JP2019190806A

JP2019190806A - 床置型暖房機器の暖熱気体を真上天井に吹き上げ送風する暖房方法

Info

Publication number: JP2019190806A
Application number: JP2018090233A
Authority: JP
Inventors: 充本間; Mitsuru Honma
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2018-04-18
Filing date: 2018-04-18
Publication date: 2019-10-31

Abstract

【課題】暖房に際して発生する暖気体をコントロールして、暖房開始時にすみやかに室内の隅々まで均一に温めること、その室温を厳冬期などの外気の温度低下による室温のばらつきをなくする温度管理維持や、天井に集まる暖気体を撹拌しての再利用による省エネルギーや、空気清浄・加湿機能、ＡＩなどによる暖気体の制御などの多様な機能を付加する。【解決手段】これまでの床置型ストーブ等の温風・輻射による暖房方法を、その暖熱された気体を真上天井に吹き上げ送風する機能を主体あるいは付加する方法によってあるいは、使用していた暖房機器を補完する機器によって暖気体を真上天井に吹き上げて、暖房の効果を高め効率的にするとともに、これら機器のコントロール機能等を多様なものと成し、快適で省資源の暖房を実現するものである。省エネルギー率は３０％を見込むものとする。【選択図】なし

Description

本発明は、室内暖房のためのこれまでの床置型の石油・電気・ガス等のストーブによる温風・輻射による暖房方法から、暖房機器によつて暖熱された気体を真上天井に吹き上げ送風する機能を主体あるいは付加する新たな方法を導入した暖房機器、あるいはこれまで使用していたの暖房機器を補完して天井に吹き上げ送風する方法による送風機器等を造り出して、暖房の効果を高め効率的にし、それらの機器に暖房機能の多様性を付帯させて、快適で省エネルギーの暖房の実現に関することである。。

従来の床置型暖房機器においては、暖房によって発生する暖気体をコントロールして、暖房開始時にすみやかに室内の隅々まで一様に温めること、その室温を厳冬期などの外気の温度低下に合わせての室内の均一な温度管理維持、天井に集まる暖気体を撹拌してその熱の再利用による省エネルギーを図ることや、機器そのものに空気清浄・加湿など機能の付加が容易にできないでいる。
そして、天井に溜る暖熱気体の拡散や室内の温度のムラをなくするためにサーキュレーターが使用されることもあるが快適で万全な室温のコントロールとはなかなか成らないでいる。

暖房機器から離れている室内の奥や隅の方の室温は、暖房機器の温風や輻射熱があたる周辺の温度と差違があり、それは室内が広くなればなるほど室内の温度にムラが生じる。特に、暖房機器のたき始めや、外の気温が零度以下の厳寒の気温が下がれば下がるほど、室内の温度に差違ができ、暖房機器周辺の温度が人体に温かさの適温であっても、室内奥や隅までは寒くて温度を適温にするためには火力を大きくして温めなければならず、より大きなエネルギーが必要になりエネルギーロスが生じる。
そして、火力を大きくして温風を熱くした場合は皮膚乾燥が、輻射熱が強くなると遠くまで熱が届くが近くでは皮膚に痛さを感じることもあるなどで快適な温かさが失わもする。

暖気体は人体の在る空間の温度が適温でも、天井には高温の暖気体が偏在し、エネルギーにロスを生じている。これを解消しようと強制対流するものとしてサーキュレーター機器等が用いられることがあるが、強制対流は人肌に風を感じさせ、皮膚乾燥も起こり快適な暖房とならない。また、風を感じさせる強制対流は、通常の室内適温より２℃程度高くしないと寒さを感じさせるので、エネルギーにロスが生じる。

日本の一戸建民家の８０％は、古い家屋であるとありますが、その古い家屋は経年劣化により、断熱の効力は衰え、隙間風なども侵入してくるなどで気密性が弱まれば、室内の温度を一定に保つためには、暖房のためのエネルギーがより多く消費されることになります。また、温暖な地域での一戸建民家の冬期間にストーブ暖房を用いる場合に、家屋の空気流通が開放的であるために暖気体の流失があり、室内の隅々までの温かな暖房を求めてた場合には、より多くのエネルギーが必要となります。

厳冬の寒冷地の家屋において、窓ガラスや外気に接する壁・ドアなどに結露が生じる場合があり、結露を防ぐために窓やドアの外にビニールシートを張ったり、結露が生じた時は、日常的に雑巾で拭き取るなど煩わしいこととなる。また、屋根裏での結露により天井板から水が漏れ生じることもある。

機器本体に、一般的に空気清浄や加湿の機能が取り付けられることがない。

本発明はこれらの問題を解決しょうとするものである。

床置型暖房機器の暖熱気体を真上天井に吹き上げ送風する暖房方法による。この方法は、暖房機器の上面から暖気体を真上天井に吹き上げ送風する。そして、機器低部からは床上を這い流れる気体を吸いとり（機器によっては、上部・横面等からも。）、機器の中で加熱するなどして天井に送風して室内を循環させるもので、この機能を主とするかあるいは付加することによる。
さらに、前記によらないで現に使用している暖房機器の補完として使うもので、床置型の羽根回転の扇風機器（ロータリー・ブロワーも含まれる。）で、その作業は床上を這い流れる気体を吸い上げ、さらに暖房機器の温風や輻射で発生した周辺の暖熱された気体を巻き上げ天井吹き上げ送風し、天井に気体を押し広げて循環させる方法によるものである。

暖房機器の真上天井に吹き上げられる気体が天井面に達してとどまるように調整できる送風機能で、送風され押し上げられ天井に達した暖気体はそこに溜るが、次から次と押し上げられる暖気体に押されて、天井面の全方向に（押されて）ゆるやかにゆっくり広がって四方の壁に向かって移動して行くことがこの方法の手段の中心とする思想技術であり、送風の力によって押し上げられた気体が天井面を強制対流による暖気流（暖風）として広がり流れることではない。しかし、機器の多様な機能の手段技術として、天井面・壁面・床面を強制対流による暖気流として循環させ室内をすばやく温める、あるいは就寝時の暖房としてより微弱な送風をおこなうなど、多様な送風のコントロールもその手段として含むものである。

送風により押し上げられて天井面の全方向に（押し）広がって暖気体が移動して行くことの、送風機器の具体的な参考例１は。
“室内面積１６．５ｍ^２（築４３年目の木造自宅居間・１０畳間でフローリング床）天井高２３０ｍで、ポット式輻射石油ストーブ（暖房出力最大８．４１ＫＷ：最小１．８６ＫＷ）の横に、小型扇風機を使用した。”
この方法の一つの目安となるその送風機器の能力は“１５Ｗ風速１００ｍ／分風量１１ｍ^３／分送風羽根サイズ（口径）２０ｃｍで高・低速の２段回の切り替えであった。”
その送風機を部屋角に送風面（送風羽根）を天井に向け、ストーブの横面に密着し、そのストーブ前面の横並びからせり出して（送風口径の２分の１程度）使用した。そして、吹き上げ送風する暖気体の中心をなす風速（手段の中心とする技術：常態）は弱の１ｍ／秒程度の風速で押し上げていた。しかし、実際の吹き上げの風速・風量は天井の高さ、室の面積に応じて調整される。

この方法の手段の中心となる天井面全体に（押し）広がってゆるやかにゆっくり移動して行く気体の流れの実際的な目安となる実例は、白ティシュペーパー（２枚重、パルプ、２０１ｍｍ×２１５ｍｍ）を長さ２１５ｍｍの幅５０ｍｍの紙片を、室の天井の中心部に画鋲で止めて下げて、その紙片が気体によって吹き流されないで、揺れ動く程度とすることである。

送風により押し上げられて天井面全体に押し広がって移動する、あるいは気流となって天井面全体に広がっていく暖気体は、天井面に留まることなく四面の壁等に行きあたり、気体の温度が下がることによる温度差の自然対流を含めて、壁・窓硝子面の上から下へ添い流れ落ちる。そして、気体は床面に行きあたり床面を這い流れて（床暖房や輻射熱で暖められた床で暖められるなどもある。）機器低部から吸い取られ、暖熱されて機器の上周辺にある暖気を巻き込むなどして再び吹き上げられて、天井面から四面の壁・窓を気体が押されて移動し行く暖気体の循環によって室内が一様に温められる。これは暖房機器が室内の中心に設置されても同様な現象が起こる。

天井面、壁・窓硝子面、床面を移動する暖熱された厚さをもつた気体は、天井・壁等に貼り付いたパネル状態（静止して捉えたら。）にあり、そこから天井・壁・窓硝子・床面が暖められて外気で冷された壁などからの冷気をカットし、また、家屋の隙間などから侵入してくる冷気流を暖気体が巻き込んで温め、すきま風などの寒さを解消して室内が均一の温かさの暖房の環境を作り出す。そしてこの暖気体のパネル状態での室内を暖める様相はパネル・ヒーティングを想起させる。

厚さをもつた気体は、硝子窓、壁を暖めるために、冷えている壁・窓硝子に室内の空気中の水蒸気が凝結して水滴が発生する現象である結露が無くなるあるいは軽減される。また、暖熱された気体は天井面に上昇して高温の気体として偏在しているが、その熱気体が建物構造の気体の流動性により屋根裏に昇って結露が生じることがある。これも、この吹き上げ暖気体により、気体は常に天井面下を移動しているので温度が下げられているために屋根裏の結露が生じにくくなる。

また、天井面の暖気体の層（温度の差異がない層の上と層の下の範囲は５０ｃｍ程度）は、天井面から熱を取られ層内に自然対流がおこり、重くなった暖気体は層内から床に向かって気体が流れ落ち、生活空間（床上から背丈の範囲）を下降しながら温める。これらによる部屋の暖房の温度の事例として、ストーブ周辺（暖房熱が直接あたらない床上から１ｍ高）が２１℃とすると、その対局をなす室内角でも同程度の２１℃で温度差がない。また、その室内角の天井面の暖気対の温度は、室内角の生活空間の温度より２℃程度高いだけであった。
これまで床置機器の温度センサーは、機体そのものに付随しているか、有線で機体の周辺に設置するものであったが、上記の温度差がないところから、機器から離れた対局などの室内の角にセンサーを設置して、温度管理ができるとともに、そのセンサーによってのＡＩによる気体の加熱や移動をコントロールすることもできるようになる。

さらに、参考例１の居間の隣は台所（９．９ｍ^２：６畳）で、その間には出入口である（１８０ｃｍ×８０ｃｍ）の開口部が設けられている。開口部の鴨井と天井との間には５０ｃｍの壁があるが、その壁下（鴨井まで）まで降下した暖熱の気体の層は、鴨井下をくぐって台所の天井に昇って押されて、〔００１４〕の様相により台所を温める。また、台所と勝手口のある洗面所（７．４３ｍ^２）と、また、勝手口と脱衣所（１．４５ｍ^２）、脱衣所と風呂場（２．８８ｍ^２）は、それぞれの部屋は開口部が開放されて出入りできて隣合わせとなており、居間で押し出された暖気はこれらの部屋を鴨井などの下をくぐって暖める。真冬日が続く厳冬の各部屋の温度は、天井吹き上げによって、台所と勝手口・脱衣所の温度は、部屋温度２１℃の時には、従前は１３℃位が１６〜１７℃に上がってぴりりとした寒さが感じなくなった。風呂場は１０℃以下から１３℃になり、入浴時の寒さが和らぎ、ヒートショックも軽減できるものとなった。

結露についての〔００１５〕の実証として、参考例１にある勝手口の西北の外に面した戸口の合版の扉（１８０ｃｍ×８０ｃｍ）には。これまで結露防止の断熱フイルム貼るなどし凝結を防いでいたが、〔００１１〕の居間のストーブ横に小型扇風機の送風面を天井に向けて置き天井吹き上げを行ってから、結露のために張っていたフイルムを張らなくとよくなった。また、ビニール樹脂の風呂壁は、これまで冬期間は、換気扇を使っても湿気を帯びた状態でなかなか乾かなかったが、吹き上げの暖気体が循環するようになってからは、換気しなくても良く乾くようになった。しかも、北東の外側になる壁の風呂鏡は、これまでの厳冬の折は凝結酷く、かなりの熱さの湯を掛け続けても鏡面が水滴で曇って写りがぼやけていた。しかし、吹き上げの暖気体によってからは鏡面が乾いた状態にあって写りに支障がなくなつた。
上記のこれらのことが、〔００１４〕の暖熱された厚さをもつた気体が、天井・壁等に貼り付いたパネル状態にあって天井・壁・窓硝子・床面が温めているの実証であり、効果である。

上記の〔００１７〕〔００１８〕にあるとおり、暖房機器から離れた別室内までも暖気を行き渡らせて寒さを和らげ結露を防ぐなどで、家屋内に省エネルギーで効果的な暖房を実現する。

暖熱気体を真上天井に吹き上げ送風し、機器の下部などから床面を這う気体等を吸いあげて循環送風させる〔００１０〕の技術思想による風速風量を調整できる送風機器を備えた暖房方法をとる形態の床置型暖房機器である。また、機器の能力の多様性としては、室内遠隔設置のセンサーによってのＡＩによる燃焼や送風をコントローする機能や、空気清浄や水タンクを設置しての加湿も行える機能を有する形態も含むものとする。
〔実施例１〕
石油・ガス・電気・ヒートポンプ等を熱エネルギーとし、〔００２０〕の暖房方法をとる温風の床置型暖房機器。
〔実施例２〕
遠赤外線などの輻射による〔００２０〕の暖房方法をとる暖房機器（床暖房機能付設も含む）で、その暖房のために燃焼する機器から逃れる余熱（例えば輻射の反射板が温まってストーブ横・背面にある熱）によるなどして、気体を暖めて真上天井に吹き上げ送風する機能を付加する形態の暖房方法による床置型暖房機器と、気体を加熱して真上天井に吹き上げ送風を主体する機種で輻射を付加する機器も含むものとする。なお、これらの機器においては機器の上・横周辺に滞在する暖気体を吹き上げ送風もする。

床置型の機器で真上に送風する〔００１１〕に倣う専用の扇風機器（ロータリー・ブロワー形式のものも含む。）で、送風の風速風量の調節機能があるものとし、温風・輻射式ストーブの前面や横面に置いて暖房の効率効果を上げる。この機器にも室内遠隔設置のセンサーによってのＡＩによる燃焼や送風をコントローする機能や空気清浄や水タンクを付加しての加湿する形態も含むのとする。

本発明は、低コストと少ない資源の消費でも快適な暖房が産業上さまざまな形で利用可能なものとして提案できる。先ずは、〔００２０〕の〔実施例１〕に示す吹き上げ温風暖房機器は、簡易に低コストで厳寒の地域や、暖房を要するが比較的温暖地域などに合わせた大・小の出力をもつた種々のエネルギー源のものなど、さのざまな加熱暖房機器が製造できる。そして、現在、長寿による独居・夫婦二人世帯が増加の一途をたどっているが、その人々がすんでいる住居には、古く室内の壁などの断熱機能が劣化している、隙間風が入るなど暖房環境の悪化がある場合があり、これらは〔００１４〕や“天井面、壁・窓硝子面、床面を移動する暖熱された厚さをもつた気体”により快適で省エネルギーの暖房を提供できる。また、吹き上げ暖房機器は、一人部屋やセントラルヒーティングを設置できない簡易な宿泊施設等の個別暖房にも省資源で適切な暖房を提供できる。

すでに室内暖房にストーブを所有している人々に対しては、〔００２１〕の吹き上げ扇風機器などにより、新たに機器を買え替えることなく、省エネルギーで快適な暖房が実現できる。
この省エネルギー実例として、〔００１１〕の参考例に示した自宅居間の石油ストーブの燃料消費量で省エネルギーを観察すると。
“灯油の最大消費１．０２Ｌ／ｈ〜最小０．２２Ｌ／ｈである。これを真冬日続く１・２月のストーブの火力調整（手動運転）の常時の目盛は、従前では０．４４Ｌ／ものが、吹き上げ送風した場合は０．３０５Ｌになり、その省エネルギー率は３０％程度になり、しかも、部屋奥の長椅子席まで室内一様の温かさがあって良好である。また、２階６畳（９．９ｍ^２）自室で石油温風ストーブの火力調整（手動運転）の常時の目盛で、従前では０．３１８Ｌ／ｈものが、温風ストーブの前面に３０ｃｍ程度離してに吹き上げ送風機器を置いた場合は０．２１４５Ｌ／ｈになり、その省エネ率はやはり３０％程度になっている。これを温風ストーブの５Ｌ灯油タンクの消費時間で計算すると、以前は４ｈ×４ｄ＝１６ｈ（０．３１８Ｌ×１６ｈ≒５Ｌ）であったが、吹き上げ送風で４ｈ×６ｄ＝２４ｈ（０．２１４Ｌ×２４ｈ≒５Ｌ）となり、実質暖房時間に灯油の消費量が合致する。”
なお、居間ストーブの灯油の消費量の実質の比較は、ストーブと同一の灯油タンクで温水ボイラーを設置して台所・風呂に使われているのでできないでいる。
なお、外気温が０℃以下にならないプラス（一桁台の）温度になった場合、壁等か温まった余熱で暖房を一時止めるなどして一層の省エネルギーが図られている。
これらのことを勘案すると、新たな吹き上げ方法の機器を開発することを含めても、産業上においては低コストで省エネルギー化を推進できるものである。

さらに、快適な暖房環境を得るたに暖房機器の買い替えや家屋の補修・改築や新築がないとしても、〔００２１〕の“床置型の機器で真上に送風する送風機器”によつて、また、本発明に基づく新たな温風・輻射の機器の開発製造によっても、省資源でより上質な暖房環境が形成できる。

農業のビニールハウス栽培等の加温栽培において、〔００２０〕の〔実施例１〕に掲げることに基づきハウス専用の機器等を造って暖房を行い、“ハウスの天井面、壁・地面を移動する暖熱された厚さをもつた気体で冷気をカットして、しかも、地面からは外気による冷気は入ってこないので、地面を常に温めることとなり、効果的に栽培ができることとなるとともに、暖房を要するあらゆる施設で、吹き上げ方法の技術は産業上で利用できる。

Claims

燃焼機器で暖熱された気体をゆるやかにゆっくり（強制対流による風として吹き流れない）と天井面に押し広げて移動させて送風することを枢要とする送風調整機能によって機器の真上天井に吹き上げ、そして暖房機器の下部から床面を這う気体を吸いあげて循環送風させる風速風量をコントロールできる送風機器を備えた暖房方法をとる温風式の床置型暖房機器。
遠赤外線などの輻射によるの暖房方法をとる暖房機器（床暖房機能も含む）で、その暖房のための燃焼機器から逃れる余熱（例えば輻射の反射板が温まってのストーブ横・背面にある熱）によって暖熱した気体と、機器の上・横周辺にある暖気体をも巻込んで、ゆるやかにゆっくり（強制対流による風として吹き流れない）と天井面に押し広げて移動させて送風することを枢要とする送風調整機能によって機器の真上天井に吹き上げ、そして暖房機器の下部から床面を這う気体を吸いあげて循環送風させる風速風量をコントロールできる送風機器を備えた暖房方法をとる輻射式床置型暖房機器。
真上天井に吹き上げ送風する〔請求事項１〕機器で、輻射暖房機能を付加する床置型暖房機器。
温風・輻射式ストーブの前面や横面に置いて暖房の効率効果を上げるためのもので、扇風機器の真上にゆるやかにゆっくり（強制対流による風として吹き流れない）と天井面に押し広げて移動させて送風することを枢要とする送風調整機能によって天井に吹き上げ、そして扇風機器の下部から床面を這う気体や暖房機器の周辺にある暖気体を扇風巻き上げて循環送風させる風速風量をコントロールできる送風機器を備えた吹き上げ方法の専用床置型の扇風機器（ロータリー・ブロワー形式のものも含む）。
〔請求事項１〕の暖房機器に空気清浄や加湿の機能及び暖房機器から離れた（室内の隅）遠隔設置のセンサーやＡＩにより送風をコントローする機能を付加した機器。
〔請求事項２〕の暖房機器に空気清浄や加湿の機能及び暖房機器から離れた（室内の隅）遠隔設置のセンサーやＡＩにより送風をコントローする機能を付加した機器。
〔請求事項３〕の暖房機器に空気清浄や加湿の機能及び暖房機器から離れた（室内の隅）遠隔設置のセンサーやＡＩにより送風をコントローする機能を付加した機器。
〔請求事項４〕の機器に空気清浄や加湿の機能及び暖房機器から離れた（室内の隅）遠隔設置のセンサーやＡＩにより送風をコントローする機能を付加した機器。