JP2015175559A - 燃焼機器 - Google Patents
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Abstract
Description
特許文献1は、そのような発電を可能にした燃焼機器の一例であり、その図1に示されるように、内側に熱電発電機4を備えたファンヒータ100である。
熱電素子1は、ゼーベック効果を利用したものであり、高温部2と低温部3の温度差により熱起電力を発生させる素子である。
そして、ファンヒータ100はファン12を有しており、このファン12が熱電発電機4の熱起電力で駆動するようになっている。
これにより、ファンヒータ100は商用電源に接続しなくても、熱電発電機4で駆動したファン12を用いて、バーナー部10でガスを燃焼させた燃焼熱を温風として吹き出すことができる。
このため、特許文献1では、ファン12が駆動すれば熱気は筐体から排出されるが、ファン12が駆動するまでの所定の時間帯、筐体はバーナー10の燃焼熱で加熱され続けられ危険である。また、このような筐体が加熱される事態は、故障によりファン12が停止した場合も同様である。
本発明は以上のような事態を防止することにあり、送風機が駆動しなくても、筐体の過熱を防止して、安全な燃焼機器を提供することを目的とする。
ここで、筐体は、吹き出し口よりも上側に、燃焼室から発生した燃焼熱を外部に放出するための放熱口を有する。従って、熱電変換手段で送風機が駆動するまでの所定の時間帯、或いは、例えば熱電変換手段が故障した場合、相対的に上側の放熱口から燃焼熱を逃がして、筐体の過熱を防止することができる。
また、この放熱口とは別に相対的に下側に吹き出し口が形成されているので、送風機が正常に駆動している時間帯は、当該下側の吹き出し口から燃焼熱を放出して、外部空間を効率よく暖めることができる。
ここにいう「燃焼熱が前記放熱口から抜けるのを抑え」とは、開口部から放熱口に向かう燃焼熱の流れに所要の抵抗を与えることを意味し、送風機の起動前において、開口部から放熱口に向かう燃焼熱の流路を塞ぐことを意味するものではない。
従って、このような変向部が設けられることにより、送風機の起動前は、開口部から上昇する燃焼熱を放熱口から放出することができる。そして、送風機の駆動時には、放熱口に向かう流れが抑えられた燃焼熱に対して送風機の風を当てて、燃焼熱の流れを吹き出し口の方向にベクトルを変えさせ、放熱口があったとしても、燃焼熱を効果的に吹き出し口から放出することができる。
そうすると、高温部は燃焼室内に配置されているため、高温部を早く加熱して、送風機の起動時間を短縮できる。
そして、高温部が加熱された後は、送風機が起動して空気導入口から空気を入れて高温部を冷却し、これにより、高温部が燃焼室内に配置されていても、熱電素子が耐熱温度を超えないように制御することができる。
そうすると、火炎と高温部とが対面しているので、高温部をより早く加熱して、送風機の起動時間をより短縮できる。
また、低温部と送風機とが対面しているので、低温部を効率よく冷却できる。
さらに、空気導入口と送風機も対面しているので、送風機の風を直接的に勢いよく燃焼室に送り込んで、高温部が高温になり過ぎる事態を有効に防止できる。
以上のように、熱電変換手段の高温部をいち早く加熱して送風機を迅速に起動させ、そして送風機が駆動し始めれば、今度はその送風機の風で高温部を効果的に冷して、熱電素子の耐熱温度超えを防止し、シンプルな構成で適正な発電状態を維持することができる。
なお、各部位を対面させて、余計な部材を介在させることなく、火炎と熱電変換手段と送風機とを一列に並べて、コンパクトな配置も可能となる。
そうすると、液化ガスが収容されたカートリッジ式ガスボンベは、ガスが噴出するに従ってガスボンベが次第に冷却されていくという特性を有するため、熱電変換手段は加熱されるに従って、低温部が高温化され易い状態になったとしても、ガスボンベの冷熱を低温部にまわして、低温部を効果的に冷却できる。従って、適正な発電状態を維持することができる。
従って、使用者は熱電変換手段の発電の様子を認識でき、例えば熱電変換手段が故障して筐体が過度に加熱された場合であっても、それを認識して危険を回避できる。
なお、以下に述べる実施の形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。
また、以下の図において、同一の符号を付した箇所は特に言及がない限り同様の構成である。
これらの図の燃焼機器10は、持ち運び可能な大きさとされ、外部電源がない場所であっても使用が可能とされている。
燃焼機器10は、筐体12、燃料供給部20、燃焼室30、熱電変換手段40、及び送風機50を有している。
筐体12は、例えばスチールに耐熱塗装が施して形成されており、全体的に矩形状とされ、持ち運びが便利なように側面12Bに取っ手が設けられている。
この筐体12の中には、図3に示すように、燃料供給部20と燃焼室30が配置されており、そして、図2に示すように、背面12Cに送風機50が取付けられている。
筐体12の側面12B及び背面12Cには、開閉自在な扉27を有し、この扉27を開けてガスボンベ22の出し入れが可能とされている。なお、取出し口(扉27で覆われている部分)は筐体12の背面12Cと側面12Bに連続して開けられた貫通孔であり、これにより燃焼機器10が小型であっても、ガスボンベ22を容易に出し入れできる。
燃料供給部20は燃焼室30に燃料を供給するための部分である。
本発明の燃焼機器に用いられる燃料にはガスや灯油等を利用することができるが、本実施形態の場合の燃料はガスであり、さらに、図1に示すように、燃料を供給するための燃料源を、燃料供給部20に対して着脱可能なように、圧縮された液化ガスが収容されたカートリッジ式ガスボンベ22とされている。
具体的には、図3に示すように、燃料供給部20にはガスボンベ22を収容して置くための載置部24が設けられている。載置部24は、燃焼室30の下にある台部13の横隣に配置されている。好ましくは、載置部24は熱伝導性のよい金属材料であり、ガスボンベ22の周側面と密着する形状となるように湾曲をしている。
燃焼室30は燃料ガスが燃焼する空間S1を有し、この空間S1にガスバーナー32及び電極34が配設されている。そして、燃料供給部20から供給された燃料ガスはガスバーナー32に送られ、操作摘み部28の回転によりイグナイタ(不図示)が押されてパルス電圧が発生し、そのパルス電圧によって電極34が放電することで、燃料ガスが点火する。
なお、ガスバーナー32は、空間S1の横幅方向(図3のY方向)に長い棒状であり、その長手方向に複数の火炎口32aを並べることで、空間S1の横幅方向Yに満遍なく火炎を出すようにしている。
また、燃焼室30の正面壁30bの一部又は全体は耐熱ガラスから形成され、図1ののぞき窓16から内側が視認できる構成とされている。
図2に示す送風機50は、主に、図1及び図3の吹き出し口18から温風を吹き出させるための「温風吹き出し機能」、熱電変換手段40(図4参照)を冷却するための「冷却機能」を有する送風手段である。冷却機能については後述する。
送風機50にはファンやブロワを利用することができる。図2に示す送風機50は、好ましくは、モータ52の駆動により、軸流方向Xに送風するプロペラ51(図4参照)を有する軸流ファンである。なお、本発明の送風機50は軸流ファンに限られず、遠心ファン等を用いることもできる。
この送風機50は、外部電源を用いずに、図3の熱電変換手段40により生じた熱起電力で駆動する。
熱電変換手段40は、ゼーベック効果を利用して熱起電力を発生させるもので、熱電変換モジュール、熱電発電機、等とも呼ばれる。
熱電変換手段40については、図1のA−A断面図である図4を用いて説明する。なお、図4では燃料が燃焼している状態を図示している。
図4に示すように、熱電変換手段40は、高温部42、低温部44、及び高温部42と低温部44との間に挟まれた熱電素子46とを有している。
このようにして高温部42と低温部44との間に温度差が生じ、その間の半導体からなる熱電素子46に熱起電力が生じる。図の熱電素子46は、高温部42と低温部44との温度差が150℃になることで、送風機50を起動する熱起電力を生じるようになっている。
そして、ガスが燃焼し続けると、その燃焼熱で低温部44も温度が上昇し易くなるが、一旦、送風機50が起動すると、その風で低温部44は冷却され、これにより、高温部42と低温部44との温度差を維持し易くしている。
本実施形態の燃焼機器10は以上の特徴を有しており、さらに、以下の特徴も有している。
本実施形態の場合、高温部42が早く加熱されて、送風機50の起動時間を短縮できるように、以下の種々の工夫がなされている。
先ず、図3及び図4に示すように、高温部42は燃焼室30内に配置(空間S1に露出)されている。具体的には、高温部42は燃焼室30の背面側の内面30aから正面側に向かって突出している。なお、高温部42は、図3に示すように複数枚のフィン42aが空間S1の横幅方向Yに列設した状態である。
また、図4に示すように、ガスバーナー32への燃料ガスの供給量を最大にし、火炎FRを最大にした状態において、高温部42の主面部(正面部)はその火炎FR(好ましくは、火炎FRの先端部FR1)と対面するように配置されている。
また、火炎FRが高温部42に接触しないように高温部42に対面させつつ、火炎FRを高温部42に隣接させるため、ガスバーナー32は高温部42から所定の距離X1をおいて配置されている。
以上のように、本実施形態では、高温部42をいち早く加熱して、送風機50の起動時間の短縮を図っているが、それでも、送風機50の起動には相当な時間(例えば約1分間程度)が必要である。このため、この送風機50が起動するまでの時間帯、ガスバーナー32の燃焼熱は筐体12内に籠って危険な状態となる恐れがある。
そこで、本発明では、この送風機50の起動までの燃焼熱を外部に放出するための放熱口15が、吹き出し口18とは別に形成されている。
そして、吹き出し口18は可及的に温風を下側から吹き出すのが好ましいのに対して、放熱口15は可及的に筐体12内に熱が篭もらないように放出するのが好ましいことから、放熱口15は吹き出し口18よりも上側、より好ましくは、筐体12の天板部12Dに形成されている。
また、図4に示すように、燃焼室30は燃焼熱を筐体12内に導く開口部39を有しており、放熱口15は、少なくともこの開口部39よりも上側にあることが必要である。
そして、開口部39は、吹き出し口18側および放熱口15側の双方に臨むようにして開口している。これにより、送風機50が駆動していない時は、開口部39から出た燃焼熱は放熱口15に向かって流れ、一方、送風機50が駆動している時は、開口部15から出た燃焼熱は風AR1に当たって、その勢いで吹き出し口18から吹き出される。
本実施形態の変向部65は、開口部39と放熱口15とを結ぶ仮想線KL上であって、吹き出し口18よりも上側に、放熱口15に向かう燃焼熱の流路57を確保しつつ、放熱口15に向かう燃焼熱の流れを抑える抵抗部60を配設することで形成されている。そして、この抵抗部60により、送風機50の駆動時には燃焼熱が放熱口15から抜けるのを抑え、この抑えられた燃焼熱に対して、吹き出し口18に向かう送風機50の風AR1を当てて、燃焼熱を吹き出し口18の方向に向かわせている。
このようにして、送風機50の駆動前は、開口部39と放熱口15とは流路57を介して空間的に繋がっているので、燃焼熱を放熱口15まで流すことができ、かつ、送風機50の駆動後は、燃焼熱の放熱口に向かう流れを抵抗部60の抵抗によって抑えつつ、送風機50の風AR1により吹き出し口の方向にベクトルを変えさせることができる。
なお、図4の抵抗部60は板状であるが、本発明はこれに限られず、例えばブロック状でも構わない。また、抵抗部60の数も図のように1枚に限られるものではなく、2つ以上の抵抗部60であってもよい。
また、図4の場合の抵抗部60は、流路55を構成する部材とは別の部材で形成され、流路55の終端部55aよりも吹き出し口18側に形成されているが、本発明はこれに限られるものではない。例えば、流路55を構成する上側の板部材36が、図4の一点鎖線で示すように、平面視において開口部39の一部又は全てを隠すようにして吹き出し口18側に延伸し、この延伸した部分36−1が抵抗部60の機能を発揮するようにしても構わない。
なお、図4のように、抵抗部60は平面視において開口部39を完全に隠すように、開口部39の上を覆うのが好ましく、これにより、少なくとも燃焼熱が放熱口15に直進して流れることはなく、また、放熱口15からゴミが入っても、そのゴミが燃焼室30に落下することも防止できる。
図4に示すように、熱電変換手段40の低温部44の主面部と送風機50とは対面し、これにより、低温部44は送風機50の風を他の部材に邪魔されることなく正面から受ける構成とされている。
具体的には、低温部44周辺の斜視図である図5に示すように、低温部44は複数枚のフィン44aが筐体12の横幅方向Yに列設して形成され、この複数枚のフィン44aの互いの間には、上下方向Zに沿った空間S3が形成されている。
これにより、送風機50の風は、複数枚のフィン44aからなる低温部44に当たって、低温部44を効率よく冷却できると共に、低温部44に当たった風は、筐体12内の低温部44の上下方向Zに円滑に流れる。そして、上側に流れた風AR1は、図4に示す流路55を通り、吹き出し口18から吹き出される。
なお、空気導入口37は図3に示すように、高温部42の横幅方向Yの寸法と同様又はそれ以上の幅寸法Y1を有しているが、高さ寸法H1は小さく形成され、その開口面積は、少なくとも図4の風AR1の流路55の断面積よりも小さい。
また、本実施形態の空気導入口37は高温部42よりも下側に配置されている。従って、空気導入口37を通過して吸い込まれた風AR2が燃焼室30内で上昇しても、風AR2を高温部42に当てることができる。しかも、図3のように、高温部42は複数枚のフィン42aが空間S1の横幅方向Yに列設しているため、複数枚のフィン42aどうしの間を抜けるように風AR2が通り、効果的に高温部42を冷却できる。
また、本実施形態では、空気導入口37と送風機50のプロペラ51とを対面させ、送風機50の風AR3を空気導入口37から直接的に燃焼室30内に送り込んでいる。
上述のように、低温部44は送風機50で空冷されるが、さらに、低温部44とガスボンベ22とを熱伝導部材58を介して接続して、低温部44の冷却を図っている。即ち、
ガスボンベ22は液化ガスが収容された金属製の容器であるため、ガスが噴出するに従って次第に冷却されていくという特性を有し、この冷熱を低温部44にまわして効果的に冷却している。
本実施形態の場合、図4及び図5に示すように、熱伝導部材58の一方の端部58aはフィン44aの側面に接続され、他方の端部58bは上述したガスボンベ22の載置部24に接続されている。
なお、熱伝導部材58は銅や銀等の熱伝導性が良い金属材料を好適に用いることができるが、本発明はこれに限られるものではない。
ところで、本発明の燃焼機器は上記実施の形態に限定されるものではなく、上述の実施形態の個別の構成は、必要により省略したり、説明しない他の構成と組み合わせたりしてもよい。
例えば、図6及び図7に示す第1及び第2変形例に係る燃焼機器71,72を採用することもできる。
以下のこの変形例について説明する。
図6は本発明の実施形態の第1変形例に係る燃焼機器71であって、図4に対応した概略部分縦断面図である。
この図の燃焼機器71が図1〜図5の燃焼機器10と異なるのは、高温部42の冷却手段についてである。
即ち、燃焼室30の空間S1に露出した高温部42を空冷するための空気導入口79は、燃焼室30内の空間S1と、送風機50が配置された空間S2とを繋ぐようにして、燃焼室30の背面側の壁面30cの下側を通る流路82により形成されている。
具体的には、台部13の燃焼室30側には貫通孔81が、台部13の送風機50側には貫通孔83が、それぞれ形成されている。そして、この2つの貫通孔81,83どうしが流路82を介して空間的に繋がることで空気導入口79が形成されており、好ましくは、燃焼室30側の貫通孔81は、高温部42の真下に配置されている。さらに好ましくは、貫通孔83に比べて貫通孔81の開口面積は小さくなっている。
これにより、燃焼機器71では、送風機50から燃焼室30内に直接入る風AR3(図4参照)はないが、低温部44に当たってから下側に流れる風AR2等は、燃焼室30内が負圧であることも手伝って、高温部42に勢いよく下から当たって、高温部42を冷却できる。
図7は本発明の実施形態の第2変形例に係る燃焼機器72であり、熱電変換手段40の部分を水平方向に切断した場合の概略横断面図である。
この図の燃焼機器72が図1〜図5の燃焼機器10と異なるのは、高温部42の冷却手段についてである。
即ち、図7の場合、高温部42を空冷するための空気導入口88は、燃焼室30の横幅方向Yに形成されている。具体的には、空気導入口88は、燃焼室30の横幅方向Yの壁面に形成された貫通孔であり、高温部42の横幅方向Yの両端部42b,42cに隣接して配置されるのが好ましい。
なお、図7の高温部42も図3のように複数枚のフィン42aからなっているが、この複数枚のフィン42aは上下方向Zに列設して、複数枚のフィン42aどうしの間に空気導入口88を通過してきた風を入れるのがよい。
Claims (7)
- 筐体内に、バーナーを有する燃焼室と、前記バーナーの燃焼熱を利用してなる高温部と低温部の間に配置された熱電素子により熱起電力を発生させる熱電変換手段とが配置され、前記熱起電力により送風機を駆動させて、前記筐体に形成された吹き出し口から前記燃焼熱を放出するようにした燃焼機器であって、
前記筐体は、前記吹き出し口よりも上側に、前記燃焼室から発生した前記燃焼熱を外部に放出するための放熱口を有する
ことを特徴とする燃焼機器。 - 前記燃焼室は、前記放熱口の下側に前記燃焼熱を前記筐体内に導く開口部を有し、
前記開口部と前記放熱口との間には、前記送風機の駆動時に前記燃焼熱が前記放熱口から抜けるのを抑え、この抑えられた燃焼熱を前記送風機からの風によって前記吹き出し口の方向に向かわせる変向部が設けられている
ことを特徴とする請求項1に記載の燃焼機器。 - 前記高温部は前記燃焼室内に配置されており、
前記燃焼室には、前記高温部を冷却するための空気導入口が形成されている
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の燃焼機器。 - 前記バーナーの火炎と前記高温部とが対面し、さらに、前記低温部及び前記空気導入口と前記送風機とが対面するように配置されていることを特徴とする請求項3に記載の燃焼機器。
- 前記バーナーの燃料源は圧縮された液化ガスが収容されたカートリッジ式ガスボンベであることを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の燃焼機器。
- 前記低温部と前記カートリッジ式ガスボンベとは、熱伝導部材を介して接続されていることを特徴とする請求項5に記載の燃焼機器。
- 前記熱電変換手段が発電していることを報知する報知手段を有することを特徴とする請求項1乃至6のいずれかに記載の燃焼機器。
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