JP2015017772A - 排煙放熱装置 - Google Patents

Abstract

【課題】木材ストーブの排煙管の設置自由度を高める。
【解決手段】排煙放熱装置は、下端部が木材ストーブに固定され、前記木材ストーブの上方の室内空間において鉛直方向に自立する主管と、前記主管の内部を、下端部が前記木材ストーブの排煙口に接続される上昇煙道と、上端部が前記上昇煙道の上端部に接続され前記上昇煙道の外側において排煙を降下させる降下煙道とに区画する隔壁と、前記主管と平行に前記主管の下端部に固定されて前記木材ストーブの上方の室内空間に支持され、前記降下煙道の下端部から排煙を再上昇させる副管と、前記副管の上端部に固定されて前記木材ストーブの上方の室内空間に支持され、屋外まで導かれる排煙管と前記副管とを接続するための接続部と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は木材ストーブに固定されて自立する排煙放熱装置に関する。

従来、薪、木質ペレット等の木材を燃料とする木材ストーブが知られている。従来の木材ストーブの排煙は、木材ストーブに一端部が固定され、他端部が建築物の壁や天井に固定される室内管と、建築物の壁や床や天井等を貫通する貫通管と、屋根から屋外に突出する屋外管とを含む排煙管によって屋外に導かれる。従来の排煙管では、排煙を滞留させないように、木材ストーブのなるべく真上の方向に排煙管が延ばされ、水平方向に排煙管を延ばすことは極力避けなければならない。また従来の排煙管では、排煙で貫通管が加熱されることによって建築物が燃焼することを防止するため、貫通管と建築物との間に不燃性断熱材を設けている。室内管は、排煙を屋外まで排出するのに必要な排気圧を確保するために木材ストーブ近傍で断熱構造を取っていることが多い。したがって木材ストーブが設置される壁や天井や床を貫通する部分では、排煙管の温度が高いため、一般には貫通管と建築物との間に陶製の専用断熱材が設けられる。また、排煙管と建築物との固定部分には、排煙管を建築物に固定するための専用プレートが用いられる。さらに、排煙管が屋根を貫通する部分には、雨漏りを防止するための専用プレートが必要になる。

上述した従来の排煙管は専門業者でなければ施工することができず、排煙管部品もそれぞれ専用部品であるため、排煙管の設置には、木材ストーブ本体の設置以上に費用がかさむ場合も多い。また、古い木造住宅では、構造上、従来の排煙管を設置できない場合も多い。

本発明は、木材ストーブの排煙管の設置自由度を高めることを目的の１つとする。

（１）上記目的を達成するための排煙放熱装置は、下端部が木材ストーブに固定され、前記木材ストーブの上方の室内空間において鉛直方向に自立する主管と、前記主管の内部を、下端部が前記木材ストーブの排煙口に接続される上昇煙道と、上端部が前記上昇煙道の上端部に接続され前記上昇煙道の外側において排煙を降下させる降下煙道とに区画する隔壁と、前記主管と平行に前記主管の下端部に固定されて前記木材ストーブの上方の室内空間に支持され、前記降下煙道の下端部から排煙を再上昇させる副管と、前記副管の上端部に固定されて前記木材ストーブの上方の室内空間に支持され、屋外まで導かれる排煙管と前記副管とを接続するための接続部と、を備える。

本発明によると、主管内部の降下煙道を流通する排煙によって、主管内部の上昇煙道を流通する排煙が保温される。降下煙道で排煙が冷却されることにより排煙が降下煙道で下方に向かって加速されるため、排煙放熱装置の排気圧を高めることができる。したがって排煙放熱装置に接続される排煙管の設置自由度を高めることができる。また、木材ストーブの上方の室内空間において、降下煙道、再上昇煙道を形成することができるため、木材ストーブが設置される室内で排煙温度を十分下げることができる。したがってこの点においても、排煙放熱装置より下流において排煙管の設置自由度を高めることができる。さらに、木材ストーブの上方の室内空間において、降下煙道、再上昇煙道を形成することができるため、木材ストーブが設置される室内への放熱量を増大させることができる。そしてまた、排煙放熱装置が木材ストーブの上方に自立する構成であるため、建築物改造をせずに排煙放熱装置を設置することができる。

（２）上記目的を達成するための排煙放熱装置において、前記接続部は、前記主管と前記副管の上端部に固定され、前記副管から排出される排煙を内部に滞留させる箱を有してもよい。
この構成を採用する場合、接続部から室内への放熱量を増大することができるため、排煙放熱装置から排煙管に排出する排煙温度を下げることができるとともに排煙放熱装置の放熱量を増大することができる。

（３）上記目的を達成するための排煙放熱装置において、前記副管は、前記主管の両側に各１つ設けられ、前記箱は、内部で前記２本の副管から排出される排煙を合流させてもよい。
この構成を採用する場合、副管の表面積を増大することができるため、排煙放熱装置全体の放熱量を増大することができる。

（４）上記目的を達成するための排煙放熱装置において、前記接続部は、前記排煙管としてのフレキシブルダクトの端部を固定する手段を有してもよい。
この構成を採用する場合、専用排煙管部品に比べて格段に安価で、かつ、建築物の内部で自由に引き回すことができるフレキシブルダクトを用いて排煙を屋外に排出することができる。

（５）上記目的を達成するための排煙放熱装置において、前記主管の下端部と前記副管の下端部とに両端部が固定され、前記降下煙道と前記副管内の再上昇煙道とを接続する横管をさらに備えてもよい。
この構成を採用する場合、主管と副管との間に十分な空間を確保できるため、排煙放熱装置全体の放熱量を増大することができる。

（６）上記目的を達成するための排煙放熱装置において、前記横管は、前記副管側の一端部に清掃のための扉または蓋を有してもよい。
この構成を採用する場合、主管と副管の内壁面に付着するタール等の異物の除去が容易になる。

（７）上記目的を達成するための排煙放熱装置において、前記箱は、清掃のための扉または蓋を有してもよい。
この構成を採用する場合、箱と副管の内壁面に付着するタール等の異物の除去が容易になる。

（８）上記目的を達成するための排煙放熱装置において、前記接続部は、排煙の流通量を調整するためのダンパーを有しても良い。
この構成を採用する場合、回転数が一定の電動排気ファンを屋外まで導かれる排煙管に設けても、木材ストーブの排煙口における排煙放熱装置の吸気圧を調整することが可能になる。

本発明の実施形態にかかる断面図。 本発明の実施形態にかかる側面図。 本発明の実施形態にかかる模式図。 本発明の実施形態にかかる断面図。 本発明の実施形態にかかる側面図。 本発明の実施形態にかかる側面図。

以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照しながら説明する。尚、各図において対応する構成要素には同一の符号が付され、重複する説明は省略される。

１．排煙放熱装置の構成
図１に本発明の排煙放熱装置の実施例を示す。排煙放熱装置１は、木材ストーブ（以下、ストーブという。）６０に下部が固定され、木材ストーブ６０の上方の室内空間において自立する。排煙放熱装置１の上部には、屋外まで導かれるフレキシブルダクト５０が接続される。排煙放熱装置１は、主管１０、２本の副管３０、３１、主管１０と副管３０、３１とを接続する横管２０、２２、および、接続部４０を備えている。排煙放熱装置１には、薪、木質ペレット、建築廃材などの木材を燃料とする任意のストーブ６０を接続することができる。ストーブ６０には放熱天板１３が設けられている。放熱天板１３には排煙のための開口（排煙口）１３ａが形成されている。放熱天板１３は、ストーブ６０に予め備えられているものでもよいし、ストーブ６０に予め備えられているものを加工したものでも良いし、排煙放熱装置１を取り付けるための専用品であっても良い。放熱天板１３は鉄板でよいため、専用品でも安価に製造することができる。

主管１０は、鉄、ステンレス等からなり、ストーブ６０の放熱天板１３に下端部が固定されて鉛直方向に自立し、排煙放熱装置１の全体を支えている。主管１０の上端部には接続部４０が固定され、主管１０によってストーブ６０の上方空間に支持される。主管１０と放熱天板１３と接続部４０の固定について、溶接、ねじ、ボルト、圧入など、方法は不問であるが、主管１０の上端および下端から排煙が室内に漏れ出ないようにする。

主管１０の内部は、鉄、ステンレス等からなる筒状の隔壁１１によって上昇煙道１０ａと降下煙道１０ｂ、１０ｃとに区画されている。隔壁１１の下端はストーブ６０の放熱天板１３に形成された開口１３ａの周囲に接している。隔壁１１と放熱天板１３とは接合しても良いし、しなくてもよいが、隔壁１１の下端から降下煙道１０ｂ、１０ｃに排煙が漏れ出ないようにする。隔壁１１の内側の上昇煙道１０ａの上端部と外側の降下煙道１０ｂ、１０ｃの上端部とを主管１０の内部で接続するために隔壁１１の上端部には開口、切り欠き等を形成するか、隔壁１１の長さを主管１０よりも短くする。

主管１０の下端部には排煙を降下煙道１０ｂ、１０ｃから排出するための開口１０ｄ、１０ｅが形成されている。開口１０ｄ、１０ｅの周囲には横管２０、２２の一端部が溶接されている。横管２０、２２は鉄、ステンレス等からなる筒状部材であって、一端が主管１０内の降下煙道１０ｂ、１０ｃに接続され、他端が扉２１、２３によって閉塞されている。扉２１、２３は開閉自在に横管２０、２２に取り付けられている。扉２１、２３を開くと、横管２０、２２の内部と副管３０、３１の内部を清掃することができる。横管２０、２２の扉２１、２３近傍の上面には開口２０ｃ、２０ｄが形成されている。

副管３０、３１は、内部に再上昇煙道３０ａ、３１ａを形成する筒状の部材であって、鉄、ステンレス等から形成されている。副管３０、３１は、主管１０と平行な姿勢で横管２０、２２の開口２０ｃ、２０ｄの周囲に下端が接合されている。すなわち、副管３０、３１は、主管１０と平行に主管１０の下端部に横管２０、２２を介して固定されてストーブ６０の上方の室内空間に支持される。

接続部４０は、箱４１と、接続管４２とを備える。箱４１と接続管４２は、ステンレス、鉄等からなる。接続部４０は、箱４１の下面が主管１０、副管３０、３１の上端に接合され、ストーブ６０の上方の室内空間に支持される。箱４１の副管３０、３１との接合部の内側には開口４１ｂ、４１ｃが形成されている。再上昇煙道３０ａ、３１ａを上昇する排煙は、開口４１ｂ、４１ｃから箱４１の内部空間４１ａに流入して合流する。箱４１の容積は、排煙放熱装置１からの排煙温度が１００℃程度にまで下がるように設定される。図２に示すように、箱４１の正面側には扉４４が設けられている。扉４４を開くと、箱４１の内部と副管３０、３１の内部を清掃することができる。

接続管４２は、下端が箱４１の上面に接合された鉄、ステンレス等からなる筒状部材であって、フレキシブルダクト５０との接続手段を構成する。フレキシブルダクト５０は、アルミ、ステンレス等からなる汎用的な部材であって、端部が接続管４２に嵌合している。箱４１の接続管４２との接合部分の内側には開口４１ｄが形成されている。箱４１の開口４１ｄから排出される排煙は接続管４２を通ってフレキシブルダクト５０に流入し、フレキシブルダクト５０によって屋外管に導かれる。

フレキシブルダクト５０の流路が長く、排煙放熱装置１の排気圧力が不足する場合には、フレキシブルダクト５０の中間に排気ファンを設けるとよい。排気ファンに流量調整機能が無い場合にも、排煙放熱装置１の吸気圧（燃焼室６０ａの負圧）を調整できるように、接続管４２にはダンパー４３が設けられている。ダンパー４３は、接続管４２の流路断面を調整するための弁であって、図２に示すように、その操作レバー４３１が接続管４２の外側に設けられる。ダンパー４３を設けると、ダンパー４３の上流側と下流側とに圧力差を生み出すことができるため、フレキシブルダクト５０の流路長に応じて排気ファンの流量を設定しても、ストーブ６０の燃焼室６０ａを燃焼効率の良い適切な負圧に設定することができる。

２．排煙放熱装置の作用
図３にストーブ６０と排煙管の全体構成を示す。ストーブ６０は建築物の床Ｈ１に設置される。排煙放熱装置１はストーブ６０の上方に設置され、ストーブ６０のみによって安定的に支持される。フレキシブルダクト５０は排煙放熱装置１から屋外管５１までの煙道を形成する。

ストーブ６０の燃焼室６０ａで薪等が燃焼すると、燃焼室６０ａの温度は５００℃程度にまで上昇する。ストーブ６０から排出される高温の排煙は、上昇煙道１０ａを上昇する。上昇煙道１０ａの上端に達した排煙は、上昇煙道１０ａの排気圧によって降下煙道１０ｂ、１０ｃを流下する。上昇煙道１０ａは降下煙道１０ｂ、１０ｃに囲まれているため、上昇煙道１０ａでの排煙の温度降下はわずかである。排煙は降下煙道１０ｂ、１０ｃに流入すると、主管１０を介して室内に放熱するため、急激に冷却される。その結果、降下煙道１０ｂ、１０ｃの上部と下部とに温度差が生ずるため、冷却された排煙が降下煙道１０ｂ、１０ｃを下方に向かって加速する。このように、主管１０と隔壁１１は所謂ヒートライザーを構成するため、排煙放熱装置１の排気圧を高めることができる。

また、降下煙道１０ｂ、１０ｃ、副管３０、３１および箱４１が十分な表面積を有するため、排煙放熱装置１は、排煙を、耐熱性能が低いフレキシブルダクト５０に安全に排出できる程度に十分に冷却することができる。そして、フレキシブルダクト５０に流入する排煙温度は、フレキシブルダクト５０がストーブ６０近くで壁Ｈ４、Ｈ５、天井Ｈ２等の建築構造物を貫通する部分においてさえ断熱処理が不要な程度に十分低くすることができる。さらに、排煙放熱装置１は、排煙の熱をストーブ６０が設置される室内に放出するため、暖房効率を高めることができる。

また、排煙によって過度に加熱されないフレキシブルダクト５０は周辺の断熱が不要であるため、図３Ｂに示すように自由に床Ｈ１の上を引き回したり、床下に配管することも可能である。したがって、ストーブ６０の近傍において壁Ｈ４、Ｈ５や天井Ｈ２に貫通孔を形成できない場合でも、木材ストーブ６０を設置することが可能になる。また、排煙放熱装置１と屋外管５１の間に排気ファンを設けて強制排気することで、フレキシブルダクト５０の水平方向延伸距離を１０ｍ以上に延長することもできる。なお、排煙放熱装置１にはダンパー４３が設けられているため、排気ファンの設置位置や流量にかかわらず、燃焼室６０ａの負圧を調整することができる。

以上述べたとおり、排煙放熱装置１は、排煙を下流に向かって加速することができるため、排煙放熱装置１に接続される排煙管の設置自由度を高めることができる。また、ストーブ６０が設置される室内空間において、降下煙道１０ｂ、１０ｃ、再上昇煙道３０ａ、３０ｂを形成することができるため、ストーブ６０が設置される室内で排煙温度を十分下げることができる。この点においても、排煙放熱装置１より下流において排煙管の選択と設置の自由度を高めることができる。さらに、ストーブ６０が設置される室内空間において、降下煙道、再上昇煙道を形成することができるため、ストーブ６０が設置される室内への放熱量を増大させることができる。そしてまた、排煙放熱装置１がストーブ６０の上方に自立する構成であるため、建築物改造をせずに排煙放熱装置１を設置することができる。すなわち、排煙放熱装置１は、排煙管の設置コストを大幅に下げることが可能であり、それ自体の設置コストも低いため、木材ストーブ６０を設置するトータルコストを引き下げることができる。

なお、木材ストーブ６０からの排煙が冷却されると排煙管に煤がタールになって付着するが、主管１０の内部は十分高温であるため、主管１０にタールが付着することはない。また、副管３０、３１に付着するタールは、横管２０、２２の扉２１、２３と箱４１の扉４４を開くことで容易に除去することができる。そして、排煙に含まれる煤は排煙放熱装置１内で十分冷却されてタールとして副管３０、３１、箱４１等に付着するため、排煙放熱装置１より下流の排煙管にタールが付着することが防止される。

３．他の実施形態
尚、本発明の技術的範囲は、上述した実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。例えば、主管１０と隔壁１１は、図４Ａに示すように方形管で構成しても良いし、図４Ｂに示すように円形管で構成しても良い。また、図４Ｃ、図４Ｄに示すように主管１０の内部を管ではなく板からなる隔壁１１、１１ｂで区画しても良い。

また副管は１本以上あれば良く、図５、図６に示すように主管１０と副管３０とをストーブ６０の前後方向に配列しても良い。なお、横管２４を無くして主管１０と副管３０とを直接接続しても良いが、その場合、主管１０と副管３０の放熱量が減少するため、横管２４を設けることが好ましい。また、接続部４０の容積はストーブ６０の熱容量や主管１０、副管３０の放熱量に応じて設定すれば良く、箱を設けなくても排煙温度が十分低くなる場合には、図６に示すように、箱がなく、接続管４２が副管３０に直接接続される接続部４０にしてもよい。

また、図６に示すようにストーブ６０の背後の突出部６１に排煙口がある場合、ストーブ６０の放熱天板ではなく、突出部６１の排煙口に管状の隔壁１１を挿入し、排煙口内壁面と隔壁１１とをボルト、嵌合などで固定して、ストーブ６０に排煙放熱装置１を固定しても良い。

また、煙道内のタール除去のための扉の代わりに、蓋を設けても良いし、排煙放熱ユニットを分解可能に構成して扉や蓋を設けなくても良い。

１…排煙放熱装置、１０…主管、１０ａ…上昇煙道、１０ｂ…降下煙道、１０ｄ…開口
１１ａ…隔壁、１３…放熱天板、１３ａ…開口、２０…横管、２２…横管、２０ｃ…開口、２１…扉、２３…扉、３０…副管、３１…副管、３０ａ…再上昇煙道、４０…接続部、４１…箱、４１ａ…内部空間、４１ｂ…開口、４１ｃ…開口、４１ｄ…開口、４２…接続管、４３…ダンパー、４４…扉、５０…フレキシブルダクト、５１…屋外管、６０…木材ストーブ、６０ａ…燃焼室、６１…突出部、４３１…操作レバー

Claims (8)

1. 下端部が木材ストーブに固定され、前記木材ストーブの上方の室内空間において鉛直方向に自立する主管と、
   前記主管の内部を、下端部が前記木材ストーブの排煙口に接続される上昇煙道と、上端部が前記上昇煙道の上端部に接続され前記上昇煙道の外側において排煙を降下させる降下煙道とに区画する隔壁と、
   前記主管と平行に前記主管の下端部に固定されて前記木材ストーブの上方の室内空間に支持され、前記降下煙道の下端部から排煙を再上昇させる副管と、
   前記副管の上端部に固定されて前記木材ストーブの上方の室内空間に支持され、屋外まで導かれる排煙管と前記副管とを接続するための接続部と、
   を備える排煙放熱装置。
2. 前記接続部は、前記主管と前記副管の上端部に固定され、前記副管から排出される排煙を内部に滞留させる箱を有する、
   請求項１に記載の排煙放熱装置。
3. 前記副管は、前記主管の両側に各１つ設けられ、
   前記箱は、内部で前記２本の副管から排出される排煙を合流させる、
   請求項２に記載の排煙放熱装置。
4. 前記接続部は、前記排煙管としてのフレキシブルダクトの端部を固定する手段を有する、
   請求項１から３のいずれか一項に記載の排煙放熱装置。
5. 前記主管の下端部と前記副管の下端部とに両端部が固定され、前記降下煙道と前記副管内の再上昇煙道とを接続する横管をさらに備える、
   請求項１から４のいずれか一項に記載の排煙放熱装置。
6. 前記横管は、前記副管側の一端部に清掃のための扉または蓋を有する、
   請求項５に記載の排煙放熱装置。
7. 前記箱は、清掃のための扉または蓋を有する、
   請求項２または３に記載の排煙放熱装置。
8. 前記接続部は、排煙の流通量を調整するためのダンパーを有する、
   請求項１から７のいずれか一項に記載の排煙放熱装置。

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