JP2002081663A - 温風式暖房装置の運転制御方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【技術課題】 温風暖房に際し、室内気温の層状化を防
止して快適性と暖房効率を高める。 【解決手段】 層状化防止のために、浴室１内の温度を
温度センサ２２又は２３又は２４で検出し、この検出さ
れる温度があらかじめ設定された温度となったときに、
制御器２５でガスバーナ９を絞り、又は吹き出す風量を
増加させることにより、又は層状化防止運転に移行する
とき、又は常時床側の冷たい室内空気を吸引することに
より、室内に吹き出す温風の温度を層状化発生温度以下
になるように制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、室内の上部に空気
の吸引口と吹出口を設けた温風式暖房装置において、室
内における温度分布の層状化現象を防止して快適且つ効
率的な暖房を行うことができる運転制御方法及びその装
置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】温風式暖房装置は、室内から吸引した空
気を温水熱交換器又は電気ヒータ又は燃焼ガス熱交換器
を用いて加熱し、この加熱した空気を室内に吹き出して
暖房する方式である。従来のこの種温風式暖房装置の場
合、室内の空気の温度分布は、天井側が温かく、床側は
冷たい層状化と云う問題がある。この現象は、温かく、
比重が軽くなった空気は室内の天井側に上昇し、冷た
く、比重の重い空気は室内の床側にそのままとどまるた
めに発生するもので、特に、在来工法で建築された浴室
の場合には、床面の断熱が不十分であることが多いた
め、層状化現象が発生しやすい。

【０００３】このようなことから、従来の温風式暖房装
置の場合、温風の吹き出し方向を床側に向けたりして対
策をとっているが、それ程の効果は認められない。

【０００４】ところで、上記層状化現象において、温水
式の場合は、温水温度は最高でも８０℃〜９０℃程度で
あることから、層状化が進行した場合でも、室内の天井
に近い部位の空気温度はこの８０℃〜９０℃を超えるこ
とはない。層状化現象が発生した場合、室内の空気の吸
込口から吸い込んだ空気の温度が高くなるため、熱交換
効率が低下する。

【０００５】一方、燃焼ガス或いは電気ヒータと熱交換
した温風の場合は、室内に吹き出す温風の温度が１００
℃を超えることもあることから、次のような問題が生じ
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】１．室内の上部から下
向きに温風を吹き出しているため、温風温度が高くなる
と、温風の浮力による上向きの力が大きくなる。そのた
め、温風が床に届く前に温風の下向きの運動量が温風の
浮力によって相殺されて温風が床まで届かなくなり、室
内温度分布が悪くなる（上部は暖かいが、最も暖めたい
下部はほとんど暖まらない）。 ２．暖房開始後からの室内温度分布の時間変化をみる
と、暖房初期では、温風温度が低いため、高さ方向に温
度分布はほとんど無く、高さ方向で一様に温度が上昇す
る。しかし、温風温度がある一定の値（ここでは層状化
温度とする）を超えると、暖房しているにも関わらず、
急激に室内下部の温度が低下し、反対に室内の上部では
温度が上昇し、高さ方向にはっきりとした温度の低い層
と高い層が生じてしまう。また、一旦室内温度の層状化
が始まると、急激に室内上部温度が上昇するため、それ
に伴って更に吹き出す温風の温度が上昇し、更に室内温
度分布が悪化するという悪循環が生じる。

【０００７】本発明の目的は、特に層状化現象が著るし
い燃焼ガス及び電気ヒータを用いた温風式暖房装置にお
いて、層状化が発生しないようにその運転を制御する方
法及びその装置を提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１に記載の発明においては、温風式暖房装置
の運転制御方法において、室内の温度分布が層状化する
直前に、その吹き出し温風の温度を層状化温度以下に制
御することを特徴とするものである。

【０００９】更に、請求項２に記載の発明においては、
請求項１に記載の発明において、吹き出し温風の温度を
層状化温度以下に制御するタイミングは、吹き出し温風
の温度を検出し、この温風の温度が設定温度以上になっ
た時とすることを特徴とするものである。

【００１０】更に、請求項３に記載の発明においては、
請求項１に記載の発明において、吹き出し温風の温度を
層状化温度以下に制御するタイミングは、運転を開始し
た直後において、室内下部の空気の温度が一旦上昇を開
始し、その後低下した時とすることを特徴とするもので
ある。

【００１１】更に、請求項４に記載の発明においては、
請求項１に記載の発明において、吹き出し温風の温度を
層状化温度以下に制御するタイミングは、室内上部の空
気の温度の変化率が、設定率以上となった時とすること
を特徴とするものである。

【００１２】更に、請求項５に記載の発明においては、
請求項１に記載の発明において、吹き出し温風の温度を
層状化温度以下に制御するタイミングは、吹き出し温風
の温度及び室内下部の空気の温度及び室内上部の空気の
温度の変化率の３条件を任意に組み合わせ、この組み合
わせた条件が設定値以上になった時とすることを特徴と
するものである。

【００１３】更に、請求項６に記載の発明においては、
請求項１乃至５に記載の発明において、吹き出し温風の
温度を層状化温度以下に制御するために、ガスバーナ又
は電気ヒータ又は温水熱交換器の発熱量を減少させるこ
とを特徴とするものである。

【００１４】更に、請求項７に記載の発明においては、
請求項１乃至５記載の発明において、吹き出し温風の温
度を層状化温度以下に制御するために、熱交換を行う風
量を増大させて、相対的に室内に吹き出す温風の温度を
層状化温度以下に低下させることを特徴とするものであ
る。

【００１５】更に、請求項８に記載の発明においては、
請求項１乃至５に記載の発明において、吹き出し温風の
温度を層状化温度以下に低下させるために、常時又は層
状化防止運転に移行するときに室内下部から冷たい空気
を吸引し、相対的に吹き出す温風の温度を層状化温度以
下に低下させることを特徴とするものである。

【００１６】更に、請求項９に記載の発明においては、
温風式暖房装置の運転制御装置において、室内空気の吸
引口と温風の吹出口を室内の上部に設けると共に前記吸
引口から吸引した空気を温水式熱交換器又は電気ヒータ
又は燃焼ガス熱交換器を経由して前記吹出口から室内に
吹き出す方式の温風式暖房装置と、前記室内の下部又は
上部又は前記暖房装置の吹出口から吹き出す温風の温度
を検出する温度センサと、前記温度センサが、当該室内
において、層状化が発生する直前の温度を検出したとき
に、前記暖房装置から室内に吹き出す温風の温度を層状
化が発生しない温度になるように前記温水式熱交換器又
は電気ヒータ又は燃焼ガス熱交換器の発熱量を減少させ
るか、熱交換する風量を増大させるか、当該室内下部か
ら常時又は層状化防止運転に移行するときに冷たい空気
を吸引するように制御する制御回路と、から成ることを
特徴とするものである。

【００１７】

【発明の実施の形態】本発明が適用される温風式暖房装
置は、主として燃焼ガス及び電気ヒータの熱と熱交換し
た空気を用いて暖房を行う方式のものであるが、温水暖
房方式のものにも適用が可能である。層状化を防ぐため
の制御は、温度センサにより検出された吹き出し温風の
温度又は室内の上部又は下部の温度を基に、制御回路を
用いて自動的に制御する。温風式暖房装置が取り付けら
れる部屋は、居室は勿論であるが、浴室の場合特に有効
である。

【００１８】これは、浴室の場合、床側が冷え易いと云
う特徴があり、層状化が顕著に表われる条件を備えてい
るためである。又、浴室の場合、この浴室内に衣類を吊
るし、所謂浴室を衣類乾燥室として利用する場合に、層
状化が進行すると、浴室の天井付近だけが熱く、下の方
が冷たいために、衣類は上の方だけが乾き、下の方は生
乾きになると云う問題が発生する。そして、下の方が乾
くまで運転を継続すると、上の方は過剰乾燥となり、物
によっては生地が傷むことがある。したがって、層状化
を防止することによって、衣類の乾燥時間を短縮した
り、上の方が高温に晒されて生地が傷んだりするのを防
止できる。又、燃料の節約も図ることができる。

【００１９】次に、温風暖房乾燥時に問題となる層状化
現象を図２、図３に基づいて説明する。図２は、床から
天井までの高さが２３４０ｍｍの浴室において、床（洗
い場）から２０００ｍｍの高さのところにガス式温風暖
房機（グリル）を取り付けた時の床面中央から天井まで
の室内温度分布を０分後、５分後、１５分後、３０分後
にとったデータを示すグラフである。床面からの高さが
６５０ｍｍ以下では、５分後までは温度上昇するが、そ
れ以降は逆に温度が低下している。一方、床面からの高
さが６５０ｍｍより上部では、時間の経過と共に室温が
上昇している。このデータから、床面からの高さが３５
０ｍｍを境として、上下方向に大きな温度の違う層、つ
まり層状化が発生していることが解る。

【００２０】図３は、たて軸に温度をとり、横軸に経過
時間をとった時の室内温度分布のデータを表すグラフで
ある。床面からの高さが３５０ｍｍにおいては、暖房開
始後一旦温度は１８℃前後まで上昇した後、約５分経過
後頃から温度は逆に低下している。一方、床上６５０ｍ
ｍから上は、時間の経過と共に温度は上昇している。こ
の図４から、時間の経過に関係なく、１６５０ｍｍ付近
が最も高い温度で推移していることが解る。

【００２１】室内の温度の層状化の発生は、この図２、
図３で明らかなように、床から１５００〜１６５０ｍｍ
付近の温度の上昇率か、床から１５０ｍｍ付近の温度の
変化か、あるいは床から３５０ｍｍ付近と、１５００〜
１６５０ｍｍ付近の温度差を監視する、又は、グリルの
吹出口の温風自体の温度を監視していることにより判断
できる。本発明の層状化発生の監視は、上記各監視ポイ
ントの温度変化を温度センサで検出し、このデータを単
独で、又は組み合わせて用いることにより、層状化に入
る直前で層状化防止運転に入るものである。

【００２２】図４は、本発明が奏する層状化防止運転時
の温度分布のデータをグラフで示すものである。この図
４は、グリルの吹出口から吹き出す温風の温度が層状化
が発生する温度になった時に、ガスバーナの燃焼量を減
少させるように制御した場合（請求項１、２、６）であ
る。このグラフから、床からの高さが３５０ｍｍの位置
において、３０分経過後の到達温度が約１２℃から約２
０℃に改善していることが解る。同じく床からの高さが
１５０ｍｍの位置においても約１０℃から約１６℃に改
善していることが解る。

【００２３】

【実施例】図１に、ガス燃焼式温風暖房機を用いた浴室
暖房装置に請求項１〜９に記載した本発明を実施した例
を示す。この図１において、１は浴室、２は浴槽、３は
洗い場、４は外壁であって、この外壁４の上部には暖房
機取り付け用の取付穴５が設けられている。６は暖房機
であって、この暖房機６は、外壁４の外に本体７を位置
させ、前記取付穴５の内側にグリル８部分を位置させた
構成である。

【００２４】この暖房機６を更に詳しく説明すると、本
体７内には、ガスバーナー９を組み込んだ燃焼室１０
と、この燃焼室１０をとり囲むようにして形成された熱
交換室１１から成る温風発生器１２が組み込まれてい
て、前記グリル８の空気吸込口１３からファン１７によ
り吸い込んだ浴室１内の空気は、空気吸込ダクト１４を
経由して前記熱交換室１１内に入り、ここでガスバーナ
９の燃焼ガス熱で加熱され、前記空気吸込ダクト１４内
に通された温風送風ダクト１５からグリル８の温風吹出
口１６に至り、ここから浴室１内に吹き出して浴室１の
暖房と乾燥を行うことができるように構成されている。

【００２５】図１において、１８はガスバーナ９にガス
を供給するガス供給ライン、１９はこのガス供給ライン
１８に取り付けられたガス流量制御弁、２０は燃焼室１
０内に燃焼用の空気を送入するブロア、２１は燃焼室１
０から本体７外に排ガスを排出するための排ガス放出管
である。

【００２６】２２は浴室１の天井１ａに近い部分に取り
付けられた上部温度センサ、２３は浴室１の洗い場３に
近い部分に取り付けられた下部温度センサ、２４はグリ
ル８の吹出口１６に取り付けられた吹出口温度センサ、
２５は制御器（制御回路）である。

【００２７】上記実施例において、制御器２５で行う層
状化防止のための運転例を次に説明する。 （１）暖房機６は、最大のインプットで運転を開始し、
浴室１内において、吹出口温度センサ２４で検出される
温風の温度が設定温度を超えたときにガスバーナ９のガ
ス流量制御弁１９を絞り、又はファン１７の回転数を増
大させて風量を増し、吹き出す温風の温度を下げる（請
求項１及び２及び６及び７）。電気ヒータの場合は、出
力を絞り、温水の場合には温水量を絞る、又は温水温度
を下げる（請求項６）。 （２）下部温度センサ２３で検出される温度が一旦上昇
した後、低下した時上記（１）と同様の層状化防止運転
に移行する（請求項３）。 （３）上部温度センサ２２で検出される温度の上昇率
（変化率）が一定の率を超えたとき上記（１）と同様の
層状化防止運転に移行する（請求項４）。 （４）上記（１）〜（３）を任意に組み合わせてこの組
み合わせたものが夫々条件を満たしたときに上記（１）
と同様の層状化防止運転に移行する（請求項５）。 （５）グリル８の吸込口１３を図１において、一点鎖線
で示すように浴室１の下部洗い場３側に設けて、洗い場
３側の冷たい空気を吸い込むことにより、相対的に吹き
出す温風の温度を低下させる（請求項８）。この場合
は、グリル８の吸込口１３から吸込ダクト（図示せず）
を洗い場３の吸込口１３まで延長してこれに結ぶ。な
お、この洗い場３の吸込口１３から冷たい空気を吸引す
る場合、層状化防止運転に移行するときだけでなく、暖
房機運転中常時としてもよい。但し、この常時運転の場
合は、層状化は発生しない。

【００２８】上記実施例は、ガスバーナ９を用いた暖房
機１であるが、電気ヒータあるいは温水熱交換器を用い
た暖房機についても上記（１）〜（５）の運転例をその
まま適用できる。

【００２９】

【発明の効果】請求項１〜９に記載した本発明は以上の
ように、温風式暖房装置において、層状化防止運転を行
うように構成したことにより、次の効果を奏する。 １．温風暖房において、層状化が防止されると、室内の
天井側が温かく、足元の方が冷たいと云った欠点が改善
されるので、快適性が増す。 ２．層状化が進行した場合、室内の下の方まで温かくす
るために運転を「強」に制御したり、長時間運転を継続
したりするようになるため、燃料の消費が多くなり、効
率も悪くなるが、この点が改善される。 ３．層状化が進行した場合、天井付近が高温になるた
め、燃焼ガス及び電気ヒータを用いた暖房装置にあって
は、天井の樹脂製内装材等が溶損したり、変形したりす
る心配があるが、この心配がなくなる。 ４．衣類乾燥時に層状化が進行すると、衣類の上の方が
乾き、下の方が生乾きとなったり、燃焼ガス及び電気ヒ
ータを用いた暖房装置にあっては、衣類の上の方が過剰
乾燥となり、生地を傷める心配があったが、この心配が
なく、又、乾き時間の短縮により燃料の節約を図ること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る暖房装置の運転制御方法及びその
装置の説明図。

【図２】ガス式温風暖房機を用いた時の浴室内温度分布
の説明図。

【図３】ガス式温風暖房機を用いた時の浴室内温度と時
間との関係の説明図。

【図４】層状化防止運転を行った時の浴室内温度の変化
の説明図。

【符号の説明】

１ 浴室 ６ 暖房機 ８ グリル ９ ガスバーナ １３ 空気吸込口 １６ 吹出口 ２２ 上部温度センサ ２３ 下部温度センサ ２４ 吹出口温度センサ ２５ 制御器

フロントページの続き Ｆターム(参考） 3L028 EA01 EB01 EB02 EC01 FB01 FB02 FC01 3L071 AA01 AC01 AC02 AE03 AF03 AG01 3L072 AA05 AB06 AC01 AC02 AE03 AF09 AG02

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 温風式暖房装置において、室内の温度分
   布が層状化する直前に、その吹き出し温風の温度を層状
   化温度以下に制御する運転制御方法。
2. 【請求項２】 請求項１において、吹き出し温風の温度
   を層状化温度以下に制御するタイミングは、吹き出し温
   風の温度を検出し、この温風の温度が設定温度以上にな
   った時とする温風式暖房装置の運転制御方法。
3. 【請求項３】 請求項１において、吹き出し温風の温度
   を層状化温度以下に制御するタイミングは、運転を開始
   した直後において、室内下部の空気の温度が一旦上昇を
   開始し、その後低下した時とする温風式暖房装置の運転
   制御方法。
4. 【請求項４】 請求項１において、吹き出し温風の温度
   を層状化温度以下に制御するタイミングは、室内上部の
   空気の温度の変化率が、設定率以上となった時とする温
   風式暖房装置の運転制御方法。
5. 【請求項５】 請求項１において、吹き出し温風の温度
   を層状化温度以下に制御するタイミングは、吹き出し温
   風の温度及び室内下部の空気の温度及び室内上部の空気
   の温度の変化率の３条件を任意に組み合わせ、この組み
   合わせた条件が設定値以上になった時とする温風式暖房
   装置の運転制御方法。
6. 【請求項６】 請求項１乃至５において、吹き出し温風
   の温度を層状化温度以下に制御するために、ガスバーナ
   又は電気ヒータ又は温水熱交換器の発熱量を減少させる
   温風式暖房装置の運転制御方法。
7. 【請求項７】 請求項１乃至５において、吹き出し温風
   の温度を層状化温度以下に制御するために、熱交換を行
   う風量を増大させて、相対的に室内に吹き出す温風の温
   度を層状化温度以下に低下させる温風式暖房装置の運転
   制御方法。
8. 【請求項８】 請求項１乃至５において、吹き出し温風
   の温度を層状化温度以下に低下させるために、常時又は
   層状化防止運転に移行するときに室内下部から冷たい空
   気を吸引し、相対的に吹き出す温風の温度を層状化温度
   以下に低下させる温風式暖房装置の運転制御方法。
9. 【請求項９】 室内空気の吸引口と温風の吹出口を室内
   の上部に設けると共に前記吸引口から吸引した空気を温
   水式熱交換器又は電気ヒータ又は燃焼ガス熱交換器を経
   由して前記吹出口から室内に吹き出す方式の温風式暖房
   装置と、前記室内の下部又は上部又は前記暖房装置の吹
   出口から吹き出す温風の温度を検出する温度センサと、
   前記温度センサが、当該室内において、層状化が発生す
   る直前の温度を検出したときに、前記暖房装置から室内
   に吹き出す温風の温度を層状化が発生しない温度になる
   ように前記温水式熱交換器又は電気ヒータ又は燃焼ガス
   熱交換器の発熱量を減少させるか、熱交換する風量を増
   大させるか、当該室内下部から常時又は層状化防止運転
   に移行するときに冷たい空気を吸引するように制御する
   制御回路と、から成る温風式暖房装置の運転制御装置。