JP2009047350A

JP2009047350A - 固形燃料ストーブ

Info

Publication number: JP2009047350A
Application number: JP2007213442A
Authority: JP
Inventors: Yasuo Maruyama; 丸山弥寿郎; Tetsuhiro Michiura; 道浦鉄博; Isao Saito; 斎藤勲; Fumiko Maruyama; 丸山文子
Original assignee: MARUYAMA TEKKOSHO KK
Current assignee: MARUYAMA TEKKOSHO KK
Priority date: 2007-08-20
Filing date: 2007-08-20
Publication date: 2009-03-05

Abstract

【課題】木質ペレット等の固形燃料の供給、燃焼室への外気供給等に電力を必要としない、固形燃料ストーブを提供する。これにより、山小屋等電力供給に制限のある場所への固形燃料ストーブの設置を可能とする。
【解決手段】固形燃料を燃焼室６に供給する、燃料供給管３の燃焼室６側の開口部を覆う保護板５の構造を中空にし、中空部を経由して外気を燃焼室６内の固形燃料に供給させることにより、固形燃料燃焼による炎が、燃料供給管３の固形燃料に延焼することを防止することができ、自然落下による固形燃料の供給を可能とする。また、燃焼室６への外気供給のための送風管において、燃焼室６側の口径を外気取入れ側の口径より小さくすることにより燃焼室６側の風速を速め、送風ファンがなくても燃焼室６への外気供給を可能とする。以上により、ストーブを使用するに当たって電力を必要としないため、故障がなく保守が容易である。
【選択図】図１

Description

本発明は、木質ペレット等の固形燃料の供給、燃焼室への外気の供給等に電力を必要としない固形燃料ストーブに関する。

近年、地球温暖化防止が大きな課題となっている。そのなかで、木質ペレットを燃料とするストーブが使用され始めている。木質ペレットは、間伐材などを粉砕圧縮して、直径６〜８mm、長さ１０〜２５mmに成形したもので、これを燃料とするストーブは、木材を循環再生利用できるため、二酸化炭素による地球温暖化防止に貢献できる暖房装置として注目されている。従来のペレットストーブは、燃料であるペレットの供給をスクリューコンベア等、動力により行っている。また、ストーブの燃焼室への外気供給も送風ファンを使用して行っている。このため、ストーブの設置に当たっては電源が必要となり、山小屋など電力供給に制限のある場所での使用は困難である。また、省エネの観点からも不都合である。ペレットの供給に関しては、特許文献１でペレットの自然落下によるものが提案されている。しかし、自然落下供給の性格上、燃焼室から燃料供給管内のペレットが連続していることになり、燃料供給管内のペレットへ延焼する危険性があるが、特許文献１ではこの延焼防止対策がされていない。
特開昭６０−２５１３０３実開昭６０−７１８４３

本発明は、上記問題点を解決するためのもので、木質ペレット等の固形燃料を自然落下により供給しても、供給装置内の木質ペレット等の固形燃料へ延焼する危険性をなくするとともに、送風管の形状を送風ファンがなくても燃焼室への外気供給可能な形状とすることにより、電力供給無しでも使用可能な木質ペレット等の固形燃料ストーブを提供することを課題とする。

上記課題を解決するため、本発明の固形燃料ストーブは、木質ペレット等の固形燃料を貯蔵するホッパと、ホッパからの固形燃料を自然落下により燃焼室へ供給する燃料供給管と、前記燃料供給管の前記燃焼室側開口部を覆う保護板と、外気を前記燃焼室に供給する第一、第二、第三の送風管と、前記燃料供給管からの固形燃料を堆積させて燃焼させる火格子と、前記火格子の下方に設けられた灰取室とを備え、前記保護板の構造を中空とし、前記第一の送風管からの外気が前記保護板の中空部を経由して前記燃焼室に供給されるようにしている。

前記第一の送風管の前記燃焼室側の口径を、外気取入れ側の口径より小さくさせている。これにより前記燃焼室側の風速を速めることが出来、送風ファンがなくても前記燃焼室への外気供給が可能となる。

前記火格子が、下に凹となる略放物線の断面形状となっている。これにより、前記燃料供給管からの木質ペレット等の固形燃料の前記火格子への落下がスムースになり、前記火格子上に堆積する木質ペレット等の固形燃料が適量になる。それとともに、前記火格子の下方からの着火が容易になる。

また、前記第三の送風管は、前記灰取室を取り囲むように配設され、灰取室の一部を経由して前記火格子の下方から外気を供給する構造となっている。これにより、前記灰取室の熱が前記第三の送風管により遮断されるため、本発明の固形燃料ストーブを設置する場合、設置脚を必要とせず床に直置きすることが可能となる。

前記燃料供給管は燃料調節機構を有し、前記燃料調節機構は、互いに対向し前記燃料室側で開閉する二枚の弁と、前記二枚の弁に接続されたワイヤーと、前記ワイヤーの巻取り或いは巻戻しをするための弁調節軸と、前記弁調節軸と前記二枚の弁の中間に位置し、前記ワイヤーの方向を変換する方向変換軸とを具備している。これにより、前記燃焼室に供給される固形燃料の量の調節が出来る。また、前記二枚の弁の先端は、互いにかみ合う櫛歯を具備している。これにより、前記二枚の弁の開閉が容易になる。

本発明の木質ペレット等の固形燃料ストーブは、燃料供給管の燃焼室側の開口部を覆う保護板の中空部から外気を供給する構造となっているため、外気が、燃焼中の炎を燃料供給管の開口部付近の固形燃料から遠ざける様に機能し、燃焼室から燃料供給管内のペレットが連続していても、燃料供給管内の固形燃料への延焼を防止することができ、自然落下による固形燃料の供給が可能である。また、外気を取入れる送風管において、外気取入れ側の口径を燃焼室側の口径より大きくしたことにより燃焼室側の風速を速めることが出来、送風ファンがなくても燃焼室への外気供給が可能である。以上により、本発明のストーブを使用するに当たって電力を必要としないため、山小屋などの電力供給に制限のある場所への設置が可能であるとともに、複雑な電気制御が不要のため、故障がなく保守が容易である。また、省エネが可能となる。火格子の断面形状を、下に凹の略放物線形状にしたため、固形燃料が常時適量火格子上に堆積していることを可能にし、燃焼した量だけの固形燃料を供給することができるとともに、火格子の下方からの着火が容易である。さらに、燃料調節機構を、互い対向し燃焼室側で開閉する二枚の弁で構成したことにより、固形燃料を燃料供給管内で詰まらせることなく燃料の調節をすることができる。

[実施例]本発明による木質ペレット等の固形燃料ストーブは、木質ペレットの他木材チップ、石炭などの固形燃料全般に適用可能であるが、以下の実施例では固形燃料を木質ペレット（以下単にペレットと呼ぶ）として説明する。

図1は、本発明の固形燃料ストーブの側面断面図である。ペレット１をホッパ２に投入して燃料供給管３内の供給弁４を開にすると、ペレット１は燃料供給管３内を自然落下し、保護板５と燃料供給管３の開口部の隙間から燃焼室６内の火格子７上に落下、堆積する。このとき、火格子７の断面が下に凹の略放物線状になっているため、ペレット１は放物線に沿って移動して火格子７の凹部に適量堆積する。堆積量は放物線の形状と凹み量により決まる。ペレット１が火格子７の凹部に一定量堆積している状態では、燃料供給管３内でのペレット１の自然落下は中断し、火格子７の凹部のペレット１が燃焼し、火格子７の凹部のペレット１の残量が少なくなると、燃料供給管３内でのペレット１は再び自然落下し始める。このように、燃焼の過程においては、ペレット１の自然落下の中断と再開を繰り返す。

火格子７の凹部に堆積したペレット１への着火は、燃焼室６前面の着火口８からバーナを差込み、火格子７の下方のスリットからペレット１に着火する。このとき、火格子７の断面が略放物線形状で下方に凹になっていて、火格子７の着火口側のスリットを通してペレットが露出しているため、着火作業が容易に行える。ペレット１が燃焼し始めると燃焼ガスは燃焼室６内を上昇し煙突９を経由して外部に排出されるが、その前に再燃焼板１０に当たり再燃焼板１０付近で乱流の状態となる。再燃焼板１０は燃焼ガスにより高温に熱せられており、再燃焼板１０の近傍から再燃焼外気供給管１１により外気が供給されているので、燃焼ガス中の不完全燃焼分が再燃焼し、煙突９から排出される燃焼ガスは完全燃焼後のガスとなる。

次に、図１、図２、図３により外気の供給について説明する．図２は、図１の保護板５近傍の正面拡大図、図３は、図１の保護板５近傍の側面拡大図である。第一の送風管１２aは燃料供給管３の両脇に配設され、燃料供給管３の両脇において燃焼室６に接続されており、燃料供給管３の両脇から火格子７上のペレット１に外気を供給するとともに、再燃焼外気供給管１１にも外気を供給する。保護板５の上下方向の中間より下側は、裏側である燃料供給管３側が中空になっていて、上下が開口している。このため、第一の送風管１２aからの外気の一部が、保護板５の中空部を通って燃料供給管３の出口付近のペレット１上に供給される。一方、第二の送風管１２bは火格子７付近で燃焼室６側に開口し、火格子７の側面から火格子７の幅全体にわたって外気を供給する。以上により、火格子に堆積されたペレット１全体に外気が供給されるので、ペレット燃焼の炎が外気により押しやられ、炎が燃料供給管３内のペレット１から遠ざけられるため、自然落下により燃焼室６から燃料供給管３内までペレット１が連続して存在していても、燃料供給管３内のペレット１に延焼する危険性がない。図４は保護板５を示している。保護板５は孔１３に挿入された図示しない軸を中心として、燃料供給管３の燃焼室６側開口部を開閉する。従って、燃料供給管３から落下するペレット１を保護板５の自重で押圧することになり、火格子７の略放物線状の形状との協働作用により、火格子７上のペレット１の量を常に適量にすることができる。

第三の送風管１４は灰取室１５の周囲を取囲むように配設され、外気は灰取室１５を経由して火格子７の下方から火格子７のスリットを通して燃焼室６に供給される。第三の送風管１４が灰取室１５の周囲を取囲むことにより、低温度の外気が灰取室１５の熱を遮断することになるため、本発明の固形燃料ストーブを設置する場合、設置脚を必要とせず床に直置きすることが可能となる。

ところで、第一の送風管１２a、第二の送風管１２b、第三の送風管１４からの外気は、燃焼室６でペレット１が燃焼し、燃焼ガスが燃焼室６内を上昇して煙突９から排出されることにより燃焼室６内が負圧になるため、外気取入れ口から吸引される。さらに、第一の送風管１２a、第二の送風管１２bの燃焼室６側の口径を外気取入れ側の口径より小さくしているため、燃焼室６側の外気の流速が速くなり十分な外気が燃焼室６に供給される。

次に図３、図５、図６により、燃料調節機構の説明をする。図５は、図３のB、B’方向から供給弁４付近を見た図で、便宜上燃料供給管３の上蓋をはずした状態で示している。図６は、供給弁４を示している。供給弁４は左右に２個設けられていて、燃料供給管３に固定された左右の支軸１６を中心として回動する。供給弁４の長手方向の片側中間付近にはワイヤー孔１７が設けられていて、このワイヤー孔１７にワイヤー１８が接続されている。左右の供給弁４からのワイヤー１８は燃料供給管３に取付けられた方向転換軸１９の下側で互いに交差し、方向転換軸１９を経て弁調節軸２０に巻きつけられている。すなわち、左側の供給弁４からのワイヤー１８は方向転換軸１９の下側から右側上方に出て弁調節軸２０に巻きつけられ、右側の供給弁４からのワイヤー１８は方向転換軸１９の下側から左側上方に出て弁調節軸２０に巻きつけられている。左右の供給弁４から方向転換軸１９の最下部へのワイヤー１８はほぼ水平に張られ、方向転換軸１９から弁調節軸２０へのワイヤー１８はほぼ平行に張られるように、左右の供給弁４の孔、方向転換軸１９および弁調節軸２０の巻き取り位置が配置されている。弁調節軸２０は、燃料供給管３に固定された軸受２１aとストーブの外壁に固定された軸受２１bにより支持され、ハンドル２２により回転する。圧縮コイルバネ２３は弁調節軸２０の段差部と軸受２１bの間にバネ力を与えている。

以上のように構成された燃料調節機構の動作について説明する。ハンドル２２を時計方向に回すと、弁調節軸２０に巻きつけられているワイヤー１８が巻き取られ、巻取り力が方向転換軸１９により水平方向に転換されるので、左右の供給弁４が支軸１６を中心として閉じられる方向に回動する。また、ハンドル２２を反時計方向に回すと、弁調節軸２０に巻きつけられているワイヤー１８がまき戻され、左右の供給弁４が支軸１６を中心として、自重により開かれる方向に回動する。このように、ハンドル２２で弁調節軸２０を時計方向、反時計方向に回すことにより、供給弁４の開き具合を調節することが出来、ペレット１の供給量を調節することができる。圧縮コイルバネ２３により弁調節軸２０と軸受との間に適度なバネ力を与えているので、このバネ力が弁調節軸２０の回り止めとなって所望の位置で供給弁４を止めておくことが出来る。また、左右の供給弁４から方向転換軸１９の最下部へのワイヤー１８はほぼ水平に張られ、方向転換軸１９から弁調節軸２０へのワイヤー１８はほぼ平行に張られているので、弁調節軸２０の回転力を有効に供給弁４の開閉に伝達することが出来る。図６に供給弁４を示す。左右の供給弁４は燃焼室側、すなわち下側が開閉し、逆三角形になっているため、ペレット１が抵抗なく落下しペレット１の供給管３内での詰りを回避できる。

以上の実施例では、弁調節軸２０の回り止めに圧縮コイルのバネ力を利用しているが、他の方法として、エアダンパ２５による弁調節軸２０の回り止めも可能である。図７、図８によりエアダンパ２５による弁調節軸２０の回り止めにつき説明する。図８は、図７におけるC、C’矢視図である。ハンドル２２とともに回転する駆動板２４に、エアダンパ２５のシリンダ２６が取付けられており、エアダンパ２５は軸２７を中心として回動可能に取付金具２８に取り付けられている。ハンドル２２を時計方向或いは反時計方向に回わすことにより駆動板２４が回わり、シリンダ２６が伸縮するとともに、エアダンパ２５が軸２７を中心として振り子状に回動する。そして、所望のハンドル２２の位置においてエアダンパ２５のバネ力により弁調節軸２０が固定される。

また、上記実施例では、供給弁４が平板状になっているが、供給弁４の先端部分を櫛歯状にして、櫛歯の間をペレット１が落下可能な櫛歯間隔とし、さらに左右の櫛歯がお互いにかみ合う形状にすることにより、より小さな力でのペレット１供給量の調節が可能となる。図９に櫛歯状の供給弁４の実施例を示す。櫛歯部分の形状は、矩形の他、丸、楕円など、供給弁４を開閉する際のペレット１との抵抗がより小さい断面形状とすることが出来る。

本発明の固形燃料ストーブの側面断面図を示す。本発明の保護板近傍の正面図を示す。本発明の保護板近傍の側面断面図を示す。本発明の保護板を示す。図３のB、B’方向から見た供給弁付近の詳細を示す。本発明の供給弁を示す。本発明のエアダンパによる弁調節軸の回り止めの実施例を示す。図７のC、C’断面を示す。本発明の供給弁の他の実施例を示す

符号の説明

１．ペレット
２．ホッパ
３．燃料供給管
４．供給弁
５．保護板
６．燃焼室
７．火格子
８．着火口
９．煙突
１０．再燃焼板
１１．再燃焼外気供給管
１２a．第一の送風管
１２b．第二の送風管
１３．孔
１４．第三の送風管
１５．灰取室
１６．支軸
１７．ワイヤー孔
１８．ワイヤー
１９．方向変換軸
２０．弁調節軸
２１a．軸受
２１b．軸受
２２．ハンドル
２３．圧縮コイルバネ
２４．駆動板
２５．エアダンパ
２６．シリンダ
２７．軸
２８．取付金具

Claims

木質ペレット等の固形燃料を貯蔵するホッパと、ホッパからの固形燃料を自然落下により燃焼室へ供給する燃料供給管と、前記燃料供給管の前記燃焼室側開口部を覆う保護板と、外気を前記燃焼室に供給する第一、第二、第三の送風管と、前記燃料供給管からの固形燃料を堆積させて燃焼させる火格子と、前記火格子の下方に設けられた灰取室とを備えた固形燃料ストーブにおいて、前記保護板の構造が中空であり、前記第一の送風管からの外気が前記保護板の中空部を経由して前記燃焼室に供給されることを特徴とする、固形燃料ストーブ。
前記第一、第二の送風管の燃焼室側の口径が、外気取入れ側の口径より小さくなっていることを特徴とする、請求項1の固形燃料ストーブ。
前記火格子が、下に凹となる略放物線の断面形状を持つことを特徴とする、請求項1の固形燃料ストーブ。
前記第三の送風管は、前記灰取室を取り囲むように配設され、灰取室の一部を経由して前記火格子の下方から外気を供給することを特徴とする、請求項1の固形燃料ストーブ。
前記燃料供給管は燃料調節機構を有し、前記燃料調節機構は、互いに対向し燃料室側で開閉する二枚の弁と、前記二枚の弁に接続されたワイヤーと、ワイヤーの巻取り或いは巻戻しをするための弁調節軸と、前記弁調節軸と前記二枚の弁の中間に位置し、ワイヤーの方向を変換する方向変換軸と、を具備していることを特徴とする、請求項1の固形燃料ストーブ。
前記二枚の弁の先端は、互いにかみ合う櫛歯を具備していることを特徴とする、請求項５の固形燃料ストーブ。