(57)【要約】【課題】輻射特性を向上できると共に省エネルギー化が可能な構成を備えた赤外線輻射ヒータを提供する。【解決手段】燃料と空気とを混合させて燃焼室内で燃焼させるバーナを備え、上記燃焼室の一方に赤外線を輻射するための輻射体８を設けた赤外線輻射ヒータ１において、上記輻射体８として、耐熱性金属の細線または耐熱性の薄片あるいはシリコンカーバイトなどのセラミックス系材料により形成されたマットを単一あるいは複数積層して構成したことを特徴とする。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料と空気とを混合させて燃焼室内で燃焼させるバーナを備え、上記燃焼室の一方に赤外線を輻射するための輻射体を設けた赤外線輻射ヒータにおいて、
上記輻射体として、耐熱性金属の細線または耐熱性の薄片を用いたマットで構成したことを特徴とする赤外線輻射ヒータ。
【請求項２】
燃料と空気とを混合させて燃焼室内で燃焼させるバーナを備え、上記燃焼室の一方に赤外線を輻射するための輻射体を設けた赤外線輻射ヒータにおいて、
上記輻射体として、シリコンカーバイトなどのセラミックス系材料により形成された細線または細片を用いたマットで構成したことを特徴とする赤外線輻射ヒータ。
【請求項３】
請求項１または２記載の赤外線輻射ヒータにおいて、
上記輻射体をなすマットは、複数積層されて用いられることを特徴とする赤外線輻射ヒータ。
【請求項４】
請求項１または２記載の赤外線輻射ヒータにおいて、
上記輻射体をなすマットは、空間率が８０％以上に設定されていることを特徴とする赤外線輻射ヒータ。
【請求項５】
請求項１乃至４のうちの一つに記載の赤外線輻射ヒータにおいて、
上記輻射体をなすマットには、その表面に耐熱金属製の金網が重ねられて配置されていることを特徴とする赤外線輻射ヒータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、赤外線輻射ヒータに関し、さらに詳しくは、空気と燃料との混合気を燃焼室内で燃焼させる型式における熱輻射体の構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、赤外線輻射ヒータとしては、燃焼室内で発生した燃焼ガスを赤熱筒体内に導いて赤熱筒体を赤熱させて赤外線を放射させるようにした構成（例えば、特許文献１）、あるいは、燃焼室内の一面を放熱口部とし、その放熱口部に放熱ディスクを配置してこれを燃焼ガスに接触させて加熱することにより放熱ディスク外方に向けて赤外線を輻射する構成（例えば特許文献２）がある。
図７は、放熱ディスクの一例を示す図であり、同図において放熱ディスクＡは図示しない赤外線ヒータの開口面を覆うことができる形状をなし、その表面には、燃焼ガス排出口Ａ１として細孔あるいは、図７（ｃ）、（ｄ）に示されているように、ビード形状あるいは切り起こしによって放熱面積を減少させないようにしたガス排出口が多数設けられている。
【０００３】
一方、赤外線を放射させるための構成としては、燃焼ガスに接触可能な位置に平面形状あるいは円筒形状の鉄板あるいは金網などで形成された輻射体を設け、輻射体を赤熱させて赤外線を放射させるようにした構成がある（例えば、特許文献３）。
【０００４】
【特許文献１】
特開昭５５−１５０４０４号公報（第３頁左上欄第１１行乃至右上欄第７行、第２図）
【特許文献２】
特開昭５２−２６７４８号公報（第２頁右上欄第１１行乃至左下欄第２行、第１図）
【特許文献３】
特開平１１−１１７１５８号公報（段落「０００２」欄、図２）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記各特許文献に示されている構成を用いた赤外線輻射ヒータにおいては、赤外線輻射率が低いという問題がある。つまり、放熱ディスクを用いた構成の場合には、そのディスクに排気用の細孔を明ける必要があることからその細孔の大きさによって赤外線輻射面積が減少することが原因して必要な赤外線輻射量を得にくくなることがある。
一方、輻射体を設けた構成においては、本発明者の実験によると、赤外線輻射率（燃料が燃焼したときに発生するエネルギーのうちで赤外線として輻射されたエネルギーの割合）が１５％程度ときわめて低いことが判明した。
【０００６】
比較的限られた容積を持つ室内で赤外線輻射ヒータを使用することにより室内温度を上げるためであれば、必ずしも赤外線の輻射率が高くなくても室温を上昇させることができるものの、広い空間を持つ場所や屋外などでの使用時には輻射率が高くないと暖かく感じにくくなることがあり、ヒータとしての機能を十分に発揮させることができない場合がある。このため、輻射率を燃焼量で調整することも考えられるが、この場合には、燃料の消費量が多くなり省エネルギー化に逆行する結果を招く。
また、輻射体として金網を複数枚重ねて構成した場合には、光の干渉作用により縞模様が発生することがあり見た感じが悪いという印象を受けることがある。
放熱ディスクに用いられる鉄板あるいは金網は、熱容量が大きいことが原因して温度の上下変化が緩慢であり、早期の温度上昇あるいは早期の冷却が得にくい場合がある。特に、消火後において早期に冷えにくいと、未だ燃焼が継続されているのと勘違いすることもある。
【０００７】
本発明の目的は、上記従来の赤外線輻射ヒータにおける問題に鑑み、輻射特性を向上できると共に省エネルギー化が可能な構成を備えた赤外線輻射ヒータを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、燃料と空気とを混合させて燃焼室内で燃焼させるバーナを備え、上記燃焼室の一方に赤外線を輻射するための輻射体を設けた赤外線輻射ヒータにおいて、上記輻射体として、耐熱性金属の細線または耐熱性の薄片を用いたマットで構成したことを特徴としている。
【０００９】
請求項２記載の発明は、燃料と空気とを混合させて燃焼室内で燃焼させるバーナを備え、上記燃焼室の一方に赤外線を輻射するための輻射体を設けた赤外線輻射ヒータにおいて、上記輻射体として、シリコンカーバイトなどのセラミックス系材料により形成された細線または細片を用いたマットで構成したことを特徴としている。
【００１０】
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の発明に加えて、上記輻射体をなすマットは、複数積層されて用いられることを特徴としている。
【００１１】
請求項４記載の発明は、請求項１または２記載の発明に加えて、上記輻射体をなすマットは、空間率が８０％以上に設定されていることを特徴としている。
【００１２】
請求項５記載の発明は、請求項１乃至４のうちの一つに記載の発明に加えて、上記輻射体をなすマットには、その表面に耐熱金属製の金網が重ねられて配置されていることを特徴としている。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面により本発明の実施の形態を説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る赤外線輻射ヒータを示す図であり、同図において赤外線輻射ヒータ１は、燃焼装置２を備えており、燃焼装置２は基台３に搭載されている。
基台３は、燃料タンクを兼ねた構造とされ、長手方向一方の底面には車輪４が、そして長手方向他方には脚５がそれぞれ設けられて移動できるようになっている。
【００１４】
燃焼装置２は、油タンクを兼ねた基台３の上面に搭載されたケーシング２Ａとケーシング２Ａの内部に収容されている燃焼室２Ｂとを備えている。
燃焼室２Ｂは、断熱材を用いて内部に燃焼空間を形成された構造を有し、基台３の長手方向に平行する方向の一方面にはバーナ６および送風ファン７がそれぞれ設けられ、基台３の長手方向に平行する方向の他方面には輻射体８が設けられている。
バーナ６は、先に挙げた特許文献に示されているものと同様にガンタイプのものが用いられており、バーナ６における火炎噴射側には火炎の拡散部材９が配設されている。
【００１５】
輻射体８は、本実施形態における特徴部であり、図２（ａ）に示すように、燃焼室２Ｂを覆うことができる大きさおよび正面形状を持つマットで構成され、図示しない耐熱性の支持体によって基台３の長手方向に平行する方向の他方面に支持されている。この場合のマットとは、通常用いられるマットレスと同義語であり、いわゆる、厚さを持つ敷物状の部材を意味する。
輻射体８は、耐熱金属の細線あるいは耐熱金属の箔を切断することにより得られる細片を、厚さ数ｍｍから２０ｍｍ程度のマット状に成形した材料を用いて円筒形あるいは平面形に加工して構成されており、マット内の空間率が８０％以上に設定されている。
輻射体８をなすマットは、単体で用いられることも可能であるが、図２（ｂ）に示すように、複数積層して用いられる。この場合、マット自体の撓み剛性を補助するための骨材として、マット同士の間に耐熱性金属で形成された金網１０が配置されて用いられる。
また、マットは、上述した燃焼室２Ｂを覆うことができるように、図１に示すように平面形状としたり、あるいは、図３に示すように、円筒形状として用いられることが可能な部材である。図３に示すように円筒形状として垂直方向に長手方向を有する状態に輻射体（便宜上、符号８’で示す）を設ける場合には、その下部が燃焼室（便宜上、符号２Ｂ’で示す）を内部に設けたケーシング２Ａの一部に接合されて支持されている。なお、図３において、図１に示した部材は同符号により示されており、これら各部で構成されている赤外線輻射ヒータ（便宜上、符号１’で示す）は、据え置き型として用いることができる。
【００１６】
本実施形態は以上のような構成であるので、燃焼ガスがマットで構成された輻射帯８に接触することになる。
輻射体８は燃焼室２Ｂを覆う面での表面積に関しては、板金ディスクに細孔を明けた構成と殆ど同じであるが、マットの構成、つまり細線あるいは細片で構成されて空間率が非常に高くなっているので、赤外線を放射できる表面積が極めて大きくなっており、これによって赤外線の放射量、つまり、輻射量も多くすることができる。
【００１７】
一方、燃焼ガスはマット状に形成された輻射体８の細線あるいは細片の間を通過することができるので、その通過時に細線あるいは細片との接触機会が増やされることになる。これにより、マット状に形成された細線あるいは細片は効率よく加熱されることになり、マット状の輻射体８が少ない燃焼エネルギーによって高温に達することができる。
【００１８】
本実施形態によれば、輻射体８を鉄板のディスクや金網などと同じ放射面を有しながら、放射面と直角な厚さ方向においても燃焼ガスとの接触機会を増やすことができるマット状に形成されているので、細線あるいは細片での受熱量が増加することにより赤外線の輻射効率を高めることができる。これにより、輻射面積と温度とで得られる赤外線の輻射量を増加させることが可能となる。
【００１９】
上述した実施形態では、輻射体８の構成として耐熱金属製の細線あるいは耐熱金属を切断した細片によりマットを構成したが、これに代えてシリコンカーバイトなどのセラミックス系材料を用いた細線あるいは細片によりマットを構成しても良い。この場合においても、マットの空間率は前述した実施形態にあるのと同様に、８０％以上とすることで前述した実施形態と同様な作用を得ることができる。
【００２０】
本発明者は、本実施形態による赤外線輻射ヒータ１と従来の放熱ディスクを用いた赤外線輻射ヒータとを、放射効率、放射強度に関して比較実験したところ、図４乃至図６に示す結果を得た。これら実験に用いた従来の放熱ディスクはステンレス（ＳＵＳ）製が用いられている。
放熱効率は、放熱部の中心水平面を放射強度が一様と仮定した上で３３点法により半球面の放射量を算出し（図４）、放射効率＝放射熱量／燃焼量として求めた。
図４乃至図６からも明らかなように、放射強度において従来のものに比べて向上した結果が得られる本実施形態では放熱効率も従来のものに比べて向上する結果が得られた。
【００２１】
次に本発明の別の実施形態について説明する。
本実施形態は、輻射体８の表面、特に、燃焼ガスが直接接触する面と反対側の表面、つまり、赤外線輻射ヒータ１の外側面に相当する表面にマット材料に比べて熱容量が大きい部材を配置したことを特徴としている。
輻射体８の表面には、外径が０．１〜１．５ｍｍ程度の太さを持つ耐熱性金属線の金網がその表面を覆うようにして重ねられて配置されている。
【００２２】
本実施形態は以上のような構成であるから、マット状の輻射体８の表面は、マット材料に比べて熱容量が大きい材質の金網が配置されていることによりマット材料の温度低下を防止することができる。つまり、マット状の輻射体８は、これを構成する部材が細線あるいは細片であるので熱容量が小さく、例えば、風に当たると急激に温度が低下しやすい。これに対して、耐熱性金属線で構成された金網はマット材料に比べて熱容量が大きいので、風による急激な温度低下が少ない。従って、輻射体８をなすマット材料の温度低下を抑制して輻射体８における赤外線の輻射効率が低下するのを防止することができる。このような作用により赤外線輻射ヒータを屋外で用いるような場合には、赤外線の輻射効率の低下をなくして迅速な温度上昇を維持することができる。
しかも、マットの表面に位置する耐熱金属製の金網は板金ディスクなどと違ってマット表面に占める面積が小さいので、温度の上下変化も緩慢な状態となりにくく、これにより、赤外線の放射温度に達するまでの時間短縮に加えて消火後の温度降下までの時間短縮が可能となる。
【００２３】
【発明の効果】
請求項１および２記載の発明によれば、輻射体としてマットを用いているので、金網などと違って表面のみでなく断面を含む赤外線の輻射面積を大きくすることができる。これにより、輻射面積と温度とで得られる赤外線の輻射量を増加させることが可能となる。
【００２４】
請求項３記載の発明によれば、輻射体をなすマットが積層されることにより輻射面積をさらに増加させることができ、これにより、輻射効率、つまり、燃料を燃焼させた際のエネルギーに対する赤外線として輻射されたエネルギーの割合を高めることができるので、輻射量を得るための燃焼量を少なくすることができ、省エネルギー化を促進することが可能となる。
【００２５】
請求項４記載の発明によれば、マットの空間率が８０パーセント以上に設定されていることにより、赤外線を放射する表面積が増大されることになり、これにより、赤外線の輻射効率を高めることが可能となる。
【００２６】
請求項５記載の発明によれば、マットの表面に耐熱金属製の金網が重ねて配置されることによりマット表面での熱容量を高めることができる。これにより、赤外線を放射する表面積を高められているマットがその表面積の増加により外気との接触面積も多くなることで風が当たった際に急激な温度降下を生じるような場合でも温度低下を抑制して赤外線の輻射効率が低下するのを防止することが可能となる。しかも、マットの表面に位置する耐熱金属製の金網は板金ディスクなどと違ってマット表面に占める面積が小さいので、温度の上下変化も緩慢な状態となりにくく、これにより、赤外線の放射温度に達するまでの時間短縮に加えて消火後の温度降下までの時間短縮が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態による赤外線輻射ヒータの構成を説明するための断面図である。
【図２】図１に示した赤外線輻射ヒータに用いられる輻射体の構成を示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は一部の拡大断面図である。
【図３】輻射体をなすマットの使用する場合の他の例を示す赤外線輻射ヒータの断面図である。
【図４】図１に示した赤外線輻射ヒータと従来の放熱ディスクを用いたヒータとの放熱効率に関わる輻射熱の放射量を算出した結果を示す線図である。
【図５】図４に示した放熱効率の比較結果を示す表図である。
【図６】図５に示した結果を別の形式で示した棒グラフである。
【図７】輻射体の従来例を示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）中、符号（ｂ）で示す方向の図、（ｃ）は（ａ）中、符号（ｃ）で示す方向の図である。
【符号の説明】
１        赤外線輻射ヒータ
２        燃焼装置
２Ｂ      燃焼室
６        バーナ
７        送風ファン
８，８’  輻射体
１０      骨材として用いられる金網
【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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