(57)【要約】【課題】粉粒状の有機物燃料にも対応でき、固体の有機物燃料をより効率的且つ適切に燃焼させることができる粉粒状燃料の燃焼装置を提供すること。【解決手段】投入された粉粒状固体燃料を受けて燃焼させる部位である凹状の内部１１が形成され、凹状の内部１１へ底部１２から燃焼用空気が供給されるように、底部１２の少なくとも一部に通気性を有する底部の通気部１３が設けられている燃料受部１０と、燃料受部１０の内部１１へ底部の通気部１３を通して燃焼用空気を強制的に供給する送風手段２０と、燃料受部１０を内包して少なくとも一部に燃料受部１０の外周部１８と空隙３２を空けて配された側壁３４を備えると共に、燃焼することで舞い上がった後に降下した灰を受けるように燃料受部１０の下方に設けられたケース底部３６を備える外部ケース３３を具備する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
粉状及び／又は粒状の流動性を有する粉粒状固体燃料を燃焼させる燃焼装置において、
投入された前記粉粒状固体燃料を受けて燃焼させる部位である凹状の内部が形成され、該凹状の内部へ底部から燃焼用空気が供給されるように、前記底部の少なくとも一部に通気性を有する底部の通気部が設けられている燃料受部と、
該燃料受部の内部へ前記底部の通気部を通して前記燃焼用空気を強制的に供給する送風手段と、
前記燃料受部を内包して少なくとも一部に前記燃料受部の外周部と空隙を空けて配された側壁を備えると共に、燃焼することで舞い上がった後に降下した灰を受けるように前記燃料受部の下方に設けられたケース底部を備える外部ケースとを具備することを特徴とする粉粒状燃料の燃焼装置。
【請求項２】
前記燃料受部の側周壁についても前記凹状の内部へ前記燃焼用空気が供給されるように少なくとも一部に通気性を有する側周壁の通気部が設けられ、該燃料受部の内部へ前記側周壁の通気部を通して前記燃焼用空気を強制的に供給する送風手段が設けられていることを特徴とする請求項１記載の粉粒状燃料の燃焼装置。
【請求項３】
前記燃料受部の側周壁に設けられた前記側周壁の通気部が、複数の通気孔であって、旋回流を生じるように軸心に対して斜めに開口していることを特徴とする請求項２記載の粉粒状燃料の燃焼装置。
【請求項４】
前記燃料受部の前記凹状の内部が、逆円錐台形状に設けられていることを特徴とする請求項１、２又は３記載の粉粒状燃料の燃焼装置。
【請求項５】
前記燃焼用空気が前記燃料受部の底部に設けられた前記底部の通気部から旋回流となって吐出するように、スクリュー状等の空気案内手段が前記燃焼用空気の通気部に設けられたことを特徴とする請求項１、２、３又は４記載の粉粒状燃料の燃焼装置。
【請求項６】
前記底部からの前記燃焼用空気の供給と前記側周壁からの前記燃焼用空気の供給とを別々に調整可能な風量調整手段が設けられていることを特徴とする請求項２、３、４又は５記載の粉粒状燃料の燃焼装置。
【請求項７】
前記粉粒状固体燃料を、前記燃料受部の斜め上方から斜面に沿わせて間欠的に供給するロータリー型の燃料供給装置を具備することを特徴とする請求項１、２、３、４、５又は６記載の粉粒状燃料の燃焼装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、粉状又は粒状の燃料を燃焼させるストーブ、温水ボイラー或は蒸気ボイラー等の燃焼装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近の石油価格の高騰や石油資源の枯渇の問題は、石油資源が有限であることから、根本的な解決策はあり得ない。また、化石燃料の燃焼によって発生する二酸化炭素による地球温暖化は、早急に対処すべき問題である。
これに対して、電力需要は、原子力発電或は燃料電池の開発による対応策が考えられるが、このような対応策は、分散化した単純な熱の需要に関しての対応策にはならない。
そこで、単純な熱エネルギーに関しては、持続して循環再生可能なバイオマスエネルギーの利用促進が求められる。例えば、農業等の熱エネルギーを消費する産業分野においては、安価で効率的な方法が模索されている。
【０００３】
近年、バイオマスエネルギーを利用した燃焼装置としては、ペレットボイラーが開発され、実用化の段階まできている。このペレットボイラーにおいては、燃料となるペレット（ペレット状燃料）が流動性を備えるため、ペレット状燃料を燃焼室へ自動的に供給できる。このため、適切に連続運転できる利点がある。固体燃料を自動的に供給する燃焼装置としては、例えば、スクリューコンベアで燃焼室の下から供給するものが開示されている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００２−２２１３０７号公報（第１頁）
【０００４】
ところで、通常のペレット状燃料は、乾燥させたオガ粉を、リグニンを融かす高温高圧下で粒状に固形化したものである。このため、ペレット状燃料は、取扱い性を向上できるが、高価になる傾向がある。高騰した石油の価格と比較しても、未だにコスト的な優位性を見出せないものと考えられる。
これに対して、乾燥させたオガ粉等の粉状の有機物を、固形化（ペレット化）しないでそのまま燃焼させる方法が考えられるが、従来は適切なものが提案されていない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
粉粒状燃料の燃焼装置に関して解決しようとする問題点は、粉粒状の有機物燃料にも対応して適切に燃焼させる燃焼装置が提案されていない点にある。また、固体の有機物燃料をより効率的且つ適切に燃焼させる燃焼装置が提案されていない点にもある。
そこで本発明の目的は、粉粒状の有機物燃料にも対応でき、固体の有機物燃料をより効率的且つ適切に燃焼させることができる粉粒状燃料の燃焼装置を提供することにある。
【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。
本発明にかかる粉粒状燃料の燃焼装置の一形態によれば、粉状及び／又は粒状の流動性を有する粉粒状固体燃料を燃焼させる燃焼装置において、投入された前記粉粒状固体燃料を受けて燃焼させる部位である凹状の内部が形成され、該凹状の内部へ底部から燃焼用空気が供給されるように、前記底部の少なくとも一部に通気性を有する底部の通気部が設けられている燃料受部と、該燃料受部の内部へ前記底部の通気部を通して前記燃焼用空気を強制的に供給する送風手段と、前記燃料受部を内包して少なくとも一部に前記燃料受部の外周部と空隙を空けて配された側壁を備えると共に、燃焼することで舞い上がった後に降下した灰を受けるように前記燃料受部の下方に設けられたケース底部を備える外部ケースとを具備する。
【０００７】
また、本発明にかかる粉粒状燃料の燃焼装置の一形態によれば、前記燃料受部の側周壁についても前記凹状の内部へ前記燃焼用空気が供給されるように少なくとも一部に通気性を有する側周壁の通気部が設けられ、該燃料受部の内部へ前記側周壁の通気部を通して前記燃焼用空気を強制的に供給する送風手段が設けられていることを特徴とすることができる。
また、本発明にかかる粉粒状燃料の燃焼装置の一形態によれば、前記燃料受部の側周壁に設けられた前記側周壁の通気部が、複数の通気孔であって、旋回流を生じるように軸心に対して斜めに開口していることを特徴とすることができる。
【０００８】
また、本発明にかかる粉粒状燃料の燃焼装置の一形態によれば、前記燃料受部の前記凹状の内部が、逆円錐台形状に設けられていることを特徴とすることができる。
また、本発明にかかる粉粒状燃料の燃焼装置の一形態によれば、前記燃焼用空気が前記燃料受部の底部に設けられた前記底部の通気部から旋回流となって吐出するように、スクリュー状等の空気案内手段が前記燃焼用空気の通気部に設けられたことを特徴とすることができる。
【０００９】
また、本発明にかかる粉粒状燃料の燃焼装置の一形態によれば、前記底部からの前記燃焼用空気の供給と前記側周壁からの前記燃焼用空気の供給とを別々に調整可能な風量調整手段が設けられていることを特徴とすることができる。
【００１０】
また、本発明にかかる粉粒状燃料の燃焼装置の一形態によれば、前記粉粒状固体燃料を、前記燃料受部の斜め上方から斜面に沿わせて間欠的に供給するロータリー型の燃料供給装置を具備することを特徴とすることができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明にかかる粉粒状燃料の燃焼装置によれば、粉粒状の有機物燃料にも対応でき、固体の有機物燃料をより効率的且つ適切に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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明にかかる粉粒状燃料の燃焼装置における最良の形態例を添付図面（図１〜３）に基づいて詳細に説明する。
図１は本発明にかかる粉粒状燃料の燃焼装置の形態例を示す鉛直方向に切断した断面図である。図２は図１の形態例の水平方向に切断した断面図である。図３は他の形態例を示す鉛直方向に切断した断面図である。
この燃焼装置は、粉状及び／又は粒状の流動性を有する粉粒状固体燃料を燃焼させるために適した構造を備えている。なお、粉粒状固体燃料の例としては、乾燥させたオガ粉、乾燥させたキノコの廃菌床、乾燥させた生ゴミ、木質ペレット等のバイオマス燃料がある。
【００１３】
１０は燃料受部であり、投入された粉粒状固体燃料を受けて燃焼させる部位である凹状の内部１１が形成され、その凹状の内部１１へ底部１２から燃焼用空気が供給されるように、その底部１２の少なくとも一部に通気性を有する底部の通気部１３が設けられている。
本形態例の燃料受部１０は、平面形状が円形であり、底の浅いポット状に形成されている。例えば、鋼材や耐熱セメント等の耐火性の素材によって設けられている。
【００１４】
底部の通気部１３としては、例えば、格子状又は網状等の均一な通気性を有する部材によって構成できる。また、本形態例のように有孔板の上にラス網を敷いた重層構造によって構成してもよい。このように、底部の通気部１３を設けることで、粉粒状固体燃料が燃焼用空気の通気路２１内に落下することを防止しつつ、好適な通気性を有することができる。これによれば、燃焼用空気を下から上へ好適に供給して、粉粒状固体燃料を効率よく燃焼できる。
なお、本形態例では底部１２のほぼ全面から燃焼用空気が供給される形態になっているが、これに限定されない。例えば、粉粒状固体燃料の一部が熾きの状態となって保持されるように、部分的に通気性を有しない部分を設けてもよい。
【００１５】
２０は送風手段であり、燃料受部１０の内部１１へ底部の通気部１３を通して燃焼用空気を強制的に供給するための構成である。
本形態例の底部１２から空気を吐出させる送風手段２０は、配管２２、開閉弁２３や空気溜２４を構成要素とする通気路２１と、送風機３０（図３参照）とを備えている。なお、これらの構成要素に限定されるものではなく、例えば、風量を自動的に調整する自動調整手段等を備えていてもよい。
【００１６】
３１は空気案内手段であり、燃焼用空気が燃料受部１０の底部１２に設けられた底部の通気部１３から旋回流となって吐出するように、スクリュー状等に設けられている。
本形態例の空気案内手段３１は、燃焼用空気の通気路２１における配管２２の吐出口に設けられ、吐出空気が旋回流となるように旋回案内部として形成されている。これによれば、凹状の内部１１で旋回上昇空気流を発生させて、燃焼効率を向上できる。
なお、空気案内手段３１としては、この形態に限定されるものではなく、配管２２の開口する方向を適宜設定することや、スリットを適宜設けることなどによっても構成できる。
【００１７】
３３は外部ケースであり、燃料受部１０を内包して少なくとも一部に燃料受部１０の外周部１８と空隙３２を空けて配された側壁３４を備える。また、この外部ケース３３は、粉粒状固体燃料が燃焼することで舞い上がった後に降下した灰を受けるように、燃料受部１０の下方に設けられたケース底部３６を備える。
燃料受部１０の形状は平面形状が円形であって、外部ケース３３の水平断面形状も図２に示すように平面形状が円形で、両者が同心円であるとよい。これによれば、旋回上昇空気流が発生しやすく、燃焼効率を向上できる。
【００１８】
１６は側周壁の通気部であり、燃料受部１０の側周壁１５についても凹状の内部１１へ燃焼用空気が供給されるように少なくとも一部に通気性を有するように設けられている。
また、２５は送風手段であり、燃料受部１０の内部１１へ側周壁の通気部１６を通して燃焼用空気を強制的に供給する。
【００１９】
本形態例の側周壁１５から空気を吐出させる送風手段２５は、配管２７、開閉弁２８や空気溜２９を構成要素とする通気路２６と、送風機３０（図３参照）とを備えている。なお、図３に示した形態例の送風機３０は、底部の通気部１３に燃焼用空気を送るものを兼用しているが、別々に送風機を配してもよい。また、これらの構成要素に限定されるものではなく、例えば、風量を自動的に調整する自動調整手段等を備えていてもよい。
【００２０】
また、この側周壁の通気部１６が、図２に示すように、複数の通気孔１７であって、旋回流を生じるように軸心に対して斜めに開口している。旋回流がバランスよく発生するように、円周等分割（図２の例では６分割）に複数が配されている。なお、上下方向について、通気孔１７を適宜複数段に配してもよい（図３参照）。また、配管２７がドーナツ状の空気溜２９に対して接線方向に接続されており、旋回流を発生する際の圧力損失を低減できる。
【００２１】
また、以上のような構成によれば、開閉弁２３、２８が配設されているため、底部１２からの燃焼用空気の供給と、側周壁１５からの燃焼用空気の供給とを、別々に調整可能な風量調整手段が設けられていることになる。つまり、各開閉弁２３、２８を適宜開閉することで、各通気部１３、１６からの風量をゼロから調整することができる。これによれば、燃焼条件を適宜に制御することができ、適切且つ効率よく固体燃料を燃焼させることができる。
【００２２】
４０はロータリー型の燃料供給装置であり、粉粒状固体燃料を、燃料受部１０の斜め上方から斜面４１に沿わせて間欠的に供給する。
この燃料供給装置４０は、ロータリー型であるため、煙が上昇して通過することを塞いで防止することができる。また、間欠的に燃料を供給することから、ホッパー５０に貯留されている燃料と燃料受部１０に供給された燃料との間を切ることができる。つまり、斜面４１の上には燃料が留まることがない。従って、ホッパー５０に貯留されている燃料に延焼することを防止できる。これにより、安全性を向上できる。また、スクリューコンベア型の場合のように、燃料が過熱されて固まるような現象も防止できる。これにより、連続運転性など、操作性を向上できる。
【００２３】
また、本形態例の斜面４１は、筒状の部材を傾斜させて配することで形成された案内通路４２の案内面として設けられている。なお、案内通路４２には、粉粒状の燃料が一杯になって詰まった場合に検知できる検出手段を設けてもよい。また、この検出手段と連動して、燃料供給装置４０の動作を制御してもよい。これにより、安全性を向上できる。
４３は空気の吹き出し口であり、燃料が斜面４１に付着することを防止して好適に落下するように、斜面４１に向かって空気を吹き付けるための吐出口になっている。
【００２４】
５０はホッパーであり、流動性のある固体燃料（粉粒状の燃料）が供給されて、一時的に貯留されるところである。
５１は熱交換部であり、例えば、温風を発生させる。これに限らず、温水や蒸気を発生させるための熱交換器を配設してもよい。
５２はサイクロン型の集塵機部であり、火の粉を分離して排出されることを防止し、浮遊した灰を捕集する。また、５３は煙突である。
【００２５】
さらに、燃料受部１０の凹状の内部１１を、図３に示すように、逆円錐台形状に設けてもよい。これによれば、粉粒状固体燃料を、好適に受けることができる。また、粉粒状固体燃料の供給量が少ないときは底の側で燃料させ、粉粒状固体燃料の供給量が多いときは燃料受部１０の内部１１の上部も使って燃焼させればよい。粉粒状固体燃料の供給量が少ないときでも、燃料が中心に溜まりやすく、連続的に好適に燃焼できる。なお、燃焼によって生じる灰は、軽量であるため、燃焼による上昇気流によって舞い上がり、旋回流によって中心から外寄りの空間へ分離される。これにより、灰は、外部ケース３３の内壁面３４ａに沿って落下して外部ケース３３のケース底部３６に溜まる。このように、灰が燃料受部１０の内部１１から排出されるため、効率的な燃焼が連続的に維持される。
【００２６】
また、図３に示す形態例では、燃焼室３５に続く部分に接続部５５を介して熱交換器（図示せず）を接続し、温水や蒸気を発生させるボイラーとすることができる。これによれば、接続部５５が、二次燃焼室として機能するため、燃焼効率を高める利点もある。
また、送風手段２０の通気路２１を構成する配管２２には、図１の形態例と同様に、旋回流を発生させるための空気案内手段３１（図１参照）を適宜に設けてもよい。
さらに、５６は空気の吹き出し口であり、燃料がホッパーの内面５０ａに付着することを防止して好適に落下するように、空気を吹き付けるための吐出口になっている。なお、空気の吹き出し口５６の向きは適宜設定すればよい。
図３の形態例は、図１の形態例と基本的な構成を同じくするものであり、同一の構成については符号を付して説明を省略する。
【００２７】
以上の構成による燃焼装置によれば、例えば、農作物のハウス栽培において、ハウス室内を加温するために利用できる。例えば、キノコ栽培の農業で発生する廃棄物を、乾燥した粉粒状の燃料（バイオマス燃料）として、再び農業で有効に利用できる。さらに、発生した灰は、原料が安全且つ均質であるため、良質な土壌改良剤として利用できる。
なお、本発明の燃焼装置は、大型のボイラーに限定されるものではなく、一般家庭で利用できるような小型のストーブとしても提供できるのは勿論である。
【００２８】
ところで、本発明においては、作業効率を向上させるため、小型のバーナー等の着火装置（図示せず）を付属機器として設けてもよい。また、排気を完全燃焼させるために、アフターバーナーを設けてもよい。
さらに、燃焼室３５を形成する外部ケース３３の側壁３４から輻射熱が放散することを防止し、より多くの熱量を熱交換器によって取り出すためには、その燃焼室３５の断熱性を高めればよい。そのためには、例えば、燃焼室３５の内壁を耐熱セメントや耐熱煉瓦で構成すればよい。
【００２９】
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。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明に係る粉粒状燃料の燃焼装置の形態例を示す断面図である。
【図２】図１の形態例の水平方向に切断した断面図である。
【図３】本発明に係る粉粒状燃料の燃焼装置の他の形態例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３１】
１０  燃料受部
１１  内部
１２  底部
１３  底部の通気部
１５  側周壁
１６  側周壁の通気部
１７  通気孔
１８  外周部
２０  送風手段
２１  通気路
２３  開閉弁
２５  送風手段
２６  通気路
２８  開閉弁
３０  送風機
３１  空気案内手段
３２  空隙
３３  外部ケース
３４  側壁
３５  燃焼室
３６  ケース底部
４０  燃料供給手段
【図１】
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【図２】
2009115350.tif 000004
【図３】
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