JP3207843U - 木質ペレットストーブのペレットポット - Google Patents

Abstract

【課題】大きい火炎が形成され、暖房出力が大きい木質ペレットストーブのペレットポットを提供する。【解決手段】水平断面が相似形の正方形又は矩形又は円形の二重管で、外管１２と内管１１の間に木質ペレットＷＰを投入するペレットポットにおいて、外管及び内管の水平断面が正方形又は矩形のときは相対する外管の内面辺の長さと内管の外面辺の長さの差を、また水平断面が円形のときは外管の内径と内管の外径の差を、それぞれ４センチメートルから１０センチメートルにする。大きな火炎が形成され、暖房出力を大きくできる。【選択図】図１

Description

本考案は、木質ペレットストーブの燃焼室内に設置するペレットポットの形状及び寸法に関する。

従来の木質ペレットストーブのペレットポットは、底面が多孔板で上面が開いており、水平断面が正方形又は矩形又は円形の管をしている。このペレットポットを燃焼室内に設置し、木質ペレットをこのペレットポット内に投入し、この木質ペレットをペレットポットの底面から供給される空気及びペレットポット周囲の空気によって燃焼し、ペレットポット上に火炎を形成している。

このペレットポット上に形成される火炎には、安らぎを感じさせるゆっくりと揺らぐ大きな火炎であることが求められている。

しかしながら、この従来のペレットポットにおいては、水平断面が正方形のときは内部の１辺が約１０センチメートルより大きくすると、円形のときは内径が約１０センチメートルより大きくすると、大きな火炎が形成されなくなる問題があった。

このため、この従来の木質ペレットストーブにおいては、１時間当たりの木質ペレットの燃焼量は約１．５キログラムより大きくできない、暖房出力は約８キロワットより大きくできない問題があった。

本考案が解決する課題は、大きな火炎が形成できる暖房出力が大きい木質ペレットストーブのペレットポットを提供することにある。

大きな火炎が形成され、暖房出力が大きい木質ペレットストーブのペレットポットを提供する課題は、ペレットポットの水平断面が正方形又は矩形又は多角形又は円形の二重管とし、レイノルズ数と層流／乱流の関係を応用して、この二重管の外管と内管の形状及び寸法を設定することにより解決される。

レイノルズ数と層流／乱流の関係は、水力学における現象であり、壁面を流れの状態を支配する代表長さＬ（ｍ）と流速Ｕ（ｍ／ｓ）の積を動粘性係数ν（ｍ２／ｓ）で割った値であるレイノルズ数Ｒｅ＝Ｌ・Ｕ／νを用いて表されている。このレイノルズ数Ｒｅは、小さい値のときは層流であるが、代表長さＬ又は流速Ｕ等を変化させてレイノルズ数を大きくしていくと、これまでの層流が乱流に急変し、それ以上の値に大きくしても乱流が維持される現象をいう。

このペレットポットに形成される火炎の流れにおける代表長さＬには、火炎流れの断面積（＝木質ペレットが投入される断面積）を火炎流れの壁面となる断面積の周囲長さ（二重管のときは、断面積の外周長さと内周長さの和）で割った値の４倍の数値が用いられる。
代表長さＬ＝（火炎流れの断面積）／（火炎流れの壁面となる断面積の周囲長さ）×４ （ｍ）

ペレットポットの水平断面が正方形のときの、従来のペレットポットの代表長さＬ１は内面の辺の長さａになり、本考案のペレットポットの代表長さＬ２は外管内面の辺の長さｂと内管外面の辺の長さｃの差ｂ−ｃになる。

従来のペレットポットの代表長さＬ１＝（ａ×ａ）／（４×ａ）×４＝ａ
本考案のペレットポットの代表長さＬ２＝（ｂ×ｂ−ｃ×ｃ）／（４×ｂ＋４×ｃ）×４＝ｂ−ｃ
ここで、ａ：従来のペレットポット水平断面における内面の辺の長さ
ｂ：本考案のペレットポット水平断面における外管内面の辺の長さ
ｃ：本考案のペレットポット水平断面における内管外面の辺の長さ

一方、ペレットポットの水平断面形状が円形のときの、従来のペレットポットの代表長さＬ１は内径ｐになり、本考案のペレットポットの代表長さＬ２は外管の内径と内管の外径の差ｑ−ｒになる。

従来のペレットポットの代表長さＬ１＝（π×ｐ×ｐ／４）／（π×ｐ）×４＝ｐ
本考案のペレットポットの代表長さＬ２＝（π×ｑ×ｑ／４−π×ｒ×ｒ／４）／（π×ｑ＋π×ｒ）×４＝ｑ−ｒ
ここで、ｐ：従来のペレットポット水平断面の内径
ｑ：本考案のペレットポット水平断面の外管の内径
ｒ：本考案のペレットポット水平断面の内管の外径

従来のペレットポットと本考案のペレットポットの使用条件における燃焼ガスの流速Ｕ及び動粘性係数νの違いを無視できるので、従来のペレットポットの代表長さＬ１と本考案のペレットポットの代表長さＬ２が同値であれば、レイノルズ数が一致する。その結果、従来のペレットポットに形成される火炎の流れが層流であれば、本考案のペレットポットに形成される火炎の流れも層流になる。

本考案によるペレットポットの提供によって、木質ペレットストーブの暖房出力を大きくするために寸法を大きくしたペレットポットにおいても、大きい火炎を形成することできる効果が得られる。

本考案の一実施例によるペレットポット構成の一例を示す概略図。 本考案の一実施例によるペレットポットが設置される木質ペレットストーブ構成の一例を示す概略図。

図１に示すように、本考案の一実施例による木質ペレットストーブの燃焼室に設置されるペレットポットは、内管１１、外管１２の二重管を具備している。なお、ペレットポットは、大きな火炎の形成に大きな影響がないならば、内管１１及び外管１２以外の構造物が付加され、例えば、内管１１の内部に棒又は外管１２の外部に管を付加してもよい。この内管１１と外管１２の水平断面は相似形の正方形とする。なお、水平断面は正方形に限定するものでなく、矩形、多角形、円形、楕円形でも良い。燃焼される木質ペレットＷＰは、内管１１と外管１２の間に投入される。内管１１と外管１２の寸法は、相対する外管１２の内面の辺の長さと内管１１の外面の辺の長さの差が１０センチメートル以下する条件を考慮しながら、外管１２と内管１１の間の面積が暖房出力に比例した値になるように決定される。

図２に示すように、本考案の一実施例によるペレットポット１は木質ペレットストーブの燃焼室２内に設置される。この木質ペレットストーブは、主に、ペレットポット１、燃焼室２、ペレットタンク３、コンベア４、ファン５から構成されている。木質ペレットＷＰは、ペレットタンク３に投入され、一時保管される。このペレットタンク３内の木質ペレットＷＰは、暖房需要に応じて、コンベア４によって燃焼室２内に運ばれ、ペレットポット１内に投入される。燃焼用の空気ＣＡは、ファン５によって燃焼室２内に供給され、ペレットポット１内に投入された木質ペレットＷＰを燃焼する。木質ペレットＷＰの燃焼によって発生した燃焼ガスＣＧは外部に排出され、木質ペレットＷＰの燃焼残渣はペレットポット１内に残される。

本考案の一実施例として、従来のペレットポットの２倍の暖房出力を有する水平断面が正方形のペレットポットを設計する。従来の正方形のペレットポットは、内面が１０センチメートルとする。このときの従来のペレットポットの代表長さＬ１は１０センチメートルになり、木質ペレットが投入される面積Ｓ１は１００平方センチメートルになる。一方、本考案の一実施例のペレットポットは、外管１２の内面の辺ｂを１５センチメートル、内管１１の外面の辺ｃを５センチメートルとする。このときの本考案のペレットポットの代表長さＬ２は１５−５＝１０センチメートルになり、木質ペレットが投入される面積Ｓ２は２００平方センチメートルになる。この本考案の一実施例のペレットポットの木質ペレットが投入される面積Ｓ２は、従来のペレットポットの木質ペレットが投入される面積Ｓ１の２倍になるが、本考案のペレットポットの代表長さＬ２は、従来のペレットポットの代表長さＬ１と一致する。

従来のペレットポットの木質ペレットが投入される面積Ｓ１＝１０×１０＝１００平方センチメートル
本考案のペレットポットの木質ペレットが投入される面積Ｓ２ ＝１５×１５−５×５＝２００平方センチメートル

なお、この内管１１と外管１２の隙間には、木質ペレットＷＰが投入されるに十分なスペースを有する必要がある。市販されている木質ペレットの寸法は外径が６ミリメートで長さが１センチメートルから２センチメートルであることから、内管１１と外管１２の隙間は２センチメートル以上必要になる。

この内管１１と外管１２の隙間は、代表長さＬ２＝ｂ−ｃの半分に等しく、したがって、本考案のペレットポットの代表長さは４センチメートル以上必要になる。

内管１１の胴には、空気が自由に出入りできる円孔１３又はスリット孔を有する孔板又は網を使用する。この内管１１の下端部は、燃焼用の空気が管内に流入できるように解放にするか、孔板又は網を設置する。上端部には、平板又は孔板又は網を設置する。この内管１１の素材には、耐熱性を考慮して、金属又はセラミックス又は両者を混在したものを使用する。

外管１２の胴には、空気が自由に出入りできる円孔１４又はスリット孔を有する孔板又は網を使用する。この外管１２の下端部の内管１１との間には、平板又は孔板又は網を設置する。この外管１２の素材には、金属又はセラミックスを使用する。

また、この外管１２と内管１１との間の底板には、底板から外部への放熱を抑制することを目的に断熱材を貼ることが好ましい。

内管１１及び外管１２の側板の円孔１３、１４の径又はスリット孔の幅は、木質ペレットＷＰの直径より小さくし、投入された木質ペレットＷＰがこぼれ落ちないようにする。

また、木質ペレットストーブにおいては、燃焼中のペレットポット１に木質ペレットＷＰを追加投入したとき、一時的に燃焼温度の低下し、暖房出力の低下が生じる。また、ときには、火炎が消滅する問題を生じるときがある。

このようなとき、内管１１の胴や上板の肉厚を大きくすると、火炎近傍に大きな熱容量を有する物体を有することになるので、木質ペレットＷＰを追加投入したときの燃焼温度低下が抑制され、暖房出力低下が抑制され、火炎が消滅したときにおいては自動的に再着火する効果が得られる。

詳しくは、燃焼中の木質ペレットＷＰの上面に新たな木質ペレットＷＰを追加投入すると、新たな木質ペレットＷＰは、火炎から熱を奪って火炎を縮小させ、自らの温度を上昇させる。この追加投入した木質ペレットＷＰは、燃焼される前の温度上昇時において、メタンガス、一酸化炭素ガス、タール、炭等に分離される。メタンガス、一酸化炭素ガス、タール、炭は、それぞれの発火点が５３７℃、６０９℃、２５０〜３８０℃、２５０〜３００℃であるので、新たな木質ペレットＷＰを投入したとき、燃焼中の火炎温度が６０９℃以下に低下すると安定した火炎の形成が難しくなり、５３７℃以下に低下すると火炎が消滅し、２５０℃以下になると煤塵が発生する問題を生じる。しかし、熱容量が大きい内管１１が近傍にあると、火炎の縮小が抑制され、一時的に火炎が消滅しても、メタンガス、一酸化炭素ガスが引火して再燃焼できる効果が得られる。

内管１１の胴板及び上板等の肉厚は、木質ペレットＷＰ燃焼の安定性から設定されるので、熱容量を大きくするため大きくするほうが良いが、経済性と運転状況から判断すると、木質ペレットＷＰの径の半分から同程度の数値が好ましい。

１：ペレットポット、２：燃焼室、３：ペレットタンク、４：コンベア、５：ファン、１１：内管、１２：外管、ＷＰ：木質ペレット

Claims (2)

1. 水平断面が正方形又は矩形又は多角形であり、胴が孔板又は網であり、下端が開放又は孔板又は網である内管１１と、この内管１１と相似形であり、胴が孔板又は網であり、上端が解放しており、下端の内管１１との間が平板又は孔板又は網である外管１２を具備し、前記外管１２の内面の辺の長さとこの内面の辺に相対する前記内管１１の外面の辺の長さの差が４センチメートルから１０センチメートルであることを特徴とする木質ペレットストーブのペレットポット。
2. 水平断面が円形であり、胴が孔板又は網であり、下端が開放又は孔板又は網である内管と、この内管と相似形であり、胴が孔板又は網であり、上端が解放でしており、下端の内管との間が平板又は孔板又は網である外管を具備し、前記外管の内径と前記内管の外径の差が４センチメートルから１０センチメートルであることを特徴とする木質ペレットストーブのペレットポット。

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