JPH09210470A - 自然放熱型電気蓄熱暖房器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 自然放熱型電気蓄熱暖房器の蓄熱時の放熱量
が外気温に応じて自動的に、しかも放熱時に問題が生じ
ないように調節されるようにすることである。 【解決手段】 蓄熱体を囲う断熱材を通常設計時よりも
厚くして蓄熱効果を通常設計時よりも高めた構造にす
る。また、バイメタル８でダンパ７を変位させて温風吹
出口６ｂの開度を調節する放熱量制御機構に電磁コイル
１３とそのコイルの励磁電流をコントロールする第２室
温設定器１２を含め、コイル励磁時に吹出口開度の調節
がバイメタル８と電磁コイル１３の２者によって行われ
る構造にする。これにより、蓄熱時にも外気温に応じて
放熱量を制御することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、ファン等による強制
的な放熱を行わない、いわゆる自然放熱型の電気蓄熱暖
房器に関する。

【０００２】

【従来の技術】自然放熱型蓄熱暖房器における蓄放熱の
制御方式には、次の２つがある。そのひとつは、蓄熱量
と放熱量をそれぞれに室温センサ無しで制御するもので
あり、他のひとつは、蓄放熱の各量を室温に応じて制御
するものである。

【０００３】室温センサを用いない前者の方式では、蓄
熱量の制御を図６の如き回路によって行う。この回路で
は、蓄熱温度コントローラ９としてバイメタル方式サー
モスタットや液体膨張式サーモスタットを用いており、
蓄熱体の温度が設定温度になるとサーモスタットのスイ
ッチが切れ、蓄熱体加熱用ヒータ２に対する通電が止ま
る。

【０００４】また、この方式での放熱量の制御は、手動
式ダンパや、蓄熱体の温度を感知して変形するバイメタ
ルを駆動源にした自動開閉式ダンパで温風吹出口の開度
を調節して行う。

【０００５】一方、室温センサを利用する後者の方式で
は、蓄熱量制御が図７の如き回路によって行われる。図
の回路では、蓄熱温度コントローラ９としてバイメタル
式サーモスタットを、また、室温センサ１５_-1、１５_-2
として液体膨張式センサを用いており、室温が低いとき
にはセンサ１５_-1による接点の押し上げがなされず、蓄
熱体温度が設定温度になるまでバイメタル式サーモスタ
ットのヒータ通電用スイッチが入り状態に保たれる。一
方、室温が高ければセンサ１５_-1がサーモスタットの接
点を押し上げ、そのために蓄熱体温度が低くてもある一
定温度（これはセンサ１５_-1による押し上げとバイメタ
ルによる押下げの力関係によって決まる）になればヒー
タ通電が止まる。

【０００６】また、この方式では、蓄熱時に室温センサ
１５_-2が補助ヒータ１７に加熱される。温風吹出口６ｂ
には、バイメタル８の変形変位を利用して開度調節を行
うダンパ７が設けられており、そのダンパ７が蓄熱時に
は、ヒータに加熱された室温センサ１５_-2の液体膨張力
で強制的に閉じられる。

【０００７】放熱制御は、蓄熱体の温度に応じたバイメ
タル変形によりダンパ７が動き、さらに、室温センサ１
５_-2の出力でダンパ７の変位量（即ち、温風吹出口の開
度）が室温に応じて増減され、室温を取込んだものにな
る。

【０００８】なお、蓄熱時の暖房は、ダンパが強制的に
閉じられるので、蓄熱体を囲む断熱材を通しての輻射熱
を利用して行われる。このため、断熱材厚さは、蓄熱時
の外気温を一定と仮定し、その外気温度のときに適正な
輻射熱量が得られる厚さにしてある。室温センサの無い
暖房器も同様の設計になっている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来の電気蓄
熱暖房器は、外気温が日中と夜間で大きく変化する気候
条件下での蓄放熱制御に弱点がある。

【００１０】設計時に断熱材厚さの決定に用いた外気温
（ここではこれをＴとする）に比べて実際の外気温が低
い場合、高い場合の動作と結果を以下にまとめる。

【００１１】−室温センサ無しの暖房器− ・蓄熱時、実際の外気温がＴより高い→そのままでは過
暖房になるので手動で蓄熱量を下げる→蓄熱量が不足し
て放熱時の暖房が不充分になる。

【００１２】・蓄熱時、実際の外気温がＴより低い→蓄
熱量を手動で上げ、さらに、温風吹出口を開ける→蓄熱
量が不足して放熱時の暖房が不充分になる。

【００１３】−室温センサ有りの暖房器− ・蓄熱時、実際の外気温がＴより高い→室温センサの働
きで蓄熱量が自動的に下がる→蓄熱量が不足し、放熱時
の暖房が不充分になる。

【００１４】・蓄熱時、実際の外気温がＴより低い→室
温センサの働きで蓄熱量が自動的に上がる→放熱時の必
要熱量は足りるが、蓄熱時は輻射熱だけで暖房するので
室温があまり上がらない。

【００１５】このように、設計時に断熱材厚さの決定に
用いた外気温Ｔに対し、実際の室温に高低がある場合、
従来技術では対応しきれないことがある。

【００１６】この発明は、かかる不具合を無くして自然
放熱型電気蓄熱暖房器の性能、信頼性を高めることを課
題としている。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、この発明においては、蓄熱体を囲う断熱材を通常設
計時よりも厚くして蓄熱効果（ヒータ発熱量に対する蓄
熱体の蓄熱量）を通常設計時よりも高めた構造にする。
また、蓄熱温度コントローラで所望の蓄熱温度を設定
し、蓄熱体温度が設定値に到達したときに蓄熱体加熱用
ヒータへの通電を止める蓄熱量制御機構と、第１室温設
定器で位置調整がなされるバイメタルを有し、蓄熱体の
温度を感知して変形するそのバイメタルでダンパを変位
させて温風吹出口の開度を調節する放熱量制御機構を具
備させ、さらに、前記放熱量制御機構に、前記ダンパを
電磁力で変位させる電磁コイルと、この電磁コイルの励
磁電流をコントロールする第２室温設定器を含め、この
第２室温設定器による室温調節時に温風吹出口の開度調
節が前記バイメタルと電磁コイルの２者によって行われ
るようにする。

【００１８】室温センサを付加し、蓄放熱の制御が室温
に応じてなされるようにするとより好ましいものにな
る。

【００１９】なお、蓄熱温度コントローラは、バイメタ
ル式サーモスタット又は液体膨張式サーモスタットが望
ましい。室温センサもバイメタルや液体膨張式センサが
好ましい。また、第２室温設定器に、可変抵抗器、スラ
イダック、バリアブルコンデンサ、フォトカプラ等を用
い、電圧制御方式によって電磁コイルの励磁電流制御を
行うのも好ましい。これ等を用いれば簡素で安価な暖房
器が実現できる。

【００２０】

【作用】断熱材を通常設計時よりも厚くすると、輻射に
よる放熱量が減るので、蓄熱時の外気温が高いときの輻
射熱による過暖房を蓄熱量を下げずに防止でき、また、
そのために、放熱時の熱量不足による室温低下も抑制で
きる。

【００２１】また、蓄熱時に外気温が低い場合、蓄熱体
温度による吹出口開度の調節だけでは、蓄熱体の温度が
高いときには特に室温が上がらないが、この発明では第
２室温設定器で室温を高める設定を行うと電磁コイルの
磁力でダンパ変位量が増大して吹出口開度が大きくなる
ため、外気温が低いときにも室温を設定温度近くに維持
することができる。さらに、輻射放熱量の低減により蓄
熱効率が高まるため、吹出口から放熱を行っても必要な
蓄熱量を確保することが可能になる。

【００２２】なお、室温センサを付加したものは、蓄熱
温度コントローラで設定した蓄熱量や、バイメタル又は
バイメタルと電磁コイルの２者によって調節される温風
吹出口の開度が室温に応じて微調節されるので、室温の
制御特性が更に安定する。

【００２３】

【発明の実施の形態】図１に、この発明の電気蓄熱暖房
器の実施形態の概要を示す。図の１は蓄熱体、２は蓄熱
体を加熱する電気ヒータ、３は蓄熱体の周囲を取巻く断
熱材、４は断熱レンガ、５は外部ケース、６は温風路、
７は温風吹出口６ｂの開度を調節するダンパである。吸
込口６ａから導入された空気は蓄熱体１に触れ、直接の
熱交換で温風になって吹出口６ｂから流出する。

【００２４】８は、蓄熱体の温度を直接に、又は温風温
度などから間接的に感知して変形するバイメタルであ
り、このバイメタル８の力でダンパ７が変位して吹出口
６ｂの開度が変わる。この他に、蓄熱温度コントロー
ラ、第１、第２室温設定器、電磁コイルが設けられ、更
に必要に応じて室温センサが付加されるが、これ等は図
１には示していない。

【００２５】断熱材３は、その厚み決定に用いる外気温
を通常設計時よりも高くし、実際の外気温がその決定用
温度のときに輻射熱量が適正になるように通常設計時に
比べて厚みを大きくしてある。

【００２６】図２は、実施形態の暖房器に用いられる室
温センサが無い蓄放熱制御機構のブロック図、図３は図
２のものに室温センサを付加した機構のブロック図であ
る。

【００２７】蓄熱温度コントローラ９としては、例え
ば、バイメタル式サーモスタットが用いられる。１０
は、蓄熱温度の過昇防止器であり、安全面で好ましい要
素である。

【００２８】第１室温設定器１１は、放熱時の室温設定
に用いられるもので、ここでは、バイメタル８に可変の
力を加え、ダンパ７が完全に閉じるときのバイメタル変
位量を変えるものを用いている。

【００２９】また、第２室温設定器１２は、蓄熱時の放
熱量をコントロールするもので、ここでは、可変抵抗を
用いている。この可変抵抗の抵抗調整で電磁コイル１３
の励磁電流が変化してコイルの発生電磁力が変わる。電
磁コイル１３は、バイメタル８に接続した磁性体の軸１
４を磁化する。例示の機構は、その磁力で軸１４が固定
磁性体１６側に引き動かされ、その変位で揺動支点をも
つバイメタル８が傾き、ダンパ７が動いて吹出口開度が
大きくなるようにしてあり、これを用いて蓄熱時にも外
気温に応じた放熱制御を行うことができる。

【００３０】このほか、図３の機構は、室温センサ１５
_-1として液体膨張式センサを用い、室温が設定温より低
いときには蓄熱体の温度が蓄熱温度コントローラ９によ
る設定温度になるまでヒータ通電回路のスイッチが切れ
ず、一方、室温が設定温度より高ければセンサの液体膨
張力でスイッチの接点が押されて蓄熱体温度が設定温度
以下でもある温度になればスイッチが切れるようにして
いる。

【００３１】また、ここでは、室温センサ１５_-2も液体
膨張式センサとし、室温が低いときにはバイメタル８に
加わる液体膨張力が下がって吹出口開度が大きくなり、
また、室温が高ければバイメタル８に加わる液体膨張力
が上がって吹出口の開度が小さくなるようにしている。
つまり、センサ１５_-2の液体膨張力でバイメタル８によ
り調節される吹出口開度が室温に応じて増減する。

【００３２】次に、図２、図３の制御機構による制御動
作について説明する。

【００３３】図２の機構は、蓄熱時間帯になるとヒータ
２の通電が入になり、蓄熱温度コントローラ９による設
定温度になったところでその通電が切になる。この蓄熱
時に、外気温が高ければ第２室温設定器１２による設定
温度を下げる。これにより、電磁コイル１３の力による
ダンパ駆動力がゼロ又は微小になり、蓄熱体温度に応じ
た吹出口開度の調節が行われて吹出口６ｂからの放熱量
が少なくなる（或いはゼロになる）。また、断熱材を厚
くして輻射放熱を減らしているので、過暖房になること
もなく、蓄熱量を下げずに済む。

【００３４】一方、蓄熱時に外気温が低いときには、第
２室温設定器１２による設定温度を上げる。この場合、
電磁コイル１３の力が加えられるので吹出口開度が大き
くなり、そこからの放熱で室温が早く上昇する。また、
蓄熱効率が高まっているので、吹出口からの放熱を行っ
ても蓄熱量は充分に確保される。

【００３５】さらに、放熱時には、バイメタル８により
蓄熱体温度に応じた吹出口開度調節がなされて実際の室
温が第１室温設定器１１によって設定された室温に近い
ものになる。

【００３６】図３の制御機構は、室温センサ１５_-1の出
力でヒータ２が切になる時期が微調整され、蓄熱量が室
温に応じたものになる。

【００３７】また、蓄熱時、放熱時の吹出口の開度が室
温センサ１５_-2の出力により増減され、放熱量が室温に
応じたものになる。

【００３８】図４に、図２の制御機構を用いた暖房器
（発明品１）と、図６の制御機構を用いた暖房器（従来
例１）の室温制御特性を示す。

【００３９】また、図５に、図３の制御機構を用いた暖
房器（発明品２）と、図７の制御機構を用いた暖房器
（従来例２）の室温制御特性を示す。

【００４０】図４から判るように、発明品１は従来例１
に比べて外気温の影響による室温変動が抑えられ、設定
温度に近い室温制御が成されている。

【００４１】また、図４及び、図５から判るように、発
明品２は外気温の影響による室温変動が従来例や発明品
１よりも更に小さくなり、放熱の終期にも設定温度に近
い室温が保たれている。

【００４２】

【発明の効果】以上説明したように、この発明では自然
放熱型蓄熱暖房機の断熱材厚さを通常設計時よりも厚く
して蓄熱効率を高め、さらに、この暖房器の放熱制機構
に、吹出口の開度を増大させる電磁コイルとそのコイル
の励磁電流を設定温度に合うように変化させる第２室温
設定器を加え、第２室温設定器による室温調整時にバイ
メタルと電磁コイルの２者による吹出口開度の調節が行
われるようにしたので、蓄熱時、放熱時とも外気温の高
低の影響を無くして室温制御を安定させることができ、
性能、信頼性の向上が図れる。

【００４３】なお、蓄熱は通常、人為的調節をし難い深
夜に行われ、この蓄熱時の放熱量制御が自動化されるの
で、この面でも好ましい暖房器を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態の暖房器の概要を示す断面図

【図２】制御機構の一例を示すブロック図

【図３】制御機構の他の例を示すブロック図

【図４】室温センサの無い暖房器の制御特性を比較した
図表

【図５】室温センサを有する暖房器の制御特性を比較し
た図表

【図６】従来の制御機構の一例をブロック図

【図７】従来の制御機構の他の例を示すブロック図

【符号の説明】

１ 蓄熱体 ２ 電気ヒータ ３ 断熱材 ４ 断熱レンガ ５ 外部ケース ６ 温風路 ６ａ 吸込口 ６ｂ 吹出口 ７ ダンパ ８ バイメタル ９ 蓄熱温度コントローラ １０ 蓄熱温度過昇防止器 １１ 第１室温設定器 １２ 第２室温設定器 １３ 電磁コイル １４ コイルで磁化する軸 １５_-1、１５_-2 室温センサ １６ 固定磁性体 １７ 補助ヒータ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 蓄熱体を囲う断熱材を通常設計時よりも
   厚くして蓄熱効果を通常設計時よりも高めた構造にする
   と共に、蓄熱温度コントローラで所望の蓄熱温度を設定
   し、蓄熱体温度が設定値に到達したときに蓄熱体加熱用
   ヒータへの通電を止める蓄熱量制御機構と、第１室温設
   定器で位置調整がなされるバイメタルを有し、蓄熱体の
   温度を感知して変形するそのバイメタルでダンパを変位
   させて温風吹出口の開度を調節する放熱量制御機構を具
   備させ、さらに、前記放熱量制御機構に、前記ダンパを
   電磁力で変位させる電磁コイルと、この電磁コイルの励
   磁電流をコントロールする第２室温設定器を含め、この
   第２室温設定器による室温調節時に温風吹出口の開度調
   節が前記バイメタルと電磁コイルの２者によって行われ
   るようにしたことを特徴とする自然放熱型電気蓄熱暖房
   器。
2. 【請求項２】 前記蓄熱量制御機構と放熱量制御機構に
   それぞれ室温センサを含め、その室温センサの出力を取
   入れて室温に応じた蓄放熱制御を行うようにしてある請
   求項１記載の自然放熱型電気蓄熱暖房器。
3. 【請求項３】 前記蓄熱温度コントローラ、室温センサ
   として、バイメタル式サーモスタット、又は液体膨張式
   サーモスタットを用いた請求項１又は２記載の自然放熱
   型電気蓄熱暖房器。
4. 【請求項４】 第２室温設定器に、可変抵抗器、スライ
   ダック、バリアブルコンデンサ、フォトカプラ等を用
   い、電圧制御方式によって電磁コイルの励磁電流制御を
   行うことを特徴とする請求項１、２又は３記載の自然放
   熱型電気蓄熱暖房器。