(57)【要約】【課題】  コールドドラフトを有効に防ぐことができるとともに、安価に製造できる、ケース寸法の小型化を可能とする、かつ取扱い上も安全であるとの優れた性質を有し、窓用ヒータとして好適に用いられるヒータ装置を提供する。【解決手段】  発熱線が組込まれた板状の発熱線収納部、前記発熱線収納部に接し、鉛直方向の熱伝達面を有する放熱部、及び前記発熱線収納部及び前記放熱部をその中に収納するケースを有することを特徴とするヒータ装置。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発熱線が組込まれた板状の発熱線収納部、前記発熱線収納部に接し、鉛直方向の熱伝達面を有する放熱部、及び前記発熱線収納部及び前記放熱部をその中に収納するケースを有することを特徴とするヒータ装置。
【請求項２】
発熱線として絶縁被覆発熱線を用いることを特徴とする請求項１に記載のヒータ装置。
【請求項３】
絶縁被覆発熱線として、連続した一本の絶縁被覆発熱線を用いることを特徴とする請求項２に記載のヒータ装置。
【請求項４】
発熱線収納部に発熱線が、略水平に配置されていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のヒータ装置。
【請求項５】
発熱線収納部は溝部を有し、発熱線が前記溝部に収納されていることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載のヒータ装置。
【請求項６】
発熱線収納部と放熱部は分割されており、発熱線収納部及び放熱部に押出材が用いられていることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれかに記載のヒータ装置。
【請求項７】
ケースが木材又は木／樹脂複合材料からなることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれかに記載のヒータ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建物内における窓からのコールドドラフト現象を効率的に防止する窓用ヒータ等に好適に用いられるヒータ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
窓面は断熱性能が低く、建物内で、壁、天井や床等よりも温度が低くなりやすい。その結果、コールドドラフトと呼ばれる冷気流が窓面から生じやすく、足元が冷える等の問題の原因となっている。そこで、窓下に設置され、上昇気流を生じさせてコールドドラフトを防ぐとともに、結露の防止にも寄与する窓用ヒータが開発されている。
【０００３】
このような窓用ヒータとしては、例えば、金属管の中に発熱線と絶縁材をシースした棒状ヒータ（シーズヒータ）を、金属製ケースの中に設けた構造のヒータが上市されている（非特許文献１）。しかし、シーズヒータは、金属管の中に発熱線と絶縁材をシースした構造であるためヒ−タ外径を小さくできない。従って、発熱体としてシーズヒータを用いた場合、ケース寸法が大きくならざるを得ず小型化が困難であった。また、シーズヒータは構造が複雑でコストが高いとの問題もある。
【０００４】
さらに、前記の窓用ヒータは、ケースが金属製であるため、シーズヒータ（発熱体）からケースに伝熱しやすく、使用者が触れやすいケース表面温度が上昇しやすく安全上の問題もあった。ケース表面の温度上昇を防ぐための断熱材の使用も、ケースが大きくなる原因となり、窓下の設置スペースは限られていることから困難であった。
【０００５】
又、発熱回路をフィルム状に形成した面状ヒータも開発、上市されており（非特許文献２）、このような面状ヒータを発熱体として用いた窓用ヒータも考えられる。しかし、窓用ヒータとしては窓幅全長に及ぶ長尺のものが求められることが多いが、この長尺の面状ヒータを一体形成するためには大型設備が必要になる。一方、短い面状ヒータを複数用いそれらを接合して長尺のものを得る場合には、それらを接続するための配線材料や手間が必要になる。従って、発熱体として面状ヒータを用いた窓用ヒータは、製造コストが高く高価とならざるを得ない。
【０００６】
又、導電性繊維の発熱層と絶縁層を積層させた面状発熱体を木質板材の面に接合した木質面状発熱体（特開平６−３００２８７号公報、特許文献１）や、合板や複合パネルの製造時に用いる接着剤中にカーボンブラック又はグラファイトを配合し、接着層に通電することにより発熱する発熱合板若しくは発熱複合パネル（特開平２００３−２３９５１９号公報、特許文献２）等の木製ヒータが提案されており、このような木製ヒータの窓用ヒータへの適用も考えられる。木製ヒータは、ケース表面の温度上昇を防ぎやすく、取扱上も安全であり、住宅の窓枠と調和しやすく見栄え上も優れている。しかし、木材は輻射率が高いことから輻射による熱放散が多く、窓用ヒータに求められる上昇気流を生成するために必要な発熱体単位面積当たりの空気への伝達熱量を大きくしにくい。又発熱体として木製ヒータを用いた場合、ケース寸法が大きくなる等の問題もある。
【０００７】
さらに、木製ケースとシーズヒータとの組合せも考えられるが、シーズヒータは表面温度が高いため、木製ケースのシーズヒータ側の表面温度を９０℃以下とすることは困難であり、安全のための法上の要請を満たすことは困難である。
【特許文献１】特開平６−３００２８７号公報
【特許文献２】特開平２００３−２３９５１９号公報
【非特許文献１】森永エンジニアリングホームページ［online］、［平成15年11月6日検索］、インターネット<http://www.rakuten.co.jp/solaris/422248/449225/>
【非特許文献２】株式会社河合電気製作所ホームページ、［平成15年11月13日検索］、インターネット<http://www.Kawaidenki.co.jp/seihin/film.html>
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、前記の従来技術の問題点を解決し、コールドドラフトを有効に防ぐことができるとともに、安価に製造できる、ケース寸法の小型化を可能とする、かつ取扱い上も安全であるとの優れた性質を有し、窓用ヒータとして好適に用いられるヒータ装置を提供することをその課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者は検討の結果、前記の課題は、発熱線を組込んだ板状の発熱部と、その発熱部に接し、かつ発生する上昇気流に平行な熱伝達面を有する放熱部を組合せた構成により解決できることを見出し、本発明を完成した。
【００１０】
即ち本発明は、その請求項１において、発熱線が組込まれた板状の発熱線収納部、前記発熱線収納部に接し、鉛直方向の熱伝達面を有する放熱部、及び前記発熱線収納部及び前記放熱部をその中に収納するケースを有することを特徴とするヒータ装置を提供するものである。
【００１１】
前記の構成において、発熱線から生じた熱は、板状の発熱線収納部の全体に熱伝導される。さらにこの熱は、発熱線収納部に接している放熱部に熱伝導され、熱伝達面を含む放熱部全体の温度が上昇する。ここで「放熱部が発熱線収納部に接している」とは、発熱線収納部と放熱部間で熱伝導が容易に起きるように、両者が配置されていることを意味する。
【００１２】
温度が上昇した熱伝達面から空気に熱伝導がされ、暖められた空気により上昇気流が発生する。この上昇気流によりコールドドラフトが防止される。又この暖められた空気は、窓面や窓周囲の壁面等を暖め、結露防止にも寄与する。
【００１３】
発熱線としては、絶縁被覆発熱線が好ましく用いられる。請求項２は、この好ましい態様に該当し、請求項１のヒータ装置であって、発熱線として絶縁被覆発熱線を用いることを特徴とするヒータ装置を提供するものである。
【００１４】
絶縁被覆発熱線とは、電熱線の周囲を絶縁体で被覆したものであり、例えば絶縁芯に電熱線を巻き付け塩化ビニルなどの絶縁体で被覆した発熱線が好ましく例示される。電熱線の材料としては、ニッケル・クロム、銅ニッケル等が例示される。又電熱線を被覆する絶縁材料としては、塩化ビニルやシリコンゴム等が例示される。
【００１５】
絶縁被覆発熱線としては、発熱密度が４００Ｗ／ｍ以下、外径が３ｍｍ以下、最小曲げ半径が３ｍｍであるものを用いることができる。即ち、絶縁被覆発熱線としては、汎用品を使用することができるので、本発明のヒータ装置を安価にすることができる。又このような、絶縁被覆発熱線は外径が小さく、かつ、可とう性に優れているため、ヒータ装置を小型化できる。
【００１６】
絶縁被覆発熱線としては、連続した一本の絶縁被覆発熱線が好ましく用いられる。連続した一本の絶縁被覆発熱線を用いることにより、各発熱線に電源を接続するための配線材料や手間を最小限にでき、ヒータ装置を安価にすることにできる。請求項３は、この好ましい態様に該当し、請求項２のヒータ装置であって、絶縁被覆発熱線として、連続した一本の絶縁被覆発熱線を用いることを特徴とするヒータ装置を提供するものである。
【００１７】
後述するように、発熱線収納部は、窓の幅に対応する水平方向の長さを有することが好ましく、従って水平方向に長い板状である。そこで長尺の発熱線を組込むときに、発熱線の屈曲をできるかぎり少なくするためには、発熱線を略水平方向に配置する必要がある。請求項４は、この好ましい態様に該当し、請求項１等のヒータ装置であって、発熱線収納部に発熱線が、略水平に配置されていることを特徴とするヒータ装置を提供するものである。
【００１８】
発熱線収納部は、発熱線が組込まれた板状であって、発熱線より発生した熱を放熱部に伝導する作用をする。後述のように放熱部は窓の幅に対応する水平方向の長さを有することが好ましく、従って発熱線収納部も、放熱部に対応して窓の幅に対応する水平方向の長さを有することが好ましい。従って通常、水平方向に長い板状となる。
【００１９】
発熱線収納部は、前記の作用をするものであるので、熱伝導率が大きくかつ発熱線からの発熱により損傷を受けない材料が用いられる。このような材料としては、アルミニウム、銅等の金属が挙げられる。
【００２０】
発熱線収納部は、発熱線を安定的に保持し、かつ発熱線からの熱を確実に放熱部に伝導するため、好ましくは、発熱線を収納するための溝部を有する。請求項５は、この好ましい態様に該当し、請求項１等のヒータ装置であって、発熱線収納部は溝部を有し、発熱線が前記溝部に収納されていることを特徴とするヒータ装置を提供するものである。さらに好ましくは、発熱線からの熱伝導をより増大させるため、発熱線は、その外周４方向全てが発熱線収納部又は放熱部と接触するように配置される。前記のように、発熱線は略水平に配置されるのが好ましいので、溝部も好ましくは略水平に配置される。
【００２１】
本発明のヒータ装置の放熱部は、発熱線収納部より熱伝導された熱を、その熱伝達面に伝え、暖められた上昇気流を発生する作用をするものである。従って、その材料としては、熱伝導率が大きく、発熱線からの発熱により損傷を受けない材料が好ましく用いられる。このような材料としては、アルミニウム、銅等の金属が挙げられる。
【００２２】
コールドドラフトを効率よく防止するためには、窓の幅全体にわたり上昇気流を発生することが好ましい。そこで、放熱部は窓の幅全体にわたる水平方法（壁面方向）の長さを有することが好ましい。一方、美観上や使い勝手等から、放熱部の厚み（壁面に垂直な方向の幅）は小さい方が好ましい。従って、好ましくは、放熱部は水平方法（壁面方向）に長尺なものとなる。
【００２３】
放熱部は、熱伝達面を有する必要があるが、この熱伝達面は、鉛直線に平行、すなわち、上昇気流の方向に平行となるように配置される。シーズヒータ等の様に上昇気流の流れを妨げる部材が存在しないため、この配置を採ることにより、コールドドラフト防止のための上昇気流を効率よく生成することができる。
【００２４】
発熱線から空気への熱伝達量を増大させ、熱交換性を向上させ、上昇気流をより効率よく生成するためには熱伝達面積は広い方が好ましい。従って、前記熱伝達面を多数有することが好ましく、前記熱伝達面を水平方向に多数並べた構造の放熱部がその好ましい例として挙げられる。又この方法により、放熱部の厚みを小さくでき、ヒータ装置としても小型化することができる。
【００２５】
熱伝達面は鉛直方向、即ち鉛直線に平行であり、かつ熱伝達面の上下や熱伝達面間に上昇気流を妨げる部材や構造等がないので、放熱部は、ヒータ装置が設置されたときの鉛直方向への押出し成型により容易に製造することができ、得られた押出材を組合せることにより容易に放熱部を形成することができる。すなわち、放熱部として押出材を用いることにより機械加工を最小限にできるので、機械加工に伴うコストを安価にすることができる。
【００２６】
放熱部と発熱線収納部は一体として形成されていてもよい。しかし、発熱線収納部は、好ましくは水平に配置された溝部を有するので、このような発熱線収納部を放熱部と一体に鉛直方向への押出し成型により作ることは困難である。又、一体成形後に溝部の形成が必要となり、加工コストの上昇となる。そこで、好ましくは、発熱線収納部と放熱部は分割されていることが好ましい。発熱線収納部と放熱部を分割構造とすることにより、発熱線収納部と放熱部に共に押出材を適用することが可能となり、安価なヒータを提供することができる。
【００２７】
請求項６は、この好ましい態様に該当し、請求項１等のヒータ装置であって、発熱線収納部と放熱部は分割されており、発熱線収納部及び放熱部に押出材が用いられていることを特徴とするヒータ装置を提供するものである。
【００２８】
前記の発熱線収納部と放熱部はケースに収納され、本発明のヒータ装置が形成される。このケースの材料としては、好ましくは、木材や木／樹脂複合材料等、熱伝導率が小さい材料が用いられる。木材や木／樹脂複合材料は金属に比較して熱伝導率が小さく、使用者が触れる可能性のある部分の温度を低くすることができ、取扱い上の安全性が向上する。又、美観上も住宅の窓枠や壁等と調和しやすく、見栄えの点でも優れている。請求項７は、この好ましい態様に該当し、請求項１等のヒータ装置であって、ケースが木材又は木／樹脂複合材料からなることを特徴とするヒータ装置を提供するものである。この好ましい態様においても、上部カバー等、一部に金属が用いられてもよい。
【００２９】
ここで木／樹脂複合材料とは、木材とポリエチレン、ポリプロピレン、ＡＢＳ樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン等の樹脂との複合材料である。木材をケースに用いた場合、それと接する発熱体の温度は９０℃以下である必要がある。シーズヒータを用いた加熱の場合この温度以下とすることは困難であるが、前記の放熱部と発熱線収納部の組合せを用いることにより、９０℃以下を達成することが可能となる。
【００３０】
本発明のヒータ装置は、前記の構成の他に、ヒータ装置として通常求められる構成、例えば電源スイッチ、サーモスタット等の部品を通常有する。
【発明の効果】
【００３１】
本発明のヒータ装置を窓下部等に設置することにより、コールドドラフトを有効に防ぐことができるとともに、結露防止にも寄与する。本発明のヒータ装置は、安価に製造でき、ケースの小型化、従ってヒータ装置全体の小型化も可能である。さらに、ケースとして、木材や木／樹脂複合材料を用いた場合は、取扱い上も安全であり、美観上も好ましい。従って、窓用ヒータとして好適に用いられる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
次に図を用いて、本発明を実施するための最良の形態を説明する。
図１は、本発明のヒータ装置の一例を示す分解斜視図である。本例のヒータ装置は、板状の発熱線収納部３を２個有している。放熱部５は、２個の発熱線収納部３に挟まれており、両面から熱は放熱部５に熱伝導される。発熱線収納部３の数は１でもよいが、このように２個有すると放熱量を大きくすることができ好ましい。
【００３３】
図１に示すように、発熱線収納部３には、１本の発熱線４が複数回折り曲げられながら水平に配置されている。この発熱線の状態は、それが図１に示されていない他方の発熱線収納部３でも同様である。２個の発熱線収納部３にそれぞれ組込まれている発熱線４は互いにつながっている。従って、ヒータ装置全体として発熱線４は１本であり、この１本の発熱線４への通電を制御することにより、ヒータ装置全体の加熱を制御することができる。
【００３４】
発熱線４の両末端はリード線７に接続されており、リード線７は電気箱１２に導かれて電源線１４と通電しており、電源スイッチ１３のオンーオフにより、ヒータ加熱及びその停止がされる。又、放熱部５の長手方向の一端にはサーモスタット１１が設置され、放熱部５の温度に基づいてヒータ加熱及びその停止をして放熱部５の温度を制御している。
【００３５】
図１に示すように、放熱部５は、鉛直方向の熱伝達面５１が水平方向に多数、平行に並んだ構造をしている。熱伝達面５１は、互いに平行に並んだ構造でなくてもよく、例えば隣接する２個の熱伝達面５１を放熱部壁面５０とで三角柱を形成するように配置してもよい。ただし、押出し成形の容易さを考慮すると本例のような平行に並んだ構造が好ましい。なお、放熱部壁面５０も熱伝達面として作用し、上昇気流の発生に寄与する。
【００３６】
本例の放熱部５は、アルミニウム製の押出材であり、発熱線収納部３とは分離された構成であり、別個に製造された後、両者が接するように組立てられている。発熱線４が組込まれた発熱線収納部３とそれに挟まれた放熱部５は、ケース２及び上部カバー８、側面カバー９により覆われている。本例では、上部カバー８及び側面カバー９は金属製であるが、他の材料を用いることも可能である。ケース２は木製であり、使用者が触れやすい面の温度上昇を抑え、取扱い上の安全も達成されている。放熱部５で生成した上昇気流は、上部カバー８の開口部を通り、窓部に上昇気流が送られる。
【００３７】
図２は、図１の例のヒータ装置の、水平（長手）方向に垂直な断面図である。発熱線収納部３には、溝４１が形成されており、発熱線４が、その外周４方向全てが発熱線収納部３又は放熱部５と接するように配置されている。発熱線収納部３と放熱部５は、別個に製造された別の部材であるが、熱伝導が容易に行われるように発熱線収納部３の板状表面と放熱部５の側面の全面に渡って接している。
【００３８】
発熱線収納部３、発熱線４及び放熱部５は、放熱構造部１５を形成し、この放熱構造部１５の外部は、木製のケース２、金属製の上部カバー８、下部カバー１０により覆われ、脚６上に設置されている。
【００３９】
放熱部５が金属（アルミニウム）製の押出材で十分な熱交換面積を有しているので、発熱線４の表面温度が高くても、木製のケース２に接する部分は９０℃以下であり、かつコールドドラフト防止に必要十分な上昇気流を発生させることができる。
【００４０】
図３は、図１の例のヒータ装置を組立後の窓用ヒータ１の外観を示す斜視図である。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明のヒータ装置の一例を示す分解斜視図。
【図２】図１の例のヒータ装置の、長手方向に垂直な断面図。
【図３】図１の例のヒータ装置を組立後の外観を示す斜視図。
【符号の説明】
【００４２】
１    窓用ヒータ
２    ケース
３    発熱線収納部
４    発熱線
４１  溝
５    放熱部
５０  放熱部壁面
５１  熱伝達面
６    脚
７    リード線
８    上部カバー
９    側面カバー
１０  下部カバー
１１  サーモスタット
１２  電気箱
１３  電源スイッチ
１４  電源線
１５  放熱構造部
【図１】
2005172310.tif 000003
【図２】
2005172310.tif 000004
【図３】
2005172310.tif 000005