(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
籾殻、細断した稲藁または大鋸屑等の細片状のバイオマス燃料を旋回気流にのせて燃焼させる旋回燃焼装置であって、  垂直方向に延びた燃焼室を形成し上端を閉じた燃焼筒と、  前記燃焼筒の下部に設けた上昇旋回気流生成機構と、  前記燃焼室内にその上端から下向きに燃焼火炎を放射する火炎放射機構とにより構成され、 前記上昇旋回気流生成機構は、燃焼用空気を供給する高圧空気噴出ノズルとその周囲を取り巻いて噴出気流を上昇旋回気流に生成する環状案内翼体とで成り、バイオマス燃料の供給口は前記環状案内翼体の上方近傍位置で上昇旋回気流層の流れ方向に向けて投入されるように設けてあり、  前記燃焼室内に前記上昇旋回気流生成機構の高圧空気噴出ノズルから供給される燃焼用空気が燃焼室の内周面に沿って旋回上昇する上昇旋回気流層と、この上昇旋回気流が燃焼室内の上端面で反転して前記上昇旋回気流層に包囲されて旋回下降する下降旋回気流層を形成し、  前記バイオマス燃料の供給口から上昇旋回気流生成機構の前記環状案内翼体上方近傍位置に供給されるバイオマス燃料を上昇旋回気流層と下降旋回気流層により旋回させながら前記火炎放射機構の燃焼火炎をもって点火し燃焼を持続させることを特徴とする旋回燃焼装置。
【請求項２】
燃焼筒の下端は燃焼室内からの燃焼排気を排出する排気路を成していることを特徴とする請求項１記載の旋回燃焼装置。
【請求項３】
バイオマス燃料の供給口に供給されるバイオマス燃料の供給路には、供給圧によりバイオマス燃料を磨り潰す粉砕機構を備えていることを特徴とする請求項１または２記載の旋回燃焼装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、籾殻、細断した稲藁または大鋸屑等の細片状のバイオマス燃料を旋回気流にのせて燃焼させる旋回燃焼装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
木質バイオマス等の固形燃料を燃焼させる燃焼装置であって炉筒内に燃焼空気の旋回流を生じさせて完全燃焼を企図したものは、特開２００５−３０００２２公報に記載されている。また、バイオマス燃料と燃焼空気を炉内に供給し、補助バーナとの混焼によるバイオマス燃焼装置は、特開２００７−２１２１１９号公報および実用新案登録第３１４２５４８号公報にそれぞれ記載されている。さらに、ガンタイプバーナーの噴火部を燃焼筒で囲んだ構成とし、その燃焼筒内にスパイラル気流を生じさせることによって使用燃料が石油系の廃油や食用油などの植物廃油であっても効率よく燃焼させるとする構想は、特開２００９−７４７８４号公報に紹介されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−３０００２２公報
【特許文献２】特開２００７−２１２１１９号公報
【特許文献３】実用新案登録第３１４２５４８号公報
【特許文献４】特開２００９−７４７８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
籾殻や稲藁は稲作農業の副産物として大量に発生するが、これらは製材時に大量に発生する大鋸屑とともにバイオマス燃料として有効利用を図ることは低炭素環境の推進や地球温暖化抑制のうえで極めて肝要である。しかし、籾殻や稲藁などは着火時から安定燃焼状態となるまでの間、および消火時に多量の煙が発生する。また、燃焼開始時の着火に相当の熱量と時間を要するなど、決して利便性にすぐれた燃料とはいえず、このことが原因となってバイオマス燃料を熱源とする暖房装置や給湯器の普及が進まないのが実情である。
【０００５】
一方、稲作農業における調製工程においては、籾の乾燥と籾摺とが並行的に行われるのが一般的であるところから、籾摺工程で発生する籾殻を順次そのまま籾の乾燥のための燃料として利用できれば、灯油やガスなどの化石燃料の節減効果と併せて調製工程で発生する副産物の自己完結型有効活用のうえでも甚だ有用である。
【０００６】
ところが籾殻や稲藁などのバイオマス燃焼機器の普及を図るには、現在使用されている灯油やガス等の燃焼機器が自動制御化されているところから、通常のニーズに対応するにはバイオマス燃料を利用するものにあっても自動制御化された稼働が可能であって面倒な操作を必要としないなどの利便性をそなえていることが肝要である。
【０００７】
そこで本発明は、垂直方向に延びた燃焼室内に供給される燃焼用空気が燃焼室の内周面に沿って旋回上昇する上昇旋回気流層と、この上昇旋回気流層が燃焼室内の上端面で反転して前記上昇旋回気流層に包囲されて下降する下降旋回気流層を形成して、燃焼室内の下部に供給されるバイオマス燃料を上昇旋回気流層と下降旋回気流層により旋回させながら点火し燃焼を持続させることにより、燃料の供給量の増減にかかわらず良好な燃焼状態を保って、籾殻や稲藁などのバイオマス燃料を簡便かつ効果的に利用することができる旋回燃焼装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】  上記目的を達成する本発明の旋回燃焼装置は、籾殻、細断した稲藁または大鋸屑等の細片状のバイオマス燃料を旋回気流にのせて燃焼させる旋回燃焼装置であって、  垂直方向に延びた燃焼室を形成し上端を閉じた燃焼筒と、  前記燃焼筒の下部に設けた上昇旋回気流生成機構と、  前記燃焼室内にその上端から下向きに燃焼火炎を放射する火炎放射機構とにより構成され、 前記上昇旋回気流生成機構は、燃焼用空気を供給する高圧空気噴出ノズルとその周囲を取り巻いて噴出気流を上昇旋回気流に生成する環状案内翼体とで成り、バイオマス燃料の供給口は前記環状案内翼体の上方近傍位置で上昇旋回気流層の流れ方向に向けて投入されるように設けてあり、  前記燃焼室内に前記上昇旋回気流生成機構の高圧空気噴出ノズルから供給される燃焼用空気が燃焼室の内周面に沿って旋回上昇する上昇旋回気流層と、この上昇旋回気流が燃焼室内の上端面で反転して前記上昇旋回気流層に包囲されて旋回下降する下降旋回気流層を形成し、  前記バイオマス燃料の供給口から上昇旋回気流生成機構の前記環状案内翼体上方近傍位置に供給されるバイオマス燃料を上昇旋回気流層と下降旋回気流層により旋回させながら前記火炎放射機構の燃焼火炎をもって点火し燃焼を持続させることを特徴とするものである。【０００９】
そして、本発明において、燃焼筒の下端は燃焼室内からの燃焼排気排出路を成していることが好適である。また、燃焼室内の下部に供給されるバイオマス燃料の供給路には、供給圧によりバイオマス燃料を磨り潰す粉砕機構を備えているものが好適である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の旋回燃焼装置によれば、垂直方向に延びた燃焼室内に供給される燃焼用空気が燃焼室の内周面に沿って旋回上昇する上昇旋回気流層と、この上昇旋回気流層が燃焼室内の上端面で反転して前記上昇旋回気流層に包囲されて下降する下降旋回気流層を形成して、燃焼室内の下部に供給されるバイオマス燃料を上昇旋回気流層と下降旋回気流層により旋回させながら点火し燃焼を持続させることにより、燃料の供給量の増減にかかわらず良好な燃焼状態を保って、籾殻や稲藁などのバイオマス燃料を簡便かつ効果的に利用することができる。そして、本発明の旋回燃焼装置にあっては、燃焼筒内における旋回気流の多層化により燃焼筒の小型化を可能とするとともに、燃焼筒の内周面に沿った旋回気流層の形成により燃焼筒の温度上昇を抑制して、籾乾燥装置や農業施設用等の安全な継続使用熱源として有効活用を図ることができるものである。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施の形態に係る旋回燃焼装置の断面図である。
【図２】同上燃焼態様を示す断面図である。
【図３】同上斜視図である。
【図４】上昇気流生成部の断面図である。
【図５】同上斜視図である。
【図６】燃料の供給部を一部破断して示す斜視図である。
【図７】同上断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図面には本発明に係る旋回燃焼装置として籾殻を燃焼させるものを例示している。１は燃焼筒であって垂直方向に延びた円筒状の燃焼室２を形成しており、燃焼室２の上端３は閉じた面を成している。そして、燃焼筒２の下部には上昇旋回気流生成機構４が設けられ、また、燃焼室２の閉じた面を成す上端３には燃焼室２内にその上端から下向きに燃焼火炎を放射する火炎放射機構５が設けられている。燃焼筒１は鉛直方向、すなわち重力の方向にほぼ沿って設置するのが望ましい。
【００１３】
前記燃焼筒１の下部に設けた上昇気流生成機構４は、燃焼用空気を供給する高圧空気噴出ノズル６とその周囲を取り巻いて噴出気流を上昇旋回気流に生成する環状案内翼体７とで成り、燃料の籾殻供給口８は前記環状案内翼体７の上方近傍位置で上昇旋回気流層の流れ方向に向けて投入されるように、円筒状の燃焼室２に対して接線方向に設けてある。燃焼筒１の下端は燃焼室２内からの燃焼排気を排出する排気路９を成していて、排気路９には排気ダクトを接続したり、また熱気となっている排気を熱源として利用する場合は適宜のダクトを接続する（いずれも図示せず）。その熱源利用としては籾その他の乾燥や農産栽培施設などの暖房用などである。
【００１４】
前記上昇気流生成機構４を構成する環状案内翼体７は、円筒部１０の内周面に湾曲状の旋回気流生成翼１１を設けて、隣接する互いの旋回気流生成翼１１間に旋回気流噴出口１２が設けられている。燃焼用空気を供給する高圧空気噴出ノズル６は環状案内翼体７の中心部にノズル口１３があって、そのノズル口１３から噴出する高圧空気が湾曲状の旋回気流生成翼１１に吹き当たって燃焼室２の内周面に沿った上昇旋回気流層ａに生成されて燃焼室２内を上昇していき、上端３に当たって反転して上昇旋回気流層ａに取り巻かれて下降する下降旋回気流層ｂとなって環状案内翼体７の位置に達して再度上昇旋回気流層ａと合流して燃焼室２内の上端から反転した下降旋回気流層ｂとなる作用を繰り返したうえ環状案内翼体７を通って、排気路９に吹き抜けるように流通するようになっている。
【００１５】
このため、燃料の籾殻供給口８から燃焼室２内の下部に供給される籾殻ｃは、燃焼室２内を前記上昇旋回気流層ａにのって旋回しながら上昇し、燃焼室２の上端に達した後は下降旋回気流層ｂにのって旋回しながら下降するが、さらに上昇旋回と下降旋回を繰り返す作用をする。なお、燃焼室２内の下部は前記のように上昇旋回気流層ａの生成により圧力が高くなるので、その位置に開口している籾殻供給口８から空気が逆流する現象を起こして火炎が噴き出したり籾殻ｃの供給に支障をきたすおそれがある。そこで、図示の実施の形態においては、籾殻供給口８には籾殻ｃの吹込用の高圧空気吹込管８ａを設けて高圧空気ｅの吹き込みをともなって籾殻ｃを供給するようにしている。
【００１６】
燃焼筒１には、燃焼室２内にその上端から下向きに燃焼火炎ｄを放射する火炎放射機構５はそのバーナ１４が燃焼筒１の上端３に取り付けられており、バーナ１４の噴炎口１５は燃焼室２内上端に位置していて、燃焼室２内で噴炎口１５から下向きに噴出する燃焼火炎ｄによって前記のように旋回する籾殻ｃに点火される。そして、燃焼室２内が燃焼を持続する高温度に達した後は、上昇旋回と下降旋回を繰り返して籾殻ｃが燃焼して環状案内翼体７の位置までその燃焼火炎が生じているので、バーナ１４の燃焼を止めても籾殻ｃのみの燃焼状態が持続される。したがって火炎放射機構５の作動時間は短時間ですみ、また、その燃料としては制御のしやすい液体または気体の流体燃料が用いられる。
【００１７】
燃焼室２内で籾殻ｃを旋回させながら良好に燃焼させるには、籾殻ｃが適度に粉砕されていてその細片均等態様となっていることが好ましい。そこで、籾殻供給口８に続く燃料の供給路１６には、供給圧により籾殻ｃを磨り潰す粉砕機構１７を備えている。その籾殻ｃ磨り潰す粉砕機構１７は、籾殻ｃを一方向に移動させるスクユーコンベア１８と、その移動端に間隔をおいて対向させた磨り潰し盤１９により構成されているものである。磨り潰し盤１９はスクリューコンベア１８に対向する面に多数の小突起２０を有する硬質材で構成されている。２１は籾殻ホッパである。
【符号の説明】
【００１８】
１  燃焼筒
２  燃焼室
３  燃焼室の上端
４  上昇旋回気流生成機構
５  火炎放射機構
６  高圧空気噴出ノズル
７  環状案内翼体
８  籾殻供給口
８ａ  高圧空気吹込管
９  排気路
１０  円筒部
１１  旋回気流生成翼
１２  旋回気流噴出口
１３  ノズル口
１４  バーナ
１５  噴炎口
１６  供給路
１７  粉砕機構
１８  スクユーコンベア
１９  磨り潰し盤
２０  小突起
２１  籾殻ホッパ
ａ  上昇旋回気流層
ｂ  下降旋回気流層
ｃ  籾殻
ｄ  燃焼火炎
ｅ  高圧空気
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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