JP2003262332A - 燃焼炉の燃焼空気自然通風供給構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 安全で安心して誰もが簡単に一次燃焼空気
と二次燃焼空気の最適なバランスで燃焼運転ができるこ
とを可能にする燃焼炉の燃焼空気自然通風供給構造 【解決手段】 燃焼炉の外壁に設けられている複数の
一次、二次燃焼空気取入口を一つにまとめ、燃焼炉内に
燃焼空気を供給する一連の連通した管を配設し、管に開
けた孔より燃焼空気を供給し、孔の数と大きさで供給量
を設定し、なおかつ、一次燃焼空気量と二次燃焼空気量
をその燃料にあった比率に設定し、一連の連通した管が
燃焼熱で加熱され熱い燃焼空気を供給することで、安定
した完全燃焼運転を実現する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は燃料を完全燃焼さ
せるため、必要十分な一次燃焼空気量と二次燃焼空気量
とを適当なバランスを保ちながら、送風機等を使う強制
通風ではない、熱い空気の浮力や煙突のドラフトを利用
した自然通風で安定供給ができる燃焼炉の燃焼空気供給
構造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】燃料そのものの燃焼を一次燃焼と呼び、
その燃焼に必要な空気を一次燃焼空気といい、この一次
燃焼により発生した燃焼ガス、つまり、一酸化炭素、炭
化水素、炭素微粒子、揮発性物質等を燃焼させ熱効率を
よくすると伴に排気ガスをクリーンにすることを二次燃
焼と呼び、その燃焼に必要な空気を二次燃焼空気といっ
ている。従来この一次・二次燃焼方法で自然通風での燃
焼空気供給を行っている燃焼炉は、一般的に小型でそれ
ぞれ別々の空気取入口から燃焼炉の本体の中に供給さ
れ、燃料の完全な燃焼を目指している。

【０００３】具体例として、ストーブと焼却炉について
あげ現在の技術について説明する。現在のストーブにお
いて二次燃焼を行う方法には、燃焼触媒を使用する方法
と、クリーンバーン方法とがあるが、どちらの方法にお
いても自然通風の空気供給のしかたは、一次燃焼空気取
入口とはまったく別に設けてある二次燃焼空気取入口か
ら取り入れ二次燃焼部又は二次燃焼室へと供給してい
る。クリーンバーン方法では製造元によっては、二次燃
焼をさらに高めるので三次燃焼と呼び、一次、二次と同
様、ストーブ外側に設けられた三次燃焼空気取入口より
独立して燃焼空気を供給しているストーブもある。

【０００４】次に自然通風の焼却炉については、そのほ
とんどが小型焼却炉であり、大型焼却炉は、送風機など
を使った強制通風である。小型焼却炉で一次、二次燃焼
空気を自然通風により供給する場合、そのほとんどが、
火格子を設けた構造になっており、火格子の下部又は、
焼却物投入口より一次燃焼空気が供給され、一次燃焼
し、その燃焼ガスを再燃焼させる二次燃焼空気を炉の外
側に設けられた取入口を通して二次燃焼室へと供給され
ている。

【０００５】以上のように従来の技術は一次、二次、三
次燃焼空気は各々独立して燃焼炉外壁に設けられた取入
口より炉内の燃焼室へ供給される構造であり、外気温の
まま供給する方法と、燃焼炉の壁熱を利用し加熱された
熱い燃焼空気を供給するように工夫された方法とがあ
る。燃焼をコントロールするには常時、人の目や鼻の五
感で、炎の色、煙の色と臭いを確認しながら一次燃焼空
気量、二次燃焼空気量を調節しながら完全燃焼を維持し
なければならず、なかなか難しい操作である。また、自
然通風式は、一次燃焼が強過ぎると、二次燃焼が間に合
わなくなり、一次燃焼のみで煙突から燃焼ガスが排出さ
れたり、またその逆の一次燃焼が弱いと燃焼温度が低温
のため、二次燃焼が働かなくなり、一次燃焼の燃焼ガス
がそのまま煙突から排出されるという実にバランスの取
りにくい燃焼運転を余儀なくされている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】燃焼には、一般的に理
論空気の１．５〜２．０倍が完全に供給されないと不完
全燃焼になるので必要十分な燃焼空気供給構造が必要に
なってくる。しかしながら、燃焼空気取入口がいくつに
も独立しており、それらを調整しながら、安定した燃焼
を持続するには、長い経験を積んだ熟練技が必要となっ
てくる。本発明は、このような難しい技を必要としな
く、誰でもが簡単に操作でき、一次、二次燃焼に必要な
空気量が供給され、なおかつ燃料により違う一次、二次
燃焼空気量の比率を設定することができ、自然通風で完
全燃焼を図ることを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】完全燃焼を図るには、熱
く加熱された十分な燃焼空気と熱い燃料、そして熱い燃
焼室が必要で、燃焼ガスが２秒間ほど、炉内に滞留し、
二次燃焼して、炉外へ排出されることが重要で、あまり
に炉内への空気供給量が多すぎても逆に熱損失が多くな
り、不完全燃焼となる。つまり、燃焼炉の燃焼能力にち
ょうど合った一次燃焼空気量であり、燃料の種類による
一次、二次燃焼空気量の比率が適正であれば、完全燃焼
が得られることになる。簡単に誰でも操作できるように
するには、いくつもある燃焼空気取入口を一つまたは、
二つまでにまとめることであり、その一つの燃焼空気取
入口からの流入した空気で一次、二次燃焼空気の供給と
なり、なおかつ一次、二次燃焼空気量の比率がその燃料
に合うように、設定されていることが必要となる。これ
らの必要条件をクリアするために実験を重ねた結果、本
発明を完成させることができた。

【０００８】本発明のうち、請求項１記載の発明は、燃
焼空気取入口から一次燃焼空気と二次燃焼空気を炉内に
配設した一連の供給管で供給するもので一次燃焼空気供
給管と連通管で連通した二次燃焼空気供給管からなり、
その各々供給管に孔を開けてその孔から燃焼空気を供給
することを特徴とする燃焼炉の燃焼空気自然通風供給構
造である。

【０００９】また、請求項２記載の発明は一次、二次燃
焼空気供給管に開けた孔の数と大きさで供給量を一定量
に設定することができ、また、一次、二次燃焼空気量の
比率を設定することができることを特徴とするものであ
る。薪を中心とする燃料は一次燃焼空気３０％で二次燃
焼空気７０％の比率が良く、木炭を中心とする燃料は、
一次燃焼空気４０％、二次燃焼空気６０％が最良の組み
合わせである。無煙炭を中心とする燃料は一次燃焼空気
７５％、二次燃焼空気２５％と、薪や木炭系とは逆の比
率である。

【００１０】請求項３記載の発明は、燃焼熱により加熱
された一次燃焼空気供給管の孔から供給される空気は、
熱い空気であり、完全燃焼を図る重要な要素である。そ
れに続く連通管、二次燃焼空気供給管も燃焼熱によりさ
らに加熱され、熱い燃焼空気を供給し、完全燃焼を図る
ことを特徴としたものである。供給管を熱く加熱するこ
とにより、管の中を通る空気が膨張し密度が低下し、外
気圧からの浮力を得ると伴に煙突のドラフトも加わり、
吹きだすように孔から空気が出てくるため供給管に開け
てある孔へ燃焼ガスの逆流が阻止され、燃焼ガスの炉外
への流出はない。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明の燃焼空気自然通風供給構
造について、いろいろな燃焼炉の中から暖炉形式のスト
ーブをあげ図面１を参照しながら説明する。空気の流れ
Ａは、屋外の空気を取入れる場合は、パイプ又はダクト
を用いて燃焼空気外気取入接続口２に接続し、一次、二
次燃焼空気はこの口、一個口から成り立ち、また、室内
空気を取入れる場合は灰受皿口蓋９の関係から燃焼空気
取入口１は、２個口から成り立っている。燃焼空気取入
口１から入った空気は、ストーブ本体８からと火格子載
置板１２からの熱伝導と火格子１１からの輻射熱で熱く
なっている一次燃焼空気供給管３に入り、ここで熱く加
熱され、膨張し密度が低下するため外気圧からの浮力と
煙突によるドラフトのため、一次燃焼空気供給孔４から
熱い空気が吹き出すように供給され、燃料Ｂの燃焼熱で
赤く高温になっている火格子１１の格子のすき間を通過
することにより、さらに加熱された空気となり、燃料Ｂ
に供給され一次燃焼空気となる。このとき、一次燃焼空
気供給孔４の孔の数と大きさが燃料Ｂの過剰でない必要
十分な空気量に設定されている。

【００１２】さらに、一次燃焼空気供給管３からの空気
は、連通管５と二次燃焼空気供給管６で、燃焼の輻射熱
及び、ストーブ本体８からの熱伝導により、熱く加熱さ
れ二次燃焼空気供給孔７から浮力とドラフトの力によ
り、吹きだすように供給される。二次燃焼空気供給管６
はまんべんなく燃焼ガスを二次燃焼するため、ストーブ
本体８の内側に環状に配設し、二次燃焼空気供給孔７の
向きと数と大きさで立体的に供給され、なおかつ供給量
が設定されている。あわせて、二次燃焼部２０に供給さ
れる空気量と、一次燃焼部１９に供給される量の比率も
設定されており、バランスの取れた燃焼が続き、クリー
ンな燃焼の強弱は、ダンパー１７の開閉度合いにより行
う。

【００１３】本発明は、前記実施例に限定されるもので
はなく、種々の変形実施が可能である。

【００１４】

【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ており、以下に記載される効果が生じる。

【００１５】木炭で燃焼実験を行ったところ、同じスト
ーブを使い従来の一次、二次燃焼空気供給方法と本発明
の供給方法とでは、従来の方法では、一酸化炭素濃度が
５０００〜１５００ｐｐｍであり、本発明の方法では５
００〜２５０ｐｐｍであり、１０分の１〜６分の１にま
で濃度を低減できた。これは、確実に二次燃焼空気が供
給され、完全燃焼されていることの証明であり、クリー
ンな燃焼ガスを排気できる。

【００１６】一つの燃焼空気取入口で一次、二次燃焼空
気の供給ができるため屋外の空気を取入れ、燃焼に使
い、煙突から排出させるという完全なる屋外吸気、屋外
排気が実現できる。従来の場合、屋外吸気は、一次燃焼
空気のみで、二次、三次燃焼空気はストーブ本体に別々
に設けてある取入口より吸気させており、室内の空気を
使っており完全なる屋外吸気、屋外排気ではなかった。

【００１７】燃料による空気量及び一次、二次燃焼空気
量の比率とが供給管の孔の数と大きさで設定されている
ので、最適燃焼運転の操作が誰でもが簡単にできる。

【００１８】一次燃焼空気供給管、連通管、二次燃焼空
気供給管と一連なる供給管が燃焼熱により熱く加熱され
ることと、供給管に開けられた孔よりの空気供給なの
で、空気の浮力と煙突のドラフトが働き、燃焼ガスの逆
流が阻止され、燃焼ガスの炉外への流出はないので、安
全であり、安心して使用できる。

【００１９】熱く加熱された燃焼空気が燃料に供給され
るので完全燃焼が図られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態例の暖炉形式のストーブの
斜視図である。

【図２】本発明の実施の形態例の暖炉形式のストーブの
断面図である。

【図３】本発明の実施の形態例の暖炉形式のストーブの
供給管斜視図である。

【符号の説明】

１ 燃焼空気取入口 ２ 燃焼空気外気取入接続口 ３ 一次燃焼空気供給管 ４ 一次燃焼空気供給孔 ５ 連通管 ６ 二次燃焼空気供給管 ７ 二次燃焼空気供給孔 ８ ストーブ本体 ９ 灰受皿口蓋 １０ 灰受皿 １１ 火格子 １２ 火格子載置板 １３ 火床囲い耐火レンガ １４ 燃料投入ドア １５ 耐熱ガラス １６ バッフルプレート １７ ダンパー １８ 煙突 １９ 一次燃焼部 ２０ 二次燃焼部 Ａ 空気の流れ Ｂ 燃料

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一次燃焼空気と二次燃焼空気とを供給す
   ることにより、燃料を燃焼し燃焼効率を高め、クリーン
   な排気ガスを目指す燃焼炉において、燃焼空気取入口か
   ら、自然通風で一次燃焼空気供給管と連通管で連通して
   なる二次燃焼空気供給管とを炉内に配設し、その各々供
   給管に孔を開けて各々の供給管の孔から燃焼空気を供給
   することを特徴とする燃焼炉の燃焼空気自然通風供給構
   造
2. 【請求項２】 一次燃焼空気供給管と連通管で連通して
   なる二次燃焼空気供給管の各々供給管に開けた孔の数と
   大きさで一次燃焼空気供給量と二次燃焼空気供給量の各
   々の量と比率を設定してあることを特徴とする請求項１
   記載の燃焼炉の燃焼空気自然通風供給構造
3. 【請求項３】 燃焼炉内に配設されている一次燃焼空気
   供給管、連通管、二次燃焼空気供給管は、燃焼室の燃焼
   熱により熱く加熱されることを特徴とする請求項１記載
   の燃焼炉の燃焼空気自然通風供給構造