JPS61143608A - Heater - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明はまき、その他すす発生量の大きい燃料を燃焼す
るための固体燃料燃焼ヒータに関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Technical Field] The present invention relates to a solid fuel combustion heater for burning wood and other fuels that generate a large amount of soot.

〔従来技術と問題点〕[Conventional technology and problems]

木材、石炭等のすす発生量の多い燃料は冬期に大気汚染
源の大きい部分を占めるが、これは多くのヒータ（スＦ
−プ等）では不完全燃焼が普通であって大量の固形物質
及びガスが煙突から大気へ放出されるためである。中で
も、−酸化炭素のようなガスや不完全燃焼炭化水素など
は主要な大気汚染源である。Fuels that generate a lot of soot, such as wood and coal, account for a large portion of air pollution in the winter;
-), incomplete combustion is common and large amounts of solid materials and gases are released into the atmosphere through the chimney. Among them, gases such as carbon oxide and incompletely combusted hydrocarbons are major sources of air pollution.

本発明者は先きにオーストラリア特許第２２８２０７８
　Ｓにおいて燃焼性の良いヒータを提案したが、そこで
は燃焼工程として後燃焼工程を追加し、煙突からの放出
ガス中の固形物質及びガス状汚染物を実質的に減少させ
た。その原理は一次燃焼後に残る不完全燃焼ガスに空気
を追加し、この混合物を加熱した耐火性繊維中に通すこ
とにより、はぼ完全な燃焼を起こさせる、というもので
あった。しかしながら、この方法によっても未だ完全な
燃焼が達成できなかった。The inventor previously obtained Australian Patent No. 2282078
proposed a heater with good combustibility in S., in which a post-combustion step was added as a combustion step to substantially reduce the solid matter and gaseous pollutants in the gas emitted from the chimney. The principle was to add air to the incompletely combusted gases remaining after primary combustion and pass this mixture through heated refractory fibers to cause almost complete combustion. However, even with this method, complete combustion has not yet been achieved.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

従って本発明の目的は、廃ガス中に固形及びガス状汚染
物が実質的に存在しない完全燃焼を達成できるストーブ
等のヒータ、特にまき、石炭等の固形燃料の燃焼に適し
たヒータを提供することを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION It is therefore an object of the present invention to provide a heater for a stove or the like capable of achieving complete combustion substantially free of solid and gaseous pollutants in the waste gas, and in particular a heater suitable for the combustion of solid fuels such as wood and coal. The purpose is to

〔発明の構成と効果の概要〕[Summary of structure and effects of the invention]

本発明のヒータは、１次燃焼室と２次燃焼室とより成り
、１次燃焼室での燃焼により発生した煙を含有するガス
を、２次燃焼室に導いて後燃焼さセルヒータであり、２
次燃焼室入口側には（耐火性繊維を含む）格子を配置し
、前記格子の上流側には空気取入管を開口させ、２次燃
焼室には前記格子の下流側に白金系無炎燃焼触媒を配置
したことを特徴とする。The heater of the present invention is a cell heater consisting of a primary combustion chamber and a secondary combustion chamber, where gas containing smoke generated by combustion in the primary combustion chamber is guided to the secondary combustion chamber for post-combustion, 2
A lattice (containing refractory fibers) is placed on the inlet side of the secondary combustion chamber, an air intake pipe is opened upstream of the lattice, and a platinum-based flameless combustion combustion chamber is placed downstream of the lattice in the secondary combustion chamber. It is characterized by the placement of a catalyst.

本発明によると完全燃焼が達成され、廃ガス中には固形
分もガス状汚染物も実質的に存在しない。According to the invention, complete combustion is achieved and the waste gas is substantially free of solids and gaseous contaminants.

この結果は環境保全の面から望ましいと共に、ヒータに
おける熱発生量すなわち燃焼効率が大幅に改善され、ヒ
ータの燃費が減少する。This result is desirable from the viewpoint of environmental protection, and the amount of heat generated in the heater, that is, the combustion efficiency, is greatly improved, and the fuel consumption of the heater is reduced.

〔発明の詳細な説明〕[Detailed description of the invention]

本発明による後燃焼工程では、燃焼ガスは煙突へ導かれ
る前に触媒部材に接触される。触媒は燃焼ガスと接触す
ると化学反応を生起してガスに通常の燃焼温度よりも低
い温度でガスに点火を行う。In the after-combustion step according to the invention, the combustion gases are brought into contact with a catalytic member before being led to the chimney. When the catalyst comes into contact with the combustion gases, it causes a chemical reaction that ignites the gases at a temperature below the normal combustion temperature of the gases.

例えば、大抵のヒータでは燃焼ガス（煙突へ堺かれるガ
ス）の温度は４５０”Ｃ，以下であるのに対し、その点
火温度は５４０”Ｃ以上である。従って、燃焼ガスが点
火され後燃焼されない限り、多量の未燃焼物が大気に放
出されて汚染源となり、同時に熱エネルギーの損失にな
る。For example, in most heaters, the temperature of the combustion gas (gas pumped into the chimney) is below 450"C, while the ignition temperature is above 540"C. Therefore, unless the combustion gas is ignited and post-combusted, a large amount of unburnt material will be released into the atmosphere, becoming a source of pollution and at the same time a loss of thermal energy.

本発明のヒーターに用いる触媒部材は細胞状セラミック
要素を用いる。セラミック要素の表面には白金族金属が
全面またはほぼ全面に被着されている。触媒被覆セラミ
ック要素は２６０〜４３０℃の範囲の温度にある未燃焼
−酸化炭素及び炭化水素を無炎燃焼（酸化）させる。こ
の燃焼が一旦開始すれば、セラミック要素中に熱が蓄積
するから、その表面温度は８７５℃程度に上昇する。そ
の結果、ガスの熱的及び接触的燃焼が生じる。熱的燃焼
は所定の温度が成る一定時間以上持続したときに生じる
。接触的燃焼は化学反応であって、触媒が反応の開始を
行わせる。The catalyst member used in the heater of the present invention uses cellular ceramic elements. The surface of the ceramic element is entirely or substantially entirely coated with a platinum group metal. The catalyst-coated ceramic element provides flameless combustion (oxidation) of unburned-oxidized carbon and hydrocarbons at temperatures ranging from 260 to 430°C. Once this combustion begins, heat builds up in the ceramic element, raising its surface temperature to as high as 875°C. The result is thermal and catalytic combustion of the gas. Thermal combustion occurs when a predetermined temperature persists for a certain period of time. Catalytic combustion is a chemical reaction in which a catalyst initiates the reaction.

まきの燃焼から得られる熱の３０％までが未燃焼物質の
形で失われて大気に放出され、可燃物質に由来する一酸
化炭素及び炭化水素が無駄になる。Up to 30% of the heat obtained from burning wood is lost in the form of unburned materials and released into the atmosphere, wasting carbon monoxide and hydrocarbons derived from combustible materials.

従ってヒータから放出される煙中の可燃物質に含まれる
熱エネルギーの一部が回収されたとすれば、これはヒー
タの効率の改善に大きく資することは明らかである。実
際、本発明の触媒部材を用いるヒータを用いると、ヒー
タの熱効率の全体的な増加は約２０％にも及ぶことが十
分に期待できる。Therefore, it is clear that if a part of the thermal energy contained in the combustible substances in the smoke emitted from the heater is recovered, this will greatly contribute to improving the efficiency of the heater. In fact, when using a heater using the catalytic member of the present invention, an overall increase in the thermal efficiency of the heater can be fully expected to be as much as about 20%.

その上、煙突中のタレオソートの量は約９０％も減少し
、ヒータの掃除や保守に要する費用を減じることができ
る。Moreover, the amount of taleosote in the chimney is reduced by about 90%, reducing the cost of cleaning and maintaining the heater.

触媒部材を動作させるには、初めに３１５℃程度の基温
度が必要であるが、一旦動作が始まると触媒部材の温度
は２１０℃に落としても接触反応は続く。これらの温度
は通常のまき燃焼ヒータで簡単に得られる。In order to operate the catalyst member, a base temperature of about 315°C is required at first, but once operation begins, the catalytic reaction continues even if the temperature of the catalyst member is lowered to 210°C. These temperatures can easily be obtained with ordinary wood fired heaters.

実施例 以下に本発明の実施例を詳しく説明する。この場合に触
媒部材は上記のものを使用するものと理解されたい。EXAMPLES Examples of the present invention will be described in detail below. It should be understood that in this case, the catalyst member described above is used.

図面において、外装ケース１はルーバ２を含む。In the drawings, an exterior case 1 includes a louver 2.

ケース１は側板、頂板、背面板及びドア付き前面板を有
する。ケースは台８に支持された大箱を有する。ドア５
が大箱前面板に取付けられて前部からまきなどを装入す
ることができる。灰皿４がドア３の下方に設けられる。The case 1 has side plates, a top plate, a back plate, and a front plate with a door. The case has a large box supported on a stand 8. door 5
is attached to the front panel of the large box, allowing firewood, etc. to be loaded from the front. An ashtray 4 is provided below the door 3.

ケース頂部に持上げドア５を有し、これにより使用者が
大箱頂部を調理に利用できるようにしである。ケースの
頂部にもルーバ６が取付けられ、大箱まわりの空気の対
流循環を容易にしている。The top of the case has a lifting door 5, which allows the user to use the top of the bin for cooking. A louver 6 is also attached to the top of the case to facilitate convection circulation of air around the large box.

また煙突７がケース頂部から延出している。Further, a chimney 7 extends from the top of the case.

大箱は背面９、頂面１０、両側面１１及び底面１５側面
間に延び、また背面から前方へ延びて前面に至らない位
置に終端している。バッフル板１５が大箱の内部を下側
燃焼帯成人（一次燃焼室）及び小さい上側燃焼帯域Ｂ（
二次燃焼室）に分割している。好ましくはバッフルは図
示のように前止りに傾斜している。The large box extends between the back surface 9, the top surface 10, both sides 11 and the bottom surface 15, and extends forward from the back surface and terminates at a position not reaching the front surface. A baffle plate 15 divides the inside of the large box into a lower combustion zone (primary combustion chamber) and a smaller upper combustion zone B (
The combustion chamber is divided into two (secondary combustion chamber). Preferably the baffle is sloped to the front end as shown.

バッフル１５には上下燃焼帯域を連絡する孔１６が設け
てあり、これは大箱の頂部の煙突に延びるカラーの孔１
７に整列しており、これらの孔は大体同じ径となってい
る。孔１７は背面廃気式の場合には大箱の背部９へ取付
けても良い。この場合には煙突は頂部になく、またケー
ス頂面のルーバも適宜に変更する。The baffle 15 is provided with a hole 16 that connects the upper and lower combustion zones, and this is connected to the hole 1 in the collar that extends to the chimney at the top of the large box.
7, and these holes have approximately the same diameter. The hole 17 may be attached to the back 9 of the large box in the case of a rear exhaust type. In this case, there is no chimney at the top, and the louver on the top of the case is also changed accordingly.

孔１６の上には滑り蓋１Ｂが手動の棒組立体１９の操作
で開閉しつるように設けられており、棒組立体はヒータ
の前部へ出ている。蓋は、大箱頂部の支承孔に支持され
た端部を有する軸２０に固定されており、バッフル板１
５及び棒１９は大箱の頂部１０の上方で軸２０に固定さ
れた腕２１に結合されている。このため蓋の移動は軸２
０を中心として弧状となる。バッフル板１５の下にはＵ
字形の導入管２２が固定されており、大箱の背部から空
気を取入れる。なお、管２２の位置は任意に定めうる。A sliding cover 1B is provided above the hole 16 so as to be opened and closed by manual operation of a rod assembly 19, and the rod assembly extends to the front of the heater. The lid is fixed to a shaft 20 having an end supported in a bearing hole at the top of the bin, and is connected to a baffle plate 1.
5 and rod 19 are connected to an arm 21 fixed to an axle 20 above the top 10 of the bin. Therefore, the movement of the lid is on axis 2.
It becomes an arc shape with 0 as the center. There is a U under the baffle plate 15.
A letter-shaped inlet tube 22 is fixed and takes in air from the back of the bin. Note that the position of the tube 22 can be arbitrarily determined.

８字形管２２の先端はバッフル板１５の前縁近くに開口
して前向きの放出口２５を具備している０ 上側燃焼帯域（第二燃焼室）の入口部分には、バッフ、
Ａ／板１５の底から大箱の頂部まで延びる格子２４が設
けられている。格子はヒータの効率的な動作に重要な作
用を行う。格子は２枚の板２５．２５により挾持された
耐火性繊維材料２６の層及びそれらを貫通する孔２７よ
り成る。板２５・２５は耐熱性で耐腐食性の薄い金属１
例えば厚さ１２ｍのステンレス鋼より成る。繊維材料は
好ましくは耐火性繊維材料で１例としてＫＩＯＷＯＯＩ
　（商品名）が用いつる。The tip of the figure-8 tube 22 opens near the front edge of the baffle plate 15 and is provided with a forward-facing discharge port 25. At the inlet portion of the upper combustion zone (second combustion chamber), a buff,
A grid 24 is provided extending from the bottom of the A/board 15 to the top of the bin. The grid plays an important role in the efficient operation of the heater. The grid consists of a layer of refractory fibrous material 26 sandwiched by two plates 25, 25 and holes 27 passing through them. The plates 25 and 25 are heat-resistant and corrosion-resistant thin metal 1
For example, it is made of stainless steel with a thickness of 12 m. The fibrous material is preferably a fire-resistant fibrous material such as KIOWOOI.
The vine used by (product name).

大箱の前部の開口１４は四角形であり、その両側及び上
側にはＵ字形管部材３０より成る直立管２８．２８及び
横管２９より成っている。直立管２８の開放端は大箱の
底から下方へ延出し、外部から一次燃焼空気を吸入する
取入口をなしている。The opening 14 in the front part of the bin is square and on both sides and above it consists of a standpipe 28, 28 consisting of a U-shaped tube member 30 and a crosspipe 29. The open end of the standpipe 28 extends downwardly from the bottom of the bin and provides an intake port for drawing in primary combustion air from the outside.

横管２９はスロット状開口３２を有し、直立管から入っ
て来る一次空気を開口３２からドア３のガラスパネルの
内面へ差向け、下方べと流す。The cross tube 29 has a slotted opening 32 through which the primary air coming in from the stand tube is directed towards the inner surface of the glass panel of the door 3 and flows downwardly.

垂直管２８の開放端３１の一次燃焼空気流は所定の最大
と最小の流量の範囲で可変であり、この調整は開放端３
１ヘフラツプ３４を整列させた状態で大箱の底に設けた
支承手段に枢着させた共通軸３８にこれらフラップ３４
を固定し、これらの位置を調整することにより行われる
。最小流量は各７ラツプ３４に長さ可変の止めねじ３５
を設け、これを大箱の底に対して係合させることにより
与える。The primary combustion air flow at the open end 31 of the vertical tube 28 is variable within a predetermined maximum and minimum flow rate, and this adjustment is made at the open end 31.
1. With the flaps 34 aligned, these flaps 34 are mounted on a common shaft 38 which is pivoted to a bearing means provided in the bottom of the bin.
This is done by fixing and adjusting their positions. The minimum flow rate is set by variable length set screws 35 in each 7 laps 34.
and by engaging it against the bottom of the bin.

フラップ３４の位置は手動及び温度制御手段により決定
される。温度制御手段はバイメタルばねコイ、Ａ／３７
Ｓを有し、その自由端はリンク３７（例示はチェーン）
を軸３Ｂ上のレバー腕にＳ合されている。フィル３６の
内端は大箱への結合点の周りに回動できる板に取付けら
れており、このためフィル３６は必要な発熱量に応じた
角度位置を取る。第１位置では板はハンドル４０が文字
Ｓを指し、これにより止めねじ３５を大箱の底へ接近さ
せる。燃焼は少量の空気しか入らないため徐燃となる。The position of the flap 34 is determined by manual and temperature control means. Temperature control means is bimetal spring coil, A/37
S, the free end of which is a link 37 (the example is a chain)
is connected to the lever arm on shaft 3B. The inner end of the fill 36 is attached to a plate which can pivot about the point of connection to the bin, so that the fill 36 assumes an angular position depending on the required heat output. In the first position, the plate has handle 40 pointing to the letter S, which brings set screw 35 closer to the bottom of the bin. Combustion is slow combustion because only a small amount of air enters.

熱の発生でコイルは膨張してねじ３５を大箱の底に接触
させ、これにより空気量を制限する。The generation of heat causes the coil to expand, causing the screw 35 to contact the bottom of the bin, thereby limiting the amount of air.

逆に燃焼が弱いとコイルは収縮してフラップを開き空気
量を増大する。こうして、フラップの反復開閉が生じて
、低温範囲の調整を行う。Conversely, if combustion is weak, the coil contracts and opens the flap to increase the amount of air. This results in repeated opening and closing of the flaps to adjust the low temperature range.

ハンドルをＴを指すように設定すると、フラップは完全
に開いて十分な量の空気を大箱に入れる。When the handle is set to point T, the flap opens fully to allow a sufficient amount of air into the bin.

火炎の熱が増大すると、コイルは膨張して７ラツプをコ
イルの偏り量に応じて閉じる。フラップの部分閉鎖によ
り火炎の熱が減じるとコイルは収縮してフラップを開く
。こうして所定の高温範囲の調整を行う。As the heat of the flame increases, the coil expands and closes the seven wraps depending on the amount of deflection of the coil. When the heat of the flame is reduced by partially closing the flap, the coil contracts and opens the flap. In this way, the predetermined high temperature range is adjusted.

ハンドルを、■を指すように設定すると、中間温度範囲
においてフラップの開閉動作が生じる。When the handle is set to point ■, an opening/closing action of the flap occurs in the intermediate temperature range.

燃焼サイクルは帯成人における一次燃焼と帯域Ｂにおけ
る二次燃焼とからなり、二次燃焼はさらに格子２４によ
る昇温及び燃焼と、触媒部材４０による無炎燃焼及び昇
温とに分れる。燃焼の開始時には蓋１８を開き、一旦燃
焼が始まるとこれを閉じる。一次燃焼生成物は格子２４
の孔２７に通される。大箱内の温度は孔２７の縁部及び
孔の周りの耐火繊維を赤熱するに十分であり、これは−
火燃焼生成物中に残留する可燃物ガスを点火し、補助燃
焼空気（管２２から）により燃焼及び昇温を行い、次い
でこのガスは触媒部材４０に導かれるＯ 触媒部材４０はフープイエライト等のハネカムセラミッ
ク及びその表面に被覆された白金黒等の白金族系金属粒
子とより成り、前述の低温度での燃焼を触媒することが
できるＯこうして触媒部材から出て来るガスは二次燃焼
帯域で高温となり完全燃焼を行う。これにより煙突に出
て来るガス中にはすすもクレゾールもなく、未燃焼物も
含まず、また大気汚染物も含まない。The combustion cycle consists of primary combustion in the zone adult and secondary combustion in zone B, and the secondary combustion is further divided into temperature raising and combustion by the grid 24 and flameless combustion and temperature raising by the catalyst member 40. The lid 18 is opened when combustion begins and is closed once combustion has begun. The primary combustion products are in the grid 24
is passed through the hole 27. The temperature inside the bin is sufficient to red-hot the edges of the hole 27 and the refractory fibers around the hole, which -
The combustible gas remaining in the combustion products is ignited, combusted and heated by auxiliary combustion air (from pipe 22), and this gas is then led to a catalyst member 40. It consists of a honeycomb ceramic and platinum group metal particles such as platinum black coated on its surface, and can catalyze combustion at the low temperature mentioned above.In this way, the gas coming out of the catalytic member undergoes secondary combustion. The temperature reaches a high temperature in the zone and complete combustion occurs. As a result, the gas coming out of the chimney contains no soot, no cresol, no unburned substances, and no air pollutants.

〔発明の作用効果〕[Function and effect of the invention]

本発明の特徴は、格子２４と触媒部材４０の両方を用い
た点にある。格子２４は二次空気流と一次燃焼生成物中
の未燃焼物とにより初期に格子を赤熱させる。一旦赤熱
した格子はそこを通る固体及びガスを能率良く加熱し、
それを触媒部材４０へ送る。触媒部材は燃焼を促進して
そこを通る固体及びガスの温度を高め且つ燃焼を進める
。このようにして二次燃焼室の温度は高温にされ完全燃
焼を達成する。本発明の効率の良さは、格子２４のみの
場合よりも帯域Ｂの温度が約２０％も上昇したことから
例証される。A feature of the present invention is that both the grid 24 and the catalyst member 40 are used. Grate 24 initially causes the grate to become red hot due to the secondary airflow and unburned matter in the primary combustion products. Once the lattice becomes red hot, it efficiently heats the solids and gases passing through it.
It is sent to the catalyst member 40. The catalytic member promotes combustion to increase the temperature of the solids and gases passing therethrough and to advance combustion. In this way, the temperature of the secondary combustion chamber is raised to a high temperature to achieve complete combustion. The efficiency of the present invention is illustrated by the approximately 20% increase in temperature in zone B over the grid 24 alone.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第１図は本発明のヒータの外観斜視図、第２図は同断面
図、及び第３図は同平面図である。主な部材は次の通り
。 Ａニー次燃焼帯域 Ｂ：二次燃焼帯域 ２４：格子 ４０：触媒部材FIG. 1 is an external perspective view of the heater of the present invention, FIG. 2 is a sectional view thereof, and FIG. 3 is a plan view thereof. The main components are as follows. A secondary combustion zone B: secondary combustion zone 24: grid 40: catalyst member

Claims (1)

【特許請求の範囲】 １、頂部、背部、両側部及び前部により燃焼室を構成す
るケースと、前記前部の一部を構成し透明パネルを有す
る開閉ドアと、前記燃焼室において前記両側部間に延び
また背部から前方に延びて前部に至らない位置に終端し
以つて下側には一次燃焼室を上側には二次燃焼燃焼室を
形成するバッフル板と、前記二次燃焼室に結合された排
気口と、前記第二燃焼室の入口に設けられた格子と、前
記格子の上流側に放出口を有する二次空気取入管と、前
記透明パネルの内面に一次空気を差向ける一次空気取入
管と、前記一次空気の取入量を調整する手動及び自動温
度調整器と、前記格子に近接して格子の下流側に配置さ
れた有孔セラミック体及びその表面を被覆する白金系触
媒より成る触媒部材と、より成るまき等の固形燃料用ヒ
ータ。 ２、セラミック体はハネカム構造をなし、触媒は白金で
ある前記第１項記載のヒータ。 ３、格子は２枚の耐火性金属板とその間にはさまれた耐
火性繊維より成る積層板に多数の孔を設けたものである
前記第１項または第２項記載のヒータ。[Scope of Claims] 1. A case that constitutes a combustion chamber by a top, a back, both sides, and a front; an opening/closing door that forms a part of the front and has a transparent panel; and a case that includes a top, a back, both sides, and a front; a baffle plate extending between the back and the front and terminating at a position not reaching the front to form a primary combustion chamber on the lower side and a secondary combustion chamber on the upper side; a secondary air intake tube having a combined exhaust port, a grate provided at the inlet of the second combustion chamber, a secondary air intake tube having a discharge port upstream of the grate, and a primary air intake tube for directing primary air to an inner surface of the transparent panel. an air intake pipe, a manual and automatic temperature regulator for adjusting the intake amount of the primary air, a perforated ceramic body disposed close to the grid on the downstream side of the grid, and a platinum-based catalyst covering the surface thereof. A heater for solid fuel such as a catalyst member and a firewood. 2. The heater according to item 1 above, wherein the ceramic body has a honeycomb structure and the catalyst is platinum. 3. The heater according to item 1 or 2 above, wherein the grid is a laminated plate made of two refractory metal plates and refractory fibers sandwiched between them and provided with a large number of holes.