JP3473387B2 - 触媒燃焼装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、燃焼反応熱により
発する放射熱線を有効利用する触媒燃焼装置における、
着火検知手段と、着火時の燃焼特性の向上技術に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】炭化水素を主体とする燃料に対して酸化
活性を有する触媒を用いた触媒燃焼装置は、従来より多
数提案されているが、触媒を活性温度まで昇温させる手
段としては、電気加熱による方法や火炎燃焼で加熱する
方法が知られている。

【０００３】上記従来の機器では、触媒体の連通孔には
燃料のみを供給し、触媒体下流側表面近傍で大気中の酸
素を拡散供給することによって接触酸化させるものでは
露出された触媒体の下流面から、一方燃料と空気の予混
合気を供給して主に触媒体上流表面近傍で接触酸化反応
をさせ、触媒体の連通孔を経て燃焼ガスを放出するもの
においては、触媒体上流面に対向設置された熱線透過窓
を介して上流面から、それぞれ熱線を放射させて加熱や
暖房等の用途に供していた。ところで、着火から定常燃
焼状態に至るには、触媒種および燃料種によって決まる
触媒反応下限温度まで予熱昇温する必要がある。水素や
一酸化炭素等の低温で酸化されやすい燃料成分の場合に
は、触媒体温度が１００℃付近から使用可能であるもの
の、通常家庭で用いられる炭化水素燃料であるプロパ
ン、ブタン、灯油などでは４００℃〜５００℃、天然ガ
スの主成分であるメタンでは６５０℃〜７００℃まで昇
温することが求められる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】触媒体の反応活性が発
揮される温度まで昇温する手段としては、供給される
混合気への点火手段を触媒体の下流面近傍に設置し、下
流面での火炎燃焼から触媒燃焼に移行させる方法、触
媒体の上流側の予混合気導入口近傍に火炎燃焼を行わせ
る部品を設けて、最初はここで火炎を形成させ、触媒体
の温度検知手段で所定温度を検知した時点で、または触
媒体が所定温度まで昇温するに十分な時間をタイマー等
で計測した時点で一旦燃料供給を停止して火炎を消失さ
せ、その後再度燃料供給を再開して触媒燃焼反応を開始
させる方法、もしくは触媒体を電気的に加熱する手段
を設けて、所定温度まで電気加熱により昇温する等の方
法がある。このうち、の、触媒体の下流面での火炎燃
焼から触媒燃焼へ移行させる手段を用いた場合、複雑な
操作や検知、あるいは補助機能部品を必要とせず、多量
の電気入力も必要としないもので、実使用上特に有効な
手段である。

【０００５】その一方で、操作者からは触媒体の下流面
に形成される火炎を確認することが困難であるという課
題があり、また、火炎の有無の確認が困難なので、着火
に失敗もしくは赤熱開始前に失火した場合、未燃焼成分
が排出されるという課題があり、また、上流面が赤熱し
て操作者から視認可能となるまでに１分〜３分程度の時
間を要し、操作者が不安感を抱く可能性があるという課
題があった。

【０００６】さらに、火炎燃焼から触媒燃焼の移行時
に、触媒の加熱が不十分であると、不完全燃焼成分が排
出される可能性があるという課題があった。

【０００７】本発明は、かかる従来の触媒燃焼装置の課
題を解決することを目的とするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の請求項１記載の触媒燃焼装置は、多数の連
通孔を有する触媒体と、前記触媒体に燃料と空気の予混
合気を導入する空間を構成する予混合気室と、前記触媒
体から燃焼ガスを排出する経路を構成する燃焼ガス室と
を少なくとも構成要素とする触媒燃焼装置において、前
記触媒体の下流に設けた点火手段と、前記触媒体の下流
面近傍に赤熱部材とを有し、さらに前記触媒燃焼装置の
前面方向から視認可能な位置に前記赤熱部材を設ける触
媒燃焼装置を構成したものである。

【０００９】また、本発明の請求項２記載の触媒燃焼装
置は、前記赤熱部材を前記触媒体より熱容量の小さいも
のとする請求項１記載の触媒燃焼装置を構成したもので
ある。

【００１０】また、本発明の請求項３記載の触媒燃焼装
置は、前記燃焼ガスを前記触媒燃焼装置の前面側に一部
または全部排出する排出経路を前記燃焼ガス室に連接し
て設け、前記赤熱部材を前記排出経路の排出口を通して
視認可能な位置に設け、前記赤熱部材の赤熱を、前記排
出経路の排出口を通して視認する構成とした請求項１ま
たは２記載の触媒燃焼装置を構成したものである。

【００１１】また、本発明の請求項４記載の触媒燃焼装
置は、前記燃焼ガス室を構成する壁面のうち、前記触媒
燃焼装置の前面側に位置する壁面の少なくとも一部を光
線透過性材料からなる観察窓とした請求項１、２または
３記載の触媒燃焼装置を構成したものである。

【００１２】また、本発明の請求項５記載の触媒燃焼装
置は、前記触媒体は少なくとも一部が上流端から下流端
を透視可能な連通孔を有し、前記赤熱部材を前記上流端
から前記下流端を透視可能な連通孔の前記上流端と前記
下流端を結ぶ延長線上に設け、前記予混合気室の前面側
の少なくとも一部を光線透過性材料からなる透過窓と
し、前記赤熱部材を前記透過窓と前記触媒体とを通して
視認する構成とした請求項１、２または３記載の触媒燃
焼装置を構成したものである。

【００１３】また、本発明の請求項６記載の触媒燃焼装
置は、多数の連通孔を有する熱非良導体からなる基体上
に酸化触媒成分を担持させた触媒体と、前記触媒体に燃
料と空気の予混合気を導入する空間を構成する予混合気
室と、前記予混合気室を構成し、かつ前記触媒体の上流
面に対向する壁面の少なくとも一部に設けられた光線透
過性材料からなる透過窓と、前記触媒体の下流に設けた
点火手段と、前記触媒体から燃焼ガスを排出する経路を
構成する燃焼ガス室と、多数の連通孔を有する熱良導体
からなる基体上に酸化触媒成分を担持させた補助触媒体
とを構成要素とし、前記触媒体の一部を前記補助触媒体
と置換し、もしくは前記触媒体に前記補助触媒体を添装
し、前記透過窓を通じて視認する構成とした触媒燃焼装
置を構成したものである。

【００１４】また、本発明の請求項７記載の触媒燃焼装
置は、多数の連通孔を有する触媒体と、前記触媒体の上
流面に燃料と空気の予混合気を導入する空間を構成する
予混合気室と、前記触媒体から燃焼ガスを排出する経路
を構成する燃焼ガス室と、前記触媒体の下流に設けた赤
熱部材と、前記赤熱部材の下流側に設けた点火手段とを
構成要素とし、前記赤熱部材は熱良導体であり、かつ前
記触媒体より熱容量が小さく、かつ前記予混合気の組成
で定まる消炎距離以下の連通孔を有し、かつ前記触媒体
の下流面近傍の少なくとも一部の空間を覆うような構成
である触媒燃焼装置を構成したものである。

【００１５】また、本発明の請求項８記載の触媒燃焼装
置は、前記赤熱部材が、燃焼ガス流下流側に相当する一
部の空間を覆うような構成である請求項７記載の触媒燃
焼装置を構成したものである。

【００１６】また、本発明の請求項９記載の触媒燃焼装
置は、前記赤熱部材が、前記触媒体下流側の全部の空間
を覆うような構成である請求項７記載の触媒燃焼装置を
構成したものである。

【００１７】

【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。本発明の実施には、多数の
連通孔を有して各種炭化水素燃料への酸化活性を有する
触媒体、耐熱性の熱線透過材料等の他、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、また耐熱性の熱線透過材料として
は、石英ガラスや結晶化ガラス等を用いる。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
ては電気ヒータや放電点火器等を使用し得る。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。

【００１８】（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は燃料タンク、２は燃料の噴出量を制御
する制御バルブ、３は燃料と空気の混合室、４は予混合
気室で、混合室３と予混合室４は混合気噴出口５で連通
されている。６は多数の連通孔を有するセラミックハニ
カムに白金属の貴金属を担持させた触媒体、７は電気ヒ
ータからなる点火器、８は燃焼ガス室である。９は細い
金属線の金網からなる赤熱部材であり、触媒体６の下流
面近接部から燃焼ガス排出口１０に近接する位置まで延
長されて設置されている。さらに、１１は結晶化ガラス
からなる透過窓であり、触媒体６の上流面に対向する位
置に備えられている。

【００１９】次に、図１において本実施の形態の動作と
特性について説明する。燃料タンク１に内蔵される燃料
（ここではイソブタンガスを使用）は、制御バルブ２の
解放によって高圧で放出され、内部にノズルとスロート
を備えた（ここでは図示せず）混合室３内でノズルから
噴出された燃料ガス流で周囲の空気を吸い込みながら混
合され、混合気噴出口５を経て予混合気室４へと供給さ
れる。燃焼開始においては、触媒体６の連通孔を介して
燃焼ガス室８から燃焼ガス排出口１０に至った予混合気
に点火器７への通電により着火される。燃焼ガス排出口
１０近傍で形成された火炎は触媒体６下流面に瞬時に拡
大して形成され、火炎により加熱された赤熱部材９は速
やかに赤熱を開始する。この火炎により加熱された触媒
体６は、下流側表面近傍が最初に昇温してここで触媒燃
焼を開始し、その燃焼熱によってさらに上流側が加熱さ
れることを繰り返して、やがて上流表面（すなわち予混
合気室４に対向する面）の近傍での触媒燃焼へと移行
し、触媒体６の上流側表面が６００〜７００℃に達する
と赤熱を開始する。また、赤熱部材９の赤熱は、触媒体
６での触媒燃焼が活発になる触媒体６の上流側表面の赤
熱開始直前に消滅する。このため、触媒体６下流面での
火炎形成から触媒体６の上流側表面の赤熱開始までほぼ
途切れることなく操作者からの燃焼確認が可能になる。

【００２０】このように赤熱部材９の赤熱を燃焼ガス排
出口１０から直接観察できる構成にすることによって、
瞬時に着火の確認が可能になるとともに、以降も触媒体
６の上流側表面の赤熱開始までほぼ途切れることなく操
作者からの燃焼確認が可能になることから、操作者に不
安感を与えることなく、燃焼の継続が目視確認できる。
さらに、操作者は着火の失敗を速やかに認識して、再着
火または燃料供給の停止等の対応することが可能になる
ことから、未燃焼成分を排出し続ける可能性もなくな
り、確実な着火の認知と非燃焼時の対応が可能となる。

【００２１】（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と同じであるが赤熱部材９の赤熱状態を観察す
るための窓を設置した点が異なる。したがって、この相
違点を中心に説明する。

【００２２】図２は、本発明の他の実施の形態の触媒燃
焼装置の要部断面構成図である。図２において、触媒体
６の下流面近接部から燃焼ガス排出口１０に近接する位
置まで延長されて設置されている赤熱部材９の一部に対
向する位置に結晶化ガラスからなる観察窓１２を設置し
ている。また、赤熱部材９は観察窓１２を通して操作者
から視認可能となる。触媒体６の連通孔を介して燃焼ガ
ス室８に至った予混合気に点火器７への通電により着火
されると、形成された火炎は触媒体６下流面に瞬時に拡
大するとともに、赤熱部材９を加熱する。加熱された赤
熱部材９は速やかに赤熱を開始し、この赤熱状態は触媒
体６での触媒燃焼が活発になる触媒体６の上流側表面の
赤熱開始直前まで継続する。このように触媒体６の上流
側表面の赤熱開始までほぼ途切れることなく観察窓１２
を通して操作者からの燃焼確認が可能になることから、
操作者の不安感または未燃焼成分の排出等の不安全状態
を解消できる。

【００２３】さらに、操作者から赤熱部材９の赤熱状態
を確認するための観察窓１２を設置することによって、
赤熱部材９の設置位置から燃焼ガス排出口１０までの間
に、例えば燃焼ガス−予混合気（または、空気）間の熱
交換器または燃焼ガス中に存在する可能性のある未燃焼
成分や一酸化炭素等を酸化する機能を有する第２触媒体
等を設置しても良く、燃焼装置の構成の自由度が増加す
る。また、赤熱部材９が大気と直接に接触しないことか
ら、燃焼初期において、赤熱状態の赤熱部材９からの放
熱が抑制されるため、触媒体６の上流側表面の赤熱開始
までの時間を短縮することができる。

【００２４】（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と同じであるが触媒体６の連通孔を経て赤熱部
材９の赤熱状態を観察できる構成とした点が異なる。し
たがって、この相違点を中心に説明する。

【００２５】図３は、本発明の他の異なる実施の形態の
触媒燃焼装置の要部断面構成図である。図３において、
セラミックハニカムに酸化触媒成分を担持した触媒体６
の下流面に対向する位置に赤熱部材９を設置している。
また、操作者から触媒体６の連通孔を経て赤熱部材９を
視認できる構成としており、すなわち、連通孔には途中
で曲がる部分はない。予混合気に点火器７への通電によ
り着火された後、触媒体６の下流側面近傍に形成される
火炎により加熱された赤熱部材９は速やかに赤熱を開始
し、以降この赤熱状態は触媒体６の上流側表面の赤熱開
始直前まで継続する。このように触媒体６の上流側表面
の赤熱開始までほぼ途切れることなく触媒体６の開口部
を通して操作者からの燃焼確認が可能になる。

【００２６】さらに、赤熱部材９を触媒体６の下流面に
対向する位置に設置することにより、燃焼初期におい
て、触媒体６は下流側面近傍に形成される火炎による加
熱に加えて、赤熱状態にある（温度８００〜９００℃）
の赤熱部材９からの放射熱によっても加熱されることか
ら、より短時間で触媒体６の下流側表面近傍での触媒燃
焼へと移行し、さらには触媒体６の上流側表面の赤熱開
始までの時間を短縮することにも繋がる。

【００２７】（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１と類似であるが熱良導体からなる小熱容量の補
助触媒体を熱非良導体からなる触媒体６の一部と置換し
て嵌合設置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。

【００２８】図４は、本発明の他の異なる実施の形態の
触媒燃焼装置の要部断面図である。図４において、セラ
ミックハニカムに酸化活性成分を担持させた熱非良導体
の触媒体６の一部に鉄−クロム−アルミ系の金属ハニカ
ムに酸化触媒成分を担持した補助触媒体１３を設置して
いる。

【００２９】次に、本実施の形態の動作について説明す
る。触媒体６の連通孔を介して燃焼ガス室８に至った予
混合気に点火器７への通電で着火され、触媒体６と補助
触媒体１３の下流側（すなわち燃焼ガス室８側）近傍で
火炎燃焼を開始する。形成された火炎により加熱された
触媒体６と補助触媒体１３は、下流側表面近傍が最初に
昇温してここで触媒燃焼を開始し、その燃焼熱によって
さらに上流側が加熱されることを繰り返して、やがて上
流面（すなわち予混合気室５に対向する面）の表面近傍
での触媒燃焼へと移行する。さらに上流面の表面近傍の
昇温が進み、上流側表面が６００〜７００℃に達すると
赤熱を開始し、やがて定常燃焼となる。

【００３０】ここで、補助触媒体１３の熱容量が小さい
ことから、火炎での加熱により周囲に設置された触媒体
６よりも先に補助触媒体１３の下流側表面近傍が触媒燃
焼の開始可能な温度に達する。さらに、補助触媒体１３
は熱良導体であることから、下流側表面近傍で開始され
た触媒燃焼による燃焼熱の上流側への伝導速度も速く、
周囲に設置された熱非良導体からなる触媒体６よりも短
時間で補助触媒体１３は上流面の表面近傍での触媒燃焼
へと移行する。このように、火炎燃焼開始後、極めて短
い時間内に着火−赤熱開始の確認が可能であることか
ら、触媒体全体が熱非良導体のセラミック等により構成
される場合に生じる操作者の不安感または未燃焼成分の
排出等の不安全状態を解消できる。なおここで、補助触
媒体１３の少なくとも一部に上流端より下流端を透視可
能である連通孔を有する場合には、下流側表面近傍での
触媒燃焼開始直後に赤熱を確認できるため、さらに大き
な効果の得られるものとなる。

【００３１】（実施の形態５）本発明の第５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、消炎直径以下の開口部を有す
る赤熱部材で、触媒体の下流側表面の一部を被覆した
点、特に燃焼ガス流下流側に相当する一部の空間を被覆
した点が異なる。したがって、この相違点を中心にして
説明する。

【００３２】図５は、本発明の他の異なる実施の形態の
触媒燃焼装置の要部断面図である。図５において、セラ
ミックハニカムに酸化触媒成分を担持した触媒体６の下
流側表面の一部を、熱容量が小さく、熱良導体であり、
かつ消炎直径以下の開口部を有する金属線材により構成
された赤熱部材９で完全に被覆している。

【００３３】次に、本実施の形態の動作について説明す
る。触媒体６の連通孔を介して燃焼ガス室８に至った予
混合気に点火器７への通電で着火される。火炎は瞬時に
拡大して形成され、赤熱部材９で被覆されている部分６
ａでは赤熱部材９の触媒体６下流面と反対側の表面近傍
で、また被覆されていない部分６ｂでは触媒体６の下流
側（すなわち燃焼ガス室８側）近傍で火炎燃焼を開始す
るとともに、火炎により加熱された赤熱部材９は速やか
に赤熱を開始する。触媒体６の下流側表面近傍は、赤熱
部材９で被覆された部分６ａでは火炎の加熱により赤熱
した赤熱部材９からの放射熱によって、また赤熱部材９
で被覆されていない部分６ｂでは直接火炎によって各々
加熱される。赤熱部材９で被覆されていない部分６ｂ、
すなわち触媒体６の下流表面近傍のうち火炎により直接
加熱されている部分において、先に昇温して触媒燃焼に
移行し、上流側表面が６００〜７００℃に達するとわず
かに赤熱を開始する。また、赤熱部材９の赤熱状態は上
流側表面の赤熱開始後まで継続する。さらに、触媒体６
の赤熱部材９で被覆された部分６ａの上流側表面も同様
の過程を経て赤熱を開始する。

【００３４】このように、触媒体６の下流側表面の一部
を、消炎直径以下の開口部を有する赤熱部材９で完全に
被覆する構成にすることによって、瞬時に着火の確認が
可能になるとともに、以降も触媒体６の上流側表面の赤
熱開始まで常に操作者からの燃焼確認が可能になること
から、操作者に不安感を与えることはない。さらに、操
作者は着火の失敗または赤熱開始前の失火を速やかに認
識して、再着火または燃料供給の停止等の対応すること
が可能になることから、未燃焼成分を排出し続ける可能
性もなくなる。

【００３５】なお、赤熱部材９で被覆された部分６ａと
被覆されていない部分６ｂとの間では、触媒燃焼への移
行時期にずれが生じるため、被覆されていない部分６ｂ
の触媒燃焼への移行時に、被覆された部分６ａでは火炎
燃焼を継続している。このため、本実施の形態のように
特に触媒体６の燃焼ガス流下流側に相当する一部の空間
を被覆することにより、被覆されていない部分６ｂから
排出される未燃焼成分や一酸化炭素等は、被覆された部
分６ａの下流面近傍にある赤熱部材９で保持される火炎
中を通過する際に酸化されて、減少する。また、下流側
面全体を被覆した場合と同様に、被覆された部分６ａは
赤熱部材９からの放射加熱によって均一な温度分布を保
持しつつ昇温するため、未燃焼成分や一酸化炭素等の排
出量を低減することが可能になる。このように燃焼初期
においてもクリーンな燃焼特性を有する燃焼装置を提供
し得るものである。

【００３６】（実施の形態６）本発明の第６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５と類似であるが、触媒体６の下流側表面を、消
炎直径以下の開口部を有し、熱良導体であり、触媒体よ
り熱容量の小さい赤熱部材９で完全に被覆した点が異な
る。したがって、この相違点を中心にして説明する。

【００３７】図６は、本発明の他の異なる実施の形態の
触媒燃焼装置の要部断面図である。図６において、セラ
ミックハニカムに酸化触媒成分を担持した触媒体６の下
流側全表面を、金属線材により構成され、かつ消炎直径
以下の開口部を有する赤熱部材９で完全に被覆してい
る。

【００３８】次に、本実施の形態の動作について説明す
る。触媒体６の連通孔を介して燃焼ガス室８に至った予
混合気に点火器７への通電で着火される。火炎は瞬時に
拡大して形成され、赤熱部材９の下流の表面近傍で火炎
燃焼を開始するとともに、火炎により加熱された赤熱部
材９は速やかに赤熱を開始する。赤熱部材９は、熱容量
が小さく、熱良導体からなるため、火炎の着火とともに
迅速に赤熱を開始し、ほぼ均一な温度分布を有する。そ
して、開口部が消炎直径以下であるため、火炎はここよ
り上流側、すなわち触媒体６の方へは伝播しない。触媒
体６の下流側表面近傍は、赤熱部材９からの放射熱によ
って加熱される。下流側表面近傍が最初に昇温してここ
で触媒燃焼を開始し、その燃焼熱によってさらに上流側
が加熱されることを繰り返して、やがて触媒体６の上流
面（すなわち予混合気室５に対向する面）の表面近傍で
の触媒燃焼へと移行し、定常燃焼となる。触媒体６の赤
熱開始直前に赤熱部材９での火炎は消滅し、赤熱部材９
の赤熱は消滅する。

【００３９】赤熱部材９は均一な温度分布を有するた
め、触媒体６の下流面を均等に加熱することができる。
したがって、火炎燃焼から触媒燃焼への移行時におい
て、局所的な低温領域の存在によって未燃焼成分や一酸
化炭素等の排出量の増加を招く可能性があるが、本実施
の形態では触媒体６もほぼ均一な温度分布を保持しつつ
昇温するため、未燃焼成分や一酸化炭素等の排出量を低
減することが可能になる。このため、クリーンな燃焼特
性が要求される屋内排気型の触媒燃焼装置としても極め
て有効なものとなる。

【００４０】また、着火直後から触媒体６の上流側表面
が赤熱を開始するまで、ほぼ途切れることなく赤熱部材
９の赤熱を触媒体６の開口部を通して観察もできるもの
であり、操作者に不安感を与えることもなく、さらに、
未燃焼成分を排出し続ける可能性もなくなる。

【００４１】以上、（実施の形態１）から（実施の形態
６）で、本発明を燃料タンクを用いた気体燃料の燃焼器
に実施した形態で説明したが、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。

【００４２】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。都市ガスのような低圧供給のガ
ス燃料の場合には、必要に応じて送風ファンのような空
気供給手段が付加され、また液体燃料を使用する場合に
は、予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。

【００４３】触媒体の担体にはセラミックハニカムを用
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
セラミックや金属の焼結体、金属ハニカムや金属不織
布、セラミック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
よく、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。

【００４４】また、多数の連通孔を有する触媒体とし
て、（実施の形態１）から（実施の形態４）では、触媒
体６としてセラミックからなるハニカムを用いている
が、少なくとも一部に上流端より下流端が透視可能な連
通孔を有する形状であれば、いずれも上流側から赤熱部
材９の赤熱が視認されるから、ハニカムに限るものでな
く、例えば平板により流路を形成する積層構成物等でも
良い。

【００４５】また、点火手段としては電気ヒータを用い
た触媒体下流での直接着火方式を用いているが、火炎燃
焼を開始させる点火器としては、圧電着火器を用いるの
も無電源機器を完成させるに有効な手段である。

【００４６】また、観察窓として、（実施の形態２）で
は、結晶化ガラスからなる観察窓１２を用いているが、
例えば石英ガラスや雲母板等を使用しても良く、耐熱性
を有しかつ可視光の透過性能の良好な材料であれば、上
記効果を損なうものではない。また、可視光を透過して
熱線を反射する性能を有する、例えば酸化錫やＩＴＯ
（ＩｎとＳｎの複合酸化物）等の被膜を観察窓１２の少
なくとも一方の表面に形成した場合、赤熱状態の赤熱部
材９から放射される熱の一部が還流されるため、赤熱部
材９からの放熱の抑制効果はさらに大きく、触媒体６の
上流側表面の赤熱開始までの時間をさらに短縮すること
も可能になる。

【００４７】また、補助触媒体として、（実施の形態
４）では、鉄−クロム−アルミ系金属からなるハニカム
を補助触媒体１３として設置しているが、熱伝導性の良
い材料であれば金属に限るものでなく、例えば良熱伝導
性のセラミックのＳｉＣ等からなるハニカム等でも良
く、また形状もハニカム構造に限るものでなく、発泡体
や金網やエクスパンドメタル、パンチングメタル等の平
板を多層に並べた積層構成物でも良く、いずれも上記効
果を損なうものではない。また、補助触媒体１３をセラ
ミックハニカムの一部に嵌合設置しているが、触媒体と
補助触媒体が同時に見えるように近接部に添装して設置
しても同様の効果が得られるものである。

【００４８】また、赤熱部材として、（実施の形態
５）、（実施の形態６）では、細い金属線の金網からな
る赤熱部材９を用いているが、例えばエクスパンドメタ
ルや、高開口率のパンチングメタル、金属繊維の編組体
等を使用しても良く、熱良導体でありかつ熱容量の小さ
い構成材料であれば、触媒体６を均等に加熱するという
効果は得られるものである。

【００４９】また、（実施の形態１）から（実施の形態
６）で説明したように、多数の連通孔を有する触媒体を
通過した燃料と空気の混合気を、触媒体の下流に備えら
れた点火手段により触媒体の下流で着火させる触媒燃焼
装置において、形成された火炎により触媒体の下流面近
傍に設置された赤熱部材を加熱して赤熱させ、触媒燃焼
装置の前面方向から赤熱部材の赤熱状態を視認する触媒
燃焼装置の着火確認方法は、操作者の不安感を与えるこ
となく触媒燃焼装置の着火確認ができるものであり、着
火の失敗に加えて赤熱開始前の失火を速やかに認識し
て、再着火または燃料供給の停止等の対応することが可
能になることから、未燃焼成分を排出し続ける可能性も
なくなり、安全性の高い触媒燃焼装置の着火確認方法を
提供できるものである。

【００５０】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明は、触
媒体の下流面での火炎燃焼から触媒燃焼に移行させる方
式に係る発明であり、触媒体の下流側近傍に熱容量の小
さい赤熱部材を設置し、その赤熱部材を燃焼ガスの排出
口や、別途設置された観察窓や、触媒体の開口部を通し
て視認可能な構成にすることにより、瞬時に着火の確認
が可能になるとともに、触媒燃焼に移行して上流側表面
の赤熱が開始されるまでほぼ途切れることなく操作者か
らの燃焼確認が可能になるので、操作者に不安感を与え
ることもなくなるという効果が得られる。さらに、着火
の失敗を速やかに認識して、再着火または燃料供給の停
止等の対応することが可能になることから、未燃焼成分
を排出し続ける可能性もなくなり、安全性の高い燃焼装
置を提供できるという効果が得られる。

【００５１】また、セラミック等の熱非良導体からなる
触媒体の一部を金属等の熱良導体からなる補助触媒体と
置き換える、あるいは、触媒体に補助触媒体を添装する
ことにより、着火から触媒体の上流側表面の赤熱開始
（ここでは、補助触媒体の上流側表面の赤熱開始）まで
の時間を短縮することが可能になり、極めて立上がり時
の視認特性の良好な触媒燃焼装置を提供できるという効
果が得られる。

【００５２】さらに、消炎距離以下の直径の連通孔を有
する熱良導体からなる小熱容量の赤熱部材で触媒体の下
流側表面の少なくとも一部の空間を被覆することによ
り、着火から上流側表面の赤熱開始まで常に触媒体の開
口部を介して操作者からの燃焼確認が可能になることか
ら、操作者に不安感を与えることがなくなるという効果
が得られる。さらに、着火の失敗に加えて赤熱開始前の
失火を速やかに認識して、再着火または燃料供給の停止
等の対応することが可能になることから、未燃焼成分を
排出し続ける可能性もなくなり、安全性の高い燃焼装置
を提供できるという効果が得られる。

【００５３】また、触媒体下流側の燃焼ガス下流側に相
当する一部の空間を赤熱部材で被覆する場合には、火炎
燃焼から触媒燃焼への移行時期のずれを利用して、燃焼
ガスの未燃焼成分や一酸化炭素等の排出量を低減するこ
とが可能となり、燃焼初期にもクリーンな燃焼特性を有
する燃焼装置を提供できるという効果が得られる。

【００５４】また、触媒体の下流側表面全体を赤熱部材
で被覆する場合には、赤熱部材からの均一な放射加熱に
よって、燃焼ガスの未燃焼成分や一酸化炭素等の排出量
を低減することが可能となり、燃焼初期にもクリーンな
燃焼特性を有する燃焼装置を提供できるという効果が得
られる。

【００５５】また、多数の連通孔を有する触媒体を通過
した燃料と空気の混合気を、触媒体の下流に備えられた
点火手段により触媒体の下流で着火させる触媒燃焼装置
において、形成された火炎により触媒体の下流面近傍に
設置された赤熱部材を加熱して赤熱させ、触媒燃焼装置
の前面方向から赤熱部材の赤熱状態を視認する触媒燃焼
装置の着火確認方法は、操作者の不安感を与えることな
く触媒燃焼装置の着火確認ができるものであり、着火の
失敗に加えて赤熱開始前の失火を速やかに認識して、再
着火または燃料供給の停止等の対応することが可能にな
ることから、未燃焼成分を排出し続ける可能性もなくな
り、安全性の高い触媒燃焼装置の着火確認方法を提供で
きるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態である触媒燃焼装置の部
分断面構成図

【図２】本発明の他の実施の形態である触媒燃焼装置の
要部断面構成図

【図３】本発明の他の異なる実施の形態である触媒燃焼
装置の要部断面構成図

【図４】本発明の他の異なる実施の形態である触媒燃焼
装置の要部断面構成図

【図５】本発明の他の異なる実施の形態である触媒燃焼
装置の要部断面構成図

【図６】本発明の他の異なる実施の形態である触媒燃焼
装置の要部断面構成図

【符号の説明】

１ 燃料タンク ２ 制御バルブ ３ 混合室 ４ 予混合気室 ５ 混合気噴出口 ６ 触媒体 ６ａ 赤熱部材９で被覆されている触媒体 ６ｂ 赤熱部材９で被覆されていない触媒体 ７ 点火器 ８ 燃焼ガス室 ９ 赤熱部材 １０ 燃焼ガス排出口 １１ 透過窓 １２ 観察窓 １３ 補助触媒体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田口 清 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 藤田 重彦 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭60−17615（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−194226（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−197719（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−110114（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F23M 11/04 F23D 11/40 F23D 14/18 F23N 5/26 101

Claims (9)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】多数の連通孔を有する触媒体と、前記触媒
   体に燃料と空気の予混合気を導入する空間を構成する予
   混合気室と、前記触媒体から燃焼ガスを排出する経路を
   構成する燃焼ガス室とを少なくとも構成要素とする触媒
   燃焼装置において、前記触媒体の下流に設けた点火手段
   と、前記触媒体の下流面近傍に赤熱部材とを有し、さら
   に前記触媒燃焼装置の前面方向から視認可能な位置に前
   記赤熱部材を設ける触媒燃焼装置。
2. 【請求項２】前記赤熱部材を前記触媒体より熱容量の小
   さいものとする請求項１記載の触媒燃焼装置。
3. 【請求項３】前記燃焼ガスを前記触媒燃焼装置の前面側
   に一部または全部排出する排出経路を前記燃焼ガス室に
   連接して設け、前記赤熱部材を前記排出経路の排出口を
   通して視認可能な位置に設け、前記赤熱部材の赤熱を、
   前記排出経路の排出口を通して視認する構成とした請求
   項１または２記載の触媒燃焼装置。
4. 【請求項４】前記燃焼ガス室を構成する壁面のうち、前
   記触媒燃焼装置の前面側に位置する壁面の少なくとも一
   部を光線透過性材料からなる観察窓とした請求項１、２
   または３記載の触媒燃焼装置。
5. 【請求項５】前記触媒体は少なくとも一部が上流端から
   下流端を透視可能な連通孔を有し、前記赤熱部材を前記
   上流端から前記下流端を透視可能な連通孔の前記上流端
   と前記下流端を結ぶ延長線上に設け、前記予混合気室の
   前面側の少なくとも一部を光線透過性材料からなる透過
   窓とし、前記赤熱部材を前記透過窓と前記触媒体とを通
   して視認する構成とした請求項１、２または３記載の触
   媒燃焼装置。
6. 【請求項６】多数の連通孔を有する熱非良導体からなる
   基体上に酸化触媒成分を担持させた触媒体と、前記触媒
   体に燃料と空気の予混合気を導入する空間を構成する予
   混合気室と、前記予混合気室を構成し、かつ前記触媒体
   の上流面に対向する壁面の少なくとも一部に設けられた
   光線透過性材料からなる透過窓と、前記触媒体の下流に
   設けた点火手段と、前記触媒体から燃焼ガスを排出する
   経路を構成する燃焼ガス室と、多数の連通孔を有する熱
   良導体からなる基体上に酸化触媒成分を担持させた補助
   触媒体とを構成要素とし、前記触媒体の一部を前記補助
   触媒体と置換し、もしくは前記触媒体に前記補助触媒体
   を添装し、前記透過窓を通じて視認する構成とした触媒
   燃焼装置。
7. 【請求項７】多数の連通孔を有する触媒体と、前記触媒
   体の上流面に燃料と空気の予混合気を導入する空間を構
   成する予混合気室と、前記触媒体から燃焼ガスを排出す
   る経路を構成する燃焼ガス室と、前記触媒体の下流に設
   けた赤熱部材と、前記赤熱部材の下流側に設けた点火手
   段とを構成要素とし、前記赤熱部材は熱良導体であり、
   かつ前記触媒体より熱容量が小さく、かつ前記予混合気
   の組成で定まる消炎距離以下の連通孔を有し、かつ前記
   触媒体の下流面近傍の少なくとも一部の空間を覆うよう
   な構成である触媒燃焼装置。
8. 【請求項８】前記赤熱部材が、燃焼ガス流下流側に相当
   する一部の空間を覆うような構成である請求項７記載の
   触媒燃焼装置。
9. 【請求項９】前記赤熱部材が、前記触媒体下流側の全部
   の空間を覆うような構成である請求項７記載の触媒燃焼
   装置。