JPS6042588A - 棚段 - 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】 この発明は、加熱、乾燥、殺菌、等で用いられる棚段を
金属の酸化物、窒化物、硼化物、硫化物、炭化物、等で
表面処理したものである。従来の熱媒循環式棚段型乾燥
機等に用いられて来た棚段は、鉄やステンレス鋼等の金
属素材をそのまま裸で作られ、伝熱、対流、輻射により
熱エネルギーを被加熱物に与えるものであるが、この三
つの熱伝達形式のいずれも被加熱物の外から熱を与え、
熱伝導により、内部に熱エネルギーを伝える外部加熱熱
伝達形式である。これは被加熱物の表面温度と中心温度
に差が生じ、加熱ムラ、乾燥ムラとなつてあらわれてく
る。この加熱ムラ、乾燥ムラを回避する方策として循環
熱媒の温度を比較的高温にするとか、加熱時間を長時間
にするとかの方法がとられているが、効率のよい解決策
とはいえない。被加熱物によつては、高温は掛けられず
、また乾燥に長時間を要すると品質的に問題が生じるも
のもある。このことは、いちに、従来の棚段が被加熱物
に対し、外部加熱熱伝達形式であることに起因する。

被加熱物自体が発熱する内部加熱熱伝達方法として、マ
イクロウエーブ、高周波、赤外線の三通りの方法がある
が、本発明はランニングコスト、イニシヤルコストとも
他の二通りにくらべ格段に安い赤外線による内部加熱熱
伝達方法に属することである。

一般に分子の重合から成り立つている高分子物質（水、
食品、木材、油脂、樹脂、等）は、或る振動数で、お互
いに分子どうしが影響を与えあいながら（分子振動しな
がら）化学結合している。この高分子物質が持つ分子振
動数に合致する波長を持つ赤外線が照射された場合、高
分子物質の分子振動は倍加される。この現象により各分
子間で猛烈な摩擦熱が生じ、物質自体の内部が自己発熱
するのである。これが赤外線照射による物質の内部発熱
の理論であるが、赤外線の波長域は０．７５μから１０
００μと広範にわたつており、この中のどの波長域が、
高分子物質の振動波長と合致するのかということは重要
なことである。これは実験的に５μから５０μの波長域
であるとされている。しかし、従来から用いられてきた
赤外線ランプ、石英管から放射される電磁波の波長は３
μ以下であり、このため従来の赤外線ランプから放射さ
れる電気エネルギーの相当量が物質を素通りしてしまい
、ただ単に熱線としての輻射熱効果（外部加熱効果）し
か期待出来ないのである。これでは赤外線加熱といつて
も、他の方法と余い変わらない外部加熱熱伝達方式であ
る。

赤外線の波長域が余りにも広範囲であるので、これを便
宜上、近赤外線（０．７５〜１．５μ）、中赤外線（１
．５μ〜５．６μ）、遠赤外線（５．６〜１０００μ）
と三区分されているが、これにより従来からの赤外線ラ
ンプよりの照射波長は、中赤外線以下の領域であり、高
分子物質の振動波長と合致する５μ〜５０μは、遠赤外
線領域であることがわかる。

近時、この遠赤外線の研究、開発が盛んになつているが
、この中より特に３μ〜１００μの波長を放射して、被
加熱物である高分子物質の内部自己発熱をうながす放射
発熱体の開発が盛んである。この遠赤外線放射発熱体の
製法は、金属パイプ内に、絶縁物によつて外壁と接触し
ないようにニクロム線などの抵抗発熱体が埋め込まれて
いる。そして、金属パイプの外表面には、加熱されたら
、３μ〜１００μ程度の遠赤外線領域の電磁波を放射す
る金属の酸化物等、即ち、酸化チタン、ジルコニア系放
射材等を焼付処理しているのである。

このニクロム線式遠赤外線放射体の利点は、前述の通り
、被加熱物の内部からの自己発熱をうながすことにある
が、実際にこのニクロム線式の放射体を使用してみると
、いくつかの重要な欠点を持つている事がわかる。

重大な欠点の（１）は、物質を内部発熱させ得る放射波
長は、遠赤外線放射体の外表面温度を測定し、それによ
つて、波長換算し、制御する方法が一般的に行われてい
るが、この場合、外表面温度の測定が、熱風式のもの等
にくらべて、非常に測定もしにくいし、また制御もしに
くいのである。

（２）は、遠赤外線は太陽光線と同じ輻射熱であるから
、被加熱物が、直接、遠赤外線の照射に当たらなければ
、加熱効果が半減してしまうことである。それ故、加熱
途中で、被加熱物を裏返えししたり、また、回転テーブ
ルの上に被加熱物を置いて、回転させながら、加熱しな
ければならない場合もある。

（３）は、炉内での加熱に使用する際、ニクロム線、お
よび測温体への炉内配線に耐熱工事をしなければならな
いし、場合によつては使用不可のケースもある。

（４）は、現在、商品化されているニクロム線式遠赤外
線放射体の大部分のものは、その外観形状は、一般に照
明器具として使用されている、棒状蛍光管とほぼ同じで
あるが、このような形状であるが為、被加熱物に熱線を
集光さす目的において、反射鏡が必らず付属されている
。さらに固定取付用のブラケツト脚が付くので、発熱体
の高さとして最低でも５０ミリ以上となり、尚かつ、ニ
クロム線式棒状管を実際に使用する際は、被加熱物への
エネルギー照射を出来るだけ均一にする目的において、
発熱体の表面と、被加熱物の上部との間隔を１５０ミリ
以上開ける必要がある−とされている。（これ以上接近
すると、（１）で述べた温度測定がしにくいこと、あい
まつて、部分的に過加熱、即ち、焼け焦げが発生しやす
くなる）こうなると、ニクロム線式遠赤外線放射体は、
余りにもデツドスペースが大き過ぎて、一般によく利用
されている棚段式の乾燥等の加熱源としては実際上は容
積効率が悪るくて使えないといえるのである。

（５）、は遠赤外線はその発光は不可視光線であるから
、通常は目視出来ないし、また、比較的低温であるので
、もしニクロム線が切れていても容易には確認出来ない
のである。（一本一本のヒーターにアンメーメーを継い
でおれば、どのヒーターが断線したか確認出来るが、実
際的ではない） 以上のように現在、商品化され、一般に使用されている
抵抗発熱式の遠赤外線放射体には重大な欠点を持つてい
るのである。二の幾つかの欠点を総て克服し、尚かつ、
幾つかの利点を併わせ持つべく開発されたのが本発明（
金属の酸化物等で表面処理した棚段）である。

乾燥機などによく使われる熱媒（蒸気・水・温水・熱水
・油・等）循環式の棚段の表面に酸化チタン等の金属酸
化物を焼付処理し、内部循環する熱媒によつて、棚段が
加熱されたら、遠赤外線領域の電磁波を放射するように
すれば、この棚段は、すでに立派な遠赤外線放射発熱体
である。これは、ニクロム線式遠赤外線放射発熱体とい
う名称に対して「熱媒循環式棚段型遠赤外線放射発熱体
」ということが出来る。

この、「熱媒循環式棚段型遠赤外線放射発熱体」は、前
述のニクロム線式発熱体が持つ欠点総てを一挙に解決し
ている。以下個別に説明する。

（１）、の温度測定の問題は、熱媒循環式の棚段であれ
ば、炉内の棚段中の熱媒は炉外へ循環するのであるから
、炉外の都合のよい位置で、循環熱媒の温度を測定すれ
ばよい。（２）、の照射の陰の部分は加熱されないとい
う点は、従来のニクロム線式発熱体が、棒状の管球であ
るが為である。本発明の棚段式では板状の面から全面的
に電磁波（熱線）が放射されるので、陰になる部分は発
生しない。（３）、の炉内でのニクロム線や、表面の測
温体への配線は、本発明による熱媒循環式棚段型遠赤外
線放射発熱体では一切不用である。（４）、のニクロム
線式のものが持つデツドスペースの問題であるが、本発
明のものであれば、全面からの放射であり、反射鏡は不
用、もちろん反射鏡取付用のブラケツトも不用、また、
放射エネルギーの分布が均一であるので、焼け無げは発
生しにくく、ニクロム線式管球の場合と違つて、棚段と
、被加熱物との間隔は、狭ければ、狭い程効率がよい（
エネルギーの輻射効率は距離の二乗に反比例する）ので
ある。このことは、ニクロム線式のものにくらべて、問
題にならない程、容積効率が向上することとなる。（５
）、の炉内での断線の心配も本発明のものでは無用のも
のとなつた。

以上の通り、ニクロム線式の発熱体が持つ重大な欠点を
本発明である棚段式の発熱体が解決したわけであるが、
それに加え、尚かつ、次のような利点を持つ。

利点（ア）、本発明の熱媒循環式棚段型遠赤外線放射体
は、被乾燥物を加熱する発熱体であると同時に、被乾燥
物を乗せる棚板としての両方の役目を兼ねられることで
ある。それ故、幾段かの加熱棚の場合、一つの棚段によ
つて、上、下両方の被加熱物を加熱出来るのである。（
上の物に対しては直接伝熱、および輻射熱として、下の
物に対しては輻射熱として）これは、被加熱物からいえ
ば、上・下から加熱されることになる。これがニクロム
線式では、被加熱物を乗せる棚板を別に設け、その上に
約１５０ミリ離して、ニクロム線管球を吊り下げ、その
管球の下にある被加熱物に対してのみ輻射加熱するので
ある。被加熱物からいえば、上方から輻射加熱されるの
みである。

利点（イ）、本発明の方法では、棚段に電気配線を施こ
す必要がないので、炉内棚段を容易に、移動台車型のも
のとする事が出来る。（ラインの自動化が容易である） 利点（ウ）、ニクロム線の管球式では、高温、高圧、或
いは減圧下では種々問題が生じ、実際上、使用出来ない
ケースが多いのであるが、本発明の棚段式のものでは何
等、問題がない。

以上述べた通り、本発明は、ニクロム線式遠赤外線放射
体方式が持つ特長はそのまま継承しその欠点を総て解決
し、尚かつ、二、三の利点を生ぜしめた（遠赤外線波長
域の電磁波を放射すべく、熱媒循環式棚段の表面に、酸
化チタンや、ジルコニア系放射材等で、表面処理したも
の）である。

尚、本文中、（棚段）というのは、箱型の棚段をいうが
、曲げ加工した加熱管式棚段も含む。

（棚段の表面を金属の酸化物等で処理）とあるのは、棚
段の両面処理でもよいし、下方のみの片面処理でもよい
。また、金属の酸化物に限らず、遠赤外線の放射を目的
とした石英や、各種セラミツクによる表面処理をも含む
。

（抵抗発熱体式管球）とあるのは、抵抗発熱体式パネル
ヒーターも含む。

【図面の簡単な説明】

第一図（ア）は、ニクロム線式赤外線放射体の外観図、
（イ）は、ニクロム線式赤外線放射体（管）の断面図、
（ウ）は、熱媒循環式赤外線放射棚段の外観図、（エ）
は、熱媒循環式赤外線放射棚段の断面図である。尚、図
面中の数字１、は管球。２、は端子。３、は取付脚。４
、は反射鏡。５、はニクロム線。６、は絶縁充填物。７
、は金属管或いは金属板。８、は金属の酸化物等。９、
は熱媒入口。１０、は熱媒出口を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 金属の酸化物等で、表面処理した棚段