JPH1089615A

JPH1089615A - 触媒燃焼調理器

Info

Publication number: JPH1089615A
Application number: JP8240050A
Authority: JP
Inventors: Yoshitaka Kawasaki; 良隆川崎; Masato Hosaka; 正人保坂; Akira Maenishi; 晃前西; Motohiro Suzuki; 基啓鈴木; Jiro Suzuki; 次郎鈴木
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1996-09-11
Filing date: 1996-09-11
Publication date: 1998-04-10

Abstract

(57)【要約】【課題】熱利用率が高く加熱雰囲気を最適化した触媒
燃焼調理器を実現する。【解決手段】調理庫９の庫壁の一部を熱線透過体７で
構成し、その外部に、対向させて板状触媒体５を設置す
るとともに、熱線透過体７と触媒体５の間に空気と燃料
の混合室８を導入して、放射加熱型の触媒燃焼調理器を
構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、触媒燃焼による放
射熱を利用する調理器に関する。

【０００２】

【従来の技術】炭化水素系燃料の燃焼反応熱を放射熱に
変換して調理用加熱源として用いることは、従来より多
数提案されている。燃焼反応熱を放射熱に変換する方法
としては、火炎を形成する炎口近傍に金網等の熱放射体
を設置して火炎先端もしくは排ガスで赤熱させる方法、
あるいは炎口に多数の凹凸を設けたセラミック多孔体を
用いて火炎基部で加熱して赤熱させる方法などがあり、
いずれも調理庫内に炎口および熱放射体を露出して放射
熱を利用するものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の機器では、
炎口で形成された火炎またはその下流に存在する高温の
燃焼排ガスによって熱放射体の加熱昇温が行われてお
り、熱放射体にセラミック等の放射率が高い材料を用い
たとしても、伝熱効率、すなわち燃焼によって発生した
熱が熱放射体に伝えられる割合が、必ずしも大きいもの
ではなかった。熱放射体と火炎もしくは排ガスが接触す
る面積を大きくすれば、伝熱効率は増加させ得るもの
の、こうすると熱放射体の占める容積が著しく大きくな
り、調理庫内の利用空間を減少させたり、これを回避し
ようとすると機器全体が異常に大きくなる等の不具合が
生じることになり、実際の機器では、上記の伝熱効率が
２０％程度にとどまるものであった。

【０００４】したがって、放射加熱に供せられる熱量
も、この範囲を越えることができず、被調理物の実質の
加熱は、放射熱とともに排ガスの接触による接触伝熱が
大きな割合を占めるものであった。この排ガスの接触に
よる伝熱は、燃焼熱の利用の面からは放射加熱の不足を
補うものの、被加熱物の加熱雰囲気を排ガスで充満させ
ることになり、炭化水素燃料の燃焼にによって生ずる水
（水蒸気として存在する）を含んだ調理庫内雰囲気とな
る。特に天然ガス（主成分はメタン）を燃料として用い
た場合、２０容量％前後の水蒸気を含むことになり、被
加熱物から発生する水蒸気も加わって、調理雰囲気はか
なりの多湿状態となる。こうした調理雰囲気は、被加熱
物の特性や調理用途にもよるが、魚肉類の焼き物や揚げ
物の加熱等では、味や舌触りを損なうことにもなる。ま
た、燃料に灯油等の液体燃料を用いた場合には、燃焼状
態によっては生じ得る未燃焼成分が、臭気物質として被
加熱物に付着するため、この方式の加熱調理には用いる
ことが困難であった。

【０００５】本発明は、かかる従来の調理装置の課題を
考慮し、高温で多量の熱放射を発する触媒体からの放射
熱を効率よく利用することができ、排ガス中に含まれる
多量の水蒸気や臭気成分と被加熱物とを接触させること
なく、放射熱のみによる風味を損なわない調理加熱がで
きる触媒燃焼調理器を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１の発明では、調理庫の庫壁の一部を熱線の
透過窓で構成し、これと対向する調理庫外部に多数の連
通孔を有する板状の触媒体を備えて、前記触媒体と前記
透過窓間に燃料と空気の混合気を導入する構成としたこ
とを特徴としている。

【０００７】また請求項２では、庫壁の一部を構成して
いる透過窓にカルコゲン化物ガラスを用いたことを特徴
としている。

【０００８】また請求項３では、前記触媒体下流の前記
排ガス流路内に多数の連通孔を有する第２の触媒体を設
置するとともに、調理庫と第２の触媒体上流側間に連通
する排気流路を構成したことを特徴としている。

【０００９】さらに請求項４では、触媒体の下流側（す
なわち排ガスの放出側）近傍に、着火器（電気ヒータ、
放電点火器など）を備えたことを特徴としている。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。（実施の形態１）図１は、本発明に係る触媒燃焼調理器
の一実施の形態の全体断面図である。１は燃料供給管、
２は燃料と空気を混合させつつ両者の流量を制御して燃
焼量を調節する燃焼制御部、３は調節ツマミである。ま
た４は予混合気の噴出口で、燃焼制御部３から連通され
ている。５はセラミックハニカムに白金属の貴金属を担
持した触媒体、６は電気ヒータからなる点火器である。
また７は触媒体５の上流面、すなわち予混合気の噴出口
４側に対向して設置された耐熱性の結晶化ガラスからな
る透化窓であり、噴出口５を内包して形成される予混合
気室８の壁面の一部であるとともに、被加熱物を収納す
る調理庫９の上部庫壁をも構成している。また１０は排
ガス流路、１１は排ガス流路１０の内部に備えられたセ
ラミックハニカムに白金属の貴金属を担持させた第２触
媒、１２は調理庫９から外部に連通する排気口、１３は
筺体、１４は調理庫９の前扉、１５は被加熱物を乗せる
金属線材で構成された加熱台で、１６は滴下物を受ける
トレイである。

【００１１】次に、本実施の形態の動作について説明す
る。燃料供給管１から供給された燃料ガス（ここではメ
タンを主成分とする都市ガス１３Ａを使用）は、燃焼制
御部２において空気と混合され、調節ツマミ３の操作で
供給量を制御されつつ噴出口４へと流れる。噴出口４か
ら予混合気室８へと噴出された代混合気は、ハニカム状
の触媒体５の連通孔を経て下流面へと流れる。ここで点
火器６に通電して予混合気に着火すると、触媒体５の下
流面近傍で火炎燃焼を開始する。この火炎によって加熱
された触媒体５は、まず下流面近傍が昇温してここで触
媒燃焼を開始し、その燃焼熱によってさらに上流側が加
熱されることを繰り返して、やがて上流面、すなわち予
混合気室８に面した表面近傍での触媒燃焼へと移行し、
定常燃焼となる。この状態では、触媒体５の上流側表面
は（供給される予混合気の量によって異なるが）７００
〜９００℃に達し、高輝度に赤熱する。ここから放射さ
れる熱線のうち、短波長の熱線は透化窓７を経て直接、
長波長の熱線は一旦透過窓７に吸収された後にここから
の二次放射として、共に調理庫９内の加熱台１５に置か
れた被加熱（調理）物に向かって放出される。

【００１２】一方、排ガス流路１０内に設置された第２
触媒体１１は、高温の排ガスが通過することによって加
熱されており、触媒体５で燃焼し得なかった成分や反応
中間物質を完全に酸化浄化し、クリーンな排ガスとして
反応後のガスを筺体１３上部へ排出する。

【００１３】また、調理庫９内の加熱台１５上で放射加
熱された被加熱物からは、水蒸気や揮発成分が放出され
るが、これらは排気口１２を経て筺体１３の外へと放出
される。

【００１４】次に、上記燃焼加熱時の特性を説明する。
触媒体５の上流面（透過窓７に対向する面）の放射特性
は、燃料の燃焼反応が触媒体５の表面で行われることか
ら、燃焼熱が直接触媒体５の表面を加熱し、ここから放
射熱として上流側に放出される。触媒体５を構成するセ
ラミックの放射率は０．８〜０．９と大きく、燃焼熱の
５０〜６０％が放射熱に変換される。この放射熱が透過
窓７を介して調理庫９内の被加熱物に供せられることに
なるが、実質の熱供給量は透過窓７を構成する耐熱性ガ
ラスの透過率の影響を受けて、３μｍ近傍と５μｍ以上
では大きく減衰し、５μｍ以上では直接透過する熱線は
ほとんどゼロとなる。しかしながら、透過窓７で吸収さ
れた熱線はそれ自体の温度を上昇させ、ここからの二次
放射として供給されることになるから、全体の放射特性
は、近赤外線領域の高い放射ピークと、透過窓７からの
二次放射による遠赤外線領域のブロードなピークの合成
として供給され、燃焼熱の約半分は調理庫９内に供給さ
れることになる。

【００１５】短波長の熱線（近赤外線）は被加熱物の内
部まで浸透して全体を加熱し、一方長波長の熱線（遠赤
外線）は表面加熱に有効であるという特性から、この両
者を併せ持った放射特性を示す本実施の形態では、例え
ば魚肉の焼き物調理において、表面の適度な加熱による
被覆層（肉汁等の保持層）形成と、内部までの加熱の双
方を満足することができ、風味を損なわない調理が可能
となる。また、従来の火炎燃焼での加熱調理機器では、
放射加熱の効率が２０％以下、排ガスによる接触加熱を
加えても３０％前後であったのに対して、燃焼熱の利用
効率の高い調理器を提供し得ることになる。

【００１６】さらに、触媒体５で燃焼した後の排ガス
は、調理庫９内に入ることなく外部に放出されるから、
燃料として天然ガスを用いた場合でも、排ガス中の水蒸
気による悪影響（高濃度の水分による湿った加熱）を生
じることもなく、揚げ物の再加熱やケーキ、クッキーの
調理、食パンの加熱調理等に適した調理器を提供するこ
とができる。調理庫９内に流入せずに排出される燃焼排
ガスは、直接排気口１２に導いて筺体１３の外部へ放出
してもよいが、触媒体５を通過後に、もしくは第２触媒
体１１を通過後に、調理庫９の外周部分を経て排気口１
２に導くことも可能である。そうした場合は、排ガスの
保有する熱を回収し、調理庫９の保温ができるととも
に、調理庫９内壁の温度を上昇させて、ここからの（少
量ではあるが）放射加熱を可能とし、より高い熱利用効
率が得られる。

【００１７】なおここで、点火器６を触媒体５の下流面
近傍に設置し、下流面での火炎燃焼から燃焼をスタート
させているが、触媒体５の温度を上昇させる手段があれ
ばこの構成手法に限るものではなく、例えば噴出口４近
傍に点火手段を設けて、最初はここで火炎を形成させ、
触媒体５が所定の温度以上になったことを温度検知手段
で検出するか、あるいは、昇温するに十分な時間を継続
するタイマー操作等により触媒体５が昇温した時点で、
一旦燃料供給を停止して火炎を消失させ、その後再度燃
料供給を再開して触媒燃焼反応を開始させる方法もあ
り、さらには触媒体５近傍に電気加熱手段を添装して、
所定温度まで電気加熱により昇温する等の方法を用いて
もよく、いずれも上記放射特性の効果を損なうものでは
ない。

【００１８】もっとも、上記実施の形態のように、触媒
体５の下流面で火炎を形成させ、自動的に安定な触媒燃
焼へ移行させる手段を用いることにより、複雑な操作や
検知、あるいは補助機能部品を必要とせず、多量の電気
入力も必要としないものとすることができる。

【００１９】（実施の形態２）本発明の第２の実施の形
態について説明する。本実施の形態は、触媒体５からの
放射熱を透過させる透過窓７の材質として、カルコゲン
化物ガラスを用いた構成としたもので、基本性能は実施
の形態１と同様であるが、透過窓７を介して被加熱物に
供給される熱線の波長特性が異なる。したがって、異な
る点を中心に本実施の形態を説明する。

【００２０】カルコゲン化物ガラスは、珪酸塩、ホウ酸
塩、燐酸塩等の酸化物系ガラスに対して、硫黄（Ｓ）、
セレン（Ｓｅ）、テルル（Ｔｅ）等の酸素と同族の成分
（カルコゲン）の化合物からなる深赤色または黒色のガ
ラスで、可視光は吸収し、赤外線を透過する特性を有す
るが、透過窓７この材料を用いることによって、長波長
に偏った放射熱線を供給することが可能になる。吸収さ
れた短波長の熱線（可視光）は、透過窓７自体の温度上
昇をもたらすから、ここからの二次放射として放出され
る量が増加し、燃焼熱から見た熱放射率を大きく損なう
ことはない。放射熱の波長を長波長側にシフトさせるこ
とによって、例えば食パンの加熱の場合のように、被加
熱物内部の水分は温存したまま表面のみを加熱するよう
な調理に有効であり、質の高い調理を可能にする。多様
な調理に対応できる調理器とするためには、透過窓７を
差し替え可能にし、短波長加熱を必要とする場合は透明
な酸化物系ガラス（石英ガラスやホウ珪酸結晶化ガラス
など）を用い、長波長加熱の方が最適な場合にはカルコ
ゲン化物ガラスに交換する等の方法も可能である。ある
いは、透明ガラスを固定的に装着し、カルコゲン化物ガ
ラスを必要に応じて重層配置できるよう着脱可能に備え
ることも有効である。（実施の形態３）本発明の第３の実施の形態について説
明する。本実施の形態は基本の構成は実施の形態１と同
じであるが、調理室から排出されたガスの流路が異な
る。この相違点を中心に説明する。

【００２１】図２は、本実施の形態の断面要部略図であ
る。図２において、調理庫９の上部に開口された排気口
１２から、排ガス流路１０の第２触媒体１１上流側に導
通する排気誘導路１７が設けられており、調理庫９で被
加熱物から発生した蒸発成分（水蒸気や揮発性の油分、
臭気物質など）は、排気口１２から排気誘導路１７を経
て排ガス流路１０へと導かれる。

【００２２】排ガス流路１０内の下流には第２触媒体１
１が設置されており、しかも燃焼排ガスによって十分加
熱されているから、ここに誘導された油分や臭気成分等
は、第２触媒体１１で酸化浄化され、筺体１３の外に直
接排出されることは防止できる。排ガス流路１０内は、
燃焼排ガスを押し出すよう圧力がかかっており、大気中
に比べてわずかながら高圧になっているが、これに打ち
勝つような静圧が発生した時にのみ調理庫９内から蒸発
成分が押し出されることになるから、被加熱物をいたず
らに乾燥させることもなく、食材（被加熱物）の風味を
必要以上に損なうことはない。また、調理前の予熱段階
では、前扉１４を解放することによって、燃焼排ガスの
一部が排気誘導路１７を介して調理庫９内に流れること
にもなり、調理庫９の加熱に寄与するから、予熱の時間
短縮に有効である。もちろんここに逆止弁構成を設け
て、逆流を防止することも可能である。あるいは第２触
媒体１１の下流に排気ファン等を設置して、積極的に調
理庫９内の掃気を行う構成とすることも可能である。（実施の形態４）本発明の第４の実施の形態について説
明する。本実施の形態は基本の構成は実施の形態３と同
じであるが、触媒体や第２触媒体の配置が異なる。この
相違点を中心に説明する。

【００２３】図３は、本実施の形態の断面要部略図であ
る。図３において、調理庫９の両側面側にそれぞれ透過
窓７が設けられており、それぞれに対向して触媒体５が
直立して設置されている。燃焼制御部２から供給された
予混合気は分岐されて各透過窓７付近に設けられたそれ
ぞれの噴出口４から内部へ供給される。また燃焼排ガス
は下流に排出された後に合流して、調理庫９上部に設置
された第２触媒体１１を経て筺体１３の外に排出され
る。

【００２４】ここで調理庫９の上部壁面にも透過窓７が
設置されており、第２触媒体１１と対向している。また
調理庫９の上部周囲に排気口１２が設けられており、そ
の外側は排ガス流路１０となっている。

【００２５】この構成では実施の形態３と同様に、被加
熱物から発生した蒸発成分は、調理庫９の内部昇圧に応
じて排気口１２から排ガス流路１０へと押し出され、こ
こに流れた油分や臭気成分等は、第２触媒体１１で酸化
浄化される。排ガスの保有熱と（微量ではあるが）油分
や臭気成分の酸化によって生じた熱で加熱された第２触
媒体１１からも、放射熱は発せられており、この放射熱
は調理庫９上部の透過窓７を介して被加熱物に供給され
る。触媒体５の温度が８００〜９００℃であるのに対し
て、第２触媒体１１の温度は５００〜６００℃程度であ
り、しかも面積は小さいから、ここから放射される熱量
は大きくはないものの、数％から１０％程度の熱回収は
可能であり、一層熱利用率を向上させることができる。
また調理庫９内の被加熱物は、側面と上面の３方向から
加熱されることになるから、加熱ムラを軽減することが
可能となる。

【００２６】触媒体５およびこれと対向する透過窓７の
設置位置は、上面や側面のみに限らず、上方の傾斜面や
下面など任意に設置可能で、特に火炎燃焼の場合のよう
に火炎および排ガスのスムーズな流れを妨げないように
方向性への特別の配慮をする必要はなく、形状や方向に
大きな自由度を有している。ただ実際的には、被加熱物
からの落下物（肉汁や水滴など）で汚染される恐れがあ
る下面に設置するのは避ける方が好ましい。

【００２７】以上、本発明を、気体燃料を用いての触媒
燃焼調理器に実施した例で説明したが、本発明はこれに
限定されるものでないことは勿論である。すなわち、以
下のような場合も本発明に含まれる。

【００２８】又、燃料種として液体燃料を使用する場合
も適用できる。この場合には、予混合室の上流で液体燃
料を気化させる手段が付加される。また、着火手段とし
ては電熱ヒータや圧電体を用いた放電着火器等、方式や
構成を問わない。

【００２９】又、触媒体の担体にはセラミックハニカム
を用いているが、予混合気が流通し得る多数の連通孔を
有するものであれば、その素材や形状に限定はなく、例
えばセラミックや金属の焼結体、金属ハニカムや金属不
織布、セラミック繊維の編組体等が利用可能である。ま
た活性成分としては、白金、パラジウム、ロジウム等の
白金属の貴金属が一般的であるが、これらの混合体や他
の金属やその酸化物との混合組成であってもよい。燃料
種や使用条件に応じた活性成分の選択が可能である。ま
た燃焼用の触媒体と排ガス浄化用の触媒体の担体構成や
活性成分を異なる仕様にしてもよい。

【００３０】また、触媒体および透過窓の設置位置は、
調理庫９の上面庫壁に限るものではなく、下面や側面で
もよく、また傾斜設置や複数設置とすることも可能であ
る。

【００３１】なお、本発明の上記各実施の形態、実施例
には、多数の連通孔を有し、各種炭化水素系燃料への酸
化活性を有する触媒体、着火装置等の他、流量制御装置
や混合器、必要に応じて駆動装置、温度検出手段や送風
機等が必要となるが、これらはいずれも周知の技術を採
用できる。例えば触媒体は金属やセラミックのハニカム
担体、あるいはセラミック繊維の編組体に、白金やパラ
ジウム等の貴金属を主成分とした活性成分を担持したも
のが従来より用いられている。空気や気体燃料の流量制
御は、手動のニードルバルブや電動のソレノイドバルブ
等が使われ、液体燃料の場合には電磁ポンプ等を使用し
ている。その他駆動部分は、手動のレバー操作もあり、
自動制御のモータ駆動のものもある。

【００３２】

【発明の効果】以上述べたところから明らかなように、
本発明に係る触媒燃焼装置は、高温で多量の熱放射を発
する触媒体からの放射熱を効率よく利用することができ
るとともに、排ガス中に含まれる多量の水蒸気や臭気成
分と被加熱物とを接触させることなく、放射熱のみによ
る風味を損なわない調理加熱ができるものである。

【００３３】また、被加熱物の形態や用途に応じて、放
射熱の波長特性を選択して用いることもできる。

【００３４】さらに、触媒体下流面での火炎燃焼により
燃焼を開始して触媒体を加熱し、徐々に触媒燃焼反応へ
と移行させることができるもので、別個の（例えば電気
ヒータや加熱用バーナなど）触媒体加熱手段を備えるこ
となく、速やかに触媒燃焼の開始を導くことが可能なる
ものである。

【００３５】加えて被加熱物から発生する油分や臭気成
分の浄化除去も可能にするものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施の形態としての調理器の断面
略図である。

【図２】本発明の第３実施の形態としての調理器の断面
要部略図である。

【図３】本発明の第４実施の形態としての調理器の断面
要部略図である。

【符号の説明】

１燃料供給管２燃焼制御部３調節ツマミ４噴出口５触媒体６点火器７透過窓８予混合気室９調理庫１０排ガス流路１１第２触媒体１２排気口１３筺体１４前扉１５加熱台１６トレイ１７排気誘導路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者鈴木基啓大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者鈴木次郎大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被加熱物を収納する調理庫の庫壁の少な
くとも一部を構成する、熱線透過性材料からなる透過窓
と、前記透過窓に対向して、前記調理庫外部の場所に設
けられた、多数の連通孔を有する板状の触媒体と、前記
触媒体と前記透過窓間に構成された燃料と空気の混合気
を導入する予混合気室と、前記触媒体の下流側に連接設
置した排ガス流路とを備えたことを特徴とする触媒燃焼
調理器。
【請求項２】前記透過窓をカルコゲン化物ガラスで構
成したことを特徴とする請求項１記載の触媒燃焼調理
器。
【請求項３】前記触媒体下流の前記排ガス流路内に、
多数の連通孔を有する第２の触媒体を設置するととも
に、前記調理庫から前記第２の触媒体上流側に連通する
排気流路を構成したことを特徴とする請求項１または２
記載の触媒燃焼調理器。
【請求項４】前記触媒体の下流側表面近傍に着火装置
を設けたことを特徴とする請求項１、２もしくは３記載
の触媒燃焼調理器。