(57)【要約】【課題】  予混合ガスを高流速化した場合にも吹き飛び現象を防止して安定した燃焼を実現できるマイクロコンバスタの起動方法を提供する。【解決手段】  予混合ガス流路１３と燃焼ガス流路１４とを伝熱壁１８，１９を挟んで形成し、予混合ガスＦを燃焼室１２で燃焼させると共に、燃焼ガスＥの熱で予混合ガスＦの予熱を行うマイクロコンバスタの起動方法であって、燃焼器本体内に設けた触媒２１に起動用燃料Ｓを供給した後、前記燃焼器本体内に前記予混合ガスＦを供給する。【選択図】  図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼器本体内の燃焼室に未燃焼ガスを導く未燃焼ガス流路と、前記燃焼室からの燃焼ガスを前記燃焼器本体外に導く燃焼ガス流路とを、伝熱壁を挟んで形成し、前記未燃焼ガスを前記燃焼室で燃焼させると共に、前記燃焼ガスの熱で前記未燃焼ガスを予熱するマイクロコンバスタの起動方法において、
前記燃焼器本体に設けた触媒に起動用燃料を供給した後、前記燃焼器本体内に前記未燃料ガスを供給することを特徴とするマイクロコンバスタの起動方法。
【請求項２】
前記起動用燃料が、前記触媒に直接供給されることを特徴とする請求項１に記載のマイクロコンバスタの起動方法。
【請求項３】
前記起動用燃料が、前記未燃焼ガス流路を経て前記触媒に供給されることを特徴とする請求項１に記載のマイクロコンバスタの起動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、小型高効率熱源であるマイクロコンバスタの起動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
上記マイクロコンバスタは、例えば下記特許文献１，２にて既に知られている。すなわち、マイクロコンバスタは、燃焼器本体の内部に、燃焼ガスからの熱を燃焼前のガス（未燃焼ガス、燃料及び酸化剤）に伝える伝熱壁を持つ燃焼器である。
【特許文献１】特開２００４−２００８３号公報
【特許文献２】特開２００５−７６９７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、マイクロコンバスタは、排気ガス（燃焼ガス）の熱により燃焼前ガスを加熱することにより安定燃焼を実現しているが、その起動時には燃焼前ガスが低温であるため起動が困難である。このため、従来は点火栓（スパークプラグ）を用いていたが、この場合は燃焼前ガスが高温になるまで断続的に点火を行う必要があるため、点火栓の消耗が激しく、起動時間も長かった。
【０００４】
この発明は上記事情に鑑みてなされたもので、マイクロコンバスタの起動を容易にして構成の簡素化を図ることができるマイクロコンバスタの起動方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題の解決手段として、請求項１に記載した発明は、燃焼器本体内の燃焼室に未燃焼ガスを導く未燃焼ガス流路と、前記燃焼室からの燃焼ガスを前記燃焼器本体外に導く燃焼ガス流路とを、伝熱壁を挟んで形成し、前記未燃焼ガスを前記燃焼室で燃焼させると共に、前記燃焼ガスの熱で前記未燃焼ガスを予熱するマイクロコンバスタの起動方法において、前記燃焼器本体に設けた触媒に起動用燃料を供給した後、前記燃焼器本体内に前記未燃焼ガスを供給することを特徴とする。なお、この発明において、「未燃焼ガス」とは燃料前のガスを意味し、「燃焼ガス」とは燃焼後のガスを意味する。
【０００６】
請求項２に記載した発明は、前記起動用燃料が、前記触媒に直接供給されることを特徴とする。
【０００７】
請求項３に記載した発明は、前記起動用燃料が、前記未燃焼ガス流路を経て前記触媒に供給されることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
請求項１に記載した発明によれば、マイクロコンバスタに、低温で触媒反応を開始できる起動用燃料を投入することで、触媒加熱用の起動装置（点火栓）が不要となる、もしくは点火栓の断続的使用が不要となるため、マイクロコンバスタの構成の簡素化を図ることができる。
【０００９】
請求項２に記載した発明によれば、触媒を効果的に予熱でき、未燃焼ガスが良好に予熱されるため、より安定した燃焼を実現することができる。
【００１０】
請求項３に記載した発明によれば、マイクロコンバスタを特別な構造とすることなく、触媒に起動用燃料を供給できるため、構成の簡素化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、この発明の実施例について図面を参照して説明する。
図１に示すように、マイクロコンバスタ１０は、所謂スイスロール型の燃焼加熱器として構成される。具体的には、マイクロコンバスタ１０は、都市ガス等の燃料ガスと燃焼用酸化剤ガスとしての空気とが予め混合された状態で供給される所謂予混合タイプのもので、円柱状をなす燃焼器本体１１の内部に、前記燃料ガスと酸化剤ガスとの予混合ガス（未燃焼ガス）Ｆ（図中実線矢印で示す）の流路（以下、予混合ガス流路（未燃焼ガス流路）という）１３と、前記予混合ガスＦを本体中央部の燃焼室１２で燃焼させた後の燃焼ガスＥ（図中破線矢印で示す）の流路（以下、燃焼ガス流路という）１４とを、前記燃焼室１２を中心とした渦巻き状に配置してなる。
【００１２】
図２，３を併せて参照して説明すると、燃焼器本体１１は、円筒状の外周壁１５の上下を円盤状の上下壁１６，１７で閉塞してなるもので、その上下方向（軸方向）の厚さに対して直径が大きい扁平状とされる。外周壁１５は伝熱性が低く（保温性が高く）、上下壁１６，１７は伝熱性が高いものとされる。上壁１６の上面及び下壁１７の下面は、燃焼器本体１１の外表面の大部分を占める。この上下面がそれぞれ加熱面１６ａ，１７ａとされ、該加熱面１６ａ，１７ａから放出された熱により被加熱物を加熱する。なお、上壁１６上面又は下壁１７下面の一方を加熱面とした構成としてもよい。
【００１３】
燃焼器本体１１内には、その略中央部に前記燃焼室１２が配置され、該燃焼室１２を中心に上下の加熱面１６ａ，１７ａに沿って平面視略円形に巻回するように、前記予混合ガス流路１３及び燃焼ガス流路１４が配置される。なお、図中符号１３ａ，１４ａは予混合ガス供給口及び燃焼ガス排出口を示し、これらがそれぞれ燃焼器本体１１の外周部に例えばその接線方向に沿うように突設される。なお、予混合ガス供給口１３ａ及び燃焼ガス排出口１４ａは、前記接線方向以外の方向に開口させてもよい。
【００１４】
予混合ガス流路１３及び燃焼ガス流路１４は、例えば予混合ガス流路１３を外周側、燃焼ガス流路１４を内周側として伝熱壁１８を挟んで対をなすように配置される。また、前記対をなすガス流路とその内周側又は外周側に隣接する他の対をなすガス流路との間（この場合、外周側に位置する燃焼ガス流路１４と内周側に位置する予混合ガス流路１３との間）を隔てる壁も、伝熱壁１９として構成されている。なお、予混合ガス流路１３を内周側、燃焼ガス流路１４を外周側に配置してもよい。
【００１５】
図４は、渦巻き状に配置される各ガス流路１３，１４を直線状に展開した場合の説明図であり、本図を併せて参照して説明すると、予混合ガス流路１３内の予混合ガスＦの流れと、燃焼ガス流路１４内の燃焼ガスＥの流れとは、伝熱壁１８，１９を挟んだ対向流（カウンタフロー）とされており、これら両ガス間において十分な熱交換がなされる。
【００１６】
すなわち、予混合ガスＦは、燃焼室１２に導入される前の段階で十分に予熱されており、燃焼器本体１１内の比較的小さな燃焼室１２において、小規模ながらも安定した燃焼を可能としている。なお、少なくとも予混合ガス流路１３の代表寸法は、火炎を通さない（燃焼反応が伝播されない）程度の消炎距離（消炎等価径を含む）を考慮したものとされる。
【００１７】
ここで、上記予混合ガス流路１３の代表寸法とは、燃料室１２に臨む部位の流路断面形状によって変化する。例えば前記流路断面形状が円形状である場合、代表寸法は円形断面の直径を指し、流路断面形状が円形状以外である場合、代表寸法は断面の水力相当直径を指す。この水力相当直径は、以下の式（１）によって求められる。
水力相当直径Ｄ＝４×流路断面積／ぬれ縁周辺長・・・式（１）
なお、上記代表寸法を採る部位は、燃焼室１２に臨む部位に限らず、予混合ガス流路１３のうち、本燃焼現象を支配する部位とする。
【００１８】
また、上記燃焼が燃焼器本体１１の内部で行われるため、該燃焼が周辺雰囲気に左右され難く、燃焼室１２からの燃焼ガスＥは温度を十分低下させた後に燃焼器本体１１外部に導出される。これにより、小型で正確な温度制御を可能とし、かつ燃焼ガスＥの排熱を有効利用して熱損失を抑え、しかも燃焼ガスＥの処理をも容易にした燃焼加熱器を実現している。
【００１９】
ここで、図５に示すように、燃焼室１２（又はその近傍）には、例えば多孔質の触媒２１が挿入されている。触媒２１は、例えば各ガス流路１３，１４を隔てるように保持されており、この触媒２１を予混合ガスＦが通過することで、触媒反応（表面反応）により予混合ガスＦが加熱されて燃焼する。すなわち、触媒２１が電気を用いない保炎手段として用いられている。なお、触媒２１は、燃焼器本体１１内の壁面に塗布したものであってもよい。また、予混合ガスＦが燃焼するには、該予混合ガスＦが所定時間だけ触媒２１内に滞留する必要があるが、この滞留時間は触媒２１のサイズで調整すればよい。
【００２０】
この触媒燃焼は、スパークプラグ等の電気的な点火手段により予混合ガスＦを気相燃焼させる場合と比べてピーク温度が低い燃焼であり、排ガス中のＮＯｘ（Nitrogen Oxides：窒素酸化物）生成量が抑えられると共に、ＣＯ（一酸化炭素）や未燃焼ガスの発生も抑えられる。しかも、燃焼器本体１１を、耐熱性が高く伝熱性が低いステンレス等ではなく、耐熱性が低く伝熱性が高いアルミニウム等で形成することが可能となり、比較的大きい加熱面１６ａ，１７ａにおける温度の均等化が容易になる。
【００２１】
またここで、触媒２１は例えば白金系のもので、起動用燃料（この場合はベンジン）Ｓを加えることで、低温時（起動時）においても燃焼反応を開始する（すなわち、触媒２１が予熱される）。起動用燃料Ｓは、予混合ガスＦ供給前に、例えば燃焼器本体１１に設けた開閉可能な燃料供給口２３から、燃焼室１２の触媒２１に向けて直接的に供給可能とされる。
【００２２】
起動用燃料Ｓにより触媒２１が燃焼反応を開始すると、高温の反応ガス（排ガス）が発生し、燃焼器本体１１が予熱される。そして、起動用燃料Ｓを供給した直後に予混合ガスＦを供給すれば、燃焼器本体１１の熱により予混合ガスＦが予熱される。予混合ガスＦに含まれる都市ガスは、高温時に活発に燃焼反応を起こすため、供給開始直後の予混合ガスＦは、前記反応ガスの熱で予熱された後に触媒２１を通過することで、速やかに触媒反応による燃焼を開始する。また、触媒２１が主燃料の反応にも使えるものである場合、予混合ガスＦが加熱されれば、スパークによる着火も容易になる。
【００２３】
以上説明したように、上記実施例におけるマイクロコンバスタ１０は、燃焼器本体１１内の燃焼室１２に予混合ガスＦを導く予混合ガス流路１３と、前記燃焼室１２からの燃焼ガスＥを前記燃焼器本体１１外に導く燃焼ガス流路１４とを、伝熱壁１８，１９を挟んで形成し、かつ該伝熱壁１８，１９及び前記各ガス流路１３，１４を前記燃焼室１２を中心に渦巻き状に配置し、前記予混合ガスＦを前記燃焼室１２で燃焼させると共に、前記燃焼ガスＥの熱で前記予混合ガスＦの予熱を行うものであって、その起動方法としては、前記燃焼器本体１１内に設けた触媒２１に起動用燃料Ｓを供給した後、前記燃焼器本体１１内に前記予混合ガスＦを供給するものである。
【００２４】
この構成によれば、燃焼室１２に導入された予混合ガスＦの燃焼反応が触媒表面で生じることで、気相反応が難しい高流速下においても予混合ガスＦの安定した燃焼を実現できるため、高負荷運転にも対応することができる。しかも、触媒２１を排ガス（燃焼ガスＥ）対応とすることで、予混合ガスＦの燃焼と同時に燃焼ガスＥの浄化を行うことが可能となり、排ガス浄化装置を簡略化することができる。
そして、マイクロコンバスタ１０に、低温で触媒反応を開始できる起動用燃料Ｓを投入することで、触媒加熱用の起動装置が不要となるため、マイクロコンバスタ１０の構成の簡素化を図ることができる。
【００２５】
また、上記起動方法においては、前記起動用燃料Ｓが、前記触媒２１に直接供給されることで、触媒２１を効果的に予熱でき、予混合ガスＦが良好に予熱されるため、より安定した燃焼を実現することができる。
【００２６】
なお、この発明は上記各実施例に限られるものではなく、例えば、燃焼器本体１１は円柱状に限らず、三角若しくは四角又はそれ以上の多角柱状をなすものであってもよい。同様に、各ガス流路１３，１４の配置は略円形をなす渦巻き状に限らず、略三角若しくは四角又はそれ以上の多角形をなす渦巻き状としてもよい。
また、前述した実施例では燃料と燃焼用酸化剤を予め混合する「予混合タイプ」を例にして説明したが、燃焼室にて両者が混合して拡散燃焼を行う「拡散タイプ」のマイクロコンバスタにも適用できる。
【００２７】
さらに、前述した実施例では燃焼室を中心にして未燃焼ガス流路と燃焼ガス流路とを伝熱壁を挟んで渦巻き状に形成したが、このような形態に限るものではなく、伝熱壁を介して燃焼ガスの熱で未燃焼ガスを加熱することができればいかなる形態であってもよい。例えば、燃焼室を燃焼器本体の外周側に配置し、伝熱壁を挟んで形成された未燃焼ガス流路と燃焼ガス流路を燃焼器本体に放射状に設け、未燃焼ガスは未燃焼ガス流路を燃焼器本体の中央部から燃焼室に向かって流れ、燃焼ガスは燃焼ガス流路を燃焼室から燃焼器本体の中央部に向かって流れるようにしてもよい。
ここで、起動用燃料Ｓを、例えば霧化した状態で、予混合ガス供給口１３ａから予混合ガス流路１３を経て触媒２１に供給するようにしてもよい。この場合、マイクロコンバスタ１０を特別な構造とすることなく、触媒２１に起動用燃料Ｓを供給できるため、さらなる構成の簡素化を図ることができる。
そして、上記実施例における構成はこの発明の一例であり、触媒を燃焼器本体の予熱のみに用いて燃焼室では気相燃焼を行うようにする等、該発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能であることはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】この発明の第一実施例におけるマイクロコンバスタの斜視図である。
【図２】図１におけるＡ−Ａ断面図である。
【図３】図２におけるＢ−Ｂ断面図である。
【図４】上記マイクロコンバスタの作用説明図である。
【図５】図４の要部拡大図である。
【符号の説明】
【００２９】
１０  マイクロコンバスタ
１１  燃焼器本体
１２  燃焼室
１３  予混合ガス流路（未燃焼ガス流路）
１４  燃焼ガス流路
１８，１９  伝熱壁
２１  触媒
Ｆ  予混合ガス（未燃焼ガス）
Ｅ  燃焼ガス
Ｓ  起動用燃料
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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