JP2000310403A - 触媒燃焼装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 燃焼反応熱を有効利用する触媒燃焼装置にお
いて、燃焼装置のコンパクト化、低燃焼負荷における触
媒燃焼への移行、および燃焼制御の簡略化を実現するこ
と。 【解決手段】 上流側に予混合気導入口６、下流側に燃
焼排ガス排出口７を有する燃焼室５と、燃焼室５内に設
置された、酸化触媒成分を担持させた主触媒体８と、少
なくとも一部に酸化触媒成分を担持させた、主触媒体８
より熱容量の小さい補助触媒体１０と、補助触媒体１０
の加熱手段１１と、主触媒体８と補助触媒体１０の間に
配置され、その間の熱伝導量を抑制するための熱供給部
９とを備えたことを特徴とする触媒燃焼装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、燃焼反応熱を有効
利用する触媒燃焼装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】各種燃料に対して酸化活性を有する触媒
を用いた触媒燃焼装置において、触媒燃焼への移行手段
として、従来から多数の提案がなされている。このうち
触媒体の上流側に形成される火炎により加熱し、上流面
近傍を最初に昇温させ、上流面の温度が触媒の活性温度
以上に昇温した時点で、一旦燃料の供給を停止し火炎を
消滅させた後、燃料の供給を再開し、触媒体の上流面近
傍から触媒燃焼を開始させるもの、また触媒体の下流側
に形成される火炎により加熱し、下流面近傍を最初に昇
温させ、ここで触媒燃焼を開始し、その燃焼熱によりさ
らに上流側が加熱されることを繰り返して、上流面近傍
での触媒燃焼へと移行させるもの、あるいは触媒体の上
流面または下流面に対向する位置に電気ヒータを設置
し、ここからの放射熱あるいは加熱された空気により直
接触媒体を昇温させ、触媒体の温度が活性温度以上に昇
温した時点で、燃料の供給を開始し、触媒燃焼を開始さ
せるもの等が良く知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の触媒燃焼装
置のうち、触媒体の上流側に形成される火炎により加熱
するもの、あるいは触媒体の下流側に形成される火炎に
より加熱するものでは、燃焼室内の触媒体の上流側もし
くは下流側に火炎を形成し得る空間（少なくとも消炎直
径以上の空間）を設置する必要があることから、燃焼室
が大型化する傾向があり、コンパクトな、特に薄型の触
媒燃焼装置を実現することが困難であるという課題があ
った。

【０００４】また、その火炎燃焼時には、着火性を確保
するために空気過剰率を１近傍に設定する必要があり、
また火炎を安定的に形成するためには相応の燃焼負荷を
要し、微小な燃焼負荷を得る場合にも着火時の燃焼負荷
を定常の触媒燃焼時よりも高く設定する必要があること
から、火炎燃焼から触媒燃焼への移行に伴い、空気過剰
率および燃焼負荷の制御を行う必要がある等、制御手段
が複雑化するという課題があった。

【０００５】一方、触媒体の上流面に対向して電気ヒー
タを設置し、放射熱あるいは加熱された空気により直接
触媒体を昇温させるものでは、触媒体の熱容量が大きい
ことから、触媒体を活性温度以上に昇温させるために要
する電気ヒータにおける消費電力量が多大となるという
課題があった。

【０００６】本発明は、かかる従来の触媒燃焼装置の課
題を考慮し、コンパクトで消費電力量が大きくなりすぎ
ない触媒燃焼装置を提供することを目的とするものであ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、上流側に予混
合気導入口、下流側に燃焼排ガス排出口を有する燃焼室
と、前記燃焼室内に設置された、酸化触媒成分を担持さ
せた主触媒体と、少なくとも一部に酸化触媒成分を担持
させた前記主触媒体より熱容量の小さい補助触媒体と、
前記補助触媒体の加熱手段と、前記主触媒体と前記補助
触媒体の間に配置され、その間の熱伝導量を抑制するた
めの熱供給部とを備えたことを特徴とする触媒燃焼装置
である。

【０００８】また、前記熱供給部は、前記主触媒体より
熱伝導率の小さい基材からなる触媒燃焼装置である。

【０００９】また、前記主触媒体、前記熱供給部および
前記補助触媒体は一体構成をなすとともに、前記熱供給
部は、前記主触媒体と前記補助触媒体を結ぶ熱伝導経路
の一部が狭くなっている部分である触媒燃焼装置であ
る。

【００１０】また、前記加熱手段は電気的加熱手段であ
るとともに、前記加熱手段を前記補助触媒体の表面に添
装するか、もしくは内部に埋込設置した構成の触媒燃焼
装置である。

【００１１】また、本発明は、上流側に予混合気導入
口、下流側に燃焼排ガス排出口を有する燃焼室と、前記
燃焼室内に設置された、酸化触媒成分を担持させた主触
媒体と、少なくとも一部に酸化触媒成分を担持させた前
記主触媒体より熱容量の小さい補助触媒体と前記補助触
媒体の加熱手段とを備え、前記補助触媒体は、前記主触
媒体に一定間隔をおいて対向配置されている触媒燃焼装
置である。

【００１２】また、本発明は、前記補助触媒体は、前記
加熱手段を取り囲み、前記加熱手段の周囲の少なくとも
一部を被覆する保温部と、前記保温部に連接し前記保温
部より熱伝導率の大きい基材からなる加熱部とを有する
触媒燃焼装置である。

【００１３】また、本発明は、上流側に予混合気導入
口、下流側に燃焼排ガス排出口を有する燃焼室と、前記
燃焼室内に設置された酸化触媒成分を担持させた主触媒
体と、酸化触媒作用を有する前記主触媒体より熱容量の
小さい補助触媒体と、前記補助触媒体の加熱手段とを備
え、前記補助触媒体における触媒燃焼に支持されて形成
される火炎により前記主触媒体を加熱して、前記主触媒
体を触媒燃焼に移行させる触媒燃焼装置である。

【００１４】

【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。

【００１５】本発明の実施には、多数の連通孔を有して
各種燃料への酸化活性を有する触媒体、着火装置や流量
制御装置、燃料と空気の混合器、あるいは必要に応じて
液体燃料の気化器、温度検出装置や駆動装置等が必要と
なる。触媒体としては、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、多孔質焼結体等
に、白金やパラジウム等の貴金属を主成分とした活性成
分を担持させたものを用いることができる。また、空気
や気体燃料の流量制御に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
磁ポンプ等を使用する。その他の駆動部分は手動のレバ
ー操作、自動制御のモータ駆動等が可能で、着火装置と
しては電気ヒータ等を使用し得る。なお、これらはいず
れも従来から広く採用されている手段であり、他の公知
の手段でも可能である。ここでは、それらの詳細につい
ては説明を省略する。

【００１６】（実施の形態１）図１は本発明に係る触媒
燃焼装置の一実施の形態の部分断面構成図である。図１
において、１は燃料容器、２は燃料ガス圧力制御部、３
はノズル、４はスロート、５は燃焼室、６は予混合気導
入口、７は燃焼排ガス排出口である。また、８は金属基
材からなるハニカム形状の担体に白金族の貴金属を担持
させた主触媒体、９は主触媒体８より熱伝導率の小さい
セラミックハニカムからなる主触媒体８への熱供給部で
あり、主触媒体８に連接している。また、１０は金属基
材からなり、主触媒体８よりも熱容量の小さいハニカム
形状の担体に白金族の貴金属を担持させた補助触媒体で
あり、熱供給部９に連接している。さらに、１１はセラ
ミック型電気ヒータであり、補助触媒体９の下流面に添
えられている。なお１１１はリード線である。

【００１７】次に、本実施の形態の動作と特性について
説明する。燃料容器１から供給される燃料（ここではブ
タンガスを使用）は、定常燃焼における燃焼負荷に相当
する燃料が供給されるように、燃料ガス圧力制御部２に
おいて圧力制御された後、ノズル３から噴出される。さ
らに、スロート４においてノズル３からの燃料の噴出圧
力により吸引導入される空気と混合した後、予混合気導
入口６から燃焼室５内に供給される。

【００１８】最初に、補助触媒体１０の下流面に添装さ
れた電気ヒータ１１への通電を開始すると、電気ヒータ
１１からの供給熱は、補助触媒体１０の加熱に利用され
るとともに、主触媒体８と補助触媒体１０の間に設置さ
れた熱供給部９を経由して主触媒体８の加熱に供せられ
る。ただし、熱供給部９は熱非良導性のセラミックハニ
カムからなることから、補助触媒体１０が十分な高温に
達するまで、すなわち補助触媒体１０において触媒燃焼
が開始されるまで、熱供給部９を経由しての主触媒体８
への熱供給はほとんど行われない。

【００１９】補助触媒体１０は、電気ヒータ１１により
加熱された下流面近傍が最初に昇温して、触媒活性温度
（約２００℃）に到達すると、ここで触媒燃焼を開始す
る。さらに、この反応熱により上流側を加熱することを
繰り返して、補助触媒体１０の上流面近傍も触媒燃焼を
開始する。補助触媒体１０の上流面近傍において触媒燃
焼が開始されると、主触媒体８と補助触媒体１０の間に
大きな温度差が形成されるため、次第に熱供給部９を経
由して主触媒体１０への熱供給が行われるようになる。
この供給熱により加熱された主触媒体８は、熱供給部９
と連接する下流面近傍から触媒燃焼を開始し、この反応
熱により上流側を加熱することを繰り返して定常燃焼状
態へと至る。この際、主触媒体８における触媒燃焼の開
始に伴い、補助触媒体１０における燃焼反応は次第に停
止する。主触媒体８において燃焼を開始すると、ほぼ全
量主触媒体８で反応するため、補助触媒体１０に到達す
る混合ガス中には、未燃焼の燃料成分がほとんど含まれ
ていないため、補助触媒体１０における燃焼反応は停止
する。

【００２０】このような触媒燃焼への移行手段を用いる
ことにより、主触媒体８の上流もしくは下流側に火炎を
形成して触媒燃焼に移行させる場合のように、燃焼室５
の一部に消炎直径以上の火炎を形成するための空間を設
置する必要がないことから、コンパクトな薄型の燃焼室
を実現することが可能となる。また、燃焼開始の初期か
ら一定の燃焼負荷および空気過剰率のまま触媒燃焼を開
始し、定常燃焼への移行が可能であることから、定格燃
焼負荷の低い触媒燃焼装置においても、燃料ガス圧力制
御部２において圧力制御を行う必要がなく、さらに、ス
ロート４の空気導入部の開口面積を変化させる等の手段
を講じて空気過剰率を制御する必要もない。このよう
に、電気ヒータ１１への通電操作のみにより、主触媒体
８での触媒燃焼に至ることから、制御を行うための周辺
装置の簡略化およびコンパクト化を図ることが可能とな
る。また、前記の条件設定に要する部品点数が削減され
るためコストの低減が可能になるとともに、燃焼室と周
辺装置を含めたシステムとして簡易でコンパクトな触媒
燃焼装置を実現し得るものとなる。さらに、主触媒体８
よりも熱容量の小さい補助触媒体１０を最初に加熱して
触媒燃焼に移行させることから、主触媒体８の上流面ま
たは下流面に対向する位置、もしくは内部に設置した電
気ヒータにより主触媒体を直接加熱する場合よりも、触
媒燃焼への移行に要する電気ヒータ１１の消費電力の低
減および移行時間の短縮が可能である。このため、乾電
池でも駆動し得るものとなり、電源コードを有しないア
ウトドア等に利用可能な携帯型の触媒燃焼装置を提供し
得るものとなる。また、消費電力量の少ない、経済性に
優れた触媒燃焼装置を実現し得るものである。

【００２１】なお、本実施の形態において、補助触媒体
１０として、金属基材からなるハニカム形状の担体を用
いているが、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、多孔質焼結体等を用いても良く、
上記と同様の効果が得られるものである。また、主触媒
体８への熱供給部９としてセラミックハニカムを用いて
いるが、金属繊維からなる編組体、パンチングメタルも
しくは開孔率の大きいラス網等を用いても良く、熱良導
性の基材を用いる場合においても、例えば一部に貫通孔
を設置する等して、熱伝導する部分の大きさを小さくし
た、基材でもよい。

【００２２】さらに、電気ヒータ１１を補助触媒体１０
の下流面に添装しているが、補助職媒体１０の上流面に
添装、もしくは内部に埋込設置、あるいは下流面に対向
して隔離設置しても良く、上記と同様の効果が得られる
ものである。特に補助触媒体１０の上流面に添装設置し
た場合には、即時に補助触媒体１０の上流面近傍から触
媒燃焼を開始することから、主触媒体８における触媒燃
焼への移行時間がさらに短縮されるという効果も得られ
る。

【００２３】（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、基本構成は実施
の形態１と同じであるが、主触媒体、熱伝導量を抑制す
るための貫通孔を一部に備えた主触媒体への熱供給部、
および補助触媒体を一体構成としている点が異なる。し
たがって、この相違点を中心に説明する。

【００２４】図２は本実施の形態の要部断面図である。
図２において、８１は平板であり、８２はその平板８１
の両面に取り付けられた波板である。それら平板８１と
波板８２の表面には上述した白金族の貴金属を担持させ
触媒体を形成している。この平板８１の、図２上左側中
央部には、２本の切り欠き部１２１と、その間にある貫
通孔１２２とが形成されている。さらに、２本の切り欠
き部１２１の間の平板８１の片面には電気ヒータ１１が
当接されている。なお、この２本の切り欠き部１２１の
間の貫通孔１２２下流端までの平板部分が熱供給部９を
形成し、熱供給部９の下流側の平板部分が補助触媒体１
０を形成し、この補助触媒体１０の一部に電気ヒータ１
１が当接されている。また、その２本の切り欠き部１２
１と、貫通孔１２２と、熱供給部９で囲まれた補助触媒
体範囲より外側の平板８１部分と、全体の波板８２部分
とで主触媒体８を形成している。なお、その補助触媒体
範囲の平板８１部分と、それに対面している波板８２部
分は熱伝導を押さえるために少し離れている。

【００２５】次に、本実施の形態の動作と特性について
説明する。最初に、補助触媒体１０の表面に添装された
電気ヒータ１１への通電を開始すると、電気ヒータ１１
からの供給熱は、補助触媒体１０の加熱に利用されると
ともに、補助触媒体１０と主触媒体８の間に設置された
熱供給部９を経由して主触媒体８の加熱に供せられる。
ただし、熱伝導量を抑制するため、熱供給部９は、切り
欠き部１２１と貫通孔１２２の存在によって狭くなって
いるので、補助触媒体１０が十分な高温に達するまで、
すなわち補助触媒体１０において触媒燃焼が開始される
まで、熱供給部９を経由しての主触媒体８への熱供給は
ほとんど行われない。なお、波板８２にも少し離れてい
るためほとんど熱供給はされない。

【００２６】加熱された補助触媒体１０は、電気ヒータ
１１を添装した表面近傍が最初に昇温して、触媒活性温
度に到達すると、触媒燃焼を開始する。補助触媒体１０
において触媒燃焼を開始すると、主触媒体８と補助触媒
体１０の間に大きな温度差が形成されるため、次第に主
に熱供給部９を経由して主触媒体８への熱供給が行われ
るようになる。また、同時に補助触媒体１０に面した波
板８２部分も放射により加熱される。このようにして、
主触媒体８を構成する波板８２からの放射熱も外部に放
散されることなく、主触媒体８と熱供給部９の連接部お
よび主触媒体８の下流面近傍の加熱に供せられる。さら
に、これらの供給熱および放射熱により加熱された主触
媒体８は、主触媒体８と熱供給部９の連接部および主触
媒体８の下流面近傍から触媒燃焼を開始し、この反応熱
により上流側を加熱することを繰り返して定常燃焼状態
へと至る。

【００２７】このような触媒燃焼への移行手段を用いる
ことにより、補助触媒体１０から主に熱供給部９を経由
して主触媒体８に熱供給する際に生じる熱供給部９およ
び補助触媒体１０からの放射熱は、再度主触媒体８に還
流されて、最終的に主触媒体８の加熱に利用されるた
め、触媒燃焼への移行に伴う放熱損失が少なくなる。こ
のため、微小な燃焼負荷における触媒燃焼への移行が可
能になるとともに、触媒燃焼への移行に要する消費電力
量の低減および移行時間の短縮も可能となる。また、主
触媒体８、熱供給部９および補助触媒体１０の簡易な一
体構成により、各々を別途設置する構成と比較して部品
点数の削減が可能になるとともに、主触媒体８と補助触
媒体１０に酸化触媒成分を一括担持することが可能とな
ることから、生産工程の簡略化にも寄与することにな
る。同時に、燃焼室５内に別途補助触媒体１０を設置す
る空間を備える必要がないことから、さらなるコンパク
ト化を実現し得るものとなる。このように、微小な定格
燃焼負荷を有する、また触媒燃焼への移行に伴う消費電
力量の少ない、かつ生産性に優れたコンパクトな触媒燃
焼装置を提供し得るものである。

【００２８】なお、本実施の形態において、平板８１
を、予混合気の流れ方向に対して平行な流路を形成する
波板８２により挟み込む構成としているが、パンチング
メタルもしくはラス網等の開孔率の大きい金属基材から
なる、予混合気の流れ方向に対して垂直な波状構造体に
より平板を挟み込む構成としても良く、上記と同様の効
果が得られるものである。さらに、主触媒体８の熱容量
が小さくなることから、触媒燃焼への移行に要する電気
ヒータ１１の消費電力量の低減および移行時間の短縮が
可能となるとともに、また主触媒体８に対する予混合気
の接触効率が向上することから、主触媒体８の上流面近
傍において大部分の反応が行われるため、主触媒体８の
予混合気の流れ方向の長さを短縮して、さらなるコンパ
クト化を図ることも可能となるという効果も得られる。
また、加熱手段として電気ヒータ１１を用いているが、
触媒燃焼装置の外部からライター等の火炎により直接補
助触媒体１０を加熱する、もしくは外部で火炎等により
加熱されたラス網等の小片を主触媒体８内部に挿入し
て、補助触媒体１０の表面に添装する等の手段を用いて
も良く、上記と同様の効果が得られるものである。

【００２９】（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、基本構成は実施
の形態１と同じであるが、電気ヒータの周囲をセラミッ
ク基材により被覆した保温部と、保温部に連接し、保温
部より熱伝導率の大きい金属基材からなる加熱部に酸化
触媒成分を担持させた補助触媒体の少なくとも一部の面
を、主触媒体と対向するように近接配置している点が異
なる。したがって、この相違点を中心にして説明する。

【００３０】図３は本実施の形態の要部断面図である。
図３において、１３はセラミックペーパーからなる保温
部であり、電気ヒータ１１の周囲を被覆している。ま
た、１４は開孔率の大きい金属線材からなる加熱部であ
り、電気ヒータ１１および保温部１３と連接している。
さらに、保温部１３および加熱部１４ともに白金族を主
成分とする酸化触媒成分を担持させている。このような
保温部１３と加熱部１４によって補助触媒体１０を構成
している。主触媒体８は実施の形態１と同じものであ
る。

【００３１】次に、本実施の形態の動作と特性について
説明する。最初に、補助触媒体１０に埋込み設置、すな
わち保温部１３により周囲を被覆された電気ヒータ１１
への通電を開始すると、電気ヒータ１１からの供給熱
は、保温部１３の加熱に利用されるとともに、加熱部１
４の加熱に供せられる。ただし、加熱部１４は開孔率の
大きい金属線材からなることから、熱伝導量を抑制する
効果を有するため、保温部１３が十分な高温に達するま
で、すなわち保温部１３において触媒燃焼が開始される
まで、加熱部１４への熱供給はほとんど行われない。ま
た、電気ヒータ１１の周囲を保温部１３により被覆して
いることから、電気ヒータ１１からの放射熱は直接外部
に放散されない。加熱された保温部１３は、電気ヒータ
１１の周囲から昇温して、触媒活性温度に到達すると、
主触媒体８の下流面に対向する面が最初に触媒燃焼を開
始する。この際、主触媒体８の下流面に対向しない保温
部１３の面は予混合気と接触しないことから、触媒燃焼
には至らない。保温部１３において触媒燃焼を開始する
とともに、保温部１３と加熱部１４の間に大きな温度差
が形成されるため、次第に加熱部１４への熱供給が行わ
れるようになる。この供給熱により加熱された加熱部１
４は、保温部１３との連接部から触媒燃焼を開始し、結
局補助触媒体１０全面での触媒燃焼に至る。同時に、補
助触媒体１０から主触媒体８の下流面に対して多量の熱
放射が行われるようになる。この放射熱により加熱され
た主触媒体８は、下流面近傍から触媒燃焼を開始し、こ
の反応熱により上流側を加熱することを繰り返して定常
燃焼状態へと至る。

【００３２】このような触媒燃焼への移行手段を用いる
ことにより、電気ヒータ１１の周囲を保温部１３により
被覆しているため、電気ヒータ１１からの放射熱は直接
外部に放散されないこと、また非常に熱容量の小さい保
温部１３のみを触媒活性温度に到達させると、ここでの
触媒反応熱を利用して主触媒体８での触媒燃焼へ移行す
ることから、触媒燃焼への移行に要する消費電力量の低
減および電気ヒータ１１の通電時間の大幅な短縮も可能
となる。このため、利便性および経済性に優れた触媒燃
焼装置を実現し得るものである。さらに、補助触媒体１
０から主触媒８に対する熱供給を放射加熱により行って
いることから、補助触媒体１０から主触媒体８に至る過
程での供給熱の放散量は、熱伝導加熱を利用する場合の
ように、外気温度による影響を受け難いため、アウトド
ア等に利用可能な携帯型の触媒燃焼装置にも適用し得る
ものとなる。

【００３３】なお、本実施の形態では、補助触媒体１０
を主触媒体８の下流側に設置しているが、主触媒体８の
上流側もしくは主触媒体８を分割してその中間に設置し
ても良く、いずれも上記と同様の効果が得られるもので
ある。特に、主触媒体８の上流側に設置する場合には、
主触媒体８と補助触媒体１０において定常燃焼を行う必
要があるものの、補助触媒体１０からの放射熱に加え
て、予混合気による加熱も同時に行うことが可能である
ことから、非常に高い加熱効率が得られるため、さらに
消費電力量が少なくなるという効果も得られる。また、
主触媒体８を分割してその中間に設置する場合には、分
割した下流側の主触媒体８の保温効果により、補助触媒
体１０から下流側への熱放散量が抑制されることから、
触媒燃焼への移行に要する消費電力量の低減および電気
ヒータ１１の通電時間のさらなる短縮も可能となる。

【００３４】（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、基本構成は実施
の形態３と同じであるが、酸化触媒作用および加熱手段
としての機能を併有する白金線材により構成される補助
触媒体の少なくとも一部の面を、主触媒体と対向するよ
うに近接配置するとともに、補助触媒体に支持された火
炎を形成する点が異なる。したがって、この相違点を中
心にして説明する。

【００３５】図４は本実施の形態の要部断面図である。
図４において、補助触媒体１０は、コイル状に成形され
た白金線材により構成され、酸化触媒作用および加熱手
段としての機能を併有している。

【００３６】次に、本実施の形態の動作と特性について
説明する。最初に、コイル状に成形された白金線材によ
り構成される補助触媒体１０への通電を開始すると、熱
容量が非常に小さいことから、補助触媒体１０は瞬時に
昇温して、触媒活性温度に到達すると、触媒燃焼を開始
する。なお、補助触媒体１０の温度は９００℃以上に達
する。さらに、補助触媒体１０を引火源として、主触媒
体８の下流側に火炎が形成される。同時に、補助触媒体
１０における触媒燃焼も継続して行われる。この火炎
は、燃焼室５の一部に消炎直径以上の空間を設置してい
ないことから、炎口に形成される火炎のように安定な火
炎とは異なるものの、補助触媒体１０における触媒燃焼
に支持されて連続もしくは間欠的に継続される。ここ
で、主触媒体８の下流面は、この火炎により加熱される
と同時に、補助触媒体１０からの多量の放射熱により加
熱される。火炎および補助触媒体１０からの放射熱によ
り加熱された主触媒体８は、下流面近傍から触媒燃焼を
開始し、この反応熱により上流側を加熱することを繰り
返して定常燃焼状態へと至る。

【００３７】このような触媒燃焼への移行手段を用いる
ことにより、非常に熱容量の小さい補助触媒体１０のみ
を触媒活性温度に到達させると、ここからの放射熱およ
びこの触媒燃焼に支持されて形成される火炎燃焼熱を併
用して、主触媒体８での触媒燃焼へ移行することから、
触媒燃焼への移行に要する消費電力量の低減および移行
時間の大幅な短縮も可能となる。このため、火炎燃焼装
置とほぼ同程度の短時間で定常燃焼に到達する触媒燃焼
装置を実現し得るものである。さらに、触媒燃焼に支持
されて形成される火炎は、炎口に形成される火炎のよう
に安定な火炎とは異なるものの、燃焼室５の一部に消炎
直径以上の空間を設置しない場合にも、連続もしくは間
欠的に継続されることから、コンパクトな薄型の燃焼室
にも適用し得るものとなる。

【００３８】なお、本実施の形態では、補助触媒体１０
として、酸化触媒作用および加熱手段としての機能を併
有するコイル状の白金線材を用いているが、酸化触媒作
用を修する補助触媒体１０と、加熱手段を別途設置して
も良く、上記と同様の効果が得られるものである。ま
た、補助触媒体１０を主触媒体８の下流側に設置してい
るが、主触媒体８の上流側に設置しても良く、いずれも
上記と同様の効果が得られるものである。特に、主触媒
体８の上流側に設置する場合には、主触媒体８と補助触
媒体１０において定常燃焼を行う必要があるものの、補
助触媒体１０からの放射熱および触媒燃焼に支持されて
形成される火炎燃焼熱に加えて、燃焼排ガスによる加熱
も同時に行うことが可能であることから、非常に高い加
熱効率が得られるため、さらに触媒燃焼への移行時間の
さらなる短縮も可能となる。

【００３９】以上、本発明を燃料タンクから供給される
気体燃料の触媒燃焼装置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。

【００４０】燃料種としては、都市ガスのように配管供
給される気体燃料でも、また灯油のような液体燃料を使
用する場合も適用できる。配管供給される都市ガスのよ
うな低圧供給の気体燃料の場合には、ノズルとスロート
のように燃料ガスの噴出圧力を利用して空気を吸引導入
する手段ではなく、送風ファンのような空気供給手段を
付加する場合もある。また液体燃料を使用する場合に
は、燃料と空気の混合器の上流で液体燃料を気化させる
手段が付加される。

【００４１】主触媒体には金属からなるハニカム形状の
担体を用いているが、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、セラミックハニカム、セラミックや金属の
焼結体、金属不織布、セラミックや金属繊維の編組体等
が利用可能であり、形状も平板に限らず、湾曲形状や筒
状あるいは波板状など、素材の加工性と用途に応じて任
意に設定し得る。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、およびこれら
との混合組成であっても良く、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。

【００４２】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明の係る
触媒燃焼装置では、主触媒体の上流もしくは下流側に火
炎を形成して触媒燃焼に移行させる場合のように、燃焼
室の一部に消炎直径以上の火炎を形成するための空間を
設置する必要がないことから、コンパクトな薄型の燃焼
室を実現することが可能となる。

【００４３】また、燃焼開始の初期から一定の燃焼負荷
および空気過剰率のまま触媒燃焼を開始し、定常燃焼へ
の移行が可能であることから、触媒燃焼への移行に伴う
燃焼負荷および空気過剰率の制御を行う必要もなくな
り、制御用の周辺装置の簡略化およびコンパクト化を図
ることが可能となることから、燃焼室と周辺装置を含め
たシステムとして簡易でコンパクトな触媒燃焼装置を実
現し得るものとなる。

【００４４】さらに、主触媒体よりも熱容量の小さい補
助触媒体を最初に加熱して触媒燃焼に移行させることか
ら、主触媒体を直接加熱する場合よりも、電気ヒータの
消費電力量の低減および移行時間の短縮が可能となる。
このため、乾電池でも駆動し得るものとなり、電源コー
ドを有しないアウトドア等に利用可能な携帯型の触媒燃
焼装置を提供し得るものとなる。また、経済性に優れた
触媒燃焼装置を実現し得るものである。

【００４５】また、主触媒体、熱伝導量を抑制するため
の工夫がなされた熱供給部および補助触媒体を一体構成
とすることにより、各々を別途設置する構成と比較して
部品点数の削減が可能になるとともに、主触媒体と補助
触媒体に酸化触媒成分を一括担持することが可能になる
ことから、生産工程の簡略化を実現し得るものとなる。
同時に、燃焼室内に別途補助触媒体を設置する空間を備
える必要がないことから、さらなるコンパクト化を実現
し得るものとなる。このように、生産性に優れたコンパ
クトな触媒燃焼装置を提供し得るものである。

【００４６】また、加熱手段の周囲を被覆した保温部
と、保温部に連接し、保温部より熱伝導率の大きい基材
からなる加熱部とに、酸化触媒成分を担持させた補助触
媒体を利用する構成では、熱容量の小さい保温部のみを
触媒活性温度に到達させると、ここでの触媒反応熱を利
用して触媒燃焼へ移行することから、消費電力量の低減
および移行時間の大幅な短縮も可能となる。このため、
利便性および経済性に優れた触媒燃焼装置を実現し得る
ものである。さらに、補助触媒体から主触媒に対する熱
供給を放射加熱により行っていることから、外気温度に
よる影響を受け難いため、アウトドア等に利用可能な携
帯型の触媒燃焼装置にも適用し得るものとなる。

【００４７】さらに、補助触媒体における触媒燃焼に支
持されて形成される火炎により主触媒体を加熱して、触
媒燃焼に移行させることにより、補助触媒体からの放射
熱およびこの触媒燃焼に支持されて形成される火炎燃焼
熱を併用して、主触媒体での触媒燃焼へ移行することか
ら、触媒燃焼への移行に要する消費電力量の低減および
移行時間の大幅な短縮も可能となる。このため、火炎燃
焼装置とほぼ同程度の短時間で定常燃焼に到達する触媒
燃焼装置を実現し得るものである。さらに、この火炎
は、炎口に形成される火炎のように安定な火炎とは異な
るものの、燃焼室の一部に消炎直径以上の空間を設置し
ない場合にも、連続もしくは間欠的に継続されることか
ら、コンパクトな薄型の燃焼室にも適用し得るものとな
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燃焼装置の部
分断面構成図である。

【図２】本発明の第２実施の形態としての燃焼装置の要
部断面構成図である。

【図３】本発明の第３実施の形態としての燃焼装置の要
部断面構成図である。

【図４】本発明の第４実施の形態としての燃焼装置の要
部断面構成図である。

【符号の説明】

１ 燃料容器 ２ 燃料ガス圧力制御部 ３ ノズル ４ スロート ５ 燃焼室 ６ 予混合気導入口 ７ 燃焼排ガス排出口 ８ 主触媒体 ９ 熱供給部 １０ 補助触媒体 １１ 電気ヒータ １３ 保温部 １４ 加熱部 ８１ 平板 ８２ 波板 １１１ リード線 １２１ 切り欠き １２２ 貫通孔

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 川▲さき▼ 良隆 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 寺島 徹生 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 3K017 BA07 BB02 BC03 BC06 BC08 BC09 BC10 BD01 BE03 BG03 3K052 AA10 AB06 AB09 AB10 AB11 AB12 FA01 FA09 GA10 GB06 GB09 GB10 GC01 GD01 GE01 JA01 JA04

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 上流側に予混合気導入口、下流側に燃焼
   排ガス排出口を有する燃焼室と、前記燃焼室内に設置さ
   れた、酸化触媒成分を担持させた主触媒体と、少なくと
   も一部に酸化触媒成分を担持させた前記主触媒体より熱
   容量の小さい補助触媒体と、前記補助触媒体の加熱手段
   と、前記主触媒体と前記補助触媒体の間に配置され、そ
   の間の熱伝導量を抑制するための熱供給部とを備えたこ
   とを特徴とする触媒燃焼装置。
2. 【請求項２】 前記熱供給部は、前記主触媒体より熱伝
   導率の小さい基材からなることを特徴とする請求項１記
   載の触媒燃焼装置。
3. 【請求項３】 前記主触媒体、前記熱供給部および前記
   補助触媒体は一体構成をなすとともに、前記熱供給部
   は、前記主触媒体と前記補助触媒体を結ぶ熱伝導経路の
   一部が狭くなっている部分であることを特徴とする請求
   項１記載の触媒燃焼装置。
4. 【請求項４】 前記加熱手段は電気的加熱手段であると
   ともに、前記加熱手段を前記補助触媒体の表面に添装す
   るか、もしくは内部に埋込設置した構成であることを特
   徴とする請求項１に記載の触媒燃焼装置。
5. 【請求項５】 上流側に予混合気導入口、下流側に燃焼
   排ガス排出口を有する燃焼室と、前記燃焼室内に設置さ
   れた、酸化触媒成分を担持させた主触媒体と、少なくと
   も一部に酸化触媒成分を担持させた前記主触媒体より熱
   容量の小さい補助触媒体と前記補助触媒体の加熱手段と
   を備え、前記補助触媒体は、前記主触媒体に一定間隔を
   おいて対向配置されていることを特徴とする触媒燃焼装
   置。
6. 【請求項６】 前記補助触媒体は、前記加熱手段を取り
   囲み、前記加熱手段の周囲の少なくとも一部を被覆する
   保温部と、前記保温部に連接し前記保温部より熱伝導率
   の大きい基材からなる加熱部とを有することを特徴とす
   る請求項５記載の触媒燃焼装置。
7. 【請求項７】 上流側に予混合気導入口、下流側に燃焼
   排ガス排出口を有する燃焼室と、前記燃焼室内に設置さ
   れた酸化触媒成分を担持させた主触媒体と、酸化触媒作
   用を有する前記主触媒体より熱容量の小さい補助触媒体
   と、前記補助触媒体の加熱手段とを備え、 前記補助触媒体における触媒燃焼に支持されて形成され
   る火炎により前記主触媒体を加熱して、前記主触媒体を
   触媒燃焼に移行させることを特徴とする触媒燃焼装置。