JP2023120978A

JP2023120978A - 壁取付型電気式ヒータ

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Publication number: JP2023120978A
Application number: JP2022024147A
Authority: JP
Inventors: 大地河上; Daichi Kawakami
Original assignee: Asahi Inovex Corp
Current assignee: Asahi Inovex Corp
Priority date: 2022-02-18
Filing date: 2022-02-18
Publication date: 2023-08-30
Anticipated expiration: 2042-02-18
Also published as: JP7213598B1

Abstract

【課題】故障が少なく、長時間に渡り高温の状態を保つことのでき、かつデザインの自由度が高められる壁取付型電気式ヒータを提供する。【解決手段】壁面Ｗに取り付けられる壁面取付台２と、壁面取付台２に内蔵されるスイッチユニット３と、壁面取付台２の室内側に壁面Ｗに沿って固定されているとともに、当該壁面取付台２の内部と連通するように開口して配線を挿通させる配線挿通口４１が形成されている中空長尺状の輻射管４と、配線挿通口４１を介してスイッチユニット３に通電可能に接続されており、一方の面が輻射管４の内部空間に露出しかつ他方の面が輻射管４に貼設された状態で輻射管４に内蔵されている面状ＰＴＣヒータ５とを有する。【選択図】図２

Description

本発明は、暖房機またはタオル乾燥として用いられる、壁取付型電気式ヒータに関するものである。

暖房機やタオル乾燥機に用いるヒータには、温めた熱媒体油などを管内に循環させて輻射熱を放熱させる湿式のヒータと、ニクロム線を発熱体に使用したシーズヒータや炭素繊維を発熱体に使用したカーボンヒータ等を管内に配置し発熱させる乾式のヒータとがある。

湿式のヒータは、熱媒体油を温めるのに時間を要するが、一度暖まると温度変化が少なく、温度が安定するという特徴がある。ただし熱媒体油を循環させる配管や熱媒体油を温めるボイラーの設置などが必要であり導入は容易ではない。また、熱媒体油の熱膨張による内圧上昇などに伴う液漏れのおそれもある。

一方、乾式のヒータは、温度が上昇するまでの時間が短く、比較的早く高温に達することができる特徴がある。また、電気配線は比較的容易であり液漏れの心配も無いため設置箇所の自由度が高いという利点もある。そこで、これまでにも乾式の電気ヒータを用いた暖房機やタオル乾燥機などに係る発明が開示されている。

例えば、実開昭６３－１４４０９４号公報では、保持部材と、この保持部材にその一端が固着されたハンガー部とを有するタオル乾燥器において、ハンガーが電気ヒータを内蔵させた筒状体であることを特徴とするタオル乾燥器に関する発明が提案されている（特許文献１）。本特許文献１によると、電気ヒータにはコイル状の金属発熱線（たとえばニクロム線、銅ニッケル線および鉄クロム線など）などが用いられるとされている。

実開昭６３－１４４０９４号公報

しかしながら、特許文献１に記載された発明などにおいて、金属発熱線を用いる一般的な電気ヒータは、給電により温度が上昇し続けるため発火のおそれがある。よって、温度センサー（サーモスタット）などによってヒータ温度または周囲温度を計測し、所定の温度範囲内で自動的に給電をオンオフ制御する必要があるが、筒状体（パイプ）内にサーモスタットなどを配置するのにはスペースが狭く難しい。

また、サーモスタットには開閉耐久回数があり、給電による温度上昇と給電停止による温度低下とに伴う発停が頻発して短期間で故障してしまうという問題がある。後述の実施例１で示すように、条件によっては数分間隔で発停を繰り返すため、開閉耐久回数が１０００回程度のサーモスタットだと数日で開閉耐久回数を超えてしまう。開閉耐久回数が１００００回以上のサーモスタットも存在するが、それでも数十日程度で開閉耐久回数を超える。連続した稼働が要求される暖房機やタオル乾燥機として用いた場合は特に故障が早くなり、実用的ではない。

電気ヒータの出力を小さくして温度の上昇を抑える方法もあるが、暖房機とタオル乾燥機とでは必要とする出力が異なり、暖房機の出力に合わせるとタオルが乾燥しにくくなり、タオル乾燥機の出力に合わせると暖房時に高温すぎて火傷などのおそれが生じる。

また、壁取付型の電気式ヒータは、デザイン性も重要視されており、コンパクトな設計が好まれる。しかしながら、コンパクトにすると放熱量が小さいため、金属発熱線を用いるヒーターでは急激な温度変化が起こり制御がより難しくなる。また、内部のスペースもより狭くなるため制御装置は入らなくなる。

本発明は、以上のような問題点を解決するためになされたものであって、故障が少なく、長時間に渡り高温の状態を保つことのでき、かつデザインの自由度が高められる壁取付型電気式ヒータを提供することを目的としている。

本発明に係る壁取付型電気式ヒータは、デザインの自由度が高められるとともに、故障が少なく、長時間に渡り高温の状態を保つことができ、かつ熱分布を均一にするという課題を解決するために、暖房機またはタオル乾燥機として壁に取り付けられる壁取付型電気式ヒータであって、暖房機またはタオル乾燥機として壁に取り付けられる壁取付型電気式ヒータであって、壁面に取り付けられる壁面取付台と、前記壁面取付台に内蔵されるスイッチユニットと、前記壁面取付台の室内側に壁面に沿って固定されているとともに、当該壁面取付台の内部と連通するように開口して配線を挿通させる配線挿通口が形成されている中空長尺状の輻射管と、前記配線挿通口を介して前記スイッチユニットに通電可能に接続されており、一方の面が前記輻射管の内部空間に露出しかつ他方の面が前記輻射管に貼設された状態で前記輻射管に内蔵されている面状ＰＴＣヒータと、を有する。

また、本発明の一態様として、輻射管として円筒管を用いた場合における面状ＰＴＣヒータと輻射管との伝熱性を高めるという課題を解決するために、前記輻射管は両端が閉鎖された円筒管からなり、かつその内部には、前記面状ＰＴＣヒータを貼設するために平面状に形成された平面状貼設部と、輻射管の内周面と面接触するように前記内周面に沿って湾曲状に形成された湾曲状面接触部とを有する断面略半月状のヒートシンクが内蔵されていてもよい。

さらに、本発明の一態様として、ヒートシンクと輻射管との伝熱性を維持しつつ、溶接等の熱処理が不要な固定方法を提供し、かつ廃棄時における部品の分解をし易くするという課題を解決するために、前記ヒートシンクの前記平面状貼設部と前記輻射管の内周面との間には、前記ヒートシンクの前記湾曲状面接触部を前記輻射管の内周面に面接触させるように押止するバネ部材が配置されていてもよい。

本発明によれば、故障が少なく、長時間に渡り高温の状態を保つことのでき、かつデザインの自由度が高めることができる。

本発明に係る壁取付型電気式ヒータの一実施形態を示す斜視図である。本実施形態の壁取付型電気式ヒータを示す断面図である。本実施形態の壁取付型電気式ヒータの壁面の取り付け方法を示す側面図である。本実施形態における輻射管を示す（ａ）縦断面図、（ｂ）底面図および（ｃ）拡大Ａ－Ａ断面図である。輻射管を中空扁平状に形成した他の実施形態の壁取付型電気式ヒータを示す（ａ）正面図、（ｂ）断面図および（ｃ）側面図である。本実施例１においてサーモスタットを備えたシリコンコードヒータを内蔵する壁取付型電気式ヒータを１０Ｗで作動させた場合の輻射管表面の温度を測定した結果を示すグラフである。本実施例１においてサーモスタットを備えたシリコンコードヒータを内蔵する壁取付型電気式ヒータを６Ｗで作動させた場合の輻射管表面の温度を測定した結果を示すグラフである。本実施例１においてシリコンコードヒータとＰＴＣヒータの異常温度について測定した結果を示すグラフである。本実施例１において本発明に係る壁取付型電気式ヒータを作動させた場合の温度分布の時間経過を示すサーモグラフ画像である。本実施例１においてヒートシンクの有無による輻射管の表面温度および面状ＰＴＣヒータの表面温度を測定した結果を示すグラフである。本実施例１において本発明に係る壁取付型電気式ヒータを用いたときと、ヒータを用いないときにおける輻射管の表面温度および濡れたタオルの含水率を測定した結果を示すグラフである。本発明に係る壁取付型電気式ヒータの他の実施形態を示す斜視図である。

以下、本発明に係る壁取付型電気式ヒータの一実施形態について図面を用いて説明する。

本実施形態の壁取付型電気ヒータ１は、図１および図２に示すように、壁面Ｗに取り付けられる壁面取付台２と、この壁面取付台２に内蔵されるスイッチユニット３と、前記壁面取付台２に固定される中空長尺状の輻射管４と、この輻射管４に内蔵される面状ＰＴＣヒータ５とを有する。以下、各構成の詳細について説明する。

壁面取付台２は、壁取付型電気ヒータ１を壁面Ｗに取り付ける取付台となるものである。本実施形態における壁面取付台２は、スイッチユニット３を内蔵する中空空間を備え、かつ裏面側（壁面側）と表面側（室内側）には配線を挿通可能に開口した筒型に形成されており、図３に示すように、予め壁面Ｗに固定された取付金具８に裏面側を挿入させて壁面Ｗに固定するようになっている。

スイッチユニット３は、面状ＰＴＣヒータ５のオンオフ制御を行うスイッチや基板などをユニット化したものであり、壁面取付台２に内蔵されている。本実施形態におけるスイッチユニット３は、図１および図３に示すように、２つのボタンスイッチを備えており、一方のボタンスイッチは電源のオンオフスイッチ３１、もう一方のボタンスイッチはタイマー機能を制御するタイマースイッチ３２として機能する。具体的には、オンオフスイッチ３１は、一度押すと給電が開始され、もう一度押すと停電するようになっている。また、タイマースイッチ３２は、給電状態で押されるとタイマーがオン状態になって所定の時間後に自動的に停電させることができ、停電前にもう一度押すとタイマーをオフにすることができる。このタイマー機能は、主にタオル乾燥機として用いる場合に、乾燥後の作動を停止するのに使用される。

なお、タイマー機能は、停止時間を複数設定することができ、例えば、タイマースイッチ３２を１度押すと３時間後に停止、２度押すと１２時間後に停止、３度押すとタイマー解除など、適宜設定することができる。

輻射管４は、内蔵する面状ＰＴＣヒータ５によって温められて効率よく放熱するための管であり、図２および図４に示すように、面状ＰＴＣヒータ５を内蔵可能な中空状に形成されている。また、輻射管４は、伝熱性の高い金属材料によって形成されており、例えば、アルミや鉄（ステンレス含む）、銅などによって形成されている。

本実施形態における輻射管４は、両端が閉鎖された円筒管であって、端部近傍の裏面側（壁面側）には面状ＰＴＣヒータ５に接続する配線を挿通させる配線挿通口４１が開口している。また、この配線挿通口４１は、面状ＰＴＣヒータ５を輻射管４に内蔵させるときの挿入口としても用いられる。よって、本実施形態における配線挿通口４１は、面状ＰＴＣヒータ５が挿入し易いように、面状ＰＴＣヒータ５１の幅よりも大きく、かつ輻射管４の軸方向に沿った長穴状に開口している。

この輻射管４の長さは、特に限定されるものではないが、タオル乾燥機として水平状に設置する場合は、日本の伝統的な木造建築に対応した約１尺～約３尺（約３０ｃｍ～約９０ｃｍ）程度の長さに形成されていることが好ましい。また、本実施形態のように、円筒管からなる輻射管４の直径は、生活の邪魔にならないようなものが好ましく、直径２０ｍｍ～５０ｍｍ程度のものが好ましい。

なお、輻射管４の形状は、円筒状のものに限定されるものではなく、図５に示すように、中空扁平状のものであってもよい。

また、輻射管４の内部には、内周面４２が湾曲している円筒管からなる輻射管４と面状ＰＴＣヒータ５との伝熱性を高めるためのヒートシンク６が内蔵されている。本実施形態におけるヒートシンク６は、図２および図４（ｃ）に示すように、断面が略半月状に形成された金属材料からなる部材であって、面状ＰＴＣヒータ５を貼設するために平面状に形成された平面状貼設部６１と、輻射管４の内周面と面接触するように前記内周面に沿って湾曲状に形成された湾曲状面接触部６２とを有している。本実施形態では、輻射管４の内周面と同径となる形状に形成された金型に、中空状の円筒管を入れて押圧を加え塑性変形させることで、容易に作成することができる。ヒートシンク６を形成する金属材料は、輻射管４と同様、アルミや鉄（ステンレス含む）、銅などが用いられる。

また、ヒートシンク６は、平面状貼設部６１と輻射管４の内周面との間に配置されたバネ部材７によって、湾曲状面接触部６２が輻射管４の内周面４２に面接触するように押止されている。本実施形態におけるバネ部材７は、くの字状に屈曲された板バネからなり、図２および図４（ａ）に示すように、ヒートシンク６の左右両端に設置されている。また、本実施形態における左右両端のバネ部材７は、面状ＰＴＣヒータ５や配線との干渉を防ぐために各々上下逆方向に向けた状態で設置されている。

このようにヒートシンク６はバネ部材７によって押止されることで、湾曲状面接触部６２が輻射管４の内周面４２と面接触して面状ＰＴＣヒータ５から輻射管４への伝熱性が高められる。また、溶接等の熱処理が不要なため、金属の熱膨張や冷却時の収縮によるひずみにより、輻射管４との隙間の発生を抑制することができる。さらに、廃棄時にはそれぞれの部品に分解し易く、リサイクル等が容易になる。

なお、ヒートシンク６の形状は、断面略半月状に限定されるものではなく、適宜選択することができる。また、ヒートシンク６の形成方法は、円筒管を塑性変形させる方法に限定されるものではなく、金属材料を押し出し加工や切削加工などすることで形成してもよい。

面状ＰＴＣヒータ５は、放熱面積を広げて効率よく熱を輻射管４に伝えられるように面状に形成されたＰＴＣ（Positive Temperature Coefficient）ヒータである。この面状ＰＴＣヒータ５は、電流が流れることで発熱して温度上昇するが、温度上昇に伴い電流が流れにくくなる特性を有する。よって、本実施形態における面状ＰＴＣヒータ５は、輻射管４を所定の温度まで上昇させるとともに、その温度に保つことができ、従来の発熱体のような設定温度範囲に基づく給電のオンオフ制御を行うサーモスタットなどが不要である。よって、面状ＰＴＣヒータ５は、輻射管４の内部が狭くても設置が可能であり、また、柔軟性も有することからデザインの自由度を高めることができる。また、温度上昇とともに消費電力は低下するため、省エネにもなる。

本実施形態における面状ＰＴＣヒータ５の裏面には接着剤が塗布されており、一方の面が輻射管４の内部空間に露出しかつ他方の面がヒートシンク６の平面状貼設部６１に貼設される。このように面状ＰＴＣヒータ５の一方の面を内部空間に露出させたことで、ウレタンフォームなどの緩衝材を内部空間に充填しなくても熱分布を均一にすることができる。

次に、本実施形態の壁取付型電気式ヒータ１の製造方法および壁面Ｗへの設置方法について簡単に説明する。

まずヒートシンク６を内蔵した輻射管４は、両端を閉鎖する前の円筒管にヒートシンク６を挿入し、次に、バネ部材７を両端の平面状貼設部６１と内周面４２との間に設置してヒートシンク６の湾曲状面接触部６２を円筒管の内周面４２に押しつける。そして、開放されている円筒管の両端に金属材料からなる円盤状のエンドプレートを溶接で固定して製造する。

次に、輻射管４の配線挿通口４１から面状ＰＴＣヒータ５を挿入して内蔵させる。このとき裏面の接着剤に予め剥離紙を設けておき、当該剥離紙を剥がしながら挿入するとよい。輻射管４に挿入された面状ＰＴＣヒータ５は、接着剤によって平面状貼設部６１に貼り付ける。これにより、一方の面が輻射管４の内部空間に露出しかつ他方の面が前記輻射管４に貼設された状態で内蔵される。

なお、本実施形態の方法とは異なり、ヒートシンク６を輻射管４に挿入する前に、ヒートシンク６の平面状貼設部６１に予め平面ＰＴＣヒータ５を貼設し、その平面ＰＴＣヒータ５を貼設したヒートシンク６を管内に挿入後、エンドプレートを溶接して製造する方法もあるが、面状ＰＴＣヒータ５が溶接時の熱で損傷する可能性があるため、本実施形態では、溶接後に配線挿通口４１から面状ＰＴＣヒータ５を挿入して内蔵させるようにしている。

次に、輻射管４に内蔵させたＰＴＣヒータ５と壁面取付台２に内蔵させたスイッチユニット３とを通電可能に接続する。そして輻射管４の配線挿通口４１の位置に壁面取付台５を配置しネジ止めする。必要に応じて外周に塗装を施して壁取付型電気式ヒータ１は完成する。

壁取付型電気式ヒータ１の取り付けは、まず、図３に示すように、壁面取付台２の設置位置に、通電用の電線Ｌの端部を壁面Ｗの外に露出させる。次に電線Ｌを露出させた位置に取付金具８を固定する。電線Ｌとスイッチユニット３とを接続して通電可能な状態にする。そして壁面取付台２の裏面側から取付金具８に差し込み、ネジ等により固定する。これで壁取付型電気式ヒータ１の壁面Ｗへの取り付けが完了する。

以上のような本実施形態の壁取付型電気式ヒータ１によれば、以下のような作用効果を奏することができる。
１．電気ヒータとして面状ＰＴＣヒータ５を用いたことにより、サーモスタットなどが不要となって開閉耐久回数の超過による故障を防ぐことができ、かつ暖房機やタオル乾燥機のように長時間連続して使用しても安定的に高温の状態を保つことができる。
２．コンパクトな設計にも対応できてデザインの自由度を高めることができる。
３．面状ＰＴＣヒータ５の一方の面を輻射管４の内部空間に露出させることで、ウレタンフォームなどの緩衝材を輻射管内に充填させなくても熱分布を均一にすることができる。
４．輻射管４が円筒状で内周面４２が湾曲している場合には、断面略半月状の面状ＰＴＣヒータ５と面接触することができるヒートシンク６を内蔵させることで、面状ＰＴＣヒータ５から輻射管４への伝熱効率を高めることができる。
５．ヒートシンク６をバネ部材７によって押止することで、湾曲状面接触部６２が輻射管４の内周面４２と面接触して面状ＰＴＣヒータ５から輻射管４への伝熱性が高められ、かつ溶接等の熱処理が不要となって金属の熱膨張や冷却時の収縮によるひずみにより輻射管との隙間の発生を抑制することができる。
６．輻射管４とヒートシンク６とはバネ部材７のみで固定されているため、廃棄時にはそれぞれの部品に分解し易く、容易にリサイクル等を行うことができる。

本実施例１では、サーモスタットを備えたシリコンコードヒータを内蔵する壁取付型電気式ヒータ、および本発明に係る壁取付型電気式ヒータを作成し、暖房機およびタオル乾燥機として使用した場合の表面温度変化などを測定した。

＜サーモスタットを備えたシリコンコードヒータを内蔵する壁取付型電気式ヒータの測定＞
まず、サーモスタットを備えたシリコンコードヒータを内蔵する壁取付型電気式ヒータを作成した。輻射管は、直径２５．４ｍｍ、厚さ１．２ｍｍ、長さ４５０ｍｍの円筒管からなる機械構造用炭素鋼鋼管（STKM11A）を用いた。電気ヒータには、シリコンコードヒータ２０Ｗにサーモスタットを接続したもの用いた。サーモスタットは、設定温度５５℃とし、ディファレンシャル（温度範囲）を１０℃とした。また、変圧器（スライダック）により電圧を調整し、シリコンコードヒータの出力を調整できるようにした。

測定は、シリコンコードヒータを用いた壁取付型電気式ヒータを２本壁に取り付け、一方には幅約４００ｍｍ、長さ約８００ｍｍのタオルを濡らした状態で掛け、もう一方はタオルなどを掛けない輻射管のみの状態とした。また、シリコンコードヒータの出力は、変圧器を用いて１０Ｗとした。

図６は、輻射管表面の温度を測定した測定結果であり、縦軸が温度、横軸が時間経過を表している。一点鎖線は、室温の測定結果であり測定中の平均温度は約２１℃であった。また、実線はタオルなしの場合、破線は濡れタオルありの場合の測定結果を示す。

実線で示したタオルなしの場合、給電を開始すると、輻射管表面の温度は上昇し約１２分４０秒で設定温度の約５５℃に達した。これによりサーモスタットによって給電が停止される。給電の停止後、輻射管表面の温度は下降し、約１５分５５秒で下限温度の約４５℃（設定温度５５℃－ディファレンシャル１０℃）となり給電が開始される。その後は、約３分強の時間間隔で発停が繰り返された。

また、破線で示したタオルありの場合、約１３分で約４０℃まで上昇し、約１時間４４分まで徐々に約４７℃まで上昇し、その後タオルなしと同様に発停を繰り返すようになった。約１時間４４分までの間は、ヒータの発熱量と、濡れたタオルが温められて乾燥する（蒸発する）のに要する熱量とがほぼ等しく保たれていたものと考えられる。一方、約１時間４４分以降は、タオルが徐々に乾燥して乾燥に要する熱量が減るためにヒータの発熱量の方が上回り、表面温度が上昇してサーモスタットが作動して発停が繰り返したものと考えられる。

このように、サーモスタットを備えたシリコンコードヒータを用いた壁取付型電気式ヒータの場合、設定温度近傍の温度を保つことはできるが、発停を繰り返してしまうことが確認できた。また、濡れたタオルを掛けた場合、タオルが乾燥するまでは温度が一定の状態に保たれるが、乾燥後にはタオルなしの場合と同様に発停を繰り返してしまうことが確認できた。本測定における発停間隔は約３分間であり、サーモスタットの開閉耐久回数が１０００回程度だとすると、およそ２日間で開閉耐久回数を超えてしまう結果となった。

＜サーモスタットを備えたシリコンコードヒータを用いた壁取付型電気式ヒータの出力を抑えた測定＞
次に、変圧器を用いてシリコンコードヒータの出力を６Ｗとした測定を行った。測定結果を図７に示す。一点鎖線で示す測定中の室温は平均温度で約１７℃であった。

実線で示したタオルなしの場合、給電を開始すると、輻射管表面の温度は室温に対し約２６℃上昇して約４３℃になった。約４３℃まで上昇すると温度は安定し発停は確認されなかった。これはヒータが発熱する熱量と、輻射管から放熱される熱量とが等しくなり、温度が一定に保たれたものと考えられる。

また、破線で示したタオルありの場合、タオルなしと同様に、輻射管表面の温度は上昇後に安定し、発停は確認されなかった。しかし、安定中の温度は約２８℃となり、室温に比べて１０℃程度しか温度を上げられなかった。これはヒータの出力を落としたため、温度が上がらなかったものと考えられる。

このように、サーモスタットを備えたシリコンコードヒータを用いた壁取付型電気式ヒータの場合、出力を抑えることで発停しないようにすることはできるが、タオル乾燥機として用いると、乾燥に要する熱量のための輻射管表面の温度が上昇しにくく、乾燥までに時間を要することが確認できた。

＜電気ヒータの異常温度測定＞
シリコンコードヒータとＰＴＣヒータの異常温度について測定した。シリコンコードヒータは、サーモスタットを備えない状態での出力を２０Ｗおよび１５Ｗとした。また、ＰＴＣヒータには、幅約１８ｍｍ、長さ約３００ｍｍの面状ＰＴＣヒータであって、上限温度約７０℃としたものを用いた。

図８は、給電開始から各ヒータの表面温度を測定した結果である。サーモスタットを備えていないシリコンコードヒータの表面温度は、一気に上昇し、いずれも２２分以内に１００℃に達した。１００℃に達した時点で、発火などのおそれがあるため、測定は停止した。

一方、面状ＰＴＣヒータは約２２分で約６０℃に達し、その後７０℃近傍まで上昇したが、給電を続けても７０℃を超えることはなかった。

このように、面状ＰＴＣヒータはサーモスタットを備えなくても長時間に渡り高温の状態を保てることが確認できた。

＜本発明に係る壁取付型電気式ヒータの作成とサーモグラフによる温度測定＞
そこで、面状ＰＴＣヒータを用いた壁取付型電気式ヒータを作成し、サーモグラフを用いた表面温度の測定を行った。輻射管は、上記のシリコンコードヒータを内蔵した壁取付型電気式ヒータと同じ円筒管によるものと、厚さ約１．２ｍｍの鋼板を用いて、上下幅約７０ｍｍ、奥行き約８ｍｍ、左右長さ約４５０ｍｍの外形を有する扁平管のものとを用いた。

円筒管の輻射管内には、本発明におけるヒートシンクを内蔵させ、平面状貼設部に面状ＰＴＣヒータ（幅約１４ｍｍ、長さ約３００ｍｍ）を接着剤によって貼設した。また、扁平管の輻射管には、面状ＰＴＣヒータ（幅約１４ｍｍ、長さ約３００ｍｍ）を内周面に直接貼設した。よって、いずれの壁取付型電気式ヒータにおいても、面状ＰＴＣヒータは一方の面が前記輻射管の内部空間に露出し、かつ他方の面が前記輻射管に貼設された状態で内蔵されている。

図９は、それぞれの壁取付型電気式ヒータについて、通電開始直後、通電開始から３分後、６分後、１１分後、１５分後および２０分後におけるサーモグラフによる測定結果を示すものである。また、各サーモグラフの上側が扁平管、下側が円筒管である。

各壁取付型電気式ヒータの温度を示す色は、黒から白、さらに白から黒へと徐々に温度上昇していることがわかる。また、２０分経過すると、いずれも温度ムラはあまりみられず、図示していない裏面の温度も含めて全体がほぼ均一な温度となった。

よって、本発明に係る壁取付型電気式ヒータは、輻射管内に面状ＰＴＣヒータの一方の面が輻射管の内部空間に露出し、かつ他方の面が輻射管に貼設された状態で内蔵させることで、緩衝材などを介在させなくても輻射管全体をほぼ均一に温められることが確認できた。

＜ヒートシンクの有無による比較＞
次に、輻射管として円筒管を用いた本発明に係る壁取付型電気式ヒータにおいて、ヒートシンクの有無による比較測定を行った。

図１０は、ヒートシンクが内蔵されている場合と、内蔵されていない場合の面状ＰＴＣヒータ表面の温度および輻射管表面の温度を測定した結果である。なお、図中のＨＳはヒートシンクの略である。

ここで、面状ＰＴＣヒータ表面の温度は、室温などの関係で、ヒートシンクありの方が若干遅れて温度が上昇しているが、上限はほぼ等しい６０℃位まで上昇している。

一方、輻射管表面の温度は、ヒートシンクなしの場合に、約３８℃まで上昇するのに対し、ヒートシンクありの場合は、約４９℃まで上昇した。これは面状ＰＴＣヒータが面状であるのに対し円筒管の内周面は湾曲しているため、ヒートシンクなしの場合には面状ＰＴＣヒータと内周面との間に隙間ができて伝熱効率が悪くなったのに対し、ヒートシンクありはその隙間をヒートシンクで埋めたため伝熱効率が上がり、温度が高くなったものと考えられる。

よって、輻射管として円筒管を用いた本発明に係る壁取付型電気式ヒータでは、ヒートシンクを内蔵させることによって、伝熱効率を高められることが確認できた。

＜タオル乾燥機としての性能比較＞
次に、本発明に係る壁取付型電気式ヒータにおける濡れたタオルの乾燥性能について測定を行った。

図１１は、本発明に係る壁取付型電気式ヒータにより濡れたタオルを乾燥させたときと、ヒータ無しの状態で乾燥させたときの測定結果である。図１１に示すように、ヒータを用いない場合は、気化熱の影響により輻射管の表面温度は室温よりも低下する。よって、含水量の減りもゆっくりであり、約１５０ｇだった含水量は、５時間後にも約４０ｇ残っていた。

これに対し、本発明に係る壁取付型電気式ヒータを用いると、輻射管の表面温度は上昇する。加熱開始から１時間半程度までは、気化熱の影響で輻射管の表面温度は約３３℃に抑えられているが、乾燥が進むにつれて、約５０℃まで温度が上昇し乾燥が促進される。約１５０ｇだった含水量は、５時間後には約４ｇまで減少し、ほぼ乾燥した状態となった。

このように本発明に係る壁取付型電気式ヒータは、サーモスタットを用いること無く設定温度を高く保つことができ、タオル乾燥機として使用しても乾燥時間を早くすることができた。

なお、本発明に係る壁取付型電気式ヒータは、前述した実施形態に限定されるものではなく、適宜変更することができる。例えば、輻射管４の両端部に壁面取付台２を設けて両持状態で支持してもよい。また、図１２に示すように、複数本の輻射管４が壁面取付台２に並設された構成にしてもよい。

１壁取付型電気ヒータ
２壁面取付台
３スイッチユニット
４輻射管
５面状ＰＴＣヒータ
６ヒートシンク
７バネ部材
８取付金具
３１オンオフスイッチ
３２タイマースイッチ
４１配線挿通口
４２内周面
６１平面状貼設部
６２湾曲状面接触部
Ｗ壁面
Ｌ電線

Claims

暖房機またはタオル乾燥機として壁に取り付けられる壁取付型電気式ヒータであって、
壁面に取り付けられる壁面取付台と、
前記壁面取付台に内蔵されるスイッチユニットと、
前記壁面取付台の室内側に壁面に沿って固定されているとともに、当該壁面取付台の内部と連通するように開口して配線を挿通させる配線挿通口が形成されている中空長尺状の輻射管と、
前記配線挿通口を介して前記スイッチユニットに通電可能に接続されており、一方の面が前記輻射管の内部空間に露出しかつ他方の面が前記輻射管に貼設された状態で前記輻射管に内蔵されている面状ＰＴＣヒータと、を有する壁取付型電気式ヒータ。
前記輻射管は両端が閉鎖された円筒管からなり、かつその内部には、前記面状ＰＴＣヒータを貼設するために平面状に形成された平面状貼設部と、輻射管の内周面と面接触するように前記内周面に沿って湾曲状に形成された湾曲状面接触部とを有する断面略半月状のヒートシンクが内蔵されている、請求項１に記載の壁取付型電気式ヒータ。
前記ヒートシンクの前記平面状貼設部と前記輻射管の内周面との間には、前記ヒートシンクの前記湾曲状面接触部を前記輻射管の内周面に面接触させるように押止するバネ部材が配置されている、請求項２に記載の壁取付型電気式ヒータ。