JPH11351514A

JPH11351514A - 触媒燃焼式ヒータの触媒担体

Info

Publication number: JPH11351514A
Application number: JP10160555A
Authority: JP
Inventors: Tamotsu Sugimoto; 保杉本
Original assignee: Calsonic Corp
Current assignee: Marelli Corp
Priority date: 1998-06-09
Filing date: 1998-06-09
Publication date: 1999-12-24

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は触媒燃焼式ヒータの触媒担体に関
し、触媒燃焼に必要な温度を維持しつつ、触媒担体と熱
交換器とを一体化することで製造コストの削減を図り、
又、これらを一体化することで熱媒体への熱交換効率の
向上を図った触媒燃焼式ヒータの触媒担体を提供するこ
とを目的とする。【解決手段】薄肉な金属製の波板３９と平板４１を交
互に積層したコア４３内に、燃料と燃焼用空気の混合気
が流下不能な熱緩衝帯を介して、熱媒体が流下する熱交
換用パイプ３１，３３を一体的に接合すると共に、波板
と平板に触媒を担持させたことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、車両用暖房装置に
用いる触媒燃焼式ヒータの触媒担体に関する。

【０００２】

【従来の技術】昨今、燃料と燃焼用空気の混合気を触媒
で燃焼し、この触媒燃焼による燃焼熱で熱媒体を加熱し
て車室内へ供給する空気を暖める、所謂「触媒燃焼式ヒ
ータ」を用いた車両用暖房装置が特開平４−３１４６１
３号公報や特開平９−１１８１２５号公報等に開示され
ている。

【０００３】図９は特開平４−３１４６１３号公報に開
示された触媒燃焼式ヒータを示し、図中、１は筒状のケ
ーシングで、その内部に白金等の触媒を担体させた触媒
担体(粒状担体)３が装着されている。そして、触媒担体
３の上流側に装着された気化器５で燃料タンクと送風器
７からの燃料Ｆと燃焼用空気Ａが混合されて、この混合
気Ａ／Ｆが触媒で燃焼されるようになっている。そし
て、触媒の活性化を図るため、予め燃焼用空気Ａはケー
シング１内に装着した発熱体９で加熱されるようになっ
ている。

【０００４】又、ケーシング１内には、熱媒体（水）Ｗ
が導出入するインレットパイプ１１とアウトレットパイ
プ１３を具備した熱交換器１５が触媒担体３の下流側に
装着されており、触媒燃焼による燃焼熱で熱媒体Ｗが熱
交換器１５で加熱されてアウトレットパイプ１３からヒ
ータコアへ導出されるようになっている。そして、ヒー
タコアで車室内への供給空気と熱交換された熱媒体Ｗ
は、再びインレットパイプ１１から熱交換器１５へ導入
されるように構成されており、燃焼ガスＧは、ケーシン
グ１とこれを覆う保護カバー１９に設けた排気孔２１，
２３から排出されるが、触媒を用いることで混合気Ａ／
Ｆは低い温度で燃焼が進むため、触媒燃焼式ヒータ１７
は酸化窒素や一酸化炭素，不燃燃料を殆ど排出しないク
リーンな熱源として注目されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】然し乍ら、上述の如く
触媒担体と熱交換器をケーシング内に別置きした従来構
造にあっては、触媒担体と熱交換器を夫々別工程で製造
してこれらをケーシング内に組み付けねばならないた
め、製造に手間がかかると共にコストが高くついてしま
う欠点があった。

【０００６】一方、触媒担体と熱交換器を一体化するこ
とで製造コストの削減，生産性の向上が図れるが、これ
らを一体化させると、触媒燃焼に必要な温度が低下する
といった新たな問題が発生する。即ち、一般に触媒は２
００℃以下では酸化反応が進まず、好ましくは３００℃
以上の温度が必要とされるが、通常、熱媒体Ｗとして使
用される水（不凍液；ＬＬＣ）は、熱劣化を防止するた
め１００℃程度の温度に抑えられている。

【０００７】そのため、低温に抑えられた熱媒体が流下
する熱交換器のパイプと触媒担体とを一体化してしまう
と、パイプへの熱伝導で触媒担体の温度が下がって不完
全燃焼が発生してしまう虞が指摘されている。本発明は
斯かる実情に鑑み案出されたもので、上述の如き触媒燃
焼式ヒータに用いる触媒担体に改良を加え、触媒燃焼に
必要な温度を維持しつつ、触媒担体と熱交換器とを一体
化することで製造コストの削減を図り、又、これらを一
体化することで熱媒体への熱交換効率の向上を図った触
媒燃焼式ヒータの触媒担体を提供することを目的とす
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】斯かる目的を達成するた
め、請求項１に係る触媒燃焼式ヒータの触媒担体は、薄
肉な金属製の波板と平板を交互に積層したコア内に、燃
料と燃焼用空気の混合気が流下不能な熱緩衝帯を介し
て、熱媒体が流下する熱交換用パイプを一体的に接合す
ると共に、波板と平板に触媒を担持させたものである。

【０００９】そして、請求項２に係る発明は、請求項１
記載の触媒担体に於て、熱緩衝帯は、一方向に山部と谷
部を交互に設けた金属製薄板を、コアのセルと直交する
方向に山部と谷部を配置してなり、当該金属製薄板間に
熱交換用パイプを挾持して、これらを積層する波板と平
板に一体的に接合してなることを特徴とし、請求項３に
係る発明は、請求項１記載の触媒担体に於て、熱緩衝帯
は、熱交換用パイプを挾持してコアのセルと直交する方
向に配置された複数本の金属製の棒材からなり、当該棒
材を介して熱交換用パイプを、積層する波板と平板に一
体的に接合したものである。

【００１０】（作用）各請求項に係る触媒担体は、熱交
換用パイプの上下に触媒を担持しない熱緩衝帯が混合気
の流れを遮断するように介在しているため、斯かる触媒
担体を触媒燃焼式ヒータに装着すると、混合気の燃焼で
高温となった波板や平板の熱が熱緩衝帯を介して熱交換
用パイプに伝導され、熱交換用パイプへの熱伝導で触媒
の温度が急激に低下することがない。

【００１１】而も、温度の低い熱緩衝帯を混合気が流下
しないため、不完全燃焼が防止されることとなる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づき詳細に説明する。

【００１３】図１は請求項１及び請求項２の一実施形態
に係る触媒担体を用いた触媒燃焼式ヒータを示し、図
中、２５は両端にディフューザ２７，２９が取り付けら
れたボックス状のケーシングで、当該ケーシング２５内
に、熱媒体（水）Ｗが流下する２本の熱交換用パイプ３
１，３３を組み付けた直方体形状の触媒担体３５が装着
されている。

【００１４】そして、従来と同様、本実施形態に於ける
触媒燃焼式ヒータ３７も、図示しない燃料タンクと送風
器からの燃料と燃焼用空気の混合気Ａ／Ｆを触媒担体３
５に担持した触媒で燃焼させて、この触媒燃焼による燃
焼熱で熱交換用パイプ３１，３３を流下する熱媒体を加
熱し、燃焼ガスＧを外部に排気するようになっている。
而して、上記触媒担体３５は、図２に示すようにフェラ
イト系ステンレスからなる薄肉な波板３９と平板４１を
交互に積層してコア４３が成形されており、コア４３内
の同一層に、扁平な断面形状に成形された２本のステン
レス製の熱交換用パイプ３１，３３が、混合気Ａ／Ｆの
流れと直交するようにコア４３の上流側と下流側に並列
して装着されている。

【００１５】そして、熱交換用パイプ３１，３３の上下
には、フェライト系ステンレスで成形された波板４５
が、コア４３のセル４３ａと直交する方向に山部（凸
部）４５ａと谷部（凹部）４５ｂを配置して積層されて
おり、本実施形態は、熱交換用パイプ３１，３３をコア
４３内に組み付けるに当たり、この２枚の波板４５で熱
交換用パイプ３１，３３を挾持して、これらを波板３９
と平板４１と共に一体ロー付けしたことを特徴としてお
り、波板３９と平板４１には白金触媒が担持されてい
る。

【００１６】又、図１に示すように熱交換用パイプ３
１，３３はケーシング２５を貫通して、ケーシング２５
の左右に装着された熱媒体タンク４７，４９内に連通し
ている。そして、一方の熱媒体タンク４７内は１枚の仕
切板５１で仕切られて、触媒担体３５の下流側に配置さ
れた熱交換用パイプ３３が開口する導入側タンク部４７
ａと、触媒担体３５の上流側に配置された熱交換用パイ
プ３１が開口する導出側タンク部４７ｂが形成されてい
る。

【００１７】そして、導入側タンク部４７ａと導出側タ
ンク部４７ｂに、夫々、導入パイプ５３と導出パイプ５
５が接続されており、導入パイプ５３からポンプ５７に
よって熱媒体Ｗが導入側タンク部４７ａ導入されるよう
になっている。そして、導入側タンク部４７ａに導入さ
れた熱媒体Ｗは、図示するように熱交換用パイプ３３，
熱媒体タンク４９，熱交換用パイプ３１を流下し乍ら触
媒燃焼の燃焼熱で加熱されて、導出側タンク部４７ｂ，
導出パイプ５５からヒータコアに送られて車室内への供
給空気と熱交換された後、再び導入パイプ５３を介して
触媒燃焼式ヒータ３７に導入するようになっている。

【００１８】尚、図２に示すように本実施形態では、熱
交換用パイプ３１，３３の接合強度を確保し、又、コア
４３を流下する混合気Ａ／Ｆと波板４５との隔離を図る
ため、波板４５と熱交換用パイプ３１，３３の間に平板
４１-1を介在させている。従って、コア４３のセル４３
ａと直交する方向に山部４５ａと谷部４５ｂを配置して
積層した波板４５に混合気Ａ／Ｆが流下することはな
い。

【００１９】そして、上述したように波板３９と平板４
１に白金触媒が担持されているが、触媒の担持方法は、
従来と同様、成形されたコア４３の上流側端部に触媒を
付着した後、コア４３の下流側からこれを吸引すること
で行われ、この結果、波板３９と平板４１の表裏に触媒
が担持されるが、波板４５と平板４１-1の上流側端部、
そして、熱交換用パイプ３１の上流側側部には若干触媒
が付着するものの、熱交換用パイプ３１，３３や波板４
５，平板４１-1の大部分に触媒が担持されることはな
い。

【００２０】本実施形態に係る触媒担体３５を用いた触
媒燃焼式ヒータ３７はこのように構成されているから、
燃料と燃焼用空気の混合気Ａ／Ｆを触媒で燃焼させて、
熱媒体Ｗを導入パイプ５３から導入すると、熱媒体Ｗは
熱交換用パイプ３３，熱媒体タンク４９，熱交換用パイ
プ３１を流下し乍ら触媒燃焼の燃焼熱で加熱されるが、
熱交換用パイプ３１，３３の上下には触媒を担持しない
波板４５が混合気Ａ／Ｆの流れを遮断するように介在し
ているため、混合気Ａ／Ｆの燃焼で高温となった波板３
９や平板４１の熱が波板４５を介して熱交換用パイプ３
１，３３に伝導されるので、波板４５が一種の熱緩衝帯
として機能し、この結果、熱交換用パイプ３１，３３へ
の熱伝導で触媒担体３５（セル４３）の温度が急激に低
下することがない。

【００２１】而も、混合気Ａ／Ｆの流れを遮断するよう
に波板４５が装着されているので、混合気Ａ／Ｆが温度
の低い波板４５の表面を流れて不完全燃焼を起こすこと
もない。このように、本実施形態は、触媒担体３５のコ
ア４３内に、熱交換器たる熱交換用パイプ３１，３３を
一体的にロー付けしたので、図９に示す従来例に比し触
媒燃焼式ヒータ３７を製造するに当たり製造コストの削
減が図れると共に、熱交換用パイプ３１，３３を一体化
するに当たり、熱緩衝帯として機能する波板４５を介在
させて熱交換用パイプ３１，３３をコア４３に組み付け
たため、触媒燃焼に必要な温度を維持しつつ熱媒体Ｗへ
の良好な熱交換が可能となった。

【００２２】又、上述したように本実施形態は、混合気
Ａ／Ｆの流れを遮断するように波板４５が装着されてい
るので、混合気Ａ／Ｆが温度の低い波板４５の表面を流
れて不完全燃焼を起こすこともない。そして、波板４５
の高さを調節したり、これを複数積層することで、様々
な仕様の触媒担体を製造することが可能である。尚、上
記実施形態では、一方向に山部４５ａと谷部４５ｂを交
互に設けたフェライト系ステンレスの波板４５を熱緩衝
帯として利用したが、斯かる波板４５に代え、図３乃至
図７に示すように、様々な形状の凸部５９ａ，６１ａ，
６３ａ，６５ａ，６７ａと凹部５９ｂ，６１ｂ，６３
ｂ，６５ｂ，６７ｂを一方向に交互に設けたフェライト
系ステンレスの薄板５９，６１，６３，６５，６７を用
いて、これらをコア４３のセル４３ａと直交する方向に
凸部５９ａ，６１ａ，６３ａ，６５ａ，６７ａと凹部５
９ｂ，６１ｂ，６３ｂ，６５ｂ，６７ｂを配置してもよ
く、これらによっても、各薄板５９，６１，６３，６
５，６７が熱緩衝帯として機能することとなる。

【００２３】又、図８は請求項１及び請求項３の一実施
形態に用いるステンレス製の棒材を複数配列した断面図
で、上記各実施形態では、波板４５や薄板５９，６１，
６３，６５，６７等の板材を用いてこれらを熱緩衝帯と
したが、本実施形態は、図８に示すように断面矩形状の
ステンレス製の棒材６９をコア４３のセル４３ａと直交
する方向に配置して、これらで熱交換用パイプ３１，３
３を上下から挾持して積層する波板３９と平板４１に一
体的にロー付けするもので、本実施形態によっても、上
記実施形態と同様、所期の目的を達成することが可能で
ある。

【００２４】

【発明の効果】以上述べたように、触媒燃焼式ヒータを
製造するに当たり、各請求項に係る触媒担体を用いれ
ば、触媒担体と熱交換器たる熱交換用パイプを一体的に
接合したので、触媒担体と熱交換器を別置きした従来例
に比し製造コストの削減が図れると共に、熱交換用パイ
プを一体化するに当たり、各請求項に係る発明は、熱緩
衝帯を介在させて熱交換用パイプをコアに組み付けたた
め、熱交換用パイプへの熱伝導でセルの温度が急激に低
下することがなく、この結果、触媒による燃焼に必要な
温度を維持しつつ熱媒体への良好な熱交換が可能となっ
た。

【００２５】而も、熱緩衝帯は混合気の流れを遮断する
ように構成されているので、混合気が温度の低い熱緩衝
帯を流下して不完全燃焼を起こす虞もない。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１及び請求項２の一実施形態に係る触媒
担体を用いた触媒燃焼式ヒータの概略平面図である。

【図２】請求項１及び請求項２の一実施形態に係る触媒
担体の全体斜視図である。

【図３】請求項１及び請求項２の一実施形態に係る触媒
担体に用いる薄板の断面図である。

【図４】請求項１及び請求項２の一実施形態に係る触媒
担体に用いる薄板の断面図である。

【図５】請求項１及び請求項２の一実施形態に係る触媒
担体に用いる薄板の断面図である。

【図６】請求項１及び請求項２の一実施形態に係る触媒
担体に用いる薄板の断面図である。

【図７】請求項１及び請求項２の一実施形態に係る触媒
担体に用いる薄板の断面図である。

【図８】請求項１及び請求項３の一実施形態に係る触媒
担体に用いる棒材の断面図である。

【図９】従来の触媒燃焼式ヒータの断面図である。

【符号の説明】

２５ケーシング３１，３３熱交換用パイプ３５触媒担体３７触媒燃焼式ヒータ３９，４５波板４１平板４３コア４５ａ山部４５ｂ谷部４７，４９熱媒体タンク５９，６１，６３，６５，６７薄板５９ａ，６１ａ，６３ａ，６５ａ，６７ａ凸部５９ｂ，６１ｂ，６３ｂ，６５ｂ，６７ｂ凹部６９棒材

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】薄肉な金属製の波板（３９）と平板（４
１）を交互に積層したコア（４３）内に、燃料と燃焼用
空気の混合気（Ａ／Ｆ）が流下不能な熱緩衝帯を介し
て、熱媒体（Ｗ）が流下する熱交換用パイプ（３１，３
３）を一体的に接合すると共に、波板（３９）と平板
（４１）に触媒を担持させたことを特徴とする触媒燃焼
式ヒータの触媒担体。
【請求項２】熱緩衝帯は、一方向に凸部（４５ａ，５
９ａ，６１ａ，６３ａ，６５ａ，６７ａ）と凹部（４５
ｂ，５９ｂ，６１ｂ，６３ｂ，６５ｂ，６７ｂ）を交互
に設けた金属製薄板（４５，５９，６１，６３，６５，
６７）を、コア（４３）のセル（４３ａ）と直交する方
向に凸部（４５ａ，５９ａ，６１ａ，６３ａ，６５ａ，
６７ａ）と凹部（４５ｂ，５９ｂ，６１ｂ，６３ｂ，６
５ｂ，６７ｂ）を配置してなり、当該金属製薄板（４
５，５９，６１，６３，６５，６７）間に熱交換用パイ
プ（３１，３３）を挾持して、これらを積層する波板
（３９）と平板（４１）に一体的に接合してなることを
特徴とする請求項１記載の触媒燃焼式ヒータの熱交換器
付触媒担体。
【請求項３】熱緩衝帯は、熱交換用パイプ（３１，３
３）を挾持してコア（４３）のセル（４３ａ）と直交す
る方向に配置された複数本の金属製の棒材（６９）から
なり、当該棒材（６９）を介して熱交換用パイプ（３
１，３３）を、積層する波板（３９）と平板（４１）に
一体的に接合してなることを特徴とする請求項１記載の
触媒燃焼式ヒータの触媒担体。