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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】5666198
(24)【登録日】2014年12月19日
(45)【発行日】2015年2月12日
(54)【発明の名称】水素調理装置
(51)【国際特許分類】
F23K 5/00 20060101AFI20150122BHJP
F23D 14/82 20060101ALI20150122BHJP
F23D 14/84 20060101ALI20150122BHJP
A47J 37/00 20060101ALI20150122BHJP
【ＦＩ】
F23K5/00 301Z
F23D14/82 D
F23D14/84 H
A47J37/00 Z
【請求項の数】10
【全頁数】9
(21)【出願番号】特願2010-181417(P2010-181417)
(22)【出願日】2010年8月13日
(65)【公開番号】特開2012-42068(P2012-42068A)
(43)【公開日】2012年3月1日
【審査請求日】2013年8月2日
(73)【特許権者】
【識別番号】512129217
【氏名又は名称】株式会社ＴＩ
(74)【代理人】
【識別番号】100120189
【弁理士】
【氏名又は名称】奥 和幸
(72)【発明者】
【氏名】石川 泰男
【審査官】
渡邉 洋
(56)【参考文献】
【文献】
特開平１０−２５３０１７（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２００８−０４５１９９（ＪＰ，Ａ）
【文献】
実開平０７−０３８９３６（ＪＰ，Ｕ）
【文献】
実開昭５９−００７０３７（ＪＰ，Ｕ）
【文献】
特表平０８−５００４２５（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２０００−３５６３１７（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特公平０３−０２７８１２（ＪＰ，Ｂ２）
【文献】
特許第３４８８６３４（ＪＰ，Ｂ２）
(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）
Ｆ２３Ｋ ５／００− ５／２２
Ｆ２３Ｄ１４／７２−１４／８４
Ａ４７Ｊ３７／００−３７／１２
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
水素を供給する水素供給源と、この水素供給源からの送り出し圧力を調整する圧力調整弁と、水素を燃焼させるための水素ガスバーナと、このガスバーナと水素ボンベ間に設けガスバーナの炎が戻らないようにするための逆火防止装置とを有し、前記ガスバーナは、食品の炙り面を形成し、この炙り面に食品が置かれており、前記ガスバーナのノズル径を０．６ｍｍ〜１．６ｍｍとした水素調理装置。
【請求項2】
前記炙り面に金網が置かれ、この金網上に食品が置かれて炙られる請求項１記載の水素調理装置。
【請求項3】
前記水素ガスバーナは火力が食品の炙り面に均一になるようにノズル径を位置によって変化させるようにし、前記ノズル径は水素ガスの流路の上流側から水素ガスの流れの下流側に向かって漸増させた請求項１記載の水素調理装置。
【請求項4】
水素ボンベから供給される水素ガスに炎色反応を起こさせるように炎識別手段を設けてなる請求項１記載の水素調理装置。
【請求項5】
前記炎識別手段は、前記逆火防止装置とガスバーナとの間に設けた炎色剤タンクであり、この炎色剤タンクを通って水素ガスバーナに供給される請求項３記載の水素調理装置。
【請求項6】
前記炎識別手段は、ＳＵＳ３０４の容器内に水酸化ナトリウムを入れ容器を３００〜５００℃に加熱して水蒸気を供給し水素を発生させる水素発生装置であり、この水素発生装置から発生した水素は水酸化ナトリウムの微細粒子を含み、この水素を水素ボンベを介してガスバーナに供給するようにした請求項３記載の水素調理装置。
【請求項7】
前記炎識別手段は、ガスバーナ上に設けられ水素炎によって赤くなる金属メッシュからなる請求項３記載の水素調理装置。
【請求項8】
前記ガスバーナ内の水素流通空間に空気の溜まりができないようにグラスファイバー、金属メッシュ等の空気溜まり形成防止手段が設けられている請求項１記載の水素調理装置。
【請求項9】
前記水素ガスバーナは逆円錐台状で多数のノズルが形成されたノズル形成体と、このノズル形成体を受ける椀形の受体とからなり、この受体の底部に水素供給口が臨まされ、前記ノズル形成体はその底部に前記水素供給口に対向した小さな凹みを有し、この凹みから放射状に細溝が形成され、この細溝にノズル穴をノズル形成体の軸方向に形成し、前記ノズル穴をノズル形成体の上面に開口せしめてなる請求項１記載の水素調理装置。
【請求項10】
浅い円盤状でノズルが形成されたノズル形成体と、このノズル形成体を受ける円筒状の受け体とからなり、前記ノズル形成体の底部中央に小凹みを形成し、この小凹みに水素供給管から水素を供給し、この小凹みから放射状に細溝を形成し、この細溝にノズルを連通させた請求項１記載の水素調理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、水素を燃焼させて調理する水素調理装置に関する。
【背景技術】
【0002】
水素は、燃焼させた場合に、水蒸気となり炭酸ガスを排出しないので、地球環境には好適であるが、空気（酸素）と混合すると爆鳴するという危険性があり、一般調理用には全く使用されていなかった。しかしながら、本件発明者は水素発生装置を作成中に十分なる安全装置を備えれば、一酸化炭素中毒がなく食品からの水分の流出が少ない水素調理が可能であるとの知見を得た。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特許２００９−１２０７５７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
この知見に基づいて、逆火が全くなく、しかも水素の燃焼は目視できないので炎に色を付着させ、更に均一な燃焼を確保できるようにする。
【課題を解決するための手段】
【0005】
そこで、本発明の水素調理装置は、水素が加圧貯溜された水素ボンベと、この水素ボンベからの送り出し圧力を調整する圧力調整弁と、水素を燃焼させるための水素ガスバーナと、このガスバーナと水素ボンベ間に設けガスバーナの炎が戻らないようにするための逆火防止装置とを有し、前記ガスバーナのノズル径を０．６ｍｍ〜１．６ｍｍとした。
【0006】
また、前記水素ガスバーナは火力が食品の炙り面に均一になるようにノズル径を位置によって変化させるようにし、前記ノズル径は水素ガスの流路の上流側から水素ガスの流れの下流側に向かって漸増させるようにすることが好ましい。
【0007】
更に、また、水素ボンベから供給される水素ガスに炎色反応を起こさせるように炎識別手段を設けることが好ましい。
【0008】
更に、また、前記炎識別手段は、前記逆火防止装置とガスバーナとの間に設けた炎色剤タンクであり、この炎色剤タンクを通って水素ガスバーナに供給されることが好ましい。
【0009】
更に、また前記炎識別手段は、ＳＵＳ３０４の容器内に水酸化ナトリウムを入れ容器を３００〜５００℃に加熱して水蒸気を供給し水素を発生させる水素発生装置であり、この水素発生装置から発生した水素は水酸化ナトリウムの微細粒子を含み、この水素を水素ボンベを介してガスバーナに供給するようにすることが好ましい。
【0010】
更に、また前記炎識別手段は、ガスバーナ上に設けられ水素炎によって赤くなる金属メッシュからなることが好ましい。
【0011】
更に、また前記ガスバーナ内の水素流通空間に空気の溜まりができないようにグラスファイバー、金属メッシュ等の空気溜まり形成防止手段が設けられていることが好ましい。
【0012】
更にまた、前記水素ガスバーナは逆円錐台状で多数のノズルが形成されたノズル形成体と、このノズル形成体を受ける椀形の受体とからなり、この受体の底部に水素供給口が臨まされ、前記ノズル形成体はその底部に前記水素供給口に対向した小さな凹みを有し、この凹みから放射状に細溝が形成され、この細溝にノズル穴をノズル形成体の軸方向に形成し、前記ノズル穴をノズル形成体の上面に開口せしめてなることが好ましい。
【発明の効果】
【0013】
ガスバーナの燃焼中に、空気（酸素）が水素流路中に入らないようにするためには、ノズル径が重要であり、余りにも細いと十分な量の水素が出ないし、ノズル径が大きいとノズル出口の周囲の空気が流路中に入り逆火を起こすので、ノズル径は０．６ｍｍ〜１．６ｍｍとするのがよいことが実験の結果判明した（請求項１）。
【0014】
また、ガスバーナの水素の流れの上流側は圧力が高いので水素が多くノズルから流出するが、水素の流路の下流側は圧力がひくいのでノズルから流出する水素量が減少する。従って、流路の上流側のノズル径を小とし、下流側のノズル径を大とするように上流側から下流側に向かってノズル径を漸増させれば食品の炙り面の火力が均一となる（請求項２）。
【0015】
水素ガスの炎は完全燃焼すると透明であり、目視できないので、目で見えるように炎を炎色反応させるようにした炎識別手段を設ければ、火傷を防ぐことができ（請求項３）、この炎識別手段としては、カセイソーダ等の炎色剤を収納した炎色剤タンクであり（請求項４）、水酸化ナトリウムを用いた水素発生装置であれば、ナトリウムの炎色反応を起こさせることができ（請求項５）、バーナ上に設けた金属メッシュであれば、メッシュが赤くなるので目視できる（請求項６）。
【0016】
なお、水素流路中には、空気が溜まる溜まり場を作らないことが重要で、流路中にグラスファイバー、金属メッシュを入れれば、かかる溜まり場がなくなるとともに、戻ろうとする炎を遮断でき、バックファイヤーが有効に防止できる（請求項７）。
【0017】
また、円形に水素炎を出す時は、逆円錐状のノズル形成体を受体内に収納し、ノズルをノズル形成体の軸方向に形成すると空気溜まりもなく、ノズル形成体は逆円錐台状でノズルはその軸方向にある長さ以上に亘って形成されているので逆火が有効に防止される（請求項８）。
【図面の簡単な説明】
【0018】
【図1】本発明の水素調理装置の概略構成図である。
【図2】水素調理装置に使用される水素発生装置の概略構成図である。
【図3】水素調理装置の一部をなすガスバーナの平面図である。
【図4】ガスバーナの燃焼筒の断面図である。
【図5】ガスバーナの他の実施例を示す斜視図である。
【図6】ガスバーナの更に他の実施例を示す平面図である。
【図9】ガスバーナの更に他の実施例を示す斜視図である。
【図13】ガスバーナの更に他の実施例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0019】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【0020】
図１において、本発明の水素調理装置Ｈは、水素を高圧で貯溜しておくための水素ボンベ１を備え、この水素ボンベ１は、流出する水素の圧力を調節するための圧力調整弁２を備え、この圧力調整弁２を流失した水素は水タンクからなる逆火防止装置３を経てカセイソーダの粉末等が封入された炎識別手段としての炎色剤タンク４に流入する。
【0021】
一方、炎色剤タンク４は調理台５に連なり、この調理台５はフレーム６とこのフレーム６を支持する脚７を備え、フレーム６内にはガスバーナ８が載置され、このガスバーナ８上に金網９が設けられ、この金網９上に灸られる食品１０が載せられている。
【0022】
また、水素の炎は完全燃料時には透明で目視できないので、金網９とガスバーナ８間に炎識別手段としてのステンレスの金属メッシュ１１を設け、この金属メッシュは水素により加熱されたとき赤くなるので、調理人が水素燃焼を認識して火傷を有効に防止するようにできる。
【0023】
また、炎識別手段としては、図２に示すような水素発生装置２０を設け、この水素発生装置２０から流出する水素にカセイソーダの微粉末を混ぜ、それを加圧ポンプ２１を介して前記水素ボンベ１に貯溜させガスバーナ８にその水素を供給するようにしてもよい。なお、この場合には、前記発色剤タンク４は不要となる。
【0024】
前記水素発生装置２０は、角筒状のケーシング２２を有し、このケーシング２１内の端部近傍には蒸気室２３が設けられ、この蒸気室２３に水タンク２４からの水が水ポンプ２５を介して一定量送り込まれるようになっている。
【0025】
一方、前記ケーシング２２は、ＳＵＳ３０４（Ｃｒ１８−Ｎｉ８−残Ｆｅ）からなり、蒸気室２３は反応剤室２４に連なり、この反応剤室２４には水酸化ナトリウム又は水酸化カリウム等のアルカリ金属水酸化物（反応剤２５）が収納され、この反応剤２５には、ＳＵＳ３０４からなるフィン２６が浸漬されており、このフィン２６及びケーシング２２の内壁が反応剤２５に接触し、且つ、反応剤２５の液面上から飛散する微細粒子群Ｐと流入する水蒸気とが衝突して水素が発生し、この水素が微細粒子群Ｐの一部とともに水素ボンベ１内に貯留され、この水素をガスバーナ８で燃焼すると、ナトリウムＮａの炎色反応が起こる。なお、前記反応剤２５は、図示しないヒータによって３００〜５００℃に加熱されている。
【0026】
前記ガスバーナ８は、図３に示すように複数の燃焼筒８ａ、８ａ…8ａを結合したものであり、根元管８ｂからの水素が分散管８ｃを介して、この分散管８ｃにその軸方向に所定間隔で設けた燃焼筒８ａに供給される。この燃焼筒８ａには、図４に示すように多数の細孔（直径１ｍｍ程度）ｈ、ｈ…ｈが設けられ、この燃焼筒８ａの中空部分の水素流通空間には、外部の空気が流入して空気溜りができないようにグラスファイバー又は金属メッシュ等の空気溜り形成防止手段３０が設けられている。
【0027】
なお、ガスバーナ８は、図５に示すような面状バーナ４０であってもよく、この面状バーナ４０は、水素管４１と、この水素管４１が接続される分散部４２と面状の本体４３とを有し、この本体４３は、仕切板４４によって上下に仕切られ、本体上面には多数の細孔ｈ、ｈ…ｈが形成されている。水素は、分散部４２から仕切板４４の下方を通ってその上方に向かい、前記細孔ｈの直径は水素の流れの上流側ＵＳから下流側ＤＳに向かって次第に大きくなるように形成され、ガス圧が高い部分（ＵＳ側）は細孔の径を小さくし、ガス圧が低い部分（ＤＳ側）は、細孔の径を大きくして細孔から流出するガス量をほぼ均一とするようにしている。
【0028】
前記ガスバーナ８の細孔の直径は、水素を安定して燃焼させ逆火を起こさせずに全ての細孔から均一に水素を流出させるのに極めて重要である。なお、一般にガスバーナに供給される時の水素のガス圧は１〜２気圧であり、例えば、図６に示すガスバーナ５０においては、根元管５１に設けたバルブ５２のコック５３の開度により燃焼部５４のガス圧は若干変化するが、１〜２気圧程度の範囲の変化は細孔ｈの直径を定めるものに大きな影響を与えない。前記燃焼部５４は、連続形状とし、連続管の中央部を凹ませて、両端管５４ａ、５４ａと中央管５４ｂ、５４ｂを形成してある。
【0029】
前記両端管５４ａと中央管５４ｂは、図７、８に示すように、外径１３．８ｍｍ、内径９．８ｍｍ、肉厚２ｍｍのステンレス管であり、この管の上部に円筒方向幅８ｍｍの間隔で対の細孔ｈを形成し、対間の間隔は１０ｍｍで燃焼部の各管の長さは２８０ｍｍで各管には５４個（２７対）の細孔が形成されている。
【0030】
このような寸法関係で前記コック５３を適宜調整しつつ細孔の直径を変化させてみた。なお、レーザでは０．２ｍｍの細孔が形成できるが、それ以外の径はドリルで形成した。以下、角径との炎の関係を以下に示す。
【0031】
細孔径 結 果０．２ｍｍ 火力が弱く不十分
０．４ｍｍ 〃
０．６ｍｍ 火力がやや弱く、均一性にかけるが使用可能
０．８ｍｍ 〃
１．０ｍｍ 火力も十分で均一加熱可能
１．２ｍｍ 〃
１．４ｍｍ 火力は十分であるが均一性がやや乏しいが使用可能
１．６ｍｍ 〃
１．８ｍｍ 火力が出すぎて均一性に欠ける。
２．０ｍｍ 管の中で逆火が起きて使用不可能
【0032】
以上の実験結果から１〜２気圧のガス圧の下では、細孔の径は０．６ｍｍ〜１．６ｍｍ程度が好ましく、特に１ｍｍが最も好ましいことが判明した。
【0033】
次にやかん、なべ等を加熱するための円形火炎を作るためのガスバーナ５０について、図９〜１２を参照して説明する。前記ガスバーナ５０は、逆円錐台状のノズル形成体５１と、このノズル形成体５１を着脱自在に受ける椀形の受体５２とからなり、ノズル形成体５１は２０ｍｍ以上の高さを有し、その底面には小凹み５３（図１１）が形成され、この小凹み５３から放射状に細溝５４、５４…５４が底面及び傾斜側面に沿って形成され、この細溝５４に所定間隔で１ｍｍの直径のノズル穴５５、５５…５５が形成されている。このノズル穴５５は、ノズル形成体の上面に開口しており、ここから炎が均一に流出する。前記ノズル形成体５１は２０ｍｍ以上の高さを有しているので、その軸方向に伸びるノズル穴の長さも１０ｍｍ以上となり、外部からの空気の流入を防止して炎を切断するので逆火は全く起こらない。前記ノズル形成体５１の底面の小凹みに対応して、受体５２の底面には、水素供給口５６が臨まされ、この水素供給口５６は筒体５７に形成されている。水素供給口５６から流入した水素は、ノズル形成体５１の小凹み５３を経て細溝５４に流入して、細溝５４に開口しているノズル穴５５を通ってノズル形成体５１の上面から流出し、ここで着火して炎となる。このような構造で空気が溜まる場所がないので逆火は起こらない。
【0034】
図１３は成形が容易なガスバーナ１４０を示し、このガスバーナ１４０は浅い円筒状の受体１３０内に円板状のノズル形成体１３１を係合せしめ、このノズル形成体１３１の底面中央には小凹み１３２が設けられている。この小凹み１３２には水素供給管１３５から水素が供給され、この小凹み１３２からは放射状に細溝１３６が伸び、その最先端は出口１３３に開口している。また、細溝１３６の中間からは直径が１ｍｍ程度のノズル１３４、１３４…１３４が伸びている。
【産業上の利用可能性】
【0035】
本発明の水素調理装置は、業務用又は家庭用の加熱手段として使用可能であり、肉、魚を焼いたり、湯わかしに使用できる。
【符号の説明】
【0036】
１…水素ボンベ３…逆火防止装置
４…炎色剤タンク
５…調理台
８…ガスバーナ
９…金網
１１…金属メッシュ
２０…水素発生装置
２４…水タンク
３０…溜り形成防止手段
４０…面状バーナ
５０…ガスバーナ