木質ペレット燃焼装置
【課題】 灰除去専用の装置を燃焼部に用いることなく、しかも燃焼室から舞い上がる灰を確実に収集する低価格の木質ペレット燃焼装置を提供することを目的とする。
【解決手段】 燃焼室２内の木質ペレットａが燃焼する燃焼皿１３の燃焼皿通気口を１４上昇する通風を、一時的に増風し、燃焼皿１３上に堆積する燃焼灰を浮遊状態にして上昇する増風された通風と共に排風部６に流入させると共に、排風部６に設けられた遠心分離装置２５によって灰ｂと燃焼風Ｃを分離し、灰ｂを灰回収容器２９に回収し、燃焼風Ｃは排気ダクト２２より機外に排出する構成である。
【解決手段】 燃焼室２内の木質ペレットａが燃焼する燃焼皿１３の燃焼皿通気口を１４上昇する通風を、一時的に増風し、燃焼皿１３上に堆積する燃焼灰を浮遊状態にして上昇する増風された通風と共に排風部６に流入させると共に、排風部６に設けられた遠心分離装置２５によって灰ｂと燃焼風Ｃを分離し、灰ｂを灰回収容器２９に回収し、燃焼風Ｃは排気ダクト２２より機外に排出する構成である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流木又は間伐材を粉砕圧縮加工して作った木質ペレットを燃料としてもちいる木質ペレット燃焼装置において、燃焼により生じる灰の除去に係わる木質ペレット燃焼装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から使用されている固体燃料の石炭や、石油を燃焼して暖房に使用する燃焼装置、暖房機等は、二酸化炭素等の温室効果ガスによる地球温暖化の問題で、温室効果ガスの発生をより少なくする資源への転換が急務となっている。
【０００３】
特に近年、環境問題に有効であるとされているバイオマスの燃料として木質ペレットが注目され、間伐材・大鋸屑・流木等の今まで焼却廃棄されていた木質材を木質ペレットとして粒状化し、燃焼装置・暖房機に利用され始め、実開昭５８−１９０３０１号（特許文献１）に記する固形燃料ストーブが公知となっている。
【０００４】
木質ペレットを燃焼燃料として使用する上で、問題となるのが灰の除去である。なお、ペレット化する木質によってもその灰の量は異なり、木の表皮を除いた木部だけで作られるペレット（ホワイトペレット）の場合、灰分は約１％であり、流木から生成されたペレットの灰分は約１〜２％、木の表皮（樹皮）だけで生成されるペレット（バークペレット）の灰分に至っては約４〜５％とペレットに生成する木質によっても排出される灰量は異なるものである。
【０００５】
従来では木質ペレット燃焼装置、特にペレットストーブの燃料としてホワイトペレットを主に使用されていたが、製材所等から廃棄される樹皮の部分の有効利用が注目され、また価格の面からもバークペレットの使用が近年注目されている。
【０００６】
バークペレットの使用は、燃焼部に多くの灰が発生して良好な燃焼を維持出来ない不具合が発生し、その除去が課題となっており、実開昭６０−１２８１３６号公報（特許文献２）のように、燃焼炉底部のロストルを揺動・振動させて灰を落下させる装置を設けたもの、特開２００４−１９１０１０号公報（特許文献３）のように燃焼室の灰処理板のスリット部から凹凸部を有する回転材を回転させて灰を灰処理板上から掻き落す装置を備えたもの、特開２００４−１３８２５６号公報（特許文献４）では筒状の回転体を燃焼部として燃焼部自体を回転させて灰を落下除去しようとするものも既に公知である。また、燃焼時に燃焼部から舞い上がった灰を収集する排気室を燃焼部の上方に設けた構成も公知である（特開２００４−１９１０１４号公報（特許文献５））。
【０００７】
【特許文献１】実開昭５８−１９０３０１号公報
【特許文献２】実開昭６０−１２８１３６号公報
【特許文献３】特開２００４−１９１０１０号公報
【特許文献４】特開２００４−１３８２５６号公報
【特許文献５】特開２００４−１９１０１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
前掲の特許文献１、特許文献２及び特許文献３に紹介する灰の除去装置によれば、燃焼部で発生した灰を確実に燃焼部の灰回収箱に収納することが出来るが、燃焼中の小径のペレットや高温の炭化物まで灰回収箱内に投入し、灰回収箱自体を高温にしてしまうので安全性に劣るものであり、また灰の除去専用の装置を新たに設置しているので、構造が複雑になってコスト的にも上昇し、低価格の木質ペレットストーブを提供することが難しくなっていた。
【０００９】
特許文献５に紹介する装置によれば、燃焼ガスと共に大気中に放出される灰を燃焼室上方に設けた排気室にパッフル板を設けて排気の流れをＵターンさせ灰を排気室の底部に堆積させて、機外に灰の飛散を防止しようとするものである。しかしながら排気室の底部に堆積した灰の上方を排風が常に通過する構成であって、排風が強風である場合若しくは、堆積した灰の層が厚い場合など、排風によって灰は外部に排出される可能性がある。
【００１０】
そこで本発明では、灰除去専用の装置を燃焼部に用いることなく、しかも燃焼室から舞い上がる灰を確実に収集する低価格の木質ペレット燃焼装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するため、本発明は請求項１ないし請求項６に係る木質ペレット燃焼装置を提案する。
【００１２】
即ち、請求項１記載の木質ペレット燃焼装置は、装置本体内に燃焼室と燃料タンクと、燃料タンクから木質ペレット燃料を燃焼室に搬送する燃料供給手段を設け、燃焼室の上方に熱交換部と燃焼風排気口を備え、前記燃焼風排気口には燃焼風が流入する排風部を接続した木質ペレット燃焼装置において、燃焼室内の木質ペレットが燃焼する燃焼皿の燃焼皿通気口を上昇する通風を、一時的に増風し、燃焼皿上に堆積する燃焼灰を浮遊状態にすることを特徴とするものである。
【００１３】
請求項２記載の木質ペレット燃焼装置は、請求項１記載の木質ペレット燃焼装置において、燃焼室内で浮遊状態となった燃焼灰は、燃焼皿通気口を上昇する増風された通風と共に排風部に流入させることを特徴とするものである。
【００１４】
請求項３記載の木質ペレット燃焼装置は、請求項１又は請求項２記載の木質ペレット燃焼装置において、燃焼皿通気口を上昇する通風の一時的な増風は、連続燃焼中の一定の間隔で定期的に行なわれることを特徴とするものである。
【００１５】
請求項４記載の木質ペレット燃焼装置は、請求項１又は請求項２記載の木質ペレット燃焼装置において、燃焼皿通気口を上昇する通風の一時的な増風は、消火動作中の一定時間内に行なわれることを特徴とするものである。
【００１６】
請求項５記載の木質ペレット燃焼装置は、請求項１、２、３又は請求項４記載の木質ペレット燃焼装置において、排風部には一時的に増風した通風量相当の集塵能力を有する遠心分離装置を設けたことを特徴とするものである。
【００１７】
請求項６記載の木質ペレット燃焼装置は、請求項１、２、３又は請求項５記載の木質ペレット燃焼装置において、一時的に燃焼皿通気口の通風を増風させると同時、又は増風時間内の一定時間のどちらかに、燃料供給手段から燃焼室内の燃焼皿上に、ペレット燃料を供給して燃焼皿上の堆積した燃焼灰を舞い上がらせることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１８】
本発明に係る木質ペレット燃焼装置によれば、燃焼部に堆積する灰を灰除去の専用の装置を燃焼部に設けることがないので、構造が簡略化されしかも製造コストが低減されよって、低価格の木質ペレット燃焼装置を提供することが出来る。
【００１９】
また、燃焼部で発生する灰は排風と共に遠心分離装置で回収され機外に灰が飛散するのを防止すると共に、燃焼部下方に設けられた灰回収箱に比重の重い物質以外堆積しないので、木質ペレット燃焼装置から灰回収箱を取り出し、中身を廃棄する場合、灰回収箱を本体から取り外し、廃棄場所まで移動する間、微粉末粒子の飛散が無く、作業環境と居住環境を良好に保つものである。
【００２０】
なお、バークペレットなどの樹皮を多く含んだペレットを燃焼させた場合、燃焼後の灰が堆積し、その灰が高温なって溶けてガラス状のクリンカとなり、通気口を塞いで不完全燃焼を発生させていたが、本発明では燃焼後の灰は一定時間増風した排風と共に燃焼室から排出されてしまうので、クリンカ状の物質に変形しにくいので通気口を塞ぐ可能性が低く、安定した燃焼を行なうことが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
図１には、本発明に係る木質ペレット燃焼装置の第１の実施の形態を示している。図２には、本発明に係る木質ペレット燃焼装置の実施する第２の形態の実施例１を、そして図３は第２の形態の実施例２を、図４は第２の形態の実施例３を、図５は第２の形態の実施例４を、図６は第３の実施の形態を、図７は第１の実施の形態を示すフローチャート図である。
【００２２】
図１において、１はペレットストーブである。ａは木質ペレットであって、ペレットストーブ１内には木質ペレットａが燃焼する燃焼室２とその上方には熱交換部５が設けられている。燃焼室２の上方には燃焼風排気口７が設けられ燃焼風を排風部６へ流通させている。燃焼室２には隣接して燃料タンク３を備え、燃料タンク３から燃焼室２へ木質ペレットａを供給する燃料供給手段４が燃料タンク３に密接して備えられている。図１に示す燃料タンク３はペレットストーブ１の上方までその空間を有していて、ペレットストーブ１の上面が扉となって燃料タンク３内に木質ペレットａが投入できる構成であると良い（図示せず）。
【００２３】
燃料タンク３の下端を構成する底面板１０が投入口９に向かって傾斜し、燃料供給手段４のスクリューコンベア８の投入口９に木質ペレットａが漏れなく投入できるようになっている。スクリューコンベア８の上端には燃焼室２内へ木質ペレットａを投入する投入シュート１１と投入シュート１１内に外気を通風させるための通気口１２が設けてあり、この通気口１２は投入シュート１１の途中に設けられていてもよい。なお、スクリューコンベア８の動力はモータ２４の回転によって得られる。
【００２４】
燃焼室２の下方には、投入シュート１１より落下した木質ペレットａが燃焼する燃焼皿１３が設けられ、そしてこの燃焼皿１３には燃焼皿通気孔１４を有しているものである。この燃焼皿通気孔１４は木質ペレットａが落下しない間隙を保って燃焼皿１３の略全面に前後左右どちらかの方向に長方形の形状で開口しているものである。また燃焼皿１３の側面には点火装置１５があり、この点火装置１５は長細の筒内にヒータ１６が備えられ、長細筒内を通過する空気をヒータ１６によって高温（約２５０℃以上）にしてその高温の空気を木質ペレットａに当てることによって着火する構造になっている。
【００２５】
燃焼室２の壁面と燃料タンク３及び燃料供給手段４とは冷却空間１７を隔てて構成されていて、その冷却空間は外気が流通するようになっていると良い。
【００２６】
燃焼室２の底部には燃焼皿１３で燃焼後に発生し燃焼風と共に排出されない比重の重い灰が、燃焼皿通気孔１４から落下し灰回収箱３１に溜まるようになっている。
【００２７】
また燃焼室２の中間から上部にかけて燃焼室２を前後に縦断する熱交換部５が設けられている。この熱交換部５は複数の放熱管１８からなり、外気を圧送ファン１９で放熱管１８内に供給し、熱交換をして温風吹き出し口２０から温風を機外に供給する。
【００２８】
燃焼室２の上方の熱風排気口７に接続されている排風部６には吸引ファン２１が備えられ、燃焼風を吸引し、排気ダクト２２から機外に燃焼風を排気している。なお、排気ダクト２２又は吸引ファン２１の出入り口のどちらかに温度センサ２３を備えている。
【００２９】
吸引ファン２１の動作によって外気が直接又は冷却空間１７を経由して燃焼室２の燃焼皿通気孔１４及び、点火装置１５内を、そして外気の一部が投入シュート１１を経由して燃焼室２内に達する。燃料タンク３からスクリューコンベア８を経由して燃焼室２内に木質ペレットａが投入され点火装置１５によって着火し、燃焼皿通気孔１４からの送風で木質ペレットａが安定し燃焼を続ける。その後この燃焼風は熱交換部５で熱交換され燃焼風排気口７から吸引ファン２１を通過し、排気ダクト２２から機外に排気される。
【００３０】
上記のモータ２４、ヒータ１６、圧送ファン１９、吸引ファン２１及び温度センサ２３は制御部３２につながれ、図７に示すようにそれぞれが制御されている。以下、図７のフローチャートにそって動作説明を行なう。
【００３１】
運転ＯＮと共にヒータ１６に通電を行ない、通電が規定の時間経過したら予熱完了と判断し、モータ２４を稼動して燃焼皿１３上に燃料供給を行なう。その後、設定時間経過後に吸引ファン２１を起動させ、燃焼皿１３上に木質ペレットａを設定時間供給後、燃料の供給を停止しする。温度センサ２３で排気される温度が設定温度（４０℃）到達時に燃焼を検出したものとみなし、圧送ファン１９を稼動すると共に、設定の間隔で、設定時間の範囲でモータ２４に通電し、燃焼燃料の供給を定期的におこない、その後温度センサ２３の温度が設定温度より下降しなければ安定燃焼と判断してヒータ１６への通電を停止する。
【００３２】
安定燃焼中の暖房の温度調節として、燃料供給を３段階の調節ができるようになっており、その供給量の調節に伴って吸引ファンの風量も３段階に制御される。燃料供給「大」では燃焼皿通気孔１４を上昇する風速は約２〜３ｍ/ｓ、「中」での風速は「大」の風速の約８０％、「小」での風速は「大」の風速の約７０％となっている。
【００３３】
安定燃焼運転から設定時間が経過の後、掃除運転が開始される。この掃除運転では燃料が供給されていない時間に開始され、吸引ファン２１の回転数を上げ、燃焼皿通気孔１４を上昇通風する風の風速が約４〜５ｍ/ｓになるようになっている。また、燃焼皿通気孔１４を上昇通風する風でも吹き飛ばされない燃焼皿１３に堆積している灰を、掃除運転終了直前にペレット燃料を落下供給させることで拡散させて舞い上がらせ、上昇通風によって燃焼皿１３上から除去するものである。掃除運転を行なう前には燃焼皿１３内の燃焼中の木質ペレットａの量が少ないほど効果が表れるので、安定燃焼中に定期的に行なわれる燃料の供給のタイミングを掃除運転前には停止時間を若干長く保って燃焼皿１３上の木質ペレットａの燃焼が終了間近になるようにし、掃除運転終了直前に投入される燃料の供給の速さ若しくは増量して供給してもよく、急速供給又は増量供給によって灰を除去する効果が上昇するものである。
【００３４】
本装置の運転を終了する場合（停止ボタン）、燃料供給が停止し、温度センサ２３の検出温度が設定の温度（４０℃）以下になるまで、吸引ファン２１と圧送ファン１９の稼動を継続させる。温度センサ２３の検出が設定温度以下即ちＯＦＦになったら、圧送ファン１９を停止し吸引ファン２１の回転を掃除運転状態と同等まで上げ、燃焼皿通気孔１４を通過する風量を上昇させて、燃焼皿１３上に堆積する灰を燃焼皿１３上から除去するものである。
【００３５】
図２には、木質ペレット燃焼装置の第２の実施の形態に係る実施例１を示す。ペレットストーブ１内に、燃料タンク３、燃料供給手段４、燃焼室２及び熱交換部５を第１の実施の形態と同様な構成で設けていて、排風部６に遠心分離装置２５を備えたものである。この遠心分離装置２５は灰ｂを含む燃焼風Ｃを流入させて、流入方向から１８０度旋回させるダクト内面に、円弧になった円弧面２６を備え、円弧面２６で反転したダクトは円弧面２６に沿って設けられた灰ダクト２７と、円弧面２６から離れた排風ダクト２８の２層に分離され、灰ダクト２７の先端には外部との通気性がない灰回収容器２９が設けられて、排風ダクト２８には吸引ファン２１が繋がれ、吸引ファン２１から排気ダクト２２を経て燃焼風は機外に排出されていく。なお、灰回収容器２９は本装置が稼動していない場合において取り外しが行なえ、容器内の灰ｂを容易に除去できるものである。
【００３６】
吸引ファン２１の作用によって、燃焼室２の燃焼風排気口７から排風部６の遠心分離装置２５のダクト内を流入してきた灰ｂを含んだ燃焼風Ｃは、円弧面２６を通過する際、灰ｂは円弧面２６に沿って旋回し、灰ダクト２７に導かれ灰回収容器２９内に堆積するものである。そして燃焼風Ｃは排風ダクト２８を通過して吸引ファン２１から排気ダクト２２を経由して機外に排出される。
【００３７】
上記遠心分離装置２４の分離能力は、本装置の掃除運転（燃焼皿通気孔１４を通過する風速が約４〜５ｍ/ｓ）の風量で灰を燃焼風から分離できる能力を持つものであって、通常の安定燃焼の場合の燃焼風から灰を分離できることは通常考えられることである。
【００３８】
図３には、図２の木質ペレット燃焼装置の第２の実施の形態の他例を示す実施例２である。図３では、燃焼風Ｃを吸引ファン２１に通してから遠心分離装置２５に送り、その後排気ダクト２２から排気される構成を示している。
【００３９】
燃焼室２の燃焼排気口７からの灰ｂを含んだ燃焼風Ｃを吸引ファン２１に導き、その後遠心分離装置２５に供給し、円弧面２６で排風を反転させると共に、円弧面２６に沿って旋回する灰ｂは灰ダクト２７に移行し、外部と通風の無い灰回収容器２９内に堆積するようになっている。遠心分離装置２５の円弧面２６で灰ｂを分離された燃焼風Ｃは排風ダクト２８を流通して排気ダクト２２から機外に排出される。
【００４０】
この図３の遠心分離装置２５も、図２のものと同様に、その分離能力は本装置の掃除運転（燃焼皿通気孔１４を通過する風速が約４〜５ｍ/ｓ）の風量で灰を燃焼風から分離できる能力を持つものであって、安定燃焼の場合の燃焼風から灰を分離できることは無論可能である。
【００４１】
図４には、木質ペレット燃焼装置の第２の実施の形態の他例を示す実施例３を示すものである。図４では遠心分離装置２５にサイクロン３０を用いて灰ｂを回収（集塵）しようとするものであって、燃焼室２の燃焼風排風口７からサイクロン３０内に灰ｂと燃焼風Ｃを投入し、サイクロン３０内で灰ｂと燃焼風Ｃを分離し、灰ｂはサイクロン下端の灰回収容器２９に、そして燃焼風Ｃはサイクロン中心部のダクトと接合した吸引ファン２１を経て、ペレットストーブ１の外部の排気ダクト２２から機外に排出される構成にしたものである。
【００４２】
なお、遠心分離装置２５以外は実施例１及び２の構成と同等であって、遠心分離装置２５のサイクロン３０の分離集塵能力も掃除運転時の風量であっても対応できる分離能力を有する。
【００４３】
図５には、木質ペレット燃焼装置の第２の実施の形態の他例を示す実施例４を示すものである。図４と同様に、図５でも遠心分離装置２５にサイクロン３０を用いて灰ｂを回収（集塵）しようとするものであって、燃焼室２の燃焼風排風口７から灰ｂと燃焼風Ｃを吸引ファン２１に投入し、吸引ファン２１からサイクロン３０内に供給して灰ｂと燃焼風Ｃを分離し、灰ｂはサイクロン下端の灰回収容器２９に、そして燃焼風Ｃはサイクロン中心部の排気ダクト２２からペレットストーブ１の機外に排出される構成にしたものである。
【００４４】
なお、遠心分離装置２５の分離集塵能力も前述と同様である。
【００４５】
図６には本発明に係る木質ペレット燃焼装置の第３の実施の形態を示したものである。図６では、図５の本発明の第２の実施の形態の実施例４の状態において、遠心分離装置２５のサイクロン２７をペレットストーブ１の本体外に設けた構成であって、しかもサイクロン３０を屋外に設置した状態を示すものである。
【００４６】
吸引ファン２１から送られた灰ｂを含む燃焼風Ｃは、屋外に設けられた遠心分離装置２５であるサイクロン３０に通風され、灰ｂはサイクロン３０の底に設けられた外部と通気性に無い灰回収容器２９内に堆積し、灰ｂと分離された燃焼風Ｃは排気ダクト２２からサイクロン３０外に排気される。
【００４７】
図６の第３の実施の形態であっても、むろんサイクロン３０の分離能力はペレットストーブ１の掃除運転で排気される燃焼風Ｃから灰ｂを容易に分離出来る能力を有する構成であって、通常の安定燃焼運転中では余裕を持って燃焼風Ｃから灰ｂを除去できるものである。しかも、灰回収容器２９が屋外に設けられているので、この灰回収容器２９を取り外し、内部の回収（集塵）した灰ｂを居住環境を汚すことなく取り出すことが可能である。
【００４８】
図６では遠心分離装置２５としてサイクロン３０を用いているが、図２図３が示す円弧面２６を備えた遠心分離装置であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明に係る木質ペレット燃焼装置は主としてペレットストーブに有効な手段であるが、木質以外のペレットも燃料として燃焼可能なペレットボイラーにおいても有効な除灰の手段であって、ペレットを使用する全ての燃焼装置に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明に係る木質ペレット燃焼装置の第１の実施の形態を示す。
【図２】本発明に係る木質ペレット燃焼装置の第２の実施の形態に係る実施例１を示す。
【図３】第２の形態の実施例２を示す。
【図４】第２の形態の実施例３を示す。
【図５】第２の形態の実施例４を示す。
【図６】第３の実施の形態示す。
【図７】第１の実施の形態を示すフローチャート図である。
【符号の説明】
【００５１】
１ ペレットストーブ
２ 燃焼室
３ 燃料タンク
４ 燃料供給手段
５ 熱交換部
６ 排風部
７ 燃焼風排気口
８ スクリューコンベア
９ 投入口
１０ 底面板
１１ 投入シュート
１２ 通気口
１３ 燃焼皿
１４ 燃焼皿通気孔
１５ 点火装置
１６ ヒータ
１７ 冷却空間
１８ 放熱管
１９ 圧送ファン
２０ 温風吹き出し口
２１ 吸引ファン
２２ 排気ダクト
２３ 温度センサ
２４ モータ
２５ 遠心分離装置
２６ 円弧面
２７ 灰ダクト
２８ 排風ダクト
２９ 灰回収容器
３０ サイクロン
３１ 灰回収箱
３２ 制御部
ａ 木質ペレット
ｂ 灰
Ｃ 燃焼風
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流木又は間伐材を粉砕圧縮加工して作った木質ペレットを燃料としてもちいる木質ペレット燃焼装置において、燃焼により生じる灰の除去に係わる木質ペレット燃焼装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から使用されている固体燃料の石炭や、石油を燃焼して暖房に使用する燃焼装置、暖房機等は、二酸化炭素等の温室効果ガスによる地球温暖化の問題で、温室効果ガスの発生をより少なくする資源への転換が急務となっている。
【０００３】
特に近年、環境問題に有効であるとされているバイオマスの燃料として木質ペレットが注目され、間伐材・大鋸屑・流木等の今まで焼却廃棄されていた木質材を木質ペレットとして粒状化し、燃焼装置・暖房機に利用され始め、実開昭５８−１９０３０１号（特許文献１）に記する固形燃料ストーブが公知となっている。
【０００４】
木質ペレットを燃焼燃料として使用する上で、問題となるのが灰の除去である。なお、ペレット化する木質によってもその灰の量は異なり、木の表皮を除いた木部だけで作られるペレット（ホワイトペレット）の場合、灰分は約１％であり、流木から生成されたペレットの灰分は約１〜２％、木の表皮（樹皮）だけで生成されるペレット（バークペレット）の灰分に至っては約４〜５％とペレットに生成する木質によっても排出される灰量は異なるものである。
【０００５】
従来では木質ペレット燃焼装置、特にペレットストーブの燃料としてホワイトペレットを主に使用されていたが、製材所等から廃棄される樹皮の部分の有効利用が注目され、また価格の面からもバークペレットの使用が近年注目されている。
【０００６】
バークペレットの使用は、燃焼部に多くの灰が発生して良好な燃焼を維持出来ない不具合が発生し、その除去が課題となっており、実開昭６０−１２８１３６号公報（特許文献２）のように、燃焼炉底部のロストルを揺動・振動させて灰を落下させる装置を設けたもの、特開２００４−１９１０１０号公報（特許文献３）のように燃焼室の灰処理板のスリット部から凹凸部を有する回転材を回転させて灰を灰処理板上から掻き落す装置を備えたもの、特開２００４−１３８２５６号公報（特許文献４）では筒状の回転体を燃焼部として燃焼部自体を回転させて灰を落下除去しようとするものも既に公知である。また、燃焼時に燃焼部から舞い上がった灰を収集する排気室を燃焼部の上方に設けた構成も公知である（特開２００４−１９１０１４号公報（特許文献５））。
【０００７】
【特許文献１】実開昭５８−１９０３０１号公報
【特許文献２】実開昭６０−１２８１３６号公報
【特許文献３】特開２００４−１９１０１０号公報
【特許文献４】特開２００４−１３８２５６号公報
【特許文献５】特開２００４−１９１０１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
前掲の特許文献１、特許文献２及び特許文献３に紹介する灰の除去装置によれば、燃焼部で発生した灰を確実に燃焼部の灰回収箱に収納することが出来るが、燃焼中の小径のペレットや高温の炭化物まで灰回収箱内に投入し、灰回収箱自体を高温にしてしまうので安全性に劣るものであり、また灰の除去専用の装置を新たに設置しているので、構造が複雑になってコスト的にも上昇し、低価格の木質ペレットストーブを提供することが難しくなっていた。
【０００９】
特許文献５に紹介する装置によれば、燃焼ガスと共に大気中に放出される灰を燃焼室上方に設けた排気室にパッフル板を設けて排気の流れをＵターンさせ灰を排気室の底部に堆積させて、機外に灰の飛散を防止しようとするものである。しかしながら排気室の底部に堆積した灰の上方を排風が常に通過する構成であって、排風が強風である場合若しくは、堆積した灰の層が厚い場合など、排風によって灰は外部に排出される可能性がある。
【００１０】
そこで本発明では、灰除去専用の装置を燃焼部に用いることなく、しかも燃焼室から舞い上がる灰を確実に収集する低価格の木質ペレット燃焼装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するため、本発明は請求項１ないし請求項６に係る木質ペレット燃焼装置を提案する。
【００１２】
即ち、請求項１記載の木質ペレット燃焼装置は、装置本体内に燃焼室と燃料タンクと、燃料タンクから木質ペレット燃料を燃焼室に搬送する燃料供給手段を設け、燃焼室の上方に熱交換部と燃焼風排気口を備え、前記燃焼風排気口には燃焼風が流入する排風部を接続した木質ペレット燃焼装置において、燃焼室内の木質ペレットが燃焼する燃焼皿の燃焼皿通気口を上昇する通風を、一時的に増風し、燃焼皿上に堆積する燃焼灰を浮遊状態にすることを特徴とするものである。
【００１３】
請求項２記載の木質ペレット燃焼装置は、請求項１記載の木質ペレット燃焼装置において、燃焼室内で浮遊状態となった燃焼灰は、燃焼皿通気口を上昇する増風された通風と共に排風部に流入させることを特徴とするものである。
【００１４】
請求項３記載の木質ペレット燃焼装置は、請求項１又は請求項２記載の木質ペレット燃焼装置において、燃焼皿通気口を上昇する通風の一時的な増風は、連続燃焼中の一定の間隔で定期的に行なわれることを特徴とするものである。
【００１５】
請求項４記載の木質ペレット燃焼装置は、請求項１又は請求項２記載の木質ペレット燃焼装置において、燃焼皿通気口を上昇する通風の一時的な増風は、消火動作中の一定時間内に行なわれることを特徴とするものである。
【００１６】
請求項５記載の木質ペレット燃焼装置は、請求項１、２、３又は請求項４記載の木質ペレット燃焼装置において、排風部には一時的に増風した通風量相当の集塵能力を有する遠心分離装置を設けたことを特徴とするものである。
【００１７】
請求項６記載の木質ペレット燃焼装置は、請求項１、２、３又は請求項５記載の木質ペレット燃焼装置において、一時的に燃焼皿通気口の通風を増風させると同時、又は増風時間内の一定時間のどちらかに、燃料供給手段から燃焼室内の燃焼皿上に、ペレット燃料を供給して燃焼皿上の堆積した燃焼灰を舞い上がらせることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１８】
本発明に係る木質ペレット燃焼装置によれば、燃焼部に堆積する灰を灰除去の専用の装置を燃焼部に設けることがないので、構造が簡略化されしかも製造コストが低減されよって、低価格の木質ペレット燃焼装置を提供することが出来る。
【００１９】
また、燃焼部で発生する灰は排風と共に遠心分離装置で回収され機外に灰が飛散するのを防止すると共に、燃焼部下方に設けられた灰回収箱に比重の重い物質以外堆積しないので、木質ペレット燃焼装置から灰回収箱を取り出し、中身を廃棄する場合、灰回収箱を本体から取り外し、廃棄場所まで移動する間、微粉末粒子の飛散が無く、作業環境と居住環境を良好に保つものである。
【００２０】
なお、バークペレットなどの樹皮を多く含んだペレットを燃焼させた場合、燃焼後の灰が堆積し、その灰が高温なって溶けてガラス状のクリンカとなり、通気口を塞いで不完全燃焼を発生させていたが、本発明では燃焼後の灰は一定時間増風した排風と共に燃焼室から排出されてしまうので、クリンカ状の物質に変形しにくいので通気口を塞ぐ可能性が低く、安定した燃焼を行なうことが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
図１には、本発明に係る木質ペレット燃焼装置の第１の実施の形態を示している。図２には、本発明に係る木質ペレット燃焼装置の実施する第２の形態の実施例１を、そして図３は第２の形態の実施例２を、図４は第２の形態の実施例３を、図５は第２の形態の実施例４を、図６は第３の実施の形態を、図７は第１の実施の形態を示すフローチャート図である。
【００２２】
図１において、１はペレットストーブである。ａは木質ペレットであって、ペレットストーブ１内には木質ペレットａが燃焼する燃焼室２とその上方には熱交換部５が設けられている。燃焼室２の上方には燃焼風排気口７が設けられ燃焼風を排風部６へ流通させている。燃焼室２には隣接して燃料タンク３を備え、燃料タンク３から燃焼室２へ木質ペレットａを供給する燃料供給手段４が燃料タンク３に密接して備えられている。図１に示す燃料タンク３はペレットストーブ１の上方までその空間を有していて、ペレットストーブ１の上面が扉となって燃料タンク３内に木質ペレットａが投入できる構成であると良い（図示せず）。
【００２３】
燃料タンク３の下端を構成する底面板１０が投入口９に向かって傾斜し、燃料供給手段４のスクリューコンベア８の投入口９に木質ペレットａが漏れなく投入できるようになっている。スクリューコンベア８の上端には燃焼室２内へ木質ペレットａを投入する投入シュート１１と投入シュート１１内に外気を通風させるための通気口１２が設けてあり、この通気口１２は投入シュート１１の途中に設けられていてもよい。なお、スクリューコンベア８の動力はモータ２４の回転によって得られる。
【００２４】
燃焼室２の下方には、投入シュート１１より落下した木質ペレットａが燃焼する燃焼皿１３が設けられ、そしてこの燃焼皿１３には燃焼皿通気孔１４を有しているものである。この燃焼皿通気孔１４は木質ペレットａが落下しない間隙を保って燃焼皿１３の略全面に前後左右どちらかの方向に長方形の形状で開口しているものである。また燃焼皿１３の側面には点火装置１５があり、この点火装置１５は長細の筒内にヒータ１６が備えられ、長細筒内を通過する空気をヒータ１６によって高温（約２５０℃以上）にしてその高温の空気を木質ペレットａに当てることによって着火する構造になっている。
【００２５】
燃焼室２の壁面と燃料タンク３及び燃料供給手段４とは冷却空間１７を隔てて構成されていて、その冷却空間は外気が流通するようになっていると良い。
【００２６】
燃焼室２の底部には燃焼皿１３で燃焼後に発生し燃焼風と共に排出されない比重の重い灰が、燃焼皿通気孔１４から落下し灰回収箱３１に溜まるようになっている。
【００２７】
また燃焼室２の中間から上部にかけて燃焼室２を前後に縦断する熱交換部５が設けられている。この熱交換部５は複数の放熱管１８からなり、外気を圧送ファン１９で放熱管１８内に供給し、熱交換をして温風吹き出し口２０から温風を機外に供給する。
【００２８】
燃焼室２の上方の熱風排気口７に接続されている排風部６には吸引ファン２１が備えられ、燃焼風を吸引し、排気ダクト２２から機外に燃焼風を排気している。なお、排気ダクト２２又は吸引ファン２１の出入り口のどちらかに温度センサ２３を備えている。
【００２９】
吸引ファン２１の動作によって外気が直接又は冷却空間１７を経由して燃焼室２の燃焼皿通気孔１４及び、点火装置１５内を、そして外気の一部が投入シュート１１を経由して燃焼室２内に達する。燃料タンク３からスクリューコンベア８を経由して燃焼室２内に木質ペレットａが投入され点火装置１５によって着火し、燃焼皿通気孔１４からの送風で木質ペレットａが安定し燃焼を続ける。その後この燃焼風は熱交換部５で熱交換され燃焼風排気口７から吸引ファン２１を通過し、排気ダクト２２から機外に排気される。
【００３０】
上記のモータ２４、ヒータ１６、圧送ファン１９、吸引ファン２１及び温度センサ２３は制御部３２につながれ、図７に示すようにそれぞれが制御されている。以下、図７のフローチャートにそって動作説明を行なう。
【００３１】
運転ＯＮと共にヒータ１６に通電を行ない、通電が規定の時間経過したら予熱完了と判断し、モータ２４を稼動して燃焼皿１３上に燃料供給を行なう。その後、設定時間経過後に吸引ファン２１を起動させ、燃焼皿１３上に木質ペレットａを設定時間供給後、燃料の供給を停止しする。温度センサ２３で排気される温度が設定温度（４０℃）到達時に燃焼を検出したものとみなし、圧送ファン１９を稼動すると共に、設定の間隔で、設定時間の範囲でモータ２４に通電し、燃焼燃料の供給を定期的におこない、その後温度センサ２３の温度が設定温度より下降しなければ安定燃焼と判断してヒータ１６への通電を停止する。
【００３２】
安定燃焼中の暖房の温度調節として、燃料供給を３段階の調節ができるようになっており、その供給量の調節に伴って吸引ファンの風量も３段階に制御される。燃料供給「大」では燃焼皿通気孔１４を上昇する風速は約２〜３ｍ/ｓ、「中」での風速は「大」の風速の約８０％、「小」での風速は「大」の風速の約７０％となっている。
【００３３】
安定燃焼運転から設定時間が経過の後、掃除運転が開始される。この掃除運転では燃料が供給されていない時間に開始され、吸引ファン２１の回転数を上げ、燃焼皿通気孔１４を上昇通風する風の風速が約４〜５ｍ/ｓになるようになっている。また、燃焼皿通気孔１４を上昇通風する風でも吹き飛ばされない燃焼皿１３に堆積している灰を、掃除運転終了直前にペレット燃料を落下供給させることで拡散させて舞い上がらせ、上昇通風によって燃焼皿１３上から除去するものである。掃除運転を行なう前には燃焼皿１３内の燃焼中の木質ペレットａの量が少ないほど効果が表れるので、安定燃焼中に定期的に行なわれる燃料の供給のタイミングを掃除運転前には停止時間を若干長く保って燃焼皿１３上の木質ペレットａの燃焼が終了間近になるようにし、掃除運転終了直前に投入される燃料の供給の速さ若しくは増量して供給してもよく、急速供給又は増量供給によって灰を除去する効果が上昇するものである。
【００３４】
本装置の運転を終了する場合（停止ボタン）、燃料供給が停止し、温度センサ２３の検出温度が設定の温度（４０℃）以下になるまで、吸引ファン２１と圧送ファン１９の稼動を継続させる。温度センサ２３の検出が設定温度以下即ちＯＦＦになったら、圧送ファン１９を停止し吸引ファン２１の回転を掃除運転状態と同等まで上げ、燃焼皿通気孔１４を通過する風量を上昇させて、燃焼皿１３上に堆積する灰を燃焼皿１３上から除去するものである。
【００３５】
図２には、木質ペレット燃焼装置の第２の実施の形態に係る実施例１を示す。ペレットストーブ１内に、燃料タンク３、燃料供給手段４、燃焼室２及び熱交換部５を第１の実施の形態と同様な構成で設けていて、排風部６に遠心分離装置２５を備えたものである。この遠心分離装置２５は灰ｂを含む燃焼風Ｃを流入させて、流入方向から１８０度旋回させるダクト内面に、円弧になった円弧面２６を備え、円弧面２６で反転したダクトは円弧面２６に沿って設けられた灰ダクト２７と、円弧面２６から離れた排風ダクト２８の２層に分離され、灰ダクト２７の先端には外部との通気性がない灰回収容器２９が設けられて、排風ダクト２８には吸引ファン２１が繋がれ、吸引ファン２１から排気ダクト２２を経て燃焼風は機外に排出されていく。なお、灰回収容器２９は本装置が稼動していない場合において取り外しが行なえ、容器内の灰ｂを容易に除去できるものである。
【００３６】
吸引ファン２１の作用によって、燃焼室２の燃焼風排気口７から排風部６の遠心分離装置２５のダクト内を流入してきた灰ｂを含んだ燃焼風Ｃは、円弧面２６を通過する際、灰ｂは円弧面２６に沿って旋回し、灰ダクト２７に導かれ灰回収容器２９内に堆積するものである。そして燃焼風Ｃは排風ダクト２８を通過して吸引ファン２１から排気ダクト２２を経由して機外に排出される。
【００３７】
上記遠心分離装置２４の分離能力は、本装置の掃除運転（燃焼皿通気孔１４を通過する風速が約４〜５ｍ/ｓ）の風量で灰を燃焼風から分離できる能力を持つものであって、通常の安定燃焼の場合の燃焼風から灰を分離できることは通常考えられることである。
【００３８】
図３には、図２の木質ペレット燃焼装置の第２の実施の形態の他例を示す実施例２である。図３では、燃焼風Ｃを吸引ファン２１に通してから遠心分離装置２５に送り、その後排気ダクト２２から排気される構成を示している。
【００３９】
燃焼室２の燃焼排気口７からの灰ｂを含んだ燃焼風Ｃを吸引ファン２１に導き、その後遠心分離装置２５に供給し、円弧面２６で排風を反転させると共に、円弧面２６に沿って旋回する灰ｂは灰ダクト２７に移行し、外部と通風の無い灰回収容器２９内に堆積するようになっている。遠心分離装置２５の円弧面２６で灰ｂを分離された燃焼風Ｃは排風ダクト２８を流通して排気ダクト２２から機外に排出される。
【００４０】
この図３の遠心分離装置２５も、図２のものと同様に、その分離能力は本装置の掃除運転（燃焼皿通気孔１４を通過する風速が約４〜５ｍ/ｓ）の風量で灰を燃焼風から分離できる能力を持つものであって、安定燃焼の場合の燃焼風から灰を分離できることは無論可能である。
【００４１】
図４には、木質ペレット燃焼装置の第２の実施の形態の他例を示す実施例３を示すものである。図４では遠心分離装置２５にサイクロン３０を用いて灰ｂを回収（集塵）しようとするものであって、燃焼室２の燃焼風排風口７からサイクロン３０内に灰ｂと燃焼風Ｃを投入し、サイクロン３０内で灰ｂと燃焼風Ｃを分離し、灰ｂはサイクロン下端の灰回収容器２９に、そして燃焼風Ｃはサイクロン中心部のダクトと接合した吸引ファン２１を経て、ペレットストーブ１の外部の排気ダクト２２から機外に排出される構成にしたものである。
【００４２】
なお、遠心分離装置２５以外は実施例１及び２の構成と同等であって、遠心分離装置２５のサイクロン３０の分離集塵能力も掃除運転時の風量であっても対応できる分離能力を有する。
【００４３】
図５には、木質ペレット燃焼装置の第２の実施の形態の他例を示す実施例４を示すものである。図４と同様に、図５でも遠心分離装置２５にサイクロン３０を用いて灰ｂを回収（集塵）しようとするものであって、燃焼室２の燃焼風排風口７から灰ｂと燃焼風Ｃを吸引ファン２１に投入し、吸引ファン２１からサイクロン３０内に供給して灰ｂと燃焼風Ｃを分離し、灰ｂはサイクロン下端の灰回収容器２９に、そして燃焼風Ｃはサイクロン中心部の排気ダクト２２からペレットストーブ１の機外に排出される構成にしたものである。
【００４４】
なお、遠心分離装置２５の分離集塵能力も前述と同様である。
【００４５】
図６には本発明に係る木質ペレット燃焼装置の第３の実施の形態を示したものである。図６では、図５の本発明の第２の実施の形態の実施例４の状態において、遠心分離装置２５のサイクロン２７をペレットストーブ１の本体外に設けた構成であって、しかもサイクロン３０を屋外に設置した状態を示すものである。
【００４６】
吸引ファン２１から送られた灰ｂを含む燃焼風Ｃは、屋外に設けられた遠心分離装置２５であるサイクロン３０に通風され、灰ｂはサイクロン３０の底に設けられた外部と通気性に無い灰回収容器２９内に堆積し、灰ｂと分離された燃焼風Ｃは排気ダクト２２からサイクロン３０外に排気される。
【００４７】
図６の第３の実施の形態であっても、むろんサイクロン３０の分離能力はペレットストーブ１の掃除運転で排気される燃焼風Ｃから灰ｂを容易に分離出来る能力を有する構成であって、通常の安定燃焼運転中では余裕を持って燃焼風Ｃから灰ｂを除去できるものである。しかも、灰回収容器２９が屋外に設けられているので、この灰回収容器２９を取り外し、内部の回収（集塵）した灰ｂを居住環境を汚すことなく取り出すことが可能である。
【００４８】
図６では遠心分離装置２５としてサイクロン３０を用いているが、図２図３が示す円弧面２６を備えた遠心分離装置であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明に係る木質ペレット燃焼装置は主としてペレットストーブに有効な手段であるが、木質以外のペレットも燃料として燃焼可能なペレットボイラーにおいても有効な除灰の手段であって、ペレットを使用する全ての燃焼装置に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明に係る木質ペレット燃焼装置の第１の実施の形態を示す。
【図２】本発明に係る木質ペレット燃焼装置の第２の実施の形態に係る実施例１を示す。
【図３】第２の形態の実施例２を示す。
【図４】第２の形態の実施例３を示す。
【図５】第２の形態の実施例４を示す。
【図６】第３の実施の形態示す。
【図７】第１の実施の形態を示すフローチャート図である。
【符号の説明】
【００５１】
１ ペレットストーブ
２ 燃焼室
３ 燃料タンク
４ 燃料供給手段
５ 熱交換部
６ 排風部
７ 燃焼風排気口
８ スクリューコンベア
９ 投入口
１０ 底面板
１１ 投入シュート
１２ 通気口
１３ 燃焼皿
１４ 燃焼皿通気孔
１５ 点火装置
１６ ヒータ
１７ 冷却空間
１８ 放熱管
１９ 圧送ファン
２０ 温風吹き出し口
２１ 吸引ファン
２２ 排気ダクト
２３ 温度センサ
２４ モータ
２５ 遠心分離装置
２６ 円弧面
２７ 灰ダクト
２８ 排風ダクト
２９ 灰回収容器
３０ サイクロン
３１ 灰回収箱
３２ 制御部
ａ 木質ペレット
ｂ 灰
Ｃ 燃焼風
【特許請求の範囲】
【請求項１】
装置本体内に燃焼室と燃料タンクと、燃料タンクから木質ペレット燃料を燃焼室に搬送する燃料供給手段を設け、燃焼室の上方に熱交換部と燃焼風排気口を備え、前記燃焼風排気口には燃焼風が流入する排風部を接続した木質ペレット燃焼装置において、
燃焼室内の木質ペレットが燃焼する燃焼皿の燃焼皿通気口を上昇する通風を、一時的に増風し、燃焼皿上に堆積する燃焼灰を浮遊状態にすることを特徴とする木質ペレット燃焼装置。
【請求項２】
燃焼室内で浮遊状態となった燃焼灰は、燃焼皿通気口を上昇する増風された通風と共に排風部に流入させることを特徴とする、請求項１記載の木質ペレット燃焼装置。
【請求項３】
燃焼皿通気口を上昇する通風の一時的な増風は、連続燃焼中の一定の間隔で定期的に行なわれることを特徴とする、請求項１又は請求項２記載の木質ペレット燃焼装置。
【請求項４】
燃焼皿通気口を上昇する通風の一時的な増風は、消火動作中の一定時間内に行なわれることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の木質ペレット燃焼装置。
【請求項５】
排風部には一時的に増風した通風量相当の集塵能力を有する遠心分離装置を設けたことを特徴とする、請求項１、２、３又は請求項４記載の木質ペレット燃焼装置。
【請求項６】
一時的に燃焼皿通気口の通風を増風させると同時、又は増風時間内の一定時間のどちらかに、燃料供給手段から燃焼室内の燃焼皿上に、ペレット燃料を供給して燃焼皿上の堆積した燃焼灰を舞い上がらせることを特徴とする、請求項１、２、３又は請求項５記載の木質ペレット燃焼装置。
【請求項１】
装置本体内に燃焼室と燃料タンクと、燃料タンクから木質ペレット燃料を燃焼室に搬送する燃料供給手段を設け、燃焼室の上方に熱交換部と燃焼風排気口を備え、前記燃焼風排気口には燃焼風が流入する排風部を接続した木質ペレット燃焼装置において、
燃焼室内の木質ペレットが燃焼する燃焼皿の燃焼皿通気口を上昇する通風を、一時的に増風し、燃焼皿上に堆積する燃焼灰を浮遊状態にすることを特徴とする木質ペレット燃焼装置。
【請求項２】
燃焼室内で浮遊状態となった燃焼灰は、燃焼皿通気口を上昇する増風された通風と共に排風部に流入させることを特徴とする、請求項１記載の木質ペレット燃焼装置。
【請求項３】
燃焼皿通気口を上昇する通風の一時的な増風は、連続燃焼中の一定の間隔で定期的に行なわれることを特徴とする、請求項１又は請求項２記載の木質ペレット燃焼装置。
【請求項４】
燃焼皿通気口を上昇する通風の一時的な増風は、消火動作中の一定時間内に行なわれることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の木質ペレット燃焼装置。
【請求項５】
排風部には一時的に増風した通風量相当の集塵能力を有する遠心分離装置を設けたことを特徴とする、請求項１、２、３又は請求項４記載の木質ペレット燃焼装置。
【請求項６】
一時的に燃焼皿通気口の通風を増風させると同時、又は増風時間内の一定時間のどちらかに、燃料供給手段から燃焼室内の燃焼皿上に、ペレット燃料を供給して燃焼皿上の堆積した燃焼灰を舞い上がらせることを特徴とする、請求項１、２、３又は請求項５記載の木質ペレット燃焼装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００６−２３４３０２（Ｐ２００６−２３４３０２Ａ）
【公開日】平成１８年９月７日（２００６．９．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−５０７３９（Ｐ２００５−５０７３９）
【出願日】平成１７年２月２５日（２００５．２．２５）
【出願人】（０００００１４６５）金子農機株式会社 (53)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年９月７日（２００６．９．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年２月２５日（２００５．２．２５）
【出願人】（０００００１４６５）金子農機株式会社 (53)
【Ｆターム（参考）】
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