JP2004144363A - 加温装置及び加温装置を備えた冷温貯蔵庫 - Google Patents
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Abstract
【課題】放熱効果が高くコンパクトで、可燃性ガス雰囲気中に曝されても安全性が確保される加温装置及び加温装置を備えた冷温貯蔵庫を提供する。
【解決手段】直管部１８と曲管部１９からなるヒータ１７管と、前記ヒータ管１７の直管部１８に配置されたプレートフィン２１とで構成され、前記ヒータ管１７の曲管部１９を非発熱部２３にしたことにより、直管部１８にプレートフィン２１が配設することにより加温装置１４全体での発熱量を概ね低下させることなく、ヒータ管１７の表面温度を可燃性冷媒の着火温度以下にまで低減することができるので、可燃性冷媒の漏洩時に送風機を含む機器の故障が重なった異常時においても安全性を確保できる。
【選択図】 図３
【解決手段】直管部１８と曲管部１９からなるヒータ１７管と、前記ヒータ管１７の直管部１８に配置されたプレートフィン２１とで構成され、前記ヒータ管１７の曲管部１９を非発熱部２３にしたことにより、直管部１８にプレートフィン２１が配設することにより加温装置１４全体での発熱量を概ね低下させることなく、ヒータ管１７の表面温度を可燃性冷媒の着火温度以下にまで低減することができるので、可燃性冷媒の漏洩時に送風機を含む機器の故障が重なった異常時においても安全性を確保できる。
【選択図】 図３
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ヒータ管を用いた加温装置、及びこの加温装置と冷却装置を有して冷温機能を兼ね備えた自動販売機、ショーケースその他の冷温貯蔵庫に関し、特に冷却装置の冷媒として可燃性冷媒を用いるものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、地球のオゾン層を保護する観点から、冷温貯蔵庫における冷却装置の冷凍サイクルに使用されていた冷媒ＣＦＣ（クロロフルオロカーボン）−１２あるいはＨＣＦＣ（ハイドロクロロフルオロカーボン）−２２といった塩素原子を含んだ冷媒の使用が規制され、塩素原子を含まず、オゾン層を破壊しないＨＦＣ（ハイドロフルオロカーボン）冷媒への転換が進行している。
【０００３】
従来、主にＨＦＣ−２２冷媒を用いていた自動販売機においては、その代替冷媒としてＨＦＣ冷媒の混合冷媒であるＲ４０７Ｃが採用されている。
【０００４】
一方、これらＲ４０７ＣなどのＨＦＣ冷媒は、オゾン層破壊はないものの、地球温暖化係数が高いため、地球温暖化に対しては不十分な冷媒となり、そのため地球温暖化係数の低い冷媒として、ＨＦＣ冷媒に代わってＨＣ（ハイドロカーボン）冷媒が注目されている。
【０００５】
以下、図面を参照しながら、上記従来の冷温貯蔵庫を説明する。
【０００６】
図１０は従来の加温装置を備えた冷温貯蔵庫の斜視図である。図１１は従来の加温装置の斜視図である。
【０００７】
図１０に示すように、自動販売機１の物品を収納する収納室２の下部に、一般的にフィンアンドチューブ型の冷却器３を有し、冷媒が封入された冷凍サイクルよりなる冷却装置と、一般的にシーズヒータを蛇行状に曲げ加工して形成された加温装置４を備え、冷却器３と加温装置４の間に強制通風用の送風機５を配置している。また、収納室２の背面にはダクト６が配置され、ダクト６を介して収納室２と冷却器３と加温装置４が連通するよう構成されている。
【０００８】
以上のように構成された冷蔵貯蔵庫について、以下その動作を説明する。
【０００９】
冷却時は冷凍サイクルの冷媒を冷却器３で蒸発させて周辺空気を冷却し、加温時は加温装置４のヒータに通電して周辺空気を加熱し、それぞれ冷却，加熱された空気を送風機５によって強制的に熱交換させながら収納室２内に循環させて室内に収納された物品を冷却または加温し、ダクト６を通じて冷却器３または加温装置４に帰還させるものである（例えば、特許文献１，２参照。）。
【００１０】
また、従来の加温装置の中で、低温化が図れる加温装置の１つとして、スパイラルフィン式シーズヒータと呼ばれる、図１１に示すような、シーズヒータに螺旋状のフィン７を取り付けたものも採用されている（例えば、特許文献３参照。）。
【００１１】
【特許文献１】
特開昭５７−５２９８８号公報
【特許文献２】
実開昭６２−７５５７８号公報
【特許文献３】
実開昭６１−１４４９１号公報
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述のような近年の環境下において、このような冷凍サイクルの冷媒にＨＣ系冷媒などの可燃性冷媒を使用する場合には可燃性冷媒の漏れに注意を払わなければならず、特に自動販売機等のように物品の収納庫で半密閉空間内部へ漏れた可燃性冷媒に引火しないように安全性を高める必要がある。
【００１３】
しかし、上述のような加温装置４では、強制通風用の送風機５が何らかの故障等で停止すると加温装置４の放熱は自然対流のみに依存することになるため、加温ヒータの表面温度は概ね５００℃超に達して可燃性冷媒の着火温度（イソブタン、プロパンで概ね４６０℃〜５００℃）を超え、可燃性冷媒が漏れた場合の安全性に問題があった。
【００１４】
また、加温装置４の表面温度を発火温度以下に低減するためは、シーズヒータの長さを大幅にアップし、ワット密度（単位面積当たりの放熱量）を下げて温度低減を図る必要があり、シーズヒータを蛇行状に曲げ加工してなる加温装置４の占める体積が大幅に増加するという欠点があった。
【００１５】
また、従来のスパイラルフィン式シーズヒータの構成で冷温貯蔵庫の加温装置４として構成するには、ステンレス鋼などのシーズヒータの周囲に螺旋状のフィン７を巻き付けた後に、蛇行状曲げ加工する必要がある。そのため、曲げ加工時のフィン７のつぶれ防止の点から、フィン７の強度低下を防ぐため、フィン７の大きさ・材料に制約があり、放熱効果が大幅に向上できない。さらに、フィン７と合わせて曲げ加工を行うため、シーズヒータの曲率半径Ｒが大きくなり、蛇行状に曲げ加工を行い加温装置を構成する際、ヒータ管長がフィン７を巻き付けていないシーズヒータ単独のものより短くなる。従って、従来のスパイラルフィン式シーズヒータを用いる場合でも、加温装置の表面温度を可燃性冷媒の発火温度以下に低減するためは、加温装置の占める体積が大幅に増加するという欠点があった。
【００１６】
本発明は、上記課題を解決するもので、冷却装置内を流れる冷媒を可燃性冷媒とした場合に、コンパクトでかつ比較的安価な方法で加温装置の表面温度を可燃性冷媒の発火温度以下に下げることができるので、可燃性冷媒を用いても安全性を確保できる加温装置を備えた冷温貯蔵庫を提供するものである。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に記載の加温装置の発明は、直管部と曲管部からなるヒータ管と、前記ヒータ管の直管部に配置されたプレートフィンとで構成され、前記ヒータ管の曲管部を非発熱部にすることにより、直管部にプレートフィンが配設することにより加温装置全体での発熱量を概ね低下させることなく、プレートフィンがないヒータ管の曲管部で表面温度が高くなるのを防止し、比較的コンパクトな体積の中で加温装置全体の表面温度を可燃性系冷媒の発火温度以下に抑えることができる。
【００１８】
請求項２に記載の加温装置の発明は、直管部と曲管部からなるヒータ管と、前記ヒータ管の直管部に配置されたプレートフィンとで構成され、前記ヒータ管の曲管部の発熱量は直管部の発熱量より小さくしたことにより、直管部にプレートフィンが配設することにより加温装置全体での発熱量を低下させることなく、プレートフィンがないヒータ管の曲管部で表面温度が高くなるのを抑制し、比較的コンパクトな体積の中で加温装置全体の表面温度を可燃性冷媒の発火温度以下に抑えることができる。さらに発熱量は直管部より小さいが曲管部にも発熱させることで、加温能力を維持することができる。
【００１９】
請求項３に記載の加温装置の発明は、請求項１および請求項２のいずれか一項に記載の発明で前記ヒータ管の直管部に配置されたプレートフィンのヒータ挿入穴は丸穴とし、前記プレートフィンの丸孔の周囲のフィン材がヒータ管と密着したことにより、プレートフィンのヒータ挿入穴が全周にわたってヒータ管と密着するので、接触熱抵抗が小さくなり、放熱効果が向上する。
【００２０】
請求項４に記載の加温装置の発明は、直管部と曲管部からなるヒータ管と、前記ヒータ管の直管部に配置されたプレートフィンとで構成され、前記ヒータ管の曲管部に切り欠き孔を形成したプレートフィンを装着したことにより、曲管部もプレートフィンにより伝熱面積を大巾に拡大させることで、放熱効果が大巾に向上し、比較的コンパクトな体積の中で加温装置全体の表面温度を可燃性冷媒の発火温度以下に抑えることができる。
【００２１】
請求項５に記載の加温装置の発明は、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の発明で前記プレートフィンはアルミあるいは銅を含有する金属材料にすることにより、アルミあるいは銅は高い熱伝導性があるので熱伝導を促進することで放熱効果が向上し、比較的コンパクトな体積の中で加温装置全体の表面温度を可燃性冷媒の発火温度以下に抑えることができる。
【００２２】
請求項６に記載の加温装置の発明は、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の発明で前記ヒータ管、前記プレートフィンの表面に耐熱性、防食性のある皮膜を形成させたことにより、冷却装置運転時（ヒータを通電しない状態）、ヒータ管およびプレートフィンに結露する場合でも、ヒータ管およびプレートフィンの腐食を防ぐことができ、よってヒータ通電不良やプレートフィンの熱伝導性阻害を防ぐことができる。
【００２３】
請求項７に記載の加温装置の発明は、請求項６に記載の発明で前記耐熱性、防食性のある皮膜は無機系高分子樹脂塗装にしたものであり、高温での樹脂塗膜の劣化を防ぐとともに、防食性も併せもつ樹脂塗膜にすることができる。
【００２４】
請求項８に記載の加温装置の発明は、請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の発明で前記ヒータ管の曲管部の断面の外径Ｅと曲率半径Ｒの比Ｒ／Ｅが２．０〜３．０にしたことにより、ヒータ管の外郭材料をステンレス等とした場合に、加温装置全体の体積のコンパクト化が図れると共に、曲げ加工時の挫屈変形やクラックなどの品質維持が図れる。
【００２５】
請求項９に記載の冷温貯蔵庫の発明は、物品を収納する収納室と、前記収納室内を冷却する冷却装置と、前記収納室内を加温する請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の加温装置と、前記収納室内の空気を前記冷却装置の冷却器または前記加温装置に強制循環して熱交換させる送風機とからなるものであり、冷温貯蔵庫の運転異常時などにおいて、送風機による送風が停止し、加温装置が通電されているような場合においても、ヒータ管の曲管部に非加熱部があることおよびヒータ管の曲管部の発熱部を直管部の発熱部より小さくしたことにより加温装置の表面温度が過度に上昇することはなく、ヒータ周辺部やヒータ自体の安全性、信頼性が向上する。また、ヒータ管の直管部にプレートフィンさらに曲管部にもプレートフィンを配置することで、ヒータ管の外表面積が増大して放熱効果が高められ、強制対流時は被加温物の加温効率が高められ、冷温貯蔵庫の省エネが図れる。
【００２６】
請求項１０に記載の冷温貯蔵庫の発明は、請求項９に記載の冷温貯蔵庫の発明において、冷却装置の冷媒として可燃性冷媒を封入したものであり、冷温貯蔵庫の運転異常時などにおいて、送風機による送風が停止し、加温装置が通電され、さらに、冷却装置より可燃性冷媒が漏洩した場合にも、加温装置の放熱効果で自然対流の放熱が促進され、さらに、ヒータ管の曲管部に非加熱部があることおよびヒータ管の曲管部の発熱部を直管部の発熱部より小さくしたことによりヒータ管の曲管部の表面温度の上昇を抑制でき、よって可燃性冷媒の発火温度以下に下げ、可燃性冷媒を用いても安全性を確保できる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による加温装置及びこの加温装置を備えた冷温貯蔵庫の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００２８】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１による加温装置を備えた冷温貯蔵庫の斜視図である。図２は同実施の形態の加温装置の斜視図である。図３は同実施の形態の加温装置の平面図である。
【００２９】
図１から図３に示すように、冷温貯蔵庫である自動販売機１１の物品を収納する収納室１２の下部に、フィンアンドチューブ型の冷却器１３を有し、炭化水素系のプロパン，イソブタンなどの可燃性冷媒が封入された冷凍サイクルよりなる冷却装置と、加温装置１４を備え、冷却器１３と加温装置１４の間に強制通風用の送風機１５を配置している。また、収納室１２の背面にはダクト１６が配置され、ダクト１６を介して収納室１２と冷却器１３と加温装置１４が連通するよう構成されている。
【００３０】
そして、冷却時は冷凍サイクルの可燃性冷媒を冷却器１３で蒸発させて周辺空気を冷却し、加温時は加温装置１４に通電して周辺空気を加熱し、それぞれ冷却、加熱された空気を送風機１５によって強制的に熱交換させながら収納室１２内に循環させて室内に収納された物品を冷却または加温し、ダクト１６を通じて冷却器１３または加温装置１４に帰還させるものである。
【００３１】
一方、加温装置１４は、シーズヒータよりなるヒータ管１７を直管部１８と曲管部１９を有する蛇行状に曲げ加工し、間隔をおいて向かい合う２面に配置されるよう上部で折り返し管２０（便宜上、折り返し管も曲管部のうちであるが区別するため折り返し管と定義する）により連結して折り返し、２連のヒータ管を形成している。ヒータ管１７の直管部１８には多数のプレートフィン２１が所定の間隔を有して配置されており、プレートフィン２１のヒータ挿入穴は丸穴としたものである。多数のプレートフィン２１はアルミあるいは銅を含有する金属材料で構成されている。またヒータ管１７の直管部１８には発熱部２２、曲管部１９は非発熱部２３としたヒータ構成となっている。
【００３２】
以上のように構成された冷温貯蔵庫についてその動作を説明する。
【００３３】
収納室１２内に収納された物品を冷却する場合、冷却装置の冷却運転を行い、送風機１５により冷却器１３で冷却された冷気を循環させる。送風機１５により循環された冷気は収納室１２内に収納された物品を冷却し、ダクト１６を通り再度冷却器１３へ戻り冷却を繰り返す。
【００３４】
次に、収納室１２に収納された物品を加温する場合、加温装置に通電を行い、ヒータ管１７を発熱（直管部１８の発熱部２２を発熱）させると、プレートフィン２１に熱伝導作用で伝熱され加熱装置１４の全体より放熱作用が開始される。そして、送風機１５の運転により強制通風による加温運転が行われ、加温装置１４で加温された暖気が収納室１２内に送り込まれて収納された物品を加温し、ダクト１６を通り再度加温装置１４へ戻り加温を繰り返す。
【００３５】
プレートフィン２１のヒータ挿入穴は丸穴したので、プレートフィン２１のヒータ挿入穴が全周にわたってヒータ管１７と密着するので、接触熱抵抗が小さくなり、放熱効果が向上する。
【００３６】
また、プレートフィン２１はアルミあるいは銅を含有する金属材料で構成されているので、高い熱伝導性があり、熱伝導を促進することで放熱効果が向上し、加温装置全体の表面温度を可燃性冷媒の発火温度以下に確実に抑えることができる。
【００３７】
しかし、加温運転で加温装置１４への通電中に、自動販売機１１の電気的な故障等により、送風機１５が停止した場合、加温装置１４への送風が停止するため、ヒータ管１７またはプレートフィン２１の表面から空気への放熱は自然対流のみとなり、たとえプレートフィン２１に熱伝導性が高いアルミあるいは銅を含有する金属材料を用いても悪化し、ヒータ管１７の表面温度は上昇する。万一冷却器３を含む冷却装置から可燃性冷媒が漏れて、加温装置１４の周辺雰囲気が可燃性冷媒の燃焼範囲濃度に達した場合においても、加温装置１４であるヒータ管１７の曲管部１９が非加熱部２３であるため、直管部１８にプレートフィン２１が配設されていることより加温装置１４全体での発熱量を概ね低下させることなく、ヒータ管１７の表面温度を可燃性冷媒の着火温度（イソブタン，プロパンで概ね４６０℃〜５００℃）以下にまで低減することができる。このため、加温装置１４が着火源となって冷媒が発火することがなく、可燃性冷媒の漏洩時に送風機を含む機器の故障が重なった異常時においても安全性を確保できる。
【００３８】
また、曲管部１９にプレートフィン２１を装着していないので、ヒータ管１７の曲げ加工において、曲率半径Ｒを小さくすることができ、曲管部１９のターン（曲げ）数を多くできることから、ヒータ管１７のワット密度を低減でき、ヒータ管１７の表面温度が低下し、ヒータ周辺部やヒータ自体の安全性、信頼性が向上する。このため、同等の加温性能に対して加温装置１４のサイズをコンパクト化することも可能となり、適用機器や適用装置に占める無効スペースが減じられて有効容積効率を高める効果も発揮することができる。
【００３９】
なお、実際の設計においては、ヒータ管１７の表面温度が可燃性冷媒の着火温度より約１００℃低い３５０〜４００℃程度に抑えて裕度を持たせ、バラツキ要因などに対応できるよう、通常の加温時に所望される発熱量を加熱装置のヒータ管１７の入力や全長及びプレートフィン２１の枚数、外径、長さ等の諸元を定めるのが望ましい。
【００４０】
なお、本実施の形態ではヒータ管１７を２連に蛇行させて、蛇行させた２連のヒータ管１７の直管部１８には多数のプレートフィン２１を密着固定させたが、所望の放熱量によっては個別のヒータ管１７にそれぞれプレートフィンを配設してもよく、ヒータ管１７自体も１連の蛇行仕様でもかまわない。また、逆にヒータ管１７を３連以上に重ねてより発熱量を高めることも当然可能である。
【００４１】
（実施の形態２）
図４は、本発明の実施の形態２による加温装置の平面図である。
【００４２】
図４において、加温装置２４は、シーズヒータよりなるヒータ管２５を直管部２６と曲管部２７を有する蛇行状に曲げ加工し、間隔をおいて向かい合う２面に配置されるよう上部で折り返し管２８（便宜上、折り返し管も曲管部のうちであるが区別するため折り返し管と定義する）により連結して折り返し、２連のヒータ管を形成している。ヒータ管２５の直管部２６には多数のプレートフィン２９が所定の間隔を有して配置されている。またヒータ管２５の直管部２６には発熱部３０、曲管部２７は直管部２６の発熱部３０より発熱量を小さくした発熱部３１としたヒータ構成となっている。
【００４３】
以上のような構成において、加温装置２４の周辺雰囲気が可燃性冷媒の燃焼範囲濃度に達した場合においても、加温装置２４であるヒータ管２５の曲管部２７の発熱部３１は直管部２６の発熱部３０より発熱量を小さくしたことにより、直管部２６にプレートフィン２９が配設されていることより加温装置全体での発熱量を概ね低下させることなく、ヒータ管２５の表面温度を可燃性冷媒の着火温度（イソブタン，プロパンで概ね４６０℃〜５００℃）以下にまで低減することができる。このため、加温装置２４が着火源となって冷媒が発火することがなく、可燃性冷媒の漏洩時に送風機を含む機器の故障が重なった異常時においても安全性を確保できる。さらに曲管部２７の発熱部３１の発熱量は直管部２６の発熱部３０の発熱量より小さいが曲管部２７にも発熱させることで、加温能力を維持することができる。
【００４４】
そして、この加温装置２４が完成後に発揮する単品の効果または冷温貯蔵庫に適用した場合の効果は実施の形態１と同様のものを得ることができる。
【００４５】
（実施の形態３）
図５は、本発明の実施の形態３による加温装置の平面図である。図６は同実施の形態の加温装置を構成するヒータ管の曲管部に用いられるプレートフィンの正面図である。図７は同実施の形態の加温装置を構成するヒータ管の曲管部に用いられる他のプレートフィンの正面図である。
【００４６】
図５から図７に示すように、加温装置３２は、シーズヒータよりなるヒータ管３３を直管部３４と曲管部３５を有する蛇行状に曲げ加工し、間隔をおいて向かい合う２面に配置されるよう上部で折り返し管３６（便宜上、折り返し管も曲管部のうちであるが区別するため折り返し管と定義する）により連結して折り返し、２連のヒータ管を形成している。ヒータ管３３の直管部３４には多数のプレートフィン３７が所定の間隔を有して配置されている。また、ヒータ管３３の曲管部３５には切り欠き孔３８を有したプレートフィン３９またはプレートフィン４０が所定の間隔を有して配置されている。また、ヒータ管３３の折り返し管３６には切り欠き孔３８を有したプレートフィン４０が所定の間隔を有して配置されている。
【００４７】
以上のような構成において、加温装置３２であるヒータ管３３の曲管部３５および折り返し管３６に切り欠き孔３８を形成したプレートフィン３９またはプレートフィン４０を装着したことにより、曲管部３５と折り返し管３６の伝熱面積をプレートフィン３９により大巾に拡大させることで、放熱効果が大巾に向上し、比較的コンパクトな体積の中で加温装置全体の表面温度を可燃性系冷媒の発火温度以下に確実に抑えることができる。
【００４８】
この切り欠き孔３８を形成したプレートフィン３９またはプレートフィン４０はヒータ管３３の曲げ加工後に装着するものであるので、曲げ加工時はプレートフィン３９またはプレートフィン４０を装着していないのでヒータ管３３の曲げ加工において、曲率半径Ｒを小さくすることができ、曲管部３５のターン（曲げ）数を多くできることから、ヒータ管３３のワット密度を低減でき、ヒータ管３３の表面温度が低下し、ヒータ周辺部やヒータ自体の安全性、信頼性が向上する。このため、同等の加温性能に対して加温装置３２のサイズをコンパクト化することも可能となり、適用機器や適用装置に占める無効スペースが減じられて有効容積効率を高める効果も発揮することができる。
【００４９】
そして、この加温装置３２が完成後に発揮する単品の効果または冷温貯蔵庫に適用した場合の効果は実施の形態１、２と同様のものを得ることができる。
【００５０】
（実施の形態４）
図８は、本発明の実施の形態４による加温装置の斜視図である。
【００５１】
図８に示すように、加温装置４１は、シーズヒータよりなるヒータ管４２を直管部４３と曲管部４４を有する蛇行状に曲げ加工し、間隔をおいて向かい合う２面に配置されるよう上部で折り返し管４５（便宜上、折り返し管も曲管部のうちであるが区別するため折り返し管と定義する）により連結して折り返し、２連のヒータ管を形成している。ヒータ管４２の直管部４３には多数のプレートフィン４６が所定の間隔を有して配置されている。このヒータ管４２およびプレートフィン４６の表面には耐熱性、防食性のある皮膜４７を形成している。この耐熱性、防食性のある皮膜４７は無機系高分子樹脂塗装にしたものであり、たとえば、シリカ、セラミックなどの無機材料を使用した樹脂皮膜などを用いる。特にシリコン系樹脂塗装は高い耐熱性と優れた防食性を併せ持つので適している。
【００５２】
以上のような構成において、ヒータ管４２、プレートフィン４６の表面に耐熱性、防食性のある皮膜４７を形成させたことにより、ヒータ管４２の通電時に高温となった場合も優れた耐熱性の効果で樹脂塗膜の劣化を防ぐとともに、冷却装置運転時（ヒータ管４２を通電しない状態）ヒータ管４２およびプレートフィン４６に結露する場合でも、優れた防食性の効果でヒータ管４２およびプレートフィン４６の腐食を防ぐことができ、よってヒータ通電不良やプレートフィン４６の熱伝導性阻害を防ぐことができる。
【００５３】
（実施の形態５）
図９は、本発明の実施の形態５による加温装置の平面図である。
【００５４】
図９に示すように、加温装置４８は、シーズヒータよりなるヒータ管４９を直管部５０と曲管部５１を有する蛇行状に曲げ加工し、間隔をおいて向かい合う２面に配置されるよう上部で折り返し管５２（便宜上、折り返し管も曲管部のうちであるが区別するため折り返し管と定義する）により連結して折り返し、２連のヒータ管４９を形成している。ヒータ管４９の直管部５０には多数のプレートフィン５３が所定の間隔を有して配置されている。また、ヒータ管４９の外径Ｅと曲率半径Ｒとの比Ｒ／Ｅは２．０〜３．０の範囲、好ましくは２．３〜２．５の範囲にしたものである。
【００５５】
以上のような構成において、ヒータ管４９の外径Ｅと曲率半径Ｒとの比Ｒ／Ｅはヒータ管４９の外郭材料をステンレスとした場合において２．０〜３．０の範囲とすることで、同等の加温性能に対して加温装置４８全体の体積のコンパクト化が図れる。好ましくは２．３〜２．５の範囲とすることで加温装置４８全体の体積のコンパクト化が図れると共に、曲げ加工時の挫屈変形やクラックなどの品質維持が図れる。
【００５６】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の請求項１に記載の加温装置の発明は、直管部と曲管部からなるヒータ管と、前記ヒータ管の直管部に配置されたプレートフィンとで構成され、前記ヒータ管の曲管部を非発熱部にしたことにより、直管部にプレートフィンが配設することにより加温装置全体での発熱量を概ね低下させることなく、プレートフィンがないヒータ管の曲管部で表面温度が高くなるのを防止し、比較的コンパクトな体積の中で加温装置全体の表面温度を可燃性系冷媒の発火温度以下に抑えることができる。
【００５７】
また、請求項２に記載の加温装置の発明は、直管部と曲管部からなるヒータ管と、前記ヒータ管の直管部に配置されたプレートフィンとで構成され、前記ヒータ管の曲管部の発熱量は直管部の発熱量より小さくしたことにより、直管部にプレートフィンが配設することにより加温装置全体での発熱量を低下させることなく、プレートフィンがないヒータ管の曲管部で表面温度が高くなるのを抑制し、比較的コンパクトな体積の中で加温装置全体の表面温度を可燃性冷媒の発火温度以下に抑えることができる。さらに発熱量は直管部より小さいが曲管部にも発熱させることで、加温能力を維持することができる。
【００５８】
また、請求項３に記載の加温装置の発明は、請求項１および請求項２のいずれか一項に記載の発明で前記ヒータ管の直管部に配置されたプレートフィンのヒータ挿入穴は丸穴とし、前記プレートフィンの丸孔の周囲のフィン材がヒータ管と密着したことにより、プレートフィンのヒータ挿入穴が全周にわたってヒータ管と密着するので、接触熱抵抗が小さくなり、放熱効果が向上する。
【００５９】
また、請求項４に記載の加温装置の発明は、直管部と曲管部からなるヒータ管と、前記ヒータ管の直管部に配置されたプレートフィンとで構成され、前記ヒータ管の曲管部に切り欠き孔を形成したプレートフィンを装着したことにより、曲管部もプレートフィンにより伝熱面積を大巾に拡大させることで、放熱効果が大巾に向上し、比較的コンパクトな体積の中で加温装置全体の表面温度を可燃性冷媒の発火温度以下に抑えることができる。
【００６０】
また請求項５に記載の加温装置の発明は、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の発明で前記プレートフィンはアルミあるいは銅を含有する金属材料にしたことにより、アルミあるいは銅は高い熱伝導性があるので熱伝導を促進することで放熱効果が向上し、比較的コンパクトな体積の中で加温装置全体の表面温度を可燃性冷媒の発火温度以下に抑えることができる。
【００６１】
また、請求項６に記載の加温装置の発明は、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の発明で前記ヒータ管、前記プレートフィンの表面に耐熱性、防食性のある皮膜を形成させたことにより、冷却装置運転時（ヒータを通電しない状態）、ヒータ管およびプレートフィンに結露する場合でも、ヒータ管およびプレートフィンの腐食を防ぐことができ、よってヒータ通電不良やプレートフィンの熱伝導性阻害を防ぐことができる。
【００６２】
また、請求項７に記載の加温装置の発明は、請求項６に記載の発明で前記耐熱性、防食性のある皮膜は無機系高分子樹脂塗装にしたものであり、高温での樹脂塗膜の劣化を防ぐとともに、防食性も併せもつ樹脂塗膜にすることができる。
【００６３】
また、請求項８に記載の加温装置の発明は、請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の発明で前記ヒータ管の曲管部の断面の外径Ｅと曲率半径Ｒの比Ｒ／Ｅが２．０〜３．０にしたことにより、ヒータ管の外郭材料をステンレス等とした場合に、加温装置全体の体積のコンパクト化が図れると共に、曲げ加工時の挫屈変形やクラックなどの品質維持が図れる。
【００６４】
また、請求項９に記載の冷温貯蔵庫の発明は、物品を収納する収納室と、前記収納室内を冷却する冷却装置と、前記収納室内を加温する請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の加温装置と、前記収納室内の空気を前記冷却装置の冷却器または前記加温装置に強制循環して熱交換させる送風機とからなるので、冷温貯蔵庫の運転異常時などにおいて、送風機による送風が停止し、加温装置が通電されているような場合においても、ヒータ管の曲管部に非加熱部があることおよびヒータ管の曲管部の発熱部を直管部の発熱部より小さくしたことにより加温装置の表面温度が過度に上昇することはなく、ヒータ周辺部やヒータ自体の安全性、信頼性が向上する。また、ヒータ管の直管部にプレートフィンさらに曲管部にもプレートフィンを配置することで、ヒータ管の外表面積が増大して放熱効果が高められ、強制対流時は被加温物の加温効率が高められ、冷温貯蔵庫の省エネが図れる。
【００６５】
また、請求項１０に記載の冷温貯蔵庫の発明は、請求項９に記載の冷温貯蔵庫の発明において、冷却装置の冷媒として可燃性冷媒を封入したので、冷温貯蔵庫の運転異常時などにおいて、送風機による送風が停止し、加温装置が通電され、さらに、冷却装置より可燃性冷媒が漏洩した場合にも、加温装置の放熱効果で自然対流の放熱が促進され、さらに、ヒータ管の曲管部に非加熱部があることおよびヒータ管の曲管部の発熱部を直管部の発熱部より小さくしたことによりヒータ管の曲管部の表面温度の上昇を抑制でき、よって可燃性冷媒の発火温度以下に下げ、可燃性冷媒を用いても安全性を確保できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による実施の形態１の加温装置を備えた冷温貯蔵庫の斜視図
【図２】同実施の形態の加温装置の斜視図
【図３】同実施の形態の加温装置の平面図
【図４】本発明による実施の形態２の加温装置の平面図
【図５】本発明による実施の形態３の加温装置の平面図
【図６】同実施の形態の加温装置を構成するヒータ管の曲管部に用いられるプレートフィンの正面図
【図７】同実施の形態の加温装置を構成するヒータ管の曲管部に用いられる他のプレートフィンの正面図
【図８】本発明による実施の形態４の加温装置の斜視図
【図９】本発明による実施の形態５の加温装置の平面図
【図１０】従来の加温装置を備えた冷温貯蔵庫の斜視図
【図１１】従来の加温装置の斜視図
【符号の説明】
１１ 自動販売機（冷温貯蔵庫）
１２ 収納室
１３ 冷却器（冷却装置）
１４，２４，３２，４１，４８ 加温装置
１５ 送風機
１７，２５，３３，４２，４９ ヒータ管
１８，２６，３４，４３，５０ 直管部
１９，２７，３５，４４，５１ 曲管部
２１，２９，３７，３９，４０，４６，５３ プレートフィン
２２，３０，３１ 発熱部
２３ 非発熱部
３８ 切り欠き孔
４７ 耐熱性、防食性のある皮膜
【発明の属する技術分野】
本発明は、ヒータ管を用いた加温装置、及びこの加温装置と冷却装置を有して冷温機能を兼ね備えた自動販売機、ショーケースその他の冷温貯蔵庫に関し、特に冷却装置の冷媒として可燃性冷媒を用いるものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、地球のオゾン層を保護する観点から、冷温貯蔵庫における冷却装置の冷凍サイクルに使用されていた冷媒ＣＦＣ（クロロフルオロカーボン）−１２あるいはＨＣＦＣ（ハイドロクロロフルオロカーボン）−２２といった塩素原子を含んだ冷媒の使用が規制され、塩素原子を含まず、オゾン層を破壊しないＨＦＣ（ハイドロフルオロカーボン）冷媒への転換が進行している。
【０００３】
従来、主にＨＦＣ−２２冷媒を用いていた自動販売機においては、その代替冷媒としてＨＦＣ冷媒の混合冷媒であるＲ４０７Ｃが採用されている。
【０００４】
一方、これらＲ４０７ＣなどのＨＦＣ冷媒は、オゾン層破壊はないものの、地球温暖化係数が高いため、地球温暖化に対しては不十分な冷媒となり、そのため地球温暖化係数の低い冷媒として、ＨＦＣ冷媒に代わってＨＣ（ハイドロカーボン）冷媒が注目されている。
【０００５】
以下、図面を参照しながら、上記従来の冷温貯蔵庫を説明する。
【０００６】
図１０は従来の加温装置を備えた冷温貯蔵庫の斜視図である。図１１は従来の加温装置の斜視図である。
【０００７】
図１０に示すように、自動販売機１の物品を収納する収納室２の下部に、一般的にフィンアンドチューブ型の冷却器３を有し、冷媒が封入された冷凍サイクルよりなる冷却装置と、一般的にシーズヒータを蛇行状に曲げ加工して形成された加温装置４を備え、冷却器３と加温装置４の間に強制通風用の送風機５を配置している。また、収納室２の背面にはダクト６が配置され、ダクト６を介して収納室２と冷却器３と加温装置４が連通するよう構成されている。
【０００８】
以上のように構成された冷蔵貯蔵庫について、以下その動作を説明する。
【０００９】
冷却時は冷凍サイクルの冷媒を冷却器３で蒸発させて周辺空気を冷却し、加温時は加温装置４のヒータに通電して周辺空気を加熱し、それぞれ冷却，加熱された空気を送風機５によって強制的に熱交換させながら収納室２内に循環させて室内に収納された物品を冷却または加温し、ダクト６を通じて冷却器３または加温装置４に帰還させるものである（例えば、特許文献１，２参照。）。
【００１０】
また、従来の加温装置の中で、低温化が図れる加温装置の１つとして、スパイラルフィン式シーズヒータと呼ばれる、図１１に示すような、シーズヒータに螺旋状のフィン７を取り付けたものも採用されている（例えば、特許文献３参照。）。
【００１１】
【特許文献１】
特開昭５７−５２９８８号公報
【特許文献２】
実開昭６２−７５５７８号公報
【特許文献３】
実開昭６１−１４４９１号公報
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述のような近年の環境下において、このような冷凍サイクルの冷媒にＨＣ系冷媒などの可燃性冷媒を使用する場合には可燃性冷媒の漏れに注意を払わなければならず、特に自動販売機等のように物品の収納庫で半密閉空間内部へ漏れた可燃性冷媒に引火しないように安全性を高める必要がある。
【００１３】
しかし、上述のような加温装置４では、強制通風用の送風機５が何らかの故障等で停止すると加温装置４の放熱は自然対流のみに依存することになるため、加温ヒータの表面温度は概ね５００℃超に達して可燃性冷媒の着火温度（イソブタン、プロパンで概ね４６０℃〜５００℃）を超え、可燃性冷媒が漏れた場合の安全性に問題があった。
【００１４】
また、加温装置４の表面温度を発火温度以下に低減するためは、シーズヒータの長さを大幅にアップし、ワット密度（単位面積当たりの放熱量）を下げて温度低減を図る必要があり、シーズヒータを蛇行状に曲げ加工してなる加温装置４の占める体積が大幅に増加するという欠点があった。
【００１５】
また、従来のスパイラルフィン式シーズヒータの構成で冷温貯蔵庫の加温装置４として構成するには、ステンレス鋼などのシーズヒータの周囲に螺旋状のフィン７を巻き付けた後に、蛇行状曲げ加工する必要がある。そのため、曲げ加工時のフィン７のつぶれ防止の点から、フィン７の強度低下を防ぐため、フィン７の大きさ・材料に制約があり、放熱効果が大幅に向上できない。さらに、フィン７と合わせて曲げ加工を行うため、シーズヒータの曲率半径Ｒが大きくなり、蛇行状に曲げ加工を行い加温装置を構成する際、ヒータ管長がフィン７を巻き付けていないシーズヒータ単独のものより短くなる。従って、従来のスパイラルフィン式シーズヒータを用いる場合でも、加温装置の表面温度を可燃性冷媒の発火温度以下に低減するためは、加温装置の占める体積が大幅に増加するという欠点があった。
【００１６】
本発明は、上記課題を解決するもので、冷却装置内を流れる冷媒を可燃性冷媒とした場合に、コンパクトでかつ比較的安価な方法で加温装置の表面温度を可燃性冷媒の発火温度以下に下げることができるので、可燃性冷媒を用いても安全性を確保できる加温装置を備えた冷温貯蔵庫を提供するものである。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に記載の加温装置の発明は、直管部と曲管部からなるヒータ管と、前記ヒータ管の直管部に配置されたプレートフィンとで構成され、前記ヒータ管の曲管部を非発熱部にすることにより、直管部にプレートフィンが配設することにより加温装置全体での発熱量を概ね低下させることなく、プレートフィンがないヒータ管の曲管部で表面温度が高くなるのを防止し、比較的コンパクトな体積の中で加温装置全体の表面温度を可燃性系冷媒の発火温度以下に抑えることができる。
【００１８】
請求項２に記載の加温装置の発明は、直管部と曲管部からなるヒータ管と、前記ヒータ管の直管部に配置されたプレートフィンとで構成され、前記ヒータ管の曲管部の発熱量は直管部の発熱量より小さくしたことにより、直管部にプレートフィンが配設することにより加温装置全体での発熱量を低下させることなく、プレートフィンがないヒータ管の曲管部で表面温度が高くなるのを抑制し、比較的コンパクトな体積の中で加温装置全体の表面温度を可燃性冷媒の発火温度以下に抑えることができる。さらに発熱量は直管部より小さいが曲管部にも発熱させることで、加温能力を維持することができる。
【００１９】
請求項３に記載の加温装置の発明は、請求項１および請求項２のいずれか一項に記載の発明で前記ヒータ管の直管部に配置されたプレートフィンのヒータ挿入穴は丸穴とし、前記プレートフィンの丸孔の周囲のフィン材がヒータ管と密着したことにより、プレートフィンのヒータ挿入穴が全周にわたってヒータ管と密着するので、接触熱抵抗が小さくなり、放熱効果が向上する。
【００２０】
請求項４に記載の加温装置の発明は、直管部と曲管部からなるヒータ管と、前記ヒータ管の直管部に配置されたプレートフィンとで構成され、前記ヒータ管の曲管部に切り欠き孔を形成したプレートフィンを装着したことにより、曲管部もプレートフィンにより伝熱面積を大巾に拡大させることで、放熱効果が大巾に向上し、比較的コンパクトな体積の中で加温装置全体の表面温度を可燃性冷媒の発火温度以下に抑えることができる。
【００２１】
請求項５に記載の加温装置の発明は、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の発明で前記プレートフィンはアルミあるいは銅を含有する金属材料にすることにより、アルミあるいは銅は高い熱伝導性があるので熱伝導を促進することで放熱効果が向上し、比較的コンパクトな体積の中で加温装置全体の表面温度を可燃性冷媒の発火温度以下に抑えることができる。
【００２２】
請求項６に記載の加温装置の発明は、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の発明で前記ヒータ管、前記プレートフィンの表面に耐熱性、防食性のある皮膜を形成させたことにより、冷却装置運転時（ヒータを通電しない状態）、ヒータ管およびプレートフィンに結露する場合でも、ヒータ管およびプレートフィンの腐食を防ぐことができ、よってヒータ通電不良やプレートフィンの熱伝導性阻害を防ぐことができる。
【００２３】
請求項７に記載の加温装置の発明は、請求項６に記載の発明で前記耐熱性、防食性のある皮膜は無機系高分子樹脂塗装にしたものであり、高温での樹脂塗膜の劣化を防ぐとともに、防食性も併せもつ樹脂塗膜にすることができる。
【００２４】
請求項８に記載の加温装置の発明は、請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の発明で前記ヒータ管の曲管部の断面の外径Ｅと曲率半径Ｒの比Ｒ／Ｅが２．０〜３．０にしたことにより、ヒータ管の外郭材料をステンレス等とした場合に、加温装置全体の体積のコンパクト化が図れると共に、曲げ加工時の挫屈変形やクラックなどの品質維持が図れる。
【００２５】
請求項９に記載の冷温貯蔵庫の発明は、物品を収納する収納室と、前記収納室内を冷却する冷却装置と、前記収納室内を加温する請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の加温装置と、前記収納室内の空気を前記冷却装置の冷却器または前記加温装置に強制循環して熱交換させる送風機とからなるものであり、冷温貯蔵庫の運転異常時などにおいて、送風機による送風が停止し、加温装置が通電されているような場合においても、ヒータ管の曲管部に非加熱部があることおよびヒータ管の曲管部の発熱部を直管部の発熱部より小さくしたことにより加温装置の表面温度が過度に上昇することはなく、ヒータ周辺部やヒータ自体の安全性、信頼性が向上する。また、ヒータ管の直管部にプレートフィンさらに曲管部にもプレートフィンを配置することで、ヒータ管の外表面積が増大して放熱効果が高められ、強制対流時は被加温物の加温効率が高められ、冷温貯蔵庫の省エネが図れる。
【００２６】
請求項１０に記載の冷温貯蔵庫の発明は、請求項９に記載の冷温貯蔵庫の発明において、冷却装置の冷媒として可燃性冷媒を封入したものであり、冷温貯蔵庫の運転異常時などにおいて、送風機による送風が停止し、加温装置が通電され、さらに、冷却装置より可燃性冷媒が漏洩した場合にも、加温装置の放熱効果で自然対流の放熱が促進され、さらに、ヒータ管の曲管部に非加熱部があることおよびヒータ管の曲管部の発熱部を直管部の発熱部より小さくしたことによりヒータ管の曲管部の表面温度の上昇を抑制でき、よって可燃性冷媒の発火温度以下に下げ、可燃性冷媒を用いても安全性を確保できる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による加温装置及びこの加温装置を備えた冷温貯蔵庫の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００２８】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１による加温装置を備えた冷温貯蔵庫の斜視図である。図２は同実施の形態の加温装置の斜視図である。図３は同実施の形態の加温装置の平面図である。
【００２９】
図１から図３に示すように、冷温貯蔵庫である自動販売機１１の物品を収納する収納室１２の下部に、フィンアンドチューブ型の冷却器１３を有し、炭化水素系のプロパン，イソブタンなどの可燃性冷媒が封入された冷凍サイクルよりなる冷却装置と、加温装置１４を備え、冷却器１３と加温装置１４の間に強制通風用の送風機１５を配置している。また、収納室１２の背面にはダクト１６が配置され、ダクト１６を介して収納室１２と冷却器１３と加温装置１４が連通するよう構成されている。
【００３０】
そして、冷却時は冷凍サイクルの可燃性冷媒を冷却器１３で蒸発させて周辺空気を冷却し、加温時は加温装置１４に通電して周辺空気を加熱し、それぞれ冷却、加熱された空気を送風機１５によって強制的に熱交換させながら収納室１２内に循環させて室内に収納された物品を冷却または加温し、ダクト１６を通じて冷却器１３または加温装置１４に帰還させるものである。
【００３１】
一方、加温装置１４は、シーズヒータよりなるヒータ管１７を直管部１８と曲管部１９を有する蛇行状に曲げ加工し、間隔をおいて向かい合う２面に配置されるよう上部で折り返し管２０（便宜上、折り返し管も曲管部のうちであるが区別するため折り返し管と定義する）により連結して折り返し、２連のヒータ管を形成している。ヒータ管１７の直管部１８には多数のプレートフィン２１が所定の間隔を有して配置されており、プレートフィン２１のヒータ挿入穴は丸穴としたものである。多数のプレートフィン２１はアルミあるいは銅を含有する金属材料で構成されている。またヒータ管１７の直管部１８には発熱部２２、曲管部１９は非発熱部２３としたヒータ構成となっている。
【００３２】
以上のように構成された冷温貯蔵庫についてその動作を説明する。
【００３３】
収納室１２内に収納された物品を冷却する場合、冷却装置の冷却運転を行い、送風機１５により冷却器１３で冷却された冷気を循環させる。送風機１５により循環された冷気は収納室１２内に収納された物品を冷却し、ダクト１６を通り再度冷却器１３へ戻り冷却を繰り返す。
【００３４】
次に、収納室１２に収納された物品を加温する場合、加温装置に通電を行い、ヒータ管１７を発熱（直管部１８の発熱部２２を発熱）させると、プレートフィン２１に熱伝導作用で伝熱され加熱装置１４の全体より放熱作用が開始される。そして、送風機１５の運転により強制通風による加温運転が行われ、加温装置１４で加温された暖気が収納室１２内に送り込まれて収納された物品を加温し、ダクト１６を通り再度加温装置１４へ戻り加温を繰り返す。
【００３５】
プレートフィン２１のヒータ挿入穴は丸穴したので、プレートフィン２１のヒータ挿入穴が全周にわたってヒータ管１７と密着するので、接触熱抵抗が小さくなり、放熱効果が向上する。
【００３６】
また、プレートフィン２１はアルミあるいは銅を含有する金属材料で構成されているので、高い熱伝導性があり、熱伝導を促進することで放熱効果が向上し、加温装置全体の表面温度を可燃性冷媒の発火温度以下に確実に抑えることができる。
【００３７】
しかし、加温運転で加温装置１４への通電中に、自動販売機１１の電気的な故障等により、送風機１５が停止した場合、加温装置１４への送風が停止するため、ヒータ管１７またはプレートフィン２１の表面から空気への放熱は自然対流のみとなり、たとえプレートフィン２１に熱伝導性が高いアルミあるいは銅を含有する金属材料を用いても悪化し、ヒータ管１７の表面温度は上昇する。万一冷却器３を含む冷却装置から可燃性冷媒が漏れて、加温装置１４の周辺雰囲気が可燃性冷媒の燃焼範囲濃度に達した場合においても、加温装置１４であるヒータ管１７の曲管部１９が非加熱部２３であるため、直管部１８にプレートフィン２１が配設されていることより加温装置１４全体での発熱量を概ね低下させることなく、ヒータ管１７の表面温度を可燃性冷媒の着火温度（イソブタン，プロパンで概ね４６０℃〜５００℃）以下にまで低減することができる。このため、加温装置１４が着火源となって冷媒が発火することがなく、可燃性冷媒の漏洩時に送風機を含む機器の故障が重なった異常時においても安全性を確保できる。
【００３８】
また、曲管部１９にプレートフィン２１を装着していないので、ヒータ管１７の曲げ加工において、曲率半径Ｒを小さくすることができ、曲管部１９のターン（曲げ）数を多くできることから、ヒータ管１７のワット密度を低減でき、ヒータ管１７の表面温度が低下し、ヒータ周辺部やヒータ自体の安全性、信頼性が向上する。このため、同等の加温性能に対して加温装置１４のサイズをコンパクト化することも可能となり、適用機器や適用装置に占める無効スペースが減じられて有効容積効率を高める効果も発揮することができる。
【００３９】
なお、実際の設計においては、ヒータ管１７の表面温度が可燃性冷媒の着火温度より約１００℃低い３５０〜４００℃程度に抑えて裕度を持たせ、バラツキ要因などに対応できるよう、通常の加温時に所望される発熱量を加熱装置のヒータ管１７の入力や全長及びプレートフィン２１の枚数、外径、長さ等の諸元を定めるのが望ましい。
【００４０】
なお、本実施の形態ではヒータ管１７を２連に蛇行させて、蛇行させた２連のヒータ管１７の直管部１８には多数のプレートフィン２１を密着固定させたが、所望の放熱量によっては個別のヒータ管１７にそれぞれプレートフィンを配設してもよく、ヒータ管１７自体も１連の蛇行仕様でもかまわない。また、逆にヒータ管１７を３連以上に重ねてより発熱量を高めることも当然可能である。
【００４１】
（実施の形態２）
図４は、本発明の実施の形態２による加温装置の平面図である。
【００４２】
図４において、加温装置２４は、シーズヒータよりなるヒータ管２５を直管部２６と曲管部２７を有する蛇行状に曲げ加工し、間隔をおいて向かい合う２面に配置されるよう上部で折り返し管２８（便宜上、折り返し管も曲管部のうちであるが区別するため折り返し管と定義する）により連結して折り返し、２連のヒータ管を形成している。ヒータ管２５の直管部２６には多数のプレートフィン２９が所定の間隔を有して配置されている。またヒータ管２５の直管部２６には発熱部３０、曲管部２７は直管部２６の発熱部３０より発熱量を小さくした発熱部３１としたヒータ構成となっている。
【００４３】
以上のような構成において、加温装置２４の周辺雰囲気が可燃性冷媒の燃焼範囲濃度に達した場合においても、加温装置２４であるヒータ管２５の曲管部２７の発熱部３１は直管部２６の発熱部３０より発熱量を小さくしたことにより、直管部２６にプレートフィン２９が配設されていることより加温装置全体での発熱量を概ね低下させることなく、ヒータ管２５の表面温度を可燃性冷媒の着火温度（イソブタン，プロパンで概ね４６０℃〜５００℃）以下にまで低減することができる。このため、加温装置２４が着火源となって冷媒が発火することがなく、可燃性冷媒の漏洩時に送風機を含む機器の故障が重なった異常時においても安全性を確保できる。さらに曲管部２７の発熱部３１の発熱量は直管部２６の発熱部３０の発熱量より小さいが曲管部２７にも発熱させることで、加温能力を維持することができる。
【００４４】
そして、この加温装置２４が完成後に発揮する単品の効果または冷温貯蔵庫に適用した場合の効果は実施の形態１と同様のものを得ることができる。
【００４５】
（実施の形態３）
図５は、本発明の実施の形態３による加温装置の平面図である。図６は同実施の形態の加温装置を構成するヒータ管の曲管部に用いられるプレートフィンの正面図である。図７は同実施の形態の加温装置を構成するヒータ管の曲管部に用いられる他のプレートフィンの正面図である。
【００４６】
図５から図７に示すように、加温装置３２は、シーズヒータよりなるヒータ管３３を直管部３４と曲管部３５を有する蛇行状に曲げ加工し、間隔をおいて向かい合う２面に配置されるよう上部で折り返し管３６（便宜上、折り返し管も曲管部のうちであるが区別するため折り返し管と定義する）により連結して折り返し、２連のヒータ管を形成している。ヒータ管３３の直管部３４には多数のプレートフィン３７が所定の間隔を有して配置されている。また、ヒータ管３３の曲管部３５には切り欠き孔３８を有したプレートフィン３９またはプレートフィン４０が所定の間隔を有して配置されている。また、ヒータ管３３の折り返し管３６には切り欠き孔３８を有したプレートフィン４０が所定の間隔を有して配置されている。
【００４７】
以上のような構成において、加温装置３２であるヒータ管３３の曲管部３５および折り返し管３６に切り欠き孔３８を形成したプレートフィン３９またはプレートフィン４０を装着したことにより、曲管部３５と折り返し管３６の伝熱面積をプレートフィン３９により大巾に拡大させることで、放熱効果が大巾に向上し、比較的コンパクトな体積の中で加温装置全体の表面温度を可燃性系冷媒の発火温度以下に確実に抑えることができる。
【００４８】
この切り欠き孔３８を形成したプレートフィン３９またはプレートフィン４０はヒータ管３３の曲げ加工後に装着するものであるので、曲げ加工時はプレートフィン３９またはプレートフィン４０を装着していないのでヒータ管３３の曲げ加工において、曲率半径Ｒを小さくすることができ、曲管部３５のターン（曲げ）数を多くできることから、ヒータ管３３のワット密度を低減でき、ヒータ管３３の表面温度が低下し、ヒータ周辺部やヒータ自体の安全性、信頼性が向上する。このため、同等の加温性能に対して加温装置３２のサイズをコンパクト化することも可能となり、適用機器や適用装置に占める無効スペースが減じられて有効容積効率を高める効果も発揮することができる。
【００４９】
そして、この加温装置３２が完成後に発揮する単品の効果または冷温貯蔵庫に適用した場合の効果は実施の形態１、２と同様のものを得ることができる。
【００５０】
（実施の形態４）
図８は、本発明の実施の形態４による加温装置の斜視図である。
【００５１】
図８に示すように、加温装置４１は、シーズヒータよりなるヒータ管４２を直管部４３と曲管部４４を有する蛇行状に曲げ加工し、間隔をおいて向かい合う２面に配置されるよう上部で折り返し管４５（便宜上、折り返し管も曲管部のうちであるが区別するため折り返し管と定義する）により連結して折り返し、２連のヒータ管を形成している。ヒータ管４２の直管部４３には多数のプレートフィン４６が所定の間隔を有して配置されている。このヒータ管４２およびプレートフィン４６の表面には耐熱性、防食性のある皮膜４７を形成している。この耐熱性、防食性のある皮膜４７は無機系高分子樹脂塗装にしたものであり、たとえば、シリカ、セラミックなどの無機材料を使用した樹脂皮膜などを用いる。特にシリコン系樹脂塗装は高い耐熱性と優れた防食性を併せ持つので適している。
【００５２】
以上のような構成において、ヒータ管４２、プレートフィン４６の表面に耐熱性、防食性のある皮膜４７を形成させたことにより、ヒータ管４２の通電時に高温となった場合も優れた耐熱性の効果で樹脂塗膜の劣化を防ぐとともに、冷却装置運転時（ヒータ管４２を通電しない状態）ヒータ管４２およびプレートフィン４６に結露する場合でも、優れた防食性の効果でヒータ管４２およびプレートフィン４６の腐食を防ぐことができ、よってヒータ通電不良やプレートフィン４６の熱伝導性阻害を防ぐことができる。
【００５３】
（実施の形態５）
図９は、本発明の実施の形態５による加温装置の平面図である。
【００５４】
図９に示すように、加温装置４８は、シーズヒータよりなるヒータ管４９を直管部５０と曲管部５１を有する蛇行状に曲げ加工し、間隔をおいて向かい合う２面に配置されるよう上部で折り返し管５２（便宜上、折り返し管も曲管部のうちであるが区別するため折り返し管と定義する）により連結して折り返し、２連のヒータ管４９を形成している。ヒータ管４９の直管部５０には多数のプレートフィン５３が所定の間隔を有して配置されている。また、ヒータ管４９の外径Ｅと曲率半径Ｒとの比Ｒ／Ｅは２．０〜３．０の範囲、好ましくは２．３〜２．５の範囲にしたものである。
【００５５】
以上のような構成において、ヒータ管４９の外径Ｅと曲率半径Ｒとの比Ｒ／Ｅはヒータ管４９の外郭材料をステンレスとした場合において２．０〜３．０の範囲とすることで、同等の加温性能に対して加温装置４８全体の体積のコンパクト化が図れる。好ましくは２．３〜２．５の範囲とすることで加温装置４８全体の体積のコンパクト化が図れると共に、曲げ加工時の挫屈変形やクラックなどの品質維持が図れる。
【００５６】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の請求項１に記載の加温装置の発明は、直管部と曲管部からなるヒータ管と、前記ヒータ管の直管部に配置されたプレートフィンとで構成され、前記ヒータ管の曲管部を非発熱部にしたことにより、直管部にプレートフィンが配設することにより加温装置全体での発熱量を概ね低下させることなく、プレートフィンがないヒータ管の曲管部で表面温度が高くなるのを防止し、比較的コンパクトな体積の中で加温装置全体の表面温度を可燃性系冷媒の発火温度以下に抑えることができる。
【００５７】
また、請求項２に記載の加温装置の発明は、直管部と曲管部からなるヒータ管と、前記ヒータ管の直管部に配置されたプレートフィンとで構成され、前記ヒータ管の曲管部の発熱量は直管部の発熱量より小さくしたことにより、直管部にプレートフィンが配設することにより加温装置全体での発熱量を低下させることなく、プレートフィンがないヒータ管の曲管部で表面温度が高くなるのを抑制し、比較的コンパクトな体積の中で加温装置全体の表面温度を可燃性冷媒の発火温度以下に抑えることができる。さらに発熱量は直管部より小さいが曲管部にも発熱させることで、加温能力を維持することができる。
【００５８】
また、請求項３に記載の加温装置の発明は、請求項１および請求項２のいずれか一項に記載の発明で前記ヒータ管の直管部に配置されたプレートフィンのヒータ挿入穴は丸穴とし、前記プレートフィンの丸孔の周囲のフィン材がヒータ管と密着したことにより、プレートフィンのヒータ挿入穴が全周にわたってヒータ管と密着するので、接触熱抵抗が小さくなり、放熱効果が向上する。
【００５９】
また、請求項４に記載の加温装置の発明は、直管部と曲管部からなるヒータ管と、前記ヒータ管の直管部に配置されたプレートフィンとで構成され、前記ヒータ管の曲管部に切り欠き孔を形成したプレートフィンを装着したことにより、曲管部もプレートフィンにより伝熱面積を大巾に拡大させることで、放熱効果が大巾に向上し、比較的コンパクトな体積の中で加温装置全体の表面温度を可燃性冷媒の発火温度以下に抑えることができる。
【００６０】
また請求項５に記載の加温装置の発明は、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の発明で前記プレートフィンはアルミあるいは銅を含有する金属材料にしたことにより、アルミあるいは銅は高い熱伝導性があるので熱伝導を促進することで放熱効果が向上し、比較的コンパクトな体積の中で加温装置全体の表面温度を可燃性冷媒の発火温度以下に抑えることができる。
【００６１】
また、請求項６に記載の加温装置の発明は、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の発明で前記ヒータ管、前記プレートフィンの表面に耐熱性、防食性のある皮膜を形成させたことにより、冷却装置運転時（ヒータを通電しない状態）、ヒータ管およびプレートフィンに結露する場合でも、ヒータ管およびプレートフィンの腐食を防ぐことができ、よってヒータ通電不良やプレートフィンの熱伝導性阻害を防ぐことができる。
【００６２】
また、請求項７に記載の加温装置の発明は、請求項６に記載の発明で前記耐熱性、防食性のある皮膜は無機系高分子樹脂塗装にしたものであり、高温での樹脂塗膜の劣化を防ぐとともに、防食性も併せもつ樹脂塗膜にすることができる。
【００６３】
また、請求項８に記載の加温装置の発明は、請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の発明で前記ヒータ管の曲管部の断面の外径Ｅと曲率半径Ｒの比Ｒ／Ｅが２．０〜３．０にしたことにより、ヒータ管の外郭材料をステンレス等とした場合に、加温装置全体の体積のコンパクト化が図れると共に、曲げ加工時の挫屈変形やクラックなどの品質維持が図れる。
【００６４】
また、請求項９に記載の冷温貯蔵庫の発明は、物品を収納する収納室と、前記収納室内を冷却する冷却装置と、前記収納室内を加温する請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の加温装置と、前記収納室内の空気を前記冷却装置の冷却器または前記加温装置に強制循環して熱交換させる送風機とからなるので、冷温貯蔵庫の運転異常時などにおいて、送風機による送風が停止し、加温装置が通電されているような場合においても、ヒータ管の曲管部に非加熱部があることおよびヒータ管の曲管部の発熱部を直管部の発熱部より小さくしたことにより加温装置の表面温度が過度に上昇することはなく、ヒータ周辺部やヒータ自体の安全性、信頼性が向上する。また、ヒータ管の直管部にプレートフィンさらに曲管部にもプレートフィンを配置することで、ヒータ管の外表面積が増大して放熱効果が高められ、強制対流時は被加温物の加温効率が高められ、冷温貯蔵庫の省エネが図れる。
【００６５】
また、請求項１０に記載の冷温貯蔵庫の発明は、請求項９に記載の冷温貯蔵庫の発明において、冷却装置の冷媒として可燃性冷媒を封入したので、冷温貯蔵庫の運転異常時などにおいて、送風機による送風が停止し、加温装置が通電され、さらに、冷却装置より可燃性冷媒が漏洩した場合にも、加温装置の放熱効果で自然対流の放熱が促進され、さらに、ヒータ管の曲管部に非加熱部があることおよびヒータ管の曲管部の発熱部を直管部の発熱部より小さくしたことによりヒータ管の曲管部の表面温度の上昇を抑制でき、よって可燃性冷媒の発火温度以下に下げ、可燃性冷媒を用いても安全性を確保できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による実施の形態１の加温装置を備えた冷温貯蔵庫の斜視図
【図２】同実施の形態の加温装置の斜視図
【図３】同実施の形態の加温装置の平面図
【図４】本発明による実施の形態２の加温装置の平面図
【図５】本発明による実施の形態３の加温装置の平面図
【図６】同実施の形態の加温装置を構成するヒータ管の曲管部に用いられるプレートフィンの正面図
【図７】同実施の形態の加温装置を構成するヒータ管の曲管部に用いられる他のプレートフィンの正面図
【図８】本発明による実施の形態４の加温装置の斜視図
【図９】本発明による実施の形態５の加温装置の平面図
【図１０】従来の加温装置を備えた冷温貯蔵庫の斜視図
【図１１】従来の加温装置の斜視図
【符号の説明】
１１ 自動販売機（冷温貯蔵庫）
１２ 収納室
１３ 冷却器（冷却装置）
１４，２４，３２，４１，４８ 加温装置
１５ 送風機
１７，２５，３３，４２，４９ ヒータ管
１８，２６，３４，４３，５０ 直管部
１９，２７，３５，４４，５１ 曲管部
２１，２９，３７，３９，４０，４６，５３ プレートフィン
２２，３０，３１ 発熱部
２３ 非発熱部
３８ 切り欠き孔
４７ 耐熱性、防食性のある皮膜
Claims (10)
- 直管部と曲管部からなるヒータ管と、前記ヒータ管の直管部に配置されたプレートフィンとで構成され、前記ヒータ管の曲管部は非発熱部であることを特徴とする加温装置。
- 直管部と曲管部からなるヒータ管と、前記ヒータ管の直管部に配置されたプレートフィンとで構成され、前記ヒータ管の曲管部の発熱量は直管部の発熱量より小さくしたことを特徴とする加温装置。
- 前記ヒータ管の直管部に配置されたプレートフィンのヒータ挿入穴は丸穴とし、前記プレートフィンの丸孔の周囲のフィン材がヒータ管と密着したことを特徴とする請求項１および請求項２のいずれか一項に記載の加温装置。
- 直管部と曲管部からなるヒータ管と、前記ヒータ管の直管部に配置されたプレートフィンとで構成され、前記ヒータ管の曲管部に切り欠き孔を形成したプレートフィンを装着したことを特徴とする加温装置。
- 前記プレートフィンはアルミあるいは銅を含有する金属材料であることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の加温装置。
- 前記ヒータ管、前記プレートフィンの表面に耐熱性、防食性のある皮膜を形成させたことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の加温装置。
- 前記耐熱性、防食性のある皮膜は無機系高分子樹脂塗装であることを特徴とする請求項６に記載の加温装置。
- 前記ヒータ管の曲管部の断面の外径Ｅと曲率半径Ｒの比Ｒ／Ｅが２．０〜３．０であることを特徴とした請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の加温装置。
- 物品を収納する収納室と、前記収納室内を冷却する冷却装置と、前記収納室内を加温する請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の加温装置と、前記収納室内の空気を前記冷却装置の冷却器または前記加温装置に強制循環して熱交換させる送風機とからなる加温装置を備えた冷温貯蔵庫。
- 冷却装置の冷媒として可燃性冷媒を封入した請求項９に記載の加温装置を備えた冷温貯蔵庫。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002308246A JP2004144363A (ja) | 2002-10-23 | 2002-10-23 | 加温装置及び加温装置を備えた冷温貯蔵庫 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002308246A JP2004144363A (ja) | 2002-10-23 | 2002-10-23 | 加温装置及び加温装置を備えた冷温貯蔵庫 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004144363A true JP2004144363A (ja) | 2004-05-20 |
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002308246A Withdrawn JP2004144363A (ja) | 2002-10-23 | 2002-10-23 | 加温装置及び加温装置を備えた冷温貯蔵庫 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2004144363A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103115394A (zh) * | 2013-03-14 | 2013-05-22 | 江苏昊隆换热器有限公司 | 嵌入式暖气管 |
| CN103458542A (zh) * | 2012-12-18 | 2013-12-18 | 上海华族实业有限公司 | 设有波纹状散热翅片的陶瓷ptc加热器 |
-
2002
- 2002-10-23 JP JP2002308246A patent/JP2004144363A/ja not_active Withdrawn
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN103458542A (zh) * | 2012-12-18 | 2013-12-18 | 上海华族实业有限公司 | 设有波纹状散热翅片的陶瓷ptc加热器 |
| CN103115394A (zh) * | 2013-03-14 | 2013-05-22 | 江苏昊隆换热器有限公司 | 嵌入式暖气管 |
| CN103115394B (zh) * | 2013-03-14 | 2016-01-06 | 江苏昊隆换热器有限公司 | 嵌入式暖气管 |
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