JPH04236059A - 温風機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は負特性セラミックヒータ
素子を用いた温風機に関し、さらに詳しくは送風量が少
ない場合の脱臭機能の効率を向上しえる機構に関する。

【０００２】

【従来の技術】最近温風機すなわち通風式電気ファンヒ
ータの熱源としてセラミックヒータ素子が多く使用され
ており、とりわけ正特性サーミスタ素子（以下ＰＴＣ　
素子という）が多く使用されている。その理由としては
、ＰＴＣ　素子自体が自己温度制御作用を有しているた
めである。即ち、素子温度が低い場合（通常初期）には
電気抵抗値が低く電流が多く流れるが、素子温度が約１
９０　°Ｃ　付近になると安定しＰＴＣ　素子の抵抗値
が急激に高くなって自己発熱を自動的に制御するため、
過熱による危険性が無く安全なためである。

【０００３】図７〜図１３は従来の技術を示す図面であ
って、図７はハニカム状セラミックヒータの外観斜視図
、図８はフイン付きセラミックヒータの外観斜視図、図
９はハーモニカ状セラミックヒータの外観斜視図、図１
０は図７に示すセラミックヒータの部分拡大縦断面図、
図１１は通風式電気ファンヒータの概略構成図、図１２
はセラミックヒータの通風量−消費電力特性図、図１３
は通風式電気ファンヒータの使用状況を示す側面図であ
る。従来のセラミックヒータの形状としては、図７、図
８及び図９に代表されるものである。

【０００４】図７に示すセラミックヒータ１０は、円板
状ＰＴＣ　素子１１の両表面間ｌ　を貫通する多数の通
風口１２を有しており、全体としてハニカム状に形成さ
れている。また円板状ＰＴＣ　素子１１の両表面にはそ
れぞれ電極板１３，１４が設けられている。通風口１２
の表面は、図１０に示すように、白金などの脱臭機能を
有する貴金属系触媒４０で被覆されて入る。通風口１２
を通過する空気中の臭い、菌類などは、触媒４０によっ
て酸化、焼却されるようになっている。図８に示すセラ
ミックヒータ２０は、複数個の板状ＰＴＣ　素子２１が
並列に接合され、それら両表面を熱交換用フイン兼電導
板２３，２４ではさみ、さらにこれを上下から電極板２
５，２６ではさんでいる。又フイン兼電導板２３，２４
によって通風空間２２が形成されている。図７に示すセ
ラミックヒータ３０は、　ハーモニカ状に形成されたＰ
ＴＣ　素子３１を、電極板３３，３４ではさんでいる。 通風口３２は電極板３３，３４に穿設されている

【０００５】前記セラミックヒータ１０は、図１１に示
すように、通風口１２が風洞７０に平行するようにして
風洞７０内に配置される。そして風洞７０の吸込側に設
けた送風機８０によって、セラミックヒータ１０の後方
より送風された空気は通風口１２を通過中に加熱され温
風化されると共に、脱臭、殺菌して室内に吹き出される
。なお他形状のセラミックヒータ２０，３０についても
前記に準ずるものである。セラミックヒータ１０は図１
３に示すように、通風口１２を通過する通風量の増大に
従って消費電力は増加するが、素子温度は通風量の増減
に関係なく自己温度制御機能により一定温度１９０　°
Ｃ　付近で安定する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
通風式電気ファンヒータにおいては、ＰＴＣ　素子を用
いているので安定温度が低く、暖房効果を上げるために
は通風口１２を通過する通風量を増大させて消費電力を
増加させる必要がある。すなわち通風速度を大きくしな
ければならないことになる。一方触媒効果を上げるため
には、触媒４０と通風との接触時間を長くするために通
風速度を小さく、すなわち通風量を少なくする必要があ
る。

【０００７】又、図１３に示すようにスポット暖房用と
しての、個人用通風式電気ファンヒータＦＨにおいては
、吹き出し風量及び消費電力が小さいので、使用場所に
よっては室内の隅々まで熱気が伝わらないことが多い。 このため通風量を増加させると室内の対流効果は向上す
るが、温風が低温化し、使用者にこれが当たると不快感
を与えることになる。対流が図中矢印のように室内全体
にわたるので、吹き出された空気が再び戻って通風口を
通過循環する回数が少なくなり触媒効果を上げることは
できない。

【０００８】前記したように高温風で、かつ通風量大、
又は風速大を要する暖房効果と、高温で、かつ通風量小
又は、風速小を要する触媒効果を同時に上げるには、Ｐ
ＴＣ　素子を大きくして空気の接触面を広げ送風機のパ
ワーアップを図れば良いことになる。しかしながら部品
が大きくなるので器具全体が大型となりコンパクト化、
コスト低減が図れないことになる。

【０００９】本発明は上記の事情を考慮してなされたも
ので、安全、かつコンパンクトで脱臭機能を有する通風
式電気ファンヒータを提供することを目的としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この発明は、複数の通風
口が形成され、その通風口表面に脱臭機能を有する貴金
属系触媒を付設してなる複数の負特性セラミックヒータ
と、それぞれの負特性セラミックヒータが内部に配設さ
れる風洞と、風洞内の負特性セラミックヒータのそれぞ
れの通風口に送風し風洞内の温風を機外へ送出する送風
量を可変できる送風機と、それぞれの負特性セラミック
ヒータを直列及び並列のいずれかに接続する第１スイッ
チ手段と、第１スイッチ手段が負特性セラミックヒータ
を直列に接続した際に送風量が少量になるよう送風機を
制御する第２スイッチ手段とからなる温風機である。

【００１１】

【作用】風洞内に設けられた複数の負特性セラミックヒ
ータは、第１スイッチ手段により直列および並列のいず
れかに接続されて通電される。第１スイッチ手段が複数
の負特性セラミックヒータを直列に接続すると、第２ス
イッチは送風機の送風量ず少量になるように送風機を制
御する。

【００１２】これによってセラミックヒータの素子温度
が上昇し、送風量が少量になっても貴金属系触媒の温度
が十分に高いため、触媒効果により室内空気の清浄効率
を低電力で向上させることができる。

【００１３】

【実施例】以下この発明の実施例を図面にて詳述するが
、この発明は以下の実施例に限定されるものではない。 図１において、１ａ及び１ｂは負特性（以下ＮＴＣ特性
と記す）セラミックヒータ素子からなる円板形状のＮＴ
Ｃ特性セラミックヒータで、それぞれが複数個の通風口
２を有している。このＮＴＣ特性セラミックヒータ１ａ
，１ｂの構造は図７に示したものと同じであってよい。 それぞれのＮＴＣ特性セラミックヒータ１ａ，１ｂは、
温風機の通風路を形成する風洞３内に、その風洞３の通
風方向に一致する方向に通風口２を向けて固定されてい
る。通風口表面には貴金属触媒である白金４が付設され
ている。貴金属触媒としては、パラジウム、酸化銅、酸
化クロムなどが使用できる。

【００１４】５はモータ５ａとファン５ｂとからなる送
風機で、吸い込まれた室内空気をセラミックヒータ１に
送風し、かつ機外へ送出するだけの風量を発生する。送
風機５は２つのＮＴＣ特性セラミックヒータ１ａ，１ｂ
とともに、以下に説明する制御回路６に接続されている
。

【００１５】制御回路６は、図２に示すように、消費電
力切り替えスイッチ（以下切り替えスイッチと記す）Ｃ
ＳＷ、３つのリレースイッチＲＴ１，ＲＴ２，ＲＴ３を
有するリレーＲＹ及び主スイッチＭＳＷとで構成される
。端子Ｈ及び端子ＨＬは共通に接続されている。そして
端子Ｈ（端子ＨＬ）と端子Ｃの間に電源電圧が印加され
る。この制御回路６において、リレースイッチＲＴ１お
よびリレースイッチＲＴ２が第１スイッチ手段を構成し
、リレースイッチＲＴ３及び切り替えスイッチＣＳＷが
第２スイッチ手段を構成する。なお制御回路６にはこの
他に通常この種の温風機に組み込まれる過熱防止のため
の安全回路や部品などがあるが、ここでは図示及び説明
を省略する。

【００１６】次にこの実施例の動作について説明する。 切り替えスイッチＣＳＷが、図２に示すように、閉成さ
れ、かつ主スイッチＭＳＷが閉成されると、リレーＲＹ
がＯＮしてモータ５ａの端子ＨＭにリレースイッチＲＴ
３を介して電圧が印加される。これによつて送風機５は
送風量が多い強運転となる。この時、リレーＲＹがオン
すると、リレースイッチＲＴ１及びリレースイッチＲＴ
２が作動してそれぞれのＮＴＣ特性セラミックヒータ１
ａ，１ｂを並列に接続する。ＮＴＣ特性セラミックヒー
タ１ａ，１ｂは２０Ωの抵抗値であるので、並列接続時
は合成抵抗値が１０Ωとなる。この時の消費電力は単純
計算において１０００Ｗである。送風機５の運転時は、
暖房用としての使用に適している。

【００１７】次に図２に示した状態から切り替えスイッ
チＣＳＷを開成すると図３に示す状態となる。すなわち
、リレーＲＹがＯＦＦとなり、リレースイッチＲＴ３が
切り替ってモータ５ｂの端子ＬＭに電圧が印加され、送
風機５は送風量が少量の弱運転となる。同時にリレース
イッチＲＴ１が切り替わるとともにリレースイッチＲＴ
２が開成し、それぞれのＮＴＣ特性セラミックヒータ１
ａ，１ｂは図示しない電源に対して直列に接続される。 この場合、合成抵抗値は４０Ωで、消費電力は２５０Ｗ
（単純計算）となり“弱”暖房用となる。

【００１８】前記したように直列、並列の結線の変更に
より合成抵抗値が１／４に変化する点では他の金属線ヒ
ータと同様であるが、ＮＴＣ特性セラミックヒータは送
風機の送風量により大きく変動する。図１２において概
略特性を図示しているが、今回の発明による確認テスト
において図４及び表１に示すような変動値を確認した。

【００１９】

【表１】

【００２０】図４は常温抵抗値が、１３Ωのヒータの特
性例で、ヒータ電圧１００　Ｖで、送風風量を２８〜５
６ｍ３／時間に変化させた場合、消費電力は１２００〜
２８５０Ｗと変動している。このように同一抵抗値の素
子でも、消費電力は種々変更できる。当然素子寸法を大
小変えても同様な傾向になる特性をＮＴＣセラミックヒ
ータは有している。次に図５及び表２は、送風風量と消
費電力、ヒータ温度の関連を示す図及び表である。

【００２１】

【表２】

【００２２】当然のことであるが、送風風量が減少すれ
ぱ素子温度は上昇する（ＰＴＣセラミックヒータでは上
限温度は通常２００　°Ｃ　付近に限定されている。）
。これもＮＴＣセラミックヒータの特性である。

【００２３】図６及び表３は触媒を付着させたハニカム
形状のＮＴＣ特性セラミックヒータを所定温度に加熱し
て、その通風口にガス分を含む空気を通風して、その中
に含まれるガス分が触媒により浄化された残存率を調べ
たテストデータである。

【００２４】

【表３】

【００２５】このテストでは、アンモニアガス、窒素酸
化物を使用し、形状のＮＴＣ特性セラミックヒータ部分
を１回通過した場合の浄化残存率を示す。通過するガス
成分により浄化効果温度は異なる。アンモニアガスの場
合は２４０　°Ｃ　付近で効果があらわれるが、窒素酸
化物の方は４００　°Ｃ　近く温度を上げないと効果が
出ない。このように触媒の効果を充分に発揮させるには
ＮＴＣ特性セラミックヒータの温度を上げることが有効
な手段の１つであることは明確である。更にヒータ部分
を通過するガスの通過速度（ＳＶ値）により、触媒との
接触反応時間が長いほど効果的である。

【００２６】図６及び表３に出てくるＳＶ値とは、ＮＴ
Ｃ特性セラミックヒータの総体積（Ｖ）と送風風量／１
時間（Ｑ）との関連を表す数値で、ＳＶ＝Ｑ／Ｖで求め
られる。表中Ａ：Ｂ、Ｃ：Ｄと対比した時、ＮＴＣ特性
セラミックヒータが効果温度に達した場合には、大差が
生じた。前記したごとく図４〜図６の結果より触媒の効
果を上げ、実用的にするには、ヒータ温度、送風風量の
関係を向上させ、更に省エネルギーの点から消費電力を
てきるだけ小さくする必要がある。本発明はこれらの実
験検討結果よりＮＴＣ特性セラミックヒータの効率良い
活用により低電力で触媒効果の高い商品を提供するもの
である。

【００２７】この実施例では直、並列切り替えにより、
ＮＴＣ特性セラミックヒータ１ａ，１ｂの合成された常
温抵抗値は１／４に変化するが、送風風量、素子寸法等
により、設計的にこれらは調節変動できる。表２にて説
明すると、１２００Ｗ、５６ｍ３／時間の通風風量で“
強”運転した場合、ＮＴＣ特性セラミックヒータ１ａ，
１ｂの温度は２３５　°Ｃ　となったが、８００　Ｗ、
３５ｍ３／時間とした場合、ヒータ温度は２５５°Ｃ　
と、低電力でも同等以上の温度にすることができる。

【００２８】更に９００　Ｗ、３５ｍ３／時間とした場
合には、ヒータ温度は３００°Ｃ　　となり触媒効率は
大幅に向上する。更に同一温度でも送風風量が変わると
ＳＶ値が変わるため効率は変化する。表３のＳＶ値（Ａ
）の場合の結果比較をすると２４０　°Ｃ　の効率は５
５％、３００　°Ｃ　の効率は７５％となっている。Ｓ
Ｖ値（Ｂ）の場合には、更に効率アップして８５％、９
５％となる。この実施例では消費電力を低下させると同
時に、送風風量も低下させる回路としているため、各々
任意の組み合わせが得られる（ＮＴＣ特性セラミックヒ
ータの容量を大きく設定すれば送風風量影響を受けにく
く、容量が小さいと影響を受けやすい）。ヒータ温度が
同一で送風風量が少なくなると、ＳＶ値が小さくなり触
媒効率は向上し消費電力の低減も計れる。

【００２９】この実施例において、２つのＮＴＣ特性セ
ラミックヒータ１ａ，１ｂを並列回路から直列回路にし
て消費電力を低下させているが、この目的は、“強”運
転時と同じヒータ体積部にて触媒効果を得るためである
。この事によりＳＶ値は低下し効率が上昇する。消費電
力の低下方法としては、（１）ＮＴＣ特性セラミックヒ
ータの１つをＯＦＦさせて半減させる方法、（２）ＮＴ
Ｃ特性セラミックヒータの並列回路に補助抵抗を直列に
接続して、ヒータ部への印加電圧を低下させ消費電力を
低下させる方法、がある。（１）の場合にはヒータ体積
も半減するため、ＳＶ値は逆に倍になり触媒効率は低下
する。（２）の場合には補助抵抗部での発熱ロスを起こ
し素子部温度が低下し不経済となる。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の温風機は
暖房用としての使用はもとより、触媒効果を有効に向上
でき、かつ消費電力の低減、送風機の運転音の低減を併
せて得られるよう、電気回路において消費電力、送風風
量を同時に切り替えるので、ＮＴＣ特性セラミックヒー
タの触媒部分の温度を有効な温度にでき、低電力、低風
量で触媒効果を向上でき、高電力、高風量を必要としな
いため、騒音の問題も解消できる。又空気がＮＴＣ特性
セラミックヒータを通過する時の触媒効率を上げるよう
にしたため、機内から吹き出す温風の空気量は減るが清
浄化されたものであり、使用者に当たっても不快感を与
えない。最も効果的な使用例としてはトイレで採暖、脱
臭用として低送風量で運転する場合であり、臭気の攪拌
が少なく、機内から吹き出す温風は触媒効果で清浄化さ
れた空気となり、使用者には不快感を与えず小室用暖房
器としての役目も充分に発揮する。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例の概略構成説明図。

【図２】実施例の制御回路の強運転時の電気回路図。

【図３】制御回路の弱運転時の電気回路図。

【図４】ヒータ電圧と消費電力との関係を示すグラフ。

【図５】送風風量と消費電力とヒータ温度の関係を示す
グラフ。

【図６】ヒータ温度と触媒により浄化された空気におけ
るガス分の残存率との関係を示すグラフ。

【図７】従来のセラミックヒータの斜視図。

【図８】従来の他のセラミックヒータの斜視図。

【図９】従来のさらに他のセラミックヒータの斜視図。

【図１０】図７のセラミックヒータの部分縦断面図。

【図１１】従来の温風機の概略構成説明図。

【図１２】セラミックヒータの通風量−消費電力特性図
。

【図１３】従来の温風機の運転状況を説明する使用説明
図。

【符号の説明】 １ａ，１ｂ　　　　セラミックヒータ ２　　　　通風口 ３　　　　通洞 ５　　　　送風機

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　複数の通風口が形成され、その通風口
   表面に脱臭機能を有する貴金属径触媒を付設してなる複
   数の負特性セラミックヒータと、それぞれの負特性セラ
   ミックヒータが内部に配設される風洞と、風洞内の負特
   性セラミックヒータのそれぞれの通風口に送風し風洞内
   の温風を機外へ送出する送風量を可変できる送風機と、
   それぞれの負特性セラミックヒータを直列及び並列のい
   ずれかに接続する第１スイッチ手段と、第１スイッチ手
   段が負特性セラミックヒータを直列に接続した際に送風
   量が少量になるよう送風機を制御する第２スイッチ手段
   とからなる温風機。