(57)【要約】【課題】放射管から赤外線を放射する赤外線放射ヒータにおいて、効率よく遠赤外線を放射させる。【解決手段】燃料及び空気を混合させた混合気を燃焼させて熱を発する燃焼装置と、燃焼装置を燃焼させる燃焼空間を有する燃焼室と、燃焼室に接続されて燃焼空間と連通する空間を有する略Ｕ字形状の管である第１曲管と、第１曲管と連通する空間を有する管であり、第１曲管から伝わる熱により主に３〜１０μmの波長の遠赤外線を管の外部に放射する放射管と、放射管と連通する空間を有する管であり、放射管を経由した空気を外部に排出する排出管と、を備え、放射管は、  管の内径Ｄと管の直線部分の長さＬが、  Ｌ／Ｄ＝６．２〜８．４  の範囲である。【選択図】図７
2019027630.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料及び空気を混合させた混合気を燃焼させて熱を発する燃焼装置と、
前記燃焼装置を燃焼させる燃焼空間を有する燃焼室と、
前記燃焼室に接続されて前記燃焼空間と連通する空間を有する略Ｕ字形状の管である第１曲管と、
前記第１曲管と連通する空間を有する管であり、前記第１曲管から伝わる熱により主に３〜１０μmの波長の遠赤外線を管の外部に放射する放射管と、
前記放射管と連通する空間を有する管であり、前記放射管を経由した前記空気を外部に排出する排出管と、
を備え、
前記放射管は、
前記燃焼室の垂直方向上方で軸方向が略水平方向に配置され、前記第１曲管と接続する第１筒状部、
を備え、
前記第１筒状部の内径Ｄと前記第１筒状部の直線部分の長さＬが、
Ｌ／Ｄ＝６．２〜８．４
の範囲である、
赤外線放射ヒータ。
【請求項２】
前記放射管は、
前記第１筒状部と接続する略Ｕ字形状の管である第２曲管、
を備える、
請求項１に記載の赤外線放射ヒータ。
【請求項３】
前記放射管は、
前記第１筒状部の垂直方向上方で軸方向が略水平方向に配置され、前記第１筒状部と接続する第２筒状部、
を備える、
請求項２に記載の赤外線放射ヒータ。
【請求項４】
前記排出管は、
前記空気の外部への排出時の流速を制限する流速制限部、
を備える、
請求項１または２に記載の赤外線放射ヒータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、赤外線放射ヒータに関する。
【背景技術】
【０００２】
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バーナと、燃焼室の一方に接続されて赤外線を放射させるための迂回路状の放射回路（放射管）とを備える赤外線放射ヒータが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
別の態様の赤外線放射ヒータとして、一端が熱輻射用の複数の放射管を含んでジグザグにアレンジされた放射ユニットに接続され、他端にバーナが設けられた燃焼筒を有する輻射型ヒータが知られている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平５−３９９２４号公報
【特許文献２】特開２００８−６４４０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、赤外線放射ヒータでは、水分を多く含む人体を効率よく暖めるためには、波長が３〜１０μmの遠赤外線を多く放射することが望ましい。放射管から上記波長の遠赤外線が照射されるとき、放射管の温度は３００〜４００℃になる。
【０００６】
放射管から赤外線を放射する赤外線放射ヒータでは、バーナで加熱された燃焼室の温度が５００〜６００℃になる。５００〜６００℃に加熱された放射管からは、短い波長の赤外線が多く放射される。赤外線放射ヒータは、燃焼室からの距離が長くなるにつれて徐々に放射管の温度が低下する。つまり、上記波長の遠赤外線をより多く外部に放射させるには、放射管の温度が３００〜４００℃になる部分の表面積が多くなるようにするのが望ましい。
【０００７】
しかしながら、特許文献１または特許文献２のような従来の赤外線放射ヒータでは、放射管の形状や長さなどの構成により放射される遠赤外線の量を増加させることを考慮していなかった。
【０００８】
本発明は、放射管から赤外線を放射する赤外線放射ヒータにおいて、効率よく遠赤外線を放射させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、燃料及び空気を混合させた混合気を燃焼させて熱を発する燃焼装置と、燃焼装置を燃焼させる燃焼空間を有する燃焼室と、燃焼室に接続されて燃焼空間と連通する空間を有する略Ｕ字形状の管である第１曲管と、第１曲管と連通する空間を有する管であり、第１曲管から伝わる熱により主に３〜１０μmの波長の遠赤外線を管の外部に放射する放射管と、放射管と連通する空間を有する管であり、放射管を経由した空気を外部に排出する排出管と、を備え、放射管が、燃焼室の垂直方向上方で軸方向が略水平方向に配置され、第１曲管と接続する第１筒状部を備え、第１筒状部の内径Ｄと第１筒状部の直線部分の長さＬが、
Ｌ／Ｄ＝６．２〜８．４
の範囲である。
【００１０】
また、本発明は、放射管が、第１筒状部と接続する略Ｕ字形状の管である第２曲管を備えてもよい。
【００１１】
また、本発明は、放射管が、第１筒状部の垂直方向上方で軸方向が略水平方向に配置され、第１筒状部と接続する第２筒状部を備えてもよい。
【００１２】
また、本発明は、排出管が、空気の外部への排出時の流速を制限する流速制限部を備えてもよい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、放射管から赤外線を放射する赤外線放射ヒータにおいて、効率よく遠赤外線を放射させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態に係る赤外線放射ヒータを示す斜視図である。
【図２】図１の赤外線放射ヒータの正面図である。
【図３】図１の赤外線放射ヒータの右側面図である。
【図４】図１の赤外線放射ヒータの内部構造を示す模式図である。
【図５】図１の赤外線放射ヒータの燃焼室、放射部及び排出管を示す模式図である。
【図６】図１の赤外線放射ヒータのＵ字放射管を示す模式図である。
【図７】赤外線放射ヒータの放射部及び排出管の機能的な構成を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態を、図面に基づいて説明する。
【００１６】
［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を示す斜視図である。また、図２は、赤外線放射ヒータ１の正面図である。図１及び図２に示すように、赤外線放射ヒータ１は、外部に露出している構成要素として、フレーム２と、パネル３と、メッシュ部４と、キャスタ５と、スイッチ６と、燃料タンク７と、煙突８とを備える。
【００１７】
以下の説明において、赤外線放射ヒータ１のメッシュ部４が設けられる面を正面、正面の反対の面（図１の紙面の裏面から見た面）を背面とする。また、赤外線放射ヒータ１の設置面に向かい合う面、つまり、キャスタ５や燃料タンク７が設けられる面を底面とする。
【００１８】
赤外線放射ヒータ１は、略直方体形状である。赤外線放射ヒータ１は、正面視において水平方向の長さに対して垂直方向（高さ方向）の長さが短い、略長方形の形状である。
【００１９】
図３は、赤外線放射ヒータ１の側面図である。図３に示すように、赤外線放射ヒータ１は、側面視において垂直方向の長さに対して水平方向（奥行方向）の長さが短い、略長方形の形状である。
【００２０】
フレーム２は、燃焼装置、燃焼室、放射管などの赤外線放射ヒータ１の主要な構成要素を収容する。フレーム２は、赤外線放射ヒータ１の略直方体形状の外形形状を形成する。フレーム２は、燃焼室や放射管など、赤外線放射ヒータ１の使用時に高温となる構成要素を収容するのに適した、高温に強い金属材料などにより構成される。
【００２１】
パネル３は、赤外線放射ヒータ１の内部構造を外部から覆っている。パネル３は、後述する燃焼室や放射管からの熱に耐えるため、例えば金属製の板状部材により構成される。
【００２２】
メッシュ部４は、図２に示すように、例えば放射部１１からの赤外線を外部に放射させるために、パネル３の一部に設けられる網目状の開口である。
【００２３】
キャスタ５は、フレーム２の底部の四隅付近に取り付けられる。キャスタ５には、車輪が設けられるため、赤外線放射ヒータ１をユーザが手押しして容易に移動させることができる。赤外線放射ヒータ１において、装置を設置面に支持するための脚部は、車輪付きのキャスタ５ではなく車輪なしでもよい。
【００２４】
スイッチ６は、運転のＯＮ／ＯＦＦ、燃焼強度や温度設定などの赤外線放射ヒータ１の操作をユーザから受け付ける。スイッチ６は、受け付けた操作に応じた赤外線放射ヒータ１の運転動作の制御を行う制御部を備える。スイッチ６は、例えばパネル３における上方の位置のように、ユーザが操作しやすい位置に設けるのが望ましい。
【００２５】
図４に示すように、燃料タンク７は、燃焼装置９、燃焼室１０、及び放射部１１の下方、つまり、赤外線放射ヒータ１の底部に設けられる。燃料タンク７には、灯油など赤外線放射ヒータ１の燃料が貯蔵されている。燃料タンク７は、正面視において水平方向に長いフレーム２の底面に沿う方向が長手方向となる形状を有する。
【００２６】
燃料タンク７には、給油口にキャップ７２が取り付けられている。キャップ７２は、フレーム２の右側方に設けられる給油用開口７１から外部に露出している。燃料タンク７に給油する際には、キャップ７２を外した給油口から燃料が注入される。
【００２７】
赤外線放射ヒータ１の底部には、底部から燃料タンク７を覆って燃料タンク７を保護するタンクカバー７３が設けられる。タンクカバー７３は、鋼板などの硬質の板状部材を接合やプレスなどにより成型して形成されている。タンクカバー７３は、略柱体状の下底面に相当する部分が開放された、側面視が台形状の樋のような形状に形成される。
【００２８】
[赤外線放射ヒータの内部構造]
次に、赤外線放射ヒータ１の内部構造を説明する。
【００２９】
図４は、赤外線放射ヒータ１の内部構造を示す模式図である。図４に示すように、赤外線放射ヒータ１は、フレーム２の内部に、燃焼装置９と、燃焼室１０と、放射部１１と、排出管１２とを備える。
【００３０】
燃焼装置９は、赤外線放射ヒータ１のフレーム２の下方に配置される。燃焼装置９は、後述するノズル、ファン、燃料ポンプなどを備え、燃焼室１０の内部に灯油などの燃料及び空気を送り込んで混合させて、その混合気を燃焼室１０の内部で燃焼させる。
【００３１】
燃焼室１０は、８００℃程度の温度に耐えうる素材、板厚０．８ｍｍ程度のステンレススチール（例えば、ＳＵＳ３０２Ｂ）などを用いて形成される。燃焼室１０は、例えば中空に形成される略円筒形状など、内部に混合気を燃焼室１０の内部で燃焼させるための燃焼空間を有する。燃焼室１０の内部の燃焼空間は、燃焼装置９を燃焼させたときには８００℃程度の温度になる。
【００３２】
図５は、赤外線放射ヒータ１の燃焼室１０、放射部１１及び排出管１２を示す模式図である。図５に示すように、放射部１１は、管壁の内部に空間を有する管状部材である。放射部１１は、一端が燃焼室１０に接続されている。放射部１１は、内部の空間が燃焼室１０の内部の燃焼空間と連通されている。放射部１１は、燃焼室１０と同じく少なくとも６００℃程度の温度に耐えうる素材、板厚０．３ｍｍ程度のステンレススチール（例えば、ＳＵＳ３０４）などを用いて形成される。
【００３３】
図６は、放射部１１を構成するＵ字放射管１４を示す模式図である。図６に示すように、Ｕ字放射管１４は、蛇腹部１４１及び直管部１４２を有する。放射部１１は、２つのＵ字放射管１４の蛇腹部１４１と直管部１４２とを互いに組み合わせて用いることにより構成される。Ｕ字放射管１４の内径Ｄは、例えば１００ｍｍである。Ｕ字放射管１４の直線部分の長さＬは、例えば８３５ｍｍである。Ｕ字放射管１４は、蛇腹部１４１及び直管部１４２が一体で形成される。なお、蛇腹部１４１及び直管部１４２は、それぞれ個別に形成した上で溶接などの方法で接合して一体に形成してもよい。
【００３４】
蛇腹部１４１は、内部に空間を有する略Ｕ字形状の管である。蛇腹部１４１は、略Ｕ字形状の曲げ度合いを調整可能にして組立性などを向上させている。直管部１４２は、蛇腹部１４１と連通する空間を有する円筒状の管である。
【００３５】
放射部１１の管壁は、燃焼室１０の内部で燃焼装置９が発する熱が伝達されることで加熱される。その結果、放射部１１の管壁からは、赤外線放射ヒータ１の外部に赤外線が放射される。
【００３６】
排出管１２は、一端が放射部１１の燃焼室１０と接続している側とは反対側の他端に接続されている。排出管１２は、放射部１１と連通する空間を有する。排出管１２は、燃焼室１０及び放射部１１と同じく、少なくとも６００℃程度の温度に耐えうる素材、例えばステンレススチール（ＳＵＳ３０４）などを用いて形成される。排出管１２の内径は、Ｕ字放射管１４の内径と同じく、例えば１００ｍｍである。
【００３７】
[放射部及び排出管の構成]
次に、赤外線放射ヒータ１の放射部１１及び排出管１２の機能的な構成を説明する。
【００３８】
図７は、赤外線放射ヒータ１の放射部１１及び排出管１２の機能的な構成を示す模式図である。上述のように、放射部１１は、２つのＵ字放射管１４を組み合わせて構成されているが、以下の説明では、放射部１１の加熱時の温度や放射される赤外線の波長などに応じて、放射部１１の各部を以下のように分類する。
【００３９】
第１曲管１１１は、燃焼室１０に接続されて燃焼室１０の燃焼空間と連通する。第１曲管１１１は、放射管１１２と比較して燃焼室１０に近い。このため、第１曲管１１１は、放射管１１２よりも高温のおよそ５００℃で加熱される。５００℃程度で加熱された第１曲管１１１からは、遠赤外線（３〜１０μm）よりも短い波長を有する近赤外線が外部に放射される。
【００４０】
図７に示すように、放射管１１２は、赤外線を放射する機能ごとに、第１筒状部１１３と、第２曲管１１４と、第２筒状部１２１とに分類される。
【００４１】
第１筒状部１１３は、燃焼室１０の垂直方向上方で軸方向が略水平方向に配置され、第１曲管１１１と接続する。第１筒状部１１３は、第１曲管１１１と連通する空間を有する直管である。第１筒状部１１３は、第１曲管１１１から伝わる熱により、第１曲管１１１よりも低い温度である、およそ３００〜４００℃に加熱される。およそ３００〜４００℃に加熱された第１筒状部１１３は、第１曲管１１１から伝わる熱により主に３〜１０μmの波長を有する遠赤外線を管の外部に放射する。
【００４２】
第１筒状部１１３は、図６に示すように、例えば直線部分の長さＬがおよそ８３５ｍｍである。第１筒状部１１３は、上述のようにおよそ内径Ｄ１００ｍｍの円筒管で形成されている。
【００４３】
このため、放射管１１２における第１筒状部１１３は、管の内径Ｄと管の直線部分の長さＬが、以下の式の関係となる。
Ｌ／Ｄ＝８．３５
【００４４】
ここで、赤外線放射ヒータ１では、放射管１１２の軸方向の一端に接続された燃焼室１０の熱により筒状の放射管１１２を加熱して赤外線を放射する。このため、赤外線放射ヒータ１では、燃焼室１０からの軸方向の距離が遠ざかると、放射管１１２の表面温度が低下する。つまり、赤外線放射ヒータ１の放射管１１２において、遠赤外線を照射する３００〜４００℃に加熱された領域の位置は、燃焼室１０からの軸方向の距離により定まる。また、遠赤外線を照射する領域を増加させるには、遠赤外線を照射し得る領域の放射管１１２の表面積が重要である。
【００４５】
そして、赤外線放射ヒータ１において、ＬとＤの長さの比が上述のような関係にある場合、第１筒状部１１３は、およそ３００〜４００℃に加熱される面積を増加させることができる。ＬとＤの長さの比がこのような関係にある場合、第１筒状部１１３は、主に３〜１０μmの波長を有する遠赤外線を管の外部に効率よく放射することができる。
【００４６】
なお、以上の条件を考慮すると、ＬとＤの長さの比の関係は、
Ｌ／Ｄ＝６．２〜８．４
の範囲に収まるのが望ましい。
【００４７】
第２曲管１１４は、第１筒状部１１３と第２筒状部１２１とを接続する略Ｕ字形状の管である。第２曲管１１４は、第１筒状部１１３と第２筒状部１２１と連通する空間を有する。第２曲管１１４は、第１筒状部１１３から伝わる熱により、第１筒状部１１３よりも低い温度に加熱される。第２曲管１１４は、第１筒状部１１３から伝わる熱により主に３〜１０μmの波長を有する遠赤外線を管の外部に放射する。
【００４８】
第２筒状部１２１は、第１筒状部１１３の垂直方向上方で軸方向が略水平方向に配置され、第１筒状部１１３と接続する。第２筒状部１２１は、第２曲管１１４と連通する空間を有する直管である。第２筒状部１２１は、第２曲管１１４から伝わる熱により、第２曲管１１４よりも低い温度である、およそ２００℃に加熱される。
【００４９】
排出管１２は、放射部１１の燃焼室１０と接続している一端とは反対側の他端に接続されている。排出管１２は、放射部１１と連通する空間を有する。排出管１２は、燃焼室１０及び放射部１１と同じく、少なくとも６００℃程度の温度に耐えうる素材、例えばステンレススチール（ＳＵＳ３０４）などを用いて形成される。排出管１２の内径は、Ｕ字放射管１４の内径と同じく、例えば１００ｍｍである。
【００５０】
排出管１２は、放射管１１２と連通する空間を有する。排出管１２は、放射部１１を経由した空気（熱風）を外部に排出する。図４に示すように、排出管１２の他端には、温風を外部に排出する煙突８が設けられる。排出管１２からは、放射管１１２を経由した熱による赤外線も放射される。排出管１２は、屈曲部１２２と、流速制限部１３とを備える。
【００５１】
屈曲部１２２は、第１曲管１１１の垂直方向上方に設けられ、略水平方向から略垂直方向に屈曲されている。屈曲部１２２の内径は、放射部１１や排出管１２に用いられるＵ字放射管１４の内径Ｄと同じく、例えば１００ｍｍである。
【００５２】
流速制限部１３は、排出管１２の他端、つまり排出管１２の煙突８側の端部に設けられる。流速制限部１３は、排出管１２の内部に設けられる。流速制限部１３は、排出管１２の内径よりも小さい内径の管の管壁に複数の孔が設けられる。流速制限部１３は、排出管１２よりも小さな内径により、排出される空気の流量が制限される。また、流速制限部１３は、管壁と管壁の孔とにより、消音効果を得ている。このため、流速制限部１３は、サイレンサとして機能する。
【００５３】
［実施形態の効果］
以上説明した本実施形態に係る赤外線放射ヒータ１によれば、外部に遠赤外線を放射する放射管１１２の第１筒状部１１３の表面積を広げることができる。このため、赤外線放射ヒータ１によれば、燃焼装置９の出力を増加させる、あるいは放射管１１２の正面視における専有面積を増加させることなく、放射される遠赤外線の量を増加させることができる。その結果、以上説明した本実施形態に係る赤外線放射ヒータ１によれば、放射部１１の第１筒状部１１３の内径Ｄと長さＬの関係が上述の範囲にない場合と比較して、燃料消費量を抑制することができる。
【００５４】
具体的には、放射部の第１筒状部の管の内径が７０ｍｍ、第１筒状部の長さがＸｍｍの参考例の赤外線放射ヒータでは、赤外線放射ヒータ１と同出力の燃焼装置９を用いて同等の熱量を得ようとする場合、燃料消費量は２．２ｌ／ｈである。一方、同様の条件での赤外線放射ヒータ１の燃料消費量は、２．０ｌ／ｈである。
【００５５】
したがって、赤外線放射ヒータ１によれば、効率よく暖房の性能を向上させることができる。
【００５６】
また、以上説明した赤外線放射ヒータ１によれば、排出管１２に排出する空気の流速を制限する流速制限部１３が設けられるため、放射部１１内の空気の滞留時間を長くさせることで、暖房の性能を向上させることができる。
【符号の説明】
【００５７】
１      ：赤外線放射ヒータ
２      ：フレーム
３      ：パネル
４      ：メッシュ部
５      ：キャスタ
６      ：スイッチ
７      ：燃料タンク
８      ：煙突
９      ：燃焼装置
１０    ：燃焼室
１１    ：放射部
１２    ：排出管
１３    ：流速制限部
１４    ：Ｕ字放射管
７１    ：給油用開口
７２    ：キャップ
７３    ：タンクカバー
１１１  ：第１曲管
１１２  ：放射管
１１３  ：第１筒状部
１１４  ：第２曲管
１２１  ：第２筒状部
１２２  ：屈曲部
１４１  ：蛇腹部
１４２  ：直管部
【図１】
2019027630.tif 000003
【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】
2019027630.tif 000008
【図７】
2019027630.tif 000009