JPS5853260B2 - 温風暖房装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、発熱体として正特性サーミスタを用いて、
温風を発生する温風暖房装置に関するものである。

従来、温風暖房装置として電子技術第１９巻第２号に記
載されているように例えば第８図に示すようなものがあ
った。

この図で、３は本体ケースであり、その一側面に空気の
吸込口２９をこれと対向する側面に吹出口２８が設けら
れている。

３１はこの吸込口２９と吹出口２８との間に空気通路を
形成するためのケーシング、３２はこの空気通路中、上
記吸込口２９の近傍に設けられたフィルター、４は空気
流形成のためのファン、１１は空気通路中でかつ上記吹
出口２８の近傍に設けられたハニカム状の空胴を有する
正特性サーミスタからなる発熱体、３３はこの発熱体１
１と上記ファン４との間に設けられ１発熱体１１へ流れ
る空気量を調節するためのダンパで調節ツマミ（図示せ
ず）により回転軸３４を回動し、連続的にその角度が変
えられるようになっている。

このような構成になる温風暖房装置はファン４を回転し
、発熱体１１に電流を流すと、吸込口２９から空気を吸
引、フィルター３２で塵埃を除去し、ダンパ３３を介し
て発熱体１１を通過するとき加熱されて吹出口２８より
温風を吹き出す。

このときダンパ３３の角度を手動により変え発熱体１１
を流れる空気量を変えれば発熱体１１の発熱量も変化し
、温度調節することは可能である。

ところがこのような温風暖房装置では発熱体１１の発熱
量ＰＷは第９図に示すように発熱体１１を通過する空気
量Ｑ（ｍ″／ｍ１ｎ）によって大きく変化するものの吸
込み空気温度Ｔ１によっては若干変化するだけである。

また吸出口２８からの吹き出し空気温度Ｔ。

は概路次の（１）式で表わされ、 Ｔｏ＝０．０４７×Ｐ／ Ｑ＋Ｔ１−・・・”・（１）
例えば風量Ｑが０．３ ｍ”／ ｍｉ ｎで吸込み空気
温度Ｔ１が２０℃のとき発熱体１１の発熱量ＰＭは第９
図から約３００Ｗになり、吹き出し空気温度Ｔｏは Ｔｏ＝０．０４７×３００１０．３＋２Ｏ−６７ＣＱと
なる。

またこの温風暖房装置において、吸込み空気温度Ｔ１が
４０℃になったときは第９図より発熱体１１の発熱量Ｐ
は２８０Ｗになりそのときの吹き出し空気温度Ｔ。

はＴｏ＝０．０４７Ｘ ２８０１０．３＋４０＝８４ぐ
Ｑと大きくなる。

この温風発生装置で吸込み空気温度Ｔ１が４０（’Ｑの
ときでも吸込み空気温度Ｔ２が２０℃のときと同じよう
に吹き出し空気温度Ｔ。

を６７ＣＱと低くするためには となり、第９図から空気量Ｑを０．５ｍ／ｍ−ｎ以上に
する必要があり、手動により調節ツマミを動作させ空気
量を変化させねばならない。

つまり雰囲気温度が変われば、吹き出し温度を一定に保
つためには手動により調節つまみを動作させねばならず
大変面倒なものであった。

また上記の温風暖房装置を狭い密閉空間１例えばやぐら
こたつに用い、２０℃の雰囲気から温風発生装置ＯＮし
た場合やぐらこたつ内の空気温度は、発熱量Ｐが３００
Ｗの発熱体７により約６７ＣＱに暖められた０、 ３
ｍ’ ／ ｍｉ ｎの空気によってやぐら内の空気が混
合され暖められる。

そして徐々にやぐら内の空気温度は上昇し、温風暖房装
置の吸込み空気温度Ｔ１す徐々に上昇するため、第１０
図に示すように発熱量Ｐは徐々に減少するもののその変
化が少ない。

従ってやぐら内の空気温度はどんどん上昇するためやぐ
らこたつとしてこの温風発生装置を使用するには温度検
出器によりやぐら内の空気温度を検出し所定温度を越え
たとき発熱体やファンへの通電を停止する制御をせざる
を得ない。

一方狭い密閉空間を暖房する電気やぐらこたつは発熱体
として赤外線ランプが用いられている。

この赤外線ランプを用いたこたつは立ち上り時からある
温度までは大電力により、その温度を越え（設定温度値
）ると小電力に変えその繰り返しによってやぐらこたつ
内部の温度調整を行なっている。

この方式ではやぐらこたつ内部の温度変化が大きく、暖
をとっている者にとって不快感を与えるという欠点があ
る。

また上記温度調整を行なうサーモスタット等が「ＯＮ」
「ＯＦＦ」する際に、電波障害が発生し、テレビ、ラ
ジオ等にノイズが生ずることになる。

さらにサーモスタット等の温度調節器が故障した場合、
やぐらこたつ内の温度が異常に高くなり、発火にいたる
危険性もある。

この発明の目的は従来の温風暖房装置の欠点を除去し、
どのような容積の空間、あるいはそれが開放か、比較的
狭い密閉空間かの区別なく吸込み空気温度、つまり密閉
空間の空気温度によって発熱量が大巾、かつ自動的に変
動し、吹き出し空気温度を一定に保つばかりでなく、設
定温度を任意に変更できる温風暖房装置を提供するもの
である。

即ちこの発明は空気流通路を有し、この通路内に設けら
れた空気流発生用ファンと正特性サーミスタからなる発
熱体、この発熱体により加熱される被加熱物の温度に応
じて変位するバイメタル、このバイメタルの自由端に固
着されバイメタルの変位量に応じて上記発熱体への空気
流量を自動調節するダンパー、上記バイメタルの固定端
に固定され、バイメタルに予め変位を付与することによ
り上記ダンパーの動作開始温度を所定範囲内で設定する
温度調節設定具とこの温度調節設定具を固定する取付板
とを有する温度調節設定機構を備えた温風暖房装置であ
る。

以下この発明の一実施例をやぐらこたつに組み込んだ場
合にもとづいて説明する。

第１図において１はやぐら、２はこのやぐらの天板の下
に設けられた温風暖房装置である。

第２図、第３図は上記温風暖房装置の上面図と縦断面図
であり、これらの図で３は本体ケース、４は空気流発生
用ファン、５はこの空気流発生用ファン４の駆動用モー
タ、６はこの駆動用モータ５を固定するため上記本体ケ
ース３に取付けられたモータ固定板で上記ファン４と上
記モータ５との位置する空間を仕切るとともに上記ファ
ン４とモータ５の間にファン吸込ロアを有している。

８はこのモータ固定板６とにより空気流通路を形成する
ファンケーシング、９はこの空気流通路のファン吹出口
、１０は上記ファン吹出口９に連通ずるヒータ用ダクト
、１１はこのヒータ用ダクト内に設けられた正特性サー
ミスタからなる発熱体で、これは円形、矩形、多角形等
の多数の通気孔を有してなるもの、あるいは平板形、デ
ィスク形等を多数空気流に平行に配列して構成されてい
るものでこれらが１個あるいは複数個上記ヒータ用ダク
ト１０内に配設されている。

またこの発熱体１１は正特性サーミスタからなるため発
熱体を通過する空気流量が増大すれば、それに比例して
発熱量が増し、空気流量が減少すれば発熱量も減り、空
気流量が極少になったとき発熱量は極少となる。

１２は上記ファン吹出口９と上記ヒータ用ダクト１０の
間に設けられ所定長さを所定角度曲げて上記ファン吹出
口９とヒータ用ダクト１０の中心を上下方向にずらして
接続する中間ダクト、１３はこの中間ダクト１２の上記
ファン４に対抗する傾斜面は設けられた排気口、１４は
この排気口１３に上記ファン４によって発生する空気流
量を分流することにより上記発熱体１１への空気流量を
自動調節するダンパー、１５は上記中間ダクト１２の上
記排気口１３が設けられた面の上記発熱体１１側曲り部
分に配設され、外周端が固定され、中心が回転軸１６を
介して上記ダンパー１４に結合されたうずまき形状のバ
イメタルで、被加熱物としての空気の温度に比例して変
位し、所定温度以上になると回転軸１６に回転力を与え
、上記ダンパー１４を上記排気口１３が開口する方向に
回転させるものである。

１７は上記中間ダクト１２に固定され上記バイメタル１
５を中間ダクト１２とで挾むよう設けられた取付板で上
記バイメタル１５の中心に対応する位置に外側方向に突
出した調節機構取付は軸１８を有している。

２１は調節機構取付は軸１８に回転自在に取付けられた
温度調節設定用板で、上記バイメタル１５の外周端に相
当する部分にはバイメタル１５と同径の円弧状の調節ス
リット２３が設けられている。

１９は上記取付板１７と温度調節設定用板２１との間で
中心を取付は軸１８に固定された側面形状弓形のりング
バネで中心から所定距離に球受２０を有している。

２２は上記温度調節設定用板２１のこの球受２０と同半
径の円周上に所定角度ごとに複数個設けられたくぼみ、
２４は上記球受２０に設けられた球、２５は上記バイメ
タル１５の外周端を上記温度調節設定用板２１に上記調
節スリット２３の所定位置で固定する外周端結合軸、２
６は上記温度調節設定板２１に取付けられた温度調節レ
バーであり、これらリングバネ１９％温度調節設定用板
２１１球２４．結合軸２５、温度調節レバー２６とによ
り温度調節設定具を構成している。

なお上記温度調節設定板２１は上記リングバネ１９にあ
る球受け２０と上記くぼみ２２に球２４を介して上記調
節機構取付は軸１８で所定角度回転自在にされ上記リン
グバネ１９の所定の復元力を受けて取付板１７に固定さ
れる。

２７は上記本体ケース３に設けられた上記排気口１３か
ら吹き出される空気流の本体排気口、２８は上記ヒータ
用ダクト１０に連通ずる上記本体ケース３に設けられた
温風吹出し口、２９は本体ケース３に設けられた本体吸
込み口、３０は上記排気口１３と上記本体排気口２７と
を連通させるとともに上記本体吸込み口２９から上記フ
ァン４への吸込み通路を構成させる遮へい板である。

なおこの吸込み通路内に上記バイメタル１５が配設され
ている。

上記のように構成された温風こたつにおいては、空気は
上記本体吸込み口２９から上記モータ固定板６と上記フ
ァンケーシング８と上記遮へい板２０とで構成される吸
込み通路で常に上記バイメタル１５に触れながら、上記
ファン吸込みロアから上記ファン４によって吸込まれる
。

スタート時はこたつ内部の温度はまだ低く、上記バイメ
タル１５の変形がないので上記ダンパー１４は排気口１
３を閉じたままであり、上記排気口１３から排気される
空気流量はなく上記発熱体１１を通過して吹きだされる
空気流量は最大で温風吹出し口２８より吹き出される。

このとき上記発熱体１１の発熱量は最大の状態であり、
こたつ内部の温度の立ち上りは早急で、しかも強制送風
であるため内部温度も均一となる、こたつ内部の温度が
所定温度を越えると温度に比例して上記ダンパー１４は
回転し、上記排気口１３より排気される空気流量が増加
し、逆に発熱体１１を通過する空気流量は減少する。

そしである値にまで温度に上昇すればダンパー１４は所
定角度回転し、上記中間ダクト１２の通路断面を完全に
閉じ上記発熱体１１への空気流量を零にし、上記排気口
１３より空気流量全体が排気される。

この状態では発熱体１１の発熱量は極少である。

こたつ内部の温度が下がれば上記ダンパー１４は逆に上
記排気口１３を閉じる方向に回転し上記発熱体１１を通
過する空気流量は増加の方向となるので発熱量も増加す
る。

温度設定は、温度調節設定用板２１に設けられた温度調
節用レバー２６によって、バイメタル１５の外周端の位
置を所定角度移動することにより行なう。

たとえばバイメタル１５の外周端を所定の設定状態（Ｔ
℃から上記ダンパー１４が上記排気口１３を開き始める
）から第３図時計方向に所定角度み移動するっするとダ
ンパー１４は排気口１３を閉じた状態で拘束されるため
、バイメタル１５の外周端には、逆方向に所定角度ω分
に相当する所定トルクが働きくが、温度調節設定用板２
１はリングバネ１９によって所定の拘束力を受けている
ので、バイメタル１５の外周端は所定角度θ０移動した
位置に固定される。

したがって、バイメタル１５は被加熱物である空気の温
度がバイメタル１５の温度変化角度−に相当する温度上
昇評と所定の設定状態における温度Ｔ℃の和である（Ｔ
＋ｔ）’Ｃになるまでバイメタル１５が変形しないので
、ダンパー１４は排気口１３を閉じたままであり１発熱
体１１に全空気流量が通過するため、発熱量が最大であ
る時間が長く続き、被加熱物である空気の温度が（Ｔ十
ｔ）℃を越えてからダンパー１４が排気口１３を開き始
め１発熱体１１への空気流量が減るので、発熱量が減少
するのでこたつ内部の温度は所定の設定状態より高温に
なって平衡する。

また逆に温度調節用レバー２６を上述の逆方向に所定角
度０口移動するとバイメタル１５は被加熱物である空気
の温度が（Ｔ−ｔ）’Ｃから変形しダンパー１４は排気
口１３を開き始めるので、発熱量が早く減少するので、
こたつ内部の温度は所定の設定状態より低温で平衡する
。

このときもリングバネ１９によって温度調節設定用板２
１は拘束力を受けるので、温度調節用レバー２６は固定
のままとなる。

このようにバイメタル１５の外周端は所定角度の範囲内
において、温度調節用レバー２６を移動することによっ
て、あらかじめバイメタル１５に所定の温度上昇分に相
当する変位量を与えることができるので、被加熱物であ
る空気の温度を所定の範囲内において低温から高温に段
階的に設定できるものである。

しかし外気条件によっては同じ設定状態であっても、こ
たつ内部の平衡温度は若干具なるが、第６図に示すよう
に一定負荷でこたつ内部の温度は所定の範囲内において
段階的に制御できる。

なお発熱体１１は正特性サーミスタであるから決して過
熱せず、高温になれば、発熱体１１を通過する空気流量
が減少するよう設計されているため、発熱体１１自体は
異常発熱することなく安全である。

またこたつ内の温度が人の出入りによって冷えても、そ
れに応じて上記バイメタル１５に連動した上記ダンパー
１４により、空気流量が自動調節され発熱体も自動的に
増加するなど常にこたつ内部の温度を一定に保つような
構造になっている。

さらに発熱量が連続的に自動調節されるため、こたつ内
の温度変化も従来の赤外線こたつに比べて少なく暖をと
っている人に不快感を与えない。

第７図の特性グラフは負荷一定とした場合における温度
変化を従来の赤外線こたつｂと本発明のこたつａについ
て示している。

さらにまたサーモスタット等の「ＯＮ」「ＯＦＦ」によ
る温度調節器を有していないので、従来の赤外線こたつ
に発生するテレビ、ラジオ等への電波障害が全くなくな
った。

その上発熱体の中間に排気口とダンパーとをもって１発
熱体への空気流量を調節しているので、ファンに発生す
る風量は常に一定であり、ファンモータの冷却効果も大
きく寿命など十分考慮されて設計されている。

なお温度調節設定用板２１に調節スリットを有している
ので所定角度の範囲で、上記バイメタル１５の製造上止
ずる形状のバラツキ、性能のバラツキを調節してこのバ
イメタル１５の外周端を温度調節設定用板２１に外周端
結合軸で固定することができる。

なお上記実施例では、温度調節設定用板２１にくぼみ２
２を所定角度毎に複数個設けているが、この角度および
個数は限定するものでなく、リングバネ１９による拘束
力との関連においては、くぼみ２２および球２４を設け
る必要はなく、逆にこの場合は所定範囲内において、連
続的に温度設定ができるという利点がある。

またリングバネの形状も上記実施例に限定されるもので
はなく任意形状の板バネ、あるいはうずまき形状のバネ
で温度調節設定用板を所定の力で拘束し、かつ回転自在
にできる機構であればよい。

またリングバネは付は板に固定されているが、逆に温度
調節設定用板に固定し、くぼみを取付は板に設けても同
じ機能が得られる。

なお取付は板は中間ダクトに固定されているが、温度調
節設定用板を所定範囲で移動しても邪魔にならず、かつ
機能が得られる程度に動かないよう剛性の高い所であれ
はどこに固定してもよい。

さらにダンパーの駆動はうずまき形状のバイメタルでそ
の回転軸に回転トルクを与えることによっているが、こ
れに限定するものでなく、バイメタルの外周端で、ダン
パーの回転軸以外の点に回転トルクを与え、バイメタル
の中心軸を温度調節設定用板に固定し。

中心軸に所定の回転角を与えることによって設定温度を
調節することも可能である。

バイメタルをファンと排気口の中間の空気流通路内に設
ければ、被加熱物である空気の温度をもつとも代表する
空気に常に触れるので、一層温度制御は追従性がよくな
るものである。

また取付は板をバイメタルと温度調節設定用板との中間
に配設しているが、配設位置を限定するものではない。

温度調節用レバーは温度調節設定用板平面に対し直角に
固定されているが、これに限定するものではなく、平行
等任意に取付けてもよく、また温度調節設定用板で一体
成形されていてもよく、使用者が容易に操作できる機構
であればよい。

ダンパーの駆動はうずまき形状のバイメタルに限定する
ものではなく所定の機能を得るにはバイメタルの形状が
大きくなるという欠点があるが板状バイメタルの一端を
ダンパーに連結し、他端を温度調節設定用板に固定する
方法によってもよい。

ところで上記説明ではこの発明をやぐらこたつに用いた
場合について説明したがその他の暖房器にも利用できる
ことは言うまでもない。

この発明は以上説明したとおり、発熱体が正特性サーミ
スタからなり、この発熱体に強制的に風を送り、温度に
よってダンパーを動作させ送風量を可変としているので
所定温度までは発熱体への空気流量が最大であるから発
熱量が最大で、また強制送風であるから温度の立ち上り
が早く、かつ均一となり、所定温度を越えると自動的に
ダンパーによって発熱体への空気流量を変え、発熱量が
連続的に変化するので、例え狭い密閉空間であっても温
度変化が少ない快適な暖を与えるとともにバイメタルに
所定変位を与えダンパーが動作しはじめる温度を所定範
囲内で任意に設定できるので被加熱物の温度を任意に設
定でき、しかも電波障害の発生しない安全性の高い温風
暖房装置を提供できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はやぐらこたつに本装置を組み込んだ縦断面図、
第２図は本装置の拡大上面図、第３図は第２図のＩＩＩ
−Ｉ断面図、第４図は第２図のＩＶ−ｆｆ断面図、第５
図は第４図の側面図、第６図は負荷一定の場合での時間
に対する温度変化を示すグラフ、第７図は負荷一定の場
合での時間に対する温度変化を従来の赤外線こたつとこ
の発明のこたつについての比較した特性図、第８図は従
来の温風暖房装置の縦断面図、第９図は正特性サーミス
タ発熱体の通過空気量と発熱量との特性図、第１０図は
従来の温風暖房装置をやぐらこたつ内に組み込んだとき
の時間に対するこたつ内温度と発熱量との関係を示す特
性図である。 図において、４は空気流発生用ファン、５はモータ、１
１は発熱体、１２は中間ダクト、１３は排気口、１４は
ダンパー、１５はバイメタル、１７は取付板、１９はリ
ングバネ、２１は温度調節設定用板、２３は調節スリッ
ト、２４は球、２５は結合軸、２６は温度調節レバー。 なお図中同一符号は同一部分を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 空気流通路を有しこの通路内に設けられた空気流発
   生用ファンと正特性サーミスタからなる発熱体、この発
   熱体により加熱される被加熱物の温度に応じて変位する
   バイメタル、このバイメタルの自由端に固着されバイメ
   タルの変位置に応じて上記発熱体への空気流量を自動調
   節するダンパー、上記バイメタルの固定端に固定され、
   バイメタルに予め変位を付与することにより上記ダンパ
   ーの動作開始温度を所定範囲内で設定する温度調節設定
   具とこの温度調節設定具を固定する取付板とを有する温
   度調節設定機構を備えたことを特徴とする温風暖房装置
   。 ２ バイメタルをうずまき形状とし、その固定端を結合
   軸により温度調節設定用板に固定し、この温度調節設定
   用板を回動させることによって上記バイメタルに予め変
   位を付与するとともにこの温度調節設定用板を取付板に
   固定させるバネを有して温度調節設定具を構成したこと
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の温風暖房装置
   。 ３ 温度調節設定用板に所定距離、所定巾の調節スリッ
   トを設け、バイメタルの固定端を結合軸により温度調節
   設定用板に固定する結合位置を調節可能としたことを特
   徴とする特許請求の範囲第２項記載の温風暖房装置。