(57)【要約】【課題】燃焼室内の状況に応じて燃料を良好に燃焼できて、燃焼効率を良好に維持することが可能な燃焼装置を提供する。【解決手段】本発明の燃焼装置１は、燃料が投入されて燃焼される燃焼室２と、この燃焼室２に臨んで開閉自在に設けられ、燃料を投入可能な燃料投入口７と、燃焼室２の下部に臨んで開口され、開口割合を第１開閉扉１１により調整できるとともに点火材を投入可能な第１の空気導入開口部１２と、燃焼室２の下方に火格子３を通して連通された燃焼接続通路４と、この燃焼接続通路４に臨んで開口され、開口割合を第２開閉扉１３により調整可能な第２の空気導入開口部１４と、燃焼室２で燃焼された燃焼ガスを、燃焼接続通路４を通して吸引するとともに、外部に排出する送風機６と、を備えた。【選択図】図３
2019002648.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料が投入されて燃焼される燃焼室と、
この燃焼室に臨んで開閉自在に設けられ、燃料を投入可能な燃料投入口と、
燃焼室の下部に臨んで開口され、開口割合を第１開閉扉により調整できるとともに点火材を投入可能な第１の空気導入開口部と、
燃焼室の下方に火格子を通して連通された燃焼接続通路と、
この燃焼接続通路に臨んで開口され、開口割合を第２開閉扉により調整可能な第２の空気導入開口部と、
燃焼室で燃焼された燃焼ガスを、燃焼接続通路を通して吸引するとともに、外部に排出する送風機と、
を備えた燃焼装置。
【請求項２】
燃焼室の上部が略箱形状とされ、
燃料投入口が燃焼室の上面部または側面部または正面部に設けられ、
第１開閉扉により開閉される第１の空気導入開口部が、燃焼室の正面下部に設けられ、
第２開閉扉により開閉される第２の空気導入開口部が、第１の空気導入開口部の下方に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の燃焼装置。
【請求項３】
燃焼室の下部が、正面視して下方ほど燃焼空間が狭くなる形状とされていることを特徴とする請求項１または２に記載の燃焼装置。
【請求項４】
燃焼接続通路よりも下流側箇所と燃焼室の周囲との少なくとも一方に、熱交換部が設けられていることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の燃焼装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各種の燃料を燃焼させてボイラーや燃焼炉などとして使用することができる燃焼装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
薪ストーブなどの従来の燃焼装置として、前面部（正面部）に薪などの燃料が投入されて扉で開閉される開口部を有する燃焼室が設けられているとともに、この燃焼室の上部に煙突が取り付けられているものが、すでに広く知られている。
【０００３】
また、このような薪ストーブで生じる燃焼ガスの熱を暖房用の水などに伝達して熱交換可能な燃焼装置が例えば、特許文献１等に開示されている。この燃焼装置では、燃焼室の上部から空気が導入されるよう構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−２２３５３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述した薪ストーブなどの従来の燃焼装置では、燃料投入用の開口部の隙間や、その周囲に設けた空気導入口などからのみ空気（外気）が導入される構造であるため、薪の燃焼により生ずる未燃焼の可燃性ガスが十分に燃焼されずに、煙突から外部に放出されてしまい、燃焼効率が低い難点がある。
【０００６】
また、前記特許文献１に開示されている燃焼装置では、外気が上方から一定量導入される構造であるので、薪などの燃料に点火しても燃焼室内の温度が上昇し難く、良好に燃焼し難い難点がある。
【０００７】
本発明は上記課題を解決するもので、燃焼室内の状況に応じて燃料を良好に燃焼できて、燃焼効率を良好に維持することが可能な燃焼装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために本発明の燃焼装置は、燃料が投入されて燃焼される燃焼室と、この燃焼室に臨んで開閉自在に設けられ、燃料を投入可能な燃料投入口と、燃焼室の下部に臨んで開口され、開口割合を第１開閉扉により調整できるとともに点火材を投入可能な第１の空気導入開口部と、燃焼室の下方に火格子を通して連通された燃焼接続通路と、この燃焼接続通路に臨んで開口され、開口割合を第２開閉扉により調整可能な第２の空気導入開口部と、燃焼室で燃焼された燃焼ガスを、燃焼接続通路を通して吸引するとともに、外部に排出する送風機と、を備えたことを特徴とする。
【０００９】
この構成によれば、燃焼室の下部に臨んで開口されている第１の空気導入開口部が設けられているだけでなく、燃焼室の下方に火格子を通して燃焼接続通路が連通され、この燃焼接続通路に臨んで第２の空気導入開口部が開口され、前記第１の空気導入開口部と前記第２の空気導入開口部とに開口割合を調整することができる開閉扉（第１開閉扉と第２開閉扉）がそれぞれ設けられているので、燃焼室内の燃焼状態に応じて各開閉扉により各開口割合を調整することにより、未燃焼の可燃性ガスが発生した場合でもこのような可燃性ガスを良好に燃焼させることができて、良好な燃焼効率を維持することができる。
【００１０】
また、本発明は、燃焼室の上部が略箱形状とされ、燃料投入口が燃焼室の上面部または側面部または正面部に設けられ、第１開閉扉により開閉される第１の空気導入開口部が、燃焼室の正面下部に設けられ、第２開閉扉により開閉される第２の空気導入開口部が、第１の空気導入開口部の下方に設けられていることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明は、燃焼室の下部が、正面視して下方ほど燃焼空間が狭くなる形状とされていることを特徴とする。この構成により、燃焼室の燃焼ガスや灰が良好に燃焼接続通路に導かれて、未燃焼の可燃性ガスが燃焼接続通路で良好に燃焼される。
【００１２】
また、本発明は、燃焼接続通路よりも下流側箇所と燃焼室の周囲との少なくとも一方に、熱交換部が設けられていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の燃焼装置では、この燃焼室に臨んで開閉自在に設けられ、燃料を投入可能な燃料投入口と、燃焼室の下部に臨んで開口され、開口割合を第１開閉扉により調整できるとともに点火材を投入可能な第１の空気導入開口部と、燃焼室の下方に火格子を通して連通された燃焼接続通路と、この燃焼接続通路に臨んで開口され、開口割合を第２開閉扉により調整可能な第２の空気導入開口部と、燃焼室で燃焼された燃焼ガスを、燃焼接続通路を通して吸引するとともに、外部に排出する送風機と、を備えたので、燃焼室内の燃焼状態に応じて各開閉扉により各開口割合を調整することで、未燃焼の可燃性ガスが発生した場合でもこのような可燃性ガスを良好に燃焼させることができて、良好な燃焼効率を維持することができる。
【００１４】
また、燃焼室の下部を、正面視して下方ほど燃焼空間が狭くなる形状とすることにより、未燃焼の可燃性ガスを燃焼接続通路などで良好に燃焼できるとともに、燃焼室で発生した燃焼灰も良好に燃焼接続通路に集まり、第２開閉扉を開けることで第２の空気導入開口部を通して簡単に排出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る燃焼装置を斜め右側から見た斜視図である。
【図２】同燃焼装置を斜め左側から見た斜視図である。
【図３】同燃焼装置の左側面断面図である。
【図４】同燃焼装置の正面図である。
【図５】同燃焼装置の部分切欠平面図である。
【図６】同燃焼装置の平面図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態に係る燃焼装置の左側面断面図である。
【図８】同燃焼装置を斜め左側から見た斜視図である。
【図９】同燃焼装置の部分切欠平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態に係る燃焼装置を図面に基づき説明する。ここで、図１は本発明の第１の実施の形態に係る燃焼装置を斜め右側から見た斜視図、図２は同燃焼装置を斜め左側から見た斜視図、図３は同燃焼装置の左側面断面図、図４は同燃焼装置の正面図、図５は同燃焼装置の部分切欠平面図、図６は同燃焼装置の平面図である。この第１の実施の形態に係る燃焼装置１は、ボイラーとして機能する燃焼装置１の１例を示している。
【００１７】
図１〜図５に示すように、燃焼装置１は、燃料（薪などの固形燃料）が投入されて燃焼される燃焼室２と、燃焼室２の下方に火格子３を通して連通された燃焼接続通路４と、燃料が燃焼する際に発生する熱を吸収して熱交換する熱交換部５と、燃焼室２で燃焼された燃焼ガスを、燃焼接続通路４を通して吸引するとともに、外部に排出する送風機６と、を備えている。
【００１８】
また、燃焼装置１には、燃焼室２に臨んで開閉自在に設けられ、燃料を投入可能な燃料投入口７と、燃焼室２の下部に臨んで開口され、左右に移動自在の第１開閉扉１１により開口割合を調整できるとともに点火材を投入可能な第１の空気導入開口部１２と、燃焼接続通路４に臨んで開口され、左右に移動自在の第２開閉扉１３により開口割合を調整可能な第２の空気導入開口部１４とが設けられている。
【００１９】
この実施の形態では、燃焼装置１が、筐体をなす箱形状の本体（燃焼装置本体）１０に設けられている。すなわち、本体１０の前側内部に燃焼室２が設けられ、この燃焼室２の下方に、桟状の火格子３を通して、前後に延びる燃焼接続通路４が連通された状態で設けられている。ここで、燃焼室２の上部（上部空間）は略箱形状とされている一方、この上部に続く燃焼室２の下部（下部空間）は、正面視して下方ほど燃焼空間が狭くなる形状（この実施の形態では下方ほど左右方向中央側に寄る傾斜形状）とされている。そして、燃焼室２の下端部に前後に長く左右に短い火格子３が設けられ、この火格子３と同幅で下方および前後に延びる燃焼接続通路４が設けられて連通されている。
【００２０】
この実施の形態では、燃料投入口７が、燃焼室２の前側上面に形成され、この燃料投入口７は、前後に移動自在の燃料投入扉８により、開閉自在とされている。また、第１開閉扉１１により開閉される第１の空気導入開口部１２が、燃焼室２の正面下部に設けられ、第２開閉扉１３により開閉される第２の空気導入開口部１４が、第１の空気導入開口部１２の下方に設けられている。
【００２１】
本体１０の前側上面における燃料投入口７の左側箇所と右側箇所とには、それぞれ前後に延びる投入部レール１５が、水平姿勢と、前側が若干上方となるように傾斜する傾斜姿勢とに、揺動自在に取り付けられている。また、本体１０の前側上面における燃料投入口７の前方箇所を中心として回動自在な開放用ハンドル１６が設けられており、この開放用ハンドル１６は、左右に延びる軸部で回動自在に支持されているとともに、開放用ハンドル１６の軸部に溶着された揺動用凸部（図示せず）が、投入部レール１５の前端部に下方から当接自在に配置されている。そして、開放用ハンドル１６のハンドル部を回動させて投入部レール１５をその後部が下方となる傾斜姿勢に揺動させることで、燃料投入口７を容易に開放できる（全開状態に開口できる）よう構成されている。なお、燃料投入扉８には、燃料投入扉８を閉鎖する閉鎖用レバー１７も取り付けられている。
【００２２】
また、本体１０における前側外殻部と燃焼室２および燃焼接続通路４との間に、水が満たされる空間である貯水タンク部５Ａが形成され、この貯水タンク部５Ａ内の水が、燃焼室２や燃焼接続通路４の燃焼熱で加熱される。また、本体１０の後部には、上下に延びる多数の熱交換配管１８（第１〜第３の熱交換配管１８Ａ、１８Ｂ、１８Ｃ）が左右および前後に複数列通され、本体１０の後側外殻部と熱交換配管１８（第１〜第３の熱交換配管１８Ａ、１８Ｂ、１８Ｃ）との間の空間に水が満たされて、燃焼熱で加熱される熱交換器部５Ｂが形成されている。貯水タンク部５Ａと熱交換器部５Ｂとは前後に繋がっており、この実施の形態では、これらの貯水タンク部５Ａと熱交換器部５Ｂとが熱交換部５として機能する。
【００２３】
図３に示すように、本体１０における熱交換器部５Ｂの下方前寄り箇所には、燃焼接続通路４の後端部に連通する第１の連通燃焼部２１が設けられ、燃焼接続通路４の燃焼ガスが、この第１の連通燃焼部２１に導入された後、この第１の連通燃焼部２１に下端部が開口する第１の熱交換配管１８Ａを通して、燃焼ガスが上方に移動する。本体１０における熱交換器部５Ｂの上方には、第１の熱交換配管１８Ａの上端部に連通する第２の連通燃焼部２２が設けられ、第２の連通燃焼部２２は、第１の熱交換配管１８Ａよりも後方に配置された第２の熱交換配管１８Ｂの上端部に連通している。そして、第２の連通燃焼部２２の燃焼ガスが、第２の熱交換配管１８Ｂを通して下方に移動する。さらに、本体１０における第２の熱交換器部５Ｂの下方後寄り箇所には、第２の熱交換配管１８Ｂの下端部に連通するとともに第２の熱交換配管１８Ｂよりもさらに後方の第３の熱交換配管１８Ｃの下端部に連通している第３の連通燃焼部２３が設けられている。そして、第２の熱交換配管１８Ｂを通って第３の連通燃焼部２３に達した燃焼ガスが、第３の熱交換配管１８Ｃを通して、再度上方に移動する。
【００２４】
第３の熱交換配管１８Ｃは、その上端部が本体１０における熱交換器部５Ｂよりもさらに上方まで延ばされ、送風機６の吸入部６ａに接続されている第４の連通燃焼部２４内に突入されている。そして、第４の連通燃焼部２４に導入された燃焼ガスは、送風機６によりその排気部６ｂに接続された排気用サイクロン（集塵機）２５に送り出され、排気用サイクロン（集塵機）２５において、灰などを含む塵埃が下方に分離されて除去された状態で、排気口２５ａから排気される。なお、図１、図２などにおける、２５ｂは排気用サイクロン（集塵機）２５の塵埃排出口、２６は、貯水タンク部５Ａおよび熱交換器部５Ｂの水位を調整するボールタップからなる水位調整部、２７は蒸気抜き口である。また、図３に示すように、第１の連通燃焼部２１や第３の連通燃焼部２３に灰取出口２１ａ、２３ａを設けてもよい。
【００２５】
上記構成において、燃料投入口７から薪などの燃料を投入して燃料投入口７を閉じ、送風機６を駆動すると、熱交換器部５Ｂの連通燃焼部２１〜２４や熱交換配管１８（１８Ａ〜１８Ｃ）および、燃焼接続通路４を通して、燃焼室２内の空気が吸引される。この状態で、第１の空気導入開口部１２を開けて点火材を投入するなどして点火する。
【００２６】
この状態では、燃焼室２内の温度がまだ低いため、第１の空気導入開口部１２の第１開閉扉１１だけを少し開けた状態とする。これにより、燃料が着火し始めた際での燃焼室２内の温度が上昇し易くなる。また、第１の空気導入開口部１２は、燃焼室２の下部に臨んで開口されているため、燃料が下部から着火して燃焼領域が上方側に移るように燃焼でき、第１の空気導入開口部１２を燃焼室２の上部や中央部に臨んで開口させている場合よりも、燃料を良好に燃焼させることができる。
【００２７】
燃焼室２内の温度が上昇し始めて、燃料の燃焼度合いが高まるにつれて、第１の空気導入開口部１２の第１開閉扉１１と、第２の空気導入開口部１４の第２開閉扉１３との両方を徐々に開けるなどして調整することで、燃焼室２内で未燃焼の可燃性ガスが発生した場合でもこのような可燃性ガスを良好にかつ長時間燃焼させることができて、良好な燃焼効率を維持することができる。
【００２８】
また、燃焼室２の下部を、正面視して下方ほど燃焼空間が狭くなる形状としているので、未燃焼の可燃性ガスが、燃焼室２の下方の燃焼接続通路４に良好に集められて良好に燃焼できるとともに、燃焼室２で発生した燃焼灰も良好に燃焼接続通路４に集まり、第２開閉扉１３を開けることで第２の空気導入開口部１４を通して簡単に排出することができる。すなわち、燃焼室２全体が下部も含めて箱形状であると、燃焼室２の下部の隅部などに不燃性ガスや未燃焼の燃料などがたまり易くなり、燃焼効率が低下するとともにすすや煙が排出されやすくなる不具合が発生する恐れがあるが、本構成によれば、このような不具合の発生を防止することができる。
【００２９】
また、この実施の形態では、燃焼室２および燃焼接続通路４を外側から囲むように設けられている貯水タンク部５Ａによって、その中にためられている水が良好に加熱されて熱交換されるだけでなく、熱交換器部５Ｂの熱交換配管１８を燃焼ガスが通ることで、熱交換器部５Ｂにおいても良好に熱交換されて良好な燃焼効率を維持することができる。また、本実施の形態では、熱交換器部５Ｂの熱交換配管１８として第１〜第３の熱交換配管１８Ａ、１８Ｂ、１８Ｃが設けられて、これらの第１〜第３の熱交換配管１８Ａ、１８Ｂ、１８Ｃ内を燃焼ガスが上下に移動しながら極めて良好に熱交換され、さらに良好な燃焼効率を維持することができる利点がある。
【００３０】
なお、上記実施の形態では、２６は、貯水タンク部５Ａおよび熱交換器部５Ｂの水位を調整するボールタップからなる水位調整部が設けられている場合を述べたが、必要に応じて設ければよく、さらに、外部に出す温水の温度を測定する温度計なとも必要に応じて設ければよい。また、この実施の形態では、貯水タンク部５Ａに加えて熱交換器部５Ｂが設けられているので、燃焼による熱を極めて熱効率が高い状態で水に吸収させることができる利点を有する。しかし、これに限るものではなく、上記のような熱交換器５Ｂを設けることなく、貯水タンク部５Ａだけを設けてもよいことはもちろんである。
【００３１】
また、上記の実施の形態では、ボイラー機能を有する燃焼装置１の場合を述べたが、これに限るものではない。図７〜図９は、発電機能を有する燃焼装置３０を示すものであり、図７は本発明の第２の実施の形態に係る燃焼装置の左側面断面図、図８は同燃焼装置を斜め左側から見た斜視図、図９は同燃焼装置の部分切欠平面図である。
【００３２】
図７〜図９に示すように、本実施の形態の燃焼装置３０も、上記実施の形態の燃焼装置１と同様に、燃料（薪などの固形燃料）が投入されて燃焼される燃焼室２と、燃焼室２の下方に火格子３を通して連通された燃焼接続通路４と、燃料が燃焼する際に発生する熱を吸収して熱交換する熱交換部５と、燃焼室２で燃焼された燃焼ガスを、燃焼接続通路４を通して吸引するとともに、外部に排出する送風機６と、を備えており、燃焼装置３０には、燃焼室２に臨んで燃料投入扉８で開閉自在に設けられ、燃料を投入可能な燃料投入口７と、燃焼室２の下部に臨んで開口され、左右に移動自在の第１開閉扉１１により開口割合を調整できるとともに点火材を投入可能な第１の空気導入開口部１２と、燃焼接続通路４に臨んで開口され、左右に移動自在の第２開閉扉１３により開口割合を調整可能な第２の空気導入開口部１４などが、上記実施の形態と同様の配置構成で設けられている。
【００３３】
ただし、本実施の形態では、箱形状の本体３２の内壁面（内側）に、水を貯める空間ではなくて、耐火材３２ａが配設されて、この耐火材３２ａの内側に、燃焼室２や燃焼接続通路４が形成されている。また、燃焼接続通路４が本体３２よりさらに後方に延びる状態で突出されて燃焼接続通路延長部４Ａが形成されているとともに、この燃焼接続通路延長部４Ａの後端部から上方に延びる排気管３３が接続されている。排気管３３の途中部分にはエジェクタ部３３ａが設けられ、このエジェクタ部３３ａに送風機６の排気部６ｂが接続されて、燃焼接続通路延長部４Ａを通った燃焼ガスがエジェクタ部３３ａにおいて送風機６から送られた空気とともに排気管３３の上端排気口から排気されるよう構成されている。すなわち、燃焼室２で発生した燃焼ガスは、燃焼接続通路４および燃焼接続通路延長部４Ａを通るように吸引された後、排気管３３から排出される。
【００３４】
ここで、燃焼接続通路延長部４Ａの上面には、熱交換することで発電するスターリングエンジンからなる発電装置３５が取り付けられている。発電装置３５は、燃焼接続通路延長部４Ａに高温部３５ａが突入されているとともに、送風機６の吸入部６ａが接続された吸入箱３６内に冷却部３５ｂが配設され、この高温部３５ａと冷却部３５ｂとの間の温度差に基づいて熱媒体が循環して駆動されることで発電する。すなわち、燃焼接続通路延長部４Ａにおける発電装置３５高温部３５ａが突入されている箇所と、吸入箱３６内の冷却部３５ｂが配設されている箇所とが熱交換部５として機能する。
【００３５】
そして、上記実施の形態と同様に、燃料投入口７から薪などの燃料を投入して燃料投入口７を閉じるとともに送風機６を駆動し、第１の空気導入開口部１２を開けて点火材を投入するなどして点火した後、第１の空気導入開口部１２の第１開閉扉１１だけを少し開けた状態とするなどして、燃料が着火し始めた際での燃焼室２内の温度が上昇した状態で、第１の空気導入開口部１２の第１開閉扉１１と、第２の空気導入開口部１４の第２開閉扉１３との両方を徐々に開けるなどして調整することで、燃焼室２内で未燃焼の可燃性ガスが発生した場合でもこのような可燃性ガスを良好にかつ長時間燃焼させることができて、良好な燃焼効率を維持することができる。また、この際には、発電装置３５により熱エネルギーを熱交換して発電することができる。
【００３６】
また、停電時などには、最初に小型のバッテリーなどを送風機６に接続して駆動させ、燃焼装置３０内で一旦燃焼動作を開始した後は、十分な電力を発電できるため、この電力の一部で送風機６を駆動することにより、その後は外部から給電することなく発電機として長時間用いることが可能となる。
【００３７】
また、この燃焼装置３０においても、燃焼室２の下部が、正面視して下方ほど燃焼空間が狭くなる形状であるので、未燃焼の可燃性ガスが、燃焼室２の下方の燃焼接続通路４に良好に集められて良好に燃焼できるとともに、燃焼室２で発生した燃焼灰も良好に燃焼接続通路４に集まり、第２開閉扉１３を開けることで第２の空気導入開口部１４を通して簡単に排出することができる。
【００３８】
なお、上記の実施の形態においては、何れも、燃料投入口７が、燃焼室２の前側上面に形成されている場合を述べたが、これに限るものではなく、燃料投入口７を燃焼室２の正面部や側面部に設けてもよいことはもちろんである。
【符号の説明】
【００３９】
１、３０    燃焼装置
２      燃焼室
３      火格子
４      燃焼接続通路
５      熱交換部
５Ａ    貯水タンク部
５Ｂ    熱交換器部
６      送風機
７      燃料投入口
１０、３２    本体
１１    第１開閉扉
１２    第１の空気導入開口部
１３    第２開閉扉
１４    第２の空気導入開口部
１８、１８Ａ〜１８Ｃ    熱交換配管
２１〜２４    連通燃焼部
３５    発電装置
【図１】
2019002648.tif 000003
【図２】
2019002648.tif 000004
【図３】
2019002648.tif 000005
【図４】
2019002648.tif 000006
【図５】
2019002648.tif 000007
【図６】
2019002648.tif 000008
【図７】
2019002648.tif 000009
【図８】
2019002648.tif 000010
【図９】
2019002648.tif 000011