JP2001235115A - 燃焼装置 - Google Patents
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- JP2001235115A JP2001235115A JP2000044322A JP2000044322A JP2001235115A JP 2001235115 A JP2001235115 A JP 2001235115A JP 2000044322 A JP2000044322 A JP 2000044322A JP 2000044322 A JP2000044322 A JP 2000044322A JP 2001235115 A JP2001235115 A JP 2001235115A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 気化燃料が予混合室14の内側から供給され
るように設けられていると、内側と外側とで気化燃料の
供給ムラが生じ、下流の触媒燃焼部6で適切な触媒反応
が得られなくなる不具合を招く。 【解決手段】 触媒燃焼装置は、予混合室14の上流の
ほぼ全域に拡大チャンバ容器101を備えるものであ
り、その内部空間Aには気化器7で気化した気化燃料が
供給される。拡大チャンバ容器101における触媒燃焼
部6の対向面には、多数の噴孔102が形成されてお
り、その孔径は蒸発筒30に近い内側が小さく、外側が
大きく設けられている。内部空間Aに供給された気化燃
料は、多数の噴孔102から予混合室14の全域へ放出
され、1次空気と混ざって濃度分布が均一な混合気とな
る。この結果、触媒燃焼部6へ均一な混合比の混合気を
供給でき、触媒燃焼部6の全域において適切な触媒反応
が得られる。
るように設けられていると、内側と外側とで気化燃料の
供給ムラが生じ、下流の触媒燃焼部6で適切な触媒反応
が得られなくなる不具合を招く。 【解決手段】 触媒燃焼装置は、予混合室14の上流の
ほぼ全域に拡大チャンバ容器101を備えるものであ
り、その内部空間Aには気化器7で気化した気化燃料が
供給される。拡大チャンバ容器101における触媒燃焼
部6の対向面には、多数の噴孔102が形成されてお
り、その孔径は蒸発筒30に近い内側が小さく、外側が
大きく設けられている。内部空間Aに供給された気化燃
料は、多数の噴孔102から予混合室14の全域へ放出
され、1次空気と混ざって濃度分布が均一な混合気とな
る。この結果、触媒燃焼部6へ均一な混合比の混合気を
供給でき、触媒燃焼部6の全域において適切な触媒反応
が得られる。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、液体燃料を気化さ
せ、その気化燃料を燃焼する燃焼装置に関するものであ
る。
せ、その気化燃料を燃焼する燃焼装置に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】液体燃料を気化器で気化させ、その気化
燃料と空気とを予混合室で混合し、その混合気を燃焼部
で燃焼させる燃焼装置が知られている。
燃料と空気とを予混合室で混合し、その混合気を燃焼部
で燃焼させる燃焼装置が知られている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】気化器で気化された気
化燃料は、気化燃料噴出孔から予混合室に供給されるよ
うに設けられている。このため、気化燃料噴出孔に近い
側の燃焼部へは気化燃料が多く供給され、逆に気化燃料
噴出孔から離れた側の燃焼部へは気化燃料の供給が少な
くなってしまう。つまり、予混合室内に混合比の濃度ム
ラが生じて、燃焼部へ均一な混合比の混合気を供給でき
なくなってしまう。本発明の目的は、上記の不具合を無
くすために、予混合室の全域へ気化燃料を供給できる燃
焼装置の提供にある。
化燃料は、気化燃料噴出孔から予混合室に供給されるよ
うに設けられている。このため、気化燃料噴出孔に近い
側の燃焼部へは気化燃料が多く供給され、逆に気化燃料
噴出孔から離れた側の燃焼部へは気化燃料の供給が少な
くなってしまう。つまり、予混合室内に混合比の濃度ム
ラが生じて、燃焼部へ均一な混合比の混合気を供給でき
なくなってしまう。本発明の目的は、上記の不具合を無
くすために、予混合室の全域へ気化燃料を供給できる燃
焼装置の提供にある。
【0004】
【課題を解決するための手段】〔請求項1、2の手段〕
請求項1、2に記載の発明では、気化燃料案内手段によ
って予混合室の上流へ気化器で気化した気化燃料を案内
し、燃焼部に対向する予混合室の全域へ気化燃料を放出
するように設けられている。このように、燃焼部に対向
する予混合室の全域に気化燃料が供給されるため、その
下流側の燃焼部へ均一な混合比の混合気が供給される。
請求項1、2に記載の発明では、気化燃料案内手段によ
って予混合室の上流へ気化器で気化した気化燃料を案内
し、燃焼部に対向する予混合室の全域へ気化燃料を放出
するように設けられている。このように、燃焼部に対向
する予混合室の全域に気化燃料が供給されるため、その
下流側の燃焼部へ均一な混合比の混合気が供給される。
【0005】〔請求項2の手段〕拡大チャンバ容器の燃
焼部の対向面に設けられた多数の噴孔の孔径は、拡大チ
ャンバ容器内における圧力の高い側が小さく、逆に圧力
の低い側が大きく設けられ、その孔径比は拡大チャンバ
容器内における圧力勾配に応じて設けられている。これ
により、拡大チャンバ容器の内圧の影響を受けることな
く、圧力の高い側の噴孔からも、圧力の低い側の噴孔か
らも、ほぼ同量の気化燃料を噴出できるため、予混合室
内における混合気の濃度ムラを極力抑えることができ
る。
焼部の対向面に設けられた多数の噴孔の孔径は、拡大チ
ャンバ容器内における圧力の高い側が小さく、逆に圧力
の低い側が大きく設けられ、その孔径比は拡大チャンバ
容器内における圧力勾配に応じて設けられている。これ
により、拡大チャンバ容器の内圧の影響を受けることな
く、圧力の高い側の噴孔からも、圧力の低い側の噴孔か
らも、ほぼ同量の気化燃料を噴出できるため、予混合室
内における混合気の濃度ムラを極力抑えることができ
る。
【0006】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態を、構
成、作動、効果の順に説明する。 〔実施形態の構成〕図1〜図4は第1実施形態を示すも
ので、まず、図2を参照して触媒燃焼を行う燃焼装置を
搭載した温水加熱装置を説明する。なお、実施形態中に
示す上側は図2における上側を示し、下側は図2におけ
る下側を示すものとする。
成、作動、効果の順に説明する。 〔実施形態の構成〕図1〜図4は第1実施形態を示すも
ので、まず、図2を参照して触媒燃焼を行う燃焼装置を
搭載した温水加熱装置を説明する。なお、実施形態中に
示す上側は図2における上側を示し、下側は図2におけ
る下側を示すものとする。
【0007】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。
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。
【0008】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次空気吹出口8が複
数形成されている。
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次空気吹出口8が複
数形成されている。
【0009】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)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。
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)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。
【0010】なお、内側空気供給通路13における2次
空気吹出口8より上側の1次空気供給通路15が、予混
合室14へ1次空気を導く1次空気供給手段(空気供給
手段に相当する)であり、1次空気供給通路15から予
混合室14に供給される空気量は、触媒燃焼部6で低温
燃焼を行わせるために、燃料供給過剰となる空燃比(理
論空燃比よりも低空燃比)となるように調節されてい
る。
空気吹出口8より上側の1次空気供給通路15が、予混
合室14へ1次空気を導く1次空気供給手段(空気供給
手段に相当する)であり、1次空気供給通路15から予
混合室14に供給される空気量は、触媒燃焼部6で低温
燃焼を行わせるために、燃料供給過剰となる空燃比(理
論空燃比よりも低空燃比)となるように調節されてい
る。
【0011】一方、2次空気吹出口8は、触媒燃焼部6
の下流側の燃焼室16に未燃焼燃料を完全燃焼させるの
に必要な2次空気を供給する手段であり、2次空気吹出
口8から燃焼筒1内に供給される空気量は、燃焼室16
内の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次空気吹出口8から燃焼筒1内に供給され
る2次空気との割合は、例えば約1:2に設定されてい
る。
の下流側の燃焼室16に未燃焼燃料を完全燃焼させるの
に必要な2次空気を供給する手段であり、2次空気吹出
口8から燃焼筒1内に供給される空気量は、燃焼室16
内の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次空気吹出口8から燃焼筒1内に供給され
る2次空気との割合は、例えば約1:2に設定されてい
る。
【0012】排気筒2は、燃焼筒1の下側が閉塞した円
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、外面には温水通路
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の上側端部には、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。
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、外面には温水通路
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の上側端部には、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。
【0013】温水筒3は、排気筒2同様、燃焼筒1の下
側が閉塞した円筒体であり、排気筒2の排気筒排気穴1
9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が形成されており、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。
側が閉塞した円筒体であり、排気筒2の排気筒排気穴1
9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が形成されており、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。
【0014】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。
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。
【0015】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2
3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
る蒸発用ヒータ31とを備える。なお、中心電極管29
の中心には、液体燃料を通す流路29aが形成されてい
る。
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2
3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
る蒸発用ヒータ31とを備える。なお、中心電極管29
の中心には、液体燃料を通す流路29aが形成されてい
る。
【0016】蒸発筒30の下側は、燃焼筒1内に臨む閉
端面30aであり、燃焼筒1内における燃焼熱を気化器
7内に伝えるように設けられている。なお、閉端面30
aの内部には、流路29aを介して供給された液体燃料
を毛細管現象や重力によって蒸発筒30の底全域に拡散
させるための底用燃料吸収体(図示しない)が配置され
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蒸発用ヒータ31が触媒燃焼部6と
ともに通電される。
端面30aであり、燃焼筒1内における燃焼熱を気化器
7内に伝えるように設けられている。なお、閉端面30
aの内部には、流路29aを介して供給された液体燃料
を毛細管現象や重力によって蒸発筒30の底全域に拡散
させるための底用燃料吸収体(図示しない)が配置され
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蒸発用ヒータ31が触媒燃焼部6と
ともに通電される。
【0017】ここで、予混合室14の最も上流側である
上側(端板23側)には、図1(a)に示すように、気
化燃料案内手段100が設けられている。この気化燃料
案内手段100は、触媒燃焼部6に対向する予混合室1
4の上流へ気化器7で気化した気化燃料を案内し、予混
合室14の全域へ気化燃料を放出するものである。この
気化燃料案内手段100は、触媒燃焼部6に対向する予
混合室14の上流のほぼ全域に配置された拡大チャンバ
容器101を備える。この実施形態に示す拡大チャンバ
容器101は、蒸発筒30と一体に設けられたものであ
り、絶縁を確保するために、端板23との間に円盤状に
設けられた絶縁材28bが介在してある。なお、この実
施形態では、拡大チャンバ容器101を蒸発筒30と一
体に設けた例を示したが、拡大チャンバ容器101を蒸
発筒30とは別体に設けて蒸発筒30の周囲に配置して
も良い。
上側(端板23側)には、図1(a)に示すように、気
化燃料案内手段100が設けられている。この気化燃料
案内手段100は、触媒燃焼部6に対向する予混合室1
4の上流へ気化器7で気化した気化燃料を案内し、予混
合室14の全域へ気化燃料を放出するものである。この
気化燃料案内手段100は、触媒燃焼部6に対向する予
混合室14の上流のほぼ全域に配置された拡大チャンバ
容器101を備える。この実施形態に示す拡大チャンバ
容器101は、蒸発筒30と一体に設けられたものであ
り、絶縁を確保するために、端板23との間に円盤状に
設けられた絶縁材28bが介在してある。なお、この実
施形態では、拡大チャンバ容器101を蒸発筒30と一
体に設けた例を示したが、拡大チャンバ容器101を蒸
発筒30とは別体に設けて蒸発筒30の周囲に配置して
も良い。
【0018】拡大チャンバ容器101の内部空間Aに
は、気化器7で気化した気化燃料が供給されるものであ
り、拡大チャンバ容器101における触媒燃焼部6の対
向面には、内部空間A内に供給された気化燃料を予混合
室14の上流の全域へ放出するための多数の噴孔102
が形成されている。拡大チャンバ容器101に形成され
た各噴孔102の孔径は、拡大チャンバ容器101内に
おける圧力の高い側(蒸発筒30に近い内側)が小さ
く、圧力の低い側(蒸発筒30から遠い外側)が大きく
設けられたものであり、その孔径比は拡大チャンバ容器
101内における圧力勾配に応じて設けられたものであ
る。つまり、蒸発筒30に近い内側の孔径が小さく、外
側に向かうほど孔径が大きく設けられたものである。
は、気化器7で気化した気化燃料が供給されるものであ
り、拡大チャンバ容器101における触媒燃焼部6の対
向面には、内部空間A内に供給された気化燃料を予混合
室14の上流の全域へ放出するための多数の噴孔102
が形成されている。拡大チャンバ容器101に形成され
た各噴孔102の孔径は、拡大チャンバ容器101内に
おける圧力の高い側(蒸発筒30に近い内側)が小さ
く、圧力の低い側(蒸発筒30から遠い外側)が大きく
設けられたものであり、その孔径比は拡大チャンバ容器
101内における圧力勾配に応じて設けられたものであ
る。つまり、蒸発筒30に近い内側の孔径が小さく、外
側に向かうほど孔径が大きく設けられたものである。
【0019】中心電極管29の流路29a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。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に貫通
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。
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。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に貫通
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。
【0020】蒸発用ヒータ31は、多数の貫流孔31a
を備える略ハニカム状に設けられたものであり、図1
(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
(例えば厚さ50μm)と波板38b(例えば厚さ50
μm)とを溶接にて接合した帯状発熱体の表面に、アル
ミナ等の薄い絶縁層を設け、これの一端側を中心電極管
29に溶接し、全体をこの中心電極管29の周囲に巻き
付けたものである。なお、帯状発熱体の他端側は蒸発筒
30に溶接にて接続されている。ここで、蒸発用ヒータ
31を構成する帯状発熱体に、毛細管現象によって帯状
発熱体の全域へ液体燃料を拡散させる帯状燃料吸収体
(図示しない)を重ね巻き、蒸発筒30の底部に供給さ
れた液体燃料を蒸発用ヒータ31の全域に拡散するよう
に設けても良い。
を備える略ハニカム状に設けられたものであり、図1
(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
(例えば厚さ50μm)と波板38b(例えば厚さ50
μm)とを溶接にて接合した帯状発熱体の表面に、アル
ミナ等の薄い絶縁層を設け、これの一端側を中心電極管
29に溶接し、全体をこの中心電極管29の周囲に巻き
付けたものである。なお、帯状発熱体の他端側は蒸発筒
30に溶接にて接続されている。ここで、蒸発用ヒータ
31を構成する帯状発熱体に、毛細管現象によって帯状
発熱体の全域へ液体燃料を拡散させる帯状燃料吸収体
(図示しない)を重ね巻き、蒸発筒30の底部に供給さ
れた液体燃料を蒸発用ヒータ31の全域に拡散するよう
に設けても良い。
【0021】蒸発筒30の周囲には、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6a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。なお、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。
置されている。この触媒燃焼部6は多数の貫流孔6a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。なお、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。
【0022】具体的な触媒燃焼部6の構成は、上記の蒸
発用ヒータ31と同様、図1(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とを溶接にて
接合した帯状発熱体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の周囲に巻き付けたものである。なお、
帯状発熱体の隣り合う間は溶接されておらず、絶縁が保
たれている。この触媒燃焼部6を構成する複数の帯状発
熱体の一端側は蒸発筒30に溶接にて接続され、他端側
は外側電極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、蒸発用ヒータ3
1とともに通電されて発熱するように設けられている。
発用ヒータ31と同様、図1(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とを溶接にて
接合した帯状発熱体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の周囲に巻き付けたものである。なお、
帯状発熱体の隣り合う間は溶接されておらず、絶縁が保
たれている。この触媒燃焼部6を構成する複数の帯状発
熱体の一端側は蒸発筒30に溶接にて接続され、他端側
は外側電極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、蒸発用ヒータ3
1とともに通電されて発熱するように設けられている。
【0023】蒸発用ヒータ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3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。
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3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。
【0024】〔実施形態の作動〕実施形態の作動を図4
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、蒸発用ヒータ31および触媒燃焼部6を通電
する。
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、蒸発用ヒータ31および触媒燃焼部6を通電
する。
【0025】燃料ポンプ34が作動することにより、中
心電極管29から蒸発筒30の底へ液体燃料が供給さ
れ、図示しない底用燃料吸収体によって拡散した液体燃
料が蒸発用ヒータ31によって加熱されて蒸発する。蒸
発筒30内で蒸発した気化燃料は、蒸発筒30の内部と
連通する拡大チャンバ容器101の内部空間Aへ供給さ
れて、触媒燃焼部6に対向する予混合室14の上流のほ
ぼ全域に広がる。内部空間A内に供給された気化燃料
は、拡大チャンバ容器101における触媒燃焼部6の対
向面に形成された多数の噴孔102から予混合室14の
ほぼ全域へ放出される。ここで、各噴孔102の孔径
は、内部空間A内における圧力勾配に応じて、蒸発筒3
0に近い内側が小さく、蒸発筒30から遠い外側が大き
く設けられており、内側の噴孔102からも、外側の噴
孔102からも、ほぼ同量の気化燃料が噴出される。こ
のため、拡大チャンバ容器101から予混合室14の全
域へ均等の気化燃料を放出できる。
心電極管29から蒸発筒30の底へ液体燃料が供給さ
れ、図示しない底用燃料吸収体によって拡散した液体燃
料が蒸発用ヒータ31によって加熱されて蒸発する。蒸
発筒30内で蒸発した気化燃料は、蒸発筒30の内部と
連通する拡大チャンバ容器101の内部空間Aへ供給さ
れて、触媒燃焼部6に対向する予混合室14の上流のほ
ぼ全域に広がる。内部空間A内に供給された気化燃料
は、拡大チャンバ容器101における触媒燃焼部6の対
向面に形成された多数の噴孔102から予混合室14の
ほぼ全域へ放出される。ここで、各噴孔102の孔径
は、内部空間A内における圧力勾配に応じて、蒸発筒3
0に近い内側が小さく、蒸発筒30から遠い外側が大き
く設けられており、内側の噴孔102からも、外側の噴
孔102からも、ほぼ同量の気化燃料が噴出される。こ
のため、拡大チャンバ容器101から予混合室14の全
域へ均等の気化燃料を放出できる。
【0026】一方、予混合室14には、エアポンプ24
の作動によって1次空気が供給されており、拡大チャン
バ容器101の各噴孔102から放出された気化燃料と
混ざって濃度が均一な混合気が予混合室14の全域に形
成される。これによって、予混合室14内に混合比の濃
度ムラが生じず、触媒燃焼部6へ均一な混合比の混合気
を供給できる。
の作動によって1次空気が供給されており、拡大チャン
バ容器101の各噴孔102から放出された気化燃料と
混ざって濃度が均一な混合気が予混合室14の全域に形
成される。これによって、予混合室14内に混合比の濃
度ムラが生じず、触媒燃焼部6へ均一な混合比の混合気
を供給できる。
【0027】予混合室14に気化燃料が供給される頃に
は、触媒燃焼部6も通電によって発熱して触媒が活性化
しており、予混合室14から供給された混合気は貫流孔
6aを通過する際に触媒の作用にて低温で触媒燃焼す
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次空気吹出口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が低減される。
は、触媒燃焼部6も通電によって発熱して触媒が活性化
しており、予混合室14から供給された混合気は貫流孔
6aを通過する際に触媒の作用にて低温で触媒燃焼す
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次空気吹出口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が低減される。
【0028】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 )、蒸
発用ヒータ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、蒸発用ヒータ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。
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 )、蒸
発用ヒータ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、蒸発用ヒータ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。
【0029】蒸発用ヒータ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
達によって蒸発用ヒータ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
供給した液体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。
電を停止するころまでに、燃焼によって発生した熱の伝
達によって蒸発用ヒータ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
供給した液体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。
【0030】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
る部分酸化反応によって活性化ガスに変性する。
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
る部分酸化反応によって活性化ガスに変性する。
【0031】触媒燃焼部6を通過した活性化ガスには、
2次空気吹出口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1
7.5〜29.2(空気過剰率1.2≦2)に設けられ
ており、2次空気吹出口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。
2次空気吹出口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1
7.5〜29.2(空気過剰率1.2≦2)に設けられ
ており、2次空気吹出口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。
【0032】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2
1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。
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2
1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。
【0033】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、燃料の供給が停止され
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。
ンプ34がただちに停止され、燃料の供給が停止され
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。
【0034】〔実施形態の効果〕まず、気化燃料案内手
段100を搭載しない場合の不具合を説明する。気化燃
料案内手段100を搭載しない場合、蒸発筒30に近い
側の予混合室14へは気化燃料が多く供給され、逆に蒸
発筒30から離れた側の予混合室14へは気化燃料の供
給が少なくなってしまう。すると、予混合室14内に混
合比の濃度ムラが生じて、その下流の触媒燃焼部6に、
過濃から希薄の混合比の混合気が供給される。すると、
触媒燃焼部6での触媒反応が適切に発生せず、過熱限界
を越えたり、反応停止限界を越えるなど、適切な触媒燃
焼反応温度が維持できない不具合が発生する。さらに、
触媒燃焼部6での触媒反応が適切に維持されないと、後
流の2次燃焼に影響がおよび、燃焼効率の低下が発生し
たり、排気エミッションが悪化するなどの不具合が発生
する。
段100を搭載しない場合の不具合を説明する。気化燃
料案内手段100を搭載しない場合、蒸発筒30に近い
側の予混合室14へは気化燃料が多く供給され、逆に蒸
発筒30から離れた側の予混合室14へは気化燃料の供
給が少なくなってしまう。すると、予混合室14内に混
合比の濃度ムラが生じて、その下流の触媒燃焼部6に、
過濃から希薄の混合比の混合気が供給される。すると、
触媒燃焼部6での触媒反応が適切に発生せず、過熱限界
を越えたり、反応停止限界を越えるなど、適切な触媒燃
焼反応温度が維持できない不具合が発生する。さらに、
触媒燃焼部6での触媒反応が適切に維持されないと、後
流の2次燃焼に影響がおよび、燃焼効率の低下が発生し
たり、排気エミッションが悪化するなどの不具合が発生
する。
【0035】しかし、この実施形態では、触媒燃焼装置
に気化燃料案内手段100を搭載したことにより、蒸発
筒30内で蒸発した気化燃料は、拡大チャンバ容器10
1の内部空間Aを介して予混合室14の上流のほぼ全域
に広がって多数の噴孔102から予混合室14のほぼ全
域へ放出される。これによって、予混合室14内に混合
比の濃度ムラが生じず、触媒燃焼部6へ均一な混合比の
混合気を供給できる。この結果、触媒燃焼部6の全域に
おいて触媒反応が適切に維持されることになり、触媒燃
焼部6の過熱が防止されるとともに、触媒反応不足によ
る燃料のガス化不全が防止される。さらに、触媒燃焼部
6の全域において触媒反応が適切に維持されることによ
り、後流の2次燃焼が適切に行われ、燃焼効率の低下
や、排気エミッションの悪化を防止できる。
に気化燃料案内手段100を搭載したことにより、蒸発
筒30内で蒸発した気化燃料は、拡大チャンバ容器10
1の内部空間Aを介して予混合室14の上流のほぼ全域
に広がって多数の噴孔102から予混合室14のほぼ全
域へ放出される。これによって、予混合室14内に混合
比の濃度ムラが生じず、触媒燃焼部6へ均一な混合比の
混合気を供給できる。この結果、触媒燃焼部6の全域に
おいて触媒反応が適切に維持されることになり、触媒燃
焼部6の過熱が防止されるとともに、触媒反応不足によ
る燃料のガス化不全が防止される。さらに、触媒燃焼部
6の全域において触媒反応が適切に維持されることによ
り、後流の2次燃焼が適切に行われ、燃焼効率の低下
や、排気エミッションの悪化を防止できる。
【0036】また、拡大チャンバ容器101の下面に形
成された多数の噴孔102の孔径は、内部空間A内にお
ける圧力勾配に応じて、蒸発筒30に近い内側が小さ
く、蒸発筒30から遠い外側が大きく設けられているた
め、内側の噴孔102からも、外側の噴孔102から
も、ほぼ同量の気化燃料が噴出できる。つまり、拡大チ
ャンバ容器101の内圧の影響を受けることなく各噴孔
102から予混合室14の全域へほぼ同量の気化燃料を
供給できる。この結果、予混合室14内での混合比の濃
度ムラを極力抑えることができる。
成された多数の噴孔102の孔径は、内部空間A内にお
ける圧力勾配に応じて、蒸発筒30に近い内側が小さ
く、蒸発筒30から遠い外側が大きく設けられているた
め、内側の噴孔102からも、外側の噴孔102から
も、ほぼ同量の気化燃料が噴出できる。つまり、拡大チ
ャンバ容器101の内圧の影響を受けることなく各噴孔
102から予混合室14の全域へほぼ同量の気化燃料を
供給できる。この結果、予混合室14内での混合比の濃
度ムラを極力抑えることができる。
【0037】〔他の実施形態〕上記の実施形態では、多
数の噴孔102から気化燃料を予混合室14内に供給す
る例を示したが、噴孔102に代わってスリットによっ
て気化燃料を予混合室14内に供給するように設けても
良い。なお、スリットを採用する場合は、スリットの開
き幅を蒸発筒30に近い内側を狭く、逆に蒸発筒30か
ら遠い外側を広く設けることが好ましい。
数の噴孔102から気化燃料を予混合室14内に供給す
る例を示したが、噴孔102に代わってスリットによっ
て気化燃料を予混合室14内に供給するように設けても
良い。なお、スリットを採用する場合は、スリットの開
き幅を蒸発筒30に近い内側を狭く、逆に蒸発筒30か
ら遠い外側を広く設けることが好ましい。
【図1】触媒燃焼装置の要部断面図および巻回された帯
状発熱体の要部拡大図である。
状発熱体の要部拡大図である。
【図2】温水加熱装置の概略断面図である。
【図3】制御装置の概略図である。
【図4】作動説明用のタイムチャートである。
6 触媒燃焼部(燃焼部) 7 気化器 14 予混合室 15 1次空気供給通路(空気供給手段) 100 気化燃料案内手段 101 拡大チャンバ容器 102 噴孔
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 近藤 靖男 愛知県刈谷市昭和町1丁目1番地 株式会 社デンソー内 Fターム(参考) 3K052 AA10 AB03 AC03 EA08 EB07 FA01 FA05 FA08
Claims (2)
- 【請求項1】燃料の燃焼を行う燃焼部と、 この燃焼部の上流の予混合室へ液体燃料を気化させて供
給する気化器と、 前記予混合室へ前記燃焼部で燃焼される空気を供給する
空気供給手段と、 前記予混合室の上流へ前記気化器で気化した気化燃料を
案内し、前記燃焼部に対向する前記予混合室の全域へ気
化燃料を放出する気化燃料案内手段と、を備えた燃焼装
置。 - 【請求項2】請求項1の燃焼装置において、 前記気化燃料案内手段は、前記予混合室の上流に配置さ
れ、前記気化器で気化した気化燃料が供給される拡大チ
ャンバ容器を備え、この拡大チャンバ容器における前記
燃焼部の対向面に設けられた多数の噴孔から気化燃料を
放出するものであり、 前記噴孔の孔径は、前記拡大チャンバ容器内における圧
力の高い側が小さく、圧力の低い側が大きく設けられ、
その孔径比は前記拡大チャンバ容器内における圧力勾配
に応じて設けられたことを特徴とする燃焼装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000044322A JP2001235115A (ja) | 2000-02-22 | 2000-02-22 | 燃焼装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000044322A JP2001235115A (ja) | 2000-02-22 | 2000-02-22 | 燃焼装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2001235115A true JP2001235115A (ja) | 2001-08-31 |
Family
ID=18567096
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2000044322A Pending JP2001235115A (ja) | 2000-02-22 | 2000-02-22 | 燃焼装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2001235115A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008527300A (ja) * | 2005-01-14 | 2008-07-24 | ベバスト・アクチィエンゲゼルシャフト | 燃料と酸化剤の均一な混合物を提供するための装置および方法 |
JP2014132215A (ja) * | 2013-01-02 | 2014-07-17 | Eberspaecher Climate Control Systems Gmbh & Co Kg | 触媒燃焼器、特に車両ヒータ用の触媒燃焼器 |
-
2000
- 2000-02-22 JP JP2000044322A patent/JP2001235115A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008527300A (ja) * | 2005-01-14 | 2008-07-24 | ベバスト・アクチィエンゲゼルシャフト | 燃料と酸化剤の均一な混合物を提供するための装置および方法 |
JP2014132215A (ja) * | 2013-01-02 | 2014-07-17 | Eberspaecher Climate Control Systems Gmbh & Co Kg | 触媒燃焼器、特に車両ヒータ用の触媒燃焼器 |
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