(57)【要約】【課題】種々の形状を持つ木質系材料を効率良く完全燃焼させることで有害なガスの発生を抑え、かつ、得られた高温の燃焼ガスを利用して温水や蒸気或いは温風を得て室内や園芸ハウス等の暖房に利用することができるとともに、従来の燃焼装置に較べて比較的安価に得られる木質系材料の燃焼室構造を実現することを目的とする。【解決手段】多孔状の円筒体で構成されて燃焼装置の内方下部に配備されたパンチングキルン２と、該パンチングキルン２の回転駆動機構と、パンチングキルン２内に被燃焼物を送り込む投入機構と、パンチングキルン２内に一次空気を送風する一次空気送風パイプ６と、パンチングキルン２から排出する燃焼ガスに二次空気を供給する二次空気送風路７とを具備してなり、パンチングキルン２の回転により投入された被燃焼物を転動させて燃焼させる木質系材料の燃焼室構造を基本構成とする。【選択図】図１
2007132588.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多孔状の円筒体で構成されて燃焼装置に配備されたパンチングキルンと、該パンチングキルンの回転駆動機構とを具備してなり、パンチングキルンの回転によりパンチングキルンに投入された被燃焼物を転動させて燃焼させることを特徴とする木質系材料の燃焼室構造。
【請求項２】
多孔状の円筒体で構成されて燃焼装置に配備されたパンチングキルンと、該パンチングキルンの回転駆動機構と、パンチングキルン内に被燃焼物を送り込む投入機構と、パンチングキルン内に一次空気を送風する一次空気送風パイプとを具備してなり、パンチングキルンの回転により投入された被燃焼物を転動させて燃焼させることを特徴とする木質系材料の燃焼室構造。
【請求項３】
多孔状の円筒体で構成されて燃焼装置の内方下部に配備されたパンチングキルンと、該パンチングキルンの回転駆動機構と、パンチングキルン内に被燃焼物を送り込む投入機構と、パンチングキルン内に一次空気を送風する一次空気送風パイプと、パンチングキルンから排出する燃焼ガスに二次空気を供給する二次空気送風路とを具備してなり、パンチングキルンの回転により投入された被燃焼物を転動させて燃焼させることを特徴とする木質系材料の燃焼室構造。
【請求項４】
一次空気送風パイプをパンチングキルンの下方側部で、かつ、パンチングキルンの回転方向の上昇側に配置して、この一次空気送風パイプの空気穴からパンチングキルン内に一次空気を供給する請求項２又は３に記載の木質系材料の燃焼室構造。
【請求項５】
パンチングキルンとして、周面部に小孔が開口形成されたパンチングメタル等を巻装して得た多孔状の円筒体を用いた請求項１，２，３又は４に記載の木質系材料の燃焼室構造。
【請求項６】
パンチングキルンを水平方向から若干傾斜した状態に配置した請求項１，２，３，４又は５に記載の木質系材料の燃焼室構造。
【請求項７】
パンチングキルンの内面に被燃焼物を搬送するための板状のガイドベーンを取り付け、送り込まれた被燃焼物をパンチングキルンの回転により端面から中央部に向けて搬送する請求項１，２，３，４又は５に記載の木質系材料の燃焼室構造。
【請求項８】
パンチングキルンを連続的又は間欠的に回転させる請求項１，２，３，４，５，６又は７に記載の木質系材料の燃焼室構造。
【請求項９】
燃焼装置の内方に温水又は蒸気用熱交換器を配備して、被燃焼物の燃焼により得られた高温の燃焼ガスで温水又は蒸気用熱交換器内の冷水を加温して温水又は蒸気を得る請求項１，２，３，４，５，６，７又は８に記載の木質系材料の燃焼室構造。
【請求項１０】
燃焼装置の内方に温風用熱交換器を配備して、被燃焼物の燃焼により得られた高温の燃焼ガスでエアパイプ内を流通する空気を加温して、暖房機器用の温風を得る請求項１，２，３，４，５，６，７又は８に記載の木質系材料の燃焼室構造。
【請求項１１】
燃焼装置として、ボイラー又はストーブを用いた請求項１，２，３，４，５，６，７，８，９又は１０に記載の木質系材料の燃焼室構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はボイラーやストーブ等の燃焼装置における燃焼室を多孔状のパンチングキルンにより形成し、このパンチングキルンを回転させながら一次空気を供給することで木質系材料を転動させながら燃焼を行い、排出する燃焼ガスに二次空気を強制供給することで完全燃焼を図るとともに、得られた高温の燃焼ガスを冷水あるいは空気と熱交換して蒸気，温水，温風を発生させ、室内や園芸ハウス等の暖房に利用することができる木質系材料の燃焼室構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から施設園芸用ハウスの暖房装置のボイラーとか、家庭用，事業所，事務所用の暖房装置としてのストーブとして利用される各種燃焼装置の燃料として木質系材料が使用されている。これらの木質系材料としてパルプ材料の木質チップやチップ状に裁断した木材が使用されており、その他の具体的な被燃焼物として薪，木くず，バーク，ペレット，ブリケット，製材端材等がある。
【０００３】
従来の木質系材料の燃焼装置は、一般的に燃焼装置内の下方部位に設けた火格子上で燃焼させる手段が用いられている。火格子上に燃料を供給する方式は、人手により行うものを手だき、動力で行うものを機械だきと呼称されている。火格子燃焼には上込め燃焼と下込め燃焼の燃料供給方式があり、上込め燃焼は燃料供給方向と一次空気の供給方向が逆、下込め燃焼は燃料供給方向と一次空気の供給方向が同一である燃焼方式である。
【０００４】
具体的に説明すると、非特許文献１，２にも記載されているように、固体燃料の燃焼装置には、固定火格子，階段式ストーカ，移床式ストーカ，下込め式ストーカ，回転式ストーカ等の方式がある。固定火格子は、しちりんに代表されるように火格子が固定されている方式であり、階段式ストーカは傾斜した火格子に上部から焼却物を供給して階段状の火格子等に沿って流下させながら焼却する方式である。階段式ストーカの各段が前後に摺動するものが一般的である。移床式ストーカは、火格子片，火格子棒がチェーンによってキャタピラ状に連なって炉外に設置した駆動装置に火格子が移動する方式であり、下込め式ストーカは燃料を下から押し上げて燃焼させる方式である。また、回転式ストーカは回転キルンの外側に固定カバーを設けて燃焼させる方式であり、燃焼ガスは回転キルンの端面から排出される。
【０００５】
木質系材料を利用したストーブとしては、被燃焼物を貯留するタンクと該被燃焼物を燃焼する燃焼室とから構成されており、燃焼室にはタンクから被燃焼物を供給する供給部と、受け入れた被燃焼物を燃焼させる燃焼部と、その熱により室内空気を加熱する熱交換部と、燃焼部の下方で灰を受ける灰受部等を備えて構成される。燃焼部には燃焼用空気の通風及び燃焼により生成される灰の落下を確保するための隙間を形成した火格子を備え、被燃焼物を供給部から燃焼部に送給しながら燃焼するように制御される。木質系材料を利用したストーブは利用性に乏しい間伐材、製材端材等を資源として有効利用することができる。
【０００６】
特許文献１には、木材の特定の部位に限定されることなく樹皮を含む木材全体を燃料として適用することが可能な木質ペレットストーブの燃焼部構造を提供することを目的として、上方から木質ペレット燃料を受ける筒状のファイヤポットと、このファイヤポットの内部で同木質ペレット燃料を燃焼可能に受けつつ燃焼済みの灰が落下しうる隙間を備えて火床を形成保持する火格子と、この火格子の下方で灰を受ける灰受とを備える木質ペレットストーブの燃焼部構造において、上記火格子には、その上に堆積形成された火床と干渉しつつ運動することによって火床を掻き崩す火掻動作が可能な可動体を設けた木質ペレットストーブの燃焼部構造が開示されている。
【０００７】
特許文献２には、一般の工場等から出る廃棄物を効率的かつ低公害に焼却するに際して、投入→乾燥→燃焼→排出動作を連続して行える回転ドラム式焼却装置を提供することを目的として、円筒状の外ドラム内に設定間隔をおいて円筒状の網ドラムを備え、各ドラムの内面に略螺旋状をなすように角度を付した送り板を樹立設置して設けた燃焼ドラムと、該燃焼ドラムを調速回転駆動する回転駆動機構と、廃棄物を燃焼ドラムへ投入するホッパーと、煙突と、燃焼滓及び灰の排出口とで構成した回転ドラム式焼却式装置が記載されている。
【非特許文献１】ボイラーのやさしい知識：南雲健治著：オーム社出版：平成１５年発行
【非特許文献２】ボイラー便覧：社団法人日本ボイラ協会編：丸善出版：昭和４１年発行
【特許文献１】特開２００４−２７０９８０号公報
【特許文献２】特開平０５−２６４０２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従来の小型のボイラーでは主として下込め式ストーカが用いられ、大型のボイラーでは階段式ストーカが用いられて木質チップ等の被燃焼物を堆積させた状態で燃焼させているが、一次空気は堆積した被燃焼物の内方では流れにくく、空気不足による不完全燃焼を起こしやすい上、燃焼時に生じる灰とかクリンカーがボイラー内に堆積して燃焼の障害になるという課題があり、更に空気不足等による不完全燃焼に起因して燃焼ガス中に有害な一酸化炭素ガスが発生しやすいという問題がある。
【０００９】
更に前記した固定火格子方式は、火格子が固定されているため、固体燃料を大量に燃焼させると下層に生じた灰が火格子の隙間から落下せずに火格子の上に堆積し，一次空気の供給を妨げるという障害が発生する。階段式ストーカ方式は収集した焼却物を破砕などの前処理する必要がなく、直接供給できるため都市ごみの焼却用に多く使用されているが、各段の揺動火格子と駆動装置が大がかりになり、焼却炉自体が高価になってしまうという難点がある。
【００１０】
移床式ストーカは火格子片，火格子棒がキャタピラ状に連なって炉外の駆動装置に移動する方式であるため、灰の分離はできるもののキャタピラ状の火格子が高価であり、装置も大型化するという問題があり、下込め式ストーカは含水率の高い生チップなどの木質系燃料の燃焼が困難であって、乾燥した高品質な燃料が求められ、燃焼部では灰が最上段にくることで常に高温状態にあるため、クリンカーを作りやすいという難点がある。
【００１１】
回転式ストーカは回転キルン内で燃焼させる方式であるが、燃焼ガスは回転キルンの端面から排出され、該キルンの回転によって被燃焼物が一方の端面の出口に向かって燃焼しながら移動するので、キルン端面から排出した燃焼ガスを熱交換器に送るための装置が大型化するという問題がある。
【００１２】
また、一般に利用されている従来の焼却釜では、焼却滓や灰成分を１回毎に若しくは一定量溜まる毎に清掃排除しなければならず、清掃を行わないと燃焼効率が著しく低下したり燃焼の不完全に伴って煙突から有害物質が混合した煙が発生する等公害上の問題もあり、保守に多大な手間と時間を要するという問題がある。
【００１３】
そこで本発明は上記従来の木質系材料の燃焼装置が有している課題を解消して、大型及び小型を問わず従来の燃焼装置に較べて比較的安価に得られ、しかも種々の形状を持つ木質系材料を効率良く完全燃焼させることで有害なガスの発生を抑え、かつ、得られた高温の燃焼ガスを利用して温水や蒸気或いは温風を得て室内や園芸ハウス等の暖房に利用することができる木質系材料の燃焼室構造を実現することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は上記目的を達成するために、多孔状の円筒体で構成されて燃焼装置に配備されたパンチングキルンと、該パンチングキルンの回転駆動機構とを具備してなり、パンチングキルンの回転によりパンチングキルンに投入された被燃焼物を転動させて燃焼させる木質系材料の燃焼室構造を基本構成としている。
【００１５】
また、多孔状の円筒体で構成されて燃焼装置に配備されたパンチングキルンと、該パンチングキルンの回転駆動機構と、パンチングキルン内に被燃焼物を送り込む投入機構と、パンチングキルン内に一次空気を送風する一次空気送風パイプとを具備してなり、パンチングキルンの回転により投入された被燃焼物を転動させて燃焼させる木質系材料の燃焼室構造、及び多孔状の円筒体で構成されて燃焼装置の内方下部に配備されたパンチングキルンと、該パンチングキルンの回転駆動機構と、パンチングキルン内に被燃焼物を送り込む投入機構と、パンチングキルン内に一次空気を送風する一次空気送風パイプと、パンチングキルンから排出する燃焼ガスに二次空気を供給する二次空気送風路とを具備してなり、パンチングキルンの回転により投入された被燃焼物を転動させて燃焼させる木質系材料の燃焼室構造を提供する。
【００１６】
そして、一次空気送風パイプをパンチングキルンの下方側部で、かつ、パンチングキルンの回転方向の上昇側に配置して、この一次空気送風パイプの空気穴からパンチングキルン内に一次空気を供給し、パンチングキルンとして、周面部に小孔が開口形成されたパンチングメタル等を巻装して得た多孔状の円筒体を用い、更にパンチングキルンを水平方向から若干傾斜した状態に配置する。
【００１７】
また、パンチングキルンの内面に被燃焼物を搬送するための板状のガイドベーンを取り付け、送り込まれた被燃焼物をパンチングキルンの回転により端面から中央部に向けて搬送する構成、パンチングキルンを連続的又は間欠的に回転させる構成、燃焼装置の内方に温水又は蒸気用熱交換器を配備して、被燃焼物の燃焼により得られた高温の燃焼ガスで温水又は蒸気用熱交換器内の冷水を加温して温水又は蒸気を得る構成、燃焼装置の内方に温風用熱交換器を配備して、被燃焼物の燃焼により得られた高温の燃焼ガスでエアパイプ内を流通する空気を加温して、暖房機器用の温風を得る構成、及び燃焼装置として、ボイラー又はストーブを用いた構成を提供する。
【発明の効果】
【００１８】
本発明にかかる木質系材料の燃焼室構造によれば、パンチングキルン内に送り込まれた被燃焼物が該パンチングキルンの回転により転動し、かつ、一次空気の供給に伴って被燃焼物と空気とがよく接触することで効率よく完全燃焼し、又排出する燃焼ガスに二次空気を強制供給することで完全燃焼を促進することができる。従って被燃焼物の不完全燃焼は生じることがなく、不完全燃焼に起因する一酸化炭素等の有害ガスの発生を抑え、煙突から有害物質が混合した煙が発生する等の公害上の問題はクリヤすることができる。
【００１９】
パンチングキルンの回転により、該パンチングキルンに開口された小孔からの灰成分の分離も完璧に行えるので、燃焼時に生じる灰成分とかクリンカーがボイラー内に堆積して以後の燃焼の障害になるという問題は生じない。
【００２０】
本発明にかかる燃焼室構造は、家庭用，事業所，事務所用のストーブとして利用可能であり、更に燃焼装置としてのボイラー本体の内方に温水用もしくは温風用の熱交換器を配備したことにより、被燃焼物の完全燃焼により得られた高温の燃焼ガスで温水や蒸気或いは温風が容易に得られるので、施設園芸用ハウスの暖房装置にも利用して有効であり、汎用性を高めることができる。また、従来の燃焼装置に較べて燃焼室の構造が簡易であり、装置自体の価格が低廉となる利点がある。
【００２１】
被燃焼物のパンチングキルンへの投入方法として、スクリューコンベアもしくは被燃焼物を搬送するためのガイドベーンを利用することで、被燃焼物の種類とか形状に応じて投入機構を替えることができるので、種々の木質系材料に対応可能になり、例えば利用価値の少ない間伐材の有効利用をはかることで従来の重油とか灯油と比べて燃料費及びランニングコストを低廉化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下図面に基づいて本発明にかかる木質系材料の燃焼室構造の最良の実施形態を説明する。図１は本発明の第１実施形態の断面構造を示す正面説明図、図２は同側面説明図であり、この第１実施形態は燃焼装置によって温水を得て、外温水を園芸ハウス内等に循環させて暖房を行うボイラーに本発明にかかる燃焼炉を実施した例である。図において、１はボイラー本体、２はボイラー本体１の内方下部に配備された多孔状のパンチングキルンであり、周面部に複数の小孔２ａが開口形成されたパンチングメタル等を巻装した多孔状の円筒体で構成されている。これらの小孔２ａは、パンチングキルン２内部に外部から空気を取り入れるとともに、被燃焼物燃焼後に生成する灰をパンチングキルン２から灰受ボックス１６内に排出するためのものである。即ち、小孔２ａは灰を被燃焼物である木質系材料と分離させ、孔をふさぐのを防止すると同時に一次空気が常に供給される状態を維持するためである。よって、燃焼のための一次空気の取り入れと灰の分離作用を果たすものであり、小孔２ａの形状は円形に限ることなく、三角，四角その他の任意の形状でよい。
【００２３】
また、小孔２ａのサイズは、被燃焼物が落下することなく、かつ、一次空気の通過抵抗とならないサイズであればよく、特に限定されない。本発明で使用する被燃焼物は木質系材料であって、パンチングキルン２内に収納して転動可能なものであれば特に限定はなく、例えば薪，木くず，バーク，ペレット，チップ，ブリケット，製材端材等を使用することができる。被燃焼物としてチップやペレットを用いる場合には、小孔２ａの径長を３〜６ｍｍ，薪や木くずを用いる場合には径長を５〜１０ｍｍ程度にするのが適当である。さらに、パンチングキルン２の表面積に占める開口率は、一次空気の空気の通過抵抗にならないこと、パンチングキルン２の強度、長時間の使用によって酸化により孔の径が大きくなること等を考慮すると，開口率５０〜７０％程度が適当である。
【００２４】
３はパンチングキルン２の減速機付モータ、４は軸受であり、減速機付モータ３と軸受４によりパンチングキルン２の回転駆動機構が構成され、パンチングキルン２は連続的又は間欠的に回転する。そして、パンチングキルン２は、水平方向からスクリューコンベア８と反対方向に若干傾斜した状態に配置されている。パンチングキルン２を傾斜させて配置したのはスクリューコンベア８でパンチングキルン２の端面に供給された被燃焼物をパンチングキルン２の回転により中央部の方向に移動させて、中央部で燃焼させるためである。即ち、中央部で燃焼させることでスクリューコンベア８と距離ができて、スクリューコンベア８内にある被燃焼物が燃焼（逆火）するのを防止するためである。傾斜角度に特に限定はないが２〜２０度程度が適当である。
【００２５】
６はパンチングキルン２の下方側部に配置された一次空気送風パイプであり、７は二次空気送風路であり、５はその送風機である。この一次空気送風パイプ６の周面にはパンチングキルン２に向かって図示しない多数の空気穴が開口されていて、図１の矢印Ｂに示すようにパンチングキルン２内に一次空気を送風可能となっている。また、一次空気送風パイプ６は、図２，図７に示すようにパンチングキルン２の下方側部で、かつ、パンチングキルン２の回転方向Ａの上昇側、即ち回転方向側の下側部に配置されている。よって、一次空気は矢印Ｂに示すようにパンチングキルン２の回転によって上昇していく被燃焼物１８の後方から、即ち、パンチングキルン２の上昇側からパンチングキルン２内に向かって供給される。また、スクリューコンベア８内の被燃焼物への逆火防止のため、一次空気をパンチングキルン２の中央部から後方（スクリューコンベア８と反対側）にのみ供給するようにしてもよい。
【００２６】
８はパンチングキルン２内に被燃焼物を送り込むスクリューコンベアであり、パンチングキルン２と被燃焼物投入用ホッパ１０の間に配設されている。９は該スクリューコンベア８の減速機付モータ、１１は自動着火装置である。なお、上記の実施形態では、被燃焼物投入用ホッパ１０とパンチングキルン２間に被燃焼物投入機構としてスクリューコンベア８を配設した構成となっているが、該スクリューコンベア８を配設せずに、被燃焼物投入用ホッパ１０とパンチングキルン２間に被燃焼物送給用の急傾斜なガイドパイプを取り付けて、被燃焼物を被燃焼物投入用ホッパ１０から直接パンチングキルン２内に投入する構成とすることもできる。更にパンチングキルン２自体を傾斜させずに、該パンチングキルン２の内面に被燃焼物を搬送するための板状のガイドベーン（案内羽根）を取り付け、パンチングキルン２内に投入された被燃焼物をパンチングキルン２の回転により端面から中央部に向けて搬送する構成としてもよい。
【００２７】
１２はボイラー本体１の内方に配備された温水又は蒸気用熱交換器であり、この温水又は蒸気用熱交換器１２は、一端が図外の水源に連結されて、水で満たされており、その中を燃焼ガスが通る煙管１５が相互に連結された状態に取り付けられていて、煙管１５で熱交換された温水が流出するように構成されている。なお、１３は煙突、１４は排風機、１６は着脱自在にボイラー本体１に配備された灰受ボックス、１７はボイラー本体１の内部に立設された隔成板である。
【００２８】
かかる第１実施形態によれば、使用に際して先ず被燃焼物投入用ホッパ１０から被燃焼物としてペレット，チップ，ブリケット，短く切断されたバーク等の木質系燃料を投入すると、これら被燃焼物は減速機付モータ９の回転駆動に伴ってスクリューコンベア８により搬送されてパンチングキルン２内に送り込まれる。次に減速機付モータ３を起動することで軸受４を介してパンチングキルン２が図２の矢印Ａ方向に適宜な速度で連続的又は間欠的に回転を開始する。ここで自動着火装置１１を働かせて被燃焼物に着火し、同時に送風機５から一次空気送風パイプ６内に空気を送り込むことにより、この一次空気送風パイプ６の空気穴から矢印Ｂ方向でパンチングキルン２内に一次空気が供給されて被燃焼物が効率良く燃焼する。従って被燃焼物の不完全燃焼は生じない。
【００２９】
次にパンチングキルン２の小孔２ａから排出する燃焼ガスに、送風機５から二次空気送風路７を介して二次空気を強制供給する。この二次空気によって燃焼ガスの完全燃焼作用がより万全となり、一酸化炭素等の有害なガスの発生は抑えられ、得られた高温の燃焼ガスが図２の矢印Ｃ，Ｄ，Ｅに示すように隔成板１７から温水又は蒸気用熱交換器１２の煙管１５内を通過することで、図外の水源から供給された冷水が煙管１５で熱交換されて温水又は蒸気となり、この温水が室内や園芸ハウス等の暖房に利用される。温水又は蒸気用熱交換器１２の煙管１５を通過した燃焼ガスは排風機１４の駆動により煙突１３から大気中に放散される。
【００３０】
上記したようにパンチングキルン２が回転することで送り込まれた被燃焼物自体も同時に転動し、供給された一次空気と転動している被燃焼物とが万遍なく接触することで完全燃焼が行われる。燃焼により生成した灰成分はパンチングキルン２の小孔２ａを通して灰受ボックス１６に収納され、生成したクリンカー成分は若干傾斜させたパンチングキルン２の円筒端面より落下して灰受ボックス１６に収納されるので、定期的に灰受ボックス１６を取り外して灰成分とクリンカー成分を廃棄処分する。パンチングキルン２を傾斜させないケースでも被燃焼物は該パンチングキルン２の内面に取り付けられたガイドベーンに沿って送給されながら燃焼するので、生成したクリンカー成分がパンチングキルン２の円筒端面から落下する。なお、パンチングキルン２は必ずしも連続的に回転させる必要はなく、被燃焼物の種類に応じて連続的もしくは間欠的な回転を行わせるように回転状況を調節すればよい。
【００３１】
図３は本発明の第２実施形態の断面構造を示す正面説明図、図４は同側面説明図であり、この第２実施形態は燃焼装置により温風を得て、該温風を園芸ハウス内等に循環させて暖房を行うボイラーに本発明にかかる燃焼炉を実施した例である。主要な構成要素は前記第１実施形態と一致しているため、同一の構成部分には同一の符号を付してその説明を省略する。即ち、１はボイラー本体、２は多孔状のパンチングキルン、３は該パンチングキルン２の減速機付モータ、４は軸受、５は送風機、６は一次空気送風パイプ、７は二次空気送風路、８はスクリューコンベア、９は該スクリューコンベア８の減速機付モータ、１０は被燃焼物投入用ホッパ、１１は自動着火装置、１２ａは温風用熱交換器、１３は煙突、１６は灰受ボックス、１９，１９はエアパイプ、２０は該エアパイプ１９の一端に配備された送風機である。
【００３２】
パンチングキルン２の構成自体は前記第１実施形態と同一であって、周面部に複数の小孔２ａが開口形成された多孔状の円筒体で構成されて該パンチングキルン２は水平方向から若干傾斜した状態に配置されており、一次空気送風パイプ６はパンチングキルン２の下方側部に配置されて該一次空気送風パイプ６からパンチングキルン２内に一次空気を送風可能となっている。また、温風用熱交換器１２ａ内には、一端に配備された送風機２０から供給された空気がエアパイプ１９，１９内を流通して図外の暖房機器に導かれるように構成されている。スクリューコンベア８を配設せずに被燃焼物投入用ホッパ１０とパンチングキルン２間に被燃焼物送給用の急傾斜なガイドパイプを取り付けてもよく、更にパンチングキルン２を傾斜させずに該パンチングキルン２の内面に被燃焼物を搬送する板状のガイドベーンを取り付け、パンチングキルン２の回転により被燃焼物を中央部に向けて搬送する構成としてもよいことは前記第１実施形態と同様である。
【００３３】
かかる第２実施形態によれば、使用時に被燃焼物投入用ホッパ１０から被燃焼物としてペレット，チップ，ブリケット，短く切断されたバーク等の木質系燃料を投入すると、これら被燃焼物は減速機付モータ９の回転駆動に伴ってスクリューコンベア８により搬送されてパンチングキルン２内に送り込まれ、次に減速機付モータ３を起動することで軸受４を介してパンチングキルン２が矢印Ａ方向に適宜な速度で回転を開始する。ここで自動着火装置１１を働かせて被燃焼物に着火し、同時に送風機５から一次空気送風パイプ６内に空気を送り込むことにより、この一次空気送風パイプ６の空気穴からパンチングキルン２内に一次空気が供給されて被燃焼物が転動しながら効率良く燃焼する。
【００３４】
パンチングキルン２により完全燃焼した高温の燃焼ガス２１は、温風用熱交換器１２ａ内を通過して煙突１３から大気中に放散されるが、この時に温風用熱交換器１２ａに付設された送風機２０を起動することで該送風機２０から供給された空気がエアパイプ１９，１９内を流通する間に上記高温の燃焼ガス２１により加温され、得られた温風が図外の暖房機器に導かれて室内や園芸ハウス等の暖房に利用される。
【００３５】
燃焼により生成した灰成分はパンチングキルン２の小孔２ａを通して灰受ボックス１６に収納され、生成したクリンカー成分は若干傾斜させたパンチングキルン２の円筒端面より落下して灰受ボックス１６に収納される。そしてパンチングキルン２の小孔２ａから排出する燃焼ガスに、送風機５から二次空気送風路７を介して二次空気を強制供給することで燃焼ガスの完全燃焼作用がより万全となる。
【００３６】
図５は本発明の第３実施形態の断面構造を示す正面説明図、図６は同側面説明図であり、この第３実施形態は本発明を適用した燃焼室をストーブとして利用した例である。主要な構成要素は前記各実施形態と一致しているため、同一の構成部分に同一の符号を付してその説明を省略する。図５，図６において、２２はストーブ本体、２は多孔状のパンチングキルン、３は該パンチングキルン２の減速機付モータ、２３は減速用ギヤ、２４は空気取入口、２５は速度調整器、２６はストーブ本体２２の支持台、２７は煙突連結部、１６は灰受ボックスである。尚、パンチングキルン２内に被燃焼物を送り込む燃料投入口は適当な場所に設置すればよいので、図示は省略する。パンチングキルン２の構成自体は前記第１，第２実施形態と同一であって、周面部に複数の小孔２ａが開口形成された多孔状の円筒体で構成されている。
【００３７】
かかる第３実施形態によれば、使用時に図外の投入口からパンチングキルン２内に被燃焼物として木質系燃料を投入し、着火してから減速機付モータ３を起動することで減速用ギヤ２３を介してパンチングキルン２が速度調整器２５の操作により適宜な速度で回転を開始し、空気取入口２４から自然吸引される空気量を調整することで被燃焼物が転動しながら効率良く燃焼する。燃焼により生成した灰成分はパンチングキルン２の小孔２ａを通して灰受ボックス１６に収納される。パンチングキルン２の小孔２ａから排出する燃焼ガスは煙突連結部２７から図外の煙突を通って大気中に放散される。なお、本発明を暖房用のストーブに適用するこの第３実施形態では、燃焼空気はストーブ本体２２の側面から取り入れられる自然吸気でよく、第１実施形態で採用した一次空気送風パイプ，二次空気送風路，送風機等の構成要素は不要である。
【００３８】
以上説明したように本発明を適用した燃焼室構造は、一次空気はパンチングキルン２の外側から供給され、パンチングキルン２の回転により被燃焼物の送給と撹拌が連続的、かつ、立体的に行われてパンチングキルン２内での燃焼状態が安定する。燃焼ガスはパンチングキルン２の小孔２ａから上方に排出され、生成した灰成分は被燃焼物とパンチングキルン２内面の摺動により小孔２ａから灰受ボックス１６内に確実に落下するので、パンチングキルン２外周に開口された小孔２ａが塞がれるという問題は発生しない。燃焼室構造としての主要な構成要素はパンチングキルン２と該パンチングキルン２の回転駆動機構が主体であるため、燃焼装置としての構成が簡易で製作コストとランニングコストが安価であり、大型及び小型の燃焼炉を問わずに対応可能である。
【００３９】
以下に本発明を適用した燃焼炉における一次空気量の影響，一次空気導入方向の影響，パンチングキルン回転数の影響，パンチングキルンの傾きの影響，一次空気導入位置の影響に関して実験を行った結果を説明する。
【００４０】
［１．一次空気量の影響］
図９は木質系材料でなるチップ量を３００ｇ，パンチングキルンの回転数３分／１回転，一次空気の噴出位置をパンチングキルンの下方側部で、かつ、回転方向の上昇側（図７参照）とし、一次空気量を１７．１ｍ３／ｈとした場合の燃焼炉内の温度（℃）と時間（ｓｅｃ）を測定した結果を示すグラフである。図中の（イ）はチップ投入側のキルン上部、（ロ）は中間のキルン上部、（ハ）はチップ排出側のキルン上部、（ニ）は手持ち部分の各温度を表している。なお、チップは含水率１０％のものを用いた。
【００４１】
図１０は一次空気量を３２．４ｍ３／ｈとした以外は、図９の実験条件と同一の条件で実験を行った場合の燃焼炉内の温度（℃）と時間（ｓｅｃ）を測定した結果を示すグラフである。更に図１１は同様に一次空気量を３７．８ｍ３／ｈとした以外は、図９の実験条件と同一の条件で実験を行った場合の燃焼炉内の温度（℃）と時間（ｓｅｃ）を測定した結果を示すグラフである。温度測定位置（イ）（ロ）（ハ）（ニ）も図９と同一である。
【００４２】
図９，図１０，図１１によれば、一次空気量ｍ３／ｈが多いほど燃焼炉内の燃焼温度が高くなり、燃焼時間は短くなることが判明した。
【００４３】
［２．一次空気導入方向の影響］
図１２は木質系材料でなるチップ量を３００ｇ，パンチングキルンの回転数３分／１回転，一次空気量を３７．８ｍ３／ｈ、一次空気の噴出位置をパンチングキルンの下方側部で、かつ、回転方向の上昇側（図７参照）とした場合の燃焼炉内の温度（℃）と時間（ｓｅｃ）を測定した結果を示すグラフである。図中の（イ）はチップ投入側のキルン上部、（ロ）は中間のキルン上部、（ハ）はチップ排出側のキルン上部の各温度を表している。チップは含水率１０％のものを用いた。
【００４４】
図１３は一次空気の噴出位置を、図８に示すようにパンチングキルンの下方側部で、かつ、回転方向のキルン下降側(図１２と反対側の下方側部)とした以外は、図１２の実験条件と同一の条件で実験を行った場合の燃焼炉内の温度（℃）と時間（ｓｅｃ）を測定した結果を示すグラフである。温度測定位置（イ）（ロ）（ハ）も図１２と同一である。
【００４５】
図１２，図１３によれば、キルン上昇側から一次空気を供給する方が被燃焼物が効率よく燃焼炉内することが判明した。
【００４６】
［３．キルン回転数の影響］
図１４は木質系材料でなるチップ量を３００ｇ，一次空気量を３７．８ｍ３／ｈ，一次空気の噴出位置をパンチングキルンの下方側部で、かつ、回転方向の上昇側（図７参照）とし、パンチングキルンの回転を停止した状態で燃焼炉内の温度（℃）と時間（ｓｅｃ）を測定した結果を示すグラフである。図中の（イ）はチップ投入側のキルン上部、（ロ）は中間のキルン上部、（ハ）はチップ排出側のキルン上部の各温度を表している。チップは含水率１０％のものを用いた。
【００４７】
図１５はパンチングキルン回転数を３分／１回転とした以外は、図１４の実験条件と同一の条件で実験を行った場合の燃焼炉内の温度（℃）と時間（ｓｅｃ）を測定した結果を示すグラフである。更に図１６は同様にパンチングキルン回転数を９分２０秒／１回転とした以外は、図１４の実験条件と同一の条件で実験を行った場合の燃焼炉内の温度（℃）と時間（ｓｅｃ）を測定した結果を示すグラフである。温度測定位置（イ）（ロ）（ハ）も図１４と同一である。
【００４８】
図１４，図１５，図１６によれば、パンチングキルンの回転数が大きいほど燃焼炉内の燃焼温度が高くなり、燃焼時間は短くなることが判明した。ただし、第３実施形態に示すストーブのように煙突からの通風力のみによる燃焼行う場合は燃焼速度が遅くなるため、３分／１回転より遅い回転が適当と考える。
【００４９】
［４．キルンの傾きの影響］
図１７は木質系材料でなるチップ投入量を１００〜１２５ｇ／ｍｉｎ，一次空気量を３０ｍ３／ｈ，パンチングキルンの回転数３分／１回転とし、キルンの傾きをほぼフラットとした場合の燃焼炉内の温度（℃）と時間（ｓｅｃ）を測定した結果を示すグラフである。図中の（イ）はキルンのチップ排出側、（ロ）はキルン中間、（ハ）はキルンのチップ投入側、（ニ）はチップ投入用スクリューコンベア８先端の各温度を表している。
【００５０】
図１８はキルンの傾きを約１０度とした以外は、図１７の実験条件と同一の条件で実験を行った場合の燃焼炉内の温度（℃）と時間（ｓｅｃ）を測定した結果を示すグラフである。温度測定位置（イ）（ロ）（ハ）（ニ）も図１７と同一である。
【００５１】
図１７によれば、キルンの傾きがフラットの場合はスクリューコンベア８の先端部でも燃焼が行われ、被燃焼物の炎がスクリューコンベア８を加熱している状態が存在することが分かる。図１８によれば、被燃焼物としてのチップを供給中はスクリューコンベア８の先端部の温度が２００℃〜３００℃であり、チップの供給を止めると温度が上昇することが分かる。
【００５２】
［５．一次空気導入穴位置を後退させた場合の影響］
図１９は木質系材料でなるチップ投入量を１００〜１２５ｇ／ｍｉｎ，一次空気量を３０ｍ３／ｈ，パンチングキルンの回転数２．１分／１回転，キルンの傾きを約１６度とし、一次空気導入穴位置を後退させてスクリューコンベア８の先端から離れた位置において被燃焼物を燃焼した場合の燃焼炉内の温度（℃）と時間（ｓｅｃ）を測定した結果を示すグラフである。図中の（イ）はキルンのチップ排出側、（ロ）はキルン中間、（ハ）はキルンのチップ投入側、（ニ）はチップ投入用スクリューコンベア８先端の各温度を表している。
【００５３】
図１９によれば、一次空気導入穴位置を後退させたことにより、スクリューコンベア８内と先端の温度は２００℃以下にできて、スクリューコンベア８内への逆火現象を防止することができることが判明した。
【００５４】
以上説明した実験結果から、本発明の燃焼室構造における燃焼要件が明らかとなった。即ち、パンチングキルン２への一次空気の供給量が多いほど燃焼炉内の燃焼温度は高くなり、完全燃焼が促進されるとともに燃焼時間も短くなる。また、一次空気の導入方向としてはパンチングキルン２の上昇側から一次空気を供給すると被燃焼物の燃焼効率が良くなり、パンチングキルン２の回転数は大きいほど燃焼温度が高くなる。燃焼時に生じる灰成分は燃焼条件によらずにパンチングキルン２が回転することで分離することができる。チップの連続投入時には、パンチングキルン２をやや傾斜させ、一次空気の導入位置を後退させればスクリューコンベア８内への逆火現象を防止することができる。
【００５５】
本発明における完全燃焼については、パンチングキルン２の回転の有無による燃焼ガス中の一酸化炭素の分析を行った結果、回転させて燃焼した場合には一酸化炭素の発生が少ないことが確認されたため、ほぼ「完全燃焼」されたものと考察される。また、パンチングキルン２の回転速度を前記実験におけるキルン回転数の影響で示した回転数よりも速くすると、チップの崩落により最適な燃焼とならず、燃焼温度は低下する。ストーブのように自然の通風のみによる燃焼では燃焼速度が遅くなるため、パンチングキルンは３分／１回転より遅い回転がよい。
【００５６】
パンチングキルン２に小孔２ａが開口されていることによって外部から空気を取り入れることができ、またチップ燃焼後に生成する灰成分がパンチングキルン２の回転により小孔２ａから下部に設置した灰受ボックス１６に落下し、パンチングキルン２内には残存することがない。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、燃焼炉の大型及び小型を問わずに利用可能であって、しかも種々の形状を持つ木質系材料を効率良く完全燃焼させることで有害なガスの発生を抑え、得られた高温の燃焼ガスを利用して温水や蒸気或いは温風を得て室内や園芸ハウス等の暖房に利用することができる木質系材料の燃焼室構造を実現するので、家庭用，事業所，事務所用のストーブとか園芸ハウス用の加温ボイラー，施設暖房用ボイラー，包括的な温風機，温水機に利用することができる。熱利用を考えなければ従来からの焼却炉等の燃焼部に応用することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の第１実施形態の断面構造を示す正面説明図。
【図２】図１の側面説明図。
【図３】本発明の第２実施形態の断面構造を示す正面説明図。
【図４】図３の側面説明図。
【図５】本発明の第３実施形態の断面構造を示す正面説明図。
【図６】図５の側面説明図。
【図７】本発明の一次空気の供給方向を示す要部説明図。
【図８】一次空気の供給方向を示す比較例の要部説明図。
【図９】本発明における一次空気量の影響に関して燃焼炉内の温度（℃）と時間（ｓ  ｅｃ）を測定した結果を示すグラフ。
【図１０】一次空気量を変えた場合の燃焼炉内の温度と時間を測定した結果を示すグラフ。
【図１１】一次空気量を変えた場合の燃焼炉内の温度と時間を測定した結果を示すグラフ。
【図１２】本発明における一次空気の噴出位置をキルン上昇側とした場合の燃焼炉内の温度と時間を測定した結果を示すグラフ。
【図１３】一次空気の噴出位置をキルン下降側とした場合の燃焼炉内の温度と時間を測定した結果を示すグラフ。
【図１４】本発明におけるキルン回転数の影響に関して燃焼炉内の温度と時間を測定した結果を示すグラフ。
【図１５】キルン回転数を変えた場合の燃焼炉内の温度と時間を測定した結果を示すグラフ。
【図１６】キルン回転数を変えた場合の燃焼炉内の温度と時間を測定した結果を示すグラフ。
【図１７】本発明におけるキルンの傾きの影響に関して燃焼炉内の温度と時間を測定した結果を示すグラフ。
【図１８】キルンの傾きを変えた場合の燃焼炉内の温度と時間を測定した結果を示すグラフ。
【図１９】本発明における一次空気導入穴位置を後退させた場合の影響に関して燃焼炉内の温度と時間を測定した結果を示すグラフ。
【符号の説明】
【００５９】
１…ボイラー本体
２…パンチングキルン
２ａ…小孔
３，９…減速機付モータ
４…軸受
５，２０…送風機
６…一次空気送風パイプ
７…二次空気送風路
８…スクリューコンベア
１０…被燃焼物投入用ホッパ
１１…自動着火装置
１２…温水又は蒸気用熱交換器
１２ａ…温風用熱交換器
１３…煙突
１４…排風機
１５…煙管
１６…灰受ボックス
１７…隔成板
１８…被燃焼物
１９…エアパイプ
２１…燃焼ガス
２２…ストーブ本体
２３…減速用ギヤ
２４…空気取入口
２５…速度調整器
２７…煙突連結部
【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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
2007132588.tif 000016
【図１５】
2007132588.tif 000017
【図１６】
2007132588.tif 000018
【図１７】
2007132588.tif 000019
【図１８】
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【図１９】
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