JP2927615B2

JP2927615B2 - 蓄熱型電気温風暖房機

Info

Publication number: JP2927615B2
Application number: JP4200985A
Authority: JP
Inventors: 健松本
Original assignee: Consejo Superior de Investigaciones Cientificas CSIC
Current assignee: Consejo Superior de Investigaciones Cientificas CSIC
Priority date: 1992-07-28
Filing date: 1992-07-28
Publication date: 1999-07-28
Anticipated expiration: 2014-07-28
Also published as: JPH0642814A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、蓄熱材と電気ヒーター
を併用する電気温風暖房機に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の電気温風暖房機は、図６の如く、
暖房機本体１内に配された温風ヒータ２と、温風ヒータ
２で加熱された温風を送風する送風ファン３と、送風フ
ァン３からの温風を吹出口４に案内する案内ダクト５
と、案内ダクト５内に配された加湿装置６とを備えてい
る。

【０００３】暖房機本体１は、箱形に形成されており、
本体１の前面下部には吹出口４が配設され、後面上部に
は、ルーバ７ａ付き吸入口７が配設されている。

【０００４】温風ヒータ２は、正の自己温度制御機能を
有するセラミックスヒータが使用されている。温風ヒー
タ２は、送風ファン３の下側に配されており、送風ファ
ン３とともに案内ダクト５内に装着されている。

【０００５】送風ファン３は、案内ダクト５の前壁８に
設置されたモータ９と、モータ９のモータ軸に固定され
たファン１０とから構成されている。案内ダクト５は、
略Ｌ字形に形成されて吹出口４に連通されており、その
上部後壁１１に連通する開口部１２が形成されている。

【０００６】加湿装置６は、赤外線式のものであって、
案内ダクト５の吹出口４側に配されている。加湿装置６
は、赤外線の放射率の良いセラミックスから成る棒状の
加湿ヒータ１３と、加湿ヒータ１３の上部に配された反
射率の良い反射板１４と、該加湿ヒータ１３の下部に配
された水槽１５とから構成されている。

【０００７】そして、加湿装置６は、加湿ヒータ１３に
通電すると、加湿ヒータ１３および反射板１４からの熱
線が水槽１５内の水面に放射、吸収され、案内ダクト５
に水蒸気を発生させる。なお、図中１６は、水槽１５の
水を供給する給水タンクである。

【０００８】上記構成において、温風ヒータ２で加熱さ
れた温風は、送風ファン３により案内ダクト５を介して
吹出口４から吹出されるようになっている。一方、加湿
装置６は、加湿ヒータ１３および反射板１４からの熱線
が水槽１５内の水面に放射、吸収され水蒸気を発生する
ようになっている。

【０００９】また、蓄熱材を用いた従来の電気温風暖房
機は、実公平３−３４６０１号公報に開示されており、
図７に示すように、蓄熱材にマグネシアレンガ等を用
い、顕熱を利用したものである。

【００１０】なお、図中、２０は蓄熱体、２１は加熱
路、２２は温風吹出口、２３はマグネシア系レンガ、２
４は凹部、２５はフィン、２６は電気ヒーター、２７，
２８は断熱材、２９は外装ケースである。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術による電
気温風暖房機では、一般に、家庭に供給されている電気
が１００Ｖ、１５Ａであり、約１ｋｗの電気ヒーターし
か用いることができず、約８６０ｋｃａｌ／ｈの暖房能
力しかなかった。

【００１２】一方、従来の蓄熱型電気温風暖房機では、
蓄熱材に蓄えられた熱だけを暖房に利用しており、マグ
ネシアレンガ等の蓄熱材を用い、顕熱だけを利用するた
め、大量の（数十ｋｇ）蓄熱材を５００°Ｃ前後に加熱
して蓄熱しなければならない。そのため、装置自体が重
く、大きくなっていた。また、断熱をしているが、長時
間（例えば１日以上）放置すると冷えてしまい、蓄熱の
効果がなくなってしまうという問題があった。

【００１３】本発明は、上記に鑑み、蓄熱材からの発熱
と電気ヒーターからの発熱を併用して高熱量の温風を得
ることができる蓄熱型電気温風暖房機の提供を目的とす
る。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明による課題解決手
段は、図１，２の如く、温風暖房機本体１内に吸着熱型
蓄熱材４１を補助熱源として配設し、吸引手段４３によ
り湿気を含んだ周囲の空気を取り込み、吸着熱型蓄熱材
４１に送風し、発生した吸着熱および蓄えられた熱を放
熱させ、この熱にさらに電気ヒーター２の熱を併せてよ
り高熱量の温風を吹出させるようにしたものである。

【００１５】このとき、蓄熱手段４２の入口側および出
口側に配された温度センサ５８，５９により両側での温
度差が所定値以下になったことを検知したときに、吸引
手段４３を停止させて、補助熱源装置４０による放熱を
制御する。

【００１６】吸着熱型蓄熱材４１は、複数のメッシュ状
の筒５０に入れられ、筒５０を送風方向と平行な縦方向
に配する。

【００１７】そして、水分を吸着した吸着熱型蓄熱材４
１を再び発熱できるように乾燥させて再生するための再
生用ヒーター４５を設け、再生用ヒーター４５の放熱フ
ィン５７を各筒５０の間に接触させて挿入する。

【００１８】蓄熱手段４２の下方に再生用ヒーター４５
を配し、下から上へ送風するようにし、再生時には、吸
引手段４３を停止させて再生ヒーター４５の発熱による
上昇気流により自然対流を起こさせる。

【００１９】送風ダクト４４内に、蓄熱手段４２よりも
下流側に温度センサ５９が設けられ、再生時に温度セン
サ５９からの検知温度により所定の温度以上になれば再
生用ヒーター４５への通電を停止させるよう制御する。

【００２０】暖房運転中には、電気ヒーター２をパワー
ダウンし、再生用ヒーター４５に通電することにより吸
着熱型蓄熱材４１の再生を行う。

【００２１】

【作用】上記課題解決手段において、ゼオライト、活性
アルミナ、シリカゲル等の吸着熱型蓄熱材４１は、乾燥
（再生〜蓄熱）させておけば、吸引手段４３により吸い
込まれた空気に含まれる水分を吸着することにより、吸
着熱を発生する。これらの蓄熱と吸着熱は電気ヒーター
２の熱とは別に利用できるため、電気ヒーター２の熱と
併せてより高熱量の温風を吹出すことができる。

【００２２】更に、湿気を含んだ周囲の空気を送風に利
用するため、この湿気の凝縮熱も利用できることにな
り、発熱量が増加し、効率的である。

【００２３】蓄熱材４１の蓄積した熱の放熱時には、吸
引手段４３による送風で、蓄熱手段４２の前後で温度差
が生じる。両側の温度をそれぞれ温度センサ５８，５９
で検知し、その温度差が所定値以下になったときには、
吸引手段４３を停止し、蓄積した熱の放熱を止めるよう
にして無駄な送風をなくす。

【００２４】筒５０と筒５０との間に空間ができるの
で、吸着熱型蓄熱材４１の充填密度が減少する。そのた
め、吸引手段４３による送風の流れがスムーズになり、
蓄熱材４１からの熱伝導が効率よく行われる。

【００２５】再生用ヒーター４５の放熱フィン５７を吸
着熱型蓄熱材４１の間に挿入しているので、再生時の蓄
熱材４１への熱伝導が良くなり、蓄熱材４１の温度分布
が均一化し、十分に再生、蓄熱が行われる。

【００２６】吸着熱型蓄熱材４１を再生するとき、再生
用ヒーター４５の発熱により上昇気流が発生する。これ
により、蓄熱手段４２に下側から上側に向かう自然対流
が生じる。この自然対流が再生用ヒーター４５の熱量を
蓄熱材４１に拡散させ、蓄熱材４１から発生する水分を
上側の送風ダクト４４へ放散させ、蓄熱材４１を乾燥さ
せて再生する。

【００２７】吸着熱型蓄熱材４１が加熱されて水分を蒸
発するが、始めはまだ送風ダクト４４内の温度は低く、
水分蒸発が進むにつれて温度も上昇していく。この温度
変化を温度センサ５９で検知して、蓄熱材４１の再生状
態を監視する。そして、所定の温度以上になれば、再生
用ヒーター４５への通電を停止して、再生を終了する。

【００２８】吸着熱型蓄熱材４１の蓄熱（再生）は、夜
間電力等の利用のように特別の期間に行うが、一部暖房
運転中に電気ヒーター２のパワーの一部を削って（パワ
ーダウン）、再生用ヒーター４５に通電することにより
蓄熱材４１の再生を行い、知らず知らずのうちに蓄熱で
きる。

【００２９】

【実施例】図１は本発明の蓄熱型電気温風暖房機の補助
熱源装置の要部の構造を示す断面図、図２は蓄熱型電気
温風暖房機を示す側面断面図、図３は充填槽の要部断面
図、図４は充填槽の一部分の平面図、図５はメッシュ状
の筒の斜視図である。なお、従来の電気温風暖房機で用
いた部材と同一の機能を有する部材には同一の符号を付
記して、その説明を省略する。

【００３０】本実施例の蓄熱型電気温風暖房機は、温風
暖房機本体１内に配されたセラミックスヒーター等の電
気式温風ヒーター２と、吸入口７から吹出口４へ案内ダ
クト５を介して送風され温風ヒーター２で加熱され温風
として吹出口４から吹き出せる送風ファン３とを備え、
温風ヒーター２を主熱源として、別に補助熱源装置４０
が設けられている。

【００３１】補助熱源装置４０は、吸着熱型蓄熱材４１
を有する蓄熱手段４２と、機外から水分を含んだ空気を
吸引する吸引手段４３と、吸引された空気を蓄熱手段４
２を経て案内ダクト５まで案内する送風ダクト４４と、
蓄熱材４１を乾燥させて再生する再生用ヒーター４５と
を備えている。

【００３２】温風ヒーター２は、案内ダクト５の吹出口
７の近傍に配されている。送風ファン３は、吸入口７の
近傍に配され、案内ダクト５の側壁に設置されたモータ
９と、そのモータ軸に固定されたファン１０とから構成
されている。

【００３３】蓄熱手段４２は、ゼオライト、活性アルミ
ナ、シリカゲル等からなる吸着熱型蓄熱材４１と、これ
を充填して収容するメッシュ状の複数の筒５０と、縦方
向に配列された筒５０の上下を支持するメッシュ状の仕
切り板５１，５２とから構成され、これらが一体となり
充填槽５３に内装されている。

【００３４】送風ダクト４４は、補助吸込口５４から充
填槽５３の下部までを連通するＬ字状の下部ダクト４４
ａと、充填槽５３の上部から下方の案内ダクト５の温風
ヒーター上流側に形成された開口５５までを連通する上
部ダクト４４ｂとからなる。そして、充填槽５３の外面
および上部ダクト４４ｂの上面が、断熱材５６により覆
われている。

【００３５】吸引手段４３は、モータとファンとからな
る吸引ファンであり、下部ダクト４４ａの立ち上がり部
に配されている。

【００３６】再生用ヒーター４５は、シーズヒーター等
を用い、図３の如く、充填槽５３の下部に仕切り板５１
と平行に配されている。そして、再生用ヒーター４５
に、垂直に一定の間隔をおいて放熱フィン５７が取付ら
れている。各放熱フィン５７の間に、図４の如く、筒５
０が一列に並べられている。

【００３７】また、下部ダクト４４ａには、吸込空気温
度センサ５８が配設され、上部ダクト４４ｂには、温風
温度センサ５９が配設されている。

【００３８】そして、両温度センサ５８，５９からの温
度検知信号に基づいて再生用ヒーター４５および吸引フ
ァン４３への通電を制御する制御部６０が設けられてい
る。また、制御部６０は、設定された温度の温風が吹き
出すように温風ヒーター２および送風ファン３に対する
制御も行っている。

【００３９】制御部６０は、補助熱源装置４０に対して
は、温風温度センサ５９により検出された温風の温度と
吸込空気温度センサ５８により検出された吸込空気の温
度との差が所定値（例えば５°Ｃ）以下になれば吸引フ
ァン４３を停止させる機能と、暖房運転中に温風ヒータ
ー２をパワーダウンさせてその一部を再生用ヒーター４
５へ通電させる機能と、蓄熱材４１の再生時に吸込ファ
ン４３を停止させて再生用ヒーター４５へ通電する機能
と、温風温度センサ５９からの検知温度が所定値を超え
たときに再生運転を停止させる機能とを有しめられてい
る。

【００４０】次に、上記電気温風暖房機の動作を説明す
る。送風ファン３による送風は案内ダクト５内を通って
温風ヒーター２で加熱されて、温風となって室内へ吹き
出される。

【００４１】一方、吸着熱型蓄熱材４１に蓄えられた熱
を利用するときには、吸込ファン４３を駆動し、送風ダ
クト４４を介して補助吸込口５４から周囲の空気を吸い
込み、空気中の水分を吸着熱型蓄熱材４１に吸着させ
る。

【００４２】このとき、吸着熱（凝縮熱も含む）が発生
し（もちろん顕熱も利用できる）、温風となって送風ダ
クト４４を通って案内ダクト５内へ吹き出され、送風フ
ァン３による送風と相俟って案内ダクト５を通って、更
に温風ヒーター２の加熱により、より高熱量の温風とな
って吹出口４から吹き出される。

【００４３】ちなみに、吸着熱型蓄熱材４１として合成
ゼオライト（４〜８メッシュ粒）を用いた場合、合成ゼ
オライトの自重の１５％程度の水分吸着があり、吸着水
分量１ｋｇ当たり約７５０ｋｃａｌの発熱がある。温風
ヒーター２の消費電力は、最大９００Ｗであり、その発
熱は従来よりも下がるが、吸着熱型蓄熱材４１の重量を
適当なものにすれば、従来よりも５００ｋｃａｌ／ｈほ
ど発熱量を増大させることができる。

【００４４】このとき、温風温度センサ５９で検知され
た上部ダクト４４ｂ内の温風の温度と、吸込空気温度セ
ンサ５８で検知された吸込空気の温度との温度差が所定
値以下になれば、補助熱源装置４０による加熱効果が期
待できなくなるので、吸込ファン４３を停止し、蓄えら
れた熱の併用をやめる。

【００４５】そして、水分を吸着した吸着熱型蓄熱材４
１を再生するときには、再生用ヒーター４５に通電し、
吸込ファン４３の駆動を停止しておく。吸込ファン４３
は隙間があり、駆動せずとも、再生用ヒーター４５の発
熱による自然対流によって上昇気流が発生する。

【００４６】再生用ヒーター４５の熱が放熱フィン５７
や筒５０と筒５０との隙間を伝わって蓄熱材４１に伝導
され、蓄熱材４１を加熱し、蓄熱材４１から水分を蒸発
させ、上部ダクト４４ｂを経て案内ダクト５から吹出口
４へ吹き出される。

【００４７】通常４〜８メッシュのゼオライトを用いる
と、充填密度が０．８位で圧力損失が結構大きいが、メ
ッシュ状の筒５０に入れ配列すると、筒と筒との間に空
間ができ、充填密度が０．６位になる。そのため、随分
と圧力損失が小さくなり、吸込ファン４３も小さくする
ことができる。もちろん、メッシュ状の筒を省いて構成
することもできる。

【００４８】このようにして、吸着熱型蓄熱材４１は乾
燥（再生、言い換えると蓄熱）する。吸着熱型蓄熱材４
１の再生状態は、温風温度センサ５９で検知し、所定の
温度以上になれば再生を終了する。なお、吸着熱型蓄熱
材４１を２００〜３００°Ｃに加熱して再生する。

【００４９】通常、再生運転は、夜間電力等の利用のよ
うに特別の期間に行っているが、一部暖房運転中に温風
ヒーター２のパワーを少し削って、再生用ヒーター４５
に通電することによって行う。

【００５０】そして、再生（蓄熱）した吸着熱型蓄熱材
４１は、空気を流すことによって、熱を取り出すことが
できる。このようにして発熱、再生（蓄熱）が繰り返さ
れ、半永久的に蓄熱材として利用される。

【００５１】したがって、吸着熱型蓄熱材に水分を必要
なときに与えて、吸着熱型蓄熱材の吸着熱を取り出し、
従来の電気ヒーターに加えて、より高熱量の温風を得る
ことができる。更に、周囲の空気中には乾燥空気１ｋｇ
当たり０．００３ｋｇ以上の水分が含まれているが、こ
れを積極的に利用することにより凝縮熱も加算できるの
で、より暖房能率を向上させることができる。

【００５２】しかも、吸着熱型蓄熱材４１は顕熱以外に
も吸着熱も利用できるため、この吸着熱と顕熱を併用す
れば、単位重量当たりの蓄熱量は顕熱のみのマグネシア
レンガに比べ大きくなるので、それだけ本体を軽くでき
る。

【００５３】特に、室温の低い立ち上がり時（例えば、
寒い朝）に高熱量の温風を３０分間〜１時間発生させる
という使い方ができる。従って、暖房効果を高め、快適
性を向上させる効果がある。

【００５４】また、吸着熱型蓄熱材の再生時期を深夜に
設定して、深夜電力を利用して蓄熱材を再生すれば、電
力負荷の平準化にも寄与することができる。

【００５５】なお、本発明は、上記実施例に限定される
ものではなく、本発明の範囲内で上記実施例に多くの修
正および変更を加え得ることは勿論である。

【００５６】

【発明の効果】以上の説明から明らかな通り、本発明請
求項１によると、吸着熱型蓄熱材に水分を必要なときに
与えて、吸着熱型蓄熱材の吸着熱を取り出し、電気ヒー
ターに加えて、より高熱量の温風を得ることができる。
更に、周囲の空気中には乾燥空気１ｋｇ当たり０．００
３ｋｇ以上の水分が含まれているが、これを積極的に利
用することにより凝縮熱も加算できるので、より暖房能
率を向上させることができる。

【００５７】特に、室温の低い立ち上がり時（例えば、
寒い朝）に高熱量の温風を３０分間〜１時間発生させる
という使い方ができる。従って、暖房効果を高め、快適
性を向上させる効果がある。

【００５８】しかも、吸着熱型蓄熱材は顕熱以外にも吸
着熱も利用できるため、この吸着熱と顕熱を併用すれ
ば、単位重量当たりの蓄熱量は顕熱のみのマグネシアレ
ンガに比べ大きくなるので、それだけ本体を軽くでき
る。

【００５９】水分を吸着した吸着熱型蓄熱材を再生用ヒ
ーターにより乾燥させて再利用しているので、蓄熱材を
半永久的に使用できる。また、再生用ヒーターの放熱フ
ィンにより蓄熱材への熱伝導がよくなり、蓄熱材の温度
分布が均一化して、再生効率が向上する。

【００６０】吸着熱型蓄熱材をメッシュ状の筒に入れ
て、筒を送風方向と平行に配列することにより、送風の
通り道を確保でき、送風の圧力損失を低減できる。した
がって、蓄熱材の熱放散の効率がよくなるとともに、吸
込ファン等の吸引手段の小型化が可能となる。さらに、
筒の上下が塞がれているので、振動によって蓄熱材がこ
ぼれることはない。

【００６１】再生用ヒーターによって生じた自然対流に
より、吸着熱型蓄熱材から発生した水分を放散させるこ
とができるので、吸込ファン等による強制的な送風が不
要となり、また送風による冷却もなくなり、再生用ヒー
ターの熱を有効に利用できる。

【００６２】吸着熱型蓄熱材から放散された水蒸気の温
度を検知することにより、蓄熱材の再生状態を知ること
ができ、適切な時点での停止が可能となり、むだな再生
熱を使わなくてよく、省エネルギー化を図れる。

【００６３】また、吸着熱型蓄熱材の再生時期を深夜に
設定して、深夜電力を利用して蓄熱材を再生すれば、電
力負荷の平準化にも寄与することができる。

【００６４】蓄熱手段の前後で送風の温度を検知するこ
とにより、吸着熱型蓄熱材の蓄熱量を知ることができ、
蓄熱材の放熱量が低下して加熱の効果が低下したとき、
むだな送風を無くすことができる。

【００６５】暖房運転中に、再生用ヒーターに通電を行
うことにより、意識することなく吸着熱型蓄熱材の再生
を行うことができ、使い勝手がよくなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の蓄熱型電気温風暖房機の補助熱源装置
の要部の構造を示す断面図

【図２】蓄熱型電気温風暖房機を示す側面断面図

【図３】充填槽の要部断面図

【図４】充填槽の一部分の平面図

【図５】メッシュ状の筒の斜視図

【図６】従来の温風暖房機の断面図

【図７】従来の蓄熱型温風暖房機の一部破断斜視図

【符号の説明】

２温風ヒーター３送風ファン４吹出口５案内ダクト４０補助熱源装置４１吸着熱型蓄熱材４２蓄熱手段４３吸込ファン４４送風ダクト４５再生用ヒーター５０筒５７放熱フィン５８吸込空気温度センサ５９温風温度センサ６０制御部

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F24H 7/00 - 7/06 F24H 3/04 302 F28D 20/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】電気ヒーターと、電気ヒーターで加熱さ
れた温風を送風する送風ファンと、送風ファンからの温
風を吹出口に案内する案内ダクトと、補助熱源装置とが
設けられ、補助熱源装置は、吸着熱型蓄熱材を有する蓄
熱手段と、機外から空気を吸引する吸引手段と、吸引さ
れた空気を蓄熱手段を経て案内ダクトまで案内する送風
ダクトと、吸着熱型蓄熱材を再生させて蓄熱する再生用
ヒーターとを備え、送風ダクトの出口は電気ヒーターよ
りも上流側に位置し、吸着熱型蓄熱材による顕熱と吸着
熱とを併用して、電気ヒーターによりさらに加熱して高
熱量の温風を発生させることを特徴とする蓄熱型電気温
風暖房機。
【請求項２】電気ヒーターと、電気ヒーターで加熱さ
れた温風を送風する送風ファンと、送風ファンからの温
風を吹出口に案内する案内ダクトと、補助熱源装置とが
設けられ、補助熱源装置は、吸着熱型蓄熱材を有する蓄
熱手段と、機外から空気を吸引する吸引手段と、吸引さ
れた空気を蓄熱手段を経て案内ダクトまで案内する送風
ダクトと、吸着熱型蓄熱材を再生させて蓄熱する再生用
ヒーターと、電気ヒーターへの通電中に再生用ヒーター
へも一部通電させる通電制御手段とを備えたことを特徴
とする蓄熱型電気暖房機。
【請求項３】吸着熱型蓄熱材がメッシュ状の複数の筒
に充填され、筒が送風ダクト内に縦方向に配列され、筒
の上下がメッシュ状の仕切り板に支持されたことを特徴
とする請求項１または２記載の蓄熱型電気温風暖房機。
【請求項４】再生用ヒーターに形成された放熱フィン
が、各筒の間に接触して挿入されたことを特徴とする請
求項３記載の蓄熱型電気温風暖房機。
【請求項５】蓄熱手段の下方に再生用ヒーターが配さ
れ、蓄熱手段の下から上に向けて送風するようにされ、
吸着熱型蓄熱材の再生時には、吸引手段を停止させて再
生用ヒーターの発熱によって生じる上昇気流により自然
対流を起こさせることを特徴とする請求項１または２記
載の蓄熱型電気温風暖房機。
【請求項６】送風ダクト内に、蓄熱手段よりも下流側
に温度センサが設けられ、吸着熱型蓄熱材の再生時に温
度センサからの検知温度により所定の温度以上になれば
再生用ヒーターへの通電を停止させる再生制御手段が設
けられたことを特徴とする請求項１または２記載の蓄熱
型電気温風暖房機。
【請求項７】送風ダクト内に、蓄熱手段よりも上流側
に温度センサが設けられ、蓄熱手段の前後の温度センサ
からの検知温度により温度差が所定値以下になったとき
に吸引手段を停止させる放熱制御手段が設けられたこと
を特徴とする請求項６記載の蓄熱型電気温風暖房機。