JPH06288509A - 発熱装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】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、短時間で触媒層の温度
を触媒の活性温度まで高め、触媒燃焼を良好に開始する
ことができる発熱装置を提供することを目的とする。 【構成】燃焼室１５内に混合気の流れ方向に略平行にフ
ィン１７を設け、フィン１７下流に点火装置２０を設
け、燃焼室１５内壁面およびフィン１７の外壁面に触媒
層１８を設け、フィン１７の下流部分において触媒層１
８とフィン１７間に隙間２２を設けた構成とする。

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。

【０００２】

【従来の技術】一般にアイロン、スチーマ、調理器、コ
ーヒーメーカ等の熱源として、電熱に代り気体または液
体の燃料を用いるものが開発されてきた。

【０００３】図８は従来の発熱装置の断面構成図であ
る。図において１はプロパン、ブタン等の液化ガスボン
ベである。前記ボンベ１とノズル２の間にバルブ３を設
けてあり、ボンベ１から供給される燃料ガスの流量をコ
ントロールできるようにしている。前記ノズル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
れるようにしている。前記燃焼室５は金属製の筺体で構
成される発熱部６の内部に設けられている。そして燃焼
室５の内部には混合ガスの流れ方向に略平行に複数枚の
フィン７が設けられている。

【０００４】また燃焼室５には触媒層８が燃焼室内壁面
に密着して設けられている。前記燃焼室５には触媒層８
に近接して細い白金線製の点火ヒータ９が設けられてい
る。また発熱部６にはバルブ３を開閉制御する温度セン
サ１０が設けられている。

【０００５】上記構成において、乾電池（図示せず）で
細い白金線製の点火ヒータ９が加熱され、さらに近接す
る触媒層８が高温化する。触媒層８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。燃料ガスの噴出力に誘引して
吸引された空気と燃料ガスが混合部４で混合し、混合ガ
スを燃焼室５に供給する。燃焼室５では活性温度まで昇
温された触媒層８表面に、燃料と空気の混合ガスが供給
されると、触媒層８表面で混合ガスが燃焼を始める。

【０００６】この燃焼が燃焼室５全体に広がり、発熱部
６で被加熱物を加熱する。発熱部６には温度センサ１０
が設けられており、設定温度を維持するように、バルブ
３の開閉を行うことにより、最適な加熱ができるように
している。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】触媒燃焼は触媒の作用
により、触媒表面で無炎、低温で燃焼することができる
燃焼方式である。しかし、火炎に比べて燃焼反応を低温
で行えるが、触媒燃焼といえども触媒の温度を予め触媒
の活性温度まで上昇させておかないと、良好な触媒燃焼
を行うことができない。そこで、乾電池をエネルギー源
とする白金線製の点火ヒータがよく用いられるが、この
ような点火ヒータでは燃焼室内の触媒層の温度を迅速に
上昇することは難しく、触媒燃焼を良好に開始すること
ができないという点に問題が生じる。

【０００８】本発明は上記従来技術の課題を解決するこ
とができ、触媒燃焼を良好に開始することができる発熱
装置を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】第１の発明は、燃料ガス
ボンベと、燃料ガスノズルと、燃料と空気の混合部と、
前記混合部の下流に設けられ、外壁に発熱部を有しかつ
内部に燃焼室を有する筺体と、燃焼室内に混合気の流れ
方向に略平行に設けたフィンと、燃焼室内壁面およびフ
ィンの外壁面に設けた触媒層から構成され、フィン下流
に点火装置を設け、フィンの下流部分において触媒層と
フィン間に隙間を設けた構成とする。

【００１０】第２の発明は、燃料ガスボンベと、燃料ガ
スノズルと、燃料と空気の混合部と、混合部の下流に設
けられ、外壁に発熱部を有し、かつ内部に燃焼室を有す
る筺体と、燃焼室内に混合気の流れ方向に略平行に設け
たフィンと、燃焼室内壁面およびフィンの外壁面に設け
た触媒層から構成され、フィン下流に点火装置を設け、
フィンの下流部に火炎保持機構を設けた構成とする。

【００１１】

【作用】第１の発明の作用は以下の通りである。ノズル
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、混合室で均一に混合し、燃焼室に供給
される。燃焼室に供給された混合ガスは燃焼室内を流
れ、触媒層に接触し触媒燃焼を行う。しかし、始動時は
触媒層の温度が活性温度まで達していないために、触媒
層に燃料が接触しても、触媒燃焼を開始することができ
ない。そこでフィン下流に点火装置を設け、始動時に点
火装置により混合気に着火し、火炎により触媒を加熱す
る手段をとっている。火炎はフィンの下流近傍に存在す
る。そこでフィンの下流部分において、触媒層とフィン
との間に隙間を設けると、火炎は触媒層のみを加熱し、
フィンに火炎の熱が伝導しにくいために、短時間で触媒
層の温度を触媒の活性温度まで高めることができる。こ
のため、火炎燃焼から触媒燃焼へ迅速に移行し、触媒燃
焼を良好に開始することとなる。

【００１２】第２の発明の作用は以下の通りである。ノ
ズル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、混合室で均一に混合し、燃焼室に
供給される。燃焼室に供給された混合ガスは燃焼室内を
流れ、触媒層に接触し触媒燃焼を行う。しかし、始動時
は触媒層の温度が活性温度まで達していないために、触
媒層に燃料が接触しても、触媒燃焼を開始することがで
きない。そこでフィン下流に点火装置を設け、始動時に
点火装置により混合気に着火し、火炎により触媒を加熱
する手段をとっている。火炎はフィンの下流近傍に存在
する。フィンの下流部分に火炎保持機構を設けているの
で、火炎はフィン先端を火炎基部として形成するように
なる。したがって、火炎基部から火炎の燃焼熱が積極的
に触媒層に供給されるようになるため、短時間で触媒層
の温度を触媒の活性温度まで高めることができる。この
ため、火炎燃焼から触媒燃焼へ迅速に移行し、触媒燃焼
を良好に開始することとなる。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて
説明する。図１は第１の発明の一実施例の発熱装置の断
面構成図、図２は図１のＡＡ線断面図である。図中の１
１はプロパン、ブタン等の液化ガスボンベである。前記
ボンベ１１とノズル１２の間にバルブ１３が設けてあ
り、ボンベ１１から供給される燃料ガスの流量をコント
ロールできるようにしている。前記ノズル１２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１４で均一に混合し、燃焼室１５に供給
されるようにしている。前記燃焼室１５は金属製の筺体
で構成される発熱部１６の内部に設けられている。前記
燃焼室１５の内部には、混合ガスの流れ方向に略平行に
複数枚のフィン１７が設けられており、燃焼室１５の大
きさを変えずに、燃焼室１５内の表面積を増加してい
る。

【００１４】前記燃焼室１５には触媒層１８が燃焼室内
壁面に密着して設けられている。この触媒層１８に担持
される触媒は、白金族金属およびニッケル、コバルト、
鉄、マンガン、クロムなどの金属酸化物が用いられる
が、特に好ましいものは白金、パラジウム、ロジウムな
どの白金族金属である。

【００１５】上記構成においてバルブ１３が開き、ノズ
ル１２より燃料ガスが混合部１４に供給される。燃料ガ
スの噴出力に誘引して吸引された空気と燃料ガスが混合
部１４で混合し、混合ガスを燃焼室１５に供給する。燃
焼室入口１５ａから供給された混合ガスは燃焼室１５内
を流れ、燃焼室入口１５ａに対向した燃焼室内壁面１５
ｂに衝突し、排気口１９から排出される。このとき、燃
焼室１５内を流れる混合ガスが衝突した燃焼室内壁面１
５ｂ近傍では、混合ガスの流速が非常に遅い、流れが淀
んだ領域が発生する。

【００１６】本実施例の特徴はこの領域に点火装置２０
を設けたことにあり、点火装置２０でスパークを発生す
ることにより混合ガスは着火する。形成された火炎によ
り触媒層１８が加熱され、触媒層１８の温度が活性温度
に達すると、触媒層１８表面で触媒燃焼が始まり、火炎
に混合ガスが供給されなくなり、火炎は消滅する。以
後、燃焼室１５内に供給された混合ガスは、燃焼室１５
内の触媒層１８全体で触媒燃焼を行う。発熱部１６の温
度検出部２１からの信号により、発熱部１６の温度が設
定温度より上昇することを検出すると、バルブ１３を閉
じ、燃料ガスの供給を停止し、発熱部１６の温度が設定
温度以下になることを温度検出部２１の信号から検出す
ると、再びバルブ１３を開け、燃料ガスの供給が開始す
る。再び供給された燃料ガスは混合室１４で空気と混合
し、燃焼室１５へ流入する。燃焼室１５に供給された混
合気は燃焼室１５内を流れ、ふたたび燃焼が広がってい
く。

【００１７】図２に示すように、フィン１７と触媒層１
８は密着しており、触媒層１８における燃焼熱が発熱部
１６へ供給されやすい構造になっている。しかし、始動
時には触媒層１８の温度が低温であり、立上り特性を良
くするためには、火炎燃焼から触媒燃焼へ迅速に移行
し、短時間で触媒層の温度を触媒の活性温度まで高める
ことが必要となる。

【００１８】そこで本実施例では、図３に示すようにフ
ィン１７の下流部分において、フィン１７と触媒層１８
との間に隙間２２を設けたことも特徴としている。燃焼
室１５内を流れる混合ガスが衝突した燃焼室内壁面１５
ｂ近傍では、混合ガスの流速が非常に遅い、流れが淀ん
だ領域が発生する。この領域に点火装置２０を設けてい
るので、発生したスパークにより混合ガスは簡単に着火
することができる。点火装置２０のスパークによる火炎
は、フィン１７下流近傍に形成される。形成された火炎
の近くの触媒層１８は図３に示したように、触媒層１８
とフィン１７の間に隙間２２を設け、触媒層１８の熱が
フィン１７に伝わりづらくしている。このため火炎は触
媒層１８のみを加熱し、フィン１７はほとんど加熱しな
いことになる。このため、短時間で触媒層１８の温度を
触媒の活性温度まで高めることができる。したがって、
触媒層１８下流部分から触媒燃焼が開始し、火炎が形成
されている領域には、供給される可燃混合気の量が少な
くなり、火炎は消滅する。以後は、下流側の触媒層１８
における燃焼熱が上流側の触媒層１８に伝わり、触媒層
１８全体が高温になり、燃焼室１５全体で触媒燃焼が行
われるようになる。このように、火炎燃焼から触媒燃焼
へ迅速に移行し、触媒燃焼を良好に開始することができ
る。

【００１９】なお、フィン１７表面に酸化被膜やセラミ
ックコーティング層などの熱線吸収層を形成すると、定
常燃焼時にたとえ触媒層１８とフィン１７が密着してい
なくとも、触媒層１８の燃焼熱を熱放射として、熱線吸
収層を介して、フィン１７へ伝えるために、熱交換効率
が向上する。

【００２０】さらに、図４に示すようにフィン１７の下
流部分において、触媒層１８とフィン１７の間に断熱層
２３を設けても同様な効果がある。特に、触媒層１８の
基体として金属箔体を用いた場合、断熱層２３を設ける
と、燃焼時の金属箔体の熱変形を防止する効果がある。

【００２１】次に、第２の発明について添付図面をもと
に説明する。図５は第２の発明の一実施例の構成図であ
る。図中の１１はプロパン、ブタン等の液化ガスボンベ
である。前記ボンベ１１とノズル１２の間にバルブ１３
が設けてあり、ボンベ１１から供給される燃料ガスの流
量をコントロールできるようにしている。ノズル１２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１４で均一に混合し、燃焼室１５
に供給される。燃焼室１５は金属製の筺体で構成される
発熱部１６の内部に設けられている。燃焼室１５の内部
には混合ガスの流れ方向に略平行に複数枚のフィン１７
が設けられており、燃焼室１５の大きさを変えずに、燃
焼室１５内の表面積を増加している。

【００２２】燃焼室１５には触媒層１８が燃焼室内壁面
に密着して設けられている。触媒層１８に担持される触
媒は、白金族金属およびニッケル、コバルト、鉄、マン
ガン、クロムなどの金属酸化物が用いられるが、特に好
ましいものは白金、パラジウム、ロジウムなどの白金族
金属である。

【００２３】バルブ１３が開き、ノズル１２より燃料ガ
スが混合部１４に供給される。燃料ガスの噴出力に誘引
して吸引された空気と燃料ガスが混合部１４で混合し、
混合ガスを燃焼室１５に供給する。燃焼室入口１５ａか
ら供給された混合ガスは燃焼室１５内を流れ、燃焼室入
口１５ａに対向した燃焼室内壁面１５ｂに衝突し、排気
口１９から排出される。このとき、燃焼室１５内を流れ
る混合ガスが衝突した燃焼室内壁面１５ｂ近傍では、混
合ガスの流速が非常に遅い、流れが淀んだ領域が発生す
る。この領域に点火装置２０が設けてあり、スパークを
発生することにより混合ガスは着火する。

【００２４】形成された火炎により触媒層１８が加熱さ
れ、触媒層１８の温度が活性温度に達すると、触媒層１
８表面で触媒燃焼が始まり、火炎に混合ガスが供給され
なくなり、火炎は消滅する。以後、燃焼室１５内に供給
された混合ガスは、燃焼室１５内の触媒層１８全体で触
媒燃焼を行う。発熱部１６の温度検出部２１からの信号
により、発熱部１６の温度が設定温度より上昇すること
を検出すると、バルブ１３を閉じ、燃料ガスの供給を停
止し、発熱部１６の温度が設定温度以下になることを温
度検出部２１の信号から検出すると、再びバルブ１３を
開け、燃料ガスの供給が開始する。再び供給された燃料
ガスは混合室１４で空気と混合し、燃焼室１５へ流入す
る。燃焼室１５に供給された混合気は燃焼室１５内を流
れ、ふたたび燃焼が広がっていく。

【００２５】始動時には触媒層１８の温度が低温であ
り、立上り特性を良くするためには、火炎燃焼から触媒
燃焼へ迅速に移行し、短時間で触媒層１８の温度を触媒
の活性温度まで高めることが必要となる。そのためには
フィンの下流近傍に形成される火炎を安定したしっかり
した火炎としなければならない。火炎を安定化するため
には、火炎基部を絶えず定まった場所に維持する必要が
ある。

【００２６】そこで本実施例では、フィン１７の下流部
分にブラフボディ２４を設け、フィン１７の下流部分で
火炎を保持する機構を設けたことを特徴としている。こ
のブラフボディ２４をフィン１７の下流部分に設けると
と、図６に示すようにブラフボディ２４後流に再循環流
２５が形成される。この再循環流２５により流れが淀ん
でいる領域がブラフボディ２４後流に形成される。この
領域を基部として安定した火炎がフィン１７先端に形成
されるようになる。したがって、火炎基部から火炎の燃
焼熱が積極的に触媒層１８に供給されるようになるた
め、短時間で触媒層の温度を触媒の活性温度まで高める
ことができる。このため、火炎燃焼から触媒燃焼へ迅速
に移行し、触媒燃焼を良好に開始することができる。

【００２７】また、図７に示すようにブラフボディ２６
は円筒状のものでもよく、ブラフボディ２６後流で流れ
が剥離し、再循環流が形成される形状であれば、どのよ
うなものでもかまわない。

【００２８】なお、実施例はブラフボディ２４をフィン
１７の下流部に設けたが、フィン１７から離れた下流位
置に設けても、始動時に安定した火炎がブラフボディ２
４を火炎基部として形成されるために、短時間で触媒層
の温度を触媒の活性温度まで高めることに関して、同様
な効果がある。

【００２９】

【発明の効果】以上の実施例の説明より明らかなよう
に、第１の発明は、燃焼室内に混合気の流れ方向に略平
行に設けたフィンの下流に点火装置を設け、燃焼室内壁
面およびフィンの外壁面に触媒層を設け、フィンの下流
部分において触媒層とフィン間に隙間を設けることによ
り、短時間で触媒層の温度を触媒の活性温度まで高め、
触媒燃焼を良好に開始することができる。

【００３０】また、第２の発明は、燃焼室内に混合気の
流れ方向に略平行に設けたフィンと、フィンの下流に点
火装置を設け、燃焼室内壁面およびフィンの外壁面に触
媒層を設け、フィンの下流部に火炎保持機構を設けるこ
とにより、短時間で触媒層の温度を触媒の活性温度まで
高め、触媒燃焼を良好に開始することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の発明の一実施例の発熱装置の水平断面図

【図２】図１のＡＡ線断面図

【図３】図１のＢＢ線断面図

【図４】第１の発明の他実施例の発熱装置の要部垂直断
面図

【図５】第２の発明の一実施例の発熱装置の水平断面図

【図６】同発熱装置のブラフボディの拡大断面図

【図７】第２の発明の発熱装置の他のブラフボディの拡
大断面図

【図８】従来例の発熱装置の水平断面図

【符号の説明】

１１ 液体ガスボンベ １２ ノズル １３ バルブ １４ 混合室 １５ 燃焼室 １６ 発熱部 １７ フィン １８ 触媒層 ２０ 点火装置 ２２ 隙間 ２４ ブラフボディ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 燃料ガスボンベと、燃料ガスノズルと、
   前記燃料と空気の混合部と、前記混合部の下流に設けた
   内部に燃焼室を有する筺体と、前記燃焼室内に混合気の
   流れ方向に略平行に設けたフィンと、前記燃焼室内壁面
   および前記フィンの外壁面に設けた触媒層を備え、前記
   ワインの下流に点火装置を設け、前記フィンの下流部分
   において前記触媒層と前記フィン間に隙間を設けた発熱
   装置。
2. 【請求項２】 触媒層とフィン間の隙間に断熱層を設け
   た請求項１記載の発熱装置。
3. 【請求項３】 燃料ガスボンベと、燃料ガスノズルと、
   前記燃料と空気の混合部と、前記混合部の下流に設けた
   内部に燃焼室を有する筺体と、前記燃焼室内に混合気の
   流れ方向に略平行に設けたフィンと、前記燃焼室内壁面
   および前記フィンの外壁面に設けた触媒層を備え、前記
   フィン下流に点火装置を設け、前記フィンの下流部に火
   炎保持機構を設けた発熱装置。