(57)【要約】【課題】被加熱面域の全域を略均一の赤外線強度で加熱することができ、熱源から放射された赤外線のすべてを被加熱領域に照射させることができる加熱装置を提供する。【解決手段】加熱装置１０Ａは、赤外線を放射するヒーター管と、ヒーター管から放射された赤外線を所定面積の被加熱面域に向かって反射する内周面２０を備えた反射構造物１２とから形成され、ヒーター管から直接照射される第１赤外線と反射構造物１２の内周面２０で反射した第２赤外線とによって被加熱面域を加熱する。反射構造物１２の内周面２０は、被加熱面域の中心面域と中間面域と周縁面域とに向かって第２赤外線を反射可能であり、かつ、被加熱面域に届く第１および第２赤外線の強度の総和を中心面域から周縁面域に向かって次第に大きくするように、ヒーター管１３の周り方向外方へ向かって湾曲している。【選択図】図１
2011146327.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
赤外線を放射する熱源と、前記熱源の周囲を囲む反射構造物とから形成され、前記反射構造物が、前記熱源を頂部中心に配置して該熱源から放射された赤外線を該熱源から任意の距離離間した所定面積の被加熱面域に向かって反射する内周面と、前記熱源の反対側に開口する赤外線放出口とを備え、前記熱源から前記被加熱面域に向かって直接照射される第１赤外線と、前記反射構造物の内周面で反射して前記被加熱面域に向かって間接的に照射される第２赤外線とによって該被加熱面域を加熱する加熱装置において、
前記被加熱面域の外周縁が、前記熱源の中心から前記反射構造物の内周面の外縁に向かって仮想された線分によって画定され、前記反射構造物の内周面が、前記被加熱面域のうち、前記熱源に最も近い中心面域と前記中心面域の周り方向外方に位置する中間面域と前記中間面域の周り方向外方に位置して前記熱源から最も遠い周縁面域とに向かって前記第２赤外線を反射可能であり、かつ、前記被加熱面域に照射される前記第１および第２赤外線の強度の総和を前記中心面域から前記周縁面域に向かって次第に大きくするように、前記熱源の周り方向外方へ向かって凸となる弧を画き、前記中心面域と前記中間面域と前記周縁面域とに照射される第１および第２赤外線の平面放射強度の総和が、それら面域において略均一であることを特徴とする加熱装置。
【請求項２】
前記反射構造物の内周面の頂部中心から該内周面の外縁までの寸法が、前記第１および第２赤外線のすべてを前記被加熱面域の外周縁の内側に照射させる長さに設定されている請求項１に記載の加熱装置。
【請求項３】
前記加熱装置では、前記被加熱面域から所定距離離間して位置する熱源から該被加熱面域に直接照射される第１赤外線の直接照射角度をθとしたときに、前記周縁面域に照射される第１および第２赤外線の強度の総和が前記中心面域に照射される第１および第２赤外線の強度の総和を１／ｃｏｓ（θ／２）倍した値となるように、前記反射構造物の内周面が前記熱源の周り方向外方へ向かって凸となる弧を画いている請求項１または請求項２に記載の加熱装置。
【請求項４】
前記加熱装置では、前記被加熱面域から所定距離離間して位置する熱源から該被加熱面域に直接照射される第１赤外線の直接照射角度θを６０〜１２０°としたときに、前記周縁面域に照射される第１および第２赤外線の強度の総和が前記中心面域に照射される第１および第２赤外線の強度の総和に対して１．１５〜２．０倍の範囲にある請求項３に記載の加熱装置。
【請求項５】
前記反射構造物の内周面が、前記被加熱面域をｎ個に等しく分割し、前記ｎ個の分割面域それぞれにおいて前記第１および第２赤外線の平面放射強度の総和を等しくするように、前記熱源の周り方向外方へ向かって凸となる弧を画いている請求項１ないし請求項４いずれかに記載の加熱装置。
【請求項６】
前記反射構造物が、前記ｎ個に分割された分割面域それぞれにおいて前記第１および第２赤外線の平面放射強度の総和を等しくするように弧を画く内周面の複数を、前記熱源の周囲を囲むように並べることから作られている請求項５に記載の加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱源から放射された赤外線を利用し、熱源から任意の距離離間した所定面積の被加熱面域を加熱する加熱装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
赤外線を放射する円柱棒状の遠赤外線ランプと、遠赤外線ランプの背面に設置され、遠赤外線ランプから放射される赤外線を反射するフレネル反射パネルとから形成された遠赤外線加熱装置がある（特許文献１参照）。フレネル反射パネルは、遠赤外線ランプから放射された赤外線を被加熱面域のうちの周縁面域に向かって反射する。この遠赤外線加熱装置は、遠赤外線ランプから被加熱面域に向かって直接照射される赤外線と、フレネル反射パネルによって反射して被加熱面域の周縁面域に向かって間接的に照射される赤外線とによって被加熱面域の全域を加熱する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平７−１３３９３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前記特許文献１に開示の遠赤外線加熱装置は、遠赤外線ランプから被加熱面域に向かって直接照射される赤外線とフレネル反射パネルによって反射されて被加熱面域に向かって間接的に照射される赤外線との平面放射強度が被加熱面域のうちの中心面域において大きく、中心面域から被加熱面域の周縁面域に向かうにつれて次第に小さくなるから、遠赤外線ランプから近い被加熱面域の中心面域において赤外線の強度が強く、遠赤外線ランプから遠い被加熱面域の周縁面域において赤外線の強度が弱くなり、被加熱面域の全域を略均一の赤外線強度で加熱することができない。また、この遠赤外線加熱装置は、遠赤外線ランプから直接照射されて被加熱面域の周縁面域に向かう赤外線のうちの一部が周縁面域の外側に漏れてしまうとともに、フレネル反射パネルによって反射されて被加熱面域の周縁面域に向かう赤外線のうちの一部が周縁面域の外側に漏れてしまうから、遠赤外線ランプから放射された赤外線の一部が被加熱面域に照射されず、赤外線のすべてを被加熱面域の加熱に利用することができず、被加熱面域に対する赤外線の照射効率が悪い。
【０００５】
本発明の目的は、被加熱面域の全域を略均一の赤外線強度で加熱することができ、熱源から放射された赤外線のすべてを被加熱領域に照射させることができる加熱装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を解決するための本発明の前提は、赤外線を放射する熱源と、熱源の周囲を囲む反射構造物とから形成され、反射構造物が、熱源を頂部中心に配置して熱源から放射された赤外線を熱源から任意の距離離間した所定面積の被加熱面域に向かって反射する内周面と、熱源の反対側に開口する赤外線放出口とを備え、熱源から被加熱面域に向かって直接照射される第１赤外線と、反射構造物の内周面で反射して被加熱面域に向かって間接的に照射される第２赤外線とによって被加熱面域を加熱する加熱装置である。
【０００７】
前記前提における本発明の特徴は、被加熱面域の外周縁が熱源の中心から反射構造物の内周面の外縁に向かって仮想された線分によって画定され、反射構造物の内周面が、被加熱面域のうち、熱源に最も近い中心面域と中心面域の周り方向外方に位置する中間面域と中間面域の周り方向外方に位置して熱源から最も遠い周縁面域とに向かって第２赤外線を反射可能であり、かつ、被加熱面域に照射される第１および第２赤外線の強度の総和を中心面域から周縁面域に向かって次第に大きくするように、熱源の周り方向外方へ向かって凸となる弧を画き、被加熱面域の中心面域と中間面域と周縁面域とに照射される第１および第２赤外線の平面放射強度の総和がそれら面域において略均一であることにある。
【０００８】
本発明の一例としては、反射構造物の内周面の頂部中心から内周面の外縁までの寸法が第１および第２赤外線のすべてを被加熱面域の外周縁の内側に照射させる長さに設定されている。
【０００９】
本発明の他の一例として、加熱装置では、被加熱面域から所定距離離間して位置する熱源から被加熱面域に直接照射される第１赤外線の直接照射角度をθとしたときに、周縁面域に照射される第１および第２赤外線の強度の総和が中心面域に照射される第１および第２赤外線の強度の総和を１／ｃｏｓ（θ／２）倍した値となるように、反射構造物の内周面が熱源の周り方向外方へ向かって凸となる弧を画いている。
【００１０】
本発明の他の一例として、加熱装置では、被加熱面域から所定距離離間して位置する熱源から被加熱面域に直接照射される第１赤外線の直接照射角度θを６０〜１２０°としたときに、周縁面域に照射される第１および第２赤外線の強度の総和が中心面域に照射される第１および第２赤外線の強度の総和に対して１．１５〜２．０倍の範囲にある。
【００１１】
本発明の他の一例としては、反射構造物の内周面が、被加熱面域をｎ個に等しく分割し、ｎ個の分割面域それぞれにおいて第１および第２赤外線の平面放射強度の総和を等しくするように、熱源の周り方向外方へ向かって凸となる弧を画いている。
【００１２】
本発明の他の一例としては、反射構造物が、ｎ個に分割された分割面域それぞれにおいて第１および第２赤外線の平面放射強度の総和を等しくするように弧を画く内周面の複数を、熱源の周囲を囲むように並べることから作られている。
【発明の効果】
【００１３】
本発明にかかる加熱装置によれば、熱源に最も近い被加熱面域の中心面域と中心面域の周り方向外方に位置する中間面域と中間面域の周り方向外方に位置して熱源から最も遠い周縁面域とに向かって第２赤外線を反射可能であり、かつ、被加熱面域に照射される第１および第２赤外線の強度の総和を中心面域から周縁面域に向かって次第に大きくするように、反射構造物の内周面が熱源の周り方向外方へ向かって凸となる弧を画いているから、熱源から被加熱面域の中心面域と中間面域と周縁面域とに照射される第１および第２赤外線の平面放射強度の総和がそれら面域において略均一になり、被加熱面域の全域を略均一の赤外線強度で加熱することができる。この加熱装置は、被加熱面域の加熱ムラをなくすことができ、被加熱面域の全域を満遍なく加熱することができる。
【００１４】
反射構造物の内周面の頂部中心から内周面の外縁までの寸法が第１および第２赤外線のすべてを被加熱面域の外周縁の内側に照射させる長さに設定された加熱装置は、熱源から直接照射されて被加熱面域の周縁面域に向かう赤外線のうちの被加熱面域の外周縁の外側に向かう赤外線が反射構造物の内周面によって反射され、その赤外線が被加熱面域の外周縁の内側に照射されるとともに、反射構造物の内周面で反射して被加熱面域に向かって間接的に照射される赤外線が被加熱面域の外周縁の内側に照射されるから、熱源から放射された赤外線の被加熱面域の外周縁の外側への漏れを防ぐことができ、熱源から放射された赤外線のすべてを被加熱領域に照射させることができる。この加熱装置は、熱源から放射された赤外線のすべてを被加熱領域の加熱に無駄なく利用することができ、被加熱面域に赤外線を効率よく照射させることができる。
【００１５】
被加熱面域から所定距離離間して位置する熱源から被加熱面域に直接照射される第１赤外線の直接照射角度をθとしたときに、被加熱面域の周縁面域に照射される第１および第２赤外線の強度の総和が中心面域に照射される第１および第２赤外線の強度の総和を１／ｃｏｓ（θ／２）倍した値となるように、反射構造物の内周面が熱源の周り方向外方へ向かって凸となる弧を画く加熱装置は、被加熱面域に届く第１および第２赤外線の強度の総和が中心面域から周縁面域に向かって次第に大きくなるから、熱源から被加熱面域の中心面域と中間面域と周縁面域とに届く第１および第２赤外線の平面放射強度をそれら面域において略均一にすることができ、被加熱面域の全域を略均一の赤外線強度で加熱することができる。この加熱装置は、被加熱面域の加熱ムラをなくすことができ、被加熱面域の全域を満遍なく加熱することができる。
【００１６】
被加熱面域から所定距離離間して位置する熱源から被加熱面域に直接照射される第１赤外線の直接照射角度θを６０〜１２０°としたときに、被加熱面域の周縁面域に照射される第１および第２赤外線の強度の総和が中心面域に照射される第１および第２赤外線の強度の総和に対して１．１５〜２．０倍の範囲にある加熱装置は、被加熱面域に届く第１および第２赤外線の強度の総和が中心面域から周縁面域に向かって次第に大きくなるから、熱源から被加熱面域の中心面域と中間面域と周縁面域とに届く第１および第２赤外線の平面放射強度をそれら面域において略均一にすることができ、被加熱面域の全域を略均一の赤外線強度で加熱することができる。この加熱装置は、被加熱面域の加熱ムラをなくすことができ、被加熱面域の全域を満遍なく加熱することができる。
【００１７】
被加熱面域をｎ個に等しく分割し、ｎ個に分割されたそれら分割面域それぞれにおいて第１および第２赤外線の平面放射強度の総和を等しくするように、反射構造物の内周面が熱源の周り方向外方へ向かって凸となる弧を画く加熱装置は、反射構造物の内周面がｎ個に分割されたそれら分割面域それぞれにおいて第１および第２赤外線の平面放射強度の総和を等しくするように弧を画くことで、熱源から被加熱面域の中心面域と中間面域と周縁面域とに届く第１および第２赤外線の平面放射強度がそれら面域において略均一になり、被加熱面域の全域を略均一の赤外線強度で加熱することができる。この加熱装置は、被加熱面域の加熱ムラをなくすことができ、被加熱面域の全域を満遍なく加熱することができる。
【００１８】
ｎ個に分割されたそれら分割面域それぞれにおいて第１および第２赤外線の平面放射強度の総和を等しくするように弧を画く内周面の複数を熱源の周囲を囲むように並べることから反射構造物が作られている加熱装置は、反射構造物の内周面がｎ個に分割されたそれら分割面域それぞれにおいて第１および第２赤外線の平面放射強度の総和を等しくするように弧を画き、熱源から被加熱面域の中心面域と中間面域と周縁面域とに届く第１および第２赤外線の平面放射強度がそれら面域において略均一になるから、被加熱面域の全域を略均一の赤外線強度で加熱することができる。この加熱装置は、被加熱面域の加熱ムラをなくすことができ、被加熱面域の全域を満遍なく加熱することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】一例として示す加熱装置の斜視図。
【図２】底面の側から示す加熱装置の斜視図。
【図３】図１の加熱装置の底面図。
【図４】図１の４−４線矢視断面図。
【図５】反射構造物の内周面の形状の作成手順を説明する図。
【図６】反射構造物の内周面の形状の作成手順を説明する図。
【図７】反射構造物の内周面の形状の作成手順を説明する図。
【図８】反射構造物の内周面の形状の作成手順を説明する図。
【図９】反射構造物の内周面の形状の作成手順を説明する図。
【図１０】他の一例として示す加熱装置の斜視図。
【図１１】底面の側から示す加熱装置の斜視図。
【図１２】図１０の１２−１２線矢視断面図。
【図１３】被加熱面域に照射される赤外線の強度を説明する図。
【図１４】被加熱面域に照射される赤外線の強度を説明する図。
【図１５】被加熱面域に照射される赤外線の強度を説明する図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
一例として示す加熱装置１０Ａの斜視図である図１や底面の側から示す加熱装置１０Ａの斜視図である図２等の添付の図面を参照し、本発明にかかる加熱装置の詳細を説明すると、以下のとおりである。なお、図３は、加熱装置１０Ａの底面図であり、図４は、図１の４−４線矢視断面図である。図５〜図９は、反射構造物１２の内周面の形状の設計手順の一例を説明する図である。図１では、縦方向を矢印Ａで示し、周り方向を矢印Ｂで示す。図５〜図９では、加熱装置１０Ａを模式的に示し、ヒーター管１３（熱源）を円として表す。
【００２１】
加熱装置１０Ａは、電気ヒーター１１と反射構造物１２（フード）とから形成され、所定面積の被加熱面域Ｗ（図５参照）に赤外線を照射し、被加熱面域Ｗを加熱する。被加熱面域Ｗに照射される赤外線には、被加熱面域Ｗに直接照射される第１赤外線（直接照射赤外線）と、被加熱面域Ｗに間接的に照射される第２赤外線（間接照射赤外線）とが含まれる。
【００２２】
被加熱面域Ｗは、電気ヒーター１１（ヒーター管１３）に最も近い中心面域Ｗａと、中心面域Ｗａの周り方向外方に位置する中間面域Ｗｂと、中間面域Ｗｂの周り方向外方に位置して電気ヒーター１１（ヒーター管１３）から最も遠い周縁面域Ｗｃとに区分することができる。この加熱装置１０Ａは、電気ヒーター１１（ヒーター管１３）から被加熱面域Ｗの中心面域Ｗａと中間面域Ｗｂと周縁面域Ｗｃとに照射される第１および第２赤外線の平面放射強度の総和がそれら面域Ｗａ，Ｗｂ，Ｗｃにおいて略均一になるように設計されている。
【００２３】
電気ヒーター１１には、ハロゲンヒーター、カーボンヒーター、シーズヒーター、フィンヒーターのいずれかを使用することができる。電気ヒーター１１は、赤外線を放射するヒーター管１３（熱源）と、ヒーター管１３に電気を供給する電線１４と、電気の供給をＯＮ／ＯＦＦするスイッチ（図示せず）とを有する。電気ヒーター１１には、ヒーター管１３の温度を調整するコントローラ（図示せず）が接続されている。
【００２４】
ヒーター管１３としては、中空円筒状の耐熱鋼の内部にニクロム線を収容し、そのニクロム線を絶縁物（酸化マグネシウム等）で包被した赤外線発生管を使用することができる。ヒーター管１３は、反射構造物１２の内側であって構造物１２の頂部中心（構造物１２の内周面２０の頂部中心２０ａ）に配置されている。ヒーター管１３の温度は、コントローラによって設定温度に保持される。なお、ヒーター管を例示のそれに限定するものではなく、それら電気ヒーターの種類に応じた他のあらゆる構造のヒーター管を使用することができる。また、ヒーター管１３の形状に特に限定はなく、あらゆる形状のヒーター管１３を使用することができる。
【００２５】
反射構造物１２は、縦方向へ延びていてヒーター管１３の周囲を囲む４つの周壁１５Ａ〜１５Ｄと、縦方向へ延びていて周り方向外方へ湾曲する８つの湾曲支持部材１６（支持リブ）と、電気ヒーター１１の収容ボックス１７とから形成されている。反射構造物１２は、周壁１５Ａ〜１５Ｄの外周縁（内周面２０の外縁２０ｂ）に囲繞されてヒーター管１３の反対側に開口する赤外線放出口１８を有する。
【００２６】
それら周壁１５Ａ〜１５Ｄは、ヒーター管１３から放射された赤外線を被加熱面域Ｗの外周縁１９（図５参照）の内側に向かって反射する内周面２０を有する。反射構造物１２の頂部２１には、鏡面加工が施されて所定の反射率を有する補助反射板２２が設置されている。収容ボックス１７は、反射構造物１２の外側であって構造物１２の頂部２１に設置されている。周壁１５Ａ〜１５Ｄや湾曲支持部材１６、収容ボックス１７、補助反射板２２は、アルミやステンレス等の金属から作られている。なお、周壁の数を４つに限定するものではなく、５つ以上の周壁によって反射構造物１２が作られていてもよい。
【００２７】
補助反射板２２は、後記する間接非放射角度θｄに相当する反射構造物１２の頂部２１に取り付けられている。ヒーター管１３から間接非放射角度θｄに相当する反射構造物１２の頂部２１に向かって放射される赤外線は、補助反射板２２で反射して内周面２０に入射する。なお、加熱装置１０Ａでは、補助反射板２２を設置することなく、内周面２０の一部（反射構造物１２の頂部２１に位置する内周面２０）を補助反射板２２として製造することもできる。
【００２８】
反射構造物１２の内周面２０の頂部中心２０ａから内周面２０の外縁２０ｂまでの長さ寸法（縦方向の長さ寸法）は、ヒーター管１３から放射された第１および第２赤外線のすべてを被加熱面域Ｗの外周縁１９の内側に照射させる長さに設定されている。反射構造物１２の内周面２０には、鏡面加工が施されている。被加熱面域Ｗの外周縁１９は、電気ヒーター１１（ヒーター管１３）の中心Ｏから反射構造物１２の内周面２０の外縁２０ｂに向かって仮想された線分Ｌ５によって画定され（図１３〜図１５参照）、第１および第２赤外線の照射境界線となる。
【００２９】
反射構造物１２の内周面２０は、所定の反射率を有するとともに、被加熱面域Ｗの中心面域Ｗａと中間面域Ｗｂと周縁面域Ｗｃとに向かって第２赤外線を反射可能であり、かつ、被加熱面域Ｗに照射される第１および第２赤外線の強度の総和を中心面域Ｗａから周縁面域Ｗｃに向かって次第に大きくするように、ヒーター管１３の周り方向外方へ向かって凸となる弧を画いている。換言すれば、反射構造物１２の内周面２０は、それら面域Ｗａ，Ｗｂ，Ｗｃに向かって第２赤外線を反射可能であり、かつ、被加熱面域Ｗに照射される第１および第２赤外線の強度の総和を中心面域Ｗａから周縁面域Ｗｃに向かって次第に大きくするように、ヒーター管１３の周り方向外方へ湾曲する形状に成形されている。
【００３０】
以下、反射構造物１２の内周面２０の形状の設計手順の一例を図５〜図９に基づいて説明する。図５〜図９では、ヒーター管１３（円）の中心Ｏが被加熱面域ＷからＨの距離に設置されている。なお、距離Ｈは任意に決定することができる。最初に、図６に示すように、被加熱面域Ｗを８個（ｎ個）に等しく分割し、８個の分割面域を作る。なお、被加熱面域Ｗの分割個数を８個に限定するものではなく、被加熱面域Ｗを９個以上に分割してもよい。分割する個数ｎの値を大きくする程、被加熱面域Ｗに照射される赤外線の強度の均一性が向上する。８個に分割された分割面域には、ヒーター管１３から第１赤外線が直接照射される。
【００３１】
次に、図７に示すように、ヒーター管１３の中心点Ｏと各分割面域の各分割点Ｗ０〜Ｗ８（Ｗｎ）とを結び、ヒーター管１３から各分割点Ｗ０〜Ｗ８（Ｗｎ）に照射される第１赤外線どうしの直接照射分割角度θ１〜θ８（θｎ）を求める。図７では直接照射角度θが８個に分割されて８個の直接照射分割角度θ１〜θ８が図示されているが、直接照射分割角度を８個に限定するものではなく、直接照射角度θを９個以上に分割してもよい。直接照射角度θは、ヒーター管１３の中心Ｏから反射構造物１２の内周面２０の外縁２０ａに向かって仮想された線分Ｌ５どうしがなす角度であり（図１３〜１５参照）、直接照射分割角度θ１〜θ８（θｎ）は、ヒーター管１３から各分割面域に直接照射される第１赤外線のうち、互いに隣接する第１赤外線どうしのなす角度である（隣接する分割点Ｗ０〜Ｗ８（Ｗｎ）どうしのなす角度）。
【００３２】
さらに、図８に示すように、被加熱面域Ｗの分割中心点Ｗ４とヒーター管１３（円）の２点とを結ぶ接線Ｌ１，Ｌ２（円の接線）を引き、それら接線Ｌ１，Ｌ２が反射構造物１２の頂部２１と交わる点をＰ１，Ｐ２とする。ヒーター管１３の中心点Ｏから点Ｐ１をとおる直線Ｌ３とヒーター管１３の中心点Ｏから点Ｐ２をとおる直線Ｌ４とのなす角度θｄを求め、その角度を間接非放射角度θｄとする。間接非放射角度θｄは、ヒーター管１３から放射され、反射構造物１２の内周面２０で反射した後、再びヒーター管１３に照射する第２赤外線の角度であり、ヒーター管１３によって遮られ、被加熱面域Ｗに照射されない第２赤外線の角度である。なお、間接非放射角度θｄに入射した第２赤外線は、補助反射板２２によって内周面２０に向かって反射される。
【００３３】
被加熱面域Ｗの８個（ｎ個）に分割した分割面域毎の熱源放射角度θｓを求める。１つの分割面域の熱源放射角度をθｓとすると、θｓは一定となり、式：θｓ＝（３６０°−θｄ）／ｎが得られる。ｎ個に分割した分割面域毎の間接放射角度をθｉ′とすると、θｉ′＝θｓ−θｉとなり、θ１′＝θｓ−θ１，θ２′＝θｓ−θ２，θ３′＝θｓ−θ３，・・・，θｎ′＝θｓ−θｎとなる。なお、それら式は、反射構造物１２の内周面２０の反射率を考慮して決定することができる。
【００３４】
ヒーター管１３の中心点Ｏと被加熱面域Ｗの外周縁１９とを結ぶ線分をＴ０，Ｔ８（Ｔｎ）とし、間接放射分割線Ｔｉａ（ｉ＝１，２，３，４，・・・，ｎ）を引く。具体的には、線分Ｔｎから時計回りに角度θ１′〜θ４′の間接放射分割線Ｔ１ａ，Ｔ２ａ，Ｔ３ａ，Ｔ４ａを引き、線分Ｔ０から反時計回りに角度θｎ′〜θ５′の間接放射分割線Ｔ７ａ，Ｔ６ａ，Ｔ５ａ，Ｔ４ａ′を引く。線分Ｔｎと分割線Ｔ１ａとのなす角度をθ１′，線分Ｔ１ａと分割線Ｔ２ａとのなす角度をθ２′，線分Ｔ２ａと分割線Ｔ３ａとのなす角度をθ３′，線分Ｔ３ａと分割線Ｔ４ａとのなす角度をθ４′とする。線分Ｔ０と分割線Ｔ７ａとのなす角度をθｎ′，線分Ｔ７ａと分割線Ｔ６ａとのなす角度をθ７′，線分Ｔ６ａと分割線Ｔ５ａとのなす角度をθ６′，線分Ｔ５ａと分割線Ｔ４ａ′とのなす角度をθ５′とする。なお、θ１′＝θｎ′，θ２′＝θ７′，θ３′＝θ６′，θ４′＝θ５′である。
【００３５】
反射構造物１２の内周面２０の形状を求める場合、図５に示すように、曲率半径Ｒ０〜Ｒ４を連続させた湾曲形状を求める。具体的には、分割線Ｔ４ａと内周面２０の頂部との交点Ｐ１をとおる円において、分割線Ｔ４ａの赤外線が反射して被加熱面域Ｗ４（被加熱面域中心）に達する湾曲形状（曲率半径Ｒ０）を求める。次いで、分割線Ｔ４ａの赤外線が反射して被加熱面域Ｗ４（被加熱面域中心）に達し、同時に分割線Ｔ３ａの赤外線が反射して被加熱面域Ｗ３に達する湾曲形状（曲率半径Ｒ４）を求める。分割線Ｔ３ａの赤外線が反射して被加熱面域Ｗ３に達し、分割線Ｔ２ａの赤外線が反射して被加熱面域Ｗ２に達する湾曲形状（曲率半径Ｒ３）を求め、分割線Ｔ２ａの赤外線が反射して被加熱面域Ｗ２に達し、分割線Ｔ１ａの赤外線が反射して被加熱面域Ｗ１に達する湾曲形状（曲率半径Ｒ２）を求める。さらに、分割線Ｔ１ａの赤外線が反射して被加熱面域Ｗ１に達し、分割線Ｔ０の赤外線が被加熱面域Ｗ０に達する湾曲形状（曲率半径Ｒ１）を求める。それら湾曲形状（曲率半径Ｒ０〜Ｒ４）を連続させ、内周面２０の形状を求める。
【００３６】
内周面２０の曲率半径を求めた後、その曲率半径に合致するように弧を画く側縁１６ａ（エッジ）を備えた湾曲支持部材１６を作成する。次に、４つの周壁１５Ａ〜１５Ｄを用意し、湾曲支持部材１６の側縁１６ａの湾曲形状に合わせてそれら周壁１５Ａ〜１５Ｄを湾曲させ、それら周壁１５Ａ〜１５Ｄの内側に湾曲支持部材１６の側縁１６ａの湾曲形状に合致する内周面２０を形成する。
【００３７】
湾曲支持部材１６の側縁１６ａの湾曲形状に合わせてそれら周壁１５Ａ〜１５Ｄを湾曲させることで、８個（ｎ個）に分割されたそれら被加熱面域Ｗ（分割面域）それぞれにおいて第１および第２赤外線の平面放射強度を等しくするように、周壁１５Ａ〜１５Ｄの内周面２０がヒーター管１３の周り方向外方へ向かって凸となる弧を画く。換言すれば、ヒーター管１３から被加熱面域Ｗに照射される第１赤外線の直接照射角度をθとしたときに、周縁面域Ｗｃに照射される第１および第２赤外線の強度の総和が中心面域Ｗａに照射される第１および第２赤外線の強度の総和を１／ｃｏｓ（θ／２）倍した値となるように、周壁１５Ａ〜１５Ｄの内周面２０がヒーター管１３の周り方向外方へ向かって凸となる弧を画く。
【００３８】
反射構造物１２は、湾曲支持部材１６に合わせて湾曲させた４つの周壁１５Ａ〜１５Ｃをヒーター管１３の周囲を囲むように周り方向へ並べ、それら周壁１５Ａ〜１５Ｄを互いに接続するとともに、８つの湾曲支持部材１６を各周壁１５Ａ〜１５Ｄの内側に２つずつ接続して作ることができる。湾曲支持部材１６の個数を８つに限定するものではなく、各周壁１５Ａ〜１５Ｄの内側に少なくとも１つの湾曲支持部材１６が接続されていればよい。反射構造物１２を作成した後、構造物１２の頂部２１に収容ボックス１７を設置するとともに、内周面２０の頂部中心２０ａにヒーター管１３の中心Ｏが位置するように、電気ヒーター１１を収容ボックス１７に収容し、加熱装置１０Ａが完成する。
【００３９】
このように作られた加熱装置１０Ａは、電気ヒーター１１のスイッチをONにすると、ヒーター管１３が発熱して赤外線を放射し、赤外線が放出口１８から被加熱面域Ｗに向かって照射される。この加熱装置１０Ａでは、第１および第２赤外線が被加熱面域Ｗの外周縁１９の内側に照射されるとともに、被加熱面域Ｗに照射される第１および第２赤外線の強度の総和が被加熱面域Ｗの中心面域Ｗａから周縁面域Ｗｃに向かって次第に大きくなり、ヒーター管１３から中心面域Ｗａと中間面域Ｗｂと周縁面域Ｗｃとに照射される第１および第２赤外線の平面放射強度の総和がそれら面域Ｗａ，Ｗｂ，Ｗｃにおいて略均一になる。
【００４０】
なお、湾曲支持部材１６を利用せずに加熱装置１０Ａを作ることもできる。この場合、図５〜図９に示す設計手順によって反射構造物１２の内周面２０の曲率半径を求めた後、その曲率半径を有する内周面２０を備えた周壁１５Ａ〜１５Ｄを絞り加工やプレス加工等によって作成する。反射構造物１２は、求めた曲率半径に湾曲させた４つの周壁１５Ａ〜１５Ｄをヒーター管１３の周囲を囲むように周り方向へ並べ、それら周壁１５Ａ〜１５Ｄを互いに接続して作ることができる。湾曲支持部材１６を利用せずに作られた加熱装置１０Ａは、部材１６を利用した加熱装置１０Ａと同様に、第１および第２赤外線が被加熱面域Ｗの外周縁１９の内側に照射されるとともに、被加熱面域Ｗに照射される第１および第２赤外線の強度の総和が被加熱面域Ｗの中心面域Ｗａから周縁面域Ｗｃに向かって次第に大きくなり、ヒーター管１３から中心面域Ｗａと中間面域Ｗｂと周縁面域Ｗｃとに照射される第１および第２赤外線の平面放射強度の総和がそれら面域Ｗａ，Ｗｂ，Ｗｃにおいて略均一になる。
【００４１】
図１０は、他の一例として示す加熱装置１０Ｂの斜視図であり、図１１は、底面の側から示す加熱装置１０Ｂの斜視図である。図１２は、図１０の１２−１２線矢視断面図である。図１０では、縦方向を矢印Ａで示し、周り方向を矢印Ｂで示す。加熱装置１０Ｂは、図１のそれと同様に、電気ヒーター１１と反射構造物１２とから形成され、所定面積の被加熱面域Ｗ（図５参照）に第１および第２赤外線を照射し、それら赤外線によって被加熱面域Ｗを加熱する。加熱装置１０Ｂは、ヒーター管１３から被加熱面域Ｗの中心面域Ｗａと中間面域Ｗｂと周縁面域Ｗｃとに照射される第１および第２赤外線の平面放射強度がそれら面域Ｗａ，Ｗｂ，Ｗｃにおいて略均一になるように設計されている。電気ヒーター１１には、図１の加熱装置１０Ａのそれと同一のヒーターが使用されている。ヒーター管１３は、反射構造物１２の内側であって構造物１２の内周面２０の頂部中心２０ａに配置されている。
【００４２】
反射構造物１２は、縦方向へ延びていてヒーター管１３の周囲を囲む略半球形状または略半楕円形状の周壁１５と、電気ヒーター１１の収容ボックス１７とから形成されている。反射構造物１２は、内周面２０の外縁２０ｂに囲繞されてヒーター管１３の反対側に開口する赤外線放出口１８を有する。周壁１５は、ヒーター管１３から放射された赤外線を被加熱面域Ｗの外周縁１９（図５参照）の内側に向かって反射する略半球形状または略半楕円形状の内周面２０を有する。反射構造物１２の頂部２１には、鏡面加工が施されて所定の反射率を有する補助反射板２２が設置されている。収容ボックス１７は、反射構造物１２の外側であって構造物１２の頂部２１に設置されている。周壁１２や収容ボックス１７、補助反射板２２は、アルミやステンレス等の金属から作られている。
【００４３】
補助反射板２２は、図１のそれと同様に、間接非放射角度θｄに相当する反射構造物１２の頂部２１に取り付けられている。ヒーター管１３から間接非放射角度θｄに相当する反射構造物１２の頂部２１に向かって放射される赤外線は、補助反射板２２で反射して内周面２０に入射する。なお、加熱装置１０Ｂでは、内周面２０の一部（反射構造物１２の頂部２１に位置する内周面２０）を補助反射板２２として製造することもできる。反射構造物１２の内周面２０の頂部中心２０ａから内周面２０の外縁２０ｂまでの長さ寸法は、図１のそれと同様に、ヒーター管１３から放射された第１および第２赤外線のすべてを被加熱面域Ｗの外周縁１９の内側に照射させる長さに設定されている。反射構造物１２の内周面２０には、鏡面加工が施されている。
【００４４】
反射構造物１２の内周面２０は、所定の反射率を有するとともに、被加熱面域Ｗの中心面域Ｗａと中間面域Ｗｂと周縁面域Ｗｃとに向かって第２赤外線を反射可能であり、かつ、被加熱面域Ｗに照射される第１および第２赤外線の強度の総和を中心面域Ｗａから周縁面域Ｗｃに向かって次第に大きくするように、ヒーター管１３の周り方向外方へ向かって凸となる弧を画いている。換言すれば、反射構造物１２の内周面２０は、それら面域Ｗａ，Ｗｂ，Ｗｃに向かって第２赤外線を反射可能であり、かつ、被加熱面域Ｗに照射される第１および第２赤外線の強度の総和を中心面域Ｗａから周縁面域Ｗｃに向かって次第に大きくするように、ヒーター管１３の周り方向外方へ湾曲する形状に成形されている。なお、内周面２０の形状の設計手順は、図５〜図９に示すそれらと同一であり、その説明は省略する。
【００４５】
図５〜図９に示す設計手順によって反射構造物１２の内周面２０の曲率半径を求めた後、その曲率半径を有する内周面２０を備えた周壁１５を絞り加工やプレス加工等によって作成する。設計手順によって求めた曲率半径を有する内周面２０を形成することで、８個（ｎ個）に分割されたそれら被加熱面域Ｗ（分割面域）それぞれにおいて第１および第２赤外線の平面放射強度を等しくするように、反射構造物１２の内周面２０がヒーター管１３の周り方向外方へ向かって凸となる弧を画く。換言すれば、ヒーター管１３から被加熱面域Ｗに照射される第１赤外線の直接照射角度をθとしたときに、周縁面域Ｗｃに照射される第１および第２赤外線の強度の総和が中心面域Ｗａに照射される第１および第２赤外線の強度の総和を１／ｃｏｓ（θ／２）倍した値となるように、反射構造物１２の内周面２０がヒーター管１３の周り方向外方へ向かって凸となる弧を画く。
【００４６】
反射構造物１２を作成した後、構造物１２の頂部２１に収容ボックス１７を設置するとともに、内周面２０の頂部中心２０ａにヒーター管１３の中心Ｏが位置するように、電気ヒーター１１を収容ボックス１７に収容し、加熱装置１０Ｂが完成する。加熱装置１０Ｂは、電気ヒーター１１のスイッチをONにすると、ヒーター管１３が発熱して赤外線を放射し、赤外線が放出口１８から被加熱面域Ｗに向かって照射される。加熱装置１０Ｂでは、第１および第２赤外線が被加熱面域Ｗの外周縁１９の内側に照射されるとともに、被加熱面域Ｗに照射される第１および第２赤外線の強度の総和が被加熱面域Ｗの中心面域Ｗａから周縁面域Ｗｃに向かって次第に大きくなり、ヒーター管１３から中心面域Ｗａと中間面域Ｗｂと周縁面域Ｗｃとに照射される第１および第２赤外線の平面放射強度の総和がそれら面域Ｗａ，Ｗｂ，Ｗｃにおいて略均一になる。
【００４７】
図１３〜図１５は、被加熱面域Ｗに照射される赤外線の強度を説明する図である。図１３〜図１５では、加熱装置１０Ａ，１０Ｂを模式的に示し、ヒーター管１３（熱源）を円として表す。図１３は直接照射角度θが６０°の場合を示し、図１４は直接照射角度θが９０°の場合を示すとともに、図１５は直接照射角度θが１２０°の場合を示す。それら加熱装置１０Ａ，１０Ｂは、直接照射角度θが異なると、ヒーター管１３から被加熱面域Ｗの周縁面域Ｗｃに照射される赤外線の強度倍率が異なる。なお、直接照射角度θを図示のそれらに限定するものではなく、加熱装置１０Ａ，１０Ｂにおける直接照射角度θを任意に設定することができる。
【００４８】
被加熱面域Ｗに照射される赤外線の強度の一例としては、図１３に示すように、ヒーター管１３から被加熱面域Ｗに照射される第１赤外線の直接照射角度θを６０°とした場合、周縁面域Ｗｃに照射される第１および第２赤外線の強度の総和は、中心面域Ｗａに照射される第１および第２赤外線の強度の総和を１とすると、中心面域Ｗａに照射される赤外線の強度の総和の１．１５倍＝１／ｃｏｓ（θ／２）＝１／ｃｏｓ３０°である。
【００４９】
赤外線の強度の他の一例としては、図１４に示すように、ヒーター管１３から被加熱面域Ｗに照射される第１赤外線の直接照射角度θを９０°とした場合、周縁面域Ｗｃに照射される第１および第２赤外線の強度の総和は、中心面域Ｗａに照射される第１および第２赤外線の強度の総和を１とすると、中心面域Ｗａに照射される赤外線の強度の総和の１．４１倍＝１／ｃｏｓ（θ／２）＝１／ｃｏｓ４５°である。
【００５０】
また、赤外線の強度の他の一例としては、図１５に示すように、ヒーター管１３から被加熱面域Ｗに照射される第１赤外線の直接照射角度θを１２０°とした場合、周縁面域Ｗｃに照射される第１および第２赤外線の強度の総和は、中心面域Ｗａに照射される第１および第２赤外線の強度の総和を１とすると、中心面域Ｗａに照射される赤外線の強度の総和の２．０倍＝１／ｃｏｓ（θ／２）＝１／ｃｏｓ６０°である。それら加熱装置１０Ａ，１０Ｂは、直接照射角度θを６０〜１２０°の範囲としたときに、周縁面域Ｗｃに照射される第１および第２赤外線の強度の総和が中心面域Ｗａに照射される第１および第２赤外線の強度の総和に対して１．１５〜２．０倍の範囲にある。
【００５１】
それら加熱装置１０Ａ，１０Ｂは、被加熱面域Ｗの中心面域Ｗａと中間面域Ｗｂと周縁面域Ｗｃとに向かって第２赤外線を反射可能であり、かつ、被加熱面域Ｗに照射される第１および第２赤外線の強度の総和を中心面域Ｗａから周縁面域Ｗｃに向かって次第に大きくするように、反射構造物１２の内周面２０がヒーター管１３の周り方向外方へ向かって凸となる弧を画いているから、ヒーター管１３から被加熱面域Ｗの中心面域Ｗａと中間面域Ｗｂと周縁面域Ｗｃとに照射される第１および第２赤外線の平面放射強度をそれら面域Ｗａ，Ｗｂ，Ｗｃにおいて略均一にすることができ、被加熱面域Ｗの全域を略均一の赤外線強度で加熱することができる。それら加熱装置１０Ａ，１０Ｂは、被加熱面域Ｗの加熱ムラをなくすことができ、被加熱面域Ｗの全域を満遍なく加熱することができる。
【００５２】
それら加熱装置１０Ａ，１０Ｂは、反射構造物１２の内周面２０の頂部中心２０ａから内周面２０の外縁２０ｂまでの長さ寸法がヒーター管１３から放出された第１および第２赤外線のすべてを被加熱面域Ｗの外周縁１９の内側に照射させる長さに設定されており、ヒーター管１３から直接放出されて被加熱面域Ｗの周縁面域１９に向かう赤外線のうちの被加熱面域Ｗの外周縁１９の外側に漏れる赤外線が反射構造物１２の内周面２０によって反射され、その赤外線が被加熱面域Ｗの外周縁１９の内側に照射されるから、ヒーター管１３から放出された赤外線の被加熱面域Ｗの外周縁１９の外側への漏れを防ぐことができ、ヒーター管１３から放出された赤外線のすべてを被加熱領域Ｗに照射させることができる。それら加熱装置１０Ａ，１０Ｂは、ヒーター管１３から放出された赤外線のすべてを被加熱領域Ｗの加熱に無駄なく利用することができ、被加熱面域Ｗに赤外線を効率よく照射させることができる。
【００５３】
図１の加熱装置１０Ａは、複数の周壁１５Ａ〜１５Ｄを湾曲支持部材１６の側縁１６ａの湾曲形状に合わせて湾曲させるから、それら周壁１５Ａ〜１５Ｄの内周面２０を設計手順によって求めた曲率半径に成形することが容易であるとともに、内周面２０を設計手順によって求めた曲率半径に確実に一致させることができる。また、複数の周壁１５Ａ〜１５Ｄを周り方向へ並べてそれら周壁１５Ａ〜１５Ｄを接続することで反射構造物１２を作ることができるから、構造物１２の製造に要する手間と時間とを省くことができ、廉価に加熱装置１０Ａを作ることができる。
【００５４】
それら加熱装置１０Ａ，１０Ｂでは、電気ヒーター１１に替えて、バーナー燃焼ユニットを熱源として利用することができる。バーナー燃焼ユニットは、バーナーと、ヒーター管（熱源）と、燃焼ガスをバーナーからヒーター管に向かって給気する送風機と、バーナーにオイルまたはガスを供給する供給器と、燃焼をコントロールするコントローラとから形成されている。ヒーター管は、その断面形状が円形の円筒状に成形され、その外周面全域に放射物質が塗布されている。
【００５５】
バーナー燃焼ユニットでは、供給器からバーナーにオイルまたはガスが供給され、バーナーにおいてオイルやガスを燃焼させて所定温度の燃焼ガスを発生させる。燃焼ガスは、送風機によってバーナーからヒーター管に流入し、ヒーター管を通って排気管に排気される。ヒーター管は、燃焼ガスの流入によって加熱され、その外周面全域から周り方向外方へ赤外線を放射（発生）する。バーナー燃焼ユニットでは、バーナーへのオイルやガスの供給量や空気の給気量、送風機の出力等がコントローラによって調節され、燃焼ガスの燃焼温度が設定温度に保持される。
【符号の説明】
【００５６】
１０Ａ  加熱装置
１０Ｂ  加熱装置
１１    電気ヒーター
１２    反射構造物
１３    ヒーター管（熱源）
１５    周壁
１５Ａ〜１５Ｄ  周壁
１６    湾曲支持部材
１９    外周縁
２０    内周面
２０ａ  頂部中心
２０ｂ  外縁
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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