JP3487676B2 - 触媒燃焼装置 - Google Patents

触媒燃焼装置

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JP3487676B2 JP15759895A JP15759895A JP3487676B2 JP 3487676 B2 JP3487676 B2 JP 3487676B2 JP 15759895 A JP15759895 A JP 15759895A JP 15759895 A JP15759895 A JP 15759895A JP 3487676 B2 JP3487676 B2 JP 3487676B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、家庭用の暖房器具と
して最適な触媒燃焼装置に関する。
【0002】
【従来の技術】現在、家庭用の暖房器具の1つとして石
油燃焼器が知られている。石油燃焼器は、石油を火炎燃
焼させるものであり、この時、1400℃以上の高温燃
焼となるため、空気中の窒素が分解され、窒素酸化物
(NOX)が生成される。また、着火時と消化時の臭気
が定常燃焼時よりも強くなり不快感を伴なう所から、窒
素酸化物の発生を抑え、臭気の低減を図る触媒が用いら
れた構造となっている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】窒素酸化物の発生を抑
え、臭気の低減を図る触媒は、一般的に2段の触媒で構
成されており、特に、1段目となる上流側の触媒は、電
極が接続され、運転時において、混合ガスが触媒と接す
ることで燃焼反応が行われる温度まで高められる。2段
目の触媒は、1段目の触媒からの副射熱により触媒燃焼
温度まで高められるため、1段目の触媒は2段目の触媒
に比べて負荷が大きく局部劣化を起こし易くなる。
【0004】1段目の触媒に、局部劣化が発生すると、
劣化領域では末燃焼ガスのまま通過するため、末燃焼ガ
スが作用する2段目の触媒の領域は、ほかより強い燃焼
反応となる。この強い燃焼反応は、常時同じ所で起こる
ため、負荷が大きくなり、その負荷領域が局部劣化につ
ながる問題があった。
【0005】そこで、この発明は、局部劣化が発生して
も、下流側に配置された触媒に悪影響を与えることのな
い触媒燃料装置を提供することを目的としている。
【0006】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、この発明は、第1に燃料を気化する気化器と、気化
された燃料と空気とを混合する予混合室と、予混合室で
混合された混合ガスを誘導する燃焼筒と、燃焼筒によっ
て誘導される混合ガスと燃焼反応する複数の触媒と、最
下流に位置する触媒を回転させる回転手段とを備える。
【0007】
【0008】
【0009】第には、燃料を気化する気化器と、気化
された燃料と空気とを混合する予混合室と、予混合室で
混合された混合ガスを誘導する燃焼筒と、燃焼筒によっ
て誘導される混合ガスと燃焼反応する1段目と2段目の
触媒と、予混合室からの混合ガスの一部を燃焼筒の外側
から1段目の触媒と2段目の触媒との間に旋回させて送
り込む旋回手段とを備える。
【0010】
【0011】
【0012】
【作用】かかる触媒燃焼装置によれば、予混合室で混合
された混合ガスは、燃焼筒により誘導され、各触媒の通
過時に燃焼反応する。これにより、複数の触媒の燃焼反
応によって窒素酸化物の発生がなくなると共に、臭気は
小さく抑えられる。
【0013】この運転時において、例えば、最上流に位
置する触媒の一部分に局部劣化が発生しても、その局部
劣化領域を通過した末燃焼ガスは、例えば撹拌手段によ
り撹拌される結果、次位の触媒に対し、同一箇所で燃焼
反応することはなく、ほぼ全領域にわたって燃焼反応す
るようになる。
【0014】したがって、下流側に位置する触媒の一部
分にのみ燃焼負荷が働らくことがなくなり、局部劣化が
起こることはない。
【0015】
【実施例】図1乃至図6の図面を参照しながらこの発明
の実施例を具体的に説明する。
【0016】図1において1は触媒燃焼装置3の燃焼装
置本体を示しており、内部は仕切壁5により上下の部屋
7,9に仕切られている。下方の部屋7には石油タンク
11と、気化器13と、空気供給装置15が、上方の部
屋9には燃焼装置17がそれぞれ配置されている。
【0017】石油タンク11は、カットリッジタンク
(図示していない)により石油供給が可能となってい
る。
【0018】気化器13は、燃料ポンプ18によって送
り込まれる燃料を気化するよう機能する。
【0019】空気供給装置15は、空気供給用ファン
(図示していない)によって気化器13で気化された燃
料と一緒に後述する予混合室19へ送り込むよう機能す
る。
【0020】燃焼装置17は、燃焼筒21内に上流側、
図面下側から前記した予混合室19と、1段目の触媒2
3と2段目の触媒25がそれぞれ配置された構造となっ
ている。なお、触媒23,25は2段に特定されず3段
であってもよい。
【0021】予混合室19は、気化器13で気化された
燃料と空気とが混合され燃焼可能な混合ガスとするよう
機能する。
【0022】1段目の触媒23は、熱膨張率が小さく、
加工自在で耐食性のあるフェライト系ステンレスで構成
され、燃焼反応可能な自己発熱温度で高められる電極2
7が取付けられた誘導性触媒となっている。
【0023】2段目の触媒25は、コージエライトに代
表されるセラミックス担体に触媒を担次させた多孔性触
媒となっている。
【0024】1段目の触媒23と2段目の触媒25との
間には、撹拌手段29となるフィン31が配置されてい
る。
【0025】フィン31は、所定角度傾斜し、方向が異
なる多数のガイド通路33を有し、一段目の触媒23
通過した燃焼ガスを、ガイド通路33によって乱流状態
として撹拌し、二段目の触媒25に対して撹拌誘導する
よう機能する。
【0026】なお、図1において、35は覗き窓、37
は対流ファンをそれぞれ示しており、対流ファン37が
回転することで、燃焼装置本体1の前面に設けられた吹
出口39から温風が吹き出されるようになる。
【0027】このように構成された触媒燃焼装置3によ
れば、気化器13によって気化された燃料は、空気供給
装置15によって空気と一緒に予混合室19内へ送ら
れ、燃焼可能な混合ガスとなる。混合ガスは1段目の触
媒23及び2段目の触媒25の通過時に燃焼反応する。
これにより、複数の触媒23,25の燃焼反応により窒
素酸化物の発生がなくなると共に、臭気は小さく抑えら
れる。
【0028】一方、運転時において、例えば、1段目の
触媒23の一部分に、局部劣化が発生しても、その局部
劣化領域を通過した末燃焼ガスは、フィン31のガイド
通路33の通過時に各方向へ誘導されるため、乱流によ
る撹拌された状態で2段目の触媒25へ送られる。この
結果、末燃焼ガスは一部分に特定されることなく全領域
にわたって燃焼反応するようになるため、2段目の触媒
25の一部分にみの燃焼負荷が働らくことがなくなり、
局部劣化が起こることはない。
【0029】この場合、撹拌手段29はフィン31に特
定されない。例えば、図3(a)(b)に示す如く、所
定の角度へ誘導し、乱流を発生させる多数の切り起こし
片41を有する切り起こし板43を1段目の触媒23と
2段目の触媒25との間に配置し、多数の切り起こし片
41により、2段目の触媒25に対して撹拌誘導する撹
拌手段29としてもよい。
【0030】あるいは、図4に示す如く、燃焼筒21の
誘導通路の一部通過断面積を狭くし、通過断面積の狭い
通路45によって、通路中央部位と外周部とで異なる流
速により乱流を発生させ、2段目の触媒25に対して撹
拌誘導する撹拌手段としてもよい。
【0031】あるいは、図5に示す如く径の異なる貫通
孔47を有する制御板49を、1段目の触媒23と2段
目の触媒25との間に、複数配置し、複数の制御板49
により乱流を発生させて2段目の触媒25に対して撹拌
誘導する撹拌手段29としてもよい。なお、図4に示す
実施例にあっては、燃焼筒21の胴部を細くすること
で、一部通過断面積を狭くする手段とすることも可能で
ある。
【0032】図6は、撹拌手段29の別の実施例を示し
たものである。この実施例は、燃焼筒21の外側に外筒
51を設けて2重構造とし、燃焼筒21と外筒51との
間を、二次通路53に形成し、二次通路53の上方は、
1段目の触媒23と2段目の触媒25の間と、多数の開
口55を介して連通している。また、二次通路53の下
方は、予混合室19が配置された部屋と連通口57を介
して連通し、予混合室19で混合された混合ガスの一部
が二次通路53を介して1段目の触媒23と2段目の触
媒25の間に送り込まれる構造となっている。
【0033】したがって、この実施例によれば、1段目
の触媒23に局部劣化が発生し、その局部劣化領域を通
過した末燃焼ガスは、二次通路53を介して送り込まれ
る混合ガスの影響で乱流が発生し、撹拌された状態で2
段目の触媒25に撹拌誘導される。このため、2段目の
触媒25では全領域にわたって燃焼反応するため、触媒
25の一部分にのみ燃焼負荷が働らくことがなくなり、
局部劣化は起きない。
【0034】特に、二次通路53を用いる実施例にあっ
ては、混合ガスの一部分を1段目の触媒23と2段目の
触媒25の間に送り込む際に、図7に示すように旋回手
段59により旋回流が発生するよう送り込むようにした
方がより撹拌効果が得られる。
【0035】旋回手段59としては、燃焼筒21の筒壁
に、矢印の如く旋回流を発生させる断面斜めの傾斜孔6
1を設ける。あるいは、図8に示す如く矢印の如く旋回
流を発生させる切り起こし片63を燃焼筒21の筒壁に
多数設ける。あるいは、図9に示す如く、二次通路53
と連通し、矢印の如く旋回流を噴射するノズル65を燃
焼筒21の筒壁に沿って複数設ける。あるいは、図10
に示す如く、二次通路53と連通し合う十字状のパイプ
67を1段目の触媒23と2段目の触媒25の間に配置
し、そのパイプ67に、水平方向へ噴射し矢印の如く旋
回流を発生させる噴射口69を多数設ける。あるいは、
変形例として、図11に示す如く、貫通孔71を有する
制御板73を、1段目の触媒23と2段目の触媒25と
の間に斜めに配置し、二次通路53からの混合ガスによ
り旋回流を発生させる構造のものがある。
【0036】図12は、2段目の触媒25を、回転手段
75によって回転させることで、局部劣化領域を通過し
た末燃焼ガスが、一部分にのみ作用しないようにした実
施例を示したものである。
【0037】この実施例にあっては、2段目の触媒25
を燃焼筒21に対して回転自在に支持する一方、断熱材
で仕切られた仕切り壁76に載置セットされた駆動モー
タ77から減速機構79を介して延長されたモータ軸8
1の先端を、2段目の触媒25に結合する。この場合、
モータ軸81は耐熱性を有する材質で形成されることが
望ましい。駆動モータ77は、図外の制御部からの信号
によって一定時間ごとにオンとなることで、2段目の触
媒25を所定量回転させる構造になっている。
【0038】なお、他の構成要素は、図1と同一のため
同一符号を符して詳細な説明を省略する。したがって、
この実施例によれば、駆動モータ77によって2段目の
触媒25を一定時間ごとに回転させることが可能となる
ため、例えば、1段目の触媒23に局部劣化が発生し、
その局部劣化領域を通過した末燃焼ガスに対して2段目
の触媒25を一箇所だけでなく、全領域にわたって燃焼
反応させることが可能となるので、2段目の触媒25の
局部劣化の発生を抑えられる。
【0039】
【発明の効果】以上、説明したように、この発明の触媒
燃焼装置によれば、最上流に位置する触媒に局部劣化が
発生しても、撹拌手段又は旋回手段又は回転手段により
下流側の触媒に対してほぼ全領域にわたって燃焼反応さ
せることがでる。したがって、一部分のみ大きな負荷が
働らくことがなくなり、下流側触媒の局部劣化を防ぐこ
とができるようになり、長期間に亘り安定した燃焼状態
が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明を実施した触媒燃焼装置の概要切断
図。
【図2】図1のA−A線断面図。
【図3】1段目の触媒と2段目の触媒との間に、切り起
こし板を配置した説明図。
【図4】1段目の触媒と2段目の触媒との間の通路断面
積の一部を狭くした説明図。
【図5】1段目の触媒と2段目の触媒との間に、複数の
制御板を設けた説明図。
【図6】燃焼筒を2重構造として二次通路を形成し、混
合ガスの一部を二次通路を介して1段目と2段目の触媒
の間に送り込むようにした説明図。
【図7】燃焼筒の筒壁に旋回流を発生させる断面斜めの
傾斜孔を設けた説明図。
【図8】燃焼筒の筒壁に旋回流を発生させる切り起こし
片を設けた説明図。
【図9】燃焼筒の内壁に旋回流を発生させる噴射用のノ
ズルを設けた説明図。
【図10】1段目と2段目の触媒の間に、旋回流を発生
させる十字状のパイプを設けた説明図。
【図11】1段目と2段目の触媒の間に、旋回流を発生
させる制御板を斜めに配置した説明図。
【図12】2段目の触媒を駆動モータで回転させるよう
にした図1と同様の概要切断面図。
【符号の説明】
13 気化器 19 予混合室 21 燃焼筒 23,25 触媒 29 撹拌手段
───────────────────────────────────────────────────── 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 平7−113508(JP,A) 特開 平5−306808(JP,A) 特開 昭53−51321(JP,A) 特開 平4−208311(JP,A) 特開 平3−67906(JP,A) 特開 昭58−49809(JP,A) 特開 平2−103307(JP,A) 特開 平7−102959(JP,A) 特開 昭51−108332(JP,A) 特開 昭61−52516(JP,A) 特開 平4−104817(JP,A) 特開 昭60−191114(JP,A) 特開 昭60−36813(JP,A) 特開 昭63−302206(JP,A) 特開 昭53−7846(JP,A) 特開 昭60−42504(JP,A) 実開 昭62−63530(JP,U) 実開 平3−38522(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F23D 14/18 F23D 11/40 F23C 11/00

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 燃料を気化する気化器と、気化された燃
    料と空気とを混合する予混合室と、予混合室で混合され
    た混合ガスを誘導する燃焼筒と、燃焼筒によって誘導さ
    れる混合ガスと燃焼反応する複数の触媒と、最下流に位
    置する触媒を回転させる回転手段とを備えていることを
    特徴とする触媒燃焼装置。
  2. 【請求項2】 燃料を気化する気化器と、気化された燃
    料と空気を混合する予混合室と、予混合室で混合された
    混合ガスを誘導する燃焼筒と、燃焼筒によって誘導され
    る混合ガスと燃焼反応する1段目と2段目の触媒と、予
    混合室からの混合ガスの一部を燃焼筒の外側から1段目
    の触媒と2段目の触媒との間に旋回させて送り込む旋回
    手段とを備えていることを特徴とする触媒燃焼装置。
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