(57)【要約】【課題】燃え難い燃料であっても効率良く燃焼させることができる燃焼装置を提供する。【解決手段】ボイラー装置１は、燃焼室３の底面から吸気装置により吸引することで、燃焼室３内に充填された竹チップへ燃焼のための空気を供給して、竹チップを燃焼させるものである。このボイラー装置１には、燃焼室３の底面の火格子３１上には、先細り形状により側面が傾斜面３３ａに形成された中空円錐状の突状部材３３が設けられている。突状部材３３には、傾斜面３３ａの下部のみに、吸気装置の吸引による空気が通過する通気孔３３ｂが形成されている。また、燃焼室３の周壁３２にも、突状部材３３の通気孔３３ｂが形成された高さより高い位置まで通気孔３２が形成されている。【選択図】図２
2013178025.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼室の底面から吸気装置により吸引することで、前記燃焼室内に充填されたチップ燃料へ燃焼のための空気を供給して、前記チップ燃料を燃焼させる燃焼装置であって、
前記燃焼室の底面上には、先細り形状により側面が傾斜面に形成された中空の突状部材が設けられ、
前記突状部材には、前記傾斜面の下部のみに、前記吸気装置の吸引による空気が通過する通気孔が形成されていることを特徴とする燃焼装置。
【請求項２】
前記突状部材は、円錐状に形成されている請求項１記載の燃焼装置。
【請求項３】
前記燃焼室の周壁には、前記突状部材の通気孔が形成された範囲の高さより、高い範囲まで通気孔が形成されている請求項１または２記載の燃焼装置。
【請求項４】
前記燃焼室には、燃料投入装置から供給されるチップ燃料が前記燃焼室に積み重なり、前記突状部材より嵩高くなったことを検出して、前記燃料投入装置からのチップ燃料の供給を停止するセンサ装置が設けられている請求項１から３のいずれかの項に記載の燃焼装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、木チップや竹チップなどの燃えにくい材質のチップ燃料を燃料とすることができる燃焼装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
燃焼装置の一例である、温水ボイラーや温風ボイラーなどのボイラー装置は、バーナーで水や空気などの熱媒体を燃焼させる他、木チップや竹チップ、おが屑などを燃料として加熱するものが知られている。
例えば、特許文献１には、多孔板の上部に、ロストル（火格子）と称された多孔状で内部が中空の略円筒体が載置された燃焼室であって、おが屑がこのロストルに山積みにされて燃焼される燃焼室に、熱交換パイプを連通連結するとともに、熱交換パイプに吸引装置を連通連結する一方、送風ファンを熱交換パイプに対向配置し、送風ファンから熱交換パイプに向けて送風し、送風ダクトから温風を噴出するようにした温風発生機が記載されている。この温風発生機では、おが屑を燃料として使用しているので、燃料費が低く抑えられ、ランニングコストを低減することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】実用新案登録第３１４６５９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１に記載の温風発生機では、ロストルの上方の燃料が燃焼して焼却灰となってロストルから落下するものの、ロストルの上面が底面と同輪郭形状の平坦面となっているため、落下しなかった焼却灰が通気を悪化させ、焼却灰上に燃料が堆積してしまうおそれがある。燃料がおが屑であれば燃えやすいが、竹チップのような燃え難いものであれば、より顕著であると思われる。そうなると、ロストルの上方を頂点とする山なりに燃料が堆積してしまうため、センサが堆積した燃料を検知することで、燃料を補給しなければならない状態なのに、燃料が補充されない状態となってしまう。
【０００５】
また、ロストル全体に通気孔が形成されているので、吸気が分散される。そのため、燃料が積み重なって最も燃え難いロストル下部周囲付近の燃料は、燃え残ってしまうおそれがある。
【０００６】
そこで本発明は、燃え難い燃料であっても効率良く燃焼させることができる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】
【０００７】
本発明は、燃焼室の底面から吸気装置により吸引することで、前記燃焼室内に充填されたチップ燃料へ燃焼のための空気を供給して、前記チップ燃料を燃焼させる燃焼装置であって、前記燃焼室の底面上には、先細り形状により側面が傾斜面に形成された中空の突状部材が設けられ、前記突状部材には、前記傾斜面の下部のみに、前記吸気装置の吸引による空気が通過する通気孔が形成されていることを特徴とする。
【０００８】
本発明の燃焼装置によれば、吸気装置により燃焼室内に外気が吸引され、チップ燃料へ燃焼のための空気が供給される。チップ燃料が積み重なることで燃焼室の底面付近は最も燃え難いが、先細り形状により側面が傾斜面に形成され、傾斜面の下部のみに通気孔が形成された突状部材が燃焼室の底面上に設けられているため、傾斜面の通気孔による吸引により空気が供給されるので、突状部材の下部周囲に位置するチップ燃料でも燃焼させることができる。また、突状部材の通気孔は、突状部材の傾斜面の下部のみに形成されているので、吸引による空気の流れが分散することなく、傾斜面の下部周囲の竹チップを燃焼させることができる。突状部材の下部周囲のチップ燃料が燃焼すると、突状部材の上部付近の竹チップが、突状部材の傾斜面に沿って次々と突状部材の下部周囲に振り分けられ供給されるので、燃焼を継続することができる。
【０００９】
前記突状体は、円錐状に形成されていると、傾斜面がなだらかな円弧面となるため、チップ燃料を下部周囲に均等に振り分けることができる。
【００１０】
前記燃焼室の周壁には、前記突状部材の通気孔が形成された範囲の高さより、高い範囲まで通気孔が形成されているのが望ましい。
突状部材の通気孔からの吸引による空気が、積み重なった竹チップの上部からでなく、周壁の通気孔から主に流れ込むため、傾斜面の下部周囲の竹チップを有効的に燃焼させることができる。
【００１１】
前記燃焼室には、燃料投入装置から供給されるチップ燃料が前記燃焼室に積み重なり、前記突状部材より嵩高くなったことを検出して、前記燃料投入装置からのチップ燃料の供給を停止するセンサ装置が設けられているのが望ましい。
突状部材が隠れるまでチップ燃料が供給されるので、突状部材の上部付近に位置する竹チップを有効に燃焼した突状部材の下部周囲に振り分けすることができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の燃焼装置は、チップ燃料が積み重なっても、突状部材の通気孔からの吸引よる空気の流れにより、突状部材の下部周囲の竹チップを燃焼させることができるので、燃え難い燃料であっても効率良く燃焼させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施の形態に係るボイラー装置の概略構成図である。
【図２】図１に示すボイラー装置のボイラー本体の断面図である。
【図３】図１に示すボイラー装置の燃焼室の断面図であり、（Ａ）は空気の流れを説明するための図、（Ｂ）は竹チップの燃焼を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の実施の形態に係る燃焼装置としてボイラー装置を例に、図面に基づいて説明する。図１に示すようにボイラー装置１は、燃料投入装置Ｆにより供給される竹チップをチップ燃料として温水ボイラーとして機能するものである。ボイラー装置１により加熱された温水は、放熱装置Ｒとの間を循環して放熱装置Ｒの周囲を暖房させることができる。
【００１５】
ボイラー装置１は、ボイラー本体２と、燃焼室３と、吸気装置４と、送水装置５と、センサ装置６とを備えている。
図２に示すように、ボイラー本体２には、直方体状の筐体２１の上部に、円筒状の燃焼室３を配置するための平面視矩形状の凹部２２が形成されている。凹部２２は、一辺が燃焼室３の直径より大きく、深さが燃焼室３より浅く形成されている。燃焼室３の下部には、縮径管２３ａが一端を成す配管として、略Ｓ字状の排気管２３が接続されている。縮径管２３ａの下方には、燃焼した竹チップの灰を集める焼却灰ケース２４が設けられている。焼却灰ケース２４は、把手を把持して引き出して、焼却灰を回収するものである。
【００１６】
排気管２３の周囲には、熱交換により貯留された水が温水となる貯水部２５が形成されている。筐体２１の燃焼室３側の上部には、貯水部２５へ水が供給される給水管２６が設けられている。燃焼室３側とは反対となる貯水部２５には、放熱装置Ｒ（図１参照）への配管に接続された温水取出管２７が設けられている。
【００１７】
燃焼室３の底面には、通気させつつ、燃料を担持すると共に、焼却灰を落下させる火格子３１が形成されている。燃焼室３は、周壁３２の下部の円周面全体に通気孔３２ａが形成されている。
燃焼室３の底面上には、先細り形状により側面が傾斜面３３ａに形成され、底面が開口した中空の突状部材３３が配置されている。本実施の形態では、円錐形状に形成されている。突状部材３３は、傾斜面３３ａの下部のみに通気孔３３ｂが形成されている。この突状部材３３に形成された通気孔３３ｂの範囲は、燃焼室３の周壁３２に形成された通気孔３２ａの範囲より低い高さに形成されている。
【００１８】
図１に示す吸気装置４は、燃焼室３とは反対側となる排気管２３の先端に設けられた外部に向かって送気する送風装置である。送水装置５は、放熱装置Ｒと貯水部２５との間の配管により形成された循環路内の水を循環させる送水ポンプである。
【００１９】
図２に示すセンサ装置６は、燃焼室３内の竹チップの供給量を検出するものである。センサ装置６は、回転翼６１と、回転翼６１を回転させるモータ６２と、モータ６２の回転停止を検出して燃料投入装置Ｆによる竹チップの供給を停止する制御手段（図示せず）とを備えている。回転翼６１は、突状部材３３の上方に位置しており、突状部材３３が竹チップにより隠れると回転が停止する位置に設けられている。
【００２０】
以上のように構成された本発明の実施の形態に係るボイラー装置１の動作および使用状態について、図面に基づいて説明する。
ボイラー装置１を動作させると、モータ６２が回転すると共に、燃料投入装置Ｆにより竹チップが燃焼室３へ充填される。竹チップが燃焼室３内に積み上がり、回転翼６１の回転を邪魔する程度に嵩高くなり、回転が停止すると、モータ６２の回転が停止する。この回転停止を検出した制御手段が燃料投入装置Ｆによる燃料の供給を停止する。竹チップが燃焼室３を満たすと、積み重なった竹チップの上部に着火する。そして、吸気装置４に吸引を開始させると共に、送水装置５に送水を開始させる。
【００２１】
吸気装置４により燃焼室３内に外気が吸引される。吸引された空気は、竹チップが充填された燃焼室３の上部から、また周壁３２に設けられた通気孔３２ａから、それぞれ火格子３１へ流れる。また、突状部材３３の通気孔３３ｂへと吸引され、火格子３１へ流れる（図３（Ａ）参照）。
【００２２】
空気の流れによって竹チップは燃焼して減容するので、再び、回転翼６１が回転し始める。モータ６２が回転し始めたことを契機に、制御手段が燃料投入装置Ｆによる燃料の供給を再開する。
【００２３】
上方から竹チップが補充されるので、燃焼室３にて燃焼している竹チップは、補充により徐々に積み重なった竹チップの下になる。図３（Ｂ）に示すように、突状部材３３の下部周囲Ｓは、最も竹チップが積み重なった場所であるが、突状部材３３に形成された通気孔３３ｂへの吸引による空気の流れにより竹チップを高い温度で燃焼させることができる。突状部材３３の下部周囲Ｓに位置する竹チップが燃焼して減容すると、突状部材３３の傾斜面３３ａに沿って積み重なった竹チップが傾斜面を滑落するように突状部材３３の下部周囲Ｓに移動して燃焼をし始める。突状部材３３の頭頂部は、平坦面がない尖頭状に形成されているため、突状部材３３の上方に位置する竹チップを、突状部材３３の下部周囲Ｓの燃えたところに、満遍なく振り分けることができる。
【００２４】
本実施の形態では、突状部材３３が円錐形状に形成されているが、角錐形状としても、傾斜面を滑落させるようにして上部付近に位置する竹チップを燃焼した下部周囲Ｓに移動させることができる。しかし、突状部材を角錐形状とすると、頭頂点と底面の各点とを結ぶ各辺が竹チップの滑落の際に邪魔になることがあるため、突状部材３３を円錐形状とするのが傾斜面３３ａをなだらかな円弧面とすることができるので、竹チップを均等に振り分けられるため望ましい。
【００２５】
センサ装置６の回転翼６１は、竹チップが燃焼室３に積み重なり、突状部材３３より嵩高くなると、竹チップに邪魔されて回転が停止する。従って、突状部材３３が隠れるまで竹チップが供給されるので、突状部材３３の上部付近に位置する竹チップを有効に燃焼した突状部材３３の下部周囲Ｓに振り分けすることができる。また、竹チップが突状部材３３の周囲に振り分けられて竹チップの嵩高さが低くなると、すぐに回転翼６１が回転し始め、竹チップが供給されるので、ボイラー装置１は、竹チップを絶やすことなく燃焼させることができる。
【００２６】
竹チップが燃焼した焼却灰は、火格子３１から縮径管２３ａを落下して焼却灰ケース２４に収納される。
【００２７】
竹チップの燃焼により温風となった空気が、吸気装置４により排気管２３を通じて排気される。排気管２３により加熱された貯水部２５の温水は、送水装置５により貯水部２５から温水取出管２７を通り、放熱装置Ｒへ流れる。放熱装置Ｒでは熱交換により周囲を暖房することで、温水が冷却される。そして、冷却された温水は、放熱装置Ｒから送水装置５を通って、給水管２６から貯水部２５に戻るので、再び加熱されて温水とすることができる。
【００２８】
竹は、若竹や親竹など生長年数が短いものであれば肥料などに使用できるが、年数の経過した老竹は、竹山でも見栄えが悪く、伐採しても肥料にならず、燃やすしかない。老竹を竹チップしても燃焼しにくい。しかし、燃料投入装置Ｆからの補充により徐々に燃え難い竹チップが積み重なっても、突状部材３３の通気孔３３ｂからの吸引よる空気の流れにより、突状部材３３の下部周囲Ｓの竹チップを高い温度で効率良く燃焼させることができる。従って、ボイラー装置１は、廃棄するしかない老竹を、温水や温風を得るための燃料として使用できるので、環境に配慮した燃焼装置である。
【００２９】
突状部材３３の通気孔３３ｂは、突状部材３３の傾斜面３３ａの下部のみに形成されている。例えば、傾斜面３３ａ全体に通気孔が形成されていると、吸引による空気の流れが分散する。傾斜面３３ａの上部は積み重なった竹チップの上部に近いので、通気孔を上部に設けると、より吸引が強く作用するため、傾斜面３３ａの上部に位置する竹チップの方が、燃焼しやすい状態となり、傾斜面３３ａの下部周囲Ｓの最も燃え難い位置にある竹チップが燃え残るおそれがある。吸気装置４を高出力のものとすればよいが、それでは傾斜面３３ａの上部の竹チップの燃焼が更に進んでしまう。従って、通気孔３３ｂは、突状部材３３の傾斜面３３ａの下部のみに設けるのが望ましい。
【００３０】
突状部材３３の下部周囲Ｓの竹チップが燃焼すると、突状部材３３の上部付近の竹チップが、突状部材３３の傾斜面３３ａに沿って次々と突状部材３３の下部周囲Ｓに供給されて、燃焼が継続されるので、突状部材３３の上方の竹チップが燃焼せずに堆積することが防止できる。従って、ボイラー装置１は、燃え難い竹チップであっても、効率よく燃焼させることができる。
【００３１】
燃焼室３の周壁３２には、突状部材３３の通気孔３３ｂが形成された範囲の高さより、高い範囲の位置まで通気孔３２ａが形成されている。例えば、反対に、燃焼室３の周壁３２に形成された通気孔の範囲が、突状部材３３の通気孔３３ｂより低い範囲までしか形成されていない場合、周壁３２の通気孔より高い位置にある突状部材３３の通気孔３３ｂによる吸引は、主として積み重なった竹チップの上面から空気が流れ込むことになる。
そうなると、傾斜面３３ａの下部周囲Ｓより上部付近の竹チップが先に燃焼して下部周囲Ｓの竹チップが燃え残るおそれがある。
【００３２】
本実施の形態に係るボイラー装置１では、突状部材３３の通気孔３３ｂが形成された範囲の高さより、高い範囲まで周壁３２の通気孔３２ａが形成されているため、突状部材３３の通気孔３３ｂからの吸引による空気が、周壁３２の通気孔３２ａから主に流れ込む、従って、傾斜面３３ａの下部周囲Ｓの竹チップを有効的に燃焼させることができる。
【００３３】
なお、本実施の形態に係るボイラー装置１は、排気管２３の周囲を貯水部２５とした温水ボイラーであるが、貯水部２５の代わりに送風装置からの空気を流し、熱交換させて温風を排出させる温風ボイラーとしてもよい。また、センサ装置６を回転翼６１の回転が停止することで、チップ燃料である竹チップの嵩高さを検出しているが、チップ燃料の積み重なりによる押し上げを検出するセンサ装置としてもよいし、光学的にチップ燃料の嵩高さを検出するセンサ装置としてもよい。また、本実施の形態では、チップ燃料として竹チップを使用しているが、木チップや他の燃えにくいチップ状の材質のものでもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
本発明の燃焼装置は、温水ボイラーや蒸気ボイラー、温風ボイラーなどのボイラー装置、焼却炉として好適である。
【符号の説明】
【００３５】
１  ボイラー装置
２  ボイラー本体
２１  筐体
２２  凹部
２３  排気管
２３ａ  縮径管
２４  焼却灰ケース
２５  貯水部
２６  給水管
２７  温水取出管
３  燃焼室
３１  火格子
３２  周壁
３２ａ  通気孔
３３  突状部材
３３ａ  傾斜面
３３ｂ  通気孔
４  吸気装置
５  送水装置
６  センサ装置
６１  回転翼
６２  モータ
Ｆ  燃料投入装置
Ｒ  放熱装置
Ｓ  下部周囲
【図１】
2013178025.tif 000003
【図２】
2013178025.tif 000004
【図３】
2013178025.tif 000005