暖房装置

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【考案の名称】暖房装置【実用新案権者】【識別番号】594174194 【氏名又は名称】有限会社共栄機工【住所又は居所】青森県青森市金沢三丁目３１番９号【代理人】【弁理士】【識別番号】100077849 【氏名又は名称】須山佐一【考案者】【氏名】阿部勝衛【住所又は居所】青森県青森市金沢三丁目３１番９号有限会社共栄機工内【氏名】阿部直樹【住所又は居所】青森県青森市金沢三丁目３１番９号有限会社共栄機工内【氏名】金平勝浩【住所又は居所】青森県むつ市大字関根字出戸川目３１８－９【要約】【課題】安価な燃料を使用し、しかも大がかりな工事を必要としないで、廃熱を有効利用できる構造簡単で小型化できる暖房装置を提供すること。【解決手段】燃焼室本体上に、可燃ガス導入口を開口させ、この開口を高温蓄熱部材からなる火格子で覆い、その上に、多数の空気導入口を形成した環状の予備燃焼室と、下端が予備燃焼室に開放する筒状の木質固形燃料貯蔵室を配置する。木質固形燃料は、予備燃焼室で燃焼して可燃ガスを発生し、この可燃ガスは燃焼室本体に導かれて燃焼する。燃焼室本体に接続する鉛直の煙道内には熱交換器が内装されて廃熱が回収される。【実用新案登録請求の範囲】【請求項１】上面に可燃ガス導入口を開口させ、側面には焚口とこの焚口から離れた位置に筒状の燃焼ガス排出口を設けた燃焼室本体と、前記可燃ガス導入口を囲んで前記燃焼室本体上に配設された側面に多数の空気導入口を形成した環状の予備燃焼室と、前記燃焼室本体の可燃ガス導入口を覆う高温蓄熱部材からなる火格子と、前記予備燃焼室上に直立配置されたペレット状、塊状又はオガクズ状の木質固形燃料を収容する下端が前記予備燃焼室に開放する筒状の固形燃料貯蔵室と、前記燃焼室本体の燃焼ガス排出口に接続された煙道と、を具備したことを特徴とする暖房装置。【請求項２】上面に可燃ガス導入口を開口させ、側面には焚口とこの焚口から離れた位置に筒状の燃焼ガス排出口を設けた燃焼室本体と、前記可燃ガス導入口を囲んで前記燃焼室本体上に配設された側面に多数の空気導入口を形成した環状の予備燃焼室と、前記燃焼室本体の可燃ガス導入口を覆う高温蓄熱部材からなる火格子と、前記予備燃焼室上に直立配置されたペレット状、塊状又はオガクズ状の木質固形燃料を収容する下端が前記予備燃焼室に開放する筒状の固形燃料貯蔵室と、前記燃焼室本体の燃焼ガス排出口に接続された煙道と、前記煙道内に配置された水を伝熱媒体とする熱交換器と、を具備したことを特徴とする暖房装置。【請求項３】ほぼ平坦に形成された上面に平坦部を残して可燃ガス導入口を開口させ、側面には焚口とこの焚口から離れた位置に筒状の燃焼ガス排出口を設けた燃焼室本体と、前記可燃ガス導入口を囲んで前記燃焼室本体上に配設された側面に多数の空気導入口を形成した環状の予備燃焼室と、前記燃焼室本体の可燃ガス導入口を覆う高温蓄熱部材からなる火格子と、前記予備燃焼室上に直立配置されたペレット状、塊状又はオガクズ状の木質固形燃料を収容する下端が前記予備燃焼室に開放する筒状の固形燃料貯蔵室と、前記燃焼室本体の燃焼ガス排出口に接続された煙道と、前記煙道内に配置された水を伝熱媒体とする熱交換器と、前記熱交換器の導水口に配管を介して接続され前記燃焼室本体上面の平坦部に設置された温水タンクとを具備したことを特徴とする暖房装置。【請求項４】高温蓄熱部材が、ロストル又は焼玉からなることを特徴とする請求項１記載の暖房装置。【請求項５】前記予備燃焼室と前記固形燃料貯蔵室は、ほぼ同径の円筒からなることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項記載の暖房装置。【請求項６】前記固形燃料貯蔵室は、下端から上端に向けわずかに小径となるテーパーがつけられていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項記載の暖房装置。【請求項７】予備燃焼室の外周には、予備燃焼室の空気導入口と対応する位置に空気導入口を穿設した環状の空気調節部材が摺動可能に遊嵌されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項記載の暖房装置。【請求項８】前記煙道は、燃焼ガス排出口に水平部を嵌合させてＬ字状に立ち上げられており、前記熱交換器は、前記煙道のＬ字状の直立部に内装されて二重管式の熱交換器を構成していることを特徴とする請求項２乃至７のいずれか１項記載の暖房装置。【請求項９】前記温水タンクは、前記燃焼室本体上面の平坦部に設置されていることを特徴とする請求項３乃至７のいずれか１項記載の暖房装置。【請求項１０】前記温水タンクの排水口は配管を介して前記熱交換器の給水口に接続され、前記熱交換器の温水排出口は、配管を介してフロアヒーティングの温水給水口と接続され、フロアヒーティングの温水排出口は配管を介して前記貯水タンクと接続されて循環系を構成しており、前記温水タンク内の水は、ポンプにより前記循環系を循環するように構成されていることを特徴とする請求項３乃至８のいずれか１項記載の暖房装置。【考案の詳細な説明】【技術分野】本考案は、木材などの破砕物をペレット状、塊状又はオガクズ状に形成した木質固形燃料を効率よく燃焼させるともに、廃熱を温水として利用できるようにした簡便な固形燃料を用いた暖房装置に関する。【背景技術】石油、石炭等の化石燃料や電力を利用する家庭用の暖房器具は、広く一般に普及しており、特に、寒冷地においては、冬季には不可欠のものとなっている。しかし、このような暖房器具で、部屋全体、特に床面までも暖かくしようとすると維持費が高くなる上に、床暖房までも可能な暖房器具は初期の設備コストも高くなるために、一般家庭ではなかなか利用できないという問題があった。また、燃料費の安い薪、紙、可燃ゴミなどの固形燃料を燃焼させてその燃焼排熱ガスを融雪に利用する提案もなされているが（特許文献１参照）、このような燃焼設備は、大がかりな工事が必要で初期の設備コストが高くなる上に、小規模な家庭内の暖房器具としては効率が悪く不向きであるという問題があった。【特許文献１】特開平７－２７９１４０号公報【考案の開示】【考案が解決しようとする課題】このように従来の家庭用の暖房装置は、化石燃料や電力を使用するため、光熱費が高くなるという問題があった。また、床暖房までも可能な暖房器具は、大がかりな工事が必要で初期の設備コストが高くなる上に、家庭内の暖房器具としては不向きであるという問題があった。本考案は、このような従来の問題を解消すべくなされたもので、安価な燃料を使用し、しかも大がかりな工事を必要としないで、廃熱を有効利用できる構造簡単で小型化できる暖房装置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】上記のような問題を解決するために本考案の暖房装置は、上面に可燃ガス導入口を開口させ、側面には焚口とこの焚口から離れた位置に筒状の燃焼ガス排出口を設けた燃焼室本体と、前記燃焼室本体の可燃ガス導入口を覆う高温蓄熱部材からなる火格子と、前記可燃ガス導入口を囲んで前記燃焼室本体上に配設された側面に多数の空気導入口を形成した環状の予備燃焼室と、前記予備燃焼室上に直立配置されたペレット状、塊状又はオガクズ状の木質固形燃料を収容する下端が前記予備燃焼室に開放する筒状の固形燃料貯蔵室と、前記燃焼室本体の燃焼ガス排出口に接続された煙道と、を具備したことを特徴とする。本考案の暖房装置の他の実施形態では、前記煙道内に水を伝熱媒体とする熱交換器を内装させることができる。さらに、本考案の暖房装置のさらに他の実施形態は、ほぼ平坦に形成された上面に平坦部を残して可燃ガス導入口を開口させ、側面には焚口とこの焚口から離れた位置に筒状の燃焼ガス排出口を設けた燃焼室本体と、前記燃焼室本体の可燃ガス導入口を覆う高温蓄熱部材からなる火格子と、前記可燃ガス導入口を囲んで前記燃焼室本体上に配設された側面に多数の空気導入口を形成した環状の予備燃焼室と、前記予備燃焼室上に直立配置されたペレット状、塊状又はオガクズ状の木質固形燃料を収容する下端が前記予備燃焼室に開放する筒状の固形燃料貯蔵室と、前記燃焼室本体の燃焼ガス排出口に接続された煙道と、前記煙道内に配置された水を伝熱媒体とする熱交換器と、前記熱交換器の導水口に配管を介して接続され前記燃焼室本体上面の平坦部に設置された温水タンクとを具備したことを特徴とする。本考案の暖房装置の燃焼室本体は、一般に、上面が平坦なタイプの通常のストーブの形態をなしており、側面（正面）には紙くずのような可燃性のごみや木くずを投入して燃焼させるための焚口が設けられている。この焚口又は焚口の下に設けられる灰出し口には、燃焼室内に十分な空気を供給する空気口を設けることもできる。この焚口から離れた位置、例えば反対側には、筒状の燃焼ガス排出口が突設されている。本考案に使用される高温蓄熱部材は、燃料が未燃焼のまま燃焼室に落下するのを防ぐ火格子として機能するとともに、燃料の燃焼熱により赤熱状態となって、燃料の安定的な燃焼を推進させる部材であり、例えば可燃ガスの通路や灰を落下させるためのスリットを放射状に形成したロストルや円錐形の焼玉が用いられる。予備燃焼室と固形燃料貯蔵室は、固形燃料貯蔵室内の燃料が連続的に予備燃焼室に落下して安定な燃焼が持続するように、ほぼ同径の円筒体とすることが望ましい。特に、固形燃料貯蔵室の内壁面との摩擦によりブリッジを形成しやすいオガクズのような微細な粒状の燃料を用いる場合には、固形燃料貯蔵室の内面を平滑にするとともに、下端から上端にかけてわずかに小径となるテーパー状に形成して燃料が円滑に落下しやすくすることが望ましい。予備燃焼室は、耐熱性金属板で形成された環状の部材であり、その外周には、予備燃焼室の空気導入口と対応する位置に空気導入口を穿設したわずかに大径の環状の空気調節部材を周方向に回動可能に遊嵌させて、この空気調節部材を回動させることにより、予備燃焼室の空気導入口の開口面積を変化させて燃焼の程度を調節可能とすることが望ましい。本考案に用いられる煙道は、Ｌ字状の水平端が燃焼室本体の燃焼ガス排出口に接続され、鉛直部の下端近傍は水平部より大径とされて、この部分に蛇管式の熱交換器が内装され、いわゆる二重管式の熱交換器を構成している。熱交換器が内装された部分から上の部分は、いわゆる煙突であり、焚口から十分な吸気が行なわれるのに十分な長さとされている。本考案における温水タンクは、燃焼室本体からの直接の伝熱も利用するように、底面を平坦にして燃焼室本体上の平坦面に設置される。温水タンクの水は、温水タンクに蛇口をつけて給湯用として用いることもできるが、煙道に内装した吸熱用の熱交換器と、床面に埋設したフロアヒーティング（放熱用の熱交換器）と、温水タンクを配管で連結して温水循環系を構成し、ポンプで温水をこの系内に循環させるように構成することもできる。【考案の効果】本考案の暖房装置では、燃料として利用価値の少ない木材などの破砕物をペレット状、塊状に成形した木質固形燃料やオガクズ状の木質固形燃料を用いるので、燃料コストが安価で済み、従来採算が合わないため、放置されてきた森林の間伐も推進され、環境保全にも寄与することができる。また、家庭用のストーブ等で従来煙突から放出されていた廃熱を給湯や床暖房に有効に利用できるので、エネルギー問題の解決にも貢献することができる。さらにまた、燃料の供給が自重により行なわれるので機構が簡単で、小型化が容易であり、製造価格も安価にすることができる。【考案を実施するための最良の形態】以下本考案の実施の形態を、図面を参照して説明する。なお、各図で対応する部分には同一の符号を付する。この実施例の暖房装置は、燃焼室本体１と、予備燃焼室２と、固形燃料貯蔵室３と、Ｌ字状の煙道４と、煙道４の鉛直部分に内装されて一体的に作り付けられた熱交換器５と、燃焼室本体１上に設置された温水タンク６と、熱交換器５の出口配管から開閉弁を介して接続されたフロアヒーティング用配管７とから主要部分が構成されている。燃焼室本体１は、耐熱金属板から形成されており、上から見て幅対長さがほぼ１：２の直方体状又は小判型の箱型をなしている。この燃焼室本体１には、紙屑等を投入して燃やすための焚口が設けられ、この焚口には開閉自在の蝶番式の開閉扉８ａが設けられている。なお、この開閉扉８ａには、開閉扉８ａを閉めた状態でもゴミ屑等を投入できるように、ホッパー８１とこのホッパー８１の開口を覆う開閉自在の蝶番式の開閉扉８１ａが設けられている。燃焼室本体１の上面は平坦面とされ、焚口寄りには、円形の可燃ガス導入口９が形成されている。燃焼室本体１の焚口と反対側の側面上部寄りには、筒状の燃焼ガス排出口１０がほぼ水平に突設されている。燃焼室本体１内部の焚口側と燃焼ガス排出口１０側には、それぞれ棚部１１が設けられ、これらの棚部１１に跨って格子状のロストル１２が置かれている。ロストル１２の下には、引出し型の灰受け皿１３がおかれており、灰が溜まったときは開閉扉８ａの下に開口させた灰出し口を塞ぐように配置された灰受け皿１３の面板１３ａに突設された取っ手１３ｂを引いて灰受け皿１３を引き出して灰中に溜まった灰を捨てられるようになっている。なお、燃焼室本体１の下面には、床面と燃焼室本体１との間に十分な間隙を形成するために４本の支持脚１４が設けられている。燃焼室本体１の上面の可燃ガス導入口９の上には、この可燃ガス導入口９を囲んで予備燃焼室２が配設されている。この実施例の予備燃焼室２は、可燃ガス導入口９の縁上に置かれる耐熱性の金属板からなる鍔状部２ａと、この鍔状部２ａ上に一体に溶接固定された多数の空気導入孔ｈの形成された同質材からなる短管状部２ｂとから構成されている。予備燃焼室２の鍔状部２ａの中央の可燃ガス導入口９上には、可燃ガス導入口９の外周に溶接された環状の保持部材９ａを介して鋳鉄からなる円錐状の焼玉１５が載せられている。焼玉１５のテーパー面には、可燃ガスを通過させ、かつ燃焼により生じた灰を燃焼室本体１内に落下させるための複数のスリット１５ａが形成されている。なお、図示を省略したが、鍔状部２ａ上に灰を堆積させないようにするために鍔状部２ａを格子状に形成するようにしてもよい。さらに、燃焼灰の落下を容易にするため、焼玉１５に代えて、図３に示すような放射状の多数のスリット１６ａを形成した鋳鉄製のロストル１６を用いるようにしてもよい。ロストル１６は、焼玉１５よりも大径とすることができるので、予備燃焼室２の鍔状部２ａの幅を狭くすることができ、その分だけ燃焼灰の落下を円滑に行わせることができる。この実施例では、予備燃焼室２の外周に、予備燃焼室２の空気導入口ｈと対応する位置に空気導入口Ｈを穿設し外周に操作つまみ１７ａを設けた環状の空気調節部材１７が回動可能に遊嵌されている。予備燃焼室２内への空気の供給量、すなわち燃焼の具合は、この操作つまみ１７ａを回動させることにより調節することができる。予備燃焼室２の上には、円筒状の固形燃料貯蔵室３が直立状態で設置され上部に蓋３ａが被せられている。固形燃料貯蔵室３は、予備燃焼室２よりわずかに小径とされ、下端近くに環状の膨大部３ｂが形成されており、固形燃料貯蔵室３の下端を予備燃焼室２の上部に挿入すると、この膨大部３ｂが予備燃焼室２の上縁部に係止されて両者が同軸的に一体化する。燃焼室本体１の筒状の燃焼ガス排出口１０には、Ｌ字状の煙道４の水平部が接続されている。煙道４の鉛直部の下端近傍は大径とされ、該部には蛇管型の熱交換器５が内装され、入口配管５ａと出口配管５ｂは煙道４外に導出されている。なお、煙道４の上部は延長されて煙突として屋外に導出されている。燃焼室本体１の平坦な上面には、底部が平坦な円筒状の温水タンク６が直置きされている。温水タンク６には、上部と下部に配管６ａ、６ｂが取り付けられ、上部配管６ａは開閉弁6ｖ1を介して熱交換器５の出口配管５ｂへ接続され、下部配管６ｂは開閉弁6ｖ3を介して熱交換器５の入口配管５ａへ接続されている。また、配管５ｂから分岐する配管５ｃは、開閉弁6ｖ2を介してフロアヒーティング７の入口配管に接続され、フロアヒーティング７の出口配管は、温水タンク６の給水管６ｃに接続されている。符号Ｐは、フロアヒーティング７の入口配管の部分に介挿された循環用のポンプである。なお、図示は省略したが、温水タンクには、水位が一定レベル以下となったとき自動的に水道水からの水を補給する汎用の水位自動調節装置が設けられている。このように構成された本考案の暖房装置は、次のように用いられる。［ストーブ―給湯用としての使用］ストーブと給湯用としてだけ使用する場合には、フロアヒーティング用としての設備は不要であるが、図示の実施例の装置でも開閉弁6ｖ2を閉としておけば、ストーブ―給湯用として用いることができる。まず、温水タンク６の水量を確認した後、固形燃料貯蔵室３の蓋３ａを開けてペレット状、塊状又はオガクズ状の木質固形燃料を口元近くまで入れる。次に、予備燃焼室２の空気導入口ｈから点火器のノズルを挿入して木質固形燃料に着火する。木質固形燃料に着火すると、はじめは予備燃焼室２内でだけ燃焼が行われる。しばらくすると焼玉１５が高温になり、より安定した燃焼が行われるようになる。このようにして予備燃焼室２内での燃焼がある時間行われると焼玉１５が赤熱して木質固形燃料が熱分解して可燃ガスが盛んに発生するようになり予備燃焼室２内だけでは可燃ガスが燃焼しきれなくなり、可燃ガスを含む燃焼ガスは燃焼室本体１に吸引されて燃焼室本体１内で燃焼が行われるようになる。燃焼室本体１内での燃焼が盛んに行われるようになると燃焼室本体１や煙道４内も高温になり、煙道の吸引力が強くなり空気の導入が強力に行われて安定した燃焼が継続するようになる。このとき、予備燃焼室２では、焼玉１５の周囲の木質固形燃料が高温の焼玉１５と接触して燃焼し、可燃ガスを含む燃焼ガスは、空気導入口Ｈ、ｈから吸い込まれる空気に導かれて燃焼室本体１に入り、燃焼室本体１内で完全燃焼が行われる。一方、予備燃焼室２内で燃焼した木質固形燃料から生じた灰は、焼玉１５のスリット１５ａから燃焼室本体１の灰受け皿１３上に落下し、一緒に落下した燃え残り屑は、灰受皿１３上で燃焼する。また、燃焼や灰の落下により焼玉１５近傍に生じた空隙部には、木質固形燃料が自重で落下してきて引き続き燃焼が継続されることになる。この実施例で生じる温水タンクの温水は、従来煙突から逃がしていた廃熱を回収したものであり、清掃用、風呂用、台所用、融雪用等として有効に利用することができる。ちなみに、次の寸法で製作した本考案の図示の暖房装置の試作モデルは、固形燃料貯蔵室に充填した木質のペレット燃料がなくなるまで、円滑な燃焼状態を持続し、屋内用のストーブとして十分使用可能であることが確認された。燃焼室本体：７００ｍｍｘ３４０ｍｍｘ２００ｍｍ（高さ）予備燃焼室：２５０φｘ１８０ｍｍ（高さ）可燃ガス導入口：１３０ｍｍ焼玉：１４０φｘ１５０ｍｍ（高さ）固形燃料貯蔵室：２４０φ（上部）～２５０φ（下部）ｘ８６０ｍｍ（高さ）［ストーブ－給湯用－床暖房としての使用］床暖房用にも回収熱を利用する場合には、予め暖房対象となる床下に埋設しておいたフロアヒーティング７用配管を使用する。木質固形燃料への着火・燃焼は、前述と同じ方法で行うが、温水タンク６の開閉弁6ｖ3を開き、開閉弁6ｖ1を閉じ、開閉弁6ｖ2を開いてフロアヒーティング７の入口配管側に切り替える。この弁操作の後、ポンプＰを駆動させると、温水タンク６の出口配管６ｂから出た伝熱媒体の水は、入口配管５ａから熱交換器５に入り加温された後、出口配管５ｂから出て開閉弁６ｖ2からフロアヒーティング７に送られて床暖房をし、再び給水管６ｃを経て温水タンク６に戻ることを繰り返す。なお、温水タンク６内の水は熱交換器５で加温されるほか、燃焼室本体１から直接温水タンクの底板を介した伝熱によっても加温される。また、以上の実施例では、熱交換器を備えた暖房装置の例について説明したが、ストーブとしてだけ使用する場合には、はじめから温水タンク、熱交換器、フロアヒーティング等を装備しておく必要はない。これによって、設備コストをさらに安くすることができる。【図面の簡単な説明】【図１】本考案の一実施例の側面図。【図２】本考案の予備燃焼室の部分を拡大して示す部分断面図。【図３】本考案の他の実施例に使用する高温蓄熱部材の他の例を示す平面図。【図４】本考案の一実施例の正面図。【図５】本考案の一実施例の背面図。【図６】本考案の一実施例の平面図。【符号の説明】１……燃焼室本体２……予備燃焼室２ａ……鍔状部３……固形燃料貯蔵室４……Ｌ字状の煙道５……熱交換器６……温水タンク７……フロアヒーティング用配管８ａ、８１ａ……開閉扉８１……ホッパー９……可燃ガス導入口９ａ……保持部材１０……燃焼ガス排出口１１……棚部１２……ロストル１３……灰受け皿１３ａ……面板１３ｂ……取っ手１４……支持脚１５……焼玉１５ａ、１６ａ……スリット１６……ロストル１７……空気調節部材１７ａ……操作つまみ 6ｖ1、6ｖ2、6ｖ3……開閉弁
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
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