木質ペレット燃焼装置
【課題】灰処理部近傍での燃焼を防止して、灰処理部の耐久性を向上させることができる木質ペレット燃焼装置を提供する。
【解決手段】燃焼部６の下端部の火格子４１上で木質ペレットを燃焼させる。火格子４１の下方に灰処理部４３を設け、灰掻き部材４４の作動により灰を掻き落とす。火格子４１上の所定量の灰の上端に対応する位置の燃焼部６内の温度を検出する燃焼部内温度検出手段５７を設ける。灰処理部４３内の温度を検出する灰処理部内温度検出手段５８を設ける。燃焼部内温度検出手段５７の検出温度が第１の設定温度以下であるとき灰掻き動作を開始させ、この灰掻き動作中に灰処理部内温度検出手段５８の検出温度が第２の設定温度以上となったとき灰掻き動作を停止させる灰処理制御手段を設ける。
【解決手段】燃焼部６の下端部の火格子４１上で木質ペレットを燃焼させる。火格子４１の下方に灰処理部４３を設け、灰掻き部材４４の作動により灰を掻き落とす。火格子４１上の所定量の灰の上端に対応する位置の燃焼部６内の温度を検出する燃焼部内温度検出手段５７を設ける。灰処理部４３内の温度を検出する灰処理部内温度検出手段５８を設ける。燃焼部内温度検出手段５７の検出温度が第１の設定温度以下であるとき灰掻き動作を開始させ、この灰掻き動作中に灰処理部内温度検出手段５８の検出温度が第２の設定温度以上となったとき灰掻き動作を停止させる灰処理制御手段を設ける。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料に木質ペレットを用いた暖房機等の燃焼装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、石油や石炭等の化石燃料よりもクリーンな燃料であり、更に木材の有効利用等を図ることができる木質ペレットが知られており、木質ペレットを燃料にした暖房機等の燃焼装置が見直されている。
【０００３】
従来、この種の燃焼装置は、木質ペレットを燃焼させる燃焼部をバーナーとして備え、燃焼部は、その下端部に火格子を備えて火格子上に積載させた木質ペレットを燃焼させるようになっている（例えば、特許文献１参照）。また、木質ペレットの燃焼によって火格子上には灰が堆積した状態となるので、この灰を処理する灰処理部が燃焼部の下方に設けられている。灰処理部には、火格子を構成している複数枚のスリット板の間から火格子上の灰を掻き落とすための灰掻き部材が設けられている。
【０００４】
そして、木質ペレットの燃焼中、灰掻き部材を所定時間毎に作動させて、灰掻き部材の作動により、火格子上に堆積した灰を効率よく燃焼部から排出している。
【特許文献１】特開２００６−２００８２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、木質ペレットが燃焼したことによって火格子上に堆積する灰の量は、木質ペレットの燃焼状態や木質ペレットの種類によって一定の発生量とはならず、例えば、灰が比較的少量であった場合や火格子上からの灰の掻き取り過ぎた場合には、灰処理部近傍で燃焼が行われる。そして、灰処理部近傍で燃焼が行われた場合には、火格子や灰処理部が過剰に加熱され、火格子及び灰処理部に設けられている灰掻き部材等の各部品に比較的早期に腐食が生じる不都合がある。
【０００６】
かかる不都合を解消して、本発明は、灰処理部近傍での燃焼を防止して、火格子及び灰処理部の耐久性を向上させることができる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】
【０００７】
かかる目的を達成するために、本発明は、木質ペレットを燃焼させる燃焼部と、該燃焼部に木質ペレットを供給する木質ペレット供給手段と、該燃焼部の下端部に設けられて木質ペレット供給手段から供給された木質ペレットを燃焼部内部に積載する複数枚のスリット板からなる火格子と、該火格子を介して燃焼部の下方に設けられ、前記木質ペレットの燃焼によって火格子上に発生した灰を除去する灰処理部と、木質ペレットの燃焼を制御する燃焼制御手段とを備え、該灰処理部は、前記火格子のスリット板の間隙から灰を掻き落とす金属製の灰掻き部材を備える木質ペレット燃焼装置において、前記燃焼部に設けられ、前記火格子上に所定量の灰が堆積したとき、該灰の上端に対応する位置の燃焼部内の温度を検出する燃焼部内温度検出手段と、前記灰処理部に設けられ、該灰処理部内の温度を検出する灰処理部内温度検出手段と、前記燃焼部内温度検出手段の検出温度が予め設定された第１の設定温度以下であるとき、前記灰掻き部材による灰掻き動作を開始させ、この灰掻き動作中に前記灰処理部内温度検出手段の検出温度が予め設定された第２の設定温度以上となったとき、灰掻き動作を停止させる灰処理制御手段とを設けたことを特徴とする。
【０００８】
前記燃焼部における木質ペレットの燃焼が進行するに従って、燃焼部に供給された木質ペレットが灰となり、この灰が火格子上に堆積する。火格子上に堆積する灰が前記所定量を越えると、前記燃焼部内温度検出手段の検出温度が灰の断熱作用によって低下する。このことから、燃焼部内温度検出手段の検出温度が灰の断熱作用を受けた場合の温度を第１の設定温度とすることにより、燃焼部内温度検出手段の検出温度が第１の設定温度以下であるとき、火格子上に堆積する灰が前記所定量を越えたことが確認できる。そこで、前記灰処理制御手段は、前記燃焼部内温度検出手段の検出温度が第１の設定温度以下であるとき、前記灰掻き部材による灰掻き動作を開始させる。これにより、火格子上に堆積する灰が前記所定量を越えたことを精度良く検出することができ、燃焼部内に多く堆積した灰を円滑に排出することができる。
【０００９】
一方、灰掻き部材による灰掻き動作を行うことにより、火格子上に堆積する灰の量は次第に少なくなっていく。燃焼部内では、堆積する灰の上層部から炎が形成されるので、灰の量が少なくなるに従って火格子と炎との距離が小さくなり、該火格子及び火格子の下方に位置する灰処理部の温度が上昇する。前記灰処理制御手段は、灰掻き動作中に前記灰処理部内温度検出手段の検出温度が第２の設定温度以上となったとき、灰掻き動作を停止させる。これにより、火格子及び灰掻き部材等の灰処理部の各構成部品が過剰に加熱されることが防止でき、火格子及び灰処理部の各構成部品の耐久性を向上させることができる。
【００１０】
また、本発明において、前記灰処理制御手段は、前記燃焼部内温度検出手段の検出温度が前記第１の設定温度より大であり且つ前記灰処理部内温度検出手段の検出温度が前記第２の設定温度以上ある場合には前記灰掻き部材による灰掻き動作を行わず、前記燃焼部内温度検出手段の検出温度が前記第１の設定温度より大であり且つ前記灰処理部内温度検出手段の検出温度が前記第２の設定温度より小である場合に前記灰掻き部材による所定の灰掻き動作を行うように制御することを特徴とする。
【００１１】
前記燃焼部内温度検出手段の検出温度が予め設定された第１の設定温度より大であるときには、燃焼部内における炎の位置が低く、火格子上に堆積する灰が所定量に満たない状態であることが確認できる。従ってこの時点で、灰処理部内温度検出手段の検出温度が予め設定された第２の設定温度以上あるときには、灰掻き動作を行うことによって灰の掻き取り過ぎ等が生じるおそれがある。そこで、この場合には、前記灰処理制御手段は、灰掻き動作を行わないように制御することで、火格子及び灰処理部への熱による悪影響を確実に防止することができる。一方、前記燃焼部内温度検出手段の検出温度が前記第１の設定温度より大であっても、前記灰処理部内温度検出手段の検出温度が前記第２の設定温度より小である場合には、火格子上に堆積する灰の断熱作用によって火格子及び灰処理部への熱の影響が少ない状態にあるので、灰掻き動作を行って燃焼部内の灰を排出することができる。
【００１２】
また、本発明において、前記灰処理制御手段は、前記燃焼部内温度検出手段の検出温度が前記第１の設定温度以下であるとき、前記灰掻き部材による灰掻き動作を開始させ、この灰掻き動作中に前記灰処理部内温度検出手段の検出温度が前記第２の設定温度より小であり且つ前記燃焼部内温度検出手段の検出温度が予め前記第１の設定温度よりも低い温度に設定された第３の設定温度以下であるとき、前記燃焼制御手段を介して燃焼を停止させるように制御することを特徴とする。
【００１３】
灰掻き動作中に燃焼部内温度検出手段の検出温度が前記第３の設定温度以下となった場合には、火格子上の灰の堆積量が減少しているにもかかわらず、燃焼部内温度検出手段の検出温度が極めて低くなっている状態である。この場合には、木質ペレットの燃焼が良好に行われていないことが考えられるので、前記灰処理部内温度検出手段の検出温度が前記第２の設定温度より小であって、火格子上に堆積する灰の断熱作用によって火格子や灰処理部への熱の影響が少ない状態にあっても、前記灰処理制御手段は、前記燃焼制御手段を介して燃焼を停止させる。これにより、迅速に燃焼運転を停止させ、燃焼異常を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図１及び図２に示すように、本実施形態の木質ペレット燃焼装置１は、直方体状の筐体２を備える暖房機であり、筐体２内の下部に木質ペレット３を収納する燃料収納室４を備え、燃料収納室４の上部には燃焼室５が設けられている。燃焼室５の下部には木質ペレット３を燃料として燃焼させるバーナー部６（燃焼部）が設けられており、筐体２の燃料収納室４と燃焼室５の背面側には、木質ペレット３をバーナー部６に供給する燃料供給手段７が設けられている。
【００１５】
燃料収納室４の上部には、引き出し自在なストーカー８が設けられており、引き出したストーカー８を介して木質ペレット３が燃料収納室４内に補給される。燃料収納室４内には、コイル状の燃料攪拌部材９と、燃料攪拌部材９を回転させる攪拌モータ１０とが設けられており、燃料攪拌部材９の回転によって木質ペレット３を燃料供給手段７に円滑に送り込むようになっている。
【００１６】
燃料供給手段７は、筐体２内の背面側の中央部に上下方向に設置した燃料供給筒１１と、燃料供給筒１１内で回転するスクリュー１２とを備えている。スクリュー１２は駆動用モータ１３により回転駆動され、木質ペレット３を燃料供給筒１１の上方に向かって搬送する。スクリュー１２によって燃料供給筒１１の上部に搬送された木質ペレット３は燃料供給筒１１に連設された投入筒１４に案内されてバーナー部６に投入される。
【００１７】
なお、図１において符号１５で示すものは、燃料攪拌部材９の先端部近傍における木質ペレット３の有無を検出するセンサであり、図１において符号１６で示すものは、木質ペレット３の残量を検知するセンサである。
【００１８】
木質ペレット３は、原料である木材の小片や樹皮を均一な粒子サイズに粉砕して水分含有率を８〜１２％まで乾燥し、これを成型機で直径６〜８ｍｍ、長さ１５ｍｍ程度の円筒状に成型固化した固体燃料である。本実施形態では、木質ペレット３として樹皮系ペレット（バークペレット）を用いたが、木質部ペレット（ホワイトペレット）や木ペレットを用いてもよい。
【００１９】
燃焼室５の前面側の一部には、バーナー部６で木質ペレット３を燃焼させているときの炎１７が外から見えるように、透明な耐熱ガラス１８が取付けられている。また、燃焼室５内の上部には複数の放熱管１９が配置されている。放熱管１９の上方には、燃焼室５と連通する排気室２０が設けられている。排気室２０には燃焼室５の排ガスを排気する排気筒２１が接続されている。排気筒２１には、図示しないが、室外に伸びる給排気筒に備える排気路が接続されている。
【００２０】
燃焼室５および排気室２０の上面、背面、左右側面を断熱板２２で囲い、燃焼室５及び排気室２０と断熱板２２との間に形成される空間を温風通路２３としている。燃焼室５の背面外側には対流用ファン２４が設けられている。対流用ファン２４は対流用モータ２５の駆動により温風通路２３に対流を形成し、燃焼室５及び排気室２０により加熱された温風を、筐体２の前面側に形成された吹き出し口２６から送り出す。吹き出し口２６には、温風の向きを調節する複数のルーバー２７が設けられている。
【００２１】
また、図２に示すように、断熱板２２の側部内面には、温風通路２３内の温風の温度を検出する対流温度センサ２８が設けられており、排気筒２１には、排気温度を検出する排気温度センサ２９が設けられている。更に、図１に示すように、筐体２の背面には、室温を検出する室温センサ３０が設けられている。
【００２２】
バーナー部６は、図３及び図５に示すように、箱状のバーナーケース３１と、バーナーケース３１内に収納された角筒状の燃焼筒３２と、燃焼筒３２の上方に連続して設けられ、燃料供給手段７の投入筒１４から供給される木質ペレット３を上部から取り入れるホッパー３３とを備えている。バーナーケース３１と燃焼筒３２及びホッパー３３との間には空気通路３４が設けられており、燃焼筒３２及びホッパー３３には空気通路３４に連通する複数の通気孔３５が形成されている。空気通路３４は、バーナーケース３１の背面側に延びる送気管３６（図１及び図５参照）に接続されており、送気管３６から送られる燃焼用空気を通気孔３５を介して燃焼筒３２に供給する。更に、図１及び図５に示すように、バーナーケース３１の前面側には空気通路３４に連通する通風筒３７が接続されている。通風筒３７は、燃焼室５の前面に取付けた前記耐熱ガラス２１の背面に空気を案内する。
【００２３】
送気管３６は、図２に示すように、筐体２内の背面側に設置された送風機３８に接続されており、送風機３８の駆動によって吸気筒３９から吸気される。吸気筒３９は、前述した給排気筒に備える吸気路が接続されており、この給排気筒を通して室外から外気を取り入れる。また、図５に示すように、燃焼筒３２の前面側には、木質ペレット３に点火する点火ヒータ４０が設けられている。
【００２４】
燃焼筒３２の下端には、図５に示すように、火格子４１が設けられている。火格子４１は、水平方向に所定の間隙を存して配列された複数枚のスリット板４２を備え、ホッパー３３を介して投入された木質ペレット３を燃焼筒３２内に積載する。火格子４１に積載された木質ペレット３は、燃焼筒３２内で点火ヒータ４０により点火され燃焼される。
【００２５】
また、図３に示すように、燃焼筒３２の下方には、木質ペレット３の燃焼によって火格子４１上に溜まった灰を除去する灰処理手段４３（灰処理部）が設けられている。灰処理手段４３は、図３に示すように、水平方向に互いに間隔を存して設けられた複数本（本例では２本）の灰掻き部材４４と、灰掻き部材４４の下方に設けられた同数本（本例では２本）の補助灰掻き部材４５とを備えている。灰掻き部材４４は、燃焼筒３２の下部の火格子４１を囲む枠体４６内に略上半部が収容され、補助灰掻き部材４５は、バーナーケース３１の底部の下方に設けられた上面開口の灰処理箱４７内に収容されている。
【００２６】
灰掻き部材４４は、図３乃至図５に示すように、枠体４６に回転自在に取付けられた回転軸４８と、該回転軸４８に連結支持され、外周に複数の凹凸が形成された複数の金属製の羽根板４９とによって構成されている。灰掻き部材４４の各羽根板４９は火格子４１のスリット板４２の間に位置し、両灰掻き部材４４の隣り合う羽根板４９同士が互い違いに挿入されている。
【００２７】
両灰掻き部材４４は、図４及び図５に示すように、回転軸４８の一端側に取付けたギア５０同士で連結されており、一方の回転軸４８には灰処理用モータ５１が接続されている。灰処理用モータ５１により一方の灰掻き部材４４を回転すると、ギア５０を介して他方の灰掻き部材４４が回転する。灰処理用モータ５１は正逆方向に回転可能であり、これによって、２本の灰掻き部材４４を、対向する側が上から下に移動する向きの内回り方向と、対向する側が下から上に移動する向きの外回り方向とで選択的に回転させることができるようになっている。
【００２８】
灰掻き部材４４は、火格子４１上に積載された木質ペレット３の燃焼中、灰処理用モータ５１によって所定のタイミングで回転され、火格子４１のスリット板４２間に挿入した羽根板４９で火格子４１上に溜まった灰を灰処理箱４７に掻き落とす。
【００２９】
補助灰掻き部材４５は、図３及び図５に示すように、灰処理箱４７に回転自在に取付けられた回転軸５２と、回転軸５２の両端部に固定された一対の円板５３の間に差し渡された複数のブレード５４とによって構成されている。各ブレード５４間にはＶ字状の溝が形成され、この溝に灰掻き部材４４の羽根板４９の凸部が入り込んで係合する。これにより、２本の灰掻き部材４４が回転したとき、その回転に追従して補助灰掻き部材４５が回転する。
【００３０】
灰処理箱４７は、図３に示すように、断面略Ｗ字状の周壁を備え、周壁の一部に灰の排出口５５が形成されている。灰処理箱４７の下方には、図１に示すように、排出口５５から排出される灰を収容する灰回収容器５６が、筐体２から取り出し自在に設けられている。そして、図３を参照すれば、灰処理時に、灰掻き部材４４が回転すると、この回転によって補助灰掻き部材４５も従動回転する。このとき、灰掻き部材４４によって火格子４１上から掻き落とされた燃焼筒３２内の灰が、補助灰掻き部材４５のブレード５４間に受け入れられ、更に、補助灰掻き部材４５の回転によって灰処理箱４７内の灰がその底部の排出口５５から強制的に灰回収容器５６に排出される。
【００３１】
また、図３及び図５に示すように、燃焼筒３２の上端近傍位置であって、火格子４１上に溜まった灰が燃焼筒３２内において所定の高さとなったときに当該灰の上面に対応する位置（本実施形態では燃焼筒３２とホッパー３３との境界近傍部分）に、バーナー部温度センサ５７（燃焼部内温度検出手段）が設けられている。更に、灰処理手段４３の灰処理箱４７の側壁に、灰処理部温度センサ５８（灰処理部内温度検出手段）が設けられている。
【００３２】
そして、図１に示すように、木質ペレット燃焼装置１の運転を制御する制御手段５９が設けられている。制御手段５９は、マイクロコンピュータにより構成され、木質ペレット３の燃焼運転を制御する燃焼制御部６０と、木質ペレット３の燃焼によって生じる灰の処理動作を制御する灰処理制御部６１（灰処理制御手段）とを備えている。
【００３３】
燃焼制御部６０は、図示しない運転スイッチが使用者によってＯＮされると、先ず、点火ヒータ４０による予熱動作やバーナー部６への木質ペレット３の供給を開始し、バーナー部６における木質ペレット３の点火動作を経て予備的燃焼動作を行う。なお、木質ペレット燃焼装置１は、木質ペレット３を燃料としているので、例えば石油を燃料とする場合に比べ、即着火が望めない。そのため、燃焼制御部６０は、暖房動作となる本燃焼に先立って、予備的燃焼動作が行われる。また、予備的燃焼動作において燃焼された木質ペレット３の灰が火格子４１上に堆積するので、燃焼制御部６０は灰処理制御部６１に指令して予備的燃焼動作用の灰処理動作を行う。灰処理制御部６１は、予備的燃焼動作時の灰処理動作として予め設定された手順で灰処理を行い、本実施形態においては、灰処理用モータ５１を駆動して、２本の灰掻き部材４４を互いに外回り（図３において左の灰掻き部材４４を左回転、右の灰掻き部材４４を右回転）に４秒間回転させて掻きならし、火格子４１上に供給される木質ペレット３を分散して均一化すると共に、灰を掻き取る動作を行う。
【００３４】
次いで、燃焼制御部６０は、予備的燃焼動作を行った後、本燃焼動作を行う。本燃焼動作においては、燃焼制御部６０は、前記各温度センサ等の情報に基づき前記各モータ等の作動制御を行い、バーナー部６において良好な燃焼状態を維持することによって効率のよい暖房運転を行う。
【００３５】
図６に示すように、燃焼制御部６０は、暖房運転を行うとき、弱運転から強運転までが制御レベル１（最小レベル）〜６（最大レベル）の６段階の制御レベルで設定されている。制御レベル１は、最小の弱運転時における制御レベルであり、レベルが上がるに連れて中から強運転時における制御レベルとなり、制御レベル６が最大の強運転時における制御レベルである。よって、制御レベル１（最小レベル）では、送風機３８（ＢＭ）とスクリュー１２の駆動用モータ１３（ＰＭ）は最小の回転数で回転駆動され、制御レベル６（最大レベル）では、送風機３８（ＢＭ）とスクリュー１２の駆動用モータ１３（ＰＭ）は最大の回転数で回転駆動される。即ち、制御レベル１における燃焼用空気の供給量と木質ペレット３の供給量は最小となり、制御レベル６における燃焼用空気の供給量と木質ペレット３の供給量は最大となる。
【００３６】
本燃焼中においては、木質ペレット３の燃焼によって大量の灰が発生することにより、連続して本燃焼を行うには発生する灰をバーナー部６から効率よく排出する処理を行う必要がある。そこで、詳しくは後述するように、灰処理制御部６１によって本燃焼時における灰処理動作を行う。
【００３７】
その後、図示しない運転スイッチが使用者によってＯＦＦされるか、又は、燃焼制御部６０が燃焼の異常を検知すると、燃焼制御部６０は消火動作を行う。消火動作においては、本燃焼の状態から木質ペレット３の供給を停止して燃焼筒３２内に残っている未燃焼の木質ペレット３を完全に燃焼させ、その灰を回収処理して運転を停止させる。
【００３８】
次に、本燃焼時における灰処理制御部６１による灰処理動作を詳しく説明する。灰処理制御部６１は、図７に示すように、ＳＴＥＰ１において本燃焼が開始されると、ＳＴＥＰ２において本燃焼時間Ｔの計時を開始し、ＳＴＥＰ３へ進む。本燃焼時間Ｔの計時は、制御手段５９に内蔵された時計により行われる。ＳＴＥＰ３においては、本燃焼時間Ｔが、予め設定された所定の時間ｔになると（Ｔ≧ｔ）、ＳＴＥＰ４へ進む。所定の時間ｔは、図６に示すように、制御レベルに応じて予め定められた灰処理周期の間隔時間であり、例えば、最小の弱運転時の制御レベル１では時間ｔが４分に設定されている。なお、図６において示す灰処理周期（ｔ）は、樹皮系ペレット（バークペレット）を用いた場合の灰処理周期を示しているが、灰処理周期（ｔ）は木質ペレット３の種類毎に設定されるものである。
【００３９】
次いで、図７においてＳＴＥＰ４では本燃焼時間Ｔの計時を停止させ、ＳＴＥＰ５へ進む。ＳＴＥＰ５においては、バーナー部温度センサ５７（ＢＴＨ１）の検出温度が第１の設定温度より高い場合にＳＴＥＰ６へ進む。バーナー部温度センサ５７（ＢＴＨ１）における第１の設定温度は、図６に示すように、制御レベルに応じて予め定められている。そして、バーナー部温度センサ５７の検出温度が第１の設定温度より高い場合とは、バーナー部温度センサ５７が燃焼筒３２内の炎により加熱を受けている状態であって、通常の燃焼状態を示している。
【００４０】
図７においてＳＴＥＰ６では、灰処理部温度センサ５８（ＢＴＨ２）の検出温度が第２の設定温度より低い場合にＳＴＥＰ７へ進む。灰処理部温度センサ５８（ＢＴＨ２）における第２の設定温度は、図６に示すように、制御レベルに応じて予め定められている。そして、灰処理部温度センサ５８の検出温度が第２の設定温度より低い場合とは、燃焼筒３２内に堆積した灰の断熱作用によって、灰処理部温度センサ５８が燃焼筒３２内の炎による加熱を受けていない状態であって、灰処理手段４３への熱の影響が小さい状態を示している。
【００４１】
次いで、図７においてＳＴＥＰ７では、第１の灰処理動作を行う。第１の灰処理動作は、本実施形態においては、図８に示すように、灰処理用モータ５１の回転方向の切り替えにより、最初に灰掻き部材４４を互いに外回り（図３において右の灰掻き部材４４を右回転、左の灰掻き部材４４を左回転）に５秒間回転（ＳＴＥＰ７−１）、次に灰掻き部材４４を互いに内回りに７秒間回転（ＳＴＥＰ７−２）、次に灰掻き部材４４を互いに外回りに５秒間回転（ＳＴＥＰ７−３）、最後に灰掻き部材４４を互いに内回りに７秒間回転（ＳＴＥＰ７−４）させ、計２４秒の灰掻き動作を行う。灰掻き部材４４によって火格子４１から掻き落された灰は、補助灰掻き部材４５によって灰処理箱４７の排出口５５に強制的に移送されて、排出口５５から灰回収容器５６に排出される。
【００４２】
また、図７においてＳＴＥＰ５でバーナー部温度センサ５７（ＢＴＨ１）の検出温度が第１の設定温度以下である場合にはＳＴＥＰ８へ進む。バーナー部温度センサ５７の検出温度が第１の設定温度以下である場合とは、本燃焼中であるにもかかわらず、バーナー部温度センサ５７が燃焼筒３２内の炎により加熱を受けていない状態を示している。この状態は、燃焼筒３２内に堆積した灰の断熱作用が生じている状態であると考えられ、燃焼筒３２内の灰の堆積が過剰となって、灰の高さがバーナー部温度センサ５７の位置よりも高くなったと考えられる。そこで、ＳＴＥＰ８へ進んで、第２の灰処理動作を行う。第２の灰処理動作においては第１の灰処理動作よりも長時間にわたる灰処理動作が行われる。第２の灰処理動作は、本実施形態においては、図９に示すように、灰掻き部材４４を互いに内回り（図３において右の灰掻き部材４４を左回転、左の灰掻き部材４４を右回転）に４０秒間回転させて灰掻き動作を行う。
【００４３】
即ち、図９に示すように、ＳＴＥＰ８−１で灰掻き部材４４の内回転を開始させると、ＳＴＥＰ８−２に進んで、４０秒タイマによる計時を開始する。タイマは、制御手段に内蔵された時計を用いている。次いで、ＳＴＥＰ８−３に進み、灰処理部温度センサ５８（ＢＴＨ２）の検出温度が第２の設定温度より低い場合にはＳＴＥＰ８−４へ進む。この時点で灰処理部温度センサ５８（ＢＴＨ２）の検出温度が第２の設定温度より低い場合には、燃焼筒３２内に堆積した灰の断熱作用により灰処理手段４３への熱の影響が小さい状態を示している。そして、ＳＴＥＰ８−４では、バーナー部温度センサ５７（ＢＴＨ１）の検出温度が第３の設定温度より高い場合にＳＴＥＰ８−５へ進み、４０秒タイマがタイムアップを迎えるまでＳＴＥＰ８−３とＳＴＥＰ８−４とを繰り返す。バーナー部温度センサ５７（ＢＴＨ１）における第３の設定温度は、図６に示すように、バーナー部温度センサ５７（ＢＴＨ１）における第１の設定温度よりも低く設定され、制御レベルに応じて予め定められている。そして、バーナー部温度センサ５７の検出温度が第３の設定温度より高い場合とは、バーナー部温度センサ５７が燃焼筒３２内の炎により加熱を受けている状態であって、灰掻き動作が正常に動作して灰の堆積量が少なくなっていく過程を示している。図７においてＳＴＥＰ８−５で４０秒タイマがタイムアップすると、ＳＴＥＰ８−６に進んで灰掻き部材４４の回転を停止させ、第２の灰処理動作を終了する。
【００４４】
また、ＳＴＥＰ８−３において灰処理部温度センサ５８（ＢＴＨ２）の検出温度が第２の設定温度以上である場合にはＳＴＥＰ８−６へ進んで、４０秒タイマのタイムアップを待たずに、第２の灰処理動作を終了させる。灰処理部温度センサ５８（ＢＴＨ２）の検出温度が第２の設定温度より高い場合とは、燃焼筒３２内に堆積した灰の断熱作用が小となった状態を示しており、これ以上灰掻き動作を継続すると、火格子４１や灰処理手段４３への熱の影響が大きくなるおそれがある。そこで、即第２の灰処理動作を終了させることで、灰処理手段４３が過剰に加熱されることを防止し、灰掻き部材４４や補助灰掻き部材４５といった灰処理手段４３の構成部品への過加熱による悪影響を未然に防ぐことができる。
【００４５】
また、ＳＴＥＰ８−４においてバーナー部温度センサ５７（ＢＴＨ１）の検出温度が第３の設定温度より低い場合にＳＴＥＰ８−７及びＳＴＥＰ８−８へ進む。この時点で、バーナー部温度センサ５７（ＢＴＨ１）の検出温度が第３の設定温度より低い場合とは、燃焼筒３２内の温度が極めて低くなっていることを示している。即ち、第２の灰処理動作における灰掻き動作を開始した（或いは灰掻き動作を行っている最中である）にも関わらずバーナー部温度センサ５７が燃焼筒３２内の炎により加熱を受けていない状態であって、燃焼筒３２内の燃焼状態が維持されていないことが考えられる。そこで、ＳＴＥＰ８−７及びＳＴＥＰ８−８へ進んで灰掻き部材４４の回転を停止させた後に、本燃焼運転を中止（終了）させる。
【００４６】
そして、図７に示すように、ＳＴＥＰ７の第１の灰処理動作又はＳＴＥＰ８の第２の灰処理動作が終了すると、ＳＴＥＰ２に戻り、本燃焼時間Ｔの計時を開始する。なお、本実施形態においては、ＳＴＥＰ４において燃焼時間Ｔの計時を停止した後、第１の灰処理動作又は第２の灰処理動作を行い、その後にＳＴＥＰ２に戻って本燃焼時間Ｔの計時を開始する制御を挙げたが、それ以外に、図示しないが、例えば、ＳＴＥＰ４において燃焼時間Ｔの計時を停止した後、ＳＴＥＰ４とＳＴＥＰ５との間で本燃焼時間Ｔの計時を開始し、ＳＴＥＰ７の第１の灰処理動作又はＳＴＥＰ８の第２の灰処理動作が終了した後にＳＴＥＰ３に戻るようにしてもよい。これによれば、灰処理周期の間隔時間内にＳＴＥＰ７の第１の灰処理動作又はＳＴＥＰ８の第２の灰処理動作の作動時間を含むことができる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の一実施形態の木質ペレット燃焼装置を側面から見た概略断面図。
【図２】図１の装置を正面から見た概略断面図。
【図３】図１の装置に設置された灰処理手段を正面から見た概略断面図。
【図４】図３の灰処理手段の概略平面図。
【図５】図３の灰処理手段の概略側面図。
【図６】制御手段において設定された灰処理に係る設定値の一例を示す図。
【図７】本燃焼における灰処理制御を示すフローチャート。
【図８】第１の灰処理動作を示すフローチャート。
【図９】第２の灰処理動作を示すフローチャート。
【符号の説明】
【００４８】
１…木質ペレット燃焼装置、３…木質ペレット、６…バーナー部（燃焼部）、４１…火格子、４２…スリット板、４３…灰処理手段（灰処理部）、４４…灰掻き部材、５７…バーナー部温度センサ（燃焼部内温度検出手段）、５８…灰処理部温度センサ（灰処理部内温度検出手段）、６０…燃焼制御部（燃焼制御手段）、６１…灰処理制御部（灰処理制御手段）。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料に木質ペレットを用いた暖房機等の燃焼装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、石油や石炭等の化石燃料よりもクリーンな燃料であり、更に木材の有効利用等を図ることができる木質ペレットが知られており、木質ペレットを燃料にした暖房機等の燃焼装置が見直されている。
【０００３】
従来、この種の燃焼装置は、木質ペレットを燃焼させる燃焼部をバーナーとして備え、燃焼部は、その下端部に火格子を備えて火格子上に積載させた木質ペレットを燃焼させるようになっている（例えば、特許文献１参照）。また、木質ペレットの燃焼によって火格子上には灰が堆積した状態となるので、この灰を処理する灰処理部が燃焼部の下方に設けられている。灰処理部には、火格子を構成している複数枚のスリット板の間から火格子上の灰を掻き落とすための灰掻き部材が設けられている。
【０００４】
そして、木質ペレットの燃焼中、灰掻き部材を所定時間毎に作動させて、灰掻き部材の作動により、火格子上に堆積した灰を効率よく燃焼部から排出している。
【特許文献１】特開２００６−２００８２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、木質ペレットが燃焼したことによって火格子上に堆積する灰の量は、木質ペレットの燃焼状態や木質ペレットの種類によって一定の発生量とはならず、例えば、灰が比較的少量であった場合や火格子上からの灰の掻き取り過ぎた場合には、灰処理部近傍で燃焼が行われる。そして、灰処理部近傍で燃焼が行われた場合には、火格子や灰処理部が過剰に加熱され、火格子及び灰処理部に設けられている灰掻き部材等の各部品に比較的早期に腐食が生じる不都合がある。
【０００６】
かかる不都合を解消して、本発明は、灰処理部近傍での燃焼を防止して、火格子及び灰処理部の耐久性を向上させることができる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】
【０００７】
かかる目的を達成するために、本発明は、木質ペレットを燃焼させる燃焼部と、該燃焼部に木質ペレットを供給する木質ペレット供給手段と、該燃焼部の下端部に設けられて木質ペレット供給手段から供給された木質ペレットを燃焼部内部に積載する複数枚のスリット板からなる火格子と、該火格子を介して燃焼部の下方に設けられ、前記木質ペレットの燃焼によって火格子上に発生した灰を除去する灰処理部と、木質ペレットの燃焼を制御する燃焼制御手段とを備え、該灰処理部は、前記火格子のスリット板の間隙から灰を掻き落とす金属製の灰掻き部材を備える木質ペレット燃焼装置において、前記燃焼部に設けられ、前記火格子上に所定量の灰が堆積したとき、該灰の上端に対応する位置の燃焼部内の温度を検出する燃焼部内温度検出手段と、前記灰処理部に設けられ、該灰処理部内の温度を検出する灰処理部内温度検出手段と、前記燃焼部内温度検出手段の検出温度が予め設定された第１の設定温度以下であるとき、前記灰掻き部材による灰掻き動作を開始させ、この灰掻き動作中に前記灰処理部内温度検出手段の検出温度が予め設定された第２の設定温度以上となったとき、灰掻き動作を停止させる灰処理制御手段とを設けたことを特徴とする。
【０００８】
前記燃焼部における木質ペレットの燃焼が進行するに従って、燃焼部に供給された木質ペレットが灰となり、この灰が火格子上に堆積する。火格子上に堆積する灰が前記所定量を越えると、前記燃焼部内温度検出手段の検出温度が灰の断熱作用によって低下する。このことから、燃焼部内温度検出手段の検出温度が灰の断熱作用を受けた場合の温度を第１の設定温度とすることにより、燃焼部内温度検出手段の検出温度が第１の設定温度以下であるとき、火格子上に堆積する灰が前記所定量を越えたことが確認できる。そこで、前記灰処理制御手段は、前記燃焼部内温度検出手段の検出温度が第１の設定温度以下であるとき、前記灰掻き部材による灰掻き動作を開始させる。これにより、火格子上に堆積する灰が前記所定量を越えたことを精度良く検出することができ、燃焼部内に多く堆積した灰を円滑に排出することができる。
【０００９】
一方、灰掻き部材による灰掻き動作を行うことにより、火格子上に堆積する灰の量は次第に少なくなっていく。燃焼部内では、堆積する灰の上層部から炎が形成されるので、灰の量が少なくなるに従って火格子と炎との距離が小さくなり、該火格子及び火格子の下方に位置する灰処理部の温度が上昇する。前記灰処理制御手段は、灰掻き動作中に前記灰処理部内温度検出手段の検出温度が第２の設定温度以上となったとき、灰掻き動作を停止させる。これにより、火格子及び灰掻き部材等の灰処理部の各構成部品が過剰に加熱されることが防止でき、火格子及び灰処理部の各構成部品の耐久性を向上させることができる。
【００１０】
また、本発明において、前記灰処理制御手段は、前記燃焼部内温度検出手段の検出温度が前記第１の設定温度より大であり且つ前記灰処理部内温度検出手段の検出温度が前記第２の設定温度以上ある場合には前記灰掻き部材による灰掻き動作を行わず、前記燃焼部内温度検出手段の検出温度が前記第１の設定温度より大であり且つ前記灰処理部内温度検出手段の検出温度が前記第２の設定温度より小である場合に前記灰掻き部材による所定の灰掻き動作を行うように制御することを特徴とする。
【００１１】
前記燃焼部内温度検出手段の検出温度が予め設定された第１の設定温度より大であるときには、燃焼部内における炎の位置が低く、火格子上に堆積する灰が所定量に満たない状態であることが確認できる。従ってこの時点で、灰処理部内温度検出手段の検出温度が予め設定された第２の設定温度以上あるときには、灰掻き動作を行うことによって灰の掻き取り過ぎ等が生じるおそれがある。そこで、この場合には、前記灰処理制御手段は、灰掻き動作を行わないように制御することで、火格子及び灰処理部への熱による悪影響を確実に防止することができる。一方、前記燃焼部内温度検出手段の検出温度が前記第１の設定温度より大であっても、前記灰処理部内温度検出手段の検出温度が前記第２の設定温度より小である場合には、火格子上に堆積する灰の断熱作用によって火格子及び灰処理部への熱の影響が少ない状態にあるので、灰掻き動作を行って燃焼部内の灰を排出することができる。
【００１２】
また、本発明において、前記灰処理制御手段は、前記燃焼部内温度検出手段の検出温度が前記第１の設定温度以下であるとき、前記灰掻き部材による灰掻き動作を開始させ、この灰掻き動作中に前記灰処理部内温度検出手段の検出温度が前記第２の設定温度より小であり且つ前記燃焼部内温度検出手段の検出温度が予め前記第１の設定温度よりも低い温度に設定された第３の設定温度以下であるとき、前記燃焼制御手段を介して燃焼を停止させるように制御することを特徴とする。
【００１３】
灰掻き動作中に燃焼部内温度検出手段の検出温度が前記第３の設定温度以下となった場合には、火格子上の灰の堆積量が減少しているにもかかわらず、燃焼部内温度検出手段の検出温度が極めて低くなっている状態である。この場合には、木質ペレットの燃焼が良好に行われていないことが考えられるので、前記灰処理部内温度検出手段の検出温度が前記第２の設定温度より小であって、火格子上に堆積する灰の断熱作用によって火格子や灰処理部への熱の影響が少ない状態にあっても、前記灰処理制御手段は、前記燃焼制御手段を介して燃焼を停止させる。これにより、迅速に燃焼運転を停止させ、燃焼異常を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図１及び図２に示すように、本実施形態の木質ペレット燃焼装置１は、直方体状の筐体２を備える暖房機であり、筐体２内の下部に木質ペレット３を収納する燃料収納室４を備え、燃料収納室４の上部には燃焼室５が設けられている。燃焼室５の下部には木質ペレット３を燃料として燃焼させるバーナー部６（燃焼部）が設けられており、筐体２の燃料収納室４と燃焼室５の背面側には、木質ペレット３をバーナー部６に供給する燃料供給手段７が設けられている。
【００１５】
燃料収納室４の上部には、引き出し自在なストーカー８が設けられており、引き出したストーカー８を介して木質ペレット３が燃料収納室４内に補給される。燃料収納室４内には、コイル状の燃料攪拌部材９と、燃料攪拌部材９を回転させる攪拌モータ１０とが設けられており、燃料攪拌部材９の回転によって木質ペレット３を燃料供給手段７に円滑に送り込むようになっている。
【００１６】
燃料供給手段７は、筐体２内の背面側の中央部に上下方向に設置した燃料供給筒１１と、燃料供給筒１１内で回転するスクリュー１２とを備えている。スクリュー１２は駆動用モータ１３により回転駆動され、木質ペレット３を燃料供給筒１１の上方に向かって搬送する。スクリュー１２によって燃料供給筒１１の上部に搬送された木質ペレット３は燃料供給筒１１に連設された投入筒１４に案内されてバーナー部６に投入される。
【００１７】
なお、図１において符号１５で示すものは、燃料攪拌部材９の先端部近傍における木質ペレット３の有無を検出するセンサであり、図１において符号１６で示すものは、木質ペレット３の残量を検知するセンサである。
【００１８】
木質ペレット３は、原料である木材の小片や樹皮を均一な粒子サイズに粉砕して水分含有率を８〜１２％まで乾燥し、これを成型機で直径６〜８ｍｍ、長さ１５ｍｍ程度の円筒状に成型固化した固体燃料である。本実施形態では、木質ペレット３として樹皮系ペレット（バークペレット）を用いたが、木質部ペレット（ホワイトペレット）や木ペレットを用いてもよい。
【００１９】
燃焼室５の前面側の一部には、バーナー部６で木質ペレット３を燃焼させているときの炎１７が外から見えるように、透明な耐熱ガラス１８が取付けられている。また、燃焼室５内の上部には複数の放熱管１９が配置されている。放熱管１９の上方には、燃焼室５と連通する排気室２０が設けられている。排気室２０には燃焼室５の排ガスを排気する排気筒２１が接続されている。排気筒２１には、図示しないが、室外に伸びる給排気筒に備える排気路が接続されている。
【００２０】
燃焼室５および排気室２０の上面、背面、左右側面を断熱板２２で囲い、燃焼室５及び排気室２０と断熱板２２との間に形成される空間を温風通路２３としている。燃焼室５の背面外側には対流用ファン２４が設けられている。対流用ファン２４は対流用モータ２５の駆動により温風通路２３に対流を形成し、燃焼室５及び排気室２０により加熱された温風を、筐体２の前面側に形成された吹き出し口２６から送り出す。吹き出し口２６には、温風の向きを調節する複数のルーバー２７が設けられている。
【００２１】
また、図２に示すように、断熱板２２の側部内面には、温風通路２３内の温風の温度を検出する対流温度センサ２８が設けられており、排気筒２１には、排気温度を検出する排気温度センサ２９が設けられている。更に、図１に示すように、筐体２の背面には、室温を検出する室温センサ３０が設けられている。
【００２２】
バーナー部６は、図３及び図５に示すように、箱状のバーナーケース３１と、バーナーケース３１内に収納された角筒状の燃焼筒３２と、燃焼筒３２の上方に連続して設けられ、燃料供給手段７の投入筒１４から供給される木質ペレット３を上部から取り入れるホッパー３３とを備えている。バーナーケース３１と燃焼筒３２及びホッパー３３との間には空気通路３４が設けられており、燃焼筒３２及びホッパー３３には空気通路３４に連通する複数の通気孔３５が形成されている。空気通路３４は、バーナーケース３１の背面側に延びる送気管３６（図１及び図５参照）に接続されており、送気管３６から送られる燃焼用空気を通気孔３５を介して燃焼筒３２に供給する。更に、図１及び図５に示すように、バーナーケース３１の前面側には空気通路３４に連通する通風筒３７が接続されている。通風筒３７は、燃焼室５の前面に取付けた前記耐熱ガラス２１の背面に空気を案内する。
【００２３】
送気管３６は、図２に示すように、筐体２内の背面側に設置された送風機３８に接続されており、送風機３８の駆動によって吸気筒３９から吸気される。吸気筒３９は、前述した給排気筒に備える吸気路が接続されており、この給排気筒を通して室外から外気を取り入れる。また、図５に示すように、燃焼筒３２の前面側には、木質ペレット３に点火する点火ヒータ４０が設けられている。
【００２４】
燃焼筒３２の下端には、図５に示すように、火格子４１が設けられている。火格子４１は、水平方向に所定の間隙を存して配列された複数枚のスリット板４２を備え、ホッパー３３を介して投入された木質ペレット３を燃焼筒３２内に積載する。火格子４１に積載された木質ペレット３は、燃焼筒３２内で点火ヒータ４０により点火され燃焼される。
【００２５】
また、図３に示すように、燃焼筒３２の下方には、木質ペレット３の燃焼によって火格子４１上に溜まった灰を除去する灰処理手段４３（灰処理部）が設けられている。灰処理手段４３は、図３に示すように、水平方向に互いに間隔を存して設けられた複数本（本例では２本）の灰掻き部材４４と、灰掻き部材４４の下方に設けられた同数本（本例では２本）の補助灰掻き部材４５とを備えている。灰掻き部材４４は、燃焼筒３２の下部の火格子４１を囲む枠体４６内に略上半部が収容され、補助灰掻き部材４５は、バーナーケース３１の底部の下方に設けられた上面開口の灰処理箱４７内に収容されている。
【００２６】
灰掻き部材４４は、図３乃至図５に示すように、枠体４６に回転自在に取付けられた回転軸４８と、該回転軸４８に連結支持され、外周に複数の凹凸が形成された複数の金属製の羽根板４９とによって構成されている。灰掻き部材４４の各羽根板４９は火格子４１のスリット板４２の間に位置し、両灰掻き部材４４の隣り合う羽根板４９同士が互い違いに挿入されている。
【００２７】
両灰掻き部材４４は、図４及び図５に示すように、回転軸４８の一端側に取付けたギア５０同士で連結されており、一方の回転軸４８には灰処理用モータ５１が接続されている。灰処理用モータ５１により一方の灰掻き部材４４を回転すると、ギア５０を介して他方の灰掻き部材４４が回転する。灰処理用モータ５１は正逆方向に回転可能であり、これによって、２本の灰掻き部材４４を、対向する側が上から下に移動する向きの内回り方向と、対向する側が下から上に移動する向きの外回り方向とで選択的に回転させることができるようになっている。
【００２８】
灰掻き部材４４は、火格子４１上に積載された木質ペレット３の燃焼中、灰処理用モータ５１によって所定のタイミングで回転され、火格子４１のスリット板４２間に挿入した羽根板４９で火格子４１上に溜まった灰を灰処理箱４７に掻き落とす。
【００２９】
補助灰掻き部材４５は、図３及び図５に示すように、灰処理箱４７に回転自在に取付けられた回転軸５２と、回転軸５２の両端部に固定された一対の円板５３の間に差し渡された複数のブレード５４とによって構成されている。各ブレード５４間にはＶ字状の溝が形成され、この溝に灰掻き部材４４の羽根板４９の凸部が入り込んで係合する。これにより、２本の灰掻き部材４４が回転したとき、その回転に追従して補助灰掻き部材４５が回転する。
【００３０】
灰処理箱４７は、図３に示すように、断面略Ｗ字状の周壁を備え、周壁の一部に灰の排出口５５が形成されている。灰処理箱４７の下方には、図１に示すように、排出口５５から排出される灰を収容する灰回収容器５６が、筐体２から取り出し自在に設けられている。そして、図３を参照すれば、灰処理時に、灰掻き部材４４が回転すると、この回転によって補助灰掻き部材４５も従動回転する。このとき、灰掻き部材４４によって火格子４１上から掻き落とされた燃焼筒３２内の灰が、補助灰掻き部材４５のブレード５４間に受け入れられ、更に、補助灰掻き部材４５の回転によって灰処理箱４７内の灰がその底部の排出口５５から強制的に灰回収容器５６に排出される。
【００３１】
また、図３及び図５に示すように、燃焼筒３２の上端近傍位置であって、火格子４１上に溜まった灰が燃焼筒３２内において所定の高さとなったときに当該灰の上面に対応する位置（本実施形態では燃焼筒３２とホッパー３３との境界近傍部分）に、バーナー部温度センサ５７（燃焼部内温度検出手段）が設けられている。更に、灰処理手段４３の灰処理箱４７の側壁に、灰処理部温度センサ５８（灰処理部内温度検出手段）が設けられている。
【００３２】
そして、図１に示すように、木質ペレット燃焼装置１の運転を制御する制御手段５９が設けられている。制御手段５９は、マイクロコンピュータにより構成され、木質ペレット３の燃焼運転を制御する燃焼制御部６０と、木質ペレット３の燃焼によって生じる灰の処理動作を制御する灰処理制御部６１（灰処理制御手段）とを備えている。
【００３３】
燃焼制御部６０は、図示しない運転スイッチが使用者によってＯＮされると、先ず、点火ヒータ４０による予熱動作やバーナー部６への木質ペレット３の供給を開始し、バーナー部６における木質ペレット３の点火動作を経て予備的燃焼動作を行う。なお、木質ペレット燃焼装置１は、木質ペレット３を燃料としているので、例えば石油を燃料とする場合に比べ、即着火が望めない。そのため、燃焼制御部６０は、暖房動作となる本燃焼に先立って、予備的燃焼動作が行われる。また、予備的燃焼動作において燃焼された木質ペレット３の灰が火格子４１上に堆積するので、燃焼制御部６０は灰処理制御部６１に指令して予備的燃焼動作用の灰処理動作を行う。灰処理制御部６１は、予備的燃焼動作時の灰処理動作として予め設定された手順で灰処理を行い、本実施形態においては、灰処理用モータ５１を駆動して、２本の灰掻き部材４４を互いに外回り（図３において左の灰掻き部材４４を左回転、右の灰掻き部材４４を右回転）に４秒間回転させて掻きならし、火格子４１上に供給される木質ペレット３を分散して均一化すると共に、灰を掻き取る動作を行う。
【００３４】
次いで、燃焼制御部６０は、予備的燃焼動作を行った後、本燃焼動作を行う。本燃焼動作においては、燃焼制御部６０は、前記各温度センサ等の情報に基づき前記各モータ等の作動制御を行い、バーナー部６において良好な燃焼状態を維持することによって効率のよい暖房運転を行う。
【００３５】
図６に示すように、燃焼制御部６０は、暖房運転を行うとき、弱運転から強運転までが制御レベル１（最小レベル）〜６（最大レベル）の６段階の制御レベルで設定されている。制御レベル１は、最小の弱運転時における制御レベルであり、レベルが上がるに連れて中から強運転時における制御レベルとなり、制御レベル６が最大の強運転時における制御レベルである。よって、制御レベル１（最小レベル）では、送風機３８（ＢＭ）とスクリュー１２の駆動用モータ１３（ＰＭ）は最小の回転数で回転駆動され、制御レベル６（最大レベル）では、送風機３８（ＢＭ）とスクリュー１２の駆動用モータ１３（ＰＭ）は最大の回転数で回転駆動される。即ち、制御レベル１における燃焼用空気の供給量と木質ペレット３の供給量は最小となり、制御レベル６における燃焼用空気の供給量と木質ペレット３の供給量は最大となる。
【００３６】
本燃焼中においては、木質ペレット３の燃焼によって大量の灰が発生することにより、連続して本燃焼を行うには発生する灰をバーナー部６から効率よく排出する処理を行う必要がある。そこで、詳しくは後述するように、灰処理制御部６１によって本燃焼時における灰処理動作を行う。
【００３７】
その後、図示しない運転スイッチが使用者によってＯＦＦされるか、又は、燃焼制御部６０が燃焼の異常を検知すると、燃焼制御部６０は消火動作を行う。消火動作においては、本燃焼の状態から木質ペレット３の供給を停止して燃焼筒３２内に残っている未燃焼の木質ペレット３を完全に燃焼させ、その灰を回収処理して運転を停止させる。
【００３８】
次に、本燃焼時における灰処理制御部６１による灰処理動作を詳しく説明する。灰処理制御部６１は、図７に示すように、ＳＴＥＰ１において本燃焼が開始されると、ＳＴＥＰ２において本燃焼時間Ｔの計時を開始し、ＳＴＥＰ３へ進む。本燃焼時間Ｔの計時は、制御手段５９に内蔵された時計により行われる。ＳＴＥＰ３においては、本燃焼時間Ｔが、予め設定された所定の時間ｔになると（Ｔ≧ｔ）、ＳＴＥＰ４へ進む。所定の時間ｔは、図６に示すように、制御レベルに応じて予め定められた灰処理周期の間隔時間であり、例えば、最小の弱運転時の制御レベル１では時間ｔが４分に設定されている。なお、図６において示す灰処理周期（ｔ）は、樹皮系ペレット（バークペレット）を用いた場合の灰処理周期を示しているが、灰処理周期（ｔ）は木質ペレット３の種類毎に設定されるものである。
【００３９】
次いで、図７においてＳＴＥＰ４では本燃焼時間Ｔの計時を停止させ、ＳＴＥＰ５へ進む。ＳＴＥＰ５においては、バーナー部温度センサ５７（ＢＴＨ１）の検出温度が第１の設定温度より高い場合にＳＴＥＰ６へ進む。バーナー部温度センサ５７（ＢＴＨ１）における第１の設定温度は、図６に示すように、制御レベルに応じて予め定められている。そして、バーナー部温度センサ５７の検出温度が第１の設定温度より高い場合とは、バーナー部温度センサ５７が燃焼筒３２内の炎により加熱を受けている状態であって、通常の燃焼状態を示している。
【００４０】
図７においてＳＴＥＰ６では、灰処理部温度センサ５８（ＢＴＨ２）の検出温度が第２の設定温度より低い場合にＳＴＥＰ７へ進む。灰処理部温度センサ５８（ＢＴＨ２）における第２の設定温度は、図６に示すように、制御レベルに応じて予め定められている。そして、灰処理部温度センサ５８の検出温度が第２の設定温度より低い場合とは、燃焼筒３２内に堆積した灰の断熱作用によって、灰処理部温度センサ５８が燃焼筒３２内の炎による加熱を受けていない状態であって、灰処理手段４３への熱の影響が小さい状態を示している。
【００４１】
次いで、図７においてＳＴＥＰ７では、第１の灰処理動作を行う。第１の灰処理動作は、本実施形態においては、図８に示すように、灰処理用モータ５１の回転方向の切り替えにより、最初に灰掻き部材４４を互いに外回り（図３において右の灰掻き部材４４を右回転、左の灰掻き部材４４を左回転）に５秒間回転（ＳＴＥＰ７−１）、次に灰掻き部材４４を互いに内回りに７秒間回転（ＳＴＥＰ７−２）、次に灰掻き部材４４を互いに外回りに５秒間回転（ＳＴＥＰ７−３）、最後に灰掻き部材４４を互いに内回りに７秒間回転（ＳＴＥＰ７−４）させ、計２４秒の灰掻き動作を行う。灰掻き部材４４によって火格子４１から掻き落された灰は、補助灰掻き部材４５によって灰処理箱４７の排出口５５に強制的に移送されて、排出口５５から灰回収容器５６に排出される。
【００４２】
また、図７においてＳＴＥＰ５でバーナー部温度センサ５７（ＢＴＨ１）の検出温度が第１の設定温度以下である場合にはＳＴＥＰ８へ進む。バーナー部温度センサ５７の検出温度が第１の設定温度以下である場合とは、本燃焼中であるにもかかわらず、バーナー部温度センサ５７が燃焼筒３２内の炎により加熱を受けていない状態を示している。この状態は、燃焼筒３２内に堆積した灰の断熱作用が生じている状態であると考えられ、燃焼筒３２内の灰の堆積が過剰となって、灰の高さがバーナー部温度センサ５７の位置よりも高くなったと考えられる。そこで、ＳＴＥＰ８へ進んで、第２の灰処理動作を行う。第２の灰処理動作においては第１の灰処理動作よりも長時間にわたる灰処理動作が行われる。第２の灰処理動作は、本実施形態においては、図９に示すように、灰掻き部材４４を互いに内回り（図３において右の灰掻き部材４４を左回転、左の灰掻き部材４４を右回転）に４０秒間回転させて灰掻き動作を行う。
【００４３】
即ち、図９に示すように、ＳＴＥＰ８−１で灰掻き部材４４の内回転を開始させると、ＳＴＥＰ８−２に進んで、４０秒タイマによる計時を開始する。タイマは、制御手段に内蔵された時計を用いている。次いで、ＳＴＥＰ８−３に進み、灰処理部温度センサ５８（ＢＴＨ２）の検出温度が第２の設定温度より低い場合にはＳＴＥＰ８−４へ進む。この時点で灰処理部温度センサ５８（ＢＴＨ２）の検出温度が第２の設定温度より低い場合には、燃焼筒３２内に堆積した灰の断熱作用により灰処理手段４３への熱の影響が小さい状態を示している。そして、ＳＴＥＰ８−４では、バーナー部温度センサ５７（ＢＴＨ１）の検出温度が第３の設定温度より高い場合にＳＴＥＰ８−５へ進み、４０秒タイマがタイムアップを迎えるまでＳＴＥＰ８−３とＳＴＥＰ８−４とを繰り返す。バーナー部温度センサ５７（ＢＴＨ１）における第３の設定温度は、図６に示すように、バーナー部温度センサ５７（ＢＴＨ１）における第１の設定温度よりも低く設定され、制御レベルに応じて予め定められている。そして、バーナー部温度センサ５７の検出温度が第３の設定温度より高い場合とは、バーナー部温度センサ５７が燃焼筒３２内の炎により加熱を受けている状態であって、灰掻き動作が正常に動作して灰の堆積量が少なくなっていく過程を示している。図７においてＳＴＥＰ８−５で４０秒タイマがタイムアップすると、ＳＴＥＰ８−６に進んで灰掻き部材４４の回転を停止させ、第２の灰処理動作を終了する。
【００４４】
また、ＳＴＥＰ８−３において灰処理部温度センサ５８（ＢＴＨ２）の検出温度が第２の設定温度以上である場合にはＳＴＥＰ８−６へ進んで、４０秒タイマのタイムアップを待たずに、第２の灰処理動作を終了させる。灰処理部温度センサ５８（ＢＴＨ２）の検出温度が第２の設定温度より高い場合とは、燃焼筒３２内に堆積した灰の断熱作用が小となった状態を示しており、これ以上灰掻き動作を継続すると、火格子４１や灰処理手段４３への熱の影響が大きくなるおそれがある。そこで、即第２の灰処理動作を終了させることで、灰処理手段４３が過剰に加熱されることを防止し、灰掻き部材４４や補助灰掻き部材４５といった灰処理手段４３の構成部品への過加熱による悪影響を未然に防ぐことができる。
【００４５】
また、ＳＴＥＰ８−４においてバーナー部温度センサ５７（ＢＴＨ１）の検出温度が第３の設定温度より低い場合にＳＴＥＰ８−７及びＳＴＥＰ８−８へ進む。この時点で、バーナー部温度センサ５７（ＢＴＨ１）の検出温度が第３の設定温度より低い場合とは、燃焼筒３２内の温度が極めて低くなっていることを示している。即ち、第２の灰処理動作における灰掻き動作を開始した（或いは灰掻き動作を行っている最中である）にも関わらずバーナー部温度センサ５７が燃焼筒３２内の炎により加熱を受けていない状態であって、燃焼筒３２内の燃焼状態が維持されていないことが考えられる。そこで、ＳＴＥＰ８−７及びＳＴＥＰ８−８へ進んで灰掻き部材４４の回転を停止させた後に、本燃焼運転を中止（終了）させる。
【００４６】
そして、図７に示すように、ＳＴＥＰ７の第１の灰処理動作又はＳＴＥＰ８の第２の灰処理動作が終了すると、ＳＴＥＰ２に戻り、本燃焼時間Ｔの計時を開始する。なお、本実施形態においては、ＳＴＥＰ４において燃焼時間Ｔの計時を停止した後、第１の灰処理動作又は第２の灰処理動作を行い、その後にＳＴＥＰ２に戻って本燃焼時間Ｔの計時を開始する制御を挙げたが、それ以外に、図示しないが、例えば、ＳＴＥＰ４において燃焼時間Ｔの計時を停止した後、ＳＴＥＰ４とＳＴＥＰ５との間で本燃焼時間Ｔの計時を開始し、ＳＴＥＰ７の第１の灰処理動作又はＳＴＥＰ８の第２の灰処理動作が終了した後にＳＴＥＰ３に戻るようにしてもよい。これによれば、灰処理周期の間隔時間内にＳＴＥＰ７の第１の灰処理動作又はＳＴＥＰ８の第２の灰処理動作の作動時間を含むことができる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の一実施形態の木質ペレット燃焼装置を側面から見た概略断面図。
【図２】図１の装置を正面から見た概略断面図。
【図３】図１の装置に設置された灰処理手段を正面から見た概略断面図。
【図４】図３の灰処理手段の概略平面図。
【図５】図３の灰処理手段の概略側面図。
【図６】制御手段において設定された灰処理に係る設定値の一例を示す図。
【図７】本燃焼における灰処理制御を示すフローチャート。
【図８】第１の灰処理動作を示すフローチャート。
【図９】第２の灰処理動作を示すフローチャート。
【符号の説明】
【００４８】
１…木質ペレット燃焼装置、３…木質ペレット、６…バーナー部（燃焼部）、４１…火格子、４２…スリット板、４３…灰処理手段（灰処理部）、４４…灰掻き部材、５７…バーナー部温度センサ（燃焼部内温度検出手段）、５８…灰処理部温度センサ（灰処理部内温度検出手段）、６０…燃焼制御部（燃焼制御手段）、６１…灰処理制御部（灰処理制御手段）。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
木質ペレットを燃焼させる燃焼部と、該燃焼部に木質ペレットを供給する木質ペレット供給手段と、該燃焼部の下端部に設けられて木質ペレット供給手段から供給された木質ペレットを燃焼部内部に積載する複数枚のスリット板からなる火格子と、該火格子を介して燃焼部の下方に設けられ、前記木質ペレットの燃焼によって火格子上に発生した灰を除去する灰処理部と、木質ペレットの供給及び燃焼を制御する燃焼制御手段とを備え、該灰処理部は、前記火格子のスリット板の間隙から灰を掻き落とす金属製の灰掻き部材を備える木質ペレット燃焼装置において、
前記燃焼部に設けられ、前記火格子上に所定量の灰が堆積したとき、該灰の上端に対応する位置の燃焼部内の温度を検出する燃焼部内温度検出手段と、
前記灰処理部に設けられ、該灰処理部内の温度を検出する灰処理部内温度検出手段と、
前記燃焼部内温度検出手段の検出温度が予め設定された第１の設定温度以下であるとき、前記灰掻き部材による灰掻き動作を開始させ、この灰掻き動作中に前記灰処理部内温度検出手段の検出温度が予め設定された第２の設定温度以上となったとき、灰掻き動作を停止させる灰処理制御手段とを設けたことを特徴とする木質ペレット燃焼装置。
【請求項２】
前記灰処理制御手段は、前記燃焼部内温度検出手段の検出温度が前記第１の設定温度より大であり且つ前記灰処理部内温度検出手段の検出温度が前記第２の設定温度以上ある場合には前記灰掻き部材による灰掻き動作を行わず、前記燃焼部内温度検出手段の検出温度が前記第１の設定温度より大であり且つ前記灰処理部内温度検出手段の検出温度が前記第２の設定温度より小である場合に前記灰掻き部材による所定の灰掻き動作を行うように制御す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】
前記灰処理制御手段は、前記燃焼部内温度検出手段の検出温度が前記第１の設定温度以下であるとき、前記灰掻き部材による灰掻き動作を開始させ、この灰掻き動作中に前記灰処理部内温度検出手段の検出温度が前記第２の設定温度より小であり且つ前記燃焼部内温度検出手段の検出温度が予め前記第１の設定温度よりも低い温度に設定された第３の設定温度以下であるとき、前記燃焼制御手段を介して燃焼を停止させるように制御することを特徴とする請求項１又は２記載の木質ペレット燃焼装置。
【請求項１】
木質ペレットを燃焼させる燃焼部と、該燃焼部に木質ペレットを供給する木質ペレット供給手段と、該燃焼部の下端部に設けられて木質ペレット供給手段から供給された木質ペレットを燃焼部内部に積載する複数枚のスリット板からなる火格子と、該火格子を介して燃焼部の下方に設けられ、前記木質ペレットの燃焼によって火格子上に発生した灰を除去する灰処理部と、木質ペレットの供給及び燃焼を制御する燃焼制御手段とを備え、該灰処理部は、前記火格子のスリット板の間隙から灰を掻き落とす金属製の灰掻き部材を備える木質ペレット燃焼装置において、
前記燃焼部に設けられ、前記火格子上に所定量の灰が堆積したとき、該灰の上端に対応する位置の燃焼部内の温度を検出する燃焼部内温度検出手段と、
前記灰処理部に設けられ、該灰処理部内の温度を検出する灰処理部内温度検出手段と、
前記燃焼部内温度検出手段の検出温度が予め設定された第１の設定温度以下であるとき、前記灰掻き部材による灰掻き動作を開始させ、この灰掻き動作中に前記灰処理部内温度検出手段の検出温度が予め設定された第２の設定温度以上となったとき、灰掻き動作を停止させる灰処理制御手段とを設けたことを特徴とする木質ペレット燃焼装置。
【請求項２】
前記灰処理制御手段は、前記燃焼部内温度検出手段の検出温度が前記第１の設定温度より大であり且つ前記灰処理部内温度検出手段の検出温度が前記第２の設定温度以上ある場合には前記灰掻き部材による灰掻き動作を行わず、前記燃焼部内温度検出手段の検出温度が前記第１の設定温度より大であり且つ前記灰処理部内温度検出手段の検出温度が前記第２の設定温度より小である場合に前記灰掻き部材による所定の灰掻き動作を行うように制御す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】
前記灰処理制御手段は、前記燃焼部内温度検出手段の検出温度が前記第１の設定温度以下であるとき、前記灰掻き部材による灰掻き動作を開始させ、この灰掻き動作中に前記灰処理部内温度検出手段の検出温度が前記第２の設定温度より小であり且つ前記燃焼部内温度検出手段の検出温度が予め前記第１の設定温度よりも低い温度に設定された第３の設定温度以下であるとき、前記燃焼制御手段を介して燃焼を停止させるように制御することを特徴とする請求項１又は２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８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００８−１２２０１５（Ｐ２００８−１２２０１５Ａ）
【公開日】平成２０年５月２９日（２００８．５．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−３０８１０３（Ｐ２００６−３０８１０３）
【出願日】平成１８年１１月１４日（２００６．１１．１４）
【出願人】（０００１０６４８３）サンポット株式会社 (17)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年５月２９日（２００８．５．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１１月１４日（２００６．１１．１４）
【出願人】（０００１０６４８３）サンポット株式会社 (17)
【Ｆターム（参考）】
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