JP5299802B1 - 蓄熱暖房装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電源を必要とせず、煙や臭いを発生せずにバイオマス燃料を燃焼し、その燃焼温度を暖房や調理用の熱源として利用するようにした蓄熱暖房装置を提供する。
【解決手段】燃焼炭化筒の内部に投入して着火した可燃物の火炎を燃焼炭化筒の空気孔から内方へ導入した空気流で一次燃焼し、燃焼炭化筒内の燃焼ガスを燃焼筒内の絞り径を経て通過させることにより火炎を絞った状態で２次燃焼させ、この２次燃焼後の燃焼ガスを燃焼ケースの天板に当てた後、燃焼筒と燃焼ケースの外壁との隙間を経て排気管から外方へ排気するようにした。
【選択図】図１

Description

本発明は、煙や臭いを発生せずにバイオマス燃料を燃焼し、その燃焼温度を暖房や調理用の熱源として利用するようにした蓄熱暖房装置に関する。なお、バイオマス燃料とは、再生可能な生物由来の有機性資源であって、本発明では、燃焼可能な木屑、間伐材、竹、草等を云い、もみ殻をすり潰して固形化したモミガライト（商標名）を含むものとする。

近年において、灯油等の燃料や電源を使用する暖房装置が普及するに伴い、それ以前に使用されていた薪等の木質バイオマスを燃料とする暖房機は、次第にその用途を失う状況にある。しかしながら、最近になって、木屑、間伐材、落ち葉、植物廃材、木質廃材等を暖房装置等の燃料として効率的に再利用するように構成した装置の開発が進んでいる。

このような暖房装置として、例えば、特許文献１には、薪や木材チップ、乾燥させた雑草等を燃料として使用することが可能な木質バイオマス暖房装置が記載されている。この装置は、燃料を追加投入する構成として燃焼室に燃料を投入する投入口を備え、煙を排出しないように、燃焼室の上部に複数の灰保持部材を設けた構造を有する。さらに、灰保持部材の上部にはフィンを介して第１排気管と第２排気管とを備え、燃焼室の下部には灰保持部材の方向へ空気を送る送風装置が設けられている。

このような構成において、燃焼室で燃焼した空気中の煙成分が灰保持部材中の高温の灰に吸着されて再燃焼することにより燃焼ガスが無煙状態になり、この燃焼ガスが第１排気管と第２排気管とから排出されることによって暖房に利用される。

しかしながら、上記の構成においては、送風装置の電源を必要とするため、無電源の状態で使用することは不可能である。また、送風装置を必要とする上、灰保持部材の灰が送風装置の送風によって第１排気管または第２排気管に送られて排出するおそれがある。

以上のように、従来の技術において、木質バイオマスを燃料とし、煙が出ないようにした暖房装置が開発されている。しかしながら、電源を利用することなく、木屑、間伐材、竹、草、市販のモミガライト（商標名）等のバイオマスを燃料として暖房を行うことが可能であれば、電源を使用できない地域や状況であっても、暖房装置としての使用が可能となる。しかも、暖房装置から排出される排気ガスが無煙及び無臭となるように構成し、燃焼ガスの熱を利用して水を沸かしたり、調理を行うことができるようになれば、非常に便利な暖房装置として利用することが可能となる。

特開２０１２−２１７５６号公報

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、電源を必要とせず、煙や臭いを発生せずにバイオマス燃料を燃焼し、その燃焼温度を暖房や調理用の熱源として利用するようにした蓄熱暖房装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明の請求項１の蓄熱暖房装置は、燃焼ケースの下部に所定高さを有する左右の脚部を離間して設け、該左右の脚部間における設置面に敷設したレールに沿って移動可能に走行台を搭載すると共に、該走行台に支持台を高さ調節可能に設け、該支持台の上面に載置した受皿に天部と底部を開口した筒状の燃焼炭化筒を搭載し、該燃焼炭化筒の筒体には多数の空気孔が形成され、支持台の上面に高さ方向に隙間をあけて搭載した外筒が燃焼炭化筒の外周に隙間をあけて包囲され、燃焼ケースの内部には支持台の高さ調節によって燃焼炭化筒の上部との隙間を調整可能にした燃焼筒が設けられ、該燃焼筒は燃焼炭化筒の内径よりも縮小した所定の絞り径を有し、該燃焼筒の外周に隙間をあけて燃焼ケースの外壁が形成され、該外壁の上端に設けられた燃焼ケースの天板と燃焼筒の上端との間に隙間が設けられ、さらに燃焼ケースの外筒の下部に排気管が接続された構成を有し、燃焼炭化筒の内部に投入して着火した可燃物の火炎を燃焼炭化筒の空気孔から内方へ導入した空気流で一次燃焼し、燃焼炭化筒内の燃焼ガスを燃焼筒内の絞り径を経て通過させることにより火炎を絞った状態で２次燃焼させ、この２次燃焼後の燃焼ガスを燃焼ケースの天板に当てた後、燃焼筒と燃焼ケースの外壁との隙間を経て排気管から外方へ排気するようにした蓄熱暖房装置において、天板は燃焼筒内を通過する燃焼ガスが当たることによって加熱され、燃焼ケース、脚部、排気管、排気筒、燃焼炭化筒、又は外筒等の蓄熱暖房装置を構成する部材の一部または全部に蓄熱塗料を塗布したことを特徴とする。

また、本発明の請求項２の蓄熱暖房装置は、請求項１において、外筒の下端の外周にフランジを設け、該フランジに沿って等間隔で螺入したボルトの捻じ込み量を調整することにより、外筒のフランジと支持台との間に形成する隙間の高さを調整するようにしたことを特徴とする。

また、本発明の請求項３の蓄熱暖房装置は、請求項１又は２において、燃焼炭化筒の筒体に形成した空気孔は、筒体の上段、中段及び下段に各々形成され、筒体の上段に形成した空気孔の形成密度を筒体の中段及び下段の空気孔の形成密度よりも大とする所定の孔径及び所定のピッチで形成すると共に、燃焼炭化筒の筒体の内径面積と燃焼炭化筒の筒体の上段、中段及び下段の空気孔の総面積と同等にしたことを特徴とする。

本発明の請求項４の蓄熱暖房装置は、請求項１、２又は３において、燃焼ケースの外壁と燃焼筒を形成する壁部を二重壁に形成し、夫々の二重壁の内部にキャスタブル耐火物を充填することにより、燃焼ケース及び燃焼筒を保温構造としたことを特徴とする。

本発明の請求項５の蓄熱暖房装置は、請求項１、２、３又は４において、燃焼ケースの脚部の設置面に設けられたレールに少なくとも２台の走行台を搭載すると共に、各走行台に支持台と受皿と燃焼炭化筒と外筒とを設け、一方の走行台を燃焼ケースの下部に停止して該走行台の燃焼炭化筒に収容した可燃物を燃焼させた後、他の走行台を燃焼ケースの下部に移動して該走行台の燃焼炭化筒に収容した可燃物を燃焼するようにしたことを特徴とする。

本発明の請求項６の蓄熱暖房装置は、請求項１、２、３、４又は５において、排気管に排気筒を接続し、該排気筒の外周を二重壁に形成すると共に、該二重壁の内部に蓄熱材を充填したことを特徴とする。

また、本発明の請求項７の蓄熱暖房装置は、請求項１、２、３、４、５又は６において、燃焼炭化筒の内部に木材や竹等の可燃物を投入する場合、該可燃物を縦方向に入れた状態で該可燃物の上部に着火するようにしたことを特徴とする。

さらに、本発明の請求項８の蓄熱暖房装置は、請求項１、２、３、４、５、６又は７において、燃焼ケースの下部に設けた脚部の一側面に開口を設けると共に、該開口から燃焼ケースの下部に通じる設置面にレールを設け、該レールに搭載した走行台を燃焼ケースの下部に移動することにより、該走行台に設けた燃焼炭化筒に収容した可燃物を燃焼ケースの下部で燃焼するようにしたことを特徴とする。

本発明の蓄熱暖房装置によれば、燃焼炭化筒に投入して着火した可燃物の火炎は、燃焼炭化筒の空気孔から内方へ導入した渦巻状の空気流で拡散しつつ燃焼する。さらに、燃焼炭化筒内の燃焼ガスを燃焼筒内の絞り径を経て通過させることにより火炎を中央に集中させ、それによる上昇温度によって２次燃焼させることが可能となる。また、２次燃焼後の燃焼ガスが燃焼ケースの天板に当たって該天板を加熱すると共に、燃焼筒と天板との隙間から燃焼ケースの外壁と燃焼筒との隙間を経て排気管へ流入した後、排気管の排気口から排出する。

このような燃焼過程において、燃焼炭化筒の空気孔を経て燃焼炭化筒の内部に流入する空気は、各空気孔で渦巻状に旋回しつつ流入しながら上昇する。このため、特に燃焼筒の上段に形成された多数の空気孔を経て流入する空気が可燃物から上方へ発生する火炎を渦巻状に拡散しながら燃焼炭化筒の中央へと集中させる１次燃焼が行われる。

さらに、上記の１次燃焼後の火炎は上昇気流を発生し、燃焼炭化筒の上方に設けられた燃焼ケース内の燃焼筒の絞り径内で火炎を中央に集中することによって高温化され、可燃物から発生する燃焼しきれていない微小の煤煙等をさらに燃焼するという２次燃焼が行われる。

また、上記の燃焼筒内の火炎は、燃焼炭化筒の径よりも小なる絞り径の内部で火炎を集中させつつ上昇するという火炎の絞り効果を生じるため、燃焼筒の内部においても燃焼ガスが集中し、温度が上昇して燃焼を促進することとなる。このため、燃焼炭化筒からの燃焼ガスを燃焼筒内で２次燃焼させることが可能となり、燃焼炭化筒内にて燃焼しきれなかった微小の煤煙等があっても、燃焼筒内の２次燃焼によって完全燃焼へと促進することが可能となる。

さらに、本発明においては、２次燃焼後の燃焼ガスが燃焼ケースの天板に当たって該天板を加熱するため、該天板の上面にヤカンやナベを載置して、水を沸かしたり、調理を行ったりすることが可能となる。また、その天板の加熱温度は、支持台の高さ調節によって燃焼炭化筒と燃焼筒との間に形成した隙間を調整することにより、その隙間から内部へ流入する空気量を調整し、燃焼炭化筒内で発生した火炎に対して外部空気の冷却効果による火炎の沈静化を促すことによって燃焼温度を調節することが可能である。

このような本発明の蓄熱暖房装置によれば、燃焼筒と燃焼ケースの隙間を経て排気管を通過する排気ガスは完全に無煙及び無臭であり、温度上昇した排気熱となって排気管を加熱し、その周辺の室内等の温度を上昇させる。また、排気管から排出される高温度且つ無煙及び無臭の排気ガスは、室内等の空気を上昇することによって暖房として利用することが可能である。

また、本発明の蓄熱暖房装置によれば、電気のない地域や環境であっても、木屑、間伐材、竹、草、未利用木材、剪定枝、竹、落ち葉、植物廃材等、さらに、もみ殻をすり潰して固形化したモミガライト（商標名）による可燃物を使用することにより、本発明の蓄熱暖房装置によって効率的な暖房装置又は調理装置として使用することが可能となる。

本発明による実施例の蓄熱暖房装置に関する図であり、（ａ）は（ｂ）のＡ−Ａ線断面図、(ｂ)は蓄熱暖房装置の縦断面図である。 本発明による実施例の蓄熱暖房装置に用いる支持台を走行台に対してアジャスターボルトで高さ調節可能に設けた構成を示す側面図である。 本発明による実施例の蓄熱暖房装置に使用する受皿と蓋の斜視図であり、（ａ）は受皿に蓋を閉じる前の状態を示す図、(ｂ)は受皿に蓋を閉じた状態を示す図である。 （ａ）は本発明による実施例の蓄熱暖房装置に使用する燃焼炭化筒の平面図であり、（ｂ）は燃焼炭化筒の側面図であり、(ｃ)は外筒の平面図であり、(ｄ)は外筒の側面図である。 (ａ)は本発明による実施例の蓄熱暖房装置の支持台をアジャスターボルトで高さ調節可能に支持した図であり、(ｂ)はその支持台をパンタグラフジャッキで高さ調節可能に支持した図である。 本発明の実施例による蓄熱暖房装置の排気管に接続する排気筒に関する図であり、(ａ)は排気筒の上面図であり、（ｂ）は複数の排気筒を接続した状態を示す側面図である。 本発明の実施例による蓄熱暖房装置のレール上に２台の走行台を載置した状態を示す図である。なお、支持台の上面に載置した外筒は断面で示す。 （ａ）は本発明の実施例による燃焼ケースの天板を燃焼ケースと同径に形成した側面図であり、(ｂ)は燃焼ケースの天板を燃焼ケースの直径よりも大径に形成した側面図である。 本発明の実施例による燃焼ケースの他の実施例を示す図であり、（ａ）は燃焼ケースの外観を示す側面図（その周辺に設けた外筒は断面で示す）であり、(ｂ)は燃焼ケースの閉塞側の側壁を示す側面図であり、(ｃ)は燃焼ケースの開口側の側壁を走行台及び外筒と共に示す側面図である。

以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。

本実施例の蓄熱暖房装置１の構成について概要を述べると、図１(ａ)、(ｂ)に示すように、上面に天板２を固設した燃焼ケース３と、燃焼ケース３の下部に設けた左右の脚部４、４と、これらの脚部４、４間における設置面Ｇに敷設したレール５、５に沿って移動可能に搭載した走行台６と、走行台６に高さ調節可能に設けた支持台７と、支持台７の上面に載置した受皿８と、受皿８に搭載した筒状の燃焼炭化筒９と、支持台７の上面の高さ方向に隙間Ｃ１をあけて搭載した外筒１０とを有する。

さらに、本実施例の蓄熱暖房装置１において、燃焼ケース３の内部には燃焼炭化筒９の上部との隙間Ｃ２をあけた状態で燃焼筒１１が設けられ、燃焼筒１１の外周に隙間Ｃ３をあけて燃焼ケース３の外壁１２が形成されている。また、燃焼ケース３の外壁１２の上端に設けられた天板２と燃焼筒１１の上端との間に隙間Ｃ４が設けられ、さらに燃焼ケース３の外筒１０の下部に形成された排気穴２１に排気管１３が接続されている。

以下、上記の蓄熱暖房装置１について詳細に説明する。図１（ａ）、(ｂ)に示すように、燃焼ケース３は四角形箱形状に形成され、燃焼ケース３の下部に左右に離間した状態で脚部４、４を形成して設置面Ｇに載置すると共に、左右の脚部４、４間の設置面Ｇに２条のレール５、５を敷設している。

また、２条のレール５、５の夫々には走行台６が車輪１４を介して移動可能に搭載されている。この車輪１４の構成は、図２に示すように、走行台６の四方の下面に固定された支持体１４ａの下部がアングル形状に形成され、各支持体１４ａの左右の傾斜部にリング状の一対のコロ１４b、１４ｂが内蔵したベアリング（不図示）によって転動可能に設けられ、この一対のコロ１４ｂ、１４ｂによってレール５、５上を走行することが可能である。

また、図２に示すように、走行台６の上部には支持台７が高さ調節可能に設けられている。この支持台７の高さを調節する構成は、支持台７の下面に長尺の雄ネジを有するアジャスターボルト１５のベース部１５ａを固定する一方、走行台６に固定したナット１５ｂのネジ穴を走行台６に連通した構成としてあり、アジャスターボルト１５の調整によって走行台６に対する支持台７の高さを調節可能にしている。なお、上記のように走行台６と支持台７間に設けるアジャスターボルト１５の使用本数は、支持台７の上部に設ける燃焼炭化筒９や外筒１０等の大きさや重量等を考慮して、１本又は複数本を使用するとよい。

また、上記のように、走行台６の下面に固定した支持体１４ａに一対のコロ１４ｂ、１４ｂを設けると共に、一対のコロ１４ｂ、１４ｂを各レール５に載置した構成により、走行台６と設置面Ｇとの隙間を大きく確保することができる。このため、走行台６の下部に突出するアジャスターボルト１５の捻じ込み量に余裕ができ、走行台６の上部に設けた支持台７の高さ調節量を大きく取ることが可能となる。

なお、上記の構成において、図５(ａ)に示すように、走行台６の上部に設ける支持板７をアジャスターボルト１５によって支持する構成とすることにより、構造を簡易にしてある。なお、図５(ｂ)に示すように、走行台６と支持台７との間にパンタグラフジャッキ１６を設けることによって、支持台７の高さ調節を行うようにしても良い。

また、図１(ｂ)に示すように支持台７の上面に載置した受皿８は、燃焼炭化筒９よりもやや大径の内径を有する。また、図３(ａ)、(ｂ)に示すように、受皿８は、その上部に蓋部材１７を被せることにより、受皿８の内部を密閉状態にすることが可能である。従って、後述するように受皿８に載置した燃焼炭化筒９の内部で可燃物Ｋの燃焼が終了した後、燃焼炭化筒９を取り外すことによって、受皿８の内部に燃焼後の可燃物Ｋが残留する。この受皿８に蓋部材１７を被せることによって受皿８の内部が密閉され、受皿８内の可燃物の燃焼が停止して炭化物Ｔに変化するため、これを農業用の炭化有機肥料として利用することが可能となる。

なお、上記のように、可燃物Ｋが残留した受皿８に蓋部材１７を被せることにより炭化物Ｔを採取する必要がない場合、燃焼炭化筒９内における可燃物をさらに燃焼することによって灰の状態にすることも可能である。

また、支持台７に載置する燃焼炭化筒９は、図４(ａ)、(ｂ)に示すように、天部と底部を開口した円筒状の筒体９ａから形成され、筒体９ａの側周部には所定の径を有する多数の空気孔１８が形成されている。この空気孔１８は、筒体９ａの上段、中段及び下段に各々形成され、筒体９ａの上段に形成した空気孔１８ａの形成密度を筒体９ａの中段及び下段の空気孔１８ｂ、１８ｃの形成密度よりも大とする所定の孔径及び所定のピッチで形成している。

ここで、上記の燃焼炭化筒９等の具体例な寸法例について述べる。なお、以下に述べる各部の寸法は、種々の実験によって最良と思われる寸法を導き出したものである。しかしながら、本発明はその他の寸法関係でも成り立つものであり、上記の数値に限定されるものではない。

図４（ａ）、(ｂ)に示すように、円筒形をなす燃焼炭化筒９の直径Ｄ１は２２５ｍｍ、高さｈ１は３７５ｍｍである。また、燃焼炭化筒９の上段の空気孔１８ａは３列に形成され、筒体９ａの上端から上段の空気孔１８ａの中心に至る高さｈ１１は２０ｍｍであり、夫々の上段の空気孔１８ａの中心ごとにｈ１２、ｈ１３を２０ｍｍの高さに形成されている。さらに、燃焼炭化筒９の中段の空気孔１８ｂ１、１８ｂ２は上下に２列形成されると共に、上下の各列の空気孔１８ｂ１、１８ｂ２は横方向に交互にずらした位置に形成され、各孔は横方向の中心間隔ｄ１＝７０ｍｍ毎に形成されている。

次に、燃焼炭化筒９の上段の空気孔１８ａは上下に合計３列であり、一列ごとに２０個形成され、上段の空気孔１８ａは合計６０個形成されている。この上段の空気孔１８ａの各孔の内径は２０ｍｍである。また、中段の上下の空気孔１８ｂ１、１８ｂ２は、各列ごとに１０個ずつ形成され、各孔の内径は２０ｍｍである。さらに、下段の空気孔１８ｃは、１列に２０個形成され、各孔の内径は２０ｍｍである。

これらの数値に基づいて上段、中段、下段の空気孔１８ａ、１８ｂ１、１８ｂ２、１８ｃの夫々の総面積を計算すると、上段の空気孔１８ａが全体の６０％、中段の空気孔１８ｂ１、１８ｂ２が全体の２０％、下段の空気孔１８ｃが全体の２０％の比率となる。これらの構成により、燃焼炭化筒９の筒体９ａの上段に形成した空気孔１８ａの形成密度を筒体９ａの中段及び下段の空気孔１８ｂ1、１８ｂ２、１８ｃの形成密度よりも大とした構成となる。

なお、燃焼炭化筒９の外周には筒体９ａの上段、中段及び下段を仕切る外周突起９ｂが夫々２条ずつ形成され、燃焼炭化筒９の筒体９ａの強度を補強するようにしている。

また、図５（ａ）又は（ｂ）に示すように、支持台７に載置された外筒１０は、支持台７に載置された燃焼炭化筒９の外周に隙間Ｃ５を開けて設けられている。この外筒１０は、円筒形に形成され（図４(ｃ)参照）、図５（ａ）又は（ｂ）に示すように、燃焼炭化筒９の外形よりもやや大径であって、高さは燃焼炭化筒９とほぼ同様に形成されている。

さらに、図４(ｃ)、（ｄ）に示すように、外筒１０の下端の外周にフランジ１０ａが形成され、該フランジ１０ａに沿って等間隔で形成したネジ穴にナット１９ａが固定されている。このような構成において、各ナット１９ａに螺入したボルト１９の捻じ込み量を調整することにより、外筒１０の下部に形成する隙間Ｃ１の高さを調整することが可能となる。

ここで、上記の外筒１０の具体的な寸法例について述べると、図４(ａ)、（ｂ）に示すように、外筒１０の直径Ｄ２は３００ｍｍであり、フランジ１０ａの直径Ｄ４は３６０ｍｍであり、外筒１０の高さｈ２は３６０ｍｍである。

また、図３（ａ）、（ｂ）に示すように、受皿８の直径Ｄ４は２８０ｍｍ、高さｈ３は１５０ｍｍ、蓋部材１７の直径Ｄ５は２８５ｍｍ、高さｈ４は５０ｍｍである。

次に、図１(ｂ)に示すように、燃焼ケース３内に設けた燃焼筒１１の下端と燃焼炭化筒９の上端との間に形成した隙間Ｃ２は、高さ調整手段として用いたアジャスターボルト１５又はパンタグラフジャッキ１６（図５（ａ）、（ｂ）参照）の調整によって調節することが可能である。その調整の結果、図１(ｂ)に示す隙間Ｃ２の上下幅を拡大することによって、燃焼炭化筒９の内部に外部の冷却空気を増量して取り入れることが可能となる。

また、本実施例において、燃焼ケース３の内部に設けた円筒形をなす燃焼筒１１はその下部の燃焼炭化筒９の内径より縮小した絞り径を有する。本実施例では、燃焼筒１１に形成した二重壁構造の内部にキャスタブル耐火物２０を充填すると共に、燃焼ケース３の外壁１２に形成した二重壁構造の内部にキャスタブル耐火物２０を充填することにより、燃焼ケース３と燃焼筒１１とを保温構造としている。

なお、キャスタブル耐火物２０は、通称「キャスター」と称せられ、耐火物であるアルミナを主成分としたものに骨材を混ぜ、そのまま施工できるように製品化したものであり、高強度及び高耐熱性の構造とすることが可能である。

上記の構成において、燃焼ケース３の外周側部の下部に排気穴２１を形成している。この排気穴２１は、燃焼ケース３の側面における下端から５０ｍｍだけ立ち上げた部位に直径１５０ｍｍの穴部を形成してあり、この排気穴２１に横方向に接続した排気管１３を設け、さらに排気管１３の端部に排気管１３の立上げ部１３ａを接続した構成としている。

また、図１(ｂ)に示すように、排気管１３には排気穴２１の近傍の下部に開口部２２ａを設け、この開口２２ａに灰受けトレイ２３ａを開閉可能に設ける。さらに、排気管１３の立上げ部１３ａの下部に開口部２２ｂを設け、この開口部２２ｂに灰受けトレイ２３ｂを開閉可能に設けることにより、これらの灰受けトレイ２３ａ、２３ｂで二重の灰取りをすることによって排気口１３ｃから灰や火の粉が飛散するのを防止することが可能となる。

さらに、本実施例においては、上記の排気管１３の立上げ部１３ａに、図６（ａ）、(ｂ)に示す構造の排気筒２４を設けても良い。この排気筒２４は、図６（ａ）に示すように、長尺の排気筒２４ａ、或いは短尺の排気筒２４ｂを連結することによって長い煙突形状に形成するようにしたものである。その構造は、排気筒２４の上端部に縮小した外径の環状差込部２５を形成し、この環状差込部２５の外周に等間隔で複数の逆Ｌ字形溝部２６を形成している。

また、排気筒２４の下端部に他の排気筒２４の上端部の環状差込部２５を差し込む際、排気筒の下端部の内周に形成した凸部（不図示）を環状差込部２５の逆Ｌ字形溝部２６に嵌め込んで回動することにより固定する。さらに、各排気筒２４の上端部と下端部の外周に形成してある上側の環状突起２７と下側の環状突起２８を断面コ字形の締結ベルト２９で一括的に包囲して締め付けることにより、排気筒２４を所望長さに連結した煙突体を形成することが可能となる。

なお、図６（ｂ）に示すように、上記の排気筒２４を排気管１３に接続する構造として、排気筒２４の側部に連結管３０を結合し、この連結管３０の内周を排気管１３の外周に嵌合する。また、排気筒２４の下端部に開口部３１を形成し、この開口部３１に灰受けトレイ３２を開閉可能に設けることにより、排気筒２４内の灰取りを行うことによって排気筒２４の排気口３３から灰や火の粉が飛散するのを防止することが可能となる。

さらに、上記の排気筒２４の周部の構造を二重壁に形成し、各排気筒２４の二重壁内に蓄熱材（不図示）を充填することによって、保温構造とすることが可能である。その蓄熱材としては、環境ダイヤ（商標名）の粉末を充填するようにしてもよい。この環境ダイヤ（商標名）は、還元力、遠赤外線放射率の高い特殊天然鉱石であり、超高レベルの育成光線を放出する特性を有するものである。

なお、育成光線とは、遠赤外線の中でも特に生体に優しい効果をもたらすといわれる6〜14ミクロンの範囲の波長のことを言うものである。上記の環境ダイヤは、他に類の無いほど高レベルの育成光線を放出するものであり、実験によれば、測定温度４５℃において、遠赤外線の6〜14ミクロン波長範囲で、９５．６７％の放射率を有することが確認されている。

さらに、本実施例の蓄熱暖房装置１を構成する部材、即ち、燃焼ケース３、脚部４、排気管１３、排気筒２４、燃焼炭化筒９、外筒１０等の一部または全部に蓄熱塗料を塗布した構成としても良い。このとき、上記の環境ダイヤの微粉末と耐熱塗料とを混合したものを蓄熱塗料として使用し、上記のように蓄熱暖房装置１を構成する部材の一部または全部を塗装することによって蓄熱効果をより向上させることが可能となる。

上記の本実施例による蓄熱暖房装置１によれば、図８(ｂ)に示すように、燃焼ケース３の天板２の上面にヤカンやナベＮを載置することによって、後述する作業によって加熱される天板２を水を沸かしたり加熱調理に使用することが可能となる。

また、そのような調理に利用するため、天板２の広さを図８（ａ）のように燃焼ケース３と同等ではなく、図８（ｂ）に示すように、より広く形成することにより、利便に使用することが可能となる。なお、天板２の中央の一部に耐熱ガラスを設けることによって、燃焼炭化筒９内での燃焼の様子を目視で確認することが可能となる。

上記の本実施例による蓄熱暖房装置１の構造により、排気ガスが無煙及び無臭となることによって、煙突を構成する排気管１３や立上げ部１３ａや排気筒２４内のタールが全く付着しないことになり、煙突火災が起きるおそれがなく、安全性に優れた暖房装置を得ることが可能となる。

また、本実施例による蓄熱暖房装置１において煙突を構成する排気管１３に排気筒２４を設けることによって保温構造とすることにより、排気管１３や排気筒２４の内部にスス等の付着がなく、内部の掃除を行う必要がなくなる。さらに、従来の薪ストーブのような縦に長い煙突が不要となり、無煙及び無臭で燃焼することが可能であるため、蓄熱暖房装置１における燃焼に煙突の構造が影響することがない。

上記のように構成された本発明の蓄熱暖房装置１を使用するには、図５（ａ）、（ｂ）に示すように、燃焼炭化筒９の内部に木屑、間伐材、未利用木材、剪定枝、竹、落ち葉、植物廃材等やその他廃材による可燃物Ｋ、さらには市販のモミガライト（商標名）等のバイオマス燃料を投入し、燃焼炭化筒９の外周に外筒１０を包囲した後に、可燃物Ｋの上部に着火する。

なお、上記のように燃焼炭化筒９の内部に木材や竹等の可燃物を投入する場合は、図５（ａ）、（ｂ）に示すように、可燃物Ｋを縦方向に入れて燃焼するのが望ましい。こうすることによって木材や竹等を横に寝かした状態よりも、燃焼時間が約１．５倍だけ長く持続することが確認されている。これは、木材や竹材を横に寝かした場合、燃焼時において両側の木口から燃焼ガスや水蒸気が噴出するのに対して、木材や竹材を縦方向に入れて燃焼する場合、上部の片側の木口から燃焼ガスや水蒸気が噴出するだけとなる。

また、燃焼炭化筒９の内部で可燃物Ｋが燃焼する際、図５（ａ）、（ｂ）に示すように、外筒１０の下方の隙間Ｃ２から流入した空気の流れは、外筒１０と燃焼炭化筒９との隙間Ｃ５を上昇した後、燃焼炭化筒９の筒体９ａの各空気孔１８（１８ａ、１８ｂ１、１８ｂ２、１８ｃ）を経て燃焼炭化筒９の内部に向けて流入する。これによって、燃焼炭化筒９の中段の空気孔１８ｂ1、１８ｂ２及び下段の空気孔１８ｃを経て流入した空気は、燃焼炭化筒９の内部にて上昇気流を生じ、燃焼中の可燃物Ｋに対して空気の供給を行う。

また、燃焼炭化筒９の多数の上段の空気孔１８ａから燃焼炭化筒９の内部に流入する空気は、燃焼炭化筒９内の可燃物Ｋから上方へ発生する火炎Fに対して向けられる。このように、燃焼炭化筒９の上段の空気孔１８ａを経て燃焼炭化筒９の内部に流入する空気は、各空気孔１８ａで渦巻状に旋回しつつ流入しながら上昇する。このため、特に燃焼炭化筒９の上段に形成された多数の空気孔１８ａを経て流入する空気が可燃物Ｋから上方へ発生する火炎Fを渦巻状に拡散しながら燃焼炭化筒９の中央へと集中させつつ上昇気流を形成する。

上記のように燃焼炭化筒９内において、可燃物Ｋから上昇する火炎Ｆを拡散しつつ中央へ集中させる燃焼を１次燃焼とすると、火炎Ｆの中央においてより高温化された火炎Ｆが可燃物Ｋからの燃焼しきれない微小の煤煙等を燃焼するという効果を奏することとなる。

さらに、図５（ａ）、（ｂ）に示すように、上記の燃焼炭化筒９内の火炎Ｆは、燃焼炭化筒９の筒体９ａよりも小なる径の燃焼筒１１の内部で火炎Ｆの径を絞って上昇するという火炎の絞り効果を生じる。このため、燃焼筒１１の内部においても、火炎Ｆの温度が上昇して燃焼を促進するという効果が生じる。

このような燃焼により、上記の１次燃焼後の火炎は上昇気流を発生し、燃焼炭化筒９の上方に設けられた燃焼筒１１の絞り径内で火炎を中央に集中することによって高温化され、可燃物から発生する燃焼しきれていない微小の煤煙等をさらに燃焼するという２次燃焼が行われる。この２次燃焼によって、燃焼炭化筒９内にて燃焼しきれない微小の煤煙等があっても完全燃焼させることが可能となる。

また、図１（ａ）、（ｂ）において、燃焼炭化筒９又は燃焼筒１１の火炎の勢いが強すぎる場合、燃焼筒１１から過剰燃焼による黒煙が発生するおそれがある。このような際には、燃焼炭化筒９と燃焼筒１１との間に設けた隙間Ｃ２をアジャスターボルト１５又はパンタグラフジャッキ１６の調節により、多くの空気量を燃焼炭化筒９内へ流入させるように調整することが可能となる。

このような調整によって、燃焼炭化筒９内で発生して燃焼筒１１へと上昇する火炎に対し、外部空気の冷却効果による火炎の沈静化を促すことができ、燃焼筒１１内での過剰燃焼を防止することが可能となる。

さらに、本発明においては、燃焼筒１１内での２次燃焼後の燃焼ガスは、燃焼ケース３の天板２に当たって天板２を加熱すると共に、天板２の下面にて周囲に広がった燃焼ガスは天板２の下部の隙間Ｃ４から燃焼筒１１と燃焼ケース３の間の隙間Ｃ３を経て、排気穴２１から排気管１３を通過し、排気口１３ｃから排出される。

このような燃焼によって、燃焼筒１１と燃焼ケース３の隙間を経て排気管１３及び立上げ部１３ａを通過する排気ガスは完全に無煙及び無臭であり、温度上昇した排気熱となって排気管１３を加熱し、その周辺の室内等の温度を上昇させることができる。また、排気管１３から排出される高温度の排気ガスは、室内等の空気を上昇することによって暖房として利用することが可能となる。

本実施例において、図７に示すように、燃焼炭化筒９に可燃物Ｋを収容して連続的に燃焼を行うには、燃焼ケース３の下部にレール５、５を左右に長く敷設し、少なくとも２台の支持台７、７を用意してレール５、５上に搭載するとよい。

即ち、燃焼ケース３の脚部４、４の設置面Ｇに設けられたレール５、５に少なくとも２台の走行台６を搭載すると共に、各走行台６に支持台７と受皿８と燃焼炭化筒９と外筒１０とを設け、一方の走行台６を燃焼ケース３の下部に停止して燃焼炭化筒９に収容した可燃物を燃焼させた後、燃焼が終了した燃焼炭化筒９を前方（図示の左方）へ移動し、他の走行台６を燃焼ケース３の下部に移動して該走行台６の燃焼炭化筒９に収容した可燃物を燃焼する。

このような作業により、レール５、５上で走行台６を移動させることによって、燃焼ケース３の下部において燃焼炭化筒９内の可燃物を燃焼させる間隔を調整することができ、連続的な燃焼に比べて大幅に燃料の使用量を削減することが可能となる。

上記の図７に示す燃焼ケース３の構造は、燃焼ケース３の下部に左右の脚部４、４を設け、この左右の脚部４、４間の設置面に２条のレール５、５を敷設している。このような構成において、レール５、５は燃焼ケース３の下部にて対向する二側面の開口を両方向へ貫通した状態に敷設されている。そして、このようなレール５、５に走行台６を載置することによって、走行台６は燃焼ケース３の両方向に走行可能とされている。

このような構造に対して、図９（ａ）〜(ｃ)に示す蓄熱暖房装置１は、燃焼ケース３の脚部４、４間の一側面３ａの下部に開口３ｃを設けると共に、該開口３ｃから燃焼ケース３の下部に通じる設置面にレール５、５を設け、該レール５、５に搭載した走行台６を燃焼ケース３の下部に移動するようにしている。

このような構成においては、図９（ａ）〜(ｃ)に示すように、燃焼ケース３の下部は、左右の脚部４、４を有するほか、これらの脚部４、４間に燃焼ケース３の下部の一側面を閉塞した側壁３ｂが形成され、該側壁３ｂの対向側に開口３ｃが設けられている。このような構成において、レール５、５に走行台６を搭載して、該走行台６に、上記と同様にアジャスターボルト１５を介して設けた支持台７に受皿８と、該受皿８に搭載した燃焼炭化筒９と、該燃焼炭化筒９の外周に設けた外筒１０とを設ける。

そして、燃焼炭化筒９に可燃物を収容して、レール５、５に沿って走行台６を燃焼ケース３の下部に移動することにより、上記同様に、燃焼炭化筒９に収容した可燃物を燃焼ケース３の下部で燃焼することが可能となる。また、この燃焼が終了すると、走行台６をレール５、５に沿って、そのまま燃焼ケース３の下部から後退させることが可能である。

本発明の蓄熱暖房装置は、電源を必要とせず、煙や臭いを発生せずにバイオマス燃料を燃焼し、その燃焼温度を暖房や調理用の熱源として利用するようにした蓄熱暖房装置として利用可能である。

１ 蓄熱暖房装置
２ 天板
３ 燃焼ケース
３ａ 燃焼ケースの一側面
３ｂ 側壁
３ｃ 開口
４ 脚部
５ レール
６ 走行台
７ 支持台
８ 受皿
９ 燃焼炭化筒
９ａ 筒体
９ｂ 外周突起
１０ 外筒
１０ａ フランジ
１１ 燃焼筒
１２ 外壁
１３ 排気管
１３ａ 立上げ部
１４ 車輪
１４ａ 支持体
１４b コロ
１５ アジャスターボルト
１５ａ ベース部
１５b ナット
１６ パンタグラフジャッキ
１７ 蓋部材
１８ 空気孔
１８ａ 上段の空気孔
１８ｂ１、１８ｂ２ 中段の空気孔
１８ｃ 下段の空気孔
１９ ボルト
１９a ナット
２０ キャスタブル耐火物
２１ 排気穴
２２ａ、２２ｂ 開口部
２３ａ、２３ｂ 灰受けトレイ
２４ 排気筒
２４ａ 長尺の排気筒
２４ｂ 短尺の排気筒
２５ 環状差込部
２６ 逆Ｌ字形溝部
２７ 上側の環状突起
２８ 下側の環状突起
２９ 締結ベルト
３０ 連結管
３１ 開口部
３２ 灰受けトレイ
Ｃ１〜Ｃ５ 隙間
G 設置面
K 可燃物
N ナベ
T 炭化物

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Claims (8)

1. 燃焼ケースの下部に所定高さを有する左右の脚部を離間して設け、該左右の脚部間における設置面に敷設したレールに沿って移動可能に走行台を搭載すると共に、該走行台に支持台を高さ調節可能に設け、該支持台の上面に載置した受皿に天部と底部を開口した筒状の燃焼炭化筒を搭載し、該燃焼炭化筒の筒体には多数の空気孔が形成され、支持台の上面に高さ方向に隙間をあけて搭載した外筒が燃焼炭化筒の外周に隙間をあけて包囲され、燃焼ケースの内部には支持台の高さ調節によって燃焼炭化筒の上部との隙間を調整可能にした燃焼筒が設けられ、該燃焼筒は燃焼炭化筒の内径よりも縮小した所定の絞り径を有し、該燃焼筒の外周に隙間をあけて燃焼ケースの外壁が形成され、該外壁の上端に設けられた燃焼ケースの天板と燃焼筒の上端との間に隙間が設けられ、さらに燃焼ケースの外筒の下部に排気管が接続された構成を有し、燃焼炭化筒の内部に投入して着火した可燃物の火炎を燃焼炭化筒の空気孔から内方へ導入した空気流で一次燃焼し、燃焼炭化筒内の燃焼ガスを燃焼筒内の絞り径を経て通過させることにより火炎を絞った状態で２次燃焼させ、この２次燃焼後の燃焼ガスを燃焼ケースの天板に当てた後、燃焼筒と燃焼ケースの外壁との隙間を経て排気管から外方へ排気するようにした蓄熱暖房装置において、天板は燃焼筒内を通過する燃焼ガスが当たることによって加熱され、燃焼ケース、脚部、排気管、排気筒、燃焼炭化筒、又は外筒等の蓄熱暖房装置を構成する部材の一部または全部に蓄熱塗料を塗布したことを特徴とする蓄熱暖房装置。
2. 外筒の下端の外周にフランジを設け、該フランジに沿って等間隔で螺入したボルトの捻じ込み量を調整することにより、外筒のフランジと支持台との間に形成する隙間の高さを調整するようにしたことを特徴とする請求項１記載の蓄熱暖房装置。
3. 燃焼炭化筒の筒体に形成した空気孔は、筒体の上段、中段及び下段に各々形成され、筒体の上段に形成した空気孔の形成密度を筒体の中段及び下段の空気孔の形成密度よりも大とする所定の孔径及び所定のピッチで形成すると共に、燃焼炭化筒の筒体の内径面積と燃焼炭化筒の筒体の上段、中段及び下段の空気孔の総面積と同等にしたことを特徴とする請求項１又は２記載の蓄熱暖房装置。
4. 燃焼ケースの外壁と燃焼筒を形成する壁部を二重壁に形成し、夫々の二重壁の内部にキャスタブル耐火物を充填することにより、燃焼ケース及び燃焼筒を保温構造としたことを特徴とする請求項１、２又は３記載の蓄熱暖房装置。
5. 燃焼ケースの脚部の設置面に設けられたレールに少なくとも２台の走行台を搭載すると共に、各走行台に支持台と受皿と燃焼炭化筒と外筒とを設け、一方の走行台を燃焼ケースの下部に停止して該走行台の燃焼炭化筒に収容した可燃物を燃焼させた後、他の走行台を燃焼ケースの下部に移動して該走行台の燃焼炭化筒に収容した可燃物を燃焼するようにしたことを特徴とする請求項１、２、３又は４記載の蓄熱暖房装置。
6. 排気管に排気筒を接続し、該排気筒の外周を二重壁に形成すると共に、該二重壁の内部に蓄熱材を充填したことを特徴とする請求項１、２、３、４又は５記載の蓄熱暖房装置。
7. 燃焼炭化筒の内部に木材や竹等の可燃物を投入する場合、該可燃物を縦方向に入れた状態で該可燃物の上部に着火するようにしたことを特徴とする請求項１、２、３、４、５又は６記載の蓄熱暖房装置。
8. 燃焼ケースの下部に設けた脚部の一側面に開口を設けると共に、該開口から燃焼ケースの下部に通じる設置面にレールを設け、該レールに搭載した走行台を燃焼ケースの下部に移動することにより、該走行台に設けた燃焼炭化筒に収容した可燃物を燃焼ケースの下部で燃焼するようにしたことを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６又は７記載の蓄熱暖房装置。