JP2515507Y2

JP2515507Y2 - 触媒燃焼装置

Info

Publication number: JP2515507Y2
Application number: JP1990041796U
Authority: JP
Inventors: 安昭坂根
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1990-04-19
Filing date: 1990-04-19
Publication date: 1996-10-30
Anticipated expiration: 2005-04-19
Also published as: JPH043246U

Description

【考案の詳細な説明】〈産業上の利用分野〉本考案は遠赤外線放射効率に優れた酸化触媒を応用
し、暖房、乾燥等に用いられる触媒燃焼装置に関する。

〈従来の技術〉気体燃料及び気化された液体燃料を空気と混合させた
後に触媒層に送って触媒と接触させ、その表面上で無炎
燃焼させる触媒燃焼装置は、窒素酸化物の放出がなく、
触媒層から放射される遠赤外線の効果でマイルドな輻射
暖房を実現する等の優れた特徴を有しているため、従来
より種々提案され、一部は実用化されている。

しかしながら、このような触媒燃焼装置は、いずれも
予混合ガスを触媒層へ送って触媒燃焼を開始する前に、
予め触媒層全体を加熱してその温度を燃料が酸化反応し
得る温度（着火温度）以上に保つ必要がある。この触媒
層の予熱に長時間を要するとユーザーに不快感を招くた
め、触媒層の予熱時間を極力短くする予熱方法が重要な
問題となっている。

従来より、触媒層の予熱方法としてブンゼンバーナを
用いた炎燃焼予熱方法がある。これは、触媒層の上流側
に配設したブンゼンバーナ上で触媒層の予熱時のみ予混
合ガスに点火して炎燃焼を行い、この時の燃焼熱によっ
て下流に位置する触媒層を加熱し、十分に着火温度以上
まで加熱された時点でブンゼンバーナ上の火炎を消し、
予混合ガスを触媒層へ送って触媒燃焼を開始するもので
ある。

また一方、触媒層の上流側直前にある距離を隔てて触
媒層予熱のための金属抵抗線ヒータを配設し、送風を行
いながら前記ヒータに通電して触媒層を予熱する方法も
提案されている。

〈考案が解決しようとする課題〉しかしながら、上記した従来構成の触媒層予熱方法に
おいては、下記のような欠点があった。

すなわち、炎燃焼予熱方法及び金属抵抗線ヒータによ
る予熱方式の場合には、触媒層予熱時の伝熱形態は主に
空気を伝熱媒体とする対流伝熱であるため、予熱に費や
す熱量に対して触媒層の予熱に供せずに対流によって触
媒層の外へ放出される熱量が多く、熱損失が大きい。従
って、触媒予熱時間は比較的長くかかる。またこれらの
場合、予熱開始直後の触媒層温度が低い時期に伝熱媒体
である予熱用空気が触媒層内部を通過するとき、運転停
止中に触媒層表面で吸着した室内等の種々の臭気成分が
予熱用空気とともに触媒層から放出され、不快臭を発す
る。

本考案は上記事情に鑑みて創案されたもので、触媒層
の予熱時間を短くした触媒燃焼装置を提供することを目
的としている。

〈課題を解決するための手段〉本考案に係る触媒燃焼装置は、気体燃料又は気化した
液体燃料を燃焼用空気と混合させて予混合ガスとし、触
媒層に送って無炎燃焼させる触媒燃焼装置であって、通
気性を有する触媒層と抵抗発熱性無機材とを互いに層状
に配し接着して形成された複合化触媒層と、前記抵抗発
熱性無機材に通電し前記複合化触媒層の温度が所定値に
達すると前記の通電を停止するとともに、予混合ガスを
前記複合化触媒層に送って触媒燃焼を開始せしめる制御
部とを具備したことを特徴としている。

〈作用〉制御部を介して抵抗発熱性無機材に通電すると、抵抗
発熱性無機材が発熱し、伝導伝熱によって複合化触媒層
が加熱される。制御部は、複合化触媒層の温度が所定値
に達すると、前記通電を停止せしめ、送油ポンプ及びフ
ァンに通電して予混合ガスを複合化触媒層に送り、触媒
燃焼を開始する。

〈実施例〉以下、図面を参照して本考案に係る一実施例を説明す
る。

第１図（Ａ）は触媒燃焼装置の一部切欠正面図、第１
図（Ｂ）は同側面視縦断面図、第２図は複合化触媒層の
構成を示し、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は側面断面図、第
３図は第２図と異なる実施例を示し、（Ａ）は正面図、
（Ｂ）は側面断面図である。

本考案に係る触媒燃焼装置は、第１図に示すように、
本体１の内部には箱型の予混合ガス供給室２が組み込ま
れている。予混合ガス供給室２の前面側には、遠赤外線
放射効率に優れた複合化触媒層３が配設されている。こ
の複合化触媒層３は、通気性を有する触媒層3Aと抵抗発
熱性無機材3Bとを互いに層状に配し接着して形成されて
いる。そして、これらは耐熱性無機接着剤によって例え
ば第２図に示す層状にまたは第３図に示すサンドイッチ
状に接着されている。触媒層3Aはコージェライトなどか
らなる耐熱性無機材料をハニカム状あるいは連続発泡体
構造等の通気性に優れた構造に成形したものを担体とし
て用い、この表面に白金族金属触媒を担持させている。
抵抗発熱性無機材3Bは、導電性に優れた炭化珪素等を主
成分とする板状のものである。複合化触媒層３は方形状
に成形されており、その両端には抵抗発熱性無機材端部
に接触して通電するとともに、触媒層3Aと抵抗発熱性無
機材3Bの接着を頑丈に固定保持するための固定金具兼電
極端子４が取付けられ、さらに複合化触媒層３の周囲に
はセラミックファイバー等の断熱材からなる枠状の触媒
支持体５が装着され、予混合ガス供給室２へ絶縁保持さ
れている。電極４は制御部15とリード線で接続されてい
る。また、複合化触媒層３の前方側には、触媒面を保護
するとともに安全を確保するための熱透過窓６が配設さ
れている。

予混合ガス供給室２の底部に形成されたディフューザ
ー室７の入り口には、送風ダクト10が連通されており、
この送風ダクト10の他端はファン12に接続されている。
送風ダクト10の途中には、気化器13により気化された灯
油を送風ダクト10内に噴出し、燃焼用空気と混合させる
ための燃料噴出口11が設けられており、さらにその下流
部のディフューザー室７入り口付近には邪魔板８が、ま
た、ディフューザー室７の出口付近には整流のための金
属メッシュ９が配設されている。

複合化触媒層３と熱透過窓６の間に形成された燃焼ガ
ス流路の上部には、燃焼ガスの排気口17が、また、燃焼
ガス流路の底部には燃焼ガスを希釈及び冷却するための
空気を供給する冷却用空気孔18が、さらに、本体１前面
の熱透過窓６下部には燃焼用空気及び前記冷却用空気を
本体内に取り入れるための吸気口16がそれぞれ開口して
いる。

複合化触媒層３の背面近傍位置には、複合化触媒層３
の背面から放射される輻射熱を感知するための温度感知
素子14が予混合ガス供給室２の背面から挿入されてい
る。この温度感知素子14の端子部は制御部15に接続され
ている。制御部15は、温度感知素子14の出力に基づいて
複合化触媒層３の表面温度を検知する他、前記抵抗発熱
性無機材3B、ファン12、気化器13及び図外の送油ポンプ
等に対する自動制御を行うようになっている。

上記構成を有する触媒燃焼装置の動作は、予混合ガス
を触媒層内で無炎燃焼させる定常燃焼動作と、この定常
燃焼動作に先立って触媒層を着火温度以上に加熱する予
熱動作とから構成される。

予熱動作においては、まず、複合化触媒層３の両端の
電極端子４に通電を行うと同時に気化器13内部に埋設さ
れた気化ヒータに通電を行い、気化器の灯油気化部の温
度を約300℃に加熱・保持する。通電により抵抗発熱性
無機材3Bが発熱する。そして抵抗発熱性無機材3Bからの
伝導伝熱によって触媒層３の加熱が進行し、温度感知素
子14の出力に基づいて、温度が所定値とする着火温度
（例えば300℃）に達したことを制御部15が判断した
ら、複合化触媒層３への通電を停止し、同時にファン12
により弱送風を開始するとともに送油ポンプを作動させ
る。すなわち、予熱動作を完了し、定常燃焼動作へと移
行する。

送油ポンプによって灯油は図示矢印に示すように、気
化器13へ送出され、この気化器13内で約300℃に加熱・
保持され、気化器を通過する間に灯油は気化し、燃料噴
出口11より送風ダクト10の中へ噴霧される。噴霧された
気化灯油は、ファン12により圧送される燃焼用空気と混
合されて予混合ガスとなる。

送風ダクト10からディフューザー室７を通過して行く
間に予混合ガスは、邪魔板８及び金属メッシュ９の作用
によりほぼ均一な流速に整流され、さらにディフューザ
ー室７上部の予混合ガス供給室２から複合化触媒層３へ
と供給される。この時、複合化触媒層３は、予熱動作に
よりその温度を均一に着火温度（例えば300℃）以上に
予熱されており、また予混合ガスが完全燃焼するのに十
分な空間速度を与える寸法に設計されている。そのた
め、CO、HC等の臭気ガスを排出することなく、着火→昇
温→定常燃焼へと移行する。

定常燃焼時には、灯油の送出量及びファン12の送風量
を制御し、常に予混合ガスの理論空気量に対する燃焼用
供給空気量の体積比（すなわち、空気比）を２〜５程度
とし、かつ複合化触媒層３の背面側温度を500〜800℃の
間で制御する。これによって、予混合ガスの逆火及び不
完全燃焼を防止しつつ燃焼量を増減させることができ
る。万一、何らかの系内異常により予混合ガスの前記空
気比が設定範囲より外れたり、触媒劣化等で逆火や不完
全燃焼が生じた場合は、温度感知素子14の出力に基づい
て制御部15が異常燃焼を判断するので、速やかに燃焼が
停止され、CO、HC等の有害ガスの排出は防止される。完
全燃焼した排気ガスは、複合化触媒層３を通過した後、
冷却用空気孔18から供給される冷却用空気と混合して温
度を下げ、本体１上部の排気口17より温風として放出さ
れる。

一方、複合化触媒層３からは、熱透過窓６を介して赤
外線が放射される。従って、前記の温風による対流暖房
と赤外線による輻射暖房とが同時に行われることにな
る。

消火時には、ファン12を除く他の機器への通電を遮断
し、ファン12のみを数十秒間作動させて送風を行い、複
合化触媒層３を主とするシステムの冷却を行う。このと
き、複合化触媒層３は比較的大きな熱容量を持つため、
予混合ガスの供給を急に遮断しても通常の火炎を伴う燃
焼のように、初消火後しばらくCO、HC等の臭気ガスを排
出することなく、触媒層3A上において完全に酸化され
る。

〈考案の効果〉以上説明したように、本考案に係る触媒燃焼装置は、
触媒層を複数個に分割し、その間に複数個の抵抗発熱性
無機材を接着して複合化触媒層を構成し、複合化触媒層
の予熱動作時には抵抗発熱性無機材に通電を行って、こ
れを発熱させ、これの伝導伝熱により触媒層を加熱させ
ている。そして所定温度に達すると、制御部を介して抵
抗発熱性無機材への通電を停止て、触媒燃焼を開始させ
るように構成されているので、以下のような効果を有し
ている。

（１）予熱動作時において、触媒層は抵抗発熱性無機材
からの伝導伝熱によって加熱されるため、従来の対流伝
熱を主とする触媒層予熱方法と比べて熱損失が少なく、
予熱のためのエネルギーが有効に利用でき、触媒層の予
熱動作に要する時間が敏速になる。また、運転停止中に
触媒層表面に吸着した臭気成分を予熱時に排出すること
なく、ユーザーに対する不快感を軽減できる。

（２）抵抗線ヒータを触媒層の予熱に用いる場合に生じ
るヒータ断線の心配がなく、耐熱性、耐食性に優れてい
る。

（３）予熱動作時に複合化触媒層の内部から発熱するた
め、従来の触媒層予熱方法のように、抵抗線ヒータ、炎
燃焼予熱用ブンゼンバーナ等の加熱手段及びその制御装
置類が不要となり、装置を簡素化することができる。

（４）複合化触媒層を、触媒層と抵抗発熱性無機材とを
互いに層状に配し接着して形成することにより、抵抗発
熱性無機材が触媒層の内部の通気性を低下させることが
ないため、定常燃焼時に触媒層にて燃料を効果よく燃焼
させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図から第３図にかけては本考案に係る図面であっ
て、第１図（Ａ）は触媒燃焼装置の一部切欠正面図、第
１図（Ｂ）は同側面視縦断面図、第２図は複合化触媒層
の構成を示し、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は側面断面図、
第３図は第２図と異なる実施例を示し、（Ａ）は正面
図、（Ｂ）は側面断面図である。２……予混合ガス３……複合化触媒層 3A……触媒層 3B……抵抗発熱性無機材４……電極端子６……熱透過窓７……ディフューザー室 10……送風ダクト 12……ファン 13……気化器 14……温度感知素子 15……制御部

Claims

(57)【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】気体燃料又は気化した液体燃料を燃焼用空
気と混合させて予混合ガスとし、触媒層に送って無炎燃
焼させる触媒燃焼装置であって、通気性を有する触媒層
と抵抗発熱性無機材とを互いに層状に配し接着して形成
された複合化触媒層と、前記抵抗発熱性無機材に通電し
前記複合化触媒層の温度が所定値に達すると前記の通電
を停止するとともに、予混合ガスを前記複合化触媒層に
送って触媒燃焼を開始せしめる制御部とを具備したこと
を特徴とする触媒燃焼装置。