(57)【要約】【課題】対流と放射（輻射）の両方を利用する電気式の熱源装置を得ることを目的とする。【解決手段】装置本体に設けた通気路の対向する側面の少なくとも一方の側面に熱源としての半導体発熱機能素子を配設するとともにこの半導体発熱機能素子に輻射放熱材を付設した構成とする。この対流放射熱源装置によれば、半導体発熱機能素子で発生した熱エネルギーを輻射熱と対流熱に転換して併用するので人や環境に優しいだけでなく小電力で耐用寿命も長く、安全性な熱源装置として使用することができるものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
通気路を有する装置本体からなり、この通気路の対向する側面の少なくとも一方の側面に熱源としての半導体発熱機能素子を配設するとともに前記半導体発熱機能素子に輻射放熱材を付設することからなる対流放射熱源装置。
【請求項２】
熱源としての半導体発熱機能素子は、酸化錫と、酸化鉛と塩化鉛との混合物を有機溶剤で溶解した溶解物とを還元剤を使用して混合加熱したのち冷却し、得られた発熱機能混合物を耐熱性基材に付着して所定形状に形成してなる請求項１に記載の対流放射熱源装置。
【請求項３】
通気路は装置本体の垂直方向に沿って設け、この通気路の頂部を開放するとともに下部に外気流入口を開設することからなる請求項１または２に記載の対流放射熱源装置。
【請求項４】
半導体発熱機能素子を通気路の垂直方向に沿って複数配設することからなる請求項３に記載の対流放射熱源装置。
【請求項５】
通気路の上部に上昇暖気の方向制御手段を配置することからなる請求項１〜請求項４のいずれかに記載の対流放射熱源装置。
【請求項６】
通気路の一部に暖気送出手段を配置することからなる請求項１〜請求項５のいずれかに記載の対流放射熱源装置。
【請求項７】
装置本体に移動手段を設けることからなる請求項１〜請求項６のいずれかに記載の対流放射熱源装置。
【請求項８】
請求項１〜４のいずれかに記載の対流放射熱源装置をペリカウンター内側に一体的に組み込むことを特徴とする窓際（ペリメータ）空調システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  この発明は生活暖房などに使用される熱源装置に関するものであり、一層詳細には、対流と放射（輻射）の両方を利用する電気式の熱源装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】  従来より、生活暖房などに使用される熱源装置（暖房装置）としては、電気、ガス、灯油などをエネルギー源とする種々の装置が提案され需要者の便宜に供されているが、これらのうち電気を使用する熱源装置は取り扱いの容易性などから局所あるいは個人用暖房の熱源としても広範に使用されている。
ところで、この種の電気式熱源装置では温度が変化しても抵抗値がほとんど変わらないシーズヒータが多用されているが、シーズヒータは周囲（環境）温度に関係なく発熱するため、温度ヒューズの接続、または、ヒータ周囲に耐熱性に優れた素材を使用する必要があるなどコストアップ要因が多かった。【０００３】  一方、温度が上昇するにつれてその抵抗値が急激に高くなり、発熱量が自動的に制限され過熱しないとされているＰＴＣ（Ｐｏｓｉｔｉｖｅ  Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）ヒータ、いわゆる、セラミックヒータも使用されている。しかしながら、このＰＴＣヒータはその抵抗値が周囲温度などによって変わるだけでなく、運転開始時の始動電流が大きく始動電流が収束して運転電流が安定するまでの時間も一定ではなく、さらにはキュリー温度が低いため温度上昇が制約を受け、経年劣化などで温度のコントロールが難しくなるなど実用面で種々の問題が指摘されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】  このような事情から、例えば、パネル型に形成した密封オイルなどの発熱体をカバーで被覆して二重構造とし、輻射熱（パネル）と対流熱（ラジエーター）の双方を利用して表面温度のムラを少なくすることにより暖房効率を向上させるようにした電気加熱式オイルヒータ装置なども実施化されている。
そして、この型式の装置は人や使用環境に優しい熱源装置ではあるが、オイル漏れなどに対処するために安全な密封構造を必要とするだけでなく、消費電力も１２Ａ程度と高いためさらに解決すべき点が指摘されていた。
【課題を解決するための手段】
【０００５】  ところで、発明者は、酸化錫と、酸化鉛と塩化鉛との混合物を有機溶剤で溶解した溶解物とを還元剤を使用して混合加熱後冷却し得られた発熱機能混合物をフィルムなどの基材に付着して所定形状に形成することにより、熱交換率が極めて高く利用範囲や自由度も高い新規な半導体熱交換素子（以下、説明を明快にするため、半導体発熱機能素子という）の開発に成功している。【０００６】  そして、この半導体発熱機能素子は、前述のＰＴＣヒータが実用面において種々の点を指摘されているのに対し、消費電力が小さいだけでなく耐用寿命も長く、短時間で昇温が可能であり、しかも錫と鉛の混合割合を調整することにより発熱上限温度を適宜設定できるなどの優れた点が確認されている。【０００７】  そこで、この発明では請求項１においては、装置本体の内部に通気路を設けてこの通気路の対向する側面の少なくとも一方の側面に半導体発熱機能素子を配設し、さらにこの半導体発熱機能素子に輻射放熱材を付設して対流熱とともに放射（輻射）熱も利用できる構成を採用することを特徴とするものである。【０００８】  請求項２に係る発明では、酸化錫と、酸化鉛と塩化鉛との混合物を有機溶剤で溶解した溶解物とを還元剤を使用して混合加熱したのち冷却し、得られた発熱機能混合物を耐熱性基材に付着して所定形状に形成してなる半導体発熱機能素子を熱源として使用するものである。【０００９】  また、請求項３に係る発明では、装置本体の垂直方向に沿って通気路を設け、この通気路の頂部を開放するとともに下部に外気流入口を開設することにより対流熱の効率的な利用を図るものである。【００１０】  請求項４に係る発明では、半導体発熱機能素子を通気路の垂直方向に沿って複数配設することにより通気路における空気の加熱を効率化する。【００１１】  請求項５に係る発明では、通気路の上部に上昇暖気を制御する、例えば、可動ルーバーなどの方向制御手段を配置することにより暖気の上昇方向を所望に応じて制御し得るように構成する。【００１２】  請求項６に係る発明では、通気路の一部に、例えば、シロッコファンなどの暖気送出手段を配置することことにより暖気の積極的な利用を図るようにする。【００１３】  さらに請求項７に係る発明では、装置本体に、例えば、ローラや車輪などの移動手段を設けることにより、所望環境での熱源装置として使用可能とする。【００１４】  さらにまた、請求項８に係る発明では請求項１〜４のいずれかに記載の電気式対流放射熱源装置をペリカウンター内側に一体的組み込んで窓際（ペリメータ）空調システムとして構成するものである。
【発明の効果】
【００１５】  本発明に係る熱源装置によれば、半導体発熱機能素子で発生した熱エネルギーを輻射熱と対流熱に転換して併用するので人や環境に優しいだけでなく、小電力で耐用寿命も長く、しかも半導体発熱機能素子は素材の調整により設定した発熱上限温度を自己制御するので安全性の面でも優れた熱源装置として使用することができるものである。【００１６】  また、構造が極めて簡単で取扱操作も容易なので、メンテナンスの簡便化を図ることができ、局所あるいは個人用暖房の熱源として好適に使用することができる。【００１７】  さらに、窓際（ペリメータ）空調システムの熱源装置として構成した場合は、システムの小型化とともにランニングコストの低減化、窓際環境の快適化などのほか大幅な省エネルギーを図ることができるなどの優れた効果を奏するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】  次に、本発明に係る対流放射熱源装置の最良の実施の形態として局所もしくは個人用の竪型熱源装置を例示し、添付図面を参照しながら以下詳細に説明する。【００１９】  図１および図２において、本発明に係る竪型熱源装置１０は、例えば、表面を塗装処理した亜鉛鉄板製の外被材１２により薄型のパネル状に形成された装置本体１４からなり、この装置本体１４の中央部に垂直方向に沿って延在する通気路１６を形成し、さらにこの通気路１６の頂部を暖気放出口１８として開放するとともに下部には外気流入口２０が開設されている。
また、通気路１６の対向する内側面にはこの通気路１６の空気を加熱して対流上昇させる加熱ユニット２２、２２が配設されている。【００２０】  各加熱ユニット２２は、図２からも明らかなように、半導体発熱機能素子２４からなる加熱シート２６の外側に、例えば、厚み寸法を１ｍｍ程度に設定したアルミ合金板にセラミックをプラズマコーティングし、加熱した際には１０μｍ前後の遠赤外線を放射（全放射率が０．８１程度）するように形成した輻射放熱板２８を耐熱性糊材により接着し、この輻射放熱板２８の外側に、耐熱温度を２００℃程度に設定した発泡ウレタン樹脂などを素材とする保温断熱材３０を介してこれも耐熱温度を８０℃程度に設定した硬質ウレタン樹脂などを素材とする断熱板３２を配設することにより構成されている。【００２１】  一方、半導体発熱機能素子２４は、酸化錫からなる主成分と、酸化鉛と塩化鉛との混合物をエチルアルコールなどで溶解した溶解物とを還元剤を使用して混合したのち約２００℃に加熱し、さらにこの加熱混合物にナイロン系樹脂などのバインダーを混合して加熱したのち冷却して得られた発熱機能混合物をポリイミド樹脂などの耐熱性フィルムシートに塗布してラミネート加工することにより形成されており、この半導体発熱機能素子２４（加熱シート２６）は、図示しない商用電源に接続して通電することにより予め設定された発熱上限温度に数分で発熱するように調製されている。
この場合、その発熱上限温度は、本実施の形態においては８０℃〜１１０℃（環境温度２０℃）に設定するが、後述する窓際（ペリメータ）空調システムで使用する際などは冷輻射による熱損失や対象雰囲気などを考慮して、例えば、１１０℃〜１４０℃（環境温度２０℃）に設定するのが好ましい。【００２２】  なお、本実施の形態において加熱ユニット２２は、通気路１４の両内側面に配設して通気路１４の空気を効率的に加熱できるように構成したが、用途・目的によっては一方の側面に配置するだけでもよく、また、加熱ユニット２２を両内側面に配設した場合でも切替スイッチなどにより状況に応じて一方のみに通電して発熱するように構成しても良いことは言うまでもない。さらにまた、半導体発熱機能素子２４（加熱シート２６）を通気路１６の垂直方向に沿って複数に分割配置して通気路１６の空気を多段にかつ迅速に加熱できるように構成することもできる。【００２３】  また、参照符号３４は暖気放出口１８に装着したスリット状蓋体であり、この蓋体３４の内側下部には外部要因などで加熱ユニット２２および／もしくは通気路１６などに異常過熱が生じた際にこの温度を検知して半導体発熱機能素子２４への通電を遮断するサーマルセンサ３６が配置されている。【００２４】  このように構成される本実施の形態に係る竪型熱源装置１０の使用に際しては、電源コードを商用電源に差し込んでスイッチ操作により通電すると、半導体発熱機能素子２４を形成する発熱機能混合物内において電子のぶつかり合いが即座に生じて面としての発熱が始まり、予め設定された上限温度に数分で上昇しこの温度を自己保持する。【００２５】  そして半導体発熱機能素子２４で発生した熱は、通気路１６の空気を暖めながら自然対流により上昇させて暖気放出口１８（スリット状蓋体３４）から６０℃程度の暖気として放出され、設置雰囲気を暖めることになる。一方、半導体発熱機能素子２４で発生した熱は隣接する輻射放熱板２８にも速やかに伝達されて前記上限温度近くまで上昇するが、この輻射放熱板２８の熱は１０μｍ前後の遠赤外線となって通気路１６雰囲気自体の温度を上昇させるとともに保温断熱材３０、断熱板３２および外被材１２を介して装置本体１４の側方に放射（輻射）され、近くの人や物体を芯から優しく加温することになるものである。
なお、この場合、装置本体１４の外被材１２などの表面温度は、保温断熱材３０や断熱板３２の作用で接触などによっても火傷等が発生することのない温度、例えば、４０℃以下に保持されており安全性の面で問題が生じることはない。【００２６】  図３は、装置本体１４の暖気放出口１８に可動ルーバー型蓋体３８を装着するとともに通気路１６の下部にタイマー制御などにより間欠的に駆動されるシロッコファン４０を配置し、さらに装置本体１４底部に移動用のローラ４２を配設した本発明に係る熱源装置の別の実施の形態であるが、この場合は通気路１６を上昇する暖気の上昇や放出方向を所望に応じて調整できるだけでなく、移動により熱源装置を所望の場所で使用することができるものである。【００２７】  なお、上述の実施の形態においては竪型に形成した熱源装置を例示して説明したが、平型に形成した装置本体の水平方向に沿って通気路を設け、この通気路の下側面に加熱ユニットを配設するとともに適所に外気流入口を開設し、さらに通気路の上側面でかつ前記外気流入口と整合しない位置に暖気放出口を開設する構成を採用することもでき、この場合は、例えば、座面などを輻射熱と対流熱を利用して優しく暖めることができる熱源装置としても好適に使用することができる。【００２８】  ところで、事務所ビルなど建造物の窓際（ペリメータ）の温度環境は日照や外気温の影響により日々ないしは年間を通じて複雑に変化していることが知られており、殊に冬季の冷輻射による熱損失は大きなものとなっている。そこで、室内空気をファンコイルユニットなどを使用して窓内側下部からガラス面に沿って噴出すとともに天井面から空調機に還気して窓際にエアバリア（エアカーテン）を形成し、このエアバリアで窓際に生じる冷輻射の影響が室内に拡散する前に除去するようにした空調システムが採用されているが、ファンコイルユニットは事務所等における始業前に運転を開始して所定の室温になるまで暖房能力一杯の運転行っているため、機器能力を最大負荷に設定しており、従って、機器が大型化してランニングコストも嵩むなどの点が指摘されていた。【００２９】  図４は、このような窓際（ペリメータ）空調システムに本発明に係る熱源装置を組み込んだ場合の実施の形態である。
具体的には、窓際（ペリメータ）にファンコイルユニット４４のケーシングとして鋼板製などのペリカウンター４６を設け、このペリカウンター４６の内側に熱源装置１０を一体的に組み込む構成を採用し、外気流入口２０から通気路１６に流入した室内空気を加熱ユニット２２、２２によって加熱し、ペリカウンター４６上面に開設した放出口１８から暖気として上昇させるとともに加熱ユニット２２の半導体発熱機能素子２４で発生した熱を輻射放熱板２８、保温断熱材３０、断熱板３２および外被材１２（ペリカウンター４６）を介して遠赤外線として室内に放射するようにしたものである。この場合、熱源装置１０のファンコイルユニット４４側の外被材１２からも室内空気流路４８に熱放射が伝播してファンコイルユニット４４の負荷も軽減される。【００３０】  このように構成することにより、従来の窓際（ペリメータ）空調システムの小型化とともにランニングコストの低減化も図ることができるだけでなく、窓際（足元）環境の快適化、メンテナンスフリー、さらには放射暖房の併用と暖房時における冷暖混合損失の減少などにより従来と比較して５０％以上の省エネルギーを達成することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明に係る対流放射熱源装置の最良の実施の形態である竪型熱源装置の一部省略断面説明図である。
【図２】図１に示す竪型熱源装置のＡ部拡大説明図である。
【図３】本発明に係る対流放射熱源装置の別の実施の形態を示す一部切欠説明図である。
【図４】本発明に係る対流放射熱源装置を窓際（ペリメータ）空調システムに組み込んだ実施の形態を示す概略断面説明図である。
【符号の説明】
【００３２】１０…熱源装置、
１２…外被体
１４…装置本体、
１６…通気路、
１８…暖気放出口、
２０…外気流入口、
２２…加熱ユニット、
２４…半導体発熱機能素子、
２６…加熱シート、
２８…輻射放熱板、
３０…保温断熱材、
３２…断熱板、
３４…スリット状蓋体、
３６…サーマルセンサ、
３８…可動ルーバー型蓋体、
４０…シロッコファン、
４２…ローラ、
４４…ファンコイルユニット
４６…ペリカウンター
４８…室内空気流路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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