JPH05133509A - 発熱装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 アイロン，スチーマ，調理器，コーヒーメー
カ等に用いられる、気体燃料または液体燃料を燃焼し、
その燃焼熱を熱源とする発熱装置において、コンパクト
な発熱装置を提供することを目的とする。 【構成】 燃料ガスと空気の混合部４と、混合部４の下
流に設けた内部に燃焼室５を有する筐体６とから構成さ
れ、燃焼室５が、内壁面に触媒層１０を密着させた第１
燃焼室７と、第１燃焼室７の下流に位置し、内壁面に触
媒層１２を密着させ、かつ混合ガスの流れ方向に対して
平行に燃焼室を仕切る触媒層１３を設けた第２燃焼室８
と、第２燃焼室８の下流に位置し、内壁面に触媒層１４
を密着させた第３燃焼室９から構成されることにより、
効率的に触媒層表面に燃料ガスを接触させ、かつ発熱部
への熱伝導による触媒温度の低下を防ぐことにより、コ
ンパクトな発熱装置にすることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はアイロン，スチーマ，調
理器，コーヒーメーカ等に用いられる、気体燃料または
液体燃料を燃焼し、その燃焼熱を熱源とする発熱装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、燃焼熱を熱源とする発熱装置に
は、コードレスヘアカーラや懐炉等がある。これらのも
のは燃料にブタンガスやベンジンを使用し、燃料を気化
し空気と混合させた後、白金触媒を担持したフェルト状
の触媒に混合ガスを接触させて、触媒反応を行わせ、燃
焼熱を利用するものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記の燃焼器は燃焼量
が少なく、触媒の温度が低い状態で燃焼が進行するもの
である。しかし、発熱量を増加すべく燃焼量を増加する
と、触媒層で反応すべき混合ガス量が増加するために、
混合ガスが触媒層ですべて反応できずに、未燃のまま排
出されるようになる。したがって燃焼量を増加するため
には、混合ガスが触媒層と接触する面積を増加しなけれ
ばならず、燃焼器が大きくなるという課題が生じる。

【０００４】本発明は上記従来技術の課題を解決するこ
とができ、燃焼室が小さいコンパクトな発熱装置を提供
することを目的とするものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、燃料ガスと空
気の混合部と、混合部の下流に設けた内部に燃焼室を有
する筐体とから構成され、燃焼室が、内壁面に触媒層を
密着させた第１燃焼室と、第１燃焼室の下流に位置し、
内壁面に触媒層を密着させ、かつ混合ガスの流れ方向に
対して平行に燃焼室を仕切る触媒層を設けた第２燃焼室
と、第２燃焼室の下流に位置し、内壁面に触媒層を密着
させた第３燃焼室からなるものである。

【０００６】

【作用】触媒燃焼とは、あらかじめ活性温度まで昇温さ
れた触媒層表面に、燃料と空気の混合ガスが供給される
と、触媒層表面近傍で触媒の働きにより、火災燃焼に比
べて低温で混合ガスが燃焼し、発熱反応を生じる燃焼現
象のことである。したがって触媒燃焼において燃焼率を
高めるためには、如何に効率的に触媒表面に混合ガスを
供給するかということが重要になる。本願発明はこのこ
とを鑑みて行われたものである。混合ガスはまず内壁面
に触媒層を密着させた第１燃焼室に送られる。第１燃焼
室では、燃焼室内壁面の近傍に供給された混合ガスが触
媒層近傍で燃焼するが、燃焼室の中心部付近の混合ガス
は未燃のまま第１燃焼室を通過する。したがって、第１
燃焼室を通過したガスは壁面近傍を燃焼ガスが流れ、そ
の内側を混合ガスが流れることになる。

【０００７】第１燃焼室の下流に設けてある第２燃焼室
は内壁面に触媒層を密着させ、かつ混合ガスの流れ方向
に対して平行に燃焼室を仕切る触媒層を設けてあるため
に、第１燃焼室から供給された混合ガスは第２燃焼室を
仕切る触媒層に衝突した後、第２燃焼室を仕切る触媒層
と第２燃焼室の内壁面密着した触媒層の間を流れること
になる。第２燃焼室を仕切る触媒層に混合ガスが衝突し
た際、混合ガス中の未燃ガスの一部が燃焼する。第２燃
焼室内壁面と仕切の触媒層間を混合ガスが流れる際に、
燃焼ガスと未燃の燃料ガスが混合し混合ガスの温度を高
める効果がある。この高温になった混合ガスが燃焼室内
壁面と仕切との狭い隙間を流れていく際に、未燃の燃焼
ガスのほとんどが燃焼する。しかも燃焼ガスの流速が速
まり、熱伝達率が大きくなり、発熱部での加熱効率を向
上する。このとき、燃焼室の内壁面は発熱部とつながっ
ているために、燃焼室の内壁面の触媒温度が低下しやす
いが、仕切の触媒層から輻射熱の供給を受け、燃焼室内
壁面の燃焼温度の低下を防いでいる。

【０００８】第２燃焼室の下流に位置し、内壁面に触媒
層を密着させた第３燃焼室では、第２燃焼室のように燃
焼室内を仕切るような触媒層が存在しない。このため、
第３燃焼室に供給された燃焼ガスの流速は再び遅くな
る。そして第３燃焼室の内壁面に密着させた触媒層との
接触時間を長くとることにより、燃焼ガス中に含まれる
ごくわずかな未燃成分や中間生成物を完全に浄化する。

【０００９】したがって、燃焼室を３つの部分にわけ、
効率的に触媒層表面に燃料ガスを接触させ、かつ発熱部
への熱伝導による触媒温度の低下を防ぐことにより、コ
ンパクトな燃焼室にすることができる。

【００１０】

【実施例】以下、本願発明の実施例を添付図面に基づい
て説明する。

【００１１】図１は本願発明の一実施例の断面図であ
る。図２は図１におけるＡ−Ａ方向矢視図である。図１
において１はプロパン，ブタン等の液化ガスボンベであ
る。ボンベ１とノズル２の間にバルブ３が設けてあり、
ボンベ１から供給される燃料ガスの流量をコントロール
できる。ノズル２より噴出した燃料ガスは、ガス流の誘
引作用により回りの空気を吸引し、混合室４で均一に混
合し、燃焼室５に供給される。燃焼室５は金属製の筐体
で構成される発熱部６の内部に設けられている。燃焼室
５は第１燃焼室７，第２燃焼室８，第３燃焼室９の３燃
焼室から構成されている。

【００１２】第１燃焼室７には触媒層１０が燃焼室内壁
面に密着して設けられている。乾電池（図示せず）で細
い白金線製点火ヒータ１１が加熱され、さらに近接する
触媒層１０が高温化する。触媒層１０が活性温度まで加
熱されたときに、バルブ３が開き、ノズル２より燃料ガ
スが混合部４に供給される。このときの動作は、第１燃
焼室７内の温度をモニターして行ってもよいし、点火ヒ
ータ１１に通電してから一定時間経過後にバルブ３を開
いてもよい。燃料ガスの噴出力誘引して吸引された空気
と燃料ガスが混合部４で混合し、混合ガスを第１燃焼室
７に供給する。第１燃焼室７では活性温度まで昇温され
た触媒層１０表面に、燃料と空気の混合ガスが供給され
ると、触媒層１０表面で混合ガスが燃焼を始める。

【００１３】第１燃焼室７では、燃焼室内壁面の近傍に
供給された混合ガスのみが触媒層１０近傍で燃焼する
が、第１燃焼室７の中心部付近の混合ガスは未燃のまま
第１燃焼室７を通過する。したがって、第１燃焼室７を
通過したガスは壁面近傍を燃焼ガスが流れ、その内側を
混合ガスが流れることになる。

【００１４】第１燃焼室７の下流に設けてある第２燃焼
室８は内壁面に触媒層１２を密着させ、かつ混合ガスの
流れ方向に対して平行に第２燃焼室８を仕切る触媒層１
３を設けてあるために、第２燃焼室８に流れ込んだ混合
ガスは、触媒層１３の燃焼面１３ａに衝突し、混合ガス
中の未燃ガスの一部が燃焼面１３ａで燃焼する。燃焼面
１３ａと第１燃焼室７で燃焼した燃焼ガスと、未燃の燃
料ガスが混合し、触媒層１３と触媒層１２の間を流れる
ようになる。このとき、高温の燃焼ガスと未燃の燃料ガ
スが混合するため、燃料ガスの温度を高める効果があ
る。この高温になった燃料ガスが燃焼室内壁面の触媒層
１２と触媒層１３との間の狭い隙間を流れていく際に、
未燃の燃焼ガスのほとんどが燃焼する。触媒層１２と触
媒層１３の隙間は広すぎると効果がなくなる。ファイバ
ー状の多孔質材料をアルミ製の燃焼室に接着して実験し
た結果、触媒層１２と触媒層１３との隙間を４mm以下に
すると効果が大きいことが確認された。しかも燃焼ガス
が流れる流路面積は第１燃焼室７よりも狭いために、燃
焼ガスの流速が速くなり、燃焼ガスの熱伝達率が大きく
なり、発熱部６での加熱効率を向上する。

【００１５】ここで、第２燃焼室８の内壁面は発熱部６
とつながっているために、発熱部６の加熱効率を向上す
ると、触媒層１２の温度が低下しやすくなる。しかし、
本願発明では、第２燃焼室８の中央を混合ガスの流れ方
向に平行に仕切る触媒層１３を設けてある。このため、
第２燃焼室８の内壁面に密着している触媒層１２は、触
媒層１３から輻射熱の供給を受け、触媒層における燃焼
温度の低下を防ぐことができる。

【００１６】第２燃焼室８の下流に位置する第３燃焼室
９には、第２燃焼室８で燃焼したごくわずかな未燃成分
や中間生成物を含む燃焼ガスが供給される。第３燃焼室
９では内壁面に触媒層１４を密着させた構成になってい
る。したがって第３燃焼室９では、混合ガスの流路面積
が再び広くなり、第３燃焼室９に流れ込んだ燃焼ガスの
流速は再び遅くなる。このために、第３燃焼室９の内壁
面に密着させた触媒層１４と燃焼ガスとの接触時間を長
くとることができ、燃焼ガス中に含まれるごくわずかな
未燃成分や中間生成物を完全に浄化することができる。
そして、浄化されてクリーンになった燃焼ガスは、排気
口１５より排出される。

【００１７】また、発熱部６には温度検出部１６が設け
られている。温度検出部１６は、発熱部６の温度をモニ
ターし、その信号をバルブ３に送り、バルブ３の開度を
調節することにより、燃焼量を調節する働きを有してい
る。このため、発熱部６の表面温度は一定に保たれ、被
加熱物を最適な温度で加熱することができる。

【００１８】したがって、燃焼室５を３つの部分に分
け、効率的に触媒層表面に燃料ガスを接触させ、かつ発
熱部６への熱伝導による触媒温度の低下を防ぐことによ
り、コンパクトな燃焼室にすることができる。

【００１９】図３は本願発明の他実施例の第２燃焼室８
の断面図（図１のＡ−Ａ方向矢視図に対応）である。触
媒層１３の下面１３ｂと第２燃焼室８の内壁面に密着し
た触媒層１２ａとの間に隙間を設けてある。このように
することにより、いままで触媒燃焼に寄与していなかっ
た触媒層１３の下面１３ｂ表面上でも触媒燃焼を行うよ
うになり、燃焼に有効な触媒面積を増加することがで
き、燃焼率をさらに向上することができる。加えて、第
２燃焼室８の内壁面の触媒層１２ａは、触媒層１３の下
面１３ｂから輻射熱の供給を受け、触媒層における燃焼
温度の低下を防ぐことができ、触媒の活性を維持するこ
とができる。

【００２０】また、第２燃焼室８の流路断面積が広くな
り、燃焼室内を流れる混合ガスの圧力損失が小さくな
り、燃焼用空気の吸引がしやすくなるという効果もあ
る。

【００２１】

【発明の効果】以上のように本願発明は、燃料ガスと空
気の混合部と、混合部の下流に設けた内部に燃焼室を有
する筐体とから構成され、燃焼室が、内壁面に触媒層を
密着させた第１燃焼室と、第１燃焼室の下流に位置し、
内壁面に触媒層を密着させ、かつ混合ガスの流れ方向に
対して平行に燃焼室を仕切る触媒層を設けた第２燃焼室
と、第２燃焼室の下流に位置し、内壁面に触媒層を密着
させた第３燃焼室からなることにより、効率的に触媒層
表面に燃料ガスを接触させ、かつ発熱部への熱伝導によ
る触媒温度の低下を防ぐことにより、コンパクトな発熱
装置にすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願発明の一実施例における発熱装置の水平断
面図

【図２】本願発明の同装置の垂直断面図

【図３】本願発明の他実施例における発熱装置の第２燃
焼室の垂直断面図

【符号の説明】 ２ ノズル ４ 混合部 ５ 燃焼室 ６ 発熱部 ７ 第１燃焼室 ８ 第２燃焼室 ９ 第３燃焼室 １０，１２，１３，１４ 触媒層

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 燃料ガスと空気の混合部と、前記混合部
   の下流に設けた内部に燃焼室を有する筐体とから構成さ
   れ、前記燃焼室が、内壁面に触媒層を密着させた第１燃
   焼室と、前記第１燃焼室の下流に位置し、内壁面に触媒
   層を密着させ、かつ混合ガスの流れ方向に対して平行に
   燃焼室を仕切る触媒層を設けた第２燃焼室と、前記第２
   燃焼室の下流に位置し、内壁面に触媒層を密着させた第
   ３燃焼室からなることを特徴とする発熱装置。
2. 【請求項２】 第２燃焼室を仕切る触媒層の上面あるい
   は下面の少なくとも一方と、第２燃焼室内壁面に設けた
   触媒層間に隙間を設けたことを特徴とする請求項１記載
   の発熱装置。