(57)【要約】【課題】薪等のバイオマス燃料で、熱効率を高め、かつ長時間安定した燃焼により安定的に温水を作る。【解決手段】バイオマスを燃焼させる燃焼炉２の燃焼室９の周囲を囲む形で、温水タンク３を形成した。上縁２１ａが燃焼室９の高さの１／２以下の位置になるように燃焼室９の背壁９ｄに排煙口２１を設け、温水タンク３の湯沸室１０を貫通して設けられた煙筒体５に排煙させる構成とした。燃焼室９の上部に管体４を着脱自在に配置し、加温された温水を湯沸室１０の温水とともに蓄熱槽７に熱効率を高めて貯留させるようにした。蓄熱槽７と温水タンク３の外壁は断熱性のあるシラスボード２４とし、温水の温度を長時間一定に保てるようにした。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
バイオマスを燃焼させる燃焼室（９）を有する燃焼炉（２）と、
前記燃焼炉（２）の側面、及び上部に配置され、前記燃焼室（９）内での前記
燃焼により加熱して温水を作り、かつ温水を貯留する湯沸室（１０）を兼用する温水タンク（３）と、
前記燃焼室（９）へ前記バイオマスを投入する焚口の背部（９ｄ）で、かつ前記燃焼室（９）の下部に配置され、開口の上縁部（２１ａ、５０ａ）が前記燃焼室（９）の高さの１/２以下の位置に配置され前記燃焼によって生じる排煙を排出するための開口である排煙口（２１、５０）と、
下部が前記排煙口（２１）に接続して設けられ、前記湯沸室（１０）を貫通して上部に延設されている煙筒体（５、７０）と、
前記燃焼室（９）の上部に管形状で配置され、前記湯沸室（１０）に導通し、前記燃焼室（９）の熱で熱交換し温水を作る熱交換管体（４）と
からなるバイオマスボイラー。
【請求項２】
請求項１に記載のバイオマスボイラーにおいて、
前記湯沸室（１０）の温水と前記熱交換管体（４）の温水を合流させ配管（１６）を介して貯留し、一定温度の温水として管理する蓄熱槽（７）を、前記温水タンク（３）に付随して設けたことを特徴とするバイオマスボイラー。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のバイオマスボイラーにおいて、
前記熱交換管体（４）は、前記燃焼室の外壁近傍に配置された配管接続部（４ｃ，４ｄ）を介して、温水の供給管、及び排出管に着脱自在に接続され、前記焚口から外部に取り外し可能な構成であることを特徴とするバイオマスボイラー。
【請求項４】
請求項１又は２に記載のバイオマスボイラーにおいて、
前記燃焼室（９）の天井部で、かつ前記湯沸室（１０）の底面部（１０ａ）は、前記燃焼室（９）側から凸形状をなす放物曲面、又は円筒面形状に形成されていることを特徴とするバイオマスボイラー。
【請求項５】
請求項１又は２に記載のバイオマスボイラーにおいて、
前記燃焼室（９）内の燃焼効果を高めるため強制的に空気を送り込み燃焼ガスの流れを生じさせる送風機（６）を前記燃焼炉（２）に付随して配置したことを特徴とするバイオマスボイラー。
【請求項６】
請求項１又は２に記載のバイオマスボイラーにおいて、
前記湯沸室（１０）の底面部（１０ａ）と前記煙筒部（５）に熱交換のためのフィン（４０，４１）を設けたことを特徴とするバイオマスボイラー。
【請求項７】
請求項１又は２に記載のバイオマスボイラーにおいて、
前記上縁部（５０ａ）の高さが前記燃焼室（９）の底面の高さと一致することを特徴とするバイオマスボイラー。
【請求項８】
請求項１又は２に記載のバイオマスボイラーにおいて、
前記煙筒体（７０）は、前記排煙口（２１ａ）から鉛直方向に所定角度傾斜させて設置した構成であることを特徴とするバイオマスボイラー。
【請求項９】
請求項１又は２に記載のバイオマスボイラーにおいて、
前記燃焼室（９）の底部（９ｃ）には、シラスボード材（７５）と石（７６）を配置したことを特徴とするバイオマスボイラー。
【請求項１０】
請求項２に記載のバイオマスボイラーにおいて、
前記温水タンク（３）及び前記蓄熱槽（７）の外壁は、シラスボード（２４）で形成されていることを特徴とするバイオマスボイラー。
【請求項１１】
請求項２に記載のバイオマスボイラーにおいて、
前記温水タンク（３）と前記蓄熱槽（７）の温水を送水する送水ポンプ（１８，１９）を配管に設けたことを特徴とするバイオマスボイラー。
【請求項１２】
請求項８に記載のバイオマスボイラーにおいて、
前記煙筒体（７０）の中間部は分割され、その間に中間煙筒体（７２）が着脱自在に取り付けられた構成になっていることを特徴とするバイオマスボイラー。
【請求項１３】
請求項１２に記載のバイオマスボイラーにおいて、
前記中間煙筒体（７２）には、排煙中の粉塵を捕集するフィルター（７４）を有していることを特徴とするバイオマスボイラー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バイオマス資源を燃料とするバイオマスボイラーに関する。更に詳しくは、薪、木質ペレット、チップ、間伐材、農産廃棄物等のバイオマス資源を燃焼させて温水を作るバイオマスボイラーに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、化石燃料の使用による多量の二酸化炭素の排出に伴い、この関係の環境破壊を防止するため、少しでもその発生を少なくする試みがなされている。化石燃料は、その埋蔵量が限定されることからも再生可能なエネルギーに変える努力がなされており、そのための研究開発も行われている。バイオマス資源は、無駄に廃棄されている資源の再活用の意味もあり、その代表例としてこれを燃焼に活用することが、化石燃料の使用削減に結びつき注目されている。
【０００３】
バイオマス資源の燃焼装置としては、古くから薪ストーブに代表されるように多く使用されており周知である。木材を中心とする燃料は、化石燃料に比べ単位質量当たりでは火力が弱く品質も安定していないことから、工業的には不向きとしてあまり使用されていない。しかも、化石燃料と同等の燃焼性能を求めるとどうしてもコスト高になり普及していない。しかし、再生エネルギーとしては、日本にも資源は多く存在しており、特に木材は、植林を計画的に行えば継続してどこの地でも得られるエネルギー源である。
【０００４】
このことからこれらバイオマス資源を極力使用し、環境保全に寄与させることは、地球環境の保全という観点からキーテクノロジーとしてとりあげられている。このため従来化石燃料に依存しているものでも、可能な限りバイオマス燃料に置き換えることが求められている。その例として、農業分野においてはビニールハウスの温度管理に、石油に代えバイオマス燃料の使用が一部実施されている。
【０００５】
このような使用のため、バイオマス燃料によるエネルギー設備としてバイオマスボイラーが注目され使用されており、又、改良もなされている。バイオマスボイラーの例として、例えば木質ペレットを主に薪や剪定枝、木っ端等の木材を燃焼させて、水槽の水を温水化する装置は知られている（例えば、特許文献１参照）。同様に、木質ペレットを燃料に使用し、燃焼ガスを発生させボイラー本体に煙管を配して、温水化する構成の装置も知られている（例えば、特許文献２参照）。
【０００６】
この装置には関連して、木質ペレットを供給する装置も設けられている。又、薪を燃料として使用する燃料装置で、温水管体を加熱し、薪の連続供給で長時間燃焼を可能にして、温水化を図る構成の装置も知られている（例えば、特許文献３参照）。規模の小さいボイラーで、バイオマス燃料を適用することが可能なボイラーとしては、他にガスバーナーにより温水を作る構成のものが多く知られている（例えば、特許文献４、５参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】実用新案登録第３１４４４７４号公報
【特許文献２】実開昭６０−１７０５０９号公報
【特許文献３】特開２００９−１４４９４５号公報
【特許文献４】実開平３−１１５３４８号公報
【特許文献５】特開２００８−１９０８４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
以上のように、バイオマス燃料の使用は、薪等のバイオマスを使用すると火力は化石燃料に比し小さい。安定的に温水を確保するために、現状では燃焼室に常にバイオマス燃料を連続して補給しなければならない。加圧圧縮されている木質ペレットは、自動供給が可能な形態の燃料であることから、前述の欠点をある程度解消する資源として利用されているが、化石燃料に比べるとどうしても火力には限界がある。
【０００９】
又、この木質ペレットは、一般の木材に比し密度が高いことから単位重量当たりの熱量は大きいので、上記の欠点はある程度緩和される。しかし、残材や廃材等を木質ペレットにするためには、木材チッパー、圧縮機械等の機械設備が必要であり、かつこれらを稼働するためのエネルギーコストもかかる。このことからどうしても一般材料に比しコスト高になっている。このため、コストのかからない通常の木材を利用した上で、長時間の運転に耐え、一定した温度の温水が得られ、低コストで運転できる装置が望まれている。
【００１０】
廃材等を木質ペレットにするためには、前述のようにそれなりのコストが生じる上、燃料調達の上でもある程度の制約を受けることになる。バイオマス燃料は、その利用に適した分野、特に小規模エネルギー分野で利用するときは、加工することなく自然の形状で燃料の利用ができ、コスト的にも安価で、またどの地域においても調達できる利点がある。このように長時間の安定した温水の確保とともに、効率よく温水が作られる形態のボイラーが望まれている。本発明は上述のような背景のもとになされたものであり、下記の目的を達成する。
【００１１】
本発明の目的は、バイオマス燃料の補給を長時間行なう必要がなく、安定的に温水が得られるバイオマスボイラーを提供することにある。本発明の他の目的は、熱効率のよいバイオマスを燃料とするバイオマスボイラーを提供することにある。本発明の更に他の目的は、メンテナンス性のよいバイオマス燃料のバイオマスボイラーを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、前記目的を達成するため、次の手段を採る。
本発明１のバイオマスボイラーは、
バイオマスを燃焼させる燃焼室（９）を有する燃焼炉（２）と、
前記燃焼炉（２）の側面、及び上部に配置され、前記燃焼室（９）内での前記
燃焼により加熱して温水を作り、かつ温水を貯留する湯沸室（１０）を兼用する温水タンク（３）と、
前記燃焼室（９）へ前記バイオマスを投入する焚口の背部（９ｄ）で、かつ前記燃焼室（９）の下部に配置され、開口の上縁部（２１ａ、５０ａ）が前記燃焼室（９）の高さの１/２以下の位置に配置され前記燃焼によって生じる排煙を排出するための開口である排煙口（２１、５０）と、
下部が前記排煙口（２１）に接続して設けられ、前記湯沸室（１０）を貫通して上部に延設されている煙筒体（５、７０）と、
前記燃焼室（９）の上部に管形状で配置され、前記湯沸室（１０）に導通し、前記燃焼室（９）の熱で熱交換し温水を作る熱交換管体（４）とからなる。
【００１３】
本発明２のバイオマスボイラーは、本発明１において、前記湯沸室（１０）の温水と前記熱交換管体（４）の温水を合流させ配管（１６）を介して貯留し、一定温度の温水として管理する蓄熱槽（７）を、前記温水タンク（３）に付随して設けたことを特徴とする。
本発明３のバイオマスボイラーは、本発明１又は２において、前記熱交換管体（４）は、前記燃焼室の外壁近傍に配置された配管接続部（４ｃ，４ｄ）を介して、温水の供給管、及び排出管に着脱自在に接続され、前記焚口から外部に取り外し可能な構成であることを特徴とする。
【００１４】
本発明４のバイオマスボイラーは、本発明１又は２において、前記燃焼室（９）の天井部で、かつ前記湯沸室（１０）の底面部（１０ａ）は、前記燃焼室（９）側から凸形状をなす放物曲面、又は円筒面形状に形成されていることを特徴とする。
本発明５のバイオマスボイラーは、本発明１又は２において、前記燃焼室（９）内の燃焼効果を高めるため強制的に空気を送り込み燃焼ガスの流れを生じさせる送風機（６）を前記燃焼炉（２）に付随して配置したことを特徴とする。
【００１５】
本発明６のバイオマスボイラーは、本発明１又は２において、前記湯沸室（１０）の底面部（１０ａ）と前記煙筒部（５）に熱交換のためのフィン（４０，４１）を設けたことを特徴とする。
本発明７のバイオマスボイラーは、本発明１又は２において、前記上縁部（５０ａ）の高さが前記燃焼室（９）の底面の高さと一致することを特徴とする。
【００１６】
本発明８のバイオマスボイラーは、本発明１又は２において、前記煙筒体（７０）は、前記排煙口（２１ａ）から鉛直方向に所定角度傾斜させて設置した構成であることを特徴とする。
本発明９のバイオマスボイラーは、本発明１又は２において、前記燃焼室（９）の底部（９ｃ）には、シラスボード材（７５）と石（７６）を配置したことを特徴とする。
【００１７】
本発明１０のバイオマスボイラーは、本発明２において、前記温水タンク（３）及び前記蓄熱槽（７）の外壁は、シラスボード（２４）で形成されていることを特徴とする。
本発明１１のバイオマスボイラーは、本発明２において、前記温水タンク（３）と前記蓄熱槽（７）の温水を送水する送水ポンプ（１８，１９）を配管に設けたことを特徴とする。
【００１８】
本発明１２のバイオマスボイラーは、本発明８において、前記煙筒体（７０）の中間部は分割され、その間に中間煙筒体（７２）が着脱自在に取り付けられた構成になっていることを特徴とする。
本発明１３のバイオマスボイラーは、本発明１２において、前記中間煙筒体（７２）には、排煙中の粉塵を捕集するフィルター（７４）を有していることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明のバイオマスボイラーは、燃料が主に加工されていない自然材である木質系等のバイオマスをそのまま使用することを基本にしているので、燃料コストを安くできる。又、バイオマスボイラーの燃焼室の上部に温水タンクでもある湯沸室を配置し、この湯沸室の下面は、放物面、又は円弧面を形成したので、この面を直接的に加熱することに加え、燃焼室の上部に配置された蛇行する管体である熱交換管体により温水を作るので、燃焼熱を有効に湯沸室の水に伝導できる。これと同時に、湯沸室内に貫通して煙筒体を配置したので、排ガスからも熱を回収できるので、熱効率が高くなった。
【００２０】
又、燃焼室から煙筒体への排煙を、燃焼室の下部位置から行なう構成にし、過度な燃焼を抑制し長時間の燃焼が可能になった。これらの構成により熱効率を高めることが可能となった。更に、ボイラー本体に隣接して温水を貯留する蓄熱槽を設け、この蓄熱槽と温水タンクの外壁を断熱性のあるシラスボードとした。このため長時間安定した温度の温水が得られることとなった。更に、熱交換管体を燃焼室から容易に分離して取り外せるようにしたので、清掃のメンテナンスが容易な構成になった。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１は、本発明のバイオマスボイラーの全体構成を示す正面図である。
【図２】図２は、本発明のバイオマスボイラーの全体構成を示す側面図である。
【図３】図３は、図２のＡ−Ａ断面図である。
【図４】図４は、図１のＢ−Ｂ断面図である。
【図５】図５は、図３のＣ−Ｃ断面図で、管体の部分平面を示す。
【図６】図６は、図３のＤ−Ｄ断面図で、排煙口の構成を示す。
【図７】図７は、吸引式の送風機を煙筒体の出口側に設けた構成図である。
【図８】図８は、他の実施の形態で、湯沸室底部と煙筒体にフィンを設けた構成の部分断面図である。
【図９】図９は、他の実施の形態で、排煙口の上縁部を燃焼室の底面に一致させた構成図である。
【図１０】図１０は、他の実施の形態で、蓄熱槽の上部に温水熱を放出させるファンを設けた構成図である。
【図１１】図１１は、他の実施の形態で、煙筒体を傾斜させて取り付けた場合の構成例を断面で示した正面図である。
【図１２】図１２は、図１１のＸ矢視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
次に、本発明のバイオマスボイラーの実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。バイオマスボイラー１の本体の概要は、燃焼炉２と、この燃焼炉２の上部と側部に配置された温水タンク３と、燃焼炉２の内部でかつ燃焼室９の上部に配置された管体（水管）４と、燃焼炉２に接続された排煙のための煙筒部（煙突）５と、燃焼炉２に燃焼用の空気を送るための送風部６等とで構成されている。このバイオマスボイラー１の本体に配管を介して、蓄熱槽７が隣接して配置されている。この蓄熱槽７は、温水タンク３と管体４に接続されている。これらを構成する部材の材質は、本例ではステンレス鋼、鋼板を用いた。
【００２３】
バイオマスボイラー１は、木材を中心とする全てのバイオマス燃料を燃料とするものに適用できるが、以下、薪８を燃料にする場合で説明する。このバイオマスボイラー１は、燃焼炉２を構成する燃焼室９に薪８を投入し燃焼させて、温水タンク３の湯沸室１０で温水を作り、その温水を農業用の温室の暖房、木材の乾燥等に利用するものである。このバイオマスボイラー１は、大規模な設備で使用を想定したものではない。なお、本実施の形態では１００℃未満に加温された水を温水と称する。
【００２４】
燃焼炉２の前面には、焚口である開閉ドア１１が蝶番でボイラー本体に開閉自在に設けられている。燃焼炉２でバイオマス燃料を燃焼させるときは、開閉ドア１１の上部のノブ（図示せず）を、オペレターが掴み、これを下方に揺動させて燃焼室９を開き、この開きから薪８を燃焼室９内に手作業で投入する。図１に示した二点鎖線は、開放されたときの開閉ドア１１の位置を示す。薪８は長時間の燃焼を維持するためには、太い丸太材が好ましい。燃焼室９は図に示すように、周囲を湯沸室１０の金属板（ステンレス鋼板、鋼板等）と、外壁は断熱材で作られた壁体で囲われた構成になっている。薪８の燃焼熱は、燃焼室９の天井部９ａ（図４参照）と側壁部９ｂに熱伝達され、湯沸室１０で温水を作る構造となっている。
【００２５】
燃焼室９の底部９ｃには、ロストル１２が配置されている。ロストル１２とは、火格子ともいわれているものであるが、薪８を燃焼させるときに燃焼室９の底部９ｃに置かれるもので、一般に鉄製の貫通孔、スリット等を有する板材、又は網で作られたものである。このロストル１２は、清掃、交換を容易にするために取り外し自在に置かれている。そのロストル１２の上面に薪８が投入され燃焼するようになっており、底部９ｃの下部は空間部が区画して形成されている。空間部は、空気を供給するためのパイプ６ａが配置されている。パイプ６ａには、空気を噴出するために複数のノズル孔６ｂが設けられている。
【００２６】
図３に示すように、このノズル孔６ｂから燃焼室９に噴出する空気は、パイプ６ａに連結されている送風機６から送風される。この送風により薪の燃焼は促進される。下部のロストル１２が配置されている底部９ｃも含めて、熱遮断をする必要があるが、本バイオマスボイラー１では耐熱性のあるシラスボードを、底部９ｃ、焚口、外壁等に使用している。このシラスボードは、機能の違いで種々の形態のものが知られているが、いずれも耐火性があり且つ断熱性を有しているものである。
【００２７】
シラスは、火山の噴出物で構成された自然素材のもので、これにセメントを混入して、金型に入れプレスで圧縮成形されたブロック製品である。近年環境面に配慮された資材として注目されている。このシラスは軽量多孔質で、コンクリートと同程度の強度を有するものである。シラスの特徴は軽量である上に、耐火性と断熱性を有していることである。燃焼室９の底部９ｃにも、このシラスボードを使用することで、下部の送風関係部材や床に必要以上の熱が加わることを防止している。なお、強制送風ではなく自然に風を送るとき、又は両者を併用するときは、シラスボードには貫通孔を形成する。
【００２８】
従って、燃焼室９の燃焼熱は底部に伝達されずに、天井部９ａと側壁部９ｂに有効に伝達されることになる。燃焼室９の天井部９ａの裏面は、湯沸室１０の底面部１０ａになるが、この底面部１０ａの形状は湯沸室１０側に凸部となる円筒曲面となっている。この円筒面は、燃焼室９の奧側に延びる筒状面である。なお、この円筒面は、断面形状が放物線状の曲面であっても良い。この円筒曲面に形成したことは、燃焼室９の燃焼面積を広くすると同時に、燃焼室９の略中央部（原理上は１点、ないし直線上での燃焼と考えた場合）で燃焼された燃焼熱は、主に輻射熱により満遍なく燃焼室９の天井部９ａを等距離で加熱する。このために燃焼室９の天井部９ａを放物線状、又は円筒面に形成すると、燃焼効果、及び熱交換効率を高めることになる。
【００２９】
湯沸室１０の下部の中央部を区画している隔壁は、図４等に示すように燃焼室９を区画している隔壁と同じ隔壁である。即ち、燃焼室９の側部と上部の外壁は、焚口と底部９ｃを除き、周囲を天井部９ａと、側壁部９ｂで囲った形状の外側が湯沸室１０を区画する構造である。燃焼室９が湯沸室１０で囲まれているので、燃焼室の熱を温水に効率的に伝熱できる。湯沸室１０の上部には、フロートスイッチ１３が配置されている。このフロートスイッチ１３は、液面に浮かべたフロートがその水位に合わせて上下することで、水を供給する開閉弁のオン、オフを行い、湯沸室１０の水位を調整するためのものである。フロートスイッチ１３は、公知の構造のものであり、その構造、機能の説明は省略する。フロートスイッチ１３の機能により、湯沸室１０の温水量を一定になるようにコントロールしている。
【００３０】
温水が減少した場合には、壁部に設けられた給水部１４から公共上水道等から給水される。逆に温水量が多くなってしまった場合には、温水タンク３の上部に設けられた安全逃がし弁１５を開放して、余計な温水、又は蒸気を外部に自動的に排出するようになっている。更に、この湯沸室１０には、上方の壁部に温水を流出させる配管１６がジョイント、接続パイプを介してバイオマスボイラー１の近傍に設置された蓄熱槽７に接続されている。主にバイオマスボイラー１の湯沸室１０の上部の温水を、蓄熱槽７に供給できるようになっている。また、この湯沸室１０の下方の壁部には、配管１７により蓄熱層７に接続されており、蓄熱槽７からの戻り水である低温の温水を湯沸室１０の下部に還流させる。
【００３１】
この配管経路には、温水タンク３から蓄熱槽７へ圧力計１６ａを介して送水する送水ポンプ１８が、又、蓄熱槽７から温水タンク３へ送水するための送水ポンプ１９が各々配置されている。このように、温水は温水タンク３と蓄熱槽７との間で確実に送水ができるように循環している。農業用の温室等に利用される場合は、蓄熱槽７に配置された配管２０から所定温度の温水が供給されることになる。又、蓄熱槽７の温水の温度を高め、又、一定の温度状態を保持させるために、この燃焼室９の天井部９ａ側に管体４を配置している。
【００３２】
この管体４は、蛇行するように曲げて形成された（図５参照）もので、本例では同じ構成の２つの管体４ａ，４ｂで構成され、図１の矢印で示すように、各々の管体４ａ，４ｂの一端から温度の低い温水、又は常温の水を流入させ、燃焼室９の上部で熱せられ温水となり、各々の管体４ａ，４ｂの他端から湯沸室１０の温水とともに、温水が合流排出され各配管を経て蓄熱槽７に供給される。この管体４の燃焼室９側の形状は、受熱のための表面積を大きくするために蛇行形状である。管体４は、燃焼室９の燃焼熱を温水に変える熱交換器でもある。
【００３３】
燃焼室９の背部９ｄ、即ち開閉ドア１１（焚口）から言えば最奧部の下部に、排煙口２１が配置されている（図３、４参照）。この排煙口２１から煙筒体（煙突）５が湯沸室１０を貫通して上方に延設されている。排煙口２１の上縁２１ａは、燃焼室９の背部９ｄ下部位置にある（図４参照）。即ち、図３の矢印で示すように、燃焼室９の炎と煙が燃焼室９の空間全体に行き渡った、即ち、所定時間滞留した後に、燃焼室９の最奧側の下方向に流れ、この排煙口２１を介して燃焼室９外に排煙される。この排煙口２１の上縁２１ａの位置は、燃焼室９の高さの約１/２以下の位置になるように配置されている。好ましくは、排煙口２１の高さは、底部９ｃから上縁２１ａまでの高さが、燃焼室９の高さの約１/３以下になるように、排煙口２１が開口したものが良い。
【００３４】
排煙口２１の配置位置を燃焼室９の低い位置に配置することは、排煙効率上は良くない。しかしながら、燃焼ガスが燃焼室９に滞留する時間が長くなり、熱交換効率を高め、しかも過度の燃焼を押さえる効果もある。煙筒体５は、湯沸室１０を貫通し高熱の煙が通過することで、その壁面から伝熱等により放熱し温沸室１０の温水との間で熱交換を行なう。温水は湯沸室１０の底面部１０ａによる燃焼室９からの直接の加熱に加え、この煙筒体５からも加熱されることになる。結局、煙筒体５は、燃焼室９から発生する燃焼ガス（煙）を大気中へ放出する機能と熱交換器の機能を有している。管体４は、湯沸室１０の側面を貫通するように配置してある（図３参照）。即ち、管体４が設置される燃焼室９と本体外壁とに跨って、湯沸室１０を貫通するパイプ材２２が固定された構成になっている（図５参照）。
【００３５】
このパイプ材２２内に管体４の両端部、即ち水又は温水の流入部と流出部が挿入されている。その両端部は、本体外壁の外に突き出された長さで構成されており、かつこの両端部は他の配管と接続するためのジョイント部４ｃ、４ｄを形成している。燃焼室９側に配置された管体４は、図５に示すように蛇行した形状になっていて、この蛇行により受熱面積を大きくしているので、燃焼室９内の熱を効率良く回収可能である。この管体４には、蓄熱槽７から温水が供給され、蛇行部４ｅで熱せられた後に、蓄熱槽７に送られる。
【００３６】
この管体４は、ジョイント４ｃ、４ｄとパイプ材２２内に固定支持されるとともに、蛇行部４ｅの端部は支持部材２３で、燃焼室９の天井部９ａに支持固定されている。管体４は、機能的には熱交換器ともいえる。この管体４は、メンテナンスの場合に取り外しが可能な構成になっている。即ち、メンテナンスで管体４の清掃を必要とする場合には、ネジ構造のジョイント部４ｃ，４ｄを開放し、管体４を配管系から容易に切り離すことができる。
【００３７】
このようにすることで、管体４の端部を雄ねじ部のみの管状態にし、この管体４を燃焼室９の開閉ドア１１側に、支持部材２３とパイプ材２２をすり抜けるようにして引き出すことができる。この管体４にはバイオマスの燃焼に伴い、例えば松材の炭化した油脂等がこびりついており、燃焼室９の天井部９ａとともにこの管体４にも付着する。このため燃焼室９は定期的に清掃する必要がある。管体４を容易に取り出し可能とすることは、この清掃作業を容易にすることで効果的である。清掃が終了した後は引き出した動作の逆を行って本体に取り付け、配管のジョイント部４ｃ、４ｄに固定する。
【００３８】
バイオマスボイラー１には前述したように、隣接して蓄熱槽７が配置されている。この蓄熱槽７は、バイオマスボイラー１で熱せられた温水を一定の温度を保持・蓄熱するためのものである。この蓄熱室７の外壁は、シラスボード２４で構成されている。このシラスボード２４は、バイオマスボイラー１の温水タンク３の外壁にも使用されている。このシラスボード２４は、前述した特徴を有してい
るが、特に、この蓄熱室７には断熱性を生かし一定温度の温水保温維持のために有効である。
【００３９】
この一定温度とは、例えば８０℃である。バイオマスボイラー１の湯沸室１０の温水は、燃焼状態によりその温度は一定しないので、このままの状態の温水利用は不具合を生じる。特に、温室ハウス等での利用では温水温度が一定であることが望まれている。バイオマスボイラー本体と蓄熱槽７との間は前述のように配管１６，１７で結合されており、送水のための送水ポンプ１８，１９も中間部に介在している。
【００４０】
即ち、湯沸室１０及び管体４からの温水は、熱湯状態で配管１６を介して送水ポンプ１８により蓄熱槽７の流入口の配管７ａに流入し蓄熱槽７に貯留される。一方、蓄熱槽７からは冷めた温水を、下部に配置された配管７ｂからポンプ１９を介して湯沸室１０の配管１７に流出させる。流出された温水は、管体４と湯沸室１０で再び加熱されて、前述の経路を経て蓄熱槽７に貯留される。即ち、温水は、湯沸室１０、管体４と蓄熱室７とを循環して流れている。
【００４１】
蓄熱槽７の温水は、このように熱効率が高められた温水となっている。蓄熱室７に貯留された温水は、図示していない温度センサーで一定の温度管理がなされ、必要以上に温度が高くなった場合には、湯沸室１０の温度が高くなっていることを意味しているので、湯沸室１０の上部に設けられた給水部１４から水を供給する。前述したように、湯沸室１０の湯量はフロートスイッチ１３の水位検知で制御され一定量以上の温水が充満しないようにしている。
【００４２】
温水の管理は蓄熱槽７でも同様で、蓄熱槽７の上部に設けられたフロートスイッチ２５の水位検知で湯量が制御されている。蓄熱槽７の温水の利用が多い場合には湯沸室１０の温水量も減ってくるので同様に水の供給を行なう。逆に蓄熱室７の温水温度が低い場合は、燃焼熱が足りないことを意味するので、薪を供給し燃焼状態を高める。
【００４３】
このような構成にしたので、許容の温度範囲であれば、燃焼室９の燃焼状態が悪化しても、温水は蓄熱槽７で一定温度を長時間保持することが可能である。このように蓄熱槽７を設けたことは、この蓄熱槽７が温水のバッファーとなり、仮に燃焼室９の燃焼が一時的に消え、又は低下しても、許容の温度範囲で適正な温水状態を保持することができるのである。結果的に、バイオマス燃料を長時間人手で連続投入をしなくても、従来から行なわれている燃料の連続投与による温水の温度維持と同等の効果を得ることになる。
【００４４】
（他の実施の形態１）
図７に示すのは、送風機の他の実施の形態を示したものである。送風機３０を煙筒体５の排煙出口側に配置した例である。この送風機３０は、燃焼室９から排ガスを燃焼室９外に排出すると共に、排煙に含まれている微粒子等からなる粉塵を除去するためのサイクロンと呼ばれている遠心力を利用した集塵機のための送風機である。燃焼室９からの排煙は強制的に吸引され排出される。排煙は送風機３０の遠心力浄化部３０ａに取り込まれ、遠心分離力により排煙中の粉塵を除去し、排煙を浄化して無害の気体にして排出口３０ｂから大気に放出させるものである。除去された粉塵は、下部の回収部３０ｃから取り出して処分する。この送風機３０を排煙出口に設けることにより、排煙を無害にして大気に放出する構成なので、環境保全に一層配慮した形態となる。
【００４５】
（他の実施の形態２）
図８に示すのは、湯沸効率を高める形態である。湯沸室１０の湾曲した底面部１０ａに縦方向に複数の板状フィン４０を設けた構成のものである。この板状フィン４０以外にも、湯沸室１０を貫通して配置された煙筒体５の外側にも上下方向に複数の円板状フィン４１を設ける。これらのフィン４０，４１は金属製であるので、湯沸室１０の湯沸面積を広くし、これらのフィン４０，４１からの放熱による熱交換で湯沸効率を一層高め、多くの温水を得ることが出来る。
【００４６】
（他の実施の形態３）
図９に示すのは、燃焼室９の排煙口５０の上縁５０ａを燃焼室９の底部９ｃの位置と同じ高さ配置した場合の形態である。前述の構成であると、構造上、排煙口２１は湯沸室１０の一部の側壁下部をカットして設けられる構成であるが、この本実施の形態の構造の燃焼室９の側壁は、全て湯沸室１０に対応した燃焼壁となる。即ち、燃焼室９の燃焼熱は、焚口と底部９ｃを除き、天井部９ａと側壁部９ｂの全面に行き渡り有効に湯沸室１０に、伝達、輻射、及び対流により伝達され有効に利用されることになる。ただし、この排煙口５０の配置構造は、排煙効率が悪いので排煙口５０側に排煙のための送風機を配置したものが良い。
【００４７】
（他の実施の形態４）
図１０に示したものは、蓄熱槽７の上部にファン装置６０を搭載した構成例である。蓄熱槽７は、温室等に配置し、このファン装置６０で温風を発生させるものである。このために、熱交換のための配管等の設備が必要でなく、直接的に熱を利用できる利点がある。蓄熱槽７を温室ハウス内に設置し、温風を発生させるときにスペース効率が良いので有効である。
【００４８】
また、このファン装置６０の別の利用形態もある。蓄熱槽７の温水温度が高い場合に、このファン装置６０を稼動させ温度を低める。即ち、ファン装置６０に設けられるフィン状の流水パイプ６０ａと蓄熱槽７との間で、図中の矢印で示すように配管６１，６２を介して温水の循環を行い、ファン装置６０のファン６０ｂの回転で送風し温水を冷やし適切な温度にする。以上のように、ファン装置６０は、蓄熱槽７の温水を冷やすと同時に、ファン６０ｂで送風される温風としても利用もできる。
【００４９】
（他の実施の形態５）
図１１、図１２に示すものは、排煙管である煙筒体７０を燃焼炉２に対し、傾斜状態に設置した構成例の図である。即ち、図で示すように、この例は前述の排煙口２１の上縁２１ａから所定角度を有して、即ち煙筒体７０の中心線を鉛直線に対して鋭角に傾けた状態で、燃焼炉２の背面から燃焼炉２の外側に突き出すように煙筒体７０を傾斜させて取り付けた構成図である。排煙は図１１で示した矢印のように流れ、煙筒体７０の中心線方向に吸引される形で排出される。燃焼室９に薪８等のバイオマス燃料を投入して燃焼させ、燃焼室９の上部位置に配置された管体４、及び温水タンク３の水を湯沸室１０で温水化する。湯沸室１０に配置されたフロートスイッチ１３により、湯沸室１０に供給される水量を調整する構成は前述したものと同様である。
【００５０】
なお、図１１、１２に示した煙筒体７０は、本例では直線的形状の構成としているが、煙筒体７０を曲線形状のもの、あるいは蛇腹形式のものにしてもよい。このように煙筒体７０を傾斜させる構成にしたことで、燃焼室９から煙筒体７０への煙の吸引力が強まり、即ち、燃焼ガスの流れの方向変化が少なくなるので燃焼ガスの流れが円滑になり、燃焼効率を向上させることができる。また、燃焼室９の背面には開閉扉７１を配置した。
【００５１】
この開閉扉７１を配置することにより、燃焼停止時にはこの開閉扉７１を開き、燃焼室９背部と煙筒体７０の清掃等を行なうことができ、メンテナンスがし易くなる。煙筒体７０がこの構成であると、煙筒体７０は燃焼室側から外部に途中で露出する形態となる。煙筒体７０はその一部が湯沸室１０を貫通するが、途中で外部に突出する形態である。又、この露出する煙筒体７０の一部は、分割構成になっていて、この分割部に中間煙筒体７２が着脱自在に差し込まれている。この中間煙筒体７２は、両端部にフランジ７２ａを有しており、このフランジ７２ａに接続される煙筒体７０とボルト／ナット７３で着脱自在に取り付けてある。この中間煙筒体７２にはフィルター７４が設けられている。
【００５２】
このフィルター７４を設けることで、排煙中に含まれるタール等を捕集し取り除くようにしている。このように構成することで、排煙に含まれるタール、油脂、煤等が取り除かれ、排煙をクリーン状態にして外部に放出することができる。タール等がフィルター能力の限界を超えて溜まった場合には、中間煙筒体７２のみを煙筒体７０から取り出してフィルター７４交換をすればよい。この結果、排煙部においてもメンテナンスが容易にできる構成となっている。
【００５３】
又、この実施の形態においては、燃焼室９の底部９ｃには、シラスボード材７５を使用し、その上部に石７６を設け、二重構造にして蓄熱性を高めた構成にしている。即ち、シラスボード材７５により燃焼室９の熱を燃焼炉２の下部から外部への熱伝播を防ぎ、石７６を配置することで石７６の蓄熱が燃焼室９の蓄熱効果を高めることになる。結果として、燃焼効率が高くなる。
【００５４】
又、ロストル１２の下部に、空気を供給するパイプを設ける構成にしたことは前述と同様である。空気を供給するためのパイプ７７を２本ロストル１２の下部に配置している。フランジ７２ａから延びるノズル７７ａは、図１２に示すように、燃焼室９の両サイドからロストル１２の上方に突き出し、燃焼室９の中央部に向けて空気が噴出す方向に設置している。これにより燃焼効率を高めるようにしている。このような実施の形態の構成にすることで、本発明の目的、効果、即ち、熱効率がよくして安定的な温水が得られ、メンテナンスを一層向上させたバイオマスボイラーとすることができる。
【符号の説明】
【００５５】
１…バイオマスボイラー
２…燃焼炉
３…温水タンク
４…管体
５、７０…煙筒体
６…送風機
７…蓄熱槽
８…薪
９…燃焼室
１０…湯沸室
２０ａ、５０ａ…上縁部
２１、５０…排煙口
【図１】
2014199174.tif 000003
【図２】
2014199174.tif 000004
【図３】
2014199174.tif 000005
【図４】
2014199174.tif 000006
【図５】
2014199174.tif 000007
【図６】
2014199174.tif 000008
【図７】
2014199174.tif 000009
【図８】
2014199174.tif 000010
【図９】
2014199174.tif 000011
【図１０】
2014199174.tif 000012
【図１１】
2014199174.tif 000013
【図１２】
2014199174.tif 000014
【手続補正書】
【提出日】平成26年8月4日(2014.8.4)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バイオマスを燃焼させる燃焼室（９）を有する燃焼炉（２）と、
前記燃焼炉（２）の側面、及び上部に配置され、前記燃焼室（９）内での前記燃焼により加熱して温水を作り、かつ温水を貯留する湯沸室（１０）を兼用する温水タンク（３）と、
前記燃焼室（９）へ前記バイオマスを投入する焚口の背部（９ｄ）で、かつ前記燃焼室（９）の下部に配置され、開口の上縁部（２１ａ、５０ａ）が前記燃焼室（９）の高さの１/２以下の位置に配置され前記燃焼によって生じる排煙を排出するための開口である排煙口（２１、５０）と、
下部が前記排煙口（２１）に接続して設けられ、前記湯沸室（１０）を貫通して上部に延設されている煙筒体（５、７０）と、
前記燃焼室（９）の上部に管形状で配置され、前記湯沸室（１０）に導通し、前記燃焼室（９）の熱で熱交換し温水を作る熱交換管体（４）と
からなるバイオマスボイラーにおいて、
前記熱交換管体（４）は、前記燃焼室及び前記湯沸室（１０）の外壁を貫通し、前記外壁の外の近傍に配置された配管接続部（４ｃ，４ｄ）を介して、温水の供給管、及び排出管に着脱自在に接続され、前記焚口から外部に取り外し可能な構成である
ことを特徴とするバイオマスボイラー。
【請求項２】
請求項１に記載のバイオマスボイラーにおいて、
前記湯沸室（１０）の温水と前記熱交換管体（４）の温水を合流させ配管（１６）を介して貯留し、一定温度の温水として管理する蓄熱槽（７）を、前記温水タンク（３）に付随して設けたことを特徴とするバイオマスボイラー。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のバイオマスボイラーにおいて、
前記燃焼室（９）の天井部で、かつ前記湯沸室（１０）の底面部（１０ａ）は、前記燃焼室（９）側から凸形状をなす放物曲面、又は円筒面形状に形成されていることを特徴とするバイオマスボイラー。
【請求項４】
請求項１又は２に記載のバイオマスボイラーにおいて、
前記燃焼室（９）内の燃焼効果を高めるため強制的に空気を送り込み燃焼ガスの流れを生じさせる送風機（６）を前記燃焼炉（２）に付随して配置したことを特徴とするバイオマスボイラー。
【請求項５】
請求項１又は２に記載のバイオマスボイラーにおいて、
前記湯沸室（１０）の底面部（１０ａ）と前記煙筒部（５）に熱交換のためのフィン（４０，４１）を設けたことを特徴とするバイオマスボイラー。
【請求項６】
請求項１又は２に記載のバイオマスボイラーにおいて、
前記上縁部（５０ａ）の高さが前記燃焼室（９）の底面の高さと一致することを特徴とするバイオマスボイラー。
【請求項７】
請求項１又は２に記載のバイオマスボイラーにおいて、
前記煙筒体（７０）は、前記排煙口（２１ａ）から鉛直方向に所定角度傾斜させて設置した構成であることを特徴とするバイオマスボイラー。
【請求項８】
請求項１又は２に記載のバイオマスボイラーにおいて、
前記燃焼室（９）の底部（９ｃ）には、シラスボード材（７５）と石（７６）を配置したことを特徴とするバイオマスボイラー。
【請求項９】
請求項２に記載のバイオマスボイラーにおいて、
前記温水タンク（３）及び前記蓄熱槽（７）の外壁は、シラスボード（２４）で形成されていることを特徴とするバイオマスボイラー。
【請求項１０】
請求項２に記載のバイオマスボイラーにおいて、
前記温水タンク（３）と前記蓄熱槽（７）の温水を送水する送水ポンプ（１８，１９）を配管に設けたことを特徴とするバイオマスボイラー。
【請求項１１】
請求項７に記載のバイオマスボイラーにおいて、
前記煙筒体（７０）の中間部は分割され、その間に中間煙筒体（７２）が着脱自在に取り付けられた構成になっていることを特徴とするバイオマスボイラー。
【請求項１２】
請求項１１に記載のバイオマスボイラーにおいて、
前記中間煙筒体（７２）には、排煙中の粉塵を捕集するフィルター（７４）を有していることを特徴とするバイオマスボイラー。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
本発明は、前記目的を達成するため、次の手段を採る。
本発明１のバイオマスボイラーは、
バイオマスを燃焼させる燃焼室（９）を有する燃焼炉（２）と、
前記燃焼炉（２）の側面、及び上部に配置され、前記燃焼室（９）内での前記燃焼により加熱して温水を作り、かつ温水を貯留する湯沸室（１０）を兼用する温水タンク（３）と、
前記燃焼室（９）へ前記バイオマスを投入する焚口の背部（９ｄ）で、かつ前記燃焼室（９）の下部に配置され、開口の上縁部（２１ａ、５０ａ）が前記燃焼室（９）の高さの１/２以下の位置に配置され前記燃焼によって生じる排煙を排出するための開口である排煙口（２１、５０）と、
下部が前記排煙口（２１）に接続して設けられ、前記湯沸室（１０）を貫通して上部に延設されている煙筒体（５、７０）と、
前記燃焼室（９）の上部に管形状で配置され、前記湯沸室（１０）に導通し、前記燃焼室（９）の熱で熱交換し温水を作る熱交換管体（４）と
からなるバイオマスボイラーにおいて、
前記熱交換管体（４）は、前記燃焼室及び前記湯沸室（１０）の外壁を貫通し、前記外壁の外の近傍に配置された配管接続部（４ｃ，４ｄ）を介して、温水の供給管、及び排出管に着脱自在に接続され、前記焚口から外部に取り外し可能な構成であることを特徴とする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
本発明２のバイオマスボイラーは、本発明１において、前記湯沸室（１０）の温水と前記熱交換管体（４）の温水を合流させ配管（１６）を介して貯留し、一定温度の温水として管理する蓄熱槽（７）を、前記温水タンク（３）に付随して設けたことを特徴とする。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
本発明３のバイオマスボイラーは、本発明１又は２において、前記燃焼室（９）の天井部で、かつ前記湯沸室（１０）の底面部（１０ａ）は、前記燃焼室（９）側から凸形状をなす放物曲面、又は円筒面形状に形成されていることを特徴とする。
本発明４のバイオマスボイラーは、本発明１又は２において、前記燃焼室（９）内の燃焼効果を高めるため強制的に空気を送り込み燃焼ガスの流れを生じさせる送風機（６）を前記燃焼炉（２）に付随して配置したことを特徴とする。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
本発明５のバイオマスボイラーは、本発明１又は２において、前記湯沸室（１０）の底面部（１０ａ）と前記煙筒部（５）に熱交換のためのフィン（４０，４１）を設けたことを特徴とする。
本発明６のバイオマスボイラーは、本発明１又は２において、前記上縁部（５０ａ）の高さが前記燃焼室（９）の底面の高さと一致することを特徴とする。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
本発明７のバイオマスボイラーは、本発明１又は２において、前記煙筒体（７０）は、前記排煙口（２１ａ）から鉛直方向に所定角度傾斜させて設置した構成であることを特徴とする。
本発明８のバイオマスボイラーは、本発明１又は２において、前記燃焼室（９）の底部（９ｃ）には、シラスボード材（７５）と石（７６）を配置したことを特徴とする。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
本発明９のバイオマスボイラーは、本発明２において、前記温水タンク（３）及び前記蓄熱槽（７）の外壁は、シラスボード（２４）で形成されていることを特徴とする。
本発明１０のバイオマスボイラーは、本発明２において、前記温水タンク（３）と前記蓄熱槽（７）の温水を送水する送水ポンプ（１８，１９）を配管に設けたことを特徴とする。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
本発明１１のバイオマスボイラーは、本発明７において、前記煙筒体（７０）の中間部は分割され、その間に中間煙筒体（７２）が着脱自在に取り付けられた構成になっていることを特徴とする。
本発明１２のバイオマスボイラーは、本発明１１において、前記中間煙筒体（７２）には、排煙中の粉塵を捕集するフィルター（７４）を有していることを特徴とする。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３８】
バイオマスボイラー１には前述したように、隣接して蓄熱槽７が配置されている。この蓄熱槽７は、バイオマスボイラー１で熱せられた温水を一定の温度を保持・蓄熱するためのものである。この蓄熱室７の外壁は、シラスボード２４で構成されている。このシラスボード２４は、バイオマスボイラー１の温水タンク３の外壁にも使用されている。このシラスボード２４は、前述した特徴を有しているが、特に、この蓄熱室７には断熱性を生かし一定温度の温水保温維持のために有効である。