JP5467390B2 - 粒状燃料の燃焼温風発生器 - Google Patents
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Description
そのための一方策として、特許文献5に示されるように大量の木材を上方が開放されたプール状の平炉で機械力を駆使して取り扱い性の良い粉粒状の粉炭を製造する技術が開発されており、本発明者は、この粉炭を燃料として活用することにより木材を暖房用燃料として使用する場合の上記課題を解決できるのではないかとの発想に至ったものであり、本発明は、この粉炭のうちの中目粉炭(屑炭)を燃料として有効利用し、長時間燃焼と燃焼熱を熱交換し、温風で温室内を暖房する装置である。
そのために、1)粉炭(中目粉炭含む屑炭)の有効利用をすること。2)粉炭を燃やして燃焼により発生する熱を温風に変換し、該温風を供給することにより農業用ビニールハウス等温室内の基礎温度を上げ、既設の重油や灯油による暖房装置の燃料消費量を抑制すること。3)夜間に燃料(粉炭)の補給を要しないこと。4)粉炭の生産者は、製品としての粉炭を山積み保管している場合が多く、山積みされた粉炭製品の自然発火を防ぐために、時々適宜に散水をしている。そのために、粉炭が湿潤して概ね10〜13%の水分含有率があり、粉炭が燃焼し難い。5)粉炭の燃焼ガスは直接農業用の温室内に放出することを避ける。などの課題解決が求められている。
図1において、粒状燃料の燃焼温風発生器1は、燃料容器兼燃焼室4、排煙誘導筒8、排煙室9、煙突9A、空気取入送風機16、風洞14、熱交換フィン15、再加熱管19、温風取出口20とからなっており、該粒状燃料の燃焼温風発生器1の外側を外カバー2で覆うように囲っている。
図1に示す、粒状燃料の燃焼温風発生器1の概略断面図から、燃料として使用する中目粉炭7は、大きさが不揃いな塊状、片状、粒状のものが混在する不整形であり、通常、一辺が約30mm以下で粉状のものも混在する。好ましくは、粉状のものが混ざらないほうが、燃焼材7の目詰まりがなく酸素補給が促進されて火力が安定する。
なお、燃料とする木炭は、上記中目粉炭7に限定するものではなく、一辺が30mm以上の木炭を混合させたものでもよい。本発明ではこれらの塊状、片状、粒状、粉状の木炭燃料を総称して粒状燃料と表現している。
燃料容器兼燃焼室4は、縦長の円筒状の金属製のドラム容器であり、燃料の中目粉炭7は該燃料容器兼燃焼室4の上部を開閉自在に被覆する円筒状の上蓋5を開放して投入され、下部の円筒状の火格子付受け皿6で受け止める。該火格子付受け皿6は側方に出し入れ自在にスライドされる構成になっており、受け皿取り出し口10を介して外部に取り出して該火格子付受け皿6の火格子部の掃除が可能とされている。11は火格子付受け皿6の下部にある灰溜で、該灰溜11の底部に灰受皿13が側方へスライド自在に載置されており、灰取出し口12から外部に取り出して灰の処理を可能にできる。
したがって、粒状燃料の補充間隔時間を長くできるものであり、夜間の燃料補給を省略して、一日に二回程度の燃料補給で連続運転をすることができる。
排煙誘導筒8は、エルボ状の金属パイプ製で直角に屈曲形成されており、燃料容器兼燃焼室4の中央で火格子付受け皿6の上部に接近させて排煙誘導吸込口8Aを臨ませ、隣接する排煙室9に排煙誘導吐出口8Bを位置させている。これにより燃焼排煙が燃料容器兼燃焼室4から排煙室9に排煙を誘導して燃料の燃焼を促進するものであると共に、燃料の中目粉炭7が若干の水分(10〜13%)を含んでいるので、前記燃料容器兼燃焼室4の容器内で中目粉炭7の乾燥を促進する予備乾燥をする目的と、該中目粉炭7が燃焼することに伴い発生する高温の燃焼ガスを直接排煙室9に送り再加熱管19の加熱を早く高温にする目的である。また、図1および図4に示されるように燃料容器兼燃焼室4の外周に、火格子付受け皿6の外周に連通路6Aを介して連通する燃焼ガス道18が形成されていて、排煙誘導筒8の排煙誘導吐出口8Bの外周に形成される通路18Aからも排ガスを排煙室9に排出するようにすることで、火格子付受け皿6からの排ガスの流出促進と排ガスによる燃料容器兼燃焼室4の加熱促進を図るようにされている。
本実施形態の排煙室9は縦長の箱状に形成されており、上部に煙突9Aが設けてあり、下部に温風取出口20を有する再加熱管19を煙突9Aに近い高所から下部に向けて斜めにする状態で内蔵している。該排煙室9は、燃料容器兼燃焼室4の背面側に隣接して配設されており、燃料容器兼燃焼室4で発生する高温の排煙を排煙誘導筒8を介して受け入れ、更に、図4に示されるように火格子付受け皿6からの排ガスを排煙誘導筒8の排煙誘導吐出口8Bの外周に形成される通路18Aからも受け入れることにより、煙突9Aから排煙される高温の排気ガス温度を利用して、再加熱管19が排煙室9内の熱を吸収して内部の温風を加熱するため、煙突9Aから排気される排気ガス温度を下げることができる。
本実施形態の空気取入送風機16は、電源100v容量80w送風量9.5m3/minとしたが、送風機容量を変えることにより、温風温度及び排気ガス温度を変えることができる。
本実施形態の熱交換フィン15は金属製で、金属製の燃料容器兼燃焼室4及び排煙室9の外装に横向き鰭状に溶着して取付けられ、空気取入送風機16により送られる空気が、熱交換フィン15や外カバー2、排煙室壁3、燃焼ガス道18の外側壁3で構成された風洞14内を通過して、該燃料容器兼燃焼室4及び排煙室9の熱を受けて熱せられている熱交換フィン15に接することで熱せられ、温風に変換するものである。
本実施形態の風洞は、図6、図7に詳細に図示されているが、空気収入れ送風機16に連設されて外気空気を導入する燃料容器兼燃焼室4の正面に位置する入り口側正面風洞(1次加熱用)14Aの上下複数層風洞で1次加熱され、次に燃料容器兼燃焼室4と排煙室9の右側面に位置する上下多数の複数層に形成された側面風洞(2次加熱用)14Bで2次加熱され、続いて排煙室9の背面に位置する上下多数の複数層に形成された背面風洞(3次加熱用)14Cで3次加熱され、該背面風洞(3次加熱用)14Cの出口側に縦方向の連通路からなる縦通路風洞(4次加熱用)14Dで4次加熱する。そして、縦通路風洞(4次加熱用)14Dの上部から、排煙室9の背面部、右側面部を経由して排煙室9の背面上部に至るバイパス風洞(5次加熱用)14Eで5次加熱し、更に排煙室9の背面から上部を超えて正面側に迂回する上部風洞(6次加熱用)14Fで6次加熱される。
上記のように、上記熱交換フィン15で構成される風洞14のみでは十分な熱回収ができない恐れがあるため、温風取出口20に連通する再加熱管19を、図1、図2、図3などから明らかなように空気取り入れ送風機16に連接されて外気空気が燃焼温風発生器の外周に設けた風洞14により温風にされて導入されてくる再加熱管19を、該再加熱管19の温風入口側を上部に、温風取出口側を下部にして排煙室9の中を斜め姿勢に貫通させることにより限られたスペースの中でコスト安価に可及的に再加熱管19を長く構成して、排煙室9内の熱を有効的に吸収することができて、再加熱管19を通過する温風を再加熱して回収熱効率を上げる効果を奏するものである。
すなわち、排気口の温度と温風取出口の温度がほぼ一緒であることは、熱回収効率の高いことを示している。また、燃料容器兼燃焼室4の容量を大きく変更することで中目粉炭の量を増やすことが可能になることにより、さらに燃料補給回数を少なくして燃焼の連続運転の長時間対応が可能であることも示している。
図9および10は、本発明の実施形態に係る粒状燃料の燃焼温風発生器の設置状態を説明するための概略図を示している。
同図において、粉炭燃焼温風発生器1は、農作物としての一例である薔薇23を栽培する温室24の内部に設置してあり、粒状燃料の燃焼温風発生器1の温風取出口20に接続されているビニールホースなどによる温風ダクト21の末端開放端および温風ダクト21の途中に多数穿設されている温風吹出口22から温風を温室24の内部空間25に供給する。このようにすると、温室24の内部空間25の温度を上げることができる。
また、本発明に係る粒状燃料の粉炭燃焼温風発生器1は、温室24の内部温度が設定値より上昇した場合は、温度調節器26の検知結果により、空気取入れ送風機16を停止し、温風の送風を停止する機能をもっている。
たとえば、農業用ビニールハウス栽培に利用することのほか、中規模の事務所、食堂、集会所、娯楽施設等の暖房としても使用することが可能であり、これにより、通常のエアコンに比べて、電気の使用量を極端に低減できるため、地球温暖化を抑制することができる。
また、家庭用や山小屋等の、室内暖房、床下暖房にも適している。
また、排煙室の内部や燃料容器兼燃焼室4および排煙室9の外周などに、水道に連通している金属製パイプなどを配設することにより、水道水を温めて温水に変換することも可能であるものである。
2 外カバー
3 排煙室壁
4 燃料容器兼燃焼室
5 燃料容器兼燃焼室蓋
6 火格子付受け皿
7 燃料(中目粉炭)
8 排煙誘導筒
8A 排煙誘導吸込口
8B 排煙誘導吐出口
9 排煙室
9A 煙突
10 火格子付受け皿取出し口
11 灰溜
12 灰取出し口
13 灰受皿
14 風洞
14A 入り口側正面風洞(1次加熱用)
14B 側面風洞(2次加熱用)
14C 背面風洞(3次加熱用)
14D 縦通路風洞(4次加熱用)
14E バイパス風洞(5次加熱用)
14F 上部風洞(6次加熱用)
14G ジグザグ風洞(7次加熱用)
14H 出口側風洞(8次加熱用)
15 熱交換フィン
16 空気取入れ送風機
17 燃焼空気調節口
18 燃焼ガス道
19 再加熱管
20 温風取出口
21 温風ダクト
22 温風吹出口
23 農作物(薔薇)
24 温室
25 温室内部空間
26 温度調節器
27 制御箱
28 重油暖房機
29 炭酸ガス発生機
Claims (2)
- 上部に燃料容器兼燃焼室蓋(5)を設け、下部に燃焼焼空気調整口(17)を通じて外気空気が導入される火格子付受け皿(6)を設けてなる縦長の筒状に形成された金属製の燃料容器兼燃焼室(4)と、該燃料容器兼燃焼室(4)に隣接して、上部に煙突(9A)を設けて縦長の筒状に形成された金属製の排煙室(3)とを配設した燃焼温風発生器において、該排煙室(3)内に空気取り入れ送風機(16)に連接されて外気空気が燃焼温風発生器の外周に設けた風洞(14)により温風にされて導入されてくる再加熱管(19)を配設すると共に、該燃料容器兼燃焼室(4)の中央で火格子付受け皿(6)の上部に接近させて排煙誘導吸込口(8A)を臨ませ、隣接する排煙室(3)に排煙誘導吐出口(8B)を位置させた排煙誘導筒(8)を設けて、燃料容器兼燃焼室(4)と煙突(9A)とを排煙室(3)を介して連通させ、さらに、燃料容器兼燃焼室(4)の外周に火格子付受け皿(6)の外周に連通する燃焼ガス道(18)を形成し、排煙誘導筒(8)の排煙誘導吐出口(8B)の外周に形成される通路(18A)からも排煙を排煙室(9)に排出するようにすることで、該排煙室(3)内に、煙突(9A)へ放出される排煙の燃焼熱を吸収して内部の温風を再加熱できる前記再加熱管(19)を、該再加熱管(19)の温風入口側を上部に、温風取出口側を下部にして斜め姿勢に配設したことを特徴とする粒状燃料の燃焼温風発生器。
- 燃料容器兼燃焼室(4)および排煙室(3)の外周全域に沿わせて、金属製の熱交換フィンや外カバーからなる風洞(14)を巡らして、燃料容器兼燃焼室(4)および排煙室(3)の外壁熱 余熱を風洞内に伝達するように構成し、該風洞(14)の入り口側に、外気空気を導入する空気取入れ送風機(16)を連設し、該風洞の出口側を、温風取出口を有する再加熱管(19)に連通させたことを特徴とする請求項1に記載された粒状燃料の燃焼温風発生器。
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