JP2844687B2

JP2844687B2 - 赤外線ヒータ

Info

Publication number: JP2844687B2
Application number: JP17309789A
Authority: JP
Inventors: 直中村
Original assignee: Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1989-07-06
Filing date: 1989-07-06
Publication date: 1999-01-06
Anticipated expiration: 2014-01-06
Also published as: JPH0339810A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、金属繊維の焼結板から成るバーナエレメン
トを備えた赤外線ヒータ、特に高温排ガスをも有効に利
用することのできる赤外線ヒータに関するものである。

［従来の技術］従来、赤外線ヒータとしては以下のようなものが知ら
れている。

カンタル線やニクロム線に通電することにより線や面
が自己発熱するもの（特開昭62−113377号公報）。

赤外線放射物質で被覆されたヒータに通電することに
より、放射物質が発熱するもの（特開昭62−2485号公
報，特開昭62−71188号公報）。

赤外線放射物質の中にパイプを配設し、このパイプ中
に燃焼ガスなどの高温気体を流すことにより、放射物質
を加熱し発熱するもの（特開昭62−195880号公報，特開
昭63−123909号公報）。

多数の貫通孔を有する赤外線放射板（多孔質セラミッ
クス等）から可燃性気体を噴出させ、放射板表面で燃焼
させることにより、放射板を加熱し発熱するもの（特開
昭62−138616号公報）。

気体あるいは液体燃料により拡散燃焼を行い、それに
より発生する高温排ガスを下流の固体壁に衝突させ、そ
の壁を加熱し発熱するもの（特公昭51−41781号公
報）。

［発明が解決しようとする課題］しかしながら、加熱源として電気を利用するもの
（，）は、熱容量に対するコストが燃料に比べて著
しく高く、また広い面を均一に加熱することは難しいと
いう欠点がある。

また、加熱源として燃焼ガスを利用するものとして表
面燃焼方式（，）と固体壁加熱方式（）がある
が、前者の場合、従来は空隙率が最大でも50％程度であ
り、面負荷（単位面積・単位時間当りの熱量）を上げる
のが難しく、後者の場合、下流側の固体壁を加熱するの
で、熱の利用率が悪く、しかも大きな面の均一加熱には
不向きである。

本発明は叙上の点に鑑み、投入熱量に対して、有効に
放射エネルギに変換する割合が高く（放射効率、熱効率
が高く）、大きな面を均一に加熱できるとともに、高温
排ガスをも有効に利用することが可能でランニングコス
トを低く抑えることのできる赤外線ヒータを得ることを
目的とする。

［課題を解決するための手段］本発明に係る赤外線ヒータは、ガス燃料と空気との混
合気体を供給するガス供給装置と、前面に開口を有し上
記ガス供給装置より混合気体が投入されるシェルと、こ
のシェルの前面開口を覆って設置され、上記ガス供給装
置より該シェル内に投入された混合気体を整流して全面
から均一に噴出する空隙率が80〜95％に設定され、直径
10〜50μm,長さ10mm以上の金属繊維の焼結板から成るバ
ーナエレメントと、上記シェルの前面側の少なくとも上
縁部および両側縁上部の周りに前方へ臨む空気噴出口を
有し該シェルの外側に設置されたダクトと、このダクト
内に設けられ外部より空気の導入して上記空気噴出口か
ら噴出させる送風機とを備えたものである。

［作用］本発明においては、バーネエレメントが空隙率80〜95
％を有する金属繊維の焼結板から形成され、ガス供給装
置よりシェル内に投入された混合気体を整流して全面か
ら均一に噴出するので、混合気体のバーナエレメント部
通過時の圧力損失が減少し、バーナの背圧が減って面負
荷を上げるのが容易となり、大きな面の均一加熱が可能
となる。

また、金属繊維として、直径10〜50μm,長さ10mm以上
のものを用いているので、高負荷使用時にシェル内の圧
力が上昇してもこれに耐える充分な強度を有し、かつそ
のような高負荷状態下においても均一な面状燃焼が可能
となる。

また、バーナエレメント部を通過した高温排ガスは、
シェルの前面側の少なくとも上縁部および両側縁上部の
周りに前方へ臨む空気噴出口を有してシェルの外側に設
置されたダクトの、該空気噴出口から噴出される空気に
周囲を包まれる如く、かつ方向を変えられることなく、
前方（被加熱物方向）へ強制的に送られるので、高温排
ガスの到達距離を延ばすことができて、その熱を有効に
利用することができる。

［実施例］以下、図示実施例により本発明を説明する。第１図は
本発明の一実施例に係る赤外線ヒータの正面図、第２図
はその側面図で、図において、１はガス燃料と空気との
混合気体を供給するガス供給装置、２は前面に開口2aを
有しガス供給装置１より混合気体が投入されるシェル、
３はシェル２の前面開口2aを覆って設定されかつガス供
給装置１よりシェル２内に投入された混合気体を整流し
て全面から均一に噴出する平板状のバーナエレメントす
なわち表面燃焼方式のバーナ本体、４は後端と前端に空
気導入口4aと空気噴出口4bを有しシェル２の上部外側に
設定固定されたダクト、５はダクト４内に設けられ、外
部より後端の空気導入口4a内に空気を導入して前端の空
気噴出口4bから噴出させる送風機であり、図示しない点
火手段にて着火されたバーナ本体３を通過する混合気体
は、バーナ本体３の表面に火災を付着させた状態で燃焼
し、高温となった排ガスは、ダクト４の空気噴出口4bか
ら噴出される空気と共に前方へ強制的に送られる。

これを第３図をも参照しながら更に詳述すると、本実
施例の赤外線ヒータは、操作ハンドル６を有する台車７
上に搭載され、ガス供給装置１によって、ガスボンベ８
からのガスとブロワ９からの空気とを、これらの噴出口
の前方に配置したシェル２内にて所定の割合で混合し、
混合した気体をシェル２の前面部開口を覆って配置固定
した空隙率80〜95％を有する金属繊維の焼結板から成る
バーナ本体３を通して噴出させるようにしている。

また、シェル２に固定されたダクト４は、その前端の
下面を切り欠いて、この切欠部内にシェル２の上部が納
まるよう形成されており、切欠部に沿って外方へ折曲し
て設けた固定代部4cを複数のねじ10によってシェル２に
固定した際には、ダクト前端がバーナ本体３と同一平面
内に位置し、かつ空気噴出口4bがダクト前端縁とシェル
前端縁間に形成されるようになっている。更に、ダクト
４は、その後端開口部にプレート11が取り付けられてお
り、プレート11にはその長手方向の２カ所に孔が穿設さ
れ、これら各孔が空気導入口4aを形成している。そして
各導入口4aの周りに、ダクト内に配置されている送風機
５の枠部が複数のねじ12により固定されている。

上述した構成を有する本実施例の赤外線ヒータにおい
て、バーナ本体３は、直径10〜50μm,長さ10mm以上の金
属繊維を焼結して形成した。また、ガスと空気との可燃
混合気体の空気過剰率（投入したガスが化学反応して完
全焼成するに必要な空気量で投入空気量を除した値）は
1.0〜1.2の範囲に、通風時のバーナ本体表面から噴出す
る可燃混合気体流速は５〜30cm/secの範囲に、それぞれ
設定した、これら設定値は第４図に示す実験結果より得
られたもので、このような運転条件の下でバーナ本体３
はその表面に火災を付着させた赤熱状態で燃焼する。

第５図は本実施例の赤外線ヒータにおいて送風機５を
休止させた状態でのバーナ使用時、つまり高温排ガスを
利用していない状態でのバーナ使用時の、バーナ本体表
面からの距離とその点での温度との関係を、投入熱量を
パラメータとして示したもので、投入熱量が面負荷で20
Kcal/cm²・ｈ、40Kcal/cm²・ｈ、57Kcal/cm²・ｈの場合
を例に挙げて示してある。同図から明らかなように、バ
ーナ本体表面から200mm離れた場所でも面負荷57Kcal/cm
²・ｈの場合、300℃以上の温度が得られた。なお、ここ
では投入熱量を３つ例に挙げて説明したが、本実施例に
係る赤外線ヒータは、投入熱量を面負荷で10〜80Kcal/c
m²・ｈの範囲で設定可能であることが確認された。

上述した第５図のデータはバーナそのものの特性を示
したものであり、これに送風機５を駆動して高温排ガス
を利用することにより、更に高い数値のデータが得られ
た。

このように、本実施例の赤外線ヒータは、投入熱量を
大きくできるので、放射熱量を容易に増大させることが
可能となり、放射効率が向上する。

また、バーナ本体３を構成する焼結板が金属繊維から
形成されているので、機械的強度が高く、均一な赤熱板
を支えなしで大きな面積を作ることができる。

更に、バーナ本体３の表面に火災が付着して燃焼する
ので、風等による失火がないという利点がある。

なおまた、高負荷燃焼ができ、熱効率も高いので、同
じ出力なら、従来に比し小計軽量でランニングコストの
低い赤外線ヒータが得られる。

更にまた、バーナ本体３を通過した高温排ガスを有効
に利用することができるので、熱効率を一層高めること
が可能となる。

なお、上述した実施例ではダクト４の空気噴出口4bを
シェル前面の上部にのみ設けたものを示したが、これを
シェル前面の全周に形成するようにしてもよく、このよ
うな場合でも上述した実施例同様の作用効果を奏する。

［発明の効果］以上述べたように、本発明によれば、バーナエレメン
トが空隙率80〜95％を有する金属繊維の焼結板から形成
され、ガス供給装置よりシェル内に投入された混合気体
を整流して全面から均一に噴出するので、混合気体のバ
ーナエレメント部通過時の圧力損失が減少し、バーナの
背圧が減って面負荷を上げるのが容易となり、大きな面
の均一加熱が可能となる。

また、金属繊維として、直径10〜50μm,長さ10mm以上
のものを用いたので、高負荷使用時にシェル内の圧力が
上昇してもこれに耐えるに充分な強度を確保でき、かつ
そのような高負荷状態下においても均一な面状燃焼が可
能となる。

更に、バーナエレメント部を通過した高温排ガスを、
シェル前面側の少なくとも上縁部および両側縁上部の周
りに前方へ臨む空気噴出口を有してシェルの外側に設置
されたダクトの、該空気噴出口から噴出される空気に周
囲を包む如く、かつ方向を変えることなく、前方（被加
熱物方向）へ強制的に送ることができるため、高温排ガ
スの到達距離を延ばすことができて、その熱を有効に利
用することが可能となり、バーナそのものの特性による
作用との相乗作用によって熱効率を一層高めることがで
き、ランニングコストを低く抑えることができるという
効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る赤外線ヒータの一実施例の全体構
成を示す正面図、第２図はその側面図、第３図（ａ），
（ｂ），（ｃ）はいずれもシェルとダクトの関係を示す
図で、第３図（ａ）はその正面図、第３図（ｂ）はその
側面図、第３図（ｃ）はその背面図、第４図は空気過剰
率と混合気体流速との関係を示す赤熱領域の説明図、第
５図はバーナ本体表面からの距離とその点での温度との
関係を示す説明図である。図において、１はガス供給装置、２はシェル、2aは開
口、３はバーナ本体（バーナエレメント）、４はダク
ト、4aは空気導入口、4bは空気噴出口、５は送風機であ
る。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】ガス燃料と空気との混合気体を供給するガ
ス供給装置と、前面に開口を有し上記ガス供給装置より混合気体が投入
されるシェルと、このシェルの前面開口を覆って設置され、上記ガス供給
装置より該シェル内に投入された混合気体を整流して全
面から均一に噴出する空隙率が80〜95％に設定され、直
径10〜50μm,長さ10mm以上の金属繊維の焼結板から成る
バーナエレメントと、上記シェルの前面側の少なくとも上縁部および両側縁上
部の周りに前方へ臨む空気噴出口を有し、該シェルの外
側に設置されたダクトと、このダクト内に設けられ外部より空気を導入して上記空
気噴出口から噴出させる送風機とを備えることを特徴と
する赤外線ヒータ。