(57)【要約】【課題】  簡単な構造で効率よく燃焼を行い、煙を生成しない薪ストーブを提供することである。【解決手段】  薪２８を収容して燃焼させる燃焼室２７を内部に備える本体部２と、この本体部２の前方に設けられ薪２８を投入する投入口２５と、本体部２の後方に設けられ煙突１３に連結される排気口２６と、この排気口２６より前方に隣接して本体部２の天井部分から垂設され燃焼室２７を二室に分割する加熱板部２０とを備える薪ストーブ１であって、加熱板部２０は、水平断面が山部と谷部を備えたジグザグ形状になるように形成され、加熱板部２０の表面には孔部２１が穿設されるものである。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
薪を収容して燃焼させる燃焼室を内部に備える本体部と、この本体部の前方に設けられ前記薪を投入する投入口と、前記本体部の後方に設けられ煙突に連結される排気口と、この排気口より前方に隣接して前記本体部の天井部分から垂設され前記燃焼室を二室に分割する加熱板部とを備える薪ストーブであって、前記加熱板部は、水平断面が山部と谷部を備えたジグザグ形状になるように形成され、前記加熱板部の表面には孔部が穿設されることを特徴とする薪ストーブ。
【請求項２】
前記二室に分割された燃焼室のうち、前方の燃焼室の側面には、空気調整弁を備えることを特徴とする請求項１記載の薪ストーブ。
【請求項３】
前記二室に分割された燃焼室のうち、前方の燃焼室内には、前記薪の一部を載置して底板に傾斜させて収容可能な薪枕部を備えることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の薪ストーブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薪ストーブに関し、特に、煙突からの煙が出ない無煙の薪ストーブに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、薪ストーブは、薪を燃やして暖を取る暖房器具であり、心地よい暖かさが得られ、また、室内装飾としても優れていることから、近年人気が高まっている。しかしながら、薪を燃やす際に不完全燃焼すると、不完全燃焼成分を含む黒煙を排出したり、燃焼効率を低下させたりするという不具合が発生する。従来、このような不完全燃焼成分を含む黒煙の低減や燃焼の効率化等について様々な検討がなされている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、「燃焼装置」という名称で、完全燃焼によって煙が出ない燃焼炉としての燃焼装置に関する発明が開示されている。
この特許文献１に開示された発明は、燃焼室の天井面に開閉自在な蓋体として設けられ燃焼物の投入口を兼ねた空気供給口と、この空気供給口と反対側の天井面又は側面に設けられ煙突が接続する排気口と、空気供給口と排気口との間の天井面から垂設され下縁部と燃焼室の床面との間に空隙を備え燃焼室を一次燃焼室と二次燃焼室に分画し全面に多数の通孔が分散配設される燃焼促進板とを有するものである。
そして、一次燃焼室において燃焼物が燃焼していくと、燃焼促進板は赤熱し、燃焼促進板の通孔を通過する空気は高温を維持して二次燃焼室の温度を下げることなく二次燃焼室に高温度の空気を十分に送り込む。また、一次燃焼室において燃焼が定常状態になると、一次燃焼室の燃焼気流は、燃焼促進板の下方の通路を通って二次燃焼室へ入り、二次燃焼室において完全燃焼して排気口に送り出されるので、従来の燃焼装置のように未燃焼物が残存することなく、排気がきれいで、なおかつ、未燃焼の黒色の炭化物をなくして灰の量も低減することができる。
【０００４】
また、特許文献２には、「ドラム型薪ストーブ」という名称で、意匠性を備え構造が簡素で安価で完全燃焼が可能なドラム型薪ストーブに関する発明が開示されている。
この特許文献２に開示された発明は、中空円筒型のドラム本体と、このドラム本体の前面に設けられ吸気導入部を備える開閉自在な開閉蓋と、ドラム本体の後面側に立設され燃焼ガスを排気する排気用煙突と、多数の小孔を備えドラム本体の内部を一次燃焼室と二次燃焼室に分画しドラム本体上部に隙間を空けてドラム本体に立設される隔壁と、この隔壁を支持しドラム本体の内部の底面側と隙間を介して配置されるロストルとを有するものである。
そして、ロストル上に搭載する薪が燃焼すると、一次燃焼室には煙と炎が発生し、煙はドラム本体の上方と下方へ進んでドラム本体と隔壁及びロストルとの隙間から二次燃焼室へ導入される。一方、炎は隔壁の小孔を通過して二次燃焼室内に噴出されて、この噴出される炎によって二次燃焼室に導入された煙はさらに加熱されて完全燃焼し、黒煙とならず白煙となって排気用煙突から排出することができる。また、ロストルと隔壁を一体構成としているので、取り扱いが容易で清掃しやすい構造となっている。さらに、開閉蓋に人物や動物の目鼻形状を模った吸気導入部を形成することにより、ストーブ本体に意匠性を付与することを可能としている。
【０００５】
そして、特許文献３には、「薪ストーブ」という名称で、不完全燃焼ガスを二次燃焼室で効率的に燃焼させて黒煙の排気を低減するとともに高い暖房効果を有する薪ストーブに関する発明が開示されている。
この特許文献３に開示された発明は、薪が投入可能な燃焼室を備える本体と、本体に設けられ薪を投入する投入口と、燃焼室に連通する二次燃焼筒と、二次燃焼筒に連通する煙突とを有し、また、燃焼室は薪が載置される平面状の載置部を備え、載置部は薪投入口の空気調整弁から流入する空気を取り込む水平空気供給管を備え、水平空気供給管は、薪投入口の反対側の両側面に複数の空気孔を備えている。そして、二次燃焼筒は、薪投入口の反対側の燃焼室の上側に設けられ、横方向から外気空気量を調整して供給可能な複数の空気量調整管と、この空気量調整管の取付位置より下部に連結板と、空気量調整管の取付位置より上部に対流抑止板とを備えており、連結板と対流抑止板の間に二次燃焼室を構成している。
そして、燃焼室における薪の燃焼は、空気調整弁から取り込まれる外気によって進行するが、特に、水平空気供給管の空気孔から載置部の先端方向に向けて外気が供給されるので、投入口側ではなく奥側から燃焼するので高温での燃焼が可能となり未燃焼ガスの発生を低減することができる。また、未燃焼ガスを含むガスは二次燃焼筒の連通板の閉鎖部によって燃焼室に押し戻されて再び燃焼するので、未燃焼ガスの完全燃焼を効果的に行うことができる。さらに、二次燃焼筒へ進んだ未燃焼ガスは、二次燃焼室に導かれ、空気調整管から適量の外気が送り込まれて効率よく燃焼するので未燃焼ガスを煙突から排出することを防止できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第３０６６０６６号公報
【特許文献２】実登第３１５２０１０号公報
【特許文献３】特開２００７−２８５６６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載された従来の技術では、燃焼促進板は平面形状に形成されており、燃焼促進板が加熱された際に発生する長手方向の熱応力が緩和され難く燃焼室の天井面に垂設される接合面に応力が発生し、歪みや割れが生じ易いという課題があった。また、燃焼促進板は平面形状であるので、燃焼促進板の周辺の空気は滞留することなく流動しやすく保温効果が低いという課題もあった。
【０００８】
また、特許文献２に記載された従来の技術では、特許文献１と同様に隔壁が平面形状であるので、隔壁に隣接する二次燃焼室は空気が滞留することなく流動しやすく隔壁周辺での効果的な加熱が行えないという課題があった。
【０００９】
そして、特許文献３に記載された従来の技術では、二次燃焼筒に連結板や対流抑止板などを備えて二次燃焼室を構成しているが、構造が複雑であり、清掃等のメンテナンスが不便となるという課題があった。
【００１０】
本発明はかかる従来の事情に対処してなされたものであり、簡単な構造で効率よく燃焼を行い不完全燃焼による煙を生成せず耐久性の高い薪ストーブを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明である薪ストーブは、薪を収容して燃焼させる燃焼室を内部に備える本体部と、この本体部の前方に設けられ薪を投入する投入口と、本体部の後方に設けられ煙突に連結される排気口と、この排気口より前方に隣接して本体部の天井部分から垂設され燃焼室を二室に分割する加熱板部とを備える薪ストーブであって、加熱板部は、水平断面が山部と谷部を備えたジグザグ形状になるように形成され、加熱板部の表面には孔部が穿設されるものである。
上記構成の薪ストーブでは、本体部の前方の投入口から投入される薪は点火後に燃焼室において燃焼し、生成する燃焼ガスは本体部の後方の排気口を経て煙突から外部へ排出される。そして、本体部の天井部分から垂設される加熱板部は、燃焼室を投入口側と排気口側に分割し、投入口側の燃焼室では燃焼ガスを滞留させるように作用し、排気口側の燃焼室では加熱板部の熱によって燃焼室内を加熱するように作用する。また、加熱板部は、水平断面において山部と谷部を備えるジグザグ形状とすることで、燃焼ガスの流れ進行方向に対して斜め方向に板面を形成させることができるので、加熱板部周辺の燃焼ガスを滞留させるように作用し、表面の孔部は投入口側から排気口側へ燃焼ガスを移動させるように作用する。
【００１２】
また、請求項２に記載の発明である薪ストーブは、請求項１記載の薪ストーブにおいて、二室に分割された燃焼室のうち、前方の燃焼室の側面には、空気調整弁を備えるものである。
上記構成の薪ストーブでは、請求項１記載の発明の作用に加えて、空気調整弁は外部から空気量を調整しながら、燃料の薪が存在する前方の燃焼室に空気を供給するように作用する。
【００１３】
そして、請求項３に記載の発明である薪ストーブは、請求項１又は請求項２に記載の薪ストーブにおいて、二室に分割された燃焼室のうち、前方の燃焼室内には、薪の一部を載置して底板に傾斜させて収容可能な薪枕部を備えるものである。
上記構成の薪ストーブでは、請求項１又は請求項２に記載の発明の作用に加えて、薪枕部は薪を底板から浮かせて支持し、空気を薪周辺に循環させるように作用する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の請求項１記載の薪ストーブでは、加熱板部で分割された投入口側の燃焼室において薪は十分に加熱されて、ガス成分は加熱板部の下方及び孔部を通過して排気口側の燃焼室に移動する。このとき加熱板部は燃焼する薪によって高温になっており、ガス成分のうち不完全燃焼のガス成分は孔部の通過時及び排気口側の燃焼室において再度加熱され、完全燃焼するので、排気口へ排出される燃焼ガスは煙を生成せず、無煙ガスとして外部に放出することができる。また、加熱板部は水平断面が山部と谷部を備えるジグザグ形状に形成されているので、表面積を増大させることでき、加熱効果が高く、また、幅方向に発生する熱応力を緩和しやすい構造になっている。さらに、山部と谷部の空間において燃焼ガスの滞留効果も高めることができ、保温効果も高い。
【００１５】
また、本発明の請求項２に記載の薪ストーブでは、前方の燃焼室に空気調整弁を備えているので、燃焼に必要な酸素を効果的に外部から取り込み、空気量を調整しながら燃焼室に供給するので、薪の燃焼を促進することができる。空気調整弁を燃焼室の側面に備えることで、空気調整弁の開閉操作が容易であると同時に、燃焼ガスの進行方向に対して垂直方向に空気を供給して燃焼ガスと空気の混合の促進を図ることができる。
【００１６】
そして、本発明の請求項３に記載の薪ストーブでは、薪枕部によって薪が底板に密着せず薪の周囲全体において空気の循環を良好にするので、さらに燃焼効率を上げることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施の形態に係る薪ストーブの外形図である。
【図２】図１中にＡ−Ａ線で示された部分の矢視断面図である。
【図３】本実施の形態に係る薪ストーブの加熱板を示す概念図である。
【図４】（ａ）は本実施の形態に係る薪ストーブの加熱板の熱変形を示す概念図であり、（ｂ）は薪ストーブにおける平板状の加熱板の熱変形を示す概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下に、本発明の実施の形態に係る薪ストーブを図１乃至図４に基づき説明する。（請求項１乃至請求項３に対応）
図１は、本発明の実施の形態に係る薪ストーブの外形図である。
図１において、薪ストーブ１は、薪を収容して燃焼させる燃焼室を内部に備える本体２と、本体２に立設され燃焼室で発生する燃焼ガスを外部に排出するための煙突１３と、本体２を地面から浮かせて支える脚１４ａ，１４ｂとを備えている。なお、図示していないが、図中奥側にも２本の脚が具備されており、４本の脚で本体２を支えている。そして、本体２は、天板３、底板５、２枚の側板４ａ，４ｂ、前板６及び図示していないが後板で構成されており、本体２のこれらの板から燃焼室内における薪の燃焼による熱が輻射や対流などによって周囲に伝えられる。また、本体２の燃焼室には燃焼室内の燃焼を効率良く行うための加熱板が設けられているが、この加熱板については詳細に後述する。
本体２の正面側の前板６には、薪を投入する投入口の開閉を行う開閉扉８が設けられている。この開閉扉８は、耐熱ガラス１０に枠体９が周設されており、耐熱ガラス１０越しに本体２の燃焼室での薪の燃焼が視認できるようになっている。また、開閉扉８は蝶番１１ａ、１１ｂによって前板６に枢設されており、取っ手１２を用いて開閉することができる。
また、本体２の側板４ａ，４ｂにはそれぞれ空気調整弁１５ａ，１５ｂが設置されている。この空気調整弁１５ａ、１５ｂは本体２内の燃焼室に空気を送り込む量を調整するものであり、側板４ａ，４ｂに貫設される通気管１６ａ，１６ｂに挿脱可能に形成されている。空気調整弁１５ａ，１５ｂは、これを通気管１６ａ，１６ｂに完全に挿し込むと通気管１６ａ，１６ｂが塞がれて外部の空気は入り込まないものの、空気調整弁１５ａ，１５ｂの通気管１６ａ，１６ｂへの差し込みの度合いを変えることによって通気管１６ａ，１６ｂの通気孔の大きさが変化するため、外部からの空気の送入量を調整することができる。
そして、底板５には底板５に平行方向にスライド可能な空気調整扉１７が設けられており、図示していないが、底板５に穿設される通気口を空気調整扉１７がスライド移動することによって開閉し、本体２の燃焼室内に外部からの空気を送入することができる。このように薪ストーブ１には三か所の空気送入手段が設けられており、燃焼室内へ適量の空気を送入することによって、薪が燃焼するために必要な酸素を供給し効率良く燃焼させることができる。
また、符号１８は、灰受け板であり、空気調整扉１７の開閉時、燃焼室内の灰の除去作業時や開閉扉８の開閉時などに投入口から落ちる灰を受けて地面を汚さないようになっている。そして、符号１９は、熱遮断板であり、本体２からの熱が設置する地面へ伝わり過ぎないように、熱を遮断する役割を担っている。
【００１９】
次に、薪ストーブの内部構造及び燃焼の仕組みについて図２乃至図４を参照しながら説明する。
図２は、図１中にＡ−Ａ線で示された部分の矢視断面図である。なお、図２において、図１に記載されたものと同一の部分については同一の符号を付し、その構成についての説明は省略する。
図２において、本体２に内部は中空であり、投入される薪２８が燃焼する燃焼室２７が形成されている。また、本体２の前板６には投入口２５が形成されており、開閉扉８の開閉により投入口２５が開閉口し、薪２８の投入作業を行うことができる。そして、天板３の後板７側には排気口２６が形成されており、燃焼室２７で発生するガスはこの排気口２６から煙突１３へ導かれ外部に排出される。
また、投入口２５近傍の底板５には、垂直断面形状が屈曲部を有して底板５から後板７方向へ返しを形成しながら本体２の幅方向に延びる薪枕２２が固設されている。この薪枕２２は、薪２８の一部を載置して底板５に傾斜させて支持し、薪２８と底板５との間に隙間を形成して、薪２８周辺全体に空気を循環させることができるので燃焼の効率化を図ることができる。
また、符号２３は通気口であり、前述したように、空気調整扉１７の開閉によって外気を本体２内に導入するものである。そして、符号２４は熱逆過板であり、投入口２５付近において、両側板４ａ，４ｂの内側に設けられており、投入口２５側の本体２の側面の温度を下げて薪２８の投入や空気調整扉１７の開閉作業を容易にするものである。
そして、符号２０は加熱板であり、加熱板２０は、排気口２６の前方に隣接して底板５との間に隙間３０を形成するように天板３に垂設されており、燃焼室２７を投入口２５側の第１の燃焼室２７ａと排気口２６側の第２の燃焼室２７ｂに分割している。また、加熱板２０は、水平断面に山部と谷部を備えたジグザグ形状であり、表面には複数の孔２１が穿設されている。
【００２０】
投入口２５から投入され、薪枕２２に一部が載置される薪２８に点火すると、薪２８は炎２９を上げて燃焼し始める。この薪２８の燃焼によって本体２及び加熱板２０も徐々に加熱されて高温になっていく。そして、薪２８の燃焼によって発生するガスは第１の燃焼室２７ａから排気口２６のある第２の燃焼室２７ｂに向かって移動しようとするが、大部分は加熱板２０に遮られて第１の燃焼室２７ａに戻り、矢印３１のように第１の燃焼室２７ａに滞留して再度加熱され、燃焼ガスに含まれる不完全燃焼成分は完全燃焼すべく、時間をかけて加熱されて燃焼する。また、一部の燃焼ガスは、加熱板２０の孔２１及び加熱板２０と底板５の隙間３０を矢印３２及び矢印３３のように通過して第２の燃焼室２７ｂに入る。この際、加熱板２０は高温になっているので、孔２１を通過するガスは通過時にも加熱され、また、隙間３０を通過する燃焼ガスも高温の加熱板２０によって加熱されて、不完全燃焼成分を完全燃焼させることができる。また、高温の加熱板２０は第２の燃焼室２７ｂも加熱して第２の燃焼室２７ｂを高温に保っているので、第２の燃焼室２７ｂに導かれる燃焼ガスは第２の燃焼室２７ｂにおいてもさらに加熱され、ガスに含まれる不完全燃焼成分は完全燃焼し、発生する燃焼ガスは黒煙などの煙を生じることなく、煙突１３から外部に排出させることができる。
【００２１】
また、図３は、本実施の形態に係る薪ストーブの加熱板を示す概念図である。
図３において、加熱板２０は、水平断面が四個の山部３４とその間の三個の谷部３５を備えたジグザグ形状になるように形成され、表面には複数の孔２１が穿設されている。加熱板２０は図示するように水平断面がジグザク形状に形成されているので、平板状の場合に比べて表面積が大きくなり、周囲への伝熱効果を高めることができる。また、谷部３５の空間では気流を滞留・循環させるように作用するので、不完全燃焼成分は谷部３５の空間に滞留して高温の加熱板２０によって加熱されたり、図２に示される第１の燃焼室２７ａ内で循環、加熱されることで完全燃焼に近づけることができる。
なお、加熱板２０の形状は平面で直線的なジグザグ形状に限定されるものではなく、弧状、波状等のような曲線状に山部と谷部が設けられつつジグザグ形状を形成するようにしてもよい。また、成形は、平板を溶接してジグザグ形状にしてもよいし、一枚の平板を折曲してジグザグ形状に形成してもよい。さらに、孔２１の形状は、円形、楕円形、矩形状や不規則な形状でもよく、設置数も特に限定されるものではない。さらに、加熱板２０の表面に縦溝あるいは横溝等の溝構造を設けることで、燃焼ガスとの間の摩擦を増し、滞留効果を高めてより完全燃焼させるようにしても効率がよい。
【００２２】
そして、図４は、（ａ）は本実施の形態に係る薪ストーブの加熱板の熱変形を示す概念図であり、（ｂ）は薪ストーブにおける平板状の加熱板の熱変形を示す概念図である。
図４（ａ）において、本体２を上面からみると、加熱板２０は山部３４と谷部３５でジグザク状に形成されており、一方、図４（ｂ）では、本体３６内で加熱板３７は直線形状である。燃焼室２７及び燃焼室３８において薪が燃焼すると加熱板２０及び加熱板３７は徐々に加熱されて、これらの板には加熱による熱応力が加わる。熱応力は材料内で歪となり、接合面等の界面における接合不良や外力が加わった際のクラック発生の原因となる。本実施の形態においても、加熱板２０は本体２の天板３に溶接等によって接合されているので、可能な限り熱応力が発生しない方が好ましい。図４（ａ）の加熱板２０では、矢印３９ａ及び矢印３９ｂの方向に熱応力が発生し、加熱板２０の接合方向である本体２の幅方向の成分でみると、矢印３９ｃで示すように加熱板２０のジグザク形状によって熱応力は小さくなる。
一方、図４（ｂ）の加熱板３７では、平板形状であるので、加熱板３７の幅方向の応力は矢印４０で示すようにそのまま本体３６の幅方向に作用する応力となる。したがって、図４（ａ）に示す加熱板２０では、加熱板２０と本体２との接合面に熱応力による歪が少ないので接合不良が発生しにくく、また、繰返しの加熱によっても歪が生じにくいので疲労破壊しにくい耐久性のある薪ストーブを構成することができる。
【００２３】
このように構成された本実施の形態では、燃焼室内に加熱板を設けて燃焼室を分割し、まずは、投入口側の燃焼室で発生するガスを滞留させて十分に加熱して不完全燃焼成分を完全燃焼させ、さらに、高温の加熱板によって加熱される排気口側の燃焼室においても燃焼を行うので、不完全燃焼成分は完全に燃焼し、排気口から煙を排出しない無煙の薪ストーブとなる。また、空気調整弁や薪枕を設けて空気を十分に供給及び循環させるので燃焼効率を向上させることができる。
そして、加熱板の形状を工夫することによって加熱板周辺の保温・加熱効果を高めるとともに、本体との接合面の歪を低減させて疲労破壊を防止した耐久性の高い薪ストーブを実現することができる。
【００２４】
以上説明したように、本発明の請求項１乃至請求項３に記載された発明は、取り扱いが容易で燃焼効率が良好で耐久性の高い無煙の薪ストーブを提供可能であり、一般住宅や各種施設などに利用可能である。
【符号の説明】
【００２５】
１…薪ストーブ  ２…本体  ３…天板  ４ａ，４ｂ…側板  ５…底板  ６…前板  ７…後板  ８…開閉扉  ９…枠体  １０…耐熱ガラス  １１ａ，１１ｂ…蝶番  １２…取っ手  １３…煙突  １４ａ，１４ｂ，１４ｃ…脚  １５ａ，１５ｂ…空気調整弁  １６ａ，１６ｂ…通気管  １７…空気調整扉  １８…灰受け板  １９…熱遮断板  ２０…加熱板  ２１…孔  ２２…薪枕  ２３…通気口  ２４…熱逆過盤  ２５…投入口  ２６…排気口  ２７…燃焼室  ２７ａ…第１の燃焼室  ２７ｂ…第２の燃焼室  ２８…薪  ２９…炎  ３０…隙間  ３１…矢印  ３２…矢印  ３３…矢印  ３４…山部  ３５…谷部  ３６…本体  ３７…加熱板  ３８…燃焼室  ３９ａ…矢印  ３９ｂ…矢印  ３９ｃ…矢印  ４０…矢印
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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