JP2010121898A - 温風暖房機 - Google Patents

Abstract

【課題】停電時でも、熱源部を強制的に冷却して機体外郭の温度上昇を防ぎ、前記熱源部を高出力化しても、小型化の可能な温風暖房機を提供することにある。
【解決手段】停電時でもファン５に電源を供給するバックアップ電源としての蓄電部７を設、暖房運転中における停電時等の電源供給の停止があったときでも、蓄電部７によってファン５を回転し続け、強制的に熱源部Ａを冷却せしめ、機体外郭２１の温度上昇を防止するものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、温風暖房機に関するものである。

従来、この種の温風暖房機としては、例えば、特許文献１に記載されているようなものがあった。図２は、特許文献１に記載された従来の温風暖房機を示しており、通電により発熱したヒータ３１の前記熱を電気に変換する熱電変換素子３２は、前記電気をモータ３３に供給し、駆動されたモータ３３によりファン３４を回転させる。

そして、回転したファン３４は、反射板３５の後方から風を送り外郭３６の前面にある送風孔３６から温風を噴出させるとともに、熱電変換素子３２の放熱部を冷却し、吸熱部との間の温度差が維持される。また、電源スイッチ３７がＯＦＦされてヒータ３１への通電が断たれると、ヒータ３１の余熱がある間は、熱電変換素子３２が働きファン３４の回転を持続させる。
特開平０８−２７１０５１号公報

一般的にこの種の温風暖房機にあって、熱電変換素子は温度差を電気に変換しているため、ヒータ近傍の高温部と機体外郭等の低温部分との間の温度差を熱電変換素子に入力しなくてはならない。その場合に、製品内部のヒータ近傍はファンによって冷却されるが、温度を上昇させたくない外郭の温度が熱電変換素子から伝わる熱で上昇してしまい、機体外郭が熱くなってしまうことが考えられる。

また、電源スイッチのＯＦＦや停電による通電が断たれた時のファン３４の回転持続は、ヒータ３１の余熱に左右されるので、機体外郭の温度上昇を防止して機器の安全を図るには、それなりにヒータ３１の熱容量を大きくしなければならないことが考えられる。
上記従来の問題点に鑑み、本発明が解決しようとする課題は、停電時でも、熱源部を強制的に冷却して機体外郭の温度上昇を防ぎ、前記熱源部が高出力化しても、小型化の可能な温風暖房機を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明の温風暖房機は、停電時でもファンに電源を供給するバックアップ電源としての蓄電部を設け、暖房運転中における停電時等の電源供給の停止があったときでも、前記蓄電部によってファンを回転し続け、強制的に熱源部を冷却せしめ、機体外郭の温度上昇を防止するものである。

以上のように、本発明の温風暖房機によれば、停電時等に機体外郭の異常温度上昇を防止でき、小型で高出力の温風暖房機を実現することが可能になる。

第１の発明は、通電により発熱する熱源部と、前記熱源部に吸引した空気を当てるとともに、熱交換した温風を機体外郭より放出するファンおよび前記ファンを回転させる直流モータと、暖房運転中に通電により電気エネルギーを蓄える蓄電部と、前記熱源部と前記直流モータと前記蓄電部とを制御する制御部と、商用電源の停電を検出する停電検出回路と、商用電源から直流電圧を生成して前記制御部へ供給する直流電源回路とを備え、前記
制御部は、前記停電検出回路の検出した停電信号を受けて前記蓄電部を制御し、該蓄電部に蓄えられた電気エネルギーにより前記直流モータを回転させる温風暖房機である。

これにより、暖房運転中において、停電検出回路が商用電源の停電を検出すると、この停電信号を取り込んだ制御部は、蓄電部を制御して暖房運転中に通電により蓄えた前記蓄電部の電気エネルギーを直流モータに供給させファンを回転させるので、前記ファンにより熱源部を強制的に冷却することができるとともに、例えば、熱源部の高出力化（例えば、熱源部を２００Ｖ電源用にする場合）において、特別に機体外郭を大きくしなくても機体外郭の温度上昇の防止対応が可能になり、製品の小型化に繋げることになる。

第２の発明は、制御部において、停電検出回路の停電信号がなく、かつ、直流モータが回転しているときに、蓄電部へ電気エネルギーを蓄えるように制御する構成にした温風暖房機で、前記制御部により、停電のない、しかも、ファンの回転により温風を吹出している状況下の暖房運転時のみ、蓄電部が電気エネルギーを蓄えるので、蓄電部の寿命の短くなるのを防止できるとともに、例えば、電気２重層コンデンサを蓄電部として使用可能になり、前記蓄電部を安価にできる。

第３の発明は、制御部において、蓄電部への充電を規定の速度に制限する温風暖房機で、前記制御部により、蓄電部は規定の速度で蓄電されることになり、例えば、蓄電部を直流電源回路により充電する際に、前記直流電源回路の出力能力を必要以上に大きくする必要がなくなる。

以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における温風暖房機の概略構成とその制御ブロックを示す図である。

図１において、本発明の温風暖房機は、通電により発熱する熱源部Ａと、熱源部Ａに吸引した空気を当てるとともに、熱交換した温風を機体外郭２１より放出するファン５およびファン５を回転させる直流モータ６と、暖房運転中に通電により電気エネルギーを蓄える蓄電部７と、熱源部Ａと直流モータ６と蓄電部７とを制御する制御部１５と、商用電源の停電を検出する停電検出回路１８と、商用電源１６から直流電圧を生成して制御部１５へ供給する直流電源回路１７とを備えている。

熱源部Ａは、並列結線した複数本のシーズヒータ１と、シーズヒータ１と空気との熱交換を効率良く行うために、シーズヒータ１の複数本を貫通させ、表面積を増加させる多数のフィンが配置された熱交換器２とで構成する。

ファン５は、直流モータ６に駆動され、機体外郭２１の背面に設けた吸気口３から吸い込んだ空気を熱源部Ａにあてるとともに、熱交換した温風を機体外郭２１の前面下部に設けた吹出し口４から吹出させる。

蓄電部７は、商用電源１６が停電時に直流モータ６を駆動する電気エネルギーを蓄える電気２重層コンデンサで構成し、充電回路１０により充電される。ヒータ駆動部８は、シーズヒータ１を駆動するトライアックを備えている。モータ駆動部９は、直流モータ６を駆動する。

昇圧回路１１は、蓄電部７に蓄えた電気エネルギーを昇圧して直流モータ６を駆動する
電圧を作り出すものである。操作回路１２は、使用者が温度設定や電源スイッチ（図示せず）により暖房運転のオンオフ等の操作を行うもので、表示回路１３は、設定温度や現在室温の表示を行う。

制御部１５は、図１に示す各回路を制御するもので、マイクロコンピュータ１４とその周辺回路で構成され、以下に説明する温風暖房機の一連の動作を制御するプログラムが格納されている。

特に、制御部１５は、長期使用による熱源部Ａの熱劣化を軽減するため、電源スイッチのＯＦＦによる暖房運転停止時に、電源スイッチのＯＦＦした信号を取り込んで直流電源回路１７から一定時間の間、モータ駆動部９を介して直流モータ６に電源供給を指示し、ファン５の回転による送風で熱源部Ａを速やかに冷却する通常のポストパージを行わせる機能を有する。

また、制御部１５は、暖房運転中において停電検出回路１８が商用電源１６の停電を検出すると、この停電信号を取り込んで蓄電部７に暖房運転中に蓄えた電気エネルギーの放出を指示し、蓄電部７の電力を昇圧回路１１でモータ駆動部９で使用する電圧まで昇圧してモータ駆動部９を介して直流モータ６に供給してファン５を回転させ、このファン５の送風により熱源部Ａを速やかに冷却する停電時のポストパージを行わせる機能も有する。また、制御部１５は、暖房運転時にあって停電検出回路１８が停電を検出していない状態で、かつ、直流モータ６が直流電源回路１７からモータ駆動部９を介して供給されファン５を回転させているときにのみ、蓄電部７へ電気エネルギーを蓄えさせるように指示をする機能を有する。

さらに、制御部１５は、蓄電部７の充電において、充電回路１０に蓄電部７への蓄電スピードを規定の速度に制限するため充電電流を一定に制限するように指示する機能を有する。

直流電源回路１７は、商用電源１６から制御部１５へ直流電圧を供給するもので、暖房運転中および通常のポストパージにおいて、モータ駆動部９に電力を供給する。停電検出回路１８は、商用電源１６の電圧を監視し停電を検出する。さらに、１９は室温を測定する室温サーミスタで、検出した温度の信号をマイクロコンピュータ１４が取り込んで操作回路１２による設定温度と比較し、設定温度になるように熱源部Ａを制御する。

機体温度過昇防止サーミスタ２０は、吸気口３と吹出し口４を連通した温風の通る風洞２２において、熱源部Ａからの温度影響を受け易い風洞上部に設け、事故による機体外郭２１の異常温度を検出すると、その検出信号をマイクロコンピュータ１４が取り込んで暖房運転の停止と停電時のポストパージを行わせる。

図中、２３は、吸気口３に設けた塵埃フィルタで、２４は機体外郭２１と風洞２２の間に形成される通風路を介して吸気口３に通じる第２の吸気口で、風洞２２の下部に設けてある。

以下に、本発明の温風暖房機の動作を説明する。通常の使用時において、使用者が操作回路１２を操作して設定温度を設定し、暖房運転を開始すると、制御部１５のマイクロコンピュータ１４は室温サーミスタ１９の検出した室温の出力と設定温度の差に応じて、ヒータ駆動部８を制御してシーズヒータ１に通電し、一方、直流電源回路１７からモータ駆動部９を介して直流電力が供給されて直流モータ６を回転させる。

そして、直流モータ６によりファン５が回転して吸気口３から塵埃フィルタ２３を介し
て吸引した空気は、熱源部Ａに当たり熱交換器２を通して熱交換した温風が機体外郭２１の前面の吹出し口４から吹出して室内を暖房する。

ここで、制御部１５はシーズヒータ１への通電と直流モータ６を回転させると同時に、蓄電部７の電気２重層コンデンサへの充電を開始する。

そして、室温が上昇してくると、ヒータ駆動部８を制御してシーズヒータ１の通電量を減らし、直流モータ６の回転を落として室温が設定温度よりも高くならないようにする。一方、使用者の操作によって上記した暖房運転が停止されると、制御部１５はシーズヒータ１の通電を停止するとともに、直流モータ６だけを回転させて空気を熱源部Ａに当てる通常のポストパージで、シーズヒータ１と熱交換器２を冷やし、蓄電部７の電気２重層コンデンサへの充電を停止する。

蓄電部７の電気２重層コンデンサは、並列に接続された放電用の抵抗を介して、ゆっくりと充電した電気エネルギーを放電する。一般的に、電気二重層コンデンサは、普通の電解コンデンサに比べて、耐熱温度が６０〜７０℃程度で、寿命時間２０００時間程度のものしかなく、部品寿命が短い。常に充電した状態で使用すると他の回路部品よりも寿命が短いために、製品寿命が短くなってしまう。

そこで、本発明では制御部１５において、蓄電部７の電気２重層コンデンサには、暖房運転中であって、かつ直流モータ６が回転している時だけ充電回路１０を介して充電させることで、製品寿命に対する電気２重層コンデンサに蓄電している時間の割合を短くして、製品寿命を長くすることができるようにしている。

また、シーズヒータ１に蓄えられる熱量は運転時間に比例し一定時間以上通電されることで飽和する。そして、シーズヒータ１に熱量が飽和するまでに停電が起こった場合にはシーズヒータ１に蓄えられる熱量も少ないので、直流モータ６によるファン５を回転させる時間も短くて済むので、蓄電部７の電気２重層コンデンサに充電回路１０を介して充電する電気エネルギーも運転時間に比例して増加させればよいので、制御部１５は、充電電流一定に電流制限をかけて充電することで、直流電源回路１７の出力能力を必要以上に大きくする必要がなくなる。

シーズヒータ１は、熱交換器２のフィンにより表面積が大きくなり効率よく冷却されるので、表面温度は２００℃程度となり、輻射熱は少なくなる。これにより、シーズヒータ１で発生する熱は、輻射熱になることなく、空気に伝わり、吹出し口４からの空気の温度は高いが、機体外郭２１の温度は高くならない。

さらに、風洞２２の前面に開いた第二の吸気口２４から、空気を吸い、温まった熱交換器２を通った空気と混ぜて吹出し口４から出すことで、風洞２２と機体外郭２１の前面のパネルとの間に、室温程度の空気が流れることで、前面パネルの温度上昇を抑制することができる。

また、塵埃フィルタ２３が埃詰まりによって、空気の流れが悪くなったり、熱交換器２が埃つまりによって空気の流れが悪くなると、シーズヒータ１の通電量は同じなので、風洞２２の上部に配置された機体温度過昇防止サーミスタ２０の温度は、上昇する。

そして、制御部１５はこの温度上昇を検出して、吹出し口４の温度が規定値異常に高温にならないように、直流モータ６の回転数を上昇させる。さらに、埃詰まりが進み、ファン５の回転数の上限閾値に達する、もしくは機体温度過昇防止サーミスタ２０の温度が上限閾値に達すると、シーズヒータ１の通電量を低減、もしくは零にして、表示回路１０に
異常表示を出し、使用者に埃詰まりを報知する。

暖房運転中に商用電源１６の停電が起きた場合について説明する。停電検出回路１８が停電を検出すると、この停電信号を取り込んだ制御部１５は、蓄電部７の電気２重層コンデンサへ充電された電気を昇圧回路１１によりモータ駆動部９で使用する電圧まで昇圧させてモータ駆動部９に供給する指示をする。

そして、ファン５は蓄電部７の蓄えた電力で一定時間の間、回転して吸引した空気で熱源部Ａを冷却する停電時のポストパージ行うのである。

すなわち、直流電源回路１７からの電気の供給が停止しても、直流モータ６によりファン５を回転させて、シーズヒータ１や熱交換器２に空気を当てて冷却し、その熱を吹出し口４から機体外郭２１の外へ排出する。これによって、機体外郭２１を大きくしなくても、また、機器の熱源部Ａの能力が大きくても、機器内部の温度は異常に上昇せず、機体外郭も高温になることはない。

本発明にかかる温風暖房機は、バックアップ電源である蓄電部が、停電時の機体外殻の温度上昇を防止する冷却源を駆動する電源となり、温風暖房機の小型化、高出力化の用途に有用である。

本発明の実施の形態１における温風暖房機の概略構成とその制御ブロックを示す図 従来の温風暖房機の構成図

符号の説明

Ａ 熱源部（シーズヒータ１、熱交換器２）
５ ファン
６ 直流モータ
７ 蓄電部
１５ 制御部
１６ 商用電源
１７ 直流電源回路
１８ 停電検出回路

Claims (3)

1. 通電により発熱する熱源部と、
   前記熱源部に吸引した空気を当てるとともに、熱交換した温風を機体外郭より放出するファンと、
   前記ファンを回転させる直流モータと、
   暖房運転中に通電により電気エネルギーを蓄える蓄電部と、
   前記熱源部と前記直流モータと前記蓄電部とを制御する制御部と、
   商用電源の停電を検出する停電検出回路と、
   商用電源から直流電圧を生成して前記制御部へ供給する直流電源回路とを備え、
   前記制御部は、前記停電検出回路の検出した停電信号を受けて前記蓄電部を制御し、該蓄電部に蓄えられた電気エネルギーにより前記直流モータを回転させることを特徴とする温風暖房機。
2. 制御部は、停電検出回路の停電信号がなく、かつ、直流モータが回転しているときに、蓄電部へ電気エネルギーを蓄えさせることを特徴とする請求項１に記載の温風暖房機。
3. 制御部は、蓄電部への充電を規定の速度に制限することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の温風暖房機。

Images