JP5118728B2 - 加温装置 - Google Patents

Description

本発明は、加温装置に係わり、特に農業用ハウス内を暖房するのに用いて好適な加温装置に関する。

従来、農業用ハウス内を暖房する熱源として、有機性廃棄物の発酵熱、太陽熱、及びバーナによる燃料の燃焼熱が利用されている。このうち、バーナによる燃料の燃焼熱を利用した加温装置として、バーナから火炎が放射される燃焼室（本発明の加熱室に相当）に連続して熱交換器を設け、その熱交換器に外気を接触させて温風を生成するようにしたものが一般に良く知られている（例えば、特許文献１）。

特開２００６−２０４１９５号公報

しかしながら、特許文献１のようにバーナにより熱交換器を加熱して外気と熱交換を行う間接加熱式の加温装置では、暖房効率が悪く、多くの燃料を消費しながらハウス内全域を所定の温度まで昇温させるのに時間が掛かるという問題があった。

又、日中時における気温上昇により加温装置の運転を停止させたとき、バーナから燃料の一部が残圧により燃焼されることなく噴出し、これが気化するなどしてハウス内に燃料臭が充満してしまうことがあった。

本発明は以上のような事情に鑑みて成されたものであり、その目的はハウス内を効率良く暖房することのできる簡便な加温装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明に係る加温装置は、
火炎が放射される加熱室の外周に空気断熱層を形成した二重構造の炉体と、
前記加熱室に排気筒を介して連通する熱回収室と、
前記熱回収室内の加熱空気を外気との混合気として前記空気断熱層内に送り込む第１の送風機と、
前記熱回収室および空気断熱層に連通してその双方から加熱空気を取り込む合流室（リタンチャンバ）と、
前記合流室（リタンチャンバ）内の加熱空気を吸い出して外部に放出するための第２の送風機と、
前記第２の送風機の上流部もしくは下流部に配置されて所定の経路に沿って流れる加熱空気の温度を検出する温度センサと、
前記温度センサの出力信号に基づき起動／停止されて起動時に前記加熱室内へ火炎を放射するバーナと、
を有することを特徴とする。

加えて、前記合流室（リタンチャンバ）に通気性を有する蓄熱部材が内蔵されていること、ならびに前記加熱室に、前記バーナに対向して当該バーナからの火炎が吹き付けられる蓄熱板が設けられていることを特徴とする。

本発明に係る加温装置によれば、バーナから火炎を放射することにより生じた加熱室内の加熱空気が送風機により外部（ハウス内など）に放出されるようにしていることから、ハウス内の全域を短時間で昇温でき、しかも加熱室内の加熱空気の一部が外気との混合気として加熱室の外周に形成される空気断熱層を通じて外部放出されるようにしているので、炉体外壁の発熱を抑制しながら、ハウス内を効率良く暖房することができる。

又、バーナが温度センサの出力信号に基づいて起動／停止されるようにしていることから、バーナによる消費燃料を低減しながらハウス内を所定の温度範囲に維持することができる。

加えて、炉体の下流に設けられる合流室（リタンチャンバ）に通気性を有する蓄熱部材が内蔵されていることから、バーナの停止時にも蓄熱部材が保有する熱を利用してハウス内を好適に暖房することができる。

又、加熱室にバーナからの火炎が吹き付けられる蓄熱板が設けられる構成では、停止時のバーナから燃料が燃焼されることなく噴出された場合でも、これを高温状態の蓄熱板により燃焼させて気化燃料が外部に放出されることを防止できる。

本発明に係る加温装置を示す概略図 火炎の放射系統を示すブロック図 同加温装置を示す斜視図 同加温装置の一部を示す部分断面図

以下、図面に基づいて本発明を詳しく説明する。先ず、図１において、１は炉体であり、この炉体１は、耐熱性金属から形成される横長の加熱室１１と、その加熱室１１の外周に形成される空気断熱層１２との二重構造とされている。

加熱室１１の長手方向一端部にはバーナ２が装置されており、そのバーナ２から加熱室１１内に火炎が放射されるようになっている。本例において、バーナ２は点火装置２１とノズル２２を一体として備え、空気と燃料（本例においてＡ重油）とを混合して燃焼させるものであり、そのノズル２２が加熱室１１の一端部よりその内部に装入されている。尚、図２において、２３はバーナ２に供給する燃料を蓄える燃料タンク、２４は燃料中の異物を除去するストレーナ、２５は電磁ポンプ、２６は圧力計、２７は通電時に「ＯＮ」となる電磁弁、２８は通電時に「ＯＦＦ」となる電磁弁、２９は電磁ポンプ２５および電磁弁２７が「ＯＦＦ」となったとき電磁弁２８を通じて配管内燃料を回収する逃がしタンクである。

又、加熱室１１内には、バーナ２に対向して蓄熱板１１ａが設けられ、その蓄熱板１１ａにバーナ２からの火炎が吹き付けられる構成とされている。蓄熱板１１ａは、ステンレスなどの金属板からなるものであり、その蓄熱板１１ａと加熱室１１の内壁との間には加熱空気を通過させ得る空隙が形成されている。加えて、蓄熱板１１ａの背後には枠状の伝熱板１１ｂが設けられており、その伝熱板１１ｂを通じて空気断熱層１２に熱伝導が行われる構成とされている。尚、空気断熱層１２には図示せぬ蓄熱部材が内蔵され、その蓄熱部材に加熱室１１からの伝導熱が吸収されるようになっている。更に、加熱室１１の上部には空気断熱層１２を貫通して外部に突出する排気筒３が立てられ、その排気筒３を介して加熱室１１とその上方に設けた熱回収室４が連通されている。

熱回収室４は、加熱室１１からの加熱空気を受け入れて当該加熱空気を吸込チャンバ５と合流室６（リタンチャンバ）とに分流させるものであり、吸込チャンバ５とはダクトＤ１によって連通されている。

図３および図４から明らかなように、ダクトＤ１は二つ一組としてその各一端が排気筒３を挟んで熱回収室４の底部両側に接続され、他の各一端が吸込チャンバ５の上部両側に接続されている。尚、図４に示されるように、排気筒３は外筒３１により覆われた二重管構造とされている。因みに、外筒３１は上端が熱回収室４内に連通し、その下端は外部に開放されている。又、熱回収室４の上部には外部に開放した吸気管４１が設けられ、吸気管４１内には吸気量調整用のダンパ４２が設けられている。そして、排気筒３から熱回収室４内に流入した加熱空気が吸気管４１より流入する外気と混合され、その混合気がダクトＤ１を通じて吸込チャンバ５内に引き込まれる構成とされている。

図１において、Ｆ１は熱回収室４内の加熱空気を外気との混合気として吸込チャンバ５内に引き込むための送風機（第１の送風機）であり、その吸込口と吸込チャンバ５は吸引ダクトＤ２で連通され、送風機Ｆ１の吹出口は送気ダクトＤ３を介して炉体１の空気断熱層１２に連通されている。又、上記熱回収室４と同じく吸込チャンバ５にも外気を取り込むための吸気管５１（燃焼ガス希釈用）が設けられており、その内部に吸気量調整用の図示せぬダンパが設けられているほか、吸込チャンバ５内には通気性を有する蓄熱部材５２が収容されている。

蓄熱部材５２は、再生式熱交換器としてダクトＤ１と吸引ダクトＤ２との間に配したハニカム構造の金属製パネルであり、これにはダクトＤ１の接続方向に開口した六角状をなす複数の通気孔が形成されている。したがって、送風機Ｆ１によれば、熱回収室４内の加熱空気を外気との混合気として吸込チャンバ５内から炉体１の空気断熱層１２に送り込むことができる。

一方、上記合流室６（リタンチャンバ）は、ダクトＤ４を介して空気断熱層１２と連通されているほか、上記熱回収室４とはダクトＤ５によって連通されている。図３から明らかなように、ダクトＤ５は吸気管４１を挟んで熱回収室４の上部両側に接続した左右一対の第１ダクトＤ５１、第１ダクトＤ５１の下流端が接続する第２ダクトＤ５２、及び第２ダクトＤ５２の下流端が接続する第３ダクトＤ５３から成る。尚、第３ダクトＤ５３の一端は合流室６（リタンチャンバ）に連通され、他の一端は外気を取り込む吸気口ｖとして外部に開放されており、その吸気口ｖ内には吸気量調整用の図示せぬダンパが設けられている。

図１において、Ｆ２は熱回収室４および空気断熱層１２の内部から合流室６（リタンチャンバ）内に加熱空気を引き込むための送風機（第２の送風機）であり、その吸込口が吸引ダクトＤ６を介して合流室６（リタンチャンバ）に連通されている。又、送風機Ｆ２の吹出口はサプライチャンバ７に直結されている。

サプライチャンバ７には複数（２〜１４）の吹出口７１が形成されており、その各吹出口７１に加熱空気（例えば、５０℃前後の温風）を外部放出するための送風管８が接続されている。送風管８は、所定の長さを有したポリエチレンなどからなるフレキシブルチューブであり、その先端部は紐により天井から吊られている。そして、その送風管８は温風をハウス内の隅々まで到達されるべくサプライチャンバ７から放射状に延びている。尚、図１から明らかなように、合流室６（リタンチャンバ）とサプライチャンバ７にも吸込チャンバ５内の蓄熱部材５２と同じ蓄熱部材６１，７２が内蔵され、それら蓄熱部材５２，６１，７２に加熱空気との接触による熱が蓄えられるようになっている。

又、サプライチャンバ７内には、送風機Ｆ２から吹き出す加熱空気の温度を検出する温度センサＳが設けられ、その温度センサＳとバーナ２が制御部Ｃ（例えば、パソコン）を介して導電接続されている。そして、温度センサＳの出力信号に基づいてバーナ２の起動／停止が行われるようにしてある。例えば、温度センサＳによる検出温度が５２℃に達したとき、これに対応する出力信号を受けて制御部Ｃがバーナ２に停止信号を入力することによりバーナ２が停止し、温度センサＳによる検出温度が４７℃まで低下すると、これに対応する出力信号を受けて制御部Ｃがバーナ２に起動信号を入力することによりバーナ２が起動して火炎を放射するというフィードバック制御が行われる。

ここで、以上のように構成される加温装置の作用について説明すると、係る加温装置はハウス内暖房用として農業用ハウス内に設置される。炉体１の加熱室１１内にはバーナ２から火炎が放射され、これにより加熱室１１内に生じた加熱空気は排気筒３内を上昇して熱回収室４内に流入する。熱回収室４内は送風機Ｆ１，Ｆ２により吸気されているから、熱回収室４に流入した加熱空気はダクトＤ１，Ｄ５に分流し、吸込チャンバ５と合流室６（リタンチャンバ）とに送り込まれる。

特に、吸込チャンバ５に流入した加熱空気は、蓄熱部材５２を通過後、吸気管５１から流入する外気との混合気として送風機Ｆ１から炉体１の空気断熱層１２内に送り込まれ、加熱室１１の外壁を空冷、すなわち加熱室１１の外壁から放出される熱を吸収しながら、ダクトＤ４を通じて合流室６（リタンチャンバ）に流入して熱回収室４から直送される加熱空気と合流する。

しかして、合流室６（リタンチャンバ）内に流入した加熱空気は、蓄熱部材６１を通過後、送風機Ｆ２によりサプライチャンバ７内に送り込まれる。又、サプライチャンバ７内に流入した加熱空気は、蓄熱部材７２を通過後、送風管８から外部に放出されてハウス内に拡散される。

一方、サプライチャンバ７内の温度が設定温度（例えば、５２℃）に達すると、これが温度センサＳにより検出され、これによりバーナ２が自動停止される。尚、バーナ２の停止時に燃料の一部が燃焼されずに加熱室に噴出しても、これが高温状態の蓄熱板１１ａに当たって燃焼されるため、気化燃料臭がハウス内に充満してしまうことがない。又、バーナ２の停止後も送風機Ｆ１，Ｆ２は運転され続けるので、外気（加温状態のハウス内空気）は吸込チャンバ５、空気断熱層１２、合流室６（リタンチャンバ）、及びサプライチャンバ７を通じて循環し、蓄熱部材５２，６１，７２および加熱室１１の外壁が保有する蓄熱により加熱される。つまり、蓄熱部材５２，６１，７２および加熱室１１の外壁が保有する蓄熱のみを利用し、これを送風管８から放出、拡散させてハウス内を一様に加温することができる。

以上、本発明の実施形態を説明したが、係る加温装置は上記のような構成に限らず、例えば吸込チャンバ５を省略し、ダクトＤ１を送風機Ｆ１の吸込口に直結するようにしてもよい。又、サプライチャンバ７を省略し、送風機Ｆ２の吹出口を外部に開放するようにしてもよい。更に、上記例では温度センサＳを送風機Ｆ２の下流部となるサプライチャンバ７内に設けたが、これを送風機Ｆ２の上流部となる合流室６（リタンチャンバ）内に設けるなどしてもよい。

１ 炉体
１１ 加熱室
１１ａ 蓄熱板
１２ 空気断熱層
２ バーナ
３ 排気筒
４ 熱回収室
５ 吸込チャンバ
６ 合流室
６１ 蓄熱部材
７ サプライチャンバ
８ 送風管
Ｆ１ 第１の送風機
Ｆ２ 第２の送風機
Ｓ 温度センサ

Claims (3)

1. 火炎が放射される加熱室の外周に空気断熱層を形成した二重構造の炉体と、
   前記加熱室に排気筒を介して連通する熱回収室と、
   前記熱回収室内の加熱空気を外気との混合気として前記空気断熱層内に送り込む第１の送風機と、
   前記熱回収室および空気断熱層に連通してその双方から加熱空気を取り込む合流室と、
   前記合流室内の加熱空気を吸い出して外部に放出するための第２の送風機と、
   前記第２の送風機の上流部もしくは下流部に配置されて所定の経路に沿って流れる加熱空気の温度を検出する温度センサと、
   前記温度センサの出力信号に基づき起動／停止されて起動時に前記加熱室内へ火炎を放射するバーナと、
   を有することを特徴とする加温装置。
2. 前記合流室に通気性を有する蓄熱部材が内蔵されていることを特徴とする請求項１記載の加温装置。
3. 前記加熱室に、前記バーナに対向して当該バーナからの火炎が吹き付けられる蓄熱板が設けられていることを特徴とする請求項１、又は２記載の加温装置。

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