JP6657022B2 - 壁掛型暖房機 - Google Patents

Description

本発明は、脱衣場に好適な壁掛型暖房機に関する。

冬期には、浴室に付属する脱衣場も低温になる。脱衣場では、衣服を脱ぐため、体温の低下が心配される。寒冷地では、脱衣場に本格的な暖房設備が施されるが、寒冷地以外（非寒冷地）では脱衣場に本格的な暖房設備を設けることは多くない。
生活様式の変化に伴って、非寒冷地であっても簡便な暖房機の設置が望まれる。
そこで、脱衣場に適した簡便な暖房機が各種提案されている（例えば、特許文献１（図１、図３）参照）。

特許文献１の図１に示されるように、脱衣場の壁に、横長の壁掛型暖房機が取付けられる。
特許文献１の図３に示されるように、壁掛型暖房機は、カーボンランプヒーター（１１、１１）（括弧付き数字は、特許文献１に記載された符号を示す。以下同様）と、反射板（１２、１２）と、ＰＴＣヒーター（８）と、羽根車（５）とを備えている。
ＰＴＣヒーター（８）と羽根車（５）との組み合わせで温風暖房を実施し、カーボンランプヒーター（１１、１１）と羽根車（５）との組み合わせで輻射暖房を実施する。

特許文献１によれば、複合的な暖房が可能となる。
ところで、本格的な暖房設備の一つに、室外機と室内機とからなるヒートポンプ式空調機（いわゆるエアコン）がある。室外機と室内機は熱媒体を往復させる配管が必須となる。配管が壁を貫通するため、専門家が室内機を壁に取付ける。

一方、特許文献１記載の暖房機は配管が不要であるため、このような暖房機を非専門家が壁に取付けることがある。
ところで、横長の暖房機は、カーボンランプヒーター（１１、１１）や羽根車（５）の軸が、水平（略水平を含む。）になるように、水平に取付ける必要がある。しかし、上述したように、非専門家が取付けると、暖房機が斜めに取付けられることがある。

許容限度を超えて斜めに取付けられると、暖房機に次のような不具合が発生する。
先ず、向かって右が高く左が低い場合、熱ドラフト原理により、熱気が右に集まり、暖房機の右側が局部的に高温になる。向かって左が高い場合は、暖房機の左側が局部的に高温になる。暖房機の左、中央、右の何れかに制御基板が内蔵されるが、制御基板は熱に弱いため、暖房機が斜めに取付けられると、傾斜の向きによっては制御基板に影響がでる。

次に、羽根車（５）の軸が、許容限度を超えて斜めに取付けられると、軸受に想定外の力が加わり、軸受の寿命が短くなり、部品交換などの補修費が嵩む。

対策として、暖房機に傾斜センサーを取付けることが考えられる。しかし、傾斜センサーの分だけ、暖房機が高価になる。
傾斜センサーを用いることなく、傾斜対策を講じることができる構造が求められる。

特開２００７−４０６３４号公報

本発明は、壁に取付ける暖房機において、傾斜対策を講じることができる構造を提供することを課題とする。

請求項１に係る発明は、壁に取付けられる横長の筐体と、この筐体の下部に設けられるヒーターとを備えている壁掛型暖房機において、
室内から見て、前記筐体の左右の一方に且つ前記ヒーターより上方に取付けられ前記ヒーターの過熱状態を検知したときに前記ヒーターへの給電を停止する過熱検知素子と、前記筐体の左右の他方に且つ前記ヒーターより上方に取付けられ室温を検出する室温センサーと、少なくともこの室温センサーが前記ヒーターの過熱状態に相当する温度を検出したときに前記ヒーターへの給電を停止する制御部とを備えており、
前記過熱検知素子は、前記ヒーターへの給電回路中に設けられたサーモスタットであり、室温センサーはサーミスターであることを特徴とする。

請求項２に係る発明は、壁に取付けられる横長の筐体と、この筐体の下部に設けられるヒーターとを備えている壁掛型暖房機において、
室内から見て、前記筐体の左右の一方に且つ前記ヒーターより上方に取付けられ前記ヒーターの過熱状態を検知したときに前記ヒーターへの給電を停止する過熱検知素子と、前記筐体の左右の他方に且つ前記ヒーターより上方に取付けられ室温を検出する室温センサーと、少なくともこの室温センサーが前記ヒーターの過熱状態に相当する温度を検出したときに前記ヒーターへの給電を停止する制御部とを備えており、
筐体は、ヒーターより上方に送風機構及びこの送風機構へ室内の空気を導く導風トンネルを備え、室温センサーは導風トンネルの入口に設けられていることを特徴とする。

請求項３に係る発明では、導風トンネルは、筐体の一方の側面に入口が設けられ、過熱検知素子は、筐体の他方側に設けられていることを特徴とする。

請求項４に係る発明では、過熱検知素子は、ヒーターへの給電回路中に設けられたサーモスタットであり、室温センサーはサーミスターであることを特徴とする。

請求項１に係る発明では、壁に取付けられ横長の筐体において、この筐体の左右の一方に過熱検知素子が設けられ、左右の他方に室温センサーが設けられている。制御部は室温センサーを監視し、この室温センサーがヒーターの過熱状態に相当する温度を検出したら給電を中断する。

筐体が傾斜して取付けられ、過熱検知素子側が室温センサーより高くなっているときには、ヒーターが発生する熱気が高い方の過熱検知素子に集まる。過熱状態は過熱検知素子で検出される。または、室温センサー側が過熱検知素子より高くなっているときには、ヒーターが発生する熱気が高い方の室温センサーに集まる。過熱状態は室温センサで検出される。

左傾斜と右傾斜の何れにおいても、本発明によれば、異常が検出される。具体的には、通常の暖房機に備えられる過熱検知素子と室温センサーを巧みに利用して過度な傾斜に起因する異常を検出し、安全に停止させることができる。傾斜センサーが不要であるため、暖房機のコストアップを抑えることができる。
よって、請求項１によれば、壁に取付ける暖房機において、傾斜対策を講じることができる構造が提供される。
加えて、請求項１に係る発明では、過熱検知素子はサーモスタットであり、室温センサーはサーミスターである。サーモスタット及びサーミスターは、何れも汎用品であり、安価である。結果、壁掛型暖房機の製造コストを低減することができる。

請求項２に係る発明では、壁に取付けられ横長の筐体において、この筐体の左右の一方に過熱検知素子が設けられ、左右の他方に室温センサーが設けられている。制御部は室温センサーを監視し、この室温センサーがヒーターの過熱状態に相当する温度を検出したら給電を中断する。
筐体が傾斜して取付けられ、過熱検知素子側が室温センサーより高くなっているときには、ヒーターが発生する熱気が高い方の過熱検知素子に集まる。過熱状態は過熱検知素子で検出される。または、室温センサー側が過熱検知素子より高くなっているときには、ヒーターが発生する熱気が高い方の室温センサーに集まる。過熱状態は室温センサで検出される。
左傾斜と右傾斜の何れにおいても、本発明によれば、異常が検出される。具体的には、通常の暖房機に備えられる過熱検知素子と室温センサーを巧みに利用して過度な傾斜に起因する異常を検出し、安全に停止させることができる。傾斜センサーが不要であるため、暖房機のコストアップを抑えることができる。
請求項２に係る発明では、筐体に送風機構及びこの送風機構へ室内の空気を導く導風トンネルを備え、室温センサーは導風トンネルの入口に設けられている。
異常時には、熱気が導風トンネルを通って室温センサーに導かれ、異常状態が迅速に検出される。

請求項３に係る発明では、導風トンネルは、筐体の一方の側面に入口が設けられ、過熱検知素子は、筐体の他方側に設けられている。導風トンネルの入口と過熱検知素子とを壁掛型暖房機に好ましく配置することができる。

請求項４に係る発明では、過熱検知素子はサーモスタットであり、室温センサーはサーミスターである。サーモスタット及びサーミスターは、何れも汎用品であり、安価である。結果、壁掛型暖房機の製造コストを低減することができる。

（ａ）は本発明に係る壁掛型暖房機の正面図、（ｂ）は（ａ）のｂ矢視図である。 図１（ｂ）の２−２線断面図である。 図２の３−３線断面図である。 図１（ｂ）の４−４線断面図である。 室温センサー及び過熱検知素子の作用図である。 制御部の制御フロー図である。

本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。

図１（ａ）は壁掛型暖房機１０の正面図、（ｂ）は（ａ）のｂ矢視図を示す。
図１（ｂ）に示すように、壁掛型暖房機１０は、側面視で前面１１と天井面１２と背面１３とからなる三角形形状を呈し、背面１３が壁に取付けられる面である。天井面１２は水平面ではなく室内側へ傾斜した傾斜面である。前面１１は加熱面であり、湾曲面である。そして、端面は網板１４で塞がれている。

図１（ａ）に示すように、壁掛型暖房機１０は横長の箱体であり、横に延びる第１ヒーター１５と、この第１ヒーター１５より下位に配置される第２ヒーター１６を備えている。

なお、この例では２本のヒーター１５、１６を備えたが、ヒーターは１本又は３本以上であっても良く、本数は任意である。
また、ヒーター１５、１６は水平に延びる棒状ヒーターが好ましいが、横長の面状ヒーターであってもよい。

横長とは、水平側の横寸法が、鉛直側の縦寸法より大きいことをいい、この例では横寸法：縦寸法が、約２：１であるが、この比に限定されるものではない。
第１ヒーター１５と第２ヒーター１６との間に、水平に延びる空気吹き出し口１７、１７が設けられている。

図１（ｂ）の２−２線断面図を、図２に示す。
図２に示すように、第１ヒーター１５より上方で且つ左右方向での中心１８よりも、向かって左側に過熱検知素子２１が設けられている。また、第１ヒーター１５より上方で且つ中心１８よりも、向かって右側に制御基板２２が設けられている。この制御基板２２に、本発明の制御部２３が含まれる。

図２の３−３線断面図を図３に示す。
図３に示すように、壁掛型暖房機１０の主要素である筐体２４は、例えば壁側に配置されるケース本体２５と、このケース本体２５の上部に且つ室内側に付設されるサブケース２６と、このサブケース２６の室内側面を覆う前カバー２７とからなる。

ケース本体２５は室内側に開く半割筒部２５ａを備えている。サブケース２６は、壁側に開く半割筒部２６ａを備え、前面に複数のリブ２６ｂを備えている。２つの半割筒部２５ａ、２６ａで後述する送風機構を収納する収納部及び導風トンネル２８Ｌを形成する。

第１ヒーター１５は、半割筒部２５ａ、２６ａのほぼ下方に配置される。第１ヒーター１５の中心を通り壁に近づくように斜めに下がる斜線２９を想定する。第２ヒーター１６は、第１ヒーター１５の下方に且つ斜線２９上に配置される。
斜線２９の水平線に対する傾斜角θは、この例では４０°である。θは３５°〜５０°の範囲から任意に設定可能である。ただし、θが小さいほど、加熱面を床に平行にさせることができ、壁掛型暖房機１０の高さ寸法を小さくすることができる。

第１・第２ヒーター１５、１６に、Ｗ字断面を呈する反射板３１が付設される。反射板３１は、第１水平面３２と、この第１水平面３２の後端から下がる第１下がり面３３と、この第１下がり面３３の下端から斜線２９にほぼ沿って延びる傾斜面３４と、この傾斜面３４の後端から壁側へ延びる第２水平面３５と、この第２水平面３５の後端から下がる第２下がり面３６とを有する。断面位置の関係で、図１で説明した空気吹き出し口１７は図３には示されないが、空気吹き出し口１７は傾斜面３４に設けられる。

第１ヒーター１５から輻射熱線が室内へ直接照射されるほか、反射板３１で反射された反射熱線が室内へ照射される。第２ヒーター１６も同様である。
輻射伝熱とは別に周囲の空気が第１・第２ヒーター１５、１６で暖められる。空気は密度が小さくなって上昇する（熱ドラフト現象）。
第２ヒーター１６で暖められた熱気は第２水平面３５、傾斜面３４及び第１下がり面３３を通って上昇する。第１ヒーター１５で暖められた熱気は第１水平面３２を通って上昇する。

仮に、同一の垂直面に第１ヒーター１５と下位の第２ヒーター１６が配置されると、第２ヒーター１６で発生した熱気の一部は第１ヒーター１５に向かうことなく前方へ放散される。第１ヒーター１５発生した熱気の一部は上に向かうことなく前方へ放散される。
よって、熱気のまとまりが弱まる。この点、本実施例では、熱気のまとまりがよくなる。

まとまった熱気が第１水平面３２の先端から上昇する。第１水平面３２の先端近傍において、サブケース２６と前カバー２７の間に通孔３７が設けられている。加えて、通孔３７は過熱検知素子２１のほぼ真下に設けられている。
この通孔３７を通って熱気が過熱検知素子２１に向かう。過熱検知素子２１は常に熱気の温度を監視し、異常過熱の有無を監視する。熱気がまとまっているため、検出精度は良好となる。

過熱検知素子２１は、温度センサーであって、温度信号を発することができれば、種類は問わない。
温度センサーとして半導体センサーの一種であるサーミスター、金属抵抗温度センサー、熱電対、サーモスタットが採用できる。
サーミスターは、電気抵抗値と温度とに相関がある半導体であり、例えば、チタン酸ベリリウム系半導体磁器である。

金属抵抗温度センサーは、電気抵抗値と温度とに相関がある金属であり、例えば、白金抵抗体、金抵抗体、銀抵抗体、銅抵抗体である。
熱電対は、異種金属同士を接合した対であり、温度に応じた起電力を発生する。
以上のサーミスター、金属抵抗温度センサー、熱電対では、温度を電気信号に変換し、この電気信号を制御部（図２、符号２３）へ入力し、制御部で給電中断指令を発する。

対して、サーモスタットは第１・第２ヒーター１５、１６への給電回路を直接断接する。すなわち、サーモスタットは、二種以上の異種金属を貼り合わせたバイメタルを要素とする。熱膨張の差によりバイメタルが変形する。この変形をスイッチングに利用することで、給電回路を直接断接することができ、第１・第２ヒーター１５、１６への給電状態を検知する回路を別途設けることによってサーモスタットが作動して給電遮断状態になっているかどうかを検知することができる。

ただし、サーモスタットで複数の温度を計測することはできない。過熱状態で給電を中断するだけである。反面、サーモスタットは原理が単純で、格別の制御が不要であるため、安価である。そのため、過熱検知素子２１としてサーモスタットが好んで採用される。 なお、サーモスタットを採用した場合には、壁掛型暖房機１０に供給される大元の給電回路を断接する位置にこのサーモスタットを配設するようにして、第１・第２ヒーター１５、１６への給電回路を断接する構成としてもよい。

図１（ｂ）の４−４線断面図を図４に示す。
図４に示すように、筐体２４の上部に、ファン収納部３８と導風トンネル２８Ｌ、２８Ｒ（Ｌは室内から見て左、Ｒは同右を示す添え字である。）とが形成される。ファン収納部３８に、送風機構４０が収納される。送風機構４０は、ファンモータ４１とこのファンモータ４１で回されるシロッコファン４２Ｌ、４２Ｒが好適である。シロッコファン４２Ｌ、４２Ｒは、円筒に多数の細長い羽根を設けたファンである。ファンは回転体であるため、中心のファン軸４３Ｌ、４３Ｒをファン収納部３８に設けた軸受４４Ｌ、４４Ｒで支える。ファン収納部３８のシロッコファン４２Ｌ、４２Ｒに対応する位置の下方は、風路（図示せず）を介して反射板３１の背面に連通している。

ファンモータ４１でシロッコファン４２Ｌ、４２Ｒを回すと、シロッコファン４２Ｌ、４２Ｒ内が大気圧より低圧になる。そのため、網板１４、１４を通って室内の空気がシロッコファン４２Ｌ、４２Ｒ内に進入する。シロッコファン４２Ｌ、４２Ｒで遠心力が付与され、空気が大気圧以上に加圧され、この空気が風路を介して反射板３１の背面に送風され、反射板３１とケース本体２５との間の隙間および空気吹き出し口１７、１７から室内に緩やかに吹き出され、第１・第２ヒーター１５、１６の背面側の過熱が防止される。

室温センサー４６は室温を測定するセンサーであり、この例では、室温センサー４６は向かって右の導風トンネル２８Ｒ内に且つ網板１４の近傍に配置される。すなわち、室温センサー４６は導風トンネル２８Ｒの入口に配置される。室温センサー４６で室温としての吸入空気の温度を常に測定する。なお、室温センサー４６は、後述する過熱状態温度Ｔｍが検出可能な測定温度範囲を有するものを使用する。

室温センサー４６で検出した温度が設定温度より低い場合は、例えば、第１・第２ヒーター１５、１６の出力を上げる。これで、急速加熱が実施できる。
室温センサー４６で検出した温度が設定温度に近い場合は、例えば、第１・第２ヒーター１５、１６の出力を下げる。これで、穏やかな加熱が実施できる。

次に、壁掛型暖房機１０の取付形態を説明する。
図５（ａ）に示すように、室内から見て、壁掛型暖房機１０は、右が上がり、左が下がった形態で取付けられることがある。熱気は高い方に集まるため、熱気は、右の空気吹き出し口１７、ファン収納部３８、右の導風トンネル２８Ｒを通って、右の網板１４から放出される。右の導風トンネル２８Ｒ内に室温センサー４６が配置されているため、熱気の温度は室温センサー４６で検出される。

また、図５（ｂ）に示すように、室内から見て、壁掛型暖房機１０は、左が上がり、右が下がった形態で取付けられることがある。熱気は高い方に集まるため、熱気は通孔３７を通って過熱検知素子２１で検知される。

なお、図５（ａ）、（ｂ）に示すように、導風トンネル２８Ｒは、筐体２４の一方（この例では向かって右側）の側面に入口が設けられ、そこに室温センサ４６が配置され、正常時は吸入する空気の温度を確実に検知できると共に筐体２４の一側が上になる様に傾いて過熱状態となった場合に、熱気が導風トンネル２８Ｒ内を誘導されて室温センサ４６で過熱を検知でき、また、過熱検知素子２１は、筐体２４の他方側（この例では向かって左側）に設けられているため、過熱検知素子２１は、筐体２４の他側が上になるように傾いて過熱状態となった場合に確実に検知できる配置することができ、導風トンネル２８Ｒの入口と過熱検知素子２１とを壁掛型暖房機１０にバランス良く配置することができる。

次に、制御部２３の作用を図６で説明する。
図６のステップ番号（以下、ＳＴと略記する。）０１で、制御部に、ヒーターの過熱状態に相当する温度（以下、過熱状態温度Ｔｍという）が予め設定されているか否かを調べる。否であれば、制御部にＴｍを設定する（ＳＴ０２）。

次に、サーモスタットの状態を検出する（ＳＴ０３）。サーモスタットは上述したように、温度に依存する電気スイッチである。通常はスイッチが接続状態にあり、給電が保たれる。過熱状態温度Ｔｍでスイッチが切れて、給電が中断される。何れの状態にあるかを知るために、サーモスタットによる給電中断が実行されたか否かを調べる（ＳＴ０４）。実行された場合は、制御部は異常警報を発する（ＳＴ０５）。

サーモスタットによる給電中断が行われていない場合には、サーミスターによる温度Ｔｓを読み込む（ＳＴ０６）。ＳＴ０７で温度Ｔｓが過熱状態温度Ｔｍ未満であるか否かを調べる。

温度Ｔｓが過熱状態温度Ｔｍ未満であれば正常であり、ＳＴ０８に進む。暖房運転が継続されれば、ＳＴ０３に戻る。以降、ＳＴ０３〜ＳＴ０８を繰り返す。
ＳＴ０７で否であれば、異常であるから制御部は給電中断指令を発する（ＳＴ０９）と共に異常警報を発する（ＳＴ１０）。

ＳＴ０５での異常警報が発せられた場合には、異常要因の一つに壁掛型暖房機１０の過度な傾斜が疑われ、サーモスタット側が過度に上がっている可能性がある。
ＳＴ１０での異常警報が発せられた場合には、異常要因の一つに壁掛型暖房機１０の過度な傾斜が疑われ、サーミスター側が過度に上がっている可能性がある。
よって、上記異常警報に基づいて、使用者に壁掛型暖房機１０の取付姿勢を修正することを促すことができる。

また、何らかの原因によって送風機構４０が正常に作動せず、壁掛型暖房機１０の内部温度が上昇した場合、壁掛型暖房機１０が傾いた姿勢で取り付けられていても、左右に分かれて配設されている過熱検知素子２１または室温センサー４６の何れか一方によって確実に内部温度上昇を検知して第１・第２ヒーター１５、１６が停止されるため、安全性を向上させることができる。

なお、上述の制御フローは一例を示したもので、ＳＴ０６、０７をＳＴ０３、０４の前に実施することは差し支えない。

また、壁掛型暖房機１０に供給される大元の給電回路を断接する位置に過熱検知素子２１としてのサーモスタットを配設した場合は、サーモスタットが作動すると制御基板２２への給電も停止されるものの、第１・第２ヒーター１５、１６が確実に停止されるため、安全性を向上させることができる。

壁掛型暖房機１０が許容限度を超えて斜めである場合は、図４にて、軸受４４Ｌ又は４４Ｒに想定外の力（スラスト荷重）が加わり、軸受４４Ｌ又は４４Ｒの寿命が短くなる。本発明により、斜めの壁掛型暖房機１０が水平に是正され、軸（図４、軸４３Ｌ、４３Ｒ）が水平になると、軸受４４Ｌ、４４Ｒにラジアル荷重のみが加わるようになり、軸受４４Ｌ又は４４Ｒの寿命が長くなる。

本発明は、既存の壁掛型暖房機１０に常備される過熱検知素子２１と室温センサー４６を巧みに利用し、壁掛型暖房機１０が傾いていても不安全な状態に至ることを防止できるようにした。

非専門家が取付けを行うことを考慮すると、壁掛型暖房機１０に傾斜センサーを組み込むべきであるが、そうすると製造コストが上がる。本発明では傾斜センサーを用いることなく傾斜を検出できるため、壁掛型暖房機１０の製造コストの上昇を抑えることができる。

本発明は、横長の筐体とこの筐体の下部に設けられるヒーターとを備える壁掛型暖房機に好適である。

１０…壁掛型暖房機、１５、１６…ヒーター、２１…過熱検知素子、２３…制御部、２４…筐体、２８Ｌ、２８Ｒ…導風トンネル、４０…送風機構、４６…室温センサー。

Claims (4)

1. 壁に取付けられる横長の筐体と、この筐体の下部に設けられるヒーターとを備えている壁掛型暖房機において、
   室内から見て、前記筐体の左右の一方に且つ前記ヒーターより上方に取付けられ前記ヒーターの過熱状態を検知したときに前記ヒーターへの給電を停止する過熱検知素子と、前記筐体の左右の他方に且つ前記ヒーターより上方に取付けられ室温を検出する室温センサーと、少なくともこの室温センサーが前記ヒーターの過熱状態に相当する温度を検出したときに前記ヒーターへの給電を停止する制御部とを備えており、
   前記過熱検知素子は、前記ヒーターへの給電回路中に設けられたサーモスタットであり、室温センサーはサーミスターであることを特徴とする壁掛型暖房機。
2. 壁に取付けられる横長の筐体と、この筐体の下部に設けられるヒーターとを備えている壁掛型暖房機において、
   室内から見て、前記筐体の左右の一方に且つ前記ヒーターより上方に取付けられ前記ヒーターの過熱状態を検知したときに前記ヒーターへの給電を停止する過熱検知素子と、前記筐体の左右の他方に且つ前記ヒーターより上方に取付けられ室温を検出する室温センサーと、少なくともこの室温センサーが前記ヒーターの過熱状態に相当する温度を検出したときに前記ヒーターへの給電を停止する制御部とを備えており、
   前記筐体は、前記ヒーターより上方に送風機構及びこの送風機構へ室内の空気を導く導風トンネルを備え、前記室温センサーは前記導風トンネルの入口に設けられていることを特徴とする壁掛型暖房機。
3. 前記導風トンネルは、前記筐体の一方の側面に前記入口が設けられ、前記過熱検知素子は、前記筐体の他方側に設けられていることを特徴とする請求項２記載の壁掛型暖房機。
4. 前記過熱検知素子は、前記ヒーターへの給電回路中に設けられたサーモスタットであり、室温センサーはサーミスターであることを特徴とする請求項２又は請求項３記載の壁掛型暖房機。

Images