(57)【要約】【課題】              燃焼室内の空間に飛散した灰やススを覗き窓の耐熱ガラスの内側に付着するのを防止するとともに、耐熱ガラス内面表面に吹付ける風は燃焼風の一部を高温のまま循環させて吹付けることによって、耐熱ガラス内面表面にタールの付着を防止するとともに、燃焼室の温度低下を防止して、さらにタールの発生を抑制し、良好な木質ペレットの燃焼を行うことの出来る木質ペレット燃料燃焼装置を提供する。【解決手段】          燃焼部の少なくとも前面側に配置した透明又は半透明の耐熱ガラスと、耐熱ガラスの燃焼部内に面する内側表面に向けて空気を供給する吹出し部を備えると共に、燃焼風の排気部と吹出し部とを連通する循環通路を備え、燃焼風の排風部から排出される燃焼風の一部を循環通路に供給し、供給された燃焼風を吹出し部から耐熱ガラスの内側表面に向けて吹出すことを特徴とする。【選択図】          図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
木質ペレットを収納する燃焼タンクと、点火装置を有する燃焼部と、燃焼部に燃料タンクから木質ペレットを供給する燃料供給装置と、燃焼部に空気を供給する空気通路と、燃焼部で燃焼した燃焼風を排出する燃焼風の排気部とを具備した木質ペレット燃料燃焼装置であって、
燃焼部の少なくとも前面側に配置した透明又は半透明の耐熱ガラスと、耐熱ガラスの燃焼部内に面する内側表面に向けて空気を供給する吹出し部を備えると共に、燃焼風の排気部と吹出し部とを連通する循環通路を備え、
燃焼風の排気部から排出される燃焼風の一部を循環通路に供給し、供給された燃焼風を吹出し部から耐熱ガラスの内側表面に向けて吹出すことを特徴とする、木質ペレット燃料燃焼装置。
【請求項２】
燃焼風の排気部には集塵装置を備え、燃焼風は排気部の集塵装置を通過し、吹出し部から耐熱ガラスに吹出す構成としたことを特徴とする、請求項１記載の木質ペレット燃料燃焼装置。
【請求項３】
燃焼風の排気部と吹出し部を連通する循環通路の一部は、燃焼部内の木質ペレットが燃焼する燃焼皿に接して配置したことを特徴とする、請求項１又は請求項２記載の木質ペレット燃料燃焼装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、木質ペレットを燃焼燃料として使用する暖房機等の耐熱ガラスへの灰やスス等の付着を防止する木質ペレット燃料燃焼装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から暖房等の燃料として使用されている化石燃料の石炭や石油は、二酸化炭素等の温室効果ガスによる地球温暖化の問題で、それに代わる自然に優しい資源への転換が行われてきている。
【０００３】
今後期待される資源のうち、環境問題で有効であるとされるバイオマス燃料においては、籾殻又はそのペレット、藁等の燃料化が注目され、特に間伐材・大鋸屑・流木等の今まで焼却処分されていた木質材を木質ペレットとして粒状化し、暖房機等の燃焼燃料に利用され、実開昭５８−１９０３０１号公報（特許文献１）に記載する固形燃料ストーブのようにその装置が公知となっている。
【０００４】
木質ペレット燃料燃焼装置のうち、木質ペレットストーブにおいては、そのバイオマス燃料の有効利用のほか、燃焼中の炎の演出によって安らぎを与える効果があるとされ、特開２００４−２９３９３０号公報（特許公報２）のように燃焼室で燃焼する炎を外部から確認できる透明板を備えた木質ペレットストーブも公知となっている。
【０００５】
ところで前記木質ペレットを燃焼させた後に発生する灰量、例えば木の木部で形成された木質ペレットはその灰分を約０．５〜２．０％とされているが、樹皮で成形されるペレットにおいてはその灰分が約５〜７％と多くなり、ペレット化する木質によってその灰量は可変するものであって、当然灰量の多い木質ペレットの燃焼後に堆積する灰と、燃焼風と一緒に舞い上がる灰の量も多くなるものである。
【０００６】
また、木質ペレットへの着火性も木の質によって異なるものであって、樹皮で形成されたペレットにおける着火性も、木部から成形されたペレットよりも悪く着火時に多くの煙を排出してもなかなか着火しない傾向がある。
【０００７】
木の木部で形成した木質ペレットの燃焼においても、多少なりとも燃焼風と一緒に舞い上がる灰や、特に不完全燃焼、点火時のような時には煙と一緒にススが発生しやすく、燃焼室の炎が見えるように設けられた耐熱ガラスの覗き窓の内面にそれが付着し、特に前述の樹皮のペレットを燃焼させた場合においては、着火性の問題から特に覗き窓を曇らせ、そのストーブの管理者が頻繁に覗き窓を掃除する必要が発生している。
【０００８】
そのため、特開２００４−１９１０１７号公報（特許文献３）のように、覗き窓となる耐熱ガラスの内側表面に向けて空気を吹付ける吹付け部と外気を取り入れる空気供給部とその両者を繋げる空気通路を備えて、空気供給部から取り入れられた燃焼するための空気の一部を空気通路に導き、そして吹付け部から耐熱ガラスの内側に向けて空気を吹付けて、耐熱ガラスの内側表面に灰やススの付着を防止して、耐熱ガラスの汚れの防止を促し、定期的なガラス面の掃除をしなくて済む発明も公知となっている。
【０００９】
【特許文献１】実開昭５８−１９０３０１号公報
【特許文献２】特開２００４−２９３９３０号公報
【特許文献３】特開２００４−１９１０１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
木質ペレットを燃焼させた場合、前記の灰やススのほかタールが発生し、燃焼温度が約１５０℃以下である場合にタールの発生が多くなる。特に前述の樹皮のペレットを燃焼させた場合においては、着火性の問題からタールの発生量が多くなる。
【００１１】
特許文献３における耐熱ガラスの内側を空気供給部からの一部の外気を吹付けてススや灰を耐熱ガラスの内側表面に付着するのを防止することは可能であるが、耐熱ガラスに向けて、外気を吹付けているため耐熱ガラス付近の温度は低くなり、タールが発生しやすい条件になっているといえる。
【００１２】
耐熱ガラスに向けて外気を吹付けていても、燃焼室内で渦状に巻く燃焼風の一部が耐熱ガラスの内側表面付近を通過する場合もあり、外気と燃焼風が混合することによって燃焼風の温度が低くなりタールが発生し耐熱ガラスに付着して曇らせる状況が発生している。
【００１３】
また、外気を燃焼室に取り込んでいるため、外気が極端に低い場合など燃焼室の温度の上昇を妨げる事となり、タールの発生環境の助長と燃焼部温度低下による木質ペレットの良好な燃焼を妨げるものである。
【００１４】
そこで本発明では、燃焼室内の空間に飛散した灰やススを覗き窓の耐熱ガラスの内側表面に付着するのを防止する効果と、耐熱ガラス内側表面に吹付ける風は燃焼風の一部を高温のまま循環させて吹付けることによって、耐熱ガラス内側表面にタールの付着防止と発生を抑制するとともに、燃焼室の温度低下を防止し良好な木質ペレットの燃焼を行うことの出来る木質ペレット燃料燃焼装置を提供することを目的とする。
【００１５】
さらに、耐熱ガラス内側表面に吹付ける燃焼風の一部は集塵装置を通過しているので、燃焼室での灰の飛散を抑制するとともに、循環する燃焼風は燃焼部で加温され高温を維持したまま耐熱ガラスの内面に吹付けることによってより一層のタール付着の防止と、燃焼部の温度低下を防止することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記目的を達成するために本発明は、請求項１ないし請求項３記載の木質ペレット燃料燃焼装置を提案するものである。
【００１７】
即ち、請求項１記載の木質ペレット燃料燃焼装置は、木質ペレットを収納する燃焼タンクと、点火装置を有する燃焼部と、燃焼部に燃料タンクから木質ペレットを供給する燃料供給装置と、燃焼部に空気を供給する空気通路と、燃焼部で燃焼した燃焼風を排出する燃焼風の排気部とを具備した木質ペレット燃料燃焼装置であって、燃焼部の少なくとも前面側に配置した透明又は半透明の耐熱ガラスと、耐熱ガラスの燃焼部内に面する内側表面に向けて空気を供給する吹出し部を備えると共に、燃焼風の排気部と吹出し部とを連通する循環通路を備え、燃焼風の排気部から排出される燃焼風の一部を循環通路に供給し、供給された燃焼風を吹出し部から耐熱ガラスの内側表面に向けて吹出すことを特徴とするものである。
【００１８】
請求項２記載の木質ペレット燃料燃焼装置は、請求項１記載の木質ペレット燃料燃焼装置において、燃焼風の排気部には集塵装置を備え、燃焼風は排気部の集塵装置を通過し、吹出し部から耐熱ガラスに吹出す構成としたことを特徴とするものである。
【００１９】
請求項３記載の木質ペレット燃料燃焼装置は、請求項１又は請求項２記載の木質ペレット燃料燃焼装置において、燃焼風の排気部と吹出し部を連通する循環通路の一部は、燃焼部内の木質ペレットが燃焼する燃焼皿に接して配置したことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００２０】
燃焼室に設けられた覗き窓となる耐熱ガラスの内側表面に、木質ペレットの燃焼で発生するスス・灰の付着を防止するとともに、耐熱ガラスの内側表面に吹付ける風は、燃焼風の一部を循環して吹付けているのでその温度は高くなっており、タールの付着をも防止する効果を有する。さらに、循環する一部の燃焼風は、集塵装置を通過するように構成されているので灰の飛散を軽減するとともに、循環する燃焼風は燃焼部の燃焼皿付近を通過するように構成されているため吹付ける温度の上昇を促し、耐熱ガラスの内側表面に付着するタールの発生を抑制する効果を有する。
【００２１】
また、燃焼風を循環することで燃焼室の温度低下を防止して、タール発生環境を抑制するほか、燃焼室温度を高温に保つことによって木質ペレットの良好な燃焼を行わせることが可能となるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
本発明の木質ペレット燃料燃焼装置の例として、木質ペレットを燃料とするペレットストーブについて以下に説明を行う。
【００２３】
図１は本発明の基本構成となるペレットストーブを示す側面断面略図である。図２は本発明の第一の実施の形態の木質ペレット燃料燃焼装置を例示する木質ペレットストーブの側面断面略図。図３は本発明の第二の実施の形態の木質ペレット燃料燃焼装置を例示する木質ペレットストーブの側面断面略図。図４は図３の実施の形態の吹出し部と燃焼部を表した斜視図。図５は図４の吹出し部と燃焼部（燃焼皿）を表した平面図。図６は図５の他例を示した平面図である。
【００２４】
図１において１は木質ペレットストーブである。ａは木質ペレットであって、ペレットストーブ１内には木質ペレットａが燃焼する燃焼室２と、その中間から上方には熱交換部５が設けられている。燃焼室２の上端には燃焼風排気口７が設けられ燃焼風を排風部６へ流通させている。燃焼室２には隣接して燃料タンク３を備え、燃料タンク３から燃焼室２へ木質ペレットａを供給する燃料供給装置４が燃料タンク３に密接して備えられている。３８は空気通路であって、木質ペレットストーブ１内に外気を取り込む開口部であり、この空気通路３８から吸引された外気が各部の冷却や点火用の熱風及び燃焼風として利用される。図１に示す燃料タンク３はペレットストーブ１の上端までの空間を有していて、ペレットストーブ１の上面が扉となって燃料タンク３内に木質ペレットａが投入できる構成であると良い（図示せず）。
【００２５】
燃料タンク３の下端を構成する底面板１０が燃料供給装置４方向に向かって傾斜し、燃料供給装置４のスクリューコンベア８の投入口９に木質ペレットａが漏れなく投入できるようになっている。スクリューコンベア８の上端には燃焼室２内へ木質ペレットａを投入する投入シュート１１と、投入シュート１１内に外気を通風させるための通気口１２が設けてあり、この通気口１２は投入シュート１１の途中に設けられていても良い。尚スクリューコンベア８の動力はモータ２４の回転によって得られる。
【００２６】
燃焼室２の後壁３４と燃料タンク３及び燃料供給装置４とは冷却空間１７を隔てて構成されていて、その冷却空間１７には空気通路３８からの外気が流通するようになって、燃焼室２の燃焼熱を燃料タンク３及び燃料供給装置４に伝熱しないようになっている。
【００２７】
燃焼室２の下方には、燃焼部２６を有し、その燃焼部２６には、投入シュート１１より落下した木質ペレットａが堆積燃焼し、複数のスリット１４を備える燃焼皿１３と、燃焼皿１３の後面には長細の筒内にヒータ１６を備え、長細筒内を通過する空気をヒータ１６によって高温（約２５０℃以上）にしてその高温の空気を木質ペレットａに当てることによって着火する構造の点火装置１５が備えられている。
【００２８】
燃焼室２の前面には、燃焼部２６から熱交換部５にとどかない範囲で、燃焼皿１３で燃焼する木質ペレットの炎が外部から確認できる覗き窓を備えている。この覗き窓は透明もしくは半透明な耐熱ガラス２５で構成され、この覗き窓自体が開閉できるようになっていて燃焼後の燃焼部２６の掃除が出来る範囲の大きさであると良い。
【００２９】
燃焼皿１３のスリット１４は、投入された木質ペレットａが落下しない開口幅を保って燃焼皿１３の略全面に前後左右どちらかの方向に長細形状に開口しており、底面の水平スリットと側面の垂直スリットが同じ開口幅を保ちつながって設けられ、燃焼皿１３の下方には、燃焼皿１３上の燃焼によって発生した灰がスリット１４を通過して落下し、それを堆積させる灰回収容器２９が燃焼皿１３の設置面を覆う範囲で設けられている。
【００３０】
燃焼室２の中間から上方にかけて燃焼室２を前後に縦断する熱交換部５は、複数の放熱管１８からなり、外気を圧送ファン１９で放熱管１８内に強制的に供給し、熱交換をして温風吹出し口２０から温風を機外に供給する。
【００３１】
燃焼室２の上端の熱風排気口７には、排風部６が備えられ、吸引ファン２１の吸引作用によって燃焼風を吸引し、排気ダクト２２から機外に燃焼風を排気している。
【００３２】
２３は温度センサであって、排気ダクト２２又は吸引ファン２１の出入口のどちらかに備えられ、温度センサ２３・モータ２４・ヒータ１６・圧送ファン１９・吸引ファン２１は制御部３１に繋がれ制御されている。
【００３３】
吸引ファン２１の動作によって空気通路３８から外気が直接又は冷却空間１７を経由して燃焼部２６のスリット１４及び点火装置１５の細長筒内を、そして外気の一部が投入シュート１１を経由して燃焼室２内に達する。燃料タンク３からスクリューコンベア８を経由して燃焼室２の燃焼部２６に木質ペレットａが投入され点火装置１５によって着火し、スリット１４からの通風を受け、木質ペレットａは安定して燃焼を続ける。その後この燃焼風は熱交換部５で熱交換され燃焼風排気口７から吸引ファン２１を通過し、排気ダクト２２から機外に排出される。
【００３４】
運転開始と共に、ヒータ１６に通電し、通電が規定時間経過後に予熱完了と判断してモータ２４を稼動して燃焼皿１３上に燃料供給を行なう。その後、設定時間経過後に吸引ファン２１を起動させ、燃焼皿１３上に木質ペレットａを設定時間供給後、燃料の供給を停止しする。温度センサ２３で排気される温度が設定温度（４０℃）到達時に燃焼を検出したものとみなし、圧送ファン１９を稼動すると共に、設定の間隔と設定の時間の範囲でモータ２４に通電し、燃焼燃料の供給を定期的におこない、その後温度センサ２３の温度が設定温度より下降しなければ安定燃焼と判断してヒータ１６への通電を停止する。
【００３５】
安定燃焼中の暖房の温度調節として、燃料供給を３段階に調節できるようになっており、その供給量の調節に伴って吸引ファン２１の風量も３段階に制御される。燃料供給「大」ではスリット１４を上昇する風速は約２〜３ｍ/ｓ、「中」での風速は「大」の風速の約８０％、「小」での風速は「大」の風速の約７０％となっている。
【実施例１】
【００３６】
上記のように構成された木質ペレットストーブ１において、図２に示すように排風部６に集塵装置２７を設け集塵後の燃焼風を吸引ファン２１に流入させ、その後燃焼風の一部を循環通路２８に送り込み、吹出し部３０から覗き窓の耐熱ガラス２５の内側表面に吹付けるように構成するものである。
【００３７】
図２で示す集塵装置２７は、一部が円弧となった熱風ダクト３２の円弧終端を二重として、遠心力で円弧の外側に飛散灰を集める空間となる灰収集箱３３を備えた構成であり、円弧の内側が吸引ファン２１に接続されているものである。さらに、吸引ファン２１の出口には排風分岐部３５がつながれ、この排風分岐部３５では燃焼風を機外に排出する排気ダクト２２と一部の燃焼風を燃焼部２６に循環させる循環通路２８に振り分けるようになっている。この排風分岐部３５には排気ダクト２２と循環通路２８にその振分量を切り替えるためのシャッタ３６が設けられていると良い。
【００３８】
燃焼部２６の下方を経由して循環通路２８は吹出し部３０につながれ、吹出し部３０は覗き窓の耐熱ガラス２５の内側表面に向けて吹出す形状をしており、耐熱ガラス２５の全幅にわたって均一に、しかも渦を巻くことなく上方に流れていくようになると良い。
【００３９】
燃焼風排気口７から吸引ファン２１の吸引作用によって排風部６に導かれる燃焼風は集塵装置２７の円弧形状の熱風ダクト３２で燃焼風から灰を円弧面に寄せ、灰だけを灰収集箱３３に集めて集塵し、灰を分離した燃焼風が吸引ファン２１内に到達する。その後排風分岐部３５で燃焼風を排気ダクト２２方向と、循環通路２８方向に振り分ける。循環通路２８に振り分けられる燃焼風は多くを要しないため、シャッタ３６によってその風量を調整するものである。
【実施例２】
【００４０】
図３に示す木質ペレットストーブ１は実施例１の排風部６の集塵装置２７にサイクロン３７を用いた構成と、循環通路２８の一部が燃焼部２６内を通過する構成を示したものである。循環通路２８の一部は図４、図５、図６のように燃焼部２６の燃焼皿１３に接して配置されているものであって、図５のように燃焼皿１３の背面と両側面に接触させる形態と、図６のように燃焼皿１３の背面とどちらかの側面を接触させ、その接触面積を極力大きくそして厚みを薄くした循環通路２８の形状であると良い。
【００４１】
集塵装置２７を通過した燃焼風はサイクロン３７で燃焼風に含まれる灰を灰収集箱３３に堆積させ、灰を分離した燃焼風は吸引ファン２１から排風分離部３５によって排風ダクト２２方向と循環通路２８方向に分離する。循環通路２８方向に導かれた燃焼風は燃焼部２６の燃焼皿１３に接触面を広くそして薄くその形状を変えた循環通路２８に導かれ、木質ペレットが燃焼する燃焼皿１３の熱によって加熱された循環通路２８でさらに熱を吸収し、吹出し部３０から覗き窓の耐熱ガラス２５の内側表面に吹付けられる。
【００４２】
実施例１または実施例２の吹出し部３０の形状は図４に示すように耐熱ガラス２５に対して平行にそして耐熱ガラス２５内側表面に向かって燃焼風を噴出す複数の孔を有するものであって、耐熱ガラス２５の略全幅に渡って均一に循環する燃焼風を吹付けられる構造である。
【００４３】
実施例１または実施例２の吹出し部３０から吹出した循環する燃焼風は、その温度が高く、特に実施例２の形態において循環通路２８に導かれた循環する燃焼風は、燃焼部２６の燃焼皿１３に接して設けられているのでその温度はさらに高くなり、高温の燃焼風を耐熱ガラス２５の内側表面に吹付けられることとなる。
【００４４】
木質ペレット燃料への着火直後や、不完全燃焼時のような燃焼温度が１５０℃以下で燃焼している場合、特にタールの発生が多く、燃焼風によって舞い上がったタールが燃焼室２内で発生する渦流によって、耐熱ガラス２５に付着しその透明度を低下させる場合が発生するが、吹出し部３０から吹出す循環する燃焼風の温度が１５０℃以上と高くすることが可能であるため、もし耐熱ガラス２５にタールが付着した場合であっても、吹付けられる燃焼風の温度でタールが消滅し耐熱ガラス２５の透明度を維持できるものである。いうまでもないが、常に耐熱ガラス２５には循環する燃焼風が吹出し部３０から吹付けら、しかも吹出し部３０から吹出される燃焼風は、燃焼部２６から吹き上がる燃焼風より風速が早くなっていると燃焼室２内で発生する渦流を耐熱ガラス２５付近に接近させないためススや灰が付着することが無い。
【００４５】
吹出し部３０からの吹出される循環する燃焼風は実施例１では若干温度が下がるものの吹出し部３０から燃焼室２内に吹出しても燃焼室２自体の温度を下げるほどではなく、実施例２に至っては燃焼室２の温度と同等かそれ以上の温度となるため、燃焼室２の温度を外気と関係なく燃焼に効率的な温度に保つことが可能となるので、燃焼室２内の温度低下によって発生する不完全燃焼や、タールの発生を抑制する効果を有している。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の基本構成となるペレットストーブを示す側面断面略図である。
【図２】本発明の第一の実施の形態の木質ペレット燃料燃焼装置を例示する木質ペレットストーブの側面断面略図である。
【図３】本発明の第二の実施の形態の木質ペレット燃料燃焼装置を例示する木質ペレットストーブの側面断面略図である。
【図４】図３の実施の形態の吹出し部と燃焼部を表した斜視図である。
【図５】図４の吹出し部と燃焼部（燃焼皿）を表した平面図である。
【図６】図５の他例を示した平面図である。
【符号の説明】
【００４７】
１  木質ペレットストーブ
２  燃焼室
３  燃料タンク
４  燃料供給装置
５  熱交換部
６  排風部
７  燃焼風排気口
８  スクリューコンベア
９  投入口
１０  底面板
１１  投入シュート
１２  通気口
１３  燃焼皿
１４  スリット
１５  点火装置
１６  ヒータ
１７  冷却空間
１８  放熱管
１９  圧送ファン
２０  温風吹出し口
２１  吸引ファン
２２  排気ダクト
２３  温度センサ
２４  モータ
２５  耐熱ガラス
２６  燃焼部
２７  集塵装置
２８  循環通路
２９  灰回収容器
３０  吹出し部
３１  制御部
３２  熱風ダクト
３３  灰収集箱
３４  後壁
３５  排風分岐部
３６  シャッタ
３７  サイクロン
３８  空気通路
ａ  木質ペレット
【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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