暖房装置
【課題】
暖房能力が高く、熱損失が少なく、全館暖房に好適である暖房装置を提供する。
【解決手段】
暖房装置は床下空間にファンと熱交換器を有するファンコイル３０と吸込装置５０と吹出装置６０とダクト７１と７２を備える。ボイラー３９に温められた熱媒体が、循環する空気を温めて床下空間を温め、床全体を温め、居住空間を温める。床下空間に温風を吹き出す吹出装置６０は、上面と下面の間隔が吹出口に向かって徐々に小さくなり、両側面の間隔が吹出口に向かって徐々に大きくなる吹出筐体を含む。吹出装置６０は床と仕切り部材８１の間に形成される流路領域に温風を吹き出し、仕切り部材８１の上に配置されたガイド８５と８５Ａと８５Ｂはその温風をスムーズに分散させる。この構造により、吹出装置６０から吹き出された温風は床の直下の広い領域に乱流を生成し、暖房能力を大幅に高めると共に熱損失を大幅に削減する。
暖房能力が高く、熱損失が少なく、全館暖房に好適である暖房装置を提供する。
【解決手段】
暖房装置は床下空間にファンと熱交換器を有するファンコイル３０と吸込装置５０と吹出装置６０とダクト７１と７２を備える。ボイラー３９に温められた熱媒体が、循環する空気を温めて床下空間を温め、床全体を温め、居住空間を温める。床下空間に温風を吹き出す吹出装置６０は、上面と下面の間隔が吹出口に向かって徐々に小さくなり、両側面の間隔が吹出口に向かって徐々に大きくなる吹出筐体を含む。吹出装置６０は床と仕切り部材８１の間に形成される流路領域に温風を吹き出し、仕切り部材８１の上に配置されたガイド８５と８５Ａと８５Ｂはその温風をスムーズに分散させる。この構造により、吹出装置６０から吹き出された温風は床の直下の広い領域に乱流を生成し、暖房能力を大幅に高めると共に熱損失を大幅に削減する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、床を温めて室内を暖房する暖房装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、床を温めて暖房する床暖房は、室内の温度がほぼ均一で、且つ室内に温風が無く、快適な居住空間を提供するので広く使われている。床に温水管や電熱線を埋設した床暖房が普及しているが設備費が高価である。外断熱の住宅のように床下に換気口がない、または換気口が冬季に閉じられている住宅向けに安価な床暖房装置として床下を温風で暖める床下暖房装置が提案されている。
【０００３】
特許文献１に記載された太陽熱利用暖房システムは、太陽熱の集熱器で温められた熱媒がファンコイルユニットに送られ、ファンコイルユニットによって、熱媒の熱が床下空間に放出される。この放出された熱は、基礎に設けた断熱材によって地中や屋外に漏れるのが阻止され、床下空間、並びにこの床下空間に面する基礎の側板、土台、根太、および床材に顕熱として蓄熱される。この顕熱は、床材の上面から室内に放射される。
特許文献２に記載された温風床暖房装置は、床下空間の内側上部に、温風通路ボックスを床板の裏面に密着して取付けて二重の空間を形成し、この温風通路ボックスの内部に仕切板を設けて蛇行した温風循環通路を形成し、この温風循環通路の内側底面に断熱材を設け、温風循環通路の途中に、温水が循環して放熱する温風発生器を設置したものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−１３２９８６号公報
【特許文献２】特開２００７−１２７３７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載された太陽熱利用暖房システムは、ファンコイルユニットで生成された温風が床材を温め、温められた床材が室内を暖房する構造であるが、温風がファンコイルユニットから直接床下空間に放出されるので温風が床に直接接触する面積が比較的小さく、そのため太陽熱利用暖房システムの暖房能力は比較的低い。
【０００６】
次に、太陽熱利用暖房システムの暖房能力が比較的低い理由を詳細に説明する。図１８に従来の暖房装置１６０と建物１０の床下の平面図と床の直下の空気の流れを模式的に示す。図１９は図１８のＡ−Ａの断面とその断面における温風の流れを模式的に示す。なお、暖房装置１６０は太陽熱利用暖房システムと同様に温風４１Ｃをファンコイルユニット３０から直接床下空間２１に放出する構造である。
暖房装置１６０が配置される建物１０は、基礎部１１の上に柱と壁を含む側壁１２が構築され、床１７が側壁１２に支持される構造である。床下空間２１は床１７と基礎部１１と四面の側壁１２で囲まれた空間である。基礎部１１は床下空間２１の底面であり、コンクリートや地盤等で構築される。床１７は床板１６と根太１５と大引き１４で構成される。床１７は建物の構造や部屋の大きさ等により床板１６だけで構成される場合もあり、また床板１６と根太１５で構成される場合もある。
床下空間２１に換気口のような外気との直接の空気の通路がある建物の場合、熱損失を削減するために、その換気口を閉じるのが好ましい。しかし、床下空間２１は密閉空間である必要はなく、床下空間２１と居住空間２２は床板１６の隙間や床板１６と水道の配管との隙間等で連結されていても良い。
【０００７】
暖房装置１６０は、暖房の熱源であるボイラー３９と、床下空間２１に配置されるファンコイルユニット３０と、ボイラー３９とファンコイルユニット３０との間に熱媒体を循環させるための熱媒体循環路３８と、熱媒体循環路３８に熱媒体を循環させるポンプ３７で構成される。
ファンコイルユニット３０はファンコイル吸込口３４から吸い込まれた空気をファンコイル吹出口３５に導く空気通路３６を形成するファンコイル筐体３１と空気通路３６に配置された熱交換器３３と空気を送風する送風機３２で構成される。熱交換器３３は熱媒体を流す流路を有し、空気通路３６に流れる空気と流路に流れる熱媒体との熱交換を行なう。熱媒体循環路３８は熱交換器３３の熱媒体を流す流路に接続される。この構成により、ボイラー３９の熱は熱媒体により熱交換器３３に運ばれ、熱交換器３３で空気通路３６に流れる空気に伝達され、送風機３２により床下空間２１に送られ、床１７を温める。そして温められた床１７が居住空間２２を温める。
【０００８】
暖房装置１６０はボイラー３９とポンプ３７と送風機３２を制御する暖房制御部（不図示）を有する。暖房制御部は、暖房スイッチ等から生成される信号に基づいてボイラー３９とポンプ３７の運転を制御する。ボイラー３９とポンプ３７が運転されると、熱媒体循環路３８を循環する熱媒体の温度が上昇する。暖房制御部は、室温が所定の暖房設定温度より低く、且つ熱交換器３３付近の熱媒体の温度を検出する熱媒体温度検出器（不図示）の検出温度が所定の熱媒体設定温度より高い場合に送風機３２を運転する。送風機３２が運転された場合、ファンコイル吸込口３４から床下空間２１の空気が吸い込まれ、その空気は熱交換器３３で温められ、ファンコイル吹出口３５から床下空間２１に戻される。この空気の循環により熱交換器３３で放出された熱が床下空間２１の空気と床１７を温める。そして温められた床１７が居住空間２２を温める。
【０００９】
次に、温風４１Ｃの床下空間２１内の流れと、床１７と温風４１Ｃとの間の熱伝達について説明する。温風４１Ｃは、送風機３２と熱交換器３３により生成され、空気通路３６と床下空間２１を循環する温かい空気の流れである。温風４１Ｃは、ファンコイル吹出口３５から吹き出される時の速度が充分高く、ファンコイル吸込口３４とファンコイル吹出口３５付近に乱流を生成するとする。温風４１Ｃは、床下空間２１において、層流４２Ｃと乱流４３Ｃで構成される。温風４１Ｃは、床下空間２１の空気の定常状態（上方の空気の温度が下方の空気の温度より高い状態）の温度分布を乱すので自然対流４４Ｃを発生させ、自然対流４４Ｃは温風４１Ｃの熱を床１７に伝達する。床１７の直下の乱流４３Ｃは温風４１Ｃと床１７の間の熱伝達率を大幅に大きくする。そして、床１７の直下の乱流４３Ｃの面積が大きいほど温風４１Ｃと床１７との間の熱伝達量は大きい。自然対流４４Ｃが床に接触する面積は大きいが自然対流４４Ｃの熱伝達率は極めて小さいので、温風４１Ｃから自然対流４４Ｃを介して床へ伝達される熱量は少ない。
【００１０】
図１８は床１７の直下の空気の流れを矢印で模式的に示す。空気の粘性により床１７に極めて近い領域では空気の流れが小さいので層流の粘性底層がある。図１８はその粘性底層より下方の乱流が存在する領域の空気の流れを示す。乱流領域２３Ｃはファンコイル吸込口３４に吸い込まれる温風４１Ｃが生成する乱流の領域であり、乱流領域２４Ｃはファンコイル吹出口３５から吹き出される温風４１Ｃが生成する乱流の領域である。乱流領域２３Ｃと２４Ｃ以外の領域には層流と自然対流が存在し、温風４１Ｃと床１７との間の熱伝達は層流４２Ｃと自然対流４４Ｃにより行なわれる。層流４２Ｃは主に気圧の勾配による流れであり、その速度は乱流領域２３Ｃと２４Ｃから離れるに従って急激に低くなる。一方、自然対流４４Ｃは定常状態の温度分布の乱れによる流れであり、その速度は乱流領域２３Ｃと２４Ｃから離れるに従って徐々に低くなる。
乱流領域２３Ｃと２４Ｃ付近において、層流４２Ｃの速度は自然対流４４Ｃの速度より遥かに大きいので、温風４１Ｃと床１７との間の層流４２Ｃによる熱伝達率は、温風４１Ｃと床１７との間の自然対流４４Ｃによる熱伝達率より遥かに大きい。一方、乱流領域２３Ｃと２４Ｃから充分離れた場所において、層流４２Ｃの速度は自然対流４４Ｃの速度より小さくなるので、温風４１Ｃと床１７との間の層流４２Ｃによる熱伝達率は、温風４１Ｃと床１７との間の自然対流４４Ｃによる熱伝達率より小さい。
層流領域２５Ｃは、温風４１Ｃと床１７との間の層流４２Ｃによる熱伝達率が、温風４１Ｃと床１７との間の自然対流４４Ｃによる熱伝達率より大きい領域とし、自然対流領域２６Ｃは、温風４１Ｃと床１７との間の自然対流４４Ｃによる熱伝達率が、温風４１Ｃと床１７との間の層流４２Ｃによる熱伝達率より大きい領域とする。
乱流領域２３Ｃと２４Ｃにおける温風４１Ｃと床１７との間の平均の熱伝達率は層流領域２５Ｃにおける温風４１Ｃと床１７との間の平均の熱伝達率より遥かに大きい。層流領域２５Ｃは乱流領域２３Ｃまたは２４Ｃを囲んで存在し、自然対流領域２６Ｃは層流領域２５Ｃの外側に存在する。なお、乱流領域２３Ｃと２４Ｃにおいても自然対流４４Ｃは存在する。
【００１１】
ファンコイル吹出口３５から吹き出る時の温風４１Ｃの速度が大きいほど乱流領域２３Ｃと２４Ｃと層流領域２５Ｃが大きくなり、自然対流領域２６Ｃが小さくなる。乱流領域２３Ｃと２４Ｃの形状は、根太１５と大引き１４のサイズ、ファンコイル吹出口３５の向き、床１７とファンコイル吹出口３５間の距離、温風４１Ｃの温度と風速等の条件により大きく変わる。また、層流領域２５Ｃの形状も条件により大きく変わる。
以下、図に示す乱流領域の形状は、吹出口または吸込口の形状が、他の条件を変えずに、相対的に乱流領域の面積をどのように変えるかを示すための模式的な形状を示すものとし、具体的な形状を示すものではない。
層流領域２５Ｃにおいて、空気の浮力により、床１７で冷された温風４１Ｃは下降し、温かい温風４１Ｃは上昇し、床１７で冷されて下降する。また、空気に対して気圧が低いファンコイル吸込口３４の方向に力が働くので、ファンコイル吸込口３４の方向に徐々に方向を変える。つまり、層流領域２５Ｃにおいて、温風４１Ｃは、上昇または下降しながら、または上昇と下降を繰り返しながら、ファンコイル吸込口３４の方向に徐々に方向を変えて流れ、ファンコイル吸込口３４に吸い込まれる。
【００１２】
図２０にファンコイルユニット３０のファンコイル筐体３１の斜視図を示す。送風機３２と熱交換器３３はファンコイル筐体３１の内部に配置される。送風機３２は一台または複数台の送風機で構成する場合があり、熱交換器３３も一台または複数台の熱交換器で構成する場合がある。
ファンコイルユニット３０は、温風または冷風を生成する装置であり、一般的に暖房と冷房に使用される。ファンコイルユニット３０は暖房能力または冷房能力が高く、小型で、安価なものが好ましい。ファンコイル吹出口３５の幅Ｗ対高さＨの比（Ｗ／Ｈ）を大きくすると、多数の送風機が必要、特殊なファンが必要等によりコストパフォーマンスが低下するために、空気通路３６の断面の幅対高さの比は比較的小さく設定される。その結果、ファンコイル吹出口３５の幅Ｗが比較的小さく設定されるので、乱流領域２３Ｃと２４Ｃの幅が比較的小さい。なお、ファンコイル吹出口３５の温風４１Ｃの風速は送風機３２の回転数等により調整でき、乱流領域２３Ｃと２４Ｃの長さ（温風４１Ｃが吹き出す方向の長さ）は、温風４１Ｃの風速が大きいほど大きい。
従って、ファンコイル吹出口３５の幅が比較的小さく、乱流領域２３Ｃと２４Ｃの幅が比較的小さいので乱流領域２３Ｃと２４Ｃの面積が比較的小さい。
また、温風４１Ｃがファンコイル吹出口３５から直接（ダクトを経由せずに）床下空間２１に吹き出され、ファンコイル吸込口３４から直接（ダクトを経由せずに）吸い込まれるので床下空間２１内の温風４１Ｃの経路が短く、層流領域２５Ｃの面積は比較的小さい。
従って、暖房装置１６０は乱流領域２３Ｃと２４Ｃと層流領域２５Ｃの面積が比較的小さいので温風４１Ｃから床１７に伝達される熱量は比較的少ない。つまり、暖房装置１６０の暖房能力は比較的低い。
【００１３】
従って、特許文献１に記載された太陽熱利用暖房システムの構造は暖房装置１６０の構造と同様であるので、その暖房能力は比較的低い。なお、温風４１Ｃは基礎部１１に接触するが基礎部１１上に断熱材１３が敷設されているので暖房装置１６０の熱損失は少ない。
【００１４】
特許文献２に記載された温風床暖房装置は、熱損失が少なく、暖房能力が高いが、温風通路ボックスは温風を蛇行させる通路を有するので気密性が必要であり、更に、温風通路ボックス毎に放熱器と送風機が必要であるので高価であり、全館暖房には適さない。
【００１５】
本発明は、上記の課題を鑑みてなされたものであり、暖房能力が高く、熱損失が少なく、全館暖房に好適である暖房装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明の暖房装置は、床下空間に細長い略矩形の吹出口を有する吹出装置を備え、吹出装置から温風を床下に幅広く吹き出す。その温風は床下に大きい面積の乱流領域を生成する。乱流領域において温風と床の間の熱伝達率が大きいので本発明の暖房装置の暖房能力は高い。更に、温風は基礎部から離れているので熱損失が少ない。更に、温風は、床下空間の空気の定常状態の温度分布を乱すので自然対流を発生させ、自然対流は温風の熱を床全体に伝達するので本発明の暖房装置は全館暖房に好適である。
【００１７】
本発明の暖房装置は、床下に配置された仕切り部材を備え、温風を吹出口から床と仕切り部材の間に吹き出す。仕切り部材は、乱流領域の面積を大きくするので本発明の暖房装置の暖房能力を高くする。更に、仕切り部材の下方の基礎部へ流れる温風を抑制するので本発明の暖房装置の基礎部への熱損失は小さい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の暖房装置は、暖房能力が高く、熱損失が少なく、全館暖房に好適である。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の暖房装置の第一実施形態である暖房装置１００と建物１０の床下の平面図と床の直下の空気の流れを模式的に示す。
【図２】図１のＡ−Ａの断面とその断面における温風の流れを模式的に示す。
【図３】吸込装置５０と吹出装置６０の斜視図を示す。
【図４】吹出装置６０Ａの斜視図を示す。
【図５】吸込装置５０Ｂと吹出装置６０Ｂの斜視図を示す。
【図６】吹出装置６０Ｃの斜視図を示す。
【図７】本発明の暖房装置の第二実施形態である暖房装置１１０と建物１０の床下の平面図を模式的に示す。
【図８】図７のＡ−Ａの断面を模式的に示す。
【図９】本発明の暖房装置の第三実施形態である暖房装置１２０と建物１０の床下の平面図を模式的に示す。
【図１０】図９のＡ−Ａの断面を模式的に示す。
【図１１】仕切り部材８２と８３の斜視図を示す。
【図１２】本発明の暖房装置の第四実施形態である暖房装置１３０と建物１０の床下の平面図を模式的に示す。
【図１３】図１２のＡ−Ａの断面を模式的に示す。
【図１４】本発明の暖房装置の第五実施形態である暖房装置１４０と建物１０の床下の平面図を模式的に示す。
【図１５】図１４のＡ−Ａの断面を模式的に示す。
【図１６】本発明の暖房装置の第六実施形態である暖房装置１５０と建物１０の床下の平面図を模式的に示す。
【図１７】図１６のＡ−Ａの断面を模式的に示す。
【図１８】従来の暖房装置１６０と建物１０の床下の平面図と床の直下の空気の流れを模式的に示す。
【図１９】図１８のＡ−Ａの断面とその断面における温風の流れを模式的に示す。
【図２０】ファンコイル筐体３１の斜視図を示す。
【図２１】吸込装置５０Ｂと吹出装置６０Ｂを備える暖房装置１００Ａと建物１０の床下の平面図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１に本発明の暖房装置の第一実施形態である暖房装置１００と建物１０の床下の平面図と床の直下の空気の流れを模式的に示す。図２は図１のＡ−Ａの断面とその断面における温風の流れを模式的に示す。
暖房装置１００は、暖房装置１６０と同様に、建物１０に配置される。また、暖房装置１００は、暖房装置１６０と同様に、暖房の熱源であるボイラー３９と、床下空間２１に配置されるファンコイルユニット３０と、ボイラー３９とファンコイルユニット３０との間に熱媒体を循環させるための熱媒体循環路３８と、熱媒体循環路３８に熱媒体を循環させるポンプ３７を備える。更に、暖房装置１００は、吸込装置５０と、吸込装置５０とファンコイル吸込口３４を接続するダクト７１と、吹出装置６０と、吹出装置６０とファンコイル吹出口３５を接続するダクト７２とを備える。つまり、暖房装置１００は、暖房装置１６０にダクト７１と７２と吸込装置５０と吹出装置６０を追加した構成である。
暖房装置１００は、熱媒体を温める熱源としてボイラー３９を使用した例であるが、暖房の熱源として燃料電池の排熱を使用しても良い。また、ヒートポンプを利用し外気の熱で熱媒体を温めても良い。更に、熱交換器３３を使わずに、電気ヒータで空気通路３６内の空気を直接温めても良い。
【００２１】
図３（Ａ）に吸込装置５０の斜視図を示し、図３（Ｂ）に本発明の第一吹出装置の一実施形態である吹出装置６０の斜視図を示す。吸込装置５０は細長い略矩形の吸込口５３から吸込んだ空気を吸込筐体出口５１に導く空気の通路を形成する吸込筐体５２とダクト７１に連結するための部品（不図示）等で構成される。吸込筐体５２の上面は床１７に略並行であり、吸込口５３の床１７に略並行な長辺の長さは吸込筐体出口５１の床１７に略並行な辺の長さより大きく、吸込口５３の短辺の長さは吸込筐体出口５１の床１７に略直交な辺の長さより小さい。吸込筐体５２の上面と下面は平板で構成され、吸込筐体５２の上面と下面の間隔は吸込口５３に向かって徐々に小さくなる。吸込筐体５２の両側面は平板で構成され、吸込筐体５２の両側面の間隔は、吸込口５３に向かって徐々に大きくなる。この吸込装置５０の構造は吸込口５３と吸込筐体出口５１の間の圧力損失を抑制する。
吹出装置６０は、吹出筐体入口６１から吸込んだ空気を細長い略矩形の吹出口６３に導く空気の通路を形成する吹出筐体６２とダクト７２に連結するための部品（不図示）等で構成される。吹出筐体６２の上面は床１７に略並行であり、吹出口６３の床１７に略並行な長辺の長さは吹出筐体入口６１の床１７に略並行な辺の長さより大きく、吹出口６３の短辺の長さは吹出筐体入口６１の床１７に略直交な辺の長さより小さい。吹出筐体６２の上面と下面は平板で構成され、吹出筐体６２の上面と下面の間隔は吹出口６３に向かって徐々に小さくなる。吹出筐体６２の両側面は平板で構成され、吹出筐体６２の両側面の間隔は、吹出口６３に向かって徐々に大きくなる。この吹出装置６０の構造は吹出筐体入口６１と吹出口６３の間の圧力損失を抑制する。
熱交換器３３が本発明の加熱器に相当し、ダクト７２の吹出装置６０側の端が本発明の通路出口に相当し、吸込筐体５２とダクト７１とファンコイル筐体３１とダクト７２を連結したものが本発明の通路形成体に相当し、吹出装置６０が本発明の第一吹出装置に相当する。
【００２２】
暖房装置１００はボイラー３９とポンプ３７を制御するボイラー制御部（不図示）と、ボイラー制御部と独立に動作し、送風機３２を制御する室温制御部（不図示）を有する。ボイラー制御部は、暖房スイッチ等から生成される信号に基づいてボイラー３９とポンプ３７の運転を制御する。ボイラー３９とポンプ３７が運転されると、熱媒体循環路３８を循環する熱媒体の温度が上昇する。室温制御部は、室温が所定の暖房設定温度より低く、且つ熱交換器３３付近の熱媒体の温度を検出する熱媒体温度検出器（不図示）の検出温度が所定の熱媒体設定温度より高い場合に送風機３２を運転する。
一般に、ボイラー制御部はボイラーの一部であるのでボイラー制御部を変更するのは困難である。室温制御部はボイラー制御部と独立に動作するので、ボイラー制御部を変更する必要は無い。つまり、暖房装置１００は、市販のボイラーを変更せずに使用し、室温制御部を追加することにより室温を制御できる。
【００２３】
暖房装置１００の温風４１と暖房装置１６０の温風４１Ｃの流れの違いを図１と１８を参照して説明する。暖房装置１００は、吸込装置５０とファンコイルユニット３０をダクト７１で連結し、ファンコイルユニット３０と吹出装置６０をダクト７２で連結した構成である。ここで、ダクト７１と７２の両端の形状とサイズは同一とする。つまり、吸込筐体出口５１とファンコイル吸込口３４の形状とサイズは同一であり、ファンコイル吹出口３５と吹出筐体入口６１の形状とサイズは同一であるとする。
吹出口６３の幅は、吹出筐体入口６１の幅より大きいのでファンコイル吹出口３５の幅より大きい。従って、吹出口６３から吹き出された温風４１により生成される乱流領域２４の幅は、乱流領域２４Ｃの幅より大きい。また吹出口６３の高さは、吹出筐体入口６１の高さより小さく、ファンコイル吹出口３５の高さより小さいので、吹出口６３をファンコイル吹出口３５より基礎部１１から離して配置できる。更に、吹出口６３の高さを十分小さくして吹出口６３の面積をファンコイル吹出口３５の面積より小さくできる。その場合、吹出口６３から吹き出される温風４１の風速はファンコイル吹出口３５から吹き出される温風４１Ｃの風速より大きくなり、乱流領域２４の長さを乱流領域２４Ｃの長さより大きくできる。
従って、吹出口６３の幅を吹出筐体入口６１の幅より大きくし、吹出口６３の高さを吹出口６３の面積が吹出筐体入口６１の面積より小さくなるように小さくすることにより乱流領域２４の面積を乱流領域２４Ｃの面積より大きくできる。
【００２４】
吸込口５３の幅は、吸込筐体出口５１の幅より大きいのでファンコイル吸込口３４の幅より大きい。従って、吸込口５３に吸い込まれる温風４１により生成される乱流領域２３の幅は乱流領域２３Ｃの幅より大きい。また吸込口５３の高さは、吸込筐体出口５１の高さより小さく、ファンコイル吸込口３４の高さより小さいので、吸込口５３をファンコイル吸込口３４より基礎部１１から離して配置できる。更に、吸込口５３の高さを十分小さくして吸込口５３の面積をファンコイル吸込口３４の面積より小さくできる。その場合、吸込口５３に吸い込まれる温風４１の速度は、ファンコイル吸込口３４に吸い込まれる温風４１Ｃの速度より大きくなり、乱流領域２３の長さを乱流領域２３Ｃの長さより大きくできる。
従って、吸込口５３の幅を吸込筐体出口５１の幅より大きくし、吸込口５３の高さを吸込口５３の面積が吸込筐体出口５１の面積より小さくなるように小さくすることにより乱流領域２３の面積を乱流領域２３Ｃの面積より大きくできる。
吸込口５３と吹出口６３の間の距離は、ファンコイル吸込口３４とファンコイル吹出口３５の間の距離より大きいので層流領域２５の面積は層流領域２５Ｃの面積より大きい。
従って、暖房装置１００の乱流領域２３と２４と層流領域２５の面積は、それぞれ、暖房装置１６０の乱流領域２３Ｃと２４Ｃと層流領域２５Ｃの面積より大きいので、暖房装置１００の暖房能力は暖房装置１６０の暖房能力より高い。
【００２５】
図４に吹出装置６０の吹出口６３にノズル６５を連結した構造の吹出装置６０Ａの斜視図を示す。ノズル６５は、ノズル入口６４から流入した空気をノズル吹出口６６に導く通路を形成する。ノズル入口６４は吹出口６３に連結される。ノズル６５は、ノズル上面とノズル下面と両ノズル側面で構成され、そのノズル上面とノズル下面は互いに略平行であり、両ノズル側面の間隔はノズル吹出口６６に向けて徐々に大きくなっている。
ノズル６５は、ノズル上面とノズル下面が互いに略平行であり、空気の流れを吹き出す方向に整えるので、ノズル吹出口６６から吹き出された温風が生成する乱流領域の長さを大きくする。またノズル吹出口６６から吹き出された温風が生成する乱流領域の幅は乱流領域２４の幅より少し大きい。つまり、ノズル吹出口６６から吹き出された温風が生成する乱流領域の面積は乱流領域２４の面積より大きい。従って、吹出装置６０Ａを備えた暖房装置の暖房能力は、吹出装置６０を備えた暖房装置の暖房能力より高い。
【００２６】
図５（Ａ）と（Ｂ）に吸込装置５０Ｂと本発明の暖房装置に備えられる第二吹出装置の第一実施形態である吹出装置６０Ｂの斜視図を示す。図２１に吸込装置５０Ｂと吹出装置６０Ｂを備える暖房装置１００Ａと建物１０の床下の平面図を示す。暖房装置１００Ａの構成は吸込装置５０の代わりに吸込装置５０Ｂを配置し、吹出装置６０の代わりに吹出装置６０Ｂを配置し、ダクト７１の代わりにダクト７１Ａを配置し、ダクト７２の代わりにダクト７２Ａを配置した暖房装置１００の構成と同様であり、暖房装置１００Ａの動作は暖房装置１００の動作と同様である。
吸込装置５０Ｂは直方体の構造の吸込筐体６２Ｂとダクト等に連結するための部品（不図示）等で構成され、上面が床１７に略並行になるように配置される。床下空間２１から温風を吸込む吸込口５３Ｂの形状は細長い略矩形であり、略矩形のダクトやファンコイル等に連結する吸込筐体入口５１Ｂの形状は略矩形である。
吹出装置６０Ｂは、直方体の構造の吹出筐体６２Ｂとダクト等に連結するための部品（不図示）等で構成され、上面が床１７に略並行になるように配置される。床下空間２１に温風を吹き出す吹出口６３Ｂの形状は細長い略矩形であり、略矩形のダクトやファンコイル等に連結する吹出筐体入口６１Ｂの形状は略矩形である。
吹出口６３Ｂの床１７に略並行な長辺の長さは吹出筐体入口６１Ｂの床１７に略並行な辺の長さの二倍以上であり、吹出口６３Ｂの短辺の長さは吹出筐体入口６１Ｂの床１７に略直交な辺の長さの二分の一以下である。
ダクト７２Ａの吹出装置６０Ｂ側の端が本発明の通路出口に相当し、吸込筐体５２Ｂとダクト７１Ａとファンコイル筐体３１とダクト７２Ａを連結したものが本発明の通路形成体に相当し、吹出装置６０Ｂが本発明の第二吹出装置に相当する。
【００２７】
乱流領域の幅は温風の幅に略比例するので吹出口６３Ｂから吹き出された温風が生成する乱流領域２４Ｄの幅は、吹出筐体入口６１Ｂと同一のサイズの温風吹出口から吹き出された温風が生成する乱流領域の幅より略二倍以上大きい。また、吹出口６３Ｂの面積を吹出筐体入口６１Ｂの面積より小さくすることができ、吹出口６３Ｂの温風の速度を吹出筐体入口６１Ｂの温風の速度より大きくすることができるので乱流領域２４Ｄの長さを、吹出筐体入口６１Ｂと同一のサイズの温風吹出口から吹き出された温風が生成する乱流領域の長さより大きくすることが可能である。つまり、吹出装置６０Ｂは、乱流領域２４Ｄの面積を吹出筐体入口６１Ｂと同一のサイズの温風吹出口から吹き出された温風が生成する乱流領域の面積より大きくすることを可能にする。
従って、吹出装置６０Ｂを備えた暖房装置の暖房能力を吹出装置６０Ｂを備えない暖房装置の暖房能力より大きくすることができる。更に、吹出口６３Ｂを吹出筐体入口６１Ｂと同一のサイズの温風吹出口より基礎部１１から離すことができるので熱損失を削減できる。
【００２８】
図６に本発明の暖房装置に備えられる第二吹出装置の第二実施形態である吹出装置６０Ｃの斜視図を示す。吹出装置６０Ｃは、直方体の構造の吹出筐体６２Ｃとダクト等に連結するための部品（不図示）等で構成され、上面が床１７に略並行になるように配置される。吹出装置６０Ｃが備えられる暖房装置は、空気の通路の形状を除いて暖房装置１００Ａと同様であるので、その説明は省く。
床下空間２１に温風を吹き出す吹出口６３Ｃの形状は細長い略矩形であり、略円形のダクト等に連結する吹出筐体入口６１Ｃの形状は略円形である。吹出口６３Ｃの床１７に略並行な長辺の長さは吹出筐体入口６１Ｃの直径の二倍以上であり、吹出口６３Ｃの短辺の長さは吹出筐体入口６１Ｃの直径の三分の一以下である。
【００２９】
乱流領域の幅は温風の幅に略比例するので吹出口６３Ｃから吹き出された温風が生成する乱流領域の幅は、吹出筐体入口６１Ｃと同一のサイズの温風吹出口から吹き出された温風が生成する乱流領域の幅より略二倍以上大きい。また、吹出口６３Ｃの面積を吹出筐体入口６１Ｃの面積より小さくすることができ、吹出口６３Ｃの温風の速度を吹出筐体入口６１Ｃの温風の速度より大きくすることができるので吹出口６３Ｃから吹き出された温風が生成する乱流領域の長さを、吹出筐体入口６１Ｃと同一のサイズの温風吹出口から吹き出された温風が生成する乱流領域の長さより大きくすることが可能である。つまり、吹出装置６０Ｃは、吹出口６３Ｃから吹き出された温風が生成する乱流領域の面積を吹出筐体入口６１Ｃと同一のサイズの温風吹出口から吹き出された温風が生成する乱流領域の面積より大きくすることを可能にする。
従って、吹出装置６０Ｃを備えた暖房装置の暖房能力を吹出装置６０Ｃを備えない暖房装置の暖房能力より大きくすることができる。更に、吹出口６３Ｃを吹出筐体入口６１Ｃと同一のサイズの温風吹出口より基礎部１１から離すことができるので熱損失を削減できる。
【００３０】
図７に本発明の暖房装置の第二実施形態である暖房装置１１０と建物１０の床下の平面図を模式的に示す。図８は図７のＡ−Ａの断面を模式的に示す。
暖房装置１１０は暖房装置１００に仕切り部材８１を追加したものである。仕切り部材８１は平板であり、吹出口６３の下に、床１７に並行に、床１７との間に空気の流路を形成するように配置される。流路領域２８は床１７と仕切り部材８１の間の領域であり、流路領域２８の側面は開いている。
吹出口６３から流路領域２８に吹き出された温風は、仕切り部材８１により下方への流れは制限され、流路領域２８の側面から流路領域２８の外部に流れる。流路領域２８の外部に流れた温風は、流れの方向を気圧の低い吸込装置５０の方向に徐々に変えながら流れ、吸込装置５０に吸い込まれる。仕切り部材８１は流路領域２８内の乱流を強くし、乱流の領域を拡大する。つまり、仕切り部材８１は乱流領域２４Ａの面積を暖房装置１００の乱流領域２４の面積より大きくする。また暖房装置１１０の乱流領域２３Ａと層流領域２５Ａの面積は暖房装置１００の乱流領域２３と層流領域２５の面積と略等しい。従って、暖房装置１１０の暖房能力は暖房装置１００の暖房能力より高い。つまり、仕切り部材８１は暖房能力を高める効果を果たす。
更に、吹出口６３から吹き出された温風は、仕切り部材８１により下方への流れは抑制されるので、その温風と基礎部１１との接触が抑制される。
仕切り部材８１の形状が乱流領域２４Ａの形状と略同一の場合、流路領域２８の外部に生成される乱流は弱いので温風は基礎部１１と接触せず、熱損失が生じない。従って、仕切り部材８１は暖房装置１１０の熱損失を減少させ、基礎部１１の上の断熱材を不要にする。仕切り部材８１の形状は乱流領域２４Ａの形状と略同一が好ましい。
連結した吸込筐体５２とダクト７１とファンコイル筐体３１とダクト７２と吹出筐体６２が本発明の通路形成体に相当し、吹出口６３が本発明の通路出口に相当する。
【００３１】
図９に本発明の暖房装置の第三実施形態である暖房装置１２０と建物１０の床下の平面図を模式的に示す。図１０に図９のＡ−Ａの断面を模式的に示す。
暖房装置１２０は、暖房装置１６０に仕切り部材８２と８３を追加したものである。図１１（Ａ）に仕切り部材８２の斜視図を示す。仕切り部材８２は底板８２Ａと傾斜した傾斜板８２Ｂと８２Ｃと８２Ｄで構成される。仕切り部材８２は底板８２Ａがファンコイル吸込口３４の下に位置するように配置される。
流路領域２９は床１７と仕切り部材８２の間の領域であり、流路領域２９の側面は開いている。流路領域２９内の空気はファンコイル吸込口３４の方向に流れ、乱流を生成し、ファンコイル吸込口３４に吸い込まれる。流路領域２９の外側の空気は流路領域２９の側面を通り、ファンコイル吸込口３４に吸い込まれる。流路領域２９の側面は床１７と仕切り部材８２の端の隙間であり、その全側面の合計の面積が充分小さい場合、流路領域２９の側面を通過する温風の速度は大きく、流路領域２９の側面付近に乱流が生成される。つまり、仕切り部材８２は、流路領域２９内の乱流を強くし、乱流が生成される領域を拡大し、乱流領域２３Ｂの面積を暖房装置１６０の乱流領域２３Ｃの面積より大きくする。更に、仕切り部材８２は温風と基礎部１１との接触を抑制する。
【００３２】
図１１（Ｂ）に仕切り部材８３の斜視図を示す。仕切り部材８３は底板８３Ａと傾斜した傾斜板８３Ｂと８３Ｃと８３Ｄで構成される。仕切り部材８３は底板８３Ａがファンコイル吹出口３５の下に位置するように配置される。
流路領域２８Ａは床１７と仕切り部材８３の間の領域であり、流路領域２８Ａの側面は開いている。ファンコイル吹出口３５から流路領域２８Ａに吹き出された温風は、仕切り部材８３により、床１７の方向に変更され、流路領域２８Ａの側面を通り、流路領域２８Ａの外部に流れる。流路領域２８Ａの側面は床１７と仕切り部材８３の端の隙間であり、その全側面の合計の面積が充分小さい場合、流路領域２８Ａの側面を通過する温風の速度は大きく、流路領域２８Ａの側面付近に乱流が生成される。つまり、仕切り部材８３は、流路領域２８Ａ内の乱流を強くし、乱流が生成される領域を拡大し、乱流領域２４Ｂの面積を暖房装置１６０の乱流領域２４Ｃの面積より大きくする。更に、仕切り部材８３は温風と基礎部１１との接触を抑制する。
従って、暖房装置１２０は暖房装置１６０より暖房能力が高い。
ファンコイル吸込口３４とファンコイル吹出口３５とファンコイル筐体３１がそれぞれ本発明の吸込口と通路出口と通路形成体に相当する。なお、仕切り部材８１、８２、８３の材料は金属でも木材でも他の材料でも良い。
【００３３】
図１２に本発明の暖房装置の第四実施形態である暖房装置１３０と建物１０の床下の平面図を模式的に示す。図１３に図１２のＡ−Ａの断面を模式的に示す。
暖房装置１３０は暖房装置１１０に流路上面部材８４を追加したものである。流路上面部材８４は平板であり、仕切り部材８１と略同一の形状とサイズであり、床１７と吹出口６３の間に床１７に並行に配置される。流路領域２８Ｂは流路上面部材８４と仕切り部材８１の間の領域であり、流路領域２８Ｂの側面は開いている。温風は吹出口６３から流路領域２８Ｂに吹き出される。
暖房装置１１０において、吹出口６３から吹き出された温風は流路領域２８を流れるが、流路領域２８の上面は大引き１４と根太１５と床板１６で構成され、凹凸があるので、温風の流れが抑制さる。一方、暖房装置１３０において、吹出口６３から吹き出された温風は流路領域２８Ｂを流れ、流路領域２８Ｂの上面は流路上面部材８４であり、平面であるので、流路領域２８Ｂ内の温風の速度は、暖房装置１１０の場合に比べて、大きくなる。従って、暖房装置１３０の乱流領域（不図示）の面積は暖房装置１１０の乱流領域２４Ａの面積より大きい。
【００３４】
床１７と流路上面部材８４との間に空気の流路は必要ではないので、流路上面部材８４を大引き１４に密着して取り付けても良い。流路上面部材８４の上の床１７を温風で温めるために、流路上面部材８４は高熱伝導性の金属板や金属箔が好ましい。流路上面部材８４として木材のような熱伝導性が低い部材を使用する場合、流路上面部材８４に空気を流通させる複数の孔を開けて流路領域２８Ｂ内に流れる温風と床１７との熱伝達率を高くするのが好ましい。
流路上面部材８４は、吹出口６３から吹き出された温風を直接床板１６に接触させず、また床１７の凹凸を回避し高速に温風を流すので、温められる床１７の面積を拡大し、床１７の温度をより均一にする。従って、流路上面部材８４を備える暖房装置１３０は、暖房装置１１０より高い温度の温風をより高速に吹き出すことができ、暖房装置１３０は大容量の暖房が必要とされる建物に好適である。
【００３５】
図１４に本発明の暖房装置の第五実施形態である暖房装置１４０と建物１０の床下の平面図を模式的に示す。図１５に図１４のＡ−Ａの断面を模式的に示す。
暖房装置１４０は暖房装置１１０にガイド８５と８５Ａと８５Ｂを追加したものである。流路領域２８Ｃは床１７と仕切り部材８１の間の領域であり、流路領域２８Ｃの側面は開いている。ガイド８５と８５Ａと８５Ｂは、吹出口６３から吹き出された温風が、流路領域２８Ｃ内をスムーズに流れ、流路領域２８Ｃの側面から流路領域２８Ｃの外部に流出するように、仕切り部材８１の上に配置される。ガイド８５と８５Ａと８５Ｂは温風の速度を大きくするので、乱流領域の面積を大きくし、暖房能力を大きくする。
側壁１２に沿って配置されたガイド８５は温風と側壁１２との接触を抑制する。なお、温風を放熱が大きい側壁に沿って流し、室内の温度をより均一にするようにガイドを配置することも可能である。また、曲面の部材で構成されたガイドは温風の速度を大きくするので好ましい。ガイド８５と８５Ａと８５Ｂの材料は金属でも木材でも他の材料でも良い。
【００３６】
図１６に本発明の暖房装置の第六実施形態である暖房装置１５０と建物１０の床下の平面図を模式的に示す。図１７に図１６のＡ−Ａの断面を模式的に示す。
暖房装置１５０は暖房装置１３０にガイド８６と８６Ａと８６Ｂを追加したものである。流路領域２８Ｄは流路上面部材８４と仕切り部材８１の間の領域であり、流路領域２８Ｄの側面は開いている。
ガイド８６と８６Ａと８６Ｂは、吹出口６３から吹き出された温風が、流路領域２８Ｄ内をスムーズに流れ、流路領域２８Ｄの側面から流路領域２８Ｄの外部に流出するように、仕切り部材８１と流路上面部材８４の間に配置される。ガイド８６と８６Ａと８６Ｂは温風の速度を大きくするので、乱流領域の面積を大きくし、暖房能力を大きくする。
側壁１２に沿って配置されたガイド８６は温風と側壁１２との接触を抑制する。なお、温風を放熱が大きい側壁に沿って流し、室内の温度をより均一にするようにガイドを配置することも可能である。また、曲面の部材で構成されたガイドは温風の速度を大きくするので好ましい。ガイド８６と８６Ａと８６Ｂの材料は金属でも木材でも他の材料でも良い。
【００３７】
以上、本発明の暖房装置の実施形態を述べたが本発明はこれらに限られるものではない。例えば、暖房装置１００において、ダクト７２または７１を分岐し、複数の吹出装置または吸込装置を配置しても良い。
【符号の説明】
【００３８】
１０ 建物、１１ 基礎部、１２ 側壁、１３ 断熱材、１４ 大引き、１５ 根太、１６ 床板、１７ 床
２１ 床下空間、２２ 居住空間、２３ ２４ 乱流領域、２５ 層流領域、２６ 自然対流領域、２８ ２９ 流路領域
３０ ファンコイル、３１ ファンコイル筐体、３２ 送風機、 ３３ 熱交換器、３４ ファンコイル吸込口、３５ ファンコイル吹出口、３６ 空気通路、３７ ポンプ、３８ 熱媒体循環路、３９ ボイラー
４１ 温風、４２ 層流、４３ 乱流、４４ 自然対流
５０ 吸込装置、５１ 吸込筐体出口、５２ 吸込筐体、５３ 吸込口
６０ 吹出装置、６１ 吹出筐体入口、６２ 吹出筐体、６３ 吹出口、６４ ノズル入口、６５ ノズル、６６ ノズル吹出口
７１ ７２ ダクト
８１〜８３ 仕切り部材、８４ 流路上面部材、８５ ８６ ガイド
１００〜１６０ 暖房装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、床を温めて室内を暖房する暖房装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、床を温めて暖房する床暖房は、室内の温度がほぼ均一で、且つ室内に温風が無く、快適な居住空間を提供するので広く使われている。床に温水管や電熱線を埋設した床暖房が普及しているが設備費が高価である。外断熱の住宅のように床下に換気口がない、または換気口が冬季に閉じられている住宅向けに安価な床暖房装置として床下を温風で暖める床下暖房装置が提案されている。
【０００３】
特許文献１に記載された太陽熱利用暖房システムは、太陽熱の集熱器で温められた熱媒がファンコイルユニットに送られ、ファンコイルユニットによって、熱媒の熱が床下空間に放出される。この放出された熱は、基礎に設けた断熱材によって地中や屋外に漏れるのが阻止され、床下空間、並びにこの床下空間に面する基礎の側板、土台、根太、および床材に顕熱として蓄熱される。この顕熱は、床材の上面から室内に放射される。
特許文献２に記載された温風床暖房装置は、床下空間の内側上部に、温風通路ボックスを床板の裏面に密着して取付けて二重の空間を形成し、この温風通路ボックスの内部に仕切板を設けて蛇行した温風循環通路を形成し、この温風循環通路の内側底面に断熱材を設け、温風循環通路の途中に、温水が循環して放熱する温風発生器を設置したものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−１３２９８６号公報
【特許文献２】特開２００７−１２７３７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載された太陽熱利用暖房システムは、ファンコイルユニットで生成された温風が床材を温め、温められた床材が室内を暖房する構造であるが、温風がファンコイルユニットから直接床下空間に放出されるので温風が床に直接接触する面積が比較的小さく、そのため太陽熱利用暖房システムの暖房能力は比較的低い。
【０００６】
次に、太陽熱利用暖房システムの暖房能力が比較的低い理由を詳細に説明する。図１８に従来の暖房装置１６０と建物１０の床下の平面図と床の直下の空気の流れを模式的に示す。図１９は図１８のＡ−Ａの断面とその断面における温風の流れを模式的に示す。なお、暖房装置１６０は太陽熱利用暖房システムと同様に温風４１Ｃをファンコイルユニット３０から直接床下空間２１に放出する構造である。
暖房装置１６０が配置される建物１０は、基礎部１１の上に柱と壁を含む側壁１２が構築され、床１７が側壁１２に支持される構造である。床下空間２１は床１７と基礎部１１と四面の側壁１２で囲まれた空間である。基礎部１１は床下空間２１の底面であり、コンクリートや地盤等で構築される。床１７は床板１６と根太１５と大引き１４で構成される。床１７は建物の構造や部屋の大きさ等により床板１６だけで構成される場合もあり、また床板１６と根太１５で構成される場合もある。
床下空間２１に換気口のような外気との直接の空気の通路がある建物の場合、熱損失を削減するために、その換気口を閉じるのが好ましい。しかし、床下空間２１は密閉空間である必要はなく、床下空間２１と居住空間２２は床板１６の隙間や床板１６と水道の配管との隙間等で連結されていても良い。
【０００７】
暖房装置１６０は、暖房の熱源であるボイラー３９と、床下空間２１に配置されるファンコイルユニット３０と、ボイラー３９とファンコイルユニット３０との間に熱媒体を循環させるための熱媒体循環路３８と、熱媒体循環路３８に熱媒体を循環させるポンプ３７で構成される。
ファンコイルユニット３０はファンコイル吸込口３４から吸い込まれた空気をファンコイル吹出口３５に導く空気通路３６を形成するファンコイル筐体３１と空気通路３６に配置された熱交換器３３と空気を送風する送風機３２で構成される。熱交換器３３は熱媒体を流す流路を有し、空気通路３６に流れる空気と流路に流れる熱媒体との熱交換を行なう。熱媒体循環路３８は熱交換器３３の熱媒体を流す流路に接続される。この構成により、ボイラー３９の熱は熱媒体により熱交換器３３に運ばれ、熱交換器３３で空気通路３６に流れる空気に伝達され、送風機３２により床下空間２１に送られ、床１７を温める。そして温められた床１７が居住空間２２を温める。
【０００８】
暖房装置１６０はボイラー３９とポンプ３７と送風機３２を制御する暖房制御部（不図示）を有する。暖房制御部は、暖房スイッチ等から生成される信号に基づいてボイラー３９とポンプ３７の運転を制御する。ボイラー３９とポンプ３７が運転されると、熱媒体循環路３８を循環する熱媒体の温度が上昇する。暖房制御部は、室温が所定の暖房設定温度より低く、且つ熱交換器３３付近の熱媒体の温度を検出する熱媒体温度検出器（不図示）の検出温度が所定の熱媒体設定温度より高い場合に送風機３２を運転する。送風機３２が運転された場合、ファンコイル吸込口３４から床下空間２１の空気が吸い込まれ、その空気は熱交換器３３で温められ、ファンコイル吹出口３５から床下空間２１に戻される。この空気の循環により熱交換器３３で放出された熱が床下空間２１の空気と床１７を温める。そして温められた床１７が居住空間２２を温める。
【０００９】
次に、温風４１Ｃの床下空間２１内の流れと、床１７と温風４１Ｃとの間の熱伝達について説明する。温風４１Ｃは、送風機３２と熱交換器３３により生成され、空気通路３６と床下空間２１を循環する温かい空気の流れである。温風４１Ｃは、ファンコイル吹出口３５から吹き出される時の速度が充分高く、ファンコイル吸込口３４とファンコイル吹出口３５付近に乱流を生成するとする。温風４１Ｃは、床下空間２１において、層流４２Ｃと乱流４３Ｃで構成される。温風４１Ｃは、床下空間２１の空気の定常状態（上方の空気の温度が下方の空気の温度より高い状態）の温度分布を乱すので自然対流４４Ｃを発生させ、自然対流４４Ｃは温風４１Ｃの熱を床１７に伝達する。床１７の直下の乱流４３Ｃは温風４１Ｃと床１７の間の熱伝達率を大幅に大きくする。そして、床１７の直下の乱流４３Ｃの面積が大きいほど温風４１Ｃと床１７との間の熱伝達量は大きい。自然対流４４Ｃが床に接触する面積は大きいが自然対流４４Ｃの熱伝達率は極めて小さいので、温風４１Ｃから自然対流４４Ｃを介して床へ伝達される熱量は少ない。
【００１０】
図１８は床１７の直下の空気の流れを矢印で模式的に示す。空気の粘性により床１７に極めて近い領域では空気の流れが小さいので層流の粘性底層がある。図１８はその粘性底層より下方の乱流が存在する領域の空気の流れを示す。乱流領域２３Ｃはファンコイル吸込口３４に吸い込まれる温風４１Ｃが生成する乱流の領域であり、乱流領域２４Ｃはファンコイル吹出口３５から吹き出される温風４１Ｃが生成する乱流の領域である。乱流領域２３Ｃと２４Ｃ以外の領域には層流と自然対流が存在し、温風４１Ｃと床１７との間の熱伝達は層流４２Ｃと自然対流４４Ｃにより行なわれる。層流４２Ｃは主に気圧の勾配による流れであり、その速度は乱流領域２３Ｃと２４Ｃから離れるに従って急激に低くなる。一方、自然対流４４Ｃは定常状態の温度分布の乱れによる流れであり、その速度は乱流領域２３Ｃと２４Ｃから離れるに従って徐々に低くなる。
乱流領域２３Ｃと２４Ｃ付近において、層流４２Ｃの速度は自然対流４４Ｃの速度より遥かに大きいので、温風４１Ｃと床１７との間の層流４２Ｃによる熱伝達率は、温風４１Ｃと床１７との間の自然対流４４Ｃによる熱伝達率より遥かに大きい。一方、乱流領域２３Ｃと２４Ｃから充分離れた場所において、層流４２Ｃの速度は自然対流４４Ｃの速度より小さくなるので、温風４１Ｃと床１７との間の層流４２Ｃによる熱伝達率は、温風４１Ｃと床１７との間の自然対流４４Ｃによる熱伝達率より小さい。
層流領域２５Ｃは、温風４１Ｃと床１７との間の層流４２Ｃによる熱伝達率が、温風４１Ｃと床１７との間の自然対流４４Ｃによる熱伝達率より大きい領域とし、自然対流領域２６Ｃは、温風４１Ｃと床１７との間の自然対流４４Ｃによる熱伝達率が、温風４１Ｃと床１７との間の層流４２Ｃによる熱伝達率より大きい領域とする。
乱流領域２３Ｃと２４Ｃにおける温風４１Ｃと床１７との間の平均の熱伝達率は層流領域２５Ｃにおける温風４１Ｃと床１７との間の平均の熱伝達率より遥かに大きい。層流領域２５Ｃは乱流領域２３Ｃまたは２４Ｃを囲んで存在し、自然対流領域２６Ｃは層流領域２５Ｃの外側に存在する。なお、乱流領域２３Ｃと２４Ｃにおいても自然対流４４Ｃは存在する。
【００１１】
ファンコイル吹出口３５から吹き出る時の温風４１Ｃの速度が大きいほど乱流領域２３Ｃと２４Ｃと層流領域２５Ｃが大きくなり、自然対流領域２６Ｃが小さくなる。乱流領域２３Ｃと２４Ｃの形状は、根太１５と大引き１４のサイズ、ファンコイル吹出口３５の向き、床１７とファンコイル吹出口３５間の距離、温風４１Ｃの温度と風速等の条件により大きく変わる。また、層流領域２５Ｃの形状も条件により大きく変わる。
以下、図に示す乱流領域の形状は、吹出口または吸込口の形状が、他の条件を変えずに、相対的に乱流領域の面積をどのように変えるかを示すための模式的な形状を示すものとし、具体的な形状を示すものではない。
層流領域２５Ｃにおいて、空気の浮力により、床１７で冷された温風４１Ｃは下降し、温かい温風４１Ｃは上昇し、床１７で冷されて下降する。また、空気に対して気圧が低いファンコイル吸込口３４の方向に力が働くので、ファンコイル吸込口３４の方向に徐々に方向を変える。つまり、層流領域２５Ｃにおいて、温風４１Ｃは、上昇または下降しながら、または上昇と下降を繰り返しながら、ファンコイル吸込口３４の方向に徐々に方向を変えて流れ、ファンコイル吸込口３４に吸い込まれる。
【００１２】
図２０にファンコイルユニット３０のファンコイル筐体３１の斜視図を示す。送風機３２と熱交換器３３はファンコイル筐体３１の内部に配置される。送風機３２は一台または複数台の送風機で構成する場合があり、熱交換器３３も一台または複数台の熱交換器で構成する場合がある。
ファンコイルユニット３０は、温風または冷風を生成する装置であり、一般的に暖房と冷房に使用される。ファンコイルユニット３０は暖房能力または冷房能力が高く、小型で、安価なものが好ましい。ファンコイル吹出口３５の幅Ｗ対高さＨの比（Ｗ／Ｈ）を大きくすると、多数の送風機が必要、特殊なファンが必要等によりコストパフォーマンスが低下するために、空気通路３６の断面の幅対高さの比は比較的小さく設定される。その結果、ファンコイル吹出口３５の幅Ｗが比較的小さく設定されるので、乱流領域２３Ｃと２４Ｃの幅が比較的小さい。なお、ファンコイル吹出口３５の温風４１Ｃの風速は送風機３２の回転数等により調整でき、乱流領域２３Ｃと２４Ｃの長さ（温風４１Ｃが吹き出す方向の長さ）は、温風４１Ｃの風速が大きいほど大きい。
従って、ファンコイル吹出口３５の幅が比較的小さく、乱流領域２３Ｃと２４Ｃの幅が比較的小さいので乱流領域２３Ｃと２４Ｃの面積が比較的小さい。
また、温風４１Ｃがファンコイル吹出口３５から直接（ダクトを経由せずに）床下空間２１に吹き出され、ファンコイル吸込口３４から直接（ダクトを経由せずに）吸い込まれるので床下空間２１内の温風４１Ｃの経路が短く、層流領域２５Ｃの面積は比較的小さい。
従って、暖房装置１６０は乱流領域２３Ｃと２４Ｃと層流領域２５Ｃの面積が比較的小さいので温風４１Ｃから床１７に伝達される熱量は比較的少ない。つまり、暖房装置１６０の暖房能力は比較的低い。
【００１３】
従って、特許文献１に記載された太陽熱利用暖房システムの構造は暖房装置１６０の構造と同様であるので、その暖房能力は比較的低い。なお、温風４１Ｃは基礎部１１に接触するが基礎部１１上に断熱材１３が敷設されているので暖房装置１６０の熱損失は少ない。
【００１４】
特許文献２に記載された温風床暖房装置は、熱損失が少なく、暖房能力が高いが、温風通路ボックスは温風を蛇行させる通路を有するので気密性が必要であり、更に、温風通路ボックス毎に放熱器と送風機が必要であるので高価であり、全館暖房には適さない。
【００１５】
本発明は、上記の課題を鑑みてなされたものであり、暖房能力が高く、熱損失が少なく、全館暖房に好適である暖房装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明の暖房装置は、床下空間に細長い略矩形の吹出口を有する吹出装置を備え、吹出装置から温風を床下に幅広く吹き出す。その温風は床下に大きい面積の乱流領域を生成する。乱流領域において温風と床の間の熱伝達率が大きいので本発明の暖房装置の暖房能力は高い。更に、温風は基礎部から離れているので熱損失が少ない。更に、温風は、床下空間の空気の定常状態の温度分布を乱すので自然対流を発生させ、自然対流は温風の熱を床全体に伝達するので本発明の暖房装置は全館暖房に好適である。
【００１７】
本発明の暖房装置は、床下に配置された仕切り部材を備え、温風を吹出口から床と仕切り部材の間に吹き出す。仕切り部材は、乱流領域の面積を大きくするので本発明の暖房装置の暖房能力を高くする。更に、仕切り部材の下方の基礎部へ流れる温風を抑制するので本発明の暖房装置の基礎部への熱損失は小さい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の暖房装置は、暖房能力が高く、熱損失が少なく、全館暖房に好適である。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の暖房装置の第一実施形態である暖房装置１００と建物１０の床下の平面図と床の直下の空気の流れを模式的に示す。
【図２】図１のＡ−Ａの断面とその断面における温風の流れを模式的に示す。
【図３】吸込装置５０と吹出装置６０の斜視図を示す。
【図４】吹出装置６０Ａの斜視図を示す。
【図５】吸込装置５０Ｂと吹出装置６０Ｂの斜視図を示す。
【図６】吹出装置６０Ｃの斜視図を示す。
【図７】本発明の暖房装置の第二実施形態である暖房装置１１０と建物１０の床下の平面図を模式的に示す。
【図８】図７のＡ−Ａの断面を模式的に示す。
【図９】本発明の暖房装置の第三実施形態である暖房装置１２０と建物１０の床下の平面図を模式的に示す。
【図１０】図９のＡ−Ａの断面を模式的に示す。
【図１１】仕切り部材８２と８３の斜視図を示す。
【図１２】本発明の暖房装置の第四実施形態である暖房装置１３０と建物１０の床下の平面図を模式的に示す。
【図１３】図１２のＡ−Ａの断面を模式的に示す。
【図１４】本発明の暖房装置の第五実施形態である暖房装置１４０と建物１０の床下の平面図を模式的に示す。
【図１５】図１４のＡ−Ａの断面を模式的に示す。
【図１６】本発明の暖房装置の第六実施形態である暖房装置１５０と建物１０の床下の平面図を模式的に示す。
【図１７】図１６のＡ−Ａの断面を模式的に示す。
【図１８】従来の暖房装置１６０と建物１０の床下の平面図と床の直下の空気の流れを模式的に示す。
【図１９】図１８のＡ−Ａの断面とその断面における温風の流れを模式的に示す。
【図２０】ファンコイル筐体３１の斜視図を示す。
【図２１】吸込装置５０Ｂと吹出装置６０Ｂを備える暖房装置１００Ａと建物１０の床下の平面図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１に本発明の暖房装置の第一実施形態である暖房装置１００と建物１０の床下の平面図と床の直下の空気の流れを模式的に示す。図２は図１のＡ−Ａの断面とその断面における温風の流れを模式的に示す。
暖房装置１００は、暖房装置１６０と同様に、建物１０に配置される。また、暖房装置１００は、暖房装置１６０と同様に、暖房の熱源であるボイラー３９と、床下空間２１に配置されるファンコイルユニット３０と、ボイラー３９とファンコイルユニット３０との間に熱媒体を循環させるための熱媒体循環路３８と、熱媒体循環路３８に熱媒体を循環させるポンプ３７を備える。更に、暖房装置１００は、吸込装置５０と、吸込装置５０とファンコイル吸込口３４を接続するダクト７１と、吹出装置６０と、吹出装置６０とファンコイル吹出口３５を接続するダクト７２とを備える。つまり、暖房装置１００は、暖房装置１６０にダクト７１と７２と吸込装置５０と吹出装置６０を追加した構成である。
暖房装置１００は、熱媒体を温める熱源としてボイラー３９を使用した例であるが、暖房の熱源として燃料電池の排熱を使用しても良い。また、ヒートポンプを利用し外気の熱で熱媒体を温めても良い。更に、熱交換器３３を使わずに、電気ヒータで空気通路３６内の空気を直接温めても良い。
【００２１】
図３（Ａ）に吸込装置５０の斜視図を示し、図３（Ｂ）に本発明の第一吹出装置の一実施形態である吹出装置６０の斜視図を示す。吸込装置５０は細長い略矩形の吸込口５３から吸込んだ空気を吸込筐体出口５１に導く空気の通路を形成する吸込筐体５２とダクト７１に連結するための部品（不図示）等で構成される。吸込筐体５２の上面は床１７に略並行であり、吸込口５３の床１７に略並行な長辺の長さは吸込筐体出口５１の床１７に略並行な辺の長さより大きく、吸込口５３の短辺の長さは吸込筐体出口５１の床１７に略直交な辺の長さより小さい。吸込筐体５２の上面と下面は平板で構成され、吸込筐体５２の上面と下面の間隔は吸込口５３に向かって徐々に小さくなる。吸込筐体５２の両側面は平板で構成され、吸込筐体５２の両側面の間隔は、吸込口５３に向かって徐々に大きくなる。この吸込装置５０の構造は吸込口５３と吸込筐体出口５１の間の圧力損失を抑制する。
吹出装置６０は、吹出筐体入口６１から吸込んだ空気を細長い略矩形の吹出口６３に導く空気の通路を形成する吹出筐体６２とダクト７２に連結するための部品（不図示）等で構成される。吹出筐体６２の上面は床１７に略並行であり、吹出口６３の床１７に略並行な長辺の長さは吹出筐体入口６１の床１７に略並行な辺の長さより大きく、吹出口６３の短辺の長さは吹出筐体入口６１の床１７に略直交な辺の長さより小さい。吹出筐体６２の上面と下面は平板で構成され、吹出筐体６２の上面と下面の間隔は吹出口６３に向かって徐々に小さくなる。吹出筐体６２の両側面は平板で構成され、吹出筐体６２の両側面の間隔は、吹出口６３に向かって徐々に大きくなる。この吹出装置６０の構造は吹出筐体入口６１と吹出口６３の間の圧力損失を抑制する。
熱交換器３３が本発明の加熱器に相当し、ダクト７２の吹出装置６０側の端が本発明の通路出口に相当し、吸込筐体５２とダクト７１とファンコイル筐体３１とダクト７２を連結したものが本発明の通路形成体に相当し、吹出装置６０が本発明の第一吹出装置に相当する。
【００２２】
暖房装置１００はボイラー３９とポンプ３７を制御するボイラー制御部（不図示）と、ボイラー制御部と独立に動作し、送風機３２を制御する室温制御部（不図示）を有する。ボイラー制御部は、暖房スイッチ等から生成される信号に基づいてボイラー３９とポンプ３７の運転を制御する。ボイラー３９とポンプ３７が運転されると、熱媒体循環路３８を循環する熱媒体の温度が上昇する。室温制御部は、室温が所定の暖房設定温度より低く、且つ熱交換器３３付近の熱媒体の温度を検出する熱媒体温度検出器（不図示）の検出温度が所定の熱媒体設定温度より高い場合に送風機３２を運転する。
一般に、ボイラー制御部はボイラーの一部であるのでボイラー制御部を変更するのは困難である。室温制御部はボイラー制御部と独立に動作するので、ボイラー制御部を変更する必要は無い。つまり、暖房装置１００は、市販のボイラーを変更せずに使用し、室温制御部を追加することにより室温を制御できる。
【００２３】
暖房装置１００の温風４１と暖房装置１６０の温風４１Ｃの流れの違いを図１と１８を参照して説明する。暖房装置１００は、吸込装置５０とファンコイルユニット３０をダクト７１で連結し、ファンコイルユニット３０と吹出装置６０をダクト７２で連結した構成である。ここで、ダクト７１と７２の両端の形状とサイズは同一とする。つまり、吸込筐体出口５１とファンコイル吸込口３４の形状とサイズは同一であり、ファンコイル吹出口３５と吹出筐体入口６１の形状とサイズは同一であるとする。
吹出口６３の幅は、吹出筐体入口６１の幅より大きいのでファンコイル吹出口３５の幅より大きい。従って、吹出口６３から吹き出された温風４１により生成される乱流領域２４の幅は、乱流領域２４Ｃの幅より大きい。また吹出口６３の高さは、吹出筐体入口６１の高さより小さく、ファンコイル吹出口３５の高さより小さいので、吹出口６３をファンコイル吹出口３５より基礎部１１から離して配置できる。更に、吹出口６３の高さを十分小さくして吹出口６３の面積をファンコイル吹出口３５の面積より小さくできる。その場合、吹出口６３から吹き出される温風４１の風速はファンコイル吹出口３５から吹き出される温風４１Ｃの風速より大きくなり、乱流領域２４の長さを乱流領域２４Ｃの長さより大きくできる。
従って、吹出口６３の幅を吹出筐体入口６１の幅より大きくし、吹出口６３の高さを吹出口６３の面積が吹出筐体入口６１の面積より小さくなるように小さくすることにより乱流領域２４の面積を乱流領域２４Ｃの面積より大きくできる。
【００２４】
吸込口５３の幅は、吸込筐体出口５１の幅より大きいのでファンコイル吸込口３４の幅より大きい。従って、吸込口５３に吸い込まれる温風４１により生成される乱流領域２３の幅は乱流領域２３Ｃの幅より大きい。また吸込口５３の高さは、吸込筐体出口５１の高さより小さく、ファンコイル吸込口３４の高さより小さいので、吸込口５３をファンコイル吸込口３４より基礎部１１から離して配置できる。更に、吸込口５３の高さを十分小さくして吸込口５３の面積をファンコイル吸込口３４の面積より小さくできる。その場合、吸込口５３に吸い込まれる温風４１の速度は、ファンコイル吸込口３４に吸い込まれる温風４１Ｃの速度より大きくなり、乱流領域２３の長さを乱流領域２３Ｃの長さより大きくできる。
従って、吸込口５３の幅を吸込筐体出口５１の幅より大きくし、吸込口５３の高さを吸込口５３の面積が吸込筐体出口５１の面積より小さくなるように小さくすることにより乱流領域２３の面積を乱流領域２３Ｃの面積より大きくできる。
吸込口５３と吹出口６３の間の距離は、ファンコイル吸込口３４とファンコイル吹出口３５の間の距離より大きいので層流領域２５の面積は層流領域２５Ｃの面積より大きい。
従って、暖房装置１００の乱流領域２３と２４と層流領域２５の面積は、それぞれ、暖房装置１６０の乱流領域２３Ｃと２４Ｃと層流領域２５Ｃの面積より大きいので、暖房装置１００の暖房能力は暖房装置１６０の暖房能力より高い。
【００２５】
図４に吹出装置６０の吹出口６３にノズル６５を連結した構造の吹出装置６０Ａの斜視図を示す。ノズル６５は、ノズル入口６４から流入した空気をノズル吹出口６６に導く通路を形成する。ノズル入口６４は吹出口６３に連結される。ノズル６５は、ノズル上面とノズル下面と両ノズル側面で構成され、そのノズル上面とノズル下面は互いに略平行であり、両ノズル側面の間隔はノズル吹出口６６に向けて徐々に大きくなっている。
ノズル６５は、ノズル上面とノズル下面が互いに略平行であり、空気の流れを吹き出す方向に整えるので、ノズル吹出口６６から吹き出された温風が生成する乱流領域の長さを大きくする。またノズル吹出口６６から吹き出された温風が生成する乱流領域の幅は乱流領域２４の幅より少し大きい。つまり、ノズル吹出口６６から吹き出された温風が生成する乱流領域の面積は乱流領域２４の面積より大きい。従って、吹出装置６０Ａを備えた暖房装置の暖房能力は、吹出装置６０を備えた暖房装置の暖房能力より高い。
【００２６】
図５（Ａ）と（Ｂ）に吸込装置５０Ｂと本発明の暖房装置に備えられる第二吹出装置の第一実施形態である吹出装置６０Ｂの斜視図を示す。図２１に吸込装置５０Ｂと吹出装置６０Ｂを備える暖房装置１００Ａと建物１０の床下の平面図を示す。暖房装置１００Ａの構成は吸込装置５０の代わりに吸込装置５０Ｂを配置し、吹出装置６０の代わりに吹出装置６０Ｂを配置し、ダクト７１の代わりにダクト７１Ａを配置し、ダクト７２の代わりにダクト７２Ａを配置した暖房装置１００の構成と同様であり、暖房装置１００Ａの動作は暖房装置１００の動作と同様である。
吸込装置５０Ｂは直方体の構造の吸込筐体６２Ｂとダクト等に連結するための部品（不図示）等で構成され、上面が床１７に略並行になるように配置される。床下空間２１から温風を吸込む吸込口５３Ｂの形状は細長い略矩形であり、略矩形のダクトやファンコイル等に連結する吸込筐体入口５１Ｂの形状は略矩形である。
吹出装置６０Ｂは、直方体の構造の吹出筐体６２Ｂとダクト等に連結するための部品（不図示）等で構成され、上面が床１７に略並行になるように配置される。床下空間２１に温風を吹き出す吹出口６３Ｂの形状は細長い略矩形であり、略矩形のダクトやファンコイル等に連結する吹出筐体入口６１Ｂの形状は略矩形である。
吹出口６３Ｂの床１７に略並行な長辺の長さは吹出筐体入口６１Ｂの床１７に略並行な辺の長さの二倍以上であり、吹出口６３Ｂの短辺の長さは吹出筐体入口６１Ｂの床１７に略直交な辺の長さの二分の一以下である。
ダクト７２Ａの吹出装置６０Ｂ側の端が本発明の通路出口に相当し、吸込筐体５２Ｂとダクト７１Ａとファンコイル筐体３１とダクト７２Ａを連結したものが本発明の通路形成体に相当し、吹出装置６０Ｂが本発明の第二吹出装置に相当する。
【００２７】
乱流領域の幅は温風の幅に略比例するので吹出口６３Ｂから吹き出された温風が生成する乱流領域２４Ｄの幅は、吹出筐体入口６１Ｂと同一のサイズの温風吹出口から吹き出された温風が生成する乱流領域の幅より略二倍以上大きい。また、吹出口６３Ｂの面積を吹出筐体入口６１Ｂの面積より小さくすることができ、吹出口６３Ｂの温風の速度を吹出筐体入口６１Ｂの温風の速度より大きくすることができるので乱流領域２４Ｄの長さを、吹出筐体入口６１Ｂと同一のサイズの温風吹出口から吹き出された温風が生成する乱流領域の長さより大きくすることが可能である。つまり、吹出装置６０Ｂは、乱流領域２４Ｄの面積を吹出筐体入口６１Ｂと同一のサイズの温風吹出口から吹き出された温風が生成する乱流領域の面積より大きくすることを可能にする。
従って、吹出装置６０Ｂを備えた暖房装置の暖房能力を吹出装置６０Ｂを備えない暖房装置の暖房能力より大きくすることができる。更に、吹出口６３Ｂを吹出筐体入口６１Ｂと同一のサイズの温風吹出口より基礎部１１から離すことができるので熱損失を削減できる。
【００２８】
図６に本発明の暖房装置に備えられる第二吹出装置の第二実施形態である吹出装置６０Ｃの斜視図を示す。吹出装置６０Ｃは、直方体の構造の吹出筐体６２Ｃとダクト等に連結するための部品（不図示）等で構成され、上面が床１７に略並行になるように配置される。吹出装置６０Ｃが備えられる暖房装置は、空気の通路の形状を除いて暖房装置１００Ａと同様であるので、その説明は省く。
床下空間２１に温風を吹き出す吹出口６３Ｃの形状は細長い略矩形であり、略円形のダクト等に連結する吹出筐体入口６１Ｃの形状は略円形である。吹出口６３Ｃの床１７に略並行な長辺の長さは吹出筐体入口６１Ｃの直径の二倍以上であり、吹出口６３Ｃの短辺の長さは吹出筐体入口６１Ｃの直径の三分の一以下である。
【００２９】
乱流領域の幅は温風の幅に略比例するので吹出口６３Ｃから吹き出された温風が生成する乱流領域の幅は、吹出筐体入口６１Ｃと同一のサイズの温風吹出口から吹き出された温風が生成する乱流領域の幅より略二倍以上大きい。また、吹出口６３Ｃの面積を吹出筐体入口６１Ｃの面積より小さくすることができ、吹出口６３Ｃの温風の速度を吹出筐体入口６１Ｃの温風の速度より大きくすることができるので吹出口６３Ｃから吹き出された温風が生成する乱流領域の長さを、吹出筐体入口６１Ｃと同一のサイズの温風吹出口から吹き出された温風が生成する乱流領域の長さより大きくすることが可能である。つまり、吹出装置６０Ｃは、吹出口６３Ｃから吹き出された温風が生成する乱流領域の面積を吹出筐体入口６１Ｃと同一のサイズの温風吹出口から吹き出された温風が生成する乱流領域の面積より大きくすることを可能にする。
従って、吹出装置６０Ｃを備えた暖房装置の暖房能力を吹出装置６０Ｃを備えない暖房装置の暖房能力より大きくすることができる。更に、吹出口６３Ｃを吹出筐体入口６１Ｃと同一のサイズの温風吹出口より基礎部１１から離すことができるので熱損失を削減できる。
【００３０】
図７に本発明の暖房装置の第二実施形態である暖房装置１１０と建物１０の床下の平面図を模式的に示す。図８は図７のＡ−Ａの断面を模式的に示す。
暖房装置１１０は暖房装置１００に仕切り部材８１を追加したものである。仕切り部材８１は平板であり、吹出口６３の下に、床１７に並行に、床１７との間に空気の流路を形成するように配置される。流路領域２８は床１７と仕切り部材８１の間の領域であり、流路領域２８の側面は開いている。
吹出口６３から流路領域２８に吹き出された温風は、仕切り部材８１により下方への流れは制限され、流路領域２８の側面から流路領域２８の外部に流れる。流路領域２８の外部に流れた温風は、流れの方向を気圧の低い吸込装置５０の方向に徐々に変えながら流れ、吸込装置５０に吸い込まれる。仕切り部材８１は流路領域２８内の乱流を強くし、乱流の領域を拡大する。つまり、仕切り部材８１は乱流領域２４Ａの面積を暖房装置１００の乱流領域２４の面積より大きくする。また暖房装置１１０の乱流領域２３Ａと層流領域２５Ａの面積は暖房装置１００の乱流領域２３と層流領域２５の面積と略等しい。従って、暖房装置１１０の暖房能力は暖房装置１００の暖房能力より高い。つまり、仕切り部材８１は暖房能力を高める効果を果たす。
更に、吹出口６３から吹き出された温風は、仕切り部材８１により下方への流れは抑制されるので、その温風と基礎部１１との接触が抑制される。
仕切り部材８１の形状が乱流領域２４Ａの形状と略同一の場合、流路領域２８の外部に生成される乱流は弱いので温風は基礎部１１と接触せず、熱損失が生じない。従って、仕切り部材８１は暖房装置１１０の熱損失を減少させ、基礎部１１の上の断熱材を不要にする。仕切り部材８１の形状は乱流領域２４Ａの形状と略同一が好ましい。
連結した吸込筐体５２とダクト７１とファンコイル筐体３１とダクト７２と吹出筐体６２が本発明の通路形成体に相当し、吹出口６３が本発明の通路出口に相当する。
【００３１】
図９に本発明の暖房装置の第三実施形態である暖房装置１２０と建物１０の床下の平面図を模式的に示す。図１０に図９のＡ−Ａの断面を模式的に示す。
暖房装置１２０は、暖房装置１６０に仕切り部材８２と８３を追加したものである。図１１（Ａ）に仕切り部材８２の斜視図を示す。仕切り部材８２は底板８２Ａと傾斜した傾斜板８２Ｂと８２Ｃと８２Ｄで構成される。仕切り部材８２は底板８２Ａがファンコイル吸込口３４の下に位置するように配置される。
流路領域２９は床１７と仕切り部材８２の間の領域であり、流路領域２９の側面は開いている。流路領域２９内の空気はファンコイル吸込口３４の方向に流れ、乱流を生成し、ファンコイル吸込口３４に吸い込まれる。流路領域２９の外側の空気は流路領域２９の側面を通り、ファンコイル吸込口３４に吸い込まれる。流路領域２９の側面は床１７と仕切り部材８２の端の隙間であり、その全側面の合計の面積が充分小さい場合、流路領域２９の側面を通過する温風の速度は大きく、流路領域２９の側面付近に乱流が生成される。つまり、仕切り部材８２は、流路領域２９内の乱流を強くし、乱流が生成される領域を拡大し、乱流領域２３Ｂの面積を暖房装置１６０の乱流領域２３Ｃの面積より大きくする。更に、仕切り部材８２は温風と基礎部１１との接触を抑制する。
【００３２】
図１１（Ｂ）に仕切り部材８３の斜視図を示す。仕切り部材８３は底板８３Ａと傾斜した傾斜板８３Ｂと８３Ｃと８３Ｄで構成される。仕切り部材８３は底板８３Ａがファンコイル吹出口３５の下に位置するように配置される。
流路領域２８Ａは床１７と仕切り部材８３の間の領域であり、流路領域２８Ａの側面は開いている。ファンコイル吹出口３５から流路領域２８Ａに吹き出された温風は、仕切り部材８３により、床１７の方向に変更され、流路領域２８Ａの側面を通り、流路領域２８Ａの外部に流れる。流路領域２８Ａの側面は床１７と仕切り部材８３の端の隙間であり、その全側面の合計の面積が充分小さい場合、流路領域２８Ａの側面を通過する温風の速度は大きく、流路領域２８Ａの側面付近に乱流が生成される。つまり、仕切り部材８３は、流路領域２８Ａ内の乱流を強くし、乱流が生成される領域を拡大し、乱流領域２４Ｂの面積を暖房装置１６０の乱流領域２４Ｃの面積より大きくする。更に、仕切り部材８３は温風と基礎部１１との接触を抑制する。
従って、暖房装置１２０は暖房装置１６０より暖房能力が高い。
ファンコイル吸込口３４とファンコイル吹出口３５とファンコイル筐体３１がそれぞれ本発明の吸込口と通路出口と通路形成体に相当する。なお、仕切り部材８１、８２、８３の材料は金属でも木材でも他の材料でも良い。
【００３３】
図１２に本発明の暖房装置の第四実施形態である暖房装置１３０と建物１０の床下の平面図を模式的に示す。図１３に図１２のＡ−Ａの断面を模式的に示す。
暖房装置１３０は暖房装置１１０に流路上面部材８４を追加したものである。流路上面部材８４は平板であり、仕切り部材８１と略同一の形状とサイズであり、床１７と吹出口６３の間に床１７に並行に配置される。流路領域２８Ｂは流路上面部材８４と仕切り部材８１の間の領域であり、流路領域２８Ｂの側面は開いている。温風は吹出口６３から流路領域２８Ｂに吹き出される。
暖房装置１１０において、吹出口６３から吹き出された温風は流路領域２８を流れるが、流路領域２８の上面は大引き１４と根太１５と床板１６で構成され、凹凸があるので、温風の流れが抑制さる。一方、暖房装置１３０において、吹出口６３から吹き出された温風は流路領域２８Ｂを流れ、流路領域２８Ｂの上面は流路上面部材８４であり、平面であるので、流路領域２８Ｂ内の温風の速度は、暖房装置１１０の場合に比べて、大きくなる。従って、暖房装置１３０の乱流領域（不図示）の面積は暖房装置１１０の乱流領域２４Ａの面積より大きい。
【００３４】
床１７と流路上面部材８４との間に空気の流路は必要ではないので、流路上面部材８４を大引き１４に密着して取り付けても良い。流路上面部材８４の上の床１７を温風で温めるために、流路上面部材８４は高熱伝導性の金属板や金属箔が好ましい。流路上面部材８４として木材のような熱伝導性が低い部材を使用する場合、流路上面部材８４に空気を流通させる複数の孔を開けて流路領域２８Ｂ内に流れる温風と床１７との熱伝達率を高くするのが好ましい。
流路上面部材８４は、吹出口６３から吹き出された温風を直接床板１６に接触させず、また床１７の凹凸を回避し高速に温風を流すので、温められる床１７の面積を拡大し、床１７の温度をより均一にする。従って、流路上面部材８４を備える暖房装置１３０は、暖房装置１１０より高い温度の温風をより高速に吹き出すことができ、暖房装置１３０は大容量の暖房が必要とされる建物に好適である。
【００３５】
図１４に本発明の暖房装置の第五実施形態である暖房装置１４０と建物１０の床下の平面図を模式的に示す。図１５に図１４のＡ−Ａの断面を模式的に示す。
暖房装置１４０は暖房装置１１０にガイド８５と８５Ａと８５Ｂを追加したものである。流路領域２８Ｃは床１７と仕切り部材８１の間の領域であり、流路領域２８Ｃの側面は開いている。ガイド８５と８５Ａと８５Ｂは、吹出口６３から吹き出された温風が、流路領域２８Ｃ内をスムーズに流れ、流路領域２８Ｃの側面から流路領域２８Ｃの外部に流出するように、仕切り部材８１の上に配置される。ガイド８５と８５Ａと８５Ｂは温風の速度を大きくするので、乱流領域の面積を大きくし、暖房能力を大きくする。
側壁１２に沿って配置されたガイド８５は温風と側壁１２との接触を抑制する。なお、温風を放熱が大きい側壁に沿って流し、室内の温度をより均一にするようにガイドを配置することも可能である。また、曲面の部材で構成されたガイドは温風の速度を大きくするので好ましい。ガイド８５と８５Ａと８５Ｂの材料は金属でも木材でも他の材料でも良い。
【００３６】
図１６に本発明の暖房装置の第六実施形態である暖房装置１５０と建物１０の床下の平面図を模式的に示す。図１７に図１６のＡ−Ａの断面を模式的に示す。
暖房装置１５０は暖房装置１３０にガイド８６と８６Ａと８６Ｂを追加したものである。流路領域２８Ｄは流路上面部材８４と仕切り部材８１の間の領域であり、流路領域２８Ｄの側面は開いている。
ガイド８６と８６Ａと８６Ｂは、吹出口６３から吹き出された温風が、流路領域２８Ｄ内をスムーズに流れ、流路領域２８Ｄの側面から流路領域２８Ｄの外部に流出するように、仕切り部材８１と流路上面部材８４の間に配置される。ガイド８６と８６Ａと８６Ｂは温風の速度を大きくするので、乱流領域の面積を大きくし、暖房能力を大きくする。
側壁１２に沿って配置されたガイド８６は温風と側壁１２との接触を抑制する。なお、温風を放熱が大きい側壁に沿って流し、室内の温度をより均一にするようにガイドを配置することも可能である。また、曲面の部材で構成されたガイドは温風の速度を大きくするので好ましい。ガイド８６と８６Ａと８６Ｂの材料は金属でも木材でも他の材料でも良い。
【００３７】
以上、本発明の暖房装置の実施形態を述べたが本発明はこれらに限られるものではない。例えば、暖房装置１００において、ダクト７２または７１を分岐し、複数の吹出装置または吸込装置を配置しても良い。
【符号の説明】
【００３８】
１０ 建物、１１ 基礎部、１２ 側壁、１３ 断熱材、１４ 大引き、１５ 根太、１６ 床板、１７ 床
２１ 床下空間、２２ 居住空間、２３ ２４ 乱流領域、２５ 層流領域、２６ 自然対流領域、２８ ２９ 流路領域
３０ ファンコイル、３１ ファンコイル筐体、３２ 送風機、 ３３ 熱交換器、３４ ファンコイル吸込口、３５ ファンコイル吹出口、３６ 空気通路、３７ ポンプ、３８ 熱媒体循環路、３９ ボイラー
４１ 温風、４２ 層流、４３ 乱流、４４ 自然対流
５０ 吸込装置、５１ 吸込筐体出口、５２ 吸込筐体、５３ 吸込口
６０ 吹出装置、６１ 吹出筐体入口、６２ 吹出筐体、６３ 吹出口、６４ ノズル入口、６５ ノズル、６６ ノズル吹出口
７１ ７２ ダクト
８１〜８３ 仕切り部材、８４ 流路上面部材、８５ ８６ ガイド
１００〜１６０ 暖房装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
建物の床の下の床下空間に配置された吸込口から吸い込んだ空気を、一辺が前記床に略並行な略矩形の通路出口に導く空気の通路を形成する通路形成体と、
前記吸込口から前記通路出口に向けて空気を送風する送風機と、
前記通路形成体内の空気を加熱する加熱器と、
前記通路出口に連結する吹出筐体入口から流入した空気を、前記床下空間に空気を吹き出す吹出口に導く空気の通路を形成する吹出筐体を含む第一吹出装置を備え、
前記吹出口は長辺が前記床に略並行な細長い略矩形の形状であり、
前記吹出筐体は上面と下面と両側面で空気の通路を形成し、
前記長辺の長さは前記一辺の長さより大きく、
前記吹出口の短辺の長さは前記一辺に直交する辺の長さより小さく、
前記上面と前記下面の間隔は、前記吹出口に向かって徐々に小さくなり、
前記両側面の間隔は、前記吹出口に向かって徐々に大きくなることを特徴とする暖房装置。
【請求項２】
前記吹出口に連結するノズル入口から流入した空気を、前記床下空間に空気を吹き出す細長い略矩形のノズル吹出口に導く空気の通路を形成するノズルを更に備え、
前記ノズルはノズル上面とノズル下面と両ノズル側面で空気の通路を形成し、
前記ノズル上面と前記ノズル下面は互いに略平行であることを特徴とする請求項１に記載の暖房装置。
【請求項３】
建物の床の下の床下空間に配置された吸込口から吸い込んだ空気を、一辺が前記床に略並行な略矩形の、または略円形の通路出口に導く空気の通路を形成する通路形成体と、
前記吸込口から前記通路出口に向けて空気を送風する送風機と、
前記通路形成体内の空気を加熱する加熱器と、
前記通路出口に連結する吹出筐体入口から流入した空気を、前記床下空間に空気を吹き出す吹出口に導く空気の通路を形成する吹出筐体を含む第二吹出装置を備え、
前記吹出口は長辺が前記床に略並行な細長い略矩形の形状であり、
前記通路出口が略矩形の場合、
前記吹出口の長辺の長さは前記一辺の長さの二倍以上であり、
前記吹出口の短辺の長さは前記一辺に直交する辺の長さの二分の一以下であり、
前記通路出口が略円形の場合、
前記吹出口の長辺の長さは前記通路出口の直径の二倍以上であり、
前記吹出口の短辺の長さは前記通路出口の直径の三分の一以下であることを特徴とする暖房装置。
【請求項４】
建物の床の下の床下空間に前記床との間に空気の流路を形成するように配置された仕切り部材と、
前記床下空間に配置された吸込口から吸い込んだ空気を、通路出口に導くと共に前記通路出口から前記床と前記仕切り部材の間に吹き出すように空気の通路を形成する通路形成体と、
前記吸込口から前記通路出口に向けて空気を送風する送風機と、
前記通路形成体内の空気を加熱する加熱器を備えることを特徴とする暖房装置。
【請求項５】
建物の床の直下に配置された流路上面部材と、
前記流路上面部材の下方に、前記流路上面部材との間に空気の流路を形成するように配置された仕切り部材と、
前記床の下の床下空間に配置された吸込口から吸い込んだ空気を、通路出口に導くと共に前記通路出口から前記流路上面部材と前記仕切り部材の間に吹き出すように空気の通路を形成する通路形成体と、
前記吸込口から前記通路出口に向けて空気を送風する送風機と、
前記通路形成体内の空気を加熱する加熱器を備えることを特徴とする暖房装置。
【請求項６】
前記通路出口から吹き出された空気の流れの方向を所定の方向に導くように、前記仕切り部材の上に配置された単数または複数のガイドを備えることを特徴とする請求項４または５に記載の暖房装置。
【請求項１】
建物の床の下の床下空間に配置された吸込口から吸い込んだ空気を、一辺が前記床に略並行な略矩形の通路出口に導く空気の通路を形成する通路形成体と、
前記吸込口から前記通路出口に向けて空気を送風する送風機と、
前記通路形成体内の空気を加熱する加熱器と、
前記通路出口に連結する吹出筐体入口から流入した空気を、前記床下空間に空気を吹き出す吹出口に導く空気の通路を形成する吹出筐体を含む第一吹出装置を備え、
前記吹出口は長辺が前記床に略並行な細長い略矩形の形状であり、
前記吹出筐体は上面と下面と両側面で空気の通路を形成し、
前記長辺の長さは前記一辺の長さより大きく、
前記吹出口の短辺の長さは前記一辺に直交する辺の長さより小さく、
前記上面と前記下面の間隔は、前記吹出口に向かって徐々に小さくなり、
前記両側面の間隔は、前記吹出口に向かって徐々に大きくなることを特徴とする暖房装置。
【請求項２】
前記吹出口に連結するノズル入口から流入した空気を、前記床下空間に空気を吹き出す細長い略矩形のノズル吹出口に導く空気の通路を形成するノズルを更に備え、
前記ノズルはノズル上面とノズル下面と両ノズル側面で空気の通路を形成し、
前記ノズル上面と前記ノズル下面は互いに略平行であることを特徴とする請求項１に記載の暖房装置。
【請求項３】
建物の床の下の床下空間に配置された吸込口から吸い込んだ空気を、一辺が前記床に略並行な略矩形の、または略円形の通路出口に導く空気の通路を形成する通路形成体と、
前記吸込口から前記通路出口に向けて空気を送風する送風機と、
前記通路形成体内の空気を加熱する加熱器と、
前記通路出口に連結する吹出筐体入口から流入した空気を、前記床下空間に空気を吹き出す吹出口に導く空気の通路を形成する吹出筐体を含む第二吹出装置を備え、
前記吹出口は長辺が前記床に略並行な細長い略矩形の形状であり、
前記通路出口が略矩形の場合、
前記吹出口の長辺の長さは前記一辺の長さの二倍以上であり、
前記吹出口の短辺の長さは前記一辺に直交する辺の長さの二分の一以下であり、
前記通路出口が略円形の場合、
前記吹出口の長辺の長さは前記通路出口の直径の二倍以上であり、
前記吹出口の短辺の長さは前記通路出口の直径の三分の一以下であることを特徴とする暖房装置。
【請求項４】
建物の床の下の床下空間に前記床との間に空気の流路を形成するように配置された仕切り部材と、
前記床下空間に配置された吸込口から吸い込んだ空気を、通路出口に導くと共に前記通路出口から前記床と前記仕切り部材の間に吹き出すように空気の通路を形成する通路形成体と、
前記吸込口から前記通路出口に向けて空気を送風する送風機と、
前記通路形成体内の空気を加熱する加熱器を備えることを特徴とする暖房装置。
【請求項５】
建物の床の直下に配置された流路上面部材と、
前記流路上面部材の下方に、前記流路上面部材との間に空気の流路を形成するように配置された仕切り部材と、
前記床の下の床下空間に配置された吸込口から吸い込んだ空気を、通路出口に導くと共に前記通路出口から前記流路上面部材と前記仕切り部材の間に吹き出すように空気の通路を形成する通路形成体と、
前記吸込口から前記通路出口に向けて空気を送風する送風機と、
前記通路形成体内の空気を加熱する加熱器を備えることを特徴とする暖房装置。
【請求項６】
前記通路出口から吹き出された空気の流れの方向を所定の方向に導くように、前記仕切り部材の上に配置された単数または複数のガイドを備えることを特徴とする請求項４または５に記載の暖房装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【公開番号】特開２０１２−７８１６（Ｐ２０１２−７８１６Ａ）
【公開日】平成２４年１月１２日（２０１２．１．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１４４４８２（Ｐ２０１０−１４４４８２）
【出願日】平成２２年６月２５日（２０１０．６．２５）
【特許番号】特許第４７５９６７２号（Ｐ４７５９６７２）
【特許公報発行日】平成２３年８月３１日（２０１１．８．３１）
【出願人】（３０３００８１０５）
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１月１２日（２０１２．１．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年６月２５日（２０１０．６．２５）
【特許番号】特許第４７５９６７２号（Ｐ４７５９６７２）
【特許公報発行日】平成２３年８月３１日（２０１１．８．３１）
【出願人】（３０３００８１０５）
【Ｆターム（参考）】
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