JP2004012018A

JP2004012018A - 燃焼装置およびこれを用いた調理器

Info

Publication number: JP2004012018A
Application number: JP2002165807A
Authority: JP
Inventors: Ryoji Shimada; 良治島田
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2002-06-06
Filing date: 2002-06-06
Publication date: 2004-01-15
Anticipated expiration: 2022-06-06
Also published as: JP3864853B2

Abstract

【課題】立上がりが速く燃焼量可変範囲が広いバーナを実現し、それによって高効率の焼成から保温まで幅広い加熱調理が可能な調理器を提供すること。
【解決手段】表面に酸化皮膜５を形成した金属細線６の繊維集合体７からなる燃焼体４をバーナ本体１に配設してバーナ１４を構成し、バーナ１４に直結した送風路１６を介して、送風手段１５からの送風量を、燃料ガス量の調節手段１７と連動した送風制御手段２０によって最適化することにより、燃焼量を変化させても吹き消えや逆火の発生を防止し、理論燃焼空気量近傍での空燃比で赤熱状態を得られるバーナ１４が実現でき、このバーナを調理器に利用することにより、効率の良い焼成調理保温に至るまで、広範な加熱調理が可能な調理器４０を提供できる。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガス等を燃料としたバーナを備えた燃焼装置、およびそれを加熱源とする調理器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の燃焼装置におけるバーナは、特開平８−５４１０７号公報に記載されているようなものがあった。このバーナは図８に示されているように、多数の炎口６０を設けたアルミメッキ鋼板を加熱して、表面にＦｅとＡｌの合金層による赤外線放射膜を形成して黒化処理した燃焼体６１をバーナ本体６２に嵌合した構成であり、燃焼体６１における表面燃焼により加熱された赤外線放射膜から輻射熱を放射し、食品を焼成調理するようになっていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら従来の燃焼装置では、多数の炎口６０から噴出する燃料予混合ガスが炎口６０近傍で燃焼し、隣り合う炎口６０で形成される火炎が相互に干渉結合することによって膜状の火炎を形成している。また、燃焼体６１の板厚は、耐食性等を加味して最低０．５ｍｍ以上のものを用いており、そのため炎口６０の直径は通常加工限界から板厚と同程度以上の寸法が必要となるため、炎口６０の直径は０．５ｍｍ以上となっていた。そのため、理論燃焼空気量近くまで燃焼空気を供給すると、燃焼体６１が赤熱して逆火を起こしたり、また、燃焼量を大きく絞ると、炎口６０からの燃料予混合ガスの噴出速度と燃焼速度のバランスが崩れて逆火を起こす可能性があった。したがって、燃焼空気量としては、理論燃焼空気量に対して７０〜８０％に抑えて燃焼体の赤熱を抑え、また、火力も実際には３０％程度しか絞ることができなかった。このようなバーナを焼成調理器に応用した場合、燃焼体６１そのものが温度上昇して輻射を発するまである程度の時間を要するため、効率の良い焼成ができないだけでなく、火力を絞っても被加熱物の保温ができるような比較的低温雰囲気を実現することができなかった。
【０００４】
また、燃焼体６０はアルミメッキ鋼板を７００〜８００℃に加熱して、表面にＦｅとＡｌの合金層による赤外線放射膜を形成するというものであるが、通常アルミメッキ鋼板は、非加熱の状態での耐食性が最もすぐれており、加熱後に形成されるＦｅとＡｌの合金層は、微視的に見て多孔質になりやすく、部分的に基材の鋼板部分が表面に露出する。特に、これをバーナとして用いた場合、炎口６０を形成した部分は完全に基材が露出し、耐食性そのものが低下する傾向があった。さらに、燃焼体６１での表面燃焼による熱膨張あるいは消火時の収縮により、きしみ音を発生するだけでなく、合金層の剥離が促進され、全体としての耐食性が低下し、このようなバーナを焼成調理器に用いた場合、長時間の使用によって、炎口６０が腐食を受け、炎口径の拡大や逆に目詰まりが起きる可能性があるという課題があった。
【０００５】
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、理論燃焼空気量程度まで燃焼空気を供給して赤熱の立上がりを早めて効率の良い加熱状態を実現し、同時に燃焼量を大きく変動させても逆火などを起こさない安定燃焼を実現して、さらに高い耐食性を確保できるバーナを備えた燃焼装置を提供することを主目的とし、その燃焼装置を用いて、焼成から保温まで幅広い加熱調理が可能な調理器を提供しようとするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記の目的を達成するために、金属細線またはセラミックスの繊維集合体からなるプレート状の燃焼体をバーナ本体に収納したバーナと、バーナ本体に送風路を介して連結した送風手段と、バーナ本体に連結した燃料ガス量の調節手段と、送風制御手段とを備え、燃料ガス量の調節手段と送風制御手段を連動させたものである。
【０００７】
上記の発明によれば、燃焼体を金属細線またはセラミックスの繊維集合体で構成しているため、各繊維同士の接触面積は小さくなって相互の熱伝導を抑制し、また繊維間の空隙を縫うようにして燃料予混合ガスが通過するので、燃焼体の燃焼面で火炎が形成されても、燃焼面では比較的早く高温状態が実現できる反面、燃焼体の内部や裏面の温度上昇を抑制し、燃焼量を大きく絞っても逆火の発生を防止できる。この時、燃料ガス量の調節手段に連動した送風制御手段を介して、燃料ガス量に応じた送風量に設定された送風手段によって、燃焼体を通過する燃料予混合ガスは理論燃焼空気量近傍の空燃比となり、燃焼体の下流側の面は燃料ガス量に応じた赤熱状態となり、常に効率の良い輻射熱を発生させることができる。したがって、赤熱の立上りが速く幅広い燃焼量可変範囲をもつバーナを確保することができるので、効率の良い焼成調理から、従来は極めて困難であった庫内での保温に至るまで、広範な加熱調理が可能な調理器を実現できる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
請求項１に記載の発明は、金属細線またはセラミックスの繊維集合体からなるプレート状の燃焼体をバーナ本体に収納したバーナと、バーナ本体に送風路を介して連結した送風手段と、バーナ本体に連結した燃料ガス量の調節手段と、送風制御手段とを備え、燃料ガス量の調節手段と送風制御手段を連動させたことにより、各繊維同士の接触面積は小さくなって相互の熱伝導を抑制し、また各繊維間の空隙を縫うようにして燃料予混合ガスが通過するので、燃焼体の燃焼面で火炎が形成されても、燃焼体の内部や裏面の温度上昇を抑制し、燃焼量を大きく絞っても逆火の発生を防止できる。この時、燃料ガス量の調節手段に連動した送風制御手段を介して、燃料ガス量に応じた送風量に設定された送風手段によって、燃焼体を通過する燃料予混合ガスは理論燃焼空気量近傍の空燃比となり、燃焼体の下流側の面は燃料ガス量に応じた赤熱状態となり、常に効率の良い輻射熱を発生させることができる。したがって、赤熱の立上りが速く、効率がよく幅広い燃焼量可変範囲をもつバーナを確保することができる。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、送風制御手段は、燃料ガス量の調節手段と連動して、送風路内の開口面積を変化させたことにより、ファンなどの送風手段への出力を一定に保ちながら、燃料ガス量の変化に即応して送風量を可変できる。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、送風制御手段は、燃料ガス量の調節手段と連動して、ファンなどの送風手段への出力を変化させたことにより、送風路内に送風量を可変するための機構を必要とせず、燃料ガス量に応じた送風量を設定できる。
【００１１】
請求項４に記載の発明は、送風制御手段は、燃料ガス量を減量させる場合は、燃料ガス量の調節手段より早く動作させ、燃料ガス量を増量させる場合は燃料ガス量の調節手段より遅く動作させたことにより、燃料ガス量を変化させた場合に送風過多の状態にならないように送風手段を制御でき、結果として吹き消えを防止することができる。
【００１２】
請求項５に記載の発明は、燃焼体は、金属細線またはセラミックスの繊維集合体をプレート状に圧縮固形化して構成したことにより、長時間の燃焼や断続に伴う繊維のほつれなどの変化を抑え、燃焼体の経時劣化を防止することができると同時に、圧縮固形化によって燃焼体の厚みを低下させることができ、薄型なバーナを実現できる。
【００１３】
請求項６に記載の発明は、燃焼体は、Ｆｅ、Ｃｒを主成分とする耐熱耐食鋼からなる金属細線の集合体を焼結させて金属細線の表面部に灰黒色または黒青色を帯びた酸化皮膜を形成したことにより、燃焼体の輻射率を向上して加熱効率を上げるだけでなく、酸化皮膜によって燃焼体の耐食性を向上できるため、長寿命化が図れる。
【００１４】
請求項７に記載の発明は、酸化皮膜は、Ａｌ_２Ｏ_３、ＳｉＯ_２、ＦｅＯ、Ｆｅ_３Ｏ_４、Ｆｅ_２Ｏ_３、Ｃｒ_２Ｏ_３、ＮｉＯの金属酸化物の内から選ばれた化合物を成分としたことにより、燃焼体の耐熱耐食性を向上し、同時に輻射率の高い酸化皮膜を実現できる。
【００１５】
請求項８に記載の発明は、燃焼体は、Ａｌ_２Ｏ_３、ＳｉＯ_２、ＳｉＣ、Ｓｉ_３Ｎ_４のセラミックスの内から選ばれた化合物を成分としたことにより、半永久的な耐久性をもつ燃焼体を実現できる。
【００１６】
請求項９に記載の発明は、請求項１〜８のいずれかに記載の燃焼装置を備え、バーナを下方に向けて焼成庫の上部に設けたことにより、赤熱の立上りが速く幅広い燃焼量可変範囲をもつバーナを確保することができるので、効率の良い焼成調理から、従来困難であった低燃焼量における保温に至るまで、広範な加熱調理を可能にすることができる。
【００１７】
請求項１０に記載の発明は、請求項１〜８のいずれかに記載の燃焼装置を備え、バーナを下方に向けて焼成庫の上部に設け、送風手段に連結した攪拌羽根を焼成庫内に設けたことにより、バーナからの熱気を焼成庫内に均一に充満させることができる。したがって、焼成庫の下方に下部加熱手段がなくても、被加熱物を全面加熱することができ、焼成庫の有効な加熱容積を拡大することができる。
【００１８】
【実施例】
以下、本発明の実施例について図面を用いて説明する。
【００１９】
（実施例１）
本発明の実施例１について図面を参照して説明する。図１は、本実施例の燃焼装置の構成図、図２は同燃焼装置のバーナの燃焼面を示す正面図、図３は金属細線の繊維集合体の部分拡大図、図４はセラミックスの繊維集合体の部分拡大図である。
【００２０】
図において、１はアルミめっき鋼板、ステンレス等の耐熱性金属からなるバーナ本体で、燃料予混合ガスの混合管２と、混合管２と連通する略方形の凹部を形成した拡散室３を構成し、拡散室３で囲まれたバーナ本体１の中央部は略平面形状となっている。
【００２１】
また４は、Ｆｅ、Ｃｒを主成分とする耐熱耐食鋼、例えばＳＵＳ４３０、ＳＵＳ４３６等のフェライト系ステンレス鋼、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１６、ＳＵＳ３２１等のオーステナイト系ステンレス鋼などの耐熱耐食鋼を素材とし、表面に酸化皮膜５を形成した金属細線６の繊維集合体７からなる略方形の燃焼体で、バーナ本体１の拡散室を被覆するように設置されている。一方、燃焼体４の金属細線６の線径は５０〜１５０μｍの範囲で望ましくは１００μｍであり、金属細線６の集合体７の空隙率は８０〜９５％で望ましくは９０％である。さらに、金属細線６の繊維集合体７の厚みは１〜５ｍｍが適当であるが、燃焼体４を燃料予混合ガスが通過する際の圧力損失と燃焼体４の温度上昇を考慮した場合、２ｍｍの厚みが最適である。
【００２２】
また、燃焼体４はＡｌ_２Ｏ_３、ＳｉＯ_２、ＳｉＣ、Ｓｉ_３Ｎ_４のうちの酸化物から選ばれたセラミックス８の繊維集合体９であってもよい。
【００２３】
また、燃焼体４の周端部とバーナ本体１との接触部は、燃焼体４の外周端部は枠体１０により、燃焼体４の内周端部はバーナ本体１の中央の平面部を被覆する固定板１１によって各々固定され、燃焼体４の位置ずれと燃料予混合ガスの漏洩を防止している。このように、燃焼体４の外気へ露出している部分で燃焼面１２を形成し、バーナ本体１の中央部で非燃焼領域１３を形成して、バーナ１４を構成している。
【００２４】
一方、バーナ本体１の混合管２には、ファンで構成した送風手段１５と直結された送風路１６が連結されている。また、電磁弁などでガス流路の開度を変化させることにより燃料ガス量を調節する方式の、燃料ガス量の調節手段１７と直結したガスノズル１８が、送風路１６から混合管２内に臨んでいる。さらに、送風路１６内には、ステッピングモータに直結された開閉機構１９があり、送風制御手段２０として燃料ガス量の調節手段１７と電気的に連動して設けられている。
【００２５】
このように、バーナ１４、送風路１６、燃料ガス量の調節手段１７、送風手段１５、送風制御手段２０によって燃焼装置２１が構成されている。
【００２６】
次に動作、作用について説明すると、燃料ガスの調節手段１７を通じて、一定量の燃料ガスがガスノズル１８から混合管２内に噴出される。同時に、燃料ガス量の調節手段１７からの電気信号を通じ、燃料ガス量に応じた燃焼空気の送風量を確保するため、開閉機構１９が作動して送風路１６内の開口面積を変化させることによって送風手段１５からの空気量を調節し、理論燃焼空気量近傍の送風量の空気を混合管２内に供給する。このようにして、理想的な空燃比に混合された燃料予混合ガスがバーナ本体１内に供給される。
【００２７】
次に、燃料予混合ガスは、燃焼体４内の金属細線６間の空隙を通過して燃焼体４の表面部の燃焼面１２近傍で、何らかの点火手段（図示せず）によって点火されると、燃焼体４の燃焼面１２近傍に存在する金属細線６が急激に高温化し、燃焼体４の燃焼面１２全体が、ほぼ瞬時に可視火炎がない高温の赤熱状態となる。この時、各金属細線６同士の接触面積は非常に小さいため金属細線６間の熱伝導が抑制されるため、燃焼体４の裏面部は燃料予混合ガスの流通によって冷却され、温度上昇が抑制される。また、燃焼体４内の金属細線６同士がこみいった空隙を縫うようにして燃料予混合ガスが通過するので、逆火の発生を防止できる。
【００２８】
また、燃料ガス量の調節手段１７によって燃料ガス量を変化させると、前記の作用により開閉機構１９が作動して、同時に燃焼空気量が調節される。したがって、燃料ガス量の変化と同期して燃焼空気量を理想的な空燃比に設定できるため、常に保炎性を高めることが可能で、結果として幅広い燃焼量可変範囲を確保できるバーナ１４が実現できる。
【００２９】
また、バーナ本体１の中央部を非燃焼領域１３としたことにより、対象となる被加熱物面の中央が集中的に加熱されることがなく均一な加熱状態を実現できる。
【００３０】
また、金属細線６の表面には酸化皮膜５が形成されているため、燃焼面１２の赤熱を輻射熱として効果的に放熱し、燃焼面１２の温度上昇を抑制できる。
【００３１】
さらに、燃焼体４にセラミックス８の繊維集合体９を用いた場合、耐熱耐食性に優れているので、燃焼体としては半永久的な使用が可能である。
【００３２】
したがって、赤熱の立上りが速く幅広い燃焼量可変範囲で安定燃焼が可能なバーナ１４を確保することができる。
【００３３】
（実施例２）
本発明の実施例２について図面を参照して説明する。図５は、本実施例の燃焼装置の構成図である。
【００３４】
実施例１と異なる点は、燃焼装置３０は、送風路３１内に送風制御手段を設けず、燃料ガス量の調節手段１７に連動して、送風手段１５への電圧出力を調節してファンの回転数を変化させる送風制御手段３２を設けた点である。さらに、送風制御手段３２は、燃料ガス量を減量させる場合、燃料ガス量の調節手段１７が燃料ガス量を低下させる動作より早く送風手段１５を制御し、燃料ガス量を増量させる場合は、燃料ガス量の調節手段が燃料ガス量を増大させる動作より遅く送風手段１５を制御するようにした点である。なお、実施例１と同一符号のものは同一構造を示し、説明は省略する。
【００３５】
次に、動作、作用について説明すると、一定の燃焼量でバーナ１４が燃焼している状態から、燃料ガス量を低下させる場合、燃料ガスの低下の信号が燃料ガス量の調節手段１７に入ると、同時に送風制御手段３２が送風手段１５への電圧出力を低下させてファンの回転数を減らし、バーナ本体１への燃焼空気量を低下させ、しかるのち、実際に燃料ガス量の調節手段１７が燃料ガス量を低下させる。また、逆に燃料ガス量を増大させる場合、まず燃料ガス量の調節手段１７が燃料ガス量を低下させ、しかるのち送風制御手段３２が送風手段１５への電圧出力を増大させてファンの回転数を上げ、バーナ本体１への燃焼空気量を増大させる。このようにして、燃料ガス量を変化させる場合は、常に燃料ガス量が燃焼空気量に対して多くなるような空燃比に設定されたのち、理論燃焼空気量に相当する空燃比に制御される。したがって、燃料ガス量を変化させる際の吹き消えを防止でき、送風路３１の開口面積を変化させるための機構は不要になり、構成を簡素化できる。
【００３６】
（実施例３）
本発明の実施例３について図面を参照して説明する。図６は、本実施例の燃焼装置を用いた調理器の断面図である。なお、実施例１と同一符号のものは同一構造を有し、説明は省略する。
【００３７】
図６において、調理器４０は、被加熱物４１を収納した焼成庫４２に、実施例１における燃焼装置２１を設け、焼成庫４２の上部に燃焼装置２１のバーナ１４を燃焼面１２を下方に向けて設けたものである。
【００３８】
次に動作、作用について説明すると、バーナ１４は、燃焼装置２１の動作によって理論燃焼空気量近くの空燃比で燃焼しており、赤熱の立上りが速く幅広い燃焼量可変範囲で安定燃焼が可能なバーナであることから、点火初期から直下の被加熱物４１を効率良く焼成調理するだけでなく、従来困難であった低燃焼量における保温も可能となり、広範な加熱調理を可能にすることができる。
【００３９】
（実施例４）
本発明の実施例４について図面を参照して説明する。図７は、本実施例のバーナを用いた別の調理器の断面図である。なお、実施例１と同一符号のものは同一構造を有し、説明は省略する。
【００４０】
図７において、調理器５０は、被加熱物５１を収納した焼成庫５２に、実施例１における燃焼装置２１を設け、焼成庫５２の上部に燃焼装置のバーナ１４を燃焼面１２を下方に向けて設け、焼成庫５２の後方の隔壁５３から送風手段１５と連結された攪拌羽根５４を焼成庫５２内に臨ませたものである。
【００４１】
次に動作、作用について説明すると、バーナ１４により高温の輻射熱と排気熱が焼成庫５２内に放出される。この時、攪拌羽根５４は送風手段１５と直結しているので、同時に回転し焼成庫５２内の熱気を攪拌し、焼成庫５２内の温度分布を均一化させる。したがって、焼成庫５２内に下部加熱手段が存在しなくても、被加熱物５１は全面から均一に焼成調理される。したがって、焼成庫５２内の有効調理容積が大きく確保できるため、比較的大きなものであっても余裕を持って調理することができる。
【００４２】
【発明の効果】
以上のように、本発明の燃焼装置によれば、バーナの燃焼面で瞬時に高温の赤熱状態が実現でき、燃焼量を変化させても吹き消えや逆火の発生を防止できるバーナが実現できる。またこの燃焼装置を調理器に用いることにより、効率の良い焼成調理から、従来は極めて困難であった庫内での保温に至るまで、広範な加熱調理が可能な調理器を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１における燃焼装置の構成図
【図２】本発明の実施例１の燃焼装置におけるバーナの正面図
【図３】本発明の実施例１におけるバーナの燃焼体の金属細線の繊維集合体の部分拡大図
【図４】本発明の実施例１におけるバーナの燃焼体のセラミックスの繊維集合体の部分拡大図
【図５】本発明の実施例２における燃焼装置の構成図
【図６】本発明の実施例３における調理器の断面図
【図７】本発明の実施例４における調理器の断面図
【図８】従来の燃焼装置におけるバーナの正面図
【符号の説明】
１　バーナ本体
４　燃焼体
５　酸化皮膜
６　金属細線
７　金属細線の繊維集合体
８　セラミックス
９　セラミックスの繊維集合体
１２、３１　燃焼面
１３　非燃焼領域
１４　バーナ
１５　送風手段
１６、３１　送風路
１７　燃料ガス量の調節手段
２０、３２　送風制御手段
２１、３０　燃焼装置
４０、５０　調理器
４２、５２　焼成庫
５４　攪拌羽根

Claims

金属細線またはセラミックスの繊維集合体からなるプレート状の燃焼体をバーナ本体に収納したバーナと、バーナ本体に送風路を介して連結した送風手段と、バーナ本体に連結した燃料ガス量の調節手段と、送風制御手段とを備え、燃料ガス量の調節手段と送風制御手段を連動させた燃焼装置。
送風制御手段は、燃料ガス量の調節手段と連動して、送風路内の開口面積を変化させた請求項１に記載の燃焼装置。
送風制御手段は、燃料ガス量の調節手段と連動して、送風手段への出力を変化させた請求項１に記載の燃焼装置。
送風制御手段は、燃料ガス量を減量させる場合は、燃料ガス量の調節手段より早く動作させ、燃料ガス量を増量させる場合は燃料ガス量の調節手段より遅く動作させた請求項１〜３のいずれか１項に記載の燃焼装置。
燃焼体は、金属細線またはセラミックスの繊維集合体をプレート状に圧縮固形化して構成した請求項１に記載の燃焼装置。
燃焼体は、Ｆｅ、Ｃｒを主成分とする耐熱耐食鋼からなる金属細線の集合体を焼結させて、金属細線の表面部に灰黒色または黒青色を帯びた酸化皮膜を形成した請求項１または５に記載の燃焼装置。
酸化皮膜は、Ａｌ_２Ｏ_３、ＳｉＯ_２、ＦｅＯ、Ｆｅ_３Ｏ_４、Ｆｅ_２Ｏ_３、Ｃｒ_２Ｏ_３、ＮｉＯの金属酸化物の内から選ばれた化合物を成分とした請求項６に記載の燃焼装置。
燃焼体は、Ａｌ_２Ｏ_３、ＳｉＯ_２、ＳｉＣ、Ｓｉ_３Ｎ_４のセラミックスの内から選ばれた化合物を成分とした請求項１または５に記載のバーナ。
請求項１〜８のいずれか１項に記載の燃焼装置を備え、バーナを下方に向けて焼成庫の上部に設けた調理器。
請求項１〜８のいずれか１項に記載の燃焼装置を備え、バーナを下方に向けて焼成庫の上部に設け、送風手段に連結した攪拌羽根を焼成庫内に設けた調理器。