JPH11173549A - 触媒燃焼装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 液化燃料ガスを触媒燃焼させて、その熱を利
用する携帯に便利な触媒燃焼装置において、電源部の電
圧が変動しても着火部を所定の消費電力で動作させ、電
源部の寿命を長くして機器の使用時間を長くする。 【解決手段】 燃焼部１８への燃料ガスの供給を燃料調
節部２２により制御し、燃料調節部２２からの出力燃料
ガスに着火部２０により着火し、燃料ガスと空気を燃焼
部１８で酸化反応させて熱を発生させる。着火部２０に
電源部２５より電源を供給し、燃料調節部２２と着火部
２０を制御部２４により制御し、制御部２４は、着火部
２０をオン、オフし所定の消費電力で動作するように制
御するものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液化燃料ガスを触
媒燃焼させて、その熱を利用する携帯に便利な触媒燃焼
装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の触媒燃焼装置は図７およ
び図８に示すように構成していた。以下、その構成につ
いて説明する。

【０００３】図７に示すように、温度制御ノズル１は、
片側からガスが供給され、先端に小さな孔を穿孔したノ
ズル部２を有し、このノズル部２から燃料ガスを高速で
吹き出すようにしている。燃料ガスはインジェクター部
３で周囲の空気を巻き込み混合気となって触媒燃焼部４
に供給され、電熱線５に電流が流れて赤熱すると、燃料
ガスに点火され、触媒６を加熱する。触媒６の温度が上
がると触媒燃焼が開始する。触媒燃焼部４の熱で温度制
御ノズル１が加熱される。

【０００４】温度制御ノズル１は、図８に示すように構
成しており、感温フェライト７は、磁気的特性が急激に
変化するキュリー点（例えば１５０℃）をもち、リング
状に形成してケース８に固定している。磁石９は、ケー
ス８の内面に所定の隙間を介して感温フェライト７に対
向して設け、感温フェライト７を吸引するもので、感温
フェライト７と反対側の面にガイド部材１０を固定し、
このガイド部材１０に弁部材１１を固定している。ばね
１２は磁石９を感温フェライト７より離反する方向に付
勢している。

【０００５】弁体１３は、弁部材１１に対向して弁ポー
ト１４を設けて弁を形成するとともに、弁ポート１４と
反対側の位置に気化燃料ガスを触媒燃焼部４に向けて噴
出するノズル部２を設けている。感温フェライト７、ケ
ース８、磁石９、ガイド部材１０、弁部材１１、ばね１
２、弁体１３などで触媒燃焼部４の燃焼温度を制御する
温度制御装置を構成している。なお、１５は燃料ガス供
給口である。

【０００６】上記構成において動作を説明すると、燃料
ガス供給口１５より燃料ガスを供給すると、燃料ガスは
感温フェライト７の中央部を通り、感温フェライト７と
磁石９の隙間から、磁石９とケース８との隙間を通過し
て、弁ポート１４に至りノズル部２より吹き出す。この
とき、燃料ガスはインジェクター部３で周囲の空気を巻
き込み混合気となって触媒燃焼部４に供給される。電熱
線５に電流が流れて赤熱すると、ガスに点火され、触媒
６を加熱する。触媒６の温度が上がると触媒燃焼が開始
する。触媒燃焼によりケース８が加熱される。

【０００７】ケース８が加熱されることによって、ケー
ス８に固定された感温フェライト７を加熱し、感温フェ
ライト７の温度が組成により決まるキュリー点を越える
と、磁石９は感温フェライト７に吸着できなくなり、ば
ね１２により感温フェライト７から離され、弁部材１１
が弁体１３側へ移動して弁ポート１４を塞ぐ。これによ
り燃料ガスは触媒燃焼部４に供給されなくなり、温度が
低下する。

【０００８】感温フェライト７は非常にヒステリシスが
小さく、数度以下の温度変化で元の状態に復帰する。感
温フェライト７が復帰すると磁石９は再び感温フェライ
ト７を吸着し弁ポート１４を開く。この間はわずかの時
間のため、触媒６の温度は充分に高く、燃料ガスが供給
されると再び触媒反応を開始する。この作用を繰り返す
ことで、触媒燃焼部４の温度を一定に保つことができ
る。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】このような従来の構成
では、着火時に必要な電力を供給する電源部として一般
的に電池が用いられているが、周囲温度が低く電池の電
圧が低下した場合や、電池容量の末期などで電池の容量
が低下すると、電熱線５の赤熱量が小さくなって燃料ガ
スに着火するだけのエネルギーを発生できなくなる。そ
の結果、使用者は電源部と電熱線５を接続するスイッチ
（図示せず）を長時間押し続けなければならなかった。

【００１０】また逆に、新しい電池を使用した場合は電
池電圧は高くなるので、電熱線５に電流が流れすぎて余
分に赤熱し、電熱線５が断線する場合があったり、ある
いは余計な電力を消費するので電源部の寿命が短くな
り、機器を長時間使用することができなかった。

【００１１】一方、電源部として電池を用い、電池が使
用されることにより電圧が低下した場合でも、電熱線５
をほぼ同じ状態に赤熱させる手段として、電池と電熱線
５との間に、電池の電圧に関係なく電熱線５にほぼ一定
の電圧を印加する定電圧装置を設けることが考えられ
る。このものでは、定電圧装置のために構成が複雑にな
る上、電池が新しく電圧が高いときには、定電圧装置で
の損失が大きくなり、その結果、電池の寿命を長くでき
ないという問題を有していた。

【００１２】本発明は上記従来の課題を解決するもの
で、電源部の電圧が変動しても着火部を所定の消費電力
で動作させ、電源部の寿命を長くして機器の使用時間を
長くすることを目的としている。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、燃焼部への燃料ガスの供給を燃料調節部に
より制御し、燃料調節部からの出力燃料ガスに着火部に
より着火し、燃料ガスと空気を燃焼部で酸化反応させて
熱を発生させるよう構成し、着火部に電源部より電源を
供給し、燃料調節部と着火部を制御部により制御し、制
御部は、着火部をオン、オフし所定の消費電力で動作す
るように制御するものである。

【００１４】これにより、電源部の電圧が変動しても、
着火部をほぼ一定の所定の消費電力で動作させることが
でき、電源部の寿命を長くして機器の使用時間を長くす
ることでがきる。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、燃料ガスと空気を酸化反応させて熱を発生させる燃
焼部と、この燃焼部への燃料ガスの供給を制御する燃料
調節部と、この燃料調節部からの出力燃料ガスに着火す
る着火部と、前記燃料調節部と前記着火部を制御する制
御部と、前記着火部に電源を供給する電源部と、この電
源部の電圧を検知する電圧検知部を備え、制御部は、着
火部をオン、オフし所定の消費電力で動作するように制
御するものであり、電源部に電池などを用い、電源部の
電圧が高いときは着火部は余分な電力を消費せず、電源
部の電圧が低くなっても、着火部をほぼ一定の所定の消
費電力で動作させることができ、結果として電源部の寿
命を長くして機器の使用時間を長くすることができる。

【００１６】請求項２に記載の発明は、上記請求項１に
記載の発明において、制御部は、電源部の電圧の値によ
り着火部のオン時間を変更するよう構成したものであ
り、電源部の電圧が低下すると、着火部のオン時間を長
くすることで、電源部の電圧が変動しても、着火部をほ
ぼ一定の所定の消費電力で動作させることができ、着火
部は余分な電力を消費せず、電源部の寿命を長くして機
器の使用時間を長くすることができる。

【００１７】請求項３に記載の発明は、上記請求項１ま
たは２に記載の発明において、制御部は、電源部の電圧
の値により着火部のオフ時間を変更するよう構成したも
のであり、電源部の電圧が低下すると、着火部のオフ時
間を短くすることで、電源の電圧が変動しても着火部を
所定の消費電力で動作させることができ、着火部は余分
な電力を消費せず、電源部の寿命を長くして機器の使用
時間を長くすることができる。

【００１８】請求項４に記載の発明は、上記請求項１か
ら３のいずれか１項に記載の発明において、着火部を電
熱線で構成したものであり、着火部に簡単な構成で安価
な電熱線を使用しても、着火部は余分に赤熱しないので
電熱線の断線を防止することができ、電熱線の信頼性を
高めることができる。

【００１９】請求項５に記載の発明は、燃料ガスと空気
を酸化反応させて熱を発生させる燃焼部と、この燃焼部
への燃料ガスの供給を制御する燃料調節部と、この燃料
調節部からの出力燃料ガスに着火する電熱線と、この電
熱線に所定の電流を供給する定電流部と、前記燃料調節
部と前記電熱線を制御する制御部と、前記電熱線に電源
を供給する電源部を備え、制御部は、定電流部により所
定の電流で電熱線を動作させるよう構成したものであ
り、電熱線を所定の電流で動作させることで、電源部に
電池などを用い、電池が新しく電圧が高いときでも、電
熱線は余分な電力を消費しないので、電源部の寿命を長
くして機器の使用時間を長くすることができる。

【００２０】

【実施例】以下、本発明の実施例について、図面を参照
しながら説明する。

【００２１】（実施例１）図１は、本実施例の主要な構
成を示すブロック回路図、図２は、触媒燃焼装置を衣類
等に装着し、触媒燃焼により発生する熱を利用したもの
である。

【００２２】図１および図２に示すように、加熱ユニッ
ト１６は、燃料ユニット１７より送られてくる燃料ガス
と空気の混合ガスを酸化反応させて熱を発生させる燃焼
部１８と、この燃焼部１８の温度を検知する温度検知部
１９と、燃料ユニット１７からの燃料ガスに着火する着
火部２０とで構成している。燃料ユニット１７は、燃料
ガスを貯える燃料タンク２１と、燃焼部１８への燃料ガ
スの供給を制御する燃料調節部２２とで構成している。

【００２３】燃焼部１８は、燃焼用触媒（図示せず）を
用い、燃料タンク２１より送られてくる燃料ガスと空気
の混合ガスを酸化反応させて熱を発生させる。着火部２
０は電熱線で構成し、この電熱線に電流を流して赤熱さ
せ、燃料ガスに着火させる。燃料調節部２２は電磁弁等
で構成し、燃料タンク２１からの燃料ガスを燃焼部１８
へ供給したり、あるいは遮断するものである。着火部２
０は燃料ガスに着火させて火炎が発生すると動作は不要
となる。発生した火炎は燃焼用触媒を加熱し、その後は
触媒燃焼に移行する。触媒燃焼に移行すると、着火部２
０に流入するガスは排気ガスとなり、火炎は消える。

【００２４】電源ユニット２３は、温度検知部１９の出
力信号を入力し、着火部２０と燃料調節部２２を制御す
る制御部２４と、電源部２５と、電源部２５の電圧を検
知してその結果を制御部２４に出力する電圧検知部２６
とで構成している。電源部２５は、電池を用いて構成
し、制御部２４、着火部２０、燃料調節部２２、温度検
知部１９を動作させている。

【００２５】制御部２４は温度検知部１９の出力を入力
して燃料調節部２２を制御することで、燃焼部１８を所
定の温度で温度制御する。また、制御部２４は、着火部
２０をオン、オフし、電圧検知部２６により検知した電
源部２５の電圧の値により着火部２０のオン時間を変更
し、着火部２０をほぼ一定の所定の消費電力で動作する
よう制御するようにしている。

【００２６】加熱シート２７は、加熱ユニット１６に取
り付け、加熱ユニット１６によって加熱されて被加熱物
を加熱するもので、熱伝導のよい金属箔や金属メッシ
ュ、熱伝導繊維などの熱伝導性材料によって構成してい
る。加熱ユニット１６には、空気を取り入れる吸気パイ
プ２８と排気ガスを放出する排気パイプ２９とを連結
し、吸排気部３０を通して吸排気するように構成してい
る。

【００２７】上記構成において動作を説明すると、機器
の動作開始時において、制御部２４は、燃料調節部２２
をオンにして燃料ガスを燃焼部１８へ供給し、着火部２
０を所定時間動作させる。この時、制御部２４は電圧検
知部２６の出力を入力して電源部２５の電圧の値によっ
て着火部２０のオン時間を変える。

【００２８】図３（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ電源部２
５を構成する電池が新しく電圧が高い場合、電源部２５
を構成する電池の電圧が低下した場合、電源部２５を構
成する電池が容量末期に近づいて電圧がさらに低下した
場合の着火部２０の動作タイムチャートを示しており、
電池容量が末期に近づくほど着火部２０のオン時間ａを
長くする。

【００２９】こうすることにより、電源部２５の電圧が
変動しても、着火部２０をほぼ一定の所定の消費電力で
動作させることができ、電源部２５の電圧が低下しても
着火部２０を動作させることができるため、結果として
電源部２５の寿命を長くして機器の使用時間を長くする
ことでがきる。

【００３０】なお、本実施例では、電源部２２の電圧の
値により着火部１９のオン時間ａを変更して、着火部１
９をほぼ一定の所定の消費電力で動作するように制御し
ているが、図４（ａ）〜（ｃ）に示すように、電源部２
２の電圧の値によって着火部１９のオフ時間ｂを変えて
も同様の効果が得られることはいうまでもない。

【００３１】（実施例２）次に、本発明の実施例２を図
５を参照しながら説明する。なお、上記実施例１と同じ
構成のものは同一符号を付して説明を省略する。

【００３２】図５に示すように、スイッチ部３１は、制
御部３２によって制御され、このスイッチ部３１に直列
に定電流部３３と着火部２０を構成する電熱線３４とを
接続し、定電流部３３により所定の電流で電熱線３４を
動作させるよう構成している。他の構成は上記実施例１
と同じである。

【００３３】上記構成において動作を説明すると、機器
の動作開始時において、制御部３２は、燃料調節部（図
示せず）をオンにして燃料ガスを燃焼部（図示せず）へ
供給する。そして、スイッチ部３１をオンにして定電流
部３３と電源部２５接続して、定電流部３３による所定
の電流で電熱線３４を動作させる。

【００３４】このように、電熱線３４を所定の電流で動
作させることで、電源部２５を構成する電池が新しく、
電圧が高いときでも、電熱線３４は余分な電力を消費し
ないので、電源部２５の寿命を長くして機器の使用時間
を長くすることができる。

【００３５】図６は、定電流部３３の一実施例を示すも
ので、ＤＣ／ＤＣコンバータなどで構成し電源部２５の
電圧を所定の定電圧に昇圧する定電圧部３５と、この定
電圧部３５により昇圧された定電圧を分圧する抵抗Ｒ
１、Ｒ２と、パワートランジスタ３６およびトランジス
タ３７を備えている。トランジスタ３８はスイッチ部３
１を構成するものである。

【００３６】上記構成において動作を説明すると、制御
部３２は、電熱線３４を動作させる場合、ポートＰ１を
「ロー」にしてトランジスタ３８をオンにする。トラン
ジスタ３８がオンになることにより、定電圧部３５によ
り昇圧された電圧Ｖ１は抵抗Ｒ１、Ｒ２により分圧され
る。この抵抗Ｒ１、Ｒ２により分圧された電圧Ｖ２は、 Ｖ２＝｛Ｒ１／（Ｒ１＋Ｒ２）｝×Ｖ１ で表される。同様に、トランジスタ３７のエミッタの電
圧Ｖ３は、 Ｖ３＝Ｖ２＋（トランジスタ３７のベース、エミッタ間
の電圧） で表され、パワートランジスタ３６のエミッタの電圧Ｖ
４は、 Ｖ４＝Ｖ３−（パワートランジスタ３６のエミッタ、ベ
ース間の電圧） で表すことができる。

【００３７】これにより、電源部２５の電圧が変動して
も、定電圧部３５により所定の電圧Ｖ１が出力されてい
る間は、電熱線３４には所定の電流（Ｖ４／電熱線３４
の抵抗値）が流れるので、所定の電流で電熱線３４を動
作させることができる。

【００３８】

【発明の効果】以上のように本発明の請求項１に記載の
発明によれば、燃料ガスと空気を酸化反応させて熱を発
生させる燃焼部と、この燃焼部への燃料ガスの供給を制
御する燃料調節部と、この燃料調節部からの出力燃料ガ
スに着火する着火部と、前記燃料調節部と前記着火部を
制御する制御部と、前記着火部に電源を供給する電源部
と、この電源部の電圧を検知する電圧検知部を備え、制
御部は、着火部をオン、オフし所定の消費電力で動作す
るように制御するから、電源部に電池などを用い、電源
部の電圧が高いときは着火部は余分な電力を消費せず、
電源部の電圧が低くなっても、着火部をほぼ一定の所定
の消費電力で動作させることができ、結果として電源部
の寿命を長くして機器の使用時間を長くすることができ
る。

【００３９】また、請求項２に記載の発明によれば、制
御部は、電源部の電圧の値により着火部のオン時間を変
更するよう構成したから、電源部の電圧が低下すると、
着火部のオン時間を長くすることで、電源部の電圧が変
動しても、着火部をほぼ一定の所定の消費電力で動作さ
せることができ、着火部は余分な電力を消費せず、電源
部の寿命を長くして機器の使用時間を長くすることがで
きる。

【００４０】また、請求項３に記載の発明によれば、制
御部は、電源部の電圧の値により着火部のオフ時間を変
更するよう構成したから、電源部の電圧が低下すると、
着火部のオフ時間を短くすることで、電源の電圧が変動
しても着火部を所定の消費電力で動作させることがで
き、着火部は余分な電力を消費せず、電源部の寿命を長
くして機器の使用時間を長くすることができる。

【００４１】また、請求項４に記載の発明によれば、着
火部を電熱線で構成したから、着火部に簡単な構成で安
価な電熱線を使用しても、着火部は余分に赤熱しないの
で電熱線の断線を防止することができ、電熱線の信頼性
を高めることができる。

【００４２】また、請求項５に記載の発明によれば、燃
料ガスと空気を酸化反応させて熱を発生させる燃焼部
と、この燃焼部への燃料ガスの供給を制御する燃料調節
部と、この燃料調節部からの出力燃料ガスに着火する電
熱線と、この電熱線に所定の電流を供給する定電流部
と、前記燃料調節部と前記電熱線を制御する制御部と、
前記電熱線に電源を供給する電源部を備え、制御部は、
定電流部により所定の電流で電熱線を動作させるよう構
成したから、電熱線を所定の電流で動作させることで、
電源部に電池などを用い、電池が新しく電圧が高いとき
でも、電熱線は余分な電力を消費しないので、電源部の
寿命を長くして機器の使用時間を長くすることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例の触媒燃焼装置のブロッ
ク回路図

【図２】同触媒燃焼装置の斜視図

【図３】（ａ）同触媒燃焼装置の電源部の電圧が高い時
の着火部の動作タイムチャート （ｂ）同触媒燃焼装置の電源部の電圧が低くなった時の
着火部の動作タイムチャート （ｃ）同触媒燃焼装置の電源部の電圧がさらに低くなっ
た時の着火部の動作タイムチャート

【図４】（ａ）同触媒燃焼装置の電源部の電圧が高い時
の着火部の他の例の動作タイムチャート （ｂ）同触媒燃焼装置の電源部の電圧が低くなった時の
着火部の動作タイムチャート （ｃ）同触媒燃焼装置の電源部の電圧がさらに低くなっ
た時の着火部の動作タイムチャート

【図５】本発明の第２の実施例の触媒燃焼装置の要部ブ
ロック回路図

【図６】同触媒燃焼装置の要部回路図

【図７】従来の触媒燃焼装置の断面図

【図８】同触媒燃焼装置の要部断面図

【符号の説明】

１８ 燃焼部 ２０ 着火部 ２２ 燃料調節部 ２４ 制御部 ２５ 電源部 ２６ 電圧検知部

フロントページの続き (72)発明者 江口 修 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 燃料ガスと空気を酸化反応させて熱を発
   生させる燃焼部と、この燃焼部への燃料ガスの供給を制
   御する燃料調節部と、この燃料調節部からの出力燃料ガ
   スに着火する着火部と、前記燃料調節部と前記着火部を
   制御する制御部と、前記着火部に電源を供給する電源部
   と、この電源部の電圧を検知する電圧検知部を備え、制
   御部は、着火部をオン、オフし所定の消費電力で動作す
   るように制御する触媒燃焼装置。
2. 【請求項２】 制御部は、電源部の電圧の値により着火
   部のオン時間を変更するよう構成した請求項１記載の触
   媒燃焼装置。
3. 【請求項３】 制御部は、電源部の電圧の値により着火
   部のオフ時間を変更するよう構成した請求項１または２
   に記載の触媒燃焼装置。
4. 【請求項４】 着火部を電熱線で構成した請求項１〜３
   のいずれか１項に記載の触媒燃焼装置。
5. 【請求項５】 燃料ガスと空気を酸化反応させて熱を発
   生させる燃焼部と、この燃焼部への燃料ガスの供給を制
   御する燃料調節部と、この燃料調節部からの出力燃料ガ
   スに着火する電熱線と、この電熱線に所定の電流を供給
   する定電流部と、前記燃料調節部と前記電熱線を制御す
   る制御部と、前記電熱線に電源を供給する電源部を備
   え、制御部は、定電流部により所定の電流で電熱線を動
   作させるよう構成した触媒燃焼装置。