JP3531387B2 - Catalytic combustion device - Google Patents

Catalytic combustion device

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JP3531387B2
JP3531387B2 JP30191496A JP30191496A JP3531387B2 JP 3531387 B2 JP3531387 B2 JP 3531387B2 JP 30191496 A JP30191496 A JP 30191496A JP 30191496 A JP30191496 A JP 30191496A JP 3531387 B2 JP3531387 B2 JP 3531387B2
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23CMETHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C13/00Apparatus in which combustion takes place in the presence of catalytic material
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F23CMETHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
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    • F23C13/02Apparatus in which combustion takes place in the presence of catalytic material characterised by arrangements for starting the operation, e.g. for heating the catalytic material to operating temperature
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    • F23C9/00Combustion apparatus characterised by arrangements for returning combustion products or flue gases to the combustion chamber

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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は触媒燃焼装置に関す
るもので、例えば、暖房装置、乾燥装置等に用いて好適
なものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a catalytic combustion device, which is suitable for use in, for example, a heating device and a drying device.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、燃料供給手段と燃焼用空気供給手
段とを備え、これらの供給手段により供給される燃料と
燃焼用空気との混合気を、触媒により燃焼させる触媒燃
焼装置が知られている。この触媒燃焼装置は火炎が形成
されないため、カーボンの発生が無い。また、触媒燃焼
装置は、火炎燃焼にみられる着火、消化時の排気エミッ
ションの発生を大幅に抑制できるため、特に、排気ガス
のクリーン性が要求される電気自動車用の暖房装置とし
て非常に有効である。
2. Description of the Related Art Heretofore, there has been known a catalytic combustion apparatus which includes a fuel supply means and a combustion air supply means and burns a mixture of fuel and combustion air supplied by these supply means with a catalyst. There is. Since no flame is formed in this catalytic combustion device, no carbon is generated. Further, the catalytic combustion device can significantly suppress the ignition and the emission of exhaust gas at the time of extinguishing, which is seen in flame combustion, and is therefore extremely effective as a heating device for an electric vehicle that requires clean exhaust gas in particular. is there.

【0003】ところで、上記触媒燃焼装置において触媒
燃焼を継続して行うためには、燃焼用空気を常に予熱し
て、触媒を活性化しておく必要があるが、この予熱を電
気ヒータで行うと消費電力が増大してしまう。特に、電
気自動車ではバッテリ容量の制約から、消費電力の増大
を招く電気ヒータの使用は不向きである。また、燃焼用
空気の予熱をバーナで行うと、触媒へのカーボン付着が
発生し、これにより触媒での燃焼効率の低下が発生す
る。しかも、着火時には触媒が低温のため十分活性化さ
れておらず、バーナで発生する排気エミッションがその
まま排出されるという問題が生じる。
By the way, in order to carry out catalytic combustion continuously in the above catalytic combustion apparatus, it is necessary to preheat combustion air at all times to activate the catalyst. The power will increase. In particular, in an electric vehicle, the use of an electric heater, which causes an increase in power consumption, is unsuitable due to the battery capacity limitation. Further, when the combustion air is preheated by the burner, carbon adheres to the catalyst, which causes a decrease in combustion efficiency of the catalyst. Moreover, the catalyst is not sufficiently activated at the time of ignition because it is at a low temperature, which causes a problem that the exhaust emission generated by the burner is discharged as it is.

【0004】このような問題を解決するため、特開昭6
0−30908号公報では、触媒燃焼装置の前後を排気
ガス循環パイプて連結し、排気ガスの一部を触媒燃焼装
置の上流側に還流することにより、燃焼用空気を予熱す
る構成が示されている。また、特開平4−320710
号公報では、触媒燃焼装置の内部において、燃料と空気
とを混合した原料ガスを触媒層のガス通路に送り込む際
に、原料ガスを噴出ノズルを通して増速させて、その増
速による減圧作用にて排気ガスの一部を原料ガス中に還
流して、原料ガスを予熱するようにしたものが提案され
ている。
In order to solve such a problem, Japanese Patent Laid-Open No.
0-30908 discloses a configuration in which exhaust gas circulation pipes are connected in front of and behind the catalytic combustion device, and a part of the exhaust gas is recirculated to the upstream side of the catalytic combustion device to preheat combustion air. There is. In addition, JP-A-4-320710
In the publication, when the raw material gas in which the fuel and air are mixed is fed into the gas passage of the catalyst layer inside the catalytic combustion device, the raw material gas is accelerated through the ejection nozzle, and the depressurizing action is caused by the acceleration. It has been proposed that a part of the exhaust gas is recirculated into the raw material gas to preheat the raw material gas.

【0005】これらの従来装置によれば、別途設けた電
気ヒータやバーナ等の加熱手段を使用せずに、燃焼用空
気を予熱でき、安定した燃焼を行うことができる。
According to these conventional devices, the combustion air can be preheated and stable combustion can be performed without using a separately provided heating means such as an electric heater or a burner.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかし、前者の従来装
置においては、排気ガス循環パイプを燃焼装置の外部に
設置しているので、体格の増大は不可避であり、例えば
スペース的制約が大きい車両用としては、暖房装置の搭
載が困難になるという問題がある。また、後者の従来装
置においては、空気と燃料を予め混合しておく必要があ
るため、この混合のための装置が別途、必要となり、さ
らに、触媒層のガス通路を多数設け、このガス通路に対
応して噴出ノズルも多数設ける構成であるので、部品点
数がどうしても多くなり、構成が煩雑であり、コスト高
になる。
However, in the former conventional device, since the exhaust gas circulation pipe is installed outside the combustion device, it is unavoidable to increase the physique, for example, for a vehicle with a large space constraint. As a result, there is a problem that it becomes difficult to mount the heating device. In addition, in the latter conventional device, since it is necessary to mix air and fuel in advance, a device for this mixing is separately required. Furthermore, a large number of gas passages for the catalyst layer are provided, and this gas passage is provided. Correspondingly, since a large number of ejection nozzles are also provided, the number of parts is inevitably increased, the configuration is complicated, and the cost is increased.

【0007】本発明は上記点に鑑みてなされたもので、
触媒燃焼装置において、排気ガス循環による燃焼用空気
の予熱効果を確保して、良好な触媒燃焼を実現するとと
もに、構成の小型化、簡素化を図ることを目的とする。
The present invention has been made in view of the above points,
An object of the catalyst combustion device is to secure a preheating effect of combustion air by circulating exhaust gas to realize good catalyst combustion, and to reduce the size and simplification of the structure.

【0008】[0008]

【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、以下の技術的手段を採用する。請求項1〜2
0記載の発明によれば、燃料と燃焼用空気の混合気を触
媒燃焼させるリング状の触媒体(2、3)を燃焼筒
(4)内に内蔵し、この触媒体(2、3)の一端側の部
位に、燃料と燃焼用空気の供給手段(10、12、7)
を配設し、触媒体(2、3)の他端側の部位に、燃料と
燃焼用空気の混合気を形成する予混合室(13)を配設
する。さらに、触媒体(2、3)の一端側から、触媒体
(2、3)の中心部貫通穴(2b、3b)を通して、予
混合室(13)に向けて燃料と燃焼用空気を供給し、予
混合室(13)にて燃料と燃焼用空気とを混合する。そ
して、この混合気を予混合室(13)で方向転換させ
て、触媒体(2、3)内をその他端側から一端側へ向け
て流し、触媒体(2、3)の一端側にて触媒体(2、
3)通過後の排気ガスの一部を燃焼用空気中に還流させ
ようになっており、 触媒体(2、3)の中心部の貫通
穴(2b、3b)に、燃焼用空気と触媒体通過後の排気
ガスの一部とを混合させる排気混合筒(5)が配設され
ており、この排気混合筒(5)には、下流側へ向かって
断面積を拡大する拡がり角を持つ円管からなる圧力上昇
部(5b)が形成されていることを特徴としている。
In order to achieve the above object, the present invention employs the following technical means. Claims 1-2
According to the invention described in 0, the ring-shaped catalyst body (2, 3) for catalytically burning the air-fuel mixture of fuel and combustion air is built in the combustion cylinder (4), and the catalyst body (2, 3) Fuel and combustion air supply means (10, 12, 7) at one end
And a premixing chamber (13) for forming a mixture of fuel and combustion air is provided at a portion on the other end side of the catalyst bodies (2, 3). Further, fuel and combustion air are supplied from one end side of the catalyst bodies (2, 3) toward the premix chamber (13) through the central through holes (2b, 3b) of the catalyst bodies (2, 3). The fuel and the combustion air are mixed in the premix chamber (13). Then, the air-fuel mixture is diverted in the premixing chamber (13) to flow in the catalyst bodies (2, 3) from the other end side toward one end side, and at the one end side of the catalyst bodies (2, 3). Catalyst body (2,
3) Part of the exhaust gas after passing through is recirculated into the combustion air and penetrates the center of the catalyst body (2, 3).
Combustion air and exhaust gas after passing through the catalyst in the holes (2b, 3b)
An exhaust mixing cylinder (5) for mixing with a part of the gas is provided.
The exhaust mixing cylinder (5) is connected to the downstream side.
Pressure rise consisting of a circular pipe with a divergence angle that enlarges the cross-sectional area
It is characterized in that the portion (5b) is formed .

【0009】このように、排気ガスの一部を燃焼用空気
中に還流させることにより、排気ガスの熱で燃焼用空気
の予熱を行うことができ、この予熱により触媒を活性化
して、触媒燃焼を継続的に安定に行うことができる。し
かも、排気ガスの一部を燃焼用空気中に還流させる機構
をすべて燃焼筒(4)内部に収納できるので、燃焼装置
の小型化を図ることができる。
In this way, by recirculating a part of the exhaust gas into the combustion air, the combustion air can be preheated by the heat of the exhaust gas, and this preheating activates the catalyst for catalytic combustion. Can be continuously and stably performed. Moreover, since the mechanism for returning a part of the exhaust gas to the combustion air can be housed inside the combustion cylinder (4), the size of the combustion device can be reduced.

【0010】また、本発明では、燃料と燃焼用空気を、
リング状の触媒体(2、3)の中心部の貫通穴(2b、
3b)を通した後に、予混合室(13)でUターン状に
方向転換させて、触媒体(2、3)の他端側から一端側
へ向けて流すようにしているから、特開平4−3207
10号公報の燃焼装置のごとく、触媒層のガス通路およ
びを噴出ノズルを多数設ける構成のものに比して、部品
点数を大幅に低減でき、構成を極めて簡潔にすることが
でき、低コストで製作可能になる。
Further, in the present invention, the fuel and the combustion air are
Through hole (2b, at the center of the ring-shaped catalyst body (2, 3))
After passing through 3b), the direction of the U-turn is changed in the premixing chamber (13) so as to flow from the other end side to the one end side of the catalyst bodies (2, 3). -3207
The number of parts can be significantly reduced, the configuration can be extremely simplified, and the cost can be reduced, as compared with the configuration in which a large number of gas passages in the catalyst layer and the ejection nozzles are provided as in the combustion apparatus disclosed in JP-A-10. Can be manufactured.

【0011】また、請求項6記載の発明によれば、燃料
として液体燃料を用いる場合に、予混合室(13)の内
部に、供給された液体燃料を吸収、蒸発させるための燃
料吸収体(14)を備えているから、液体燃料を燃料吸
収体(14)に一時的に蓄え、燃料吸収体(14)の広
い面積から一様に液体燃料を蒸発させて、燃料と空気の
均一な混合状態を形成し、良好な燃焼状態を実現でき
る。
According to the sixth aspect of the invention, when a liquid fuel is used as the fuel, a fuel absorber (for absorbing and evaporating the supplied liquid fuel) is provided inside the premixing chamber (13). 14), the liquid fuel is temporarily stored in the fuel absorber (14), and the liquid fuel is uniformly evaporated from a large area of the fuel absorber (14) to uniformly mix the fuel and air. A state can be formed and a good combustion state can be realized.

【0012】また、請求項7記載の発明によれば、リン
グ形状の触媒体(2、3)を軸方向に複数に分割し、こ
の複数の触媒体(2、3)における触媒担持量を予混合
室(13)側へ近接するほど、多くしているから、複数
の触媒体(2、3)のうち、予混合室(13)側へ近接
するほど(上流側へ行くほど)、低温で触媒を活性化で
き、これにより始動時から触媒燃焼を良好に行うことが
できる。また、下流側の触媒体は触媒担持量が少なくて
も、上流側の触媒燃焼熱の輻射および高温の排気ガス反
応熱を受けて、温度上昇するので、早期に活性化させる
ことができる。
According to the seventh aspect of the invention, the ring-shaped catalyst bodies (2, 3) are divided into a plurality of portions in the axial direction, and the catalyst loading amount in the plurality of catalyst bodies (2, 3) is estimated. Since the number of catalyst bodies (2, 3) is closer to the side of the mixing chamber (13), the closer to the side of the pre-mixing chamber (13) (toward the upstream side), the lower the temperature becomes. The catalyst can be activated, which allows good catalytic combustion from the start. Further, even if the catalyst body on the downstream side has a small amount of catalyst carried, the catalyst body on the upstream side receives the radiation of the catalyst combustion heat on the upstream side and the heat of the exhaust gas reaction at a high temperature, and the temperature rises, so that it can be activated early.

【0013】また、請求項8記載の発明によれば、触媒
体(2、3)の一端側に、触媒体(2、3)通過後の排
気ガスが充満する排気ガス室(9)を形成し、この排気
ガス室(9)内の排気ガスと、燃焼用空気供給手段
(7、8)から供給される燃焼用空気との間で熱交換可
能としているから、燃焼用空気を排気ガス室(9)内の
排気ガスで予熱することが可能となり、燃焼用空気の予
熱効果を一層高めることができる。
Further, according to the invention as set forth in claim 8, an exhaust gas chamber (9) filled with exhaust gas after passing through the catalyst bodies (2, 3) is formed at one end side of the catalyst bodies (2, 3). However, heat can be exchanged between the exhaust gas in the exhaust gas chamber (9) and the combustion air supplied from the combustion air supply means (7, 8). It becomes possible to preheat with the exhaust gas in (9), and the preheating effect of the combustion air can be further enhanced.

【0014】また、請求項10記載の発明によれば、燃
料供給手段に、液体燃料流量の増加に伴って燃料噴霧角
が増大する特性を有する燃料ノズル(10)を備え、液
体燃料流量が大きいときは、燃料ノズル(10)から噴
霧される燃料噴霧角を増大させて、燃料ノズル(10)
からの噴霧燃料を触媒体(2、3)の貫通穴(2b、3
b)の内壁面の方向に向かわせることを特徴としてい
る。
According to the tenth aspect of the present invention, the fuel supply means is provided with the fuel nozzle (10) having a characteristic that the fuel spray angle increases as the liquid fuel flow rate increases, and the liquid fuel flow rate is large. At this time, the fuel spray angle sprayed from the fuel nozzle (10) is increased to increase the fuel nozzle (10).
The fuel sprayed from the through hole (2b, 3) of the catalyst body (2, 3)
It is characterized in that it is directed toward the inner wall surface of b).

【0015】これにより、液体燃料流量が大きい、最大
燃焼時には、高温部である触媒体(2、3)からの伝熱
を利用して、液体燃料の蒸発性の改善を図り、良好な燃
焼を確保できる。また、請求項11記載の発明によれ
ば、触媒体(2、3)の貫通穴(2b、3b)の内壁面
に、燃料供給手段(10、12)から供給される液体燃
料の流れを偏向する偏向板(28)を備え、液体燃料流
量が大きいときは、偏向板(28)により燃料供給手段
(10、12)からの供給燃料を触媒体(2、3)の貫
通穴(2b、3b)の内壁面の方向に向かわせることを
特徴としている。
As a result, at the time of maximum combustion where the flow rate of liquid fuel is large, the heat transfer from the catalyst bodies (2, 3) at the high temperature portion is utilized to improve the vaporization property of the liquid fuel and achieve good combustion. Can be secured. According to the eleventh aspect of the invention, the flow of the liquid fuel supplied from the fuel supply means (10, 12) is deflected to the inner wall surface of the through holes (2b, 3b) of the catalyst body (2, 3). When the flow rate of the liquid fuel is large, the deflection plate (28) supplies the fuel supplied from the fuel supply means (10, 12) to the through holes (2b, 3b) of the catalyst body (2, 3). ) Is directed toward the inner wall surface.

【0016】これにより、請求項10と同様に、最大燃
焼時に、高温部である触媒体(2、3)からの伝熱を利
用して、液体燃料の蒸発性を改善できる。また、請求項
12記載の発明によれば、触媒体(2、3)の貫通穴
(2b、3b)の内壁面に、供給された液体燃料を吸
収、蒸発させるための燃料吸収体(27)を備えること
を特徴としている。
As a result, as in the tenth aspect, at the time of maximum combustion, the heat transfer from the catalyst bodies (2, 3) at the high temperature portion can be utilized to improve the evaporation property of the liquid fuel. Further, according to the invention of claim 12, a fuel absorber (27) for absorbing and evaporating the supplied liquid fuel on the inner wall surface of the through holes (2b, 3b) of the catalyst bodies (2, 3). It is characterized by having.

【0017】これにより、請求項10または11のごと
く、触媒体(2、3)からの伝熱を利用して液体燃料の
蒸発性を改善する場合に、燃料吸収体(27)の設置に
より燃料の保持を図って、蒸発性をより一層改善でき
る。また、請求項13記載の発明によれば、予混合室
(13)内に電熱ヒータ(15)を配置しているから、
この電熱ヒータ(15)にて燃焼始動時に混合気を予熱
することができ、燃焼始動直後から触媒燃焼を良好に行
うことができる。
As a result, when the vaporization of the liquid fuel is improved by utilizing the heat transfer from the catalyst bodies (2, 3), the fuel absorber (27) is installed to improve the fuel consumption. Can be maintained, and the evaporation can be further improved. Further, according to the invention of claim 13, since the electric heater (15) is arranged in the premixing chamber (13),
The electric heater (15) can preheat the air-fuel mixture at the time of starting combustion, and can perform good catalytic combustion immediately after starting combustion.

【0018】また、請求項14記載の発明によれば、燃
焼作動の始動時に電熱ヒータ(15)に通電し、この通
電から所定時間(t1)経過後に燃料および燃焼用空気
の供給を少量で開始し、その後さらに、触媒体(2、
3)通過後の排気ガス温度が第1の所定温度(T1)に
なる時点で燃料および燃焼用空気の供給量を連続または
段階的に増加させ、その後さらに、触媒体(2、3)通
過後の排気ガス温度が第1の所定温度(T1)より高い
第2の所定温度(T2)になる時点で電熱ヒータ(1
5)への通電を停止しているから、始動時から定常燃焼
に移行するまでの間、排気ガス温度に関連づけて、燃
料、空気の供給量および電熱ヒータ(15)への通電を
自動制御して、燃焼作動を良好に行わせることができ
る。
According to the fourteenth aspect of the invention, the electric heater (15) is energized at the time of starting the combustion operation, and after a lapse of a predetermined time (t1) from this energization, the supply of the fuel and the combustion air is started in a small amount. Then, the catalyst body (2,
3) When the exhaust gas temperature after passing reaches the first predetermined temperature (T1), the supply amount of fuel and combustion air is continuously or stepwise increased, and then after passing through the catalyst bodies (2, 3). When the exhaust gas temperature of the exhaust gas reaches a second predetermined temperature (T2) higher than the first predetermined temperature (T1), the electric heater (1
Since the power supply to 5) is stopped, the supply amount of fuel and air and the power supply to the electric heater (15) are automatically controlled in association with the exhaust gas temperature during the period from the start to the transition to steady combustion. Thus, the combustion operation can be favorably performed.

【0019】また、請求項15記載の発明によれば、燃
焼用空気供給手段(7、8)から供給される燃焼用空気
を加熱する補助電熱ヒータ(24)を備え、電熱ヒータ
(15)の通電時にはこの補助電熱ヒータ(24)にも
通電するようにしているから、極寒冷時等において、補
助電熱ヒータ(24)の発熱により燃焼用空気の予熱効
果を一層高めて、燃焼の始動性を改良できる。
According to the fifteenth aspect of the present invention, the auxiliary electric heater (24) for heating the combustion air supplied from the combustion air supply means (7, 8) is provided, and the auxiliary electric heater (24) is provided. Since the auxiliary electric heater (24) is also energized when energized, the preheating effect of the combustion air is further enhanced by the heat generation of the auxiliary electric heater (24) during extremely cold weather, etc., and combustion startability is improved. Can be improved.

【0020】また、請求項16記載の発明によれば、リ
ング形状の触媒体(2)よりも、予混合室(13)側に
近接する部位に、導電性を有する始動用触媒体(30)
を配置するとともに、この始動用触媒体(30)を外部
より通電可能に構成し、この始動用触媒体(30)への
通電により、この始動用触媒体(30)自身を電気抵抗
体として発熱させることを特徴としている。
According to the sixteenth aspect of the present invention, the starting catalyst body (30) having conductivity is provided at a portion closer to the premixing chamber (13) side than the ring-shaped catalyst body (2).
And the starting catalyst body (30) is configured to be energizable from the outside, and when the starting catalyst body (30) is energized, the starting catalyst body (30) itself generates heat as an electric resistor. The feature is to let.

【0021】これにより、始動用触媒体(30)自身の
発熱により触媒を直接、加熱することができるため、請
求項13のように電熱ヒータ(15)からの輻射熱にて
始動用触媒体(3)を予熱する場合に比して、触媒の予
熱効果を高めることができるとともに、この予熱効果の
向上により電力消費を節減できる。そして、始動用触媒
体(30)の予熱効果の向上に伴って、低温時でも、触
媒燃焼の立ち上げ時間を短縮できる。しかも、電熱ヒー
タ(15)の廃止により、装置全体の体格を小型化でき
るとともに、構造の簡素化によりコスト低減を図ること
ができる。
As a result, the catalyst can be directly heated by the heat generation of the starting catalyst body (30) itself, so that the starting catalyst body (3) is radiated from the electric heater (15). ), The preheating effect of the catalyst can be enhanced and the power consumption can be reduced by improving the preheating effect. Then, as the preheating effect of the starting catalyst body (30) is improved, the startup time of catalytic combustion can be shortened even at low temperature. Moreover, by eliminating the electric heater (15), the size of the entire apparatus can be reduced, and the cost can be reduced by simplifying the structure.

【0022】また、請求項17記載の発明によれば、燃
焼作動の始動時に導電性の始動用触媒体(30)に通電
し、この通電から所定時間(t1)経過後に燃料および
燃焼用空気の供給を少量で開始し、その後さらに、リン
グ形状の触媒体(2)および始動用触媒体(30)通過
後の排気ガス温度が第1の所定温度(T1)になる時点
で燃料および燃焼用空気の供給量を連続または段階的に
増加させ、その後さらに、前記両触媒体(2、30)通
過後の排気ガス温度が第1の所定温度(T1)より高い
第2の所定温度(T2)になる時点で始動用触媒体(3
0)への通電を停止することを特徴としており、これに
より、請求項14と同様に、燃焼作動を良好に自動制御
できる。
According to the seventeenth aspect of the invention, the conductive starting catalyst body (30) is energized at the time of starting the combustion operation, and after a lapse of a predetermined time (t1) from this energization, the fuel and the combustion air are separated. When the supply is started with a small amount and then the exhaust gas temperature after passing through the ring-shaped catalyst body (2) and the starting catalyst body (30) reaches the first predetermined temperature (T1), the fuel and the combustion air are further supplied. Is continuously or stepwise increased, and then the exhaust gas temperature after passing through both catalyst bodies (2, 30) is further increased to a second predetermined temperature (T2) higher than the first predetermined temperature (T1). At that time, the starting catalyst body (3
It is characterized in that the energization to 0) is stopped, whereby the combustion operation can be satisfactorily automatically controlled as in the fourteenth aspect.

【0023】また、請求項18記載の発明によれば、リ
ング形状の触媒体(2)を、導電性を有し、かつ外部よ
り通電可能に構成し、前記始動用触媒体(30)の通電
時には、前記リング形状の触媒体(2)にも通電して、
この両触媒体(2、30)を電気抵抗体として発熱させ
ることを特徴としており、これにより、外気温度が例え
ば、−20°C以下のような極低温時においても、両触
媒体(2、30)への同時通電により、この両触媒体
(2、30)の触媒をいずれも電気的発熱作用により直
接加熱して、早期に活性化できる。そのため、極低温時
でも燃焼立ち上がり時間の短縮が可能となり、急速暖房
を達成できる。
According to the eighteenth aspect of the invention, the ring-shaped catalyst body (2) is electrically conductive and can be energized from the outside, and the starting catalyst body (30) is energized. At times, the ring-shaped catalyst body (2) is also energized,
It is characterized in that both catalyst bodies (2, 30) generate heat as an electric resistance body, so that even when the outside air temperature is extremely low such as −20 ° C. or less, both catalyst bodies (2, 30) are generated. By simultaneously energizing 30), both catalysts of the catalyst bodies (2, 30) can be directly heated by an electric heat generation effect and activated early. Therefore, the combustion rise time can be shortened even at extremely low temperatures, and rapid heating can be achieved.

【0024】また、請求項19記載の発明によれば、触
媒体(2、3、30)の一端側の部位に、暖房用の熱媒
体と、触媒体(2、3、30)通過後の排気ガスとを熱
交換して、暖房用の熱媒体を加熱する熱交換器(40)
を内蔵しているから、熱媒体加熱用の熱交換器(40)
をも一体化したコンパクトな触媒燃焼装置を提供でき
る。
According to the nineteenth aspect of the present invention, a heating medium for heating and a catalyst body (2, 3, 30) after passing through the catalyst body (2, 3, 30) are provided at one end of the catalyst body (2, 3, 30). Heat exchanger (40) for exchanging heat with exhaust gas to heat a heating medium for heating
Since it has a built-in heat exchanger (40) for heating the heat medium
It is possible to provide a compact catalytic combustion device that also integrates the above.

【0025】また、請求項20記載の発明によれば、燃
焼筒(4)の外周側に、暖房用の熱媒体と、触媒体
(2、3、30)通過後の排気ガスとを熱交換して、暖
房用の熱媒体を加熱する熱交換器(40)を内蔵してい
るから、請求項19と同様に熱媒体加熱用の熱交換器
(40)をも一体化したコンパクトな触媒燃焼装置を提
供でき、しかも、燃焼筒(4)の外周側に熱交換器(4
0)を配置しているから、燃焼筒(4)の軸方向(高さ
方向)の寸法を短縮でき、車両等への搭載性を一層向上
できる。
Further, according to the invention of claim 20, heat exchange between the heat medium for heating and the exhaust gas after passing through the catalyst bodies (2, 3, 30) is performed on the outer peripheral side of the combustion cylinder (4). Then, since the heat exchanger (40) for heating the heating medium for heating is built in, a compact catalytic combustion in which the heat exchanger (40) for heating the heating medium is also integrated in the same manner as in claim 19. A heat exchanger (4) can be provided on the outer peripheral side of the combustion cylinder (4).
0) is arranged, the dimension of the combustion cylinder (4) in the axial direction (height direction) can be shortened, and the mountability on a vehicle or the like can be further improved.

【0026】なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述
する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示すもの
である。
The reference numerals in parentheses of the above means indicate the correspondence with the specific means described in the embodiments to be described later.

【0027】[0027]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図に
基づいて説明する。 (第1実施形態)図1は本発明の第1実施形態を示すも
ので、本例の燃焼装置は電気自動車用暖房装置に適用し
たもので、図1の上下方向は車両搭載時の上下方向と一
致している。1は燃焼装置で、図1において上下方向に
軸を有する円筒形状のものである。2は燃焼装置1に内
蔵された主触媒体であり、その中心部をくり抜いたリン
グ状(円筒状)の形状となっている。3は始動用触媒体
で、主触媒体2の下端面側に微小隙間Aを介して隣接配
置されており、主触媒体2と同様にリング状の形状とな
っている。2b、3bはこのリング形状の中心部の貫通
穴である。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. (First Embodiment) FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention. The combustion apparatus of this example is applied to a heating device for an electric vehicle. The vertical direction in FIG. 1 is the vertical direction when mounted on a vehicle. Is consistent with Reference numeral 1 denotes a combustion device, which is a cylindrical device having an axis in the vertical direction in FIG. Reference numeral 2 denotes a main catalyst body incorporated in the combustion device 1, which has a ring-shaped (cylindrical) shape with a hollowed central portion. Reference numeral 3 denotes a starting catalyst body, which is arranged adjacent to the lower end surface side of the main catalyst body 2 with a minute gap A therebetween, and has a ring shape like the main catalyst body 2. Reference numerals 2b and 3b are through holes at the center of the ring shape.

【0028】この始動用触媒体3は、早期活性化のた
め、主触媒体2よりも体格(換言すれば、熱容量)を小
さくして温度上昇しやすくしてあり、かつ低温(例:2
00℃)で活性化できるように、貴金属触媒(Pt、P
d等)の担持量(触媒体の全重量に対する触媒量の比
率)を主触媒体2よりも多くしてある。また、主触媒体
2と始動用触媒体3との間の微小間隔Aは、例えば5m
m程度の大きさに設定してある。 また、主触媒体2と
始動用触媒体3の触媒は、それぞれ、セラミック等から
構成されたハニカム状の担体2a、3aに担持されてい
る。そして、主触媒体2と始動用触媒体3の外周面は燃
焼筒4の内壁面に支持され、固定されている。この燃焼
筒4は燃焼装置1の本体形状を区画形成するもので、ス
テンレスのような耐熱金属にて有底円筒形状に成形され
ている。燃焼筒4の内部において、触媒体2、3を収納
している部分により燃焼室が構成される。
For early activation, the starting catalyst body 3 has a smaller size (in other words, heat capacity) than the main catalyst body 2 so that the temperature can be easily raised, and at a low temperature (eg, 2).
Noble metal catalyst (Pt, P
The supported amount (d, etc.) (ratio of the amount of the catalyst to the total weight of the catalyst body) is made larger than that of the main catalyst body 2. In addition, the minute gap A between the main catalyst body 2 and the starting catalyst body 3 is, for example, 5 m.
The size is set to about m. The catalysts of the main catalyst body 2 and the starting catalyst body 3 are carried on honeycomb-shaped carriers 2a, 3a made of ceramic or the like, respectively. The outer peripheral surfaces of the main catalyst body 2 and the starting catalyst body 3 are supported and fixed to the inner wall surface of the combustion cylinder 4. The combustion cylinder 4 defines the main body of the combustion apparatus 1 and is formed of a heat-resistant metal such as stainless steel into a bottomed cylindrical shape. Inside the combustion tube 4, the portion containing the catalyst bodies 2 and 3 constitutes a combustion chamber.

【0029】5はステンレスのような耐熱金属からなる
排気混合筒であり、その全体形状は略円筒形状に形成さ
れている。この排気混合筒5は主触媒体2及び始動用触
媒体3の中心部貫通穴2b、3b内に設置され、これら
両触媒体2、3の内周面に一体に接合されて、一体化さ
れている。ここで、この排気混合筒5は、その一端側
(燃焼空気と燃料の入口側)に等断面積の円管部からな
る混合部5aを形成し、そして、他端側に、ゆるやかな
拡がり角(例えば、5〜10°程度)を持つ円管からな
る圧力上昇部5bを形成している。また、混合部5aの
入口側端部にはテーパー状拡大端部5cが形成されてい
る。
Reference numeral 5 is an exhaust gas mixing cylinder made of a heat-resistant metal such as stainless steel, and its entire shape is formed into a substantially cylindrical shape. The exhaust mixing cylinder 5 is installed in the central through holes 2b, 3b of the main catalyst body 2 and the starting catalyst body 3, and is integrally joined to the inner peripheral surfaces of the two catalyst bodies 2, 3 to be integrated. ing. Here, the exhaust mixing cylinder 5 has a mixing portion 5a formed by a circular pipe portion having an equal cross-sectional area at one end side (inlet side of combustion air and fuel), and has a gentle divergence angle at the other end side. The pressure riser 5b is formed by a circular pipe having (for example, about 5 to 10 °). Further, a tapered enlarged end portion 5c is formed at the inlet side end portion of the mixing portion 5a.

【0030】6は一次ノズルで、燃焼筒4内で、主触媒
体2の一端側に隣接して配設されている。この一次ノズ
ル6は、その下端部側に漏斗状に細く絞られた絞り部6
aを有しており、耐熱金属にて成形されている。この一
次ノズル6の下端部から排気混合筒5内に燃焼用空気お
よび燃料を導入する。ここで、上記燃焼用空気は、エア
ポンプ(燃焼空気供給手段)7により供給され、空気入
口8から一次ノズル6の内側空間60へ送られる。
A primary nozzle 6 is arranged in the combustion cylinder 4 adjacent to one end of the main catalyst body 2. The primary nozzle 6 has a narrowed portion 6 on the lower end side that is narrowed in a funnel shape.
It has a and is made of heat-resistant metal. Combustion air and fuel are introduced into the exhaust mixing cylinder 5 from the lower end of the primary nozzle 6. Here, the combustion air is supplied by an air pump (combustion air supply means) 7 and sent from the air inlet 8 to the inner space 60 of the primary nozzle 6.

【0031】また、一次ノズル6の絞り部6aは、排気
混合筒5のテーパー状拡大端部5c内に所定量挿入され
ており、このテーパー状拡大端部5cと絞り部6aとの
間にリング形状の二次ノズル6bを形成している。この
二次ノズル6bは、一次ノズル6の外周側に形成される
排気ガス室9からの排気循環ガスを排気混合筒5内に還
流するためのものである。
Further, the throttle portion 6a of the primary nozzle 6 is inserted into the tapered enlarged end portion 5c of the exhaust mixing cylinder 5 by a predetermined amount, and a ring is provided between the tapered enlarged end portion 5c and the throttle portion 6a. The secondary nozzle 6b having a shape is formed. The secondary nozzle 6b is for recirculating the exhaust circulation gas from the exhaust gas chamber 9 formed on the outer peripheral side of the primary nozzle 6 into the exhaust mixing cylinder 5.

【0032】なお、一次ノズル6の内側空間60は、絞
り部6aの先端の小径開口部以外の部分では排気ガス室
9と仕切られている。換言すると、一次ノズル6は、そ
の内側空間(燃料、空気の供給側空間)60と排気ガス
室9と仕切る仕切り部材としての役割も果たしている。
10は燃料ノズルであり、燃料タンク11から燃料ポン
プ12により送られた液体燃料(例えば、灯油)を一次
ノズル6の内側空間60の中心部に向けて噴霧する。つ
まり、一次ノズル6の内側空間60内に、エアポンプ7
からの空気入口8と燃料ノズル10が開口するようにな
っている。ここで、本例では、燃料ノズル10と燃料ポ
ンプ12とにより燃料供給手段を構成している。
The inner space 60 of the primary nozzle 6 is partitioned from the exhaust gas chamber 9 at a portion other than the small diameter opening at the tip of the throttle portion 6a. In other words, the primary nozzle 6 also functions as a partition member that partitions the inner space (fuel and air supply side space) 60 and the exhaust gas chamber 9.
A fuel nozzle 10 sprays the liquid fuel (for example, kerosene) sent from the fuel tank 11 by the fuel pump 12 toward the center of the inner space 60 of the primary nozzle 6. That is, in the inner space 60 of the primary nozzle 6, the air pump 7
The air inlet 8 and the fuel nozzle 10 are open. Here, in this example, the fuel nozzle 10 and the fuel pump 12 constitute a fuel supply means.

【0033】13は液体燃料と燃焼用空気の混合を行う
予混合室で、燃焼筒4内部のうち、主触媒体2及び始動
用触媒体3の他端側(下端側)に配置されている。14
は耐熱金属からなる金網状の燃料吸収体であり、予混合
室13の底壁内面から側面にかけての広い面積にわたっ
て、配置してある。ここで、燃料吸収体14としては、
金網状の部材(ウイック)の他に、発泡金属部材、薄板
状の多孔質セラミック部材等を使用できる。
Reference numeral 13 denotes a premixing chamber for mixing the liquid fuel and the combustion air, and is arranged inside the combustion cylinder 4 at the other end side (lower end side) of the main catalyst body 2 and the starting catalyst body 3. . 14
Is a metal mesh-shaped fuel absorber made of heat-resistant metal, and is arranged over a wide area from the inner surface to the side surface of the bottom wall of the premix chamber 13. Here, as the fuel absorber 14,
In addition to the wire mesh member (wick), a foam metal member, a thin plate-shaped porous ceramic member, or the like can be used.

【0034】なお、予混合室13のうち、始動用触媒体
3の下側面に対向する底壁部は、燃料と空気の混合気の
流れを中心部から径外方側へスムースに方向転換させる
ために、中央部が山状に突出した形状になっている。1
3aはその突出部である。15は予混合室13内に配置
された電熱ヒータで、例えばシーズヒータを渦巻き状に
曲げたものであり、始動時に始動用触媒体3及び燃料吸
収体14を加熱するためのものである。15a、15b
は電熱ヒータ15の外部回路への接続用端子部である。
The bottom wall of the premixing chamber 13 facing the lower surface of the starting catalyst body 3 smoothly changes the direction of the flow of the mixture of fuel and air from the center to the radially outward side. Therefore, the central portion has a mountain-like protruding shape. 1
3a is the protrusion. Reference numeral 15 denotes an electrothermal heater disposed in the premix chamber 13, which is, for example, a sheath heater bent in a spiral shape, and is for heating the starting catalyst body 3 and the fuel absorber 14 at the time of starting. 15a, 15b
Is a terminal portion for connecting the electric heater 15 to an external circuit.

【0035】16は排気ガス室9から排気ガスを外部へ
排出する排気ガス出口である。17は排気ガス室9のう
ち排気ガス出口16付近に配設された温度検出器(サー
ミスタ)である。18は燃焼筒4の外周囲全体にわたっ
て配設された断熱材であり、この断熱材18を挟んでカ
バー19が設置してある。20は燃焼筒4とカバー19
の上端開口部を閉塞する上端板であり、この上端板20
に燃料ノズル10および空気入口8が取付られている。
Reference numeral 16 is an exhaust gas outlet for discharging the exhaust gas from the exhaust gas chamber 9 to the outside. Reference numeral 17 denotes a temperature detector (thermistor) arranged near the exhaust gas outlet 16 in the exhaust gas chamber 9. Reference numeral 18 denotes a heat insulating material provided over the entire outer periphery of the combustion cylinder 4, and a cover 19 is installed with the heat insulating material 18 interposed therebetween. 20 is a combustion cylinder 4 and a cover 19
Is an upper end plate that closes the upper end opening of the
A fuel nozzle 10 and an air inlet 8 are attached to.

【0036】なお、排気ガス出口16から排出された排
気ガスは図示しない熱交換器に送られ、ここで排気ガス
と水(暖房用熱媒体)との間で熱交換を行って水を加熱
し、この加熱された温水をポンプにて空調装置のヒータ
コアに送り、このヒータコアで空調空気を加熱して、車
室内を暖房するようになっている。図2は第1実施形態
の電気制御ブロック図であり、21は燃焼措置における
上記電気機器(7、12、15)を制御する制御装置
で、22は燃焼装置1の運転スイッチである。
The exhaust gas discharged from the exhaust gas outlet 16 is sent to a heat exchanger (not shown), where heat is exchanged between the exhaust gas and water (heating medium for heating) to heat the water. The heated hot water is sent to the heater core of the air conditioner by a pump, and the heater core heats the conditioned air to heat the passenger compartment. FIG. 2 is an electric control block diagram of the first embodiment, in which 21 is a control device for controlling the electric devices (7, 12, 15) in the combustion procedure, and 22 is an operation switch of the combustion device 1.

【0037】次に、上記構成において作動を説明する。
いま、運転スイッチ22を投入すると、制御装置21に
より、まず電熱ヒータ15へ通電され、電熱ヒータ15
の発熱により始動用触媒3及び燃料吸収体14の予熱を
行う。運転スイッチ22の投入から所定時間t1(図3
参照)が経過すると、制御装置21内のタイマー手段に
よりエアポンプ7および燃料ポンプ12に通電されるた
め、燃焼用空気及び燃料の供給を開始する。
Next, the operation of the above structure will be described.
Now, when the operation switch 22 is turned on, the control device 21 first energizes the electric heater 15 so that the electric heater 15
Preheating of the starting catalyst 3 and the fuel absorber 14 is carried out by the heat generation of. A predetermined time t1 from turning on of the operation switch 22 (see FIG.
(See), the timer means in the control device 21 energizes the air pump 7 and the fuel pump 12, so that the supply of combustion air and fuel is started.

【0038】ここで、燃焼用空気及び燃料の供給量は、
最初は、制御装置21により両ポンプ7、12の回転数
を低回転数に設定して、微小量(例えば、最大燃焼量の
1/10程度)とする。この理由は、最初から燃焼用空
気を多量に流すと、始動用触媒3及び燃料吸収体14が
冷却され、触媒反応が行われない恐れがあるためであ
る。
Here, the supply amounts of combustion air and fuel are
Initially, the control device 21 sets the rotational speeds of both pumps 7 and 12 to a low rotational speed to make a minute amount (for example, about 1/10 of the maximum combustion amount). The reason for this is that if a large amount of combustion air is made to flow from the beginning, the starting catalyst 3 and the fuel absorber 14 may be cooled and the catalytic reaction may not occur.

【0039】液体燃料は燃料ノズル10から一次ノズル
6の内側空間60の中心部に向けて噴霧され、また、燃
焼用空気は空気入口8から一次ノズル6の内側空間60
内へ送られる。そして、ノズル10から噴霧された液体
燃料は排気混合筒5内を下方へ噴出され、予混合室13
内の燃料吸収体14上で蒸発し、燃焼用空気と混合され
る。この混合気は予混合室13で方向転換(Uターン)
して、始動用触媒体3にその下方から上方へ向かって流
入し、始動用触媒体3で反応し、燃焼する。
The liquid fuel is sprayed from the fuel nozzle 10 toward the center of the inner space 60 of the primary nozzle 6, and the combustion air is supplied from the air inlet 8 to the inner space 60 of the primary nozzle 6.
Sent in. Then, the liquid fuel sprayed from the nozzle 10 is jetted downward in the exhaust mixing cylinder 5, and the premixing chamber 13
It vaporizes on the fuel absorber 14 therein and is mixed with combustion air. This mixture changes direction (U-turn) in the premix chamber 13.
Then, it flows into the starting catalyst body 3 from below to above, reacts and burns in the starting catalyst body 3.

【0040】主触媒体2は始動用触媒体3からの輻射、
及び高温の反応ガスにより、徐々に加熱されていく。そ
して、燃料と空気の供給開始後、図3に示す所定時間t
2が経過するか、または排気ガス室9に設けられた温度
検出器17の検出温度が第1の所定温度T1(例えば灯
油燃料の場合、約300℃)に到達すると、制御装置2
1により両ポンプ7、12の回転数を徐々に上昇させ
て、燃焼量を徐々に上げていく。始動用触媒体3および
主触媒体2を上昇した燃焼ガスは排気ガス室9に流入し
た後に、排気ガス出口16から外部へ排出される。
The main catalyst body 2 emits radiation from the starting catalyst body 3,
And is gradually heated by the high temperature reaction gas. Then, after starting the supply of fuel and air, a predetermined time t shown in FIG.
When 2 has elapsed or the temperature detected by the temperature detector 17 provided in the exhaust gas chamber 9 reaches the first predetermined temperature T1 (for example, in the case of kerosene fuel, about 300 ° C.), the control device 2
The rotation speed of both pumps 7 and 12 is gradually increased by 1 to gradually increase the combustion amount. The combustion gas that has risen in the starting catalyst body 3 and the main catalyst body 2 flows into the exhaust gas chamber 9 and is then discharged to the outside from the exhaust gas outlet 16.

【0041】そして、温度検出器17の検出温度が第2
の所定温度T2(例えば灯油燃料の場合、約500℃)
に到達すると、主触媒2が活性化されたと判断し、制御
装置21により電熱ヒータ15への通電を停止し、以
後、定常燃焼へ移行する。なお、温度検出器17の検出
温度>所定温度T2という判定をする代わりに、図3に
示す所定時間t3をタイマー手段にて設定し、この所定
時間t3の経過により電熱ヒータ15への通電を停止し
てもよい。
The temperature detected by the temperature detector 17 is the second
Predetermined temperature T2 (for example, about 500 ° C for kerosene fuel)
When it reaches, it is determined that the main catalyst 2 has been activated, and the controller 21 stops energizing the electric heater 15, and thereafter, the steady combustion is started. Instead of determining that the temperature detected by the temperature detector 17> the predetermined temperature T2, a predetermined time t3 shown in FIG. 3 is set by a timer means, and when the predetermined time t3 elapses, energization of the electric heater 15 is stopped. You may.

【0042】ところで、上記定常燃焼中においては、一
次ノズル6の絞り部6aから燃焼空気が排気混合筒5の
等断面積の混合部5aに増速されて噴出され、この増速
された燃焼空気流によるエジェクタ効果により、二次ノ
ズル6b付近が減圧され、この二次ノズル6bを通っ
て、排気ガス室9内の排気ガスの一部が排気混合筒5内
に還流される。ここで、排気混合筒5は、混合部5aの
下流側に、ゆるやかな拡がり角を持つ円管からなる圧力
上昇部5bを備えているため、この圧力上昇部5bを通
る間に燃焼空気と燃料の混合気はその速度成分を圧力に
変換し、圧力を回復する。
By the way, during the steady combustion, the combustion air is accelerated from the throttle portion 6a of the primary nozzle 6 to the mixing portion 5a having an equal cross-sectional area of the exhaust mixing cylinder 5, and is jetted out. Due to the ejector effect of the flow, the pressure in the vicinity of the secondary nozzle 6b is reduced, and a part of the exhaust gas in the exhaust gas chamber 9 is recirculated into the exhaust mixing cylinder 5 through the secondary nozzle 6b. Here, since the exhaust mixing cylinder 5 is provided with the pressure increasing portion 5b formed of a circular pipe having a gentle divergence angle on the downstream side of the mixing portion 5a, the combustion air and the fuel are passed while passing through the pressure increasing portion 5b. The air-fuel mixture converts the velocity component into pressure and recovers the pressure.

【0043】上記のように本実施形態の装置では、排気
ガス室9の排気ガスの一部を燃焼空気中に再循環させる
ことにより、高温の排気ガス熱で燃焼用空気を予熱する
ことができ、触媒体2、3を活性化状態に維持できるの
で、触媒燃焼を良好に継続できる。また、燃焼空気が供
給される一次ノズル6は排気ガス室9の中心部に配置さ
れ、一次ノズル6の内外で燃焼空気と排気ガスとが対向
流として流れる。それ故、金属製の一次ノズル(仕切り
部材)6を介する熱伝導にて、燃焼空気を排気ガスにて
予熱することができ、燃焼空気の予熱効果をさらに高め
ることができる。
As described above, in the device of this embodiment, by recirculating a part of the exhaust gas in the exhaust gas chamber 9 into the combustion air, the combustion air can be preheated by the high temperature exhaust gas heat. Since the catalyst bodies 2 and 3 can be maintained in the activated state, the catalytic combustion can be favorably continued. Further, the primary nozzle 6 to which the combustion air is supplied is arranged at the center of the exhaust gas chamber 9, and the combustion air and the exhaust gas flow as counterflows inside and outside the primary nozzle 6. Therefore, the combustion air can be preheated by the exhaust gas by heat conduction through the metal primary nozzle (partitioning member) 6, and the preheating effect of the combustion air can be further enhanced.

【0044】そして、燃焼停止をするときは、運転スイ
ッチ22をオフする。このスイッチ22のオフにより、
制御装置21は燃料ポンプ12を直ちに停止するが、エ
アポンプ7は所定時間t4の間、作動を継続させ、燃焼
筒4内の残存燃料を燃焼させ、その後燃焼筒4内部の冷
却を行う(ポストパージ運転)。そして、所定時間t4
経過後に、エアポンプ7も停止させ、全機器が停止す
る。
When the combustion is stopped, the operation switch 22 is turned off. By turning off this switch 22,
The control device 21 immediately stops the fuel pump 12, but the air pump 7 continues to operate for a predetermined time t4, burns the residual fuel in the combustion cylinder 4, and then cools the inside of the combustion cylinder 4 (post-purge). operation). Then, the predetermined time t4
After a lapse of time, the air pump 7 is also stopped and all the devices are stopped.

【0045】以上説明した第1実施形態の特徴をまとめ
ると、触媒体2、3が活性化された状態で燃料の供給、
停止を行うため、着火、消化時にも排気エミッションが
ほとんど排出されず、クリーンな燃焼を行うことができ
る。また、始動時は燃料及び触媒の予熱を、予混合室1
3に設けた1本の電熱ヒータ15で効率良く行い、定常
燃焼中は燃焼用空気の予熱に排気ガス再循環を利用する
ため、電熱ヒータを必要とせず、省電力で効率の良い燃
焼が可能となる。 (第2実施形態)図4は本発明による第2実施形態を示
す。第1実施形態では、触媒体2、3の一端側におい
て、燃焼筒4の中心部に、燃焼空気を噴出させる一次ノ
ズル6を配置し、この一次ノズル6の外周側に、エジェ
クタ効果により排気ガスを還流させる二次ノズル6bを
形成しているが、第2実施形態では、一次ノズル6と二
次ノズル6bとを逆の配置、すなわち、二次ノズル6b
を中心側に配置し、一次ノズル6を外周側にリング状の
形状で配置している。
Summarizing the features of the first embodiment described above, the fuel is supplied with the catalyst bodies 2 and 3 activated.
Since the engine is stopped, exhaust emissions are hardly emitted even during ignition and extinction, and clean combustion can be performed. Further, at the time of starting, the preheating of the fuel and the catalyst is performed by the premix chamber 1.
Efficiently performed with one electric heater 15 provided in No. 3, and exhaust gas recirculation is used for preheating combustion air during steady combustion, so an electric heater is not required and efficient combustion is possible with low power consumption. Becomes (Second Embodiment) FIG. 4 shows a second embodiment according to the present invention. In the first embodiment, on one end side of the catalyst bodies 2 and 3, a primary nozzle 6 for ejecting combustion air is arranged in the center of the combustion cylinder 4, and exhaust gas is provided on the outer peripheral side of the primary nozzle 6 by an ejector effect. Although the secondary nozzle 6b that recirculates is formed, in the second embodiment, the primary nozzle 6 and the secondary nozzle 6b are arranged in reverse, that is, the secondary nozzle 6b.
Is arranged on the center side, and the primary nozzle 6 is arranged on the outer peripheral side in a ring shape.

【0046】具体的に説明すると、第2実施形態では、
排気ガス室9に対して仕切られた燃焼用空気室23を形
成し、この燃焼用空気室23に空気入口8を連結して燃
焼用空気を導入するようにしてある。この導入空気は、
リング状の一次ノズル6から排気混合筒5内に噴出する
ようにしてある。一方、二次ノズル6bは一次ノズル6
の中心部に形成されており、この二次ノズル6bの内側
には燃料ノズル10から液体燃料のみを噴霧させて、燃
焼用空気は供給されない。また、二次ノズル6bの内側
空間はその上方部において全面的に排気ガス室9に開口
している。
More specifically, in the second embodiment,
A combustion air chamber 23 that is partitioned from the exhaust gas chamber 9 is formed, and an air inlet 8 is connected to this combustion air chamber 23 to introduce combustion air. This introduced air is
The ring-shaped primary nozzle 6 ejects into the exhaust mixing cylinder 5. On the other hand, the secondary nozzle 6b is the primary nozzle 6
Is formed in the center of the secondary nozzle 6b, and only the liquid fuel is sprayed from the fuel nozzle 10 to the inside of the secondary nozzle 6b, and combustion air is not supplied. In addition, the inner space of the secondary nozzle 6b is entirely open to the exhaust gas chamber 9 in the upper part thereof.

【0047】従って、一次ノズル6から燃焼空気が噴出
されることによる、エジェクタ効果により、二次ノズル
6b先端部が減圧され、排気ガス室9内の排気ガスの一
部が二次ノズル6bを通って排気混合筒5内に還流され
る。第2実施形態の構成によれば、空気入口8から供給
された燃焼用空気を排気混合筒5へ入れるまでに、燃焼
用空気室23の内外周の周囲を流れる排気ガスにより広
い熱交換(熱伝導)面積でもって燃焼用空気を予熱でき
る。そのため、燃焼用空気の予熱を効率良く行うことが
できる。その他は第1実施形態と同様の効果が得られ
る。 (第3実施形態)図5は第3実施形態を示すもので、第
1実施形態に対して低温時の燃焼始動性を改善しようと
するものである。このために、図5に示すように、PT
Cヒータ等からなる補助電熱ヒータ24を一次ノズル6
の内側空間60に渦巻き状に配設してある。これによ
り、極寒冷地等での低温始動時に、電熱ヒータ15への
通電と同時にこの補助電熱ヒータ24も通電することに
より、燃焼用空気の予熱効果を向上して、燃焼始動性を
改善できる。 (第4実施形態)図6は第4実施形態を示すもので、上
記した第1〜第3実施形態ではいずれも、触媒体2、3
の触媒をハニカム状の担体2a、3aに担持した構成と
しているが、第4実施形態では、多数の粒状触媒体2、
3を中空の2重円筒体25内に配置し、この粒状触媒体
2、3を金網製支持部材26により2重円筒体25内に
保持するようにしたものである。このような構成として
も本発明は実施できる。 (第5実施形態)上記した第1〜第4実施形態では、い
ずれも、燃料ノズル10から液体燃料をすべて予混合室
13内の燃料吸収体14に向けて噴霧しているので、燃
料の蒸発はすべて燃料吸収体14にて行うことになる
が、定常燃焼に移行して、燃焼量(燃料流量)が増加し
たときに、この増加した燃料をすべて燃料吸収体14に
て蒸発させるには蒸発能力が不足して、燃料の蒸発が悪
化する場合が生じる。
Therefore, by ejecting the combustion air from the primary nozzle 6, the tip of the secondary nozzle 6b is decompressed by the ejector effect, and a part of the exhaust gas in the exhaust gas chamber 9 passes through the secondary nozzle 6b. And is recirculated into the exhaust mixing cylinder 5. According to the configuration of the second embodiment, by the time the combustion air supplied from the air inlet 8 enters the exhaust mixing cylinder 5, the exhaust gas flowing around the inner and outer peripheries of the combustion air chamber 23 has a wider heat exchange (heat The air for combustion can be preheated by the area of conduction. Therefore, it is possible to efficiently preheat the combustion air. Other than that, the same effects as in the first embodiment can be obtained. (Third Embodiment) FIG. 5 shows a third embodiment, which is intended to improve the combustion startability at low temperature as compared with the first embodiment. For this reason, as shown in FIG.
The auxiliary electric heater 24 including a C heater is attached to the primary nozzle 6
The inner space 60 is arranged in a spiral shape. As a result, when the electric heater 15 is energized and the auxiliary electric heater 24 is energized at the same time when the engine is started at a low temperature in an extremely cold region, the preheating effect of the combustion air can be improved and the combustion startability can be improved. (Fourth Embodiment) FIG. 6 shows a fourth embodiment. In each of the above-described first to third embodiments, the catalyst body 2, 3 is used.
The above catalyst is carried on the honeycomb-shaped carriers 2a, 3a, but in the fourth embodiment, a large number of granular catalyst bodies 2,
3 is arranged in a hollow double cylindrical body 25, and the granular catalyst bodies 2, 3 are held in the double cylindrical body 25 by a wire mesh support member 26. The present invention can be implemented with such a configuration. (Fifth Embodiment) In all of the above-described first to fourth embodiments, since all the liquid fuel is sprayed from the fuel nozzle 10 toward the fuel absorber 14 in the premix chamber 13, the fuel evaporation Is performed by the fuel absorber 14, but when the combustion amount (fuel flow rate) is increased by shifting to the steady combustion, it is necessary to evaporate all the increased fuel in the fuel absorber 14. There is a case where the capacity is insufficient and the evaporation of fuel deteriorates.

【0048】そこで、第5実施形態では、上記点に鑑み
て、最大燃焼量時においても、燃焼装置内部の高温部の
熱を有効活用して、液体燃料の蒸発性の向上を図るもの
である。すなわち、図7〜図9は第5実施形態を示すも
ので、燃料ノズル10として、特に、図8に示すスワー
ル型の燃料ノズルを用いている。このスワール型の燃料
ノズル10は図8に示すようにステンレスのような耐熱
金属からなるパイプ状のハウジング10aを有し、その
先端部に末広がり状に拡大する形状からなる噴霧穴10
bが開けてある。
Therefore, in view of the above points, in the fifth embodiment, even at the maximum combustion amount, the heat of the high temperature portion inside the combustion device is effectively utilized to improve the vaporization property of the liquid fuel. . That is, FIGS. 7 to 9 show the fifth embodiment, and the swirl type fuel nozzle shown in FIG. 8 is particularly used as the fuel nozzle 10. As shown in FIG. 8, this swirl type fuel nozzle 10 has a pipe-shaped housing 10a made of a heat-resistant metal such as stainless steel, and has a spray hole 10 formed at the tip end thereof in a shape that expands in a divergent manner.
b is open.

【0049】ハウジング10aの先端部内側には、燃料
流れの上流から下流側へ向かって、第1、第2の2枚の
板状部材10c、10dが重ねて配設され、かつハウジ
ング10aの内壁面に対しては固定されている。この両
板状部材10c、10dの間には円形の旋回室10eが
形成されている。上流側に位置する第1の板状部材10
cは図8(b)に示すように平行な2つの平坦側面部1
0fを形成した平面形状にしてあり、これにより平坦側
面部10fとハウジング10aの内壁面との間に燃料が
流入し得る空間を形成し、さらに、第1の板状部材10
cには、平坦側面部10fと円形の旋回室10eとの間
を連通する燃料導入穴10gが2箇所、180°対称位
置に設けてある。
Inside the front end of the housing 10a, two plate-like members 10c and 10d, that is, a first plate and a second plate, are arranged in an overlapping manner from the upstream side to the downstream side of the fuel flow. It is fixed to the wall. A circular swirl chamber 10e is formed between the plate-shaped members 10c and 10d. First plate member 10 located on the upstream side
c is two parallel flat side portions 1 as shown in FIG. 8 (b).
0f is formed into a planar shape, whereby a space into which fuel can flow is formed between the flat side surface portion 10f and the inner wall surface of the housing 10a, and further, the first plate-shaped member 10
Two fuel introduction holes 10g, which communicate between the flat side surface portion 10f and the circular swirl chamber 10e, are provided at c at 180 ° symmetrical positions.

【0050】この燃料導入穴10gの円形旋回室10e
に対する開口方向を旋回室10eの接線方向とすること
により、平坦側面部10fからの燃料を円形の旋回室1
0e内に接線方向に導入して燃料の旋回流を形成するよ
うにしてある。一方、第2の板状部材10dは円形旋回
室10eの断面積を徐々に減少させるテーパ面10hを
有し、このテーパ面10hの先端部に絞り穴10iが設
けてある。なお、上記両板状部材10c、10dは切削
加工性に優れた快削黄銅て成形することが好ましい。
Circular swirl chamber 10e of this fuel introduction hole 10g
By making the opening direction with respect to the tangential direction of the swirl chamber 10e, the fuel from the flat side surface portion 10f is circularly swirl chamber 1e.
0e is introduced tangentially to form a swirling flow of fuel. On the other hand, the second plate-shaped member 10d has a tapered surface 10h that gradually reduces the cross-sectional area of the circular swirl chamber 10e, and a narrowed hole 10i is provided at the tip of this tapered surface 10h. The plate members 10c and 10d are preferably formed by free-cutting brass having excellent machinability.

【0051】このような構成からなるスワール型の燃料
ノズル10では、円形旋回室10eにおける燃料の旋回
力が燃料流量に依存するので、図9に示すように、燃料
流量の増加とともに燃料噴霧角が増加する特性を有して
いる。一方、排気混合筒5の混合部5aの途中から圧力
上昇部5bの全長にわたって、排気混合筒5の内周面に
は、燃料吸収体27が配置され、接合されている。ここ
で、燃料吸収体27は、予混合室13内の燃料吸収体1
4と同様に、耐熱金属からなる金網状の部材等で構成で
きる。
In the swirl type fuel nozzle 10 having such a structure, since the swirling force of the fuel in the circular swirl chamber 10e depends on the fuel flow rate, as shown in FIG. 9, the fuel spray angle increases as the fuel flow rate increases. It has the property of increasing. On the other hand, a fuel absorber 27 is arranged and joined to the inner peripheral surface of the exhaust mixing cylinder 5 from the middle of the mixing portion 5a of the exhaust mixing cylinder 5 to the entire length of the pressure rising portion 5b. Here, the fuel absorber 27 is the fuel absorber 1 in the premix chamber 13.
As in the case of 4, the wire mesh member made of a heat-resistant metal can be used.

【0052】第5実施形態によれば、燃焼始動時のよう
に燃焼量(燃料流量)が小さいときは、スワール型の燃
料ノズル10において燃料の旋回力が小さいので、燃料
噴霧角が10°程度の小さな値となる。従って、燃料ノ
ズル10から噴霧される燃料は図7の2点鎖線Bに示す
ように排気混合筒5の燃料吸収体27に吸着されること
なく、排気混合筒5内を素通りして、予混合室13内の
燃料吸収体14に到達し、この燃料吸収体14にて電熱
ヒータ15からの熱を受けて蒸発する。
According to the fifth embodiment, when the combustion amount (fuel flow rate) is small, such as when starting combustion, the swirl force of the fuel is small in the swirl type fuel nozzle 10, so the fuel spray angle is about 10 °. Will be a small value of. Therefore, the fuel sprayed from the fuel nozzle 10 does not adsorb to the fuel absorber 27 of the exhaust mixing cylinder 5 as shown by the two-dot chain line B in FIG. The fuel reaches the fuel absorber 14 in the chamber 13, receives heat from the electric heater 15 in the fuel absorber 14, and evaporates.

【0053】このときは、燃料流量が小さいため、燃料
吸収体14のみでも燃料は良好に蒸発できる。一方、定
常燃焼に移行して、燃焼量(燃料流量)が増加すると、
スワール型の燃料ノズル10においては燃料の旋回力が
増大するので、燃料噴霧角が増大し、最大燃焼時には燃
料噴霧角が40°程度まで増大する。
At this time, since the fuel flow rate is small, the fuel can be satisfactorily evaporated only by the fuel absorber 14. On the other hand, if the amount of combustion (fuel flow rate) increases after shifting to steady combustion,
In the swirl type fuel nozzle 10, since the swirling force of the fuel increases, the fuel spray angle increases, and the fuel spray angle increases to about 40 ° at the time of maximum combustion.

【0054】このように、燃料ノズル10からの燃料噴
霧角が増大することにより、燃料ノズル10からの噴霧
燃料の一部は排気混合筒5内にて燃料吸収体27に接触
し(図7の1点鎖線C参照)、吸着される。ここで、燃
料吸収体27は排気混合筒5の金属壁面を介して、高温
部の触媒体2、3から伝熱され、加熱されているので、
燃料吸収体27において燃料は良好に蒸発する。
As the fuel spray angle from the fuel nozzle 10 increases in this way, part of the fuel sprayed from the fuel nozzle 10 contacts the fuel absorber 27 in the exhaust mixing cylinder 5 (see FIG. 7). Adhesive chain line C) is adsorbed. Here, since the fuel absorber 27 is heated by the heat transfer from the catalyst bodies 2 and 3 in the high temperature part through the metal wall surface of the exhaust mixing cylinder 5,
The fuel evaporates favorably in the fuel absorber 27.

【0055】つまり、第1〜第4実施形態のように予混
合室13内の燃料吸収体14だけに燃料を吸着させる場
合に比して、第5実施形態によると、噴霧燃料を燃料吸
収体14と燃料吸収体27の両方に分散するとともに、
燃料吸収体27を触媒体2、3からの伝熱により高温に
加熱できるので、最大燃焼時にも燃料を良好に蒸発させ
ることができ、従って、始動時から最大燃焼時に至るま
で、良好な燃焼状態を維持できる。 (第6実施形態)図10は第6実施形態を示し、上記第
5実施形態を変形したものである。すなわち、第5実施
形態では燃料流量の増加とともに燃料噴霧角が増加する
特性を有するスワール型燃料ノズル10を使用している
が、第6実施形態ではこのスワール型燃料ノズル10を
廃止し、第1〜第4実施形態と同様の燃料ノズル10を
使用する。すなわち、燃料ポンプ9からの燃料供給圧が
所定圧以上になると、開弁して燃料を噴霧する形式の燃
料ノズル10を使用する。この形式の燃料ノズル10で
は、燃料流量の増減にかかわらず、燃料噴霧角がほぼ一
定である。
That is, compared with the case where the fuel is adsorbed only to the fuel absorber 14 in the premix chamber 13 as in the first to fourth embodiments, according to the fifth embodiment, the atomized fuel is used as the fuel absorber. 14 and the fuel absorber 27, and
Since the fuel absorber 27 can be heated to a high temperature by the heat transfer from the catalyst bodies 2 and 3, the fuel can be satisfactorily evaporated even at the time of maximum combustion, so that a good combustion state can be obtained from the time of starting to the time of maximum combustion. Can be maintained. (Sixth Embodiment) FIG. 10 shows a sixth embodiment, which is a modification of the fifth embodiment. That is, in the fifth embodiment, the swirl type fuel nozzle 10 having the characteristic that the fuel spray angle increases as the fuel flow rate increases is used. However, in the sixth embodiment, the swirl type fuel nozzle 10 is abolished and the first embodiment is used. ~ The same fuel nozzle 10 as in the fourth embodiment is used. That is, when the fuel supply pressure from the fuel pump 9 becomes equal to or higher than a predetermined pressure, the fuel nozzle 10 of the type that opens the valve and sprays the fuel is used. In this type of fuel nozzle 10, the fuel spray angle is substantially constant regardless of the increase / decrease in the fuel flow rate.

【0056】そこで、第6実施形態では、排気混合筒5
内に燃料吸収体27を設けるとともに、燃料の流れを偏
向する偏向板28を追加設置している。この偏向板28
はステンレスのような耐熱金属からなるもので、図10
(b)の上面図に示すように、排気混合筒5の内径と同
等の外径を有する円形リング部28aを有し、この円形
リング部28aの内側に複数本のアーム部28bを放射
状に設け、この放射状のアーム部28bの中心部に円錐
部28cを形成したものである。この円錐部28cの頂
部は排気混合筒5内で燃料上流側に向くように配置して
ある。また、図10の例では、排気混合筒5内で圧力上
昇部5bの上流端近傍に偏向板28は配置され、排気混
合筒5の内壁面に偏向板28は接合されている。
Therefore, in the sixth embodiment, the exhaust mixing cylinder 5
A fuel absorber 27 is provided inside, and a deflecting plate 28 for deflecting the flow of fuel is additionally installed. This deflector 28
Is made of a heat-resistant metal such as stainless steel.
As shown in the top view of (b), it has a circular ring portion 28a having an outer diameter equivalent to the inner diameter of the exhaust mixing cylinder 5, and a plurality of arm portions 28b are provided radially inside the circular ring portion 28a. A conical portion 28c is formed at the center of the radial arm portion 28b. The top of the conical portion 28c is arranged in the exhaust mixing cylinder 5 so as to face the fuel upstream side. Further, in the example of FIG. 10, the deflection plate 28 is arranged in the exhaust mixing cylinder 5 near the upstream end of the pressure rising portion 5b, and the deflection plate 28 is joined to the inner wall surface of the exhaust mixing cylinder 5.

【0057】第6実施形態によると、燃料ノズル10か
ら排気混合筒5内に噴霧された燃料は偏向板28に接触
する。このとき、始動時のように燃料流量が小さいとき
は、燃料噴霧速度が遅いため、偏向板28に接触し付着
した燃料の大部分はそのまま重力にて下方へ垂れ下が
る。従って、燃料ノズル10からの噴霧燃料の大部分は
予混合室13内の燃料吸収体14に到達し、ここで蒸発
する。
According to the sixth embodiment, the fuel sprayed from the fuel nozzle 10 into the exhaust mixing cylinder 5 contacts the deflection plate 28. At this time, when the fuel flow rate is small, such as at the time of starting, the fuel spray speed is slow, so most of the fuel that has contacted and adhered to the deflection plate 28 hangs downward due to gravity. Therefore, most of the fuel sprayed from the fuel nozzle 10 reaches the fuel absorber 14 in the premix chamber 13 and is evaporated there.

【0058】そして、最大燃焼時のように燃料流量が大
きいときは、燃料噴霧速度が速いため、燃料ノズル10
からの噴霧燃料の一部が偏向板28に衝突して跳ね返
り、その後、この衝突した燃料が排気混合筒5内の燃料
吸収体27に吸着され、ここで蒸発する。従って燃料流
量が大きいときは、噴霧燃料を燃料吸収体14と燃料吸
収体27の両方に分散して蒸発させることができるの
で、最大燃焼時にも燃料を良好に蒸発させることがで
き、良好な燃焼状態を維持できる。 (第7実施形態)図11は第7実施形態を示し、第5実
施形態における排気混合筒5を廃止したものである。す
なわち、第7実施形態では、排気混合筒5を廃止して、
触媒体2、3の貫通孔2b、3bにて燃焼用空気中に排
気ガスを混合させるようにしたものである。
When the fuel flow rate is large, such as at the time of maximum combustion, the fuel spray rate is high, so the fuel nozzle 10
A part of the fuel sprayed from the engine collides with the deflecting plate 28 and bounces back, and thereafter, the fuel that collides is adsorbed by the fuel absorber 27 in the exhaust mixing cylinder 5 and evaporates there. Therefore, when the fuel flow rate is large, the atomized fuel can be dispersed and evaporated in both the fuel absorber 14 and the fuel absorber 27, so that the fuel can be favorably vaporized even at the time of maximum combustion, and good combustion can be achieved. The state can be maintained. (Seventh Embodiment) FIG. 11 shows a seventh embodiment in which the exhaust mixing cylinder 5 in the fifth embodiment is omitted. That is, in the seventh embodiment, the exhaust mixing cylinder 5 is eliminated,
The exhaust gas is mixed into the combustion air through the through holes 2b and 3b of the catalyst bodies 2 and 3.

【0059】この場合、排気ガスを燃焼用空気中に再循
環する効率は低下するが、その代わりに、排気混合筒5
の廃止により構造の簡素化を実現できると同時に、燃焼
で高温となった触媒体2、3の内壁面に燃料を直接噴霧
できるため、燃料の蒸発性を向上できる。この場合、主
触媒体2の内壁面に燃料吸収体27を設置すれば、主触
媒体2の内壁面における燃料の保持性が良好となり、燃
料の蒸発を一層改善できる。
In this case, the efficiency of recirculating the exhaust gas into the combustion air is reduced, but instead, the exhaust mixing cylinder 5 is replaced.
By eliminating the above, the structure can be simplified, and at the same time, the fuel can be directly sprayed on the inner wall surfaces of the catalyst bodies 2 and 3 which have become high in temperature by the combustion, so that the fuel vaporization property can be improved. In this case, if the fuel absorber 27 is installed on the inner wall surface of the main catalyst body 2, the fuel retaining property on the inner wall surface of the main catalyst body 2 is improved, and the evaporation of the fuel can be further improved.

【0060】なお、第5実施形態と同様に、第1〜第4
実施形態、および第6実施形態でも、排気混合筒5を廃
止できることはいうまでもない。 (第8実施形態)上述した第1〜第7実施形態では、予
混合室13内に電熱ヒータ15を設置するとともに、予
混合室13に面するようにして熱容量の小さい始動用触
媒体3を設置して、電熱ヒータ15からの輻射熱にて始
動用触媒体3を予熱することにより、低温時における触
媒燃焼の始動性を改善しているが、第8実施形態では、
図12に示すように、上記電熱ヒータ15と始動用触媒
体3の代わりに、導電性の始動用触媒体30を用いるも
のである。
Incidentally, as in the fifth embodiment, the first to fourth
Needless to say, the exhaust mixing cylinder 5 can be omitted in the embodiment and the sixth embodiment. (Eighth Embodiment) In the above-described first to seventh embodiments, the electric heater 15 is installed in the premix chamber 13, and the starting catalyst body 3 having a small heat capacity is provided so as to face the premix chamber 13. By installing and preheating the starting catalyst body 3 with the radiant heat from the electric heater 15, the startability of catalytic combustion at low temperature is improved. However, in the eighth embodiment,
As shown in FIG. 12, instead of the electric heater 15 and the starting catalyst body 3, a conductive starting catalyst body 30 is used.

【0061】図12において、導電性の始動用触媒体3
0は主触媒体2との間に微小間隔Aを介在して、主触媒
体2と予混合室13との間に設置されている。この始動
用触媒体30は図13(b)に示すように、金属薄板、
例えば、ステンレス(SUS430、板厚0.05m
m)製の平板30bと波板30cとを重ね合わせて担体
30aを形成しており、この担体30aに触媒を担持し
た後、これを多数回巻くことにより、全体形状としてハ
ニカム円板形状に形成している。
In FIG. 12, the conductive starting catalyst body 3 is used.
0 is installed between the main catalyst body 2 and the premix chamber 13 with a minute gap A interposed between the main catalyst body 2 and the main catalyst body 2. As shown in FIG. 13B, the starting catalyst body 30 is a thin metal plate,
For example, stainless steel (SUS430, plate thickness 0.05m
A carrier 30a is formed by stacking a flat plate 30b made of m) and a corrugated plate 30c on top of each other, and a catalyst is supported on the carrier 30a, and then the carrier is wound many times to form a honeycomb disk shape as a whole. is doing.

【0062】担体30aに担持される触媒としては、例
えば、Ptであり、その担持量(触媒体の全重量に対す
る触媒量の比率)は、0.5wt%程度でよい。そし
て、始動用触媒体30の中心部に図13(a)に示すよ
うに、正極側の電極端子30dを配置するとともに、外
周部には負極側の電極端子30eを配置して、この両電
極端子30d、30e間に電源電圧を加えることによ
り、始動用触媒体30に通電するようにしてある。第8
実施形態では、排気混合筒5および燃料吸収体27の下
端部を始動用触媒体30の上面部に当接するまで延長し
て、排気混合筒5内を通過する燃料と空気との混合気が
必ず始動用触媒体30を通過するようにしてある。
The catalyst supported on the carrier 30a is, for example, Pt, and the supported amount (the ratio of the catalyst amount to the total weight of the catalyst body) may be about 0.5 wt%. Then, as shown in FIG. 13 (a), the positive electrode side electrode terminal 30d is arranged at the center of the starting catalyst body 30, and the negative electrode side electrode terminal 30e is arranged at the outer peripheral portion. The starting catalyst body 30 is energized by applying a power supply voltage between the terminals 30d and 30e. 8th
In the embodiment, the lower ends of the exhaust mixing cylinder 5 and the fuel absorber 27 are extended until they come into contact with the upper surface portion of the starting catalyst body 30, so that the mixture of fuel and air passing through the exhaust mixing cylinder 5 is inevitable. It passes through the starting catalyst body 30.

【0063】また、第8実施形態における主触媒体2と
始動用触媒体30との体格の比は5:1であり、微小間
隔Aは5mm程度にしてある。他の点は、第1〜第7実
施形態と同じである。第8実施形態における作動を説明
する。いま、図2に示す運転スイッチ22を投入する
と、図示しない電源から両電極端子30d、30eを通
じて導電性の始動用触媒体30に通電される。ここで、
始動用触媒体30の電力消費量は例えば、300〜40
0W程度とする。この通電により始動用触媒体30はそ
れ自身の電気抵抗分により電熱発熱体として作用し、担
体30aに担持された触媒を直接、急速加熱することが
できる。
In the eighth embodiment, the size ratio of the main catalyst body 2 to the starting catalyst body 30 is 5: 1, and the minute gap A is about 5 mm. Other points are the same as in the first to seventh embodiments. The operation of the eighth embodiment will be described. Now, when the operation switch 22 shown in FIG. 2 is turned on, electric power is supplied to the conductive starting catalyst body 30 from the power source (not shown) through both electrode terminals 30d and 30e. here,
The power consumption of the starting catalyst body 30 is, for example, 300 to 40.
It is about 0W. By this energization, the starting catalyst body 30 acts as an electrothermal heating element due to its own electrical resistance, and the catalyst carried on the carrier 30a can be directly and rapidly heated.

【0064】また、同時に、始動用触媒体3からの輻射
熱により主触媒体2および燃料吸収体14を予熱するこ
とができる。そして、運転スイッチ22の投入後、図1
4に示す所定時間t1が経過すると、エアポンプ7およ
び燃料ポンプ12を始動させて、燃焼用空気および燃料
の供給を開始する。燃焼用空気および燃料の供給量は、
最初は微小量であり、順次、時間t2、t3、t3′の
経過につれて、段階的に増加させる。温度検出器17の
検出温度が所定温度T2に達すると、触媒が活性化状態
に到達したと判定して、始動用触媒体30への通電を遮
断する。
At the same time, the main catalyst body 2 and the fuel absorber 14 can be preheated by the radiant heat from the starting catalyst body 3. Then, after the operation switch 22 is turned on, FIG.
When a predetermined time t1 shown in 4 has elapsed, the air pump 7 and the fuel pump 12 are started to start the supply of combustion air and fuel. The supply amount of combustion air and fuel is
Initially, it is a small amount, and is gradually increased stepwise as time t2, t3, and t3 'elapse. When the temperature detected by the temperature detector 17 reaches the predetermined temperature T2, it is determined that the catalyst has reached the activated state, and the energization to the starting catalyst body 30 is cut off.

【0065】第8実施形態によると、始動用触媒体30
の金属製触媒担体30aがそれ自身の電気抵抗により電
熱発熱体として作用し、担体30aに担持された触媒を
直接、加熱することができるため、第1〜第7実施形態
における電熱ヒータ15からの輻射熱にて始動用触媒体
3を予熱する場合に比して、触媒の予熱効果を高めるこ
とができるとともに、この予熱効果の向上により電力消
費を節減できる。
According to the eighth embodiment, the starting catalyst body 30 is used.
Since the metallic catalyst carrier 30a of the above acts as an electric heating element due to its own electric resistance and can directly heat the catalyst carried on the carrier 30a, the electric heater 15 in the first to seventh embodiments can As compared with the case where the starting catalyst body 3 is preheated by radiant heat, the preheating effect of the catalyst can be enhanced, and the improvement of the preheating effect can reduce power consumption.

【0066】そして、始動用触媒体30の予熱効果の向
上に伴って、主触媒体2および燃料吸収体14の予熱効
果をも向上できるので、低温時でも、触媒の早期活性と
燃料吸収体14での燃料の蒸発促進とが相まって、燃焼
立ち上げ時間を短縮できる。しかも、電熱ヒータ15の
廃止により、装置全体の体格を小型化できるとともに、
構造の簡素化によりコスト低減を図ることができる。
As the preheating effect of the starting catalyst body 30 is improved, the preheating effect of the main catalyst body 2 and the fuel absorber 14 can be improved, so that the catalyst early activation and the fuel absorber 14 can be performed even at a low temperature. Combustion start-up time can be shortened in combination with the promotion of fuel vaporization. Moreover, by eliminating the electric heater 15, the size of the entire apparatus can be reduced, and
Cost can be reduced by simplifying the structure.

【0067】なお、始動用触媒体30の触媒担体30a
としては、ステンレスのような耐熱金属以外に、導電性
の炭化ケイ素を主成分とするセラミックで形成したもの
でもよい。また、始動用触媒体30を円板状に形成して
いるが、主触媒体2と同じ内径の中心穴部を持つリング
状に形成してもよい。このリング形状の場合は、円板状
に比して、燃料が始動用触媒体30の中心穴部を素通り
して、燃料吸収体14に到達するので、燃焼始動時に始
動用触媒体30による燃料加熱効果が低下し、燃料の蒸
発性が悪化することになる。しかし、その代わりに、始
動用触媒体30の中心穴部の存在により、燃料と空気の
混合気の圧損を低下できるので、再循環する排気ガスの
流量を増加できる。従って、燃料としてガソリン等の蒸
発性の良い燃料の場合には、再循環する排気ガスによる
燃焼空気の予熱効果を高めて、触媒の早期活性化効果を
高めることができ、有利である。
The catalyst carrier 30a of the starting catalyst body 30
In addition to a heat-resistant metal such as stainless steel, it may be formed of a ceramic containing conductive silicon carbide as a main component. Further, although the starting catalyst body 30 is formed in a disc shape, it may be formed in a ring shape having a central hole portion having the same inner diameter as the main catalyst body 2. In the case of this ring shape, as compared with the disk shape, the fuel passes through the center hole of the starting catalyst body 30 and reaches the fuel absorber 14, so the fuel by the starting catalyst body 30 at the time of combustion start. The heating effect is reduced and the fuel vaporization is deteriorated. However, instead, the presence of the central hole of the starting catalyst body 30 can reduce the pressure loss of the mixture of fuel and air, so that the flow rate of the recirculated exhaust gas can be increased. Therefore, in the case of a highly evaporative fuel such as gasoline as the fuel, the effect of preheating combustion air by the recirculated exhaust gas can be enhanced and the effect of early activation of the catalyst can be enhanced, which is advantageous.

【0068】また、第8実施形態においても、燃料ノズ
ル10を図8に示すスワール型のものを用いるととも
に、排気混合筒5を廃止して、定常燃焼時には、高温と
なった主触媒体2の内周壁面に燃料を直接噴霧する構成
としてもよいことはもちろんである。 (第9実施形態)図15は第9実施形態であり、上記第
8実施形態における主触媒体2を燃焼用空気の流れ方向
(図示の上下方向)に、複数、例えば、3つのブロック
201、202、203に分割している。そして、燃焼
用空気の流れの上流側(図15において、予混合室13
側の部位)へ行くほど、すなわち、ブロック203から
ブロック201へ行くほど、触媒の活性化温度を低くす
るようにしてある。
Also in the eighth embodiment, the swirl type fuel nozzle 10 shown in FIG. 8 is used, the exhaust mixing cylinder 5 is eliminated, and the main catalyst body 2 which has a high temperature during steady combustion is used. Needless to say, the fuel may be directly sprayed on the inner wall surface. (Ninth Embodiment) FIG. 15 is a ninth embodiment, in which a plurality of, for example, three blocks 201 are provided in the main catalyst body 2 in the eighth embodiment in the flow direction of combustion air (the vertical direction in the drawing). It is divided into 202 and 203. Then, the upstream side of the flow of the combustion air (in FIG. 15, the premix chamber 13
The activation temperature of the catalyst is set to be lower toward the side portion), that is, from the block 203 to the block 201.

【0069】このために、本例では、ブロック203か
らブロック201へ行くほど、触媒の担持量(触媒体の
全重量に対する触媒量の比率)を多くしている。具体的
には、触媒の担持量をブロック203:0.5wt%、
ブロック202:1.0wt%、ブロック201:1.
5wt%とする。これにより、燃焼用空気の流れの上流
側に位置するブロック201ほど、より低温でも活性化
させることが可能となる。なお、本発明者らによる、プ
ロピレンガスを用いた予備試験によると、触媒活性温度
は、Pt:1.5wt%の場合に180°C、Pt:
1.0wt%の場合に200°C、Pt:0.5wt%
の場合に250°Cである。
For this reason, in this example, the amount of catalyst supported (the ratio of the amount of catalyst to the total weight of the catalyst) is increased from the block 203 to the block 201. Specifically, the supported amount of the catalyst is set to block 203: 0.5 wt%,
Block 202: 1.0 wt%, block 201: 1.
It is set to 5 wt%. Accordingly, the block 201 located on the upstream side of the flow of the combustion air can be activated even at a lower temperature. According to a preliminary test by the present inventors using propylene gas, the catalyst activation temperature is 180 ° C. when Pt is 1.5 wt%, and Pt:
200 ° C at 1.0 wt%, Pt: 0.5 wt%
In the case of, it is 250 ° C.

【0070】従って、主触媒体2のうち、上流側ブロッ
ク201では、始動用触媒体30への通電開始後、直ぐ
に触媒を活性化でき、これに応じて燃料流量も早期に増
加できるので、主触媒体2の活性化域を急速に拡大でき
る。この結果、主触媒体2における触媒担持量を全域に
わたって例えば、0.5wt%一定とした場合に比し
て、第9実施形態では、早期に、最大燃焼量まで移行で
きる。従って、室内の暖房効果を急速に立ち上げること
ができる。
Therefore, in the upstream block 201 of the main catalyst body 2, the catalyst can be activated immediately after the start of energization of the starting catalyst body 30, and the fuel flow rate can be increased correspondingly in an early manner. The activation area of the catalyst body 2 can be rapidly expanded. As a result, in the ninth embodiment, it is possible to shift to the maximum combustion amount earlier than in the case where the amount of catalyst carried in the main catalyst body 2 is kept constant at, for example, 0.5 wt%. Therefore, the heating effect of the room can be rapidly raised.

【0071】また、主触媒体2における触媒担持量を全
域にわたって例えば、1.5wt%一定とした場合に比
べると、最大燃焼量までの移行時間をほとんど変えず
に、高価な触媒量を低減でき、低コスト化が可能とな
る。さらに、主触媒体2を複数のブロック201〜20
3に分割して、触媒の担持量を上流側ほど多くすること
は、暖房立ち上げ時のみならず、定常燃焼においても効
果がある。すなわち、本発明燃焼装置は、その使用目
的、使用環境等によっては、必ずしも、最大燃焼量で使
用するとは限らず、広い燃焼範囲で使用できることが望
ましい。触媒燃焼においては、一般に、微小燃焼になる
ほど燃焼温度が低下し、かつ、触媒の上流側で反応が完
結する。
Compared to the case where the amount of catalyst supported on the main catalyst body 2 is constant at, for example, 1.5 wt%, the amount of expensive catalyst can be reduced with almost no change in the transition time to the maximum combustion amount. It is possible to reduce the cost. Further, the main catalyst body 2 is provided in a plurality of blocks 201 to 20.
Dividing into three to increase the amount of catalyst carried toward the upstream side is effective not only at the time of heating start-up but also in steady combustion. That is, the combustion device of the present invention is not always used at the maximum combustion amount, but it is desirable that it can be used in a wide combustion range, depending on the purpose of use, environment of use, and the like. In catalytic combustion, the combustion temperature generally decreases as the combustion becomes smaller, and the reaction is completed upstream of the catalyst.

【0072】従って、上流側の触媒ブロック201を低
温活性型にしておくことにより、より微小燃焼域まで触
媒燃焼が可能となる。なお、触媒体の活性化温度を低く
する手段としては、触媒の担持量を多くする他に、燃焼
空気の流れの上流側(図1において、予混合室13側の
部位)へ行くほど、触媒体の体格を小さくしてもよく、
また、触媒の担持量を多くすることと、触媒体の体格を
小さくすることを組み合わせてもよい。
Therefore, by making the catalyst block 201 on the upstream side active at a low temperature, it becomes possible to carry out catalytic combustion to a smaller combustion region. As a means for lowering the activation temperature of the catalyst body, in addition to increasing the amount of catalyst supported, the contact is increased as it goes to the upstream side of the flow of combustion air (the portion on the premixing chamber 13 side in FIG. 1). The physique of the medium may be reduced,
In addition, increasing the amount of catalyst supported may be combined with decreasing the size of the catalyst body.

【0073】さらに、触媒の材質自体を変更(例えば、
Rhの添加等)して、燃焼空気の流れの上流側へ行くほ
ど、活性化温度を低くしてもよい。また、主触媒体2を
本例では、3つのブロック201〜203に分割してい
るが、この分割数は、3分割に限らず、目標とする燃焼
立ち上がり時間や製造コスト等に応じて適宜変更できる
ことはもちろんである。
Further, the material itself of the catalyst is changed (for example,
Rh may be added) and the activation temperature may be lowered toward the upstream side of the flow of the combustion air. Further, although the main catalyst body 2 is divided into three blocks 201 to 203 in this example, the number of divisions is not limited to three, and may be changed as appropriate according to the target combustion start-up time, manufacturing cost, and the like. Of course you can.

【0074】また、主触媒体2を複数のブロック201
〜203に分割せずに、1つの主触媒体2のままで、触
媒の担持量を上流側ほど多くするようにしてもよい。 (第10実施形態)図16は第10実施形態であり、第
8実施形態における主触媒体2を2つに分割して、この
2つに分割した触媒体をいずれも導電性触媒体204、
205とし、この両者204、205の間に微小間隔B
(5mm程度)を設けたものである。この導電性触媒体
204、205の触媒担体204a、205aには第8
実施形態における始動用触媒体30と同じ構成にて導電
性を付与している。
Further, the main catalyst body 2 is divided into a plurality of blocks 201.
It is also possible to increase the amount of supported catalyst toward the upstream side with one main catalyst body 2 as it is without dividing into ~ 203. (Tenth Embodiment) FIG. 16 is a tenth embodiment, in which the main catalyst body 2 in the eighth embodiment is divided into two, and the catalyst bodies divided into these two are all conductive catalyst bodies 204,
205, and a small gap B between the two 204, 205
(About 5 mm) is provided. The conductive catalyst bodies 204, 205 have a catalyst carrier 204a, 205a with an eighth
Conductivity is imparted by the same structure as the starting catalyst body 30 in the embodiment.

【0075】本例では、この両導電性触媒体204、2
05はそれぞれ内周部に正極側の電極端子204a、2
05aを配置するとともに、外周部に負極側の電極端子
204b、205bを配置しており、始動用触媒体30
と両導電性触媒体204、205の三者は電気的には相
互に並列接続してある。外気温度が例えば、−20°C
以下のような極低温時には、急速暖房が必要であるにも
かかわらず、触媒の早期活性化が困難となるが、第10
実施形態によると、始動用触媒体30と両導電性触媒体
204、205の三者に同時に通電することにより、こ
の三者の触媒をいずれも担体204a、205a、30
aの電気的発熱作用により直接加熱して、早期に活性化
できる。そのため、極低温時でも燃焼立ち上がり時間の
短縮が可能となる。
In this example, both conductive catalyst bodies 204, 2
Reference numeral 05 indicates electrode terminals 204a,
05a and the negative electrode terminals 204b and 205b on the outer periphery of the starting catalyst body 30.
And both conductive catalyst bodies 204 and 205 are electrically connected in parallel with each other. Outside air temperature is -20 ° C
In the following extremely low temperatures, it is difficult to activate the catalyst early though rapid heating is required.
According to the embodiment, by simultaneously energizing the three catalysts of the starting catalyst body 30 and the both conductive catalyst bodies 204 and 205, the catalysts of the three catalysts are supported on the carriers 204a, 205a and 30.
It can be activated early by directly heating it by the electric heating effect of a. Therefore, the combustion rise time can be shortened even at extremely low temperatures.

【0076】一方、外気温が比較的高い場合(例えば、
10°C以上の場合)には、始動用触媒体30のみに通
電して、両導電性触媒体204、205は非通電とする
ことにより、外気温等の状況に応じて、効率よく触媒の
予熱を行うことができる。ただし、外気温が比較的高い
場合でも、上記三者にすべて通電して、燃焼の早期立ち
上がりを図ってもよい。
On the other hand, when the outside air temperature is relatively high (for example,
In the case of 10 ° C. or higher), only the starting catalyst body 30 is energized and both conductive catalyst bodies 204 and 205 are de-energized, so that the catalyst efficiency can be improved according to the situation such as the outside temperature. Preheating can be done. However, even when the outside air temperature is relatively high, it is possible to energize all of the above three members to achieve early rise of combustion.

【0077】なお、第10実施形態において、主触媒体
2を複数に分割せずに、1つの主触媒体2のままで、主
触媒体2のうち、燃焼空気上流側の一部のみを導電性の
触媒体としてもよい。また、第9実施形態と同様に、主
触媒体2の分割数や体格は種々変更可能である。また、
両導電性触媒体204、205における触媒担持量を、
上流側の導電性触媒体204の触媒担持量が大であり、
下流側の導電性触媒体205の触媒担持量が小となるよ
うにしてもよい。 (第11実施形態)図17は第11実施形態を示すもの
で、図1の第1実施形態において、高温の排気ガス(燃
焼ガス)と熱媒体(例えば、水)との熱交換を行う熱交
換器をコンパクトな構成で触媒燃焼装置内部に一体化し
たものである。
In the tenth embodiment, the main catalyst body 2 is not divided into a plurality of pieces, and one main catalyst body 2 is left as it is, and only a part of the main catalyst body 2 on the upstream side of the combustion air is electrically conductive. It may be used as a catalytic body. Further, as in the ninth embodiment, the number of divisions and the physique of the main catalyst body 2 can be variously changed. Also,
The amount of catalyst supported on both conductive catalyst bodies 204 and 205 is
The amount of catalyst supported on the upstream conductive catalyst body 204 is large,
The amount of catalyst supported on the conductive catalyst body 205 on the downstream side may be small. (Eleventh Embodiment) FIG. 17 shows an eleventh embodiment. In the first embodiment of FIG. 1, heat for exchanging heat between high-temperature exhaust gas (combustion gas) and a heat medium (for example, water). The exchanger is compact and integrated inside the catalytic combustion device.

【0078】図17において、高温の排気ガスと熱媒体
との熱交換を行う熱交換器40は、燃焼筒4と上端板2
0との間の部位で、かつ燃焼空気および燃料の供給経路
の外周側に配置されている。この熱交換器40は円筒状
の外筒41と内筒42とコイル43とを有している。外
筒41と内筒42との間の円筒状空間は、螺旋状の仕切
り板45により螺旋状の通路44に区画形成されてい
る。
In FIG. 17, a heat exchanger 40 for exchanging heat between the high-temperature exhaust gas and the heat medium comprises a combustion cylinder 4 and an upper end plate 2.
It is arranged at a portion between 0 and 0 and on the outer peripheral side of the supply paths of combustion air and fuel. The heat exchanger 40 has a cylindrical outer cylinder 41, an inner cylinder 42, and a coil 43. A cylindrical space between the outer cylinder 41 and the inner cylinder 42 is defined by a spiral partition plate 45 into a spiral passage 44.

【0079】この螺旋状の通路44の一端部に熱媒体の
入口パイプ46が配置され、外筒41に固定されてい
る。また、螺旋状の通路44の他端部(外筒41の円周
方向で180°対称位置)に熱媒体の出口パイプ47が
配置され、外筒41に固定されている。また、コイル4
3は中空パイプを螺旋状に曲げたもので、コイル43の
入口部43aは、螺旋状の通路44のうち、入口パイプ
46の配設部位の直後に接合されて、入口パイプ46か
らの熱媒体が通路44内に流入すると同時にコイル43
の入口部43a内にも流入するようにしてある。
A heat medium inlet pipe 46 is arranged at one end of the spiral passage 44 and fixed to the outer cylinder 41. Further, a heat medium outlet pipe 47 is arranged at the other end of the spiral passage 44 (a symmetrical position of 180 ° in the circumferential direction of the outer cylinder 41) and is fixed to the outer cylinder 41. Also, the coil 4
3 is a hollow pipe bent in a spiral shape, and the inlet portion 43a of the coil 43 is joined immediately after the installation portion of the inlet pipe 46 in the spiral passage 44, and the heat medium from the inlet pipe 46 is joined. Flows into the passage 44 and at the same time the coil 43
It is designed to flow into the inlet portion 43a of the.

【0080】また、コイル43の出口部43bは、螺旋
状の通路44のうち、出口パイプ47に近接する部位に
接合されて、出口部43bから流出する熱媒体が通路4
4内の熱媒体と合流した後に、出口パイプ47側に流れ
るようにしてある。つまり、熱媒体は、コイル43内と
螺旋状の通路44内とを並列に流れる。また、内筒42
の内周側には平板状のフィン48が微小間隔(例えば、
4.5mm程度)を介して多数枚、放射状に配置され、
内筒42の内周壁に一体に接合されている。
The outlet portion 43b of the coil 43 is joined to a portion of the spiral passage 44 adjacent to the outlet pipe 47, and the heat medium flowing out from the outlet portion 43b is passed through the passage 4.
After merging with the heat medium in No. 4, it flows to the outlet pipe 47 side. That is, the heat medium flows in parallel in the coil 43 and the spiral passage 44. Also, the inner cylinder 42
The plate-shaped fins 48 are arranged on the inner peripheral side of the
About 4.5 mm), a large number of them are arranged radially,
It is integrally joined to the inner peripheral wall of the inner cylinder 42.

【0081】上記した熱交換器40の各部材41〜4
3、45〜48はいずれも熱伝導性の点からアルミニュ
ウムで形成することが好ましく、各接合部は例えばろう
付けにて接合されている。また、熱媒体としては、本例
では凍結温度を−30°C程度まで引き下げた不凍液を
使用しているが、燃焼装置の使用形態に応じて、水や空
気を熱媒体として使用してもよい。
Each member 41 to 4 of the above heat exchanger 40
It is preferable that all of 3, 45 to 48 are made of aluminum from the viewpoint of thermal conductivity, and the respective joints are joined by brazing, for example. Further, as the heat medium, an antifreeze liquid whose freezing temperature is lowered to about −30 ° C. is used in this example, but water or air may be used as the heat medium depending on the usage of the combustion device. .

【0082】また、出口パイプ47から流出した熱媒体
は、車両用暖房装置における空気通路内に設置されたヒ
ータコア(暖房用熱交換器)に図示しない温水ポンプに
より圧送され、このヒータコアにおいて送風機により送
風される空気と熱媒体とを熱交換して、送風空気を加熱
し、この加熱後の温風を車室内に吹き出すようになって
いる。出口パイプ47には熱媒体の温度を検出する熱媒
体温度検出器49が配設されている。
The heat medium flowing out from the outlet pipe 47 is pressure-fed by a hot water pump (not shown) to a heater core (heating heat exchanger) installed in the air passage of the vehicle heating system, and the heater core blows air. The generated air and the heat medium are exchanged with each other to heat the blown air, and the heated hot air is blown into the passenger compartment. The outlet pipe 47 is provided with a heat medium temperature detector 49 for detecting the temperature of the heat medium.

【0083】一方、本例においては、上記の熱交換器4
0の設置に伴って、上端板20の中央部に吸気筒50を
一体形成し、この吸気筒50をコイル43の中心部内側
に延びるように配置している。この吸気筒50の一端部
(図17の上端部)は蓋51により閉塞するとともに、
この蓋51に空気入口8を配設して、空気入口8からの
燃焼空気が吸気筒50内に導入される。
On the other hand, in this example, the heat exchanger 4 described above is used.
With the installation of 0, the intake cylinder 50 is integrally formed in the central portion of the upper end plate 20, and the intake cylinder 50 is arranged so as to extend inside the central portion of the coil 43. One end of the intake cylinder 50 (upper end in FIG. 17) is closed by a lid 51, and
The air inlet 8 is arranged in the lid 51, and the combustion air from the air inlet 8 is introduced into the intake cylinder 50.

【0084】吸気筒50の他端部(図17の下端部)側
には、多数の小穴を均一に開けた整流板52を設けて、
燃焼空気を整流するとともに、この整流板52の中心部
に燃料ノズル10を取り付けている。また、吸気筒50
の他端部には一次ノズル6が取り付けてある。燃料ノズ
ル10には、蓋51に形成された燃料パイプ53が接続
されて、燃料ポンプ12からの燃料が燃料パイプ53を
介して供給される。
On the other end (lower end in FIG. 17) of the intake cylinder 50, there is provided a straightening plate 52 in which many small holes are evenly formed.
In addition to rectifying the combustion air, the fuel nozzle 10 is attached to the center of the rectifying plate 52. In addition, the intake cylinder 50
A primary nozzle 6 is attached to the other end of the. A fuel pipe 53 formed on a lid 51 is connected to the fuel nozzle 10, and fuel from the fuel pump 12 is supplied through the fuel pipe 53.

【0085】第11実施形態における作動を説明する
と、入口パイプ46から熱交換器40の螺旋状通路44
内に流入した熱媒体(不凍液)の一部がコイル43内を
流れるとともに、残余の熱媒体(不凍液)は螺旋状通路
44内を流れる。この間に、熱媒体はフィン48を介し
て排気ガス(燃焼ガス)と熱交換するとともにコイル4
3の外表面にて直接排気ガス(燃焼ガス)と熱交換し
て、高温に加熱される。そして、出口パイプ47の上流
側で2つの熱媒体の流れは合流し、出口パイプ47から
外部へ流出する。
The operation of the eleventh embodiment will be described. From the inlet pipe 46 to the spiral passage 44 of the heat exchanger 40.
A part of the heat medium (antifreeze liquid) that has flowed in flows inside the coil 43, and the remaining heat medium (antifreeze liquid) flows inside the spiral passage 44. During this time, the heat medium exchanges heat with the exhaust gas (combustion gas) via the fins 48 and the coil 4
Heat is directly exchanged with exhaust gas (combustion gas) on the outer surface of No. 3 and heated to a high temperature. Then, the two heat medium flows merge on the upstream side of the outlet pipe 47 and flow out from the outlet pipe 47 to the outside.

【0086】暖房能力の制御は、例えば、熱媒体温度検
出器49の検出温度により、燃焼量を増減することで行
う。以上の構成、作動により触媒燃焼装置に対して、コ
ンパクトな構成で高効率な熱交換器40を一体化でき
る。また、火炎燃焼においては、一般、燃焼中に発生す
るカーボンがフィン48相互間の隙間に付着して、フィ
ン48相互間の隙間を埋めてしまい、熱交換効率の低下
を発生しやすいが、本発明による触媒燃焼においては、
カーボンの発生がほとんどないため、フィン48相互間
の間隔を前述のごとく4.5mm程度の小さな値に設定
でき、熱交換効率の向上を図ることができる。
The heating capacity is controlled, for example, by increasing or decreasing the combustion amount according to the temperature detected by the heat medium temperature detector 49. With the above configuration and operation, the heat exchanger 40 having a compact configuration and high efficiency can be integrated with the catalytic combustion device. Further, in flame combustion, generally, carbon generated during combustion adheres to the gaps between the fins 48 and fills the gaps between the fins 48, which tends to cause a decrease in heat exchange efficiency. In catalytic combustion according to the invention,
Since almost no carbon is generated, the distance between the fins 48 can be set to a small value of about 4.5 mm as described above, and the heat exchange efficiency can be improved.

【0087】なお、上記した以外の点は第1実施形態と
同じである。 (第12実施形態)図18は第12実施形態を示すもの
で、図17の第11実施形態からコイル43を削除した
ものである。このようにすると、熱媒体と排気ガスとの
間の熱交換効率が低下するが、熱交換器40の構成を簡
素化できるメリットがある。 (第13実施形態)図19は第13実施形態を示すもの
で、図17、図18の第11、第12実施形態では、高
温の排気ガスと熱媒体との熱交換を行う熱交換器40
を、燃焼筒4と上端板20との間に配置しているが、第
13実施形態では熱交換器40を触媒体2、3の外周側
に配置している。
The points other than the above are the same as those in the first embodiment. (Twelfth Embodiment) FIG. 18 shows a twelfth embodiment, which is obtained by removing the coil 43 from the eleventh embodiment of FIG. This reduces the heat exchange efficiency between the heat medium and the exhaust gas, but has the advantage of simplifying the configuration of the heat exchanger 40. (Thirteenth Embodiment) FIG. 19 shows the thirteenth embodiment. In the eleventh and twelfth embodiments of FIGS. 17 and 18, a heat exchanger 40 for exchanging heat between the high temperature exhaust gas and the heat medium.
Is arranged between the combustion cylinder 4 and the upper end plate 20, but the heat exchanger 40 is arranged on the outer peripheral side of the catalyst bodies 2 and 3 in the thirteenth embodiment.

【0088】すなわち、第13実施形態では熱交換器4
0を触媒体2、3の外周側に配置して燃焼筒4の外周側
に、微小隙間を介して放射状のフィン48を配置すると
ともに、この放射状のフィン48の外周側に配置される
内筒42と外筒41との間に、螺旋状の仕切り板45に
より螺旋状の通路44を形成している。従って、外筒4
1は、第1〜第12実施形態におけるカバー19の役割
を兼ねていることになる。
That is, in the thirteenth embodiment, the heat exchanger 4
0 is arranged on the outer peripheral side of the catalyst bodies 2 and 3, radial fins 48 are arranged on the outer peripheral side of the combustion cylinder 4 with a minute gap, and an inner cylinder arranged on the outer peripheral side of the radial fin 48. A spiral partition plate 45 forms a spiral passage 44 between the outer cylinder 42 and the outer cylinder 41. Therefore, the outer cylinder 4
1 also serves as the cover 19 in the first to twelfth embodiments.

【0089】また、予混合室13の外側(図19の下
側)に、所定の間隔を開けて、内筒42の底板42aを
配設して、この底板42aの中心部に排気ガス出口16
を設置している。従って、主触媒体2から流出した排気
ガスは、排気ガス室9においてUターンして、燃焼筒4
の外周側を通過して図19の下方へ向かい、排気ガス出
口16から外部へ出る。
Further, a bottom plate 42a of the inner cylinder 42 is arranged outside the premix chamber 13 (lower side in FIG. 19) at a predetermined interval, and the exhaust gas outlet 16 is provided at the center of the bottom plate 42a.
Has been installed. Therefore, the exhaust gas flowing out from the main catalyst body 2 makes a U-turn in the exhaust gas chamber 9 and the combustion cylinder 4
Passing through the outer peripheral side of the exhaust gas toward the lower part of FIG. 19 and exiting from the exhaust gas outlet 16.

【0090】第13実施形態によると、燃焼筒4の外周
側に排気ガスが流れるとともに、燃焼筒4の外周側に配
置された螺旋状の通路44を熱媒体が通過して、排気ガ
スと熱媒体との熱交換を行うから、触媒体2、3の外周
側からの放熱を高温の排気ガスの流れにより抑制できる
ため、第1〜第12実施形態の構成に比して、触媒体
2、3を高温状態に維持することが容易となり、常に、
良好な触媒燃焼を維持できる。
According to the thirteenth embodiment, the exhaust gas flows on the outer peripheral side of the combustion cylinder 4, and the heat medium passes through the spiral passage 44 arranged on the outer peripheral side of the combustion cylinder 4, so that the exhaust gas and the heat are removed. Since the heat exchange with the medium is performed, the heat radiation from the outer peripheral side of the catalyst bodies 2 and 3 can be suppressed by the flow of the high-temperature exhaust gas. Therefore, as compared with the configurations of the first to twelfth embodiments, the catalyst body 2, It becomes easy to keep 3 at high temperature,
Good catalytic combustion can be maintained.

【0091】また、同時に第1〜第12実施形態におけ
る燃焼筒4の外周側の断熱材18を廃止できるメリット
もある。さらに、第13実施形態では、第11、第12
実施形態による熱交換器一体化の構成に比して、燃焼装
置の軸方向寸法の小さい、横長の形態となるため、車両
への搭載性が良くなる。
At the same time, there is an advantage that the heat insulating material 18 on the outer peripheral side of the combustion cylinder 4 in the first to twelfth embodiments can be eliminated. Furthermore, in the thirteenth embodiment, the eleventh and twelfth embodiments.
Compared with the heat exchanger integrated structure according to the embodiment, the combustion device has a small axial dimension and is horizontally long, so that it is easy to mount on a vehicle.

【0092】なお、第13実施形態では、第11実施形
態における螺旋状のコイル43を廃止しているが、第1
1実施形態と同様に、フィン48の内周側に螺旋状のコ
イル43を配置してもよいことはもちろんである。 (その他の実施形態)なお、上記各実施形態において
は、触媒の早期活性化のため、触媒体を始動用触媒体3
と主触媒体2とに分割したが、この両触媒体2、3を1
つの触媒体としても良い。
In the thirteenth embodiment, the spiral coil 43 of the eleventh embodiment is eliminated, but the first embodiment
Of course, as in the first embodiment, the spiral coil 43 may be arranged on the inner peripheral side of the fin 48. (Other Embodiments) In each of the above-described embodiments, a catalyst body is used as the starting catalyst body 3 for early activation of the catalyst.
The main catalyst body 2 was divided into
It may be used as one catalyst body.

【0093】また、図3、図14のタイムチャートにお
いて、運転スイッチ22の投入後、所定時間t1+t2
経過後に行う燃焼量の増大は、連続的であっても、階段
的であってもよいことはもちろんである。また、図3に
おいてポストパージの運転時間をタイマー手段にて所定
時間t4に規定しているが、この時間による規定の代わ
りに、ポストパージの運転開始後に、温度検出器17の
検出温度が所定温度まで低下すると、ポストパージ運転
を停止するようにしてもよい。
Further, in the time charts of FIGS. 3 and 14, after the operation switch 22 is turned on, a predetermined time t1 + t2
It goes without saying that the increase in the combustion amount performed after the passage may be continuous or stepwise. Further, in FIG. 3, the operation time of the post-purge is regulated to the predetermined time t4 by the timer means, but instead of the regulation by this time, the temperature detected by the temperature detector 17 is the predetermined temperature after the start of the post-purge operation. The post-purge operation may be stopped when the temperature drops to 0.

【0094】また、上記第1実施形態等において、燃料
ノズル10として、燃料ポンプ12からの燃料供給圧が
所定圧以上になると開弁して燃料を噴霧する形式のもの
を用いているが、燃料ノズル10として燃料と空気を同
時に噴霧する二流体噴霧式のものを用いてもよい。ま
た、液体燃料を超音波にて微粒化する超音波式のノズ
ル、更には内燃機関を搭載した車両において、機関の冷
間時始動(コールドスタート)用に使用される、電気ヒ
ータ付のインジェクタ等を燃料ノズル10に使用しても
よい。
Further, in the first embodiment and the like, as the fuel nozzle 10, a type in which the valve is opened to spray the fuel when the fuel supply pressure from the fuel pump 12 becomes equal to or higher than a predetermined pressure is used. As the nozzle 10, a two-fluid atomization type that simultaneously atomizes fuel and air may be used. Further, an ultrasonic nozzle for atomizing liquid fuel by ultrasonic waves, and an injector with an electric heater used for cold start of the engine in a vehicle equipped with an internal combustion engine, etc. May be used for the fuel nozzle 10.

【0095】ここで、燃料ノズル10として車両用等で
周知の電磁式のインジェクタを使用する場合は、電磁式
インジェクタの電磁コイルへの通電時間を制御して、燃
料供給量を制御できるので、燃料ポンプ12の回転数を
一定に維持して、燃料供給圧を一定に維持する方式とす
ることができる。また、第5、第6実施形態等におい
て、排気混合筒5内に燃料吸収体27を設けているが、
この燃料吸収体27を廃止して、排気混合筒5の内壁面
に螺旋状等の溝部を形成し、この溝部にて燃料の保持効
果を高めて、蒸発性を改善するようにしてもよい。
When a known electromagnetic injector for vehicles is used as the fuel nozzle 10, the fuel supply amount can be controlled by controlling the energization time to the electromagnetic coil of the electromagnetic injector. It is possible to adopt a system in which the rotation speed of the pump 12 is kept constant and the fuel supply pressure is kept constant. Further, in the fifth and sixth embodiments and the like, the fuel absorber 27 is provided in the exhaust mixing cylinder 5,
The fuel absorber 27 may be omitted, and a spiral groove or the like may be formed on the inner wall surface of the exhaust mixing cylinder 5, and the fuel retaining effect may be enhanced in this groove to improve the evaporation property.

【0096】また、本発明では、燃料として灯油などの
液体燃料に限らず、天然ガス等の気体燃料を使用して実
施することもできる。
Further, the present invention is not limited to liquid fuel such as kerosene as the fuel, but may be carried out using gaseous fuel such as natural gas.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の第1実施形態を示す縦断面図である。FIG. 1 is a vertical cross-sectional view showing a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第1実施形態における電気制御ブロッ
ク図である。
FIG. 2 is an electrical control block diagram according to the first embodiment of the present invention.

【図3】本発明の第1実施形態の作動説明図である。FIG. 3 is an operation explanatory view of the first embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第2実施形態を示す縦断面図である。FIG. 4 is a vertical cross-sectional view showing a second embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第3実施形態を示す縦断面図である。FIG. 5 is a vertical cross-sectional view showing a third embodiment of the present invention.

【図6】本発明の第4実施形態を示す縦断面図である。FIG. 6 is a vertical sectional view showing a fourth embodiment of the present invention.

【図7】本発明の第5実施形態を示す縦断面図である。FIG. 7 is a vertical cross-sectional view showing a fifth embodiment of the present invention.

【図8】(a)は第5実施形態で用いる燃料ノズルの要
部断面図、(b)は同燃料ノズルの第1板状部材の上面
図である。
FIG. 8A is a sectional view of a main part of a fuel nozzle used in the fifth embodiment, and FIG. 8B is a top view of a first plate-shaped member of the fuel nozzle.

【図9】図8に示す燃料ノズルの作動特性図である。9 is an operating characteristic diagram of the fuel nozzle shown in FIG.

【図10】(a)は本発明の第6実施形態を示す縦断面
図、(b)は第6実施形態で用いる偏向板の上面図であ
る。
10A is a vertical cross-sectional view showing a sixth embodiment of the present invention, and FIG. 10B is a top view of a deflection plate used in the sixth embodiment.

【図11】本発明の第7実施形態を示す縦断面図であ
る。
FIG. 11 is a vertical sectional view showing a seventh embodiment of the present invention.

【図12】本発明の第8実施形態を示す縦断面図であ
る。
FIG. 12 is a vertical sectional view showing an eighth embodiment of the present invention.

【図13】(a)は第8実施形態における始動用触媒体
を示す縦断面図、(b)はこの始動用触媒体の一部拡大
図である。
13A is a vertical cross-sectional view showing a starting catalyst body according to an eighth embodiment, and FIG. 13B is a partially enlarged view of the starting catalyst body.

【図14】第8実施形態の作動説明図である。FIG. 14 is an operation explanatory view of the eighth embodiment.

【図15】本発明の第9実施形態を示す縦断面図であ
る。
FIG. 15 is a vertical sectional view showing a ninth embodiment of the present invention.

【図16】本発明の第10実施形態を示す縦断面図であ
る。
FIG. 16 is a vertical sectional view showing a tenth embodiment of the present invention.

【図17】本発明の第11実施形態を示す縦断面図であ
る。
FIG. 17 is a vertical sectional view showing an eleventh embodiment of the present invention.

【図18】本発明の第12実施形態を示す縦断面図であ
る。
FIG. 18 is a vertical sectional view showing a twelfth embodiment of the present invention.

【図19】本発明の第13実施形態を示す縦断面図であ
る。
FIG. 19 is a vertical sectional view showing a thirteenth embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2、3…触媒体、2b、3b…貫通穴、4…燃焼筒、5
…排気混合筒、6…一次ノズル、6a…絞り部、6b…
二次ノズル、7…エアポンプ、9…排気ガス室、10…
燃料ノズル、12…燃料ポンプ、13…予混合室、14
…燃料吸収体、15…電熱ヒータ、19…断熱材、24
…補助電熱ヒータ、27…燃料吸収体、28…偏向板、
30…導電性の始動用触媒体、40…熱交換器。
2, 3 ... Catalyst body, 2b, 3b ... Through hole, 4 ... Combustion cylinder, 5
... Exhaust gas mixing cylinder, 6 ... Primary nozzle, 6a ... Throttling part, 6b ...
Secondary nozzle, 7 ... Air pump, 9 ... Exhaust gas chamber, 10 ...
Fuel nozzle, 12 ... Fuel pump, 13 ... Premixing chamber, 14
... Fuel absorber, 15 ... Electric heater, 19 ... Insulation material, 24
... auxiliary electric heater, 27 ... fuel absorber, 28 ... deflector,
30 ... Conductive starting catalyst body, 40 ... Heat exchanger.

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平4−320710(JP,A) 特開 平1−296003(JP,A) 特開 昭59−167621(JP,A) 特開 平6−94225(JP,A) 特開 昭53−80024(JP,A) 特開 平4−148105(JP,A) 特開 昭57−33712(JP,A) 特開 昭58−86314(JP,A) 特開 平1−306711(JP,A) 特開 平6−101819(JP,A) 特開 平2−21105(JP,A) 特開 昭61−11515(JP,A) 特開 昭56−25602(JP,A) 特開 平4−208311(JP,A) 特開 昭62−33213(JP,A) 特開 平6−317305(JP,A) 特開 昭56−59117(JP,A) 特開 平5−196211(JP,A) 特開 平6−2820(JP,A) 特開 平6−137523(JP,A) 特開 平4−314613(JP,A) 特開 平7−110114(JP,A) 特開 昭60−30908(JP,A) 実開 昭60−76736(JP,U) 実開 昭49−104028(JP,U) 実開 昭61−135127(JP,U) 実開 昭57−87920(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F23D 14/18 F23D 11/40 F23C 11/00 Continuation of the front page (56) Reference JP-A-4-320710 (JP, A) JP-A-1-296003 (JP, A) JP-A-59-167621 (JP, A) JP-A-6-94225 (JP , A) JP 53-8024 (JP, A) JP 4-148105 (JP, A) JP 57-33712 (JP, A) JP 58-86314 (JP, A) JP 1-306711 (JP, A) JP-A-6-101819 (JP, A) JP-A-2-21105 (JP, A) JP-A 61-11515 (JP, A) JP-A 56-25602 (JP, A) A) JP-A-4-208311 (JP, A) JP-A-62-33213 (JP, A) JP-A-6-317305 (JP, A) JP-A-56-59117 (JP, A) JP-A-5 -196211 (JP, A) JP-A-6-2820 (JP, A) JP-A-6-137523 (JP, A) JP-A-4-314613 (JP, A) JP-A-7-110114 (JP, A) ) JP-A-60-30908 (JP, A) Actually opened 60-76736 (JP, U) Actually opened 49-104028 (JP, U) Open Akira 61-135127 (JP, U) JitsuHiraku Akira 57-87920 (JP, U) (58 ) investigated the field (Int.Cl. 7, DB name) F23D 14/18 F23D 11/40 F23C 11/00

Claims (20)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 燃料を供給する燃料供給手段(10、1
2)と、燃焼用空気を供給する燃焼用空気供給手段
(7、8)と、前記燃料と前記燃焼用空気の混合気を触
媒燃焼させる触媒体(2、3)と、この触媒体(2、
3)を内蔵する燃焼筒(4)とを備え、 前記触媒体(2、3)は、その中心部に貫通穴(2b、
3b)を有するリング形状に形成されており、 前記触媒体(2、3)の一端側に、前記燃料供給手段
(10、12)および前記燃焼用空気供給手段(7、
8)が配設され、 前記触媒体(2、3)の他端側の部位に、前記燃料と前
記燃焼用空気との混合気を形成する予混合室(13)が
配設され、 前記触媒体(2、3)の一端側から、前記貫通穴(2
b、3b)を通して、前記予混合室(13)に向けて前
記燃料と前記燃焼用空気を供給し、前記予混合室(1
3)において前記燃料と前記燃焼用空気とを混合し、こ
の混合気を前記予混合室(13)で方向転換させて、前
記触媒体(2、3)内をその他端側から一端側へ向けて
流し、 前記触媒体(2、3)の一端側にて前記触媒体通過後の
排気ガスの一部を前記燃焼用空気供給手段(7)からの
燃焼用空気中に還流させるようになっており、 前記触媒体(2、3)の中心部の貫通穴(2b、3b)
に、前記燃焼用空気と前記触媒体通過後の排気ガスの一
部とを混合させる排気混合筒(5)が配設されており、
この排気混合筒(5)には、下流側へ向かって断面積を
拡大する拡がり角を持つ円管からなる圧力上昇部(5
b)が形成されている ことを特徴とする触媒燃焼装置。
1. A fuel supply means (10, 1) for supplying fuel.
2), a combustion air supply means (7, 8) for supplying combustion air, a catalyst body (2, 3) for catalytically burning a mixture of the fuel and the combustion air, and the catalyst body (2 ,
3) and a combustion tube (4), and the catalyst body (2, 3) has a through hole (2b,
3b) is formed in a ring shape, and the fuel supply means (10, 12) and the combustion air supply means (7, 7) are provided on one end side of the catalyst bodies (2, 3).
8) is provided, and a premixing chamber (13) that forms a mixture of the fuel and the combustion air is provided at a site on the other end side of the catalyst bodies (2, 3). From the one end side of the medium (2, 3), the through hole (2
b, 3b), the fuel and the combustion air are supplied to the premixing chamber (13), and the premixing chamber (1)
In 3), the fuel and the combustion air are mixed, and the air-fuel mixture is turned in the premixing chamber (13) to move the inside of the catalyst body (2, 3) from the other end side to the one end side. Te flow, so as recirculating part of the exhaust gas after the catalyst body passage at one end side of the catalyst body (2, 3) to the combustion air from the combustion air supply means (7) cage, through holes in the center of the catalyst (2,3) (2b, 3b)
Of the exhaust gas after passing through the combustion air and the catalytic body.
An exhaust mixing cylinder (5) for mixing with the
The exhaust mixing cylinder (5) has a cross-sectional area toward the downstream side.
Pressure riser consisting of a circular pipe with an expanding divergence (5
b) is formed, The catalytic combustion device characterized by the above-mentioned.
【請求項2】 前記排気混合筒(5)において前記圧力
上昇部(5b)の入口側には等断面積の円管部からなる
混合部(5a)が形成されていることを特徴とする請求
項1に記載の触媒燃焼装置。
2. The pressure in the exhaust mixing cylinder (5)
The inlet side of the rising part (5b) consists of a circular pipe part with an equal cross-sectional area.
The catalytic combustion device according to claim 1, characterized in that a mixing portion (5a) is formed .
【請求項3】 前記触媒体(2、3)の一端側に隣接し
て、前記燃焼用空気の流れを絞る絞り部(6a)を有す
る一次ノズル(6)が配設されており、 前記絞り部(6a)による減圧作用にて、前記触媒体
(2、3)通過後の排気ガスの一部を前記燃焼用空気中
に還流させるようにしたことを特徴とする請求項1また
は2に記載の触媒燃焼装置。
3. A primary nozzle (6) having a throttle portion (6a) that throttles the flow of the combustion air is disposed adjacent to one end side of the catalyst bodies (2, 3), and the throttle is provided. The part of the exhaust gas after passing through the catalyst bodies (2, 3) is caused to recirculate into the combustion air by the pressure reducing action of the portion (6a). Catalytic combustion device.
【請求項4】 前記絞り部(6a)は、前記排気混合筒
(5)の中心部に配設され、前記絞り部(6a)の外周
側から前記触媒体(2、3)通過後の排気ガスの一部を
前記燃焼用空気中に還流させるようにしたことを特徴と
する請求項3に記載の触媒燃焼装置。
4. The exhaust part (6a) is arranged in the central part of the exhaust mixing cylinder (5), and the exhaust gas after passing through the catalyst bodies (2, 3) from the outer peripheral side of the restrictor part (6a). The catalytic combustion device according to claim 3, wherein a part of the gas is returned to the combustion air.
【請求項5】 前記絞り部(6a)の外周側に、前記触
媒体(2、3)通過後の排気ガスの一部を前記燃焼用空
気中に還流させるリング形状の二次ノズル(6b)が配
設されていることを特徴とする請求項4に記載の触媒燃
焼装置。
5. A ring-shaped secondary nozzle (6b) for recirculating a part of the exhaust gas after passing through the catalyst bodies (2, 3) into the combustion air on the outer peripheral side of the throttle portion (6a). The catalytic combustion device according to claim 4, wherein the catalytic combustion device is provided.
【請求項6】 前記燃料は液体燃料であり、前記予混合
室(13)の内部に、供給された液体燃料を吸収、蒸発
させるための燃料吸収体(14)が備えられていること
を特徴とする請求項1ないし5のいずれか1つに記載の
触媒燃焼装置
6. The fuel is a liquid fuel, and a fuel absorber (14) for absorbing and evaporating the supplied liquid fuel is provided inside the premixing chamber (13). The catalytic combustion device according to any one of claims 1 to 5.
【請求項7】 前記リング形状の触媒体(2、3)が軸
方向に複数に分割されており、 この複数の触媒体(2、3)は前記予混合室(13)側
へ近接するほど、触媒担持量を多くしたことを特徴とす
る請求項1ないし6のいずれか1つに記載の触媒燃焼装
置。
7. The ring-shaped catalyst bodies (2, 3) are axially divided into a plurality of pieces, and the plurality of catalyst bodies (2, 3) are closer to the premixing chamber (13) side. The catalyst combustion apparatus according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the amount of supported catalyst is increased.
【請求項8】 前記触媒体(2、3)の一端側に前記触
媒体(2、3)通過後の排気ガスが充満する排気ガス室
(9)が形成されており、この排気ガス室(9)内の排
気ガスと、前記燃焼用空気供給手段(7)から供給され
る燃焼用空気との間で熱交換可能としたことを特徴とす
る請求項1ないし7のいずれか1つに記載の触媒燃焼装
置。
8. An exhaust gas chamber (9) filled with exhaust gas after passing through said catalyst body (2, 3) is formed at one end side of said catalyst body (2, 3). The heat exchange is possible between the exhaust gas in 9) and the combustion air supplied from the combustion air supply means (7). Catalytic combustion device.
【請求項9】 前記予混合室(13)及び前記触媒体
(2、3)の周囲に断熱材(18)が配置されているこ
とを特徴とする請求項1ないし8のいずれか1つに記載
の触媒燃焼装置。
9. The heat insulating material (18) is arranged around the premixing chamber (13) and the catalyst body (2, 3), according to any one of claims 1 to 8. The catalytic combustion device described.
【請求項10】 前記燃料は液体燃料であり、前記燃料
供給手段に、液体燃料流量の増加に伴って燃料噴霧角が
増大する特性を有する燃料ノズル(10)を備え、 液体燃料流量が大きいときは、前記燃料ノズル(10)
から噴霧される燃料噴霧角を増大させて、前記燃料ノズ
ル(10)からの噴霧燃料を前記触媒体(2、3)の貫
通穴(2b、3b)の内壁面の方向に向かわせることを
特徴とする請求項1ないし9のいずれか1つに記載の触
媒燃焼装置。
10. The fuel is a liquid fuel, and the fuel supply means is provided with a fuel nozzle (10) having a characteristic that a fuel spray angle increases as the liquid fuel flow rate increases, and when the liquid fuel flow rate is large. Is the fuel nozzle (10)
The spray angle of the fuel sprayed from is increased to direct the sprayed fuel from the fuel nozzle (10) toward the inner wall surface of the through holes (2b, 3b) of the catalyst body (2, 3). The catalytic combustion device according to any one of claims 1 to 9.
【請求項11】 前記燃料は液体燃料であり、前記触媒
体(2、3)の貫通穴(2b、3b)の内壁面に、前記
燃料供給手段(10、12)から供給される液体燃料の
流れを偏向する偏向板(28)を備え、 液体燃料流量が大きいときは、前記偏向板(28)によ
り前記燃料供給手段(10、12)からの供給燃料を前
記触媒体(2、3)の貫通穴(2b、3b)の内壁面の
方向に向かわせることを特徴とする請求項1ないし9の
いずれか1つに記載の触媒燃焼装置。
11. The fuel is liquid fuel, and the liquid fuel supplied from the fuel supply means (10, 12) to the inner wall surfaces of the through holes (2b, 3b) of the catalyst bodies (2, 3). A deflection plate (28) for deflecting the flow is provided, and when the liquid fuel flow rate is large, the deflection plate (28) supplies the fuel supplied from the fuel supply means (10, 12) to the catalyst body (2, 3). The catalytic combustion device according to any one of claims 1 to 9, wherein the catalytic combustion device is directed toward the inner wall surface of the through hole (2b, 3b).
【請求項12】 前記触媒体(2、3)の貫通穴(2
b、3b)の内壁面に、供給された液体燃料を吸収、蒸
発させるための燃料吸収体(27)が備えられているこ
とを特徴とする請求項10または11に記載の触媒燃焼
装置。
12. The through hole (2) of the catalyst body (2, 3).
The catalytic combustion device according to claim 10 or 11, characterized in that a fuel absorber (27) for absorbing and evaporating the supplied liquid fuel is provided on the inner wall surface of (b, 3b).
【請求項13】 前記予混合室(13)内に電熱ヒータ
(15)を配置したことを特徴とする請求項1ないし1
2のいずれか1つに記載の触媒燃焼装置。
13. An electric heater (15) is arranged in the premixing chamber (13).
2. The catalytic combustion device according to any one of 2.
【請求項14】 燃焼作動の始動時に前記電熱ヒータ
(15)に通電し、この通電から所定時間(t1)経過
後に前記燃料および前記燃焼用空気の供給を少量で開始
し、その後さらに、前記触媒体(2、3)通過後の排気
ガス温度が第1の所定温度(T1)になる時点で前記燃
料および前記燃焼用空気の供給量を連続または段階的に
増加させ、その後さらに、前記触媒体(2、3)通過後
の排気ガス温度が前記第1の所定温度(T1)より高い
第2の所定温度(T2)になる時点で前記電熱ヒータ
(15)への通電を停止することを特徴とする請求項1
3に記載の触媒燃焼装置。
14. The electric heater (15) is energized at the time of starting the combustion operation, and after a lapse of a predetermined time (t1) from the energization, the supply of the fuel and the combustion air is started in a small amount, and then the touch operation is further performed. When the exhaust gas temperature after passing through the medium (2, 3) reaches a first predetermined temperature (T1), the supply amounts of the fuel and the combustion air are continuously or stepwise increased, and then the catalyst body is further added. (2, 3) The energization to the electric heater (15) is stopped when the exhaust gas temperature after passing becomes a second predetermined temperature (T2) higher than the first predetermined temperature (T1). Claim 1
3. The catalytic combustion device according to item 3.
【請求項15】 前記燃焼用空気供給手段(7)から供
給される燃焼用空気を加熱する補助電熱ヒータ(24)
を備え、前記電熱ヒータ(15)の通電時には前記補助
電熱ヒータ(24)にも通電することを特徴とする請求
項14に記載の触媒燃焼装置
15. An auxiliary electric heater (24) for heating the combustion air supplied from the combustion air supply means (7).
15. The catalytic combustion apparatus according to claim 14, further comprising: a heater for supplying electricity to the auxiliary electric heater (24) when the electric heater (15) is energized.
【請求項16】 前記リング形状の触媒体(2)より
も、前記予混合室(13)側に近接する部位に、導電性
を有する始動用触媒体(30)を配置するとともに、こ
の始動用触媒体(30)を外部より通電可能に構成し、 この始動用触媒体(30)への通電により、この始動用
触媒体(30)自身を電気抵抗体として発熱させること
を特徴とする請求項1ないし12のいずれか1つに記載
の触媒燃焼装置。
16. A starting catalyst body (30) having conductivity is arranged closer to the premix chamber (13) side than the ring-shaped catalyst body (2), and the starting catalyst body (30) is The catalyst body (30) is configured to be energizable from the outside, and the energization of the starting catalyst body (30) causes the starting catalyst body (30) itself to generate heat as an electric resistor. 13. The catalytic combustion device according to any one of 1 to 12.
【請求項17】 燃焼作動の始動時に前記導電性の始動
用触媒体(30)に通電し、この通電から所定時間(t
1)経過後に前記燃料および前記燃焼用空気の供給を少
量で開始し、その後さらに、前記リング形状の触媒体
(2)および前記始動用触媒体(30)通過後の排気ガ
ス温度が第1の所定温度(T1)になる時点で前記燃料
および前記燃焼用空気の供給量を連続または段階的に増
加させ、その後さらに、前記両触媒体(2、30)通過
後の排気ガス温度が前記第1の所定温度(T1)より高
い第2の所定温度(T2)になる時点で前記始動用触媒
体(30)への通電を停止することを特徴とする請求項
16に記載の触媒燃焼装置。
17. The conductive catalyst for starting (30) is energized at the time of starting the combustion operation, and a predetermined time (t
1) After a lapse of time, the supply of the fuel and the combustion air is started in a small amount, and then the exhaust gas temperature after passing through the ring-shaped catalyst body (2) and the starting catalyst body (30) is the first When the temperature reaches a predetermined temperature (T1), the supply amounts of the fuel and the combustion air are continuously or stepwise increased, and then the exhaust gas temperature after passing through both the catalyst bodies (2, 30) is the first temperature. 17. The catalytic combustion device according to claim 16, wherein energization to the starting catalyst body (30) is stopped at a time point when a second predetermined temperature (T2) higher than the predetermined temperature (T1) is reached.
【請求項18】 前記リング形状の触媒体(2)を、導
電性を有し、かつ外部より通電可能に構成し、 前記始動用触媒体(30)の通電時には、前記リング形
状の触媒体(2)にも通電して、この両触媒体(2、3
0)を電気抵抗体として発熱させることを特徴とする請
求項17に記載の触媒燃焼装置。
18. The ring-shaped catalyst body (2) is electrically conductive and can be energized from the outside, and the ring-shaped catalyst body (30) is energized when the starting catalyst body (30) is energized. Power is also applied to 2), and both catalyst bodies (2, 3)
The catalytic combustion device according to claim 17, wherein 0) is used as an electric resistor to generate heat.
【請求項19】 前記触媒体(2、3、30)の一端側
の部位に、暖房用の熱媒体と、前記触媒体(2、3、3
0)通過後の排気ガスとを熱交換して、暖房用の熱媒体
を加熱する熱交換器(40)を内蔵したことを特徴とす
る請求項1ないし18のいずれか1つに記載の触媒燃焼
装置。
19. A heating medium for heating and a catalyst body (2, 3, 3) are provided at one end of said catalyst body (2, 3, 30).
0) The catalyst according to any one of claims 1 to 18, wherein a heat exchanger (40) for heating the heat medium for heating is built in by exchanging heat with the exhaust gas that has passed through. Combustion device.
【請求項20】 前記燃焼筒(4)の外周側に、暖房用
の熱媒体と、前記触媒体(2、3、30)通過後の排気
ガスとを熱交換して、暖房用の熱媒体を加熱する熱交換
器(40)を内蔵したことを特徴とする請求項1ないし
18のいずれか1つに記載の触媒燃焼装置。
20. A heat transfer medium for heating and a heat transfer medium for heating are exchanged with the exhaust gas after passing through the catalyst bodies (2, 3, 30) on the outer peripheral side of the combustion cylinder (4). 19. The catalytic combustion device according to claim 1, further comprising a heat exchanger (40) for heating the.
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Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008101483A1 (en) * 2007-02-21 2008-08-28 Cella, Fred Heat exchanger arrangement
JP5066414B2 (en) * 2007-09-13 2012-11-07 Jx日鉱日石エネルギー株式会社 Reformer
DE102009026270B4 (en) * 2009-07-29 2013-03-14 Webasto Ag Catalytic heater
DE102017111125A1 (en) 2017-05-22 2018-11-22 Volkswagen Aktiengesellschaft Exhaust after-treatment system for an internal combustion engine
RU2679770C1 (en) * 2018-04-10 2019-02-12 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗГУ) Thermal-chemical generator
CN108644765B (en) * 2018-05-30 2023-11-24 华南理工大学 Miniature liquid burner capable of reducing wet wall effect and combustion method thereof
EP3689440B1 (en) * 2019-02-01 2023-11-29 Polymetrix AG Method and device for the purification of circulating process gases from the treatment of granular materials
CN110006171B (en) * 2019-04-17 2023-09-26 重庆龙归换热器科技有限公司 Gas heater
DE102019209298A1 (en) * 2019-06-26 2020-12-31 Vitesco Technologies GmbH Ring catalyst with heating element
EP4073359B1 (en) 2019-12-09 2024-02-07 Vitesco Technologies GmbH Apparatus for exhaust gas aftertreatment having an annular heated disc
US20230014723A1 (en) * 2021-07-16 2023-01-19 Proof Energy Inc. Two-stage catalytic heating systems and methods of operating thereof
US12055289B2 (en) 2021-10-29 2024-08-06 Proof Energy Inc. Catalytic heating systems comprising dual-mode liquid fuel vaporizers and methods of operating thereof

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6030908A (en) * 1983-07-30 1985-02-16 Toshiba Corp Catalyst combustion device
JPH04320710A (en) * 1991-04-18 1992-11-11 Toho Gas Co Ltd Burner using catalyst

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