JPH11159881A - 人工環境の高能率暖房加湿装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 人工環境に於ける高能率暖房加湿装置 【目的】 人の生活や植物等の生育に不可欠の温度や湿
度を人工で制御する施設に供給するに当たって、物質の
燃焼熱利用の限定装置内で、完全燃焼と高能率の熱転換
を図り、温度と湿度の一体的均衡のとれた供給を目指
す。 【構成】 温風暖房装置内部の燃焼室内に於ける燃焼手
段において、燃料の燃える燃焼部位を包み込むように、
燃焼ガスの進行に対向して高圧空気を噴射し強烈な燃焼
反応による電磁バリヤを形成させると、内部の燃焼部位
は高温となって完全燃焼し強い放射熱線を熱交換部に照
射し効率よく温風を得る。燃焼排ガス出口に接続して設
けられるエコノマイザー水槽で温水が得られ、その温水
面に対向する送風機から空気が吹き付けられると、湿度
と気化熱を与えられた加熱湿り空気となり、施設内に温
風と加熱湿り空気による気化熱を持った湿度が供給さ
れ、温湿度の均衡のとれた環境となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【産業上の利用分野】本発明は人工で制御する環境施設
に於ける暖房や加湿装置に関するものである。

【従来技術】人の生活や、植物．菌茸等の生育する環境
に於いて、温度と湿度は必要欠くべからざる要因であ
り、それを人工で制御する施設にあってはそれぞれ数多
くの技術、方法、装置が開発利用されている。しかし暖
房の熱源となる燃料の利用効率も不充分であり、加湿に
ついても機械的視点からのみ開発され、自然界のそれと
比べると、効率や質において今一歩と言う感のものが多
く、尚一層の技術改善が求められている。

【発明が解決しようとする課題】本発明は、菌茸類を栽
培する現場における暖房と加湿それぞれについて、環境
に微細・敏感な反応を示す現象等に教えられて到達した
ものである。暖房については、熱源となる燃料の熱量
（カロリー表示）が、熱を必要とする立場から見ると、
特定的に固定されたものでなく、燃やし方によって大き
い差のあることに気付き、又利用する熱に転換する源
は、発熱体（燃料）の発する直進性の電磁波であること
も教えられた。加湿についても、機械的各種の方法は非
常にデリケートな菌茸にとっては必ずしも満足し得るも
のではなく、時として障害すら生ずることに苦しめら
れ、自然界に存在する現象こそ手本であることに気付い
て改善に取り組んだ。暖房の熱源となる物質の燃焼は、
高温燃焼雰囲気の中で適度の空気と効率的反応によって
進行する。一方その燃焼熱から出る直射熱線を利用目的
の熱に転換する熱交換部は可能な限り広い断面が望まし
い。しかし、燃焼雰囲気を高温に維持することと、熱交
換断面を広くする（熱を奪う断面が多くなる）ことと
は、機構的には相反する関係にあり、通常は大きい燃焼
容積の中に、小さい燃焼物体の燃焼では効率的交換熱を
得難い。本案はその矛盾する要因を、併立させる機構に
よって一貫して効率を高めるものである。加湿も人の健
康や植物等の生育に最も好ましい湿度とは何かを考察
し、植物等の生育にとっての湿度のみならず、人の住環
境に於ける現代の乾式暖房が人の健康にすら障害をもた
らしている事実をふまえ、〔潜熱＋顕熱＝エンタルピ〕
の法則が存在するように温度と湿度は連帯して一体のも
のであるという見地から、その実現に役立てる方法を見
つける。

【課題を解決するための手段及び作用】前項の課題に鑑
み本発明者は、物質の燃焼熱を最も効率よく利用し、熱
に転換するための燃焼方法としてすでに出願（高能率熱
交換燃焼装置、特願平７−７７０６０号）している方法
…と、人と植物の環境にとって最も好ましい湿度とは
何かと言う見地から出願（人工環境の加湿暖房装置、特
許２７０４２５７号）している方法…を組み合わせ、
さらに暖房用燃焼排ガスをエコノマイザー利用すること
によって加湿熱源の燃料節減を果たし、一次燃料の熱転
換利用率を大幅に高めて、省エネルギーと環境保全に寄
与するものである。以下本案装置のそれぞれの機能につ
いて詳述する。 …温風によって暖房する本装置の温風熱源を得る熱交
換部壁は、燃焼室の外壁である。 燃焼炉容積に対する燃料供給量は、通常その自然燃焼炎
が充満して燃焼雰囲気を高める量が計算上の目安として
存在する。先願による方法は、燃料の量に対して比較
的広い熱交換断面積を用意しながらも、発熱体を高温化
し高率の燃焼熱線（放射熱）を発生供給するものであ
る。即ち燃焼室の一部に当たるバーナー炎或いは固形燃
料炎の発生部分である燃焼部位を閉じ込める機構によっ
て高圧空気を噴射すると、未燃ガスと空気が相反する方
向の流れで衝突し−（燃焼反応の強さは燃焼ガスと空気
の衝突スピードに比例する）−と言う法則通り激しい燃
焼反応を引き起こして電磁バリヤ（磁場）となり、閉じ
込められた発熱体部分の燃焼雰囲気を大幅に高め、燃料
の乾留→ガス化→燃焼反応が効率的に進行して、固有に
考えられていた燃料の熱カロリーに数倍する放射熱線を
発生させる。その発熱体の高温化によりエネルギーを増
幅された放射熱線を、燃料対比で大きな容積の燃焼炉壁
である広い熱交換断面積で受けるという両面からの機構
によって、単位燃料当たりの利用できる交換熱量を飛躍
的に高め得るものである。表１にその根拠となる燃焼法
則の抜粋模式表を示す。尚、放射熱線（放射熱）は直進
性の電磁波で、その熱転換能力は、格段に高温のガスに
よる伝導熱交換能力と比較しても飛躍的に高いことが知
られている。その根拠となっているステファンボルツマ
ンの法則は、その数式を示しているのみならず、燃料に
は固定熱量概念を超越したエネルギーが秘められている
ことを教えているもののごとくで、発明者の実証でも確
かめられていることは、先願でも報告している。 先願の方法に依る比較的低温（沸騰点の半分を目安）
水面に対向して空気を吹き付ける強制気化手段によっ
て、温水面から飽和湿度と気化熱エネルギーを受け取っ
た過熱湿り空気は自然界に存在する事象（気体の範疇に
ある）そのもので、施設内空気とよくなじみ拡大均衡す
ることも自然界のように速やかである。本案機構は、普
通の装置では捨てられている燃焼排ガスの熱も転換利用
して水を暖め強制気化手段を加えて総合的に温度と湿度
の均衡のとれた環境としての質を高めたことにあり、自
然界において、生物環境を包み込み込んでいる空気が、
温度と一体の熱エネルギーを持っている妙理に近ずくも
のである。表２として飽和空気の持っている特性を教え
る表の抜粋をあげる。

【実施例】以下図面を参照して、本発明の実施例を説明
する。図１は実施例にかかる装置の全体側面断面図で、
図２は温風発生装置部分の正面断面図、図３は加湿装置
部分の正面断面図である。図に於いて１は温風暖房装置
である。２は内部の燃焼室である。３は焚き口扉で、４
の空気取り入れ口と、５のバーナー口を備えている。６
は燃焼ガスの排出口で、水槽２１に接続されている。７
は燃焼室外壁で温風熱交換壁でもある。８は温風用送風
機である。９は送風管で、１０の高圧送風機のリングブ
ロワーと１１の強制指向高圧空気噴射口をつないでい
る。１２は送風管の支台である。１３はバーナーで、本
装置機能上の現象位置としてバーナー炎或いは固形燃料
炎の発生する位置を１４の燃焼部位。又１１より噴射さ
れる高圧空気１１によって引き起こされる燃焼反応層を
１５とし、１４と１５より発生し燃焼室外壁７に照射さ
れる放射熱線を１６とする。８の送風機より送られる風
１７は１の外壁と７の燃焼室外壁との間の熱交換通路室
１８を通過する間に７より熱を与えられて２０の温風と
なり１９の温風出口から外に送られる。２１は加湿装置
部分のエコノマイザー水槽で、６に接続された煙道管２
２を内蔵し、２３の排気煙突に接続している。２４は水
で、２６の水源に接続された２５のボールタップによっ
て２７の水面が保たれ、上部は開放されている。２８は
加湿装置部分の送風機で、２９は水面と衝突して生ずる
過熱湿り空気である。以上の構成による一実施例にかか
る動作を説明する。まず２３の長い煙突によって２の燃
焼室は強い負圧となっている。１３のバーナー点火によ
って１４の火炎が発生する。火炎が安定したところで１
０の送風機が作動すると１１から高圧の空気１１′が図
のように噴射されて、１４の火炎を包み込む烈しい燃焼
反応層が形成されて１５の電磁波バリヤとなるので１４
の燃焼部位は著しい高温となり、増幅された強い放射熱
線１６を、７の外壁である熱交換部に照射する。８の送
風機から送られる空気１７は１８の熱交換室を通過する
間に、７の熱交換壁から熱を与えられて２０の温風とな
り１９の温風出口から外部に送り出される。一方１６の
放射熱線を外壁に照射した燃焼ガスはまだ高温を維持し
ており、６の排出口に接続されたエコノマイザー水槽内
の燃道管２２を通りながら２４の水に熱を伝導して温水
とし、２３の煙突より排出される。２８の送風機が作動
し送られた空気は２７の温水面と衝突・流動しながら、
温水面から湿度と気化エネルギーを与えられて過熱湿り
空気２９となって外部に放出される。ちなみに水１ｇの
気化熱は５２７カロリーであるから、２１に於ける気化
熱収奪は激しく、エコノマイザー機能は効率よく働く。
当然施設内には湿度と一体の気化熱（潜熱）エネルギー
が供給されることになり、温度計（顕熱）の示す温度よ
りも体に暖かさを感ずる冬の裏日本に於ける気象状況に
近ずくことになる。

【発明の効果】以上詳述したように、本発明は燃料の潜
在的エネルギーを引き出し、利用目的の熱に高率に転換
して大幅な省エネルギーの道を拓き、環境汚染分野の改
善が達成される。又、生物環境にとって必要とする湿度
は、低温で気化され熱エネルギー（エンタルピ）となっ
た過熱湿り空気が理想であることは広く知られており、
本案による強制気化によって発現する事象はそれに近ず
くものである。改めて手段に関連しては、熱を利用す
る立場から、その熱源となる燃料の量を大幅に減らせる
ことになる。その省エネルギー効果はいうまでもなく、
その上に排ガスのクリーン化と量の削減という環境保全
効果は計り知れない。そしてこの基礎となる燃焼方法に
よると、特に着火点の高い重質油、固形燃料や高分子燃
料、又は粗悪な燃料こそ熱熱転換の割合を高め得ること
から、環境汚染の発生源と言われる部門及び地域にこそ
利用価値が高い。最近、地球規模での緊急課題である省
エネルギー問題と、死活的環境保全の解決に大きく寄与
できる。又手段に関連しては、湿度は人の生存や植物
等の生育にとって欠くべからざるものである。本案によ
って作り出される過熱湿り空気又は飽和空気と呼ぶ気体
は、自然が作り出している熱エネルギーを持った湿度と
極めて似通っている。このことは植物等の生育環境のみ
ならず、人の住環境に於ける現代の乾式暖房が呼吸器官
に好ましからざる影響をもたらしていることの解消にも
貢献できるとともに、その持つ顕熱＋潜熱＝エンタルピ
によって寒暖計に表示する暖房温度の引き下げを可能に
すると共に、その湿度等の拡大均衡が自然界に於けるが
ごとく、装置に頼らず済みやかに拡大・均平化される等
多元的効果をもたらす。総括すると、本出願装置は、前
に述べた現象のそれぞれによって総合的に時代が要請し
ている地球規模での省エネルギー対策と、生物に快適な
生活をもたらす環境保全対策の一つとして貢献できるも
のである。

【図面の簡単な説明】

［図１］は実施例にかかる装置の側面断面図で装置の全
体像を示している。［図２］は温風発生装置部分の正面
断面図で風の温風化の経路を示している。［図３］は加
湿装置部分の正面断面図で加熱温水より強制気化される
模式を示している。

【符号の説明】

１…温風発生装置、２…燃焼室、３焚き口扉、４空気取
り入れ口、５…バーナー口、６…燃焼ガス排出口、７…
燃焼室外壁、８温風装置、送風機、９…送風管、１０…
リングブロワー、１１…強制指向空気噴出口、１２…送
風管支台、１３…バーナー、１４…燃焼部位、１５…電
磁波バリヤ、１６放射熱線、１７…温風送風、１８…熱
交換室、１９…温風出口、２０…温風、２１…水槽、２
２…煙道管、２３…煙突、２４…水、２５…ボールタッ
プ、２６…水源、２７…温水面、２８…加湿装置送風
機、２９…過熱湿り空気

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【手続補正書】

【提出日】平成１０年３月１０日

【手続補正２】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】全図

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１】

【図２】

【図３】

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】送風装置を備えた温風熱交換装置に内蔵さ
   れた燃焼室と、その燃焼室内で発熱させる燃焼手段にお
   いて、バーナー炎又は固形燃料炎の発生する燃焼部位
   と、燃焼ガス排出口との間の燃焼ガス排出口側より、燃
   焼ガスの進行に対向し燃焼ガスを斜めに横断して燃焼部
   位を包み込む位置方向に、直単列或いはラッパ状単列の
   カーテン状となる高圧空気を噴射して、強烈な燃焼反応
   に因る電磁波バリヤを形成させる、噴射ノズルを備えた
   強制指向構造の単直列或るいはラッパ状単列のカーテン
   状空気噴射手段と、それに接続する必要な能力を有する
   高圧送風手段を具備することを特徴とする人工環境の高
   能率暖房加湿装置。
2. 【請求項２】請求項１記載の燃焼手段を備えた燃焼室の
   排気口に接続して、燃焼排ガスの通路となる複数の煙道
   管を内蔵し上部が開放されたエコノマイザー水槽が設け
   られ、その水槽上部に開放水面と対向位置に送風装置を
   設置して、強制的に温水面に空気を衝突させ有圧接触し
   ながら流動させる構成装置に於いて、温水面と衝突・接
   触する通風により生ずる過熱湿り空気に付与された飽和
   湿度と気化熱エネルギーによって、所用の加湿と暖房効
   能を供給する機能を具備することを特徴とする請求項１
   記載の人工環境の高能率暖房加湿装置。