(57)【要約】【課題】大型化にも対応できる合理的且つ簡単な構造であって燃焼室の容積を最大限に活かすことができ、薪等の固体燃料を適切且つ効率よく燃焼させることができる薪等の固体燃料の燃焼装置を提供すること。【解決手段】前板部１１と背板部１２及び側壁部１３によって前後方向が左右方向に比べて長く形成された燃焼室１０を備える薪等の固体燃料の燃焼装置であって、前板部１１に、燃焼のための空気の供給を調整する開閉部１５が設けられ、燃焼室１０内の後部に、二次燃焼空間２０を確保できるように固体燃料が詰め込まれることを防止する間隔保持部２１が、背板部１２に固定されて設けられている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
前板部と背板部及び側壁部によって前後方向が左右方向に比べて長く形成された燃焼室を備える薪等の固体燃料の燃焼装置であって、
前記前板部及び／又は側壁部の前方部に、燃焼のための空気を供給できる空気供給部が設けられ、
前記燃焼室内の後部に、空気の上下方向の流通空間を確保できるように前記固体燃料が詰め込まれることを防止する間隔保持部が、前記背板部に固定されて設けられていることを特徴とする薪等の固体燃料の燃焼装置。
【請求項２】
前記間隔保持部が、前記固体燃料に接する部分が少なくとも通気性を制限する隔離板によって形成され、前記背板部の高さ方向の中途部に固定されていることを特徴とする請求項１記載の薪等の固体燃料の燃焼装置。
【請求項３】
前記燃焼室の下部にロストルが配され、該ロストルの下方空間が灰の回収空間であると共に、燃焼のための空気の供給空間になっており、前記間隔保持部と前記ロストルの間にも空間が開いていることを特徴とする請求項１又は２記載の薪等の固体燃料の燃焼装置。
【請求項４】
前記燃焼室の後部寄りの上側に該燃焼室に連続して箱体状に形成され、内蔵された複数のパイプの外部を通過する燃焼空気と、複数のパイプの内部を送風機によって通過する送風空気とによって熱交換と行い、該送風空気を加熱して排出する温風発生部が設けられていることを特徴とする請求項１、２又は３記載の薪等の固体燃料の燃焼装置。
【請求項５】
前記複数のパイプは、実質的に水平に複数本が並べて配されると共に上下方向に間隔を置いて多段に配され、各段では水平面の一方部でパイプを配さない開口部分が設けられると共に該開口部分以外はパイプ同士の間隔が狭めて配され、前記開口部分の水平面の位置が段ごとに反対となるように配置されていることを特徴とする請求項４記載の薪等の固体燃料の燃焼装置。
【請求項６】
前記温風発生部の最上部は前記複数のパイプが配されていない空間となっており、該最上部を形成する側壁に開口された排気穴に煙突が接続されていることを特徴とする請求項４又は５記載の薪等の固体燃料の燃焼装置。
【請求項７】
前記燃焼室と前記温風発生部の接続口が正方形に形成されていると共に正方形のフランジによって接続され、前記温風発生部が前記燃焼室に対して鉛直軸を中心に角度９０度ごとに方向を変更できることを特徴とする請求項４、５又は６記載の薪等の固体燃料の燃焼装置。
【請求項８】
前記燃焼室の下部にロストルが配され、該ロストルの下方空間が灰の回収空間であると共に、燃焼のための空気の供給空間になっており、前記燃焼室の上部であって前記背板部に開口された排気穴に煙突が接続され、前記間隔保持部が、前記ロストルの下方空間を通過した空気が前記排気穴の近傍まで案内されるように、前記ロストルと前記排気穴との間に設けられていることを特徴とする請求項１記載の薪等の固体燃料の燃焼装置。
【請求項９】
前記間隔保持部が、半割のパイプ状に形成された部材を前記背板部に縦置きに固定することで設けられていることを特徴とする請求項８記載の薪等の固体燃料の燃焼装置。
【請求項１０】
前記ロストルの下方空間へ開口する前記空気供給部に送風機を接続し、燃焼のための空気を強制的に供給可能にしたことを特徴とする請求項８又は９記載の薪等の固体燃料の燃焼装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、薪又は薪状固形燃料等の固体燃料を燃焼させるストーブ、ボイラー或は温風ストーブ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、特に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、ペレットストーブが広く知られるようになってきている。このペレットストーブでは、ペレットを燃焼室へ供給するための機構及び燃焼のための空気を強制的に供給する送風機を必要とするため、構造が複雑になる。
また、従来の薪等の固体燃料の燃焼装置は、大型化に対応しにくい形態になっている。例えば、上下ジグザグ状に仕切られた２次燃焼室が設けられた焼却炉が開示されている（特許文献１参照）。
【特許文献１】実開昭４８−１１２１７７号公報（第１頁、第２図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
薪等の固体燃料の燃焼装置に関して解決しようとする問題点は、ペレットストーブについては様々な開発が行われているが、ペレットよりもサイズの大きな燃料を燃焼させるための大型化にも対応できる合理的且つ簡単な構造であって燃焼室の容積を最大限に活かすことができる燃焼装置が提案されていない点にある。
そこで本発明の目的は、大型化にも対応できる合理的且つ簡単な構造であって燃焼室の容積を最大限に活かすことができ、薪等の固体燃料を適切且つ効率よく燃焼させることができる薪等の固体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】
【０００５】
本発明は、上記目的を達成するために次の構成を備える。
本発明にかかる薪等の固体燃料の燃焼装置の一形態によれば、前板部と背板部及び側壁部によって前後方向が左右方向に比べて長く形成された燃焼室を備える薪等の固体燃料の燃焼装置であって、前記前板部及び／又は側壁部の前方部に、燃焼のための空気を供給できる空気供給部が設けられ、前記燃焼室内の後部に、空気の上下方向の流通空間を確保できるように前記固体燃料が詰め込まれることを防止する間隔保持部が、前記背板部に固定されて設けられている。
【０００６】
また、本発明にかかる薪等の固体燃料の燃焼装置の一形態によれば、前記間隔保持部が、前記固体燃料に接する部分が少なくとも通気性を制限する隔離板によって形成され、前記背板部の高さ方向の中途部に固定されていることを特徴とすることができる。
また、本発明にかかる薪等の固体燃料の燃焼装置の一形態によれば、前記燃焼室の下部にロストルが配され、該ロストルの下方空間が灰の回収空間であると共に、燃焼のための空気の供給空間になっており、前記間隔保持部と前記ロストルの間にも空間が開いていることを特徴とすることができる。
【０００７】
また、本発明にかかる薪等の固体燃料の燃焼装置の一形態によれば、前記燃焼室の後部寄りの上側に該燃焼室に連続して箱体状に形成され、内蔵された複数のパイプの外部を通過する燃焼空気と、複数のパイプの内部を送風機によって通過する送風空気とによって熱交換と行い、該送風空気を加熱して排出する温風発生部が設けられていることを特徴とすることができる。
また、本発明にかかる薪等の固体燃料の燃焼装置の一形態によれば、前記複数のパイプは、実質的に水平に複数本が並べて配されると共に上下方向に間隔を置いて多段に配され、各段では水平面の一方部でパイプを配さない開口部分が設けられると共に該開口部分以外はパイプ同士の間隔が狭めて配され、前記開口部分の水平面の位置が段ごとに反対となるように配置されていることを特徴とすることができる。
【０００８】
また、本発明にかかる薪等の固体燃料の燃焼装置の一形態によれば、前記温風発生部の最上部は前記複数のパイプが配されていない空間となっており、該最上部を形成する側壁に開口された排気穴に煙突が接続されていることを特徴とすることができる。
【０００９】
また、本発明にかかる薪等の固体燃料の燃焼装置の一形態によれば、前記燃焼室と前記温風発生部の接続口が正方形に形成されていると共に正方形のフランジによって接続され、前記温風発生部が前記燃焼室に対して鉛直軸を中心に角度９０度ごとに方向を変更できることを特徴とすることができる。
【００１０】
また、本発明にかかる薪等の固体燃料の燃焼装置の一形態によれば、前記燃焼室の下部にロストルが配され、該ロストルの下方空間が灰の回収空間であると共に、燃焼のための空気の供給空間になっており、前記燃焼室の上部であって前記背板部に開口された排気穴に煙突が接続され、前記間隔保持部が、前記ロストルの下方空間を通過した空気が前記排気穴の近傍まで案内されるように、前記ロストルと前記排気穴との間に設けられていることを特徴とすることができる。
また、本発明にかかる薪等の固体燃料の燃焼装置の一形態によれば、前記間隔保持部が、半割のパイプ状に形成された部材を前記背板部に縦置きに固定することで設けられていることを特徴とすることができる。
また、本発明にかかる薪等の固体燃料の燃焼装置の一形態によれば、前記ロストルの下方空間へ開口する前記空気供給部に送風機を接続し、燃焼のための空気を強制的に供給可能にしたことを特徴とすることができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明にかかる薪等の固体燃料の燃焼装置によれば、合理的且つ簡単な構造であって燃焼室の容積を最大限に活かすことができ、薪等の固体燃料を適切且つ効率よく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、本発明にかかる薪等の固体燃料の燃焼装置における最良の形態例を添付図面（図１〜５）に基づいて詳細に説明する。
図１は本発明にかかる薪等の固体燃料の燃焼装置の形態例を示す断面図である。図２は図１の形態例の平面図である。図３は図１の形態例のＡ−Ａ線断面図である。図４は図１の形態例のＢ−Ｂ線断面図である。また、図５は図１の形態例の温風発生部を９０度回転させた状態の平面図である。
【００１３】
この薪等の固体燃料の燃焼装置は、基本的な構成として、前板部１１と背板部１２及び側壁部１３によって前後方向が左右方向に比べて長く形成された燃焼室１０を備える。本形態例では矩形であるが、円筒状等であってもよい。
ここで、薪等の固体燃料とは、ある程度サイズ以上のかたまりとなった固体状の燃料であり、通常のペレットよりも大きなものが対象となる。つまり、送風機による強制的な空気の供給をしなくても、薪のように空気が自然と回って燃焼が継続できる程度に大きなかたまりとなっているものである。例えば、薪の他にオガ粉を固めて薪状の固形燃料に成形されたものや、きのこの廃菌床をブロック状に固めて乾燥した固形燃料が含まれる。
【００１４】
前板部１１は、前面枠部１１ａと、その前面枠部１１ａによって設けられた前面開口を開閉する開閉扉１１ｂ等によって構成されている。開閉扉１１ｂは、一方の側部に取り付けられたヒンジ（図示せず）によって、大きく開閉できる構造になっている。これにより、開閉扉１１ｂを開けて、燃料となる薪等を効率よく投入することができる。
そして、その開閉扉１１ｂと、その開閉扉１１ｂに設けられた空気入口の調整窓（図示せず）等の構成によって、燃焼のための空気の供給を調整する開閉部１５が設けられている。この開閉部１５が、前板部１１及び／又は側壁部１３の前方部に設けられ、燃焼のための空気を供給できる空気供給部１５Ａ（図６参照）になっている。
【００１５】
２１は間隔保持部であり、燃焼室１０内の後部に、二次燃焼空間２０を確保できるように前記固体燃料が詰め込まれることを防止すべく、背板部１２に固定されて設けられている。この間隔保持部２１によって設けられる二次燃焼空間２０は、空気の上下方向の流通空間２０Ａ（図６、７参照）ともなっている。
これによれば、燃料自体の存在が空気の流れの障壁となることを防止でき、燃焼空気がスムースに流れる。この効果により、燃焼室１０全体の空気の流れがスムースになり、その二次燃焼空間２０でのガスの燃焼が好適になされ、燃焼が促進される。そして、背板部１２に固定することで形成できるため、合理的且つ簡単に製造できる。
【００１６】
また、この間隔保持部２１は、前記固体燃料に接する部分が少なくとも通気性を制限する隔離板２２によって形成され、背板部１２の高さ方向の中途部に固定されている。さらに詳細には、隔離板２２の板面は、背板部１２の板面と平行に起立した状態に配設されており、水平面と実質的に直交する鉛直面となっている。
また、本形態例の隔離板２２は、空気や火種が通過できるが、前記固体燃料が通ることのできない程度のサイズの孔が多数設けられた有孔板によって形成されている。また、この隔離板２２を支持するように、背板部１２の内面との間に固定された支持部材２３は、空気の流れの抵抗にならない形態を採用すればよい。好ましくは、下から上への空気流の抵抗に可及的にならない形態の部材によって構成されるとよく、板材でも棒状でもよい。
これによれば、間隔保持部２１の下側から回り込む燃焼空気を好適に案内でき、二次燃焼空間２０で、発生燃焼ガスの二次燃焼が好適になされ、完全燃焼が促進される。
【００１７】
また、本形態例の燃焼室１０は、その燃焼室１０の底板部がロストル２５によって設けられ、そのロストル２５の下方空間２６が灰の回収空間であると共に、燃焼のための空気の供給空間になっている。さらに、間隔保持部２１とロストル２５の間にも空間が開いている。
このように、ロストル２５が燃焼室の下部に配されているため、燃焼空気が固体燃料に好適に供給され、二次燃焼空間２０を含む燃焼室１０の全体で、効率よく燃焼がなされる。
なお、２７はベース板であり、下方空間２６の底板であり、本燃焼装置のベースとなっている。
【００１８】
ロストル２５の下方空間２６の前後には、空気供給調整用の開口１１ｃ、１２ｃ及び開度調整扉１１ｄ、１２ｄが設けられている。すなわち、前板部１１の下部には開口１１ｃと開度調整扉１１ｄとが設けられ、背板部１２の下部には開口１２ｃと開度調整扉１２ｄとが設けられている。
これによっても、燃焼室１０内への空気の供給を好適に調整でき、燃焼を制御できる。また、これらの開口１１ｃ、１２ｃによって、灰の掻き出しを適切に行うことができる。
なお、１４ａは上部開口を覆う上部開閉扉であり、燃焼室１０の前部の天板部１４に設けられている。これを開けて燃料を投入でき、前板部１１の前面開口と共に、薪等の燃料を投入し易い構造となっている。また、それらの開口は、内部の燃焼状態を観察するための窓ともなっている。
【００１９】
３０は温風発生部であり、燃焼室１０の後部寄りの上側にその燃焼室１０に連続して箱体状に形成されて設けられている。この温風発生部３０において、内蔵された複数のパイプ３１の外部を通過する燃焼空気と、複数のパイプの内部を送風機４０によって通過する送風空気とによって熱交換と行い、その送風空気を加熱して排出する。
これによれば、この温風発生部３０が熱交換器となって、クリーンな温風を熱効率よく排出できる構造となっている。
【００２０】
パイプ３１の外部を燃焼空気が通過するため、パイプ３１の外周面は灰や煤が付着するが、外側であるため除去し易い。つまり、清掃作業が行い易い形態になっている。
なお、３５はラッパ状の接続空間部であり、空気を送風機４０から各パイプ３１の内部へ分散させて供給すべく連通するための空間になっている。３６は絞り空間部であり、各パイプ３１から排出される温風を、ダクト等に接続可能に絞って流速を高めて排出できる空間になっている。
また、本形態例の送風機４０としては、軸流ファンが配設されている。なお、より高い背圧を必要とする場合は、遠心ファンや他のブロアを用いることも可能である。
【００２１】
また、本形態例の複数のパイプ３１は、図３に示すように、実質的に水平に複数本が並べて配されると共に上下方向に間隔を置いて多段に配されている。そして、その各段では、水平面の一方部でパイプを配さない開口部分３２が設けられると共にその開口部分３２以外はパイプ３１同士の間隔が狭めて配されている。さらに、その各開口部分３２の水平面の位置が段ごとに反対となるように配置されている。
これにより、上昇しつつ排気される燃焼空気を、温風発生部３０内で実質的に水平方向へジグザグに流すことができる（図３の矢印参照）。このように温風発生部３０内での燃焼空気の流れを複雑にすることで、その高温の燃焼空気が各パイプ３１の外表面に適切に接触でき、熱交換の効率を高めることができる。また、この燃焼空気の流れを作っている空間が適切な２次燃焼室となっている。従って、ガスが完全燃焼し、煙がほとんど出ない。
【００２２】
なお、並べられた複数のパイプ３１の間隔は、煤等の掃除の際に汚れを落とすことのできる程度であって、図３のように空気の流れの適切な抵抗になる程度に設定すればよい。
また、本形態例では、温風発生部３０の最上部は複数のパイプ３１が配されていない空間となっており、その最上部を形成する側壁に開口された排気穴３３に煙突５０が接続されている。
これによれば、燃焼空気の流れを適切に導き、熱交換効率を向上できる。
【００２３】
さらに、本形態例では、燃焼室１０の空間と温風発生部３０の内空間の接続口が正方形に形成されていると共に正方形枠状のフランジによって接続されている。
これにより、温風発生部３０が燃焼室１０に対して鉛直軸を中心に角度９０度ごとに方向を変更できる構造になっている。
例えば、農業用では、果樹の成長に伴うなど、設置条件が変わる可能性があり、そのような設置場所においても柔軟に対応できる。
【００２４】
以上の構成による燃焼装置によれば、大型化した場合にも適切に対応でき、合理的に設計できる形態となっている。
具体例としては、０．４ｍ３の燃料を一時に燃焼することができるように設計して燃焼実験を行った。その際に燃料としては、きのこの廃菌床を固めて乾燥した固形燃料を用い、燃焼室１０内にほぼ一杯となるように詰め込んだ。使用目的としては、農作物のハウス栽培において、ハウス室内を加温することを想定して行った。
これによれば、効率よく大量に前記固形燃料を燃焼させることができ、広いハウス室内でも適切に暖房できることが検証できた。
なお、本発明は、大型のストーブ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ものを提供できるのは勿論である。
【００２５】
ところで、本発明においては、図示しないが、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を付属機器として設けてもよい。
また、燃焼している固体燃料に燃焼用の空気を強制的に供給する送風機を設置してもよいのは勿論である。
さらに、耐水圧のある熱交換器を前記温風発生部３０に替えて水を流せば、温水、或は蒸気ボイラーとして利用することも可能である。
【００２６】
また、燃焼室１０を形成する側壁部から輻射熱が放散することを防止し、より多くの熱量を温風発生部から温風として排出させるには、その燃焼室１０の断熱性を高めればよい。そのためには、例えば、燃焼室１０の内壁を耐熱セメントや耐熱煉瓦で構成すればよい。
【００２７】
以下、本発明にかかる薪等の固体燃料の燃焼装置における最良の他の形態例を添付図面（図６、７）に基づいて詳細に説明する。
図６は本発明にかかる薪等の固体燃料の燃焼装置における形態例を示す斜視図である。図７は図６の形態例の断面図である。
本形態例では、燃焼室１０の下部にロストル２５が配され、そのロストル２５の下方空間２６が灰の回収空間であると共に、燃焼のための空気の供給空間になっており、燃焼室１０の上部であって背板部１２に開口された排気穴３３に煙突５０が接続され、間隔保持部２１が、ロストル２５の下方空間２６を通過した空気が排気穴３３の近傍まで案内されるように、ロストル２５と排気穴３３との間に設けられている。
【００２８】
本形態例の間隔保持部２１は、半割のパイプ状に形成された部材（隔壁部材２２Ａ）を背板部１２に縦置きに固定することで設けられている。これによって、空気の上下方向の流通空間２０Ａが設けられている。なお、この隔壁部材２２Ａには、孔が開いておらず、専ら下方空間２６から排気穴３３近傍への通路となっている。
このように流通空間２０Ａが設けられることで、下方空間２６の前方部から供給された空気が暖められ、排気穴３３の近傍までスムースに案内される。これにより、加熱された新鮮な空気が、燃焼中のガスに供給され、その燃焼を促進させることができる。これにより、好適に二次燃焼が行われ、燃焼効率を向上させ、黒煙の発生を抑制できる。
【００２９】
また、本形態例では、ロストル２５の下方空間２６へ開口する空気供給部１５Ａに送風機５５を接続し、燃焼のための空気を強制的に供給可能にしてある。
このように送風機５５を配設することで、着火時等に大量の空気を供給して燃焼を促進できる。また、送風機５５には、供給空気量を調整するために、開閉弁、インバータ装置や制御装置等を設けてもよい。そのような手段によって供給空気量を調整することで、発生カロリーを適宜に調整することができる。
【００３０】
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】
【００３１】
【図１】本発明に係る薪等の固体燃料の燃焼装置の形態例を示す断面図である。
【図２】図１の形態例の平面図である。
【図３】図１の形態例のＡ−Ａ線断面図である。
【図４】図１の形態例のＢ−Ｂ線断面図である。
【図５】図１の形態例の温風発生部を９０度回転させた状態の平面図である。
【図６】本発明に係る燃焼装置の他の形態例を示す斜視図である。
【図７】図６の形態例の断面図である。
【符号の説明】
【００３２】
１０  燃焼室
１１  前板部
１２  背板部
１３  側壁部
１５  開閉部
１５Ａ  空気供給部
２０  二次燃焼空間
２０Ａ  流通空間
２１  間隔保持部
２２  隔離板
２３  支持部材
２５  ロストル
２６  下方空間
３０  温風発生部
３１  パイプ
３２  開口部分
３３  排気穴
４０  送風機
５０  煙突
５５  送風機
【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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