JP2014029256A - Infrared combustion device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、調理、暖房、乾燥、熱処理などの各種用途に使用可能な赤外線燃焼装置に関するものである。 The present invention relates to an infrared combustion apparatus that can be used for various uses such as cooking, heating, drying, and heat treatment.
従来、赤外線燃焼装置としては、セラミックなどの耐火材からなる燃焼プレート上に多数の予混合火炎を形成させることにより燃焼プレートを赤熱させるものが知られている(下記特許文献1参照)。 2. Description of the Related Art Conventionally, as an infrared combustion apparatus, there is known an infrared combustion apparatus that heats up a combustion plate by forming a number of premixed flames on a combustion plate made of a refractory material such as ceramic (see Patent Document 1 below).
この従来技術は、燃焼プレートを貫通する形で多数の炎孔が設けられており、燃焼プレートの上流側で予め燃料ガスと燃焼用空気を混合した予混合気を形成し、この予混合気を燃焼プレートの炎孔に供給して、単一の炎孔上或いは複数の炎孔上に一つの予混合火炎を形成させるものである。 In this prior art, a number of flame holes are provided so as to penetrate the combustion plate, and a premixed gas in which fuel gas and combustion air are mixed in advance is formed on the upstream side of the combustion plate. A premixed flame is formed on a single flame hole or a plurality of flame holes by supplying to the flame holes of the combustion plate.
このような従来の赤外線燃焼装置は、燃焼プレート面上に前述した予混合火炎を複数形成して平面燃焼させると同時に、火炎の燃焼により燃焼プレートを赤熱させる。これにより火炎の燃焼による加熱と赤熱された燃焼プレートからの赤外線放射によって被加熱対象物を加熱する。 In such a conventional infrared combustion apparatus, a plurality of the above-mentioned premixed flames are formed on the surface of the combustion plate to cause planar combustion, and at the same time, the combustion plate is heated red by burning the flame. As a result, the object to be heated is heated by heating due to the combustion of the flame and infrared radiation from the red hot combustion plate.
前述した従来の赤外線燃焼装置は、燃焼プレート面を均一に赤熱させるために、火炎長を短くすることができ且つ平面上に均一に火炎形成が可能な予混合火炎を用いている。しかしながら、赤熱状態になった燃焼プレートはプレート温度が800℃以上となるため、予混合火炎による燃焼を用いている従来の赤外線燃焼装置では、加熱運転条件によっては逆火が発生してしまう懸念があった。 The above-described conventional infrared combustion apparatus uses a premixed flame that can shorten the flame length and can uniformly form a flame on a flat surface in order to make the combustion plate surface glow red uniformly. However, since the plate temperature of the combustion plate in a red hot state becomes 800 ° C. or higher, there is a concern that a backfire may occur depending on the heating operation condition in the conventional infrared combustion apparatus using combustion by the premixed flame. there were.
逆火とは、炎孔に至る予混合気供給経路に火炎が伝播する現象であり、通常は予混合気の噴出速度を適正に調整して、予混合気の噴出速度と火炎の燃焼速度との釣り合いを保つことで逆火現象を防いでいる。しかしながら、何らかの不具合や不適正な使用条件がなされると予混合気の噴出速度と火炎の燃焼速度の釣り合いが崩れて逆火現象が発生することがある。 Backfire is a phenomenon in which a flame propagates through the premixed gas supply path to the flame hole. Normally, the premixed gas ejection speed is adjusted appropriately to determine the premixed gas ejection speed and the flame combustion speed. By maintaining the balance, the flashback phenomenon is prevented. However, if any malfunction or improper use condition is made, the balance between the jetting speed of the premixed gas and the combustion speed of the flame may be lost, and a flashback phenomenon may occur.
逆火現象は予混合燃焼方式の燃焼装置における宿命的な問題であり、一般にはこれに対する十分な対策が検討されているが、この逆火現象が頻繁に発生することがあると、予混合気供給経路の加熱による損傷など、装置の不具合に繋がる虞がある。 The flashback phenomenon is a fatal problem in a premixed combustion system combustion apparatus. In general, sufficient countermeasures have been studied. However, if this flashback phenomenon occurs frequently, the premixed gas There is a possibility that it may lead to malfunctions of the apparatus such as damage due to heating of the supply path.
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、赤外線燃焼装置において、逆火発生の問題を根本的に解決すること、燃焼火炎を安定化させ、良好な状態での赤熱燃焼を継続することができること、などが本発明の目的である。 This invention makes it an example of a subject to cope with such a problem. That is, in the infrared combustion apparatus, it is an object of the present invention to fundamentally solve the problem of backfire generation, to stabilize the combustion flame, and to continue red heat combustion in a good state.
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。 In order to achieve such an object, an infrared combustion apparatus according to the present invention has at least the following configuration.
赤外線燃焼装置は、装置本体と該装置本体の加熱対象側に配備される赤熱輻射板を備え、前記赤熱輻射板は、当該赤熱輻射板の表面に凹部を形成した炎孔部を複数備え、前記炎孔部には、前記赤熱輻射板を厚さ方向に貫通する貫通孔の先端が連通すると共に、前記貫通孔内に配置されるガス供給路のガス出射口が臨んでおり、前記装置本体には、前記貫通孔に連通する燃焼用空気供給部と前記ガス供給路に連通する燃料ガス供給部が分別して配備され、前記炎孔部の前記凹部内に、前記ガス出射口から放出される燃料ガスと前記貫通孔を通って供給される燃焼用空気の混合空間を形成することを特徴とする。 The infrared combustion apparatus includes an apparatus main body and a red heat radiating plate disposed on a heating target side of the apparatus main body, and the red heat radiating plate includes a plurality of flame holes formed with recesses on the surface of the red heat radiating plate, In the flame hole portion, a tip of a through-hole penetrating the red heat radiation plate in the thickness direction communicates, and a gas outlet of a gas supply path disposed in the through-hole faces the main body of the apparatus. The fuel air supply section communicating with the through hole and the fuel gas supply section communicating with the gas supply path are separately provided, and the fuel discharged from the gas outlet into the recess of the flame hole section. A mixed space of gas and combustion air supplied through the through hole is formed.
このような特徴を有する赤外線燃焼装置によると、赤熱輻射板の表面に複数形成される炎孔部の凹部内に燃料ガスと燃焼用空気の混合空間を形成する先混合方式を採用することで、予混合燃焼方式で問題となる逆火現象を根本的に解消することができる。赤熱輻射板の表面の凹部内で燃料ガスと燃焼用空気を混合して火炎を生じさせるので、凹部形態によって火炎燃焼の安定化を図ることができ、また、火炎長の短い安定した微小火炎を赤熱輻射板の表面に複数形成することができる。これによって赤熱輻射板から均一な赤外線の平面輻射を得ることができる。赤熱輻射板の貫通孔によって空気供給路を形成することで、構成部品の簡略化が可能になる。 According to the infrared combustion apparatus having such a feature, by adopting a premixing method in which a mixed space of fuel gas and combustion air is formed in the recesses of the flame holes formed on the surface of the red heat radiation plate, The flashback phenomenon, which is a problem with the premixed combustion method, can be fundamentally eliminated. The flame is generated by mixing the fuel gas and combustion air in the recess on the surface of the red heat radiation plate, so that the flame combustion can be stabilized by the recess configuration, and a stable micro flame with a short flame length can be achieved. A plurality of red heat radiation plates can be formed on the surface. Thereby, uniform infrared plane radiation can be obtained from the red heat radiation plate. By forming the air supply path by the through hole of the red heat radiation plate, the components can be simplified.
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は本発明の実施形態に係る赤外線燃焼装置の一構成例を示した説明図である。図1(a)が平面図、図1(b)が図1(a)におけるX−X部分断面図を示している。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is an explanatory view showing a configuration example of an infrared combustion apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 1A is a plan view, and FIG. 1B is a partial cross-sectional view taken along the line XX in FIG.
本発明の実施形態に係る赤外線燃焼装置1は、装置本体10と装置本体10の加熱対象側に配置される赤熱輻射板20を備えている。図示の例では、赤熱輻射板20は装置本体10の天井面に配置されているが、加熱方向が側方に向く場合などはそれに対面するように赤熱輻射板20が配置されることになる。
The infrared combustion apparatus 1 according to the embodiment of the present invention includes an apparatus
赤熱輻射板20は、例えば、セラミックなどの耐火材で形成され、赤熱燃焼によって赤外線を輻射熱として放射するものである。図示の例では所定板厚の平面板によって構成されている。この赤熱輻射板20は、その表面に凹部21Aを形成した炎孔部21を複数備えている。図示の例では炎孔部21がマトリクス状に配置されているが、配列形態はこれに限定されるものではない。炎孔部21は、その凹部21A内で火炎長の短い微小火炎を形成するものであり、表面に形成された複数の炎孔部21のそれぞれに微小火炎を形成することで赤熱輻射板20が平面的且つ均一に赤熱燃焼される。
The red
個々の炎孔部21には、赤熱輻射板20の厚さ方向に貫通する貫通孔22の先端が連通している。また、個々の炎孔部21には、貫通孔22内に配置されるガス供給路23のガス出射口23Aが臨んでいる。
Each
装置本体10は、燃焼用空気供給部10Aと燃料ガス供給部10Bを備えている。燃焼用空気供給部10Aと燃焼ガス供給部10Bは分別して装置本体10内に配置されている。これによって、装置本体10内では燃焼用空気と燃料ガスが混合することがないようにしている。
The apparatus
図示の例では、燃焼用空気供給部10Aは空気室11を備えており、燃料ガス供給部10Bはガス室12を備えている。空気室11は空気流入路11Aを介して装置本体10の外部に連通している。ガス室12は燃焼ガス導入路12Aを介して燃料ガス供給源に連通している。
In the illustrated example, the combustion
前述した赤熱輻射板20の貫通孔22は、燃焼用空気供給部10Aに連通しており、燃焼用空気供給部10Aから供給される空気の流通路になっている。このように赤熱輻射板20の貫通孔22を空気流路にすることで、部品点数を削減でき構成部品の簡略化が可能になる。また、貫通孔22内に配置されるガス供給路23は燃料ガス供給部10Bに連通しており、燃料ガス供給部10Bから供給される燃料ガスの供給流路になっている。
The above-described through-
図示の例では、貫通孔22は空気室11に連通しており、ガス供給路23はガス室12に連通している。また、空気室11とガス室12は仕切板13で気密に分別されており、ガス供給路23は、空気室11を通り、仕切板13を貫通してガス室12に連通している。
In the illustrated example, the
赤外線燃焼装置1は、前述した構成を備えることで、先混合方式で赤熱輻射板20の表面に形成された炎孔部21に微小火炎を形成することができる。すなわち、炎孔部21の凹部21A内に、ガス供給路23のガス出射口23Aから放出される燃料ガスが供給され、更に凹部21A内には燃焼用空気の供給路となる貫通孔22から燃焼用空気が供給される。これによって、炎孔部21の凹部21A内に燃料ガスと燃焼用空気の混合空間が形成される。
The infrared combustion apparatus 1 can form a micro flame in the
このように本発明の実施形態に係る赤外線燃焼装置1は、炎孔部21の上流側では燃焼混合気が形成されない構造になっており、火炎の燃焼は炎孔部21の凹部21A内でのみ生じることになる。これによって、予混合燃焼方式で問題となる逆火現象を根本的に解消することができる。また、炎孔部21を赤熱輻射板20の表面に複数設けることで、赤熱輻射板20の表面で短火炎長の微小火炎を複数形成して平面燃焼させることができ、赤熱輻射板20の表面を効率的且つ均一に加熱することができる。
As described above, the infrared combustion apparatus 1 according to the embodiment of the present invention has a structure in which a combustion mixture is not formed on the upstream side of the
図2は、本発明の実施形態に係る赤外線燃焼装置の炎孔部の特性を示した説明図である。図2(a)に示した例では、炎孔部21は、凹部21Aの内面に炎孔部21を上方に向けて徐々に拡げるテーパー角度θを設けている。このような形態の炎孔部21によると、凹部21A内及びその上の空間に図示のような微小火炎Mfが形成される。そして、テーパー角度θを適正に設定することで、微小火炎Mfの燃焼安定性を向上させることができる。
FIG. 2 is an explanatory diagram showing the characteristics of the flame hole portion of the infrared combustion apparatus according to the embodiment of the present invention. In the example shown in FIG. 2A, the
図2(b)には、炎孔部21のテーパー角度θを変えた場合の、吹き飛び限界空気比λの値を示している。空気比とは、燃料ガスを完全燃焼させる必要最低限の理論空気量Aと実際に供給されている空気量Bの比(λ=B÷A)で定義される。空気比が1に近い燃焼が理想であるが、空気比λを高くした場合にも火炎の吹き飛びが生じないことで燃焼の安定性を評価することができる。図2(b)から明らかなように、炎孔部21のテーパー角度θを変化させると、吹き飛びが生じる限界の空気比(吹き飛び限界空気比)が変化し、テーパー角度θを20〜40°、更に好ましくは25〜35°の範囲にすることで、吹き飛び限界空気比を最大にすることができる。すなわち、炎孔部21のテーパー角度θを20〜40°(好ましくは25〜35°)の範囲にすることで、微小火炎の安定性を向上させることができる。
FIG. 2B shows the value of the blow-off limit air ratio λ when the taper angle θ of the
図3及び図4は、本発明の実施形態に係る赤外線燃焼装置の空気供給経路を示す説明図である。図4(a)が図3におけるX1−X1断面図、図4(b)が図3におけるX2−X2断面図を示している。前述の説明と重複する部位は同一符号を付して重複説明を省略する。 3 and 4 are explanatory views showing an air supply path of the infrared combustion apparatus according to the embodiment of the present invention. 4A shows a cross-sectional view along X1-X1 in FIG. 3, and FIG. 4B shows a cross-sectional view along X2-X2 in FIG. Portions that overlap with the above description are given the same reference numerals and redundant description is omitted.
赤熱輻射板20の面積を比較的大きくした赤外線燃焼装置1Aにおいては、赤熱輻射板20全体で均一な燃焼を行うためには、赤熱輻射板20の表面に複数配置される炎孔部21に均一に空気を供給することが求められる。このための空気供給経路として、図3に示した例では、装置本体10内に、空気室11の周囲を囲むように空気流入路11Aを形成し、この空気流入路11Aと空気室11とを空気室11の周囲に所定間隔で配置される空気噴出口11A1を介して連通している。このような赤外線燃焼装置1Aによると、空気室11には空気室11の周囲に所定間隔で配置される空気噴出口11A1を介して空気が供給されることになる。
In the infrared combustion apparatus 1A in which the area of the red
各炎孔部21に貫通孔22を介して連通する空気室11の周囲から空気供給を行う場合には、比較的面積の広い赤熱輻射板20の中央部における炎孔部21にも十分な空気を供給するために、空気供給経路から空気室11内への噴出流速を高めることが必要になる。赤外線燃焼装置1Aは、前述した空気噴出口11A1を設けることで、空気室11内への噴出流速を高め赤熱輻射板20の中央部における炎孔部21にも十分な空気供給を行っている。
When air is supplied from the periphery of the
また、図5には、本発明の実施形態に係る赤外線燃焼装置の空気供給経路における他の例を示している。図5に示した例は、図3及び図4に示した例と同様に、装置本体10内に、空気室11の周囲を囲むように空気流入路11Aを形成し、この空気流入路11Aと空気室11とを空気室11の周囲に所定間隔で配置される空気噴出口11A1を介して連通している。そして、この例では、互いに対向配置される空気噴出口11A1が、空気室11内への空気の噴出方向が衝突しない位置にずれて配置されている。
FIG. 5 shows another example of the air supply path of the infrared combustion apparatus according to the embodiment of the present invention. In the example shown in FIG. 5, similarly to the examples shown in FIGS. 3 and 4, an
図5に示した例では、互いに対向配置される空気噴出口11A1から空気室11内に流入する空気が中央付近で互いに衝突し合って赤熱輻射板20の中央付近に存在する炎孔部21において空気の過剰供給がなされるのを抑止することが可能になる。これによって、赤熱輻射板20に複数配置されている各炎孔部21への空気供給量の均一化を図ることができる。
In the example shown in FIG. 5, the air flowing into the
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、赤熱輻射板20の表面に形成される炎孔部21で燃料ガスと燃焼用空気の混合を行うことで、逆火発生の問題を根本的に解決することができる。また、炎孔部21の形態を適正に設定し、特に、炎孔部21にテーパー角度θを設け、そのテーパー角度を20〜40°の範囲に設定することで、燃焼火炎を安定化させることができ、良好な状態での赤熱燃焼を継続することができる。これによって、安全且つ良好な赤外線燃焼を実現することができ、赤熱輻射板20から均一な赤外線の平面輻射を得ることができる。
As described above, the infrared combustion apparatus 1 according to the embodiment of the present invention generates backfire by mixing the fuel gas and the combustion air in the
また、比較的広い面積の赤熱輻射板20を有する赤外線燃焼装置1Aにおいては、赤熱輻射板20の各炎孔部21に供給する空気を均一に供給することができるので、赤熱輻射板20上での各炎孔部21の燃焼空気比が均一となり、且つ適正な設定空燃比での燃焼が可能になるため、排出COを低減させた安定燃焼が可能になる。
In addition, in the infrared combustion apparatus 1A having the red
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。また、上述の各実施の形態は、その目的及び構成等に特に矛盾や問題がない限り、互いの技術を流用して組み合わせることが可能である。 As described above, the embodiments of the present invention have been described in detail with reference to the drawings. However, the specific configuration is not limited to these embodiments, and the design can be changed without departing from the scope of the present invention. Is included in the present invention. In addition, the above-described embodiments can be combined by utilizing each other's technology as long as there is no particular contradiction or problem in the purpose and configuration.
1,1A:赤外線燃焼装置,
10:装置本体,10A:燃焼用空気供給部,10B:燃料ガス供給部,
11:空気室,11A:空気流入路,11A1:空気噴出口,
12:ガス室,12A:燃焼ガス導入路,13:仕切板,
20:赤熱輻射板,21:炎孔部,21A:凹部,22:貫通孔,
23:ガス供給路,23A:ガス出射口,θ:テーパー角度
1, 1A: Infrared combustion device,
10: apparatus main body, 10A: combustion air supply unit, 10B: fuel gas supply unit,
11: Air chamber, 11A: Air inflow path, 11A1: Air outlet
12: Gas chamber, 12A: Combustion gas introduction path, 13: Partition plate,
20: Red heat radiation plate, 21: Flame hole part, 21A: Recessed part, 22: Through hole,
23: Gas supply path, 23A: Gas outlet, θ: Taper angle
Claims (7)
前記赤熱輻射板は、当該赤熱輻射板の表面に凹部を形成した炎孔部を複数備え、
前記炎孔部には、前記赤熱輻射板を厚さ方向に貫通する貫通孔の先端が連通すると共に、前記貫通孔内に配置されるガス供給路のガス出射口が臨んでおり、
前記装置本体には、前記貫通孔に連通する燃焼用空気供給部と前記ガス供給路に連通する燃料ガス供給部が分別して配備され、
前記炎孔部の前記凹部内に、前記ガス出射口から放出される燃料ガスと前記貫通孔を通って供給される燃焼用空気の混合空間を形成することを特徴とする赤外線燃焼装置。 Comprising a device main body and a red heat radiation plate arranged on the heating target side of the device main body,
The red heat radiating plate includes a plurality of flame holes formed with recesses on the surface of the red heat radiating plate,
The flame hole portion communicates with a tip of a through hole penetrating the red heat radiation plate in a thickness direction, and a gas outlet of a gas supply path arranged in the through hole faces,
The apparatus main body is separately provided with a combustion air supply part communicating with the through hole and a fuel gas supply part communicating with the gas supply path,
An infrared combustion apparatus, wherein a mixed space of fuel gas discharged from the gas outlet and combustion air supplied through the through hole is formed in the recess of the flame hole.
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