JP2002106810A - 触媒燃焼器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来の構成の触媒燃焼器は、着火時に容易に
火炎を形成できる空気過剰率（０．９〜１．０）として
おり、このため定常状態では一酸化炭素や未燃ガスが発
生するという課題を有している。 【解決手段】 着火ヒータ３２を燃焼用触媒２１に近接
させて配置し、着火ヒータ３２が発生する熱量が燃焼用
触媒２１に効率的に伝達されるようにして、火炎を形成
することなく触媒燃焼を開始でき、空気過剰率の設定を
高めて、一酸化炭素や未燃ガスが発生のないクリーンな
燃焼か可能な構成の簡単な触媒燃焼器としている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、燃料と空気の混合
ガスを燃焼用触媒上で酸化反応させ、反応熱を取出す触
媒燃焼器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来使用されている触媒燃焼器には、例
えば、特願平１０−３１８７４４号公報に記載されてい
ものがある。図９はこの公報に記載されているものの構
成を示す断面図である。

【０００３】すなわち、触媒燃焼器１は、燃焼室２と、
操作部４とを有している。燃焼室２内には、燃焼用触媒
９と、点火プラグ１２を収容している。また燃焼室２を
構成するハウジングには、燃焼ガスを排出する排気口１
０を設けている。また前記排気口１０には、排気口１０
を覆っている消炎ネット１１を設けている。

【０００４】操作部４は、液化石油ガスが充填されてい
る燃料タンク３と、前記点火プラグ１２に高電圧による
火花を発生させる点火装置１３を備えている。燃料タン
ク３は、ジョイント５と開閉弁６を接続している。

【０００５】開閉弁６を開くと、気化した液化石油ガス
がノズル７から噴出して燃焼室２に接続しているエゼク
タ８に入る。このときエゼクタ８は、高速で噴出される
液化石油ガスの運動エネルギーで燃焼空気を吸引する。

【０００６】以下、この構成のものの動作を説明する。
開閉弁６を開くと、ノズル７から気化した液化石油ガス
が噴出する。この液化石油ガスは、エゼクタ８の作用に
よって吸引された空気と混合されて、可燃性の混合ガス
となって燃焼室２に流れ、燃焼用触媒９の下流面９ａか
ら噴出する。この時、点火装置１３を操作して点火プラ
グ１２に火花を発生させると、下流面９ａに火炎が形成
される。この火炎の熱によって燃焼用触媒９が加熱され
る。こうして燃焼用触媒９が燃焼可能温度に達すると、
燃焼用触媒９は下流面９ａから順次触媒燃焼に移行す
る。触媒燃焼は下流面９ａから上流側へ移動し、やがて
燃焼用触媒９の全体が触媒燃焼となる定常状態に入る。
この定常状態では、触媒燃焼となっているため、自然に
火炎は消滅する。

【０００７】以上のようにこの構成のものは、燃焼用触
媒９を使用して、火炎が発生することのない安全な触媒
燃焼器としているものである。このため、例えば、ガス
ボンベに収容している液化石油ガスを気化させる燃焼源
として安全に使用できるものである。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】前記従来の構成のもの
は、一酸化炭素や未燃ガスが発生するという課題を有し
ている。

【０００９】つまり、従来の構成のものは着火時に火炎
を形成するために混合ガス中の空気の割合、すなわち空
気過剰率の設定を０．９〜１．０としている。この０．
９〜１．０という空気過剰率の範囲を外れると、火炎が
形成されなかったり、火炎が形成されても触媒燃焼に移
行するのに時間がかかったりするものである。しかしこ
の空気過剰率のままで触媒燃焼に移行すると、前記して
いるように、空気不足のために一酸化炭素や未燃ガスが
発生するものである。

【００１０】従って、点火時と触媒燃焼に移行した後の
定常燃焼時とで空気過剰率の設定を変更する構成とした
ものは、前記課題を解決できるものであるが、この構成
としたものは、構造が複雑になったりコスト高になると
いう別の課題を有することになる。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、着火ヒータを
燃焼用触媒に近接させて配置し、着火ヒータが発生する
熱量が燃焼用触媒に効率的に伝達されるようにして、火
炎を形成することなく触媒燃焼を開始でき、一酸化炭素
や未燃ガスが発生しないクリーンな燃焼か可能な構成の
簡単な触媒燃焼器としている。

【００１２】

【発明の実施の形態】請求項１に記載した発明は、着火
ヒータを燃焼用触媒に近接させて配置し、着火ヒータが
発生する熱量が燃焼用触媒に効率的に伝達されるように
して、火炎を形成することなく触媒燃焼を開始でき、一
酸化炭素や未燃ガスが発生しないクリーンな燃焼か可能
な構成の簡単な触媒燃焼器としている。

【００１３】請求項２に記載した発明は、混合ガス供給
手段の空気過剰率を触媒燃焼に適した値として、火炎を
形成することなく触媒燃焼を開始でき、一酸化炭素や未
燃ガスが発生しないクリーンな燃焼か可能な構成の簡単
な触媒燃焼器としている。

【００１４】請求項３に記載した発明は、着火ヒータ
は、燃焼用触媒の下流側に配置するようにして、燃焼用
触媒の一部で開始された触媒燃焼が確実に上流側に伝達
され、一酸化炭素や未燃ガスが発生しないクリーンな燃
焼か可能な構成の簡単な触媒燃焼器としている。

【００１５】請求項４に記載した発明は、着火ヒータ
は、燃焼用触媒の上流側に配置して、着火ヒータの熱エ
ネルギーが混合ガスの流れによって燃焼用触媒に伝わり
易く、着火速度が速くなる触媒燃焼器としている。

【００１６】請求項５に記載した発明は、着火ヒータを
板状に形成し、混合ガスの流れに対して水平に設置する
ようにして、混合ガスから受ける抵抗が少なくなって着
火ヒータの耐久性を高めることができる触媒燃焼器とし
ている。

【００１７】請求項６に記載した発明は、着火ヒータに
触媒を担持した構成として、着火ヒータ上で触媒燃焼を
実行でき、着火に必要な電力を少なくできる触媒燃焼器
としている。

【００１８】請求項７に記載した発明は、着火ヒータの
一部もしくは全部を燃焼用触媒に設けた切欠き部に収納
した構成として、燃焼用触媒を効率良く加熱することが
でき、着火スピードを速くした触媒燃焼器としている。

【００１９】請求項８に記載した発明は、着火ヒータを
混合ガスの流れが弱い混合ガスの噴出口側の燃焼用触媒
に近接した位置に設けて、着火ヒータの温度上昇を速
め、燃焼用触媒の温度上昇を速くした触媒燃焼器として
いる。

【００２０】請求項９に記載した発明は、燃焼用触媒の
端部に設けた突出部に着火ヒータを接触させて、瞬時に
触媒燃焼を開始でき、着火スピードを速くした触媒燃焼
器としている。

【００２１】

【実施例】（実施例１）以下、本発明の第１の実施例に
ついて説明する。図１は本実施例の触媒燃焼器の構成を
示す断面図である。本実施例の触媒燃焼器は、燃焼器２
０と、燃焼器２０に接続している混合ガス供給手段２４
と、燃焼器２０に接続している操作ボックス３１によっ
て構成している。

【００２２】燃焼器２０は、燃焼用触媒２２を収容して
触媒燃焼を実行する燃焼室２１と、燃焼用触媒２１に近
接して設けた着火ヒータ３２と、燃焼後の排ガスを排気
する排気口３３を有している。燃焼用触媒２２は、ハニ
カム状に形成した金属を担体として使用し、この担体に
白金等の貴金属を触媒として担持した構成としている。
担体として金属を使用している理由は、触媒燃焼に伴う
高温に長時間曝されても劣化することのない構造とする
ためである。

【００２３】また、着火ヒータ３２は電気ヒータによっ
て構成されており点火器３０から一定の電力の供給を受
けている。本実施例では着火ヒータ３２の配置位置は、
前記燃焼用触媒２２の下流側２２ａに近接した位置とし
ている。

【００２４】すなわち、燃焼用触媒２２に接触させると
燃焼用触媒２２の熱容量によって、着火ヒータ３２の温
度上昇速度が低下するものであり、小型の着火ヒータを
使用するためにも燃焼用触媒２２からは離しておきたい
ものである。また、燃焼用触媒２２からの距離が離れす
ぎると着火ヒータ３２の熱エネルギーの伝熱効率が低下
するものである。従って前記しているように、本実施例
では着火ヒータ３２の配置位置を燃焼用触媒２２に近接
した位置としているものである。

【００２５】操作ボックス３１は、前記着火ヒータ３２
を通電するためのスイッチ２８と、電源である電池２９
と、電池２９の出力を例えば抵抗によって調整する点火
器３０とを備えている。

【００２６】混合ガス供給手段２４は、ノズル２５とエ
ゼクタ２６と吸気口２７を備えている。ノズル２５は、
図示していない液化石油ガスのボンベに接続している配
管３５に接続している。配管３５は、途中に手動で開閉
操作する開閉弁２３を有している。エゼクタ２６は、ノ
ズル２５から高速で噴出された液化石油ガス等の燃料ガ
スのエゼクタ効果によって吸気口２７から吸引した空気
と燃料ガスとを混合して可燃性の混合ガスとしている。
このとき、本実施例では、混合ガス供給手段２４の空気
過剰率の設定を触媒燃焼に適した１．３〜１．５として
いる。

【００２７】以下、本実施例の動作について説明する。
使用者が開閉弁２３を開くと、示していない液化石油ガ
スのボンベから燃料ガスが供給され、ノズル２５からこ
の燃料ガスが噴出する。ノズル２５から噴出された燃料
ガスは、エゼクタ２６のエゼクタ効果によって吸気口２
７から燃焼に必要な空気を吸引して、混合ガスとなって
燃焼室２１内の燃焼用触媒２２に供給される。同時に点
火スイッチ２８を閉じると、電池２９の電力が点火器３
０を介して着火ヒータ３２に供給される。このため着火
ヒータ３２は発熱し、燃焼用触媒２１の下流側２２ａを
加熱する。

【００２８】このとき、前記したように、着火ヒータ３
２の配置位置を燃焼用触媒２２に近接した位置としてい
るため、着火ヒータ３２の熱エネルギーは効率的に燃焼
用触媒２２の下流側２２ａに伝達されるものである。繰
り返しになるが、着火ヒータ３２の配置位置を燃焼用触
媒２２に接触させると、燃焼用触媒２２の熱容量によっ
て、着火ヒータ３２の温度上昇速度が低下する。また、
燃焼用触媒２２からの距離が離れすぎると、着火ヒータ
３２の熱エネルギーの燃焼用触媒２２に対する伝達効率
が低下する。このため本実施例では、着火ヒータ３２の
配置位置を燃焼用触媒２２に近接した位置としている。

【００２９】具体的には、燃焼器２０の容量、燃焼用触
媒２２の熱容量、使用する着火ヒータ３２の大きさ等を
勘案して実験によって決定するべきものである。

【００３０】この着火ヒータ３２の発熱で燃焼用触媒２
２の下流側２２ａが加熱され、燃焼用触媒２２の温度は
上昇する。燃焼用触媒２２の温度が、触媒燃焼可能温度
である２００〜３００℃以上に達すると、燃焼用触媒２
２が有している白金等の貴金属の触媒が活性化されて触
媒燃焼に入るものである。燃焼用触媒２２の下流側２２
ａから始まった触媒燃焼は、上流側へと移動し、やがて
燃焼用触媒２２の全体が触媒燃焼を行う定常燃焼とな
る。

【００３１】このようにして発生した触媒燃焼による燃
焼器２０の発熱は、例えば、ガスボンベに収容している
液化石油ガスを気化させる燃焼源として安全に使用でき
るものである。

【００３２】またこのとき本実施例によれば、燃焼用触
媒２２に対する加熱を燃焼用触媒２２に近接して設けた
着火ヒータ３２の発熱によって行うようにしているた
め、換言すれば混合ガス供給手段２４が供給する混合ガ
スを燃焼させた発熱を利用するものではないため、混合
ガス供給手段２４の空気過剰率の設定をはじめから触媒
燃焼に適した値とできるものである。すなわち、本実施
例では、空気過剰率の設定を触媒燃焼に適した１．３〜
１．５とできるものである。このため、一酸化炭素や未
燃ガスの発生のないクリーンな燃焼か可能となっている
ものである。

【００３３】またこのとき本実施例では、着火ヒータ３
２は、燃焼用触媒２２の下流側に配置した構成としてい
るものである。このため、燃焼用触媒２２の一部で開始
された触媒燃焼が確実に上流側に伝達され、一酸化炭素
や未燃ガスが発生しないクリーンな燃焼か可能な構成の
簡単な触媒燃焼器としている。

【００３４】以上のように本実施例によれば、燃焼器２
０の内部の燃焼室２１に収納した燃焼用触媒２２と、燃
焼用触媒２２に燃料と空気の混合ガスを供給する混合ガ
ス供給手段２４と、燃焼用触媒２２を加熱する着火ヒー
タ３２を有し、前記着火ヒータ３２は燃焼用触媒２２に
近接させた配置として、着火ヒータ３２が発生する熱量
が燃焼用触媒２２に効率的に伝達され、火炎を形成する
ことなく触媒燃焼を開始でき、空気過剰率の設定を触媒
燃焼に適した１．３〜１．５とでき、一酸化炭素や未燃
ガスが発生のないクリーンな燃焼か可能な、構成の簡単
な触媒燃焼器を実現できるものである。

【００３５】（実施例２）続いて本発明の第２の実施例
について説明する。図２は本実施例の触媒燃焼器の構成
を示す断面図である。本実施例では、着火ヒータ３２を
燃焼用触媒２２の上流側２２ｂに近接して設けている。
この配置とすることによって、着火ヒータ３２の発熱が
混合ガスの流れによって燃焼用触媒２２に伝達されやす
くなるものである。このため、燃焼用触媒２２は加熱さ
れやすく、実施例１の構成としたものよりも短時間で定
常燃焼にはいることができるものである。

【００３６】（実施例３）続いて本発明の第３の実施例
について説明する。図３は、本実施例の触媒燃焼器に使
用している着火ヒータの構成を示す斜視図である。ま
た、図４は本実施例の触媒燃焼器の構成を示す断面図で
ある。

【００３７】着火ヒータ３２は、セラミック製のヒータ
板３２ｂにヒータ線３２ｄを取り付け、セラミック製の
カバー３２ｃで覆ったものを、セラミック製のヒータ台
３２ａに固定した構成としている。この構成とした着火
ヒータ３２を、図４に示しているように、混合ガスの流
れに対して水平に設置している。

【００３８】以上のように、本実施例の着火ヒータは、
ヒータ線３２ｄをヒータ板３２ｂに取り付け、セラミッ
ク製のカバー３２ｃで覆ったものを、セラミック製のヒ
ータ台３２ａに固定した構成としているため、強度が高
まっているものである。また、混合ガスの流れに対して
水平に設置しているため、混合ガスの流れから受ける圧
力が小さくなるものである。これらの理由によって、本
実施例の着火ヒータ３２は、耐久性に優れたものとな
り、長期間の使用ができるものである。

【００３９】（実施例４）続いて本発明の第４の実施例
について説明する。本実施例では、前記各実施例で説明
した着火ヒータ３２自身に触媒を担持した構成としてい
る。

【００４０】以上の構成とすることによって、着火に要
する電力を節電でき、電池２９の寿命を永くすることが
できるものである。すなわち、着火ヒータ３２に短時間
通電することによって、着火ヒータ３２自身に担持した
触媒が触媒燃焼するものであり、この触媒燃焼による発
熱によって燃焼用触媒２２を加熱するものである。

【００４１】（実施例５）次に、本発明の第５の実施例
について説明する。図５は本実施例の触媒燃焼器の構成
を示す断面図で、図６は本実施例の触媒燃焼器の要部の
構成を示す断面図である。本実施例では、着火ヒータ３
２の一部もしくは全部を燃焼用触媒２２に設けた切欠き
部２２ｃに収納したものである。このため、着火ヒータ
３２の配置位置を一層燃焼用触媒２２に近接させること
ができ、燃焼用触媒２２を効率良く加熱でき、着火スピ
ードを速くすることができるものである。

【００４２】（実施例６）続いて本発明の第６の実施例
について説明する。図７は、本実施例の触媒燃焼器の要
部の構成を示す断面図である。本実施例では、燃焼用触
媒２２の端部に突出部２２ｄを設け、この突出部２２ｄ
に着火ヒータ３２を接触させた構成としている。突出部
２２ｄは燃焼用触媒２２の一部を使用しており、燃焼用
触媒２２の熱容量の小さい部分を形成している。この突
出部２２ｄを着火ヒータ３２で加熱することによって、
瞬時に触媒燃焼を開始させることができ、着火スピード
を更に速くすることができるものである。

【００４３】（実施例７）次に、本発明の第７実施例に
ついて説明する。図８は、本実施例の触媒燃焼器の構成
を示す断面図である。本実施例では、着火ヒータ３２を
混合ガスの噴出口側の燃焼用触媒２２に近接した位置に
設けている。この位置は、図８から理解できるように、
燃焼室２１に流入した混合ガスが淀んでいるエリアとな
っている。従って、着火ヒータ３２の発熱は、混合ガス
の流れによる影響を受けることなく、あるいは極めて少
ない影響を受けて、燃焼用触媒２２に伝達されるもので
ある。

【００４４】このため、着火ヒータ３２自体の温度上昇
が速く、燃焼用触媒２２の温度上昇も速くなって、着火
スピードも速くなるものである。

【００４５】

【発明の効果】請求項１に記載した発明は、燃焼器内部
の燃焼室に収納された燃焼用触媒と、燃焼用触媒に燃料
と空気の混合ガスを供給する混合ガス供給手段と。燃焼
用触媒を加熱する着火ヒータを有し、前記着火ヒータは
燃焼用触媒に近接させた構成として、着火ヒータが発生
する熱量が燃焼用触媒に効率的に伝達され、火炎を形成
することなく触媒燃焼を開始でき、一酸化炭素や未燃ガ
スが発生しないクリーンな燃焼か可能な構成の簡単な触
媒燃焼器を実現するものである。

【００４６】請求項２に記載した発明は、混合ガス供給
手段の空気過剰率を触媒燃焼に適した値として、火炎を
形成することなく触媒燃焼を開始でき、一酸化炭素や未
燃ガスが発生しないクリーンな燃焼か可能な構成の簡単
な触媒燃焼器を実現するものである。

【００４７】請求項３に記載した発明は、着火ヒータ
は、燃焼用触媒の下流側に配置した構成として、燃焼用
触媒の一部で開始された触媒燃焼が確実に上流側に伝達
され、一酸化炭素や未燃ガスが発生しないクリーンな燃
焼か可能な構成の簡単な触媒燃焼器を実現するものであ
る。

【００４８】請求項４に記載した発明は、着火ヒータ
は、燃焼用触媒の上流側に配置した構成として、着火ヒ
ータの熱エネルギーが混合ガスの流れによって燃焼用触
媒に伝わり易く、着火速度が速くなる触媒燃焼器を実現
するものである。

【００４９】請求項５に記載した発明は、着火ヒータを
板状に形成し、混合ガスの流れに対して水平に設置した
構成として、混合ガスから受ける抵抗が少なくなって着
火ヒータの耐久性を高めることができる触媒燃焼器を実
現するものである。

【００５０】請求項６に記載した発明は、着火ヒータに
触媒を担持した構成として、着火ヒータ上で触媒燃焼を
実行でき、着火に必要な電力を少なくできる触媒燃焼器
を実現するものである。

【００５１】請求項７に記載した発明は、着火ヒータの
一部もしくは全部を燃焼用触媒に設けた切欠き部に収納
した構成として、燃焼用触媒を効率良く加熱することが
でき、着火スピードを速くした触媒燃焼器を実現するも
のである。

【００５２】請求項８に記載した発明は、着火ヒータを
混合ガスの噴出口側の燃焼用触媒に近接した位置に設け
た構成として、着火ヒータの温度上昇を速め、燃焼用触
媒の温度上昇を速くした触媒燃焼器を実現するものであ
る。

【００５３】請求項９に記載した発明は、燃焼器内部の
燃焼室に収納された燃焼用触媒と、燃焼用触媒に燃料と
空気の混合ガスを供給する混合ガス供給手段と、燃焼用
触媒を加熱する着火ヒータを有し、前記着火ヒータは燃
焼用触媒の端部に設けた突出部に接触させて設けた構成
として、瞬時に触媒燃焼を開始でき、着火スピードを速
くした触媒燃焼器を実現するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例である触媒燃焼器の構成
を示す断面図

【図２】本発明の第２の実施例である触媒燃焼器の構成
を示す断面図

【図３】本発明の第３の実施例である触媒燃焼器に使用
している着火ヒータの構成を示す斜視図

【図４】同、触媒燃焼器の構成を示す断面図

【図５】本発明の第５の実施例である触媒燃焼器の構成
を示す断面図

【図６】同、触媒燃焼器の要部の構成を示す断面図

【図７】本発明の第６の実施例である触媒燃焼器の要部
の構成を示す断面図

【図８】本発明の第７の実施例である触媒燃焼器の構成
を示す断面図

【図９】従来の触媒燃焼器の構成を示す断面図

【符号の説明】

２０ 燃焼器 ２１ 燃焼室 ２２ 燃焼用触媒 ２２ｂ 上流側 ２２ｃ 切欠き部 ２２ｄ 突出部 ２４ 混合ガス供給手段 ３２ 着火ヒータ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 日下 貴晶 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 3K017 BA01 BA10 BB03 BB08 BB09 BD01 3K065 TA04 TA13 TD05 TK02 TK04 TK06

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 燃焼器内部の燃焼室に収納された燃焼用
   触媒と、燃焼用触媒に燃料と空気の混合ガスを供給する
   混合ガス供給手段と。燃焼用触媒を加熱する着火ヒータ
   を有し、前記着火ヒータは燃焼用触媒に近接させた触媒
   燃焼器。
2. 【請求項２】 混合ガス供給手段の空気過剰率を触媒燃
   焼に適した値とした請求項１に記載した触媒燃焼器。
3. 【請求項３】 着火ヒータは、燃焼用触媒の下流側に配
   置した請求項１または２に記載した触媒燃焼器。
4. 【請求項４】 着火ヒータは、燃焼用触媒の上流側に配
   置した請求項１または２に記載した触媒燃焼器。
5. 【請求項５】 着火ヒータを板状に形成し、混合ガスの
   流れに対して水平に設置した請求項１から４のいずれか
   １項に記載した触媒燃焼器。
6. 【請求項６】 着火ヒータに触媒を担持した請求項１か
   ら５のいずれか１項に記載した触媒燃焼器。
7. 【請求項７】 着火ヒータの一部もしくは全部を燃焼用
   触媒に設けた切欠き部に収納した請求項１から６のいず
   れか１項に記載した触媒燃焼器。
8. 【請求項８】 着火ヒータを混合ガスの噴出口側の燃焼
   用触媒に近接した位置に設けた請求項４から７のいずれ
   か１項に記載した触媒燃焼器。
9. 【請求項９】 燃焼器内部の燃焼室に収納された燃焼用
   触媒と、燃焼用触媒に燃料と空気の混合ガスを供給する
   混合ガス供給手段と、燃焼用触媒を加熱する着火ヒータ
   を有し、前記着火ヒータは燃焼用触媒の端部に設けた突
   出部に接触させて設けた触媒燃焼器。