JPS599822B2 - 熱源装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、減圧平衡発熱作用を利用した熱源装置に関
する。

一般に知られる民生用の熱源は、石油、天然ガスなどの
点火または電気ヒータなどによって得ている。

このような熱源は、それなりに各用途に用いられている
が、前者の点火による熱源では、燃焼現象による大気汚
染の原因となって好ましくないと共に後者の電気ヒータ
では熱効率が悪く消費電力が嵩ぼるという問題点があっ
た。

この発明は、叙上の点に着目すると共に従来全く考慮さ
れていなかった空気の摩擦熱を熱源として利用できるよ
うにした新規な熱源装置を提供することにある。

また、この発明は、本発明者がさきに出願した特願昭５
５−９４６３０号（％開昭５７−１９５８２号）、特願
昭５５−９４６３１号（特開昭５７−１９５８３号）、
特願昭５５−１３２０６５号（特開昭５７−５５３７８
号）あるいは特願昭５５−１３２０６６号（特開昭５７
−５５３７９号）などに於いて記載した減圧平衡加熱方
法および装置を基本とする。

さらにまた、この発明は、装置内に熱エネルギーを貯蔵
できる蓄熱材を充填して蓄熱効果の下に装置それ自体を
熱源として利用したり、導管を用いて熱エネルギーを外
部に取り出したりできるようにした熱源装置を提供する
ことにある。

以下に、この発明の基本構成を示す実施例を図面第１図
について説明する。

１は所望形状の密閉された発熱中空室で、上下左右の外
周壁２は断熱または耐熱導熱構造を備える。

３は該発熱中空室１内に収容した所望形状の蓄熱材料で
、熱エネルギーを蓄熱できるようになっている。

４は発熱中空室１の所望個処に開口した吸引口で、回転
体ａを回転自在に配設した減圧摩擦熱発生機構Ｘを有す
る。

そして、この回転体ａは図示にあ一っては、電動機５に
より回転されるプロペラファン、シ田ンコファンなどの
回転羽根６によって構成された所望の傾斜角度を有し、
かつ、発熱中空室１内の空気を吸引排気するように回転
方向が定められている。

そして、この回転体ａの回転領域には空気との摩擦作用
によって発熱できる摩擦熱発生部Ａが形成される。

つぎに、第２図ないし第５図について他の実施例を説明
する。

なお、第１図と同一の構成は同一符号で表わしその説明
の詳細を省く。

７は前記減圧摩擦熱発生機構Ｘの回転体ａに僅かの間隔
を置いて対設した回転体で、前記回転体ａの回転作用に
基づく気体の粘性効果によって従動回転する従動回転機
構Ｙを構成している。

この従動回転機構Ｙは、基本的には支持枠９により１個
配設して下方の気流を上方へ吸引できるピッチ翼を、そ
の回転体７に備えさせれば良い。

しかし図示のように従動回転機構Ｙは、回転体７を翼車
構造（回転翼車）となし、これと一体で回転する吸引羽
根８を同軸として所謂、二役回転構造として形成するこ
とができる。

すなわち、吸引口４の下端に、臨設されて固定される直
交した支持枠９を取付け、該枠９の中心を回転体ａの中
心と一致させて軸受部１０となしこの軸受部１０の上方
には前記回転翼車７を、また下方には回転羽根８を軸杆
１１に螺合固定して一体回転できる構成としている。

また、回転翼車Ｔは吸引口４の口径より僅かに小径のリ
ング１２とそのリング１２の外周に突出した多数の羽根
１３とによって構成され、吸引口４の内壁とリング１２
と羽根１３とにより囲繞される多数の気室１４が形成で
きるようになっている。

１５は羽根１３の上端を稍々斜方向に曲折した折曲部で
、回転性能を高められるように構成している。

１６は中心取付部１７を支持する四本の支杆、１８はリ
ング１２の内側に散設した吸引羽根で、下方の気流を吸
とげできるように同じ方向の傾斜角度を保って取付けら
れている。

さらに、回転羽根８は、通常のファン構造でよく、発熱
中空室１内の空気を北方に吸とげる方向に羽根８が回転
するように構成してあればよい。

なお、また回転羽根８の外方には前記支持枠９の両端を
支持できる環状部１９ａを有する陣笠状の傾斜板１９が
固定してあり、回転羽根８の吸引領域を劃然と規制して
ある。

なお、図示しないが、この傾斜板１９を回転羽根８と同
様の軸杆１１に回転可能に固定し、この傾斜板１９の下
面にファン機能を呈する傾斜した羽根を取付けて前記し
たと同様に吸引効果と吸引領域とを劃然と規制して実施
しても差支えない。

またこの実施例では、中空室１内での気流現象を有効に
して均一な温度分布を改善するため前記傾斜板１９と共
に吸引口４より下向きに拡開させた円錐状の案内板２０
を突設し、かつ前記傾斜板１９との間で得られる旋回流
の流れ方向を規制する規制板２１を介在させた強制旋回
対流案内機構Ｚを備える。

なお、各図において、２２は電動機５の支持筒で、回転
体ａの回転領域を含んだ排気通路２３を有する。

２４は電動機５を空冷するファンで電動機５の回転軸に
固着してある。

２５は発熱中空室１は開口した一以トの開口接続部で他
の導管との接続ができるようになっている。

なお、発熱中空室１には、必要に応じて外気導入機構、
補助ヒータなどを組込み温度の自動制御外気の手動また
は自動制御を行うことができると共に発熱中空室１内の
設定温度によって電動機５を点滅制御できることは勿論
である。

また、従動回転機構Ｙは三股以北の回転体を同軸で配設
することもできる。

叙上の構成に基づいて、この発明の作用を説明する。

まず、電動機５に通電し、回転羽根６を回転させれば、
減圧摩擦熱発生機構Ｘが働き、密閉された発熱中空室１
内の空気は回転羽根６の吸引排気作用によって、次第に
排気減圧され発熱中空室１の内外の圧力差が次第に大き
くなるが、或る圧力差に達した時点で略平衡状態を維持
する。

この略一定の平衡状態における発熱中空室１の内外の圧
力差は、回転羽根６の回転吸引力の大きさと吸引口４と
回転羽根６との間隙の大きさなどによって定まるが、こ
の平衡状態は回転羽根６の回転作用が継続する限り維持
される。

この平衡状態では回転羽根６の回転領域内にある摩擦熱
発生部Ａにおいて空気の滞留現象が生じ回転羽根６との
摩擦作用が反覆継続するので、摩擦熱が発生して次第に
その温度が上昇する。

したがって、発熱中空室１内の温度が上昇すると共に、
収容した蓄熱材料３により熱エネルギーが漸次と蓄えら
収る。

そして所望の温度に達した状態において、電動機５の回
転を停止して支持筒２２の排気通路２３を強制的に遮蔽
すれば放熱することなく発熱中空室１それ自体は一種の
起熱釜に相当する減圧空気の熱源として利用できる。

また、開口接続部２５を設けて導管を接続して他の個処
に、加熱された減圧空気を送気すれば、有効な加熱作用
を行わせることができる。

また、発熱中空室１内の温度が設定温度以下に降下した
時は、サーモスタットなどの制御装置により再び電動機
５に通電すると共に支持筒２２の排気通路２３の遮蔽を
開いて空気との摩擦熱を生起させて温度を上昇させるこ
とができる。

つぎに第２図ないし第５図の実施例について詳説する。

この実施例では第１図の構成に対して従動回転機構Ｙが
設けられているので、回転体ａすなわち回転羽根６によ
って回転される加熱された旋回流は、流体の粘性効果に
より離開しているこの従動回転機構Ｙの回転体７を同一
方向｝こ回転させる。

そして発熱中空室１内の空気を排気して所望の減圧状態
、すなわち、発熱中空室１内外の圧力差がほぼ一定の平
衡状態に達するまで従動回転機構Ｙは専ら排気作用を呈
する。

この一定の減圧状態に達した後、回転体ａの回転作用で
従動する回転翼車７により該回転翼車７のリング１２と
羽根１３と吸引口４の内壁゛とで囲繞される気室１４内
の気体を強制的に旋回させると共に回転翼車７と同軸の
回転羽根８を同一方向に回転させることとなる。

この強制的に旋回作用を受ける気室１４内の加熱気流は
、強制旋回対流案内機構Ｚにより案内板２０と傾斜板１
９とで形成される空間部に、規制板２１によって旋回流
を附勢されながら導入されさらに発熱中空室１の外周内
壁に向って吐出されるものである。

一方、従動回転機構Ｙは回転翼車７の回転により一体回
転する回転羽根８の作用で該回転羽根８の下方に位置す
る気流は強制的に上方に吸引されリング１２の吸引羽根
１８の吸上効果と相俟って減圧摩擦熱発生機構Ｘの回転
羽根６の摩擦熱発生部Ａに強制的に送り込まれ該部で既
に昇温した気流と入れ替わりながら回転翼車７によって
前述のように下方に旋回流を形成して吐出されるもので
ある。

したがって、従動回転機構Ｙと強制旋回対流案内機構Ｚ
の働きにより発熱中空室１内の気流は、外周方向から下
降し中央部分から上昇する強制的な対流作用と、渦巻状
の旋回作用（渦巻作用とも認められる）とを奏すること
ができる。

このように発熱中空室１内の空気圧が回転羽根６の回転
による減圧作用を受けた状態において、旋回する気流を
外周方向から下降させ一旦下降した後、発熱中空室１の
下部外周より中心側に向って移行する気流の対流作用を
強制的に生起させているので、空１内の温度を所望の設
定された温度に一急速に均一化できる。

しかも、対流する加温された気流は、室１内に配設され
た蓄熱材料３内に均一に作用し全体を加熱蓄熱できる。

かくして発熱中空室１内に蓄えられた熱エネルギーは前
記実施例と同様に一種の起熱釜としてまたは開口接続部
２５に導管を接続して外部へ取り出すことによって種々
の熱源に利用できる。

なお、発熱中空室１は図示では立方体形状であるが、こ
の形状は何等特定されるものでなく、円筒構造であって
も良いことは勿論である。

なお、図示のように立方体形状の場合はその四隅部に屈
曲面を形成して旋回層流の流れ抵抗を逓減させることも
ある。

この発明は、叙上のように、回転体の回転作用によって
密閉された発熱中空室内の空気を吸引排気し、該発熱中
空室を減圧状態に保ち、しかも室内外の圧力差を略一定
の平衡状態において回転体の回転作用を継続させて回転
体と空気との摩擦作用によって摩擦熱を発生できるもの
であって、発熱中空室それ自体を一種の釜としてそのま
ま利用できるのみならず開口接続部に導管を接続するこ
とによって外部に熱を有効に取り出して種々の熱利用が
可能となる。

また、この発熱中空室内には蓄熱材料が設けてあるので
、発熱中空室内の摩擦熱が蓄熱材料に熱エネルギーとな
って蓄えられ、小さな容積の発熱中空室を以ってその容
積の数十〜数百倍にも達する大きさの熱源とすることが
できる。

さらにまた、この発明によれば従動回転機構と強制旋回
対流案内機構とによって発熱中空室内で有効な旋回渦巻
作用と対流作用とを強制的に生起させているのでより有
効な温度上昇と均一な温度分布が得られる特徴を有する
。

したがって、この発明によれば、この発熱された中空室
内の熱エネルギーを直接または導管を用いて種々の用途
に熱利用できる効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明に係る熱源装置の一実施例を示す基
本構成の断面説明図、第２図は、他の実施例を示す断面
説明図、第３図は同上要部の拡大断面図、第４図および
第５図は同とのＩＶ−ＩＶ線およびＶ一Ｖ線断面図であ
る。 １・・・・・・発熱中空室、３・・・・・・所望の蓄熱
材料、４・・・・・・減圧摩擦熱発生機構Ｘの吸引口、
７・・・・・従動回転機構Ｙの回転体、８・・・・・・
回転羽根、ａ・・・・・・回転体を示し、電動機５と回
転羽根６で構成される、Ａ・・・・・・摩擦熱発生部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 密閉された発熱中空室に、回転体による減圧摩擦熱
   発生機構を設け、さらに前記発熱中空室内には蓄熱材料
   を収容すると共に前記減圧摩擦熱発生機構は発熱中空室
   内の空気を強制吸引して室外に排気させ、室内を減圧し
   て室内外の圧力差を略一定の平衡状態に保持できかつ前
   記回転体の回転作用に基づく空気との摩擦発熱を生起さ
   せて成る熱源装置。 ２ 発熱中空室は、一以七の開口接続部を設けて成る特
   許請求の範囲第１項記載の熱源装置。 ３ 密閉された発熱中空室に、回転体による減圧摩擦熱
   発生機構と従動回転機構と、強制旋回対流案内機構とを
   設け、さらに前記発熱中空室内には蓄熱材料を収容する
   と共に前記減圧摩擦熱発生機構は、発熱中空室内の空気
   を強制吸引して室外に排気させ、室内を減圧して室内外
   の圧力差を略一定の平衡状態に保持できかつ前記回転体
   の回転作用に基づく空気との摩擦発熱を生起させて成る
   熱源装置。 ４ 発熱中空室は、一以上の開口接続部を設けて成る特
   許請求の範囲第３項記載の熱源装置。