JP3932364B2 - 熱放射源 - Google Patents
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Description
本発明は、波長選択型熱放射材料を用いた暖房加熱装置の技術分野において、動作中であるかどうかを容易に識別することを可能とし、また、分光放射率の波長選択性を制御することにより、熱放射面の温度が必要以上に高温となることを抑制することを可能とすることで、安全性及びエネルギー効率を著しく高めることを実現化した、高温状態の赤外線を高波長選択性及び高放射率で放射する熱放射体を利用した新しいタイプの暖房加熱装置を提供するものとして有用である。
本発明は、上記に鑑み提案されたもので、動作中であるかどうかを容易に識別できるようにした、波長選択型熱放射材料を用いた暖房加熱装置及びこれに使用される波長選択型熱放射材料、及び過度な温度上昇により火傷等の危険性が著しく増大することを防止した暖房加熱装置及びこれに使用される波長選択型熱放射材料を提供することを目的とするものである。
(1)特定の波長領域で高い放射率を有する波長選択型熱放射材料を用いた暖房加熱装置において、該加熱装置が動作中であるかどうかが容易に識別できると共に、熱放射面の温度が過度に上昇することを抑制できるようにした暖房加熱装置であって、1)熱放射体の表面にその一部の領域を残して上記波長選択型熱放射材料の膜を形成したこと、2)形成された上記波長選択型熱放射材料の膜の膜厚を調整することによって、該熱放射材料の分光放射率の波長選択性を制御したこと、を特徴とする暖房加熱装置。
(2)上記波長選択型熱放射材料の膜が、金属基体上に形成した一酸化珪素膜から構成されることを特徴とする、前記(1)記載の暖房加熱装置。
(3)上記波長選択型熱放射材料の一酸化珪素膜の膜厚が、0.5〜2.0μmの範囲で調整されていることを特徴とする、前記(2)記載の暖房加熱装置。
(4)上記波長選択型熱放射材料の膜を、熱放射体の表面に堆積させた耐熱性金属基体上に形成したことを特徴とする、前記(1)又は(2)記載の暖房加熱装置。
(5)上記波長選択型熱放射材料の分光放射率の波長選択性を下げることにより、熱放射面の温度が必要以上に高温となることを抑制したことを特徴とする、前記(1)から(4)のいずれかに記載の暖房加熱装置。
(6)複数の熱放射体の一部の熱放射体の表面に上記波長選択型熱放射材料の膜を形成したことを特徴とする、前記(1)記載の暖房加熱装置。
(7)電気ストーブの熱放射体の表面に上記波長選択型熱放射材料の膜を形成したことを特徴とする、前記(1)記載の暖房加熱装置。
(8)耐熱ガラス基板上に、アルミニウムと一酸化珪素を真空蒸着することにより上記波長選択型熱放射材料の膜を形成したことを特徴とする、前記(1)記載の暖房加熱装置。
従来、例えば、波長選択型熱放射材料を使用した電気ストーブにおいて、その熱放射源の表面に形成した熱放射体、すなわち、熱放射材料は不透明であり、通電した場合に、該熱放射体が通電加熱状態にあることを目視により確認することが困難であったこと、また、熱放射面の温度が必要以上に高温に昇温することを防ぐことができなかったことから、安全性及びエネルギー効率の点で、波長選択型放射材料を電気ストーブ等に適用することが難しいという問題があった。本発明は、これらの問題を抜本的に解消することを可能とするものである。
耐熱ガラス製の管状の熱放射体が水平に高さを変えて平行に2本設置された電気ストーブの熱放射体の1本の表面に、アルミニウムと一酸化珪素をその熱放射体全体に真空蒸着し、波長選択型熱放射材料とした。両方の熱放射体に通電したところ、波長選択型熱放射材料にしていない熱放射体は、全体が赤色に光ることによって通電加熱状態にあることが確認できた。一方、波長選択型熱放射材料の方は、通電加熱しても目視によっては、通電加熱による高温状態にあることが確認できなかった。
ガラス基板上に、アルミニウムと一酸化珪素を真空蒸着し、アルミニウムを200nm、一酸化珪素を1μm堆積させた。この試料の赤外反射率を求めた結果、図2のようになり、8〜13μmの領域で特異的に反射率が低く、この試料が不透明であるために、この波長領域で吸収率、すなわち放射率が高いことがわかった。
また、直径5cmのガラス基板上に耐熱性黒色ペンキを塗装し、試料とした。これの熱放射面以外を断熱材(ロックウール)で包み、基板背面からセラミックヒータによって20Wの熱エネルギーを投入した。熱放射面の温度を熱電対によって測定したところ、約200℃であった。
直径5cmのガラス基板上に、アルミニウムを200nm、一酸化珪素膜を1μm真空蒸着し、試料とした。これの熱放射面以外を断熱材(ロックウール)で包み、基板背面からセラミックヒータによって20Wの熱エネルギーを投入した。熱放射面の温度を熱電対によって測定したところ、約250℃であった。
また、直径5cmのガラス基板上に、耐熱性黒色ペンキを塗装し、試料とした。これの熱放射面以外を断熱材(ロックウール)で包み、基板背面からセラミックヒータによって20Wの熱エネルギーを投入した。熱放射面の温度を熱電対によって測定したところ、約200℃であった。
これらの試料の赤外分光反射率を測定した結果、図5から10のようになった。
図5と6では一酸化珪素膜が薄すぎ、赤外全体に渡って反射率が高い、すなわち放射率が小さい結果となった。図7では、「大気の窓」において反射率の減少が見られるものの図2ほど波長選択性は顕著ではない。図8においては、作製法の違いに起因すると思われる波長3μm付近での反射率の低減が見られるが、「大気の窓」において反射率が大きく減少し、波長選択性が顕著である。図9と10では、一酸化珪素の膜厚が大きくなるに従って波長選択性が明らかに低下している。
Claims (8)
- 特定の波長領域で高い放射率を有する波長選択型熱放射材料を用いた暖房加熱装置において、該加熱装置が動作中であるかどうかが容易に識別できると共に、熱放射面の温度が過度に上昇することを抑制できるようにした暖房加熱装置であって、1)熱放射体の表面にその一部の領域を残して上記波長選択型熱放射材料の膜を形成したこと、2)形成された上記波長選択型熱放射材料の膜の膜厚を調整することによって、該熱放射材料の分光放射率の波長選択性を制御したこと、を特徴とする暖房加熱装置。
- 上記波長選択型熱放射材料の膜が、金属基体上に形成した一酸化珪素膜から構成されることを特徴とする、請求項1記載の暖房加熱装置。
- 上記波長選択型熱放射材料の一酸化珪素膜の膜厚が、0.5〜2.0μmの範囲で調整されていることを特徴とする、請求項2記載の暖房加熱装置。
- 上記波長選択型熱放射材料の膜を、熱放射体の表面に堆積させた耐熱性金属基体上に形成したことを特徴とする、請求項1又は2記載の暖房加熱装置。
- 上記波長選択型熱放射材料の分光放射率の波長選択性を下げることにより、熱放射面の温度が必要以上に高温となることを抑制したことを特徴とする、請求項1から4のいずれかに記載の暖房加熱装置。
- 複数の熱放射体の一部の熱放射体の表面に上記波長選択型熱放射材料の膜を形成したことを特徴とする、請求項1記載の暖房加熱装置。
- 電気ストーブの熱放射体の表面に上記波長選択型熱放射材料の膜を形成したことを特徴とする、請求項1記載の暖房加熱装置。
- 耐熱ガラス基板上に、アルミニウムと一酸化珪素を真空蒸着することにより上記波長選択型熱放射材料の膜を形成したことを特徴とする、請求項1記載の暖房加熱装置。
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