JP2012247143A - 自然吸気燃焼装置 - Google Patents

Abstract

【課題】薪ストーブを完全燃焼させるためには大量の薪を燃焼させるか、複雑な装置により二次燃焼させる、或いは潤沢な空気を送風機で供給する方法が一般的である。本発明は単純な構造で強力な自然吸気により薪等の木質系燃料を燃焼させ高効率、低燃費で排気熱を回収する自然吸気燃焼装置である。
【解決手段】一次燃焼室で薪等の木質系燃料を燃焼させ、一次燃焼室で発生した炎、熱、未燃焼ガス及び煙は一次燃焼室と二次燃焼室に連通した燃焼接続路に強力に吸い込まれ、二次燃焼室の底部で渦巻状の完全燃焼をする。また、一次燃焼室の両端に設けられた燃焼空気の吸気調整用の燃焼空気開閉口と円筒形の二次燃焼室内の壁に密着させた火力調整弁により、きめ細かな火力調整が可能となる。更に排気熱回収室で室内に熱を取り込み、低温の排気ガスを室外へと排気する自然吸気燃焼装置である。
【選択図】図１

Description

本発明は薪等の木質系燃料を自然吸気により効率良く燃焼させ、熱を回収する装置に関するものである。

薪等の木質系燃料を燃焼させた場合、燃焼温度と空気量が不十分な場合は多量の煙を発生させてしまう。燃焼室の温度を十分に上昇させるため多量の燃料を投入し、排気手前で二次燃焼させる燃焼装置がある。特許文献１に於いては燃焼促進板と乾燥薪投入口により二次燃焼をさせている。

また、排気の煙を少なくするための装置として、白金等の触媒を利用して二次燃焼を促進させたストーブがある。特許文献２

「ロケットストーブ」の構造を利用改善した長時間の燃焼を可能とさせる長尺縦型、密閉型の薪供給部が考察された薪ストーブがある。特許文献３

ロケットストーブは燃焼室本体を断熱してヒートライザーという二次燃焼室の強力な吸気により優れた燃焼効率を実現させる。また、その強力な吸気及び排気により従来の薪ストーブでは困難であった１２ｍもの横引き煙突を可能とし、煙突からの排気熱を土やレンガに蓄熱して熱を有効に回収する装置がある。非特許文献１

固形燃料を燃焼させて発生した熱エネルギーを媒体に熱交換する燃焼室を備え、主燃焼室に連結路を介して連結された副燃焼室を有している燃焼装置がある。特許文献４

特開２００９−２５０５７９号公報（図１、図２） 特開２０００−０４６３３４号公報（図２） 実登３１６５５１７(図３） 特開２００８−１２２０２１(図１、図５）

ロケットストーブ〜ロケットストーブ日本実例集付き〜 イアント・エヴァンス＋レスリー・ジャクソン共著 服部淳子訳 日本ロケットストーブ普及協会編集 ３０項 図参照

我国の温室効果ガス削減はもはや国際公約となり、また、原子力発電所の重大な事故から明らかなように再生可能なバイオマスエネルギーの利用が一般家庭でも求められ、いかに効率よく燃焼させて無駄なく熱を回収するかが省エネルギーとして必要とされている。

しかし、従来の木質系燃料の燃焼装置の多くが、完全燃焼させるために高温で燃焼させて煙突効果により高温の排気ガスを無駄に排出していた。特許文献１

煙を少なくする方法として複雑な二次燃焼方式や触媒を利用した燃焼装置ではコスト高を招いている。特許文献２

ロケットストーブに於いては効率は良いのだが大きく、重量もあり一般住宅に設置するのは難しく、土やレンガを使用した場合は蓄熱に時間を要し、また、頻繁に細い薪を投入する必要があり管理が大変である。非特許文献１

特許文献３の長尺縦型、密閉型の薪供給部に於いては薪投入時に上部に溜まった熱と煙が出ると同時に火傷や火災の危険もあり住宅には不向きで、また、薪同士や薪供給部との摩擦により必ずしも薪が自然落下して行くとは限らない。

特許文献４に於いてはペレット等の固形燃料と燃焼空気の供給は外部電源を必要とする装置がないと安定した燃焼は望めない。

燃焼させたい薪等の木質系燃料を投入できる、水平の円筒形もしくは角筒形の一次燃焼室の中央付近から一次燃焼室の両端へと薪等の木質系燃料を燃焼させ一次燃焼室の温度を上昇させる。

一次燃焼室内の炎、熱、未燃焼ガス及び煙は燃焼空気の吸気調整用の燃焼空気開閉口に逆流することなく強力に燃焼接続路に吸い込まれていく。

円筒形の二次燃焼室の断面円形の中心から偏心させ接続された燃焼接続路により、二次燃焼室内の底部では炎、熱、未燃焼ガス及び煙が渦巻状の二次燃焼になり容易に完全燃焼をする。

二次燃焼室内の底部には燃焼接続路からの流入の調整が可能な、円筒形の二次燃焼室内の壁に密着させた火力調整弁と燃焼空気の吸気調整用の燃焼空気開閉口により、きめ細かな火力調整が可能となる。

二次燃焼室内の底部で完全燃焼した排気ガスは二次燃焼室の上部へと上昇し排気熱回収室内の天板に衝突して、外部煙突接続口へと降下し排気される。

円筒形もしくは角筒形の一次燃焼室は火の回りが早いため点火が容易になり、一次燃焼室の中央付近から一次燃焼室の両端へと薪等の木質系燃料が燃焼して行き、炎、熱、未燃焼ガス及び煙も燃焼接続路に強力に吸い込まれる。更に円筒形の二次燃焼室内の底部では、二次燃焼室の断面円形の中心から偏心して接続された燃焼接続路からの炎、熱、未燃焼ガス及び煙が二次燃焼室内の底部へ強力に吸い込まれて渦巻状に二次燃焼し完全燃焼する。二次燃焼室内の底付近では６００度を超える安定した燃焼をし、短時間で二次燃焼室を高温にできる。

二次燃焼室の上部に排気された高温の排気ガスの排気熱は排気熱回収室で室内に取り込まれると同時に、排気熱回収室で覆われた一次燃焼室、燃焼接続路及び二次燃焼室を自らの排気熱で保温し、一次燃焼室、燃焼接続路及び二次燃焼室の内部を通常の薪ストーブの燃料より少量の薪等の木質系燃料で高温に保ち、安定した燃焼が可能となる。

また、二重構造であるため火傷や火事の危険性が少ない燃焼装置である。

薪等の木質系燃料の場合、火力調整は燃料量と燃焼空気の調整で行うのが一般的であるが、本発明は燃焼空気調整用の燃焼空気開閉口と二次燃焼室内の火力調整弁で、きめ細かな渦巻状の二次燃焼の火力調整が可能となる。

渦巻状の二次燃焼により、強力な自然吸気で薪等の木質系燃料の排出ガスを単純な構造により完全燃焼できて、電源を必要としない高効率、省エネルギーな燃焼装置となる。

本発明を適用した自然吸気燃焼装置の平面図 自然吸気燃焼装置の右側面図 燃焼室斜視図 火力調整弁斜視図

以下、図面１から図面４を参照しながら本発明を実施するための形態を説明する。

主として一次燃焼室２、燃焼接続路３、二次燃焼室４、火力調整弁５、排気熱回収室１０により構成された自然吸気燃焼装置。

燃焼させたい薪等の木質系燃料を投入できる水平の円筒形もしくは角筒形の一次燃焼室２を有し、一次燃焼室２の両端に燃料供給兼灰取出し蓋７と前記蓋７の下部に燃焼空気の調整用の燃焼空気開閉口９を設ける構成。

一次燃焼室２の中央付近から一次燃焼室２の頂上部分と底部から水平もしくは二次燃焼室４に対して、若干の登り勾配の天板と底板に側板を設け、二次燃焼室の底部に延び、実質的に垂直の円筒形の二次燃焼室４の断面円形の中心から偏心して接続された角筒形の燃焼接続路３の構成。

円筒形の二次燃焼室４の上部と排気熱回収室１０の天板下部に隙間を設け、排気熱回収室１０の天板、底板、及び側板により密閉された排気熱回収室１０の側板の下部付近または底板に外部煙突接続口１１を設ける構成。

円筒形の二次燃焼室４の底部には二次燃焼室内の壁に密着させた燃焼接続路３を開閉可能な火力調整弁５が火力調整弁取っ手６と連動する構成。

従来の薪ストーブは住宅に新たに導入する場合、後付けの煙突工事は天井や高所の壁に施工し工事費も高額である。また、熱効率の良いとされる高価な薪ストーブでは二重断熱煙突が標準になっている。

本発明は排気熱回収室からシングル煙突で排気が可能となり、実験結果から室内で４ｍほどの煙突の横引きでも排気され、その場合、室内の前記煙突の排気側の末端上部の表面温度は３０度台の低温も可能となり、自然吸気燃焼装置の設置面の足元に近い低い位置から室外に排気が可能で後付け工事が容易となる。

１ 自然吸気燃焼装置
２ 一次燃焼室
３ 燃焼接続路
４ 二次燃焼室
５ 火力調整弁
６ 火力調整弁取っ手
７ 燃料供給兼灰取出し蓋
８ 耐熱ガラスのぞき窓
９ 燃焼空気開閉口
１０ 排気熱回収室
１１ 外部煙突接続口
１２ 脚

Claims (5)

1. 燃焼させたい薪等の木質系燃料を投入できる水平の円筒形、もしくは角筒形の一次燃焼室の両端に燃料供給兼灰取出し用の蓋を設け、前記蓋の下部には燃焼空気の吸気調整用の燃焼空気開閉口があり、一次燃焼室の中央付近に設けられた角筒形の燃焼接続路と該角筒形の燃焼接続路に接続されて、実質的に垂直に起立し延設された円筒形の二次燃焼室とを備え、一次燃焼室の中央付近から一次燃焼室の両端へと薪等の木質系燃料を燃焼させ、更に前記角筒形の燃焼接続路を介して一次燃焼室で発生した炎、熱、未燃焼ガス及び煙が前記円筒形の二次燃焼室へ強力に吸い込まれ、該円筒形の二次燃焼室の底部で渦巻状に完全燃焼するように設けられていることを特徴とする自然吸気燃焼装置。
2. 角筒形の燃焼接続路の天板、底板は水平の円筒形もしくは角筒形の一次燃焼室の頂上部分と底部から水平もしくは二次燃焼室に対して若干の登り勾配で、円筒形の二次燃焼室の底部に接続されることを特徴とする請求項１に記載の自然吸気燃焼装置。
3. 前記角筒形の燃焼接続路の一方の側板は円筒形の二次燃焼室の断面円形の中心線付近との交点に、また、もう一方の側板は該二次燃焼室の右もしくは左側の断面円形との接線付近に接続され、該燃焼接続路が、二次燃焼室の断面円形の中心から偏心するように設けられたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の自然吸気燃焼装置。
4. 円筒形の二次燃焼室の底部には該二次燃焼室の断面円形の中心方向から右または左側に燃焼接続路を閉じる方向に円形移動する該二次燃焼室内の壁に密着させた火力調整弁を有し、該火力調整弁と燃焼空気の吸気調整用の燃焼空気開閉口により、きめ細かな火力調整が可能となり、更に前記火力調整弁を本体から離れた位置で操作できる火力調整弁取っ手が設けられたことを特徴とする請求項１または請求項２または請求項３に記載の自然吸気燃焼装置。
5. 一次燃焼室、燃焼接続路及び二次燃焼室全体を鋼板で気密に覆う排気熱回収室を設け、該一次燃焼室、燃焼接続路及び二次燃焼室を自らの排気熱で保温し、該一次燃焼室、燃焼接続路及び二次燃焼室の内部を高温に保ち、安定した燃焼をさせ、該排熱回収室の側板の下部付近、または底板に設けられた外部煙突接続口から排気されることを特徴とする請求項１または請求項２または請求項３または請求項４に記載の自然吸気燃焼装置。