JP2006112685A - 浴室暖房機 - Google Patents

Abstract

【課題】 従来よりも大型で加熱能力が向上した液体／気体熱交換器を、従来と同程度のサイズのハウジングに収容し、快適な温度でミスト浴することを可能とする浴室暖房機を実現する。
【解決手段】 浴室暖房機１０は、ミスト発生装置１６を備えており、吸込口１７と吹出口４５が形成されているハウジング１２と、ハウジング１２内に形成されていて吸込口１７と吹出口４５を連通する空気流路４２と、空気流路４２に介装されていて吸込口１７から吹出口４５に向かって空気を送るファン４３と、空気流路４２に介装されていて高温液体で気体を加熱する液体／気体熱交換器２１、２２、２３、２４を備えている。液体／気体熱交換器２１、２２、２３、２４は、平面状に拡がる主熱交換器２１と、その平面状に拡がる主熱交換器２１の一部に積層されている副熱交換器２３、２４を有している。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ミスト発生装置付きの浴室暖房機に関するものである。

ミスト発生装置付きの浴室暖房機が知られている（例えば、特許文献１）。ミスト発生装置は、ミスト浴用のミストを浴室に噴霧する。

特開２００３−３３４２３０号公報

ミスト浴を快適に楽しむためには、浴室を高目（例えば、４０℃以上）に暖房する必要がある。これに対して、ミスト浴を行わない場合には、浴室をそれほど高目に暖房しなくてもよい（例えば、３２℃程度で足りる）。このために、ミスト発生装置付きの浴室暖房機は、ミスト発生装置が付いていない従来の浴室暖房機に比べて、空気をより高温に加熱できるようにするために、液体／気体熱交換器を大型化しなければならない。しかしながら、大型の液体／気体熱交換器を収容するために、浴室暖房機のハウジングを大きくするのは好ましくない。ミスト発生装置が付いていない従来の浴室暖房機と同程度のサイズのハウジングに収容することが好ましい。
本発明は、その問題を解決するためになされたものであり、従来よりも大型で加熱能力が向上した液体／気体熱交換器を、従来と同程度のサイズのハウジングに収容し、快適な温度でミスト浴することを可能とする浴室暖房機を実現する。

本発明の浴室暖房機は、ミスト発生装置を備えており、吸込口と吹出口が形成されているハウジングと、ハウジング内に形成されていて吸込口と吹出口を連通する空気流路と、空気流路に介装されていて吸込口から吹出口に向かって空気を送るファンと、空気流路に介装されていて高温液体で気体を加熱する液体／気体熱交換器を備えている。液体／気体熱交換器は、平面状に拡がる主熱交換器と、その平面状に拡がる主熱交換器の一部に積層されている副熱交換器を有している。
本発明の液体／気体熱交換器は、平面状に拡がる主熱交換器と、その一部に積層されている副熱交換器を有している。副熱交換器が付加されているために、加熱能力が向上しており、ミスト浴に必要とされる高目の温度（例えば、４０℃以上）にまで浴室を暖房することができる。一般に空気流路は、滑らかに連続する曲線で構成されている。それに対して、熱交換器は製造コストを安価とするために、平面状に拡がっている。曲線で構成される空気流路に平面状に拡がる熱交換器を配置すると、平面状に拡がる熱交換器の一部には副熱交換器を配置するためのスペースが確保されることが多い。本発明では、そのスペースに副熱交換器を配置する。ミスト発生装置が付いていない従来の浴室暖房機と同程度のサイズのハウジングに、ミスト浴に必要とされる高目の温度にまで暖房することを可能とする液体／気体熱交換器を収容することが可能となった。
本発明によって、ミスト発生装置が付いていない従来の浴室暖房機と同程度のサイズの浴室暖房機によって、ミスト浴を楽しむことが可能となる。

上記の浴室暖房機において、液体／気体熱交換器の高温液体流入口が主熱交換器と副熱交換器の積層範囲内に設けられていることが好ましい。
ミスト発生装置がミストを噴霧すると、浴室内は過飽和状態になる。過飽和状態になった浴室内には、霧状の微少なミストが浮遊する。液体／気体熱交換器を通過したミストの一部は、過熱状態になりやすい。過熱状態とは、本来であれば蒸発してしまう温度よりも高い温度にまでミストが蒸発しないままに加熱された状態を言い、液体／気体熱交換器を通過したミストの一部には蒸発しないままに８０℃程度にまで加熱されたミストが混じっている。過熱状態のミストが混じっていれば、入浴者は過熱状態のミストにさらされる。
上述した浴室暖房機の液体／気体熱交換器では、主熱交換器と副熱交換器が積層されている範囲内に高温液体流入口が設けられている。主熱交換器と副熱交換器が積層されている範囲では、空気通過抵抗（圧力損失）が大きい。このため、積層された熱交換器を通過する空気の速度が遅くなる。また、積層された熱交換器を通過する空気は、長い距離に亘って熱交換器に接する。従って、積層範囲を通過した空気は、積層範囲以外を通過した空気よりも高温になる。液体／気体熱交換器の積層範囲を通過した空気の温度が高温になると、その高温空気が過熱状態のミストを蒸発させるトリガーになり、過熱状態のミストを速やかに蒸発させる。入浴者を過熱状態のミストにさらすことが抑制される。

上記の浴室暖房機において、主熱交換器と副熱交換器の内、風下側の熱交換器に高温液体流入口が設けられていることが好ましい。
この浴室暖房機の液体／気体熱交換器は、主熱交換器と副熱交換器の内、風下側の熱交換器に高温液体流入口が設けられている。風下側の熱交換器に高温液体が送り込まれると、風上側の熱交換器に高温液体が送り込まれるよりも、熱交換効率が高くなる。よって、液体／気体熱交換器の積層部分を通過した空気の温度をより高くすることができ、ミストの過熱状態を解消しやすくなる。

後述する実施例の主要な特徴を記載する。
（第１実施形態）
（１）浴室暖房機は、ハウジング、熱交換部、送風部、ミスト発生部を備えている。ハウジングは、熱交換部と送風部を収容している。
（２）熱交換部は、第１熱交換器、第２熱交換器、第３熱交換器、第４熱交換器を有している。第１熱交換器の上流側と下流側のそれぞれには、第１熱交換器よりも小型の第３熱交換器と第４熱交換器が積層されている。第１熱交換器と第３熱交換器と第４熱交換器を積層することにより、ハウジング内のスペースを有効に利用して、熱交換能力を大きくすることに成功している。
（３）送風部は、ダクト、ファン、モータを備えている。ダクト内には、熱交換部とファンが配置されている。ファンは、モータに駆動されて回転する。
（４）ミスト発生部が備えるミストノズルは、浴室内にミストを噴霧する。
（５）ファンが回転すると、外部の空気がダクトに吸い込まれる。吸い込まれた空気は、第１〜第４熱交換器を通過して温度が高くなってから浴室に吹き出す。第１熱交換器と第３熱交換器と第４熱交換器の積層部分を通過した空気は、より温度が高くなる。空気温度がより高くなると、浴室内に浮遊する過熱状態のミストを減少させることができる。

（第１実施例）
本発明の浴室暖房機に係る第１実施例について、図面を参照しながら説明する。
図１に示すように、浴室暖房機１０は、ハウジング１２、熱交換部１４、送風部１５、ミスト発生部１６を備えている。ハウジング１２は、浴室の壁２０に固定されており、熱交換部１４と送風部１５を収容している。ハウジング１２の上部には、複数のスリット状の開口からなる空気吸込口１７が形成されている。
熱交換部１４は、第１熱交換器２１、第２熱交換器２２、第３熱交換器２３、第４熱交換器２４を有している。図２に示すように、熱交換器２１、２２、２３、２４は、屈曲した伝熱管２６と、平板状に形成されており、平行に配置された状態で伝熱管２６が挿通する複数のフィン２５から構成されている。伝熱管２６の流入口２７には、熱源機（図示省略）で加熱された温水が供給されている。熱交換器２１、２２、２３、２４は、図２の紙面直角方向に空気が通過する。温水が供給された状態の熱交換器２１、２２、２３、２４を空気が通過すると、温水によって高温になった伝熱管２６とフィン２５が空気を加熱し（熱交換が行われ）、空気の温度が上昇する。空気を加熱して温度が低下した温水は、伝熱管２６の流出口２８から送り出される。なお、図２では図示を省略しているが、第１熱交換器２１と第２熱交換器２２では、伝熱管２６が空気通過方向に２列に重なって配置されている。

図１に示すように、第１熱交換器２１は、水平よりも僅かに傾いた姿勢に配置されている。第１熱交換器２１の上流側（図１の上側）と下流側のそれぞれには、第１熱交換器２１よりも小型の第３熱交換器２３と第４熱交換器２４が積層されている。第２熱交換器２２は、ほぼ垂直な姿勢に配置されている。
図３は、第１熱交換器２１、第３熱交換器２３、第４熱交換器２４を模式的に示している（第１熱交換器２１の伝熱管２６は、一列であるものとして図示している。図４、図７も同様である）。フィン２５群は、直方体状に図示している。熱源機からの温水は、第４熱交換器２４の流入口３２に送り込まれる。第４熱交換器２４の流入口３２に送り込まれた温水は、流出口３３から送り出される。第４熱交換器２４の流出口３３から送り出された温水は、第１熱交換器２１の流入口３４に送り込まれる。第１熱交換器２１の流入口３４に送り込まれた温水は、流出口３５から送り出される。第１熱交換器２１の流出口３５から送り出された温水は、第３熱交換器２３の流入口３０に送り込まれる。第３熱交換器２３の流入口３０に送り込まれた温水は、流出口３１から送り出される。すなわち、第４熱交換器２４の流入口３２に送り込まれた温水は、第４熱交換器２４、第１熱交換器２１、第３熱交換器２３の順に熱交換器２１、２３、２４を通過し、第３熱交換器２３の流出口３１から送り出される。第３熱交換器の流出口３１から送り出された温水は、熱源機に戻される。熱源機に戻された温水は、再び加熱されて第４熱交換器２４に送り込まれる。

図７に示すように、図３に示した第１熱交換器２１に相当する部分を、第５熱交換器７５と第６熱交換器７６に分割することもできる。この場合、熱源機からの温水は、第４熱交換器２４の流入口３２に送り込まれる。第４熱交換器２４の流入口３２に送り込まれた温水は、流出口３３から送り出される。第４熱交換器２４の流出口３３から送り出された温水は、第５熱交換器７５の流入口７７に送り込まれる。第５熱交換器７５の流入口７７に送り込まれた温水は、流出口７８から送り出される。第５熱交換器７５の流出口７８から送り出された温水は、第３熱交換器２３の流入口３０に送り込まれる。第３熱交換器２３の流入口３０に送り込まれた温水は、第３熱交換器２３の流出口３１から送り出される。第３熱交換器２３の流出口３１から送り出された温水は、第６熱交換器７６の流入口７９に送り込まれる。第６熱交換器７６の流入口７９に送り込まれた温水は、流出口８０から送り出される。このように、第４熱交換器２４の流入口３２に送り込まれた温水は、第４熱交換器２４、第５熱交換器７５、第３熱交換器２３、第６熱交換器７６の順に流れ、第６熱交換器７６の流出口８０から送り出される。

温水が順に熱交換器２１、２３、２４を通過するのではなく、図４に示すように、個々の熱交換器２１、２３、２４に温水を送り込むようにしてもよい。各熱交換器２１、２２、２３から送り出された温水は、熱源機に戻される。
図５に示すように、熱交換器３６、３７を２層に積層することもできる。熱交換器３７は、熱交換器３６よりも大きい。熱交換器３６の流入口４０に送り込まれた温水は、熱交換器３６と熱交換器３７を通過し、熱交換器３７の流出口４１から送り出される。熱交換器３６、３７に別個に温水を送り込むこともできる。
第２熱交換器２２にも熱源機から温水が送り込まれている。第２熱交換器２２を通過した温水は、熱源機に戻される。

図１に示すように、送風部１５は、ダクト４２、ファン４３、モータ（図示省略）を備えている。ダクト４２は、空気流路を形成している。ダクト４２内には、熱交換部１４とファン４３が配置されている。ダクト４２の上流端には、空気通過口４４が複数開口している。ダクト４２の下流端には、外部に連通する空気吹出口４５が設けられている。ファン４３はクロスフロータイプであり、モータに駆動されて回転する。

ミスト発生部１６は、加熱器４６、第１給水配管４７、第２給水配管４８、開閉弁４９、ミストヘッド５０を有している。加熱器４６には、第１給水配管４７を経由して水道水が供給されている。加熱器４６は、熱源機から供給される温水が通過する熱交換器（図示省略）を内蔵している。加熱器４６に供給された水道水は、熱交換器を通過する温水に加熱されて温度が上昇する。第２給水配管４８は、ミストヘッド５０に温水を送り込む。開閉弁４９は、第２給水配管４８に介装されている。ミストヘッド５０には、ミストノズル５１が設けられている。加熱器４６が内蔵する熱交換器の代わりに、例えば、電気ヒータ、ヒートポンプ、ヒートパイプ、ガス燃焼機、石油燃焼機を用いて、加熱器４６を通過する水道水を加熱することもできる。
送風部１５のモータ、熱源機、加熱器４６、開閉弁４９は、コントローラ（図示省略）によって統合的に制御されている。コントローラには、使用者が操作するリモコン（図示省略）からの操作信号が入力される。

モータに駆動されてファン４３が回転すると、ハウジング１２の空気吸込口１７から外部の空気が吸い込まれる。空気吸込口１７から吸込まれた空気は、ダクト４２の空気通過口４４を通過してダクト４２内に入り込む。ダクト４２内に入り込んだ空気は、熱交換器２１、２２、２３、２４を通過する。この場合、空気は、第１熱交換器２１、第３熱交換器２３、第４熱交換器２４の積層されている部分と、第１熱交換器２１の積層されていない部分と、第２熱交換器２２を通過する。熱交換器２１、２２、２３、２４を通過した空気は、温度が上昇する。ファン４３は、温度が上昇した空気を、温風として空気吹出口４５から浴室に吹き出させる。空気吹出口４５から吹き出した温風は、浴室を暖房してから、ハウジング１２の空気吸込口１７に再び吸い込まれる。
ミスト浴を行う場合には、空気吹出口４５から温風を吹き出した状態で、ミスト発生部１６の開閉弁４９を開く。開閉弁４９が開くと、ミストヘッド５０のミストノズル５１からミストが噴霧される。ミストノズル５１からミストが噴霧されると、浴室がミストで満たされる。入浴者は、ミストが満たされた浴室で、快適にミスト浴を楽しむことができる。ミストノズル５１から浴室に噴霧されたミストは、空気とともにハウジング１２の空気吸込口１７に吸い込まれ、熱交換器２１、２２、２３、２４を通過し、再び空気吹出口４５から吹き出す。
夏期のように外気温度が高いときには、冷涼感が求められる。この場合には、熱交換器２１、２２、２３、２４と加熱器４６の熱交換器に温水を供給しない状態で、ファン４３を駆動するとともに開閉弁４９を開く。すると、浴室の暖房が行われない状態で、低温のミストがミストノズル５１から噴霧される。

図１から明らかなように、第１熱交換器２１の上流側と下流側に、第１熱交換器２１と同じ大きさの熱交換器を積層しようとしても、ダクト４２と干渉してしまうために、それは不可能である。本実施例の浴室暖房機１０は、第１熱交換器２１の上流側と下流側の空いているスペースを有効に利用して、第１熱交換器２１に、それよりも小型の第３熱交換器２３と第４熱交換器２４を積層している。

夏期以外、とりわけ冬季には、ミスト浴に快適な温暖感が求められる。例えば、冬季の外気温度が５（℃）の寒い日でも、浴室で４０（℃）のミストを浴びることにより、新陳代謝が促進され、老廃物が対外に排出され、血行が良くなるという効果が得られる。しかしながら、従来のミスト発生部を備えていない浴室暖房機では、外気温度が５（℃）の場合に、浴室を４０（℃）で暖房することができなかった。せいぜい、３２（℃）程度までしか暖房できなかった。ミストを浴びない場合には、３２（℃）程度の温度でも、充分に暖かく感じることができるからである。すなわち、ミスト浴を行う浴室暖房機では、従来のミスト浴を行わない浴室暖房機に比べて、より熱交換能力が大きな熱交換器を装備しないと、ミスト浴として快適な４０（℃）まで浴室の温度を上昇させることができない。発明者が検討したところでは、４０（℃）で浴室の暖房を行おうとすると、従来よりも熱交換器の熱交換能力を３０（％）以上高くしなければならない。
上述したように、本実施例の浴室暖房機１０は、第１熱交換器２１の上流側と下流側の空いているスペースを利用して、第１熱交換器２１に、それよりも小型の第３熱交換器２３と第４熱交換器２４を積層している。このため、熱交換器の熱交換能力が高められており、浴室をより高い温度で暖房することができる。従って、従来に比べてハウジング１２の形状を大きくすることなく、コンパクトなミスト機能付きの浴室暖房機を実現することができる。さらには、従来のミスト機能が付いていない浴室暖房機のハウジングをそのまま用いることができるので、ハウジング金型の共用化や標準化が可能になる。

ミストノズル５１が浴室にミストを噴霧すると、浴室内は過飽和状態（相対湿度が１００（％）を超えた状態）になる。過飽和状態になった浴室内には、蒸発できない霧状の微少なミストが浮遊する。このような雰囲気では、霧状のミストが過熱状態になりやすい。過熱状態とは、ミストの温度が、本来蒸発するよりも更に高くなった状態（例えば、８０（℃））を言う。従って、ミストを浴びている入浴者に、過熱状態のミストが接触する。

第１熱交換器２１に、それよりも小型の第３熱交換器２３と第４熱交換器２４を積層すると、積層している部分を空気が通過する抵抗（圧力損失）が大きくなる。このため、積層部分を通過する空気の速度が遅くなる。積層部分を通過する空気は、速度が遅いとともに、熱交換器内を、積層された分だけ長い距離通過する。従って、第３熱交換器２３と第１熱交換器２１と第４熱交換器２４を通過した空気は、第１熱交換器２１の積層されていない部分を通過した空気よりも高温になる。例えば、第３熱交換器２３と第１熱交換器２１と第４熱交換器２４を通過した空気は６０〜７０（℃）になるが、第１熱交換器２１の積層されていない部分を通過した空気は５０〜６０（℃）にしかならない。
浴室内に浮遊していた過熱状態のミストは、空気とともにハウジング１２の空気吸込口１７に吸い込まれて熱交換器２１、２２、２３、２４を通過する。第３熱交換器２３と第１熱交換器２１と第４熱交換器２４の積層された部分を通過する空気は、上述したように高温になる。熱交換器２１、２３、２４の積層部分を通過した空気が高温になると、その高温空気がミストの過熱状態を崩すトリガーになり、過熱状態のミストが蒸発する。よって、浴室内に浮遊する過熱状態のミストを減少させることができる。

図７に示した形態では、熱源機から供給された温水が、第４熱交換器２４、第５熱交換器７５、第３熱交換器２３、第６熱交換器７６の順に通過する。熱交換器２３、２４、７５、７６を通過する温水は、空気を加熱することによって次第に温度が低下してゆく。上述した順序で、温水が熱交換器２３、２４、７５、７６を通過すると、温度がそれほど低下していない温水が、積層されている第４熱交換器２４、第５熱交換器７５、第３熱交換器２３を通過する。このため、第４熱交換器２４、第５熱交換器７５、第３熱交換器２３を通過した空気の温度をより高くすることができる。

熱源機からの温水が最初に送り込まれる熱交換器（図３、図７の第４熱交換器２４。図５の熱交換器３６）は、通過空気の下流側（風下側）に配するのが好ましい。このようにすると、熱交換器の熱交換効率がより高くなる（空気と温水を対向的に流す方が、並行的に流すよりも熱交換効率が高くなる）。よって、液体／気体熱交換器の積層部分を通過した空気の温度をより高くすることができる。

（第２実施例）
図６は、天井６０に装着される浴室暖房機６２を示している。この浴室暖房機６２の構成は、基本的には第１実施例の浴室暖房機１０と同様である。従って、図６では、第１実施例の浴室暖房機１０と対応する構成部品に、浴室暖房機１０と同じ符号を付すこととし、これ以上の説明は省略する。

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時の請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。

浴室暖房機の断面図（第１実施例）。 熱交換器の外観図。 熱交換器を温水が通過する順序を示す熱交換器の模式的斜視図。 同上。 同上。 浴室暖房機の断面図（第２実施例）。 熱交換器を温水が通過する順序を示す熱交換器の模式的斜視図。

符号の説明

１０：浴室暖房機
１２：ハウジング
１４：熱交換部
１５：送風部
１６：ミスト発生部
１７：空気吸込口
２０：壁
２１：第１熱交換器
２２：第２熱交換器
２３：第３熱交換器
２４：第４熱交換器
２５：フィン
２６：伝熱管
２７、３０、３２、３４：流入口
２８、３１、３３、３５：流出口
３６、３７：熱交換器
４０：流入口
４１：流出口
４２：ダクト
４３：ファン
４４：空気通過口
４５：空気吹出口
４６：加熱器
４７：第１給水配管
４８：第２給水配管
４９：開閉弁
５０：ミストヘッド
５１：ミストノズル
６０：天井
６２：浴室暖房機
７５：第５熱交換器
７６：第６熱交換器
７７、７９：流入口
７８、８０：流出口

Claims (3)

1. ミスト発生装置付きの浴室暖房機であり、
   吸込口と吹出口が形成されているハウジングと、
   ハウジング内に形成されており、吸込口と吹出口を連通する空気流路と、
   空気流路に介装されており、吸込口から吹出口に向かって空気を送るファンと、
   空気流路に介装されており、高温液体で気体を加熱する液体／気体熱交換器を備えており、
   液体／気体熱交換器は、平面状に拡がる主熱交換器と、平面状に拡がる主熱交換器の一部に積層されている副熱交換器を有していることを特徴とする浴室暖房機。
2. 液体／気体熱交換器の高温液体流入口が主熱交換器と副熱交換器の積層範囲内に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の浴室暖房機。
3. 主熱交換器と副熱交換器の内、風下側の熱交換器に高温液体流入口が設けられていることを特徴とする請求項２に記載の浴室暖房機。

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