JP2006300493A - 暖房装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 暖房装置において、低コストな構造で、一度に大量の燃料を投入しても高効率な燃焼を維持でき、さらに粉砕した建設廃材等も燃料として用いること。
【解決手段】 木くず系燃料Ｗが投入されるホッパ部１と、ホッパ部１の下部に連結され木くず系燃料Ｗから発生するガスと空気とを反応させて燃焼させる燃焼室４と、燃焼室４に連結され燃焼したガスを誘導して外部に排出する燃焼ガス誘導路５と、燃焼ガス誘導路５に連結され燃焼室４から燃焼ガス誘導路５への空気及びガスの流れを強制的に形成するファン６と、を備え、燃焼室４が、ホッパ部１との境に略水平に配され複数の落下孔が形成された上側仕切り板１１を備え、ホッパ部１が、上側仕切り板１１上の近傍に略水平に配され少なくとも一端が外部に開口していると共に下側周面に複数の空気吹き出し口を有する空気導入筒部１２を備えている。
【選択図】図２

Description

本発明は、建設廃材等から生じた木くず系燃料を用いた暖房装置に関する。

従来、細かく粉砕された建設廃材や木質ペレット等の木くず系燃料を用いた暖房装置として、例えば、特許文献１には、炉本体に設けられた燃焼室と、燃焼室上方に連通して設けられた二次燃焼室と、を有する固体燃料の燃焼装置が提案されている。この特許文献１に記載の装置では、燃焼室内で固体燃料が燃焼することで発生した燃焼ガスが上昇して二次燃焼室で二次燃焼するようになっている。

また、特許文献２には、スクリューを用いた燃料供給機構で燃焼室底部に木質ペレットを供給しつつ、燃焼室内に空気を吹き込んで、燃焼した木質ペレットからのガスを螺旋状に旋回させながら上昇させる暖房装置が提案されている。

実開昭５９−１８１１５号公報（実用新案登録請求の範囲、第２図） 特開２００３−１３９３２８号公報（特許請求の範囲、図１）

上記従来の技術には、以下の課題が残されている。
特許文献１に記載の装置では、投入された固体燃料の上部に着火してその燃焼ガスを二次燃焼室で二次燃焼させるため、燃焼室に多くの固体燃料を一度に投入すると、固体燃料の上部に灰が堆積していき固体燃料の内部及び下部まで十分に燃焼させることが難しかった。このため、常に少しずつ固体燃料を投入し続けなければならないと共に、固体燃料の大量投入時では、燃焼効率が低下してしまう又は途中で燃焼が止まってしまう等の不都合があった。また、特許文献２に記載の装置では、スクリューを用いた燃料供給機構によって適量の木質ペレットを随時供給するため、固体燃料の継続投入の手間が省ける等の利点があるが、スクリュー回転のために装置が複雑化すると共に部材点数の増化を招いてしまい、製造コストが大幅に増大するという不都合があった。また、スクリューによって燃料供給を行うため、燃料が均一の形状や大きさでなければスムーズな供給ができず、粉砕した建設廃材等のように燃料の形状等が不揃いで不燃物等が混在していると、燃料供給機構が故障するおそれも高くなってしまう。

本発明は、前述の課題に鑑みてなされたもので、低コストな構造で、一度に大量の燃料を投入しても高効率な燃焼を維持でき、さらに粉砕した建設廃材等も燃料として用いることができる暖房装置を提供することを目的とする。

本発明は、前記課題を解決するために以下の構成を採用した。すなわち、本発明の暖房装置は、木くず系燃料が投入されるホッパ部と、前記ホッパ部の下部に連結され燃焼した前記木くず系燃料から発生するガスと導入された空気とを反応させて燃焼させる燃焼室と、前記燃焼室に連結され燃焼したガスを誘導して外部に排出する燃焼ガス誘導路と、前記燃焼ガス誘導路に連結され前記燃焼室から前記燃焼ガス誘導路への空気及びガスの流れを強制的に形成するガス流形成手段と、を備え、前記燃焼室が、前記ホッパ部との境に略水平に配され前記木くず系燃料よりも内径が小さい複数の落下孔が形成された仕切り板を備え、前記ホッパ部が、前記仕切り板上の近傍に略水平に配され少なくとも一端が外部に開口していると共に下側周面に複数の空気吹き出し口を有する空気導入筒部を備えていることを特徴とする。

この暖房装置では、仕切り板上の木くず系燃料に種火を付けた状態で大量の木くず系燃料をホッパ部に投入しても、ガス流形成手段による空気流の吸引効果で空気導入筒部の開口端から筒内に空気が導入され、空気吹き出し口から下方の仕切り板に向けて空気が供給されることで、仕切り板上の木くず系燃料の燃焼が維持される。また、燃焼により生じた灰は、燃焼室内に落下する。さらに、木くず系燃料のガス化燃焼で発生したガスと供給された空気とが、仕切り板の落下孔を介して下部の燃焼室へ引き込まれ、さらに燃焼室内でガスと空気とが反応して二次燃焼する。このとき、木くず系燃料の燃焼により仕切り板が高温状態になると共に、空気導入筒部も高温化されることで空気が高熱状態で導入され、さらに木くず系燃料の燃焼及び二次燃焼が促進される。この二次燃焼により発生した高温ガスが燃焼室から燃焼ガス誘導路を介して外部に排出される。

また、本発明の暖房装置は、外部から前記仕切り板を振動操作可能な不燃物除去機構を備えていることを特徴とする。すなわち、この暖房装置では、例えば粉砕した建設廃材等を木くず系燃料として使用し、含まれる小石や金属片等の不燃物が仕切り板の落下孔を塞いで燃焼が弱くなった場合、不燃物除去機構によって仕切り板を振動させることで、不燃物を転がして落下孔上から排除して再び良好な燃焼状態を得ることができる。

さらに、本発明の暖房装置は、前記仕切り板が、水平方向に移動可能とされ、前記不燃物除去機構が、前記仕切り板に一方が連結可能であると共に他方が外部に突出した操作部を有していることを特徴とする。すなわち、この暖房装置では、不燃物除去機構が、水平に移動可能な仕切り板に連結可能な操作部を有しているので、操作部を仕切り板に連結して水平移動させることで、仕切り板を外部から容易に振動させて不燃物を払い落とすことができる。

また、本発明の暖房装置は、前記仕切り板が、前記燃焼室に固定された下側仕切り板と、前記下側仕切り板上に重ねて配置され水平方向に移動可能な上側仕切り板と、からなり、前記不燃物除去機構が、前記上側仕切り板に連結可能とされていることを特徴とする。すなわち、この暖房装置では、不燃物除去機構が、下側仕切り板に対して水平移動可能な上側仕切り板に連結可能であるので、操作部により上側仕切り板を移動させることで、両仕切り板の落下孔の重なり具合を調整することができる。これにより、落下孔を介して燃焼室に流入するガスと空気との量を調整することができ、燃焼調整が可能になる。

また、本発明の暖房装置は、前記燃焼室の側壁に、前記燃焼室内に流入する空気の量を調整可能な二次空気調整孔が形成されていることを特徴とする。すなわち、この暖房装置では、燃焼室の側壁に二次空気調整孔が形成されているので、空気導入筒部からの空気供給とは別に、燃焼室内に流入する空気の量を調整することができ、これによっても燃焼調整が可能になる。

本発明によれば、以下の効果を奏する。
すなわち、本発明に係る暖房装置によれば、仕切り板上に近傍に空気導入筒部が配されているので、ホッパ部内に大量の木くず系燃料を投入しても、空気導入筒部からの空気の供給と灰の燃焼室落下により仕切り板上で燃焼を維持することができる。また、木くず系燃料のガス化燃焼で発生したガスと供給空気とをさらに下部の燃焼室に誘導して二次燃焼させることで、高効率な燃焼を実現することができる。このように、スクリュー等の可動機構を用いずに、所定の配置関係を有する仕切り板と空気導入筒部との簡易かつ低コストな構造によって、効率的な燃焼を良好に維持することができる。

以下、本発明に係る暖房装置の一実施形態を、図１から図６を参照しながら説明する。

本実施形態の暖房装置は、例えばチップ状に粉砕された建設廃材等の木くず系燃料を燃焼させて室外又は室内において暖房を行う装置であって、図１から図４に示すように、木くず系燃料Ｗが投入されるホッパ部１と、一端側上部にホッパ部１を連結状態に載置し木くず系燃料Ｗのガス化燃焼で発生したガスの燃焼を行う炉本体２と、炉本体２の他端側上部に連結状態に立設され燃焼後の排ガスを外部に排出する煙突部３と、を備えている。

上記炉本体２は、ホッパ部１の下部に設けられ燃焼した木くず系燃料Ｗから発生するガスと導入された空気とを反応させて燃焼させる燃焼室４と、燃焼室４に連結され燃焼したガスを誘導して煙突部３を介して外部に排出する燃焼ガス誘導路５と、燃焼ガス誘導路５に連結され燃焼室４から燃焼ガス誘導路５への空気及びガスの流れを強制的に形成するファン（ガス流形成手段）６と、を備えている。

上記ホッパ部１は、四角筒状のホッパ本体７と、ホッパ本体７の上部開口部を開閉可能に塞ぐホッパ蓋部８と、を備えている。また、燃焼室４は、図５及び図６に示すように、ホッパ部１との境に略水平に配され木くず系燃料Ｗよりも内径が小さい複数の落下孔９が形成された下側仕切り板１０及び上側仕切り板１１を備えている。これら下側仕切り板１０及び上側仕切り板１１は、ステンレス等の金属で形成され、上下に重ねて配置されて下側仕切り板１０に対して上側仕切り板１１が水平に移動可能となっている。なお、上側仕切り板１１と下側仕切り板１０との間は、若干のクリアランスを設けてある。

すなわち、下側仕切り板１０は、燃焼室４の上部に固定されていると共に、上側仕切り板１１は、下側仕切り板１０に対して水平方向に移動可能に下側仕切り板１０上に載置されている。この上側仕切り板１１は、炉本体２の長さ方向における幅が下側仕切り板１０よりも狭く設定され、下面に固定された連結部１１ａが下側仕切り板１０の挿通孔１０ａを介して下方に突出している。なお、上記連結部１１ａには、連結用孔１１ｂが形成されている。

また、ホッパ部１は、上側仕切り板１１上の近傍に略水平に配され両端が外部に開口していると共に下側周面に複数の空気吹き出し口１２ａを有する空気導入筒部１２を備えている。この空気導入筒部１２は、ステンレス等の金属で円筒状に形成されている。
さらに、燃焼室４は、外部から上側仕切り板１１を振動操作可能な不燃物除去機構として、水平に移動可能な上側仕切り板１１に連結部１１ａを介して一方が連結可能であると共に他方が外部に突出した操作棒（操作部）１３を有している。この操作棒１３は、燃焼室４の側壁から差し込まれ、その先端部がＬ字状に屈曲されている。そして、この先端部を連結部１１ａの連結用孔１１ｂに差し込むことで、操作棒１３が上側仕切り板１１と連結される。

また、燃焼室４の側壁には、燃焼室４内に流入する空気の量を開口量を任意に調整して調整可能な二次空気調整孔１４と、使用後に燃焼室４内の灰等を取り出すための開閉可能な灰取り出し口１５と、燃焼室４内の状態を観察可能な耐熱ガラス等を用いた第１観察窓部１６と、が設けられている。
上記燃焼ガス誘導路５の上部には、燃焼ガス誘導路５内のメンテナンス等の際に上部を開口させる誘導路蓋部１７が開閉可能に設けられている。また、燃焼ガス誘導路５の側壁には、燃焼ガス誘導路５内の状態を観察可能な耐熱ガラス等を用いた第２観察窓部１８が設けられている。

炉本体２の他端側には、ファン６がファン固定台１９に取り付けられている。このファン６の送風口には、送風管（ガス流形成手段）２０が接続され、該送風管２０が炉本体２の他端側内部を介して煙突部３内の途中まで垂直に配置されている。
なお、炉本体２の一端側には、取っ手部２１が取り付けられている。また、炉本体２の下部四隅には、支持脚部２２を介してキャスター２３が固定されている。これにより、取っ手部２１を持って押すことで、暖房装置を移動させることができる。

次に、本実施形態の暖房装置の使用方法について、説明する。

まず、予めファン６を駆動させておき、送風管２０から煙突部３内に上方に向けて空気を送風しておく。これにより、煙突部３内に上方への空気流が生じることで、燃焼ガス誘導路５内に一端側から他端側への空気流が生じると共に、空気導入筒部１２の開口端から燃焼室４内への空気流が同時に発生する。
次に、ホッパ蓋部８を開けてホッパ部１内の上側仕切り板１１上に少量の木くず系燃料Ｗを投入し、着火して種火を形成する。

さらに、この状態で、ホッパ部１内に残りの木くず系燃料Ｗを全て投入し、ホッパ蓋部８によりホッパ部１上部を塞ぐ。
このとき、大量の木くず系燃料Ｗをホッパ部１に投入しても、ファン６による空気流の吸引効果で空気導入筒部１２の開口端から筒内に空気が導入され、空気吹き出し口１２ａから下方の上側仕切り板１１に向けて空気が供給されることで、上側仕切り板１１上の木くず系燃料Ｗの燃焼が維持される。また、燃焼により生じた灰は、燃焼室４内に落下することで、上側仕切り板１１上に堆積することを防ぐことができる。

さらに、木くず系燃料Ｗのガス化燃焼で発生したガスと供給された空気とが、上側仕切り板１１及び下側仕切り板１０の落下孔９を介して下部の燃焼室４へ引き込まれ、さらに燃焼室４内でガスと空気とが反応して二次燃焼する。このとき、木くず系燃料Ｗの燃焼により上側仕切り板１１及び下側仕切り板１０が高温の焼き玉状態になると共に、空気導入筒部１２も高温化されることで空気が高熱状態で導入され、さらに木くず系燃料Ｗの燃焼及び二次燃焼が促進される。この二次燃焼により発生した高温ガスが燃焼室４から燃焼ガス誘導路５を介して煙突部３から外部に排出される。

なお、木くず系燃料Ｗの燃焼が進み、木くず系燃料Ｗに小石や金属片等の不燃物が混入していると、これらの不燃物が上側仕切り板１１上に集積してくる。このとき、上側仕切り板１１の落下孔９上にこれらの不燃物が嵌ってしまい、落下孔９から燃焼室４へのガスや空気の流れが阻害されて、燃焼効率が低下する場合がある。この際、操作棒１３により上側仕切り板１１を水平方向へ振動させ、落下孔９上の不燃物を転がして払い落とすことで、落下孔９上から排除して落下孔９の目詰まりを防止する。

また、第１観察窓部１６から燃焼室４内の燃焼状態を観察して、供給する空気の量を調整する必要がある場合、操作棒１３によって上側仕切り板１１を下側仕切り板１０に対して水平移動させることにより、上側仕切り板１１及び下側仕切り板１０の上下の落下孔９における重なり具合を調整して、落下孔９を介して燃焼室４に供給される空気量を調整する。さらに、二次空気調整孔１４の開口量を調整することで、燃焼室４に外部から直接供給される空気の量を調整することもできる。

このように本実施形態では、上側仕切り板１１上の近傍に空気導入筒部１２が配されているので、ホッパ部１内に大量の木くず系燃料Ｗを投入しても、空気導入筒部１２からの高温空気の供給により上側仕切り板１１上で燃焼を維持することができる。また、ガス化燃焼で発生したガスと供給空気とをさらに下部の燃焼室４に誘導して二次燃焼させることで、高効率な燃焼を実現することができる。

また、操作棒１３により外部から上側仕切り板１１を振動操作可能となっているので、粉砕した建設廃材等を木くず系燃料Ｗとして使用し、含まれる小石や金属片等の不燃物が上側仕切り板１１の落下孔９を塞いで燃焼が弱くなった場合、操作棒１３によって上側仕切り板１１を振動させることで、不燃物を転がして落下孔９上から排除して再び良好な燃焼状態を得ることができる。

さらに、操作棒１３により上側仕切り板１１を下側仕切り板１０に対して水平移動させることで、両仕切り板の落下孔９の重なり具合を調整することができる。これにより、落下孔９を介して燃焼室４に流入するガスと空気との量を調整することができ、燃焼調整が可能になる。また、燃焼室４の側壁に二次空気調整孔１４が形成されているので、空気導入筒部１２からの空気供給とは別に、燃焼室４内に流入する空気の量を調整することができ、これによっても燃焼調整が可能になる。

なお、本発明の技術範囲は上記各実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。

例えば、上記実施形態の暖房装置において、燃焼ガス誘導路５に熱交換器を連結して、この熱交換器に室内空気を導入して室内空気を暖めても構わない。
また、上記実施形態では、木くず系燃料Ｗとして粉砕した建設廃材等を使用しているが、他の木くず系燃料を用いても構わない。例えば、木工所や工務店で生じるカンナくずや木の端材、木質ペレット、薪や生木チップ等の種々の木材を木くず系燃料に使用しても良い。

本発明に係る一実施形態の暖房装置を示す側面図である。 本実施形態の暖房装置を示す断面図である。 本実施形態の暖房装置を示す正面図である。 本実施形態の暖房装置を示す上面図である。 本実施形態の暖房装置において、ホッパ部上から見た仕切り板及び空気導入筒部を示す要部の上面図である。 本実施形態の暖房装置において、仕切り板及び空気導入筒部の位置関係を示す要部の断面図である。

符号の説明

１…ホッパ部、２…炉本体、３…煙突部、４…燃焼室、５…燃焼ガス誘導路、６…ファン（ガス流形成手段）、９…落下孔、１０…下側仕切り板、１１…上側仕切り板、１２…空気導入筒部、１２ａ…空気吹き出し口、１３…操作棒（操作部）、１４…二次空気調整孔、２０…送風管（ガス流形成手段）、Ｗ…木くず系燃料

Claims (5)

1. 木くず系燃料が投入されるホッパ部と、
   前記ホッパ部の下部に連結され燃焼した前記木くず系燃料から発生するガスと導入された空気とを反応させて燃焼させる燃焼室と、
   前記燃焼室に連結され燃焼したガスを誘導して外部に排出する燃焼ガス誘導路と、
   前記燃焼ガス誘導路に連結され前記燃焼室から前記燃焼ガス誘導路への空気及びガスの流れを強制的に形成するガス流形成手段と、を備え、
   前記燃焼室が、前記ホッパ部との境に略水平に配され前記木くず系燃料よりも内径が小さい複数の落下孔が形成された仕切り板を備え、
   前記ホッパ部が、前記仕切り板上の近傍に略水平に配され少なくとも一端が外部に開口していると共に下側周面に複数の空気吹き出し口を有する空気導入筒部を備えていることを特徴とする暖房装置。
2. 請求項１に記載の暖房装置において、
   外部から前記仕切り板を振動操作可能な不燃物除去機構を備えていることを特徴とする暖房装置。
3. 請求項２に記載の暖房装置において、
   前記仕切り板が、水平方向に移動可能とされ、
   前記不燃物除去機構が、前記仕切り板に一方が連結可能であると共に他方が外部に突出した操作部を有していることを特徴とする暖房装置。
4. 請求項３に記載の暖房装置において、
   前記仕切り板が、前記燃焼室に固定された下側仕切り板と、
   前記下側仕切り板上に重ねて配置され水平方向に移動可能な上側仕切り板と、からなり、
   前記不燃物除去機構が、前記上側仕切り板に連結可能とされていることを特徴とする暖房装置。
5. 請求項１から４のいずれか一項に記載の暖房装置において、
   前記燃焼室の側壁に、前記燃焼室内に流入する空気の量を調整可能な二次空気調整孔が形成されていることを特徴とする暖房装置。
   

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