(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケーシング内に横長の火炉および熱交換部が配置され、熱交換部から煙管を介して水平に延びる排気管と、排気管に接続された垂直上向きの煙突が設けられ、ケーシングに取り付けられた燃焼装置のバーナーによる燃焼により火炉の内部で発生した燃焼排気ガスを熱交換部、排気管を介して煙突から屋外へ排出させる施設園芸用温風暖房機において、
排気管と煙突の間に、煙突の下端入口に接続されたサイクロン本体と、排気管の出口とサイクロン本体の上部ケーシングの側面入口に接続された排ガス導入部と、サイクロン本体の下部コーンに設けられた収容部と、排ガス導入部に外付けされて排気管を流れる燃焼排気ガスをサイクロン本体内に誘引する加圧ブースターを備え、サイクロン本体内で燃焼排気ガス中に含まれる燃焼残滓を排ガスから分離して収容部に捕集する捕集部が設けられ、
暖房運転中、煙突内に配置された風圧センサからの風圧信号により、煙突内が負圧に維持されるように加圧ブースターの送風量が調整されることを特徴とする施設園芸用温風暖房機。
【請求項２】
下部コーンが、鉄素材からなるアウターコーンとステンレス製のインナーコーンから構成されていることを特徴とする、請求項１記載の施設園芸用温風暖房機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、施設園芸用温風暖房機に関し、特に燃焼排気ガスに付随して排出されるスラッジ等の燃焼残滓を捕集可能な施設園芸用温風暖房機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図６は、従来一般の施設園芸用温風暖房機の構造を示している。従来の施設園芸用温風暖房機１００’は、ケーシング１０１内に火炉１０２を備え、燃焼装置１０３のバーナー１０４の着火により火炉１０２内に高温の燃焼ガスを生成するとともに、ケーシング１０１天井の送風機１０５のファンを回して、熱交換部１０６において導入空気と高温の燃焼ガスとの間で熱交換を行い、熱交換後の燃焼ガスは排気ガスとして煙管１０７から続く排気管１０８、エルボ管１０９、煙突１１０を通ってハウス外部へ排出する一方、熱交換により生成された温風は、温風吐出口１１１から温風供給ダクト１１２を介してハウス内へ供給するようになっている。そして、ハウス内温度を感知するセンサによって、暖房運転の制御（バーナー１０４の着火と停止、送風機１０５の運転と停止）が行われるようになっている。
【０００３】
上記施設園芸用温風暖房機の例としては、例えば、実開昭６３−３２２５９号（特許文献１）、特公平５−２８８７号（特許文献２）、特開２００２−３６４９９９号（特許文献３）等に開示されたものが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】実開昭６３−３２２５９号公報
【特許文献２】特公平５−２８８７号公報
【特許文献３】特開２００２−３６４９９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
施設園芸用に使用される燃料は、発熱量の高いＡ重油を利用するのが大半であり、Ａ重油には燃料中に０．５〜１．０重量％程度の硫黄分や灰分が含まれる。Ａ重油に含まれる硫黄分や灰分は燃焼後に燃焼残滓（スラッジ）として、火炉１０２の底部や熱交換部１０６や煙室１０７Ａの各底部に大半が付着し堆積する。図７は、従来の施設園芸用温風暖房機１００’における運転開始から停止までの火炉１０２内の圧力変化図である。同図に示すように、運転開始時はバーナー１０４による火炎が炉内で急激に拡大して炉内圧力が急上昇し、その後定常運転になると、排気ガスの温度差（炉内温度と煙突内温度の差）による自然換気によって炉内圧力が負圧傾向となり、運転停止により炉内圧力はゼロとなる。
【０００６】
このため、火炉１０２や熱交換部１０６、煙室１０７Ａの底部に堆積した燃料残滓が、炉内圧力の変化（特に運転開始時の急激な変化）に伴って煙突１１０側へ吹き出されて、煙突１１０から周囲に飛散し、その結果、煙突１１０から飛散した燃料残滓がハウスのビニールに付着してビニールやパイプ資材を劣化させたり、ビニールの透光率を低下させて栽培への影響を起こすという問題が生じていた。
【０００７】
かかる問題は、近年の重油や灯油等の燃料費の高騰により、施設園芸用の燃料として安価な廃油を使用する農家においては、特に大きな問題となっていた。
【０００８】
一方、重油には硫黄分が含まれるため、重油に含まれる硫黄分が燃焼中にその一部が酸化して、無水硫酸（ＳＯ３）を生じ、燃焼ガス温度の低下に伴う水分（Ｈ２Ｏ）と反応して硫酸（Ｈ２ＳＯ４）蒸気が生成され、この硫酸蒸気が低温空気に触れて結露すると管を腐食させる、いわゆる低温腐食の問題がある。
【０００９】
本発明は上記課題に鑑みてなされたもので、その目的は、暖房運転中の排気ガスに付随して排出される燃焼残滓を効率よく捕集し、同時に燃焼性能を安定化させることのできる施設園芸用温風暖房機を提供すること、重油を燃料とする低温腐食の問題を解決し得る施設園芸用温風暖房機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明に係る施設園芸用温風暖房機は、
ケーシング内に横長の火炉および熱交換部が配置され、熱交換部から煙管を介して水平に延びる排気管と、排気管に接続された垂直上向きの煙突が設けられ、ケーシングに取り付けられた燃焼装置のバーナーによる燃焼により火炉の内部で発生した燃焼排気ガスを熱交換部、排気管を介して煙突から屋外へ排出させる施設園芸用温風暖房機において、
排気管と煙突の間に、煙突の下端入口に接続されたサイクロン本体と、排気管の出口とサイクロン本体の上部ケーシングの側面入口に接続された排ガス導入部と、サイクロン本体の下部コーンに設けられた収容部と、排ガス導入部に外付けされて排気管を流れる燃焼排気ガスをサイクロン本体内に誘引する加圧ブースターを備え、サイクロン本体内で燃焼排気ガス中に含まれる燃焼残滓を排ガスから分離して収容部に捕集する捕集部が設けられ、
暖房運転中、煙突内に配置された風圧センサからの風圧信号により、煙突内が負圧に維持されるように加圧ブースターの送風量が調整されることを主要な特徴とする。
【００１１】
本発明に係る施設園芸用温風暖房機は、下部コーンが、鉄素材からなるアウターコーンとステンレス製のインナーコーンから構成されていることを第２の特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
以上説明したように、本発明に係る施設園芸用温風暖房機によると、熱交換部から続く排気管と煙突の間に、排気管から煙突に向かう燃焼排気ガス中に含まれる燃焼残滓を捕集する捕集部を設けると共に、暖房運転中、煙突内に配置された風圧センサからの風圧信号により、煙突内が負圧に維持されるように加圧ブースターの送風量を調整するようにしたから、
暖房運転中に炉内圧力変化によって燃焼排気ガスに付随して排気管内を吹き出される燃焼残滓を煙突の手前で捕集し、煙突から排気ガスのみを排出させることができるという効果を奏する。しかも、煙突内を負圧に維持して燃焼性能を安定させることができる。これにより、煙突から飛散した燃料残滓がハウスのビニールに付着してビニールやパイプ資材を劣化させたり、ビニールの透光率を低下させて栽培への影響を起こすという問題を解消できる。
【００１８】
また、本発明に係る施設園芸用温風暖房機によると、加圧ブースターを用いることで、燃焼残滓を効率よく分離して、サイクロン本体下部の収容部に効率よく捕集することができるし、加圧ブースターと仕切板の組み合わせにより、燃料残滓の分離効率および捕集効率をさらに高めることができるという効果を奏する。
【００１９】
さらに、本発明に係る施設園芸用温風暖房機によると、サイクロン本体の下部コーンをアウターとインナーの二重コーン構造とすることで、重油を燃料とする場合の低温腐食に対し、耐久性およびメンテナンス性の両面から対応できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施形態を示すもので、本発明の施設園芸用温風暖房機を示す全体構成図、
【図２】図１に示す温風暖房機の捕集部におけるサイクロン本体の上部ケーシングと排ガス導入部の斜視図、
【図３】図１に示す温風暖房機の排気管からサイクロン本体までを示す水平断面図、
【図４】サイクロン本体の下部コーンを構成するアウターコーンとインナーコーンを示す全体斜視図、
【図５】本発明の他の実施形態を示すもので、施設園芸用温風暖房機を示す全体構成図、
【図６】従来の施設園芸用温風暖房機を示す全体構成図、
【図７】従来の施設園芸用温風暖房機の運転開始から停止までの炉内圧力変化図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明を実施するための最良の形態を図１ないし図４を参照して説明する。図１において、符号１００は施設園芸用温風暖房機である。
【００２２】
図１に示すように、施設園芸用温風暖房機（以下、「温風暖房機」という。）１００は、横長のケーシング１０１の内部に横長の火炉１０２が配置され、火炉１０２の後部にはケーシング１０１の一方の端面に取り付けられた燃焼装置１０３のバーナー部１０４が内部に突出する形で配置されている。ケーシング１０１の天面には複数（２台）の送風機１０５がファンを下向きにして吸気口に取付けられている。火炉１０２の上方には複数本の煙管から構成される熱交換部１０６が配置されている。火炉１０２内部と各煙管とは前方に位置する連通部１０６ａを介して互いに連通している。熱交換部１０６からは煙室１０７ａを介してケーシング１０１外へ突出する１本の大きい煙管１０７が延びている。煙管１０７には水平に延びる排気管１０８が接続されている。水平に延びる排気管１０８と垂直上向きの煙突１１０の間には、燃焼残滓を捕集する後述の捕集部２００が配置されている。
【００２３】
ケーシング１０１の下部には前後に温風吐出口１１１が開口し、各温風吐出口１１１には温風供給ダクト１１２がそれぞれ接続されている。これにより、温風暖房機１００は、燃焼装置１０３のバーナー１４の着火により火炉１０２内において燃料（Ａ重油）を燃焼させて高温の燃焼ガスを発生させ、熱交換部１０６の各煙管および火炉１０２の周囲において、高温の燃焼ガスと、送風機１０５の運転により天面の吸気口からケーシング１０１内に導入した空気との間で熱交換を行い、熱交換により生成された温風をケーシング１０１下部の両温風吹出口１１１から各温風供給ダクト１１２に分配し、ハウス内に広く温風を供給するようになっている。また、熱交換後の燃焼ガスは、排気ガスとして熱交換部１０６の各煙管から煙室１０７ａ、煙管１０７、排気管１０８、捕集部２００を介して、煙突１１０からハウス屋外へ排出されるようになっている。
【００２４】
さて、捕集部２００は、排気管１０８中を煙突１１０に向けて送られる排気ガス中に含まれる燃焼残滓（スラッジや硫黄酸化物等の燃焼生成物を含む）を旋回気流により分離し下降させて捕集するもので、サイクロン本体２０１と、サイクロン本体２０１の上部側面に設けられた排ガス導入部２０２とを備えている。サイクロン本体２０１は、有頭円筒形（内径Ｄ０）の上部ケーシング２０３と、上部ケーシング２０３の下端に接続されたアウターコーン２０４およびインナーコーン２０５とから構成されている。アウターコーン２０４およびインナーコーン２０５はサイクロン本体２０１の下部コーン部を形成する。アウターコーン２０４の下端開口には旋回気流により分離され下降した燃焼残滓を収容する、扉２０６ａ付きの収容ボックス２０６が設けられている。インナーコーン２０５はステンレス製からなる。
【００２５】
サイクロン本体２０１は、図１ないし図３に示すように、上部ケーシング２０３の側面に排ガス導入口２０３Ａが開口して、同排ガス導入口２０３Ａに対し接線方向に排ガス導入部２０２の出口が接続されている。上部ケーシング２０３内の中央には円筒形（内径Ｄ１）の排ガス案内兼用の旋回ガイド筒２０７が同軸的に配置され、同旋回ガイド筒２０７と上部ケーシング２０３の内面との間に、排ガス導入口２０３Ａから接線方向に導入された排気ガスの旋回通路２０７ａが形成されている。旋回ガイド筒２０７の上端は煙突１１０内に達し、下端は上部ケーシング２０３の下端付近まで達している。上部ケーシング２０３の側周面下端には鍔状のフランジ２０３Ｂが設けられ、アウターコーン２０４およびインナーコーン２０５の各上端に設けられたフランジ２０４Ａ，２０５Ａとの間で互いにボルト等により着脱可能に接続されている。
【００２６】
排ガス導入部２０２は、図２および図３に示すように、後端寄りの側面に連通部２０２Ａが設けられるとともに、この連通部２０２Ａが排気管１０８の出口に接続されており、排気管１０８中を送られる排気ガスを排ガス導入部２０２内においてサイクロン本体２０１の排ガス導入口２０３Ａへ向けてほぼ直角方向に向きを変えるようになっている。排ガス導入部２０２の入口開口部の面積（直径ＤＡ）に対し、出口開口部の面積（直径ＤＢ）が絞られており、これにより、排ガス導入部２０２内を通過する排気ガスを加速させ、加速された排気ガスをサイクロン本体２０１の旋回通路２０７ａに送り込むことができるようになっている。ここで、排ガス導入部２０２の入口開口部の面積（直径ＤＡ）と出口開口部の面積（直径ＤＢ）の比は１：０．５５〜０．７５、より好ましくは１：０．６５に設定される。
【００２７】
排ガス導入部２０２の背面２０２ａの開口部には取付板２０８ａを介して加圧ブースター（加圧装置）２０８が取り付けられている。この加圧ブースター２０８は、排ガス導入部２０２内を通過する排気ガスを加速させるもので、排ガス導入部２０２内部に排ガス導入口２０３Ａを向くノズル部２０９を配置し、後端のモータ２１０の駆動によって図示しないファンを回転させ、ノズル孔２０９Ａからジェット流を排ガス導入口２０３Ａへ向けて噴出し、これにより排ガス導入部２０２内を通過する排気ガスを誘引してさらに加速し、加速された排気ガスをサイクロン本体２０１の旋回通路２０７ａに送り込むことができる。これにより排気ガス中に含まれる燃焼残滓の分離性能を高めることができる。
【００２８】
旋回通路２０７ａには、排ガス導入口２０３Ａから導入された排気ガスが一周する手前の位置に、上部ケーシング２０３の天井から旋回ガイド筒２０７の下端位置付近まで達する仕切板２１１が設けられている。この仕切板２１１は、旋回通路２０７ａを旋回する排気ガスについて、加圧ブースター２０８による燃焼残滓の分離性能を確保しながら、旋回する排気ガスの風速を途中で調整するとともに、旋回流を下向きの下降旋回流に整流化するもので、同時に燃焼残滓を仕切板２１１が受け止めて下方のインナーコーン２０５内に落下させる役目もする。
【００２９】
旋回通路２０７ａ内を旋回しながら下降する排気ガスは、インナーコーン２０５内で反転し、上昇して旋回ガイド筒２０７内に入り、旋回ガイド筒２０７を上昇して煙突１１０からハウス外へ放出されるようになっている。一方、強力な旋回流によって排気ガスから分離された燃焼残滓は、上部ケーシング２０３の内周面に達し、旋回流とともに下降し、インナーコーン２０５内をさらに下降し、収容ボックス２０６の上面開口２０６ｂから内部に収容蓄積されるようになっている。
【００３０】
上記構成の捕集部２００は、サイクロン本体２０１および排ガス導入部２０２が支柱２５０および支持部材２５１により支持されている。
【００３１】
次に本実施形態の施設園芸用温風暖房機１００の作用および効果を以下に説明する。
【００３２】
暖房運転中、火炉１０２内で発生した燃焼ガスは、炉内圧力変化によって熱交換部１０６底部等から吹き出される燃焼残滓とともに、排気管１０８の出口から排ガス導入部２０２内に流入し、加圧ブースター２０８のノズル部２０９から噴出されるジェット流によって加速され、サイクロン本体２０１の上部ケーシング２０３内を旋回しながら仕切板２１１の作用を受けつつ下降する。その間、強力な旋回流によって燃焼残滓を分離し、インナーコーン２０５内において反転して上昇し、旋回ガイド筒２０７内部および煙突１１０内部を通り、煙突１１０からハウス外へ放出される。一方、分離された燃焼残滓は、旋回流とともに下降し、さらにインナーコーン２０５の内周面に沿って下降し、収容ボックス２０６内に収容される。収容ボックス２０６に蓄積された燃焼残滓は扉２０６ａを開けて排出する。
【００３３】
加圧ブースター２０８の付加により、外気を上部ケーシング２０３内に吹き込み、排気管１０８内の排気ガスを排ガス導入部２０２内から上部ケーシング２０３内に誘引し、強力な旋回流により分離性能を高めることができる。この場合、加圧ブースター２０８により旋回力が強まり、分離性能が高まる反面、燃料残滓が速やかに下降せず、捕集機能が低下するおそれがある。そこで、仕切板２１１により、上部ケーシング２０１内の旋回流を下降旋回流として整流化し、これにより燃料残滓の下降を促し、同時に上部ケーシング２０１内の燃料残滓を仕切板２１１が直接受け止めてインナーコーン部２０５内に強制的に落下させるようにした。これにより、分離性能を高めると同時に捕集性能を高めることができた。
【００３４】
その結果、暖房運転中の圧力変化によって熱交換部１０６底部等から吹き出される燃焼残滓を捕集部２００において効率的に除去し、排気ガスのみを煙突１１０から放出することができ、従来のように煙突１１０から飛散した燃料残滓がハウスのビニールに付着してビニールやパイプ資材を劣化させたり、ビニールの透光率を低下させて栽培への影響を起こすという問題が解消された。
【００３５】
加圧ブースター２０８は、排ガス導入部２０２に外付けしたことにより、汎用品を用いることができる。これにより、排ガス導入部２０２内に専用ブースターを内蔵する場合に比べて制作コストの低廉化を図ることができる。
【００３６】
さらに、加圧ブースター２０８を設けたことにより、燃焼性能を安定化させることができる。すなわち、従来一般の施設園芸用温風暖房機は排気ガスの温度差による自然排気（浮力）であるところ、強風下での暖房運転においては、排気ガスが煙突から円滑に排気されず、燃焼が不安定であったが、加圧ブースター２０８の運転で排気ガスを誘引し、強風下であっても煙突１１０内を負圧に維持して煙突１１０から円滑に排気することができ、その結果、燃焼性能を安定させることができるようになった。
【００３７】
サイクロン本体２０１のアウターコーン２０４の内側にステンレス製のインナーコーン２０５を配置したので、低温腐食に対する対策を講じることができるようになった。暖房運転中は、熱交換部１０６内部や排気管１０８内部は高温（約３００℃）状態であるので、燃焼ガス中に含まれる硫黄分に起因する低温腐食が問題となることはないが、上述のように加圧ブースター２０８により常温の外気を排ガス導入部２０２に吸入したことにより、常温の外気と高温の排気ガスが混合されて、排ガス導入部２０２からサイクロン本体２０１内に流入する排気ガスの温度が約３００℃から約２００℃に低下する結果、インナーコーン２０５の内面に硫酸（Ｈ２ＳＯ４）蒸気の凝縮水（露）を生じさせる。
【００３８】
インナーコーン２０５をステンレス製としたことにより上記低温腐食に対する防食性を図ると同時に、図４に示すように、内側のインナーコーン２０５のみを交換すればよいから、メンテナンス性にも優れる。インナーコーン２０５を低温腐食に強いステンレス素材、アウターコーン２０４を含む他の部材を安価な鉄素材から構成することで、製作コストの低廉化をさらに図ることができる。
【００３９】
図５は本発明の他の実施形態を示すもので、煙突１１０の内部に風圧センサ（圧力センサ）２１２を配置し、風圧センサ２１２からの風圧信号により、加圧ブースター２０８の送風量を調整するようにしたものである。すなわち、加圧ブースター２０８はその送風により排気ガスを誘引し、煙突１１０内を負圧に維持して排気ガスを円滑に排気する役割をするが、強風下の条件によっては、加圧ブースター２０８による排風力に抗して煙突１１０内が正圧となる場合がある。この場合には、加圧ブースター２０８の送風量を増加し、煙突１１０内を負圧に維持する必要がある。
【００４０】
そこで、煙突１１０の内部に風圧センサ２１２を配置し、風圧センサ２１２からの風圧信号（制御信号）を加圧ブースター２０８のモータ２１０に送信し、風圧信号が正圧になる場合（煙突１１０内部が正圧になる場合）には、モータ２１０の回転を増速して、加圧ブースター２０８の送風量を初期設定値から増加し、常に煙突１１０内を負圧に維持するようにした。なお、煙突１１０内が負圧に戻れば、風圧センサ２１２からの風圧信号により、加圧ブースター２０８の送風量を初期設定値に戻すように制御する。
【００４１】
この場合、加圧ブースター２０８による送風量の制御は、風圧センサ２１２に基づき、上記したインバータによるモータ２１０の回転数制御の他、煙突１１０内に設けたダンパ（図示せず）の開度制御によって行うことができる。これによって、煙突１１０内を常に負圧に維持して煙突１１０から常に円滑に排気することができ、燃焼性能を常時安定させることができる。
【００４２】
かくして、本実施形態の施設園芸用温風暖房機１００によれば、排気ガス中に含まれる燃焼残滓を効率よく捕集して排気ガスのみを煙突から放出し、燃焼残滓の飛散による諸問題を解決し、また、強風下でも燃焼性能を安定化して暖房費の節約を図れるようになった。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明に係る施設園芸用温風暖房機は、排気ガス中に含まれる燃料残滓を捕集可能な温風暖房機として、また、安定した燃焼性能を発揮可能な温風暖房機として、利用可能である。
【符号の説明】
【００４４】
１００，１００’  施設園芸用温風暖房機
１０１  ケーシング
１０２  火炉
１０３  燃焼装置
１０４  バーナー部
１０５  送風機
１０６  熱交換部
１０６ａ，２０２Ａ  連通部
１０７  煙室
１０８  排気管
１０９  接続管
１１０  煙突
１１１  温風吐出口
１１２  温風供給ダクト
２００  捕集部
２０１  サイクロン本体
２０２  排ガス導入部
２０２ａ  排ガス導入部の背面
２０３  上部ケーシング
２０３Ａ  排ガス導入口
２０３Ｂ，２０４Ａ，２０５Ａ  フランジ
２０４  アウターコーン
２０５  インナーコーン
２０６  収容ボックス（収容部）
２０６ａ  扉
２０７  旋回ガイド筒
２０７ａ  旋回通路
２０８  加圧ブースター
２０９  ノズル部
２０９Ａ  ノズル孔
２１０  モータ
２１１  仕切板
２１２  風圧センサ
２５０  支柱
２５１  支持部材
Ｇ  排気ガス
Ｓ  燃焼残滓
【図１】
0005460266.tif 000002
【図２】
0005460266.tif 000003
【図３】
0005460266.tif 000004
【図４】
0005460266.tif 000005
【図５】
0005460266.tif 000006
【図６】
0005460266.tif 000007
【図７】
0005460266.tif 000008