(57)【要約】【課題】給気路内で流通抵抗を大きくすることなくα線を照射してエアーを改質し、燃焼効率を向上させＣＯ等の発生を抑制した暖房を行い、また処理材の配置量を流通方向に増大調節しα線の照射を簡単に調節することができる燃焼式ストーブの供給エア改質機構を提供する。【解決手段】燃料を燃焼させる燃焼室３と、該燃焼室３にエアーを供給する給気路１２を備え、該給気路１２内に処理材２ａを配置し、供給エアにα線を放射することにより供給エアーを改質する供給エアの改質機構において、上記給気路１２のエア流通方向に沿った壁面に処理材２ａを露出させて設けた。【選択図】図２
2008151403.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料を燃焼させる燃焼室（３）と、該燃焼室（３）にエアーを供給する給気路（１２）を備え、該給気路（１２）内に処理材（２ａ）を配置し、供給エアにα線を放射することにより供給エアーを改質する供給エアの改質機構において、上記給気路（１２）のエア流通方向に沿った壁面に処理材（２ａ）を露出させて設けた燃焼式ストーブの供給エア改質機構。
【請求項２】
壁面が給気路（１２）の周壁内面である請求項１の燃焼式ストーブの供給エア改質機構。
【請求項３】
壁面が給気路（１２）内を複数の給気路に分割するように仕切る仕切壁（２７）の表面である請求項１の燃焼式ストーブの供給エア改質機構。
【請求項４】
粒状又は粉状の処理材（２ａ）を壁面に固着又は塗布してなる請求項１，２又は３の燃焼式ストーブの供給エア改質機構。
【請求項５】
仕切壁（２７）自体を処理材（２ａ）で形成した請求項３の燃焼式ストーブの供給エア改質機構。
【請求項６】
仕切壁（２７）自体が板状部材からなる請求項３，４又は５の燃焼式ストーブの供給エア改質機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃焼式ストーブの供給エア改質機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、空気や水，油類等の流体に対しα線を照射し、流体の浄化や品質機能の改善，劣化防止，活性化等の改質処理を行う流体改質機構は、α線を放射する粒状体の処理材を流体の流通方向に、隣接する処理材同士が接触せず且つ流体の流通路となる所定の隣接間隙を形成するように保持する保持部材に設けたものが既に公知である（例えば特許文献１。）。
この流体改質機構の処理材は、粘土等からなるセラミック原料を粒状に形成して乾燥し、その表面に酸化トリウムを含む処理材をコーティングしたのち焼成したα線放射セラミックとして製造される。
これにより内部層の外周に酸化トリウムを含む表皮層を形成して約２５mmの範囲にα線を有効に放射し、α線の照射を受けながら流通する上記流体に対し電離作用によって、それぞれの対象物に応じ殺菌，脱臭，燃焼効率の改善，劣化防止等の作用を行う。
【特許文献１】特開２００５−００９８９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記特許文献１で示される流体改質機構は、流体の流路に多数の処理材を保持する複数の保持部材を隣接間隙を有して設置し、流体を通過させて処理することができる利点がある。然し、この機構は流体の流通方向に流通を遮蔽するように隣接間隙を有して複数設置される保持部材が、流体に大きな流通抵抗を与える欠点がある。さらには処理材を支持する金網状の保持部材を複数段必要とするので、流通路中への処理材の保持構造が複雑化しコスト高になる等の欠点がある。
また木質ペレットを燃料とし排気ファンの排気口側での排気負圧によって吸気するタイプの小型ストーブでは、給気路中に燃焼ポットが介在するので灰や煤等も共に吸引され、大きい吸引力による多量の給気ができない。このため給気路中に上記のような流通抵抗の大きな供給エア改質機構を設けると、給気量が不足してペレットが不完全燃焼を生じる欠点がある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記課題を解決するために本発明の燃焼式ストーブの供給エア改質機構は、第１に、燃料を燃焼させる燃焼室３と、該燃焼室３にエアーを供給する給気路１２を備え、該給気路１２内に処理材２ａを配置し、供給エアにα線を放射することにより供給エアーを改質する供給エアの改質機構において、上記給気路１２の方向に沿った壁面に処理材２ａを露出させて設けたことを特徴としている。
【０００５】
第２に、壁面が給気路１２の周壁内面であることを特徴としている。
【０００６】
第３に、壁面が給気路１２内を複数の給気路に分割するように仕切る仕切壁２７の表面であることを特徴としている。
【０００７】
第４に、粒状又は粉状の処理材２ａを壁面に固着又は塗布してなることを特徴としている。
【０００８】
第５に、仕切壁２７自体を処理材２ａで形成したことを特徴としている。
【０００９】
第６に、仕切壁２７自体が板状部材からなることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１０】
本発明による燃焼式ストーブの供給エア改質機構は次のような効果を奏する。給気路のエア流通方向に沿った壁面に処理材を露出させて設けた供給エア改質機構は、エア流通方向を遮ることなく流通抵抗を大きくしないで、α線を照射し電離作用によってエアーを改質し、ストーブの燃焼効率を向上させてＣＯ等の発生を抑制した燃焼を行うことができる。
【００１１】
給気路の周壁内面に処理材を設けることにより、流通抵抗を大きくしないで給気路の周壁を処理材の保持部材とした簡単で廉価な構造によってα線を照射し、電離作用によってエアーを改質することができる。
【００１２】
給気路内を複数の給気路に分割するように仕切る仕切壁の表面に処理材を設けることにより、細分割された複数の給気路内で、流通するエアーにα線を確実に照射し改質することができ、給気路の周壁内面に処理材を固着するものに比して取付けが簡単である。
【００１３】
粒状又は粉状に形成した処理材２ａを壁面に固着又は塗布するので、給気路の周壁内面や仕切壁に対し処理材の保持を簡単に行うことができ、且つ供給エア改質機構を廉価に製作することができる。また処理材の配置量を流通方向に増大調節しα線の照射を簡単に調節することができる。
【００１４】
仕切壁自体を処理材で形成することにより、給気路の形状に適応した供給エア改質機構を構成しエアーの改質を行うことができる。
【００１５】
仕切壁自体を板状部材にすることにより、流通抵抗を大きくすることなく処理材を保持することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図１は燃焼式ストーブの一例として示す木質ペレットストーブ（以下単にストーブと言う）１の正面図であり、図２はストーブ１の内部構成を示す側断面図である。図３はストーブ１に実施される供給エア改質機構２の構成を示す斜視図であり、図４は供給エア改質機構２の作用を示す断面図である。図５，図６は別実施形態に関る供給エア改質機構２を示す。
【００１７】
このストーブ１は、箱状機体の前側中央部に形成される燃焼室３と、その後部に配置され燃焼室３の燃焼ポット４に木質ペレットを供給する燃料供給機構５を備えた貯留部（燃料タンク）６と、燃焼室３の上方に設置されて熱交換を行い加熱エアーを送り出す熱交換部７等から構成される。
【００１８】
そして、燃焼室３の燃焼ガスを機外（屋外）に吸引排出する排気ファン８と、熱交換部７に加熱用のエア（室内エア）を供給する送風ファン９とを、それぞれ燃焼室３の背後で燃料タンク６の下方に設置している。また燃焼ポット４にヒーターからなる着火装置１１を臨ませて燃焼用のエアーを供給する給気路１２は、エア流通方向に沿った壁面に後述するように処理材２ａを有する供給エア改質機構２を設けている。尚、ストーブ１の運転操作及び燃焼量の調節等は燃焼室３の下方に設置される操作部３ａによって行うことができる。
【００１９】
次に上記各部の構造について説明する。先ず燃焼室３は図１，図２で示すように、下部の床板１３に燃焼ポット４を着脱自在に設け、該床板１３の前側上方に耐熱ガラス窓を形成した内扉１４と、床板１３の下方に燃焼ポット４から落下する灰を収容する灰受箱１５を設けている。そして、ガラス窓付内扉１４と灰受箱１５の前面をガラス窓付きの外扉１６で開閉自在に覆っている。
【００２０】
木質ペレットを収容する燃料タンク６は、底部に回転螺旋体からなる燃料供給機構５の燃料供給筒１７を上向き傾斜で設けて木質ペレットを揚送し、終端に接続される下り傾斜の燃料供給路１９から燃焼ポット４内にペレットを供給することができる。
熱交換部７は送風ファン９側の送風筒２０を燃焼室３の背後に沿って立設し、且つ送風筒２０の上部にヘ字状に屈曲形成した複数の熱交換筒２１を設け、その先端を燃焼室３の前面上部に横方向に並べて開口させている。
また上記熱交換筒２１は燃焼室３の後壁面を形成する熱交換板２２で囲い、この熱交換板２２は燃焼室３の上部と排気ファン８とを連通させる排気路２３を形成している。排気路３内に熱交換パイプ（図示しない）を挿通し、この排気路２３の排熱を有効に取出して暖房その他の熱源として利用することもできる。
【００２１】
次に図２〜図４を参照し供給エア改質機構２について説明する。供給エア改質機構２が設置される給気路１２は、排気ファン８が作動し燃焼室３内のエアーが前記排気路２３を介し吸引されて排出されることに伴い、機外のエアーを給気口２５から吸い込み給気室１０から燃焼ポット４内に供給することができる。
【００２２】
そして、供給エア改質機構２は処理材２ａを保持する保持部材（処理体）２６を、給気路１２内に沿って挿脱自在に取付支持することにより、供給エア改質機構２の設置及び交換等のメンテナンス作業を簡単に行うことでき、また給気路１２に沿って流入するエアーを処理材２ａによって効率よく改質することができる。
【００２３】
即ち、図３，図４で示すように供給エア改質機構２は、給気路１２を縦４０ミリ，横５０ミリ程度の方形状断面の筒体となし、保持部材２６は処理材２ａを保持する板状部材又は金網状のメッシュ材からなる仕切壁（保持板）２７を給気路１２の対角線の距離に一致させた幅となし、且つ十字状断面に形成して給気路１１内に挿入し嵌合系止させている。また実施形態における保持部材２６は、１０〜１５ミリ程度の長さとし、給気路１２の筒断面を４分割した細分割給気路を形成する。
【００２４】
この構成により仕切壁２７は給気路１２の対角線方向に簡単に位置決め設置することができる利点がある。尚、保持部材２６は仕切壁２７の幅と設置位置を変えることにより、給気路１２内を縦方向或いは横方向に位置決め固定することもできる。また給気路１２の大きさや形状に適応させて、処理材２ａを給気路１２の周壁内面に付着させた構成にすることもできる。
【００２５】
上記処理材２ａは公知の製造手段によって、通常の粘土等からなるセラミック原料を、例えば２〜１０ｍｍの径を有する粒状に形成して乾燥し、その表面に例えば５０μｍ程度の粒で０．２〜５ｗｔ（ｗｅｉｇｈｔ）％の酸化トリウムを含む処理材を、有機又は無機のバインダーを用いてコーティングしたのち１３００℃前後の温度で焼成したものである。これにより酸化トリウムを含まない内部層の外周に、酸化トリウムを含む５０〜１００μｍの表皮層を形成している。
【００２６】
上記のように構成される処理材２ａは、その表面から少なくとも約２５mmの範囲にα線を有効に放射するものであり、α線有効放射距離内を流通する水，空気，油等の流体に対し、その電離作用によってそれぞれの対象物に応じ、殺菌，脱臭，燃焼効率の改善，劣化防止等の作用を行うことができる。
【００２７】
そして、この供給エア改質機構２では５ミリ程度の粒径に形成した処理材２ａを、仕切壁２７の表面にα線の有効放射距離以下の所定隣接間隔として１０〜２０ミリ程度の間隔を有して接着し配置している。これにより図示例の供給エア改質機構２は、仕切壁２７によって給気路１２を４分割しているので、各仕切壁２７に保持された処理材２ａは区画された複数の給気路内を流れるエアーを確実に改質することができる。
【００２８】
以上のように構成されるストーブ１は、操作部３ａの運転操作により燃料供給機構５及び排気ファン８，送風ファン９の作動、並びに燃焼ポット４に供給されたペレットが着火燃焼した状態で室内の暖房を行うことができる。
そして、燃焼室３内のエアーが排気路２３を介し排気ファン８によって機外（室外）に排気されるとき、給気路１２を介して吸気されるエアーは、供給エア改質機構２を通過する際に、処理材２ａから放射されるα線の照射を受けて改質され、給気室１０から燃焼ポット４に供給されてペレットの燃焼を連続的に効率よく行う。
【００２９】
即ち、供給エア改質機構２は、処理材２ａを複数の仕切壁２７によって区画された給気路１２内でエア流通方向に沿った壁面に露出させて設け、流通するエアーを処理材２ａに直接的に接触させ、また細分割給気路内を通過させ、α線の照射を確実に行うことができる。従って、通過するエアーは処理材２ａによる電離作用によってイオン化し空気分子の核の変換が行われ、その結果燃焼ポット４において木質ペレットの燃焼を改質エアーによって効率よく行い、且つＣＯ及びＮＯＸの発生を抑制することができる。
【００３０】
また供給エア改質機構２は給気路１２のエア流通方向に沿った壁面に処理材２ａを露出させているので、エア流通方向を遮ることなく流通抵抗（空気抵抗）を小さくすることができる。従って、燃焼ポットに排気負圧によりエアーを強く供給しないストーブでも、エアーを十分に送り木質ペレットの燃焼効率を向上させるので、煤の内面付着を防止し煤清掃等のメンテナンス作業を簡単にすることができる。また吸気ロスが最小限度に抑えられるので、エアー供給動力を抑えた構造となし燃焼式ストーブの小型化を可能にする。
【００３１】
さらに、処理材２ａは粒状又は粉状に形成して壁面に固着又は塗布することにより、給気路１２の周壁内面や仕切壁２７に対し、後作業によっても処理材２ａの付着保持を簡単に行うことができる。また処理材２ａを保持する仕切壁２７は従来の供給エア改質機構のように金網にする必要がないため、エアーの流通方向に沿った流通抵抗の少ない板状部材（平板）によって供給エア改質機構２を簡単且つ廉価に製作することができる。
また処理材２ａの配置パターンや配置量は、エアーの流通方向（長さ方向）に設けて増大調節することができるので、α線の有効照射時間を簡単に調節することができる等の利点がある。
【００３２】
次に本発明の供給エア改質機構２を備えたストーブ１（本件ストーブと言う）と、該供給エア改質機構２を備えないストーブ（在来型ストーブと言う）との使用結果について説明する。即ち、供給エア改質機構２を備えた本件ストーブの燃焼効率は、７４．４〜８６．０％で、排気ガスは無色透明の無臭であった。これに対し在来型ストーブの燃焼効率は６９．２〜７１．７％で、排気ガスは薄い白色で刺激臭の強いものであった。
【００３３】
また本件ストーブのＣＯ値は４７〜５０ｐｐｍであり、在来型ストーブのＣＯ値は９３〜１７６ｐｐｍであった。
また本件ストーブのＮＯ値は１０ｐｐｍ以下であり、在来型ストーブのＮＯ値は１００ｐｐｍ以上であった。
【００３４】
また本件ストーブではタールは僅少で検出不能レベルであり、在来型ストーブでは５００ｐｐｍ以上であり、排気路２３及び排気ファン８の内壁に液状膜を形成して付着することが認められた。さらに、排気温度は在来型ストーブが１０００℃前後であるのに対し、本件ストーブでは１０５０℃〜１２００℃の高温であり、完全燃焼レベルであることが確認できた。尚、タールの測定は、島根大学生物資源科学部にてガスクロマトグラフを用い測定をした。
【００３５】
次に図５，図６を参照し供給エア改質機構２の別実施形態について説明する。尚、上記実施形態のものと同様な構成及び作用については説明を省略する。
先ず図５の供給エア改質機構２は、粘土等からなるセラミック原料を例えば押し出し成形又はプレス型成形等の成形手段によって保持部材２６を形成し、該保持部材２６を給気路１２の断面内に嵌合セットした状態で細分割給気路を形成するように製作される。
【００３６】
この場合保持部材２６の表面には、前記のものと同様に酸化トリウムを含む処理材２ａを付着したのち焼成し、これにより酸化トリウムを含まない内部層の外周に、酸化トリウムを含む５０〜１００μｍの表皮層を形成する。
図示例の保持部材２６は横仕切壁３１の上下方向に複数の縦仕切壁３２を突設した構成とし、横長の給気路１２内に嵌合したとき該給気路１２を６分割することができる。尚、横仕切壁３１及び縦仕切壁３２の設置位置はα線有効放射距離に基づき、各分割給気路内を流通するエアーを均等に照射するように設けられる。
【００３７】
図６に示す供給エア改質機構２は上記のものと同様な成形手段によって、円筒状の給気路１２を所定の長さに形成し、且つ内部に処理材２ａを付着した複数の仕切壁２７を突設することにより、給気路１２内を流通するエアーの改質を均一に行う構成にしている。尚、この例では処理材２ａを形成する酸化トリウム皮膜は、給気路１２の周壁内面及び仕切壁２７の突出外周面にのみ施工され、保持部材２６によって給気路１２を兼用構成することができる特徴がある。
【００３８】
また上記各実施形態では処理材２ａの皮膜形成は、粉状の酸化トリウムを給気路１２の周壁内面及び仕切壁２７の突出外周面に塗布する手段によって施工することができる。
さらに仕切壁２７はそれ自体を処理材２ａで形成することにより、給気路１２の形状に適応した供給エア改質機構２を構成しエアーの改質を簡単に行うことができる。この場合の仕切壁２７は、粉状の酸化トリウムと前記のようなセラミック原料又はα線の放射を妨げない素材を混合成形する仕切壁成形手段によって、強度を確保した薄い処理体にすることもできるので、多用途に利便性を有して使用することができる等の利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明に係わる供給エア改質機構を備えた木質ペレットを燃料とする燃焼式ストーブの正面図である。
【図２】図１の構成を示す側断面図である。
【図３】供給エア改質機構の保持部材の構成を示す斜視図である。
【図４】供給エア改質機構の構成を示す側断面図である。
【図５】別実施形態に関る供給エア改質機構の斜視図である。
【図６】さらに別実施形態の供給エア改質機構の正面図である。
【符号の説明】
【００４０】
１    燃焼式ストーブ
２    供給エア改質機構
２ａ  処理材
３    燃焼室
４    燃焼ポット
１０  給気室
１１  着火装置
１２  給気路
２６  保持部材
２７  仕切壁
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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