JPH07133935A

JPH07133935A - 赤外線暖房システム

Info

Publication number: JPH07133935A
Application number: JP28112493A
Authority: JP
Inventors: Takeru Koike; 長小池; Chozaburo Matsumoto; 長三郎松本
Original assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Current assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Priority date: 1993-11-10
Filing date: 1993-11-10
Publication date: 1995-05-23

Abstract

(57)【要約】【目的】遠赤外線によってもたらされる温熱的快適性
を確保したまま、高速に暖房することができ、しかも、
低コストで製造できるようにする。【構成】遠赤外線放射パネル２は、遠赤外線放射板
５，５，…からなり、これら遠赤外線放射板５，５，…
の間には、ストライプ状の開口部６，６，…が設けられ
ている。電源の投入により、近赤外線ランプ１が"点灯"
して、近赤外線が放射され、遠赤外線放射板５，５，…
に吸収されて熱に変換される。この熱によって昇温され
た遠赤外線放射板５，５，…は、遠赤外線の形態で床側
の人体７に向けて熱を放出するので、人は、温熱的快適
性を実感できる。なお、遠赤外線放射板５，５，…から
遠赤外線が放射し始めるようになるまでには、立上がり
時間として暫時時間を要するが、その間は、人は、開口
部６，６，…から漏れ出る近赤外線によって暖められ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】この発明は、赤外線の放射により、人体等
の加温対象を直接かつ迅速に暖める赤外線暖房システム
に係り、住宅やオフィスに適用して好適である。

【０００２】

【従来の技術】赤外線は、波長０．７５〜１００μｍの
電磁波として空気中を伝搬し、被放射体の分子を共鳴振
動させて発熱させる作用を示すことから、一般に、熱線
とも呼ばれている。特に、波長３μｍ〜３０μｍの遠赤
外線は、振動数が人体を構成する有機物分子や人体に含
まれる水分子の固有振動数と一致するため、人体に吸収
され易く、皮膚の表面から真皮の上層までの分子を一様
に共鳴振動させてほぼ同時に発熱させる上、生じた温熱
は、真皮の上層に分布するルッフィニ小体（暖かさを感
ずる神経受容器）によってすぐに感覚されるために、体
の芯から温まり、やわらかな温熱的快適感を人に与える
といわれている。

【０００３】赤外線の示す上記熱作用に着目して、従来
から、広く市販されている赤外線電気ストーブや、特開
平２−４０８８５号公報に記載されているような遠赤外
線電気ヒータが存在する。前者の赤外線電気ストーブ
は、コイル状の長いフィラメントが棒形状の石英バルブ
に封入されてなる赤外線ランプを熱源として構成され、
加熱されたフィラメントから主として近赤外線が放射さ
れる仕組みになっている。前者の赤外線電気ヒータによ
れば、電源の投入により瞬く間に放射される近赤外線の
寄与による暖房であるため、暖房立上がりが良く、すぐ
に暖まることができる。また、後者の遠赤外線電気ヒー
タは、導電材料が分散されることで、通電により発熱す
るようにされた板状発熱体の放熱面に遠赤外線放射セラ
ミックス層を設けて構成され、この遠赤外線放射セラミ
ックス層が上記板状発熱体からの熱伝導により昇温され
ると、表面から遠赤外線が熱放射される仕組みになって
いる。この遠赤外線によって、人は、ほど良く暖めら
れ、やわらかな温熱的快適感を受ける。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、近赤外線
は、人体に対する吸収特性が遠赤外線に較べて悪く、人
体に照射された近赤外線の大部分は皮膚の表面で反射さ
れ、皮膚の表面に生じた熱が徐々に内部に浸透（伝導）
して行くという形態で人体が暖められる。それ故、前者
の赤外線電気ストーブにあっては、近赤外線から受ける
温熱的快適感は、「寒」から「暖」になる当初の段階だ
けで、「暖」になった後は、皮膚の表面がヒリヒリと焼
ける感じを受け、暖房がきつすぎる等の欠点がある。

【０００５】これに対して、後者の遠赤外線電気ヒータ
にあっては、暖房がきつすぎる等の不都合は起こらない
反面、遠赤外線放射セラミックス層が板状に広がるた
め、熱容量が大きく、昇温（暖房立上がり）に長時間
（７〜１５分）を要する（すなわち、すぐには暖まらな
い）、という欠点がある。加えて、大面積の板状発熱体
を通電加熱するには、多大な電力が必要であり、また、
これを壁面に取り付けるとなると、防火対策にも注意を
払わねばならず、このため、高品質のものが要求され、
コスト高になるという問題がある。

【０００６】この発明は、上述の事情に鑑みてなされた
もので、遠赤外線によってもたらされる温熱的快適性を
確保したまま、高速に暖房することができ、しかも、低
コストで製造できる赤外線暖房システムを提供すること
を目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１記載の赤外線暖房システムは、電源の投入
により近赤外線をピークとして赤外線を放射する赤外線
放射手段と、該赤外線放射手段と加温対象との間に置か
れ、上記赤外線放射手段から放射される赤外線の一部を
そのまま通す一方、上記赤外線の一部を吸収して遠赤外
線として再放射する遠赤外線放射パネルとを備えてなる
ことを特徴としている。

【０００８】また、請求項２記載の赤外線暖房システム
は、上記遠赤外線放射パネルが、上記赤外線放射手段か
ら放射される赤外線を吸収して遠赤外線として再放射す
る遠赤外線放射部と、上記赤外線放射手段から放射され
る赤外線をそのまま通過させる開口部とからなることを
特徴としている。

【０００９】また、請求項３記載の赤外線暖房システム
は、上記開口部が、上記赤外線放射手段から遠ざかるに
つれて、広幅となる状態で、ストライプ状、又は同心円
状に複数設けられていることを特徴としている。

【００１０】さらにまた、請求項４記載の赤外線暖房シ
ステムは、上記遠赤外線放射部が、上記赤外線放射手段
から遠ざかるにつれて、広幅となる状態で、ストライプ
状、又は同心円状に複数設けられていることを特徴とし
ている。

【００１１】

【作用】請求項１記載の発明において、電願が投入され
ると、瞬く間に、上記赤外線放射手段から近赤外線（波
長０．７５〜３μｍ）を放射率ピークとする分光分布態
様で赤外線が放射される。この赤外線は、その一部が、
上記遠赤外線放射パネルをそのまま通り抜けて、加温対
象である人体に直接照射される。それ故、人体はすばや
く暖められ、人は、「寒」から「暖」に瞬時に変わった
ことで、温熱的に心地よく思う。一方、上記赤外線放射
手段から放射された赤外線の一部は、上記遠赤外線放射
パネルによって吸収され、遠赤外線放射パネルの温度を
上昇させる。所定時間経過後所定温度まで上昇した遠赤
外線放射パネルから人体に向けて遠赤外線が放射され
る。それ故、近赤外線の寄与によって、「寒」から
「暖」になった後は、遠赤外線の寄与によって、人は、
ほど良く暖められ、やわらかな温熱的快適性を実感され
る。

【００１２】ここで、請求項１記載の遠赤外線放射パネ
ルには、赤外線を一部吸収・一部透過する面材から構成
されるもの、及び、赤外線を吸収するが透過しない遠赤
外線放射部材又は当該部材間に開口部を設けて赤外線の
一部が通過できるようにした構造のもの（請求項２記載
の構成）の両方が含まれる。また、開口部は、ストライ
プ状、同心円状、又は散点状に複数配置するのが好まし
い。

【００１３】また、請求項３記載の構成のように、上記
開口部を、ストライプ状、又は同心円状に複数配置する
と共に、上記赤外線放射手段から遠ざかるにつれて、上
記開口部の幅が広幅となるように設定すれば、広い面積
にわたる加温対象を均一にかつ瞬時に暖めることができ
る。

【００１４】さらにまた、請求項４記載の構成のよう
に、遠赤外線放射部分を、ストライプ状、又は同心円状
に複数配置すると共に、上記赤外線放射手段から遠ざか
るにつれて、上記遠赤外線放射部分の幅が広幅となるよ
うに設定すれば、広い面積にわたる加温対象を均一にか
つ快適に暖めることができる。

【００１５】

【実施例】以下、図面を参照して、この発明の実施例に
ついて説明する。 ◇第１実施例図１は、この発明の第１実施例である赤外線暖房システ
ムの外観構成を示す斜視図、図３は同断面図、また、図
４は、同要部拡大断面図である。この図に示すように、
この例の赤外線暖房システムは、一次熱源である棒状の
近赤外線ランプ１と、この近赤外線ランプ１の下方に設
けられ、近赤外線ランプ１から熱の供給を受けて二次熱
源として作用する遠赤外線放射パネル２とから概略構成
されている。なお、この例においては、３本の赤外線ラ
ンプ１が用いられている。

【００１６】上記近赤外線ランプ１は、棒状石英バルブ
の長手方向中央にコイル状に保持された図示せぬフィラ
メント（タングステン線）の電気抵抗により電気エネル
ギが熱エネルギに変換され、約２０００℃に加熱された
フィラメントから、外部へ、近赤外領域（波長０．７５
〜３μｍ）に放射率ピークを示す分光分布態様で赤外線
が放射されるように構成されている。この例の近赤外線
ランプ１には、棒状石英バルブの中に沃素や塩素等のハ
ロゲンが封入された近赤外線ハロゲンランプが好適に用
いられる。この近赤外線ハロゲンランプでは、封入され
たハロゲンと加熱蒸発するタングステンとの循環再生反
応（ハロゲンサイクル）の効果により、バルブが小さく
とも黒化せず、近赤外線の安定した出力が可能となって
いる。近赤外線ランプ１は、両端の電極部が一対の支持
がいし３に嵌着され、各支持がいし３がブラケット４の
下端部に係着されることにより天井から懸吊されてい
る。

【００１７】また、上記遠赤外線放射パネル２は、図示
せぬ長方形の枠材の中に、長尺の遠赤外線放射板５，
５，…を複数枚互いに所定の間隔を開けて並置して固定
することにより、複数のストライプ状の開口部６，６，
…を有して構成されている。

【００１８】各遠赤外線放射板５は、図２に示すよう
に、アルミやステンレス等の熱伝導性に優れる金属基板
５１と、この金属基板５１の上面に積層され、近赤外線
ランプ１から放射される近赤外線Ｋを吸収するための近
赤外線吸収層５２と、金属基板５１の下面に積層され、
所定の温度にまで昇温されると、床面に向けて多量の遠
赤外線Ｅを放射する遠赤外線放射層５３とから構成され
ている。

【００１９】上記近赤外線吸収層５２は、近赤外線Ｋを
良く吸収する黒色顔料を金属基板５１の上面に一様に塗
布して焼付処理することにより形成されている。また、
上記遠赤外線放射層５３は、例えば、シリカ（Ｓｉ
Ｏ₂），アルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃），ジルコニア（Ｚｒ
Ｏ₂），チタニア（ＴｉＯ₂）、ベリリア（ＢｅＯ）、酸
化錫（ＳｎＯ₂）、コージライト（２ＭｇＯ・２Ａｌ₂Ｏ
₃・５ＳｉＯ₂）、βスポジューメン（ＬｉＯ₂・Ａｌ₂Ｏ
₃・４ＳｉＯ₂）、チタン酸アルミニウム（Ａｌ₂Ｏ₃・Ｔ
ｉＯ₂）等のII〜IV族の金属酸化物、酸化クロム（Ｃｒ₂
Ｏ₃）、酸化鉄（Ｆｅ₂Ｏ₃）、酸化コバルト（Ｃｏ
Ｏ）、酸化ニッケル（ＮｉＯ）等のII〜VIII族の金属酸
化物、又は炭化珪素（ＳｉＣ）等の非酸化物等の遠赤外
線放射セラミックスを金属基板５１の下面にコーティン
グしてさらに焼付処理することにより形成されている。

【００２０】また、開口部６，６，…は、近赤外線ラン
プ１，１，…から放射される近赤外線Ｋの一部をそのま
ま通過させて人体７等の加温対象に直接照射させるため
に、上述したように、ストライプ状に、しかも、近赤外
線ランプ１から遠ざかるにつれて、スリット幅が広幅と
なる態様で設けられている。各近赤外線ランプ１から遠
ざかるにつれて、近赤外線Ｋの放射照度が弱まるのを、
開口部６，６，…のスリット幅を広幅とすることで補填
するためで、このような態様にすることで、なるべく広
い面積にわたり均一にかつ瞬時に加温対象を暖めること
ができるようにしている。

【００２１】次に、図３及び図４を参照して、第１実施
例の作用について説明する。上記構成において、人がシ
ステムの電源スイッチ８（図１）を押下すると、近赤外
線ランプ１，１，…に電力が供給され、図３に示すよう
に、近赤外線ランプ１，１，…が"点灯"して、近赤外線
Ｋが瞬時に放射される。このとき、近赤外線ランプ１，
１，…から放射される近赤外線Ｋの一部は、開口部６，
６，…から下方に漏れ出て人体７に直接照射される。人
体７は、近赤外線Ｋの照射によって、すばやく暖めら
れ、人は、「寒」から「暖」に瞬時に変わったことで、
温熱的に心地よく思う。一方、近赤外線ランプ１，１，
…から放射される近赤外線Ｋの大部分は、遠赤外線放射
板５，５，…の近赤外線吸収層５２によって吸収されて
熱に変換される。近赤外線吸収層５２に発生した熱は、
金属基板５１を経由して、遠赤外線放射層５３に迅速に
熱伝導される。遠赤外線放射層５３は、近赤外線吸収層
５２から供給された熱を遠赤外線Ｅの形態で床側の人体
７に向けて放出するので、人は、温熱的快適性を実感で
きる。なお、近赤外線吸収層５２によって近赤外線Ｋが
吸収され、遠赤外線放射層５３から遠赤外線Ｅが再放射
し始めるようになるまでには、立上がり時間として暫時
時間を要するが、その間は、上述したように、人は、開
口部６，６，…から漏れ出る近赤外線Ｋの寄与によって
暖められる。

【００２２】上記構成によれば、人は、近赤外線の寄与
によって高速に暖められ、かつ、暖房の初期段階では近
赤外線の寄与による「寒」から「暖」に急速に変化した
快適感、その後は、遠赤外線の作用によるやわらかな温
熱的快適性を実感できる。また、最寄りの近赤外線ラン
プ１から比較的離れた位置（したがって、近赤外線の放
射照度が弱い領域）を占める人に対しても、近赤外線ラ
ンプ１から遠ざかるにつれて、対応する開口部６，６，
…のスリット幅が広幅となるように設定されているの
で、近赤外線の有効な照射を受けることができる。ま
た、近赤外線ランプ１は、棒形状故、天井面全体に高価
な発熱体を張り巡らす必要がないので、システムを安価
に構成できる。

【００２３】◇第２実施例図５は、この発明の第２実施例である赤外線暖房システ
ムの構成を示す断面図、また、図６は、同要部拡大断面
図である。この例の赤外線暖房システムが上述の第１実
施例の構成と大きく異なるところは、第１実施例におい
ては、開口部６，６，…のスリット幅が、近赤外線ラン
プ１から遠ざかるにつれて広幅となる態様で、遠赤外線
放射パネル２を構成するようにしたのに対して、この例
においては、図５及び図６に示すように、開口部８，
８，…を一定とする一方、遠赤外線放射板９，９，…の
板幅が、近赤外線ランプ１から遠ざかるにつれて、広幅
となる態様で、遠赤外線放射パネル１０を構成するよう
にした点である。なお、遠赤外線放射板９，９，…は、
板幅が不揃いであることを除けば、第１実施例における
遠赤外線放射板５，５，…と、同一構成なので、その説
明を省略する。

【００２４】この例において、近赤外線ランプ１から遠
ざかるにつれて、遠赤外線放射板９，９，…の板幅を広
幅にすることとしたのは、各近赤外線ランプ１から遠ざ
かるにつれて、遠赤外線放射板９，９，…に対する近赤
外線Ｋの放射照度が弱まるのを補填するためで、このよ
うな態様にすることで、なるべく広い面積に、遠赤外線
Ｅが有効に行きわたるようにようにするためである。

【００２５】上記構成によれば、上記第１実施例と同様
に、人は、近赤外線の寄与によって高速に暖められ、か
つ、暖房の初期段階では近赤外線の寄与による「寒」か
ら「暖」に急速に変化した快適感、その後は、遠赤外線
の作用によるやわらかな温熱的快適性を実感できる。ま
た、最寄りの近赤外線ランプ１から比較的離れた位置
（したがって、遠赤外線の放射照度が弱い領域）を占め
る人に対しても、近赤外線ランプ１から遠ざかるにつれ
て、対応する遠赤外線放射板９，９，…の板幅が広幅と
なるように設定されているので、遠赤外線の有効な照射
を受けることができる。

【００２６】以上、この発明の実施例を図面により詳述
してきたが、具体的な構成はこの実施例に限られるもの
ではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変
更等があってもこの発明に含まれる。例えば、近赤外線
ランプの個数は３個に限定されず任意であり、また、棒
状の近赤外線ランプに限らず、球状の近赤外線ランプを
用いても良い。球状の近赤外線ランプが適用される場合
には、これに対応して、遠赤外線放射板及び開口部を互
いに同心円状に形成するのが好ましい。開口部は、スト
ライプ状、同心円状に限らず、散点状に設けても良い。
また、近赤外線ランプの背面に、反射板を設けるように
すれば、床面から離反する方向に放射される近赤外線及
び遠赤外線をを活用できるので、暖房効率を著しく高め
ることができる。

【００２７】また、上述の実施例においては、遠赤外線
放射パネル２，９が、天井面全体に配設された場合につ
いて述べたが、図７に示すように、各近赤外線ランプ１
の近傍にのみ局在される、比較的狭幅の遠赤外線放射パ
ネル１１，１１，…を用いても良い。また、上述の第１
実施例においては、開口部６，６，…のスリット幅が、
近赤外線ランプ１から遠ざかるにつれて広幅となり、ま
た、第２実施例においては、遠赤外線放射板９，９，…
の板幅が、近赤外線ランプ１から遠ざかるにつれて、広
幅となる場合について述べたが、これらに限定されるも
のではなく、開口部及び遠赤外線放射板は、全て同一幅
でも良く、不規則でも良い。また、上述の実施例のいて
は、開口部が空間からなる場合について述べたが、赤外
線を透過するガラス板等で構成しても良い。また、例え
ば、赤外線を一部透過する遠赤外線放射材料を用いて遠
赤外線放射パネルを構成するようにすれば、開口部を省
略できる。

【００２８】また、遠赤外線放射材料は、上述の遠赤外
線放射されミックスに限定されるものではなく、例え
ば、二酸化マンガン（ＭｎＯ₂）、酸化クロム（Ｃｒ₂Ｏ
₃）、酸化鉄（Ｆｅ₂Ｏ₃）、酸化コバルト（ＣｏＯ）等
の金属酸化物、酸化銅（ＣｕＯ）又はジルコニア（Ｚｒ
Ｏ₂），アルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃），ジルコン（ＺｒＯ₂・Ｓ
ｉＯ₂），チタニア（ＴｉＯ₂）等を単独で又は複合で使
用したシリコーン樹脂系の遠赤外線放射塗料を用いても
良い。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１又は２記
載の赤外線暖房システムによれば、人は、近赤外線の寄
与によって高速に暖められ、かつ、暖房の初期段階では
近赤外線の寄与による「寒」から「暖」に急速に変化し
た快適感、その後は、遠赤外線の作用によるやわらかな
温熱的快適性を実感できる。また、赤外線ランプとも称
される赤外線放射手段は、棒形状故、天井面全体に高価
な発熱体を張り巡らす必要がないので、システムを安価
に構成できる。

【００３０】また、請求項３記載の赤外線暖房システム
によれば、最寄りの赤外線放射手段から比較的離れた位
置（したがって、近赤外線の放射照度が弱い領域）を占
める人に対しても、赤外線放射手段から遠ざかるにつれ
て、対応する開口部の幅が広幅となるように設定されて
いるので、近赤外線の有効な照射を受けることができ
る。

【００３１】さらにまた、請求項４記載の赤外線暖房シ
ステムによれば、最寄りの赤外線放射手段から比較的離
れた位置（したがって、遠赤外線の放射照度が弱い領
域）を占める人に対しても、遠赤外線放射手段から遠ざ
かるにつれて、対応する遠赤外線放射部の幅が広幅とな
るように設定されているので、遠赤外線の有効な照射を
受けることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１実施例である赤外線暖房システ
ムの外観構成を示す斜視図である。

【図２】同赤外線暖房システムに適用される遠赤外線放
射板の層構成を示す断面図である。

【図３】同赤外線面暖房システムの構成を示す断面図で
ある。

【図４】同赤外線面暖房システムの要部を拡大して示す
要部拡大断面図である。

【図５】この発明の第２実施例である赤外線暖房システ
ムの構成を示す図である。

【図６】同赤外線面暖房システムの要部を拡大して示す
要部拡大断面図である。

【図７】実施例の変形例である赤外線暖房システムの外
観構成を示す斜視図である。

【符号の説明】

１近赤外線ランプ（赤外線放射手段）２，１０，１１遠赤外線放射パネル５，９遠赤外線放射板（遠赤外線放射部）５１金属基板５２近赤外線吸収層５３遠赤外線放射層６，８開口部７人体（加温対象）Ｋ近赤外線（赤外線）Ｅ遠赤外線（赤外線）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電源の投入により近赤外線をピークとし
て赤外線を放射する赤外線放射手段と、該赤外線放射手
段と加温対象との間に置かれ、前記赤外線放射手段から
放射される赤外線の一部をそのまま通す一方、前記赤外
線の一部を吸収して遠赤外線として再放射する遠赤外線
放射パネルとを備えてなることを特徴とする赤外線暖房
システム。
【請求項２】前記遠赤外線放射パネルは、前記赤外線
放射手段から放射される赤外線を吸収して遠赤外線とし
て再放射する遠赤外線放射部と、前記赤外線放射手段か
ら放射される赤外線をそのまま通過させる開口部とから
なることを特徴とする請求項１記載の赤外線暖房システ
ム。
【請求項３】前記開口部は、前記赤外線放射手段から
遠ざかるにつれて、広幅となる状態で、ストライプ状、
又は同心円状に複数設けられていることを特徴とする請
求項２記載の赤外線暖房システム。
【請求項４】前記遠赤外線放射部は、前記赤外線放射
手段から遠ざかるにつれて、広幅となる状態で、ストラ
イプ状、又は同心円状に複数設けられていることを特徴
とする請求項２記載の赤外線暖房システム。