JP5858700B2 - 固形燃料ストーブ - Google Patents

Description

本発明は、固形燃料ストーブに関する。

図１３は、従来の固形燃料ストーブ９００の外観図である。従来の固形燃料ストーブ９００は、出願人（株式会社丸山鐵工所）が製造販売している薪ストーブ（型番：ＭＢ−６００）である（例えば、非特許文献１参照。）。

従来の固形燃料ストーブ９００は、固形燃料ストーブの前面に配設された空気取り入れ口に加えて、固形燃料ストーブの後部に配設された図示しない第２の空気取り入れ口を備える。

従来の固形燃料ストーブ９００によれば、固形燃料ストーブの前面に配設した空気取り入れ口から取り入れた空気を用いて固形燃料を燃焼（クリーンバーン）させるとともに、固形燃料ストーブの後部に配設した図示しない空気取り入れ口から取り入れた空気を用いて未燃ガスを二次燃焼させることが可能となる。その結果、従来の固形燃料ストーブ９００は、煤の発生及び臭いの発生の少ない、優れた固形燃料ストーブとなる。

株式会社丸山鐵工所の製品パンフレット、「薪ストーブ・長尺用（ＭＢ−６００）」

ところで、固形燃料ストーブの分野においては、常に、従来よりも煤の発生量及び臭いの発生量が少ない固形燃料ストーブが求められている。なお、このような事情は、固形燃料ストーブだけに存在するものではなく固形燃料燃焼装置全般に存在する。また、固形燃料ストーブと同様の構造を有する固形燃料燃焼装置を備えるボイラーや発電装置にも存在する。

そこで、本発明は上記した事情に鑑みてなされたもので、従来よりも煤の発生量及び臭いの発生量が少ない固形燃料燃焼装置を提供することを目的とする。また、このような固形燃料燃焼装置からなる固形燃料ストーブ並びに上記のような固形燃料燃焼装置を備えるボイラー及び発電装置を提供することを目的とする。

［１］本発明の固形燃料燃焼装置は、空気を取り入れる空気取り入れ口と、前記空気取り入れ口から取り入れた空気を用いて固形燃料を燃焼させる燃焼室と、前記燃焼室で固形燃料を燃焼させる際に生成する火炎及び未燃成分並びに前記空気取り入れ口から取り入れた空気を、前記燃焼室上方にある所定領域に向けて案内する案内板と、前記所定領域に配設され、凹面状の内面を下方側に有する反射ドームとを備える。

本発明の固形燃料燃焼装置は、上記したような案内板及び反射ドームを備えるため、後述する実施例からも明らかなように、従来よりも煤の発生量及び臭いの発生量が少ない固形燃料燃焼装置となる。

上記したような案内板及び反射ドームを備える場合には、燃焼室で固形燃料を燃焼させる際に生成する火炎及び未燃成分並びに空気取り入れ口から取り入れた空気が燃焼室及び反射ドームに滞留する時間が増大するからであり、また、未燃成分及び空気が均一に混合されるようになるからである。その結果、従来よりも未燃成分（未燃ガス及び煤）が効率よく燃焼されるようになり、従来よりも煤の発生及び臭いの発生が少なくなる。

反射ドームは、案内板により案内された火炎及び未燃ガス並びに空気を反射して導入方向とは異なる方向に導出する。反射ドームは、火炎を下方に向けて返す作用を有するため火炎返し板と呼ぶこともある。また、輻射熱を下方に放散するために輻射放熱板又はラジエントドームと呼ぶこともある。

なお、本発明の固形燃料燃焼装置において、固形燃料には、薪、木質系ペレットをはじめ、バナナの幹、ジャトロファの絞りかす、乾燥した馬糞、石炭、木炭なども含まれる。

［２］本発明の固形燃料燃焼装置においては、少なくとも前記反射ドームの下方には、前記未燃成分の二次燃焼を促進させる網状触媒金属板が配設されていることが好ましい。

このような構成とすることにより、反射ドームに滞留する火炎及び未燃成分並びに空気が保有する熱により網状触媒金属板の触媒活性が高くなり、また、未燃成分及び空気が網状触媒金属板を２回通過することとなることから、未燃成分の二次燃焼がより一層効率よく行われるようになる結果、煤の発生及び臭いの発生がより一層少なくなる。

また、網状触媒金属板は熱容量が小さくすぐに高温状態となるため、上記のような構成とすることにより、煤や臭いが発生し易い燃焼初期の段階から煤の発生及び臭いの発生を少なくすることが可能となる。

また、網状触媒金属板は、網状構造を有しているため、広く流通しているハニカム触媒と比較しても、圧力損失が小さく、また、体積効率が高い。さらにまた、形状の制約が無いので、最も効果的な取り付け位置（反射ドームの下部開口部を覆う位置）に取り付ける際の自由度が高いという利点がある。網状触媒金属板の取り付け方法は、種々の取り付け方法（例えば、中央に開口のある板状部材の上に、載置したり、ねじ止め固定したりする。）が可能である。

なお、網状触媒金属板の厚さは、０．１ｍｍ〜２ｍｍの範囲内であることが好ましい。網状触媒金属板の厚さが０．１ｍｍより薄い場合には、網状触媒金属板の機械的強度を保つのが困難となる場合があるからである。一方、網状触媒金属板の厚さが２ｍｍより厚い場合には、熱容量を十分に小さくすることが困難となる場合があるからである。

また、網状触媒金属板の平均開口面積は、０．５ｍｍ^２〜１００ｍｍ^２の範囲内であることが好ましい。網状触媒金属板の平均開口面積が０．５ｍｍ^２よりも小さい場合には、煤が開口部に詰まり易くなる場合があるからである。網状触媒金属板の平均開口面積が１００ｍｍ^２よりも大きい場合には、未燃成分の二次燃焼効率が低下する場合があるからである。

また、網状触媒金属板の開口率は、１０％〜７０％の範囲内であることが好ましい。網状触媒金属板の回効率が１０％より小さい場合には、煤が開口部に詰まりやすくなる場合があるからである。一方、網状触媒金属板の開口率が７０％よりも大きい場合には、未燃成分の二次燃焼効率が低下する場合があるからである。

［３］本発明の固形燃料燃焼装置においては、前記網状触媒金属板は、Ａｌ−Ｆｅ-Ｃｒ基合金製網状金属板と、前記Ａｌ−Ｆｅ-Ｃｒ基合金製網状金属板に熱処理を施すことにより前記Ａｌ−Ｆｅ-Ｃｒ基合金製網状金属板の表面に形成されるＡｌ_２Ｏ_３被膜層と、前記Ａｌ_２Ｏ_３被膜層に担持される白金族触媒とを有することが好ましい。

このような構成とすることにより、Ａｌ_２Ｏ_３被膜層の触媒作用及び白金族触媒の触媒作用により、未燃成分の二次燃焼がより一層効率よく行われるようになる。

［４］本発明の固形燃料燃焼装置において、少なくとも前記反射ドームの下方には、前記未燃成分の二次燃焼を促進させる網状金属板が配設されていることも好ましい。

このような構成とすることによっても、未燃成分の二次燃焼がより効率的に行われるようになる結果、煤の発生及び臭いの発生がより一層少なくなる。

網状金属板としては、上記した網状触媒金属板から白金族触媒を除いたもの（すなわち、Ａｌ−Ｆｅ-Ｃｒ基合金製網状金属板と、Ａｌ−Ｆｅ-Ｃｒ基合金製網状金属板に熱処理を施すことによりＡｌ−Ｆｅ-Ｃｒ基合金製網状金属板の表面に形成されるＡｌ_２Ｏ_３被膜層とを有する網状金属板）を好適に用いることができる。また、上記のほか、単なる金属板（例えばステンレス網）をも好適に用いることができる。

［５］本発明の固形燃料燃焼装置においては、前記案内板は、前記固形燃料燃焼装置の筺体に対して内側に傾斜して配設されていることが好ましい。

このような構成とすることにより、未燃成分及び空気を反射ドームに容易に案内することが可能となる。固形燃料燃焼装置の横断面形状が例えば長方形である場合には、案内板は、４辺（全周）に配設されていてもよいし、全周（４辺）のうち２辺に配設されていてもよい。

［６］本発明の固形燃料燃焼装置においては、前記反射ドームは、すり鉢状の内面を有することが好ましい。

このような構成とすることにより、反射ドーム中央付近の網状触媒金属板を通過した未燃ガス及び空気は、反射ドームの天頂部に到達し、その後、反射ドームの内壁面に沿って外縁部に導かれ、網状触媒金属板を再度通過した後、煙道を介して排気筒から外部に排出される。この場合には、未燃成分及び空気が円滑に導出される。

この場合、反射ドームの外面形状は、特に限定されるものではないが、例えば、お椀を伏せたような外面形状を有する。

［７］本発明の固形燃料燃焼装置においては、前記反射ドームは、箱状の内面を有することも好ましい。

このような構成とすることによっても、反射ドーム中央付近の網状触媒金属板を通過した未燃ガス及び空気は、反射ドームの天頂部に到達し、その後、反射ドームの内壁面に沿って外縁部に導かれ、網状触媒金属板を再度通過した後、煙道を介して排気筒から外部に排出される。この場合には、反射ドームの製造コストをより一層低減することができる。

この場合も、反射ドームの外面形状は、特に限定されるものではないが、例えば、弁当箱を伏せたような外面形状を有する。

［８］本発明の固形燃料燃焼装置においては、前記反射ドームは、金属板からなることが好ましい。

このような構成とすることにより、反射ドームの熱容量が小さくすぐに高温状態となるため、煤や臭いが発生し易い燃焼初期の段階から、煤の発生及び臭いの発生を少なくすることが可能となる。

［９］本発明の固形燃料燃焼装置においては、前記燃焼室の下方には、前記空気取り入れ口から取り入れた空気を予熱する予熱室が配設されていることが好ましい。

このような構成とすることにより、火炎、未燃成分及び空気の温度をより一層高くすることが可能となるため、未燃成分（未燃ガス及び煤）がより一層効率よく燃焼するようになる結果、煤の発生及び臭いの発生がより一層少なくなる。

［１０］本発明の固形燃料燃焼装置においては、前記予熱室と前記燃焼室との間には、前記予熱室と前記燃焼室とを区切る火格子が配設されていることが好ましい。

このような構成とすることにより、予熱された空気をスムーズに燃焼室に導くことができる。

［１１］本発明の固形燃料ストーブは、本発明の固形燃料燃焼装置からなる。

従って、本発明の固形燃料ストーブは、本発明の固形燃料燃焼装置が有する効果をそのまま有する。

［１２］本発明のボイラーは、本発明の固形燃料燃焼装置を備える。

従って、本発明のボイラーは、本発明の固形燃料燃焼装置が有する効果をそのまま有する。

［１３］本発明の発電装置は、本発明の固形燃料燃焼装置を備える。

従って、本発明の発電装置は、本発明の固形燃料燃焼装置が有する効果をそのまま有する。

実施形態１に係る固形燃料ストーブ１００の外観図である。 実施形態１に係る固形燃料ストーブ１００の断面図である。 網状触媒金属板８を説明するために示す図である。 網状触媒金属板８を説明するために示す図である。 網状触媒金属板８を説明するために示す図である。 実施形態２に係る固形燃料ストーブ１０２の断面図である。 実施形態３に係る固形燃料ストーブ１０４の断面図である。 実施形態４に係る固形燃料ストーブ１０６の断面図である。 実施形態５に係る固形燃料ストーブ１０８の断面図である。 実施形態６に係る固形燃料ストーブ１１０の断面図である。 実施形態７に係る固形燃料ストーブ１１２の断面図である。 実施例の結果を示す図表である。 従来の固形燃料ストーブの断面図９００の外観図である。

以下、本発明の固形燃料燃焼装置、固形燃料ストーブ、ボイラー及び発電装置について、図に示す実施の形態に基づいてさらに詳細に説明する。

［実施形態１］
実施形態１〜７は、固形燃料燃焼装置としての固形燃料ストーブを説明するために示す実施形態である。

図１は、実施形態１に係る固形燃料ストーブ１００の外観図である。図２は、実施形態１に係る固形燃料ストーブ１００の断面図である。図３及び図４は、網状触媒金属板８を説明するために示す図である。図３（ａ）は網状触媒金属板８の斜視図であり、図３（ｂ）は網状触媒金属板８の拡大断面図である。図４（ａ）は白金族触媒を担持する前の網状金属板８’のＳＥＭ写真を示す図であり、図４（ｂ）は白金族触媒を担持した後の網状触媒金属板８のＳＥＭ写真を示す図である。図５は、Ａｌ_２Ｏ_３被覆層８１の表面についてＸ線回折分析（ＸＲＤ）した結果を示す図である。

１．実施形態１に係る固形燃料ストーブ１００の構成
実施形態１に係る固形燃料ストーブ１００は、図１及び図２に示すように、空気を取り入れる空気取り入れ口２と、空気取り入れ口２から取り入れた空気を用いて固形燃料ｂを燃焼させる燃焼室５と、燃焼室５で固形燃料ｂを燃焼させる際に生成する火炎ａ３及び未燃成分ａ４並びに空気取り入れ口２から取り入れた空気ａ２を、燃焼室５上方にある所定領域に向けて案内する案内板６と、所定領域に配設され、凹面状の内面を下方側に有する反射ドーム７とを備える。

実施形態１に係る固形燃料ストーブ１００においては、少なくとも反射ドーム７の下方には、未燃成分ａ４の二次燃焼を促進させる網状触媒金属板８が配設されている。網状触媒金属板８は、図３（ａ）に示すように、ラス網構造を有する。また、網状触媒金属板８は、図３（ｂ）に示すように、Ａｌ−Ｆｅ-Ｃｒ基合金製網状金属板８０と、Ａｌ−Ｆｅ-Ｃｒ基合金製網状金属板８０に熱処理を施すことによりＡｌ−Ｆｅ-Ｃｒ基合金製網状金属板８０の表面に形成されるＡｌ_２Ｏ_３被膜層８１と、Ａｌ_２Ｏ_３被膜層８１に担持される白金族触媒８２とを有する（図４（ａ）及び図４（ｂ）参照。）。

Ａｌ−Ｆｅ-Ｃｒ基合金製網状金属板８０は、３重量％〜７重量％のＡｌを含有し、０．０２重量％〜０．０７重量％のＬａを含有する。

Ａｌ_２Ｏ_３被膜層８１は、少なくともγ−Ａｌ_２Ｏ_３及びα−Ａｌ_２Ｏ_３を含有し、Ａｌ_２Ｏ_３被膜層８１におけるγ−Ａｌ_２Ｏ_３の含有率は、Ａｌ_２Ｏ_３被膜層８１におけるα−Ａｌ_２Ｏ_３の含有率よりも大きい。

γ−Ａｌ_２Ｏ_３からの反射強度は、図５に示すように、α−Ａｌ_２Ｏ_３からの反射強度よりも大きい。このことから、Ａｌ_２Ｏ_３被膜層８１におけるγ−Ａｌ_２Ｏ_３の含有率がＡｌ_２Ｏ_３被膜層８１におけるα−Ａｌ_２Ｏ_３の含有率よりも大きいことが分かる。

網状触媒金属板８の厚さは、０．１ｍｍ〜２ｍｍの範囲内（例えば０．２ｍｍ）にある。また、網状触媒金属板８の平均開口面積は、０．５ｍｍ^２〜１００ｍｍ^２の範囲内（例えば２ｍｍ^２）にある。また、網状触媒金属板９の開口率は、１０％〜７０％の範囲内（例えば５０％）にある。

実施形態１に係る固形燃料ストーブ１００においては、案内板６は、固形燃料ストーブの筺体１に対して内側に傾斜して配設されている。

実施形態１に係る固形燃料ストーブ１００においては、反射ドーム７は、すり鉢状の内面（及びお椀を伏せたような形状の外面）を有する。

実施形態１に係る固形燃料ストーブ１００においては、反射ドーム７は、金属板（例えばステンレス板）からなる。

実施形態１に係る固形燃料ストーブ１００においては、燃焼室５の下方には、空気取り入れ口２から取り入れた空気を予熱する予熱室３が配設されている。予熱室３と燃焼室５との間には、予熱室３と燃焼室５とを区切る火格子４が配設されている。

２．実施形態１に係る固形燃料ストーブ１００の作用
固形燃料ストーブ１００の燃焼室５内で薪ｂが燃焼し火炎ａ３が生じる。これにより、火格子４が加熱され空気取り入れ口２から取り入れた空気ａ１が予熱室３内で加熱される火格子４の孔を通過して予熱された空気ａ２となって燃焼室５内を上昇して薪ｂを燃焼させて火炎ａ３を発生させる。また、予熱された空気ａ２は、案内板６に沿って燃焼室５の中央部に火炎ａ３及び未燃成分（未燃ガス及び煤）ａ４とともに集められて未燃成分ａ４を燃焼させながら、網状触媒金属板８を通過する。

網状触媒金属板６は火炎ａ３により加熱されて未燃成分ａ４の酸化に必要な活性温度に達する。網状触媒金属板６を通過してさらに上昇した火炎ａ３及び未燃成分ａ４は、内面がすり鉢状の反射ドーム７を加熱するとともに、反射ドーム７の内面に案内されることにより混合撹拌されることとなる。その際、火炎ａ３及び未燃成分ａ４並びに予熱された空気ａ２は、網状触媒金属板６を加熱するため、より一層効率よく二次燃焼が行われるようになり、よりクリーンな排煙となって煙道９を通過し、排気筒１０から排出される。

３．実施形態１に係る固形燃料ストーブ１００の効果
実施形態１に係る固形燃料ストーブ１００によれば、上記したような案内板６及び反射ドーム７を備えるため、後述する実施例からも明らかなように、従来よりも煤の発生量及び臭いの発生量が少なくなる。

また、実施形態１に係る固形燃料ストーブ１００によれば、反射ドーム７の下方には、未燃成分の二次燃焼を促進させる網状触媒金属板８が配設されているため、未燃成分の二次燃焼がより効率よく行われるようになる結果、煤の発生及び臭いの発生がより一層少なくなる。

また、実施形態１に係る固形燃料ストーブ１００によれば、網状触媒金属板８は、熱容量が小さくすぐに高温状態となるため、煤や臭いが発生し易い燃焼初期の段階から、煤の発生及び臭いの発生を少なくすることが可能となる。

また、実施形態１に係る固形燃料ストーブ１００によれば、網状触媒金属板が網状構造を有しているため、広く流通しているハニカム触媒と比較しても、圧力損失が小さく、また、体積効率が高い。さらにまた、形状の制約が無いので、最も効果的な取り付け位置（反射ドームの下部開口部を覆う位置）に取り付ける際の自由度が高いという利点がある。

また、実施形態１に係る固形燃料ストーブ１００によれば、網状触媒金属板８が、Ａｌ−Ｆｅ-Ｃｒ基合金製網状金属板８０と、Ａｌ−Ｆｅ-Ｃｒ基合金製網状金属板８０に熱処理を施すことによりＡｌ−Ｆｅ-Ｃｒ基合金製網状金属板８０の表面に形成されるＡｌ_２Ｏ_３被膜層８１と、Ａｌ_２Ｏ_３被膜層８１に担持される白金族触媒８２とを有するため、Ａｌ_２Ｏ_３被膜層８１の触媒作用及び白金族触媒８２の触媒作用により、未燃成分の二次燃焼がより一層効率よく行われるようになる。

また、実施形態１に係る固形燃料ストーブ１００によれば、案内板６が固形燃料ストーブ１００の筺体１に対して内側に傾斜して配設されているため、未燃成分ａ４及び空気ａ２を反射ドーム７に容易に案内することが可能となる。

また、実施形態１に係る固形燃料ストーブ１００によれば、反射ドーム７がすり鉢状の内面を有するため、反射ドーム７中央付近の網状触媒金属板８を通過した未燃ガスａ４及び空気ａ２は、反射ドーム７の天頂部に到達し、その後、反射ドーム７の内壁面に沿って外縁部に導かれ、網状触媒金属板８を再度通過した後、煙道９を介して排気筒１０から外部に排出され、未燃成分ａ４及び空気ａ２が円滑に導出される。

また、実施形態１に係る固形燃料ストーブ１００によれば、反射ドーム７が金属板からなることから、反射ドーム７の熱容量が小さくすぐに高温状態となるため、煤や臭いが発生し易い燃焼初期の段階から、煤の発生及び臭いの発生を少なくすることが可能となる。

また、実施形態１に係る固形燃料ストーブ１００によれば、燃焼室５の下方には、空気取り入れ口２から取り入れた空気を予熱する予熱室３が配設されていることから、火炎ａ３、未燃成分ａ４及び空気ａ２の温度をより一層高くすることが可能となるため、未燃成分（未燃ガス及び煤）ａ４がより一層効率よく燃焼するようになる結果、煤の発生及び臭いの発生がより一層少なくなる。

さらにまた、実施形態１に係る固形燃料ストーブ１００によれば、予熱室３と燃焼室５との間には、予熱室３と燃焼室５とを区切る火格子４が配設されているため、予熱された空気ａ２をスムーズに燃焼室５に導くことができる。

［実施形態２］
図６は、実施形態２に係る固形燃料ストーブ１０２の断面図である。
実施形態２に係る固形燃料ストーブ１０２は、基本的には実施形態１に係る固形燃料ストーブ１００と同様の構成を有するが、網状触媒金属板８を有しない点で実施形態１に係る固形燃料ストーブ１００とは異なる。

このように、実施形態２に係る固形燃料ストーブ１０２は、網状触媒金属板８を有しない点で実施形態１に係る固形燃料ストーブ１００とは異なるが、実施形態１に係る固形燃料ストーブ１００と同様に、案内板６及び反射ドーム７を備えるため、煤の発生量及び臭いの発生量がより一層少ない固形燃料ストーブとなる。

また、実施形態２に係る固形燃料ストーブ１０２によれば、網状触媒金属板８を有しないため、実施形態１に係る固形燃料ストーブ１００よりも製造コストの安価な固形燃料ストーブを提供することが可能となる。

［実施形態３］
図７は、実施形態３に係る固形燃料ストーブ１０４の断面図である。
実施形態３に係る固形燃料ストーブ１０４は、基本的には実施形態１に係る固形燃料ストーブ１００と同様の構成を有するが、反射ドーム７の内部空間にも網状触媒金属板８を有する点で実施形態１に係る固形燃料ストーブ１００とは異なる。

このように、実施形態３に係る固形燃料ストーブ１０４は、反射ドーム７の内部空間にも網状触媒金属板８を有する点で実施形態１に係る固形燃料ストーブ１００とは異なるが、実施形態１に係る固形燃料ストーブ１００と同様に、案内板６及び反射ドーム７を備えるため、煤の発生量及び臭いの発生量がより一層少ない固形燃料ストーブとなる。

また、実施形態３に係る固形燃料ストーブ１０４によれば、反射ドーム７の内部空間にも網状触媒金属板８を有するため、実施形態１に係る固形燃料ストーブ１００よりも煤の発生量及び臭いの発生量がより一層少ない固形燃料ストーブを提供することが可能となる。

［実施形態４］
図８は、実施形態４に係る固形燃料ストーブ１０６の断面図である。
実施形態４に係る固形燃料ストーブ１０６は、基本的には実施形態１に係る固形燃料ストーブ１００と同様の構成を有するが、網状触媒金属板８に代えて、実施形態１における網状触媒金属板から白金族触媒を除いた網状金属板８ａを有する点で実施形態１に係る固形燃料ストーブ１００とは異なる。

このように、実施形態４に係る固形燃料ストーブ１０６は、網状触媒金属板８に代えて実施形態１における網状触媒金属板から白金族触媒を除いた網状金属板８ａを有する点で実施形態１に係る固形燃料ストーブ１００とは異なるが、実施形態１に係る固形燃料ストーブ１００と同様に、案内板６及び反射ドーム７を備えるため、煤の発生量及び臭いの発生量がより一層少ない固形燃料ストーブとなる。

また、実施形態４に係る固形燃料ストーブ１０６によれば、実施形態１における網状触媒金属板から白金族触媒を除いた網状金属板８ａを有するため、実施形態１に係る固形燃料ストーブ１００よりも製造コストの安価な固形燃料ストーブを提供することが可能となる。

［実施形態５及び６］
図９は、実施形態５に係る固形燃料ストーブ１０８の断面図である。図１０は、実施形態６に係る固形燃料ストーブ１１０の断面図である。
実施形態５に係る固形燃料ストーブ１０８及び実施形態６に係る固形燃料ストーブ１１０は、基本的には実施形態１に係る固形燃料ストーブ１００と同様の構成を有するが、反射ドーム７ａ，７ｂが箱状形状を有する点で実施形態１に係る固形燃料ストーブ１００とは異なる。

このように、実施形態５に係る固形燃料ストーブ１０８及び実施形態６に係る固形燃料ストーブ１１０は、反射ドーム７ａ，７ｂが箱状形状を有する点で実施形態１に係る固形燃料ストーブ１００とは異なるが、実施形態１に係る固形燃料ストーブ１００と同様に、案内板６及び反射ドーム７ａ，７ｂを備えるため、煤の発生量及び臭いの発生量がより一層少ない固形燃料ストーブとなる。

また、実施形態５に係る固形燃料ストーブ１０８及び実施形態６に係る固形燃料ストーブ１１０によれば、反射ドーム７ａ，７ｂが箱状形状を有するため、実施形態１に係る固形燃料ストーブ１００よりも製造コストの安価な固形燃料ストーブを提供することが可能となる。

［実施形態７］
図１１は、実施形態７に係る固形燃料ストーブ１１２の断面図である。
実施形態７に係る固形燃料ストーブ１１２は、基本的には実施形態１に係る固形燃料ストーブ１００と同様の構成を有するが、縦型案内板１２及び第２の網状触媒金属板１１をさらに備える点で実施形態１に係る固形燃料ストーブ１００とは異なる。

このように、実施形態７に係る固形燃料ストーブ１１２は、縦型案内板１２及び第２の網状触媒金属板１１をさらに備える点で実施形態１に係る固形燃料ストーブ１００とは異なるが、実施形態１に係る固形燃料ストーブ１００と同様に、案内板６及び反射ドーム７を備えるため、煤の発生量及び臭いの発生量がより一層少ない固形燃料ストーブとなる。

また、実施形態７に係る固形燃料ストーブ１１２によれば、縦型案内板１２及び第２の網状触媒金属板１１をさらに備えるため、実施形態１に係る固形燃料ストーブ１００よりも煤の発生量及び臭いの発生量がより一層少ない固形燃料ストーブを提供することが可能となる。

［実施例］
以下の固形燃料ストーブを用いて、本発明の固形燃料ストーブの性能を評価した。

１．固形燃料ストーブの準備
実施形態１に係る固形燃料ストーブ１００を実施例１に係る固形燃料ストーブとして用いた。実施形態２に係る固形燃料ストーブ１０２を実施例２に係る固形燃料ストーブとして用いた。従来の固形燃料ストーブ９００（本件出願人（株式会社丸山鐵工所）が製造販売している固形燃料ストーブＭＢ−６００）を比較例に係る固形燃料ストーブとして用いた。実施例１に係る固形燃料ストーブは、反射ドーム及び網状触媒金属板の両方を備える。実施例２に係る固形燃料ストーブは、反射ドーム及び網状触媒金属板のうち反射ドームのみを備える。比較例に係る固形燃料ストーブは、反射ドーム及び網状触媒金属板のいずれも備えない。従って、実施例１に係る固形燃料ストーブ及び実施例２に係る固形燃料ストーブは本発明の固形燃料ストーブであり、比較例に係る固形燃料ストーブは従来の固形燃料ストーブである。

２．評価項目及び評価方法
（１）熱効率
熱効率は、ＪＩＳ Ｓ３０３１「石油燃焼機器の試験方法通則」に準拠して測定した。燃料は木質ペレットとし、所定燃焼量が得られるように、燃料の投入は１分間隔で前扉から４２ｇ投入した。空気比は３を基準として燃料の投入直前のデータを採用した。燃料は、上伊那森林組合のペレットを使用し、燃料の高位発熱量は上伊那森林組合のデータを用いた。

（２）ガス濃度
ガス（ＣＯ２、ＣＯ及びＯ２）の濃度は、燃焼排ガス分析計（株式会社テストー製ｔｅｓｔｏ３２７−２）の排ガスプローブを実施例１、実施例２及び比較例に係る固形燃料ストーブの排気筒に導入して測定した。

（３）スモークナンバー
スモークナンバーは、バカラックスモークテスター（ホダカ株式会社製）を用いて煙道ガスを付着させたフィルターペーパーを付録のスモークスケールと比較することにより測定した。

（４）臭気指数
臭気指数は、平成７年環境庁告示第６３号「臭気指数及び臭気排出強度の算定の方法」（以下「嗅覚測定法」という。）に準拠して測定した。燃料は、ナラ薪を１００ｇの細片とし、燃料投入は１０分間隔で６００ｇを前扉から投入した。測定は、燃料の投入直前のデータを採用した。

３．評価結果
図１２は、実施例の結果を示す図表である。

（１）熱効率
図１２からも分かるように、反射ドームを有する固形燃料ストーブ（実施例１に係る固形燃料ストーブ及び実施例２に係る固形燃料ストーブ）が、反射ドームを有しない固形燃料ストーブ（比較例に係る固形燃料ストーブ）よりも高い熱効率を有することが分かった。そして、反射ドームを有する固形燃料ストーブのなかでも、網状触媒金属板を有する固形燃料ストーブ（実施例１に係る固形燃料ストーブ）が、網状触媒金属板を有しない固形燃料ストーブ（実施例２に係る固形燃料ストーブ）よりも高い熱効率を有することが分かった。

（２）ガス濃度
図１２からも分かるように、反射ドームを有する固形燃料ストーブ（実施例１に係る固形燃料ストーブ及び実施例２に係る固形燃料ストーブ）が、反射ドームを有しない固形燃料ストーブ（比較例に係る固形燃料ストーブ）よりも、高いＣＯ_２濃度、低いＣＯ濃度及び低いＯ_２濃度を有すること、すなわち、高い燃焼効率を有することが分かった。そして、反射ドームを有する固形燃料ストーブのなかでも、網状触媒金属板を有する固形燃料ストーブ（実施例１に係る固形燃料ストーブ）が、網状触媒金属板を有しない固形燃料ストーブ（実施例２に係る固形燃料ストーブ）よりも高いＣＯ_２濃度、低いＣＯ濃度及び低いＯ_２濃度を有すること、すなわち、高い燃焼効率を有することが分かった。

（３）空気比
図１２からも分かるように、反射ドームを有する固形燃料ストーブ（実施例１に係る固形燃料ストーブ及び実施例２に係る固形燃料ストーブ）が、反射ドームを有しない固形燃料ストーブ（比較例に係る固形燃料ストーブ）よりも、低い空気比で燃焼可能であることが分かった。そして、反射ドームを有する固形燃料ストーブのなかでも、網状触媒金属板を有する固形燃料ストーブ（実施例１に係る固形燃料ストーブ）が、網状触媒金属板を有しない固形燃料ストーブ（実施例２に係る固形燃料ストーブ）よりも低い空気比で燃焼可能であることが分かった。

（４）スモークナンバー
図１２からも分かるように、反射ドームを有する固形燃料ストーブ（実施例１に係る固形燃料ストーブ及び実施例２に係る固形燃料ストーブ）が、反射ドームを有しない固形燃料ストーブ（比較例に係る固形燃料ストーブ）よりも、低いスモークナンバーを有することが分かった。そして、反射ドームを有する固形燃料ストーブのなかでも、網状触媒金属板を有する固形燃料ストーブ（実施例１に係る固形燃料ストーブ）が、網状触媒金属板を有しない固形燃料ストーブ（実施例２に係る固形燃料ストーブ）よりも低いスモークナンバーを有することが分かった。

（５）臭気指数
図１２からも分かるように、反射ドームを有する固形燃料ストーブ（実施例１に係る固形燃料ストーブ及び実施例２に係る固形燃料ストーブ）が、反射ドームを有しない固形燃料ストーブ（比較例に係る固形燃料ストーブ）よりも、低い臭気指数を有することが分かった。そして、反射ドームを有する固形燃料ストーブのなかでも、網状触媒金属板を有する固形燃料ストーブ（実施例１に係る固形燃料ストーブ）が、網状触媒金属板を有しない固形燃料ストーブ（実施例２に係る固形燃料ストーブ）よりも低い臭気指数を有することが分かった。

以上からも分かるように、反射ドームを有する固形燃料ストーブ（実施例１に係る固形燃料ストーブ及び実施例２に係る固形燃料ストーブ）は、反射ドームを有しない固形燃料ストーブ（比較例に係る固形燃料ストーブ）よりも種々の点で優れた性能を有することが確認された。そして、反射ドームを有する固形燃料ストーブのなかでも、網状触媒金属板を有する固形燃料ストーブ（実施例１に係る固形燃料ストーブ）は、網状触媒金属板を有しない固形燃料ストーブ（実施例２に係る固形燃料ストーブ）よりも種々の点で優れた性能を有することが確認された。

特に、実施例１に係る固形燃料ストーブによれば、案内板及び反射ドームを備えることによって燃焼排ガスの燃焼室滞留時間が増えることで、その熱効率が向上し電動式ペレットストーブ並みの熱効率（６９．０％）が得られた。また、スモークナンバー及び臭気指数についても良好な値（スモークナンバー：２、臭気指数：２５）が得られた。

以上、本発明の固形燃料ストーブを上記の各実施形態に基づいて説明したが、本発明は上記の各実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。

（１）上記実施形態１、３及び５〜７においては、Ｌａを含有するＡｌ−Ｆｅ−Ｃｒ基合金製の網状触媒金属板を用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、他の希土類貴金属元素（Ｈｆ、Ｓｃ、Ｙ又はＣｅ）を含有するＡｌ−Ｆｅ−Ｃｒ基合金製の網状触媒金属板を用いてもよい。

（２）上記実施形態４においては、実施形態１における網状触媒金属板から白金族触媒を除いたもの（すなわち、Ａｌ−Ｆｅ-Ｃｒ基合金製網状金属板と、Ａｌ−Ｆｅ-Ｃｒ基合金製網状金属板に熱処理を施すことによりＡｌ−Ｆｅ-Ｃｒ基合金製網状金属板の表面に形成されるＡｌ_２Ｏ_３被膜層とを有する網状金属板）を用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、単なる網状金属板（例えば網状ステンレス板）を用いることもできる。

（３）上記各実施形態においては、固形燃料ストーブを例にとって本発明の固形燃料燃焼装置を説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、本発明の固形燃料燃焼装置を備えるボイラー及び発電装置も本発明に含まれる。この場合にも、従来よりも煤の発生量及び臭いの発生量が少ないボイラー又は発電装置となる。

（４）上記各実施形態に係る固形燃料ストーブの筐体に熱電発電素子を取り付けることもできる。このような構成とすることにより、本発明の固形燃料ストーブを暖房器具として用いながら同時に電力を得ることも可能となる。

１…筐体、２…空気取り入れ口、３…予熱室、４…火格子、５…燃焼室、６…案内板、７…反射ドーム、８…網状触媒金属板、８ａ…網状金属板、９…煙道、１０…排気筒、１１…第２網状触媒金属板、１２…縦型案内板、１００，１０２，１０４，１０６，１０８，１１０，１１２，９００…固形燃料ストーブ、ａ１…空気，ａ２…予熱された空気，ａ３…火炎、ａ４…未燃成分、ａ５…排気ガス

Claims (11)

1. 空気を取り入れる空気取り入れ口と、
   前記空気取り入れ口から取り入れた空気を用いて固形燃料を燃焼させる燃焼室と、
   前記燃焼室で固形燃料を燃焼させる際に生成する火炎及び未燃成分並びに前記空気取り入れ口から取り入れた空気を、前記燃焼室上方にある所定領域に向けて案内する案内板と、
   前記所定領域に配設され、前記案内板で案内されて導入された前記火炎及び前記未燃成分並びに前記空気を凹面状の内面に沿って案内して前記導入の方向と異なる方向に導出するように、前記内面が下方側に有する反射ドームと、
   前記未燃成分の二次燃焼を促進させる網状触媒金属板とを備え、
   前記網状触媒金属板は、前記反射ドームに導入し導出される前記火炎及び前記未燃成分並びに前記空気が通過するように、前記反射ドームの下端開口部を覆う位置に配されていることを特徴とする固形燃料ストーブ。
2. 請求項１に記載の固形燃料ストーブにおいて、
   前記網状触媒金属板は、Ａｌ−Ｆｅ-Ｃｒ基合金製網状金属板と、前記Ａｌ−Ｆｅ-Ｃｒ基合金製網状金属板に熱処理を施すことにより前記Ａｌ−Ｆｅ-Ｃｒ基合金製網状金属板の表面に形成されるＡｌ_２Ｏ_３被膜層と、前記Ａｌ_２Ｏ_３被膜層に担持される白金族触媒とを有することを特徴とする固形燃料ストーブ。
3. 請求項１又は請求項２に記載の固形燃料ストーブにおいて、
   前記網状触媒金属板は、表面が針状のＡｌ _２ Ｏ _３ で覆われていることを特徴とする固形燃料ストーブ。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載の固形燃料ストーブにおいて、
   前記網状触媒金属板の厚さが０．１ｍｍ〜２ｍｍであることを特徴とする固形燃料ストーブ。
5. 請求項１〜４のいずれかに記載の固形燃料ストーブにおいて、
   前記網状触媒金属板は、その平均開口面積が０．５ｍｍ ^２ 〜１００ｍｍ ^２ であり、その開口率が１０〜７０％であることを特徴とする固形燃料ストーブ。
6. 請求項１〜５のいずれかに記載の固形燃料ストーブにおいて、
   前記案内板は、前記固形燃料燃焼装置の筺体に対して内側に傾斜して配設されていることを特徴とする固形燃料ストーブ。
7. 請求項１〜６のいずれかに記載の固形燃料ストーブにおいて、
   前記反射ドームは、すり鉢状の内面を有することを特徴とする固形燃料ストーブ。
8. 請求項１〜６のいずれかに記載の固形燃料ストーブにおいて、
   前記反射ドームは、箱状の内面を有することを特徴とする固形燃料ストーブ。
9. 請求項１〜８のいずれかに記載の固形燃料ストーブにおいて、
   前記反射ドームは、金属板からなることを特徴とする固形燃料ストーブ。
10. 請求項１〜９のいずれかに記載の固形燃料ストーブにおいて、
    前記燃焼室の下方には、前記空気取り入れ口から取り入れた空気を予熱する予熱室が配設されていることを特徴とする固形燃料ストーブ。
11. 請求項１０に記載の固形燃料ストーブにおいて、
    前記予熱室と前記燃焼室との間には、前記予熱室と前記燃焼室とを区切る火格子が配設されていることを特徴とする固形燃料ストーブ。