JP2001116265A

JP2001116265A - 暖房装置

Info

Publication number: JP2001116265A
Application number: JP28952799A
Authority: JP
Inventors: Takaaki Kusaka; 貴晶日下; Hidetaka Yabuuchi; 秀隆薮内; Shinichi Nakajima; 信市中島
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1999-10-12
Filing date: 1999-10-12
Publication date: 2001-04-27

Abstract

(57)【要約】【課題】従来の構成のものは、モータポンプの駆動に
熱電変換素子の熱起電力を利用しており、燃焼器の出力
の変動や外気温の変動、あるいは発熱部における負荷変
動等よって安定した動作ができないという課題を有して
いる。【解決手段】燃焼器１の出力を制御する出力制御手段
１１が、接続切り替え手段２２を使用して、起電力検知
手段２６によって検知した熱電変換素子１９の熱起電力
に応じて熱媒を循環させる循環ポンプ１６の駆動電源を
熱電変換素子１９または電池１３に切り替えるようにし
て、安定したポンプの駆動を実現し、運転時の動作安定
性の高い暖房装置としている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、燃焼により得られ
た熱を利用して熱媒を搬送する事により、局所的な燃焼
熱を広範囲に広げて利用する暖房装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来より、携帯用の暖房器として、ベン
ジン等の石油系燃料の燃焼熱を用いる懐炉が使用されて
いる。また、使い捨て懐炉として、鉄などの金属と酸化
剤の化学反応を利用するものも広く普及している。

【０００３】しかし、懐炉や使い捨て懐炉は発熱量が小
さく局部的な加熱しかできないものであり、多数個を分
散して身に着けなければ十分な暖房効果が得られないと
いう課題を有しているものである。

【０００４】この課題を解決する手段として、図７に示
している暖房装置が考えられている。この構成のもの
は、発熱部１１５と、発熱部１１５の発熱を放熱する放
熱部１１３によって構成している。発熱部１１５には、
アルミブロック等の金属材料から成る小型触媒バーナや
小型炎燃焼室等を有している燃焼器１０１と、燃料噴射
ノズル１０２と、給気口１０３と、燃焼排ガス排出口１
０４と、着火手段１０５と、燃料タンク１０６を備えて
いる。燃料タンク１０６は、燃焼に必要なブタンやプロ
パンあるいはこれらの混合ガス等の燃料を貯えている。
また、１０７は燃料タンク１０６と燃料噴射ノズル１０
２との間に設けたチューブ状の燃料通路で、途中に開閉
弁１０８を有している。１０９は圧電素子で、前記着火
手段１０５と電気的に接続されており、この圧電素子１
０９を叩くことによって着火手段１０５に火花が形成さ
れるようになっている。また、１１４はゼーベック効果
によって発電する熱電変換素子で、燃焼器１０１で発生
した熱によって熱起電力を発生し、この熱起電力をモー
タポンプ１１１に供給している。前記熱電変換素子１１
４の一端には、熱交換器１１０を取り付けている。熱交
換器１１０は、内部に水やアルコール等の熱媒が充填さ
れており、熱電変換素子１１４を介して燃焼器１０１か
ら伝導された熱によって前記熱媒を加熱して対流させて
いる。前記モータポンプ１１１は、熱電変換素子１１４
から供給された熱起電力によって回転して、前記熱媒を
本体部１１５から発熱部１１３に熱媒通路１１２を介し
て循環させている。なお１１６は開閉弁１０８を開くと
同時に圧電素子１０９を叩くための起動レバーである。

【０００５】起動レバー１１６を矢印方向に引くと、開
閉弁１０８が開かれ、燃料タンク１０６内の燃料が燃料
通路１０７を介して燃料噴射ノズル１０２から噴射され
る。この噴射された燃料が、給気口１０３から導入され
る燃焼用空気を吸引し、前記燃料ガスは空気との混合気
となって、燃焼器１０１内に送られる。この時、起動レ
バー１１６は圧電素子１０９を叩いているため、着火手
段１０５に火花が形成されている。この火花によって、
燃焼器１０１内の混合気は着火される。また燃焼器１０
１内で燃焼した後の燃焼排ガスは、燃焼排ガス排出口１
０４から本体部１１５外に排出される。燃焼器１０１の
燃焼熱は、熱電変換素子１１４を介して熱交換器１１０
内の熱媒に伝達される。熱電変換素子１１４は、高温側
面１１９の温度が燃焼に伴って上昇し、低温側面１２０
との間に温度差が生じることにより熱起電力を発生す
る。この熱起電力はモータポンプ１１１を駆動し、内部
に充填された熱媒を搬送する。搬送された熱媒は熱交換
器１１０を介して燃焼器１０１で発生した熱を熱電変換
素子１１４の低温側面２０から受熱して、熱媒通路１１
２に送られる。熱媒通路１１２に搬送された高温の熱媒
は、発熱部１１３で有している熱量を外部に放熱され
る。このため、発熱部１１３の全体が周囲を暖房してい
るものである。こうして、冷却された熱媒は、再び熱媒
通路１１２から熱交換器１１０内に循環するものであ
る。

【０００６】このようにして、放熱部１１３の周辺全体
が暖房されるものである。このような構成の暖房装置
は、熱電変換素子１１４の熱起電力を利用してモータポ
ンプ１１１を駆動しているため、モータポンプ１１１を
駆動する専用の電池が不要となるもので、簡単な構成で
かつランニングコストが低くてすむものである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし前記従来の構成
のものは、モータポンプの駆動に熱電変換素子の熱起電
力を利用しており、燃焼器の出力の変動や外気温の変
動、あるいは発熱部における負荷変動等よって安定した
動作ができないという課題を有している。すなわち、前
記理由によって熱電変換素子が発生する熱起電力が変動
して、モータの動作点が安定しなくなり、場合によって
はモータの回転が停止するものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、燃焼器の出力
を制御する出力制御手段が、接続切り替え手段を使用し
て、起電力検知手段によって検知した熱電変換素子の熱
起電力に応じて熱媒を循環させる循環ポンプの駆動電源
を熱電変換素子または電池に切り替えるようにして、安
定したポンプ駆動を実現し、運転時の動作安定性の高い
暖房装置としている。

【０００９】

【発明の実施の形態】請求項１に記載した発明は、燃焼
器の出力を制御する出力制御手段が、接続切り替え手段
を使用して、起電力検知手段によって検知した熱電変換
素子の熱起電力に応じて熱媒を循環させる循環ポンプの
駆動電源を熱電変換素子または電池に切り替えるように
して、安定したポンプの駆動を実現し、運転時の動作安
定性の高い暖房装置としている。

【００１０】請求項２に記載した発明は、接続切り替え
手段は、起電力検知手段が検知する起電力が所定の電圧
以下のとき、または起電力検知手段が検知する起電力の
上昇率が所定値を下回った場合に循環ポンプの駆動電源
を電池に切り替えるようにして、電池の消耗を大幅に減
らすことができ、安定したポンプの駆動を実現し、運転
時の動作安定性の高い暖房装置としている。

【００１１】請求項３に記載した発明は、所定電圧を循
環ポンプ起動電圧として、電池の消耗を大幅に減らすこ
とができ、安定したポンプの駆動を実現し、運転時の動
作安定性の高い暖房装置としている。

【００１２】請求項４に記載した発明は、起電力検知手
段は、熱電変換素子に電気的に接続した循環ポンプの駆
動時の負荷抵抗の値に設定した抵抗として、接続切り替
えのタイミングが正確になって、ポンプ駆動をより一層
安定化できる暖房装置としている。

【００１３】請求項５に記載した発明は、接続切り替え
手段は、温度検知手段が検知する温度に応じて循環ポン
プの駆動電源を熱電変換素子または電池とするようにし
て、構成が簡単で、安定したポンプの駆動を実現し、運
転時の動作安定性の高い暖房装置としている。

【００１４】請求項６に記載した発明は、接続切り替え
手段は、温度検知手段が検知する温度が所定の温度を超
えると循環ポンプの駆動電源を一定時間電池とするよう
にして、構成が簡単で、安定したポンプの駆動を実現
し、運転時の動作安定性の高い暖房装置としている。

【００１５】請求項７に記載した発明は、所定温度を熱
媒の沸騰温度に設定するようにして、熱媒の沸騰により
熱媒循環経路内の圧力が上昇することがなく、安全な暖
房装置としている。

【００１６】請求項８に記載した発明は、接続切り替え
手段は、循環ポンプのモータの回転速度を検知する回転
速度検知手段が検知する回転速度が所定値を下回った場
合に、循環ポンプのモータの駆動電源を一定時間電池と
するようにして、循環ポンプの駆動状況を正確に検知し
ながら切り替え動作を行うため、一層安定したポンプ駆
動が可能な暖房装置としている。

【００１７】請求項９に記載の発明は、循環ポンプのモ
ータを蓄電手段または速度制御手段によって行うよう
し、この蓄電手段を速度制御手段の余剰電力によって充
電するようにして、電池を交換する必要が無く、ランニ
ングコストの安い暖房装置としている。

【００１８】

【実施例】（実施例１）以下本発明の第１の実施例につ
いて説明する。図１は、本実施例の暖房装置を、正面方
向から見た断面図である。本実施例の暖房装置は、発熱
部３１と、発熱部３１の発熱を放熱する放熱部２４よっ
て構成している。発熱部３１には、燃料ガスを燃焼する
燃焼器１と、前記燃料ガスを貯蔵している燃料タンク７
と、電池１３と、レバー１４と、熱交換器１５と、循環
ポンプ１６と、モータ１７と、熱電変換素子１９と、接
続切り替え手段２２と速度制御手段２３とを有している
出力制御手段１１とを備えている。

【００１９】前記燃料ガスは、ブタンやプロパンあるい
はこれらの混合ガスを使用している。燃焼器１は、アル
ミブロック等の金属材料によって構成しており、前記燃
料タンク７から供給された燃料ガスを噴射する燃料噴射
ノズル２と、外部の空気を供給する給気口３と、燃焼後
の排ガスを排出する排出口４と、着火手段５と、白金等
から成る触媒６を備えている。前記触媒６は、燃焼器１
の燃焼部に設けている。前記燃料タンクに貯蔵している
燃焼ガスは、チューブ状の燃料通路８を介して前記燃料
噴射ノズル２に連絡している。また燃料通路８は、途中
に燃料通路を開閉するための電磁弁９を有している。こ
の電磁弁９はノーマルクローズを採用しており、電磁弁
９のコイルが通電されると励磁されて弁が開いて、燃料
タンク７から燃料ガスが流れ込むようになっている。ま
た、燃焼器１の底部にはサーミスタや熱電対等で構成し
た温度検知手段１０を固定して設けている。前記温度検
知手段１０が検知する温度信号は、燃焼器１の出力を制
御する出力制御手段１１に伝達されている。

【００２０】すなわち、出力制御手段１１は温度検知手
段１０の温度信号を受けて、電磁弁９への通電のオン・
オフと、循環ポンプ１６を駆動するモータ１７の回転数
を制御しているものである。本実施例では出力制御手段
１１は、接続切り替え手段２２と速度制御手段２３を搭
載したものを使用している。また出力制御手段１１は、
駆動源として単三乾電池等の電池１３を使用している。
電池１３は出力制御手段１１に電源を供給している。

【００２１】また発熱部３１の表面には、使用者が暖房
装置の運転の開始または終了を指示する起動レバー１４
を設けている。起動レバー１４を矢印方向にスライドさ
せることによって、起動スイッチ２５が入って電池１３
の電力が出力制御手段１１に供給されるものである。出
力制御手段１１が動作を開始すると、電磁弁９が開くと
同時に、出力制御手段１１に搭載しているイグナイター
回路が作用して、着火手段５に火花が形成されるように
なっている。

【００２２】前記熱交換器１５は、燃焼器１で発生した
熱を、内部を流れる熱媒に熱交換して伝達して熱媒を加
温して対流させるように作用している。本実施例では、
熱交換器１５は、銅またはアルミニウムまたはステンレ
ス等の熱伝導率の高い金属材料で構成している。熱媒と
しては、水またはアルコール等が使用できる。

【００２３】前記循環ポンプ１６は、前記熱媒を発熱部
３１と放熱部２４との間で、熱媒循環経路１８ａ、１８
ｂ、１８ｃを通って循環させている。熱媒循環経路１８
ａは、放熱部２４内を熱媒が循環するように設けたもの
である。熱媒循環経路１８ｂは、放熱部２４と発熱部３
１との間を接続しているものである。また、熱媒循環経
路１８ｃは熱交換器１５と循環ポンプ１６との間を接続
しているものである。循環ポンプ１６としては、遠心
式、ベーン式、ギヤ式、ボルテックス式等の構成のもの
が使用できる。いずれの構成のものであっても、モータ
１７の回転力によって駆動される。モータ１７の回転を
循環ポンプ１６に伝達する構成は、モータの回転軸を循
環ポンプに直結する直結方式、またはマグネットによっ
て非接触で循環ポンプに伝達するマグネットカップリン
グ方式が適している。前記モータ１７としてはブラシレ
スモータやブラシ付きガバナモータ等が使用できるもの
である。

【００２４】前記熱電変換素子１９は、燃焼器１に高温
側面２０が接触しており、熱交換器１５に低温側面２１
が接触するように配置されている。つまり、熱電変換素
子１９は、ゼーベック効果によって高温側面２０と低温
側面２１との間の温度差に応じた熱起電力を発生するも
ので、発生した熱起電力を出力制御手段１１が有してい
る速度制御手段２３と接続切り替え手段２２を介して前
記モータ１７に供給しているものである。本実施例では
速度制御手段２３は、積分回路を有しており入力電圧が
変動しても出力電圧を一定値に保つことができるもので
ある。このため、速度制御手段２３は熱電変換素子１９
が発生する熱起電力が何かの原因でばらついたとして
も、一定電圧をモータ１７に供給できる。換言すれば、
モータ１７は速度制御手段２２から電圧の供給を受ける
ため、常に一定の回転数で回転できるものである。ま
た、接続切り替え手段２２は前記モータ１７に供給する
電圧を前記した速度制御手段２３からのものと、電池１
３からのものとに切り替えるように作用するものであ
る。すなわち、装置を起動した直後は、熱電変換素子１
９が発生する熱起電力が十分ではないことがわかってい
るため、出力制御手段１１は内蔵している制御プログラ
ムに従って、この期間中はモータ１７に供給する電圧を
電池１３からのものに設定している。また、起動期間が
終了して装置が順調に駆動すると、接続切り替え手段２
２はモータ１７に供給する電圧を速度制御手段２３から
のものに切り替えているものである。

【００２５】前記放熱部２４は、本実施例では布等の柔
軟性を有する袋状のシートで構成しており、内部に柔軟
性を有するゴムチューブで構成した熱媒循環経路１８ａ
を固定している。このため熱媒循環経路１８ａの放熱面
積が大きくなり効率のよい放熱ができるものである。

【００２６】なお、本実施例では本体部２３と放熱部２
４とを接続している熱媒循環経路１８ｂは前記熱媒循環
経路１８ａの外周に断熱材を巻き付けた構成としている
ものである。

【００２７】以下、本実施例の動作について説明する。
使用者が起動レバー１４を矢印方向に引くと、起動スイ
ッチ２５が入り電池１３の電力が出力制御回路１１に供
給される。出力制御回路１１は、電磁弁９に通電して電
磁弁９を開くと同時に、出力制御回路１１内のイグナイ
ター回路を動作させる。このため、着火手段５に数秒間
連続的に火花を形成させる。この状態で、燃料タンク７
内の燃料が気化して燃料ガスとなって電磁弁９から燃料
通路８を介して燃料噴射ノズル２から噴射される。噴射
された燃料ガスは、給気口３から外部の空気を吸引し
て、空気が混ざった混合ガスとなって、燃焼器１内に送
られる。燃焼器１内に送られた混合ガスは、着火手段５
に形成されている火花によって着火される。このため、
触媒６の下流側で炎燃焼が開始される。この炎によって
触媒６の温度は上昇する。触媒６の温度が約２００℃以
上の活性温度まで上昇すると、触媒６の表面で触媒燃焼
が開始され、炎は消炎する。こうして燃焼器１内で、触
媒燃焼が行われる。この触媒燃焼によって、熱電変換素
子１９の高温側面２０の温度が上昇し、低温側面２１と
の間に温度差が生じるものである。この温度差によって
熱電変換素子１９はゼーベック効果によって熱起電力を
発生する。この熱起電力は速度制御手段２２に供給さ
れ、速度制御手段２２からモータ１７に供給される。触
媒燃焼が行われた後の燃焼排ガスは、排ガス排出口４か
ら排出される。

【００２８】モータ１７が回転すると、モータ１７の軸
に接続されている循環ポンプ１６が駆動され、収容して
いる熱媒を発熱部３１と放熱部２４の間で循環させる。
つまり、熱媒は、熱交換器１５から熱媒循環経路１８
ｃ、熱媒循環経路１８ｂ、熱媒循環経路１８ａを通って
放熱部２４に入り、放熱部２４から、再び熱媒循環経路
１８ｂから熱交換器１５に戻る循環を繰り返しているも
のである。このとき、熱媒は熱交換器１５内で、燃焼器
１で発生した熱量を熱電変換素子１９の低温側面２１か
ら受熱して加熱されている。加熱によって温度が高くな
った熱媒は、前記放熱部２４内を熱媒循環経路１８ａに
よる循環を行っている間に、保有している熱エネルギー
を放熱するものである。すなわち、放熱部２４は前記し
ているように布等の柔軟性を有する袋状のシートで構成
しており、この内部に全体に熱媒循環経路１８ａを固定
した構成としているものである。従って、熱媒循環経路
１８ａの放熱面積が大きく、効率のよい放熱ができるも
のである。

【００２９】こうして、放熱によって温度が低下した熱
媒は、熱媒循環経路１８ｂから再び熱交換器１５内に循
環して、熱交換器１５で燃焼器１の発熱を熱電変換素子
１９の低温側面２１から受けて高温となるものである。

【００３０】このとき出力制御手段１１は、温度検知手
段１０の温度信号によって常に燃焼器１の温度を検知し
ている。すなわち、燃焼器１の温度が所定値に達してい
ない間は、装置の起動期間であるとして、接続切り替え
手段２２を作動させて電池１３の出力を循環ポンプ１６
のモータ１７に供給しているものである。すなわち、燃
焼器１内の温度が十分に上昇していない起動時は、熱電
変換素子１９が発生する熱起電力は高温側面２０と低温
側面２１との温度差が十分ではなく小さいものである。
従って本実施例では、この装置の起動時には、出力制御
手段１１は内蔵している制御プログラムに従って接続切
り替え手段２２を作動させ、電池１３の出力を直接モー
タ１７に供給するようにしているものである。このた
め、循環ポンプ１６は装置の起動時であっても、ポンプ
動作を行って熱交換器１５内の熱媒を燃焼器１と放熱部
２４の間で循環させるものである。

【００３１】また、温度検知手段１０が検知する燃焼器
１内の温度が所定値を上回ると、すなわち装置が定常状
態にはいると、出力制御手段１１は接続切り替え手段２
２を作動させて、モータ１７への電圧の供給を電池１３
から速度制御手段２３からのものに切り替える。このと
き前記しているように、速度制御手段２３は積分回路を
有しているものである。このため、入力電圧が変動して
も出力電圧を一定値に保つことができ、熱電変換素子１
９が発生する熱起電力が何かの原因でばらついたとして
も、一定電圧をモータ１７に供給できる。換言すれば、
モータ１７は速度制御手段２２から電圧の供給を受ける
ため、常に一定の回転数で回転できるものである。

【００３２】また、この定常状態では、出力制御手段１
１は温度検知手段１０が検知する燃焼器１の温度が所定
値を上回ったときは、電磁弁９への通電を停止させるよ
うに動作する。すなわち、燃料タンク７からの燃料の供
給を停止する。また燃焼器１の温度が所定値を下回った
ときには、電磁弁９を通電して燃料タンク７から燃料を
供給して燃焼器１で触媒燃焼を行うものである。また何
かの原因によって、触媒燃焼が停止されると、燃焼器１
の温度が低下するため温度検知手段１０からこの温度低
下の情報を受けたマイコン１２は前記したと同様に、異
常を認識して電磁弁９への通電を停止し、燃料タンク７
からの燃料の供給を停止する。また、この異常が回復し
ない間は、この状態を継続しているものである。

【００３３】従って、燃焼器１内の温度は一定温度に保
つことができ、放熱部２４での熱媒の温度も一定に保つ
ことができるものである。すなわち、放熱部２４での放
熱量を一定に制御でき、放熱部２４による周囲の暖房は
快適に行われる。また、燃焼器１内で不完全燃焼が行わ
れたり、また触媒燃焼が行われない状態で燃料ガスが供
給されて周囲の環境を汚したりするようなことは生じな
いものである。

【００３４】この点、本実施例では速度制御手段２２を
介して、熱電変換素子１９の熱起電力をモータ１７に供
給するようにしているものである。速度制御手段２２
は、前記しているように積分回路を有しており、熱電変
換素子１９の熱起電力をいったん積分してから、モータ
１７に供給しているものである。従って、瞬間的に前記
熱起電力が変動することがあっても、速度制御手段の出
力は安定しており、モータ１７には一定の電圧が供給さ
れるものである。従って本実施例によれば、モータ１７
は常に安定して回転でき、動作の安定した暖房装置を実
現するものである。またモータ１７を安定して回転させ
ることができるため、循環ポンプ１６から発生するポン
プ騒音も低減することができるものである。このポンプ
騒音の低減は、特にベーンポンプやギアポンプのような
圧力型のものを使用するときには特に効果が顕著となる
ものである。

【００３５】（実施例２）続いて本発明の第２の実施例
について説明する。本実施例では、出力制御手段１１は
図２に示している起電力検知手段２６を有している。起
電力検知手段２６は、内蔵している抵抗２７の両端の電
圧を検知することによって熱電変換素子１９が発生する
熱起電力を検知しているものである。抵抗２７の抵抗値
は循環ポンプ１６の駆動時の負荷抵抗値近傍に設定して
いる。

【００３６】図３は、本実施例の出力制御手段１１が有
している制御プログラムを示す特性図である。すなわ
ち、縦軸は熱電変換素子１９の起電力を示しており、横
軸は運転を開始してからの経過時間を示している。

【００３７】以下、本実施例の動作について説明する。
実施例１で説明しているように、熱電変換素子１９は高
温側面２０と低温側面２１との温度差に応じて熱起電力
を発生する。この熱起電力は、装置が運転を開始してか
らの経過時間に応じて、区間ａ、区間ｂ、区間ｃのよう
に変化する。区間ａは、装置が起動された直後の状態で
あり、燃焼器１は触媒燃焼が開始されても燃焼器１を構
成するハウジングの熱容量によって温度はゆっくりと上
昇するものである。従って、実施例１でも説明している
ように熱電変換素子１９が発生する熱起電力は、循環ポ
ンプ１６のモータ１７が駆動できる所定の電圧よりもか
なり低いものとなっている。

【００３８】燃焼器１の全体が暖まってくると、熱電変
換素子１９が発生する熱起電力は、区間ｂ、区間ｃと進
むにつれて上昇してくる。区間ｂは、区間ａが終了して
から、熱電変換素子１９が発生する熱起電力が循環ポン
プ１６のモータ１７が駆動できる所定の電圧に達する間
での期間を示しており、区間ｃは区間ｂを終了して装置
が定常運転に入った期間を示している。もちろん、区間
ｃでは熱電変換素子１９が発生する熱起電力は、循環ポ
ンプ１６のモータ１７が駆動できる所定の電圧よりも高
いものとなっている。

【００３９】本実施例で使用している出力制御手段１１
は、起電力検知手段２６によって熱電変換素子１９が発
生する熱起電力を常に検知している。また、熱起電力が
前記区間ａ、区間ｂに示している期間は、すなわち熱起
電力が循環ポンプ１６を駆動するモータ１７の所定電圧
に達していない間は、接続切り替え手段２２を作動して
電池１３の出力をモータ１７に供給しているものであ
る。また、熱起電力が区間ｃに示している、循環ポンプ
１６を駆動するモータ１７の所定電圧を越えている期間
は、接続切り替え手段２２を作動して速度制御手段２３
の出力をモータ１７に供給しているものである。

【００４０】なおこのとき、前記説明では熱起電力検知
手段２６は熱電変換素子１９が発生する熱起電力の絶対
値を検知するようにしているが、熱電変換素子１９が発
生する熱起電力の上昇率を検知するようにしても良いも
のである。つまり上昇率を単位時間あたりの熱起電力の
変化量と定義して、上昇率は区間ａから区間ｂへあるい
は区間ｃへ変わると大きくなるものである。従って、こ
の場合は、出力制御手段１１は熱起電力検知手段が検知
する上昇率が所定値よりも小さい間は接続切り替え手段
２２を作動して電池１３の出力をモータ１７に供給して
いるものである。また、上昇率が所定値よりも大きくな
ると速度制御手段２３の出力をモータ１７に供給してい
るものである。

【００４１】またこのとき、出力制御手段１１は、温度
検知手段１０が検知する燃焼器１の温度を基準にして、
接続切り替え手段２２を作動させるようにしても良いも
のである。すなわち、燃焼器１の温度は図３で説明して
いる区間ａでは基準値よりもかなり低く、区間ｂ、区間
ｃと進むにつれて温度が上昇するものである。区間ｃで
は、基本的に基準値を上回っているものである。従って
この場合は、出力制御手段１１は、温度検知手段１０が
検知する燃焼器１の温度が基準値に達するまでの間は、
接続切り替え手段２２を作動して電池１３の出力をモー
タ１７に供給しているものである。また、温度検知手段
１０が検知する燃焼器１の温度が基準値を越えると、接
続切り替え手段２２を作動して速度制御手段２３の出力
をモータ１７に供給しているものである。

【００４２】以上のように本実施例によれば、熱電変換
素子１９が発生する熱起電力が低く循環ポンプ１６の駆
動が困難な間だけは、電池１３の電力を循環ポンプ１６
のモータ１７に供給し、熱電変換素子１９が発生する熱
起電力が所定値を越えると、速度制御手段２３の出力を
循環ポンプ１６のモータ１７に供給することにより、暖
房装置運転中の循環ポンプ１６の停止が防止され、安定
した循環ポンプ１６の駆動が可能となる。また、抵抗２
７の抵抗値は循環ポンプ１６の駆動時の負荷抵抗値近傍
に設定している。従って、電池１３によって循環ポンプ
１６のモータ１７を駆動しているときに、熱電変換素子
１９の出力を受けている速度制御手段２３に駆動源を切
り替えた時のモータ１７にかかる電圧が正確に予測でき
るため、接続切り替えのタイミングが正確になり、循環
ポンプ１６の駆動をより一層安定させることができる。
また電池１３の消耗を防止できるものである。

【００４３】また、本実施例によれば、熱電変換素子１
９の熱起電力の上昇率が基準値よりも小さい間だけ電池
１３の電力を循環ポンプ１６のモータ１７に供給し、熱
電変換素子１９の熱起電力の上昇率が基準値を超える
と、速度制御手段２３の出力を循環ポンプ１６のモータ
１７に供給することにより、暖房装置運転中の循環ポン
プ１６の停止が防止され、安定した循環ポンプ１６の駆
動が可能となる。また、電池１３の消耗を防止できるも
のである。

【００４４】また本実施例によれば、温度検知手段１０
が検知する燃焼器１の温度が所定値に達するまでの間
は、電池１３の電力を循環ポンプ１６のモータ１７に供
給し、温度検知手段１０が検知する燃焼器１の温度が所
定値を超えると、速度制御手段２３の出力を循環ポンプ
１６のモータ１７に供給することにより、暖房装置運転
中の循環ポンプ１６の停止が防止され、安定した循環ポ
ンプ１６の駆動が可能となる。また、温度検知手段１０
のみを用いた簡単な接続切り替え構成で、すなわち起電
力検知手段２６を不要とし、出力制御手段１１を簡単な
構成として、電池１３の消耗を防止できるものである。

【００４５】（実施例３）続いて本発明の第３の実施例
について説明する。図４は本実施例の構成を示す断面図
である。本実施例では、温度検知手段３４を使用してい
る。温度検知手段３４は、熱交換器１５の表面の温度ま
たは内部の温度を検知しており、この温度情報を出力制
御手段１１に伝達している。出力制御手段１１は、温度
検知手段３４の温度情報から熱交換器１５内の熱媒の温
度を認識して、この熱媒の温度に応じて循環ポンプ１６
のモータ１７への通電を制御しているものである。すな
わち、温度検知手段３４の検知温度が所定の温度を超え
ると、循環ポンプ１６のモータ１７の駆動電源を一定時
間電池１３から供給するようにしている。つまり、接続
切り替え手段２２の切り替え動作を電池１３にしている
ものである。このときの熱媒の温度は、熱媒の沸騰温度
に設定している。

【００４６】電池１３の起電力は周知のように１．５Ｖ
である。熱電変換素子１９の熱起電力は、発明者らの実
験では通常１．０Ｖから１．５Ｖ程度までばらついてい
る。つまり、熱電変換素子１９の起電力は最大で１．５
Ｖ程度である。従って、循環ポンプ１６のモータ１７の
駆動電源を一定時間電池１３から供給するようにする
と、モータ１７は熱電変換素子１９の熱起電力が供給さ
れている速度制御手段２３によって駆動される回転数以
上に回転するものである。つまり、ポンプ１７のポンプ
作用は確実に活発になるものである。ポンプ１７のポン
プ作用が活発になると、熱交換器１５内の熱媒は発熱部
３１と放熱部２４との間を一層良く循環するものであ
る。このため、熱交換器１５の温度は、あるいは熱交換
器１５内の熱媒の温度は低くなるものである。換言すれ
ば、熱媒の温度が沸点を超える状態が継続することによ
って、熱交換器１５内の圧力が上昇して、熱交換器１５
が破壊されたりすることはないものである。

【００４７】以上のように本実施例によれば、熱交換器
１５の温度が熱媒の沸騰温度以上になった場合は、循環
ポンプ１６のモータ１７の駆動を電池１３によって行う
ようにしているため、熱媒の沸騰により熱媒循環経路内
の圧力が上昇することがなく、安全な暖房装置を実現で
きるものである。

【００４８】（実施例４）続いて本発明の第４の実施例
について説明する。図５は、本実施例の暖房装置の構成
を示す断面図である。本実施例では、回転速度検知手段
２８を使用している。回転速度検知手段２８は、ホール
素子等によって構成しているもので循環ポンプ１６のモ
ータ１７の回転数を検知しており、この情報を出力制御
手段１１に伝達しているものである。出力制御手段１１
は、回転速度検知手段２８の速度信号が所定値に満たな
い場合は、循環ポンプ１６の駆動を一定時間電池１３か
ら行うように、接続切り替え手段２２を作動させてい
る。なお本実施例では前記所定値はモータ１７の定格回
転速度に設定している。

【００４９】以下、本実施例の動作について説明する。
運転開始直後は、熱電変換素子１９の熱起電力は前記実
施例で説明しているように低いものである、つまり、回
転速度検知手段２８が検知する回転数は、定格回転速度
より低いものである。この状態では本実施例では、出力
制御手段１１はモータ１７への電源の供給は一定時間電
池１３から行うようにしている。つまり、接続切り替え
手段２２を電池１３側に切り替えているものである。モ
ータ１７への電源の供給を電池１３からとすることによ
って、モータ１７は確実に定格回転数で回転でき、この
ため循環ポンプ１６は確実に熱媒を発熱部３１と放熱部
２４の間で循環させることができる。

【００５０】以上のように本実施例によれば、回転速度
検知手段２８によってモータ１７の回転速度を直接検知
するようにしているため、循環ポンプ１６の駆動状況を
正確に検知でき、出力制御手段１１が備えている接続切
り替え手段２２による切り替え動作が正確に実行できる
ものである。このため、安定した循環ポンプ１６の駆動
が可能となり、運転の途中で循環ポンプ１６が停止され
ることのない安定した動作ができる暖房装置を実現でき
るものである。

【００５１】（実施例５）次に本発明の第５の実施例に
ついて説明する。図６は本実施例の構成を示す断面図で
ある。本実施例では、蓄電手段３２と蓄電手段３２を充
電する充電回路３３を設けている。蓄電手段３２は、二
次電池あるいはコンデンサーによって構成している。充
電回路３３は、速度制御手段２９で発生した余剰電力を
使用して、蓄電手段３２を充電している。

【００５２】本実施例では、前記熱電変換素子１９によ
って発生した熱起電力を一旦速度制御手段２３によって
受けて、速度制御手段２３の出力でモータ１７を駆動す
るようにしている。このとき、速度制御手段２３に余剰
電力が発生しているときは、この余剰電力を使用して充
電回路３３を充電できるものである。また、本実施例で
は、前記充電回路３３によって蓄電手段３２を蓄電し
て、蓄電手段３２の蓄電もモータ１７の駆動に使用して
いるものである。このときの、モータ１７の駆動源の切
り替えは、前記各実施例で説明しているように出力制御
手段１１の接続切り替え手段２２によって行っているも
のである。

【００５３】以上のように本実施例によれば、蓄電手段
３２と充電回路３３を使用することによって、速度制御
手段２３の余剰電力を利用でき、出力制御手段１１を駆
動する駆動用の電池を交換しなくてもよくなり、メンテ
ナンスフリーの暖房装置を実現できる。

【００５４】尚、前記各実施例では、触媒１８を用いて
触媒活性温度以上で燃料ガスの供給、停止を繰り返すこ
とによって出力の制御を行う構成としているが、例えば
炎燃焼を用いてガスの供給量を比例制御で調節する出力
制御方式を用いてもよい。

【００５５】

【発明の効果】請求項１に記載した発明は、燃焼器と、
燃焼器の温度を検知する温度検知手段と、燃焼器の出力
を制御する出力制御手段と、前記燃焼器で発生する熱を
受けて熱起電力を発生する熱電変換素子と、熱電変換素
子を伝導した熱を熱媒と熱交換する熱交換器と、前記熱
電変換素子で発生した熱起電力または電池によって駆動
され、前記熱交換器で熱交換した熱媒を強制的に循環さ
せる循環ポンプとを備え、前記出力制御手段は、起電力
検知手段によって検知した熱電変換素子の熱起電力に応
じて前記循環ポンプの駆動電源を熱電変換素子または電
池に切り替える接続切り替え手段を有するようにした構
成として、安定したポンプの駆動を実現し、運転時の動
作安定性の高い暖房装置を実現するものである。

【００５６】請求項２に記載した発明は、接続切り替え
手段は、起電力検知手段が検知する起電力が所定の電圧
以下のとき、または起電力検知手段が検知する起電力の
上昇率が所定値を下回った場合に循環ポンプの駆動電源
を電池に切り替える構成として、電池の消耗を大幅に減
らすことができ、安定したポンプの駆動を実現し、運転
時の動作安定性の高い暖房装置を実現するものである。

【００５７】請求項３に記載した発明は、所定の電圧は
循環ポンプの起動電圧とした構成として、電池の消耗を
大幅に減らすことができ、安定したポンプの駆動を実現
し、運転時の動作安定性の高い暖房装置を実現するもの
である。

【００５８】請求項４に記載した発明は、起電力検知手
段は、熱電変換素子に電気的に接続した循環ポンプの駆
動時の負荷抵抗の値に設定した抵抗として、接続切り替
えのタイミングが正確になって、ポンプ駆動をより一層
安定化できる暖房装置を実現するものである。

【００５９】請求項５に記載した発明は、接続切り替え
手段は、温度検知手段が検知する温度に応じて循環ポン
プの駆動電源を熱電変換素子または電池とする構成とし
て、構成が簡単で、安定したポンプの駆動を実現し、運
転時の動作安定性の高い暖房装置を実現するものであ
る。

【００６０】請求項６に記載した発明は、接続切り替え
手段は、温度検知手段が検知する温度が所定の温度を超
えると循環ポンプの駆動電源を一定時間電池とする構成
として、構成が簡単で、安定したポンプの駆動を実現
し、運転時の動作安定性の高い暖房装置を実現するもの
である。

【００６１】請求項７に記載した発明は、所定の温度は
熱媒の沸騰温度とした構成として、熱媒の沸騰により熱
媒循環経路内の圧力が上昇することがなく、安全な暖房
装置を実現するものである。

【００６２】請求項８に記載した発明は、接続切り替え
手段は、循環ポンプのモータの回転速度を検知する回転
速度検知手段が検知する回転速度が所定値を下回った場
合に、循環ポンプのモータの駆動電源を一定時間電池と
する構成として、循環ポンプの駆動状況を正確に検知し
ながら切り替え動作を行うため、一層安定したポンプ駆
動が可能な暖房装置を実現するものである。

【００６３】請求項９に記載した発明は、燃焼器と、燃
焼器の温度を検知する温度検知手段と、燃焼器の出力を
制御する出力制御手段と、前記燃焼器で発生する熱を受
けて熱起電力を発生する熱電変換素子と、熱電変換素子
を伝導した熱を熱媒と熱交換する熱交換器と、前記熱交
換器で熱交換した熱媒を強制的に循環させる循環ポンプ
と、前記循環ポンプのモータを駆動する速度制御手段
と、速度制御手段の駆動電源を供給する蓄電手段と、前
記蓄電手段を充電する充電回路とを備え、前記熱電変換
手段が発生した余剰電力は前記充電回路によって蓄電手
段を充電するようにし、前記出力制御手段は起電力検知
手段によって検知した熱電変換素子の熱起電力に応じて
前記循環ポンプの駆動電源を蓄電手段または速度制御手
段とする構成として、電池を交換する必要が無く、ラン
ニングコストの安い暖房装置を実現するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例である燃焼装置の構成を
示す断面図

【図２】本発明の第２の実施例である燃焼装置の構成を
示す断面図

【図３】同、出力制御手段が有している制御プログラム
を示す特性図

【図４】本発明の第３の実施例である燃焼装置の構成を
示す断面図

【図５】本発明の第４の実施例である燃焼装置の構成を
示す断面図

【図６】本発明の第５の実施例である燃焼装置の構成を
示す断面図

【図７】従来の暖房装置の構成を示す断面図

【符号の説明】

１燃焼器１０温度検知手段１１出力制御手段１３電池１５熱交換器１６循環ポンプ１７モータ１９熱電変換素子２０高温側面２１低温側面２２接続切り替え手段２４放熱部２６起電力検知手段２７抵抗２８回転速度検知手段２９速度制御手段３０充電回路３１発熱部３２蓄電手段３３充電回路３４温度検知手段

フロントページの続き (72)発明者中島信市大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内Ｆターム(参考） 3L070 AA01 BB03 DD01 DE09 DF05 DF06 DF15 DG05

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】燃焼器と、燃焼器の温度を検知する温度
検知手段と、燃焼器の出力を制御する出力制御手段と、
前記燃焼器で発生する熱を受けて熱起電力を発生する熱
電変換素子と、熱電変換素子を伝導した熱を熱媒と熱交
換する熱交換器と、前記熱電変換素子で発生した熱起電
力または電池によって駆動され、前記熱交換器で熱交換
した熱媒を強制的に循環させる循環ポンプとを備え、前
記出力制御手段は、起電力検知手段によって検知した熱
電変換素子の熱起電力に応じて前記循環ポンプの駆動電
源を熱電変換素子または電池に切り替える接続切り替え
手段を有するようにした暖房装置。
【請求項２】接続切り替え手段は、起電力検知手段が
検知する起電力が所定の電圧以下のとき、または起電力
検知手段が検知する起電力の上昇率が所定値を下回った
場合に循環ポンプの駆動電源を電池に切り替える構成と
した請求項１に記載した暖房装置。
【請求項３】所定の電圧は循環ポンプの起動電圧とし
た請求項２記載の暖房装置。
【請求項４】起電力検知手段は、熱電変換素子に電気
的に接続した循環ポンプの駆動時の負荷抵抗の値に設定
した抵抗とした請求項１から３のいずれか１項に記載し
た暖房装置。
【請求項５】接続切り替え手段は、温度検知手段が検
知する温度に応じて循環ポンプの駆動電源を熱電変換素
子または電池とする請求項１に記載した暖房装置。
【請求項６】接続切り替え手段は、温度検知手段が検
知する温度が所定の温度を超えると循環ポンプの駆動電
源を一定時間電池とする請求項５に記載した暖房装置。
【請求項７】所定の温度は熱媒の沸騰温度とした請求
項６に記載した暖房装置。
【請求項８】接続切り替え手段は、循環ポンプのモー
タの回転速度を検知する回転速度検知手段が検知する回
転速度が所定値を下回った場合に、循環ポンプのモータ
の駆動電源を一定時間電池とする請求項１に記載した暖
房装置。
【請求項９】燃焼器と、燃焼器の温度を検知する温度
検知手段と、燃焼器の出力を制御する出力制御手段と、
前記燃焼器で発生する熱を受けて熱起電力を発生する熱
電変換素子と、熱電変換素子を伝導した熱を熱媒と熱交
換する熱交換器と、前記熱交換器で熱交換した熱媒を強
制的に循環させる循環ポンプと、前記循環ポンプのモー
タを駆動する速度制御手段と、速度制御手段の駆動電源
を供給する蓄電手段と、前記蓄電手段を充電する充電回
路とを備え、前記熱電変換手段が発生した余剰電力は前
記充電回路によって蓄電手段を充電するようにし、前記
出力制御手段は起電力検知手段によって検知した熱電変
換素子の熱起電力に応じて前記循環ポンプの駆動電源を
蓄電手段または速度制御手段とした暖房装置。