赤外線燃焼装置
【課題】燃焼プレートを用いた赤外線燃焼装置において、燃焼量の低い状態での継続的な加熱を実現できるようにすることで、より低い燃焼量での加熱を含めたターンダウン比の拡大を可能にする。
【解決手段】燃焼プレート１０は、表面に分散配置された多数の頂部１０ａと頂部１０ａ間に形成された凹部１０ｂを有し、頂部１０ａにて点状の燃焼を行う点状燃焼手段と、凹部１０ｂにて燃焼プレート１０を赤熱するための燃焼を行う赤熱燃焼手段とを備え、点状燃焼手段による燃焼と赤熱燃焼手段による燃焼とを切り替える燃焼状態切り替え手段２３を備える。
【解決手段】燃焼プレート１０は、表面に分散配置された多数の頂部１０ａと頂部１０ａ間に形成された凹部１０ｂを有し、頂部１０ａにて点状の燃焼を行う点状燃焼手段と、凹部１０ｂにて燃焼プレート１０を赤熱するための燃焼を行う赤熱燃焼手段とを備え、点状燃焼手段による燃焼と赤熱燃焼手段による燃焼とを切り替える燃焼状態切り替え手段２３を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、赤外線燃焼装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
下記特許文献１，２には、セラミックプレートなどの耐火材からなる燃焼プレートが記載されている。この燃焼プレートは、火炎で燃焼することによって赤熱状態になり、赤外線バーナとして機能するものである。この従来技術では、燃焼プレートの表面に多数の突起を形成し、その突起の周囲に形成される凹溝に複数の炎孔を穿設したものであり、この炎孔による燃焼プレートの開孔率を５％〜２０％にすること、山形の突起の周囲に設ける凹溝の幅方向の断面形状を、両側壁を火炎により赤熱可能な傾斜角度で下流方向へ拡げ、火炎を滞留させる深さの台形状としたこと、などが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平８−２８５２３８号公報
【特許文献２】特開２００３−３５４０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
燃焼プレートを用いた赤外線燃焼装置は、赤熱された燃焼プレートから放出される赤外線エネルギーを利用して、調理、暖房、乾燥、熱処理などの各種用途に用いられる。このような赤外線燃焼装置は、燃焼プレートの全面を赤熱することで、所定の面積に渡って比較的均一に加熱することが可能になるが、赤熱状態になる前後では燃焼プレートの表面温度に大きな差があり、一旦赤熱状態になると８００℃を超える状態になるので、被加熱体をより低い温度で加熱し難い問題があった。
【０００５】
前述した特許文献２には、燃焼プレートの凹溝の幅方向の断面形状を燃焼時の火炎により両側壁を赤熱可能な傾斜角度とし、燃焼時に凹溝の下流方向への広がりで火炎を十分滞留させ、下流方向に開いた両側壁面の全面を赤熱することによって燃焼効率を向上させており、ターンダウン比を３／１程度まで拡大することができ、表面温度が約８００℃〜１１００℃以上の範囲に調整できることが記載されている。しかしながら、これにしても、ある程度の燃焼量から上の範囲での増減を調整しているにすぎず、より低い程度まで燃焼量を調整することには限界があった。
【０００６】
一方、調理や各種の用途で燃焼装置を用いる場合には、燃焼量を低く抑えた、所謂、とろ火状態を維持することが求められる。一例を挙げると、鉄板上で被加熱体を焦がさないように加熱する場合や容器内の液状被加熱体を噴き出さないように沸騰させながら加熱する場合などに、このとろ火状態が必要になる。これに対して、従来の燃焼プレートを用いた赤外線燃焼装置では、前述したように赤熱状態になるか否かで表面温度に大きな差があることから、とろ火状態のような低い燃焼量で加熱することができない問題があった。
【０００７】
本発明は、このような問題に対処することを課題の一例とするものである。すなわち、燃焼プレートを用いた赤外線燃焼装置において、燃焼量の低い状態での継続的な加熱を実現できるようにすることで、より低い燃焼量での加熱を含めたターンダウン比の拡大を可能にすること、低い燃焼量で所定の範囲を均一に加熱することができること、等が本発明の目的である。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
このような目的を達成するために、本発明による赤外線燃焼装置は、以下の構成を少なくとも具備するものである。
【０００９】
赤熱した燃焼プレートから赤外線を放出させる赤外線燃焼装置において、前記燃焼プレートは、表面に分散配置された多数の頂部と該頂部間に形成された凹部を有し、前記頂部にて点状の燃焼を行う点状燃焼手段と前記凹部にて前記燃焼プレートを赤熱するための燃焼を行う赤熱燃焼手段を備え、前記点状燃焼手段による燃焼と前記赤熱燃焼手段による燃焼とを切り替える燃焼状態切り替え手段を備えることを特徴とする赤外線燃焼装置。
【発明の効果】
【００１０】
このような特徴を有する本発明の赤外線燃焼装置は、表面に分散配置された多数の頂部と頂部間に形成された凹部を有する燃焼プレートを用い、点状燃焼手段により頂部にて点状に燃焼させることで燃焼プレートを赤熱状態にしない燃焼状態を形成できると共に、赤熱燃焼手段により凹部にて燃焼することで燃焼プレートを赤熱状態にする燃焼状態を形成でき、燃焼状態切り替え手段によって点状燃焼手段による燃焼と赤熱燃焼手段による燃焼を切り替えることができる。
【００１１】
これによって、点状燃焼手段による燃焼では、主に点状の燃焼のみでより燃焼量の低い状態を維持することができ、赤熱燃焼手段による燃焼では燃焼プレートから赤外線を放出させる燃焼量の高い状態を形成できることになり、燃焼量の低い状態から高い状態までターンダウン比を飛躍的に拡大することが可能になる。
【００１２】
また、点状燃焼手段による燃焼では、燃焼プレートの所定範囲全域で均一な燃焼を得ることができるので、燃焼量を低くした場合であっても、燃焼範囲内での加熱むらが生じない。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態に係る赤外線燃焼装置を説明する説明図である（同図（ａ）が燃焼プレートを示した平面図、同図（ｂ）が燃焼プレートの断面構造と赤外線燃焼装置の構造を示した概念図）。
【図２】本発明の実施形態における赤外線燃焼装置によって切り替えられる燃焼状態を示した説明図である。同図（ａ）は、点状燃焼手段による燃焼状態を示しており、同図（ｂ）は、赤熱燃焼手段による燃焼状態を示している。
【図３】本発明の実施形態に係る赤外線燃焼装置の他の形態例を示した説明図である。
【図４】本発明の実施形態に係る赤外線燃焼装置の他の形態例を示した説明図である。
【図５】本発明の実施形態に係る赤外線燃焼装置の他の形態例を示した説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。図１は本発明の一実施形態に係る赤外線燃焼装置を説明する説明図である（同図（ａ）が燃焼プレートを示した平面図、同図（ｂ）が燃焼プレートの断面構造と赤外線燃焼装置の構造を示した概念図）。本発明の実施形態に係る赤外線燃焼装置１は、赤熱して赤外線を放出させる燃焼プレート１０と、後述する点状燃焼手段，赤熱燃焼手段，燃焼状態切り替え手段を含む燃焼部２０を備えている。
【００１５】
燃焼プレート１０は、表面に分散配置された多数の頂部１０ａと頂部１０ａ間に形成された凹部１０ｂを有している。図示の例では、頂部１０ａは、燃焼プレート１０の表面に縦横並べて配置され、断面山状の凸部１０ｃの頂上部分に形成されている。頂部１０ａの配列は後述する点状燃焼を燃焼範囲内で均等に行うためには、等間隔に配列することが好ましいが、特にこれに限定されるものではない。また図示の例では凸部１０ｃが四角錐状に形成されているが、このような形態に特に限定されるものではなく、円錐状や多角錐状などであってもよい。
【００１６】
燃焼プレート１０には、多数の炎孔１１，１２が形成されている。炎孔１１は燃焼プレート１０の表面における頂部１０ａに形成されており、炎孔１２は燃焼プレート１０の凹部１０ｂに形成されている。炎孔１１の位置は燃焼プレート１０表面の頂部１０ａに特定されるが、炎孔１２の位置は凹部１０ｂの任意の位置に配置される。図示の例では、炎孔１２の位置は四角錐状の凸部１０ｃの周囲に均等間隔で配置されている。
【００１７】
燃焼プレート１０は、セラミックプレートなどで、耐火性があり、燃焼によって赤熱して赤外線を放出するものであればよい。例えば、コージライト・ムライト質耐火物などの耐火性が高いセラミックプレートが適する。前述した炎孔１１，１２はセラミックプレートに穿孔された孔によって形成することができる。
【００１８】
本発明の実施形態に係る赤外線燃焼装置１は、燃焼プレート１０の表面に火炎を形成するための燃焼部２０として、点状燃焼手段、赤熱燃焼手段、燃焼状態切り替え手段を備えている。点状燃焼手段は、燃焼プレート１０の頂部１０ａにて点状の燃焼を行うための手段であり、これによると、頂部１０ａのみでの点状燃焼により燃焼プレート１０を赤熱させない燃焼状態を得ることができる。赤熱燃焼手段は、燃焼プレート１０の凹部１０ｂでの燃焼で燃焼プレート１０を赤熱させるための手段である。これによると、燃焼プレート１０から赤外線が放出される燃焼状態が得られる。燃焼状態切り替え手段は、前述した点状燃焼手段による燃焼状態と前述した赤熱燃焼手段による燃焼状態とを切り替える手段である。
【００１９】
この燃焼状態切り替え手段で点状燃焼手段を動作させることで、点状火炎のみの比較的低い燃焼量を得ることができる。一方、燃焼状態切り替え手段で赤熱燃焼手段を動作させることで、燃焼プレート１０から赤外線が放出される比較的高い燃焼量を得ることができる。本発明の実施形態に係る赤外線燃焼装置は、このような燃焼状態の切り替えを実行することで、いわゆるとろ火状態を維持するような比較的低い燃焼量から赤外線を放出する比較的高い燃焼量まで広い範囲の燃焼量の調整が可能になり、より大きなターンダウン比を実現することが可能になる。
【００２０】
以下、本発明の具体的な一実施形態として、ガス燃焼を採用した燃焼部２０の構成を説明する。この燃焼部２０は、点状燃焼手段として、燃焼プレート１０の頂部１０ａに形成された炎孔１１と炎孔１１にガス供給するガス流路２１とを備えている。また、赤熱燃焼手段として、燃焼プレート１０の凹部１０ｂに形成された炎孔１２と炎孔１２にガス供給するガス流路２２とを備えている。更には、燃焼状態切り替え手段として、燃焼プレート１０における頂部１０ａの炎孔１１へのガス供給と凹部１０ｂの炎孔１２へのガス供給を切り替えるガス流路切り替え部（切り替え弁）２３を備えている。ガス流路２１，２２の一部は前述した燃焼プレート（セラミックプレート）１０に穿孔された孔によって形成することができる。
【００２１】
燃焼部２０のガス流路は、主ガス流路２４が２つの選択ガス流路２４Ａ，２４Ｂに分岐され、その分岐箇所にガス流路切り替え部２３が設けられている。そして、ガス流路切り替え部２３の切り替え動作によって、選択ガス流路２４Ａ，２４Ｂのいずれか一方へガスが供給され、選択ガス流路２４Ａが選択された場合には炎孔１１へのガス供給がなされ、選択ガス流路２４Ｂが選択された場合は炎孔１２へのガス供給がなされる。
【００２２】
図２は、本発明の実施形態における赤外線燃焼装置によって切り替えられる燃焼状態を示した説明図である。同図（ａ）は、前述した点状燃焼手段による燃焼状態を示している。この燃焼状態では、ガス流路切り替え部２３によって選択ガス流路２４Ａにガスが供給され、ガス流路２１を介して燃焼プレート１０の頂部１０ａにおける炎孔１１からガスを出射することで頂部１０ａに火炎Ｆ１を着火させる。火炎Ｆ１の着火は、燃焼部２０に図示省略の着火手段を設けることで行ってもよいし、別途の着火手段を炎孔１１に近づけることで行ってもよい。
【００２３】
同図（ａ）に示す燃焼状態では、点状の火炎Ｆ１が頂部１０ａに形成されるので、燃焼プレート１０自体の加熱を極力抑えることができ、この火炎Ｆ１による燃焼量で被加熱体の加熱や周囲への熱輻射が行われる。この場合には、燃焼プレート１０が燃焼する場合と比べて燃焼量を抑えることができ、所謂とろ火状態での加熱や熱輻射が可能になる。この燃焼状態は、被加熱体を１００〜８００℃程度で加熱するのに適する。
【００２４】
同図（ｂ）は、前述した赤熱燃焼手段による燃焼状態を示している。この燃焼状態では、ガス流路切り替え部２３の切り替えによって選択ガス流路２４Ｂにガスが供給され、ガス流路２２を介して燃焼プレート１０の凹部１０ｂにおける炎孔１２からガスを出射することで凹部１０ｂに火炎Ｆ２を着火させる。火炎Ｆ２の着火は、燃焼部２０に図示省略の着火手段を設けることで行ってもよいし、別途の着火手段を炎孔１１に近づけることで行ってもよい。
【００２５】
同図（ｂ）に示す燃焼状態では、火炎Ｆ２が凹部１０ｂに形成されるので、凹部に熱が蓄積されて燃焼プレート１０が積極的に加熱されて赤熱状態になり、燃焼プレート１０の表面からは赤外線Ｒｉが放出される。この場合には、前述した点状燃焼手段による燃焼状態と比べて高い燃焼量を得ることができ、８００℃程度以上で被加熱体を加熱することができる。ここでも、燃焼プレート１０の凹部１０ｂの幅方向の断面形状を燃焼時の火炎により両側壁を赤熱可能な傾斜角度とし、燃焼時に凹部１０ｂの下流方向への広がりで火炎を十分滞留させ、下流方向に開いた両側壁面の全面を赤熱することによって燃焼効率を向上させている。
【００２６】
図３は、本発明の実施形態に係る赤外線燃焼装置の他の形態例を示した説明図である（前述した形態例と同一部位は同一符号を付して重複説明を省略する）。この例では、燃焼プレート１０に空気流路１３を形成して、燃焼プレート１０の凸部１０ｃの傾斜面に沿って頂部１０ａに向けた空気流を形成している。これによると、図２（ａ）に示した燃焼状態（点状燃焼手段による燃焼状態）において、頂部１０ａに形成された火炎Ｆ１に向けて空気が供給されることになるので、火炎Ｆ１の火力を絞った場合でも火炎Ｆ１を継続的に保持することができる。これによって、燃焼プレート１０を赤熱させない低い燃焼量での燃焼状態を安定的に継続させることができる。
【００２７】
図４及び図５は、本発明の実施形態に係る赤外線燃焼装置の他の形態例を示した説明図である（前述した形態例と同一部位は同一符号を付して重複説明を省略する）。図４に示した例は、点状燃焼手段による燃焼状態と赤熱燃焼手段による燃焼状態の一方又は両方で、炎孔１１，１２へのガス供給量を調整可能にしている。すなわち、点状燃焼手段では、ガス流路切り替え部２３によって切り替えられる選択ガス流路２４Ａに流量調整弁２５Ａが設けられ、赤熱燃焼手段では、ガス流路切り替え部２３によって切り替えられる選択ガス流路２４Ｂに流量調整弁２５Ｂが設けられている。ガス流路切り替え部２３、流量調整弁２５Ａ，２５Ｂは、いずれも制御部２６からの制御信号によって切り替え又は調整動作が実行される。制御部２６は図示省略の操作入力部からの操作入力信号に応じて各種の制御信号を出力する。このようにガス供給量の調整を行うことで、点状燃焼手段による燃焼状態或いは赤熱燃焼手段による燃焼状態の一方又は両方で、微細且つ広範囲に燃焼量の調整を行うことができる。
【００２８】
図５に示した例は、点状燃焼手段が、設定範囲内の頂部１０ａの全てで点状の燃焼を行う全燃焼動作と設定範囲内の頂部１０ａの選択された一部で点状の燃焼を行う部分燃焼動作とを切り替え操作できるものである。すなわち、ガス流路２１から各炎孔１１へ連通するガス流路２１ａのそれぞれに開閉弁２７を設けている。この開閉弁２７は制御部２６からの制御信号によってそれぞれ個別に開閉制御できるようになっている。また、前述した例と同様に、ガス流路切り替え部２３及び流量調整弁２５Ｂは制御部２６からの制御信号によって切り替え又は調整動作が実行される。制御部２６は図示省略の操作入力部からの操作入力信号に応じて各種の制御信号を出力する。
【００２９】
このような例によると、点状燃焼手段は、燃焼プレート１０の表面に配列された多数の頂部１０ａの中から任意の頂部１０ａを選択してそこに火炎Ｆ１を形成することができる。また、燃焼プレート１０の全面から任意の設定範囲を選択してその範囲内の頂部１０ａに火炎Ｆ１を形成することができる。これによって、点状の火炎Ｆ１の密度を任意に調整できることになり、頂部１０ａに全点火した場合と比較して更に低く燃焼量を調整することができる。また、燃焼範囲を燃焼プレート１０上で任意の大きさに調整することができる。
【００３０】
以上説明したように、本発明の実施形態に係る赤外線燃焼装置１は、表面に分散配置された多数の頂部１０ａと頂部１０ａ間に形成された凹部１０ｂを有する燃焼プレート１０を用い、点状燃焼手段により頂部１０ａにて点状に燃焼させることで燃焼プレート１０を赤熱状態にしない燃焼状態を形成できると共に、赤熱燃焼手段により凹部１０ｂにて燃焼することで燃焼プレート１０を赤熱状態にする燃焼状態を形成でき、燃焼状態切り替え手段２３によって点状燃焼手段による燃焼と赤熱燃焼手段による燃焼を切り替えることができる。
【００３１】
これによって、点状燃焼手段による燃焼では、燃焼プレート１０から赤外線を放出させない燃焼でより燃焼量の低い状態を維持することができ、赤熱燃焼手段による燃焼では燃焼プレート１０から赤外線を放出させる燃焼量の高い状態を形成できることになり、燃焼量の低い状態から高い状態までターンダウン比を飛躍的に拡大することが可能になる。また、点状燃焼手段による燃焼では、燃焼プレート１０の所定範囲全域で均一な燃焼を得ることができるので、燃焼量を低くした場合であっても、燃焼範囲内での加熱むらが生じない。
【００３２】
以上、本発明の実施の形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこれらの実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。上述の各図で示した実施の形態は、その目的及び構成等に特に矛盾や問題がない限り、互いの記載内容を組み合わせることが可能である。また、各図の記載内容はそれぞれ独立した実施形態になり得るものであり、本発明の実施形態は各図を組み合わせた一つの実施形態に限定されるものではない。
【符号の説明】
【００３３】
１：赤外線燃焼装置，１０：燃焼プレート，２０：燃焼部，
１０ａ：頂部，１０ｂ：凹部，１０ｃ：凸部，
１１，１２：炎孔，２１，２２：ガス流路，
２３：ガス流路切り替え部（切り替え弁），
２４：主ガス流路，２４Ａ，２４Ｂ：選択ガス流路，
２５Ａ，２５Ｂ：流量調整弁，２６：制御部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、赤外線燃焼装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
下記特許文献１，２には、セラミックプレートなどの耐火材からなる燃焼プレートが記載されている。この燃焼プレートは、火炎で燃焼することによって赤熱状態になり、赤外線バーナとして機能するものである。この従来技術では、燃焼プレートの表面に多数の突起を形成し、その突起の周囲に形成される凹溝に複数の炎孔を穿設したものであり、この炎孔による燃焼プレートの開孔率を５％〜２０％にすること、山形の突起の周囲に設ける凹溝の幅方向の断面形状を、両側壁を火炎により赤熱可能な傾斜角度で下流方向へ拡げ、火炎を滞留させる深さの台形状としたこと、などが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平８−２８５２３８号公報
【特許文献２】特開２００３−３５４０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
燃焼プレートを用いた赤外線燃焼装置は、赤熱された燃焼プレートから放出される赤外線エネルギーを利用して、調理、暖房、乾燥、熱処理などの各種用途に用いられる。このような赤外線燃焼装置は、燃焼プレートの全面を赤熱することで、所定の面積に渡って比較的均一に加熱することが可能になるが、赤熱状態になる前後では燃焼プレートの表面温度に大きな差があり、一旦赤熱状態になると８００℃を超える状態になるので、被加熱体をより低い温度で加熱し難い問題があった。
【０００５】
前述した特許文献２には、燃焼プレートの凹溝の幅方向の断面形状を燃焼時の火炎により両側壁を赤熱可能な傾斜角度とし、燃焼時に凹溝の下流方向への広がりで火炎を十分滞留させ、下流方向に開いた両側壁面の全面を赤熱することによって燃焼効率を向上させており、ターンダウン比を３／１程度まで拡大することができ、表面温度が約８００℃〜１１００℃以上の範囲に調整できることが記載されている。しかしながら、これにしても、ある程度の燃焼量から上の範囲での増減を調整しているにすぎず、より低い程度まで燃焼量を調整することには限界があった。
【０００６】
一方、調理や各種の用途で燃焼装置を用いる場合には、燃焼量を低く抑えた、所謂、とろ火状態を維持することが求められる。一例を挙げると、鉄板上で被加熱体を焦がさないように加熱する場合や容器内の液状被加熱体を噴き出さないように沸騰させながら加熱する場合などに、このとろ火状態が必要になる。これに対して、従来の燃焼プレートを用いた赤外線燃焼装置では、前述したように赤熱状態になるか否かで表面温度に大きな差があることから、とろ火状態のような低い燃焼量で加熱することができない問題があった。
【０００７】
本発明は、このような問題に対処することを課題の一例とするものである。すなわち、燃焼プレートを用いた赤外線燃焼装置において、燃焼量の低い状態での継続的な加熱を実現できるようにすることで、より低い燃焼量での加熱を含めたターンダウン比の拡大を可能にすること、低い燃焼量で所定の範囲を均一に加熱することができること、等が本発明の目的である。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
このような目的を達成するために、本発明による赤外線燃焼装置は、以下の構成を少なくとも具備するものである。
【０００９】
赤熱した燃焼プレートから赤外線を放出させる赤外線燃焼装置において、前記燃焼プレートは、表面に分散配置された多数の頂部と該頂部間に形成された凹部を有し、前記頂部にて点状の燃焼を行う点状燃焼手段と前記凹部にて前記燃焼プレートを赤熱するための燃焼を行う赤熱燃焼手段を備え、前記点状燃焼手段による燃焼と前記赤熱燃焼手段による燃焼とを切り替える燃焼状態切り替え手段を備えることを特徴とする赤外線燃焼装置。
【発明の効果】
【００１０】
このような特徴を有する本発明の赤外線燃焼装置は、表面に分散配置された多数の頂部と頂部間に形成された凹部を有する燃焼プレートを用い、点状燃焼手段により頂部にて点状に燃焼させることで燃焼プレートを赤熱状態にしない燃焼状態を形成できると共に、赤熱燃焼手段により凹部にて燃焼することで燃焼プレートを赤熱状態にする燃焼状態を形成でき、燃焼状態切り替え手段によって点状燃焼手段による燃焼と赤熱燃焼手段による燃焼を切り替えることができる。
【００１１】
これによって、点状燃焼手段による燃焼では、主に点状の燃焼のみでより燃焼量の低い状態を維持することができ、赤熱燃焼手段による燃焼では燃焼プレートから赤外線を放出させる燃焼量の高い状態を形成できることになり、燃焼量の低い状態から高い状態までターンダウン比を飛躍的に拡大することが可能になる。
【００１２】
また、点状燃焼手段による燃焼では、燃焼プレートの所定範囲全域で均一な燃焼を得ることができるので、燃焼量を低くした場合であっても、燃焼範囲内での加熱むらが生じない。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態に係る赤外線燃焼装置を説明する説明図である（同図（ａ）が燃焼プレートを示した平面図、同図（ｂ）が燃焼プレートの断面構造と赤外線燃焼装置の構造を示した概念図）。
【図２】本発明の実施形態における赤外線燃焼装置によって切り替えられる燃焼状態を示した説明図である。同図（ａ）は、点状燃焼手段による燃焼状態を示しており、同図（ｂ）は、赤熱燃焼手段による燃焼状態を示している。
【図３】本発明の実施形態に係る赤外線燃焼装置の他の形態例を示した説明図である。
【図４】本発明の実施形態に係る赤外線燃焼装置の他の形態例を示した説明図である。
【図５】本発明の実施形態に係る赤外線燃焼装置の他の形態例を示した説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。図１は本発明の一実施形態に係る赤外線燃焼装置を説明する説明図である（同図（ａ）が燃焼プレートを示した平面図、同図（ｂ）が燃焼プレートの断面構造と赤外線燃焼装置の構造を示した概念図）。本発明の実施形態に係る赤外線燃焼装置１は、赤熱して赤外線を放出させる燃焼プレート１０と、後述する点状燃焼手段，赤熱燃焼手段，燃焼状態切り替え手段を含む燃焼部２０を備えている。
【００１５】
燃焼プレート１０は、表面に分散配置された多数の頂部１０ａと頂部１０ａ間に形成された凹部１０ｂを有している。図示の例では、頂部１０ａは、燃焼プレート１０の表面に縦横並べて配置され、断面山状の凸部１０ｃの頂上部分に形成されている。頂部１０ａの配列は後述する点状燃焼を燃焼範囲内で均等に行うためには、等間隔に配列することが好ましいが、特にこれに限定されるものではない。また図示の例では凸部１０ｃが四角錐状に形成されているが、このような形態に特に限定されるものではなく、円錐状や多角錐状などであってもよい。
【００１６】
燃焼プレート１０には、多数の炎孔１１，１２が形成されている。炎孔１１は燃焼プレート１０の表面における頂部１０ａに形成されており、炎孔１２は燃焼プレート１０の凹部１０ｂに形成されている。炎孔１１の位置は燃焼プレート１０表面の頂部１０ａに特定されるが、炎孔１２の位置は凹部１０ｂの任意の位置に配置される。図示の例では、炎孔１２の位置は四角錐状の凸部１０ｃの周囲に均等間隔で配置されている。
【００１７】
燃焼プレート１０は、セラミックプレートなどで、耐火性があり、燃焼によって赤熱して赤外線を放出するものであればよい。例えば、コージライト・ムライト質耐火物などの耐火性が高いセラミックプレートが適する。前述した炎孔１１，１２はセラミックプレートに穿孔された孔によって形成することができる。
【００１８】
本発明の実施形態に係る赤外線燃焼装置１は、燃焼プレート１０の表面に火炎を形成するための燃焼部２０として、点状燃焼手段、赤熱燃焼手段、燃焼状態切り替え手段を備えている。点状燃焼手段は、燃焼プレート１０の頂部１０ａにて点状の燃焼を行うための手段であり、これによると、頂部１０ａのみでの点状燃焼により燃焼プレート１０を赤熱させない燃焼状態を得ることができる。赤熱燃焼手段は、燃焼プレート１０の凹部１０ｂでの燃焼で燃焼プレート１０を赤熱させるための手段である。これによると、燃焼プレート１０から赤外線が放出される燃焼状態が得られる。燃焼状態切り替え手段は、前述した点状燃焼手段による燃焼状態と前述した赤熱燃焼手段による燃焼状態とを切り替える手段である。
【００１９】
この燃焼状態切り替え手段で点状燃焼手段を動作させることで、点状火炎のみの比較的低い燃焼量を得ることができる。一方、燃焼状態切り替え手段で赤熱燃焼手段を動作させることで、燃焼プレート１０から赤外線が放出される比較的高い燃焼量を得ることができる。本発明の実施形態に係る赤外線燃焼装置は、このような燃焼状態の切り替えを実行することで、いわゆるとろ火状態を維持するような比較的低い燃焼量から赤外線を放出する比較的高い燃焼量まで広い範囲の燃焼量の調整が可能になり、より大きなターンダウン比を実現することが可能になる。
【００２０】
以下、本発明の具体的な一実施形態として、ガス燃焼を採用した燃焼部２０の構成を説明する。この燃焼部２０は、点状燃焼手段として、燃焼プレート１０の頂部１０ａに形成された炎孔１１と炎孔１１にガス供給するガス流路２１とを備えている。また、赤熱燃焼手段として、燃焼プレート１０の凹部１０ｂに形成された炎孔１２と炎孔１２にガス供給するガス流路２２とを備えている。更には、燃焼状態切り替え手段として、燃焼プレート１０における頂部１０ａの炎孔１１へのガス供給と凹部１０ｂの炎孔１２へのガス供給を切り替えるガス流路切り替え部（切り替え弁）２３を備えている。ガス流路２１，２２の一部は前述した燃焼プレート（セラミックプレート）１０に穿孔された孔によって形成することができる。
【００２１】
燃焼部２０のガス流路は、主ガス流路２４が２つの選択ガス流路２４Ａ，２４Ｂに分岐され、その分岐箇所にガス流路切り替え部２３が設けられている。そして、ガス流路切り替え部２３の切り替え動作によって、選択ガス流路２４Ａ，２４Ｂのいずれか一方へガスが供給され、選択ガス流路２４Ａが選択された場合には炎孔１１へのガス供給がなされ、選択ガス流路２４Ｂが選択された場合は炎孔１２へのガス供給がなされる。
【００２２】
図２は、本発明の実施形態における赤外線燃焼装置によって切り替えられる燃焼状態を示した説明図である。同図（ａ）は、前述した点状燃焼手段による燃焼状態を示している。この燃焼状態では、ガス流路切り替え部２３によって選択ガス流路２４Ａにガスが供給され、ガス流路２１を介して燃焼プレート１０の頂部１０ａにおける炎孔１１からガスを出射することで頂部１０ａに火炎Ｆ１を着火させる。火炎Ｆ１の着火は、燃焼部２０に図示省略の着火手段を設けることで行ってもよいし、別途の着火手段を炎孔１１に近づけることで行ってもよい。
【００２３】
同図（ａ）に示す燃焼状態では、点状の火炎Ｆ１が頂部１０ａに形成されるので、燃焼プレート１０自体の加熱を極力抑えることができ、この火炎Ｆ１による燃焼量で被加熱体の加熱や周囲への熱輻射が行われる。この場合には、燃焼プレート１０が燃焼する場合と比べて燃焼量を抑えることができ、所謂とろ火状態での加熱や熱輻射が可能になる。この燃焼状態は、被加熱体を１００〜８００℃程度で加熱するのに適する。
【００２４】
同図（ｂ）は、前述した赤熱燃焼手段による燃焼状態を示している。この燃焼状態では、ガス流路切り替え部２３の切り替えによって選択ガス流路２４Ｂにガスが供給され、ガス流路２２を介して燃焼プレート１０の凹部１０ｂにおける炎孔１２からガスを出射することで凹部１０ｂに火炎Ｆ２を着火させる。火炎Ｆ２の着火は、燃焼部２０に図示省略の着火手段を設けることで行ってもよいし、別途の着火手段を炎孔１１に近づけることで行ってもよい。
【００２５】
同図（ｂ）に示す燃焼状態では、火炎Ｆ２が凹部１０ｂに形成されるので、凹部に熱が蓄積されて燃焼プレート１０が積極的に加熱されて赤熱状態になり、燃焼プレート１０の表面からは赤外線Ｒｉが放出される。この場合には、前述した点状燃焼手段による燃焼状態と比べて高い燃焼量を得ることができ、８００℃程度以上で被加熱体を加熱することができる。ここでも、燃焼プレート１０の凹部１０ｂの幅方向の断面形状を燃焼時の火炎により両側壁を赤熱可能な傾斜角度とし、燃焼時に凹部１０ｂの下流方向への広がりで火炎を十分滞留させ、下流方向に開いた両側壁面の全面を赤熱することによって燃焼効率を向上させている。
【００２６】
図３は、本発明の実施形態に係る赤外線燃焼装置の他の形態例を示した説明図である（前述した形態例と同一部位は同一符号を付して重複説明を省略する）。この例では、燃焼プレート１０に空気流路１３を形成して、燃焼プレート１０の凸部１０ｃの傾斜面に沿って頂部１０ａに向けた空気流を形成している。これによると、図２（ａ）に示した燃焼状態（点状燃焼手段による燃焼状態）において、頂部１０ａに形成された火炎Ｆ１に向けて空気が供給されることになるので、火炎Ｆ１の火力を絞った場合でも火炎Ｆ１を継続的に保持することができる。これによって、燃焼プレート１０を赤熱させない低い燃焼量での燃焼状態を安定的に継続させることができる。
【００２７】
図４及び図５は、本発明の実施形態に係る赤外線燃焼装置の他の形態例を示した説明図である（前述した形態例と同一部位は同一符号を付して重複説明を省略する）。図４に示した例は、点状燃焼手段による燃焼状態と赤熱燃焼手段による燃焼状態の一方又は両方で、炎孔１１，１２へのガス供給量を調整可能にしている。すなわち、点状燃焼手段では、ガス流路切り替え部２３によって切り替えられる選択ガス流路２４Ａに流量調整弁２５Ａが設けられ、赤熱燃焼手段では、ガス流路切り替え部２３によって切り替えられる選択ガス流路２４Ｂに流量調整弁２５Ｂが設けられている。ガス流路切り替え部２３、流量調整弁２５Ａ，２５Ｂは、いずれも制御部２６からの制御信号によって切り替え又は調整動作が実行される。制御部２６は図示省略の操作入力部からの操作入力信号に応じて各種の制御信号を出力する。このようにガス供給量の調整を行うことで、点状燃焼手段による燃焼状態或いは赤熱燃焼手段による燃焼状態の一方又は両方で、微細且つ広範囲に燃焼量の調整を行うことができる。
【００２８】
図５に示した例は、点状燃焼手段が、設定範囲内の頂部１０ａの全てで点状の燃焼を行う全燃焼動作と設定範囲内の頂部１０ａの選択された一部で点状の燃焼を行う部分燃焼動作とを切り替え操作できるものである。すなわち、ガス流路２１から各炎孔１１へ連通するガス流路２１ａのそれぞれに開閉弁２７を設けている。この開閉弁２７は制御部２６からの制御信号によってそれぞれ個別に開閉制御できるようになっている。また、前述した例と同様に、ガス流路切り替え部２３及び流量調整弁２５Ｂは制御部２６からの制御信号によって切り替え又は調整動作が実行される。制御部２６は図示省略の操作入力部からの操作入力信号に応じて各種の制御信号を出力する。
【００２９】
このような例によると、点状燃焼手段は、燃焼プレート１０の表面に配列された多数の頂部１０ａの中から任意の頂部１０ａを選択してそこに火炎Ｆ１を形成することができる。また、燃焼プレート１０の全面から任意の設定範囲を選択してその範囲内の頂部１０ａに火炎Ｆ１を形成することができる。これによって、点状の火炎Ｆ１の密度を任意に調整できることになり、頂部１０ａに全点火した場合と比較して更に低く燃焼量を調整することができる。また、燃焼範囲を燃焼プレート１０上で任意の大きさに調整することができる。
【００３０】
以上説明したように、本発明の実施形態に係る赤外線燃焼装置１は、表面に分散配置された多数の頂部１０ａと頂部１０ａ間に形成された凹部１０ｂを有する燃焼プレート１０を用い、点状燃焼手段により頂部１０ａにて点状に燃焼させることで燃焼プレート１０を赤熱状態にしない燃焼状態を形成できると共に、赤熱燃焼手段により凹部１０ｂにて燃焼することで燃焼プレート１０を赤熱状態にする燃焼状態を形成でき、燃焼状態切り替え手段２３によって点状燃焼手段による燃焼と赤熱燃焼手段による燃焼を切り替えることができる。
【００３１】
これによって、点状燃焼手段による燃焼では、燃焼プレート１０から赤外線を放出させない燃焼でより燃焼量の低い状態を維持することができ、赤熱燃焼手段による燃焼では燃焼プレート１０から赤外線を放出させる燃焼量の高い状態を形成できることになり、燃焼量の低い状態から高い状態までターンダウン比を飛躍的に拡大することが可能になる。また、点状燃焼手段による燃焼では、燃焼プレート１０の所定範囲全域で均一な燃焼を得ることができるので、燃焼量を低くした場合であっても、燃焼範囲内での加熱むらが生じない。
【００３２】
以上、本発明の実施の形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこれらの実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。上述の各図で示した実施の形態は、その目的及び構成等に特に矛盾や問題がない限り、互いの記載内容を組み合わせることが可能である。また、各図の記載内容はそれぞれ独立した実施形態になり得るものであり、本発明の実施形態は各図を組み合わせた一つの実施形態に限定されるものではない。
【符号の説明】
【００３３】
１：赤外線燃焼装置，１０：燃焼プレート，２０：燃焼部，
１０ａ：頂部，１０ｂ：凹部，１０ｃ：凸部，
１１，１２：炎孔，２１，２２：ガス流路，
２３：ガス流路切り替え部（切り替え弁），
２４：主ガス流路，２４Ａ，２４Ｂ：選択ガス流路，
２５Ａ，２５Ｂ：流量調整弁，２６：制御部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
赤熱した燃焼プレートから赤外線を放出させる赤外線燃焼装置において、
前記燃焼プレートは、表面に分散配置された多数の頂部と該頂部間に形成された凹部を有し、
前記頂部にて点状の燃焼を行う点状燃焼手段と前記凹部にて前記燃焼プレートを赤熱するための燃焼を行う赤熱燃焼手段を備え、
前記点状燃焼手段による燃焼と前記赤熱燃焼手段による燃焼とを切り替える燃焼状態切り替え手段を備えることを特徴とする赤外線燃焼装置。
【請求項２】
前記点状燃焼手段は、前記頂部に形成された炎孔と該炎孔にガス供給するガス流路とを備えて前記頂部に点状火炎を形成し、
前記赤熱燃焼手段は、前記凹部形成された炎孔と該炎孔にガス供給するガス流路とを備え、
前記燃焼状態切り替え手段は、前記頂部の炎孔へのガス供給と前記凹部の炎孔へのガス供給を切り替えるガス流路切り替え部を備えることを特徴とする請求項１記載の赤外線燃焼装置。
【請求項３】
前記頂部は、前記燃焼プレートの表面に縦横並べて配置され、断面山状の凸部の頂上部分に形成されていることを特徴とする請求項２記載の赤外線燃焼装置。
【請求項４】
前記燃焼プレートに空気流路を形成して、前記凸部の傾斜面に沿って前記頂部に向けた空気流を形成することを特徴とする請求項３記載の赤外線燃焼装置。
【請求項５】
前記燃焼プレートはセラミックプレートであり、前記炎孔及びガス流路の一部は、前記セラミックプレートに穿孔された孔によって形成されていることを特徴とする請求項２〜４のいずれか記載の赤外線燃焼装置。
【請求項６】
前記点状燃焼手段は、設定範囲内の前記頂部の全てで点状の燃焼を行う全燃焼動作と設定範囲内の前記頂部の選択された一部で点状の燃焼を行う部分燃焼動作とを切り替え操作できることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載された赤外線燃焼装置。
【請求項７】
前記点状燃焼手段は、前記頂部の炎孔へのガス供給量を調整可能にしたことを特徴とする請求項２記載の赤外線燃焼装置。
【請求項８】
前記赤熱燃焼手段は、前記凹部の炎孔へのガス供給量を調整可能にしたことを特徴とする請求項２又は７に記載の赤外線燃焼装置。
【請求項１】
赤熱した燃焼プレートから赤外線を放出させる赤外線燃焼装置において、
前記燃焼プレートは、表面に分散配置された多数の頂部と該頂部間に形成された凹部を有し、
前記頂部にて点状の燃焼を行う点状燃焼手段と前記凹部にて前記燃焼プレートを赤熱するための燃焼を行う赤熱燃焼手段を備え、
前記点状燃焼手段による燃焼と前記赤熱燃焼手段による燃焼とを切り替える燃焼状態切り替え手段を備えることを特徴とする赤外線燃焼装置。
【請求項２】
前記点状燃焼手段は、前記頂部に形成された炎孔と該炎孔にガス供給するガス流路とを備えて前記頂部に点状火炎を形成し、
前記赤熱燃焼手段は、前記凹部形成された炎孔と該炎孔にガス供給するガス流路とを備え、
前記燃焼状態切り替え手段は、前記頂部の炎孔へのガス供給と前記凹部の炎孔へのガス供給を切り替えるガス流路切り替え部を備えることを特徴とする請求項１記載の赤外線燃焼装置。
【請求項３】
前記頂部は、前記燃焼プレートの表面に縦横並べて配置され、断面山状の凸部の頂上部分に形成されていることを特徴とする請求項２記載の赤外線燃焼装置。
【請求項４】
前記燃焼プレートに空気流路を形成して、前記凸部の傾斜面に沿って前記頂部に向けた空気流を形成することを特徴とする請求項３記載の赤外線燃焼装置。
【請求項５】
前記燃焼プレートはセラミックプレートであり、前記炎孔及びガス流路の一部は、前記セラミックプレートに穿孔された孔によって形成されていることを特徴とする請求項２〜４のいずれか記載の赤外線燃焼装置。
【請求項６】
前記点状燃焼手段は、設定範囲内の前記頂部の全てで点状の燃焼を行う全燃焼動作と設定範囲内の前記頂部の選択された一部で点状の燃焼を行う部分燃焼動作とを切り替え操作できることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載された赤外線燃焼装置。
【請求項７】
前記点状燃焼手段は、前記頂部の炎孔へのガス供給量を調整可能にしたことを特徴とする請求項２記載の赤外線燃焼装置。
【請求項８】
前記赤熱燃焼手段は、前記凹部の炎孔へのガス供給量を調整可能にしたことを特徴とする請求項２又は７に記載の赤外線燃焼装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１１−１８５４５９（Ｐ２０１１−１８５４５９Ａ）
【公開日】平成２３年９月２２日（２０１１．９．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−４８２６６（Ｐ２０１０−４８２６６）
【出願日】平成２２年３月４日（２０１０．３．４）
【出願人】（０００２２０２６２）東京瓦斯株式会社 (1,166)
【出願人】（０００１４７２０２）株式会社成田製陶所 (5)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年９月２２日（２０１１．９．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月４日（２０１０．３．４）
【出願人】（０００２２０２６２）東京瓦斯株式会社 (1,166)
【出願人】（０００１４７２０２）株式会社成田製陶所 (5)
【Ｆターム（参考）】
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