JP4052957B2

JP4052957B2 - 楕円構造の反射板を応用して、ヒーター、又は光源から輻射される電磁波を有効に補足し、分散する加熱器、暖房器及び照明器などの加熱照明装置

Info

Publication number: JP4052957B2
Application number: JP2003031761A
Authority: JP
Inventors: 昌孜福島
Original assignee: 昌孜福島
Priority date: 2003-01-03
Filing date: 2003-01-03
Publication date: 2008-02-27
Anticipated expiration: 2023-01-03
Also published as: JP2004214159A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は以下、熱源として炭などの炭素燃料、電気、ガスを利用する加熱器、暖房器、照明器などの加熱照明装置に関し、当該加熱照明装置を形成する楕円形状の反射板とその焦点を利用したヒーター、又は光源の配置に工夫を加えることにより、電磁波の有効な補足、分散および広範囲で強力な輻射を可能にする加熱照明装置及び方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の加熱器では、炭などの炭素燃料、電気ヒーター、ガスからの電磁波による輻射加熱、対流による加熱、加熱されたフライパン、鍋や鉄板の熱伝導による加熱がなされている。これらは被加熱物を主として下方から直接、間接加熱する方法である。又電気ヒーターを利用する加熱方法では下方からのみでなく、上方からも合せて加熱するもの、また側面から加熱する形態のものもあるが輻射熱を有効に収束し、分散する構造になっていない。
【０００３】
例えば、従来の加熱器は図１、図２、図３に示すように被加熱物１に対して加熱源であるヒーター２やガス火炎３や炭火４が配置されている。輻射される電磁波の矢印５等は被加熱物の加熱に対して有効利用されない電磁波の方向を示しており、矢印６等は有効に消費される電磁波の方向を示している。このように、従来の加熱器ではヒーター等２，３，４より輻射される電磁波は横や後方にも向かい、無駄に散乱される割合が多い。また一般的に利用されている従来の加熱器は図１、図２に示すものであるが、この様な加熱形態はヒーター等２，３，４に被加熱物の液汁が落下してヒーター等を汚損し、加熱効率の低下をきたすことになる。また加熱器の掃除に手間がかかり、ヒーターの材質が制限される。図３の加熱形態は無駄に散乱される電磁波が多くなる。
【０００４】
従来の暖房器では、一部にヒーターの背後に磨かれて鏡面仕上げされたり、メッキされた放物柱、回転放物面を持つ工夫された金属反射板が配置されているが、それでも、反射板で反射される電磁波を効率良く補足し、広範囲に、強力に分散し、輻射する形状としては不十分である。
【０００５】
さらに従来の家庭用の照明器では照明光源から輻射される電磁波の一部はその光源から照明器の傘を透過して、天井も照明するという目的がある為、ほとんどが反射電磁波を利用する工夫がなされていないし、その必要性があまりないと思われる。
しかし外周部を特に照明する必要性のない蛍光スタンドや目標箇所への投光照明器などについては、反射板を利用して、反射電磁波を有効に効率良く分散する工夫が、放物柱や回転放物面を反射板として利用する以外は、なされていない場合がほとんどである。
【０００６】
例えば、電気ストーブや自動車のヘッドライト等は放物柱、回転放物面の形状に近似する反射板を利用して効率を高める工夫がなされている。しかし、ヒーター又は光源から輻射される電磁波を放物柱、回転放物面の反射板で分散する方法は、ヒーターや光源の位置を変化させても、この放物柱、回転放物面の焦点が一つである為、背後の反射板に対して、ヒーター又は、光源は直線状の一本又は、一点になる為、暖房や照明の反射部分を利用しての暖房、照明の強さや範囲が制限される。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
従来技術によれば、ヒーター、又は光源から輻射される電磁波を効率良く分散できる放物柱、回転放物面の反射板を利用している方法では、この放物柱、回転放物面断面の焦点が一つである為、有効なヒーター、又は光源は直線状の一本又は、一点になる為、暖房や照明の反射部分を利用しての暖房、照明の強さや範囲が制限される。そこで、暖房器や照明器に関して、この発明では、より強力で、広範囲に加熱、照明できる暖房器や照明器を提供することを課題とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
以上の課題を解決する為に、請求項１の発明は、楕円の長軸を含む平面によって分割される半楕円柱からなる反射板と、前記反射板の前方に設置される一対のヒーターとを備える暖房器であって、前記一対のヒーターより直接輻射される電磁波に加えて、前記反射板を経由して前記一対のヒーター間を通過して分散する電磁波が、広範囲に、より強力に輻射される様に、前記一対のヒーターは、前記反射板の全ての焦点を含む平面上にあって、前記全ての焦点によって構成される平行線の内側にそれぞれ近接して配置されることを特徴とする暖房器である。
【００１１】
また、以上の照明器に関しての課題を解決する為に、請求項２の発明は、楕円の長軸を含む平面によって分割される半楕円柱からなる反射板と、前記反射板の前方に設置される一対の光源とを備える照明器であって、前記一対の光源より直接輻射される電磁波に加えて、前記反射板を経由して前記一対の光源間を通過して分散する電磁波が、広範囲に、より強力に輻射される様に、前記一対の光源は、前記反射板の全ての焦点を含む平面上にあって、前記全ての焦点によって構成される平行線の内側にそれぞれ近接して配置されることを特徴とする照明器である。
【００１２】
【発明の実施形態】
本発明の加熱照明装置は下記の三点で従来の加熱照明装置と全く異なるものである。まず第一点は加熱照明装置のヒーター、又は光源の外周部は楕円柱や回転楕円面等の楕円形状であり、その楕円形状の反射面は図６、図７の楕円反射板７またはその一部で示される。楕円形状の反射板は磨きステンレス、アルミニウム、金属がメッキあるいは蒸着されたもの等、アルミニウム箔等の反射効率の高いものが使用される。加熱器の場合は楕円形状の反射板で反射される電磁波のみを利用する加熱形態である。暖房器、照明器の場合は反射波以外の直接の輻射波も利用される。この楕円形状の反射板は電磁波を有効に捕捉すると同時に、その反射波を被加熱物に対して有効に分散する効果を担うものである。
【００１３】
第二点は被加熱物とヒーターの相対的位置が従来の加熱器と異なり、被加熱物の上下面でなく、図６、図７の両側面の○印で示される位置にヒーター９、１１が配置される。ヒーターが上下面になくても、両側面に位置するヒーターから加熱装置内面の反射板で反射さる電磁波は楕円の数理的法則に従って全楕円面から反射波としてヒーター間の被加熱物に輻射されることになる。上下面にヒーターがないため、被加熱物の加熱により発生する液汁や煙りで汚損する恐れがなく、被加熱物の上下の両面が同時に加熱される。
【００１４】
第三点はそのヒーターの位置は第一点で記した楕円形状の反射板の相対する二つの焦点に相当する位置より、近接する位置に接近して配置されることである。図４はヒーター９が焦点上にあると、焦点の位置８である×印と重なる位置となり、左側ヒーター９から輻射される電磁波は反射板７で反射して、もう一方の焦点位置１０にあるヒーターの位置１１に電磁波が集中することになる。この図４は焦点にヒーターが配置されると、電磁波が焦点にのみ集中して被加熱物に有効に分散していないことを示している。また、図５は左側ヒーター９が焦点の位置８より、相対的に遠接する方向に配置されると、左側ヒーター９から輻射され、加熱装置内面の楕円反射面７で反射された電磁波１２は、焦点間の外に輻射され、ヒーター間の被加熱物に有効に消費される電磁波とならないことを示している。そこで、図６、図７に示すように、ヒーターが楕円の焦点に相当する位置より、相対的に近接する位置に配置された場合にのみ、ヒーター間に電磁波が集中、分散して輻射され、被加熱物に有効に電磁波が輻射熱として消費されることになる。矢印で示される電磁波の進路は図４、図５と同様、図６では左側ヒーター９から輻射される電磁波１２の到達する位置を示しているが、Ａ面、Ａ′面でのみ反射される電磁波が有効に作用する。図７は左側ヒーター９から上方に輻射される電磁波の進路のみを示しているが、楕円の形状及びヒーターの焦点からのずれの程度により、Ａ面、Ａ′面で反射した電磁波と、Ｃ面、Ｃ′面で反射してＡ′面、Ａ面で再反射した電磁波が、有効に作用する。尚、図６、図７のＢ面、Ｂ′面、図７のＤ面Ｄ′面で反射される電磁波は右側の焦点１０と右側ヒーター１１の間に到達して一次的には有効に作用しないが、当該焦点１０と右側ヒーター１１の間を通過して、再反射電磁波として有効に作用する。以上、図４、図５、図６、図７は左側ヒーター９から輻射される説明であったが、右側ヒーター１１から輻射される電磁波についても同様なことが言える。従って図６、図７は反射板の楕円形状の長軸と短軸の比およびヒーターの位置の楕円反射板の焦点の位置からのズレの程度により、電磁波の集中、分散される形態が変わることを示している。ただ効率の良い加熱面積を確保するためには、焦点からのズレは最小限にする必要が有る。
【００１５】

に回転して得られ、回転楕円面と呼ばれるものである。
ここで本発明の一実施の形態を図８、図９に示す。図８、図９は一つの加熱器の断面図であり、回転楕円面を形成している。図８は長軸２ａと短軸２ｃのＸ−Ｚ断面図、図９は半径ａ部分のＸ−Ｙ中央断面図であり、被加熱物が配置できる様にＸ−Ｚ断面中央部で分割される構造である。図８の×印はＸ−Ｚ断面図の楕円焦点の位置８、１０に当たり、ヒーター１１はその焦点から互いに近接する位置に対称に配置されている。反射板７は反射率の良い磨きステンレス鋼板で、１３は反射板からの熱損失を防止する為の断熱材料で熱伝導の小さい陶器材料でできている。熱遮蔽板１４はヒーター１１からの直接輻射による過熱防止する為とヒーターからの輻射波を反射して有効に集中させる為のものである。図７の焦点位置８、１０とヒーター９、１１の位置関係と楕円形状に設計されているこの図８、図９の加熱器では、ヒーター１１から輻射される電磁波は、図７示される電磁波の輻射経路と近似する経路を進み、反射板７と熱遮蔽板１４で反射され、被加熱物が配置される熱遮蔽板１４の円内に集中、分散されることになる。従って、この構造の加熱器は被加熱物と同一平面上にあるヒーターから輻射される電磁波を楕円形状の反射板で反射することにより、被加熱物を効率良く両面加熱できる。
【００１６】
【他の実施形態】
図８、図９の実施形態では回転楕円面の全面を利用した加熱器であったが、他の実施形態を反射板が楕円柱の半面の図１０で示す。図１０の楕円柱の焦点の位置１０、相対するヒーターが近接した位置にある棒状のヒーター１１、反射板７、断熱構造材１３で示された例は、直接輻射熱以外に、楕円柱の半面のみを利用して反射電磁波も有効に補足し、電磁波を広範囲に分散することができる構造の暖房器や照明器である。尚、この他の実施形態の反射板が図８、図９に示す回転楕円面の焦点平面で折半される半面又は、その焦点平面を含む一部であってもよいことは言うまでもない。
【００１７】
【実施形態の効果】
回転楕円面、または楕円柱などの楕円形状の反射率の高い反射板がヒーターを囲繞し、そのヒータを配置する位置は、当該楕円形状の反射板の全ての焦点を含む平面上にあり、当該楕円の形状の反射板の相対する焦点の間の距離より近接する位置に接近する配置され、回転楕円面の反射板で反射した電磁波を捕捉して集中、分散するこの実施形態によれば、加熱器は無駄に輻射される電磁波の割合を減少させて、加熱効率の高い均一な、両面同時加熱ができる。またヒーターが被加熱物と同一平面上に有るため、ヒーターを汚染、損傷することがなく、掃除も容易である。更に、ヒーターの材質を広範囲に選択できる利点も有る。
【００１８】
他の実施形態では、相対するヒーター又は、光源の位置が楕円柱焦点平面上の焦点の位置より、相対するヒーター又は、光源相互が近接する位置にある。半楕円柱からなる反射板で反射した電磁波を利用する実施形態によれば、ヒーター又は、光源からの直接輻射波以外に、反射板方向に無駄に輻射される電磁波を効率良く捕捉し、有効な反射輻射波として効率良く暖房や照明に利用できる。この半楕円形状の反射板を利用する構造は平行な焦点を持つことから、反射面積に対してより長いヒーターを持つことができる為、暖房や照明効率を高めることができる。
【００２０】
【発明の効果】
暖房器や照明器の場合、反射板を半楕円柱として、一対のヒーター又は、光源を囲繞する構造であり、そのヒータ又は、光源は、反射板の全ての焦点を含む平面上にあり、全ての焦点によって構成される平行線の内側にそれぞれ近接させて配置される。その為、ヒーター又は、光源より直接輻射される電磁波に加えて、反射板を経由して一対のヒーター又は、光源間を通過して分散する電磁波が、広範囲に、より強力に輻射される。またその焦点近傍に沿って配置されるヒーターが長くなる為、反射面に対する反射電磁波の密度が高くなり、加熱効率、照明効率の高い装置となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の下方からの加熱の１例
【図２】従来の上方、下方からの加熱の１例
【図３】従来の上方、下方の側面からの加熱の１例
【図４】楕円の焦点にヒーターがある場合の反射電磁波の経路
【図５】楕円の焦点から相対的に遠接する位置にヒーターがある場合の反射電磁波の経路
【図６】楕円の焦点から相対的に近接する位置にヒーターがある場合の反射電磁波の経路
【図７】図６とは楕円の長軸、短軸の比およびヒーターの位置が焦点からのズレが異なる、楕円の焦点から相対的に近接する位置にヒーターがある場合の反射電磁波の経路
【図８】回転楕円面を利用した加熱器の実施例のＸ−Ｚ断面図
【図９】回転楕円面を利用した加熱器の実施例のＸ−Ｙ断面図
【図１０】楕円柱を利用した電気ヒーターの実施例
【符号の説明】
１被加熱物２ヒーター３ガス火炎４炭火
５無駄になる電磁波６加熱に有効に利用される電磁波７反射板
８，１０楕円の焦点９，１１ヒーター１２電磁波の進路
１３断熱構造材１４熱遮蔽板
Ａ，Ａ′，Ｂ，Ｂ′，Ｃ，Ｃ′，Ｄ，Ｄ′ 反射面の範囲

Claims

楕円の長軸を含む平面によって分割される半楕円柱からなる反射板と、前記反射板の前方に設置される一対のヒーターとを備える暖房器であって、
前記一対のヒーターより直接輻射される電磁波に加えて、前記反射板を経由して前記一対のヒーター間を通過して分散する電磁波が、広範囲に、より強力に輻射される様に、前記一対のヒーターは、前記反射板の全ての焦点を含む平面上にあって、前記全ての焦点によって構成される平行線の内側にそれぞれ近接して配置されることを特徴とする暖房器。
楕円の長軸を含む平面によって分割される半楕円柱からなる反射板と、前記反射板の前方に設置される一対の光源とを備える照明器であって、
前記一対の光源より直接輻射される電磁波に加えて、前記反射板を経由して前記一対の光源間を通過して分散する電磁波が、広範囲に、より強力に輻射される様に、前記一対の光源は、前記反射板の全ての焦点を含む平面上にあって、前記全ての焦点によって構成される平行線の内側にそれぞれ近接して配置されることを特徴とする照明器。