JP3059317B2 - 触媒燃焼装置 - Google Patents
触媒燃焼装置Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は気体燃料又は気化させた
液体燃料を触媒の作用によって燃焼させる触媒燃焼装置
に関するものである。
液体燃料を触媒の作用によって燃焼させる触媒燃焼装置
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の触媒燃焼装置においては、気体燃
料又は電気ヒータなどによって気化させた液体燃料を予
熱バーナによって燃焼させ、予熱バーナの上方に設けた
触媒を加熱する。触媒の温度が触媒作用を生じる温度を
超えたとき予熱バーナでの燃焼を停止させ、以後は気体
燃料を直接触媒に供給して、触媒作用によって生じる燃
焼である「触媒燃焼」をさせるようになされている。触
媒燃焼では、気体燃料と空気の混合物が触媒によって酸
化反応を起こし、反応熱を発生するとともに二酸化炭素
及び水を生ずる。
料又は電気ヒータなどによって気化させた液体燃料を予
熱バーナによって燃焼させ、予熱バーナの上方に設けた
触媒を加熱する。触媒の温度が触媒作用を生じる温度を
超えたとき予熱バーナでの燃焼を停止させ、以後は気体
燃料を直接触媒に供給して、触媒作用によって生じる燃
焼である「触媒燃焼」をさせるようになされている。触
媒燃焼では、気体燃料と空気の混合物が触媒によって酸
化反応を起こし、反応熱を発生するとともに二酸化炭素
及び水を生ずる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】一般に触媒燃焼では、
燃焼時間の経過にともなって触媒の作用が低下する。こ
の現象を「触媒劣化」と称している。触媒劣化が生じる
と、不完全燃焼が生じ、種々の中間生成物が生じるとと
もに、臭気発生の原因ともなっている。従来はこのよう
な中間生成物の発生を検出して触媒劣化を判定していた
が、このような方法では、中間生成物の発生によって悪
臭が発生する場合がある。また中間生成物は燃料と空気
の混合比が不適当な場合にも発生するので、触媒は劣化
していないにもかかわらず、触媒劣化と誤判定する場合
もある。この発明は、中間生成物の存在に無関係に触媒
の劣化を、正しく判定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する。
燃焼時間の経過にともなって触媒の作用が低下する。こ
の現象を「触媒劣化」と称している。触媒劣化が生じる
と、不完全燃焼が生じ、種々の中間生成物が生じるとと
もに、臭気発生の原因ともなっている。従来はこのよう
な中間生成物の発生を検出して触媒劣化を判定していた
が、このような方法では、中間生成物の発生によって悪
臭が発生する場合がある。また中間生成物は燃料と空気
の混合比が不適当な場合にも発生するので、触媒は劣化
していないにもかかわらず、触媒劣化と誤判定する場合
もある。この発明は、中間生成物の存在に無関係に触媒
の劣化を、正しく判定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する。
【０００４】
【課題を解決するための手段】第１の発明の触媒燃焼装
置は、燃料と空気を混合する予混合室に燃料を供給する
燃料供給ポンプと空気を供給する空気供給ファンを有
し、前記予混合室で混合された空気と燃料の混合物の予
混合室からの流路の下流位置に設けられた燃焼室の内部
に多数の連通孔を有する触媒を設け、触媒を予熱する予
熱手段と触媒の前記流路に対して上流側の面の温度を検
出する温度検出手段、及び前記温度検出手段の検出出力
が入力され、触媒における触媒燃焼開始後の前記触媒の
上流側の面の温度の上昇速度を前記検出出力に基づいて
求め、触媒燃焼開始後の前記触媒の上流側の面の温度の
時間的変化が急速な上昇から所定の時間的変化以下のゆ
るやかな上昇になったとき、前記燃料供給ポンプの運転
を停止させる制御装置を備えている。第２の発明の触媒
燃焼装置は、燃料と空気を混合する予混合室に燃料を供
給する燃料供給ポンプと空気を供給する空気供給ファン
を有し、前記予混合室で混合された空気と燃料の混合物
の予混合室からの流路の下流位置に設けられた燃焼室の
内部に多数の連通孔を有する第１の触媒を設けるととも
に、前記第１の触媒の下流位置に第２の触媒を設け、第
１及び第２の触媒を予熱する予熱手段と前記第１及び第
２の触媒の前記流路に対してそれぞれの上流側の面の温
度を検出する温度検出手段、及び前記温度検出手段の検
出出力が入力され、第１及び第２の触媒における触媒燃
焼の再開時点から前記第１の温度検出手段の検出温度が
第２の温度検出手段の検出温度を超える時点までの時間
を求め、この時間が所定の時間より長いとき触媒が劣化
していると判定する制御装置を備えている。
置は、燃料と空気を混合する予混合室に燃料を供給する
燃料供給ポンプと空気を供給する空気供給ファンを有
し、前記予混合室で混合された空気と燃料の混合物の予
混合室からの流路の下流位置に設けられた燃焼室の内部
に多数の連通孔を有する触媒を設け、触媒を予熱する予
熱手段と触媒の前記流路に対して上流側の面の温度を検
出する温度検出手段、及び前記温度検出手段の検出出力
が入力され、触媒における触媒燃焼開始後の前記触媒の
上流側の面の温度の上昇速度を前記検出出力に基づいて
求め、触媒燃焼開始後の前記触媒の上流側の面の温度の
時間的変化が急速な上昇から所定の時間的変化以下のゆ
るやかな上昇になったとき、前記燃料供給ポンプの運転
を停止させる制御装置を備えている。第２の発明の触媒
燃焼装置は、燃料と空気を混合する予混合室に燃料を供
給する燃料供給ポンプと空気を供給する空気供給ファン
を有し、前記予混合室で混合された空気と燃料の混合物
の予混合室からの流路の下流位置に設けられた燃焼室の
内部に多数の連通孔を有する第１の触媒を設けるととも
に、前記第１の触媒の下流位置に第２の触媒を設け、第
１及び第２の触媒を予熱する予熱手段と前記第１及び第
２の触媒の前記流路に対してそれぞれの上流側の面の温
度を検出する温度検出手段、及び前記温度検出手段の検
出出力が入力され、第１及び第２の触媒における触媒燃
焼の再開時点から前記第１の温度検出手段の検出温度が
第２の温度検出手段の検出温度を超える時点までの時間
を求め、この時間が所定の時間より長いとき触媒が劣化
していると判定する制御装置を備えている。
【０００５】
【作用】第１の発明においては、触媒が正常な場合に
は、触媒燃焼は触媒の上流面近傍で生じるので、上流面
の温度は急速に上昇するが、触媒が劣化した場合には、
触媒燃焼は触媒の内部で生じるので、上流面の温度は徐
々に上昇し温度の上昇速度が低下する。また第２の発明
においては、触媒燃焼再開後の第１の触媒と第２の触媒
の温度の時間的変化が、その劣化の度合いによって変化
する。
は、触媒燃焼は触媒の上流面近傍で生じるので、上流面
の温度は急速に上昇するが、触媒が劣化した場合には、
触媒燃焼は触媒の内部で生じるので、上流面の温度は徐
々に上昇し温度の上昇速度が低下する。また第２の発明
においては、触媒燃焼再開後の第１の触媒と第２の触媒
の温度の時間的変化が、その劣化の度合いによって変化
する。
【０００６】
【実施例】図１は本発明の第１の発明の実施例を示す側
断面図である。図において、燃料タンク１の燃料（例え
ば石油）は燃料供給ポンプ２によって予混合室４に送ら
れる。予混合室４には例えば電気ヒータ（図示省略）が
設けられており、内部が加熱されている。空気供給ファ
ン３は予混合室４に空気を送り込む。予混合室４の上部
には予熱バーナ５が設けられており、その近傍に点火装
置６が配置されている。予熱バーナ５の上部には筒状の
燃焼室７が設けられており、燃焼室７の略中央部には触
媒１０が設けられている。
断面図である。図において、燃料タンク１の燃料（例え
ば石油）は燃料供給ポンプ２によって予混合室４に送ら
れる。予混合室４には例えば電気ヒータ（図示省略）が
設けられており、内部が加熱されている。空気供給ファ
ン３は予混合室４に空気を送り込む。予混合室４の上部
には予熱バーナ５が設けられており、その近傍に点火装
置６が配置されている。予熱バーナ５の上部には筒状の
燃焼室７が設けられており、燃焼室７の略中央部には触
媒１０が設けられている。
【０００７】触媒１０は例えばハニカム状のセラミック
製の基材に貴金属材料を付着させたものである。触媒１
０の厚さは例えば１０〜３０ｍｍである。触媒１０の予
熱バーナ５に近い面（図において下の面、以後下流面１
０Ａと称する。）には温度センサ１２が設けられてお
り、触媒１０の表面温度を検出する。温度センサ１２と
しては例えば熱電対が用いられる。温度センサ１２の検
出出力は燃料供給ポンプ２及び空気供給ファン３を制御
する制御装置１３に入力されている。制御装置１３は比
較回路及び時間計測回路を備えている。燃焼室７の頂部
には排気口９が設けられている。
製の基材に貴金属材料を付着させたものである。触媒１
０の厚さは例えば１０〜３０ｍｍである。触媒１０の予
熱バーナ５に近い面（図において下の面、以後下流面１
０Ａと称する。）には温度センサ１２が設けられてお
り、触媒１０の表面温度を検出する。温度センサ１２と
しては例えば熱電対が用いられる。温度センサ１２の検
出出力は燃料供給ポンプ２及び空気供給ファン３を制御
する制御装置１３に入力されている。制御装置１３は比
較回路及び時間計測回路を備えている。燃焼室７の頂部
には排気口９が設けられている。
【０００８】次にこの実施例の動作を説明する。燃料供
給ポンプ２によって燃料タンク１から供給される液体の
燃料は、予混合室４においてヒータの熱によって気化す
る。気化した燃料は空気供給ファン３により供給される
空気と混合され予熱バーナ５に送給される。そして点火
装置６によって点火されると燃焼を開始し、火炎と高温
の燃焼ガスを発生する。燃焼ガスは、矢印Ｇに示すよう
に図の上方に流れ、触媒１０を通過して燃焼室７の内部
を上昇し排気口９から排出される。その結果、燃焼室７
が加熱されて熱を輻射するとともに、触媒１０も加熱さ
れる。
給ポンプ２によって燃料タンク１から供給される液体の
燃料は、予混合室４においてヒータの熱によって気化す
る。気化した燃料は空気供給ファン３により供給される
空気と混合され予熱バーナ５に送給される。そして点火
装置６によって点火されると燃焼を開始し、火炎と高温
の燃焼ガスを発生する。燃焼ガスは、矢印Ｇに示すよう
に図の上方に流れ、触媒１０を通過して燃焼室７の内部
を上昇し排気口９から排出される。その結果、燃焼室７
が加熱されて熱を輻射するとともに、触媒１０も加熱さ
れる。
【０００９】触媒１０の温度が触媒作用を生じる温度
（以後触媒作用温度と称する）を超えたことが温度セン
サ１２で検出されると、燃料供給ポンプ２による燃料の
供給を一旦停止し、予熱バーナ５での燃焼を停止させ
る。所定時間後予熱バーナ５での燃焼が停止したことを
確認した後、再び燃料供給ポンプ２を作動させて燃料を
供給する。その結果予混合室４で気化した燃料は予熱バ
ーナ５で燃焼せずそのまま触媒１０に供給され、触媒燃
焼によって燃焼する。触媒燃焼によって、触媒１０の温
度は徐々に上昇し、送給される燃料の量に応じた所定温
度に達して安定する。
（以後触媒作用温度と称する）を超えたことが温度セン
サ１２で検出されると、燃料供給ポンプ２による燃料の
供給を一旦停止し、予熱バーナ５での燃焼を停止させ
る。所定時間後予熱バーナ５での燃焼が停止したことを
確認した後、再び燃料供給ポンプ２を作動させて燃料を
供給する。その結果予混合室４で気化した燃料は予熱バ
ーナ５で燃焼せずそのまま触媒１０に供給され、触媒燃
焼によって燃焼する。触媒燃焼によって、触媒１０の温
度は徐々に上昇し、送給される燃料の量に応じた所定温
度に達して安定する。
【００１０】図２は触媒燃焼開始後の経過時間を横軸に
示し、触媒１０の上流面１０Ａの温度センサ１２で検出
された温度を縦軸に示したグラフである。図において、
曲線Ａは触媒１０が正常な場合の温度の時間的変化を示
し、曲線Ｂは触媒１０が劣化している場合のものを示
す。図２から明らかなように、触媒１０が正常な場合に
は、時刻Ｔ0で触媒燃焼が開始されると上流面１０Ａの
温度は曲線Ａに示すように急速に上昇する。これに対し
て触媒１０が劣化している場合には、曲線Ｂに示すよう
に比較的ゆるやかに上昇する。これは以下の理由による
ものである。
示し、触媒１０の上流面１０Ａの温度センサ１２で検出
された温度を縦軸に示したグラフである。図において、
曲線Ａは触媒１０が正常な場合の温度の時間的変化を示
し、曲線Ｂは触媒１０が劣化している場合のものを示
す。図２から明らかなように、触媒１０が正常な場合に
は、時刻Ｔ0で触媒燃焼が開始されると上流面１０Ａの
温度は曲線Ａに示すように急速に上昇する。これに対し
て触媒１０が劣化している場合には、曲線Ｂに示すよう
に比較的ゆるやかに上昇する。これは以下の理由による
ものである。
【００１１】触媒１０が正常な場合には、触媒１０の上
流面１０Ａからその反対の面の下流面１０Ｂに至る厚さ
方向において、触媒燃焼は主として上流面１０Ａの近傍
で生じる。触媒燃焼が主として生じる触媒の部分を「主
燃焼部」と称する。主燃焼部が上流面１０Ａに近いので
温度センサ１２が設けられた上流面１０Ａの温度は急速
に上昇する。触媒１０が劣化すると、上流面１０Ａにお
いては触媒としての活性が低下する。しかし、触媒１０
の内部ではまだ十分に触媒の活性を保っているので、主
燃焼部は上流面１０Ａから触媒１０の内部へ移行し、上
流面１０Ａではあまり燃焼せず従って熱も発生しない。
しかし時間の経過とともに、触媒１０の内部の主燃焼部
で発生する熱は比較的熱伝導率が悪いセラミック基材を
伝導して、温度センサ１２が設けられた上流面１０Ａの
温度を上昇させる。その結果曲線Ｂに示すように、温度
はゆるやかに上昇する。
流面１０Ａからその反対の面の下流面１０Ｂに至る厚さ
方向において、触媒燃焼は主として上流面１０Ａの近傍
で生じる。触媒燃焼が主として生じる触媒の部分を「主
燃焼部」と称する。主燃焼部が上流面１０Ａに近いので
温度センサ１２が設けられた上流面１０Ａの温度は急速
に上昇する。触媒１０が劣化すると、上流面１０Ａにお
いては触媒としての活性が低下する。しかし、触媒１０
の内部ではまだ十分に触媒の活性を保っているので、主
燃焼部は上流面１０Ａから触媒１０の内部へ移行し、上
流面１０Ａではあまり燃焼せず従って熱も発生しない。
しかし時間の経過とともに、触媒１０の内部の主燃焼部
で発生する熱は比較的熱伝導率が悪いセラミック基材を
伝導して、温度センサ１２が設けられた上流面１０Ａの
温度を上昇させる。その結果曲線Ｂに示すように、温度
はゆるやかに上昇する。
【００１２】第１の発明においては、触媒１０が正常な
場合と劣化した場合で上流面１０Ａの温度上昇特性が前
記のように異なることを利用して触媒の状態を判定す
る。図２において、時刻Ｔ0で触媒燃焼が開始されてか
ら所定時間後の時刻Ｔ1における上流面１０Ａの温度を
検出する。その温度が温度θ2に近い値であれば触媒１
０は正常であると判定する。上流面１０Ａの温度が温度
θ1に近い値のときは触媒１０は劣化していると判定す
る。上記判定は温度センサ１２の検出出力に基づき制御
部１３で行なわれる。
場合と劣化した場合で上流面１０Ａの温度上昇特性が前
記のように異なることを利用して触媒の状態を判定す
る。図２において、時刻Ｔ0で触媒燃焼が開始されてか
ら所定時間後の時刻Ｔ1における上流面１０Ａの温度を
検出する。その温度が温度θ2に近い値であれば触媒１
０は正常であると判定する。上流面１０Ａの温度が温度
θ1に近い値のときは触媒１０は劣化していると判定す
る。上記判定は温度センサ１２の検出出力に基づき制御
部１３で行なわれる。
【００１３】上記の判定を行なう他の方法として、例え
ば上流面１０Ａが一定の温度、例えばθ3に達するまで
の時間を測定してもよい。すなわち、触媒１０が正常な
場合には時間（Ｔ2−Ｔ0）で温度θ3に達するが、劣化
している場合には時間（Ｔ3−Ｔ0）で温度θ3に達する
ので、この時間を比較することにより触媒の劣化を判定
することができる。上記いずれの場合においても触媒が
劣化していることが判定されたときは、制御部１３から
燃料供給ポンプ２に制御信号を送り、燃料の供給を停止
するようになされている。
ば上流面１０Ａが一定の温度、例えばθ3に達するまで
の時間を測定してもよい。すなわち、触媒１０が正常な
場合には時間（Ｔ2−Ｔ0）で温度θ3に達するが、劣化
している場合には時間（Ｔ3−Ｔ0）で温度θ3に達する
ので、この時間を比較することにより触媒の劣化を判定
することができる。上記いずれの場合においても触媒が
劣化していることが判定されたときは、制御部１３から
燃料供給ポンプ２に制御信号を送り、燃料の供給を停止
するようになされている。
【００１４】第１の発明において、触媒燃焼の開始時に
空気の流量を増加させ、「空気過剰率」（触媒燃焼中の
燃料の量と空気の量のあらかじめ定められた最適な割合
に対して空気を増加させた場合の空気の増加割合を表
す。）を増加させた場合について以下に説明する。触媒
１０が正常な場合には、触媒１０の厚さ方向のすべての
部分において触媒としての作用があるので完全燃焼が行
なわれ、上流面１０Ａの温度は急速に上昇する。しか
し、触媒が劣化すると、上流面１０Ａ近傍の触媒作用が
低下するので、厚さ方向における触媒作用のある部分の
長さが減少する。その結果、不完全燃焼をして、中間生
成物や未燃物を生じる。完全燃焼をしないので触媒１０
における発熱量が減少し、触媒温度の上昇速度は、空気
と燃料の量の比が最適な場合に比較して遅くなる。従っ
て触媒１０が正常である場合と劣化した場合との上流面
１０Ａの温度の上昇速度の差が大きくなり、触媒１０の
劣化の判定をより高い精度で行なうことができる。
空気の流量を増加させ、「空気過剰率」（触媒燃焼中の
燃料の量と空気の量のあらかじめ定められた最適な割合
に対して空気を増加させた場合の空気の増加割合を表
す。）を増加させた場合について以下に説明する。触媒
１０が正常な場合には、触媒１０の厚さ方向のすべての
部分において触媒としての作用があるので完全燃焼が行
なわれ、上流面１０Ａの温度は急速に上昇する。しか
し、触媒が劣化すると、上流面１０Ａ近傍の触媒作用が
低下するので、厚さ方向における触媒作用のある部分の
長さが減少する。その結果、不完全燃焼をして、中間生
成物や未燃物を生じる。完全燃焼をしないので触媒１０
における発熱量が減少し、触媒温度の上昇速度は、空気
と燃料の量の比が最適な場合に比較して遅くなる。従っ
て触媒１０が正常である場合と劣化した場合との上流面
１０Ａの温度の上昇速度の差が大きくなり、触媒１０の
劣化の判定をより高い精度で行なうことができる。
【００１５】空気過剰率を増加させる代りに、燃料の供
給量を最適な量よりも増加させた場合においても前記空
気過剰率を増加させた場合と同様に不完全燃焼が起り、
上流面１０Ａの温度の上昇速度も前記と同様の傾向を示
す。以上のように本発明によると、触媒の原因によらな
い不完全燃焼時においても触媒１０が正常か劣化してい
るかを正しく判定することができる。
給量を最適な量よりも増加させた場合においても前記空
気過剰率を増加させた場合と同様に不完全燃焼が起り、
上流面１０Ａの温度の上昇速度も前記と同様の傾向を示
す。以上のように本発明によると、触媒の原因によらな
い不完全燃焼時においても触媒１０が正常か劣化してい
るかを正しく判定することができる。
【００１６】図３は本発明の第２の発明の実施例を示す
側断面図である。第２の発明においては、触媒１０の図
において上方に、補助的な他の触媒１１が設けられてい
る。触媒１１の上流面１１Ａには他の温度センサ１４が
設けられており、その表面温度を測定する。温度センサ
１４の検出出力は制御装置１５に入力される。その他の
構成及び基本的な動作については、図１に示す第１の発
明と同じである。
側断面図である。第２の発明においては、触媒１０の図
において上方に、補助的な他の触媒１１が設けられてい
る。触媒１１の上流面１１Ａには他の温度センサ１４が
設けられており、その表面温度を測定する。温度センサ
１４の検出出力は制御装置１５に入力される。その他の
構成及び基本的な動作については、図１に示す第１の発
明と同じである。
【００１７】第２の発明においては、前記の第１の発明
における不完全燃焼によって生じる中間生成物や未燃物
を触媒１１によって燃焼させることができる。またこの
第２の発明においても、前記第１の発明と同様に、触媒
燃焼開始後の触媒１０の上流面１０Ａの温度上昇速度に
基づいて触媒１０の正常又は劣化を判定することができ
る。なお触媒１１はほとんど劣化することはないので劣
化の判定をする必要はない。
における不完全燃焼によって生じる中間生成物や未燃物
を触媒１１によって燃焼させることができる。またこの
第２の発明においても、前記第１の発明と同様に、触媒
燃焼開始後の触媒１０の上流面１０Ａの温度上昇速度に
基づいて触媒１０の正常又は劣化を判定することができ
る。なお触媒１１はほとんど劣化することはないので劣
化の判定をする必要はない。
【００１８】次に第２の発明において、前記第１の発明
における判定方法とは異なる方法によって触媒１０の劣
化を測定する場合の動作について説明する。触媒燃焼装
置を長期間、例えば数ケ月間、連続して運転する場合に
は、その期間中にときどき触媒１０の劣化の度合いを検
査する必要がある。このような場合には、まず燃料供給
ポンプ２をとめて燃料の供給を停止し、空気供給ファン
３により空気のみを供給する。その結果、触媒１０及び
１１における触媒燃焼は停止する。
における判定方法とは異なる方法によって触媒１０の劣
化を測定する場合の動作について説明する。触媒燃焼装
置を長期間、例えば数ケ月間、連続して運転する場合に
は、その期間中にときどき触媒１０の劣化の度合いを検
査する必要がある。このような場合には、まず燃料供給
ポンプ２をとめて燃料の供給を停止し、空気供給ファン
３により空気のみを供給する。その結果、触媒１０及び
１１における触媒燃焼は停止する。
【００１９】触媒燃焼時には触媒１０の上流面１０Ａが
最も温度が高く、以下、同下流面１０Ｂ、触媒１１の上
流面１１Ａ、同下流面１１Ｂの順で温度が低い。しか
し、触媒燃焼が停止して空気のみが供給されると、空気
流が最初に当る触媒１０の上流面１０Ａ近傍が最も冷却
される。そして上流面１０Ａ近傍を通過して温められた
空気は次に下流面１０Ｂの近傍を通過し、そこで更に温
められる。この温められた空気は次に触媒１１の上流面
１１Ａから下流面１１Ｂへ向かって流れる。その結果一
定時間後において、触媒１０及び１１の温度は触媒燃焼
のときとは逆の順序となり、触媒１０の上流面１０Ａ、
同下流面１０Ｂ、触媒１１の上流面１１Ａ、同下流面１
１Ｂの順序で高い。このようにして上流面１０Ａの温度
が触媒作用温度近くまで低下したとき、燃料供給ポンプ
２を再起動させて、燃料の供給を再開する。この操作を
「再始動」と称する。この場合空気と燃料の比率が所定
の適正値に達するまでは不完全燃焼によって中間生成物
や未燃物を生じる。しかし、触媒１１の上流面１１Ａ及
び下流面１１Ｂ近傍の温度は触媒作用温度より十分高
く、従って触媒作用を有しているので、中間生成物等は
触媒１１で燃焼される。
最も温度が高く、以下、同下流面１０Ｂ、触媒１１の上
流面１１Ａ、同下流面１１Ｂの順で温度が低い。しか
し、触媒燃焼が停止して空気のみが供給されると、空気
流が最初に当る触媒１０の上流面１０Ａ近傍が最も冷却
される。そして上流面１０Ａ近傍を通過して温められた
空気は次に下流面１０Ｂの近傍を通過し、そこで更に温
められる。この温められた空気は次に触媒１１の上流面
１１Ａから下流面１１Ｂへ向かって流れる。その結果一
定時間後において、触媒１０及び１１の温度は触媒燃焼
のときとは逆の順序となり、触媒１０の上流面１０Ａ、
同下流面１０Ｂ、触媒１１の上流面１１Ａ、同下流面１
１Ｂの順序で高い。このようにして上流面１０Ａの温度
が触媒作用温度近くまで低下したとき、燃料供給ポンプ
２を再起動させて、燃料の供給を再開する。この操作を
「再始動」と称する。この場合空気と燃料の比率が所定
の適正値に達するまでは不完全燃焼によって中間生成物
や未燃物を生じる。しかし、触媒１１の上流面１１Ａ及
び下流面１１Ｂ近傍の温度は触媒作用温度より十分高
く、従って触媒作用を有しているので、中間生成物等は
触媒１１で燃焼される。
【００２０】図４は再始動時における時間と触媒１０及
び１１のそれぞれの上流面１０Ａ及び１１Ａの温度との
関係を示すグラフである。図において、触媒１０が正常
な場合における触媒１０の上流面１０Ａの温度変化を曲
線Ａで示し、触媒１１の上流面１１Ａの温度の変化を曲
線Ｂで示す。また触媒１０が劣化した場合における触媒
１０の上流面１０Ａの温度を曲線Ｃで示し、触媒１１の
上流面１１Ａの温度を曲線Ｄで示す。
び１１のそれぞれの上流面１０Ａ及び１１Ａの温度との
関係を示すグラフである。図において、触媒１０が正常
な場合における触媒１０の上流面１０Ａの温度変化を曲
線Ａで示し、触媒１１の上流面１１Ａの温度の変化を曲
線Ｂで示す。また触媒１０が劣化した場合における触媒
１０の上流面１０Ａの温度を曲線Ｃで示し、触媒１１の
上流面１１Ａの温度を曲線Ｄで示す。
【００２１】まず触媒１０が正常な場合について説明す
る。時刻Ｔ0で再始動すると、触媒燃焼が生じ触媒１０
の上流面１０Ａの温度は曲線Ａに示すように時間の経過
とともに急速に上昇する。一方、触媒１１の上流面１１
Ａの温度は若干低下し、ある程度の時間を経過すると
（図の時刻Ｔ3）上昇に転ずる。このようになる理由を
以下に説明する。触媒１０が正常であるので、再始動時
に主燃焼部は触媒１０の上流面１０Ａ近傍にある。従っ
て上流面１０Ａの温度は急速に上昇する。しかし上流面
１０Ａの熱が下流面１０Ｂまで伝達されるのに相当の時
間を要するので、下流面１０Ｂの温度は時刻Ｔ2を過ぎ
た頃まで上昇を始めない。一方触媒１０が正常であるの
で、供給された燃料は触媒１０で完全に燃焼し、未燃物
などが生じない、従って触媒１１での未燃物などの燃焼
による発熱はない。すなわち、触媒１１はどこからも熱
を与えられないので、再始動以前の温度の低下過程が続
いており、曲線Ｂのように若干低下する。時刻Ｔ2を過
ぎると下流面１０Ｂの温度が上昇し、触媒１１の上流面
１１Ａは上流面１０Ａの輻射熱を受ける。また高温の燃
焼ガスが触媒１１を通過するので、その上流面１１Ａの
温度は時刻Ｔ3頃から徐々に上昇、以後は曲線Ｂに示す
ようになる。
る。時刻Ｔ0で再始動すると、触媒燃焼が生じ触媒１０
の上流面１０Ａの温度は曲線Ａに示すように時間の経過
とともに急速に上昇する。一方、触媒１１の上流面１１
Ａの温度は若干低下し、ある程度の時間を経過すると
（図の時刻Ｔ3）上昇に転ずる。このようになる理由を
以下に説明する。触媒１０が正常であるので、再始動時
に主燃焼部は触媒１０の上流面１０Ａ近傍にある。従っ
て上流面１０Ａの温度は急速に上昇する。しかし上流面
１０Ａの熱が下流面１０Ｂまで伝達されるのに相当の時
間を要するので、下流面１０Ｂの温度は時刻Ｔ2を過ぎ
た頃まで上昇を始めない。一方触媒１０が正常であるの
で、供給された燃料は触媒１０で完全に燃焼し、未燃物
などが生じない、従って触媒１１での未燃物などの燃焼
による発熱はない。すなわち、触媒１１はどこからも熱
を与えられないので、再始動以前の温度の低下過程が続
いており、曲線Ｂのように若干低下する。時刻Ｔ2を過
ぎると下流面１０Ｂの温度が上昇し、触媒１１の上流面
１１Ａは上流面１０Ａの輻射熱を受ける。また高温の燃
焼ガスが触媒１１を通過するので、その上流面１１Ａの
温度は時刻Ｔ3頃から徐々に上昇、以後は曲線Ｂに示す
ようになる。
【００２２】次に触媒１０が劣化している場合について
説明する。触媒１０が劣化している場合には主燃焼部は
上流面１０Ａから触媒１０の内部へ移行する。従って第
１実施例において説明したように、上流面１０Ａの温度
上昇速度は低下し、図４の曲線Ｃに示すように温度は徐
々に上昇する。主燃焼部が触媒１０の内部にあるので、
そこで発生した熱は比較的短時間に下流面１０Ｂに伝導
され、下流面１０Ｂの温度が上昇する。従って触媒１１
の上流面１１Ａは下流面１０Ｂの輻射熱を受ける。一方
触媒１０が劣化しているので、不完全燃焼をし、未燃分
等が発生する。この未燃分は触媒１１において燃焼し、
触媒１１を加熱する。すなわち、触媒１１は再始動後比
較的短時間のうちに輻射熱と未燃分の燃焼によって加熱
され、その温度は再始動直後から曲線Ｄに示すように徐
々に上昇する。
説明する。触媒１０が劣化している場合には主燃焼部は
上流面１０Ａから触媒１０の内部へ移行する。従って第
１実施例において説明したように、上流面１０Ａの温度
上昇速度は低下し、図４の曲線Ｃに示すように温度は徐
々に上昇する。主燃焼部が触媒１０の内部にあるので、
そこで発生した熱は比較的短時間に下流面１０Ｂに伝導
され、下流面１０Ｂの温度が上昇する。従って触媒１１
の上流面１１Ａは下流面１０Ｂの輻射熱を受ける。一方
触媒１０が劣化しているので、不完全燃焼をし、未燃分
等が発生する。この未燃分は触媒１１において燃焼し、
触媒１１を加熱する。すなわち、触媒１１は再始動後比
較的短時間のうちに輻射熱と未燃分の燃焼によって加熱
され、その温度は再始動直後から曲線Ｄに示すように徐
々に上昇する。
【００２３】以上のように第２の発明では再始動後の温
度上昇速度が触媒１０が正常であるか劣化しているかに
よって異なることを利用して触媒の状態を判定する。図
４の時刻Ｔ1において、上流面１０Ａと上流面１１Ａの
温度差θ6を温度センサ１２及び１４の検出出力に基づ
いて、比較回路、時間計測回路及び時間設定回路を有す
る制御装置１５において求める。図に示すように、正常
な場合の温度差θ5は劣化した場合温度差θ6より小さ
い。従ってこれらの温度差θ5及びθ6の値に所定範囲を
設定しておくことによって触媒１０の劣化を判定するこ
とができる。また他の判定方法としては、触媒１０の上
流面１０Ａの温度が触媒１１の上流面１１Ａの温度を超
える時刻Ｔ2（曲線ＡとＢの交点、触媒１０が正常な場
合）又はＴ3（曲線ＣとＤの交点、同劣化している場
合）を検出する。図４から明らかなように、正常な場合
の時間（Ｔ2−Ｔ0）は劣化している場合の時間（Ｔ3−
Ｔ0）より短いので、この時間を求めることによって触
媒１０の劣化を判定することができる。劣化が判定され
たときは、制御装置１５から所定の信号を燃料供給ポン
プ２に印加して燃料の供給を停止させる。
度上昇速度が触媒１０が正常であるか劣化しているかに
よって異なることを利用して触媒の状態を判定する。図
４の時刻Ｔ1において、上流面１０Ａと上流面１１Ａの
温度差θ6を温度センサ１２及び１４の検出出力に基づ
いて、比較回路、時間計測回路及び時間設定回路を有す
る制御装置１５において求める。図に示すように、正常
な場合の温度差θ5は劣化した場合温度差θ6より小さ
い。従ってこれらの温度差θ5及びθ6の値に所定範囲を
設定しておくことによって触媒１０の劣化を判定するこ
とができる。また他の判定方法としては、触媒１０の上
流面１０Ａの温度が触媒１１の上流面１１Ａの温度を超
える時刻Ｔ2（曲線ＡとＢの交点、触媒１０が正常な場
合）又はＴ3（曲線ＣとＤの交点、同劣化している場
合）を検出する。図４から明らかなように、正常な場合
の時間（Ｔ2−Ｔ0）は劣化している場合の時間（Ｔ3−
Ｔ0）より短いので、この時間を求めることによって触
媒１０の劣化を判定することができる。劣化が判定され
たときは、制御装置１５から所定の信号を燃料供給ポン
プ２に印加して燃料の供給を停止させる。
【００２４】前記の第１及び第２の発明において、温度
センサ１２及び１４は触媒１０及び１１のそれぞれの上
流面１０Ａ及び１１Ａに設けられているが、これらを触
媒１０及び１１の内部の上流面近傍に設けても同様の効
果を得ることができる。また、２個以上の触媒を用いた
燃焼装置においては、最上流側の触媒が最も劣化しやす
い。従って温度センサをこの触媒のみに設けることによ
って触媒の劣化を判別することができる。
センサ１２及び１４は触媒１０及び１１のそれぞれの上
流面１０Ａ及び１１Ａに設けられているが、これらを触
媒１０及び１１の内部の上流面近傍に設けても同様の効
果を得ることができる。また、２個以上の触媒を用いた
燃焼装置においては、最上流側の触媒が最も劣化しやす
い。従って温度センサをこの触媒のみに設けることによ
って触媒の劣化を判別することができる。
【００２５】
【発明の効果】この発明によれば、触媒燃焼開始後の触
媒の上流面の温度の上昇速度を測定し、その上昇速度が
触媒の劣化の度合いによって異なることを利用して触媒
の劣化を判定する。従って触媒以外の原因によって不完
全燃焼が生じた場合においても触媒の劣化を正しく判定
することができる。
媒の上流面の温度の上昇速度を測定し、その上昇速度が
触媒の劣化の度合いによって異なることを利用して触媒
の劣化を判定する。従って触媒以外の原因によって不完
全燃焼が生じた場合においても触媒の劣化を正しく判定
することができる。
【図１】本発明の第１実施例の側断面図
【図２】第１実施例における動作を示すグラフ
【図３】本発明の第２実施例の側断面図
【図４】第２実施例の動作を示すグラフ
２ 燃料供給ポンプ ３ 空気供給ファン ４ 予混合室 ５ 予熱バーナ ７ 燃焼室 １０ 触媒 １１ 触媒 １２ 温度センサ １３ 制御装置 １４ 温度センサ １５ 制御装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F23N 5/14 F23D 14/18 F23N 5/24
Claims (5)
- 【請求項１】 燃料と空気を混合する予混合室、 前記予混合室に燃料を供給する燃料供給ポンプ、 前記予混合室に空気を供給する空気供給ファン、 前記予混合室で混合された空気と燃料の混合物の予混合
室からの流路の下流位置に設けられた燃焼室、 燃焼室の内部に設けられた多数の連通孔を有する触媒、 触媒を予熱する予熱手段、 触媒の前記流路に対して上流側の面の所定部分の温度を
検出する温度検出手段、及び前記温度検出手段の検出出
力が入力され、触媒における触媒燃焼開始後の前記触媒
の上流側の面の温度の上昇速度を前記検出出力に基づい
て求め、触媒燃焼開始後の前記触媒の上流側の面の温度
の時間的変化が急速な上昇から所定の時間的変化以下の
ゆるやかな上昇になったとき、前記燃料供給ポンプの運
転を停止させる制御装置、 を有する触媒燃焼装置。 - 【請求項２】 前記制御装置は、触媒燃焼開始時におい
て、燃料の量と空気の量のあらかじめ定められた最適な
割合に対して空気量のみを増加させる手段を有する請求
項1の触媒燃焼装置。 - 【請求項３】 燃料と空気を混合する予混合室、 前記予混合室に燃料を供給する燃料供給ポンプ、 前記予混合室に空気を供給する空気供給ファン、 前記予混合室で混合された空気と燃料の混合物の予混合
室からの流路の下流位置に設けられた燃焼室、 燃焼室の内部に設けられた多数の連通孔を有する第１の
触媒、 第１の触媒を予熱する予熱手段、 第１の触媒の前記流路に対して上流側の面の所定部分の
温度を検出する第１の温度検出手段、 前記燃焼室の内部において、前記第１の触媒の下流位置
に設けられた第２の触媒、 第２の触媒の前記流路に対して上流側の面の温度を検出
する第２の温度検出手段、 前記第１及び第２の温度検出手段の検出出力が入力さ
れ、触媒燃焼中に一旦燃料の供給を停止させ、前記第１
の触媒の上流面の温度が第２の触媒の上流面の温度より
も低い所定温度まで低下したとき、再び燃料の供給を再
開して触媒燃焼を再開させる手段、及び前記触媒燃焼の
再開時点から、第１の温度検出手段の検出温度が第２の
温度検出手段の検出温度を超える時点までの時間を求
め、この時間が所定の時間より長いとき触媒が劣化して
いると判定する手段を有する制御装置、 を有する触媒燃焼装置。 - 【請求項４】 前記制御装置は時間を設定する時間設定
手段を有し、前記時間が前記時間設定手段で設定された
時間より長いとき、前記燃料供給ポンプの運転を停止さ
せる手段を有する請求項３の触媒燃焼装置。 - 【請求項５】 前記制御装置は第１の温度検出手段の検
出温度と第２温度検出手段の検出温度との差を求める手
段を有する請求項３の触媒燃焼装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5146908A JP3059317B2 (ja) | 1993-05-25 | 1993-05-25 | 触媒燃焼装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5146908A JP3059317B2 (ja) | 1993-05-25 | 1993-05-25 | 触媒燃焼装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06331135A JPH06331135A (ja) | 1994-11-29 |
| JP3059317B2 true JP3059317B2 (ja) | 2000-07-04 |
Family
ID=15418292
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5146908A Expired - Fee Related JP3059317B2 (ja) | 1993-05-25 | 1993-05-25 | 触媒燃焼装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3059317B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9045275B2 (en) | 2013-10-30 | 2015-06-02 | Le Papillon Bioplan | Container for dispensing a combination product |
| KR102158594B1 (ko) * | 2018-09-06 | 2020-09-22 | 주식회사 마르시끄 | 일회용 마스카라 및 이를 포함하는 일회용 화장품 키트 |
-
1993
- 1993-05-25 JP JP5146908A patent/JP3059317B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9045275B2 (en) | 2013-10-30 | 2015-06-02 | Le Papillon Bioplan | Container for dispensing a combination product |
| KR102158594B1 (ko) * | 2018-09-06 | 2020-09-22 | 주식회사 마르시끄 | 일회용 마스카라 및 이를 포함하는 일회용 화장품 키트 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06331135A (ja) | 1994-11-29 |
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