JP2014037935A - 固形燃料の燃焼装置 - Google Patents

Abstract

【課題】燃焼用空気の導入量を無段階で調整できるように設けられた固形燃料の燃焼装置において、空気供給口の開口量の調整が簡単な燃焼装置を提供すること。
【解決手段】燃焼室に通じるように燃焼装置の本体２に円形状に開口した空気供給口１２と、球体の少なくとも一部が切り欠かれた形状の変形球体状に形成され、空気供給口１２に対して少なくとも球面部の一部が嵌って、空気供給口１２を最大で全面的に塞ぐことができると共に部分的に塞ぐことができるように、空気供給口１２の円の直径よりも大きな球の直径に形成された変形球体型の開閉部材５１と、変形球体型の開閉部材５１が、球体の切り欠かれた部分によって空気供給口１２の一部を塞がない状態に空気供給口１２に嵌っている場合を含めて、空気供給口１２から本体２の外部側へ脱落しないように保持する変形球体型の開閉部材５１に係る保持手段５２とを備える。
【選択図】図３

Description

この発明は、薪等の固形燃料を燃焼させる燃焼室に対する燃焼用空気の導入量を、無段階で調整できるように設けられた固形燃料の燃焼装置に関する。

薪ストーブ等の固形燃料の燃焼装置では、所望の燃焼状態を実現するように、燃焼室へ供給する燃焼用空気の導入量を、適宜に調整する必要がある。燃焼を高めて大きな熱エネルギーを必要とするときは、空気供給口の開口量を大きくし、薪等を長時間燃焼させるような小さなエネルギーでよい場合は空気供給口の開口量を小さくする。また、着火時や消火時の空気調整、燃料の違い、一次燃焼及び二次燃焼の状態、温度や湿度の条件などに応じて無段階の細かな調整も必要となる。

このように燃焼用空気の導入量を無段階で調整するには、空気取入孔を塞ぐ蓋体を回転させることによって空気取入孔の縁部と蓋体との距離を変更して、取り入れる空気の量を調整するものがある（特許文献１参照）。また、従来から、回転又は横方向へスライドさせることで開口面積を変えて空気の量を調整するものもある（特許文献２参照）。

特許第４７８５９８０号公報（請求項１、第１図） 特開２００４−７７０６０号公報（第１図、符号５０）

特許文献１又は２に記載された先行技術によれば、まず蓋体などの一部を掴んで、その後に回転若しくはスライドさせるといった二段階の手順が必要となる。

固形燃料の燃焼装置に関して解決しようとする問題点は、従来の空気供給口の開口量の調整を行う操作は、二段階の手順を必要としてより感覚的に面白く操作することができず、その操作性の自由度が低いことにある。
そこで、本発明の目的は、空気供給口の開口量の調整操作をより簡単でより感覚的に面白く操作することができ、その操作性の自由度が高い固形燃料の燃焼装置を提供することにある。

本発明にかかる固形燃料の燃焼装置の一形態によれば、薪等の固形燃料を燃焼させる燃焼室に対する燃焼用空気の導入量を、無段階で調整できるように設けられた固形燃料の燃焼装置において、前記燃焼室に通じるように前記燃焼装置の本体に円形状に開口した空気供給口と、球体の少なくとも一部が切り欠かれた形状の変形球体状に形成され、前記空気供給口に対して少なくとも球面部の一部が嵌って、該空気供給口を最大で全面的に塞ぐことができると共に部分的に塞ぐことができるように、前記空気供給口の円の直径よりも大きな球の直径に形成された変形球体型の開閉部材と、該変形球体型の開閉部材が、球体の切り欠かれた部分によって前記空気供給口の一部を塞がない状態に該空気供給口に嵌っている場合を含めて、該空気供給口から前記本体の外部側へ脱落しないように保持する変形球体型の開閉部材に係る保持手段とを備えることを特徴とする。

また、本発明にかかる固形燃料の燃焼装置の一形態によれば、前記変形球体型の開閉部材が半球状であることを特徴とすることができる。

また、本発明にかかる固形燃料の燃焼装置の一形態によれば、前記変形球体型の開閉部材の少なくとも一部が強磁性体材料部によって構成され、前記保持手段が、前記本体内部側で前記変形球体型の開閉部材に磁力を及ぼす距離に設けられた永久磁石を構成要素とすることを特徴とすることができる。

また、本発明にかかる固形燃料の燃焼装置の一形態によれば、前記永久磁石の取り付け位置が固形燃料の燃焼装置の燃焼室より下部に位置することを特徴とすることができる。

本発明にかかる固形燃料の燃焼装置によれば、空気供給口の開口量の調整操作をより簡単でより感覚的に面白く操作することができ、その操作性の自由度が高いという特別有利な効果を奏する。

本発明にかかる立型無煙薪ストーブの形態例の正面図である。 図１の立型無煙薪ストーブの中央縦断面図である。 図１の立型無煙薪ストーブにかかる空気の流れを示す中央縦断面図である。 図２のＡ−Ａ断面図である。 図１の立型無煙薪ストーブの投入扉を開き、空気供給口を開けた状態での空気の流れを示す正面図である。

以下、本発明にかかる固形燃料の燃焼装置の形態例（立型無煙薪ストーブ）を添付図面（図１〜５）に基づいて詳細に説明する。
この固形燃料の燃焼装置は、立型無煙薪ストーブであり、薪等の固形燃料を燃焼させる燃焼室に対する燃焼用空気の導入量を、無段階で調整できるように設けられている。図に示すように、本体外形が天板部２ａ、底板部２ｂ及び周胴部２ｃによって縦長に設けられて薪等の固形燃料を燃焼させるものである。

また、図２に示すように、天板部２ａの内面から下方へ延設されて、薪等の固形燃料の投入口１１や空気供給口１２を有する一次燃焼室１０と煙突に連結される排気口２１を有する二次燃焼室２０とを備える燃焼空間を形成するように設けられ、下端縁３２が一次燃焼室１０から二次燃焼室２０へ連通できるように燃焼空間の底面１７から間隔を開けて形成されると共に、多数の貫通孔３１を有し、加熱されることで燃焼を促進する燃焼促進板部３０を備えている。

燃焼促進板部３０によって、一次燃焼室１０と二次燃焼室２０とが、水平方向に並んで区画された固形燃料の燃焼装置になっている。多数の貫通孔３１を有する燃焼促進板部３０は、底面１７から間隔を開けて形成されることにより、独特の対流が発生し、赤熱して、着火より短時間で燃焼が定常状態となって薪等の固形燃料を高温燃焼させることができる。底面１７と燃焼促進板部３０の下端縁３２との間隔は、燃焼空気が適切に流通できる空隙が設けられるように設定される。本形態例では、その間隔は、燃焼室の高さの１／３〜１／４の範囲に設けられている。

また、燃焼促進板３０に設けられた多数の貫通孔３１の開口率が１５％〜２５％であるとよい。この多数の貫通孔３１によれば、一次燃焼室１０から二次燃焼室２０へ通気する燃焼空気の流れのバランスが崩れようとする際に、自動的に修正する機能があり、安定的な燃焼を実現できる。

そして、排気口２１が燃焼空間の天板部２ａの後方側に設けられ、周胴部２ｃの後方側である背面部２ｃｂが、後方へ傾斜する形状に設けられることで、背面部２ｃｂの傾斜面の上方に排気口２１が位置するように配されている。排気口２１には、図１に示すように煙突５が天面から実質的に鉛直に上方へ延びるように接続される。これにより、二次燃焼室２０で加熱された燃焼空気は背面部２ｃｂの斜面に沿ってスムースに排気口２１に流れる。また、空気の流れがよくなり、排気が排気口２１からスムースに排出される。このように構成することで、固形燃料の燃焼装置において空気が無駄に対流又は滞留する部分、及び燃焼空気が無駄に冷却される部分をなくすことができる。さらに、固形燃料の燃焼装置のコンパクト化が可能になるので、置き場所を選択する幅が広がることとなる。

また、本形態例における燃焼促進板部３０は、上部を除く部分が背面部２ｃｂの傾斜に平行な平板状で一次燃焼室１０と二次燃焼室２０とを区切る部材としても機能する平板部３３を備える。これにより、図３に示すように、最終的に排気口２１に流れる燃焼空気の流れを適切に案内できる。また、薪等の固形燃料を安定的に後方へ若干倒した状態に立て掛けて、一次燃焼室に置くことができる。これにより少ないスペースで薪等を高温に燃焼させることができる。すなわち、薪等の固形燃料は、立てた状態で投入されて立て掛けられ、下から燃焼する。燃焼する際の炎は下から上へと上がるので燃焼効率が良い。また、固形燃料の燃焼装置は、後述の窓１３を通して縦長の大きな炎を楽しむことができる。さらに、この形態例によれば、流通している一般的な規格の薪（４７ｃｍ程度）に対応できる十分な高さを備えている。

さらに、燃焼促進板部３０は、平板部３３と背面部２ｃｂの内面との間に両者に平行な平板状で二次燃焼室２０を背面部２ｃｂの傾斜に沿って前後に区画する中間平板部３４を備える。これにより、燃焼促進板部３０は、二枚（二層）の燃焼促進板となり、より確実に無煙燃焼ができる。すなわち、前後の燃焼促進板は燃焼空気の好適な対流効果によって二次燃焼室２０をより効果的に加熱できる。また、前後の燃焼促進板は、燃焼空気の排気をスムースにする整流効果があり、燃焼性能を向上させることができる。さらに、一枚の燃焼促進板の場合と比べ、煙突５から排出される単位時間当たりのダスト流量を減少させ、煙突５の表面温度を低く抑え、且つ、天板部２ａの表面温度を高くすることができ、極めて燃焼性能の高い理想的な燃焼装置になっている。

そして、燃焼促進板部３０は、図２〜図４に示すように、平板部３３と中間平板部３４が、偏平で上下が解放された箱筒型の燃焼促進部材の表裏面として設けられ、燃焼促進板部３０の天板部２ａの内面から下方へ延設された上部２ｄの部分に掛け止めされて、燃焼空間内に着脱可能に設けられている．このように平板部３３と中間平板部３４とによって箱筒型とすることにより、薪等が立て掛けられる燃焼促進板部３０の強度を向上できる。また、平板部３３と中間平板部３４とを一定の間隔を開けて設け、また平板部３３と中間平板部３４とを連結する左右の側板部３５、３５にも貫通孔３１を設けることで排気をバランスよく流して整流効果を向上させることができる。また、箱筒型とすることで取扱いが容易となり、一次燃焼室１０の高温にさらされる平板部３３であって、薪等の固形燃料が直接的に当接することで、消耗する場合に対応して、交換も容易にできる。なお、交換する場合には、上部２ｄの部分に嵌まるように平板部３３の上部に構成したフックなどの鉤状部分３６との掛け止めを、燃焼促進板部３０を少し持ち上げて解除することで手前に引き出すことができる。

また、本形態例において、図２及び図３に示すように、燃焼空間の底面１７の高さを底板部２ｂより一定の高さとすることで、燃焼装置本体２の下部に下部空気室３７を形成し、この下部空気室３７の前部上方に空気供給口１２から取り込む空気を導入する空気導入口３８を設けることができる。これにより、底板部２ｂを低温に保つことができ、固形燃料の燃焼装置の設置される床の耐熱性を緩和することができ、固形燃料の燃焼装置の設置場所の選択範囲を広げることができる。また、二次燃焼室２０へ送る燃焼用の空気を余熱することができるので、二次燃焼室２０の燃焼効率を高めることができる。なお、底面部２ｂの下側には、ベース板部６１に支柱部６２が設けられた脚部６０（図１参照）が備えられている。

図２において、３９は背面通気路である。背面通気路３９は、外部から燃焼用空気を取り入れる空気供給口１２から下部空気室３７を経て新鮮な空気を二次燃焼室２０の燃焼促進板部３０の下端縁近傍へ直接的に送るように、背面部２ｃｂに沿って設けられる。二次燃焼室２０では、一次燃焼室１０内で発生した燃焼空気に含まれている未燃焼ガスや未燃焼の黒色の炭化物等を完全燃焼する。この場合に、新鮮な空気が導入されることにより、二次燃焼を促進させることができる。この二次燃焼室２０へ送る空気は、上記の下部空気室３７によって余熱されている。

また、図２に示すように、周胴部２ｃの前面部２ｃｆが後方へ傾斜する面状に設けられ、その前面部２ｃｆに薪等の固形燃料の燃焼状態を観察できる透光性を有する窓１３を備えて開閉自在に設けられた固形燃料の投入扉１４と、その投入扉１４より下に位置する前面部２ｃｆの下部における外部から燃焼用空気を取り入れる空気供給口１２と、その空気供給口１２から取り入れた空気を窓１３の燃焼室側の面に届けるために空気供給口１２から連通して窓１３の両側部及び上方から窓１３の燃焼室側の面に向かう空気を通過させるように投入扉１４の枠部１４ｓと一次燃焼室１０の間に設けられた通気路部１５を備えることができる。

窓１３は、固形燃料の燃焼状態を観察できるので、燃料の追加タイミングを知ることができる。また、窓１３から眺める炎による癒し効果を得ることもできる。この窓１３は、耐熱性材料、例えば耐熱ガラスで構成されている。また、窓１３は、縦長の固形燃料を観察できるように縦長の投入扉１４の前面輪郭に沿って固定されている。

投入扉１４は、周胴部２ｃの前面部２ｃｆが後方へ傾斜する面状に設けられているので、縦長の固形燃料を投入し易い。この投入扉１４は、前面部２ｃｆに向かって左側の周胴部２ｃの２か所の保持具で開閉自在に保持されている。開閉に際しては、その投入扉１４の右辺に軸着した取手１９を前後方向へ回動させることで周胴部２ｃの右側部に設けた凸部（図示せず）に係止させ、またはその係止を解除して開閉することができる。なお、この取手１９の取り付け位置は、通気路部１５によって空気が流れることで高温にならない部分となる。このため取手１９を素手で操作しても火傷のおそれが無い。

通気路部１５は、図５に示すように、投入扉１４の枠部１４ｓと一次燃焼室１０の間に形成されている。通気路部１５は、窓１３の両側部が縦長の溝状部で形成されて空気の通路となり、その空気が窓１３側に向かうように左右の通気路部１５の窓１３方向に沿って通気縁部１５ｓが形成されている。この通気縁部１５ｓは上方で平板状の通気板部１５ｐとなって下方からの通気路部１５の空気が合流し横方向及び下方向へ流れる。このような空気の流れにより窓１３の燃焼室側へ両側部及び上方から空気を向かわせることができるので、窓１３の燃焼室側に煤が付着することを防止することができる。

通気路部１５及び燃焼室へ向かう空気は、空気供給口１２から取り入れられる。この場合、空気供給口１２には、薪等の固形燃料を燃焼させる燃焼室に対する燃焼用空気の導入量を、無段階で調整できるように設けられた固形燃料の燃焼装置において、空気を取り入れる量を調整できる空気量調整部５０を備える。

空気量調整部５０を備える薪等の固形燃料の燃焼装置は、一次燃焼室１０に通じるように燃焼装置の燃焼装置本体２に円形状に開口した空気供給口１２と、球体の少なくとも一部が切り欠かれた形状の変形球体状に形成され、空気供給口１２に対して少なくとも球面部の一部が嵌って、空気供給口１２を最大で全面的に塞ぐことができると共に部分的に塞ぐことができるように、空気供給口１２の円の直径よりも大きな球の直径に形成された変形球体型の開閉部材５１と、変形球体型の開閉部材５１が、球体の切り欠かれた部分によって空気供給口１２の一部を塞がない状態に空気供給口１２に嵌っている場合を含めて、空気供給口１２から前記本体２の外部側へ脱落しないように保持する変形球体型の開閉部材に係る保持手段５２とを備える。

空気量調整部５０は、開閉部材５１の球体部分の球面が空気供給口１２に嵌まった状態が空気供給口１２を全面的に閉じた状態となる。この開閉部材５１を回転させ、球体の一部が切り欠かれた部分で形成される切り欠き面５１ａが傾斜して燃焼装置本体２の内側に入り込むことで、空気供給口１２の縁部と切り欠き面５１ａとで空気供給口１２が開口する。この切り欠き面５１ａを徐々に傾斜させて空気供給口１２の開口部を広げることで、空気の取入量を増加させることができる。切り欠き面５１ａが燃焼装置本体２の内側に入り込むにつれて、燃焼装置本体２の内側に位置していた開閉部材５１の球体部分の球面が燃焼装置本体２の外側に現れてくる。空気供給口１２の開口部を狭めるには、この外側に現れてきた球面を燃料装置本体２の内側に戻すように回転させる。これらの球体部分の回転は、切り欠き面５１ａを押圧することのみによって行うことができる。したがって、切り欠き面５１ａを傾斜させるように押圧することのみによって空気の取り込み量を容易に調整することができる。

変形球体型の開閉部材５１は、前面が平坦な半球状とすることができる。これにより本形態例に示すような縦長の固形燃料の燃焼装置のようなスマートな外観をもつ燃焼装置の外観と調和させることができる。また、変形球体型の開閉部材５１は、変形球体型の開閉部材５１の少なくとも一部が強磁性体材料部によって構成され、保持手段５２が、燃焼装置本体２の内部側で変形球体型の開閉部材５１に磁力を及ぼす距離に設けられた永久磁石５２ａを構成要素とすることができる。これにより、磁力が及ぶ範囲で変形球体型の開閉部材５１が外部側へ脱落することを防ぐことができる。また、磁力が及ぶ範囲で開閉部材５１の取り付け角度を自在に調整できるので、空気供給口１２の大きさを変えて、空気を取り入れる量を無段階で調整することができる。さらに、磁力により保持されている変形球体型の開閉部材５１は、取り付け、取り外しが容易であるので燃焼室内や下部空気室３７の掃除が容易となる。

空気量調整部５０の取り付け位置を、燃焼装置本体２の下部において燃焼室より下部に位置させ、さらに上記の空気導入口３８の前方に位置させることで、外部から取り入れる空気の流れによって変形球体型の開閉部材５１が高温とならない。これにより、素手で開閉部材５１の操作をすることができる。

また、本形態例では、前面部２ｃｆを除いた燃焼装置本体２の周胴部２ｃの外面と一定の間隔を開けてその外面を並行に取り囲む遮熱板４０を備えている。これにより、燃焼装置本体２の輻射熱を遮熱板４０によって溜めることができるので、燃焼装置本体２の燃焼温度を高めることができる。また、周胴部２ｃと遮熱板４０との間から温められた空気が上下及び前方へ向かって放出されて部屋全体を暖めることができる。さらに、その空気の流れによって遮熱板４０の温度を下げることができるので、輻射式の燃焼装置に比べて大きな火傷が生ずる可能性が低くなる。また、遮熱板４０の温度が下がるので、壁からの距離を比較的短くすることができる。これにより、設置場所の選択範囲を広げることができる。

以上、本発明につき好適な形態例を挙げて種々説明してきたが、本発明はこの形態例に限定されるものではなく、発明の精神を逸脱しない範囲内で多くの改変を施し得るのは勿論のことである。

２ 燃焼装置本体
２ａ 天板部
２ｂ 底板部
２ｃ 周胴部
２ｃｆ 前面部
２ｃｂ 背面部
５ 煙突
１０ 一次燃焼室
１１ 投入口
１２ 空気供給口
１３ 窓
１４ 投入扉
１４ｓ 枠部
１５ 通気路部
１５ｓ 通気縁部
１５ｐ 通気板部
１６ 保持部
１７ 底面
１９ 取手
２０ 二次燃焼室
２１ 排気口
３０ 燃焼促進板部
３１ 貫通孔
３２ 下端縁
３３ 平板部
３４ 中間平板部
３５ 側板部
３７ 下部空気室
３８ 空気導入口
３９ 背面通気路
４０ 遮熱板
５０ 空気量調整部
５１ 半球状の開閉部材
５１ａ 切り欠き面
５２ 保持部材
５２ａ 永久磁石
６０ 脚部

Claims (4)

1. 薪等の固形燃料を燃焼させる燃焼室に対する燃焼用空気の導入量を、無段階で調整できるように設けられた固形燃料の燃焼装置において、
   前記燃焼室に通じるように前記燃焼装置の本体に円形状に開口した空気供給口と、
   球体の少なくとも一部が切り欠かれた形状の変形球体状に形成され、前記空気供給口に対して少なくとも球面部の一部が嵌って、該空気供給口を最大で全面的に塞ぐことができると共に部分的に塞ぐことができるように、前記空気供給口の円の直径よりも大きな球の直径に形成された変形球体型の開閉部材と、
   該変形球体型の開閉部材が、球体の切り欠かれた部分によって前記空気供給口の一部を塞がない状態に該空気供給口に嵌っている場合を含めて、該空気供給口から前記本体の外部側へ脱落しないように保持する変形球体型の開閉部材に係る保持手段とを備えることを特徴とする固形燃料の燃焼装置。
2. 前記変形球体型の開閉部材が半球状であることを特徴とする請求項１記載の固形燃料の燃焼装置。
3. 前記変形球体型の開閉部材の少なくとも一部が強磁性体材料部によって構成され、前記保持手段が、前記本体内部側で前記変形球体型の開閉部材に磁力を及ぼす距離に設けられた永久磁石を構成要素とすることを特徴とする請求項１又は２記載の固形燃料の燃焼装置。
4. 前記永久磁石の取り付け位置が固形燃料の燃焼装置の燃焼室より下部に位置することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の固形燃料の燃焼装置。

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