JPH10103623A - 管状放射体を有するガス遠赤外線ヒータ及び遠赤外線加熱炉 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 被加熱物を全体に渡って均一に加熱すること
ができるガス遠赤外線ヒータ及びそれを利用した遠赤外
線加熱炉を提供する。 【解決手段】 ガス遠赤外線ヒータ１０が、その形状を
任意に設定し直すことが可能な金属製パイプ１６の表面
に遠赤外線放射性物質１８が固着された管状放射体１４
と、その一端に接続されるガスバーナ１２とから構成さ
れており、遠赤外線加熱炉４０が、その天井壁４４の内
壁面に沿って内壁面の幅方向に延び且つ内壁面を少なく
とも一往復するように管状放射体１４が回曲させられた
ガス遠赤外線ヒータ１０を含んでいる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、表面に遠赤外線放
射性物質が固着されてガスバーナからの燃焼ガスを導く
管状放射体を有するガス遠赤外線ヒータ及びそれを利用
する遠赤外線加熱炉に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】遠赤外線放射体を加熱することにより発
生する遠赤外線によって被加熱物を加熱するということ
が行われている。このようにすれば、遠赤外線は被加熱
物内部まで到達し易い性質を有するため、その内部で熱
エネルギーに変換されて、被加熱物が比較的均一に加熱
されるのである。従って、様々な肉厚の被加熱物を歩留
まり良く且つ効率良く処理することが出来る。この遠赤
外線加熱は厚肉品を内外均一に加熱出来るという利点が
あるため、ブラウン管等の電子管内を略真空にするため
のブラウン管排気炉や、セラミック成形体の脱脂炉、ガ
ラス製品の焼鈍炉、ブラウン管のコーティング処理炉な
どに利用されている。

【０００３】

【発明が解決すべき課題】ところで、従来は上記遠赤外
線放射体を用いた遠赤外線ヒータの加熱源として電気が
利用されることが多かったのであるが、加熱源として電
気が利用されると、ガスなどと比べて同一の発熱量に対
する単価が高いので比較的ランニングコストが高くつい
てしまう。これに対して、ランニングコストを安く抑え
るために、ガスバーナから生じる燃焼ガスを熱源として
用いるガス遠赤外線ヒータが提案されている。しかし、
従来のガス遠赤外線ヒータはガスバーナから発生した燃
焼ガスをプレート状をした箱状放射体内へ導くように構
成されているので、周縁部が中央部に比べて低温となり
易く、全面から均一に遠赤外線を放射させることは難し
いため、そのようなガス遠赤外線ヒータを配列して被加
熱物を加熱する場合にその被加熱物に加熱ムラが生じて
しまうことは避けられなかった。

【０００４】本発明はかかる事情を背景として為された
ものであり、その目的とするところは、被加熱物を全体
に渡って均一に加熱することができるガス遠赤外線ヒー
タ及びそれを利用した遠赤外線加熱炉を提供することに
ある。

【０００５】

【課題を解決するための第１の手段】上記目的を達成す
るための本発明の要旨とするところは、管状放射体を有
するガス遠赤外線ヒータであって、（ａ）空気供給源か
ら供給される空気流とガス源から供給されるガス流とを
混合すると共に、その混合気体を燃焼させて高温の燃焼
ガス流を発生させるガスバーナと、（ｂ）一端が該ガス
バーナに接続され、所定の回曲形状に設けられた金属製
パイプの表面に遠赤外線を放射する放射性物質が固着さ
れた管状放射体とから成ることを特徴とする。

【０００６】

【第１発明の効果】このようにすれば、前記ガスバーナ
は空気流とガス流とを混合すると共に、その混合気体を
燃焼させて高温の燃焼ガス流を発生させ、前記管状放射
体はその高温の燃焼ガス流によって加熱されることによ
り遠赤外線を放射し、また、管状放射体は被加熱物の形
状や寸法に合わせて、その形状や配置を任意に設定し直
すことができる。従って、被加熱物を全体に渡ってより
均一に加熱することが可能となる。

【０００７】

【課題を解決するための第２の手段】上記目的を達成す
るための本発明の要旨とするところは、相対向するよう
に立設された一対の側壁とそれら一対の側壁の上端部を
連結する天井壁とに囲まれた長手状の空間内をその長手
方向に沿って搬送される被加熱物を、ガス遠赤外線ヒー
タを用いて加熱するための遠赤外線加熱炉であって、
（ａ）ガスバーナと、（ｂ）表面に遠赤外線放射体が固
着されてガスバーナからの燃焼ガスを導く管状放射体と
を備え、（ｃ）その管状放射体が前記側壁或いは天井壁
の内壁面に沿って内壁面の幅方向に延び且つ内壁面を少
なくとも一往復するように回曲させられたガス遠赤外線
ヒータを、含むことにある。

【０００８】

【第２発明の効果】このようにすれば、管状放射体は加
熱炉の側壁或いは天井壁の内壁面に沿って内壁面の幅方
向に延び且つ内壁面を少なくとも一往復するように回曲
させられているので、管状放射体の入口部分と出口部分
とでは導かれる燃焼ガスの温度が異なるにも関わらず、
加熱炉の長手方向に沿って搬送される被熱物は管状放射
体の幅方向のどの部分の真下或いは真横を通過しても、
最終的に略均一な量の遠赤外線が照射され得る。具体的
に説明すれば、管状放射体が内壁面を一往復するように
回曲させられていることから、燃焼ガスの温度が最高で
あって遠赤外線の放射量が最大である管状放射体の入口
部分の真下或いは真横を通過した被加熱物は、燃焼ガス
の温度が相対的に低く遠赤外線の放射量が最小である管
状放射体の出口部分の真下或いは真横を必ず通過し、ま
た、燃焼ガスは平均的な温度であって遠赤外線の放射量
も略平均値である管状放射体の中央部付近の真下或いは
真横を通過した被加熱物は、必ずまた管状放射体の中央
部付近の真下或いは真横を通過するというように、被加
熱物に最終的に照射される全遠赤外線量は、管状放射体
の幅方向のどの部分の真下或いは真横を通過しても略同
等になるのである。

【０００９】

【発明の他の態様】好適には、前記第１発明の構成要件
に加えて、前記金属製パイプにおいて、前記ガスバーナ
が接続される側と反対側の端面に、金属性パイプの断面
よりも小さな面積を有する貫通穴が複数設けられた板状
の消音板が接続されていることを特徴とする。このよう
にすれば、金属性パイプの端面から排出される燃焼ガス
により発生する燃焼音が、消音板により金属性パイプの
圧損が高められていることから好適に抑制される。

【００１０】好適には、前記第２発明の構成要件に加え
て、前記ガス遠赤外線ヒータは、前記管状放射体の下流
側に連続し、且つ燃焼ガスを前記被加熱物に向かって放
出するための複数の放出孔が形成された燃焼ガス放出管
を備えたものであることを特徴とする。このようにすれ
ば、管状放射体の真下或いは真横を通過した被加熱物に
は、燃焼ガス放出管に形成される複数の放出孔から高温
の燃焼ガスも放出されるため、一層効果的な加熱が行わ
れる。

【００１１】また好適には、前記第２発明の構成要件に
加えて、前記ガス遠赤外線ヒータの管状放射体を通して
排出される燃焼ガスを回収して前記被加熱物に向かって
放出させる燃焼ガス放出装置を含むことを特徴とする。
このようにすれば、被加熱物は遠赤外線による加熱に加
えて高温の燃焼ガスによる加熱も行われるため、一層効
果的な加熱が行われる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例を図面に
基づいて詳細に説明する。

【００１３】図１はガス遠赤外線ヒータ１０の平面図で
ある。図１において、ガス遠赤外線ヒータ１０はガスバ
ーナ１２と、一端がガスバーナ１２に接続される管状放
射体１４とから構成されている。管状放射体１４は、例
えば、直径６５mm、長さ１２ｍ位の金属製パイプ１６が
中央付近で、例えばＵ字状となるように曲げ成形されて
いる。その管状放射体１４の表面には、加熱されると比
較的高い効率で遠赤外線を放射するジルコニア、アルミ
ナ、チタニア、マンガン酸化物、コバルト酸化物等の遠
赤外線放射性物質１８がガラス質の結合剤により緻密な
組織にて高温焼き付けされることにより固着されてい
る。尚、図１において、金属製パイプ１６は便宜上露出
して示されている。

【００１４】上記金属製パイプ１６は好ましくはステン
レス鋼等の耐熱合金製であり、上記遠赤外線放射性物質
１８が固着される前に曲げ加工を行うことにより、予め
任意の回曲形状とすることができる。例えば、金属製パ
イプ１６が一往復した形状である上記Ｕ字状の他、二往
復したＷ字状など様々な形状に加工され得る。金属製パ
イプ１６の両端には第１フランジ２０及び第２フランジ
２２が設けられている。第１フランジ２０は、例えば図
２に示されるような金属性パイプ１６の断面よりも小さ
な面積を有する貫通穴２１が複数設けられた耐熱性の板
状の消音板２３と接続されており、第２フランジ２２は
ガスバーナ１２の第３フランジ２８と接続されることに
より、ガスバーナ１２と管状放射体１４とが一体的に接
続されている。なお、金属製パイプ１６は予め様々な回
曲形状に加工され得るが、過熱防止のためガスバーナ１
２と接続される側の端部から少なくとも５０cm以上はガ
スバーナ１２と同軸上となるように直管状とされる。

【００１５】図３はガスバーナ１２の断面図である。図
３において、ガスバーナ１２は、バーナ部２４とその下
流側に接続されるヘッダ２６とから構成されている。ヘ
ッダ２６はその下流側端部分、例えば長さ５０mm位の部
分が徐々に縮径されることにより、その下流側端部が上
記金属製パイプ１６と同径とされた、例えば内径１２５
mm、長さ２５０mm位の円筒状容器である。そして、ヘッ
ダ２６の下流側端部には第３フランジ２８、その上流側
端部には第４フランジ３０、及びその略中央部にはガス
バーナ固定用フランジ３２が設けられている。

【００１６】上記バーナ部２４は、例えば、直径８０m
m、長さ８０mm位の金属製の円筒状容器の周面に多数の
貫通孔が設けられた多孔円筒部材３３と、その後端部に
接続される図示しないガス源から供給されるガス流を取
り込むためのガスノズル３４と、多孔円筒部材３３の周
囲を僅かな間隔を隔てて取り囲み、その先端部、例えば
長さ４０mm位の部分が徐々に縮径された円筒状のバーナ
コーン部材３５と、バーナコーン部材３５の後端部に接
続されてガスノズル３４の周囲を取り囲む、例えば内径
１２５mm、長さ２００mm位の有底円筒状のハウジング３
６とから構成されたものである。ハウジング３６の側面
にはブロア等の図示しない空気供給源から圧送される空
気流を取り込むための空気供給口３７が設けられてい
る。ハウジング３６の開口端部には第５フランジ３８が
設けられており、その第５フランジ３８が第４フランジ
３０と接続されることにより、ヘッダ２６とバーナ部２
４とを一体的に接続させている。なお、多孔円筒部材３
３により一次燃焼室が設けられており、バーナコーン部
材３５により二次燃焼室が設けられている。

【００１７】上述のように本実施例によれば、前記ガス
バーナ１２は空気流とガス流とを混合すると共に、その
混合気体を燃焼させて高温の燃焼ガス流を発生させ、前
記管状放射体１４はその高温の燃焼ガス流によって加熱
されることにより遠赤外線を放射し、また、管状放射体
１４は被加熱物の形状や寸法に合わせて、その形状や配
置を任意に設定し直すことができるので、被加熱物を全
体に渡ってより均一に加熱することが可能となる。

【００１８】また、本実施例によれば、前記金属製パイ
プ１６において、前記ガスバーナ１２が接続される側と
反対側の端面に、金属性パイプ１６の断面よりも小さな
面積を有する貫通穴２１が複数設けられた板状の消音板
２３が接続されているので、消音板２３により金属性パ
イプ１６の圧損が高められていることから、金属性パイ
プ１６の端面から排出される燃焼ガスにより発生する燃
焼音が好適に抑制される。

【００１９】図４は上記ガス遠赤外線ヒータ１０の遠赤
外線加熱炉４０における利用態様の一例を示す図であ
る。図４において、遠赤外線加熱炉４０は相対向するよ
うに立設された一対の側壁４２とそれら一対の側壁４２
の上端部を連結する天井壁４４とに囲まれた長手状の空
間内を、その長手方向に沿ってベルトコンベアー４６に
より搬送される被加熱物４８を、ガス遠赤外線ヒータ１
０を用いて加熱する遠赤外線加熱連続炉である。

【００２０】ガス遠赤外線ヒータ１０の管状放射体１４
は、側壁４２の上端部を外壁側から内壁側に向かって貫
通し、続いて天井壁４４の内壁面に沿って内壁面の幅方
向に延び、且つ下流側の端部が搬送方向側に来るように
して内壁面を１往復するように回曲させられると共に、
天井壁４４の内壁面に固定されている。

【００２１】管状放射体１４の下流側には、管状放射体
１４と同径の金属製のパイプである燃焼ガス放出管５２
が、その上流側の他端に設けられる第６フランジ５４と
前記第１フランジ２０とが接続されることによりガス遠
赤外線ヒータ１０と一体的に設けられて天井壁４４の内
壁面に固定されると共に、天井壁４４の内壁面に沿って
内壁面の幅方向に延び、且つ下流側の一端が搬送方向側
に来るようにして内壁面を略１往復するように回曲させ
られている。燃焼ガス放出管５２はその下流側の一端に
設けられる第７フランジ６１が前記消音板２３と接続さ
れると共に、その第７フランジ６１から天井壁４４の内
壁面の幅方向に延びる部分の下面側に被加熱物４８に向
かって燃焼ガスを放出する複数の放出孔５５が形成され
ている。なお、この燃焼ガス放出管５２の表面にも、前
記遠赤外線放射性物質１８がガラス質の結合剤により緻
密な組織にて高温焼き付けされることにより固着されて
いる。

【００２２】上記ガス遠赤外線ヒータ１０のガスバーナ
１２は、ターボ形送風機５６から延長される空気配管５
７が空気供給口３７に、汎用ガスボンベ５８から延長さ
れるガス配管５９がガスノズル３４に接続されることに
より空気流とガス流の供給を受けている。また、これら
空気配管５７とガス配管５９は遠赤外線加熱炉４０の長
手方向に側壁４２に沿って延長されているため複数のガ
ス遠赤外線ヒータ１０を接続することにより一層効果的
な加熱が可能となっている。

【００２３】上述のように本実施例によれば、管状放射
体１４は遠赤外線加熱炉４０の天井壁４４の内壁面に沿
って内壁面の幅方向に延び且つ内壁面を少なくとも一往
復するように回曲させられているので、管状放射体１４
の入口部分と出口部分とでは導かれる燃焼ガスの温度が
異なるにも関わらず、遠赤外線加熱炉４０の長手方向に
沿って搬送される被加熱物４８は管状放射体１４の幅方
向のどの部分の真下を通過しても、最終的に略均一な量
の遠赤外線が照射され得るので、被加熱物４８を全体に
渡って均一に加熱することができる。

【００２４】また、本実施例によれば、前記ガス遠赤外
線ヒータ１０は、前記管状放射体１４の下流側に連続
し、且つ燃焼ガスを前記被加熱物４８に向かって放出す
るための複数の放出孔７４が形成された燃焼ガス放出管
５２を備えたものであるので、管状放射体１４の真下を
通過した被加熱物４８には、燃焼ガス放出管５２に形成
される複数の放出孔５５から放出される高温の燃焼ガス
も吹きつけられるため、高い熱効率が得られる。

【００２５】図５は上記ガス遠赤外線ヒータ１０の遠赤
外線加熱炉６０における利用態様の他の例を示す図であ
る。図５において、遠赤外線加熱炉６０は相対向するよ
うに立設された一対の側壁６２と、それら一対の側壁６
２の上端部を連結する天井壁６４とに囲まれた長手状の
空間内を、その長手方向に沿ってトロリーコンベアー６
８により搬送される被加熱物４８を、ガス遠赤外線ヒー
タ１０を用いて加熱する遠赤外線加熱連続炉である。

【００２６】ガス遠赤外線ヒータ１０の管状放射体１４
は、後述する断熱壁７０と天井壁６４とをそれらの幅方
向両端部において外壁側から内壁側に向かって貫通し、
続いて側壁６２の内壁面に沿ってその底面側に向かって
内壁面の幅方向に延び、且つ下流側の端部が天井壁６４
側に来るように内壁面に沿って１往復するようにして回
曲させられると共に、側壁６２の内壁面に固定されてい
る。

【００２７】遠赤外線加熱炉６０は、上記側壁６２およ
び天井壁６４の周囲をそれらから所定の間隔を隔てた断
熱壁７０で囲まれ、その相対向する一対の断熱壁７０の
下端部を底面壁７１で連結された二重構造をしている。
天井壁６４の中央部にはその長手方向における所定間隔
毎に図示しないモーター等により駆動される循環ファン
７２が多数設けられている。側壁６２にはその長手方向
における所定間隔毎に多数の放出孔７４が設けられてい
るため、ガス遠赤外線ヒータ１０から排出され循環ファ
ン７２を通して回収される燃焼ガスは、断熱壁７０と天
井壁６４及び側壁６２との間を抜けて放出孔７４から被
加熱物４８に向かって放出させられる。ここで、断熱壁
７０、循環ファン７２及び放出孔７４が前記燃焼ガス放
出装置７６に対応している。

【００２８】上記ガス遠赤外線ヒータ１０のガスバーナ
１２は、ターボ形送風機５６が空気供給口３７に接続さ
れ、汎用ガスボンベ５８から延長されるガス配管５９が
ガスノズル３４に接続されることにより空気流とガス流
との供給を受けている。また、ガス配管５９は遠赤外線
加熱炉６０の長手方向に断熱壁７０に沿って延長されて
いるため複数のガス遠赤外線ヒータ１０を接続すること
により一層効果的な加熱が可能となっている。

【００２９】上述のように本実施例によれば、管状放射
体１４は遠赤外線加熱炉６０の側壁６２の内壁面に沿っ
て内壁面の幅方向に延び且つ内壁面を少なくとも一往復
するように回曲させられているので、管状放射体１４の
入口部分と出口部分とでは導かれる燃焼ガスの温度が異
なるにも関わらず、遠赤外線加熱炉６０の長手方向に沿
って搬送される被加熱物４８は管状放射体１４の幅方向
のどの部分の真横を通過しても、最終的に略均一な量の
遠赤外線が照射され得るので、被加熱物４８を全体に渡
って均一に加熱することができる。

【００３０】また、本実施例によれば、前記ガス遠赤外
線ヒータ１０から排出される燃焼ガスを回収して前記被
加熱物４８に向かって放出させる燃焼ガス放出装置７６
に対応する断熱壁７０、循環ファン７２及び放出孔７４
を含むので、被加熱物４８は遠赤外線による加熱に加え
て高温の燃焼ガスによる加熱も行われるため、高い熱効
率が得られる。

【００３１】以上、本発明の一実施例を図面に基づいて
説明したが、本発明はその他の態様においても適用され
る。

【００３２】例えば、前述の実施例においては、側壁或
いは天井壁のどちらか一方にのみガス遠赤外線ヒータが
設けられていたが、側壁及び天井壁の両方にガス遠赤外
線ヒータが設けられていても構わないし、図５に示され
るような構造の遠赤外線加熱炉においては、底面壁に遠
赤外線ヒータが設けられていても構わない。このように
すれば、一層効果的な均一加熱が行われるという利点が
ある。要するにガス遠赤外線ヒータの設置場所は特に前
述の実施例に限定されないのである。

【００３３】また、前述の実施例においては、燃焼ガス
放出管５２或いは燃焼ガス放出装置７６のどちらか一方
のみが設けられていたが、それらの両方ともが設けられ
ていても構わない。このようにすれば更に一層高い熱効
率が得られる。

【００３４】また、前述の実施例においては、ターボ形
送風機５６の空気供給口が空気配管５７を介してガスバ
ーナ１２の後端部に接続されることにより、外気がガス
バーナ１２内に供給されていたが、ターボ形送風機５６
の空気吸引口が管状放射体１４の下流側端部に接続され
ることにより、外気がガスバーナ１２内に供給されるよ
うに構成されていても構わない。

【００３５】また、前述の実施例においては、燃焼ガス
放出管５２の表面に、前記遠赤外線放射性物質１８がガ
ラス質の結合剤により緻密な組織にて高温焼き付けされ
ることにより固着されていたが、必ずしも燃焼ガス放出
管５２の表面には遠赤外線放射性物質１８が固着されて
いなくともよい。燃焼ガス放出管５２を通過する燃焼ガ
スの温度は相対的に低くなっているため、その表面に遠
赤外線放射性物質１８が固着されていたとしても、遠赤
外線の放射量はそれ程大きくないからである。

【００３６】本発明はその主旨を逸脱しない範囲におい
てその他種々の変更が加えられ得るものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例であるガス遠赤外線ヒータ１
０であって、遠赤外線放射性物質１８の一部を除去して
示す平面図である。

【図２】図１の実施例における消音板２３の構成を説明
する平面図である。

【図３】図１の実施例におけるガスバーナ１２の構成を
説明する断面図である。

【図４】図１の実施例におけるガス遠赤外線ヒータ１０
の利用態様の一例を示す図である。

【図５】図１の実施例におけるガス遠赤外線ヒータ１０
の他の利用態様を示す図である。

【符号の説明】

１０：ガス遠赤外線ヒータ １２：ガスバーナ １４：管状放射体 １６：金属製パイプ １８：遠赤外線放射性物質 ２３：消音板 ４０、６０：遠赤外線加熱炉 ４２、６２：側壁 ４４、６４：天井壁 ４８：被加熱物 ５２：燃焼ガス放出管 ５５：放出孔 ７６：燃焼ガス放出装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 坂井 有 愛知県名古屋市西区則武新町三丁目１番36 号 株式会社ノリタケカンパニーリミテド 内 (72)発明者 服部 雅夫 愛知県名古屋市熱田区桜田町19番18号 東 邦瓦斯株式会社内 (72)発明者 浅井 広志 愛知県名古屋市熱田区桜田町19番18号 東 邦瓦斯株式会社内 (72)発明者 中川 三喜男 愛知県名古屋市熱田区桜田町19番18号 東 邦瓦斯株式会社内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 管状放射体を有するガス遠赤外線ヒータ
   であって、 空気供給源から供給される空気流とガス源から供給され
   るガス流とを混合すると共に、その混合気体を燃焼させ
   て高温の燃焼ガス流を発生させるガスバーナと、 一端が該ガスバーナに接続され、所定の回曲形状に設け
   られた金属製パイプの表面に遠赤外線放射性物質が固着
   された管状放射体とから成ることを特徴とする管状放射
   体を有するガス遠赤外線ヒータ。
2. 【請求項２】 前記金属製パイプにおいて、前記ガスバ
   ーナが接続される側と反対側の端面に、該金属性パイプ
   の断面よりも小さな面積を有する貫通穴が複数設けられ
   た板状の消音板が接続されていることを特徴とする請求
   項１に記載のガス遠赤外線ヒータ。
3. 【請求項３】 相対向するように立設された一対の側壁
   とそれら一対の側壁の上端部を連結する天井壁とに囲ま
   れた長手状の空間内をその長手方向に沿って搬送される
   被加熱物を、ガス遠赤外線ヒータを用いて加熱するため
   の遠赤外線加熱炉であって、 ガスバーナと、表面に遠赤外線放射性物質が固着されて
   該ガスバーナからの燃焼ガスを導く管状放射体とを備
   え、該管状放射体が、前記側壁或いは天井壁の内壁面に
   沿って該内壁面の幅方向に延び且つ該内壁面を少なくと
   も一往復するように回曲させられたガス遠赤外線ヒータ
   を、含むことを特徴とする遠赤外線加熱炉。
4. 【請求項４】 前記ガス遠赤外線ヒータは、前記管状放
   射体の下流側に連続し、且つ燃焼ガスを前記被加熱物に
   向かって放出するための複数の放出孔が形成された燃焼
   ガス放出管を備えたものである請求項３に記載の遠赤外
   線加熱炉。
5. 【請求項５】 前記ガス遠赤外線ヒータの管状放射体を
   通して排出される燃焼ガスを回収して前記被加熱物に向
   かって放出させる燃焼ガス放出装置を含むものである請
   求項３に記載の遠赤外線加熱炉。