JP3921190B2

JP3921190B2 - イオン発生装置付の温風暖房機

Info

Publication number: JP3921190B2
Application number: JP2003280493A
Authority: JP
Inventors: 廣士北垣内; 朱美後藤
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2003-07-25
Filing date: 2003-07-25
Publication date: 2007-05-30
Anticipated expiration: 2023-07-25
Also published as: JP2005043028A

Description

本発明は、電気、ガスあるいは石油を熱源とする温風暖房機に関するものである。

空気中に浮遊する細菌を除去する正負イオンを発生させるイオン発生装置を搭載した空気清浄機や電気ファンヒータなどは、本出願人により既に実用化されている。

また、特許文献１には、本体ケーシング内に設けられた燃焼室と、室内空気を前記燃焼室に給気し室内へ吹き出すための送風機と、温風になった室内空気を吹き出す温風吹出し口と、前記燃焼室内に設けられ、前記送風機からの室内空気を高電圧放電でイオン化するイオン化部と、バーナを内部に配設した燃焼筒と、前記燃焼筒の外面に高電圧を印加して集塵する集塵部とを備えた燃焼暖房装置が開示されている。

この特許文献１では、バーナを燃焼させ、送風機を駆動させると共にイオン化部および集塵部を駆動すると、燃焼室に流入した室内空気中の汚れ粒子がイオン化部でイオン化され、次に、イオン化された汚れ粒子が集塵部に吸引付着され、吸引付着された汚れ粒子がバーナからの燃焼熱で加熱分解されて取り除かれ、温風吹出し口からはきれいな空気が吹き出すようになる。

また、特許文献２には、石油温風暖房機において、室内から取り込まれた空気の一部を浄化用の空気とし、該浄化用の空気の一部をオゾン発生器を通してオゾンとした後、残る浄化用の空気と混合させ、さらに、燃焼室の近傍を通過させた後、温風吹き出し口に導くよう構成した石油温風暖房機が開示されている。この構成においては、室内から取り込まれた空気の一部はオゾンによって浄化され、殺菌、浄化せられた浄化用空気は、燃焼室近傍を通過せられる際に、燃焼室の高温によって分解されるので、無害となって、温風吹き出し口からきれいな空気が吹き出される。

特許文献３には、温風を放出する温風用ファンの風の一部を仕切板によって分流するバイパス路を形成し、このバイパス路にオゾン発生器を備え、空気中の雑菌やカビを殺菌し、同時に燃焼時の一酸化炭素を炭酸ガスに変化させる温風暖房機が開示されている。
特開平１１−２９４８６４号公報（請求項１、段落００１０参照）特開平２−２０３１５５号公報（特許請求の範囲参照）実開昭６３−１５５９４８号公報（請求の範囲、明細書２頁〜３頁の＜作用＞項参照）

しかしながら、上記特許文献１〜３のいずれの場合も、機器本体に取り入れた空気をイオン化あるいはオゾンを発生させて空気中に菌を殺菌し、温風吹出し口からきれいな空気を放出することが記載されているが、温風暖房機が設置される室内の空気を積極的に殺菌することはできない。

また、特許文献１、２においては、イオン化部が温風通路内に配置され、特許文献３では仕切板によって分流するバイパス路を形成し、このバイパス路にオゾン発生器を配置した構成を採用しており、イオン化あるいはオゾンの発生通路として、新たな通路を形成するか、既存の温風通路を利用する形態となっている。したがって、構成が複雑化し、イオン発生装置の配置の自由度が阻害される問題がある。

本発明は、上記課題を解決し、構成が簡単で、かつイオンを含んだ空気の放出距離を遠くまで伸ばすことができる温風暖房機の提供を目的とするものである。

上記目的を達成するため、本発明は、機器本体内に燃料を燃焼するバーナを有する燃焼部と、該燃焼部の外側を覆う燃焼枠と、該燃焼枠と前記燃焼部との間に形成され、機器本体の空気取入口から機器本体の温風吹出し口に至る温風通路と、該温風通路に前記機器本体の外部から室内の空気を取り入れ該空気を前記燃焼部で発生した熱と共に前記温風吹出し口から強制的に送り出す送風手段と、前記送風手段から送り出される空気の一部が下方側のバーナ、気化器部に導入され、その後、前記機器本体と燃焼枠との隙間を通りイオン吹出し口に至る送風通路と、該送風通路の下流側でイオン吹出し口近傍に配置され正負イオンを発生させるイオン発生装置とを備え、前記イオン吹出し口が前記温風吹出し口の上方近傍に配置され、前記温風吹出し口から吹き出す温風の圧力により、前記イオン吹出し口から送り出されるイオンを含んだ空気が吸引され、かつ前記イオン吹出し口から送り出される冷たい空気が前記温風吹出し口から吹出す温風の上昇を抑えながら合流されることを特徴とする。

上記構成によると、通常、空気取入口からの空気は、燃焼枠内の温風通路に供給されると共に、その一部は燃焼部のバーナ部への燃焼一次空気として、さらにはバーナ部の電気部品の冷却用空気としても利用される。そこで、イオン吹出し口への空気流の送風通路として、空気取入口から燃焼部のバーナ部へ供給される空気流を利用すれば、特別な通路を設けなくても、イオン吹出し口への空気流を発生させることができる。
また、イオン吹出し口の下方にある温風吹出し口からの温風が、風量および風速も大きいので、温風による圧力により、イオン吹出し口より送り出されたイオンを含んだ空気が吸引されて、温風と合流し、遠くまで運ばれることになる。特に、イオン吹出し口を温風吹出し口の上方近傍に配設しているので、暖房運転時の暖かい空気は上昇傾向にあり、イオンを含んだ冷たい空気を温風吹出し口の上方より吹出すことになり、暖かい空気の上昇を抑えながらイオン含んだ空気と暖かい空気とが合流しながら遠くまで飛ばすことができる。

また、前記イオン発生装置の正負イオンを放出するイオン発生素子を送風通路側に臨むように下向きに配置することができる。この構成によると、イオン発生素子が送風通路側に臨むように下向きに保持され、塵や埃が付着しにくい。

以上のように、本発明によると、温風吹出し口から放出する温風の負圧を利用して、その近傍に開口したイオン吹出し口から発生したイオンを吸引しているので、温風の吹出し力を利用してイオンを遠くまで飛ばすことができ、室内の空気を有効に殺菌することができる。しかも、その際、イオン発生装置に空気を送る空気流の送風通路として、燃焼部のバーナ部に供給される一次空気あるいは冷却用空気等を利用し、これらの送風方向の下流側にイオン吹出し口を形成することにより、燃焼枠と機器本体との間の隙間から漏れ出る空気を利用して送風することができるので、イオン発生装置の取付け位置の自由度が高くなる。

以下、本発明に係る温風暖房機として液体燃料燃焼装置を搭載した石油ファンヒータにおける実施形態を図面に基づいて説明する。図１は液体燃料燃焼装置を搭載した石油ファンヒータの正面側斜視図、図２は同じくその側面断面図、図３は機器本体の内部構成を示す正面断面図である。

図１において、１は機器本体、２は機器本体の前板７の下部に設けられ、温風を案内するルーバが取り付けられた温風吹き出し口、３は本体の上面前側に配設された操作表示部、４は温風を下向き方向に吹き出すルーバ、５は本体蓋を兼ね備えた着脱自在な給油タンクである。機器本体１の外装は、前面を覆う前板７と、上面を覆う上面板８と、側面及び背面を覆う背面板９とが置台１０の上に固定して構成されている。給油タンク５は機器本体１内でタンクガイドにより仕切られたタンク室に収納される。

また、前板７の温風吹出し口２の上方近傍にはイオン吹出し口２５が開口され、このイオン吹出し口２５の近傍にイオンを発生するイオン発生装置２６（図２参照）が配設され、温風吹出し口２から吹き出す温風の負圧を利用してイオン発生装置２６から発生したイオンをイオン吹出し口２５から室内に放出するようにしている。このイオン吹出し口２５には、横長の角穴に縦横の格子が形成されている。

図２および図３において、１１は機器本体の背面側の空気取入口に取り付けられた送風手段としての対流ファン、１３は機器本体１の背面に設けられた空気取入口、１４は燃焼部である。対流ファン１１は、機器本体１の背面上部に位置する空気取入口１３に対面して配置されている。この対流ファン１１と距離をおいて機器本体１のほぼ中央位置に燃焼部１４が配設されている。

燃焼部１４は、仕切板１５を介して上方側の燃焼筒１６と、下方側にバーナ１７（図３参照）を収納したバーナボックス１８および気化器１９とから構成される。燃焼筒１６は、略箱状に形成され、その上方が開口され下端部が下方側のバーナ１７を囲むように配置されている。バーナボックス１８は、仕切板１５に爪およびねじにより固定されており、その内部にバーナ１７が配置されている。

気化器１９には、給油タンク５から送油ポンプ１２および配管を介して液体燃料が送油され、気化器ヒータによりガス化されてノズルより噴出され、バーナ１７に供給される。バーナ１７では、図示しない点火装置により着火されて、バーナ上方の燃焼筒１６内で燃焼する。

機器本体１内には燃焼筒１６の外側で、天蓋２０ａ付の略箱状の燃焼枠２０が燃焼筒１６を囲むように設けられている。この燃焼枠２０は、燃焼筒１６との間で背面側の空気取入口１３に対流ファン１１に対面する開口２０ｂが形成され、この開口２０ｂから機器本体１の前板７に形成された温風吹出し口２に至る温風通路２２を形成される。温風通路２２は、機器本体１の背面上部の空気取入口１３から燃焼筒１６の上方を通って機器本体１の前面の中間高さ位置よりやや下方に位置する温風吹出し口２に向かう通路であり、機器本体の前部側においては下り傾斜の通路を形成するため、燃焼筒１６および燃焼枠２０の前面側が下り傾斜面とされている。

この燃焼枠２０の前側傾斜板２０ｃと機器本体１の前板７との間の空間部には、基板取付金具２７が固定され、この基板取付金具２７にプリント基板２９がほぼ垂直に取り付けられている。そして、基板取付金具２７と燃焼枠２０の前側傾斜板２０ｃの間にはイオン吹出し口２５に連通する下方通路３０が形成される。

燃焼部１４を仕切る仕切板１５は、その外周側にスリット２１が形成され、対流ファン１１から送り出された空気の一部をスリット２１を通して下方側のバーナ１７および気化器１９側に導入できるようになっている。導入された空気は、バーナ１７への一次空気の供給と、気化器１９周辺の冷却に使用される。そして、冷却後の空気は、図３に示すように、仕切板１５の左右側部のスリット２２ａから機器本体１およびタンクガイド２３と燃焼枠２０の左右側壁との間のわずかな隙間２４を通り、燃焼枠２０の天蓋２０ａと上面板８との間の隙間２４ａから、燃焼枠２０の前側傾斜板２０ｃと機器本体１の前板７との間の空間部を経て取付金具２７の下方隙間３０からイオン吹出し口２５に至る。

つまり、対流ファン１１から取り入れた室内空気の通路は、燃焼筒１６の熱を回収して空気温度を上昇させ温風吹出し口２より室内に放出される温風通路２２と、対流ファン１１からの室内空気の一部が仕切板１５のスリット２１から下方側のバーナボックス１８を経て、タンクガイド２３と燃焼枠２０の左右側壁との間の上昇隙間２４から、燃焼枠２０の天蓋２０ａと上面板８との間の隙間２４ａを通り、燃焼枠２０の前側の下方隙間３０からイオン吹出し口２５に至る送風通路３４とを有している。この送風通路３４は、イオン発生装置２６に空気を送る専用の通路を新たに設けたものではなく、機器本体１に燃焼部１４や燃焼枠２０等を配置した際にできる隙間空間から漏れ出る空気流を利用したもので、これにより、簡単な構成によりイオン発生装置２６を設置することができ、しかも配置に格別な条件も必要なく取付位置の自由度も大きくなる。

図４はイオン発生装置の取付状態を示す機器本体の前面側斜視図である。図２および図４に示すように、イオン発生装置２６は、プリント基板２９と前板７との間に介在され、保持体３１により基板取付金具２７に保持されている。

保持体３１は、合成樹脂製のものであって、イオン発生装置２６の取付部３５と、給油タンクの残量を表示する油量ランプ及びイオン発生装置２６の駆動表示ランプを表示する窓孔３６，３７が形成された保持部３８とが一体的に形成されてなる。

イオン発生装置２６の取付部３５は、内部を送風通路とする四角筒状に形成され、その
上面にイオン発生装置２６のイオン発生素子５１の放電面を臨ませる角穴３９が形成され、同じく角穴の近傍にイオン発生装置２６を保持する保持バンド４０を係脱自在に係止するための係止穴４１が形成されている。保持バンド４０は、通常帯状をなし、その両端部に保持体３１の係止穴４１に挿入する弾性係止爪４２が左右に突出されている。

イオン発生装置２６を保持体３１に装着して機器本体に取り付ける手順は、次の通りである。まず、イオン発生装置２６を保持体３１の取付部３５に所定の方向で挿入し、保持バンド４０をイオン発生装置２６の上方側よりイオン発生装置２６に掛け、保持バンド４０の両端の弾性係止爪４２を保持体３１の係止穴４１に挿入係止してイオン発生装置２６を保持させる。次に、保持体３１にランプ類を装着した状態で、基板取付金具２７に螺子止めし、基板取付金具２７に取り付けられたプリント基板２９よりの配線を装着すると、取付けが完了する。

図５はイオン発生装置２６の外観斜視図、図６はイオン発生素子の斜視図、図７はイオン発生素子の電極構造を示す断面図である。図に示すように、イオン発生装置２６は、図示しない昇圧コイル及び回路基板を内装するケース５０と、イオン発生素子５１が固着された蓋板５７とを組み付けて構成される。

イオン発生素子５１は、セラミックなどの平板状の誘電体５２の表面に設けられた表面電極５３と、該表面電極５３に電力を供給するため誘電体５２の表面に設けられる表面電極接点５４と、誘電体５２の内部に埋設され且つ前記表面電極５３と平行に設けられた内部電極５５と、該内部電極５５に電力を供給するため誘電体５２の表面に設けられる内部電極接点５６を有している。誘電体５２は、上部誘電体５２ａ、下部誘電体５２ｂ、および表面保護誘電体５２ｃにより構成される。蓋板５７は、樹脂材料製の平板であり、その凹所にイオン発生素子５１が固定され、この蓋板５７がケース５０に固着されている。

そして、イオン発生装置２６は、図２に示すように、保持体３１への保持状態では、イオン発生素子５１が送風通路側に臨むように下向きに保持され、塵や埃が付着しにくい状態となっている。

次に、イオン発生装置２６の動作を説明する。イオン発生装置２６の表面電極５３、内部電極５５間に交流電圧を印加すると、空気中の酸素ないしは水分が電離によりエネルギーを受けてイオン化し、正イオンであるＨ⁺(Ｈ₂Ｏ)_m（ｍは任意の自然数）と負イオンであるＯ₂ ^-(Ｈ₂Ｏ)_n（ｎは任意の自然数）を主体としたイオンを生成し、これらをファン等により空間に放出させる。

これらＨ⁺(Ｈ₂Ｏ)_m及びＯ₂ ^-(Ｈ₂Ｏ)_nは、浮遊菌の表面に付着し、化学反応して活性種であるＨ₂Ｏ₂または・ＯＨを生成する。Ｈ₂Ｏ₂または・ＯＨは、極めて強力な活性を示すため、これらにより、空気中の浮遊細菌を取り囲んで不活化することができる。ここで、・ＯＨは活性種の１種であり、ラジカルのＯＨを示している。

正負のイオンは浮遊細菌の細胞表面で式（１）〜式（３）に示すように化学反応して、活性種である過酸化水素（Ｈ₂Ｏ₂）または水酸基ラジカル（・ＯＨ）を生成する。ここで、式（１）〜式（３）において、ｍ、ｍ'、ｎ、ｎ'は任意の自然数である。これにより、活性種の分解作用によって浮遊細菌が破壊される。従って、効率的に空気中の浮遊細菌を不活化、除去することができる。

Ｈ⁺(Ｈ₂Ｏ)_m＋Ｏ₂ ^-(Ｈ₂Ｏ)_n→・ＯＨ＋1/2Ｏ₂＋(m+n)Ｈ₂Ｏ・・・（１）
Ｈ⁺(Ｈ₂Ｏ)_m＋Ｈ⁺(Ｈ₂Ｏ)_m'＋Ｏ₂ ^-(Ｈ₂Ｏ)_n＋Ｏ₂ ^-(Ｈ₂Ｏ)_n' → 2・ＯＨ＋Ｏ₂＋(m+m'+n+n')Ｈ₂Ｏ・・・（２）
Ｈ⁺(Ｈ₂Ｏ)_m＋Ｈ⁺(Ｈ₂Ｏ)_m'＋Ｏ₂ ^-(Ｈ₂Ｏ)_n＋Ｏ₂ ^-(Ｈ₂Ｏ)_n' → Ｈ₂Ｏ₂＋Ｏ₂＋(m+m'+n+n')Ｈ₂Ｏ・・・（３）

以上のメカニズムにより、上記正負イオンの放出により、浮遊菌等の不活化効果を得ることができる。

また、上記式（１）〜式（３）は、空気中の有害物質表面でも同様の作用を生じさせることができるため、活性種である過酸化水素（Ｈ₂Ｏ₂）または水酸基ラジカル（・ＯＨ）が、有害物質を酸化若しくは分解して、ホルムアルデヒドやアンモニアなどの化学物質を、二酸化炭素や、水、窒素などの無害な物質に変換することにより、実質的に無害化することが可能である。

次に、上記石油ファンヒータの動作について説明する。操作表示部３のボタンを操作して運転を開始すると、背面の空気取入口１３の近傍に配置された室温サーミスタや前板７の温風吹出し口２の下方に配置された床面温度センサ６０の出力により暖房出力が制御される。

そして、対流ファン１１により空気取入口１３から吸込んだ室内空気のほとんどは、燃焼枠２０内に入り、燃焼筒１６の熱を回収して空気温度を上昇させ、前板７の温風吹出し口２から室内に放出される。

また、対流ファン１１からバーナ１７に送られてきた燃焼用空気が正圧状態となっているため、機器本体１内の燃焼枠２０などの構成部材との間の空間から漏れて空気の流れが生じる。この漏れた空気の流れを利用して、その下流側であって温風吹出し口２の上方近傍にイオン吹出し口２５を形成しているので、イオン発生装置２６が装着された基板取付金具２７の近傍の空気は、基板取付金具２７の下方通路３０を経由して前板７のイオン吹出し口２５より本体外に放出される。

つまり、対流ファン１１からの室内空気の一部は、仕切板１５のスリット２１から下方側のバーナボックス１８を経て、タンクガイド２３と燃焼枠２０の左右側壁との間の上昇隙間２４から、燃焼枠２０の天蓋２０ａと上面板８との間の隙間２４ａを通り、燃焼枠２０の前側の下方隙間３０からイオン吹出し口２５に至る。

このイオン吹出し口２５においてイオン発生装置２６に交流インパルス電圧を印加すれば、イオン発生素子５１の表面電極５３側より正イオンと負イオンを発生させ［ピークトウピーク３．５ｋＶ、波形臭気１６５Ｈｚの印加条件、イオン吹出し口前方１０ｃｍ付近で、（株）ダン化学製空気イオンカウンター（型番８３−１００１Ｂ）を用い、移動度１ｃｍ２／ｓｅｃ以上の小イオンを検出するもので測定すると、正負イオンが約１０万個／ｃｃ以上］、正イオンと負イオンを機器本体外に送り出することができる。そして、これらの正イオンと負イオンの作用により空気中のカビや菌を不活化し、その増殖を抑制することができる。

その他、正イオンと負イオンには、コクサッキーウィルス、ポリオウィルス、などのウィルス類も不活化する働きがあり、これらウィルスの混入による汚染が防止できる。また、正イオンと負イオンには、臭いの元となる分子を分解する働きがあることも確かめられており、空間の脱臭にも利用できる。

また、イオン吹出し口２５の下方にある温風吹出し口２からの温風が、風量および風速も大きいので、温風による負圧により、イオン吹出し口２５より送り出されたイオンを含んだ空気が吸引されて、温風と合流し、遠くまで運ばれることになる。したがって、室内のイオン分布がよくなり、室内に浮遊する細菌を殺菌することができる。

特に、イオン吹出し口２５を温風吹出し口２の上方近傍に配設しているので、暖房運転時の暖かい空気は上昇傾向にあり、イオンを含んだ冷たい空気を温風吹出し口２の上方より吹出すことになり、暖かい空気の上昇を抑えながらイオン含んだ空気と暖かい空気とが合流しながら遠くまで飛ばすことができる。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で修正・変更を加えることができるのは勿論である。例えば、上記実施形態では液体燃料燃焼装置を搭載した石油ファンヒータについて説明したが、これに限らず、ガスファンヒータあるいは電気ファンヒータであっても本発明を適用できるのは勿論である。

本発明の一実施形態である液体燃料燃焼装置を搭載した石油ファンヒータの正面側斜視図図１の側面断面図機器本体の内部構成を示す正面断面図イオン発生装置の取付状態を示す機器本体の前面側斜視図イオン発生装置の外観斜視図イオン発生素子の斜視図イオン発生素子の電極構造を示す断面図

符号の説明

１機器本体
２温風吹き出し口
３操作表示部
４ルーバ
５給油タンク
１１対流ファン
１２送油ポンプ
１３空気取入口
１４燃焼部
１５仕切板
１６燃焼筒
１７バーナ
１８バーナボックス
１９気化器
２０燃焼枠
２１スリット
２２温風通路
２３タンクガイド
２４隙間
２５イオン吹出し口
２６イオン発生装置
２７基板取付金具
２９プリント基板
３１保持体
３４送風通路
３５取付部
３９角穴
４０保持バンド
５１イオン発生素子

Claims

機器本体内に燃料を燃焼するバーナを有する燃焼部と、該燃焼部の外側を覆う燃焼枠と、該燃焼枠と前記燃焼部との間に形成され、機器本体の空気取入口から機器本体の温風吹出し口に至る温風通路と、該温風通路に前記機器本体の外部から室内の空気を取り入れ該空気を前記燃焼部で発生した熱と共に前記温風吹出し口から強制的に送り出す送風手段と、前記送風手段から送り出される空気の一部が下方側のバーナ、気化器部に導入され、その後、前記機器本体と燃焼枠との隙間を通りイオン吹出し口に至る送風通路と、該送風通路の下流側でイオン吹出し口近傍に配置され正負イオンを発生させるイオン発生装置とを備え、
前記イオン吹出し口が前記温風吹出し口の上方近傍に配置され、前記温風吹出し口から吹き出す温風の圧力により、前記イオン吹出し口から送り出されるイオンを含んだ空気が吸引され、かつ前記イオン吹出し口から送り出される冷たい空気が前記温風吹出し口から吹出す温風の上昇を抑えながら合流されることを特徴とする温風暖房機。
前記イオン発生装置の正負イオンを放出するイオン発生素子を送風通路側に臨むように下向きに配置されたことを特徴とする請求項１に記載の温風暖房機。