JP5084452B2

JP5084452B2 - 木質ペレットストーブ

Info

Publication number: JP5084452B2
Application number: JP2007285727A
Authority: JP
Inventors: 雅之中田
Original assignee: 株式会社エアパス・エコ・プロジェクト
Priority date: 2007-11-02
Filing date: 2007-11-02
Publication date: 2012-11-28
Anticipated expiration: 2027-11-02
Also published as: JP2009115333A

Description

本発明は、木質ペレットストーブに関し、特に、電力を必要とせず、また、タンク内のペレットを炭化させることなく、燃焼中でも燃料の追加や消火等の操作が可能な木質ペレットストーブに関する。

間伐材や製材の廃材などを使用した木質系燃料は、化石燃料と比べてＳＯＸなどの有害物質を排出等、環境への負担が少ない燃料として注目されている。この木質系燃料を使用したストーブとしては薪ストーブが一般的だが、点火や消火に時間がかかるといった欠点があり、特に、消火においては、薪が燃え尽きるまで待つ必要がある。そのため、短時間で点火、消火できる流体燃料を使用した暖房器具に比べると利便性・安全性において劣るといった認識がある。また、薪ストーブを使用する場合に、薪を長期間にわたって、乾燥させながら備蓄する必要性があることや、薪割り作業を必要とするために、現代の生活様式には適応しにくいのが現状である。

そこで、このような問題を解決するために、特許文献１〜特許文献３に示すように、利便性・安全性に優れた木質系燃料を使用する暖房器具（木質ペレットストーブあるいは薪ストーブ）が提案されている。
例えば、特許文献１の木質ペレットストーブは、燃焼ガス排気系を含む燃焼室全体を、温風用のファンにより熱交換器に送られる空気の流路で包むことにより、輻射熱として放出される熱を熱交換器の予備加熱として利用し、排気系の熱も予備加熱として利用することにより、熱効率を向上させるとともに排気温度を低く維持させるようにしている。これにより、筐体が熱くならないためにやけどの心配が無く小型で排気温度が低いペレットストーブを提供することができる。

また、特許文献２の木質ペレットストーブは、燃焼室と、上部に開口する燃焼空間を有すると共に燃焼室内に配置される燃焼箱と、燃焼箱の上部開口部へ供給される燃料を貯留する燃料タンクと、燃焼箱内へ燃焼用空気を送る送風ファンと、燃焼室に設けられた扉とを備え、室内へ温風を強制的に送るようにしている。これにより、室内の空気を迅速に暖めることができる。

また、特許文献３の薪ストーブは、薪が入れられる燃焼室を構成する本体と、この本体に設けられ、薪が投入される投入口と、燃焼室に連通する煙突とを備えており、燃焼室内に薪が載置される平面状の載置部を儲け、本体に、載置部の上側中央に向けて斜め上方から外気を供給可能な流出口を有する傾斜空気供給管を、流出口が載置部の中心線に対して対称に配置されるように複数設けるようにしている。これにより、触媒を使用しなくても簡単な構造で、充分な空気の供給によって未燃焼ガスを高効率で燃焼させ、未燃焼ガスの発生を低減することができる。
登録実用新案第３１１９０３２号公報特開２００４−１３８２５７号公報特開２００４−７７０６０号公報

しかしながら、上記特許文献１〜特許文献３で提案されている木質ペレットストーブおよび薪ストーブによれば、以下のような問題があった。
（１）特許文献１及び特許文献２のペレットストーブによれば、燃焼に大量の空気を必要とし、大量の排気とともに多くの熱が屋外に排出されるため、熱効率が悪く、所望の暖かさを得ることができないという問題があった。また、送風ファンを作動させるために電力を必要とすることから、停電時に使用することができないといった問題がある。
（２）また、特許文献３の薪ストーブでは、燃焼室内で薪が燃焼している真上に薪を補給するための筒状体が突設されているため、薪の燃焼による火炎により薪が炙られ薪が筒状体内で炭化してしまうという問題があった。

（３）一方、この薪ストーブを応用し、燃料をペレットに変えて、かつ、このペレットを収容するタンクを燃焼室上に設け、随時燃焼室にペレットを供給するようにしたペレットストーブも提案されているが、この場合でも、特許文献３が抱える問題、即ち、ペレットの燃焼による火炎で供給用のペレットが炙られ当該供給用ペレットがタンク内で炭化してしまうという問題はそのまま維持されてしまう。のみならず、タンク内のペレットが炭化する際にタンク内が木質ガスで充満しているため、燃焼中はタンクの蓋を開けることができず、また燃料の供給を止めるシャッターが火炎の真上にあるため、燃焼中にシャッターを閉めることができないため、点火前に燃焼時間を設定し、燃え尽きるまで消火や燃料の追加などの操作ができないという問題があった。

従って、本発明の目的は、電力を必要とせず、また、タンク内のペレットを炭化させることなく、燃焼中でも燃料の追加や消火等の操作が可能な木質ペレットストーブを提供することを目的とする。

本発明は、上記目的を達成するために、燃料である木質ペレットを燃焼させる燃焼室と、該燃焼室へ木質ペレットを供給する燃料供給手段と、該燃焼室から発生する排気ガスを排気するための排気手段と、該燃焼室での木質ペレットの燃焼により発生する灰を回収するための灰回収手段を有する木質ペレットストーブにおいて、前記燃焼室は、前記燃料供給手段から供給される前記木質ペレットを燃焼させる下部燃焼室と、外部から取り込んだ空気を該燃焼室内へ供給するための空気供給管と、前記空気供給管に接続される複数の孔を有する有底状の空気供給筒と、該空気供給筒を囲むようにして配設され該空気供給筒の直径よりも大きい燃焼筒と、を有し、該空気供給管から供給される空気とともに下部燃焼室で生じた煤を燃焼させて排気を浄化させる上部燃焼室とを備え、前記燃料供給手段は、前記燃焼室の背面に該燃焼室と間隔を設けて該燃焼室に固定されるとともに前記燃焼室の下部に貫通して前記木質ペレットの量を調節しつつ供給する燃料供給管を有することを特徴とする木質ペレットストーブを提供するものである。

また、前記下部燃焼室は、ロストルを内部に有する燃焼ポットからなり、該燃焼ポットの下部は前記回収手段に貫通し、該燃焼ポットの上部は前記燃料供給管の先端と連通していることが望ましい。

また、前記灰回収手段には、外部から取り込んだ空気を該灰回収手段を通じて該燃焼室内へ供給するための空気取入れ口が設けられていることが望ましい。

また、前記燃料供給管が前記燃焼室に貫通する部位の該燃料供給管の上面は、隙間を有することが望ましい。

また、前記燃焼室は、内部に設けられる仕切りによって前記上部燃焼室と前記下部燃焼室に区分けされ、前記燃焼筒は該上部燃焼室と該下部燃焼室を貫通して設けられていることが望ましい。

本発明によれば、燃料供給手段を、燃焼室の背面に燃焼室と間隔を設けて燃焼室に固定するとともに燃焼室の下部に貫通して木質ペレットの量を調節しつつ供給する燃料供給管を有するようにしたので、燃焼室から発生する熱によって燃料供給手段（燃料タンク）内の燃料が炭化することを防止することができるとともに、燃焼中でも燃料の追加や消火等の操作を行うことができる。また、燃料供給管が隙間を設けて燃焼室と一定の角度を有して接続されているため、燃料供給管内の燃料の炭化を防止し、燃料を絶えず供給することができる。さらに、燃焼ポットから発生する排気ガスを空気供給手段によって再度燃焼させることができるため、排気ガスを浄化（二次燃焼による一酸化炭素から二酸化炭素への変化）することができる。

以下、図面を参照しながら、本実施の形態に係る木質ペレットストーブについて詳細に説明する。
図１（ａ）は、本実施の形態に係る木質ペレットストーブ（以下、単に「ペレットストーブ」という）の外観構成を示す斜視図であり、図１（ｂ）は、このペレットストーブの背面を示す背面図である。
図に示すように、このペレットストーブ１００は、燃料である木質のペレット（以下、単に「ペレット」という）を燃焼させる燃焼室１０１と、この燃焼室１０１の下部に設けられペレットの燃焼後の灰を回収する灰回収室１０２と、この燃焼室１０１の背面に設けられペレットを収容するとともに随時燃焼室１０１に供給するペレットタンク１０３とから構成されている。

以上の構成において、図１（ａ）に示すように、燃焼室１０１は、内部の仕切りによって、上部燃焼室１０４と下部燃焼室１０５とに区分けされており、上部燃焼室１０４の前面には、開閉用の取っ手１０６を有する前面開閉扉１０７が設けられている。この前面開閉扉１０７は、上部燃焼室１０４内の清掃あるいは内部機構のメンテナンス用に設けられたものである。
また、この前面開閉扉１０７には、上部燃焼室１０４の内部を視認可能な覗き窓１０８が形成され、この覗き窓１０８の上方に上部燃焼室１０４への空気を取り入れる複数の空気取入れ口１０９が設けられている。
一方、下部燃焼室１０５の前面にも上部燃焼室１０４と同様に覗き窓１０８が設けられている。また、下部燃焼室１０５の側面には、開閉用の取っ手１１１を有する側面開閉扉１１２が設けられている。この側面開閉扉１１２は、下部燃焼室１０５内の清掃あるいは内部機構のメンテナンス用に設けられたものである。
また、灰回収室１０２は、引き出しが可能に構成されており、そのために取っ手１１３を有している。この取っ手１１３を把持し、必要に応じて使用者が手前に引き出せるようにしている。

また、図１（ｂ）に示すように、燃焼室１０１の背面にはペレットタンク１０３が設けられている。このペレットタンク１０３は、下部に向かって幅が狭くなる形状をしており、下端には、下部燃焼室１０５内にペレットを供給するためのペレット供給管１１４が取り付けられている。
このペレットタンク１０３とペレット供給管１１４との接続部には、ペレットの供給量を調節するためのレバー１１５が延出するようにして設けられている。このレバー１１５の操作により、ペレットタンク１０３とペレット供給管１１４との接続部分の開口を開閉し、ペレットの供給量を調節しながらペレットタンク１０３からペレット供給管１１４にペレットを供給する。
また、上部燃焼室１０４の側面には、排気用の煙突１１０がペレットストーブ１００に対して垂直方向に突設されている。
また、灰回収室１０２の背面には、下部燃焼室１０５への空気を取り入れる空気取入れ口１１６が設けられている。この空気取入れ口１１６には、図示しないが、取り入れる空気の量を調節するための調節弁が設けられている。

次に、図２および図３を参照して、ペレットストーブ１００の内部構造について説明する。
図２（ａ）は、図１（ａ）に示したペレットストーブ１００を右側面から見た透視図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）の部分拡大図であり、図３は、ペレットストーブ１００を正面から見た透視図である。
図２（ａ）および図３に示すように、上部燃焼室１０４内には、空気取入れ口１０９に接続される空気供給管１１７と、この空気供給管１１７の他端に垂下する複数の孔が設けられた有底状の空気供給筒１１８と、この空気供給筒１１８の直径よりも大きく、空気供給筒１１８を囲むようにした燃焼筒１１９とが設けられている。ここで、空気供給管１１７は、前面開閉扉１０７に設けられている空気取入れ口１０９の数に合わせて設けられており、空気供給筒１１８の上方でそれぞれが接続されている。また、燃焼筒１１９は、前面開閉扉１０７側の側面の一部が透明の耐熱ガラス等で形成されており、前述した覗き窓１０８を介して、燃焼筒１１９での燃焼状態を観察することができる。また、空気供給筒１１８と燃焼筒１１９の一部は、上部燃焼室１０４と下部燃焼室１０５とを仕切る仕切り部１２１から下部燃焼室１０５へ向かって一部が突出している。なお、空気供給筒１１８および燃焼筒１１９は、図３に示すように、上部燃焼室１０４の中央付近かつペレットタンク１０３寄りに設けられている。

一方、ペレットタンク１０３は、スペーサ１２２を用いることにより、燃焼室１０１と所定の間隔で隙間１２３を空けて固定されている。これにより、燃焼室１０１の背面で暖められた空気が、隙間１２３を通って上昇し、隙間１２３には絶えず空気が流れることでペレットタンク１０３内の温度上昇を防ぐことができる。図２（ｂ）に拡大して示すように、ペレットタンク１０３に接続されるペレット供給管１１４は、その先端から中央付近までが、下部燃焼室１０５内に差し込まれている。その際、ペレット供給管１１４が差し込まれる下部燃焼室１０５の開口部とペレット供給管１１４の上面との間は溶接等により固定せず隙間１２４を設けて差し込むようにしている。

この隙間１２４を設けることにより、外部からの空気１２５が下部燃焼室１０５内へ流れ込む。この空気１２５は、下部燃焼室１０５内の燃焼ガス等の気体に比べて極端に温度が低いため、比重が重く、また粘度も高い。このため流れ込んだ空気１２５は下部燃焼室１０５内の気体に拡散することなくペレット供給管１１４の上面に貼り付くように流れ、ペレット供給管１１４を冷却する。従って、ペレット供給管１１４内の温度上昇を防止し、ペレット供給管１１４及びペレットタンク１０３内のペレットの炭化を防止することができる。

このペレット供給管１１４は、所定の角度を有して下部燃焼室１０５内に差し込まれる。所定の角度とは、例えば、５５度〜７０度であり、好ましくは６０度である。５５度以下になるとペレット供給管１１４の出口付近でペレットが詰まってしまい、７０度以上になると、ペレット供給管１１４の上面が火炎に曝されてしまうため、ペレット供給管１１４内のペレットが熱により炭化してしまう。

下部燃焼室１０５内部のペレット供給管１１４の先端の下方には、供給されたペレットを貯留するための燃焼ポット１２６が設けられている。燃焼ポット１２６内には、ロストル１２７が設けられており、ペレット供給管１１４から供給されるペレットは、ロストル１２７上で燃焼する。なお、ロストル１２７の下部は、灰回収室１０２と貫通しており、ロストル１２７上で燃焼して、灰になったペレットは、ロストル１２７から灰回収室１０２へ落ちる。この時、灰となって落ちたペレット分の空間がロストル１２７上にできるため、この空間を埋めるようにして、重力によりペレットがロストル１２７へ供給される。

次に、図２および図３を参照して燃焼の仕組みについて説明する。
まず、ペレットタンク１０３の蓋１０３ａを開けて、ペレットタンク１０３内にペレットを供給する。次に、レバー１１５を作動させることにより、下部燃焼室１０５内の燃焼ポット１２６内のロストル１２７上へペレット供給管１１４を通ってペレットを供給する。そして、ロストル１２７上のペレットに使用者が点火して、ペレットの燃焼が開始される。ここで、一次燃焼が行われる。

ペレットの燃焼が開始されると、燃えて灰になったペレットは、ロストル１２７から灰回収室１０２へ落ちて行くと共に、ロストル１２７へ次々とペレットが供給される。この時、火力の調整は、灰回収室１０２の背面に設けられている空気取入れ口１１６の調整弁（図示せず）の開閉により取り入れる空気の量を調整することで可能となる。そして、燃焼ポット１２６内から発生する排気ガスや煤が燃焼筒１１９内へ流れ込む。

燃焼筒１１９内では、空気供給筒１１８の複数の孔から供給される空気と、排気ガスと煤とが混じり、燃焼ポット１２６で発生する火炎により、再度燃焼させられ二次燃焼が行なわれる。即ち、一次燃焼直後は、煤が、燃焼筒１１９の内周面に貼り付くが、この煤が空気供給筒１１８の複数の孔から供給される空気と燃焼ポット１２６で発生する火炎により二次燃焼を引き起こすことになる。そして、燃焼筒１１９内で発生した排気ガス（一酸化炭素）は、二次燃焼によって二酸化炭素となって浄化され、燃焼筒１１９の上部から煙突１１０へ流れ込み排気を行う。消火する場合には、レバー１１５を操作して、ペレットタンク１０３からペレット供給管１１４へのペレットの供給を遮断する。これを遮断すると、ロストル１２７上に残っているペレットが燃え尽き消火する。このため短時間での消火が可能となる。

なお、ロストル１２７から灰回収室１０２へ落ちる灰には、不燃のペレットや、燃えている灰が含まれており、これらが下部燃焼室１０５の熱により助長され再度燃焼することで、ロストル１２７上のペレットの燃焼を補助するとともに、自ら燃焼し三次燃焼を行なう。このように、下部燃焼室１０５および上部燃焼室１０４のみならず灰回収室１０２においても燃焼が行なわれることになり（一次燃焼、二次燃焼、三次燃焼）、高効率の燃焼が実現可能である。

以上説明したように、本実施の形態に係るペレットストーブによれば、燃焼室とペレットタンクとの間に隙間を設けて固定しているため、燃焼室で発生する熱によってペレットタンク内のペレットの炭化を防ぐことができる。また、下部燃焼室に差し込まれているペレット供給管が所定の角度を有して差し込まれているため、ペレットの供給を絶えず行うことができるとともに、隙間を設けて差し込まれているため、この隙間から入り込む空気によって、ペレット供給管の上面の温度上昇を防止することができるため、ペレット供給管内のペレットの炭化を防止することができる。

また、必要以上のペレットを消費することなく消火ができるため、経済性が高く、短時間での消火が可能である。さらに、着火や燃焼維持に電力を必要としないため、停電時にも使用することができ、災害時にも利用することができる。なお、上記の例では、燃焼室１０１の構成を、上部燃焼室１０４と下部燃焼室１０５を内部の仕切りによって区分けしているが、これに限られるものではなく、内部の仕切りをなくして１つの燃焼室で構成しても良い。

図１（ａ）は、本実施形態に係るペレットストーブの外観斜視図であり、図１（ｂ）は、ペレットストーブの背面を示した平面図である。図２（ａ）は、ペレットストーブの側面の透視図であり、図２（ｂ）は、ペレットの燃焼の様子を示した部分拡大図である。ペレットストーブの正面の透視図である。

符号の説明

１００ペレットストーブ
１０１燃焼室
１０２灰回収室
１０３ペレットタンク
１０３ａ蓋
１０４上部燃焼室
１０５下部燃焼室
１０６、１１１，１１３取っ手
１０７前面開閉扉
１０８覗き窓
１０９、１１６空気取入れ口
１１０煙突
１１２側面開閉扉
１１４ペレット供給管
１１５レバー
１１７空気供給管
１１８空気供給筒
１１９燃焼筒
１２１仕切り部
１２２スペーサ
１２３、１２４隙間
１２５空気
１２６燃焼ポット
１２７ロストル

Claims

燃料である木質ペレットを燃焼させる燃焼室と、該燃焼室へ木質ペレットを供給する燃料供給手段と、該燃焼室から発生する排気ガスを排気するための煙突と、該燃焼室での木質ペレットの燃焼により発生する灰を回収するための灰回収手段を有する木質ペレットストーブにおいて、
前記燃焼室は、前記燃料供給手段から供給される前記木質ペレットを燃焼させる下部燃焼室と、外部から取り込んだ空気を該燃焼室内へ供給するための空気供給管と、前記空気供給管に接続される複数の孔を有する有底状の空気供給筒と、該空気供給筒を囲むようにして配設され該空気供給筒の直径よりも大きい燃焼筒と、を有し、該空気供給管から供給される空気とともに下部燃焼室で生じた煤を燃焼させて排気を浄化させる上部燃焼室とを備え、
前記燃料供給手段は、前記燃焼室の背面に該燃焼室と間隔を設けて該燃焼室に固定されるとともに前記燃焼室の下部に貫通して前記木質ペレットの量を調節しつつ供給する燃料供給管を有することを特徴とする木質ペレットストーブ。
前記下部燃焼室は、ロストルを内部に有する燃焼ポットからなり、該燃焼ポットの下部は前記回収手段に貫通し、該燃焼ポットの上部は前記燃料供給管の先端と連通していることを特徴とする請求項１に記載の木質ペレットストーブ。
前記灰回収手段には、外部から取り込んだ空気を該灰回収手段を通じて該燃焼室内へ供給するための空気取入れ口が設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の木質ペレットストーブ。
前記燃料供給管が前記燃焼室に貫通する部位の該燃料供給管の上面は、隙間を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の木質ペレットストーブ。
前記燃焼室は、内部に設けられる仕切りによって前記上部燃焼室と前記下部燃焼室に区分けされ、前記燃焼筒は該上部燃焼室と該下部燃焼室を貫通して設けられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の木質ペレットストーブ。