(57)【要約】【課題】燃焼性能の高いペレット燃焼装置を提供する。【解決手段】燃焼室８０の下部の燃焼皿５を火格子５４と側壁５２からなるすり鉢形状に形成し、火格子５４に格子孔６０を設け、側壁５２には上から見たとき中心方向に向かう直線に対して傾斜角をもつの側壁孔６１を設ける。格子孔６０と側壁孔６１から燃焼皿５内に一次空気を吹出して旋回流とすることにより、ペレットの燃焼に必要な十分な量の空気を確保するとともに、灰を浮かせて攪拌するから灰が固化して格子孔６０や側壁孔６１を塞いでしまうことを防止する。さらに燃焼室８０の内側壁４１に設けた空気孔組４７から吹出す二次空気をルーバー４５で変流して旋回流として、燃焼するペレットの火炎を中央部に集中させ、未燃焼ガスも火炎部に集中させて再燃焼させることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼室の下部に備えられた燃焼皿でペレットを燃焼させるペレット燃焼装置において、
前記燃焼皿は上から見たとき燃焼室の中央に位置して、火格子と、該火格子の外周縁から第１の傾斜角で立ち上がり上方に行くにしたがって口径を広げる側壁とからなり、
前記火格子には複数の格子孔が設けられ、前記側壁には前記燃焼皿を上から見たときに前記火格子の中心に向かう直線に対して第２の傾斜角方向に向いた側壁孔が複数設けられ、
前記燃焼皿の下側に形成された一次空気室から前記格子孔および側壁孔を通して前記燃焼皿内に一次空気を供給して、前記燃焼皿内に旋回流を生成するように構成したことを特徴とするペレット燃焼装置。
【請求項２】
前記第１の傾斜角は４５〜６５°に設定され、前記第２の傾斜角は４５°に設定されていることを特徴とする請求項１に記載のペレット燃焼装置。
【請求項３】
さらに前記燃焼皿の上端開口を囲んで上方へ延びるガイドを有していることを特徴とする請求項１または２に記載のペレット燃焼装置。
【請求項４】
前記火格子が円盤状であって、前記側壁は火格子と同心の円錐面をなし、前記ガイドは火格子と同心の円筒形状をなしていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１に記載のペレット燃焼装置。
【請求項５】
前記燃焼室の側壁には、前記燃焼皿内に生成される旋回流と同方向の旋回流を燃焼室内部に生成する二次空気旋回吹出し手段が設けられていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１に記載のペレット燃焼装置。
【請求項６】
前記二次空気旋回吹出し手段は、
前記燃焼室の側壁の周方向に複数組設けられ上下方向に所定個数並べられた空気孔組と、
該空気孔組の孔列にそって設けられ燃焼室の側壁に対して傾斜させたルーバーとを有し、
燃焼室の側壁の外側に形成された二次空気室から前記空気孔組を通って燃焼室に吹出される二次空気の向きを前記ルーバーによって旋回方向に変流することを特徴とする請求項５に記載のペレット燃焼装置。
【請求項７】
前記燃焼室の上部には、燃焼ガスを外部に排出する熱取出孔と対向する位置にバッフルが設けられていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１に記載のペレット燃焼装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、木屑などを固めて形成されたペレットを燃焼させるペレット燃焼装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、木材の切屑などを押し固めて形成されたペレットを燃焼させ、その熱を利用する装置として、たとえば特開２００６−３１７０２５号公報に記載されたものがある。
これは、ロストル（火格子）と、斜めに立ち上がる側壁とによってすり鉢形状の容器を形成し、該容器内にペレットを入れて燃焼させるものである。
ロストルの格子孔に加えて、側壁には傾斜面に開口する複数の空気孔が設けられており、該空気孔からペレットに向かって空気を吹出すことにより、ペレットの燃焼効率を上げ、さらに木質系のペレットの場合タール成分による格子孔への灰の固着防止のため、ペレットや灰をロストル上から浮上させることを狙っている。
【特許文献１】特開２００６−３１７０２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、側面に設けられた空気孔の吹出し方向は、ロストルの面と平行で燃焼室の中心に向かう方向にあり、堆積するペレットに十分な量の空気を供給できず、またロストルの格子孔からの上向き空気だけではペレットや灰をロストル上から浮上させるには不十分であると言う問題がある。そこで、上記従来例ではさらにモータでロストルを回転させることによりロストル上の攪拌片でペレットと灰を攪拌する構成としているので、構造が複雑となり、コストの高いものとなる不都合を避けられない。
そこで本発明は上述の問題点に鑑み、簡単な構造で、燃焼性能が高く、しかも灰の固化も有効に防止できるペレット燃焼装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明は、燃焼室の下部に備えられた燃焼皿でペレットを燃焼させるペレット燃焼装置において、燃焼皿は上から見たとき燃焼室の中央に位置して、火格子と、該火格子の外周縁から第１の傾斜角で立ち上がり上方に行くにしたがって口径を広げる側壁とからなり、火格子には複数の格子孔が設けられ、側壁には燃焼皿を上から見たときに火格子の中心に向かう直線に対して第２の傾斜角方向に向いた側壁孔が複数設けられ、燃焼皿の下側に形成された一次空気室から格子孔および側壁孔を通して燃焼皿内に一次空気を供給して、燃焼皿内に旋回流を生成するように構成されるものとした。
【発明の効果】
【０００５】
本発明によれば、旋回流を発生させることによりペレットの火炎を中央部に集中させて高温化を維持することができ、燃焼効率や熱の利用時の交換効率を向上させることができる。
また旋回流および格子孔からの吹き上げの協働によって燃焼皿内のペレットや灰を浮かせて攪拌させるので、ペレットの燃焼を促進させ、また灰が燃焼皿の内面に付着して固化してしまうことを防止して、格子孔や側壁孔などを塞いでしまうことを防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
次に本発明の実施の形態を詳細に説明する。
図１は、ペレット燃焼装置の断面図である。また図２の（ａ）は燃焼皿の上面図であり、図２の（ｂ）は燃焼皿の側壁孔周りの断面図である。さらに図３は、図１におけるＡ−Ａ部断面を示す図である。
ペレット燃焼装置１は、燃焼装置本体１０と、燃焼装置本体１０に木質系のペレットを供給するペレット供給装置２と、燃焼装置本体１０に燃焼用空気を送り込むブロワー３とより構成される。
【０００７】
燃焼装置本体１０は、円筒形状の外側壁４２と、外側壁４２の上側開口部を覆う天井板４３と、外側壁４２の下側開口部を覆う底板４４とよりなる外側ケース４を備えている。
外側ケース４の内部は、中央に燃焼皿５を支持する隔壁１１により上下に区画され、上部空間には外側壁４２との間に間隙をおいて天井板４３から隔壁１１にわたって円筒形状の内側壁４１が設けられ、内側壁４１に囲まれた燃焼室８０を形成している。
【０００８】
燃焼皿５は、円盤形状の火格子５４を底壁とし、火格子５４の外周縁から上方に行くにしたがって口径が広がる傾斜角で立ち上がる側壁５２を有して、側壁５２の上端外周縁で隔壁１１につながっている。側壁５２は上から見たときドーナツ形状を呈している。
隔壁１１には、燃焼皿５の側壁５２の上端を囲み、上方向へ伸びる円筒形状のガイド５１が設けられている。
外側壁４２と内側壁４１の間の空間は後述する二次空気室８２となっている。
【０００９】
燃焼室８０内でペレットを燃焼させる構成であるため、燃焼皿５、隔壁１１、内側壁４１、外側壁４２、天井板４３、ガイド５１などの材質には耐熱性の金属等が用いられる。
燃焼皿５およびガイド５１、さらには必要に応じて隔壁１１は、プレス加工した複数の部材を一体に組み合わることによって形成されたり、あるいは切削加工等による一体物として形成することができる。
【００１０】
隔壁１１により区画された外側ケース４の下部空間には、燃焼皿５を囲んで隔壁１１から底板４４にわたって円筒形状の区画壁５５が設けられ、区画壁５５の内側を一次空気室８１とし、外側壁４２と区画壁５５間の空間を空気導入室８３としている。
ペレット供給装置２は、ペレットを収容するホッパー２０と、ホッパー２０から外側壁４２と内側壁４１を貫通して燃焼室８０内に伸びる供給通路２１とより構成される。ホッパー２０から供給通路２１を通じて、燃焼皿５内にペレットが供給される。
【００１１】
一次空気室８１には、ペレットが燃焼した後の灰を受ける灰受け６が底板４４上に載置して設けられている。灰受け６は、燃焼皿５の火格子５４と側壁孔６１の直下をカバーする広さをもたせるのが好ましい。
灰受け６は区画壁５５および外側壁４２に設けられた図示しない開閉可能な扉から、外側ケース４の外部に取り出し可能となっている。
【００１２】
ブロワー３は、外側壁４２を貫通する送風管３１Ａによって一次空気室８１に接続されている。
送風管３１Ａからは、燃焼装置本体１０の外部において送風管３１Ｂが分岐し、送風管３１Ｂは空気導入室８３に接続している。隔壁１１には、二次空気室８２と空気導入室８３とを連通させる導入孔５６が複数設けられている。
【００１３】
燃焼皿５の側壁５２は、燃焼皿５に入れられたペレットを効率よく中央に寄せ集めるため、図２の（ｂ）に示すように、火格子５４に対して傾斜角αとなっている。傾斜角αとしては４５〜６５°が望ましい。
火格子５４は、複数の格子孔６０を備え、また側壁５２には、火格子５４から所定高さの位置に周方向に複数の側壁孔６１が設けられている。側壁孔６１の高さ位置は、燃焼皿５に投入されるペレットの最小供給時の堆積高さ以下に設定され、例えば火格子５４から隔壁１１間での高さの下部１／３の範囲内が好ましい。
【００１４】
側壁孔６１の孔の向きは、図２の（ａ）に示すように、側壁５２の半径線Ｘに対して傾斜角βとなるように設けられるとともに、図２の（ｂ）に示すように、断面において側壁５２の面に対して直角となるように設定されているが、少なくとも側壁孔６１からの吹出しが上向きになっていればよい。また、傾斜角βとしては４５°が好ましいが、少なくとも吹出しが燃焼皿５の側壁５２にそって旋回流となるように吹き出るようであればよい。
これにより、ブロワー３から一次空気室８１に供給された一次空気は、格子孔６０から上方へ向けて吹出して燃焼皿５内のペレットを上昇させるとともに、側壁孔６１からも燃焼皿５内に吹出して、図２の（ａ）の例では反時計方向に旋回する旋回流を発生させる。
図１、図２における実線矢印は一次空気の流れを示している。
【００１５】
つぎに、図１、図３に示すように、内側に燃焼室８０を形成し外側に二次空気室８２を形成する内側壁４１には、上下方向に孔４７ａ、４７ｂ、４７ｃ、４７ｄを並べた空気孔組４７が、周方向の対向する位置に設けられている。空気孔組４７の各孔の向きは燃焼室８０の中心に向かっており、上下方向には内側壁４１の面に対して直角となっているが、少なくとも下向きでなければよい。
内側壁４１の内側には、空気孔組４７の孔列にそって、ルーバー４５が設けられている。ルーバー４５は、空気孔組４７にかぶさるように孔の向きに対して傾斜角γとなっている。ルーバー４５の傾斜方向は燃焼皿５における側壁孔６１の向きと同方向であり、傾斜角γとしては４５°が望ましい。空気孔組４７の孔数は燃焼室８０の容積に合わせて増減される。
【００１６】
二次空気室８２には、送風管３１Ｂから空気導入室８３を経て、複数設けられた導入孔５６から二次空気が供給され、空気孔組４７から燃焼室８０内に吹出される。空気孔組４７から吹出された二次空気はルーバー４５によってその傾斜にそった方向に変流される。
これにより、二次空気は燃焼室８０内において反時計回りの旋回流となる。
図１、図３における破線矢印は二次空気の流れを示している。
【００１７】
燃焼室８０の内部において、天井板４３には、熱取出孔４６と対向する位置に金属製のバッフル７が吊下部材７１によって取り付けられている。
バッフル７はプレス加工等によって円錐形状に形成され、円錐形状の先端側が燃焼皿５側を向くように配置されている。
【００１８】
つぎに、以上の構成になるペレット燃焼装置１の動作について説明する。図４は、ペレットを燃焼させた際の模式図である。
ペレット供給装置２から燃焼室に供給されたペレット１００は燃焼皿５上で燃焼する。
燃焼皿５内には、火格子の格子孔６０および側壁の側壁孔６１から一次空気が吹出されるので、ペレット１００が持ち上げられ、かつ旋回させる力が作用して、攪拌状態が生成される。この際、側壁孔６１からの一次空気の吹出し方向も水平方向ではなく上向きに傾斜しているので、ペレット持ち上げに貢献する。
【００１９】
これにより、燃焼皿５内のペレット１００には燃焼に必要な一次空気が偏りなく万遍に供給される。
燃焼するペレット１００の火炎は、燃焼皿５の上端開口縁近傍に設けられたガイド５１により燃焼室８０の内側壁４１へ拡がって延びることが阻止され、燃焼室中央へガイドされる。
【００２０】
また、燃焼室８０には内側壁４１の空気孔組４７から二次空気が一次空気の旋回と同方向の旋回流として吹出されるので、２つの旋回流による相乗効果で未燃焼ガスも火炎部に集中する。
さらに、図１に示した天井の熱取出孔４６に設けられたバッフル７により、燃焼ガスは直ちに外部へ排出されることなく、燃焼ガスの一部が再び火炎部に戻されるから、これらが相俟って未燃焼ガスが完全燃焼する。
燃焼皿５内でペレットが燃焼した後の灰は、格子孔６０および側壁孔６１を通して灰受け６に溜まる。
【００２１】
本実施の形態においては、内側壁４１が発明における燃焼室の側壁に該当し、空気孔組４７とルーバー４５とで発明における二次空気旋回吹出し手段を構成している。
【００２２】
本実施例は以上のように構成され、燃焼室８０の下部中央に位置させた燃焼皿５が、上から見たとき、火格子５４と、該火格子の外周縁から傾斜して立ち上がり上方に行くにしたがって口径を広げる側壁５２とからなり、火格子５４には複数の格子孔６０が設けられ、側壁５２には燃焼皿５を上から見たときに火格子５４の中心に向かう直線に対して傾斜させた側壁孔６１が複数設けられ、燃焼皿５の下側に形成された一次空気室８１から格子孔６０および側壁孔６１を通して燃焼皿５内に一次空気を供給するので、空気が行き渡りにくいペレットと燃焼皿５との接触部分にも空気を供給することができ、ペレットの燃焼効率を向上させることができる。
【００２３】
さらに、側壁孔６１により燃焼皿５内に旋回流を生成するように構成したので、ペレットの燃焼時に着火位置が中央位置からずれていたとしても、延焼過程におけるペレットの崩落により、燃焼皿５の中央に火炎を集中させ、高温化を維持することができる。
また、燃焼が進んでくるとペレットは灰となるが、同じく側壁孔６１による旋回流と格子孔６０からの吹き上げが燃焼皿５内の灰を浮かせて攪拌させるので、タール分などを含む灰が格子孔６０や側壁孔６１などに付着し固化して各孔を塞いでしまうことを防止することができる。
【００２４】
燃焼皿５の上端開口を囲んでガイド５１が上方へ延びているので、ペレットの火炎が横方向に広がって燃焼室の内側壁４１をなめることを防止し、火炎を中央に集中させて熱損失を低減することができる。
そしてとくに、火格子５４は円盤状であって、側壁５２は火格子５４と同心の円錐面をなし、これに合わせてガイド５１も火格子５４と同心の円筒形状をなしているので、一次空気による滑らかな旋回流が得られる。
【００２５】
燃焼室８０の内側壁４１の外側には二次空気室８２が形成され、内側壁４１の周方向に複数組設けられ上下方向に孔を複数個並べた空気孔組４７から燃焼室８０に二次空気を吹出すとともに、空気孔組４７の孔列にそって設けられ内側壁４１に対して傾斜させたルーバー４５によって、二次空気の向きを変流して燃焼皿５内に生成される旋回流と同方向の旋回流とするので、燃焼室８０内の未燃焼ガスを燃焼するペレットの火炎部に集中させて再燃焼させることができるとともに、燃焼温度を上昇させて熱交換効率を向上させることができる。
【００２６】
さらに、燃焼室８０の上部には、燃焼ガスを外部に排出する熱取出孔４６と対向する位置にバッフル７が設けられているので、未燃焼ガスを再び燃焼するペレットの火炎部に戻して完全燃焼させることができ、燃焼温度を上昇させて熱交換効率を向上させることができる。
【００２７】
なお、実施の形態では、二次空気旋回吹出し手段として、空気孔組４７から吹出された二次空気をルーバー４５を用いて吹出し方向を変え、燃焼室８０内で旋回流を生成するものとしたが、内側壁４１を厚みのある構造とし、空気孔組の各孔の向きが燃焼室８０の中心に向かう直線に対して例えば４５°の傾斜角をもつように設定して、空気孔組から吹き出された二次空気によって直接旋回流を生成する構成としてもよい。
また、傾斜角α、β、γについてはとくに好ましい角度値を例示したが、本発明は例示の値に限定されず、状況に応じて任意の角度を選択することができる。
【００２８】
実施の形態のように、燃焼皿の火格子は円盤状とし、側壁は円錐面、ガイドも円筒形状とするのが一次空気の滑らかな旋回流を得るのに最も好ましいが、製作の都合などによっては、火格子、側壁およびガイドのいずれかあるいはすべてを多角形状としてもよく、この場合にも相当程度の旋回流を得ることができる。
【００２９】
また、バッフル７については、吊下部材７１の長さを可変とするなどにより、バッフル７と天井板４３の隙間を調節できるようにすれば、熱取出孔４６を通って外部へ排出される燃焼ガスの流れを制御することができ、ペレットの燃焼特性などが異なる場合であっても最適な燃焼状態を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】ペレット燃焼装置を示す縦断面図である。
【図２】燃焼皿を示す図である。
【図３】図１におけるＡ−Ａ部断面を示す図である。
【図４】ペレットの燃焼状態を示す図である。
【符号の説明】
【００３１】
１    ペレット燃焼装置
２    ペレット供給装置
３    ブロワー
４    外側ケース
５    燃焼皿
６    灰受け
７    バッフル
１０    燃焼装置本体
１１    隔壁
２０    ホッパー
２１    供給通路
３１Ａ、３１Ｂ    送風管
４１    内側壁
４２    外側壁
４３    天井板
４４    底板
４５    ルーバー
４６    熱取出孔
４７    空気孔組
５１    ガイド
５２    側壁
５４    火格子
５５    区画壁
５６    導入孔
６０    格子孔
６１    側壁孔
７１    吊下部材
８０    燃焼室
８１    一次空気室
８２    二次空気室
８３    空気導入室
１００    ペレット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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