(57)【要約】  【課題】燃料を１種類に限らず、また、バイオマス燃料の利用の効率化を可能とする。  【解決手段】廃油燃料および固形燃料を含む燃料を燃焼させることで生じた熱エネルギーを集める集熱部と、熱エネルギーの一部を運動エネルギーに変換するエネルギー変換部と、熱エネルギーの残部を水に伝える熱交換部とを備え、集熱部が、廃油燃料を貯蔵する廃油燃料タンク、固形燃料を貯蔵する固形燃料タンク、廃油燃料および固形燃料を燃焼させるチャンバ、廃油燃料タンクからチャンバに廃油燃料を移送する廃油燃料フィーダ、固形燃料タンクからチャンバに固形燃料を移送する固形燃料フィーダ、ならびにチャンバ内の温度を測定する温度センサを有し、温度センサによって測定された温度に応じて、廃油燃料および固形燃料をチャンバに投入する量を制御する。【選択図】図１
2014098504.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
廃油燃料および固形燃料を含む燃料を燃焼させることで生じた熱エネルギーを集める集熱部と、
前記熱エネルギーの一部を運動エネルギーに変換するエネルギー変換部と、
前記熱エネルギーの残部を水に伝える熱交換部と
を備え、
前記集熱部が、
前記廃油燃料を貯蔵するオイル燃料タンク、
前記固形燃料を貯蔵する固形燃料タンク、
前記廃油燃料および前記固形燃料を燃焼させるチャンバ、
前記廃油燃料タンクから前記チャンバに前記廃油燃料を移送する廃油燃料フィーダ、
前記固形燃料タンクから前記チャンバに前記固形燃料を移送する固形燃料フィーダ、ならびに
前記チャンバ内の温度を測定する温度センサ
を有し、前記温度センサによって測定された温度に応じて、前記廃油燃料および前記固形燃料をチャンバに投入する量を制御する燃焼熱発電装置。
【請求項２】
発電量のモニタリング結果を発信する信号発信部をさらに備えることを特徴とする請求項１記載の燃焼熱発電装置。
【請求項３】
前記チャンバに対して、自動で点火するよう指示を送る制御部をさらに備えることを特徴とする請求項１または２記載の燃焼熱発電装置。
【請求項４】
発電した電気を蓄電する蓄電部をさらに備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の燃焼熱発電装置。
【請求項５】
前記廃油燃料が、動植物油および／または使用済み潤滑油である請求項１〜４のいずれか一項に記載の燃焼熱発電装置。
【請求項６】
前記固形燃料が、木質ペレット、芝および／または間伐材である請求項１〜５のいずれか一項に記載の燃焼熱発電装置。
【請求項７】
前記エネルギー変換部がスターリングエンジンである請求項１〜６のいずれか一項に記載の燃焼熱発電装置。
【請求項８】
設置位置の変更を可能にする移動手段をさらに備える請求項１〜７のいずれか一項に記載の燃焼熱発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃焼熱発電装置に関するものであって、特に、廃油燃料および固形燃料を含む燃料を用いた燃焼熱発電装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境を汚染しないクリーンなエネルギーを利用した発電方法として、バイオマス原料を利用したボイラー装置による発電が注目されている。バイオマスは、動植物などから生まれた生物資源の総称をいう。バイオマス発電とは、このバイオマスを直接燃焼したりガス化するなどして発電するものをいう。
【０００３】
特許文献１には、バイオマス処理によって生成される木質タールをボイラーやドライヤー等の燃料用として利用するために、木質タールを７０℃以下、好ましくは３５〜７０℃に加熱して流動性を維持して粘度を霧化しやすい数ｃＰ〜３００ｃＰとしてボイラーやドライヤー等の燃焼用のバーナーに配管を介して送給自在としたこと特徴とする木質タールの燃料処理装置について開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−０９１１９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
例えば、特許文献１のような発電装置においては、発電のために燃焼させる燃料として木質タール等のバイオマスが用いられている。しかしながら、その燃料となるバイオマスは広い地域に分散していることが多く、収集や運搬のコストが高くなるという問題があった。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、上記事情に鑑み、燃料を１種類に限らず、また、バイオマス燃料の利用の効率化を可能とする燃焼熱発電装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の燃焼熱発電装置は、廃油燃料および固形燃料を含む燃料を燃焼させることで生じた熱エネルギーを集める集熱部と、熱エネルギーの一部を運動エネルギーに変換するエネルギー変換部と、熱エネルギーの残部を水に伝える熱交換部とを備え、集熱部が、廃油燃料を貯蔵する廃油燃料タンク、固形燃料を貯蔵する固形燃料タンク、廃油燃料および固形燃料を燃焼させるチャンバ、廃油燃料タンクからチャンバに廃油燃料を移送する廃油燃料フィーダ、固形燃料タンクからチャンバに固形燃料を移送する固形燃料フィーダ、ならびにチャンバ内の温度を測定する温度センサを有し、温度センサによって測定された温度に応じて、廃油燃料および固形燃料をチャンバに投入する量を制御する。
【０００８】
また、上記燃焼熱発電装置は、発電量のモニタリング結果を発信する信号発信部を備えてもよい。
【０００９】
また、上記チャンバに対して、自動で点火するよう指示を送る制御部を備えてもよい。
【００１０】
また、上記燃焼熱発電装置は、更に、発電した電気を蓄電する蓄電部を備えてもよい。
【００１１】
また、上記廃油燃料が、動植物油および／または使用済み潤滑油であってもよい。
【００１２】
また、上記固形燃料が、木質ペレット、芝および／または間伐材であってもよい。
【００１３】
また、上記エネルギー変換部がスターリングエンジンであってもよい。
【００１４】
また、上記燃焼熱発電装置は、更に、設置位置の変更を可能にする移動手段を備えるものであってもよい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の燃焼熱発電装置は、廃油燃料および固形燃料を含む燃料を燃焼させることで生じた熱エネルギーを集める集熱部と、熱エネルギーの一部を運動エネルギーに変換するエネルギー変換部と、熱エネルギーの残部を水に伝える熱交換部とを備え、集熱部が、廃油燃料を貯蔵する廃油燃料タンク、固形燃料を貯蔵する固形燃料タンク、廃油燃料および固形燃料を燃焼させるチャンバ、廃油燃料タンクからチャンバに廃油燃料を移送する廃油燃料フィーダ、固形燃料タンクからチャンバに固形燃料を移送する固形燃料フィーダ、ならびにチャンバ内の温度を測定する温度センサを有し、温度センサによって測定された温度に応じて、廃油燃料および固形燃料をチャンバに投入する量を制御することによって、固形燃料および廃油燃料のいずれでも発電することが可能となり、また、チャンバ内の温度に応じて燃焼量を調節することが可能となる。
【００１６】
また、上記燃焼熱発電装置が、さらに、発電量のモニタリング結果を発信する信号発信部を備える際においては、発電量に応じて外部の発電装置へと発電を切り替えることが可能となる。
【００１７】
また、上記燃焼熱発電装置が、さらに、チャンバに対して、自動で点火するよう指示を送る制御部を備える際においては、外部の発電装置と切り替えて発電を行う際に自動で制御することが可能となる。
【００１８】
また、上記燃焼熱発電装置が、さらに、発電した電気を蓄電する蓄電部を備える際においては、停電時に貯蓄した電気を利用して発電に必要なエネルギーを賄うことが可能となる。
【００１９】
また、上記廃油燃料が、動植物油および／または使用済み潤滑油である際においては、使用済み潤滑油の再利用が可能となる。
【００２０】
また、上記固形燃料が、木質ペレット、芝および／または間伐材である際においては、ゴルフ場等の近くに燃焼熱発電装置を設置することで効率的に固形燃料の供給をすることが可能となる。
【００２１】
また、上記燃焼熱発電装置が、さらに、設置位置の変更を可能にする移動手段を備える際においては、移動先での非常時用電源として用いられることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施形態における燃焼熱発電装置を模式的に示した正面断面図
【図２】本発明の実施形態における燃焼熱発電装置を模式的に示した平面断面図
【図３】本発明の実施形態における燃焼熱発電装置の集熱部を模式的に示した側面図
【図４】本発明の実施形態における燃焼熱発電装置の集熱部を模式的に示した正面図
【図５】本発明の実施形態における制御部の処理の流れを示すフローチャート
【発明を実施するための形態】
【００２３】
次に、本発明の燃焼熱発電装置１００の実施の形態について図面を参照しながら説明する。図１〜４は、この発明に従う燃焼熱発電装置１００の構造を模式的に示したものである。
【００２４】
図１に示すように、本発明の燃焼熱発電装置１００は、廃油燃料および固形燃料を含む燃料を燃焼させることで生じた熱エネルギーを集める集熱部４００と、熱エネルギーの一部を運動エネルギーに変換するエネルギー変換部２００と、熱エネルギーの残部を水に伝える熱交換部（不図示）とを備える。また、燃焼熱発電装置１００は、その上部において、排気筒１１１を備えることができる。
【００２５】
エネルギー交換部２００は、外燃機関であり、例えば、スターリングエンジンとすることができる。エネルギー交換部２００は、スターリングエンジン保持部２０２と、スターリングエンジンモータヘッド２０１を備えており、このスターリングエンジンモータヘッド２０１によってピストン運動を行う。
【００２６】
熱交換部（不図示）は、エネルギー交換部２００の冷却用に冷水を注入するものをいう。注入された冷水は、エネルギー交換部２００の運動により発生した熱により温められ、温水となって取得される。また、熱交換部（不図示）は、集熱部４００の外周に巻きつけられているＳＵＳ（Steel Use Stainless：ステンレス鋼）製のヒーターチューブとしてもよい。この場合、発電時に集熱部４００が燃料を燃焼させる際に発生する熱を用いてチューブ内の水を沸かす。本実施形態に係る燃焼熱発電装置１００によれば、熱交換部（不図示）の処理により、毎分７リットルのお湯（７０℃）を生成することが可能となる。
【００２７】
集熱部４００は、燃料を燃焼させるものをいう。図１および図４に示すように、集熱部４００は、廃油燃料を貯蔵する廃油燃料タンク４１１と、固形燃料を貯蔵する固形燃料タンク４２１と、廃油燃料および固形燃料を燃焼させるチャンバ４５０と、廃油燃料タンク４１１からチャンバ４５０に廃油燃料を移送する廃油燃料フィーダ４１２と、固形燃料タンク４２１からチャンバ４５０に固形燃料を移送する固形燃料フィーダ４２２およびチャンバ４５０内の温度を測定する温度センサを有する。
【００２８】
固形燃料は、木質ペレット、芝および／または間伐材であることが望ましい。固形燃料は、概ね３センチ以下に破砕し、乾燥後、固形燃料タンク４２１に貯蔵する。固形燃料は、微粉砕し乾燥させた後、ペレタイザーで燃料ペレットに加工するものとしてもよい。
【００２９】
廃油燃料は、動植物油および／または使用済み潤滑油であることが望ましい。燃焼熱発電装置１００は、集熱部４００で動植物廃油およびエンジンオイル等の使用済み廃油、潤滑油と木質ペレットを燃焼させた熱でスターリングエンジンを動作させて発電する。廃油燃料のみでも発電することが可能である。
【００３０】
また、図１に示すように、チャンバ４５０は、攪拌モーター４０１と炉床攪拌棒４５１とを備えている。炉床攪拌棒４５１には複数の空気穴４５３が設けられ、また空気穴ダクト４５２を備えている。燃焼時、攪拌モーター４０１によって炉床攪拌棒４５１が回転することでチャンバ４５０内の空気が攪拌される。炉床攪拌棒４５１は、攪拌棒ジョイント４５４によって集熱部４００と接続している。チャンバ４５０では、旋回空気ガス化燃焼方式を用いることにより無煙で燃焼させることが望ましい。また、チャンバ４５０で固形燃料、廃油燃料を燃焼させた際に、二酸化炭素は発生しないようにすることが望ましい。
【００３１】
また、チャンバ４５０は、点火バーナー４５５によって点火される。点火バーナー４５５は、点火バーナー用ダクト４５６およびブランジ４５７を備えている。後述する制御部７００は、この点火バーナー４５５を制御して、自動で点火するものであることが望ましい。
【００３２】
また、図４に示すように、燃焼熱発電装置１００は、さらに、チャンバ４５０に対して自動で点火するよう指示を送る制御部７００を備えていることが望ましい。制御部７００は、温度センサを用いて空焚きや温度異常を検知し、自動消火するものとしてもよい。更に、燃焼温度に応じて、廃油燃料および固形燃料をチャンバ４５０に投入する量を制御することが望ましい。また、制御部７００は発電電圧に応じて負荷を接続し、スターリングエンジンの暴走を防止することも可能である。
【００３３】
また、燃焼熱発電装置１００は、発電量のモニタリング結果を発信する信号発信部（不図示）をさらに備えるのが望ましい。信号発信部は、発電量をモニタリングした結果を外部へ発信する。信号を受信する受信部は、例えば、本発明の燃焼熱発電装置１００と他の発電装置（太陽熱発電装置、風力発電装置、水力発電装置など）とを切り替えるための制御用コンピュータなどが挙げられ、外部の発電装置において発電量が十分に得られない場合、本実施形態に係る燃焼熱発電装置１００を用いるなどの制御を行う。これにより、本発明の燃焼熱発電装置１００を発電システムに組み込むことができる。受信部は制御部７００とすることも可能である。
【００３４】
図５は、受信部が発電を切り替える処理のフローを示すフローチャートである。
切り替え判断処理が開始する（ＳＴＥＰ１１１）と、まず受信部は時刻が所定の時刻の範囲に属するか判断する（ＳＴＥＰ１１２）。所定の時刻でない場合（ＳＴＥＰ１１２：ＮＯ）、次回判断時まで所定の時間待ち処理を行う（ＳＴＥＰ１１５）。次に、受信部は、例えば連携する他システムである太陽熱発電装置の太陽光パネルの照度を確認する。具体的には照度が所定の値以上である状態が所定の時間以上継続しているか判定し、継続していない場合（ＳＴＥＰ１１３：ＮＯ）、次回判断時まで所定の時間待ち処理を行う（ＳＴＥＰ１１５）。継続していた場合には（ＳＴＥＰ１１３：ＹＥＳ）、太陽熱発電装置の出力について判定を行う（ＳＴＥＰ１１４）。具体的には、太陽熱発電装置の太陽熱発電部の出力が所定の値以上あるか判定を行い、所定の値以上であれば（ＳＴＥＰ１１４：ＹＥＳ）、燃焼熱発電装置１００から太陽熱発電装置への運転の切り替えを行う。制御部７００は、発電が切り替わったことを確認し（ＳＴＥＰ１１６）、燃焼熱発電装置１００の集熱部４００の運転を停止させる（ＳＴＥＰ１１７）。
【００３５】
また、燃焼熱発電装置１００は、さらに、灰排出部６００とブロアー６５０とを備えることが望ましい。
【００３６】
灰排出部６００は、集熱部４００で燃料を燃焼した際に排出される灰を自動で外部へと排出する。灰排出部６００は、灰出しスクリュー６０１と灰出しモーター６０２と灰出しボックス６０３を備えており、灰出しボックス６０３において、チャンバ４５０と接続し、チャンバ４５０内の灰を取得する。灰排出部６００による燃焼物の灰出しは自動で行われることが望ましい。灰出し部６００によって取得された灰は灰出し受けボックス６０４に集められる。
【００３７】
ブロアー６５０は温度センサと連動して稼働するものであることが望ましい。ブロアー６５０は、集熱部４００内の温度が、燃焼により閾値を超過した場合に自動で稼働し、装置内の温度が上昇しすぎないように調整する。ブロアー６５０は、ブロアーダクト６５１と燃焼用ブロアーモーター６５４と、ブロアー端子ボックス６５３と燃焼空気ダクト６５５とを備え、この燃焼空気ダクト６５５において集熱部４００と接続する。
【００３８】
さらに本実施形態に係る燃焼熱発電装置１００は、図１、図３および図４に示すように、例えば移動部５００ａ，５００ｂ，５００ｃおよび５００ｄ（移動部５００ｄは図示せず。）を備えることで設置位置の変更を可能とする。移動部は、燃焼熱発電装置１００を保持可能な車輪形状であることが望ましく、移動部を備えることにより、移動先で非常用電源として燃焼熱発電装置１００を用いることが可能となる。
【００３９】
また、燃焼熱発電装置１００は、発電した電気を蓄電する蓄電部（不図示）を備えてもよい。これによって停電時、蓄電部に充電した電気によって発電を行うことが可能となる。
【００４０】
燃焼熱発電装置１００は、廃油燃料および固形燃料を含む燃料を燃焼させることで生じた熱エネルギーを集める集熱部４００と、熱エネルギーの一部を運動エネルギーに変換するエネルギー変換部２００と、熱エネルギーの残部を水に伝える熱交換部とを備え、集熱部４００が、廃油燃料を貯蔵する廃油燃料タンク４１１、固形燃料を貯蔵する固形燃料タンク４２１、廃油燃料および固形燃料を燃焼させるチャンバ４５０、廃油燃料タンク４１１からチャンバ４５０に廃油燃料を移送する廃油燃料フィーダ４１２、固形燃料タンク４２１からチャンバ４５０に固形燃料を移送する固形燃料フィーダ４２２、ならびにチャンバ４５０内の温度を測定する温度センサを有し、温度センサによって測定された温度に応じて、廃油燃料および固形燃料をチャンバ４５０に投入する量を制御することによって、固形燃料および廃油燃料のいずれでも発電することが可能となり、また、チャンバ４５０内の温度に応じて燃焼量を調節することが可能となる。
【００４１】
また、上記燃焼熱発電装置１００が、さらに、発電量のモニタリング結果を発信する信号発信部を備える際においては、発電量に応じて外部の発電装置へと発電を切り替えることが可能となる。
【００４２】
また、上記燃焼熱発電装置１００が、さらに、チャンバ４５０に対して、自動で点火するよう指示を送る制御部７００を備える際においては、外部の発電装置と切り替えて発電を行う際に自動で制御することが可能となる。
【００４３】
また、上記燃焼熱発電装置１００が、さらに、発電した電気を蓄電する蓄電部を備える際においては、停電時に貯蓄した電気を利用して発電に必要なエネルギーを賄うことが可能となる。
【００４４】
また、上記廃油燃料が、動植物油および／または使用済み潤滑油である際においては、使用済み潤滑油の再利用が可能となる。
【００４５】
また、上記固形燃料が、木質ペレット、芝および／または間伐材である際においては、ゴルフ場等の近くに燃焼熱発電装置１００を設置することで効率的に固形燃料の供給をすることが可能となる。
【００４６】
また、上記燃焼熱発電装置１００が、さらに、設置位置の変更を可能にする移動手段を備える際においては、移動先での非常時用電源として用いられることが可能となる。
【符号の説明】
【００４７】
１００            燃焼熱発電装置
２００            エネルギー変換部
４００            集熱部
４１１            廃油燃料タンク
４１２            廃油燃料フィーダ
４２１            固形燃料タンク
４２２            固形燃料フィーダ
６００            灰排出部
６５０            ブロアー
７００            制御部
【図１】
2014098504.tif 000003
【図２】
2014098504.tif 000004
【図３】
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【図４】
2014098504.tif 000006
【図５】
2014098504.tif 000007