この新ストーブは、下記5項目の、新燃焼機能から構成される、ストーブでその1)は、薪の節減機能として優れた燃焼機能のある、ロケットストーブと多量の薪を収容できる、大容量の1次燃焼ストーブとの結合による、新燃焼機能のストーブで、その特徴は、無人で長時間燃焼が出来ると同時に、更に、1次燃焼ストーブで発生した、排煙(高熱、未燃焼ガス、煤等を含む)を、直に排出せず、再度ロケットストーブで高温燃燃させ、その熱を再利用し、大幅に薪の節約が出来る優れた、燃焼効率のあるストーブで、その燃焼構造は、ロケットストーブに、内蔵されている2次燃焼筒の入り口が薪の足元の傍にあり、この足元から発生する排煙を2次燃焼筒に吸い込ませ、再燃焼による、強い上昇気流の発生で、スムーズな吸気と排出が出来、更に、1次燃焼ガスのクリーン化も出来、又この高温度ガスの回収と蓄熱による、ストーブ熱の再利用で、煙突からの廃熱がほとんどないほど、熱を使い切り、排煙の温度が低く、煙突が高温にならず、無駄のない優れた燃焼構造で、非常に燃焼効率の高いストーブ。
更に、その2)は、新事前乾燥機能として、薪の足元全面を、焚口として活用し燃焼初期に、足元全面を、短時間で高温燃焼させ、薪表面の水抜きと、乾燥後薪を燃焼さす、この事前乾燥機能の追加により、含水率の高い薪の水蒸気発生による燃焼妨害や、燃焼温度の低下を防ぎ、更に長時間の白煙による、隣近所の迷惑も防止出来、又乾燥した薪は、僅かな空気量でも、強い燃焼と長時間燃焼が出来る、優れた燃焼力があり、含水率の高い薪でも、確実に長時間燃焼が無人で出来るストーブ。
又その3)は、白煙(主に水蒸気)の、新排出機能として、燃焼初期に発生する多量の充満した白煙(水蒸気)による、燃焼妨害対策として、足元の燃焼により、発生上昇する、多量の水蒸気を、水蒸気誘導板で2次燃焼筒に吸い込ませ、又足元の燃焼には、新鮮な空気の供給による、強い燃焼炎を2次燃焼筒に吸い込ませ、ドラフト効果による、強い吸い込みと排出により、上部の水蒸気を、2次燃焼筒から外部に排出する事で水蒸気妨害も無くなり、僅かな空気量でも足元の強い燃焼で、白煙の力強い噴出から、長時間燃焼が出来るストーブ。
その4)は、新空気量調整機能で、密閉されたストーブ室内で立て詰めした薪の焼焼は、常に自ら乾燥しながら、足元から燃え上部の薪は自重で下がりながら燃え続ける、部分燃焼の特徴があり、この特徴を活用して、薪の足元を少しずつ燃やす事で長時間燃焼が出来更に、この空気量調整機能の追加で、簡単に火力や燃焼時間の調整が出来るストーブ。
更にその5)は、新空気供給機能としてロストルの下側をバーントンネルとして活用し、足元の燃えた灰は下にある大容量の灰の受け皿に落とし、灰による燃焼妨害を防ぎ、常に2次燃焼筒からの、強い吸い込み力で吸気口から、新鮮な空気が供給され、足元の強い燃焼が維持出来る新薪ストーブ。
夜間時、ビニールハウス等の暖房に使用している、高価な重油燃料により冬期のビニールハウスの休耕地が多くあり、この対策と同時に、屋内用(家庭用)でも使用されている、薪ストーブ全てについて、新薪ストーブの改善で無人で長時間燃焼が出来、又乾燥した高価な薪の使用から、主に廃材や里山の間伐材等の、含水率の高い薪でも燃焼出来、更に薪の節約が大幅に出来る燃焼効率の高い、新薪ストーブの開発が必要。
現状の薪ストーブは、人が常に燃焼状態を管理しながら、少しずつ薪を投入しており、夜間時の薪ストーブ使用は、困難な面もあり、更に最近では乾燥した薪の燃料費も高く、今後廃材等の使用による、燃料費の削減が必要ですが、廃材等には、含水率の高い薪も、混入しており、これらの水蒸気発生による、長時間の燃焼妨害や、白煙等による近所の迷惑もありこれらの問題点は、屋内用(家庭用)ストーブの実用化についても、大きな課題であり、多量の薪を収容出来る大容量の1次燃焼ストーブで、含水率の高い薪でも確実に燃焼が出来、又無人で、高温度の長時間燃焼が出来、更に燃焼効率が高く、薪が大幅に節約できるストーブ等の実用化に多くの課題がある。
従来の薪ストーブの課題である、上記の件について下記5項目の新燃焼機能の改善で、新薪ストーブの実用化が出来た、このストーブの特徴は、一度薪をストーブに投入すると、無人で長時間燃焼が出来、更に含水率の高い廃材や間伐材でも、確実に燃焼し更に1次燃焼炎(高熱の排煙)を直に外部に排出せず、2次燃焼する事で、排煙のクリーン化と同時に、この高温度の熱を回収、蓄熱し屋内の暖房に使い煙突からの廃熱がほとんどないほど、熱を使い切り無駄のない燃焼構造のストーブで、従来の薪ストーブの多くの課題が解決出来、又このストーブは、燃焼構造が簡単で、全てのストーブに活用できる、新薪ストーブ。
1) 大容量の1次燃焼ストーブとロケットストーブとの結合による新燃焼機能
大容量の1次燃焼ストーブによる長時間燃焼と、2次燃焼の熱の再利用による無駄のない、非常に高い燃焼効率で大幅な薪の節約が出来るストーブ。
その1)は、薪の節約機能として優れた燃焼機能のあるロケットストーブと、多量の薪を収容できる、大容量の1次燃焼ストーブとの結合による、新燃焼機能でその燃焼構造は、2次燃焼筒の入り口が、多量の薪の足元の燃焼炎(高熱、未燃焼ガス、煤等)を、吸い込み、ロケットストーブ内で再燃焼による、高温度燃焼で強い上昇気流の発生で、スムーズに、吸気と排気が出来、この2次燃焼による、クリーンな排気ガスと同時に、更にこの高温度がストーブ熱として屋内で再利用され、煙突からの廃熱が、ほとんどないほど熱を使い切り、排煙の温度が低く煙突が高温にならず、無駄のない優れた燃焼構造で、大幅な薪の節約が出来る、新ストーブ。(p12図面参照)
2) 含水率の高い廃材等の新事前乾燥機能
事前乾燥機能で含水率の高い廃材使用での燃料費節約。
その2)は、事前乾燥機能で燃焼初期時、先ずロストルの上に着火剤を敷きその上に、薪の乾燥した小切れを多く敷き、最後に薪を立て詰めにし、並べた後に吸気口から、ライターで着火剤に点火しブロワで風を送ると即点火して薪の足元が全面高温燃焼すると、薪の表面が乾燥し、約10分から20分前後で、ブロワの風を止めて、吸気口の窓を絞り薪の足元の部分燃焼部を、少しずつ燃焼させ長時間燃焼に移行すると、事前に乾燥した薪は強い燃焼力があり、多量の水蒸気を含んだ白煙を噴出しながら燃え続け、約30分前後からは次第に薄くなり代わりに薪の燃焼炎(薄い白煙)の噴出が続き、後半からは炭の無煙燃焼で完全燃焼するこの事前乾燥機能により、含水率の高い薪でも、確実に燃焼する事を確認した。(p11写真参照)(p12図面符号9参照)
3) 無人で長時間燃焼が出来る排煙(水蒸気を含む))の新排出機能
白煙(水蒸気を含む)排出機能の追加により無人薪ストーブが完成する。
その3)は、事前乾燥時に、多量の白煙(水蒸気も含む)が発生し、この排出不足から白煙が内部に充満し、薪の足元の燃焼妨害から長時間の白煙発生が継続し、この対策として、白煙の誘導板を設け、足元の燃焼により発生上昇した上部の白煙(水蒸気を含む)を、2次燃焼筒に誘導し外部に排出する機能で、更にこの白煙を吸い込む力は、足元の強い燃焼力が必要で、上記の対策により、燃焼炎と白煙(水蒸気を含む)の分離が確実に出来、水蒸気妨害も無くなり、吸気口からの、新鮮な空気の供給により、足元の強い燃焼炎が2次燃焼筒に吸い込まれ、ドラフト効果により足元の強い燃焼と白煙の強い噴出で、この白煙排出機能の効果は非常に大きく、燃焼初期から薪が燃え尽きるまで、無人で高温度の長時間燃焼が、確実に出来る事を確認した、特にロケットストーブの特徴である2次燃焼による、ドラフト効果の強い吸い込みと排出力が、長時間燃焼に大きな効果がある。(p11写真参照)(p12図面符号5参照)
4) 長時間燃焼が出来る空気量の新調整機能
その4)は、空気量調整機能で、密閉されたストーブ室内で立て詰めした薪の焼焼は、常に自ら乾燥しながら、足元から燃え上部の薪は自重で下がりながら燃え続ける部分燃焼の特徴があり、この特徴を活用して薪の足元を少しずつ燃やす事で、長時間燃根な奉仕、や燃焼時間の調整が出来る。(p11写真吸気口参照)
5) 長時間燃焼が出来る新鮮な空気の新供給機能
その5)は、新鮮な空気の供給機能としてロストルの下側をバーントンネルとして活用し、2次燃焼筒からの強い吸い込み力で、吸気口から新鮮な空気を足元の燃焼に供給し、又足元の灰の燃焼妨害を防ぐ役割もあり、この新鮮な空気の供給機能により、長時間燃焼にも大きな効果がある。
(p12図面符号16参照)
6) 又ロケットストーブは、2次燃焼筒を内蔵し1次燃焼ストーブの排煙を直に排出せず、この2次燃焼筒に吸い込ませ高温度の再燃焼によるドラフト効果で、強い吸い込みと排出で、長時間燃焼が出来ると同時に、排煙の再燃焼による、熱の回収と蓄熱からのストーブ熱の再利用で、屋内暖房に活用出来、大幅な薪の節約と同時に、一方通行の気流しか発生せず、常に室内はクリーンで外部の排煙も、この2次燃焼でクリーンな排気ガスとなり、又煙突の横引き(約10m)も可能で、熱回収が出来ると同時にストーブの配置にも自由度がある等優れた燃焼機能がある。
今回の燃焼テスト結果、下記の発明効果が確認できた。(ストーブ温度計による測定)
1)テスト6の薪4束による、1次燃焼ストーブの約12時間燃焼と、その平均温度169℃の確認により、夕方6時から朝方6時まで、無人で燃え続け、更にロケットストーブの平均温度も105℃もあり、合計274℃の高温度で安定して燃え続け、2台の結合による暖房効果の優れた、無人薪ストーブの実用化が確認出来た。
2)ロケットストーブ平均温度105℃は、1次燃焼で排出される高温度の排煙を再度2次燃焼筒で高温燃焼され、回収、蓄熱され、屋内で再利用される温度(熱)で煙突からの廃熱が、ほとんどないほど熱を使い切り、排煙の温度が低く、煙突が高温にならず無駄のない優れた燃焼構造で、今回の燃焼テストでは、1次燃焼の排煙の再燃焼による、熱回収と蓄熱による温度(熱)は約4割もあり、このストーブ熱が屋内暖房に再利用され、大幅な薪の節約になる、優れた燃焼構造のあるストーブ。
3)今回の6回全てのテストで、上記ストーブの温度(熱)が約4割も占めており、安定した薪の節約が出来る事を確認できた。
4)更に、薪の束数と燃焼時間は概略比例して長時間燃焼する事も確認した。
(テスト4の2束による燃焼時間は約7時間余り燃焼している)
(テスト5の3束による燃焼時間は約10時間余り燃焼している)
(テスト6の4束による燃焼時間は約12時間余り燃焼している)
5)又燃焼時間が延長しても、燃焼状態も、平均燃焼温度も、概略似ており、大きなバラツキも無く、安定した燃焼で燃え続けた。
上記の結果から、更に200L缶(薪数8束による)、24時間燃焼にも期待が出来る。
6)薪ストーブの最適燃焼温度は、約130℃から240℃で上記の燃焼テストでは全て範囲内にある。
7)又薪1束あたりの燃焼時間は概略3時間から4時間燃えている。
8)事前乾燥時の白煙量は、燃焼初期時、水蒸気を多量に含み、強い噴出が続くが、約30分前後から次第に薄くなり、代わりに、薪の燃焼炎(薄い白煙)の噴出から、後半になると、炭の燃焼から無煙燃焼になる。
9)含本率の高い廃材や里山の間伐材等も確実に燃焼出来、更に、この優れた燃焼効率の高いロケットストーブの結合で、燃料費の大幅な節約が出来る新薪ストーブが出来た。
10)テスト結果要約
11)白煙状態
大は水蒸気が主体の白煙、中は水蒸気混入状態,小は薪の燃焼炎で薄い白煙、炭の燃焼状態は無煙。
12)各テスト結果の比較
今回3項目の燃焼テスト結果(テスト4,5,6)、薪の束数と燃焼時間が概略比例する事が確認できたが、更にその燃焼状態でも下記の事が確認できた。
その1)、初期燃焼時約1時間と、終わりの約1時間の燃焼温度を除く、安定時の燃焼温度は、1次燃焼ストーブで約200℃前後あり、又ロケットストーブでも約100℃前後あり合計約300℃前後の高温度で、燃え続けた。
その2)、又上記3項目共、高温度で大きなバラツキなく安定した燃焼状態が継続しており、信頼性のある燃焼が確認できた。
燃焼条件
ストーブ温度計にある、最適燃焼温度約130℃から240℃を常に維持出来る、燃焼条件を設定する。
燃焼条件は概略下記の条件が安定している。
事前乾燥時間、約10分から20分、薪の足元に敷く、小切れの量は、2重に敷き吸気口の面積は、約10cm
2位に絞り、又ブロワの風の強さは、吸気口から逆流しない範囲で強い風を送り高温燃焼させ乾燥を早める。
1)購入した、薪(広葉樹)の燃焼時間及び、燃焼温度を確認するため、100L缶の1次燃焼ストーブ内に薪2束、3束及び4束を投入して、各燃焼テストを実施し、発明の効果を確認した。(束の大きさ約外径220×長さ380、8本入り)
2)含水率を除く、薪の束数、乾燥した小切れの量、事前乾燥時間、送風の強さ、吸気口の絞り量等、燃焼要因である5項目の組み合わせで、各燃焼テストを実施する。
3)今回の燃焼テストした薪は、少し含水率が高く、燃焼初期に多くの白煙が発生した、その要因は屋外の畑に、ビニールシートで包み、保管したため。
4)雨降り前後で薪の含水率が大きく変化する事があり、屋内の保管が必要。
5)今回のテストで、事前乾燥時間の温度が高いと、その後の平均燃焼温度も高い事を確認、出来るだけ事前乾燥時の燃焼温度を高める事が必要。(p7、テスト4参照)
6)又、事前乾燥時間は、薪の含水率や、量により、大きく白煙量が変化するため、薪の乾燥を早める、時間延長や送風の強さ等、調整の工夫が要る。
燃焼条件
1) 薪2束。
2) 小切れ片は1重敷き。
3) 事前乾燥時間は約10分で長時間燃焼に切り替え。
4) 空気の絞り量5cm
2。
テスト結果
1) 薪2束で燃焼時間は約6時間余りあり。(1束で3時間余り燃焼)
2) 1次燃焼は、ストーブ温度計での最適温度、約130℃から240℃の範囲にある。
3) 白煙状態は長時間燃焼に切り替え後、少しずつ減少する。
4) ロケットストーブの温度(熱)は全体の約38%を占め、この部分が燃料の節約になる。(参考)
5) 燃焼初期で、約30分から1時間位は水蒸気を多く含む白煙が多い。
6) 約1時間位すると薄い白煙が噴出する(乾燥した薪の燃焼)。
7) 後半は炭の燃焼で無煙になる。
燃焼条件
1) 薪2束。
2) 小切れ片は1重敷き。
3) 事前乾燥時間約10分で長時間燃焼に切り替え。
4) 空気の絞り量2.5cm
2。
テスト結果
1) 薪2束で燃焼時間は約7時間余りに延びた。(1束で3.5時間余り燃焼)
2) 1次燃焼、ストーブ温度計での最適温度、約130℃から240℃の範囲にある。
3) 水蒸気発生時間(白煙)が長く、空気量の絞り過ぎか?。
4) ロケットストーブの温度(熱)は全体の約38%を占め、この部分が燃料の節約になる。(参考)
燃焼条件
1) 薪2束。
2) 小切れ片は1重敷き。
3) 事前乾燥時間約20分で長時間燃焼に切り替え。
4) 空気の絞り量面積5cm
2。
テスト結果
1) 薪2束で燃焼時間が、約8時間余り(1束で4時間余り)と、最長の燃焼時間を示したが、1次燃焼ストーブの平均温度は、今回の6回のテストの中で一番低い。
2) 1次燃焼、ストーブ温度計での最適温度、約130℃から240℃の範囲にある。
3) 初期の乾燥延長(20分)による白煙状態には大きな変化ない。
4) ロケットストーブの温度(熱)は全体の約39%を占め、この部分が燃料の節約になる。(参考)
燃焼条件
1) 薪2束。
2) 小切れ片は足元全面に2重敷き。(前回の敷き量の約2倍)
(小切れ片を多量に薪の足元に敷き、薪の事前乾燥を早める)
3) 事前乾燥時間約10分で長時間燃焼に切り替え。
4) ブロワで強風燃焼し乾燥を早める。
5) 空気の絞り量で面積調整10cm
2。
テスト結果
1) 薪2束で燃焼時間が約7時間余り。(1束で3.5時間余り)
2) 今回のテストの中では、事前乾燥時間の1次及び2次の合計温度が470℃と一番高い、又その後の平均燃焼温度も294℃と一番高く、効果は大きい。
3) 1次燃焼、ストーブ温度計での最適温度、約130℃から240℃の範囲にある。
4) ロケットストーブの温度(熱)は全体の約40%を占め、この部分が燃料の節約になる。(参考)
燃焼条件
1) 薪3束での長時間テスト。
2) 小切れ片は足元全面に2重敷き。
3) 空気の絞り量面積10cm
2。
4) 事前乾燥時間約10分。
5) ブロワの送風は少し弱め
テスト結果
1) 薪3束に増やすと、燃焼時間も約10時間余り(1束で3.3時間余り)まで伸びた。
2) 今回のテストの中で、事前乾燥時間、1次及び2次の合計温度が210℃、又、燃焼平均温度も257℃と、共に一番低い。
3) 1次燃焼、ストーブ温度計での最適温度、約130℃から240℃の範囲にある。
4) ロケットストーブの温度(熱)は全体の約36%を占め、この部分が燃料の節約になる。(参考)
燃焼条件
1) 薪4束での長時間テスト。
2) 小切れ片は足元全面に2重敷き。
3) 空気の絞り量7.5cm
2。
4) 事前乾燥時間約10分。
テスト結果
1) 薪4束に増やすと、燃焼時間も約12時間余り(1束で3時間余り)に延びた。
2) 薪の束数の増加と燃焼時間の延びは、概略比例することが確認できた。
3) 12時間燃焼の確認により、夕方6時から朝方6時までの無人薪ストーブの実用化が出来た、更に200L缶での24時間燃焼にも期待が出来る。
4) 燃焼状態も、前記の各テストと同じく、長時間安定して燃え続けた。
5) 1次燃焼、ストーブ温度計での最適温度、約130℃から240℃の範囲にある。
6) ロケットストーブの温度(熱)は全体の約38%を占め、この部分が燃料の節約になる。(参考)
発明の効果要約(新薪ストーブ効果)
廃材を主に燃料として使用するが、今回のテストで長時間燃焼と同時に、下記に示す優れた燃焼機能のあるロケットストーブとの結合から、現行のストーブと比べ、多くの特徴がある。