JPS5863792A - 固形燃料 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は着火・火回り特性、燃焼特性などに優れた固形
燃料に関する。すなわち、円柱ないし角柱からなる固形
燃料の原形状に凸起部を少なくと供給できる構成にする
ことにより１．特に着火・火回り特性、燃焼特性の優れ
た固形燃料を提供するものである。

近年、石油危機を契機としたエネルギー情勢の変化を背
景に、石炭を中心とした炭素質燃料の見直しが活発化し
、重要なエネルギー資源を有効かつ利用拡大が望まれて
いる。

石炭等の固形燃料の有効な利用を拡大化するには、大き
な技術的問題も多い。現在−例として石炭利用拡大の大
きな技術的開発課題は、（イ）石炭を高度利用して未利
用資源の有効利用を図る（たとえば、微粉炭、褐炭の有
効利用）、（ロ）排煙処理技術を確立し、環境保全、効
率の向上を図る（たとえば、公害防止技術）、（・→石
炭を液化し、輸送。

貯蔵等の不便さを解消する（たとえば、００Ｍ燃料）、
に）石油、天然ガスの代替として利用する（たとえば、
高カロＩＪ−ガス化）、（ホ）石炭９石炭灰の再資源化
、新規需要分野を開発する（たとえば、家庭用燃料）、
などがあり、取り組みが検討されている。

本発明は上記技術的開発課題の中で、特に（イ）。

（ホ）に関連するもので、従来の固形燃料すなわち練庚
、−ノー炭とは皮なる新しいタイプの家庭用固形燃料を
提供するものである。

ｂＹ：　＊、固形燃料は工業用と家庭用に大別できるが
、６炭を中心とする固形燃料の大部分は、工業用に使用
されている。一方、家庭用として使用されている石炭利
用の固形燃料は、練炭、豆炭が主流で、木炭利用の消費
に年々減少傾向にあり、これらの家庭用固形燃料に補助
熱源として利用されているにすぎない。しかしながら、
その中で木炭は高級調理用熱源として、ホテル、レスト
ランなどの調理用として重要視されている。

Ｆｉ炭、木炭等の有効利用あるいは新規需要分野を４慮
すると、家庭用固形燃料を補助熱源として利用するので
ｉｚ＜、付加価値の高い新しいタイプの固形燃料の開発
は急務である。しかし、現在市販の家庭用固形燃料は一
般的に練炭、豆炭および木炭である。一部携帯用、非常
用固形燃料としてγルコール燃料を含有したパラフィン
、フック１′スなどがあるが、需要も少ない。

このような一般的な練炭、豆炭の技術開発はか生、悪臭
防止、排ガス特性等の改良がなされ、最近では点火削性
練炭やり炭も市販されでいるが、このような練炭、Ω−
炭等の固形燃料には欠点も多い。その欠点を以下に列記
する。

Ｏ）練炭、豆炭の熱容量（比熱）が大きく１着火性が悪
い。

（２）使用可能すなわち安定燃焼筐でに時間を要す（平
均１〜２時間）。

（３）着火後、立消えすることもある。

（４）点火時、煙？悪臭が発生する。

（６）燃焼６ノ期と燃焼来期に有害ガス、特に−酸化炭
素、二酸化イオウなどの発生量が多い。

（６）固形燃１！＋１個当りの重量が大きいことは、熱
容量１比熱）も大きくなり、燃焼温度が必然的に高い。

このことは燃焼灰がコンロに融着し。

コンロすなわち燃婢機器の形状が変化あるいは排ガス特
性をさらに悪化させ、コンロが使用不能となる。これは
石炭中のアルカリ金属、アルカリ土類金属とコシロ我分
中のシリカ、アルミナ等が高温反応し、スピネル構造物
となることによる。

上記の欠点は固形燃料自体に原因するものが多い０ 本発明は上記欠点を改善し、着火・火回り特性４燃焼特
性等の優れた新しい固形燃料を提供するもので、円柱な
いし角柱からなる原形状に少なくとも１個の凸起部を設
けたものである。

ここで円柱、角柱の定義について説明する。第１図に例
を示したように、円柱とに１円、だ円および円錐状のも
のを言い、角柱とに、三角、四角。

丸角、六角等の角および角錐状のものを言うものとする
。前記円柱、角柱の形状として直線、わん曲、Ｖ形ある
いは波形等の変形に可能であり１円柱−角柱形状、直線
−わん曲形状、わん曲−Ｖ形形状等の混合構造体も含む
ものとする。次に原形状とけ円柱、角柱の断面、すなわ
ち第１図のムー五′線断面図で示されるように、主形状
の平均断面形状を吉い、特に円錐柱、角錐柱については
最大断面形状を原形状とする。また、主形状部および凸
起部について説明する。第２図に例を示しだように、（
ａ）は固形燃料の一例を示す斜視図、（ｂ）は（ａ）の
原形状断面を表したものである。（Ｃ）は（＆）のＢ　
−Ｂ’線断面を示し、（ｄ）を主形状部、（５）を凸起
部と言う。

次に本発明の凸起部の構成要件として、第３図に示しだ
ように、円柱の原形状の最大断面長さをＭとし、円柱の
長さをＬとしたとき、Ｌと輩の比Ｌ／Ｍ　　が０．８以
上で構成され、かつＬ方向に凸起部を設けたものが本発
明の最も好ましい固形燃料である。

次に本発明の固形燃料の具体的な断面の例を第４図に示
す。（ｆ）は円柱、（ｇ）は角柱、（ｈ）は円錐柱、（
１）は（ｆ）　、　（ｇ）および（ｈ）の変形例で、凸
起部と通孔から構成されたものである。

本発明の固形燃料は、炭素質物質を主成分とし、これに
脱硫剤、燃焼促進剤、成形助剤および粘結剤を添加した
ものから構成するのがよい。炭素質物質として１石炭、
コークス、木炭、素灰、黒鉛。

石油カーボンまたにその他の炭素質燃料を用いる。

脱硫剤としてナトリウム、カリウム、カルシウム。

用いる。さらに上記アルカリ金属、アルカリ土類金叫の
複合物質等も使用できる。

燃焼促進剤（酸化剤）Ｖｉ、硝酸カリウム−９硝酸バリ
ウム、過塩素酸カリクム、酸化マグネシクム。

酸化鉄、アルミニウム粉末、酸化マンガン等を用いる。

成形助剤は一般的に用いられているベントナイト、タル
ク、粘土、カオリン等を用いる。粘結剤はピッチ、ター
ル、フノリ、糖密、バルフ排液。

セメント、ニカワ、石灰、水ガラス、石コク、コロイダ
ルシリカ、コロイダルアルミナ、澱粉、カルボキシメチ
ルセルロース（ＣＭ　Ｃ）”Ｉヲ用いる。

代表的な配合比は次のとおりである。

炭素質物質　　　　７０〜９６重量％ 脱　　硫　　剤　　　　　　　　１〜２６　〃燃焼促進
剤　　　　０〜１６　〃 成形助剤　　　　０〜１−０．　ｕ 粘　　結　　剤　　　　　　ｏ、ｓ〜　６８次に実施例
に用いた固形燃料の製造法について説明する。第１表に
示す配合比からなる組成物を秤量後、オムニミキサーで
十分乾式混合した後、成形に必要な水を添加し、ニーダ
−で十分混練する。混練物を押出し成形機を用い、任意
の形状に押出し成形し、乾燥する。乾燥後、成形品は１
６〜ａ　ｏ　ｍｍの長さに粒度調整後、サンプルとしだ
。

本発明の好ましい固形燃料の構成要件として、層形燃料
１個の重量２０ｐ以下、見掛は密度１．３ｇ／ｃｃ以下
、原形状断面積２６〜１６ｏｏｍｍ２で、燃焼させると
きの充填密度０．８５／／ａｃ　　以下が良い。

次に本発明の重要な要素である凸起部の構成について説
明する。凸起部構成条件は、 （イ）　原形状に対し、少なくとも１個の凸起部を設け
ること。

（ロ）十形状部、凸起部のどちらが一方が、角状を有し
ていること。

（／→　必要に応じ主形状部あるいは凸起部に切欠き部
を構成すること、 （１主形状部の最大長さＭと、凸起部の最大長さｌの比
、　Ｍ’／Ｍが１以下で形成されていること、である。

上記４項目を満足できる凸起部で構成された固形燃料は
、従来の豆炭形状と比較し１次のような効果を有する。

１）燃焼面積を増大（空気との接触面積）シ、固形燃料
の欠点である、反応性を向上させることにより、着火・
火回り特性、燃焼特性が改善され、未燃焼ガス（−酸化
炭素、炭化水素等）を著しく低減することができる。

２）固形燃料層中の空間部を増大し、かつ燃焼用空気の
導入が容易となり、燃焼性が改善できる。

３）主形状部と凸起部の交線の空間を少なくとも２個設
けることにより、２）と同様に空間部を増大し、燃焼用
空気の導入が容易となり、燃焼性訊 が鹸善できる。

４）凸起部や主形状部に通孔を設けることにより、燃焼
用空気の導入が容易になるとともに、固形燃料の中心部
への空気の供給がさらに容易となり、未燃焼ガスを著し
く低減できる。

構成することにより、さらに着火・火回り特性。

燃焼特性は改善できる。

以下、実施例に基つき本発明を詳述する。

第６図はブス炎による着火・火回り特性を測定する方法
（以下ガス炎法と言う）を示す。この方法は都市ガス用
テーブルコンロを用い１図に示す構成で、固形燃料の着
火・火回り特性を着火時間により測定する方法である。

この時の着火時間は、ある一定時間ガス炎によシ点火し
、ガス炎を消火後、少なくとも１０分間以上燃焼するこ
ととし、ガス炎加熱時間を着火・火回り時間とした。図
中１はガステープルコンロ本体を示し、バーナー２の上
面より高さくｂ）７０　ｍｍ離れた所に直径１００ｍ７
７Ｌ。

長さｓ　ｏ　ｍｍの円筒状の固形燃料費［１１３を支持
台４で保持している。燃料費■３の下面に６メソシーの
金網で構成され、受皿３に固形燃料６を２００ｇ均等に
充填させる。

次に第６図は、燃焼器を用い、補助点火剤により固形燃
料に着火させ、着火・火回り特性を測定する他、燃焼特
性として、排ガス測定装置を用い、排ガス中の一酸化炭
素、二酸化炭素を測定する方法（以下補助着火法と言う
）を示す。図の燃焼器は市販コンロを一部改良したもの
で、燃焼器本体６は、その側面下部に１個の燃焼用空気
ロアと、側面上部に８個の二次燃焼用空気口８を有する
。

捷だ排ガス測定のため、本体６の上部に円筒状フード９
を設けている。フードはその側面下部には８個の補助二
次燃焼空気口１０．上面には複数の独立した排ガス通気
口１１を設け、排ガス通気口１１の中央部に排ガス測定
用パイプ１２を挿入している。

本体６に６メソシユの金網からなる固形燃料受皿１３を
設け、受皿１３に固形炭１４を３００ｇ均等に充填する
。一方、第２表の組成で、直径６火後、これを前記固形
燃料の上部に充填し、充填直後、ただちに排ガス測定を
開始し、着火・火回り特性、燃焼特性を測定する。

に示した。排ガス中の二酸化炭素のピーク値、すなわち
着火した補助着火剤を充填してρ・らピーク値壕での時
間を、着火・火回り時間とした。また−酸化炭素は１．
燃焼時のピーク値を示したものである。

第　　　１　　　表 実施例１ 第８図に示す断面形ヒトものを前述した製造法部断面積
を第３表に示す。

第　　　３　　　表 これらの固形燃料を前述したガス炎法と補助着火法によ
り、着火・火回り特性、燃焼特性を測定した結果をそれ
ぞれ第４表及び第６表に示す。まだ第６表の着火・火回
り時間を第９図に、また−酸化炭素のピーク値を第１０
図にそれぞれ示した。

４ 第　４　表　（ガス炎法） 注）　０２１０分以上燃焼 △：５〜１０分で立消え ×：０〜６分で立消え 第　５　表（補助着火剤法） 特性、燃焼特性から明らかなように、凸起部を設けるこ
とにより１着火・火回り特性、燃焼特性は著しく改善で
きた。捷た凸起部は原形状に対し、ある一定の形状が必
要である。すなわち原形状部と凸起部との断面積比が、
１０σ：１０〜１００：５０の範囲が好ましい。凸起部
の断面積比が１０以下になると、ガス炎法、補助着火法
においても１着火・火回り特性、また未燃焼ガス（第５
表には一酸化炭素のみを記載しているが、炭化水素も同
様の傾向となる）の発生量は原形状とほぼ同一特性で、
凸起部を構成する効果Ｆｉない。一方６０以上になると
１着火・火回り特性、燃焼特性も悪化する。この原因は
、相互の固形燃料により、凸起部が原形状に近つき、空
間層が減少すること、さらに固形燃料の熱容量も大きく
なることであり、これらによって着火・火回り特性が悪
く、未燃焼ガスが多く発生する。

実施例２ 第１１図に示すように、凸起部の断面積が生形−状に対
しそれぞれ？５％とし、凸起部の形状が異ならせた例で
ある。補助着火法により測定した結果を第６表に示す。

第　　　６　　　表 表から明らかなように、凸起部の形状、すなわち凸起部
のみかけ表面積が大きく影響する。ちなみにＮ０１４は
全主形状に対し、みかけ表面積１．１５倍、　Ｎｏ、７
は１．０６倍である。このように全主形状に対し、凸起
部を構成した形状においてみかけ表面積は１．１Ｍ以上
が好ましい。

実施例３ 第１２図のように凸起部を構成した形状に、切欠き部９
通孔をそれぞれ設けた例である。補助着火法を用い測定
した結果を第７表に示す。

　７ 第　　　　７　　　　表 表から明らかなように、凸起部を設けた形状に。

切欠き部〔原形状（Ｎｏ、４）の断面積１００に対し、
切欠き部の断面積が６〕、また通孔〔原形状（ＮＯ９４
）の断面積１００に対し、通孔の断面積が８〕を設ける
ことにより、固形燃料層の空間部が大となり１着火・火
回り特性さらに燃焼特性もさらに改善できた。

実施例ではすべて角柱の°原形状のもので説明しだが、
円柱の原形状についても同様の効果を有した。

以上のように原形状に凸起部を少なくとも１個設けるこ
とにより、１火・火回り特性、燃焼特性が著しく改善で
きた。

なお、前記の通孔は、凸起部を有する主形状部の断面積
に対し、通孔の断面積の比が９８：２〜５０　：　６０
の範囲が好ましい結果を得だ。特に通孔の断面積比は犬
なる方が好捷しいが、機械的強度Ｈ５０％以上になると
著しく低下する。

まだ実施例の燃焼器は燃焼用空気として、自然ドラフト
を利用したものであるが、着火・火回り特性、燃焼特性
をさらに改善させるため、燃焼初期に強制的に燃焼用空
気を導入することにより、凸起部を設けた固形燃料はさ
らに効果に大となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は円柱ないし角柱からなる固形燃料を示し、ａは
斜視図、ｂは断面図、第２図は原形状。 主形状部および凸起部を説明する図、第３図は円柱、角
柱の定義を示す図、第４図は本発明の固形燃料の例を示
す断面図、第６図はガス炎法による特性測定用器具の縦
断面図、第６図は補助着火法による特性測定用器具の縦
断面図、第７図は各種固形燃料の排ガス特性を示す図、
第８図は実施例１の固形燃料の断面図、第９図はその着
火・火回り特性を示す図、第１０図は実施例１の排ガス
特性を示す図、第１１図は実施例２の固形燃料の断面図
、第１２図は実施例３の固形燃料の断面図である。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　赦　男　はが１名第１
図　〔α１（ｂ） 第　２　図 ”）　　　　　　　　　　　　　　　　　（ｂ）　　　
　　　　　　　　（Ｃ）第３図 第４図 ＠１　１　１５１ 第１２図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）円柱ないし角柱からなる原形状に凸部部を少なく
   とも１個設けた固形燃料。
2. （２）原形状に対し、主形状部と凸起部の少なくとも一
   方に独立した切欠き部まだは通孔を設けた特許請求の範
   囲第１項記載の固形燃料。
3. （３）主形状部と１個の凸起部との断面面積比が１００
   ＝１０〜１００　：　５０である特許請求の範囲第１項
   記載の固形燃料。