(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料ガスを噴出させるガスノズルと、
前記ガスノズルから噴出された燃料ガスと空気とを混合して混合ガスにする混合部と、
前記混合ガスを燃焼する、内部に主触媒体を有する燃焼室と、
前記燃焼室内の混合ガスに着火することにより、前記主触媒体の下流部に火炎を形成させる点火装置と、
前記点火装置の下流に設けられた排気口と、
前記主触媒体と前記排気口との間に設けられ、金属線材を基体とするとともに前記主触媒体よりも熱容量が小さい補助触媒体と、
を備えたことを特徴とする触媒燃焼装置。
【請求項２】
前記補助触媒体は、前記火炎が消滅する前に赤熱温度に達し、輻射熱により前記主触媒体の温度を上昇させることを特徴とする、請求項１に記載の触媒燃焼装置。
【請求項３】
前記主触媒体の壁面と前記金属線材を基体とする補助触媒体とが、熱的に接続されたことを特徴とする請求項１または２に記載の触媒燃焼装置。
【請求項４】
前記主触媒体が内部に連通孔を有し、前記主触媒体の連通孔の全部または一部を閉塞するように熱伝導体が挿入され、前記主触媒体の壁面と前記熱伝導体と前記金属線材を基体とする補助触媒体とが熱的に接続されたことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の触媒燃焼装置。
【請求項５】
前記排気口と前記燃焼室との間に消炎ネットが設けられ、前記補助触媒体が、前記主触媒体と前記消炎ネットとの間に設けられ、前記消炎ネットと前記補助触媒体とが熱的に接続されたことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の触媒燃焼装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、気体燃料または液体燃料を燃焼する触媒燃焼装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の触媒燃焼装置を図６を参照しながら説明する。ガスタンク１にはプロパン、ブタン等の液化燃料ガスが蓄えられる。ガスタンク１内の燃料ガスはガス流路２を経てガスノズル３から噴出される。ガスノズル３から噴出した燃料ガスは、ガス流の誘引作用により回りの空気を吸引し、混合室４で均一に混合し、燃焼室５に供給される。燃焼室５は内部に触媒体６を有し、触媒体６表面上で混合ガスを燃焼し、燃焼熱を発生する。
【０００３】
燃焼室５の混合気入り口の反対側には点火装置７が設けてあり、点火装置７先端のプラグ８からスパークを飛ばすことにより、混合ガスは着火する。触媒体６下流に形成された火炎により触媒体６が加熱され、触媒体６の温度が活性温度に達すると、触媒体６表面で触媒燃焼が始まり、火炎に混合ガスが供給されなくなり、火炎は消滅する。
【０００４】
以後、燃焼室５内に供給された混合ガスは、燃焼室５内の触媒体６全体で触媒燃焼を行い、燃焼ガスは排気口９から大気へ排出される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の触媒燃焼装置では、以下に述べるような課題があった。
【０００６】
触媒はその表面に接触した燃料を完全に燃焼するためには、あらかじめそれぞれ固有の活性化温度以上に触媒温度を高温に維持しておかなければならない。そのため、始動時に火炎により触媒を加熱し、触媒温度を活性温度以上に高めてから、燃料を触媒に供給し、触媒燃焼を開始する方式を採用している。
【０００７】
ところが実際には、触媒温度が活性温度に達し、火炎に混合ガスが供給されなくなり、火炎が消滅する時と、触媒全体で触媒燃焼が始まり、触媒が赤熱する間での時にタイムラグがあり、従来の触媒燃焼装置では、このタイムラグが長いという課題があった。
【０００８】
そこで、本発明は、上記のような従来の触媒燃焼装置の課題を考慮して、赤熱開始時間が短い触媒燃焼装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するための請求項１記載の本発明は、燃料ガスを噴出させるガスノズルと、ガスノズルから噴出された燃料ガスと空気とを混合して混合ガスにする混合部と、混合ガスを燃焼する内部に主触媒体を有する燃焼室と、燃焼室内の混合ガスに着火することにより、主触媒体の下流部に火炎を形成させる点火装置と、点火装置の下流に設けられた排気口と、前記主触媒体と前記排気口との間に設けられ、金属線材を基体とするとともに前記主触媒体よりも熱容量が小さい補助触媒体とを備えたことを特徴とする触媒燃焼装置。
【００１０】
なお、主触媒体壁面と金属線材を基体とする補助触媒体とが熱的に接続された構成にしてもよい。
【００１１】
また、主触媒体が内部に連通孔を有し、主触媒体の連通孔の全部または一部を閉塞するように熱伝導体が挿入され、主触媒体壁面と熱伝導体と金属線材を基体とする補助触媒体とが熱的に接続された構成にしてもよい。
【００１２】
さらに、排気口と燃焼室との間に設けられた消炎ネットと、主触媒体と消炎ネットとの間に設けられた金属線材を基体とする補助触媒体とを備え、消炎ネットと補助触媒体とが熱的に接続された構成にしてもよい。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態及び本発明に関連する発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００１４】
ガスノズル１３より燃料ガスが混合室１４に供給され、燃料ガスの噴出力に誘引して吸引された空気と燃料ガスが混合室１４で混合し、混合ガスを燃焼室１５に供給する。燃焼室１５の混合気入り口の反対側には点火装置１７が設けてあり、始動時に、点火装置１７先端のプラグ１８からスパークを飛ばすことにより、混合ガスは着火し、主触媒体１６下流部に付着した火炎１９が形成される。
【００１５】
さらに、火炎１９基部から主触媒体１６に燃焼熱が伝達され、主触媒体１６が加熱される。主触媒体１６の温度が活性温度に達すると、主触媒体１６下流部から触媒燃焼が始まり、火炎１９に混合ガスが供給されなくなり、火炎１９は消滅する。以後、主触媒体１６の上流部に向けて触媒燃焼が広がり、やがて主触媒体１６全体で触媒燃焼が行われるようになり、主触媒体１６が赤熱する。燃焼室内１５で燃焼した燃焼ガスは、排気口２０から大気へ排出される。
【００１６】
従来の触媒燃焼装置では、始動時に主触媒体１６を加熱するための手段は主触媒体１６下流部に形成された火炎１９のみであった。このために、主触媒体１６の加熱が十分に行われているとは言い難く、火炎１９が消滅してから主触媒体１６が赤熱するまでのタイムラグが長い場合があった。
【００１７】
しかし、本発明では主触媒体１６と、燃焼室１５に設けられた排気口２０との間に補助触媒体２１が設けられている。このために、主触媒体１６下流部に形成された火炎１９は火炎１９基部からの熱の供給により主触媒体１６を加熱することは勿論のこと、火炎燃焼により発生している高温の燃焼ガスにより、または、火炎先端により直接補助触媒体２１をも加熱することになる。ここで、補助触媒体２１は、エクスパンドメタル等の金属線材を基体とする触媒であるために、主触媒体１６と比べると熱容量が非常に小さいために、主触媒体１６が活性化温度に達し、主触媒体１６下流部に形成された火炎が消滅する時点では、すでに赤熱を開始している。
【００１８】
一般に、触媒燃焼においては、輻射効率が高いことが知られている。従って、触媒自身も輻射熱を非常によく吸収する性質を有している。このため、赤熱した補助触媒体２１から放射された輻射熱は、主触媒体１６で非常によく吸収され、主触媒体１６の温度上昇に大きく寄与することになる。従来、火炎１９が消滅した以後の主触媒体１６の温度上昇は主触媒体自身の触媒燃焼による反応熱だけであったものに対し、本発明では、上記に説明したように、主触媒体自身の触媒燃焼による反応熱に加えて、補助触媒体２１からの輻射熱も加わるために、主触媒体１６の温度上昇の速度が著しく速くなり、火炎１９が消滅してから主触媒体１６が赤熱するまでのタイムラグを短縮することができる。
【００１９】
また、図２に示すように、主触媒体１６の壁面と補助触媒体２１とが熱的に接続された構成にしてもよい。図２の（ａ）図は側面図、（ｂ）図は正面図である。このような構成にすると、主触媒体１６を加熱する際、補助触媒体２１からの輻射熱に加えて、補助触媒体２１から直接熱伝導により主触媒体１６に補助触媒体２１における燃焼熱が供給されるために、さらに赤熱するまでのタイムラグを短縮することができる。
【００２０】
なお、図２において、補助触媒体２１の形状は凸状になっているが、円筒状でも、平板状でも同様な効果がある。
【００２１】
また、図３に示すように、主触媒体１６が内部に連通孔を有し、連通孔の一部あるいは全部を閉塞するように熱伝導体２２が挿入され、主触媒体１６壁面と補助触媒体２１と熱伝導体２２とが熱的に接続された構成にしてもよい。このような構成にすると、補助触媒体２１からの直接熱伝導による加熱が主触媒体１６壁面からに加えて、主触媒体１６内部からも行われるために、さらに赤熱するまでのタイムラグを短縮することができる。
【００２２】
点火装置１７により混合ガスが着火する際、火炎が燃焼室１５の下流側へ伝播することがある。このことを防止するために、一般に、触媒燃焼器では図４に示すように、排気口２０近傍に金属メッシュやパンティングメタルなどで構成された消炎ネット２３が設けられている。伝播した火炎は消炎ネット２３を通過される際に、熱を消炎ネット２３に奪われるため、火炎が消滅する。一方、着火ミスなどが生じ、始動時に触媒が加熱されず、燃料ガスが触媒に供給されても、触媒燃焼が開始しないことが生じた場合、排気口２０にライターなどの火炎を近づけると、排気口近傍に設けた消炎ネット２２に火炎が付着することがある。
【００２３】
しかし、本実施の形態では、主触媒体１６と消炎ネット２３との間に金属線材を基体とする補助触媒体２４が設けられ、消炎ネット２３と補助触媒体２４とが熱的に接続された構成になっている。火炎２５が消炎ネット２３に付着すると、火炎２５基部から消炎ネット２３を介して熱が補助触媒体２４に伝わり、補助触媒体２４が活性温度に達し、補助触媒体２４が触媒燃焼を開始する。補助触媒体２４が触媒燃焼を開始すると、火炎２５には混合ガスが供給されなくなり、火炎２５は消滅する。一方、触媒燃焼を行っている補助触媒体２４からは、輻射熱が放射されており、この輻射熱が主触媒体１６を加熱することになる。このため、主触媒体１６の温度が上昇し、活性化温度に達し、主触媒体１６が触媒燃焼を開始する。したがって、補助触媒体２４を設けることにより、たとえ消炎ネット２３に火炎が付着しても、その火炎は消滅し、主触媒体１６が正常に触媒燃焼を開始することができるという効果も加わる。
（実施の形態２）
本発明に関連する発明の実施の形態である触媒燃焼装置について、図５を参照しながら説明する。ガスタンク３１にはプロパン、ブタン等の液化燃料ガスが蓄えられる。ガスタンク３１内の燃料ガスはガス流路３２を経てガスノズル３３から噴出される。ガスタンク３１とガスノズル３３間にはガス流量調節バルブ（図示せず）を設け、ガスタンク３１から供給される燃料ガスの流量をコントロールできるようにしてもよい。ガスノズル３３から噴出した燃料ガスは、ガス流の誘引作用により回りの空気を吸引し、混合室３４で均一に混合し、燃焼室３５に供給される。燃焼室３５は内部に主触媒体３６を有し、主触媒体３６表面上で混合ガスを燃焼し、燃焼熱を発生する。主触媒体３６に担持される触媒は白金族金属およびニッケル、コバルト、鉄、マンガン、クロムなどの金属酸化物が用いられるが、特に好ましいものは白金、パラジウム、ロジウム等の白金族金属である。
【００２４】
ガスノズル３３より燃料ガスが混合室３４に供給され、燃料ガスの噴出力に誘引して吸引された空気と燃料ガスが混合室３４で混合し、混合ガスを燃焼室３５に供給する。燃焼室３５の混合気入り口の反対側には点火装置３７が設けてあり、点火装置３７先端のプラグ３８からスパークを飛ばすことにより、混合ガスは着火し、主触媒体３６下流部に付着した火炎３９が形成される。火炎３９基部から主触媒体３６に燃焼熱が供給され、主触媒体１６が加熱される。主触媒体３６の温度が活性温度に達すると、主触媒体３６下流部から触媒燃焼が始まり、火炎３９に混合ガスが供給されなくなり、火炎３９は消滅する。以後、主触媒体３６の上流部に向けて触媒燃焼が広がり、やがて主触媒体３６全体で触媒燃焼が行われるようになり、主触媒体３６が赤熱する。燃焼室内３５で燃焼した燃焼ガスは、排気口４０から大気へ排出される。
【００２５】
従来の触媒燃焼装置では、始動時に主触媒体３６は主触媒体３６下流部に形成された火炎３９より加熱されていた。一方、火炎の安定性は、火炎基部が炎口部に付着している状態に影響を受ける。したがって、火炎基部で触媒燃焼が始まり、火炎基部に安定して混合ガスが供給されなくなると、主触媒体３６下流部に形成された火炎３９は火炎基部が主触媒体から浮き上がり、火炎３９が消滅する。このため、主触媒体３６の加熱が十分に行われているとは言い難く、火炎３９が消滅してから主触媒体３６が赤熱するまでのタイムラグが長い場合があった。
【００２６】
しかし、本発明に関連する発明では主触媒体３６下流部に、触媒が担持されていない未担持層４１を設けている。このような構成にすると、始動時に主触媒体３６下流部に形成された火炎３９は、火炎基部の部分には触媒が担持されていないため、従来の触媒燃焼装置に比べて、主触媒体３６下流部に形成された火炎３９の安定性が良なり、火炎が消滅するまでの時間が長くなる。このため、主触媒体３６の加熱が十分に行われるようになり、火炎３９が消滅してから主触媒体３６が赤熱するまでのタイムラグを短縮することができる。
【００２７】
【発明の効果】
以上述べたところから明らかなように、本発明によれば、赤熱開始時間が短い触媒燃焼装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態である触媒燃焼装置の垂直断面図
【図２】本発明の第１の実施形態である触媒体の構成図
【図３】本発明の第１の実施形態である触媒体の他実施例の構成図
【図４】本発明の第１の実施形態である触媒燃焼装置の他実施例の垂直断面図
【図５】  本発明に関連する発明の実施形態である触媒燃焼装置の垂直断面図
【図６】従来の触媒燃焼装置の垂直断面図
【符号の説明】
１３、３３  ガスノズル
１４、３４  混合室
１５、３５  燃焼室
１６、３６  主触媒体
２０、４０  排気口
２１、２４  補助触媒体
２２        熱伝導体
２３        消炎ネット
４１        未担持層
【図１】
0003860262.tif 000002
【図２】
0003860262.tif 000003
【図３】
0003860262.tif 000004
【図４】
0003860262.tif 000005
【図５】
0003860262.tif 000006
【図６】
0003860262.tif 000007