JP3301110B2 - 触媒燃焼装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ガスの燃焼による熱源
を利用して、毛髪や衣類あるいはペットの体毛の乾燥等
に適した触媒燃焼装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、プロパン、ブタン等の液体石
油ガスの燃料を触媒の表面にて燃焼させて熱源とするこ
とは良く知られている。これは、一般的に触媒燃焼と呼
ばれており、この触媒燃焼を開始するには、燃料ガスが
触媒表面で酸化反応しうる温度以上に、燃料ガスの温度
を上昇させる（予熱）が必要である。その手段として
は、燃料ガスに着火し、炎燃焼を行わせて触媒表面を加
熱した後、炎を消して触媒燃焼へ移行させる方式が良く
用いられている。

【０００３】この方式は、例えば特開昭６３−２０７９
１４号公報に開示されている。特開昭６３−２０７９１
４号公報のものは、バイメタル、形状記憶合金等で構成
された感熱部材が空気取り入れ孔の開口面積を温度に応
じて可変させて、点火時の炎燃焼を触媒燃焼へ移行させ
るための炎の消火を自動的に行なえるものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述した特開昭６３−
２０７９１４号公報に開示された触媒燃焼装置では、触
媒燃焼を開始するために必要な予熱温度を得る方法とし
て、ノズルからの噴出火炎で直接触媒部材を加熱してい
る。そのために、触媒部材の中央付近が主として加熱さ
れ、触媒部材全体を十分に加熱しようとすると、触媒部
材中央付近は必要以上の高温となり、触媒部材のシリタ
リング（白金の凝集塊状化）等の触媒劣化を部分的に引
き起こす問題があった。またシリタリングを防ぐために
火炎による加熱時間を短縮すると、始動時に未燃ガス成
分が排気されるという問題があった。

【０００５】また、定常の触媒燃焼時においても、ノズ
ルから噴出される混合ガスは触媒燃焼部材の中央付近に
片寄りやすいため、触媒部材の中央付近が先に劣化する
という問題があった。

【０００６】本発明は、このような事由に鑑みてなした
もので、その目的とするところは、触媒燃焼の部分的な
劣化を引き起こすことなく、始動及び定常の触媒燃焼を
行うことができる触媒燃焼装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記した課題を解決する
ために、本発明の触媒燃焼装置は、ガスタンクからの燃
料ガスを噴出するノズルと、空気を送風する送風部と、
燃料ガスと空気との混合気体をつくり混合気体を所定温
度まで加熱する予熱予混合部と、予熱予混合部内で混合
気体に点火することによりノズル前方に噴出する予熱火
炎を発生させる着火用電極と、予熱火炎の残熱により暖
められた混合気体を触媒燃焼させる燃焼部とを備え、前
記予熱予混合部には、前記着火用電極と前記燃焼部との
間のガス流路に少なくとも一枚以上の通気性網目板から
なる予熱火炎拡散部を混合気体の流れに対向させて設置
してなることを特徴とするものである。また、通気性網
目板は、熱の良伝導体であることが好ましく、ノズルか
ら噴出する火炎の外炎が当たる位置に設置されている構
成にすればなお一層良い。

【０００８】

【作用】本発明の触媒燃焼装置の構成によれば、予熱予
混合部には、ノズルと燃焼部との間で、ノズルから噴出
する予熱火炎の外炎が当たる位置に熱良導体の通気性網
目板が配置されているので、予熱火炎は拡散状態とな
る。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の触媒燃焼装置をヘアードライ
ヤに用いた実施例を示す図１乃至図６に基づいて説明す
る。

【００１０】ヘアードライヤ本体１のハウジングは、耐
熱性の成型品又は軽金属等により、略円筒状の風洞部１
ａと、風洞部１ａの吸い込み口側の後端部分に形成した
把手部１ｂとで形成されている。このハウジング内部に
は下記の各部材が収容されている。

【００１１】２はガスボンベであり、ガスボンベ２の内
部には液化石油ガス等の燃料ガスを収容しており、ガス
ボンベ２は把手部１ｂ内に固定あるいは着脱自在に配設
されている。

【００１２】３は電源部であり、電源部３は蓄電池３
ａ、３ｂ及び充電用コネクタ部３ｃからなる。

【００１３】４は送風部であり、モータ４ａとフアン４
ｂとからなり、整流翼４ｃにてハンジング内部に固定さ
れている。フアン４ｂがモータ４ａにより駆動され回転
し、風洞部１ａの後端部に設けられた吸い込み口２６か
ら空気が吸い込まれて後述する予熱予混合部２７に所要
量の空気が送られることになる。

【００１４】５はノズルであり、ノズル５は円筒形状の
円筒部５ａからなり、この円筒部５ａの先端には燃料ガ
スと空気との混合気体を噴出する噴出孔５ｂが形成さ
れ、円筒部５ａの側壁には空気を取り入れる空気孔５ｃ
が複数個形成されており、そして、燃料ガスを噴出する
細小孔５ｄが円筒部５ａの後部に形成されている。

【００１５】６はガスボンベ２に取り付けられていたバ
ルブユニットであり、ガスバルブ６ａとバルブ閉塞バネ
６ｂとからなる。

【００１６】７はガスボンベ２とノズル５とを連結する
中継パイプであり、ガスボンベ２から燃料ガスをノズル
５に導くものである。

【００１７】８は着火部であり、圧電装置８ａと着火用
電極８ｂとからなり、着火用電極８ｂとの間で火花放電
をする相手側の電極は、ノズル５の円筒部５ａが相当す
るものである。この火花放電により、燃料ガスと空気と
の混合気体に点火されるものである。

【００１８】９は予熱予混合部２７を形成する予混合風
洞であり、予混合風洞９はノズル５及び着火用電極８ｂ
とを包囲するように設置されており、後述する遮蔽部１
２と空間をおいて配置されており、予混合風洞９の中空
内部にて燃料ガスと送風空気とが混合されるものであ
る。そして、着火用電極８ｂにて混合気体が着火された
際に混合気体を所定温度まで加熱する予熱部としての役
割も果たすものである。

【００１９】１０は予熱火炎拡散部であり、細径金属ワ
イヤを編んだネットや、多数の小孔を穿設した不燃性の
薄板片等から形成されている通気性網目板からなるもの
であり、予熱火炎拡散部１０は予混合風洞９内にあって
ノズル５と後述する燃焼部１１との間で、特に始動時に
ノズル５から噴出される予熱火炎の外炎が当たる位置に
配置されており、ノズル５から放射される予熱火炎が燃
焼部１１の触媒部材１１ａに直接触れることを防いでい
るものであり、かつ混合気体が触媒部材１１ａの全面に
均一に拡散分布する役割も果たしているものである。予
熱火炎拡散部１０は通気性網目板が多数の重なった状態
のものであってもよい。

【００２０】１１は燃焼部であり、燃焼部１１は触媒部
材１１ａと触媒部材保持枠１１ｂとからなり、混合気体
を触媒燃焼させる部分である。触媒部材１１ａは、ハニ
カムや発泡体のような通気性の良いセラミックや金属を
担体（ベース）とし、白金やパラジウム等を担持（付
着）させた円筒状のものであり、その一端面を予熱火炎
拡散部１０に面して配設されている。触媒部材保持枠１
１ｂは、内周部に触媒部材１１ａを保持すると共に外周
部の一端を予混合風洞９の端部の内周部に保持されて、
遮蔽部１２との間に空間をおいて配置されている。

【００２１】１２は遮蔽部であり、遮蔽部１２は中空円
筒部１２ａと中空テーパ円筒部１２ｂとからなり、中空
円筒部１２ａは外周部をヘアードライヤ本体１のハウジ
ングの風洞部１ａ内の内周に保持され、中空内部に予混
合風洞９及び燃焼部１１を収容しており、燃焼部１１の
輻射熱からヘアードライヤ本体１のハウジングを保護し
ている。中空テーパ円筒部１２ｂは、燃焼部１１の終端
部付近に位置され、燃焼部１の内部を通過してきた高温
の燃焼排気ガスと燃焼部１１の外周部を通過してきた常
温の送風空気とを燃焼部１１の出口付近で強制的に混合
するものであり、吐き出し口２８から所望する温度の熱
風を送風するものである。

【００２２】１３は板状のバイメタルのような第１の温
度センサであり、異常時に燃料ガスの供給を停止する安
全装置の一部である。固定端１３ａを後述する基台２２
の取付け端部２２ａに溶接またはかしめ等により支持さ
れると共に、自由端１３ｃが送風部４側に延設されてい
る。この第１の温度センサ１３の固定端１３ａと自由端
１３ｃとの間には孔１３ｂが形成されており、異常時に
おいて周囲温度が上昇した場合に、自由端１３ｃが後述
するラッチリンク１７から係合が離れる（図１の状態）
方向に変位するように取付けられている。

【００２３】１４は電磁石装置であり、可動鉄片１４ａ
と電磁石本体１４ｂとからなり、可動鉄片１４ａの自由
端１４ｃが第１の温度センサ１３の自由端１３ｃの下方
に位置するように設置されており、電源部３に電池残量
が一定量ある場合のみ、可動鉄片１４ａは復帰バネ１４
ｄの反力に打ち勝って、電磁石本体１４ｂに吸着保持さ
れている。

【００２４】１５は爪車であり、円盤部１５ａと円盤部
１５ａの周辺部に設けられた複数の爪１５ｂとからな
り、円盤部１５ａの中央部には孔１５ｃが穿設されてい
る。そして、孔１５ｃには後述するピン２１が挿通され
ており、後述する操作子１８の動きに連動して図１の反
時計回りに回動する。

【００２５】１６は燃料ガス量の制御リンクであり、略
Ｔ字状の形状をしており、１６ａ、１６ｃ、１６ｄは制
御リンク１６の略Ｔ字の各端部であり、略Ｔ字状の形状
の中央分岐点部分に孔１６ｂが穿設されており、この孔
１６ｂにはピン２１が挿通されている。端部１６ａは後
述する第３の温度センサ２４の自由端に対向しており、
他の端部１６ｃはガスバルブ６ａを開放駆動する位置に
延設されている。更にもうひとつの端部１６ｄは、復帰
バネ２０により、後述するラッチリンク１７のストレー
ト部１７ｃを介して、取付けピン２１を中心として、ラ
ッチリンク１７全体を時計回りに回転させる方向に付勢
されている。

【００２６】１７はラッチリンクであり、ラッチリンク
１７は、ストレート部１７ｃと、操作子１８を押し下げ
た時に第１の温度センサ１３の孔１３ｂに嵌合する端部
１７ａと、同じく操作子１８を押し下げた時に圧電装置
８ａをスナップ加圧する加圧端１７ｄとからなり、スト
レート部１７ｃの略中央部にピン２１が挿通する孔１７
ｂが穿設されている。

【００２７】１８は操作子であり、操作時にラッチリン
ク１７の加圧端１７ｄを押圧する押圧部１８ａと、操作
子１８を初期位置に復帰させる方向に付勢設置されてい
る操作子復帰用の復帰バネ１９を保持する凹部１８ｂと
が形成されている。

【００２８】２２はノズルや温度センサを保持固定する
基台であり、第１の温度センサ１３の取付け端部２２ａ
と、第２の温度センサ２３の取付け端部２２ｂと、第３
の温度センサ２４の取付け端部２２ｃと、ラッチリンク
１７の取付けピン２１を挿通する孔２２ｄと、ノズル５
を保持するノズル取付け孔２２ｅとからなる。

【００２９】２３は予熱火炎の消炎用の第２の温度セン
サであり、板状バイメタルの温度センサ部２３ａと、こ
の温度センサ部２３ａの自由端に取り付けられた小径ロ
ッド２３ｂとからなる。

【００３０】２４は定常触媒燃焼時の燃焼温度を一定に
保つために、ノズル５からの噴出ガス量を制御する第３
の温度センサであり、一端が前記基台２２の取付け端部
２２ｃに固着された低膨張金属材料からなる低膨張板片
２４ａと、この低膨張板片２４ａの他端部に一端が固着
され、他端の自由端２４ｃが前記燃料ガス量の制御リン
ク１６の一端部１６ａの方向に延設された高膨張板片２
４ｂとからなる。

【００３１】２５はモータ４ａの駆動回路や電源部３の
電池残量監視及び充電を行う制御回路を含む回路部であ
り、回路基板２５ａと回路素子２５ｂとからなる。

【００３２】２６は空気の吸い込み口であり、２８は空
気の吐き出し口である。次に、この触媒燃焼装置の動作
説明を行う。

【００３３】図１において、操作子１８を押し始める
と、ラッチリンク１７及び燃料ガス量の制御リンク１６
がピン２１を中心にして反時計回り方向に回転し、その
結果燃料ガス量の制御リンク１６の一端部１６ｃも反時
計回り方向に回転移動し、バルブ閉塞バネ６ｂの弾性力
によりガスバルブ６ａが開状態になり、ノズル５から燃
料ガスが噴出され始める。

【００３４】それとほぼ同時に、電源スイッチ（図示せ
ず）が操作子１８の動きと連動して投入され、送風部４
のモータ４ａが回転し、フアン４ｂが回転して空気が送
風さる。

【００３５】そして、操作子１８を更に押し込むと、ラ
ッチリンク１７の加圧端１７ｄが着火部８の圧電装置８
ａを加圧し、着火用電極８ｂとノズル５の円筒部５ａと
の間に火花放電が生じ、ノズル５から噴出される燃料ガ
スと空気との混合気体（ガス）に着火される。この時ラ
ッチリンク１７の端部１７ａは、第１の温度センサ１３
の腹側部を押し上げながら反時計方向回りに回動する。
そして端部１７ａは、第１の温度センサ１３の孔１３ｂ
の位置に達し、孔１３ｂに嵌合される。それと同時に第
１のセンサ１３は、初期位置に復帰するために、操作子
１８が操作子復帰バネ１９により、初期位置に復帰した
時にも、ラッチリンク１７は、図５に示すように、第１
の温度センサ１３の孔１３ｂにラッチ保持された状態で
なる。

【００３６】ラッチリンク１７がラッチ保持されている
ので、燃料ガス量の制御リンク１６は、端部１６ａが第
３の温度センサ２４の低膨張板片２４ｂの自由端に当接
するるまで、バルブ閉塞バネ６ｂにより反時計方向に回
転させられる。

【００３７】ノズル５の噴出孔５ｂからの予熱火炎によ
り、予熱火炎拡散部１０は赤熱され、この輻射熱により
予熱予混合部２７付近の雰囲気温度は摂氏約３００度以
上となり、燃焼部１１での触媒燃焼が可能な状態とな
る。予熱火炎拡散部１０からの輻射熱により、第２の温
度センサ２３の温度センサ部２３ａの自由端は、ノズル
５方向に変位する。そして同時に自由端に取付けられ、
予めノズル５の空気取り入れの空気孔５ｃに先端が挿通
された小径ロッド２３ｂは、図６のに図示するように、
ノズル５の細小孔５ｄに到達する。

【００３８】図６の点線のように、小径ロッド２３ｂの
進入により、ノズル５の細小孔５ｄから噴出される燃料
ガスは、噴出の勢いを弱められながら噴出孔５ｂから噴
出する共に、一部の燃料ガスは進路を妨害された状態と
なり、空気孔５ｃからノズル外部に出る。このようにし
て噴出孔５ｂからの燃料ガスと空気の混合ガスの噴出速
度が急激に低下するため、噴出孔５ｂの予熱火炎は、ノ
ズル５の周囲を流れる空気流により吹き消されることと
なる。

【００３９】予熱火炎が消された状態となるので、ノズ
ル５からの燃料ガスと空気との混合気体は、予熱火炎拡
散部１０を通りながら温度を摂氏２００度以上に高めら
れ、燃焼部１１の触媒部材１１ａに到達し、そこで触媒
燃焼され、炭酸ガスと水蒸気の排気ガスとなり触媒部材
１１ａの下流へと排出される。燃焼部１１で触媒燃焼が
一端始まると触媒部材１１ａは赤熱され、この輻射熱に
より後続の混合ガスが順次予熱され、燃焼部１１での触
媒燃焼が維持継続される。

【００４０】一方、噴出孔５ｂには予熱火炎がないの
で、第２の温度センサ２３の温度は徐々に低下し、温度
センサ部２３ａ及び小径ロッド２３ｂは初期位置に復帰
する。燃料ガスは、再びノズル５の細小孔５ｄから所定
の流路で噴出されるようになる。

【００４１】送風部４からの送風空気は、一部が予混合
風洞９内に導かれるが、多くは予混合風洞９と遮蔽部１
２の中空円筒部１２ａとで囲まれた空間部分を通過す
る。この予混合風洞９の外部を通過した空気は、中空テ
ーパ円筒部１２ｂにより進路を中心側へ変更され、燃焼
部１１を通過してきた摂氏数百度の排気ガスと攪拌混合
され、摂氏１００度前後の適温の熱風になって吐き出し
口２８から排出される。このようにして定常燃焼が継続
される。

【００４２】次に定常燃焼時の温度制御について説明す
る。定常燃焼時の燃焼部１１の温度検知は第３の温度セ
ンサ２４で行われる。燃焼部１１の燃焼は、触媒部材保
持枠１１ｂを通して、第３の温度センサ２４に伝達され
る。第３の温度センサ２４は、低膨張板片２４ａと高膨
張板片２４ｂとからなっているので、両膨張板片の伸縮
量の差が、燃料ガス量の制御リンク１６の端部１６ａに
対向した高膨張板片２４ｂの端部２４ｃの移動量となっ
て現れる。

【００４３】燃焼部１１の温度が定常時により上昇した
場合には、第３の温度センサ２４の端部２４ｃは、燃料
ガス量の制御リンク１６の端部１６ａを時計回り方向に
押し戻すように作用し、そのためガスバルブ６ａが閉塞
する方向へ動かされ、その結果燃料ガス量の供給が低減
されるために、燃焼温度が下げられる。

【００４４】燃焼部１１の温度が定常時より低下した場
合、第３の温度センサ２４の端部２４ｃは、燃料ガス量
の制御リンク１６の端部１６ａから離れる方向に動くた
めに、燃料ガス量の制御リンク１６はバルブ閉塞バネ６
ｂの反力により、反時計回り方向に回転されられ、ガス
バルブ６ａがやや開かれ、その結果燃料ガス量の供給が
増加されるために、燃焼温度が上昇させられる。以上の
ようにして定常燃焼時の温度制御が行われる。

【００４５】次に安全機構の動作について説明する。ま
ず電池切れの場合の安全機構について説明する。電池が
切れた状態のまま触媒燃焼が継続されると、送風の無い
状態で触媒燃焼されるので、不完全燃焼を引き起こした
り、燃焼部１１周辺が高温になり安全上好ましくないも
のである。

【００４６】電磁石装置１４の可動鉄片１４ａは、通常
は、電磁石本体１４ｂに吸着保持されているが、電源部
３の電池残量が一定量より下回った場合に、吸着保持力
が、復帰バネ１４ｄの反力以下になるため、可動鉄片１
４ａの自由端１４ｃが電磁石本体１４ｃから離れる方向
に動き、その結果、自由端１４ａは第１の温度センサ１
３の自由端１３ｃに当接し、自由端１３ｃがラッチリン
ク１７方向へ移動することを妨げる。このため使用開始
時に電池残量が無い場合には、前述の始動操作を行って
も、ラッチリンク１７が第１の温度センサ１３の孔１３
ｂにラッチ保持されないので、電池を補充しない限り、
始動操作を行うことが出来ないものである。

【００４７】また、定常使用中に電池の残量が無くなっ
た場合には、すでにラッチ保持されているラッチリンク
１７を可動鉄片１４ａの自由端１４ｃが開放することに
なるので、この場合にも直ちに使用が停止できるもので
ある。

【００４８】次に、何らかの理由にて、燃焼部１１が熱
暴走した場合の安全機構について説明する。燃焼部１１
が熱暴走した場合、装置全体が高温となり、直ちに動作
運転を停止しなければならない。

【００４９】第１のセンサ１３は板状のバイメタルであ
り、周囲温度が上昇すると、自由端１３ｃがラッチリン
ク１７から遠ざかるように配置されており、従って、燃
焼部１１が熱暴走し、装置内部の温度が異常に上昇し、
自由端１３ｃが前述の方向に大きく変位し、ラッチ保持
されているラッチリンク１７を開放することになるの
で、この場合にも直ちに使用が停止されることになる。

【００５０】次に、定常燃焼している状態からの通常の
使用終了方法について説明する。操作子１８を再度押し
込むと、爪車１５が所定量回転し、爪１５ｂが第１の温
度センサ１３を押し上げるために、前述と同様に、ラッ
チ保持されているラッチリンク１７を開放することにな
るので、この場合にも直ちに使用が停止される。実際の
応用商品では、停止前に冷風の送風モードを経た後で停
止するものが好ましいものである。

【００５１】

【発明の効果】本発明の触媒燃焼装置は、予熱火炎拡散
部を設置したので、触媒燃焼部分の触媒部材の部分的劣
化を引き起こすことなく、また未燃のガス成分を排気す
ることなく、始動及び定常の触媒燃焼を行うことができ
るものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の触媒燃焼装置の一実施例を示す横断面
図である。

【図２】図１のＡ−Ａ部分縦断面図である。

【図３】図１のＢ−Ｂ部分縦断面図である。

【図４】図１の実施例の分解斜視図である。

【図５】本発明の定常燃焼状態を示す燃料ガス量の制御
リンクとラッチリンク部分を拡大した動作状態図であ
る。

【図６】本発明の予熱燃焼状態を示す第２の温度センサ
部分を拡大した動作状態図である。

【符号の説明】

１ ヘアードライヤ本体 ２ ガスボンベ ３ 電源部 ４ 送風部 ５ ノズル ６ バルブユニット ７ 中継パイプ ８ 着火部 ９ 予混合風洞 １０ 予熱火炎拡散部 １１ 燃焼部 １２ 遮蔽部 １３ 第１の温度センサ １４ 電磁石 １５ 爪車 １６ 制御リンク １７ ラッチリンク １８ 操作子 １９ 復帰バネ ２０ 復帰バネ ２１ ピン ２２ 基台 ２３ 第２の温度センサ ２４ 第３の温度センサ ２５ 回路部 ２６ 吸い込み口 ２７ 予熱予混合部 ２８ 吐き出し口

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岡田 浩明 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工 株式会社内 (72)発明者 松下 英敏 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工 株式会社内 (56)参考文献 特開 平５−231622（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−137614（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−137612（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−247409（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−41559（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−41512（ＪＰ，Ａ) 特公 平２−20885（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F23D 14/18 F23D 14/28 F23D 11/40 A45D 20/06

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ガスタンクからの燃料ガスを噴出するノ
   ズルと、空気を送風する送風部と、燃料ガスと空気との
   混合気体をつくり混合気体を所定温度まで加熱する予熱
   予混合部と、予熱予混合部内で混合気体に点火すること
   によりノズル前方に噴出する予熱火炎を発生させる着火
   用電極と、予熱火炎の残熱により暖められた混合気体を
   触媒燃焼させる燃焼部とを備えた触媒燃焼装置であっ
   て、 前記予熱予混合部には、前記着火用電極と前記燃焼部と
   の間のガス流路に少なくとも一枚以上の通気性網目板か
   らなる予熱火炎拡散部を混合気体の流れに対向させて設
   置してなることを特徴とする触媒燃焼装置。
2. 【請求項２】 前記予熱火炎拡散部が熱良伝導体である
   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】 前記予熱火炎拡散部が前記ノズルから噴
   出する予熱火炎の外炎が当たる位置に設置されているこ
   とを特徴とする請求項１記載の触媒燃焼装置。