(57)【要約】【課題】形状と含水率が異なる固形燃焼物を効率的に燃焼させる小型の燃焼装置を提供することである。【解決手段】燃焼炉（１２）の下部に配置された１次燃焼室（１６）と、１次燃焼室の下方に配置され、燃焼炉の横断面全体にわたる円形の第１多孔板（２０）によって１次燃焼室と区切られた主燃焼用空気流入室（１８）とを備え、１次燃焼室内に、第１多孔板の上方の高さ５ｍｍ〜２０ｍｍの箇所に、円形の多孔板によって形成された燃焼皿（２２）が配置されており、１次燃焼室内のほぼ中央には、燃焼物受け具（２４）が配置されており、燃焼物受け具が、下端が第１多孔板のほぼ中央に固定された垂直部材（２４ａ）と、垂直部材の上端に取り付けられ、固形燃焼物を１次燃焼室内に均一に供給するための傘状部材（２４ｂ）とを有していることを特徴とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒形又は正ｎ角形（ｎ≧６）の燃焼炉を有する固形燃焼物用燃焼装置であって、
前記燃焼炉の下部に配置された１次燃焼室と、
前記１次燃焼室の下方に配置され、前記燃焼炉の横断面全体にわたる円形の第１多孔板によって前記１次燃焼室と区切られた主燃焼用空気流入室とを備え、
前記１次燃焼室内に、前記第１多孔板の上方の高さ５ｍｍ〜２０ｍｍの箇所に、円形の多孔板によって形成された燃焼皿が配置されており、
前記１次燃焼室内のほぼ中央には、燃焼物受け具が配置されており、前記燃焼物受け具が、下端が前記第１多孔板のほぼ中央に固定された垂直部材と、前記垂直部材の上端に取り付けられ、固形燃焼物を前記１次燃焼室内に均一に供給するための傘状部材とを有していることを特徴とする装置。
【請求項２】
前記１次燃焼室の上方に配置され、前記燃焼炉の横断面全体にわたる円形の第２多孔板によって前記１次燃焼室と区切られた２次燃焼室を更に備え、
前記第２多孔板のほぼ中央に開口が設けられており、円形又は正ｎ角形（ｎ≧３）の筒状体が、前記第２多孔板の上方および下方に突出するように前記開口を貫通して配置されていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記２次燃焼室の上方に配置され、前記２次燃焼室からの排気ガスが流入する排気煙突室を更に備え、
前記排気煙突室が、円筒形の側壁、側壁、および底壁によって形成されており、前記排気煙突室の内部に、水平方向に延びた１枚又は複数枚の蓄熱用の仕切り板が配置されており、前記仕切り板が、ドーナツ状タイプとディスク状タイプのものが交互に取り付けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の装置。
【請求項４】
固形燃焼物および補助燃焼用空気を前記１次燃焼室内に供給する燃焼物供給管を更に備え、前記燃焼物供給管が、前記燃焼皿を含む平面に対して中心軸線が上向きに角度５°〜４５°をなし且つその先端が前記燃焼皿のほぼ中央の上方に位置するように配置されていることを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の装置。
【請求項５】
前記燃焼物供給管が、その先端と中心軸線との交点から下方に垂直線を下ろすことによって形作られる側面形状を有していることを特徴とする請求項４に記載の装置。
【請求項６】
前記燃焼炉の外部に設けられた空気供給源から前記主燃焼用空気流入室内に延び、先端にノズルが設けられ主燃焼用空気供給管を更に備え、前記ノズルが、平面視でその根元幅よりも大きな幅を有し、側面視で前記根元幅よりも小さな幅を有する嘴状に形作られていることを特徴とする請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の装置。
【請求項７】
集熱手段を更に備え、前記集熱手段が、前記燃焼炉全体を覆うカバーと、前記燃焼炉の上方に配置され、前記燃焼炉と前記カバーとの間の空間に送風する送風機と、前記燃焼炉と前記カバーとの間の空間に突出するように配置された集熱板とを有していることを特徴とする請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般に、燃焼装置に関する。より詳細には、本発明は、ペレットやチップ等の固形燃焼物を燃焼させる燃焼装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ペレットやチップ等の固形燃焼物を燃焼させる装置として、ペレットボイラ、ペレットバーナ等が知られている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ペレット、チップ、炭等の固形燃焼物は、液体燃料と比べると、形状や含水率がそれぞれ異なっているため、効率的に燃焼させるのが容易ではない。したがって、形状や含水率が異なる固形燃焼物を（発熱量３０，０００ｋｃａｌ／ｈ程度の）小型の単一の装置で効率的に燃焼させることができる燃焼装置が望まれている。
【０００４】
本発明は、このような状況に鑑みて開発されたものであって、形状と含水率が異なる固形燃焼物を効率的に燃焼させる小型の燃焼装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本願請求項１に記載の円筒形又は正ｎ角形（ｎ≧６）の燃焼炉を有する固形燃焼物用燃焼装置は、前記燃焼炉の下部に配置された１次燃焼室と、前記１次燃焼室の下方に配置され、前記燃焼炉の横断面全体にわたる円形の第１多孔板によって前記１次燃焼室と区切られた主燃焼用空気流入室とを備え、前記１次燃焼室内に、前記第１多孔板の上方の高さ５ｍｍ〜２０ｍｍの箇所に、円形の多孔板によって形成された燃焼皿が配置されており、前記１次燃焼室内のほぼ中央には、燃焼物受け具が配置されており、前記燃焼物受け具が、下端が前記第１多孔板のほぼ中央に固定された垂直部材と、前記垂直部材の上端に取り付けられ、固形燃焼物を前記１次燃焼室内に均一に供給するための傘状部材とを有していることを特徴とするものである。
【０００６】
本願請求項２に記載の固体燃焼物用燃焼装置は、前記請求項１の装置において、前記１次燃焼室の上方に配置され、前記燃焼炉の横断面全体にわたる円形の第２多孔板によって前記１次燃焼室と区切られた２次燃焼室を更に備え、前記第２多孔板のほぼ中央に開口が設けられており、円形又は正ｎ角形（ｎ≧３）の筒状体が、前記第２多孔板の上方および下方に突出するように前記開口を貫通して配置されていることを特徴とするものである。
【０００７】
本願請求項３に記載の固体燃焼物用燃焼装置は、前記請求項１又は２の装置において、前記２次燃焼室の上方に配置され、前記２次燃焼室からの排気ガスが流入する排気煙突室を更に備え、前記排気煙突室が、円筒形の側壁、側壁、および底壁によって形成されており、前記排気煙突室の内部に、水平方向に延びた１枚又は複数枚の蓄熱用の仕切り板が配置されており、前記仕切り板が、ドーナツ状タイプとディスク状タイプのものが交互に取り付けられていることを特徴とするものである。
【０００８】
本願請求項４に記載の固体燃焼物用燃焼装置は、前記請求項１から請求項３までのいずれか１項の装置において、固形燃焼物および補助燃焼用空気を前記１次燃焼室内に供給する燃焼物供給管を更に備え、前記燃焼物供給管が、前記燃焼皿を含む平面に対して中心軸線が上向きに角度５°〜４５°をなし且つその先端が前記燃焼皿のほぼ中央の上方に位置するように配置されていることを特徴とするものである。
【０００９】
本願請求項５に記載の固体燃焼物用燃焼装置は、前記請求項４の装置において、前記燃焼物供給管が、その先端と中心軸線との交点から下方に垂直線を下ろすことによって形作られる側面形状を有していることを特徴とするものである。
【００１０】
本願請求項６に記載の固体燃焼物用燃焼装置は、前記請求項１から請求項５までのいずれか１項の装置において、前記燃焼炉の外部に設けられた空気供給源から前記主燃焼用空気流入室内に延び、先端にノズルが設けられ主燃焼用空気供給管を更に備え、前記ノズルが、平面視でその根元幅よりも大きな幅を有し、側面視で前記根元幅よりも小さな幅を有する嘴状に形作られていることを特徴とするものである。
【００１１】
本願請求項７に記載の固体燃焼物用燃焼装置は、前記請求項１から請求項６までのいずれか１項の装置において、集熱手段を更に備え、前記集熱手段が、前記燃焼炉全体を覆うカバーと、前記燃焼炉の上方に配置され、前記燃焼炉と前記カバーとの間の空間に送風する送風機と、前記燃焼炉と前記カバーとの間の空間に突出するように配置された集熱板とを有していることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明により、構造が比較的簡単で製造コストが安価な燃焼装置が提供される。本発明の装置によれば、１次燃焼室内に燃焼物受け具を配置したので、固形燃焼物を１次燃焼室内に均一に供給させることができる。また、本発明の装置によれば、２次燃焼室内に筒状体を配置したので、２次燃焼室内での効率的な燃焼および蓄熱を達成することができる。また、本発明の装置によれば、排気煙突室内に仕切り板を配置したので、効率的な蓄熱を行うことができる。また、本発明の装置によれば、１次燃焼室内への燃焼物供給管の配置を上向きにしたので、燃焼物供給管への排煙の流入を阻止し効率的な燃焼を図るとともに、燃焼物供給管から補助燃焼用空気を供給することにより、排煙の流入防止および装置の簡素化を図ることができる。また、本発明の装置によれば、燃焼物の供給が均一に行われるような先端形状を燃焼物供給管に施した。また、本発明の装置によれば、主燃焼用空気供給管の先端にノズルを配置したので、１次燃焼室内への均一な空気の供給を可能にし、効率的な燃焼を達成することができる。さらに、本発明の装置によれば、集熱手段を設けたので、燃焼によって生ずる熱エネルギを効率的に集熱することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
次に図面を参照して、本発明の好ましい実施の形態に係る固形燃焼物用燃焼装置について詳細に説明する。図１は、本発明の好ましい実施の形態に係る固形燃焼物用燃焼装置を概略的に示した全体図である。図１において全体として参照符号１０で示される本発明の好ましい実施の形態に係る固形燃焼物用燃焼装置は、燃焼炉１２と、排気ダクト１４を介して燃焼炉１２に連結されるサイクロン１５とを備えている。図２は、燃焼炉１２の断面図、図３は、図２の右方から見た断面図である。
【００１４】
燃焼炉１２は、全体として円筒形の容器によって形成されており、燃焼炉１２の下部に１次燃焼室１６が設けられている。１次燃焼室１６の下方には、主燃焼用空気流入室１８が設けられており、１次燃焼室１６と主燃焼用空気流入室１８とは、燃焼炉１２の横断面全体にわたる円形の第１多孔板２０によって区切られている。
【００１５】
１次燃焼室１６内には、図４（ａ）に示されるように、第１多孔板２０の上方の高さｄ1 の箇所に、燃焼皿２２が配置されている。燃焼皿２２は、第１多孔板２０より僅かに小さい円形の多孔板によって形成されており、燃焼皿支持具２２ａによって第１多孔板２０の上方に支持されている。なお、燃焼皿２２と第１多孔板２０との間にｄ1 の隙間を設けたのは、主燃焼用空気流入室１８から供給される空気が１次燃焼室１６内に流入し易くするためであり、種々の実験の結果、ｄ1 を５ｍｍ〜２０ｍｍとするのが好ましいことが分かった。
【００１６】
１次燃焼室１６内のほぼ中央には、燃焼物受け具２４が配置されている。燃焼物受け具２４は、下端が第１多孔板２０のほぼ中央に固定された垂直部材２４ａと、垂直部材２４ａの上端に取り付けられた傘状部材２４ｂとを有している。傘状部材２４ｂは、後述するように、固形燃焼物を１次燃焼室１６内に均一に供給させるためのものであり（後述する燃焼物供給管４０から供給される固形燃焼物が傘状部材２４ｂの上面に当たって１次燃焼室１６内に拡散される）、種々の実験の結果、傘状部材２４ｂの上端と燃焼皿２２との高さｄ2 を５ｍｍ〜５０ｍｍとするのが好ましいことが分かった。なお、図４（ａ）および図４（ｂ）では、傘状部材２４ｂがほぼ八角錐形状を有するものとして図示されているが、傘状部材２４ｂを円錐形状又は正ｎ角錐形状（ｎ≧４）にしてもよい。
【００１７】
燃焼炉１２の１次燃焼室１６の上方には、２次燃焼室２６が設けられており、１次燃焼室１６と２次燃焼室２６とは、燃焼炉１２の横断面全体にわたる円形の第２多孔板２８によって区切られている。好ましくは、第２多孔板２８のほぼ中央に開口２８ａが設けられ、開口２８ａを貫通するように、円形又は正ｎ角形（ｎ≧３）の筒状体３０が配置されている。筒状体３０は、図５（ａ）に示されるように、第２多孔板２８より上方にｘ1 、下方にｘ2 突出している。筒状体３０を第２多孔板２８より上方に突出させたのは、２次燃焼室２６の横断面を小さくし燃焼炎の上昇速度を高めることによって周囲の空気を誘引し、２次燃焼を促進させるとともに、筒状体３０からの輻射熱によって燃焼ガスの温度を高めるためであ。また、筒状体３０を第２多孔板２８より下方に突出させたのは、１次燃焼室１６に存在する熱を蓄え、燃焼ガスの温度を高めるためである。
【００１８】
燃焼炉１２の側壁には、ほぼ１次燃焼室１６および２次燃焼室２６が位置する箇所に、焚口（図示せず）が配置されている。焚口には、開閉可能な扉が配置されており、扉には、燃焼時に燃焼炉１２内を監視することができるように、覗き窓が設けられている。
【００１９】
燃焼炉１２の上方には、図６に示されるように、排気煙突室３４が設けられている。排気煙突室３４は、全体として円筒形状に形作られ、側壁３４ａ、頂壁３４ｂ、および底壁３４ｃを有しており、側壁３４ａの上部に接続された排気ダクト１４を介してサイクロン１５に通じている。排気煙突室３４の内部には、排気ダクト１４の接続箇所と底壁３４ｃとの間に、ほぼ等間隔に水平方向に延びた３枚の仕切り板３６ａ、３６ｂ、３６ｃが配置されている。仕切り板３６ａ、３６ｂ、３６ｃは、中央に開口が設けられたドーナツ状のタイプ（３６ａ、３６ｃ）と、周縁が開口になったディスク状のタイプ（３６ｂ）の２つのタイプに分けられ、異なるタイプの仕切り板が交互に配置されている（ディスク状のタイプの仕切り板は支持部材で側壁３４ａに固定されているが、図面の簡単化のため、図示されていない）。なお、好ましくは、ドーナツ状タイプの仕切り板の中央の開口を、排気ダクト１４の径よりも大きくし、ディスク状タイプの仕切り板の周縁のドーナツ状開口を、排気ダクト１４の横断面積よりも大きくするのが好ましい。
【００２０】
仕切り板３６ａ、３６ｂ、３６ｃは、排気煙突室３４の内部の蓄熱効果を高める役目を果たす。なお、図６に示される例では、仕切り板の個数は３枚であるが、これに限定されるものではなく、１枚でもよく任意の複数枚でもよい。
【００２１】
燃焼炉１２と排気煙突室３４との間には、放熱部３８が設けられている。放熱部３８は、図７に示されるように、燃焼炉１２の２次燃焼室２６と排気煙突室３４との間を連通するように配置された複数（図７では、８個）のパイプによって構成されている。放熱部３８は、２次燃焼室２６から排気煙突室３４に流れる排気ガスの温度を低減させる役目を果たす。
【００２２】
固体燃焼物用燃焼装置１０は又、燃焼物を１次燃焼室１６内に供給する燃焼物供給管４０を備えている。燃焼物供給管４０は、図８に示されるように、燃焼皿２２を含む平面に対して中心軸線が上向きに角度α（＝５°〜４５°）をなし、かつ、先端４０ａが燃焼皿２２のほぼ中央の上方に位置するように、配置されている。燃焼物供給管４０は、固形燃焼物が貯蔵されている固形燃焼物貯蔵タンク（図示せず）に連結されている。また、燃焼物供給管４０には、燃焼炉１２の外部において、補助燃焼用空気を供給するための枝管４０ｂが合流しており（図３参照）、燃焼物供給管４０の先端４０ａから、固形燃焼物とともに補助燃焼用空気が供給されるようになっている。燃焼物供給管４０を上向きに角度αをなすように配置することにより、燃焼物供給管４０への排煙の流入を極力阻止することが可能になる。また、燃焼物供給管４０から補助燃焼用空気を供給することにより、燃焼物供給管４０への排煙の流入を防止するとともに、補助燃焼用空気の配管を設置する必要がなくなるため、装置の構造が簡単になる。
【００２３】
好ましくは、燃焼物供給管４０は、図８（ａ）に示されるように、先端４０ａと中心軸線との交点ｍから下方に垂直線を下ろすことによって形作られる側面形状を有している。換言すると、燃焼物供給管４０の先端４０ａの下半部は、図８（ｂ）に示されるように、切除されている。燃焼物供給管４０の先端４０ａをこのように形作ることにより、燃焼物を１次燃焼室１６内に均一に供給することが可能になる。
【００２４】
固体燃焼物用燃焼装置１０は又、主燃焼用空気を主燃焼用空気流入室１８に供給する主燃焼用空気供給管４２を備えている。主燃焼用空気供給管４２は、図２および図３に示されるように、燃焼炉１２の外部に設けられた空気供給源（図示せず）から主燃焼用空気流入室１８内に延びており、先端にノズル４４が設けられている。ノズル４４は、平面視で根元幅ｗ0 よりも大きな幅ｗ1 を有し（図９（ａ）参照）、側面視で根元幅ｗ0 よりも小さな幅ｗ2 を有する（図９（ｂ）参照）嘴状に形作られており、これにより１次燃焼室１６に万遍なく主燃焼用空気を供給することができるようになっている。なお、好ましくは、ノズル４４の先端から主燃焼用空気が一層勢いよく噴出するように、ノズル４４の内部に分割板４４ａを設けるのが好ましい。なお、図９（ａ）では、分割板４４ａの設置個数は２個であるが、設置個数を１個にしてもよく、３個以上にしてもよい。
【００２５】
好ましくは、固体燃焼物用燃焼装置１０は更に、集熱手段４６を備えている。集熱手段４６は、図１０（ａ）に示されるように、燃焼炉１２全体を覆うカバー４６ａと、燃焼炉１２の上方に配置され、燃焼炉１２とカバー４６ａとの間の空間に送風する送風機４６ｂと、燃焼炉１２とカバー４６ａとの間の空間に突出するように配置された集熱板４６ｃとを有している。好ましくは、集熱板４６ｃは、図１０（ａ）および図１０（ｂ）に示されるように、効率的な集熱を行うことができるように、放熱部３８に隣接して配置され、鼓形に形成されている。
【００２６】
以上のように構成された固形燃焼物燃焼装置１０の作動について説明する。まず、主燃焼用空気供給管４２により主燃焼用空気流入室１８を介して１次燃焼室１６内に主燃焼用空気を供給するとともに、燃焼物供給管４０を介して固形燃焼物および補助燃焼用空気を１次燃焼室１６内に供給して固形燃焼物を燃焼させる。この際、１次燃焼室１６内に燃焼物受け具２４を配置したので、固形燃焼物を１次燃焼室１６内に均一に供給させることができる。また、主燃焼用空気供給管４２の先端にノズル４４を配置したので、１次燃焼室１６内に空気を均一に供給することができる。また、燃焼物供給管４０の配置を上向きにしたので、燃焼物供給管４０内への排煙の流入を阻止し効率的に燃焼させるとともに、燃焼物供給管４０から補助燃焼用空気を供給することにより、排煙の流入防止および装置の簡素化を図ることができる。さらに、燃焼物供給管４０の先端４０ａの下半部を切除した形状に形成することにより、固形燃焼物の均一な供給を可能にした。
【００２７】
１次燃焼室１６内での燃焼の後、更に２次燃焼室２６内で燃焼が行われる。この際、２次燃焼室２６に筒状体３０を配置したので、２次燃焼室２６内での効率的な燃焼および蓄熱を達成することができる。２次燃焼室２６内での燃焼の後、排ガスが、放熱部３８を介して、排気煙突室３４内に流入するが、排気煙突室３４内に仕切り板３６ａ〜３６ｃが配置されているので排ガスの熱が蓄積される。排ガスは、排気ダクト１４を経てサイクロン１５で集塵された後、排気筒１５ａ（図１参照）から排出される。なお、集熱手段４６が設けられているので、燃焼によって生じた熱エネルギを収集し、送熱ダクト４８を介して有効利用に供される。
【００２８】
本発明は、以上の発明の実施の形態に限定されることなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で、種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることはいうまでもない。
【００２９】
例えば、前記実施の形態では、燃焼炉１２が円筒形の形状を有するものとして説明されているが、燃焼炉１２を正ｎ角形（ｎ≧６）の形状を有するものとしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の好ましい実施の形態に係る固形燃焼物用燃焼装置を概略的に示した全体図である。
【図２】図１の固形燃焼物用燃焼装置のうち燃焼炉の断面を示した図である。
【図３】図２の線３−３に沿って見た断面図である。
【図４】図４（ａ）は、１次燃焼室の燃焼物受け具を示した拡大断面図、図４（ｂ）は、図４（ａ）の線４ｂ−４ｂに沿って見た平面図である。
【図５】図５（ａ）は、２次燃焼室の筒状体を示した拡大断面図、図５（ｂ）は、図５（ａ）の線５ｂ−５ｂに沿って見た平面図である。
【図６】図６（ａ）は、排気煙突室を示した拡大断面図、図６（ｂ）は、排気煙突室内に設けられる仕切り板を示した模式図である。
【図７】図７（ａ）は、放熱部を示した拡大正面図、図７（ｂ）は、図７（ａ）の線７ｂ−７ｂに沿って見た平面図である。
【図８】図８（ａ）は、１次燃焼室内に燃焼物供給管が配置されている状態を示した図、図８（ｂ）は、燃焼物供給管の先端を示した斜視図である。
【図９】図９（ａ）は、主燃焼用空気供給管の先端に取り付けられるノズルの平面図、図９（ｂ）は、図９（ａ）のノズルの側面図である。
【図１０】図１０（ａ）は、集熱手段を模式的に示した図、図１０（ｂ）は、集熱手段に設けられる集熱を示した斜視図である。
【符号の説明】
【００３１】
１０  固形燃焼物燃焼装置
１２  燃焼炉
１４  排気ダクト
１５  サイクロン
１６  １次燃焼室
１８  主燃焼用空気流入室
２０  第１多孔板
２２  燃焼皿
２４  燃焼物受け具
２６  ２次燃焼室
２８  第２多孔板
３０  筒状体
３４  排気煙突室
３６ａ、３６ｂ、３６ｃ  仕切り板
３８  放熱部
４０  燃焼物供給管
４２  主燃焼用空気供給管
４４  ノズル
４６  集熱手段
４８  送熱ダクト
【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】
2008232473.tif 000009
【図８】
2008232473.tif 000010
【図９】
2008232473.tif 000011
【図１０】
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