(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
供給された燃料を燃焼させる燃焼室と、
燃焼室に挿通されて、燃焼室内で燃料を移送するスクリューと、
スクリューの回転軸を駆動する駆動部と、
燃焼室内で生じる燃焼灰を回収する回収部を備えた燃焼装置であって、
前記スクリューの回転軸にはエアの噴出口が配置され、
前記スクリューの基部から燃料を供給してスクリューの先方へ送る構成とし、
前記スクリューの回転軸の外周には燃料の移送羽が配設されており、その移送羽はクリュー基部の回転軸外周に螺旋状に巻回した螺旋羽と、スクリューの基部先から先方にかけて軸方向に沿って配設された直状羽から構成され、
前記直状羽は燃料に移送作用を与えるべく、回転軸方向に燃料の流れを生む送り角を有していることを特徴とする燃焼装置。
【請求項２】
直状羽の基部側の送り角を大きく設定し、先端側の送り角はゆるやかに設定したことを特徴とする請求項１記載の燃焼装置。
【請求項３】
燃焼室のスクリューの先方には燃焼灰の落下口が配置され、燃焼室の落下口から落下した燃焼灰はコイルコンベアの回転に導かれてスクリューの下側を逆行して移送排出される構成としたことを特徴とする請求項１又は２記載の燃焼装置。
【請求項４】
エア噴出口は長尺形状とされていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか記載の燃焼装置。
【請求項５】
エア噴出口から噴出するエアはスクリューの先端側から供給される構成としたことを特徴とする請求項１〜４いずれか記載の燃焼装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は燃焼装置に関し、特に、スクリューコンベアからエアを噴出させて籾殻等の木質系固形燃料を効率的に燃焼させ、加えてスクリューコンベアに補強構造を施して長期に亘って安定的な稼働を実現した燃焼装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、温水ボイラーや暖房装置の燃料として石油、電気、ガス等が使用されているが、近年では環境問題の観点から、窒素酸化物等の有害物質が発生しない木質系固形燃料を燃焼させる燃焼装置が開発されている。
このような、木質系固形燃料を使用した装置として特許文献１、２の技術が知られている。
【特許文献１】特開２００５−１２１３３７号公報
【特許文献２】特開２００３−１３９３２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
前記特許文献１、２記載の技術は籾殻、木質ペレット等の木質系固形燃料をスクリューコンベアまたはコイルコンベアによって燃焼室に投入して燃焼させる構成となっている。
しかしながら、特許文献１，２の燃焼装置ではスクリューコンベアまたはコイルコンベアが燃焼室内に露出するために高熱によりそれらが破損または損壊するという問題があった。
本発明は係る従来の問題点を解決するためになされたものであって、その目的とするところは、スクリューコンベアからエアを噴出させて籾殻等の木質系固形燃料を効率的に燃焼させ、加えてスクリューコンベアに補強構造を施して長期に亘って安定的な稼働を実現した燃焼装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
前記目的を達成するための手段として請求項１記載の燃焼装置では、供給された燃料を燃焼させる燃焼室と、燃焼室に挿通されて、燃焼室内で燃料を移送するスクリューと、スクリューの回転軸を駆動する駆動部と、燃焼室内で生じる燃焼灰を回収する回収部を備えた燃焼装置であって、前記スクリューの回転軸にはエアの噴出口が配置され、前記スクリューの基部から燃料を供給してスクリューの先方へ送る構成とし、前記スクリューの回転軸の外周には燃料の移送羽が配設されており、その移送羽はクリュー基部の回転軸外周に螺旋状に巻回した螺旋羽と、スクリューの基部先から先方にかけて軸方向に沿って配設された直状羽から構成され、前記直状羽は燃料に移送作用を与えるべく、回転軸方向に燃料の流れを生む送り角を有していることを特徴とする。
【０００６】
請求項２記載の燃焼装置では、請求項１記載の燃焼装置において、直状羽の基部側の送り角を大きく設定し、先端側の送り角はゆるやかに設定したことを特徴とする。
【０００７】
請求項３記載の燃焼装置では、請求項１又は２に記載の燃焼装置において、燃焼室のスクリューの先方には燃焼灰の落下口が配置され、燃焼室の落下口から落下した燃焼灰はコイルコンベアの回転に導かれてスクリューの下側を逆行して移送排出される構成とした。
【０００８】
請求項４記載の燃焼装置では、請求項１〜３いずれか記載の燃焼装置において、エア噴出口は長尺形状とされていることを特徴とする。
【０００９】
請求項５記載の燃焼装置では、請求項１〜４いずれか記載の燃焼装置において、エア噴出口から噴出するエアはスクリューの先端側から供給される構成とした。
【発明の効果】
【００１０】
本発明では、前記構成を採用しているので以下の効果を有する。
請求項１記載の燃焼装置においては、スクリューによって燃焼室内に燃料を移送するので、連続的に燃焼が行われる。
スクリューの回転軸にはエアの噴出口が形成されているので、燃焼室内に燃焼に必要な酸素が供給される。
スクリューの回転軸の外周には燃料の移送羽が配設されており、その移送羽はスクリュー基部の回転軸外周に螺旋状に巻回した螺旋羽と、スクリューの基部先から先方にかけて軸方向に沿って配設された直状羽から構成されているので、スクリューの基部側では連続的に燃料が供給され、スクリューの先方では直状羽によって燃料が撹拌されながら効率的に燃焼が行われる。
【００１１】
また、直状羽が回転軸を補強するリブの役目を果たし、燃焼室内の熱による回転軸の破損または損壊を防止する。つまり、燃焼装置の稼働を停止した直後は、発生熱が熱交換装置に吸収されないために、内部に熱が滞留してスクリューを直射する。そのため、高熱となる部位に螺旋羽を配置すると長期の稼働に絶えず短期間で破損するという問題があった。
しかし、本発明では回転軸の外周に直状羽を配置するので、螺旋羽よりも容易で強固な取付け構造が実現され、しかも、直状羽が回転軸を補強するリブの役目を果たし、回転軸の破損、損壊を防止する。
【００１２】
また、直状羽は回転軸方向に燃料の流れを生む送り角を有しているので、スクリューの回転に伴って燃焼を先方に移送する作用を有する。
【００１３】
請求項２記載の燃焼装置においては、直状羽の基部側の送り角を大きく設定し、先端側の送り角はゆるやかに設定したので、燃焼室に投入された初期の燃料を早く先方に送り、その後燃焼中の燃料は撹拌しながら効率的に燃焼させることができる。
【００１４】
請求項３記載の燃焼装置においては、燃焼室のスクリューの先方には燃焼灰の落下口が配置され、燃焼室の落下口から落下した燃焼灰は螺旋管の回転に導かれてスクリューの下側を逆行して移送排出される構成としたので、自動的に燃焼灰が排出される。
また、スクリューの下側に排出通路を配置するので酸素の入り込まない閉塞通路を確保でき、排出時に無酸素状態として燃焼灰を確実に消火できる。
【００１５】
請求項４記載の燃焼装置においては、エア噴出口を長尺形状としたので、耐熱性ステンレス等の硬材であって噴射口の穿孔形成が容易である。
【００１６】
請求項５記載の燃焼装置においては、エア噴出口から噴出するエアはスクリューの先端側から供給される構成としたので、燃焼室内の火炎が強い部位に効果的にエアを送り込むことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明を実施するための最良の形態を説明する。
【実施例１】
【００１８】
［全体構成］
以下、本発明の具体的実施例を説明する。
本発明の燃焼装置Ａは図１〜６に示すように、燃料を燃焼させる燃焼室１と、燃焼室１の中央上側に接続された熱交換部２を備え、本体は耐熱性金属板からなる外郭によって囲われている。
燃焼室１にはＶ字に陥没した陥没部３が形成され、燃焼室１には燃料を移送するスクリューコンベア４が挿通されている。
スクリュー４の基部にはモータ５及び着火装置６が配置されて、投入された燃料がここで着火されてモータ５の駆動により燃焼室１へ送られる。
燃焼室１の下側には燃焼灰の排出通路７が配置されて、落下した燃焼灰がコイルコンベア８の回転によって排出される構成となっている。
熱交換部２は燃焼室で発生した熱を水または液体と熱交換を行い各所へ送る装置である。
【００１９】
［燃焼室］
前記燃焼室１は主として籾殻を燃焼させるための空間であり、耐熱性金属からなる側面９及び底面１０を備え、側面９は上側に向かって開いた傾斜を有し、底面１０は側面の下端同士を水平方向に連結している。そのため、燃焼室１はＶ字に陥没した溝型構造、あるいは、断面が上方に向かって開いた台形をなしている。
尚、燃料としては籾殻の他、鋸屑、ペレット状木片等の粒状燃料を使用することができる。
燃焼室１は水平方向に延設されており、延設された底面１０に沿ってスクリュー４が挿通されている。
燃料の移送方向の上流側には燃料の移送部１１が配置されており、移送部１１の基部の上方には燃料の投入口１２が配置されている。投入口１２の直下にはスクリュー４の基部が位置しており、投入口１２に投入された燃料は螺旋羽１９の回転により先方の燃焼室１へ送られ、燃焼後の燃焼灰がスクリュー４先方の落下口１３から落下して排出装置によって排出される。
【００２０】
［供給部］
燃料供給部１４は籾殻を燃焼室１に供給する装置であり、籾殻を集積した集積槽１５とパイプ１６によって接続され、パイプ１６を介して連続的に所定量の籾殻を投入口１２へ投入する機能を有している。
籾殻の搬送方法は、パイプ１６内に配設されたコイルコンベアの回転により所定量の籾殻を連続的に送る方法等による。連続的に移送される燃料は投入口１２から順次スクリュー４の基部に落下する。
籾殻の供給量、コイルコンベアの回転速度は、スクリュー４の回転速度または燃焼室の熱量等に応じて適宜制御される。
【００２１】
［排出装置］
排出装置はスクリュー４下側に沿った排出通路７を備え、スクリュー先端の落下口１３から落下した燃焼灰が排出通路７に挿通されたコイルコンベア８によって移送排出される構成となっている。
落下口１３はスクリュー先方の燃焼室１の下流端に形成されており、移送羽（１９，２０）の送り作用により送られた燃焼灰がここから順次落下する。
排出通路７はスクリュー下側に軸心に沿って配設された溝または筒状の通路であり、排出通路７は外気が入り込まないように閉塞されており、落下口１３の上部は燃焼室１に連通しているために、排出通路７には酸素の浸入が阻止されて燃焼灰は完全に消火される構成となっている。
排出通路７から本体外に出された燃焼灰は延長パイプ１７によってタンク、袋等に集約される。
【００２２】
［スクリュー］
前記スクリュー４は燃焼室内で燃料を移送する推進装置である。
スクリュー４はモータ５によって駆動される回転軸１８と、回転軸１８の外周に設けられた移送羽（１９，２０）を備えている。スクリュー４の基端にはモータの接続ギア２１が備えられ、先方にはコイルコンベア８へ動力を伝達する伝達ギア２２が備えられ、スクリュー４の先端にはエアの供給口２３が形成されている。
回転軸１８は筒状とされて空気の通過孔が形成され、表面には所定間隔でエアの噴射口２４が形成されている。
エア供給装置は図示していないが、本体に付設した電動ファンによりスクリュー４の先端からエアを吹き込む構成とされ、吹き込まれたエアは噴射口２４から燃焼室１内に噴射される。
【００２３】
前記移送羽はスクリュー基部の螺旋羽１９と、スクリューの中間部から先方にかけて配置された直状羽２０から構成されている。
螺旋羽１９は金属板が所定ピッチで軸１８を螺旋状に周回しながら移送部１１を通過し、燃料の投入口１２部位から熱交換部２の直前部位まで達している。
熱交換部２の直下は火炎の勢いが最も強くなる部位であり、この部位に螺旋羽１９に続く直状羽２０が配置されている。
燃焼室１では熱交換部の入口直下の部位で螺旋羽１９から直状羽２０へ切り替わり、その後直状羽２０が燃焼室１の下流端まで伸びている。
【００２４】
直状羽２０は所定幅の金属板を回転軸１８の軸心と平行に回転軸外周に配設したものであり、軸心と平行に伸びている。直状羽２０は燃焼室１内の熱交換部２の下方に位置している。
直状羽２０が燃焼室１内のスクリュー４の外周に沿って配設されることにより、回転軸１８を補強するリブの役目を果たし、高熱照射を受ける回転軸１８の強度を維持する。
本実施例では回転軸１８の外周に４枚の直状羽２０を配置しているが、この直状羽２０の数は適用する燃焼装置Ａに応じて適宜設定される。
【００２５】
前記噴射口２４は孔幅：数ｍｍ、孔長：数ｍｍ〜数十ｍｍの長尺形状（縦長形状）とされている。この長尺形状の孔は、円盤状の回転刃による切断穿孔によるものであり、耐熱ステンレス鋼の硬材であっても加工が容易となっている。すなわち、ドリルによる穿孔では小径の孔しか穿孔できず、しかもドリル先端に負荷が集中するために摩耗が激しく多数の穿孔が困難という欠点があるが、本実施例のように長尺形状の孔であれば硬材であっても大径の穿孔が容易に可能である。
【００２６】
［送り角］
直状羽２０は板状材を軸に巻回せずに直線として配設することも可能であるが、本実施例の直状羽は図６に示すように軸心に対して僅かに送り角αを有している。
この送り角は軸心に対するねじれであり、図６に示すように、軸心方向に対して傾斜（α）を有して固定されている。この送り角（α）が付与されていることにより、スクリュー４が回転すると燃料と接触しながら燃料を先方へ送り出す機能が付与される。
送り角は適用するスクリューの径、長さ等によって適宜設定されるが、傾斜角度１〜１０度、好ましくは１〜５度、あるいは数度の設定とする。または、一枚の直状羽のねじれが回転軸の軸回りを１／４周を越えて周回しない範囲とする。すなわち、直状羽は回転軸を螺旋状に周回させずに、ほぼ直状に伸ばしている。
【００２７】
図７は他の実施例に係る直状羽２０を示しているが、図７に示すように、燃料移送方向の上流側の直状羽２０ａの送り角（β）を大きく確保し、それ以降の下流側の直状羽２０ｂの送り角（γ）をゆるやかに設定することも可能である。
【００２８】
［熱交換部］
熱交換部２は、燃焼室１の上方に接続されて水との熱交換を行う装置であり、燃焼室の直上に配置された円盤状タンク２５、周囲外周に配置された貯水タンク２６、貯水タンクの中心部分に配置された螺旋配管２７を備え、貯水タンク２６には水の給水管２８と温水の送水管２９が接続されている。
燃焼室１で発生した排気ガスは上部の排気口３０から排出される。
給水口２８から導入された水は円盤状タンク２５、貯水タンク２６、螺旋配管２７を通過する間に加熱されて温水とされ、生成された温水は送水口２９から各所へ送られる。
尚、本装置は熱交換部内に不凍液を循環させて冬期の暖房用として使用することも可能である。
【００２９】
［着火装置］
着火装置６は、投入口１２直後のスクリュー４の側面に配置され、投入された籾殻に接触して電気的作用により着火する装置である。
燃焼装置Ａの稼働初期に着火装置６を作動させて着火し、燃焼室１で燃焼が開始した後は着火装置６の作動は停止することも可能である。
【００３０】
［モータ］
モータ５は電動式とされ、制御装置によって制御されて低速または間欠的に回転する構成となっている。モータ５の駆動軸３１はギアまたはチェーンが架け渡されてスクリューのギア２１に連結されている。
モータ５がスクリュー４を回転させると、スクリュー先端のギア２２がチェーンを介してコイルコンベア８を回転させ、コイルコンベア８が燃焼灰の排出を行う構成となっている。
【００３１】
［作用］
次に、本発明の作用を説明する。
燃料供給部１４によって搬送された燃料は移送部１１の投入口１２へ投下され、投入された燃料はスクリューの螺旋羽１９の作用により前方へ送られる。このとき、移送部１１の側部に設けられた着火装置６により籾殻に着火される。
着火された燃料は燃焼室１へ送られ、スクリュー４のエア噴出口２４からエアの供給を受けて燃焼する。  
熱交換部２では、給水管２８から導入された水が円盤状タンク２５、貯水タンク２６、螺旋配管２７を通過する間に加熱され、生成された温水が送水管２９から各所へ送られる。
【００３２】
燃焼室１のスクリュー４の直状羽２０には送り角αが付与されているので、回転軸１８の回転に伴って燃料が燃焼室１内を送られ、燃焼しながら質量は徐々に減少して燃焼灰とされ、その燃焼灰は落下口１３から落下する。
燃焼室１において燃焼火炎が最も強くなる部位のスクリュー４には直状羽２０が配設されているので、直状羽２０が回転軸１８を補強するリブの役目を果たし、回転軸１８の高熱による破損、損壊を防止する。
【００３３】
落下口１３から落下した燃焼灰はコイルコンベア８によって排出通路７を送られて外部に排出される。
排出通路７は閉塞され、その無酸素状態の中を搬送されるので燃焼灰は完全に消火されて排出される。排出された燃焼灰は堆肥、くん炭等の土壌改良材として利用される。
本発明の燃焼装置では籾殻を使用するのでカーボンニュートラルの観点から二酸化炭素の排出量は０となる。
【００３４】
以上、実施例を説明したが、本発明の具体的な構成は前記実施例に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても本発明に含まれる。
例えば、前記実施例では一連の直状羽２０を配設する構成としたが、この一連の直状羽を長さ方向に数枚に分割することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】燃焼装置の全体図である。
【図２】燃焼装置を前後方向に切断した切断面を側面から見た概略断面図である。
【図３】燃焼装置を左右方向に切断した切断面を背面から見た概略断面図である。
【図４】燃焼装置を水平方向に切断した切断面を平面から見た概略断面図である。
【図５】スクリューの斜視図である。
【図６】スクリューの側面図である。
【図７】他の実施例に係るスクリューの側面図である。
【符号の説明】
【００３６】
１  燃焼室
２  熱交換部
３  陥没部
４  スクリュー
５  モータ
６  着火装置
７  排出通路
８  コイルコンベア
９  側面
１０  底面
１１  移送部
１２  投入口
１３  落下口
１４  燃料供給部
１５  集積槽
１６  パイプ
１７  延長パイプ
１８  回転軸
１９  螺旋羽
２０  直状羽
２１  接続ギア
２２  伝達ギア
２３  供給口
２４  噴射口
２５  円盤状タンク
２６  貯水タンク
２７  螺旋配管
２８  給水管
２９  送水管
３０  排気口
３１  駆動軸
【図１】
0005503423.tif 000002
【図２】
0005503423.tif 000003
【図３】
0005503423.tif 000004
【図４】
0005503423.tif 000005
【図５】
0005503423.tif 000006
【図６】
0005503423.tif 000007
【図７】
0005503423.tif 000008