(57)【要約】【課題】流入される空気を加熱するのに必要な消費電力を低減し、短時間に空気を高温化して効率的に暖房する温風暖房装置を提供する。【解決手段】マイクロ波吸収材によるマイクロ波の吸収に伴う熱エネルギーによりマイクロ波吸収発熱体（２１）を発熱させて貫通孔（２１ａ）内を通過する空気を加温する。【選択図】図２
2018119724.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気流方向上手側に設けられ、筐体内に空気を流入させると共に集塵する集塵フィルター及び電動ファンと、
筐体内の空気流方向下手側に設けられ、坦持材にマイクロ波吸収材が含有され、空気流方向に軸線を有した多数の貫通孔が形成されたマイクロ波吸収発熱体と、
筐体内におけるマイクロ波吸収発熱体の空気流方向上手側に設けられ、マイクロ波吸収発熱体へマイクロ波を発振出力するマイクロ波発振部材及びマイクロ波吸収発熱体に向かってマイクロ波を出力するマイクロ波出力部を備えたマイクロ波発振器と、
集塵フィルター又は電動ファンとマイクロ波発振器の間に応じた筐体内に取り付けられ、金属材にマイクロ波波長の１／4より小さい内径で空気の通過が可能な多数の孔が形成された第１シールド体と、
マイクロ波吸収発熱体の空気流方向下手側に応じた筐体内に取り付けられ、金属材にマイクロ波波長の１／４より小さい内径で空気の通過が可能な多数の孔が形成された第２シールド体と、
第１シールド体を通過した空気を筐体内のマイクロ波吸収発熱体側へ案内する空気流路と、
を備え、
マイクロ波発振器から出力されるマイクロ波をマイクロ波吸収材により吸収して変換される熱エネルギーによりマイクロ波吸収発熱体を発熱させて貫通孔内を通過する空気を加熱する温風暖房装置。
【請求項２】
請求項１において、
マイクロ波発振器にはマイクロ波発振部材の熱を放熱する複数枚の冷却フィンを設けると共に空気流路は第１シールド体を通過した空気を、少なくともマイクロ波発振器の冷却フィンを通過させてマイクロ波吸収発熱体側へ案内し、
少なくともマイクロ波発振器の冷却フィンを通過する空気を放熱されるマイクロ波発振部材の熱により予熱可能とした温風暖房装置。
【請求項３】
請求項１において、
マイクロ波吸収発熱体の担持材をセラミックスとし、該セラミックスの余熱により貫通孔を通過する空気を加熱可能とした温風暖房装置。
【請求項４】
請求項１において、
筐体の空気流上手側には、筐体内に流入される空気温度を検知する温度センサを設け、
該温度センサからの検知信号に基づいてマイクロ波発振器をＯＮ―ＯＦＦ制御可能にする温風暖房装置。
【請求項５】
請求項１において、
空気流路は第１シールド体を通過した空気を、マイクロ波出力部を除いたマイクロ波発振器側へ案内して予熱可能にする温風暖房装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流入する空気をマイクロ波吸収発熱材によるマイクロ波吸収に伴う発熱により空気を加熱して温風を生成する温風暖房装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば特許文献１に示す温風暖房装置にあっては、空気取入口と温風吹出口を設けている筐体本体内に設けられた温風流通路内に空気を送り込む送風ファンを配置すると共に温風流通路内にセラミックスヒーターを配置し、送風ファンにより送り込まれた空気をセラミックスヒーターにより加熱して送出することにより室内等の空間を暖房している。
【０００３】
また、特許文献２に示す温風装置は、セラミックス製のハニカム体の両端面及び多数の孔内に電気的に接続された各導電性塗膜を設けると共にハニカム体の孔に向かって送風する送風手段を設け、通電されて発熱する導電性塗膜により加熱されたハニカム体の孔内を通過する空気を加熱して温風を生成することにより暖房している。
【０００４】
いずれの装置にあっても、セラミックスヒーターやセラミックス製ハニカム体に塗布された導電性塗膜に通電して発熱させることにより空気を加熱する構造であるため、消費電力が増大する問題を有している。特に短時間で空気を加熱するには、立ち上がり時にセラミックスヒーターや導電性塗膜に大電力を印加する必要があり、消費電力が増大する問題を有している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−１１５４４５号公報
【特許文献２】特開２００７−１５５１５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
解決しようとする問題点は、温風を生成するのに時間が掛かると共にセラミックスヒーターに印加される電力の消費量が増大して暖房コストが高コスト化する点にある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、空気流方向上手側に設けられ、筐体内に空気を流入させると共に集塵する集塵フィルター及び電動ファンと、筐体内の空気流方向下手側に設けられ、坦持材にマイクロ波吸収材が含有され、空気流方向に軸線を有した多数の貫通孔が形成されたマイクロ波吸収発熱体と、筐体内におけるマイクロ波吸収発熱体の空気流方向上手側に設けられ、マイクロ波吸収発熱体へマイクロ波を発振出力するマイクロ波発振部材及びマイクロ波吸収発熱体に向かってマイクロ波を出力するマイクロ波出力部を備えたマイクロ波発振器と、集塵フィルター又は電動ファンとマイクロ波発振器の間に応じた筐体内に取り付けられ、金属材にマイクロ波波長の１／4より小さい内径で空気の通過が可能な多数の孔が形成された第１シールド体と、マイクロ波吸収発熱体の空気流方向下手側に応じた筐体内に取り付けられ、金属材にマイクロ波波長の１／４より小さい内径で空気の通過が可能な多数の孔が形成された第２シールド体と、第１シールド体を通過した空気を筐体内のマイクロ波吸収発熱体側へ案内する空気流路と、を備え、マイクロ波発振器から出力されるマイクロ波をマイクロ波吸収材により吸収して変換される熱エネルギーによりマイクロ波吸収発熱体を発熱させて貫通孔内を通過する空気を加熱することを最も主要な特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明は、流入される空気を加熱するのに必要な消費電力を低減し、短時間に空気を高温化して効率的に暖房することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明に係る温風暖房装置の概略を示す略体縦断面である。
【図２】温風暖房装置の略体横断面図である。
【図３】マイクロ波による空気の加熱状態を示す説明図である。
【図４】冷却フィンによる空気の予熱状態を示す説明図である。
【図５】マイクロ波発振器ＯＦＦ時におけるマイクロ波吸収発熱体の温度変化を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
マイクロ波発振器から出力されるマイクロ波をマイクロ波吸収材により吸収して変換される熱エネルギーによりマイクロ波吸収発熱体を発熱させて貫通孔内を通過する空気を加熱することを最良の形態とする。
【実施例１】
【００１１】
以下、本発明の実施例を図に従って説明する。
図１及び図２において、温風暖房装置１の筐体３は、後述するマイクロ波発振器7から出力されるマイクロ波を反射して外部への漏洩を規制可能なステンレス板、アルミニウム板若しくスチール板等の金属板を長方体形状に折曲し、該筐体３内の空気流方向中間部には取付け板５が内部を区画するように取り付けられる。該取付け板５には後述するマイクロ波発振器７のマイクロ波出力部７ａを挿通して空気流方向下手側に突出させる透孔５ａが形成される。また、取付け板５の図示する後方側端側には空気を流通させる開口５ｂが形成される。
【００１２】
なお、マイクロ波出力部７ａから出力されるマイクロ波が開口５ｂを介して後述する電動ファン１１側へ伝播して筐体３外へ漏洩するのを防止するため、開口５ｂに後述する第１及び第２シールド体１３，２３と同様に多数の孔が設けられた金属製のシールドを設ける構成としてもよい。
【００１３】
上記取付け板５の空気流方向上手側にはマグネトロン管型またはソリッドステート型で、２．４５ＧＨｚ以上のＩＳＭ周波数のマイクロ波を発振出力するマイクロ波発振器７が、そのマイクロ波出力部（アンテナ）７ａが透孔５ａを挿通して図示左側へ突出するように取り付けられる。
【００１４】
図は従来公知のマグネトロン管型のマイクロ波発振器７を示し、該マイクロ波発振器７はマグネトロン管７ｅの陰極が接続されるボックス状のフィルターケース７ｂと、マグネトロン管７ｅの陰極及び陽極側にそれぞれ設けられた磁石の磁気回路を形成し、両側面が開口した枠形状のヨーク７ｃと、該ヨーク７ｃ内におけるマグネトロン管７ｅの陽極外周面に軸線直交方向へ延出し、相互間に間隙を設けて積層される多数の冷却フィン７ｄ等とから構成される。該マイクロ波発振器７は従来公知であり、その詳細な説明を省略する。
【００１５】
筐体３の空気流上手側には集塵フィルター９が筐体３の図示右端の開口を覆い、着脱可能に設けられ、該集塵フィルター９の図示左側に応じた筐体３内には電動ファン１１が設けられる。該電動ファン９の図示左側に応じた筐体３内には第１シールド体１３が、各端縁が筐体３の内面に密着して隙間のない状態で取り付けられる。
【００１６】
該第１シールド体１３はマイクロ波を反射可能なステンレス、アルミニウム、スチール等の金属板、金属シートにマイクロ波発振器７から出力されるマイクロ波の１／４波長より小さい内径の孔が多数形成され、電動ファン１１の駆動に伴って筐体３内に流入された空気を通過させると共にマイクロ波発振器７から出力されるマイクロ波が筐体３外へ漏洩するのを規制する。
【００１７】
上記第１シールド体１３の空気流方向下手側にはマイクロ波発振器７の少なくとも冷却フィン７ｄを通過して上記開口５ｂへ延びる空気流路１５が設けられる。該空気流路１５は第１シールド体１３の孔を通過した空気をヨーク７ｃ内の冷却フィン７ｄに通過させた後に開口５ｂから後述するマイクロ波吸収発熱体２１側へ流出させるように案内する。そして空気は冷却フィン７ｄを通過する際に放熱されるマグネトロン管７ｅの熱により予熱される。なお、空気流路１５は上記冷却フィン７ｄの他にフィルターケース７ｂを含めて空気を案内する構成であってもよい。
【００１８】
上記取付け板５の空気流方向下手側に応じた筐体３の内面には発泡ウレタン樹脂等の断熱材１９が適宜の厚さで取り付けられる。そして上記取付け板５の図示左側に応じた筐体３内にはマイクロ波吸収発熱体２１が空間全体に亘って取り付けられる。該マイクロ波吸収発熱体２１は担持材をセラミックス材とし、これに酸化スラグ、フェライト、パーマロイ等の電磁波吸収材が混合され、多数の貫通孔２１ａを設けて焼成することにより形成される。
【００１９】
マイクロ波吸収発熱体２１における電磁波吸収材の含有量としては２０〜９０ｗｔ／％の範囲で適宜に設定すればよく、例えば含有量を２０ｗｔ／％として場合には約１００〜１１０度前後、４０ｗｔ／％として場合には約１３０〜１６０度前後、６０ｗｔ／％とした場合には２１０〜２７０度前後、８０ｗｔ／％とした場合には２８０〜３４０度前後、９０ｗｔ／％とした場合には３００〜４３０度前後に発熱する。
【００２０】
該マイクロ波吸収発熱体２１はマイクロ波発振器７のマイクロ波出力部７ａから出力されるマイクロ波を、混合された電磁波吸収材により吸収する際に熱エネルギーへ変換し、その熱エネルギーにより坦持体としてのセラミックスを加熱して貫通孔２１ａ内を通過する空気を加熱することにより温風化する。
【００２１】
筐体３の空気流方向下手側には第２シールド体２３が、各端縁が筐体３の内面に密着して図示左端開口を覆うように取り付けられる。第２シールド体２３は第１シールド体１３と同様にマイクロ波を反射可能なステンレス、アルミニウム、スチール等の金属板、金属シートにマイクロ波発振器７から出力されるマイクロ波の１／４波長より小さい内径の孔が多数形成され、マイクロ波吸収発熱体２１の貫通孔２１ａを通過して加熱された温風を筐体３外へ放出可能にさせると共にマイクロ波吸収発熱体２１を透過したマイクロ波が筐体３外へ漏洩するのを規制する。
【００２２】
また、上記集塵フィルター９の近傍にはサーミスタ、熱電対、ＩＣ温度センサ等の温度センサ２５が取り付けられ、該温度センサ２５は温風暖房装置１に流入される空気の温度を検知し、該温度センサ２５からの検知信号に基づいてマイクロ波発振器７をＯＮーＯＦＦ制御することにより室内を所望の温度に保たせる。
【００２３】
なお、筐体３の外面には操作盤が設けられ、該操作盤には制御手段が内蔵されると共に電源スイッチ、温度設定ボタン、設定温度表示部、温度表示部（いずれも図示せず）等が設けられる。制御手段は電源スイッチがＯＮ操作された状態で温度設定ボタンにより所望の温度が設定されると、上記温度センサ２５からの検知信号に基づいてマイクロ波発振器７をＯＮ−ＯＦＦ制御して室内の温度を一定に保つ。
【００２４】
また、筐体３の空気流方向下手側の端部（温風吹き出し口）には角度調整可能なルーバ−２７が設けられ、送出される温風の吹き出し角度が可変される。
【００２５】
上記のように構成された温風暖房装置１の作用を説明する。
電源スイッチがＯＮ操作されると、電動ファン１１を駆動して集塵フィルター９を介して空気を筐体３内に流入させた後に第シールド体１３の孔を通過させる。そして空気は空気流路１５により冷却フィン７ｄ間を通過した後に開口５ａを介してマイクロ波吸収発熱体２１側の筐体３内へ案内される。
【００２６】
そしてマイクロ波吸収発熱体２１側の筐体３内へ送出された空気は該マイクロ波吸収発熱体２１の貫通孔２１ａ内を通過した後に第２シールド体２３の孔を通過して筐体外へ送出される。
【００２７】
上記のように筐体３内に流入された空気がマイクロ波吸収発熱体２１の貫通孔２１ａを通過する際に、マイクロ波発振器７のマイクロ波出力部７ａからマイクロ波がマイクロ波吸収発熱体２１側へ出力されると、マイクロ波はマイクロ波吸収発熱体２１に対して直接、または筐体３の内面に反射しながら到達し、そのマイクロ波材に吸収されて変換される熱エネルギーにマイクロ波吸収発熱体２１が加熱されることにより空気が加熱されて温風に生成される。（図３参照）
【００２８】
また、マイクロ波発振器７のマグネトロン管７ｅはマイクロ波の発振出力時に高温化し、その熱が冷却フィン７ｄを介して放熱される。このため、筐体３内に流入された空気が冷却フィン７ｄ間を通過する際に、冷却フィン７ｄから放熱されるマグネトロン管７ｅの熱により予熱され、マイクロ波吸収発熱体２１に導入される空気を短時間で、かつ少ない消費電力で昇温し、温風を効率的に生成させる。（図４参照）
【００２９】
なお、冷却フィン７ｄ間に対して空気を通過させることによりマグネトロン管７ｅを効率的に冷却し、マイクロ波出力を安定化させると共にマグネトロン管７ｅの寿命を長くすることができる。
【００３０】
そして温風暖房装置１による暖房により室内温度、従って筐体３内に流入される空気温度が予め設定された温度に達して温度センサ２５から検知信号が出力されると、制御手段は温度センサ２５からの検知信号に基づいてマイクロ波発振器７をＯＦＦ制御してマイクロ波の発振出力を停止し、マイクロ波吸収発熱体２１による空気の加熱を中断させる。
【００３１】
このとき、マイクロ波吸収発熱体２１における電磁波吸収材の担持材がセラミックスであるため、その蓄熱作用による余熱により貫通孔２１ａを通過する空気の加熱を持続させることができ、急激な温度低下を回避し、次に電源がＯＮされるまでの間隔を長くすると共に設定温度までに回復する際の消費電力を低減することができる。（図５参照）
【００３２】
なお、図５に示す例は温風の吐出口における温度変化を示し、その際の設定条件は以下の通りである。
吐出口初期温度：１７．７℃
マグネトロン出力：６７０Ｗ
消費電力：９３８Ｗ
消費電力（送風機電力３２Ｗを含む）：２６７Ｗ／ｈ
吐出風量：約８ｍ／ｓ
【００３３】
本実施例は、筐体３内に流入した空気をマイクロ波発振器７の冷却フィン７ｄ間を通過させて予熱することによりマイクロ波吸収発熱体２１の貫通孔２１ａ内を通過する空気を短時間で、かつ少ない消費電力で効率的に昇温させて暖房することができる。
【００３４】
また、マイクロ波吸収発熱体２１における電磁波吸収材の坦持体をセラミックス材とすることによりマイクロ波発振器７の発振停止時にマイクロ波吸収発熱体２１が急激に温度低下するのを防止して加熱状態を持続することができ、貫通孔２１ａ内を通過する空気を有効に昇温させると共にマイクロ波発振器７の発振間隔を長くして電力の消費を低減することができる。
【００３５】
上記説明は、マグネトロン管型のマイクロ波発振器７により説明したが、マイクロ波発振器７をソリッドステート型とした場合であっても、マイクロ波の発振出力により半導体素子が高温化するため、半導体素子を収容する金属製シールドボックスの外面に多数の冷却フィンを設け、冷却フィン間に対して流入された空気を通過させることにより予熱し、マイクロ波吸収発熱体２１の貫通孔２１ａ内を通過する空気を効率的に昇温させる構成としてもよい。
【００３６】
上記説明は、空気流路１５内に少なくとも冷却フィン７ｄが位置するようにマイクロ波発振器７を取り付けて流入される空気の一部を予熱する構成としたが、流入される空気の全体が冷却フィン７ｄを通過するように空気流路１５を構成してもよい。
【００３７】
上記説明は、筐体３においてマイクロ波発振器７、集塵フィルター９、電動ファン１１、マイクロ波吸収発熱体２１等を直列状（同一軸線状）に配置して温風暖房装置１を構成したが、本発明においてはこれらを同一軸線上に配置する必要はなく、例えば集塵フィルター９、電動ファン１１を下部に配置すると共にマイクロ波発振器７、マイクロ波吸収発熱体２１を上部に配置した構成であってもよい。
【符号の説明】
【００３８】
１  温風暖房装置
３  筐体
５  取付け板
５ａ  透孔
５ｂ  開口
７  マイクロ波発振器
７ａ  マイクロ波出力部
７ｂ  フィルターケース
７ｃ  ヨーク
７ｄ  冷却フィン
７ｅ  マグネトロン管
９  集塵フィルター
１１  電動ファン
１３  第１シールド体
１５  空気流路
１９  断熱材
２１  マイクロ波吸収発熱体
２１ａ  貫通孔
２３  第２シールド体
２５  温度センサ
【図１】
2018119724.tif 000003
【図２】
2018119724.tif 000004
【図３】
2018119724.tif 000005
【図４】
2018119724.tif 000006
【図５】
2018119724.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成29年1月25日(2017.1.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３７】
上記説明は、筐体３においてマイクロ波発振器７、集塵フィルター９、電動ファン１１、マイクロ波吸収発熱体２１等を直列状（同一軸線状）に配置して温風暖房装置１を構成したが、本発明においてはこれらを同一軸線上に配置する必要はなく、例えば集塵フィルター９、電動ファン１１を下部に配置すると共にマイクロ波発振器７、マイクロ波吸収発熱体２１を上部に配置した構成であってもよい。
また、筐体３の温風吹き出し側、具体的には第２シールド体２３とルーバ２７の間にサーミスタ、熱電対、ＩＣ温度センサ等の過熱検知温度センサを設け、該過熱検知温度センサにより検知される温風温度が５０〜７０℃に達した際にはマイクロ波発振器７をＯＦＦ制御して過熱温風の送出を規制してやけど等を防止するように安全性を確保する構成としてもよい。