JPH01200105A - 遠赤外線放射装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、高温の燃焼ガスを、外面に遠赤外線放射塗料
を塗布した遠赤外線放射パイプ内に流し、このパイプよ
り遠赤外線を放射して燃焼ガスの顕熱を遠赤外線として
利用するようにした遠赤外線放射装置に関するものであ
る。

〔従来の技術〕

上記遠赤外線放射装置にあっては、燃焼ガスが所定の長
さの遠赤外線放射パイプを流れる関係上、その上流側と
下流側とでは温度差が生じ、上流側の外面の温度は高く
、下流側の温度は低くなっている。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来の遠赤外線放射装置にあっては、これの上流側
と下流側とにおいて放射エネルギ量に差が生じ、放射さ
れる波長においても上流側から放射される波長は短く、
下流側から放射される波長は長くなり、遠赤外線放射装
置全体から一定の波長の遠赤外線を得ることができなか
った。

このことは、所定の波長、例えば、主波長が３．８μｍ
の遠赤外線が最も有効である融雪の場合とか一定の長波
長の遠赤外線を必要とする暖房、乾燥の場合に上記波長
の遠赤外線のエネルギを有効に出すことができず、効率
が悪くなるという問題が生じる。

これに対して放射される波長を上流側と下流側とで同一
にしようとすると、遠赤外線放射パイプの径を、上流側
を大きく、下流側を小さくしなければならず、このため
に、遠赤外線の放射面積が、上流側が大きく、下流側は
小さくなり、従って遠赤外線の放射エネルギも、それぞ
れの外面温度が同じであるために上流側が大きく、下流
側が小さくなり全長にわたって同一の放射エネルギを得
ることができないという不具合がある。

本発明は上記のことにかんがみなされたもので、遠赤外
線放射パイプの径を全長にわたって同一にして、これの
上流側も下流側も放射面積が同じにでき、しかも、これ
の全長にわたって外面温度を均一にすることができ、こ
れにより、遠赤外線放射パイプからの単位長さ当りの遠
赤外線の波長及び放射エネルギをこれの全長にわたって
均一にすることができ、小型で効率のよい遠赤外線放射
装置を提供することを目的とするものである。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本発明に係る遠赤外線放射
装置は、外面に遠赤外線放射塗料を塗布した遠赤外線放
射パイプ内に高温の燃焼ガスを流し、遠赤外線放射パイ
プより遠赤外線を放射する遠赤外線放射装置において、
遠赤外線放射パイプ内に、これの上流側から下流側にわ
たって徐々に径を大きくした内部パイプを配設した構成
となっている。

そして上記内部パイプの外面にも遠赤外線放射塗料を塗
布してもよい。

また遠赤外線放射塗料を放射パイプの内面と内部パイプ
の外面の双方に塗布してもよい。

さらに上記遠赤外線放射パイプの上流側に触媒燃焼器を
接続し、この組合わせを多段にする。

そしてさらに多段に接続する遠赤外線放射パイプ内に燃
焼器と燃料混合器を内装した構成としてもよい。

〔作　　用〕

遠赤外線放射パイプ内を流れる燃焼ガスは上流側から下
流側に流れるに従ってその流速は速くなり、従って流路
内での境膜伝熱係数が下流側根太きくなり、この境膜伝
熱係数の増加により、燃焼ガスの温度低下が補なわれ、
遠赤外線放射パイプの外面からは、その全長にわたって
、単位長さ当りの外面積から同一の熱量で、従って同一
の波長の遠赤外線が放射される。

遠赤外線放射パイプの内、外面及び内部パイ−Ａつ プの外面にも遠赤外線放射塗料を塗布することにより、
遠赤外線放射パイプの内面に受ける熱量が大きくなり、
その分燃焼ガスの流速を低くしてもよくなる。

そして上記遠赤外線放射パイプには触媒燃焼器より直接
燃焼ガスが流入し、この遠赤外線放射パイプで熱交換さ
れた燃焼ガスは次の段の触媒燃焼器へ供給される。

また遠赤外線放射パイプ内に燃焼器と燃料混合器を内装
した場合、このパイプ内で燃焼が行なわれる。

〔実　施　例〕

本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第５図は本発明を適用しようとする遠赤外線放射装置を
概略的に示すもので、図中１，１゜・・・・・・は多段
にした遠赤外線放射パイプ（以下この説明ではこれを単
に放射パイプという）であり、各放射パイプ１，１．・
・・・・・の上流側には内部に燃焼触媒２を内装した触
媒燃焼器３が接続してあり、またそれぞれの下流側は次
段のものの触媒燃焼器２の予熱空気人口３ａに接続しで
ある。なお最上流側の触媒燃焼器の予熱空気人口３ａに
は図示しない予熱空気発生源に接続してあり、また最終
段の放射パイプは熱交換器３ｂに接続しである。上記放
射パイプ１の外面には遠赤外線放射塗料が塗布してあり
、触媒燃焼器３から流入する燃焼ガスにて放射パイプ１
が所定の温度に加熱されることにより、これの外面から
遠赤外線が放射されるようになっている。

なお各触媒燃焼器３には図示しないが燃料供給管が接続
しである。

上記各放射パイプ１，１．・・・・・・は第１図から第
４図に示すようになっている。

すなわち、放射パイプ１の外面には遠赤外線放射塗料４
が塗布しである。そしてこの放射パイプ１内には上流側
から下流側にわたり、直径が徐々に大きくなるようにし
た内部パイプ５が、ヒレ状の支持部材６に支持されて内
装されている。この内部パイプ５の両端は閉じられてい
ると共に、流体抵抗が小さくなるように矢じり状に形成
されている。

第１図、第２図に示す例は、放射パイプ１の外面にだけ
遠赤外線放射塗料４を塗布した例を示したが、第３図、
第４図に示すように、上記放射パイプ１の外面以外に、
放射パイプ１の内面及び内部パイプ５の外面にも上記塗
料４を塗布してもよい。

上記構成により、放射パイプ１内の流体流路は環状にな
り、かつその内径は徐々に大きくなって断面積が徐々に
減少する。

従って触媒燃焼器３より放射パイプ１に流入した燃焼ガ
スの流速は、これの上流側から下流側に流れる間に徐々
に速くなり、これにより、放射パイプ１及び内部パイプ
５のそれぞれの内、外面の境膜伝熱係数は上記流速が速
くなるに従って徐々に大きくなる。

放射パイプ１の単位長さ当りの内面に受ける熱エネルギ
ＱＴは、燃焼ガスから直接放射パイプ１が受ける熱量Ｑ
１と、燃焼ガスにて加熱された内部パイプ５の外面から
受ける熱ｍ　Ｑ　２との和となる。

また上記燃焼ガスから直接受ける熱量Ｑ１はＱ−ΔＴＸ
ｈＸＡ。

ただし、ΔＴ：燃焼ガスと放射パイプ 内面との温度差 ｈ：境膜伝熱係数 Ａ、：放射パイプ内面の単位 長さ当りの面積 となり、また内部パイプ５の外面から受ける熱量Ｑ２は
、 ただし、ε１　：放射パイプ内面の放射率ε２：内部パ
イプの外面の放射率 Ａ１　：放射パイプ内面の単位長さ当りの面積 Ａ２：内部パイプの外面の単位長さ当 りの面積 Ｔ１　：放射パイプ内面の温度Ｘ Ｔ２：内部パイプの外面の温度Ｘ となり、同様に、 Ｑ２繻△ＴＸｈＸＡ２ となり、内部パイプ外面の面積Ａ２とｈとにより温度は
決まる。そして放射パイプ１の外面から、上記放射パイ
プ１の単位長さ当りの内面に受ける熱エネルギ、すなわ
ち、ＱＴ−Ｑ１＋Ｑ２に応じた熱エネルギーが放射され
る。

放射パイプ１に流入した燃焼ガスはこれの上流側から下
流側に向って流れる間に、放射パイプ１の外面より順次
遠赤外線として熱エネルギを放出するので、これの温度
は順次低下して△Ｔは徐々に小さくなる。一方上流側か
ら下流側に放射パイプ１の内面の境膜伝熱係数りは徐々
に大きくなるので　Ｑ　ｍ△ＴＸｈＸＡであることによ
り、放射パイプ１の単位長さ当りの内面に受ける熱量Ｑ
Ｔは略一定となり、放射パイプ１の単位長さ当り外面か
らの放射エネルギは略一定となる。従って放射温度及び
波長は全長にわたって一定となる。

このとき、内部パイプ５の外側面積も上流側から下流側
へ行くに従って徐々に大きくなり、この内部パイプ５の
外面かセ受ける熱ｍ　Ｑ　２が徐々に大きくなるので、
下流側の境膜伝熱係数の増加量は燃焼ガスと放射パイプ
１の内面との温度差ΔＴの減少分を単純に大きくする必
要はない。

さらに第３図、第４図に示すように、内部パイプ５の外
面に遠赤外線放射塗料４を塗布した実施例では、ステン
レスの場合、この部分の放射率を上記塗料を塗布しない
場合の０８４６〜０．５０を０．９〜０．９２位まで増
加させることができ、また放射パイプ１の内面にも上記
塗料４を塗布することにより、−層、内部パイプ５の外
面から受ける熱ｉｔ　Ｑ　２が大きくなる。

このため、放射パイプ１内の燃焼ガスの流速を、放射パ
イプ１の内面及び内部パイプ５の外面に遠赤外線放射塗
料４を塗布しない場合より小さくすることができ、従っ
て燃焼ガスを作るために送風する空気の圧力も小さくで
き、燃焼ガスの顕熱を多く利用でき、燃焼ガスの量を少
なくすることができる。

放射パイプ１の最下流部では、この部分のパイプの湾曲
に従って折れ曲がり、次の触媒燃焼器へ供給されるが、
この最下流部では内部パイプ５がなくなって断面積が急
増することにより流速は急低下するので、この屈曲部に
おける流速抵抗が低くなる。

なお、上記各実施例では内部パイプ５を徐々に外径が大
きくなる、いわゆるテーパ状にした実施例を示したが、
径が異なる平行パイプを順次接続した形状、すなわち段
状にしてもよい。

また上記第１、第２の実施例では放射パイプ１を複数本
平行に配置することにより多段状にした例を示したが、
第３の実施例として各放射パイプを直線状に接続して長
手方向に多段にしてもよい。

第６図から第８図はこの第３の実施例を示すもので、図
中１０は単位構成の放射パイプであり、この放射パイプ
１０の両端部にフランジ１１゜１１が設けてあり、この
フランジ１１．１１により各放射パイプ１０が直線状に
接続されるようになっている。そして最上流側の放射パ
イプ１０の上流端には予熱空気発源及び燃料混合器に接
続され、また最下流側の下流端には熱交換器が接続され
る。

上記放射パイプ１０の外面には遠赤外線放射塗料４が塗
布してあり、またこれの内側には上流側から下流側にわ
たり、直径が徐々に大きくなるようにした内部パイプ１
２がこれの外面に遠赤外線放射塗料４を塗布して内装さ
れている。

また放射パイプ１０の上流端部の内側に燃焼触媒１３が
支持部材１４にて支持されて内装しである。また下流端
部には燃料温′合器１５が設けである。この燃料混合器
１５は、多孔質パイプ１６を複数個平行に配置した燃料
滲透部材１７と、これを内部パイプ１２の下流端の下流
側に配置する支持板１８とからなっており、燃料滲透部
材１７に燃料送入管１９が接続されている。

上記支持板１８は円板状になっていてその外周が放射パ
イプ１０の内面に固着されているが、これの半径方向中
間に内、外部の熱膨張の差を吸収するためのエキスパン
ション部１８ａが環状に設けである。

この構成において、放射パイプ１０の上流端から予余熱
空気と共に流入した混合燃料は、燃焼触媒にて燃焼され
、この燃焼ガスは下流側へ流れ、この間に上記第１の実
施例と同様の作用により放射パイプ１０から遠赤外線を
放射する。

放射パイプ１０の下流側では燃料混合器１５を通り、こ
の間に新たな燃料が混合され、次段の放射パイプの上流
側へ供給される。

この実施例による遠赤外線放射装置は広い部屋、例えば
体育館とかホールを暖房するのに用いられる。この場合
、この遠赤外線放射装置は直線状にはわせ、かつ被暖房
側に対する裏側に反射板を設置して暖房効率を高めるよ
うにして用いる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、遠赤外線放射パイプ１．ＩＯの径を全
長にわたって同一にして、これの上流側も下流側も放射
面積が同じにでき、しかもこれの全長にわたって外面温
度を均一にすることができる。

従って遠赤外線放射パイプ１，１０からの単位長さ当り
の遠赤外線の波長及び放射エネルギがこれの全長にわた
って均一にすることができ、小型で効率のよい遠赤外線
放射装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示すもので、第１図は第１実施
例の断面図、第２図は第１図の■−■線に沿う拡大断面
矢視図、第３図は第２実施例の断面図、第４図は第３図
のＩＶ−ＩＶ線に沿う拡大断面矢視図、第５図は遠赤外
線放射装置の概略的な全体説明図、第６図から第８図は
本発明の第３の実施例を示すもので、第６図は断面図、
第７図は要部の拡大断面図、第８図は第７図の■−■線
に沿う断面矢視図である。 １．１０は遠赤外線放射パイプ、３は触媒燃焼器、４は
遠赤外線放射塗料、５，１２は内部パイプ。 出願人　　株式会社日本ケミカル・プラント・コンサル
タント 代理人　　弁理士　　米　原　正　章

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）外面に遠赤外線放射塗料４を塗布した遠赤外線放
   射パイプ１、１０内に高温の燃焼ガスを流し、遠赤外線
   放射パイプ１、１０より遠赤外線を放射する遠赤外線放
   射装置において、遠赤外線放射パイプ１内に、これの上
   流側から下流側にわたって徐々に径を大きくした内部パ
   イプ５、１２を配設したことを特徴とする遠赤外線放射
   装置。
2. （２）内部パイプ５、１２の外面に遠赤外線放射塗料を
   塗布したことを特徴とする請求項１記載の遠赤外線放射
   装置。
3. （３）遠赤外線放射パイプ１、１０の内面と内部パイプ
   ５、１２の外面の双方に遠赤外線放射塗料を塗布したこ
   とを特徴とする請求項１記載の遠赤外線放射装置。
4. （４）遠赤外線放射パイプ１の上流側に触媒燃焼器３を
   接続したことを特徴とする請求項１記載の遠赤外線放射
   装置。
5. （５）多段に接続する各遠赤外線放射パイプ１０内に燃
   焼器と燃料混合器を内装したことを特徴とする請求項１
   記載の遠赤外線放射装置。