JPH06281256A

JPH06281256A - 温風発生装置

Info

Publication number: JPH06281256A
Application number: JP6880393A
Authority: JP
Inventors: Junji Senoo; 純二瀬野尾; Takeyoshi Oki; 建好沖
Original assignee: Fujikura Ltd; Meishin Kogyo KK
Current assignee: Fujikura Ltd; Meishin Kogyo KK
Priority date: 1993-03-26
Filing date: 1993-03-26
Publication date: 1994-10-07

Abstract

(57)【要約】【目的】モータの巻線から発生する熱を積極的に利用
して温風を発生する温風発生装置において、モータの巻
線を兼ねる発熱体の局部過熱を防止し、小型化を計る。【構成】モータ１３の固定子巻線の一部または全部が
発熱体１８を兼ね、このモータの回転子軸にシロッコフ
ァン１６が取りつけられ、このシロッコファン１６の内
側にモータ１３全体が収容されるとともに空気吹込側に
前記発熱体１８が位置するように配置する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、温風を発生し、暖房
装置、衣類乾燥機、ヘアドライヤー、ハンドドライヤー
などの温風利用機器に用いられる温風発生装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の温風発生装置は、モータ
の回転軸にファンを取りつけて送風部を構成し、この送
風部のファンの風下側にニクロムヒータやセラミックヒ
ータなどの発熱体を設け、これを筺体内に収容した構造
のものがほとんどである。しかしながら、このような温
風発生装置にあっては、発熱体を別に設けるため、コス
トが嵩み、スペースも余分に必要となるなどの不都合が
あった。

【０００３】このような観点から、モータの巻線を発熱
体に兼用するとともに回転軸にファンを取り付け、モー
タ巻線からの発熱を熱源とした温風発生装置が考えられ
ており、既に特開昭４９−８８１４２号公報、特開昭６
１−３５１３２号公報、特開昭６３−３１５８６０号公
報、特開昭６３−３１５８６４号公報、特開昭６３−３
０２２５３号公報などに開示され、公知である。

【０００４】しかしながら、これら先行発明にあって
は、単なる着想にすぎず、実際にこれを製作してみる
と、巻線からの発熱量を十分なものとするとモータの回
転力が不足し、ファンを十分に回転させることができ
ず、ファンを十分に回転させようとすると発熱量が著し
く減少する不都合があった。すなわち、十分な発熱量を
確保し、同時にファンを十分な回転速度、回転トルクで
回転させることは不可能であった。また、巻線による発
熱量を十分に確保しようとすると、巻線自体の温度が５
００〜７００℃近くに昇温し、巻線を構成している絶縁
電線の耐熱性に問題が生じ、寿命が短くなって長期間の
使用に耐えられないことも判明した。さらに、巻線から
の発熱量を大きくするために大電流を供給すると、巻線
に磁気振動が生じ、これによってうなりが発生すること
があり、この磁気振動で絶縁電線が擦れ合い、これによ
っても絶縁被膜が損傷する不都合があった。

【０００５】このような実用上の欠点を解決するものと
して、本発明者等は、米国特許明細書第５，１６４，６
２６号（１９９２年１１月１７日登録）に開示の温風機
を提案している。この温風機は、図１０に示すように、
誘導モータ１の回転軸２にシロッコファン３を取り付
け、誘導モータ１の固定子コア４に複数枚のコイル素子
５…を固着したものであって、これらコイル素子５…が
誘導モータ１の固定子界磁コイル（巻線）となるととも
に発熱体として機能するものである。

【０００６】上記コイル素子５は、図１１に示すように
導電率５〜９５％（ＩＡＣＳ）の導体に耐熱絶縁被膜を
被覆した絶縁電線６を空芯巻きで平板状に薄く巻回した
コイル７の両側面に絶縁層８を介して磁性材などからな
る放熱板９，９をボルトとナットにより圧締したもので
ある。このような構造の温風機では、上述の実用上の欠
点が解消され、１００〜１５０℃の高温の温風を十分な
風量で送り出すことができ、しかもコイル素子５の冷却
が十分な風量で、かつその平板状の広い表面積によって
効率的に行われるため、絶縁電線の過熱がなく、長寿命
となり、実用的な製品となりうるものである。

【０００７】ところで、上述の米国特許明細書第５，１
６４，６２６号に開示の温風機では、シロッコファン３
からの空気流がコイル素子５…に当り、ここで熱交換さ
れて温風となる構造であるため、コイル素子５の一部で
空気が十分に当らない死角となる部分が生じ、局部的に
過熱される部分が生じること、形状の小型化が困難で、
具体的な用途に使用する際に障害となることなどの不都
合が存在することが明らかとなった。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】よって、この発明にお
ける課題は、発熱体を兼ねる巻線（コイル素子）の局部
過熱を防止でき、小型化が可能な温風発生装置を得るこ
とにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】かかる課題は、モータの
固定子巻線の一部または全部が発熱体を兼ね、このモー
タの回転子軸にシロッコファンが取りつけられ、このシ
ロッコファンの内側にモータ全体が収容されるとともに
空気吹込側に前記発熱体が位置するように配置すること
によって解決される。

【００１０】

【実施例】図１ないし図３は、本発明の温風発生装置の
一例を示すもので、図中符号１１は筺体であり、この筺
体１１は金属板、耐熱性プラスチックなどから作られて
いる。この筺体１１内には、温風発生装置の装置本体１
２が収容されている。装置本体１２はモータ１３と、こ
のモータ１３の回転子１４の回転軸１５に取り付けられ
たシロッコファン１６とから概略構成されている。

【００１１】モータ１３は、誘導モータの１種であるく
まとりモータであって、その固定子のコア（鉄心）１７
は、いわゆる三脚型と呼ばれるものの１種であって、そ
の中心脚１７ａの中央部には回転子１４が配置されてい
る。また、中心脚１７ａの回転子１４をはさんだ対称位
置には、それぞれ固定子巻線（固定子界磁コイル）を兼
ねる板状の発熱体１８…が複数枚（本例では３枚ずつ）
金属製筒体１９を介して取り付けられている。

【００１２】上記固定子巻線を兼ねる発熱体１８は、図
４ないし図６に示すような構造のものである。すなわ
ち、発熱体１８は図４に示すようにコイル２０、中間絶
縁層２１、２層の側面絶縁層２２，２２および２枚の放
熱板２３，２３から構成されるものである。図５は、発
熱体１８の放熱板２３，２３および一方の側面絶縁層２
２を取り除いて内部構造を示したものであり、図６は、
発熱体１９の外観を示したものである。

【００１３】コイル２０は、１本の絶縁電線２４を整列
巻きに巻回して得られた巻列数が２列のもので、この２
つの巻列２５，２５の中間には中間絶縁層２１が配され
ている。これら巻列２５，２５は、同じ巻回数で巻回さ
れており、それぞれの巻き初めがともに最内周にあり、
巻き終りはそれぞれ最外周にあり、これら巻き終りから
リード２６，２６が延びている。また、それぞれの巻列
２５，２５の巻き初めにおいて１本の絶縁電線２４が連
続している。

【００１４】コイル２０の巻径は、外径で２５〜１００
ｍｍ、内径で１０〜３０ｍｍで（外径）と（内径）の比
率は３対１前後が好ましく、巻層数は２０〜２００層程
度とすることが好ましく、巻回数は発熱量および発生磁
気の強さによって定められるが、通常は４０〜２００タ
ーンの範囲とされる。

【００１５】また、絶縁電線２４としては、導体上に耐
熱絶縁被覆を被覆したものが用いられる。ここでの導体
としては、導電率が５〜９５％（ＩＡＣＳ）の範囲のも
のが選択される。導電率が５％未満の導体、例えばニク
ロム線では磁場と熱の同時発生は見られない。また、導
電率が９５％を越える導体、例えばニッケルめっき銅線
では、大電流が急激に流れ、発熱量が大きくなり、導体
が溶断することがある。

【００１６】また、導体としては耐熱性の良好なものが
好ましく、銅クラッド鋼、ニッケル、ステンレス鋼クラ
ッド銅、ニッケルクラッド銅、アルミニウム、銅合金、
金、白金、炭素繊維などが好ましい。

【００１７】耐熱絶縁被覆としては、アルミナ、マグネ
シアなどのセラミック粉末をメチルシリコーン、メチル
フェニルシリコーンなどの熱硬化性樹脂のバインダーに
混合したものを導体に塗布、焼付け、その上にポリイミ
ドエナメルなどの耐熱樹脂塗料を塗布、焼付けたもの
で、コイルに巻回後、高温で焼成して耐熱性の優れた絶
縁被覆とするもの、あるいはコイルに巻回前に高温で焼
成するものがある。導体径は、０．１〜３ｍｍ程度がよ
いが、この範囲外であってもよい。絶縁被膜の厚さは２
０〜５０μｍ程度が好ましいが、この範囲外であっても
よい。

【００１８】中間絶縁層２１には、耐熱性、電気絶縁性
およびある程度の可撓性を有する材料、例えば板状の厚
さ０．１〜１ｍｍのマイカ、ガラスクロス、ガラスマッ
ト、セラミックペーパー（シート）などの表面にエポキ
シ系接着剤などの耐熱性接着剤を塗布したものなどが用
いられる。中間絶縁層２１は、図５に示すように、その
外形が四角状のもので、その中心にはコイル２０の中空
部に対応する円形の穴があけられており、またコイル２
０の巻回時に絶縁電線２４をその内周側に位置せしめる
ための切り込み２７が上記穴に向けて形成されている。
そして、コイル２０は、中間絶縁層２１の表面の耐熱性
接着剤によって各巻列２５，２５が中間絶縁層２１に固
着された状態となっている。

【００１９】さらに、このようなコイル２０の両側面に
は、２枚の側面絶縁層２２，２２が設けられている。こ
の側面絶縁層２２としては、先の中間絶縁層２１と同じ
ものが用いられるが、切り込みは不要である。これら側
面絶縁層２２，２２も、その表面の耐熱性接着剤によっ
て各巻列２５，２５に強固に固着されている。

【００２０】そして、この側面絶縁層２２，２２の両側
には２枚の放熱板２３，２３が圧締して取り付けられ
て、図６に示すような発熱体１８が構成されている。こ
の例の放熱板にあっては、一方の放熱板２３を、発熱体
１８の厚み分と折り曲げ部とを有する浅皿状の収容部２
３ａとし、他方の放熱板２３を平板状の蓋部２３ｂと
し、上記収容部２３ａに上述のコイル２０と中間絶縁層
２１および側面絶縁層２２，２２とを一体化したものを
収め、蓋部２３ｂをかぶせたのち、プレス装置により加
圧するとともに折り曲げ部２３ｃを図４および図６のよ
うに折り曲げて圧締一体化したものである。放熱板２
３，２３の圧締は、上述のプレス加工によるもの以外
に、ボルトナットなどによるものでもよい。放熱板２
３，２３には、当然コイル２０の中空部に対応する円形
の穴があけられていることは言うまでもない。

【００２１】放熱板２３としては、軟鉄、鋼、珪素鋼、
パーマロイなどの磁性体からなる金属板等が用いられ、
通常は耐熱性、防錆性などの点から、ステンレス鋼板、
亜鉛メッキ、スズメッキなどの防錆処理を施した鉄板等
が用いられる。放熱板２３の厚さは約０．２〜２ｍｍ程
度が好ましく、表面積は１枚当り２０〜３０００ｃｍ²
でコイル発熱量に比例した大きさとし、コイル表面積の
１．５倍以上が好ましい。また、放熱板２３には、放熱
性、強度、磁気振動防止の点から、外方に突出する多数
のリブ２８…が形成されており、そのリブ２８…の方向
を後述するシロッコファン１６による風の向きに沿わせ
るようになっている。

【００２２】また、放熱板２３としては、上述の磁性材
からなるものの他に、アルミニウム、アルミニウム合
金、銅、銅合金などの非磁性材であって熱伝導の良好な
材料からなるものであってもよい。この場合、磁場の発
生の強さが若干低下するが、十分使用できる範囲であ
り、逆に放熱性が向上する利点がある。また、鉄板とア
ルミニウム板との貼り合せ板などを用いれば、磁場の低
下が防止できるとともに放熱効果が向上して好ましい。

【００２３】また、この発熱体１８では、放熱板２３，
２３で中間のコイル２０を圧締することが重要である。
すなわち、放熱板２３，２３で圧締することでコイル２
０の各巻列２５，２５が各絶縁層２１，２２，２２にな
かば埋め込まれた状態となり、巻線２４と絶縁層２１，
２２，２２との接触面積が増大し、熱伝導が良好となっ
てコイル２０で発生した熱が速やかに放熱板２３，２３
に伝えられる。このため、コイル２０の巻線自体の温度
上昇を防止することを可能にした。従って、絶縁電線２
４の寿命が延びるとともに放熱効果が著しく高いものと
なる。また、コイル２０の磁気振動やうなりもこの圧締
により防止でき、耐熱絶縁被覆の損傷を大きく低下させ
うる。

【００２４】このような構造の発熱体１８にあっては、
コイル２０から発生する熱が放熱板２３，２３に良好に
伝えられるとともに放熱板２３が磁性材から作られてい
る場合には、この放熱板２３が一種の磁気回路を構成
し、コイル２０で発生する磁束の大部分が発熱体１８の
中心の空洞部分２９に集中し、特にコイル２０の外周側
で発生する磁束が中心部の空洞部分２９に集中し、空洞
部分２９において高い磁束が発生する。この結果、発熱
体１８は、高い発熱量が確保できしかも発生磁場も強い
ものとなりうる。発生磁場の強さは、コイル２０の巻列
数、巻層数、巻回数を適宜変化させることで広い範囲で
設定できる。

【００２５】特に、各巻列２５，２５は、ともに１列の
整列巻きの状態で巻回され、中間絶縁層２１および側面
絶縁層２２，２２でその状態が固定されているので、そ
れぞれの巻線で発生する磁束が互いに打ち消し合うこと
がなく、放熱板２３，２３から構成される磁気回路に伝
搬される。

【００２６】一方、図２に示すようにコア１７の両側脚
１７ｂ，１７ｂには、それぞれ固定子巻線の一部となる
補助コイル３０，３０が巻回されて取り付けられてい
る。補助コイル３０は、一般の導電率が９５％（ＩＡＣ
Ｓ）以上の導体からなる絶縁電線を用い、通常の密着巻
したものであって、発熱体１８…の近傍に位置するため
に耐熱性の良好な絶縁電線からなるものが好ましい。

【００２７】また、発熱体１８…は、それぞれのリード
２６…が直列に結線され、補助コイル３０，３０も同様
に直列に結線され、図示しない遅延回路を介して商用電
源に接続されるように構成されている。遅延回路は、装
置本体１２のメインスイッチがオフとなった時に補助コ
イルの一方もしくは両方３０，３０のみに通電し、シロ
ッコファン１６を回転させて、発熱体１８…の余熱を冷
却し、発熱体１８…の過熱を防止するもので、メインス
イッチのオフ後、約６０〜１２０秒程度の時間、シロッ
コファン１６が弱回転するようになっている。

【００２８】シロッコファン１６は、多翼通風機の１種
であって、複数枚（通常６４枚）のフィン３１…の一端
が円板の周縁部に立設する状態で取り付けられ、その他
端にはリムが設けられたもので、円板の回転中心にはモ
ータ１３の回転軸１５を固定するボス３２が取り付けら
れており、モータ１３によって矢印方向に回転し、その
リム側の中央部分から空気を吸い込み、周回転方向に吐
出するものである。

【００２９】そして、図１、図３に示すようにこのシロ
ッコファン１６の内部にモータ１３全体が収容された状
態となるように、モータ１３およびシロッコファン１６
が配置されている。すなわち、シロッコファン１６のフ
ィン３１の軸方向の長さとファン１６の内径との範囲内
にモータ１３全体が収まるようにモータ１３の各部分の
寸法が定められている。通常、図３に示すようにモータ
１３のうち、発熱体１８の奥行寸法が大きいので、これ
がフィン３１の軸方向の長さよりも小さくなることが必
要である。

【００３０】さらに、上記筺体１１は、この例にあって
は、その外形が概略半楕円状の箱体であって、その一方
の側面には空気吸入のための吸入口があけられ、ファン
１６の回転周方向には、温風を吹き出す吹出口があけら
れている。そして、装置本体１２は、その中心に対して
偏心した位置に置かれ、シロッコファン１６の回転方向
に沿って、送風通路３３の断面積が徐々に大きくなるよ
うに送風通路３３が渦巻状となるように構成されてい
る。

【００３１】このような構造の温風発生装置にあって
は、空気の流れが、シロッコファン１６の中央部から回
転方向になるため、発熱体１８…全体に空気が均一に接
触しつつ流れるので、熱交換が良好となるとともに発熱
体１８が局部的に過熱されることがなく、加熱劣化の恐
れがなく、長寿命となる。また、モータ１３がシロッコ
ファン１６の内部に収容されているので、装置全体が占
める体積を小さくすることができ、コンパクトとするこ
とができる。

【００３２】さらに、固定子巻線を兼ねる発熱体１８
は、その巻線量が少ないため、コイルとしてインダクタ
ンスが低くなり、電源オン時に大電流を流すことがで
き、モータ１３の回転数の立ち上がりが早くなり、スイ
ッチ投入時、瞬間に大風量の温風を発生することができ
る。また、この例ではモータとして効率の低いくまとり
モータを使用しているが、発生する熱は、温風として結
果的に利用しているため、トータルのエネルギー効率は
極めて高いものとなる。

【００３３】以下、本発明の温風発生装置の変形例につ
いて説明する。図７に示すものは、モータ１３のコア１
７の中心脚１７ａに１組の補助コイル３０，３０を取り
付け、両側脚１７ｂ，１７ｂにそれぞれ３枚ずつの発熱
体１８…を取り付けたものである。また、補助コイル３
０をなす絶縁電線としては、発熱体１８のコイル２０に
使用されている耐熱性導体にセラミック絶縁被覆を設け
たものを用いることもでき、さらに耐熱性導体として導
電率が５〜９５％（ＩＡＣＳ）のものを用いれば、補助
コイル３０からも発熱し、装置全体の発熱量を高めるこ
とができ、高温の温風を得ることができる。

【００３４】また、他の変形例として、モータ１３のコ
ア１７の中心脚１７ａおよび２つの両側脚１７ｂ，１７
ｂにすべて発熱体１８…を取り付けることもできる。さ
らに、図８に示すようにコア１７に取り付けられた発熱
体１８…の間隙に、発熱体１８からの熱をより効率よく
空気に伝熱するために冷却用フィン３４…を充填するこ
とができる。この冷却用フィン３４は、厚さ０．１〜
０．３ｍｍ程度のアルミニウム板、銅板を波状に折り曲
げ、かつ折り曲げ部分に切り込みを入れて突出部を作っ
たものである。勿論、冷却用フィン３４はこの図示のも
のに限られるものではない。

【００３５】また、図９に示すように、シロッコファン
１６として、フィン３１…が傘状に開いた形状のものを
使用し、筺体１１の吐出口を図のように朝顔状に形成す
ることにより、温風の吹出方向がモータの回転軸方向と
することができ、空気吹込側から直線状に吹出側に流す
ことができる。

【００３６】また、他の変形例として、筺体１１の温風
出口付近に種々の発熱素子を付設して補助加熱をするこ
ともできる。このための発熱素子として発熱体１８と同
様のものを用いることができる。さらに、本発明の温風
発生装置にあっては、モータとしてはくまとりモータに
限られることはなく、かご形モータなどの交流誘導モー
タ、交流モータ、直流モータなどの固定子の巻線とし
て、本発明での発熱体を用いることで同様の温風発生装
置とすることができる。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の温風発生
装置によれば、高温の温風を大風量で供給することがで
きるとともに、全体の大きさを小型化でき、かつ発熱体
の局部的な過熱を防止でき、長時間の運転が可能となる
などの効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の温風発生装置の一例を示す全体構成
図である。

【図２】図１の要部を示す正面図である。

【図３】図１の要部を示す断面図である。

【図４】本発明で用いられる発熱体の一例を示す断面
図である。

【図５】発熱体の一例を示す分解斜視図である。

【図６】発熱体の一例の外観をす斜視図である。

【図７】本発明の温風発生装置の他の例の要部を示す
正面図である。

【図８】同じく他の例の要部を示す構成図である。

【図９】同じく他の例の要部を示す概略構成図であ
る。

【図１０】従来の温風機の例を示す斜視図である。

【図１１】従来の温風機に用いられた発熱体の例を示
す断面図である。

【符号の説明】

１２…装置本体、１３…モータ、１４…回転子、１５…
回転軸、１６…シロッコファン、１７…コア

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】モータの固定子巻線の一部または全部が
発熱体を兼ね、このモータの回転子軸にシロッコファン
が取りつけられ、このシロッコファンの内側にモータ全
体が収容されるとともに空気吹込側に前記発熱体が位置
するように配置された温風発生装置。
【請求項２】請求項１における固定子巻線を兼ねる発
熱体が、耐熱絶縁被膜を有し、導電率が５〜９５％の導
体からなる絶縁電線を空芯巻きで平板状に巻回したコイ
ルの両側面に耐熱絶縁層を介して放熱板を圧締するとと
もにコイルの巻幅方向のほぼ中間に中間絶縁層を設けた
構造の熱と磁場とを同時に発生する素子である請求項１
記載の温風発生装置。
【請求項３】請求項１における固定子巻線を兼ねる発
熱体が、耐熱絶縁被膜を有し、導電率が５〜９５％の導
体からなる絶縁電線を空芯巻きで巻列数を２列として巻
回したコイルの巻列の中心と両側面とにそれぞれ絶縁層
を配し、これら巻列と各絶縁層とを固着し、両側面の絶
縁層の外側から２枚の放熱板を圧締した構造の熱と磁場
とを同時に発生する素子である請求項１記載の温風発生
装置。
【請求項４】上記コイルは、それぞれの巻初めがとも
に最内周に、巻終りがともに最外周にあって、１本の上
記導体で２つの巻列が連続して巻回されたものである請
求項３記載の温風発生装置。
【請求項５】上記耐熱絶縁被膜が、セラミック絶縁被
膜であることを特徴とする請求項２ないし４のいずれか
に記載の温風発生装置。
【請求項６】上記絶縁層が、表面に耐熱接着剤が塗布
されたマイカ類であることを特徴とする請求項２ないし
４のいずれかに記載の温風発生装置。
【請求項７】上記放熱板が、鉄板、鋼板、ステンレス
鋼板、珪素鋼板のいずれかからなるものである請求項２
ないし４のいずれかに記載の温風発生装置。
【請求項８】モータが誘導モータである請求項１記載
の温風発生装置。
【請求項９】誘導モータがくまとりモータである請求
項８記載の温風発生装置。
【請求項１０】モータの固定子のコアが三脚型であっ
て、その中央脚の回転子をはさんで対向する位置に前記
発熱体が配置されている請求項１記載の温風発生装置。