JPS6323103A - 集光方法及び装置 - 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〕 この発明は、集光方法及び装置に関し、特に、光源から
照射される散光を、反射率の高い材料からなるハニカム
構造体のセルを介して集光することにより、被照射体の
加熱及び照射効率を高くする。

〔従来の技術〕

従来は赤外線ランプを用いて物体に光を照射。

加熱する装置が知られているが、この装置では、光源か
らの赤外線が広範囲に拡散して照射されるため物体が一
定の温度に加熱されるまでには、がなりの長時間を必要
とし、加熱効率の点で必ずしも十分ではなかった。

このために、実開昭５６−１５５９０号公報に開示され
ているような、赤外線ランプの前に四角形のセル状構造
体の反射装置を配したものが提供されている。

〔発明が解決しようとしている問題点〕しかしながら、
前記実開昭５６−１５５９０号公報の考案では、反射面
が上下左右にあるだけであるから、構造が簡単で実施コ
ストの観点からは好適ではあるが、機能的には光を上下
左右反対方向に反射させるだけであって、いわゆる集光
するというまでには至らず、加熱効率の点でなお不十分
であったという問題点があった。

そこで、この発明者は、セル状に構成した反射面の集光
率の向上と、製作上簡単な実施装置とを得るために種々
検討した結果、集光効率と実施コストの観点からハニカ
ム構造体を採用することで、前記問題点を解決すること
ができるとの知見を得た。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明は、例えば図示する実施例のように、光ｉ１ｓ
又は１５ａの前にこれを覆うように設置した反射率の高
い材料からなるハニカム構造体１０のセル１２を通じて
、光源１５又は１５ａからの光１６を前方に放射させ、
その光１６のうち、前記セル１２の内面に当たらない角
度成分の光は直進させ、前記セル１２の内面に当たる角
度成分の光は、前記内面に反射させて前記セル１２の内
面に当たらない角度成分の光の照射位置付近に射向させ
ることを特徴とする、集光方法を特定発明とし、また、 光源１５又は１５ａとその光源からの光１６が照射され
る被照射体２０との間に、反射率の高い材料からなるハ
ニカム構造体１０を、前配光源１５又は１５ａからの光
１６が該ハニカム構造体１０のセル１２を介して集光さ
れて被照射体２０に照射されるように配置したことを特
徴とする、集光装置を併合発明とする。

〔作用〕

光源１５又は１５ａからの光１６は、セル１２の内面に
当たらない角度成分はそのまま直進し、また、セル１２
の内面に当たる角度成分は、セル１２内の大面に反射し
て、六方向からセル１２の内面に当たらない角度成分の
光が照射する付近に射向して、いわゆる集光する。

〔実施例〕

第１図以下には、この発明にかかる装置を中心に開示し
であるが、これを詳細に説明することにより、この発明
の原理と方法とが理解できるので、装置を中心に説明す
ることにする。

第１図は、ハニカム構造体１０の斜視図である。

このハニカム構造体１０は、反射率の高い材料、例えば
アルミニウム、ステンレススチール等の薄板を、第２図
に示すように正六面体のセル１２になるように成形して
、このセル１２の壁面１２ａを互いに接着して蜂の巣状
としたものである。

上記のハニカム構造体１０は、縦幅Ｗ、横幅り。

及び厚さＴの平板状構造をなしている。また、セル１２
は、対辺距離（セル寸法）Ｃが３．２１１ｎ、　４゜８
鶴、９．５ｍｍ等各柿のもののうちから、ハニカム構造
体１０の厚さＴとの関係を考慮して適宜の大きさのもの
を使用する。

第３図は、この発明の実施例を示す側面図であるが、こ
れによれば、光源１５と被照射体２０との間に、前記ハ
ニカム構造体１０が垂直状態に配置されている。光源１
５から被照射体２０までの距離（照射距離）１と配置距
離ｄとの相関関係によって、被照射体２０に対する光１
ｍ１ｓの照射範囲を異ならせることができる。

第４図は、ハニカム構造体１０を光源工５と被照射体２
０との中間位置（ｄ＝ｆ／２）に配置したときの照射状
態を示したものであり、光源１５から出た光１６は、光
源中心線１７付近では、ハニカム構造体１０のセル１２
の内面に当たらない角度成分であるから、そのセル１２
に遮られることなく直進して、被照射体２０に照射され
る。この直進光１６ａの光束は、光源中心線１７に近い
ほど多くなるが、光源中心線１７から遠ざかるにしたが
って減少し、一定距離を超えるとハニカム構造体１０の
セル１２に遮られて直進光として照射される光がなくな
る。また、光源１５がらの光のうち、ハニカム構造体１
０のセル１２の内面に入射した光も、セル１２の内面で
反射して被照射体２０に照射される。この反射光１６ｂ
の反射角は、光源１５から入射された光１６の入射角と
等しいから、ハニカム構造体１０の厚さＴとセル寸、法
Ｃとを適宜選択して、入射光１６をセル１２の内面で一
回だけ反射させて、被照射体２０に照射するようにすれ
ば、反射光１６ｂが被照射体２゜の光源中心線１７付近
に集中することになる。したがって、被照射体２０の光
源中心線１７付近は、直進光１６ａと反射光１６ｂとの
照射により、他の部分よりも多く光が当たることになる
から、光源中心線１７付近の温度が最も高く、これらか
ら遠ざかるにつれて順次低温となるような温度分布とな
る。

被照射体２０に対する照射範囲を、前記実施例よりも多
くする必要がある場合は、ハニカム構造体１０の配置距
離ｄを、照射路Ｍｌの１／２の位置から左右両側に適宜
ずらせればよい。この場合の照射効果は、前記実施例の
場合よりも多少低下する。

次に、上記実施例の装置を用いて、被照射体の温度分布
を調査した実験結果について説明する。

光源には、赤外線ランプ（３７５ＷＲ）　　１個を用い
、被照射体には、高さ３００ｍｎＸ幅３００鶴×厚さ０
．７鶴の鉄板を使用して、その裏１面には第３図に示す
ように中心から６０ｍｍ間隔で縦方向に５個の熱電対（
イ〜ホ）を張り付けて測点とした。

光源と被照射体との間の距離ｌは３００龍である。

ハニカム構造体は、アルミニウム製であり、セル寸法が
９．５鶴のものを配置した。

試験は、この装置により、ハニカム構造体の厚さと配置
距離を変えて行い、赤外線ランプを点灯して、測点（イ
〜ホ）の温度が暫時上昇し、鉄板の熱放散と均衡して一
定温度に達した時点で温度を測定した。

第５図は、ハニカム構造体の厚さＴが、５璽ｌ、１５＋
ｕ、３０鶴の３種のものについて、光源と被照射体との
中間位置に配置したときにおける各測点の温度分布を示
す。同図中、符号Ａは、ハニカム構造体を配置しないと
きの測定結果である。同図から、ハニカム構造体の厚さ
Ｔが１５龍のものが、最高温度となることが判る。しが
し、５１層、３０寵麿の厚さのものでも、ハニカム構造
体を配置しない場合に比べると、かなりの温度上昇がみ
られる。

第６図は、ハニカム構造体の厚さＴが１５層ｍのものに
ついて、その配置距離ｄを５０ｍｍ、、１００龍、１５
０ｍｍ、２００ｆｉとしたときにおける各測点の温度分
布を示す。この図から、ハニカム構造体の配置距離ｄが
１５０ｍｍ、すなわち、光源と被照射体との中間位置で
あるときに、最高温度となるが、その他の場合でもかな
りの温度上昇が得られることが判る。

これらの実験結果から明らかなように、ハニカム構造体
の厚さＴが、セル寸法Ｃに比べて厚すぎると、セルの内
面での反射回数が多くなって、被照射体の光源中心線付
近に集光させることが困難になるだけでなく、赤外線ラ
ンプを光源とする場合には、セルの内面で熱が吸収され
て照射、加熱効率が低下するので好ましくない。したが
って、セルの内面での反射回数を一回だけにして、被照
射体の光源中心線付近における集光量を多くするには、
ハニカム構造体の厚さＴをセル寸法Ｃの０．５〜５倍の
範囲内とするのが望ましい。

また、ハニカム構造体の配置距離ｄについては、次の理
由により光源と被照射体との間の照射距離ｌの１／１０
〜３／４の範囲内とするのが望ましい。配置距離ｄが、
照射距離２のｌ／１０未満となると、入射光がセルの内
面で繰返し反射して、被照射体よりも広がった範囲の反
射光となる等により集光量が減少する。また、配置路ｌ
ｄが照射距離ｌの３／４を超えると、反射光の照射範囲
が拡大するだけでなく、光源からの光を集めるのにハニ
カム構造体の面積を太き（しなければならない等の難点
が生じる。

ハニカム構造体をアルミニウムにより成形する場合は、
耐蝕処理を施すことにより、照射、加熱効果を高く維持
することができる。

第７図は、複数個の赤外線ランプを光源とするときの、
光源の配設例を示しており、光源１５を反射板２１に千
鳥状に複数列配置しである。被照射体を運搬装置に吊下
して移動させながら、加熱するような場合、光源中心線
から離れた位置に移動しても、均一な温度に加熱するこ
とができる。

第８図は、赤外線ランプ１個を光源とてし用いた他の実
施例を示しており、光源１５を取付けた台車２５に、ハ
ニカム構造体１０を台車２５の長さ方向に移動可能に設
置して、光源１５との間の距離を調節できるようにして
あり、−点の部分を加熱することができる。

第９図は、照明用光源１５ａを用いた実施例を示してお
り、ハニカム構造体１０を曲面状に加工して、凹曲面側
を光源１５ａに向けて配置しである。ハニカム構造体１
０を光源１５ａと被照射体２０の中間位置に配置するこ
とができない場合でも、曲率を適宜選択することにより
、反射光１６ｂを被照射体２０の光源中心線１７付近に
集光させることができる。

〔効果〕

この発明によれば、光源と被照射体との間に配置したハ
ニカム構造体のセルを介して、セルの内面での反射光を
被照射体の必要個所に効率的に集光させることができる
。また、そのために用いるハニカム構造体は簡単な構造
であって装置の製作を容易にする。かくして、ハニカム
構造体は集光レンズと同様な機能を発揮し、光源から照
射される散光を効率的に被照射体に集光させることがで
きるから、赤外線ランプを光源とする場合の加熱効率を
著しく向上することができ、比較的大型の被照射体を加
熱する場合でも、光源の個数を減少して、電力消費量を
節減することができる。そして、ハニカム構造体の集光
効果を利用してスポット照射に応用することもでき、加
熱及び照射効率に優れた集光装置が得られる。

【図面の簡単な説明】 第１図は、この発明のハニカム構造体を示す斜視図、第
２図は、セルの構造を示す端面図、第３図は、この発明
の実施例を示す側面図、第４図は、照射状態を示す側面
図、第５図及び第６図は、それぞれ被照射体の温度分布
を示す図表、第７図は、複数光源の配設例を示す正面図
、第８図及び第９図は、それぞれ、この発明の他の実施
例を示す側面図である。 図中、１０はハニカム構造体、１２はセル、１５．１５
ａは光源、１６は照射光、１６ａは直進光、１６ｂは反
射光、２０は被照射体である。 第３図 第５図 □層重（”Ｃ） 第６図 夕巨な（０Ｃ）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）光源の前にこれを覆うように設置した反射率の高
   い材料からなるハニカム構造体のセルを通じて、光源か
   らの光を前方に放射させ、その光のうち、前記セルの内
   面に当たらない角度成分の光は直進させ、前記セルの内
   面に当たる角度成分の光は前記内面に反射させて前記セ
   ルの内面に当たらない角度成分の光の照射位置付近に射
   向させることを特徴とする、集光方法。
2. （２）光源とその光源からの光が照射される被照射体と
   の間に、反射率の高い材料からなるハニカム構造体を、
   前記光源からの光が該ハニカム構造体のセルを介して集
   光されて被照射体に照射されるように配置したことを特
   徴とする、集光装置。