JP2004226029A - Heating device, and cooling/warming storage having the heating device - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ヒータを用いた加温装置、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11は、従来の冷温貯蔵庫の斜視図である。図12は従来の加温装置の斜視図である。
【0007】
図11,図12において、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】
そして、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。)。
【0009】
【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
【0010】
【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へ引火しないように安全性を高める必要がある。
【0011】
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、加温用の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。
【0012】
そこで、加温装置4の表面温度を発火温度以下に低減するためのひとつの方法として、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方法がある。しかし、単に複数個のシーズヒータを配設して電気的に接続する、あるいは、1個のシーズヒータの長さをアップするだけでは、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。
【0013】
また、一定の体積の中で、シーズヒータの長さをアップさせる方法としては、シーズヒータの曲管部の曲率半径Rを小さくする方法がある。しかしながら、ヒータ管の外径Eと曲管部の曲率半径Rとの比R/Eは、シーズヒータの外装材料をステンレスとした場合、R/E<2.0の範囲では、曲げ加工時の座屈変形やクラックなど加工面や品質面から、曲げ加工することは一般に困難であり、ヒータ径Eを一定とした場合、曲管部の曲率半径Rを小さくするには限界がある。
【0014】
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、大幅な体積アップを抑制した加温装置とこの加温装置を備えて冷凍サイクルの冷媒として可燃性冷媒を使用しても冷却と加温を安全に行える冷温貯蔵庫を提供することを目的とする。
【0015】
【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、直管部と曲管部を有するヒ−タ管を蛇行状に曲げ加工して、少なくとも1つ以上の面を形成した第1,第2のヒ−タで構成され、前記第1のヒ−タは少なくとも1つ以上の面を含んだ三方向を囲まれる空間を形成し、前記空間の内側に第2のヒ−タの少なくとも一部もしくは一面が組み込まれ配置したものであり、二つのヒータをならべて配置した場合に比べ、加温装置を比較的コンパクト化でき、2個のヒータを電気的に接続することで、ヒータ管長がアップし、ヒータのワット密度を低減できることから、ヒータ管の表面温度を可燃性冷媒の発火温度以下に低減できる。また、ヒータ周辺部やヒータ自体の安全性,信頼性が向上する。
【0016】
本発明の請求項2に記載の加温装置の発明は、直管部と曲管部を有するヒ−タ管を蛇行状に曲げ加工して2つの面を形成し、前記面が間隔を置いて向かい合って配置するように折り返し部により連結して折り返した第1,第2のヒータを備え、第1のヒータの2つの並列な面の間に、第2のヒータの一平面を間隔を置いて重ね合わせるように配置したものであり、第1,第2のヒータをならべて配置した場合に比べ、加温装置を比較的コンパクト化できる。
【0017】
請求項3に記載の加温装置の発明は、請求項2に記載の発明に、さらに、第1のヒータと第2のヒータで、一つのヒータの曲管部の数が、奇数または偶数のどちらか一方に統一し、第1のヒータの折り返し部と第2のヒータの折り返し部は、同一方向になるように配置したものであり、第1のヒータの端子と第2のヒータの端子が同一方向に向くことから、2個のヒータを接続する配線を簡素化できる。
【0018】
請求項4に記載の加温装置の発明は、請求項2に記載の発明に、さらに、第1のヒータと第2のヒータは、千鳥配列になるように配置したものであり、放熱効果が向上する。
【0019】
請求項5に記載の加温装置の発明は、直管部と曲管部を有するヒ−タ管を蛇行状に曲げ加工して2つの面を形成し、前記面が間隔を置いて向かい合って配置するように折り返し部により連結して折り返した第1,第2,第3のヒータを備え、第1のヒータの二つの並列な平面間に、第2のヒータの一平面と第3のヒータの一平面を間隔を置いて重ね合わせるように配置したものであり、第1,第2,第3のヒータをならべて配置した場合に比べ、加温装置を更にコンパクト化できる。
【0020】
また、3個のヒータを電気的に接続することで、ヒータ管長が更にアップし、ヒータのワット密度を低減できることから、ヒータ管の表面温度を可燃性冷媒の発火温度以下に更に低減できる。また、ヒータ周辺部やヒータ自体の安全性,信頼性が更に向上する。
【0021】
請求項6に記載の加温装置の発明は、請求項5に記載の発明に、さらに、第1のヒータと第2のヒータと第3のヒータで、一連のヒータ管の曲管部の数が、奇数または偶数のどちらか一方に統一し、第1のヒータの折り返し部と第2のヒータの折り返し部と第3のヒータの折り返し部は、同一方向になるように配置したものであり、第1のヒータの端子と第2のヒータの端子と第3のヒータの端子が同一方向に向くことから、3個のヒータ管を接続する配線を簡素化できる。
【0022】
請求項7に記載の加温装置の発明は、請求項5に記載の発明に、さらに、第1のヒータと第2のヒータと第3のヒータは、千鳥配列になるように配置したものであり、放熱効果が更に向上する。
【0023】
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記載の加温装置を金属製のメッシュ部材で覆ったものであり、通気性を確保しながらヒータ管への外的影響を阻止できる。また、何らかの要因で可燃性の雰囲気に曝された場合にヒータ管表面で万一発火してもメッシュ部の抵抗により外部雰囲気中に火炎が伝播せず引火しない。
【0024】
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、2個あるいは3個のヒータを電気的に接続することで、ヒータ管長がアップし、ヒータのワット密度を低減できることから、加温装置の表面温度が過度に上昇することはなくなり、ヒータ周辺部やヒータ自体の安全性,信頼性が向上する。
【0025】
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、2個あるいは3個のヒータを電気的に接続することで、ヒータ管長がアップし、ヒータのワット密度を低減できることから、加温装置の表面温度が可燃性冷媒の発火温度以下に抑制されるため発火を避けることができる。また、加温装置を覆うメッシュ部材を有する金属板により、万一ヒータ管表面で漏洩した可燃性冷媒に着火しても外部雰囲気への火炎伝播が阻止され発火を避けることができる。
【0026】
【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。
【0027】
(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(a)は同実施の形態の加温装置のヒータを重ね合わせる前の状態を示す斜視図である。図2(b)は同実施の形態の加温装置のヒータを重ね合わせた後の状態を示す斜視図である。図3(a)は加温装置のヒータを重ね合わさず配置した場合を示す平面図である。図3(b)は同実施の形態の加温装置の平面図である。図4(a)は同実施の形態の加温装置のヒータを重ね合わせる前の状態を示す斜視図である。図4(b)は同実施の形態の加温装置のヒータを重ね合わせた後の状態を示す斜視図である。図5は同実施の形態の加温装置の側面図である。
【0028】
図1、図2(a)、図2(b)において、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。
【0029】
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。
【0030】
一方、加温装置14は、第1のヒータ17aと第2のヒータ17bとから構成されている。
【0031】
第1のヒータ17aは、シーズヒータよりなるヒータ管を直管部18aと曲管部19a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部20aにより連結して折り返し、2つの並列な面を形成している。そして、ヒータ管の端部に端子21aを2ヶ設けている。
【0032】
第2のヒータ管17bは、シーズヒータよりなるヒータ管を直管部18bと曲管部19b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部20bにより連結して折り返し、2つの並列な面を形成している。そして、ヒータ管の端部に端子21bを2ヶ設けている。
【0033】
そして、加温装置14は、第1のヒータ17aの二平面間に第2のヒータ17bの一平面を間隔を置いて重ね合わせるように配置し、第1のヒータ17aの一方の端子21aと第2のヒータ17bの一方の端子21bを配線22により電気的に接続する。
【0034】
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。
【0035】
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庫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。
【0036】
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を発熱させると、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。
【0037】
図3(a)に示すように、2個のヒータ管を重ね合わさないで配置した場合、2個のヒータ管の配置する間隔をA、第1のヒータと第2のヒータの幅寸法をBとした場合、配置後の加温装置の幅寸法L1はA+2Bとなる。
【0038】
一方、図3(b)に示すように、第1のヒータ17aの二平面間の中央に、第2のヒータ17bの一平面を重ね合わせるように配置した場合、配置後の加温装置の幅寸法L2は1.5Bとなる。
【0039】
よって、第1のヒータ17aの二平面間に、第2のヒータ17bの一平面を間隔を置いて重ね合わせるように配置した場合は、第1のヒータ17aと第2のヒータ17bを重ね合わせることなく配置した場合に比べ、加温装置の幅はL1−L2=A+0.5Bだけ小さくでき、比較的コンパクト化できる。
【0040】
また、第1のヒータ17aと第2のヒータ17bを電気的に接続することで、ヒータ管長がアップし、ヒータのワット密度を低減できることから、ヒータ周辺部やヒータ自体の安全性,信頼性が向上する。
【0041】
一方、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の表面から空気への放熱は自然対流のみとなるため悪化し、ヒータ管の表面温度は上昇する。
【0042】
この時、万一冷却器13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は第1のヒータ17aと第2のヒータ17bを電気的に接続することで、ヒータ管長をアップし、ヒータのワット密度を低減することによりヒータ管の表面温度を低減でき、ヒータ管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。
【0043】
なお、実際の設計においては、ヒータ管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の入力や全長の本数,外径,長さ等の諸元を定めるのが望ましい。
【0044】
さらに、本実施の形態では、第1のヒータ17aの折り返し部20aと第2のヒータ17bの折り返し部20bは、ともに上側になるように設置したが、一方のヒータ管の折り返し部を上側、他方のヒータ管の折り返し部を下側になるように重ね合わして設置してもかまわない。
【0045】
また、図4(a)、図4(b)に示すように、加温装置14は、第1のヒータ17aと第2のヒータ17bとで、一連のヒータ管の曲管部19aと曲管部19bの数が、奇数または偶数のどちらか一方に統一し、第1のヒータ17aの折り返し部20aと第2のヒータ17bの折り返し部20bは、同一方向になるように配置したので第1のヒータ17aの端子21aと第2のヒータ17bの端子21bを電気的に接続する時は、端子21aと端子21bが同一方向に向くことから、2個のヒータ管を接続する配線22を簡素化できる。
【0046】
尚、本実施の形態では、第1のヒータ17aの一連のヒータ管の曲管部19aの数と、第2のヒータ17bの一連のヒータ管の曲管部19bの数は、同数(ともに3ヶ)であるが、必ずしも同数でかつ奇数でなくてもよく、第1のヒータ17aの一連のヒータ管の曲管部19aの数と、第2のヒータ17bの一連のヒータ管の曲管部19bの数が、例えば、3ヶと5ヶ、あるいは、2ヶと4ヶなどでもよい。
【0047】
また、図5に示すように、直管部18a,18bを図4(b)のA−A’断面とし、加温装置14は、第1のヒータ17aと第2のヒータ17bを、千鳥配列になるように配置したので、図中の矢印の向きに送風した場合、風下側に配置された第1のヒータ管はフレッシュエアーと熱交換するので、放熱効果が向上する。
【0048】
(実施の形態2)
図6(a)は、本発明の実施の形態2による加温装置のヒータを重ね合わせる前の状態を示す斜視図である。図6(b)は同実施の形態の加温装置のヒータを重ね合わせた後の状態を示す斜視図である。図7(a)は加温装置のヒータを重ね合わさず配置した場合を示す平面図である。図7(b)は同実施の形態の加温装置の平面図である。図8(a)は同実施の形態の加温装置のヒータを重ね合わせる前の状態を示す斜視図である。図8(b)は同実施の形態の加温装置のヒータを重ね合わせた後の状態を示す斜視図である。図9は同実施の形態の加温装置の側面図である。
【0049】
本発明の実施の形態2では、図6(a)に示すように第1のヒータ17aと第2のヒータ17bさらに第3のヒータ17cからなり、加温装置14は、第1のヒータ17aの二平面間に第2のヒータ17bの一平面と第3のヒータ17cの一平面を間隔を置いて重ね合わせるように配置し、第1のヒータ17aの一方の端子21aと第2のヒータ17bの一方の端子21bさらに第3のヒータ17cの一方の端子21cを配線22により電気的に接続する。
【0050】
図7(a)に示すように、3個のヒータ管を重ね合わさないで配置した場合、3個のヒータ管の配置する間隔をA、第1のヒータと第2のヒ−タと、第3のヒータの幅寸法をBとした場合、配置後の加温装置の幅寸法L3は2A+3Bとなる。
【0051】
一方、図7(b)に示すように、第1のヒータ17aの二平面間の中央に、第2のヒータ17bおよび第3のヒータ17cの一平面を重ね合わせるように配置した場合、配置後の加温装置の幅寸法L4は2Bとなる。
【0052】
よって、第1のヒータ17aの二平面間に、第2のヒータ17bおよび第3のヒータ17cの一平面を間隔を置いて重ね合わせるように配置した場合は、第1のヒータ17aと第2のヒータ17bそして第3のヒータ17cを重ね合わせることなく配置した場合に比べ、加温装置の幅はL3−L4=2A+Bだけ小さくでき、大幅にコンパクト化できる。
【0053】
また、第1のヒータ17aと第2のヒータ17bおよび第3のヒータ17cを電気的に接続することで、ヒータ管長がさらにアップし、ヒータのワット密度を低減できることから、ヒータ管の表面温度を可燃性冷媒の発火温度以下に低減できる。また、ヒータ周辺部やヒータ自体の安全性,信頼性が向上する。
【0054】
また、図8(a)、図8(b)に示すように、加温装置14は、第1のヒータ17aと第2のヒータ17bそして第3のヒータ17cとで、一連のヒータ管の曲管部19aと曲管部19bおよび曲管部19cの数が、奇数または偶数のどちらか一方に統一し、第1のヒータ17aの折り返し部20aと第2のヒータ17bの折り返し部20bおよび第3のヒータ17c折り返し部20cは、同一方向になるように配置したので第1のヒータ17aの端子21aと第2のヒータ17bの端子21bそして第3のヒータ17cの端子21cを電気的に接続する時は、端子21aと端子21bおよび端子21cが同一方向に向くことから、3個のヒータ管を接続する配線22を簡素化できる。
【0055】
尚、本実施の形態では、第1のヒータ17aの一連のヒータ管の曲管部19aの数と、第2のヒータ17bの一連のヒータ管の曲管部19bおよび第3のヒータ17cの一連のヒータ管の曲管部19cの数は、同数(ともに3ヶ)であるが、必ずしも同数でかつ奇数でなくてもよく、第1のヒータ17aの一連のヒータ管の曲管部19aの数と、第2のヒータ17bの一連のヒータ管の曲管部19bの数および第3のヒータ17cの一連のヒータ管の曲管部19cの数が、例えば、3ヶと5ヶ、あるいは、2ヶと4ヶなどでもよい。
【0056】
また、図9に示すように、直管部18a,18b,18cを図8(b)のB−B’断面とし、加温装置14は、第1のヒータ17aと第2のヒータ17bおよび第3のヒータ17cを、千鳥配列になるように配置したので、図中の矢印の向きに送風した場合、風下側に配置された第1のヒータはフレッシュエアーと熱交換するので、放熱効果が向上する。
【0057】
(実施の形態3)
図10は、本発明の実施の形態3による加温装置の斜視図である。
【0058】
図10において、蛇行状に曲げ加工されたヒータ管31が所定の間隔をおいて金属製のメッシュ部材32で覆われて加温装置33を形成している。
【0059】
以上のような構成において、金属製のメッシュ部材32はメッシュ部より通気が可能であるので送風機による強制対流及び自然対流の通気による放熱性を確保しながらヒータ管31への外的影響を阻止できる。
【0060】
また、可燃性冷媒を適用した冷温貯蔵庫の可燃性冷媒が何らかの要因で漏洩し、加温装置33が可燃性の雰囲気に曝された場合にヒータ管31の表面で万一発火してもメッシュ部の抵抗により外部雰囲気中に火炎が伝播せず引火せず、異常時の安全性を確保することができる。この場合、金属製のメッシュ部材32に覆われるヒータ管31の仕様に特別な制約はなく、所要発熱量を満足する任意のヒータを選定でき、設計の自由度が高められる。
【0061】
メッシュ部の開口面積や形状およびヒータ管31とメッシュ部材32との間隔は、外部への火炎伝播を防止できる適切な範囲があり、ヒータの設計表面温度との相関で実験的に確認し、安全率を見込んで総合的にこれらの諸元を選定する。
【0062】
【発明の効果】
以上説明したように請求項1に記載の加温装置の発明は直管部と曲管部を有するヒ−タ管を蛇行状に曲げ加工して少なくとも1つ以上の面を形成した第1,第2のヒ−タで構成され、前記第1のヒ−タは少なくとも1つ以上の面を含んだ三方向を囲まれる空間を形成し、前記空間の内側に第2のヒ−タの少なくとも一部もしくは一面が組み込まれ配置したものであり、二つのヒータをならべて配置した場合に比べ、加温装置を比較的コンパクト化でき、2個のヒータを電気的に接続することで、ヒータ管長がアップし、ヒータのワット密度を低減できることから、ヒータ管の表面温度を可燃性冷媒の発火温度以下に低減できる。また、ヒータ周辺部やヒータ自体の安全性,信頼性が向上する。
【0063】
また、請求項2に記載の加温装置の発明は、直管部と曲管部を有するヒ−タ管を蛇行状に曲げ加工して2つの面を形成し、前記面が間隔を置いて向かい合って配置するように折り返し部により連結して折り返した第1,第2のヒータを備え、第1のヒータの2つの並列な面の間に、第2のヒータの一平面を間隔を置いて重ね合わせるように配置したことを特徴とするものであり、第1,第2のヒータをならべて配置した場合に比べ、加温装置を比較的コンパクト化できる。
【0064】
また、請求項3に記載の加温装置の発明は、請求項2に記載の加温装置の発明において、さらに、第1のヒータと第2のヒータとで、一つのヒータ管の曲管部の数が、奇数または偶数のどちらか一方に統一し、第1のヒータの折り返し部と第2のヒータの折り返し部は、同一方向になるように配置したものであり、第1のヒータの端子と第2のヒータの端子が同一方向に向くことから、2個のヒータを接続する配線を簡素化できる。
【0065】
また、請求項4に記載の加温装置の発明は、請求項2に記載の加温装置の発明において、さらに、第1のヒータと第2のヒータは、千鳥配列になるように配置したものであり、放熱効果が向上する。
【0066】
また、請求項5に記載の加温装置の発明は、直管部と曲管部を有するヒ−タ管を蛇行状に曲げ加工して2つの面を形成し、前記面が間隔を置いて向かい合って配置するように折り返し部により連結して折り返したの第1,第2,第3のヒータを備え、第1のヒータの二つの並列な平面間に、第2のヒータの一平面と第3のヒータの一平面を間隔を置いて重ね合わせるように配置したものであり、第1,第2,第3のヒータをならべて配置した場合に比べ、加温装置を更にコンパクト化できる。また、3個のヒータを電気的に接続することで、ヒータ管長が更にアップし、ヒータのワット密度を低減できることから、ヒータ管の表面温度を可燃性冷媒の発火温度以下に更に低減できる。また、ヒータ周辺部やヒータ自体の安全性,信頼性が更に向上する。
【0067】
また、請求項6に記載の加温装置の発明は、請求項5に記載の加温装置の発明にさらに、第1のヒータと第2のヒータと第3のヒータで、一連のヒータ管の曲管部の数が、奇数または偶数のどちらか一方に統一し、第1のヒータの折り返し部と第2のヒータの折り返し部と第3のヒータの折り返し部は、同一方向になるように配置したものであり、第1のヒータの端子と第2のヒータの端子と第3のヒータの端子が同一方向に向くことから、3個のヒータを接続する配線を簡素化できる。
【0068】
また、請求項7に記載の加温装置の発明は、請求項5に記載の発明に、さらに、第1のヒータと第2のヒータと第3のヒータは、千鳥配列になるように配置したものであり、放熱効果が更に向上する。
【0069】
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記載の加温装置を金属製のメッシュ部材で覆ったものであり、通気性を確保しながらヒータ管への外的影響を阻止できる。また、何らかの要因で可燃性の雰囲気に曝された場合にヒータ管表面で万一発火してもメッシュ部の抵抗により外部雰囲気中に火炎が伝播せず引火しない。
【0070】
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、2個あるいは3個のヒータを電気的に接続することで、ヒータ管長がアップし、ヒータのワット密度を低減できることから、加温装置の表面温度が過度に上昇することはなくなり、ヒータ周辺部やヒータ自体の安全性,信頼性が向上する。
【0071】
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、2個あるいは3個のヒータを電気的に接続することで、ヒータ管長がアップし、ヒータのワット密度を低減できることから、加温装置の表面温度が可燃性冷媒の発火温度以下に抑制されるため発火を避けることができる。また、加温装置を覆うメッシュ部材を有する金属板により、万一ヒータ管表面で漏洩した可燃性冷媒に着火しても外部雰囲気への火炎伝播が阻止され発火を避けることができる。
【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ヒータを重ね合わせる前後の状態を示す斜視図
【図3】同実施の形態の加温装置の平面図
【図4】同実施の形態の加温装置のヒータを重ね合わせる前後の状態を示す斜視図
【図5】同実施の形態の加温装置の側面図
【図6】本発明による実施の形態2の加温装置のヒータを重ね合わせる前後の状態を示す斜視図
【図7】同実施の形態の加温装置の平面図
【図8】同実施の形態の加温装置のヒータを重ね合わせる前後の状態を示す斜視図
【図9】同実施の形態の加温装置の側面図
【図10】本発明による実施の形態3の加温装置の斜視図
【図11】従来の加温装置を備えた冷温貯蔵庫の斜視図
【図12】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)
14,33 加温装置
15 送風機
17 ヒータ管
17a 第1のヒータ
17b 第2のヒータ
17c 第3のヒータ
31 ヒータ
18a,18b,18c 直管部
19a,19b,19c 曲管部
20a,20b,20c 折り返し部
21a、21b,21c 端子
22 配線
32 メッシュ部材[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a heating device using a heater, and a vending machine having a heating and cooling device and a cooling device, which has a cooling and heating function, a showcase and other cold storage, and particularly a flammable refrigerant as a cooling device for the cooling device. With respect to those using.
[0002]
[Prior art]
In recent years, from the viewpoint of protecting the earth's ozone layer, a refrigerant containing a chlorine atom such as refrigerant CFC (chlorofluorocarbon) -12 or HCFC (hydrochlorofluorocarbon) -22, which has been used in a refrigeration cycle of a cooling device in a cold storage, has been used. Use is regulated, and conversion to HFC (hydrofluorocarbon) refrigerant that does not contain chlorine atoms and does not destroy the ozone layer is in progress.
[0003]
Conventionally, in a vending machine mainly using HFC-22 refrigerant, R407C which is a mixed refrigerant of HFC refrigerant is adopted as a substitute refrigerant.
[0004]
On the other hand, these HFC refrigerants such as R407C do not cause ozone depletion, but have a high global warming potential and are insufficient for global warming. HC (hydrocarbon) refrigerants have been attracting attention in place of.
[0005]
Hereinafter, the conventional cold storage will be described with reference to the drawings.
[0006]
FIG. 11 is a perspective view of a conventional cold storage. FIG. 12 is a perspective view of a conventional heating device.
[0007]
In FIGS. 11 and 12, a cooling device comprising a refrigeration cycle having a fin-and-
[0008]
During cooling, the refrigerant in the refrigeration cycle is evaporated by the
[0009]
[Patent Document 1]
JP-A-57-52988
[Patent Document 2]
Japanese Utility Model Publication No. Sho 62-75578
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
However, in a recent environment as described above, when a flammable refrigerant such as an HC-based refrigerant is used as the refrigerant of such a refrigeration cycle, attention must be paid to the leakage of the flammable refrigerant, and It is necessary to increase the safety so that the flammable refrigerant leaked into the semi-enclosed space in the article storage like a vending machine is not ignited.
[0011]
However, in the
[0012]
Therefore, as one method for reducing the surface temperature of the
[0013]
Further, as a method of increasing the length of the sheathed heater in a fixed volume, there is a method of reducing the radius of curvature R of the curved tube portion of the sheathed heater. However, the ratio R / E between the outer diameter E of the heater tube and the radius of curvature R of the curved tube portion is as follows: When the sheath material of the sheathed heater is stainless steel, the ratio R / E is less than R / E <2.0. In general, it is difficult to perform a bending process from a processing surface and a quality surface such as a buckling deformation and a crack, and there is a limit in reducing a radius of curvature R of a curved tube portion when a heater diameter E is constant.
[0014]
The present invention solves the above-mentioned conventional problems, and provides a heating device that suppresses a significant increase in volume and provides cooling and heating even when a combustible refrigerant is used as a refrigerant for a refrigeration cycle by using the heating device. An object is to provide a cold storage that can be safely performed.
[0015]
[Means for Solving the Problems]
The invention of a heating device according to
[0016]
According to a second aspect of the present invention, there is provided a heating apparatus, wherein a heater pipe having a straight pipe section and a curved pipe section is bent in a meandering shape to form two faces, and the faces are spaced from each other. First and second heaters connected and folded by a folded portion so as to face each other, and one plane of the second heater is spaced between two parallel surfaces of the first heater. The heating device can be made relatively compact as compared with the case where the first and second heaters are arranged side by side.
[0017]
According to a third aspect of the present invention, there is provided the heating device according to the second aspect, further comprising a first heater and a second heater, wherein the number of curved pipe portions of one heater is an odd number or an even number. The folded portion of the first heater and the folded portion of the second heater are arranged so as to be in the same direction, and the terminal of the first heater and the terminal of the second heater are unified. Since the wires are oriented in the same direction, the wiring for connecting the two heaters can be simplified.
[0018]
According to a fourth aspect of the invention, there is provided a heating device according to the second aspect, wherein the first heater and the second heater are arranged in a staggered arrangement, and the heat radiation effect is reduced. improves.
[0019]
According to a fifth aspect of the invention, a heater tube having a straight tube portion and a curved tube portion is bent in a meandering shape to form two surfaces, and the surfaces face each other at an interval. A first heater, a second heater, and a third heater which are connected and folded by a folding portion so as to be disposed; one plane of the second heater and the third heater between two parallel planes of the first heater; Are arranged so as to overlap one another at an interval, and the heating device can be made more compact as compared with the case where the first, second, and third heaters are arranged side by side.
[0020]
In addition, by electrically connecting the three heaters, the length of the heater tube can be further increased, and the watt density of the heater can be reduced, so that the surface temperature of the heater tube can be further reduced to the ignition temperature of the combustible refrigerant. Further, the safety and reliability of the heater peripheral portion and the heater itself are further improved.
[0021]
According to a sixth aspect of the present invention, in the heating device according to the fifth aspect, the first heater, the second heater, and the third heater further include a number of curved pipe portions of a series of heater tubes. Is unified to either the odd number or the even number, and the folded part of the first heater, the folded part of the second heater, and the folded part of the third heater are arranged to be in the same direction, Since the terminals of the first heater, the terminals of the second heater, and the terminals of the third heater face in the same direction, the wiring connecting the three heater tubes can be simplified.
[0022]
According to a seventh aspect of the invention, there is provided a heating device according to the fifth aspect, wherein the first heater, the second heater, and the third heater are arranged in a staggered arrangement. Yes, the heat radiation effect is further improved.
[0023]
According to an eighth aspect of the present invention, there is provided a heating device in which the heating device according to any one of the first to seventh aspects is covered with a metal mesh member. The effect can be stopped. Also, if the heater tube surface is ignited by any factor when exposed to a flammable atmosphere, the flame does not propagate into the external atmosphere due to the resistance of the mesh portion and does not ignite.
[0024]
The invention of a cold and hot storage according to claim 9 is the invention according to any one of
[0025]
According to a tenth aspect of the present invention, there is provided the cold storage according to the ninth aspect, wherein a flammable refrigerant is sealed as a refrigerant of the cooling device in the cold storage according to the ninth aspect. When the heater is stopped, the heating device is energized, and the flammable refrigerant leaks from the cooling device, the heater tube length is increased by electrically connecting two or three heaters to increase the heater wattage. Since the density can be reduced, the surface temperature of the heating device is suppressed to the ignition temperature of the flammable refrigerant or lower, so that ignition can be avoided. In addition, even if the flammable refrigerant leaks on the surface of the heater tube is ignited by the metal plate having the mesh member covering the heating device, it is possible to prevent the flame from propagating to the outside atmosphere and to prevent ignition.
[0026]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of a heating device according to the present invention and a cold / hot storage provided with the heating device will be described with reference to the drawings.
[0027]
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a perspective view of a cold storage provided with a heating device according to
[0028]
In FIGS. 1, 2 (a) and 2 (b), a fin-and-tube type cooler 13 is provided at a lower part of a
[0029]
During cooling, the combustible refrigerant of the refrigeration cycle is evaporated by the cooler 13 to cool the surrounding air. At the time of heating, the
[0030]
On the other hand, the
[0031]
The first heater 17a is formed by bending a heater tube formed of a sheathed heater into a meandering shape having a
[0032]
The
[0033]
The
[0034]
The operation of the cold storage configured as described above will be described.
[0035]
When cooling the articles stored in the
[0036]
Next, when heating the articles stored in the
[0037]
As shown in FIG. 3A, when two heater tubes are arranged without overlapping, the interval between the two heater tubes is A, and the width dimension of the first heater and the second heater is B. In this case, the width L1 of the heating device after the arrangement is A + 2B.
[0038]
On the other hand, as shown in FIG. 3B, when one plane of the
[0039]
Therefore, when one plane of the
[0040]
Also, by electrically connecting the first heater 17a and the
[0041]
On the other hand, if the
[0042]
At this time, even in the event that the flammable refrigerant leaks from the cooling device including the cooler 13 and the surrounding atmosphere of the
[0043]
In an actual design, the surface temperature of the heater pipe is suppressed to about 350 to 400 ° C., which is about 100 ° C. lower than the ignition temperature of the flammable refrigerant, so that the heater pipe has a sufficient margin so as to be able to cope with variation factors and the like. It is desirable to determine the desired amount of heat generated at the time of temperature by specifying the input of the heater tube of the heating device, the number of the entire length, the outer diameter, the length, and the like.
[0044]
Further, in the present embodiment, the folded
[0045]
Further, as shown in FIGS. 4A and 4B, the
[0046]
In the present embodiment, the number of
[0047]
Further, as shown in FIG. 5, the
[0048]
(Embodiment 2)
FIG. 6A is a perspective view showing a state before the heaters of the heating device according to
[0049]
In the second embodiment of the present invention, as shown in FIG. 6A, a first heater 17a, a
[0050]
As shown in FIG. 7 (a), when three heater tubes are arranged without overlapping, the interval between the three heater tubes is A, the first heater, the second heater, and the Assuming that the width of the
[0051]
On the other hand, as shown in FIG. 7B, when one plane of the
[0052]
Therefore, when the two planes of the
[0053]
Further, by electrically connecting the first heater 17a, the
[0054]
As shown in FIGS. 8A and 8B, the
[0055]
In the present embodiment, the number of the
[0056]
Further, as shown in FIG. 9, the
[0057]
(Embodiment 3)
FIG. 10 is a perspective view of a heating device according to
[0058]
In FIG. 10, a
[0059]
In the above configuration, since the
[0060]
In addition, if the combustible refrigerant in the cold storage using the combustible refrigerant leaks for some reason and the
[0061]
The opening area and shape of the mesh part and the distance between the
[0062]
【The invention's effect】
As described above, according to the first aspect of the present invention, the heating device according to the first aspect has at least one surface formed by bending a heater tube having a straight tube portion and a curved tube portion in a meandering manner. The first heater forms a space surrounded by three directions including at least one surface, and at least one of the second heaters is provided inside the space. The heating device is relatively compact compared to the case where two heaters are arranged side by side, and the heater tube length can be reduced by electrically connecting the two heaters. And the watt density of the heater can be reduced, so that the surface temperature of the heater tube can be reduced to the ignition temperature of the flammable refrigerant or lower. Further, the safety and reliability of the heater peripheral portion and the heater itself are improved.
[0063]
According to a second aspect of the present invention, a heater tube having a straight pipe portion and a curved pipe portion is bent in a meandering shape to form two surfaces, and the surfaces are spaced from each other. A first heater and a second heater which are connected and turned back by a turning portion so as to face each other are provided, and one plane of the second heater is spaced between two parallel surfaces of the first heater. The heating device is characterized by being arranged so as to be superimposed, and the heating device can be made relatively compact as compared with the case where the first and second heaters are arranged side by side.
[0064]
According to a third aspect of the present invention, in the heating device according to the second aspect, the first heater and the second heater further include a curved portion of one heater tube. Of the first heater and the folded portion of the second heater are arranged so as to be in the same direction, and the terminal of the first heater is connected to the terminal of the first heater. Since the terminals of the second heater and the second heater are oriented in the same direction, the wiring connecting the two heaters can be simplified.
[0065]
According to a fourth aspect of the present invention, in the heating device of the second aspect, the first heater and the second heater are arranged in a staggered arrangement. And the heat radiation effect is improved.
[0066]
According to a fifth aspect of the present invention, a heater tube having a straight tube portion and a curved tube portion is bent in a meandering shape to form two surfaces, and the surfaces are spaced from each other. A first heater, a second heater, and a third heater which are connected and folded by a folded portion so as to face each other are provided, and one plane of the second heater and the second heater are arranged between two parallel planes of the first heater. The three heaters are arranged such that one plane is overlapped with an interval therebetween, and the heating device can be made more compact as compared with the case where the first, second, and third heaters are arranged side by side. In addition, by electrically connecting the three heaters, the length of the heater tube can be further increased, and the watt density of the heater can be reduced, so that the surface temperature of the heater tube can be further reduced to the ignition temperature of the combustible refrigerant. Further, the safety and reliability of the heater peripheral portion and the heater itself are further improved.
[0067]
Further, the invention of the heating device according to
[0068]
According to a seventh aspect of the present invention, in the heating apparatus, the first heater, the second heater, and the third heater are arranged in a staggered arrangement. The heat radiation effect is further improved.
[0069]
Further, the invention of a heating device according to
[0070]
According to a ninth aspect of the present invention, there is provided the cold and hot storage according to any one of the first to eighth aspects, wherein a storage room for storing articles, a cooling device for cooling the storage room, and the storage room are heated. Item, and a blower for forcibly circulating the air in the storage chamber or the heat exchanger to the air in the storage chamber and exchanging heat, and when the operation of the cold storage is abnormal, etc. Even when the blower stops blowing and the heating device is energized, the heater tube length increases and the heater watt density is reduced by electrically connecting two or three heaters. As a result, the surface temperature of the heating device does not rise excessively, and the safety and reliability of the heater peripheral portion and the heater itself are improved.
[0071]
According to a tenth aspect of the present invention, there is provided a cold storage according to the ninth aspect, wherein a flammable refrigerant is filled as a refrigerant of the cooling device in the cold storage according to the ninth aspect. When the air supply is stopped, the heating device is energized, and the flammable refrigerant leaks from the cooling device, the length of the heater tube is increased by electrically connecting two or three heaters. Since the watt density of the heating device can be reduced, the surface temperature of the heating device is suppressed to be equal to or lower than the ignition temperature of the combustible refrigerant, so that ignition can be avoided. In addition, even if the flammable refrigerant leaks on the surface of the heater tube is ignited by the metal plate having the mesh member covering the heating device, it is possible to prevent the flame from propagating to the outside atmosphere and to prevent ignition.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view of a cold storage provided with a heating device according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a perspective view showing a state before and after a heater of the heating device according to the embodiment is overlaid;
FIG. 3 is a plan view of the heating device of the embodiment.
FIG. 4 is a perspective view showing a state before and after the heaters of the heating device according to the embodiment are overlaid;
FIG. 5 is a side view of the heating device of the embodiment.
FIG. 6 is a perspective view showing a state before and after overlapping a heater of a heating device according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a plan view of the heating device of the embodiment.
FIG. 8 is a perspective view showing a state before and after the heater of the heating device according to the embodiment is overlaid;
FIG. 9 is a side view of the heating device of the embodiment.
FIG. 10 is a perspective view of a heating device according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a perspective view of a cold storage provided with a conventional heating device.
FIG. 12 is a perspective view of a conventional heating device.
[Explanation of symbols]
11 Vending machines (cold storage)
12 storage rooms
13 cooler (cooling device)
14,33 Heating device
15 Blower
17 heater tube
17a first heater
17b Second heater
17c Third heater
31 heater
18a, 18b, 18c Straight pipe section
19a, 19b, 19c Curved tube
20a, 20b, 20c folded part
21a, 21b, 21c terminals
22 Wiring
32 mesh members
Claims (10)
Priority Applications (1)
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Cited By (1)
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JP2012215297A (en) * | 2011-03-29 | 2012-11-08 | Mitsubishi Materials Corp | Ignition prevention structure in installation handling combustible fluid |
-
2003
- 2003-01-24 JP JP2003015873A patent/JP2004226029A/en active Pending
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