(57)【要約】【課題】  従来のファンヒータは、灯油等の燃料を使用していたが、これを燃焼することでＣＯ２、ＣＯ等が排出され、環境汚染、地球温暖化現象を起す他、人体の保健衛生上からも問題が積重なっていた。  この発明は燃料を燃やさず、且資源たる石油の別途利用も拡大でき、その上経済的にも負担を軽減させる等の種々の課題があり、これを克服することに注力した。【解決手段】  本発明のファンヒータは燃料を一切使用せず、圧縮機を用いて気体に高温を付与し、このエネルギーを大気と熱交換して温風を発生させ、これで室温を上昇させる根源とするファンヒータを開発した。【選択図】  図１  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
カバーケースの前面に、温風吹出口と、同じく背面には温風空気取入口を有し、カバーケース内部にファンを備えて、該、ファンの回転により、外気を温風空気取入口より吸気し、温風吹出口より、温風を吐気せしめる構成のファンヒータにあって、カバーケース内にエアークリーナを装備した空気圧縮機と温風熱交換器及び膨脹弁を直列に配管せしめ、空気圧縮機の吐出気体温度を１２０℃近辺に保持すべく、該、空気圧縮機の吐出圧力を設定し、この吐出気体を温風熱交換器に導入の上、温風空気取入口より吸気した外気と熱交換し、温風を温風吹出口より吐気させて、外気を暖めると共に、温風熱交換器出口の圧力気体は放熱後配管を通じて、膨脹弁に吸引せしめ、空気圧縮機の吐出圧力を低下させない機構にて、該、膨脹弁吐出口より圧力気体を断熱膨脹させることを特徴とする構成の非燃焼形ファンヒータ。
【請求項２】
カバーケースの前面に、温風吹出口と、同じく背面には温風取入口を有し、カバーケース内部にファンを備えて、該、ファンの回転により、外気を温風空気取入口より吸気し、温風吹出口より温風を吐気せしめる構成のファンヒータにあって、カバーケース内に自然冷媒を圧縮する圧縮機と、温風熱交換器及び膨脹弁を直列に循環配管せしめ、圧縮機の吐出冷媒温度を１２０℃近辺に保持すべく、圧縮機の吐出圧力を設定し、この吐出冷媒を温風熱交換器に導入の上、温風空気取入口より吸気した外気と熱交換し、温風を温風吹出口より吐気させて、外気を暖めると共に、温風熱交換器出口の圧力冷媒は放熱後配管を通じて、膨脹弁に吸引せしめ、圧縮機の吐出圧力を低下させない機構にて、該、膨脹弁吐出口より圧力冷媒を断熱膨脹させ、直列につないだ大気熱交換器で集熱して圧縮機に冷媒を吸入させる構成を特徴とする非燃焼形ファンヒータ。
【請求項３】
カバーケースの前面に、温風吹出口と、同じく背面には温風取入口を有し、カバーケース内部にファンを備えて、該、ファンの回転により、外気を温風空気取入口より吸収し、温風吹出口より温風を吐気せしめる構成のファンヒータにあって、温風熱交換器はエロフィン形チューブを複数本、直列に接続し、該、吸入口に、圧縮機の吐出気体を直列に流入させ、気体の通過流速を高めるエロフィン形チューブの管径を設定し、構成することを特徴とする請求項１及び請求項２の非燃焼形ファンヒータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、一般家庭にて常用できるファンヒータで、燃料を燃焼させない構造のファンヒータに関する。
【背景技術】
【０００２】  従来の家庭用のファンヒータは、灯油を気化した燃料を燃焼空気と混合することによりガス化し、これを点火するとファンヒータ機内で、空気を加熱して背面の温風取入口を介して、設けられたファンにより前面の温風吹出口より温風が吹出し、部屋内を循環し加温している。【０００３】  以下
【非特許文献１】「三菱電機  三菱石油ガス化ファンヒータ」三菱電機株式会社、ＫＤ−ＤＸ３８３、取扱説明書、各部のなまえのページを、図４、図５に示し、従来のファンヒータについて説明する。
【０００４】  図において、給油タンクより滴下した灯油は給油フィルターを介し、油受皿に入り、この灯油が燃焼バーナー全周に気化ガスとして行き渡り、点火プラグ（図示なし）による点火にて、燃焼アミ（本体内部、油受皿に並置）がブルーの炎を発生した正常燃焼になり、温風空気取入口に内設したファンの送風回転により、温風吹出口より温風を外気に吹き出させるものである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】  以上の述べた従来のファンヒータの構成において、解決しようとする課題を説明する。従来構造は周辺温度を加温するためには、必ず石油燃料又は、それに変わる可燃焼燃料を必要としていた。【０００６】  このような燃料は燃焼によって酸素（Ｏ２）を消費し、その上炭酸ガス（ＣＯ２）や一酸化炭素ガス（ＣＯ）を発生させ、周圍環境、特に室内の空気を著しく汚染し、健康保持上、大きな問題を呈示しているばかりでなく、炭酸ガス（ＣＯ２）濃度の増加にて世界的な視野にたっても、地球温暖化現象の悪い意味の促進になっている。【０００７】  更に燃焼燃料たる灯油は、地球に埋蔵されている有限資源であり、ファンヒータとして灯油を使用しなくなれば、この資源を他の方面の石油化学に利用でき、資源の有意義な活性化に役立つことにもつながる。【０００８】  又、ファンヒータの維持、管理上に言及すれば、該、機が古くなり、不完全燃焼を起こせば、ファンヒータの点火後、最短時間で室内空気が悪化、汚染され、人体に悪影響を及ぼす危険があるばかりでなく、点火して使用中に不慮の地震等があれば、安全装置が付帯しているとは云え、転倒等の火災危険が潜んでいるし、灯油燃焼のもつ経済的な負担や、維持管理上の灯油補給の手間の面倒さ等が挙げられる。【０００９】  本発明は、このような従来の構造が有している問題を解決しようとするもので、環境を汚染せず、安全な、経済的なファンヒータを実現することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】  本発明は上記課題を克服し、達成するために燃焼する燃料を一切使用せず、圧縮機の吐出温度が１２０℃近辺を保てるように、この圧縮機の吐出圧縮比を最適に選定し、これにより発生した熱源を、温風熱交換器とファンで外気に放熱し、外気すなわち室温を設定温度迄上昇さすと共に、温風熱交換器の圧力を保持した儘、膨脹弁で断熱膨脹させる構成とした。【００１１】  また課題を達成する手段として、必要機器たる圧縮機、温風熱交換器、膨脹弁、ファン等をコンパクトに室内ユニットとして、まとめ配設した構成としたものである。【００１２】  上記に示した燃料を使用せずに、圧縮機の熱源をもって温風熱交換器に放熱を構成するについて、特徴ある作用は、圧縮機の吐出風量に保持された１２０℃近辺の熱源を温風熱交換器で熱交換する構造であり、すなわち圧縮機の吐出風量の加熱熱源をロスなく、効率よく一定の流速をもって、温風熱交換器に直列で放熱するように構成したことにある。【００１３】  すなわち圧縮機の吐出風量は、圧力損失を最低に押えた最小の管径の熱交換に、エロフィンチューブ内を流速を上昇させて放熱し乍ら、膨脹弁に至る。【００１４】  然るに、気体と気体との間の総括伝熱係数は通常は低いことが一般として知られていて、これを克服するために接触をスピーディにする必要上、上記エロフィンチューブ内の流速を上昇さすと共に、ファンによって熱を授受される外気も、スピーディな流速で動くようにすると、この構成により総括伝熱係数が上昇し、効率的な熱交換が実現するものである。
【発明の効果】
【００１５】  図１〜図３に示すように、本発明による構成にあって、特徴及び効果として示されることは、第一に一切の燃焼燃料を使用していない点であり、これにより炭酸ガス（ＣＯ２）による地球温暖化現象を防止する一助になるのみならず、保健衛生上も、又維持管理上も心配なく対応できることである。【００１６】  次に本発明にあっては、設置後は、圧縮機とファンの運転のみ実施すれば、圧縮機の外気温上昇によって、インバータ減速や吸入口調整等の自動的にアンロード運転が、行える構成にあることで、又、従来のファンヒータの如く頻繁な灯油の補給は一切必要なく、運転費用も灯油ファンヒータの１／２程度に押さえられる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】  以下、本発明の実施の形態を図１〜図３に基づいて説明する。【００１８】  図１にあって、１は機器を収納設置するカバーケースで、２は背面の温風空気取入口、３は前面の温風吹出口、４は圧縮機で大気吸入の空気圧縮機であって、８エアークリーナーより外気を吸入し、５温風熱交換器、６膨脹弁と直列に管路で結んでいる。【００１９】  １０吐出配管は４圧縮機と５温風熱交換器を結ぶ配管で、途中に９安全弁を設け、１１は放熱後配管で６膨脹弁に接続し、１２は断熱膨脹配管で一部を露出した断熱被覆にし、４圧縮機の１３冷却気体入口につないで、１４冷却気体出口より外気に開放する構造で４圧縮機を冷却する。【００２０】  ７はファンで、１５外気を吸込んで、５温風熱交換器にて温風に熱交換し、１６温風となって外気に放出し、循環する。【００２１】  次に上記構成の動作を説明する。灯油の燃焼に変える熱源は、４圧縮機を駆動圧縮運転をした折に、吐出気体に発生する高温の、吐出温度になった気体の高熱を利用するが、この吐出温度は、次の計算式で求められる。
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上記に於ける記号は次の通り、Ｔｄ＝圧縮機吐出温度℃、Ｔｓ＝圧縮機吸込温度℃、Ｐｄ＝吐出圧力（４００〜６００ＫＰａ＋１０１ＫＰａ）。
Ｐｓ＝吸入圧力１０１ＫＰａ、ｍ＝ポリトロピック指数１．３．である。（実際運転の圧縮機は冷却機構をもっているのでｍ＝１．３前後のポリトロピック圧縮になる。）４圧縮機はオイルフリー構成とし、５温風熱交換器の入口前で１２０℃近辺を確保するため、吐出圧力は４００〜６００ＫＰａ（４〜６ｋｇｆ／ｃｍ２）の内、吐出温度に適確な圧力を選定する。１２０℃近辺の吐出気体は５温風熱交換器の直列にしたエロフィンチューブに流入し、熱交換するが、５温風熱交換器の寸法構成については、次に示す計算式で基準設定する。【００２２】  熱の授受が、４圧縮機に於ける圧縮空気と１５の循環する外気の間で行われるが、５温風熱交換器の総括伝熱係数と冷却面積を最も効果的に決定するために、５温風熱交換器のエロフィンチューブは、圧力損失が発生しない最小の内径と、効率のよいフィン外径とピッチを先に仮選定し、▲１▼▲２▼式が満足するように各数値を検討する計算式は次の通りになる。【００２３】
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但しＧａ＝加熱した空気重量ｋｇ／ｍｉｎ，Ｃｐ＝定圧比熱ｋｃａｌ／ｍ２，ｈｎ，℃，
Ｔ１＝加熱した空気温度℃，Ｔ２＝熱交換後空気温度℃，
Ｔｈ１＝熱交換前の外気温度℃，Ｔｈ２＝熱交換後の外気温度℃，
Ａ＝熱交換器放熱面積ｍ２，α＝総括伝熱係数ｋｃａｌ／ｍ２，ｈｎ，℃
上記▲１▼＝▲２▼よりＡ及びαを算出し、仕様を決定する。Ｑａは発生熱量、Ｑｔは移行した熱量を示す。【００２４】  以上の計算により、８畳の部屋において、２５ｍｉｎの間に室温７℃を２８℃に上昇する如く、圧縮機及び温風熱交換器を設定するのを基準に、圧縮機の高い吐出温度は、５温風熱交換器で熱交換し、温度の降下した吐出気体は、１１放熱後配管から６膨脹弁に吸入される。【００２５】  ６膨脹弁は、５温風熱交換器の圧力が、低下しないように、１２の断熱膨脹配管へ気体が大気圧になるように、断熱膨脹するので、膨脹した気体は低温になって、１３冷却気体入口より４圧縮機のシリンダジャケットに入り、圧縮機をｍ＝１．３近辺のポリトロピック圧縮になるように冷却し、１４冷却気体出口より外気に排出される。以上のように本実施形態の循環サイクルが示すように充分なファンヒータ効果が得られるものである。【００２６】  次に図２にあっては、自然冷媒（一般にはＣＯ２）を使った循環冷媒の放熱サイクルを示し、冷媒は６膨脹弁で断熱膨脹した後、１７大気熱熱交換器で大気中の熱を自然冷媒に集め、１８吸入配管の温度低下を防ぎ、４冷媒圧縮機の昇温機能を高める役目をするが、１０吐出配管に於ける吐出温度や、５温風熱交換器の性能は、図１に於ける大気を吸入する空気圧縮機の放熱サイクルと同一であるから、構成動作の説明は省略する。【００２７】  次に運転費用については、条件によっては種々異なるが、１日、１２時間運転とすれば、灯油使用のファンヒータにあっては、灯油使用量は約２ｌ、１ｌ＝４０円とみて、４０円×２ｌ＝８０円、加えて運転電気代２０円として、（８０＋２０）×３０日＝３０００円／月程度と思えるし、又電気ヒータのファンヒータの場合は、１日１２時間、８００ｗ〜１ｋｗで５５００〜６０００円となる。本発明の非燃焼形ファンヒータの場合は、同じ条件で装置の運転費用は１８００円／日程度で、前記、灯油使用、電気ヒータ使用の場合に比較し、大きな差異があり経済的である。【００２８】  図３は動作説明をした、非燃焼形ファンヒータの外観図を示す。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の実施形態を示す大気吸入式ファンヒータの循環サイクル図
【図２】同自然冷媒循環式ファンヒータの循環サイクル図
【図３】図１、図２の外観図
【図４】非特許文献１、「三菱電機  石油ガス化ファンヒータ」ＫＤ−ＤＸ３８３、取扱説明書、各部のなまえ、前面
【図５】同、非特許文献１、各部のなまえ、後面
【符号の説明】
【００３０】４    外気吸入式空気圧縮機又は冷媒循環式圧縮機
５    温風熱交換器
６    膨脹弁
７    ファン
１０  吐出配管
１１  放熱後配管
１２  断熱膨脹配管
１５  大気風
１６  温風
１７  大気熱熱交換器
１８  吸入配管
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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