NL1004097C2

NL1004097C2 - Ceramic cooker.

Info

Publication number: NL1004097C2
Application number: NL1004097A
Authority: NL
Inventors: Anton Scholten
Original assignee: Gastec Nv
Priority date: 1996-09-23
Filing date: 1996-09-23
Publication date: 1998-03-24
Also published as: AU4225497A; EP0928400A1; WO1998012480A1

Description

Titel: Keramische kookplaatTitle: Ceramic hob

De uitvinding heeft betrekking op een nieuwe ontwikkeling op het gebied van de keramische kookplaten. Gangbare keramische kookplaten bestaan uit een glas-keramische bovenplaat, met daaronder aangebracht een elektrische 5 stralingsbrander, waarmee de bovenplaat en hetgeen eventueel hierop geplaatst is, verwarmd wordt.The invention relates to a new development in the field of ceramic hobs. Conventional ceramic hobs consist of a glass-ceramic top plate, with an electric radiant burner mounted underneath, with which the top plate and whatever is placed on it, is heated.

Hoewel dergelijke kookplaten een duidelijke verbetering vormden ten opzichte van de conventionele elektrische kookplaten, met een metalen bovenplaat, bestaat er 10 nog steeds behoefte aan een systeem dat een snellere regeling heeft ten aanzien van de warmte afgifte en een hoger vermogen beschikbaar heeft zonder dat een speciale krachtstroom aansluiting noodzakelijk is.Although such hobs were a marked improvement over the conventional electric hobs, with a metal top plate, there is still a need for a system that has faster control of heat output and higher power without any special power current connection is necessary.

De toepassing van de verbranding van gas als 15 verwarmingsbron voor de keramische kookplaat is een uitstekende oplossing voor het bereiken van deze doelstellingen, zoals blijkt uit het feit dat er reeds kookplaten met stralingsbranders op aardgas onder een plaat van glaskeramiek op de markt zijn. Er blijf echter nog een 20 behoefte aan keramische kookplaten op gas die een lagere belasting op het milieu leggen op het gebied van emissies van ΝΟχ en/of waarvan de regelbaarheid beter is.The use of gas combustion as a heating source for the ceramic hob is an excellent solution for achieving these objectives, as is evident from the fact that there are already hobs with natural gas radiators under a glass ceramic plate on the market. However, there still remains a need for gas ceramic hobs that place a lower burden on the environment in terms of emissions of ΝΟχ and / or whose controllability is better.

Verrassenderwijs is gebleken dat toepassing van katalytische verbranding van gas als verwarmingsbron voor de 25 keramische kookplaat een uitstekende oplossing is voor het bereiken van deze doelstellingen. De NOx emissie is veel lager dan bij een conventionele brander en dan de emissie die gepaard gaat aan de opwekking van electriciteit bij een electrische kookplaat. Bovendien is de warmteafgifte van de 30 kookplaat gemakkelijk te regelen.It has surprisingly been found that the use of catalytic combustion of gas as a heating source for the ceramic hob is an excellent solution for achieving these objectives. The NOx emission is much lower than with a conventional burner and than the emission associated with the generation of electricity with an electric hob. In addition, the heat output of the hob is easy to control.

·.'!’ 0 0 9 7 2·. '!' 0 0 9 7 2

In de kookplaat volgens de uitvinding zijn bij voorkeur middelen aanwezig om de verbranding in twee stappen plaats te laten vinden, waarbij in de eerste stap een deel van het brandbare gas katalytisch wordt verbrand waarbij de 5 geproduceerde warmte voor een deel afgevoerd wordt. De tweede stap kan bijvoorbeeld plaats vinden in een katalytische reactor waarbij een kleiner deel van de totale gevormde warmte wordt afgevoerd.In the hob according to the invention, means are preferably present for the combustion to take place in two steps, in which in the first step part of the combustible gas is catalytically burned, in which part the heat produced is removed. The second step can take place, for example, in a catalytic reactor in which a smaller part of the total heat generated is removed.

In genoemde eerste stap wordt meer dan 80%, bij 10 voorkeur meer dan 90 % en bij nog grotere voorkeur meer dan 99% van het brandbaar gas verbrand, onder afgifte van de warmte via de erboven gelegen bovenplaat.In said first step, more than 80%, preferably more than 90%, and even more preferably more than 99%, of the combustible gas is burned, releasing the heat through the top plate.

Desgewenst kan de tweede stap plaatsvinden in een vlam, waarbij het de voorkeur heeft, dat in de eerste stap i 15 tussen de 10 en de 80 % van het brandbare gas wordt verbrand, bij voorkeur tussen de 20 en de 70 %, bij nog grotere voorkeur tussen de 30 en de 60 %.If desired, the second step can take place in a flame, it being preferred that in the first step i burn between 10 and 80% of the combustible gas, preferably between 20 and 70%, at even greater preferably between 30 and 60%.

Het eerste katalysator compartiment is direct onder de kookplaat gelokaliseerd. De warmte die bij de verbranding 20 van het gas ontstaat wordt hierbij direct voor een deel door straling en voor een deel door convectie en geleiding overgedragen aan de pan op een bij voorkeur IR-transparante plaat. Een eventueel onverbrand deel van het gas kan in een tweede meer adiabatische reactor, of in een vlam verbrand 25 worden. Het hete rookgas kan eventueel de verbrandingslucht voorverwarmen.The first catalytic converter compartment is located directly under the hob. The heat generated during the combustion of the gas is hereby transferred directly in part by radiation and in part by convection and conduction to the pan on a preferably IR-transparent plate. Any unburned portion of the gas can be burned in a second more adiabatic reactor, or in a flame. The hot flue gas may preheat the combustion air.

Onder de keramische bovenplaat kunnen een of meer lichamen aangebracht zijn, die bestaan uit een hittebestendig materiaal, bij voorkeur bestand tegen temperaturen tot meer 30 dan 600°C, bij grotere voorkeur tot meer dan 800eC, bij nog grotere voorkeur tot meer dan 1000°c, waarvan het oppervlak zelf, dan wel het oppervlak van de hierop aangebrachte laag, katalytisch actief is voor de verbranding van koolwaterstof houdend gas, meer in het bijzonder methaan, propaan en/of 35 butaan.Underneath the ceramic top plate, one or more bodies may be provided, which consist of a heat-resistant material, preferably resistant to temperatures above 30 ° C, more preferably above 800 ° C, even more preferably above 1000 ° C , the surface of which, or the surface of the layer applied thereto, is catalytically active for the combustion of hydrocarbonaceous gas, more in particular methane, propane and / or butane.

Het materiaal waaruit het lichaam bestaat heeft in het algemeen een warmtegeleidingscoefficient van meer dan ·; 0 G /.0 9 7 3 5 W/mK, bij voorkeur van meer dan 10 w/mK, bij nog grotere voorkeur van meer dan 15 W/mK. Dit lichaam kan een gaas (metaal of een ander materiaal) zijn, een metaalschuim, gesinterd materiaal, één of meer ringvormige concentrische 5 lichamen met radiale kanalen of een voorgevormde metalen plaat.The material that makes up the body generally has a heat conduction coefficient of more than ·; 0 G /.0 9 7 3 5 W / mK, preferably of more than 10 w / mK, even more preferably of more than 15 W / mK. This body can be a mesh (metal or other material), a metal foam, sintered material, one or more annular concentric bodies with radial channels or a preformed metal plate.

De kookplaat volgens de uitvinding is liefst voorzien van een centrale toevoer van gas en lucht en een ringvormig om de toevoer aangebrachte verbrandingsruimte. In 10 het algemeen zal men er voor zorgen, dat middelen aanwezig zijn voor het opwarmen van het te verbranden gas en/of de verbrandingslucht met behulp van de rookgasssen van de verbranding, ten einde een zo goed mogelijk rendement van de verbranding te verkrijgen.The hob according to the invention is preferably provided with a central supply of gas and air and an combustion space arranged annularly around the supply. In general, care will be taken to ensure that means are present for heating the gas to be burned and / or the combustion air with the aid of the combustion flue gases, in order to obtain the best possible efficiency of the combustion.

15 Voor de katalytische verbranding past men een gangbare verbrandingskatalysator toe, welke bestand is tegen de te genereren temperaturen. Dergelijke katalysatoren zijn in het algemeen aangebracht op het oppervlak van een dragermateriaal, hoewel het ook mogelijk is materialen toe te 20 passen die geen drager bevatten, maar waarvan het oppervlak katalytisch actief is. Bekende katalytisch actieve materialen voor de verbranding van koolwaterstoffen zoals methaan, ethaan, butaan, propaan en pentaan (meer in het bijzonder methaan, propaan en butaan) zijn edelmetaalkatalysatoren en 25 overgangsmetaaloxiden, zoals platina, palladium, en oxiden, van koper, mangaan, ijzer, palladium, nikkel en/of cobalt.A conventional combustion catalyst is used for the catalytic combustion, which is resistant to the temperatures to be generated. Such catalysts are generally applied to the surface of a support material, although it is also possible to use materials which do not contain a support, but whose surface is catalytically active. Known catalytically active materials for the combustion of hydrocarbons such as methane, ethane, butane, propane and pentane (more particularly methane, propane and butane) are precious metal catalysts and transition metal oxides, such as platinum, palladium, and oxides, of copper, manganese, iron , palladium, nickel and / or cobalt.

Bij voorkeur wordt een verbrandingskatalysator toegepast, gekozen uit de groep bestaande uit platina op gestabiliseerde keramische dragers, palladiumoxide, of 30 overgangsmetaaloxiden, zoals van koper, mangaan, ijzer, nikkel en/of cobalt, op gestabiliseerde keramische dragers.Preferably, a combustion catalyst is selected, selected from the group consisting of platinum on stabilized ceramic supports, palladium oxide, or transition metal oxides, such as of copper, manganese, iron, nickel and / or cobalt, on stabilized ceramic supports.

Voor een optimaal functioneren van de katalysator dient deze opgewarmd te worden bij het aanzetten van de kookplaat. De warmte voor deze opwarming van de katalysator 35 wordt liefst opgewekt door verbranding van brandbaar gas in een vlam of door electrische verwarming van de katalysator of de verbrandingslucht, het brandbaar gas lucht mengsel en/of 1004097 4 het brandbare gas. Bij voorkeur wordt deze opwarmstap uitgevoerd tussen de eerste en tweede katalysatorruimte door het gas dat de eerste katalysatorruimte verlaat te ontsteken.For optimal functioning of the catalytic converter, it should be heated up when the hob is switched on. The heat for this heating of the catalyst 35 is most preferably generated by combustion of the combustible gas in a flame or by electric heating of the catalyst or the combustion air, the combustible gas-air mixture and / or the combustible gas. Preferably this heating step is performed between the first and second catalyst spaces by igniting the gas leaving the first catalyst space.

De opbouw van de kookplaat volgens de uitvinding is 5 nader toegelicht in figuur 1 die een mogelijke uitvoeringsvorm weergeeft. De verbrandingslucht stroomt, eventueel via de warmtewisselaar (1), waarin de lucht wordt voorverwarmd, door de eerste katalysator in de eerste katalysatorruimte (2) vlak onder de kookplaat (3). Het brandbare gas wordt aan de 10 verbrandingslucht toegevoegd, voordat het de eerste katalysatorruimte binnentreedt, in dit geval bij voorkeur na de eventuele warmtewisselaar (1).The construction of the hob according to the invention is further elucidated in figure 1, which represents a possible embodiment. The combustion air flows, possibly via the heat exchanger (1), in which the air is preheated, through the first catalytic converter into the first catalytic converter chamber (2) just below the hob (3). The combustible gas is added to the combustion air before it enters the first catalyst space, in this case preferably after the optional heat exchanger (1).

Zodra de katalysator op temperatuur is wordt een groot gedeelte van het brandbare gas katalytisch verbrand. De 15 warmte die hierbij ontstaat wordt voor een groot deel afgegeven aan de kookplaat (3). Indien de kookplaat infrarood straling kan doorlaten, wordt ook warmte afgegeven door infra rood straling door de kookplaat heen. Bij voorkeur verplaatst het gas zich gedurende het toenemen van de conversie in deze 20 eerste katalysator ruimte gemiddeld evenwijdig aan het vlak van de kookplaat. Hierdoor ontstaat een temperatuur profiel over het oppervlak van de kookplaat. Hierdoor is het mogelijk dat ook het deels afgekoelde gas nog warmte afstaat aan de kookplaat, wat ten goede komt aan het rendement.As soon as the catalyst is up to temperature, a large part of the combustible gas is burned catalytically. The heat that is generated hereby is largely released to the hob (3). If the hob can transmit infrared radiation, heat is also emitted by infrared radiation through the hob. Preferably, as the conversion increases in this first catalyst space, the gas moves on average parallel to the plane of the hob. This creates a temperature profile across the surface of the hob. As a result, it is also possible that the partially cooled gas will still give off heat to the hob, which will improve the efficiency.

25 Het gas dat de eerste katalysator ruimte verlaat bevat een sterk verlaagde concentratie brandbaar gas. Hierdoor kan dit in een katalysatorruimte (4) verbrand worden waar minder warmte afgegeven kan worden. Het rookgas wordt vervolgens gekoeld door de verbrandingslucht in eerdergenoemde 30 warmtewisselaar (1).The gas leaving the first catalyst space contains a strongly reduced concentration of combustible gas. This allows this to be burned in a catalytic converter room (4) where less heat can be released. The flue gas is then cooled by the combustion air in the aforementioned heat exchanger (1).

Bij het starten kan de katalysator, de verbrandingslucht, het brandbare gas, of combinaties hiervan, electrisch of met behulp van een vlam worden opgewarmd.When starting, the catalyst, combustion air, combustible gas, or combinations thereof, can be heated electrically or with the help of a flame.

Het navolgende voorbeeld, dat niet als beperking van 35 de uitvinding bedoeld is en dat is weergegeven in figuur 2, geeft een toelichting op de uitvinding.The following example, which is not intended as a limitation of the invention and which is shown in figure 2, gives an explanation of the invention.

1 0 : ‘i 0 9 7 51 0: "i 0 9 7 5

In figuur 2 stroomt het gas eerst door een warmtewisselaar (1) waarmee de verbrandingslucht wordt voorverwarmd. Ook wordt het deel van de warmte dat via de isolerende wand aan de onderzijde van de tweede reactorruimte 5 (4) uit deze ruimte ontsnapt weer opgenomen door de verbrandingslucht. In het midden bij het verlaten van de warmtewissellaar (1) wordt het brandbaar gas toegevoegd aan de verbrandingslucht. Het gas lucht mengsel stroomt vervolgens radiaal evenwijdig aan de plaat van glas keramiek(3) door de 10 eerste katalysatorruimte (2) die opgevuld wordt door twee op elkaar gestapelde ringvormige gazen van een legering die bestand is tegen een hoge temperatuur die bedekt zijn met een katalytisch actief materiaal. De metaaldraden waaruit de gazen vervaardigd zijn zijn 0,5 milimeter dik. Deze eerste 15 katalysatorruimte(2) bevindt zich direct onder de plaat van glas keramiek(3). De eerste katalysatorruimte is gescheiden van de tweede katalysatorruimte (4) door een hitte bestendig metaalfolie (5). Het grotendeels in de eerste katalysatorruimte katalytisch verbrande gas mengsel, stroomt vervolgens 20 radiaal naar het midden door de tweede katalysatorruimte. Deze ruimte is opgevuld met 5 op elkaar gestapelde gazen die identiek zijn aan de gazen die zich bevinden in de eerste katalysatorruimte, dus ook bedekt met een verbrandings katalysator. In deze katalysatorruimte wordt het onverbrande 25 deel van het brandbare gas alsnog katalytisch verbrand. Voor het brandbare gas in de tweede katalysatorruimte wordt geleid, wordt het door middel van ontsteking (6), welke bijvoorbeeld een bougie, vonk of gloeidraad kan zijn, ontstoken. Vervolgens wordt nog warmte teruggewonnen uit het rookgas in de 30 warmtewissellaar (1).In figure 2, the gas first flows through a heat exchanger (1) with which the combustion air is preheated. The part of the heat that escapes from this space via the insulating wall at the bottom of the second reactor space 5 (4) is also taken up by the combustion air. In the middle when leaving the heat exchanger (1) the flammable gas is added to the combustion air. The gas-air mixture then flows radially parallel to the glass ceramic plate (3) through the first catalyst space (2) which is filled by two stacked annular meshes of a high temperature resistant alloy covered with a catalytically active material. The metal wires from which the meshes are made are 0.5 millimeters thick. This first catalyst space (2) is located directly below the glass ceramic plate (3). The first catalyst space is separated from the second catalyst space (4) by a heat resistant metal foil (5). The gas mixture, which is catalytically burnt largely in the first catalyst space, then flows radially to the center through the second catalyst space. This space is filled with 5 meshes stacked on top of each other which are identical to the meshes located in the first catalyst space, so also covered with a combustion catalyst. In this catalyst space, the unburned part of the combustible gas is still catalytically burned. Before the combustible gas is introduced into the second catalyst space, it is ignited by ignition (6), which may be, for example, a spark plug, spark or filament. Subsequently, heat is still recovered from the flue gas in the heat exchanger (1).

; o o 7; o o 7

Claims

1. Gas-heated ceramic hob, provided with a ceramic top plate and a gas combustion chamber arranged under this plate, the combustion of the gas being at least partly catalytic.

Hob according to claim 1, wherein means are provided for the combustion to take place in two steps, in which in the first step part of the combustible gas is catalytically burned, the heat produced is partly removed.

Cooker according to claim 2, wherein the second step takes place in a catalytic reactor in which a smaller part of the total heat generated is removed.

Cooker according to claim 3, wherein in the first step more than 80%, preferably more than 90% and even more preferably more than 99% of the combustible gas is burned.

Cooker according to claim 2, wherein the second step takes place in a flame.

Cooker according to claim 5, wherein in the first step between 10 and 80% of the combustible gas is burned, preferably between 20 and 70%, even more preferably between 30 and 60%.

Cooker according to claims 1-6, wherein, under the ceramic top plate, one or more bodies are made which consist of a heat-resistant material, preferably resistant to temperatures up to more than 600 ° C, more preferably up to more than 800 ° C, at even more preferred to more than 1000 ° C, the surface of which, or the surface of the layer applied thereto, is catalytically active for the combustion of hydrocarbonaceous gas, more in particular methane, propane and / or butane. 1004097

Cooker according to claim 7, wherein the material making up the body has a heat conductivity coefficient of more than 5 W / mK, preferably more than 10 w / mK, even more preferably more than 15 W / mK.

Cooker according to claim 7 or 8, wherein the body is a gauze, a metal foam, a sintered material, one or more annular concentric bodies with radial channels or a preformed metal plate.

A hob according to claim 7 or 8, wherein the body 10 is a preformed metal plate.

Hob according to claims 1-10, provided with a central supply of gas and air and an combustion space arranged annularly around the supply.

12. Hob according to claims 1-11, wherein means 15 are present for heating the gas to be burned and / or the combustion air with the aid of the combustion flue gases.

Hob according to claim 1-12, wherein a combustion catalyst is used, selected from the group 20 consisting of platinum on stabilized ceramic supports, palladium oxide, or transition metal oxides, such as of copper, manganese, iron, nickel and / or cobalt, on stabilized ceramic carriers.

Cooker according to claim 1-13, wherein the gas is selected from the group consisting of methane, ethane, propane, butane, pentane.

A hob as claimed in claims 1-14, wherein the heat for heating the catalyst is generated by burning flammable gas in a flame.

Hob according to claims 1-14, wherein the heat for heating the catalyst is generated by electric heating of the catalyst or the combustion air, the combustible gas-air mixture and / or the combustible gas.

Hob according to any one of claims 1-6, wherein the ceramic of the top plate is at least partially transparent to infrared rays. 1004097

A hob, according to any one of claims 1 to 17, wherein the combustible gas-air mixture in the first reaction space flows as a main direction parallel to the ceramic cover plate. , o: o 7