JP2006501428A - 多孔質バーナー、及び少なくとも１つの多孔質バーナーを含む調理器具 - Google Patents

Abstract

本発明は、燃料としてのガス／空気混合気体の少なくとも１つの吸入口、及び／又は空気の少なくとも１つの吸入口、及び／又はガスの少なくとも１つの吸入口、及び／又は空気及び／又はガス及び／又は排気ガスの少なくとも１つの排出口を有するハウジングを備え、前記ハウジングは焼結された金属粉末及び／又は特にプレス成形されたメタルニットを少なくとも１つの形状安定的な多孔性の成形体の形態で有しており、その表面及び／又はその気孔空間には表面燃焼バーナーを形成するための火炎発生の反応ゾーンがある、特に調理器具のための多孔質バーナーに関する。さらに本発明は、中空体の内壁が特に分配装置の領域で不均一な圧力分布を受けるように空気流及び／又はガス流の一部又はガス／空気混合気体流の一部を分配可能なように、少なくとも区域的に多孔質バーナーの中空体に配置及び／又は成形された、ガス流及び／又は空気流及び／又はガス／空気混合気体流の一部を的確に方向付けるための少なくとも１つの分配装置を備える多孔質バーナーに関する。

Description

本発明は、燃料としてのガス／空気混合気体の少なくとも１つの吸入口、及び／又は空気の少なくとも１つの吸入口、及び／又はガスの少なくとも１つの吸入口、及び／又は空気及び／又はガス及び／又は排気ガスの少なくとも１つの排出口を有するハウジングを備える、特に調理器具のための多孔質バーナーに関するものであり、ならびに、少なくとも１つの多孔質バーナーを含む調理器具に関するものである。

さらに本発明は多孔質バーナーシステムに関し、ならびに、調理器具や加熱器具で熱生成及び／又は蒸気生成をするための多孔質バーナー及び多孔質バーナーシステムの利用法に関し、最後に、このような調理器具及び加熱器具に関する。

多孔質バーナーは当業者には十分に公知となっている。多孔質バーナーは一般的には中空スペースが空間的につながっている所定の燃焼室容積を備えるバーナーのことであり、この中空スペースを介して、又はこの中空スペースの内部で、所定の火炎ゾーンが形成される。公知の多孔質バーナーの実施形態は、たとえば米国特許第５，５２２，７２３号明細書、国際公開第９５／０１５３２号、ドイツ特許出願公開第１９９３９９５１Ａ１号明細書、及びドイツ特許第１９９０４９２１Ｃ２号明細書などに記載されている。多孔質バーナーを用いて、たとえば工業用のみならず家庭用の蒸気ボイラーや給湯ボイラーの設計サイズを小型化することができる。その理由は、熱エネルギーが放射を通じてだけでなく熱伝導によっても放出され、それによって熱伝達の対流の割合が減るからである。たとえばドイツ特許第１９９０４９２１Ｃ２号明細書には、放射型熱交換器及び対流型熱交換器に加えて、液体を加熱するのに適した多孔質バーナーも含んでいるハウジング容器が記載されている。ドイツ特許出願公開第１９８０４２６７Ａ１号明細書には、水蒸気及び／又は熱湯を生成するための、多孔質バーナーを備える大容量タンク型ボイラがある。

特に設計形態が複雑で周囲温度が高い場合、こうした条件下でしばしば発生する、たとえば圧力変動や負圧に起因する逆火又は火炎安定性欠如が、ドイツ特許出願公開第１９９３９９５１Ａ１号明細書では、多孔質バーナーの気孔サイズを流動方向で増大させることによって防止される。この場合、多孔性材料の１つのゾーンで、気孔サイズについてクリティカルなペクレ数が保たれており、これを上回っているときに火炎発生が行われ、下回っているときは火炎発生が抑制される。ドイツ特許出願公開第１９９３９９５１Ａ１号明細書に記載されているような多孔質バーナーでは、燃料／酸化剤混合気の反応は多孔性母材の内部で行われる。このような多孔性母材は、特に、耐熱性セラミックの球又は鞍状物からなる層状体によって作製される。したがってドイツ特許出願公開第１９９３９９５１Ａ１号明細書に記載の充填層は、気孔サイズの異なる充填材料からなる少なくとも２つのゾーンを備えている。国際公開第９５／０１５３２号も、低温度及び少ない有害物質放出で安定した火炎を生成するという問題に取り組んでいる。上記文献には、多孔質バーナーの多孔性を燃焼室に沿って変化させ、ガス／空気混合気体の流れ方向で見て吸入口から排出口に向かって気孔サイズが増加していくようにすることが記載されている。使用される多孔質バーナーの多孔性材料は、同じく、たとえば緩やかに層状に積み重ねた粒子の形態のバルク材料を焼結プロセスで固めたものによって得られる。最後に、多孔質バーナー技術の基本的な実施形態は欧州特許出願公開第０８４００６１Ａ１号明細書及びドイツ特許出願公開第２２１１２９７号明細書に記載されている。

上に挙げた従来技術から公知となっている多孔質バーナーでは、火炎形成の前提となる燃焼ガスと酸化剤の反応は、主として、又は全面的に、多孔性母材の内部で行われるのが普通である。したがって高温の反応生成物が火炎形成をすることなく燃焼中空スペースから外へ流出する。このような方式では、火炎が燃焼材料によって冷却されるという結果につながり、このことは、それ以上の火炎増殖や逆火を防ぐのを助ける。しかし燃焼素材やバーナー負荷が非常に小さく設定されている場合、それにもかかわらず逆火が発生する可能性がある。このことは、たとえばコンパクトな加熱器具の内部で、高い周囲温度によって燃焼室自体にも高い温度が生じている場合に起こるのが普通である。そうなると、十分な火炎冷却によってしか逆火を消すことができないことが多い。しかしそのためには、熱容量が高くて熱伝導性の優れた大量の素材が必要である。さらに、上述した多孔質バーナー装置に共通しているのは、バーナー表面全体にわたって最適化されたガス均質化とガス分布、ならびに十分な火炎安定性及び表面の形状安定性が、幾何学形態及び／又は材料の異なる複数の構成部品を使わなくては得られないことである。

多孔質バーナーをベースとする適当な平面炎バーナーは、従来、焼結された円板の形態でしか知られておらず、その一例が「Ｋａｓｋａｎ型」（Ｗ．Ｅ．Ｋａｓｋａｎ著“Ｔｈｅ ｄｅｐｅｎｄｅｎｃｅ ｏｆ ｆｌａｍｅ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｏｎ ｍａｓｓ ｂｕｒｎｉｎｇ ｖｅｌｏｃｉｔｙ”、第６回燃焼シンポジウム（Ｉｎｔ．）、Ｔｈｅ Ｗｉｌｌｉａｍｓ＆Ｗｉｌｋｉｎｓ Ｃｏｍｐａｎｙ，ボルチモア、１９５６年、１３４頁から１４３頁による）である。

平面炎バーナーにおいて、高度の火炎安定性、逆火の防止、ならびに炎の最前部を確実に一様かつ一定とすることは、普通は、均質性の高い多孔性材料でしか得られない。さもないと一般に不均等な流動経過が生じるからである。ところが均質性が十分に高い多孔性母材は、多くの場合、一定の部品サイズ以下のものしか具体化することができない。したがってバーナー設備の設計規模を拡大する際には、均等な流動経過及びこれに伴う諸特性に関する品質低下には目をつぶらなくてはならないのが普通である。

従来式の完全前混合バーナーは、特に表面燃焼バーナー又は平面炎バーナーも含めて、これまで一般に、穿孔パターン及び／又はスリットパターンを備える金属薄板で構成されており、たとえば円筒形の燃焼室内のバーナーとして公知となっている。さらに、混合気を近似的に均質な分布とするためには、前述した薄板の下側に、さらに大きな穿孔を備えた別の薄板が必要である。このような設計条件のもとで初めて、どの部位にも適量のガス／空気混合気体を供給できるように流動速度を調整することができるのが普通である。さらに公知の表面燃焼バーナーは、支持体構造の上に取り付けられた柔軟なメタルニット、又は穿孔したセラミック、又はワイヤクロスでも製作することができる。しかしながらガス均質化とガス分布のため、ならびに火炎安定性と表面の形状安定性のためには、やはり幾何学形態と材料が異なる複数の構成部品の組み合せが常に必要である。

一般に、これまで調理器具には電気式又はガス駆動式の加熱器を備える従来型の加熱システムが利用されてきた。このような加熱システムの効率を改善すれば、天然エネルギー資源を無駄にせず、有害物質の排出を減らすのに貢献できるはずである。

このように、サイズに関係なく、エネルギー効率が非常によくて有害物質が少なく、それに伴って経済効率も優れた加熱システムを備えている調理器具を利用できるのが望ましい。

さらに、現在入手することができる多孔質バーナーは、完全前混合されたガス／空気混合気体を使用した場合、組成の著しく異なることと、容積流量の非常に大きな可変性とを、低い表面負荷で実現することができるという特徴もしばしば備えている。特に均質な混合気が使用されれば、非常にわずかな排気ガス放出を得ることができる。とはいえこのような多孔質バーナーでも、バーナーがいわゆる低温状態にあり、使用する混合気が非常に低いエネルギー含有量しか有していない場合、たとえば空燃比が非常に高い場合及び／又は燃焼ガスの発熱量が少ない場合、火花点火による点火がしばしば失敗するという現象が観察される。たとえ火花点火が成功したとしても、上述したような条件のもとでは、点火火花によって持ち込まれるエネルギーだけでは、しばしば混合気の局所的な点火にしか十分でなく、これは、多孔性材料の付近の反応ゾーンは意図的に安定化されているためである。発生する反応熱が周囲を取り囲む材料によって吸収され、そのために点火ゾーンの混合気からエネルギーが奪われて、火炎形成のために必要な連鎖分岐反応が途絶えてしまう。

上に挙げた欠点は、点火エネルギーが高く点火周波数の高い強力な点火コイルの使用によって、及び／又は複数の点火電極を同時に利用することによって、程度の差こそあれ回避することができるものの、そのような措置によって追加の設計スペースを必要とするうえに追加のコストが生じ、そのために、ひいては多孔質バーナー特有の利点が制限されてしまう。同様のことは、点火コイル又は点火電極に代えて、電気雷管（自動点火装置）や点火バーナーを用いた恒常的な点火が意図されている場合についても当てはまる。

したがって本発明の課題は、特に調理器具用の多孔質バーナーを利用可能にすることであり、又は、当分野に属する多孔質バーナーの欠点を備えておらず、特に表面燃焼バーナー又は平面炎バーナーとして施工されている場合でも高い程度の火炎安定性と火炎均質性を備えているように、当分野に属する多孔質バーナーを改良することである。従って、本発明の他の課題は、できるだけ低いランニングコストと高いエネルギー効率で経済効率良く一定に加熱することができるように、当分野に属する調理器具を改良することである。最後に本発明の他の課題は、燃料混合気体のエネルギー含有量や多孔質バーナーの状態に関わりなく、改良された信頼度の高い点火を保証し、点火遅れの防止に役立つ多孔質バーナーを提供することである。

この課題は本発明によれば、焼結された金属粉末及び／又は特にプレス成形されたメタルニットを少なくとも１つの形状安定的な多孔性の成形体の形態で有しているハウジングを備え、その表面及び／又はその気孔空間に表面燃焼バーナーを形成するための火炎発生の反応ゾーンがある、多孔質バーナーによって解決される。これによって、場合によりたとえばハウジングの端部の所定の広い面積の排出口がなくても、成形体表面の全体がそれ自体で多孔性の構造によって本発明の多孔質バーナーの排出口を形成することができる。通常、本発明の多孔質バーナーは燃料としてのガス／空気混合気体の少なくとも１つの吸入口を備えている。これに追加して、又はその代替として、多孔質バーナー又は多孔質バーナーのハウジングは、空気の少なくとも１つの別の吸入口、及び／又はガスの別の吸入口を備えることができる。たとえば別個に供給される空気を二次空気として利用したり、あるいは多孔質バーナーの構成部品を冷却するために利用することができる。特に調理器具の場合も含めて、いわゆる完全前混合式のバーナーシステムを採用するのが好ましい。

本発明の多孔質バーナーは、たとえば調理器具、特にガス加熱式の調理器具における熱生成及び／又は蒸気生成のために利用することができ、さらには、たとえば家庭用設備技術における加熱（暖房）用ボイラーやガス加熱（暖房）器具といった加熱（暖房）器具でも、特に円筒形の燃焼室が用いられる場合に利用することができる。

たとえば調理器具で使用される本発明の多孔質バーナーは、部分的に前混合式の多孔質バーナー、ならびに特に完全前混合式の多孔質バーナーであってよい。この場合、バーナーはたとえば端部で好ましくは閉じられた特に円筒形の管を形成していてよい。管の円周に分散された状態で設けられたガス排出開口部を取り付けるのが、格別に好ましいことが判明している。

このとき本発明によれば、成形体は実質的に中空体であり、特に中空円筒であることが意図されていてよい。さらに、適当な中空体は任意の幾何学形状を備えていてよく、たとえば断面が楕円形、三角形、正方形、長方形、あるいは任意の多角形をなしていてよい。適当な中空体は、所定の広い面積の排出開口部を全面的に省略することもでき、ガス／空気混合気体を取り入れるために少なくとも１つの所定の開口部だけを備える、たとえば楕円形、円形、又は円筒形として施工されていてよい。中空体を使用することで、簡単な方法で、一様な炎の前線（最前部）のためにできるだけ広い表面積を形成することが可能である。

成形体が少なくとも１つの保持部材及び／又は取付部材、特に溝、バネ、フランジ、及び／又はねじ山を含んでいる多孔質バーナーを利用可能であるのが、非常に好ましいことが判明している。このように保持・取付部材は、本発明の多孔質バーナーによって、たとえばプレス成形されたメタルニットからなる形状安定的な成形体へすでに統合されていてよく、それにより、本発明の多孔質バーナーの製造コストを抑えることができ、大量生産向けの製造もはるかに容易に実施することができる。当然ながら、形状安定的な成形体を取付のために、たとえば燃料混合気体を供給する管へ単に溶接することもできる。このことは、管と形状安定的な成形体がいずれも一致する断面を有していれば、たとえば成形体が円筒形に構成されていて管が円形の断面を有していれば、格別に簡単に実現することができる。

保持・取付手段が多孔質バーナーの多孔性の成形体材料に直接組み込まれることによって、構成部品の取扱性と最小化に関して格別な利点が得られる。たとえば多孔体にねじ山を刻設することができる。したがって追加の保持手段又は取付手段が必要なく、これらを多孔質バーナーに連結するための連結技術も必要ない。

本発明の別の態様では、有利には溝を形成しながら特に領域的に相互に結合された、少なくとも区域的に形状接合により互いに当接する少なくとも２つの成形体を含む多孔質バーナーが意図される。形状安定的な成形体を形状接合によって組み合せることにより、均等なガス通過又は均等な流動経過という観点での欠点に目をつぶる必要なく、たとえば大型設計の多孔質バーナーを具体化することができる。２つ又はそれ以上の接合された成形体は、段差又は溝を介して安定的な結合状態に入る。この場合、それぞれ隣接する成形体がたとえばバネはぎ継手を介して同一平面上で互いに堅固に結合することができ、又は互いに差し込むことができ、追加の取付手段を必要とすることがないと格別に好ましい。ただし、結合された成形体部材を溶接点によって互いに恒久的に固定することが必要になる可能性がある。このとき成形体は、互いに当接する非常に少数の部位でのみ相互に結合され、それによって外れないよう固定されるのが好ましい。それにより、一定の材料厚さが接合部位の領域でもほぼ維持されるので、均等な流動経過が保証される。上に述べた種類の成形体が非常に大きく、多孔性材料の高い均質性とこれに伴うできるだけ均等な流動経過とを必ずしも維持することができない場合には、先ほど説明した実施形態によって、バーナー表面全体にわたってきわめて均等な流動経過を備える比較的大きい型式の多孔質バーナーを利用可能である。一つの有利な実施形態では、形状安定的な成形体、特に中空体はそれぞれの端部領域又は頭部面のところで、それぞれの端部領域又は頭部面が形状に関して相互に対応するように構成され、それにより、たとえば成形体の前側領域が他方の成形体の後側領域に、特に同一型式の成形体の後側領域に、できるだけ正しい見当で嵌め込まれる。それにより、長さに関して任意に変更可能であるにもかかわらず、均質性に関わる欠点に目をつぶらなくてよい多孔質バーナーを得ることができる。

このように本発明の多孔質バーナーは、そのような２つ又はそれ以上の多孔質バーナーを相互に結合させることができるように構成された多孔質バーナーとして、安定した形状にすることができ、又は安定した形状で存在しているという格別な利点があることが判明している。たとえば、相互に結合されるべき隣接する多孔質バーナーセグメントを、それぞれ結合されるべき区域において、他の取付手段を必要とすることなく互いに差し込めるように構成することができる。一つの実施形態では、たとえば多孔質バーナーセグメントの開いた端部区域が少なくとも１つの溝を備えていてよく、この端部区域を、隣接する多孔質バーナーセグメントの少なくとも１つのバネを備える端部区域と正しい見当で結合することができる。この場合、使用する多孔質バーナーの形状安定性はすでに製造時に金属粉末の焼結を通じて、ならびにメタルニットのプレス成形を通じて達成されており、それ以外の機械的な支持部材を必要とすることがない。当然ながら、２つの多孔質バーナーを互いに対応する溝／バネ部材によって結合するばかりでなく、３つ又はそれ以上の多孔質バーナー又は多孔質バーナーセグメントを前述の結合技術で、統一的な多孔質バーナーを構成するように相互に結合することが可能である。このように組み合された多孔質バーナーの端部にあるものは、たとえば多孔性バーナー材料の形態の閉鎖部を備えているのが好ましく、それにより、多孔質バーナーが排出開口部を有していないことになる。一体的な多孔質バーナー及び多孔質バーナーセグメントは、たとえば円筒形に構成されていても円錐形に構成されていてもよい。同様のことは、複数の多孔質バーナーセグメントで構成される多孔質バーナーについても当てはまる。この場合、多孔質バーナーは、その端部に向かう方向へ先細になっているのが好ましい。

このとき本発明によれば、互いに当接する少なくとも２つの成形体の材料密度が実質的に一致することが意図されていてよい。

さらにこの関連では、互いに接合された２つの成形体の結合部位の領域における材料密度が、これらの成形体の少なくとも１つの材料密度に実質的に相当しているのが有利な実施形態であることが判明している。

本発明によるさらに別の実施形態は、成形体の表面が、成形体の基本面とは異なる少なくとも１つの不規則部、特に少なくとも１つの陥入部及び／又は隆起部を有していることを特徴としている。陥入部及び／又は隆起部によって、すなわち成形体の表面における不規則部によって、通常、実質的に二次元の反応ゾーンが形成されることが防止される。したがって、一貫して統一的な表面を備えているのではない表面、すなわち、たとえば一様に繰り返される構造を備えているのではない表面が好ましい。そのためには材料厚さが異なっている成形体、特に中空体を使用すれば足りるのが通例であり、これは、特にこれらが焼結された金属粉末をベースとしている場合である。これだけですでに、自己励起された振動がバーナー表面で発生することが防止される。形状安定的な、特にプレス成形されたメタルニットの表面は、一般に、前述した共振現象を抑制するのにそれ自体ですでに十分不規則であるが、当然ながら、同じく異なる厚さを備えていてもよい。

それに応じて一つの実施形態は、成形体の壁厚が変化しており、特に少なくとも２つの異なる厚さを有することを意図している。それに応じて中空体の壁厚は、この実施形態では中空体の内部で一定でなくてもよい。

本発明の意味における有利な多孔質バーナーは平面炎バーナーである。

格別に有利な多孔質バーナーは、成形体が少なくとも領域的に、特にメタルニットの領域で、約２．５から約５ｇ／ｃｍ³の範囲内の圧縮密度、特に約２．８から約４．５ｇ／ｃｍ³の圧縮密度を有することを特徴としている。比較的低い圧縮密度は圧力損失が少ないので一般に低い送風機出力を必要とするのに対して、比較的高い圧縮密度により、いっそう均等な反応ゾーンを実現することができる。本発明に基づいてプレス成形されたメタルニットは、焼結された金属粉末成形品と同じく、それ自体としてすでに形状安定的であり、たとえば的確な混合気体誘導のために、あるいは形状付与のために、たとえば穿孔のある薄板の形態をとる何らかの安定化部材を機能性のある平面炎バーナーの提供のために必要とすることがない。

さらにこの場合、メタルニットの線材直径が約０．１から約０．４ｍｍの範囲内にあり、特に約０．１６から約０．２８ｍｍの範囲内にある多孔質バーナーが好ましい。圧縮密度に加えて、線材の太さを通じて、すなわちニットにおける線材直径及び／又はプレス成形される線材の本数を通じて、プレス成形されたメタルニットをベースとする本発明の多孔質バーナーの多孔性に影響を及ぼすことができる。メタルニットがたとえば比較的太い１本の線材だけで構成されていれば、その多孔質バーナーは、気孔サイズが実質的に一致する比較的大きな気孔を有しているのが普通である。逆に、たとえば比較的直径の小さい３本の線材を使用すれば、一般に、同じ圧縮密度でさまざまに大きさの異なる気孔が得られる。ただしこのような気孔は、多くの場合、直径に関しては前述した実施形態を下回っている。

それに応じてメタルニットを含む本発明の多孔質バーナーは、１本から５本、特に１本、２本、又は３本の金属線を備えているのがさらに好ましい。

このとき本発明によれば、メタルニットがプレス成形の前に軸方向又は半径方向に巻き付けられた状態で存在していることが意図されていてよい。

さらに、２０から３００Ｗ／ｃｍ²の範囲内、特に３０から２６０Ｗ／ｃｍ²の範囲内の表面負荷を利用可能な本発明による多孔質バーナーが好ましい。それに応じて、本発明の多孔質バーナーでは２００Ｗ／ｃｍ²以上のときでさえ火炎が上昇することがない。このとき最大の表面負荷はしばしばメタルニットによってではなく、空気供給及び／又はガス供給の送出能力によって制限される。表面負荷の下限は、通常、高い熱伝導性の結果として、火炎が金属表面に当ることで消えることによって形成される。たとえば圧縮密度が約３，８ｇ／ｍ³の、たとえば１．４８２８等の耐熱性鋼材をベースとする３本線のメタルニットにより、約３０から１６０Ｗ／ｃｍ³の範囲内の表面負荷を容易に具体化することができる。それにより、本発明の多孔質バーナーは火炎の消火と火炎の上昇との間で可能な非常に広い動作状態のスパンを可能にし、それに伴って１：５以上の出力変調範囲をも可能にする。たとえば約７０Ｗ／ｃｍ²の表面負荷の場合、約λ＝１，２の空燃比で白熱するメタルニットが得られる。空燃比が下がればこれよりも高い出力で白熱が開始され、空燃比が高くなれば非常に低い出力ですでに表面が放射をする。白熱が強くなるにつれて、放射を介して反応ゾーンから運ばれる熱量の割合も次第に増えていく。

本発明による別の実施形態では、金属粉末及び／又はメタルニットは、酸化物層を形成する少なくとも１つの金属及び／又は合金を含んでおり、特にクロム及び／又はアルミニウムを含む合金を含んでいることが意図される。焼結されるべき金属粉末、ならびに特にメタルニットの適当な金属及び合金としては、たとえば耐熱鋼などの耐熱性材料を考慮の対象とするのが好ましい。これには、たとえば低炭素のオーステナイト化されたクロム鋼、ニッケル鋼、マンガン鋼などの高合金鋼が該当する。一例として耐熱鋼１．４８２８（Ｘ１５ ＣｒＮｉＳｉ ２０−１２）を挙げておく。さらに、表面に酸化物層を形成することができ、それによって成形体が保護層を備えることができる金属又は合金も良く適している。格別に好適な合金はアルミニウム割合及び／又はクロム割合を有しており、あるいはこれらの金属が組み合されている。一つの好適な材料は、たとえば材料番号１．４７６７（ＣｒＡｌ ２０ ５）の合金、ならびに材料番号１．４７６７５の合金である。

さらに別の態様では、本発明に課される課題は、ガス流及び／又は空気流及び／又はガス／空気混合気体流の一部を的確に方向付けるための少なくとも１つの分配装置を備える多孔質バーナーによって解決され、この分配装置は、中空体の内壁が特に分配装置の領域で不均質な圧力分布を受けるように空気流及び／又はガス流又はガス／空気混合気体流の一部を分配可能なように、少なくとも区域的に多孔質バーナーの中空体に配置可能及び／又は成形可能である。

従来の多孔質バーナーの中空スペースでは、ガス／空気混合気体が実質的に均等に中空スペースへ入っていくのに対して、本発明の装置は、ガス／空気混合気体流の一部を多孔質バーナー中空体の内壁の一領域に向けて的確に方向転換させることができる。この選択された内壁の領域には、中空体の周囲の領域よりも強い圧力でガス／空気混合気体が供給される。

一つの有利な実施形態では、分配装置が案内板であることが意図される。

さらにこの場合、分配装置が基本的に金属材料及び／又はセラミック材料を含んでおり、たとえば特殊鋼で製作されていることが意図されていてよい。

中空体に入ってくるガスが部分的に中空体の内壁の一領域に向かって方向転換することが保証される限りにおいて、分配装置はたとえばプレート又は三次元形成物の形態で、たとえば楔の形態で、少なくとも区域的に中空体に設けられていてよい。この分配装置は、たとえば傾斜した、すなわち一定の角度で中空体に突入する、任意に成形された偏向構造部又は方向転換構造部であってよい。当然ながら分配装置は、特に案内板は、平坦な偏向面又は方向転換面を有するだけでなく任意に成形されていてよく、その前提条件となるのは、分配装置の取付及び／又は形態が、前述したように、入ってくる燃焼ガスの部分的な方向転換を可能にすることである。たとえば分配装置又は案内板は円形、楕円形、又は方形の断面を有することができる。原則として分配装置の断面形状は、多孔質バーナー中空体の断面形状に合わせて常に容易に適合化することができる。さらに分配装置又は案内板は折れ曲がるように、環状に、階段状に、又は湾曲するように構成されていてよい。

別の実施形態では、分配装置又は案内板が少なくとも１つの通過部又は開口部を有していると好ましいことが判明している。このように穿孔された分配装置を使用することで、方向転換させられるべきガスの量へ格別に効率的に影響を及ぼすことができるとともに、常に十分な量の燃焼ガスが、多孔質バーナーの中空体の分配装置に後続する残存区域に到達することを保証することができ、それにより、気孔空間又はその表面の全体を火炎形成のために利用することができる。

格別に有利な実施形態では、分配装置にある通過部の大きさを、特に多孔質バーナーの作動中に可変である。このようにして、たとえば燃料混合気体の組成の変化に即座に対応して、多孔質バーナー全体にわたって一定に保たれる連続的な火炎形成を確保することが可能である。

さらに本発明の多孔質バーナーは、多孔質バーナーの吸入口と連結可能な、空気及び／又はガスのための少なくとも１つのバーナー管を備えている。このバーナー管は、一般に、供給配管の構成要素である。

分配装置は、中空体にでもバーナー管にでも区域的に設けることができ、あるいは、全面的に中空体やバーナー管の内部に取り付けられていてもよい。

この場合、分配装置が少なくとも区域的にバーナー管及び／又は中空体に取付可能であることが意図されていてよい。一般に、分配装置が１つ又は２つの溶接点でバーナー管の内側に取り付けられていれば十分である。

この場合、分配装置が中空体と直接的な連結部を有していないと好ましいことが判明している。

さらに別の有利な実施形態は、分配装置の偏向面、特に案内板の偏向面が、中空体の中心軸に対して、特に中空円筒の中心軸に対して傾いていることを特徴としている。

原則として、多孔質バーナー中空体の内面における選択された領域へ優先的に、すなわち高い圧力で燃料混合気体を供給するためには、中空体の中心軸に対して、たとえば案内板がわずかに傾いているだけで十分である。１０から４５°の範囲内、特に１５から３０°の範囲内の傾斜角が格別に好ましいことが判明している。当然ながら分配装置が羽根形状を有していてもよく、又は湾曲するように構成されていてもよい。

ガス／空気混合気体の流動方向の方向における分配装置の最大の断面積が、分配装置の領域における中空体の断面積の５０％以上、特に５５から７５％である場合に、最善の結果が得られるのが通例である。常に十分な燃焼ガスが分配装置の縁部を通過して、及び／又は分配装置の開口部を通り抜けて、多孔質バーナー中空体の分配装置に後続する区域に到達するのが好都合である。

本発明のさらに別の実施形態は、本発明による少なくとも１つの多孔質バーナーと、多孔質バーナーの吸入口と連結可能な空気及び／ガスの少なくとも１つの供給管と、及び／又は少なくとも１つの点火装置とを含む多孔質バーナーシステムを対象としている。

このとき本発明によれば、形状安定的な成形体の少なくとも１つの吸入口が保持部材及び／又は取付部材によって、特にフランジ及び／またねじ山によって、空気及び／又はガスの少なくとも１つの供給管及び／又はバーナー管と連結されることが意図されていてよい。
さらに本発明によれば、形状安定的な成形体の少なくとも１つの吸入口が、空気及び／又はガスの少なくとも１つの供給管及び／又はバーナー管に少なくとも部分的に溶接されていることが意図されていてよい。

この場合、さらに本発明によれば、成形体の外面の領域にある点火装置は、対応する内面に対して分配装置が最小の間隔を有している領域に配置されていることが意図されていてよい。それに応じて、たとえば点火電極等の点火装置は、迂回するように案内された燃焼ガス混合気体が多孔質バーナー壁部から外に出るところに設けられるのが好ましく、それによって通常は最初の火花で火炎が発火する。その後、反応の前線が拡大していく。

さらに本発明の別の態様では、少なくとも１つの多孔質バーナーを含む、特に本発明による多孔質バーナーを含む、又は本発明による多孔質バーナーシステムを含む調理器具によって、特にガス加熱式の調理器具によって、前述の課題が解決される。調理器具としては、閉鎖系をもつ調理器具でも開放系をもつ調理器具でも考慮の対象となる。ガス加熱式の調理器具、特に、表面燃焼バーナー又は平面炎バーナーとして機能する多孔質バーナーを備えるガス加熱式の調理器具を利用するのが好ましい。この場合、たとえば台所用調理器具などの小型調理器具も、たとえば大型調理場で使用される商業用の調理器具と同じく、多孔質バーナー、特に本発明による多孔質バーナーを備えていてよい。本発明による多孔質バーナーの好適な利用分野は、たとえば蒸気調理器具やいわゆる複合型高圧がまなどである。

本発明の多孔質バーナーにより、非常に高い程度の火炎安定性が達成される。それと同時に逆火が実質的に完全に防止される。それに応じて、表面燃焼バーナーとして統一された一定の炎の前線を一貫して有し、特に平面炎バーナーとして好適な、均質性が高く流動経過が均等な多孔性材料を備える多孔質バーナーが提供される。本発明の多孔質バーナーにより、いわば二次元の平面炎がバーナー表面全体にわたって維持される。本発明による調理器具は非常に高い効率を備えており、きわめて高い経済効率で、すなわちたとえば資源を節約しながら少ない有害物質で作動することができる。このとき熱の注入が非常に均等であり、しかも直接的かつ簡単なやり方で正確に調節、制御することができる。驚くべきことに、小型に設計された本発明の調理器具によっても、上に説明したような特性を具体化することができる。それにより、本発明の調理器具はたとえば従業員食堂を運営するための大型調理場でも、レストランや居酒屋などでも利用することができる。このように、表面燃焼バーナーが内部に格納された調理器具を容易に利用可能である。

さらに本発明の根底には、多孔質バーナー中空体の内部空間に取り付けられた分配装置又は案内装置によって、導入又は吹き込まれるガス／空気混合気体の少なくとも一部がその中空体の内壁の特定の領域へ的確に供給されるという驚くべき知見がある。このようにして、火花で点火するために常に十分な燃料の供給を高い信頼度で実現することができる。特に、この多孔質バーナーはその初期状態に関わりなく、かつガス／空気混合気体の品質に関わりなく、申し分なく点火することができる。ガス／空気混合気体が所定の領域の内部で優先的に多孔性中空体を通って外に出ることにより、この優先的な燃料排出口の領域に取り付けられた従来式の点火装置だけで反応を開始させ、また維持することができる。このように設計的にコストの少ない方策だけで、本発明の多孔質バーナーは多種多様な反応条件のもとで申し分なく高い信頼度で機能する。さらに、多孔質バーナーのコンパクトな設計形態という観点で犠牲を払わなくてもよいという利点がある。たとえば、多孔質バーナーの表面と燃焼室境界部との間隔を非常に短く抑えることができるという格別な利点がある。このことは、従来の型式のバーナーでは容易に実現することができなかった。間隔の短縮には必ず流動速度の上昇が伴い、そのような流動速度がこれまでは火炎の消滅にしばしばつながっていたからである。さらに、一定に保たれた高い程度の火炎安定性が実現されるとともに、逆火が事実上完全に防止される。

本発明のその他の構成要件や利点は、模式的な図面を参照しながら本発明の有利な実施形態について一例を詳しく説明する以下の説明から明らかである。

図１に示す調理器具１は、熱風を生成するための本発明の多孔質バーナー４を備える内部空間２を含んでいる。代替的又は追加的に、多孔質バーナー４又はさらに別の多孔質バーナー（図示せず）によって蒸気を生成することもできる。バーナー機能を監視するために、各々の多孔質バーナー４は、電離電流センサの形態の図示しないセンサと、それぞれ１つの図示しない点火装置とを含んでいる。多孔質バーナー４は、第１のガス栓（図示せず）を介在させながら供給配管６を通じて燃焼ガス又は燃焼ガス混合気体の供給を受ける。このガス栓は圧力制御、量の調整、及び場合によりガス濾過の機能を担っている。多孔質バーナー４は中空円筒として構成されており、多孔質体を形成する成形体に一体的に組み込まれたねじ山を端部のところに備えている（図示せず）。このねじ山を介して、本実施形態ではプレス成形されたメタルニットとして設けられている形状安定的な成形体７を基部８と直接ネジ止めすることができ、それにより、さまざまな多孔質バーナー４又は成形体７を簡単かつ単純なやり方で相互に交換することをさらに可能にする別の構成部品を必要とすることなく、すでに供給配管６との確実な連結が保証されている。

図２には、多孔質バーナー４’の模式図を断面図で見ることができる。多孔質バーナー４’の中空円筒状の成形体７’の壁部１０は、成形体壁部１０の異なる厚さに由来する不規則部１２及び１４を成形体の表面１６に備えている。このように構成された本発明の多孔質バーナーでは、燃焼に起因して自己励起される振動現象が発生しなくなるのが通常である。成形体７’の不規則部１２及び１４が互いに噛み合うことのできる溝として構成されることによって、形状接合により相互に接合することのできるこれらの成形体７’で、さらに大きな設計の多孔質バーナーを製作することができる。この場合、第１の成形体７’の溝１２が第２の成形体７’の溝１４に嵌め込まれ、さらに第２の成形体の自由溝１２を第３の成形体７’の溝１４と形状接合により組み合わせることができる。

図３には、バーナー管２４を備える本発明の多孔質バーナー４’’と、これに接続された供給管２６と、供給管２６と直接連結されたフランジ２８とを含む、別案による本発明の多孔質バーナーシステム３’を見ることができる。フランジ２８は、たとえば調理器具の調理スペースあるいは調理器具の蒸気生成ユニットに取り付けるために複数のネジ穴３４を有している。フランジ２８には、点火源２２のための保持部３６も同じく取り付けられている。中空円筒の形態で構成された多孔質バーナー４’’の内部に案内板１００が突入している。この案内板１００は、供給管２６とバーナー管２４を介して多孔質バーナー４’’の内部空間へ到達するガス／空気混合気体の少なくとも一部を、多孔質バーナー４’’の内壁の所定の領域へ的確に供給するように配置されている。そのためには、案内板１００が中空円筒状の多孔質バーナー４’’の中心軸に対して、この中空円筒の内壁へと向かう方向に傾いているだけで十分である。たとえば実質的に長方形に成形された案内板１００を、図３に示すように、中空円筒の内部空間へ斜めに突入させることができる。案内板１００が区域的にバーナー管２４の内部にも存在していることによって、又はそこへ取り付けられることによって、供給管を介して到達するガス／空気混合気体は部分的に、多孔質バーナーの内壁の所望の領域に向かう方向へと早期に誘導される。このようにして、多孔質バーナー体の初期区域での点火が完全に問題なく可能である。一つの有利な実施形態では、案内板１００が可動又は回転自在に中空円筒の内部に配置されていてよい。たとえばエネルギーの豊富なガス／空気混合気体を使用するときは点火の問題を計算に入れなくてもよいので、そのような混合気体の誘導は不要であり、したがって案内板１００を中空円筒の中心軸と平行に向けるのが適しているであろう。特別に多量のガス／空気混合気体が外に出ていく多孔質バーナー４’’の外面の領域に点火源が近いことによって、装置面で簡素かつ確実なやり方により、燃焼を開始させるただ１回の火花だけで足りることが保証される。当然ながら、別の実施形態では、点火をする場合にだけ点火源が多孔質バーナー４’’の外面に接近するように、ホルダ３６に取り付けられた点火源２２が回転可能に取り付けられていてよい。

図４は、図３に示す多孔質バーナーシステム３’又は多孔質バーナー４’’の断面図を示している。この図面からわかるように、案内板１００はすでにバーナ管２４の内部から始まり、多孔質バーナー４’’の内部空間へと延びている。それに応じて案内板１００はバーナー管２４の領域に取り付けられるのが好ましい。供給管２６を介して導入されるガス／空気混合気体はバーナー管２４の内部で案内板１００に当り、この案内板によって部分的に多孔質バーナー４’’の内壁領域に向かう方向へと方向転換する。

図５は、図３の多孔質バーナーシステム３’又は多孔質バーナー４’’の模式的な横断面図を見ることができる。この図によれば、案内板１００はバーナー管２４の内部でも多孔質バーナーの内部でも同じ方向に傾くように配置されている。そのために、たとえば２０から２５°の範囲内の統一的な角度を適用することができる。図４と図５を参照するとわかるように、多孔質バーナー４’’はバーナー管との連結領域で多孔質バーナー材料に刻設された溝１８を備えており、この溝だけで、バーナー管２４への確実な接合を確保するのに十分である。さらに、多孔質バーナー材料に外壁の領域で、バーナー管２４に取り付けられた対応ねじ山との確実な接合につながるねじ山を刻設することも同じく可能である。

このように、図示した案内板１００だけですでに、中空体として設けられた多孔質バーナーの内面の領域で場所的に限定された圧力上昇が起こるように、混合気を案内することができる。このような設計は、低温のバーナーで火炎を維持するためにも同じく好ましい。案内板の取付によって圧力損失が増えるのが普通なので、場合によっては混合気を多孔質バーナー中空体に導入するために送風機が設けられ、又は既存の送風機に高い出力を装備する。

以上の発明の詳細な説明、図面、及び特許請求の範囲に開示されている本発明の構成要件は、単独でもあらゆる任意の組み合せの形でも、本発明をさまざまな実施形態で具体化するために有意義であり得る。

多孔質バーナーを含む本発明の調理器具の模式的な構造である。 中空円筒状の多孔質バーナーを示す断面図である。 本発明の多孔質バーナーを示す模式的な斜視図である。 図３の多孔質バーナーを示す模式的な断面図である。 図３の多孔質バーナーを示すさらに別の模式的な断面図である。

符号の説明

１ 調理器具
２ 調理器具の内部空間
３，３’ 多孔質バーナーシステム
４，４’，４’’ 多孔質バーナー
６ 供給配管
７，７’ 形状安定的な成形体
８ ねじ山を備える基部
１０ 中空円筒状の成形体の壁部
１２，１４ 成形体の不規則部又は溝
１６ 成形体の表面
１８ 溝
２２ 点火源
２４ バーナー管
２６ 供給管
２８ フランジ
３４ ネジ穴
３６ 保持部
１００ 案内板

Claims (31)

1. 燃料としてのガス／空気混合気体の少なくとも１つの吸入口、及び／又は空気の少なくとも１つの吸入口、及び／又はガスの少なくとも１つの吸入口、及び／又は空気及び／又はガス及び／又は排気ガスの少なくとも１つの排出口を有するハウジングを備え、前記ハウジングは焼結された金属粉末及び／又は特にプレス成形されたメタルニットを少なくとも１つの形状安定的な多孔性の成形体（７，７’）の形態で有しており、その表面及び／又はその気孔空間には表面燃焼バーナーを形成するための火炎発生の反応ゾーンがある、特に調理器具のための多孔質バーナーにおいて、前記成形体（７，７’）が少なくとも１つの統合された保持部材及び／又は取付部材、特にフランジ及び／又はねじ山（８）を含んでいることを特徴とする多孔質バーナー。
2. 少なくとも区域的に形状接合により互いに当接する少なくとも２つの接合された成形体を備えており、これらの成形体は特に領域的に、有利には少なくとも１つの溝又は段差を形成して相互に結合され、安定した結合をしていることを特徴とする、請求項１に記載の多孔質バーナー。
3. 成形体（７，７’）が少なくとも１つの保持部材及び／又は取付部材、特に溝、バネ、フランジ、及び／又はねじ山（８）を含んでいることを特徴とする、請求項１又は２に記載の多孔質バーナー。
4. 前記成形体（７，７’）が実質的に中空体、特に中空円筒をなしていることを特徴とする、前記請求項のうちいずれか１項に記載の多孔質バーナー。
5. 前記中空体の内壁が特に分配装置の領域で不均一な圧力分布を受けるように空気流及び／又はガス流又はガス／空気混合気体流の一部を分配可能なように、少なくとも区域的に多孔質バーナー（３’）の中空体に配置可能及び／又は成形可能な、ガス流又は空気流及び／又はガス／空気混合気体流の一部を的確に方向付けるための少なくとも１つの分配装置（１００）を備えていることを特徴とする、請求項４に記載の多孔質バーナー。
6. 前記分配装置（１００）が案内板であることを特徴とする、請求項５に記載の多孔質バーナー。
7. 前記分配装置（１００）が基本的に金属材料及び／又はセラミック材料を含んでいることを特徴とする、請求項６に記載の多孔質バーナー。
8. 多孔質バーナー（３’）の吸入口と連結可能な、空気及び／又はガスの少なくとも１つのバーナー管を備えていることを特徴とする、前記請求項のうちいずれか１項に記載の多孔質バーナー。
9. 前記分配装置（１００）が区域的又は全面的に中空体及び／又はバーナー管の内部に設けられていることを特徴とする、請求項５から８までのいずれか１項に記載の多孔質バーナー。
10. 前記分配装置が少なくとも区域的にバーナー管及び／又は中空体に取付可能であることを特徴とする、請求項５から９までのいずれか１項に記載の多孔質バーナー。
11. 前記分配装置（１００）が中空体と直接的な連結部を有していないことを特徴とする、請求項５から１０までのいずれか１項に記載の多孔質バーナー。
12. 前記分配装置、特に案内板（１００）の偏向面が、中空体、特に中空円筒の中心軸に対して傾いていることを特徴とする、請求項５から１１までのいずれか１項に記載の多孔質バーナー。
13. ガス／空気混合気体の流動方向の方向における分配装置（１００）の最大の断面積が、分配装置の領域における中空体の断面積の５０％よりも大きいことを特徴とする、請求項５から１２までのいずれか１項に記載の多孔質バーナー。
14. 互いに当接する少なくとも２つの成形体の材料密度が実質的に一致していることを特徴とする、請求項２から１３までのいずれか１項に記載の多孔質バーナー。
15. 互いに接合された２つの成形体の結合部位の領域における材料密度が、これらの成形体の少なくとも１つの材料密度に実質的に相当していることを特徴とする、請求項１４に記載の多孔質バーナー。
16. 前記成形体（７’）の表面（１６）が、成形体（７’）の基本面とは異なる少なくとも１つの不規則部（１２，１４）、特に少なくとも１つの陥入部及び／又は隆起部を有していることを特徴とする、前記請求項のうちいずれか１項に記載の多孔質バーナー。
17. 前記成形体（７’）の壁厚が変化しており、特に少なくとも２つの異なる厚さを有していることを特徴とする、前記請求項のうちいずれか１項に記載の多孔質バーナー。
18. 前記多孔質バーナーが平面炎バーナーであることを特徴とする、前記請求項のうちいずれか１項に記載の多孔質バーナー。
19. 成形体（７，７’）が少なくとも領域的に、特にメタルニットの領域で、約２．５から約５ｇ／ｃｍ³の範囲内の圧縮密度、特に約２．８から約４．５ｇ／ｃｍ³の圧縮密度を有していることを特徴とする、前記請求項のうちいずれか１項に記載の多孔質バーナー。
20. メタルニットの線材直径が約０．１から約０．４ｍｍの範囲内にあり、特に約０．１６から約０．２８ｍｍの範囲内にあることを特徴とする、前記請求項のうちいずれか１項に記載の多孔質バーナー。
21. メタルニットが１本から５本、特に１本、２本、又は３本の金属線を含んでいることを特徴とする、前記請求項のうちいずれか１項に記載の多孔質バーナー。
22. メタルニットがプレス成形の前に軸方向又は半径方向に巻き付けられた状態で存在していることを特徴とする、前記請求項のうちいずれか１項に記載の多孔質バーナー。
23. 前記多孔質バーナーにより２０から３００Ｗ／ｃｍ²の範囲内、特に３０から２６０Ｗ／ｃｍ²の範囲内の表面負荷を利用可能であることを特徴とする、前記請求項のうちいずれか１項に記載の多孔質バーナー。
24. 金属粉末及び／又はメタルニットが、酸化物層を形成する少なくとも１つの金属及び／又は合金を含んでおり、特にクロム及び／又はアルミニウムを含む合金を含んでいることを特徴とする、前記請求項のうちいずれか１項に記載の多孔質バーナー。
25. 請求項１から２４までのいずれか１項に記載の多孔質バーナーと、多孔質バーナーの吸入口と連結可能な空気及び／又はガスの少なくとも１つの供給管、及び／又は少なくとも１つの点火装置とを含んでいる多孔質バーナーシステム。
26. 形状安定的な成形体の少なくとも１つの吸入口が保持部材及び／又は取付部材によって、特にフランジ及び／又はねじ山によって、空気及び／又はガスの少なくとも１つの供給管及び／又はバーナー管と連結されることを特徴とする、請求項２５に記載の多孔質バーナーシステム。
27. 形状安定的な成形体の少なくとも１つの吸入口が、空気及び／又はガスの少なくとも１つの供給管及び／又はバーナー管に少なくとも部分的に溶接されていることを特徴とする、請求項２５又は２６に記載の多孔質バーナーシステム。
28. 中空体の外面の領域にある点火装置（２２）が、対応する内面に対して分配装置（１００）が最小の間隔を有している領域に配置されていることを特徴とする、請求項２５から２７までのいずれか１項に記載の多孔質バーナーシステム。
29. 調理器具（１）、特にガス加熱式の調理器具、又は加熱器具で熱生成及び／又は蒸気生成をするための、請求項１から２４までのいずれか１項に記載の多孔質バーナー又は請求項２５から２８までのいずれか１項に記載の多孔質バーナーシステムの利用法。
30. 少なくとも１つの多孔質バーナー、特に請求項１から２４までのいずれか１項に記載の多孔質バーナー（４，４’，４’’）、又は請求項２５から２８までのいずれか１項に記載の多孔質バーナーシステムを含んでいる調理器具、特にガス加熱式の調理器具。
31. 少なくとも１つの多孔質バーナー、特に請求項１から２４までのいずれか１項に記載の多孔質バーナー（４，４’）、又は請求項２５から２８までのいずれか１項に記載の多孔質バーナーシステムを含んでいる加熱器具。

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