JP2015183997A - 燃焼装置およびこれを用いた熱供給システム - Google Patents

Abstract

【課題】 クリンカーの成長を抑制して長時間連続した自動運転ができるとともに、不慮の停電時等における逆火を確実に防止することができる燃焼装置およびこれを用いた熱供給システムを提供する。【解決手段】 回転式燃焼炉１２内に連通されて燃料を供給する燃料供給ダクト２１と、投入された燃料を貯留する燃料ホッパー２３と、燃料ホッパー２３から燃料を受けて燃料供給ダクト２１内へ燃料を供給する燃料供給ロータリーバルブ２２とを有しており、燃料供給ロータリーバルブ２２は、燃料供給ダクト２１に連結されるケーシング２２１と、このケーシング２２１内を複数の燃料供給部屋２２７に仕切るとともにケーシング２２１の内周壁面に円弧状外周面を近接させながら回転する複数の逆火防止隔壁２２６を備えた回転バルブ本体２２２とを有する。【選択図】 図１

Description

本発明は、木質燃料や農業残渣等のペレットを燃料とする燃焼装置に関し、特に、農業用のビニールハウス等に温風や温水を供給するのに好適な燃焼装置およびこれを用いた熱供給システムに関するものである。

従来、木質燃料を燃料とする燃焼装置が提案されている。例えば、特許第５０９３６００号公報には、燃焼室内の下部にて後方から前方に向かって下方傾斜して設けられたロストルと、ロストルの下方に設けた一次空送路からロストル上方の燃焼室内に向かって一次燃焼空気を送出する一次空気送出装置と、木質燃料を燃焼室の後部から前方へ向かう所定の押し出し方向へ押し出してロストル上に供給する燃料供給装置とを具備してなるノズル式バーナーが提案されている（特許文献１）。

特許第５０９３６００号公報

しかしながら、特許文献１に記載された発明においては、燃料供給装置において燃料を供給するロータリーバルブが３枚の薄板（回転式間隙容体）で構成されている。また、当該ロータリーバルブの後方から燃焼室内へ二次空気を通風させている。このため、ロータリーバルブの回転角度によっては、燃焼室と燃料側（送給接続管等）とが連通してしまう構造になっている。

一方、特許文献１のように、自動運転式の燃焼装置においては、不慮の停電時等に各ファンが停止し、燃焼室内に燃焼空気を供給できなくなるため、不完全燃焼を引き起こすことが知られている。したがって、前述するような燃焼室と燃料側とが連通された状態でロータリーバルブが停電等で停止してしまうと、燃焼室から燃料側へ炎が逆送する、いわゆる逆火が生じるおそれがある。

また、特許文献１のノズル式バーナーは、木質燃料を主燃料としているため、単にロストル（火格子）上で燃料を燃焼させるようになっている。このため、木質燃料以外の農業残渣等を燃料として使用した場合、ロストル上に燃料が半融解した塊状となった、いわゆるクリンカーが成長しやすくなるため、頻繁な除去作業が必要となり、長時間連続して自動運転を行うことができないという問題もある。

本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであって、クリンカーの成長を抑制して長時間連続した自動運転ができるとともに、不慮の停電時等における逆火を確実に防止することができる燃焼装置およびこれを用いた熱供給システムを提供することを目的としている。

本発明に係る燃焼装置は、円筒状の回転式燃焼炉内に燃料を供給して燃焼空気を送風することにより前記燃料を燃焼させる燃焼装置であって、前記回転式燃焼炉内に連通されて燃料を供給する燃料供給ダクトと、前記燃料を貯留する燃料ホッパーと、この燃料ホッパーから所定量の前記燃料を受けて前記燃料供給ダクト内へ前記燃料を供給する燃料供給ロータリーバルブとを有しており、前記燃料供給ロータリーバルブは、前記燃料供給ダクトに連結されている円筒状のケーシングと、このケーシング内を前記燃料が収容される複数の燃料供給部屋に仕切るとともに前記ケーシングの内周壁面に円弧状外周面を近接させながら回転する複数の逆火防止隔壁を備えた回転バルブ本体と、を有してなる。

また、本発明の一態様として、前記逆火防止隔壁が断面略扇状に形成されていてもよい。

さらに、本発明の一態様として、前記燃料供給ダクトには、当該燃料供給ダクト内を閉鎖する逆火防止弁が前記回転式燃焼炉方向にのみ開口可能に設けられており、前記燃料供給ロータリーバルブから供給される前記燃料によって押し開かれてもよい。

また、本発明の一態様として、前記燃料供給ダクトには、前記逆火防止弁の開放を補助するとともに、当該開放時の逆火を防止する逆火防止空気を送風する逆火防止空気送風口が、前記逆火防止弁と前記燃料供給ロータリーバルブとの間に設けられていてもよい。

さらに、本発明の一態様として、前記回転式燃焼炉における先端側の内周壁面には、前記燃料の燃焼灰を中央へ押し戻すための逆送り羽根が、その先端を前記回転式燃焼炉の回転方向に傾斜させて取り付けられていてもよい。

また、本発明の一態様として、前記回転式燃焼炉の炉内温度を測定する炉内温度センサと、前記炉内温度に基づいて前記回転式燃焼炉の回転駆動を制御する制御装置とを有し、前記制御装置は、前記炉内温度が所定の監視時間内に所定の燃焼安定温度以上になったとき、前記燃料の燃焼が安定したと判断して前記回転式燃焼炉の回転を開始させてもよい。

本発明に係る熱供給システムは、請求項１から請求項６のいずれかに記載の燃焼装置と、前記燃焼装置から排気された燃焼ガスと熱交換して温風または温水を取得する熱交換器とから構成される。

本発明によれば、クリンカーの成長を抑制して長時間連続した自動運転ができるとともに、不慮の停電時等における逆火を確実に防止することができる。

本発明に係る燃焼装置およびこれを用いた熱供給システムの一実施形態を示す全体図である。 本実施形態の回転式燃焼炉を示す（ａ）斜視図および（ｂ）燃焼灰を逆送りする様子を示す断面図である。 本実施形態の燃料供給装置を示す斜視図である。 本実施形態のケーシングおよび回転バルブ本体を示す（ａ）正面断面図、（ｂ）（ａ）の状態から時計回りに２２．５度回転した状態を示す正面断面図、および（ｃ）（ａ）の状態から時計回りに４５度回転した状態を示す正面断面図である。 本実施形態の燃焼装置およびこれを用いた熱供給システムの自動運転動作を示すフローチャートである。 本実施形態の自動停止処理を示すフローチャートである。 本実施形態の燃料供給処理を示すフローチャートである。 本実施形態の自動運転処理を示すフローチャートである。

以下、本発明に係る燃焼装置およびこれを用いた熱供給システムの実施形態について図面を用いて説明する。

図１に示すように、本実施形態の熱供給システム１０は、主として、本実施形態の燃焼装置１と、この燃焼装置１に燃料を供給する燃料供給装置２と、燃焼装置１から排気された燃焼ガスと熱交換して温風または温水を取得する熱交換器３と、熱供給システム１０の自動運転を制御する制御装置４とから構成されている。以下、各構成について説明する。

燃焼装置１は、燃料を燃焼させて熱源となる燃焼ガスを発生させるものである。本実施形態において、燃焼装置１は、図１に示すように、主として、装置本体１１と、この装置本体１１内で回転駆動自在に設けられた回転式燃焼炉１２とを有している。そして、回転式燃焼炉１２内に燃料を供給して燃焼空気を送風することにより燃料を燃焼させるようになっている。

なお、本発明に係る燃焼装置１によって燃焼可能な燃料としては、樹皮等の木質燃料からなる燃料用のペレットに限定されるものではなく、農作物の茎葉等の農業残渣、あるいは長芋の栽培に用いられる長芋ネット等の農業用廃プラスチックからなるペレット等、リサイクルが困難な様々な廃棄物を燃料として利用することができる。

装置本体１１は、内蔵している回転式燃焼炉１２の外周面との間に燃焼空気を供給しうる空隙を有する大きさおよび形状に形成されている。また、図１に示すように、装置本体１１の後端部には、燃料供給装置２を連結する燃料供給口１１１が設けられており、装置本体１１の前端部には、燃焼ガスを排気する排気口１１２が設けられている。さらに、装置本体１１の底部には、後述する回転式燃焼炉１２のリング状レール１２２を回転自在に支持するレール支持滑車１１３が設けられている。

また、装置本体１１の後端側の底部近傍には、図１に示すように、燃料が最初に投入される前記回転式燃焼炉１２の後端側の底部に向けて点火装置１３が取り付けられている。さらに、点火装置１３の下方には、燃焼空気ファン１４から送風される一次燃焼用の燃焼空気を前記空隙に供給するための燃焼空気供給口１１４が設けられている。

なお、点火装置１３は、燃料に点火するためのものであり、制御装置４によってオンオフ制御されるようになっている。また、本実施形態において、点火装置１３は、通電により高熱を発する電熱線で構成されており、この電熱線により熱せられた高熱空気を炉内へ供給する点火ファン１５を有している。このため、本実施形態の燃焼装置１は、燃料としてのみならず、点火に際しても灯油等の化石燃料が一切不要となり、環境に優しい。ただし、点火のし易さを優先するのであれば、灯油等を用いて点火してもよい。

回転式燃焼炉１２は、回転駆動されることにより燃料や燃焼灰を撹拌させながら燃焼するものである。本実施形態において、回転式燃焼炉１２は、図２に示すように、横型円筒状に形成されており、前端部が排気口１１２に向けられているとともに、後端部が燃料供給口１１１に向けられている。また、回転式燃焼炉１２には、外周面側から内周面側へ燃焼空気を供給するための多数の通気孔１２１が形成されている。

回転式燃焼炉１２の外周面には、図１に示すように、前後一対のリング状レール１２２が設けられているとともに、回転駆動用のチェーン１２３が巻回されている。そして、当該チェーン１２３に回転力を伝達する炉駆動モータ１２４が、制御装置４によってオンオフ制御されるようになっている。このオンオフ制御は、後述するとおり、回転式燃焼炉１２の炉内温度を測定する炉内温度センサ（図示せず）の値等に基づいて行われる。なお、本実施形態では、燃料を効率よく燃焼させるため、回転式燃焼炉１２を間欠的に回転させているが、この構成に限定されるものではない。

また、本実施形態において、回転式燃焼炉１２の先端側の内周壁面には、燃料の燃焼灰を中央へ押し戻すための多数の逆送り羽根１２５が取り付けられている。この逆送り羽根１２５は、図１および図２に示すように、その先端が回転式燃焼炉１２の回転方向に傾斜されている。このため、図２（ｂ）に示すように、先端側の燃焼灰が回転式燃焼炉１２の回転によって内周壁面から落下する際、逆送り羽根１２５の傾斜に沿って中央へ送り返されて滞留し、完全燃焼が促進されるようになっている。

つぎに、燃料供給装置２は、回転式燃焼炉１２内へ燃料を供給するためのものである。本実施形態において、燃料供給装置２は、図１および図３に示すように、装置本体１１の燃料供給口１１１に連結される燃料供給ダクト２１と、この燃料供給ダクト２１内に燃料を間欠的に供給する燃料供給ロータリーバルブ２２と、この燃料供給ロータリーバルブ２２に供給する燃料を貯留する燃料ホッパー２３とを有している。

燃料供給ダクト２１は、回転式燃焼炉１２内に連通されて燃料を供給するものである。本実施形態において、燃料供給ダクト２１は、図３に示すように、断面略正方形状に形成されており、燃料供給口１１１から後方上向きに傾斜された状態で取り付けられている。また、燃料供給ダクト２１内には、図１および図３に示すように、燃料供給ダクト２１内を閉鎖する逆火防止弁２４が設けられている。

逆火防止弁２４は、矩形状の薄板によって構成されており、その上縁部が燃料供給ダクト２１の天板側の内壁面に対して回転自在に取り付けられている。また、逆火防止弁２４は、その下縁部が燃料供給ダクト２１の底板側の内壁面に当接する長さを有している。このため、逆火防止弁２４は、自重によって垂下されると、その下縁部が燃料供給ダクト２１の底板に当接するようになっている。また、燃焼時には装置本体１１内の内圧が高まるため、当該内圧によって逆火防止弁２４の下縁部が燃料供給ダクト２１の底板に押しつけられる。つまり、逆火防止弁２４は、燃料供給ダクト２１内を閉鎖して回転式燃焼炉１２と燃料ホッパー２３との間を遮断するため、逆火を防止する役割を果たす。

一方、逆火防止弁２４は、図１に示すように、燃料供給ロータリーバルブ２２から供給される燃料によって、あるいは当該燃料とともに後述の逆火防止空気に補助されて回転式燃焼炉１２の方向に押し開かれる。つまり、逆火防止弁２４は、回転式燃焼炉１２の方向にのみ開口可能に構成され、逆火を防止しつつ回転式燃焼炉１２内へ燃料を供給するようになっている。

また、本実施形態において、燃料供給ダクト２１には、図１に示すように、逆火防止弁２４と燃料供給ロータリーバルブ２２との間に、逆火防止空気送風口２１１が設けられている。この逆火防止空気送風口２１１は、逆火防止弁２４の開放を補助するとともに、当該開放時の逆火を防止する逆火防止空気を送風するためのものである。なお、本実施形態では、逆火防止空気送風口２１１に逆火防止空気を供給するファンとして、点火装置１３用の点火ファン１５を兼用しているが、別途、専用の逆火防止空気ファンを設けてもよい。

燃料供給ロータリーバルブ２２は、燃料供給ダクト２１内に燃料を間欠的に供給するためのものである。本実施形態において、燃料供給ロータリーバルブ２２は、図１および図３に示すように、燃料供給ダクト２１の上端部に連結されるケーシング２２１と、このケーシング２２１内に収容される回転バルブ本体２２２と、この回転バルブ本体２２２を回転駆動するバルブ駆動モータ２２３とを有している。そして、制御装置４によって、バルブ駆動モータ２２３がオンオフ制御されるようになっている。

本実施形態では、図３および図４に示すように、ケーシング２２１は円筒状に形成されており、上端部には燃料を受け入れる受入口２２４を有し、下端部には燃料を排出する排出口２２５を有している。なお、本実施形態では、ケーシング２２１が円筒状に形成されているが、少なくとも回転バルブ本体２２２を収容しうる内周壁面を有していれば他の形状に形成されていてもよい。

回転バルブ本体２２２は、図４に示すように、バルブ駆動モータ２２３の回転軸に対して放射状に複数設けられた逆火防止隔壁２２６を有している。各逆火防止隔壁２２６は、断面略扇状に形成されており、その円弧状外周面がケーシング２２１の内周壁面と近接する寸法に形成されている。このため、図４に示すように、各逆火防止隔壁２２６は、ケーシング２２１内を燃料が収容される複数の燃料供給部屋２２７に仕切るとともに、ケーシング２２１の内周壁面に円弧状外周面を近接させながら回転するようになっている。

また、本実施形態において、各逆火防止隔壁２２６は、図４に示すように、回転バルブ本体２２２がどの回転角度で停止しても、ケーシング２２１の受入口２２４と排出口２２５が連通しないように、隔壁数および円弧角度が設定されている。なお、本発明において、近接とは、回転バルブ本体２２２の回転動作を妨げない範囲で、逆火防止隔壁２２６の円弧状外周面と、ケーシング２２１の内周壁面とがほぼ気密状態で接触ないし近づいている状態を含む概念である。

燃料ホッパー２３は、燃料供給ロータリーバルブ２２へ投入する燃料を貯留するためのものである。本実施形態において、燃料ホッパー２３は、図１に示すように、その投入口２３１がケーシング２２１の受入口２２４と連通された状態で連結されている。また、燃料ホッパー２３には、燃料移送コンベヤ２３２を介して燃料貯蔵タンク２３３から燃料が移送されるようになっている。なお、燃料移送コンベヤ２３２を駆動する燃料移送モータ２３４は、制御装置４によってオンオフ制御される。また、燃料ホッパー２３には、貯留される燃料の量を検出するリミットスイッチ（図示せず）が設けられている。

熱交換器３は、燃焼装置１から排気された燃焼ガスと熱交換して温風を取得し、農業用のビニールハウス等に供給するものである。本実施形態において、熱交換器３は、装置本体１１の排気口１１２から排気された燃焼ガスと熱交換して空気を温める熱交換部３１と、この熱交換部３１によって温められた空気を送風する温風ファン３２と、この温風ファン３２によって送風された温風を所定の場所へ供給する温風ダクト３３と、熱交換後の燃焼ガスを排気する煙道３４と、この煙道３４内に設けられて排煙を促す煙道ファン３５とを有している。

熱交換部３１は、例えば、燃焼ガス内に複数本のパイプを設置し、当該パイプ内に温風ファン３２で空気を送風することにより構成される。また、温風ファン３２および煙道ファン３５は、制御装置４によってオンオフ制御されるようになっている。なお、本実施形態では、温風を取得する熱交換器３を使用しているが、この構成に限定されるものではなく、燃焼ガスと熱交換して温水を取得する熱交換器３を使用してもよい。

制御装置４は、熱供給システム１０の自動運転を制御するものであり、プログラマブルコントローラ等のコンピュータにより構成されている。本実施形態において、制御装置４は、熱供給システム１０を自動運転している間、温風供給先の室内温度、回転式燃焼炉１２の炉内温度、燃料供給ロータリーバルブ２２の駆動回数、点火装置１３の運転が開始されてからの経過時間、および燃料ホッパー２３のリミットスイッチの検出値を常時監視する。

また、制御装置４には、温風供給先の室内温度として適切な設定温度、温風ファン３２の回転を開始させる炉内温度としての温風開始温度、炉駆動モータ１２４の回転を開始させる炉内温度としての燃焼安定温度、自動運転を停止させる炉内温度としての危険温度、各ファン１４，１５，３２，３５および炉駆動モータ１２４を安全に停止させる炉内温度としての安全温度、燃料の供給量を規定する駆動回数としての規定回数、燃料に着火したことを担保する着火確認時間、および異常なく点火されたことを担保する監視時間等が予め設定されている。なお、本実施形態では、温風開始温度＝安全温度＜燃焼安定温度＜危険温度、および着火確認時間＜監視時間となるように適宜数値を設定している。

そして、上記した各検出値と各設定値とに基づいて、後述するとおり、燃料供給ロータリーバルブ２２のバルブ駆動モータ２２３、回転式燃焼炉１２の炉駆動モータ１２４、燃料移送モータ２３４、点火装置１３および上記各ファン（燃焼空気ファン１４、点火ファン１５、温風ファン３２、煙道ファン３５）のそれぞれを適宜制御し、長時間連続して自動運転させるようになっている。

なお、本実施形態において、制御装置４は、燃料供給ロータリーバルブ２２による燃料供給パターン（回転・停止の繰り返し）を設定可能に構成されており、当該燃料供給パターンに従ってバルブ駆動モータ２２３を間欠駆動するようになっている。この間欠駆動において、燃料供給ロータリーバルブ２２が駆動された回数が、上記の駆動回数にあたる。また、本実施形態において、点火装置１３は、所定の運転時間だけ運転するようになっており、当該運転時間も設定可能に構成されている。さらに、燃料移送モータ２３４も、所定の供給時間だけ駆動されるようになっており、当該供給時間も設定可能に構成されている。

つぎに、本実施形態の燃焼装置１およびこれを用いた熱供給システム１０による作用について説明する。

本実施形態の熱供給システム１０は、制御装置４の電源を入れることにより、自動運転状態となり、図５のフローチャートに従って動作する。まず最初に、制御装置４は、温風供給先の室内温度と、制御装置４に設定されている設定温度とを比較する（ステップＳ１）。その結果、室内温度が設定温度以上の場合（ステップＳ１：ＹＥＳ）、後述する自動停止処理を実行し（ステップＳ１００）、ステップＳ１へと戻る。一方、運転開始直後は、室内温度が設定温度より低いため（ステップＳ１：ＮＯ）、ステップＳ２へと進み自動運転が開始される。

つぎに、制御装置４は、燃料供給ロータリーバルブ２２の駆動回数と、制御装置４に設定されている規定回数とを比較する（ステップＳ２）。その結果、駆動回数が規定回数以上の場合（ステップＳ２：ＹＥＳ）、燃料ホッパー２３内の燃料が少なくなっていると判断し、後述する燃料供給処理（ステップＳ２００）を実行した後、ステップＳ２へ戻る。一方、運転開始直後は、駆動回数が０回で規定回数より少ないため（ステップＳ２：ＮＯ）、燃料が十分に貯留されていると判断し、ステップＳ３へと進む。

つづいて、制御装置４は、回転式燃焼炉１２の炉内温度と、制御装置４に設定されている燃焼安定温度とを比較する（ステップＳ３）。その結果、炉内温度が燃焼安定温度以上の場合（ステップＳ３：ＹＥＳ）、回転式燃焼炉１２を回転させても失火しない程度に燃焼が安定していると判断し、後述する自動運転処理（ステップＳ３００）を実行する。一方、運転開始直後は、炉内温度が燃焼安定温度よりも低いため（ステップＳ３：ＮＯ）、ステップＳ４へと進む。

つぎに、制御装置４は、点火装置１３の運転開始時刻から起算して、制御装置４に設定されている監視時間が経過したか否かを監視する（ステップＳ４）。その結果、監視時間が経過している場合（ステップＳ４：ＹＥＳ）、何らかの故障によって燃料に点火できないと判断し、後述する自動停止処理（ステップＳ１００）を実行する。一方、運転開始直後は、監視時間が経過していないため（ステップＳ４：ＮＯ）、ステップＳ５へと進む。

つづいて、制御装置４は、燃料供給ロータリーバルブ２２のバルブ駆動モータ２２３を駆動させる（ステップＳ５）。これにより、図４に示すように、回転バルブ本体２２２が回転されるため、上方へ回転した各燃料供給部屋２２７がケーシング２２１の受入口２２４と連通したとき、燃料ホッパー２３から所定量の燃料を受け入れる。一方、当該燃料供給部屋２２７が下方へ回転して排出口２２５と連通したとき、燃料供給ダクト２１へ燃料を排出する。このように、燃料供給ロータリーバルブ２２を用いることにより、バルブ駆動モータ２２３の単位時間あたりの回転数から燃料の投入量を算出できるため、燃料の消費量を把握して節約に貢献する。

また、燃料供給ロータリーバルブ２２から燃料を供給された燃料供給ダクト２１内では、図１に示すように、当該燃料によって、逆火防止弁２４が回転式燃焼炉１２の方向に押し開かれる。このため、逆火防止弁２４は逆火防止機能を保持しつつ、燃料をスムーズに回転式燃焼炉１２内へ供給する。なお、運転開始直後は、燃料が燃焼していないため、燃料供給ロータリーバルブ２２および逆火防止弁２４の逆火防止機能については後述する。

つぎに、制御装置４は、点火装置１３および点火ファン１５の運転を開始させる（ステップＳ６）。これにより、燃料供給ダクト２１から回転式燃焼炉１２内に供給された燃料に対して高熱空気が吹き付けられるため、化石燃料を使用することなく燃料に点火する。また、本実施形態では、図１に示すように、点火装置１３の近傍に燃料が落下するように構成されているため点火しやすい。なお、制御装置４は、点火装置１３の運転開始と同時に、経過時間の計測を開始する。

つづいて、制御装置４は、点火装置１３の運転開始と同時に、熱交換器３の煙道３４内に設けられた煙道ファン３５の駆動を開始する（ステップＳ７）。これにより、点火直後に燃料が燻られて発生する煙が、回転式燃焼炉１２内から強制的に排煙されるため、燃料が燃焼しやすくなる。

つぎに、制御装置４は、回転式燃焼炉１２の炉内温度と、制御装置４に設定されている温風開始温度とを比較する（ステップＳ８）。そして、炉内温度が温風開始温度以上になったとき（ステップＳ８：ＹＥＳ）、熱交換器３の温風ファン３２の駆動を開始する（ステップＳ９）。これにより、熱交換部３１が温風開始温度以上の燃焼ガスと熱交換して空気を温め、その状態で温風ファン３２が駆動されるため、確実に温風が供給される。

つづいて、制御装置４は、点火装置１３の運転開始時刻から起算して、制御装置４に設定されている着火確認時間が経過したか否かを監視する（ステップＳ１０）。そして、着火確認時間が経過するまで待機した後（ステップＳ１０：ＹＥＳ）、燃焼空気ファン１４の駆動を開始する（ステップＳ１１）。これにより、燃料に確実に着火した状態で燃焼空気の供給が開始されるため、燃焼空気の送風によって誤って失火させてしまうことが防止される。

また、燃焼空気ファン１４は、装置本体１１と回転式燃焼炉１２との空隙に燃焼空気を送風し、多数の通気孔１２１から回転式燃焼炉１２内へ燃焼空気を吹き入れさせる。このため、十分な燃焼空気が供給されて完全燃焼が促進されるとともに、燃焼灰等を含む燃焼ガスは排気口１１２から煙道３４へ吹き飛ばされる。よって、回転式燃焼炉１２内に燃焼灰等が残留しにくく、長時間の連続運転が可能となる。また、本実施形態では、点火装置１３から回転式燃焼炉１２内へ吹き入れられた高熱空気も燃焼空気として利用されるとともに、燃焼灰等を吹き飛ばす作用を奏する。

燃焼空気ファン１４の駆動が開始されると、手動により自動運転が停止されない限り（ステップＳ１２：ＮＯ）、ステップＳ２へ戻り自動運転を続行する。一方、自動運転の停止が指示されると、制御装置４は、自動停止処理を実行し（ステップＳ１００）、熱供給システム１０を自動的に停止する。

ここで、上記の自動停止処理について、図６を参照しつつ説明する。まず、制御装置４は、燃料供給ロータリーバルブ２２のバルブ駆動モータ２２３を停止させた後（ステップＳ１０１）、炉内温度が安全温度以下になったか否かを判定する（ステップＳ１０２）。そして、炉内温度が安全温度以下になったことを確認すると（ステップＳ１０２：ＹＥＳ）、各ファンを停止させるとともに（ステップＳ１０３）、回転式燃焼炉１２の炉駆動モータ１２４を停止させる（ステップＳ１０４）。これにより、熱供給システム１０が自動的かつ安全に停止される。

つぎに、上記の燃料供給処理（ステップＳ２００）について、図７を参照しつつ説明する。上記のとおり、燃料供給ロータリーバルブ２２の駆動回数が規定回数以上になると（ステップＳ２：ＹＥＳ）、燃料ホッパー２３内の燃料が少なくなっていると判断される。このため、制御装置４は、まず燃料移送モータ２３４を所定の供給時間だけ駆動させる（ステップＳ２０１）。

そして、燃料ホッパー２３のリミットスイッチがオンである限り（ステップＳ２０２：ＹＥＳ）、ステップＳ２へと戻る。一方、リミットスイッチがオフで検出されると（ステップＳ２０２：ＮＯ）、燃料ホッパー２３の上限まで燃料が供給されたと判断し、燃料移送モータ２３４を停止する（ステップＳ２０３）。これにより、燃料ホッパー２３内の燃料の残量が少なくなると、自動的に燃料が補充される。また、燃料ホッパー２３内に過剰に燃料が供給されることが防止される。

また、本実施形態において、制御装置４は、駆動回数が所定のリセット回数に到達すると、当該駆動回数をリセットするように設定されている。このため、燃料供給ロータリーバルブ２２から回転式燃焼炉１２へ供給された燃料とほぼ同量の燃料が、燃料ホッパー２３へ供給されるようになっている。

つづいて、上記の自動運転処理（ステップＳ３００）について、図８を参照しつつ説明する。上記のとおり、炉内温度が燃焼安定温度以上に上昇すると（ステップＳ３：ＹＥＳ）、回転式燃焼炉１２を回転させても失火しない程度に燃焼が安定していると判断される。この状態となって初めて、制御装置４は、回転式燃焼炉１２の炉駆動モータ１２４の駆動を開始する（ステップＳ３０１）。このため、誤って失火させてしまう危険性が極めて低減される。

ただし、本実施形態では、炉内温度が燃焼安定温度以上に上昇した後においても、制御装置４が、点火装置１３および点火ファン１５を所定時間だけ運転させている。このため、万が一、失火してしまった場合でも再度点火させ、自動運転を続行させる。

また、本実施形態では、回転式燃焼炉１２が間欠駆動することにより、回転時には燃料を撹拌する一方、停止時には所定部分を集中して燃焼させるため、投入された燃料が均等に燃焼されて完全燃焼が促進される。さらに、回転式燃焼炉１２の先端側に流れた燃料や燃焼灰が回転式燃焼炉１２の回転によって内周壁面から落下する際、逆送り羽根１２５が、その傾斜によって中央へ送り返して滞留させるため、完全燃焼が促進される。このため、全長の長い回転式燃焼炉１２を採用できない小型の燃焼装置１であっても、燃料をほぼ完全燃焼させることができる。

また、一般的に、農業残渣や農業用廃プラスチック等のペレットを燃料とした場合、あるいは燃料を高温で完全燃焼させた場合、クリンカーが発生し易くなる傾向にある。しかしながら、本実施形態では、回転式燃焼炉１２の回転動作によってクリンカーの成長が抑制されるとともに、回転式燃焼炉１２の内周壁面にクリンカーが付着することが防止される。このため、回転式燃焼炉１２内を頻繁に掃除する必要がなく、長時間連続して自動運転させることが可能となる。

つづいて、制御装置４は、燃料供給ロータリーバルブ２２のバルブ駆動モータ２２３を所定の燃料供給パターンで駆動する（ステップＳ３０２）。これにより、ステップＳ５で上述したとおり、回転バルブ本体２２２の各燃料供給部屋２２７が、燃料ホッパー２３から受け入れた燃料を間欠的に燃料供給ダクト２１内へ排出する。また、燃料供給ダクト２１内に排出された燃料は、逆火防止弁２４を押し開きながら回転式燃焼炉１２内へ供給される。

また、本自動運転処理においては安定的な燃焼が行われているところ、この状態で不慮の停電等が発生しても、逆火のおそれがない。具体的には、装置本体１１内の内圧によって燃料供給ロータリーバルブ２２側に押圧された逆火防止弁２４が、燃料供給ダクト２１をほぼ気密に閉鎖する。このため、逆火防止弁２４は、回転式燃焼炉１２と燃料ホッパー２３との間を遮断し、逆火を防止する。

また、本実施形態では、燃料供給ダクト２１に設けられた逆火防止空気送風口２１１が、逆火防止弁２４の背面に対して逆火防止空気を送風する。このため、装置本体１１内の内圧が増大しても、逆火防止空気の風圧が燃料の重量を補助して逆火防止弁２４を回転式燃焼炉１２側へ押し開く。一方、逆火防止空気は、逆火防止弁２４が開放されても燃焼ガスが燃料供給ダクト２１内へ流れ込むのを抑制して逆火をさらに防止する。

さらに、本実施形態では、燃料供給ロータリーバルブ２２の回転バルブ本体２２２がどの回転角度で停止しても、図４に示すように、各逆火防止隔壁２２６が、その円弧状外周面をケーシング２２１の内周壁面に近接させて、ケーシング２２１の受入口２２４と排出口２２５との連通を防止する。このため、仮に燃料供給ダクト２１内に燃焼ガスが流れ込んだとしても、当該燃焼ガスが燃料ホッパー２３側へ流れ込むのを防止し、逆火を完全に防止する。

なお、本自動運転処理の実行中、燃料供給ロータリーバルブ２２による燃料供給パターン（回転・停止の繰り返し）が切り替えられる（ステップＳ３０３）。このため、燃焼の状態に応じて、間欠動作における停止時間を増減等させることにより、より完全燃焼に近づけることが可能となる。

また、本自動運転処理の実行中、制御装置４は、常に回転式燃焼炉１２の炉内温度が、危険温度に達していないか監視する（ステップＳ１３）。そして、炉内温度が危険温度に達した場合には（ステップＳ１３：ＹＥＳ）、何らかの故障が発生していると判断し、上述した自動停止処理（ステップＳ１００）を実行する。一方、炉内温度が危険温度に達していない限り（ステップＳ１３：ＮＯ）、ステップＳ１からの処理を繰り返す。

以上のような本実施形態によれば、以下のような効果を奏する。
１．不慮の停電時等における逆火を確実に防止することができる。
２．クリンカーの成長を抑制してメンテナンス作業を軽減するとともに、長時間連続した自動運転を実現することができる。
３．木質燃料のみならず、農業残渣や農業用廃プラスチック等のペレットを燃料として使用することができる。
４．回転式燃焼炉１２内の燃料や燃焼灰を逆送りして完全燃焼を促進し、燃焼装置１を小型化することができる。
５．確実に燃料に着火させるとともに、誤って失火させてしまうのを防止することができる。
６．化石燃料が不要で地球環境に優しく、安価に温風や温水を供給することができる。

なお、本発明に係る燃焼装置１およびこれを用いた熱供給システム１０は、前述した実施形態に限定されるものではなく、適宜変更することができる。

例えば、本実施形態では、上記のとおり、炉内温度が所定の監視時間内に所定の燃焼安定温度以上になったときだけ、燃料の燃焼が安定したと判断して回転式燃焼炉１２の回転を開始させている。しかしながら、この条件に限定されるものではなく、適宜変更することができる。

また、熱交換器３により取得された温風や温水の供給先は、農業用のビニールハウスに限定されるものではなく、一般家庭や食品加工施設等、温風や温水を必要とする全ての場所に供給することができる。さらに、本実施形態では、小型の燃焼装置１を想定しているが、大型の燃焼装置１として構成してもよい。また、燃焼装置１と燃料供給装置２とは、一体的に構成されていてもよく、別体として構成されていてもよい。

１ 燃焼装置
２ 燃料供給装置
３ 熱交換器
４ 制御装置
１０ 熱供給システム
１１ 装置本体
１２ 回転式燃焼炉
１３ 点火装置
１４ 燃焼空気ファン
１５ 点火ファン
２１ 燃料供給ダクト
２２ 燃料供給ロータリーバルブ
２３ 燃料ホッパー
２４ 逆火防止弁
３１ 熱交換部
３２ 温風ファン
３３ 温風ダクト
３４ 煙道
３５ 煙道ファン
１１１ 燃料供給口
１１２ 排気口
１１３ レール支持滑車
１１４ 燃焼空気供給口
１２１ 通気孔
１２２ リング状レール
１２３ チェーン
１２４ 炉駆動モータ
１２５ 逆送り羽根
２１１ 逆火防止空気送風口
２２１ ケーシング
２２２ 回転バルブ本体
２２３ バルブ駆動モータ
２２４ 受入口
２２５ 排出口
２２６ 逆火防止隔壁
２２７ 燃料供給部屋
２３１ 投入口
２３２ 燃料移送コンベヤ
２３３ 燃料貯蔵タンク
２３４ 燃料移送モータ

Claims (7)

1. 円筒状の回転式燃焼炉内に燃料を供給して燃焼空気を送風することにより前記燃料を燃焼させる燃焼装置であって、
   前記回転式燃焼炉内に連通されて燃料を供給する燃料供給ダクトと、前記燃料を貯留する燃料ホッパーと、この燃料ホッパーから所定量の前記燃料を受けて前記燃料供給ダクト内へ前記燃料を供給する燃料供給ロータリーバルブとを有しており、
   前記燃料供給ロータリーバルブは、前記燃料供給ダクトに連結されている円筒状のケーシングと、このケーシング内を前記燃料が収容される複数の燃料供給部屋に仕切るとともに前記ケーシングの内周壁面に円弧状外周面を近接させながら回転する複数の逆火防止隔壁を備えた回転バルブ本体と、を有してなる燃焼装置。
2. 前記逆火防止隔壁が断面略扇状に形成されている、請求項１に記載の燃焼装置。
3. 前記燃料供給ダクトには、当該燃料供給ダクト内を閉鎖する逆火防止弁が前記回転式燃焼炉方向にのみ開口可能に設けられており、前記燃料供給ロータリーバルブから供給される前記燃料によって押し開かれる、請求項１または請求項２に記載の燃焼装置。
4. 前記燃料供給ダクトには、前記逆火防止弁の開放を補助するとともに、当該開放時の逆火を防止する逆火防止空気を送風する逆火防止空気送風口が、前記逆火防止弁と前記燃料供給ロータリーバルブとの間に設けられている、請求項３に記載の燃焼装置。
5. 前記回転式燃焼炉における先端側の内周壁面には、前記燃料の燃焼灰を中央へ押し戻すための逆送り羽根が、その先端を前記回転式燃焼炉の回転方向に傾斜させて取り付けられている、請求項１から請求項４のいずれかに記載の燃焼装置。
6. 前記回転式燃焼炉の炉内温度を測定する炉内温度センサと、前記炉内温度に基づいて前記回転式燃焼炉の回転駆動を制御する制御装置とを有し、
   前記制御装置は、前記炉内温度が所定の監視時間内に所定の燃焼安定温度以上になったとき、前記燃料の燃焼が安定したと判断して前記回転式燃焼炉の回転を開始させる、請求項１から請求項５のいずれかに記載の燃焼装置。
7. 請求項１から請求項６のいずれかに記載の燃焼装置と、前記燃焼装置から排気された燃焼ガスと熱交換して温風または温水を取得する熱交換器とから構成される、熱供給システム。

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