JP2016006366A - 農業用バイオマス暖房機 - Google Patents

Abstract

【課題】 農業に於ける温室暖房は、燃料である化石燃料の高騰で窮地に追い込まれている。この問題を解決するために化石燃料に代わる暖房用燃料の開発と、その燃料による暖房機の開発が課題となっている。この様な現状の中で新しいバイオマス燃料（特許５４３８０９０）が開発された。従って、その新しいバイオマス燃料を効果的に利用するために、新しいバイオマス燃料による新しい形態の農業用暖房機の開発が課題となる。
【解決の手段】 新しく開発されたバイオマス燃料は、化石燃料や既存のバイオマス燃料とは全く異なる形状の燃料で、化石燃料や既存のバイオマス燃料とは異なり、炎以外に高温の燃焼灰及び炭火と夥しい量の火の粉を発生しながら燃焼する。
この高温の燃焼灰及び炭火と夥しい量の火の粉を効果的に利用することで、温風を生産すると同時に温水を生産し、既存の重油焚き暖房機と同じ温風暖房に加えて温水暖房を同時に行う。
【選択図】図１

Description

技術の分野

農業用暖房機に関する

雑草や樹木の枝葉、潅木、竹、篠、など自然界に植生する全ての植物をバイオマスとして一部が炭化するまで加熱乾燥することによって、生産するバイオマス燃料と、バイオマス燃料製造機に関するバイオマス燃料の燃焼技術の応用であるが、先の出願（特願２０１４−１２２８２７）の農業用暖房機を改良するものである。

特許第５４３２３０２ 号 バイオマス燃料製造機 特許第５４３８０９０ 号 バイオマス燃料と加工技術 特願２０１３−０２３７５４ バイオマス燃料の燃焼器 特願２０１４−１２２８２７ 農業用バイオマス暖房機 特願２０１４−２３９３０４ バイオマス燃料の燃焼器

農業分野の中の温室暖房は、化石燃料の灯油や重油を燃料とするものが大部分である。近年化石燃料の高騰に伴う燃料費の増加によって、温室暖房を必要とする施設園芸農業は、燃料費が大きな負担となり経営難に陥っている。従って、温室暖房を必要とする施設園芸農業界からは、化石燃料に代わる格安燃料の供給の要望が大きい。

この様な中で、雑草や樹木の枝葉を始とする自然界の全ての植物を原料バイオマスとする低価格のバイオマス燃料（特許第５４３８０９０号以後燃料と言う）が開発されたが、この燃料は既存の化石燃料用の暖房機での使用は不可能である。従って、この燃料を効果的に利用できる専用の格安暖房機の開発が課題であった。

この様な状況の中で、先の出願（特願２０１４−１２２８２７）の農業用バイオマス暖房機（以後先の暖房機と言う）図９を開発したが、この先の暖房機は図９に示す様に既成の重油炊き暖房機（以後重油暖房機と言う）図１０の重油バーナーを外し、代わりに特願２０１３−０２３７５４のバイオマス燃料の燃焼器（以後先の燃焼器と言う）を取り付けただけのものであった。

この様に先の暖房機は、この先の燃焼器を実用に供するために重油暖房機を単純に改良したものであったが、この時点の先の燃焼器は図７に示す通り実験段階に等しいものであったために、重油暖房機とは構造と機能の面で効率よく連動することができず実用に至らなかったものである。従って、新しい形態の暖房機の開発は、図９の様に図１０の重油暖房機の構造に拘り重油暖房機を改良するのではなく、図９の燃焼器のみを独立した暖房機にするための実用燃焼器の開発が課題となった。

新しい構造の農業用バイオマス暖房機（以後暖房機と言う）図１を製作するためには、先ず燃焼器の製作を先行しなければならないので、先ず 燃焼器を必要とする新しく開発されたバイオマス燃料（特許第５４３８０９０号 バイオマス燃料と加工技術、）について説明する。

新しく開発されたバイオマス燃料は、木質チップ（以後チップと言う）、木質ペレット（以後ペレットと言う）と同類の「直接燃焼型」の燃料であるが、チップやペレットとは形状及び性状が大きく異なり、チップやペレットの感覚での取り扱いは不可能である。従って、この燃料の製造方法および形状、性状、燃焼形態を簡単に説明しなければならない。

この燃料の製造方法は、一律無差別に採集する植物を原料バイオマス（以後バイオマスと言う）とし、一律無差別に裁断した後、バイオマス燃料製造機（特許第５４３２３０２号、以後燃料製造機と言う）で単純に焙煎することで乾燥するだけであるが、嵩張りの原因となる草や細枝、葉など早く乾燥するものだけが焦げて炭化するまで乾燥し、炭化した草や細枝、葉だけを粉砕し嵩張りを解消して完成燃料とする。

この様な方法で製造される燃料の最大の特徴は、チップ、ペレットの原料バイオマスが木質に限定されているのに対し、雑草を含む樹木の枝葉、潅木、竹、篠、蔦、等、植物であれば全て原料バイオマスとなることである。

これ等のバイオマスの嵩張りの原因となっている草や細枝葉だけが焦げて炭化するまで乾燥し、炭化しても嵩張っている草や細枝葉だけを粉砕することで粉炭とするが、一定の寸法に裁断されたままで乾燥した状態の大小の草の茎、枝、等と粉炭が混合した焚き火の燃え残りゴミのような完成燃料になり、強制給気による強制燃焼によらなければ燃焼は不可能なことが大きな特徴である。

この燃料は全体の相当量の部分（約３０％）が粉炭であるために、燃料の取り扱い管理から燃焼に至るまでの全ての過程で粉塵対策が必要となり、ペレットのように単純に扱うことや燃やすことはできず、燃料の供給から排煙処理に至るまで粉塵の飛散対策の完備した専用の取り扱い機材と燃焼器が必要になる。

この様な条件の下で開発されたのが、図５に示す 特願 ２０１４−２３９３０４「バイオマス燃料の燃焼器」である。この燃焼器は先の燃焼器を改良したもので、燃料製造機及び暖房機を始とする、バイオマス燃料の燃焼技術全てに共通するものであって、本発明の暖房機の基本構造となり、類似するペレットや化石燃料による暖房技術では成し得なかった暖房技術を完成したものであるので、この燃焼器に付いても説明しなければならない。

この燃焼器は図５に示す通り、この燃焼器のために開発したスクリュー軸２４による、大きく曲がったことを特徴とするスクリューコンベアによる、燃焼皿２の中央下部からの燃料供給により、課題の粉塵対策を解決した燃焼器である。

この燃焼器のために開発したスクリュー軸２４は、一本のスクリュー軸の複数の任意の場所にそれぞれ自在継手２３を配置し、一本のスクリュー軸で横送りを立て送りに方向転換することを可能にしたもので、このスクリュー軸の完成によりスクリューコンベアを図５の様に大きく曲げることに成功したものである。

然し、立て送りに方向転換されたスクリュー軸２４の先端は動きが自由なために燃料を搬送する際に安定した回転ができない、所謂芯ブレであるが、この芯ブレを防ぐためにシャフト懸垂部２０を配置する。シャフト懸垂部２０によってスクリュー軸２４の先端部を吊り下げる形で安定させ、円滑な回転を確保する。

この構造によって、燃料１３は燃焼皿２の中央下部より供給されるが、燃料１３は燃焼皿２の中央に盛り上がる形になり円滑な燃焼にならない。この現象を解決するために、燃料１３を燃焼皿２の周縁部に平均に押し出す目的で、燃料拡散スクレーパー１９を配置する。この燃料拡散スクレーパー１９は、スクリュー軸２４の先端部に固定され、スクリュー軸２４と共に回転し、図５の燃料１３の様に燃焼皿２の周縁部付近に、ドウナツ状に盛り上がる

燃焼皿２は燃料１３の強制燃焼のための空気を燃焼皿２の周縁下部の通風路２１より強制給気し燃料１３を強制燃焼させる。この燃焼により燃焼室１は高温になり、スクリューコンベアが高温にさらされることを防止する目的で、スクリューコンベアを図５の通風路２１で覆い断熱することで過熱を防止する。この断熱により給気は暖められ燃焼効率を良くする働きをする。

このとき、スクリューコンベアの一部を通風路２１で覆うだけでも効果があるが、スクリューコンベアの全てを通風路２１で覆うことによって過熱防止効果が桁違いに大きくなると共に、給気が温められることによる燃焼効率の効果も桁違いに大きくなることが、本発明者の鋭意研究によって見いだされた。

この給気によって燃焼皿２の燃料１３はドウナツ状の燃焼となるが、燃焼灰は連続して供給される燃料によって押し出され燃焼皿２の周縁部よりこぼれ落ちる。
これが燃焼器の全体像であるが、極めて単純且つ簡単な構造の燃焼器である。

新しく開発された図５の燃焼器は、先の暖房機の改良及び実用燃料製造機製作のために開発したものであって、図８のように燃焼器を燃焼室缶体▲１５▼−Ｂ内に収めるだけで、特別な整備をしなくても図８の様な単純な構造の燃焼炉となり、石油ストーブと同じ構造の暖房機になってしまうものであって、本発明の暖房機の基本構造となり、暖房機として特別開発したものではないが、燃焼器による燃焼炉を形成することで計らずして暖房機の原型となったものであって、燃焼器そのものが暖房機本体となるものである。

従ってこの暖房機で使用する燃料は、化石燃料及びペレットによる既存の形態の暖房機への使用は不可能であるが、ペレットによる暖房機に粉塵対策を施すことで、ペレットによる暖房機の転用は可能である。然し、既存のペレット暖房機は温風の供給のみの暖房である。
その理由は、重油暖房機もペレット焚き暖房機も炎の熱以外利用できるものがないということにある。

従って、この燃料の燃焼形態の説明をしなければならないが、燃焼形態の特徴は、図１又は５の燃焼皿２での強制給気による強制燃焼でなければ燃焼が不可能であるが、強制給気による燃焼に伴い粉炭が火の粉となって舞い上がり燃焼室１に充満し、一定時間高温を保ちながら燃焼室１内に滞留し続けた後高温の燃焼灰となる。又草の茎や樹木の枝などは燃焼後大小様々な大きさの炭火となり燃焼灰と共に酸化が終わるまで一定時間高温を保ちながら燃焼室１下部に１４の様に燃焼灰４となって堆積する。

この様な状況の中で開発された先の暖房機は、前述の通り既存の重油暖房機の燃焼バーナーを先の燃焼器に改良しただけのものであったために、燃料の真の利用価値が発揮できなかった。従って燃料を燃料とする独自の形態の暖房機の開発が必要になったものである。

この様に本発明の暖房機は、この高温の燃焼灰と炭火の持つ輻射熱と夥しい量の火の粉を有効に利用し大量の温水を得ることで、温風暖房のための温風を供給すると同時に別の温水暖房設備に大量の温水を供給することを特徴とする温風、温水併用の暖房機であるが、図１及び図３に示す様に冷気誘導羽５、放熱板４、温水槽３、煙反射温水槽６、を効果的に配置し、図１０に示す小型化を実現したことも特徴の一つとなる。

又、この小型暖房機は製造コストを低くする事と、保守管理を簡単にする目的で、図１２の様に複数の部材に分割し、独立した複数の部材による組立形式の暖房機とする。この方式の採用により製造設備が簡素化されることで、製造技術も単純になり製造コストの大幅な削減につながるものである。

更に、この暖房機の運搬及び設置に於いては、クレーン車等を用いる重量物扱いの必要もなくなり、人力の簡単な運搬具等での運搬が可能となる。この様に、どの様な悪条件の現場でも人力のみによる運搬設置が可能になることで、農家自身が自由に分解移動することも可能となる。これにより農家自身による全ての保守管理も可能となる。

更に最大の利点となるのは消耗部の交換が可能であると言うことである。既存の暖房機で共通していることは、暖房機本体の一部が消耗すれば修繕不能となり、暖房機そのものが廃棄となるため新規の設備投資が必要となることで大きな経営負担となっていた。従って本発明は、消耗部材のみの交換で済むことで大幅な経営負担の軽減となる。

現在普及している温水による別の温水暖房設備とは、日中太陽熱を利用して温水を生産し、温室内地表面に並べた大容量のビニールチュウブに温水を蓄えるだけの「温水枕」と呼ばれる、温風暖房を補助する程度の暖房設備であるが、天候の影響が大きく効率が悪いのであまり普及していない。然し、この暖房設備も安定した温水の供給ができれば効果はおおきいとされている。

従って本発明の暖房機により、温風と同時に安定した大量の温水の供給が可能になることで効果的な温水枕の暖房が実現し、一つの温室内を一つの暖房機で温風暖房と温水暖房を同時に行う高い熱効率の温室暖房が実現できることで、暖房燃料費の大幅な削減が実現できる。

この様に本発明の暖房機の温水生産技術は、「特開昭５８−７８０４６」「特開２００１−５５５７９」に類似するする技術として見られるが、何れの温水生産技術も限られた少量の温水を生産するだけで、本発明のような大量の温水生産を目的とするものではない上に、先行する化石燃料やバイオマス燃料による燃焼技術では実現できなかった技術であって、本発明は特願２０１４−２３９３０４「バイオマス燃料の燃焼器」の完成により実現したものである。

この暖房機の最大の特徴が、図１１に示す通り同能力暖房機の半分程度の小型で構造が極めて単純な格安暖房機であることから、設備投資の負担が極めて小さい。

この暖房機導入による最大の効果は、格安バイオマス燃料による燃料費負担の軽減である。使用する燃料価格は重油換算で最高でも２分の１以下である上に、燃料の自給も可能であり、暖房燃料費の画期的な削減に繋がる大きな効果が発揮できる。

又、一つの暖房機で温風暖房と温水暖房が同時に行えることにより、暖房燃料の利用効率が大きくなり、経済収支が大きく改善される。

使用する燃料がカーボンニュートラル燃料ということなのでＣＯ２削減に大きく貢献する。

暖房機縦方向断面図 放熱板配列図 冷気誘導羽と回転する冷気の流れ及び、放熱板と回転する暖気の流れ 煙反射温水槽と反転する煙の流れ 燃焼器の構造図 燃焼皿の構造図 先の出願（特願２０１３−０２３７５４）の燃焼器と燃焼炉の構造図 燃焼器と燃焼炉としての基本構造図 先の出願（２０１４−１２２８２７）の暖房機の構造図 既存の重油焚き暖房機の構造図 先の出願の暖房機（Ａ）と本発明の暖房機（Ｂ）の大きさの比較 本発明の暖房機の部材別の分解図（Ａ）〜（Ｈ） （Ａ）温風ファン部、（Ｂ）外函体部、（Ｃ）缶体頭部、（Ｄ）缶体中部、（Ｅ）煙反射温水槽、（Ｆ）缶体本体部、（Ｇ）燃焼器部、（Ｈ）燃料タンク部

１ 燃焼室 ２ 燃焼皿 ３ 温水槽 ４ 放熱板 ５ 冷気誘導羽 ６ 煙反射温水槽 ７ 温風室 ８ 温風ファン ９ 温風ファン駆動モ―タ １０ 煙突 １１ 冷気 １２ 温風 １３ 燃料 １４ 燃焼灰 １５ 燃焼室缶体 １５−Ｂ 缶体 １６ 外缶体 １７ 回転する冷気の流れ １８ 回転する暖気の流れ １９ 燃料拡散スクレ―パ ２０ シャフト懸垂部 ２１ 通風路 ２２ 給気 ２３ 自在継手 ２４ スクリュー軸 ２５ 燃料タンク ２６ 駆動モータ ２７ 温水加熱管 ２８ 重油燃焼バーナー

発明の実施形態の説明をするために、先の暖房機と燃焼器の関連について説明する。

先の暖房機が実用化しなかった原因は、重油を効率よく利用する構造の図１０の重油暖房機本体と、新しいバイオマス燃料による新しい形態の図７の先の燃焼器を、単純に組み合わせただけであったために、互いに機能を発揮できなかったものである。この原因究明の過程で、図７及び図８に示す様に燃焼器の機能確保のために、燃焼器本体を缶体１５‐Ｂ内に収めたものが、一般的な石油ストーブの基本構造と全く同じであることを発見したものである。

従って、本発明の暖房機の基本構造は、図９先の暖房機より図７先の燃焼器を独立することで、前記一般的な石油ストーブの基本構造に基づく図８に示す燃焼炉とした上で、この燃焼炉を原型とした図５の燃焼器を基に開発したものが、図８の燃焼炉であって、燃料の専用燃焼器による本発明の暖房機の燃焼炉であるが、多目的燃焼装置としての転用が可能なものである。

本発明に係る燃焼炉は、図５に示す様に、燃焼皿２と、シャフト懸垂部２０と、スクレーパー１９と、給気手段である通風路２１と、燃焼皿に下側から燃料を供給する燃料供給手段とを主に備えて構成される。燃料供給手段は、駆動モータ２６により回転されるスクリュー軸２４と、自在継手２５とで構成されたスクリューコンベアであることが好ましく、スクリュー軸２４と、スクレーパー１９は接続するように構成する。

この暖房機は、燃焼室１、燃焼皿２、温水槽３、煙反射温水槽６を燃焼部（燃焼炉）とし、燃焼部を燃焼室缶体１５に内蔵すると共に、図１、２の様に燃焼室缶体１５の外周から燃焼室缶体１５頭部に及ぶ複数の放熱板４を設けた燃焼室缶体１５を、外缶体１６で囲い温風生産と同時に大量の温水を生産することを特長とする、図１１に示す画期的な小型で高効率の農業用暖房機である。

このとき、図９に示す様に温水管２７を、燃焼皿２の上部に配置し温水槽３と煙反射温水槽とを接続してもよい。これにより、高温の温水を大量に効率的に生産することができる。

燃焼部を含めペレット暖房機と構造の上では共通するものもあるが、前述の様に燃料及び燃料の燃焼形状がペレット及びペレットの燃焼形状と大きく異なるために、発生する燃焼灰の状態も大きく異なり飛散することから、燃焼室１含む燃焼部の気密性の必要があり、ペレット暖房機とは構造が大きく異なる燃焼皿２を含む独特の燃焼器による燃焼部を形成する。

その独特の燃焼部の構造及び燃焼状態を詳細に説明すると、燃焼器の最大の特徴は燃料タンク２５より燃焼皿２迄燃料を搬送するスクリューコンベアにある。このスクリューコンベアは、図５に示す様に大きく曲げることで、燃料タンクの燃料の横送りを立て送りに変えて燃料を燃焼皿２供給するが、一本のスクリュウ軸２４の上に複数の自在継手２５を配置し大きく曲げることで、１本の曲がったスクリューコンベアによる密閉した搬送と言う、防塵対策の課題を解決したものである。

このスクリュー軸２４は先端部が芯ブレするので懸垂部２０を配置し、懸垂部２０でスクリュー軸２４を吊り下げことでスクリュー軸２４の安定した回転を実現する。

更にスクリュー軸２４の先端部には燃料拡散スクレーパ１９を配置し供給された燃料１３を均等に周縁部に押し出し図５の燃料１３のようにドウナツ状に盛り上がる。この様に燃焼皿２の周縁部にドウナツ状に盛り上がった燃料は、通風路２１より供給される給気により燃焼するが、この給気が無ければ燃焼ができないのがこの燃料の最大の特徴である。従って、順調な燃焼が行なわれていても給気を止めればすぐに消火してしまう。

燃焼皿２の周縁部にドウナツ状に盛り上がった燃料は、ドウナツ状になって燃焼するが、燃焼によって粉炭の部分がガス化し最初に高温のガス燃焼が起きる。このガス燃焼は比較的低い温度で着火することで木質を含む固形部の着火を促すことになり、燃料自体の着火温度が灯油などの化石燃料に近くなるが、燃焼が終わった燃焼灰は継続して供給される燃料によって押し出され、燃焼皿２よりこぼれ落ち、燃焼室１の下部の灰溜りに燃焼灰１４となって堆積する。

図１の様にスクリューコンベアは高温の燃焼室１内に露出状態であるために過熱を防止する目的で、図５の様に給気２２の通風路２１で囲い断熱する。この断熱により給気２２は暖められ燃焼効率の向上に貢献する。

この様に独特の構造の燃焼器で独特の燃焼をするこの燃料の、ペレットと異なる燃料自体の形状は、ペレットが木質（チップ）に近い粒状の規格化された工業製品であるのに対し、この燃料は燃料の大部分が原料のバイオマスの形状そのままの状態である上に、相当量の粉炭との混合状態であり、混合比率も原料のバイオマスの条件によって特定化することが不可能ために、工業的な規格化が不可能ものである。

その燃料の燃焼形状がペレットの燃焼形状と異なる点は、ペレットが木質（薪、チップ）と全く同じか、木質（薪、チップ）より良い条件で安定した燃焼をするのに対し、この燃料はかなりの部分を占める粉炭と原料の形状をとどめるバイオマスの部分では燃焼の早さ及び、燃焼の形態が異なるという複雑な燃焼形状となる。

その複雑な燃焼形状とは、かなりの部分を占める粉炭が連続燃焼による加熱によってガス化し、高温のガス燃焼を起こしながら強制給気によって火の粉となって舞い上がり、燃焼室１内に一定時間滞留しながら燃焼室１内に充満する。この充満した火の粉は小さくても一定の熱量を持つ炭火であり、大量の小さな炭火の発熱量は燃えている炎の発熱量に匹敵するかそれ以上になる。一方、原料バイオマスの形状を止める部分も、細かいものは早く燃え終わり、粗い物は遅くまで燃えているという不規則な燃焼になる。

この複雑な燃焼の中の火の粉の存在を効果的に利用するのもこの暖房機の特徴の一つであって、火の粉が煙突から排出されるのを防ぐために単純な煙反射板を使用するのが一般的な考えであるが、本発明は煙反射温水槽６とすることで、炎より大きな熱量を持つ大量の火の粉の熱で燃焼室▲１▼内の温度を高めると共に、炎と火の粉の温度を煙反射温水槽６で直接吸収し温水を生産する。

この煙反射温水槽６は、図４の様に温水槽缶体の周縁下部をスカート状に突出することで燃焼皿２の笠のような形になり煙が図４の矢印のような回転流になる。この回転流が連続して安定して起きることで、火の粉を伴う高温の煙は燃焼室１の底部に堆積する燃焼灰１４付近迄及び広い燃焼室１内を隈なく加熱する。

煙の回転流は、高温の煙と火の粉を一定時間燃焼室１に止めることになり、この間に火の粉は灰になり浮力が小さくなって降下するので、煙突よりの火の粉の飛散防止となる。

又、煙を反転させることは、煙が煙反射温水槽６底部に関わる時間が長くなることになり、煙反射温水槽６が高温の煙の熱を効率よく吸収する最良の条件となるので、温水の生産が効率よく行なわれる。

この様な複雑、不規則な燃料の燃焼形態に加えて、燃料自体は粉炭の混合割合やバイオマスの状態をとどめる部分の粗、細の割合が不特定なことで、燃焼形態は更に複雑不規則になり、重油暖房機やペレット暖房機のような一定の温度を安定して確保するという燃焼の制御は極めて困難になる。

従って、この暖房機は温室内の温度管理のための燃焼制御機能は付けず不規則ではあるが一定の条件に近い状態で単純に燃料を燃やし続けるだけのものであって既存の温度制御機能のある暖房設備と組み合わせて使うことを前提とするものであるが、燃焼制御機能を付けることは可能である。

従って本発明の暖房機は、以上説明の複雑な燃焼形態による大きな熱利用効果を最大限利用し、大量の温水を効率よく生産するために、縦型缶体を基本構造とするものである。

つまり、この暖房機による温室暖房の形態は、この暖房機による―定の温度の暖房を主力とし、温室内及び燃料の条件の変化に伴い生じる不足温度の分を、温度制御機能のある既存の暖房設備で補うという既存の暖房設備との相互関係の下で、設備の更新にかかる投資及び燃料費負担を極力小さくするものである。

この大量の火の粉が舞い上がり燃焼室１内に一定時間滞留しながら充満するという不規則な燃焼は、広い燃焼室１内を高温で均―に加熱するという特有の熱利用効果が現れるが、温水槽３はこの特有の熱利用効果を効率よく利用することで、化石燃料の燃焼では実現不可能な温風生産と同時に大量の温水生産が実現出来るものである。

現時点でこの火の粉による熱効率は未計測であるが、実験の段階では、火の粉が発する熱量は炎が発する熱量よりも大きい可能性が認められ、図１の温水槽３と煙反射温水槽６は図示されていない水管で連結され１系統として機能し、温水生産能力は小型の温水ボイラーと考えても差し支えない能力がある。

この様に化石燃料やペレットとは異なる燃焼形態は、極めて良好な完全燃焼となり、目視できる煙の発生は無く煙突の煤の付着が認められない。この現象は、燃焼部内の燃焼皿２内の限られた狭い範囲で高温のガス燃焼と通常の木質燃焼が同時に起きることに加え、移しい火の粉による、煙の二次燃焼が起きているものである。

この様な良好な燃焼形態により小型で単純な構造の格安暖房機が実現できるものであるが、燃焼室１の室内温度設定の手段は、温室内温度と連動する自動制御などの高度な制御技術を導入せず、燃料を―定量安定して供給するだけの単純な燃焼とし、燃料の品質のばらつきによる温度変化は想定内とするもので、温度変化を想定した上で、目的に近い温度を確保のための燃料供給量を含む燃焼温度調整は随時手動で調整設定する。

この様な燃焼の自動制御のない暖房機を製造する理由は、前述（０００４，０００５）のように暖房機自体に必要以上の機能を付けず構造を単純化することで低価格化をはかり、農業生産現場の「低価格の設備」と言う真の希望に応えるものである。

更にこの暖房機の製造に当っては、製造費を削減する目的で、製造技術を単純化すると共に製造設備の簡素化を図るために、図１２の様に暖房機本体を複数の部材に分割し、部材を製造することで組み立て式の暖房機とするが、この製造手段を用いることにより大幅な製造費の削減が実現すると共に、機械としての取り扱い及び運搬等、全ての作業が人力の範囲内に簡素化することができる。

又、組み立て分解を簡単にするために、組み立て枠となる本体フレームのない、単純な縦型組み立て式缶体を基本構造とし、組み立て分解を簡単にする事で、暖房機を使用する農家自身による保守管理が可能になると共に、必要に応じた自由な移動が可能となる。

又通常、暖房機は―部の消耗部が消耗破損すれば暖房機そのものが廃棄され代わりの暖房機は新規の設備投資となるが、本発明の暖房機は農家自身による消耗部の部材の交換が可能であって、軽度の修繕の範囲の作業で設備投資にはならず、大幅な経費節減となる。

この様な暖房機で生産される大量の温水は、温水槽３と煙反射温水槽６と図示されていない暖房機の外部の温水タンクとを、図示されていない温水管で連結することで、温水の循環が起こり、前記外部の温水タンクに大量の温水が確保できる。

この温水が対応する暖房設備は温水枕という温水暖房設備を例にして説明しているが、その温水暖房設備の形式に付いては特に拘ることはなく環境に合わせたものを選択すればよい。既存の温水枕は単純な太陽熱の利用設備として開発されたものなので、温水の循環はせずどれだけの温度の温水をどれだけの量必要とするか等の基準はなく、その温度領域は５℃〜２０℃程度と広いが、―定の温度を確保し続ける能力はなく、保有熱が放出されれば機能を失う。

要するに、夜間の地表面温度３〜４℃よりも僅かでも高ければ十分効果が発揮できるものであるが、初期の温度保有時の効果は大きくても、水温の降下と共に効果が小さくなるという温風暖房の補助的な設備である。

この様な不安定な暖房設備である既存の温水枕は、温水を貯めて置くだけであるが、本発明はこの温水枕の温水を暖房機によって加温し循環することで暖房効果を高めるものである。

又この暖房機の温風生産の技術は、図２、図３の様に燃焼室１を含む燃焼部のための燃焼室缶体１５の周囲に複数の変形した形状の放熱板４を設けることで、燃焼室缶体１５を小さくし暖房機自体の小型化を図ったことも特徴の―つである。

変形した放熱板４の形状は図３に示す様に、燃焼室缶体１５の外周を温風ファン８の回転方向の反対方向に適度な角度でねじるものであるが、本発明では燃焼室缶体１５外周の約４分の１ねじることで、放熱板４の面積を大きくし放熱能力をたかめると共に、温風が旋風状態で温風ファン８に円滑に吸入されるように構成するものである。

又、図３に示す様に冷気を吸入する燃焼室缶体１５下方部には、複数の放熱板４に冷気１１を平均に供給する目的で、放熱板４のねじれと反対方向にねじった冷気誘導羽５を設け冷気を僅かに旋回しながら放熱板４に供給するが、この冷気誘導羽５は、放熱板４のねじれの反対方向の旋風が起きる様に構成するものである。従って、この冷気誘導羽５と放熱板４による二つの気流の回転方向は互いに反対の回転方向となる。

この冷気誘導羽５による冷気１１の流れと、放熱板４による暖気の流れが逆転することで温風室７内の温風の滞留時間が長くなり、温風の生産効率が良くなる。

この様に本発明の農業用暖房機は、温風暖房を主力とする暖房機であるが、大量の温水を連続して供給することで、温風暖房と温水暖房を同時に行い熱利用効率を高めたことを特徴とする、図１及び図１１に示す小型且つ高性能のバイオマス暖房機であって、一連の技術の改良が進むことによって温水暖房を主力とする暖房機とすることも可能なものである。

暖房機本体及び関連機材の改良が進めば、一般住宅用暖房、工業用暖房を始とする暖房設備及び給湯設備全般への転用が可能であり広範囲の分野への普及の可能性が高い。

本発明の暖房機で扱うバイオマス燃料以外のバイオマス燃料である、木質ペレット、木質チップの暖房機、又は燃焼器としての利用も可能である。

燃焼皿への燃料供給手段及び給気手段による極めて良好な完全燃焼を実現する燃焼技術は広範囲の燃焼技術への転用が可能である。

Claims (9)

1. 燃焼室缶体内の上部に形成された燃焼室及び、前記燃焼室缶体内の下部に形成された灰溜りと、前記燃焼室内でバイオマス燃料を燃焼させる燃焼皿と、前記燃焼皿に前記バイオマス燃料を燃焼させるための空気を供給する給気手段と、前記燃焼皿に前記バイオマス燃料を供給するための燃料供給手段と、を備えるバイオマス燃料燃焼炉。
2. 前記燃料供給手段は、前記燃焼皿の中央部に燃料を供給し、前記燃焼皿に設置されたスクレーパーによって燃焼皿の中央部に供給された燃料を燃焼皿の周縁に向かって移動させ、前記給気手段は前記燃焼皿の周縁に空気を供給することにより、前記バイオマス燃料の一部を火の粉として舞い上がらせて、前記燃焼室内を前記火の粉により加熱する、請求項１に記載のバイオマス燃料燃焼炉。
3. 前記燃料供給手段は、１本のスクリュウ軸と複数の自在継ぎ手で構成されたスクリューコンベアを備え、前記スクリューコンベアは、前記燃焼皿の下部において上向きに屈曲することにより、前記燃焼さらの中央部に下から接続され、前記スクリューコンベアの屈曲部において、スクリュー軸は複数の自在継ぎ手で繋がれることにより屈曲することで、前記燃料供給手段は、前記バイオマス燃料を前記燃焼皿の中央下部より前記燃焼皿の中央部に供給する請求項１又は２に記載するバイオマス燃料燃焼炉。
4. 前記給気手段が、前記燃焼室缶体内において前記燃料供給手段の少なくとも一部を覆うことにより、前記燃料供給手段の前記スクリューコンベアと、前記燃料供給手段によって供給されるバイオマス燃料の過熱を防ぐと共に、前記バイオマス燃料に供給される空気を暖める請求項１〜３のいずれかの１項に記載のバイオマス燃料燃焼炉。
5. 請求項１〜４に記載の燃焼炉を用いた暖房機であって、前記灰溜り付近に配置された温水槽と、前記燃焼皿の上部に配置された煙反射温水槽を備え、前記灰溜りの熱と、前記バイオマス燃料が燃焼した熱で前記温水槽内の水を温めると共に、前記燃焼皿によって燃焼された炎と火の粉の熱によって前記煙反射温水槽内の水を温める農業用バイオマス暖房機。
6. 前記燃焼室缶体の下部に外部の冷気を回転させて吸入するための複数の冷気誘導羽と、前記誘導羽によって回転しながら吸入される冷気を反転させる方向にねじった複数の放熱板が前記燃焼室缶体周囲に配置された請求項５に記載の農業用バイオマス暖房機。
7. 前記煙反射温水槽は、周縁下方部をスカート状に突出させることにより、前記燃焼皿からの火の粉を含む炎と煙を前記燃焼室内で回転する気流をつくりだし、前記火の粉が煙突より排出されることを防止すると共に、前記火の粉を長く燃焼室内に滞留させて、前記火の粉の熱により前期燃焼室内の温度を高めることで、前記煙反射温水槽の水を温める請求項５又は６に記載の農業用バイオマス暖房機。
8. 前記燃焼皿の上部に配置された温水管を更に備え、前記燃焼皿で前記バイオマス燃料が燃焼した熱によって前記温水管内の水を温める、請求項５から７のいずれか１項の農業用バイオマス暖房機。
9. 暖房機本体を、温風ファン部と、外缶体部と、缶体頭部と、缶体中部と、缶体本体部と、煙反射温水槽部と、燃焼器部と、燃料タンク部とを主とする複数の部材に分割し、それぞれが独立した部材とすることで、組み立てフレームのない縦型缶体を基本構造とする、前記部材組み立て式の、請求項１から８のいずれか１項の農業用バイオマス暖房機。

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