JP2016109320A - 温風機 - Google Patents

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鉄矢 岡本
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Abstract

【課題】吹出す温風の温度を均一化することにより、小型で快適な暖房効果を備えた温風機を提供する。【解決手段】吸気口と、吹出口と、吸気口と吹出口を連通する風路と、風路の途中に配置され空気を送風する送風機と、送風機の下流に配置されたヒータユニット200とを含み、ヒータユニット200は、複数の発熱素子210と、少なくとも1個のダミー素子220と、放熱フィン230とを備え、発熱素子210とダミー素子220とは略直線状に非対称配列され、放熱フィン230は発熱素子210とダミー素子220の表面に密着固定された構成とすることにより、ヒータユニットに送給される風量が左右方向で異なる状態において、風量の少ない部分にダミー素子を配列することで、温風吹出口より吹出す温風の温度を均一化することができ、小型で快適な暖房効果を備えた温風機を提供することができる。【選択図】図7

Description

本発明はPTC素子を発熱体として使用した温風機に関するものである。
従来、この種の温風機はPTC素子の両面に放熱フィンを設置したPTCヒータを上下に2個積層した構成とし、上側のPTCヒータの放熱フィンと下側のPTCヒータの放熱フィンのピッチを異ならせることにより、それぞれのPTCを通過する風量に差がつくことにより、2個のPTCヒータの放熱能力を異なるものとすることが可能となるとともに、2個のPTCヒータを個別に通電制御することにより、温風機の暖房能力を3段階に切換可能な構成としている(例えば、特許文献1参照)。
図8は、特許文献1に記載された従来の温風機に使用されたヒータユニットを示すものである。図8に示すように、上側のPTCヒータ1はPTC素子2の上下にピッチの狭い放熱フィン3が接合されている。また下側のPTCヒータ4はPTC素子2の上下にピッチの広い放熱フィン5が接合されている。放熱フィン3、5のPTC素子2の反対側には、PTC素子に放熱フィン3、5を介して通電を行う電極6が接合されている。
特開平05−157357号公報
前記従来の構成では、上側のPTCヒータと下側のPTCヒータとの放熱能力に差をつけることは可能であり、また、上側と下側の送風量に差がある場合にも適切に対応可能な構成である。しかしながら、例えば、送風機の設置位置または風路の構成によりヒータユニットの左右方向の送風量に差が生じる場合には対応することができず、吹出す温風の温度が左右方向でバラツキが発生することがあり、温風機の快適性と使い勝手という観点からは未だ改善の余地があった。
本発明は、上記従来技術の有する課題に鑑みてなされたものであり、ヒータユニットに送給される左右方向の送風量に差がある場合においても、吹出口から吹出す温風の温度を均一化することにより快適性と使い勝手の良い温風機を提供することを目的とする。
前記従来の課題を解決するために、本発明の温風機は、本体の外面に開口された吸気口と、本体の外面に開口された吹出口と、吸気口と吹出口を連通する風路と、風路の途中に配置され空気を送風する送風機と、風路の送風機の下流に配置されたヒータユニットと、を含み、ヒータユニットは、複数の発熱素子と、発熱素子と略同形状の少なくとも1個のダミー素子と、放熱フィンと、を備え、発熱素子とダミー素子とは略直線状に非対称配列され、放熱フィンは発熱素子とダミー素子の表面に密着固定された構成である。
これにより、ヒータユニットに送給される風量が左右方向で異なる状態において、風量の少ない部分にダミー素子を配列することで、温風吹出口より吹出す温風の温度を均一化することができ、小型で快適な暖房効果を備えた温風機を提供することができる。
本発明の温風機は、小型で快適な暖房効果を提供することができる。
本発明の実施の形態1における温風機の横置き使用状態を示す斜視図 本発明の実施の形態1における温風機の縦置き使用状態を示す斜視図 本発明の実施の形態1における温風機の内部を示す斜視図 本発明の実施の形態1における温風機の風路を示す斜視図 本発明の実施の形態1における温風機の横断面図 本発明の実施の形態1における温風機の縦断面図 本発明の実施の形態1における温風機のヒータユニットの上面図 従来の温風機のヒータユニットの斜視図
第1の発明は、本体の外面に開口された吸気口と、前記本体の外面に開口された吹出口と、前記吸気口と前記吹出口を連通する風路と、前記風路の途中に配置され空気を送風する送風機と、前記風路の前記送風機の下流に配置されたヒータユニットと、を含み、前記ヒータユニットは、複数の発熱素子と、前記発熱素子と略同形状の少なくとも1個のダミー素子と、放熱フィンと、を備え、前記発熱素子と前記ダミー素子とは略直線状に非対称配列され、前記放熱フィンは前記発熱素子と前記ダミー素子の表面に密着固定された構成の 温風機である。
これにより、ヒータユニットに送給される風量が左右方向で異なる状態において、風量の少ない部分にダミー素子を配列することで、温風吹出口より吹出す温風の温度を均一化することができ、快適な暖房効果を提供することができる。
第2の発明は、特に第1の発明において、前記ヒータユニットは、前記発熱素子およびダミー素子を平行な複数の列に分割して配列され、前記ダミー素子は前記列により配置が異なる構成である。
これにより、ヒータユニットの列ごとに通電を切替えることにより温風の温度を調整することが可能となるとともに、前後方向の風量のバラツキにも対応することが可能となる。
第3の発明は、特に第2の発明において、前記ヒータユニットは、前記ダミー素子は一部の前記列には配置されていない構成である。
これにより、ダミー素子を配置した部分の極端な温度低下を抑制することが可能となり、より快適な暖房効果を提供することができる。
第4の発明は、第1から第3のいずれか1つの発明において、前記送風機は、前記ヒータユニットの側方に配置され、前記送風機の吹出方向は、前記ヒータユニットの前記発熱素子と前記ダミー素子の配列方向と略平行な構成である。
これにより、送風機をヒータユニットと横方向に並べて配置することが可能となり、特に温風全体に温度のバラツキが発生する場合があったとしても、温風機の奥行寸法を短くすることが可能となり、小型で使い勝手の良い温風機を提供することができる。
以下、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)
<1>温風機の構成
図1は実施の形態1における温風機の横置き使用状態を示す斜視図であり、図2は温風機の縦置き使用状態を示す斜視図であり、図3は前面パネルと制御基板を取り外した状態の温風機の内部を示す斜視図であり、図4は温風機の風路の主要部分を示す斜視図であり、図5は温風機の横断面図であり、図6は温風機に縦断面図である。
図1、図2に示すように、本実施の形態の温風機100の本体110の外形は略直方体に形成されており、図1に示すように本体110を横に倒した状態で使用する横置き使用と、図2に示すように本体110を立てて使用する縦置き使用の2つの使用形態を任意に選択できる特徴を備えている。
なお、本実施の形態においては図1に示す温風機100の横置き状態を基本とし、本体の前面側を前方とし、背面側を後方とし、前方から後方に向かって右側を右方、後方から前方に向かって左側を左方として各構成要素の配置を説明する。
本体110の外郭は樹脂材料で成型された略箱状の本体ケース111と、樹脂材料で成型された略板状の前面パネル112で構成されている。前面パネル112の上部には操作部120が、中央部には吹出口140が設けられている。吹出口140は温風を吹出す温風吹出口141と帯電微粒子水を吹出す静電霧化吹出口142を備えている。
本体ケース111の背面には吸気口130が配置されており、図6に示すように、吸気口130の内部にはフィルタ131が着脱自在に設置されている。また本体ケース111の背面には電源コード132が接続されている。
図1、図2に示すように、操作部120には、温風機100の電源の「入」、「切」の操作を行う電源スイッチ121と、温風の温度と強さ切替える温風スイッチ122と、温風運転を所定時間後に終了する切タイマースイッチ123と、温風機100の近くにいる人体を検知する人体センサ124と、人体センサが人体を検知しなくなった時に所定時間後に運転を自動的に停止する節電機能の駆動を切替える人体センサスイッチ125と、帯電微粒子水を生成する静電霧化機能の駆動を切替える静電霧化スイッチ126が配置されている。
また、操作部120には上記の各種スイッチの操作状態を表示する複数の表示ランプ127が設置されている。
電源スイッチ121は、1回押動することにより、「入」、「切」が切替わる構成となっている。
温風スイッチ122は、1回押動するごとに「弱」、「中」、「強」、「弱」の順に温風の温度を切替えることができる。なお、本実施の形態においては、「高」と「中」の運転時においては送風機170の送風容量は一定とし、温風の温度のみを低下させる構成とし、「弱」の運転時には送風機170の送風容量も低下させることにより、温風の温度と風量を低下させる構成となっている。
切タイマースイッチ123は、表示ランプ127が消灯中は「連続通電」の状態であり、切タイマースイッチ123を押動するごとに、「1時間後に停止」、「2時間後に停止し」、「3時間後に停止」、「連続通電」に切り替えることができる。
人体センサスイッチ125は、1回押動することにより、「入」、「切」が切替わり、
「入」に設定された場合、温風機100の前方の約2mの範囲にいる人を人体センサ124が検知している間は運転を継続し、人体センサ124が人を検知しなくなって約3分後に運転を停止し、再び人体センサ124が人を検知した場合には運転を再開することにより、節電効果を得ることができる。
静電霧化スイッチ126は、1回押動することにより、「入」、「切」が切替わり、「入」に設定された場合、温風機100の運転中は、静電霧化機能が駆動され、静電霧化吹出口142よりナノメートルサイズの帯電微粒子水が噴出され、脱臭と除菌および殺菌の効果を発揮することができる。
温風機100の基本的な構成である、吸気口130から吹出口140まで連通する風路150は、吸気口130から送風機170までの吸気風路151と、送風機170からヒータユニット200までの送風風路152と、ヒータユニット200から温風吹出口までの温風風路153と、送風風路152の途中から分岐して静電霧化吹出口142までの静電霧化風路154で構成されている。
送風機170はシロッコタイプのファン171を使用し、交流モータ172で駆動される。送風機170は本体ケース111の背面左側に設置されており、吸気風路151を通過した外気を送風機170の前面に設けられた送風吸気口174から吸気して送風機170の右側に配置された送風風路152向かって送風する構成となっている。
図4、図6に示すように、送風機170の下流となる送風風路152の下方にヒータユニット200が配置されている。ヒータユニット200は全体に通電する「強」運転時は約1200Wの容量であるが、全体を2分割した構成であり、その半分にのみに通電することで「中」運転時は約770W、「弱」運転時は約550Wの容量で加熱することができる。ヒータユニットの詳細な構成は後述する。
図3、図6に示すように、吸気風路151は本体ケース111の背面に設けた吸気口130から送風機170の前面板173に開口した送風吸気口174までの経路を、本体ケース111内の限定しない開放空間で形成されている。
送風風路152と、温風風路153と、静電霧化風路154とは、図3、図4に示すように本体ケース111に一体に成型されたダクト部111bと、第一ダクト部材161と、第二ダクト部材162と、第三ダクト部材163により形成されている。
図4に示すように、本体ケース111の背面には、送風機170の外周ケーシング111aと、送風風路152の右側の終端部の外郭の一部を形成するダクト部111bと、外周ケーシング111aとダクト部111bとの中間に設置され、送風機170から送給された空気の一部を下方に向きを変える風向変更片111cが形成されている。
図4、図6に示すように、第一ダクト部材161は主に温風風路153を形成しており、上方から送給された温風を前方に向きを変えるように背面と下辺との接合部は湾曲させて形成されている。また、第一ダクト部材161の上端部にはヒータユニット200を支持するヒータユニット支持部161aが形成されている。
図3、図6に示すように、第二ダクト部材162は送風風路152とヒータユニット支持部161aの前面を閉塞する前面パネル部162aと、温風風路153の終端部を構成する吹出ダクト部162bを備えている。図6に示すように吹出ダクト部162bは前面パネル112に形成された温風吹出口141に接続されている。また、送風風路152を形成する前面パネル部162aの裏面には、本体ケース111に形成された風向変更片1
11cに対応する位置に、同様な機能を発揮するダクト風向変更片162cが一体に成型されている。
上記構成の吸気風路151、送風風路152、温風風路153において、送風機170が駆動された場合の空気の流通状態について以下に説明する。
吸気口130から吸引された空気は、本体ケース111内の解放空間である吸気風路151を通過して送風機170の送風吸気口174から送風機170内に吸引され、送風機170のファン171により送風風路152へと送給される。
送風風路152へ送給された空気は、全体としては送風風路152の右端まで流れようとし、送風風路152の右端の近傍で矢印Aに示すように下向きに方向を変える。そのため送風風路152の下側に配置されてヒータユニット200には右側に多くの風量が送給され、左側は少ない風量となる。
このアンバランスを補正するために、本体ケース111の背面に形成された風向変更片111cと第二ダクト部材162に形成されたダクト風向変更片162cにより、矢印Bで示すように、送風風路152の上流部である左側で風向きを下方に向きを変えることにより風量のバラツキを低減す構成となっている。
ヒータユニット200に送給された空気は、基本的に左側は風量が少なく、右側は風量が多くなっている。
ヒータユニット200を通過して温風風路153に送給された温風は、矢印Cで示すように、下向きから前向きに向きを変えて最終的に温風吹出口141から前方に向かって吹出す。このように風向きを変更させた場合、内側より外側の風速が早くなり、風量が増加する。すなわち、ヒータユニット200の前側の風量が少なく、後側の風量が多くなる。すなわち、ヒータユニット200の右側後方の部分に送給される風量が最も多くなり、左側前方の部分に送給される風量が最も少なくなる構成となっている。
図3に示すように、第三ダクト部材163は、第二ダクト部材162の前面パネル部162aに形成された開口(図示せず)に接続され、静電霧化吹出口142まで連通された静電霧化風路154を形成し、内部に静電霧化ユニット(図示せず)を内蔵している。送風機170から送風された少量(約5%)の風量が常時静電霧化風路154に供給される構成となっている。
静電霧化ユニットは、送風機170で送風された空気中の水分を結露させて水を生成する結露水生成部と、生成された水に電圧を印加する霧化電極と、霧化電極に対向して設けられた対向電極とで構成されている。
結露水生成部は、冷却基板と放熱基板とを有するペルチェ素子を主構成部材とし、ペルチェ素子の冷却基板には尖鋭形状の霧化電極が設置されており、ペルチェ素子の冷却基板に結露した水が霧化電極に搬送される構成となっている。
尖鋭形状の霧化電極と対向する位置に、霧化電極を包囲するように略ドーム状の対向電極が配置されており、霧化電極と対向電極の間に約3500Vの直流電流が印加することにより、霧化電極に搬送された結露水にレイリー分裂を生じさせ、ナノメートルサイズの帯電微粒子水が発生する。
すなわち、静電霧化ユニットを通過後の空気は、ナノメートルサイズの帯電微粒子水が
含まれたものであり、静電霧化吹出口142から帯電微粒子水が放出される。ナノメータサイズの帯電微粒子水は、アンモニア、アセトアルデヒド、酢酸、メタン、一酸化炭素、一酸化窒素、ホルムアルデヒド等の臭気成分の分解除去と各種菌類への殺菌効果を備えており、室内に浮遊および壁面や床面に付着した臭気成分や菌類に対して脱臭と除菌および殺菌の効果を発揮することができる。
図5、図6に示すように、第二ダクト部材162の前面パネル部162aの前方には、温風機100の各機能を制御する制御基板180が設置されている。本実施の形態の特徴的な制御機能としては、制御基板180には温風機100の設置姿勢を検知する姿勢検知センサを備えていることである。
姿勢検知センサは横置き使用状態を検知する横姿勢検知センサ181と、縦置き使用状態を検知する縦姿勢検知センサ182の2個のセンサが設置されている。
図1および図2に示すように、温風機100が正規の横置き使用状態または横置き使用状態で使用されているときは、横姿勢検知センサ181または縦姿勢検知センサ182が感知することにより、温風機100の操作が可能であり、温風機100は正常に駆動される。
また、横姿勢検知センサ181または縦姿勢検知センサ182が感知することができない場合は正規の状態に設置されておらないものと判定し、短時間に横姿勢検知センサ181と縦姿勢検知センサ182が切替る場合は、温風機100を移動中と判定することにより、温風機100の駆動を停止することにより、安全性を向上する機能を備えている。
<2>ヒータユニットの構成
図7はヒータユニットの上面図を示すものである。
ヒータユニット200は、略長方形の板状のPTC素子210と、PTC素子210と同一形状で発熱機能を備えていないダミー素子220と、PTC素子210で発熱した熱を空気中に放散するためにアルミニウムの板材を略U字形に繰り返し折り曲げて形成した放熱フィン230と、放熱フィン230を介してPTC素子210に電力を供給する電極240を主構成部材としている。
PTC素子210はセラミック製の発熱素子であり、通電を行うと急激に電気抵抗が増大することにより、電流を流し続けると自己発熱によって電流が流れにくくなり、一定の温度を保つようになる特性を備えた素子である。
図7に示すように、ヒータユニット200は前方の第一ヒータブロック201と後方の第二ヒータブロック202が一体で構成されている。
第一ヒータブロック201は、中央に左側からダミー素子220、PTC素子210、ダミー素子220、3個のPTC素子210の順に6個の素子が配置されている。6個の素子の前後には放熱フィン230が導電性接着剤を介して接着されている。前方の放熱フィンの前面には銅合金製の第一電極241が導電性接着剤を介して接着されており、後方の放熱フィンの後面には同様に銅合金製の第二電極242が導電性接着剤を介して接着されている。
第二ヒータブロック202は、中央に6個のPTC素子210が配置されており、6個のPTC素子210の前後には放熱フィン230が導電性接着剤を介して接着されている。前方の放熱フィンの前面には第一ヒータブロック201の第二電極242を共用して導
電性接着剤を介して接着されており、後方の放熱フィンの後面には第三電極243が導電性接着剤を介して接着されている。
上記構成のヒータユニット200は、第二電極242を共通電極として、第一電極241と第三電極243に通電することにより、第一ヒータブロック201と第二ヒータブロック202を同時に駆動することができる。また、第一電極241と第三電極243に選択的に通電することにより、第一ヒータブロック201と第二ヒータブロック202とを選択的に個別に駆動することができる。
第一ヒータブロック201の左側は2個のダミー素子220を設置したことにより他の部分より発熱量が少ない。そのため、全体的に均等な風量の送風を行った場合、第一ヒータブロック201の左側から吹出される温風の温度は他の部分より低くなり、温風全体に温度のバラツキが発生する。一方、送風される風量にバラツキがあり、特に左側の風量が少ない場合は、左側の温風の温度は他の部分の温度と近似のものとなり、吹出される温風全体の温度は均一化された状態となる。
本実施の形態で採用しているヒータユニット200は、送風量が場所によってバラツキがあるため、ヒータユニット200の発熱量を場所に異なる容量にすることにより、吹出す温風の温度を全体的に均一化された状態にすることができるものである。
また、ヒータユニット200の第一ヒータブロック201と第二ヒータブロック202の両方に通電した場合には約1200Wの発熱容量となり、第二ヒータブロック202にのみ通電した場合には約770Wの発熱容量となり、第一ヒータブロック201にのみ通電した場合には約550Wの発熱容量となり、各ヒータブロックへの通電を切替えることにより発熱量を切替えることができる。
なお、本実施の形態における温風機100では、温風の温度を切替える温風スイッチ122の操作により、「強」と「中」が選択された運転時においては送風機170の送風容量は一定とし、「弱」の運転時には送風機170の送風容量を低下させる構成となっている。
上記のように、本実施の形態における温風機は、温風機全体を小型化する目的で、送風機をヒータユニットの側方に配置する構成を採用した場合、ヒータユニットに送給される風量が左右方向で異なる状態が発生する場合においても、風量の少ない部分にダミー素子を配列することで、温風吹出口より吹出す温風の温度を均一化することができ、快適な暖房効果を提供することができる。
すなわち、吸気口130と、吹出口140と、吸気口130と吹出口140を連通する風路150と、風路150の途中に配置され空気を送風する送風機170と、送風機170の下流に配置されたヒータユニット200とを含み、ヒータユニット200は、複数の発熱素子210と、発熱素子210と略同形状の少なくとも1個のダミー素子220と、放熱フィン230とを備え、発熱素子210とダミー素子220とは略直線状に非対称配列され、放熱フィン230は発熱素子210とダミー素子220の表面に密着固定された構成とすることにより、ヒータユニットに送給される風量が左右方向で異なる状態において、風量の少ない部分にダミー素子を配列することで、温風吹出口より吹出す温風の温度を均一化することができ、小型で快適な暖房効果を備えた温風機を提供することができる。
なお、発熱素子210とダミー素子220とは同形状であることが製法上でも望ましいが、必ずしも同形状に限るものではない。
また図7において、発熱素子210とダミー素子220とは略直線状に非対称配列されているが、風量の少ない部分にダミー素子を配列すればよいという点では、非対称配列に限られるものではない。例えば、送風機170側である第一ヒータブロック201の左側から吹出される温風の温度は他の部分より低くなり、温風全体に温度のバラツキが発生する場合があるが、第一ヒータブロック201の左側は2個のダミー素子220を設置したことにより、送風機170側である第一ヒータブロック201の左側の温風の温度は他の部分の温度と近似のものとなり、吹出される温風全体の温度は均一化された状態となる。
また、ヒータユニットを前後に第一ヒータブロックと第二ヒータブロックに分割して配置することにより、ヒータブロックごとに通電を切替えることにより温風の温度を調整することが可能となるとともに、前後方向の風量のバラツキにも対応することが可能となる。
また、ヒータユニットは、ダミー素子を第一ヒータブロックのみに配置し、第二ヒータブロックには配置しない構成としたことにより、ダミー素子を配置した部分の極端な温度低下を抑制することが可能となり、より快適な暖房効果を提供することができる。
また、本実施の形態のヒータユニットを採用した場合、特に、ヒータユニットに送給される風量が左右方向でバラツキが発生する可能性の高い、送風機とヒータユニットを横方向に並べて配置しても、温風吹出口より吹出す温風の温度のバラツキを抑制する効果を得ることができ、特に、温風機の奥行寸法を短くすることが可能となり、小型で使い勝手の良い温風機を提供することができる。
なお、本実施の形態においては、ヒータユニットは第一ヒータブロックと第二ヒータブロックの2個に分割した構成としたが、これに限るものではなく1個または3個以上のヒータブロックに分割した構成としてもよい。
また、本実施の形態においては、発熱素子としてセラミック製のPTC素子を使用したがこれに限るものではなく、他の特性を備えた発熱素子を使用してもよい。ただし、他の素子を採用した場合、温度制御機能を別途備える必要性が生ずる場合がある。
以上のように、本発明にかかる温風機は、温風の温度を均一化することが可能となるので、温風を使用する他の家電機器および工業用機器等の用途にも適用できる。
100 温風機
110 本体
130 吸気口
140 吹出口
150 風路
151 吸気風路(風路)
152 送風風路(風路)
153 温風風路(風路)
154 静電霧化風路(風路)
170 送風機
200 ヒータユニット
210 PTC素子(発熱素子)
220 ダミー素子
230 放熱フィン

Claims (4)

  1. 本体の外面に開口された吸気口と、
    前記本体の外面に開口された吹出口と、
    前記吸気口と前記吹出口を連通する風路と、
    前記風路の途中に配置され空気を送風する送風機と、
    前記風路の前記送風機の下流に配置されたヒータユニットと、を含み、
    前記ヒータユニットは、複数の発熱素子と、少なくとも1個のダミー素子と、放熱フィンと、を備え、
    前記発熱素子と前記ダミー素子とは略直線状に配列され、
    前記放熱フィンは前記発熱素子と前記ダミー素子の表面に固定された構成の、
    温風機。
  2. 前記ヒータユニットは、前記発熱素子およびダミー素子を平行な複数の列に分割して配列され、前記ダミー素子は前記列により配置が異なる構成の、
    請求項1に記載の温風機。
  3. 前記ヒータユニットは、前記ダミー素子は一部の前記列には配置されていない構成の、
    請求項2に記載の温風機。
  4. 前記送風機は、前記ヒータユニットの側方に配置され、
    前記送風機の吹出方向は、前記ヒータユニットの前記発熱素子と前記ダミー素子の配列方向と略平行な構成である、
    請求項1〜3のいずれか1項に記載の温風機。
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