WO1997048945A1

WO1997048945A1 - Chambre de combustion catalytique

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Publication number: WO1997048945A1
Application number: PCT/JP1997/002039
Authority: WO
Inventors: Yoshitaka Kawasaki; Jiro Suzuki; Masato Hosaka; Akira Maenishi; Motohiro Suzuki; Shigehiko Fujita
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.
Priority date: 1996-06-17
Filing date: 1997-06-12
Publication date: 1997-12-24
Also published as: US5975890A; EP0846911A4; DE69736734D1; EP0846911A1; JP3071833B2; KR19990037689A; EP0846911B1; KR100339734B1

Description

神触媒燃焼装置技術分野本発明は、燃焼反応熱により発する放射熱線を有効利用する触媒燃焼装置において、特に反応熱の有効利用および燃焼安定化に関するものである。背景技術炭化水素を主体とする燃料に対して酸化活性を有する触媒を用いた触媒燃焼装置は、従来より多数提案されているが、その燃焼反応熱の利用形態としては、触媒体の表面から発せられる放射熱線を、直接または熱線透過窓を介しての放射熱として利用するものが知られている。

上記従来の機器は、触媒体の連通孔には燃料のみを供給し、触媒体下流側表面近傍で大気中の酸素を拡散供給することによって接触酸化させるタイブのものでは、露出された触媒体の下流面から、また一方、燃料と空気の予混合気を供給して主に触媒体上流表面近傍で接触酸化反応をさせ、触媒体の連通孔を経て排気ガスを放出するタイプのものでは、触媒体上流面に対向して設置された熱線透過窓を介して上流面から、それぞれ熱線を放射させて加熱や暖房等の用途に供していた。

しかしながら、上述した従来の触媒燃焼装置は、このような加熱、暖房用としては有用であるが、照明用として利用しょうとすると、次に示すような欠点がある。

すなわち、触媒燃焼は、燃料の酸化反応が触媒体表面で進行することから、反応熱は直接触媒体に伝達され、ここから効率よく熱放射されて、火炎燃焼の排ガスで熱放射体を加熱するものに比べて高い放射効率（燃料の反応熱に対する放射熱として得られるものの比率）が得られるが、放射によって得られる熱線の波長は、触媒体の表面温度によって変化するものの、可視光領域（波長 Ι μ πι以下）から遠赤外線（波長 3〜 5 μ ιη以上）にわたる広い波長分布を有しており、特に照明用途に供する場合には、必ずしも効率の高いものではなかった。すなわち、一般に触媒燃焼の実用範囲は、触媒体表面で反応する燃料の量に対応して触媒体の温度が増減するという触媒燃焼の特性故に、単位容積の触媒体に対して、燃焼量の上限は触媒層に担持された活性成分（例えば白金属金属など）の耐熱限界温度で規制され、一方燃焼量の下限は、反応完結の下限温度で規制される。したがって、水素や一酸化炭素等の低温で酸化されやすい燃料成分の場合には、触媒体温度が 1 0 0 °C付近から 9 0 0 °C程度まで使用可能であるものの、通常家庭で用いられる炭化水素燃料であるプロパン、ブタン、灯油などでは下限温度が 4 0 0 °C〜 5 0 0 °C、天然ガスの主成分であるメタンでは 6 5 0。C 〜 7 0 0 が下限温度となり、上限はいずれも耐熱限界の 9 0 0 °C程度になるから、ここから発せられる放射熱（光）の波長分布は、いずれも 1〜 3 inにピークを有し、 1 0 μ m以上の成分をも含む広い分布特性を持つたものである。したがって、照明用途に使用し得る放射光成分はわずかに数％程度と効率の悪いもので、大部分は不要の熱出力となるものであった。他方、従来の触媒燃焼装置を暖房用に用いた場合でも、火炎燃焼の排ガスで熱放射体を加熱するものに比べて高い放射効率（燃料の反応熱に対する放射熱の比率）が得られるものの、放射効率は 4 0〜 5 0 %程度が限界であった。また、燃焼密度（触媒体の主燃焼面の見かけ単位面積当たりの燃焼量）は、触媒体を構成する基材または担持している活性成分の耐熱温度で上限が決まり、例えばセラミックハ二カム基材に白金系の貴金属を活性成分として担持した場合には、常用耐熱温度が 8 5 0〜 9 0 0 °C程度であり、放射熱の発散比率によって変化するものの、燃焼密度は 1 0〜 1 5 kcal /h - c nf程度が限界であった。したがって実際には、この燃焼密度以下になるよう燃焼量を抑えるか、または触媒体の面積を大きくすることになり、多量の放射熱を小さな容積の燃焼室で発生させることは困難であった。従って、結局、屋外使用に供する携帯用暖房器や照明器具としては、より小さな燃焼室容積で、より多量の放射熱発生が求められており、その用途に対して、必ずしも十分な性能ではないものであった。

また、触媒体が定常燃焼時の高温赤熱状態に至るには、触媒体の反応活性が発揮される温度まで予熱昇温することが必要であるが、問欠的な使用をする場合においては、都度予熱ゃ着火操作を行い、触媒体が活性温度（燃料種や使用条件によって異なるが 3 0 O T〜 5 0 0 °C程度）になるまで待たなければならず、実用上極めて不都合である。このため実際には、活性温度を維持し得る最低温度付近になるよう燃料や混合気の供給最を絞つて燃焼反応を継続する、いわゆる待機燃焼状態で維持し、本使用時には燃料供給を増加して瞬時に必要な熱や光を得るよう操作することになる。しかしながらこの待機燃焼状態では、一般に触媒体が赤熱する（可視光を発する）領域以下の温度になるために燃焼継続を目視確認できず、特に周囲が喑い環境で用レ、られる照明用途の装置においては、存在位置の確認もできないことになる。加えて待機燃焼状態としても、触媒体の温度維持には相応の燃焼熱が必要であり、力一トリッジ式の燃料容器を備えた屋外使用の装置では、待機燃焼状態での燃料消費量が大きな負荷となって、使用可能時間が短縮され、あるいは異常に大きな燃料容器を必要とするという課題があった。発明の開示

本発明は、かかる従来の触媒燃焼装置の色々な課題を解決することを目的とするものである。

上記課題を解決するために、本発明の触媒燃焼装置では、触媒体の上流面と対向する位置の予混合室壁に熱線の透過窓を設置するとともに、この透過窓表面に可視光を透過して赤外線を反射する金属または金属酸化物の薄膜被覆を備えた構成にしたことを特徴としている。また、前記予混合室の予混合気導入部に、感熱変形性の金属（バイメタルや形状記憶合金など ) からなる流量制御弁を設置し、触媒体温度に対応して流路の開口制御を行う構成としている。さらに前記透過窓を 2層に設け、その外側層の透過窓表面にのみ前記薄膜被覆を備え、かっこの外側層の透過窓を着脱自在の構成としている。

また、側壁に熱線透過性材料からなる透過窓を備えた燃焼室の下流端近傍に多数の速通孔を有する触媒体を備えるとともに、下流端を触媒体に近接し上流端を予混合気噴出口に向けて透過窓と略平行位置に設置された金網、エタスパンドメタル等の開口率の大きな金属線材構成物に酸化触媒成分を担持させた金属触媒体を備えたことを特徴としている。この金属触媒体を、予混合気の流れ方向に対して長さが異なるとともに相互に問隙を有し、かつ先端位置を-致させないよう配置した筒状または板状の多層構造としている。さらに金属触媒体を、上流側に先端部を有し下流側の触媒体近傍に底部を有する、円錐もしくは角錐形状としている。加えて、透過窓を燃焼室の略全周にわたって配置するとともに、透過窓の少なくとも一部の外側に近接させて熱線の反射体を添装している。

さらに本発明の触媒燃焼装置では、多数の連通孔を有する触媒体とその全面に対向して備えられた熱線透過窓との問に開設された混合気噴出口近傍に、混合気量が一定値以下になる時の流線に接触する位置で高開口率で小容量の補助触媒体を備えたことを特徴としている。また混合気流量の制御手段と連動して、混合気 iが一定値以下の時に透過窓外面を覆う開閉自在の蓋体を備えている。また、透過窓を 2層に設け、外側の透過窓の内面に長波長の放射熱線反射の薄膜被覆を備えるとともに、両透過窓間に大気の流通流路を構成している。図面の簡単な説明図 1は、本発明の第 1実施の形態としての燃焼装置の部分断面構成図である。

図 2は、上記燃焼装置の熱放射特性図である。

図 3は、本発明の第 2実施の形態としての燃焼装置の要部断面略図である。

図 4は、本発明の第 3実施の形態としての燃焼装置の要部断面略図である。

図 5は、本発明の第 4実施の形態としての燃焼装置の全体断面図である。

図 6は、上記燃焼装置の要部水平断面 1である。

図 7は、本発明の第 5実施の形態としての燃焼装偉の要部断面略図である。

図 8は、本発明の第 6実施の形態としての燃焼装置の要部断面略図である。

図 9は、上記燃焼装置の要部水平断面図である。

図 ] 0は、本発明の第 7実施の形態としての燃焼装置の断面構成図である。

図 1 1は、本発明の第 8実施の形態としての燃焼装置の断面構成である。

図 ] 2は、本発明の第 9実施の形態としての燃焼装置の断面構成図である。

図 1 3は、本発明の第 1 0実施の形態としての燃焼装置の断面構成図である。

(符号の説明）

1 燃料タンク

2 制御バルブ

3 混合器 4 予混合室

4 0 整流板

Λ 1 燃焼室

5 喷出 Π

6 触媒体

7 点火器

8 排気流路

9 透過窓

9 0 可動窓

1 0 被覆層

1 1 流量制御弁

1 2 1 2 0 金属触媒体

1 3 反射板

1 補助触媒体

1 5 反射力ノくー

1 6 のぞき窓

1 7 凹面鏡構成部

1 8 第二の透過窓

1 9 空気流路

発明を実施するための最良の形態

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する _η 本発明の実施には、多数の連通孔を有して各種炭化水素燃料への酸化活性を有する触媒体、耐熱性の熱線透過材料、熱線の反射材料、開口率が大なる金属触媒体等の他、着火装置や流量制御装置、燃料と空気の混合器、あるいは必要に応じて液体燃料の気化器、温度検出装置や駆動装置等が必要となる。触媒体は金厲ゃセラミックのハ-カム担体、あるいはセラミック繊維の編組体、多孔晳焼結体等に、白金やパラジウム等の貴金属を主成分とした活性成分を担持させたものを用い、また耐熱性の熱線透過材料としては、石英ガラスや結晶化ガラス等を用いる。開口率の大なる金属触媒体としては、鉄一クロム一アルミニウム系の耐熱性金属からなる金網ゃュクスパンドメタルに白金属の貴金属を担持させたものが使用され、赤外線の反射材料としては酸化錫や I T O (インジウム一錫の複合酸化物）等の金属酸化物やアルミニウム、銅等の金属の蒸着薄膜などが使用される。また空気や気体燃料の流量制御には手動のニードルバルブや電動のソレノィドバルブ等が使われ、液体燃料の場合には電磁ポンプ等を使用する。その他の駆動部分は于動のレバ一操作、自動制御のモータ駆動等が可能で、着火装置としては電気ヒータや放電点火器等を使用し得る。なおこれらはいずれも従来から広く採用されている手段であり、他の公知の手段でも可能である。ここではそれらの詳細については説明を省略する。

(実施の形態 1 )

図 1は、本発明に係る触媒燃焼装置の 1実施の形態の部分断面構成 [¾、図 2はその放射特性図である。図 1において、 1 は燃料タンク、 2は燃料の噴出量を制御する制御バルブ、 3は燃料と空気の混合器、 4は予混合室で、混合器 3 と予混合室 4は噴出口 5で連通されている。 6はセラミックハニカムに白金属の貴金属を担持させた触媒体、 Ίは電気ヒータからなる点火器、 8は排気流路である。 9は結晶化ガラスよりなる透過窓で、触媒体 6に対向する位置に備えられており、その内側表面には I T O ( I nと S nの複合酸化物）の蒸着によって形成された薄膜の被覆層 1 0が備えられている。

次に、本実施の形態の動作と特性について説明する。燃料タンク 1に内蔵される燃料（ここではブタンガスを使用）は、制御バルブ 2の解放によつて高圧で放出され、内部にノズルとスロートを備えた（ここでは図示せず）混合器 3内でノズルから噴出されたガス流で周囲の空気を吸い込みながら混合され、噴出口 5を経て予混合室 4へと供給される。燃焼初期においては、触媒体 6の連通孔を介して排気流路 8に至った予混合気に点火器 7への通電で着火され、まず触媒体 6の下流側（すなわち排気流路 8側〉近傍で火炎燃焼を開始する。この火炎によって加熱された触媒体 6は、下流側表面近傍が最初に昇温してここで触媒燃焼を開始し、その燃焼熱によつてさらに上流側が加熱されることを繰り返して、やがて上流面（すなわち予混合室 4に対向する面）の表面近傍での触媒燃焼へと移行し、定常燃焼となる。この状態では、触媒体 6の上流側表面は（供給される予混合気の量によって異なるが） 6 0 0〜 7 0 に達し、わずかに赤熱を開始する。触媒体 6の表面からは透過窓 9に向けて熱線が放射され、通常の結晶化ガラスでは波長 5 μ m以下の放射熱線の大部分は透過して前方に供給されるが、ここに I T O薄膜の被覆層 1 0が存在するために、 2 m程度以下の短波長成分は透過するものの、それ以上の波長成分はここで反射され、再度触媒体 6に吸収されてその温度上昇をもたらすことになる。このために、触媒体 6は温度がさらに上昇して高輝度の赤熱状態となり、短波長成分の放射量の増加をもたらす。この長波長成分の熱線回収、高温化と再放射の繰り返しによって、少ない燃料供給量で多量の短波長の放射光を発することが可能になると同時に、触媒体 6の高温維持によって反応完結性は促進され、メタンのように極めて反応しにくい燃料成分を用いた場合でも、棑気流路 8に未燃焼成分を棑出することなく完全燃焼を確保することができる。

図 2をもとに、上記燃焼時の特性を説明する。透過窓 9に被覆層 1 0を設けない場合（図 2中で実線で示す）には、透過窓 9を構成する結晶化ガラスの透過率の影響を受けて、 3 μ m付近と 5 μ m以上の範 Bで放射強度は減衰するが、透過窓 9で吸収された熱線が透過窓 9自体の温度を上昇させ、ここから二次放射として再供給され、この両者の合成として長波長領域にまで大きな放射強度を有するブロードな波長分布となる。これに対して被覆層 1 0を設けた場合（図 2中で -点鎖線で示す）には、わずかに透過窓 9からの二次放射はあるものの、大部分は 2 μ. in以下の領域に限定された放射特性となり、特に可視光線領域（波長 l /^ m未満）に強いピークを有することになる。かくして、触媒燃焼によって得られた放射光のうち、照明に寄与しない長波長成分を除去して効率よく照明光を得られると同時に、除去した（ここでは反射させている）長波長成分が触媒体 6の温度上昇に還元されて再度短波長成分に変換させ得る。しかもこの作用は少量の燃料供給でも高い反応温度を維持でき、難燃性の燃料（メタンガスや希薄混合ガスなど）でも完全燃焼を維持確保できるもので、経済効果の大きな燃焼照明機器を提供できるものである。なおここで、被覆層 1 0は透過窓 9の内側表面に設けているが、外側表面に被禝させても類似の効果は得られ、しかも薄膜の被覆層 1 0の熱的劣化が軽減されることにもなり、被覆層 1 0を構成する材料によつては外側表面に形成されるのが好ましい場合もある。ただ、被覆層 1 0が内側表面にある方が、触媒体 9からの放射熱で透過窓 9が（熱線の吸収によって）加熱され、ここからの二次放射量を増大させるという損失を抑えることが可能で、より高いエネルギー効率を確保できる。また、被覆層 ] 0の材料としては、可視光透過性を有する金属もしくは金属酸化物の簿膜であれば種類を問わず、例えば金などの金属や酸化錫、酸化チタン、酸化インジゥムなどの金属酸化物、あるいはこれらの複合物でもよく、さらには放射光の長波長から短波長への波長変換を行うために、被覆層 1 0に例えば E u や Y V ._t のような波長変換材料を付加することも可能で、いずれも上記効果を損なうものではない。

(実施の形態 2 )

本発明の第 2の実施の形態について説明する。本実施の形態は、予混合室 4への予混合気導入部である噴出口 5に、感熱変形性金属からなる流量制御弁を設置して、触媒体 6の表面温度に対応して流路の開閉を行わしめる構成としたものであり、基本性能は実施の形態 1 と同様であるが、予混合気供給量を自己制御する構成となっている点が異なる。したがって、異なる点を中心に本実施の形態を説明する。

図 3は、本実施の形態の要部断面略図である。図 3において、予混合気を予混合室 4に導入する噴出口 5の上部に、それ自体の温度変化によって湾曲変形するバイメタルからなる蓋状の流量制御弁 1 1が備えられており、触媒体 6の温度が上昇した時には噴出口 5を閉塞する方向に、方触媒体 6の温度が低下した時には噴出口 5を解放する方向に湾曲変形して、通過する予混合気の流量を自動調節する構成となっている。こうすることによつて、被覆層 ] 0で反射された長波長の熱線が触媒体 6を異常に昇温させる場合には、流量制御弁：！ 1が噴出口 5の開口面積を縮小させ、予混合気供給量を制限して触媒体 6の過熱を防止し、熱劣化を抑制することができる。一方触媒体 6の温度が低下して完全燃焼を維持し得なくなるような状態の時には、流量制御弁 1 1が逆に湾曲して噴出口 5の開口面積を增加させ、予混合気の流入量を増大させて触媒体 6の温度を昇温維持する作用を行う。こうすることによって、制御バルブ 2で都度の調節を行うことなく、十分な放射光と反応性を確保しつつ、熱的な触媒体 6の損傷も防止でき、長期問にわたって安定した性能を確保することが可能となる。従って、照明性能が特に優れたものとなる。

ここで用いている流量制御弁 1 1 の材質は、温度に追従して連続的に変形するバイメタルが好ましいが、用途によっては非連続的な O N Z O F F を繰り返す形状記憶合金でで構成したものでもよく、特に触媒体 6を熟容量の大きなセラミックハ二カムやセラミック焼結体で構成したものでは、 O N / O F F制御でも急激な温度低下による不完全燃焼反応が生じることを避けられるために、後者の材質でも十分対応可能である。

(実施の形態 3 )

本発明の第 3の実施の形態について説明する。本実施の形態は、基本の構成は実施の形態 1 と同じであるが、透過窓を 2層に構成した点が異なる。この相違点を屮心に説明する。図 4は、本実施の形態の要部断面略図である。図 4において、触媒体 6 の上流面に対向して固定設置された透過窓 9と開閉自在に設置された可動窓 9 0の 2層を備えており、可動窓 9 0の内側表面に I 丁 O薄膜の被覆層 1 0を蒸着させている。可動窓 9 0を倒して全面を解放した時には、触媒体 6のヒ流側赤熱面が固定の透過窓 9のみで覆われており、先に図 2の実線で示したような全波長領域にわたる放射熱線の供給が得られる。一方可動窓 9 0を立てて透過窓 9に密着させた場合には、被覆層 1 0の存在によつて長波長の熱線が反射除去され、可視光の多い短波長放射の装置に変わる。こうすることによって、同-—の触媒燃疣装置を用いて加熱や暖房の用途に使用するする時は可動窓 9 0を開き、照明用途に用いる場合は可動窓 9 0を閉じるという簡単な操作によって、即時かつ容易に切り換えることができ、例えば屋外での作業や娯楽に使用する時に、極めて有効便利なものとなる。

(実施の形態 4 )

木発明の第 4の実施の形態について説明する。本実施の形態は、基本構成は実施の形態 1 と類似であるが、触媒体 6の上流に開口率の大きな金属触媒体を配設している点が異なる。この相違点を中心に説明する。

図 5は、本実施の形態の全体断面図、図 6はその要部水平断面図である。図 5において、了'混合室 4下部に連接された噴出口 5と排気流路 8の間に燃焼室 4 1が構成されており、燃焼室 4 1 の上流には噴出口 5から噴出された予混合気を水平方向に分散させる整流板 4 0が、また排気流路 8近傍にはセラミックハニカムに白金属の貴金属を担持した触媒体 6が備えられている。また 9は筒状の耐熱ガラスからなる透化窓であり、触媒体 6上流側に位置する燃焼室 4 1 の周囲壁面を構成している。また 1 2および 1 2 0は、触媒体 6の上流面に一方端を近接し、他端を噴出口 5方向に伸ばした筒状の金厲触媒体で、ェクスパンドメタルの表面に白金属の貴金属を担持させている。ここで外側の金展触媒体 1 2は長く、内側の金属触媒体 1 2 0は短く構成されており、先端（すなわち噴出口 5側の端部）の位置が重ならないように配置されている。また図 6に示すように、金属触媒体 1 2および 1 2 0は同心円構成になっており、両者の間には問隙が設けられている。なお、図 5の透過窓 9の内側、外側などに上述したような薄膜を形成しておいても良い。

次に、本実施例の動作について説明する。燃料タンク 1から ift給された燃料ガス（ここではブタンを主成分とする L P Gを使用）は、制御バルブ 2で流量を調節された後に混合器 3内において空気と混合され、噴出口 5 へと流れる。噴出口 5から予混合室 4を経て燃焼室 4 1 へ噴出された予混合気は、整流板 4 0で径方向に適: 3：分散された後、ハニカム状の触媒体 6 へ向かって流れ、その連通孔を経て下流面へと流れる。ここで点火器 7に通電して予混合気に着火すると、触媒体 6の下流側表面近傍で火炎燃焼を開始する。この火炎によって加熱された触媒体 6は、まず下流面近傍が昇温してここで触媒燃焼を開始し、その燃焼熱によってさらに上流側が加熱されることを繰り返して、やがて触媒体 6の上流面、すなわち燃焼室 4 Ί に面した表面近傍での触媒燃焼へと移行し、定常燃焼となる。この状態で、触媒体 6の上流側表面は（供給される予混合気の量によって異なるが） 7 0 0 〜 9 0 0 °Cに達して高輝度に赤熱するが、ここから放射される熱線のうち短波長の熱線は透化窓 9を経て直接、長波長の熱線は一旦透過窓 9に吸収された後にここからの二次放射として、共に周囲下方に向かって放出される。同時にこの放射熱は、触媒体 6の上流面近傍に設置された金属触媒体 1 2、 ] 2 0にも供給され、そこで熱吸収される。金属触媒体 1 2および 1 2 0は、開【1率が大きく熱容量が小さい金属線材で基材が構成されているから、触媒体 6からの放射熱で容易に加熱されて、近接位置で触媒反応が開始される。やがてその反応熱おょぴ触媒体 6からの放射熱が、金厲触媒体 1 2および 1 2 0の基材を構成する金厲線材の良熱伝導性により、燃焼反応位置のやや上流をも加熱するよう作用し、順次これを繰り返して先端部分でも反応が行われ、赤熱状態となる。金属触媒体 1 2および 1 2 0の構造が開口率の大きな網目状であるため、この周囲を流れる予混合気の全量は反応せずに下流に至り、高密度の細孔がある触媒体 6で捕集されて燃焼を完結する。

ところで、了'混合気の流れ方向に対して平行に設置されている金属触媒体 1 2および 1 2 0では、上流側部分は未反応燃料との接触機会が大きく、高輝度に赤熱するが、下流側部分では燃料の残存量が減衰しており、赤熱輝度は低下するという特性を示す。金属触媒体 1 2の単独設置でも、断面形状や長さによってほぼ全域が赤熱する状態は得られるが、触媒体 6での反応成分を残した上で最大限の反応を金属触媒体 1 2で行うには、混合気の流れに対して直角方向に多層の金属触媒体 1 2、 1 2 0、 . · · を設置するのが有効である。この際に、金属触媒体 1 2、 1 2 0、 · · · は、下流端は触媒体 6からの熱を受けるためにこれと近接している必要があり、設置位置はほぼ規定される。一方、高赤熱輝度となる先端（上流方向）部分は、透過窓 9からの熱放射を分散させるためにも位置を揃えない方が好ましく、分散させた多段（多層）構造とすることによって、透過窓 9の（流れ方向の）全域にわって赤熱することになり、視覚的にもまた放射効率からも有効である。かくして、燃焼位置を一部に集中させることなく、燃焼室 4 1の空間をフルに活用して放射熱の発生を促進することができ、放射効率（燃焼熱に対する放射熱の発生量）も 6 0〜 7 0 %と、従来よりはるかに高めることができる。金厲触媒体 1 2、 1 2 0、 · · · · の設置は, 本実施例のように多重の筒型構成にしてもよく、またこの場合にも内側に順次短くすることも、外側に順次短くすることも可能であり、さらには単なる金網ゃェクスパンドメタル、パンチングメタル等の平板を多層に並べてもよく、形状に特異性はない。ただ、卨温にさらされることから、熱変形の生じにくい円筒形状が最も安定であり、長期問の使用に耐え得るという効果がある。また金属触媒体の基材としては、金網やェクスパンドメタルのほか、開口率の大きなパンチングメタルや、金属繊維の編組体などでもよく、熱容量が小さくかつ開口面積の大きく、また熱伝導のよい構成材料であれば、本発明の効果は得られるものである。

なおここで、点火器 7を触媒体 6の下流面近傍に設置し、下流面での火炎燃焼から燃焼をスタートさせているが、触媒体 6の温度を上昇させる手段があればこの構成手法に限るものではなく、例えば噴出し 1 5近傍に点火手段をを設けて、最初はここで火炎を形成させ、触媒体 6が所定の温度以上になったことを温度検知手段で検出するか、または昇温するに十分な時問を継続するタイマ一操作等により触媒体 6が昇温した時点で、一旦燃料供給を停止して火炎を消失させ、その後再度燃料供給を再開して触媒燃焼反応を開始させる方法もあり、あるいは触媒体 6近傍に電気加熱手段を添装して、所定温度まで電気加熱により昇温する等の方法を用いてもよく、いずれも上記放射特性の効果を損なうものではない。しかしながら上記のように、触媒体 6の下流面で火炎を形成させ、自動的に安定な触媒燃焼へ移行させる手段を用いることにより、複雑な操作ゃ検知、あるいは補助機能部品を必要とせず、多量の電気入力も必要としないもので、実使用上有効な手段である。

(実施の形態 5 )

本発明の第 5の実施例について説明する。本実施の形態は、燃焼室 4 1 内に配置する金属触媒体 ] 2の構成を、上流に先端部を向けた円錐または角錐形状に構成したもので、その他の構成および基本性能は実施の形態 4 と同様であるが、金属触媒体】 2の面を予混合気流れに対して連続した傾斜面を構成するようにした点が異なる。したがって、異なる点を中心に本実施の形態を説明する。

図 7は、本実施の形態の要部断面略図である。図 7において、触媒体 6 の上流面近傍に底部を配置し、上流方向に先端を向けた円錐形状の金属触媒体】 2を配置しており、整流板 4 0を介して略直上に流れる予混合気の流線に対して、金属触媒体 1 2の壁面が傾斜して g己置されることになる。このため、燃焼室 4 1 の中心部分では金属触媒体 1 2の先端部分に、周辺部分では上方の底部近傍にそれぞれ予混合気が接触し、おのおのの部分で燃料の一部が反応することになるから、金属触媒体 1 2の全域にわたって高輝度に赤熱することになり、放射熱の発生比率はさらに高められる。また金属触媒体 1 2を複数備え、その位置関係を保つ等の複雑さはなく、しかも熱変形に対しても強い構造となし得るから、性能的にもコスト的にも好ましいものとなる。もちろんここで金属触媒体 1 2は、開口率の大きな材質で構成されているから、通過する燃料の全量が反応する訳ではなく、かなりの部分は未反応のまま通過して、下流に設置されるセラミックハニカムの触媒体 6で完全反応される。金属触媒体 1 2の径ゃ高さについては、その構成材料の仕様（素線の太さや目の粗さ、目の形状や方向性など）によって変化するもので、ここで反応する燃料の量と触媒体 6で反応させる量とのバランスを考慮,して、任意に構成できる。また、本実施の形態のような円錐形状に限らず、二角錐や角錐のような多角錘形状とすることも可能で、本発明の効果を損なうものではない。なお、図 7の透過窓 9の内側、外側などに上述したような薄膜を形成しておいても良い。

(実施の形態 6 )

本発明の第 6の実施の形態について説明する。本実施の形態は、基本の構成は実施の形態 5と同じであるが、透過窓 9の外側に反射板を設置した点が異なる。この相違点を中心に説明する。

図 8は本実施の形態の要部断面略図、図 9はその要部水平断面図である。図 8において、触媒体 6の上流側に直立設置された金属触媒体 1 2の周囲を、円筒状の耐熱ガラスで構成された透過窓 9を配置するとともに、透過窓 9に対向させてその略半周を覆う反射板 1 3を設置している。触媒体 6 の上流面で燃焼反応が行われた結果、ここが赤熱して周囲を含む下方に向かって熱線が放射されるが、その--部は透過窓 9を介して燃焼室 4 1の外部周辺にも放散される。外部に出た放射熱は、反射板 1 3を設置することによって再度燃焼室 4 1内部へと反射によって還元され、金属触媒体 1 2 の加熱に供せられる。かくして金属触媒体 1 2は温度上昇により赤熱輝度を増加し、反射板 1 3の置かれれていない側に強い放射を発することになる。方向性を有する加熱装置として本実施の形態を用いる場合には、少ない燃料消費量で多量の放射熱を供給できるものになり、また照明等の短波長成分の放射光を用いる場合に有効である。さらに、触媒体 6からの直接的な伝導熱および放射熱供給や、金 JS触媒体 1 2上での自己燃焼熱では安定燃焼を維持できない難燃性燃料（例えばメタンなど）を用いた場合でも、反射板 1 3を介しての熱回収により、反応維持するに十分な温度を確保することができ、安定した高赤熱燃焼を得ることができる。

透過窓 9は、本実施の形態のように必ずしも円筒形状にする必要はなく、周囲方向に分散した複数の平面状の透過窓 9を有する角柱型としてもよい。また燃焼室 4 1の -部を金属壁で構成し、必要な方向のみに透過窓 9を配置することも可能である。反射板 1 3も、放射熱の供給角度や反射熱の要求程度等によって、楕円状、多角形状、平板状など、任意に設定することができ、設置位置も本実施の形態のように透過窓 9から離れた位置にしても、透過窓 9に密着してもよく、さらには透過窓 9を構成する耐熱性ガラスの表面に酸化錫等の金属薄膜を蒸着等の手段で密着させる等の方法も可能であり、いずれも上記効果を発揮し得る。

(実施の形態 7 )

本発明の第 7の実施の形態について説明する。本実施の形態は、基本構成は実施の形態 1 と同様であるが、燃焼室 4 1内に補助触媒体を備えた点が異なる。この相違点を中心に説明する。

図 1 0は、本実施の形態の断面構成図である。図 1 0において、予混合室 4內に開口された噴出口 5近傍には、触媒体 6 と透過窓 9の間に傾斜された形状で、鉄ークロム- アルミニウム系金属の金網に白金属の貴金属を担持させた補助触媒体 1 4が設置されている。燃料タンク 1から供給される燃料（ここではブタンガスを使用）は、制御バルブ 2で流量調節されて高圧で放出され、内部にノズルとスロートを備えた（ここでは図示せず）混合器 3内でノズルから噴出されたガス流で周囲の空気を吸い込みながら混合され、噴出口 5を経て予混合室 4へと供給されて、触媒体 6上流面（すなわち透過窓 9に対向する面）の表面近傍で触媒燃焼が行われる。燃焼排ガスは触媒体 6の連通孔を経て F流の排気流路 8から排出される。また燃焼熱によって #温赤熱された触媒体 6上流表面からは、多量の熱線が放射されるが、可視光を中心とする短波長成分は直接被覆層 ]. 0および透過窓 9を透過して前面に放出され、一部の熱線は透過窓 9内に吸収された後, ここからの二次放射として同じく前方へ放出される。また長波長成分の大部分は、被覆層 1 0で反射されて触媒体 6側に還流され、触媒体 6の温度をさらに高め、層多量で短波長成分に富んだ放射熱線を発するよう作用する。かくして予混合室 4前面の透過窓 9からは、大部分の可視光と一部の長波長熱線が放出され、照明などの用途に供せられる。ここで制御バルブ 2を操作して混合器 3に噴出される燃料の量を減少させる時、混合器 3 で吸引される空気量も减少して噴出口 5から供給される混合気量（同時に流速）も減少し、触媒体 6での反応熱が減少するためにここでの温度も低下する。混合器 3に供給される燃料の流量低を最大燃焼（触媒体 6の h 流表面温度が 8 5 0〜 9 0 0 °Cになるよう設定される）の 5 0 %〜 3 0 % にすると、触媒体 6の表面温度は 6 0 0 °C以下となり、目視では赤熱が検出できなくなり、燃焼反応は継続するものの、透過窓 9からは可視光がほとんど発せられない、いわゆる待機燃焼状態となる。ここで、水平方向前方に向けて開口される噴出口 5の近傍に、補助触媒体！ 4を傾斜配置すると、混合気量が多く流速の大きい大燃焼量の領域では、実線矢印（A ) で示すような主流線を通って混合気が流れ、補助触媒体 ] 4上ではほとんど触媒燃焼反応が生じず、触媒体 6で発生する放射熱を受けて 3 0 0 C〜 5 0 0 °Cの保温状態に維持されるのみである。方混合気量を一定値以下に減少させた時には、流速が低下する一方、予混合室 4内の上昇気流に影響されて、破線矢印（B ) で示すような流線となり、補助触媒体 1 4に接触して流れる。この時補助触媒体 1 4は、触媒反応可能な温度に保温されているためにここで燃焼反応を開始するが、小熱容量の補助触媒体 1 4で集中した燃焼反応が行われるために、補助触媒体 ] 4の温度は 7 0 0 °C〜 8 0 0 °Cの赤熱状態となる。同時に補助触媒体 1 4の開口率が大きいことから、ここで全量の燃料が反応することはなく、下流になる触媒体 6にも十分な燃料が供給されて、触媒体 6の反応活性が維持される温度（約/ 1 0 0 ^DC以上）は確保され、待機燃焼状態を継続する。赤熱した補助触媒体 1 4 から発する可視光は透過窓 9を経て前方に供給され、かくして待機燃焼状態でありながら一部が赤熱する状態を確保でき、燃焼継続を確認できるものとなる。この状態での全燃料消費量は、触媒体 6の活性温度が維持され、補助触媒体 1 4の E3視確認可能な赤熱が確保されるに足る最小限の量で済むことになり、経済性に優れたものとなる。特に燃料タンク 1を備えた可搬式の装置においては、燃料の充填や容器交換の頻度が減少して、使い勝手にも優れたものである。なお燃料供給量を増加させて通常使用に戻した時には、触媒体 6が常に活性温度状態に保たれているために、瞬時に元の赤熱状態となり、同時に補助触媒体 1 4は混合気の流線から外れるために赤熱しない待機状態に戻ることになる。

本実施の形 ft!では可視光利用を目的とした装置の例を示したが、透過窓 9に被覆層 1 0を添装しない熱利用主体の装置においても、上記作用効果は同様に発揮される。また、補助触媒体 1 4は、噴出口 5から供給される混合気の流線に対応した位置に固定して設置しているが、制御バルブ 2の動作に合わせてこれと機械的に連動させるか、あるいは予混合室 4近傍の温度検出によって間接的な連動動作（たとえばバイメタル駆動など）によつて、補助触媒体 1 4を可動設置にしてもよく、こうすればより確実に赤熱と待機の状態を確保できる。

(実施の形態 8 )

本発明の第 8の実施の形態について説明する。本実施の形態は、透過窓 9の外側に熱線を反射する反射カバーを開閉自在に備え、燃焼量制御と連動させた構成としたものであり、作用効果の大部分は実施の形態 7と類似であるが、待機燃焼時の熱線の利用形態が異なる。したがって、異なる点を中心に本実施の形態を説明する。

図 1 1は、本実施の形態の断面構成図である。図 1 1において、 1 5は予混合室 4内前面の透過窓 9外側に備えられ、制御バルブ 2と連動して（詳細は図示せず）開閉自在とした反射カバーで、反射カバー ] 5の補助触媒体】 4前方位置にはのぞき窓 1 6が開設されている。反射カバー 1 5はステンレス板で構成され、その内面は鎩面研磨されている。ここで、制御バルブ 2の動作によって混合器 3への燃料供給量を減少させた時、これと連動して反射カバー 1 5は図 1 1の状態のように透過窓 9の外側面を覆うように移動する。触媒体 6から放射された熱線は、直接透過窓 9を透過して、あるいは透過窓 9に吸収された後にここからの二次放射として前方に供給されるが、ここに镜面で反射率の高い反射カバ一 1 5が存在することにより、放射熱はほとんど外部に放散されることなく、反射されて再び触媒体 6に還流され、温度上昇に供せられる。このため、微量の燃料供給でも十分触媒体 6が活性温度状態に維持されることになり、待機状態での燃料消費量を著しく削減することができる。一方混合気の流路変更によって燃焼反応を開始し、赤熱状態となった補助触媒体 1 4からは、可視光が放射されるが、これはその前方部分に開設されたのぞき窓 1 6を介して前方へ提供され、燃焼継続を目視確認することができる。なお装置の燃焼継続を S視確認する必要がない場合には、補助触媒体 ] 4および反射カバー 1 5に開設されたのぞき窓 1 6は必要なくなり、この両者は必要に応じて設置活用すればよいものである。さらに反射カバー 1 5は、必ずしも制御バルブ 2と機械的に連動する必要はなく、適当部位の温度検知と連動した機械的もしくは電気動作的連動でもよく、手動の個別同時操作の形式を採ることも可能である。つまり、カバー 1 5は取り外し可能とする。かくして、待機燃焼時の燃料消費量の削減と、触媒体 6の確実十分な温度維持を可能ならしめるものである。なお、図 1 1の透過窓 9の内側、外側などに上述したような薄膜を形成しておいても良い。

(実施の形態 9 )

本発明の第 9の実施の形態について説明する。本実施の形態は、基本の構成は実施の形態 8 と同様であるが、反射カバ一 1 5の構成と待機燃焼状態確認のための赤熱部位構成が異なる。この相違点を中心に説明する。図 1 2は、本実施の形態の断面構成図である。図 ] 2において、 1 5は透過窓 9の前面を待機燃焼時に覆う反射カバ一で、その内側には触媒体 6 の一部に焦点を有する凹面鏡構成部 1 7が備えられており、かつその中央部にはのぞき窓 1 6が開設されている。ここで、燃料供給量を減少させた待機燃焼の時、これと（機械的または電気的もしくは手動的に）連動して反射カバー 1 5は図 1 2の状態のように透過窓 9の外側面を覆うように移動する。触媒体 6から放射された熱線は直接透過窓 9を透過して、あるいは透過窓 9に吸収された後にここからの二次放射として前方に供給されるが、その前方には凹面鏡構成部 1 7があり、放射熱はほとんど外部に放散されることなく、反射されて再び触媒体 6に還流される。反射熟線は、凹面鏡構成部 1 7の焦点位置となる触媒体 6の中央部に向かって集中される (破線矢印（C ) で示す）から、触媒体 6の中央部のみが温度上昇して赤熱され、可視光放射状態になる。この赤熱状態は、凹面銃構成部 1 7の中央に開設されたのぞき窓 1 6から目視することができ（破線矢印（D ) で示す）、かくして待機燃焼であっても燃焼継続の確認が可能となる。触媒体 6から放散される熱線は、凹面鏡構成部 1 7で大部分が反射還流されることになるから、一部（すなわち焦点位置付近）を赤熱させるにも僅かな燃焼熱で足りることになり、燃料の節減と触媒体 6の保温待機状態維持およびその目視確認とを無理なく、経済的に両立可能ならしめるものである。なお、凹面鏡構成部 1 7の焦点位置は、必ずしも触媒体 6の中央にする必要はなく、のぞき窓 1 6の位置も焦点位置に対応して適当位置に開設することが可能である。また上記実施の形態 8 と同様に、反射カバ一 1 5は必ずしも制御バルブ 2 と機械的に連動する必要はなく、適当部位の温度検知と連動した機械的もしくは電気動作的連動でもよく、手動の個別同時操作の形式を採ることも可能である。つまり、カバー ] 5は取り外し可能とする。

(実施の形態 1 0 )

本発明の第 1 0の実施の形態について説明する。本実施の形態は、基本の構成は実施の形態 7 と同様であるが、透過窓の構成が異なる。この相違点を中心に説明する。

図 1 3は、本実施の形態の断面構成図である。図 1 3において、透過窓 9の外側前面に問隙を有して第二の透過窓 1 8を配置しており、その内側面に長波長の熱線を反射する薄膜 I T O (ィンジゥムー錫の複合酸化物）の被覆層 1 0を添装させている。また透過窓 9と第二の透過窓 1 8の間には空気流路 ] 9が形成されれており、その上部は大気に解放され、下部は混合器 3に連通されている。ここで、燃料供給量の大小にかかわりなく燃焼時には、触媒体 6から放射された熱線は、一部は透過窓 9およびを透過し、一部は透過窓 9に吸収された後にここから二次放射されて前方へ供給されるが、その前方には長波長成分を反射する被覆層 1 0を備えた第二の透過窓 1 8が存在するために、可視光を中心とする短波長の放射成分は前方へ供給されるが、長波長の放射成分（透過窓 9を透過したものの一部および二次放射されたものの大部分）は、被覆層】 0で反射されてまず透過窓 9に還流され、ここの温度を上昇させる。温度上昇した透過窓 9からは再度内側に熱放散されることになるから、触媒体 6の温度を上昇させ、小燃焼量で高温に維持することができ、高温（すなわち可視光成分に富む）で高効率の放射を可能にする。この作用は、低温反応で大部分が長波長成分の放射を行う低燃焼量状態、すなわち待機燃焼状態でより効果が発揮され、待機燃焼時の燃料消費削減に有効である。一方温度が上昇した透過窓 9の外側に形成されている空気流路 1 9は、第二の透過窓 1 8に対する熱的な緩衝域として作用し、被覆層 1 0構成材料の熱的な劣化（反射率の低下）を防 I卜-し、長期にわたる安定性能を確保できることになる。さらにはここを通過する大気は、熱線の吸収によつて温度が上昇している透過窓 9 および第二の透過窓 1 8 と接触して昇温するが、この回収熱を混合器 3に導入して燃焼用空気に利用すれば（図 1 3中破線矢印（E ) で示す）、触媒体 6の温度維持および燃焼温度上昇に有効であり、層燃料消費量を削減することが可能である。あわせて外部に露出された第二の透過窓 1 8の温度低下も促進され、可視光の透過を損なうことなく火傷等の危険性を回避できることにもなり、経済的で安全かつ安定した燃焼維持が可能となるものである。なお空気流路 ] 9を流通させる大気は、卜-記のように燃焼用空気として再利用するのが最も有効ではあるが、上下に開口を設けて大気を自然流通させる構成としてもよく、また、可燃限界濃度以下の予混合気を流通させても良く、第—の透過窓 1 8の温度低下は可能で、被覆層 8の熱的劣化防止や安全性確保には十分効果を発揮し得る。

以上、本発明を燃料タンクを用いた気体燃料の燃焼器に実施した例で説明したが、本発明はこれに限定されるものでないことは勿論である。すなわち、以下のような場合も本発明に含まれる。

燃料種としては都市ガスのように配管供給される気体燃料でも、また灯油のような液体燃料を使用する場合も適 fflできる。都市ガスのような低圧供給のガス燃料の場合には、必要に応じて送風ファンのような空気供給手段が付加され、また液体燃料を使用する場合には、予混合器の上流で液体燃料を気化させる手段が付加される。

触媒体の担体にはセラミックハ二カムを用いているが、予混合気が流通し得る多数の連通孔を有するものであれば、その素材や形状に限定はなく、例えばセラミックや金属の焼結体、金厲ハニカムや金厲不織布、セラミツク繊維の編組体等が利用可能であり、形状も平板に限らず、湾曲形状ゃ简状あるいは波板状など、素材の加工性と用途に応じて任意に設定し得る。また活性成分としては、白金、パラジウム、ロジウム等の白金属の貴金属が一般的であるが、これらの混合体や他の金 J やその酸化物、およびこれらとの混合組成であってもよく、燃料種や使用条件に応じた活性成分の選択が可能である。

また、点火手段としては電気ヒータを用いた触媒体下流での直接着火方式を用いているが、触媒体の温度を上昇させる手段であればこの構成手法に限るものではなく、例えば噴出口近傍に着火器を設けて最初はここで火炎を形成させ、高温排ガスによる加熱で触媒体が所定温の活性度になった時点で一旦燃料供給を停止して火炎を消滅させ、その直後再度燃料供給を再開して触媒燃焼反応を開始させる方法もあり、あるいは触媒体近傍に電気加熱手段を設置して、所定温度まで電気加熱により昇温する方法を用いてもよく、いずれも上記本発明の効果を損なうものではない。しかしながら！:記のように、触媒体下流面で火炎を形成させ、自動的に安定な触媒燃焼へ移行させる手段を用いることにより、複雑な制御、検知やそのための補助部品を必要とせず、また多量の電気人力を必要とせず、特に屋外使用の機器への応用時には、実使用上有効な手段である。なお、火炎燃焼を開始させる点火器としては、圧電着火器を用いるのも無電源機器を完成させるに有効な手段である。産業上の利用可能性

以上説明してきたように、本発明に係る触媒燃焼装置は、高温で多量の熱線放射を発する触媒体上流面からの放射熱のうち、短波長の放射熱線は透過させ、長波長の放射熱線は反射して再度触媒体に還元することによつて、少ない燃料使用量で効率よく可視光に富んだ放射光を得られるもので、不要な熱出力を抑えたエネルギー効率の高い照明用燃焼装置を提供できるものである。同時にこの熱還元作用により、触媒体を常に高活性状態に維持し、完全燃焼を確保するとともに、難燃性の燃料や希薄予混合気を用いた場合でも不完全燃焼することを防止でき、クリーンな排ガス特性が得られる。

また、触媒体の温度状態に対応して開閉する流量制御弁を併設することによって、触媒の熱損傷もなく、かつ不完全燃焼もない、安定した完全燃焼状態を維持確保し得るものである。さらに透過窓を 2層に設け、長波長熱線の反射被膜を可動窓側に備えることにより、加熱用途にも照明用途にも任意に選択して用いられる多用途機器となし得るもので、屋外用途等に利便性の高い燃焼装置を提供できるものである。

また、透過窓に対向する位置に設置した開口率が大きくて熱容量が小さく、かつ熱伝導に優れた金属触媒体を高温赤熱させることにより、小さな燃焼室容積内で多量の燃焼反応をさせ得るとともに、高い放射効率を得ることができ、有効な加熱暖房作用あるいは照明効果を確保することができるものである。また、燃料の反応性に応じて、安定燃焼を維持するための放射熱フィードバンクが可能で、メタン等の難燃性燃料を用いても、放射効率の^い完全燃焼を可能にするものである。

さらに、混合気の噴出口近傍に、混合気量が一定値以下になる時の流線に接触する位置で高開口率で小容量の補助触媒体を備えることにより、待機燃焼状態での最低限反応温度を確保しつつ燃焼継続の目視確認を可能とする経済的で操作性に富んだ燃焼装置を提供できるものである。また、透過窓の外側面に近接して熱線反射性を有する開閉自在の蓋体を設置することにより、待機燃焼時の燃料消費量を著しく削減し、かつ必要に応じて燃焼継続の確認も行える量の変動制御範囲を拡大させ得ると同時に、任意のタイミングで瞬時かつ簡便容易に制御可能な燃焼装置を提供し得るものである。加えて、前記透過窓と第二の透過窓の間に空気流路を設け、第二の透過窓の内面に長波長の放射熱線反射の薄膜被覆を備えることにより、燃焼熱の有効利用および待機燃焼時の安定燃焼性を確保しつつ外装部温度を低下させて、経済性と利便性および安全性の高い燃焼装置を提供できるものである。

Claims

請求の範囲

1 . 多数の連通孔を有する触媒体と、前記触媒体の上流側表面を覆い燃料と空気の予混合気を導入する空問を構成する予混合気室と、前記予混合気室の前記触媒体に対向する位置に設置された熱線透過性材料からなる透過窓とを備え、前記透過窓の表面を、可視光を透過して赤外線を反射する金属または金属酸化物の薄膜で被覆したことを特徴とする触媒燃焼装置。

2 . 前記透過窓の被覆薄膜を、前記触媒体に対向する側の表面に備えたことを特徴とする請求項 1記載の触媒燃焼装置。

3 . 前記透過窓の被覆薄膜は、波長変換材料を含むことを特徴とする請求項 1記載の触媒燃焼装置。

4 . 前記透過窓を 2層に設けるとともに、前記薄膜被覆を外側の透過窓表面にのみ備え、かっこの外側の透過窓を着脱自在に設置したことを特徵とする請求項 1または 2記載の触媒燃焼装置。

5 . 多数の連通孔を有する触媒体と、前記触媒体の上流側表面を覆い燃料と空気の予混合気を導入する空間を構成する予混合気室と、前記予混合気室の前記触媒体に対向する位置に設置された熱線透過性材料からなる透過窓とを備え、前記予混合室の予混合気導入部に感熱変形性金属からなる流量制御部弁を設置し、前記触媒体の表面温度に対応して流路の開 Π を制御したことを特徴とする触媒燃焼装置。

6 . 上流端に燃料と空気の混合気噴出口を、下流端に排気口を有するるとともに、側壁の少なくとも一部に熱線透過性材料からなる透過窓を備えた燃焼室と、前記燃焼室下流端近傍に備えられた多数の連通孔を有する触媒体と、一方端を前記触媒体に近接して前記混合気噴出口と前記触媒体との間の前記透過窓と略平行位置に設置された、開口率の大きな金属線材構成物上に酸化触媒成分を担持させた金属触媒体を備えたことを特徴とする触媒燃焼装置。

7 . 前記金属触媒体を、予混合気の流れ方向に対して長さが異なるとともに、相互に間隙を有し、かつ先端位置を一致させないよう配置した筒状または板状の多層構造としたことを特徴とする請求項 6記載の触媒燃焼装置。

8 . 前記金属触媒体を、上流側に先端部を有し、下流側の前記触媒体近傍に底部を有する円錐もしくは角錐形状としたことを特徴とする請求項 6記載の触媒燃焼装置。

9 . 前記透過窓を前記燃焼室の略全周にわたって配置するとともに、前記透過窓の少なくとも一部の外側に近接させて、熱線の反射体を添装したことを特徴とする請求項 6、 7もしくは 8記載の触媒燃焼装置。

1 0 . 燃料と空気との混合気の流量を調節する流量制御部と、上流側に前記流量制御部と連通する混合気の噴出口を有し下流側に排ガスの流出口を備えた燃焼室と、前記燃焼室内に設置した多数の連通孔を有する触媒体と、前記触媒体の h流側面に対向する前記燃焼室壁に備えられた熱線透過性材料からなる透過窓と、前記触媒体と前記透過窓間の前記噴出口近傍で混合気量が一定値以下になる時の流線に接触する位置に高開口率で小容量の補助触媒体を備えたことを特徴とする触媒燃焼装置。

1 1 . 前記補助触媒体を可動に構成するとともに、前記流量制御部における混合気量の制御と連動して、混合気量が一定値以上では前記喷出口より遊離させ、一定値以下では前記噴出口前方を遮るよう動作させたことを特徴とする請求項 1 0記載の触媒燃焼装置。

1 2 . 燃料と空気との混合気の流量を調節する流量制御部と、上流側に前記流量制御部と連通する混合気の噴出口を有し下流側に棑ガスの流出口を備えた燃焼室と、前記燃焼室内に設置した多数の連通孔を有する触媒体と、前記触媒体の丄流側面に対向する前記燃焼室壁に備えられた熱線透過性材料からなる透過窓と、前記流量制御部の動作に連動して、混合気量が一定値以下の時に前記透過窓の外面を覆うよう動作する開閉自在の蓋体を備えたことを特徴とする触媒燃焼装置。

1 3 . 前記流量制御部の動作に連動して、混合気量が一定値以卜の時に前記透過窓の外面を覆うよう動作する開閉自在の蓋体を備え、前記蓋体の前記補助触媒体前面近傍に開 Π部を開設したことを特徴とする請求項 1 0または 1 1記載の触媒燃焼装置。

1 4 . 前記蓋体の前記透過窓対向面を、前記触媒体の一部に焦点を有する凹面鏡構造にするとともに、前記蓋体の前記焦点位置前方近傍に開口を備えたことを特徴とする請求項 1 2記載の触媒燃焼装置。

1 5 . 前記透過窓の内側表面に、短波長成分を透過して長波長成分を反射する金属または金属酸化物の薄膜被覆を備えたことを特徴とする請求項 ] 0または 1 2記載の触媒燃焼装置。

1 6 . 前記透過窓を 2層に設けるとともに、外側の透過窓の内面に前記薄膜被覆を備え、かつ両者の前記透過窓問に周辺大気の流通し得る流路を構成したことを特徴とする請求項 1 5記載の触媒燃焼装置。

1 7 . 前記 2層の透過窓問に備えられた前記大気流路を、前記流鼋制御部に連通する空気供給経路に接続したことを特徴とする請求項 ] 6記載の触媒燃焼装置。