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【発明の名称】 触媒燃焼器
【発明者】 【氏名】保野 幹

【氏名】羽田野 剛

【氏名】松本 俊成
【要約】 【課題】従来の構成の触媒燃焼器は、触媒燃焼への移行を目で確認して、触媒燃焼に移行できなかったときには速やかにバルブを閉じなければならないという課題を有している。

【解決手段】安全装置を構成する熱電対２１を、熱電対支持部材２５によって燃焼室１４に支持し、熱電対２１と熱電対支持部材２５間を断熱材２６によって断熱して、この熱電対２１の熱起電力によって電磁弁１８を開閉するようにして、安全な触媒燃焼器としている。
【特許請求の範囲】
【請求項１】 燃焼室と、燃焼室に配設した触媒と、燃焼室にガスを供給するガス管路と、ガス管路を開く電磁弁と、前記電磁弁を開閉する安全装置とを備え、前記安全装置は熱電対と熱電対を燃焼室に支持する熱電対支持部材と、熱電対と熱電対支持部材間を断熱する断熱材とによって構成した触媒燃焼器。
【請求項２】 熱電対は、リード線を絶縁チューブによって覆った請求項１に記載した触媒燃焼器。
【請求項３】 熱電対は触媒に接触させた請求項１または２に記載した触媒燃焼器。
【請求項４】 触媒は通気性を有している請求項１から３のいずれか１項に記載した触媒燃焼器。
【請求項５】 熱電対は冷接点を燃焼室の外部に配置した請求項１から４のいずれか１項に記載した触媒燃焼器。
【請求項６】 熱電対は冷接点の周囲を断熱材で覆った請求項５に記載した触媒燃焼器。
【請求項７】 熱電対は測温部を触媒の側面から中心方向に挿入する請求項１から６のいずれか１項に記載した触媒燃焼器。
【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、液化石油ガスを燃料として触媒燃焼によって暖房等の熱量を得る触媒焼器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図１０は、従来、触媒燃焼を応用している暖房器の構成を示す断面図である。ケース体１の底部に構成している燃料部９には、ガスボンベ３を装着している。ガスボンベ３には、配管４と配管４に接続しているバルブ５と、バルブ５に接続している配管６を接続している。ガスボンベ３から、配管６を経由して供給した液化石油ガスは、途中で空気を巻き込んで可燃ガスとなって、燃焼部７に供給される。燃焼部７には、通気性を有する酸化用触媒８と、点火ヒータ１０を配置している。また、燃焼部７の上部には水を収容している容器２を設けている。
【０００３】以上の構成で、点火ヒータ１０を動作させると、燃焼部７に供給されている可燃性ガスが着火して、酸化用触媒８上で触媒燃焼が開始されるものである。この触媒燃焼によって発生する熱は容器２内の水に伝導されて、容器２内の水は加熱される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】前記従来の構成の触媒燃焼器は、触媒燃焼への移行を目で確認して、触媒燃焼に移行できなかったときには速やかにバルブを閉じなければならないという課題を有している。
【０００５】すなわち、触媒燃焼に移行しなかった状態で、液化石油ガスの供給を継続すると、ガス臭がして周囲が不快になったり、場合によっては危険な状態になるものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、安全装置を構成する熱電対を、熱電対支持部材によって燃焼室に支持し、熱電対と熱電対支持部材間を断熱材によって断熱して、この熱電対の熱起電力によって電磁弁を開閉するようにして、安全な触媒燃焼器としている。
【０００７】
【発明の実施の形態】請求項１に記載した発明は、安全装置を構成する熱電対を、熱電対支持部材によって燃焼室に支持し、熱電対と熱電対支持部材間を断熱材によって断熱して、この熱電対の熱起電力によって電磁弁を開閉するようにして、安全な触媒燃焼器としている。
【０００８】請求項２に記載した発明は、熱電対のリード線を絶縁チューブによって覆って、他の構成物とリード線とが接触して、発生する熱起電力が低下することがなく、確実に電磁弁を動作させることができる触媒燃焼器としている。
【０００９】請求項３に記載した発明は、熱電対は触媒に接触させた構成として、触媒の温度変化を正確に把握でき、確実に電磁弁を動作させることができる触媒燃焼器としている。
【００１０】請求項４に記載した発明は、通気性を有している触媒としているため、燃焼室の温度は着火時には下方部が触媒燃焼時には上方が高くなって、熱電対は着火時と触媒燃焼移行時に触媒の高温部の発熱で動作でき、確実に電磁弁を動作させることができる触媒燃焼器としている。
【００１１】請求項５に記載した発明は、熱電対は冷接点を燃焼室の外部に配置するようにして、熱電対の温接点と冷接点との温度差を常に大きくでき、確実に電磁弁を動作させることができる触媒燃焼器としている。
【００１２】請求項６に記載した発明は、熱電対は冷接点の周囲を断熱材で覆う構成として、熱電対の温接点と冷接点との温度差を常に大きくでき、確実に電磁弁を動作させることができる触媒燃焼器としている。
【００１３】請求項７に記載した発明は、熱電対は測温部を触媒の側面から中心方向に挿入するようにして、測温部が全周から触媒の発熱を受けて、確実に電磁弁を動作させることができる触媒燃焼器としている。
【００１４】
【実施例】（実施例１）以下本発明の第１の実施例について説明する。図１は本実施例の触媒燃焼器の全体構成を示す断面図である。本実施例の触媒燃焼器は、燃焼部１１と、燃焼部１１に燃料である液化石油ガス（以下燃料ガスと称する）を供給する液化石油ガス供給部と、安全装置によって構成している。
【００１５】燃焼部１１は、触媒１３を設けている燃焼室１１と、液化石油ガス供給部からガス管路１９から供給される燃料ガスを吐出するガス吐出口２０と、供給された燃料ガスを着火する点火プラグ１５と、消炎用の消炎ネット４２と、安全装置である熱電対２１を備えている。
【００１６】液化石油ガス供給部は、液化石油ガスを内蔵している燃料タンク１６と、燃料タンク１６と前記燃焼部１１との間を接続している配管系統内に設けているタンク開閉弁１７と、電磁弁１８と、点火装置３０とを有している。
【００１７】また前記各部を収容している筐体３５の表面には、タンク開閉弁１７を手動で操作するつまみ２８と、点火ボタン２９とを備えている操作部１２を設けている。
【００１８】前記熱電対２１は、図２に示しているような構成となっている。図２は、熱電対２１の構成を示す断面図である。熱電対２１は測温部２２を有しており、測温部２２を構成する温接点２３は、燃焼部１１の触媒１３に接して設けている。また、同じく冷接点２４は筐体３５または筐体３５の外部に設けている。本実施例では、熱電対２１は筐体３５に、断熱材２６を介して、熱電対支持部材２５によって固定、支持している。前記熱電対支持部材２５、断熱材２６は、前記熱電対２１と共に安全装置を構成している。
【００１９】また、前記電磁弁１８は、図３に示している構成となっている。図３は、電磁弁１８の構成を示す断面図である。電磁弁１８は、通気孔４７を介してタンク側燃料室５２と燃焼室側燃料室５３とが連通している。タンク側燃料室５２には、熱電対２１の熱起電力によって動作するコイル５４と、磁性体５５を有している弁閉鎖バネ５０と、弁４６と、軸４０を設けている。タンク側燃料室５３には、点火ボタン位置制御バネ４９と軸４１とを設けている。なお、２７は燃焼用触媒１３の上部を覆う伝熱板で、熱伝導特性に優れたアルミ或いは耐熱ガラス等を使用している。
【００２０】以下、本実施例の動作について説明する。使用者が、ツマミ２８を操作して開閉弁１７を開くと、燃料タンク１６から燃料ガスが気化して電磁弁１８のタンク側燃料室５３に導かれる。このとき、電磁弁１８は、弁閉鎖バネ４５の付勢力により弁４６は通気孔４７を閉じている。このため燃焼室側燃料室５２には前記燃料ガスは流れ込むことができない。つまり、燃焼部１１を構成する燃焼室１４には燃料ガスが供給されないものである。使用者が、点火ボタン２９を押すと、軸４８に設けているバネ５６と、点火ボタン位置制御バネ４９と、弁閉鎖バネ５０の付勢力に打ち勝って、弁４６がコイル５４側に移動する。このため、通気孔４７が開いて、燃焼室側燃料室４８に燃料ガスが気化した状態で流入する。
【００２１】このとき、同時に操作片３７が点火装置３０の点火機構４１を押している。点火機構４１が押されると、点火プラグ１５が燃焼室１４内で火花を発生させる。この火花によって、燃焼室１４に供給されている燃料ガスが着火されて、燃焼用触媒１３の上部に炎が形成される。この炎によって、燃焼室１４内に支持されている熱電対２１は、測温部２２が温度上昇する。このため、熱電対２１は、この温度上昇に相当する熱起電力を発生する。この熱起電力は、電磁弁１８を構成しているコイル５４に伝達されている。
【００２２】このため、コイル５４は磁界を発生し、磁性体５５を備えている弁４６は、コイル５４に吸引される。つまり、燃焼室１４内に供給されている燃料ガスが燃焼していると、電磁バルブ１８の通気孔４７が解放された状態を維持するものである。すなわち、使用者が点火ボタン２９に力を加えることを停止しても、燃料ガスは燃焼室１４に供給され続けるものである。逆に、燃焼室１４に燃料ガスの供給が不十分である等の理由によって、燃焼室１４内に炎が形成されないときは、前記熱電対２１による熱起電力の発生はないもの、または非常に小さいものである。このため、使用者が点火ボタン２９に力を加えることを停止すると、電磁弁１８には弁閉鎖バネ５０の付勢力が作用するものである。つまり、弁閉鎖バネ５０の付勢力によって弁４６が移動して通気孔３１を閉じるものである。このため、燃焼室１４には燃料ガスが供給されなくなるものである。
【００２３】燃焼室１４に炎が形成されて、触媒１３の温度が２００℃程度以上に達すると、触媒１３は触媒燃焼を開始する。２００℃は、触媒１３が触媒燃焼を開始する温度である。触媒燃焼が開始されると、炎は消える。このときの燃焼室１４の温度変化は、図４に示しているとおりである。図４は、本実施例の燃焼室１４の温度変化を示す特性図である。すなわち、燃焼室１４の温度は、炎が形成された時にピークを示し、触媒燃焼に移行し始めると一旦温度は低下し、触媒燃焼の進行によって温度は再び上昇して、熱収支が安定した時点で飽和するものである。熱電対２１が発生する熱起電力は、図２に示している測温部２２の検知する温度に比例する。また、電磁弁１８を構成するコイル５４が発生する磁界の大きさも、前記熱起電力に比例するものである。つまり熱電対２１が発生する熱起電力は、燃焼室１４に炎が形成されて、触媒１３が触媒燃焼を開始した時点で最小となるものである。
【００２４】この最小の熱起電力で、確実にコイル５４が磁性体５５を有している弁４６を吸引するために、本実施例では、図２に示しているように、断熱材２６を使用して熱電対２１と熱電対支持部材２３との熱的な接触を断っているものである。つまり、熱容量の大きい筐体３５に熱電対２１が発生する熱起電力を奪われないようにしているものである。断熱材２６には、特に材質的な制限はないが、本実施例ではスチロール樹脂を使用している。このため、本実施例によれば、燃焼室１４内で点火が行われなかったとき、または、一旦点火された燃料ガスが消火したとき、或いは、何かの原因によって燃焼室１４内の温度が低くなったときには、熱電対２１によって電磁弁１８を作動して、ガスタンク１６から燃料ガスの供給を停止するものである。すなわち、安全な触媒燃焼器を実現するものである。
【００２５】以上のように本実施例によれば、燃焼室１４と、燃焼室１４に配設した触媒１３と、燃焼室１４にガスを供給するガス管路１９と、ガス管路１９を開く電磁弁１８と、前記電磁弁１８を開閉する安全装置とを備え、前記安全装置は熱電対２１と熱電対２１を燃焼室１４に支持する熱電対支持部材２５と、熱電対２１と熱電対支持部材２５間を断熱する断熱材２６とによって構成して、熱電対２１の熱起電力によって電磁弁１８を開閉し、安全な触媒燃焼器を実現するものである。
【００２６】（実施例２）続いて本発明の第２の実施例について説明する。図５は本実施例の構成を示す断面図である。本実施例では、熱電対２１が有しているリード線６０に、絶縁チューブ６１を設けている。絶縁チューブ６１の材質については特に制限はないが、本実施例では耐熱ビニル樹脂を使用している。
【００２７】熱電対２１のリード線６０を絶縁チュ−ブ６１によって絶縁しているため、本実施例では、熱電対２１から電磁弁１８に至る配線経路で他の構成物と接触することはないものである。つまり本実施例では、熱電対２１のリード線６０が配線経路の途中で別の構成物に接触することによって、熱電対２１が発生する熱起電力が低下することを防止できるものである。すなわち、確実に電磁弁１８を動作させることができる触媒燃焼器を実現するものである。
【００２８】（実施例３）続いて本発明の第３の実施例について説明する。図６は本実施例の構成を示す断面図である。本実施例では、熱電対２１は熱電対支持部材２５によって、測温部２２が燃焼室内の触媒１３に接触するように支持固定されているものである。
【００２９】このため、本実施例によれば測温部２２が触媒１３の温度変化を直接受けることができるものである。つまり、測温部２２が触媒１３と離れているときは、測温部２２が検知する温度は、触媒１３の温度変化に対してある程度の時間遅れを有して追従し、また検知する最小温度は触媒１３の温度よりも低くなる傾向を有しているものである。この点本実施例によれば、測温部２２が触媒１３と接触しており、触媒１３の温度変化を直接受ける構成となっているため、正確な動作が期待でき、確実に電磁弁１８を動作させることができる触媒燃焼器を実現するものである。
【００３０】（実施例４）続いて本発明の第４の実施例について説明する。図６は本実施例の構成を示す断面図である。本実施例では、触媒１３として、ハニカム構造のものを使用しており通気性を有している。また、ガス管路１９の先端のガス吐出口２０を触媒１３の上方に配置し、点火プラグ１５を触媒１３の下方に配置している。
【００３１】以上の構成で、ガス吐出口２０から燃料ガスを供給すると、触媒１３が通気性を有しているため、燃料ガスは触媒１３の下方にも充満する。この状態で点火プラグ１５から火花を発生させて、燃料ガスに点火すると、触媒１３の下部に炎が形成される。このときの燃焼室１４の温度は、触媒１３の下方部が触媒１３の上方ぶよりも高いものである。触媒１３の温度が２００℃程度以上に達すると、炎は消えて、触媒１３の温度の高い部位から順に触媒燃焼に移行する。つまり、触媒１３の下方が触媒１３の上方より先に触媒燃焼に移行する。この触媒燃焼の熱によって触媒１３の温度は再び上昇に転じる。完全に触媒燃焼に移行した後は、ガス吐出口２０に近い場所の方が反応が活発に起こるため、温度は触媒１３の上方部の方が触媒１３の下方部に比べて高くなる。
【００３２】熱電対２１の熱起電力は、熱電対２１の測温部２２が検知する温度に比例するものであり、電磁弁１８のコイル５４が発生する磁界の強さは、熱電対２１の測温部２２が検知する温度に比例する。つまり、炎が形成されてから後の、燃焼室１４内の触媒１３の雰囲気が最低温度時に熱電対２１の熱起電力が最小になり、コイル５４が発生する磁界の強さも最小になる。
【００３３】本実施例では、触媒１３の下方に当接して熱電対２１を配置しているため、少なくとも触媒燃焼に完全に移行するまでの間は、触媒１３の温度の最高値を示す場所の熱エネルギーを受けているものである。このため、熱電対２１が発生する熱起電力は、着火時にも、触媒燃焼時にも共に安定しており、電磁弁１８を十分動作させることができるものである。
【００３４】（実施例５）続いて本発明の第５の実施例について説明する。図７は本実施例の構成を示す断面図である。本実施例では、熱電対２１の温接点２３は触媒１３の近傍に、また熱電対２１の冷接点２４は筐体３５の外部に配置している。なお冷接点２４の配置位置を燃焼室１４の外部としても、ほぼ同様の効果を有するものである。
【００３５】熱電対２１が発生する熱起電力は、温接点２３が検知する温度と冷接点２４が検知する温度との温度差に比例しているものである。前記しているように、本実施例では、冷接点２４の配置位置を燃焼室１４の外部、あるいは筐体３５の外部としているものである。このため、冷接点２４の温度は、触媒燃焼による影響を受けることが少なく安定しているものである。このため、前記温度差は大きくなって、熱電対２１が発生する熱起電力を常に大きくとることができるものである。従って本実施例によれば、確実に電磁弁１８を動作させることができる触媒燃焼器を実現するものである。
【００３６】（実施例６）次に本発明の第６の実施例について説明する。図８は本実施例の構成を示す断面図である。本実施例では、熱電対２１の冷接点２４の周囲を断熱材６５で覆っているものである。断熱材６５は本実施例ではスチロール樹脂を使用しているが、特に材質についての制限はないものである。
【００３７】冷接点２４の周囲に断熱材６５を設けているため、冷接点２４は周囲温度の影響を受けることが少ないものである。つまり、燃焼室１４で燃焼が行われて周囲温度が上昇したり、あるいは気温が上昇したりしても冷接点２４は比較的一定温度を保っているものである。このため、実施例５と同様に、熱電対２１が発生する熱起電力を常に大きくとることができるものである。従って本実施例によっても、確実に電磁弁１８を動作させることができる触媒燃焼器を実現するものである。
【００３８】（実施例７）続いて本発明の第７の実施例について説明する。図９は本実施例の構成を示す断面図である。本実施例では、熱電対２１は測温部２２の温接点２３を触媒１３の側面から中心方向に挿入するようにしている。従って、熱電対２１の温接点２３は触媒１３に囲まれる形になって、全周から触媒１３の熱を受けるものである。このため、熱電対２１は短時間で温度上昇して、電磁弁１８を確実に動作させることができるものである。
【００３９】
【発明の効果】請求項１に記載した発明は、燃焼室と、燃焼室に配設した触媒と、燃焼室にガスを供給するガス管路と、ガス管路を開く電磁弁と、前記電磁弁を開閉する安全装置とを備え、前記安全装置は熱電対と熱電対を燃焼室に支持する熱電対支持部材と、熱電対と熱電対支持部材間を断熱する断熱材とによって構成して、熱電対の熱起電力によって電磁弁を開閉するようにして、安全な触媒燃焼器を実現するものである。
【００４０】請求項２に記載した発明は、熱電対は、リード線を絶縁チューブによって覆った構成として、他の構成物とリード線とが接触して、発生する熱起電力が低下することがなく、確実に電磁弁を動作させることができる触媒燃焼器を実現するものである。
【００４１】請求項３に記載した発明は、熱電対は触媒に接触させた構成として、触媒の温度変化を正確に把握でき、確実に電磁弁を動作させることができる触媒燃焼器を実現するものである。
【００４２】請求項４に記載した発明は、触媒は通気性を有している構成として、確実に電磁弁を動作させることができる触媒燃焼器を実現するものである。
【００４３】請求項５に記載した発明は、熱電対は冷接点を燃焼室の外部に配置した構成として、熱電対の温接点と冷接点との温度差を常に大きくでき、確実に電磁弁を動作させることができる触媒燃焼器を実現するものである。
【００４４】請求項６に記載した発明は、熱電対は冷接点の周囲を断熱材で覆った構成として、熱電対の温接点と冷接点との温度差を常に大きくでき、確実に電磁弁を動作させることができる触媒燃焼器を実現するものである。
【００４５】請求項７に記載した発明は、熱電対は測温部を触媒の側面から中心方向に挿入する構成として、測温部が全周から触媒の発熱を受けて、確実に電磁弁を動作させることができる触媒燃焼器を実現するものである。
【出願人】 【識別番号】０００００５８２１
【氏名又は名称】松下電器産業株式会社
【出願日】 平成１１年６月２３日（１９９９．６．２３）
【代理人】 【識別番号】１０００９７４４５
【弁理士】
【氏名又は名称】岩橋 文雄 （外２名）
【公開番号】 特開２００１−４１０９（Ｐ２００１−４１０９Ａ）
【公開日】 平成１３年１月１２日（２００１．１．１２）
【出願番号】 特願平１１−１７６４４３