JP4768465B2 - バイオマス燃料の着火方法 - Google Patents

Description

本発明は、籾殻、大鋸屑または木質ペレット等のバイオマス燃料を貯留する燃料タンクと、バイオマス燃料を燃焼する燃焼部と、燃料タンクからバイオマス燃料を燃焼部に供給して燃焼させるバイオマス燃焼装置において、着火時の無煙化と着火時間の短縮化により着火性を向上させたバイオマス燃料の着火方法に関するものである。

木質ペレット燃料を燃焼させる燃焼装置の点火方法であって、点火時に燃焼部を予熱した後に点火する方法は、特開２００４−１９１０１６公報に、燃焼機において再点火時に燃焼手段を予熱する装置は、特開平１０−１６０１５７号公報に、ポット式燃焼器において予熱ヒータを備えたものは、特開２００１−９９４２４号公報に、触媒燃焼装置において触媒燃焼部を予熱する方法は、特開２００３−２８４０３公報に、油炊き温水ボイラにおいて気化器を予熱して燃焼室を暖める方法は、特開平６−２９５０号公報に、それぞれ記載されている。

特開２００４−１９１０１６公報 特開平１０−１６０１５７号公報 特開２００１−９９４２４号公報 特開２００３−２８４０３公報 特開平６−２９５０号公報

木質ペレット等のバイオマス燃料は、着火の際や消火の際、および消火後の再着火時にも多量の煙が発生するので、特に燃焼量を絞ったり燃焼を断続させて温度制御をする暖房装置や給湯器などには必ずしも適した燃料ではなく、バイオマス燃料を用いる暖房装置や給湯器などが普及を阻んでいるのが実情である。

ところで、バイオマス燃料の着火時に発生する煙の量は、バイオマス燃料の温度が低いことが原因であることは従来から知られており、そのためバイオマス燃料の温度を高めたうえで着火する手段が種々講じられている。しかしながら、本発明者の知見によれば、バイオマス燃料の温度が高い状態においても多量の煙が発生することを解明しており、バイオマス燃料の着火時に煙の発生を抑制するとともに着火時間を短縮するには、バイオマス燃料の温度を着火適温範囲内に調整したうえで着火する方法が好適であることを究明するに至っている。

そこで本発明は、バイオマス燃料を燃焼する燃焼部の温度を制御することにより、燃焼開始時のバイオマス燃料への着火時から安定燃焼状態となるまでの間、暖房や温水温度などの制御にともなうバイオマス燃料の燃焼断続による再着火時における煙の発生を無くし、特にバイオマス燃料給湯器における温水制御の高精度化を図ることができるバイオマス燃料の着火方法を提供することを目的とするものである。

上記目的を達成するため本発明は、請求項１ないし５に係るバイオマス燃料の着火方法を提供する。すなわち、請求項１に係るバイオマス燃料の着火方法は、バイオマス燃料を貯留する燃料タンクと、バイオマス燃料を燃焼する燃焼部と、燃料タンクからバイオマス燃料を燃焼部に供給して燃焼させるバイオマス燃焼装置において、着火に先立って燃焼部の温度を検出し、燃焼部の温度が着火適温範囲のときはそのまま着火動作に入り、燃焼部の温度は着火適温範囲より低いときは加熱手段により加熱して着火適温の範囲まで昇温したうえ着火動作に入り、燃焼部の温度が適温範囲より高いときは冷却手段により着火適温範囲まで降温したうえ着火動作に入ることを特徴とするものである。

請求項２に係るバイオマス燃料の着火方法は、請求項１記載のバイオマス燃料の着火方法において、着火適温範囲は６０℃以上１５０℃未満に設定してあることを特徴とするものである。

請求項３に係るバイオマス燃料の着火方法は、請求項１または２記載のバイオマス燃料の着火方法において、加熱手段は、液体燃料燃焼装置、気体燃料燃焼装置または電熱装置で構成され、冷却手段は、外気温の送風装置で構成されることを特徴とするものである。

請求項４に係るバイオマス燃料の着火方法は、請求項１、２または３記載のバイオマス燃料の着火方法において、正常燃焼の消火後１０分から３０分を着火適温範囲とみなすことを特徴とするものである。

請求項５に係るバイオマス燃料の着火方法は、請求項１、２または３記載のバイオマス燃料の着火方法において、バイオマス燃焼装置は、温水タンクの貯留水を加熱する給湯器を構成しており、温水タンクの水温センサが水温の設定温度到達によって消火し、再着火時に燃焼部の温度が着火適温の範囲か否かを検出することを特徴とするものである。

本発明に係るバイオマス燃料の着火方法によれば、バイオマス燃料を燃焼する燃焼部の温度を制御することにより、燃焼開始時のバイオマス燃料への着火時から安定燃焼状態となるまでの間、暖房や温水温度などの制御にともなうバイオマス燃料の燃焼断続による再着火時における煙の発生を無くし、特にバイオマス燃料給湯器における温水制御の高精度化を図ることができる効果が得られる。

図１は本発明に係るバイオマス燃焼装置の一例としてバイオマス燃料給湯器の構成を示す断面図、図２は図１に示すバイオマス燃料給湯器における着火可能領域の判定動作を示すフローチャート、図３は図１に示すものの他の実施の形態を示す部分断面図である。

図１に示すように、本発明に係るバイオマス燃料給湯器１は、籾殻、大鋸屑または木質ペレット等のバイオマス燃料を貯留する燃料タンク２と、バイオマス燃料を燃焼する燃焼部３と、燃料タンク２からバイオマス燃料を燃焼部３に供給する燃料供給装置４と、上位水温センサ５、中位水温センサ６および下位水温センサ７を備えた温水タンク８と、燃焼部３と温水タンク８との間の熱交換部９を備えており、燃焼部３は、燃料タンク２から燃料供給装置４によって供給されるバイオマス燃料を燃焼させる燃焼皿１０を設けた燃焼室１１と、バイオマス燃料の燃焼にともなって燃焼皿１０上に生じる灰を収集する集灰部１２からなっていて、これら燃焼室１１に燃焼風を供給する燃焼ファン１３等は全て一体の外装ケース１４内に装備されている。燃焼ファン１３と吸引ファン２２は外気を燃焼皿１０の下部から燃焼室１１内に供給する。

上記燃焼部３の燃焼室１１には、予熱のため灯油を燃料とするバーナ（液体燃料燃焼装置）１５が備えられている。この予熱のためのバーナ１５は、ガスを燃料とする気体燃料燃焼装置で構成することができる。バーナ１５はバイオマス燃料への着火バーナをも兼ねている。なお、燃焼皿１０の予熱構造としては、図３に示すように電気ヒータ１６を埋設した電熱装置で構成することができる。

上記燃料供給装置４は、燃料タンク２内の底部に沿って設けたスクリューコンベア１７からなり、スクリューコンベア１７の傾斜下部は燃料タンク２の底部に開口しており、かつ傾斜上部には燃焼室１１内の燃焼皿１０上にバイオマス燃料を供給する供給シュート１８が接続されている。

燃焼部３の燃焼室１１の上部には、温水タンク８内を通る蛇行筒１９が接続されており、この蛇行筒１９によって熱交換部９を構成していて、蛇行筒１９の上端は集灰部１２を構成するサイクロン２０に接続筒２１によって接続されている。上記接続筒２１のサイクロン２０寄りには吸引ファン２２を介在させてあって、燃焼ファン１３から取り入れられた外気によって燃焼室１１内に生じた灰を含む排気を吸引し、サイクロン２０に送り込むようになっている。サイクロン２０の下部には集灰室２３を設けてある。２４は排気温センサである。

温水タンク８には、その下部に給水口２５が、上部に温水送出口２６が設けられており、給水口２５には給水弁２７が給水源（水道、図示せず）との間に介在させてある。

２８は制御盤であって、上位水温センサ５、中位水温センサ６、下位水温センサ７、排気温センサ２４、スクリューコンベア１７、燃焼ファン１３、吸引ファン２２、バーナ１５および図示はしていないが、燃焼皿１０の温度を計測する温度センサが接続されていてもよく、制御盤２８によりバイオマス燃料の供給、バーナ燃焼、排気、給水および温水送出等の所要の制御等が集中的に行われるように構成されている。

以上のように構成されたバイオマス燃料給湯器１は、図２および図３に例示するように作動する。すなわち、制御盤２８において燃焼開始のためのスタート操作をすると、先ず燃焼皿１０の温度が検出され、燃焼皿１０の温度が冷たいとき（６０℃未満）、暖かいとき（６０℃以上１５０℃未満）、熱いとき（１５０℃以上）の温度領域が検出される。そして、冷たいときには燃焼皿１０上にバイオマス燃料を供給する前に液体燃料燃焼装置のバーナ１５を作動させて燃焼皿１０を着火適温範囲の暖かいときの温度範囲まで予熱したうえ、燃焼皿１０上にバイオマス燃料を供給して着火する。燃焼皿１０が暖かいときはそのままバイオマス燃料を供給して着火する。また、燃焼皿１０が熱いときは燃焼ファン１３や吸引ファン２２を動作させて外気を燃焼皿１０の付近に流通するように導入し、燃焼皿１０を着火適温範囲の暖かいときの温度範囲まで温度を下げたうえバイオマス燃料を供給して着火する。

前記のように、燃焼皿１０が冷たいときの状態はバイオマス燃焼装置の初期着火時、熱いときの状態はバイオマス燃焼装置の消火直後、暖かいときの状態はバイオマス燃焼装置の消火後ある時間を経過時に主に生じるが、バイオマス燃焼装置が図示のようにバイオマス燃料給湯器１の場合には、温水タンク８の下位水温センサ７が設定温度に到達した場合に自動消火され、次いで温水送出口２６から設定温度に暖められたお湯が、風呂又は台所用の温水として利用された場合に、給水口２５から水道の圧力によって自動的に温水タンク８内に水が供給されることによって温水タンク８内の水温が低下し、中位水温センサ６の設定温度以下になった場合に自動的に再着火され、下位水温センサ７の設定温度になるまで、燃焼が継続される。

そして、風呂又は台所で大量にお湯を消費するなど温水送出口２６から大量にお湯が排出される場合には、前回の燃焼から時間を経過していないため、燃焼皿１０が熱いときの状態になっているので、再着火に先立って燃焼ファン１３又は吸引ファン２２が作動して外気が導入され、燃焼皿１０が着火適温範囲である暖かいときの温度まで下がった状態でバイオマス燃料の再着火が開始される。（図２参照）。

本発明に係るバイオマス燃料給湯器１においては、着火に先立って燃焼部３の燃焼皿１０の温度を検出し、燃焼皿１０の温度が着火適温範囲のときはそのまま着火動作に入り、燃焼皿１０の温度が着火適温範囲より低いときは加熱手段であるバーナ１５により加熱して着火適温範囲（６０℃以上１５０℃未満）まで昇温したうえ着火動作に入り、燃焼皿１０の温度が適温範囲より高いときは冷却手段となる燃焼ファン１３又は吸引ファン２２により外気を導入して着火適温範囲まで降温したうえ着火動作に入るので、燃焼開始時のバイオマス燃料への着火時から安定燃焼状態となるまでの間、暖房や温水温度などの制御にともなうバイオマス燃料の燃焼断続による再着火時における煙の発生を無くし、特にバイオマス燃料給湯器における温水制御の高精度化を図ることができ、着火時の無煙化と着火時間の短縮化により着火性を向上させることができる。

暖房や温水温度などの制御にともなうバイオマス燃料の燃焼断続による再着火時において、正常燃焼の消火後１０分から３０分の範囲が着火適温範囲となる場合が多いので、正常燃焼の消火後１０分から３０分の範囲をもって着火適温範囲とみなしても実質的に差し支えがなく、これによって制御作動の簡素化をはかることができる。

本発明に係るバイオマス燃焼装置の一例としてバイオマス燃料給湯器の構成を示す断面図である。 図１に示すバイオマス燃料給湯器における着火可能領域の判定動作を示すフローチャートである。 図１に示すものの他の実施の形態を示す部分断面図である。

符号の説明

１ バイオマス燃料給湯器
２ 燃料タンク
３ 燃焼部
４ 燃料供給装置
５ 上位水温センサ
６ 中位水温センサ
７ 下位水温センサ
８ 温水タンク
９ 熱交換部
１０ 燃焼皿
１１ 燃焼室
１２ 集灰部
１３ 燃焼ファン
１４ 外装ケース
１５ バーナ
１６ 電気ヒータ
１７ スクリューコンベア
１８ 供給シュート
１９ 蛇行筒
２０ サイクロン
２１ 接続筒
２２ 吸引ファン
２３ 集灰室
２４ 排気温センサ
２５ 給水口
２６ 温水送出口
２７ 給水弁
２８ 制御盤

Claims (5)

1. バイオマス燃料を貯留する燃料タンクと、バイオマス燃料を燃焼する燃焼部と、燃料タンクからバイオマス燃料を燃焼部に供給して燃焼させるバイオマス燃焼装置において、
   着火に先立って燃焼部の温度を検出し、
   燃焼部の温度が着火適温範囲のときはそのまま着火動作に入り、燃焼部の温度は着火適温範囲より低いときは加熱手段により加熱して着火適温の範囲まで昇温したうえ着火動作に入り、燃焼部の温度が適温範囲より高いときは冷却手段により着火適温範囲まで降温したうえ着火動作に入る
   ことを特徴とするバイオマス燃料の着火方法。
2. 着火適温範囲は６０℃以上１５０℃未満に設定してあることを特徴とする請求項１記載のバイオマス燃料の着火方法。
3. 加熱手段は、液体燃料燃焼装置、気体燃料燃焼装置または電熱装置で構成され、冷却手段は、外気温の送風装置で構成されることを特徴とする請求項１または２記載のバイオマス燃料の着火方法。
4. 正常燃焼の消火後１０分から３０分を着火適温範囲とみなすことを特徴とする請求項１、２または３記載のバイオマス燃料の着火方法。
5. バイオマス燃焼装置は、温水タンクの貯留水を加熱する給湯器を構成しており、温水タンクの水温センサが水温の設定温度到達によって消火し、再着火時に燃焼部の温度が着火適温の範囲か否かを検出することを特徴とする請求項１、２または３記載のバイオマス燃料の着火方法。
   
   

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