JP2004270956A

JP2004270956A - 赤外線輻射ヒータ

Info

Publication number: JP2004270956A
Application number: JP2003058101A
Authority: JP
Inventors: Tadao Suzuki; 直男鈴木; Shigenori Hirooka; 成典廣岡
Original assignee: Shizuoka Seiki Co Ltd
Current assignee: Shizuoka Seiki Co Ltd
Priority date: 2003-03-05
Filing date: 2003-03-05
Publication date: 2004-09-30

Abstract

【課題】燃焼室内での温度維持を損ねないで赤外線の輻射率を高めることが可能な構成を備えた赤外線輻射ヒータを提供する。
【解決手段】燃料と空気とを混合させて燃焼室２Ｂ内で燃焼させるバーナ６を備え、上記燃焼室２Ｂの一方に赤外線を輻射するための輻射体８を設けた赤外線輻射ヒータ１において、上記輻射体８として、複数枚隣り合わせた状態で配置されている耐熱性金属細線で形成された金網で構成されていることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、赤外線輻射ヒータに関し、さらに詳しくは、空気と燃料との混合機を燃焼室内で燃焼させる型式における放熱ディスクの構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、赤外線輻射ヒータとしては、燃焼室内で発生した燃焼ガスを赤熱筒体内に導いて赤熱筒体を赤熱させて赤外線を放射させるようにした構成（例えば、特許文献１）、あるいは、燃焼室内の一面を放熱口部とし、その放熱口部に放熱ディスクを配置してこれを燃焼ガスに接触させて加熱することにより放熱ディスク外方に向けて赤外線を輻射する構成（例えば特許文献２）がある。
【０００３】
【特許文献１】
特開昭５５−１５０４０４号公報（第３頁左上欄第１１行乃至右上欄第７行、第２図）
【特許文献２】
特開昭５２−２６７４８号公報（第２頁右上欄第１１行乃至左下欄第２行、第１図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記各文献に示されている赤外線輻射ヒータのうちで、輻射体として放熱ディスクを用いる構成の場合には次のような問題があった。
放熱ディスク（以下、便宜上、輻射体という）を用いた場合には、燃焼室内で発生した８００℃程度の燃焼ガスを排気する必要があるために、特許文献２に示されているように、燃焼ガスと接触する位置に設けてある輻射体に細孔を明ける場合がある。
しかし、細孔の大きさは赤外線放射量に影響し、細孔の形成条件によっては燃焼室内での温度維持ができなくなったり所定の赤外線輻射量が得られなくなる虞がある。つまり、細孔の開口面積が大きくなると赤外線の輻射面積が小さくなるばかりでなく、開口率が大きすぎると燃焼室内での内圧が低くなる。このため、輻射体の面積減少による赤外線輻射量の低下や、内圧低下により燃焼ガスと輻射体との接触状態が悪化することが原因する熱交換率の低下による輻射体の温度低下が発生し、燃焼室内での温度維持も困難となる虞がある。ちなみに、赤外線の輻射率つまり、燃焼時に発生する熱エネルギーのうちで赤外線として輻射されたエネルギーの比率に関しては、２５パーセント以下程度ときわめて低いのが現状である。
燃焼ガスと放熱ディスクとの接触による熱交換率を維持するための内圧に見合う送風量を設定すると送風ファンの出力増加を招くことになり、装置の大型化やランニングコストの上昇を招く虞がある。
【０００５】
本発明の目的は、上記従来の赤外線輻射ヒータ、特に放熱ディスクを用いた構成における問題に鑑み、燃焼室内での温度維持を損ねないで赤外線の輻射率を高めることが可能な構成を備えた赤外線輻射ヒータを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、燃料と空気とを混合させて燃焼室内で燃焼させるバーナを備え、上記燃焼室の一方に赤外線を輻射するための輻射体を設けた赤外線輻射ヒータにおいて、上記輻射体として、複数枚隣り合わせた状態で配置されている耐熱性金属細線で形成された金網で構成されていることを特徴としている。
【０００７】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の記載の発明は、上記金網は隣り合わせて重ねて配置されていることを特徴としている。
【０００８】
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の記載の発明は、上記金網は、輻射体の表面積に対する開口率が３０％以上となるメッシュ寸を設定されていることを特徴としている。
【０００９】
請求項４記載の発明は、請求項３記載の発明に加えて、上記金網は、鉄−クロムを用い、線径が０．２４ｍｍの細線をメッシュ寸が３０メッシュ（３０本／ｉｎ）により形成されていることを特徴としている。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面により本発明の実施の形態を説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る赤外線輻射ヒータを示す図であり、同図において赤外線輻射ヒータ１は、燃焼装置２を備えており、燃焼装置２は基台３に搭載されている。
基台３は、燃料タンクを兼ねた構造とされ、長手方向一方の底面には車輪４が、そして長手方向他方には脚５がそれぞれ設けられて移動できるようになっている。
【００１１】
燃焼装置２は、基台３の上面に搭載されたケーシング２Ａとケーシング２Ａの内部に収容されている燃焼室２Ｂとを備えている。
燃焼室２Ｂは、断熱材を用いて内部に燃焼空間を形成された構造を有し、基台３の長手方向に平行する方向の一方面にはバーナ６および送風ファン７がそれぞれ設けられ、基台３の長手方向に平行する方向の他方面には輻射体８が設けられている。
バーナ６は、先に挙げた特許文献に示されているものと同様にガンタイプのものが用いられており、バーナ６における火炎噴射側には火炎の拡散部材９が配設されている。
【００１２】
輻射体８は、本実施形態における特徴部であり、燃焼室２Ｂを覆うことができる大きさを持つ複数の金網で構成されている。
輻射体８として用いられる金網は、耐熱性金属の細線が用いられて輻射体８の表面積に対して３０％以上の開口率を有するメッシュ寸法のもので構成されており、本実施形態では、０．２４ｍｍの線径を有する鉄−クロムの細線が３０メッシュ（３０本／ｉｎ）に設定された金網が複数隣り合わせて重ねられて配置されることにより輻射体８が構成されている。
輻射体８を構成する金網は、詳細を説明しないが、熱による伸びを考慮してその伸びを吸収できる状態で燃焼室２Ｂを構成している断熱材に固定されている。
【００１３】
輻射体８を構成する金網を隣り合わせて重ねる場合には、互いにある程度の隙間間隔を設けて離した状態あるいは接触に近い状態まで近接させる状態、また、条件によっては接触させた状態のいずれかが選択される。これらの各状態は、金網相互間での熱授受量や排気量に影響するので、金網の耐熱条件や燃焼条件などを考慮して選択することが好ましい。また、メッシュの形成方向を相互に異ならせたりあるいは細線を細切れにして積層させる状態で成形するようにしても良い。
【００１４】
本実施形態は以上のような構成であるから、燃焼室２Ｂ内でバーナ６および送風ファン７による混合気が燃焼すると、燃焼ガスが輻射体８に放射され、輻射体８を構成する金網の赤化により赤外線が輻射される。
輻射体８を構成する金網は、メッシュ寸により開口率が薄板ディスクの場合の１〜５％に比べて３０％と大きい状態であるが、各金網が隣り合わせて重ねられていることにより、燃焼室２Ｂ内での燃焼ガスと輻射体８との接触状態が良好となり両者間での熱交換率が向上するので輻射量を増加させることができる。
特に、輻射体８が熱容量の小さい細線を用いた金網であるので、金網全域で均等の熱分布、いわゆる温度分布が得られ、しかも、金網相互で輻射熱を受け合うことができることにより、輻射体８の温度を高めることができ、赤外線の輻射量を増加させることができる。
【００１５】
本発明者は、本実施形態による赤外線輻射ヒータ１と従来の放熱ディスクを用いた赤外線輻射ヒータとを、放射効率、放射強度に関して比較実験したところ、図２乃至図４に示す結果を得た。これら実験に用いた従来の放熱ディスクはステンレス（ＳＵＳ）製が用いられている。
放熱効率は、放熱部の中心水平面を放射強度が一様と仮定した上で３３点法により半球面の放射量を算出し（図２）、放射効率＝放射熱量／燃焼量として求めた。なお、図３は測定位置として設定した赤外線輻射ヒータから１ｍ，離れた位置での放熱効率を示し、図４は、図３に示した結果を棒グラフで示したものである。
図２乃至図４からも明らかなように、放射強度において従来のものに比べて向上した結果が得られる本実施形態では放熱効率も従来のものに比べて向上する結果が得られた。
なお、金網を用いる燃焼装置の例として、芯燃焼式の石油ストーブがあるが、この場合の金網は芯部分で燃え切らなかった未燃ガスを二次燃焼させる目的で設けられているだけであり、また、特許文献１に示されているように、赤熱筒体に設けた構成も存在するものの、本実施形態の構成と違って燃焼室には設けられておらず燃焼室の一部という考えはないものである。
【００１６】
【発明の効果】
請求項１，３および４記載の発明によれば、メッシュ状の金網を複数配置した輻射体を用いることにより、複数の金網で構成される輻射体全体での表面積を簡単にディスクで構成した輻射体と同じ程度あるいはそれ以上とすることができる。しかも、熱容量の小さい細線で金網を構成しているので、金網全体での燃焼ガスとの接触が均等に行われると共に金網相互での輻射熱の受け合いができることになり、輻射体全域での温度分布の均一化と授受熱の増加により、輻射体全体での赤外線輻射量を増加させることが可能となる。
【００１７】
請求項２記載の発明によれば、複数配置された金網が隣り合わせて重ねて配置されていることにより、燃焼ガスと輻射体との接触による熱交換率を低下させることがない。これにより、燃焼ガスと接触する輻射体の温度を低下させることがなく、輻射体からの赤外線の輻射量を損なうことがない。しかも、輻射体と燃焼ガスとの熱交換率を損ねないので、同じ輻射量のヒータとした場合には少ない燃焼量ですむので、燃焼のためのエネルギーコストを低減することが可能となる。しかも、燃焼室内での内圧を低くできることでファンによる送風量を低減できるので、送風ファンの出力を低下させて装置の大型化やランニングコストの上昇を抑えることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態による赤外線輻射ヒータの構成を説明するための断面図である。
【図２】図１に示した赤外線輻射ヒータと従来の放熱ディスクを用いたヒータとの放熱効率に関わる輻射熱の放射量を算出した結果を示す線図である。
【図３】図２に示した放熱効率の比較結果を示す表図である。
【図４】図３に示した結果を別の形式で示した棒グラフである。
【符号の説明】
１赤外線輻射ヒータ
２燃焼装置
２Ｂ燃焼室
６バーナ
７送風ファン
８輻射体

Claims

燃料と空気とを混合させて燃焼室内で燃焼させるバーナを備え、上記燃焼室の一方に赤外線を輻射するための輻射体を設けた赤外線輻射ヒータにおいて、
上記輻射体として、複数配置されている耐熱性金属細線で形成された金網で構成されていることを特徴とする赤外線輻射ヒータ。
請求項１記載の赤外線輻射ヒータにおいて、
上記金網は隣り合わせて重ねて配置されていることを特徴とする赤外線輻射ヒータ。
請求項１または２記載の赤外線輻射ヒータにおいて、
上記金網は、輻射体の表面積に対する開口率が３０％以上となるメッシュ寸を設定されていることを特徴とする赤外線輻射ヒータ。
請求項３記載の赤外線輻射ヒータにおいて、
上記金網は、鉄−クロムを用い、線径が０．２４ｍｍの細線をメッシュ寸が３０メッシュ（３０本／ｉｎ）により形成されていることを特徴とする赤外線輻射ヒータ。