JP4571206B2 - 強制給排気式暖房器 - Google Patents

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Description

本発明は、外ケースと、外ケース内に設けた、バーナを内蔵する燃焼筐と、燃焼筐内に燃焼用空気を供給する給気経路と燃焼筐から燃焼ガスを排気する排気経路との一方に介設された強制給排気用の燃焼ファンとを備える強制給排気式暖房器に関する。
従来、この種の暖房器として、特許文献1により、外ケース内に設けた、排気経路に介設される上流側の主熱交換器及び下流側の副熱交換器と、外ケースに開設した空気取入れ口及び送風口と、室内空気を空気取入れ口から吸い込み、主熱交換器及び副熱交換器の配置部を経由して送風口から室内に送風する外ケース内の温風ファンとを備えるものが知られている。
特許文献1記載のものでは、主熱交換器の後側に副熱交換器を配置し、温風ファンにより室内空気が主熱交換器の前側の通風路及び後側の通風路を経由して送風口に流れるようにし、後側の通風路に流れる室内空気が主熱交換器で加熱されると共に副熱交換器により加熱されるようにしている。また、このものでは、後側の通風路への室内空気の通風を遮断自在なダンパを設け、排気経路の下流端に接続する排気延長管の長さが短い場合は、前側と後側の両通風路に室内空気を通風し、排気延長管の長さが長い場合には、後側の通風路への室内空気の通風を遮断している。これは、排気延長管が室内に長く設置されている場合、排気延長管からの放熱も室内の暖房に寄与することから、暖房器自体での熱交換効率を低くして、排気延長管に流れる燃焼ガスの温度を高くするためである。
ところで、最近は地球温暖化対策として、暖房器においても一層の高効率化が求められている。ここで、上記従来例において、排気延長管の長さが長い場合にも、前側と後側の両通風路に室内空気を通風した方が熱交換効率が向上する。従って、高効率化のためには、排気延長管の長さに関わりなく、前側と後側の両通風路に室内空気を通風した方が有利である。
然し、上記従来例のものでは、主熱交換器の後側の通風路に流れる室内空気が主熱交換器により加熱された状態で副熱交換器により加熱されることになる。そのため、副熱交換器での熱交換効率は然程良くならない。
また、外ケース内に、排気延長管内に生ずるドレンを流入させるドレン皿を設け、熱交換器で加熱された室内空気(温風)をドレン皿の配置部に流して、ドレン皿内のドレンを蒸発させることがある。この場合、熱交換効率を高くすると、以下の問題を生ずる。即ち、弱燃焼時に、排気延長管に流れる燃焼ガスの温度が過度に低くなって、ドレンの発生量が蒸発量を上回り、ドレンがドレン皿からオーバーフローしてしまう。ドレン皿からのオーバーフローを防止するには、排気延長管の長さを短縮して、ドレンの発生量を低減することが必要になる。その結果、暖房器の設置場所が制限されてしまう。
実開昭55−94647号公報
本発明は、以上の点に鑑み、熱交換効率を可及的に向上できると共に、弱燃焼時にドレン皿からドレンがオーバーフローすることを排気延長管の長さを短縮せずに防止できるようにした強制給排気式暖房器を提供することをその課題としている。
上記課題を解決するために、本発明は、外ケースと、外ケース内に設けた、バーナを内蔵する燃焼筐と、燃焼筐内に燃焼用空気を供給する給気経路と燃焼筐から燃焼ガスを排気する排気経路との一方に介設された強制給排気用の燃焼ファンと、外ケース内に設けた、排気経路に介設される上流側の主熱交換器及び下流側の副熱交換器と、外ケースに開設した空気取入れ口及び送風口と、室内空気を空気取入れ口から吸い込み、主熱交換器及び副熱交換器の配置部を経由して送風口から室内に送風する外ケース内の温風ファンとを備える強制給排気式暖房器であって、外ケース内に、排気経路の下流端に接続する排気延長管内に生ずるドレンを流入させるドレン皿が設けられるものにおいて、外ケース内に、主熱交換器の配置部を経由して送風口に至る第1通風路と、主熱交換器の配置部を経由せずに副熱交換器の配置部を経由して送風口に至る第2通風路とが画成され、温風ファンによる第1通風路への室内空気の通風を遮断自在な第1ダンパと、温風ファンによる第2通風路への室内空気の通風を遮断自在な第2ダンパとの少なくとも一方を備え、バーナの燃焼量が所定量以下になる弱燃焼時には、第1通風路または第2通風路への室内空気の通風を遮断すると共に、温風ファンの回転速度を弱燃焼に応じた所定速度に下げることを特徴とする。
本発明によれば、第1通風路に通風される室内空気が主熱交換器で加熱されると共に、第2通風路に通風される室内空気が副熱交換器で加熱される。ここで、第2通風路に通風される室内空気は、主熱交換器で加熱されずに低温のまま副熱交換器の配置部に流れるから、副熱交換器で効率良く加熱される。従って、暖房器全体の熱交換効率が可及的に向上する。
また、弱燃焼時は、第1通風路または第2通風路への室内空気の通風が遮断されるため、熱交換効率が低下し、排気延長管に流れる燃焼ガスの温度が過度に低くなることが防止される。従って、弱燃焼時にドレンの発生量が蒸発量を上回って、ドレン皿からドレンがオーバーフローすることを、排気延長管の長さを短縮せずに有効に防止できる。
また、本発明においては、第1ダンパと第2ダンパとの両者を備え、設定暖房温度と室温との偏差に応じてバーナの燃焼量を可変する温調運転時に、バーナの燃焼量が所定の下限燃焼量に低下したとき、設定暖房温度と室温との偏差が所定値以上であれば、第1通風路に室内空気を通風して第2通風路への室内空気の通風を遮断し、この偏差が所定値未満であれば、第2通風路に室内空気を通風して第1通風路への室内空気の通風を遮断することが望ましい。
これによれば、設定暖房温度と室温との偏差が所定値以上のときは、室内空気が主熱交換器のみで加熱されることになり、室温を設定暖房温度まで早期に上昇させるのに必要な加熱量を維持しつつ、排気延長管に流れる燃焼ガスの温度が過度に低くなることを防止できる。また、設定暖房温度と室温との偏差が所定値未満のときは、室内空気が副熱交換器のみで加熱されることになり、加熱量が減少して、室温が設定暖房温度を上回る温度までオーバーシュートすることが抑制され、温調性能が向上する。
ところで、暖房負荷が低い場合には、バーナを下限燃焼量で燃焼させても、室温が上昇し続けてしまうことがある。そこで、室温が設定暖房温度より高く設定される所定の上限温度を上回ったときは、バーナの燃焼を停止した状態で温風ファンを低速回転させる温調OFF運転を行うことがある。温調OFF運転時に温風ファンを停止しないのは、室内の上下温度差をできるだけ少なくするためである。
ここで、温調OFF運転開始時は、暖房器内の蓄熱のため送風口から温風が出るが、時間の経過に伴って暖房器内の熱が放熱されて、送風口からの送風温度が低下し、冷風感を感じ始める。この場合、温調OFF運転時に、第1通風路または第2通風路への室内空気の通風を遮断すれば、暖房器内の熱の放熱がゆっくりと行われ、冷風感を感じ始める時期を遅らせることができる。
また、第1通風路が燃焼筐の外面に沿うように形成されている場合は、温調OFF運転時に、燃焼筐の温度が所定温度以上であれば、第1通風路に室内空気を通風して第2通風路への室内空気の通風を遮断し、燃焼筐の温度が所定温度未満であれば、第2通風路に室内空気を通風して第1通風路への室内空気の通風を遮断することが望ましい。これによれば、燃焼筐の温度が所定温度以上のときは、主熱交換器及び燃焼筐からの放熱が行われ、この放熱により燃焼筐の温度が低下して所定温度未満になったところで、副熱交換器からの放熱が行われて、冷風感を感じ始める時期を可及的に遅らせることができる。
以下、暖炉型の暖房器に本発明を適用した実施形態について説明する。この暖房器は、図1乃至図4に示す如く、外ケース1と、外ケース1内に設けた燃焼筐2とを備えている。外ケース1は、底板部1aと、左右の側板部1bと、背板部1cと、上板部1dと、前面パネル1eと、背板部1cの背面の一側寄りの部分に取付けられる第1エクステンションケース1fと、背板部1cの背面の他側の半部から第1エクステンションケース1fの上方に亘って取付けられる第2エクステンションケース1gとで構成されている。
燃焼筐2内の下部には、バーナ3と、バーナ3に点火するための口火バーナ3aとが配置されている。また、燃焼筐2内に、バーナ3の上端部を嵌合させる開口を形成したバーナ支持板2aを配置し、バーナ支持板2a上に、セラミックス等の耐火材で形成された擬似薪4を配置している。そして、燃焼筐2の前面にガラス板2bを装着すると共に、外ケース1の前面パネル1eに、ガラス板2bを臨ませる窓部1hを開設している。かくして、前面パネル1eの前方から燃焼筐2内を目視できるようになり、バーナ3を燃焼させたときに、恰も擬似薪4が燃えているような視覚的印象を与えることができる。
尚、前面パネル1eを、その窓部1hの周縁部が燃焼筐2の前面周縁部に密着するように形成することも可能であるが、本実施形態では、窓部1hが燃焼筐2の前方に若干離れるように前面パネル1eを配置し、窓部1hに窓ガラス1iを装着している。また、燃焼筐2の前面の上記したガラス板2bは、燃焼筐2の本体前面に開閉自在に設けた前面扉2cに装着されており、前面扉2cを開いた状態で燃焼筐2内のバーナ3のメンテナンスを行うことができるようにしている。この前面扉2cは、その下端部において燃焼筐2に前後方向に傾動自在に支持され、燃焼筐2の上壁部2d上に配置した付勢手段2eにより後方に付勢されて、燃焼筐2の本体前面に密着する。燃焼筐2の上壁部2dには、付勢手段2eを上方から覆うカバー2fが設けられている。
また、燃焼筐2の底面には、給気経路を構成する給気ダクト5が接続されている。給気ダクト5には、図示省略した給気延長管を介して屋外の空気が供給される。そして、後述する燃焼ファン7の吸引力により屋外の空気が給気ダクト5を介して燃焼筐2内に強制的に供給されるようにしている。
また、外ケース1内には、燃焼筐2の後側に位置させて、燃焼筐2からの燃焼ガスを排気する排気経路に介設される主熱交換器6が配置されている。主熱交換器6は、連通管6aを介して燃焼筐2に接続されている。また、排気経路には、第1エクステンションケース1f内に配置した強制給排気用の燃焼ファン7が介設されている。そして、主熱交換器6の下流側に燃焼ファン7を介して接続される排気ダクト8を、外ケース1の横方向一側の側板部1bと燃焼筐2との間の側部空間において外ケース1内に挿入している。
また、外ケース1内の下部の横方向一側には、制御基板9が配置され、外ケース1の横方向他側の側板部1bと燃焼筐2との間の側部空間には、バーナ3用のバルブユニット10が配置されている。
外ケース1の前面パネル1eには、下部に空気取入れ口11が開設され、上部に送風口12が開設されている。そして、外ケース1内に、室内空気を空気取入れ口11から吸込み、主熱交換器6の配置部を経由して送風口12から室内に送風する温風ファン13を配置し、温風暖房機能を得られるようにしている。
温風ファン13は、燃焼筐2の下方空間に設置した横長のファンボックス14内に配置されている。ファンボックス14は横方向両側部が開口されている。そして、図2に示す如く、空気取入れ口11からの空気の一部を制御基板9の配置部と燃焼ファン7のファンモータ7aの配置部とを経由してファンボックス14の横方向一側の開口部に導く導風路15を設けている。導風路15は、制御基板9の配置部を横方向内方から上方に亘って囲う第1空気ガイド板15aと、外ケース1の背板部1cに第1空気ガイド板15aで囲われる部分に臨むように形成した第1通気口15bと、第1通気口15bからの空気をファンモータ7aの配置部に導く第1エクステンションケース1f内の第2空気ガイド板15cと、外ケース1の背板部1cに第1空気ガイド板15aより上方に位置させて形成した第2通気口15dとで構成されている。そして、第2通気口15dから外ケース1内に還流した空気が第1空気ガイド板15aと燃焼筐2の横方向一側の側壁部との間の隙間を介してファンボックス14の横方向一側の開口部に導かれるようにしている。
尚、温風ファン13は、横方向に間隔を存して一対に設けられている。そして、両温風ファン13,13間に両温風ファン13,13を駆動する共通のファンモータ13aを配置している。
温風ファン13から吹出す室内空気は、主熱交換器6の配置部と、外ケース1の上板部1dと燃焼筐2の上壁部2dとの間の空間とを経由して送風口12に導かれる。そして、室内空気が主熱交換器6で燃焼ガスと熱交換して加熱され、送風口12から温風となって室内に送風される。送風口12には、斜め下向きに傾斜したルーバー12aが装着されている。そのため、暖房器の前方に置いたソファ等に腰掛けて暖を取るユーザの顔に温風が当たることはない。
ここで、外ケース1の上板部1dと燃焼筐2の上壁部2dとの間の空間は、仕切り板16により上室16aと下室16bとの上下2室に仕切られている。そして、主熱交換器6の配置部を経由した室内空気を下室16bを介して送風口12に導くようにしている。即ち、主熱交換器6を配置した燃焼筐2の背面と背板部1cとの間の空間と下室16bとで本発明の第1通風路が構成される。そして、第1通風路は燃焼筐2の外面に沿うように形成されることになる。
上室16aには、排気経路に主熱交換器6の下流側に位置させて介設した副熱交換器6´が配置されている。尚、副熱交換器6´は、排気ダクト8を横方向にU字状に蛇行させて構成している。また、外ケース1の背板部1cに、温風ファン13から吹出す室内空気の一部を分流板17を介して第2エクステンションケース1g内に流入させる下部の開口部1jを形成すると共に、第2エクステンション1g内の空間を上室16aに連通する上部の開口部1kを形成している。かくして、温風ファン13から吹出す室内空気の一部が、主熱交換器6の配置部を経由せずに、第2エクステンションケース1g内と上室16aとを介して送風口12に導かれる。即ち、第2エクステンションケース1gと、副熱交換器6´を配置した上室16aとで本発明の第2通風路が構成される。
また、燃焼筐2の上壁部2dの上面にはドレン皿18が配置されている。そして、副熱交換器6´の最下部となる排気ダクト8の部分に、ドレン皿18内に臨むドレンパイプ18aを分岐接続している。排気ダクト8の下流端(排気経路の下流端)には、燃焼ガスを屋外に排出するための排気延長管19(図2参照)が接続される。排気延長管19内で生じたドレンは排気ダクト8まで流下し、ドレンパイプ18aを介してドレン皿18に流入する。
また、本実施形態では、燃焼筐2の背面下端部と分流板17との間の隙間に位置させて、温風ファン13による第1通風路への室内空気の通風を遮断自在な第1ダンパ20を設けると共に、背板部1cの下部開口部1jに位置させて、温風ファン13による第2通風路への室内空気の通風を遮断自在な第2ダンパ21とを設けている。
次に、設定暖房温度と室温との偏差に応じて燃焼速数(バーナ3の燃焼量を表す数)を可変する温調運転時の制御を図5を参照して説明する。尚、燃焼速数は上限の7速と下限の1速との間で可変自在であり、温風ファン速数(温風ファン13の回転速度を表す数)は最高速の4速と最低速の1速との間で可変自在である。また、燃焼ファン7の回転速度は燃焼速数に応じて可変される。
設定暖房温度と室温との偏差が大きく、燃焼速数が5速以上になるときは(STEP1)、温風ファン速数を4速にすると共に、第1と第2の両ダンパ20,21を開いて、第1と第2の両通風路に室内空気を通風する(STEP2)。そのため、第1通風路に通風される室内空気が主熱交換器6で加熱され、第2通風路に通風される室内空気が副熱交換器6´で加熱される。ここで、第2通風路に通風される室内空気は、主熱交換器6で加熱されずに低温のまま副熱交換器6´の配置部に流れるから、副熱交換器6´で効率良く加熱される。従って、暖房器全体の熱交換効率が可及的に向上する。また、燃焼速数が4速以下で2速以上であるときは(STEP3)、第1と第2の両ダンパ20,21を開いたまま、温風ファン速数を3速にする(STEP4)。
燃焼速数が1速になったときは、設定暖房温度と空気取入れ口11の近傍に配置した温度センサ(図示せず)で検出される室温との偏差が所定値YT1未満であるか否かを判別する(STEP5)。そして、偏差がYT1以上であれば、温風ファン速数を2速にし、第1ダンパ20を開いたまま、第2ダンパ21を図4に仮想線で示す如く閉じて、第2通風路への室内空気の通風を遮断する(STEP6)。また、偏差がYT1未満であれば、温風ファン速数を2速に維持したまま、第2ダンパ21を開いて第2通風路に室内空気を通風すると共に、第1ダンパ20を図4に仮想線で示す如く閉じて、第1通風路への室内空気の通風を遮断する(STEP7)。
ここで、燃焼速数が1速になった状態で第1と第2の両通風路に室内空気を通風すると、排気延長管19に流れる燃焼ガスの温度が過度に低くなり、ドレンの発生量が多くなる。そして、ドレン皿18からのドレンのオーバーフローを防止するには、排気延長管19の長さを短縮せざるを得なくなる。これに対し、本実施形態では、燃焼速数が1速になったとき、設定暖房温度と室温との偏差がYT1以上であれば、上記の如く第2通風路への通風が遮断されて、室内空気が主熱交換器6のみで加熱されることになる。従って、室温を設定暖房温度まで早期に上昇させるのに必要な加熱量を維持しつつ、排気延長管19に流れる燃焼ガスの温度が過度に低くなることを防止できる。その結果、排気延長管19が比較的長くても、ドレン皿18からのドレンのオーバーフローを防止できる。また、設定暖房温度と室温との偏差がYT1未満のときは、室内空気が副熱交換器6´のみで加熱されることになり、加熱量が減少する。そのため、室温が設定暖房温度を上回る温度までオーバーシュートすることが抑制され、温調性能が向上する。
ところで、暖房負荷が低い場合には、燃焼速数を1速にしても、室温が上昇し続けてしまうことがある。そこで、室温が設定暖房温度より高く設定される所定の上限温度(例えば、設定暖房温度+3℃)を上回ったときは、温調OFF運転を行う。温調OFF運転では、図6に示す如く、口火バーナ3aのみを燃焼させてバーナ3の燃焼を停止し、温風ファン速数を1速にする(STEP100)。
ここで、温調OFF運転開始時は、暖房器内の蓄熱のため送風口12から温風が出るが、時間の経過に伴って暖房器内の熱が放熱されて、送風口12からの送風温度が低下し、冷風感を感じ始める。この場合、温調OFF運転時に、第1通風路または第2通風路への室内空気の通風を遮断すれば、暖房器内の熱の放熱がゆっくりと行われ、冷風感を感じ始める時期を遅らせることができる。
そこで、本実施形態では、温調OFF運転時に、燃焼筐2の温度(例えば、燃焼部2の上壁部2dに取付けた温度センサ(図示せず)で検出される温度)が所定温度YT2未満であるか否かを判別し(STEP101)、燃焼筐2の温度がYT2以上であれば、第1ダンパ20を開くと共に第2ダンパ21を閉じ(STEP102)、燃焼筐2の温度がYT2未満であれば、第1ダンパ20を閉じると共に第2ダンパ21を開くようにしている(STEP103)。
これによれば、燃焼筐2の温度がYT2以上のときは、第1通風路のみに室内空気が通風されて、主熱交換器6から放熱されると共に第1通風路に面する燃焼筐2からの放熱が行われる。そして、この放熱により燃焼筐2の温度が低下してYT2未満になったところで、第2通風路のみに室内空気が通風され、副熱交換器6´からの放熱が行われる。そのため、冷風感を感じ始める時期を可及的に遅らせることができる。
以上、本発明の実施形態について図面を参照して説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、上記実施形態では、第1ダンパ20と第2ダンパ21とを設けたが、両ダンパ20,21の一方を省略することも可能である。また、上記実施形態では、燃焼ファン7を排気経路に介設したが、給気経路に燃焼ファンを介設することも可能である。
更に、上記実施形態では、外ケース1の前面パネル1eの上部に送風口12を開設し、燃焼筐2の下方に温風ファン13を配置したが、前面パネル1eの下部に送風口12を開設して、燃焼筐2の上方に温風ファン13を配置しても良い。この場合、第2エクステンションケース1g内に副熱交換器6´を配置し、燃焼筐2の下方にドレン皿18を配置すればよい。また、上記実施形態は、前面パネル1eの前方から燃焼筐2内を目視可能とした暖炉型の強制給排気式暖房器に本発明を適用したものであるが、燃焼筐2内を目視不能とした強制給排気式暖房器にも同様に本発明を適用できる。
本発明の実施形態の暖房機の右斜め前上方から見た斜視図。 実施形態の暖房機の左斜め後上方から見た斜視図。 実施形態の暖房機の前面パネルと燃焼筐の前面扉を取外した状態の正面図。 図3のIV−IV線で切断した断面図。 温調運転時の制御を示すフロー図。 温調OFF運転時の制御を示すフロー図。
符号の説明
1…外ケース、1g…第2エクステンションケース(第2通風路)、2…燃焼筐、3…バーナ、6…主熱交換器、6´…副熱交換器、7…燃焼ファン、11…空気取入れ口、12…送風口、13…温風ファン、16a…上室(第2通風路)、16b…下室(第1通風路)、18…ドレン皿、18a…ドレンパイプ、19…排気延長管、20…第1ダンパ、21…第2ダンパ。

Claims (4)

  1. 外ケースと、外ケース内に設けた、バーナを内蔵する燃焼筐と、燃焼筐内に燃焼用空気を供給する給気経路と燃焼筐から燃焼ガスを排気する排気経路との一方に介設された強制給排気用の燃焼ファンと、外ケース内に設けた、排気経路に介設される上流側の主熱交換器及び下流側の副熱交換器と、外ケースに開設した空気取入れ口及び送風口と、室内空気を空気取入れ口から吸い込み、主熱交換器及び副熱交換器の配置部を経由して送風口から室内に送風する外ケース内の温風ファンとを備える強制給排気式暖房器であって、
    外ケース内に、排気経路の下流端に接続する排気延長管内に生ずるドレンを流入させるドレン皿が設けられるものにおいて、
    外ケース内に、主熱交換器の配置部を経由して送風口に至る第1通風路と、主熱交換器の配置部を経由せずに副熱交換器の配置部を経由して送風口に至る第2通風路とが画成され、
    温風ファンによる第1通風路への室内空気の通風を遮断自在な第1ダンパと、温風ファンによる第2通風路への室内空気の通風を遮断自在な第2ダンパとの少なくとも一方を備え、
    バーナの燃焼量が所定量以下になる弱燃焼時には、第1通風路または第2通風路への室内空気の通風を遮断すると共に、温風ファンの回転速度を弱燃焼に応じた所定速度に下げることを特徴とする強制給排気式暖房器。
  2. 前記第1ダンパと前記第2ダンパとの両者を備え、設定暖房温度と室温との偏差に応じて前記バーナの燃焼量を可変する温調運転時に、バーナの燃焼量が所定の下限燃焼量に低下したとき、設定暖房温度と室温との偏差が所定値以上であれば、第1通風路に室内空気を通風して第2通風路への室内空気の通風を遮断し、この偏差が所定値未満であれば、第2通風路に室内空気を通風して第1通風路への室内空気の通風を遮断することを特徴とする請求項1記載の強制給排気式暖房器。
  3. 請求項1又は2記載の強制給排気式暖房器であって、室温が設定暖房温度より高く設定される所定の上限温度を上回ったとき、前記バーナの燃焼を停止した状態で前記温風ファンを低速回転させる温調OFF運転を行うものにおいて、
    温調OFF運転時に、前記第1通風路または前記第2通風路への室内空気の通風を遮断することを特徴とする強制給排気式暖房器。
  4. 請求項3記載の強制給排気式暖房器であって、前記第1ダンパと前記第2ダンパとの両者を備え、前記第1通風路は前記燃焼筐の外面に沿うように形成されるものにおいて、
    前記温調OFF運転時に、燃焼筐の温度が所定温度以上であれば、第1通風路に室内空気を通風して第2通風路への室内空気の通風を遮断し、燃焼筐の温度が所定温度未満であれば、第2通風路に室内空気を通風して第1通風路への室内空気の通風を遮断することを特徴とする強制給排気式暖房器。
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