JPH0693960B2 - スチーマ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、燃焼熱を熱源としスチ
ームを発生する簡便な携帯機器であり、背広等衣服のし
わ除去に利用されるスチーマに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のスチーマは電気加熱が主流であ
る。これは簡単で使用し易いものが多いが、電源の得に
くい所ではきわめて不便であった。この点、燃焼を利用
したスチーマならば携帯性に富み、便利である。このよ
うな、燃焼を用いた従来例とし液化ガスボンベに詰め込
まれた燃料ガスをバーナで火炎燃焼させるコンロが普及
している。屋外での調理、配管工事の半田付等に使用さ
れる。また触媒燃焼を利用した携帯用機器として白金触
媒を利用した懐炉がある。これはベンジンを触媒に接触
させ触媒反応させるもので、着衣の中に入れて暖を得る
ものである。

【０００３】

【発明が解決しょうとする課題】従来より使用されてい
た火炎燃焼を用いる機器は火炎が大きく、火炎で直接対
象物を加熱できる、あるいは燃焼火炎の温度は通常１２
００℃から１８００℃で対象物を高温で急速に加熱でき
るものである。このような長所を持つにもかかわらず火
炎温度が高いため、火災の危険が高いという欠点を持つ
ものであった。この危険を避けるため機器の中に燃焼室
を形成し、機器内で燃焼させることも考えられるが、こ
れでは機器が大きくなり実用面で不具合であった。

【０００４】一方、従来の触媒燃焼を用いた機器では触
媒が低い温度の燃焼を可能としているので、安全な機器
の作成が可能であった。しかし大燃焼量を発生させる
と、触媒が高温になりすぎ熱劣化するので極めて小発熱
量の機器しか作ることができないものであった。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明はこのような問題
点を解決するために次の構成としている。燃料ガスのボ
ンベと水タンクを内蔵する枠体と、前記ボンベの開閉バ
ルブと、前記燃料ガスと空気の混合部と、前記枠体内で
前記混合部の下流に設けた金属製の熱板と、前記熱板の
内部に設けられた前記混合部で混合したガスの通過孔
と、前記通過孔の上流内壁面に密着する多孔質触媒層で
形成された燃焼部と、前記通過孔下流の熱板金属が内壁
を形成する排熱回収部と、前記熱板の他部に設けた前記
水タンクの水の蒸発部と、前記水蒸気の放出孔を有する
ことを特徴とする。

【０００６】

【作用】上記構成において、通過孔での反応は燃焼部の
触媒層でほぼ終了し、排気ガスが触媒層のない通過孔の
下流を通り排出される。このような動作において、大き
な熱量が発生できる理由は、触媒層の温度が耐熱温度以
下に保たれるからである。混合気を供給すると触媒層の
反応量は大きくなり高温となる。しかし熱板が薄い触媒
層を通して触媒の反応熱を除去するので高温化しない。
また、通過孔の上流ではガスは激しく反応するが、下流
に行くと排気ガスが増加し燃料濃度は低下するので反応
は次第に終了する。反応が終了した時排気ガスの温度は
まだ高温である。したがって反応終了した後には熱板は
反応熱ではなく排気の保有熱を受熱しなければならな
い。通過孔下流は触媒層は排気熱の熱伝達を阻害するの
で不要である。すなわち触媒層が高温となる上流では触
媒層から直接熱伝導によって熱板を加熱し、反応の終了
した下流すなわち、排熱回収部では排気と通過孔内金属
壁面の熱伝達で熱板を加熱する。このような熱板に注水
しスチーム発生し衣服をアイロンしたりできるものであ
る。熱板は水の潜熱で冷却されるので触媒の温度は上昇
しにくく、大燃焼量でも触媒の高温劣化は防止可能であ
る。

【０００７】また、燃焼量をさらに増加させるために通
過孔の下流に触媒体を設けたもので、通過孔上流の触媒
層で反応仕切れなかった未燃ガスを含む排気は、下流の
触媒体の表面で反応する。触媒体はほとんど熱板とは分
離しているので下流でも冷却され難く、反応活性温度を
十分に保っており、表面は未燃ガスで発熱し高温とな
る。すなわち下流の通過孔内壁面は上流の排気の熱を対
流熱伝達によって受け取りつつ、未燃分の発熱を触媒体
高温表面からの輻射として受け取る。従って下流での熱
交換効率は極めて高く大きな燃焼量でも装置は大きくな
らない。

【０００８】

【実施例】図１は本発明の一実施例の垂直断面図（図２
のＢ−Ｂ’）。図２はその水平断面図（図１のＡ−
Ａ’）である。図１において１はプロパンあるいはブタ
ン等の液化ガスボンベである。このボンベ１とノズル２
の間にバルブ３が設けられている。ノズル２より吹き出
したガス流の誘引によって空気が混合室４に引き込まれ
均一に混合する。混合室４の下流にはアルミ製の熱板５
が設けられている。熱板５には５本の混合気の通過孔６
が設けられている。混合ガスは通過孔６に均等に入るも
のである。

【０００９】図２において通過孔６の上流には触媒層７
が形成されている。触媒層７はアルミナ・シリカ等金属
酸化物のファイバーマットをコロイド状の金属酸化物や
水ガラス等で接着し、ファイバーの表面にγアルミナを
付着し表面積を増加させ、ここに白金・パラジュウム等
の貴金属触媒を担持して形成する。接着強度を大きくす
るためにアルミの接着面にサンドブラスト処理あるいは
セラミック溶射皮膜を形成することも好ましい。またス
プリング性の板で機械的に押し広げて壁に密着させても
よい。通過孔６の上流にはこのような触媒層７が形成さ
れているが、下流は熱板５の内壁が露出している。混合
室４の内壁にも触媒層７は形成されており、この触媒層
７は５ケ所の通過孔６の触媒層７とほぼ連続している。
混合室４の触媒層７に近接して乾電池で加熱される電気
ヒータ８が設けられている。熱板５の上部の蒸発室９と
水タンク１０はパイプ１１で連結され、パイプ１１には
バルブ１２が設けられている。熱板５の蒸発室９と枠体
１３の底部の噴射孔１４は蒸気経路１５で連通してい
る。また、枠体の１３の周囲には衣服をブラシ１６が設
けてある。

【００１０】このような構成の動作状態を以下に述べ
る。乾電池でヒータ８が加熱され、さらに近接する触媒
層７が高温化する。触媒層７が触媒の活性化温度である
５００℃まで加熱されたとき、バルブ３が開きノズル１
よりガスが供給される。このタイミングは混合室４にバ
イメタルのようなサーモを設け、この動作でバルブ３の
開閉をしてもよく、使用者が時間をカウントしバルブ３
を手動で開いてもよい。混合気は予熱された混合室４の
触媒層７で反応開始する。反応面は高温となり次第に混
合室４全体に広がり下流の通過孔６の触媒層７で反応が
開始し始める。通過孔６での反応は上流の触媒層７でほ
ぼ終了し、排気ガスが触媒層７のない通過孔６の下流を
通り排出される。触媒層７での触媒燃焼は火炎がなく、
触媒の表面で反応するので無炎燃焼とも言われている。

【００１１】このような動作において、大きな熱量が発
生できる理由は、触媒層７の温度が活性化温度の５００
℃以上の温度、耐熱温度の９００℃以下に保たれるから
である。大量の混合気を供給すると触媒層７の反応量は
大きく高温となる。しかし熱板５が薄い触媒層７を通し
て触媒の反応熱を除去するので高温化しない。また触媒
層７が薄すぎると触媒の温度は熱板５により過冷却され
反応は停止してしまう。この触媒温度は単位面積当たり
の燃焼量と触媒層７の厚さに主に依存する。

【００１２】ファイバー状の多孔質材料をアルミ製の１
２０℃に調整した熱板５の通過孔６に接着して実験した
結果、最も密着度の低い接着手段でも厚さ１ｍｍ以下で
は熱伝導量が多く触媒層７が低温化し燃焼継続が困難で
ある。また、最も密着のよい状態でも厚さが３ｍｍ以上
になると断熱的となり触媒層７表面の一部が高温となり
すぎ耐熱上問題を生じた。

【００１３】通過孔６の上流ではガスは激しく反応する
が、下流に行くと排気ガスが増加し燃料濃度は低下する
ので反応は次第に終了する。反応が終了した時排気ガス
の温度は５００℃以上の高温である。したがって反応終
了した後には熱板５は反応熱ではなく排気の保有熱を受
熱しなければならない。このため通過孔６の下流におい
て触媒層７は排気熱の熱伝達を阻害するので不要であ
る。すなわち、触媒層７が高温となる上流では触媒層７
から直接熱伝導によって熱板５を加熱し、反応の終了し
た下流では排気と通過孔６の内壁面の熱伝達で熱板５を
加熱する。

【００１４】アルミは耐熱性から最高３５０℃程度で使
用できるが、スチーム発生に１００℃以上の温度が必要
である。このような温度調整は温度検知部１７の信号に
したがいバルブ３を開閉すれば可能である。

【００１５】加熱された熱板５の上部の蒸発室９に水タ
ンク１０より水が供給され、蒸発した水蒸気は枠体１３
の底部の噴射孔１４より噴射する。熱板５は水の潜熱で
冷却されるので触媒層７の温度は上昇しにくく、大燃焼
量でも触媒の高温劣化は防止できる。衣服の繊維は水蒸
気で柔軟となり枠体１３の底部で押し延ばされしわがな
くなる。

【００１６】また、熱板５をもって枠体１３の底部とな
し、衣服に直接熱板５を押し当て、しわをとるスチーム
アイロンとすることも可能である。

【００１７】次に、異なる実施例について図３、図４と
共に説明する。前述の第１の実施例の状態でさらに燃焼
量を増加させるためにバルブ３の開度を大きしている。
これにより、通過孔６を通るガスの流速は速まる。この
結果触媒層７で反応仕切れない燃料ガスが増加する。ま
た、下流の排熱回収部でも熱交換効率は低下する。した
がって触媒層７も下流の排熱回収部も流速に比例させて
長くしなければならない。そこで通過孔６の長さを長く
しないで燃焼量を増加させ、かつ熱交換効率を低下させ
ないようにできる。

【００１８】通過孔６の下流に触媒体１８を設けたもの
で、この触媒体１８は上流の触媒層７とは逆に通過孔６
の中央に設けられ、排気はこの触媒体１８と熱板５の内
壁面の間を通過する。触媒体１８は熱板５から分離して
いるが流れを阻害しない支持体１９によって一部が支え
られている。このような手段による効果は次の通りであ
る。通過孔６の上流の触媒層７で反応仕切れなかった未
燃ガスを含む排気は、下流の触媒体１８の表面で反応す
る。触媒体１８はほとんど熱板５とは分離しているので
下流でも冷却され難く、反応活性温度を保っており、表
面は未燃ガスで発熱し高温となる。すなわち下流の通過
孔６内壁面は上流の排気の熱を対流熱伝達によって受け
取りつつ、未燃分の発熱を触媒体１８の高温表面から輻
射として受け取る。したがって下流での熱交換効率は高
く大きな燃焼量でも装置は大きくならない。

【００１９】また、通過孔６の上流の触媒層７で形成さ
れた流路に対し下流の熱板５と触媒体１８で形成された
流路の断面積が小である構成にすると、触媒体１８の輻
射が熱板に伝わり易く、かつ排気の伝熱も改善される。
下流はガス温度が低く上流より流量が小さいので通過抵
抗が少ないので抵抗増加にはならない。

【００２０】また、この輻射で加熱される下流の内壁面
を赤外線吸収皮膜、たとえば厚さ１０〜５０μｍ程度の
セラミック皮膜を形成すると、より一層輻射熱伝達は改
善される。また、支持体１９が内壁面からの突出したも
のでもよい。この場合突出部はフィンの役割を果たして
いるので、より排気熱の回収が促進されると共に、この
突出部で触媒体１８の熱が熱伝導でも回収できるのでよ
り効率は高いものとなる。

【００２１】なお、上記実施例では、アルミ製の熱板
５、混合室４を製造し易いように適切なブロックに分割
している。あるいは通過孔６の出口より下流にに再燃焼
用の触媒を付け空気比が当量点以下になったとき、排出
されるＣＯの浄化をする機能の附加などを加えることに
より、より安全で効率のよいコンパクトなスチーマとな
る。

【００２２】

【発明の効果】以上に述べた本発明においては、極めて
小型の熱板の中で火炎を生じることなく大量の燃料ガス
を反応させることが可能である。このため、コードレス
スチーマに応用され、熱効率の高い小型で安全なスチー
マが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例のスチーマの構成を示す垂直
断面図（図２のＢ−Ｂ’面断面図）

【図２】同スチ−マの水平断面図（図１のＡ−Ａ’面断
面図）

【図３】本発明の他の実施例のスチーマの構成を示す垂
直断面図（図４のＢ−Ｂ’面断面図）である。

【図４】はその水平断面図（図３のＡ−Ａ’面断面図）

【符号の説明】 １ ボンベ ４ 混合室 ５ 熱板 ６ 通過孔 ７ 触媒層 ９ 蒸発室 １８ 触媒体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小野 之良 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (56)参考文献 実開 平３−68896（ＪＰ，Ｕ)

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 燃料ガスのボンベと水タンクを内蔵する
   枠体と、前記ボンベの開閉バルブと、前記燃料ガスと空
   気の混合部と、前記枠体内で前記混合部の下流に設けた
   金属製の熱板と、前記熱板の内部に設けられた前記混合
   部で混合したガスの通過孔と、前記通過孔の上流内壁面
   に密着する多孔質触媒層で形成された燃焼部と、前記通
   過孔下流の熱板金属が内壁を形成する排熱回収部と、前
   記熱板の他部に設けた前記水タンクの水の蒸発部と、前
   記水蒸気の放出孔を有するスチ−マ。
2. 【請求項２】 熱板の通過孔内に触媒体を挿入したもの
   で、触媒体が前記通過孔の排熱回収部の内壁面と対面
   し、かつ前記触媒体と前記熱板内壁面の間にガス通過部
   を設けた請求項１記載のスチーマ。