JPS5814482A - 発熱体 - 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】 本発明は遠赤外線を放射する、暖房或は乾燥の為の加熱
に用いる発熱体に関する。

低い温度の黒体は、遠赤外線を放射することが、物理学
によって良く知られている。

例えば１００℃の完全黒体は、７．７６μの波長を極大
値とする連続スペクトルの遠赤外線を絶対零度の空間に
対して、Ｏ＝　１０９９’Ｗ、２Ｊの割合で放射する。

同じく、１０℃の完全黒体は１０．２３μの波長を極大
値とする遠赤外線を０．０３６５Ｗ／ｃ−の割合で放射
する。そして、その放射エネルギーの８０％は極大値の
波長の０．７６倍から、６．６倍の波長の間に含まれる
。

以上は完全黒体の場合で、現実に存在する発熱体は一般
にこれよシ放射率が低く所謂灰色放射を行う。

この放射率は物質によって異なるが遠赤外線に関して、
陶器、ガラス、大理石、石百等では完全黒体の略９０〜
９３％位の放射率を有し、又、エナメルペイント等の塗
装面も略同じ位の放射率を有することも知られている。

本発明はこれらの性質を利用し発熱体の周辺の空気を温
めることなく、直接目的物に放射線の形でエネルギーを
送出して、乾燥或は暖房の分野で太き、な省エネルギー
効果を発揮する発熱体を提供することを目的とする。

従来の温風暖ｍ器等は、暖かい風を送出して室全体を温
める為に、この熱は壁体、窓、天井等を通して外部に逃
げるという欠点があった。との為に相当多量のカロリー
を暖房の為に必要とした。

又、従来よりあった放射型の発熱体として、ニクロム線
を用いた電気ストーブ、タングステン線のランプを用い
た赤外線ランプ或は赤熱した焼物を利用したガスストー
ブ等があったが、何れも面積の少ない高温の放射体を用
いているので、近くに被加熱体をもっていくと、火災や
火傷のおそれがあり、逆に離れると急速に加熱効果が減
少する欠点があった。

本発明はか＼る欠点を除去したもので、８０℃〜３００
℃前後の低温の放射体を用いて、面積を広くして面発熱
体とし、更に、放射面近傍の空気の移動を妨げて空気の
対流による熱損失を減少させた発熱体を提供するもので
ある。

以下本発明の詳細な説明する。

第一１図は本発明の実施例を示す斜視図で、第２図はそ
の断面図である。第１図及び第２図で１は平板状の放射
体、２は断熱材、３は外筐、４は格子、５は放射体１を
温める熱源である。放射体１は広い表面積をもつもので
、その表面がはソ一様に温められる構造のものである。

一般には金属板が用いられ、例えばその裏面から電気、
ガス、灯油、温水又は温風等で温められるようになって
いる。第２図の例では、放射体１は、温水パイプで作ら
れた熱源５によって温められる。遠赤外線を放射する表
面はエナメルのような放射率のよい塗料で塗装されてい
る。金属の表面は（１一般的には放射率が極端に悪く、
例えば、よく磨かれた銅板では完全黒体の４％位しか放
射しないが、これにエナメルを塗装すると放射率は９０
％程度に向上する。、又シリコンゴムのような耐熱性の
ゴムを張りつけても放射率はよくなる。゛基材に金属を
用いるのは、金属は熱伝導率が良好な為に、表面温度を
均一にしやすいからである。

この放射体１の表面温度は、８０℃〜３ｏｏ℃位に保た
れる。今、１００℃にしたとすると、周る。３００℃で
はこれが５１８０Ｗ　／　ｍ”の割合となる。

断熱材２は裏面の方向に放射を行わず前面にだけ放射す
る場合、裏面（後方）への熱損失を防ぐ為のものである
。この断熱材２は通常の家屋の壁体に用いる断熱材と同
じようなものでよい。

外筐６は、発熱体全体を支える外筐で、前面は放射線を
通す為に開かれている。

格子４は放射体１の表面から、対流で空気中に逃げる熱
損失を減らす為に、放射面近傍での空気の流動を妨げる
ように設けられている。

格子４は放射体１に近接して設けられ、放射体１０表面
周辺での、対流による空気の移動、或は風による空気の
移動を妨げ、放射体１の表面から空気へ熱伝達によって
失われて行く熱量を減少させるのを目的としている。

このような目的であるから、放射体１と格子４との間の
隙間は小さい方がよい。

又格子４の深さ、即ち第２図ｔの長さは深い方が、上述
の目的には適している。

又格子４の格子のららさけ細かい程、空気の移動を妨げ
るのに好都合である。

格子４の材料には、放射体１の温度に応じて、プラスチ
ック、金属、紙、木材等が用いられる。

例えばノ・ネカム状に形成された金属格子等は、格子４
の材料として好適である。

格子４の深さｔが深くなると放射体１の指向性が鋭くな
ってくるので、目的によっては適当な深さが存在する。

格子４の効果は、放射体１の放射面が水平になり下方に
放射するときに、最高になる。

何故なら放射体１０表面で温められた高温の空気は−Ｆ
方に行こうとして、格子４と放射体１の表面によってそ
の運動が妨げられ、放射体ｌの表面付近に滞護し、高温
度を維持するので、放射体１の表面の空気による冷却は
妨げられる。

これに対して、放射体１の放射面が水平で上方を向いて
おり、上方に放射するときには、格子４の効果は最も少
ない。

この場合でも格子が細かければ、空気の対流は成る程度
妨げられて、多少の効果を発揮する。

放射体１の表面が垂直のときの格子４の効果は５以上の
二つの例の中間位である。

第３図は本発明の他の実施例を示す断面図である。

第３図で６は遠赤外領域の放射線を透過させるフィルム
である。

前述したように１００℃〜３００℃位の放射体ｌは数μ
ｍから数１ｏμｍの帯域にある遠赤外線を放射する。フ
ィルム６はこの帯域の放射線をよく透過させるフィルム
である。

このようなフィルムはプラスチックフィルムの中にいく
つか発見出来る。

例えば、ポリエチレンフィルムを例にとると、その赤外
線の通過帯域は、第４図のようである。

この図でもわかるように、遠赤外線の大半を通過させる
。しかしながら、・・空気流は阻止出来るので、このよ
うなフィルムを格子４０表面に第３図のようにと９つけ
ることにより、対流による損失は更に軽減出来る。

フィルム６で覆すれた格子４の内部の空気は、狭い空間
内に閉じ込められて、殆んど対流を起さなくなり、断熱
材として有効に作用する。しかも遠赤外線の放射は空気
とフィルム６を通して行われるので、放射線による加熱
効果は充分発揮出来る。

このようなフィルム６の効果は放射体１が水平で上方に
放射線を放射しているときに特に有効である。このよう
な場合は、放射体１の表面で温められた空気が、フィル
ム６の無いときは格子４を通して上方に昇って行くので
、空気の対流が起り放射体ｌが冷やされるが、フィルム
６があれば、この対流を阻止出来るからである。

同じ理由で放射体１が垂直の場合にも有効である。

゛フィルム乙のみで格子４がなくても空気の対流はある
程度妨げるので効果があるが、格子４とフィルム６の両
方があれば、空気が小さい空間内に細分して閉じ込めら
れるので、より効果的に、放射体１の熱伝達による冷却
、換言すれば損失を防ぐことが出来る。

この効果は放射体１を乾燥の用途に使用するときに特に
効果的である。

乾燥するときは、蒸発してきた水蒸気等の蒸気を外部に
放出する為に強制的に風を送って乾燥を早めるのが普通
であるが、このように風通しのよいときに格子４とフィ
ルム乙による断熱効果が大−きい。

周知のように、平面から周囲の空気に対流によって伝え
られる熱量は、熱伝達率と表面積と時間と、温度差の積
に比２例する。

熱伝達率は、数人の学者によって色々の実験式が与えら
れているが、強制対流の場合の平板表面からの対流によ
る熱伝達率をＪｕｇｅθの式から計算してみると、滑か
な面で風速゛４ｒｎとして約１８Ｋａｄ／靜ｈ℃である
。

若し格子４もフィルム６も無かったとした場合、風によ
って放射体１０表面から対流によって持ち去られる熱量
は、放射体１の表面温度を１５０℃風の温度を３０℃と
して放射体Ｉ−当り、１時間につき１８×（１５０℃−
５０℃）＝２１６０に！である。放射体１の表面温度を
１５０℃としたときの放射体１から３０℃の対象に放射
される熱量は放射率を９０％として１ｆｆ１″当９１時
間につき１２０６に−である。

即ち１２０６に−の放射熱を得る為に（１２０６＋２・
ｘ６０）Ｋｄの熱量を必要としていることになわ、対流
による熱の方が放射による熱を上まわっている。〜以上
の計算は概算であるが、対流による損失の大きさを知る
には充分であろう。

一方路子４とフィルム６があると、この両者による前述
した断熱作用の為に、風によって持ち去られる熱は大巾
に減少する。

格子４とフィルム乙によって作られる空気層の熱伝導率
は格子４の深さと細かさ等によって異なるが、温度差１
℃当り、１−当シ、１時間にこの格子４とフィルム６を
貫流する熱量は３〜５Ｋｄ見当、である。

従って風による表面からの熱伝達が大きい程フィルム６
０表面は冷却されて低くなシ、その表面から持ち去られ
る熱量は高温の放射体ｌの表面が直接風に当る場合より
小さくなる。

放射体１の表面温度が１５０℃のときのフィルム６の表
面温度は、風速４ｍのときの前述の例で５０〜６０℃近
辺であシ、風による熱損失は３６０〜５４０に一程度と
なり、前述の２１６０　Ｋｃｒｌｌと比べて著しく減少
する。

格子４とフィルム６０作用により、同じ放射を得るのに
必要な熱量が略半分位になるということであり、このよ
うに強制通風下で乾燥を行う場合、特に効果的な方法で
あることが分る。

フィルム６の材料としては、ポリエチレン以外にも適当
なものとして、ポリアミド、例えばナイロン１１、ナイ
ロン６１゛〇−等のナイロン（登録高禄）、ポリプロピ
レン等があげられる。

ポリエチレンの高密度のものは、低密度のものより遠赤
外線の吸収かや＼多いが、耐熱温度が高いのでフィルム
６の材料として、大変適しておシ、赤外線透過率は上述
の各種フィルムの中で最も良い。

更に他の実施例として第２図又は第５図に示した放射体
１の放射面を綿状の繊維で覆ったものをあげることが出
来る。こうすることによって放射面周辺の空気の対流を
妨げて熱損失を防止している。綿状繊維を薄くしてその
密度をあまり高くしなければ、その隙間を通して遠赤外
線は放射される。

繊維の材料としては遠赤外線を透過させる材料例えばナ
イロン（登録高禄）等で作るとその効果は良いが、耐熱
性を２特に要求される場合、換言すれば放射体の表面温
度が３ｏｏ℃位になっている場合等には、ガラス繊維が
適当である。

ガラス繊維の表面に遠赤外線を良く反射する金属、例え
ばアルミニュウム等を蒸着しておくと、繊維の表面で遠
赤外線は大半反射され、繊維に吸収される遠赤外線が減
少し、その効果は更に増大する。

放射体１の温度は、８Ｑ、３００℃位が適当である。こ
れよりあまり低いと、単位面積当りの放射量が小さくな
シすぎて、所要の加熱効果を得るのに必要な放射体１の
面積が、大きくなりすぎる。

又、これよシあまシ高くなると、火傷や火災の心配も発
生し、又高温の為遠赤外線を通す適当なフィルム４が、
得難くなる。

放射体１の材質は、金属、セラミック等、色々のものが
使用出来るが表面鷹度を一様にするのが容易である点か
あ金属が最も適している。その中でもアルミニウム、銅
のように熱伝導率の良いものが使いやすい。しかし、金
属を使用したときは、金属の放射率が悪いので、必らず
表面を塗装するか、或は、ホーローの焼付けを行うか、
シリコンゴム或は石膏のような反射率の良いものを付け
て放射率をあげておかねばならない。

以上述べたように、面状の放射体１を８０−６００℃位
に温めて、その表面に格子４を取り付けることにより、
効率よく熱線を放射する発熱体を得ることが出来る。更
に格子４の外側を遠赤外線を透過するフィルム６で覆う
ことによって、その効果は一層高められる。又放射体１
の表面を綿状の繊維で覆うことによっても同様の効果が
期待出来る。これらの発明によって次のような色々の効
果が発揮される。

空気によって加熱するには、空気の温度が被加熱体の要
求する温度よシ、高いことが必要であるが、放射によっ
て加熱する場合は、逆に空気あ温度の方が被加熱体より
低くてもよいので、熱損失はそれだけ少なくてすむ。周
囲の空気を温めず被加熱体を直接源めるので熱効率が良
い。又、放射線（電波の一種）で温めるので、加熱効果
の時間的遅れもない。冬の屋外のような冷たい風の吹く
所でも格子４、或は格子４とフィルム６或は繊維７、或
はこれらの組合せが放射体の冷却を防ぐので加熱効果を
期待出来る。大きい倉庫や吹き抜けの室のように、高い
天井を持つ建造物内でも有効に加熱出来る。

放射体１の温度が通常のストーブ等より低く、その上、
フィルムで断熱されているので火災や火・傷のンそれが
ない。放射線が遠赤外線領域にあるので一般に加熱効果
が高い。例えば、可視光線を殆んど反射する白色のエナ
メル、或は、白い布地等も遠赤外線なら殆んど吸収する
。

放射体１が広い面積を持っているので、広い帯状の指向
特性を持っておシ、点熱源の場合のように熱源からの距
離によって、温かさが急変することがなく、比較的距離
の影響を受は難い。即ち、発熱体の近くでも火災や火傷
の心配はなく、遠くても比較的温かい。

子 格４、或は格子４とフィルム６、或は繊維７が　′へ 対置による損失を減しているので、所要の放射線の熱量
を得るのに必要な熱源のカロリーが少なくてすむ。その
為強制通風を行う乾燥機等で特に効果が高い。

上述のように本発明は、簡単な構造で省エネルギー効果
の大きい、加熱用の発熱体を得ることが出来てその経済
的効果は著しい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す斜視図、第２図例を示す
断面図、第４図はポリエチレンの遠赤外線領域での透過
率を示す図である。 ｌ・・・放射体、２・・・断熱材、４・・・格子、５・
・・熱源、６・・・フィルム。 特許出願人　　国際技術開発株式会社 ） 第４口 波　　　長　（μ） 波　　数　（ｃＩｎ′）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）　　少なくとも一つの放射面を有する放射体と、
   該放射体を温める手段と、空気の対流による熱損失を防
   止する為に該放射面の前面に設けた格子とからなること
   を特徴とする発熱体。 （２）表面を放射率の良い材料で覆った金属板で放射体
   を構成した特許請求の範囲第１項記載の発熱体。 （５）遠赤外線を透過させるフィルムで格子を覆った特
   許請求の範囲第１項記載の発熱体。 （４）放射体の放射面を綿状繊維で覆った特許請求の範
   囲第１項又は第３項記載の発熱体。