(57)【要約】【課題】樹皮や製材端材などを原料として生産される安価な粉炭を、輸送や取扱を楽にして且つ連続して安定的に燃焼させる燃焼炉を提供することを課題とする。【解決手段】燃焼炉は、内部に設けた燃焼筒の中のロストルの上に粉炭を投入して燃焼する構造とし、粉炭を燃料パックに詰めたままで投入して燃焼することを可能とした。これにより、粉炭が粒度が不揃いで且つ中に微細な粒子が含まれていても、連続して安定的な燃焼を可能にし、輸送や取扱も便利にしたものである。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
天井部分に燃焼筒の上部を固定した炉体と、該燃焼筒の内面を上下に摺動し、該燃焼筒の下部の一定箇所に載置して固定可能であり、且つ該燃焼筒の上部より引き上げて外部に取り出せる構造としたロストルと、該ロストルの上部に投入した粉炭と、該燃焼筒の上部を塞ぎ調整可能な空気窓を有する上蓋からなり、燃焼用空気が該燃焼筒の上部空気窓から流入し、該粉炭内を通過してロストルの上面に堆積する部分の粉炭を燃焼させ、燃焼ガスは該燃焼筒の下部よりロストルおよび該炉体内部を通過して、該炉体上部に取り付けられた煙突から放出されるようにする燃焼方法に構成したことを特徴とする粉炭燃焼炉。
【請求項２】
請求項１の燃焼方法において、ロストル上部に投入する粉炭を、該燃焼筒の内部に挿入可能な大きさで密閉可能な袋状の可燃物に封入した形の燃料パックとし、該燃料パックを該燃焼筒内のロストル上部に挿入して、該ロストルの上面に接する部分を順次上方へと燃焼させる燃焼方法に構成したことを特徴とする粉炭燃焼炉。
【請求項３】
請求項２の燃料パックにおいて、該燃料パック内部を必要量の燃焼用空気が通過するように、該粉炭の密度を調整して封入すると共に、該燃料パックの上部は容易に開放可能にして燃焼筒内に挿入するときには上部を開放してあることを特徴とする粉炭燃焼炉。
【請求項４】
請求項１の炉体において、該炉体の天井部に接合する該燃焼筒の中心を炉体の中心から外側に移動して、その広くなった部分の炉体天井部に開口部を設け、該開口部を通して炉体内に加熱管を挿入可能な液体加熱器を設置することを特徴とする粉炭燃焼炉。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、樹皮や製材端材などを炭化して製造した粉炭を燃焼するために効率的な燃焼法に構成した粉炭燃焼炉に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＣＯ２ガスの排出による地球温暖化の防止や原油価格の高騰によって、バイオ燃料の開発が急務として大々的に行なわれているが、バイオ燃料の製造には多大の投資が必要であり、また大規模なバイオマスの収集を行わなければならないなど、日本の地方においては容易に導入できるとは限らない。しかし、ハウスなど石油燃料を利用した農業においては燃料費の高騰により、存続が危ぶまれる状況に陥っている。
【０００３】
このような状況の中で石油燃料の代替として、地域において比較的安価で持続可能な燃料として、樹皮や製材端材を原料とする粉炭の利用が検討されている。このような比較的小型の粉炭燃焼装置として下記のものが例示される。
【特許文献１】特開２００１−２７２０２６号公報「強制給排気式個体燃料ストーブ」
【特許文献２】特開２００４−２５１６１７号公報「微粉木炭燃焼方法及び微粉木炭燃焼装置」
【特許文献３】特開平１１−９４２５６号公報「木炭ストーブ」
【０００４】
上述の特許文献１及び特許文献２に記載のものでは、燃焼空気を送り込んで強制的に燃焼を行うものであり、特許文献３に記載のものはストーブの天井部に固定された燃料筒の中心に逆ロート形ロストルを吊り下げ、燃料筒の下部から逆ロート形ロストルの表面を滑り落ちる木炭が下部のロストル上に広がって落下し、ロストル下部の空気取入れ口から入ってきた空気と接触して燃焼する構造となっている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ハウス栽培など石油燃料を利用していた農場などでは、石油に替わる燃料として粉炭の利用を検討している。しかし、樹皮や製材端材などを原料として生産される粉炭は安価であるが、その粉炭の中には微細な粒子が含まれるため、輸送や取扱が不便である。
【０００６】
また、微細な粒子が含まれる上に不揃いであるため、燃焼炉内での粉炭の挙動が不安定であり、長時間連続して安定した燃焼を行うことが困難であった。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、微粒子を含み不揃いな粒径の安価な粉炭を使用して、長時間連続して安定した燃焼をおこなうことを提供する。
天井部分に燃焼筒の上部を固定した炉体と、該燃焼筒の内面を上下に摺動し、該燃焼筒の下部の一定箇所に載置して固定可能であり、且つ該燃焼筒の上部より引き上げて外部に取り出せる構造としたロストルと、該ロストルの上部に投入した粉炭と、該燃焼筒の上部を塞ぎ調整可能な空気窓を有する上蓋からなり、燃焼用空気が該燃焼筒の上部空気窓から流入し、該粉炭内を通過してロストルの上面に堆積する部分の粉炭を燃焼させ、燃焼ガスは該燃焼筒の下部よりロストルおよび該炉体内部を通過して、炉体上部に取り付けられた煙突から放出されるようにする燃焼方法に構成してあることを特徴とする。
【０００８】
ロストル上部に投入する粉炭は、燃焼筒の内部に挿入可能な大きさで密閉可能な袋状の可燃物に封入して燃料パックとし、燃料パックは燃焼筒内のロストル上部に挿入され、ロストルの上面に接する部分から順次上方へと燃焼する。
【０００９】
燃料パックは、粉炭を詰める時にパック内部を必要量の燃焼用空気が自由に通過するように粉炭の密度を調整して封入したもので、その上部は容易に開放可能にして燃焼筒内に挿入するときに上部を開放する。
【００１０】
本発明では、炉体の天井部に接合する燃焼筒の中心を炉体の中心から外側に移動して、その広くなった部分の炉体天井部に開口部を設け、その開口部を通過して炉体内に加熱管を挿入する液体加熱器を設置する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明では、最初にロストルを炉体から引き上げて取り出し、その上に種火となる着火用木炭を置いて着火する。その後ロストルを燃焼筒の中に挿入し、炉体下部の灰の取出し口を開放すると、ロストル上の種火は燃焼筒の煙突効果によって上部へ抜ける空気で火勢を強化する。この方法によって自然通気を利用して種火を保持し着火を確実に行うことが出来る。
【００１２】
ロストル上の種火の勢いが増し炉体内の空気の温度が上昇したところで、炉体下部の灰の取出し口を閉鎖し燃焼筒の上部からロストル上へ粉炭を投入する。炉体内の温度上昇した空気は炉体上部に設置された煙突から外部に排出し、炉体内が負圧となって燃焼筒上部から空気を吸引し、燃焼筒内の空気の流れは逆転する。燃焼筒の上部から常に新鮮な空気が流入することによって、粉炭の上部が過度に過熱することがない。
【００１３】
前項の発想は、本発明者が先に出願した下記特許文献４による炭化物生成窯及び炭化物生成方法の燃焼方法から着眼し、実験を重ねた結果得たものである。
【特許文献４】特開２００７−０５６２３７号公報「炭化物生成窯及び炭化物生成方法」
【００１４】
ロストル上部に投入する粉炭を、燃焼筒の内部に挿入可能な大きさで密閉可能な袋状の可燃物に封入した形の燃料パックとして、取扱が不便であると考えられていた粉炭が燃料パックとして扱えるようになり、粉炭というイメージを変えることができた。
【００１５】
また燃料パックを燃焼筒内のロストル上部に挿入して、ロストルの上面に接する部分を順次上方へと燃焼させることによって、安定した長時間燃焼が可能となった。
【００１６】
燃料パック内部を必要量の燃焼用空気が通過するように、粉炭の密度を調整して封入し燃料パックの燃焼時間の調整が可能となった。例えば標準より燃焼時間を長くしたいときは標準のものより密度を密に、短くしたい時は密度を粗くすることで可能となった。
【００１７】
炉体の天井部に接合する燃焼筒の中心を炉体の中心から外側に移動して、その広くなった部分の炉体天井部に開口部を設け、開口部を通して炉体内に加熱管を挿入可能な液体加熱器を設置することによって、炉体周辺から発する熱の利用だけでなく、液体にその熱を添加して炉体から離れた箇所での熱の利用が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明の粉炭燃焼炉が地域において有効に利用される形態は、その地域に粉炭を製造する炭化設備が設置されていることであるが、本発明によって燃料パックが使用されるようになり離れた箇所からの粉炭の供給が容易となり、地理的な課題が緩和された。しかし、石油燃料の代替とする観点からすれば、連続した資源循環が成り立つように粉炭製造設備の設置と共に地域内での利用を計画されることが最良である。
【実施例１】
【００１９】
本発明で実施した粉炭燃焼炉とその燃焼方法の一例について図面を使用して説明する。
図１は粉炭燃焼炉の外観図で、炉体１の周囲に取り付けた防護枠１３と煙突１４の位置関係を示す。
【００２０】
図２は粉炭燃焼炉本体の断面を示し、炉体１の天井部に円筒状に形成した燃焼筒２を垂直な状態で固着し、燃焼筒２の下部の内側にストッパー３を、上部には開閉調節可能な空気窓４ａを有する上蓋４を設け、炉体１の下部には燃焼灰の取出口５及び開閉可能な取出口蓋６を、また炉体１の下部内側には耐火断熱材７を内張している。燃焼筒２の内部には把持可能に手提げできる提棒９を有するロストル８がストッパー３の上に載置して設置され、その上部に投入された粉炭１０が燃焼し、燃焼排気が矢印の方向に流れていることを示している。
上記ロストル８は、未燃焼粉炭の落下を防止して燃焼灰の落下と空気の通過を許容する網籠形態、平板の孔明き形態、若しくは簀の子棚形態など任意の形態であるが、網籠形態にしてあると後述する着火用木炭１８や燃料パック１１の保持を確実にして燃焼筒２への挿入時などに脱落を防ぐ利点がある。
【００２１】
図３は燃料パックの設置図で、燃料パック１１は燃焼炉に投入する前の状態の一例を示し、燃料パック１１ａは燃焼筒２に投入された後にパック上部を開放している状態の一例を示す。燃焼パック１１は、ロストル８の上部に投入する粉炭１０を、燃焼筒２の内部に挿入可能な大きさで密閉可能な袋状可燃物１２に詰め、パック内部を燃焼に必要な量の燃焼用空気が自由に通過するように粉炭の密度を調整して封入し、その上部を容易に開放可能にして燃焼筒２の内部に挿入するときに上部を開放するようにしたもので、粉炭の取扱を容易にすると共に、粉炭の封入の仕方によって内部を通過する空気量を加減して、燃焼時間を調整する役割を担う。
袋状可燃物１２の材質は、紙製、布製、ビニール製などが考えられるが保管時の粉炭の湿気防止や可搬時の取り扱いの利便性、袋上部の密閉、開放などを考慮すると紙製のものが好ましい。
【００２２】
図４は液体加熱器の取付図で、炉体１の天井部に開口部１５を設け、液体加熱器１６を設置した状態の一例を示す。液体加熱器１６は底板１７を貫通し炉体１の内部に挿入可能な加熱管１８を有し、加熱器内の液体の温度差を利用して自然対流する構造としたものを利用する。
【００２３】
次に、本発明の粉炭燃焼炉を使用して燃焼を行う方法について述べる。
まず着火時は、提棒９上部の把持部９ａを握って引き上げロストル８を炉体外に引き出し上蓋４と共に地上に置いて着火準備をする。その場合上蓋４には提棒９を挿通する外側が開口したスリット４ｂがあるため、上蓋４は図３燃料パック設置図に示すように、斜めにすることで提棒９と切り離すことが出来る。
【００２４】
ロストル８の上面に着火用木炭１９を置いて着火する。次に上蓋４を提棒９の上部に嵌めて燃焼筒２の中のストッパー３まで上部から挿入し上蓋４の空気窓４ａを全開する。その後、炉体１の下部にある取出口蓋６を開放すると、煙突１４の効果で負圧になっていた炉体１の内部に空気が侵入し常圧に戻るため、燃焼筒２が煙突の役割を発揮してロストル８の中の着火用木炭１８は火勢を増してくる。火勢が十分に増した時点で取出口蓋６を閉鎖すると炉体１の内部は負圧に戻り空気の流入経路が変わって、ロストル８の着火用木炭１８は燃焼筒２の上部から進入してくる空気によって燃焼を続ける。
【００２５】
次に、提棒９を使って、上蓋４と共にロストル８を上部へ持ち上げ、上部を開放した燃料パック１１ａをロストル８上で火勢を増している着火用木炭１８の上に挿入し、そのままの状態でロストル８をストッパー３の位置に戻す。なお、燃料パック１１を使用しないで粉炭１０のみを使用する場合は、上蓋４を傾けて燃焼筒２の上部を開放するだけでその隙間から粉炭１０を燃焼筒２内に投入することが出来る。
【００２６】
燃料パック１１ａは、着火用木炭１９の熱で袋状可燃物１２の底が燃焼して底の部分が焼失し、その中に封入された粉炭はむき出しとなり着火用木炭１８と一体化して延焼を始める。
【００２７】
着火用木炭１８から延焼を受けた燃料パック１１ａは、自重と燃焼筒２の上部から自然吸入される燃焼空気の流れによって落下し、ロストル８と常に密着した状態にある。したがって燃料パック１１ａは同じ位置で燃焼し順次下がって短くなる。また粉炭は３５％〜５０％の水分を含んでいるが燃料パック１１ａの下部の燃焼熱によって、その上部にある粉炭は順次乾燥し燃焼条件がよくなる。一方では燃焼筒２の上部から常に新鮮な空気が流入し、上部が過度に過熱することもない。
【００２８】
また、粉炭の場合一旦着火すると空気が過少の場合でも燠（おき）となって火力を保ち、空気が過剰になっても急速に延焼することもなく、安定した燃焼が得られる。
【００２９】
燃料パック１１内の粉炭の量は、使用条件によって設定する。例えば農業用ハウスなどの場合、１日の内１回だけ時間を定めて燃焼炉の管理を行うとすれば、２４時間燃焼を続ける量を１パックの量とする。また、天候や気温によって必要熱量が変わるときは、上蓋４が有する空気窓の開き具合を変えて対応する。
【００３０】
粉炭燃焼は木質ペレット等と比較して、燃焼で生じる灰の量は少ない。したがって、１日１回の燃焼炉の管理の時間に燃焼灰を取出口５からかき出す程度で十分に対応できる。
このような燃焼方法とする燃焼炉に構成することにして、一般的に樹皮や製材端材などを原料として生産される粉炭は安価であるが、その粉炭の中には微細な粒子が含まれるため、輸送や取扱が不便であると謂われる面もあったが、本発明により、粉炭が粒度が不揃いで且つ中に微細な粒子が含まれていても、連続して安定的な燃焼を可能にし、輸送や取扱も便利にしたものである。
【００３１】
消火時は、上蓋４の空気窓を全閉にして、燃焼筒２内の火の勢いが無くなるまで放置し、その後提棒９を使ってロストル８を引き上げ炉体１の外部に出して消火する。あらかじめ消火時期が判明している時は、その時間に合った燃料パックを用意する。また、短時間で利用されることが多い場合は内容量が少量の燃料パックを多数準備して都度投入する。
【００３２】
炉体１の底面及び側璧内部にロストル８の上面高さのレベルまで耐火断熱材７を内張りする。この目的は、粉炭燃焼炉を設置する床部の過熱を防ぎ、燃焼筒２のロストル部分の温度を保持し安定した燃焼を保持するためである。
【００３３】
図４は本案の応用実施例で液体加熱器１６を取付けたもので、炉体１の天井部に開口部１５を設け、液体加熱器１６を設置した状態の一例を示す。液体加熱器１６は底板１７を貫通し炉体１の内部に挿入可能な加熱管１８を有し、加熱器１６内の液体の温度差を利用して自然対流する構造としたものを利用する。これにより炉体１の燃焼熱で加熱管１８を
加熱し、加熱器１６内の液体を早急に熱して温水を得ることができる。
そして、これらの温水を植物の栽培ハウス内に循環させるようにすると廉価な温水暖房装置が構成できる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】粉炭燃焼炉の外観を示した図である。
【図２】粉炭燃焼炉本体の断面を示した図である。
【図３】燃焼パックとロストルの関係を示した図である。
【図４】本案の応用実施例で液体加熱器の取付け状況を示した図である。
【符号の説明】
【００３５】
１    炉体            
２    燃焼筒
３    ストッパー
４    上蓋
４ａ      空気窓
４ｂ    スリット
５    取出口
６    取出口蓋
７    耐火断熱材
８    ロストル
９    提棒
１０  粉炭
１１  燃料パック
１１ａ  燃料パック（燃焼時）
１２  袋状可燃物
１３  防護枠
１４  煙突
１５  開口部
１６  液体加熱器
１７  底板
１８  加熱管
１９  着火用木炭
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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