(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状に形成され、内側空間が固体状燃焼物の燃焼室として設けられ、筒の軸心を中心に回転する回転筒状炉と、
前記回転筒状炉を、前記軸心が水平方向に延びるように受けて支持すると共に回転自在に受けるように、該回転筒状炉の外周に接するローラを備える複数のローラ受部と、
前記回転筒状炉を、前記軸心を中心に回転駆動させる回転駆動装置と、
前記回転筒状炉の一端を塞ぐように基部の側に固定されて配された筒端閉塞部と、
前記固体状燃焼物を前記燃焼室へ供給できるように、前記筒端閉塞部を貫通して設けられた供給路を備える燃焼物供給装置とを備えるバイオマスバーナーであって、
前記回転筒状炉の周壁に埋め込まれた状態に設けられ、長手方向に延びる複数の延長管部と、該延長管部から前記燃焼室内へエアを導くように接続されて該燃焼室内へ開口する複数のエア吐出管部とを備えるエア配管と、
前記エア配管にエアを送るように、前記筒端閉塞部を含めて前記回転筒状炉の一端の側を内包するように包囲壁に囲まれることで設けられ、前記複数の延長管部に連通する空圧室と、
前記空圧室へエアを供給する送風機とを具備し、
前記回転筒状炉の周壁の内周面が、前記筒端閉塞部の側から軸心の延長方向へ向かってテーパ状に拡径して設けられ、
前記燃焼物供給装置が、軸心が水平になるように配されたスクリューコンベアであって、前記固体状燃焼物を前記燃焼室へ供給する投入口が、該燃焼室の上側であって前記燃焼室の内部へ入り込んだ位置で開口して設けられ、
前記投入口の真下の前記燃焼室へバーナーノズルの先端が臨むように設けられた点火バーナーを備えることを特徴とするバイオマスバーナー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、草木有機物（バイオマス）のチップ状、粒状、繊維状や粉状などの固体状燃焼物であって、所要の大きさよりも小さく形成された状態のものであるためフィーダーで自動的に移送することが可能な固体状燃焼物を、効果的に燃焼することができるバイオマスバーナーに関する。
【背景技術】
【０００２】
バイオマス燃料の燃焼装置としては、例えば、本出願人が、円筒状燃焼室を形成する外円筒部と、外円筒部の下側に連続して設けられた灰回収用ホッパー部と、平面形態円形のポット状に形成され、外円筒部の内周面と全周に亘って空隙が生じるように配され、底部を含むポット下部が固体燃料の被供給部として設けられると共に、空気供給孔部が設けられた燃焼用ポットと、燃焼用ポットの中央部に燃焼用の加圧空気を供給するように、先端部に加圧空気が噴出する複数の空気排出孔を備え、外円筒部の壁から挿入された状態に配された空気供給用パイプとを具備する（特許文献１参照）固体燃料の燃焼装置及びボイラー装置を提案してある。これによれば、クリンカーの発生を可及的に防止するように、燃焼温度を高めて燃焼効率を向上できる。
【０００３】
また、関連技術として、表面を無機質粘結材で被覆した可燃物或いは可燃物を含む材料を原料とし、該原料を、筒状の炉部内を該炉部の一端側にある投入口側から他端側にある排出口側へ送り、該原料の送り方向とは反対方向から着火させ、炉部の排出口側で前記可燃物を炭化させるべく、前記筒状の炉部を、軸線を中心に回転させる回転駆動装置と、前記炉部内に配され、前記原料を炉部の一端側にある投入口側から他端側にある排出口側へ送る螺旋状の送り羽根とを備える炭化炉において、前記送り羽根は、前記炉部の軸線に沿って中央部に中空流路が形成されるように、帯状の部材が炉部の内周面に固定されて螺旋状に設けられ、炉部の前記投入口側の区間において、送り羽根における螺旋の１ピッチの間隔に相当する隣り合う部位同士の間には、原料を掻き上げることのできる掻き上げ用羽根が設けられ、前記炉部は、金属材からなる筒状の内筒部材と、金属材からなり、前記内筒部材が内部に挿入されて二重筒を形成するために内筒部材よりも大径に設けられた筒状の外筒部材と、前記内筒部材と外筒部材との間隙に設けられた断熱材層とから成り、前記内筒部材は、加熱された際に前記外筒部材に対して熱膨張による伸長分を逃がすように、外筒部材に一端側で固定されて支持されると共に、他端側が長手方向にスライド可能に支持されていることを特徴とする炭化炉（特許文献２参照）が提案されている。これによれば、原料を適切に送り、炭化物を効率よく焼成できる利点はあるが、燃焼効果を向上できるものではない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−２１１２５５号公報（第１頁）
【特許文献２】特許第４１１８３７９号公報（請求項１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
バイオマスバーナーに関して解決しようとする問題点は、従来の燃焼装置では、バイオマスを燃焼する際には、クリンカーが発生し易く、燃焼が阻害されると共に灰の流動性が阻害されて灰の排出が詰まるため、そのクリンカーを含んだ灰を除去するために頻繁に運転を止めてメンテナンスしなければならないことに課題があり、効率的な燃焼ができない点にある。
そこで本発明の目的は、クリンカーの発生をより抑制するために燃焼温度をより高温にでき、固体状燃焼物をより長時間に渡って継続して燃焼させることができるバイオマスバーナーを提供することことにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記目的を達成するために次の構成を備える。
本発明にかかるバイオマスバーナーの一形態によれば、筒状に形成され、内側空間が固体状燃焼物の燃焼室として設けられ、筒の軸心を中心に回転する回転筒状炉と、前記回転筒状炉を、前記軸心が水平方向に延びるように受けて支持すると共に回転自在に受けるように、該回転筒状炉の外周に接するローラを備える複数のローラ受部と、前記回転筒状炉を、前記軸心を中心に回転駆動させる回転駆動装置と、前記回転筒状炉の一端を塞ぐように基部の側に固定されて配された筒端閉塞部と、前記固体状燃焼物を前記燃焼室へ供給できるように、前記筒端閉塞部を貫通して設けられた供給路を備える燃焼物供給装置とを備えるバイオマスバーナーであって、前記回転筒状炉の周壁に埋め込まれた状態に設けられ、長手方向に延びる複数の延長管部と、該延長管部から前記燃焼室内へエアを導くように接続されて該燃焼室内へ開口する複数のエア吐出管部とを備えるエア配管と、前記エア配管にエアを送るように、前記筒端閉塞部を含めて前記回転筒状炉の一端の側を内包するように包囲壁に囲まれることで設けられ、前記複数の延長管部に連通する空圧室と、前記空圧室へエアを供給する送風機とを具備し、前記回転筒状炉の周壁の内周面が、前記筒端閉塞部の側から軸心の延長方向へ向かってテーパ状に拡径して設けられ、前記燃焼物供給装置が、軸心が水平になるように配されたスクリューコンベアであって、前記固体状燃焼物を前記燃焼室へ供給する投入口が、該燃焼室の上側であって前記燃焼室の内部へ入り込んだ位置で開口して設けられ、前記投入口の真下の前記燃焼室へバーナーノズルの先端が臨むように設けられた点火バーナーを備える。
【発明の効果】
【０００９】
本発明にかかるバイオマスバーナーによれば、クリンカーの発生をより抑制するために燃焼温度をより高温にでき、固体状燃焼物をより長時間に渡って継続して燃焼させることができるという特別有利な効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明にかかるバイオマスバーナーの形態例を示す縦断面図である。
【図２】本発明にかかるバイオマスバーナーの形態例を示す横断面図（図１のＡ−Ａ線断面図）である。
【図３】本発明にかかるバイオマスバーナーの形態例を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明にかかるバイオマスバーナーの形態例を添付図面（図１〜３）に基づいて詳細に説明する。本形態例のバイオマスバーナーは、草木有機物（バイオマス）などであって、例えばチップ状、粒状、繊維状や粉状などの固体状燃焼物を、効果的に燃焼させるための燃焼装置である。
【００１２】
なお、チップ状、粒状、繊維状や粉状などのバイオマスとは、例えば、刈り取られ破砕された草、木材チップやオガ粉などの草質材や木質材の細分化された固体物や、籾殻などの元々粒状や粉状の流動性のある固体物である。また、以上の細分化された固体を流動性があるように適度に団粒化（ペレット化）したものや、きのこの菌床栽培で発生するきのこ廃培地や生ゴミ等の有機廃棄物を原料として粉粒状に乾燥させたものなども含まれる。つまり、所要の大きさよりも小さく形成された状態のものであって、フィーダー（固体燃料供給装置）で自動的に移送することが可能なバイオマス（固体状燃焼物）であればよい。
【００１３】
１０は回転筒状炉であり、筒状に形成され、内側空間が固体状燃焼物の燃焼室１１として設けられ、筒の軸心を中心に回転するように設けられている。本形態例では、燃焼室１１としての内側空間を区画する内周面１２ａが、後述するように固体状燃焼物（固体燃料）の送り方向へ徐々に拡径するテーパ状に設けられている。また、本形態例の回転筒状炉１０の周壁１２は、その外周壁（外周面１２ｂ）が鋼板で形成され、その内周壁１３が、耐熱性セメントなどから成るキャスターによって形成されている。従って、その内周壁１３は、所要の厚さがあり、耐熱性が高いと共に、所要の高い保温性を備えている。なお、本形態例では、回転筒状炉１０の両端が、外周に径方向外側へ張り出す部分を備えるフランジ状の部材１５ａ、１５ｂによって補強されており、その回転筒状炉１０の端面円形の形態を保持（保形）できるように形成されている。
【００１４】
本発明は、これに限定されることなく、回転筒状炉１０は、円筒状であって、内側空間が形成される周壁の縦断面の端面形状が平行に設けられていてもよい。なお、回転筒状炉１０が、そのような円筒状に設けられた場合は、固体燃料を、その回転筒状炉１０の根元部である一端側（固体燃料の供給側１６）から、排出部である他端側（固体燃料が燃焼した後の灰を排出する側１７）へ送るため、例えば、特許文献２に開示されているような螺旋状の送り羽根を設けるとよい。なお、その螺旋状の送り羽根は、連続的であるだけでなく、適宜断続的であっても良いのは勿論である。
【００１５】
２０ローラ受部であり、回転筒状炉１０を、前記軸心が水平方向に延びるように受けて支持すると共に回転自在に受けるように、回転筒状炉１０の外周に接するローラ２１を備えるもので、複数が配されている。本形態例では、回転筒状炉１０の外周を補強するリング状に形成された部分であって軸方向に間隔をおいて二つが設けられたリング状補強部１８に対応して二台ずつの四台が配されている。すなわち、一対のローラ受部２０、２０が、基部１００に固定されて配され、一つのリング状補強部１８に対して、そのリング状補強部１８の外周の下側部の二点に当接して支持するように、前記軸心を中心に対称位置の両側にローラ２１が接触された状態に配されている。そして、このように一対のローラ受部２０、２０がセットになって、二つのリング状補強部１８のそれぞれに対して配された構成になっている。
【００１６】
３０は回転駆動装置であり、回転筒状炉１０を、軸心を中心に回転駆動させるように構成されている。本形態例の回転駆動装置３０は、ギャードモータ３１、モータ側のスプロケット３２、回転筒状炉１０の外周に形成されたスプロケット状部３３、そのスプロケット状部３３及びモータ側のスプロケット３２に掛け回されたチェーン３４などから構成されている。なお、この回転駆動装置３０は、本形態例に限定されるものではなく、他の既知の駆動手段を用いてもよいのは勿論である。
【００１７】
４０は筒端閉塞部であり、回転筒状炉１０の一端を塞ぐように基部１００の側に固定されて配された状態に設けられている。本形態例の筒端閉塞部４０は、外形が円盤状に形成され、後述する空圧室７０を構成する包囲壁７１の端壁７１ａに支持片７３を介して固定されており、回転筒状炉１０の一端面として形成されているリング状平面１４の部分に、同心円でリング状に重なるように形成されている。また、本形態例の筒端閉塞部４０は、後述するエア配管６０の燃焼用空気の供給側の開口端６２を塞がないように、回転筒状炉１０の外径よりも小さな直径の外径になっている。さらに、本形態例の筒端閉塞部４０は、その外端壁（外端面４１）が鋼板で形成され、その内端壁４２が、耐熱性セメントなどから成るキャスターによって形成されている。従って、その内端壁４２は、所要の厚さがあり、耐熱性が高いと共に、所要の高い保温性を備えている。
【００１８】
５０は燃焼物供給装置であり、固体状燃焼物を燃焼室１１へ供給できるように、筒端閉塞部４０に設けられた貫通孔を貫通して設けられた供給路５１を備える。本形態例の燃焼物供給装置５０は、スクリューコンベアであり、燃料用ホッパー５２から固体状燃焼物（固体燃料）を燃焼室１１へ供給する手段として、供給路５１を構成して固体燃料を送るための筒体５３とその筒体５３に挿入されたスクリュー５４とを備える。５５は、そのスクリュー５４を回転駆動させる駆動モータ装置である。なお、本形態例では、このスクリューコンベアのスクリュー５４は、その軸心が水平になるように配されており、固体燃料が、筒体５３内を通って水平に送られる構造になっている。
【００１９】
６０はエア配管であり、回転筒状炉１０の耐熱性セメントによって設けられた周壁１２に埋め込まれた状態に設けられ、長手方向に延びる複数の延長管部６１と、その延長管部６１から燃焼室１１内へエアを導くように接続されてその燃焼室１１内へ開口する複数のエア吐出管部６３とを備える。本形態例では、延長管部６１にエア吐出管部６３が連通するように直角に接続されている。また、本形態例では、具体例として図１に示すように、円周等分の角度位置に設けられた１２本の延長管部６１と、その延長方向に２００ｍｍ程度間隔で設けられた１１本のエア吐出管部６３とによって構成されているが、これに限定されず、その延長方向の間隔の長短や、間隔の粗密勾配などを、適宜に調整・設定できるのは勿論である。
【００２０】
７０は空圧室であり、エア配管６０にエアを送るように、筒端閉塞部４０を含めて回転筒状炉１０の一端の側を内包するように包囲壁７１に囲まれることで設けられ、前記複数の延長管部６１に連通するように形成されている。また、８０は送風機であり、空圧室７０へエアを供給するように、その送風機８０のエアの供給口８１が空圧室７０に接続され、基部１００上に固定されて配されている。
【００２１】
これによれば、燃焼用空気のエア供給源としての送風機８０から、空圧室７０に加圧空気が導入されることになり、その空圧室７０で加圧空気が貯留されることで空気圧が安定化され、その加圧空気が、複数の延長管部６１内へ可及的に均等に流入し、さらにその各延長管部６１から複数のエア吐出管部６３を通って燃焼室１１内へ噴出される。なお、この送風機８０は、所要の風量の加圧空気を調整可能に供給できるように風量調整手段を備えることができる。
【００２２】
このため、本形態例によれば、燃焼室１１に供給された固体燃料へ、新鮮な空気を好適に送ることができ、燃焼効率を向上させ、燃焼温度を高めることで、クリンカーの発生を可及的に防止することができる。本形態例では、その燃焼温度を、ダイオキシンの発生がない１０００℃以上とすることができている。そして、クリンカーの発生を防止できることで、効率のよい燃焼を適切に継続することが可能になる。また、回転筒状炉１０内（燃焼室１１）の温度を高温にすることができることで、エア配管６０内を通過する送風空気（燃焼用空気）の温度が上昇し、固形燃料の燃焼効率を相乗的に高めることができる。
【００２３】
すなわち、本形態例によれば、複数の均一性を持って配された燃焼用空気の噴出孔６４構成する複数のエア吐出管部６３を備えるエア配管６０によって、全体的によりバランスよく燃焼用空気を安定的且つ合理的に供給でき、燃焼温度をより高温にできるため、固体燃料を効果的に燃焼させることができる。従って、本形態例のバイオマスバーナーによれば、クリンカーの発生をより抑制でき、固体状燃焼物をより長時間に渡って継続して燃焼させることができるという特別有利な効果を奏する。
【００２４】
ところで、回転筒状炉１０の一端面として形成されているリング状平面１４と、筒端閉塞部４０の内端壁４２の面との間も一種の摺動状態になるが、完全に気密された状態にはなく、僅かな隙間がある状態になっている。また、空圧室７０を形成する包囲壁７１であって回転筒状炉１０の一端にオーバーラップする側の円形リング縁状部を含む部分と、後述する回転筒状炉１０の一端のフランジ状の部材１５ａを含む部分との間は、一種の摺動状態になるが、完全に気密された状態にはなく、隙間がある状態になっている。しかしながら、これらの隙間は、空圧室７０内が送風機８０からのエアの供給によって陽圧になるため、燃焼室１１から燃焼空気が漏れ出ることを防ぐことになり、固体燃料を適切に燃焼させることができる。
【００２５】
また、本形態例では、回転筒状炉１０の周壁１２の内周面１２ａが、筒端閉塞部４０の側から軸心の延長方向へ向かってテーパ状に拡径している。なお、図１に示す本形態例の傾斜角度（テーパ角の半分（コーヌス角））である勾配は、５／１００になっているが、本発明はこれに限定されるものではなく、一つの基準として、上限のテーパ角が空気の剥離現象を防止できる７度以下（コーヌス角にすると３．５度以下、或いは勾配にすると約６／１００以下）であって、下限の勾配が１／１００以上の範囲にあると、固体燃料を適切に送ることができる勾配に設定できる。なお、その勾配の個々の具体的な仕様は、基本的には、送られる固体燃料（固体状燃焼物）に対応させて、適宜に設定されるものである。
【００２６】
これによれば、特許文献２に開示されているような螺旋状の送り羽根を設けることなく、固体燃料を回転筒状炉１０の根元部である一端側（固体燃料の供給側１６）から、回転筒状炉１０の排出部である他端側（固体燃料が燃焼した後の灰を排出する側１７）へスムースに送ることができる。従って、固体燃料が燃焼した後の灰を、局所的に滞ることを可及的に防止して適切に排出でき、固体状燃焼物をより長時間に渡って継続して燃焼させることができ、効率的な燃焼に係る稼働を実現できる。
【００２７】
また、本形態例では、燃焼物供給装置５０の固体状燃焼物（固体燃料）を燃焼室１１へ供給する投入口５６が、その燃焼室１１の上側に開口している。本形態例では、回転筒状炉１０における燃焼室１１を構成する根元部である一端側での内周面１２ａとの干渉を避けた最上部であって、その燃焼室１１の内部へ差し込まれた状態に少し入り込んだスペースに、投入口５６が開口・位置するように配置されている。そして、本形態例では、その投入口の真下に、後述する点火用バーナー９０のバーナーノズルの先端が燃焼室１１へ臨むように、燃焼物供給装置５０の真下で、回転筒状炉１０の軸心よりも下側の位置であって堆積した固体燃料を適切に着火できるように、点火用バーナー９０が配置されている。
【００２８】
これによれば、固体燃料を、燃焼物供給装置５０の投入口５６から燃焼室１１へ合理的に落下させて供給することができる。つまり、供給した固体燃料によって、その投入口５６が塞がれることを可及的に防止でき、その固体燃料をスムースに供給できると共に、逆火することも防止できる。また、バーナーノズルの先端が燃焼室１１へ臨むように配されていることで、点火用バーナー９０の送風によっても、固体燃料が送り方向へ押されることになり、その固体燃料をスムースに供給できると共に、逆火することも防止して安全性を向上できる。
【００２９】
また、９０は点火用バーナーであり、例えば灯油や重油などの液体を燃焼させるバーナーであって、バーナーノズルの先端を燃焼室１１内に臨む形態に配設することで、固体燃料の着火をできるように設けておくとよい。そして、固体燃料が点火された後に燃焼しているときは、点火用バーナー９０への液体燃料の供給を止めて送風機能のみを利用してもよい。この点火用バーナー９０の送風機能によれば、火吹き竹の原理で燃焼用空気を燃焼室１１へ好適に供給でき、固体燃料の燃焼効率を高めることができる。なお、点火用バーナー９０の燃焼から送風のみへの切換えは、液体燃料の供給を止めるように制御することで容易に自動化できる。
【００３０】
次に、回転筒状炉１０の灰を排出する側１７である他端側へ連続するように配置される構成の例について、簡単に説明する。
先ず、その他端側へ連続して、高温の燃焼空気を受けるチャンバー状の熱風炉を配置することができる。その熱風炉は、固体燃料から発生したガスが燃焼する部分であり、高温の炎になって燃える二次燃焼部とすることができる。そして、その熱風炉の内部には、熱交換器を配置することができる。例えば、その熱交換器によって加熱されることで発生する温風、温水又は蒸気等を利用できる形態とすることで、ボイラー装置を構成することができる。また、スターリングエンジンの受熱部を配置することで、発電を行うことができる。
【００３１】
さらに、その熱風炉に連続するように、サイクロン集塵器を配置することで、排気に伴って排出された灰を好適に分離して、クリーンな排気を煙突から排出できる。
【００３２】
以上、本発明につき好適な形態例を挙げて種々説明してきたが、本発明はこの形態例に限定されるものではなく、発明の精神を逸脱しない範囲内で多くの改変を施し得るのは勿論のことである。
【符号の説明】
【００３３】
１０  回転筒状炉
１１  燃焼室
１２  周壁
１２ａ  内周面
１２ｂ  外周面
１３  内周壁
１４  リング状平面
１５ａ  フランジ状の部材
１５ｂ  フランジ状の部材
１６  固体燃料の供給側
１７  灰を排出する側
１８  リング状補強部
２０  ローラ受部
２１  ローラ
３０  回転駆動装置
３１  ギャードモータ
３２  モータ側のスプロケット
３３  スプロケット状部
３４  チェーン
４０  筒端閉塞部
４１  外端面
４２  内端壁
５０  燃焼物供給装置
５１  供給路
５２  燃料用ホッパー
５３  筒体
５４  スクリュー
５５  駆動モータ装置
５６  投入口
６０  エア配管
６１  延長管部
６２  供給側の開口端
６３  エア吐出管部
６４  燃焼用空気の噴出孔
７０  空圧室
７１  包囲壁
７１ａ  端壁
７３  支持片
８０  送風機
８１  エアの供給口
９０  点火用バーナー
１００  基部
【要約】
【課題】クリンカーの発生をより抑制するために燃焼温度をより高温にでき、固体状燃焼物をより長時間に渡って継続燃焼させることができるバイオマスバーナーを提供する。
【解決手段】筒の軸心を中心に回転する回転筒状炉１０と、回転筒状炉１０の外周に接するローラ２１を備える複数のローラ受部２０と、回転筒状炉１０を、前記軸心を中心に回転駆動させる回転駆動装置３０と、回転筒状炉１０の一端を塞ぐ筒端閉塞部４０と、固体燃焼物を供給する燃焼物供給装置５０と、回転筒状炉１０の周壁に埋め込まれた状態に設けられ、長手方向に延びる複数の延長管部６１と、延長管部６１から燃焼室１１内へエアを導くように接続されて開口する複数のエア吐出管部６３とを備えるエア配管６０と、回転筒状炉１０の一端の側を内包するように包囲壁に囲まれることで設けられた空圧室７０と、空圧室７０へエアを供給する送風機８０とを具備する。
【選択図】図１【図１】
0006943489.tif 000002
【図２】
0006943489.tif 000003
【図３】
0006943489.tif 000004