(57)【要約】【課題】燃焼により木質燃料が発生させる可燃性ガスの２次燃焼を促進できる燃焼装置を提供すること。【解決手段】燃焼装置２は、熱上昇筒１２と、第１筒体１１の隣で上下方向に延びる第２筒体２１と、熱上昇筒１２と第２筒体２１とを接続するトンネル２２を有する。第２筒体２１は、仕切り板２４と、仕切り板２４の一方側の燃焼炉２５と、仕切り板２４の他方側の吸気路２６と、燃焼炉２５に投入された木質燃料を下方から支持するロストル３６と、第２筒体２１の下端部分に設けられた吸気口３９を備える。仕切り板２４は、下端２４ａがトンネル２２の天井よりも下方に位置し、下端部分に燃焼炉２５と吸気路２６とを連通させるロストル部４５を備える。ロストル３６は、下方に向かって第１方向Ｘ１に傾斜する。ロストル３６とロストル部４５はＸ方向から見た場合に重なる。【選択図】図２
2020186860.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上下方向に延びる熱上昇筒と、前記熱上昇筒を外周側から囲む断熱材と、前記熱上昇筒の下端開口を封鎖する第１底部と、を備える第１筒体と、
前記第１筒体の隣で上下方向に延びる第２筒体と、
前記熱上昇筒の下端部分と前記第２筒体の下端部分とを接続するトンネルと、を有し、
前記第１筒体と前記第２筒体とが配列された方向を配列方向とし、前記配列方向における前記第１筒体の側を第１方向、第２筒体の側を第２方向としたときに、
前記第２筒体は、上下方向に延びて前記第２筒体の内側を前記配列方向に部分的に仕切る仕切り板と、前記仕切り板の前記第２方向に区画された燃焼炉と、前記仕切り板の前記第１方向に区画されて下端部分が前記トンネルに連通する吸気路と、前記燃焼炉に投入された木質燃料を下方から支持するロストルと、前記ロストルの下方で当該第２筒体の下端開口を封鎖する第２底部と、前記仕切り板の前記第２方向で前記ロストルと前記第２底部との間に設けられた吸気口と、を備え、
前記仕切り板は、下端が前記トンネルの天井よりも下方に位置するとともに、下端部分に前記燃焼炉と前記吸気路とを連通させるロストル部を備え、
前記ロストルは、下方に向かって前記第１方向に傾斜して当該第１方向の側の端が前記仕切り板の下端よりも下方に位置し、
前記ロストルと前記ロストル部とは、前記配列方向から見た場合に、重なることを特徴とする燃焼装置。
【請求項２】
前記ロストルの前記第１方向の側の端と前記仕切り板の下端との間には、予め設定された離間寸法の隙間が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の燃焼装置。
【請求項３】
前記ロストル部は、前記トンネルの天井面よりも上方に位置する上側ロストル部分と、前記トンネルの天井面よりも下方に位置する下側ロストル部分と、を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の燃焼装置。
【請求項４】
前記燃焼炉の上端開口を開閉可能に封鎖する蓋を備えることを特徴とする請求項１から３のうちのいずれか一項に記載の燃焼装置。
【請求項５】
前記第２筒体に取り付けられて前記吸気路の上端開口の開口面積を変更する吸気量調整機構を備えることを特徴とする請求項１から４のうちのいずれか一項に記載の燃焼装置。
【請求項６】
前記第１底部、前記トンネルの底面、および前記第２底部に載せられたトレーを備え、
前記トレーは、前記吸気口を介して外部に取り出し可能であることを特徴とする請求項１から５のうちのいずれか一項に記載の燃焼装置。
【請求項７】
前記トレーは、上下方向から見た場合に前記ロストルおよび前記仕切り板と重なる位置に、下方に向かって前記トンネルの側に傾斜するトレー傾斜面を備えることを特徴とする請求項６に記載の燃焼装置。
【請求項８】
請求項１から７のうちのいずれか一項に記載の燃焼装置と、
前記熱上昇筒内の熱を利用して発電するスターリングエンジン発電機と、を有し、
前記スターリングエンジン発電機は、前記燃焼装置に固定されていることを特徴とする発電システム。
【請求項９】
上下方向に延びる筒体と、
前記筒体の隣で当該筒体の外周面との間に上下方向に延びる空気流路を区画する流路構成部材と、
前記筒体の内部で当該筒体に投入された木質燃料を下方から支持するロストルと、を有し、
前記筒体の下端部分には、当該筒体の内部と前記空気流路と連通させるロストル部と、前記ロストル部と対向する開口部と、が設けられており、
前記ロストルは、前記ロストル部と開口部との間において下方に向かって前記ロストル部の側に傾斜し、当該ロストル部の側の端が前記筒体の下端よりも下方に位置し、
前記ロストルと前記ロストル部とは、前記筒体と前記流路構成部材とが配列された配列方向で対向することを特徴とする燃焼炉ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薪、竹、木質ペレットなどの木質燃料を燃焼させる燃焼装置に関する。また、かかる燃焼装置を備える発電システムに関する。さらに、薪、竹、木質ペレットなどの木質燃料を燃焼させる燃焼炉ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
このような燃焼装置は、特許文献１に記載されている。同文献の燃焼装置は、上下方向に延びる燃焼筒と、燃焼筒の隣で上下方向に延びる煙突筒と、燃焼筒と煙突筒との間で周囲を封鎖された隙間と、燃焼筒の上端開口を封鎖する蓋と、を備える。燃焼筒は、下端部分における煙突筒とは反対側に円形の空気取り入れ開口を備える。また、燃焼筒は、下端部分における煙突筒の側に第２開口を備える。煙突筒は、下端部分における燃焼筒の側に第３開口を備える。燃焼筒と煙突筒とは、第２開口および第３開口を介して接続されている。隙間は、燃焼筒の第２開口および煙突筒の第３開口に連通する。
【０００３】
薪などの燃料は、燃焼筒に投入されて、着火される。燃料が燃焼すると、空気取入れ開口、第２開口、および第３開口を経由して煙突筒へ向かう１次気流が形成される。また、隙間と第３開口を経由して煙突筒へ向かう２次気流が形成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１７−２０３６１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
燃焼装置では、より高い熱量が得られることが求められている。ここで、燃焼装置によって高い熱量を得るためには、燃焼により木質燃料が発生させる可燃性ガスの２次燃焼を促進させることが望ましい。
【０００６】
以上の問題点に鑑みて、燃焼により木質燃料が発生させる可燃性ガスの２次燃焼を促進できる燃焼装置を提供することにある。また、かかる燃焼装置を備える発電システムを提供することにある。さらに、燃焼により木質燃料が発生させる可燃性ガスの２次燃焼を促進できる燃焼炉ユニットを提供すること
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の燃焼装置は、上下方向に延びる熱上昇筒と、前記熱上昇筒を外周側から囲む断熱材と、前記熱上昇筒の下端開口を封鎖する第１底部と、を備える第１筒体と、前記第１筒体の隣で上下方向に延びる第２筒体と、前記熱上昇筒の下端部分と前記第２筒体の下端部分とを接続するトンネルと、を有し、前記第１筒体と前記第２筒体とが配列された方向を配列方向とし、前記配列方向における前記第１筒体の側を第１方向、第２筒体の側を第２方向としたときに、前記第２筒体は、上下方向に延びて前記第２筒体の内側を前記配列方向に部分的に仕切る仕切り板と、前記仕切り板の前記第２方向に区画された燃焼炉と、前記仕切り板の前記第１方向に区画されて下端部分が前記トンネルに連通する吸気路と、前記燃焼炉に投入された木質燃料を下方から支持するロストルと、前記ロストルの下方で当該第２筒体の下端開口を封鎖する第２底部と、前記仕切り板の前記第２方向で前記ロストルと前記第２底部との間に設けられた吸気口と、を備え、前記仕切り板は、下端が前記トンネルの天井よりも下方に位置するとともに、下端部分に前記燃焼炉と前記吸気路とを連通させるロストル部を備え、前記ロストルは、下方に向かって前記第１方向に傾斜して
当該第１方向の側の端が前記仕切り板の下端よりも下方に位置し、前記ロストルと前記ロストル部とは、前記配列方向から見た場合に、重なることを特徴とする。
【０００８】
本発明によれば、ロストルとロストル部とが、第１筒体と第２筒体の配列方向から見た場合に、重なる。従って、第２筒体の燃焼炉において木質燃料が燃焼して、第１筒体の熱上昇筒内の温度が上昇すると、第２筒体の吸気口から、ロストル、燃焼炉、ロストル部分、およびトンネルを経由して第１筒体の熱上昇筒に向かう第１気流が発生する。これにより、燃焼炉に投入されてロストル上に支持された木質燃料の燃焼が促進される。そして、木質燃料の燃焼が促進されると、仕切り板に設けられたロストル部に、燃焼炎が発生する。また、木質燃料が燃焼して熱上昇筒が高温になると、仕切り板に沿って、第２筒体の吸気路から、トンネルを経由して第１筒体の熱上昇筒に向かう第２気流が発生する。すなわち、第２気流は、吸気路からトンネルに向かう際に、仕切り板の下端部分に設けたロストル部に沿って流れる。これにより、燃焼炉のロストル上で熾きになった木質燃料や炭化した木質燃料が発生させる可燃性ガスが、ロストル部を介して、吸気路に導入される。また、可燃性ガスは、吸気路からトンネルに流れ込み、熱上昇筒に向かう。ここで、ロストル部には燃焼炎が発生している。従って、可燃性ガスは、吸気路の下端部分、トンネル、および熱上昇筒の下端部分において、２次燃焼する。従って、熱上昇筒内が、より高温となる。
【０００９】
本発明において、前記ロストルの前記第１方向の側の端と前記仕切り板の下端との間には、予め設定された離間寸法の隙間が設けられているものとすることができる。ロストルのトンネルの側の端と仕切り板の下端との離間寸法は、燃焼炉に所定量の木質燃料が投入されたときには、ロストル上に堆積した木質燃料がロストルと仕切り板との隙間から容易に落下しない寸法であり、かつ、ロストル上で燃焼して小さくなった木質燃料が、ロストルのトンネルの側の端と仕切り板の下端との間の隙間から落下可能となる寸法とすることが望ましい。このようにすれば、燃焼炉で燃焼した木質燃料がロストルからトンネルの側に向かって落下する。ここで、落下した木質燃料は、トンネル内で燃焼を継続する。従って、熱上昇筒内は、より高温となる。また、ロストルから落下した木質燃料は、第２筒体の第２底部に堆積して、第２底部と仕切り板の下端との間を塞ぐ。これにより、第２筒体の吸気口から吸い込まれる空気がロストルおよび仕切り板の下方を流れて熱上昇筒に向かうことを抑制できるので、吸気口から吸い込まれて熱上昇路に向かう空気の多くを、燃焼炉を経由する第１気流とすることができる。この結果、燃焼炉で燃焼する木質燃料の火力が増大するので、熱上昇筒内が、より高温となる。
【００１０】
本発明において、前記ロストル部は、前記トンネルの天井面よりも上方に位置する上側ロストル部分と、前記トンネルの天井面よりも下方に位置する下側ロストル部分と、を備えるものとすることができる。このようにすれば、燃焼炉のロストル上で熾きになった木質燃料や炭化した木質燃料が発生させる可燃性ガスが、上側ロストル部分を介して、吸気路に導入されやすい。
【００１１】
本発明において、前記燃焼炉の上端開口を開閉可能に封鎖する蓋を備えることが望ましい。このようにすれば、燃焼炉の上端開口から煙が吹き出すことを防止できる。
【００１２】
本発明において、前記第２筒体に取り付けられて前記吸気路の上端開口の開口面積を変更する吸気量調整機構を備えることが望ましい。このようにすれば、吸気量調整機構によって吸気路の上端開口の開口面積を変更することにより、燃焼炉で燃焼する木質燃料の火力を調整できる。
【００１３】
本発明において、前記第１底部、前記トンネルの底面、および前記第２底部に載せられたトレーを備え、前記トレーは、前記吸気口を介して外部に取り出し可能であることが望
ましい。このようにすれば、燃焼した灰となった木質燃料がトレーに溜まる。また、トレーを吸気口から取り出して、トレーに溜まった灰を捨てることができる。
【００１４】
本発明において、上下方向から見た場合に前記ロストルおよび前記仕切り板と重なる位置に、下方に向かって前記トンネルの側に傾斜するトレー傾斜面を備えることが望ましい。このようにすれば、ロストルのトンネルの側の端と仕切り板の下端との間から落下した木質燃料を、熱上昇筒の側に移動させることができる。
【００１５】
次に、本発明の発電システムは、上記の燃焼装置と、前記熱上昇筒内の熱を熱源とする前記スターリングエンジン発電機とを有し、前記スターリングエンジン発電機は、前記燃焼装置に固定されていることを特徴とする。
【００１６】
本発明によれば、燃焼装置において熱上昇筒内の温度を高めることが容易である。従って、スターリングエンジン発電機により大きな電力を得ることが容易である。また、スターリングエンジン発電機が燃焼装置に固定されていれば、発電時のスターリングエンジン発電機の振動により、燃焼装置が振動する。ここで、燃焼装置が振動すれば、燃焼炉に投入された木質燃料を、当該木質燃料の燃焼に伴って順次下方に移動させることができる。よって、燃焼炉内の木質燃料を継続的に燃焼させることが容易となる。
【００１７】
次に、本発明の燃焼炉ユニットは、上下方向に延びる筒体と、前記筒体の隣で当該筒体の外周面との間に上下方向に延びる空気流路を区画する流路構成部材と、前記筒体の内部で当該筒体に投入された木質燃料を下方から支持するロストルと、を有し、前記筒体の下端部分には、当該筒体の内部と前記空気流路と連通させるロストル部と、前記ロストル部と対向する開口部と、が設けられており、前記ロストルは、前記ロストル部と開口部との間において下方に向かって前記ロストル部の側に傾斜し、当該ロストル部の側の端が前記筒体の下端よりも下方に位置し、前記ロストルと前記ロストル部とは、前記筒体と前記流路構成部材とが配列された配列方向で対向することを特徴とする。
【００１８】
本発明によれば、レンガやＵ字溝により構築した縦溝を備える構造物の縦溝内に燃焼炉ユニットを設置することにより、燃焼炉、吸気路、および熱上昇筒を備える燃焼装置を構成できる。従って、災害時などに、被災者がレンガやＵ字溝を利用して暖を取ることが可能となる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の燃焼装置によれば、ロストル上で熾きになった木質燃料や炭化した木質燃料が発生させる可燃性ガスを、吸気路を介して、熱上昇筒に向かわせることができる。これにより、トンネル内および熱上昇筒の下端部分において可燃性ガスが２次燃焼するので、高温を得ることができる。
【００２０】
また、本発明の発電システムによれば、燃焼装置において、熱上昇筒内を高温にすることができるので、熱上昇筒内の空気を熱源とするスターリングエンジン発電機によって大きな電力を得ることが容易となる。また、スターリングエンジン発電機の振動により、燃焼炉内の木質燃料を順次に下方に移動させることができる。
【００２１】
さらに、本発明の燃焼炉ユニットでは、レンガやＵ字溝により構築した縦溝を備える構造物に燃焼炉ユニットを設置することにより、燃焼炉、吸気路、および熱上昇筒を備える燃焼装置を構成できる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】発電システムの外観斜視図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線における燃焼装置の断面図である。
【図３】燃焼装置の断面図である。
【図４】図１の燃焼装置用の燃焼炉ユニットを上方から見た場合の斜視図である。
【図５】図４の燃焼炉ユニットを下方から見た場合の斜視図である。
【図６】図４の燃焼炉ユニットの断面図である。
【図７】木質ペレットの燃焼時に燃焼装置の内部で発生する気流の説明図である。
【図８】燃焼炉ユニットを上方から見た場合の外観斜視図である。
【図９】燃焼炉ユニットを下方から見た場合の外観斜視図である。
【図１０】燃焼炉ユニットの断面図である。
【図１１】燃焼炉ユニットを利用した燃焼装置の斜視図である。
【図１２】燃焼炉ユニットを利用した燃焼装置の断面図である。
【図１３】燃焼炉ユニットを利用した別の燃焼装置の斜視図である。
【図１４】燃焼炉ユニットを利用した別の燃焼装置の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下に、図面を参照して、本発明を適用した発電システム、燃焼装置、および燃焼炉ユニットの実施の形態を説明する。
【００２４】
図１は、本発明を適用した発電システムの外観斜視図である。図２は、図１のＡ−Ａ線で切断した場合の燃焼装置の斜視図である。図３は、燃焼装置の断面図である。図４は、図１の燃焼装置用の燃焼炉ユニットを上方から見た場合の斜視図である。図５は、図４の燃焼炉ユニットを下方から見た場合の斜視図である。図６は、図４の燃焼炉ユニットの断面図である。図７は、木質ペレットの燃焼時に燃焼装置の内部で発生する気流の説明図である。
【００２５】
図１に示すように、本例の発電システム１は、燃焼装置２と、燃焼装置２の上部に固定されたスターリングエンジン発電機３と、を有する。燃焼装置２は、薪、竹、木質ペレットなどの木質燃料を燃焼させる。本例では、木質燃料として、木質ペレット５を用いる。
【００２６】
燃焼装置２は、水平方向に延びる天井部１０と、天井部１０の延設方向の一方側の端部分から下方に延びる第１筒体１１と、を備える。天井部１０は、矩形の角筒であり、中空である。図２に示すように、第１筒体１１は、上下方向に延びる熱上昇筒１２と、熱上昇筒１２を外周側から囲む断熱材１３と、熱上昇筒１２の下端開口を封鎖する第１底部１４と、を備える。天井部１０は、熱上昇筒１２の上端開口１２ａに連通する。天井部１０の延設方向の他方側の端面には、放熱口１５が設けられている。放熱口１５には、不図示の放熱用ダクトが接続される。
【００２７】
図１に示すように、天井部１０の上面の一方側の端部分には、スターリングエンジン発電機３の接続口１６が設けられている。図２では、接続口１６は円形の板材により封鎖されている。上下方向から見た場合に、接続口１６と、熱上昇筒１２とは、重なる。
【００２８】
スターリングエンジン発電機３は、加熱部４が、接続口１６を介して熱上昇筒１２内に挿入された状態で天井部１０に固定されている。スターリングエンジン発電機３は、熱上昇筒１２内の熱を利用して発電する。天井部１０の上面における接続口１６の他方側には、開口部１７が設けられている。開口部１７には、開閉蓋１８が被せられている。
【００２９】
ここで、スターリングエンジン発電機３は市販のものである。
【００３０】
なお、スターリングエンジン発電機３は、スターリングエンジンと、スターリングエンジンのクランク軸に接続された発電機を備える。スターリングエンジンは、圧縮シリンダ
、膨張シリンダ、膨張シリンダ内を移動する膨張ピストン、圧縮シリンダ内を移動する圧縮ピストン、膨張ピストンおよび圧縮ピストンにコンロッドを介して接続されたクランク軸を備える。また、スターリングエンジンは、膨張シリンダと膨張ピストンとの間の膨張空間と圧縮シリンダと圧縮ピストンとの間の圧縮空間とを、加熱部４、再生器、および冷却部をこの順に経由して接続するガス流路を備える。スターリングエンジン発電機３において、熱上昇筒１２に挿入された加熱部４は、ガス流路の一部分である。なお、スターリングエンジンの中には、膨張シリンダにおいて、内部に膨張空間を備えるシリンダ部分を加熱部４とするものがある。このようなスターリングエンジン発電機３では、熱上昇筒１２に挿入された加熱部４は、拡張シリンダのシリンダ部分である。
【００３１】
また、燃焼装置２は、図２に示すように、第１筒体１１の隣で上下方向に延びる第２筒体２１と、第１筒体１１の熱上昇筒１２の下端部分と第２筒体２１の下端部分とを接続するトンネル２２と、を有する。
【００３２】
ここで、以下の説明では、互いに直交する３方向をＸ方向、Ｙ方向、およびＺ方向とする。Ｘ方向は、第１筒体１１と第２筒体２１とが配列された配列方向である。Ｚ方向は、上下方向である。Ｙ方向は、天井部１０の延設方向である。また、Ｘ方向における第１筒体１１の側をＸ１方向、第２筒体２１の側をＸ２方向とする。Ｙ方向の一方をＹ１方向、他方をＹ２方向とする。Ｙ１方向は、天井部１０において、第１筒体１１が接続されている側である。Ｙ２方向は、天井部１０において、放熱口１５が設けられている側である。さらに、Ｚ方向の一方をＺ１方向、他方をＺ２方向とする。Ｚ１方向は、発電システム１を設置した場合の燃焼装置２の上方であり、Ｚ２方向は下方である。
【００３３】
図２、図３に示すように、第２筒体２１は、Ｚ方向に延びて第２筒体２１の内側をＸ方向に部分的に仕切る仕切り板２４を備える。これにより第２筒体２１は、仕切り板２４のＸ２方向に区画された燃焼炉２５と、仕切り板２４のＸ１方向に区画された吸気路２６と、を備える。吸気路２６は、その下端部分が、トンネル２２に連通する。
【００３４】
また、図１に示すように、第２筒体２１は、燃焼炉２５の上端開口を開閉可能に封鎖する蓋２７と、吸気路２６の上端開口の開口面積を変更する吸気量調整機構２８と、を備える。吸気量調整機構２８は、吸気路２６の上端開口を封鎖可能な矩形板２９と、矩形板２９からＹ方向の両側に突出する一対の軸部３０と、第２筒体２１の上端部をＹ方向に貫通して、一対の軸部３０のそれぞれを回転可能に支持する一対の支持溝３１と、支持溝３１を貫通して第２筒体２１の外側に突出する一方の軸部３０の先端部分に取り付けられた摘み部３２と、を備える。一対の軸部３０の軸線はＹ方向に延びる。摘み部３２を操作して矩形板２９を軸部３０の軸線回りに回転させれば、吸気量調整機構２８によって吸気路２６の上端開口の開口面積を変更できる。
【００３５】
さらに、第２筒体２１は、図３に示すように、内部に、ロストル部材３５を備える。ロストル部材３５は、燃焼炉２５に投入された木質燃料をＺ１方向から支持するロストル３６と、ロストル３６からＺ２方向に延びるロストル固定部３７を備える。ロストル固定部３７は、ロストル３６のＸ２方向の端縁からＺ２方向に延びる。ロストル３６は、ロストル固定部３７を介して第２筒体２１の内部の所定の高さ位置に固定されている。ロストル３６は、Ｚ１方向に向かってＸ１方向に傾斜する。本例において、ロストル３６の傾斜角度は４５°である。
【００３６】
ロストル３６は、Ｙ方向に一定間隔で配列された複数の長穴３４を備える３段の格子を備える。各長穴３４は、Ｘ方向に延びる。各格子はＺ方向に配列されている。また、ロストル３６は、ロストル部４５の側の端３６ａが、筒体５２（第１側板５３）の下端２４ａよりもＺ１方向に位置する。ロストル３６の下端３６ａと、第１側板５３との間には所定
の隙間４９が設けられている。ロストル３６と第１側板５３のロストル部４５とは、Ｘ方向で対向する。
【００３７】
また、第２筒体２１は、図２、図３に示すように、ロストル３６のＺ１方向で第２筒体２１の下端開口を封鎖する第２底部３８と、仕切り板２４のＸ２方向でロストル３６と第２底部３８との間に設けられた吸気口３９と、を備える。第２底部３８とロストル３６とは、Ｚ方向で離間する。ここで、第２底部３８、トンネル２２の底部４０、および第１筒体１１の第１底部１４は、偏平な四角形形状のベース部材４１に一体に設けられている。第２底部３８、トンネル２２の底部４０、および第１底部１４の上面は、いずれも平面であり、段差無く連続する。第２底部３８、トンネル２２の底部、および第１底部１４からなる燃焼装置２の底面には、トレー４３が載せられている。トレー４３は、吸気口３９を介して外部に取り出し可能である。
【００３８】
図３に示すように、仕切り板２４は、その下端２４ａがトンネル２２の天井面２２ａよりもＺ１方向に位置する。また、仕切り板２４は、下端部分に燃焼炉２５と吸気路２６とを連通させるロストル部４５を備える。ロストル部４５は、Ｙ方向に一定間隔で配列された複数の長穴４４を備える格子を２段備える。各長穴４４はＺ方向に延びる。各格子はＺ方向に配列されている。トンネル２２の天井面２２ａよりもＺ１方向に位置する下側ロストル部分４６と、トンネル２２の天井面２２ａよりもＺ２方向に位置する上側ロストル部分４７と、を備える。
【００３９】
ここで、ロストル３６のＸ１方向の側の端３６ａ（トンネル２２の側の端）は、仕切り板２４の下端２４ａよりもＺ１方向に位置する。Ｘ方向から見た場合に、吸気口３９、ロストル３６、ロストル部４５、およびトンネル２２は、重なる。ロストル３６のＸ１方向の側の端３６ａと仕切り板２４の下端２４ａとの間には、予め設定された離間寸法Ｄの隙間４９が設けられている。離間寸法Ｄは、燃焼炉２５に所定量の木質ペレット５が投入されたときには、ロストル３６上に堆積した木質ペレット５がロストル３６と仕切り板２４との隙間４９から容易に落下しない寸法である。また、離間寸法Ｄは、ロストル３６上の木質ペレット５が燃焼して小さくなったときに隙間４９から落下可能となる寸法である。
【００４０】
ここで、本例では、第２筒体２１に、Ｚ２方向から図４から図６に示す燃焼炉ユニット５１が挿入されることによって、第２筒体２１に、仕切り板２４、燃焼炉２５、吸気路２６、蓋２７およびロストル３６が設けられている。
【００４１】
（燃焼炉ユニット）
図４から図６に示すように、燃焼炉ユニット５１は、Ｚ方向に延びる筒体５２と、筒体５２の内部に固定されたロストル部材３５と、筒体５２に上方ＸＺ２から着脱可能に被せられた蓋２７と、を備える。筒体５２は矩形の角筒である。図６に示すように、筒体５２は、内部に木質ペレット５が投入される燃焼炉２５を備える。
【００４２】
筒体５２は、Ｘ方向で対向する第１側板５３および第２側板５４と、Ｙ方向で対向して第１側板５３および第２側板５４を接続する第３側板５５および第４側板５６を備える。第１側板５３は、第２側板５４のＸ１方向に位置する。第３側板５５は第４側板５６のＹ１方向に位置する。第３側板５５および第４側板５６の上端縁には、それぞれＹ方向を外側に突出するフランジ５７が設けられている。筒体５２のＸ方向の寸法は、第２筒体２１のＸ方向の寸法よりも短い。筒体５２のＹ方向の寸法は、第２筒体２１に嵌合する寸法である。筒体５２のＺ方向の寸法は、第２筒体２１のＺ方向の寸法よりも短い。筒体５２のＸ１方向の下端部分、すなわち第１側板５３の下端部分には、ロストル部４５が設けられている。また、筒体５２のＸ２方向の下端部分、すなわち第２側板５４の下端部分には、ユニット開口部５８が設けられている。ロストル部４５とユニット開口部５８とはＸ方向
で対向する。
【００４３】
ロストル部材３５は、筒体５２（燃焼炉２５）に投入された木質ペレット５をＺ１方向から支持するロストル３６と、ロストル３６からＺ２方向に延びるロストル固定部３７を備える。ロストル固定部３７は、ロストル３６のＸ２方向の端縁からＺ２方向に延びる。ロストル固定部３７は筒体５２の第２側板５４に固定されている。ロストル３６は、ロストル部４５とユニット開口部５８との間においてＺ１方向に向かってロストル部４５の側（Ｘ１方向）に傾斜する。ロストル３６とロストル部４５とはＸ方向で対向する。
【００４４】
図２に示すように、燃焼炉ユニット５１は、筒体５２が第２筒体２１にＺ２方向から挿入される。この際に、筒体５２の第３側板５５および第４側板５６に設けられたフランジ５７が、第２筒体２１における上端開口の開口縁２１ａに係止される。また、筒体５２は、第２側板５４が第２筒体２１のＸ２方向の壁２１ｂの内周面に接触した状態で、第２筒体２１の内部に配置される。
【００４５】
ここで、第２側板５４が第２筒体２１のＸ２方向の壁２１ｂの内周面に接触した状態では、図２、図３に示すように、第２筒体２１の内部には、筒体５２のＸ１方向に空間が区画される。かかる空間は、吸気路２６である。すなわち、筒体５２がＺ２方向から第２筒体２１に挿入されると、筒体５２の第１側板５３は第２筒体２１の内部を部分的に仕切る仕切り板２４となる。そして、第３側板５５および第４側板５６のフランジ５７が第２筒体２１の開口縁２１ａに係止された状態では、ロストル３６は、第２底部３８のＺ２方向に位置する。また、筒体５２のユニット開口部５８と第２筒体２１の吸気口３９とが重なる。
【００４６】
（燃焼装置の動作）
次に、図７を参照して、燃焼装置の動作を説明する。燃焼装置２を動作させる際には、蓋２７を開いて燃焼炉２５に木質ペレット５を投入する。しかる後に、吸気口３９からロストル３６の下に種火を挿入して、ロストル３６上の木質ペレット５に着火する。また、着火に前後して、燃焼炉２５に蓋２７を被せて、燃焼炉２５の上端開口を封鎖する。
【００４７】
木質ペレット５が燃焼して、第１筒体１１の熱上昇筒１２内の温度が上昇すると、第２筒体２１の吸気口３９から、ロストル３６、燃焼炉２５、ロストル部４５、およびトンネル２２を経由して第１筒体１１の熱上昇筒１２に向かう第１気流Ｓ１が発生する。これにより、ロストル３６上に支持された木質ペレット５の燃焼が促進される。また、仕切り板２４に設けられたロストル部４５の下側ロストル部分４６には、燃焼炎が発生する。
【００４８】
また、木質ペレット５が燃焼すると、第１気流Ｓ１の発生とともに、第２筒体２１の吸気路２６を仕切り板２４に沿ってＺ１方向に流れ、トンネル２２を経由して第１筒体１１の熱上昇筒１２に向かう第２気流Ｓ２が発生する。
【００４９】
ここで、木質ペレット５が燃焼すると、燃焼炉２５内は、ロストル３６からＺ２方向に向かって、熾きとなった木質ペレット５ａ、炭化した木質ペレット５ｂ、燃焼前の木質ペレット５ｃが積層された状態となる。また、熾きとなった木質ペレット５ａ、炭化した木質ペレット５ｂ、或いは、炭化した木質ペレット５ｂと燃焼前の木質ペレット５ｃとの境界部分などから、可燃性ガスＧが発生する。
【００５０】
従って、第２気流Ｓ２は、仕切り板２４のロストル部４５に沿って流れる際に、熾きになった木質ペレット５や炭化した木質ペレット５ｂが発生させる可燃性ガスＧを、ロストル部４５を介して、吸気路２６に導入する。そして、吸気路２６に導入された可燃性ガスＧは、第２気流Ｓ２と一体となり、仕切り板２４の下端部分に沿って流れ、トンネル２２
を介して、熱上昇筒１２に向かう。
【００５１】
ここで、下側ロストル部分４６には、燃焼炎が発生している。従って、可燃性ガスＧは、下側ロストル部分４６、トンネル２２、および熱上昇筒１２の下端部分において、２次燃焼する。これにより、熱上昇筒１２内は、より高温となる。
【００５２】
また、本例では、仕切り板２４に設けたロストル部４５は、トンネル２２の天井面よりもＺ２方向に位置する上側ロストル部分４７を備える。従って、燃焼炉２５のロストル３６上で熾きになった木質ペレット５や炭化した木質ペレット５ｂが発生させる可燃性ガスＧは、上側ロストル部分４７を介して、吸気路２６に導入されやすい。
【００５３】
さらに、本例では、ロストル３６のＸ１方向の側の端３６ａと仕切り板２４の下端２４ａとの間には、予め設定された離間寸法Ｄの隙間４９が設けられている。従って、燃焼炉２５で木質ペレット５が燃焼すると、燃焼して小さくなった木質ペレット５の一部分がロストル３６からトンネル２２の側に向かって落下する。そして、落下した木質ペレット５ｄは、トンネル２２内で、燃焼を継続する。これにより、熱上昇筒１２内は、より高温となる。
【００５４】
また、ロストル３６と仕切り板２４との間から落下した木質ペレット５ｄは、第２筒体２１の第２底部３８と、仕切り板２４の下端２４ａとの間を塞ぐ。これにより、吸気口３９から吸い込まれる空気が仕切り板２４のＺ１方向を流れて、直接、熱上昇筒１２に向かうことが抑制される。従って、吸気口３９から吸い込まれる空気の多くを、燃焼炉２５を経由する第１気流Ｓ１とすることができる。この結果、燃焼炉２５で燃焼する木質ペレット５の火力が増大するので、熱上昇筒１２内が、より高温となる。
【００５５】
これにより、本例の燃焼装置２では、熱上昇筒１２内の温度は、１０００°程度に上昇する。従って、熱上昇筒１２内の熱を利用して発電するスターリングエンジン発電機３では、大きな電力を得ることができる。
【００５６】
また、本例の発電システム１では、スターリングエンジン発電機３が燃焼装置２に固定されている。従って、発電する際のスターリングエンジン発電機３の振動により、燃焼装置２が振動する。ここで、燃焼装置２が振動すれば、燃焼炉２５に投入された木質ペレット５を、当該木質ペレット５の燃焼に伴って順次Ｚ１方向に移動させることができる。よって、燃焼炉２５において、木質ペレット５を継続的に燃焼させることが容易となる。
【００５７】
なお、本例の燃焼装置２では、熱上昇筒１２内の温度が１０００°程度に上昇する。従って、放熱口１５から放出される煙は、僅かである。
【００５８】
また、本例では、木質ペレット５の燃焼時に、燃焼炉２５の上端開口が蓋２７により封鎖される。従って、燃焼炉２５の上端開口から煙が吹き出すことがない。ここで、燃焼炉２５の上端開口が蓋２７により封鎖されている場合でも、燃焼装置２の内部には、吸気口３９および吸気路２６から空気が供給される。従って、燃焼炉２５内における木質ペレット５の燃焼が停止することはない。
【００５９】
さらに、本例では、摘み部３２を操作して矩形板２９を回転させることにより、吸気路２６の上端開口の開口面積を変更できる。これにより、吸気路２６を流れる空気の量を調節できるので、燃焼炉２５で燃焼する木質ペレット５の火力を調整できる。
【００６０】
また、本例では、第１底部１４、トンネル２２の底面、および第２底部３８に載せられたトレー４３を備える。従って、燃焼した灰となった木質ペレット５がトレー４３に溜ま
る。また、トレー４３は、吸気口３９を介して外部に取り出し可能である。よって、トレー４３を吸気口３９から取り出して、トレー４３に溜まった灰を捨てることができる。なお、燃焼装置２では、熱上昇筒１２内の温度は、１０００°程度に上昇する。従って、トレー４３に溜まる灰は、僅かである。
【００６１】
ここで、本例の発電システム１は、例えば、育苗ハウスなど、農業用のハウスに設置できる。この場合には、燃焼装置２からの放熱により、ハウス内を温めることができる。また、スターリングエンジン発電機３からの電力を、ハウス内の照明装置に供給できる。
【００６２】
なお、図３に一点鎖線で示すように、トレー４３は、Ｚ方向から見た場合にロストル３６および仕切り板２４と重なる位置に、Ｚ１方向に向かってトンネル２２の側に傾斜するトレー傾斜面５０を備えるものとすることができる。このようにすれば、ロストル３６のトンネル２２の側の端と仕切り板２４の下端２４ａとの間から落下した木質ペレット５を、熱上昇筒１２の側に移動させることができる。これにより、落下した木質ペレット５を完全に燃焼させることが容易となる。
【００６３】
また、燃焼装置２では、開閉蓋１８を開けて開口部１７に鍋などを設置すれば、調理を行うことが可能である。
【００６４】
（その他の実施の形態）
上記の例では、燃焼炉２５に木質ペレット５を投入しているが、木質ペレット５に替えて、薪、竹などを粉砕した木質燃料を投入してもよい。
【００６５】
上記の例では、第１筒体１１、熱上昇筒１２、第２筒体２１、および筒体５２は、角筒であるが、これらを円筒としてもよい。
【００６６】
また、燃焼炉ユニット５１を用いずに、第２筒体２１の内部に、直接、仕切り板２４、および、ロストル部材３５を固定してもよい。
【００６７】
（燃焼炉ユニット）
次に、燃焼炉ユニットの別の例を説明する。本例の燃焼炉ユニットによれば、レンガを利用して燃焼装置を簡易に構成できる。図８は本例の燃焼炉ユニットを流路構成部材の側から見た場合の斜視図である。図９は燃焼炉ユニットを筒体の側から見た場合の斜視図である。図１０は燃焼炉ユニットの断面図である。図１１は燃焼炉ユニットおよびレンガにより構成した燃焼装置の斜視図である。図１２は燃焼炉ユニットおよびレンガにより構成した燃焼装置の断面図である。なお、本例の燃焼炉ユニット６０は、上記の燃焼炉ユニット５１と対応する構成を備える。従って、以下では、対応する構成に同一の符号を付して説明する。また、互いの直交する方向をＸ方向、Ｙ方向、およびＺ方向とし、各方向は、燃焼炉ユニット５１の説明で示した方向と同一とする。
【００６８】
図８から図１０に示すように、燃焼炉ユニット６０は、Ｚ方向に延びる筒体５２と、筒体５２に固定された流路構成部材６１と、筒体５２の内部に固定されたロストル部材３５と、を備える。筒体５２の上端開口は、Ｚ２方向から被せられた蓋２７により封鎖されている。流路構成部材６１は、筒体５２のＸ１方向に位置する。流路構成部材６１は、筒体５２の外周面との間にＺ方向に延びる吸気路２６（空気流路）を区画する
【００６９】
筒体５２は、矩形の角筒である。図１０に示すように、筒体５２は、木質ペレット５が投入される燃焼炉２５を構成する。筒体５２は、Ｘ方向で対向する第１側板５３および第２側板５４と、Ｙ方向で対向して第１側板５３および第２側板５４を接続する第３側板５５および第４側板５６を備える。第１側板５３は、第２側板５４のＸ１方向に位置する。
第３側板５５は第４側板５６のＹ１方向に位置する。第３側板５５および第４側板５６の上端縁には、それぞれＹ方向の外側に突出するフランジ５７が設けられている。筒体５２のＸ１方向の下端部分、すなわち第１側板５３の下端部分には、ロストル部４５が設けられている。また、筒体５２の下端部分であってロストル部４５に対向する位置には、ユニット開口部５８が設けられている。すなわち第２側板５４の下端部分には、ユニット開口部５８が設けられている。
【００７０】
流路構成部材６１は、第１側板５３に沿ってＺ方向に延びる第１縦板６３と、第１縦板６３のＹ方向の両端から筒体５２の側に延びる第２縦板６４および第３縦板６５を備える。第２縦板６４および第３縦板６５のＺ方向の長さ寸法は、第１縦板６３のＺ方向の長さ寸法と同一である。第１縦板６３は、筒体５２の第１側板５３と隙間を開けて対向する。第２縦板６４および第３縦板６５のＸ２方向の端は、それぞれ筒体５２に接続されている。筒体５２の第１側板５３、第１縦板６３、第２縦板６４により区画された空間は、吸気路２６である。吸気路２６は、筒体５２の第１側板５３に沿ってＺ方向に延びる。第２縦板６４および第３縦板６５の上端縁には、それぞれＹ方向の外側に突出する流路構成部材側フランジ６６が設けられている。
【００７１】
流路構成部材６１の下端６１ａは、筒体５２の下端５２ｃよりもＺ２方向に位置する。より詳細には、図１０に示すように、流路構成部材６１の下端６１ａは、第１側板５３に設けられたロストル部４５のＺ方向における途中に位置する。従って、ロストル部４５は、流路構成部材６１の下端６１ａよりもＺ１方向に位置する下側ロストル部分４６と、流路構成部材６１の下端６１ａよりもＺ２方向に位置する上側ロストル部分４７と、を備える。
【００７２】
ロストル部材３５は、筒体５２（燃焼炉２５）に投入された木質ペレット５をＺ１方向から支持するロストル３６と、ロストル３６からＺ２方向に延びるロストル固定部３７を備える。ロストル固定部３７は、ロストル３６のＸ２方向の端縁からＺ２方向に延びる。ロストル固定部３７は筒体５２の第２側板５４に固定されている。ロストル３６は、ロストル部４５とユニット開口部５８との間においてＺ１方向に向かってロストル部４５の側（Ｘ１方向）に傾斜する。ロストル３６の傾斜角度は４５°である。
【００７３】
ロストル３６のロストル部４５の側の端３６ａは、筒体５２（第１側板５３）の下端５３ａよりもＺ１方向に位置する。ロストル３６の下端３６ａと、第１側板５３との間には所定の隙間４９が設けられている。ロストル３６と第１側板５３のロストル部４５とは、Ｘ方向で対向する。ロストル３６のＸ１方向の側の端３６ａと仕切り板２４の下端２４ａとの間は、予め設定された離間寸法Ｄだけ、離間する。
【００７４】
ここで、燃焼炉ユニット６０およびレンガを利用して燃焼装置６８を構成する場合には、図１１に示すように、Ｚ方向から見た場合にコの字形状となるようにレンガを積層する。レンガを積層したレンガ積層体７０は、Ｙ方向に延びる第１積層体部分７１と、第１積層体部分７１のＹ方向の両端部分からＸ２方向に平行に延びる一対の第２積層体部分７２および第３積層体部分７３と、を備える。第２積層体部分７２と第３積層体部分７３との間隔は、燃焼炉ユニット６０のＹ方向の寸法に対応する寸法である。
【００７５】
燃焼炉ユニット６０は、筒体５２が第２積層体部分７２と第３積層体部分７３との間にＺ２方向から挿入される。そして、筒体５２の第３側板５５および第４側板５６に設けられたフランジ５７、および、流路構成部材６１に設けた流路構成部材側フランジ６６が、それぞれ第２積層体部分７２と第３積層体部分７３の上面に係止される。図１２に示すように、燃焼炉ユニット６０がレンガ積層体７０にセットされた状態では、ロストル３６と地面との間には隙間が形成される。
【００７６】
また、燃焼炉ユニット６０がレンガ積層体７０にセットされると、図１２に示すように、燃焼炉ユニット６０のＸ１方向において、燃焼炉ユニット６０とレンガ積層体７０とによって区画された空間が熱上昇筒１２となる。また、レンガ積層体７０は、燃焼炉ユニット６０を支持するとともに、熱上昇筒１２を囲む断熱材１３となる。さらに、流路構成部材６１と地面との間には、筒体５２と熱上昇筒１２とを連通させるトンネル２２が区画される。これにより、燃焼装置６８が構成される。
【００７７】
燃焼装置６８において、吸気路２６の下端（流路構成部材６１の下端開口）は、トンネル２２に連通する。Ｘ方向から見た場合に、ユニット開口部５８、ロストル３６、および第１側板５３のロストル部４５は、重なる。ロストル部４５は、トンネル２２の天井（流路構成部材６１の下端６１ａ）よりもＺ１方向に位置する下側ロストル部分４６と、トンネル２２の天井（流路構成部材６１の下端６１ａ）よりもＺ２方向に位置する上側ロストル部分４７と、を備える。
【００７８】
かかる燃焼装置６８を動作させる際には、蓋２７を開いて燃焼炉２５に木質ペレット５、或いは、薪、竹などを粉砕した木質燃料を投入する。しかる後に、下端部分からロストル３６の下に種火を挿入して、ロストル３６上の木質燃料に着火する。また、蓋２７により、燃焼炉２５の上端開口を封鎖する。
【００７９】
燃焼炉ユニット６０およびレンガを利用した本例の燃焼装置６８においても、上記の燃焼装置２と同様の作用効果を得ることができる。なお、レンガ積層体７０の替わりにＵ字溝を用いても、上記の燃焼装置６８と同様の燃焼装置を構成できる。すなわち、Ｕ字溝を縦に設置し、その縦溝に燃焼炉ユニット６０をセットすることにより、燃焼装置を構成できる。従って、本例の燃焼炉ユニット６０を用いれば、災害時などにおいて、燃焼装置６８を設けることが容易である。よって、災害時などにおいて、被災者が暖を取ることが容易となる。
【００８０】
次に、本例の燃焼炉ユニット６０は、薪ストーブに設けられた薪の投入口などの開口部に取り付けることもできる。図１３は燃焼炉ユニット６０および薪ストーブにより構成した燃焼装置８０の斜視図である。図１４は燃焼炉ユニット６０および薪ストーブにより構成した燃焼装置８０の断面図である。
【００８１】
図１３に示すように、薪ストーブ８１は、中空のストーブ本体８２と、ストーブ本体８２の上面に形成された開口部８３と、ストーブ本体８２の上面において開口部８３から離間する位置から上方に突出する煙突８４と、を備える。また、薪ストーブ８１は、ストーブ本体８２のＸ２方向の端面に吸気口８５を備える。
【００８２】
図１４に示すように、燃焼炉ユニット６０は、下側部分が開口部８３からストーブ本体８２に挿入されて、ストーブ本体８２に固定される。燃焼炉ユニット６０がストーブ本体８２に固定された状態で、ロストル３６とストーブ本体８２の底面８２ａとの間には、隙間が設けられている。ストーブ本体８２における開口部８３には、開口部８３の開口縁と燃焼炉ユニット６０との間を封鎖する封鎖板８６が取り付けられている。
【００８３】
薪ストーブ８１に燃焼炉ユニット６０をセットした本例の燃焼装置８０を用いれば、薪ストーブ８１により木質ペレット５などを燃焼させることが容易となる。
【符号の説明】
【００８４】
１…発電システム、２…燃焼装置、３…スターリングエンジン発電機、４…加熱部、５…木質ペレット、１０…天井部、１１…第１筒体、１２…熱上昇筒、１３…断熱材、１４…
第１底部、１５…放熱口、１６…接続口、１７…開口部、１８…開閉蓋、２１…第２筒体、２１ａ…第２筒体の開口縁、２２…トンネル、２２ａ…天井面、２４…仕切り板、２５…燃焼炉、２６…吸気路、２７…蓋、２８…吸気量調整機構、２９…矩形板、３０…軸部、３１…支持溝、３２…摘み部、３４…長穴、３５…ロストル部材、３６…ロストル、３７…ロストル固定部、３８…第２底部、３９…吸気口、４０…トンネルの底部、４０…ベース部材、４３…トレー、４４…長穴、４５…ロストル部、４６…下側ロストル部分、４７…上側ロストル部分、４９…隙間、５０…トレー傾斜面、５１，６０…燃焼炉ユニット、５２…筒体、５３…第１側板、５４…第２側板、５５…第３側板、５６…第４側板、５７…フランジ、５８…ユニット開口部、６１…流路構成部材、６３…第１縦板、６４…第２縦板、６５…第３縦板、６６…流路構成部材側フランジ、７０…レンガ積層体、７１…第１積層体部分、７２…第２積層体部分、７３…第３積層体部分、８０…燃焼装置、８１…薪ストーブ、８２…ストーブ本体、８２ａ…底面、８３…開口部、８４…煙突、８５…吸気口、８６…封鎖板、Ｄ…離間寸法、Ｓ１…第１気流、Ｓ２…第２気流、Ｘ…配列方向、Ｘ１…第１方向、Ｘ２…第２方向、Ｚ…上下方向、Ｚ１…下方、Ｚ２…上方
【図１】
2020186860.tif 000003
【図２】
2020186860.tif 000004
【図３】
2020186860.tif 000005
【図４】
2020186860.tif 000006
【図５】
2020186860.tif 000007
【図６】
2020186860.tif 000008
【図７】
2020186860.tif 000009
【図８】
2020186860.tif 000010
【図９】
2020186860.tif 000011
【図１０】
2020186860.tif 000012
【図１１】
2020186860.tif 000013
【図１２】
2020186860.tif 000014
【図１３】
2020186860.tif 000015
【図１４】
2020186860.tif 000016