JP3843599B2 - 触媒燃焼装置 - Google Patents
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Description
【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)
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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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