JP2724658B2 - 発熱装置 - Google Patents

発熱装置

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JP2724658B2
JP2724658B2 JP4303765A JP30376592A JP2724658B2 JP 2724658 B2 JP2724658 B2 JP 2724658B2 JP 4303765 A JP4303765 A JP 4303765A JP 30376592 A JP30376592 A JP 30376592A JP 2724658 B2 JP2724658 B2 JP 2724658B2
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次郎 鈴木
晃 前西
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はアイロン,スチーマ,調
理器,コーヒーメーカ等に用いられる、気体燃料または
液体燃料を燃焼し、その燃焼熱を熱源とする発熱装置に
関するものである。
【0002】
【従来の技術】図5は従来の発熱装置の構成を示す発熱
部の断面図である。図5において、1はプロパン,ブタ
ン等の液化ガスボンベ(以下、単にボンベという)であ
る。ボンベ1とノズル2の間にバルブ3が設けてあり、
ボンベ1から供給される燃料ガスの流量をコントロール
できるようにしている。ノズル2より噴出した燃料ガス
は、ガス流の誘引作用により回りの空気を吸引し、混合
室4で均一に混合し燃焼室5に供給される。燃焼室5は
金属性の筐体で構成される発熱部6の内部に設けられて
いる。燃焼室5の内部には混合ガスの流れ方向に略平行
に複数枚のフィン7が設けられている。
【0003】燃焼室5には、触媒層8が燃焼室5の内壁
面に密着して設けられている。乾電池(図示せず)で細い
白金線製の点火ヒータ9が加熱され、さらに近接する触
媒層8が高温化する。触媒層8が活性温度まで加熱され
たときにバルブ3が開き、ノズル2より燃料ガスが混合
室4に供給される。燃料ガスの噴出力に誘引して吸引さ
れた空気と燃料ガスが混合室4で混合し、混合ガスを燃
焼室5に供給する。燃焼室5では活性温度まで昇温され
た触媒層8の表面に、燃料と空気の混合ガスが供給され
ると、触媒層8の表面で混合ガスが燃焼を始める。
【0004】この燃焼が燃焼室5の全体に広がり、発熱
部6で被加熱物を加熱する。発熱部6には温度センサ10
が設けられており、設定温度を維持するように、バルブ
3の開閉を行うことにより最適な加熱ができるようにし
ている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】触媒燃焼は触媒の作用
により、触媒層の表面で無炎,低温で燃焼することがで
きる燃焼方式である。したがって、触媒に燃料ガスが接
触して、初めて燃焼を行うことができるわけで、これま
で如何に触媒に効率よく燃料ガスを接触するかという試
みがなされてきた。このために、この種の触媒燃焼にお
ける発熱装置においては、燃料ガスの流速は火炎燃焼の
場合に比べて遅く、ほとんど層流状態で燃焼室に供給さ
れる。このため燃焼室の中心付近では流速が速く、燃焼
室の内壁面近傍では流速が遅いという速度分布が生じや
すく、触媒燃焼を安定して行うための阻害要因になりや
すかった。
【0006】また前記発熱装置は発熱部の温度を検出
し、バルブの開度を調節するなどの方法により燃焼室に
おける燃焼量を調整している。このような燃焼量の調整
方法を行った場合、一度燃料の供給を停止し、再び燃料
ガスが供給されると、燃焼室内の比較的に高温部分の触
媒層の表面から触媒燃焼が開始し発熱反応を始める。こ
の発熱反応面は次第に高温になり、燃焼反応が広がり、
燃焼室の全体で触媒燃焼を行うようになる。
【0007】このために、燃焼室の全体で安定して燃焼
を行うためには、如何に安定して迅速に燃焼室内の触媒
層の温度を活性温度まで上昇するかが重要になってく
る。しかし、前記の発熱装置では燃焼室のどの部分が高
温になるかは限定することが難しく、また燃焼の立上り
を安定に行うことが難しく、燃焼量を制御する際に応答
性が悪いという課題が生じる。
【0008】本発明は前記従来技術の課題を解決するこ
とができ、燃焼の安定性に富み、応答性の優れた発熱装
置を提供することを目的とするものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明の第1の発明は、
燃料ガスと空気を混合する混合室と、前記混合室の下流
に設けた触媒金属を担持したセラミック被覆層から構成
される触媒層を内壁面に密着させた燃焼室と、前記燃焼
室を内部に有する筐体とから構成され、前記混合室の混
合気入口に対向した燃焼室の内壁面近傍に、前記燃焼室
中心から対称位置にある2つの排気口を前記混合気の流
れ方向に垂直な位置に有するものである。
【0010】また、本発明の第2の発明は、燃料ガスと
空気を混合する混合室と、前記混合室の下流に設けた触
媒金属を担持したセラミック被覆層から構成される触媒
層を内壁面に密着させた燃焼室と、前記燃焼室を内部に
有する筐体とから構成され、前記混合室の混合気入口に
対向した燃焼室の内壁面近傍に、前記混合気の流れ方向
に垂直に位置する排気口を有し、前記排気口に対向した
燃焼室の内壁面に点火装置を有するものである。
【0011】
【作用】第1の発明によれば、混合室の混合気入口に対
向した燃焼室の内壁面には排気口が存在せず、混合気入
口に対向した燃焼室の内壁面近傍に、燃焼室中心から対
称位置にある2つの排気口を混合気の流れ方向に垂直な
位置に有する。
【0012】このために、流速の速くなりやすい燃焼室
中心付近には排気口が存在しないために流路抵抗が増
し、燃料ガスが流れにくくなり、流速が遅くなりやすい
燃焼室の内壁面近傍には排気口があるために流路抵抗が
中心部に比べて少なくなり、燃料ガスが中心部に比べて
流れやすくなる。
【0013】したがって本来有している速度分布と、こ
の流路抵抗の違いが相殺して燃焼室内を均一な流速で燃
料ガスが流れるようになり、燃焼室内で安定した触媒燃
焼を行うことができる。
【0014】第2の発明によれば、混合室の混合気入口
に対向した燃焼室の内壁面近傍に、混合気の流れ方向に
垂直に位置する排気口を有し、排気口に対向した燃焼室
の内壁面に点火装置を設けてあるために、混合気入口に
対向した燃焼室の内壁面の触媒面積を減らすことなく、
安定な着火を行うことができる。したがって、高温にな
った混合気入口に対向した内壁面に密着した触媒層から
熱伝導や輻射により、燃焼室内の他の場所の触媒層を迅
速に加熱する。このように燃焼制御により、燃料ガスの
供給が再開されても、いち早く触媒燃焼を開始する箇所
が、燃焼室内の最下流である混合気入口に対向した燃焼
室の内壁面に密着した触媒層であるために、この触媒層
からの輻射熱が燃焼室内の他の触媒層に均等に供給さ
れ、迅速に燃焼の立上りを行うことができ、応答性に優
れた燃焼量制御を行うことができる。
【0015】
【実施例】以下、本発明の各実施例を添付図面に基づい
て説明する。
【0016】図1は本発明の第1の発明の一実施例にお
ける発熱装置の構成図であり、図2は図1のA−A断面
図、図3は図1の発熱部の断面図である。図1ないし図
3において、前記図5と同じ構成要素には同じ符号を付
し、その説明を省略する。ここで、図1および図3に示
すように混合室4の混合気入口に対向した燃焼室5の内
壁面には排気口が存在せず、混合気入口に対向した燃焼
室5の内壁面近傍に、燃焼室5の中心から対称位置にあ
る2つの排気口11a,11bを混合気の流れ方向に垂直な位
置に設けてある。
【0017】また、燃焼室5には触媒層8が燃焼室5の
内壁面に密着して設けられ、触媒層8に担持される触媒
は、白金族金属およびニッケル,コバルト,鉄,マンガ
ン,クロムなどの金属酸化物が用いられるが、特に好ま
しいものは白金,パラジウム,ロジウムなどの白金族金
属である。触媒層8の厚さが厚すぎると触媒層8での燃
焼熱が発熱部6へ供給されにくくなる。また、触媒層8
の厚さが薄すぎると触媒層8における燃焼熱が発熱部6
へ熱伝導しやすくなり、触媒燃焼の際の燃焼温度の低下
を引き起こし、燃焼不良が起こりやすくなる。そこで、
触媒層8の厚さとしては0.3mmから2.0mmが好ましい。
【0018】次に動作を説明すると、乾電池(図示せず)
で細い白金線製の点火ヒータ9が加熱され、さらに近接
する触媒層8が高温化する。触媒層8が活性温度まで加
熱されたときにバルブ3が開き、ノズル2より燃料ガス
が混合室4に供給される。このときの動作は、燃焼室5
内の温度をモニターして行ってもよいし、点火ヒータ9
に通電してから一定時間経過後にバルブ3を開いてもよ
い。
【0019】燃料ガスの噴出力に誘引して吸引された空
気と燃料ガスが混合室4で混合し、混合ガスを燃焼室5
に供給する。燃焼室5では活性温度まで昇温された触媒
層8の表面に燃料と空気の混合ガスが供給されると、触
媒層8の表面で混合ガスが燃焼を始める。
【0020】燃焼室5に供給された混合ガスは燃焼室5
内を流れ、高温に維持された触媒層8に接触して触媒燃
焼を行う。このとき、燃焼室5内を流れる混合ガスの流
速を速くすると、触媒層8に混合ガスが接触せずにスリ
ップしてしまうために、混合ガスの流速は遅く、層流状
態になっている。このために燃焼室5内で、燃焼室5の
中心付近では流速が早く、燃焼室5の内壁面近傍では流
速が遅いという、速度分布が生じやすい。
【0021】しかし、本発明では混合気入口に対向した
燃焼室5の内壁面には排気口が存在せず、混合気入口に
対向した燃焼室5の内壁面近傍に、燃焼室5の中心から
対称位置にある2つの排気口11a,11bを混合気の流れ方
向に垂直な位置に設けてある。このために、流速の速く
なりやすい燃焼室5の中心付近には排気口が存在しない
ために流路抵抗が増し、混合ガスが流れにくくなり、流
速が遅くなりやすい燃焼室5の内壁面近傍には排気口11
a,11bがあるために流路抵抗が中心部に比べて少なくな
り、混合ガスが中心部に比べて流れやすくなる。したが
って、本来有している速度分布と、この流路抵抗の違い
が相殺して、燃焼室5内を均一な流速で燃料ガスが流れ
るようになる。このために、燃焼室5内で安定した触媒
燃焼を行うことができる。
【0022】さらに、図4に示すような点火装置12を2
つの排気口11a,11bの中間に位置するように、排気口11
a,11bに対向する燃焼室5の内壁面に設けると、点火装
置が置かれる位置は混合気入口に対向した燃焼室5の内
壁面近傍であり、かつ2つの排気口11a,11bの中間にあ
るため、混合ガスが淀んでいる領域となる。したがっ
て、この位置に点火装置12を設けると、安定した着火動
作を行うことができるという効果がある。
【0023】図4は本発明の第2の発明の一実施例にお
ける発熱装置の構成を示す発熱部の断面図で、図1のB
−B断面に相当するものである。
【0024】図4に示すように、混合室4の混合気入口
に対向した燃焼室5の内壁面近傍に、混合気の流れ方向
に垂直に位置する排気口13を設け、この排気口13に対向
した燃焼室5の内壁面に点火装置12を設けてある。この
点火装置12のプラグ12aと点火装置12に対面した位置に
設けたプラグ12b間で放電が行われ、混合気が着火し、
触媒燃焼を開始することができる。
【0025】このために、混合気入口に対向した燃焼室
5の内壁面の触媒面積を減らすことなく、安定な着火を
行うことができる。したがって、高温になった混合気入
口に対向した燃焼室5の内壁面に密着した触媒層8から
熱伝導や輻射により、燃焼室5内の他の場所の触媒層8
を迅速に加熱する。このように燃焼制御により、燃料ガ
スの供給が再開されても、いち早く触媒燃焼を開始する
箇所が、燃焼室5内の最下流である混合気入口に対向し
た燃焼室5の内壁面に密着した触媒層であるために、こ
の触媒層からの輻射熱が燃焼室5内の他の触媒層に均等
に供給され、迅速に燃焼の立上りを行うことができ、応
答性に優れた燃焼量制御を行うことができる。
【0026】また、着火時の安定性を確保するために
は、点火装置12のプラグ12aを混合ガスの淀み領域にお
いておくことが好ましい。本発明の場合、淀み領域は排
気口13から混合気入口に対向した燃焼室5の内壁面の間
に発生するので、点火装置12をこの位置に設けると、着
火時の安定性に非常に効果がある。
【0027】
【発明の効果】以上説明したように本発明の第1の発明
は、燃料ガスと空気を混合する混合室と、この混合室の
下流に設けた触媒金属を担持したセラミック被覆層から
構成される触媒層を内壁面に密着させた燃焼室と、この
燃焼室を内部に有する筐体とから構成され、混合室の混
合気入口に対向した燃焼室の内壁面近傍に、燃焼室の中
心から対称位置にある2つの排気口を混合気の流れ方向
に垂直な位置に有することにより、燃焼室内を均一な流
速で燃料ガスが流れるようになる。このために燃焼室内
で安定した触媒燃焼を行うことができる。
【0028】また、第2の発明は燃料ガスと空気を混合
する混合室と、この混合室の下流に設けた触媒金属を担
持したセラミック被覆層から構成される触媒層を内壁面
に密着させた燃焼室と、この燃焼室を内部に有する筐体
とから構成され、混合室の混合気入口に対向した燃焼室
の内壁面近傍に、混合気の流れ方向に垂直に位置する排
気口を有し、この排気口に対向した燃焼室の内壁面に点
火装置を有することにより、迅速に燃焼の立上りを行う
ことができ、応答性に優れた燃焼量制御を行うことがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の発明の一実施例における発熱装
置の構成図である。
【図2】図1のA−A断面図である。
【図3】図1の発熱部の断面図である。
【図4】本発明の第2の発明の一実施例における発熱装
置の構成を示す発熱部の断面図である。
【図5】従来例における発熱装置の構成を示す発熱部の
断面図である。
【符号の説明】
1…液化ガスボンベ、 2…ノズル、 3…バルブ、
4…混合室、 5…燃焼室、 6…発熱部、 7…フィ
ン、 8…触媒層、 9…点火ヒータ、 10…温度セン
サ、 11a,11b,13…排気口、 12…点火装置、 12
a,12b…プラグ。

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 燃料ガスと空気を混合する混合室と、前
    記混合室の下流に設けた触媒金属を担持したセラミック
    被覆層から構成される触媒層を内壁面に密着させた燃焼
    室と、前記燃焼室を内部に有する筐体とから構成され、
    前記混合室の混合気入口に対向した燃焼室の内壁面近傍
    に、前記燃焼室中心から対称位置にある2つの排気口を
    前記混合気の流れ方向に垂直な位置に有することを特徴
    とする発熱装置。
  2. 【請求項2】 点火装置を2つの排気口の中間に位置す
    るように、排気口に対向する燃焼室の内壁面に有するこ
    とを特徴とする請求項1記載の発熱装置。
  3. 【請求項3】 燃料ガスと空気を混合する混合室と、前
    記混合室の下流に設けた触媒金属を担持したセラミック
    被覆層から構成される触媒層を内壁面に密着させた燃焼
    室と、前記燃焼室を内部に有する筐体とから構成され、
    前記混合室の混合気入口に対向した燃焼室の内壁面近傍
    に、前記混合気の流れ方向に垂直に位置する排気口を有
    し、前記排気口に対向した燃焼室の内壁面に点火装置を
    有することを特徴とする発熱装置。
  4. 【請求項4】 点火装置の位置を、排気口と混合気入口
    に対向した燃焼室の内壁面の間に有することを特徴とす
    る請求項3記載の発熱装置。
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