(57)【要約】  本発明の燃焼装置は、有機物を燃焼する燃焼部２０が、有機物を燃焼によりガス化する一次燃焼部２１と、一次燃焼部２１の下流側に形成される二次燃焼部２２からなり、一次燃焼部２１と二次燃焼部２２との間に、空気を供給する空気供給口１２を配置し、一次燃焼部２１に有機物を供給する燃焼物収容部６０を備え、燃焼物収容部６０の下部と、一次燃焼部２１とでガス化発生室を形成し、ガス化発生室の下部に、通気孔を形成したキャスタブル１８を設け、キャスタブル１８の下方に空気を供給するガス化用空気供給管７１を設けたことを特徴とし、有機物を適切にガス化させることができ、熱交換効率がよく、小型で簡易な燃焼装置、特に電力を使わない燃焼装置を提供する。
2013035334.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機物を燃焼する燃焼部が、前記有機物を燃焼によりガス化する一次燃焼部と、前記一次燃焼部の下流側に形成される二次燃焼部からなり、
前記一次燃焼部と前記二次燃焼部との間に、空気を供給する空気供給口を配置し、
前記一次燃焼部に前記有機物を供給する燃焼物収容部を備えた燃焼装置であって、
前記燃焼物収容部の下部と、前記一次燃焼部とでガス化発生室を形成し、
前記ガス化発生室の下部に、通気孔を形成したキャスタブルを設け、
前記キャスタブルの下方に空気を供給するガス化用空気供給管を設けたことを特徴とする燃焼装置。
【請求項２】
前記燃焼物収容部が、前記有機物を投入する投入口と、前記投入口を閉塞する蓋体と、前記有機物を自然落下させる供給壁とを有し、前記燃焼物収容部に所定量の前記有機物を堆積させた状態で燃焼を行わせることを特徴とする請求項１に記載の燃焼装置。
【請求項３】
前記供給壁の傾斜角度を、水平面に対して４５度〜６５度の範囲としたことを特徴とする請求項２に記載の燃焼装置。
【請求項４】
前記傾斜角度を６２度としたことを特徴とする請求項３に記載の燃焼装置。
【請求項５】
前記一次燃焼部への前記有機物の供給量を変更する可変板を設けたことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の燃焼装置。
【請求項６】
前記ガス化発生室に不燃ガスを噴出させる不燃ガス供給管を設けたことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の燃焼装置。
【請求項７】
前記燃焼部で燃焼させた燃焼ガスから吸熱する熱交換部を備え、
前記熱交換部を、軸心を鉛直方向とした円筒状に形成し、
前記燃焼ガスが流れる流路部として、
前記燃焼ガスを前記熱交換部の内周面に沿って降下させる降下流路部と、
前記燃焼ガスを前記熱交換部の外周面に沿って上昇させる上昇流路部と
を有し、
前記燃焼部からの前記燃焼ガスを、前記降下流路部に導き、その後に前記上昇流路部に導くことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載の燃焼装置。
【請求項８】
前記熱交換部の内部に、軸心を鉛直方向とした円筒状の隔壁筒を配置し、
前記燃焼部を、前記隔壁筒の下方に配置し、
前記降下流路部を、前記隔壁筒と前記熱交換部との間に形成したことを特徴とする請求項７に記載の燃焼装置。
【請求項９】
前記熱交換部の前記内周面及び前記外周面の少なくとも一部に熱交換フィンを設けたことを特徴とする請求項７又は請求項８に記載の燃焼装置。
【請求項１０】
前記熱交換フィンを、鉛直方向に配置したことを特徴とする請求項９に記載の燃焼装置。
【請求項１１】
前記燃焼部が、
前記隔壁筒の直径より大きな幅寸法で、前記隔壁筒の前記直径より大きな奥行き寸法の底面と、
前記底面と対向し、前記隔壁筒の前記直径より小さな高さ寸法の天面とを有し、
前記底面及び前記天面には、多数のセラミックボールを埋め込んでいることを特徴とする請求項８から請求項１０のいずれかに記載の燃焼装置。
【請求項１２】
前記一次燃焼部を、前記二次燃焼部の上流側であって、前記底面よりも低い位置に形成したことを特徴とする請求項１１に記載の燃焼装置。
【請求項１３】
前記上昇流路部の流路断面積を、前記降下流路部の流路断面積よりも大きくし、
前記上昇流路部の下部に煤溜部を形成したことを特徴とする請求項７から請求項１２のいずれかに記載の燃焼装置。
【請求項１４】
前記上昇流路部の外部に、軸心を鉛直方向とした円筒状の外壁筒を配置し、
前記燃焼部を基台に形成し、
前記基台の上面に前記外壁筒を載置したことを特徴とする請求項７から請求項１３のいずれかに記載の燃焼装置。
【請求項１５】
送風機を用いることなく前記燃焼ガスを流すことを特徴とする請求項１から請求項１４のいずれかに記載の燃焼装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、温水ボイラー、冷暖房機の熱源として利用できる燃焼装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、木チップ、蓄糞、籾殻、食物残渣などの有機物を熱源とした燃焼装置が多数提案されている。
例えば、小型で燃焼効率が高いものとして特許文献１に示すものが提案されている。
また、燃焼熱を気化熱暖房に利用するものとして特許文献２に示すものが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１３９０１０号公報
【特許文献２】特開２００５−２４９３３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１では、特にセラミックボールによる耐火蓄熱体の加熱効果を利用したものであり、熱効率は高いが、効率的な熱交換を提案するものではない。
また特許文献２では、縦型で円筒形の本体内で燃焼ガスの上昇気流と降下気流を考えた構成となっているが、気体又は液体に対して十分な放熱を行う構成とは言えない。【０００５】
本発明は、有機物を適切にガス化させることができ、熱交換効率がよく、小型で簡易な燃焼装置、特に電力を使わない燃焼装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１記載の本発明の燃焼装置は、有機物を燃焼する燃焼部が、前記有機物を燃焼によりガス化する一次燃焼部と、前記一次燃焼部の下流側に形成される二次燃焼部からなり、前記一次燃焼部と前記二次燃焼部との間に、空気を供給する空気供給口を配置し、前記一次燃焼部に前記有機物を供給する燃焼物収容部を備えた燃焼装置であって、前記燃焼物収容部の下部と、前記一次燃焼部とでガス化発生室を形成し、前記ガス化発生室の下部に、通気孔を形成したキャスタブルを設け、前記キャスタブルの下方に空気を供給するガス化用空気供給管を設けたことを特徴とする燃焼装置。
請求項２記載の本発明は、請求項１に記載の燃焼装置において、前記燃焼物収容部が、前記有機物を投入する投入口と、前記投入口を閉塞する蓋体と、前記有機物を自然落下させる供給壁とを有し、前記燃焼物収容部に所定量の前記有機物を堆積させた状態で燃焼を行わせることを特徴とする。
請求項３記載の本発明は、請求項２に記載の燃焼装置において、前記供給壁の傾斜角度を、水平面に対して４５度〜６５度の範囲としたことを特徴とする。
請求項４記載の本発明は、請求項３に記載の燃焼装置において、前記傾斜角度を６２度としたことを特徴とする。
請求項５記載の本発明は、請求項１から請求項４のいずれかに記載の燃焼装置において、前記一次燃焼部への前記有機物の供給量を変更する可変板を設けたことを特徴とする。
請求項６記載の本発明は、請求項１から請求項５のいずれかに記載の燃焼装置において、前記燃焼物収容部が、前記有機物を投入する投入口と、前記投入口を閉塞する蓋体と、前記前記ガス化発生室に不燃ガスを噴出させる不燃ガス供給管を設けたことを特徴とする。
請求項７記載の本発明は、請求項１から請求項６のいずれかに記載の燃焼装置において、前記燃焼部で燃焼させた燃焼ガスから吸熱する熱交換部を備え、前記熱交換部を、軸心を鉛直方向とした円筒状に形成し、前記燃焼ガスが流れる流路部として、前記燃焼ガスを前記熱交換部の内周面に沿って降下させる降下流路部と、前記燃焼ガスを前記熱交換部の外周面に沿って上昇させる上昇流路部とを有し、前記燃焼部からの前記燃焼ガスを、前記降下流路部に導き、その後に前記上昇流路部に導くことを特徴とする。
請求項８記載の本発明は、請求項７に記載の燃焼装置において、前記熱交換部の内部に、軸心を鉛直方向とした円筒状の隔壁筒を配置し、前記燃焼部を、前記隔壁筒の下方に配置し、前記降下流路部を、前記隔壁筒と前記熱交換部との間に形成したことを特徴とする。
請求項９記載の本発明は、請求項７又は請求項８に記載の燃焼装置において、前記熱交換部の前記内周面及び前記外周面の少なくとも一部に熱交換フィンを設けたことを特徴とする。
請求項１０記載の本発明は、請求項９に記載の燃焼装置において、前記熱交換フィンを、鉛直方向に配置したことを特徴とする。
請求項１１記載の本発明は、請求項８から請求項１０のいずれかに記載の燃焼装置において、前記燃焼部が、前記隔壁筒の直径より大きな幅寸法で、前記隔壁筒の前記直径より大きな奥行き寸法の底面と、前記底面と対向し、前記隔壁筒の前記直径より小さな高さ寸法の天面とを有し、前記底面及び前記天面には、多数のセラミックボールを埋め込んでいることを特徴とする。
請求項１２記載の本発明は、請求項１１に記載の燃焼装置において、前記一次燃焼部を、前記二次燃焼部の上流側であって、前記底面よりも低い位置に形成したことを特徴とする。
請求項１３記載の本発明は、請求項７から請求項１２のいずれかに記載の燃焼装置において、前記上昇流路部の流路断面積を、前記降下流路部の流路断面積よりも大きくし、前記上昇流路部の下部に煤溜部を形成したことを特徴とする。
請求項１４記載の本発明は、請求項７から請求項１３のいずれかに記載の燃焼装置において、前記上昇流路部の外部に、軸心を鉛直方向とした円筒状の外壁筒を配置し、前記燃焼部を基台に形成し、前記基台の上面に前記外壁筒を載置したことを特徴とする。
請求項１５記載の本発明は、請求項１から請求項１４のいずれかに記載の燃焼装置において、送風機を用いることなく前記燃焼ガスを流すことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、燃焼ガスを、熱交換部の内周面に沿って降下させ、その後に熱交換部の外周面に沿って上昇させることで効率よく熱交換させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施例による燃焼装置の断面構成図
【図２】図１のI−I線断面図
【図３】図１のII−II線断面図
【図４】本発明の他の実施例による燃焼装置の断面構成図
【符号の説明】
【０００９】
１０  基台
１２  空気供給口
１３  可変板
１７  煤溜部
２０  燃焼部
２１  一次燃焼部
２２  二次燃焼部
３１  外壁筒
３２  隔壁筒
４０  熱交換部
５２  降下流路部
５３  上昇流路部
６０  燃焼物収容部
６２  供給壁
７１  ガス化用空気供給管
７２  不燃ガス供給管
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の第１の実施の形態による燃焼装置は、燃焼物収容部の下部と、一次燃焼部とでガス化発生室を形成し、ガス化発生室の下部に、通気孔を形成したキャスタブルを設け、
キャスタブルの下方に空気を供給するガス化用空気供給管を設けたものである。本実施の形態によれば、有機物を適切にガス化させることができるとともに、キャスタブルによって確実な耐久性を得ることができる。
【００１１】
本発明の第２の実施の形態は、第１の実施の形態による燃焼装置において、燃焼物収容部が、有機物を投入する投入口と、投入口を閉塞する蓋体と、有機物を自然落下させる供給壁とを有し、燃焼物収容部に所定量の有機物を堆積させた状態で燃焼を行わせるものである。本実施の形態によれば、投入口からの燃焼物収容部下方への酸素供給を制限でき、有機物を燃焼させることなくガス化させることができる。
【００１２】
本発明の第３の実施の形態は、第２の実施の形態による燃焼装置において、供給壁の傾斜角度を、水平面に対して４５度〜６５度の範囲としたものである。本実施の形態によれば、自然落下を利用して有機物の供給を行うことができるため、有機物の供給のための動力源を必要としない。
【００１３】
本発明の第４の実施の形態は、第３の実施の形態による燃焼装置において、傾斜角度を６２度としたものである。本実施の形態によれば、供給壁に付着物が発生しにくく、また多少の付着物が発生しても有機物を自然落下させることができる。
【００１４】
本発明の第５の実施の形態は、第１から第４の実施の形態による燃焼装置において、一次燃焼部への有機物の供給量を変更する可変板を設けたものである。本実施の形態によれば、有機物に含まれる水分量に応じて供給量を変更することができるため、一次燃焼部でのガス化を適切に調整することができる。
【００１５】
本発明の第６の実施の形態は、第１から第５の実施の形態による燃焼装置において、ガス化発生室に不燃ガスを噴出させる不燃ガス供給管を設けたものである。本実施の形態によれば、不燃ガスの噴出によって燃焼を停止させることができる。
【００１６】
本発明の第７の実施の形態は、第１から第６の実施の形態による燃焼装置において、熱交換部を、軸心を鉛直方向とした円筒状に形成し、燃焼ガスが流れる流路部として、燃焼ガスを熱交換部の内周面に沿って降下させる降下流路部と、燃焼ガスを熱交換部の外周面に沿って上昇させる上昇流路部とを有し、燃焼部からの燃焼ガスを、降下流路部に導き、その後に上昇流路部に導くものである。本実施の形態によれば、燃焼ガスを、熱交換部の内周面に沿って降下させ、その後に熱交換部の外周面に沿って上昇させることで効率よく熱交換させることができる。
【００１７】
本発明の第８の実施の形態は、第７の実施の形態による燃焼装置において、熱交換部の内部に、軸心を鉛直方向とした円筒状の隔壁筒を配置し、燃焼部を、隔壁筒の下方に配置し、降下流路部を、隔壁筒と熱交換部との間に形成したものである。本実施の形態によれば、隔壁筒によって燃焼ガスを熱交換部の内周面に沿って確実に流すことができる。
【００１８】
本発明の第９の実施の形態は、第７又は第８の実施の形態による燃焼装置において、熱交換部の内周面及び外周面の少なくとも一部に熱交換フィンを設けたものである。本実施の形態によれば、熱交換部での熱交換効率を高めることができる。
【００１９】
本発明の第１０の実施の形態は、第９の実施の形態による燃焼装置において、熱交換フィンを、鉛直方向に配置したものである。本実施の形態によれば、燃焼ガスが熱交換部から剥離することがなく、熱交換効率を高めることができる。
【００２０】
本発明の第１１の実施の形態は、第８から第１０の実施の形態による燃焼装置において、燃焼部が、隔壁筒の直径より大きな幅寸法で、隔壁筒の直径より大きな奥行き寸法の底面と、底面と対向し、隔壁筒の直径より小さな高さ寸法の天面とを有し、底面及び天面には、多数のセラミックボールを埋め込んでいるものである。本実施の形態によれば、燃焼部が隔壁筒の流路断面積よりも大きいために、隔壁筒内での燃焼ガスの流速を高めることができ、また燃焼部が隔壁筒と同じ円形断面では無いために、燃焼部から隔壁筒に燃焼ガスが流入する際に、乱流を引き起こすために隔壁筒内にて完全燃焼させることができ、更に燃焼部には多数のセラミックボールが埋め込まれていることで燃焼部の燃焼温度を高めることができる。
【００２１】
本発明の第１２の実施の形態は、第１１の実施の形態による燃焼装置において、一次燃焼部を、二次燃焼部の上流側であって、底面よりも低い位置に形成したものである。本実施の形態によれば、有機物をガス化する一次燃焼部を形成することで、金属やシリカ系材料が混入していても、これらが溶融することが無いために、クリーンな燃焼を行うことができる。
【００２２】
本発明の第１３の実施の形態は、第７から第１２の実施の形態による燃焼装置において、上昇流路部の流路断面積を、降下流路部の流路断面積よりも大きくし、上昇流路部の下部に煤溜部を形成したものである。本実施の形態によれば、上昇流路部での燃焼ガスの流速が低下するため、煤溜部に煤を確実に蓄積し、煤の排出を減少させることができる。
【００２３】
本発明の第１４の実施の形態は、第７から第１３の実施の形態による燃焼装置において、上昇流路部の外部に、軸心を鉛直方向とした円筒状の外壁筒を配置し、燃焼部を基台に形成し、
基台の上面に外壁筒を載置したものである。本実施の形態によれば、外壁筒の取り外しが容易で、熱交換部のメンテナンスを行いやすい。
【００２４】
本発明の第１５の実施の形態は、第１から第１４の実施の形態による燃焼装置において、送風機を用いることなく燃焼ガスを流すものである。本実施の形態によれば、送風機無しでも燃焼ガスが流れるため、電力のない場所でも利用することができる。
【実施例】
【００２５】
以下に本発明の一実施例を図１から図３に示す。
図１は本発明の一実施例による燃焼装置の断面構成図、図２は図１のI−I線断面図、図３は図１のII−II線断面図である。【００２６】
本実施例による燃焼装置は、有機物を燃焼する燃焼部２０を基台１０に形成し、基台１０の上面に軸心を鉛直方向とした円筒状の外壁筒３１を載置し、外壁筒３１の内部には、燃焼部２０で燃焼させた燃焼ガスから吸熱する熱交換部４０を備えている。
熱交換部４０は、外壁と内壁との間に吸熱媒体を流通させる空間が形成され、天面を有して軸心を鉛直方向とした円筒状に構成されている。熱交換部４０の下部には吸水口４１が、熱交換部４０の上部には排出口４２が設けられている。
熱交換部４０の内部には、軸心を鉛直方向とした円筒状の隔壁筒３２を配置している。【００２７】
燃焼部２０は、隔壁筒３２の下方に配置され、隔壁筒３２の内部には燃焼ガス流路部５１が形成され、燃焼ガス流路部５１では燃焼部２０からの燃焼ガスが上昇する。
隔壁筒３２と熱交換部４０との間には降下流路部５２が形成され、降下流路部５２では燃焼ガスが熱交換部４０の内周面に沿って降下する。
熱交換部４０と外壁筒３１との間には上昇流路部５３が形成され、上昇流路部５３では燃焼ガスが熱交換部４０の外周面に沿って上昇する。
上昇流路部５３の流路断面積は、降下流路部５２の流路断面積よりも大きくし、上昇流路部５３の下部には煤溜部１７を形成している。【００２８】
外壁筒３１の上部には、熱交換部４０の天面に沿って絞られ、外壁筒３１よりも小さな径の燃焼筒３３が設けられ、この燃焼筒３３にはエジェクタ１１が配置されて三次燃焼部２３が構成される。
三次燃焼部２３で燃焼した燃焼ガスは、その後排気される。【００２９】
燃焼部２０は、隔壁筒３２の直径より大きな幅寸法で、隔壁筒３２の直径より大きな奥行き寸法の底面２０ａと、底面２０ａと対向し、隔壁筒３２の直径より小さな高さ寸法の天面２０ｂとを有し、底面２０ａ及び天面２０ｂには、多数のセラミックボール２０ｃを埋め込んでいる。【００３０】
セラミックボール２０ｃは、珪藻土に少なくとも導電性カーボンとフェライトとを混合し、複数回の焼成工程の中で６００℃から９００℃での焼成工程を含んで焼成される。セラミックボール２０ｃは、単層の球又は核、１層以上の中間層及び多孔質外層からなる球体である。セラミックボール２０ｃの核は、珪藻土からなり、中間層が導電性カーボン及びフェライトを含み、多孔質外層が珪藻土及びゼオライトからなる。
セラミックボール２０ｃは、カーボン、珪藻土、フェライト及びゼオライトからなる成形物又は珪藻土からなる成形物である。【００３１】
珪藻土の主要成分は、大凡重量基準で無水珪酸５０．０〜６０．０％、酸化アルミニウム１１．０〜１５．０％、酸化鉄３．０〜５．５％、酸化カルシウム２．５〜４．５％、酸化マグネシウム１．０〜２．０％、硫黄０．６〜１．５％、酸化カリウム０．３〜３．８％、酸化ナトリウム０．０３〜２．８％、酸化チタン０．１〜０．５％である。比表面積は３５．０〜４０．０ｍ２／ｇ、細孔容積０．２６〜０．４０、平均細孔半径４５０〜５５０Å、ｐＨ７．１〜７．６である。
中間層に混合されているフェライトは、天然の堆積作用によるマグネタイト（Ｆｅ３Ｏ４）とマグヘマイト（γ−Ｆｅ２Ｏ３)である。これは溶出しない利点がある。【００３２】
セラミックボール２０ｃは超波長（１０４Ｈｚ）〜Ｘ線（１０１９Ｈｚ）、特に６０〜２００ＭＨｚの電磁波を吸収し（それよりも短い波長の電磁波は個数を増やすことよって吸収し）、位相の揃った干渉性の良いいわゆるコヒーレントな電磁波を放射し、４〜１０μｍの波長の遠赤外線を放射する。
セラミックボール２０ｃを多数１カ所に集めると、発信、共鳴、増幅が起きる。セラミックボール２０ｃは直径約１０、２０、３０、４０、５０及び６０ｍｍの球体が好適である。
燃焼部２０は、有機物を燃焼によりガス化する一次燃焼部２１と、一次燃焼部２１の下流側に形成される二次燃焼部２２と、燃焼筒３３で形成される三次燃焼部２３からなる。
一次燃焼部２１は、燃焼部２０の上流側であって、底面２０ａよりも低い位置に形成している。【００３３】
一次燃焼部２１と二次燃焼部２２との間には、空気を供給する複数の空気供給口１２を配置している。空気供給口１２は、基台１０によって形成される一次燃焼部２１又は二次燃焼部２２の壁面からの導入ではなく、空気導入管によって底面２０ａと天面２０ｂとの中間位置に配置することで燃焼を促進している。特に一次燃焼部２１の下方からの空気供給を行わず、一次燃焼部２１の上方から空気供給を行うことで、一次燃焼部２１での燃焼温度の上昇を防止し、有機物のガス化を促進している。
複数の空気供給口１２には、一次燃焼部２１と二次燃焼部２２との間で均等に空気を供給するために、図２に示すように送風機１５から空気が供給される。
送風機１５から供給される空気は、外壁筒３１の外周面に接して配設された空気供給路１６に導かれ、この空気供給路１６で吸熱された空気が、空気供給口１２から導出する。【００３４】
なお、本実施例では、送風機１５を用いて空気供給口１２に空気を供給する形態を示したが、本実施例の燃焼装置の構成では、送風機１５を用いなくても燃焼を行うことができる。
送風機１５を用いない場合には、空気供給口１２を下端に備えたパイプの上端を開放すればよい。また、パイプの上端の開口は、ダンパーやバルブによって、開閉することで又は開口面積を変更することで空気供給量を変更することもできる。【００３５】
燃焼装置は、一次燃焼部２１に有機物を供給する燃焼物収容部６０を備えている。
燃焼物収容部６０の内部の下部と、一次燃焼部２１とでガス化発生室を形成する。
ガス化発生室の下部には、通気孔を形成したキャスタブル１８を設けることが好ましい。キャスタブル１８によって確実な耐久性を得ることができる。キャスタブル１８は、耐火煉瓦や断熱煉瓦と同様に耐火壁として機能し、例えば耐火骨材と粘土を原料として焼結することで形成する。ここで、キャスタブル１８の形成にあたっては、セラミックボール２０ｃを混在させることが好ましい。また、キャスタブル１８の原料に、珪藻土に少なくとも導電性カーボンとフェライトとを混合してもよい。キャスタブル１８に形成する通気孔は、焼却灰が落下可能な大きさである。【００３６】
燃焼物収容部６０は、有機物を投入する投入口６１と、有機物を自然落下させる供給壁６２とを有している。
投入口６１には、蓋体６３が設けられ、一定量の有機物を投入した後には蓋体６３によって閉じられる。
供給壁６２は、その傾斜角度を、水平面に対して４５度〜６５度の範囲とする、供給壁６２の傾斜角度が４５度未満であると、有機物が自然落下しにくく、継続燃焼ができないだけでなく、一次燃焼室２１との間に空間が形成されることで燃焼が不安定となる。一方、供給壁６２の傾斜角度が６５度を越えると、壁面に沿って落下する現象が生じず、一次燃焼部２１に過剰に有機物が蓄積されて燃焼効率が低下する。供給壁６２の傾斜角度を６２度とすることが最も好ましく、継続使用による壁面への付着発生が少なく、壁面に付着物が発生しても有機物を自然落下させることができる。【００３７】
一次燃焼部２１の上方には、有機物の供給量を変更する可変板１３を設けている。可変板１３は、空気供給口１２よりも上流側に配置する。可変板１３での有機物の供給量の変更は、可変板１３を一次燃焼部２１に近接離間させることで行う。従って、可変板１３は、高さ方向の位置を変更して固定することができるように構成されている。
可変板１３は、耐火煉瓦や断熱煉瓦と同様に耐火壁として機能し、例えば耐火骨材と粘土を原料として焼結することで形成する。従って、既に説明したキャスタブル１８で形成することが好ましく、セラミックボール２０ｃを混在させることが好ましい。また、可変板１３の原料に、珪藻土に少なくとも導電性カーボンとフェライトとを混合してもよい。なお、可変板１３は、キャスタブル１８とは異なり、通気孔は備えていない。
一次燃焼部２１の下方には、スクリューなどからなる焼却灰排出部１４が設けられ、所定量の焼却が行われたタイミングで、焼却灰を排出する。
一次燃焼部２１は、二次燃焼部２２よりも低い位置に形成することで、一次燃焼部２１と二次燃焼部２２との間には、傾斜面２０ｄが形成される。【００３８】
以下に本実施例による燃焼装置の動作について説明する。
燃焼物収容部６０に所定量の有機物が投入され蓋体６３を閉じる。ここでの有機物は主に廃棄物である。燃焼は、燃焼物収容部６０に所定量の有機物を堆積させた状態で行わせる。燃焼物収容部６０内に、所定量の有機物を堆積させることで、投入口６１からの燃焼物収容部６０下方への酸素供給を制限でき、有機物を燃焼させることなくガス化させることができる。
投入する有機物によって可変板１３の位置を変更する。水分量の多い有機物の場合には可変板１３を高くし、水分量が少ない有機物の場合には可変板１３を低くする。
燃焼物収容部６０は、所定高さを有しているため、詰め込んだ有機物によって空気は遮断され、投入口６１からの流入空気が一次燃焼部２１に作用することはほとんどない。【００３９】
一次燃焼部２１での点火は、図示しないバーナーなどを用いて行い、燃焼が開始される。空気供給口１２を一次燃焼部２１と二次燃焼部２２との間に配置していることで、一次燃焼部２１では、６００℃以下程度の未燃状態として燃焼ガスを発生させる。
一次燃焼部２１での燃焼温度を低くすることで、有機物に金属やシリカ系材料が混入していても、溶融することはなく、焼却灰排出部１４によって排出できる。【００４０】
一次燃焼部２１で発生した未燃ガスは、空気供給口１２から導入される空気によって、二次燃焼部２２において燃焼する。このとき、底面２０ａ及び天面２０ｂには、多数のセラミックボール２０ｃを埋め込んでいるため、セラミックボール２０ｃによって二次燃焼部２２の温度を上昇させることができ、燃焼効率を高めることができる。
二次燃焼部２２の燃焼ガスは、燃焼ガス流路部５１に導かれるが、二次燃焼部２２が矩形空間であるために、二次燃焼部２２から燃焼ガス流路部５１に導入する際に、燃焼ガスの流れが大きく乱れ、この乱流発生によって燃焼が促進される。【００４１】
燃焼ガスは、燃焼ガス流路部５１で最高温度に高められて上昇し、隔壁筒３２の上部で熱交換部４０の天面と接触する。燃焼ガスは、熱交換部４０と接触することで放熱し、降下流路部５２を降下する。燃焼ガスは、降下流路部５２を降下する間も放熱して燃焼ガス温度は低下する。燃焼ガス温度の低下によって燃焼ガスの降下作用を促進することができる。
降下流路部５２を降下した燃焼ガスは、上昇流路部５３を上昇する。このとき、上昇流路部５３の流路断面積は、降下流路部５２の流路断面積よりも大きくしているため、上昇流路部５３での燃焼ガスの流速は、降下流路部５２での流速より低下する。上昇流路部５３での燃焼ガスの流速が低下することで、煤は分離して煤溜部１７に堆積する。上昇流路部５３での燃焼ガスの流速を低下させているので、堆積した煤を燃焼ガスによって再び巻き上げることも防止できる。【００４２】
上昇流路部５３を上昇した燃焼ガスは、燃焼筒３３に導かれる。燃焼筒３３には、エジェクタ１１が設けられ、空気が吸引されることで、未燃ガスは再び燃焼して完全燃焼させることができる。
一方、吸水口４１から導入される水は、燃焼ガスから吸熱して高温水となり、高温水は熱交換部４０内で上昇して排出口４２から導出する。
なお、一次燃焼部２１で燃焼されて有機物がガス化されると、未燃の有機物が供給壁６２に沿って自然落下して一次燃焼部２１に新たな有機物が供給され、燃焼が継続される。【００４３】
以上のように、本実施例による燃焼装置は、熱交換部４０を、軸心を鉛直方向とした円筒状に形成し、燃焼ガスが流れる流路部として、燃焼ガスを熱交換部４０の内周面に沿って降下させる降下流路部５２と、燃焼ガスを熱交換部４０の外周面に沿って上昇させる上昇流路部５３とを有し、燃焼部２０からの燃焼ガスを、降下流路部５２に導き、その後に上昇流路部５３に導くことで、燃焼ガスを、熱交換部４０の内周面に沿って降下させ、その後に熱交換部４０の外周面に沿って上昇させるため、効率よく熱交換させることができる。【００４４】
また、本実施例による燃焼装置は、熱交換部４０の内部に、軸心を鉛直方向とした円筒状の隔壁筒３２を配置し、燃焼部２０を、隔壁筒３２の下方に配置し、降下流路部５２を、隔壁筒３２と熱交換部４０との間に形成したことで、燃焼ガスを熱交換部４０の内周面に沿って確実に流すことができる。【００４５】
また、本実施例による燃焼装置は、燃焼部２０が、隔壁筒３２の直径より大きな幅寸法で、隔壁筒３２の直径より大きな奥行き寸法の底面２０ａと、底面２０ａと対向し、隔壁筒３２の直径より小さな高さ寸法の天面２０ｂとを有し、底面２０ａ及び天面２０ｂには、多数のセラミックボール２０ｃを埋め込んでいることで、燃焼部２０が隔壁筒３２の流路断面積よりも大きいために、隔壁筒３２内での燃焼ガスの流速を高めることができ、また燃焼部２０が隔壁筒３２と同じ円形断面では無いために、燃焼部２０から隔壁筒３２に燃焼ガスが流入する際に、乱流を引き起こして隔壁筒３２内にて完全燃焼させることができ、更に燃焼部２０には多数のセラミックボール２０ｃが埋め込まれていることで燃焼部２０の燃焼温度を高めることができる。【００４６】
また、本実施例による燃焼装置は、燃焼部２０が、有機物を燃焼によりガス化する一次燃焼部２１と、一次燃焼部２１の下流側に形成される二次燃焼部２２からなり、一次燃焼部２１を、燃焼部２０の上流側であって、底面２０ａよりも低い位置に形成し、一次燃焼部２１と二次燃焼部２２との間に、空気を供給する空気供給口１２を配置したことで、一次燃焼部２１では燃焼温度を低くすることで、金属やシリカ系材料が混入していても、これらが溶融することが無いために、クリーンな燃焼を行うことができる。【００４７】
また、本実施例による燃焼装置は、一次燃焼部２１に有機物を供給する燃焼物収容部６０を備え、燃焼物収容部６０が、有機物を自然落下させる供給壁６２を有し、供給壁６２の傾斜角度を、水平面に対して４５度〜６５度の範囲としたことで、自然落下を利用して有機物の供給を行うことができるため、有機物の供給のための動力源を必要としない。【００４８】
特に、本実施例による燃焼装置は、傾斜角度を６２度とすることで、供給壁６２に付着物が発生しにくく、また多少の付着物が発生しても有機物を自然落下させることができる。【００４９】
また、本実施例による燃焼装置は、一次燃焼部２１への有機物の供給量を変更する可変板１３を設けたことで、有機物に含まれる水分量に応じて供給量を変更することができるため、一次燃焼部２１でのガス化を適切に調整することができる。【００５０】
また、本実施例による燃焼装置は、上昇流路部５３の流路断面積を、降下流路部５２の流路断面積よりも大きくし、上昇流路部５３の下部に煤溜部１７を形成したことで、上昇流路部５３での燃焼ガスの流速が低下するため、煤溜部１７に煤を確実に蓄積し、煤の排出を減少させることができる。【００５１】
また、本実施例による燃焼装置は、上昇流路部５３の外部に、軸心を鉛直方向とした円筒状の外壁筒３１を配置し、燃焼部２０を基台１０に形成し、基台１０の上面に外壁筒３１を載置したことで、外壁筒３１の取り外しが容易で、熱交換部４０のメンテナンスを行いやすい。【００５２】
また、本実施例による燃焼装置は、送風機１５を用いることなく燃焼ガスを流すことができ、電力のない場所でも利用することができる。【００５３】
以下に本発明の他の実施例を図４に示す。
図４は本発明の他の実施例による燃焼装置の断面構成図であり、図１に示す実施例と同一機能部材には同一符号を付して説明を省略する。【００５４】
本実施例による燃焼装置は、キャスタブル１８の下方に、空気を供給するガス化用空気供給管７１を設けている。ガス化用空気供給管７１から空気を導入することで、有機物を適切にガス化させることができる。例えば、ガス化発生室に十分な空気が存在しない場合には、燃焼物収容部６０の下部の有機物は炭化しても灰とならずに堆積してしまう。そして、灰にならない炭化物が燃焼物収容部６０の下部に堆積されると新たな有機物が落下することができず、十分な燃焼が行われにくくなる。このような場合には、ガス化用空気供給管７１からの空気量を増加させることで、有機物のガス化を促進する。【００５５】
従って、ガス化用空気供給管７１には、空気量調整機構を備えていることが好ましい。ガス化用空気供給管７１に設ける空気量調整機構には、ダンパーやバルブを用いることができ、ダンパーやバルブによって、空気供給口や空気供給路の開口面積を変更することができる。また、燃焼部２０内の温度を計測し、燃焼部２０内の温度によって、又は燃焼部２０内と燃焼装置外との温度差によって、空気量調整機構を制御してもよい。燃焼部２０内の温度が低い場合、又は燃焼部２０内と燃焼装置外との温度差が小さい場合には、空気量調整機構によってガス化用空気供給管７１を流れる空気量を増加させる。
また、ガス化用空気供給管７１から蒸気を導入することも好ましい。ガス化用空気供給管７１から蒸気を導入することで燃焼筒３３からのカーボン粒子の排出を減少させることができる。なお、蒸気導入は、ガス化用空気供給管７１とは別の供給管から、ガス化発生室内に導入してもよい。【００５６】
また本実施例による燃焼装置は、ガス化発生室に不燃ガスを噴出させる不燃ガス供給管７２を設けている。不燃ガス供給管７２からの不燃ガスの噴出によって燃焼を停止させることができる。不燃ガス供給管７２は、特に燃焼物収容部６０の下部に設けることが有効である。図示はしないが、不燃ガス供給管７２にはボンベが接続され、燃焼停止指令によって、例えばバルブを開放してボンベから不燃ガスを不燃ガス供給管７２に供給する。
不燃ガスには、例えば窒素ガスや二酸化炭素ガスを用いることができる。なお、不燃ガスとともに、又は不燃ガスに代えて、ウオーターミストや消火薬剤を用いてもよい。
燃焼停止命令は、燃焼装置への供給電源の停電検知、燃焼装置の異常検知、又は地震発生検知を検知手段が検知することで制御部からバルブ駆動手段に対して行われる。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
本発明は、温水ボイラー、蒸気ボイラー、冷暖房機の熱源、又は焼却炉として利用できる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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