赤外線発生装置
【課題】少ない燃焼量でより暖かい赤外線発生装置を提供する。
【解決手段】赤外線発生装置１０は、外周が断熱壁１７により形成されたチャンバ１２と、チャンバ１２の前方に配置された多孔性の放熱板３０と、チャンバ１２の後方に配置されたロータリーバーナー２０およびファン１３とを有する。ロータリーバーナー２０は、回転気化筒２１、筒状の燃焼盤２２、および、燃焼盤２２との間にガス室２６を形成するための燃焼外筒２３が内側からこの順序で配置されており、燃料タンク１１から供給された液体燃料Ｆを回転気化筒２１で気化させ、ファン１３から供給される燃焼空気とともにガス室２６を介して燃焼盤２２から吹出させて燃焼させ、放熱板３０は前方に赤外線を放射する。
【解決手段】赤外線発生装置１０は、外周が断熱壁１７により形成されたチャンバ１２と、チャンバ１２の前方に配置された多孔性の放熱板３０と、チャンバ１２の後方に配置されたロータリーバーナー２０およびファン１３とを有する。ロータリーバーナー２０は、回転気化筒２１、筒状の燃焼盤２２、および、燃焼盤２２との間にガス室２６を形成するための燃焼外筒２３が内側からこの順序で配置されており、燃料タンク１１から供給された液体燃料Ｆを回転気化筒２１で気化させ、ファン１３から供給される燃焼空気とともにガス室２６を介して燃焼盤２２から吹出させて燃焼させ、放熱板３０は前方に赤外線を放射する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、赤外線を放射する赤外線発生装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、液体燃料燃焼式赤外線発生装置が開示されている。この赤外線発生装置には、燃焼筒の後部にノズル噴霧式バーナーが装着されている。また、この赤外線発生装置には、燃焼筒の前面に、多数の孔がほぼ均一に穿孔された穿孔金属板が装着されている。この種の赤外線発生装置は、燃焼筒内（燃焼室）において液体燃料を燃焼させ、穿孔金属板（放熱板）の前面から赤外線を放射する。
【特許文献１】特開平５−３２２１２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
赤外線発生装置としては、少ない燃焼量でより暖かく、しかも、運転音が比較的小さいものが求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の一態様は、外周が断熱壁により形成され、後方より前方が広がったチャンバと、チャンバの前方に配置された多孔性の放熱板と、チャンバの後方に配置されたロータリーバーナーおよびファンとを有し、ロータリーバーナーは、回転気化筒、筒状の燃焼盤、および、燃焼盤との間にガス室を形成するための燃焼外筒が内側からこの順序で配置されており、燃料タンクから供給された液体燃料を回転気化筒で気化させ、ファンから供給される燃焼空気とともに混合ガスとしてガス室を介して燃焼盤からチャンバに吹出させて燃焼させ、放熱板は前方に赤外線を放射する、赤外線発生装置である。
【０００５】
この赤外線発生装置は、ロータリーバーナー（回転霧化式バーナー）を備えており、気化された液体燃料と燃焼空気とを含む混合ガスを筒状の燃焼盤より吹き出して燃焼させる。このため、ロータリーバーナーでは、環状の青火が生成され、燃焼騒音が小さく、燃焼効率を向上できる。この赤外線発生装置では、ロータリーバーナーにより発生された熱は、チャンバを介して前方の放熱板を加熱し、放熱板から赤外線として主に外界に出力される。したがって、低騒音で高出力の赤外線発生装置を得ることができる。したがって、この赤外線発生装置によれば、ガンタイプバーナー（ノズル噴霧式バーナー）を備えた赤外線発生装置と比べて、燃焼効率が高く、そして、より暖かく、しかも、運転音が小さい赤外線発生装置を提供できる。
【０００６】
ガンタイプバーナーを備えた赤外線発生装置においては、通常、放熱板に複数の孔を均一に形成している。しかしながら、本願発明者らは、ロータリーバーナーを備えた赤外線発生装置においては、放熱板に複数の孔を均一に形成するよりは、複数の孔の径を変えることにより、放熱板から前方に赤外線をより均一に放射され易い（赤熱部を均一に形成し易い）赤外線発生装置を提供できることをつきとめた。
【０００７】
すなわち、ロータリーバーナーにより発生された熱は、チャンバを介して放熱板を加熱する。赤外線を発生する面積を確保するためには放熱板の面積を大きくすることが望ましく、チャンバは後方より前方が広がったものになる。そのようなチャンバに取り付けられた放熱板の加熱状態を、放熱板に設けられた複数の孔の径を変えることにより制御できることを見出した。例えば、ロータリーバーナーを備えた赤外線発生装置においては、ロータリーバーナーから出力される熱は、輻射、高温の燃焼ガスを含めてチャンバ内を伝達するが、孔径を変えることにより、高温の燃焼ガスのチャンバ内における分布を均等化できるなどの効果が得られるためと考えられる。
【０００８】
この赤外線発生装置において、放熱板は多孔で、複数の孔を備えており、複数の孔は、上下方向においては、下側から上側に向かうに従って、孔径が小さくなっていることが好ましい。ほぼ水平な方向に向いて設置されたロータリーバーナーは、高温の燃焼ガスをほぼ水平方向に吹き出す。したがって、ガンタイプのバーナーにより霧状の燃料が水平に噴出され、バーナーの前方で火炎が発生する場合と比較すると、チャンバの上方に高温部が広がり易い。さらに、前面が放熱板となったチャンバは、放熱板の面積を確保するために後方から前方に向かって広がっており、ロータリーバーナーの前方には左右のみならず上下方向にも空間が広がる。したがって、放熱板の複数の孔を、下側から上側に向かうに従って径を小さくすることにより、チャンバ内において、高温部が上方に上がり難くすることができる。したがって、放熱板から前方に赤外線を均一に放射する（赤熱部を均一に形成する）ことができる。
【０００９】
さらに、放熱板の複数の孔は、左右方向においては、中心に向かうに従って、孔径が小さくなっていることが好ましい。このようにすることにより、左右にも広がったチャンバ内において高温部を左右にも広げる（拡散させる）ことができ、放熱板から前方に放射される赤外線の強度をより均一にすることができる。
【００１０】
また、これらの放熱板の多孔（複数の孔）は、連続的に孔径が変化していても良い。放熱板の制作上は、段階的に孔径が変化していることが望ましい。また、放熱板は、前方に湾曲したものが多く、プレス加工が施される。プレス加工の前に孔開けを行うことが可能であり、この場合、プレス加工により放熱板には楕円状の複数の孔が形成される。
【００１１】
また、本願発明者らは、ロータリーバーナーを備えた赤外線発生装置においては、燃焼盤と燃焼外筒との間のガス室内に炎が吹き込まれる、いわゆるバック燃焼（逆火）が生じる場合があることをつきとめた。バック燃焼が生じると、燃焼の継続が困難となるため、好ましくない。
【００１２】
この赤外線発生装置によれば、燃焼外筒の外側に設けられた収容筒をさらに有し、燃焼外筒と収容筒との間に、ファンにより供給される空気の一部を冷却空気として流すことが好ましい。燃焼外筒と収容筒との間に、ファンにより供給される冷却空気を流すことにより、ガス室の温度を低くすることができるため、燃焼盤と燃焼外筒との間のガス室内に炎が吹き込まれる、いわゆるバック燃焼を抑制することができる。その一方で、燃焼盤を直には冷却しないので、燃焼盤の温度が大きく低下することを抑制でき、液体燃料の気化を阻害したり、燃焼盤から吹き出される混合ガスの温度が大きく低下することを抑制できる。
【００１３】
この冷却空気は、チャンバ内に直に吹き出し、燃焼盤から吹き出す混合ガスの燃焼空気として燃焼に寄与することは期待されていない。したがって、燃焼外筒と収容筒との間に冷却空気を流す方法、および、冷却空気がチャンバに吹き出す方向などを、燃焼外筒を冷やすのに適したように自由に選択できる。チャンバの断熱壁の内側に沿って吹き出したり、収容筒の上方を流れる空気量を増やしたりすることが、例えば、可能である。
【００１４】
また、ロータリーバーナーの燃焼盤の下側および燃焼外筒の下側から、残留した液体燃料をドレンとして、液体燃料を溜める燃料タンクに排出するための排出経路を設けることが望ましい。ドレンを前方に吹き出してチャンバに放出し、チャンバ内の熱あるいは放熱板からの輻射熱により蒸散させたり、燃焼させたりする方法もある。しかしながら、ロータリーバーナーを上方に向けたときにドレンの処理が難しく、溜まると、モータシャフトを逆流するような事態も発生し得る。ロータリーバーナーからドレンを燃料タンクに戻す排出経路（排出配管）を設けることにより、ロータリーバーナーからチャンバ以外の場所へドレンを排出することが可能となる。
【００１５】
すなわち、ロータリーバーナーは、回転気化筒の軸線が上側を向くように傾斜する姿勢を備えており、排出経路は、燃焼盤の下側後方および燃焼外筒の下側後方からドレンを燃料タンクに排出するようになっていることが望ましい。このようにすることにより、回転気化筒の軸線が上側を向くように傾斜する姿勢で使用する場合であっても、燃焼盤の下側後方および燃焼外筒の下側後方に液体燃料が残留することが殆ど無く、放熱板を上方に向けたり、放熱板の赤熱部分の調整などのために、ロータリーバーナーの姿勢を上方に向けることが可能となる。
【００１６】
さらに、この赤外線発生装置によれば、燃焼盤には、混合ガスを吹き出すための複数の開口が設けられており、これらの開口の直径Ｒは、以下の条件（０）を満たすことが好ましい。
１．６０ｍｍ≦Ｒ≦２．２０ｍｍ・・・（０）
また、開口の直径Ｒは、以下の条件（１）を満たすことがさらに好ましい。
１．８５ｍｍ≦Ｒ≦２．００ｍｍ・・・（１）
燃焼盤の複数の開口の直径Ｒを（１）式を満たすように形成すると、燃焼効率が向上する。しかも、運転音をより小さくすることができる。
【００１７】
さらに、燃焼盤の複数の開口は千鳥状に２次元に配置されていることが望ましい。複数の開口の間隔（ピッチ）を確保できる。複数の開口は、第１の方向の１列おきのピッチＰ１と、第２の方向の１行おきのピッチＰ２とが以下の条件（２）を満たすことが望ましい。
５．０ｍｍ≦Ｐ１、Ｐ２≦８．０ｍｍ・・・（２）
【００１８】
本発明の他の態様の１つは、上記の赤外線発生装置と、液体燃料を溜めるための燃料タンクとを有する赤外線暖房装置である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態にかかる赤外線発生装置について説明する。図１は、赤外線発生装置と燃料タンクとを備える赤外線ヒータ（赤外線暖房装置）を側面図により示している。図２は、赤外線発生装置を備える赤外線ヒータを一部断面にして側面図により示している。図３は、赤外線ヒータが備える赤外線発生装置を端面図により示している。図４は、赤外線発生装置を傾けて使用する状態を示している。
【００２０】
図１および図２に示すように、赤外線ヒータ１は、赤外線発生装置１０と、赤外線発生装置１０を収納するハウジング２と、ハウジング２の下方に配置された燃料タンク１１と、これらハウジング２および燃料タンク１１を支持するフレーム３と、フレーム３に設けられた車輪４ａおよびキャスター４ｂとを有する。ハウジング２は、旋回軸６を介して上下に旋回（回動）するようにフレーム３に支持されている。このため、赤外線発生装置１０は、軸線Ｌ（ロータリーバーナー２０の回転気化筒の軸線Ｌ）が略水平となる姿勢（図３参照）と、軸線Ｌが上側を向くように傾斜する姿勢（図４参照）との間で上下に旋回（回動）可能となっている。また、この赤外線ヒータ１は、車輪４ａおよびキャスター４ｂにより、任意の場所に移動させることができるようになっている。
【００２１】
ハウジング２の内部に収納された赤外線発生装置１０は、前方が後方よりも広がった、ほぼ円錐台状または角錐台状のチャンバ１２と、チャンバ１２の前方に配置された多孔性の放熱板３０と、チャンバ１２の後方に配置されたロータリーバーナー２０とを備えている。ロータリーバーナー２０は、チャンバ１２の後方の収容筒１５に収納されており、そのさらに後方に、ファン１３およびモータ１４を収容するファンカバー１６が配置されている。ハウジング２の前方には安全ガード７が取り付けられている。また、ハウジング２の上部には、ハウジング２の内部を換気するためのサーキュレータ６５が取り付けられている。換気用の空気６８は、ハウジング２の下部に設けられた吸引口６１および６２から吸い込まれ、ハウジング２の上部に設けられた放出口６３から放出される。ハウジング２の内部を換気することにより、ハウジング２の内部温度が極端に上昇するのを防止する。それとともに、加熱された換気用の空気６８をハウジング２の前面から放出することにより、放熱板３０から放出される赤外線とともに室内を暖房することができる。
【００２２】
ハウジング（外装）２の後方には、ハウジング２の内部を前後に区切るように遮熱板６６が配置されている。遮熱板６６の前方には、チャンバ１２とロータリーバーナー２０とが収納され、遮熱板６６の後方には、ファンカバー１６に収納されたファン１３およびモータ１４とが収納されている。また、ロータリーバーナー２０を収納した収容筒１５と、ファンカバー１６とは遮熱板６６の前後にそれぞれ取り付けられている。遮熱板６６の前方は発熱する部分が収納された区画であり、換気用の空気６８によりハウジング２の前方の区画を換気している。遮熱板６６によりハウジング２の前後を区切り、ハウジング２の後方の温度上昇を抑制することにより、ハウジング２の後方へ熱が放出されたり、ファンおよびモータが熱膨張（熱変形）の影響を受けるのを抑制できる。
【００２３】
図３および図４に示すように、赤外線発生装置１０は、チャンバ１２と、チャンバ１２の前方に配置された多孔性の放熱板３０と、チャンバ１２の後方に配置されたロータリーバーナー２０およびファン１３と、ロータリーバーナー２０が備える回転気化筒２１およびファン１３を回転させるためのモータ１４と、ロータリーバーナー２０を収容する収容筒１５と、ファン１３およびモータ１４を収容するファンカバー１６とを有している。
【００２４】
チャンバ１２は、前側に向かって径が大きくなるように開いた形状に形成されている。チャンバ１２の外周は、断熱材の壁（断熱壁）１７により形成されている。チャンバ１２の後方には、収容筒１５が設けられており、この収容筒１５の内部にロータリーバーナー２０が収容されている。収容筒１５の後方には、ファンカバー１６が設けられており、このカバー１６の内部にモータ１４およびファン１３が収容されている。したがって、本例では、ロータリーバーナー２０の後方にモータ１４が設けられ、モータ１４の後方にファン１３が設けられている。
【００２５】
ロータリーバーナー２０は、筒状の回転気化筒２１と、筒状の燃焼盤２２と、筒状の燃焼外筒２３とが、内側からこの順序で配置されている。回転気化筒２１は、前側に端壁２１ａを有する有底円筒状（カップ状）の部材である。回転気化筒２１の端壁２１ａの内側には、回転気化筒２１に液体燃料Ｆを導くための略円錐形状の拡散体２４が設けられている。拡散体２４は、回転気化筒２１と一体となってモータ１４により回転する。燃焼盤２２は、後側に端壁２２ａを有する有底円筒状の部材であって、端壁２２ａは環状で中央には、開口２２ｂが設けられており、この開口２２ｂと面するように回転気化筒２１が設けられている。この開口２２ｂの縁と、回転気化筒２１との隙間は、起動時などにおいて気化されない燃料が噴霧される第１の燃料飛散孔（隙間）２５となる。
【００２６】
燃焼盤２２の外側に配置された燃焼外筒２３もまた、後側に端壁２３ａを有する有底円筒状の部材であって、燃焼盤２２よりも一回り大きく形成されている。端壁２３ａは環状で中央に開口２３ｂが設けられているとともに、この開口２３ｂの縁から、回転気化筒２１の内側に向かって、隔壁２３ｃが立ち上がっている。隔壁２３ｃの内側がファン１３から燃焼空気を回転気化筒２１に供給するための空間となる。また、燃焼盤２２は、複数の孔（開口、多孔、炎孔）２２ｃが千鳥状に配置された多孔の部材である。燃焼盤２２と燃焼外筒２３との間が、回転気化筒２１により気化した液体燃料と、燃焼空気とが混合された混合ガスを、燃焼盤２２の多孔２２ｃから吹き出すためのガス室２６となる。
【００２７】
ロータリーバーナー２０は燃料タンク１１と燃料パイプ４１により接続され、パイプ４１の途中には、ポンプ４２が設けられている。ポンプ４２を駆動させることにより、燃料タンク１１から供給された液体燃料Ｆは、燃料パイプ４１を介して回転気化筒２１の拡散体２４に吹き付けられ、モータ１４により、回転気化筒２１と一体に拡散体２４を回転させると、液体燃料Ｆが遠心力により、拡散体２４の内面に薄膜状に広がりながら、蒸発する（気化する）。そして、蒸発した液体燃料Ｆは、まず、第１の燃料飛散孔２５から吹き出されて燃焼する。次に、気化した液体燃料Ｆは、ファン１３から供給される燃焼空気（図３の矢印Ｙ参照）と混合してガス状となり、ガス室２６を介して燃焼盤２２の多孔２２ｃから混合ガスＢとして吹出され、燃焼盤２２の近傍で燃焼する。
【００２８】
燃焼盤２２の内側には、フレームロッド１８と、着火用の点火棒（電極）１９が配置されている。点火するときは、回転気化筒２１に設けられた燃料飛散孔２５から放出された燃料が、点火棒１９によって着火される。そして、燃焼盤２２の近傍で燃焼が起き、チャンバ１２の内部が加熱されると、回転気化筒２１の拡散体２４で気化した液体燃料Ｆと燃焼空気とが混合した混合ガスＢが得られ燃焼が継続される。
【００２９】
放熱板３０は、前側に張り出すような湾曲形状に形成されている。この赤外線発生装置１０では、燃料タンク１１から供給された液体燃料Ｆを気化した混合ガスＢをロータリーバーナー２０の燃焼盤２２で環状に燃焼させ、その燃焼により発生した熱で放熱板３０を加熱する。燃焼済みの燃焼ガスは、チャンバ１２を介して多孔状の放熱板３０を加熱し、さらに、放熱板３０の多孔を介して前方に放出される。この赤外線発生装置１０においては、放出される燃焼ガスによる放熱もあるが、混合ガスＢの燃焼により得られる熱エネルギーは、主に放熱板３０から前方に放射される赤外線として外部に放出される。
【００３０】
このように、この赤外線発生装置１０は、ロータリーバーナー（回転霧化式バーナー）２０を備えており、バーナー内で液体燃料Ｆを気化させて吹き出し、燃焼させる。このため、ロータリーバーナー２０における燃焼は、気化が進んだ混合ガスＢの燃焼による青火燃焼となり、燃焼効率が良い。また、混合ガスＢは、筒状の燃焼盤２２から環状に吹き出され、青火も環状に形成される。さらに、この赤外線発生装置１０によれば、混合ガスＢは短い距離で完全燃焼する。このため、放熱板３０とロータリーバーナー２０との距離を近づけることができる。
【００３１】
したがって、この赤外線発生装置１０は、燃焼効率の良いロータリーバーナー２０により、チャンバ１２の前面の放熱板３０を効率的に加熱できる。このため、少ない燃焼量でより多くの赤外線を放出し、暖かい赤外線ヒータ１を提供できる。しかも、液体燃料をバーナー内部で気化した後に吹き出して燃焼するロータリーバーナー２０は運転音も比較的小さい。本例の赤外線発生装置１０においては、運転音は５５ｄＢ程度であった。
【００３２】
また、図３に矢印Ｘで示すように、本例の赤外線発生装置１０では、ロータリーバーナー２０を収容筒１５に収納し、燃焼外筒２３と収容筒１５との間に、ファン１３により供給される空気の一部が冷却空気Ａとして流れるようにしている。燃焼外筒２３と収容筒１５との間に、ファン１３により供給される冷却空気Ａを流すことにより、ガス室２６の外側の燃焼外筒２３を介してガス室２６を冷却し、ガス室２６の温度が上がり過ぎることを抑制できる。このようにすることにより、燃焼盤２２と燃焼外筒２３との間のガス室２６内に炎が入り込む、いわゆるバック燃焼を抑制することができる。
【００３３】
ロータリーバーナー２０では、気化された燃料を含む混合ガスＢがロータリーバーナー２０の近傍で燃焼するので、ロータリーバーナー２０と放熱板３０とを比較的狭い間隔で対峙（対面）させる配置を採用することができる。このため、コンパクトで、放熱板３０の全面を加熱しやすい構成となる反面、放熱板３０の輻射熱によりロータリーバーナー２０も加熱されやすくなる。この結果、ロータリーバーナー２０の温度が上がって、バック燃焼が発生しやすい。燃焼盤２２を冷却することは、バック燃焼を抑制する一つの有効な方法である。しかしながら、燃焼盤２２を冷却するために、ロータリーバーナー２０の構成が複雑になったり、熱負荷によっては燃焼盤２２を冷却することにより液体燃料の気化が促進され難くなったり、燃焼盤２２から吹き出される混合ガスＢの温度が低下する要因になる。ロータリーバーナー２０を収容筒１５に収納し、燃焼外筒２３と収容筒１５との間に空間を設け、その空間に冷却空気Ａを流すことにより、簡易な構成でガス室２６の温度上昇を抑制でき、燃焼盤２２の温度が低下することを防止できる。
【００３４】
冷却空気Ａは、燃焼用の空気に対して過剰な空気であることが望ましい。冷却空気Ａを、炎とは反対の断熱壁１７に沿った方向Ｘに吹き出したり、冷却空気Ａの分布を燃焼外筒２３の冷却に好適なように調整したりすることができる。
【００３５】
さらに、ハウジング２は、ロータリーバーナー２０が備える回転気化筒２１の軸線Ｌが略水平となる姿勢（図３参照）と、回転気化筒２１の軸線Ｌが上側を向くように傾斜する姿勢（図４参照）との間で旋回（回動）するように、旋回軸６を介して、フレーム３に支持されている。ハウジング２を上下に旋回することにより、放熱板３０の向きを上下に調整することができる。一方、赤外線発生装置１０を、回転気化筒２１の軸線Ｌが上側を向くように傾斜する姿勢（図４参照）で使用する場合、燃焼盤２２の下側後方に、未燃焼の液体燃料Ｆが残留するおそれがある。ドレンはロータリーバーナー２０の点火時、消火時および点火ミス時に発生しやすいが、さらに、バック燃焼を防止するように燃焼盤２２および／または燃焼外筒２３を冷却すると熱負荷によってはドレンが発生しやすくなる可能性がある。
【００３６】
図３に示すように、本例の赤外線発生装置１０では、ドレンがチャンバ１２に放出されて、気化あるいは燃焼されることを期待する代わりに、燃焼盤２２の下側後方および燃焼外筒２３の下側後方に、それぞれ、残留した液体燃料Ｆをドレンとして排出するための手段が設けられている。具体的には、燃焼盤２２とその端壁２２ａとのコーナー部および燃焼外筒２３とその端壁２３ａとのコーナー部に、それぞれ、排出経路となるドレン孔５１および５２が設けられている。また、収容筒１５には、孔５２と対向する位置に、ドレン配管５３が設けられている。ドレン配管５３は、パイプ（チューブ）５４を介して、燃料タンク１１と連通されている。したがって、赤外線ヒータ１が、回転気化筒２１の軸線Ｌが略水平となる姿勢で使用する場合であっても、また、回転気化筒２１の軸線Ｌが上側を向くように傾斜する姿勢で使用する場合であっても、燃焼盤２２の下側後方および燃焼外筒２３の下側後方から、ロータリーバーナー２０に残留した液体燃料Ｆを燃料タンク１１に戻すことができる。
【００３７】
したがって、ロータリーバーナー２０の内部、特に、燃焼盤２２の下側および燃焼外筒２３の下側に液体燃料（ドレン）がドレンとして溜まり難い。このため、点火時、消火時、点火ミス時などに、ドレンまたその気化成分が未燃分として放出されたり、ドレンがモータ軸などを介してロータリーバーナー２０の後方に滲み出したりすることを抑制できる。このため、この赤外線ヒータ１においては、上向き３０度まで傾けることができるようになっている。
【００３８】
図５は、赤外線発生装置１０の放熱板３０を正面図により示している。チャンバ１２の前方に配置された放熱板３０は多孔性で複数の孔３１を備えている。複数の孔３１は、上下方向においては、下側から上側に向かうに従って、段階的に孔径が小さくなっている。また、複数の孔３１は、左右方向においては、中心に向かうに従って、段階的に孔径が小さくなっている。
【００３９】
本例の赤外線発生装置１０は、縦約３９０ｍｍ、横約５００ｍｍの放熱領域を備えた放熱板３０を備えており、その放熱板３０の中心の縦約３６０ｍｍ、横約４２５ｍｍの領域が千鳥状に複数の孔３１が設けられて、多孔性になっている。放熱板３０に設けられた複数の孔３１は、４種類の大きさに分類される。１番目に大きな孔３１ａは、左端と右端にそれぞれ４列と下端２列とに設けられており、その直径は８．０ｍｍであって、トータルで１９６個形成されている。２番目に大きな孔３１ｂは、１番目に大きな孔３１ａの内側に、左右それぞれ４列、下側２列に設けられており、その直径は７．０ｍｍであって、トータルで１８０個形成されている。３番目に大きな孔３１ｃは、２番目に大きな孔３１ｂの内側であって、中央付近を含むほぼ正方形の領域を形成するように設けられており、その直径は５．０ｍｍであって、トータルで５２２個形成されている。４番目に大きな孔（一番小さな孔）３１ｄは、上記のほぼ正方形の領域の上側（上端）５列に設けられており、その直径は２．８ｍｍであって、トータルで９０個設けられている。したがって、上述したように、この放熱板３０の複数の孔３１は、上下方向においては、下側から上側に向かうに従って、孔径が小さくなっており、左右方向においては、中心に向かうに従って、孔径が小さくなっている。
【００４０】
本願の発明者らの実験によると、均一な径の孔が開いた放熱板を用いた場合、ロータリーバーナーにより赤熱される赤熱部が放熱板の上半部の中央に限定されやすいことが分かった。これに対し、上記のような複数の径に孔を分布した放熱板３０を採用すると、赤熱部は上下左右に、多孔状の領域にほぼ均等に広がり、放熱板３０の温度が高くなる面積を拡大できることが判明した。この放熱板３０を備えた赤外線発生装置１０によれば、燃焼盤２２の近傍の燃焼により生成される高温の熱風（燃焼ガス）が、チャンバ１２の上方に偏り、放熱板の上方を集中的に加熱し、その結果、赤熱領域が限定されて赤外線の発生量が増加しないような不具合の発生することを抑制できる。すなわち、このような径の異なる孔が分布した放熱板３０は、燃焼ガスの放出量（放出される際の差圧）を適切に調整でき、燃焼ガスの放出が放熱板３０の周囲で多く、中心部で少なく、さらに上部で少ない状態にできると考えられる。その結果、チャンバ１２内において、高温の燃焼ガスが上方に偏在することを抑制し、高温の燃焼ガスの分布を平均化し、放熱板３０の周囲の加熱を促進することができると考えられる。したがって、放熱板３０から前方に赤外線を均一に放射すること（赤熱部を均一に形成すること）ができる。
【００４１】
なお、放熱板３０に形成される孔３１は、段階的に形成されているものに限定されず、また、孔形も円形に限定されるものではない。全体として、上下方向においては、下側から上側に向かうに従って、孔径が小さくなっているとともに、左右方向においては、中心に向かうに従って、孔径が小さくなっていれば、放熱板３０に形成される孔３１は、楕円形状、矩形状、多角形状などに形成されていてもよい。また、このような放熱板３０は、平板に孔を開けてから絞り加工などにより形成してもよく、また、金型で成型してもよい。
【００４２】
また、放熱板３０は、全体の開口率が１０％〜２０％であることが好ましい。このタイプの赤外線ヒータでは、熱を熱風あるいは温風として放出するよりも、放熱板３０から放出される赤外線として放出することが好ましい。したがって、従来知られている、ガンタイプバーナーを備えた赤外線発生装置では、放熱板の開口率は、１％〜５％程度であり、放熱板の表面温度は、大凡７５０℃である。これに対し、本例の赤外線ヒータ１では、ロータリーバーナー２０を採用すると共に、ガンタイプとは逆に、放熱板の開口率を大きくして燃焼をさらに促進するようにしている。その結果、放熱板３０の表面の温度をより高くすることができ、本例では、大凡８３０℃とすることができる。このため、赤外線として放出される熱量を増加でき、本例の赤外線発生装置１０により得られる、暖かさ（放熱板３０の表面温度）を約３０％向上させることができる。
【００４３】
図６は、赤外線発生装置１０が備える燃焼盤２２を一部断面にして側面図により示している。この燃焼盤２２の周壁には、混合ガスＢを吹き出すための複数の孔（開口）２２ｃが、千鳥格子状に形成されている。孔２２ｃの径Ｒは、それぞれ１．９０ｍｍである。孔の横方向（周方向、第２の方向）のピッチＰ１（一列おき）は６．８０ｍｍである。孔の縦方向（前後方向、第１の方向）のピッチＰ２（一列おき）は６．００ｍｍである。
【００４４】
従来のロータリーバーナーが備える燃焼盤は、孔の径が２．５０ｍｍであり、個数は６４８個、炎孔面積は３１８１ｍｍ２である。これに対し、本例の赤外線発生装置１０のロータリーバーナー２０が備える燃焼盤２２は、孔２２ｃの径Ｒを小さくし、その分個数を１１６０個と増やしている。また、本例の赤外線発生装置１０のロータリーバーナー２０が備える燃焼盤２２では、炎孔面積は、３２８７ｍｍ２である。なお、この誤差は、孔のパターンによるものであり、基本的には、炎孔面積は、従来と殆ど変えていない。このため、炎孔負荷（１つの炎孔あたりの負荷、ｋｃａｌ／個）は、従来が４６．３ｋｃａｌであったのに対し、本例では３０．０ｋｃａｌと少なくなっている。
【００４５】
ただし、孔２２ｃの径Ｒを小さくしすぎると、ピー音（「ピー」という風切り音）が発生する。したがって、孔２２ｃの径Ｒは、以下の（０）式を満たすことが好ましい。
１．６０ｍｍ≦Ｒ≦２．２０ｍｍ・・・（０）
さらに、孔２２ｃの径Ｒは、以下の（１）式を満たすことが好ましい。
１．８５ｍｍ≦Ｒ≦２．００ｍｍ・・・（１）
【００４６】
また、孔２２ｃのピッチが狭すぎると、複数の孔２２ｃから吹き出される混合ガスＢにより大きな炎が形成されてしまい、炎孔負荷を低くした効果が得られ難い。このため、ピッチＰ１およびＰ２は以下の（２）式を満たすことが望ましい。
５．０ｍｍ≦Ｐ１、Ｐ２≦８．０ｍｍ・・・（２）
【００４７】
孔２２ｃを縦横に配置したときのピッチＰ１およびＰ２の範囲の一例は以下の式（３）のようなものである。
５．０ｍｍ≦Ｐ１≦７．０ｍｍ
５．８ｍｍ≦Ｐ２≦７．８ｍｍ・・・（３）
【００４８】
このような燃焼盤を有するロータリーバーナー２０を採用することにより、燃焼効率が向上し、しかも、運転音のより小さな赤外線発生装置１０を提供できる。また、この赤外線発生装置１０を採用することにより、少ない燃焼量でより暖かく、しかも、運転音が比較的小さい赤外線ヒータ１０を提供できる。
【００４９】
この赤外線発生装置１０は大量の赤外線を安価に放出できるので、室内外の暖房を主な目的としてヒータに適用されるのに適しているが、用途はヒータに限定されるものではない。他の用途、例えば、加熱あるいは乾燥を目的とした装置にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】赤外線ヒータを示す側面図。
【図２】図１の赤外線ヒータを一部断面にして示す側面図。
【図３】図１の赤外線ヒータが備える赤外線発生装置を示す端面図（断面図）。
【図４】図１の赤外線ヒータが備える赤外線発生装置を傾けて使用する状態を示す端面図（断面図）。
【図５】図３の赤外線発生装置が備える放熱板の正面図。
【図６】図３の赤外線発生装置が備える燃焼盤を一部断面にして示す側面図。
【符号の説明】
【００５１】
１ 赤外線ヒータ（赤外線暖房装置）
１０ 赤外線発生装置、 １１ 燃料タンク
１２ チャンバ、 １３ ファン
１５ 収容筒、 １７ 断熱壁
２０ ロータリーバーナー、 ２１ 回転気化筒
２１ｃ 回転気化筒の孔、 ２２ 燃焼盤
２３ 燃焼外筒、 ２６ ガス室
３０ 放熱板、 ３１ 放熱板の孔
５１ 燃焼盤のドレン孔、 ５２ 燃焼外筒のドレン孔
５３ ドレン配管
【技術分野】
【０００１】
本発明は、赤外線を放射する赤外線発生装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、液体燃料燃焼式赤外線発生装置が開示されている。この赤外線発生装置には、燃焼筒の後部にノズル噴霧式バーナーが装着されている。また、この赤外線発生装置には、燃焼筒の前面に、多数の孔がほぼ均一に穿孔された穿孔金属板が装着されている。この種の赤外線発生装置は、燃焼筒内（燃焼室）において液体燃料を燃焼させ、穿孔金属板（放熱板）の前面から赤外線を放射する。
【特許文献１】特開平５−３２２１２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
赤外線発生装置としては、少ない燃焼量でより暖かく、しかも、運転音が比較的小さいものが求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の一態様は、外周が断熱壁により形成され、後方より前方が広がったチャンバと、チャンバの前方に配置された多孔性の放熱板と、チャンバの後方に配置されたロータリーバーナーおよびファンとを有し、ロータリーバーナーは、回転気化筒、筒状の燃焼盤、および、燃焼盤との間にガス室を形成するための燃焼外筒が内側からこの順序で配置されており、燃料タンクから供給された液体燃料を回転気化筒で気化させ、ファンから供給される燃焼空気とともに混合ガスとしてガス室を介して燃焼盤からチャンバに吹出させて燃焼させ、放熱板は前方に赤外線を放射する、赤外線発生装置である。
【０００５】
この赤外線発生装置は、ロータリーバーナー（回転霧化式バーナー）を備えており、気化された液体燃料と燃焼空気とを含む混合ガスを筒状の燃焼盤より吹き出して燃焼させる。このため、ロータリーバーナーでは、環状の青火が生成され、燃焼騒音が小さく、燃焼効率を向上できる。この赤外線発生装置では、ロータリーバーナーにより発生された熱は、チャンバを介して前方の放熱板を加熱し、放熱板から赤外線として主に外界に出力される。したがって、低騒音で高出力の赤外線発生装置を得ることができる。したがって、この赤外線発生装置によれば、ガンタイプバーナー（ノズル噴霧式バーナー）を備えた赤外線発生装置と比べて、燃焼効率が高く、そして、より暖かく、しかも、運転音が小さい赤外線発生装置を提供できる。
【０００６】
ガンタイプバーナーを備えた赤外線発生装置においては、通常、放熱板に複数の孔を均一に形成している。しかしながら、本願発明者らは、ロータリーバーナーを備えた赤外線発生装置においては、放熱板に複数の孔を均一に形成するよりは、複数の孔の径を変えることにより、放熱板から前方に赤外線をより均一に放射され易い（赤熱部を均一に形成し易い）赤外線発生装置を提供できることをつきとめた。
【０００７】
すなわち、ロータリーバーナーにより発生された熱は、チャンバを介して放熱板を加熱する。赤外線を発生する面積を確保するためには放熱板の面積を大きくすることが望ましく、チャンバは後方より前方が広がったものになる。そのようなチャンバに取り付けられた放熱板の加熱状態を、放熱板に設けられた複数の孔の径を変えることにより制御できることを見出した。例えば、ロータリーバーナーを備えた赤外線発生装置においては、ロータリーバーナーから出力される熱は、輻射、高温の燃焼ガスを含めてチャンバ内を伝達するが、孔径を変えることにより、高温の燃焼ガスのチャンバ内における分布を均等化できるなどの効果が得られるためと考えられる。
【０００８】
この赤外線発生装置において、放熱板は多孔で、複数の孔を備えており、複数の孔は、上下方向においては、下側から上側に向かうに従って、孔径が小さくなっていることが好ましい。ほぼ水平な方向に向いて設置されたロータリーバーナーは、高温の燃焼ガスをほぼ水平方向に吹き出す。したがって、ガンタイプのバーナーにより霧状の燃料が水平に噴出され、バーナーの前方で火炎が発生する場合と比較すると、チャンバの上方に高温部が広がり易い。さらに、前面が放熱板となったチャンバは、放熱板の面積を確保するために後方から前方に向かって広がっており、ロータリーバーナーの前方には左右のみならず上下方向にも空間が広がる。したがって、放熱板の複数の孔を、下側から上側に向かうに従って径を小さくすることにより、チャンバ内において、高温部が上方に上がり難くすることができる。したがって、放熱板から前方に赤外線を均一に放射する（赤熱部を均一に形成する）ことができる。
【０００９】
さらに、放熱板の複数の孔は、左右方向においては、中心に向かうに従って、孔径が小さくなっていることが好ましい。このようにすることにより、左右にも広がったチャンバ内において高温部を左右にも広げる（拡散させる）ことができ、放熱板から前方に放射される赤外線の強度をより均一にすることができる。
【００１０】
また、これらの放熱板の多孔（複数の孔）は、連続的に孔径が変化していても良い。放熱板の制作上は、段階的に孔径が変化していることが望ましい。また、放熱板は、前方に湾曲したものが多く、プレス加工が施される。プレス加工の前に孔開けを行うことが可能であり、この場合、プレス加工により放熱板には楕円状の複数の孔が形成される。
【００１１】
また、本願発明者らは、ロータリーバーナーを備えた赤外線発生装置においては、燃焼盤と燃焼外筒との間のガス室内に炎が吹き込まれる、いわゆるバック燃焼（逆火）が生じる場合があることをつきとめた。バック燃焼が生じると、燃焼の継続が困難となるため、好ましくない。
【００１２】
この赤外線発生装置によれば、燃焼外筒の外側に設けられた収容筒をさらに有し、燃焼外筒と収容筒との間に、ファンにより供給される空気の一部を冷却空気として流すことが好ましい。燃焼外筒と収容筒との間に、ファンにより供給される冷却空気を流すことにより、ガス室の温度を低くすることができるため、燃焼盤と燃焼外筒との間のガス室内に炎が吹き込まれる、いわゆるバック燃焼を抑制することができる。その一方で、燃焼盤を直には冷却しないので、燃焼盤の温度が大きく低下することを抑制でき、液体燃料の気化を阻害したり、燃焼盤から吹き出される混合ガスの温度が大きく低下することを抑制できる。
【００１３】
この冷却空気は、チャンバ内に直に吹き出し、燃焼盤から吹き出す混合ガスの燃焼空気として燃焼に寄与することは期待されていない。したがって、燃焼外筒と収容筒との間に冷却空気を流す方法、および、冷却空気がチャンバに吹き出す方向などを、燃焼外筒を冷やすのに適したように自由に選択できる。チャンバの断熱壁の内側に沿って吹き出したり、収容筒の上方を流れる空気量を増やしたりすることが、例えば、可能である。
【００１４】
また、ロータリーバーナーの燃焼盤の下側および燃焼外筒の下側から、残留した液体燃料をドレンとして、液体燃料を溜める燃料タンクに排出するための排出経路を設けることが望ましい。ドレンを前方に吹き出してチャンバに放出し、チャンバ内の熱あるいは放熱板からの輻射熱により蒸散させたり、燃焼させたりする方法もある。しかしながら、ロータリーバーナーを上方に向けたときにドレンの処理が難しく、溜まると、モータシャフトを逆流するような事態も発生し得る。ロータリーバーナーからドレンを燃料タンクに戻す排出経路（排出配管）を設けることにより、ロータリーバーナーからチャンバ以外の場所へドレンを排出することが可能となる。
【００１５】
すなわち、ロータリーバーナーは、回転気化筒の軸線が上側を向くように傾斜する姿勢を備えており、排出経路は、燃焼盤の下側後方および燃焼外筒の下側後方からドレンを燃料タンクに排出するようになっていることが望ましい。このようにすることにより、回転気化筒の軸線が上側を向くように傾斜する姿勢で使用する場合であっても、燃焼盤の下側後方および燃焼外筒の下側後方に液体燃料が残留することが殆ど無く、放熱板を上方に向けたり、放熱板の赤熱部分の調整などのために、ロータリーバーナーの姿勢を上方に向けることが可能となる。
【００１６】
さらに、この赤外線発生装置によれば、燃焼盤には、混合ガスを吹き出すための複数の開口が設けられており、これらの開口の直径Ｒは、以下の条件（０）を満たすことが好ましい。
１．６０ｍｍ≦Ｒ≦２．２０ｍｍ・・・（０）
また、開口の直径Ｒは、以下の条件（１）を満たすことがさらに好ましい。
１．８５ｍｍ≦Ｒ≦２．００ｍｍ・・・（１）
燃焼盤の複数の開口の直径Ｒを（１）式を満たすように形成すると、燃焼効率が向上する。しかも、運転音をより小さくすることができる。
【００１７】
さらに、燃焼盤の複数の開口は千鳥状に２次元に配置されていることが望ましい。複数の開口の間隔（ピッチ）を確保できる。複数の開口は、第１の方向の１列おきのピッチＰ１と、第２の方向の１行おきのピッチＰ２とが以下の条件（２）を満たすことが望ましい。
５．０ｍｍ≦Ｐ１、Ｐ２≦８．０ｍｍ・・・（２）
【００１８】
本発明の他の態様の１つは、上記の赤外線発生装置と、液体燃料を溜めるための燃料タンクとを有する赤外線暖房装置である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態にかかる赤外線発生装置について説明する。図１は、赤外線発生装置と燃料タンクとを備える赤外線ヒータ（赤外線暖房装置）を側面図により示している。図２は、赤外線発生装置を備える赤外線ヒータを一部断面にして側面図により示している。図３は、赤外線ヒータが備える赤外線発生装置を端面図により示している。図４は、赤外線発生装置を傾けて使用する状態を示している。
【００２０】
図１および図２に示すように、赤外線ヒータ１は、赤外線発生装置１０と、赤外線発生装置１０を収納するハウジング２と、ハウジング２の下方に配置された燃料タンク１１と、これらハウジング２および燃料タンク１１を支持するフレーム３と、フレーム３に設けられた車輪４ａおよびキャスター４ｂとを有する。ハウジング２は、旋回軸６を介して上下に旋回（回動）するようにフレーム３に支持されている。このため、赤外線発生装置１０は、軸線Ｌ（ロータリーバーナー２０の回転気化筒の軸線Ｌ）が略水平となる姿勢（図３参照）と、軸線Ｌが上側を向くように傾斜する姿勢（図４参照）との間で上下に旋回（回動）可能となっている。また、この赤外線ヒータ１は、車輪４ａおよびキャスター４ｂにより、任意の場所に移動させることができるようになっている。
【００２１】
ハウジング２の内部に収納された赤外線発生装置１０は、前方が後方よりも広がった、ほぼ円錐台状または角錐台状のチャンバ１２と、チャンバ１２の前方に配置された多孔性の放熱板３０と、チャンバ１２の後方に配置されたロータリーバーナー２０とを備えている。ロータリーバーナー２０は、チャンバ１２の後方の収容筒１５に収納されており、そのさらに後方に、ファン１３およびモータ１４を収容するファンカバー１６が配置されている。ハウジング２の前方には安全ガード７が取り付けられている。また、ハウジング２の上部には、ハウジング２の内部を換気するためのサーキュレータ６５が取り付けられている。換気用の空気６８は、ハウジング２の下部に設けられた吸引口６１および６２から吸い込まれ、ハウジング２の上部に設けられた放出口６３から放出される。ハウジング２の内部を換気することにより、ハウジング２の内部温度が極端に上昇するのを防止する。それとともに、加熱された換気用の空気６８をハウジング２の前面から放出することにより、放熱板３０から放出される赤外線とともに室内を暖房することができる。
【００２２】
ハウジング（外装）２の後方には、ハウジング２の内部を前後に区切るように遮熱板６６が配置されている。遮熱板６６の前方には、チャンバ１２とロータリーバーナー２０とが収納され、遮熱板６６の後方には、ファンカバー１６に収納されたファン１３およびモータ１４とが収納されている。また、ロータリーバーナー２０を収納した収容筒１５と、ファンカバー１６とは遮熱板６６の前後にそれぞれ取り付けられている。遮熱板６６の前方は発熱する部分が収納された区画であり、換気用の空気６８によりハウジング２の前方の区画を換気している。遮熱板６６によりハウジング２の前後を区切り、ハウジング２の後方の温度上昇を抑制することにより、ハウジング２の後方へ熱が放出されたり、ファンおよびモータが熱膨張（熱変形）の影響を受けるのを抑制できる。
【００２３】
図３および図４に示すように、赤外線発生装置１０は、チャンバ１２と、チャンバ１２の前方に配置された多孔性の放熱板３０と、チャンバ１２の後方に配置されたロータリーバーナー２０およびファン１３と、ロータリーバーナー２０が備える回転気化筒２１およびファン１３を回転させるためのモータ１４と、ロータリーバーナー２０を収容する収容筒１５と、ファン１３およびモータ１４を収容するファンカバー１６とを有している。
【００２４】
チャンバ１２は、前側に向かって径が大きくなるように開いた形状に形成されている。チャンバ１２の外周は、断熱材の壁（断熱壁）１７により形成されている。チャンバ１２の後方には、収容筒１５が設けられており、この収容筒１５の内部にロータリーバーナー２０が収容されている。収容筒１５の後方には、ファンカバー１６が設けられており、このカバー１６の内部にモータ１４およびファン１３が収容されている。したがって、本例では、ロータリーバーナー２０の後方にモータ１４が設けられ、モータ１４の後方にファン１３が設けられている。
【００２５】
ロータリーバーナー２０は、筒状の回転気化筒２１と、筒状の燃焼盤２２と、筒状の燃焼外筒２３とが、内側からこの順序で配置されている。回転気化筒２１は、前側に端壁２１ａを有する有底円筒状（カップ状）の部材である。回転気化筒２１の端壁２１ａの内側には、回転気化筒２１に液体燃料Ｆを導くための略円錐形状の拡散体２４が設けられている。拡散体２４は、回転気化筒２１と一体となってモータ１４により回転する。燃焼盤２２は、後側に端壁２２ａを有する有底円筒状の部材であって、端壁２２ａは環状で中央には、開口２２ｂが設けられており、この開口２２ｂと面するように回転気化筒２１が設けられている。この開口２２ｂの縁と、回転気化筒２１との隙間は、起動時などにおいて気化されない燃料が噴霧される第１の燃料飛散孔（隙間）２５となる。
【００２６】
燃焼盤２２の外側に配置された燃焼外筒２３もまた、後側に端壁２３ａを有する有底円筒状の部材であって、燃焼盤２２よりも一回り大きく形成されている。端壁２３ａは環状で中央に開口２３ｂが設けられているとともに、この開口２３ｂの縁から、回転気化筒２１の内側に向かって、隔壁２３ｃが立ち上がっている。隔壁２３ｃの内側がファン１３から燃焼空気を回転気化筒２１に供給するための空間となる。また、燃焼盤２２は、複数の孔（開口、多孔、炎孔）２２ｃが千鳥状に配置された多孔の部材である。燃焼盤２２と燃焼外筒２３との間が、回転気化筒２１により気化した液体燃料と、燃焼空気とが混合された混合ガスを、燃焼盤２２の多孔２２ｃから吹き出すためのガス室２６となる。
【００２７】
ロータリーバーナー２０は燃料タンク１１と燃料パイプ４１により接続され、パイプ４１の途中には、ポンプ４２が設けられている。ポンプ４２を駆動させることにより、燃料タンク１１から供給された液体燃料Ｆは、燃料パイプ４１を介して回転気化筒２１の拡散体２４に吹き付けられ、モータ１４により、回転気化筒２１と一体に拡散体２４を回転させると、液体燃料Ｆが遠心力により、拡散体２４の内面に薄膜状に広がりながら、蒸発する（気化する）。そして、蒸発した液体燃料Ｆは、まず、第１の燃料飛散孔２５から吹き出されて燃焼する。次に、気化した液体燃料Ｆは、ファン１３から供給される燃焼空気（図３の矢印Ｙ参照）と混合してガス状となり、ガス室２６を介して燃焼盤２２の多孔２２ｃから混合ガスＢとして吹出され、燃焼盤２２の近傍で燃焼する。
【００２８】
燃焼盤２２の内側には、フレームロッド１８と、着火用の点火棒（電極）１９が配置されている。点火するときは、回転気化筒２１に設けられた燃料飛散孔２５から放出された燃料が、点火棒１９によって着火される。そして、燃焼盤２２の近傍で燃焼が起き、チャンバ１２の内部が加熱されると、回転気化筒２１の拡散体２４で気化した液体燃料Ｆと燃焼空気とが混合した混合ガスＢが得られ燃焼が継続される。
【００２９】
放熱板３０は、前側に張り出すような湾曲形状に形成されている。この赤外線発生装置１０では、燃料タンク１１から供給された液体燃料Ｆを気化した混合ガスＢをロータリーバーナー２０の燃焼盤２２で環状に燃焼させ、その燃焼により発生した熱で放熱板３０を加熱する。燃焼済みの燃焼ガスは、チャンバ１２を介して多孔状の放熱板３０を加熱し、さらに、放熱板３０の多孔を介して前方に放出される。この赤外線発生装置１０においては、放出される燃焼ガスによる放熱もあるが、混合ガスＢの燃焼により得られる熱エネルギーは、主に放熱板３０から前方に放射される赤外線として外部に放出される。
【００３０】
このように、この赤外線発生装置１０は、ロータリーバーナー（回転霧化式バーナー）２０を備えており、バーナー内で液体燃料Ｆを気化させて吹き出し、燃焼させる。このため、ロータリーバーナー２０における燃焼は、気化が進んだ混合ガスＢの燃焼による青火燃焼となり、燃焼効率が良い。また、混合ガスＢは、筒状の燃焼盤２２から環状に吹き出され、青火も環状に形成される。さらに、この赤外線発生装置１０によれば、混合ガスＢは短い距離で完全燃焼する。このため、放熱板３０とロータリーバーナー２０との距離を近づけることができる。
【００３１】
したがって、この赤外線発生装置１０は、燃焼効率の良いロータリーバーナー２０により、チャンバ１２の前面の放熱板３０を効率的に加熱できる。このため、少ない燃焼量でより多くの赤外線を放出し、暖かい赤外線ヒータ１を提供できる。しかも、液体燃料をバーナー内部で気化した後に吹き出して燃焼するロータリーバーナー２０は運転音も比較的小さい。本例の赤外線発生装置１０においては、運転音は５５ｄＢ程度であった。
【００３２】
また、図３に矢印Ｘで示すように、本例の赤外線発生装置１０では、ロータリーバーナー２０を収容筒１５に収納し、燃焼外筒２３と収容筒１５との間に、ファン１３により供給される空気の一部が冷却空気Ａとして流れるようにしている。燃焼外筒２３と収容筒１５との間に、ファン１３により供給される冷却空気Ａを流すことにより、ガス室２６の外側の燃焼外筒２３を介してガス室２６を冷却し、ガス室２６の温度が上がり過ぎることを抑制できる。このようにすることにより、燃焼盤２２と燃焼外筒２３との間のガス室２６内に炎が入り込む、いわゆるバック燃焼を抑制することができる。
【００３３】
ロータリーバーナー２０では、気化された燃料を含む混合ガスＢがロータリーバーナー２０の近傍で燃焼するので、ロータリーバーナー２０と放熱板３０とを比較的狭い間隔で対峙（対面）させる配置を採用することができる。このため、コンパクトで、放熱板３０の全面を加熱しやすい構成となる反面、放熱板３０の輻射熱によりロータリーバーナー２０も加熱されやすくなる。この結果、ロータリーバーナー２０の温度が上がって、バック燃焼が発生しやすい。燃焼盤２２を冷却することは、バック燃焼を抑制する一つの有効な方法である。しかしながら、燃焼盤２２を冷却するために、ロータリーバーナー２０の構成が複雑になったり、熱負荷によっては燃焼盤２２を冷却することにより液体燃料の気化が促進され難くなったり、燃焼盤２２から吹き出される混合ガスＢの温度が低下する要因になる。ロータリーバーナー２０を収容筒１５に収納し、燃焼外筒２３と収容筒１５との間に空間を設け、その空間に冷却空気Ａを流すことにより、簡易な構成でガス室２６の温度上昇を抑制でき、燃焼盤２２の温度が低下することを防止できる。
【００３４】
冷却空気Ａは、燃焼用の空気に対して過剰な空気であることが望ましい。冷却空気Ａを、炎とは反対の断熱壁１７に沿った方向Ｘに吹き出したり、冷却空気Ａの分布を燃焼外筒２３の冷却に好適なように調整したりすることができる。
【００３５】
さらに、ハウジング２は、ロータリーバーナー２０が備える回転気化筒２１の軸線Ｌが略水平となる姿勢（図３参照）と、回転気化筒２１の軸線Ｌが上側を向くように傾斜する姿勢（図４参照）との間で旋回（回動）するように、旋回軸６を介して、フレーム３に支持されている。ハウジング２を上下に旋回することにより、放熱板３０の向きを上下に調整することができる。一方、赤外線発生装置１０を、回転気化筒２１の軸線Ｌが上側を向くように傾斜する姿勢（図４参照）で使用する場合、燃焼盤２２の下側後方に、未燃焼の液体燃料Ｆが残留するおそれがある。ドレンはロータリーバーナー２０の点火時、消火時および点火ミス時に発生しやすいが、さらに、バック燃焼を防止するように燃焼盤２２および／または燃焼外筒２３を冷却すると熱負荷によってはドレンが発生しやすくなる可能性がある。
【００３６】
図３に示すように、本例の赤外線発生装置１０では、ドレンがチャンバ１２に放出されて、気化あるいは燃焼されることを期待する代わりに、燃焼盤２２の下側後方および燃焼外筒２３の下側後方に、それぞれ、残留した液体燃料Ｆをドレンとして排出するための手段が設けられている。具体的には、燃焼盤２２とその端壁２２ａとのコーナー部および燃焼外筒２３とその端壁２３ａとのコーナー部に、それぞれ、排出経路となるドレン孔５１および５２が設けられている。また、収容筒１５には、孔５２と対向する位置に、ドレン配管５３が設けられている。ドレン配管５３は、パイプ（チューブ）５４を介して、燃料タンク１１と連通されている。したがって、赤外線ヒータ１が、回転気化筒２１の軸線Ｌが略水平となる姿勢で使用する場合であっても、また、回転気化筒２１の軸線Ｌが上側を向くように傾斜する姿勢で使用する場合であっても、燃焼盤２２の下側後方および燃焼外筒２３の下側後方から、ロータリーバーナー２０に残留した液体燃料Ｆを燃料タンク１１に戻すことができる。
【００３７】
したがって、ロータリーバーナー２０の内部、特に、燃焼盤２２の下側および燃焼外筒２３の下側に液体燃料（ドレン）がドレンとして溜まり難い。このため、点火時、消火時、点火ミス時などに、ドレンまたその気化成分が未燃分として放出されたり、ドレンがモータ軸などを介してロータリーバーナー２０の後方に滲み出したりすることを抑制できる。このため、この赤外線ヒータ１においては、上向き３０度まで傾けることができるようになっている。
【００３８】
図５は、赤外線発生装置１０の放熱板３０を正面図により示している。チャンバ１２の前方に配置された放熱板３０は多孔性で複数の孔３１を備えている。複数の孔３１は、上下方向においては、下側から上側に向かうに従って、段階的に孔径が小さくなっている。また、複数の孔３１は、左右方向においては、中心に向かうに従って、段階的に孔径が小さくなっている。
【００３９】
本例の赤外線発生装置１０は、縦約３９０ｍｍ、横約５００ｍｍの放熱領域を備えた放熱板３０を備えており、その放熱板３０の中心の縦約３６０ｍｍ、横約４２５ｍｍの領域が千鳥状に複数の孔３１が設けられて、多孔性になっている。放熱板３０に設けられた複数の孔３１は、４種類の大きさに分類される。１番目に大きな孔３１ａは、左端と右端にそれぞれ４列と下端２列とに設けられており、その直径は８．０ｍｍであって、トータルで１９６個形成されている。２番目に大きな孔３１ｂは、１番目に大きな孔３１ａの内側に、左右それぞれ４列、下側２列に設けられており、その直径は７．０ｍｍであって、トータルで１８０個形成されている。３番目に大きな孔３１ｃは、２番目に大きな孔３１ｂの内側であって、中央付近を含むほぼ正方形の領域を形成するように設けられており、その直径は５．０ｍｍであって、トータルで５２２個形成されている。４番目に大きな孔（一番小さな孔）３１ｄは、上記のほぼ正方形の領域の上側（上端）５列に設けられており、その直径は２．８ｍｍであって、トータルで９０個設けられている。したがって、上述したように、この放熱板３０の複数の孔３１は、上下方向においては、下側から上側に向かうに従って、孔径が小さくなっており、左右方向においては、中心に向かうに従って、孔径が小さくなっている。
【００４０】
本願の発明者らの実験によると、均一な径の孔が開いた放熱板を用いた場合、ロータリーバーナーにより赤熱される赤熱部が放熱板の上半部の中央に限定されやすいことが分かった。これに対し、上記のような複数の径に孔を分布した放熱板３０を採用すると、赤熱部は上下左右に、多孔状の領域にほぼ均等に広がり、放熱板３０の温度が高くなる面積を拡大できることが判明した。この放熱板３０を備えた赤外線発生装置１０によれば、燃焼盤２２の近傍の燃焼により生成される高温の熱風（燃焼ガス）が、チャンバ１２の上方に偏り、放熱板の上方を集中的に加熱し、その結果、赤熱領域が限定されて赤外線の発生量が増加しないような不具合の発生することを抑制できる。すなわち、このような径の異なる孔が分布した放熱板３０は、燃焼ガスの放出量（放出される際の差圧）を適切に調整でき、燃焼ガスの放出が放熱板３０の周囲で多く、中心部で少なく、さらに上部で少ない状態にできると考えられる。その結果、チャンバ１２内において、高温の燃焼ガスが上方に偏在することを抑制し、高温の燃焼ガスの分布を平均化し、放熱板３０の周囲の加熱を促進することができると考えられる。したがって、放熱板３０から前方に赤外線を均一に放射すること（赤熱部を均一に形成すること）ができる。
【００４１】
なお、放熱板３０に形成される孔３１は、段階的に形成されているものに限定されず、また、孔形も円形に限定されるものではない。全体として、上下方向においては、下側から上側に向かうに従って、孔径が小さくなっているとともに、左右方向においては、中心に向かうに従って、孔径が小さくなっていれば、放熱板３０に形成される孔３１は、楕円形状、矩形状、多角形状などに形成されていてもよい。また、このような放熱板３０は、平板に孔を開けてから絞り加工などにより形成してもよく、また、金型で成型してもよい。
【００４２】
また、放熱板３０は、全体の開口率が１０％〜２０％であることが好ましい。このタイプの赤外線ヒータでは、熱を熱風あるいは温風として放出するよりも、放熱板３０から放出される赤外線として放出することが好ましい。したがって、従来知られている、ガンタイプバーナーを備えた赤外線発生装置では、放熱板の開口率は、１％〜５％程度であり、放熱板の表面温度は、大凡７５０℃である。これに対し、本例の赤外線ヒータ１では、ロータリーバーナー２０を採用すると共に、ガンタイプとは逆に、放熱板の開口率を大きくして燃焼をさらに促進するようにしている。その結果、放熱板３０の表面の温度をより高くすることができ、本例では、大凡８３０℃とすることができる。このため、赤外線として放出される熱量を増加でき、本例の赤外線発生装置１０により得られる、暖かさ（放熱板３０の表面温度）を約３０％向上させることができる。
【００４３】
図６は、赤外線発生装置１０が備える燃焼盤２２を一部断面にして側面図により示している。この燃焼盤２２の周壁には、混合ガスＢを吹き出すための複数の孔（開口）２２ｃが、千鳥格子状に形成されている。孔２２ｃの径Ｒは、それぞれ１．９０ｍｍである。孔の横方向（周方向、第２の方向）のピッチＰ１（一列おき）は６．８０ｍｍである。孔の縦方向（前後方向、第１の方向）のピッチＰ２（一列おき）は６．００ｍｍである。
【００４４】
従来のロータリーバーナーが備える燃焼盤は、孔の径が２．５０ｍｍであり、個数は６４８個、炎孔面積は３１８１ｍｍ２である。これに対し、本例の赤外線発生装置１０のロータリーバーナー２０が備える燃焼盤２２は、孔２２ｃの径Ｒを小さくし、その分個数を１１６０個と増やしている。また、本例の赤外線発生装置１０のロータリーバーナー２０が備える燃焼盤２２では、炎孔面積は、３２８７ｍｍ２である。なお、この誤差は、孔のパターンによるものであり、基本的には、炎孔面積は、従来と殆ど変えていない。このため、炎孔負荷（１つの炎孔あたりの負荷、ｋｃａｌ／個）は、従来が４６．３ｋｃａｌであったのに対し、本例では３０．０ｋｃａｌと少なくなっている。
【００４５】
ただし、孔２２ｃの径Ｒを小さくしすぎると、ピー音（「ピー」という風切り音）が発生する。したがって、孔２２ｃの径Ｒは、以下の（０）式を満たすことが好ましい。
１．６０ｍｍ≦Ｒ≦２．２０ｍｍ・・・（０）
さらに、孔２２ｃの径Ｒは、以下の（１）式を満たすことが好ましい。
１．８５ｍｍ≦Ｒ≦２．００ｍｍ・・・（１）
【００４６】
また、孔２２ｃのピッチが狭すぎると、複数の孔２２ｃから吹き出される混合ガスＢにより大きな炎が形成されてしまい、炎孔負荷を低くした効果が得られ難い。このため、ピッチＰ１およびＰ２は以下の（２）式を満たすことが望ましい。
５．０ｍｍ≦Ｐ１、Ｐ２≦８．０ｍｍ・・・（２）
【００４７】
孔２２ｃを縦横に配置したときのピッチＰ１およびＰ２の範囲の一例は以下の式（３）のようなものである。
５．０ｍｍ≦Ｐ１≦７．０ｍｍ
５．８ｍｍ≦Ｐ２≦７．８ｍｍ・・・（３）
【００４８】
このような燃焼盤を有するロータリーバーナー２０を採用することにより、燃焼効率が向上し、しかも、運転音のより小さな赤外線発生装置１０を提供できる。また、この赤外線発生装置１０を採用することにより、少ない燃焼量でより暖かく、しかも、運転音が比較的小さい赤外線ヒータ１０を提供できる。
【００４９】
この赤外線発生装置１０は大量の赤外線を安価に放出できるので、室内外の暖房を主な目的としてヒータに適用されるのに適しているが、用途はヒータに限定されるものではない。他の用途、例えば、加熱あるいは乾燥を目的とした装置にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】赤外線ヒータを示す側面図。
【図２】図１の赤外線ヒータを一部断面にして示す側面図。
【図３】図１の赤外線ヒータが備える赤外線発生装置を示す端面図（断面図）。
【図４】図１の赤外線ヒータが備える赤外線発生装置を傾けて使用する状態を示す端面図（断面図）。
【図５】図３の赤外線発生装置が備える放熱板の正面図。
【図６】図３の赤外線発生装置が備える燃焼盤を一部断面にして示す側面図。
【符号の説明】
【００５１】
１ 赤外線ヒータ（赤外線暖房装置）
１０ 赤外線発生装置、 １１ 燃料タンク
１２ チャンバ、 １３ ファン
１５ 収容筒、 １７ 断熱壁
２０ ロータリーバーナー、 ２１ 回転気化筒
２１ｃ 回転気化筒の孔、 ２２ 燃焼盤
２３ 燃焼外筒、 ２６ ガス室
３０ 放熱板、 ３１ 放熱板の孔
５１ 燃焼盤のドレン孔、 ５２ 燃焼外筒のドレン孔
５３ ドレン配管
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周が断熱壁により形成され、後方より前方が広がったチャンバと、
前記チャンバの前方に配置された多孔性の放熱板と、
前記チャンバの後方に配置されたロータリーバーナーおよびファンとを有し、
前記ロータリーバーナーは、回転気化筒、筒状の燃焼盤、および、前記燃焼盤との間にガス室を形成するための燃焼外筒が内側からこの順序で配置されており、
液体燃料を前記回転気化筒で気化させ、前記ファンから供給される燃焼空気とともに混合ガスとして前記ガス室を介して前記燃焼盤から吹出させて燃焼させ、前記放熱板は前方に赤外線を放射する、赤外線発生装置。
【請求項２】
請求項１において、前記放熱板の多孔は、上下方向においては、下側から上側に向かうに従って、孔径が小さくなっている、赤外線発生装置。
【請求項３】
請求項１または２において、前記放熱板の多孔は、左右方向においては、中心に向かうに従って、孔径が小さくなっている、赤外線発生装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかにおいて、前記放熱板の多孔は、段階的に孔径が変化している、赤外線発生装置。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかにおいて、前記燃焼外筒の外側に設けられた収容筒をさらに有し、前記燃焼外筒と前記収容筒との間に、前記ファンにより供給される空気の一部を冷却空気として流す、赤外線発生装置。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれかにおいて、前記ロータリーバーナーの前記燃焼盤の下側および前記燃焼外筒の下側から、残留した液体燃料をドレンとして、前記液体燃料を溜める燃料タンクに排出するための排出経路を有する、赤外線発生装置。
【請求項７】
請求項６において、前記ロータリーバーナーは、前記回転気化筒の軸線が上側を向くように傾斜する姿勢を備えており、
前記排出経路は、前記燃焼盤の下側後方および前記燃焼外筒の下側後方から前記ドレンを前記燃料タンクに排出するようになっている、赤外線発生装置。
【請求項８】
請求項１ないし７のいずれかにおいて、前記燃焼盤には、前記混合ガスを吹き出すための複数の開口が設けられており、前記開口の直径Ｒは、以下の条件を満たす、赤外線発生装置。
１．８５ｍｍ≦Ｒ≦２．００ｍｍ
【請求項９】
請求項８において、前記複数の開口は千鳥状に２次元に配置されている、赤外線発生装置。
【請求項１０】
請求項９において、前記複数の開口は、第１の方向の１列おきのピッチＰ１が以下の条件を満たし、第２の方向の１行おきのピッチＰ２が以下の条件を満たす、赤外線発生装置。
５．０ｍｍ≦Ｐ１、Ｐ２≦８．０ｍｍ
【請求項１１】
請求項１ないし１０のいずれかに記載の赤外線発生装置と、前記液体燃料を溜めるための燃料タンクとを有する、赤外線暖房装置。
【請求項１】
外周が断熱壁により形成され、後方より前方が広がったチャンバと、
前記チャンバの前方に配置された多孔性の放熱板と、
前記チャンバの後方に配置されたロータリーバーナーおよびファンとを有し、
前記ロータリーバーナーは、回転気化筒、筒状の燃焼盤、および、前記燃焼盤との間にガス室を形成するための燃焼外筒が内側からこの順序で配置されており、
液体燃料を前記回転気化筒で気化させ、前記ファンから供給される燃焼空気とともに混合ガスとして前記ガス室を介して前記燃焼盤から吹出させて燃焼させ、前記放熱板は前方に赤外線を放射する、赤外線発生装置。
【請求項２】
請求項１において、前記放熱板の多孔は、上下方向においては、下側から上側に向かうに従って、孔径が小さくなっている、赤外線発生装置。
【請求項３】
請求項１または２において、前記放熱板の多孔は、左右方向においては、中心に向かうに従って、孔径が小さくなっている、赤外線発生装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかにおいて、前記放熱板の多孔は、段階的に孔径が変化している、赤外線発生装置。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかにおいて、前記燃焼外筒の外側に設けられた収容筒をさらに有し、前記燃焼外筒と前記収容筒との間に、前記ファンにより供給される空気の一部を冷却空気として流す、赤外線発生装置。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれかにおいて、前記ロータリーバーナーの前記燃焼盤の下側および前記燃焼外筒の下側から、残留した液体燃料をドレンとして、前記液体燃料を溜める燃料タンクに排出するための排出経路を有する、赤外線発生装置。
【請求項７】
請求項６において、前記ロータリーバーナーは、前記回転気化筒の軸線が上側を向くように傾斜する姿勢を備えており、
前記排出経路は、前記燃焼盤の下側後方および前記燃焼外筒の下側後方から前記ドレンを前記燃料タンクに排出するようになっている、赤外線発生装置。
【請求項８】
請求項１ないし７のいずれかにおいて、前記燃焼盤には、前記混合ガスを吹き出すための複数の開口が設けられており、前記開口の直径Ｒは、以下の条件を満たす、赤外線発生装置。
１．８５ｍｍ≦Ｒ≦２．００ｍｍ
【請求項９】
請求項８において、前記複数の開口は千鳥状に２次元に配置されている、赤外線発生装置。
【請求項１０】
請求項９において、前記複数の開口は、第１の方向の１列おきのピッチＰ１が以下の条件を満たし、第２の方向の１行おきのピッチＰ２が以下の条件を満たす、赤外線発生装置。
５．０ｍｍ≦Ｐ１、Ｐ２≦８．０ｍｍ
【請求項１１】
請求項１ないし１０のいずれかに記載の赤外線発生装置と、前記液体燃料を溜めるための燃料タンクとを有する、赤外線暖房装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００８−１９０８５６（Ｐ２００８−１９０８５６Ａ）
【公開日】平成２０年８月２１日（２００８．８．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１７９５（Ｐ２００８−１７９５）
【出願日】平成２０年１月９日（２００８．１．９）
【出願人】（０００１０３９２１）オリオン機械株式会社 (450)
【公開日】平成２０年８月２１日（２００８．８．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１月９日（２００８．１．９）
【出願人】（０００１０３９２１）オリオン機械株式会社 (450)
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