滑に流動していき、燃焼筒体の上端開口部の近傍箇所で燃焼ガスの吸引力を受けて、旋回を維持しながらその殆ど全てが燃焼用空気流として燃焼筒体内の燃焼領域に供給される結果、燃焼領域内での固形燃料の完全燃焼が効果的に促進される。さらに、送風機から送出される空気は、外装筒体の上端部付近に直接供給されて早い流速の旋回空気流となり、燃焼筒体内の燃焼領域に円滑に供給されるので、この点からも燃焼領域内での固形燃料の完全燃焼が一層効果的に促進される。すなわち、固形燃料は、遠心燃焼方式により高効率に燃焼されて、高温の燃焼ガスを効率的に生成する。しかも、外装筒体の上端部付近で発生した旋回空気流は、外装筒体の内周面に沿って流速および流圧が低下することなく燃焼筒体内の燃焼領域に迅速に供給されるから、旋回空気流が燃焼ガスで殆ど予熱されない低温を維持したまま燃焼用空気として燃焼筒体の燃焼領域に供給されるので、燃焼領域または燃焼ガスの温度が部分的に必要以上に高温となることがなく、燃焼筒体の所期の寿命を確保することができる。
　請求項４に係る発明の固形燃料の燃焼装置によれば、燃料供給管から燃焼筒体内に押し出された固形燃料は、燃焼筒体の内部において内周面に沿って移動するように連続的または断続的に供給されながら、燃焼筒体内の固形燃料の燃焼の進行に伴って燃焼筒体の中央部にも供給されていくので、固形燃料を、大きな搬送力を要することなくスムーズに供給でき、且つ燃焼筒体の内部全体にわたりほぼ均等に供給することができる。
　請求項５に係る発明の固形燃料の燃焼装置によれば、外装筒体が基体筒部の上方に湾曲形状のガイド筒部が連設された形状を有しているが、送風機からガイド筒部の内接方向に向け供給された空気が流動ガイド部の内面およびガイド筒部の内周面に沿って流動することにより旋回空気流となり、この旋回空気流が、ガイド筒部の湾曲した内周面に沿って流れることによって旋回しながら円滑に下降していき、その殆ど全てが燃焼用空気流として燃焼筒体内の燃焼領域に供給される結果、燃焼領域内での固形燃料の完全燃焼が効果的に促進される。また、送風機から供給される空気は、外装筒体のガイド筒部の先端部付近に直接供給されて早い流速の旋回空気流となり、燃焼筒体内の燃焼領域に迅速に供給されるので、この点からも燃焼領域内での固形燃料の完全燃焼が一層効果的に促進されて、固形燃料が、遠心燃焼方式により高効率に燃焼される。また、燃焼ガス流に混じって吹き上げられた重量の大きい物質または無機質の物質の燃焼による灰は、燃焼ガス流を立ち昇らせる上昇気流の遠心力によって燃焼筒体から径方向外方へ向け吹き飛ばされて、外装筒体におけるガイド筒部の内周面に突き当たって運動エネルギを減じ、環状の灰排出路内に落下して、灰収集箱に回収されるので、この灰の除去により常に高い燃焼効率を保持することができる。
　しかも、上記燃焼装置では、外装筒体に湾曲したガイド筒部（例えば、３５Ａ）が配設されているので、全体が直線の筒心を有する形状の外装筒体とは異なり、煤などの微小な塵埃状の灰も、燃焼筒体から真上に吹き上げられたのちに、ガイド筒部における湾曲箇所によって上昇を阻止されることにより、放出口に導かれることなく、灰排出路内に落下する。したがって、この燃焼装置では、灰の収集効率が極めて高くなることから、放出口から清浄な燃焼ガスを放出することができる。さらに、この燃焼装置では、外装筒体の放出口から燃焼ガス流を一側方へ放出するので、工業用プラント装置の構築に適用する場合、連結ダクトを介在させることなしに、放出口から燃焼ガス流を熱交換器などに直接的に送給する構成とすることができる。これにより、連結ダクトが不要となる分だけ構成が簡略化されてコストダウンできるとともに、燃焼ガス流が連結ダクトを通過する際の熱エネルギの損失が回避される結果、燃焼ガスの熱エネルギを効率的に活用することができる。
　請求項６に係る発明の固形燃料の燃焼装置によれば、特に、外装筒体のガイド筒部を、基体筒部の上端開口から徐々に径が小さくなりながら一側方へ向け連続的に湾曲した円筒状の形成とすることにより、外装筒体の基体筒部の径を大きくできるのに伴って燃焼筒体を大きな容積に設定することができるから、この容積の大きな燃焼筒体により多くの固形燃料を入れて、高い燃焼カロリーを得ることができる。一方、外装筒体における徐々に径が小さくなるガイド筒部の最も径の小さい先端部近傍に空気を送給するので、この空気は、ガイド筒部の最も径の小さな箇所の内周面に沿って流動することによって旋回速度の速い旋回空気流となり、この旋回空気流は、速い旋回速度によってガイド筒部内を高速で下降して、その殆ど全てが燃焼筒体に燃焼用空気として迅速に供給されるので、燃焼筒体内の燃焼領域の燃焼効率が一層向上する。
本発明の第１実施形態に係る固形燃料の燃焼装置を示す縦断面図である。 図１のＩＩ－ＩＩ線に沿った断面図である。 図１のＩＩＩ－ＩＩＩ　線に沿った断面図である。 本発明の第２実施形態に係る固形燃料の燃焼装置を示す縦断面図である。 図４のＶ－Ｖ　線に沿った断面図である。 図４のＶＩ－ＶＩ線に沿った断面図である。 本発明の第３実施形態に係る固形燃料の燃焼装置を適用して構築した工業用プラント装置の構成を説明するための図である。 （ａ）は本発明の第４実施形態に係る固形燃料の燃焼装置を示す要部の縦断面図、（ｂ）は（ａ）のＢ－Ｂ線に沿った断面図である。 （ａ）は本発明の第５実施形態に係る固形燃料の燃焼装置を示す縦断面図、（ｂ）は（ａ）のＩＸ－ＩＸ線に沿った断面図である。 本発明の第６実施形態に係る固形燃料の燃焼装置を示す要部の縦断面図である。 従来の固形燃料の燃焼装置を示す縦断面図である。
　以下、本発明の好ましい実施形態について図面を参照しながら詳述する。　図１は、本発明の第１実施形態に係る固形燃料の燃焼装置を示す縦断面図であり、この実施形態では、例えば、キャンプ場などの屋外においてミニチュアバーナとしての用途などに好適に使用できる簡易タイプの燃焼装置を例示している。図１において、この燃焼装置は、有底円筒状の外装筒体１の内部の底面に、外装筒体１よりも径および高さが共に小さい有底円筒状の燃焼筒体２が同心状の相対配置で載置されて、外装筒体１と燃焼筒体２との間に、平面視で環状の灰収集空間３が形成されている。外装筒体１の底面の中央部には、燃焼筒体２の外径よりも僅かに大きな内径を有するリング状の突条部４が一体形成されており、燃焼筒体２を突条部４内に着脱自在に嵌め入れることにより、燃焼筒体２が外装筒体１内に確実な同心状の位置決め状態で固定される。外装筒体１は鉄を素材として形成するのが好ましく、燃焼筒体２はステンレスまたは鋳物で形成するのが好ましい。なお、図１では、燃焼筒体２が有底円筒状になっているが、外装筒体１が有底円筒状になっているから、燃焼筒体２は単なる円筒状としてもよい。
　外装筒体１の上端開口部には、蓋体７が着脱自在に外嵌されており、この蓋体７には、後述する燃焼ガスＧの放出口７ａが中央部に開口され、この放出口７ａの縁部から外周縁までの部分が、後述する旋回空気流Ａ１を発生させて外装筒体１の下方へ向け導く流動ガイド部７ｂになっている。さらに、流動ガイド部７ｂの上面には、複数（例えば四つ）の受け部材１１が鍋などの加熱用容器１０を下方から支持できる配置で固着されている。なお、外装筒体１の上端開口部に着脱自在に外嵌する蓋体７に代えて、リング状を有する平板からなる蓋体を外装筒体１の上端開口部に単に載置するようにしてもよい。また、複数設けた受け部材１１に代えて、加熱用容器１０を支持できるリング状を有する単一の受け部材を設けるようにしてもよい。
　外装筒体２の上端開口部の近傍箇所には送風管８が固着されており、この送風管８に、空気Ａを高圧で供給する送風機９が連結して取り付けられている。送風機９としては、屋外で使用できる電源、例えば蓄電池を電源として駆動できるシロッコファンなどを好適に用いることができる。なお、送風機９は、自動車のシガーライタのソケットに接続線で接続して電源を供給してもよい。送風管８は、図１のＩＩ－ＩＩ線に沿った断面図である図２に示すように、外装筒体３の内接方向に向け空気Ａを供給する配置で外装筒体１に固定されている。したがって、送風機９から送風管８を介して外装筒体１内へ送給された高圧空気Ａは、図２に明示するように、流動ガイド部７ｂの内面および外装筒体１の内周面にそれぞれ沿って高速で旋回する旋回空気流Ａ１となる。この旋回空気流Ａ１は、流動ガイド部７ｂで上昇するのを阻止されているため、図１に矢印で示すように、外装筒体１の内周面に沿って旋回しながら下方へ向け流動していく。
　つぎに、前記燃焼装置の使用形態および作用について説明する。キャンプ場などにおいて食物を煮炊きする用途などに使用する場合、蓋体７を外装筒体１から取り外しのちに燃焼筒体２を外装筒体１から取り出し、拾い集めて小さくした小枝や木屑などを固体燃料Ｆとして燃焼筒体２内に詰め込み、この燃焼筒体２を、突条部４内に嵌め入れて外装筒体１に対し正確な同心状の位置決め状態で取り付ける。続いて、燃焼筒体２内の固形燃料Ｆをハンド型バーナなどの着火装置（図示せず）により着火したのち、蓋体７を外装筒体１に取り付けて、その蓋体７の各受け部材１上に加熱用容器１０を載置し、送風機９を駆動する。これにより、上述したように外装筒体１の内周面および流動ガイド部７ｂの内面にそれぞれ沿って高速で旋回する旋回空気流Ａ１が発生する。この旋回空気流Ａ１は、流動ガイド部７ｂにより上昇するのが阻止されているため、外装筒体１の内周面に沿って旋回しながら下方へ向け流動していき、図１のＩＩＩ　－ＩＩＩ　線断面図である図３に示すように、燃焼筒体２の開口端付近まで下降したときに、高温の燃焼ガスＧの吸引力を受けて、燃焼筒体２内の燃焼領域に燃焼用空気流Ａ２として旋回を維持しながら供給されるが、この点の詳細については後述する。
　この燃焼装置は、図３に示すように、外装筒体２よりも径および高さが共に小さい燃焼筒体２が外装筒体１の底面に同心状の相対配置で設けられて、その燃焼筒体２内で固形燃料Ｆを燃焼させる。つまり、固形燃料Ｆは、外装筒体１における内周面に対し環状の空間を存した底部の中央箇所おいて燃焼用空気Ａ２の旋回流の供給を受けて燃焼する。このため、燃焼によって生成された燃焼ガスＧは、図１１の従来装置のように燃焼室５１の内部全体に拡散することがなく、図１に示すように、渦巻状で、且つ逆トルネード状に立ち昇る。したがって、図２に示すように、外装筒体１内部における送風機９から空気Ａが供給される上端付近では、この箇所に発生した旋回空気流Ａ１が、燃焼ガスＧの旋回径が小さく絞られた旋回ガス流Ｇ１に対し大きく離間しているため、燃焼ガスと共に立ち昇る上昇気流の影響を受けることがない。
　そのため、旋回空気流Ａ１は、燃焼ガスＧの吸引力の影響を受けずに外装筒体１の内周面に沿って旋回しながら下方に向け円滑に流動していき、燃焼筒体２の上端開口部の近傍箇所まで下動したときに、図３に示すように、旋回ガス流Ｇ１に近接して燃焼ガスＧの吸引力を受けることにより、旋回を維持しながら燃焼用空気流Ａ２として燃焼筒体２内の燃焼領域に供給される。このように、送風機９から供給された空気Ａによって発生した旋回空気流Ａ１は、その殆ど全てが燃焼用空気流Ａ２として円滑に燃焼筒体２内の燃焼領域に供給される結果、燃焼領域内での固形燃料Ｆの完全燃焼が効果的に促進される。しかも、図１１の従来装置のように旋回空気流Ａが長い空気供給流路５３を通ったのちに燃焼室５１の上端開口から燃焼室５１内に供給されるものとは異なり、送風機９から送出される空気Ａは、外装筒体１の上端開口部付近に直接供給されて早い流速の旋回空気流Ａ１が発生させたのち、燃焼ガスＧの吸引力の影響を受けることがないことから、生成された旋回空気流Ａ１の殆ど全てが、流速および流圧が大きく低下することなしに燃焼筒体２内の燃焼領域に円滑に供給されるので、この点からも燃焼領域内での固形燃料Ｆの完全燃焼が一層効果的に促進される。すなわち、固形燃料Ｆは、遠心燃焼方式により高効率に燃焼されて、高温の燃焼ガスＧを効率的に生成する。
　上述した効果を得るためには、図１に示す外装筒体１の高さＨ１と燃焼筒体２の高さＨ２とを、Ｈ２＝（０．２×Ｈ１）～（０．６×Ｈ１）の範囲内の関係に設定することが好ましい。すなわち、燃焼筒体２の高さＨ２が（０．２×Ｈ１）未満に低くなると、燃焼筒体内に十分な量の固形燃料を入れられないので、所要の燃焼カロリーを得ることができない。一方、燃焼筒２の高さＨ２が（０．６×Ｈ１）よりも高くなると、燃焼筒体の上端開口が外装筒体の上端に近接して位置するので、燃焼筒体の上端開口から吹き上げられた灰の全てを上昇気流の遠心力によって外装筒体の内周面に突き当てることが困難となり、灰を効果的に十分回収することができない。
　また、前記燃焼装置は、送風機９から送出された空気Ａによって発生する旋回空気流Ａ１が、燃焼ガスＧから離れた外装筒体１の内周面に沿って流速および流圧が低下することなく燃焼筒体２内の燃焼領域に迅速に供給されるから、旋回空気流Ａ１が燃焼ガスＧで殆ど予熱されない低温を維持したまま燃焼用空気Ａ２として燃焼筒体２の燃焼領域に供給されるので、燃焼領域または燃焼ガスＧの温度が部分的に必要以上に高温となることがなく、燃焼筒体２の所期の寿命を確保することができる。さらに、前記燃焼装置は、図１１の従来装置と比較して、極めて簡素化された構造になっているから、安価に製作することができ、屋外において拾い集めた小枝や木屑などを固形燃料として高効率に燃焼させて食品の加熱などを手軽に、且つ効率的に行う用途に好適なものとなる。
　さらに、前記燃焼装置は上述した効果以外にも大きな特徴を有している。すなわち、図１に示すように、燃焼筒体２内での固形燃料Ｆの燃焼による火炎によって燃焼筒体２の上方に吹き上げられた、重量の大きい物質または無機質の物質の燃焼による灰Ｂは、渦巻状で、且つ逆トルネード状に燃焼ガスＧを立ち昇らせる気流の遠心力によって燃焼筒体２の開口部の上方から径方向外方へ向け吹き飛ばされて、外装筒体１の内周面に突き当たって運動エネルギを減じ、自重および旋回空気流Ａ１の一部の流れにより環状の灰収集空間３内に落下する。したがって、灰Ｂは、灰収集空間３内に収集されて、燃焼筒体２内の未燃焼の固形燃料Ｆの表面に堆積しないので、燃焼筒体２内に収容した固形燃料Ｆの全てが燃焼し終わるまで常に高い燃焼効率を維持したまま連続的に燃焼を継続することができる。燃焼筒体２内の固形燃料Ｆの全てが燃焼し終えた時点で、蓋体７を取り外したのち、外装筒体１を上下逆にして内部の灰Ｂを除去し、燃焼筒体２に新たな固形燃料Ｆを詰め込んで再び燃焼させることができる。また、この実施形態の燃焼装置は、容易に持ち運びできる携帯可能な小型であるので、キャンプ場などの屋外において食品を加熱するなどの用途に好適に使用することができる。
　図４は、本発明の第２実施形態に係る固形燃料の燃焼装置を示す縦断面図であり、この実施形態では、工業用プラント装置に有効に利用できる構造を備えたものを例示している。図４において、この燃焼装置は、支持台１２の上端面に台板１３が載置して固定され、その台板１３上に、円筒状の外装筒体１４が複数のボルト１７により固定されている。外装筒体１４の内部には、外装筒体１４に対し径および高さが共に小さい有底円筒状の燃焼筒体１８が、外装筒体１４に対し同心状に配置されて、複数本のステー２０を介在して外装筒体１４に側方から支持されている。外装筒体１４の下部と燃焼筒体１８との間には、平面視で環状空間の灰排出路１９が形成されている。外装筒体１４と燃焼筒体１８との各々の高さ（筒長）は、第１実施形態で説明した外装筒体１の高さＨ１と燃焼筒体２の高さＨ２とのＨ２＝（０．２×Ｈ１）～（０．６×Ｈ１）の範囲内の関係に設定されるが、この実施形態の燃焼筒体１８は、外装筒体１４に対しほぼ半分程度の高さを設定されている。なお、外装筒体１４は鉄を素材として製作するのが好ましく、燃焼筒体１８はステンレスまたは鋳物で製作するのが好ましい。
　燃焼筒体１８の下端の一側部には、例えば木製チップや木屑或いはＲＰＦのような固形燃料Ｆを搬送するスクリュー２１が内装された円筒状の燃料供給管２２が、外装筒体１４を貫通した配置でその先端部が臨入されている。したがって、燃焼筒体１８の下端部には、スクリュー２１の回転により燃料供給管２２内を搬送される固形燃料Ｆが連続的または断続的に供給されるようになっている。一方、外装筒体１４の上端部の近傍箇所には、外装筒体１４内に空気Ａを高圧で供給する送風機２３が送風管２４を介在して取り付けられている。外装筒体１４の上端部には、この上端部から内方へ延びる内鍔状の流動ガイド部１４ａと、この流動ガイド部１４ａの中心部に開口された放出口１４ｂとが設けられており、放出口１４ｂの周縁部から上方へ向け延出する排気管部２７が一体形成されている。流動ガイド部１４ａは、送風機２４から送風管２４を通じて供給された空気Ａを外装筒体１４の内周面に沿って流動するようガイドして旋回空気流Ａ１を発生させる。
　前記台板２は、外装筒体１４の下端のフランジ部１４ｃが載置固定される周端部を除く部分が開口部１３ａに形成されて、平面視で環状の形状を有し、この台板２の開口部１３ａの孔縁部と燃焼筒体１８の下端外周面との間に、灰排出路１９を通って落下してくる灰Ｂの灰収集口２８が円形に開口されており、この灰収集口２８に、メッシュ状または格子状の大形灰阻止板２９が取り付けられている。支持台１２における台板１３の開口部１３ａの下方位置には灰収集箱３０が配置されている。支持台１２には、灰収集箱３０の取出口１２ａが一側壁に開口されているとともに、この取出口１２ａに開閉蓋３１が開閉自在に取り付けられている。灰収集箱３０には、取り出し作業を容易に行うための取っ手３０ａが設けられており、開閉蓋３１には、開閉作業を容易に行うための把手３１ａが設けられている。
　図４のＶ－Ｖ　線に沿った断面図である図５において、図４に示す送風機２３からの高圧の空気Ａを外装筒体１４内に供給する送風管２４は一対設けられ、この各送風管２４，２４は、外装筒体１４における径方向で相対向する２箇所において、外装筒体１４の内接方向に向け空気Ａを供給する配置でそれぞれ固定されている。したがって、各送風管２４から外装筒体１４内にそれぞれ供給された空気Ａは、外装筒体１４の流動ガイド部１４ａにより上動を阻止されて、この流動ガイド部１４ａと外装筒体１４の内周面とに沿って流動することにより、高速で旋回する旋回空気流Ａ１となり、この旋回空気流Ａ１が外装筒体１４の内周面に沿って下降していく。この旋回空気流Ａ１は、図４に示すように、燃焼筒体１８の開口端付近まで下降したときに、高温の燃焼ガスＧに吸引されて、旋回を維持しながら燃焼筒体２内の燃焼領域に燃焼用空気流Ａ２として取り込まれる。
　この燃焼装置においても、第１実施形態と同様に、外装筒体１４よりも径および高さが共に小さい燃焼筒体１８が外装筒体１４の内部の下端部に同心状の配置で設けられて、その燃焼筒体１８の内部の固形燃料Ｆは、外装筒体１４における内周面に対し環状の空間を存して隔離された箇所において燃焼用空気Ａ２の旋回流の供給を受けて燃焼する。このため、燃焼によって生成された燃焼ガスＧは、図１１の従来装置のように外装筒体１４の内部全体に拡散することがなく、図４に示すように、渦巻状で、且つ逆トルネード状に立ち昇る。したがって、外装筒体１４の内部における燃焼筒体１８の上端開口よりも上方の領域においては、旋回空気流Ａ１が、燃焼ガスＧの旋回径が小さく絞られた旋回ガス流Ｇ１に対し離間していることによって燃焼ガスＧに吸引される影響を受けない。そのため、旋回空気流Ａ１は、外装筒体１の内周面に沿って旋回しながら下方に向け円滑に流動していき、燃焼筒体１８の上端開口部の近傍箇所まで下動したときに、旋回ガス流Ｇ１に近接して燃焼ガスＧの吸引力を受けることにより、旋回を維持しながら燃焼用空気流Ａ２として燃焼筒体１８内の燃焼領域に供給される結果、燃焼領域内での固形燃料Ｆの完全燃焼が効果的に促進されることになる。
　しかも、送風機２４から送出される空気Ａは、外装筒体１４の上端開口部付近に直接供給されて、即座に早い流速の旋回空気流Ａ１を発生されたのち、燃焼ガスＧの吸引力の影響を受けることなく、旋回空気流Ａ１の殆ど全てが、流速および流圧が大きく低下することなしに燃焼筒体２内の燃焼領域に円滑に供給されるので、この点からも燃焼領域内での固形燃料Ｆの完全燃焼が一層効果的に促進される。すなわち、固形燃料Ｆは、遠心燃焼方式により高効率に燃焼されて、高温の燃焼ガスＧを効率的に生成する。
　また、旋回空気流Ａ１は、燃焼ガスＧから離れた外装筒体１の内周面に沿って流速および流圧が低下することなく燃焼筒体２内の燃焼領域に迅速に供給されるから、燃焼ガスＧで殆ど予熱されずに低温を維持したまま燃焼用空気Ａ２として燃焼筒体２の燃焼領域に供給されるから、燃焼領域または燃焼ガスＧの温度が部分的に必要以上に高温となることがないので、燃焼筒体１８の所期の寿命を確保することができる。さらに、この燃焼装置は、図１１の従来装置と比較して、極めて簡素化された構造になっているから、安価に製作することができる。
　燃焼筒体１８内での固形燃料Ｆの燃焼による火炎によって燃焼筒体１８の上方に吹き上げられた、重量の大きい物質または無機質の物質の燃焼による灰Ｂは、渦巻状で、且つ逆トルネード状に燃焼ガスＧを立ち昇らせる気流の遠心力によって燃焼筒体１８の上端開口部から吹き出された直後に径方向外方へ向け吹き飛ばされて、外装筒体１４の内周面に突き当たって運動エネルギを減じ、自重および旋回空気流Ａ１の一部の流れにより灰排出路１９および灰収集口２８の大形灰阻止板２９を通過して灰収集箱３０内に落下する。このとき、完全燃焼していない大形の灰Ｂは、大形灰阻止板２９により通過を阻止されて、大形灰阻止板２９上に一旦堆積したのち、燃焼筒体１８内の燃焼ガスＧからの伝熱により高温の雰囲気となっている灰排出路１９内で完全燃焼する。したがって、未燃焼の大形の灰Ｂが灰収集箱３０内に落下して灰収集箱３０内で燃焼するのが確実に防止される。
　灰Ｂが灰収集箱３０にほぼ満杯になったときには、開閉蓋３１を開いて灰収集箱３０を支持台１２の取出口１２ａから外部に取り出して、灰収集箱３０内の灰Ｂを除去することができる。この灰収集箱３０内の灰Ｂの除去作業は、固形燃料Ｆの燃焼運転を継続した状態において極めて短時間で容易に行えるので、長期間にわたり常に高い燃焼効率を維持したまま連続的に燃焼運転を継続することができる結果、この燃焼装置は、固形燃料Ｆの燃焼により生成して排気管部１７から放出される燃焼ガスＧの熱エネルギを熱交換して、例えば、温風、温水または蒸気を生成する工業用プラント装置を構築することが可能なものとなる。
　図４のＶＩ－ＶＩ線に沿った断面図を示す図６において、燃料供給管２２は、スクリュー２１の回転により搬送する固形燃料Ｆを燃焼筒体１８の内接方向に向け供給する配置で設けられている。したがって、燃料供給管２２から燃焼筒体１８内に押し出された固形燃料Ｆは、同図に矢印で明示するように、燃焼筒体１８の内部において内周面に沿って移動しながら連続的または断続的に供給されて、燃焼筒体１８内の固形燃料Ｆの燃焼の進行に伴って燃焼筒体１８の中央部に送給されていくので、固形燃料Ｆを、大きな搬送力を要することなくスムーズに供給でき、且つ燃焼筒体１８の全体にわたりほぼ均等に供給することができる。一方、燃料供給管１８を、燃焼筒体１８の底壁の中央部を貫通して内部に臨む配置で設けて、固形燃料Ｆを燃焼筒体１８の中央部に下方から押し込みながら供給する構造とすることもできる。
　なお、この第２実施形態の燃焼装置において、ポンプにより水を循環させる構造の水冷ジャケットを外装筒体１４および燃焼筒体１８の各々の筒壁内に埋設する構造とすることもできる。この水冷ジャケットを設けた場合には、循環する水による水冷方式で外装筒体１４および燃焼筒体１８を効果的に冷却して、外装筒体１４および燃焼筒体１８の所期の寿命を確保できるとともに、水冷ジャケット内を循環する水が、燃焼ガスＧから遠赤外線を受けて、例えば６０℃程度まで昇温されるので、この温水の熱を回収して温風または温水を生成することにより、植物のハウス栽培での生育促進などの用途に有効に活用することもできる。
　図７は、本発明の第３実施形態に係る固形燃料の燃焼装置を適用して構築した工業用プラント装置の構成を説明するための図であり、同図において、図４と同一若しくは相当するものに同一の符号を付して、重複する説明を省略する。この燃焼装置は、第２実施形態で示したと同様の二つの送風機２３がそれぞれ取り付けられた二つの外装筒体１４が互いに連結されており、下方の外装筒体１４の内部にのみ燃焼筒体１８が図４と同じ相対配置で設けられている。この燃焼装置では、二つの外装筒体１４が連結されていることによりドラフト効果が助長されて、両外装筒体１４，１４の連結部分の放出口１４ｂを通過して上方の外装筒体１４内に上昇してきた燃焼ガス中に含まれる不燃ガス部分が、この上方の外装筒体１４内に二つの送風機２３から供給される燃焼用空気によってさらに完全燃焼されて、一層高温の燃焼ガスとなって上方の外装筒体１４の上端の放出口１４ｂから放出される。なお、重量の大きい物質や無機質の物質の燃焼による灰Ｂは、上方の外装筒体１４まで吹き上げられることはないので、上方の外装筒体１４に灰の収集機能を設ける必要がない。
　上方の外装筒体１４の放出口１４ｂから放出された高温の燃焼ガスは、連結ダクト３２を介して熱交換器３３に送られ、熱交換器３３内を流動する流体に自身の熱エネルギを与える熱交換を行って排ガスとなる。この排ガスは、サイクロン集塵機３４に送給されて遠心力により清浄ガスと塵埃（ダスト）とに分離され、塵埃が取出部３７から落下して排出されるともに、清浄ガスが誘引ブロア３８に吸引されたのちに排気管３９から大気に放出される。
　また、燃料供給管２２の供給側端部（図の左端部）は、燃料ホッパ４０の下端部の燃料供給部４０ａに連通して連結され、燃料供給管２２に内装されたスクリュー２１の一端近傍部分（図の左端近傍部分）は、燃料供給部４０ａを貫通した状態で二つの軸受４１，４１で回転自在に支持され、且つスクリュー２１の一端部が駆動モータ４２に連結されている。駆動モータ４２は、予め実験的に求められた固形燃料Ｆの必要供給量に応じて回転駆動される。すなわち、燃焼筒体１８の容量および供給される固形燃料Ｆの種別毎の燃焼効率などに基づいて固形燃料Ｆの種別毎の単位時間当たりに必要な供給量を予め実験的に求めて、その必要供給量だけの固形燃料Ｆをスクリュー２１の回転作動により供給できるように駆動モータ４２が回転制御される。このとき、駆動モータ４２は、所要の回転速度による連続回転または所定の時間間隔による断続的回転のいずれかで回転するように設定された運転条件に基づいて回転制御される。
　この第３実施形態の燃焼装置を適用した工業用プラント装置は、以下のようにして高温の燃焼ガスＧを安定に連続的に生成することができるのに伴って、その燃焼ガスの熱エネルギの熱交換により種々の工業用の用途に活用できるように図ったものである。すなわち、第２実施形態で説明したように、燃焼筒体１８内の固形燃料Ｆが燃焼用空気Ａ２の旋回流の供給による遠心燃焼方式で燃焼することによって燃焼ガスが渦巻状に旋回しながら逆トルネード状に巻き上がり、このときの燃焼ガスの遠心力によって径方向外方へ吹き飛ばされる灰が、下方の外装筒体１４の内周面に突き当たることにより運動エネルギが減じて図４の灰排出路１９および灰収集口２８を介して灰収集箱３０に収集されるため、燃焼筒体１４内では、常に灰Ｂを除外した状態に維持されて固形燃料Ｆが長期間にわたり連続的に高効率で燃焼されて、高温の燃焼ガスＧが安定に生成され続ける。しかも、下方の外装筒体１４の上端の放出口１４ｂから上方に放出された燃焼ガスが上方の外装筒体１４を通過するときに、燃焼ガス中に含まれる不燃物または不燃ガスが完全燃焼されて、所要の高温となった燃焼ガスを安定に連続的に生成することができる。
　上述の高温の燃焼ガスは、熱交換器３３に供給されて、この熱交換器３３に通される流体に自体の熱エネルギを与えるように熱交換を行う。熱交換器３３では、例えば、供給される水を燃焼ガスの熱エネルギの伝熱で加熱することにより、高温水または蒸気を生成したり、或いは供給される空気を燃焼ガスの熱エネルギの伝熱で加熱することにより温風を生成したりすることができる。熱交換器３３で生成された高温水、蒸気または温風は、空気調和などの種々の工業用途に好適に活用することができる。また、この燃焼装置では、２段の外装筒体１４，１４にそれぞれ設けられた送風機２３から供給される空気の装置内への押し込み方向と誘引ブロア３８による排ガスの吸引方向とにより、空気圧が排気管３９に向けた正圧になっているので、燃焼筒体１８から燃料供給管２２への逆煙が効果的に防止される。
　図８（ａ）は本発明の第４実施形態に係る固形燃料の燃焼装置を示す要部の縦断面図、同図（ｂ）は（ａ）のＢ－Ｂ線に沿った断面図である。図８において、図４と同一若しくは相当するものに同一の符号を付して、重複する説明を省略する。この燃焼装置が図４の第２実施形態の燃焼装置と相違するのは、外装筒体１４の上端近傍箇所に、上方に向け径が連続的に小さくなる傾斜壁部４３が形成されているとともに、傾斜壁部４３の上端から外装筒体１４の本体部分とほぼ同じ径の円筒状に膨出する膨出部４４が形成され、さらに、単一の送風機２３が連結された単一の送風管２４が、膨出部４４の内接方向に向けた配置で膨出部４４に固着されている構成のみである。
　この燃焼装置は、第２実施形態で説明したと同様の効果を得ることができるのに加えて、以下の効果を得ることができる。すなわち、送風機２３から送風管２４を通って膨出部４４に送給された空気Ａは、流動ガイド部１４ａに上動を阻止されて膨出部４４の内周面に沿って流動することにより、旋回空気流Ａ１となり、この旋回空気流Ａ１が、膨出部４４の下端開口から傾斜壁部４３の最も径の小さい上端内周面に流動して加速される。これにより、単一の送風機２３から空気Ａを送給しながらも、第２実施形態の二つの送風機２３，２３で送給する場合とほぼ同等の早い流速の旋回空気流Ａ１を発生させることができ、旋回空気流Ａ１を燃焼筒体１８の燃焼領域まで円滑に流動させることができる。また、外装筒体１４内の上端部分では燃焼ガスＧにおける領域径が小さくなり、この燃焼ガスＧの領域径の小さい部分が、傾斜壁部４３の最も径の小さい上端内周面に沿って流動することで旋回半径が小さくなった旋回空気流Ａ１で周囲を覆われるので、燃焼ガスＧとともに上昇する火炎が、旋回空気流Ａ１によって外装筒体１４の中央部分に閉じ込められる状態となって、火炎が外装筒体１４の径方向へ偏るのが抑制される。
　図９（ａ）は本発明の第５実施形態に係る固形燃料の燃焼装置を示す縦断面図であり、同図において、図４と同一若しくは相当するものに同一の符号を付して、重複する説明を省略する。この実施形態の燃焼装置の外装筒体２５Ａは、直線の筒心を有し、且つ燃焼筒体１８に対し大きな径と略同じ高さを有する円筒状の基体筒部２６と、この基体筒部２６の上端から同一径を保ちながら一側方へ向け連続的に湾曲しながら延びる円筒状のガイド筒部３５Ａとを一体に備えている。基体筒部２６は燃焼筒体１８に対し同心状に配置されて、基体筒部２６と燃焼筒体１８との間に平面視で環状の灰排出路１９が形成されている。ガイド筒部３５Ａの先端開口部には、内鍔状の流動ガイド部１５ａが形成され、この流動ガイド部１５ａの中央部には放出口１５ｂが開口されている。ガイド筒部３５Ａにおける流動ガイド部１５ａの近接箇所には、ガイド筒部３５Ａの内接方向に向け空気Ａを供給する配置で送風管２４がガイド筒部３５Ａを貫通して固定されており、この送風管２４に送風機２３が連結して取り付けられている。なお、ガイド筒部３５Ａは、この実施形態において４つの湾曲筒部３５Ａａ～３３Ａｄに分割されて、これら各湾曲筒部３５Ａａ～３５Ａｄが例えば溶接により連結されている。これにより、ガイド筒部３５Ａは、同一径を保ちながら一側方へ向け連続的に滑らかに湾曲する円筒形状に容易に製作することができる。
　固形燃料Ｆを搬送するスクリュー２１が内装された円筒状の燃料搬送管３６は、支持台１２に対しこれの一側壁を貫通した配置で固定して支持されており、この燃料搬送管３６の供給下流端（図の左端）からは、円筒状の燃料供給管４５が燃焼筒体１８の中心部に向け上方に延びる配置で一体に形成されている。燃焼供給管４５の内部には、固形燃料Ｆを燃焼筒体１８の内部に供給するスクリュー４６が軸受４７を介して燃料搬送管３６に回転自在に支持されており、スクリュー４６には、これの回転駆動用のモータ４８が連結されている。
　上述のように燃料搬送管３６は、支持台１２を貫通して灰収集口２８の下方に入り込んだ配置で設けられていることから、図９（ａ）のＩＸ－ＩＸ線に沿った断面図である図９（ｂ）に示すように、灰収集箱３０には、燃料搬送管３６および燃料供給管４５の水平断面の外形に対応した水平断面細長いＵ字形状の切欠部３０ｂが形成されている。これにより、灰収集箱３０は、燃料搬送管３６および燃料供給管４５を切欠部３０ｂ内に出入自在に嵌入させる状態で支持台１２の内部に支障無く収容されて、上方の灰排出路１９に対向させることができる。また、燃料搬送管３６と大形灰阻止板２９との間の箇所には、灰排出路１９を通って落下してくる灰Ｂを燃料搬送管３６の両側方に振り分けて灰収集箱３０内に導くガイド板４９が配設されている。支持台１２には、灰収集箱３０の取出口を開閉する蓋板４９が兆番（図示せず）により回転自在に取り付けられているとともに、灰収集箱３０を摺動自在に下方から支持するスライド板１６が設けられている。
　この実施形態の燃焼装置は、外装筒体２５Ａが、基体筒部２６の上方に湾曲形状のガイド筒部３５Ａが連設された形状を有しているが、前記第１ないし第４実施形態で説明したと同様に作用する。すなわち、送風機２３から送風管２４を通じてガイド筒部３５Ａの内接方向に噴出された高圧空気Ａは、流動ガイド部１５ａの内面および先端の湾曲筒部３５Ａｄの内周面に沿って流動することにより旋回空気流Ａ１となり、この旋回空気流Ａ１がガイド筒部３５Ａの湾曲した内周面に沿って流れることによって旋回しながら円滑に下降していき、燃焼筒体１８の上端開口部の近傍箇所まで下動したときに燃焼ガス流Ｇ１の吸引力を受けて、旋回を維持しながらその殆ど全てが燃焼用空気流Ａ２として燃焼筒体１８内の燃焼領域に供給される結果、燃焼領域内での固形燃料Ｆの完全燃焼が効果的に促進される。また、送風機２３から送出される空気Ａは、外装筒体２５Ａにおけるガイド筒部３５Ａの先端部付近に直接供給されて早い流速の旋回空気流Ａ１となり、燃焼筒体１８内の燃焼領域に迅速に供給されるので、この点からも燃焼領域内での固形燃料Ｆの完全燃焼が一層効果的に促進されて、固形燃料Ｆが、遠心燃焼方式により高効率に燃焼されて、高温の燃焼ガスＧを効率的に生成する。
　また、燃焼筒体１８内での固形燃料Ｆの燃焼によって燃焼筒体１８の上方に向け吹き上げられる燃焼ガス流Ｇ１は、ガイド筒部３５Ａの内周面に沿って流動する旋回空気流Ａ１によって包囲されることにより、渦巻状で、且つ逆トルネード状の上昇気流となりながら、ガイド筒部３５Ａの湾曲した内部空間に沿った方向に流動して放出口１５ｂに導かれ、放出口１５ｂから高温の火炎として放出される。このとき、燃焼ガス流Ｇ１に混じって吹き上げられた重量の大きい物質または無機質の物質の燃焼による灰Ｂは、燃焼ガス流Ａ１を立ち昇らせる上昇気流の遠心力によって燃焼筒体１８の開口部の上方から径方向外方へ向け吹き飛ばされて、外装筒体２５Ａにおけるガイド筒部３５Ａの内周面に突き当たって運動エネルギを減じ、環状の灰排出路１９内に落下する。
　しかも、この燃焼装置では、外装筒体２５Ａにおける燃焼筒体１８の上方箇所に、湾曲したガイド筒部３５Ａが配設されているので、第１ないし第４実施形態の直筒状の外装筒体１，１４とは異なり、煤などの微小な塵埃状の灰Ｂも、燃焼筒体１８から真上に吹き上げられたのちに、湾曲したガイド筒部３５Ａによって上昇を阻止されることにより、放出口１５ｂに導かれることなく、灰排出路１９内に落下する。したがって、この燃焼装置では、灰Ｂの収集効率が極めて高くなることから、放出口１５ｂから清浄な燃焼ガスＧを放出することができる。
　さらに、この燃焼装置では、外装筒体２５Ａの放出口１５ｂから燃焼ガス流Ｇ１を水平方向に噴出させる構成を有しているので、工業用プラント装置の構築に適用する場合、図７の連結ダクト３２を介在させることなしに、放出口１５ｂから燃焼ガス流Ｇ１を熱交換器３３内に直接的に送給する構成とすることができる。これにより、連結ダクト３２が不要となる分だけ構成が簡略化されてコストダウンできるとともに、燃焼ガス流Ｇ１が連結ダクト３２を通過する際の熱エネルギの損失が回避される結果、燃焼ガスＧの熱エネルギを効率的に活用することができる。
　なお、この燃焼装置では、固形燃料Ｆを燃料搬送管３６および燃料供給管４５を通じて燃焼筒体１８の底部分の中央部に供給しているので、容積の大きな燃焼筒体１８であっても、この燃焼筒体１８に固形燃料Ｆを円滑、且つ均等に供給することができる。但し、燃焼筒体１８として容積がさほど大きくないものを用いる場合には、図４に示したように、燃焼筒体１８の下端部に対し側方から内接方向に向け固形燃料Ｆを供給するようにしても、燃焼筒体１８内に固形燃料Ｆを円滑、且つ均等に供給することができる。
　図１０は、第５実施形態の変形例である本発明の第６実施形態に係る固形燃料の燃焼装置を示す要部の縦断面図である。同図において、図９（ａ）と同一若しくは相当するものには同一の符号を付して、重複する説明を省略する。なお、図１０では、燃焼ガスＧ、燃焼ガス流Ａ１および固形燃料Ｆの図示を、図９（ａ）と同じであることから、省略している。この実施形態の燃焼装置における外装筒体２５Ｂは、直線の筒心を有し、且つ燃焼筒体１８に対し大きな径と略同じ高さを有する円筒状の基体筒部２６と、この基体筒部２６の上端から徐々に径が小さくなりながら一側方へ向け連続的に湾曲した円筒状のガイド筒部３５Ｂとを一体に備えている。ガイド筒部３５Ｂは、この実施形態において５つの湾曲筒部３５Ｂａ～３３Ｂｅに分割されて、これら各湾曲筒部３５Ｂａ～３５Ｂｅが例えば溶接により連結されている。これにより、ガイド筒部３５Ｂは、徐々に径が小さくなりながら一側方へ向け連続的に滑らかに湾曲する円筒形状に容易に製作することができる。
　この実施形態の燃焼装置は、図９の第５実施形態で説明したと同様の効果を得ることができるのに加えて、外装筒体２５Ｂの基体筒部２６の径が大きくできるのに伴って燃焼筒体１８を大きな容積に設定することができるから、この容積の大きな燃焼筒体１８により多くの固形燃料Ｆを入れて、高い燃焼カロリーを得ることができる。一方、外装筒体２５Ｂにおける徐々に径が小さくなるガイド筒部３５Ｂの最も径の小さい先端部近傍に空気Ａを送給するので、この空気Ａは、ガイド筒部３５Ｂの最も径の小さな湾曲筒部３５Ｂｅの内周面に沿って流動することによって旋回速度の速い旋回空気流Ａ１となる。この旋回空気流Ａ１は、速い旋回速度によってガイド筒部３５Ｂ内を高速に下降して、その殆ど全てが燃焼筒体１８に燃焼用空気Ａ２として迅速に供給されるので、燃焼筒体１８内の燃焼領域の燃焼効率が一層向上する。
　なお、本発明は、以上の実施形態で示した内容に限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で、種々の追加、変更または削除が可能であり、そのようなものも本発明の範囲内に含まれる。
　本発明の固形燃料の燃焼装置は、安価な木製チップや木屑或いはＲＰＦのような固形燃料を長期間にわたり常に高効率で燃焼させて高温の燃焼ガスを生成することができるので、石油や重油などの液体燃料または天然ガスなどの気体燃料を用いることなく、空気調和などの種々の工業用途に必要とされる高温の燃焼ガスを供給することができる。
１，１４，２５Ａ，２５Ｂ　外装筒体
２，１８　燃焼筒体
３　灰収集空間
７ｂ，１４ａ，１５ａ　流動ガイド部
７ａ，１４ｂ，１５ｂ　放出口
９，２３　送風機
１０　加熱用容器（容器）
１１　受け部材
１２　支持台
１９　灰排出路
２２，４５　燃料供給管
２６　基体筒部
３０　灰収集箱
３５Ａ，３５Ｂ　ガイド筒部
Ｆ　固形燃料
Ａ　空気
Ａ１　旋回空気流
Ａ２　燃焼用空気流

 

Claims (6)

  1. 　円筒状の外装筒体の内部に、当該外装筒体よりも径および高さが共に小さい円筒状の燃焼筒体が同心状に配置されて、当該外装筒体の下部内周面と当該燃焼筒体の外周面との間に環状の灰収集空間が設けられ、
    　前記外装筒体の上端部に、当該外装筒体の内接方向に向け空気を送給する配置で送風機が取り付けられているとともに、送給された前記空気を上方への流動を阻止して前記外装筒体の内周面に沿って流動させる内鍔形状の流動ガイド部が設けられ、且つ当該流動ガイド部の中央部に燃焼ガスの放出口が形成され、
    　固形燃料を前記燃焼筒体の内部で燃焼させることを特徴とする固形燃料の燃焼装置。
  2. 　少なくとも前記外装筒体および前記燃焼筒体のうちの少なくとも当該外装筒体が有底円筒状に形成され、前記流動ガイド部の上面における前記放出口の周囲箇所に、容器を支持する受け部材が設けられ、
    　前記燃焼筒体が、前記外装筒体の高さの２０％～６０％の範囲内の高さに設定されている請求項１記載の固形燃料の燃焼装置。
  3. 　円筒状の外装筒体の内部に、当該外装筒体よりも径および高さが共に小さい円筒状の燃焼筒体が同心状に配置されて、当該外装筒体の下部内周面と当該燃焼筒体の外周面との間に環状の灰排出路が設けられ、
    　前記外装筒体の上端部に、当該外装筒体の内接方向に向け空気を送給する配置で送風機が取り付けられ、且つ送給された前記空気を上方への流動を阻止して前記外装筒体の内周面に沿って流動させる内鍔状の流動ガイド部が設けられ、当該流動ガイド部の中央部に燃焼ガスの放出口が形成され、
    　前記燃焼筒体の下端部に、固形燃料の燃料供給管が連通して連結され、
    　前記外装筒体が載置固定された支持台の内部における前記灰排出路の下方箇所に、灰を回収するための灰収集箱が前記支持台に出入自在に配置されていることを特徴とする固形燃料の燃焼装置。
  4. 　前記燃料供給管が、前記外装筒体および前記燃焼筒体の各々の側壁をそれぞれ貫通して、当該燃焼筒体の内接方向に向け固形燃料を供給する配置で当該燃焼筒体に臨入されている請求項３記載の固形燃料の燃焼装置。
  5. 　直線の筒心を有する円筒状の基体筒部と、当該基体筒部の上端開口から一側方へ向けて連続的に湾曲しながら延びる円筒状のガイド筒部とが一体に連設されてなる外装筒体を有し、
    　前記基体筒部の内方側に、当該基体筒部よりも径の小さい円筒状の燃焼筒体が同心状に配置されて、当該基体筒部の内周面と当該燃焼筒体の外周面との間に環状の灰排出路が設けられ、
    　前記ガイド筒部の先端部に、当該ガイド筒部の内接方向に向け空気を送給する配置で送風機が取り付けられ、且つ送給された前記空気を前記ガイド筒部の内周面に沿って流動するようガイドして旋回空気流を発生させる内鍔状の流動ガイド部が設けられ、当該流動ガイド部の中央部に、前記燃焼筒体から上昇してきた燃焼ガスを一側方へ向け放出する放出口が形成され、
    　前記燃焼筒体の下端部に、固形燃料の燃料供給管が連通して連結され、
    　前記外装筒体が載置固定された支持台の内部における前記灰排出路の下方箇所に、灰を回収するための灰収集箱が前記支持台に出入自在に配置されていることを特徴とする固形燃料の燃焼装置。
  6. 　前記ガイド筒部は、前記基体筒部の上端開口から同一径を保ちながら一側方へ向けて連続的に湾曲しながら延びる円筒状または前記基体筒部の上端開口から徐々に径が小さくなりながら一側方へ向けて連続的に湾曲しながら延びる円筒状の何れかの形状を有している請求項５に記載の固形燃料の燃焼装置。

     
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