(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体燃料を気化する燃料蒸発部を備える気化器と、
この気化器で気化した気化燃料を触媒燃焼させる触媒燃焼部と、を備える気化機能付触媒燃焼装置であって、
前記気化器は、液体燃料の供給を受ける蒸発筒と、この蒸発筒内に配置された通電によって発熱する燃料蒸発部と、電力および液体燃料供給用の中心電極管とを有し、
前記燃料蒸発部および前記触媒燃焼部は、多数の貫流孔を備え、通電を受けて発熱可能な通電発熱体であり、
前記燃料蒸発部と前記触媒燃焼部は、前記燃料蒸発部を覆う前記蒸発筒によって区画され、
前記蒸発筒の一端は、前記触媒燃焼部の下流側の燃焼室に臨む閉端面であり、前記蒸発筒の他端側には、内部で気化した燃料を前記触媒燃焼部の上流の予混合室へ導く燃料噴出孔を有し、
前記中心電極管の前記蒸発筒内の先端の開口端は、前記蒸発筒の閉端面に対向し、且つ隔てられて配置されており、前記中心電極管から供給された液体燃料は、前記隔てられた部分から前記燃料蒸発部を通過して前記予混合室に至ることを特徴とする気化機能付触媒燃焼装置。
【請求項２】
請求項１の気化機能付触媒燃焼装置において、
前記触媒燃焼部は、この触媒燃焼部を構成する前記通電発熱体の表面に触媒を担持して設けられたことを特徴とする気化機能付触媒燃焼装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２の気化機能付触媒燃焼装置において、
前記蒸発筒の閉端面と、前記中心電極管の開口端との間には、多孔質な燃料吸収体が配置されたことを特徴とする気化機能付触媒燃焼装置。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれかの気化機能付触媒燃焼装置において、
前記触媒燃焼部は、前記燃料蒸発部を内部に配置した前記蒸発筒の外側に配置され、前記燃料蒸発部および前記触媒燃焼部は２層構造を採用することを特徴とする気化機能付触媒燃焼装置。
【請求項５】
請求項４の気化機能付触媒燃焼装置において、
前記燃料蒸発部および前記触媒燃焼部は、同心状の２層構造を採用し、その外周には前記触媒燃焼部の上流の予混合室に１次空気を供給する１次空気供給通路が配置されることを特徴とする気化機能付触媒燃焼装置。
【請求項６】
請求項５の気化機能付触媒燃焼装置において、
前記触媒燃焼部の外側の前記１次空気供給通路によって前記予混合室に供給される１次空気を前記予混合室の上流に導くように、その１次空気の流れを指向させる円筒体を前記予混合室の外周側に配置したことを特徴とする気化機能付触媒燃焼装置。
【請求項７】
請求項６の気化機能付触媒燃焼装置において、
前記円筒体は、その内側の前記予混合室に供給する１次空気に旋回流を生じさせる旋回流発生手段を備えることを特徴とする気化機能付触媒燃焼装置。
【請求項８】
請求項５ないし請求項７のいずれかの気化機能付触媒燃焼装置において、
前記１次空気供給手段、および前記触媒燃焼部の下流側に２次空気を供給する２次空気供給手段は、同一の空気供給通路により構成されており、その空気供給通路の外周には、燃焼ガスが流れる燃焼ガス通路が配置され、
この燃焼ガス通路と前記空気供給通路の隔壁によって、燃焼ガスと空気との熱交換を行うことを特徴とする気化機能付触媒燃焼装置。
【請求項９】
請求項１ないし請求項８のいずれかの気化機能付触媒燃焼装置において、
前記通電発熱体は、前記触媒燃焼部の上流に導かれる１次空気を加熱可能に設けられたことを特徴とする気化機能付触媒燃焼装置。
【請求項１０】
請求項１ないし請求項９のいずれかの気化機能付触媒燃焼装置において、
前記触媒燃焼部の下流に２次空気を供給する２次空気供給手段は、前記触媒燃焼部の下流へ２次空気を吹き入れる２次空気吹込口を有しており、その２次空気吹込口は、２次空気に旋回流を生じさせる旋回流発生手段を備えることを特徴とする気化機能付触媒燃焼装置。
【請求項１１】
請求項８の気化機能付触媒燃焼装置において、
前記燃焼ガス通路と前記空気供給通路との間には、熱交換用フィンが設けられたことを特徴とする気化機能付触媒燃焼装置。
【請求項１２】
請求項１の気化機能付触媒燃焼装置において、
前記触媒燃焼部を構成する前記通電発熱体には、少なくとも１部が他の部分より高温に設けられたことを特徴とする気化機能付触媒燃焼装置。
【請求項１３】
請求項１２の気化機能付触媒燃焼装置において、
前記通電発熱体のうちの高温の部分は、他の部分とは区画して設けられたことを特徴とする気化機能付触媒燃焼装置。
【請求項１４】
請求項１２または請求項１３の気化機能付触媒燃焼装置において、
前記触媒燃焼部を構成する前記通電発熱体は、平板と波板とを接合した帯状発熱体を複数巻回したものであるとともに、前記高温の部分と前記他の部分とは直列接続されるものであり、
前記高温の部分を構成する前記帯状発熱体は、前記他の部分の前記帯状発熱体の条数より少なく設けられることによって、前記高温の部分を構成する前記帯状発熱体１つ当たりの電流量が増え、前記他の部分の前記帯状発熱体より高温に発熱することを特徴とする気化機能付触媒燃焼装置。
【請求項１５】
請求項１の気化機能付触媒燃焼装置において、
前記触媒燃焼部を構成する前記通電発熱体の下流側には、少なくとも１部に他の部分より高温になる着火部が設けられたことを特徴とする気化機能付触媒燃焼装置。
【請求項１６】
請求項１の気化機能付触媒燃焼装置において、
前記触媒燃焼部を構成する前記通電発熱体の上流側には、少なくとも１部に他の部分より高温になり、燃料の酸化反応を促進させる反応促進部が設けられたことを特徴とする気化機能付触媒燃焼装置。
【請求項１７】
請求項１の気化機能付触媒燃焼装置において、
前記触媒燃焼部を構成する前記通電発熱体の下流側には、少なくとも１部に他の部分より高温になる着火部が設けられ、
前記触媒燃焼部を構成する前記通電発熱体の上流側には、少なくとも１部に他の部分より高温になり、燃料の酸化反応を促進させる反応促進部が設けられ、
前記着火部は、前記反応促進部を通過した混合気が通過する経路上に設けられたことを特徴とする気化機能付触媒燃焼装置。
【請求項１８】
請求項１７の気化機能付触媒燃焼装置において、
前記通電発熱体は、帯状発熱体を巻回して設けたものであり、
前記着火部および前記反応促進部は、前記帯状発熱体に貫通穴を設けて形成したものであることを特徴とする気化機能付触媒燃焼装置。
【請求項１９】
請求項１の気化機能付触媒燃焼装置において、
前記触媒燃焼部を構成する前記通電発熱体には、少なくとも１部が他の部分より高温に発熱して燃料の酸化反応を促進させる反応促進部が設けられており、
この反応促進部は、前記貫流孔の長手方向に沿って設けられていることを特徴とする気化機能付触媒燃焼装置。
【請求項２０】
請求項１９の気化機能付触媒燃焼装置において、
前記触媒燃焼部を構成する前記通電発熱体は、平板と波板とを接合した帯状発熱体を巻回したものであるとともに、前記反応促進部は、前記帯状発熱体の一部に設けられたものであり、
前記反応促進部は、前記帯状発熱体を構成する前記平板あるいは波板の少なくとも一方を薄箔化し、電気抵抗値が上げられたものであることを特徴とする気化機能付触媒燃焼装置。
【請求項２１】
請求項１９の気化機能付触媒燃焼装置において、
前記触媒燃焼部を構成する前記通電発熱体は、平板と波板とを接合した帯状発熱体を巻回したものであるとともに、前記反応促進部は、前記帯状発熱体の一部に設けられたものであり、
前記平板あるいは前記波板の少なくとも一方の上流側の一部を切断することにより、前記帯状発熱体の下流側に他の部分より高温になる下流側発熱部が設けられ、
前記平板あるいは前記波板の少なくとも一方の下流側の一部を切断することにより、前記帯状発熱体の上流側にも他の部分より高温になる上流側発熱部が設けられ、
前記帯状発熱体の巻回による前記上流側発熱部と前記下流側発熱部の重なりによって、前記反応促進部が前記貫流孔の長手方向に沿って設けられることを特徴とする気化機能付触媒燃焼装置。
【請求項２２】
請求項１の気化機能付触媒燃焼装置において、
前記触媒燃焼部を構成する前記通電発熱体の下流側には、少なくとも１部に他の部分より高温になる着火部が設けられ、
この着火部は、前記触媒燃焼部の下流側の燃焼室内に突出して設けられたことを特徴とする気化機能付触媒燃焼装置。
【請求項２３】
請求項２２の気化機能付触媒燃焼装置において、
前記触媒燃焼部を構成する前記通電発熱体は、平板と波板とを接合した帯状発熱体を複数巻回したものであるとともに、前記着火部を構成する前記帯状発熱体と他の部分を構成する前記帯状発熱体とは区画して直列接続されたものであり、
前記着火部を構成する前記帯状発熱体は、前記他の部分の前記帯状発熱体の条数より少なく設けられることによって、前記着火部を構成する前記帯状発熱体１つ当たりの電流量が増え、前記他の部分の前記帯状発熱体より高温に発熱するものであり、
前記着火部を構成する前記帯状発熱体が、前記他の部分の前記帯状発熱体よりも下流側の燃焼室内に突出して設けられたことを特徴とする気化機能付触媒燃焼装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液体燃料を気化させる機能を搭載した触媒燃焼装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種の従来技術として、特開昭５８−１７８１０８号公報に開示された技術が知られている。この技術は、燃料気化用の気化器と、気化燃料を燃焼させる触媒燃焼部とを備えるものであり、気化器は、触媒燃焼部の上流において予混合室を構成する予混合筒をシーズヒータで加熱するとともに、１次空気を供給するファンに液体燃料を供給し、ファンの遠心力によって液体燃料を加熱された予混合筒の内壁に飛散させるものであり、予混合筒に接触して気化した気化燃料が触媒燃焼部に供給されるものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記公報に開示された技術は、次の問題点を有していた。
１）燃焼開始初期において、触媒燃焼部を予熱する手段として、触媒燃焼部の上流側に設けた整流板の上流で火炎燃焼を行い、その熱で触媒燃焼部を予熱を行うものであった。
このような構成では、まず、シーズヒータによる予混合筒の加熱に所定時間を要し、その後開始される火炎燃焼によって触媒燃焼部が予熱のために所定時間を要する。
つまり、触媒燃焼を開始させるためには、予混合筒の加熱時間と、触媒燃焼部の予熱時間とがかかり、触媒燃焼を開始させるのが遅れてしまう不具合があった。
【０００４】
２）燃料気化用の予混合筒は、触媒燃焼部から離れて配置されており、触媒燃焼部の熱によって予混合筒が加熱されにくい構造であった。
このため、触媒燃焼が開始されても、触媒燃焼中は、常時シーズヒータに大電流を供給する必要があり、触媒燃焼中であっても消費電力が大きい不具合があった。
【０００５】
３）さらに、燃料気化用の予混合筒と触媒燃焼部の構成が全く異なり、別々に配置されていたため、構造が複雑となり、触媒燃焼装置全体が大型化してしまう不具合があった。
【０００６】
【発明の目的】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、その目的は、触媒燃焼の開始時間の短縮化、省電力化、構成の簡便化、小型化が可能な気化機能付触媒燃焼装置の提供にある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
〔請求項１〜２３の手段〕
燃料蒸発部および触媒燃焼部は、多数の貫流孔を備えた通電発熱体であり、蒸発筒によって区画されるものである。燃焼開始時に、燃料蒸発部および触媒燃焼部が同時に発熱する。これによって、燃料蒸発部が加熱されて気化した燃料が触媒燃焼部に到達した際に、触媒燃焼部が予熱されているため、素早く触媒燃焼を開始させることができる。つまり、従来の技術に比較して素早く触媒燃焼を開始できる。
【０００８】
また、燃料蒸発部および触媒燃焼部は、通電発熱体である。このため、触媒燃焼が開始されると、その燃焼の熱によって燃料蒸発部が加熱される。これによって、触媒燃焼中において、燃料蒸発部を通電によって加熱させる必要性が無くなる、あるいは通電による加熱量を低減できる。つまり、触媒燃焼中は、燃料気化用の電力を無くする、あるいは低減できるため、消費電力を小さくできる。
【０００９】
さらに、燃料蒸発部および触媒燃焼部は、通電発熱体であるため、燃料蒸発部および触媒燃焼部の占める空間を小さくでき、触媒燃焼装置を小型化できる。また、燃料気化部を含む気化器および触媒燃焼部の構成が簡便となる。
そしてさらに、液体燃料の供給を受ける蒸発筒内で燃料蒸発部を通電して発熱させることにより、蒸発筒内に供給された液体燃料が蒸発し、その蒸発した燃料が触媒燃焼部へ導かれる。つまり、この気化器を用いることによって、液体燃料であっても容易に触媒燃焼を行うことができる。
【００１０】
〔請求項２の手段〕
触媒燃焼部は、通電発熱体の表面に触媒を担持したものであるため、燃焼開始初期に通電発熱体を通電して発熱させることにより、燃焼開始初期においても触媒の作用を高めることができ、結果的に燃焼開始初期の排気エミッションを低減できる。
【００１２】
〔請求項３の手段〕
蒸発筒の閉端面に多孔質な燃料吸収体を配置したことにより、燃料吸収体が燃焼の熱を受けて高温になり、吸収した燃料の蒸発を行う。この結果、蒸発筒内の液体燃料の蒸発が促進される。
【００１３】
〔請求項４の手段〕
燃料蒸発部および触媒燃焼部は、燃料蒸発部を中央にした２層構造を採用するため、燃料蒸発部および触媒燃焼部の占める空間を小さくでき、気化機能付触媒燃焼装置を小型化できる。
【００１４】
〔請求項６の手段〕
円筒体によって予混合室に供給される１次空気を予混合室の上流に導くため、予混合室における１次空気と燃料との混合性を高めることができ、触媒燃焼部での燃焼ムラを抑えることができる。
【００１５】
〔請求項７の手段〕
予混合室に供給される１次空気に旋回流を与えるため、予混合室における１次空気と燃料との混合性を高めることができ、触媒燃焼部での燃焼ムラを抑えることができる。
【００１６】
〔請求項９の手段〕
燃焼ガス通路と空気供給通路とを隔てる隔壁によって、燃焼ガスと燃焼用空気との熱交換を行うため、燃焼ガスの熱回収を行うことができ、気化機能付触媒燃焼装置を高効率化できる。
【００１７】
〔請求項１０の手段〕
燃焼室に供給される２次空気に旋回流を与えるため、燃焼室における２次空気と未燃焼燃料との混合性を高めることができ、燃焼効率を高めることができる。
また、燃焼ガスの旋回流によって燃焼ガスの一部が２次燃焼部分に流入し、ＥＧＲ効果によって排気エミッションを低減できる。
さらに、２次燃焼が旋回してなされるため、２次燃焼に要する容積を小さくすることが可能になり、気化機能付触媒燃焼装置を小型化できる。
【００１８】
〔請求項１１の手段〕
燃焼ガス通路と空気供給通路との間に熱交換用フィンを設けたことにより、燃焼ガスの熱回収効率を高めることができ、気化機能付触媒燃焼装置を高効率化できる。
【００１９】
〔請求項１２の手段〕
触媒燃焼部（通電発熱体）の少なくとも１部が他の部分より高温に設けられたことにより、運転開始初期にその高温の部分が他の部分に先行して高温になり、その高温の部分において素早く触媒反応が開始されるとともに、他の部分に先行して着火が開始される。この着火により高温の部分が保炎の役割を果たすとともに、他の部分の触媒を暖め、他の部分の触媒反応を促進させる。これによって、燃焼装置の短時間始動が可能になるとともに、始動時の電力消費が低減できる。
【００２０】
〔請求項１３の手段〕
高温の部分を他の部分と区画した。そして、高温の部分を触媒燃焼部において任意な場所に設置することによって、高温の部分を保炎に適した位置や、他の部分の触媒反応を促進させる位置に設置できる。
【００２１】
〔請求項１４の手段〕
高温の部分と他の部分の帯状発熱体の条数を変えることによって、容易に高温の部分と他の部分とが構成できる。
【００２２】
〔請求項１５の手段〕
触媒燃焼部（通電発熱体）の下流側の少なくとも１部に着火部が設けられたことにより、運転開始初期にその着火部が他の部分に先行して着火を開始する。この着火により着火部が保炎の役割を果たすとともに、他の部分の触媒を暖め、他の部分の触媒反応を促進させる。これによって、燃焼装置の短時間始動が可能になるとともに、始動時の電力消費が低減できる。
【００２３】
〔請求項１６の手段〕
触媒燃焼部（通電発熱体）の上流側の少なくとも１部に、他の部分より高温になる反応促進部が設けられたことにより、運転開始初期にその反応促進部が他の部分に先行して高温になり、その反応促進部において素早く触媒反応が開始される。これにより、反応促進部の下流での１次燃焼および２次燃焼が素早く安定することになり、結果的に燃焼装置の短時間始動が可能になるとともに、始動時の電力消費が低減できる。
【００２４】
〔請求項１７の手段〕
触媒燃焼部（通電発熱体）の上流側の少なくとも１部に、他の部分より高温になる反応促進部が設けられたことにより、運転開始初期にその反応促進部が他の部分に先行して高温になり、その反応促進部において素早く触媒反応が開始される。この反応促進部で触媒反応し、酸化が進んだ混合気は着火部に導かれる。
着火部では、他の部分に先行して着火を開始するが、この着火部には反応促進部によって酸化が進んだ混合気が導かれるため、容易に着火する。そして、着火部が保炎の役割を果たすとともに、他の部分の触媒を暖め、他の部分の触媒反応を促進させる。これによって、燃焼装置の短時間始動が可能になるとともに、始動時の電力消費が低減できる。
【００２５】
〔請求項１８の手段〕
着火部および反応促進部は、帯状発熱体に貫通穴を設けて形成したものであるため、製造が容易であり、コストを抑えることができる。
【００２６】
〔請求項１９〜２１の手段〕
触媒燃焼部を構成する通電発熱体の少なくとも１部に設けられた反応促進部は、貫流孔の長手方向に沿って設けられている。
ここで、反応促進部を貫流孔の上流あるいは下流等の一部に設けた場合では、貫流孔を通過する混合気が反応促進部を通過する時間が短く、混合気の昇温、活性化が不十分になる場合ある。
しかるに、この請求項１９〜２１の発明のように、反応促進部が貫流孔の長手方向に沿って設けられることにより、混合気が反応促進部を通過する時間が長くなる。つまり、混合気が反応促進部に滞留する時間が比較的長くなる。これによって、混合気の昇温、活性化が促進され、反応促進部を通過した混合気の着火性が向上し、触媒燃焼装置の着火性が向上する。
【００２７】
〔請求項２０の手段〕
触媒燃焼部を構成する通電発熱体は、平板と波板とを接合した帯状発熱体を巻回したものであり、帯状発熱体を構成する平板あるいは波板の少なくとも一方を薄箔化することによって反応促進部を設けたものである。このように設けることにより、平板および波板の形状の複雑化を伴わず、容易に製作が可能になる。
【００２８】
〔請求項２１の手段〕
この発明は、帯状発熱体の上流側の切欠と下流側の切欠とが巻回によって重なるように設けられたものであり、重なりによらずに切欠で反応促進部を形成するものに比較して、切断形状を簡素化することが可能になり、容易に製作が可能になる。また、切断形状の簡素化によりコストを抑えることが可能になる。
【００２９】
〔請求項２２、２３の手段〕
請求項２２、２３の発明は、着火部が触媒燃焼部の下流側の燃焼室内に突出して設けられたものである。
ここで、着火部が貫流孔の下流側の一部に設けられた場合では、着火部が形成された貫流孔に供給される混合気の混合状態が悪く、着火に適した空燃比の混合気が供給されない場合では、着火部を通過しても混合気が着火しない不具合が発生する。
しかるに、この請求項２２、２３の発明のように、着火部が触媒燃焼部の下流側の燃焼室内に突出して設けられたことにより、着火部では多くの貫流孔を通過した多量の混合気に触れることになり、着火部に触れる混合気は貫流前の混合状態に影響されなくなる。つまり、着火部に触れる混合気は、多くの貫流孔を通過した多量の混合気であり、混合気の攪拌状態も良好であり、安定して着火部で着火を行うことができる。
【００３０】
〔請求項２３の手段〕
この発明は、着火部を構成する帯状発熱体と、他の部分を構成する帯状発熱体とを区画し、着火部を構成する帯状発熱体を、他の部分の帯状発熱体よりも燃焼室内に突出して設けたものである。このように設けることにより、帯状発熱体の一部を下流側に突出させるという形状の複雑化を伴わず、容易に製作が可能になる。
【００３１】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を、複数の実施形態および変形例を用いて説明する。
〔第１実施形態〕
図１〜図５は第１実施形態を示すもので、図１は気化機能付触媒燃焼装置を用いた温水加熱装置の概略断面図である。なお、実施形態中に示す上側は図１における上側を示し、下側は図１における下側を示すものとする。
【００３２】
この実施形態に示す温水加熱装置は、多重管構造を採用するもので、内側より燃焼筒１、排気筒２、温水筒３を備える。なお、燃焼筒１は内部で燃料の燃焼を行う筒であり、排気筒２は燃焼筒１および後述する外側空気案内筒９との間に環状の燃焼ガス通路４を形成する筒であり、温水筒３は排気筒２との間に環状の温水通路５を形成する筒である。
【００３３】
燃焼筒１は、上側（燃料供給側）の小径筒１ａと、下側（燃焼ガス排出側）の大径筒１ｂとからなる耐熱性金属（ステンレス等）よりなる筒体であり、小径筒１ａと大径筒１ｂは段差部１ｃを介して径が変化する。
小径筒１ａの上側の内部には、触媒燃焼部６および気化器７が配置されており、触媒燃焼部６および気化器７よりやや下側の小径筒１ａの周囲には、燃焼筒１の内部に２次空気を流入させるための２次空気吹込口８が複数形成されている。
【００３４】
また、小径筒１ａの周囲には、大径筒１ｂと同径の外側空気案内筒９（燃焼ガス通路４と外側空気供給通路１０とを区画する隔壁に相当する）と、小径筒１ａよりやや大径な内側空気案内筒１１とによる２重筒が配置されている。
外側空気案内筒９と内側空気案内筒１１との間の外側空気供給通路１０は、上側より供給される空気を燃焼ガスと熱交換しながら段差部１ｃの上側のターン部１２まで導くものである。
また、内側空気案内筒１１と小径筒１ａとの間の内側空気供給通路１３は、ターン部１２でターンした空気を上側に導くものである。
【００３５】
なお、内側空気供給通路１３によって２次空気吹込口８より上側の予混合室１４に空気を導く１次空気供給通路１５が１次空気供給手段に相当するものであり、予混合室１４に供給される空気量は、予混合室１４に供給される燃料供給量に対して燃料供給過剰となる空燃比（理論空燃比よりも低空燃比）となるように調整されるものである。
【００３６】
一方、２次空気吹込口８は、触媒燃焼部６の下流側の燃焼室１６（２次空気吹込口８の下流における燃焼筒１内）に未燃焼燃料を完全燃焼させるのに必要な２次空気を供給する２次空気供給手段に相当するものであり、２次空気吹込口８から燃焼筒１内に供給される空気量は、未燃焼燃料を完全燃焼するのに必要な空燃比（理論空燃比よりも高空燃比）となるように調節されている。
なお、この実施形態では、予混合室１４に供給される１次空気と、２次空気吹込口８から燃焼筒１内に供給される２次空気との割合は、約１：２に設定されている。
【００３７】
排気筒２は、燃焼筒１の下側（排気下流側）が閉塞した有底の円筒体であり、内面に燃焼ガスの熱を排気筒２に伝えるガス伝熱フィン１７が形成されており、外面に温水通路５を螺旋状に導く水側伝熱フィン１８が形成されている。また、排気筒２の上流端部には、燃焼ガス通路４によって上側に導かれた燃焼ガスを外部に排出するための排気筒排気穴１９が形成されている。
【００３８】
温水筒３は、排気筒２同様、燃焼筒１の下側が閉塞した有底の円筒体であり、排気筒２の排気筒排気穴１９に連通する温水筒排気穴２０が形成されている。また、温水筒３の下側には、温水を温水通路５に導く温水入口２１が形成され、温水筒３の上側には、温水を外部へ導く温水出口２２が形成されている。
【００３９】
予混合室１４、排気筒２、温水筒３の上側は、端板２３によって閉塞されている。この端板２３の外側には、エアポンプ２４から空気流入口２５を介して燃焼用の空気が内部に供給される空気流入筒２６が装着されており、この空気流入筒２６内に供給された空気は、端板２３に形成された空気供給孔２７を介して外側空気供給通路１０に導かれる。
【００４０】
一方、端板２３の内部には、燃焼筒１の小径筒１ａ内に延びる気化器７が取り付けられている。
この気化器７は、液体燃料を熱で気化させてから触媒燃焼部６の上流の予混合室１４へ導くためのもので、端板２３に対して複数の絶縁材２８ａ、２８ｂを介して取り付けられる中心電極管２９と、この中心電極管２９から液体燃料の供給を受け、絶縁材２８ｃを介して中心電極管２９に絶縁保持される蒸発筒３０と、この蒸発筒３０内に配置され、中心電極管２９からの通電によって発熱する燃料蒸発部３１とを備える。なお、中心電極管２９は、その中心に液体燃料を通す流路２９ａを有している。
【００４１】
蒸発筒３０の下側の端は、燃焼筒１内に臨む閉端面３０ａであり、蒸発筒３０の上側の側面には、内部で気化した燃料を予混合室１４へ導く燃料噴出孔３２が設けられている。なお、蒸発筒３０は、触媒燃焼部６、燃焼筒１等を介してアース接地されるもので、中心電極管２９に電圧が印加されると燃料蒸発部３１が触媒燃焼部６とともに通電される。
【００４２】
中心電極管２９の流路２９ａの上側の開口端には、燃料タンク３３内に蓄えられた液体燃料（例えば軽油等）が燃料ポンプ３４によって供給されるように設けられている。
また、中心電極管２９の流路２９ａの蒸発筒３０内の下側の開口端は、蒸発筒３０の閉端面３０ａに対向し、且つ所定の間隔を保持して隔てられて、蒸発筒３０に対して絶縁配置されている。
一方、中心電極管２９は、電源端子３５を介して電圧の印加を受けるように設けられている。電源端子３５は、絶縁材３６を介して空気流入筒２６を貫通配置されるもので、複数の固定ナット３７ａ、３７ｂに挟持されて中心電極管２９に固定されている。
【００４３】
燃料蒸発部３１は、多数の貫流孔を備える略ハニカム状に設けられたものであり、図３（ａ）に示すように、例えばＦｅ−Ｃｒ−Ａｌフェライト系ステンレス製の通電抵抗により発熱する平板３８ａと波板３８ｂの一対の金属箔（例えば厚さ５０μｍ）の表面に、アルミナ等の薄い絶縁層を設け、これを中心電極管２９の周囲に巻き付けて設けられている。なお、燃料蒸発部３１の多数の貫流孔は、平板３８ａと波板３８ｂの間に形成されるものであり、平板３８ａと波板３８ｂよりなるハニカムの概略を図２（ｂ）に示す。
【００４４】
小径筒１ａと蒸発筒３０との間には、触媒燃焼部６が配置されている。この触媒燃焼部６は多数の貫流孔を備える略ハニカム状に設けられた通電によって発熱する通電発熱体の表面に、着火燃焼と部分酸化反応を促進させる触媒（Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｎ等の貴金属、Ｎｉ、Ｃｕ等の金属、アルミナ、ジルコニア等の酸化物）を担持したものである。さらに、前記絶縁層を形成するアルミナ等の酸化物層をそのまま利用しても部分酸化反応は可能である。従って、本発明の触媒とは、上記金属、上記酸化物層をいう。
【００４５】
具体的には、図３（ｂ）に示すように、例えばＦｅ−Ｃｒ−Ａｌフェライト系ステンレス製の通電抵抗により発熱する平板３８ａと波板３８ｂの一対の金属箔（例えば厚さ５０μｍ）の表面に、アルミナ等の薄い絶縁層を設け、さらにＰｔ、Ｐｄ等の触媒を担持したものを複数、蒸発筒３０の周囲に巻き付けて設けたものである。なお、触媒燃焼部６の多数の貫流孔は、平板３８ａと波板３８ｂの間に形成されるものである。
この触媒燃焼部６の内側は蒸発筒３０に接続され、外側は外周電極３９を介して燃焼筒１に接続されており、中心電極管２９が電圧の印加を受けると、燃料蒸発部３１とともに通電されて発熱するように設けられている。
【００４６】
燃料蒸発部３１および触媒燃焼部６の通電制御、エアポンプ２４および燃料ポンプ３４の通電制御は、図４に示す制御装置４０によって行われる。制御装置４０は、手動操作される運転スイッチ４１の他に、温水通路５内の温水温度を検出する水温センサ４２、燃焼ガス通路４内の燃焼ガス温度を検出する排気温センサ４３を備え、運転スイッチ４１がONされた状態で水温センサ４２の検出温度が運転開始温度より低い場合に燃料の燃焼を開始させ、運転スイッチ４１がOFF された場合や水温センサ４２の検出温度が運転停止温度より高い場合に燃料の燃焼を停止させるものである。また、制御装置４０は、水温センサ４２の検出温度に基づいて燃焼量を増減するように設けられている。
【００４７】
〔実施形態の作動〕
実施形態の作動を図５のタイムチャートに基づき説明する。運転スイッチ４１がONされ、水温センサ４２の検出温度が運転開始温度より低い場合は、燃焼を開始する。まず、エアポンプ２４および燃料ポンプ３４を着火に適した低速で運転させるとともに、燃料蒸発部３１および触媒燃焼部６を通電する。
【００４８】
燃料蒸発部３１が通電されることにより、蒸発筒３０内に供給された液体燃料が燃料蒸発部３１で加熱されて蒸発し、蒸発筒３０から予混合室１４に噴出される。予混合室１４には気化燃料の他に、１次空気が供給され、適度に混合されて触媒燃焼部６へ導かれる。
【００４９】
触媒燃焼部６も通電されて発熱しており、触媒が活性化するとともに、予混合室１４から供給された混合気を着火燃焼させる。触媒燃焼部６での燃焼は、１次空気が不足しているため、その未燃焼燃料は２次空気吹込口８から燃焼筒１内に供給される２次空気によって完全燃焼される。この運転開始初期であっても、未燃焼ガスは、活性化されて触媒の作用で部分酸化反応が促進されているため、始動時においても排気エミッションを低減できる。
【００５０】
排気温センサ４３の検出値によって着火が確認されると（ｔ1 ）、エアポンプ２４および燃料ポンプ３４を徐々に定常運転に移行させる。その後、排気温センサ４３の検出値が所定温度に達すると（ｔ2 ）、燃料蒸発部３１および触媒燃焼部６の通電を停止する。なお、この実施形態では、排気温センサ４３の検出値によって、着火確認と、燃料蒸発部３１および触媒燃焼部６の通電停止を行ったが、タイマー制御によって実施しても良い。
【００５１】
燃料蒸発部３１および触媒燃焼部６の通電を停止するころまでに、燃焼によって発生した熱の伝達によって燃料蒸発部３１および触媒燃焼部６が通電を受けなくても高温になっているため、蒸発筒３０内に供給した液化燃料が蒸発して気化するとともに、触媒燃焼部６を通過する混合気が触媒燃焼する。
【００５２】
定常運転に移行しても、予混合室１４から触媒燃焼部６に供給される混合気は、理論空燃比よりも燃料過剰であり、触媒燃焼部６での燃焼温度が低温（例えば６００℃ほど）に抑えられる。この温度は、触媒の耐熱温度（例えば９００℃）より低いため、触媒燃焼部６に担持された触媒の劣化が防がれる。
また、触媒燃焼部６を通過する燃料過剰の混合気は、触媒燃焼部６による触媒燃焼による部分酸化反応によって、高温の活性化ガスに変性する。
【００５３】
触媒燃焼部６を通過し、変性した高温の活性化ガスには、２次空気吹込口８から２次空気が供給され、未燃焼燃料の燃焼が行われる。燃焼筒１に供給される燃料供給量に対する１次空気と２次空気の供給量は、総空燃比が１７．５〜２９．２（空気過剰率１．２≦２）に設けられており、２次空気吹込口８の下流の燃焼筒１内（燃焼室１６内）において、燃料が完全燃焼する。
【００５４】
燃焼筒１内で発生した高温の燃焼ガスは、排気筒２の底でターンして排気筒２の内面に沿って流れ、ガス伝熱フィン１７を介して温水通路５を流れる温水を加熱し、排気筒排気穴１９および温水筒排気穴２０を介して外部に排出される。
一方、温水は、温水入口２１から温水通路５に導かれ水側伝熱フィン１８を介して燃焼ガスと熱交換されて加熱され、温水出口２２から外部に流出する。この加熱された温水は、図示しない温水ポンプによって、空調装置のヒータコアに送られ、ヒータコアを通過する空気と熱交換されて、車室内を暖房するようになっている。
【００５５】
運転スイッチ４１がOFF されると、燃料ポンプ３４がただちに停止され、燃料の供給を停止する。一方、エアポンプ２４は、所定時間ｔ4 に亘って運転が継続され、残存燃料を燃焼させるとともに、燃焼筒１の内部の冷却運転（ポストパージ運転）を行う。そして、所定時間ｔ4 後にエアポンプ２４も停止し、全機能が停止する。
【００５６】
〔実施形態の効果〕
燃料蒸発部３１と触媒燃焼部６は、ともに多数の貫流孔を備えた通電発熱体で構成されるとともに、燃料蒸発部３１の周囲に触媒燃焼部６を配置した構造を採用するものであり、燃焼開始時に燃料蒸発部３１および触媒燃焼部６が同時に通電されて発熱する。これによって、燃料蒸発部３１が加熱されて気化した燃料が触媒燃焼部６に到達した頃に、触媒燃焼部６がほぼ予熱されているため、触媒燃焼部６において素早く触媒燃焼を開始させることができる。
【００５７】
燃料蒸発部３１の周囲に触媒燃焼部６を配置した構造を採用するものであるため、触媒燃焼が開始されると、その燃焼熱によって燃料蒸発部３１が加熱される。これによって、触媒燃焼中において、燃料蒸発部３１を通電によって加熱させる必要性が無くなる。つまり、触媒燃焼中は、燃料気化用の電力を無くすことができるため、定常運転時の消費電力を小さくできる。
【００５８】
燃料蒸発部３１の周囲に触媒燃焼部６を配置した構造を採用するものであるため、燃料蒸発部３１および触媒燃焼部６の占める空間を小さくでき、触媒燃焼装置を小型化できるとともに、触媒燃焼装置の構造を簡便化できる。
【００５９】
触媒燃焼部６では空気供給不足による低温燃焼が行われるため、触媒の過熱が防がれ、長期に亘って安定して触媒燃焼を行うことができる。また、触媒燃焼部６が１段で済み、触媒燃焼部６の下流の燃焼筒１内で、触媒によって活性化された未燃焼燃料を完全に燃焼するシンプルな構成を採用するものであり、触媒燃焼装置の小型化が可能になり、低コスト化が可能になる。
燃焼ガスと燃焼用空気とを外側空気案内筒９を介して熱交換を行い、燃焼用空気を加熱する構造を採用するため、燃焼ガスの熱回収を行うことができ、触媒燃焼装置を高効率化できる。
【００６０】
〔第２実施形態〕
図６、図７に第２実施形態を示す。この第２実施形態は、第１実施形態に対してさらに低温時の燃焼始動性を改善したものである。この第２実施形態は、触媒燃焼部６を構成する通電発熱体を大径に設け、その通電発熱体を１次空気供給通路１５にも配置して空気加熱部４４とし、予混合室１４に供給される１次空気を加熱するように設けたものである。なお、１次空気供給通路１５に配置された空気加熱部４４と、触媒燃焼部６とは、機能的には区分されるが、構成上は同一のハニカム状のものであり、外周電極３９を介して内側空気案内筒１１に接続されている。
これにより、始動時に１次空気供給通路１５を通過する空気が加熱され、予混合室１４での気化燃料との混合が促進され、燃焼始動性が向上する。
なお、図１と同一の符号は図１と同一の構成を示す。
【００６１】
〔第３実施形態〕
図８に第３実施形態を示す。この第３実施形態は、蒸発筒３０内の底（閉端面３０ａ）に金属製多孔質材料よりなる燃料吸収体４５を配置し、この燃料吸収体４５と中心電極管２９との間に絶縁材料４６を配置したものである。
燃料吸収体４５は、熱の伝達に優れた金属性のもので、ステンレス等の発砲金属、あるいは耐熱性金属の金網を積層したものを用いている。
絶縁材料４６は、燃料吸収体４５と中心電極管２９との絶縁を確保するもので、燃料吸収体４５で気化した燃料が容易に通過できる石綿や多孔質セラミックよりなる。
なお、燃料吸収体４５を多孔質セラミックで用い、絶縁材料４６を廃止しても良い。
燃焼が開始され、燃焼による熱が燃料吸収体４５に伝わると、燃料吸収体４５に吸収された燃料の蒸発が促進され、結果的に気化器７の気化能力を向上できる。
なお、図２（ａ）と同一の符号は図２（ａ）と同一の構成を示す。
【００６２】
〔第４実施形態〕
図９に第４実施形態を示す。この第４実施形態は、燃焼筒１の小径筒１ａを上流側に延長して予混合室１４の外周側に円筒体１ｄを配置し、触媒燃焼部６の外側の１次空気供給通路１５によって予混合室１４に供給される１次空気を予混合室１４の上流に導くものである。
これによって、１次空気は円筒体１ｄの上端でターンして予混合室１４へ流れ、予混合室１４における１次空気と燃料との混合性を高めることができ、触媒燃焼部６での燃焼ムラを抑えることができる。
なお、図２（ａ）と同一の符号は図２（ａ）と同一の構成を示す。
【００６３】
〔第５実施形態〕
図１０に第５実施形態を示す。この第５実施形態は、上記第４実施形態で示した円筒体１ｄ（燃焼筒１の小径筒１ａを上流側に延して設けた筒）を端板２３まで当接して配置し、その円筒体１ｄの端板２３側に複数の噴口４７を設けたものである。この噴口４７は絞り効果を発揮するもので、予混合室１４内に１次空気を高速供給する。この結果、予混合室１４の混合性が向上し、良好な燃焼を得ることができる。
なお、図２（ａ）と同一の符号は図２（ａ）と同一の構成を示す。
【００６４】
〔第６実施形態〕
図１１に第６実施形態を示す。この第６実施形態は、上記第５実施形態で示した円筒体１ｄの内部に、噴口４７より高速供給される１次空気を接線方向に向け、予混合室１４に供給される１次空気に旋回流を生じさせる偏向流ガイド４８（旋回流発生手段に相当する）を取り付けたものである。
予混合室１４に供給される１次空気によって予混合室１４内に旋回流が生じるため、予混合室１４における１次空気と燃料との混合性を高めることができ、良好な燃焼を得ることができる。
なお、図２（ａ）と同一の符号は図２（ａ）と同一の構成を示す。
【００６５】
〔第７実施形態〕
図１２に第７実施形態を示す。この第７実施形態は、上記第６実施形態で示した円筒体１ｄの端板２３側を小径に絞って、予混合室１４の旋回速度を高めるとともに、噴口４７を蒸発筒３０から噴出される気化燃料に対向させたもので、予混合室１４における１次空気と燃料との混合性を高めることができ、良好な燃焼を得ることができる。
なお、図２（ａ）と同一の符号は図２（ａ）と同一の構成を示す。
【００６６】
〔第８実施形態〕
図１３に第８実施形態を示す。この第８実施形態は、上記第７実施形態にも採用したものであり、蒸発筒３０における端板２３側の絶縁材２８ｃを廃止し、蒸発筒３０と中心電極管２９との間に全周に亘る隙間を設けたものである。この隙間が気化燃料を噴出する燃料噴出孔３２となり、気化器７で気化した気化燃料が全周に亘って均一的に噴出され、予混合室１４における１次空気と燃料との混合性を高めることができ、良好な燃焼を得ることができる。
なお、図２（ａ）と同一の符号は図２（ａ）と同一の構成を示す。
【００６７】
〔第９実施形態〕
図１４に第９実施形態を示す。この第９実施形態は、燃焼ガス通路４と外側空気供給通路１０を区画する外側空気案内筒９（隔壁に相当する）の内外面に、熱交換用フィン４９を設けたものである。
燃焼ガス通路４と外側空気供給通路１０の外側空気案内筒９に、燃焼ガス通路４側と外側空気供給通路１０側の両方に熱交換用フィン４９を設けたことにより、空気の予熱効果を一層高めることができる。
なお、図１と同一の符号は図１と同一の構成を示す。
【００６８】
〔第１０実施形態〕
図１５に第１０実施形態を示す。この第１０実施形態は、燃焼筒１の内部に、２次空気吹込口８より供給される２次空気を接線方向に向け、燃焼筒１内に供給される２次空気に旋回流を生じさせる偏向流ガイド５０（旋回流発生手段に相当する）を取り付けたものである。
燃焼室１６に供給される２次空気に旋回流を与えるため、燃焼完結における１次空気と未燃焼燃料との混合性を高めることができ、燃焼効率を高めることができる。
また、燃焼ガスの旋回流によって燃焼ガスの一部が２次燃焼部分に流入し、ＥＧＲ効果によって排気エミッションを低減できる。
さらに、２次燃焼が旋回するため、２次燃焼に要する燃焼長を短縮でき、触媒燃焼装置を小型化することも可能になる。
なお、図１と同一の符号は図１と同一の構成を示す。
【００６９】
〔第１１実施形態〕
図１６〜図１８に第１１実施形態を示す。なお、上記各実施形態で示した符号と同一符号は同一機能物を示す。
この実施形態では、触媒燃焼部６を構成する通電発熱体の内側には高温に発熱する高温発熱部５１（高温の部分に相当する）が設けられ、その周囲に低温発熱部５２（他の部分に相当する）が配置され、高温発熱部５１と低温発熱部５２は区画して配置されている。
【００７０】
触媒燃焼部６を構成する通電発熱体は、第１実施形態と同様、平板３８ａと波板３８ｂとを接合した帯状発熱体３８を複数巻回したものである。
高温発熱部５１は、蒸発筒３０の周囲に並列接続された少数（例えば２つ、１つであっても良い）の帯状発熱体３８を巻回したものであり、その周囲は中間電極５４に接続される。この高温発熱部５１の帯状発熱体３８は、例えばＦｅ−Ｃｒ−Ａｌフェライト系ステンレス製の通電抵抗により発熱する平板３８ａと波板３８ｂの一対の金属箔（例えば厚さ５０μｍ）の表面に、アルミナ等の薄い絶縁層を設け、さらにＰｔ、Ｐｄ等の触媒を担持したものである。なお、この高温発熱部５１を主に着火用と見なして触媒の担持を廃止しても良い。
【００７１】
低温発熱部５２は、中間電極５４の周囲に並列接続される多数（例えば、５つ）の帯状発熱体３８を巻回したものであり、その周囲は外周電極３９に接続される。この低温発熱部５２の帯状発熱体３８は、上記と同様、例えばＦｅ−Ｃｒ−Ａｌフェライト系ステンレス製の通電抵抗により発熱する平板３８ａと波板３８ｂの一対の金属箔（例えば厚さ５０μｍ）の表面に、アルミナ等の薄い絶縁層を設け、さらにＰｔ、Ｐｄ等の触媒を担持したものである。
【００７２】
高温発熱部５１と低温発熱部５２とは直列接続されたものであり、蒸発筒３０を介して電圧が印加されると、高温発熱部５１では、２つの帯状発熱体３８に電流が分流して流れるのに対し、低温発熱部５２では、５つの帯状発熱体３８に電流が分流して流れることになる。つまり、高温発熱部５１を構成する帯状発熱体３８一つ当たりの電流量は、低温発熱部５２を構成する帯状発熱体３８一つ当たりの電流量より多く、結果的に高温発熱部５１が低温発熱部５２より高温に発熱する。
【００７３】
この実施形態の特徴的な作動を説明する。
図示しない運転スイッチがONされ、通電が開始されると、高温発熱部５１が低温発熱部５２より高温に発熱するように設けられており、図１８に示すように、実線Ａで示す高温発熱部５１が、実線Ｂで示す低温発熱部５２より急速に温度上昇する。
【００７４】
触媒燃焼部６は通電初期において、中央の高温発熱部５１が先に高温になっており、この高温発熱部５１を通過する混合気が低温発熱部５２を通過する混合気より先行して部分酸化して高温になり、着火燃焼温度に素早く到達する。
このように、高温発熱部５１を通過した混合気が着火燃焼温度に到達することにより、２次空気吹込口８から燃焼室１６に送られる２次燃焼用空気によって、気相燃焼がただちに開始する。すると、低温発熱部５２を通過した混合気に誘発着火する。
【００７５】
この第１１実施形態では、上記の作動で示したように、触媒燃焼部６の中央に設けられた高温発熱部５１が、低温発熱部５２に先行して高温になり、その高温発熱部５１において素早く触媒反応が開始されて、低温発熱部５２に先行して着火が開始される。これによって、触媒燃焼装置の短時間始動が可能になるとともに、始動時の電力消費を低減できる。
【００７６】
〔第１２実施形態〕
図１９に第１２実施形態を示す。なお、上記各実施形態で示した符号と同一符号は同一機能物を示す。
上記第１１実施形態では、触媒燃焼部６の少なくとも１部に高温発熱部５１を設けて部分的な触媒反応の促進を行った例を示したが、この実施形態は、触媒燃焼部６を構成する帯状発熱体３８の上流側に、反応促進部６１（図１９中の下側ハッチング部分）を部分的に設けるとともに、その反応促進部６１の下流側に着火部６２（図１９中の上側ハッチング部分）を設けたものである。なお、反応促進部６１は通電により担持された触媒の反応開始温度（例えば３００℃）以上に素早く達するものであり、着火部６２は通電により着火に適した温度（例えば７００〜８００℃）以上に素早く達するものである。
【００７７】
反応促進部６１および着火部６２は、図１９に示すように、帯状発熱体３８を構成する平板３８ａの内側に打抜きによる貫通穴６３を設けて形成したものである。このように平板３８ａの内側に貫通穴６３を設けることにより、平板３８ａを流れる電流は、上流側の反応促進部６１と下流側の着火部６２を流れることになり、反応促進部６１を構成する軸方向長Ｌ1 と幅Ｗ1 、および着火部６２を構成する軸方向長Ｌ2 と幅Ｗ2 によって、反応促進部６１の発熱温度および着火部６２の発熱温度が設定されている。
【００７８】
具体的にこの実施形態では貫通穴６３はＴ字形に設けられており、上流側で軸方向に直交する幅方向切欠部６３ａの上流側に反応促進部６１が形成され、下流側で軸方向に沿う軸方向切欠部６３ｂの下流側に着火部６２が形成されている。この実施形態では、反応促進部６１の幅Ｗ1 を大きく、着火部６２の幅Ｗ2 を小さくするとともに、反応促進部６１を構成する軸方向長Ｌ1 を長く、着火部６２を構成する軸方向長Ｌ2 を短くし、反応促進部６１と着火部６２の通電抵抗をほぼ同等に揃えてある。このような構成によって、反応促進部６１は通電により素早く３００℃以上に達するものであり、着火部６２は通電により素早く７００℃以上に達するものである。
【００７９】
貫通穴６３は、平板３８ａの巻き方向に適切な個数、適度な間隔で設定されるものである。なお、波板３８ｂにも平板３８ａと同様に貫通穴６３を設けても良い。反応促進部６１の各配置は、帯状発熱体３８を巻回して触媒燃焼部６を形成した状態において、触媒燃焼部６の上流側から見て、ほぼ均等に多数配置されることが望ましい。これによって、触媒燃焼部６の下流側における着火部６２もほぼ均等に配置される。
【００８０】
この実施形態の特徴的作動を説明する。
図示しない運転スイッチがONされ、触媒燃焼部６に電圧が印加されると、反応促進部６１と着火部６２が他の箇所より先行して発熱する。反応促進部６１を通過する混合気が触媒によって部分酸化される。そして、反応促進部６１で部分酸化された混合気は、着火部６２を通過する際に着火温度に到達する。
このように、着火部６２を通過した混合気が着火燃焼温度に到達したことにより、２次空気吹込口８から燃焼室１６に送られる２次燃焼用空気によって、気相燃焼がただちに開始する。すると、着火部６２以外を通過した混合気に誘発着火する。
【００８１】
この第１２実施形態では、上記の作動で示したように、触媒燃焼部６の上流側に、通電により触媒反応温度に達する反応促進部６１が設けられたことにより、運転開始初期にその反応促進部６１が他の部分に先行して素早く高温になり、その反応促進部６１において素早く触媒反応が開始される。この反応促進部６１で触媒反応し、酸化が進んだ混合気は着火部６２に導かれる。着火部６２では、通電により素早く着火温度に達するとともに、この着火部６２には反応促進部６１によって酸化が進んだ混合気が導かれる。このため、容易に着火する。そして、着火部６２が保炎の役割を果たすとともに、他の部分の触媒を暖め、他の部分の触媒反応を促進させる。このように、運転開始直後において短時間で局部的な着火が可能になるため、触媒燃焼装置の短時間始動が可能になるとともに、始動時の電力消費が低減できる。
また、着火部６２および反応促進部６１は、平板３８ａに貫通穴６３を設けて形成したものであるため、着火部６２および反応促進部６１の製造が容易であり、着火部６２および反応促進部６１を備えた触媒燃焼装置を安価に提供できる。
【００８２】
〔第１３実施形態〕
図２０に第１３実施形態を示す。なお、上記各実施形態で示した符号と同一符号は同一機能物を示す。
上記の第１２実施形態では、平板３８ａにＴ字形の貫通穴６３を設けて上流側に反応促進部６１、下流側に着火部６２を形成した例を示したが、この第１２実施形態は、図２０に示すように、平板３８ａに三角形の貫通穴６３を設けて上流側に反応促進部６１、下流側に着火部６２を形成したものである。
【００８３】
この実施形態においても、反応促進部６１の幅Ｗ1 を大きく、着火部６２の幅Ｗ2 を小さくするとともに、反応促進部６１を構成する軸方向長Ｌ1 を長く、着火部６２を構成する軸方向長Ｌ2 を短くし、反応促進部６１と着火部６２の通電抵抗をほぼ同等に揃え、反応促進部６１より着火部６２の電流の通過密度が高められており、反応促進部６１が通電により３００℃に達するように設けられるとともに、着火部６２が通電により７００℃に達するように設けられている。
【００８４】
〔第１４実施形態〕
図２１、図２２に第１４実施形態を示す。なお、上記各実施形態で示した符号と同一符号は同一機能物を示す。
上記の第１２、第１３実施形態では、反応促進部６１を触媒燃焼部６の上流側に設けた例を示したが、この第１４実施形態の反応促進部６１は、図２１に示すように、触媒燃焼部６の貫流孔（平板３８ａと波板３８ｂの間に形成される通路）の長手方向に沿って設けたものである。
【００８５】
この実施形態における反応促進部６１は、帯状発熱体３８を構成する平板３８ａあるいは波板３８ｂの少なくとも一方の幅を狭めることで局所的に電気抵抗値を高くしたものである。具体的にこの実施形態では、図２２に示すように、帯状発熱体３８の上流側の一部に深い上流切欠部６１ａを形成するとともに、その上流切欠部６１ａの隣部の下流側の一部にも深い下流切欠部６１ｂを形成し、上流切欠部６１ａと下流切欠部６１ｂで挟まれた部分に貫流孔の長手方向に沿う反応促進部６１を形成したものである。
【００８６】
この実施形態の特徴的作動を説明する。
図示しない運転スイッチがONされ、触媒燃焼部６に電圧が印加されると、反応促進部６１が他の箇所より先行して素早く発熱する。反応促進部６１が設けられた貫流孔を通過する混合気は、貫流孔内に担持された触媒によって活性化する、もしくは触媒反応によらず貫流孔内の発熱面での加熱に伴う自己活性により活性化する。反応促進部６１を通過して活性化された混合気は、２次空気吹込口８から燃焼室１６に送られる２次燃焼用空気によって、気相燃焼がただちに開始する。すると、その燃焼が反応促進部６１以外を通過した混合気に誘発着火する。
【００８７】
この第１４実施形態では、反応促進部６１が貫流孔の長手方向に沿って設けられることにより、混合気が反応促進部６１を通過する時間が長くなる。つまり、混合気が反応促進部６１に滞留する時間が比較的長くなる。これによって、混合気の昇温、活性化が促進されることになり、反応促進部６１を通過した混合気の着火性が向上する。
【００８８】
〔第１５実施形態〕
図２３に第１５実施形態を示す。なお、上記各実施形態で示した符号と同一符号は同一機能物を示す。
上記の第１４実施形態の反応促進部６１は、帯状発熱体３８の幅を狭めることで局所的に電気抵抗値を高くした例を示したが、この実施形態の反応促進部６１は、帯状発熱体３８を構成する平板３８ａあるいは波板３８ｂの少なくとも一方の一部を薄箔化することで局所的に電気抵抗値を高くしたものである。具体的にこの実施形態の平板３８ａは、薄い金属帯を２枚接合して設けたものであり、反応促進部６１（図２３のハッチング部分）は、任意に１層のみにされた薄箔化部分である。
このように、反応促進部６１を平板３８ａの局部的な薄箔化によって構成することにより、平板３８ａおよび波板３８ｂの形状が複雑化せず、比較的容易に製作が可能である。
【００８９】
〔第１６実施形態〕
図２４、図２５に第１６実施形態を示す。なお、上記各実施形態で示した符号と同一符号は同一機能物を示す。
この第１６実施形態の反応促進部６１は、帯状発熱体３８の上流側の一部を切断することにより、帯状発熱体３８の下流側に他の部分より高温になる下流側発熱部６１ｃを設け、他の帯状発熱体３８の下流側の一部を切断することにより、帯状発熱体３８の上流側に他の部分より高温になる上流側発熱部６１ｄを設け、帯状発熱体３８の巻回による下流側発熱部６１ｃと上流側発熱部６１ｄの重なりによって、貫流孔の長手方向に沿う高温発熱部が形成されたものである。
このように、切欠による下流側発熱部６１ｃと上流側発熱部６１ｄとを異なる帯状発熱体３８に設けるものであるため、第１４実施形態に比較して帯状発熱体３８の形状を簡素化でき、製作が容易になる。また、切断形状の簡素化により製造コストを抑えることが可能になる。
【００９０】
〔第１７実施形態〕
図２６、図２７に第１７実施形態を示す。なお、上記各実施形態で示した符号と同一符号は同一機能物を示す。
上記の第１２、第１３実施形態では、着火部６２を触媒燃焼部６の下流側に設けた例を示したが、この第１７実施形態の着火部６２は、図２６に示すように、触媒燃焼部６の下流側の燃焼室１６内に突出して設けたものである。着火部６２は、帯状発熱体３８の幅の一部を狭めたり、あるいは帯状発熱体３８を構成する平板３８ａあるいは波板３８ｂの少なくとも一方の一部を薄箔化することで局所的に電気抵抗値を高くしたものである。
この実施形態における着火部６２は、図２７に示すように、帯状発熱体３８の幅の一部を狭め、その狭められた着火部６２が触媒燃焼部６の下流側に突出して設けたものである。
【００９１】
この実施形態の特徴的作動を説明する。
図示しない運転スイッチがONされ、触媒燃焼部６に電圧が印加されると、燃焼室１６内に突出した着火部６２が他の箇所より先行して素早く発熱する。
ここで、着火部６２が形成された貫流孔に供給される混合気の混合状態が悪く、着火部６２の貫流孔に着火に適した空燃比の混合気が供給されない場合がある。
このような場合であっても、着火部６２が燃焼室１６内に突出して設けられているため、着火部６２では多くの貫流孔を通過した多量の混合気に触れることになり、着火部６２に触れる混合気は貫流前の混合状態に影響されなくなる。つまり、着火部６２に触れる混合気は、多くの貫流孔を通過した多量の混合気であり、混合気の攪拌状態も良好であり、安定して着火部６２で着火が行なわれる。すると、着火部６２で発生した燃焼によって周囲の混合気が誘発着火する。
【００９２】
この第１７実施形態では、上記の作動で示したように、着火部６２が燃焼室１６内に突出して設けられているため、着火部６２では多くの貫流孔を通過した多量の混合気に触れることになり、着火部６２に触れる混合気は貫流前の混合状態に影響されなくなる。つまり、着火部６２がある貫流孔に供給される混合気の混合状態が悪くても、着火部６２には良好な混合比の多量の混合気が供給されるため、安定した素早い着火が得られる。
【００９３】
〔第１８実施形態〕
図２８、図２９に第１８実施形態を示す。なお、上記各実施形態で示した符号と同一符号は同一機能物を示す。
この第１８実施形態は、上記第１１実施形態で示した高温発熱部５１（例えば、帯状発熱体３８の巻き条数を少なくする等の手段で電気抵抗値を大きくしたエリア）を、その周囲の低温発熱部５２（例えば、帯状発熱体３８の巻き条数を多くする等の手段で電気抵抗値を小さくしたエリア）よりも下流側にスライド設置し、高温発熱部５１の下流側端部を燃焼室１６内に突出して設けたものである。このように設けることにより、高温発熱部５１の下流側突出部分が着火部６２の機能を果たし、上記第１７実施形態と同様の効果が得られる。
またこのように設けることにより、上記第１７実施形態で示したように帯状発熱体３８の一部を下流側に突出させるという形状の複雑化を伴わないため、製作が容易になるとともに、低コストで製作が可能になる。
【００９４】
〔第１９実施形態〕
図３０、図３１に第１９実施形態を示す。なお、上記各実施形態で示した符号と同一符号は同一機能物を示す。
この第１９実施形態は、上記第１８実施形態を構成する高温発熱部５１の帯状発熱体３８の上流側の一部を切断して、その下流側に局所的に電気抵抗値を高くした着火部６２を設けたものである。このように設けることにより、下流側突出部分に着火部６２が形成され、上記第１７実施形態と同様の効果が得られる。
またこのように設けることにより、上記第１７実施形態で示したように帯状発熱体３８の一部を下流側に突出させるという形状の複雑化を伴わず、帯状発熱体３８の下流側の辺を揃えることができるため、製作が容易になるとともに、低コストで製作が可能になる。加えて、局所的な発熱のため、省電力化が図れる。
【００９５】
〔他の実施形態〕
上記の実施形態では、触媒燃焼装置を自動車の温水加熱装置に用いた例を示したが、ファンヒータなど他の燃焼装置に適用しても良い。
上記の第１２、第１３実施形態では、反応促進部６１と着火部６２の両方を備える触媒燃焼部６を例に示したが、着火部６２あるいは反応促進部６１の一方のみを備える触媒燃焼部６を用いても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】触媒燃焼装置を用いた温水加熱装置の概略断面図である（第１実施形態）。
【図２】触媒燃焼装置の要部拡大断面図である（第１実施形態）。
【図３】燃料蒸発部および触媒燃焼部の組付け説明用の斜視図である（第１実施形態）。
【図４】制御装置の概略図である（第１実施形態）。
【図５】作動説明用のタイムチャートである（第１実施形態）。
【図６】触媒燃焼装置を用いた温水加熱装置の概略断面図である（第２実施形態）。
【図７】触媒燃焼装置の要部拡大断面図である（第２実施形態）。
【図８】触媒燃焼装置の要部拡大断面図である（第３実施形態）。
【図９】触媒燃焼装置の要部拡大断面図である（第４実施形態）。
【図１０】触媒燃焼装置の要部拡大断面図である（第５実施形態）。
【図１１】触媒燃焼装置の要部拡大断面図である（第６実施形態）。
【図１２】触媒燃焼装置の要部拡大断面図である（第７実施形態）。
【図１３】触媒燃焼装置の要部拡大断面図である（第８実施形態）。
【図１４】触媒燃焼装置を用いた温水加熱装置の概略断面図である（第９実施形態）。
【図１５】触媒燃焼装置を用いた温水加熱装置の概略断面図である（第１０実施形態）。
【図１６】触媒燃焼装置を用いた温水加熱装置の概略断面図である（第１１実施形態）。
【図１７】触媒燃焼装置の要部拡大断面図である（第１１実施形態）。
【図１８】高温発熱部と低温発熱部の昇温特性を示すグラフである（第１１実施形態）。
【図１９】巻回前の帯状発熱体を示す斜視図である（第１２実施形態）。
【図２０】巻回前の帯状発熱体を示す斜視図である（第１３実施形態）。
【図２１】触媒燃焼装置の要部拡大断面図である（第１４実施形態）。
【図２２】巻回前の帯状発熱体を示す斜視図である（第１４実施形態）。
【図２３】巻回前の帯状発熱体を示す斜視図である（第１５実施形態）。
【図２４】触媒燃焼装置の要部拡大断面図である（第１６実施形態）。
【図２５】巻回前の帯状発熱体を示す斜視図である（第１６実施形態）。
【図２６】触媒燃焼装置の要部拡大断面図である（第１７実施形態）。
【図２７】巻回前の帯状発熱体を示す斜視図である（第１７実施形態）。
【図２８】触媒燃焼装置の要部拡大断面図である（第１８実施形態）。
【図２９】巻回前の帯状発熱体を示す斜視図である（第１８実施形態）。
【図３０】触媒燃焼装置の要部拡大断面図である（第１９実施形態）。
【図３１】巻回前の帯状発熱体を示す斜視図である（第１９実施形態）。
【符号の説明】
４    燃焼ガス通路
６    触媒燃焼部
７    気化器
８    ２次空気吹込口
９    外側空気案内筒（隔壁）
１０    外側空気供給通路（空気供給通路）
１４    予混合室
１５    １次空気供給通路
１６    燃焼室
２９    中心電極管
３０    蒸発筒
３０ａ  蒸発筒の閉端面
３１    燃料蒸発部
３２    燃料噴出孔
３８    帯状発熱体
４５    燃料吸収体
４８    偏向流ガイド（１次空気に旋回流を生じさせる旋回流発生手段）
４９    熱交換用フィン
５０    偏向流ガイド（２次空気に旋回流を生じさせる旋回流発生手段）
５１    高温発熱部（高温の部分）
５２    低温発熱部（他の部分）
６１    反応促進部
６１ｃ  下流側発熱部
６１ｄ  上流側発熱部
６２    着火部
６３    貫通穴
【図１】
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【図２】
0004158301.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
0004158301.tif 000020
【図２０】
0004158301.tif 000021
【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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