JP2016142502A - 強制給排気式暖房装置 - Google Patents

Abstract

【課題】熱交換器の下流側に設けた燃焼ファンで燃焼排気を吸い出す強制給排気式暖房装置で、燃焼ファンモーターが高温になることを回避する。
【解決手段】強制給排気式暖房装置では、送風ファンで送風通路に空気を送風して、送風通路内の熱交換器で暖めることによって、温風を吹き出している。このため、熱交換器の上流側では、熱交換器の抵抗の分だけ圧力が高くなる。また、送風ファンは外ケース内に設けられて周囲の空気を吸い込んでいるから、外ケース内の圧力は低くなる。そこで、熱交換器の上流側で送風通路の内側と外側とを隔てる隔壁に送風口を設けてやる。こうすれば、熱交換器の上流側の冷たい空気を隔壁の外側に流出させて、燃焼ファンモーターの冷却風として用いることができる。このため、たとえ燃焼ファンが高温になったとしても、燃焼ファンモーターが高温になることを回避することが可能となる。
【選択図】図１

Description

本発明は、燃焼排気が通過する熱交換器で空気を暖めて、暖められた空気を室内に送風する強制給排気式暖房装置に関する。

送風口から温風を吹き出して室内を暖める温風暖房装置は、広く使用されている。この温風暖房装置には、燃焼排気を空気で希釈して温風として室内に吹き出す方式の暖房装置と、燃焼排気は熱交換器を通して屋外に排出してしまい、室内から取り込んだ空気を熱交換器で温めて温風として吹き出す方式の暖房装置（以下、強制給排気式暖房装置と称する）とが存在する。

強制給排気式暖房装置の内部には、燃料を燃焼させて高温の燃焼排気を生成する燃焼器と、燃焼器で生成した燃焼排気が内部を通過する熱交換器と、室内の空気を取り込んで熱交換器に向けて送風する送風ファンとが設けられている。そして、送風ファンを回転させると、室内から取り込まれた冷たい空気が熱交換器に送風されて、熱交換器で暖められた後、温風として温風吹出口から吹き出される。

このような動作原理から、強制給排気式暖房装置では、送風ファンで送風した中のできるだけ多くの空気が熱交換器を通過することが望ましく、熱交換器で暖められた空気の中のできるだけ多くの空気が温風吹出口から吹き出すことが望ましい。そこで、強制給排気式暖房装置の内部には、隔壁によって区切られた送風通路が形成され、送風通路内に熱交換器が収納されている。そして、送風通路の一端側に設けた送風ファンで通路内に空気を送風すると共に、送風通路の他端側を温風吹出口の近くで開口させている。こうすれば、送風通路内に送風されたほとんど全ての空気が熱交換器で暖められ、そして、温風吹出口から温風として吹き出させることができる。

また、強制給排気式暖房装置は、燃焼器で生成された高温の燃焼排気が熱交換器の内部を通過するので、熱交換器が高温となっている。そして、何らかの原因で熱交換器の温度が異常に上昇するような事態が生じると、場合によっては熱交換器に亀裂が生じる可能性も、全くないとは言い切れない。仮に熱交換器に亀裂が生じたとすると、その亀裂から熱交換器の内部の燃焼排気が外部に漏れ出して、燃焼排気が送風ファンによって生じた空気の流れに乗って送風口から室内に排出されてしまう。そこで、燃焼器の上流側に設けた燃焼ファンで燃焼器に燃焼用空気を押し込むのではなく、熱交換器の下流側に設けた燃焼ファンで燃焼排気を吸い出すことによって、燃焼器内に燃焼用空気を吸い込むようにした強制給排気式暖房装置も知られている（特許文献１）。熱交換器の下流側に設けた燃焼ファンで燃焼排気を吸い出してやれば、熱交換器の内部が負圧となるので、たとえ熱交換器に亀裂が生じても、熱交換器内の燃焼排気が外部に漏れ出すことがない。

特開２００６−１８３９１６号公報

しかし、上記のように熱交換器の下流側に設けた燃焼ファンで燃焼排気を吸い出す方式の強制給排気式暖房装置では、燃焼ファンが燃焼排気に曝されて高温になり、その熱が伝わって、燃焼ファンを駆動する燃焼ファンモーターも高温になってしまうという問題があった。

この発明は、従来の技術が有する上述した課題に対応してなされたものであり、熱交換器の下流側に設けた燃焼ファンで燃焼排気を吸い出す方式を採用していながら、燃焼ファンモーターが高温になることを回避することが可能な強制給排気式暖房装置の提供を目的とする。

上述した課題を解決するために、本発明の強制給排気式暖房装置は次の構成を採用した。すなわち、
空気取入口および温風吹出口が設けられた外ケースを備え、該外ケース内で送風ファンを回転させることによって該空気取入口から取り入れた空気を前記外ケース内の熱交換器で暖めた後、温風として前記温風吹出口から吹き出す強制給排気式暖房装置において、
前記外ケースの内部を隔壁で区切ることによって形成され、前記熱交換器が収納されると共に、一端側が前記送風ファンに向けて開口し、他端側が前記温風吹出口に向けて開口することによって、前記送風ファンから送風された空気を前記温風吹出口に導く送風通路と、
燃料を燃焼させることによって燃焼排気を生成すると共に、前記熱交換器に接続された燃焼器と、
前記熱交換器内の前記燃焼排気を吸い出すことによって、前記燃焼器内に燃焼用空気を吸い込む燃焼ファンと、
前記送風通路の外側から前記燃焼ファンを駆動する燃焼ファンモーターと
を備え、
前記送風通路の前記隔壁には、前記熱交換器よりも上流側の位置に送風口が設けられており、該隔壁の内側と外側との圧力差によって、前記熱交換器よりも上流側の空気を前記送風口から冷却風として流出させることによって前記燃焼ファンモーターを冷却する
ことを特徴とする。

かかる本発明の強制給排気式暖房装置においては、送風ファンで送風された空気は送風通路内の熱交換器で暖められた後、温風として温風吹出口から吹き出される。このとき、送風通路内を流れる空気にとって、熱交換器は抵抗となるから、熱交換器の上流側では、熱交換器の抵抗の分だけ圧力が高くなる。また、送風ファンは外ケース内に設けられて周囲の空気を吸い込んでいるから、外ケース内の圧力は低くなる。このため、熱交換器の上流側で送風通路の内側と外側とを隔てる隔壁に送風口を設ければ、熱交換器の上流側の送風通路内の空気を、隔壁の外側に流出させることができる。そして、熱交換器の上流側の空気は、熱交換器で暖められていない冷たい空気なので、この空気を冷却風として用いれば、燃焼ファンモーターを効率よく冷却することができる。このため、たとえ燃焼ファンが高温になったとしても、燃焼ファンモーターが高温になることを回避することが可能となる。

また、上述した本発明の強制給排気式暖房装置においては、送風口が形成された部分の隔壁の外側に、送風口から流出した冷却風を燃焼ファンモーターに導く導風通路を設けることとしても良い。

こうすれば、送風口を燃焼ファンモーターから遠い位置に設けた場合や、送風口の開口方向が燃焼ファンモーターの方向を向いていないために、送風口からの冷却風が燃焼ファンモーターの方向に向かって流出しない場合でも、冷却風を燃焼ファンモーターに導くことができる。このため、送風口を設ける位置や送風口の開口方向についての制約を受けることなく、効率よく燃焼ファンモーターを冷却することが可能となる。

また、上述した本発明の強制給排気式暖房装置においては、送風ファンからの送風を受ける向きに、送風口を開口させることとしても良い。

こうすれば、隔壁の内側と外側との圧力差だけでなく、送風ファンからの送風の勢いも利用して、勢い良く冷却風を流出させることができる。その結果、送風口から流出する冷却風の風量が少ない場合でも、効率よく燃焼ファンモーターを冷却することが可能となる。

本実施例の強制給排気式暖房装置１の大まかな構造を示す説明図である。 本実施例の強制給排気式暖房装置１が燃焼ファンモーター３６を効率よく冷却することが可能な理由についての説明図である。 変形例の強制給排気式暖房装置１についての説明図である。

図１は、本実施例の強制給排気式暖房装置１の大まかな構造を示す説明図である。図示されるように、本実施例の強制給排気式暖房装置１は、空気取入口１１および温風吹出口１２が設けられた外ケース１０と、空気取入口１１から空気を取り入れて温風吹出口１２に向かって送風するための送風部２０と、送風部２０が空気取入口１１から取り入れた空気を暖めることによって温風を生成する温風生成部３０とを備えている。

このうちの送風部２０は、送風ケース２１内で回転する送風ファン２２と、送風ファン２２を回転させる送風ファンモーター２３とを備えている。送風ケース２１の下方には図示しない送風口が形成されており、送風ファン２２が回転すると、周囲から吸い込んだ空気を送風口から下方に向けて送風する。図１中に示した白抜きの矢印は、送風ファン２２が周囲から空気を吸い込んで、下方に向けて送風する様子を表している。

温風生成部３０は、外ケース１０の内部を隔壁３１で区切って形成された送風通路３１ａと、送風通路３１ａ内に設けられた熱交換器３２と、熱交換器３２内を流れる燃焼排気を生成する燃焼器４０と、熱交換器３２内の燃焼排気を吸い出す燃焼ファン３５と、隔壁３１の外側から燃焼ファン３５を回転駆動する燃焼ファンモーター３６とを備えている。熱交換器３２は、燃焼器４０からの燃焼排気が初めに流れ込む上段側熱交換器３２ａと、上段側熱交換器３２ａを通過した燃焼排気が流れ込む中段側熱交換器３２ｂと、中段側熱交換器３２ｂを通過した燃焼排気が流れ込む下段側熱交換器３２ｃとを備えている。送風部２０から送風された空気は、初めに上段側熱交換器３２ａの間を流れて暖められ、次に中段側熱交換器３２ｂの間を流れて暖められ、最後に下段側熱交換器３２ｃの間を流れて暖められた後、温風吹出口１２から吹き出される。図１中に示した斜線を付した矢印は、送風部２０から送風された空気が熱交換器３２で暖められて、温風吹出口１２から吹き出される様子を表している。

送風部２０では、こうして温風吹出口１２から吹き出す風量に相当する空気を吸い込んで、送風通路３１ａに向けて送風する。このとき、送風部２０から送風した全ての空気が送風通路３１ａに供給されるようにするために、送風部２０は送風通路３１ａの上流側の開口部に取り付けられている。また、送風部２０が吸い込む空気は、空気取入口１１から外ケース１０内に吸い込まれる。空気取入口１１には、埃などの異物を除去するための空気フィルター１１ｆが設けられており、このため外ケース１０の内側は、空気フィルター１１ｆの通過抵抗の分だけ負圧となっている。

更に、熱交換器３２の下段側熱交換器３２ｃの出口側には連絡通路３３が接続されており、下段側熱交換器３２ｃから出た燃焼排気は、連絡通路３３を通って燃焼ファンケース３４に導かれる。連絡通路３３は、送風通路３１ａ内を流れる空気に対して遡る方向（すなわち上流側）に向かって延設されており、従って、燃焼ファンケース３４は送風通路３１ａの上流側に設けられている。そして、燃焼ファンケース３４の内部には上述した燃焼ファン３５が収納されており、燃焼ファンモーター３６によって燃焼ファン３５が回転することによって熱交換器３２内の燃焼排気が吸い出される。その結果、熱交換器３２の内部が負圧となり、その負圧によって燃焼器４０内に燃焼用空気が吸い込まれる。燃焼器４０では、こうして吸い込まれた燃焼用空気を用いて燃料ガスを燃焼させることによって燃焼排気を生成する。また、燃焼ファン３５によって吸い出された燃焼排気は、最終的には排気ダクト５０を通って屋外に排出される。図１中では、燃焼器４０で生成された燃焼排気の流れが、実線の矢印によって表されている。

ここで、燃焼ファン３５は燃焼排気に曝されるので高温になる。このため、燃焼ファン３５を回転駆動する燃焼ファンモーター３６も高温になり易い。そこで、本実施例の強制給排気式暖房装置１では、燃焼ファンモーター３６の近くの隔壁３１に送風口３７を開口させている。こうすれば、送風口３７から冷却風を流出させて、燃焼ファンモーター３６を効率よく冷却することができる。加えて、隔壁３１の外側に導風通路３８を設けて、送風口３７から吹き出した冷却風を燃焼ファンモーター３６に導くことによって、より一層冷却効果を高めることもできる。以下では、このようなことが可能となる理由について説明する。

図２は、本実施例の強制給排気式暖房装置１で燃焼ファンモーター３６が隔壁３１に取り付けられた付近を拡大して示した説明図である。図１を用いて前述したように、送風ファンモーター２３を用いて送風ケース２１内の送風ファン２２を回転させると、空気フィルター１１ｆの通過抵抗によって外ケース１０の内部は負圧となる。図２中に粗い斜線を付した部分は、外ケース１０内で負圧が生じる負圧領域を表している。

一方、送風通路３１ａに送風された空気は、熱交換器３２の間を通って暖められながら流れていき、最終的には外ケース１０の温風吹出口１２から吹き出される（図１参照）。ここで、熱交換器３２は送風通路３１ａを流れる空気にとって通過抵抗となるから、熱交換器３２の上流側は、温風吹出口１２付近の圧力（ほぼ大気圧）に対して正圧となっている。特に、上段側熱交換器３２ａの上流側は、上段側熱交換器３２ａでの通過抵抗と、中段側熱交換器３２ｂでの通過抵抗と、下段側熱交換器３２ｃ（図１参照）での通過抵抗とが加わるので、大きく正圧となっている。図２中に送風通路３１ａ内で細かい斜線を付した部分は、上段側熱交換器３２ａの上流側で大きな正圧が生じる正圧領域を表している。

図２を見れば直ちに了解できるように、上段側熱交換器３２ａの上流側では、送風通路３１ａの内側で細かい斜線を付して示した正圧領域と、送風通路３１ａの外側で粗い斜線を付して示した負圧領域とが、隔壁３１によって隔てられた状態となっている。従って、隔壁３１に送風口３７を設ければ、上段側熱交換器３２ａよりも上流側の未だ暖められていない空気が送風口３７から流出して、燃焼ファンモーター３６を冷却する。このため、送風口３７から僅かな流量の空気を流出させるだけで、効率よく燃焼ファンモーター３６を冷却することができる。図２中で、送風口３７から燃焼ファンモーター３６に向かう白抜きの矢印は、送風口３７から流出する冷却風を表している。

もちろん、送風口３７から冷却風が流出すると、その分だけ、熱交換器３２で暖められる空気が減少するので、温風吹出口１２から吹き出す温風の風量も減少する。しかし、温風吹出口１２から吹き出す温風の風量に比べると、送風口３７から流出する冷却風の風量は僅かであるため、温風の風量は僅かに減少するに過ぎない。加えて、送風口３７から流出する空気は熱交換器３２で暖められる前の空気なので、熱交換器３２の内部を流れる燃焼排気の熱が損なわれるわけではない。従って、たとえ温風吹出口１２から吹き出す温風の風量が減少したとしても、温風が有する熱量は減少しないので、強制給排気式暖房装置１の暖房能力が損なわれるわけではない。

更に加えて、送風口３７から流出した冷却風は、燃焼ファンモーター３６を冷却した後、外ケース１０内の負圧領域に還流するので、負圧領域の負圧を減少させる作用がある。そして、外ケース１０内の負圧が減少すると、送風ファン２２の負荷が軽減されるので、その分だけ送風ファン２２が送風通路３１ａに送風する風量も増加する。このことから、送風ファン２２が送風した空気の一部を、送風口３７から冷却風として流出させても、実際には、温風吹出口１２から吹き出す温風の風量はほとんど減少することはない。

このように、本発明の強制給排気式暖房装置１では、送風ファン２２で送風した空気が送風通路３１ａから漏れ出さないように設けられた隔壁３１に、あえて送風口３７を設けて空気を流出させ、流出した空気を用いて燃焼ファンモーター３６を冷却するという斬新な方法を採用している。そして、こうした方法を採用したことで、温風吹出口１２から吹き出す温風の風量や、強制給排気式暖房装置１の暖房能力に何らの悪影響を与えることなく、効率よく燃焼ファンモーター３６を冷却することが可能となっているのである。

また、本実施例の強制給排気式暖房装置１では、図１を用いて前述したように、連絡通路３３を用いて燃焼排気を上流側に導いているので、燃焼ファン３５を送風通路３１ａ内の上流側（例えば、上段側熱交換器３２ａの近く）に設けることができ、燃焼ファンモーター３６も上流側に設けることができる。このため、送風口３７と燃焼ファンモーター３６との距離を接近させることができるので、送風口３７から吹き出した冷却風を効率よく燃焼ファンモーター３６に供給して、効率よく冷却することができる。加えて、送風口３７の外側に設けた導風通路３８によって、送風口３７から吹き出た冷却風を更に効率よく燃焼ファンモーター３６に導くことができるので、より一層効率よく燃焼ファンモーター３６を冷却することができる。

更に加えて、本実施例の強制給排気式暖房装置１では、図２に示すように、燃焼ファンモーター３６が取り付けられる部分の隔壁３１を内側（送風通路３１ａ側）に向けて凹ませることによって凹部３１ｂを形成し、凹部３１ｂの側面３１ｃの送風ファン２２側に送風口３７を設けている。このため、送風口３７は送風ファン２２に向けて開口した状態、すなわち、送風ファン２２からの送風を受ける向きに開口した状態となって、送風ファン２２から送風された風の一部が、そのまま送風口３７に流れ込む。図２中で、送風ファン２２から送風口３７に向かう白抜きの矢印は、送風ファン２２からの送風の一部が送風口３７に流れ込む様子を表している。こうすれば、隔壁３１の内側と外側との圧力差に加えて、送風ファン２２から吹き出す風の勢いも利用することができるので、送風口３７から流出する冷却風の風速を増加させることができる。その結果、少ない風量の冷却風でも、燃焼ファンモーター３６を効率よく冷却することが可能となる。

尚、上述したように、本実施例の強制給排気式暖房装置１では、送風口３７が送風ファン２２に向かって開口した状態で形成されているものとして説明した。しかし、送風口３７は、上段側熱交換器３２ａの上流側で、送風通路３１ａの内側と外側とを隔てる隔壁３１に設けることができるのであれば、必ずしも送風ファン２２に向けて開口した状態で設ける必要は無い。例えば、図３に例示した変形例では、送風ファン２２からの送風に対して横向きに送風口３７を設けている。このような場合でも、隔壁３１の内側と外側との圧力差によって、上段側熱交換器３２ａよりも上流側から冷たい（未だ暖められていない）空気を、冷却風として送風口３７から流出させることができる。従って、この空気を、導風通路３８で燃焼ファンモーター３６に導くことによって、効率よく燃焼ファンモーター３６を冷却することが可能となる。また、このような変形例では、送風口３７を開口する位置および、送風口３７を開口する向きについての設計上の自由度が増加するので、より小型で高性能な強制給排気式暖房装置１を実現することが可能となる。

以上、本実施例および変形例について説明したが、本発明は上記の実施例に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様で実施することが可能である。

１…強制給排気式暖房装置、 １０…外ケース、 １１…空気取入口、
１１ｆ…空気フィルター、 １２…温風吹出口、 ２０…送風部、
２２…送風ファン、 ２３…送風ファンモーター、 ３０…温風生成部、
３１…隔壁、 ３１ａ…送風通路、 ３２…熱交換器、
３３…連絡通路、 ３５…燃焼ファン、 ３６…燃焼ファンモーター、
３７…送風口、 ３８…導風通路、 ４０…燃焼器。

Claims (3)

1. 空気取入口および温風吹出口が設けられた外ケースを備え、該外ケース内で送風ファンを回転させることによって該空気取入口から取り入れた空気を前記外ケース内の熱交換器で暖めた後、温風として前記温風吹出口から吹き出す強制給排気式暖房装置において、
   前記外ケースの内部を隔壁で区切ることによって形成され、前記熱交換器が収納されると共に、一端側が前記送風ファンに向けて開口し、他端側が前記温風吹出口に向けて開口することによって、前記送風ファンから送風された空気を前記温風吹出口に導く送風通路と、
   燃料を燃焼させることによって燃焼排気を生成すると共に、前記熱交換器に接続された燃焼器と、
   前記熱交換器内の前記燃焼排気を吸い出すことによって、前記燃焼器内に燃焼用空気を吸い込む燃焼ファンと、
   前記送風通路の外側から前記燃焼ファンを駆動する燃焼ファンモーターと
   を備え、
   前記送風通路の前記隔壁には、前記熱交換器よりも上流側の位置に送風口が設けられており、該隔壁の内側と外側との圧力差によって、前記熱交換器よりも上流側の空気を前記送風口から冷却風として流出させることによって前記燃焼ファンモーターを冷却する
   ことを特徴とする強制給排気式暖房装置。
2. 請求項１に記載の強制給排気式暖房装置において、
   前記送風口が形成された部分の前記隔壁の外側には、該送風口から流出した前記冷却風を前記燃焼ファンモーターに導く導風通路が設けられている
   ことを特徴とする強制給排気式暖房装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の強制給排気式暖房装置において、
   前記送風口は、前記送風ファンからの送風を受ける向きに開口した送風口である
   ことを特徴とする強制給排気式暖房装置。

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