JP2861555B2 - 触媒燃焼装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、加熱，暖房，乾燥など
に用いられる触媒燃焼装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の触媒燃焼装置は、特開平
１−３０６７１２号公報に示すような構成が一般的であ
った。

【０００３】以下、その構成について図２を参照しなが
ら説明する。図に示すように、起動時には、液体燃料が
燃料ポンプ５１により気化器５２に送られ、ここで気化
して燃料蒸気となって混合室５３に送られる。そして、
送風ファン５４から送られた燃焼用空気と混合され、予
混合気となって予熱バーナ５５に供給される。予混合気
は点火装置５６により着火されて火炎燃焼し触媒層５７
を予熱する。触媒層５７の温度が触媒反応するに充分な
温度に達すると予混合気の供給は停止され、火炎が消え
たことが検出されると、予混合気の供給が再開されて触
媒層５７上で触媒燃焼が行われ、触媒層５７上で発生し
た燃焼熱は熱線透過体５８を透過して外部に輻射され
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このような従来の触媒
燃焼装置では、予混合気が供給される前気室５９内には
予熱バーナ５５から触媒層５７にいたる予混合気の流れ
が存在するが、この流れを乱すものとして、前気室５９
を形成する枠板６０の上部枠板６０ａで冷やされること
で生ずる予混合気の下降流がある。

【０００５】この下降流の強さは予混合気の流量にほと
んど無関係で、予混合気の流量が多いと相対的に下降流
の影響は小さく、予混合気の予熱バーナ５５から触媒層
５７にいたる流れはほとんど乱されないが、予混合気の
流量が少ないと下降流の影響が相対的に大きくなり、予
混合気の予熱バーナ５５から触媒層５７にいたる流れは
乱される。このため、触媒層５７を通過する流れには流
れむらが生じて触媒反応にむらが生ずる。そして、予混
合気の流量が少ない領域、すなわち低燃焼熱量領域では
未燃の炭化水素や一酸化炭素が排出されるようになる。
したがって、燃焼器として使用できる下限の燃焼熱量を
高くせざるを得ず、燃焼熱量の可変幅は狭くなるという
問題があった。

【０００６】本発明は上記問題を解決するもので、燃焼
熱量の調節幅を広くすることができる触媒燃焼装置を提
供することを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、第１の手段は、予混合気が供給される前気
室を形成する枠体と、前記前気室の上流側に配設され前
記予混合気を供給する混合室と、前記前気室の下流側に
配設され多数の連通孔を有する触媒層と、前記触媒層を
略鉛直に保持する触媒層保持体とを備え、前記触媒層保
持体または前記触媒層の端部に、前記予混合気の上昇流
の乱流を防止する乱流防止体を前記前気室内に突設させ
た構成としたものである。

【０００８】第２の手段は、予混合気が供給される前気
室と、前記前気室の上流側に配設され前記予混合気を供
給する混合室と、前記前気室の下流側に配設され多数の
連通孔を有する主触媒層と、前記主触媒層の下流側に形
成された中気室と、前記中気室の下流側に配設され多数
の連通孔を有する補助触媒層と、前記補助触媒層を保持
する補助触媒保持体とを備え、前記補助触媒層保持体の
保持部に、前記主触媒層の燃焼熱と前記補助触媒層に伝
達する受熱面を形設した構成としたものである。

【０００９】

【作用】本発明は上記した第１の手段に示すように、触
媒層を保持する触媒保持体または触媒層の端部に、予混
合気の上昇流の乱流を防止する乱流防止体を前気室内に
突設したことにより、枠体の上部で冷却されて下降する
予混合気の下降流による予混合気の上昇流の乱れを防止
して触媒層を連通する予混合気の流れむらをなくするこ
とができる。これにより、予混合気の流量の少ない低燃
焼熱量域での未燃の炭化水素や一酸化炭素の排出がなく
なるので、燃焼熱量可変幅を大きくすることができる。

【００１０】また、第２の手段に示すように、補助触媒
層を保持する補助触媒層保持体の保持部に、主触媒層の
燃焼熱を補助触媒層に伝達する受熱面を形設したことに
より、主触媒層の燃焼熱を受熱面を介して補助触媒の端
部に伝達することができるので、補助触媒層の端部周辺
部の温度低下をなくすることができる。これにより、補
助触媒層の端部周辺部からの未燃の炭化水素や一酸化炭
素の排出がなくなるので、燃焼熱量可変幅を大きくする
ことができる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の一実施例について図１を参照
しながら説明する。

【００１２】まず、第１の手段について説明する。１は
予混合気室２から予混合気が供給される前気室で、外装
体である枠板３と触媒層４と触媒層４を保持する触媒層
保持体５と枠板３の前面に装着されたガラス窓６とで囲
まれて形成されている。

【００１３】混合室２は前気室１の上流側に配設され、
送油管７を介して燃料ポンプ８から送られ気化器で気化
された燃料蒸気と送風ファン１０から送られた空気とを
混合して予混合気にするもので、この予混合気は予熱バ
ーナ１１と前気室１に供給される。

【００１４】前気室１の下流側には多数の連通孔を有す
る触媒層４が触媒層保持体５で略鉛直に保持されて取着
されている。

【００１５】触媒層保持体５はその周縁部で枠体３に取
着され、内縁部で触媒層４を保持１２している。この保
持部１２には、前気室１内に突出する乱流防止体１３が
設けられている。この乱流防止体１３は、前気室１内に
供給された予混合気が枠板３の上部３ａで冷却されて下
降流となって下降するときに、触媒層４の表面部に上昇
する予混合気の上昇流を乱すことがないようにするもの
で、触媒層保持体５の保持部１２に設けられても、図示
していないが、触媒層４の斜視部４ａに設けられてもよ
いものである。また、その上下の両方に、あるいはその
一方に設けられてもよいものである。

【００１６】１３ａは触媒層４の下流側の保持部１２に
後述する中気室１４内に突出して設けられた整流体で、
中気室１４内に生じる気流を整流するものである。

【００１７】次に、第２の手段について説明する。１４
は触媒層（主触媒層）４の下流側に形設された中気室
で、主触媒層４と触媒層保持体１６と補助触媒層１５を
保持する補助触媒層保持体１６と補助触媒層１５とで形
成されている。

【００１８】中気室１４の下流側には多数の連通孔を有
する補助触媒層１５が補助触媒層保持体１６に保持され
て取着されている。

【００１９】補助触媒層保持体１６はその周縁部で枠体
３に取着され、内縁部で補助触媒層１５を保持１７して
いる。この保持部１７には、主触媒層４に対向して受熱
面１８が形設されている。この受熱面１８は、主触媒層
４の燃焼熱を受熱して補助触媒層１５の端部に熱伝達
し、加熱するものである。

【００２０】１９は補助触媒層１４の下流側に設けられ
た排ガスガイド、２０は排気ファン２１から送られる空
気流路で、この空気流により排ガスガイド１９から排出
される排ガスの排出を助長するものである。

【００２１】また、２２は補助触媒層１５の温度を検出
する熱電対、２３は予混合気の点火器である。

【００２２】上記構成において、起動時には、液体燃料
が燃料ポンプ８により気化器９に送られ、ここで気化し
て燃料蒸気となっては混合室２に送られる。そして、送
風ファン１０から送られた燃焼用空気と混合され、予混
合気となって予熱バーナ１１に供給される。予混合気は
点火装置２３により点火されて火炎燃焼し主触媒層４を
予熱する。主触媒層４を加熱昇温させた燃焼ガスは下流
側に配設された補助触媒層１５に送られ、補助触媒層１
５を加熱昇温させた後、排ガスガイド１９より外部に排
出される。

【００２３】この加熱によって補助触媒層１５が触媒反
応するに十分な温度に達したことが熱電対２２により検
出されると、送風ファン１０の送風量を増やされる。送
風ファン１０の送風量が増えると予混合ガスの濃度が薄
まり、予熱バーナ１１での火炎は吹き飛び状態となり、
予混合ガスは未燃焼のまま前気室１内へ放出される。こ
のとき、前気室１の下流側の主触媒層４は触媒反応する
に十分な温度に上昇しているので、予混合ガスは主触媒
層４で触媒燃焼される。

【００２４】触媒燃焼では、通常の火炎燃焼に比べて予
混合気の希薄側に広い燃焼可能範囲を有しており、予混
合気の濃度が通常の火炎では燃焼継続不可能な濃度範囲
であっても主触媒層４で燃焼するもので、燃焼条件を選
ぶことによって窒素酸化物をほとんど含まない燃焼ガス
を排出する１０００℃以下の燃焼が可能なものである。
しかし、主触媒層４から排出される燃焼ガス中には、燃
焼条件により未然の炭化水素や一酸化炭素が含まれる場
合があるが、この燃焼ガスは触媒反応するに十分な温度
に予熱された補助触媒層１５により浄化され、無害の燃
焼ガスとなって排ガスガイド１９，空気流路１８を通
り、排気ファン２１からの空気とともに外部に放出され
る。

【００２５】ところで、燃焼装置は燃焼熱量の可変幅の
広いものが求められるのが一般的であり、そのためには
燃焼装置の下限の燃焼熱量を下げる必要がある。

【００２６】しかし、触媒燃焼装置においては、従来例
にも示したように、前気室１内に供給される予混合ガス
の流れを乱す下降流があり、特に、予混合気の流量が少
ない領域では下降流の影響が相対的に大きくなり、予混
合気の予熱バーナ１１から主触媒層４にいたる流れが乱
される。このため、主触媒層４を通過する流れには流れ
むらが生じて触媒反応にむらが生ずる。そして、予混合
気の流量が少ない領域、すなわち低燃焼熱量領域では未
燃の炭化水素や一酸化炭素が排出されるようになるので
下限の燃焼熱量を下げることが困難であった。

【００２７】これに対し本実施例では、第１の手段によ
り主触媒層保持体５の保持部１２に前気室２に突出させ
て乱流防止体１３を設けて主触媒層４に供給される予混
合気の流れむらを防ぐようにしている。

【００２８】すなわち、前気室１内に供給される予混合
気が枠板３の上部３ａで冷却されて生じる下降流は乱流
防止体１３で遮ぎられて主触媒層４の表面部に到達しな
くなる。これにより、予混合気の流量の多少にかかわら
ず予混合気の予熱バーナ１１から主触媒層４にいたる流
れにほとんど乱れがなくなり、燃焼熱量の大小にかかわ
らず主触媒層４を通過する予混合気の流れのむらをなく
して、むらなく触媒反応させることができる。そして、
低燃焼熱量領域での主触媒層４からの未燃の炭化水素や
一酸化炭素の排出も防がれ、燃焼熱量の可変幅を大きく
することができる。

【００２９】次に、補助触媒層保持体１６は熱伝導で熱
が逃げるため温度が下がるので保持部１７周辺の補助触
媒層１５の温度が低下し、触媒反応の性能が低下する傾
向にある。特に、低燃焼熱量領域ではその傾向が強くな
り、未燃の炭化水素や一酸化炭素が排出されるようにな
る。このため、燃焼装置の下限の燃焼熱量を下げること
が困難であった。

【００３０】これに対し本実施例では、第２の手段によ
り、補助触媒層保持体１６の保持部１７に主触媒層４に
対向する受熱体１８を設け、主触媒層４の燃焼熱を受熱
して補助触媒層１５に熱伝達するようにしている。すな
わち、主触媒層４から排出される高温の燃焼ガスは補助
触媒層保持体１６を加熱する。そして、補助触媒層保持
体１６からはこれを伝って外部に熱が逃げるが、保持部
１７に受熱面１８を形設したことにより補助触媒層１５
への伝熱面積が増加するので、保持部１７の周辺の補助
触媒層１５の温度低下をなくすることができる。これに
より、低燃焼熱量領域での補助触媒層１５の触媒反応性
能の低下がなくなり、燃焼熱量の大小にかかわらず補助
触媒層１５をむらなく触媒反応させることができる。そ
して、補助触媒層１５からの未燃の炭化水素や一酸化炭
素の排出が防がれ、燃焼熱量可変幅は大きくすることが
できる。

【００３１】このように本発明の実施例の触媒燃焼装置
によれば、第１の手段および第２の手段により、低燃焼
熱量領域での未燃の炭化水素や一酸化炭素の排出を防
ぎ、燃焼熱量の調節幅を広くすることができるという効
果がある。

【００３２】なお、本実施例では、主触媒層４と補助触
媒層１５を有する触媒燃焼装置について説明したが、第
１の手段のものは補助触媒層１５を有しないものであっ
てもよいものである。

【００３３】また、第１の手段において、主触媒層４の
下流側に燃焼ガスを一時保持する空間としての中気室１
４を設け、主触媒層保持体５の保持部１２に整流体１３
ａを中気室１４内に突設し、中気室１４内に生じる気流
を整流するようにしたことにより、主触媒層４から補助
触媒層１５への燃焼ガスの流れを円滑にすることができ
る。

【００３４】また、第２の手段において主触媒層４から
の輻射熱を補助触媒層保持体１６で反射させて、反射熱
を補助触媒層１５の加熱に用いてもよいものである。

【００３５】

【発明の効果】以上の実施例の説明から明らかなよう
に、本発明によれば、第１の手段により、触媒層を保持
する触媒保持体または触媒層の端部に、予混合気の上昇
流の乱流を防止する乱流防止体を前気室内に突設したこ
とにより、枠体の上部で冷却されて下降する予混合気の
下降流による予混合気の上昇流の乱れを防止して触媒層
を通過する予混合気の流れむらをなくすることができ
る。これにより、予混合気の流量の少ない低燃焼熱量領
域での未燃の炭化水素や一酸化炭素の排出がなくなるの
で、燃焼熱量可変幅を大きくすることができる。

【００３６】また、第２の手段により、補助触媒層を保
持する補助触媒層保持体の保持部に、主触媒層の燃焼熱
を補助触媒層に伝達する受熱面を形設したことにより、
主触媒層の燃焼熱を受熱面を介して補助触媒層の端部に
伝達することができるので、補助触媒層の端部周辺部の
温度低下をなくすることができる。これにより、補助触
媒層の端部周辺部からの未燃の炭化水素や一酸化炭素の
排出がなくなるので、燃焼熱量可変幅を大きくすること
ができる。

【００３７】このように本発明によれば、燃焼熱量の調
節幅を広くすることができる触媒燃焼装置を提供するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の触媒燃焼装置の側断面図

【図２】従来例の触媒燃焼装置の側断面図

【符号の説明】

１ 前気室 ２ 予混合気 ３ 枠板 ４ 触媒層（主触媒層） ５ 触媒層保持体 １２ 保持部 １３ 乱流防止体 １３ａ 整流体 １４ 中気室 １５ 補助触媒層 １６ 補助触媒層保持体 １７ 保持部 １８ 受熱面

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−208311（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−306020（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F23D 11/40 F23C 6/04 305 F23D 14/18 F23C 11/00 306 F23C 11/00 312

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 予混合気が供給される前気室を形成する
   枠体と、前記前気室の上流側に配設され前記予混合気を
   供給する混合室と、前記前気室の下流側に配設され多数
   の連通孔を有する触媒層と、前記触媒層を略鉛直に保持
   する触媒層保持体とを備え前記触媒層保持体または前記
   触媒層の端部に、前記予混合気の上昇流の乱流を防止す
   る乱流防止体を前記前気室内に突設してなる触媒燃焼装
   置。
2. 【請求項２】 予混合気が供給される前気室と、前記前
   気室の上流側に配設され前記予混合気を供給する混合室
   と、前記前気室の下流側に配設され多数の連通孔を有す
   る主触媒層と、前記主触媒層の下流側に形成された中気
   室と、前記中気室の下流側に配設され多数の連通孔を有
   する補助触媒層と、前記補助触媒層を保持する補助触媒
   層保持体とを備え、前記補助触媒層保持体の保持部に、
   前記主触媒層の燃焼熱を前記補助触媒層に伝達する受熱
   面を形設してなる触媒燃焼装置。
3. 【請求項３】 触媒層の下流側に中気室を形成し、触媒
   層保持体または前記触媒層の端部に、前記中気室内に生
   じる気流を整流する整流体を前記中気室内に突設してな
   る請求項１記載の触媒燃焼装置。