(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
赤熱プレート式バーナと、
複数の熱電素子を直列に接続してなり、温接点が上記赤熱プレート式バーナの燃焼面近傍に配され、冷接点がこの燃焼面から遠ざけて配置される直列型熱電対と、
該直列型熱電対の温接点と冷接点との温度差により生じた熱起電力にて駆動される送風ファンと、
温風吸込口と、冷風吸込口が設けられ、該温風吸込口より吸い込まれた赤熱プレート式バーナからの燃焼ガスと、該冷風吸込口より吸い込まれた外部空気とを上記送風ファンに吸入させるための吸込通路と、
上記送風ファンにて送風された燃焼ガスと外部空気との混合気を外部へ吹出すための温風吹出口とを備え、
上記赤熱プレート式バーナからの輻射熱に加え、上記温風吹出口より吹き出される上記混合気によっても暖房を行うファン付赤外線ストーブにおいて、
上記送風ファンより送風される燃焼ガスと外部空気との混合気を上記温風吹出口に導く吹出通路を設けるとともに、
上記吹出通路より分岐され、該吹出通路内の混合気の一部を上記直列型熱電対の冷接点に向けて導く冷却通路を設けたことを特徴とするファン付赤外線ストーブ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、赤熱プレート式バーナからの輻射熱に加え温風によっても暖房を行うファン付赤外線ストーブに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、赤熱プレート式のガスバーナを備えた赤外線ストーブに送風ファンを設けて、赤熱プレートからの輻射熱に加え温風によっても暖房を行うタイプのストーブが知られている。
この種の赤外線ストーブとして、例えば実公平１−２７００８号公報においては、図１０に示すように、ガスバーナ１０４の燃焼熱を直列型熱電対１２１により電力に変換して送風ファン１１１に通電するようにしたものが提案されている。
この赤外線ストーブ１０１では、送風ファン１１１の回転に伴い、器体ケース１０３上面に開口された取込口１１７と連通した冷風吸込口１１４より器具外部の空気を吸引し、途中でガスバーナ１０４の燃焼ガスと混合して器具正面下方の温風吹出口１１０から送出する。
【０００３】
また、直列型熱電対１２１は、複数の熱電対素子１４１を直列に接続して作製され、赤熱プレート１０７の燃焼面に臨んで設けられて送風ファン１１１のモータに接続されている。
こうした直列型熱電対の一例として、図１１，１２に示すように、異なる二種の金属部材２３１，２３２の端部を接続してジグザグ状に連結することにより、複数個の熱電対素子２４１が連なって形成されるものが知られている。すなわち、各熱電対素子２４１の数だけ温接点ａ’と冷接点ｂ’とを形成することにより、一つ一つの熱電対素子２４１から得られる熱起電力は小さくても、全体としては大きな熱起電力を得る構成である。
この種の直列型熱電対２２１は、温接点ａ’と冷接点ｂ’との温度差に比例した熱起電力が得られる特性を持つものであるから、その温度差が大きいほど高い熱起電力が得られることが知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した赤外線ストーブ１０１において、このような直列型熱電対２２１を赤熱プレート１０７の横幅内に送風ファン１１１に充分な電力を供給するのに必要な数の熱電対素子２４１を組み込んで設置しようとして、金属部材２３１，２３２間の距離Ｈ’を狭くすると、放熱しにくくなって冷接点ｂ’がかなりの温度に上昇してしまい発生する熱起電力が低下するという問題があった。
本発明のファン付赤外線ストーブは上記課題を解決し、直列型熱電対の温接点と冷接点との温度差を大きくして、効率よく熱起電力を得ることを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する本発明の請求項１記載のファン付赤外線ストーブは、
赤熱プレート式バーナと、
複数の熱電素子を直列に接続してなり、温接点が上記赤熱プレート式バーナの燃焼面近傍に配され、冷接点がこの燃焼面から遠ざけて配置される直列型熱電対と、
該直列型熱電対の温接点と冷接点との温度差により生じた熱起電力にて駆動される送風ファンと、
温風吸込口と、冷風吸込口が設けられ、該温風吸込口より吸い込まれた赤熱プレート式バーナからの燃焼ガスと、該冷風吸込口より吸い込まれた外部空気とを上記送風ファンに吸入させるための吸込通路と、
上記送風ファンにて送風された燃焼ガスと外部空気との混合気を外部へ吹出すための温風吹出口とを備え、
上記赤熱プレート式バーナからの輻射熱に加え、上記温風吹出口より吹き出される上記混合気によっても暖房を行うファン付赤外線ストーブにおいて、
上記送風ファンより送風される燃焼ガスと外部空気との混合気を上記温風吹出口に導く吹出通路と設けるとともに、
上記吹出通路より分岐され、該吹出通路内の混合気の一部を上記直列型熱電対の冷接点に向けて導く冷却通路を設けたことを要旨とする。
【０００７】
上記構成を有する本発明の請求項１記載のファン付赤外線ストーブは、吹出通路と、この吹出通路から分岐する冷却通路を介して、送風ファンによって送風される混合気（以下、温風という。）の一部を直列型熱電対の冷接点に吹きつける。一般に、燃焼ガスに空気を混ぜることにより適切な温度（例えば、８０〜１００℃）に調整された温風は、温接点からの伝熱によりかなりの高温（例えば、２５０℃）になっている冷接点よりも温度が低い。従って、冷接点に温風を吹きつけることにより、冷接点を強制的に冷却することができる。
【０００８】
しかも、吹出通路という、冷接点へ温風を導く為に専用の冷却通路を形成しているので、温風の流れを冷接点に集中させることが可能となる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以上説明した本発明の構成・作用を一層明らかにするために、以下本発明のファン付赤外線ストーブの好適な実施形態について図１〜図９を用いて説明する。
【００１０】
図１は、本発明の一実施形態としてのファン付赤外線ストーブ（以下、単にストーブと略称する）の断面該略図であり、図２は正面図であり、図３は背面図であり、図４はこのストーブに備えられるバーナの正面図である。尚、図１は図２中の一点鎖線Ａ−Ａでの断面であり、図３においては器具内のファン給気筒を点線で示してある。
ストーブ１は、前面に輻射開口２が設けられた器体ケース３内に、この輻射開口２に対向させて赤熱プレート式のバーナ４を備える。従って、このバーナ４は、燃焼面５を略正面に向けて設けられる。
バーナ４は、燃料ガスと一次空気との混合室を形成するバーナ本体６と、バーナ本体６に装着される多数の炎孔が設けられたセラミックス製の燃焼プレート７とを備えた全一次空気式バーナであり、図示しない吸入孔から吸入された燃料ガスと一次空気とがバーナ本体６内で良好に混合され、その混合気が燃焼プレート７の炎孔から噴出して、燃焼プレート７上で表面燃焼する。また、バーナ本体６は、上バーナ本体８と下バーナ本体９とに上下二段で分割形成される。そして、燃焼プレート７は、上バーナ本体８と下バーナ本体９とにそれぞれ二枚ずつ設けられる構成であり、全面から燃料ガスを噴出する強火力設定と下バーナ本体９に設けられた二面のみから燃料ガスを噴出する弱火力設定との二種類の火力切換が行える。
【００１１】
器体ケース３内の底部には、バーナ４の燃焼ガスを器体ケース３前面下部に設けられた温風吹出口１０から送出する送風ファン１１が設けられる。バーナ４の後方には、バーナ４の上方近傍に温風吸込口１２を有し、送風ファン１１に燃焼ガスと外部空気とを導くファン給気筒１３が設けられる。ファン給気筒１３の後方上部には、複数の上冷風吸込口１４が設けられ、送出する燃焼ガスを火傷等の危険がない適切な温度にまで冷却するための空気が吸い込まれる。また、器体ケース３後面には、器具外部の空気を器体ケース３内に吸引するための複数の取込口１７が設けられる。図３に示すように、取込口１７は横長の開口であり、三列で器具の横幅全体にわたって形成される。また、ファン給気筒１３の横幅は器具の横幅よりも狭く、ファン給気筒１３の左右には空間が形成される。また、符号７０は取手である。
【００１２】
ファン給気筒１３内は途中まで仕切板１８によって、温風吸込口１２と連通した温風通路１９と上冷風吸込口１４と連通した冷風通路２０とに分割される。そして、上冷風吸込口１４は器具背面側に設けられているので、冷風通路２０は器体ケース３の後面と並走する構成となる。ファン給気筒１３の下部前面には、下冷風吸込口１６が設けられる。
また、送風ファン１１と温風吹出口１０とはファン排気筒２３によって連通される。そして、後述する直列型熱電対２１の冷接点ｂの近傍に冷却口５０を有した冷却筒５１がファン排気筒２３から分岐して設けられる。すなわち、ファン排気筒２３を通る燃焼ガスと空気との混合気の一部が冷却筒５１を通り、冷却口５０を介して冷接点ｂに吹きつけられる構成となる。ファン排気筒２３内には、混合気を冷却筒５１に導くためのガイド５２が設けられる。
【００１３】
従って、冷却ファン１１が駆動すると、温風吸込口１２から燃焼ガスが吸引されると共に、取込口１７を介して器具内に吸引された外部空気が上、下冷風吸込口１４，１６から吸引される。この際、上冷風吸込口１４の近傍に設けられた取込口１７を介して吸引された外部空気は、上冷風吸込口１４から吸引される。これに対して、上冷風吸込口１４から遠い、すなわち器具背面の左右側に設けられた取込口１７を介して吸引された外部空気は、ファン給気筒１３の左右の空間を通り、ファン給気筒１３の前面に回りこんで、下冷風吸込口１６から吸引される。
上冷風吸込口１４から吸引された空気は冷風通路２０を、温風吸込口１２から吸引された燃焼ガスは温風通路１９をそれぞれ流れ、仕切板１８がなくなった下流側で、下冷風吸込口１６からの空気と合流し、送風ファン１１に吸込まれ均一に混合される。そして、火傷しない程度の高温に調整された燃焼ガスと外部空気との混合気が温風としてファン排気筒２３を介して温風吹出口１０から送出される。ファン排気筒２３を流れる混合気の一部は、冷却筒５１を通って冷却口５０から送出され冷接点ｂを強制的に冷却する。この際、ファン排気筒２３内にガイド５２が設けられているため、混合気の一部は一定の割合でスムーズに冷却筒５１に導かれる。
尚、バーナ４の上方には、燃焼ガスをその自然ドラフト力により器具前面上部から排出する排気通路２４が形成される。燃焼ガスは全てが送風ファン１１によって吸引されるわけではなく、一部はこのような排気通路２４を通って器具外部へと排出される。
【００１４】
バーナ４の燃焼面５の前面には、前後二列で配列された直列型熱電対２１が対向して設けられ、この直列型熱電対２１で発生した熱起電力が送風ファン１１のモータの電源として用いられる。
輻射開口２には複数のガード棒２５が設けられ、器具本体内に使用者の手等が入らないようになっている。温風吹出口１０には、送出される温風を整流する複数のルーバー２６が設けられる。
また、器具正面には、向かって左側に点火レバー２７が、右側にバーナ４の火力を切替える火力切替レバー２８が設けられる。
【００１５】
次に、直列型熱電対２１について述べる。
直列型熱電対２１は、図１及び図５に示すように、燃焼面５に対して前後二列で配列された後熱電対列２９と前熱電対列３０とで構成される。
そして、図６〜８に示すように、後熱電対列２９は、略Ｌ字状外形のステンレス板からなる第一金属部材３１と、第一金属部材３１より薄い略Ｌ字状外形のコンスタンタン板からなる第二金属部材３２とからなる。尚、第一金属部材３１は、銅製、クロメル製、鉄製等でもよい。
【００１６】
第二金属部材３２は、下端部が段差Ｈが生じるように折り曲げられて折曲下端部３３が形成されると共に、先端部が下端部とは逆向きに段差Ｈが生じるように折り曲げられて折曲先端部３４が形成される。折曲先端部３４には、切り欠き部３７ｂが形成される。第一金属部材３１の先端部と下端部とは、折り曲げられずそれぞれ平先端部３６と平下端部３５とを形成している。平先端部３６には肉薄となる切り欠き部３７ａが形成される。
第一金属部材３１には、その上部と下部に組立穴３８ａが開口され、この組立穴３８ａのやや内側に高さＸの凸部３９ａがプレス加工により二つ形成される。また、第二金属部材３２にも同様に、その上部と下部に組立穴３８ｂが開口され、この組立穴３８ｂのやや内側に高さＸの凸部３９ｂがプレス加工により二つ形成される。凸部３９ａ，３９ｂは、金属部材３１，３２を交互に並べたときに第一金属部材３１と第二金属部材３２とで同じ向きに突出するように形成される。
【００１７】
後熱電対列２９は、これらの金属部材３１，３２を交互に並べ、その端部をジグザグ状に溶接して形成するが、この際金属部材３１，３２間の絶縁を確保するために、図９に示すような厚さＹ（Ｘ＋Ｙ＝Ｈ）の絶縁シート４０を金属部材３１，３２間に挟み込む。絶縁シート４０にも、その上部と下部に組立穴３８ｃが開口される。絶縁シート４０の組立穴３８ｃは、金属部材３１，３２間に絶縁シート４０を挟み込んだ際に、金属部材３１，３２の組立穴３８ａ，３８ｂと同じ位置となるように開口される。
【００１８】
そして、図８に示すように、これらの第一金属部材３１と第二金属部材３２とを、平先端部３６と折曲先端部３４とが向かい合い、平下端部３５と折曲下端部３３とが向かい合うように交互に配列し、その間に絶縁シート４０を挟み込んで、金属部材３１，３２の先端部と下端部とを交互に溶接してジグザグ状に連結することによって、複数の熱電対素子４１が直列に繋がって後熱電対列２９が形成される。この際、金属部材３１，３２及び絶縁シート４０がバラバラとならないように、図５に示すように、組立穴３８ａ，３８ｂ，３８ｃに線材４９を通しておく。
折曲先端部３４と平先端部３６との接合点が温接点ａとなり、折曲下端部３３と平下端部３５との接合点が冷接点ｂとなる。また、先端部３４，３６には切り欠き部３７ａ，３７ｂが形成されているので、温接点ａの熱容量は小さくなる。
【００１９】
上述したように第二金属部材３２の先端部と下端部とに、段差Ｈを設けることにより各金属部材３１，３２間に距離Ｈの隙間を形成して絶縁の確保と良好な放熱を図っている。
この場合、各金属部材３１，３２の先端部と下端部とが交互に溶接されただけの構造であるため、金属部材３１，３２がアコーデオンのように動いたり、金属部材３１，３２自身が歪んだりして距離が不均一となり、狭いところでは放熱しにくくなって冷接点ｂが高温になり、熱起電力が低下してしまうことがある。
そこで、本実施形態の直列型熱電対２１では、金属部材３１，３２に凸部３９ａ，３９ｂを形成している。凸部３９ａ，３９ｂの高さＸと絶縁シート４０の厚さＹを足すとちょうど金属部材３１，３２間の距離Ｈとなる。従って、金属部材３１，３２を交互に並べてその間に絶縁シート４０を挟み込んでいくと、凸部３９ａ，３９ｂが絶縁シート４０と当接して、金属部材３１，３２間の距離Ｈを確保する。つまり、この凸部３９ａ，３９ｂにより金属部材３１，３２間の空間が支持されるため、金属部材３１，３２を並べるだけで簡単に金属部材３１，３２を所定ピッチで等間隔に配列することができる。
さらに、溶接後に金属部材３１，３２がアコーデオンのように動いたり、金属部材３１，３２自身が歪んだりして距離が不均一になってしまうことも防止できる。
【００２０】
また、前熱電対列３０も後熱電対列２９と同様に、略Ｌ字状外形のステンレス板からなる第一金属部材と、第一金属部材より薄い略Ｌ字状外形のコンスタンタン板からなる第二金属部材と、絶縁シートとで構成される。前熱電対列３０の金属部材は、後熱電対列２９の金属部材３１，３２よりも小型に形成される。
そして、前熱電対列３０と後熱電対列２９とを、図５に示すように、コの字型の取付枠４２に収めて、後から押え板４３で押さえビス４８で止めて、直列型熱電対２１が形成される。後熱電対列２９と前熱電対列３０との間に、仕切り板４４を挟み、前、後熱電対列３０，２９と取付枠４２、押え板４３、仕切り板４４との間にそれぞれ絶縁帯４５を挟むことにより、後熱電対列２９と前熱電対列３０との間の絶縁が確保される。後熱電対列２９と前熱電対列３０とはリード線４６によって直列に接続される。
また、このように後熱電対列２９と前熱電対列３０とを固定することにより、絶縁シート４０の抜け止めにもなる。
【００２１】
直列型熱電対２１は、その温接点ａをバーナ４の燃焼面５に対向臨接し、その冷接点ｂを冷却口５０に臨ませて取り付けられる。つまり、冷接点ｂは、冷却口５０を介して送風ファン１１によって送出される混合気の流れの中に位置することになる。
【００２２】
ところで、金属部材３１，３２を並べてその先端部や下端部を溶接する作業は、金属部材３１，３２がバラバラになり易く困難な作業であり、熱電対列を取付枠４２と押え板４３とで挟み込んで直列型熱電対２１を組み立てる作業も絶縁シート４０が外れやすく手間のかかる作業である。
そこで、本実施形態においては、第一金属部材３１と第二金属部材３２と絶縁シート４０とにそれぞれ設けられた組立穴３８ａ，３８ｂ，３８ｃに、線材４９を通して、金属部材３１，３２と絶縁シート４０とがバラバラにならないようにした後に、端部を溶接し、直列型熱電対２１を組み立てる製造方法をとっている。線材４９は、これらの作業後に引き抜く。
【００２３】
上述した構成のストーブ１によれば、点火レバー２７を操作すると、四つの燃焼プレート７全面から燃料ガスが噴出し、図示しない電極からの放電により点火される。そして、赤熱した燃焼プレート７からの輻射熱により器具正面の使用者を直接温める。また、火力切替レバー２８を操作すると、燃料ガスが四つの燃焼プレート７全面から噴出する強火力設定とした下バーナ本体９に設けられた二面のみから噴出する弱火力設定とを切替えて、バーナ４の火力を使用者の好みに合わせて調節できる。
バーナ４が燃焼するとその燃焼熱により直列型熱電対２１の温接点ａが加熱され熱起電力が発生し、送風ファン１１が駆動する。そして、送風ファン１１によりバーナ４の燃焼ガスを温風吸込口１２から、取込口１７を介して器具内に吸引された外部空気を上、下冷風吸込口１４，１６から吸い込み、それらの混合気を温風吹出口１０から器具前面に向かって送出することにより、温風で室内全体を均一に加熱する。
【００２４】
この際、温風の一部は、ファン排気筒２３から分岐して設けられた冷却筒５１をとおり、冷却口５０から送出される。そして、直列型熱電対２１の冷接点ｂを冷却口５０に臨ませて取り付けているため、冷却口５０から送出される混合気を冷接点ｂに吹きつけることになる。
一般に、燃焼ガスに空気を混ぜることにより火傷しない程度の温度に調整された混合気は、温接点ａからの伝熱によりかなりの高温になっている冷接点ｂよりも温度が低い。本実施形態では、混合気は８０〜１００℃に調整され、混合気が吹きつけられない場合の冷接点ｂの温度はおよそ２５０℃である。このため、冷接点ｂに混合気を吹きつけることにより、冷接点ｂを強制的に冷却することができる。従って、温接点ａと冷接点ｂとの温度差を大きくして、効率よく熱起電力を得ることができる。
本発明者らの実験により、２５０℃だった冷接点ｂを２００℃にまで冷却できることが確かめられている。
しかも、冷接点ｂへ温風を導くために専用の冷却筒５１を形成しているので、温風の流れを冷接点ｂに集中させるこができ、より一層冷接点ｂの冷却効果が増す。更に、従来の場合と比べ、冷却筒５１を新たに設けるだけで済み、直列型熱電対２１の形状や、その他の器具内のレイアウト等を新たに設計しなおす必要がなく製造コストを抑制することができる。
また、ファン排気筒２３を流れる混合気は、ガイド５２によって、スムーズに冷却筒５１に導かれるので、より良好に冷接点ｂを冷却できる。
加えて、先端部３４，３６に切り欠き部３７ａ，３７ｂを形成して、温接点ａの熱容量を小さくしているので、温接点ａの温度がすばやく上昇すると共に、温接点ａが高温に加熱され直列型熱電対２１の出力をより向上させることができる。
【００２５】
また、ファン給気筒１３内が仕切板１８によって、器具背面側の冷風通路２０と前面側の温風通路１９とに分割されており、上冷風吸込口１４から吸引された空気は冷風通路２０を流れ、温風吸込口１２から吸引された燃焼ガスは温風通路１９を流れる。このため、高温の燃焼ガスから器具背面への伝熱を、冷風通路２０によって遮って、器具背面の温度上昇を防止することができ、安全性が増す。しかも、このように、ファン給気筒１３内を仕切板１８によって区切るといった簡単な構成であるから安価に実施することができる。
さらに、ファン給気筒１３の下部に設けられた下冷風吸込口１６から器具内の空気が吸引されると、器具内が負圧となり器体ケース３の後面に設けられた取込口１７から器具外部の空気が器具内に吸引される。このため、器具背面を器具外部の加熱されていない空気の流れで強制的に冷却して温度を下げることができ、より一層安全性が増す。しかも、このように、ファン給気筒１３の下部に下冷風吸込口１６を開口するといった簡単な構成であるから安価に実施することができる。
【００２６】
以上本発明の実施形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得ることは勿論である。
【００２７】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明の請求項１記載のファン付赤外線ストーブによれば、送風ファンによって送風される混合気（温風）の一部を直列型熱電対の冷接点に吹きつけて強制的に冷却できる。従って、温接点と冷接点との温度差を大きくして、効率良く熱起電力を得ることができる。しかも、冷却通路という冷接点へ温風を導く為に専用の通路を形成しているので、温風の流れを冷接点に集中させることが可能となり、より一層冷却効果が増す。更に、このような冷却通路を設けることにより、器具内のレイアウトを容易にすることもでき、製造コストを抑制することが可能となる。
【００２８】
なお、本発明の吸込通路は、本実施形態におけるファン給気筒１３に相当する。また、本発明の冷風吸込口は、本実施形態における上冷風吸込口１４および下冷風吸込口１６に相当する。さらに、本発明の吹出通路および冷却通路は、本実施形態におけるファン排気筒２３、冷却筒５１にそれぞれ相当する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態としてのファン付赤外線ストーブの断面概略図である。
【図２】本実施形態としてのファン付赤外線ストーブの正面図である。
【図３】本実施形態としてのファン付赤外線ストーブの背面図である。
【図４】本実施形態のバーナの正面図である。
【図５】本実施形態の直列型熱電対の斜視図である。
【図６】本実施形態の後熱電対列を構成する第一金属部材の三面図である。
【図７】本実施形態の前熱電対列を構成する第一金属部材の三面図である。
【図８】本実施形態の後熱電対列の背面図である。
【図９】本実施形態の絶縁シートの二面図である。
【図１０】従来例としてのファン付赤外線ストーブの断面概略図である。
【図１１】従来例としての直列型熱電対の正面図である。
【図１２】従来例としての金属部材の正面図である。
１…ストーブ、４…バーナ、５…燃焼面、７…燃焼プレート、１０…温風吹出口、１１…送風ファン、１２…温風吸込口、１３…ファン給気筒、１４…上冷風吸込口、２１…直列型熱電対、２３…ファン排気筒、４１…熱電対素子、５１…冷却筒、ａ…温接点、ｂ…冷接点。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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