JP3937621B2 - 触媒燃焼装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、気体燃料または液体燃料を燃焼させる触媒燃焼装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の触媒燃焼装置は、例えば図１０に示すような構成になっている。図において、１はブタンやプロパン等の液化石油ガスを蓄えるガスタンクで、ガスタンク１内の燃料ガスはガス流路２を経てガスノズル３から噴出される。ガスノズル３から噴出したガスは、高速ガス流の噴出効果によって吸気口４から空気を吸引する。こうして、混合部５で燃料ガスは空気と混合された混合ガスとなって、燃焼室６に供給される。燃焼室６の内部には触媒体７を備えており、混合ガスは触媒体７の内部を通過するものである。このときに触媒体７の触媒作用によって触媒燃焼し、燃焼熱を発生するようになっている。燃焼室６の混合ガス入口と反対側には、点火装置８を設けている。
【０００３】
使用者は、始動時には点火装置８の先端のプラグ９からスパークを飛ばすものである。このスパークによって、混合ガスは点火される。点火された混合ガスによって、触媒体７の下流には小さな火炎が形成される。この火炎によって触媒体７は加熱され、触媒体７の温度が上昇する。こうして触媒体７が活性温度に達すると、触媒体７の表面で触媒燃焼が開始される。触媒燃焼が開始されると、火炎に混合ガスが供給されなくなって火炎は消滅する。この状態で、燃焼室６に供給している混合ガスは、触媒体７の全体で触媒燃焼を行ない、燃焼ガスは排気口１０から排出される。
【０００４】
このような触媒燃焼装置はポータブルの小型熱源として、携帯用のアイロンや暖房器などに応用されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の触媒燃焼装置では、携帯性が十分ではないという課題を有している。
【０００６】
すなわち、従来の触媒体７はセラミックまたは金属からなる円筒状ハニカムに触媒を担持したものが一般的で、燃焼量によってこの直径寸法がほぼ決まるものである。従って装置の高さを低くする上では限界が存在するものである。触媒体７を無理に小さくすると、燃焼特性が低下して所定の発熱量を得ることができないものである。
【０００７】
また、従来の触媒燃焼装置では混合部５と触媒体７とを直結し、両者を直線的に配置しているものである。このため装置の全体の長さがどうしても長くなるものである。もちろん、混合部５を曲げることによって、長さを短くする構成も考えられるが、混合ガスの流速分布が不均一となって、触媒体７で均一に燃焼しなくなるものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、燃料ガスを燃焼する燃焼器と、燃料ガスを供給する燃料タンクと、前記燃料タンクから供給する燃料ガスの供給量を制御する開閉弁と、燃料ガスに点火する点火装置とを備え、前記燃焼器は、ガスノズルと空気吸引エゼクタと混合部と着火部と点火プラグと燃焼室と燃焼室内に収容した燃焼用触媒と排気口を有し、前記混合部は燃料ガスが通過する通路を直筒状に形成され、前記混合部に平行して側面の開口部が前記燃焼室と連通するように設けた筒状の着火部と、前記混合部と前記着火部の境界に設け点火時に火炎が形成される炎口とを有し、前記燃焼用触媒は、前記炎口と対向する上流側の一部を前記開口部から前記着火部内に突出させるとともに、前記着火部は、前記炎口から前記燃焼用触媒までの大きさを消炎距離より大きく設定したものである。
【０００９】
これにより、炎口に確実に火炎が形成でき、燃焼室を薄く構成しても確実に触媒燃焼に移行でき、小型化．薄型化した触媒燃焼装置としているものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
請求項１に記載した発明は、燃料ガスを燃焼する燃焼器と、燃料ガスを供給する燃料タンクと、前記燃料タンクから供給する燃料ガスの供給量を制御する開閉弁と、燃料ガスに点火する点火装置とを備え、前記燃焼器は、ガスノズルと空気吸引エゼクタと混合部と着火部と点火プラグと燃焼室と燃焼室内に収容した燃焼用触媒と排気口を有し、前記混合部は燃料ガスが通過する通路を直筒状に形成され、前記混合部に平行して側面の開口部が前記燃焼室と連通するように設けた筒状の着火部と、前記混合部と前記着火部の境界に設け点火時に火炎が形成される炎口とを有し、前記燃焼用触媒は、前記炎口と対向する上流側の一部を前記開口部から前記着火部内に突出させるとともに、前記着火部は、前記炎口から前記燃焼用触媒までの大きさを消炎距離より大きく設定したことにより、炎口に確実に火炎が形成できるとともに、燃焼用触媒の温度上昇の速度を速めて触媒燃焼への移行速度を速くでき、燃焼室を薄く構成しても確実に触媒燃焼に移行でき小型化．薄型化した触媒燃焼装置としているものである。
【００１１】
【実施例】
（実施例１）
以下、本発明の第一の実施例について説明する。図１は本実施例の触媒燃焼装置の全体構成を示す断面図である。また、図２は燃焼器の構成を示す断面図である。本実施例の触媒燃焼器は、触媒燃焼を行う燃焼器１１と、燃焼器１１に燃料ガスを供給する燃料タンク１２と、燃料ガスに点火するための点火装置１４によって構成している。燃焼器１１は、燃料タンク１２から供給された燃料ガスを高速で噴出するガスノズル１６と、燃料ガスと空気とを混合して混合ガスとする混合部１８と、混合部１８に隣接して配置した着火部１９と、触媒燃焼を行う燃焼室２１と、燃焼室２１に配置している燃焼用触媒２２と、触媒燃焼後の排ガスを排出する排気口２３と、空気を吸引する吸気口３０とを有している。
【００１２】
ガスノズル１６から高速で燃料ガスが噴出されると、空気吸引エゼクタ１７は吸気口３０から空気を吸引して、混合部１８に燃料ガスと空気とを送り込む。前記混合部１８と着火部１９との境界には、炎口２５を設けており、炎口２５で火炎を形成して、燃焼用触媒２２を触媒燃焼可能温度にまで加熱する。着火部１９は筒状としており、側面に設けている開口部２４は燃焼室２１と連通している。また、着火部１９の内径は、前記炎口２５の半径に消炎距離を足した長さに設定している。つまり、着火部１９の大きさは消炎距離より大きい設定としているものである。
【００１３】
燃料タンク１２は、開閉弁１３を介して前記ガスノズル１６に燃料ガスを供給している。点火装置１４は、本実施例では圧電素子を用いており、前記着火部１９に配置している点火プラグ２０に高電圧を供給して、スパークを発生する。
【００１４】
以下本実施例の動作について説明する。使用者が開閉弁１３を開いて、燃料タンク１２から燃料ガスを燃焼器１１内に供給して、点火装置１４を作動すると、燃焼器１１は触媒燃焼を行うものである。すなわち、ガスノズル１６から高速で燃料ガスが噴出されると、空気吸引エゼクタ１７は吸気口３０から空気を吸引して、混合部１８に燃料ガスと空気とを送り込む。混合部１８では、この燃料ガスと空気とを十分に混合して燃焼が可能な混合ガスとしている。混合部１８に隣接している着火部１９の端部には、点火装置１４に接続している点火プラグ２０を配置しており、前記使用者の操作によって点火プラグ２０がスパークを発生すると、着火部１９で着火が行われる。
【００１５】
このとき本実施例では、前記しているように着火部１９の端部に点火プラグ２０を配置している。着火部１９の端部には、混合部１８で混合された混合ガスが噴出して衝突するものである。従って混合ガスの密度が他の部分に比べて高くなっているものである。従って端部に点火プラグ２０を配置することによって、単発のスパークであっても確実に点火が行われるものである。
【００１６】
この混合ガスへの点火によって、炎口２５には火炎が形成される。この火炎の熱によって燃焼用触媒２２が加熱される。本実施例の構成とした場合には、燃焼用触媒２２の温度は、数秒で触媒燃焼可能温度である２００℃以上に達するものである。こうして燃焼用触媒２２が触媒燃焼可能温度に達すると、一度燃料ガスの供給を停止して火炎を消火する。この状態で再度燃料ガスを供給すると、燃焼用触媒２２の全体で触媒燃焼を行ない、燃料ガスは排気口２３から排出される。
【００１７】
このとき本実施例では、燃焼ガスとしてブタンガスを使用しており、着火部１９の内径を、ブタンガスの消炎距離より大きい４ｍｍ程度に設定している。燃焼ガスとしてプロパンを用いる場合には、着火部１９の内径は、プロパンガスの消炎距離より大きい６ｍｍ程度に設定するのが適当である。このように着火部１９の大きさを燃料ガスの消炎距離より大きい設定とすることによって、火炎の熱が燃焼器１１側へ逃げることがなく、炎口２５には確実に火炎を形成することができるものである。従って、燃焼室２１を薄く構成しても確実に触媒燃焼に移行でき、小型化．薄型化した触媒燃焼装置を実現できるものである。
【００１８】
（実施例２）
続いて本発明の第二の実施例について説明する。図３は、本実施例の触媒燃焼装置の構成を示す断面図である。本実施例では、混合部１８内にネット２６を収容している。つまり、実施例１で説明している炎口２５の上部にネット２６を配置しているものである。ネット２６は、熱容量が小さく、短時間で所定の温度にまで上昇するため、非常に保炎効果の高いものである。このため、混合ガスに一旦着火された炎は、前記ネット２６の保炎効果によって消えることはないものである。
【００１９】
従って本実施例によれば、ネット２６には確実に火炎を形成することが出来、燃焼室２１を薄く構成しても確実に触媒燃焼に移行でき、小型化．薄型化した触媒燃焼装置を実現できるものである。
【００２０】
（実施例３）
続いて本発明の第三の実施例について説明する。図４は本実施例の触媒燃焼装置の要部を示す断面図である。本実施例では、燃焼用触媒２２の一部２２ａを着火部１９内に突出させて配置している。
【００２１】
前記各実施例では、燃焼用触媒２２は燃焼室２１内に収容している。燃焼室２１は楓密な構成となっているため、熱容量が大きく、燃焼用触媒２２が所定の温度に到達するまでに時間がかかるものである。この点本実施例では、前記しているように燃焼用触媒２２の一部２２ａを着火部１９内に突出させて配置している。着火部１９は大部分が空間であり、熱容量は燃焼室２１と比べると非常に小さいものである。従って本実施例によれば、熱容量の小さい着火部１９内に燃焼用触媒２２の一部２２ａを配置するようにして、燃焼用触媒２２が所定の温度に達するまでの時間を短縮するようにしているものである。
【００２２】
以上のように本実施例によれば、燃焼用触媒２２の温度上昇の速度を速めて触媒燃焼への移行速度を速くでき、小型化．薄型化した触媒燃焼装置を実現するものである。
【００２３】
（実施例４）
続いて本発明の第四の実施例について説明する。図５は、本実施例の触媒燃焼装置の燃焼器１１の構成を示す断面図である。本実施例では、空気取り入れ口３０に吸引空気量可変手段２９を取り付けているものである。吸引空気量可変手段２９は、開閉蓋２９８と開閉ばね２９０とによって構成している。前記開閉蓋２９ａには、空気取り入れ口３０の閉口面積より小さい穴２９ｃを設けている。前記穴２９ａの大きさは、点火時に最適な空気量が吸引できるように設定されている。
【００２４】
つまり、点火時に使用者が吸引空気量可変手段２９を指で押すと、開閉蓋２９ａが開閉ばね２９ｂの伸圧力に勝って、空気取り入れ口３０の表面を覆うものである。このため、空気吸引エゼクタ１７が吸引する空気は、開閉蓋２９ａに設けている穴２９ｃからとなる。こうして、点火時には空気吸引エゼクタ１７は少量の空気を吸引して、つまり空気過剰率の低い混合ガスを混合部１８に供給するものである。空気過剰率の低い混合ガスは、着火が容易であり、従って確実に着火を行うことが出来るものである。こうして、着火が行われた後、使用者が吸引空気量可変手段２９から指を離すと、開閉蓋２９８が開閉ばね２９０の押圧力によって空気取り入れ口３０の表面から離れるものである。つまり、触媒燃焼時には空気吸引エゼクタ１７が吸引する空気は、吸気口３０からとなる。従って触媒燃焼時には、空気吸引エゼクタ１７は大量の空気を吸引して、つまり空気過剰率の高い混合ガスを混合部１８に供給するものである。
【００２５】
以上のように本実施例は、点火時と触媒燃焼時に吸引空気量可変手段２９を操作することによって、混合ガスの空気量を点火時と触媒燃焼時に最適な空気過剰率に設定出来るものであり、触媒燃焼の燃焼特性の良い、小型化．薄型化した触媒燃焼装置を実現するものである。
【００２６】
（実施例５）
続いて本発明の第五の実施例について説明する。図６は本実施例の触媒燃焼装置の全体構成を示す断面図である。本実施例では、前記各実施例で説明している開閉弁を、電磁弁３４と制御装置３５によって構成している。制御装置３５はタイマー回路３６とリレー回路３７によって構成している。
【００２７】
つまり本実施例では、点火装置１４を作動した瞬間に、タイマー回路３６とリレー回路３７によって電磁弁３４を一定時間後に一時的に閉じ、所定の時間が経過すると、再度開くように制御しているものである。以上の構成とすることによって、燃焼用触媒２２を加熱した後、確実に火炎を消火し、触媒燃焼への移行が安定して行えるようにしているものである。
【００２８】
以上のように本実施例によれば、触媒燃焼への移行が安定してでき、小型化．薄型化した触媒燃焼装置を実現するものである。
【００２９】
（実施例６）
続いて本発明の第六の実施例について説明する。図７は、本実施例の触媒燃焼装置の全体構成を示す断面図である。本実施例では、開閉弁１３に流量調節手段３８を設けている。流量調節手段３８は、コック３８ａを有しており本実施例では手動でコック３８ａを開閉することによって、燃料タンク１２から供給される燃料ガスの量を調整できるものである。
【００３０】
すなわち、点火時にはコック３８８を全開として、燃料タンク１２から供給される燃料ガスの量を最大として、空気過剰率を低くして点火が容易に出来るように調整する。また、点火が終了するとコック３８ａを閉めて、燃料タンク１２から供給される燃料ガスの量を少なくして、空気過剰率を高くするものである。このため、火炎は自然消火して触媒燃焼への移行が速やかに行われるものである。
【００３１】
以上のように本実施例によれば、開閉弁１３は空気の吸引量を調節する流量調節手段３８を有し、この流量調節手段を全開として点火装置１４を動作させて点火した後、燃料ガスの供給量を絞るように動作させるようにして、点火と触媒燃焼への移行が安定して確実に出来、小型化．薄型化した触媒燃焼装置を実現するものである。
【００３２】
（実施例７）
続いて本発明の第七の実施例について説明する。図８は、本実施例の触媒燃焼装置の全体構成を示す断面図である。本実施例では、燃焼室２１に温度検知手段４０を設けている。温度検知手段４０としては本実施例ではサーミスタを使用している。前記温度検知手段４０の検知温度情報は、制御装置３９に伝達されている。制御装置３９は、リレー回路３７と温度検知回路４１を備えている。
【００３３】
制御装置３９は、温度検知手段４０の検知温度情報によって燃焼用触媒２２の温度が触媒燃焼可能温度に達したことを検知すると、電磁弁３４を一時的に閉じるように制御するものである。このため、燃焼用触媒２２の温度が触媒燃焼可能温度に達した時点で、燃料タンク１２から供給される燃料ガスは一時的に停止されるものである。このため、着火部１９に発生している炎は自動的に消火され、確実に触媒燃焼に移行できるものである。
【００３４】
以上のように本実施例によれば、開閉弁１３は電磁弁３４と制御装置３９によって構成し、制御装置３９は燃焼室２１に配置した温度検知手段４０の信号によって電磁弁３４を一時的に閉じるように制御するようにして、点火と触媒燃焼への移行が安定して確実に出来、小型化．薄型化した触媒燃焼装置を実現するものである。
【００３５】
（実施例８）
続いて本発明の第八の実施例について説明する。図９は、本実施例の触媒燃焼装置の燃焼器の構成を示す断面図である。本実施例では、排気口２３の配置位置を燃焼室２１と重ならないように、かつ混合部１９への混合ガスの噴出方向とは反対側へずらせた位置となるように燃焼器１１に設けている。
【００３６】
このため、排気口２３から排気される触媒燃焼によって生じた排ガスは、燃焼室２１に接触しながら排気口２３に達するものである。つまり、排ガスが有している熱量は、燃焼室２１によって奪われるため、つまり燃焼室２１の温度を高めるように使用されるため、排ガスの温度は低くなるものである。また本実施例の構成とした場合には、混合ガスの勢いの強い部分は排気口２３から遠く、混合ガスの勢いの弱い部分は排気口２３から近くすることにより、混合ガスが均一に燃焼用触媒２２を通過するものである。
【００３７】
以上のように本実施例の構成とした場合には、排気口２３は燃焼室２１とは重ならない位置で、かつ混合部１９への混合ガスの噴出方向とは反対側の位置となるように燃焼器１１に配置した構成とすることによって、混合ガスが均一に燃焼用触媒を通過して均一な触媒燃焼が行え、小型化．薄型化した触媒燃焼装置を実現するものである。
【００３８】
【発明の効果】
請求項１に記載した発明によれば、燃料ガスを燃焼する燃焼器と、燃料ガスを供給する燃料タンクと、前記燃料タンクから供給する燃料ガスの供給量を制御する開閉弁と、燃料ガスに点火する点火装置とを備え、前記燃焼器は、ガスノズルと空気吸引エゼクタと混合部と着火部と点火プラグと燃焼室と燃焼室内に収容した燃焼用触媒と排気口を有し、前記混合部は燃料ガスが通過する通路を直筒状に形成され、前記混合部に平行して側面の開口部が前記燃焼室と連通するように設けた筒状の着火部と、前記混合部と前記着火部の境界に設け点火時に火炎が形成される炎口とを有し、前記燃焼用触媒は、前記炎口と対向する上流側の一部を前記開口部から前記着火部内に突出させるとともに、前記着火部は、前記炎口から前記燃焼用触媒までの大きさを消炎距離より大きく設定したから、炎口に確実に火炎が形成できるとともに、燃焼用触媒の温度上昇の速度を速めて触媒燃焼への移行速度を速くでき、燃焼室を薄く構成しても確実に触媒燃焼に移行でき小型化．薄型化した触媒燃焼装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第一の実施例である触媒燃焼装置の構成を示す断面図
【図２】 同、燃焼器の構成を示す断面図
【図３】 本発明の第二の実施例である触媒燃焼装置の構成を示す断面図
【図４】 本発明の第三の実施例である触媒燃焼装置の要部を示す断面図
【図５】 本発明の第四の実施例である触媒燃焼装置の要部を示す断面図
【図６】 本発明の第五の実施例である触媒燃焼装置の全体構成を示す断面図
【図７】 本発明の第六の実施例である触媒燃焼装置の全体構成を示す断面図
【図８】 本発明の第七の実施例である触媒燃焼装置の全体構成を示す断面図
【図９】 本発明の第八の実施例である触媒燃焼装置の燃焼器の構成を示す断面図
【図１０】 従来例である触媒燃焼装置の構成を示す断面図
【符号の説明】
１１ 燃焼器
１２ 燃料タンク
１３ 開閉弁
１４ 点火装置
１６ ガスノズル
１７ 空気吸引エゼクタ
１８ 混合部
１９ 着火部
２０ 点火プラグ
２１ 燃焼室
２２ 燃焼用触媒
２２ａ 燃焼用触媒の一部
２３ 排気口
２４ 開口部
２５ 炎口
２６ ネット
２９ 吸引空気量可変手段
３４ 電磁弁
３５ 制御装置
３８ 流量調節手段
３９ 制御装置
４０ 温度検知手段
【発明の属する技術分野】
本発明は、気体燃料または液体燃料を燃焼させる触媒燃焼装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の触媒燃焼装置は、例えば図１０に示すような構成になっている。図において、１はブタンやプロパン等の液化石油ガスを蓄えるガスタンクで、ガスタンク１内の燃料ガスはガス流路２を経てガスノズル３から噴出される。ガスノズル３から噴出したガスは、高速ガス流の噴出効果によって吸気口４から空気を吸引する。こうして、混合部５で燃料ガスは空気と混合された混合ガスとなって、燃焼室６に供給される。燃焼室６の内部には触媒体７を備えており、混合ガスは触媒体７の内部を通過するものである。このときに触媒体７の触媒作用によって触媒燃焼し、燃焼熱を発生するようになっている。燃焼室６の混合ガス入口と反対側には、点火装置８を設けている。
【０００３】
使用者は、始動時には点火装置８の先端のプラグ９からスパークを飛ばすものである。このスパークによって、混合ガスは点火される。点火された混合ガスによって、触媒体７の下流には小さな火炎が形成される。この火炎によって触媒体７は加熱され、触媒体７の温度が上昇する。こうして触媒体７が活性温度に達すると、触媒体７の表面で触媒燃焼が開始される。触媒燃焼が開始されると、火炎に混合ガスが供給されなくなって火炎は消滅する。この状態で、燃焼室６に供給している混合ガスは、触媒体７の全体で触媒燃焼を行ない、燃焼ガスは排気口１０から排出される。
【０００４】
このような触媒燃焼装置はポータブルの小型熱源として、携帯用のアイロンや暖房器などに応用されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の触媒燃焼装置では、携帯性が十分ではないという課題を有している。
【０００６】
すなわち、従来の触媒体７はセラミックまたは金属からなる円筒状ハニカムに触媒を担持したものが一般的で、燃焼量によってこの直径寸法がほぼ決まるものである。従って装置の高さを低くする上では限界が存在するものである。触媒体７を無理に小さくすると、燃焼特性が低下して所定の発熱量を得ることができないものである。
【０００７】
また、従来の触媒燃焼装置では混合部５と触媒体７とを直結し、両者を直線的に配置しているものである。このため装置の全体の長さがどうしても長くなるものである。もちろん、混合部５を曲げることによって、長さを短くする構成も考えられるが、混合ガスの流速分布が不均一となって、触媒体７で均一に燃焼しなくなるものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、燃料ガスを燃焼する燃焼器と、燃料ガスを供給する燃料タンクと、前記燃料タンクから供給する燃料ガスの供給量を制御する開閉弁と、燃料ガスに点火する点火装置とを備え、前記燃焼器は、ガスノズルと空気吸引エゼクタと混合部と着火部と点火プラグと燃焼室と燃焼室内に収容した燃焼用触媒と排気口を有し、前記混合部は燃料ガスが通過する通路を直筒状に形成され、前記混合部に平行して側面の開口部が前記燃焼室と連通するように設けた筒状の着火部と、前記混合部と前記着火部の境界に設け点火時に火炎が形成される炎口とを有し、前記燃焼用触媒は、前記炎口と対向する上流側の一部を前記開口部から前記着火部内に突出させるとともに、前記着火部は、前記炎口から前記燃焼用触媒までの大きさを消炎距離より大きく設定したものである。
【０００９】
これにより、炎口に確実に火炎が形成でき、燃焼室を薄く構成しても確実に触媒燃焼に移行でき、小型化．薄型化した触媒燃焼装置としているものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
請求項１に記載した発明は、燃料ガスを燃焼する燃焼器と、燃料ガスを供給する燃料タンクと、前記燃料タンクから供給する燃料ガスの供給量を制御する開閉弁と、燃料ガスに点火する点火装置とを備え、前記燃焼器は、ガスノズルと空気吸引エゼクタと混合部と着火部と点火プラグと燃焼室と燃焼室内に収容した燃焼用触媒と排気口を有し、前記混合部は燃料ガスが通過する通路を直筒状に形成され、前記混合部に平行して側面の開口部が前記燃焼室と連通するように設けた筒状の着火部と、前記混合部と前記着火部の境界に設け点火時に火炎が形成される炎口とを有し、前記燃焼用触媒は、前記炎口と対向する上流側の一部を前記開口部から前記着火部内に突出させるとともに、前記着火部は、前記炎口から前記燃焼用触媒までの大きさを消炎距離より大きく設定したことにより、炎口に確実に火炎が形成できるとともに、燃焼用触媒の温度上昇の速度を速めて触媒燃焼への移行速度を速くでき、燃焼室を薄く構成しても確実に触媒燃焼に移行でき小型化．薄型化した触媒燃焼装置としているものである。
【００１１】
【実施例】
（実施例１）
以下、本発明の第一の実施例について説明する。図１は本実施例の触媒燃焼装置の全体構成を示す断面図である。また、図２は燃焼器の構成を示す断面図である。本実施例の触媒燃焼器は、触媒燃焼を行う燃焼器１１と、燃焼器１１に燃料ガスを供給する燃料タンク１２と、燃料ガスに点火するための点火装置１４によって構成している。燃焼器１１は、燃料タンク１２から供給された燃料ガスを高速で噴出するガスノズル１６と、燃料ガスと空気とを混合して混合ガスとする混合部１８と、混合部１８に隣接して配置した着火部１９と、触媒燃焼を行う燃焼室２１と、燃焼室２１に配置している燃焼用触媒２２と、触媒燃焼後の排ガスを排出する排気口２３と、空気を吸引する吸気口３０とを有している。
【００１２】
ガスノズル１６から高速で燃料ガスが噴出されると、空気吸引エゼクタ１７は吸気口３０から空気を吸引して、混合部１８に燃料ガスと空気とを送り込む。前記混合部１８と着火部１９との境界には、炎口２５を設けており、炎口２５で火炎を形成して、燃焼用触媒２２を触媒燃焼可能温度にまで加熱する。着火部１９は筒状としており、側面に設けている開口部２４は燃焼室２１と連通している。また、着火部１９の内径は、前記炎口２５の半径に消炎距離を足した長さに設定している。つまり、着火部１９の大きさは消炎距離より大きい設定としているものである。
【００１３】
燃料タンク１２は、開閉弁１３を介して前記ガスノズル１６に燃料ガスを供給している。点火装置１４は、本実施例では圧電素子を用いており、前記着火部１９に配置している点火プラグ２０に高電圧を供給して、スパークを発生する。
【００１４】
以下本実施例の動作について説明する。使用者が開閉弁１３を開いて、燃料タンク１２から燃料ガスを燃焼器１１内に供給して、点火装置１４を作動すると、燃焼器１１は触媒燃焼を行うものである。すなわち、ガスノズル１６から高速で燃料ガスが噴出されると、空気吸引エゼクタ１７は吸気口３０から空気を吸引して、混合部１８に燃料ガスと空気とを送り込む。混合部１８では、この燃料ガスと空気とを十分に混合して燃焼が可能な混合ガスとしている。混合部１８に隣接している着火部１９の端部には、点火装置１４に接続している点火プラグ２０を配置しており、前記使用者の操作によって点火プラグ２０がスパークを発生すると、着火部１９で着火が行われる。
【００１５】
このとき本実施例では、前記しているように着火部１９の端部に点火プラグ２０を配置している。着火部１９の端部には、混合部１８で混合された混合ガスが噴出して衝突するものである。従って混合ガスの密度が他の部分に比べて高くなっているものである。従って端部に点火プラグ２０を配置することによって、単発のスパークであっても確実に点火が行われるものである。
【００１６】
この混合ガスへの点火によって、炎口２５には火炎が形成される。この火炎の熱によって燃焼用触媒２２が加熱される。本実施例の構成とした場合には、燃焼用触媒２２の温度は、数秒で触媒燃焼可能温度である２００℃以上に達するものである。こうして燃焼用触媒２２が触媒燃焼可能温度に達すると、一度燃料ガスの供給を停止して火炎を消火する。この状態で再度燃料ガスを供給すると、燃焼用触媒２２の全体で触媒燃焼を行ない、燃料ガスは排気口２３から排出される。
【００１７】
このとき本実施例では、燃焼ガスとしてブタンガスを使用しており、着火部１９の内径を、ブタンガスの消炎距離より大きい４ｍｍ程度に設定している。燃焼ガスとしてプロパンを用いる場合には、着火部１９の内径は、プロパンガスの消炎距離より大きい６ｍｍ程度に設定するのが適当である。このように着火部１９の大きさを燃料ガスの消炎距離より大きい設定とすることによって、火炎の熱が燃焼器１１側へ逃げることがなく、炎口２５には確実に火炎を形成することができるものである。従って、燃焼室２１を薄く構成しても確実に触媒燃焼に移行でき、小型化．薄型化した触媒燃焼装置を実現できるものである。
【００１８】
（実施例２）
続いて本発明の第二の実施例について説明する。図３は、本実施例の触媒燃焼装置の構成を示す断面図である。本実施例では、混合部１８内にネット２６を収容している。つまり、実施例１で説明している炎口２５の上部にネット２６を配置しているものである。ネット２６は、熱容量が小さく、短時間で所定の温度にまで上昇するため、非常に保炎効果の高いものである。このため、混合ガスに一旦着火された炎は、前記ネット２６の保炎効果によって消えることはないものである。
【００１９】
従って本実施例によれば、ネット２６には確実に火炎を形成することが出来、燃焼室２１を薄く構成しても確実に触媒燃焼に移行でき、小型化．薄型化した触媒燃焼装置を実現できるものである。
【００２０】
（実施例３）
続いて本発明の第三の実施例について説明する。図４は本実施例の触媒燃焼装置の要部を示す断面図である。本実施例では、燃焼用触媒２２の一部２２ａを着火部１９内に突出させて配置している。
【００２１】
前記各実施例では、燃焼用触媒２２は燃焼室２１内に収容している。燃焼室２１は楓密な構成となっているため、熱容量が大きく、燃焼用触媒２２が所定の温度に到達するまでに時間がかかるものである。この点本実施例では、前記しているように燃焼用触媒２２の一部２２ａを着火部１９内に突出させて配置している。着火部１９は大部分が空間であり、熱容量は燃焼室２１と比べると非常に小さいものである。従って本実施例によれば、熱容量の小さい着火部１９内に燃焼用触媒２２の一部２２ａを配置するようにして、燃焼用触媒２２が所定の温度に達するまでの時間を短縮するようにしているものである。
【００２２】
以上のように本実施例によれば、燃焼用触媒２２の温度上昇の速度を速めて触媒燃焼への移行速度を速くでき、小型化．薄型化した触媒燃焼装置を実現するものである。
【００２３】
（実施例４）
続いて本発明の第四の実施例について説明する。図５は、本実施例の触媒燃焼装置の燃焼器１１の構成を示す断面図である。本実施例では、空気取り入れ口３０に吸引空気量可変手段２９を取り付けているものである。吸引空気量可変手段２９は、開閉蓋２９８と開閉ばね２９０とによって構成している。前記開閉蓋２９ａには、空気取り入れ口３０の閉口面積より小さい穴２９ｃを設けている。前記穴２９ａの大きさは、点火時に最適な空気量が吸引できるように設定されている。
【００２４】
つまり、点火時に使用者が吸引空気量可変手段２９を指で押すと、開閉蓋２９ａが開閉ばね２９ｂの伸圧力に勝って、空気取り入れ口３０の表面を覆うものである。このため、空気吸引エゼクタ１７が吸引する空気は、開閉蓋２９ａに設けている穴２９ｃからとなる。こうして、点火時には空気吸引エゼクタ１７は少量の空気を吸引して、つまり空気過剰率の低い混合ガスを混合部１８に供給するものである。空気過剰率の低い混合ガスは、着火が容易であり、従って確実に着火を行うことが出来るものである。こうして、着火が行われた後、使用者が吸引空気量可変手段２９から指を離すと、開閉蓋２９８が開閉ばね２９０の押圧力によって空気取り入れ口３０の表面から離れるものである。つまり、触媒燃焼時には空気吸引エゼクタ１７が吸引する空気は、吸気口３０からとなる。従って触媒燃焼時には、空気吸引エゼクタ１７は大量の空気を吸引して、つまり空気過剰率の高い混合ガスを混合部１８に供給するものである。
【００２５】
以上のように本実施例は、点火時と触媒燃焼時に吸引空気量可変手段２９を操作することによって、混合ガスの空気量を点火時と触媒燃焼時に最適な空気過剰率に設定出来るものであり、触媒燃焼の燃焼特性の良い、小型化．薄型化した触媒燃焼装置を実現するものである。
【００２６】
（実施例５）
続いて本発明の第五の実施例について説明する。図６は本実施例の触媒燃焼装置の全体構成を示す断面図である。本実施例では、前記各実施例で説明している開閉弁を、電磁弁３４と制御装置３５によって構成している。制御装置３５はタイマー回路３６とリレー回路３７によって構成している。
【００２７】
つまり本実施例では、点火装置１４を作動した瞬間に、タイマー回路３６とリレー回路３７によって電磁弁３４を一定時間後に一時的に閉じ、所定の時間が経過すると、再度開くように制御しているものである。以上の構成とすることによって、燃焼用触媒２２を加熱した後、確実に火炎を消火し、触媒燃焼への移行が安定して行えるようにしているものである。
【００２８】
以上のように本実施例によれば、触媒燃焼への移行が安定してでき、小型化．薄型化した触媒燃焼装置を実現するものである。
【００２９】
（実施例６）
続いて本発明の第六の実施例について説明する。図７は、本実施例の触媒燃焼装置の全体構成を示す断面図である。本実施例では、開閉弁１３に流量調節手段３８を設けている。流量調節手段３８は、コック３８ａを有しており本実施例では手動でコック３８ａを開閉することによって、燃料タンク１２から供給される燃料ガスの量を調整できるものである。
【００３０】
すなわち、点火時にはコック３８８を全開として、燃料タンク１２から供給される燃料ガスの量を最大として、空気過剰率を低くして点火が容易に出来るように調整する。また、点火が終了するとコック３８ａを閉めて、燃料タンク１２から供給される燃料ガスの量を少なくして、空気過剰率を高くするものである。このため、火炎は自然消火して触媒燃焼への移行が速やかに行われるものである。
【００３１】
以上のように本実施例によれば、開閉弁１３は空気の吸引量を調節する流量調節手段３８を有し、この流量調節手段を全開として点火装置１４を動作させて点火した後、燃料ガスの供給量を絞るように動作させるようにして、点火と触媒燃焼への移行が安定して確実に出来、小型化．薄型化した触媒燃焼装置を実現するものである。
【００３２】
（実施例７）
続いて本発明の第七の実施例について説明する。図８は、本実施例の触媒燃焼装置の全体構成を示す断面図である。本実施例では、燃焼室２１に温度検知手段４０を設けている。温度検知手段４０としては本実施例ではサーミスタを使用している。前記温度検知手段４０の検知温度情報は、制御装置３９に伝達されている。制御装置３９は、リレー回路３７と温度検知回路４１を備えている。
【００３３】
制御装置３９は、温度検知手段４０の検知温度情報によって燃焼用触媒２２の温度が触媒燃焼可能温度に達したことを検知すると、電磁弁３４を一時的に閉じるように制御するものである。このため、燃焼用触媒２２の温度が触媒燃焼可能温度に達した時点で、燃料タンク１２から供給される燃料ガスは一時的に停止されるものである。このため、着火部１９に発生している炎は自動的に消火され、確実に触媒燃焼に移行できるものである。
【００３４】
以上のように本実施例によれば、開閉弁１３は電磁弁３４と制御装置３９によって構成し、制御装置３９は燃焼室２１に配置した温度検知手段４０の信号によって電磁弁３４を一時的に閉じるように制御するようにして、点火と触媒燃焼への移行が安定して確実に出来、小型化．薄型化した触媒燃焼装置を実現するものである。
【００３５】
（実施例８）
続いて本発明の第八の実施例について説明する。図９は、本実施例の触媒燃焼装置の燃焼器の構成を示す断面図である。本実施例では、排気口２３の配置位置を燃焼室２１と重ならないように、かつ混合部１９への混合ガスの噴出方向とは反対側へずらせた位置となるように燃焼器１１に設けている。
【００３６】
このため、排気口２３から排気される触媒燃焼によって生じた排ガスは、燃焼室２１に接触しながら排気口２３に達するものである。つまり、排ガスが有している熱量は、燃焼室２１によって奪われるため、つまり燃焼室２１の温度を高めるように使用されるため、排ガスの温度は低くなるものである。また本実施例の構成とした場合には、混合ガスの勢いの強い部分は排気口２３から遠く、混合ガスの勢いの弱い部分は排気口２３から近くすることにより、混合ガスが均一に燃焼用触媒２２を通過するものである。
【００３７】
以上のように本実施例の構成とした場合には、排気口２３は燃焼室２１とは重ならない位置で、かつ混合部１９への混合ガスの噴出方向とは反対側の位置となるように燃焼器１１に配置した構成とすることによって、混合ガスが均一に燃焼用触媒を通過して均一な触媒燃焼が行え、小型化．薄型化した触媒燃焼装置を実現するものである。
【００３８】
【発明の効果】
請求項１に記載した発明によれば、燃料ガスを燃焼する燃焼器と、燃料ガスを供給する燃料タンクと、前記燃料タンクから供給する燃料ガスの供給量を制御する開閉弁と、燃料ガスに点火する点火装置とを備え、前記燃焼器は、ガスノズルと空気吸引エゼクタと混合部と着火部と点火プラグと燃焼室と燃焼室内に収容した燃焼用触媒と排気口を有し、前記混合部は燃料ガスが通過する通路を直筒状に形成され、前記混合部に平行して側面の開口部が前記燃焼室と連通するように設けた筒状の着火部と、前記混合部と前記着火部の境界に設け点火時に火炎が形成される炎口とを有し、前記燃焼用触媒は、前記炎口と対向する上流側の一部を前記開口部から前記着火部内に突出させるとともに、前記着火部は、前記炎口から前記燃焼用触媒までの大きさを消炎距離より大きく設定したから、炎口に確実に火炎が形成できるとともに、燃焼用触媒の温度上昇の速度を速めて触媒燃焼への移行速度を速くでき、燃焼室を薄く構成しても確実に触媒燃焼に移行でき小型化．薄型化した触媒燃焼装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第一の実施例である触媒燃焼装置の構成を示す断面図
【図２】 同、燃焼器の構成を示す断面図
【図３】 本発明の第二の実施例である触媒燃焼装置の構成を示す断面図
【図４】 本発明の第三の実施例である触媒燃焼装置の要部を示す断面図
【図５】 本発明の第四の実施例である触媒燃焼装置の要部を示す断面図
【図６】 本発明の第五の実施例である触媒燃焼装置の全体構成を示す断面図
【図７】 本発明の第六の実施例である触媒燃焼装置の全体構成を示す断面図
【図８】 本発明の第七の実施例である触媒燃焼装置の全体構成を示す断面図
【図９】 本発明の第八の実施例である触媒燃焼装置の燃焼器の構成を示す断面図
【図１０】 従来例である触媒燃焼装置の構成を示す断面図
【符号の説明】
１１ 燃焼器
１２ 燃料タンク
１３ 開閉弁
１４ 点火装置
１６ ガスノズル
１７ 空気吸引エゼクタ
１８ 混合部
１９ 着火部
２０ 点火プラグ
２１ 燃焼室
２２ 燃焼用触媒
２２ａ 燃焼用触媒の一部
２３ 排気口
２４ 開口部
２５ 炎口
２６ ネット
２９ 吸引空気量可変手段
３４ 電磁弁
３５ 制御装置
３８ 流量調節手段
３９ 制御装置
４０ 温度検知手段
Claims (1)
- 燃料ガスを燃焼する燃焼器と、燃料ガスを供給する燃料タンクと、前記燃料タンクから供給する燃料ガスの供給量を制御する開閉弁と、燃料ガスに点火する点火装置とを備え、前記燃焼器は、ガスノズルと空気吸引エゼクタと混合部と着火部と点火プラグと燃焼室と燃焼室内に収容した燃焼用触媒と排気口を有し、前記混合部は燃料ガスが通過する通路を直筒状に形成され、前記混合部に平行して側面の開口部が前記燃焼室と連通するように設けた筒状の着火部と、前記混合部と前記着火部の境界に設け点火時に火炎が形成される炎口とを有し、前記燃焼用触媒は、前記炎口と対向する上流側の一部を前記開口部から前記着火部内に突出させるとともに、前記着火部は、前記炎口から前記燃焼用触媒までの大きさを消炎距離より大きく設定した触媒燃焼装置。
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