JP6753677B2 - 高効率輻射ヒーター - Google Patents
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Description
本実施形態に係る輻射ヒーターは、例えば人体等の被加熱物を加温するために用いられる。具体的には、例えば、パネルヒーター、床暖房、壁紙、炬燵等として用いられる。
図1に示すように、本実施形態に係る輻射ヒーター1は、本体部2と、輻射体3と、電源装置4と、を備える。
ここで、人体が温感を良く感じることができる赤外線の波長、即ち人体への吸収率の高い赤外線の波長は、例えば3μmや6μm付近の波長であることが知られている。従って、そのような特定波長の輻射率を増幅することで、輻射ヒーター1の効率を向上させることができる。
また、輻射体3の加熱方式を、他の輻射体に通電して輻射体3を加熱する間接抵抗加熱とする場合、輻射体3の材質は導電性や抵抗率を有するものに限定されず、樹脂等を輻射体3の材質として用いる事ができるため、後述のキャビティ構造31を輻射体3に容易に形成することができる。
キャビティ構造31は、特定波長の電磁波を共振により増幅させ輻射する孔311が多数配列された構造である。
図2は、キャビティ構造31を模式的に示す図である。図2に示す通り、キャビティ構造31は、孔311と、壁部312とを有する。図2中、LX及びLYは孔311の開口部の一辺の長さをそれぞれ示し、LZは孔311の深さ方向の長さを示す。かかる孔311により、特定波長の電磁波が共振により増幅され、孔311の開口部から輻射される。従って、輻射体3の、孔311の開口部が設けられた面を特定波長の吸収率が高い被加熱物に向けることで、被加熱物を効率よく加温することができる。換言すれば、輻射体3において、キャビティ構造31は被加熱物に向けられる面にのみ形成されていればよい。
また、輻射体の温度を低下させ、輻射スペクトルが長波長側にシフトした場合であっても、特定波長の輻射を増幅できるため、従来の輻射体を用いた場合と同等の効果が得られると考えられる。このため、輻射体の低温化が可能となり、輻射体の材料選択の余地が高まると考えられる。
電源装置4は、輻射体3に通電可能な装置であれば特に制限されない。また、電源装置4による加熱方式は輻射体3に直接通電して加熱する、直接抵抗加熱を用いた加熱方式には限定されず、間接抵抗加熱を用いた加熱方式としてもよい。例えば、シート状の輻射体3を既存のパネルヒーター等の輻射ヒーターに貼り付ける等して輻射体3を加熱してもよい。
その他、電源装置4による誘導加熱や誘電加熱により輻射体3を加熱してもよい。
キャビティ構造31を表面に有する輻射体3の製造方法としては、特に制限されないが、例えばフォトリソグラフィによる方法が挙げられる。フォトリソグラフィによるキャビティ構造31の形成方法を以下に例示する。
次に、不要箇所のレジストを現像液により除去する。
次に、レジストが除去された箇所をドライエッチング、ウェットエッチング等によりエッチングする。この際のエッチング条件により、孔311のLZを調整できる。
エッチング後、基材上に残ったレジストを除去することにより、キャビティ構造31を表面に有する輻射体3が得られる。
これにより、輻射ヒーター1を、被加熱物に吸収されやすい特定波長の輻射を、輻射体のキャビティ構造により増幅し、かつ特定波長以上の輻射を減衰するものとすることができるため、複雑な構造や制御を要することなく輻射の波長を任意の波長に制御できる高効率輻射ヒーター1が得られる。
これにより、キャビティ構造31により共振が起こりやすくなるため、より確実に特定波長の輻射の増幅と、特定波長以上の輻射の減衰が起こる輻射ヒーター1が得られる。
これにより、輻射体3の加熱方式を加熱効率の高い直接抵抗加熱とすることができる。
これにより、キャビティ構造31において孔311を密に配列することができるため、特定波長の輻射の増幅効果が増大する。また、孔311の形状設計が容易となる。
これにより、輻射ヒーター1の被加熱物が人体である場合において、人体に吸収されやすい3μmや6μmの波長の赤外線の輻射を増幅できるため、高効率な輻射ヒーター1が得られる。
これにより、キャビティ構造31において孔311を更に密に配列することが可能となるため、特定波長の輻射の増幅効果が更に高い輻射ヒーター1が得られる。
これにより、キャビティ構造31を表面に有する輻射体3を、既存の輻射ヒーターと組み合わせて用いる事ができ、既存の輻射ヒーターの効率を高めることができる。また、輻射体3への直接の通電を要しないため、輻射体3は導電性を有するものに限定されず、輻射体3の材料選択の余地を高めることができる。
3 輻射体
31 キャビティ構造
311 孔
Claims (7)
- 特定波長の電磁波を共振により増幅させ輻射する少なくとも1種類の形状の開口部を有する孔が複数配列されてなる、キャビティ構造を表面に有する輻射体と、
前記輻射体を加熱する加熱源と、を備え、
前記輻射体は、前記加熱源に貼り付けて用いられるシート状の輻射体であり、
前記加熱源によって発生した赤外領域の波長の輻射を、前記キャビティ構造によって増幅し、前記開口部から輻射する、被加熱物を人体とする輻射ヒーター。 - パネルヒーター、床暖房、壁紙、及び炬燵のうち少なくとも何れかとして使用される請求項1に記載の輻射ヒーター。
- 前記輻射体を収容する本体部を更に備え、
前記輻射ヒーターが加熱する被加熱物と前記キャビティ構造の前記開口部が対面するよう前記輻射体が前記本体部に収容された請求項1または2に記載の輻射ヒーター。 - 前記キャビティ構造によって増幅する電磁波の特定波長は、前記被加熱物の吸収率の高い波長域となるよう設定された請求項1から3いずれかに記載の輻射ヒーター。
- 前記キャビティ構造の少なくとも表面は、共振を発生させる程度に電磁波の反射率が高い金属で被覆される請求項1から4いずれかに記載の輻射ヒーター。
- 前記加熱源は、前記輻射体を直接又は間接に通電加熱する電源装置であり、
前記輻射体は、導電性を有する請求項1から5いずれかに記載の輻射ヒーター。 - 前記キャビティ構造は、3μmの波長及び6μmの波長のうち少なくともいずれか1種の波長の輻射を増幅する、請求項1から6いずれかに記載の輻射ヒーター。
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