JP2996573B2 - 発熱装置 - Google Patents

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。

【０００２】

【従来の技術】一般にアイロン、スチーマ、調理器、コ
ーヒーメーカーなどの熱源として、電熱に代り気体燃料
または液体燃料を用いるものが開発されつつある。

【０００３】図５は従来の発熱装置の断面構成図であ
る。図において１はプロパン、ブタン等の液化ガスボン
ベである。前記ボンベ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。前記ノズル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
れるようになっている。燃焼室５は金属製の筺体で構成
される発熱部６の内部に設けられている。また、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。

【０００４】燃焼室５には触媒層８が燃焼室内壁面に密
着して設けられている。さらに燃焼室５の入口部には白
金製の点火ヒータ９が設けられ、また発熱部６にはバル
ブ３を開閉制御する温度センサ１０が設けられている。

【０００５】上記構成において、乾電池（図示せず）で
細い白金線製の点火ヒータ９が加熱されると、これに近
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
ガスが混合部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部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表面に、燃料と空気の混合ガスが
供給されると、触媒層８表面で混合ガスが燃焼を始め
る。

【０００６】この燃焼が燃焼室５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。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】前記触媒燃焼は触媒の
作用により、触媒表面で無炎、低温で燃焼することがで
きる燃焼方式である。触媒燃焼を応用した発熱装置の場
合、如何に効率よく燃焼熱を発熱部に伝えるかという試
みがなされてきた。このために、燃焼室内にフィンを設
け、フィンに触媒層を密着させることにより、燃焼熱を
効率的に発熱部に伝えていた。

【０００８】しかし、触媒燃焼が火炎燃焼に比べ、低温
で燃焼するといっても、燃焼温度は７００〜８００℃程
度まで上昇する。一方、フィンに用いられる材質は、熱
伝導性に優れていることなどから、アルミなどの金属が
用いられる。したがって、フィンに用いられる金属の高
温耐久性が問題となる。とくに、触媒層において燃焼の
大部分はフィンの上流部分に設けられた触媒層で行われ
るために、この部分でのフィンに使用される材質の耐久
性が問題となる。

【０００９】本発明は上記従来技術の課題を解決するこ
とができ、耐久性を向上した発熱装置を提供することを
目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に本発明の燃焼装置は、燃料ガスノズルと、燃料と空気
の混合部と、混合部の下流に設けた内部に燃焼室を有す
る筺体と、燃焼室内に混合気の流れ方向に略平行に設け
たフィンと、燃焼室内壁面およびフィンの外壁面に設け
た層状の触媒体を備え、前記フィンの上流部分において
触媒体とフィン間に隙間を設けた構成とする。

【００１１】

【作用】本発明の作用は以下の通りである。ノズルより
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、混合室で均一に混合し、燃焼室に供給され
る。燃焼室に供給された混合ガスは燃焼室内を流れ、高
温に維持された層状の触媒体に接触して、触媒燃焼を行
う。このような触媒燃焼において、燃焼室に供給する混
合気の流速は非常に遅く、このため混合気の大部分はフ
ィンの上流部分に設けられた触媒体で燃焼が行われ、こ
の部分の触媒体の温度が高温になる。そこで、フィンの
上流部分において、触媒体とフィンとの間に隙間を設け
ると、触媒体の燃焼熱がフィンに伝導しにくいために、
フィンの耐久性を向上することとなる。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて
説明する。図１は第１の発明の一実施例の断面構成図、
図２は図１のＡＡ線断面図である。図中の１１はプロパ
ン、ブタン等の液化ガスボンベである。ボンベ１１とノ
ズル１２の間にバルブ１３が設けてあり、ボンベ１１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１２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１４で
均一に混合し、燃焼室１５に供給されるようにしてい
る。前記燃焼室１５は金属製の筺体で構成される発熱部
１６の内部に設けられている。燃焼室１５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１７が設け
られており、燃焼室１５の大きさを変えずに、燃焼室１
５内の表面積を増加している。燃焼室１５には層状の触
媒体１８が燃焼室内壁面に密着して設けられている。触
媒体１８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。前記燃焼室１５
の後部には排気口１９と点火装置が設けられ、発熱部１
６にはバルブ１３を開閉制御する温度検出部２１が設け
てある。

【００１３】上記構成においてバルブ１３が開き、ノズ
ル１２より燃料ガスが混合部１４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
部１４で混合し、混合ガスを燃焼室１５に供給する。燃
焼室１５ａから供給された混合ガスは燃焼室１５内を流
れ、燃焼室入口１５ａに対向した燃焼室内壁面１５ｂに
衝突し、排気口１９から排出される。このとき、燃焼室
１５内を流れる混合ガスが衝突した燃焼室内壁面１５ｂ
近傍では、混合ガスの流速が非常に遅い、流れが淀んだ
領域が発生する。この領域に点火装置２０が位置してお
り、スパークを発生することにより混合ガスは着火す
る。

【００１４】形成された火炎により触媒体１８が加熱さ
れ、触媒体１８の温度が活性温度に達すると、触媒体１
８表面で触媒燃焼が始まり、火炎に混合ガスが供給され
なくなり、火炎は消滅する。以後、燃焼室１５内に供給
された混合ガスは、燃焼室１５内の触媒体１８全体で触
媒燃焼を行う。発熱部１６の温度検出部２１からの信号
により、発熱部１６の温度が設定温度より上昇すること
を検出すると、バルブ１３を閉じ、燃料ガスの供給を停
止し、発熱部１６の温度が設定温度以下になることを温
度検出部２１の信号から検出すると、再びバルブ１３を
開け、燃料ガスの供給が開始する。再び供給された燃料
ガスは混合室１４で空気と混合し、燃焼室１５へ流入す
る。燃焼室１５に供給された混合気は燃焼室１５内を流
れ、ふたたび燃焼が広がっていく。

【００１５】図２に示すように、フィン１７と触媒体１
８は密着しており、触媒体１８における燃焼熱が発熱部
１６へ供給されやすい構造になっている。しかし、フィ
ン１７は触媒体１８の燃焼熱を効率的に発熱部１６へ伝
えるために、熱伝導率の高いものが用いられ、通常アル
ミなどの金属がよく用いられる。アルミの場合耐熱温度
は４００〜５００℃である。しかし、触媒燃焼が火炎燃
焼に比べ、低温で燃焼するといっても、燃焼温度は７０
０〜８００℃程度まで上昇するため、フィン１７に用い
られる材質の耐熱性が問題となる。 図３に混合気の流
れ方向に対する触媒体１８の温度分布を示す。このよう
な触媒燃焼において、燃焼室１５に供給する混合気の流
速は非常に遅い。したがって、触媒体１８の温度は、図
３に示すように、フィン１７の上流部分の触媒体１８の
温度が高温になり、混合気の大部分はこの部分の触媒体
１８だけで燃焼していることになる。この高温の触媒体
１８の部分は流速による影響を受けるが、混合気が層流
領域では、触媒体１８の全長のほぼ１０〜２０％の割合
になる。

【００１６】そこで、本実施例では図４に示す構造に特
徴をもっている。ここで、図４は図１における断面ＢＢ
線における垂直断面図である。図４に示すように、図３
に示す触媒体１８が高温になる部分に相当するフィン１
７の上流部分において、触媒体１８とフィン１７との間
に隙間２２を設ける構造にしている。

【００１７】このような構成にすると触媒体１８の燃焼
熱は、触媒体１８内を伝導して下流の触媒体１８には伝
わるが、フィン１７の上流部分には直接熱伝導して伝わ
るということがあまりない。このため、フィン１７の高
温化を防止することができる。

【００１８】なお、フィン１７の中流から下流部分にか
けては、触媒体１８の燃焼熱がフィン１７に直接伝導す
るが、燃焼の大部分は既にフィン１８の上流部分に設け
られた触媒体１８で行われているために、この部分の触
媒体１８はそれほど高温にはならず、触媒体１８とフィ
ン１７が接触しても、フィン１７の温度は高温になら
ず、フィン１７の耐久性を損なうことはない。

【００１９】このように本実施例により、触媒体１８の
燃焼熱がフィン１７の上流部分に直接熱伝導しにくいた
めに、フィン１７の全域においてフィン１７の温度を低
下することができ、フィン１７の耐久性を向上すること
ができる。

【００２０】また、フィン１７の上流部分において、触
媒体１８とフィン１７の間に断熱層を設けても同様にフ
ィン１７の温度を低下し、フィン１７の耐久性を向上す
る効果がある。特に、触媒体１８の基体として金属箔体
を用いた場合、断熱層を設けると、燃焼時の金属箔体の
熱変形を防止する効果がある。

【００２１】さらに、フィン１７表面に酸化被膜やセラ
ミックコーティング層などの熱線吸収層を形成すると、
触媒体１８とフィン１７との間に隙間２２があるフィン
上流部分においても、触媒体１８の燃焼熱を熱放射とし
て、熱線吸収層を介して、フィン１７の上流部分へ伝え
るために、フィン１７の温度を高めずに熱交換効率を向
上することができる。

【００２２】

【発明の効果】以上の実施例の説明より明らかなよう
に、本発明は、燃料ガスノズルと、燃料と空気の混合部
と、混合部の下流に設けた内部に燃焼室を有する筺体
と、燃焼室内に混合気の流れ方向に略平行に設けたフィ
ンと、燃焼室内壁面およびフィンの外壁面に設けた層状
の触媒体を備え、フィンの上流部分において触媒体とフ
ィン間に隙間を設けることにより、フィンの温度を低下
し、フィンの耐久性を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の発熱装置の水平断面図

【図２】図１のＡＡ線断面図

【図３】同発熱装置における触媒体の流れ方向温度分布
図

【図４】図１のＢＢ線断面図

【図５】従来例の発熱装置の水平断面図

【符号の説明】

１２ ノズル １３ バルブ １４ 混合室 １５ 燃焼室 １６ 発熱部 １７ フィン １８ 触媒層 ２０ 点火装置 ２２ 隙間

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 実開 昭62−39120（ＪＰ，Ｕ) 国際公開84／998（ＷＯ，Ａ１) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F23D 14/18 F23C 11/00 306

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 燃料ガスノズルと、前記燃料と空気の混
   合部と、前記混合部の下流に設けた内部に燃焼室を有す
   る筺体と、前記燃焼室内に混合気の流れ方向に略平行に
   設けたフィンと、前記燃焼室内壁面および前記フィンの
   外壁面に設けた層状の触媒体を備え、前記フィンの上流
   部分において前記触媒体と前記フィン間に隙間を設けた
   発熱装置。
2. 【請求項２】 フィンの上流部分において、層状の触媒
   体とフィン間の隙間に断熱層を設けた請求項１記載の発
   熱装置。
3. 【請求項３】 フィン表面に熱線吸収層を設けた請求項
   １記載の発熱装置。