JP3922291B2 - 遠赤外線暖房機の熱交換構造 - Google Patents

Description

この発明は温風の届かない比較的広い空間の暖房に適する排気筒を用いる遠赤外線による暖房機に関するものである。

枠体内に備えたバーナの上部から枠体の上方に向けて燃焼室を立ち上げ、内部に赤熱体を吊り下げた燃焼室の外壁は多孔体で構成して多孔部分から熱線を透過させ、また、燃焼ガスや室内空気の一部が外壁の多孔部分から出・入すると共に、燃焼室を囲繞するガードの上端に天板を取付け、天板には燃焼室の上板に向けて送風する対流ファンを設け、上板に当たって全周方向に吹き出す空気流によって燃焼ガスを全周方向に吹き出す暖房機がある。

この暖房機であれば通常の枠体背部に対流ファンを備えた温風機と異なり、暖房する空間の中央に暖房機を設置することができ、大勢の人が囲んで暖をとることに適している。

一方、石炭や薪を使う固体燃料ストーブや、灯油燃料を使う工場用の縦形のポット式ストーブなどでは、燃焼室の側壁などに室外に届く煙突を取付けて、燃焼ガスを煙突によって室外に排出する暖房機も知られている。

従来の部屋の中央に設置する暖房機は上記のものがあるが、固体燃料ストーブや縦形のポット式ストーブは構造上放熱面積を大きくすることができない問題点があり、排気温度が高く暖房効率が悪い欠点がある。また、着火後燃焼が安定するまでに不完全燃焼ガスを排出するから、煙突による室外排気が必ず必要であった。

また、最近のバーナは回転霧化方式や圧力噴霧方式などにすることによって、点火直後から安定した燃焼が期待できるようになり、そのまま室内に燃焼ガスを排気しても悪臭などを気にしないで使用できるようになってきた。この種のバーナを使って燃焼室壁を多孔体で構成し、赤熱体からの放熱と暖房機の全周に排気ガスを温風として放出する暖房機が実用化されているが、温風暖房方式は限られた空間の暖房には適するものの、隙間風の多い開放に近い場所での使用は暖房効果が充分得られない問題点があり、広い工場内の暖房や、大型テントの中の暖房に適する暖房機の要望がある。

この発明は遠赤外線による暖房方式とすることで上記の問題点を解決したもので、暖房機の枠体１内にバーナ２を備え、該バーナ２と連続する燃焼室３を枠体１から上方に向けて露出させて配置する遠赤外線放射式の暖房機であって、前記燃焼室３は側壁に外部と連通する孔のない背高の筒状体で構成し、この燃焼室３の上板３ａには上方に伸びる複数本の熱交換パイプ６を取付け、この複数本の熱交換パイプ６の上端には背高の筒状体で構成した排気ガス室７を設け、その排気ガス室７の側壁には排気筒９を取付けるための接続筒８が配置され、前記燃焼室３内には側壁と上板３ａとの間に間隔を形成するとともに前記熱交換パイプへ燃焼ガスを誘導する開口を備えた燃焼ガス誘導板３ｂを設け、前記排気ガス室７内には熱交換パイプ６から流入する燃焼ガスを誘導する仕切板７ｃを備え、該仕切板７ｃは接続筒８が設置された排気ガス室７の側壁側を閉ざすとともに、この接続筒８とは反対側の排気ガス室７の側壁との間にガス流路を形成し、燃焼ガスはこのガス流路から排気ガス室７の天板７ａの壁面を経て、仕切板７ｃの上方に位置する接続筒８に向けて誘導され、前記燃焼ガスの流れに対して前記燃焼ガス誘導板３ｂによって前記燃焼室３の外壁を遮熱状態とし、前記排気ガス室７の壁面は燃焼ガスによって加熱され、燃焼室３側壁と、熱交換パイプ６と、排気ガス室７の側壁から遠赤外線を放射する構成としたものである。

この発明は暖房する場所が隙間風の入り易い、天井の高い倉庫や工場などに最適な暖房機を提案するもので、枠体１内のバーナ２の上部に燃焼室３と上方に伸びる複数の熱交換パイプ６と更にその上に排気ガス室７とを設け、背高の排気ガス室７の側壁から排気筒９を立設可能となっており、燃焼ガスが通過するこれらの部品の放熱面積が大きく、バーナ２から排気筒９を通って抜ける燃焼ガスによって高温度に加熱されて、遠赤外線を周囲に放射して暖房するものである。

従来のこの種の暖房機は温風方式が主流であり、締め切った室内での使用が中心であったが、隙間風の多い解放に近い室内や工場などでも暖房の要求があり、この為の暖房機としては従来のものは不向きであった。この発明は暖房の仕組を温風から熱線が遠くまで届き易い遠赤外線放射とし、隙間風が多い部屋を考慮して暖房機の設置場所を室内の中央とする温風ファンを持たない効率の良い暖房機を、はじめて実用化したものである。

部屋の中央に設置してこのような目的で使用する暖房機として従来品には煙突を使うものがあるが、この種の暖房機の放熱部分は燃焼室の外壁に限られており、放熱面積の不足による暖房力の低下については大発熱量バーナを使うことで実用化しており、効率の悪いものであった。
この発明は温風暖房方式で使用するものとほぼ同じ能力のバーナを使いながら効率の良い暖房機を提供するものであって、その具体的な構成は暖房機の背を高くして放熱面積を増加させ、更に、放熱面積を増加させたことによる排気能力の低下については、接続筒８に一体となって取付する排気筒９によって補う構造であり、燃焼室３から排気筒９まで一体化した独自の部品配置を行なうことによって、従来の温風暖房装置を遠赤外線暖房装置によって始めて肩代わりをさせることができたものである。

１は暖房機の枠体、２は枠体１内に配置したバーナ、１１はバーナ２に燃焼空気を供給する燃焼ファン、１３は燃料を加圧してバーナ２に供給する燃料ポンプ、１４は燃焼をバーナ２に供給する為の霧化ノズルであり、図示せざる油タンクの燃料は燃料ポンプ１３で加圧されて霧化ノズル１４から霧となってバーナ２に供給され、また、燃焼ファン１１が燃焼空気をバーナ２に供給する。そして、霧状の燃料に着火するとバーナ２は直ちに安定した燃焼状態になるものである。

このように最近のバーナは燃料を着火燃焼しやすい霧状にして供給するから、点火直後の不完全燃焼ガスの発生が少なく、そのまま燃焼ガスを室内に排出して暖房に利用することが行なわれており、図３に示す従来品は温風によって暖房するものである。

即ち、３はバーナ２の上部に連続して取付けると共に枠体１から上方に伸びるように配置した燃焼室、４は枠体１の上部に取付けられて燃焼室３を囲繞するように配置したガード、５はガード４の上端に取付けた天板であり、ガード４と天板５によって燃焼室３を覆っている。図３の従来例において３ａは燃焼室の上板、Ａは上板３ａと天板５との間に配置した室内空気の対流ファンであり、該対流ファンＡが空気を上板３ａに吹付けると全周方向に向いた空気流が形成できる。従来例の燃焼室３の外壁には隙間で形成するスリット状の長孔や打ち抜きの丸孔が設けてあり、これらの透孔から燃焼室３の外部に出た燃焼ガスは対流ファンＡの空気流によって上昇を抑えられて温風となって全周方向に吹出すものである。

また、Ｂは燃焼室３の上板３ａから燃焼室３内に吊り下げた赤熱エレメントであり、バーナ２の燃焼熱によって赤熱して、燃焼室３の外壁の透孔から外部へ熱線を放射するものである。従来この種の暖房機による暖房は温風によって行なわれ、燃焼室３内に赤熱エレメントＢが備えられても、燃焼室３の外壁の透孔から放熱するだけであるから、放熱熱量の多くは燃焼室３の外壁で遮られてしまって期待するような熱線による効果的な暖房は得られなかった。また、全周に吹出す温風の流速は少し離れると弱くなるから、開放に近い空間における暖房には全く適さないものであった。

この発明は隙間風の入り易い、天井の高い倉庫や工場などに最適な暖房機を提案するもので、６は燃焼室３の上板３ａに取付けられて上方に伸びる複数の熱交換パイプ、７は複数の熱交換パイプ６の上端に設けた筒状の排気ガス室、７ａは排気ガス室７の天板、８は排気ガス室７の側壁に形成した接続筒である。排気ガス室７は長さが異なるものの燃焼室３と同一の外形状で構成されており、主たる部分は共通部品化が計られている。３ｂは燃焼室３内に設けた燃焼ガス誘導板であり、燃焼ガスが熱交換パイプ６に流れ易くすると共に、燃焼室３の側壁や上板３ａの遮熱の働きをしている。

７ｃは熱交換パイプ６から排気ガス室７に入った燃焼ガスを接続筒８へ導く仕切板であり、燃焼ガスが効率よく排気ガス室７の外壁付近を流れるようにして、排気ガス室７の壁面の温度を高めている。このように放熱面積は燃焼室３の外壁だけでなく熱交換パイプ６や燃焼ガス室７の外壁まで拡がっており、燃焼ガス誘導板３ｂなどの働きで燃焼室３の外壁温度が下がり、逆に排気ガス室では仕切板７ｃの働きで外壁温度を高め、更に、必要に応じてこれらには遠赤外線放射塗料を塗布するなどを行なって、効率よく遠赤外線を放射することで温風によらない暖房を可能としたものである。

一方、この暖房機において燃焼ガスの排出手段は燃焼ファン１１だけであり、単純に放熱面積を増やすことは流路抵抗が大となって燃焼ガスは排出しにくくなり、異常燃焼の原因になるから燃焼室３や放熱パイプ６や排気ガス室７の大きさには制限を受けるものである。従って、バーナ２が完全燃焼を維持できる範囲で放熱面積を増やすことになるがこの面積では限界があり、特別に送風能力を高めて完全燃焼できるようにバーナ側の改良を行なわない限り温風による放熱量を遠赤外線の放熱で肩代わりさせることはできなかった。

９は排気ガス室７の接続筒８に取付ける排気筒、９ａは排気筒９の下部の折曲筒、１０は垂直に立ち上がる排気筒９の中に装置する排気制御手段であり、該排気制御手段１０は排気ガス室７の仕切板７ｃと同様に、燃焼ガスが排気筒９の内壁面付近を流れるように誘導している。また、排気筒９にも必要に応じて遠赤外線放射塗料を塗布している。

折曲筒９ａを介して接続筒８に取付けられる排気筒９は、内部に排気制御手段１０が取付けてあっても通気力が生まれており、排気ガス室７内に滞留する燃焼ガスを吸引して排出するから、バーナ２は特に改良を施こさなくとも燃焼ガスが円滑に排出でき、熱交換パイプ６の長さを長くしたり、燃焼ガス室７の高さを高くするなどによって放熱面積を大きくすることができた。更に、排気筒９も外壁面を高温度に加熱しているから、排気筒９からも遠赤外線の放射が行なわれて遠赤外線による暖房効率が向上したものである。

５ａはガード４の端部に設けた天板５の中央に形成した開口、７ａは排気ガス室７の天板であり、開口５ａは排気ガス室７の外径よりも大きく形成しており、天板７ａの上部が開口５ａから少し飛び出すように位置している。この為、ガード４の天板５は排気ガス室７の上方を覆っておらず、また、排気ガス室７と天板５との間に空気が流通できる間隙ができたから直接伝熱はなく、燃焼排気ガス室７が高温になっても間隙を上昇する空気流によって冷やされ、カード４の人が触れ易い天板５の周縁は比較的低温度を維持することができ、誤って天板５に触れた時の火傷の事故を少なくすることができたものである。

７ｂは排気ガス室７の天板７ａ付近からガード４の天板５に向けて設けた複数個の取付片であり、バーナ２の上方に向けて立ち上げた燃焼室３や熱交換パイプ６や排気ガス室７の背が高くなっても、枠体１から立上げたガード４の天板５に取付片７ｂを使って保持したから、排気ガス室７はぐらついたりせずに安定するものである。

１２はバーナ１に燃焼空気を供給する燃焼ファン１１の吸入側の流路に設けた空気瀘過フィルターであり、該空気瀘過フィルター１２から排気筒９の出口に至るガスの流路には室内空気の入・出部を設けない構成である。この為、バーナ２は外部からのほこりの侵入が防止できてほこりの噛み込みによる異常燃焼が防止できると共に、排気筒９の通気力によって排気ガス室７の内部が負圧になることがあっても、外部からほこり交じりの空気の侵入はない。従って、暖房機を使用する場所が屋外やほこりの多い室内であっても、安定した燃焼が可能になるものである。

また、排気筒９はこの発明の暖房機では暖房効果を得る為と燃焼ガスを吸引排出する為との二つの機能を持つ部品であり、工場のような広い空間では燃焼ガスをそのまま排気筒９から空間に放出する使い方が基本である。しかし、密閉の良い空間で使用する時には排気筒９に室外に届く煙突を取付けて、室外排気形の暖房機として使用することも可能であり、暖房する場所にあった使用法が選択できるものである。

この発明の実施例を示す遠赤外線暖房機の要部断面図である。 図１に示す遠赤外線暖房機の平面図である。 この発明の従来品である温風暖房機を示す要部断面図である。

符号の説明

１ 枠体
２ バーナ
３ 燃焼室
３ａ 上板
４ ガード
５ 天板
５ａ 開口
６ 熱交換パイプ
７ 排気ガス室
７ａ 天板
８ 接続筒
９ 排気筒

Claims (1)

1. 暖房機の枠体１内にバーナ２を備え、該バーナ２と連続する燃焼室３を枠体１から上方に向けて露出させて配置する遠赤外線放射式の暖房機であって、
   前記燃焼室３は側壁に外部と連通する孔のない背高の筒状体で構成し、この燃焼室３の上板３ａには上方に伸びる複数本の熱交換パイプ６を取付け、この複数本の熱交換パイプ６の上端には背高の筒状体で構成した排気ガス室７を設け、
   その排気ガス室７の側壁には排気筒９を取付けるための接続筒８が配置され、
   前記燃焼室３内には側壁と上板３ａとの間に間隔を形成するとともに前記熱交換パイプへ燃焼ガスを誘導する開口を備えた燃焼ガス誘導板３ｂを設け、
   前記排気ガス室７内には熱交換パイプ６から流入する燃焼ガスを誘導する仕切板７ｃを備え、該仕切板７ｃは接続筒８が設置された排気ガス室７の側壁側を閉ざすとともに、この接続筒８とは反対側の排気ガス室７の側壁との間にガス流路を形成し、
   燃焼ガスはこのガス流路から排気ガス室７の天板７ａの壁面を経て、仕切板７ｃの上方に位置する接続筒８に向けて誘導され、
   前記燃焼ガスの流れに対して前記燃焼ガス誘導板３ｂによって前記燃焼室３の外壁を遮熱状態とし、前記排気ガス室７の壁面は燃焼ガスによって加熱され、燃焼室３側壁と、熱交換パイプ６と、排気ガス室７の側壁から遠赤外線を放射することを特徴とする遠赤外線暖房機の熱交換構造。

Images