JP5123227B2 - ヒーター用集熱部材およびそれを装着したヒーター - Google Patents

Description

本発明は、熱源から発生する熱を暖房に利用するヒーターに装着され、その熱を局所的に集中（以下、集熱という）させて室内の特定の部位を暖房するヒーター用集熱部材、およびそれを装着したヒーターに関するものである。

冬季に室内を暖房するために使用されるヒーターは、種々の熱源（たとえば電気，ガス，石油等）が利用され、室内全体を暖める大型のものから室内の一部を暖める小型のものまで、様々な型式のヒーターが使用されている。ところが勉学や業務等のように、当事者が明晰な意識を維持する必要がある場合に室内全体を暖房すると、眠気を催して能率が低下するばかりでなく、省エネルギーの観点から問題がある。そこで室内の特定の部位（たとえば当事者の足元等）を局所的に暖房する技術が検討されている。

特許文献１には、電気ヒーターに装着される保護網が開示されている。この技術は、前後方向に長い幅を有する格子状の保護網を電気ヒーターに装着して、電気ヒーターから発生する熱を保護網で反射させることによって、その熱を局所的に集中（すなわち集熱）させるものである。しかし格子状の保護網を使用するので、格子の角部で反射した熱が干渉して、均一な集熱が困難である。特に保護網の周縁部では、十分な集熱効果が得られず、局所的な暖房技術として改善の余地が残されていた。

特開2008-139006号公報

本発明は、均一な集熱を達成して、周縁部でも十分な集熱効果を発揮し、局所的な暖房技術として有用なヒーター用集熱部材、およびそれを装着したヒーターを提供することを目的とする。

発明者は、熱反射板を格子状に配設した集熱部材をヒーターに装着して暖房実験を行ない、周縁部で十分な集熱効果が得らない原因を調査した。その結果、ヒーターから放射される熱が熱反射板で反射した後、格子の角部で干渉して均一な集熱が妨げられていることが分かった。
そこで、熱反射板で反射した熱が干渉しない集熱部材について検討した。その結果、熱反射板を同心円状に配設すれば角部が存在しないので、反射した熱が干渉せず、均一な集熱効果が得られることを見出した。

本発明は、これらの知見に基づいてなされたものである。
すなわち本発明は、ヒーターに装着される枠体と、枠体内に同心円状に配設される複数の熱反射板と、複数の熱反射板を枠体に固定する支持梁とを有し、複数の熱反射板のうち中心部に配置される熱反射板の幅が周縁部に配置される熱反射板の幅より大きく、かつ中心部に配置される熱反射板が周縁部に配置される熱反射板から隆起するヒーター用集熱部材である。

本発明のヒーター用集熱部材においては、複数の熱反射板が枠体の中心軸に対して傾斜角を有して配設されることが好ましい。
また本発明は、上記のヒーター用集熱部材を装着したヒーターである。

本発明によれば、均一な集熱を達成して、周縁部でも十分な集熱効果を発揮し、局所的な暖房技術として有用なヒーター用集熱部材、およびそれを装着したヒーターを得ることができる。

本発明のヒーター用集熱部材の例を模式的に示す平面図である。 本発明のヒーター用集熱部材をヒーターに装着した例を模式的に示す断面図である。 本発明のヒーター用集熱部材をヒーターに装着して温度測定を行なった例を模式的に示す側面図である。 図３において温度を測定した位置を示す平面図である。

一般にヒーターは、熱を発生する発熱体と、その熱を一定の方向へ放射する放射板と、それらを収納する外殻を有する。ここでは発熱体，放射板，外殻を総称してヒーターと記す。本発明は、発熱体の熱源を特に限定せず、従来から知られている電気，ガス，石油等を熱源として利用するヒーターに適用できる。
従来から知られているヒーターは、いずれの熱源を利用する場合も、放射板を備えており、発熱体から発生する熱を一定の方向へ放射することは可能である。しかし放射板のみでは放射された熱が分散するのは避けられず、熱を局所的に集中（すなわち集熱）して室内の特定の部位を暖房するためには、ヒーターに集熱部材（以下、ヒーター用集熱部材という）を装着する必要がある。

図１は、本発明のヒーター用集熱部材の例を模式的に示す平面図である。枠体４は、支持梁６を介して熱反射板５を保持するとともに、図２に示すように発熱体１，放射板２，外殻３を有するヒーターにヒーター用集熱部材を装着するためのものである。
枠体１の内部には、複数の熱反射板５が同心円状に配設される。熱反射板５が１個のみでは、従来から使用されている放射板２の機能と同じであるから、集熱効果は得られない。したがって、２個以上の熱反射板５を配設する必要がある。図１には４個の熱反射板５を同心円状に配設する例を示したが、熱反射板５は２個以上であれば良く、熱反射板５の個数は特に限定しない。ヒーターの寸法や熱量、あるいは局所的に暖房する部位の広さや距離等に応じて、熱反射板５の個数を設定する。

発明者の研究によれば、同心円状に配設される複数の熱反射板５のうち中心部に配置される熱反射板の幅Ｗを大きくする一方で、周縁部に配置される熱反射板の幅Ｗを小さくし、図２に示すように、中心部に配置される熱反射板が周縁部に配置される熱反射板から隆起するように配設することによって、集熱効果が向上する。その理由は、ヒーターに取付けられる放射板２によって比較的多量の熱量が中心部に放射されるので、中心部に配置される熱反射板５を隆起させれば指向性を高めることが可能となるからである。

このようにして熱反射板５を同心円状に配設することによって、均一な集熱効果が得られる。その理由は、熱反射板５を円形にすることによって、格子の場合に必然的に存在する角部を解消でき、熱反射板５で反射した熱の干渉を防止できるからである。
また、熱反射板５の角度は枠体４の中心軸に対して平行であっても良いし、あるいは傾斜しても良い。ただし、発熱体１から発生する熱、および放射板２から放射される熱は、必ずしも一定の角度で熱反射板５に到達しないので、熱反射板５を枠体４の中心軸に対して平行に配設すると、反射した熱の進行方向が分散して十分な集熱効果が得られない惧れがある。そのため、熱反射板５は、枠体４の中心軸に対して傾斜させることが好ましい。

熱反射板５を枠体４の中心軸に対して傾斜させる場合には、熱反射板５と枠体４の中心軸とのなす角（以下、傾斜角という）は特定の数値に限定しない。ヒーターの寸法や熱量、あるいは局所的に暖房する部位の広さや距離等に応じて、傾斜角を設定する。
そして熱反射板５は、支持梁６を介して枠体４に固定される。図１には直径方向に２本（すなわち半径方向に４本）の支持梁６を配設する例を示したが、支持梁６の本数は特に限定しない。枠体４の寸法、あるいは熱反射板５の寸法や個数等に応じて、支持梁６の本数を設定する。なお、図２では支持梁６の図示を省略する。

以上に説明した通り、本発明のヒーター用集熱部材をヒーターに装着すれば、均一な集熱を達成して、ヒーター用集熱部材の中心部は言うまでもなく、周縁部においても十分な集熱効果を発揮できる。

電気（電圧100Ｖ）を熱源とし二クロム線で発熱する発熱体を用いたヒーターに、本発明のヒーター用集熱部材を装着した。ヒーター用集熱部材には４個の熱反射板５を同心円状に配設し、直径方向に２本（半径方向に４本）の支持梁６で枠体４に固定した。中心部の熱反射板を周縁部の熱反射板から隆起させ、かつ熱反射板５の延長線が熱の進行方向に広がるように傾斜角を設定した。そして図３に示すように、熱反射板５の先端から500mmの位置に木板７（一辺80mm，厚さ５mm）を設置して、木板７を暖めながら、ヒーターに対向する面の温度を測定した。これを発明例とする。なお、木板７の温度を測定した位置は、図４に示す通り、Ａ〜Ｋの11ケ所である。

一方、比較例として、熱反射板５を格子状に配設したヒーター用集熱部材をヒーターに装着した。使用したヒーターは発明例と同じものである。比較例のヒーター用集熱部材においても、発明例と同様に、中心部の熱反射板を周縁部の熱反射板から隆起させ、かつ熱反射板５の延長線が熱の進行方向に広がるように傾斜角を設定した。ただし支持梁６は使用しなかった。そして発明例と同様に、熱反射板５の先端から500mmの位置に発明例と同じ木板７を設置して、木板７を暖めながら、ヒーターに対向する面の温度を測定した。

発明例と比較例における温度測定の結果を表１に示す。

表１から明らかなように、木板７の中心部の測定位置Ａ，Ｂ，Ｄ，Ｆでは、ヒーターに通電を開始した後、20分経過すると発明例の測定温度が比較例の測定温度より高くなった。そして通電を開始して60分経過すると、発明例の測定温度（測定位置Ａ，Ｂ，Ｄ，Ｆ）が40.5〜53.3℃となったのに対して、比較例は38.7〜50.2℃であった。
また、木板７の周縁部の測定位置Ｃ，Ｅ，Ｇ〜Ｋでは、ヒーターに通電を開始した後、30分経過すると発明例の測定温度（測定位置Ｇ，Ｊ，Ｋ）が比較例の測定温度より高くなった。そして通電を開始して60分経過すると、発明例の測定温度（測定位置Ｃ，Ｅ，Ｇ〜Ｋ）が20.9〜34.8℃となったのに対して、比較例は19.3〜33.0℃であった。

つまりヒーターに通電を開始した後、60分経過すると木板７の中心部および周縁部の全ての測定位置Ａ〜Ｋにおいて、発明例の測定温度が比較例の測定温度より高くなった。
このようにして本発明によれば、ヒーターの中心部および周縁部で十分な集熱効果が発揮されることが確かめられた。

均一な集熱を達成して、周縁部でも十分な集熱効果を発揮し、局所的な暖房技術として有用なヒーター用集熱部材、およびそれを装着したヒーターを得ることができる。

１ 発熱体
２ 放射板
３ 外殻
４ 枠体
５ 熱反射板
６ 支持梁
７ 木板
Ｗ 熱反射板の幅

Claims (3)

1. ヒーターに装着される枠体と、前記枠体内に同心円状に配設される複数の熱反射板と、前記複数の熱反射板を前記枠体に固定する支持梁とを有し、前記複数の熱反射板のうち中心部に配置される熱反射板の幅が周縁部に配置される熱反射板の幅より大きく、かつ前記中心部に配置される熱反射板が前記周縁部に配置される熱反射板から隆起することを特徴とするヒーター用集熱部材。
2. 前記複数の熱反射板が前記枠体の中心軸に対して傾斜角を有して配設されることを特徴とする請求項１に記載のヒーター用集熱部材。
3. 請求項１または２に記載のヒーター用集熱部材を装着したことを特徴とするヒーター。
   

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