JP3843599B2 - 触媒燃焼装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液化燃料ガスを触媒燃焼させて、その熱を利用する携帯に便利な触媒燃焼装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の触媒燃焼装置は図８に示す構成となっていた。以下、その構成について説明する。
【０００３】
図に示すように、触媒１は熱伝導性の良好な材料で形成したケース２の内面に固定している。ケース２に設けた排気孔３と触媒１との間のケース２の内面にセラミックなどの電気絶縁体４を設け、この電気絶縁体４には着火時に火花を飛ばして触媒１に着火する放電電極５を設けて触媒燃焼部６を構成している。
【０００４】
感温フェライト７は、磁気的特性が急激に変化するキューリ点を持ち、リング状に形成して外殻８に固定している。磁石９は、外殻８の内面に所定の隙間１０を介して感温フェライト７に対向して設け、感温フェライト７を吸引するもので、感温フェライト７と反対側の面に弁部材１１を固定している。ばね１２は磁石９を感温フェライト７より離反する方向に付勢している。
【０００５】
弁体１３は、弁部材１１に対向して弁ポート１４を設けて弁１５を形成するとともに、弁ポート１４と反対側の位置に気化燃料ガスを触媒１に向けて噴出するノズル１６を設けている。
【０００６】
感温フェライト７、外殻８、磁石９、弁部材１１、ばね１２、弁体１３等で触媒燃焼部６の燃焼温度を制御する温度制御部１７を構成し、外殻８をケース２の一端の内面に圧入固定している。１８は燃料ガス供給口である。また、触媒１とノズル１６との間には空気を取り入れる孔１９を設けている。
【０００７】
上記構成において動作を説明すると、燃料ガス供給口１８より燃料ガスを供給すると、燃料ガスは感温フェライト７の中央部を通り、感温フェライト７と磁石９の隙間から、磁石９と外殻８との隙間１０を通過して、弁ポート１４に至りノズル１６より吹き出す。この時、燃料ガスの流速により孔１９から空気が引きこまれて燃料ガスと空気の混合気となり触媒１に供給される。
【０００８】
そして、放電電極５より火花を飛ばすことにより、触媒１の放電電極５側に火炎を生じる。生じた火炎により触媒１は加熱され、やがて触媒燃焼を開始する。触媒１が触媒燃焼を開始することにより、火炎には排気ガスしか来なくなり、自然に消滅する。触媒燃焼によりケース２が加熱され、その熱は外殻８も加熱する。
【０００９】
外殻８が加熱されることによって、外殻８に固定された感温フェライト７を加熱し、感温フェライト７の温度が組成によって決まるキューリ点に達すると、磁石９は感温フェライト７に吸着できなくなり、ばね１２により感温フェライト７から離され、弁部材１１が弁体１３側へ移動して弁ポート１４を塞ぐ。これにより、燃料ガスは触媒１に供給されなくなり、温度が低下する。
【００１０】
感温フェライト７の温度が低下すると、磁石９は再び感温フェライト７を吸着し、弁ポート１４を開き燃料ガスを供給する。この燃料ガスが供給されたとき、触媒１の温度が触媒燃焼を継続する温度より低くなければ、燃料ガスが供給されると再び触媒燃焼を開始する。この作用を繰り返すことで、ケース２の温度を一定に保つことができる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
このような従来の構成では、触媒燃焼を継続させるためには、燃料ガスが触媒１に供給されなくなった後、再度燃料ガスが供給されたときの触媒１の温度が触媒燃焼を継続する温度より低くならないことが必須要件であり、この要件を満足させるために、感温フェライト７のキューリ点を高く設定する必要があり、温度制御の設定温度を低く設定することができなかった。
【００１２】
そこで、あえて低い温度で温度制御する場合は、燃料ガスが触媒１に供給されなくなった後、再度燃料ガスが供給されたときの触媒１の温度が触媒燃焼を継続する温度より低くなっているため、使用者は、そのたびにスイッチ（図示せず）を操作して放電電極５から火花を飛ばし、触媒１の放電電極５側に火炎を生じさせなければならず、使い勝手が悪くなるという問題があった。
【００１３】
本発明は上記従来の課題を解決するもので、燃焼部の温度が所定の温度よりも低いときは着火部を動作させて再着火して触媒を再度加熱することにより、低い温度でも温度制御できるようにすることを目的としている。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するために、燃料調節部により燃料ガスと空気を酸化反応させて熱を発生させる燃焼部への燃料ガスの供給を制御し、この燃料調節部からの燃料ガスに着火部により着火し、燃焼部の温度を温度検知部により検知する。この温度検知部の出力信号を制御部に入力し、燃料調節部と着火部を制御するよう構成し、制御部は、燃焼部の温度が触媒燃焼する温度よりも低いときは着火部を動作させるとともに、前記着火部を所定時間動作させ、燃焼部の温度上昇を検知しないとき、再度着火部を動作させるよう構成したものである。
【００１５】
これにより、燃焼部の温度が所定の温度よりも低いときは着火部を動作させて再着火して触媒を再度加熱することにより、低い温度でも温度制御することができる。また、電源部の消費電力を抑えて機器の使用時間を長くすることができるとともに、確実に着火動作をさせることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の発明は、燃料ガスと空気を酸化反応させて熱を発生させる燃焼部と、前記燃焼部の温度を検知する温度検知部と、前記燃焼部への燃料ガスの供給を制御する燃料調節部と、前記燃料調節部からの燃料ガスに着火する着火部と、前記温度検知部の出力信号を入力し前記燃料調節部と前記着火部を制御する制御部と、前記燃料調節部と前記着火部と前記制御部と前記温度検知部に電源を供給する電源部とを備え、前記制御部は、前記燃焼部の温度が触媒燃焼する温度よりも低いときは前記着火部を動作させるとともに、前記着火部を所定時間動作させ、燃焼部の温度上昇を検知しないとき、再度着火部を動作させるよう構成したものであり、燃焼部の温度が触媒燃焼する温度よりも低いときは着火部を動作させて再着火し、触媒を再度加熱することにより、低い温度でも温度制御することができる。また、電源部の消費電力を抑えて機器の使用時間を長くすることができるとともに、確実に着火動作をさせることができる。
【００１７】
請求項２に記載の発明は、上記請求項１に記載の発明において、制御部は、燃焼部の温度上昇を検知すると着火部の動作を停止させるよう構成したものであり、電源部の消費電力を抑えて機器の使用時間を長くすることができる。
【００１８】
請求項３に記載の発明は、上記請求項１または２記載の発明において、制御部は、着火部が動作して所定の時間経過後も燃焼部の温度上昇を検知しないときは、燃料調節部を一旦オフし再度オンしてから前記着火部を動作させるよう構成したものであり、燃料調節部のひっかかり等で正常にオン・オフができていないときに、一連の動作をさせてオン・オフの状態を変えることにより正常な状態に戻すことができる。
【００１９】
請求項４に記載の発明は、上記請求項１〜３に記載の発明において、電源部の電圧を検知する電圧検知部を備え、制御部は、前記電源部の電圧によって着火部の動作時間を変更するよう構成したものであり、電源部の消費電力をさらに抑えて機器の使用時間を長くすることができる。
【００２０】
請求項５に記載の発明は、上記請求項１または３に記載の発明において、制御部は、少なくとも１回放電させるのに必要な時間着火部を動作させるよう構成したものであり、電源部の消費電力を抑えて機器の使用時間を長くすることができる。
【００２１】
【実施例】
以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら説明する。
【００２２】
（実施例１）
図１は、本実施例の主要な構成を示すブロック回路図、図２は、触媒燃焼装置を衣類等に装着し、触媒燃焼により発生する熱を利用したものである。
【００２３】
図１および図２に示すように、燃焼部２１は、燃焼用触媒（図示せず）を用い、燃料タンク２２より送られてくる燃料ガスと空気の混合ガスを酸化反応させて熱を発生させる。燃料調節部２３は電磁弁等で構成し、燃料タンク２２からの燃料ガスを燃焼部２１へ供給したり、あるいは遮断するものである。着火部２４は高電圧放電により火花を発生させ、燃料ガスに着火させるものである。
【００２４】
着火部２４は燃料ガスに着火させて火炎が発生すると動作は不要となる。発生した火炎は燃焼用触媒を加熱し、その後は触媒燃焼に移行する。触媒燃焼に移行すると、着火部２４に流入するガスは排気ガスとなり、火炎は消える。温度検知部２５は、燃焼部２１の温度を検知し、その検知出力を制御部２６へ入力する。温度設定部２７は、あらかじめ制御部２６に持たせた複数の温度制御レベルのうち希望の温度制御レベルを設定するものである。
【００２５】
制御部２６は温度検知部２５の出力と、温度設定部２７で設定された温度制御レベルとを比較し、その比較出力を燃料調節部２３に出力し、燃焼部２１を希望の温度で温度制御する。電源部２８は電池等を用い、制御部２６、着火部２４、燃料調節部２３、温度検知部２５、温度設定部２７を動作させている。
【００２６】
加熱シート２９は、熱伝導のよい金属箔や金属メッシュ、熱伝導繊維などの熱伝導性材料によって構成し、燃焼部２１を固着し、燃焼部２１により加熱される。
【００２７】
上記構成において図３を参照しながら動作を説明する。燃焼部２１の平均温度をＴ１で温度制御する場合、温度設定部２７により燃料調節部２３をオフする所定の温度Ｔ２と燃料調節部２３をオンする所定の温度Ｔ３とを設定する。制御部２６は、触媒燃焼に移行する温度Ｔ０よりも低い間は、着火部２４を動作させて燃料ガスに着火させる。
【００２８】
これにより火炎が発生すると、発生した火炎は燃焼用触媒および燃焼部２１を加熱し、燃焼部２１の温度がＴ０以上になると触媒燃焼に移行するとともに温度上昇率が大きくなる。
【００２９】
燃焼部２１の温度が所定の温度Ｔ２に到達すると、制御部２６は燃料調節部２３をオフして燃料タンク２２からの燃料ガスの供給を停止させる。その後、燃焼部２１温度は徐々に低下し、温度Ｔ０以下になると触媒燃焼が停止する。そして、制御部２６は燃焼部２１の温度が所定の温度Ｔ３よりも低くなると、燃料調節部２３をオンして燃料タンク２２から燃料ガスを供給するとともに、再度着火部２４を動作させて燃料ガスに着火させて火炎を発生させ、燃焼部２１の温度を上昇させる。
【００３０】
これらの一連の動作を繰り返すことで、燃焼部２１の平均温度をＴ１で温度制御できるので、燃料調節部２３をオンする所定の温度Ｔ３の温度を下げることで、さらに低い温度での温度制御をすることができる。
【００３１】
なお、本実施例では、燃料調節部２３をオンする所定の温度Ｔ３を触媒燃焼に移行する温度Ｔ０より低く設定しているが、温度設定部２７により複数の温度を設定できるようにし、高温に設定したとき、所定の温度Ｔ３を温度Ｔ０より高く設定してもよく、この場合は、燃焼部２１の温度が所定の温度Ｔ０よりも高くなり、燃料ガスを供給したとき、着火部２４を動作させなくてもよい。
【００３２】
（実施例２）
図１における制御部２６は、燃焼部２１の温度上昇（単位時間ｔ当たりの温度の変化）を検知すると、着火部２４の動作を停止させるよう構成している。他の構成は上記実施例１と同じである。
【００３３】
上記構成において図４を参照しながら動作を説明する。燃焼部２１の温度が所定の温度Ｔ２に到達すると、制御部２６は燃料調節部２３をオフして燃料タンク２２からの燃料ガスの供給を停止させ、所定の温度Ｔ３よりも低くなると、燃料調節部２３をオンして燃料タンク２２から燃料ガスを供給するとともに、再度着火部２４を動作させて燃料ガスに着火させて火炎を発生させ、燃焼部２１の温度を上昇させる。
【００３４】
ここで、燃焼部２１の温度上昇を検知すると、着火部２４の動作を停止させることにより、電源部２８の消費電力を抑えることができ、機器の使用時間を長くすることができる。
【００３５】
なお、本実施例では、燃焼部２１の温度上昇を検知する場合、単位時間ｔ当たりの温度の変化を検知するようにしているが、時間に関係なく所定の温度差を検知することで、燃焼部２１の温度上昇を検知するようにしてもよい。
【００３６】
（実施例３）
図１における制御部２６は、着火部２４を所定時間ｔ１動作させ、燃焼部２１の温度上昇を検知しないとき、再度着火部２４を動作させるよう構成している。他の構成は上記実施例１と同じである。
【００３７】
上記構成において図５を参照しながら動作を説明する。燃焼部２１の温度が所定の温度Ｔ２に到達し、燃料調節部２３をオフして燃料タンク２２からの燃料ガスの供給を停止させ、所定の温度Ｔ３よりも低くなると、燃料調節部２３をオンして燃料タンク２２から燃料ガスを供給するとともに、着火部２４を所定時間ｔ１動作させる。
【００３８】
着火部２４を動作させた後、時間ｔ２経過後に温度検知部２５により燃焼部２１の温度を検知し、時間ｔ２の間に温度上昇がないときは、着火できなかったと判断し、再度着火部２４を所定時間ｔ１動作させる。そして、時間ｔ２経過後に温度検知部２５により燃焼部２１の温度を検知し、時間ｔ２の間に温度上昇△Ｔがあれば、着火できたと判断し、着火動作を終了する。時間ｔ２の間に温度上昇がないときは同じ動作を繰り返す。
【００３９】
このように、着火部２４を所定時間ｔ１動作させるため、電源部２８の消費電力を抑えて機器の使用時間を長くすることができるとともに、時間ｔ２の間に温度上昇がないときは、再度着火部２４を動作させるため、確実に着火動作をさせることができる。
【００４０】
（実施例４）
図１における制御部２６は、着火部２４が動作して所定の時間経過後も燃焼部２１の温度上昇を検知しないときは、燃料調節部２３を一旦オフし、再度オンしてから着火部２４を動作させるよう構成している。他の構成は上記実施例１と同じである。
【００４１】
上記構成において図６を参照しながら動作を説明する。燃焼部２１の温度が所定の温度Ｔ２に到達し、燃料調節部２３をオフして燃料タンク２２からの燃料ガスの供給を停止させ、所定の温度Ｔ３よりも低くなると、燃料調節部２３をオンして燃料タンク２２から燃料ガスを供給するとともに、再度着火部２４を動作させる。
【００４２】
ここで、着火部２４を所定時間ｔ１秒動作させ、その後所定時間ｔ３秒経過しても燃焼部２１の温度上昇を検知できないときは、燃料調節部２３をオフし、オン、オフを繰り返してから再度オンし、着火部２４を動作させることにより、燃料調節部２３のひっかかり等で正常にオン・オフができていない場合に一連の動作をさせてオン・オフの状態を変えて、正常な状態に戻すことができる。
【００４３】
なお、本実施例では、燃焼部２１の温度上昇を検知できないとき、燃料調節部２３をオフし、オン、オフを繰り返してから再度オンしているが、オン、オフの繰り返しはなくてもよい。
【００４４】
（実施例５）
図７に示すように、電圧検知部３０は、電源部２８の電圧を検知するもので、制御部３１は、電源部２８の電圧によって、（表１）に示すように、着火部２４を動作させる時間を変更するよう構成している。他の構成は上記実施例１と同じである。
【００４５】
【表１】

【００４６】
上記構成において動作を説明すると、着火部２４は、電源部２８の電圧が低下してくると、火花の発生間隔が長くなる。このため、（表１）のように、電源部２８の電圧に応じて着火部２４を動作させる時間ｔ１を変えることにより、電源部２８の消費電力をさらに抑えることができ、機器の使用時間を長くすることができる。
【００４７】
なお、電圧検知部３０を設けないで、着火部２４の動作時間ｔ１を燃料ガスに着火するのに必要な最小の時間（たとえば、電源部２８の電圧が低下しても火花を最低１回は発生させる時間、具体的には０．２秒）着火部２４を動作させるようにすれば、電圧検知部３０を動作させない分電源部２８の消費電力を抑えることができる。
【００４８】
【発明の効果】
以上のように本発明の請求項１に記載の発明によれば、燃料ガスと空気を酸化反応させて熱を発生させる燃焼部と、前記燃焼部の温度を検知する温度検知部と、前記燃焼部への燃料ガスの供給を制御する燃料調節部と、前記燃料調節部からの燃料ガスに着火する着火部と、前記温度検知部の出力信号を入力し前記燃料調節部と前記着火部を制御する制御部と、前記燃料調節部と前記着火部と前記制御部と前記温度検知部に電源を供給する電源部とを備え、前記制御部は、前記燃焼部の温度が触媒燃焼する温度よりも低いときは前記着火部を動作させるとともに、前記着火部を所定時間動作させ、燃焼部の温度上昇を検知しないとき、再度着火部を動作させるよう構成したから、燃焼部の温度が触媒燃焼する温度よりも低いときは着火部を動作させて再着火し、触媒を再度加熱することにより、低い温度でも温度制御することができる。また、電源部の消費電力を抑えて機器の使用時間を長くすることができるとともに、確実に着火動作をさせることができる。
【００４９】
また、請求項２に記載の発明によれば、制御部は、燃焼部の温度上昇を検知すると着火部の動作を停止させるよう構成したから、電源部の消費電力を抑えて機器の使用時間を長くすることができる。
【００５０】
また、請求項３に記載の発明によれば、制御部は、着火部が動作して所定の時間経過後も燃焼部の温度上昇を検知しないときは、燃料調節部を一旦オフし再度オンしてから前記着火部を動作させるよう構成したから、燃料調節部のひっかかり等で正常にオン・オフができていないときに、一連の動作をさせてオン・オフの状態を変えることにより正常な状態に戻すことができる。
【００５１】
また、請求項４に記載の発明によれば、電源部の電圧を検知する電圧検知部を備え、制御部は、前記電源部の電圧によって着火部の動作時間を変更するよう構成したから、電源部の消費電力をさらに抑えて機器の使用時間を長くすることができる。
【００５２】
また、請求項５に記載の発明によれば、制御部は、少なくとも１回放電させるのに必要な時間着火部を動作させるよう構成したから、電源部の消費電力を抑えて機器の使用時間を長くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１の実施例の触媒燃焼装置のブロック回路図
【図２】 同触媒燃焼装置の斜視図
【図３】 同触媒燃焼装置の着火部の動作タイミングチャート
【図４】 本発明の第２の実施例の触媒燃焼装置の着火部の動作タイミングチャート
【図５】 本発明の第３の実施例の触媒燃焼装置の着火部の動作タイミングチャート
【図６】 本発明の第４の実施例の触媒燃焼装置の着火部と燃料調節部の動作タイミングチャート
【図７】 本発明の第５の実施例の触媒燃焼装置のブロック回路図
【図８】 従来の触媒燃焼装置の燃焼部の要部断面図
【符号の説明】
２１ 燃焼部
２３ 燃料調節部
２４ 着火部
２５ 温度検知部
２６ 制御部
２８ 電源部

Claims (5)

1. 燃料ガスと空気を酸化反応させて熱を発生させる燃焼部と、前記燃焼部の温度を検知する温度検知部と、前記燃焼部への燃料ガスの供給を制御する燃料調節部と、前記燃料調節部からの燃料ガスに着火する着火部と、前記温度検知部の出力信号を入力し前記燃料調節部と前記着火部を制御する制御部と、前記燃料調節部と前記着火部と前記制御部と前記温度検知部に電源を供給する電源部とを備え、前記制御部は、前記燃焼部の温度が触媒燃焼する温度よりも低いときは前記着火部を動作させるとともに、前記着火部を所定時間動作させ、燃焼部の温度上昇を検知しないとき、再度着火部を動作させるよう構成した触媒燃焼装置。
2. 制御部は、燃焼部の温度上昇を検知すると着火部の動作を停止させるよう構成した請求項１記載の触媒燃焼装置。
3. 制御部は、着火部が動作して所定の時間経過後も燃焼部の温度上昇を検知しないときは、燃料調節部を一旦オフし再度オンしてから前記着火部を動作させるよう構成した請求項１または２記載の触媒燃焼装置。
4. 電源部の電圧を検知する電圧検知部を備え、制御部は、前記電源部の電圧によって着火部の動作時間を変更するよう構成した請求項１〜３のいずれか１項に記載の触媒燃焼装置。
5. 制御部は、少なくとも１回放電させるのに必要な時間着火部を動作させるよう構成した請求項１または３記載の触媒燃焼装置。

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