特開 2025-107778 暖房システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2025107778

(43)【公開日】2025-07-22

(54)【発明の名称】暖房システム

(51)【国際特許分類】

   F24D 5/08 20060101AFI20250714BHJP

【ＦＩ】

F24D5/08

【審査請求】未請求

【請求項の数】1

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2024001211

(22)【出願日】2024-01-09

(71)【出願人】

【識別番号】000002967

【氏名又は名称】ダイハツ工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100107423

【弁理士】

【氏名又は名称】城村 邦彦

(74)【代理人】

【識別番号】100120949

【弁理士】

【氏名又は名称】熊野 剛

(74)【代理人】

【識別番号】100196346

【弁理士】

【氏名又は名称】吉川 貴士

(72)【発明者】

【氏名】水野 勝則

【テーマコード（参考）】

3L071

【Ｆターム（参考）】

3L071AA04

3L071AC04

(57)【要約】

【課題】屋内で発生した排ガスの熱を利用して、従来よりもエネルギー効率に優れた暖房システムを提供可能とし、これにより空調コストの低減化を図る。
【解決手段】この暖房システム１０は、屋内空間のうち高温の排ガスＧが発生する排ガス発生空間１に配設され、排ガスＧを排ガス発生空間１から排出可能な排ガス排出装置１１と、暖房対象空間２の天井部１３を介して暖房対象空間２と隣接する位置に形成される天井裏空間１２と、排ガス発生空間１から排出された排ガスＧを天井裏空間１２に案内可能な案内路１４と、天井裏空間１２と外部空間３とを連通状態にする連通路１５とを備え、天井部１３が金属製である。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

屋内空間のうち大気よりも高温の排ガスが発生する排ガス発生空間に配設され、前記排ガスを前記排ガス発生空間から排出可能な排ガス排出装置と、
暖房対象空間の天井部を介して前記暖房対象空間と隣接する位置に形成される天井裏空間と、
前記排ガス発生空間から排出された前記排ガスを前記天井裏空間に案内可能な案内路と、
前記天井裏空間と外部空間とを連通状態にする連通路とを備え、
前記天井部が金属製であることを特徴とする暖房システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、暖房システムに関し、特に排ガスの熱を利用した熱輻射による暖房システムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、自動車用エンジンの試験室では、当該エンジンの性能を検査するために実際にエンジンを燃焼により駆動させており、この際に発生する排ガスを屋外に排出していた。その一方で、このエンジン試験室と隣接する屋内作業場においては、作業位置が固定できない等の理由により、作業者及びそのごく周辺のみの空調（いわゆるスポット空調）を用いることができない場合、屋内作業場全体の空調が必要となり、多大な空調コストが問題であった。

【0003】

ここで、屋内作業場の空調を効率よく図るための手段として、例えば特許文献１に記載の空調システムが提案されている。この空調システムは、スポット溶接機など工場内の各種設備の冷却に使用した水（排温水）が生じる工場に設置されており、外気取込口から取り込んだ外気を加熱するレヒータと、外気を冷却する冷却コイルとを有する外調機と、レヒータに加熱媒体を加熱して供給すると共に、冷却コイルに冷却媒体を冷却して供給するヒートポンプと、冷却媒体を加熱する熱交換機とを備えている。また、熱交換機に導入する冷却媒体の加熱用媒体として、上述した排温水に加えて又は排温水に代えて、排気、排ガス、補給水、機器の放熱、ワークの放熱、空調の排熱など、工場で発生した熱（排熱）を所定の媒体を通じて用いることができる旨が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１１－６９５９９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、特許文献１に記載のように、工場内で発生した排熱を利用した空調システムであっても、排熱の利用は空調に必要なエネルギーの一部（熱交換器による冷却媒体の加熱）に留まっており、ヒートポンプや外調機の駆動には相応の電力が必要なため、巨大な工場内の空間の空調コストを十分に下げることは難しい。

【0006】

上述した問題は何も工場に限ったことではなく、屋内で排ガスが発生する作業を行い得る建物全てに起こり得る。

【0007】

以上の事情に鑑み、本明細書では、屋内で発生した排ガスの熱を利用して、従来よりもエネルギー効率に優れた暖房システムを提供可能とし、これにより空調コストの低減化を図ることを、解決すべき技術課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

前記課題の解決は、本発明に係る暖房システムによって達成される。すなわち、この暖房システムは、屋内空間のうち大気よりも高温の排ガスが発生する排ガス発生空間に配設され、排ガスを排ガス発生空間から排出可能な排ガス排出装置と、暖房対象空間の天井部を介して暖房対象空間と隣接する位置に形成される天井裏空間と、排ガス発生空間から排出された排ガスを天井裏空間に案内可能な案内路と、天井裏空間と外部空間とを連通状態にする連通路とを備え、天井部が金属製である点をもって特徴付けられる。

【0009】

上記構成に係る暖房システムを用いた場合、次のような作用効果を得ることができる。すなわち、排ガス発生空間に所定の排ガスが発生した場合、排ガス発生空間に配設した排ガス排出装置により、案内路を通じて上記排ガスが天井裏空間に送り込まれる。ここで、天井裏空間と暖房対象空間との間の天井部は金属製であるから、従来の天井建材としての石膏やコンクリートと比べて非常に高い熱伝導率及び熱伝達率を示す。故に、天井裏空間に送り込まれる排ガスが大気よりも高温のガスである場合、排ガスからの熱が効率よく金属製の天井部の内部を通じて天井部の暖房対象空間側の表面に伝わり、天井部の熱輻射により暖房対象空間が加温される。また、天井裏空間と外部空間との間には双方の空間を連通状態とする連通路が設けられているので、送り込まれた排ガスは天井裏空間を通過して外部空間へと排出される。以上より、本発明に係る暖房システムによれば、排ガスを安全に外部空間に排出しつつも、排出する過程で排ガスから伝達される熱を利用して暖房対象空間を効率よく加温することができる。また、この際に購入が必要なエネルギー（電力など）は、原則、排ガスを排出する装置の駆動に用いるだけの量で済むため、空調コストを従来に比べて低く抑えることが可能となる。

【0010】

また、本発明に係る暖房システムにおいて、天井部はステンレス製であってもよい。

【0011】

天井部を金属製とすることで、排ガスの熱を効率よく天井部の熱輻射に利用することができる。その一方で、排ガスの種類によっては、腐食性の高い物質が混在している可能性があるため、単に熱伝導率や熱伝達率のみを考慮して天井部の材質を選定したのでは、天井部が排ガスにより腐食され、場合によっては排ガスが腐食した部分を通じて暖房対象空間に漏れ出すおそれが生じる。この点、本構成では、天井部をステンレス製としたので、鋼と同等の熱伝導率や熱伝達率を天井部に付与しつつも、表面に形成される酸化被膜により天井部の耐食性を向上させて、暖房対象空間の安全性を確保することが可能となる。

【0012】

また、本発明に係る暖房システムにおいて、天井部の暖房対象空間側の表面に、輻射率を高めるための処理が施されてもよい。

【0013】

上述の通り、本発明に係る暖房システムは、排ガスから伝達される熱をエネルギー源とする天井部の熱輻射により暖房対象空間を加温するものであるから、天井部の熱輻射が効率よく成されるに越したことはない。この点、本構成では、天井部の暖房対象空間側の表面に輻射率を高めるための処理を施したので、暖房対象空間に対する輻射率を高めて、より効果的に暖房対象空間を加温することが可能となる。また、天井部の暖房対象空間側の表面（下面）は、特に何らの物体と接触する可能性もないため、特段の制限なく輻射率向上のための処理（例えば黒体塗装など）を施すことができる。

【0014】

また、本発明に係る暖房システムにおいて、排ガス発生空間は、エンジン試験室であってもよい。

【0015】

例えば自動車用エンジンを実際に駆動させた場合、燃焼室内での燃料の燃焼により生じた排ガスの温度は、エンジンの駆動状態にもよるが、１５０℃～７００℃と非常に高温に達する。よって、エンジン試験室でこの種のエンジンを実際に駆動させた際に発生した排ガスを本発明に係る天井裏空間に送り込むことによって、天井部をより効果的に加熱することができ、熱輻射性能をさらに高めることが可能となる。よって、非常に広大な屋内作業場が暖房対象空間となる場合においても、当該空間を効率よく加温することが可能となる。

【発明の効果】

【0016】

以上のように、本発明に係る暖房システムによれば、屋内で発生した排ガスの熱を利用して、従来よりもエネルギー効率に優れた暖房を行うことができる。また、排ガスから天井部に伝達される熱を熱輻射のエネルギー源として用いるので、熱輻射のためのエネルギーを購入した電力により作り出す必要がない。よって、従来に比べて空調コストの低減化を図ることも可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本発明の一実施形態に係る暖房システムの全体構成を概念的に示す図である。

【図2】図１に示す暖房システムの要部を平面視した図である。

【図3】本発明の他の実施形態に係る暖房システムの全体構成を概念的に示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、本発明の一実施形態に係る暖房システムの内容を図面に基づいて説明する。

【0019】

図１は、本発明の一実施形態に係る暖房システム１０の全体構成を示している。この暖房システム１０は、屋内空間である排ガス発生空間１に配設される排ガス排出装置１１と、屋内空間である暖房対象空間２の上方に位置する天井裏空間１２と、暖房対象空間２の天井をなし天井裏空間１２と暖房対象空間２とを区画する天井部１３と、排ガス発生空間１から排出された排ガスＧを天井裏空間１２に案内可能な案内路１４と、天井裏空間１２と外部空間３とを連通状態にする連通路１５とを備える。

【0020】

なお、本実施形態では、排ガス発生空間１と暖房対象空間２とが隣り合う位置に配置されているが、もちろん互いに離れた位置に双方の空間１，２が配置されてもよい。また、本実施形態では、排ガス発生空間１と暖房対象空間２とが同じ建物の屋内に配置されている場合を例示しているが、もちろん異なる建物の屋内にそれぞれ配置されてもかまわない。

【0021】

排ガス排出装置１１は、排ガス発生空間１で発生した排ガスＧを排ガス発生空間１の外に排出可能とするもので、例えば排気ファンで構成される。排ガス排出装置１１には案内路１４が接続されており、排ガス排出装置１１で排出された排ガスＧは案内路１４に送り込まれるようになっている。なお、排ガス排出装置１１のサイズ（出力）、台数は、排ガス発生空間１に設置される排ガス発生機関（ここではエンジン４）の出力、数などに応じて適宜設定するのがよい。

【0022】

天井裏空間１２は、暖房システム１０の暖房対象となる空間（暖房対象空間２）の上方に位置し、暖房対象空間２の天井部１３を介して暖房対象空間２と区画される。ここで、天井裏空間１２の形態は、原則として任意であるが、暖房対象空間２を効率よくかつ満遍なく加温することを鑑みた場合、暖房対象空間２を平面視した場合の形状に準じた平面形状とするのがよい。例えば図２に示すように、暖房対象空間２が平面視した状態で矩形状をなす場合、天井裏空間１２は、暖房対象空間２の上部全域を覆う形状（矩形状）及びサイズに形成される。また、天井裏空間１２の鉛直方向寸法は、例えば天井裏空間１２に送り込まれると想定される排ガスＧの流量と天井裏空間１２の容積、さらに言えば連通路１５を通じた排ガスＧの排出量との関係、あるいは、暖房対象空間２自体の高さ寸法との関係に基づいて適宜設定されるのがよい。

【0023】

また、本実施形態では、図２に示すように、天井裏空間１２の一方側に案内路１４の下流端１４ａが開口すると共に、案内路１４の下流端１４ａ（開口部）と向かい合う天井裏空間１２の他方側に連通路１５が開口している。

【0024】

天井裏空間１２のうち少なくとも暖房対象空間２に面する天井部１３が金属で形成される。本実施形態では、天井裏空間１２全体が、直方体形状をなす金属製の箱状体１６で区画形成されている。この場合、箱状体１６の下板部分が天井部１３を成している。

【0025】

ここで、天井部１３の材質は金属である限りにおいて任意であり、例えば強度と耐食性を考慮した場合、ステンレスが好適に採用可能である。あるいは、ガルバリウム鋼板（登録商標）など、各種のメッキ鋼板も耐食性に優れた板材として天井部１３に採用可能である。

【0026】

また、天井部１３の暖房対象空間２側の表面１３ａに輻射率を高めるための処理を施してもよい。具体例として、粗面化などの表面処理、黒体塗装などのコーティング処理を挙げることができる。

【0027】

次に、上記構成の暖房システム１０の使用態様の一例を作用効果と共に説明する。

【0028】

まず排ガス発生空間１となるエンジン試験室に設置された一又は複数台のエンジン４の駆動を開始して、動力計５により駆動時におけるエンジン４の状態を計測することによりエンジン４の性能評価を行う。この際、エンジン４内部では燃焼に伴う高温（例えば１５０℃～７００℃）の排ガスＧが発生する。よって、エンジン４の駆動時、排ガス排出装置１１を作動させることにより、排ガス発生空間１に発生した排ガスＧは案内路１４に引き込まれると共に、案内路１４の下流端１４ａが開口している天井裏空間１２に送り込まれる（図１を参照）。

【0029】

ここで、天井裏空間１２と暖房対象空間２との間の天井部１３は金属製であるから、従来の天井建材としての石膏やコンクリートと比べて非常に高い熱伝導率及び熱伝達率を示す。故に、天井裏空間１２に送り込まれる排ガスＧがエンジン４内部の燃焼に伴い発生したガスである場合、排ガスＧからの熱が効率よく金属製の天井部１３の内部を通じて天井部１３の暖房対象空間２側の表面１３ａに伝わり、天井部１３の熱輻射（図１では輻射熱ｒｈを示している。）により暖房対象空間２が加温される。また、天井裏空間１２には外部空間３との連通を図るための連通路１５が設けられているので、エンジン４が駆動している間、絶えず高温状態の排ガスＧが天井裏空間１２に送り込まれると共に、連通路１５を通じて外部空間３へと排出される。よって、天井部１３の熱輻射による暖房対象空間２の加温が継続される。以上より、本実施形態に係る暖房システム１０によれば、排ガスＧを安全に外部空間３に排出しつつも、排出する過程で排ガスＧから天井部１３に伝達される熱を利用して暖房対象空間２を効率よく加温することができる。また、この際に購入が必要なエネルギー（電力など）は、原則、排ガス排出装置１１の駆動に用いるだけの量で済むため、空調コストを従来に比べて低く抑えることが可能となる。

【0030】

また、本実施形態では、天井部１３をステンレス製としたので、天井部をステンレス製としたので、鋼と同等の熱伝導率や熱伝達率を天井部１３に付与しつつも、表面１３ａに形成される酸化被膜により天井部１３の耐食性を向上させることができる。よって、排ガスＧにより天井部１３が腐食される事態を回避して、暖房対象空間２の安全性を確保することが可能となる。

【0031】

また、本実施形態では、天井裏空間１２全体を箱状体１６で構成し、この箱状体１６の下板部分で天井部１３を構成したので、案内路１４及び連通路１５を通じた排ガスＧの流通を除く天井裏空間１２の気密性を容易に高めることができる。よって、天井裏空間１２に送り込まれた排ガスＧが暖房対象空間２などの屋内作業場に漏れ出す事態を確実に防止して、作業環境の健全性を保証することが可能となる。

【0032】

以上、本発明の一実施形態について述べたが、本発明に係る暖房システムは、その趣旨を逸脱しない範囲において、上記以外の構成を採ることも可能である。

【0033】

例えば上記実施形態のように、排ガス発生空間１がエンジン試験室である場合、エンジン４内部の燃焼により生じる排ガスＧの温度が非常に高温でかつエンジン４の駆動状態によって大きく変動する（１５０℃～７００℃）。図３は、上述のように排ガスＧが非常に高温域で大きく変動する場合に好適な構成に係る暖房システム２０の一例を示している。この暖房システム２０は、案内路１４から分岐して外部空間３につながる分岐路２１と、案内路１４を通じた排ガス発生空間１と天井裏空間１２との連通状態と、分岐路２１を通じた排ガス発生空間１と外部空間３との連通状態とを切替え可能な切替え機構２２と、排ガスＧの温度Ｔを計測可能な排ガス温度計２３と、切替え機構２２を制御する制御部２４とをさらに備える。

【0034】

分岐路２１は、例えば図３に示すように、排ガス排出装置１１から延びる案内路１４の中間位置から分岐し、下流端２１ａが外部空間３に開口している。また、制御部２４は、例えばエンジン４又はその近傍に取付けた排ガス温度計２３で計測した排ガスＧの温度Ｔに基づいて、排ガス発生空間１と天井裏空間１２との連通状態と、排ガス発生空間１と外部空間３との連通状態とを切替え可能としている。詳述すると、例えば排ガス温度計２３で計測した排ガスＧの温度Ｔが予め設定した閾値（例えば６００℃）未満である場合、制御部２４は、切替え機構２２に天井裏空間１２との連通状態に切替える指令を送る。これにより、天井部１３の熱輻射による暖房対象空間２の加温に適当な温度の排ガスＧが、案内路１４を通じて天井裏空間１２に送り込まれる（図３中、実線で示す流れ）。

【0035】

一方、計測した排ガスＧの温度Ｔが予め設定した閾値（例えば６００℃）以上である場合、制御部２４は、切替え機構２２に外部空間３との連通状態に切り替える指令を送る。これにより、天井部１３の熱輻射による加温には過剰な温度の排ガスＧは、案内路１４及び分岐路２１を通じて外部空間３に排出される（図３中、破線で示す流れ）。よって、天井部１３の熱輻射による過剰な加温が回避される。

【0036】

もちろん、上述した二つの実施形態は何れも例示に過ぎない。例えば図示は省略するが、計測した排ガスＧの温度に応じて、案内路１４で排ガスＧに適量のエアを供給し、排ガスＧの温度を適温範囲まで下げるように、本発明に係る暖房システムを構成してもかまわない。この場合、排ガスＧの温度に関係なく排ガスＧの発生時には常に暖房対象空間２を加温することが可能となる。

【0037】

また、以上の説明では、エンジン４の排ガスＧを本発明に係る暖房システムに利用した場合を例示したが、もちろんこれには限定されない。エンジン４以外に排ガスＧを発生させる機器又は設備であっても、本発明に係る暖房システムを適用することが可能である。

【0038】

また、以上の説明では、同じ建屋で排ガス発生空間１に隣接する空間を暖房対象空間２とした場合を例示したが、もちろんこれには限定されない。排ガス排出装置１１及び案内路１４を通じて天井裏空間１２に排ガスＧを供給可能な限りにおいて、排ガス発生空間１及び暖房対象空間２は任意である。

【符号の説明】

【0039】

１ 排ガス発生空間
２ 暖房対象空間
３ 外部空間
４ エンジン
５ 動力計
１０，２０ 暖房システム
１１ 排ガス排出装置
１２ 天井裏空間
１３ 天井部
１３ａ 表面（暖房対象空間側）
１４ 案内路
１５ 連通路
１６ 箱状体
２１ 分岐路
２２ 切替え機構
２３ 排ガス温度計
２４ 制御部
Ｇ 排ガス
Ｔ 温度
ｒｈ 輻射熱

【図1】

【図2】

【図3】