JP2010139103A - ファンヒータ - Google Patents

Abstract

【課題】大容量の面状の燃焼面を備えた燃焼手段を用い、炎を安定化して、効率良く室内の清浄化を図ることができるファンヒータを提供する。
【解決手段】通風路Ｐを有する本体１内に、面状の燃焼面２ａを備えた燃焼手段２を設け、前記本体１外から外気を吸引してフィルタ３を通過させて本体１外へ送り出す送風手段４を設け、燃焼手段２の燃焼面２ａをフィルタ３の流入面３ａに対向して配置し、燃焼手段２の燃焼による熱でフィルタ３に捕捉される粒子状物を除去可能に構成し、フィルタ３と燃焼手段２の燃焼面２ａとの間に、燃焼面２ａに沿う方向に外部から流入する通気を制限する通気緩和手段５を設けた。
【選択図】図１

Description

本発明は、通風路を有する本体内に、面状の燃焼面を備えた燃焼手段を設け、前記本体外から外気を吸引してフィルタを通過させて本体外へ送り出す送風手段を設け、前記燃焼手段の燃焼面を前記フィルタの流入面に対向して配置し、前記燃焼手段の燃焼による熱で前記フィルタに捕捉される粒子状物を除去可能に構成してあるファンヒータに関する。

現在、ファンヒータは家庭用の暖房機器として広く流通している。近年、住環境の清浄化指向が高まり、ファンヒータにも室内空気中の塵埃や臭気、カビ、ダニ、花粉、ウイルス、などのアレルゲンや細菌等を除去する空気清浄機能が付加される傾向にある。

前記空気清浄機能としては、塵埃を帯電させて集塵板に捕集するものや、繊維状のフィルタに捕集するもの、またはこれらを複合したものが用いられている。さらに活性炭や吸着手段などによって空気中の臭い成分を除去するもの、健康上の配慮からフィルタに特殊な抗菌処理を施したものもある。

さらに、ヒータを用いた空気清浄機能付き電気暖房機として特開平４−３０９７５１号公報（特許文献１）に記載されているものが知られている。この装置は平板状のヒータを備え、通路の空気中の臭い成分および微粒子をヒータ近傍に捕集するための放電装置と、捕集された臭い成分および微粒子のヒータによる酸化分解を促進する酸化吸着手段とを絶縁体に添着して構成されており、ヒータの加熱によって暖房を行うと同時に、放電極と集塵極より構成された放電装置放電極から放電される陽イオンによって微粒子や臭気成分が帯電し、集塵極に引き寄せられて絶縁体に付着し、ヒータの熱と酸化吸着手段によって酸化分解されるよう構成されている。

しかしながら上記ファンヒータではフィルタや集塵板の交換やメンテナンスが必要であり、また、カビ、花粉などのアレルゲンや塵埃などの固体粒子を広い吸着面積で均一に捕捉し、かつその全面を高温にして、捕捉した粒子状物を焼却することは困難であった。そこで、ヒータとして面状の燃焼面を備えた燃焼手段を用いて、酸化分解能を高めることが考えられる。

特開平０４−３０９７５１号公報

しかし、燃焼手段の出力を高めても、燃焼手段からの燃焼出力は上方に向かって発生するため、燃焼手段の燃焼面を広くして、大きなフィルタの流入面に対向して配置するには、構造的な制約を受け、燃焼出力を集塵板に効率よく火力を供給することは困難であった。これを解決するためには、本体外から外気を吸引してフィルタを通過させて本体外へ送り出す送風手段も高出力のものに変更し、燃焼出力を前記フィルタに向かって誘導する必要がある。

しかしながら、送風手段の出力を高めると、前記燃焼手段の燃焼面には、前記燃焼面に沿う方向に外部から燃焼面の横切るように流入するため（図４参照）、前記燃焼手段の出力が不安定になり、ひどい場合には、前記燃焼手段の炎が吹き消えてしまうこともあった。

そのため、結果として、前記フィルタにより、カビ、花粉などのアレルゲンや塵埃などの粒子状物を広い吸着面積で均一にして捕捉し、かつ高温にして焼却することは実現困難であった。

本発明は、上記実情に鑑み、大容量の面状の燃焼面を備えた燃焼手段を用い炎を安定して形成し、効率良く室内の清浄化を図ることができるファンヒータを提供することにある。

〔構成〕
上記技術課題を解決するための本発明のファンヒータの特徴構成は、
通風路を有する本体内に、面状の燃焼面を備えた燃焼手段を設け、前記本体外から外気を吸引してフィルタを通過させて本体外へ送り出す送風手段を設け、前記燃焼手段の燃焼面を前記フィルタの流入面に対向して配置し、前記燃焼手段の燃焼による熱で前記フィルタに捕捉される粒子状物を除去可能に構成してあるファンヒータであって、
前記フィルタと燃焼手段の燃焼面との間に、前記燃焼面に沿う方向に外部から流入する通気を制限する通気緩和手段を設けた点にある。

また、前記通気緩和手段が赤外線透過性材料からなる板状構造体であることが好ましく、さらに、前記通気緩和手段が耐熱ガラスであることが好ましい。

また、前記フィルタが、空孔率が８０％〜９０％の連続気孔を備えた３次元骨格構造を有するセラミックフィルタであることが好ましい。

また、前記送風手段を、前記通風路における前記フィルタより下流側に設けることが好ましい。

〔作用効果〕
つまり、通風路を有する本体内に、面状の燃焼面を備えた燃焼手段を設けてあるから、前記燃焼手段の面状の燃焼面を有効に利用して、高い加熱効果および粒子状物焼却効果を発揮する高い燃焼出力を得ることができる。これに、前記本体外から外気を吸引してフィルタを通過させて本体外へ送り出す送風手段を設けると、その燃焼出力を受けた空気は、温風として効率良く本体外へ導かれ、本体外の室内を暖房することができる。また、前記フィルタにより、本体外から取り入れた空気中に含まれる粒子状物を除去して、前記燃焼出力を受けた空気を清浄なものとすることができる。さらに、前記燃焼手段の燃焼面を前記フィルタの流入面に対向して配置すると、前記フィルタの広い面に対して前記燃焼手段の燃焼出力を行きわたらせることができ、前記燃焼手段の燃焼による熱で前記フィルタに捕捉される粒子状物を効率よく除去可能となる。

ここで、前記フィルタと燃焼手段の燃焼面との間に、前記燃焼面に沿う方向に外部から流入する通気を制限する通気緩和手段を設けたから、外部から流入する空気は、前記燃焼面に沿って高速で流入するのを抑制され、前記燃焼面における燃焼を不安定にするおそれが低くなる。また、この構成では、前記燃焼面に沿う方向に外部から流入する通気を制限しつつも、燃焼面からの熱を受けた空気は、通風路を通じて前記前記フィルタに達するので、前記燃焼手段から前記フィルタへの対流、伝導による熱の伝達は維持することができる。したがって、前記燃焼手段の燃焼による熱により、暖房効率を高く維持することができるとともに、前記フィルタで捕捉された粒子状物を効率よく除去することができる。また、フィルタに捕捉された粒子状物は除去されて蓄積されにくくなるから、前記フィルタの交換、メンテナンス等の作業も軽減することができる。

また、前記通気緩和手段を設けると、前記燃焼手段からの熱のうち、放射熱については、前記フィルタに到達しにくくなるおそれもあるが、前記通気緩和手段が赤外線透過性材料であれば、前記燃焼手段からの放射熱を、直接フィルタに供給することができるので、前記フィルタの加熱効率を極めて高く維持でき、空気清浄効果を高く維持するのに寄与する。尚、このような前記通気緩和手段として、耐熱ガラスを用いると、上記通気の制限を行い、赤外線を透過させる構成が容易に実現できる。

また、前記フィルタとして、セラミックフィルタを用いると、耐熱性に優れ、長期的に安定して粒子状物を熱により除去する構成を実現できる。このようなフィルタは、連続気孔の空孔率が高すぎると粒子状物の除去率が低下し、空孔率が低いと、粒子状物が目詰まりしたり、通気抵抗が高くなって、送風手段に大きな付加がかかったりする不都合が生じやすい。しかし、本発明者らは鋭意研究の結果、ファンヒータのフィルタが、同じ空間の外気を繰り返し通過させることにより、粒子状物の１パスでの除去率は６０％程度でよいことを見出し、しかも、空孔率が８０％〜９０％の連続気孔を備えた３次元骨格構造を有するセラミックフィルタを用いれば、圧力損失が少なく、粒子状物の除去率を６０％以上という高い水準に維持することができるという知見を得、これにより、耐熱性、長期安定性に加え、通気抵抗と粒子状物の除去率との両立を図ることができた。

また、前記送風手段を、前記通風路における前記フィルタより下流側に設けてあると、前記送風手段により生じる通気は、前記フィルタにより整流される状態で前記燃焼手段の面状の燃焼面に発生し、圧損が特定の箇所に集中しにくくなる。そのため、前記燃焼面における通気を穏やかなものとして、前記燃焼装置を安定燃焼させるのに寄与するため好ましい。

したがって、空気清浄化効果の高いファンヒータを提供することができた。

以下に、本発明のファンヒータを説明する。尚、以下に好適な実施例を記すが、これら実施例はそれぞれ、本発明をより具体的に例示するために記載されたものであって、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々変更が可能であり、本発明は、以下の記載に限定されるものではない。

本発明のファンヒータＦは、図１，２に示すように、通風路Ｐを形成する本体１内に燃焼手段２とフィルタ３とを、前記燃焼手段２の燃焼面２ａと前記フィルタ３の流入面３ａとが互いに対向するように立設して配設してある。また、前記フィルタ３の通風路Ｐ下流側には、送風手段４を設け、前記本体１背面の取入口１ａと１ｂ、１ｃから吸引される空気を加熱してフィルタ３を介して前記本体１前面の送出口１ｂより排出可能に構成してある。そして、前記燃焼手段２の燃焼面２ａと前記フィルタ３の流入面３ａとの間には、前記燃焼面２ａに沿う方向に外部から流入する通気を制限する通気緩和手段５を立設固定し、前記通気緩和手段５の周縁部を迂回して、前記燃焼手段２により加熱された熱風が、前記フィルタ３の流入面３ａに達する通風路Ｐを形成してある。

前記燃焼手段２は、面状のバーナ部２Ａ（大きさ縦１１．６ｃｍ×横１１．６ｃｍ）に燃料ガスと空気とを予混合して供給する混合ガス供給部２Ｂを設け、その予混合ガス供給部２Ｂに燃料ガスを供給する供給管２ｂと、ブロワ２Ｃを介して空気を供給する空気供給管２ｃとをそれぞれ連設して構成してある。また、前記面状のバーナ部２Ａの燃焼面２ａ近傍には、着火部２Ｄを設けてある。

前記フィルタ３は、連続気孔のセラミック多孔体で、空孔率が高く、連続気孔の３次元骨格構造をもつセラミックフィルタである。このフィルタの物性を以下に示す。

基材 ：コージェライトとアルミナの混合物
空孔率 ：８０〜９０％（セル数：２０コ／２５ｍｍ）
見掛け比重 ：０．３５〜０．５５
厚さ ：３ｃｍ
大きさ ：２０ｃｍ×２０ｃｍ（正面視の縦×横）

前記送風手段４は、前記フィルタ３の下部軸流ファンを設けて構成し、送風手段４の運転により、送風手段４から前記送出口１ｂへ温風を送りだすとともに、前記フィルタ３の流出面３ｂから温風を吸入する構成としてある。

前記通気緩和手段５は、赤外線透過材料からなる板状構造体としての耐熱ガラスから構成してあり、（大きさ縦２０ｃｍ×横２０ｃｍ、厚さ３ｍｍ）前記フィルタ３とともに、前記本体１内に設けられるフレーム１Ａに立設支持固定してある。

前記バーナ部２Ａの燃焼面２ａと前記通気緩和手段５との距離は、約２ｃｍ、前記通気緩和手段５と前記フィルタ３の流入面３ａとの距離は、約３ｃｍ、前記フィルタ３の流出面３ｂと本体前面１Ｃとの間は約４ｃｍ、本体内側に対して、前記通気緩和手段５の周りに形成される通風路Ｐは、前記通気緩和手段５の上方に高さ約２ｃｍ、両側方に幅約２ｃｍ離間して形成されている（図３参照）。

〔実施例〕
上述の実施例において作製したファンヒータＦを定常運転したところ、本体１外部から取入口１ａと１ｂを介して本体１内部に取り入れられた約２５℃の空気は、流速約１．５７ｍ／ｓで前記バーナ部２Ａに流入し、約１０００℃の燃焼手段２により約５６０℃にまで加熱され、前記通気緩和手段５を迂回して流速約３．３ｍ／ｓ、約２００℃でフィルタ３に達し、流速約１．１３ｍ／ｓでフィルタ３を通過して約１００℃となり、送風手段４、送出口１ｂを介して流速約４．３４ｍ／ｓで本体１外部に約９０℃で送出することができた。また、本体１外部から取入口１ｃを介して本体１内部に取り入れられた約２５℃の空気は、天板Ｇを冷却しつつ、そのまま通気緩和手段５とフィルタ３との間に達する。つまり、前記天板Ｇは、外気を通気緩和手段５と、フィルタ３との間に導くガイド手段として機能している。その結果、前記燃焼手段２近傍に於ける燃焼面２ａに沿う方向の通気の流速は０．５９ｍ／ｓであって、着火操作時等にもガスの吹き消えや、炎の大きな揺らぎ等の不安定化は見られなかった。

前記セラミックフィルタ３により、１５種試験粉体（模擬土埃）と石松子（模擬花粉）を吸着除去する試験を行ったところ、下記のような特性を有していた。

実験条件
風速 ：０．５７ｍ／ｓ
温度 ：２１〜２５℃
湿度 ：５０％〜８０％
粉体投入量 ：１ｇ
投入速度 ：０．５ｇ／分

実験結果
圧損 ：１６Ｐａ
１５種試験粉体（模擬土埃） ：８２％（１パスの除去率）
石松子（模擬花粉） ：６１％（１パスの除去率）

上記実験結果より、前記セラミックフィルタ３は、低い圧損で、高い花粉除去能力を発揮することがわかった。（ちなみに、１５種試験粉体（模擬土埃）の除去率約８６％を示す市販のプレフィルタでは、圧損２７Ｐａ、石松子（模擬花粉）除去率２４％程度であった。）このセラミックフィルタ３は、ファンヒータＦ運転中は、１００℃以上に維持されることになる一方、スギ花粉は約１００℃において約１分で失活し始め、約５分程度で１０％以下にまで活性が低下するため、ファンヒータＦの連続運転環境では、石松子（模擬花粉）除去率６０％程度あれば、十分に室内環境を浄化するに足る能力を有することがわかる。

本発明のファンヒータの内部構造を示す斜視図 本発明のファンヒータの通風路を示す側面図 本発明のファンヒータの通風路を示す斜視図 発明が解決しようとする課題において比較検討されたファンヒータの通風路を示す側面図

符号の説明

Ｐ 通風路
１ 本体
２ａ 燃焼面
２ 燃焼手段
３ フィルタ
４ 送風手段
３ａ 流入面
５ 通気緩和手段

Claims (5)

1. 通風路を有する本体内に、面状の燃焼面を備えた燃焼手段を設け、前記本体外から外気を吸引してフィルタを通過させて本体外へ送り出す送風手段を設け、前記燃焼手段の燃焼面を前記フィルタの流入面に対向して配置し、前記燃焼手段の燃焼による熱で前記フィルタに捕捉される粒子状物を除去可能に構成してあるファンヒータであって、
   前記フィルタと燃焼手段の燃焼面との間に、前記燃焼面に沿う方向に外部から流入する通気を制限する通気緩和手段を設けたファンヒータ。
2. 前記通気緩和手段が赤外線透過性材料からなる板状構造体である請求項１に記載のファンヒータ。
3. 前記通気緩和手段が耐熱ガラスである請求項１または請求項２に記載のファンヒータ。
4. 前記フィルタが、空孔率が８０％〜９０％の連続気孔を備えた３次元骨格構造を有するセラミックフィルタである請求項１〜３のいずれか１項に記載のファンヒータ。
5. 前記送風手段を、前記通風路における前記フィルタより下流側に設けた請求項１〜４のいずれか１項に記載のファンヒータ。

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