JP7300283B2

JP7300283B2 - 暖房機

Info

Publication number: JP7300283B2
Application number: JP2019044714A
Authority: JP
Inventors: 悠希白原; 房俊佐藤
Original assignee: Corona Corp
Current assignee: Corona Corp
Priority date: 2019-03-12
Filing date: 2019-03-12
Publication date: 2023-06-29
Anticipated expiration: 2039-03-12
Also published as: JP2020148367A

Description

本発明は、暖房機に関する。

従来、シーズヒータなどの発熱部を有し、発熱部の熱で筐体内の空気を暖めることにより、対流を起して空調対象室の空気を暖める、自然対流式の暖房機がある。具体的には、筐体は、例えば下方に空気入口を有し、上方に空気出口を有する。空気入口から取り入れられた低温の空気は、発熱部の熱で暖められ、ドラフト効果によって上昇する。上昇した高温の空気は、空気出口から放出されることで、空気が対流する。

特開平４－３５９７５０号公報

筐体内に発熱部が上下方向に複数設けられる場合、下方の発熱部の熱の影響を受けて上方に行くにつれて空気は高温化し、筐体内の上下の領域における空気間で温度差が生じる場合がある。この温度差は、下方の領域に含まれる空気に下降気流を生じさせてしまい、空気入口から空気出口までの空気の自然対流を十分に起こせない虞がある。

本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、暖房効率を向上させることができる暖房機を提供することを目的とする。

本発明に係る暖房機は、上述した課題を解決するために、複数の発熱部と、各前記発熱部を内部に収容し、設置時における上下方向に延びる複数のフィンを有し前記各発熱部の熱を外表面から放熱する複数の放熱部と、前記複数の放熱部を前記上下方向に配列して収容する筐体と、を備え、前記筐体は、前記筐体の前面および後面に配置される一対の前板および後板と、前記筐体の左面および右面に配置される一対の左板および右板と、前記筐体の上面および下面に配置される一対の上板および下板と、を有し、前記筐体は、前記前板、後板、左板、右板、上板および下板で形成される空間に前記複数の放熱部を収容し、前記下板は、空気を取り入れる空気入口を有し、前記上板は前記下板から取り入れられた空気を出す空気出口を有し、前記前板、後板、左板および右板は、前記放熱部を視認されないように覆い、前記空気入口から前記筐体内に入った空気が前記複数の放熱部の間を順次通り前記空気出口から出る対流を内部に形成し、前記複数の放熱部のうち最上部に配列された放熱部は、前記複数の放熱部の中で放熱温度が最も低い。

本発明に係る暖房機においては、暖房効率を向上させることができる。

本発明に係る暖房機の一実施形態を示す暖房機の前面側から見た斜視図。暖房機の左右パネルを取り外し、左側面側から見た側面図。図２の暖房機を右側面側から見た側面図。暖房機の左右パネルを取り外し、かつ放熱ユニットを説明する後面側から見た斜視図。図２のV－V線に沿う断面図。図２のVI－VI線に沿う端面図。（ａ）は互いに出力が一定である発熱部を有する放熱部を有する、比較例としての暖房機の空気の対流を示す説明図、（ｂ）は本実施形態に係る暖房機の空気の対流を示す説明図。

本発明に係る暖房機の実施形態を添付図面に基づいて説明する。

図１は、本発明に係る暖房機の一実施形態を示す暖房機１の前面側から見た斜視図である。
図２は、暖房機１の左右パネル３５を取り外し、左側面側から見た側面図である。
図３は、図２の暖房機１を右側面側から見た側面図である。
図４は、暖房機１の左右パネル３５を取り外し、かつ放熱ユニット８０を説明する後面側から見た斜視図である。
図５は、図２のV－V線に沿う断面図である。
図６は、図２のVI－VI線に沿う端面図である。

以下の説明において、「前（前面）」、「後（背面）」、「上」、「下」、「右」、および「左」は、図１から図６における定義に従う。また、上下方向は、暖房機１の設置時における上下方向に対応する。前後方向および左右方向は、暖房機１の設置時における水平方向に対応する。

暖房機１は、放熱部１０と、発熱部２０と、筐体３０と、遮熱板５０と、固定具６０と、を主に有する。

放熱部１０は、複数の発熱部２０（図５）を内部に収容し、発熱部２０の熱を外表面から放熱する。放熱部１０は、アルミニウム合金のダイカスト成形品である。放熱部１０は、発熱部収容部１１と、フィン１２と、を有する。発熱部収容部１１は、前後方向に沿う面方向を有する右面１３と、右面１３に左右方向で対向し前後方向に沿う面方向を有する左面１４と、を有する。発熱部２０は、この右面１３および左面１４の間に収容される。フィン１２は、右面１３および左面１４から略垂直に突出し、設置時における上下方向に延びる（上下方向に沿う面方向を有する）複数のフィン１２である。フィン１２は、前後方向に沿って、例えば略等間隔で配列される。放熱部１０は、固定具６０で支持されるための貫通孔１５（図６）を有する。貫通孔１５は、前後方向の中心を対称に２箇所形成され、フィン１２内を左右方向に貫通して形成される。

放熱部１０は、上下方向に沿って配列された複数の放熱部であり、上段放熱部１０ａ、中段放熱部１０ｂ、および下段放熱部１０ｃを有する。例えば、上段放熱部１０ａ、中段放熱部１０ｂ、および下段放熱部１０ｃは、フィン１２の形状、フィン１２の寸法、および隣接するフィン１２の間隔を含み、略同一の外形を有する。

発熱部２０は、両端に端子（図示せず）を有する、例えばシーズヒータである。発熱部２０は、主に前後方向に延びたＵ字形状を有する。発熱部２０は、端子を露出して各放熱部１０の内部に収容されている。具体的には、発熱部２０は、放熱部１０の内部に鋳込まれることにより、放熱部１０と一体成形される。すなわち、発熱部２０は、上下方向に沿って放熱部１０とともに配置された複数の発熱部であり、上段発熱部２０ａ、中段発熱部２０ｂ、および下段発熱部２０ｃを有する。上段発熱部２０ａ、中段発熱部２０ｂ、および下段発熱部２０ｃは、個別に出力が設定されており、最上部に配列された上段放熱部１０ａに収容される上段発熱部２０ａは、発熱部２０の中で出力が最も低い。例えば、上段発熱部２０ａの出力は３００Ｗ、中段発熱部２０ｂおよび下段発熱部２０ｃの出力は、６００Ｗに設定されている。

筐体３０は、放熱部１０を収容し、暖房機１の外郭をなす。筐体３０は、前板３１と、後板３２と、下板３３と、上カバー３４と、左右パネル３５と、を有する。前板３１、後板３２、下板３３、上カバー３４、および左右パネル３５は、例えば冷間圧延鋼板や溶融亜鉛めっき鋼板などの薄鋼板からなる。

前板３１は、暖房機１の前面に沿って配置される。前板３１は、表示部３７と、操作部３８と、前側取っ手３９ａと、を有する。表示部３７は、暖房機１の運転状態や操作内容を表示する、例えば液晶表示パネルである。操作部３８は、暖房機１の電源の入れ切れや、運転内容の指示を受け付ける。前側取っ手３９ａは、表示部３７の上方に配置され、ユーザによる暖房機１の移動に用いられる。後板３２は、暖房機１の後面に沿って配置される。後板３２は、前側取っ手３９ａと前後方向において対になる位置に、後側取っ手３９ｂを有する。前板３１および後板３２は、前後方向で対向する一対の内壁３１ａ、３２ａ（図６）を有する。

下板３３は、暖房機１の下面に沿って配置される。下板３３は、前板３１、後板３２、および遮熱板５０のベースとなる。下板３３は、暖房機１内に空気を取り入れる空気入口４０（図４）を有する。下板３３は、暖房機１を移動するために用いられる一対のキャスター付脚４１を下方の前後方向において対になる位置に有する。

上カバー３４は、暖房機１の上面に沿って上方に配置される。上カバー３４は、グリル４２と、金網４３と、パネル取付具４５と、を有する。グリル４２は、空気入口４０から取り入れられ、暖房機１内を隣接するフィン１２間を流路として下から上に向かって流れる空気の出口となる空気出口４６を有する。金網４３は、空気出口４６を塞ぐように、グリル４２の下方に配置される。パネル取付具４５は、金網４３の下方に配置され、一対の遮熱板５０間に前後に架設された枠部材である。パネル取付具４５は、左右パネル３５を固定するための構造である爪部４５ａを左右の枠面に有する。

左右パネル３５は、暖房機１の左右側面に沿ってそれぞれ配置される。左右パネル３５は、放熱部１０からの高温の熱に対するユーザの安全性を確保するため、放熱部１０を覆って遮蔽する。これにより、暖房機１の内部はユーザにより視認されない。

左右パネル３５は、上端に内面方向の折返し（図示せず）を有する。左右パネル３５の上端は、この折り返しをパネル取付具４５の爪部４５ａに引っ掛けることにより固定されている。左右パネル３５の下端は、下板３３にネジ止めされることにより固定されている。また、左右パネル３５の前後端は、前板３１および後板３２にそれぞれ係止されている。左右パネル３５の中央部３６ａは、外縁部３６ｂに対して放熱部１０から離れるように膨出した形状を有している。これにより左右パネル３５は、遮熱板５０とは非接触に固定されているとともに、放熱部１０との間に一定の隙間が設けられている。このため、左右パネル３５は、過剰な温度上昇が抑制されている。

遮熱板５０は、例えば薄鋼板からなり、放熱部１０からの熱を、前板３１および後板３２の一対の内壁３１ａ、３２ａと放熱部１０との間で遮熱する。すなわち、遮熱板５０は、前側遮熱板５０ａと、後側遮熱板５０ｂと、を有する一対の遮熱板５０である。図６に示すように、前側遮熱板５０ａは、前板３１の内壁３１ａと放熱部１０の前端１８ａとの間に配置される。後側遮熱板５０ｂは、後板３２の内壁３２ａと放熱部１０の後端１８ｂとの間に配置される。遮熱板５０は、少なくとも放熱部１０が配置される上下方向の範囲に設けられる。これにより、遮熱板５０は、前板３１または後板３２の内壁３１ａ、３２ａ側に設けられる回路基板や配線類などの電子部品と放熱部１０との間を仕切り、放熱部１０と電子部品とを隔離する。遮熱板５０は、ベースとなる下板３３に下部が固定され、遮熱板５０の上方に位置するパネル取付具４５に上部が固定される。これにより、遮熱板５０およびパネル取付具４５は、暖房機１の内部骨格を構成している。

固定具６０は、例えば薄鋼板からなり、放熱部１０を支持し、前後方向に亘って一対の遮熱板５０に両端６５、７５が固定（架設）される。具体的には、固定具６０は、右固定具６１と、左固定具７１と、を有し、これら一対の固定具６０により放熱部１０を左右側面で支持し、遮熱板５０に固定される。

右固定具６１は、放熱部１０の右面１３側で放熱部１０を支持し、右面１３側で一対の遮熱板５０に固定される。右固定具６１は、前後方向に略直線的な形状を有し、遮熱板５０に固定される両端６５を有する。右固定具６１は、右固定具側ボルト孔６７と、肉抜き部６８と、を有する。右固定具側ボルト孔６７は、右固定具６１、左固定具７１および放熱部１０を連結するためのボルト８１が貫通する孔であり、貫通孔１５に対応する位置に設けられる。肉抜き部６８は、固定具６０から遮熱板５０へ熱を伝わりにくくする。

左固定具７１は、左面１４側で放熱部１０を支持し、左面１４側で一対の遮熱板５０に固定される。左固定具７１は、基部７２と、垂れ下がり部７３と、を有する。基部７２は、前後方向に略直線的な形状を有し、遮熱板５０に固定される両端７５を有する。垂れ下がり部７３は、基部７２の両端７５から中心寄りに前後方向の端部を有し、基部７２から垂れ下がる形状を有する。垂れ下がり部７３は、左固定具側ボルト孔７７と、肉抜き部７８と、を有する。左固定具側ボルト孔７７は、右固定具側ボルト孔６７と同様の作用を有し、貫通孔１５に対応する位置に設けられる。肉抜き部７８は、肉抜き部６８と同様の作用を有し、垂れ下がり部７３のうち、左固定具側ボルト孔７７が形成される領域以外の可能な限り広い範囲で形成される。

固定具６０は、放熱部１０の個数に対応する複数の固定具である。各固定具６０は、各放熱部１０を支持し、一対の遮熱板５０に固定される。すなわち、固定具６０は、上段放熱部１０ａを支持する一対の上段固定具６０ａと、中段放熱部１０ｂを支持する一対の中段固定具６０ｂと、下段放熱部１０ｃを支持する一対の下段固定具６０ｃと、を有する。上段固定具６０ａ、中段固定具６０ｂ、および下段固定具６０ｃは、形状、寸法において略同一である。

各一対の固定具６０（上段固定具６０ａ、中段固定具６０ｂ、下段固定具６０ｃ）は、放熱部１０（上段放熱部１０ａ、中段放熱部１０ｂ、下段放熱部１０ｃ）を挟み込み連結（固定）することにより、放熱部１０と一体となった放熱ユニット８０を形成する。図６に示すように、放熱ユニット８０においては、放熱部１０は、右面１３側に配置される右固定具６１と、左面１４側に配置される左固定具７１とにより挟み込まれている。左固定具側ボルト孔７７、貫通孔１５および右固定具側ボルト孔６７をボルト８１が順次貫通し、このボルト８１が右固定具６１側でナット８２により締められることにより、放熱ユニット８０は、一体化されている。

ボルト８１とナット８２による連結構造は、スペーサ８３と、ワッシャー８４と、を有する。スペーサ８３は、ボルト８１の外側に配置された状態で貫通孔１５内に挿入される。スペーサ８３は、放熱部１０の貫通孔１５の長さよりも長く、貫通孔１５の端部１５ａ、１５ｂから若干量突出している。ワッシャー８４は、貫通孔１５の右側端部１５ａと右固定具６１の内面６１ａとの間、および貫通孔１５の左側端部１５ｂと左固定具７１の内面７１ａとの間に配置される。ボルト８１、ナット８２およびスペーサ８３は、互いに同様の熱伝導率を有する材料（例えばステンレス鋼）からなる。ワッシャー８４は、熱伝導率が低く、耐熱性を有する材料（例えばテフロン（登録商標））または接触面積を減らして熱伝導を抑えたステンレス鋼製のウェーブワッシャーからなる。

スペーサ８３およびワッシャー８４は、放熱部１０と固定具６０とが、直接接することを回避するために設けられる。すなわち、貫通孔１５から突出したスペーサ８３の端部８３ａが、固定具６０と貫通孔１５の端部１５ａ、１５ｂとの間に隙間を形成し、その隙間に耐熱性のワッシャー８４が配置される。これにより、固定具６０は、放熱部１０に非接触となり、放熱部１０の熱が固定具６０に直接的に伝わることを回避できる。また、ボルト８１、ナット８２、およびスペーサ８３は、略同様の熱伝導率を有する材料、または同一の材料とすることで、熱による伸縮量が同じとなり、熱膨張の影響により放熱部１０の支持および遮熱板５０への固定に及ぼす歪みなどの影響を抑制する。

ところで、発熱部２０が上下方向に複数設けられる場合、下方に位置する発熱部２０の熱の影響を受けて上方に行くにつれて空気は高温化し、筐体３０内の上下の領域における空気間で温度差が生じる場合がある。

ここで、図７（ａ）は、互いに出力が一定である発熱部を有する放熱部２０１、２０２、２０３を有する、比較例としての暖房機２００の空気の対流を示す説明図である。発熱部の出力が一定である場合、上段放熱部２０１周辺の温度は、中段放熱部２０２および下段放熱部２０３の放熱の影響により、中段放熱部２０２周辺の温度よりも高く、下段放熱部２０３周辺の温度よりもより高くなる。すなわち、筐体２０５内の下方と上方で、段階的に温度差が生じる。例えば、高温領域と低温領域の境界２０８が形成される。このため、空気入口２０６から取り入れられる低温空気２１０は温度差により上昇できず、低温の空気による下降気流２１１が発生する虞がある。この場合、空気出口２０７から放出される高温空気２１２の流量は低下してしまい、暖房効率が低下してしまう。

これに対し、本実施形態における暖房機１は、複数の放熱部１０のうち最上部に配列された上段放熱部１０ａは、放熱部１０の中で放熱温度を最も低くした。具体的には、最上部に配列された上段放熱部１０ａに収容される上段発熱部２０ａは、発熱部２０の中で出力が最も低い。このため、上述したとおり下方の放熱部１０により高温化してしまう上段放熱部１０ａの放熱温度は、中段放熱部１０ｂおよび下段放熱部１０ｃの放熱温度よりも小さくなる。なお、放熱温度は、放熱部間で共通する位置で温度を測定することにより得ることができる。

図７（ｂ）は、暖房機１の空気の対流を示す説明図である。暖房機１は、比較例としての暖房機２００のような筐体３０内の下方と上方の温度差を有することなく、境界２２２で示すような均一な高温雰囲気を得ることができる。ドラフト効果は、筐体３０内の温度が高温かつ均一である場合に空気流量を増加させる傾向がある。このため、空気入口４０から取り入れられる低温空気２２０は、下段放熱部１０ｃ、中段放熱部１０ｂ、および上段放熱部１０ａにより順次暖められ、高温空気２２１は効率良く空気出口４６から放出される。ゆえに、暖房機１は、暖房効率を向上させることができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

例えば、各発熱部２０の出力は、最上部に配列された上段放熱部１０ａに収容される上段発熱部２０ａが発熱部２０の中で出力が最も低ければよく、例えば中段発熱部２０ｂの出力が下段発熱部２０ｃの出力よりも低くてもよい。

また、最上部に配列された上段放熱部１０ａの放熱効率を最も高くすることにより、放熱部１０の中で上段放熱部１０ａの放熱温度を最も低くしてもよい。例えば上段放熱部１０ａの表面積を最も大きくすることにより、上段放熱部１０ａの放熱効率を最も高くすることができる。この場合、各発熱部２０の出力を一定として放熱部１０の表面積のみで、放熱温度を設定してもよいし、発熱部２０の出力および放熱部１０の表面積の大きさの組み合わせで、放熱温度を設定してもよい。

さらに、発熱部２０が主に水平方向に延びるＵ字形状のシーズヒータである例を説明したが、上下方向に延びたり、Ｉ字、Ｌ字形状などの他の形状であったり、シーズヒータ以外の他の種類のヒータであったりしてもよい。

１暖房機
１０、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ放熱部
１１発熱部収容部
１２フィン
１５貫通孔
２０、２０ａ、２０ｂ、２０ｃ発熱部
３０筐体
３１前板
３１ａ内壁
３２後板
３２ａ内壁
３３下板
３４上カバー
３５左右パネル
５０遮熱板
５０ａ前側遮熱板
５０ｂ後側遮熱板
６０固定具
６１右固定具
６５、７５両端
６７右固定具側ボルト孔
６８、７８肉抜き部
７１左固定具
７２基部
７３垂れ下がり部
８０放熱ユニット

Claims

複数の発熱部と、
各前記発熱部を内部に収容し、設置時における上下方向に延びる複数のフィンを有し前記各発熱部の熱を外表面から放熱する複数の放熱部と、
前記複数の放熱部を前記上下方向に配列して収容する筐体と、を備え、
前記筐体は、前記筐体の前面および後面に配置される一対の前板および後板と、前記筐体の左面および右面に配置される一対の左板および右板と、前記筐体の上面および下面に配置される一対の上板および下板と、を有し、
前記筐体は、前記前板、後板、左板、右板、上板および下板で形成される空間に前記複数の放熱部を収容し、
前記下板は、空気を取り入れる空気入口を有し、
前記上板は前記下板から取り入れられた空気を出す空気出口を有し、
前記前板、後板、左板および右板は、前記放熱部を視認されないように覆い、前記空気入口から前記筐体内に入った空気が前記複数の放熱部の間を順次通り前記空気出口から出る対流を内部に形成し、
前記複数の放熱部のうち最上部に配列された放熱部は、前記複数の放熱部の中で放熱温度が最も低い、自然対流式暖房機。
前記各発熱部は、個別に出力が設定され、
前記最上部に配列された放熱部に収容される前記発熱部は、前記複数の発熱部の中で前記出力が最も低い、請求項１記載の自然対流式暖房機。
前記最上部に配列された放熱部は、前記複数の放熱部の中で放熱効率が最も高い、請求項１記載の自然対流式暖房機。