JPH09159121A

JPH09159121A - 触媒燃焼式ヒータ

Info

Publication number: JPH09159121A
Application number: JP34447995A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Okada; 弘岡田; Sadahisa Onimaru; 貞久鬼丸; Shinichi Mashita; 晋一真下
Original assignee: Denso Corp; Nippon Soken Inc
Current assignee: Denso Corp; Soken Inc
Priority date: 1995-12-04
Filing date: 1995-12-04
Publication date: 1997-06-20

Abstract

(57)【要約】【課題】発熱量の大きい触媒燃焼式ヒータにおいて、
ＨＣ排出量の増加を防止して、クリーンな燃焼を行うと
ともに、燃焼体の表面温度の過度の上昇を防止し、耐久
性を向上させる。【解決手段】燃料を気化して空気と混合する燃料気化
部２と、触媒を担持した燃焼体６を備え燃料気化部２よ
り供給される燃料と空気の混合気を触媒燃焼させる燃焼
筒５を設け、排出される高温の燃焼ガスを燃焼ガス流路
７１内に導いて、これに接する流路７２内を流通する流
体と熱交換させる。燃焼ガス流路７１は、燃焼筒５の外
周を取り囲むように配して、その中間部に燃焼筒５内の
燃焼体６と一体に燃焼体６１を設け、燃焼筒５より放出
される未燃燃料を燃焼体６１により触媒燃焼させる。燃
焼体６１を燃焼ガス流路７１内に設置して、触媒反応を
２分化することで、クリーンな燃焼と耐久性の向上を両
立させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、触媒反応を利用し
て燃料を燃焼させる触媒燃焼式ヒータに関し、特に不完
全燃焼等を防止して排気エミッションの改善を図った触
媒燃焼式ヒータに関する。

【０００２】

【従来の技術】触媒燃焼式ヒータはエンジン燃料の一部
を燃焼筒内で触媒燃焼せしめて、発生する燃焼熱により
車室内空気を直接加熱し、あるいは車室内の放熱器への
供給水を加熱するもので、エンジン冷却水温が十分上昇
するまでの間の補助ヒータとして使用される。触媒燃焼
式ヒータは、例えば特開平６−１４３９８５号公報等に
記載されるように、気化燃料を燃焼空気と混合して燃焼
筒内に供給し、触媒を担持した燃焼体表面で酸化反応を
生起して、触媒燃焼させている。

【０００３】図２にかかる触媒燃焼式ヒータの一例を示
す。図のように、触媒燃焼式ヒータは、下部ハウジング
１１内に保持された容器状の燃料気化器２と、該燃料気
化器２の上端面に一端が埋め込まれた燃焼筒５を有し、
上記燃焼筒５内には触媒を担持した燃焼体６が保持され
ている。上記燃料気化器２内空間には、燃料ポンプ３１
を介して燃料タンク３に連結する燃料導入管２１が開口
するとともに、エアポンプ４により燃料気化器２壁およ
びハウジング１１壁に設けた空気導入口１１１、２２か
ら燃焼空気が導入されるようになしてある。また、上記
燃料気化器２の底部には、これら燃料と燃焼空気を加熱
気化する電気ヒータ２３が埋設されている。

【０００４】上記燃料気化器２では、燃料と燃焼空気の
混合および燃料の気化がなされ、この混合気が上記燃焼
筒５内の燃焼体６に供給されて触媒燃焼する。燃焼ガス
は、上記燃焼筒５と上部ハウジング１２壁との間に形成
した燃焼ガス流路７１に流入し、通孔１３２を経て排気
口１１２より排出される。そして、この間に、上部ハウ
ジング１２壁に設けた流路７２内を流通する流体と熱交
換を行う。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】一般に、触媒燃焼では
低エミッション燃焼が可能であり、発熱量の比較的小さ
い触媒燃焼式ヒータの場合には、上記のような構成で十
分クリーンな燃焼が行える。しかしながら、発熱量の大
きい触媒燃焼式ヒータでは、燃料を十分に気化させて完
全燃焼させ、クリーンな燃焼を行うには、触媒反応する
燃焼体６の体格を大きくしなければならず、その反応熱
も大きくなるので、燃焼体の表面温度が上昇し、燃焼体
の耐熱温度以上となるおそれがある。なお、発熱量の大
きい触媒燃焼式ヒータでは、燃焼体６の体格を大きくし
ないと、燃料が反応しきれずに気体のまま排気ガス中に
残存してしまい、ＨＣ排出量が増加することになる。

【０００６】しかして本発明の目的は、発熱量の大きい
触媒燃焼式ヒータにおいて、ＨＣ排出量の増加を防止し
て、クリーンな燃焼を行うとともに、燃焼体の表面温度
の過度の上昇を防止し、耐久性を向上させることにあ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は上記実情に鑑み
なされたもので、請求項１の触媒燃焼式ヒータは（図
１）、燃料を気化して空気と混合する燃料気化部２と、
触媒を担持した燃焼体６を備える燃焼筒５を有し、上記
燃料気化部２より供給される燃料と空気の混合気は上記
燃焼筒５の燃焼体６表面で触媒燃焼する。上記燃焼筒５
より排出される高温の燃焼ガスは、熱交換部を構成する
燃焼ガス流路７１内を流通し、該燃焼ガス流路７１に接
して設けた流体流路７２内を流通する流体と熱交換を行
う。

【０００８】本発明では、上記燃焼ガス流路７１の途中
に触媒を担持した燃焼体６１を設けて触媒反応を２分化
し、上記燃焼筒５より放出される未燃燃料を上記燃焼ガ
ス流路７１内で上記燃焼体６１により触媒燃焼させる。
よって、発熱量の大きい触媒燃焼式ヒータでは、上記燃
焼筒５内の燃焼体６を、反応熱によって温度上昇しても
表面温度が耐熱温度を越えない程度の大きさとし、反応
しきれなかった燃料は上記燃焼ガス流路７１内の上記燃
焼体６１にて触媒燃焼させることで、クリーンな燃焼と
耐久性の向上を両立できる。

【０００９】具体的には、上記燃焼ガス流路７１を上記
燃焼筒５の周囲を取り囲むように設けて、上記燃焼筒５
内の上記燃焼体６を上記燃焼ガス流路７１内に延出し、
該延出部にて上記燃焼筒５内の上記燃焼体６１を構成す
る（請求項２）。このように上記燃焼筒５内の上記燃焼
体６と上記燃焼ガス流路７１内の上記燃焼体６１を一体
に設ければ簡易な構造で部品点数が削減でき、組み付け
が容易である。

【００１０】上記燃焼ガス流路７１内に熱交換フィン８
１、８２を配設し、該熱交換フィン８１、８２を上記流
体流路７２壁に固定した構成としてもよく（請求項
３）、これら熱交換フィン８１、８２の受け取る熱は上
記流体流路７２壁を介してその内部を流通する流体に伝
達される。このように熱交換フィン８１、８２を設ける
ことで、熱交換に使用される面積が増大し、伝熱効率が
向上する。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下に本発明の一実施の形態を図
面に基づいて説明する。図１において、ヒータハウジン
グは上下一対の容器状ハウジング１１、１２を有し、上
下ハウジング１１、１２の開口縁を仕切り板１３を挟ん
で衝合してなる。下部ハウジング１１内にはやや小型の
容器体が保持固定されて燃料気化部たる燃料気化器２を
形成しており、その内空間に燃料導入管２１の先端部が
位置している。該燃料導入管２１の他端は燃料気化器２
および下部ハウジング１１壁を貫通して延び、燃料ポン
プ３１を介して燃料タンク３に連結している。上記燃料
導入管２１に対向する上記下部ハウジング１１および燃
料気化器２壁には空気導入口１１１、２２がそれぞれ形
成してあり、エアポンプ４よりこれら空気導入口１１
１、２２を経て上記燃料気化器２内に燃焼空気が導入さ
れる。上記燃料気化器２底部には導入される燃料と燃焼
空気を加熱するための電気ヒータ２３が埋設されてい
る。

【００１２】上部ハウジング１２の内部には、円筒形の
燃焼筒５が保持固定されており、該燃焼筒５の下半部５
１は、上記仕切り板１３中央の開口１３１より下部ハウ
ジング１１内に挿通されて、下端縁を上記燃料気化器２
壁内に埋め込まれる形で保持されている。上記燃焼筒５
内中間部には、その流路を横切るようにハニカム状のセ
ラミックに触媒を担持した燃焼体６が設置してある。し
かして、上記燃焼筒５内には下方の上記燃料気化器２よ
り燃焼空気と気化燃料との混合気が導入され、上記燃焼
体６にて触媒燃焼する。

【００１３】上記燃焼筒５と上部ハウジング１２内壁と
の間の筒状空間は、上記燃焼筒５より放出される燃焼ガ
スが流通する燃焼ガス流路７１となしてある。また、上
部ハウジング１２は壁面を厚肉としてその内部を中空と
し、熱伝熱媒体としての水が流通する流体流路７２を形
成しており、これら燃焼ガス流路７１および流体流路７
２とで熱交換部を構成している。

【００１４】上記燃焼ガス流路７１中間部には、その流
路を横切るようにハニカム状のセラミックに触媒を担持
した燃焼体が設置され、該燃焼体は、上記燃焼筒５壁を
貫通して外方に拡がる上記燃焼体６の外周部６１で構成
されている。しかして、上記燃焼筒５内で反応しきれな
かった燃焼ガス中の未燃燃料は、上記燃焼体外周部６１
にて触媒反応し燃焼する。この燃焼体外周部６１の上下
には、熱交換フィン８１、８２が配設してあり、その側
縁は上記流体流路７２壁である上部ハウジング１２内壁
に固着されている。これら熱交換フィン８１、８２は、
上記燃焼ガス流路７１を通過する燃焼ガスと熱交換を行
い、受け取った熱を流体流路７２内の水に伝達する。

【００１５】なお、ここでは、上記燃焼筒５を上下２つ
の筒体に分割して、これら２つの筒体間に上記燃焼体６
を挟持する構成とした。また、下方の筒体５１の上端縁
を上記燃焼体６に埋設固定した。

【００１６】上記燃焼ガス流路７１の下端は、上記仕切
り板１３に設けた通孔１３２を介して下部ハウジング１
１壁に設けた排気口１１２に連通している。一方、上部
ハウジング１２の上部壁には上記流路７２に連通する水
の導入口７２１が設けてあり、上部ハウジング１２下部
壁には水の導出口７２２が設けてある。

【００１７】上記構成において、燃料は燃料タンク３か
ら燃料ポンプ３１により燃料導入管２１に供給され、電
気ヒータ２３により加熱された燃料気化器２内で気化す
る。燃焼空気はエアポンプ４により上記空気導入口１１
１、２２を経て燃料気化器２内に供給され、気化した燃
料と混合される。混合気は上方の上記燃焼筒５内に導入
されて上記燃焼体６の中央部に達し、触媒燃焼する。

【００１８】上記燃焼体６より排出される高温の燃焼ガ
スは、燃焼ガス流路７１に導入され、上流側の熱交換フ
ィン８１にて熱交換を行う。放熱により温度低下した燃
焼ガスは、燃焼ガス流路７１の中間部に位置する上記燃
焼体外周部６１に再び導入され、反応しきれなかった燃
料がここで触媒燃焼する。燃焼ガスは、さらに下流側の
熱交換フィン８２にて熱交換を行った後、上記仕切り板
１３の通孔１３２、下部ハウジング１１壁の排気口１１
２を経て排出される。燃焼ガスの熱は上記熱交換フィン
８１、８２および上部ハウジング１２壁を経て上記流路
７２内を流通する水に伝熱される。加熱された水は、上
記導出口７２２より導出され、例えば車室内の放熱器へ
供給される。

【００１９】このように、触媒を担持した燃焼体を、燃
焼筒５内と燃焼ガス流路７１内に分離して配置し、燃焼
筒５で触媒燃焼させた後、反応しきれなかった燃料を、
熱交換部である燃焼ガス流路７１内で燃焼させるように
したので、燃焼体の表面温度の過度な上昇が抑制され
る。よって、発熱量が大きい場合にも燃焼体の表面温度
を耐熱温度以下に保ちつつ、クリーンな燃焼を行うこと
ができる。また、燃焼ガス流路７１内の燃焼体を燃焼筒
５内の燃焼体と一体に設けたので、簡単な構成で所望の
効果が得られ、燃焼体６上下の燃焼ガス流路７１内に熱
交換フィン８１、８２を配したので、燃焼ガスの熱を効
率よく流体流路７２内を流通する水に伝えることができ
る。

【００２０】また、上記燃焼筒５の下端を燃料気化器２
壁に連結したので、燃焼筒５の燃焼熱は筒壁を介して上
記燃料気化器２にフィードバックされる。よって、燃料
気化器２内の燃料を気化するための、電気ヒータ２３へ
の通電量を削減することができ、消費電力を低減可能で
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態を示す触媒燃焼式ヒータ
の全体断面図である。

【図２】従来の触媒燃焼式ヒータの全体断面図である。

【符号の説明】

１１下部ハウジング１１１空気導入口１２上部ハウジング２燃料気化器（燃料気化部）２１燃料導入管２２空気導入口２３電気ヒータ３燃料タンク３１燃料ポンプ４エアポンプ５燃焼筒６燃焼体６１燃焼体外周部（燃焼体）７１燃焼ガス流路７２流体流路８１、８２熱交換フィン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者真下晋一愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地日本電装株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】燃料を気化して空気と混合する燃料気化
部と、触媒を担持した燃焼体を備え上記燃料気化部より
供給される燃料と空気の混合気を触媒燃焼させる燃焼筒
と、上記燃焼筒より排出される高温の燃焼ガスが流通す
る燃焼ガス流路および該燃焼ガス流路に接して設けた流
体流路からなる熱交換部とを具備する触媒燃焼式ヒータ
において、上記燃焼ガス流路の途中に触媒を担持した燃
焼体を設けて、上記燃焼筒より放出される未燃燃料を上
記燃焼ガス流路内で触媒燃焼させることを特徴とする触
媒燃焼式ヒータ。
【請求項２】上記燃焼ガス流路を上記燃焼筒の周囲を
取り囲むように設けて、上記燃焼筒内の上記燃焼体を上
記燃焼ガス流路内に延出し、該延出部にて上記燃焼ガス
流路内の上記燃焼体を構成した請求項１記載の触媒燃焼
式ヒータ。
【請求項３】上記燃焼ガス流路内に熱交換フィンを配
設してこれを上記流体流路壁に固定した請求項１または
２記載の触媒燃焼式ヒータ。