JP4899362B2 - 蓄熱暖房装置 - Google Patents

Description

本発明は、蓄熱ストーブや蓄熱温風器に関するものである。

従来の蓄熱暖房装置は、顕熱蓄熱材料あるいは潜熱蓄熱材料のどちらかと加熱装置の組み合わせで構成されていた。（例えば、特許文献１参照）。

このような蓄熱暖房装置は、蓄熱材料の特徴に左右される性質を有していた。例えば、図６に示すように、顕熱蓄熱材２１を利用した蓄熱暖房装置は、比較的高温の熱を素早く放出できることから、速熱性に優れた暖房装置となる。一方潜熱蓄熱材料２２を利用した蓄熱暖房装置は、熱伝導率が低いことから、徐々に放熱する用途に適した暖房装置となる。
特開平８−９４１８３号公報

しかしながら、顕熱蓄熱材２１を利用した蓄熱暖房装置の場合、蓄熱密度が比較的低いため、機器の容積が大きくなるといった課題を有していた。一方潜熱蓄熱材２２を利用した蓄熱暖房装置の場合、比較的蓄熱密度が高いため小型軽量化が期待できるが、放熱速度が遅いため速熱性に課題を有していた。

本発明は、上記従来の課題を解決するもので、潜熱蓄熱材と、顕熱蓄熱材と、加熱ヒーターとを有してなる蓄熱暖房装置とすることで、速熱性と小型軽量化の両面の特徴を有する蓄熱暖房装置を提供するものである。

前記従来の課題を解決するために、本発明の蓄熱暖房装置は、
送風装置と、
前記送風装置の下流側に配置された潜熱蓄熱材と、
前記潜熱蓄熱材の下流側に配置された顕熱蓄熱材と、
前記潜熱蓄熱材と前記顕熱蓄熱材を加熱する加熱ヒーターと、
を備え、
前記加熱ヒーターは、前記顕熱蓄熱材との距離を前記潜熱蓄熱材との距離よりも近い位置に配して構成されたものである。

これによって、送風装置からの空気は潜熱蓄熱材で一定量加熱され、さらに高い温度で蓄熱できる顕熱蓄熱材で多くの熱を付与することが可能となり、蓄熱暖房装置を使用者が操作した直後、より早く暖房効果を得ることができ、部屋が一定温度に上昇すると、熱伝導性は低くても蓄熱量を多く確保できる潜熱蓄熱材の効果が発揮され、速熱性と小型軽量化の両面の特徴を有する蓄熱暖房装置を提供できる。

この場合、加熱ヒーターと顕熱蓄熱材の距離を、潜熱蓄熱材との距離と比較して相対的に近づけることで、より効率的に各蓄熱材に蓄熱させることが可能となる。

本発明の蓄熱暖房装置は、放熱速度の比較的早い顕熱蓄熱材を効率よく高温蓄熱できる加熱ヒーター配置と、放熱速度は遅いが蓄熱密度の比較的高い潜熱蓄熱材を上流側に配置した構成により、小型軽量化と速熱性に優れた蓄熱暖房装置が得られるようになる。

本発明の蓄熱暖房装置は、
送風装置と、
前記送風装置の下流側に配置された潜熱蓄熱材と、
前記潜熱蓄熱材の下流側に配置された顕熱蓄熱材と、
前記潜熱蓄熱材と前記顕熱蓄熱材を加熱する加熱ヒーターと、
を備え、
前記加熱ヒーターは、前記顕熱蓄熱材との距離を前記潜熱蓄熱材との距離よりも近い位置に配して構成してある。

これによって、送風装置からの空気は潜熱蓄熱材で一定量加熱され、さらに高い温度で蓄熱できる顕熱蓄熱材で多くの熱を付与することが可能となり、蓄熱暖房装置を使用者が操作した直後、より早く暖房効果を得ることができ、部屋が一定温度に上昇すると、熱伝導性は低くても蓄熱量を多く確保できる潜熱蓄熱材の効果が発揮され、速熱性と小型軽量化の両面の特徴を有する蓄熱暖房装置を提供できる。

この場合、加熱ヒーターと顕熱蓄熱材の距離を、潜熱蓄熱材との距離と比較して相対的に近づけることで、より効率的に各蓄熱材に蓄熱させることが可能となる。

そして、比較的高温での蓄熱に適しかつ、比較的熱伝導性優れた顕熱蓄熱材料を川下側に配置することで、比較的低い温度での蓄熱に適しかつ、比較的熱伝導性の低い潜熱蓄熱材から放出された比較的低い熱を得た送風空気に対し、顕熱蓄熱材からより高い熱を効率的に送風空気に付与することができる。

第２の発明は、特に第１の発明において、一つの加熱ヒーターにより、潜熱蓄熱材と顕熱蓄熱材を同時に加熱できるよう構成することによって、より効率的にかつ低コストで機器を構成することができる。

第３の発明は、特に第１の発明において、加熱ヒーターによる顕熱蓄熱材への加熱温度を、潜熱蓄熱材への加熱温度より高くなるように構成してある。

そして、より高温での蓄熱に適した顕熱蓄熱材料へは高温加熱によって、より早く無駄なく蓄熱することができ、比較的低温での蓄熱に適した潜熱蓄熱材料に対してより時間をかけて多くの蓄熱をすることで、より効率的に各蓄熱材に蓄熱させることが可能となる。

第４の発明は、特に第３の発明において、加熱ヒーターは顕熱蓄熱材を高温加熱する高温ヒーターと、潜熱蓄熱材を低温加熱する低温ヒーターとすることによって、より効率的な蓄熱効果が可能となる。

第５の発明は、特に第１〜４のいずれか１つの発明において、潜熱蓄熱材の蓄熱量を、顕熱蓄熱材への蓄熱量よりも多くなるように構成してある。

そして、潜熱蓄熱材料の蓄熱量をより多く確保するように構成することで、トータル蓄熱量を多く確保できると共に、小型軽量化が期待できる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における蓄熱暖房装置の断面図である。図１に示すように、潜熱蓄熱材１と、顕熱蓄熱材２と、加熱ヒーター３とを有して構成してある。

この顕熱蓄熱材１はマグネシアレンガに代表される材料を用いたものであり、熱伝導率
は２．９〜３．９Ｗ／ｍＫと比較的高く、蓄熱密度は０．１９ｋＷｈ／Ｋｇと比較的低いものである。一方潜熱蓄熱材２は糖類系のエリスリトールに代表される材料を用いたものであり、熱伝導率は０．２〜０．３Ｗ／ｍＫと比較的低く、蓄熱密度は０．２９ｋＷｈ／Ｋｇと比較的高いものである。潜熱蓄熱材料としては、無機水和塩（酢酸ナトリウム・三水和物）やパラフィンなどを用いても良い。加熱ヒーター３は１００Ｖ、２００Ｖの電気ヒーターでも良いし、その他の加熱装置でも可能である。 加熱装置３で発せられた熱は、顕熱蓄熱材１及び潜熱蓄熱材２の双方に蓄熱される。一定量蓄熱された後に、加熱ヒーター３からの熱供給は停止または制御され、使用者の操作により必要に応じて放熱、蓄熱をすることができる。

（実施の形態２）
図２は、本発明の実施の形態２における蓄熱暖房装置の断面図である。送風装置４を内蔵し、送風装置４の２次側に近い位置に潜熱蓄熱材２を配置し、更にその川下側に顕熱蓄熱材１を配して構成してある。

加熱ヒーター３で発せられた熱は、顕熱蓄熱材１及び潜熱蓄熱材２の双方に蓄熱される。一定量蓄熱された後に、加熱ヒーター３からの熱供給は停止または制御され、使用者の操作により必要に応じて放熱、蓄熱をすることができる。使用者が操作することにより送風装置４が作動し送風される。吸気された空気は、まず潜熱蓄熱材２から熱を受け暖められる。さらに川下へ空気が送られ、そこで顕熱蓄熱材１から熱を受け更に空気は暖められ、機器外部へ放出される。

前述の通り、潜熱蓄熱材２は熱伝導性は比較的低く送風される空気への加熱速度は遅いが、蓄熱密度が高いため長時間放熱を続けることができる。一方顕熱蓄熱材１は熱伝導性が比較的高く、予め潜熱蓄熱材２で一定量加熱された空気に対し、更に多くの熱を付与することが可能となる。蓄熱暖房装置を使用者が操作した直後は、より早く暖房効果を得ることを望むため、顕熱蓄熱材１がその効果を発揮する。部屋が一定温度に上昇すると、床、壁への加熱が進み、部屋温度を一定に保つための必要熱量は徐々に減らすことが可能となる。その時点では、熱伝導性は低くても、同じ大きさ、重量では蓄熱量を多く確保できる潜熱蓄熱材２の効果が発揮されることとなる。顕熱蓄熱材１の川下側に潜熱蓄熱材２を配すると、蓄熱材料の熱伝導率の違い及び、蓄熱温度の違い（顕熱蓄熱材料１の方が高い温度で蓄熱するのに向いている）により、放熱効率が低下する。放熱効率を高める効果を得るために上記配置が望ましい。

（実施の形態３）
図３は、本発明の実施の形態３における蓄熱暖房装置の断面図である。

一つの加熱ヒーター３から、顕熱蓄熱材１、及び潜熱蓄熱材２双方を同時に加熱できるように構成してある。

そして、加熱ヒーター３と顕熱蓄熱材１の距離を、潜熱蓄熱材２との距離と比較して相対的に近づけることで、より効率的に各蓄熱材に蓄熱させることが可能となる。距離での調整だけではなく、遮蔽板を構成することでの調整も可能である。

（実施の形態４）
図４は、本発明の実施の形態４における蓄熱暖房装置の断面図である。

顕熱蓄熱材１への加熱温度を、潜熱蓄熱材２への加熱温度より高くなるように構成してある。

そして、より高温での蓄熱に適した顕熱蓄熱材部１の加熱ヒーター３ａは高温ヒーターを用い、比較的低温度での蓄熱に適した潜熱蓄熱材２への加熱ヒーター３ｂは比較的低温ヒーターを用いるようにすることで、より効率的な蓄熱効果が期待できる。

（実施の形態５）
図５は、本発明の第５の実施の形態における蓄熱暖房装置の断面図である。

潜熱蓄熱材２の蓄熱量を、顕熱蓄熱材１への蓄熱量よりも多くなるように構成してある。

そして、蓄熱暖房装置の蓄熱量をより多く確保しつつ、機器の重量、容積を軽量、小型化を図るため、蓄熱密度の比較的高い潜熱蓄熱材２を相対的に顕熱蓄熱材１よりも多く確保するようにするものである。

以上のように、本発明による蓄熱暖房装置は、顕熱蓄熱材と、潜熱蓄熱材の双方を用いることにより、より多くの熱量を確保しつつ、小型・軽量化が図れるとともに、暖房開始時の速熱性に対しても効果が発揮することが可能となるため、深夜電力を用いた本格的蓄熱暖房機器への用途にも適用できる。

本発明の実施の形態１における蓄熱暖房装置の断面図 本発明の実施の形態２における蓄熱暖房装置の断面図 本発明の実施の形態３における蓄熱暖房装置の断面図 本発明の実施の形態４における蓄熱暖房装置の断面図 本発明の実施の形態５における蓄熱暖房装置の断面図 従来の実施例における概略構成を示す図

１ 顕熱蓄熱材
２ 潜熱蓄熱材
３ 加熱ヒーター
４ 送風装置

Claims (5)

1. 送風装置と、
   前記送風装置の下流側に配置された潜熱蓄熱材と、
   前記潜熱蓄熱材の下流側に配置された顕熱蓄熱材と、
   前記潜熱蓄熱材と前記顕熱蓄熱材を加熱する加熱ヒーターと、
   を備え、
   前記加熱ヒーターは、前記顕熱蓄熱材との距離を前記潜熱蓄熱材との距離よりも近い位置に配して構成された蓄熱暖房装置。
2. 前記加熱ヒーターにより、前記潜熱蓄熱材と前記顕熱蓄熱材を同時に加熱できるようにした、請求項１に記載の蓄熱暖房装置。
3. 前記加熱ヒーターによる前記顕熱蓄熱材の加熱温度を、前記潜熱蓄熱材の加熱温度より高くした、請求項１に記載の蓄熱暖房装置。
4. 前記加熱ヒーターは前記顕熱蓄熱材を高温加熱する高温ヒーターと、前記潜熱蓄熱材を低温加熱する低温ヒーターとした請求項３記載の蓄熱暖房装置。
5. 前記潜熱蓄熱材の蓄熱量を、前記顕熱蓄熱材の蓄熱量よりも多くなるように構成した、請求項１〜４のいずれか１項に記載の蓄熱暖房装置。

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