JP3701074B2

JP3701074B2 - 室内暖房方法及びその装置

Info

Publication number: JP3701074B2
Application number: JP08751996A
Authority: JP
Inventors: 元宏史福
Original assignee: 株式会社フィーヴァス研究所
Priority date: 1996-03-15
Filing date: 1996-03-15
Publication date: 2005-09-28
Anticipated expiration: 2016-03-15
Also published as: JPH09250813A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、家屋室内の暖房を効果的かつ効率的に図ることができる方法及びそのための装置構成に関する。より具体的には、家屋室内をより安全にかつより熱量損失の少ない状態で均一に暖房することができる方法及びその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の室内暖房装置の一例としてファンヒーター４１を図６に主要部分の概略図で示した。このファンヒーター４１は、その外装ケース４２内にバーナー４５をバーナーケース４６内に支持された状態で備える。このバーナーケース４６内には連継されたダクト４８内に配設されている送気ファン５０の動作によって外装ケース４２の後方面上に露出する通気孔４７…を介して外気を取り入れることができる。
【０００３】
この外気の存在下でバーナー４５上にて燃料ガスが燃焼され、これによって生じた加熱気流は送気ファン５０による送気作用によってダクト４８内に及ぶが、この際同時にダクト４８上に設けられたスリット孔４９…から、外装ケース４２面上の外気孔４３…を介して流入した外気をこのダクト４８内に流入する。この流入した外気は冷気であるから前記した加熱気流と混合状態でダクト４８内を対流するうちに温度低下が図られ、この結果ダクト４８を介して吐出口４４からは温風が吐出されることになる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記した従来のファンヒーター４１によれば、迅速に暖房効果を得るため、また機構上、気流の通路内における対流が単一のファン５０によって生じることから、前記吐出される温風が７０〜８０℃の比較的に高い温度状態が設定されていた。つまり、ファン５０による送風力が過大であると、バーナー４５における燃焼効率が低下し、吐出される温風の温度が極端に低下し、また不完全燃焼の原因となる。
【０００５】
このように吐出される温風がこのように比較的に高い温度状態となると、図２に示すように、室屋１６の室部１７内においては、温風ａは速い上昇気流で天井板２１付近にまで達し、しかも、その高温気流は主に室部１７内の上部域にて滞留することになる。このため、室部１７内の下部域との温度差が４〜５℃以上にもなる。またこの室部１７内の床部２０面付近とこの床部２０から１６０cm前後の中部域との温度差が３℃以上となる。
【０００６】
室部１７内にこのような温度差が生じると寒けが感じられたり、人体の頭部のみが暖められて不快感を覚えたりすることが経験から認められる。
【０００７】
また、室部１７に特に高い温度域が偏在するときには、屋外への放熱量が多くなる。また室部１７の窓部１９からの放熱量は特に大きい。このことは、暖房効率の低下を招く原因ともなる。
【０００８】
また、吐出される温風ａの温度が高いと、配置される床面を焦したり、また火傷を生じさせたりする危険性も大きい。特に、乳幼児が接触しないようにその配置使用場所が大きく制限されることにもなる。
【０００９】
そこで、鋭意、研究、実験を重ね、室部内において直立状態で足元と頭部との位置での温度差が１℃以内であれば前記したような不快感が生じないことを発見し、特にガスや石油を燃料とする室内暖房装置について、室部内を効率的かつより均一にしかも安全に使用できる暖房方法と、その方法を実施し得る装置を提供することを目的とした。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記した目的を達成するため、本発明では室内暖房方法につき次のように構成した。
即ち、取り入れた外気の存在下に燃料を燃焼させて熱源とする室内暖房装置を用いた室内暖房方法であって、前記室内暖房装置における外装ケースの前面部の最下部位置に形成された吐出口に面して外装ケース内に設けられた混合室に対し、混合室内上部空間に略水平方向に外気を送り込むと共に、混合室内下部空間に略水平方向に熱気流を送り込み、この混合室内で下降する外気と上昇する熱気流とを混合することにより２５℃以上４５℃以下の温風として前記吐出口から吐出することを特徴とする。
【００１１】
この本発明の方法においては、適用すべき装置として、メタンガス、プロパンガス等の燃料ガスや灯油等の液体燃料のいずれの燃料を燃焼原料としたものであってもよい。即ち、取り入れた外気の存在下に燃料を燃焼させて熱源とする装置であれば、ファンヒーターあるいはストーブと呼ばれると否とにかかわらず適用することができる。
【００１２】
このような装置の吐出口から吐出される２５℃以上４５℃以下の温度状態にまで低温化された温風によれば、適用される室内空間において、その吐出後の温風の上昇速度が抑えられる結果、特に室内の下部領域での温風の滞留時間が長くなり、その結果、この温風は室内の全域に行き渡ることになる。これによって室内の上昇温度の均一化を図ることができる。
【００１３】
また、この室内の上昇温度の均一化は、上記の温風が前記装置の最下部から吐出される場合に最も効率的に発揮される。つまり、その吐出される温風が床部の面上付近にも十分行き渡ることになるからである。
【００１４】
また、この室内温度の均一化は、前記吐出される温風の温度が比較的に低いことと相俟って、室外への熱量の散逸を低める。この結果、室内温度の上昇効率が高められ、またこのため室内温度も短時間内により高くなる。
【００１５】
なお、吐出口での温風温度は実用上設定温度（例えば、２２℃）以上であれば所要の暖房効果が得られるが、その温風温度が２５℃未満である場合、暖房に必要な熱量を得るのに吐出すべき温風量が過大となって、却ってこの風量の増大に伴なう欠点が生じることになる。またその温風の温度が４５℃を超える場合には、前記した従来装置における場合と同様に、対象とする室内温度の温度上昇に偏りが生じて、室外への熱量の散逸が過多となって暖房効率の低下を招くことになる。また、特にその温風の温度が４０℃以下であるときには、火傷のおそれが極めて低くなるからより好ましい。従って、吐出される温風の好ましい温度は３０℃〜４０℃の範囲である。
【００１６】
上記した室内暖房方法は、次に示す本発明に係る室内暖房装置の適用により達成することができる。
即ち、外気を取り入れて燃料を燃焼させるバーナーを備え、このバーナーにて生じる熱気流を温風として外装ケース面上の吐出口から吐出させる装置において、前記吐出口は前記外装ケースの前面部の最下部位置に形成されており、前記吐出口に面する前記外装ケース内に前記熱気流が外気と混合する混合室を設けると共に、この混合室内に至端口部が及ぶ外気ダクトとこの外気ダクト内に外気を送気する外気ファンとからなる低温化機構が備えられており、この低温化機構の外気ダクトは前記混合室に対して略水平方向に外気を送り込む一方、前記熱気流もダクトによって混合室に対して略水平方向に送り込まれるようになっており、前記低温化機構の外気ダクトは混合室内の上部空間に、熱気流用のダクトは混合室内の下部空間にそれぞれ接続されていて、混合室内で下降する外気と混合室内で上昇する熱気流とが混合室内で混合されることにより２５℃以上４５℃以下の温風が吐出口から吐出される構成となっていることを特徴とする。
【００１７】
この装置においてバーナーは燃料ガスあるいは液体燃料を燃料とするのに適合している。
【００１８】
また、前記した外気ファンは、外気の取り入れが可能なように、例えば、当該装置の外装ケースの壁面上に配設される。なお、前記の外気ダクトは外気ファンからの外気を誘導でき、またその誘導された外気を前記滞留室に及ばせることが可能なようにその至端口部がその滞留室に及んでいれば足りる。従って、その主体部分の配設は上記外装ケースの内外いずれであってもよい。
【００１９】
また、上記の外気ファンは、その送風量を調節できるように電気的に制御できることが好ましい。つまり、この送風量に応じて前記バーナーにて生じる熱気流の温度が直線的に加減されることになるからである。なお、この温度調節には吐出口付近に設けた温度センサーによって実現できる。
【００２０】
また、前記外気ダクトの至端口部は前記混合室内にあるように設けられる。従って、この至端口部から送出される外気は混合室内にあって降下するように流動する。この結果、この混合室内において流入される高い温度状態の熱気流の上昇傾向に対向して両者は速やかに混合状態となって均一化され、その温度低下が図られる。
【００２１】
なお、この混合室における気流の滞留時間は、上記の両気流の流速によって左右されるから一概には定まらないが、この両気流が均一な温風として得られるに適した時間が設定される。このように両者の混合気流は均一温度状態で当該装置の吐出口を介してその気流の流速に応じて家屋の室部内に２５℃〜４５℃好ましくは３０℃〜４０℃の温風として吐出される。
【００２２】
また、上記した本発明の室内暖房装置については、前記したように吐出される温風は２５℃以上４５℃以下の温度状態に低温化されることから、使用に際し載置される床面を焦がすおそれは少ない。従って、その吐出口を当該装置側面の最下部位置に配設することもできる。またこの場合、吐出口の整流板はこの装置を配置すべき床面に沿って配設できる。
【００２３】
このように室内暖房装置が構成される場合には、対象とする室内の暖房効果がより高められること、また吐出される温風が４０℃以下に設定される場合には使用時に火傷の障害を生じさせることなく安全に使用できることは、前記したとおりである。
【００２４】
また、対象とする室内全体が効率的に暖房されるには、吐出される温風の風速による影響を少なくすることが好ましい。つまり、この風速が過大であると、利用者にとって不快感を生じさせる原因となるからである。従って、対象とする室部の広さに応じて吐出される風量を増大させる場合には、吐出される温風の風速を増大させないように、その吐出口面を大きくすることが好ましい。この好ましい例としては、風速５０〜２００ｍ／分とする場合である。
【００２５】
【実施の態様】
次に、本発明の方法及び装置の実施の態様を図に基いて説明する。
図１に、室内暖房装置の第一の構成例を示した。図示した装置は、ガスを燃料とするファンヒーター１である。このファンヒーター１は、前面下部に沿って吐出口３を有する外装ケース２内にバーナー４を備える。
【００２６】
このバーナー４は、外装ケース２内の中空位置に配設されたバーナーケース５内に支持されている。また外装ケース２の後方壁上には通気孔７…を有する端面を外部に露出する状態で配設されたファンケース８内に電気により動作する送風ファン６を備え、この送風ファン６による送風を流入できるようにファンケース８の開口部はバーナーケース５上の一方の開口部と連継されている。
【００２７】
また、外装ケース２内の吐出口３内面に面した位置には混合室１０が隔壁１１により仕切られることによって設けられ、この混合室１０内にバーナーケース５上の他方の開口部に連継された送風ダクト９の至端口部が及んでいる。従って、送風ファン６の動作により通気孔７…から外気をファンケース８を介してバーナーケース５内に取り入れることができ、この外気の存在下にバーナー４にて供給されたガスが燃焼する。この燃焼によって生じた熱気流は、その加熱流及び上記の外気流に伴ってダクト９を介して混合室１０内に及ぶ。
【００２８】
また、外装ケース２内には、外気孔１４…を有する一至端面をそのケース２の後方面に露出し、また他至端口部を滞留室１０内の上部に及ぶように外気ダクト１３が配設されている。またこの外気ダクト１３内の上記至端口部寄りの位置には、筒状軸の周面上に翼を外数備える外気ファン１５が配設されていて、外気孔１４…から取り入れた外気をダクト１３の至端口部にまで強制的に誘導することができる。またこの外気ファン１５は、電気的に制御されてその送風量が加減される。
【００２９】
このダクト１３の至端口部からは外気が低温のまま流出されるから、ダクト９の至端口部からの高温の加熱気体を低温化するように作用する。この低温化作用は滞留室１０内での両者の混合によって生じるが、ダクト１３の至端口部及びダクト９の至端口部の各口面が面する中空位置に配設されていて、これら両者からの気流によって他律的に回転する混合ファン１２によってその混合作用を受ける。なお、この混合ファン１２は混合状態に応じて２以上設けることができる。
【００３０】
また冷気は降下しまた高温気体は上昇する傾向にあるから、滞留室１０内に位置するダクト１３の至端口部から流出する外気はダクト９からの高温気流と積極的に混合される。この結果、滞留室１０内において両気流は十分均一に混合されて２５℃以上４５℃以下の温度状態の温風として吐出口３から流出される。
【００３１】
図２には、このファンヒーター１を使用した際の上記の温風の室部１７内における対流状態を示した。つまり、ファンヒーター１の吐出口３から吐出される温風ｂは３５℃〜４５℃の温度状態に低温化されているから、吐出口３が外装ケース２前面の最下部位置に配設されていることと相俟って、室部１７内はその床面２０付近の下部領域を含めて全体として均一に及ぶ。従って、室部１７内に生じる温度差は減少する。
【００３２】
次に、室内暖房装置の第二の構成例として、灯油を燃料とするファンヒーター２５を図３に示した。
このファンヒーター２５はその外装ケース２６内にバーナー２８を備える。また外装ケース２６の前面最下部位置に沿っては吐出口２７が設けられている。
【００３３】
バーナー２８は、図示していない燃料の供給管を伴ってバーナーケース２９内に支持されている。またこのバーナーケース２９の下部には給気ファン３１がファンケース３２内に設けられ、このファンケース３２にはパイプ３０がバーナーケース２９内に通じるように設けられ、給気ファン３１によって流入された外気がバーナーケース２９内に供給され、これによってバーナー２８上での燃料の完全燃焼が図られることになる。
【００３４】
また、バーナー２８に対してはその燃焼状態の安定化のため、その上方域を包囲する燃焼筒３３が設けられ、さらにこの燃焼筒３３は風胴３４によって仕切られた空間内にある。
【００３５】
この風胴３４はバーナー２８で生じた熱気流を外装ケース２６の前方部に誘導するように開放されていて、この開放部は外装ケース２６内の吐出口２７に対面する空間部分を仕切っている誘導壁３５によって形成される混合室３６内の上部位置に及んでいる。
【００３６】
また、外装ケース２６の後方面の上部位置には外気ファン３７が配設され、この外気ファン３７を包囲するケース端には至端口部が混合室３６内上部であって前記風胴３４の開放部に対応する位置に達する外気ダクト３８が連継されている。この外気ファン３７は電気的に制御されて、これによって取り入れられた外気は外気ダクト３８を介して混合室３６内の上部領域に送り込まれる。
【００３７】
また、上記した風胴３４の開放部及び外気ダクト３８の至端口部が対面する混合室３６内の中空位置には混合ファン３９が備えられ、この混合ファン３９によって前記送り込まれてきた外気と熱気流とが混合される。またこの際、外気は降下傾向、また熱気流は上昇傾向の作用を呈することから、混合室３６内においてこれら両者の混合状態は一層均一化される。この結果、混合室３６の下部に位置する吐出口２７からは所定温度にまで低温化された温風として吐出される。
【００３８】
【実施例】
次に、前記したファンヒーター１の構成態様であって、次の仕様により構成されたものを、約８０ｍ³の容積（２０畳）の室部に図２に示した態様で、室内温度８℃、室外温度５℃の環境条件下で使用し、その暖房効果を試験した。
【００３９】
（ファンヒーター１の仕様）
燃料；都市ガス（メタン９９．８％）
バーナー４での燃料消費量及び発生熱量；最大３００ｌ/hr、最大３０００
Kcal/hr
対流ファン６の送風量；最大６０ｌ/min
外気ファン１５の送風量；最大６ｍ³/min
吐出口３の面積；２０×３０cm
吐出口３からの温風の風量；最大６ｍ³/min
吐出口３での温風の温度；４０℃
【００４０】
（試験方法）
上記した仕様のファンヒーター１を１８０分間に亘って稼動させて、室部１７内の床部２０面中央位置での室内温度の経時変化を測定してその結果を図４に示した。なお、図中、Ａ₁は床面から１５cm、Ａ₂は同１６０cm、及びＡ₃は同２４０cmの位置での温度の経時変化特性である。
【００４１】
また、外気ファン１５、外気ダクト１３及び滞留室１０を除いて、前記仕様と同一に構成した従来のファンヒーター４１について、上記同一の条件で室内温度の経時変化を測定してその結果を図５に示した。なお、図中、Ｂ₁は床面から１５cm、Ｂ₂は同１６０cm、及びＢ₃は同２４０cmの位置での温度の経時変化特性である。また吐出口４４付近での温風温度は約７５℃であった。
【００４２】
図４に示した結果から、本発明に係る装置によれば、室内温度を人の頭部位置に対応する床面から１６０cmの位置で１０℃上昇させるのに約３０分の時間で達成されたことが確認され、これは従来装置によれば約７０分を要したこととの対比において室内暖房が迅速に得られることが確認される。
【００４３】
また、本発明に係る装置によれば、約４５分後には足元に位置する床面から１５cm付近でも約１０℃上昇しているが、従来装置によれば、測定時間内でその温度に達し得ないことが確認される。このことから、本発明に係る装置によれば極めて暖房効率が高いことが判る。
【００４４】
また、本発明に係る装置によれば、各測定位置間での温度差がほぼ１℃以内となっている。特に床面から１５cmと１６０cmとの位置間における温度差が１℃以内に抑えられている。このため、室内床面上に直立した状態で体感的にも寒けが生じることなく快適に感じられた。これは従来装置による場合とは大きく異なる点であった。
【００４５】
【発明の効果】
本発明は上述したように構成されることから、次のような効果が発揮される。本発明によれば、室内暖房装置の吐出口から吐出される温風が３５℃〜４５℃の低温状態にあることから、熱量損失を低減して効率的かつ迅速に暖房効果が得られ、しかも安全に利用できる。より具体的には、この吐出される温風温度の低温化により従来装置と比較して３０％以上の燃料消費の低減化を図り得る。
【００４６】
また、その室内の暖房状態はより均一な温度状態で、特に、人が直立状態にある場合でその足元と頭部との間の温度差が１℃以内に抑えられることから、寒けや頭部のみ暖められることによる不快感を生じさせることもない。
【００４７】
また、本発明に係る装置において、外気をバーナー部での燃焼系とは別途の外気ファンによって取り入れて、それを熱気流と混合させる構成であり、しかもこの外気ファンは電気的に制御されるから、吐出口からの吐出温風の温度を直線的に調整できる。また、この装置における滞留室では、上記の温風温度を正確に設定値に維持する効果が発揮される。
【００４８】
また、吐出口からの温風温度の低減は装置構成上において、吐出口位置を外装ケース前面の最下位置に設けることが可能となり、この場合も床面等を焦がすことなく安全に使用することができ、また温風を床面に沿って直接及ぼすことができる。この結果、室内暖房の均一温度化がより一層高められることになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の室内暖房装置の縦断面側面図
【図２】温風の対流状態を示す縦断面図
【図３】本発明の暖房装置の縦断面図
【図４】本発明の室内暖房装置による温度特性図
【図５】従来の室内暖房装置による温度特性図
【図６】従来の室内暖房装置の縦断面部分側面図
【符号の説明】
１，２５ファンヒーター
２，２６外装ケース
３，２７吐出口
４，２８バーナー
５，２９バーナーケース
１０，３６混合室
１３，３８外気ダクト
１５，３７外気ファン

Claims

取り入れた外気の存在下に燃料を燃焼させて熱源とする室内暖房装置を用いた室内暖房方法であって、
前記室内暖房装置における外装ケースの前面部の最下部位置に形成された吐出口に面して外装ケース内に設けられた混合室に対し、混合室内上部空間に略水平方向に外気を送り込むと共に、混合室内下部空間に略水平方向に熱気流を送り込み、この混合室内で下降する外気と上昇する熱気流とを混合することにより２５℃以上４５℃以下の温風として前記吐出口から吐出することを特徴とする室内暖房方法。
外気を取り入れて燃料を燃焼させるバーナーを備え、このバーナーにて生じる熱気流を温風として外装ケース面上の吐出口から吐出させる装置において、
前記吐出口は前記外装ケースの前面部の最下部位置に形成されており、
前記吐出口に面する前記外装ケース内に前記熱気流が外気と混合する混合室を設けると共に、この混合室内に至端口部が及ぶ外気ダクトとこの外気ダクト内に外気を送気する外気ファンとからなる低温化機構が備えられており、
この低温化機構の外気ダクトは前記混合室に対して略水平方向に外気を送り込む一方、前記熱気流もダクトによって混合室に対して略水平方向に送り込まれるようになっており、
前記低温化機構の外気ダクトは混合室内の上部空間に、熱気流用のダクトは混合室内の下部空間にそれぞれ接続されていて、混合室内で下降する外気と混合室内で上昇する熱気流とが混合室内で混合されることにより２５℃以上４５℃以下の温風が吐出口から吐出される構成となっていることを特徴とする室内暖房装置。