JPH09296960A - 電気蓄熱暖房器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 内部に通風路を有する自然放熱型電気蓄熱暖
房器の蓄熱効率と放熱効率を高めることである。 【解決手段】 ２個を対とする蓄熱体１の合わせ面に溝
１０を設けてそこに電気ヒータ２を組込む。溝１０はヒ
ータ収納の専用溝とし、通風路３は、突条１３を断熱材
４との間のスペーサとして蓄熱体の側面に設けて充分な
サイズを確保する。突条１３は別部品で形成してもよ
く、この突条で放熱面積を広げる。以上で蓄、放熱の効
率が良くなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、深夜電力を利用
して夜間に蓄熱体に熱を蓄え、昼間に蓄えた熱を放出し
て暖房を行う電気蓄熱暖房器に関する。

【０００２】

【従来の技術】電気蓄熱暖房器には、内部に流入した空
気を温めて温風を流出させるものと、暖房に必要な熱を
全て輻射熱として放出するものがある。

【０００３】前者の方式のものは、蓄熱体との熱交換を
行う通風路を備えており、熱交換して出来た温風の吹出
量（即ち放熱量）を、通風路の吹出口開度を熱応動式又
は手動式の蓋で調節して制御することができる。また、
温風吹出しも自然対流を利用して行えることからよく利
用されている。

【０００４】なお、この前者の方式の暖房器は、殆どの
ものが、図６に示すように、直方体の蓄熱体１、１の合
わせ面間に電気ヒータ２を挟み込み、合わせ面間に生じ
るヒータ径相当の隙間を通風路３として利用している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】図６に示す構造の電気
蓄熱暖房器は、電気ヒータをスペーサ代わりにしている
ので、通風路の奥行き寸法ｄが不足し、またヒータが障
害物となってヒータ取付部では空気の流れが阻害される
ため自然対流による通風量が充分に得られず、高放熱が
望めない。また、ヒータ熱が通風路内の空気に奪われる
ためヒータ熱が蓄熱体に効率良く伝わらず、エネルギー
ロスも大きくなる。

【０００６】この発明は、通風路を有する電気蓄熱暖房
器の高性能化のために上述の問題点を無くすることを課
題としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明では、上記の課
題を解決するため、蓄熱体、蓄熱体加熱用の電気ヒー
タ、蓄熱体を囲む断熱材、蓄熱体に蓄える熱量の制御機
構、吸入口から流入した空気を蓄熱体との熱交換により
温風に変えて吹出口から流出させる通風路、及びこの通
風路の吹出口に設けた蓋で吹出口開度を変えて温風吹出
量を調整する放熱量制御機構を備える電気蓄熱暖房器に
おいて、蓄熱体の内部にヒータ形状に適合した溝を設け
てこの内部の溝に前記電気ヒータを収納し、さらに、蓄
熱体の側面に断熱材との間のスペーサを兼ねる放熱面拡
張用の凸部を設けてこの凸部が存在する蓄熱体側面と断
熱材との間に前記通風路を設ける。

【０００８】なお、前記凸部は、蓄熱体に良伝熱性の別
部品を装備させてその別部品で形成するのが望ましい。

【０００９】この凸部の設置形態としては、下に列挙す
るようなものが考えられる。 (1) 凸部を縦長の突条とし、その突条で通風路を幅方向
に複数に仕切る。 (2) 凸部を独立突起とし、この独立突起を縦列配置にし
たものを並列に複数列設ける。 (3) 凸部を独立突起とし、この独立突起を上下、左右に
交互に位置をずらして配置する。 (4) 縦長の凸部と凹部を幅方向に交互に形成したプレー
トを別部品として用い、このプレートの凸部の内側の空
間と凹部を通風路となす。 (5) 別部品としてフィンを格子状に組合わせたものを用
い、フィンの適宜箇所に空気通路となる穴を具備させ
る。 (6) 別部品としてパイプの集合体を用い、このパイプ集
合体の全体を前記凸部とし、パイプの内部空洞を前記通
風路となす。

【００１０】

【作用】電気ヒータを専用の収納溝に納めて通風路とは
別箇所に設けたので、ヒータ熱が通風路内の空気に奪わ
れることが無くなり、蓄熱体が効率良く加熱される。

【００１１】また、通風路を蓄熱体の側面に設けるので
ヒータ径による規制が無くなって通風路サイズを充分に
確保できる。これに加え、蓄熱体側面の凸部により放熱
面積が広がり、そのために放熱性も改善される。

【００１２】次に、上記(1) の形態を採用したもの（請
求項２）は、別部品が放熱フィンとして働くので、放熱
特性が更に良くなる。

【００１３】また、(2) の形態のもの（請求項３）は、
凸部による案内作用で温風の流れに方向性が生じ、温風
の移動、放熱が早くなる。(3) の形態のもの（請求項
４）も同様の作用・効果が得られるが、これは若干乱流
も起こる。

【００１４】(4) の形態のもの（請求項５）は、交互配
置の突起により温風の乱流、蛇行が生じ、熱交換時間が
増えて高温の温風を得ることができる。

【００１５】さらに、(5) 、(6) 、(7) の形態のもの
（請求項６、７、８）は、放熱面の面積増加が大きく、
熱交換が早くなる。また、(2) の形態と同様の作用で放
熱も早くなる。なお、(6) の形態のものは、フィンに設
ける穴の位置次第では乱流、蛇行を生じさせることも可
能である。

【００１６】

【発明の実施の形態】図１に、蓄熱体の側面に設ける凸
部の具体例を示す。

【００１７】図１（ａ）は、蓄熱体１の側面に一体の円
柱状突起１１を縦列配置にして蓄熱体の幅Ｗ方向に定ピ
ッチで複数列設けたものである。突起１１は、後述する
ように断熱材との間のスペーサとして働き、断熱材との
間に通風路を生じさせる。この突起１１の突出量ｄは、
蓄熱体１の奥行きＤの１／４以下にするのが望ましい。
また、突起１１の幅（図の場合直径）は、通風路の実質
幅（突起による遮断部を除外した部分の幅）が１／２Ｗ
以上残される大きさにしておくのがよい。

【００１８】図１（ｂ）は、突起１１を上下、左右に交
互に位置をずらして配列したものである。図１（ａ）の
整列配置であると温風の流れ方向がほぼ一定になり、放
熱が早くなる。これに対し、図１（ｂ）の配列では上昇
流の乱流、蛇行が生じ易く、その分熱交換時間が長くな
るので高温の温風が得られる。この両者は、放熱の早
さ、温風温度のどちらを重視するかによって使い分け
る。

【００１９】図１（ｃ）は、図１（ａ）の円柱状突起を
角片の突起１２に代えたもの、また、図１（ｄ）は図１
（ｂ）の突起を同じく角片の突起１２に代えたものであ
って、先に述べたのと大差の無い作用、効果が得られ
る。

【００２０】図１（ｅ）は、凸部として縦長の突条１３
を設けたものであり、この突条１３により通風路が幅方
向に複数に仕切られ、温風の流れが円滑になる。

【００２１】また、図１（ｆ）は、蓄熱体１の側面の４
隅に扇状の突起１４を、側面中央に円柱状突起１１を各
々設けたもの、図１（ｇ）は側面中央にのみ突起４を設
けたもので、これ等は、通風路の有効面積を極力広くし
たい場合に適している。

【００２２】図２は、蓄熱体と断熱材間に挿入する通風
路形成用別部品の具体例である。

【００２３】図２（ａ）の別部品は、方形プレート１５
の一面に凸部となる縦長のフィン１６を取付けたもので
あり、フィン１６が図１（ｅ）の突条１３と同様の働き
をする。また、図２（ｂ）の別部品は方形プレートを曲
げ加工して縦長の角形の凸部１７と角形の凹部１８を交
互に生じさせたもので、凸部１７の内側の空間と凹部１
８が互いに区画された通風路となる。

【００２４】図２（ｃ）の別部品は、縦長のフィン１９
と横長のフィン２０を格子状に組合わせてところどころ
を連結片２１でつなぎ、枡目状の区画域を各フィンに設
けた穴２２で連通させており、穴２２を通って温風が移
動する。これは穴２２の開設位置次第で温風を真直ぐに
上昇させたり、蛇行させたりすることができる。

【００２５】図２（ｄ）及び図２（ｅ）は、図２（ｂ）
の部品の変形例と言えるものであって、前者は凸部１７
を三角形の山にした点、後者は凸部１７、凹部１８を共
に波にした点が図２（ｂ）のものと異なる。

【００２６】図２（ｆ）の部品は、プレート１５に打出
しや接合による突起２３を複数設けたものである。その
突起２３は配列次第で図１（ａ）、（ｂ）の突起と同様
の働きをする。また、図２（ｇ）はパイプ又は棒材２４
であり、これを蓄熱体と断熱材間に挟んで挟持面間に通
風路を生じさせる。

【００２７】図２（ｈ）は、パイプ集合体２５であり、
複数に区画されたパイプ内の空間が通風路となる。この
パイプ集合体２５は丸パイプの集合体でもよいが、図の
角パイプ集合体であると蓄熱体との接触面積と放熱面積
がより大きくなって放熱特性がより良くなる。

【００２８】この図２の別部品は、熱伝導性の良い材料
で形成する。材料は耐熱性にも優れるステンレス鋼等の
金属が好ましい。それにより別部品が放熱フィンとして
機能し、図１のものに比べて単位時間当りの放熱量が増
える。

【００２９】なお、図２（ａ）〜（ｅ）の部品は、図と
は反対側の面を蓄熱体１に密着させてもよい。

【００３０】次に、蓄熱体の内部に設けるヒータ収納用
溝の具体例を図３の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示す。

【００３１】この発明では、背中合わせにする２個が一
対の蓄熱体１の合わせ面に溝１０を設け、その溝１０に
電気ヒータを収納する。電気ヒータは、例えば直棒状、
逆Ｕ字状、Ｍ字状のものがある。溝１０は、図のように
ヒータ形状に適合した形にし、溝寸法は、電気ヒータの
熱膨張量を考慮してヒータとの間に少なくともヒータの
熱伸縮のための隙間が生じる大きさにしておく。溝１０
の間隔は、蓄熱体各部の均等加熱のためにヒータ発熱部
が合わせ面の各域に平均的に分布するように定めるのが
よい。

【００３２】なお、溝１０の寸法は、ヒータの熱伸縮許
容のために要求される隙間よりも多少大き目の隙間がで
きるようにしておくと電気蓄熱暖房器の組立てがし易
い。また、溝形状は、蓄熱体の上面に対して非開放の溝
（例えば図３（ｂ）、（ｃ）のような溝）がヒータ熱の
逃げが少なくて好ましい。

【００３３】図１、図２のような凸部は、溝１０を設け
る合わせ面とは反対側の蓄熱体側面に設ける。勿論、必
要に応じて奥行き方向の側面にも凸部を設けて通風路を
作り出すことができる。

【００３４】図４は、この発明の電気蓄熱暖房器の実施
形態の全体図を示している。図の１は蓄熱体、２は電気
ヒータ、３は通風路、４は蓄熱体を囲う断熱材、５は断
熱性のベース板、６は外部ケース、７は通風路の吹出口
に設けた蓋、８は温風温度を感知して変形するバイメタ
ルであり、このバイメタル８の変形で蓋７が動いて吹出
口開度が昇温時に小、降温時に大となるように変わる。

【００３５】電気ヒータ２は、蓄熱温度設定用のコント
ローラや蓄熱温度過昇防止器などを有する蓄熱量制御機
構（図示せず）によって制御され、蓄熱体温度がコント
ローラで設定された温度になるまで通電される。

【００３６】放熱量制御機構は、バイメタル８を利用す
るものを示したが、蓋を手で開閉するものや、室温に応
じて吹出口開度が微調整されるもの、或いは蓄熱時に蓋
が強制的に閉じられるものなどであってもよい。蓄熱量
制御機構も室温に応じて蓄熱量が自動的に調整されるも
のを用いることができる。

【００３７】通風路３は、蓄熱体１の側面に幅方向に定
ピッチで縦長の突条１３を形成し、この突条がスペーサ
となって断熱材４との間に生じる隙間を利用している。

【００３８】また、電気ヒータ２は、蓄熱体１、１の合
わせ面にヒータ形状に適合した溝１０を設けてそこに組
込んでおり、組合わせた蓄熱体の内部にある。

【００３９】この図４の電気蓄熱暖房器は、空気対流に
よる自然放熱型であり、通風路の吸込口から流入した空
気が通風路３を通る間に熱交換して温められ、温風とな
って通風路の吹出口から流出する。その温風が外部ケー
ス６のグリル部９から室内に流出して室内の暖房が行わ
れる。

【００４０】なお、ここでは、蓄熱体１の側面に設ける
凸部として図１（ｅ）の突条を利用したが、図１、図２
で述べた中の他の凸部を用いてもよい。図２の別部品
は、放熱特性の改善効果が高く、特に好ましいものであ
る。

【００４１】（実施例）以下に、この発明の効果の確認
試験結果を記す。

【００４２】図５に示す形状の蓄熱体１（蓄熱レンガ）
を作った。この蓄熱体１の寸法は、高さＨ＝１５０mm、
幅Ｗ＝２６０mm、奥行きＤ＝４０mm、突条間間隔ｗ＝８
０mm、各突条１３の厚みｔ＝５mm、突条１３の突出量ｄ
＝５mm、溝１０の半径ｒ＝５mmである。

【００４３】この図５の蓄熱体１を２個背中合わせにし
て組合わせ、合わせ面に作り出される直径１０mmの２つ
の穴に、それぞれ１００Ｗ、直径７mmの電気ヒータを組
込んだ。そして、蓄熱体の周囲を厚さ３５mmの断熱材で
囲い、突条１３間の溝が通風路になる蓄熱暖房器（発明
品）を完成させた。

【００４４】試験は、その発明品を用いて通風路の吹出
口を閉じた状態で２本の電気ヒータに通電し、８時間蓄
熱後、蓋を全開して１６時間の放熱（このときはヒータ
オフ）を行った。

【００４５】また、比較のため、２個の直方体の蓄熱体
（高さ１５０mm、幅２６０mm、奥行き４０mm）間に１０
０Ｗ、直径７mmの電気ヒータを２本挾み、さらに、周囲
を断熱材で蓄熱体との間に隙間ができないように囲い、
ヒータ挟持面間の隙間（その幅はヒータ径と同じ７mm）
を通風路としたもの（従来品）についても同じ試験を行
った。その試験における発明品と従来品の蓄熱効率、放
熱効率、総合効率を表１に示す。各効率は次式によるも
のである。

【００４６】蓄熱効率＝蓄熱体の蓄熱量／ヒータ発熱量 放熱効率＝蓄熱体の放熱量／蓄熱体の蓄熱量 総合効率＝蓄熱効率×放熱効率

【００４７】

【表１】

【００４８】表１の試験結果から、この発明の構造によ
ると蓄熱効率、放熱効率が共に向上することが分る。

【００４９】

【発明の効果】以上説明したように、この発明の電気蓄
熱暖房器は、蓄熱体の内部にヒータ収納専用の溝を設け
てそこに電気ヒータを組込んだので、蓄熱効率が良くな
り、電力消費量が減少する。

【００５０】また、蓄熱体の側面にスペーサを兼ねる放
熱面拡張用凸部を設けて断熱材との間に通風路を作り出
したので、通風路サイズを充分に大きくすることがで
き、放熱効率が良くなって暖房能力も高まる。

【００５１】加えて、前記凸部は種々の形態のものを採
用できるので、設計に自由度があり、要求特性に応じた
もの（例えば放熱速度の早いもの、温風温度も高いも
の）を提供できる。

【００５２】なお、良伝熱性の別部品を用いて通風路を
作り出すものは、別部品が放熱フィンとして働くので、
放熱特性の向上効果が特に著しい。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）〜（ｇ）：蓄熱体に対する凸部形成の具
体例を示す斜視図

【図２】（ａ）〜（ｈ）：別部品による凸部形成の具体
例を示す斜視図

【図３】（ａ）〜（ｃ）：蓄熱体に設けるヒータ収納用
溝の具体例を示す斜視図

【図４】（ａ）実施形態の電気蓄熱暖房器の断面図 （ｂ）同上の図のＸ−Ｘ線部の断面図

【図５】実験に用いた発明品の蓄熱体の形状と寸法諸元
の説明用斜視図

【図６】従来の蓄熱暖房器の通風路を示す図

【符号の説明】 １ 蓄熱体 ２ 電気ヒータ ３ 通風路 ４ 断熱材 ５ 断熱性ベース板 ６ 外部ケース ７ 蓋 ８ バイメタル ９ グリル部 １０ ヒータ収納用の溝 １１、１２、１４、２３ 突起 １３ 突条 １５ プレート １６、１９、２０ フィン １７ 凸部 １８ 凹部 ２１ 連結片 ２２ 穴 ２４ パイプ又は棒 ２５ パイプ集合体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 薗田 不二夫 北海道空知郡奈井江町字奈井江776番地 北海道電機株式会社内

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 蓄熱体、蓄熱体加熱用の電気ヒータ、蓄
   熱体を囲む断熱材、蓄熱体に蓄える熱量の制御機構、吸
   入口から流入した空気を蓄熱体との熱交換により温風に
   変えて吹出口から流出させる通風路、及びこの通風路の
   吹出口に設けた蓋で吹出口開度を変えて温風吹出量を調
   整する放熱量制御機構を備える電気蓄熱暖房器におい
   て、蓄熱体の内部にヒータ形状に適合した溝を設けてこ
   の内部の溝に前記電気ヒータを収納し、さらに、蓄熱体
   の側面に断熱材との間のスペーサを兼ねる放熱面拡張用
   の凸部を設けてこの凸部が存在する蓄熱体側面と断熱材
   との間に前記通風路を設けたことを特徴とする電気蓄熱
   暖房器。
2. 【請求項２】 前記凸部を、蓄熱体に良伝熱性の別部品
   を装備させてその別部品で形成したことを特徴とする請
   求項１記載の電気蓄熱暖房器。
3. 【請求項３】 前記凸部を縦長の突条とし、その突条で
   通風路を幅方向に複数に仕切ったことを特徴とする請求
   項１又は２記載の電気蓄熱暖房器。
4. 【請求項４】 前記凸部を独立突起とし、この独立突起
   を縦列配置にしたものを並列に複数列設けたことを特徴
   とする請求項１又は２記載の電気蓄熱暖房器。
5. 【請求項５】 前記凸部を独立突起とし、この独立突起
   を上下、左右に交互に位置をずらして配置した請求項１
   又は２記載の電気蓄熱暖房器。
6. 【請求項６】 前記別部品として縦長の凸部と凹部を幅
   方向に交互に形成したプレートを用い、このプレートの
   凸部の内側の空間と凹部を通風路となしたことを特徴と
   する請求項２記載の電気蓄熱暖房器。
7. 【請求項７】 前記別部品としてフィンを格子状に組合
   わせたものを用い、フィンの適宜箇所に空気通路となる
   穴を具備させたことを特徴とする請求項２記載の電気蓄
   熱暖房器。
8. 【請求項８】 前記別部品としてパイプの集合体を用
   い、このパイプ集合体の全体を前記凸部とし、パイプの
   内部空洞を前記通風路となしたことを特徴とする請求項
   ２記載の電気蓄熱暖房器。