JP2021009003A - Near infrared heating device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、温水をさらに加温して高温水を生成する近赤外加温装置に関し、特にボイラーを使わずに近赤外線を用いて、７０℃前後の温水を９０℃前後の高温水へと加温する近赤外加温装置に関する。 The present invention relates to a near-infrared heating device that further heats hot water to generate high-temperature water, and uses near-infrared rays without using a boiler to convert hot water at around 70 ° C into high-temperature water at around 90 ° C. The present invention relates to a near-infrared heating device for heating.
工場等の生産設備で９０℃前後の高温水が必要となる場合、通常はボイラーにて１３０℃前後の蒸気を生成して、温度を調整する温調タンク等で蒸気を温水へと減温することにより９０℃前後の高温水を生成していた。ボイラーを使う場合、小型還流ボイラーであっても年間の燃料費は１０００万円単位となる。 When high-temperature water of around 90 ° C is required in production equipment such as factories, steam is usually generated at around 130 ° C in a boiler, and the steam is reduced to hot water in a temperature control tank that adjusts the temperature. As a result, high temperature water of about 90 ° C. was generated. When using a boiler, the annual fuel cost is 10 million yen even for a small reflux boiler.
そこで、近赤外線を用いて高温水を生成することが試みられている。例えば特許文献１には、近赤外線ランプが金属加熱に有利である特性を活かして、所定方向に流れる空気などの流体を加温するための流体加温装置が開示されている。特許文献１では、流体として液体を加温することを想定しておらず、流体を液体に置き換えた場合には良好な加温状態を得ることは難しい。 Therefore, attempts have been made to generate high-temperature water using near-infrared rays. For example, Patent Document 1 discloses a fluid heating device for heating a fluid such as air flowing in a predetermined direction by taking advantage of the characteristics that a near-infrared lamp is advantageous for metal heating. Patent Document 1 does not assume that a liquid is heated as a fluid, and it is difficult to obtain a good heated state when the fluid is replaced with a liquid.
それに対して特許文献２では、より流体を効率よく加温することが可能な流体の温度制御装置が開示されている。特許文献２では、筒状の外側容器内に、金属製の内側容器が挿入され、内側容器内に透明筒が挿入されている。透明筒内に近赤外線を発する、例えばヒータ用のハロゲンランプを内蔵して流体を加温している。 On the other hand, Patent Document 2 discloses a fluid temperature control device capable of heating a fluid more efficiently. In Patent Document 2, a metal inner container is inserted into the tubular outer container, and a transparent cylinder is inserted into the inner container. A halogen lamp that emits near infrared rays, for example, for a heater is built in the transparent cylinder to heat the fluid.
特許文献１に開示されている流体加温装置では、流れる空気をゆるやかに加温するだけであり、液体について加温できるかは定かではない。しかも、近赤外線を直接流体にさらしているので、熱が散逸する割合が高く、工業用に必要となる９０℃前後の高温水を得ることができる可能性は低いという問題点があった。 The fluid heating device disclosed in Patent Document 1 only slowly heats the flowing air, and it is not clear whether the liquid can be heated. Moreover, since the near infrared rays are directly exposed to the fluid, there is a problem that the rate of heat dissipation is high and it is unlikely that high temperature water of about 90 ° C. required for industrial use can be obtained.
また、特許文献２では、ヒータ用のハロゲンランプから放出される近赤外線が透明筒を透過して直接、又はフィンを通して間接的に流体を加温している。したがって、透明筒の透過度が汚れや劣化等により低下した場合には、その加温性能を維持することが困難であり、定期的なメンテナンス等、運用するための費用がかさむという問題点があった。 Further, in Patent Document 2, near infrared rays emitted from a halogen lamp for a heater pass through a transparent cylinder and heat the fluid directly or indirectly through fins. Therefore, when the transmittance of the transparent cylinder is lowered due to dirt or deterioration, it is difficult to maintain the heating performance, and there is a problem that the cost for operation such as regular maintenance is high. It was.
さらに、ヒータ用のハロゲンランプから放出される近赤外線が透明筒を透過して流体に熱伝導する効率はそれほど高いものではなく、より効率よく流体を加温することができる工夫が必要である。 Further, the efficiency of near-infrared rays emitted from the halogen lamp for the heater passing through the transparent cylinder and conducting heat to the fluid is not so high, and it is necessary to devise a method capable of heating the fluid more efficiently.
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、ボイラーを用いることなく、温水をさらに加温することにより高温水を生成することが可能な近赤外加温装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and provides a near-infrared heating device capable of generating high-temperature water by further heating hot water without using a boiler. The purpose.
上記目的を達成するために本発明に係る近赤外加温装置は、近赤外線を放射する近赤外線放射ランプを用いて温水をさらに加温する近赤外加温装置において、一又は複数の前記近赤外線放射ランプは、筒状の温水路の内側に配置されており、前記温水路は、前記近赤外線放射ランプの外側に、コイル状に巻くことで一定の直径を有する筒状になるよう形成されており、前記温水路内に温水を流し、前記近赤外線放射ランプからの近赤外線によって流れる温水をさらに加温することを特徴とする。 In order to achieve the above object, the near-infrared heating device according to the present invention is a near-infrared heating device that further heats hot water by using a near-infrared radiating lamp that radiates near-infrared rays. The near-infrared radiation lamp is arranged inside a tubular hot water channel, and the hot water channel is formed so as to have a certain diameter by winding it in a coil shape on the outside of the near-infrared radiation lamp. The hot water is allowed to flow in the hot water channel, and the hot water flowing by the near infrared rays from the near infrared radiation lamp is further heated.
上記発明では、一又は複数の近赤外線放射ランプが、筒状の温水路の内側に配置されている。温水路は、近赤外線放射ランプの外側に、コイル状に巻くことで一定の直径を有する筒状になるよう形成されている。温水路内に温水を流し、近赤外線放射ランプからの近赤外線によって流れる温水をさらに加温することにより、例えば真空式温水ヒータ等で７０℃前後まで温められている温水を、温水路内において確実に９０℃以上の高温水へと加温することができ、熱伝導効率の低下を抑制しつつ効率よく加温することが可能となる。 In the above invention, one or more near-infrared radiation lamps are arranged inside a tubular hot water channel. The hot water channel is formed on the outside of the near-infrared radiation lamp so as to have a tubular shape having a constant diameter by winding it in a coil shape. By flowing hot water through the hot water channel and further heating the hot water flowing by the near infrared rays from the near-infrared radiation lamp, for example, hot water that has been warmed to around 70 ° C by a vacuum hot water heater or the like can be reliably obtained in the hot water channel. It is possible to heat the water to a high temperature of 90 ° C. or higher, and it is possible to efficiently heat the water while suppressing a decrease in heat conduction efficiency.
次に、上記目的を達成するために本発明に係る近赤外加温装置は、近赤外線を放射する近赤外線放射ランプを用いて温水をさらに加温する近赤外加温装置において、一又は複数の前記近赤外線放射ランプは、筒状の温水路の内側に配置されており、前記温水路は、前記近赤外線放射ランプの外側に、下方から上方へと蛇腹状に積み重ねることで一定の直径を有する筒状になるよう形成されており、前記温水路内に温水を流し、前記近赤外線放射ランプからの近赤外線によって流れる温水をさらに加温することを特徴とする。 Next, in order to achieve the above object, the near-infrared heating device according to the present invention is a near-infrared heating device that further heats hot water using a near-infrared radiating lamp that radiates near-infrared rays. The plurality of near-infrared radiation lamps are arranged inside a tubular hot water channel, and the hot water channels have a constant diameter by being stacked on the outside of the near-infrared radiation lamp in a bellows shape from bottom to top. It is formed so as to have a tubular shape, and is characterized in that hot water flows through the hot water channel and the hot water flowing by near infrared rays from the near infrared radiation lamp is further heated.
上記発明では、一又は複数の近赤外線放射ランプが、筒状の温水路の内側に配置されている。温水路は、近赤外線放射ランプの外側に、下方から上方へと蛇腹状に積み重ねることで一定の直径を有する筒状になるよう形成されている。温水路内に温水を流し、近赤外線放射ランプからの近赤外線によって流れる温水をさらに加温することにより、例えば真空式温水ヒータ等で７０℃前後まで温められている温水を、温水路内において確実に９０℃以上の高温水へと加温することができ、熱伝導効率の低下を抑制しつつ効率よく加温することが可能となる。 In the above invention, one or more near-infrared radiation lamps are arranged inside a tubular hot water channel. The hot water channel is formed on the outside of the near-infrared radiation lamp so as to have a tubular shape having a constant diameter by stacking them in a bellows shape from the bottom to the top. By flowing hot water through the hot water channel and further heating the hot water flowing by the near infrared rays from the near-infrared radiation lamp, for example, hot water that has been warmed to around 70 ° C by a vacuum hot water heater or the like can be reliably obtained in the hot water channel. It is possible to heat the water to a high temperature of 90 ° C. or higher, and it is possible to efficiently heat the water while suppressing a decrease in heat conduction efficiency.
また、本発明に係る近赤外加温装置は、前記温水路が、筒状の長手方向に沿った鉛直面で二系統に二分されており、それぞれ下方に給水口、上方に排水口を設けてあることが好ましい。温水路内を常に温水で満たすことができるので、空洞部分の空気の過加熱による温水路の破損を未然に回避することが可能となるからである。 Further, in the near-infrared heating device according to the present invention, the hot water channel is divided into two systems in a vertical direction along a tubular longitudinal direction, and a water supply port is provided below and a drain port is provided above each. Is preferable. This is because the inside of the hot water channel can always be filled with hot water, so that it is possible to prevent damage to the hot water channel due to overheating of the air in the cavity portion.
また、本発明に係る近赤外加温装置は、前記赤外線放射ランプが、一本の管球を屈曲させて二本の略平行な管球として構成されていることが好ましい。電極部分を一方側に集約することができ、近赤外線ランプの交換等のメンテナンスが容易になるからである。 Further, in the near-infrared heating device according to the present invention, it is preferable that the infrared radiation lamp is configured as two substantially parallel tubes by bending one tube. This is because the electrode portions can be integrated on one side, and maintenance such as replacement of the near-infrared lamp becomes easy.
また、本発明に係る近赤外加温装置は、複数の前記赤外線放射ランプを備える場合、前記赤外線放射ランプと前記温水路の前記赤外線放射ランプと対向している面との距離が均一であることが好ましい。温水路を流れる温水を均等に加温することができるからである。 Further, when the near-infrared heating device according to the present invention includes a plurality of the infrared radiating lamps, the distance between the infrared radiating lamp and the surface of the hot water channel facing the infrared radiating lamp is uniform. Is preferable. This is because the hot water flowing through the hot water channel can be heated evenly.
また、本発明に係る近赤外加温装置は、複数の前記赤外線放射ランプを備える場合、前記赤外線放射ランプ同士が対向している管球の面の一部又は全部に反射板（リフレクタ）としてエネルギーを集中させることができるセラミックコートを施してあることが好ましい。近赤外線の損失を最小限に抑制するためである。 Further, when the near-infrared heating device according to the present invention is provided with a plurality of the infrared radiating lamps, the infrared radiating lamps serve as a reflector on a part or all of the surfaces of the tubes facing each other. It is preferable that a ceramic coat is applied so that energy can be concentrated. This is to minimize the loss of near infrared rays.
上記発明によれば、温水路内に温水を流し、近赤外線放射ランプからの近赤外線によって流れる温水をさらに加温することにより、例えば真空式温水ヒータ等で７０℃前後まで温められている温水を、温水路内において確実に９０℃以上の高温水へと加温することができ、熱伝導効率の低下を抑制しつつ効率よく加温することが可能となる。 According to the above invention, hot water is allowed to flow in the hot water channel, and the hot water flowing by the near infrared rays from the near infrared radiation lamp is further heated to obtain hot water heated to about 70 ° C. by, for example, a vacuum hot water heater. In the hot water channel, it is possible to reliably heat the water to a high temperature of 90 ° C. or higher, and it is possible to efficiently heat the water while suppressing a decrease in heat conduction efficiency.
以下、本発明の実施の形態に係る近赤外加温装置について、図面に基づいて詳細に説明する。以下の実施の形態は、特許請求の範囲に記載された発明を限定するものではなく、実施の形態の中で説明されている特徴的事項の組み合わせの全てが解決手段の必須事項であるとは限らないことは言うまでもない。 Hereinafter, the near-infrared heating device according to the embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The following embodiments do not limit the invention described in the claims, and it is said that all combinations of characteristic matters described in the embodiments are essential matters of the solution. Needless to say, it is not limited.
また、本発明は多くの異なる態様にて実施することが可能であり、実施の形態の記載内容に限定して解釈されるべきものではない。実施の形態を通じて同じ要素には同一の符号を付している。 In addition, the present invention can be implemented in many different embodiments and should not be construed as limited to the description of the embodiments. The same elements are designated by the same reference numerals throughout the embodiment.
本発明の実施の形態によれば、温水路内に温水を流し、近赤外線放射ランプからの近赤外線によって流れる温水をさらに加温することにより、例えば真空式温水ヒータ等で７０℃前後まで温められている温水を、温水路内において確実に９０℃以上の高温水へと加温することができ、熱伝導効率の低下を抑制しつつ効率よく加温することが可能となる。 According to the embodiment of the present invention, hot water is allowed to flow in the hot water channel, and the hot water flowing by the near infrared rays from the near infrared radiation lamp is further heated to be heated to about 70 ° C. by, for example, a vacuum hot water heater. It is possible to reliably heat the hot water to high temperature water of 90 ° C. or higher in the hot water channel, and it is possible to efficiently heat the hot water while suppressing a decrease in heat conduction efficiency.
図１は、従来の高温水の製造方法を示す概要図である。図１に示すように、従来、ボイラー１１を用いて１００℃以上、具体的には約１３０℃の水蒸気を生成する。そして、生成された水蒸気を温調タンク１２にて減温することで、工業用に用いることができる約９０℃の比較的温度が高めの温水（以下、高温水）を製造していた。
FIG. 1 is a schematic view showing a conventional method for producing high-temperature water. As shown in FIG. 1, conventionally, the
ボイラー１１を用いるので、メンテナンス費用及び燃料費も高額になる。また、一度１３０℃前後まで温度を上げたのちに温度を下げるので、大量の熱エネルギーを捨てることにもなり、熱効率は比較的低くなる。
Since the
そこで、本実施の形態では、従来の真空式温水ヒータで加温された温水をさらに加温することで高温水を生成する。図２は、本発明の実施の形態に係る高温水の生成方法を示す概要図である。 Therefore, in the present embodiment, high-temperature water is generated by further heating the hot water heated by the conventional vacuum type hot water heater. FIG. 2 is a schematic view showing a method for producing hot water according to an embodiment of the present invention.
図２に示すように、真空式温水ヒータ１３で７０℃前後の温水を生成する。従来の真空式温水ヒータ１３では、７０℃前後が温度上昇の限界である。そこで、本発明の実施の形態に係る近赤外加温装置２０を真空式温水ヒータ１３の出口に設置することで、温水をさらに加温することにより９０℃前後の高温水を生成する。
As shown in FIG. 2, the vacuum type
（実施の形態１）
図３は、本発明の実施の形態１に係る近赤外加温装置２０の構成を示す三面図である。図３（ａ）は、本実施の形態１に係る近赤外加温装置２０の長手方向の中心線を含む鉛直面での断面図を、図３（ｂ）は、本実施の形態１に係る近赤外加温装置２０の長手方向の中心線を含む平行面での断面図を、図３（ｃ）は、本実施の形態１に係る近赤外加温装置２０の長手方向に直交する面での断面図を、それぞれ示している。
(Embodiment 1)
FIG. 3 is a three-view view showing the configuration of the near-
図３に示すように、本実施の形態１に係る近赤外加温装置２０は、近赤外線を放射する近赤外線放射ランプ２１と、近赤外線放射ランプ２１からの近赤外線を受け得る範囲に配置された、内部を温水が流れる温水路である温水管２２を近赤外線放射ランプ２１の外側に、コイル状に巻くことで一定の直径を有する筒状に形成した金属筒２３とを備えている。
As shown in FIG. 3, the near-
金属筒２３を構成する温水管２２の材質は、熱伝導性の高い銅、ステンレス等が好ましい。発熱量によってはＳＵＳ４４４クラスの耐熱性が要求される。いずれも、近赤外線の放射により温度が上昇しやすく、熱伝導性も高いので、温水管２２内を流れる温水の温度をさらに上昇させることができる。なお、ＳＵＳ４４４を採用した場合には、温水管２３内部の水流による経年劣化に対して耐摩耗性を強化することもできる。
The material of the
加温する対象となる温水は、給水口２５から温水管２２へと誘導され、排水口２６から排出される。温水管２２内を流れる温水は、近赤外線放射ランプ２１からの近赤外線によって温水管２２自体が加熱され、加熱された温水管２２からの熱伝導により加温される。
The hot water to be heated is guided from the
近赤外線放射ランプ２１としては、ハロゲンランプに代表される近赤外線を発生させるランプを用いる。本実施の形態では、円筒形状のガラス管を備え、ガラス管の内部に赤外線を発光するフィラメントが挿通されている形式のランプを採用している。ハロゲンランプは、放射する光の大部分が近赤外線領域にピーク波長を有する、具体的には０．７５μｍ〜１．７５μｍの波長の近赤外線を放射するので、近赤外線放射ランプ２１に適している。もちろん、近赤外線を放射できるものであれば、他のヒータやランプであっても良いことは言うまでもない。
As the near-
本実施の形態１では、発光部が直線状であり、金属筒２３の略中央部分において、直線状の発光部の長手方向が前後方向に伸びるように配置されている。両端は、ソケット状の支持部２７により支持され、電源（図示せず）に配線されている。
In the first embodiment, the light emitting portion is linear, and the linear light emitting portion is arranged so as to extend in the front-rear direction in the substantially central portion of the
なお、近赤外線放射ランプ２１は、一本の円筒形状のガラス管を屈曲させて、二本一組のランプとして用いても良い。図４は、本発明の実施の形態１に係る近赤外加温装置２０の、屈曲させた近赤外線放射ランプ２１を用いる場合の構成を示す三面図である。図４（ａ）は、本実施の形態１に係る近赤外加温装置２０の、屈曲させた近赤外線放射ランプ２１を用いる場合における長手方向の中心線を含む鉛直面での断面図を、図４（ｂ）は、本実施の形態１に係る近赤外加温装置２０の、屈曲させた近赤外線放射ランプ２１を用いる場合における長手方向の中心線を含む平行面での断面図を、図４（ｃ）は、本実施の形態１に係る近赤外加温装置２０の、屈曲させた近赤外線放射ランプ２１を用いる場合における長手方向に直交する面での断面図を、それぞれ示している。
The near-
図４（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）に示すように、一本の円筒形状のガラス管を屈曲させて、二本一組で近赤外線放射ランプ２１を形成している。二本のガラス管の互いに対向する面には、セラミックコーティングを施すことが好ましい。互いの近赤外線による発熱を回避するとともに、反射板（リフレクタ）としてエネルギーを集中させることができ、周囲の温水管２２の発熱効率を高めることができるからである。斯かる構成にすることにより、一本の近赤外線放射ランプ２１を設けている場合よりも近赤外線の発熱効率を高めることができるとともに、ソケット状の支持部２７を一端側（図４の右端側）のみに設ければ良く、ランプの交換等のメンテナンスが容易となる。
As shown in FIGS. 4A, 4B and 4C, one cylindrical glass tube is bent to form a near-
さらに、近赤外線放射ランプ２１を金属筒２３内に設ける本数は特に限定されるものではない。図５は、本発明の実施の形態１に係る近赤外加温装置２０の、近赤外線放射ランプ２１を二本備えた場合の構成を示す三面図である。図５（ａ）は、本実施の形態１に係る近赤外加温装置２０の、近赤外線放射ランプ２１を二本備えた場合における長手方向の中心線を含む鉛直面での断面図を、図５（ｂ）は、本実施の形態１に係る近赤外加温装置２０の、近赤外線放射ランプ２１を二本備えた場合における長手方向の中心線を含む平行面での断面図を、図５（ｃ）は、本実施の形態１に係る近赤外加温装置２０の、近赤外線放射ランプ２１を二本備えた場合における長手方向に直交する面での断面図を、それぞれ示している。
Further, the number of near-
図５（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）に示すように、近赤外線放射ランプ２１は、二本の円筒形状のガラス管を互いに対向するように金属筒２３の内部に配置されている。二本のガラス管の互いに対向する面には、セラミックコーティングを施すことが好ましい。互いの近赤外線による発熱を回避するとともに、反射板（リフレクタ）としてエネルギーを集中させることができ、周囲の温水管２２の発熱効率を高めることができるからである。斯かる構成とすることにより、一本の近赤外線放射ランプ２１を設けている場合よりも近赤外線の発熱効率を高めることができる。
As shown in FIGS. 5A, 5B and 5C, the near-
もちろん、近赤外線放射ランプ２１は、二本設ける場合であっても、それぞれ一本の円筒形状のガラス管を屈曲させて、二本一組のランプとして二組の近赤外線放射ランプ２１を設けても良い。図６は、本発明の実施１の形態に係る近赤外加温装置２０の、それぞれ屈曲させた近赤外線放射ランプ２１を二本用いる場合の構成を示す三面図である。図６（ａ）は、本実施の形態１に係る近赤外加温装置２０の、それぞれ屈曲させた近赤外線放射ランプ２１を二本用いる場合における長手方向の中心線を含む鉛直面での断面図を、図６（ｂ）は、本実施の形態１に係る近赤外加温装置２０の、それぞれ屈曲させた近赤外線放射ランプ２１を二本用いる場合における長手方向の中心線を含む平行面での断面図を、図６（ｃ）は、本実施の形態１に係る近赤外加温装置２０の、それぞれ屈曲させた近赤外線放射ランプ２１を二本用いる場合における長手方向に直交する面での断面図を、それぞれ示している。
Of course, even if two near-
図６（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）に示すように、一本の円筒形状のガラス管を屈曲させて、二本一組で二組の近赤外線放射ランプ２１を形成している。二組のガラス管の互いに対向する面には、セラミックコーティングを施すことが好ましい。互いの近赤外線による発熱を回避するとともに、反射板（リフレクタ）としてエネルギーを集中させることができ、周囲の温水管２２の発熱効率を高めることができるからである。斯かる構成にすることにより、屈曲させていない場合よりも近赤外線の発熱効率を高めることができるとともに、ソケット状の支持部２７を一端側（図６の右端側）のみに設ければ良く、ランプの交換等のメンテナンスが容易となる。
As shown in FIGS. 6 (a), 6 (b) and 6 (c), one cylindrical glass tube is bent to form two sets of near-
また、近赤外線放射ランプ２１を金属筒２３内に設ける本数が三本であっても良い。図７は、本発明の実施の形態１に係る近赤外加温装置２０の、近赤外線放射ランプ２１を三本備えた場合の構成を示す三面図である。図７（ａ）は、本実施の形態１に係る近赤外加温装置２０の、近赤外線放射ランプ２１を三本備えた場合における近赤外加温装置２０の長手方向の中心線を含む鉛直面での断面図を、図７（ｂ）は、本実施の形態１に係る近赤外加温装置２０の、近赤外線放射ランプ２１を三本備えた場合における近赤外加温装置２０の長手方向の中心線を含む平行面での断面図を、図７（ｃ）は、本実施の形態１に係る近赤外加温装置２０の、近赤外線放射ランプ２１を三本備えた場合における近赤外加温装置２０の長手方向に直交する面での断面図を、それぞれ示している。
Further, the number of near-
図７（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）に示すように、近赤外線放射ランプ２１は、三本の円筒形状のガラス管を金属筒２３の内部において中心角が均等になるような位置に配置している。三本のガラス管の互いに対向する面には、セラミックコーティングを施すことが好ましい。互いの近赤外線による発熱を回避するとともに、反射板（リフレクタ）としてエネルギーを集中させることができ、周囲の温水管２２の発熱効率を高めることができるからである。斯かる構成とすることにより、一本の近赤外線放射ランプを設けている場合よりも近赤外線の発熱効率を高めることができる。
As shown in FIGS. 7 (a), 7 (b) and 7 (c), the near-
もちろん、近赤外線放射ランプ２１は、三本設ける場合であっても、それぞれ一本の円筒形状のガラス管を屈曲させて、二本一組のランプを三組設けても良い。図８は、本発明の実施の形態１に係る近赤外加温装置２０の、近赤外線放射ランプ２１を三本備えた場合において、屈曲させた近赤外線放射ランプ２１を用いる場合の構成を示す三面図である。図８（ａ）は、本実施の形態１に係る近赤外加温装置２０の、それぞれ屈曲させた近赤外線ランプを三本用いる場合における長手方向の中心線を含む鉛直面での断面図を、図８（ｂ）は、本実施の形態１に係る近赤外加温装置２０の、それぞれ屈曲させた近赤外線ランプを三本用いる場合における長手方向の中心線を含む平行面での断面図を、図８（ｃ）は、本実施の形態１に係る近赤外加温装置２０の、それぞれ屈曲させた近赤外線ランプを三本用いる場合における長手方向に直交する面での断面図を、それぞれ示している。
Of course, even if three near-
図８（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）に示すように、一本の円筒形状のガラス管を屈曲させて、二本一組で三組の近赤外線放射ランプ２１を形成している。三組のガラス管の互いに対向する面には、セラミックコーティングを施すことが好ましい。互いの近赤外線による発熱を回避するとともに、反射板（リフレクタ）としてエネルギーを集中させることができ、周囲の温水管２２の発熱効率を高めることができるからである。斯かる構成にすることにより、屈曲させていない場合よりも近赤外線の発熱効率を高めることができるとともに、ソケット状の支持部２７を一端側のみに設ければ良く、ランプの交換等のメンテナンスが容易となる。
As shown in FIGS. 8A, 8B and 8C, one cylindrical glass tube is bent to form three sets of near-
以上にように本実施の形態１によれば、温水管２２内に温水を流し、近赤外線放射ランプ２１からの近赤外線によって流れる温水をさらに加温することにより、例えば真空式温水ヒータ等で７０℃前後まで温められている温水を、温水管２２内において確実に９０℃以上の高温水へと加温することができ、熱伝導効率の低下を抑制しつつ効率よく加温することが可能となる。
As described above, according to the first embodiment, hot water is allowed to flow in the
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２に係る近赤外加温装置２０は、温水管２２の構成が実施の形態１とは相違する。図９は、本発明の実施の形態２に係る近赤外加温装置２０の構成を示す模式図である。図９（ａ）は、本実施の形態２に係る近赤外加温装置２０の長手方向の中心線を含む鉛直面での断面図を、図９（ｂ）は、本実施の形態２に係る近赤外加温装置２０の長手方向の中心線を含む平行面での断面図を、図９（ｃ）は、本実施の形態２に係る近赤外加温装置２０の長手方向に直交する面での断面図を、それぞれ示している。
(Embodiment 2)
In the near-
図９に示すように、本実施の形態２に係る近赤外加温装置２０は、近赤外線を放射する近赤外線放射ランプ２１と、近赤外線放射ランプ２１からの近赤外線を受け得る範囲に配置された金属筒２３とを備えている。金属筒２３は、実施の形態１とは異なり、内部を温水が流れる温水路である温水管２２を近赤外線放射ランプ２１と下方から上方へと蛇腹状に積み重ねて、端部を屈曲させることで一定の直径を有する筒状の温水路が形成されている。
As shown in FIG. 9, the near-
金属筒２３を構成する温水管２２の材質は、熱伝導性の高い銅、ステンレス等が好ましい。発熱量によってはＳＵＳ４４４クラスの耐熱性が要求される。いずれも、近赤外線の放射により温度が上昇しやすく、熱伝導性も高いので、温水管２２内を流れる温水の温度をさらに上昇させることができる。なお、ＳＵＳ４４４を採用した場合には、温水管２３内部の水流による経年劣化に対して耐摩耗性を強化することもできる。
The material of the
また、温水管２２内を流れる温水は、可能な限り連続して流す必要がある。空気が入り込むことにより、膨張して温水管２２自体を破損する恐れがあるからである。そこで、本実施の形態２では、温水を下から上へと一方向に流し込むために、温水の流れる経路を二系統にしている。
Further, the hot water flowing in the
図９（ｃ）に示すように、給水口２５ａ、２５ｂは下方に設けてある。そして、給水口２５ａから給水された温水は、温水管２２ａをジグザグ状に上昇して、最後は上方に設けてある排水口２６ａから排水される。同様に、給水口２５ｂから給水された温水は、温水管２２ｂをジグザグ状に上昇して、最後は上方に設けてある排水口２６ｂから排水される。
As shown in FIG. 9C, the
このような構成とすることにより、給水された温水は重力により下方から順次温水管２２ａ、２２ｂに充填されるので、温水管２２内に空洞ができにくい。したがって、近赤外線による温水と空気との膨張率の相違による管内温度の不均衡等が生じにくく、確実に温水をさらに加温することが可能となる。
With such a configuration, the supplied hot water is sequentially filled into the
近赤外線放射ランプ２１としては、ハロゲンランプに代表される近赤外線を発生させるランプを用いる。本実施の形態では、円筒形状のガラス管を備え、ガラス管の内部に赤外線を発光するフィラメントが挿通されている形式のランプを採用している。ハロゲンランプは、放射する光の大部分が近赤外線領域にピーク波長を有する、具体的には０．７５μｍ〜１．７５μｍの波長の近赤外線を放射するので、近赤外線放射ランプ２１に適している。もちろん、近赤外線を放射できるものであれば、他のヒータやランプであっても良いことは言うまでもない。
As the near-
なお、近赤外線放射ランプ２１は、実施の形態１と同様、一本の円筒形状のガラス管を屈曲させて、二本一組のランプとして用いても良い。図９は、屈曲させた近赤外線放射ランプ２１を用いた場合について図示している。
As in the first embodiment, the near-
すなわち、図９（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）に示すように、一本の円筒形状のガラス管を屈曲させて、二本一組で近赤外線放射ランプ２１を形成している。二本のガラス管の互いに対向する面には、セラミックコーティングを施すことが好ましい。互いの近赤外線による発熱を回避するとともに、反射板（リフレクタ）としてエネルギーを集中させることができ、周囲の温水管２２の発熱効率を高めることができるからである。斯かる構成にすることにより、一本の近赤外線放射ランプを設けている場合よりも近赤外線の発熱効率を高めることができるとともに、ソケット状の支持部２７を一端側のみに設ければ良く、ランプの交換等のメンテナンスが容易となる。
That is, as shown in FIGS. 9A, 9B and 9C, one cylindrical glass tube is bent to form a near-
さらに、近赤外線放射ランプ２１を金属筒２３内に設ける本数は特に限定されるものではない。図１０は、本発明の実施の形態２に係る近赤外加温装置２０の、近赤外線放射ランプ２１を複数備えた場合の構成を示す模式図である。図１０（ａ）は、本実施の形態２に係る近赤外加温装置２０の、近赤外線放射ランプ２１を二本備えた場合における近赤外加温装置２０の長手方向に直交する面での断面図を、図１０（ｂ）は、本実施の形態２に係る近赤外加温装置２０の、近赤外線放射ランプ２１を三本備えた場合における近赤外加温装置２０の長手方向に直交する面での断面図を、それぞれ示している。
Further, the number of near-
図１０（ａ）では、近赤外線放射ランプ２１は、二本の円筒形状のガラス管を屈曲させて、二本一組のランプとして二組の近赤外線放射ランプ２１を設けている。二組のガラス管の互いに対向する面には、セラミックコーティングを施すことが好ましい。互いの近赤外線による発熱を回避するとともに、反射板（リフレクタ）としてエネルギーを集中させることができ、周囲の温水管２２の発熱効率を高めることができるからである。斯かる構成にすることにより、屈曲させていない場合よりも近赤外線の発熱効率を高めることができるとともに、ソケット状の支持部２７を一端側のみに設ければ良く、ランプの交換等のメンテナンスが容易となる。
In FIG. 10A, the near-
図１０（ｂ）では、近赤外線放射ランプ２１は、二本の円筒形状のガラス管を屈曲させて、二本一組のランプとして三組の近赤外線放射ランプ２１を設けている。三組のガラス管の互いに対向する面には、セラミックコーティングを施すことが好ましい。互いの近赤外線による発熱を回避するとともに、反射板（リフレクタ）としてエネルギーを集中させることができ、周囲の温水管２２の発熱効率を高めることができるからである。斯かる構成にすることにより、屈曲させていない場合よりも近赤外線の発熱効率を高めることができるとともに、ソケット状の支持部２７を一端側のみに設ければ良く、ランプの交換等のメンテナンスが容易となる。
In FIG. 10B, the near-
以上にように本実施の形態２によれば、温水管２２内に温水を流し、近赤外線放射ランプ２１からの近赤外線によって流れる温水をさらに加温することにより、例えば真空式温水ヒータ等で７０℃前後まで温められている温水を、温水管２２内において確実に９０℃以上の高温水へと加温することができ、熱伝導効率の低下を抑制しつつ効率よく加温することが可能となる。
As described above, according to the second embodiment, hot water is allowed to flow in the
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨の範囲内であれば多種の変形、置換等が可能であることは言うまでもない。例えば温水管の構成は、金属筒２３を形成できる構成であれば上記実施例に限定されるものではない。
It goes without saying that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications, substitutions, etc. are possible within the scope of the gist of the present invention. For example, the configuration of the hot water pipe is not limited to the above embodiment as long as it can form the
１３ 真空式温水ヒータ
２０ 近赤外加温装置
２１ 近赤外線放射ランプ
２２ 温水管
２３ 金属筒
２５ 給水口
２６ 排水口
２７ 支持部
13 Vacuum type
Claims (6)
一又は複数の前記近赤外線放射ランプは、筒状の温水路の内側に配置されており、
前記温水路は、前記近赤外線放射ランプの外側に、コイル状に巻くことで一定の直径を有する筒状になるよう形成されており、
前記温水路内に温水を流し、
前記近赤外線放射ランプからの近赤外線によって流れる温水をさらに加温することを特徴とする近赤外加温装置。 In a near-infrared heating device that further heats hot water using a near-infrared radiation lamp that emits near-infrared rays
The one or more near-infrared radiation lamps are arranged inside a tubular hot water channel.
The hot water channel is formed on the outside of the near-infrared radiation lamp so as to have a tubular shape having a constant diameter by winding it in a coil shape.
Hot water is allowed to flow through the hot water channel.
A near-infrared heating device characterized by further heating hot water flowing by near-infrared rays from the near-infrared radiation lamp.
一又は複数の前記近赤外線放射ランプは、筒状の温水路の内側に配置されており、
前記温水路は、前記近赤外線放射ランプの外側に、下方から上方へと蛇腹状に積み重ねることで一定の直径を有する筒状になるよう形成されており、
前記温水路内に温水を流し、
前記近赤外線放射ランプからの近赤外線によって流れる温水をさらに加温することを特徴とする近赤外加温装置。 In a near-infrared heating device that further heats hot water using a near-infrared radiation lamp that emits near-infrared rays
The one or more near-infrared radiation lamps are arranged inside a tubular hot water channel.
The hot water channel is formed on the outside of the near-infrared radiation lamp so as to have a tubular shape having a constant diameter by stacking them in a bellows shape from the bottom to the top.
Hot water is allowed to flow through the hot water channel.
A near-infrared heating device characterized by further heating hot water flowing by near-infrared rays from the near-infrared radiation lamp.
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| JP2019123971A JP2021009003A (en) | 2019-07-02 | 2019-07-02 | Near infrared heating device |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP7236174B1 (en) * | 2021-04-20 | 2023-03-09 | 株式会社九州日昌 | heating device |
-
2019
- 2019-07-02 JP JP2019123971A patent/JP2021009003A/en active Pending
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| JP7236174B1 (en) * | 2021-04-20 | 2023-03-09 | 株式会社九州日昌 | heating device |
| US11646647B2 (en) | 2021-04-20 | 2023-05-09 | Kyushu Nissho Co., Ltd. | Heating apparatus |
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