JPH09184631A

JPH09184631A - 空気清浄形暖房装置

Info

Publication number: JPH09184631A
Application number: JP35277595A
Authority: JP
Inventors: Taizo Kawamura; 泰三川村; Yoshitaka Uchibori; 義隆内堀; Sadao Sugiyama; 定夫杉山
Original assignee: Omron Corp; Seta Giken KK; Omron Tateisi Electronics Co
Current assignee: Omron Corp; Seta Giken KK
Priority date: 1995-12-28
Filing date: 1995-12-28
Publication date: 1997-07-15

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、燃焼室での燃焼で発生する可燃性
粒子を、電磁誘導で加熱される金属フィルターで完全燃
焼させることにより、清浄な暖気、温風を発生させるこ
とを課題とする。【解決手段】燃料タンク２からの燃料を燃焼させる燃
焼室３、燃焼ガスを温風吹出口９から吹き出す送風手段
３０、燃焼室３と温風吹出口９を連絡する温風通路７を
構成するパイプ１１に巻かれたコイル１２、パイプ１１
内に収納されコイル１２の電磁誘導で加熱される金属フ
ィルター１３とを備え、金属フィルター１３は、燃焼ガ
スの通過方向に規則的に配列された部材からなり、フィ
ルター１３の断面全体において渦電流が発生して加熱さ
れるように形成され、燃焼ガス中の可燃性微粒子をフィ
ルター１３に接触させて燃焼させるものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、燃料を完全燃焼さ
せて清浄な暖気，温風を効率よく発生することのできる
空気清浄形暖房装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の暖房装置としては、燃料に灯油、
ガス等の可燃燃料を使用し、この燃料を燃焼室で燃焼す
ることで熱を発生させて、暖気（温風）を外部に吹出す
温風型のものが一般に実用化されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
暖房装置のように燃焼室で燃料を燃焼させると、装置の
外部には、すす等の可燃性微粒子を含んだ暖気（温風）
が吹き出され、特に室内で使用する際、空気の汚染によ
り、健康を害することがある。また、室外で使用する際
には、この可燃性微粒子が環境汚染の一因にもなる。

【０００４】本発明は、この問題を解決するためになさ
れたもので、燃焼室での燃焼で発生する可燃性の微粒子
を、電磁誘導で加熱される金属フィルターで完全燃焼さ
せることにより、清浄な暖気、温風を発生させることの
できる空気清浄形暖房装置を提供することを目的とす
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の空気清浄形暖房装置では、請求項１におい
ては、燃料が貯留される燃料タンクと、前記燃料タンク
から供給される燃料を燃焼させる燃焼室と、前記燃焼室
で燃焼された燃焼ガスを吹出口から吹き出す送風手段
と、前記燃焼室と前記吹出口とを連絡し前記燃焼ガスが
通過する温風通路の少なくとも一部を構成する非磁性材
料のパイプ、該パイプに巻かれたコイル、および前記パ
イプ内に収納され前記コイルによる電磁誘導で加熱され
る金属フィルターとからなる微粒子低減器とを備え、前
記金属フィルターは、前記加熱ガスの通過方向に沿って
規則的に配列されフィルター断面の全体において渦電流
が発生して加熱されるように形成された部材からなり、
燃焼ガス中の可燃性微粒子を加熱された金属フィルター
に接触させて燃焼させるようにしたものである。コイル
の電磁誘導で加熱される金属フィルターを構成する部材
が、燃焼ガスの通過方向に沿って規則的に配列されてい
るので、圧力損失が少ないわりに、燃焼ガス中の可燃性
微粒子が各フィルター部材の壁に接触する機会を増やせ
る。また、金属フィルターはその断面全体が加熱される
ため、所定の温度によって可燃性微粒子を断面方向のム
ラがないように燃焼させ得る。

【０００６】請求項２においては、前記金属フィルター
は、前記燃焼室の燃焼ガスを該金属フィルター内に流入
させて、連続的に通過させる前記送風手段を兼ね備えて
いることを特徴とするものである。金属フィルターは、
燃焼ガスに含まれる可燃性微粒子を燃焼させる燃焼機能
と、燃焼ガスをフィルター内に通過させる送風機能を兼
ね備えることになる。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の空気清浄形暖房装
置について、図面を参照して説明する。図１は空気清浄
形暖房装置の機器構成図、図２は金属フィルターの断面
図である。図１において、空気清浄形暖房装置１は、内
部に燃料（軽油やガス等）を貯留する燃料タンク２と、
燃焼室３と、微粒子低減器４とを主要部として構成され
ている。燃料タンク２は噴射孔５を通して燃焼室３に連
絡されて、この噴射孔５から燃料が燃料室３内に噴射さ
れるようになっている。燃焼室３は空気吸入口６を通し
て装置１の外部から空気を取り込んで、噴射される燃料
を燃焼させる燃焼機能を有している。また、燃焼室３の
上部には、燃焼後の微粒子を含む燃焼ガスを燃焼室３外
に導く温風通路７が開口している。この温風通路７は、
燃焼室２から装置１の上方側に延びるダクト８に連続し
て略９０度の角度だけ折れ曲がって温風吹出口９に至る
Ｌ字状の通路とされており、この温風通路７の横側通路
部１０の途中に微粒子低減器４が配置されている。

【０００８】微粒子低減器４は、パイプ１１と、コイル
１２と、金属フィルター１３と、インバータ１４とから
なっている。

【０００９】パイプ１１は、温風通路７の横側通路部１
０の少なくとも一部を構成して、温風吹出口９側に配置
されている。このパイプ１１はセラミックの如く非磁性
体であって耐熱性と耐腐食性に優れた材料で、普通は断
面丸形に形成されている。尚、パイプ１１は楕円形断面
のものや、四角断面のものを用いてもよい。そして、パ
イプ１１内に金属フィルター１３が収納されており、パ
イプ１１の外周であって金属フィルター１３が収納され
た部分に、コイル１２が巻かれている。コイル１２はリ
ッツ線を撚り合わせたものが用いられる。そして、この
コイル１２に高周波電流を供給するためのインバータ１
４が接続されている。

【００１０】金属フィルター１３の材質は、電磁誘導が
生じやすい程度の透磁率を有し、燃焼室３で燃焼された
燃焼ガスに対する耐蝕性を兼ね備えたものである。この
ような材料としては、マルテンサイト系ステンレス、ニ
ッケル合金、クロム合金等がある。

【００１１】次に、金属フィルター１３の内部構造を図
２により説明する。図２には３種類のものが示されてい
るが、いずれの金属フィルター１３もパイプ１１の軸方
向に延びる板部材又は小径パイプ部材の多数を規則的に
配列したものであり、これらの板部材又は小径パイプ部
材は電気的導通が可能なように溶接又は金属ろう付けで
接合されている。先ず、図２（ａ）に示す金属フィルタ
ー１３は、横板部材２１と縦板部材２２とを格子状に組
み上げ、各板部材２１，２２同士を溶接又は金属ろう着
けで接合したものである。また、図２（ｂ）に示す金属
フィルター１３は、板部材２３を平行且つ等間隔に列設
し、各板部材２３同士を要所に配置された連結バー２４
で貫き、形状保持と板部材２３間の電気導通を確保した
ものである。そして、図２（ｃ）に示す金属フィルター
１３は、小径パイプ部材２５を密に束ねて溶接又は金属
ろう付けで接合したものであり、小径パイプ部材２５内
の空間及び小径パイプ部材２５間の空間を燃焼ガス通路
にしたものである。

【００１２】このように、金属フィルター１３の断面
が、図２（ａ）〜図２（ｃ）に示すように、板部材２１
〜２３又は小径パイプ部材２５を規則正しく組み上げ、
これら部材２１〜２３，２５が電気的に独立することな
く、特にパイプ１１の半径方向に導通しやすい構造にす
ると、電磁誘導による渦電流の発生が金属フィルター１
３の断面の略全域にわたって生じ、断面での発熱ムラが
少なくなる。また、板部材２１〜２３又は小径パイプ部
材２５は軸方向に延在しているため、燃焼室３からの燃
焼ガスは板部材２１〜２３又は小径パイプ部材２５で区
切られた小さなセグメントに沿って軸方向に流れる。そ
の結果、燃焼ガスの圧力損失が少ない割に、板部材２１
〜２３又は小径パイプ部材２５で区切られた小さくて細
長いセグメントの壁に燃焼ガス中に含まれる可燃性の微
粒子が接触する可能性が大きくなる。なお、図２（ａ）
〜図２（ｃ）では、金属フィルター１３を多数の部材か
ら形成しているが、これ以外に、例えば波板状の一枚の
部材を折り畳むように重合させて燃焼ガスの規則的な通
路を形成した金属フィルターとすることも可能である。

【００１３】図１に戻り、金属フィルター１３は、燃焼
室３から燃焼ガスを吸引して温風吹出口９側に吐出させ
る送風手段３０（ファン）を兼ね備えている。送風手段
３０は、金属フィルター１３の両端側に形成された翼形
状部３１と、金属フィルター１３を軸方向に貫通する送
風軸３２と、送風軸３２を回動させる送風用モータ３３
からなっている。翼形状部３１は、送風軸３２を軸心と
して金属フィルター１３を回転した時に、燃焼室３の燃
焼ガスを金属フィルター１３内に流入させて、連続的に
通過させるファン機能を発揮する形状とされている。そ
して、金属フィルター１３は、この外周がパイプ１１内
周に接触しないように挿入され、送風軸３２を燃焼室３
側と温風吹出口９側とに設けられた各支持体３４，３４
に回転自在に軸支することで、パイプ１１内に横置きに
されている。各支持体３４，３４は、燃焼室３からの燃
焼ガスの通過を可能とする多数の通過孔３４ａ…を有
し、又は網目状になっている。

【００１４】次に、インバータ１４の回路例を図３によ
り説明する。図３のインバータ１４は、４個の主スイッ
チＳ１〜Ｓ４を順次、切り換えて正逆の電流を生じさせ
るものである。この主スイッチＳ１〜Ｓ４には、ＩＧＢ
Ｔ，Ｂ−ＳＩＴ，ＭＯＳＦＥＴ等の半導体デバイスによ
る自己消弧型スイッチが用いられている。特に、図３の
回路は、ソフトスイッチングが可能なように、主スイッ
チＳ１，Ｓ２に逆並列ダイオードＤｐ１，Ｄｐ２を接続
し、このダイオードＤｐ１，Ｄｐ２に小リアクトルＬ
１，Ｌ２をそれぞれ接続し、主スイッチＳ３，Ｓ４には
逆並列ダイオードを接続せず、直列にそれぞれ逆電流防
止、逆耐圧用のダイオードＤｓ３，Ｄｓ４を接続して構
成したものである。なお、Ｅｄは商用電源、整流部及び
非平滑フィルター等からなる電源部である。また、主ス
イッチＳ１，Ｓ４の中間と主スイッチＳ２，Ｓ３の中間
に接続される金属フィルター１３は、漏れインダクタン
スの大きいトランス回路モデルに近似でき、Ｌ0 とＲ0
からなる単純なＲ−Ｌ回路で表示される。このＲ−Ｌ回
路に補償コンデンサＣ0 を直列に接続すると、電気回路
定数が殆ど変化しない不時変回路系になる。

【００１５】図４（ａ）及び図４（ｂ）の波形図におい
て、ｉ１，ｉ２波形に示されるように、Ｄｐ１，Ｄｐ２
が導通している（ｉ１＝ｉ２＜０）時点で、Ｓ３，Ｓ４
をトリガーしてターンオンすると、Ｄｐ１，Ｄｐ２を流
れていた電流は、Ｌ１，Ｌ２の作用により急激に零にな
らず、ある傾きをもって減少する。それと同時に、Ｓ
３，Ｓ４のターンオンによる電流ｉ３，ｉ４も、Ｌ0 を
流れる電流ｉ０＝ｉ１−ｉ４が急変できないため、零か
らある傾きをもって増加する。

【００１６】すなわち、Ｄｐ１，Ｄｐ２ターンオフにお
けるＺＣＳ動作と、Ｓ３，Ｓ４ターンオンにおけるＺＣ
Ｓ（Ｚｅｒｏ，ＣｕｒｒｅｎｔＳｗｉｔｃｈｉｎｇ）
動作とが実現する。ターンオンしたＳ３，Ｓ４の電流
は、共振によりｉ３＝ｉ４＝０になると、自然にＺＣＳ
動作によりターンオフする。また、Ｓ１，Ｓ２は、ｔ＝
０においてトリガするとｉ１＝ｉ２＝０から立ち上が
り、ＺＣＳ動作をする。このように余分なアクティブス
イッチを付加することなく、全てのスイッチがソフトス
イッチングのＺＣＳ動作を実現することができる。

【００１７】さらに、図４（ａ）に対する図４（ｂ）の
ように、Ｓ１，Ｓ２とＳ３，Ｓ４のトリガする時間遅れ
ｔｄ（位相差）を変化させると、Ｄｐ１，Ｄｐ２を流れ
る電流（回生電流）の大きさを制御することができ、そ
の結果、入力電流ｉｄひいては入出力電力を調整でき
る。すなわち、出力周波数を変化して、入出力電力を制
御する方法に対して、一定周波数で、入出力電力を制御
できることを意味し、しかも、高周波特有のサージ電圧
やスイッチング損失をＺＣＳ動作によって解決してい
る。

【００１８】なお、上述したソフトスイッチングが可能
なインバータに限らず、電圧型直列付加共振フルブリッ
ジによる位相シフトＰＷＭ方式や、アクティブＰＡＭ整
流回路や高周波トランジスタチョッパによる電流電源制
御（ＰＡＭ方式）や可変周波数制御（ＰＦＭ方式）やパ
ルスサイクル制御によるパルス密度変調制御（ＰＤＭ方
式）やこれらの各種方式にソフトスイッチング促進用補
助回路を備えたものが使用できる。

【００１９】上述に示した各機器を備えた図１の空気清
浄形暖房装置１においては、インバータ１４によって高
周波（１０〜１００ＫＨｚ）を励磁コイルとしてのコイ
ル１２に印加すると、高周波磁束が金属フィルター１３
を貫通することになる。すると、金属フィルター１３を
構成する各部材２１〜２５の表面に起電力が発生し、そ
の結果、渦電流が流れる。この渦電流が金属フィルター
１３の断面の全体に略均一又は中心部が周辺部より多く
生じ、金属フィルター１３の部材の表面が非接触加熱さ
れ、６００°Ｃ以上、好ましくは６５０°Ｃ以上の高温
になる。

【００２０】この状態で、装置１の燃料タンク２と空気
吸入口６から燃料と空気を燃焼室３に取り込んで連続的
に燃焼させ、送風用モータ３３を駆動して発熱体である
金属フィルター１３を回転させると、燃焼した燃焼ガス
が燃焼室３外に吸引されて、金属フィルター１３の翼形
状部３１によりこの内部に導かれる。そして、金属フィ
ルター１３の各部材２１〜２３，２５に沿って燃焼ガス
通路が形成され、燃焼ガスが各部材２１〜２５で区切ら
れた軸方向に細長いセグメントを通過する。その際、燃
焼ガス中に含まれる可燃性微粒子が各部材２１〜２５の
壁に接触して瞬時に燃焼し、低減されて、温風吹出口９
から装置１の外部である暖房対象の室内等に清浄暖気と
して吹き出される。なお、金属フィルター１３を通過す
る燃焼ガスは６５０°Ｃ以上に加熱されているので、温
風吹出口９の上流側で図示しない温度調整手段等で設定
された温度にまで温度調整されるようになっている。

【００２１】尚、本発明における空気清浄形暖房装置１
では、金属フィルター１３が送風手段３０を兼ね備えた
ものを示したが、これに限定されるものでなく、図５に
示すように、金属フィルター１３自体を回転するのでは
なく、微粒子低減器４の上流側（燃焼室３側）に、図示
しないファン用モータで回転されるファン機器３５を別
途に配置したものであってもよい。また、図６に示す空
気清浄形暖房装置１は、装置１上端に温風吹出口９が開
口されて、この温度吹出口９と燃焼室３とを連絡する温
風通路７がほぼ直線的に形成されたものである。温風通
路６の縦側通路１０Ａには、図１及び図２で説明した微
粒子低減器４を配して、金属フィルター１３をパイプ１
１内に縦置きにした例を示すものである。また、微粒子
低減器４の下流側（温風吹出口９側）に、ファン機器３
５を別途に配置している。

【００２２】

【発明の効果】このように、本発明の空気清浄形暖房装
置によれば、請求項１では、コイルの電磁誘導で加熱さ
れる金属フィルターを構成する部材が、燃焼ガスの通過
方向に沿って規則的に配列されているので、圧力損失が
少ないわりに、燃焼ガス中の可燃性微粒子がフィルター
の壁に接触する機会を増やせる。また、金属フィルター
はその断面全体が加熱されるため、所定の温度によって
可燃性微粒子を断面方向のムラがないように燃焼させ得
る。この結果、必要以上に金属フィルターを加熱するこ
となく、効率良く燃焼ガスに含まれるすす等の可燃性粒
子を燃焼させることができ、従って、清浄な暖気（温
風）を、暖房対象（室内等）に吹き出すことができるの
で、健康上からも環境上からも良好な暖房装置を得るこ
とが可能となる。

【００２３】請求項２では、請求項１の効果に加えて、
金属フィルターは、燃焼ガスに含まれる可燃性微粒子
を燃焼させる燃焼機能と、燃焼ガスをフィルター内に通
過させる送風機能を兼ね備えることになり、装置の小型
化が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の空気清浄形暖房装置の機器構成図であ
る。

【図２】図１における金属フィルターの断面図である。

【図３】図１におけるインバータの回路図である。

【図４】図３におけるインバータの波形図である。

【図５】本発明の第１変形例における空気清浄形暖房装
置の機器構成図である。

【図６】本発明の第２変形例における空気清浄形暖房装
置の機器構成図である。

【符号の説明】

１空気清浄形暖房装置２燃料タンク３燃焼室４微粒子低減器７温風通路９温風吹出口１１パイプ１２コイル１３金属フィルター２１横板部材２２縦板部材２３板部材２５小径パイプ部材３０送風手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者杉山定夫京都府京都市右京区花園土堂町10番地オムロン株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】燃料が貯留される燃料タンクと、前記燃料タンクから供給される燃料を燃焼させる燃焼室
と、前記燃焼室で燃焼された燃焼ガスを吹出口から吹き出す
送風手段と、前記燃焼室と前記吹出口とを連絡し前記燃焼ガスが通過
する温風通路の少なくとも一部を構成する非磁性材料の
パイプ、該パイプに巻かれたコイル、および前記パイプ
内に収納され前記コイルによる電磁誘導で加熱される金
属フィルターとからなる微粒子低減器とを備え、前記金属フィルターは、前記燃焼ガスの通過方向に沿っ
て規則的に配列されフィルター断面の全体において渦電
流が発生して加熱されるように形成された部材からな
り、燃焼ガス中の可燃性微粒子を加熱された前記金属フ
ィルターに接触させて燃焼させるようにした空気清浄形
暖房装置。
【請求項２】前記金属フィルターは、前記燃焼室の燃
焼ガスを該金属フィルター内に流入させて、連続的に通
過させる前記送風手段を兼ね備えていることを特徴とす
る請求項１記載の空気清浄形暖房装置。