JPWO2018122948A1

JPWO2018122948A1 - 赤外線放射ヒータ

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Publication number: JPWO2018122948A1
Application number: JP2018558554A
Authority: JP
Inventors: 直哉金原
Original assignee: Shizuoka Seiki Co Ltd
Current assignee: Shizuoka Seiki Co Ltd
Priority date: 2016-12-27
Filing date: 2016-12-27
Publication date: 2019-10-31
Anticipated expiration: 2036-12-27
Also published as: EP3531797A1; CA3024292C; US20190309944A1; EP3531797A4; CA3024292A1; EP3531797B1; WO2018122948A1; JP7014942B2; US11041618B2

Abstract

本発明は、一方が開放された燃焼空間を有する燃焼室と、燃焼室に設けられ、燃料及び空気を混合させた混合気を燃焼させる燃焼装置と、燃焼装置が発する熱により加熱されて放射面から赤外線を放射する放射体と、を備える赤外線放射ヒータであって、燃焼装置は、空気の流路に設けられ空気に対して燃料を噴射するノズルと、放射面に対して所定角度を持った方向を向いている側面、及び、側面に設けられている複数の間隙を有し、ノズル側に位置する一端から内部に流入した混合気を間隙から燃焼室に放出させる筒体と、筒体の外部に設けられて混合気に着火させる点火装置と、を備える。

Description

本発明は、赤外線放射ヒータに関する。

燃料及び空気を混合させた混合気を燃焼室内で燃焼させる燃焼装置としてのバーナと、燃焼室の一方に設けられて赤外線を放射する放射体とを備える赤外線放射ヒータ（赤外線輻射ヒータ）が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１の赤外線放射ヒータでは、燃焼室内でバーナからの混合気が燃焼すると、火炎が放射体に放射されて放射体が赤化することにより赤外線が放射される。バーナは、前方にある放射体に向けて火炎を噴射するガンタイプのものが用いられている。

特開２００４−２７０９５６号公報

しかしながら、特許文献１の赤外線放射ヒータを含む、従来の赤外線放射ヒータは、バーナが前方にある放射体に向けて火炎を噴射するため、放射体の全体を均一に加熱して赤外線放射（輻射）効率を向上させることができなかった。また、従来の赤外線放射ヒータは、バーナから噴射された火炎がバーナに戻って燃料が燃焼してしまう現象（いわゆる逆火）が発生して、不具合の原因となっていた。

本発明は、赤外線放射ヒータにおいて、赤外線放射効率を向上させつつ燃焼装置から噴射された火炎による不具合を解消する技術を提供することを目的とする。

好適には、赤外線放射ヒータは、間隙が、筒体の側面の周方向全体にわたって形成されていてもよい。

好適には、赤外線放射ヒータは、間隙が、メッシュ状に形成されていてもよい。

好適には、赤外線放射ヒータは、燃焼装置が、筒体の他端に設けられて筒体と放射体との間を断熱する断熱部を備え、放射体が、断熱部に対向する位置に設けられていてもよい。

好適には、赤外線放射ヒータは、空気の流路には、筒体の内部を流通する混合気に旋回流を生じさせる羽根が設けられていてもよい。

好適には、赤外線放射ヒータは、羽根が、固定式の板材であってもよい。

本発明によれば、赤外線放射ヒータにおいて、赤外線放射効率を向上させつつ燃焼装置から噴射された火炎による不具合を解消することができる。

本発明の実施形態に係る赤外線放射ヒータを示す概略構成図である。図１の赤外線放射ヒータの正面図である。図１の赤外線放射ヒータの側断面図である。図１の赤外線放射ヒータの燃焼装置の側面図である。図４の燃焼装置のバーナヘッド部を示す側面図である。図５のバーナヘッド部の正面図である。図５のバーナヘッド部の背面図である。図５のバーナヘッド部の平面図である。図５のバーナヘッド部の側断面図である。

以下、本発明の実施形態を、図面に基づいて説明する。

［赤外線放射ヒータの構成］
図１は、本発明の実施形態に係る赤外線放射ヒータ１を示す概略構成図である。図１に示すように、赤外線放射ヒータ１は、放射熱を放射する放射体２と、放射体２からの放射熱や温風の向きを制御するルーバ３と、後述する燃焼室２１や燃焼装置６などを収容するケース４と、ケース４を支持するフレーム５とを備える。なお、赤外線放射ヒータ１と燃焼室２１と燃焼装置６とが、それぞれ請求の範囲に記載の「赤外線放射ヒータ」と「燃焼室」と、「燃焼装置」とに該当する。

フレーム５には、ケース４を両側面から支持する側面支持部５１と、フレーム５の底部に設けられて赤外線放射ヒータ１を可搬する際に可搬動作を補助する一対の車輪５３とを備える。

図２は、赤外線放射ヒータ１の正面図である。図３は、赤外線放射ヒータ１の側断面図である。図２及び図３に示すように、赤外線放射ヒータ１は、ケース４の内部に設けられている燃焼室２１と、燃焼室２１の燃焼空間２２内の中央部において燃料を燃焼させる燃焼装置６と、を備える。

燃焼室２１は、例えば断熱材のような断熱性の高い材料により形成されている。燃焼室２１は、底部を有し、底部に対向する一方の位置に開放部を有する。燃焼室２１は、燃焼装置６が燃料を燃焼させる空間として、燃焼空間２２を有している。本実施形態において、燃焼室２１は、底部が略円形を有し、底部から開放部に向かって側面が傾斜している円錐台形状である。なお、本発明の赤外線放射ヒータにおいて、燃焼室の形状は、底部と側面と開放部とを有するものであれば、上述のような形状には限定されない。

放射体２は、燃焼室２１の開放部に設けられている、燃焼室２１とは反対側の赤外線の放射方向に対して凸面の略ドーム状の部材である。放射体２は、赤外線の放射率に優れた素材、例えば耐熱性のステンレスなどにより形成されている。放射体２は、熱を放射する放射面の形状が、燃焼室２１の開放部の形状に合わせた形状に形成されている。放射体２は、燃焼装置６が生じさせた炎からの熱で赤化することにより、放射面から赤外線が外部に放射される。なお、本発明の赤外線放射ヒータにおいて、放射面の形状は上述のようなドーム状には限定されない。

［燃焼装置の構成］
次に、赤外線放射ヒータ１の燃焼装置６の構成について説明する。
図４は、赤外線放射ヒータ１の燃焼装置６の側面図である。図４に示すように、燃焼装置６は、バーナヘッド部６０と、ファン７と、ガス管接続部８とを備える。

バーナヘッド部６０は、ガス管接続部８から導入されたプロパンガスとファン７から送出された空気とを混合させた混合気をバーナヘッド部６０の外部である燃焼空間２２内で燃焼させる。

ファン７は、送出口がバーナヘッド部６０の一端と接続し、燃焼装置６において燃料が燃焼するのに必要な空気を送る。

図５は、燃焼装置６のバーナヘッド部６０を示す側面図である。また、図６がバーナヘッド部６０の正面図、図７がバーナヘッド部６０の背面図、図８がバーナヘッド部の平面図である。

図５乃至図８に示すように、バーナヘッド部６０は、筒体６１と、間隙６２と、点火装置６３と、ミキサー部６４と、ノズル６５と、断熱部６６と、旋回流生成部６７と、羽根６８と、フレームロッド６９と、を備える。

筒体６１は、例えば耐熱性の金属などを用いて構成されている。筒体６１は、ノズル６５側に位置する一端に設けられている基台部６１２及びその反対側に位置する他端側の断熱部６６を底面とし、双方の底面と接続する面を側面とする柱状体である。筒体６１は、底面及び側面により囲まれる内部に空間を有する。筒体６１は、底面の向きが放射体２の放射面に略平行である。筒体６１は、側面の向きが放射体２の放射面に略垂直である。なお、筒体６１の側面の向きは、放射体２の放射面の向きに略垂直に限らず、放射体２の放射面に対して火炎を広げることができるように、放射面に対して所定の角度を持った方向であればよい。

間隙６２は、筒体６１の側面に設けられている。図５において、間隙６２は、筒体６１の側面の中央から他端の断熱部６６寄りの領域に均等に開けられた微細な丸孔である。間隙６２の形状は、図５に示すような微細な丸孔に限らず、例えば角孔やスリット状の細孔であってもよい。また、間隙６２の大きさ、間隙６２を設ける位置の間隔は、均等でなくてもよい。また、間隙６２は、図５に示すように金属板により構成される筒体６１の側面に開けられた孔に限らず、例えば筒体６１の側面をメタルニットや焼結品のような微細な開口を有する材料で構成することで実現してもよい。

点火装置６３は、筒体６１の外側、例えば側面に沿って設けられている。点火装置６３は、例えば筒体６１の一端側に設けられている基台部６１２に設けられている。点火装置６３は、例えば電気により火花を発生させるエレクトロード（電極）を備える点火プラグである。

ミキサー部６４は、筒体６１とファン７との間を流通可能に接続する中空の柱状体である。ミキサー部６４は、内部の空間にファン７からの空気を流入させることができる。図８に示すように、ミキサー部６４には、ノズル６５が設けられている。また、図５に示すように、ミキサー部６４には、筒体６１またはミキサー部６４の内部で燃料が着火して内部発火が発生した場合に火炎を検知する過熱防止器６４１が設けられている。

ノズル６５は、ミキサー部６４の内部に設けられている。ノズル６５は、ミキサー部６４の側方からミキサー部６４の内部に挿入されている。ノズル６５には孔が形成されていて、ミキサー部６４の内部に燃料を噴射する。本実施形態において、上述のように燃料はプロパンガスであるため、ノズル６５の形状もプロパンガスを噴射するのに適したものとなっている。ノズル６５の形状は、灯油など他の燃料を用いる場合にはその燃料を噴射するのに適したものにするのが望ましい。

断熱部６６は、筒体６１の他端側の底面に設けられている。図３に示すように、燃焼空間２２の内部において、断熱部６６は、放射体２の内側の面と対向する位置に設けられている。断熱部６６は、例えばロックウール、アルミナファイバー、あるいはセラミックのような断熱性に優れた材料を用いて形成されている。断熱部６６は、放射体２からの熱が筒体６１に伝わらないように、筒体６１と放射体２との間を断熱する。

旋回流生成部６７は、例えば金属の板材により形成されている。旋回流生成部６７は、例えばミキサー部６４のファン７寄りの位置、具体的にはノズル６５よりもファン７寄りの位置の空気の流路に設けられている。旋回流生成部６７は、筒体６１の内部を流通する混合気に旋回流を生じさせるために、空気の流路上に羽根６８が形成されている。

図７に示すように、羽根６８は、旋回流生成部６７を形成する板材に４隅を残して略矩形状に切れ込みを入れて、板材の切り離された部分の向きを変えることにより形成されている。羽根６８は、旋回流生成部６７との切れ込み部分の各辺の中点付近にさらに切れ込みを入れることで、４枚の略矩形状の羽根が形成されている。旋回流生成部６７は、４つの羽根６８の隅が接する中央部は、個々の羽根６８同士が切り離されていない。旋回流生成部６７は、羽根６８の旋回流生成部６７から切り離されていない４隅と４枚の羽根６８同士が切り離されていない部分との間が流路となる。

なお、旋回流生成部６７及び羽根６８は、筒体６１の内部を流通する混合気に旋回流を生じさせることができれば、羽根６８の枚数及び形状、流路の形状は本実施形態のものに限定されない。また、羽根６８は、本実施形態のように固定式の板材に限定されず、例えば軸を中心に回転する回転翼であってもよい。また、羽根６８の位置は、本実施形態のようにファン７とノズル６５との間の流路上に限定されず、例えばノズル６５を通過後の流路上に羽根６８を配置してもよい。

フレームロッド６９は、筒体６１の外側、例えば側面に沿って設けられている。フレームロッド６９は、例えば筒体６１の一端が取り付けられる基台部６１２に設けられている。フレームロッド６９は、耐熱性の鋼材などを用いて形成されている。フレームロッド６９は、火炎の有無による鋼材に流れる電流の変化に基づいて、火炎の有無を検出する。

図９は、バーナヘッド部６０の側断面図である。図９に示すように、バーナヘッド部６０の筒体６１の内部には、内壁に沿ってメッシュ６１３が設けられている。メッシュ６１３は、例えば耐熱性の金属メッシュであり、火炎が間隙６２から筒体６１の内部に入ることを防いでいる。また、メッシュ６１３は、外部からの埃などが燃焼装置６に入り込むことを防ぐことができる。また、メッシュ６１３は、間隙６２から筒体６１の外部に出る混合気を適切な量にすることもできる。

［赤外線放射ヒータの動作］
次に、赤外線放射ヒータ１の動作について説明する。
赤外線放射ヒータ１は、ガス管接続部８から送られたガスがノズル６５から噴射されるとともにファン７からミキサー部６４に空気が送られる。ファン７から送られた空気は、旋回流生成部６７の羽根６８により旋回流が生じるため、ノズル６５からのガスとよく混合した状態の混合気となる。このため、赤外線放射ヒータ１では、火炎のムラが減少し放射体２に伝わる熱のムラを減少させることができる。

ミキサー部６４で混合された混合気は、筒体６１の一端から内部に流入する。筒体６１の内部に送られた混合気は、筒体６１の側面に形成されている複数の微小な間隙６２により放射体２の放射面に沿った所定の方向に拡がって筒体６１の外部、つまり燃焼室２１の燃焼空間２２に放出される。

燃焼空間２２に放出された混合気は、筒体６１の外部に設けられている点火装置６３が発生する火花により着火する。着火した混合気は、放射体２の放射面に沿った方向など、所定の角度を持った方向に拡がって燃焼して火炎を形成する。

火炎は、筒体６１の内部に設けられているメッシュ６１３及び間隙６２により、筒体６１の内部に入りにくい。このため、赤外線放射ヒータ１では、筒体６１の内部に入った火炎によりガスが筒体６１の内部で燃焼する現象、いわゆる逆火が生じにくい。

放射体２は、放射体２の放射面に沿った方向に拡がった火炎により、全体が均一に加熱されて赤化する。放射体２は、赤外線が面全体から外部に放射される。

［実施形態の効果］
本実施形態に係る赤外線放射ヒータ１は、ノズル６５側に位置する筒体６１の一端から混合気が内部に流入する。赤外線放射ヒータ１では、筒体６１の側面が放射体２の放射面に対して所定角度を持った方向を向いている。そして、赤外線放射ヒータ１では、混合気が筒体６１の側面に設けられている複数の微小な間隙６２から燃焼室２１内に放出される。このような赤外線放射ヒータ１によれば、放射体２の放射面に沿った方向に火炎を生じさせることができるため、放射体２の面全体を均一に加熱することで、赤外線放射効率を向上させることができる。また、赤外線放射ヒータ１によれば、複数の微小な間隙６２により、火炎が筒体６１の内部に戻ることを防ぐことができる。

赤外線放射ヒータ１は、燃焼装置６の筒体６１の他端に設けられて筒体６１と放射体２との間を断熱する断熱部６６を備える。このような赤外線放射ヒータ１によれば、放射体２が放射する熱が筒体６１に伝わりにくいため、筒体６１の内部の混合気が加熱されて逆火を生ずることを防ぐことができる。また、赤外線放射ヒータ１では、断熱部６６を備えることで、放射体２から伝わる熱による筒体６１の先端の劣化を軽減させることができる。

赤外線放射ヒータ１は、空気の流路には、筒体６１の内部を流通する混合気に旋回流を生じさせる羽根６８が設けられている。このような赤外線放射ヒータ１によれば、ガスと空気とがよりよく混合した混合気が生成されるため、ガスの燃焼状態を向上させることができる。

赤外線放射ヒータ１は、羽根６８が固定式の板材であるため、可動部品を設けることなくガスの燃焼状態を向上させることができる。

赤外線放射ヒータ１は、間隙６２が、筒体６１の側面の周方向全体にわたって形成されているため、放射体２の放射面に沿った方向に火炎を生じさせて、放射体２の放射面全体を均一に加熱することができる。

赤外線放射ヒータ１は、筒体６１の内部のメッシュ６１３により、間隙６２の形状が、メッシュ状に形成されるため、火炎が筒体６１の内部に戻ることを防ぐことができる。また、赤外線放射ヒータ１は、メッシュ６１３により、外部からの埃などが燃焼装置６に入り込んで不具合を起こすことを防ぐことができる。

以上説明した赤外線放射ヒータは、上述のプロパンガスや灯油以外の燃料、例えば天然ガスを燃焼させるヒータにも適用できる。

１赤外線放射ヒータ
２放射体
３ルーバ
４ケース
５フレーム
６燃焼装置
７ファン
８ガス管接続部
２１燃焼室
２２燃焼空間
５１側面支持部
５３車輪
６０バーナヘッド部
６１筒体
６２間隙
６３点火装置
６４ミキサー部
６５ノズル
６６断熱部
６７旋回流生成部
６８羽根
６９フレームロッド
６１２基台部
６１３メッシュ
６４１過熱防止器

Claims

一方が開放された燃焼空間を有する燃焼室と、
前記燃焼室に設けられ、燃料及び空気を混合させた混合気を燃焼させる燃焼装置と、
前記燃焼装置が発する熱により加熱されて放射面から赤外線を放射する放射体と、
を備える赤外線放射ヒータであって、
前記燃焼装置は、
前記空気の流路に設けられ前記空気に対して燃料を噴射するノズルと、
前記放射面に対して所定角度を持った方向を向いている側面、及び、前記側面に設けられている複数の間隙を有し、前記ノズル側に位置する一端から内部に流入した前記混合気を前記間隙から前記燃焼室に放出させる筒体と、
前記筒体の外部に設けられて前記混合気に着火させる点火装置と、
を備える、
赤外線放射ヒータ。
前記間隙は、前記筒体の側面の周方向全体にわたって形成されている、
請求項１に記載の赤外線放射ヒータ。
前記間隙は、メッシュ状に形成されている、
請求項２に記載の赤外線放射ヒータ。
前記燃焼装置は、前記筒体の他端に設けられて前記筒体と前記放射体との間を断熱する断熱部を備え、
前記放射体は、前記断熱部に対向する位置に設けられている、
請求項１に記載の赤外線放射ヒータ。
前記燃焼装置は、前記空気の流路には、前記筒体の内部を流通する前記混合気に旋回流を生じさせる羽根が設けられている、
請求項１に記載の赤外線放射ヒータ。
前記羽根は、固定式の板材である、
請求項５に記載の赤外線放射ヒータ。