(57)【要約】【課題】燃焼装置の起動時における燃料への着火性の向上および連続燃焼における経済性の両立と、熱交換部の効率を上昇させる燃焼装置を提供すること。【解決手段】燃焼装置１は、第１燃料Ｆ１を貯留する第１貯留部２ａと、第２燃料Ｆ２を貯留する第２貯留部２ｂと、第１貯留部２ａ及び第２貯留部２ｂから送られた第１燃料Ｆ１及び第２燃料Ｆ２を燃焼室４内に搬送する搬送装置３を備える。燃焼室４内に設置された燃料排出口３４３近傍には、第１燃料Ｆ１及び第２燃料Ｆ２を着火する着火装置４７と、搬送装置３の燃料排出口３４３の下方に位置し、第１燃料Ｆ１及び第２燃料Ｆ２を載置させると共に燃焼させる火格子４１と、火格子４１の下方位置し、火格子４１から移動した灰を受けると共に下方へ落下可能に設けられた灰受け部４３と、を備える。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１燃料を貯留する第１燃料貯留部と、
第２燃料を貯留する第２燃料貯留部と、
前記第１燃料貯留部及び前記第２燃料貯留部から送られた前記第１燃料及び前記第２燃料を、前記第１燃料及び前記第２燃料を燃焼させるための燃焼室内に搬送する搬送装置と、
前記燃焼室内に設置された前記搬送装置の燃料排出口近傍には、前記第１燃料及び前記第２燃料を着火する着火装置と、
前記燃焼室内に設けられ、前記搬送装置の燃料排出口の下方に位置して前記第１燃料及び前記第２の燃料を載置させると共に燃焼させるために階段状に設けた火格子と、
前記火格子の下方に位置し、前記火格子から移動した灰を受けると共に、受けた灰を下方へ落下可能に前記燃焼室内に設けられた灰受け部と、
を備えたことを特徴とする燃焼装置。
【請求項２】
前記燃焼室内の側方に配置させ、燃焼室内で前記第１燃料及び前記第２燃料の燃焼させることによって発生した燃焼ガスの熱を熱交換するための熱交換部と、
前記燃焼室内を貫通するように設けると共に前記火格子の上方に位置させ、前記熱交換部を通過した空気を通気するための配管と、
をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載の燃焼装置。
【請求項３】
前記着火装置は、電気エネルギーによって加熱する伝熱部と、
前記伝熱部を内側に配置させ、前記火格子上の燃料に前記伝熱部によって加熱した空気を送る給気管と、
をさらに備えたことを特徴とする請求項１又は２に記載の燃焼装置。
【請求項４】
前記第１燃料及び前記第２燃料は木質材を原料とする固形燃料であり、
前記第１燃料は前記第２燃料よりも含有する水分量が同じかそれより高い構成である、
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。
【請求項５】
前記火格子は、燃焼室内に固定して設けると共に前記火格子の幅方向の端部には第１燃料及び第２燃料を燃焼させるために必要な空気を取り入れる切欠き部と、
前記灰受け部は往復動を可能にするためのクランク機構と、
をさらに備えた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。
【請求項６】
第１燃料を貯留する第１燃料貯留部と、第２燃料を貯留する第２燃料貯留部と、前記第１燃料貯留部及び前記第２燃料貯留部から送られた前記第１燃料及び前記第２燃料を、前記第１燃料及び前記第２燃料を燃焼させるための燃焼室内に搬送する搬送装置と、前記燃焼室内に設置された前記搬送装置の燃料排出口近傍には、前記第１燃料及び前記第２燃料を着火する着火装置と、前記燃焼室内に設けられ、前記搬送装置の燃料排出口の下方に位置して前記第１燃料及び前記第２燃料を載置させると共に燃焼させるために階段状に設けた火格子と、を備え、前記搬送装置は前記第１燃料貯留部から第１燃料を搬送する第１搬送装置、第２燃料貯留部から第２燃料を搬送する第２搬送装置、前記第１搬送装置及び前記第２搬送装置から搬送された第１燃料及び第２燃料を搬送する主搬送装置と、を備えた燃焼装置において、
前記第２搬送装置及び前記主搬送装置を複数回に分けて駆動させる工程と、
着火装置を作動させる工程と、
前記第１燃料及び前記第２燃料を燃焼させた燃焼ガスの排気温度を複数回に分けて判定する工程と、
前記排気温度を複数回に分けて判定する工程の内、初回の排気温度の判定後に前記主搬送装置のみを駆動させる工程と、
前記主搬送装置のみが停止後に、前記第１搬送装置及び前記主搬送装置を複数回に分けて駆動させる工程と、
を含むことを特徴とする燃焼装置の着火方法
【請求項７】
前記第１搬送装置及び前記主搬送装置の駆動後に燃焼ガスの排気温度を判定する工程と、
をさらに含むことを特徴とする請求項６に記載の燃焼装置の着火方法
【請求項８】
燃焼装置は、さらに、空気を送風して熱交換を行うと共に熱交換後の空気が通る配管を有した熱交換部を備え、
前記第１搬送装置及び前記主搬送装置の駆動後に熱交換後の送風温度を判定する工程と、
前記熱交換後の送風温度を判断後に、燃焼ガスの排気温度を判定する工程と、
をさらに含むことを特徴とする請求項６又は７に記載の燃焼装置の着火方法
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、木質の固形物を燃料とした燃焼装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
木質の固形物を燃料とした燃焼装置は、この燃料の燃焼に際し、燃料内に含まれる水分量が低いことが、点火装置にて着火を容易にすると共に燃焼効率を向上させる。燃料内に含まれる水分量を一定条件にして燃焼室内に供給される燃料を安定燃焼させる燃焼装置が特許文献１にて開示されている。
【０００３】
この燃焼装置は、「燃焼室と、燃焼室に固形燃料を供給するとともに、固形燃料を貯留する燃料タンクと、燃料を搬送して燃焼室に供給する燃料供給部と、燃焼室下方部に設けられ、固形燃料を載置して燃焼させる燃焼部と、燃焼部に空気を吹き込む燃焼空気供給部と、燃焼室から発生した燃焼ガスで液体を加熱する熱交換部と、を有し、燃料タンク内には、熱交換部で発生させた温水から熱交換された温風を送風して噴出される温風噴出し口が設けられる」とされる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１７−９６５２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の燃焼装置は、起動時において燃料タンク内への温風は送風することはできずに、固形燃料に含まれる水分量が高いままで点火動作をすることになる。これは固形燃料への着火をさせ難くする原因になっている。また、熱交換部で交換される熱エネルギーの一部は燃料タンク内に送風されることになるため、熱交換部から取り出せる熱エネルギーが減少する問題がある。さらに、固形燃料に含まれる水分量が、燃料タンク内に送風される温風のみでは十分に低下させきれずに燃焼室内に搬送された場合は、燃焼効率が低下する問題がある。
【０００６】
燃焼装置に使用する燃料として、特に木質材を原料とした燃料の場合、丸太木材、製材品から生じた端材、枝、灌木、樹皮等を切削または破砕して製作したチップと、製材等で生じたおが屑やかんな屑等を粉砕して高温で圧縮成型したペレットがある。ペレットはその性質上、チップより乾燥していて着火後の連続燃焼に適しているが、圧縮成型していることから初期着火が悪いという課題がある。また、ペレットはチップより重量単価当りで高額になることが多く、連続燃焼において経済性が劣る問題がある。
【０００７】
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、燃焼装置の起動時における燃料への着火性の向上および連続燃焼における経済性の両立と、熱交換部の効率を上昇させる燃焼装置を提供することを目的とする。また、燃料への着火後、正常な燃焼を安定的にさせることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明の第１の態様は、第１燃料を貯留する第１貯留部と、第２燃料を貯留する第２貯留部と、第１貯留部及び第２貯留部から送られた第１燃料及び第２燃料を燃焼室内に搬送する搬送装置と、燃焼室内に設置された燃料排出口近傍には、第１燃料及び第２燃料を着火する着火装置と、搬送装置の燃料排出口の下方に位置し、第１燃料及び第２の燃料を載置させると共に燃焼させる火格子と、火格子の下方位置し、火格子から移動した灰を受けると共に下方へ落下可能に設けられた灰受け部と、を備えた燃焼装置であることを要旨とする。
【０００９】
また、上記目的を達成するために、本発明の第２の態様は、第１燃料を貯留する第１燃料貯留部と、第２燃料を貯留する第２燃料貯留部と、第１燃料貯留部及び第２燃料貯留部から送られた第１燃料及び第２燃料を、第１燃料及び第２燃料を燃焼させるための燃焼室内に搬送する搬送装置と、燃焼室内に設置された搬送装置の燃料排出口近傍には、第１燃料及び第２燃料を着火する着火装置と 、燃焼室内に設けられ、搬送装置の燃料排出口の下方に位置して第１燃料及び第２の燃料を載置させると共に燃焼させるために階段状に設けた火格子と、を備え、搬送装置は第１燃料貯留部から第１燃料を搬送する第１搬送装置、第２燃料貯留部から第２燃料を搬送する第２搬送装置、第１搬送装置及び第２搬送装置から搬送された第１燃料及び第２燃料を搬送する主搬送装置と、を備えた燃焼装置において、第２搬送装置及び主搬送装置を複数回に分けて駆動させる工程と、着火装置を作動させる工程と、第１燃料及び第２燃料を燃焼させた燃焼ガスの排気温度を複数回に分けて判定する工程と、排気温度を複数回に分けて判定する工程の内、初回の排気温度の判定後に主搬送装置のみを駆動させる工程と、主搬送装置のみが停止後に、第１搬送装置及び主搬送装置を複数回に分けて駆動させる工程と、を含むことを特徴とする燃焼装置の着火方法であることを要旨とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、燃焼装置の起動時における燃料への着火性の向上および連続燃焼における経済性の両立と、熱交換部の効率を上昇させる燃焼装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態である燃焼装置の正面図で要部を断面した正面断面図である。
【図２】本発明の実施形態である燃焼装置で、図１搬送装置の一部を切欠するとともに燃焼室を拡大した正面断面図である。
【図３】本発明の実施形態である燃焼装置を図２におけるＡ−Ａで断面し、搬送装置及び燃焼室を示した平面断面図である。
【図４】本発明の実施形態である燃焼装置を図２におけるＢ−Ｂで断面した側面図である。
【図５】本発明の実施形態である燃焼装置の着火モードのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
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。説明に用いる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。
【００１３】
図１乃至４に示す本発明の燃焼装置１は、第１燃料Ｆ１を貯留する第１燃料貯留部２ａと、第２燃料Ｆ２を貯留する第２燃料貯留部２ｂと、第１燃料Ｆ１及び第２燃料Ｆ２を搬送する搬送装置３と、を備える。燃焼装置１は、さらに、搬送装置３によって搬送された第１燃料Ｆ１及び第２燃料Ｆ２を火格子４１上に配置し燃焼させるための燃焼室４と、燃焼室４で第１燃料Ｆ１及び第２燃料Ｆ２燃焼させて発生した高温の燃焼ガスを熱交換する熱交換部６と、を備えている。このような構成をした燃焼装置１は、第１燃料Ｆ１及び第２燃料Ｆ２を燃焼させて発生した熱によって熱交換部６で熱エネルギーを回収し、この熱エネルギーを活用するものである。
【００１４】
燃焼装置１の構成を詳細に説明する。
図１に示す第１燃料貯留部２ａは直方体状に設けられた箱状の容器で、下方の面に孔部２ａ１を有している。第１燃料貯留部２ａの内部には第１燃料Ｆ１が貯留可能で、孔部２ａ１から第１燃料Ｆ１が排出できる構造である。説明する実施形態において、第１燃料貯留部２ａは１辺が１〜２ｍと大きく設けられていて、第１燃料貯留部２ａを多量に貯留することができる。第１燃料貯留部２ａの内部で孔部２ａ１の近傍には鉛直方向を軸に回転する回転軸に対し放射状に腕部を設けた撹拌部２ａ２を備える。撹拌部２ａ２は第１燃料貯留部２ａの内部の第１燃料Ｆ１を撹拌すると共に孔部２ａ１に誘導し、孔部２ａ１から排出させる。
【００１５】
第１燃料貯留部２ａとは離れた場所で、且つ、別体に設け第２燃料Ｆ２を貯留可能な第２燃料貯留部２ｂが配置されている。第２燃料貯留部２ｂは、下方に窄んだ四角錘状に設けた漏斗部材であり、窄んだ下方には孔部２ｂ１が開けられている。第２燃料貯留部２ｂは、第２燃料Ｆ２を投入後、貯留することができると共に、孔部２ｂ１から排出することができる。第２燃料貯留部２ｂの容積は第１燃料貯留部２ａの容積より小さく設けられている。
【００１６】
ここで、第１燃料Ｆ１及び第２燃料Ｆ２を説明する。
第１燃料Ｆ１は燃焼装置１で燃焼させる主燃料で、主に木質を原料としたチップが用いられる。木質チップはその出所及び由来が多様で、例えば、丸太の様な幹、枝等の間伐材、灌木、剪定枝、樹皮等があり、これらをさらに切削又は破砕したものである。このことから木質チップそのものは一定の形状とはならず、その寸法は多様であるが、燃焼装置１に適した寸法は、横８０ｍｍ以下、縦３０ｍｍ以下、厚さ４ｍｍ以下であることが好まれる。
第１燃料Ｆ１となる木質チップは出所及び由来から、含有する水分量が多様である。燃料が含有する水分量は含水率として表され、第１燃料Ｆ１の含水率は水を含めた全体重量に対する水分重量の比として算出される。第１燃料Ｆ１の含水率は１０〜５５重量％と幅広く、それぞればらつきが多いものの、安価で入手性が高く、連続的に使用する燃料としては好適である。
【００１７】
他方、第２燃料Ｆ２は、燃焼装置１で着火の際に用いる副燃料として使用する。第２燃料Ｆ２は、木材を細かく粉砕して小さな円筒状に固めた木質ペレットである。木質ペレットは、直径６〜８ｍｍで高さ１０〜１２ｍｍの円筒状に成型加工されている。また、木質ペレットは高温で圧縮成型するため、形状が安定していて、含水率は１０重量％以下に抑制されたものが一般的に流通している。このことから、木質チップである第１燃料Ｆ１の含水率として表される重量％は、木質ペレットである第２燃料Ｆ２の重量％と同じか、高いものとなっている。形状安定性が良く且つ低含水率である第２燃料Ｆ２は、着火性及び燃焼性が良好であると言えるものの、第１燃料Ｆ１に対し高価で、連続的に使用するにはコストパフォーマンスが悪いという側面を持っている。
【００１８】
さて、上述した第１燃料Ｆ１及び第２燃料Ｆ２は、第１燃料貯留部２ａの孔部２ａ１と第２燃料貯留部２ｂの孔部２ｂ１のそれぞれから下方に排出され、搬送装置３に送られる。搬送装置３は、第１燃料Ｆ１を搬送する第１搬送部３１、第２燃料Ｆ２を搬送する第２搬送部３２、第１搬送部３１と第２搬送部３２の合流部分でさらに下流側に搬送するパドル部３３、パドル部３３から送られた燃料をさらに下流の燃焼室４に送るための主搬送部３４を有する。
【００１９】
第１搬送部３１には、第１燃料貯留部２ａの下部に一端側を位置させ、他端側を上方に持ち上げたように配置させ長い筒状部材３１１を備えている。筒状部材３１１の一端側の上部には、第１燃料貯留部２ａの孔部２ａ１から排出された第１燃料Ｆ１を、筒状部材３１１の内部に誘導するための投入管路３１２が取付けられる。投入路３１２から筒状部材３１１内部に入れられた第１燃料Ｆ１は、筒状部材３１１の内部で筒と同軸に設けた螺旋羽根を有する第１スクリュ３１３によって筒状部材３１１の他端側に送られる。第１スクリュ３１３は、筒状部材３１１の他端側に設けた第１搬送モータ３１４によって回転駆動して、第１燃料Ｆ１を搬送する。筒状部材３１１の他端側に送られた第１燃料Ｆ１は、筒状部材３１１の他端側下部に設けられた中継管路３１５を通過してパドル部３３の上方から送られる。  
【００２０】
他方、第２燃料貯留部２ｂの孔部２ｂ１から排出された第２燃料Ｆ２は第２搬送部３２によって搬送される。第２搬送部３２は、水平方向に長い筒状部材３２１を有する。筒状部材３２１の一端側には第２燃料貯留部２ｂの孔部２ｂ１が接続され、第２燃料Ｆ２が筒状部材３２１の内部に直接入れられる。筒状部材３２１の内部には、螺旋羽根を有した第２スクリュ３２２が、筒の軸と同軸に取り付けられる。筒状部材３２１の一端には第２搬送モータ３２３が位置していて、第２スクリュ３２２を回転駆動させることにより、第２燃料Ｆ２を筒状部材３２１の一端側から他端側に搬送する。筒状部材３２１の他端はパドル部３３の上部側方に接続されていて、第２燃料Ｆ２はパドル部３３の上部側方に送られる。
【００２１】
パドル部３３は、鉛直方向に向けて配置した矩形状断面を有したパドル管路３３１と、パドル管路３３１の対向する壁面間を架け渡すように配置したパドル３３２を有している。パドル３３２はパドル管路３３１の鉛直方向の中央部に配置され回転可能な部材で、回転軸を水平方向に向けている。パドル３３２には複数の羽根板３３３を回転軸に対し放射状に設けていて、回転時のパドル３３２の羽根板３３３の回転外周端はパドル管路３３１の壁面に近接するように設定されている。パドル３３２は回転駆動することによって、パドル管路３３１を羽根板で断続的に塞ぐことができる。パドル３３２の回転によって第１燃料Ｆ１及び第２燃料Ｆ２は間欠的にパドル部３３下方に位置する主搬送部３４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、パドル部３３より上流側に位置する第１搬送部３１、第２搬送部３２、第１燃料貯留部２ａ、第２燃料貯留部２ｂに流れることを防止する。
【００２２】
主搬送部３４は、水平方向に長い筒状部材３４１を有する。筒状部材３４１の一端側の上部には、パドル部３３と接続するために開口された搬入口３４２が位置していて、パドル部３３より送られた第１燃料Ｆ１及び第２燃料Ｆ２を円筒状部材３４１内に導く。円筒状部材３４１の他端は後述する燃焼室４に接続され、第１燃料Ｆ１及び第２燃料Ｆ２を供給する部分となる燃料排出口３４３が設けられる。燃料排出口３４３は円筒状部材３４１の他端を筒の軸方向と直交する方向から切断した形状である。円筒状部材３４１の長手方向の内部には、主スクリュ３４４が設けられる。主スクリュ３４４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燃料Ｆ１及び第２燃料Ｆ２を搬入口３４２から燃料排出口３４３に搬送すると共に後述する燃焼室４に供給する。
【００２３】
前記パドル３３２、主スクリュ３４４は、ともに主搬送モータ３４５によって駆動される。主搬送モータ３４５は、筒状部材３４１の一端側に位置していて主スクリュ３４５を回転駆動する。主スクリュ３４４及び主スクリュ３４４の上方に位置するパドル３３２には、それぞれスプロケットが取付けられ、これらスプロケットにはチェーンが巻き付けることによってモータの回転をパドル３３２も伝動している。回転駆動するパドル３３２、主スクリュ３４４によって第１燃料Ｆ１及び第２燃料Ｆ２を燃焼室４内に供給する。
【００２４】
燃焼室４は、その内部に、第１燃料Ｆ１及び第２燃料Ｆ２が載置されると共に燃焼することができる火格子４１と、火格子４１上で発生した一時的に灰を受ける灰受け部４３と、を備える。さらに燃焼室４は、灰受け部４３の灰を回収すると共に燃焼室４外に移送する灰移送部４５と、第１燃料Ｆ１及び第２燃料Ｆ２を着火させる着火装置４７と、を備えている。
【００２５】
燃焼室４は、内部に燃焼用の空間を有した鉛直方向に長い箱状の多面体で、主搬送部３４は燃焼室４の下部に接続されている。主搬送部３４の燃料排出口３４３は、燃焼室４の内側に突出させて設けていて、第１燃料Ｆ１及び第２燃料Ｆ２を燃焼室４内に供給することができる。
【００２６】
燃焼室４内に位置する燃料排出口３４３の下方には、火格子４１が位置していて、第１燃料Ｆ１及び第２燃料Ｆ２はこの火格子４１上に供給される。火格子４１は、主スクリュ３４の回転軸と平行で、燃焼室４の内部に進むにつれて下るような階段状に形成している。実施形態において、火格子４１は５段に設定されている。火格子４１は、水平に設置した板状部材の端部を主スクリュ３４の回転軸と直交する方向を稜線にして、図２に示すようにへの字状に下方に折り曲げた部材を複数重ねたように形成している。つまり、火格子４１の階段状部分を下るにつれて、燃料排出口３４３から離れる構造になっている。
【００２７】
主スクリュ３４によって押し出されるように燃料排出口３４３から供給されその後火格子４１上に載置された第１燃料Ｆ１及び第２燃料Ｆ２は、主スクリュ３４を回転させ続けると、後に供給された第１燃料Ｆ１及び第２燃料Ｆ２によって、階段状となった火格子４１上を下るように押し出すことができる。
【００２８】
火格子４１上で燃焼を開始するには、先ず第２燃料Ｆ２を着火させる。着火に至る詳細な制御フローは後述するが、初めに第２燃料Ｆ２を火格子４１上に少量ずつ供給する。その後、載置された火格子４１上の第２燃料Ｆ２は、着火装置４７によって高温となった空気を吹き付けられることによって発火する。着火装置４７は、火格子４１の上方で燃料排出口３４３の近傍に位置している。着火装置４７は、伝熱部４７１によって加熱された空気を火格子４１上にある少量の第２燃料Ｆ２に吹き付けることによって着火させる。その後、徐々に第２燃料Ｆ２を火格子４１上に段階的に供給することによって、第２燃料Ｆ２の燃焼を安定化させる。
【００２９】
伝熱部４７１は、空気をパイプ状の給気管４７２で燃焼室４内に導くための給気管４７２内に設けられている。給気管４７２は、燃焼室４外に設けた給気ファン４９に接続されることで、吸入した空気を伝熱部４７１に送る。給気管４７２の出口は燃焼室４内に突出させていて、伝熱部４７１は、この出口近傍に位置させている。これにより熱せられた空気が効率よく第２燃料Ｆ２に当たり、発火を促す。また、伝熱部４７１は電気エネルギーによって発熱が可能で、化石燃料等を使用する火炎バーナに対して、第１燃料Ｆ１及び第２燃料Ｆ２の他にさらに追加して燃料を搭載する必要が無い。このため、燃焼装置１を運用する上で必要な燃料を、第１燃料Ｆ１及び第２燃料Ｆ２に抑えることができる。
【００３０】
着火装置４７によって点火し、安定的に燃焼している第２燃料Ｆ２には、搬送装置３によって第１燃料Ｆ１が供給されることで第１燃料Ｆ１が燃焼を開始する。燃焼中の第１燃料Ｆ１は、搬送装置３によって、段階的に火格子４１上に送られ続ける。火格子４１上で燃焼中の火炎は、燃料排出口３４３から供給される第１燃料Ｆ１に押されるため、燃料排出口３４３から離れた場所に位置する。図２に示す実施形態において、火炎は火格子４１の１段目の角部から３段目の角部に渡って位置している。
【００３１】
燃料排出口３４３から離れた場所で燃焼することで、燃料排出口３４３内及び火格子４１上の燃料排出口３４３近傍に位置する第１燃料Ｆ１は、燃焼の火炎によって熱せられ、含有する水分が蒸発する。結果、燃焼室４内に供給された第１燃料Ｆ１は、含水率が低下することになり、第１燃料貯留部２ａに貯留していた時よりも乾燥が進んだ状態になる。第１燃料Ｆ１は、搬送装置３によって燃料排出口３４３から新たに第１燃料Ｆ１が供給されることで、火炎側に押し出される。すると、乾燥状態になった第１燃料Ｆ１は火炎によって着火されて燃焼を開始する。このときの第１燃料Ｆ１は、乾燥が進んだ状態であるので燃焼効率が良く、安定的に燃焼を継続できる。
【００３２】
火格子４１上の第１燃料Ｆ１及び第２燃料Ｆ２が押し出される方向に対して左右両端側は、複数の孔４８１があけられた給気箱４８が設置されている。給気箱４８は、給気ファン４９から送られた空気を孔４８１から火格子４１上の第１燃料Ｆ１及び第２燃料Ｆ２の側方側に送り、燃焼を助ける。さらに給気箱４８の孔４８１は、火格子４１の下方にも設けられている。火格子４１の第１燃料Ｆ１及び第２燃料Ｆ２が押し出される方向に対して左右両部で、下方側に窪んだ段差部には切欠き部４１１が設けられていて、火格子４１の下方の孔４８１から送られた空気は、この切欠き部４１１を通り第１燃料Ｆ１及び第２燃料Ｆ２に送られる。このように第１燃料Ｆ１及び第２燃料Ｆ２が載置されて燃焼する部分には下面に穴が無いため、第１燃料Ｆ１及び第２燃料Ｆ２及び燃焼後の灰は下方に落下することが無い。さらに、燃焼中の第１燃料Ｆ１及び第２燃料Ｆ２が押し出される方向の左右両側の近傍に位置する切欠き部４１１から空気が供給できるので、効率よく燃焼させることができる。
【００３３】
燃料排出口３４３より供給され続ける第１燃料Ｆ１によって、燃焼中の第１燃料Ｆ１及び第２燃料Ｆ２は火格子４１上を階段を下るように移動しながら燃焼し、火格子４１上を下るにつれて徐々に鎮火すると共に灰になっていく。灰は徐々に火格子４１上から下方に押し出され、灰受け部４３に到達する。
【００３４】
灰受け部４３は、移動可能に設けられた揺動板４３１と、この揺動板４３１の下面に当接させると共に燃焼室４に対し固定して設けられた固定板４３２と、揺動板４３１を揺動駆動させる揺動モータ４３３を有している。さらに、灰受け部４３は、溝部材４４と、排出スクリュ４５を備えていて、火格子４１から移動してきた灰を燃焼室４外に移送させることができる。
【００３５】
揺動板４３１は、矩形状の厚板で、火格子４１の階段状部分の最下段下部に位置させている。揺動板４３１の下方には、揺動板４３１と同様の矩形状板の厚板で燃焼室４に固定させた固定板４３２が位置していて、揺動板４３１は、火格子４１の下方と固定板４３２
の上方の間で往復移動が可能に設けられている。揺動板４３１の端部には軸方向に摺動可能に設けたスライドロッド４３４の一端が連結され、スライドロッド４３４の他端側は燃焼室４外に突出させている。スライドロッド４３４の他端には、クランクロッド４３５の一端が回動自在に連結されている。さらにクランクロッド４３５の他端は、回転可能に設けられた円盤状のディスク４３６の外周近傍の面に回動自在に連結されている。
【００３６】
ディスク４３６の中心面は、燃焼室４外に設けた揺動モータ４３３に固着されていて、ディスク４３６は回転駆動することができる。ディスク４３６の回転は、クランクロッド４３５を介することでスライドロッド４３４が往復運動可能となり、スライドロッド４３４に接続する揺動板４３１も往復運動可能になっている。実施形態において揺動板４３１は、主スクリュ３４の回転軸と平行に往復運動をする。また、揺動モータ４３３は、１０〜１５回転毎分で回転駆動し、第１燃料Ｆ１の連続燃焼中３０分に１回ずつ２分間駆動する。
【００３７】
火格子４１上を下るように移動してきた灰は、燃料排出口３４３から第１燃料Ｆ１によって押し出されるように、揺動板４３１又は固定板４３２上に移動する。
揺動板４３１が燃料排出口３４３から離れる位置にあり、且つ、揺動板４３１上に灰が移動してきた場合、揺動板４３１上の灰は、燃料排出口３４３側に近づくにつれて、火格子４１の下部の板によって擦り落とされる。灰は相対的に揺動板４３１上を移動し、その後、固定板４３２上に落下する。その後、揺動板４３１は往復運動によって燃料排出口３４３から離れる方向に移動すると共に、固定板４３２上の灰を揺動板４３１の端面で押し出して、灰を溝部材４４に落下させる。揺動板４３１が燃料排出口３４３に近い位置にあり、且つ、固定版４３２上に灰が直接移動してきた場合、揺動板４３１の移動と共に、固定板４３２上の灰を揺動板４３１の端面で押し出して、灰を溝部材４４に落下させる。
【００３８】
溝部材４４は、矩形状の板をコの字状に折り曲げ、開口側を上方に向けて溝を形成した部材である。溝部材４４の溝の方向は、主スクリュ３４の回転軸と直交する方向に向けられていて、片側の端部は燃焼室４外に延設されている。固定板４３２上の灰は、溝部材４４の溝内に落下する。溝部材４４の溝内には、溝と平行に設けた排出スクリュ４５が配置されていて、溝部材４４の溝内に落下した灰は、排出スクリュ４５によって燃焼室４外に運ばれる。このため、燃焼室４内には、第１燃料Ｆ１及び第２燃料Ｆ２の燃焼後に発生する灰が溜まることがない。
【００３９】
燃焼室４内で第１燃料Ｆ１及び第２燃料Ｆ２が燃焼して高温となった燃焼ガスは、燃焼室４に隣接する熱交換部５に移動する。熱交換部５は、燃焼室４の側方に設けられる円筒状の煙管５１と、煙管５１の周囲を囲うように配置した気体室５２と、燃焼ガスを排気する煙突５３を備えている。さらに、熱交換部５は、気体室５２に固定して煙管５１に空気を送風する送風ファン５３と、送風ファン５３によって煙管５１から熱を受領した空気を送る配管を備えている。
【００４０】
煙管５１はパイプからなり、鉛直方向に長い気体室５２中を貫通して鉛直方向に複数設置され、煙管５１内を燃焼ガスが通過する。煙管５１は、燃焼室４上部から下方に燃焼ガスが通過する入力側煙管５１１と、入力側煙管５１１を通過した燃焼ガスが排出側の上方に向かって通過する排出側煙管５１２からなる。
【００４１】
入力側煙管５１１と排出側煙管５１２はそれぞれ複数設けられ、それぞれ集められてグループを形成させる。これらそれぞれのグループに燃焼ガスが通気するので、燃焼ガスは乱れることなく、気体室５２上部に設けた煙突５４から排気される。煙突５４の排出口内には温度センサ５４１が設置されていて、燃焼ガスの温度を計測することができる。
【００４２】
高温となった燃焼ガスは、気体室５２内に配置された煙管５１を通過することで、熱交換をすることができる。気体室５２の側面には送風ファン５３が取付けられていて、送風ファン５３で気体室５２内に送られる。送風された空気は気体室５２内に滞留及び循環すると共に入力側煙管５１１と排出側煙管５１２に当たる。こうすることで、気体室５２内に送られた空気は、煙管５１から熱交換をして高温状態になる。
【００４３】
熱交換をより効率化するために、煙管５１内には螺旋材５６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５１内を移動することで、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内を長い時間を掛けて移動するため、燃焼ガスの熱を煙管７１から有効に気体室５２内の送風ファン５３によって送られた空気に伝達できる。熱交換後の燃焼ガスは熱を奪われて冷やされ、煙突５４から排気される。
【００４４】
送風ファン５３によって送られた空気は、熱交換後、気体室５２に接続された配管５５を経て、気体室５２外に送られる。気体室５２に一端を接続した配管５５は、他端側を燃焼室４の中間部を貫通するように設置していて、熱交換後の空気は燃焼室４を横断する形態となっている。実施形態において、配管５５の空気の流れる方向に対して直交する方向で断面した形状は五角形状となっていて、その下面は火格子４１の階段部の角をそれぞれ結んだ直線で形成された傾斜線と平行になっている。
【００４５】
こうすることにより、配管５５は、燃焼室４内で発生した高温の燃焼ガス内に晒されると共に、火格子４１上で発生する火炎にも晒される。配管５５内に通気する熱交換後の空気は、燃焼室４内を横断する配管５５からも、熱を受領することになる。結果、送風ファン５３から気体室５２、配管５５を経て、配管５５の他端から排出された空気は、より一層熱を受領した状態になり、より高温の空気を獲得できる。この高温の空気は、一例を挙げると、室内や農業用ハウス内の暖房及び乾燥等に使用される。また、配管５５の他端部、内部には温度センサ５５１が取付けられていて、熱交換後の空気温度を計測する。
【００４６】
以上のように構成した燃焼装置１を使用し、停止状態から着火までの工程を、図５に示すフローチャートに基いて説明する。図中の符号Ｓｉ（ｉ=１，２，・・）は各ステップを示している。燃焼装置１は、停止状態から燃焼を点火させる着火モードと、着火後安定して燃焼させる通常燃焼モードがあるが、ここでは、停止状態から着火に至る工程の着火モードを説明する。
【００４７】
停止状態の燃焼装置１の運転スイッチ（図示せず）を操作すると、制御部（図示せず）に格納させた制御プログラムによって着火モードが開始される。すると、Ｓ１に移行して煙突の初期温度を計測する。温度の計測は、煙突５４に設置された温度センサ５４１によって煙突５４内を移動または滞留する排気温度を計測する。計測した値は、制御部に記憶される。
【００４８】
Ｓ１が終了すると、Ｓ２に移行し、第２搬送モータ３２３と主搬送モータ３４５を駆動させる。すると、第２燃料貯留部２ｂに貯留された第２燃料Ｆ２は、第２搬送部３２及び主搬送部３４を通過し、燃焼室４内の火格子４１上に載置される。この実施の形態において、Ｓ２で駆動されるモータの駆動設定時間は５０秒に設定されている。設定時間経過後、制御はＳ３に移行して第２搬送モータ３２３と主搬送モータ３４５を停止させ、火格子４１への第２燃料Ｆ２の供給を停止させる。
【００４９】
次いで、Ｓ４に移行して着火装置４７の伝熱部４７１に通電すると共に給気ファン４９を駆動させる。すると、給気ファン４９によって送られた空気は、給気管４７２内に設置された発熱した伝熱部４７１を通過することによって加熱される。加熱した空気は熱風となり、火格子４１上の第２燃料Ｆ２に吹き付けられる。すると、第２燃料Ｆ２は、熱風によって加熱し、その後着火に至る。また給気ファン４９によって、空気は燃焼室４内の給気箱４８に送り、火格子４１の下部及び側部へ空気を吹き付ける。すると、火格子４１上の第２燃料Ｆ２に、給気箱４８の孔４８１及び火格子４１の切欠き部４１１から空気が送られ、燃焼を助長させる。
【００５０】
その後、Ｓ５に移行し、第２搬送モータ３２３と主搬送モータ３４５を再度駆動させ、第２燃料Ｆ２の供給を再開させる。着火を開始した火格子４１上の第２燃料Ｆ２に、さらに、第２燃料Ｆ２を供給することになり、鎮火させることなく燃焼を継続させる。この実施の形態において、Ｓ５で駆動されるモータの駆動設定時間は３０秒に設定されている。
設定時間経過後、制御はＳ６に移行して第２搬送モータ３２３と主搬送モータ３４５を停止させ、火格子４１への第２燃料Ｆ２の供給を停止させる。また、Ｓ５からＳ６の間も熱風は火格子４１上の第２燃料Ｆ２へ吹き続けていて、Ｓ４によって発生した初期燃焼を補助している。
【００５１】
その後、Ｓ７に移行し、第２搬送モータ３２３と主搬送モータ３４５を再度駆動させ、格子４１上に第２燃料Ｆ２を供給する。この実施の形態において、Ｓ７で駆動されるモータの駆動設定時間は２０秒に設定されている。設定時間経過後、制御はＳ８に移行して第２搬送モータ３２３と主搬送モータ３４５を停止させる。
【００５２】
Ｓ８に次いで、制御はＳ９に移行する。Ｓ９において、制御部は煙突５４内の排気温度を計測し、記憶した後、Ｓ１０に移行する。
Ｓ１０において、制御部はＳ１で計測した温度より、Ｓ９で計測した温度が第１設定温度以上上昇しているかどうかを判断する。実施形態においては、第１設定温度を２０度Ｃに設定している。Ｓ１０でＮｏと判断した場合は、燃焼が不十分と判定してＳ７まで戻り、制御部はＳ７〜Ｓ９の制御を実行させる。Ｓ１０において、Ｙｅｓと判断した場合は、燃焼室４内にて燃焼が行われていると判断してＳ１１に移行する。
【００５３】
Ｓ１１において、制御部は、主搬送モータ３４５を再度駆動させる。この実施形態において、主搬送モータ３４５は６０秒駆動させる。これにより、主搬送部３４内に残留する第２燃料Ｆ２を全て燃焼室４内に送り、筒状部材３４１内には何も無い状態にさせる。するとこの後に供給される第１燃料Ｆ１と混ざることがないので、着火特性及び燃焼特性の違いから生じる失火等の燃焼不具合を回避できる。その後、Ｓ１２に移行し、主搬送モータ３４５を停止させる。
【００５４】
次いで、Ｓ１３に移行して煙突５４内の排気温度を計測し、記憶する。その後、Ｓ１４に移行する。Ｓ１４において、制御部はＳ１で計測した温度より、Ｓ１３で計測した温度が第２設定温度以上上昇しているかどうかを判断する。実施形態においては、第２設定温度を６０度Ｃに設定している。Ｓ１４でＮｏと判断した場合は、燃焼が不十分と判定してＳ１１まで戻り、制御部はＳ１１〜Ｓ１３の制御を実行させる。Ｓ１４において、Ｙｅｓと判断した場合は、制御部が燃焼室４内にて燃焼が正常に継続されていると判断し、Ｓ１５に移行する。
【００５５】
Ｓ１５に移行すると、伝熱部４７１への通電を停止させる。すると、給気管４７２から火格子４１上の第２燃料Ｆ２への熱風の吹付けが停止され、Ｓ１６に移行する。
Ｓ１６では、第１搬送モータ３１４と主搬送モータ３４５を駆動させる。すると、第１燃料貯留部２ａに貯留された第１燃料Ｆ１は、第１搬送部３１及び主搬送部３４を通過し、燃焼室４内の火格子４１上及び火格子４１上で燃焼する第２燃料Ｆ２上に載置される。Ｓ１６で駆動される第１搬送モータ３１４の設定回転数は第１の回転数に設定されていて、連続的に燃料排出口３４３から火格子上４１上に少量ずつ送られる。この実施形態においては、第１搬送モータ３１４の第１の回転数は１．２回転／毎分に設定されている。これは、徐々に第１燃料Ｆ１を送ることで、火格子４１上での第２燃料Ｆ２の燃焼を妨げない効果がある。
【００５６】
Ｓ１６に次いで、Ｓ１７に移行する。Ｓ１７では、煙突５４内の排気温度を計測し、この排気温度を記憶する。その後、Ｓ１８に移行する。
Ｓ１８では、制御部はＳ１で計測した温度より、Ｓ１７で計測した温度が第３設定温度以上上昇しているかどうかを判断する。実施形態においては、第３設定温度を１００度Ｃに設定している。Ｓ１８でＮｏと判断した場合は、燃焼が不十分と判定してＳ１６まで戻り、制御部はＳ１６〜Ｓ１７の制御を実行させる。Ｓ１８において、Ｙｅｓと判断した場合は、制御部が燃焼室４内にて燃焼が正常に継続されていると判断し、Ｓ１９に移行する。
【００５７】
Ｓ１９では、第１搬送モータ３１４を第２の回転数で回転駆動させる。第２の回転数は、第１の回転数より速い回転数に設定されている。説明する実施形態において、第１搬送モータ３１４の第２の回転数は１．８回転／毎分に設定されている。このため、第１燃料貯留部２ａに貯留された第１燃料Ｆ１は、Ｓ１６より多く主搬送部３４に送られ、結果として、単位時間あたりに燃焼室４内に送られる第１燃料Ｆ１は、Ｓ１６よりＳ１９が多くなる。これは、Ｓ１８のステップによって、燃焼室４内で第１燃料Ｆ１の燃焼が進んで、安定して燃焼ができていると判断できることから、燃焼室４内に供給される第１燃料Ｆ１の量を増やして燃焼をさらに促進させる。
【００５８】
制御ステップはＳ１９に次いでＳ２０に移行する。Ｓ２０では、配管５５の排出口に設置された温度センサ５５１によって送風温度が設定温度以上であるかどうかを判断する。Ｓ１９までのステップで燃焼室４にて燃焼が正常に行われると、燃焼ガスが正常に発生する。高温の燃焼ガスは熱交換部５経由し、排気される。着火モードとは別に制御される送風ファン５３によって熱交換部５の配管５１を通過した空気は、熱交換して熱を受領する。熱交換後の空気は加温された状態となっていて、温度センサ５５１は配管５５を通過後の送風温度を計測している。Ｓ２０のステップで、Ｎｏと判断すると、送風温度が設定温度以上となっていないと判断し、Ｓ２１−１のステップに移行する。
【００５９】
Ｓ２１−１に移行すると、制御部は煙突５１の排気温度が初期温度から第４設定温度以上上昇しているかどうかを判断する。実施形態においては、第４設定温度を１００度Ｃに設定している。Ｓ２１−１でＮｏと判断すると、制御はＳ２２に移行する。すると、制御部は燃焼室４での燃焼が正常ではないと判断して、制御部は燃焼装置１を異常停止させて、着火モードは終了する。Ｓ２１−１において、Ｙｅｓと判断すると、制御部は燃焼室４内で燃焼は行われているものの、燃焼ガスの温度が上昇していないと判断し、Ｓ１９まで戻り制御を繰り返す。
【００６０】
Ｓ２０において、Ｙｅｓと判断すると、制御部は燃焼部４内での燃焼と熱交換部５における熱交換が正常に行われていると判断し、Ｓ２１−２に移行する。Ｓ２１−２において制御部は、燃焼モードを通常燃焼モードに移行させて、その後、着火モードを終了させる。
【００６１】
以上のように着火工程を制御することで、第２燃料Ｆ２及び第１燃料Ｆ１はより確実に着火させることができ、燃焼装置１は着火完了後、正常に燃料を燃焼させることができる。
【００６２】
また、図５に示すＳ５〜Ｓ８のように、第２搬送モータ３２３と主搬送モータ３４５は、駆動と停止を複数回繰り返すことで、徐々に火格子４１上に送られた第２燃料の燃焼を確実に行える。この実施形態では、制御ステップＳ４を経過後、第２搬送モータ３２３と主搬送モータ３４５は２回の駆動と停止を繰り返しているが、２回以上であっても良く、この場合、より緻密に燃焼を制御できる。
【００６３】
上述した実施形態で示した第１搬送モータ３１４及び第２搬送モータ３２３及び主搬送モータ３４５の駆動時間は、上述した時間以外でも良く、燃焼装置１を使用する環境や使用燃料の特性に合わせた時間に任意で変更することができる。
【００６４】
また、上述した実施形態で示したＳ１６〜Ｓ１９での主搬送モータ３４５の回転数は、第１及び第２の回転数として２種類で示したが、第３及びそれ以上の回転数を設定し、制御ステップが進むごとに徐々に回転数が大きくなるように設定しても良い。また、Ｓ２１−２以降のステップに第３の回転数を設定してもよい。この場合、燃焼室４内に供給する第１燃料Ｆ１の量をより緻密にできるため、より細かな燃焼制御が可能である。
【００６５】
また、主搬送モータ３４５の回転数は、第１及び第２の回転数として具体的な回転数の数値を示したが、燃焼装置１を使用する環境や使用燃料の特性に合わせた回転数に任意で変更することができる。
【００６６】
また、揺動モータ４３３の回転数及び起動する時間の間隔は、具体的な回転数の数値を例示したが、燃焼度合や使用燃料の燃焼特性に合わせてそれぞれ任意で変更することができる。
【００６７】
以上のように構成した燃焼装置１によって、燃焼装置１の起動時における燃料への着火性の向上および連続燃焼における経済性の両立と、熱交換部の効率を上昇させる燃焼装置を提供できる。また。以上のように燃焼装置１な着火方法とすることで、第２燃料Ｆ２及び第１燃料Ｆ１はより確実に着火可能で、その後正常な燃焼を安定的にさせることができる。
【００６８】
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、特許請求の範囲に記載された範囲内で可能であることは言うまでもない。
【符号の説明】
【００６９】
１      燃焼装置
２ａ    第１燃料貯留部
２ｂ    第２燃料貯留部
３      搬送装置
３１    第１搬送部
３２    第２搬送部
３４    主搬送部
４      燃焼室
４１    火格子
４１１  切欠き部
４３    灰受け部
４３１  揺動板
４３２  固定版
４７    着火装置
５      熱交換部
Ｆ１    第１燃料
Ｆ２    第２燃料
【図１】
2020070990.tif 000003
【図２】
2020070990.tif 000004
【図３】
2020070990.tif 000005
【図４】
2020070990.tif 000006
【図５】
2020070990.tif 000007