(57)【要約】ヒータは抵抗加熱構成と直列接続された電流制御ファン・モータを効果的に用いる。ファン・モータは、好ましくは、当該ファン・モータに相対的に高電流を提供するために適切なゲージのワイヤで巻回されている。この構成は、加熱構成が可変的な熱出力を有する場合、熱出力と符合するようにファン速度を調整すべく効果的に使用される。より望ましい動作特性は費用を増大すること無しに達成され、ファン・モータ製造上の節約が実現される。ポータブル・ヒータは、好ましくは、相互に異なる出力の熱を作り出し、抵抗加熱構成に電力供給すべく使用される電流はファン・モータに電力供給すべく使用される。【選択図】図１
2005504257.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヒータの電気的な加熱回路であって、第１加熱要素及び第２加熱要素と、前記第１及び第２の加熱要素の各々に対して直列接続されたファン・モータと、電力入力手段を前記加熱要素及び前記ファン誘導モータに対して選択的に接続する多位置スイッチと、を少なくとも備え、第１位置における前記多位置スイッチが、前記電力入力手段、前記第１加熱要素、並びに、前記ファン誘導モータを直列に接続して、前記ファン・モータに第１速度で動作させると共に前記第１加熱要素に第１電力での熱を作り出させ、第２位置における前記多位置スイッチが、前記電力入力手段、前記第２加熱要素、並びに、前記ファン・モータを直列に接続して、前記ファン・モータを前記第１速度よりも大きな第２速度で動作させると共に前記第２加熱要素に前記第１電力の割合よりも大きな第２電力での熱を作り出させて、前記ファン・モータの速度が前記加熱要素の増大する電力に伴って自動的に増大されることから成る加熱回路。
【請求項２】
前記多位置スイッチが第３位置を含み、該第３位置で、前記加熱要素を前記電力入力手段に対して並列接続させ且つ前記ファン誘導モータを前記加熱要素に対して直列接続させて、前記加熱要素に前記第２電力よりも大きな第３電力で熱を集合的に発生させると共に前記ファン誘導モータに前記第２速度よりも大きな第３速度で動作させる、請求項１に記載の加熱回路。
【請求項３】
前記ファン・モータが少なくとも２０ゲージのワイヤで巻回されている、請求２に記載の加熱回路。
【請求項４】
前記ファン・モータが、電力供給された際、少なくとも２アンペアの電流を有する、請求項１に記載の加熱回路。
【請求項５】
前記ファン・モータの動作速度が前記加熱回路の電力出力に従って変動する電流によって制御される、請求項１に記載の加熱回路。
【請求項６】
電気的なヒータの加熱回路であって、第１電力で熱を発生する第１加熱要素と、前記第１電力よりも大きな第２電力で熱を発生する第２加熱要素と、前記加熱要素の各々に対して直列接続されたファン誘導モータと、電力入力手段を前記加熱要素及び前記ファン誘導モータに対して選択的に接続する多位置スイッチと、を少なくとも備え、第１位置における前記多位置スイッチが、前記電力入力手段、前記第１加熱要素、並びに、前記ファン誘導モータを直列に接続して、前記ファン・モータに第１速度で動作させ、第２位置における前記多位置スイッチが、前記電力入力手段、前記第２加熱要素、並びに、前記ファン誘導モータを直列に接続して、前記ファン・モータを前記第１速度よりも大きな第２速度で動作させ、前記ファン・モータの速度が前記加熱要素の増大する電力に伴って自動的に増大されることから成る加熱回路。
【請求項７】
前記多位置スイッチが第３位置を含み、該第３位置で、前記加熱要素を前記電力入力手段に対して並列接続させ且つ前記ファン誘導モータを前記加熱要素に対して直列させて、前記加熱要素に前記第２電力よりも大きな第３電力で熱を集合的に発生させると共に前記ファン誘導モータに前記第２速度よりも大きな第３速度で動作させる、請求項６に記載の加熱回路。
【請求項８】
前記誘導モータが少なくとも２０ゲージのワイヤで巻回されている、請求７に記載の加熱回路。
【請求項９】
前記ファン誘導モータが、電力供給された際、少なくとも２アンペアの電流を有する、請求項６に記載の加熱回路。
【請求項１０】
前記第３速度での前記ファン誘導モータが１０アンペアを上回る電流で動作する、請求項８に記載の加熱回路。
【請求項１１】
前記ファン誘導モータに対して直列な、リセット自在温度遮断スイッチ及び温度ヒューズを含む、請求項６に記載の加熱回路。
【請求項１２】
前記第１電力が約５００ワットであり、前記第２電力が約１０００ワットであり、そして、前記第３電力が約１５００ワットである、請求項６に記載の加熱回路。
【請求項１３】
前記ファン誘導モータに対して直列な、温度遮断スイッチ及び温度ヒューズを含む、請求項１２に記載の加熱回路。
【請求項１４】
前記ファン誘導モータが１４ゲージのワイヤで巻回されている、請求項１２に記載の加熱回路。
【請求項１５】
前記ファン誘導モータが３アンペア乃至１５アンペアの範囲内の電流によって駆動される、請求項１４に記載の加熱回路。
【請求項１６】
２位置温度応答スイッチを含み、該２位置温度応答スイッチが、第１位置において、前記ファン誘導モータ及び前記第１加熱要素を前記電力入力手段に対して直列接続させ、第２位置において、前記ファン誘導モータ及び前記第２加熱要素を直列接続させ、前記２位置温度応答スイッチが固定温度に相対する空気温度を測定すると共に、前記測定空気温度が前記固定温度を上回る際に前記第２位置で動作し、前記測定空気温度が前記固定温度を下回る際に前記第２位置へ転換する、請求項６に記載の加熱回路。
【請求項１７】
前記固定温度を上回る更なる空気温度を検知するに及んで、前記加熱回路への電力を妨げる更なる温度センサ・スイッチを含む、請求項１６に記載の加熱回路。
【請求項１８】
ポータブル・ヒータの電気的回路であって、複数の加熱要素に対して直列に接続されたファン誘導モータと、前記加熱要素を選択的に接続して相互に異なる熱出力を作り出させる多位置スイッチと、を備え、前記ファン誘導モータが前記熱出力に比例して当該ファン誘導モータの速度を自動的に変更すべく前記加熱要素によって調節されることから成る電気的回路。
【請求項１９】
前記誘導ファン・モータが前記選択された熱出力と比例して変動する電流によって電力供給される、請求項１８に記載の電気的回路。
【請求項２０】
前記ファン誘導モータが少なくとも２アンペア且つ１５アンペア未満の電流によって電力供給され、前記ファン誘導モータが少なくとも２０ゲージのワイヤで巻回されたステータ及びロータを具備する２極モータである、請求項１９に記載の電気的回路。
【請求項２１】
ヒータであって、抵抗加熱構成及び電気的ファンに対して電力供給する電気的回路を備え、前記電気的ファンが前記抵抗加熱構成に電力供給する電流を受け取ると共にその電流によって電力供給されていることから成るヒータ。
【請求項２２】
前記抵抗加熱構成が相互に異なる熱出力を作り出し、前記ファンの速度が前記熱出力と比例して変動する、請求項２１に記載のヒータ。
【請求項２３】
前記電気的回路が相互に異なる熱出力を選択する多位置スイッチを具備し、前記抵抗加熱構成が少なくとも２つの抵抗加熱要素を含み、前記多位置スイッチが、前記電気的ファンに対して前記抵抗加熱要素を選択的に直列接続して相互に異なる熱出力を作り出させると共に、前記電気的ファンの動作速度を前記選択された熱出力の関数として自動的に変動させる、請求項２１に記載のヒータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はヒータに対する電気的回路に関し、特に加熱要素に電力供給すべく使用される電流によってファン・モータが制御されているヒータの加熱回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
ポータブル・ヒータは快適性レベルを改善するために局所化された領域或はスペースに対して補足加熱を提供すべく一般に使用されている。ベースボード（基板）等の金属ハウジングを有するヒータ、セラミック・ヒータ、放物面ヒータ、並びに、オイル充填ヒータ等の多くがある。より最近では、遅燃剤ポリマーがプラスチック製ハウジング用に使用されてきており、ファンが効率的な熱伝達を提供する。ヒータ要素を横切って強制風量を提供すべくファン駆動モータの使用することは、ポータブル・ヒータのサイズを自然な対流サイクルで動作するポータブル・ヒータと比べて低減させることができる。加熱要素が起動されると、ファン・モータは典型的には同一速度で動作し、熱出力に伴って識別できる程には変動することがない。ファン・モータは電圧制御されると共に低電流で動作するように設計されている。典型的には、こうしたモータは加熱要素と並列に配置される。
【０００３】
少なくとも２つの相互に異なる電力出力でのファン駆動ヒータの例は以下の特許文献１、２、３、並びに、４に開示されている。
【特許文献１】
米国特許第４，７５５，６５３号
【特許文献２】
米国特許第５，４３４，３８６号
【特許文献３】
米国特許第５，６６３，６３３号
【特許文献４】
米国特許第５，２４５，６９１号
【０００４】
ある種のファン駆動ポータブル・ヒータは、熱が作り出されず且つ当該装置が単にファンとしてのみ動作するファン・モードをも含む。ファン・モードは、典型的には、ファン速度を変化させるためのスイッチを含む。殆どのポータブル・ヒータは２つ或は３つの加熱要素を含み、それらが組み合わされて３つの相互に異なる熱出力を作り出すことができる。殆どの場合、加熱要素は並列形態で設けられるが、それら加熱要素の内の１つが直列接続された他の２つの加熱要素と並列させることが可能である。
【０００５】
一般的な加熱回路は加熱要素と並列しているファン・モータを有し、０．５アンペア未満で動作する。スイッチがポータブル・ヒータ上に設けられて、ユーザが所望の熱出力レベルを設定することを可能としている。熱発生モードにおいて、ファン・モータは加熱要素と並列しており、一定速度で動作する。この種のポータブル・ヒータは、加熱要素が機能しない場合だけに動作可能である別のファン速度コントロールを含み得る。
【０００６】
ポータブル・ヒータは、典型的には１５アンペア電流容量を有する１２０ボルトの壁コンセントと接続されるように設計されている。１５００ワットの電力を作り出すために、これが暗示することは電流が約１２．５アンペアとなることであって、約５１２０ＢＴＵ（英式熱量単位）の熱を作り出す。熱発生のこの量はプラスチック成形されたヒータ・ハウジングで低動作温度を維持すべく実質的な風量を必要とする。高いファン速度は最大熱出力で必要とされ、著しいノイズ量を作り出す。ファンが全ての熱出力条件に対して高速で稼働すると、不必要なノイズがより低い熱出力で作り出される。多速度モータ及び／或は抵抗が使用されて、ファン・モータへの電圧を降下させることができるが、ポータブル・ヒータのコストを著しく増大すると共に製造プロセスを複雑とする。これらの高速で低電流のファンは、小さなゲージのワイヤから成る多数の巻き線を含み、それら巻き線は破損の傾向があると共により重いゲージの磁気モータ・ワイヤと比べてより高価である。そのようなことで、これらモータはポータブル・ヒータの主要なコスト要素を表している。
【０００７】
終夜灯等の追加的な特徴を含むようなポータブル・ヒータやこれらヒータを湿度調節装置等の他の装置と組み合わせるているポータブル・ヒータに対して様々な改善が提案されてきた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ポータブル・ヒータの価格は、それらヒータが一過性の解決策を必要とする特定の問題を典型的には解決しているので、依然として価格変動が激しいものである。それ故にポータブル・ヒータの効果的な設計が受け入れ可能な製品を作り出すべく必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に従ったポータブル・ヒータは、抵抗加熱構成と電気的ファンとに電力供給する電気的回路を備え、電気的ファンが抵抗加熱構成に電力供給する電流を受け入れて電力供給されている。
【００１０】
本発明の好適な局面において、電気的ファンは高電流で動作するように設計されている。
【００１１】
本発明の更なる局面において、電気的ファンは２０ゲージ・ワイヤ或はより重いワイヤで巻回されている。
【００１２】
本発明の更なる局面において、電気的ファンは少なくとも８アンペアを流すべく定格化されたワイヤでモータの各極が５０回未満で巻回されている。
【００１３】
本発明の好適な局面における加熱回路は、第１加熱要素及び第２加熱要素をそれら加熱要素の各々と直列接続されたファン・モータを伴って備える。多位置スイッチは電力入力手段を加熱要素及びファン誘導モータに対して選択的に接続する。多位置スイッチの第１位置において、電力入力手段が第１加熱要素及びファン誘導モータに対して直列に接続させられて、ファンが第１速度で動作すると共に第１加熱要素が第１熱出力を作り出すように為す。多位置スイッチの第２位置において、電力入力手段がファン・モータが直列された第２加熱要素と接続させられて、ファン・モータを第１速度よりも大きな第２速度で動作させ、加熱要素が第１熱出力よりも大きな第２熱出力の熱を作り出すように為す。
【００１４】
こうした構成によって、ファン・モータの速度は加熱要素の増大する電力に伴って自動的に増大する。
【００１５】
幾つかの長所が本発明の加熱回路によって達成される。ファン・モータは容易に製造され、加熱要素と協働して効果的な制御及び安全動作をもたらす。好適実施例において、熱出力の増大或は減少に応じたファン・モータ速度の自動調整は、該ファン・モータ速度を熱出力と効果的に符合させる。ヒータ電力の減少に伴ってファン速度を低減することによって、ヒータを離れ去る空気の排出温度はより高くなる。また、モータのより低い動作速度はモータ・ノイズを低減すると共により邪魔とならない。ファン・モータ速度の自動調整は、該ファン・モータへの電流を変動すべく加熱要素を用いることで達成される。よって、追加的な要素が加熱回路に対して全く付加されずに、ファンの自動速度調整を達成している。
【００１６】
本発明の好適な局面において、多位置スイッチは、加熱要素が並列接続されると共にこれら並列の加熱要素がファン誘導モータと直列接続される第３位置を含む。この結果、加熱要素が第３電力の熱を集合的に発生すると共にファンを第３速度で動作させる。
【００１７】
本発明の更なる局面において、ファン・モータは万一ロータがロックされれば損傷無しに動作電流を貫通させて流すべく適切に巻回されている。
【００１８】
本発明の更なる局面において、ファン・モータが少なくとも２０ゲージのワイヤで巻回されている。
【００１９】
本発明の更なる局面において、ファン・モータが少なくとも２アンペアの電流で電力供給されている。
【００２０】
本発明の更なる局面において、ファンの動作速度はそれ自体に提供される電流によって制御され、該電流が加熱回路の電力出力に比例して変動している。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明の好適実施例は図面中に示されている。
図１のポータブル・ヒータ２は、エア・インレット４、エア・アウトレット６、多位置スイッチ８、並びに、当該ポータブル・ヒータを給電源１１と接続する電気的プラグ１２を備える。ハウジング１２の内部は熱を作り出すと共にファンの制御する電気的回路である。
【００２２】
図２の好適な加熱回路２０は、電気的プラグ１０、ロータリ・スイッチ８、第１加熱要素２２、第２加熱要素２４、自動リセット熱制限スイッチ２６、熱ヒューズ２８、加熱要素２２及び２４と直列されたファン・モータ３０を含む。可変サーモスタット３２はユーザによって選択された所望温度に対する遮断又はカットアウトを制御する。この回路はパイロット灯３４をも含む。
【００２３】
図２の多位置スイッチ８は、図２Ａの表に示されるように、電気的プラグ１０に対して加熱要素２２及び２４を選択的に接続する。ロータリ・スイッチの第１位置において、５００ワット加熱要素２２がファン・モータ３０と直列接続される。この構成で、モータ３０への電流は相対的に低く（約４アンペア）、そうしたことで、ファン・モータは低い速度（１１００ｒｐｍ）で動作することになる。
【００２４】
多位置スイッチ８の第２位置において、１０００ワット加熱要素２４はファン・モータ３０と直列接続される。この第２位置で加熱要素２２には電力供給されない。モータ３０への電流はより高いレベル（約８アンペア）であって、モータ３０の速度を増大させる（約１８００ｒｐｍのモータ速度）。モータのこのより高い速度はポータブル・ヒータを通じると共に加熱要素にわたる風量を増大する。このようにして、風量は電気的回路の熱出力が増大するに従って増大する。
【００２５】
多位置スイッチの第３位置において、加熱要素２２及び２４は並列要素としてそれぞれ電力供給される。これはポータブル・ヒータにとって最大出力位置であり、１５００ワットを作り出す。またモータ３０は加熱要素２２，２４と直列状であって、そうしたことで、モータへの電流はより高い（約１２アンペア）。このより高い電流はモータの速度を増大し（約２８００ｒｐｍ）、それによってヒータを通る風量を増大する。
【００２６】
この回路によってファン・モータ３０は、加熱要素２２及び２４からの熱出力が増大されるに従って速度に関して自動的に増大する。よって、加熱要素は直列で巻回されたモータ３０に提供される電流を適切に変動させて、電気的回路の熱出力の増大に伴って速度増大を自動的に作り出す。
【００２７】
この構成によって、ファン・モータ３０は該ファン・モータ３０を加熱要素と並列して配置させる従来のアプローチに対して実質的により高い電流で支配される。本発明の好適実施例の内の１つは、比較的重いゲージの磁気ワイヤで巻回された誘導モータを用いることによってファン・モータ３０を変更する。これは基本的にはロータがロックされる場合にモータを保護する。ステータ及びロータの双方における温度上昇があるが、そうした温度は充分に許容範囲以内であり、モータは別の保護を必要としない。電流の予期される１２．５アンペアに対する保護を提供するため、１８ゲージのワイヤ或はより大きなワイヤが使用され得る。
【００２８】
ファン・モータ３０の自動速度制御は当該モータへの電流を調節すべく加熱要素を用いることによって達成される。ファン・モータ速度は、電気的回路の熱出力の関数として自動的に変化する。この構成によって、ポータブル・ヒータから排出される空気は加熱要素の電力出力に拘わらずより一貫している。これは、熱出力モード中のファン・モータが回路の最大電力出力によって決定される一定速度で稼働する先行技術の構成とは対照的である。理解して頂けるように、実質的な風量は特定レベル以下にハウジング内の動作温度を保持すべく必要とされる。電力出力が減少すると、この大きな風量は該風量の排出温度を低下すると共にハウジング内の温度を不必要に更に減少する。
【００２９】
図２の加熱回路によって提供される自動速度調節とは対照的に、ヒータからの排出空気温度はモータ速度が回路の熱出力と比例して変化するとヒータからの排出空気温度はより一貫し、そしてハウジング内の温度は特定レベル以下に維持される。
【００３０】
図２の好適実施例において、１５００ワット熱出力は約１２．５アンペアの電流と約２８００ｒｐｍのモータ速度とで達成される。１０００ワットでは、電流が約８アンペアであり、モータ速度が約１８００ｒｐｍである。５００ワットでは、電流が約４アンペアであり、モータ速度が約１１００ｒｐｍである。ファン誘導モータにわたっての電圧降下は１ボルト乃至５ボルトの範囲である。このファン誘導モータは相対的に重いゲージのワイヤで巻回された高電流低電圧モータである。
【００３１】
上記回路から判明され得るように、加熱要素に電力供給すべく使用される電流はファン誘導モータの動作特性の電流制御を為すべく使用される。電流制御されたモータは所望の相対的に線形或はフラット（平坦）なトルク曲線を有し、その出力ｒｐｍ（毎分回転数）は駆動電流と密接に対応している。特にモータの出力速度は電流と近似的に比例している。
【００３２】
本発明の別の更なる局面において、ファン誘導モータ３０は１８ゲージのワイヤ或はより重いゲージのワイヤで巻回されて、ロータがロックされる場合に自動保護を提供する。基本的には、ステータの重いゲージのワイヤは電流を流すべく寸法付けられ、ロータにおける重いゲージのワイヤは温度に関しては増大するものの損傷を受けない。よってモータ自体は自己保護型であり、加熱回路及びハウジングは自動リセット熱制限スイッチ２６及び熱ヒューズ２８によって保護されている。ロータがロックされる場合、ヒータを通じての風量は全くなく、よってハウジング内の温度は増大し、熱保護はその通常の目的に供することになる。このようにして、自動熱制限スイッチ２６及び熱ヒューズ２８は回路及びファン・モータを保護するには充分である。
【００３３】
モータの様々な速度は巻き数、薄層スタック・サイズ、ロータ抵抗、並びに、ファンによって使用されるブレードのピッチの組み合わせによって微細に調整され得る。好ましくは、モータはヒータへの電力入力に対して従来から使用されているワイヤと同一である１４ゲージのワイヤで巻回され得る。これは保険業者の研究所やカナダ規格協会に対する承認プロセスを簡略化する。１８ゲージ配線の使用は１２．５アンペアを上回る電流を流すべく定格化される。
【００３４】
変更された加熱回路６０は図３に示されている。この回路も、この場合には加熱構成を形成している第１加熱要素７０或は第２加熱要素７２の何れかと直列となるファン・モータ６６を有する。各加熱要素が電力供給されると、７５０ワットを作り出す。加熱回路６０は電源と接続する電気的プラグ６２を含み、当該加熱回路はオン／オフ・スイッチ６４によって電力供給される。加熱回路は、オンとされた際、１５００ワットの熱か或は７５０ワットの熱を作り出す。サーモスタット６８は加熱要素７２、ネオン・パイロット灯７８，７９に対して電力を選択的に提供する。初めに、加熱回路は加熱要素７０及び７２がオンとされるように高出力で動作する。温度がユーザ設定温度を下回るとサーモスタット６８は加熱要素７２に電力供給する。ファン・モータ６６は加熱要素７０，７２と直列状となって、高いファン速度及び高い風量を作り出す相対的に高い電流を受け取る。
【００３５】
ユーザ設定温度でのサーモスタット６８は、加熱要素７２だけが電力供給されたままにして加熱要素７０を接続解除する。ファン／モータ６６に提供されている電流は低減され、それによってファン・モータの速度と風量の割合（又は速度）の双方を低減する。熱出力は７５０ワットまで調整されている。この構成によってファン・モータは、回路の熱出力が増大或は減少の何れかを為すと、速度に関して自動的に調整を為す。加熱回路は、当該回路が７５０ワットのより低い電力設定にシフトする際の特定の温度が達成されるまで第１電力レベル、即ち、１５００ワットで動作する。もし温度が降下し続ければ、サーモスタット６８が第２加熱要素を接続解除して、第１加熱要素を起動する。再度、この回路によって、熱制限スイッチ７４が熱ヒューズ７６及びパイロット灯７８と共に提供される。多位置スイッチはこの回路で使用されて、ヒータの動作モードを変更する。あるモードは上述したような連続加熱モードであり得る。第２モードは加熱要素７２だけをアクティブに為し得る。このモードのオン／オフ加熱において、より低い割合が達成される。第３モードにおいて、加熱要素７０及び７２はサーモスタットの後に並列して接続されて、最大オン／オフ熱出力を作り出す。全ての場合、ファン・モータは熱出力に対する速度に関して自動的に調整する。
【００３６】
本発明の加熱回路は複数の加熱要素を効果的に用いるための簡単な構成を提供して、ファン・モータの速度を調節して、熱出力が相対的に低い際にそれが速度のより低い割合で動作し、そして、熱出力が増大される際にそれが速度のより高い割合で動作するように為す。好ましくは、モータはファン誘導モータであって、もし事実上ロータがロックされれば動作電流に何等保護無しに耐えるべく重いゲージのワイヤで巻回されている。このようにして現行の熱制限スイッチ及び熱ヒューズはポータブル・ヒータを保護するに充分となる。所望の特定の特徴は達成され、ファン速度に関する低減は作り出されるノイズ量を低減すると共にヒータからの風量の排出温度がより一貫するように為す。ユーザにとって風量排出温度はより快適となる。
【００３７】
図３はより一貫性ある室温を提供する簡単な解決策をもたらす。より低い電力出力は所望温度を維持するには充分でなく、サーモスタットによって検知され温度に関する変化に帰因して追加的な７５０ワット要素が電力供給される。この動作モードは多くのポータブル・ヒータの急激なオフ／オン特性を削減し、より低い電力出力でのノイズを低減する。
【００３８】
図４は、ファン・モータ８６の速度を制御すべく、動作加熱要素を利用する更なる加熱回路８０を示す。設定自在な２段のサーモスタット８８は加熱要素８２をオン或はオフに切り替える接点９０によって制御される第１カットアウト温度を有する。第２カットアウト温度は接点９２によって制御され、加熱要素８４をオン或はオフに切り替える。スイッチ９４はヒータをオン或はオフに為す。パイロット灯９６は加熱要素８４と共にスイッチ・オン或はスイッチ・オフし、パイロット灯９６は加熱要素８２と共にスイッチ・オン或はスイッチ・オフし、パイロット灯９８はスイッチ９４と共にスイッチ・オン或はスイッチ・オフする。電気的プラグ８１は加熱回路に対して電力を提供し、熱制限スイッチ８３及び熱ヒューズ８５は熱的保護を提供する。
【００３９】
ファン・モータ８６はオンである両加熱要素８２及び８４によって高速で稼働し、そして加熱要素８４だけがオンの際には低減された速度で稼働する。ファン・モータは図２及び図３で記載された設計のものである。
【００４０】
好ましくは、ファン・モータは、極当たり約１４巻き数での１８ゲージのワイヤで巻回されたくま取り形２極誘導モータである。ファン・モータは加熱回路が１５００ワットの熱を作り出す際に約２８００ｒｐｍで動作し、加熱回路が１０００ワットの熱を作り出す際に約１８００ｒｐｍで動作し、そして加熱回路が５００ワットの熱を作り出す際に約１１００ｒｐｍで動作する。モータにわたる電圧降下は１５００ワットで約４．８ボルトであり、１０００ワットで３．８ボルトであり、そして５００ワットで２．１ボルトである。モータ・パラメータは先に示したように容易に調整される。
【００４１】
重いゲージのワイヤの使用や１極当たり少ない巻き数だけに対する要件はスペース効率的であり、所望に応じてモータは第２巻き線を含むことができる。この第２巻き線は１つの加熱要素と直列に接続されることとなって、選択されたゲージ及び巻き数を有して所望のファン速度を作り出す。第１巻き線は、所望のファン速度を作り出すべく、第１加熱要素と協働して寸法付けられ且つ所望の巻き数を有する。第２巻き線は動作中の加熱要素の関数として相互に異なるファン速度を達成する点でより柔軟性を許容している。モータのサイズ（寸法）は小さいままであり、細密な速度制御を必要とする用途に関しての製造にモータは費用効果的である。
【００４２】
容易に理解して頂けるように、相互に異なる熱出力が使用可能であり、ファン速度がその特定の出力に合わせるように近似的に調整されることとなる。
【００４３】
重いゲージのワイヤの使用は、製造が簡略化され（より少ない巻き数）且つ製造中におけるワイヤ破損に関連された問題が低減されるので、より費用効果的である。重いゲージのワイヤはより価格競争的であって、素材（銅）の総量は低減される。それ故に、重いゲージのワイヤは素材利点及び製造利点を提供する。
【００４４】
以上、加熱回路は、自動ファン速度が簡単な方法で達成されるポータブル・ヒータに適用されるように記載された。このアプローチは、可変速度風量が相互に異なる熱出力を作り出すための加熱構成と組み合わせ使用されるような他の加熱用途にも適合する。特定の電圧及び電流が北アメリカに特有であるように開示されたが、他の電圧及び電流は特定の電力システムに伴って変動することになる。例えば、２２０ボルト電力供給は欧州各国でより一般的である。
【００４５】
以上、本発明の様々な好適実施例が詳細に記載されたが、当業者であれば理解して頂けるように、本発明の精神或は添付の特許請求の範囲から逸脱すること無しに、様々な変更を施すことができ得る。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】図１はポータブル・ヒータの斜視図である。
【図２】図２は加熱回路の概略図であり、図２Ａは加熱回路のアクティブな分岐を示す表である。
【図３】図３は変更された加熱回路の概略図である。
【図４】図４は更なる加熱回路の概略図である。
【符号の説明】
【００４７】
２０，６０，８０    加熱回路
８，６４，９４    スイッチ
２４，２２，７０，７２，８２，８４    加熱要素
３０，６６，８６    モータ
３２，６８，８８    サーモスタット
３４，７８，７８，９７，９８    パイロット灯
２６，８３，７４    自動リセット熱制限スイッチ
２８，７６，８５    熱ヒューズ
【図１】
2005504257.tif 000003
【図２】
2005504257.tif 000004
【図３】
2005504257.tif 000005
【図４】
2005504257.tif 000006
【国際公開パンフレット】
2005504257.tif 000007
2005504257.tif 000008
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
2005504257.tif 000030
【手続補正書】
【提出日】平成15年2月26日(2003.2.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヒータの電気的な加熱回路であって、第１加熱要素及び第２加熱要素と、前記第１及び第２の加熱要素の各々に対して直列接続されたファン・モータと、電力入力手段を前記加熱要素及び前記ファン誘導モータに対して選択的に接続する多位置スイッチと、を少なくとも備え、第１位置における前記多位置スイッチが第１回路を提供し、該第１回路が、前記電力入力手段、前記第１加熱要素、並びに、前記ファン誘導モータを直列に接続して、前記ファン・モータに第１速度で動作させると共に前記第１加熱要素に第１電力での熱を作り出させ、第２位置における前記多位置スイッチが前記第１回路を接続解除して第２回路を提供し、該第２回路が、前記電力入力手段、前記第２加熱要素、並びに、前記ファン・モータを直列に接続して、前記ファン・モータを前記第１速度よりも大きな第２速度で動作させると共に前記第２加熱要素に前記第１電力の割合よりも大きな第２電力での熱を作り出させて、前記ファン・モータの速度が前記加熱要素の増大された電力に伴って自動的に増大されることから成る加熱回路。
【請求項２】
前記多位置スイッチが第３位置を含み、該第３位置で、前記加熱要素を前記電力入力手段に対して並列接続させ且つ前記ファン誘導モータを前記加熱要素に対して直列接続させて前記第１回路及び前記第２回路に電力供給して、前記加熱要素に前記第２電力よりも大きな第３電力で熱を集合的に発生させると共に前記ファン誘導モータに前記第２速度よりも大きな第３速度で動作させる、請求項１に記載の加熱回路。
【請求項３】
前記ファン・モータが少なくとも２０ゲージのワイヤで巻回されている、請求２に記載の加熱回路。
【請求項４】
前記ファン・モータが、電力供給された際、少なくとも２アンペアの電流を有する、請求項１に記載の加熱回路。
【請求項５】
前記ファン・モータの動作速度が前記加熱回路の電力出力に従って変動する電流によって制御される、請求項１に記載の加熱回路。
【請求項６】
電気的なヒータの加熱回路であって、第１電力で熱を発生する第１加熱要素と、前記第１電力よりも大きな第２電力で熱を発生する第２加熱要素と、前記加熱要素の各々に対して直列接続されたファン誘導モータと、電力入力手段を前記加熱要素及び前記ファン誘導モータに対して選択的に接続する多位置スイッチと、を少なくとも備え、第１位置における前記多位置スイッチが、前記電力入力手段、前記第１加熱要素、並びに、前記ファン誘導モータを前記第１回路内において直列に接続して、前記ファン・モータに第１速度で動作させ、第２位置における前記多位置スイッチが前記第１回路を接続解除すると共に、前記電力入力手段、前記第２加熱要素、並びに、前記ファン誘導モータを第２回路内において直列に接続して、前記ファン・モータを前記第１速度よりも大きな第２速度で動作させ、前記ファン・モータの速度が前記加熱要素の増大された電力に伴って自動的に増大されることから成る加熱回路。
【請求項７】
前記多位置スイッチが第３位置を含み、該第３位置で、前記加熱要素を前記電力入力手段に対して並列接続させ且つ前記ファン誘導モータを前記加熱要素に対して直列させて前記１回路及び前記第２回路の双方に電力供給して、前記加熱要素に前記第２電力よりも大きな第３電力で熱を集合的に発生させると共に前記ファン誘導モータに前記第２速度よりも大きな第３速度で動作させる、請求項６に記載の加熱回路。
【請求項８】
前記誘導モータが少なくとも２０ゲージのワイヤで巻回されている、請求７に記載の加熱回路。
【請求項９】
前記ファン誘導モータが、電力供給された際、少なくとも２アンペアの電流を有する、請求項６に記載の加熱回路。
【請求項１０】
前記第３速度での前記ファン誘導モータが１０アンペアを上回る電流で動作する、請求項８に記載の加熱回路。
【請求項１１】
前記ファン誘導モータに対して直列な、リセット自在温度遮断スイッチ及び温度ヒューズを含む、請求項６に記載の加熱回路。
【請求項１２】
前記第１電力が約５００ワットであり、前記第２電力が約１０００ワットであり、そして、前記第３電力が約１５００ワットである、請求項６に記載の加熱回路。
【請求項１３】
前記ファン誘導モータに対して直列な、温度遮断スイッチ及び温度ヒューズを含む、請求項１２に記載の加熱回路。
【請求項１４】
前記ファン誘導モータが１４ゲージのワイヤで巻回されている、請求項１２に記載の加熱回路。
【請求項１５】
前記ファン誘導モータが３アンペア乃至１５アンペアの範囲内の電流によって駆動される、請求項１４に記載の加熱回路。
【請求項１６】
２位置温度応答スイッチを含み、該２位置温度応答スイッチが、第１位置において、前記ファン誘導モータ及び前記第１加熱要素を前記電力入力手段に対して直列接続させ、第２位置において、前記ファン誘導モータ及び前記第２加熱要素を直列接続させ、前記２位置温度応答スイッチが固定温度に相対する空気温度を測定すると共に、前記測定空気温度が前記固定温度を上回る際に前記第２位置で動作し、前記測定空気温度が前記固定温度を下回る際に前記第２位置へ転換する、請求項６に記載の加熱回路。
【請求項１７】
前記固定温度を上回る更なる空気温度を検知するに及んで、前記加熱回路への電力を妨げる更なる温度センサ・スイッチを含む、請求項１６に記載の加熱回路。
【請求項１８】
ポータブル・ヒータの電気的回路であって、複数の加熱要素に対して直列に接続されたファン誘導モータと、前記加熱要素を電源及び前記ファン誘導モータに対して選択的に直列接続して相互に異なる熱出力を作り出させる多位置スイッチと、を備え、前記ファン誘導モータが前記熱出力に比例して当該ファン誘導モータの速度を自動的に変更すべく前記加熱要素によって調節されることから成る電気的回路。
【請求項１９】
前記誘導ファン・モータが前記選択された熱出力と比例して変動する電流によって電力供給される、請求項１８に記載の電気的回路。
【請求項２０】
前記ファン誘導モータが少なくとも２アンペア且つ１５アンペア未満の電流によって電力供給され、前記ファン誘導モータが少なくとも２０ゲージのワイヤで巻回されたステータ及びロータを具備する２極モータである、請求項１９に記載の電気的回路。
【請求項２１】
ヒータであって、選択可能な複数の抵抗ヒータから成る抵抗加熱構成と電気的ファンとに対して電力供給する電気的回路を備え、前記電気的ファンが、前記抵抗加熱構成の前記選択可能な複数の抵抗ヒータの内の１つ或は幾つかを流れると共に電力供給する電流を受け取ってその電流だけによって電力供給されていることから成るヒータ。
【請求項２２】
前記抵抗加熱構成が相互に異なる熱出力を作り出し、前記ファンの速度が前記熱出力と比例して変動する、請求項２１に記載のヒータ。
【請求項２３】
前記電気的回路が相互に異なる熱出力を選択する多位置スイッチを具備し、前記抵抗加熱構成が少なくとも２つの抵抗加熱要素を含み、前記多位置スイッチが、前記電気的ファンに対して前記抵抗加熱要素を選択的に直列接続して、相互に異なる熱出力を作り出させると共に前記電気的ファンの動作速度を前記選択された熱出力の関数として自動的に変動させる、請求項２１に記載のヒータ。
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図２】
2005504257.tif 000031
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図４】
2005504257.tif 000032
【手続補正書】
【提出日】平成15年9月29日(2003.9.29)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヒータの電気的な加熱回路であって、第１加熱要素及び第２加熱要素と、前記第１及び第２の加熱要素の各々に対して直列接続されたファン・モータと、電力入力手段を前記加熱要素及び前記ファン誘導モータに対して選択的に接続する多位置スイッチと、を少なくとも備え、第１位置における前記多位置スイッチが第１回路を提供し、該第１回路が、前記電力入力手段、前記第１加熱要素、並びに、前記ファン誘導モータを直列に接続して、前記ファン・モータに第１速度で動作させると共に前記第１加熱要素に第１電力での熱を作り出させ、第２位置における前記多位置スイッチが前記第１回路を接続解除して第２回路を提供し、該第２回路が、前記電力入力手段、前記第２加熱要素、並びに、前記ファン・モータを直列に接続して、前記ファン・モータを前記第１速度よりも大きな第２速度で動作させると共に前記第２加熱要素に前記第１電力の割合よりも大きな第２電力での熱を作り出させて、前記ファン・モータの速度が前記加熱要素の増大された電力に伴って自動的に増大されることから成る加熱回路。
【請求項２】
前記多位置スイッチが第３位置を含み、該第３位置で、前記加熱要素を前記電力入力手段に対して並列接続させ且つ前記ファン誘導モータを前記加熱要素に対して直列接続させて前記第１回路及び前記第２回路に電力供給して、前記加熱要素に前記第２電力よりも大きな第３電力で熱を集合的に発生させると共に前記ファン誘導モータに前記第２速度よりも大きな第３速度で動作させる、請求項１に記載の加熱回路。
【請求項３】
前記ファン・モータが少なくとも２０ゲージのワイヤで巻回されている、請求２に記載の加熱回路。
【請求項４】
前記ファン・モータが、電力供給された際、少なくとも２アンペアの電流を有する、請求項１に記載の加熱回路。
【請求項５】
前記ファン・モータの動作速度が前記加熱回路の電力出力に従って変動する電流によって制御される、請求項１に記載の加熱回路。
【請求項６】
電気的なヒータの加熱回路であって、第１電力で熱を発生する第１加熱要素と、前記第１電力よりも大きな第２電力で熱を発生する第２加熱要素と、前記加熱要素の各々に対して直列接続されたファン誘導モータと、電力入力手段を前記加熱要素及び前記ファン誘導モータに対して選択的に接続する多位置スイッチと、を少なくとも備え、第１位置における前記多位置スイッチが、前記電力入力手段、前記第１加熱要素、並びに、前記ファン誘導モータを前記第１回路内において直列に接続して、前記ファン・モータに第１速度で動作させ、第２位置における前記多位置スイッチが前記第１回路を接続解除すると共に、前記電力入力手段、前記第２加熱要素、並びに、前記ファン誘導モータを第２回路内において直列に接続して、前記ファン・モータを前記第１速度よりも大きな第２速度で動作させ、前記ファン・モータの速度が前記加熱要素の増大された電力に伴って自動的に増大されることから成る加熱回路。
【請求項７】
前記多位置スイッチが第３位置を含み、該第３位置で、前記加熱要素を前記電力入力手段に対して並列接続させ且つ前記ファン誘導モータを前記加熱要素に対して直列させて前記１回路及び前記第２回路の双方に電力供給して、前記加熱要素に前記第２電力よりも大きな第３電力で熱を集合的に発生させると共に前記ファン誘導モータに前記第２速度よりも大きな第３速度で動作させる、請求項６に記載の加熱回路。
【請求項８】
前記誘導モータが少なくとも２０ゲージのワイヤで巻回されている、請求７に記載の加熱回路。
【請求項９】
前記ファン誘導モータが、電力供給された際、少なくとも２アンペアの電流を有する、請求項６に記載の加熱回路。
【請求項１０】
前記第３速度での前記ファン誘導モータが１０アンペアを上回る電流で動作する、請求項８に記載の加熱回路。
【請求項１１】
前記ファン誘導モータに対して直列な、リセット自在温度遮断スイッチ及び温度ヒューズを含む、請求項６に記載の加熱回路。
【請求項１２】
前記第１電力が約５００ワットであり、前記第２電力が約１０００ワットであり、そして、前記第３電力が約１５００ワットである、請求項６に記載の加熱回路。
【請求項１３】
前記ファン誘導モータに対して直列な、温度遮断スイッチ及び温度ヒューズを含む、請求項１２に記載の加熱回路。
【請求項１４】
前記ファン誘導モータが１４ゲージのワイヤで巻回されている、請求項１２に記載の加熱回路。
【請求項１５】
前記ファン誘導モータが３アンペア乃至１５アンペアの範囲内の電流によって駆動される、請求項１４に記載の加熱回路。
【請求項１６】
２位置温度応答スイッチを含み、該２位置温度応答スイッチが、第１位置において、前記ファン誘導モータ及び前記第１加熱要素を前記電力入力手段に対して直列接続させ、第２位置において、前記ファン誘導モータ及び前記第２加熱要素を直列接続させ、前記２位置温度応答スイッチが固定温度に相対する空気温度を測定すると共に、前記測定空気温度が前記固定温度を上回る際に前記第２位置で動作し、前記測定空気温度が前記固定温度を下回る際に前記第２位置へ転換する、請求項６に記載の加熱回路。
【請求項１７】
前記固定温度を上回る更なる空気温度を検知するに及んで、前記加熱回路への電力を妨げる更なる温度センサ・スイッチを含む、請求項１６に記載の加熱回路。
【請求項１８】
ポータブル・ヒータの電気的回路であって、複数の加熱要素に対して直列に接続されたファン誘導モータと、前記加熱要素を電源及び前記ファン誘導モータに対して選択的に直列接続して相互に異なる熱出力を作り出させる多位置スイッチと、を備え、前記ファン誘導モータが前記熱出力に比例して当該ファン誘導モータの速度を自動的に変更すべく前記加熱要素によって調節されることから成る電気的回路。
【請求項１９】
前記誘導ファン・モータが前記選択された熱出力と比例して変動する電流によって電力供給される、請求項１８に記載の電気的回路。
【請求項２０】
前記ファン誘導モータが少なくとも２アンペア且つ１５アンペア未満の電流によって電力供給され、前記ファン誘導モータが少なくとも２０ゲージのワイヤで巻回されたステータ及びロータを具備する２極モータである、請求項１９に記載の電気的回路。
【請求項２１】
ヒータであって、選択可能な複数の抵抗ヒータから成る抵抗加熱構成と電気的ファンとに対して電力供給する電気的回路を備え、前記電気的ファンが、前記抵抗加熱構成の前記選択可能な複数の抵抗ヒータの内の１つ或は幾つかを流れると共に電力供給する電流を受け取ってその電流だけによって電力供給されていることから成るヒータ。
【請求項２２】
前記抵抗加熱構成が相互に異なる熱出力を作り出し、前記ファンの速度が前記熱出力と比例して変動する、請求項２１に記載のヒータ。
【請求項２３】
前記電気的回路が相互に異なる熱出力を選択する多位置スイッチを具備し、前記抵抗加熱構成が少なくとも２つの抵抗加熱要素を含み、前記多位置スイッチが、前記電気的ファンに対して前記抵抗加熱要素を選択的に直列接続して、相互に異なる熱出力を作り出させると共に前記電気的ファンの動作速度を前記選択された熱出力の関数として自動的に変動させる、請求項２１に記載のヒータ。
【請求項２４】
熱を発生する間に低出力電流制御モータに電力供給するために家庭用電圧源と接続する電気的回路であって、前記モータと直列接続された抵抗ヒータ手段と、前記抵抗ヒータ手段の値が前記家庭用電圧源との前記電気的回路の接続上に前記家庭用電圧源の電圧未満の該抵抗ヒータ手段にわたる電圧降下を提供するようなものであることと、前記家庭用電圧源未満の前記抵抗ヒータ手段にわたる電圧降下を作り出すべく該電気的回路を通る電流と、前記モータが加熱無しに前記抵抗ヒータ手段を通る電流を受け入れるべくある種のワイヤ・サイズのワイヤの少数の巻き数のコイル巻き線を有することと、を含んで、前記モータにわたる前記電圧降下が約５ボルト未満であることから成る電気的回路。
【請求項２５】
前記抵抗ヒータ手段が少なくとも２つの抵抗を備え、前記電気的回路が、前記抵抗ヒータ手段の加熱電力を変更させると共に前記モータのコイルを通る前記電流を変更させて前記モータの速度を変更すべく、前記抵抗を前記モータに対して選択的に直列接続するスイッチを含む、請求項２４に記載の電気的回路。
【請求項２６】
前記モータ巻き線のワイヤ・サイズが１４乃至１８ゲージ程度のワイヤである、請求項２５に記載の電気的回路。
【請求項２７】
前記モータ巻き線の巻き数が約２８回である、請求項２４乃至２６の内の何れか一項に記載の電気的回路。
【請求項２８】
前記モータがくま取り形２極誘電モータであり、そのコイル巻き線の巻き数が１極当たり約１４回を含む、請求項２４乃至２６の内の何れか一項に記載の電気的回路。
【請求項２９】
前記コイル巻き線の巻き数が２８回程度であり、前記巻き線のワイヤ・サイズが１４乃至１８ゲージ程度のワイヤである、請求項２４に記載の電気的回路。
【請求項３０】
前記モータが１極当たり約７回のワイヤ巻き数を有するくま取り形４極誘導モータである、請求項２９に記載の電気的回路。
【請求項３１】
前記抵抗ヒータ手段が並列接続された第１抵抗及び第２抵抗を含み、それら抵抗が第１サーモスタットを介して接続されて前記第１抵抗を通って流れる電流を遮断すると共に第２サーモスタットを介して接続されて第２抵抗を通って流れる電流を遮断し、前記第２サーモスタットが前記第１サーモスタットが前記第１抵抗へ流れる電流を遮断する温度よりも僅かに低い温度で前記第２抵抗へ流れる電流を遮断するように選択されて、自動熱制御及びモータ速度変更システムを提供している、請求項２４、２９、或は、３０に記載の電気的回路。
【請求項３２】
家庭用電圧源と接続された回路内においてファンを駆動する低電力電流制御モータであって、負荷が抵抗ヒータ手段であり、該抵抗ヒータ手段が、前記家庭用電圧源との前記電気的回路の接続上に前記家庭用電圧源の電圧未満の該抵抗ヒータ手段にわたる電圧降下を提供するような値を有し、前記モータが前記抵抗ヒータ手段及び前記家庭用電圧源と直列接続されたコイル巻き線を有することによって前記ヒータ手段を介して流れる電流が前記モータのコイル巻き線を通って流れ、前記コイル巻き線が少ない巻き数を有すると共に加熱無しでヒータ電流を受け入れるようなワイヤ・サイズであることから成るモータ。
【請求項３３】
前記ワイヤ・サイズが１４乃至１８ゲージ程度のワイヤである、請求項３２に記載のモータ。
【請求項３４】
前記コイル巻き線の巻き数が約２８である、請求項３２或は３３に記載のモータ。
【請求項３５】
前記モータが、前記モータ巻き線の巻き数が１極当たり約１４回を含むくま取り形２極誘導モータである、請求項３２或は３３に記載のモータ。
【国際調査報告】
2005504257.tif 000033
2005504257.tif 000034