ハイブリッド温風装置
【課題】バイオマス燃料等の固形物燃料の燃焼熱を利用して、特に低温空気から温風を生成させる温風装置として、燃焼排ガスから燃焼灰を効率よく分離でき、装置全体が極めて機能的にコンパクトにまとまったハイブリッド型で、小さい設置スペースで高能率の温風生成を行えるものを提供する。
【解決手段】外殻ケーシング１と内部の燃焼室２との間に熱交換室３が構成され、熱交換室３に接続する低温空気導入口及び高温空気導出口と、熱交換室３内に低温空気を導入する吸気ファンと、燃焼室３内に配置して上端が当該燃焼室３内に開放したサイクロン式燃焼灰分離器４とを具備し、熱交換室３に導入した低温空気を燃焼室２内の熱気との熱交換で昇温させて高温空気として導出し、燃焼灰分離器４内に流入した燃焼排ガスから分離して落下する燃焼灰を燃焼灰取出口１０から取り出すように構成したので、小さい設置スペースで高能率の温風生成を行うことができる。
【解決手段】外殻ケーシング１と内部の燃焼室２との間に熱交換室３が構成され、熱交換室３に接続する低温空気導入口及び高温空気導出口と、熱交換室３内に低温空気を導入する吸気ファンと、燃焼室３内に配置して上端が当該燃焼室３内に開放したサイクロン式燃焼灰分離器４とを具備し、熱交換室３に導入した低温空気を燃焼室２内の熱気との熱交換で昇温させて高温空気として導出し、燃焼灰分離器４内に流入した燃焼排ガスから分離して落下する燃焼灰を燃焼灰取出口１０から取り出すように構成したので、小さい設置スペースで高能率の温風生成を行うことができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バイオマス燃料等の固形物燃料を燃焼させ、その燃焼熱による熱交換で導入される低温空気を昇温させて高温空気として導出するハイブリッド温風装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境保全や省資源の観点から、化石燃料の代わりに木材や竹材の破砕チップ、木屑、鋸屑、穀物殻、果実殻、古紙、可燃ゴミ、これらの炭化物等をバイオマス燃料として用い、その燃焼熱を利用して低温の空気や水、水蒸気等を昇温させ、得られる高温流体を温室用や暖房用の熱源、乾燥用媒体、化学反応用熱源、サウナの如き温熱施設の暖気や熱源等に利用することが盛んになっている。
【０００３】
一般的に、このようなバイオマス燃料を用いる燃焼・熱交換装置では、燃焼室の内外に設けた熱交換室に低温流体を導入して燃焼ガスとの熱交換を行うが、バイオマス燃料の燃焼に伴って多量の灰が発生するため、燃焼排ガスを外部へ排出する排気管路（煙道）の途中にサイクロン型等の灰分離器やバグフィルターを介在させ、燃焼排ガスから燃焼灰を分離するようにしている（特許文献１，２）。
【特許文献１】特開２００７−１７８０５７号公報
【特許文献２】特開２００８−１２８１７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来のこの種装置にあっては、熱回収効率の面より多分に改善の余地がある上、前記のように燃焼排ガスの排気管路に介在させる灰分離器やバグフィルターのために大きな取付スペースを必要とし、それだけ装置全体として大型化するから、場所的な制約によって利用できない場合が少なからずあった。
【０００５】
本発明は、上述の事情に鑑みて、バイオマス燃料等の固形物燃料の燃焼熱を利用して、特に低温空気から温風を生成させる温風装置として、燃焼排ガスから燃焼灰を効率よく分離できる上、且つ装置全体が極めて機能的にコンパクトにまとまったハイブリッド型であり、小さい設置スペースで高能率の温風生成を行えるものを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するための手段を図面の参照符号を付して示せば、請求項１の発明に係るハイブリッド温風装置は、外殻ケーシング１とその内部に設けた燃焼室２との間に熱交換室３が構成され、該熱交換室３内に接続する低温空気導入口３１及び高温空気導出口３２と、該熱交換室内に低温空気を導入する低温空気導入手段（吸気ファン３３）と、燃焼室３内に配置して上端が当該燃焼室３内に開放したサイクロン式燃焼灰分離器４と、該燃焼室３内の底部へ固形物燃料Ｆを送り込む燃料供給手段（スクリューフィーダー５）と、該燃焼室３内に送り込まれた固形物燃料Ｆに着火させる着火手段（重油バーナー６）と、該燃焼室内への燃焼用空気供給手段７と、下端開口部９ａを排気流入口として上方から燃焼灰分離器４内の上部に突入配置した排気筒９と、燃焼灰分離器４の下部に連通する燃焼灰取出口１０とを具備し、熱交換室３に導入した低温空気Ａ１を燃焼室２内の熱気との熱交換で昇温させて高温空気Ａ２として導出すると共に、燃焼灰分離器４内に流入した燃焼排ガスＧ１から分離して落下する燃焼灰Ｓを燃焼灰取出口１０から取り出すように構成されてなる。
【０００７】
請求項２の発明は、上記請求項１のハイブリッド温風装置において、熱交換室３が燃焼室２の外周を取り巻く上下複数段の環状流路３ａ・・・に分画され、低温空気導入口３１から全環状流路３ａ・・・に低温空気Ａ１が分配導入されると共に、これら環状流路３ａ・・・で熱交換した高温空気Ａ２が合流して低温空気導出口３２から導出されるように構成されてなるものとしている。
【０００８】
請求項３の発明は、上記請求項２のハイブリッド温風装置において、上下複数段の環状流路３ａを分画する仕切りが燃焼室２の周壁２ｂに一体化した熱交換フィン２１・・・からなる構成としている。
【０００９】
請求項４の発明は、上記請求項１〜３の何れかのハイブリッド温風装置において、燃料供給手段が固形物燃料Ｆを燃焼室２内の周辺側に向けて送り込むように設定されてなる構成としている。
【００１０】
請求項５の発明は、上記請求項１〜４の何れかのハイブリッド温風装置において、燃焼用空気供給手段７が送風ファン７０を備えると共に、該燃焼用空気供給手段７の燃焼室２内への給気口７の内側に、燃料供給手段の該燃焼室２内への燃料導入口５ａが配置してなる構成としている。
【００１１】
請求項６の発明は、上記請求項１〜５の何れかのハイブリッド温風装置において、燃料供給手段がスクリューフィダー５からなり、このスクリューフィダー５の燃焼室２内への燃料導入口５ａに、固形物燃料Ｆの送り圧力で上向き回動して開放し、且つ該固形物燃料Ｆの送り停止に伴って自重で閉止作動する自動開閉板５０が設けられてなる構成としている。
【００１２】
請求項７の発明は、上記請求項１〜６の何れかのハイブリッド温風装置において、燃焼室２の少なくとも周壁部２ａが鉄材にて形成されると共に、着火手段が該燃焼室２内へ火炎を吹き込むバーナー（重油バーナー６）からなる構成としている。
【００１３】
請求項８の発明は、上記請求項１〜７の何れかのハイブリッド温風装置において、燃焼室２の内底部中央に受け筒１１が立設され、該受け筒１１内の下方側が燃焼灰取出口１１に臨むと共に、燃焼灰分離器４の下部に下方へ垂下する灰排出筒４３が一体形成され、該燃焼灰分離器４が灰排出筒４３を受け筒１１に挿嵌した状態で当該受け筒１１に支承される構成としている。
【００１４】
請求項９の発明は、上記請求項１〜８の何れかのハイブリッド温風装置において、低温空気導入手段が高温空気導出口３２側に介装された吸気ファン３３からなり、その回転に伴う吸引力によって高温空気導入口３１側から外気が熱交換室３内へ吸入される構成としている。
【発明の効果】
【００１５】
次に、本発明の効果について、図面の参照符号を付して説明する。まず請求項１の発明に係るハイブリッド温風装置によれば、燃料供給手段（スクリューフィーダー５）によってバイオマス燃料等の固形物燃料Ｆを燃焼室２内の下部へ送り込むと共に、燃焼用空気供給手段７によって該燃焼室２内へ燃焼用空気Ａ０を供給して、燃焼室２内で固形物燃料Ｆを着火・燃焼させる一方、低温空気導入手段（吸気ファン３３）によって低温空気導入口３１から外気等の低温空気Ａ１を熱交換室３へ導入することにより、該低温空気Ａ１が燃焼室２の熱気との熱交換で昇温し、高温空気Ａ２として高温空気導出口３ｂから導出する。また、該燃焼室２内で発生した燃焼排ガスＧ１は、該燃焼室２内に配置するサイクロン式燃焼灰分離器４内に上方から流入し、該燃焼灰分離器４内で反転して排気筒９下端の排気流入口９ａに流入するが、この反転の際に付随していた燃焼灰Ｓが分離して当該燃焼灰分離器４内を落下するため、燃焼灰Ｓを殆ど含まない排ガスＧ２として排気筒９を通って外部へ排出される。そして、落下した燃焼灰Ｓは、燃焼灰分離器４内の下部に堆積し、燃焼灰取出口１０より取り出される。
【００１６】
このようなハイブリッド温風装置では、サイクロン式燃焼灰分離器４が燃焼室２内に配置し、外部には該燃焼灰分離器４の取付スペースが不要であるから、装置全体が極めて機能的にコンパクトにまとまり、狭い場所でも支障なく設置できる上、外からは単なる燃焼炉のみのように視認され、すっきりした良好な外観が得られる。また、外殻ケーシング１とその内部に設けた燃焼室２との間に熱交換室３が構成されるから、熱交換面積が大きくなり、それだけ高い熱交換効率が得られ、小さい設置スペースで高能率の温風生成を行える。
【００１７】
請求項２の発明によれば、熱交換室３が上下複数段の環状流路３ａ・・・に分画されているから、各環状流路３ａ内では空間が狭いために大きな温度勾配を生じず、また環状流路３ａ・・・同士では上下位置差による熱交換度合の違いで温度差を生じても、熱交換後に合流して低温空気導出口３２から導出されるから、継続的に安定した温度の高温空気Ａ２が得られる。
【００１８】
請求項３の発明によれば、上記の上下複数段の環状流路３ａを分画する仕切りが燃焼室２の周壁２ｂに一体化した熱交換フィン２１・・・からなるため、熱交換面積が非常に大きくなり、より高い熱交換効率によってより高能率の温風生成を行える。
【００１９】
請求項４の発明によれば、燃料供給手段（スクリューフィーダー５）によって固形物燃料Ｆが燃焼室２内の周辺側に向けて送り込まれるから、その送り込みに伴って燃焼室２内にある固形物燃料Ｆが押されて周方向に回るように移動し、もって燃焼室２内での固形物燃料Ｆの燃焼が偏らずに均一に進行すると共に、固形物燃料Ｆの更新バランスつまり燃焼消費と追加供給のバランスが保たれ、その結果として安定した燃焼状態で高い燃焼効率が持続し、熱交換状態も高レベルで安定する。
【００２０】
請求項５の発明によれば、送気ファン７０を備える燃焼用空気供給手段７の燃焼室２内への給気口７ａの内側に、燃料供給手段（スクリューフィーダー５）の燃焼室２内への燃料導入口５ａが配置し、該燃料導入口５ａから供給される固形物燃料Ｆは、送気ファン７０を介して給気口７ａより流入する空気Ａと共に燃焼室２内へ送り込まれるから、非常に高い燃焼効率が得られる。また、固形物燃料Ｆの送り込みに給気口７ａからの空気圧が加わるため、燃焼室２内に先に送り込まれた固形物燃料Ｆが存在する状態でも、該固形物燃料Ｆを無理なく追加供給できる。
【００２１】
請求項６の発明によれば、燃料供給手段であるスクリューフィダー５の燃焼室２内への燃料導入口５ａに設けられた自動開閉板５０により、送り停止中のスクリューフィダー５の内部が燃焼室２から遮断されるから、該スクリューフィダー５内に残る固形物燃料Ｆの燃焼を確実に防止できる。
【００２２】
請求項７の発明によれば、燃焼室２の少なくとも周壁２ａが鉄材にて形成され、着火手段が該燃焼室２内へ火炎を吹き込むバーナー６からなるため、燃焼室２内の固形物燃料Ｆに対する着火を容易に行えると共に、温風装置の運転開始に当たって燃焼室２内へ固形物燃料Ｆを導入する前に、予めバーナー６によって空状態の燃焼室２の鉄材を焼いて赤熱化し、もって導入される固形物燃料Ｆの着火・燃焼を早めることが可能になり、また何らかの要因で固形物燃料Ｆの導入が途切れる場合に、バーナー６の火炎を吹き込んで燃焼室２内の温度低下を防止できる。
【００２３】
請求項８の発明によれば、燃焼灰分離器４が下部の灰排出筒４３を燃焼室２内の受け筒１１に挿嵌した状態で該受け筒１１に支承され、且つ該灰排出筒４３内の下方側が燃焼灰取出口１０に臨む構成であるから、温風装置全体を容易に組立製作できる上、稼働後の燃焼室２から該燃焼灰分離器４を取り外して、内部の清掃や補修等の作業を容易に行うことができる。
【００２４】
請求項９の発明によれば、高温空気導出口３２側に介装された吸気ファン３３により、高温空気導入口３１側から外気が熱交換室３内へ吸入されることから、熱交換室３における外気の導入量ならびに滞留時間を一定に維持できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明に係るハイブリッド温風装置の一実施形態について、図面を参照して具体的に説明する。図１はハイブリッド温風装置全体の正面図、図２は同縦断側面図、図３は同横断面平面図である。
【００２６】
図１〜図３に示すように、このハイブリッド温風装置は、架台１２上に固設された略円筒状で密閉式の外殻ケーシング１内に円筒状の燃焼室２が同心に配置し、この燃焼室２の外周に環状の熱交換室３が構成されると共に、該燃焼室２内にサイクロン式燃焼灰分離器４が同心に配置し、更に外部上方から排気筒９が外殻ケーシング１及び燃焼室２の蓋板１ａ，２ａを貫通して燃焼灰分離器４内の上部に突入配置している。そして、外殻ケーシング１の外周一方側には、熱交換室３に連通する低温空気導入口３１及び高温空気導出口３２が隣接して突設されている。また、外殻ケーシング１の下部周囲には、燃焼室２内の底部へ固形物燃料Ｆを送り込む燃料供給手段としてのスクリューフィーダー５と、該燃焼室２内に送り込まれた固形物燃料Ｆの着火手段としての重油バーナー６と、燃焼室２内への燃焼用空気供給手段７とが付設されている。また、外殻ケーシング１の上部には、燃焼室２内の温度を測定表示する温度計１３が取り付けられている。
【００２７】
外殻ケーシング１は、共に金属製の蓋板１ａ及び主周壁１ｂの内面側にガラスウールやロックウールからなる断熱材１４が張設されると共に、主周壁１ｂよりも縮径した金属製の下部周壁１ｃ及び底板１ｄと燃焼室２との間に、耐火煉瓦等よりなる耐火材１５が装填されている。そして、蓋板１ａには前記の排気筒９が溶接固着されている。
【００２８】
燃焼室２は、周壁２ｂ及び底板２ｃが鉄板にて構成され、その内底部中央に鉄板製の受け筒１１が垂直に立設されている。この受け筒１１は、燃焼室２及び外殻ケーシング１の底板２ｃ，１ｄを貫通して下端が下方外部へ突出し、その下端がキャップ１０ａ付きの燃焼灰取出口１０を構成している。
【００２９】
熱交換室３は、外殻ケーシング１の主周壁１ｂの略全高にわたる上下幅を有するが、燃焼室２の周壁２ｂの外周に上下一定間隔置きに一体形成された多数の円環状の熱交換フィン２１・・・により、上下多段の環状流路３ａ・・・に分画されている。そして、低温空気導入口３１及び高温空気導出口３２は共に全部の環状流路３ａ・・・に臨む縦断面縦長矩形に構成され、これら導入出口３１，３２間の仕切り壁３４が燃焼室２の周壁２ａ外面まで延出し、この仕切り壁３４によって各環状流路３ａの入口側と出口側とが遮断されている。また、低温空気導入口３１は熱交換室３への連通部と同サイズの縦長矩形で側方に開口し、その開口部に紙屑等の粗大異物の吸込み防止用ネット３５が張設されている。一方、高温空気導出口３２は先端側が縦円筒部３２ａをなし、この縦円筒部３２ａ上に突設した接続用筒部３２ｂの内部に、熱交換室３側から高温空気を吸い込んで上方へ送る吸気ファン３３が取り付けられている。
【００３０】
サイクロン式燃焼灰分離器４は、円筒状上部４１と、その下端に連続して下方へ縮径する円錐筒部４２と、該円錐筒部４２の下端から下方へ延出する灰排出筒４３とで構成される独立部材になっている。そして、この燃焼灰分離器４は、下部の灰排出筒４３を受け筒１１に挿嵌することにより、円筒状上部４１の上端開口部４ａが燃焼室２の蓋板２ａから離間した位置で該受け筒１３に支承されると共に、円筒状上部４１の外面に突設した係止金具４４を燃焼室２の周壁２ｂ内面側に突設して係止片１６に係合することにより、直立状態で且つ回転不能に保持されている。
【００３１】
燃焼用空気供給手段７は、燃焼室２の周壁２ａの下部に開口した給気口７ａから側方外部へ突出する水平筒部７１と、水平筒部７１の下面側に連通接続した吸気筒部７２とで構成されており、吸気筒部７２の先端の吸込み口７ｂ側に送気ファン７０を内蔵している。そして、水平筒部７１にはスクリューフィーダー５の燃料供給筒５１の内側半部を同心状に内嵌している。従って、送気ファン７０を介して吸気筒部７２に吸入された燃焼用空気Ａ０は、水平筒部７１と燃料供給筒５１との間の環状空間を通って給気口７ａより燃焼室２内へ流入する。
【００３２】
燃料供給手段のスクリューフィーダー５は、燃料供給筒５１内にモーター５２にて回転駆動する送りスクリュー５３が配置すると共に、該燃料供給筒５１の外側半部の上面側にホッパー５４が固設されている。このホッパー５４の下部寄り側面には燃料レベル計５５が付設されている。また、燃料供給筒５１の内端の燃料導入口５ａは、下部側を長く斜め切りした形状で燃焼用空気供給手段７の給気口７ａに臨んでおり、その上端に自動開閉板５０が枢着されている。しかして、図３に示すように、燃焼用空気供給手段７の水平筒部７１の軸線方向ｄは外殻ケーシング１の中心Ｏから外れており、もって該水平筒部７１に内嵌する燃料供給筒５１内の送りスクリュー５３による固形物燃料Ｆの送り方向が燃焼室２内の周辺側に向くように設定されている。
【００３３】
上記構成のハイブリッド温風装置の稼働に際しては、スクリューフィーダー５のホッパー５４にバイオマス燃料等の固形物燃料Ｆを投入しておき、まず重油バーナー６の火炎を空の状態の燃焼室２内に吹き込むことにより、当該燃焼室２の周壁２ａの下部及び底板２ｂ、受け筒１１の鉄板を６００〜７００℃程度に焼いて赤熱させておく。そして、スクリューフィーダー５を回転駆動して固形物燃料Ｆを燃焼室２内に送り込むと同時に、燃焼用空気供給手段７の送気ファン７０を回転駆動して燃焼用空気Ａ０を燃焼室２内に供給する。この時、スクリューフィーダー５の燃料導入口５ａを閉止していた自動開閉板５０は、固形物燃料Ｆの送り圧力によって上方回動して開放状態になる。
【００３４】
かくして燃焼室２内に送り込まれる固形物燃料Ｆは、燃料導入口５ａと同心の給気口７ａから環状に流入する燃焼用空気Ａ０と一緒に該燃焼室２内の高温雰囲気中に放出され、且つ周辺の赤熱した鉄板に接触するため、直ちに着火して燃焼し始めることになる。そして、この燃焼に伴って発生する燃焼ガスは、図２の破線矢印で示すように、多量の燃焼灰を巻き込んだ燃焼排ガスＧ１として燃焼室２内を上昇し、上部側からサイクロン式燃焼灰分離器４内へ流入し、該燃焼灰分離器４内で下降流から上昇流に反転して排気筒９に流入するが、その際のサイクロン作用つまりガス流の反転に伴う急激な流れ方向変化及び流速変化により、付随していた燃焼灰Ｓが分離して当該燃焼灰分離器４内を落下するため、燃焼灰Ｓを殆ど含まない排ガスＧ２として排気筒９を通って外部へ排出される。また、分離した燃焼灰Ｓは、燃焼灰分離器４の円錐状筒部４２内を螺旋状に旋回しつつ落下し、下部の灰排出筒４３内へ落ち込み、燃焼灰取出口１０上に堆積する。
【００３５】
しかして、温度計１３によって計測される燃焼室２内の温度が所定値まで上昇した段階で、高温空気導出口３２の吸気ファン３３を回転駆動することにより、その吸引力で低温空気導入口３３から外気が低温空気Ａ１として吸入される。この吸入された低温空気Ａ１は、熱交換室３の環状流路３ａ─に分配流入し、燃焼室２の周壁２ｂ及び熱交換フィン２１・・・を介して当該燃焼室２内の熱気と熱交換して昇温し、高温空気Ａ２として高温空気導出口３ｂから導出され、所要の用途に供される。なお、このハイブリッド温風装置による空気の昇温度合は、使用する固形物燃料Ｆの種類と、熱交換室３への通気速度とによって広範囲に設定できるが、一般的には出入口温度差で＋２０℃程度である。
【００３６】
なお、燃焼室２への固形物燃料Ｆの供給は、温度計１３によって計測される燃焼温度から想定される燃焼状況に応じ、継続・停止を行えばよい。しかして、固形物燃料Ｆの供給を停止すれば、燃料導入口５ａに設けた自動開閉板５０が自重で閉止作動し、送り停止中のスクリューフィダー５の内部が燃焼室２から遮断されるから、該スクリューフィダー５内に残る固形物燃料Ｆの燃焼を確実に防止できる。また、何らかの要因で固形物燃料Ｆの導入が一時的に途切れる場合、重油バーナー６の火炎を吹き込んで燃焼室２内の温度低下を防止できるから、その間も安定した熱交換による温風生成を持続できる。
【００３７】
このようなハイブリッド温風装置では、サイクロン式燃焼灰分離器４が燃焼室２内に配置し、外部には該燃焼灰分離器４の取付スペースが不要であり、もって装置全体が極めて機能的にコンパクトにまとまっているから、狭い場所でも支障なく設置できるという利点があり、特に小規模な温風利用施設に好適である上、単なる燃焼炉だけのようにすっきりした外観を呈するために設置状態での見栄えもよい。また、外殻ケーシング１とその内部に設けた燃焼室２との間に熱交換室３が構成され、熱交換面積が大きくなるから、それだけ高い熱交換効率が得られ、小さい設置スペースで高能率の温風生成を行える。
【００３８】
そして、本実施形態では、熱交換室３が上下複数段の環状流路３ａ・・・に分画されているから、各環状流路３ａ内では空間が狭いために大きな温度勾配を生じず、また環状流路３ａ・・・同士では上下位置差による熱交換度合の違いで温度差を生じても、熱交換後に合流して低温空気導出口３２から導出されるから、継続的に安定した温度の高温空気Ａ２が得られる。しかも、上下複数段の環状流路３ａを分画する仕切りが燃焼室２の周壁２ａに一体化した熱交換フィン２１・・・からなるため、熱交換面積が非常に大きくなり、非常に高い熱交換効率に基づく高能率の温風生成を行える。
【００３９】
一方、本実施形態においては、固形物燃料Ｆがスクリューフィーダー５によって燃焼室２内の周辺側に向けて送り込まれるから、その送り込みに伴って燃焼室２内にある固形物燃料Ｆが押されて周方向に回るように移動し、もって燃焼室２内での固形物燃料Ｆの燃焼が偏らずに均一に進行すると共に、固形物燃料Ｆの更新バランスつまり燃焼消費と追加供給のバランスが保たれることから、安定した燃焼状態で高い燃焼効率が持続し、これに伴って熱交換状態も高レベルで安定化する。その上、燃焼用空気供給手段７の燃焼室２内への給気口７ａの内側に、スクリューフィーダー５による燃料導入口５ａが配置し、該燃料導入口５ａから供給される固形物燃料Ｆが送気ファン７０を介して給気口７ａより流入する空気Ａと共に燃焼室２内へ送り込まれるから、燃焼効率がより向上する。また、固形物燃料Ｆの送り込みに給気口７ａからの空気圧が加わるため、燃焼室２内に先に送り込まれた固形物燃料Ｆが存在する状態でも、該固形物燃料Ｆを無理なく追加供給できる。
【００４０】
更に、本実施形態にあっては、燃焼灰分離器４が独立部材をなし、下部の灰排出筒４３を燃焼室２内の受け筒１３に挿嵌した状態で該受け筒１３に支承される構造であるから、温風装置の組立製作に際し、外殻ケーシング１内に燃焼室２の筒体を装填した後、該燃焼室２内に上方から嵌装するという手順で、温風装置全体を容易に組立製作できる。そして、内部の清掃や補修等においても、該燃焼灰分離器４を取り外すことで、所要の作業を容易に行うこと可能となり、また損傷したものを交換できるという利点がある。
【００４１】
なお、上記の稼働方法では固形物燃料Ｆの導入前に重油バーナー６で燃焼室２内の鉄板を焼いて赤熱させているが、先に燃焼室２内へ固形物燃料Ｆを送り込み、その固形物燃料Ｆに着火する方法も採用可能である。ただし、例示した稼働方法のように予め燃焼室２内の鉄材を焼いて赤熱させておけば、固形物燃料Ｆの着火・燃焼が早まるから、それだけ温風生成までの待機時間が少なくて済む。しかして、このように前もって燃焼室２内を高温化する上で、少なくとも燃焼室２の周壁２ａを鉄材にて構成することが望ましい。
【００４２】
本発明のハイブリッド温風装置においては、燃料供給手段及び着火手段として実施形態で例示した以外の種々の方式を採用可能であり、また他の各部の細部構成についても実施形態以外に種々設計変更可能である。ただし、燃料供給手段では、実施形態のようなスクリューフィーダーが、安定して連続供給できて、且つ供給量調整が容易である点から、好適なものとして推奨される。また、着火手段としても、実施形態の重油バーナーの如きオイルバーナーやガスバーナーは、着火性に優れることに加え、前記の如く燃焼室２内を空状態で高温化したり、固形物燃料Ｆの供給が途絶えた間に燃焼室２内に火炎を吹き込んで温度低下を防止できる点から、特に好適である。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の一実施形態に係るハイブリッド温風装置の正面図である。
【図２】同ハイブリッド温風装置の縦断側面図である。
【図３】同ハイブリッド温風装置の横断平面図である。
【符号の説明】
【００４４】
１ 外殻ケーシング
２ 燃焼室
２ａ 周壁
２１ 熱交換フィン
３ 熱交換室
３ａ 環状流路
３１ 低温空気導入口
３２ 高温空気導出口
３３ 吸気ファン
４ サイクロン式燃焼灰分離器
４ａ 上方開口部
４３ 灰排出筒
５ スクリューフィーダー（燃料供給手段）
５ａ 燃料導入口
５０ 自動開閉板
６ 重油バーナー（着火手段）
７ 燃焼用空気供給手段
７ａ 給気口
７０ 送風ファン
９ 排気筒
９ａ 下端開口部
１０ 燃焼灰取出口
１１ 受け筒
Ａ０ 燃焼用空気
Ａ１ 低温空気
Ａ２ 高温空気
Ｆ 固形物燃料
Ｇ１ 燃焼排ガス
Ｇ２ 燃焼灰を含まない燃焼排ガス
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バイオマス燃料等の固形物燃料を燃焼させ、その燃焼熱による熱交換で導入される低温空気を昇温させて高温空気として導出するハイブリッド温風装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境保全や省資源の観点から、化石燃料の代わりに木材や竹材の破砕チップ、木屑、鋸屑、穀物殻、果実殻、古紙、可燃ゴミ、これらの炭化物等をバイオマス燃料として用い、その燃焼熱を利用して低温の空気や水、水蒸気等を昇温させ、得られる高温流体を温室用や暖房用の熱源、乾燥用媒体、化学反応用熱源、サウナの如き温熱施設の暖気や熱源等に利用することが盛んになっている。
【０００３】
一般的に、このようなバイオマス燃料を用いる燃焼・熱交換装置では、燃焼室の内外に設けた熱交換室に低温流体を導入して燃焼ガスとの熱交換を行うが、バイオマス燃料の燃焼に伴って多量の灰が発生するため、燃焼排ガスを外部へ排出する排気管路（煙道）の途中にサイクロン型等の灰分離器やバグフィルターを介在させ、燃焼排ガスから燃焼灰を分離するようにしている（特許文献１，２）。
【特許文献１】特開２００７−１７８０５７号公報
【特許文献２】特開２００８−１２８１７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来のこの種装置にあっては、熱回収効率の面より多分に改善の余地がある上、前記のように燃焼排ガスの排気管路に介在させる灰分離器やバグフィルターのために大きな取付スペースを必要とし、それだけ装置全体として大型化するから、場所的な制約によって利用できない場合が少なからずあった。
【０００５】
本発明は、上述の事情に鑑みて、バイオマス燃料等の固形物燃料の燃焼熱を利用して、特に低温空気から温風を生成させる温風装置として、燃焼排ガスから燃焼灰を効率よく分離できる上、且つ装置全体が極めて機能的にコンパクトにまとまったハイブリッド型であり、小さい設置スペースで高能率の温風生成を行えるものを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するための手段を図面の参照符号を付して示せば、請求項１の発明に係るハイブリッド温風装置は、外殻ケーシング１とその内部に設けた燃焼室２との間に熱交換室３が構成され、該熱交換室３内に接続する低温空気導入口３１及び高温空気導出口３２と、該熱交換室内に低温空気を導入する低温空気導入手段（吸気ファン３３）と、燃焼室３内に配置して上端が当該燃焼室３内に開放したサイクロン式燃焼灰分離器４と、該燃焼室３内の底部へ固形物燃料Ｆを送り込む燃料供給手段（スクリューフィーダー５）と、該燃焼室３内に送り込まれた固形物燃料Ｆに着火させる着火手段（重油バーナー６）と、該燃焼室内への燃焼用空気供給手段７と、下端開口部９ａを排気流入口として上方から燃焼灰分離器４内の上部に突入配置した排気筒９と、燃焼灰分離器４の下部に連通する燃焼灰取出口１０とを具備し、熱交換室３に導入した低温空気Ａ１を燃焼室２内の熱気との熱交換で昇温させて高温空気Ａ２として導出すると共に、燃焼灰分離器４内に流入した燃焼排ガスＧ１から分離して落下する燃焼灰Ｓを燃焼灰取出口１０から取り出すように構成されてなる。
【０００７】
請求項２の発明は、上記請求項１のハイブリッド温風装置において、熱交換室３が燃焼室２の外周を取り巻く上下複数段の環状流路３ａ・・・に分画され、低温空気導入口３１から全環状流路３ａ・・・に低温空気Ａ１が分配導入されると共に、これら環状流路３ａ・・・で熱交換した高温空気Ａ２が合流して低温空気導出口３２から導出されるように構成されてなるものとしている。
【０００８】
請求項３の発明は、上記請求項２のハイブリッド温風装置において、上下複数段の環状流路３ａを分画する仕切りが燃焼室２の周壁２ｂに一体化した熱交換フィン２１・・・からなる構成としている。
【０００９】
請求項４の発明は、上記請求項１〜３の何れかのハイブリッド温風装置において、燃料供給手段が固形物燃料Ｆを燃焼室２内の周辺側に向けて送り込むように設定されてなる構成としている。
【００１０】
請求項５の発明は、上記請求項１〜４の何れかのハイブリッド温風装置において、燃焼用空気供給手段７が送風ファン７０を備えると共に、該燃焼用空気供給手段７の燃焼室２内への給気口７の内側に、燃料供給手段の該燃焼室２内への燃料導入口５ａが配置してなる構成としている。
【００１１】
請求項６の発明は、上記請求項１〜５の何れかのハイブリッド温風装置において、燃料供給手段がスクリューフィダー５からなり、このスクリューフィダー５の燃焼室２内への燃料導入口５ａに、固形物燃料Ｆの送り圧力で上向き回動して開放し、且つ該固形物燃料Ｆの送り停止に伴って自重で閉止作動する自動開閉板５０が設けられてなる構成としている。
【００１２】
請求項７の発明は、上記請求項１〜６の何れかのハイブリッド温風装置において、燃焼室２の少なくとも周壁部２ａが鉄材にて形成されると共に、着火手段が該燃焼室２内へ火炎を吹き込むバーナー（重油バーナー６）からなる構成としている。
【００１３】
請求項８の発明は、上記請求項１〜７の何れかのハイブリッド温風装置において、燃焼室２の内底部中央に受け筒１１が立設され、該受け筒１１内の下方側が燃焼灰取出口１１に臨むと共に、燃焼灰分離器４の下部に下方へ垂下する灰排出筒４３が一体形成され、該燃焼灰分離器４が灰排出筒４３を受け筒１１に挿嵌した状態で当該受け筒１１に支承される構成としている。
【００１４】
請求項９の発明は、上記請求項１〜８の何れかのハイブリッド温風装置において、低温空気導入手段が高温空気導出口３２側に介装された吸気ファン３３からなり、その回転に伴う吸引力によって高温空気導入口３１側から外気が熱交換室３内へ吸入される構成としている。
【発明の効果】
【００１５】
次に、本発明の効果について、図面の参照符号を付して説明する。まず請求項１の発明に係るハイブリッド温風装置によれば、燃料供給手段（スクリューフィーダー５）によってバイオマス燃料等の固形物燃料Ｆを燃焼室２内の下部へ送り込むと共に、燃焼用空気供給手段７によって該燃焼室２内へ燃焼用空気Ａ０を供給して、燃焼室２内で固形物燃料Ｆを着火・燃焼させる一方、低温空気導入手段（吸気ファン３３）によって低温空気導入口３１から外気等の低温空気Ａ１を熱交換室３へ導入することにより、該低温空気Ａ１が燃焼室２の熱気との熱交換で昇温し、高温空気Ａ２として高温空気導出口３ｂから導出する。また、該燃焼室２内で発生した燃焼排ガスＧ１は、該燃焼室２内に配置するサイクロン式燃焼灰分離器４内に上方から流入し、該燃焼灰分離器４内で反転して排気筒９下端の排気流入口９ａに流入するが、この反転の際に付随していた燃焼灰Ｓが分離して当該燃焼灰分離器４内を落下するため、燃焼灰Ｓを殆ど含まない排ガスＧ２として排気筒９を通って外部へ排出される。そして、落下した燃焼灰Ｓは、燃焼灰分離器４内の下部に堆積し、燃焼灰取出口１０より取り出される。
【００１６】
このようなハイブリッド温風装置では、サイクロン式燃焼灰分離器４が燃焼室２内に配置し、外部には該燃焼灰分離器４の取付スペースが不要であるから、装置全体が極めて機能的にコンパクトにまとまり、狭い場所でも支障なく設置できる上、外からは単なる燃焼炉のみのように視認され、すっきりした良好な外観が得られる。また、外殻ケーシング１とその内部に設けた燃焼室２との間に熱交換室３が構成されるから、熱交換面積が大きくなり、それだけ高い熱交換効率が得られ、小さい設置スペースで高能率の温風生成を行える。
【００１７】
請求項２の発明によれば、熱交換室３が上下複数段の環状流路３ａ・・・に分画されているから、各環状流路３ａ内では空間が狭いために大きな温度勾配を生じず、また環状流路３ａ・・・同士では上下位置差による熱交換度合の違いで温度差を生じても、熱交換後に合流して低温空気導出口３２から導出されるから、継続的に安定した温度の高温空気Ａ２が得られる。
【００１８】
請求項３の発明によれば、上記の上下複数段の環状流路３ａを分画する仕切りが燃焼室２の周壁２ｂに一体化した熱交換フィン２１・・・からなるため、熱交換面積が非常に大きくなり、より高い熱交換効率によってより高能率の温風生成を行える。
【００１９】
請求項４の発明によれば、燃料供給手段（スクリューフィーダー５）によって固形物燃料Ｆが燃焼室２内の周辺側に向けて送り込まれるから、その送り込みに伴って燃焼室２内にある固形物燃料Ｆが押されて周方向に回るように移動し、もって燃焼室２内での固形物燃料Ｆの燃焼が偏らずに均一に進行すると共に、固形物燃料Ｆの更新バランスつまり燃焼消費と追加供給のバランスが保たれ、その結果として安定した燃焼状態で高い燃焼効率が持続し、熱交換状態も高レベルで安定する。
【００２０】
請求項５の発明によれば、送気ファン７０を備える燃焼用空気供給手段７の燃焼室２内への給気口７ａの内側に、燃料供給手段（スクリューフィーダー５）の燃焼室２内への燃料導入口５ａが配置し、該燃料導入口５ａから供給される固形物燃料Ｆは、送気ファン７０を介して給気口７ａより流入する空気Ａと共に燃焼室２内へ送り込まれるから、非常に高い燃焼効率が得られる。また、固形物燃料Ｆの送り込みに給気口７ａからの空気圧が加わるため、燃焼室２内に先に送り込まれた固形物燃料Ｆが存在する状態でも、該固形物燃料Ｆを無理なく追加供給できる。
【００２１】
請求項６の発明によれば、燃料供給手段であるスクリューフィダー５の燃焼室２内への燃料導入口５ａに設けられた自動開閉板５０により、送り停止中のスクリューフィダー５の内部が燃焼室２から遮断されるから、該スクリューフィダー５内に残る固形物燃料Ｆの燃焼を確実に防止できる。
【００２２】
請求項７の発明によれば、燃焼室２の少なくとも周壁２ａが鉄材にて形成され、着火手段が該燃焼室２内へ火炎を吹き込むバーナー６からなるため、燃焼室２内の固形物燃料Ｆに対する着火を容易に行えると共に、温風装置の運転開始に当たって燃焼室２内へ固形物燃料Ｆを導入する前に、予めバーナー６によって空状態の燃焼室２の鉄材を焼いて赤熱化し、もって導入される固形物燃料Ｆの着火・燃焼を早めることが可能になり、また何らかの要因で固形物燃料Ｆの導入が途切れる場合に、バーナー６の火炎を吹き込んで燃焼室２内の温度低下を防止できる。
【００２３】
請求項８の発明によれば、燃焼灰分離器４が下部の灰排出筒４３を燃焼室２内の受け筒１１に挿嵌した状態で該受け筒１１に支承され、且つ該灰排出筒４３内の下方側が燃焼灰取出口１０に臨む構成であるから、温風装置全体を容易に組立製作できる上、稼働後の燃焼室２から該燃焼灰分離器４を取り外して、内部の清掃や補修等の作業を容易に行うことができる。
【００２４】
請求項９の発明によれば、高温空気導出口３２側に介装された吸気ファン３３により、高温空気導入口３１側から外気が熱交換室３内へ吸入されることから、熱交換室３における外気の導入量ならびに滞留時間を一定に維持できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明に係るハイブリッド温風装置の一実施形態について、図面を参照して具体的に説明する。図１はハイブリッド温風装置全体の正面図、図２は同縦断側面図、図３は同横断面平面図である。
【００２６】
図１〜図３に示すように、このハイブリッド温風装置は、架台１２上に固設された略円筒状で密閉式の外殻ケーシング１内に円筒状の燃焼室２が同心に配置し、この燃焼室２の外周に環状の熱交換室３が構成されると共に、該燃焼室２内にサイクロン式燃焼灰分離器４が同心に配置し、更に外部上方から排気筒９が外殻ケーシング１及び燃焼室２の蓋板１ａ，２ａを貫通して燃焼灰分離器４内の上部に突入配置している。そして、外殻ケーシング１の外周一方側には、熱交換室３に連通する低温空気導入口３１及び高温空気導出口３２が隣接して突設されている。また、外殻ケーシング１の下部周囲には、燃焼室２内の底部へ固形物燃料Ｆを送り込む燃料供給手段としてのスクリューフィーダー５と、該燃焼室２内に送り込まれた固形物燃料Ｆの着火手段としての重油バーナー６と、燃焼室２内への燃焼用空気供給手段７とが付設されている。また、外殻ケーシング１の上部には、燃焼室２内の温度を測定表示する温度計１３が取り付けられている。
【００２７】
外殻ケーシング１は、共に金属製の蓋板１ａ及び主周壁１ｂの内面側にガラスウールやロックウールからなる断熱材１４が張設されると共に、主周壁１ｂよりも縮径した金属製の下部周壁１ｃ及び底板１ｄと燃焼室２との間に、耐火煉瓦等よりなる耐火材１５が装填されている。そして、蓋板１ａには前記の排気筒９が溶接固着されている。
【００２８】
燃焼室２は、周壁２ｂ及び底板２ｃが鉄板にて構成され、その内底部中央に鉄板製の受け筒１１が垂直に立設されている。この受け筒１１は、燃焼室２及び外殻ケーシング１の底板２ｃ，１ｄを貫通して下端が下方外部へ突出し、その下端がキャップ１０ａ付きの燃焼灰取出口１０を構成している。
【００２９】
熱交換室３は、外殻ケーシング１の主周壁１ｂの略全高にわたる上下幅を有するが、燃焼室２の周壁２ｂの外周に上下一定間隔置きに一体形成された多数の円環状の熱交換フィン２１・・・により、上下多段の環状流路３ａ・・・に分画されている。そして、低温空気導入口３１及び高温空気導出口３２は共に全部の環状流路３ａ・・・に臨む縦断面縦長矩形に構成され、これら導入出口３１，３２間の仕切り壁３４が燃焼室２の周壁２ａ外面まで延出し、この仕切り壁３４によって各環状流路３ａの入口側と出口側とが遮断されている。また、低温空気導入口３１は熱交換室３への連通部と同サイズの縦長矩形で側方に開口し、その開口部に紙屑等の粗大異物の吸込み防止用ネット３５が張設されている。一方、高温空気導出口３２は先端側が縦円筒部３２ａをなし、この縦円筒部３２ａ上に突設した接続用筒部３２ｂの内部に、熱交換室３側から高温空気を吸い込んで上方へ送る吸気ファン３３が取り付けられている。
【００３０】
サイクロン式燃焼灰分離器４は、円筒状上部４１と、その下端に連続して下方へ縮径する円錐筒部４２と、該円錐筒部４２の下端から下方へ延出する灰排出筒４３とで構成される独立部材になっている。そして、この燃焼灰分離器４は、下部の灰排出筒４３を受け筒１１に挿嵌することにより、円筒状上部４１の上端開口部４ａが燃焼室２の蓋板２ａから離間した位置で該受け筒１３に支承されると共に、円筒状上部４１の外面に突設した係止金具４４を燃焼室２の周壁２ｂ内面側に突設して係止片１６に係合することにより、直立状態で且つ回転不能に保持されている。
【００３１】
燃焼用空気供給手段７は、燃焼室２の周壁２ａの下部に開口した給気口７ａから側方外部へ突出する水平筒部７１と、水平筒部７１の下面側に連通接続した吸気筒部７２とで構成されており、吸気筒部７２の先端の吸込み口７ｂ側に送気ファン７０を内蔵している。そして、水平筒部７１にはスクリューフィーダー５の燃料供給筒５１の内側半部を同心状に内嵌している。従って、送気ファン７０を介して吸気筒部７２に吸入された燃焼用空気Ａ０は、水平筒部７１と燃料供給筒５１との間の環状空間を通って給気口７ａより燃焼室２内へ流入する。
【００３２】
燃料供給手段のスクリューフィーダー５は、燃料供給筒５１内にモーター５２にて回転駆動する送りスクリュー５３が配置すると共に、該燃料供給筒５１の外側半部の上面側にホッパー５４が固設されている。このホッパー５４の下部寄り側面には燃料レベル計５５が付設されている。また、燃料供給筒５１の内端の燃料導入口５ａは、下部側を長く斜め切りした形状で燃焼用空気供給手段７の給気口７ａに臨んでおり、その上端に自動開閉板５０が枢着されている。しかして、図３に示すように、燃焼用空気供給手段７の水平筒部７１の軸線方向ｄは外殻ケーシング１の中心Ｏから外れており、もって該水平筒部７１に内嵌する燃料供給筒５１内の送りスクリュー５３による固形物燃料Ｆの送り方向が燃焼室２内の周辺側に向くように設定されている。
【００３３】
上記構成のハイブリッド温風装置の稼働に際しては、スクリューフィーダー５のホッパー５４にバイオマス燃料等の固形物燃料Ｆを投入しておき、まず重油バーナー６の火炎を空の状態の燃焼室２内に吹き込むことにより、当該燃焼室２の周壁２ａの下部及び底板２ｂ、受け筒１１の鉄板を６００〜７００℃程度に焼いて赤熱させておく。そして、スクリューフィーダー５を回転駆動して固形物燃料Ｆを燃焼室２内に送り込むと同時に、燃焼用空気供給手段７の送気ファン７０を回転駆動して燃焼用空気Ａ０を燃焼室２内に供給する。この時、スクリューフィーダー５の燃料導入口５ａを閉止していた自動開閉板５０は、固形物燃料Ｆの送り圧力によって上方回動して開放状態になる。
【００３４】
かくして燃焼室２内に送り込まれる固形物燃料Ｆは、燃料導入口５ａと同心の給気口７ａから環状に流入する燃焼用空気Ａ０と一緒に該燃焼室２内の高温雰囲気中に放出され、且つ周辺の赤熱した鉄板に接触するため、直ちに着火して燃焼し始めることになる。そして、この燃焼に伴って発生する燃焼ガスは、図２の破線矢印で示すように、多量の燃焼灰を巻き込んだ燃焼排ガスＧ１として燃焼室２内を上昇し、上部側からサイクロン式燃焼灰分離器４内へ流入し、該燃焼灰分離器４内で下降流から上昇流に反転して排気筒９に流入するが、その際のサイクロン作用つまりガス流の反転に伴う急激な流れ方向変化及び流速変化により、付随していた燃焼灰Ｓが分離して当該燃焼灰分離器４内を落下するため、燃焼灰Ｓを殆ど含まない排ガスＧ２として排気筒９を通って外部へ排出される。また、分離した燃焼灰Ｓは、燃焼灰分離器４の円錐状筒部４２内を螺旋状に旋回しつつ落下し、下部の灰排出筒４３内へ落ち込み、燃焼灰取出口１０上に堆積する。
【００３５】
しかして、温度計１３によって計測される燃焼室２内の温度が所定値まで上昇した段階で、高温空気導出口３２の吸気ファン３３を回転駆動することにより、その吸引力で低温空気導入口３３から外気が低温空気Ａ１として吸入される。この吸入された低温空気Ａ１は、熱交換室３の環状流路３ａ─に分配流入し、燃焼室２の周壁２ｂ及び熱交換フィン２１・・・を介して当該燃焼室２内の熱気と熱交換して昇温し、高温空気Ａ２として高温空気導出口３ｂから導出され、所要の用途に供される。なお、このハイブリッド温風装置による空気の昇温度合は、使用する固形物燃料Ｆの種類と、熱交換室３への通気速度とによって広範囲に設定できるが、一般的には出入口温度差で＋２０℃程度である。
【００３６】
なお、燃焼室２への固形物燃料Ｆの供給は、温度計１３によって計測される燃焼温度から想定される燃焼状況に応じ、継続・停止を行えばよい。しかして、固形物燃料Ｆの供給を停止すれば、燃料導入口５ａに設けた自動開閉板５０が自重で閉止作動し、送り停止中のスクリューフィダー５の内部が燃焼室２から遮断されるから、該スクリューフィダー５内に残る固形物燃料Ｆの燃焼を確実に防止できる。また、何らかの要因で固形物燃料Ｆの導入が一時的に途切れる場合、重油バーナー６の火炎を吹き込んで燃焼室２内の温度低下を防止できるから、その間も安定した熱交換による温風生成を持続できる。
【００３７】
このようなハイブリッド温風装置では、サイクロン式燃焼灰分離器４が燃焼室２内に配置し、外部には該燃焼灰分離器４の取付スペースが不要であり、もって装置全体が極めて機能的にコンパクトにまとまっているから、狭い場所でも支障なく設置できるという利点があり、特に小規模な温風利用施設に好適である上、単なる燃焼炉だけのようにすっきりした外観を呈するために設置状態での見栄えもよい。また、外殻ケーシング１とその内部に設けた燃焼室２との間に熱交換室３が構成され、熱交換面積が大きくなるから、それだけ高い熱交換効率が得られ、小さい設置スペースで高能率の温風生成を行える。
【００３８】
そして、本実施形態では、熱交換室３が上下複数段の環状流路３ａ・・・に分画されているから、各環状流路３ａ内では空間が狭いために大きな温度勾配を生じず、また環状流路３ａ・・・同士では上下位置差による熱交換度合の違いで温度差を生じても、熱交換後に合流して低温空気導出口３２から導出されるから、継続的に安定した温度の高温空気Ａ２が得られる。しかも、上下複数段の環状流路３ａを分画する仕切りが燃焼室２の周壁２ａに一体化した熱交換フィン２１・・・からなるため、熱交換面積が非常に大きくなり、非常に高い熱交換効率に基づく高能率の温風生成を行える。
【００３９】
一方、本実施形態においては、固形物燃料Ｆがスクリューフィーダー５によって燃焼室２内の周辺側に向けて送り込まれるから、その送り込みに伴って燃焼室２内にある固形物燃料Ｆが押されて周方向に回るように移動し、もって燃焼室２内での固形物燃料Ｆの燃焼が偏らずに均一に進行すると共に、固形物燃料Ｆの更新バランスつまり燃焼消費と追加供給のバランスが保たれることから、安定した燃焼状態で高い燃焼効率が持続し、これに伴って熱交換状態も高レベルで安定化する。その上、燃焼用空気供給手段７の燃焼室２内への給気口７ａの内側に、スクリューフィーダー５による燃料導入口５ａが配置し、該燃料導入口５ａから供給される固形物燃料Ｆが送気ファン７０を介して給気口７ａより流入する空気Ａと共に燃焼室２内へ送り込まれるから、燃焼効率がより向上する。また、固形物燃料Ｆの送り込みに給気口７ａからの空気圧が加わるため、燃焼室２内に先に送り込まれた固形物燃料Ｆが存在する状態でも、該固形物燃料Ｆを無理なく追加供給できる。
【００４０】
更に、本実施形態にあっては、燃焼灰分離器４が独立部材をなし、下部の灰排出筒４３を燃焼室２内の受け筒１３に挿嵌した状態で該受け筒１３に支承される構造であるから、温風装置の組立製作に際し、外殻ケーシング１内に燃焼室２の筒体を装填した後、該燃焼室２内に上方から嵌装するという手順で、温風装置全体を容易に組立製作できる。そして、内部の清掃や補修等においても、該燃焼灰分離器４を取り外すことで、所要の作業を容易に行うこと可能となり、また損傷したものを交換できるという利点がある。
【００４１】
なお、上記の稼働方法では固形物燃料Ｆの導入前に重油バーナー６で燃焼室２内の鉄板を焼いて赤熱させているが、先に燃焼室２内へ固形物燃料Ｆを送り込み、その固形物燃料Ｆに着火する方法も採用可能である。ただし、例示した稼働方法のように予め燃焼室２内の鉄材を焼いて赤熱させておけば、固形物燃料Ｆの着火・燃焼が早まるから、それだけ温風生成までの待機時間が少なくて済む。しかして、このように前もって燃焼室２内を高温化する上で、少なくとも燃焼室２の周壁２ａを鉄材にて構成することが望ましい。
【００４２】
本発明のハイブリッド温風装置においては、燃料供給手段及び着火手段として実施形態で例示した以外の種々の方式を採用可能であり、また他の各部の細部構成についても実施形態以外に種々設計変更可能である。ただし、燃料供給手段では、実施形態のようなスクリューフィーダーが、安定して連続供給できて、且つ供給量調整が容易である点から、好適なものとして推奨される。また、着火手段としても、実施形態の重油バーナーの如きオイルバーナーやガスバーナーは、着火性に優れることに加え、前記の如く燃焼室２内を空状態で高温化したり、固形物燃料Ｆの供給が途絶えた間に燃焼室２内に火炎を吹き込んで温度低下を防止できる点から、特に好適である。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の一実施形態に係るハイブリッド温風装置の正面図である。
【図２】同ハイブリッド温風装置の縦断側面図である。
【図３】同ハイブリッド温風装置の横断平面図である。
【符号の説明】
【００４４】
１ 外殻ケーシング
２ 燃焼室
２ａ 周壁
２１ 熱交換フィン
３ 熱交換室
３ａ 環状流路
３１ 低温空気導入口
３２ 高温空気導出口
３３ 吸気ファン
４ サイクロン式燃焼灰分離器
４ａ 上方開口部
４３ 灰排出筒
５ スクリューフィーダー（燃料供給手段）
５ａ 燃料導入口
５０ 自動開閉板
６ 重油バーナー（着火手段）
７ 燃焼用空気供給手段
７ａ 給気口
７０ 送風ファン
９ 排気筒
９ａ 下端開口部
１０ 燃焼灰取出口
１１ 受け筒
Ａ０ 燃焼用空気
Ａ１ 低温空気
Ａ２ 高温空気
Ｆ 固形物燃料
Ｇ１ 燃焼排ガス
Ｇ２ 燃焼灰を含まない燃焼排ガス
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外殻ケーシングとその内部に設けた燃焼室との間に熱交換室が構成され、該熱交換室内に接続する低温空気導入口及び高温空気導出口と、該熱交換室内に低温空気を導入する低温空気導入手段と、前記燃焼室内に配置して上端が当該燃焼室内に開放したサイクロン式燃焼灰分離器と、該燃焼室内の底部へ固形物燃料を送り込む燃料供給手段と、該燃焼室内に送り込まれた固形物燃料に着火させる着火手段と、該燃焼室内への燃焼用空気供給手段と、下端開口部を排気流入口として上方から燃焼灰分離器内の上部に突入配置した排気筒と、前記燃焼灰分離器の下部に連通する燃焼灰取出口とを具備し、
前記熱交換室に導入した低温空気を燃焼室内の熱気との熱交換で昇温させて高温空気として導出すると共に、前記燃焼灰分離器内に流入した燃焼排ガスから分離して落下する燃焼灰を前記燃焼灰取出口から取り出すように構成されてなるハイブリッド温風装置。
【請求項２】
前記熱交換室が前記燃焼室の外周を取り巻く上下複数段の環状流路に分画され、前記低温空気導入口から全環状流路に低温空気が分配導入されると共に、これら環状流路で熱交換した高温空気が合流して前記低温空気導出口から導出されるように構成されてなる請求項１に記載のハイブリッド温風装置。
【請求項３】
前記上下複数段の環状流路を分画する仕切りが燃焼室の周壁に一体化した熱交換フィンからなる請求項２に記載のハイブリッド温風装置。
【請求項４】
前記燃料供給手段が固形物燃料を前記燃焼室内の周辺側に向けて送り込むように設定されてなる請求項１〜３の何れかに記載のハイブリッド温風装置。
【請求項５】
前記燃焼用空気供給手段が送風ファンを備えると共に、該燃焼用空気供給手段の前記燃焼室内への給気口の内側に、前記燃料供給手段の該燃焼室内への燃料導入口が配置してなる請求項１〜４の何れかに記載のハイブリッド温風装置。
【請求項６】
前記燃焼用空気供給手段がスクリューフィダーからなり、このスクリューフィダーの前記燃焼室内への燃料導入口に、固形物燃料の送り圧力で上向き回動して開放し、且つ該固形物燃料の送り停止に伴って自重で閉止作動する自動開閉板が設けられてなる請求項１〜５の何れかに記載のハイブリッド温風装置。
【請求項７】
前記燃焼室の少なくとも周壁部が鉄材にて形成されると共に、前記着火手段が該燃焼室内へ火炎を吹き込むバーナーからなる請求項１〜６の何れかに記載のハイブリッド温風装置。
【請求項８】
前記燃焼室の内底部中央に受け筒が立設され、該受け筒内の下方側が前記燃焼灰取出口に臨むと共に、前記燃焼灰分離器の下部に下方へ垂下する灰排出筒が一体形成され、該燃焼灰分離器が灰排出筒を前記受け筒に挿嵌した状態で当該受け筒に支承される請求項１〜７の何れかに記載のハイブリッド温風装置。
【請求項９】
前記低温空気導入手段が前記高温空気導出口側に介装された吸気ファンからなり、その回転に伴う吸引力によって前記高温空気導入口側から外気が熱交換室内へ吸入される請求項１〜８の何れかに記載のハイブリッド温風装置。
【請求項１】
外殻ケーシングとその内部に設けた燃焼室との間に熱交換室が構成され、該熱交換室内に接続する低温空気導入口及び高温空気導出口と、該熱交換室内に低温空気を導入する低温空気導入手段と、前記燃焼室内に配置して上端が当該燃焼室内に開放したサイクロン式燃焼灰分離器と、該燃焼室内の底部へ固形物燃料を送り込む燃料供給手段と、該燃焼室内に送り込まれた固形物燃料に着火させる着火手段と、該燃焼室内への燃焼用空気供給手段と、下端開口部を排気流入口として上方から燃焼灰分離器内の上部に突入配置した排気筒と、前記燃焼灰分離器の下部に連通する燃焼灰取出口とを具備し、
前記熱交換室に導入した低温空気を燃焼室内の熱気との熱交換で昇温させて高温空気として導出すると共に、前記燃焼灰分離器内に流入した燃焼排ガスから分離して落下する燃焼灰を前記燃焼灰取出口から取り出すように構成されてなるハイブリッド温風装置。
【請求項２】
前記熱交換室が前記燃焼室の外周を取り巻く上下複数段の環状流路に分画され、前記低温空気導入口から全環状流路に低温空気が分配導入されると共に、これら環状流路で熱交換した高温空気が合流して前記低温空気導出口から導出されるように構成されてなる請求項１に記載のハイブリッド温風装置。
【請求項３】
前記上下複数段の環状流路を分画する仕切りが燃焼室の周壁に一体化した熱交換フィンからなる請求項２に記載のハイブリッド温風装置。
【請求項４】
前記燃料供給手段が固形物燃料を前記燃焼室内の周辺側に向けて送り込むように設定されてなる請求項１〜３の何れかに記載のハイブリッド温風装置。
【請求項５】
前記燃焼用空気供給手段が送風ファンを備えると共に、該燃焼用空気供給手段の前記燃焼室内への給気口の内側に、前記燃料供給手段の該燃焼室内への燃料導入口が配置してなる請求項１〜４の何れかに記載のハイブリッド温風装置。
【請求項６】
前記燃焼用空気供給手段がスクリューフィダーからなり、このスクリューフィダーの前記燃焼室内への燃料導入口に、固形物燃料の送り圧力で上向き回動して開放し、且つ該固形物燃料の送り停止に伴って自重で閉止作動する自動開閉板が設けられてなる請求項１〜５の何れかに記載のハイブリッド温風装置。
【請求項７】
前記燃焼室の少なくとも周壁部が鉄材にて形成されると共に、前記着火手段が該燃焼室内へ火炎を吹き込むバーナーからなる請求項１〜６の何れかに記載のハイブリッド温風装置。
【請求項８】
前記燃焼室の内底部中央に受け筒が立設され、該受け筒内の下方側が前記燃焼灰取出口に臨むと共に、前記燃焼灰分離器の下部に下方へ垂下する灰排出筒が一体形成され、該燃焼灰分離器が灰排出筒を前記受け筒に挿嵌した状態で当該受け筒に支承される請求項１〜７の何れかに記載のハイブリッド温風装置。
【請求項９】
前記低温空気導入手段が前記高温空気導出口側に介装された吸気ファンからなり、その回転に伴う吸引力によって前記高温空気導入口側から外気が熱交換室内へ吸入される請求項１〜８の何れかに記載のハイブリッド温風装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１０−１０１５９９（Ｐ２０１０−１０１５９９Ａ）
【公開日】平成２２年５月６日（２０１０．５．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２７５５８９（Ｐ２００８−２７５５８９）
【出願日】平成２０年１０月２７日（２００８．１０．２７）
【出願人】（５０１４４３２３８）株式会社ビルメン鹿児島 (18)
【出願人】（５０３１５２１８５）
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年５月６日（２０１０．５．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１０月２７日（２００８．１０．２７）
【出願人】（５０１４４３２３８）株式会社ビルメン鹿児島 (18)
【出願人】（５０３１５２１８５）
【Ｆターム（参考）】
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