JP2011048917A - 加熱装置 - Google Patents

Abstract

【課題】均一の赤外線強度で所定面積の被加熱エリアを加熱することができ、被加熱エリアの全域を一度に満遍なく加熱することができる加熱装置を提供する。
【解決手段】加熱装置１０Ａは、赤外線を放射する一方向へ長いヒーター管１４と、ヒーター管１４から放射された赤外線を反射する反射構造物１２とを備えている。反射構造物１２は、ヒーター管１４の周り方向へ弧を画いてヒーター管１４の外周面を覆う第１反射壁１８と、ヒーター管１４の径方向へ弧を画いて第１反射壁１８の両端開口２５を覆おう第２反射壁２１とから形成されている。加熱装置１０Ａでは、第２反射壁２１の径方向への延出寸法が第１反射壁１８の周り方向への延出寸法よりも大きい。
【選択図】図１

Description

本発明は、熱源から放射された赤外線によって所定面積の被加熱エリアを加熱する加熱装置に関する。

凹状の楕円鏡面を有する半楕円反射鏡と、その半楕円反射鏡の内側に存在する第１焦点に配置された赤外線点熱源とを備え、半楕円反射鏡から所定寸法離間した位置に配置されたターゲットを点熱源から放射された赤外線によって加熱する赤外線加熱装置がある（特許文献１参照）。この赤外線加熱装置では、半楕円反射鏡の第１焦点に対向する第２焦点にターゲットが配置され、点熱源から直接照射される赤外線と半楕円反射鏡によって反射されて第２焦点に集光する赤外線とによってターゲットが加熱される。

特開２００５−２９４２４３号公報

前記特許文献１に開示の赤外線加熱装置は、赤外線点熱源から放射されて半楕円反射鏡において反射した赤外線が第２焦点に集束するが、反射鏡はその断面形状が半楕円形に成形されているから、点熱源からターゲットに向かって直接放射された赤外線は第２焦点に集光せず、第２焦点の周り方向へ拡散する。したがって、赤外線点熱源から放射された赤外線の強度が第２焦点からその周り方向外方へ向かうにつれて次第に低くなり、ターゲットに照射される赤外線の強度を均一に保持することができず、ターゲットを均一の赤外線強度で加熱することができない。また、この赤外線加熱装置は、点熱源からターゲットに向かって放射された赤外線のうちの一部が反射鏡の周縁から周り方向外方へ拡散し、その赤外線がターゲット以外に照射されるから、ターゲットに対する赤外線の照射効率が低下する。さらに、赤外線点熱源から放射される赤外線のターゲットに対する照射範囲が限定され、広範囲にわたって赤外線を照射することが難しく、所定の面積を有するターゲットの全域を一度に加熱することができない場合がある。

本発明の目的は、均一の赤外線強度で所定面積の被加熱エリアを効率よく加熱することができ、被加熱エリアの全域を一度に満遍なく加熱することができる加熱装置を提供することにある。

前記課題を解決するための本発明の前提は、赤外線を放射する一方向へ長い熱源と、前記熱源から放射された赤外線を反射する反射構造物とを備え、前記熱源から放射された赤外線を所定面積の被加熱エリアに照射して該被加熱エリアを加熱する加熱装置である。

前記前提における本発明の特徴は、反射構造物が、熱源の周り方向外方に位置して一方向へ延び、熱源の周り方向へ弧を画いて熱源の外周面を覆う第１反射壁と、熱源の一方向両側に位置して一方向と交差する水平方向へ延び、熱源の径方向へ弧を画いて第１反射壁の両端開口を覆おう第２反射壁とから形成され、第２反射壁の径方向への延出寸法が第１反射壁の周り方向への延出寸法よりも大きいことにある。

本発明の一例としては、第１反射壁が、熱源の軸方向中心と被加熱エリアの第１端縁とを結ぶ第１区画線の内側に赤外線が照射され、かつ、第１区画線の内側に照射される赤外線の強度が略均一に分布する曲面形状に成形されている。

本発明の他の一例としては、第２反射壁が、熱源の径方向中心と被加熱エリアの第２端縁とを結ぶ第２区画線の内側に赤外線が照射され、かつ、第２区画線の内側に照射される赤外線の強度が略均一に分布する曲面形状に成形されている。

本発明の他の一例として、反射構造物では、複数個の第１反射壁とそれら第１反射壁に覆われた複数個の熱源とが水平方向へ並び、第２反射壁がそれら第１反射壁すべての両側開口を覆って水平方向へ延びている。

本発明の他の一例として、反射構造物では、複数個の第１反射壁に覆われたそれら熱源の高さレベルがすべて同一である。

本発明の他の一例としては、複数個の第１反射壁各々が熱源の周り方向へ旋回可能である。

本発明にかかる加熱装置によれば、それを構成する反射構造物が熱源の周り方向へ弧を画いて熱源の外周面を覆う第１反射壁と熱源の径方向へ弧を画いて第１反射壁の両端開口を覆おう第２反射壁とから形成され、熱源から第１反射壁に放射された赤外線が第１反射壁で反射して被加熱エリアに向かうとともに、熱源から第１反射壁の両端開口に向かって放射された赤外線が第２反射壁で反射して被加熱エリアに向かうから、熱源から放射される赤外線が被加熱エリア以外に照射されることはなく、被加熱エリアに対する赤外線の照射効率を向上させることができる。加熱装置は、第２反射壁の径方向への延出寸法が第１反射壁の周り方向への延出寸法よりも大きいから、第１反射壁の両端開口からの赤外線の拡散が第２反射壁によって確実に阻止され、第１反射壁の両端開口からの赤外線の漏出と一方向への赤外線の拡散とを防ぐことができる。この加熱装置は、熱源が一方向へ延びる熱ラインを形成し、その熱ラインから放射された赤外線が被加熱エリアに直接照射されるのみならず、第１および第２反射壁で反射して被加熱エリアに照射されるから、赤外線が被加熱エリアの所定の箇所に集中して照射されることはなく、所定面積を有する被加熱エリアの全域を均一かつ一度に加熱することができる。

第１反射壁が第１区画線の内側に略均一の強度分布の赤外線を照射する曲面形状に成形された加熱装置は、第１区画線の内側に画成された被加熱エリアに照射される赤外線の強度の部分的な偏りを防ぐことができ、所定面積の被加熱エリアを均一の強度分布の赤外線によって一様に加熱することができる。加熱装置は、赤外線が被加熱エリアの限定された箇所に集中して照射されることはなく、均一の強度分布を有する赤外線が被加熱エリアの全域に照射されるから、被加熱エリアの全域を一度に満遍なく加熱することができる。この加熱装置は、被加熱エリア以外への赤外線の拡散を防ぐことができるから、装置における熱損失が少なく、被加熱エリアに対する赤外線の照射効率を向上させることができる。

第２反射壁が第２区画線の内側に略均一の強度分布の赤外線を照射する曲面形状に成形された加熱装置は、第２区画線の内側に画成された被加熱エリアに照射される赤外線の強度の部分的な偏りを防ぐことができ、所定面積の被加熱エリアを均一の強度分布の赤外線によって一様に加熱することができる。加熱装置は、赤外線が被加熱エリアの限定された箇所に集中して照射されることはなく、均一の強度分布を有する赤外線が被加熱エリアの全域に照射されるから、被加熱エリアの全域を一度に満遍なく加熱することができる。この加熱装置は、被加熱エリア以外への赤外線の拡散を防ぐことができるから、装置における熱損失が少なく、被加熱エリアに対する赤外線の照射効率を向上させることができる。

複数個の第１反射壁とそれら第１反射壁に覆われた複数個の熱源とが水平方向へ並び、第２反射壁がそれら第１反射壁すべての両側開口を覆って水平方向へ延びている加熱装置は、１つの熱源から赤外線を照射する場合と比較し、複数個の熱源を利用してそれら熱源からの各赤外線を被加熱エリアに重複させて照射することができ、被加熱エリアに照射される赤外線の強度を増加させることができる。加熱装置は、複数個の熱源から放射される赤外線を利用してその被加熱エリアの全域を一度に満遍なく加熱することができるのみならず、高い強度の赤外線で被加熱エリアを加熱することができるから、被加熱エリアにおける加熱時間を短縮することができる。この加熱装置は、第２反射壁がそれら第１反射壁すべての両側開口を覆うから、それら第１反射壁の両端開口からの赤外線の拡散が第２反射壁によって確実に阻止され、第１反射壁の両端開口からの赤外線の漏出と一方向への赤外線の拡散とを確実に防ぐことができる。

複数個の第１反射壁に覆われたそれら熱源の高さレベルがすべて同一である加熱装置は、それら熱源から被加熱エリアに照射される赤外線の強度分布をそれら熱源すべてにおいて均一にすることができ、被加熱エリアへの赤外線照射を均一にすることができるから、被加熱エリアに照射される赤外線の強度分布の偏りを防ぐことができ、所定面積の被加熱エリアの全域を均一の強度分布を有する赤外線によって一度に満遍なく加熱することができる。

複数個の第１反射壁が熱源の周り方向へ旋回可能な加熱装置は、第１反射壁を所定の角度に回転傾斜させることができるから、それら熱源からの各赤外線を被加熱エリアの所定の箇所に重複させて照射することができ、被加熱エリアに照射させる赤外線の強度を部分的に強くすることができる。加熱装置は、第１反射壁を所定の角度に回転傾斜させることで、被加熱エリアの所定の箇所における赤外線の重複照射を解除することができるから、被加熱エリアに照射させる赤外線の強度を部分的に弱くすることができる。ゆえに、この加熱装置は、被加熱エリアにおける加熱対象物によって赤外線の強度分布を異ならせることができる。また、この加熱装置は、それら第１反射壁を所定の角度に傾斜させることで、赤外線の照射範囲を自由に決めることができ、赤外線が照射される被加熱エリアの面積を任意に設定することができる。

一例として示す加熱装置の斜視図。 第１反射壁を側面から示す加熱装置の側面図。 第２反射壁を側面から示す加熱装置の正面図。 図１の４−４線端面図。 図１の５−５線端面図。 他の一例として示す加熱装置の斜視図。 第２反射壁を側面から示す加熱装置の正面図。 図６の８−８線端面図。 第１反射壁をヒーター管の周り方向へ回転傾斜させた状態で示す加熱装置の正面図。

添付の図面を参照し、本発明にかかる加熱装置の詳細を説明すると、以下のとおりである。図１は、一例として示す加熱装置１０Ａの斜視図であり、図２は、第１反射壁１８を側面から示す加熱装置１０Ａの側面図である。図３は、第２反射壁２１を側面から示す加熱装置１０Ａの正面図であり、図４は、図１の４−４線端面図である。図５は、図１の５−５線端面図である。図１では、前後方向へ長い略長方形の被加熱エリア１３を一点差線で示している。図４では、第１反射壁１８の内周面１６において反射する赤外線の状態を符号Ｓ１で示し、図５では、第２反射壁２１の内周面１９において反射する赤外線の状態を符号Ｓ２で示す。

なお、図４，５において図示する赤外線はその一部であり、すべての赤外線の図示は省略している。図１〜図３では、前後方向（一方向）を矢印Ａ、水平方向を矢印Ｂで示し、周り方向（ヒーター管１４の周り方向）を矢印Ｃ（図３のみ）、縦方向（ヒーター管１４の径方向）を矢印Ｄで示す。

加熱装置１０Ａは、電気ヒーター１１と反射構造物１２とから構成され、所定面積の被加熱エリア１３に赤外線を照射する。電気ヒーター１１には、ハロゲンヒーター、カーボンヒーター、シーズヒーター、フィンヒーターのいずれかを使用することができる。電気ヒーター１１は、前後方向へ直状に延びるヒーター管１４（熱源）と、ヒーター管１４の温度を制御するコントローラ（図示せず）とから形成されている。

ヒーター管１４の一例としては、中空円筒状の耐熱鋼の内部にニクロム線を収容し、そのニクロム線を絶縁物（酸化マグネシウム等）で包被した赤外線発生管を例示することができる。しかし、ヒーター管１４を例示のそれに限定するものではなく、前記電気ヒーター１１の種類に応じた他のあらゆる構造のヒーター管１４を使用することができる。ヒーター管１４の温度は、コントローラによって設定温度に保持される。電源から所定の電流をヒーター管１４に流すと、ヒーター管１４が加熱され、ヒーター管１４の外周面１５から周り方向外方へ赤外線が放射される。

反射構造物１２は、水平方向の断面形状が曲線を画く内周面１６および外周面１７を有する第１反射壁１８と、縦方向の断面形状が曲線を画く内周面１９および外周面２０を有する一対の第２反射壁２１とから形成されている。第１反射壁１８と第２反射壁２１とは、それらの当接部位において互いに接合されている。第１反射壁１８と第２反射壁２１とは、アルミやステンレス等の金属から作られている。被加熱エリア１３は、ヒーター管１４の軸方向中心から第１反射壁１８の下端縁２２を通る第１区画線Ｌ１（二点差線）（図４参照）によって区画されているとともに、ヒーター管１４の両端における径方向中心から第２反射壁２１の下端縁２３を通る第２区画線Ｌ２（二点差線）（図５参照）によって区画されている。

第１反射壁１８は、ヒーター管１４をその上方から被覆するように、ヒーター管１４の周り方向外方に位置して前後方向へ延びている。第１反射壁１８の内周面１６および外周面１７は、ヒーター管１４の周り方向へ円弧を画き、ヒーター管１４の外周面１５を覆っている。第１反射壁１８の内周面１６には、鏡面加工が施されている。第１反射壁１８の前後方向両端には、反射壁１８の両端縁２４に囲繞された両端開口２５が画成されている。

第１反射壁１８の内周面１６は、図４に示すように、そこにおいて反射した赤外線がヒーター管１４の径方向中心と被加熱エリア１３の第１端縁２６とを結ぶ第１区画線Ｌ１の内側に照射される曲線形状に成形されている。さらに、第１区画線Ｌ１の内側に照射される赤外線の強度が略均一に分布する曲線形状に成形されている。第１反射壁１８の下端縁２２は、ヒーター管１４の軸方向中心と被加熱エリア１３の第１端縁２６とを結ぶ第１区画線Ｌ１まで延びている。

第１反射壁１８の前後方向の長さ寸法に特に限定はないが、ヒーター管１４の前後方向の長さ寸法と略同一またはそれよりもわずかに長い。第１反射壁１８の周り方向の延出寸法にも特に限定はないが、第１反射壁１８の周り方向の延出寸法を小さくすれば、被加熱エリア１３の水平方向の寸法が大きくなり、第１反射壁１８の周り方向の延出寸法を大きくすれば、被加熱エリア１３の水平方向の寸法が小さくなるから、被加熱エリア１３の水平方向の寸法によってその延出寸法が変わる。第１反射壁１８の周り方向の延出寸法とは、反射壁１８の頂点２７から反射壁１８の下端縁２２までの長さである。

第２反射壁２１は、前後方向へ離間対向し、ヒーター管１４の両端を包被するように、ヒーター管１４の前後方向両側に位置して水平方向へ延びている。第２反射壁２１の内周面１９および外周面２０は、ヒーター管１４の前後方向外方へ向かって凸となるように縦方向へ円弧を画き、第１反射壁１８の両端開口２５を覆っている。第２反射壁２１の内周面１９には、鏡面加工が施されている。第１反射壁１８と第２反射壁２１との内側には、それら反射壁１８，２１の内周面１６，１９に囲繞された反射スペース２８が画成されている。

第２反射壁２１の内周面１９は、図５に示すように、そこにおいて反射した赤外線がヒーター管１４の両端における径方向中心と被加熱エリア１３の第２端縁２８とを結ぶ第２区画線Ｌ２の内側に照射される曲面形状に成形されている。さらに、第２区画線Ｌ２の内側に照射される赤外線の強度が略均一に分布する曲面形状に成形されている。第２反射壁２１の下端縁２３は、ヒーター管１４の両端における径方向中心と被加熱エリア１３の第２端縁２９とを結ぶ第２区画線Ｌ２まで延びている。

第２反射壁２１の水平方向の長さ寸法に特に限定はないが、第１反射壁１８の水平方向の最大寸法よりもわずかに長い。第２反射壁２１の径方向の延出寸法にも特に限定はないが、第２反射壁２１の径方向への延出寸法は、第１反射壁１８の周り方向への延出寸法よりも大きく、第１反射壁１８の周り方向への延出寸法の２倍〜５倍である。第２反射壁２１の径方向への延出寸法は、反射壁２１の上端縁３０から下端縁２３までの長さである。

第１反射壁１８や第２反射壁２１の内周面１６，１９の曲面形状は、特開２００３−１４８７４７号公報に開示された反射壁の製造方法に基づいて設計されている。その方法は、ヒーター管１４から被加熱エリア１３に直接放射される直接照射ゾーンを求め、その直接照射ゾーンを分割して直接照射分割角度を求める工程、ヒーター管１４から反射壁１８，２１に放射される赤外線のうち、反射壁１８，２１から被加熱エリア１３に均等に照射されない間接放射無指向ゾーンの間接放射無指向角度を求める工程、直接照射ゾーンと間接放射無指向ゾーンとの間の間接放射ゾーンを分割して各分割角度を求める間接放射指向分割角度計算工程、間接放射ゾーンの各間接放射指向分割角度を基に各曲率半径を求め、それら曲率半径を基に反射壁１８，２１の内周面の曲面形状を求める工程とから形成されている。

直接放射ゾーンの直接照射分割角度を求める工程は、所定の高さに配置されたヒーター管１４から赤外線が照射される所定の被加熱エリア１３を等分に分割し、ヒーター管１４から放射される赤外線のうち、反射壁１８，２１の内周面１６，１９によって反射される赤外線を除いて、ヒーター管１４から直接被加熱エリア１３に放射される隣り合う赤外線ゾーンの角度、すなわち、ヒーター管１４から直接照射ゾーンの各分割点への各赤外線間の各直接放射角度を求めて設定する。間接放射無指向角度を求める工程では、ヒーター管１４と被加熱エリア１３の分割中心点からヒーター管１４の両側への接線で結び、接線が反射壁１８，２１の頂点と交わる２点に対し、ヒーター管１４の中心点から各々線で結んでそれら２つの線間の角度を間接放射無指向角度とする。間接放射指向分割角度計算工程では、ヒーター管１４から放射された赤外線が反射壁１８，２１の内周面１６，１９によって反射され、その反射赤外線が被加熱エリア１３に照射される角度を求め、ヒーター管１４の中心と被加熱エリア１３の端点とを結ぶ各分割線を画き、直接放射分割角度と間接放射無指向角度とから隣り合う分割線間の角度（間接放射指向分割角度）を求める。反射壁１８，２１の内周面１６，１９の曲面形状を求める工程は、間接放射指向分割角度を基に各曲率半径を求め、その各曲率半径を連続した形状として反射壁１８，２１の曲面形状を求める。

前記特開２００３−１４８７４７号公報に開示の方法によって製造された第１および第２反射壁１８，２１は、赤外線を所定面積の被加熱エリア１３に照射しつつ、その被加熱エリア１３全域に均一な強度分布の赤外線を照射し得るように、被加熱エリア１３の単位面積当たりのヒーター管１４（熱源）の負担面積を同一にする技術を適用して作られている。第１および第２反射壁１８，２１を利用することによって、赤外線を所定面積の被加熱エリア１３内に確実に照射させることができ、赤外線のエリア１３以外への拡散を防ぐことができる。さらに、加熱装置１０Ａにおける熱損失を少なくすることができ、被加熱エリア１３に対する赤外線の照射効率を向上させることができるとともに、ヒーター管１４の熱効率を向上させることができる。

この加熱装置１０Ａにおける加熱・乾燥過程を説明すると、以下のとおりである。加熱装置１０Ａを被加熱エリア１３の上方に設置する。その設置高さやヒーター管１４の温度は、被加熱エリア１３の面積や加熱対象の種類、加熱時間等を総合的に勘案して決定する。加熱装置１０Ａを設置した後、電気ヒーター１１を稼動させる。コントローラは、ヒーター管１４の温度を設定温度にした後、その温度を保持する。

ヒーター管１４が設定温度になると、ヒーター管１４の外周面１５から周り方向外方へ赤外線が放射される。ヒーター管１４から放射された赤外線は、ヒーター管１４の外周面１５から周り方向外方へ放射されて直接被加熱エリア１３に向かう赤外線と、ヒーター管１４の外周面１５から反射スペース２８内に放射されて第１反射壁１８の内周面１６に向かう赤外線と、ヒーター管１４の外周面１５から反射スペース２８の前後方向外方へ放射されて第２反射壁２１の内周面１９に向かう赤外線とに区分される。

第１反射壁１８に向かった赤外線は、図４に符号Ｓ１で示すように、第１反射壁１８の内周面１６において反射し、被加熱エリア１３に向かって照射される。第１反射壁１８の内周面１６において反射した赤外線は、被加熱エリア１３のうちの限定された箇所に集中することはなく、エリア１３の全域に均一の強度で満遍なく照射される。第２反射壁２１に向かった赤外線は、図５に符号Ｓ２で示すように、第２反射壁２１の内周面１９において反射し、被加熱エリア１３に向かって照射される。第２反射壁２１の内周面１９において反射した赤外線は、被加熱エリア１３のうちの限定された箇所に集中することはなく、エリア１３の全域に均一の強度で満遍なく照射される。

被加熱エリア１３は、その表面が赤外線に晒され、ヒーター管１４から放射された赤外線によってその全域が均一に加熱される。加熱時間が経過すると、コントローラは、電気ヒーター１１の稼動を停止する。被加熱エリア１３における加熱・乾燥の対象は積雪や水分、塗料、接着剤、板材等であり、水分や積雪の蒸発、塗料や接着剤の乾燥、板材の焼き付け加工等を行う。なお、この加熱装置１０Ａは、加熱・乾燥の対象となるすべてのものに利用することができる。また、加熱装置１０Ａは、スポット暖房機としても利用することができる。

加熱装置１０Ａは、被加熱エリア１３に直接照射されずに第１反射壁１８に放射された赤外線が反射壁１８で反射して被加熱エリア１３に向かうとともに、第１反射壁１８の両端開口２５に放射された赤外線が第２反射壁２１で反射して被加熱エリア１３に向かうから、ヒーター管１４から放射される赤外線が被加熱エリア１３以外に照射されることはなく、被加熱エリア１３に対する赤外線の照射効率を向上させることができる。加熱装置１０Ａは、第２反射壁２１の径方向への延出寸法が第１反射壁１８の周り方向への延出寸法よりも大きいから、反射壁１８の両端開口２５からの赤外線の拡散が反射壁２１によって確実に阻止され、反射壁１８の両端開口２５からの赤外線の漏出と前後方向への赤外線の拡散とを防ぐことができる。

加熱装置１０Ａは、ヒーター管１４が一方向へ延びる熱ラインを形成し、その熱ラインから放射された赤外線が被加熱エリア１３に直接照射されるのみならず、第１および第２反射壁１８，２１で反射して被加熱エリア１３に照射されるから、赤外線が被加熱エリア１３の限定された箇所に集中して照射されることはなく、所定面積を有する被加熱エリア１３の全域を均一かつ一度に加熱することができる。

加熱装置１０Ａは、第１反射壁１８が第１区画線Ｌ１の内側に略均一の強度分布の赤外線を照射する曲面形状に成形され、第２反射壁２１が第２区画線Ｌ２の内側に略均一の強度分布の赤外線を照射する曲面形状に成形されているから、第１および第２区画線Ｌ１，Ｌ２の内側に画成された被加熱エリア１３に照射される赤外線の強度の部分的な偏りを防ぐことができ、所定面積の被加熱エリア１３全域を均一の強度分布の赤外線によって満遍なく加熱することができる。加熱装置１０Ａは、被加熱エリア１３以外への赤外線の拡散を防ぐことができるから、装置１０Ａにおける熱損失が少なく、被加熱エリア１３に対する赤外線の照射効率を向上させることができる。

図６は、他の一例として示す加熱装置１０Ｂの斜視図であり、図７は、第２反射壁２１を側面から示す加熱装置１０Ｂの正面図である。図８は、図６の８−８線端面図であり、図９は、第１反射壁１８Ａ，１８Ｃをヒーター管１４の周り方向へ回転傾斜させた状態で示す加熱装置１０Ｂの正面図である。図６では、被加熱エリア１３を一点差線で示している。図８では、第１反射壁１８の内周面１６において反射する赤外線の状態を符号Ｓ１で示す。

なお、図８において図示する赤外線はその一部であり、すべての赤外線の図示は省略している。また、第２反射壁２１の内周面１９において反射する赤外線の状態は図５を援用し、その図示は省略する。図６，７では、前後方向（一方向）を矢印Ａ、水平方向を矢印Ｂで示し、周り方向（ヒーター管１４の周り方向）を矢印Ｃ（図７のみ）、縦方向（ヒーター管１４の径方向）を矢印Ｄ（図７のみ）で示す。

この加熱装置１０Ｂが図１のそれと異なるところは、反射構造物１２が水平方向へ並ぶ複数個の第１反射壁１８Ａ〜１８Ｃとそれら第１反射壁１８Ａ〜１８Ｃの両端開口２５を覆う一対の第２反射壁２１とから形成され、それら第１反射壁１８Ａ〜１８Ｃに被覆された複数個のヒーター管１４Ａ〜１４Ｃが水平方向へ並んでいる点と、第１反射壁１８Ａ〜１８Ｃがヒーター管１４Ａ〜１４Ｃの周り方向へ旋回し、それら第１反射壁１８Ａ〜１８Ｃが所定の角度で回転傾斜する点（図９参照）とにあり、その他の構成は図１の加熱装置１０Ａと同一であるから、図１と同一の符号を付すことで、この加熱装置１０Ｂにおけるその他の構成の説明は省略する。

反射構造物１２は、水平方向の断面形状が曲線を画く内周面１６および外周面１７を有する複数個の第１反射壁１８Ａ〜１８Ｃと、縦方向の断面形状が曲線を画く内周面１９および外周面２０を有する一対の第２反射壁２１とから形成されている。それら第１反射壁１８Ａ〜１８Ｃと第２反射壁２１とは、それらの当接部位において互いに接合されている。それら第１反射壁１８Ａ〜１８Ｃと第２反射壁２１とは、アルミやステンレス等の金属から作られている。

なお、図６では、３つの第１反射壁１８Ａ〜１８Ｃを図示しているが、反射壁１８の個数を３つに限定するものではなく、反射構造物１２が２つの第１反射壁１８または４つ以上の第１反射壁１８を備えていてもよい。被加熱エリア１３は、ヒーター管１４の軸方向中心から第１反射壁１８Ａ，１８Ｃの下端縁２２を通る第１区画線Ｌ１（二点差線）（図８参照）によって区画されているとともに、ヒーター管１４の両端における径方向中心から第２反射壁２１の下端縁２３を通る第２区画線Ｌ２（二点差線）（図５援用）によって区画されている。

それら第１反射壁１８Ａ〜１８Ｃは、ヒーター管１４Ａ〜１４Ｃをその上方から被覆するように、ヒーター管１４Ａ〜１４Ｃの周り方向外方に位置して前後方向へ延びている。それら第１反射壁１８Ａ〜１８Ｃは、水平方向へ所定寸法離間して並んでいる。なお、図示はしていないが、複数個の第１反射壁１８Ａ〜１８Ｃが水平方向へ隣接して（それら第１反射壁１８Ａ〜１８Ｃの下端縁２２が互いに当接した状態）並んでいてもよい。第１反射壁１８Ａ〜１８Ｃの内周面１６および外周面１７は、ヒーター管１４の周り方向へ円弧を画き、ヒーター管１４の外周面１５を覆っている。第１反射壁１８Ａ〜１８Ｃの内周面１６には、鏡面加工が施されている。第１反射壁１８Ａ〜１８Ｃの前後方向両端には、反射壁１８Ａ〜１８Ｃの両端縁２４に囲繞された両端開口２５が画成されている。

第１反射壁１８Ａ〜１８Ｃの内周面１６は、そこにおいて反射した赤外線がヒーター管１４の径方向中心と被加熱エリア１３の第１端縁２６とを結ぶ第１区画線Ｌ１の内側に照射される曲線形状に成形されている。さらに、第１区画線Ｌ１の内側に照射される赤外線の強度が略均一に分布する曲線形状に成形されている。第１反射壁１８Ａ〜１８Ｃの下端縁２２は、ヒーター管１４の軸方向中心と被加熱エリア１３の第１端縁２６とを結ぶ第１区画線Ｌ１まで延びている。それら第１反射壁１８Ａ〜１８Ｃ各々は、図９に示すように、ヒーター管１４の周り方向へ旋回可能である。それら第１反射壁１８Ａ〜１８Ｃに覆われたそれらヒーター管１４の高さレベル（被加熱エリア１３からヒーター管１４までの高さ寸法）はすべて同一である。

図９では、３つの第１反射壁１８Ａ〜１８Ｃのうち、水平方向両側に位置する反射壁１８Ａ，１８Ｃが水平方向中央に位置する反射壁１８Ｂに向かって所定の角度で傾斜している。図９は、３つのヒーター管１４が１つの被加熱エリア１３を共有し、１つのヒーター管１４によって被加熱エリア１３に赤外線を照射するよりも、高い強度の赤外線を被加熱エリア１３に照射する例を示している。なお、中央に位置する第１反射壁１８Ｂもヒーター管１４の周り方向へ旋回可能である。それら第１反射壁１８Ａ〜１８Ｃの旋回角度に特に限定はなく、３６０℃の範囲で自由に設定することができる。

第２反射壁２１は、前後方向へ離間対向し、ヒーター管１４の両端を包被するように、ヒーター管１４の前後方向両側に位置して水平方向へ延びている。第２反射壁２１の内周面１９および外周面２０は、ヒーター管１４の前後方向外方へ向かって凸となるように縦方向へ円弧を画き、第１反射壁１８Ａ〜１８Ｃの両端開口２５を覆っている。第２反射壁２１の内周面１９には、鏡面加工が施されている。第１反射壁１８Ａ〜１８Ｃと第２反射壁２１との内側には、それら反射壁１８Ａ〜１８Ｃ，２１の内周面１６，１９に囲繞された反射スペース２８が画成されている。

第２反射壁２１の内周面１９は、図１のそれと同様に、そこにおいて反射した赤外線がヒーター管１４の両端における径方向中心と被加熱エリア１３の第２端縁２９とを結ぶ第２区画線Ｌ２の内側に照射される曲面形状に成形されている。さらに、第２区画線Ｌ２の内側に照射される赤外線の強度が略均一に分布する曲面形状に成形されている。第２反射壁２１の下端縁２３は、ヒーター管１４の両端における径方向中心と被加熱エリア１３の第２端縁２９とを結ぶ第２区画線Ｌ２まで延びている。第２反射壁２１の径方向への延出寸法は、第１反射壁１８Ａ〜１８Ｃの周り方向への延出寸法よりも大きく、第１反射壁１８Ａ〜１８Ｃの周り方向への延出寸法の２倍〜５倍である。

それら第１反射壁１８Ａ〜１８Ｃや第２反射壁２１の内周面１６，１９の曲面形状は、図１の反射壁１８，２１と同様に、特開２００３−１４８７４７号公報に開示された反射壁の製造方法に基づいて設計されている。この加熱装置１０Ｂにおける加熱・乾燥過程は、図１の加熱装置１０Ａにおけるそれと同一である。加熱装置１０Ｂの設置高さや第１反射壁１８Ａ〜１８Ｃの傾斜角度、ヒーター管１４の温度は、被加熱エリア１３の面積や加熱対象の種類、加熱時間等を総合的に勘案して決定する。

ヒーター管１４から放射された赤外線は、ヒーター管１４の外周面１５から周り方向外方へ放射されて直接被加熱エリア１３に向かう赤外線と、ヒーター管１４の外周面１５から反射スペース２８内に放射されて第１反射壁１８Ａ〜１８Ｃの内周面１６に向かう赤外線と、ヒーター管１４の外周面１５から反射スペース２８の前後方向外方へ放射されて第２反射壁２１の内周面１９に向かう赤外線とに区分される。

なお、第１反射壁１８Ａ〜１８Ｃの傾斜角度によってそれら第１反射壁１８Ａ〜１８Ｃで反射した赤外線を被加熱エリア１３の所定の箇所に重複して照射させることができる。それら第１反射壁１８Ａ〜１８Ｃによって反射した赤外線が被加熱エリア１３の所定の箇所に重複して照射されると、その重複照射箇所における赤外線の強度が重複分だけ強くなり、重複照射箇所の加熱温度が高くなる。この加熱装置１０Ｂでは、第１反射壁１８Ａ〜１８Ｃの傾斜角度を調節することにより、被加熱エリア１３の加熱温度を部分的に調節することができる。

また、第１反射壁１８Ａ〜１８Ｃの傾斜角度によってそれら第１反射壁１８Ａ〜１８Ｃで反射した赤外線を被加熱エリア１３の所定の箇所に照射させないこともできる。それら第１反射壁１８Ａ〜１８Ｃによって反射した赤外線が被加熱エリア１３の所定の箇所に照射されないと、その箇所の加熱・乾燥が行われない。この加熱装置１０Ｂでは、第１反射壁１８Ａ〜１８Ｃの傾斜角度を調節することにより、被加熱エリア１３のうちの非加熱箇所に赤外線を照射させないこともできる。

第１反射壁１８Ａ〜１８Ｃに向かった赤外線は、図８に符号Ｓ１で示すように、反射壁１８Ａ〜１８Ｃの内周面１６において反射し、被加熱エリア１３に向かって照射される。第１反射壁１８Ａ〜１８Ｃの内周面１６において反射した赤外線は、反射壁１８Ａ〜１８Ｃを傾斜させない態様において被加熱エリア１３のうちの限定された箇所に集中することはなく、エリア１３の全域に満遍なく照射され、エリア１３の全域を均一の赤外線強度で加熱する。第２反射壁２１に向かった赤外線は、第２反射壁２１の内周面１９において反射し、被加熱エリア１３に向かって照射される（図５援用）。第２反射壁２１の内周面１９において反射した赤外線は、被加熱エリア１３のうちの限定された箇所に集中することはなく、エリア１３の全域に満遍なく照射され、エリア１３の全域を均一の赤外線強度で加熱する。被加熱エリア１３は、その表面が赤外線に晒され、ヒーター管１４から放射された赤外線によってその全域が均一に加熱される。

加熱装置１０Ｂは、図１のそれが有する効果に加え、以下の効果を有する。加熱装置１０Ｂは、１つのヒーター管１４から赤外線を照射する場合と比較し、複数個のヒーター管１４Ａ〜１４Ｃを利用してそれらヒーター管１４Ａ〜１４Ｃから各赤外線を被加熱エリア１３に重複させて照射することができ、被加熱エリアに照射される赤外線の強度を増加させることができる。加熱装置１０Ｂは、複数個のヒーター管１４Ａ〜１４Ｃから放射される赤外線を利用してその被加熱エリア１３の全域を一度に満遍なく加熱することができるのみならず、高い強度の赤外線で被加熱エリア１３を加熱することができるから、被加熱エリア１３における加熱時間を短縮することができる。加熱装置１０Ｂは、第２反射壁２１がそれら第１反射壁ヒーター管１８Ａ〜１８Ｃすべての両側開口２５を覆うから、それら第１反射壁ヒーター管１８Ａ〜１８Ｃの両端開口２５からの赤外線の拡散が第２反射壁２１によって確実に阻止され、第１反射壁１８Ａ〜１８Ｃの両端開口２５からの赤外線の漏出と前後方向への赤外線の拡散とを確実に防ぐことができる。

加熱装置１０Ｂは、複数個の第１反射壁１８Ａ〜１８Ｃに覆われたそれらヒーター管１４Ａ〜１４Ｃの高さレベルがすべて同一であるから、それらヒーター管１４Ａ〜１４Ｃから被加熱エリア１３に照射される赤外線の強度分布をそれらヒーター管１４Ａ〜１４Ｃすべてにおいて均一にすることができ、被加熱エリア１３に照射される赤外線の強度分布の偏りを防ぐことができ、所定面積の被加熱エリア１３の全域を均一の強度分布を有する赤外線によって一度に満遍なく加熱することができる。

加熱装置１０Ｂは、それら第１反射壁１８Ａ〜１８Ｃがヒーター管１４Ａ〜１４Ｃの周り方向へ旋回可能であり、第１反射壁１８Ａ〜１８Ｃを所定の角度に回転傾斜させることができるから、それらヒーター管１４Ａ〜１４Ｃからの各赤外線を被加熱エリア１３の所定の箇所に重複させて照射することができ、被加熱エリア１３に照射させる赤外線の強度を部分的に強くすることができる。加熱装置１０Ｂは、第１反射壁１８Ａ〜１８Ｃを所定の角度に回転傾斜させることで、被加熱エリア１３の所定の箇所における赤外線の重複照射を解除することができるから、被加熱エリア１３に照射させる赤外線の強度を部分的に弱くすることができる。ゆえに、この加熱装置１０Ｂは、被加熱エリア１３における加熱対象物によって赤外線の強度分布を異ならせることができる。また、この加熱装置１０Ｂは、それら第１反射壁１８Ａ〜１８Ｃを所定の角度に回転傾斜させることで、赤外線の照射範囲を自由に決めることができ、赤外線が照射される被加熱エリア１３の面積を任意に設定することができる。

それら加熱装置１０Ａ，１０Ｂでは、電気ヒーター１１に替えて、バーナー燃焼ユニットを熱源として利用することができる。バーナー燃焼ユニットは、バーナーと、前後方向へ直状に延びるヒーター管（熱源）と、燃焼ガスをバーナーからヒーター管に向かって給気する送風機と、バーナーにオイルまたはガスを供給する供給器と、燃焼をコントロールするコントローラとから形成されている。ヒーター管は、その断面形状が円形の円筒状に成形され、その外周面全域に放射物質が塗布されている。

バーナー燃焼ユニットでは、供給器からバーナーにオイルまたはガスが供給され、バーナーにおいてオイルやガスを燃焼させて所定温度の燃焼ガスを発生させる。燃焼ガスは、送風機によってバーナーからヒーター管に流入し、ヒーター管を通って排気管に排気される。ヒーター管は、燃焼ガスの流入によって加熱され、その外周面全域から周り方向外方へ赤外線を放射（発生）する。バーナー燃焼ユニットでは、バーナーへのオイルやガスの供給量や空気の給気量、送風機の出力等がコントローラによって調節され、燃焼ガスの燃焼温度が設定温度に保持される。

１０Ａ 加熱装置
１０Ｂ 加熱装置
１１ 電気ヒーター
１２ 反射構造物
１３ 被加熱エリア
１４ ヒーター管
１４Ａ ヒーター管
１４Ｂ ヒーター管
１４Ｃ ヒーター管
１５ 外周面
１６ 内周面
１８ 第１反射壁
１９ 内周面
２１ 第２反射壁
２５ 両端開口
２６ 第１端縁
２９ 第２端縁
Ｌ１ 第１区画線
Ｌ２ 第２区画線

Claims (6)

1. 赤外線を放射する一方向へ長い熱源と、前記熱源から放射された赤外線を反射する反射構造物とを備え、前記熱源から放射された赤外線を所定面積の被加熱エリアに照射して該被加熱エリアを加熱する加熱装置において、
   前記反射構造物が、前記熱源の周り方向外方に位置して前記一方向へ延び、前記熱源の周り方向へ弧を画いて該熱源の外周面を覆う第１反射壁と、前記熱源の一方向両側に位置して前記一方向と交差する水平方向へ延び、前記熱源の径方向へ弧を画いて前記第１反射壁の両端開口を覆おう第２反射壁とから形成され、前記第２反射壁の前記径方向への延出寸法が、前記第１反射壁の前記周り方向への延出寸法よりも大きいことを特徴とする加熱装置。
2. 前記第１反射壁が、前記熱源の軸方向中心と前記被加熱エリアの第１端縁とを結ぶ第１区画線の内側に前記赤外線が照射され、かつ、前記第１区画線の内側に照射される赤外線の強度が略均一に分布する曲面形状に成形されている請求項１記載の加熱装置。
3. 前記第２反射壁が、前記熱源の径方向中心と前記被加熱エリアの第２端縁とを結ぶ第２区画線の内側に前記赤外線が照射され、かつ、前記第２区画線の内側に照射される赤外線の強度が略均一に分布する曲面形状に成形されている請求項１または請求項２に記載の加熱装置。
4. 前記反射構造物では、複数個の前記第１反射壁とそれら第１反射壁に覆われた複数個の前記熱源とが前記水平方向へ並び、前記第２反射壁がそれら第１反射壁すべての両側開口を覆って前記水平方向へ延びている請求項１ないし請求項３いずれかに記載の加熱装置。
5. 前記反射構造物では、前記複数個の第１反射壁に覆われたそれら熱源の高さレベルがすべて同一である請求項４記載の加熱装置。
6. 前記複数個の第１反射壁各々が、前記熱源の周り方向へ旋回可能である請求項４または請求項５に記載の加熱装置。

Images