JPH0455605A - 触媒ヒータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、酸化触媒体を利用した触媒ヒータにおいて
、特に大きな発熱量を安定に得ることかできるようにし
たガス燃焼形の触媒ヒータに関する。

従来技術 酸化触媒体を発熱体として使用するガス燃焼形の触媒ヒ
ータは、燃焼炎か発生せず、燃料ガスを完全燃焼させる
ことができる等の特性を活かして便利に利用されている
が、その中には、酸化触媒体を予熱するための炎が、酸
化触媒体の活性化後に自動的に消失するようにしたもの
が知られている。

このものは、上方に開口する混合容器と、混合容器の開
口部を覆う布状の酸化触媒体と、混合容器の内側から燃
料ガスと空気との混合気を酸化触媒体に供給するノズル
と、ノズルからの混合気に点火して、予熱用の炎を発生
させる点火装置とを備えてなる。まず、点火装置によっ
て点火されたノズルからの混合気は、予熱用の炎をあげ
て燃焼し、酸化触媒体の一部を加熱する。酸化触媒体は
、所定温度以上に加熱されると、加熱された箇所か活性
化して混合気を酸化し、さらに酸化によって発生した熱
が他の部位を順次所定温度以上に加熱するから、極めて
短時間のうちに、連鎖反応的に全体が活性化される。

このとき、混合容器内においては、燃焼用の空気か不足
して、予熱用の炎は自然に消失し、以後は、ノズルから
供給される混合気は、すべて、酸化触媒体によって酸化
され、炎をあげずに完全燃焼することになる。

発明が解決しようとする課題 かかる従来技術によるときは、触媒ヒータの発熱量を増
加させるために、供給する混合気を増量すると、予熱用
の炎が消失しなくなり、このため、酸化触媒体の活性化
が不十分となって、発熱量が極端に低下するという問題
があった。すなわち、予熱用の炎が消失しないときには
、ノズルからの混合気は、その大半が予熱用の炎として
燃焼するから、酸化触媒体に供給される混合気は、燃焼
後の燃え残り成分が多くなり、したがって、酸化触媒体
を十分に活性化させることかできなくなって、しまうか
らである。

そこで、この発明の目的は、かかる従来技術の実情に鑑
み、ノズル外筒に、空気取入孔と、これを開閉する開閉
部材とを設け、予熱用の炎を強制的に消失させることに
より、大きな発熱量を安定に発生させることができるよ
うにした触媒ヒータを提供することにある。

課題を解決するための手段 かかる目的を達成するためのこの発明の構成は、上方に
開放する混合容器と、混合容器を覆う布状の酸化触媒体
と、混合気を混合容器に供給するノズル外筒と、ノズル
外筒からの混合気に点火する点火装置とを備え、ノズル
外筒には、空気取入孔を形成するとともに、空気取入孔
を開閉するための開閉部材を設けることをその要旨とす
る。

なお、開閉部材は、ノズル外筒の温度変化によって作動
するようにしてもよく、また、電磁弁であってもよい。

作用 この構成によるときは、点火装置によって点火したノズ
ル外筒からの混合気は、まず、予熱用の炎を伴って燃焼
し、酸化触媒体の一部を加熱するから、酸化触媒体は、
これを契機に次々と連鎖反応することにより、短時間の
うちにその全体が活性化される。このとき、開閉部材を
介して空気取入孔を閉鎖すれば、空気取入孔を介して流
入する燃焼用空気が遮断されるため、ノズル外筒からの
混合気中の燃料ガスの濃度が高くなり、予熱用の炎は、
強制的に消失させられる。そこで、次ぎに、開閉部材を
介して空気取入孔を開放すれば、ノズル外筒に供給され
る燃料ガスに対して十分な空気を混入させることができ
るから、以後、酸化触媒体は、この混合気を酸化して、
十分な発熱量を継続的に発生させることができる。

開閉部材がノズル外筒の温度変化によって作動するとき
は、開閉部材は、予熱用の炎によって加熱されたノズル
外筒の温度変化に感応して、空気取入孔を自動的に開閉
することができる。すなわち、開閉部材は、ノズル外筒
Ｑ高温状態、常温状態のそれぞれに対応して、空気取入
孔を閉鎖、開放するから、予熱用の炎によってノズル外
筒が高温になれば、開閉部材は、空気取入孔を自動的に
閉鎖して、予熱用の炎を消失させることができ、これに
より、ノズル外筒が常温に復帰すれば、空気取入孔を自
動的に開放することができる。

また、開閉部材が電磁弁であるときは、たとえば、温度
センサやタイマ等に接続することにより、ノズル外筒の
温度変化や、点火後の経過時間等の任意の物理量に対応
させて空気取入孔を開閉することができるので、空気取
入孔の開閉のタイミングを最適に設定することが容易で
ある。

実施例 以下、図面を以って実施例を説明する。

触媒ヒータは、混合容器１１と、酸化触媒体１２ａ、１
２ｂ、１２ｃと、ノズル外筒１３と、点火装置１４と、
開閉部材１５．１５とを備えてなる（第１図、第２図）
。

混合容器１１は、上方に開放する有底容器状に形成され
、上部の外周に周設したリング状の凸部１１ａに、固定
リングｌｌｂを螺合することにより、その開口部に酸化
触媒体１２ａ、１２ｂ・・・を装着している。ただし、
凸部１１ａの外周と、固定リング１　］、　ｂの内周と
には、それぞれ雄ねじと雌ねじとが螺刻されているもの
とする。

酸化触媒体１２ａ、１２ｂ・・・は、通気性を有する布
状のものを組み合わせてなり、全体の厚さを厚くして均
一な通気性を持たせ、全体として均一な発熱反応を実現
させるために、波形に屈曲させた１枚を平面状の２枚で
上下から挾み込んでいる。

なお、酸化触媒体１２ａ、１２ｂ・・・としては、たと
えば、松下電器産業（株）製のクロス触媒パナクロスピ
ュアを使用することができる。このものは、耐熱性の布
状担体に、白金やパラジウム等の貴金属触媒を担持させ
たものであり、所定温度以上に加熱すると、炭化水素や
一酸化炭素に対し、優れた酸化触媒能力を示す。

ノズル外筒１３は、先端を閉鎖した円筒状に形成され、
混合容器１１の側壁を貫通して先端部が混合容器１１の
中央付近の下方に位置するように配設されている。ノス
ル外筒１３の先端部には、上方に向けて開口するスリｙ
　ト１３ａ、１３ａ・・・が形成されている。また、ノ
ズル外筒１３の基端部には、空気取入孔１３ｂ、１３ｂ
が形成され、連結管１３ｃか連結しである。連結管１３
ｃは、図示しないレキユレータ機能付きの燃料ガス洪給
源から燃料ガスをノズル外筒１３に送るものであり、ノ
ズル１３ｃ］を備えている。なお、燃料カスとしては、
ブタン、プロパン、都市カス等の炭化水素ガスを使用し
、空気取入孔１３ｂ、１３ｂは、これらの燃料ガスの種
類や供給量に応して、最適な空気量を供給することがで
きるように、その大きさを設定するものとする。

開閉部材１５．１５は、常温時に外側に向けて湾曲する
一対のバイメタル１５ａ、１５ａと、ワシャ１５ｂ１．
１５ｂｌを介してバイメタル１５ａ、１５ａをノズル外
筒１３に固定する小ねじ１５ｂ、１５ｂとを備えている
。各バイメタル１５ａの先端部は、ノズル外筒１３の外
周面に合わせて変形させ、または、他の部材を付設する
ことにより、空気取入孔１３ｂを外側から完全に閉鎖す
ることができる大きさに形成されているものとする。バ
イメタル１５ａの先端部は、その内面側に、空気取入孔
１３ｂを完全に閉じるためのクツション材１５ｃを貼着
しである。なお、クツション材１５ｃとしては、グラス
ウールや石綿等の耐熱性の素材のものを使用するとよい
。バイメタル１５ａ、１５ａは、外面側に熱膨張係数が
大きい金属を備え、また、内面側にそれが小さい金属を
備えることにより、所定温度以上に加熱されたときは、
その先端部が内側に移動し、クツション材１５ｃ、１５
ｃを介して、空気取入孔１３ｂ、１３ｂを閉鎖する一方
、所定温度以下になると、空気取入孔１３ｂ、１３ｂを
開放するものとする。

点火装置１４は、先端に放電電極１４ａ１を有するスパ
ーカ１４ａと、高圧コード１４ｂを介してスパーカ１４
ａに連結されたイグナイタ１４ｃとを備えてなる。スパ
ーカ１４ａは、放電電極１４　ａ　１　（１）最先端か
、ノズル外筒１３のスリット１３ａ、１３ａ・・・の僅
か上方に位置するように配置され、放電電極１４ａ１と
ノズル外筒１３との間に点火火花を発生させることがで
きるものとする。

いま、燃料ガス供給源から連結管］、３ｃに供給された
燃料ガスは、ノズル１３ｃ１により・その流速を増して
空気取入孔１３ｂ、１３ｂから空気を吸引し、ノズル外
筒１３において混合気を生成する。つづいて、混合気は
、スリット１３ａ、１３ａ・・・から混合容器コ、１内
に供給されるが、このとき、点火装置１４により、放電
電極１４ａ１に火花を発生させると、混合気は、炎を伴
って燃焼し、予熱用の炎として酸化触媒体１２ａ、１２
ｂ・・・を加熱することができる。酸化触媒体１２ａ、
１２ｂ・・・は、その一部が所定温度以上に加熱されて
活性化すると、これに隣接する部位が連鎖反応的に次々
と活性化され、全体としても極めて短時間のうちに活性
化される。

ノズル外筒１３は、その先端部が予熱用の炎によって熱
せられ、この熱が、順次バイメタル１５ａ、１５ａに伝
えられる。バイメタル１５ａ１１５ａは、所定温度以上
に昇温すると湾曲し、その先端部がクツション材１５ｃ
、１５ｃを介して空気取入孔１３ｂ、１３ｂを閉鎖する
から、以後、空気取入孔１’３ｂ、１３ｂからは燃焼用
空気が流入しない。そこで、ノズル外筒１３から供給さ
れる混合気は、燃料ガスの濃度が過大となり、炎をあげ
て燃焼することができず、したがって、予熱用の炎は自
動的に消失する。これにより、ノズル外筒１３は、徐々
に温度が下がり、バイメタル１５ａ、１５ａが空気取入
孔１３ｂ、１３ｂを開放するから、その後、ノズル外筒
１３から酸化触媒体１２ａ、１２ｂ・・・に供給される
混合気は、燃料ガス、空気ともに十分なものとなり、酸
化触媒体１２ａ、１２ｂ・・・は、この混合気を酸化し
て、大きな発熱量を安定して発生することができる。

他の実施例 混合容器１１の一部に取付凹部１１ｃを形成し、この取
付凹部１１ｃを介して、ノズル外筒１３を取り付けるよ
うにしてもよい（第３図）。予熱用の炎を発生するノズ
ル外筒１３のスリットｌ　３　ａ　５１３ａ・・・と、
バイメタル１５ａ、１５ａとを接近させることができる
ので、バイメタル１５ａ１１５ａに対する伝熱が速く、
したがって、バイメタル１らａ、１５ａは、短時間のう
ちに、空気取入孔１３ｂ、１３ｂを閉鎖して予熱用の炎
を消失させることができる。

開閉部材１５．１５は、ノズル外筒１３の温度変化によ
って作動するものであれば、バイメタル１５ａ、１５ａ
以外に、たとえば、形状記憶合金を用いてもよい。バイ
メタル１５ａ、１５ａと同様に、形状記憶合金がノズル
外筒１３の温度変化によって変形し、所定温度を境にし
て、空気取入孔１３ｂ、１３ｂを開閉することができる
。

さらに、開閉部材１５は、電磁弁であってもよい（第４
図）。電磁弁の一方を空気取入孔１３ｂに連結し、他方
を外部に開放すればよい。電磁弁は、たとえば、図示し
ないタイマに接続し、タイマの設定時間を、混合気の併
給開始から、酸化触媒体１２ａ、１２ｂ・・・の一部が
活性化するまでとすれば、設定時間経過後に空気取入孔
１３ｂを閉鎖することができ、予熱用の炎の発生時間を
必要最小限とすることができる。また、電磁弁は、ノズ
ル外筒１３の温度を検出する温度センサに接続してもよ
い。ノズル外筒１３の温度変化に感応して、空気取入孔
１３ｂを開閉することができる。

以上の説明において、空気取入孔１３ｂは、ノズル外筒
１３の他、混合容器１１に形成してもよい。また、その
個数も任意としてよいものとする。

ただし、このときの開閉部材１５は、予熱用の炎を消失
させることができる限り、その全部または一部の空気取
入孔１３ｂ、１３ｂ・・・を閉じればよい。

発明の詳細 な説明したように、この発明によれば、ノズル外筒に形
成した空気取入孔と、この空気取入孔を開閉する開閉部
材とを設けることによって、開閉部材は、予熱用の炎に
より酸化触媒体が活性化される時点において、空気取入
孔を自動的に閉鎖して予熱用の炎を強制的に消失させる
ことができるから、その後は、ノズル外筒からの混合気
をすべて有効に酸化触媒体に供給することができ、この
混合気が多量であっても、これを確実に酸化して、大き
な発熱量を安定して得ることができるという優れた効果
がある。

【図面の簡単な説明】

第１図と第２図は実施例を示し、第１図は一部破断全体
斜視説明図、第２図は縦断面説明図である。 第３図と第４図は、それぞれ別の実施例を示し、第３図
は第２図相当の要部説明図、第４図は第２図相当の模式
図である。 １１・・・混合容器 １２ａ、１２ｂ、１２　Ｃ−・・酸化触媒体１３・・・
ノズル外筒 １３ｂ・・・空気取入孔 １４・・・点火装置 １５・・・開閉部材 特 許

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）上方に開放する混合容器と、該混合容器を覆う布状
   の酸化触媒体と、混合気を前記混合容器に供給するノズ
   ル外筒と、該ノズル外筒からの混合気に点火する点火装
   置とを備えてなり、前記ノズル外筒には、空気取入孔を
   形成するとともに、該空気取入孔を開閉するための開閉
   部材を設けることを特徴とする触媒ヒータ。 ２）前記開閉部材は、前記ノズル外筒の温度変化によっ
   て作動することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   の触媒ヒータ。 ３）前記開閉部材は、電磁弁からなることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載の触媒ヒータ。