JP2022508582A - ファイヤーカラム - Google Patents

Abstract

安全でシンプルな設計のファイヤーカラムを作成するために、その火炎は、特にバイオエタノール用の燃料タンクから供給され、外側ケーシング（４）に囲まれ、給気は、複数のガイド要素（３）を介して外側ケーシングの下部領域で主に軸方向に流れ、好ましくはらせん回転に設定されて渦巻火炎を形成し、本発明によれば、外側ケーシング（４）はガイド要素（３）の上に配置される。外側ケーシング（４）は、好ましくは、ガイド要素（３）の外側縁部（３ａ）によって直立位置の中心に置かれる。

Description

本発明は、特に渦炎を形成するための、請求項１に記載の前文の特徴を有するファイヤーカラムに関する。

このようなファイヤーカラムでは、通常は外側ケーシングとしてガラスシリンダが使用され、炎は渦巻く空気によって回転するため、「トルネードのような」外観は観察者に特別な光学的アトラクションをもたらす。米国特許第７，０９７，４４８号明細書では、この炎の外観は「コルクスクリュ」形状と表現されている。バイオエタノールおよび同様の燃料を使用する場合、そのようなファイヤーカラムまたは火炎カラムは家庭にも適しており、主に装飾に使用されるが、暖炉（またはモニタ上の複製暖炉）に起因することが多いため、住民のレクリエーションにも使用される。さらに、そのようなファイヤーカラムは屋外エリア、例えばテラスで使用され、寒い夜に光と熱の供給源として機能する。

このタイプのファイヤーカラムは、米国特許第８，６４１，４１３号明細書から知られており、同じ直径を有するベースがガラスシリンダの下端に配置され、多数の横方向ブレード要素がらせん体またはらせん線の形で配置されている。空気の流入と乱流火炎ゾーンが図８に明確に示されている。ガラスシリンダはベースに配置されているため（米国特許出願公開第２０１４／０２９０６４３号明細書と同様）、例えば遊んでいる子供が簡単に倒すことができる。したがって、特にここでは燃焼ボウルの高さから始まる外側ケーシングが比較的高温になる可能性があるため、事故や怪我のリスクがかなりある。米国特許出願公開第２０１４／０２９０６４３号明細書では、この目的のために第２の同心ガラスシリンダが使用されたが、これにより構築作業が大幅に増加する。

個別に取り付けられたガイド要素が金属リングと組み合わされているため、米国特許第８，６４１，４１３号明細書でも構築作業は比較的多い。さらに、このガイド装置は、例えば炎を点火または消火するときに、半分をスイングすることによって燃焼ボウルにアクセスするために、２つの部分に分割されている。これはまた、ガラスシリンダが比較的高温であるためであり、このため、手袋を着用している場合にのみ持ち上げるべきである。米国特許第７，０９７，４４８号明細書では、いくつかの接線方向の流入ギャップのために外側ケーシングは比較的低温のままであることが意図されているが、この場合、ケーシングは少なくとも２つの部分にあり、したがって製造または組み立てが比較的複雑である。

したがって、本発明は、安全性および構築努力に関してそのようなファイヤーカラムを改善するという課題に基づいている。

この課題は、請求項１に記載のファイヤーカラムによって解決される。好適な実施形態は、従属請求項の対象である。

外側ケーシングの内壁が小さなクリアランスフィットでガイド要素の周りに係合するので、ガイド要素の上に外側ケーシングを配置することを提案することで、確実な保持が提供される。この軸方向の重なりは、好ましくは、外側ケーシングの高さの約２０％であり、その結果、比較的堅固な足またはベース部分と組み合わせて、ガラスシリンダの意図しない転倒はほとんど起こり得ない。重なりの別の利点は、ガイド要素の外側縁部が外側ケーシングによって囲まれているため、ガイド要素間の個々の空気チャネルを区切るために別個のコンポーネントが必要とされないことである。したがって、前述のクリアランスフィットは、ある空気チャネルから隣接する空気チャネルへの給気の移動を大幅に防止するが、それでも外側ケーシングを垂直方向に簡単に持ち上げることができる。ここで、複数の空気チャネル（例えば、６つのガイド要素の場合は６つ）が、増加した流速によって外側ケーシング（特にガラスシリンダの内壁）を冷却し、その結果、ガラスシリンダの下部領域（およびおそらく燃料容器の上の火炎出口の高さの中央領域）は比較的低温のままである。これにより、火傷のリスクが最小限に抑えられ、炎を消すために下部の冷たい領域をつかむことにより、手袋なしで外側ケーシングを取り外すことができる。

したがって、煙突効果は、ファイヤーカラムの上部領域だけでなく、ガイド要素間の個々の空気チャネルでも熱リフトによって作成される。冷却目的で流速を上げるために、これらをノズル形状にすることもできる。したがって、（前述の従来技術のように）送風機または扇風機は必要とされず、これにより、構築作業がさらに軽減され、庭（屋外）での使いやすさが向上する。さらに、ガイド要素は、鋳造部品としてベース部分（燃料レシーバを含む）と一緒にコストを節約する方法で製造することができ、ガイド要素はまた、空気渦の好ましい形成のために１つの製造ステップで斜めまたはらせん形状に製造することができる。ガイドブレードの軸方向の主な位置合わせの場合、これらをヒートシンクチューブのように燃料ホルダと一緒に押し出すこともでき、製造コストを大幅に削減できる（大量の場合）。このような押し出し成形部品または連続鋳造部品も高い寸法精度を示し、機械加工なしでも上記のクリアランスフィットを保証できる。

ファイヤーカラムの垂直軸の周りを回転する空気渦の生成は、前述のらせん状の空気ガイド要素のために特に集中的であるが、わずかに傾斜したブレード表面だけでも、最初は軸方向である空気の流れのため、集中的な渦巻きがすでに達成されており、主に層流は炎の領域でますます乱流になる。ファイヤーカラムの下部からの純粋な軸方向の流入があっても、この煙突効果（ファイヤーカラムの内壁の下部領域の良好な冷却を伴う）により、火のちらつきのように炎の高さで渦巻くことができる。火炎の外観は供給される空気の量にも依存するため、（ガイド要素への入口の前の）より低い給気断面は好ましくは可変である。

外側ケーシングは、好ましくは、特に開放端面を備えたシリンダの形態の耐火ガラスからなる。このようなチューブは、（上記のクリアランスフィットを確保するために）高精度で製造され得、連続生産のために比較的安価である（例えば、化学産業で使用する場合）。ただし、他の形状や材料、例えば、ランプまたは金属グリッドまたは金属メッシュのように窓が付いた金属管も可能である。外側ケーシングは、好ましくは、燃料容器を取り囲むベース部分に取り付けられたいくつかの半径方向に整列したピン上のその下端面に載っている。燃料容器は、燃料ペースト用、または木質ペレットやその他の燃料を受け入れるために設計されてもよい。

特にいわゆるテーブルファイヤーバージョンでは、比較的重いスタンドプレートとともに必要な安定性を確保するために、ベース部分は金属製であることが好ましい。ファイヤーカラムはまた、光の効果を高めるために、特にテラスエリア用のパティオヒータ（いわゆる「ヒーティングマッシュルーム」）のようなホルダを使用して、または例えば、ガーデンエリア用のグラウンドスパイクのように支持体を用いて、高い位置に配置することができる。上記のピンはまた、例えば３つのガイド要素のそれぞれの下端に成形または取り付けされ得、その結果、コンポーネントの数がさらに削減される。ピンは、特に偏心ピンとして構成された給気断面を調整するためにそれらの高さ位置で調整可能であり得、その結果、火炎の外観を変化させることができる。外側ケーシングは、垂直軸を中心とした回転によってエアギャップを調整できるように、下端を波状または階段状にすることもできる。また、水平方向に整列した穴あきディスクまたは穴あきリングを互いに回転させて、給気を調整したり、ファイヤーカラムに設けられたスロットを閉じたときにファイヤーカラムの火を消したりすることもできる。
以下、図面を参照していくつかの構成を説明する。

ファイヤーカラムの断面図である。 ファイヤーカラムが高い位置にある図である。 ファイヤーカラムが高い位置にある図である。 図１によるファイヤーカラムの斜視図である。 異なるガイド要素を備えた断面図である。 異なるガイド要素を備えた断面図である。 ペレット用の燃料容器の実施形態を示す図である。 ペレット用の燃料容器の実施形態を示す図である。

図１は、燃料容器２ａおよびスタンドプレート２ｂを含むベース部分２を備えたファイヤーカラム１を示している。いくつかのガイド要素３がベース部分２上に配置され、ガイド要素３の上に位置する外側ケーシング４内に空気渦を生成するために、ここではらせん状の金属シートとして構成されている。外側ケーシングは、好ましくは、透明なガラスシリンダとして設計され、したがって、ベース部分２のビューを提供する。外側ケーシング４によって周囲を囲まれた火炎は、燃料（可能な任意の一貫性の）、特に（凹型）燃料容器２ａからのバイオエタノールまたは燃料ペーストによって供給され、ファイヤーカラム１の下部領域、より正確には、外側ケーシング４の開いた下端面にある給気開口部６（環状ギャップの形態で）を介して必要な量の空気を受け取る。

流入する空気は、ガイド要素３によって偏向されて、渦すなわち渦巻きを伴う流れを形成する。空気の量を、給気開口部６の断面を介して変えることができ、それによって、例えば、ピン５の高さを調整することができる。ここに示す設定では、スタンドプレート２ａの上の断面は、ベース部分２と外側ケーシング４との間の通路容積にほぼ対応し、比較的薄いガイド要素３は通路をほとんど減少させない。ピン５（ここでは、ベース部分の円周上に１２０°のピッチを有する３つのピン）上にある外側ケーシング４は、ガイド要素３の上に、タイトフィットまたはわずかなクリアランスフィットで配置（スリップ）され、少なくともいくつかの点でそれらと接触する。

図２では、ファイヤーカラム１は高い位置に示されており、図２ａでは、例えば、テラスに設置するために、フレーム状のホルダ２ｃを備えている。図２ｂでは、ホルダ２ｃは、グラウンドスパイクのようにこのホルダでガーデングラウンドに固定されるために、棒状またはスパイク状である。

図３では、図１によるファイヤーカラムが斜視図で示されている。燃料容器２ａを形成するためのベース部分２の上部開口部と同様に、ガイド要素３のらせん状のコースがはっきりと見える。ここから供給される火炎は、概略的に示されているが、ここでも、対象となる空気の渦によって、ガラスシリンダ４内で回転するか、または少なくともちらつくように上昇する。達成可能な高さ、例えば外側ケーシング４の３／４までは、特に燃料（好ましくはエタノール）の燃焼挙動および空気供給によって調整することができる。

図４は、ベース部分２の２つの側面図を示しており、それぞれが４つのガイド要素３を有し、すなわち、９０°ピッチである。ガイド要素３は、ここでは主に軸方向に（垂直軸に対して）位置合わせされ、上方に広がり、ベース部分２の周囲に４つのノズルチャネルを形成し、開口部６からの給気を加速する形状を有する。図４ａでは、外側ケーシング４は、それらの外側縁部３ａが外側ケーシングの内壁にほぼ接触するように、ガイド要素３の上にぴったりとはめ込まれて配置（スリップ）される。このクリアランスフィットにもかかわらずスリップしやすくするために、内側縁部４’は、好ましくは円錐状に研磨され、その結果、外側ケーシング４は、ピン５上で支持されるように自動調心方式で上部に配置され得る。ここで、ピン５は、ガイド要素３の下端に成形され、特に一体に鋳造されている。

図４ｂでは、ガイド要素３は、点線の垂直軸に対して傾斜しており、いわゆるウィングレットの形で薄い拡張部３’を有する。これらは、乱流を増加させるために簡単な方法でガイド要素３に接着またははんだ付けされ得る。ピン５は、スタンドプレート２ａに対するガラスシリンダ４の高さ位置および給気断面積を変化させるために、好ましくは偏心ブッシング５’によって、ガイド要素３とは別にベース部分に取り付けられている。

図５ａでは、ファイヤーカラムは木質ペレットの燃焼用に設計されており、木炭ガス化装置の原理が適用されている。この目的のために、穴あきプレート７が燃料容器２ａの下部領域に挿入され、その下にいくつかの給気開口部８（ここでは穴またはスロットの形で）が設けられている。これにより、一次空気はピン５の下で燃料容器２ａに流れ込み、穴あきプレート７に積み上げられたペレットを通って流れる（この市販の燃料はペレットストーブの動作に一般的であるため、ここには示されていない）。給気開口部８はまた、燃料容器２ａ内のペレットが均一に通過し、炭化または熱分解（準化学量論的部分燃焼）によって所望の木ガスが形成されるように、底部またはスタンドプレート２ｂに設けられ得る。これは、燃料容器２ａの上端で、ガイド要素３を介して渦巻く二次空気と混合され、次いで、より低いまたはより高い火炎で（空気供給に応じて）燃焼する。ここで、空気供給は、給気開口部８（または図５ｂの６および／または８’）に示されていない（リング）スライドを使用して調整され得る。

火炎を中央に保つために、ここでの燃料容器２ａは、中央に開いたフードまたは部分カバー９を有し、これは、特に屋根または円錐台のような形状である。これはまた、破線で示されるように、燃料容器２ａの上端を超えて延在して、内部への、すなわち上部給気開口部８’を介した空気供給を可能にし得る。これらはまた、図５ｂによる構成において、すなわち、燃料容器２ａの上部領域に環状に設けられ、燃料容器２ａは、その周囲が二重壁であることが好ましい。結果として、部分的な空気の流れは、円周面に沿って上向きに向けられ、次に、燃焼ゾーンに半径方向内側に導かれる。これは、特にフード９が火炎を安定させるので、ペレットの効果的で比較的クリーンな燃焼を達成する。

要約すると、コンポーネントの数が少ないため、製造コストを抑えて純粋な設計を実現できる。安定した構造により安全性が向上し、操作が簡単になる。さらに、屋外での使用にもさまざまな設計が可能であり、特に木質ペレットを使用する場合は、要件に応じて光出力または熱供給をさらに変化させることができる。同様に、バイオエタノールはほとんど無臭で煤がなく燃焼するため、いわゆる「テーブルファイヤー」としての屋内使用が可能であり、炎の渦巻きもその原因となる可能性がある。

Claims (16)

1. ファイヤーカラムの火炎が、燃料容器、特にバイオエタノール用の燃料容器によって供給され、外側ケーシングによって囲まれ、給気が、複数のガイド要素を介して前記外側ケーシングの下部領域で主に軸方向に流れ、好ましくは、渦炎を形成するようにらせん回転に設定される、ファイヤーカラムにおいて、
   前記外側ケーシング（４）は前記ガイド要素（３）の上に配置される
   ことを特徴とする、ファイヤーカラム。
2. 前記外側ケーシング（４）が、前記ガイド要素（３）の外側縁部（３ａ）によって直立位置の中心にあることを特徴とする、請求項１に記載のファイヤーカラム。
3. 前記ガイド要素（３）が燃料容器（２ａ）を取り囲み、特にそれに取り付けられることを特徴とする、請求項１または２に記載のファイヤーカラム。
4. 前記外側ケーシング（４）が、いくつかのピン（５）、特に放射状に整列されたピン上のその下端面に載ることを特徴とする、請求項１～３のいずれか一項に記載のファイヤーカラム。
5. 前記ピン（５）が、前記燃料容器（２ａ）を取り囲むベース部分（２）に取り付けられていることを特徴とする、請求項４に記載のファイヤーカラム。
6. 前記ベース部分（２）が、好ましくは金属製で、特に取り外し可能に接続されたスタンドプレート（２ｂ）を有することを特徴とする、請求項５に記載のファイヤーカラム。
7. 前記ベース部分（２）が高い位置のホルダまたは支持体（２ｃ）に取り付けられていることを特徴とする、請求項５に記載のファイヤーカラム。
8. 前記ピン（５）が前記ガイド要素（３）の前記それぞれの下端に成形または取り付けられていることを特徴とする、請求項４～７のいずれか一項に記載のファイヤーカラム。
9. 前記ガイド要素（３）が、特に１２０°オフセットされた３つのガイド要素（３）を備えた鋳造物として、前記ベース部分（２）に一体的に成形されることを特徴とする、請求項１～８のいずれか一項に記載のファイヤーカラム。
10. 前記燃料容器（２ａ）が木質ペレットまたは燃料を受け入れるために設けられることを特徴とする、請求項１～９のいずれか一項に記載のファイヤーカラム。
11. 前記ピン（５）がそれらの高さ位置で調整可能であり、特に偏心器（５’）として設計されていることを特徴とする、請求項４～１０のいずれか一項に記載のファイヤーカラム。
12. 前記外側ケーシング（４）が一体型ガラスシリンダとして、特に耐火管として形成されているか、またはアパーチャ、特にメッシュとしてアパーチャを備えた金属製であることを特徴とする、請求項１～１１のいずれか一項に記載のファイヤーカラム。
13. 前記外側ケーシング（４）の下部内側縁部（４’）が、円錐状に研磨および／または融合されていることを特徴とする、請求項１２に記載のファイヤーカラム。
14. 前記燃料容器（２ａ）の下部領域に、穴あきプレート（７）が挿入され、その下に給気開口部（８）が設けられることを特徴とする、請求項１０に記載のファイヤーカラム。
15. 前記燃料容器（２ａ）が、中央が開いた、特に屋根または円錐台のような形状の部分カバー（９）を有することを特徴とする、請求項１０または１４に記載のファイヤーカラム。
16. 前記燃料容器（２ａ）の上部領域にさらなる給気開口部（８’）が設けられ、前記燃料容器（２ａ）は、好ましくはその周囲が二重壁構造であることを特徴とする、請求項１０または１４または１５に記載のファイヤーカラム。
    

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