(57)【要約】【課題】複数のレンズを組み合わせた光学系を用いない集光により被加熱物を加熱する装置を提供すること。【解決手段】本発明の実施形態におけるライター１は、挿入空間１００に挿入された被加熱物の端部を加熱する集光型加熱装置であり、扁長楕円体の表面の一部となる形状の光反射面ＥＳにより内部空間１０２を形成するカバー部１１０と、楕円の第１焦点Ｆ１に配置された光源２００と、カバー部１１０の開口部から第２焦点Ｆ２に至る挿入空間１００を形成する挿入空間形成部１２０とを具備する。光源２００が第１焦点Ｆ１に設けられ、反射面ＥＳが扁長楕円体の一部を形成しているため、光源２００から放射された光は、反射面ＥＳにおいて反射されて第２焦点Ｆ２に集光する。第２焦点Ｆ２に位置する被加熱物は、集光により加熱される。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
挿入空間に挿入された被加熱物の端部を加熱する集光型加熱装置であって、
第１焦点と第２焦点とを有する楕円を、その長軸を回転軸として回転させて得られる扁長楕円体の表面の一部となる形状の光反射面により内部に空間を形成し、当該空間の内外を貫通する開口部を有するカバー部と、
前記第１焦点に配置された光源と、
前記開口部から少なくとも前記第２焦点に到る前記挿入空間を形成し、前記挿入空間の前記第２焦点側を塞ぐとともに前記第１焦点が位置する空間と前記挿入空間とを隔てる形状であり、前記第２焦点に前記反射面で反射された前記光源からの光が到達するように少なくとも一部が光透過部材で構成された挿入空間形成部と
を具備することを特徴とする集光型加熱装置。
【請求項２】
前記開口部は前記長軸上に位置する
ことを特徴とする請求項１に記載の集光型加熱装置。
【請求項３】
前記光源の点灯状態を制御する点灯制御部であって、前記被加熱物が前記挿入空間に挿入された後に前記光源を点灯させ、当該被加熱物が前記挿入空間から取り出された後に前記光源を消灯させる点灯制御部を具備する
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の集光型加熱装置。
【請求項４】
前記挿入空間に挿入された前記被加熱物の状態に基づいて、前記光源を点灯状態を制御する点灯制御部を具備する
ことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の集光型加熱装置。
【請求項５】
前記光源は、電池から供給される電力により点灯する
ことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の集光型加熱装置。
【請求項６】
請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の集光型加熱装置を具備し、
前記光源は、車載バッテリから供給される電力により点灯する
ことを特徴とする自動車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、集光により被加熱物を加熱する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
煙草などの着火に用いられるライターは、一般的には引火性の液体などの燃料を燃焼させて炎を発生させる。引火性の液体を燃焼させるため、このようなライターの使用には注意を要する。そこで、引火性の燃料を用いずに光のエネルギで着火をするライターが開発されている（例えば、特許文献１、２）。このような技術を用いたライターは、光源から放出された光をレンズを用いて焦点に集光させる。ユーザは、この焦点に煙草の先端を位置させることにより、煙草に着火させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平０５−２５６４５２号公報
【特許文献２】米国特許第２８４９５８５号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１、２に記載された技術においては、焦点に集光するために複数のレンズを組み合わせた光学系を用いている。そのため、複雑な光学設計が必要となり、また設計通りの集光ができるようにレンズの配置位置の精度が求められるため、製造コストが高くなってしまう。また、レンズを多用した光学系においては、光源から放出された光の利用効率が低下したり、レンズを配置する空間の確保のため装置が大型化したりする。さらには、使用中の衝撃などでレンズの位置が設計と異なる位置に動いてしまうと、装置外部に焦点が移動してしまう可能性があり、取り扱いに注意しないと安全性が保てない場合があった。
本発明は、上述の事情に鑑みてなされたものであり、複数のレンズを組み合わせた光学系を用いない集光により被加熱物を加熱する装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上述の課題を解決するため、本発明は、挿入空間に挿入された被加熱物の端部を加熱する集光型加熱装置であって、第１焦点と第２焦点とを有する楕円を、その長軸を回転軸として回転させて得られる扁長楕円体の一部となる形状の光反射面により内部に空間を形成し、当該空間の内外を貫通する開口部を有するカバー部と、前記第１焦点に配置された光源と、前記開口部から少なくとも前記第２焦点に到る前記挿入空間を形成し、前記挿入空間の前記第２焦点側を塞ぐとともに前記第１焦点が位置する空間と前記挿入空間とを隔てる形状であり、前記第２焦点に前記反射面で反射された前記光源からの光が到達するように少なくとも一部が光透過部材で構成された挿入空間形成部とを具備することを特徴とする集光型加熱装置を提供する。
【０００６】
また、別の好ましい態様において、前記開口部は前記長軸上に位置することを特徴とすることを特徴とする。
【０００７】
また、別の好ましい態様において、前記光源の点灯状態を制御する点灯制御部であって、前記被加熱物が前記挿入空間に挿入された後に前記光源を点灯させ、当該被加熱物が前記挿入空間から取り出された後に前記光源を消灯させる点灯制御部を具備することを特徴とする。
【０００８】
また、別の好ましい態様において、前記挿入空間に挿入された前記被加熱物の状態に基づいて、前記光源を点灯状態を制御する点灯制御部を具備することを特徴とする。
【０００９】
また、別の好ましい態様において、前前記光源は、電池から供給される電力により点灯することを特徴とする。
【００１０】
また、本発明は、上記記載の集光型加熱装置を具備し、前記光源は、車載バッテリから供給される電力により点灯することを特徴とする自動車を提供する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、複数のレンズを組み合わせた光学系を用いない集光により被加熱物を加熱する装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態におけるライター１の外観を説明する図である。
【図２】本発明の実施形態における集光装置１０および光源装置２０の構成を説明する図である。
【図３】図２に示す矢視III−III方向から見た集光装置１０の断面図である。
【図４】図２に示す矢視IV−IV方向から見た集光装置１０の断面図である。
【図５】図２に示す矢視V−V方向から見た集光装置１０の断面図である。
【図６】本発明の実施形態におけるライター１により被加熱物が加熱される原理を説明する図である。
【図７】本発明の変形例１における集光装置１０Ａの構成を説明する図である。
【図８】本発明の変形例２における集光装置１０Ｂおよび光源装置２０Ｂの構成を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
＜実施形態＞
［概要］
本発明の実施形態における集光型加熱装置は、扁長楕円体の反射鏡を用いた集光により、被加熱物を局所的に加熱する装置である。この例では、集光型加熱装置は、煙草、線香などの棒状の被加熱物の端部を局所的に加熱し、その端部に着火するライターである。
【００１４】
［ライター１の構成］
図１は、本発明の実施形態におけるライター１の外観を説明する図である。ライター１は、集光装置１０および光源装置２０を有する。集光装置１０と光源装置２０とは、着脱可能に構成されている。集光装置１０は、内部に略扁長楕円体の空間を形成するカバー部１１０を有する。
【００１５】
カバー部１１０には、煙草、線香、蝋燭など棒状の被加熱物（この例では煙草１０００とする）のうち加熱される部分である端部１１００が挿入される挿入空間１００が設けられている。光源装置２０は、集光装置１０が取り付けられた状態においてカバー部１１０の内部に光源２００（図２、図６参照）を有している。また、光源装置２０は、ユーザによって把持される把持部２１および把持部２１に設けられたスイッチ２２を有する。スイッチ２２は、光源２００における点灯、消灯を、ユーザの操作によって制御するための操作部である。
【００１６】
ユーザは、図１（ａ）に示す状態の煙草１０００の端部１１００を、挿入空間１００に差し込み、図１（ｂ）に示す状態として、スイッチ２２を操作する。この操作を行うことで、ユーザはライター１を用いて数秒程度で煙草１０００の端部１１００に火をつけることができる。続いて、集光装置１０および光源装置２０の構造の詳細について説明する。
【００１７】
図２は、本発明の実施形態における集光装置１０および光源装置２０の構成を説明する図である。図２においては、集光装置１０が光源装置２０から取り外された状態を示している。なお、カバー部１１０に形成されている装着空間１０１は、光源装置２０が集光装置１０に挿し込まれていた部分に相当する。集光装置１０の構成については、光源装置２０の構成の説明の後、図３、図４、図５を用いて詳細を説明する。
【００１８】
［光源装置２０の構成］
図２に示すように、光源装置２０は、光源２００、電力の供給源である電池２５、スイッチ２２の操作状態に応じて光源２００に電池２５からの電力供給を制御することにより、光源２００の点灯状態を制御する点灯制御部２１０を有する。光源２００は、周囲に赤外線を含む光を放射する。この例では光源２００は、赤外線の放射効率が高いハロゲンランプである。なお、赤外線を含む光を放射するランプであれば、他の種類のランプであってもよい。
【００１９】
［集光装置１０の構成］
図３は、図２に示す矢視III−III方向から見た集光装置１０の断面図である。図４は、図２に示す矢視IV−IV方向から見た集光装置１０の断面図である。図５は、図２に示す矢視V−V方向から見た集光装置１０の断面図である。
カバー部１１０は、第１焦点Ｆ１および第２焦点Ｆ２を有する楕円（この例では、長半径１５ｍｍ、短半径１３ｍｍの楕円）を、長軸ＲＡを回転軸として回転させて得られる扁長楕円体の表面（以下、回転楕円面という）一部となる形状の光反射面ＥＳを有する。この光反射面ＥＳによってカバー部１１０の内部に空間が形成される。
【００２０】
カバー部１１０には、形成された空間の内外を貫通するように、長軸ＲＡ上に開口部１１１、１１２が設けられている。この例においては、開口部１１１は第２焦点Ｆ２側に、開口部１１２は第１焦点Ｆ１側に設けられている。開口部１１２は、装着空間１０１を形成し、光源装置２０が挿入される。装着空間１０１に挿入された光源装置２０は、カバー部１１０の面１２３がストッパとなり、光源装置２０と集光装置１０とを予め決められた位置関係とすることができる。ここでは、光源装置２０に集光装置１０が取り付けられると、光源２００が第１焦点Ｆ１に位置するようになっている（図６参照）。
【００２１】
カバー部１１０は、この例においては、真鍮により形成され、光反射面ＥＳには金メッキが施され、赤外線の反射効率を高めている。
なお、カバー部１１０は、真鍮以外の金属、ガラス、樹脂（例えばフッ素樹脂）などで形成されていてもよい。また、光反射面ＥＳに施されるメッキは金でなくてもよい。また、カバー部１１０が金属で形成されている場合には、光反射面ＥＳにメッキが施されていなくてもよい。すなわち、光反射面ＥＳは、赤外線近傍の波長の光を反射するように構成されていればよい。
【００２２】
挿入空間形成部１２０は、少なくとも開口部１１１から第２焦点Ｆ２に至る略柱状（この例では円柱状）の挿入空間１００を形成する。挿入空間形成部１２０は、円柱の側面部分１２１と挿入空間１００の第２焦点Ｆ２側を塞ぐ円盤状の底面部１２２を有している。
なお、挿入空間１００は、底面が円の円柱状に限らず、角柱状であってもよく、底面の形状はどの様な形状であってもよい。すなわち、挿入空間１００は、棒状の被加熱物が第２焦点Ｆ２に到達できるように開口部１１１から第２焦点Ｆ２に至る略柱状であればよい。なお、挿入空間１００は略柱状の場合に限らず、入口側が広がった形状とし、被加熱物を挿入しやすい形状になっていてもよいし、円錐形状などであってもよい。
【００２３】
挿入空間形成部１２０は、上記のような形状をしているため、第２焦点Ｆ２を挿入空間１００に位置させ、第１焦点Ｆ１が存在する空間（以下、内部空間１０２という）と隔てるようになっている。そのため、光源装置２０に集光装置１０が取り付けられた状態では、内部空間１０２は、カバー部１１０、挿入空間形成部１２０および光源装置２０により、第２焦点Ｆ２が存在する挿入空間１００を含む外部空間と隔てられた状態となる。
【００２４】
挿入空間形成部１２０は、この例においては、石英により形成されている。なお、挿入空間形成部１２０は、石英以外の材料により形成されていてもよいが、耐熱性、赤外線透過性を有している必要があり、耐熱性、赤外線透過性が高い材料であることが望ましい。
【００２５】
［ライター１の着火原理］
図６は、本発明の実施形態におけるライター１により被加熱物が加熱される原理を説明する図である。図６は、図１（ｂ）に示す状態において、光源２００が点灯しているときの光の進行を模式的に示したものである。光源２００から周囲に放射された光は、カバー部１１０の内面に形成された光反射面ＥＳにおいて反射する。
光源２００が第１焦点Ｆ１に設けられ、光反射面ＥＳが回転楕円面の一部を形成しているため、光源２００から放射された光は、光反射面ＥＳにおいて反射されて第２焦点Ｆ２に集光する。第２焦点Ｆ２に位置する煙草１０００の端部は、集光により加熱される。この構成によれば光源２００の種類にもよるが、煙草１０００に数秒で着火することができる。
【００２６】
このとき、挿入空間形成部１２０が底面部１２２を有していることにより、ユーザが煙草１０００を挿入空間１００に挿入していくと、煙草１０００の先端が底面部１２２に突き当たる。煙草１０００の先端が底面部１２２に突き当たったことにより、ユーザは、着火させたい煙草１０００の端部近傍が第２焦点Ｆ２に位置していることを認識することができる。
【００２７】
また、煙草１０００の端部に着火し発煙しても、内部空間１０２と挿入空間１００とは隔離されているため、その煙が反射面ＥＳおよび光源２００に到達しないようになっている。そのため、煙の成分など加熱により生じた物質が、反射面ＥＳおよび光源２００に付着して汚してしまうことを防ぐことができる。したがって、付着物に起因する光源２００から放射する光の強度の低下、反射面ＥＳにおける反射率の低下が生じない。なお、挿入空間形成部１２０の挿入空間１００側の面については、煙の成分などが付着することで透過率が低下する可能性もある。その場合であっても、挿入空間１００は、清掃すべき範囲が非常に少なく、また外部空間とつながっていることから、容易に清掃により付着物を除去することができる。
【００２８】
また、本発明の実施形態におけるライター１は、集光に回転楕円面の一部の形状を用いた反射面ＥＳを用い、複数のレンズを組み合わせた光学系を用いていない。そのため、複雑な設計が不要であり、また集光装置１０の構造が簡易であるから、小型化が可能であるとともに製造コストを抑えることができる。また、光源２００から第２焦点Ｆ２に至る経路において、光の強度は、反射面ＥＳによる反射時および挿入空間形成部１２０の透過時に減衰する程度であるから、複数のレンズを組み合わせた光学系を用いる場合に比べて光の利用効率が高く、着火に必要な電力を抑えることができる。さらには、ライター１への衝撃などにより光源２００の位置が第１焦点Ｆ１からずれてしまったとしても、光源２００からの光が集光されなくなるだけであるから、意図しない場所に集光してしまう心配がなく安全性が高い。
【００２９】
＜変形例＞
以上、本発明の実施形態およびその実施例について説明したが、本発明は以下のように、様々な態様で実施可能である。
［変形例１］
上述した実施形態においては、カバー部１１０の開口部１１１は長軸ＲＡ上に位置し、挿入空間１００は開口部１１１から長軸ＲＡに沿って形成されていが、別の場所に開口部が設けられていてもよい。別の場所に開口部が設けられることにより、例えば、挿入空間が第２焦点Ｆ２から楕円の短軸方向に沿って形成されていてもよい。
【００３０】
図７は、本発明の変形例１における集光装置１０Ａの構成を説明する図である。図７に示すように、ライター１Ａにおける集光装置１０Ａのカバー部１１０Ａは、第２焦点Ｆ２から見て楕円の短軸方向に開口部１１１Ａが設けられている。そのため、挿入空間１００Ａは、挿入空間形成部１２０Ａによって、楕円の短軸方向に沿って形成される。このようにしても、ユーザは、煙草１０００を挿入空間１００Ａに挿入して第２焦点Ｆ２に到達させることができるため、光源２００からの光により煙草１０００の端部に着火させることができる。
【００３１】
［変形例２］
上述した実施形態において、点灯制御部２１０は、ユーザがスイッチ２２を操作することにより光源２００の点灯状態を制御していたが、挿入空間１００への被加熱物の挿入状態に応じて点灯状態を制御するようにしてもよい。
【００３２】
図８は、本発明の変形例２における集光装置１０Ｂおよび光源装置２０Ｂの構成を説明する図である。ライター１Ｂにおける集光装置１０Ｂのカバー部１１０Ｂには、発光部３１Ｔおよび受光部３１Ｒを有する光センサ（以下、光センサ３１という）が設けられている。光センサ３１は、発光部３１Ｔからの発光の受光部３１Ｒにおける受光状態に応じて、第２焦点Ｆ２における被加熱物の有無を検出する。光センサ３１、３２において用いられる光は、光源２００とは異なる波長の光であり、光源２００の光とは区別できるようになっている。
さらに、カバー部１１０Ｂには温度センサ４１が設けられている。温度センサ４１は、第２焦点Ｆ２近傍の温度を検出する。
【００３３】
点灯制御部２１０Ｂは、光センサ３１および温度センサ４１の出力信号に基づいて、光源２００への電池２５からの電力供給を制御し、光源２００の点灯状態を制御する。この例においては、点灯制御部２１０Ｂは、被加熱物が挿入空間１００に挿入され、光センサ３１が被加熱物を検出すると光源２００を点灯させ、光センサ３１が被加熱物を検出しなくなると所定時間後（直後でもよい）に光源２００を消灯する。
このようにすれば、ユーザがスイッチ２２を操作しなくてもよく、また、被加熱物が挿入空間１００に挿入されていないときには光源２００が消灯するため消費電力を低減することができる。
【００３４】
また、点灯制御部２１０Ｂは、光源２００が点灯しているときに、温度センサ４１の検出温度が所定の温度（例えば、煙草１０００の発火温度）を超えると所定時間後（直後でもよい）に光源２００を消灯する。なお、温度センサ４１ではなく、発煙の有無を検出する煙センサを用いて発煙の検出により光源２００が消灯されるようにしてもよい。すなわち、点灯制御部２１０Ｂは、被加熱物の状態の変化を検出するセンサを用いて、光源２００の点灯状態を制御すればよい。
このようにすれば、被加熱物に着火したときに光源２００を消灯することができるから、消費電力を低減するとともに、高温にならないようにして安全性を高めることができる。
【００３５】
なお、光センサ３１または温度センサ４１はいずれか一方のみが用いられてもよいし、さらに別のセンサが用いられてもよい。また、光センサ３１は、別の場所での被加熱物の有無を検出してもよい。例えば、挿入空間１００の入口部分において被加熱物の有無を検出してもよい。また、点灯制御部２１０Ｂは、光源２００が点灯した状態で集光装置１０Ｂが光源装置２０Ｂから取り外されたときには、光源２００を消灯するようにしてもよい。
なお、この例においてはユーザがスイッチ２２を操作しない前提で説明したが、点灯制御部２１０Ｂは、ユーザによるスイッチ２２の操作と組み合わせて、点灯制御を行うようにしてもよい。また、点灯制御部２１０Ｂは、光源２００が点灯した状態が一定時間（例えば３０秒）継続した場合には消灯するようにして、過度な温度上昇を防いでもよい。
【００３６】
［変形例３］
上述した実施形態においては、挿入空間形成部１２０の全体が石英で形成されていたが、必ずしも全体が石英で形成されていなくてもよい。被加熱物が第２焦点Ｆ２において加熱されればよいから、第１焦点Ｆ１に位置する光源２００からの光の大部分が第２焦点Ｆ２に到達するように構成されていればよい。例えば、挿入空間形成部１２０のうち、第２焦点Ｆ２から離れた部分は、光透過性を有していなくてもよい。このとき、底面部１２２の長軸ＲＡ上近傍において、遮光材料が用いられていれば、被加熱物が挿入空間１００に挿入されていないときに第１焦点Ｆ１に位置する光源２００が点灯したとしても、外部へ光漏れを少なくすることもできる。この場合であっても、側面部分１２１が石英であれば、光源２００からの光の一部が第２焦点Ｆ２へ到達するため、被加熱物を加熱することができる。
【００３７】
［変形例４］
上述した実施形態において、ライター１は、被加熱物を加熱するための光源２００の発光の電力を乾電池などの電池２５から供給されるようにして、被加熱物を加熱する構成であり携帯性を有していたが、携帯性を有しない構成であってもよく、光源２００が電池２５以外の電源から電力供給を受ける構成であってもよい。例えば、ライター１が自動車のダッシュボードなどに取り付けられていれば、光源２００に電力を供給する電源は車載バッテリとすればよい。変形例２に示す構成を適用すれば、運転手が、煙草１０００に着火したいときには、挿入空間１００に挿入させるだけでよいから、安全な運転を妨げないようにすることができる。
なお、ライター１においては、シガーライターソケットに差し込むことで車載バッテリから電源の供給が受けられる構成にしてもよい。ライター１における電池２５の代わりに、例えば、シガーライターソケットに接続可能なプラグを設ければよい。
【符号の説明】
【００３８】
１，１Ａ，１Ｂ…ライター、１０，１０Ａ，１０Ｂ…集光装置、２０，２０Ｂ…光源装置、２１…把持部、２２…スイッチ、２５…電池、３１Ｔ…発光部、３１Ｒ…受光部、４１…温度センサ、１００，１００Ａ…挿入空間、１０１…装着空間、１０２…内部空間、１１０，１１０Ａ，１１０Ｂ…カバー部、１１１，１１１Ａ，１１２…開口部、１２０，１２０Ａ…挿入空間形成部、１２１…側面部分、１２２…底面部、１２３…面、１０００…煙草（被加熱物）、１１００…端部、２００…光源、２１０，２１０Ｂ…点灯制御部
【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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