JP2861524B2 - 触媒燃焼装置 - Google Patents
触媒燃焼装置Info
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- JP2861524B2 JP2861524B2 JP22775591A JP22775591A JP2861524B2 JP 2861524 B2 JP2861524 B2 JP 2861524B2 JP 22775591 A JP22775591 A JP 22775591A JP 22775591 A JP22775591 A JP 22775591A JP 2861524 B2 JP2861524 B2 JP 2861524B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は加熱、暖房、乾燥等に用
いられる放射加熱型の触媒燃焼装置に関する。
いられる放射加熱型の触媒燃焼装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】灯油等の液体燃料や都市ガス等の気体燃
料を、空気と混合させた後に酸化反応用の触媒に接触さ
せ、その表面で無炎の触媒燃焼を行わしめるいわゆる予
混合型の触媒燃焼装置は、気体燃料用を中心に従来より
種々提案され、一部は実用化されている。
料を、空気と混合させた後に酸化反応用の触媒に接触さ
せ、その表面で無炎の触媒燃焼を行わしめるいわゆる予
混合型の触媒燃焼装置は、気体燃料用を中心に従来より
種々提案され、一部は実用化されている。
【０００３】触媒燃焼において、空気と予混合された燃
料（たとえば、灯油）は触媒層において急激な酸化反応
を生じ、反応熱と共に二酸化炭素や水蒸気を発生する。
ここでの触媒反応は、初期には触媒層の上流側表面近傍
で集中して行われ、反応熱は触媒層からの放射によっ
て、前面に対向して配設される熱線透過体を経て前方に
供給され、加熱、暖房等の用途に供せられる。ところ
が、触媒層の上流側表面近傍だけが集中して、高温状態
で連続使用されると、この付近の触媒劣化が最も進み易
くなる。したがって、触媒燃焼装置の最大燃焼量は触媒
層上流側付近の触媒耐熱温度を基準に規制されてきた。
料（たとえば、灯油）は触媒層において急激な酸化反応
を生じ、反応熱と共に二酸化炭素や水蒸気を発生する。
ここでの触媒反応は、初期には触媒層の上流側表面近傍
で集中して行われ、反応熱は触媒層からの放射によっ
て、前面に対向して配設される熱線透過体を経て前方に
供給され、加熱、暖房等の用途に供せられる。ところ
が、触媒層の上流側表面近傍だけが集中して、高温状態
で連続使用されると、この付近の触媒劣化が最も進み易
くなる。したがって、触媒燃焼装置の最大燃焼量は触媒
層上流側付近の触媒耐熱温度を基準に規制されてきた。
【０００４】また、触媒燃焼装置の最小燃焼量について
も、弱燃焼時の触媒層上流側付近温度における触媒活性
すなわち、触媒層がどれくらいの低温活性を有するかと
いう限界温度を基準に規制されてきた。
も、弱燃焼時の触媒層上流側付近温度における触媒活性
すなわち、触媒層がどれくらいの低温活性を有するかと
いう限界温度を基準に規制されてきた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、今後の好まし
い燃焼装置としてはＴＤＲ（燃焼装置における強燃焼時
と弱燃焼時との燃焼量の比率）をもっと大きくする必要
がある。その理由は、燃焼装置をある一定の大きさの部
屋だけで使用するわけではなく、ある時には小さな部屋
から大きな部屋に、またその反対に部屋移動させて使用
する場合も考えられるからである。さらに、時には少し
だけの暖房がほしい時もある。そのような時、従来の燃
焼装置では燃焼量があまり小さく絞れないので、燃焼装
置をオンオフ制御させながら使用してきた。しかし、着
火、消化にともなう多大な臭気発生が問題となってい
た。
い燃焼装置としてはＴＤＲ（燃焼装置における強燃焼時
と弱燃焼時との燃焼量の比率）をもっと大きくする必要
がある。その理由は、燃焼装置をある一定の大きさの部
屋だけで使用するわけではなく、ある時には小さな部屋
から大きな部屋に、またその反対に部屋移動させて使用
する場合も考えられるからである。さらに、時には少し
だけの暖房がほしい時もある。そのような時、従来の燃
焼装置では燃焼量があまり小さく絞れないので、燃焼装
置をオンオフ制御させながら使用してきた。しかし、着
火、消化にともなう多大な臭気発生が問題となってい
た。
【０００６】触媒燃焼装置において、従来よりもＴＤＲ
を大きくするためには、上述した触媒層の耐熱寿命温度
と低温活性を有する限界温度を改善しなければならなか
った。しかし、触媒層の特性を飛躍的に向上させること
はなかなか困難なことである。
を大きくするためには、上述した触媒層の耐熱寿命温度
と低温活性を有する限界温度を改善しなければならなか
った。しかし、触媒層の特性を飛躍的に向上させること
はなかなか困難なことである。
【０００７】本発明は上記従来の問題点を触媒燃焼装置
の構造、制御面から見直し、長時間安定した暖房・加熱
効率を維持し、ＴＤＲの大きな触媒燃焼装置を可能にす
るためのものである。
の構造、制御面から見直し、長時間安定した暖房・加熱
効率を維持し、ＴＤＲの大きな触媒燃焼装置を可能にす
るためのものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、燃料と空気の
混合室の下流に備えられた多数の連通孔を有する触媒層
と、前記触媒層の上流側表面近傍あるいは下流側表面近
傍に配置された可動式遮蔽板と、前記触媒層の上流側に
対向して配設された熱線透過体と、前記触媒層の下流側
に備えられた排気口とを有し、前記遮蔽板で触媒層の燃
焼面積を変化させることを特徴とするものである。触媒
燃焼装置、（２） 上記遮蔽板で、燃焼量が小さい時に
だけあるいは小さくなるにつれ徐々に触媒層を遮蔽し、
燃焼面積を減少させる触媒燃焼装置、である。
混合室の下流に備えられた多数の連通孔を有する触媒層
と、前記触媒層の上流側表面近傍あるいは下流側表面近
傍に配置された可動式遮蔽板と、前記触媒層の上流側に
対向して配設された熱線透過体と、前記触媒層の下流側
に備えられた排気口とを有し、前記遮蔽板で触媒層の燃
焼面積を変化させることを特徴とするものである。触媒
燃焼装置、（２） 上記遮蔽板で、燃焼量が小さい時に
だけあるいは小さくなるにつれ徐々に触媒層を遮蔽し、
燃焼面積を減少させる触媒燃焼装置、である。
【０００９】
【作用】本発明は上記手段により、触媒層の上流側表面
近傍あるいは下流側表面近傍に遮蔽板を配置して燃焼面
積を変化させることにより燃焼量を制御しているので、
従来のように燃焼面の温度を低下させることなく燃焼量
を制御できる。
近傍あるいは下流側表面近傍に遮蔽板を配置して燃焼面
積を変化させることにより燃焼量を制御しているので、
従来のように燃焼面の温度を低下させることなく燃焼量
を制御できる。
【００１０】特に、燃焼量が小さい時にだけあるいは小
さくなるにつれ徐々に触媒層表面を遮蔽することで触媒
層への予混合気供給がストップされ、触媒燃焼をしてい
る面積は小さくなる。その結果、燃焼量が小さくなると
ともに燃焼面積も狭くなっているので、単位面積当りの
熱負荷低減を小さくでき、触媒層の温度低下を防ぐこと
ができる。すなわち、触媒層の低温活性が従来と同じレ
ベルであっても、弱燃焼時における触媒層の燃焼面積を
小さくすることで触媒層の温度を高温に維持でき、燃焼
特性は従来装置に比べて大幅に向上させることができ
る。
さくなるにつれ徐々に触媒層表面を遮蔽することで触媒
層への予混合気供給がストップされ、触媒燃焼をしてい
る面積は小さくなる。その結果、燃焼量が小さくなると
ともに燃焼面積も狭くなっているので、単位面積当りの
熱負荷低減を小さくでき、触媒層の温度低下を防ぐこと
ができる。すなわち、触媒層の低温活性が従来と同じレ
ベルであっても、弱燃焼時における触媒層の燃焼面積を
小さくすることで触媒層の温度を高温に維持でき、燃焼
特性は従来装置に比べて大幅に向上させることができ
る。
【００１１】
【実施例】以下、本発明の一実施例を添付図面に基づい
て説明する。図１に本発明の触媒燃焼装置の全体構成を
示す縦断面図、図２に正面図を示す。１は燃料タンク、
２は燃料用ポンプ、３は一次空気送風用のファン、４は
混合室で、混合室４の出口には補助炎口５が備えられて
おり、補助炎口５の近傍には点火電極６が配設されてい
る。補助炎口５の上方には多数の連通孔７ａを穿設した
ハニカム状セラミックス平板にＰｔ／Ｐｄの活性成分を
担持させた触媒層７が直立して備えられ、その上流側表
面近傍に触媒層７への予混合気供給を妨害するための遮
蔽板８が配置され、さらに前面に対向して熱線透過体９
が配置されている。遮蔽板８には駆動モータ１０が装着
され、制御部１１は燃料用ポンプ２、駆動モータ１０と
接続されている。
て説明する。図１に本発明の触媒燃焼装置の全体構成を
示す縦断面図、図２に正面図を示す。１は燃料タンク、
２は燃料用ポンプ、３は一次空気送風用のファン、４は
混合室で、混合室４の出口には補助炎口５が備えられて
おり、補助炎口５の近傍には点火電極６が配設されてい
る。補助炎口５の上方には多数の連通孔７ａを穿設した
ハニカム状セラミックス平板にＰｔ／Ｐｄの活性成分を
担持させた触媒層７が直立して備えられ、その上流側表
面近傍に触媒層７への予混合気供給を妨害するための遮
蔽板８が配置され、さらに前面に対向して熱線透過体９
が配置されている。遮蔽板８には駆動モータ１０が装着
され、制御部１１は燃料用ポンプ２、駆動モータ１０と
接続されている。
【００１２】次に動作について詳述する。燃料用ポンプ
２から供給された燃料（灯油）とファン３から供給され
た空気は、混合室４内で気化されると共に充分予混合さ
れて上部の補助炎口５に送られる。点火時にはまず補助
炎口５において点火電極６によって点火され、ここで火
炎燃焼を開始する。高温の排ガスは上部へ流れ、触媒層
７を昇温させる。所定時間燃焼させて触媒層７が充分な
温度に昇温した時点で、一旦燃料供給を停止し、補助炎
口５の火炎を消滅させてから再度燃料の供給を開始す
る。この時、混合室４を出た予混合気は上方に直立する
触媒層７に至るが、ここは充分昇温されているから、主
に上流側（前面）表面で触媒燃焼を生じつつ、連通孔７
ａを経て下流側（後面）、排気口１２へと流れる。また
触媒層７の上流側表面で生じた反応熱は、熱線透過体９
を一部は透過して、また一部は熱線透過体９を加熱する
ことによってここからの二次放射としてそれぞれ前面に
放散され、加熱や暖房等に供せられる。
２から供給された燃料（灯油）とファン３から供給され
た空気は、混合室４内で気化されると共に充分予混合さ
れて上部の補助炎口５に送られる。点火時にはまず補助
炎口５において点火電極６によって点火され、ここで火
炎燃焼を開始する。高温の排ガスは上部へ流れ、触媒層
７を昇温させる。所定時間燃焼させて触媒層７が充分な
温度に昇温した時点で、一旦燃料供給を停止し、補助炎
口５の火炎を消滅させてから再度燃料の供給を開始す
る。この時、混合室４を出た予混合気は上方に直立する
触媒層７に至るが、ここは充分昇温されているから、主
に上流側（前面）表面で触媒燃焼を生じつつ、連通孔７
ａを経て下流側（後面）、排気口１２へと流れる。また
触媒層７の上流側表面で生じた反応熱は、熱線透過体９
を一部は透過して、また一部は熱線透過体９を加熱する
ことによってここからの二次放射としてそれぞれ前面に
放散され、加熱や暖房等に供せられる。
【００１３】定常燃焼状態における強燃焼時には、遮蔽
板８は触媒層７への予混合気供給を妨げることがないよ
うに、触媒層７の両サイドに配置されているが、弱燃焼
時あるいは弱燃焼になるにつれ徐々に駆動モータ１０で
遮蔽板８を動作させ、触媒層７を遮蔽し、燃焼面積を減
少させる。そのための信号は燃料用ポンプ２から燃焼量
の情報として得、制御部１１から駆動モータ１０に指令
を与える。
板８は触媒層７への予混合気供給を妨げることがないよ
うに、触媒層７の両サイドに配置されているが、弱燃焼
時あるいは弱燃焼になるにつれ徐々に駆動モータ１０で
遮蔽板８を動作させ、触媒層７を遮蔽し、燃焼面積を減
少させる。そのための信号は燃料用ポンプ２から燃焼量
の情報として得、制御部１１から駆動モータ１０に指令
を与える。
【００１４】（実施例）シリカ・アルミナ・チタニアを
主成分とする厚み10mmのハニカム状セラミックス（１５
５□mm、４００セル／inch2、リフ゛厚0.15mm）にＢａＯ・Ａ
ｌ2Ｏ3・ＣｅＯ 2粉末（比表面積１２０ｍ2／ｇ）１００
０ｇ、アルミナ含有率１０ｗｔ％のウォッシュコートバ
インダー １００ｇ、硝酸アルミニウム９水塩 ８５
ｇ、水 １３００ｇおよびジニトロジアンミン白金水溶
液とジニトロジアンミンパラジウム水溶液をそれぞれＰ
ｔ、Ｐｄ換算で５ｇ、４ｇ加えてなるウォッシュコート
スラリーでそれぞれ５５ｇ被覆し、触媒燃焼用触媒とし
た。
主成分とする厚み10mmのハニカム状セラミックス（１５
５□mm、４００セル／inch2、リフ゛厚0.15mm）にＢａＯ・Ａ
ｌ2Ｏ3・ＣｅＯ 2粉末（比表面積１２０ｍ2／ｇ）１００
０ｇ、アルミナ含有率１０ｗｔ％のウォッシュコートバ
インダー １００ｇ、硝酸アルミニウム９水塩 ８５
ｇ、水 １３００ｇおよびジニトロジアンミン白金水溶
液とジニトロジアンミンパラジウム水溶液をそれぞれＰ
ｔ、Ｐｄ換算で５ｇ、４ｇ加えてなるウォッシュコート
スラリーでそれぞれ５５ｇ被覆し、触媒燃焼用触媒とし
た。
【００１５】次に上記触媒を使用し、図１に示されるよ
うな燃焼装置を組み立て、触媒面１５０□mmの部分で灯
油触媒燃焼を行い、燃焼特性（ＨＣ、ＣＯ）を測定評価
した。ここで、触媒層最高温度が５００℃以下になる燃
焼条件からは遮蔽板を可動させ、燃焼面積を最大１／２
まで減少させ、特性評価試験を行った。
うな燃焼装置を組み立て、触媒面１５０□mmの部分で灯
油触媒燃焼を行い、燃焼特性（ＨＣ、ＣＯ）を測定評価
した。ここで、触媒層最高温度が５００℃以下になる燃
焼条件からは遮蔽板を可動させ、燃焼面積を最大１／２
まで減少させ、特性評価試験を行った。
【００１６】比較例として、実施例と同じ触媒を、遮蔽
板が未装着の装置で、燃焼させ、特性評価試験を行っ
た。
板が未装着の装置で、燃焼させ、特性評価試験を行っ
た。
【００１７】図３、４に実施例と比較例の燃焼特性試験
結果を横軸空気過剰率、縦軸予混合気速度とし、ＨＣ／
ＣＯ2特性が１×１０-4以下となる領域で表した。燃焼
特性のＣＯ／ＣＯ2特性はＨＣ／ＣＯ2特性に比べ、広い
領域で良好であったので、試験結果を示すことは省略し
た。
結果を横軸空気過剰率、縦軸予混合気速度とし、ＨＣ／
ＣＯ2特性が１×１０-4以下となる領域で表した。燃焼
特性のＣＯ／ＣＯ2特性はＨＣ／ＣＯ2特性に比べ、広い
領域で良好であったので、試験結果を示すことは省略し
た。
【００１８】その結果、実施例では燃焼量の小さな空気
過剰率の大きな領域で特に燃焼特性が良好となった。た
とえば、比較例では燃焼量５７０kcal/h、空気過剰率２
の時、触媒層の最高温度が４８０℃であるのに対し、実
施例では燃焼面積を最大１／２まで減少させたので燃焼
量２９０kcal/h、空気過剰率２の時、触媒層の最高温度
が約４８０℃に達した。したがって、本発明による燃焼
装置のＴＤＲ（燃焼装置における強燃焼時と弱燃焼時と
の燃焼量の比率）は約１０まで可能であった。また比較
例では約５であった。以上の結果は触媒の初期特性では
あるが、寿命試験後においても本発明装置は比較例に比
べ長期にわたって、ＴＤＲを大きく維持することができ
た。
過剰率の大きな領域で特に燃焼特性が良好となった。た
とえば、比較例では燃焼量５７０kcal/h、空気過剰率２
の時、触媒層の最高温度が４８０℃であるのに対し、実
施例では燃焼面積を最大１／２まで減少させたので燃焼
量２９０kcal/h、空気過剰率２の時、触媒層の最高温度
が約４８０℃に達した。したがって、本発明による燃焼
装置のＴＤＲ（燃焼装置における強燃焼時と弱燃焼時と
の燃焼量の比率）は約１０まで可能であった。また比較
例では約５であった。以上の結果は触媒の初期特性では
あるが、寿命試験後においても本発明装置は比較例に比
べ長期にわたって、ＴＤＲを大きく維持することができ
た。
【００１９】ここでは、遮蔽板８を触媒層７の上流側表
面に配置した実施例について説明したが、下流側表面に
配置した装置ついても同様な効果が得られた。また、触
媒層７の遮蔽の仕方は実施例では両サイドから行った
が、遮蔽の仕方を特別に限定するものではない。
面に配置した実施例について説明したが、下流側表面に
配置した装置ついても同様な効果が得られた。また、触
媒層７の遮蔽の仕方は実施例では両サイドから行った
が、遮蔽の仕方を特別に限定するものではない。
【００２０】
【発明の効果】本発明によれば、長時間安定した暖房・
加熱効率を維持し、ＴＤＲの大きな触媒燃焼装置の提供
を可能にするためのものである。長時間安定した暖房・
加熱効率を維持し、
加熱効率を維持し、ＴＤＲの大きな触媒燃焼装置の提供
を可能にするためのものである。長時間安定した暖房・
加熱効率を維持し、
【図１】本発明の一実施例を示す触媒燃焼装置の全体構
成を示す縦断面図（図では遮蔽板が触媒層の上流側表面
に装着され、弱燃焼時の状態を示す）である。
成を示す縦断面図（図では遮蔽板が触媒層の上流側表面
に装着され、弱燃焼時の状態を示す）である。
【図２】本発明の一実施例を示す触媒燃焼装置の全体を
示す正面図（図では遮蔽板が触媒層の上流側表面に装着
され、弱燃焼時の状態を示す）である。
示す正面図（図では遮蔽板が触媒層の上流側表面に装着
され、弱燃焼時の状態を示す）である。
【図３】本発明の触媒燃焼装置について燃焼特性（ＨＣ
／ＣＯ2）を測定した結果を示す図である。
／ＣＯ2）を測定した結果を示す図である。
【図４】従来の触媒燃焼装置について燃焼特性（ＨＣ／
ＣＯ2）を測定した結果を示す図である。
ＣＯ2）を測定した結果を示す図である。
１ 燃料タンク ２ 燃料用ポンプ ３ 送風用ファン ４ 混合室 ５ 補助炎口 ６ 点火電極 ７ 触媒層 ７ａ 連通孔 ８ 遮蔽板 ９ 熱線透過体 10 駆動モータ 11 制御部 12 排気口
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−55409（ＪＰ，Ａ) 実開 昭61−170812（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) F23D 11/40 F23D 14/18 F23C 11/00 306 F23C 11/00 312
Claims (2)
- 【請求項１】燃料と空気の混合室の下流に備えられた多
数の連通孔を有する触媒層と、前記触媒層の上流側表面
近傍あるいは下流側表面近傍に配置された可動式遮蔽板
と、前記触媒層の上流側に対向して配設された熱線透過
体と、前記触媒層の下流側に備えられた排気口を具備
し、前記遮蔽板で前記触媒層の燃焼面積を可変にしたこ
とを特徴とする触媒燃焼装置。 - 【請求項２】遮蔽板で、燃焼量が小さい時にだけあるい
は小さくなるにつれ徐々に触媒層を遮蔽し、燃焼面積を
減少させることを特徴とする請求項１記載の触媒燃焼装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22775591A JP2861524B2 (ja) | 1991-09-09 | 1991-09-09 | 触媒燃焼装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22775591A JP2861524B2 (ja) | 1991-09-09 | 1991-09-09 | 触媒燃焼装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0571712A JPH0571712A (ja) | 1993-03-23 |
| JP2861524B2 true JP2861524B2 (ja) | 1999-02-24 |
Family
ID=16865871
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22775591A Expired - Fee Related JP2861524B2 (ja) | 1991-09-09 | 1991-09-09 | 触媒燃焼装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2861524B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6065957A (en) * | 1996-03-21 | 2000-05-23 | Denso Corporation | Catalyst combustion apparatus |
-
1991
- 1991-09-09 JP JP22775591A patent/JP2861524B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0571712A (ja) | 1993-03-23 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |