JP2539573Y2 - 触媒燃焼装置 - Google Patents

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も
のである。

＜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
後に触媒層へ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するため、従来より
種々提案され、一部は実用化されている。

従来より、このような触媒燃焼装置のうち、担体に耐
熱無機材料を用いて触媒層から生じる輻射熱を利用する
ものの一例として、出願人が提案した第１図に示すよう
な構造の触媒燃焼装置がある。第１図によって説明する
と、１は触媒層、10は１次空気調整孔、11は予熱用バー
ナ、12は気化器、13は２次空気孔、15は送風機、22Cは
偏向板、23は点火用ヒータ、25は温度センサーである。
このように比較的広い面積の触媒層１の一枚板を垂直方
向に立て、送風機15を運転すると同時に触媒層の背面か
ら予熱用バーナ11に点火用ヒータ23で点火して火炎燃焼
を行い、この燃焼熱で触媒層１を加熱し、触媒層が着火
温度（活性化温度）以上に達した時点で予熱用バーナの
火炎を消化し、直ちに気化灯油と１次空気調整孔10から
の１次空気及び２次空気孔13からの２次空気を混合して
なる予混合ガスを触媒層１へ供給して触媒燃焼を開始す
る構造となっている。

＜考案が解決しようとする課題＞ 上記した従来構成のように縦型触媒層を下方向から予
熱したり予混合ガスを供給する構造の触媒燃焼装置に於
いては、下記のごとく欠点があった。

すなわち、予熱動作時において触媒層を均等に予熱し
たり定常燃焼時においても触媒層の燃焼温度の均熱化を
図るためには、予熱用バーナの燃料噴出孔面を垂直方向
より前方触媒層側へ傾けたり予熱用バーナの上部に偏向
板を配設して予熱用高温ガスまたは予混合ガスが予熱用
バーナから触媒層の中心部または中心より下部に向って
噴出する構造とする必要がある。しかし、予熱用バーナ
と触媒層の間の距離を十分長く取らないと、予熱動作時
に予熱用バーナ上に形成する火炎の一部が触媒層に接触
し、予熱動作初期の触媒層温度がまだ低い場合に予熱火
炎の未燃ガスが触媒層より外部へ排出し、不快臭を発生
してしまう。また、定常燃焼動作時においても前記距離
を十分に取らないと燃料と２次空気との混合が効率良く
行えず触媒層に燃焼温度ムラが生じる場合がある。

＜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、上記の課題を解決する
ためになされたものであり、気体燃料或いは気化した液
体燃料を燃焼用空気と混合させて予混合ガスとなし、予
熱用バーナの燃焼火炎で縦型の触媒層を加熱して予熱を
行い、この予熱した触媒層に上記予混合ガスを供給して
触媒燃焼を行う触媒燃焼装置において、予熱用バーナの
上部下流側に耐熱性ステンレス板等を台形状に折り曲
げ、その上面に大きな直径の２次炎口及びその触媒層側
斜面に小さな直径の２次炎口を設けた拡散板を配設して
なるものである。

＜作用＞ 上記の構成に於いて、予熱動作時に予熱用バーナ上に
形成された火炎は途中から拡散板により垂直方向へ向っ
て伸びる複数の大口径火炎と触媒層下部へ向かって伸び
る複数の小口径火炎に分離されるため火炎の先端が触媒
層に接触する事なく触媒層を下方向から均一に加熱し、
不快臭を外部へ排出することがない。また、定常燃焼動
作時において予熱用バーナから供給される燃料と一次空
気の予混合ガスは触媒層へ達するまでに拡散板により二
次空気と効率良く混合されて触媒層下部から供給される
ため局所的な温度むらを生じる事なく燃焼する。

＜実施例＞ 本考案の一実施例を第２図に基づいて説明すれば以下
の通りである。

本考案に係る触媒燃焼装置において、第２図に示すよ
うに、１は触媒層であり、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或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等の酸化触媒を担持させている。触
媒層１は箱体２の開口部に取り付けられている。箱体２
は外箱３、中箱４と内箱５とで略３重に構成されてい
る。内箱５中の下部には予熱用バーナ11、減圧室９、気
化器12、点火ヒータ23が配設されており、さらに予熱用
バーナ11と触媒層１の間に第３図に示す形状の拡散板22
が内箱５の流路をふさぐ状態で取り付けられている。拡
散板22は耐熱性ステンレス板により台形状に折り曲げら
れて構成されており、その上面には大口径の複数個の２
次炎孔22aが、また触媒層側の斜面上部には小口径の複
数個の２次炎孔22bが設けられている。内箱５の底面に
は２次空気孔13が開口している。送風機15から送られる
燃焼用空気は外箱側壁に設けられた送風口5aから外箱と
中箱の間に形成される加圧室14に入って上方に送られて
箱体２の上部に達する。そして戻口19から中箱と内箱に
より形成される熱交換室20を下方に進む。その後、１次
空気と２次空気に別れ、１次空気は調整孔10から減圧室
９に入り、気化器12のノズルから噴出する気化ガスのエ
ジェクター効果により予熱用バーナ11に吸い込まれて燃
料と空気の予混合ガスを成す。一方の２次空気は２次空
気孔13から予熱用バーナの横を通って内箱の中へ送り込
まれる。上記構成を有する触媒燃焼装置の動作は、触媒
燃焼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、任意の燃焼量の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から構成される。

予熱動作においては、まず、気化器12内部に埋設され
た気化ヒータに通電を行い、気化器12の灯油気化部の温
度を200〜300℃に加熱，保持する。ファン15により送風
を開始すると共に送油ポンプを作動させて気化器に灯油
を供給してノズルより予熱用バーナのスロート部へ気化
灯油を噴出させ、１次空気と気化灯油による予混合ガス
を予熱用バーナから内箱内へ送り出す。直ちに、点火ヒ
ータ23に通電を行って予混合ガスを点火し、予熱用バー
ナ11上に予熱火炎を形成させる。予熱火炎は一部２次空
気と混じった後、予熱用バーナ上部の拡散板22に達す
る。拡散板22に開いた複数の穴からは未燃焼のガスが２
次火炎を形成する。この時、拡散板の火炎孔は第３図に
示す位置に開口しているため２次火炎のうち拡散板上面
からは大口径火炎が、また、拡散板の触媒側斜面からは
小口径火炎が形成される。これにより、火炎の長さは従
来の偏向板を用いる場合よりも短くなる。また、拡散板
斜面の小口径火炎で触媒層を下部から加熱により、均一
に触媒層を予熱する。こうして触媒層温度が着火温度
（活性化温度）に達したことを温度センサー25の出力に
基づいて図示しないコントロールユニットが検知する
と、数秒間上記送油ポンプを停止させて火炎を消し、予
熱用バーナでの予熱動作を終了する。次に定常燃焼動作
へと移行する。

定常燃焼時には、まず送油を再開して予熱用バーナよ
り予混合ガスを内箱内へ送り出す。この時点火ヒータへ
の通電は行われていないため、火炎燃焼することなく予
混合ガスは２次空気と混合し、さらに拡散板22によって
効率良く混合され、拡散板22の上面大口径孔より上部
へ、また拡散板斜面の小口径孔より触媒層下部へ向かっ
て適切な量が供給される。こうして触媒燃焼が開始し、
触媒層温度は高温定常状態に達し、触媒層からは赤外線
が放射される。灯油の送出量及びファン15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（即ち空気比）を２〜４程度とし、かつ
触媒層１の最高温度が850℃を越えないように送風量を
制御することにより、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、前記温度センサー25の出力に基づいてコン
トロールユニット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。

消化時には、ファン15を除く但の機器への通電を遮断
し、ファン15のみを数十秒間作動させて送風を茲い、触
媒層を主とするシステムの冷却を持つため、予混合ガス
の供給る急に遮断しても通常の火炎を伴う燃焼のように
消化後しばらくCO,HC等の臭気ガスを排出することな
く、触媒層上において完全に酸化される。

＜考案の効果＞ 本考案に係る触媒燃焼装置は、以上のように、気体燃
料或いは気化した液体燃料を燃焼用空気と混合させて予
混合ガスとなし、予熱用バーナの燃焼火炎で縦型の触媒
層を加熱して予熱を行い、この予熱した触媒層に上記予
混合ガスを供給して触媒燃焼を行う触媒燃焼装置におい
て、予熱用バーナの上部下流側に耐熱性ステンレス板等
を台形状に折り曲げ、その上面に大きな直径の２次炎口
及びその触媒層側斜面に小さな直径の２次炎口を設けた
拡散板を配設してなるものである。これにより、以下の
諸効果を奏する。

すなわち、予熱動作時に予熱用バーナ上に形成された
火炎は途中から拡散板により垂直方向へ向かって伸びる
大口径炎と触媒層下部へ向かって伸びる小口径火炎に分
離されるため火炎の先端が触媒層に接触する事なく触媒
層を下方向から均一に加熱し不快臭を外部へ排出するこ
とがない。また、定常燃焼動作時において予熱用バーナ
から供給される燃料と一時空気の予混合ガスは触媒層へ
達するまでに拡散板により二次空気と効率よく混合され
て触媒層下部から供給されるため局所的な温度むらを生
じる事なく効率よく燃焼させる事ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来例を示すものであり、第２図は本考案の一
実施例を示すものであり、第３図は拡散板の形状を示す
図である。 １は触媒層、２は箱体、11は予熱用バーナ、12は気化
器、13は２次空気口、22は拡散板、22a,22bは２次炎孔
である。

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】気体燃料或い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なし、予熱用バーナの燃
   焼火炎で縦型の触媒層を加熱して予熱を行い、この予熱
   した触媒層に上記予混合ガスを供給して触媒燃焼を行う
   触媒燃焼装置において、予熱用バーナの上部下流側に耐
   熱性ステンレス板等を台形状に折り曲げ、その上面に大
   きな直径の２次炎口及びその触媒層側斜面に小さな直径
   の２次炎口を設けた拡散板を配設してなることを特徴と
   する触媒燃焼装置。