JP2001012706A - Infrared ray generator - Google Patents

Infrared ray generator

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JP2001012706A
JP2001012706A JP11184627A JP18462799A JP2001012706A JP 2001012706 A JP2001012706 A JP 2001012706A JP 11184627 A JP11184627 A JP 11184627A JP 18462799 A JP18462799 A JP 18462799A JP 2001012706 A JP2001012706 A JP 2001012706A
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JP
Japan
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catalyst layer
combustion
infrared ray
infrared
infrared rays
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JP11184627A
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Japanese (ja)
Inventor
Yasusada Higuchi
保定 樋口
Yoshihiro Suzuki
美博 鈴木
Shoichi Muraoka
正一 村岡
Satoshi Osawa
敏 大沢
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Orion Machinery Co Ltd
Original Assignee
Orion Machinery Co Ltd
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Publication date
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an infrared ray generator for effectively radiating infrared rays. SOLUTION: A catalyst layer 20 for catalytic combusting a vaporized liquid fuel 71 is employed as an infrared ray generator, and the surface of the catalyst layer 20 is exposed to the outside as an infrared ray generation surface 21. Since combustion is effected in the catalyst layer 20 of the infrared ray generation source, the generation source can be effectively heated, and further since the catalytic combustion is achieved without any flame, heating efficiency is also high. The outside can be directly irradiated with infrared rays from the catalyst layer 20. Thus, there can be realized an infrared ray generation apparatus 5 having higher infrared ray generation efficiency of infrared rays.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】赤外線を対象物に放射する赤
外線発生装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an infrared ray generator for emitting infrared rays to an object.

【0002】[0002]

【従来の技術】赤外線を人や壁などの対象物に放射する
赤外線発生装置として、液体燃料を火炎燃焼し、赤外線
を発生させる装置が知られている。例えば、特公昭51
−41781号に、赤外線を熱源とする赤外線発生装置
として、耐火材からなる燃焼室と、この燃焼室の内部の
側端部に装着された液体燃料を火炎燃焼させるノズル
(ノズル装置)と、この燃焼室を実質的に閉じるよう
に、燃焼室の外側端部を横切るように配設された穿孔金
属板を備えた装置が開示されている。この装置において
は、穿孔金属板が燃焼室における火炎燃焼により白熱化
し、その表面の熱が外側に輻射される。
2. Description of the Related Art As an infrared ray generating device that emits infrared rays to an object such as a person or a wall, a device that burns liquid fuel by flame and generates infrared rays is known. For example,
No. 4,178,781 discloses, as an infrared ray generator using infrared rays as a heat source, a combustion chamber made of a refractory material, a nozzle (nozzle device) for flame burning liquid fuel attached to a side end inside the combustion chamber. An apparatus is disclosed that includes a perforated metal plate disposed across an outer end of the combustion chamber to substantially close the combustion chamber. In this device, the perforated metal plate becomes incandescent by the flame combustion in the combustion chamber, and the heat on its surface is radiated to the outside.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】この赤外線発生装置で
は、燃焼室内で灯油などの燃料が1次燃焼し、その熱に
より穿孔金属板が加熱され、加熱された金属板から照射
される赤外線を利用している。すなわち、燃料がノズル
から噴霧されると、その直後に火炎燃焼が開始され、燃
焼室内を全体的に加熱する。そして、加熱された燃焼室
の一部である放熱面から照射される赤外線だけが利用さ
れる。したがって、火炎燃焼により発生したエネルギー
の一部が放熱面から前方に赤外線として放出されるだけ
であり、燃焼により発生するエネルギーを充分有効に活
用しているとは言い切れない。
In this infrared ray generating apparatus, fuel such as kerosene is primarily burned in a combustion chamber, and the perforated metal plate is heated by the heat, and infrared rays emitted from the heated metal plate are used. are doing. That is, when the fuel is sprayed from the nozzle, flame combustion is started immediately thereafter, and the entire combustion chamber is heated. Then, only infrared rays emitted from the heat radiation surface which is a part of the heated combustion chamber are used. Therefore, only a part of the energy generated by the flame combustion is emitted forward as infrared rays from the heat radiation surface, and it cannot be said that the energy generated by the combustion is utilized sufficiently effectively.

【0004】そこで、本発明においては、燃焼により発
生するエネルギーをさらに有効に活用し、赤外線をさら
に効率良く発生することができる赤外線発生装置を提供
することを目的としている。そして、暖房器具として用
いた場合に、効率が良く、暖房能力の高い赤外線発生装
置を提供することを目的としている。
[0004] Therefore, an object of the present invention is to provide an infrared ray generating device that can more effectively utilize the energy generated by combustion and generate infrared rays more efficiently. And, when used as a heating appliance, an object is to provide an infrared ray generating device that is efficient and has a high heating capacity.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】上述したように、放熱面
を備えたほぼ密閉型の燃焼室内で燃焼させると、放熱面
を介して外部に提供される赤外線を利用できるだけであ
る。放熱面などを設けていない開放型の燃焼室内で燃焼
させることも可能であり、この場合は、火炎から発生す
る熱、光などのエネルギーをほぼ外界に放出させること
ができる。しかしながら、炎が直に外に出るのでは、危
険である。また、燃焼室内の条件が安定しないので効率
良く安定した燃焼を継続させることはできない。さら
に、火炎からエネルギーが外界に発散されるので、可視
光などの赤外線以外の成分も多く、赤外線の放射効率は
それほど高くない。
As described above, when burning in a substantially closed combustion chamber provided with a heat radiating surface, only infrared rays provided to the outside through the heat radiating surface can be used. It is also possible to burn in an open combustion chamber without a heat-dissipating surface or the like. In this case, energy such as heat or light generated from the flame can be released to the outside world. However, it is dangerous if the flame goes out directly. In addition, since the conditions in the combustion chamber are not stable, stable combustion cannot be continued efficiently. Furthermore, since energy is radiated from the flame to the outside world, there are many components other than infrared rays such as visible light, and the radiation efficiency of infrared rays is not so high.

【0006】そこで、本願の発明者らは、無炎燃焼であ
る触媒燃焼に着目し、触媒燃焼を行う触媒層を表面に配
置することにより、触媒層を赤外線発生源にすると共
に、その赤外線発生源から直に赤外線が外部に照射され
るようにしている。すなわち、本発明の赤外線発生装置
は、気化した液体燃料を触媒燃焼可能な触媒層を有し、
その前面が赤外線を放射する赤外線放射面となるように
外に表れていることを特徴としている。さらに、この触
媒層の後方に、触媒層の輻射熱により液体燃料を気化可
能な気化室を設け、触媒層の輻射熱により液体燃料を気
化し、その気化された液体燃料が触媒層で一次燃焼され
るようにしている。
Therefore, the inventors of the present application focused on catalytic combustion, which is flameless combustion, and arranged a catalytic layer for performing catalytic combustion on the surface, thereby making the catalytic layer an infrared ray generating source and generating the infrared ray. Infrared rays are emitted directly from the source to the outside. That is, the infrared ray generating device of the present invention has a catalyst layer capable of catalytically burning the vaporized liquid fuel,
It is characterized in that its front surface is exposed to the outside so as to serve as an infrared emitting surface for emitting infrared light. Further, behind the catalyst layer, a vaporization chamber capable of vaporizing the liquid fuel by the radiant heat of the catalyst layer is provided, and the liquid fuel is vaporized by the radiant heat of the catalyst layer, and the vaporized liquid fuel is primarily burned in the catalyst layer. Like that.

【0007】触媒燃焼は、触媒反応であり、無炎である
と共に触媒層内で酸化、すなわち燃焼が進む。したがっ
て、触媒層を表面に配置しても危険は少なく、また、燃
焼反応を安定して行わせることができる。さらに、無炎
燃焼であるので、燃焼により発生したエネルギーのほと
んどが触媒層を加熱することに費やされ、高温となった
触媒層から赤外線として放出される。したがって、燃焼
により発生したエネルギーが可視光などの赤外線以外の
形態のエネルギーとして放出される比率は小さくなり、
赤外線発生効率は高くなる。
[0007] Catalytic combustion is a catalytic reaction which is flameless and oxidizes within the catalyst layer, ie, combustion proceeds. Therefore, even if the catalyst layer is disposed on the surface, there is little danger, and the combustion reaction can be stably performed. Furthermore, since it is flameless combustion, most of the energy generated by the combustion is consumed for heating the catalyst layer, and is emitted as infrared rays from the catalyst layer which has become hot. Therefore, the ratio of energy generated by combustion is released as energy in a form other than infrared light such as visible light,
Infrared ray generation efficiency increases.

【0008】さらに、本発明の赤外線発生装置において
は、触媒燃焼により直に加温されるのは赤外線の発生源
である触媒層のみであり、その触媒層から放出される赤
外線が利用される。したがって、燃焼により発生したエ
ネルギーのうち、赤外線として放出可能な比率は大き
い。加えて、触媒層が表面に表れているので、触媒層か
ら発生した赤外線が直に外界に放出される。したがっ
て、外界で利用できる赤外線の発生効率は高くなり、暖
房装置として利用すると、効果的な暖房が行える。
Further, in the infrared ray generating apparatus of the present invention, only the catalyst layer which is a source of infrared rays is directly heated by catalytic combustion, and the infrared rays emitted from the catalyst layer are used. Therefore, a large proportion of the energy generated by combustion can be emitted as infrared rays. In addition, since the catalyst layer is exposed on the surface, infrared rays generated from the catalyst layer are directly emitted to the outside. Therefore, the generation efficiency of infrared rays that can be used in the outside world is high, and when used as a heating device, effective heating can be performed.

【0009】さらに、触媒燃焼による赤外線発生装置で
は、窒素酸化物あるいは一酸化炭素といった燃焼排ガス
中の有害あるいは臭いの元となる成分の排出を低減で
き、騒音も軽減できる。したがって、暖房装置などとし
て利用される赤外線発生装置に適している。さらに、希
薄混合気の燃焼が可能で、燃焼量の調整範囲が広いの
で、赤外線の発生量の制御もし易いなど多くのメリット
を備えている。
[0009] Further, in the infrared ray generating apparatus by catalytic combustion, the emission of harmful or odor-causing components in the combustion exhaust gas such as nitrogen oxide or carbon monoxide can be reduced, and the noise can be reduced. Therefore, it is suitable for an infrared ray generating device used as a heating device or the like. Further, since the lean air-fuel mixture can be burned and the range of adjusting the amount of combustion is wide, there are many advantages such as easy control of the amount of infrared rays generated.

【0010】良好な触媒燃焼状態を維持するためには、
触媒と燃料との接触頻度を充分に高くすることが望まし
い。その一方で、触媒層からの放熱が減少して触媒層の
温度自体が高くなると逆火現象の原因になる。したがっ
て、触媒層の開口率は、50〜70%程度、厚みは、5
〜20mm程度が望ましい。
In order to maintain a good catalytic combustion state,
It is desirable to make the frequency of contact between the catalyst and the fuel sufficiently high. On the other hand, if the heat radiation from the catalyst layer decreases and the temperature itself of the catalyst layer increases, this causes a flashback phenomenon. Therefore, the opening ratio of the catalyst layer is about 50 to 70%, and the thickness is 5%.
About 20 mm is desirable.

【0011】また、触媒層に供給する液体燃料は充分に
気化されたものであることが望ましく、気化を促進する
には、気化室に、触媒層の輻射熱により加熱される多孔
性の輻射板を触媒層に面して設けることが望ましい。
It is desirable that the liquid fuel supplied to the catalyst layer is sufficiently vaporized. To promote the vaporization, a porous radiant plate heated by the radiant heat of the catalyst layer is provided in the vaporization chamber. It is desirable to provide it facing the catalyst layer.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】以下に図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。図1に、本発明に係る暖房装置の
概要を斜視図で示してある。本例は、本発明に係る赤外
線発生装置を暖房装置1として用いたものである。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a perspective view showing an outline of a heating device according to the present invention. In this example, an infrared generator according to the present invention is used as a heating device 1.

【0013】本例の暖房装置1は、移動可能なキャスタ
ー付きのフレーム60の上部に赤外線発生装置5が取付
けられ、下部に燃料タンク2が取付けられており、これ
らを一体で動かすことができる。したがって、適当な場
所に自由に移動できると共に、その場所で赤外線発生装
置5を働かせて赤外線を放射することができる。そし
て、フレーム60の向きを変えることにより赤外線の照
射方向を調整できる。
In the heating apparatus 1 of this embodiment, an infrared ray generating device 5 is mounted on an upper portion of a frame 60 with movable casters, and a fuel tank 2 is mounted on a lower portion, and these can be moved integrally. Therefore, it is possible to freely move to an appropriate place and to emit infrared rays by operating the infrared ray generating device 5 at that place. By changing the direction of the frame 60, the irradiation direction of the infrared rays can be adjusted.

【0014】本例の赤外線発生装置5は、水平方向に若
干長いほぼ方形のハウジング10を備え、このハウジン
グ10がアーム62に上下方向に旋回できるように取付
けられ、フレーム60から支持されている。そして、ハ
ウジング10の前方10aが、赤外線73を出力する赤
外線放射面21となっており、前方に安全のためにガー
ド69が取付けられている。したがって、ハウジング1
0を旋回することによっても赤外線の発生照射方向を変
えることができる。
The infrared generator 5 of this embodiment has a substantially rectangular housing 10 which is slightly long in the horizontal direction. The housing 10 is mounted on the arm 62 so as to be able to pivot vertically and is supported by the frame 60. The front 10a of the housing 10 is the infrared radiation surface 21 for outputting the infrared light 73, and a guard 69 is attached to the front for safety. Therefore, the housing 1
By turning around 0, the direction of generation and irradiation of infrared rays can be changed.

【0015】図2に、本例の赤外線発生装置5の概略構
成を示してある。本例の赤外線発生装置5においては、
外界に面して触媒層20が設けられ、その外に表れた面
21が赤外線放射面となっている。触媒層20として
は、白金などの触媒を担体(例えば、アルミン酸石灰−
溶解シリカ−酸化チタン等のセラミック)に担持させた
ものが使用できる。セラミックは高温強度が高く、ポー
ラスな構造にし易いので触媒と燃料との接触面積を広く
することができる。さらに、赤外線、特に、遠赤外線の
放射効率が高い。したがって、触媒燃焼を行う触媒層と
しても、赤外線発生源としても好適な素材である。本例
の触媒層20は、ハニカム形状になっており、上述した
ように、触媒燃焼を効率良く安定して行うと共に、逆火
現象を防止するためには、開口率が50〜70%、厚さ
dが5〜20mmのものが適している。
FIG. 2 shows a schematic configuration of the infrared ray generating device 5 of the present embodiment. In the infrared ray generating device 5 of this example,
A catalyst layer 20 is provided facing the outside, and a surface 21 outside the catalyst layer 20 is an infrared radiation surface. As the catalyst layer 20, a catalyst such as platinum is used as a carrier (for example, lime aluminate-
What is carried on ceramics such as fused silica-titanium oxide) can be used. Ceramics have high strength at high temperatures and are easily formed into a porous structure, so that the contact area between the catalyst and the fuel can be increased. Furthermore, the radiation efficiency of infrared rays, particularly far infrared rays, is high. Therefore, it is a suitable material both as a catalyst layer for performing catalytic combustion and as a source of infrared rays. The catalyst layer 20 of the present example has a honeycomb shape. As described above, in order to efficiently and stably perform catalytic combustion and to prevent a flashback phenomenon, the opening ratio is 50 to 70% and the thickness is 50 to 70%. Those having a length d of 5 to 20 mm are suitable.

【0016】この触媒層20の後方に、触媒層20の輻
射熱74により液体燃料70を加熱気化する気化室12
が設けられている。気化室12は、SUS430あるい
はアルミ含有のフェライト系などの耐熱性の外殻11を
備えた中空のスペースである。気化室2の後方には、燃
料タンク2から燃料配管8および燃料ポンプ(不図示)
により供給された液体燃料70を噴霧する燃料噴霧部1
3、気化室12に燃焼用の空気を送るブロワ15が配置
されている。この燃料噴霧部13は、気化室12および
触媒層20を予熱するとき(予備燃焼)は、バーナー1
3として機能し、噴霧された液体燃料にイグナイター
(不図示)により着火できるようにしている。
Behind the catalyst layer 20, a vaporization chamber 12 for heating and vaporizing the liquid fuel 70 by the radiant heat 74 of the catalyst layer 20.
Is provided. The vaporization chamber 12 is a hollow space provided with a heat-resistant outer shell 11 such as SUS430 or aluminum-containing ferrite. Behind the vaporization chamber 2, from the fuel tank 2 to the fuel pipe 8 and a fuel pump (not shown)
Spraying unit 1 for spraying liquid fuel 70 supplied by fuel
3. A blower 15 for sending combustion air to the vaporization chamber 12 is provided. When the fuel spray unit 13 preheats the vaporization chamber 12 and the catalyst layer 20 (preliminary combustion), the burner 1
It functions as 3 so that the sprayed liquid fuel can be ignited by an igniter (not shown).

【0017】本例の赤外線発生装置5においては、気化
室12に、触媒層20の後面22に面し、触媒層20と
ほぼ平行に対峙するように多孔性の輻射板30が配置さ
れている。この多孔性の輻射板30は、多孔性の形状、
たとえばハニカム形状などに成形されたセラミック、あ
るいはパンチングメタルにセラミックが溶射された材料
を使用することができる。輻射板30は、触媒層20の
輻射熱74を直に受けるように配置されており、触媒燃
焼により温度が上昇あるいは維持される。このため、気
化室12を送られてきた燃料、特に、気化が進んでおら
ず、ガス化の充分でない燃料が輻射板30に接触する
と、輻射板30の熱により気化が促進される。また、こ
の輻射板30は、気化した燃料と燃焼用空気との混合が
進み、また、燃焼用空気も加熱するなどの効果を備えて
いると考えられており、本例の赤外線発生装置5におい
て触媒燃焼を安定して維持するためには重要な構成部分
となっている。
In the infrared generator 5 of this embodiment, a porous radiating plate 30 is disposed in the vaporization chamber 12 so as to face the rear surface 22 of the catalyst layer 20 and to face the catalyst layer 20 substantially in parallel. . This porous radiation plate 30 has a porous shape,
For example, a ceramic formed in a honeycomb shape or the like, or a material obtained by spraying ceramic on a punching metal can be used. Radiant plate 30 is arranged to directly receive radiant heat 74 of catalyst layer 20, and the temperature is raised or maintained by catalytic combustion. For this reason, when the fuel sent through the vaporization chamber 12, in particular, the fuel that has not been vaporized and is not sufficiently gasified comes into contact with the radiation plate 30, the vaporization is promoted by the heat of the radiation plate 30. In addition, the radiation plate 30 is considered to have an effect of promoting the mixing of the vaporized fuel and the combustion air and also heating the combustion air. It is an important component for maintaining stable catalytic combustion.

【0018】本例の赤外線発生装置5は、次のように制
御される。触媒層において触媒燃焼を行うには、その温
度を300〜400℃程度の活性化温度にする必要があ
る。また、触媒層には気化された燃料を供給する必要が
あるので、気化室12を気化する温度まで加熱する必要
がある。このため、触媒燃焼に先立って、燃料噴霧部1
3をバーナとして用いて予備燃焼を行い、気化室12、
輻射板30さらに触媒層20を加熱(予熱)する。本例
の赤外線発生装置5では、予備燃焼で気化室12に火炎
を形成するようにしているが、電気ヒータを設けて温風
を発生することにより、気化室、輻射板および触媒層を
適当な温度まで予熱するようにしても良い。
The infrared ray generator 5 of this embodiment is controlled as follows. To perform catalytic combustion in the catalyst layer, it is necessary to set the temperature to an activation temperature of about 300 to 400 ° C. Further, since it is necessary to supply vaporized fuel to the catalyst layer, it is necessary to heat the vaporization chamber 12 to a temperature at which it vaporizes. Therefore, prior to catalytic combustion, the fuel spray unit 1
3 is used as a burner to perform pre-combustion.
The radiation plate 30 and the catalyst layer 20 are heated (preheated). In the infrared ray generating apparatus 5 of this example, a flame is formed in the vaporization chamber 12 by the preliminary combustion. However, by providing an electric heater to generate warm air, the vaporization chamber, the radiation plate, and the catalyst layer are appropriately formed. It may be preheated to the temperature.

【0019】予備燃焼によって、気化室12の温度が上
がると、いったん燃料の供給をストップして燃焼を止め
る。その後、再び燃料噴霧部13に燃料を供給し加熱さ
れた気化室12に霧状の液体燃料を噴出する。これによ
り触媒燃焼がスタートする。
When the temperature of the vaporization chamber 12 increases due to the preliminary combustion, the supply of fuel is stopped once to stop the combustion. Thereafter, the fuel is supplied again to the fuel spray unit 13 and the mist-like liquid fuel is jetted into the heated vaporization chamber 12. Thus, catalytic combustion starts.

【0020】気化室12は予熱されていると共に、触媒
燃焼が始まると触媒層20の後面22からの輻射熱によ
り温度が維持されるので、気化室12に噴霧された液体
燃料70は徐々に気化する。また、気化室12でブロワ
15から供給された燃焼用空気と混合する。さらに、本
例では、気化室12に輻射板30を設けてあるので、上
述したように気化および混合が促進され、ガス化した燃
料と空気が混合され、温度も上昇した燃焼用の気体71
が触媒層20に供給される。そして、この混合気体71
が触媒層20の触媒の作用によって酸化(触媒燃焼)さ
れる。
Since the vaporization chamber 12 is preheated and the temperature is maintained by the radiant heat from the rear surface 22 of the catalyst layer 20 when the catalytic combustion starts, the liquid fuel 70 sprayed into the vaporization chamber 12 is gradually vaporized. . Further, the air is mixed with the combustion air supplied from the blower 15 in the vaporization chamber 12. Further, in this example, since the radiation plate 30 is provided in the vaporization chamber 12, vaporization and mixing are promoted as described above, the gasified fuel and air are mixed, and the temperature of the combustion gas 71 is increased.
Is supplied to the catalyst layer 20. And this mixed gas 71
Is oxidized (catalytic combustion) by the action of the catalyst of the catalyst layer 20.

【0021】したがって、本例の赤外線発生装置5は、
触媒燃焼装置として捉えることも可能であり、触媒燃焼
が始まると、気化室出口の触媒層20で一次燃焼が行わ
れる。そして、この触媒燃焼(一次燃焼)により発生し
た熱は、触媒層20、すなわち、主に担体であるセラミ
ックを加熱し、高温となった触媒層20から赤外線が照
射される。本例の赤外線発生装置5は、触媒層20の一
方の面21が外側に出ているので、その面(赤外線放射
面)21から直に外界に対し赤外線73が照射される。
触媒層20の後面22からも赤外線74が照射され、そ
れにより、輻射板30および気化室12が加熱され、液
体燃料を気化するエネルギーとして用いられる。
Therefore, the infrared ray generating device 5 of the present embodiment
It can be regarded as a catalytic combustion device, and when catalytic combustion starts, primary combustion is performed in the catalyst layer 20 at the outlet of the vaporization chamber. Then, the heat generated by the catalytic combustion (primary combustion) heats the catalyst layer 20, that is, the ceramic, which is mainly a carrier, and the catalyst layer 20, which has a high temperature, is irradiated with infrared rays. In the infrared generator 5 of this example, since one surface 21 of the catalyst layer 20 is outside, the surface 73 (infrared radiation surface) is irradiated with infrared rays 73 directly from the outside.
The rear surface 22 of the catalyst layer 20 is also irradiated with infrared rays 74, whereby the radiation plate 30 and the vaporization chamber 12 are heated and used as energy for vaporizing the liquid fuel.

【0022】触媒燃焼を安定して維持するためには、上
述したように、幾つかの条件を満足することが望まし
い。まず、触媒層20は、開口率が大きすぎると触媒の
幾何学的な表面積が小さくなるため、触媒燃焼の特性が
劣化し、さらに、強度的な問題が生じる。一方、開口率
が小さすぎると圧力損失が増えて燃焼効率が低下する。
また、触媒層20に供給される気化された燃料等の通過
速度が遅くなるので、赤外線放射面21の温度が低下し
てしまう。
In order to stably maintain catalytic combustion, it is desirable to satisfy some conditions as described above. First, if the opening ratio of the catalyst layer 20 is too large, the geometric surface area of the catalyst becomes small, so that the catalytic combustion characteristics are deteriorated, and further, there is a problem in strength. On the other hand, if the aperture ratio is too small, the pressure loss increases and the combustion efficiency decreases.
Further, the passing speed of the vaporized fuel or the like supplied to the catalyst layer 20 becomes slow, so that the temperature of the infrared radiation surface 21 decreases.

【0023】触媒層20の厚みdは、小さくすると気化
された燃料の接触面積が小さくなるので、触媒燃焼の効
率が低く、所望の熱量を得ることができない。一方、厚
みdを大きくすると、触媒燃焼の特性は高くなるが、触
媒層20がオーバーヒート(過熱)され、逆火現象が生
じることもある。
When the thickness d of the catalyst layer 20 is reduced, the contact area of the vaporized fuel is reduced, so that the catalytic combustion efficiency is low and a desired amount of heat cannot be obtained. On the other hand, when the thickness d is increased, the catalytic combustion characteristics are improved, but the catalyst layer 20 may be overheated (overheated) and a flashback phenomenon may occur.

【0024】したがって、本例の触媒層20では、上述
したように、開口率を50〜70%程度、厚みdを5〜
20mm程度にすることにより、効率の良い触媒燃焼を
安定して行い、発熱量が高く、有害な成分の放出率が小
さい燃焼を実現している。其れと共に、逆火現象などの
トラブルを回避できるようにしている。
Therefore, in the catalyst layer 20 of the present embodiment, as described above, the aperture ratio is about 50 to 70%, and the thickness d is 5 to 70%.
By setting the thickness to about 20 mm, efficient catalytic combustion is stably performed, and combustion with a high calorific value and a low emission rate of harmful components is realized. At the same time, it is possible to avoid troubles such as flashback.

【0025】触媒燃焼を安定して維持するには、これら
の条件に加え、幾つかの燃焼条件を満足することが望ま
しい。例えば、触媒層内において空気が不足すると触媒
反応が停止してしまい燃焼ムラが生じてしまう。したが
って、空気過剰率λは、1.2以上にすることが望まし
い。一方、空気過剰率λが2.0以上になると、気化室
12の温度(ガス温度)によっては、逆火を引起こす恐
れがある。したがって、空気過剰率λは1.2〜2.0
の範囲にすることが望ましい。このためには、気化室1
2の空間内圧が2〜3mmAqとなるようにブロワ15
の出力を調整することが望ましい。
In order to stably maintain catalytic combustion, it is desirable to satisfy some combustion conditions in addition to these conditions. For example, if there is insufficient air in the catalyst layer, the catalytic reaction will stop and uneven combustion will occur. Therefore, it is desirable that the excess air ratio λ be 1.2 or more. On the other hand, if the excess air ratio λ is 2.0 or more, flashback may occur depending on the temperature (gas temperature) of the vaporization chamber 12. Therefore, the excess air ratio λ is 1.2 to 2.0.
It is desirable to be within the range. For this purpose, the vaporization chamber 1
Blower 15 so that the internal pressure of space 2 becomes 2-3 mmAq.
It is desirable to adjust the output of

【0026】このように、本例の赤外線発生装置5で
は、赤外線73を発生させるために、赤外線の発生源と
なる触媒層自体で燃料を無炎燃焼している。従来の火炎
燃焼型の赤外線発生装置においては、赤外線の発生源が
火炎の輻射熱により間接的に加熱されたり、あるいは、
火炎により加熱される領域の一部にすぎないのに対し、
本発明の赤外線発生装置においては、赤外線の発生源が
燃焼体であるので、直に加熱され、さらに燃焼により発
生するエネルギーのほとんどが赤外線の発生源に提供さ
れる。加えて、火炎燃焼では、発生するエネルギーが可
視光などにも変換されて放散するのに対し、触媒燃焼は
無炎燃焼なので、そのような放散も少ない。したがっ
て、燃焼により発生するエネルギーが非常に効率良く赤
外線発生源である触媒層に供給され、効率良く赤外線が
放出される。そして、赤外線発生源である触媒層が表面
に表れているので、赤外線発生源から直に赤外線が外部
に照射される。この点でも赤外線の照射効率の高い赤外
線発生装置を実現できる。したがって、コンパクトで高
出力な赤外線発生装置を提供できる。
As described above, in the infrared ray generating apparatus 5 of this embodiment, in order to generate the infrared ray 73, the fuel is flamelessly burned by the catalyst layer itself, which is a source of the infrared ray. In a conventional flame combustion type infrared ray generating device, the source of infrared rays is indirectly heated by the radiant heat of the flame, or
While it is only part of the area heated by the flame,
In the infrared ray generating apparatus of the present invention, since the infrared ray generating source is a burning body, it is directly heated, and most of the energy generated by combustion is provided to the infrared ray generating source. In addition, in the flame combustion, the generated energy is also converted into visible light and radiated, whereas the catalytic combustion is flameless combustion, so that such radiated energy is small. Therefore, the energy generated by the combustion is very efficiently supplied to the catalyst layer, which is the source of infrared rays, and the infrared rays are efficiently emitted. Then, since the catalyst layer, which is an infrared source, appears on the surface, the infrared source irradiates infrared rays directly to the outside. Also in this respect, an infrared ray generating device having high infrared irradiation efficiency can be realized. Therefore, it is possible to provide a compact and high-output infrared ray generating device.

【0027】さらに、触媒層20の担体にセラミック等
を用いることで、赤外線のなかでも、保温効果の高いと
されている遠赤外線領域の放射率が高く、暖房装置とし
て、あるいは治療用などの赤外線発生装置として優れて
いる。
Further, by using a ceramic or the like for the carrier of the catalyst layer 20, the emissivity in the far infrared region, which is considered to have a high heat-retaining effect, is high among infrared rays, and the infrared ray is used as a heating device or for treatment. Excellent as a generator.

【0028】また、触媒燃焼を採用しているので、それ
に伴う効果も得ることができる。例えば、火炎燃焼に比
べて燃焼温度を低下させ、安全性の高い赤外線発生装置
5またはそれを用いた暖房装置1を提供できる。さら
に、本例の触媒燃焼による赤外線発生装置5では、NO
xなど有害な燃焼排ガスの排出を低減でき、さらに、希
薄混合気の燃焼が可能なので燃焼量の調整範囲が広い。
また、騒音も小さくできる。
Further, since the catalytic combustion is employed, an effect accompanying the catalytic combustion can be obtained. For example, it is possible to provide a highly safe infrared ray generating device 5 or a heating device 1 using the same, which lowers the combustion temperature as compared with flame combustion. Further, in the infrared generation device 5 using catalytic combustion of the present embodiment, NO
The emission of harmful combustion exhaust gas such as x can be reduced, and a lean air-fuel mixture can be burned.
Also, noise can be reduced.

【0029】なお、上記では、赤外線発生装置5を暖房
装置1として用いた例を示しているが、これに限らず、
赤外線を利用する医療機器などに用いることももちろん
可能である。また、触媒層20は、ハニカム状のものに
限らず、海綿状などであってももちろん良い。
In the above description, an example is shown in which the infrared ray generating device 5 is used as the heating device 1. However, the present invention is not limited to this.
Of course, it can be used for medical equipment utilizing infrared rays. Further, the catalyst layer 20 is not limited to the honeycomb shape, and may be of a sponge shape or the like.

【0030】[0030]

【発明の効果】以上に説明したように、本発明の赤外線
発生装置は、赤外線発生源として触媒燃焼を行う触媒層
を採用し、その触媒層で一次燃焼させると共に、その触
媒層の表面が赤外線発生面として外に表れるようにして
いる。したがって、赤外線発生源が直に加熱され、さら
に、無炎燃焼なので加熱効率も良い。このため、外部に
放出される赤外線の発生効率の高い赤外線発生装置を提
供することができる。また、無炎燃焼なので、燃焼部分
を表面に出しても安全である。
As described above, the infrared ray generating apparatus of the present invention employs a catalyst layer that performs catalytic combustion as an infrared ray generating source, performs primary combustion on the catalyst layer, and makes the surface of the catalyst layer infrared rays. It is made to appear outside as a generation surface. Therefore, the infrared radiation source is directly heated, and since it is flameless combustion, the heating efficiency is good. Therefore, it is possible to provide an infrared ray generating device having a high generation efficiency of infrared rays emitted to the outside. In addition, since it is flameless combustion, it is safe to expose the burning part to the surface.

【0031】したがって、コンパクトで高出力、さらに
安全性の高い赤外線発生装置を実現できる。このため、
本発明の赤外線発生装置を暖房装置として用いれば、コ
ンパクトで暖房効率の良い暖房装置を提供することがで
きる。特に、赤外線発生源がセラミック製の触媒層とな
るので、遠赤外線の発生効率が高く、効果的な暖房を行
うことができる暖房装置を提供することができる。
Therefore, it is possible to realize a compact, high-output, and highly safe infrared ray generating apparatus. For this reason,
When the infrared ray generating device of the present invention is used as a heating device, a compact heating device with high heating efficiency can be provided. In particular, since the infrared radiation source is a catalyst layer made of ceramic, it is possible to provide a heating device that has high generation efficiency of far infrared radiation and can perform effective heating.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に係る赤外線発生装置を搭載した暖房装
置の概略を示す斜視図である。
FIG. 1 is a perspective view schematically showing a heating device equipped with an infrared ray generating device according to the present invention.

【図2】図1に示す赤外線発生装置の構成を示す縦断面
図である。
FIG. 2 is a longitudinal sectional view showing a configuration of the infrared ray generating device shown in FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 暖房装置 2 燃料タンク 5 赤外線発生装置 10 ハウジング 10a ハウジング前方 11 気化室の外殻 12 気化室 13 燃料噴霧部 15 ブロワ 20 触媒層 21 赤外線放射面 30 輻射板 60 フレーム 62 アーム 69 ガード 70 液体燃料(灯油) 71 混合気体 73 外部に照射される赤外線 74 輻射熱 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Heating apparatus 2 Fuel tank 5 Infrared ray generator 10 Housing 10a Housing front 11 Outer shell of vaporization chamber 12 Vaporization chamber 13 Fuel spraying part 15 Blower 20 Catalyst layer 21 Infrared radiation surface 30 Radiation plate 60 Frame 62 Arm 69 Guard 70 Liquid fuel ( Kerosene) 71 Gas mixture 73 Infrared rays radiated to the outside 74 Radiant heat

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 村岡 正一 長野県須坂市大字幸高246番地 オリオン 機械株式会社内 (72)発明者 大沢 敏 長野県須坂市大字幸高246番地 オリオン 機械株式会社内 Fターム(参考) 3K052 AA04 AB01 AB06 AB10 AC01 FA01 FA05 3K065 TA12 TA14 TB01 TB17 TC05 TD02 TD04 TK02 TK04 TK06 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Shoichi Muraoka 246 Sachitaka, Oaza, Suzaka City, Nagano Prefecture Inside Orion Machinery Co., Ltd. F term (reference) 3K052 AA04 AB01 AB06 AB10 AC01 FA01 FA05 3K065 TA12 TA14 TB01 TB17 TC05 TD02 TD04 TK02 TK04 TK06

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 気化した液体燃料を触媒燃焼可能な触媒
層を有し、その前面が赤外線を放射する赤外線放射面と
なるように外に表れており、さらに、この触媒層の後方
に、前記触媒層の輻射熱により液体燃料を気化する気化
室を有し、この気化室で気化した液体燃料が前記触媒層
で一次燃焼される赤外線発生装置。
1. A catalyst layer capable of catalytically burning a vaporized liquid fuel, the front surface of which is exposed to serve as an infrared radiation surface for radiating infrared rays, and further behind the catalyst layer, An infrared ray generator having a vaporization chamber for vaporizing a liquid fuel by radiant heat of a catalyst layer, wherein the liquid fuel vaporized in the vaporization chamber is primarily burned in the catalyst layer.
【請求項2】 請求項1において、前記触媒層の開口率
は50から70%程度であり、厚みが5から20mm程
度であることを特徴とする赤外線発生装置。
2. The infrared ray generator according to claim 1, wherein an aperture ratio of the catalyst layer is about 50 to 70%, and a thickness is about 5 to 20 mm.
【請求項3】 請求項1において、前記気化室に、前記
触媒層の輻射熱により加熱される多孔性の輻射板が前記
触媒層に面して配置されている赤外線発生装置。
3. The infrared ray generator according to claim 1, wherein a porous radiant plate heated by radiant heat of the catalyst layer is disposed in the vaporization chamber so as to face the catalyst layer.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010084977A (en) * 2008-09-30 2010-04-15 Orion Mach Co Ltd Method and device for controlling operation of heater

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