(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
二種類の金属部材を交互に複数並べ、そ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が連結して形成した直列型熱電対において、
上記異種金属部材の並び合う面に、隣り合う金属部材間の間隔を規定する凸部を設けると共に、
上記異種金属部材間に絶縁シートを挟み込んだことを特徴とする直列型熱電対。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、二種類の異種金属部材を交互に配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が連結して形成した直列型熱電対に関する。
【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１２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、複数の熱電対素子１４１を直列に接続した直列型熱電対１２１を赤熱プレート１０７に対向臨設し、送風ファン１１１のモータに接続している。
【０００３】
こうした直列型熱電対の一例として、図１３，１４に示すように、異なる二種類の金属部材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。
【０００４】
この種の直列型熱電対２２１の出力を向上させる方法としては、温接点ａ’と冷接点ｂ’との温度差を大きくすることや、金属部材２３１，２３２の電気抵抗を小さくする等が考えられる。
また、このような直列型熱電対２２１では、金属部材２３１，２３２間の距離Ｈ’がばらつき偏りができると、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。このため、距離Ｈ’はできるだけ均一な方が望ましい。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、金属部材２３１，２３２間の距離Ｈ’を一定に保って、温接点ａ’や冷接点ｂ’を溶接していくのは、困難な作業であり、均一かつ良質な製品を量産することが難しかった。
また、特別な治具等を用いて金属部材２３１，２３２間を均一にして直列型熱電対２２１を作製したとしても、その後のファン付赤外線ストーブ１０１などの器具への組み付けの際などに、各金属部材２３１，２３２がアコーデオンのように動いて、距離Ｈ’が不均一になってしまうという問題もあった。
本発明の直列型熱電対は上記課題を解決し、金属部材間の距離を容易に均一化することを目的とする。
【０００６】
【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記載の直列型熱電対は、
二種類の金属部材を交互に複数並べ、そ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が連結して形成した直列型熱電対において、上記異種金属部材の並び合う面に、隣り合う金属部材間の間隔を規定する凸部を設けると共に、
上記異種金属部材間に絶縁シートを挟み込んだことを要旨とする。
【０００７】
上記構成を有する本発明の請求項１記載の直列型熱電対では、金属部材及び絶縁シートを並べると、金属部材に設けられた凸部により、金属部材と絶縁シート間に凸部の大きさと同じ一定幅の隙間が生じる。つまり、金属部材と絶縁シートとを単に並べていくだけで、金属部材を所定ピッチで等間隔に配列することができる。
しかも、金属部材と絶縁シートとの間は、凸部によって固定されているので、後の器具等への組付けの際にも、金属部材間の距離に偏りが生じることはない。
【０００８】
【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１１を用いて説明する。
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【００１１】
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の前方下部には、後述する直列型熱電対２１の冷接点ｂの近傍に中冷風吸込口１５を有した吸込筒２２が連結され、吸込筒２２の下方には下冷風吸込口１６が開口される。
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。
【００１２】
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、中、下冷風吸込口１４，１５，１６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、中冷風吸込口１５や下冷風吸込口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、中冷風吸込口１５及び下冷風吸込口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温風吹出口１０から送出される。
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
直列型熱電対２１は、その温接点ａをバーナ４の燃焼面５に対向隣接し、その冷接点ｂを中冷風吸込口１５に臨ませて取り付けられる。つまり、冷接点ｂは、中冷風吸込口１５を介して送風ファン１１に吸引される空気の流れの中に位置することになる。
【００２１】
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。
【００２２】
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、中、下冷風吸込口１４，１５，１６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噴出送出することにより、温風で室内全体を均一に加熱する。
【００２３】
この際、直列型熱電対２１の冷接点ｂを中冷風吸込口１５に臨ませて取り付けているため、中冷風吸込口１５に吸引される空気の流れの中に冷接点ｂが位置することになり、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。
しかも、中冷風吸込口１５は、ファン給気筒１３から分岐した吸込筒２２に設けているものであるから、吸込位置を自由にレイアウトでき、冷接点ｂの極近傍に配置することができる。このため、空気の流れを冷接点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、このような冷却用の空気は、取込口１７を介して器具内に吸引された後、ファン給気筒１３の左右の空間を流れてファン給気筒１３の前面に回りこんでくるものであるから、冷却用空気が燃焼ガスによって加熱されることはなく、冷えた空気で冷接点ｂを良好に冷却できる。
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。
【００２４】
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や中冷風吸込口１５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の下部に中、下冷風吸込口１５，１６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。
【００２５】
また、金属部材３１，３２に凸部３９ａ，３９ｂを設けているので、金属部材３１，３２を並べて絶縁シート４０を挟み込み端部を溶接するだけで、特別な治具を用いたり高度な技術を必要とせずに、簡単に金属部材３１，３２間の距離を均一にすることができる。更に、金属部材３１，３２と絶縁シート４０との隙間は、凸部３９ａ，３９ｂによって支持されているので、バーナ４への組付けの際などに金属部材３１，３２が動いて金属部材３１，３２間の距離に偏りが生じることも防止できる。
すなわち、簡単且つ低コストで、金属部材３１、３２間の距離を均一にし放熱し易くして、直列形熱電対２１の効率を向上させることができる。
【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。
例えば、図１０や図１１に示すように、吸込筒の先端を伸ばして形成し、先端上面を切り欠いてそこに冷接点ｂを挿入することにより、吸込筒３２２内に冷接点ｂが位置するように構成してもよい。この場合には、中冷風吸込口３１５から吸引される空気の大部分が冷接点ｂと接触するようになり、より一層冷接点ｂへの冷却効果が増す。
【００２７】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明の請求項１の直列型熱電対によれば、金属部材に凸部を設けることにより、特別な治具を用いたり高度な技術を必要とせずに、簡単に金属部材を等間隔で配列することができ、更に、器具等への組付けの際などに金属部材が動いて金属部材間の距離に偏りが生じることも防止できる。
従って、簡単且つ低コストで、金属部材間の距離を均一にし放熱し易くして、直列形熱電対の発電効率を向上させることができる。
【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二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】別の実施形態のファン付赤外線ストーブの断面概略図である。
【図１１】別の実施形態のバーナの正面図である。
【図１２】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１３】従来例としての直列型熱電対の正面図である。
【図１４】従来例としての金属部材の正面図である。
【符号の説明】
２１…直列型熱電対、２９…後熱電対列、３０…前熱電対列、３１…第一金属部材、３２…第二金属部材、３９ａ，３９ｂ…凸部、４０…絶縁シート、４１…熱電対素子。
【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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【図１３】
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【図１４】
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