JP3313520B2 - 触媒燃焼装置の制御方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、気化室で気化された燃
料と空気の混合気を加熱された自己発熱型導電性触媒に
接触させて燃焼させ、暖房等を行うための例えば強制循
環式石油暖房装置のような触媒燃焼装置の制御方法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】この種の触媒燃焼装置は、例えば灯油を
燃料とし、この灯油を気化器で気化させたものを空気と
混合して混合気を生成し、この混合気を自己発熱型導電
性触媒に接触させて燃焼反応を起こさせることにより暖
房等を行うものである。

【０００３】このような触媒燃焼装置では、燃料と空気
の混合気が触媒表面において二酸化炭素と水と反応熱に
変化する反応が生じるので、触媒燃焼装置を暖房器とし
て使用する場合には、この反応熱を暖房に利用すること
になるが、小型の石油暖房器の主流である室内排気型で
は、この反応で生じる燃焼排ガスも直接室内に排出して
いる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従って、触媒活性が低
下するなどの原因で燃焼状態が不安定になると、未燃の
燃料や中間生成物が室内に排出されることがある。特
に、着火時に触媒温度が十分上昇していない状態で燃焼
を開始すると、触媒の活性化が不十分であり、不安定で
あるため、未燃の燃料や中間生成物による人体に有害な
成分や臭気が室内に排出されることがあるという問題が
ある。

【０００５】本発明は、上記に鑑みてなされたもので、
その目的とするところは、着火時に燃焼排ガスをクリー
ンな状態に保ち、低燃焼量から高燃焼量まで広い暖房可
変幅にわたって適確に作動し得る触媒燃焼装置の制御方
法を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の触媒燃焼装置の制御方法は、気化器で気化
された燃料と空気の混合気を加熱された自己発熱型導電
性触媒に接触させて燃焼させる触媒燃焼装置の制御方法
であって、運転開始時に前記気化器および前記自己発熱
型導電性触媒の予熱を確認して、燃料の供給を開始した
後、前記自己発熱型導電性触媒への通電を停止すること
を要旨とする。

【０００７】また、本発明の触媒燃焼装置の制御方法
は、気化器で気化された燃料と空気の混合気を加熱され
た自己発熱型導電性触媒に接触させて燃焼させる触媒燃
焼装置の制御方法であって、前記気化器および前記自己
発熱型導電性触媒の予熱を確認した後、燃料を供給して
燃焼反応を開始する場合に燃料と空気を所定の空気比以
下で該燃焼反応を開始することを要旨とする。

【０００８】更に、本発明の触媒燃焼装置の制御方法
は、前記燃料と空気を所定の空気比以下で燃焼反応を開
始する場合に、前記自己発熱型導電性触媒の温度が所定
の温度に達したことを確認した後、空気比を増大するこ
とを要旨とする。

【０００９】

【作用】本発明の触媒燃焼装置の制御方法は、運転開始
時に気化器および自己発熱型導電性触媒の予熱を確認し
て、燃料の供給を開始した後、自己発熱型導電性触媒へ
の通電を停止する。

【００１０】また、本発明の触媒燃焼装置の制御方法で
は、気化器および自己発熱型導電性触媒の予熱を確認し
た後、燃料を供給して燃焼反応を開始する場合に燃料と
空気を所定の空気比以下で該燃焼反応を開始する。

【００１１】更に、本発明の触媒燃焼装置の制御方法で
は、前記燃料と空気を所定の空気比以下で燃焼反応を開
始する場合に、自己発熱型導電性触媒の温度が所定の温
度に達したことを確認した後、空気比を増大する。

【００１２】

【実施例】以下、図面を用いて本発明の実施例を説明す
る。

【００１３】図１は、本発明の第１の実施例に係わる制
御方法を実施する触媒燃焼装置の構成を示す図である。
同図に示す触媒燃焼装置は、燃料として例えば灯油を使
用し、該灯油を気化器で気化させたものを空気と混合し
て混合気を生成し、この混合気を自己発熱型導電性触媒
に接触させて燃焼反応を起こさせることにより暖房等を
行う例えば強制循環式石油暖房装置を構成するものであ
り、灯油からなる液体燃料を貯える燃料タンク１を有す
る。そして、該燃料タンク１に貯えられた燃料は燃料ポ
ンプ３によって気化器５に送り出され、ここで気化され
て、燃焼ガスとなる。なお、気化器５は、図示しないヒ
ータを内蔵し、該ヒータによって加熱されるようになっ
ている。

【００１４】また、気化器５にはファン７によって燃焼
用の空気が供給されるようになっている。気化器５で気
化された燃焼ガスとファン７によって供給された空気
は、混合室９で混合されて、均一な混合気となり、上方
に設けられているハニカム状の自己発熱型導電性触媒１
１に送られる。該自己発熱型導電性触媒１１は通電によ
って発熱するように構成されており、この通電によって
発熱された導電性触媒１１に混合室９から供給された混
合気が接触することにより、混合気は燃焼反応を開始す
るようになっている。なお、導電性触媒１１の上側には
導電性触媒１１に通電して発熱させるための電極１３お
よび導電性触媒１１の温度を検知するための触媒温度検
知手段１５が設けられている。そして、これらの電極１
３および触媒温度検知手段１５は制御部１７に接続され
ている。

【００１５】更に、前記導電性触媒１１の更に上方に
は、該導電性触媒１１と同様な構造のハニカム状の自己
発熱型導電性触媒１９が設けられている。なお、自己発
熱型導電性触媒１１および混合室９は周囲を燃焼筒２１
で覆われ、また自己発熱型導電性触媒１９はその周囲を
排気筒２３で覆われ、該排気筒２３は燃焼排ガスを上方
に排気するようになっている。

【００１６】図１は、触媒燃焼装置を側部から見た図で
あって、左側が前方、右側が後方であり、前方の下部寄
りには室内に温風を吹き出すための吹き出し口２５が設
けられ、後方には温風を室内に送り込むためのファン２
７が取り付けられ、このファン２７が回転することによ
り混合気の燃焼熱が前記吹き出し口２５から室内に送り
出されるようになっている。

【００１７】更に、触媒燃焼装置の前方の最上部には斜
めに操作パネル２９が設けられている。この操作パネル
２９には本触媒燃焼装置を起動させるための運転スイッ
チ、温度を調節するための温度調節スイッチ、風量を調
節するための風量調節スイッチ等が設けられている。

【００１８】次に、以上のように構成される触媒燃焼装
置の作用を図２に示すフローチャートを参照して説明す
る。

【００１９】まず、操作パネル２９の運転スイッチを投
入すると（ステップ１１０）、自己発熱型導電性触媒１
１および気化器５のヒータが通電され、自己発熱型導電
性触媒１１および気化器５の加熱が開始される（ステッ
プ１２０）。気化器５および導電性触媒１１の温度がそ
れぞれ設定温度に達したか否かがチェックされ（ステッ
プ１３０，１４０）、各温度が設定温度に達すると、燃
料ポンプ３および燃焼空気供給用ファン７を作動させる
（ステップ１５０）。この結果、燃料ポンプ３の作用に
より燃料タンク１から燃料が気化器５に送り込まれる。
この場合、気化器５は上述したようにステップ１２０の
通電で予め加熱されているので、気化器５に送り込まれ
た燃料は気化器５で気化し、燃焼空気供給用ファン７か
ら供給される空気とともに混合室９に送り込まれて混合
され、均一な混合気が生成される。この混合気は上昇し
て、混合室９の上部に設けられている導電性触媒１１に
接触する。導電性触媒１１はステップ１２０における通
電により活性温度に達しているので、この活性温度にあ
る導電性触媒１１に混合気が接触すると、混合気は燃焼
反応を開始する。それから、導電性触媒１１に対する通
電を停止する（ステップ１６０）。

【００２０】次に、着火による導電性触媒１１の温度の
上昇と安定性を確認するために、導電性触媒１１の温度
を触媒温度検知手段１５により検知し、この検知した導
電性触媒１１の温度が設定温度に達しているか否かを判
定する（ステップ１７０）。導電性触媒１１の温度が設
定温度に達していない場合、すなわち燃焼反応による導
電性触媒１１の温度上昇が観察されない場合には、ステ
ップ１２０に戻って、着火動作を繰り返すが、温度上昇
が確認された場合には、室内温風供給用ファン２７を作
動し（ステップ１８０）、これにより室内に温風を供給
し、それから設定された任意の燃焼量に合わせられた燃
料および空気供給量に変更する（ステップ１９０）。

【００２１】上記実施例では、着火の動作時に燃料ポン
プ３による燃料供給を開始した後、導電性触媒１１への
通電を停止することにより、着火動作をより確実に行う
ことができる。そして、確実に着火を行うことにより、
導電性触媒１１の温度の一時的な低下が原因で発生する
未燃ガスが室内に排出されることを防止することができ
る。

【００２２】図３は、本発明の第２の実施例の作用を示
すフローチャートである。

【００２３】同図に示す第２の実施例に使用される触媒
燃焼装置の構成は図１に示したものと同じであり、その
制御手順が異なるのみである。また、図３に示す処理
は、図２に示した処理においてステップ１６０の触媒通
電停止処理とステップ１７０の触媒設定温度判定処理の
順序を逆にし、ステップ１７０の触媒設定温度判定処理
を先に行った後、ステップ１６０の触媒通電停止処理を
行うようにした点が異なるのみで、その他の処理は図２
に示すものと同じであり、同じ処理には同じステップ番
号が付されている。

【００２４】すなわち、図３の処理においては、燃料ポ
ンプ３および燃焼空気供給用ファン７を作動させて（ス
テップ１５０）、混合気を生成し、この混合気が活性温
度にある導電性触媒１１に接触して燃焼反応を開始する
と、着火による導電性触媒１１の温度の上昇と安定性を
確認するために、導電性触媒１１の温度を触媒温度検知
手段１５により検知し、この検知した導電性触媒１１の
温度が設定温度に達しているか否かを判定する（ステッ
プ１７０）。そして、導電性触媒１１の温度が設定温度
に達していることが確認された場合には、導電性触媒１
１に対する通電を停止し（ステップ１６０）、室内温風
供給用ファン２７を作動し（ステップ１８０）、これに
より室内に温風を供給し、それから設定された任意の燃
焼量に合わせられた燃料および空気供給量に変更する
（ステップ１９０）。

【００２５】この第２の実施例でも、第１の実施例と同
様の効果が得られる。

【００２６】図４は、本発明の第３の実施例の作用を示
すフローチャートである。

【００２７】同図に示す第３の実施例に使用される触媒
燃焼装置の構成は図１に示したものと同じであり、その
制御手順が異なるのみである。また、図４に示す処理
は、図３に示した処理においてステップ１２０の次に燃
焼空気供給用ファン７を作動させるステップ１２２を設
けるとともに、また図３のステップ１５０で燃料ポンプ
３と燃焼空気供給用ファン７とを作動させていたものを
燃料ポンプ３のみを作動させるステップ１５２を設けた
点が異なるのみで、その他の処理は図２に示すものと同
じであり、同じ処理には同じステップ番号が付されてい
る。

【００２８】すなわち、図４の処理では、導電性触媒１
１および気化器５のヒータに通電を行った後（ステップ
１２０）、すぐに燃焼空気供給用ファン７を作動させ
（ステップ１２２）、そのためにステップ１５２では燃
料ポンプ３のみを作動させるようにしているものであ
り、このようにしても第１の実施例と同様に効果が得ら
れるものである。

【００２９】図５は、本発明の第４の実施例の作用を示
すフローチャートである。

【００３０】同図に示す第４の実施例に使用される触媒
燃焼装置の構成は図１に示したものと同じであり、その
制御手順が異なるのみである。また、図５に示す処理
は、図２に示した処理のステップ１５０の後に、燃料お
よび空気供給量を調整するステップ１５４を設けた点が
異なるのみで、その他の処理は図２に示すものと同じで
あり、同じ処理には同じステップ番号が付されている。

【００３１】すなわち、図５の処理では、燃料ポンプ３
および燃焼空気供給用ファン７を作動させて（ステップ
１５０）、混合気を生成し、この混合気が活性温度にあ
る導電性触媒１１に接触して燃焼反応を開始すると、気
化器５に供給される燃料を導電性触媒１１だけで十分処
理し得る程度の量、燃焼量として最大処理量の半分以下
に燃料ポンプ３で絞るように調整するとともに、またこ
の時、燃焼用空気を燃料と燃焼用空気の比である空気比
（空気供給量／供給燃料の燃焼に必要な理論空気量）が
３以下になるように通常燃焼時よりも小さいように調整
しているものである（ステップ１５４）。

【００３２】上記実施例では、導電性触媒１１だけで十
分処理できる程度の量に絞り、燃焼用空気も３以下にな
るように通常燃焼時よりも小さくすることで、着火動作
をより確実に行うことができる。また、供給される空気
による導電性触媒１１の温度の一時的な低下が非常に小
さく抑えられ、この温度低下が原因で発生する未燃ガス
が室内に排出されることを防止することができる。

【００３３】なお、図５に示す実施例は、上述した図２
に示した処理に適用したものであるが、図２の代わりに
図３または図４に示した処理にも適用可能である。

【００３４】図６は、本発明の第５の実施例の作用を示
すフローチャートである。

【００３５】同図に示す第５の実施例に使用される触媒
燃焼装置の構成は図１に示したものと同じであり、その
制御手順が異なるのみである。また、図６に示す処理
は、図５に示した処理を図３に適用した処理において、
ステップ１８０の後に、導電性触媒１１の温度が設定温
度に達しているか否かをチェックする触媒設定温度判定
処理をステップ１８２として設けた点が異なるのみで、
その他の処理は図３および図５に示すものと同じであ
り、同じ処理には同じステップ番号が付されている。

【００３６】すなわち、図６の処理では、室内温風供給
用ファン２７を作動させて、温風を室内に送り出した
後、導電性触媒１１の温度の上昇と安定性を確認するた
めに、導電性触媒１１の温度を触媒温度検知手段１５に
より検知し、この検知した導電性触媒１１の温度が設定
温度に達しているか否かを判定する（ステップ１８
２）。そして、導電性触媒１１の温度が設定温度に達し
ていることが確認された場合には、設定された任意の燃
焼量に合わせられた燃料および空気供給量に変更する
（ステップ１９０）。

【００３７】上記実施例では、着火動作の前半では通常
燃焼時より空気比を絞って、供給空気による触媒温度の
一時的低下を非常に小さく抑え、反応開始後は燃焼反応
熱により触媒の活性化温度が保持できる温度に到達して
から触媒への通電を停止し、また動作の前半で絞ってい
た空気比を燃焼が安定し触媒が十分に活性化された状態
で、通常燃焼の状態である３以上に戻すことにより、供
給空気の増加による触媒温度の一時的低下が非常に小さ
く抑えられ、着火動作をより確実に行うことができる。
更に、この温度低下が原因で発生する未燃ガスが室内に
排出されることを防止することができる。

【００３８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
運転開始時に気化器および自己発熱型導電性触媒の予熱
を確認して、燃料の供給を開始した後、自己発熱型導電
性触媒への通電を停止するので、着火動作をより確実に
行うことができるとともに、触媒温度の一時的な低下が
原因で発生する未燃ガスが室内に排出されることを防止
することができ、低燃焼量から高燃焼量まで広い可変幅
にわたって適確に作動することができる。

【００３９】また、本発明によれば、気化器および自己
発熱型導電性触媒の予熱を確認した後、燃料を供給して
燃焼反応を開始する場合に燃料と空気を所定の空気比以
下で該燃焼反応を開始するので、着火動作をより確実に
行うことができるとともに、供給される空気による触媒
温度の一時的な低下を非常に小さく抑えることができ、
この温度低下が原因で発生する未燃ガスが室内に排出さ
れることを防止することができる。

【００４０】更に、本発明によれば、燃料と空気を所定
の空気比以下で燃焼反応を開始する場合に、自己発熱型
導電性触媒の温度が所定の温度に達したことを確認した
後、空気比を増大するので、供給される空気の増加によ
る触媒温度の一時的な低下を非常に小さく抑えることが
でき、着火動作をより確実に行うことができるととも
に、この温度低下が原因で発生する未燃ガスが室内に排
出されることを防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例に係わる制御方法を実施
する触媒燃焼装置の構成を示す図である。

【図２】図１に示す触媒燃焼装置の作用を示すフローチ
ャートである。

【図３】本発明の第２の実施例の作用を示すフローチャ
ートである。

【図４】本発明の第３の実施例の作用を示すフローチャ
ートである。

【図５】本発明の第４の実施例の作用を示すフローチャ
ートである。

【図６】本発明の第５の実施例の作用を示すフローチャ
ートである。

【符号の説明】

１ 燃料タンク ３ 燃料ポンプ ５ 気化器 ７ 燃焼空気供給用ファン １１，１９ 自己発熱型導電性触媒 １５ 触媒温度検知手段 ２５ 吹き出し口 ２７ 室内温風供給用ファン ２９ 操作パネル

フロントページの続き (72)発明者 齊藤 和夫 神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地 株式会社東芝 住空間システム技術研究 所内 (56)参考文献 特開 昭60−29505（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F23N 5/20 F23D 11/40

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 気化器で気化された燃料と空気の混合気
   を加熱された自己発熱型導電性触媒に接触させて燃焼さ
   せる触媒燃焼装置の制御方法であって、運転開始時に前
   記気化器および前記自己発熱型導電性触媒の予熱を確認
   して、燃料の供給を開始した後、前記自己発熱型導電性
   触媒への通電を停止することを特徴とする触媒燃焼装置
   の制御方法。
2. 【請求項２】 気化器で気化された燃料と空気の混合気
   を加熱された自己発熱型導電性触媒に接触させて燃焼さ
   せる触媒燃焼装置の制御方法であって、前記気化器およ
   び前記自己発熱型導電性触媒の予熱を確認した後、燃料
   を供給して燃焼反応を開始する場合に燃料と空気を所定
   の空気比以下で該燃焼反応を開始することを特徴とする
   触媒燃焼装置の制御方法。
3. 【請求項３】 前記燃料と空気を所定の空気比以下で燃
   焼反応を開始する場合に、前記自己発熱型導電性触媒の
   温度が所定の温度に達したことを確認した後、空気比を
   増大することを特徴とする請求項２記載の触媒燃焼装置
   の制御方法。