JP3766814B2 - Catalytic combustion apparatus and control method thereof - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、気化した燃料を空気と混合して触媒層で触媒燃焼する触媒燃焼装置およびその制御方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
火炎燃焼に比べて燃焼温度が低く、無炎で燃焼する触媒燃焼が知られている。触媒燃焼は、NOxなどの燃焼排ガス中の有害成分が少ないクリーンな燃焼方法である。また、燃焼音が小さいので静かであり、さらに、炎が出ないので安全性の高い燃焼方法でもある。また、触媒燃焼層から放出される大量の赤外線を活かすことができるなどの様々なメリットがあるので、暖房用あるいは乾燥用の機器などとして開発が進められている。
【0003】
前方にプレート状の触媒層が配置され、この触媒層の後方に、気化された燃料と空気とを混合して前方の触媒プレートに供給する供給室が設けられた触媒燃焼装置は、前面の触媒プレートから放出される赤外線を暖房用などとして効率良く用いることができるものである。このタイプの触媒燃焼装置は、触媒プレートから供給室内に放射される赤外線により供給室内が加熱されるので、触媒燃焼による熱によって燃料と空気とを余熱することができ、簡易な構成で安定した触媒燃焼を実現できる。さらに、燃料としては、ガスなどの気体はもちろん、軽油などの液体燃料を気化させた燃料を用いることができるが、供給室内において触媒燃焼の熱により液体燃料を気化することも可能であり、このような触媒燃焼装置においては、供給室は気化室と呼ばれることがある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
触媒燃焼装置では、触媒燃焼中に、供給室の温度が上がり過ぎると、供給室内において燃料が有炎燃焼する、いわゆる逆火現象(バック燃焼)が生じる。火炎燃焼が生ずると、無炎燃焼を特徴とする触媒燃焼の効果が得られない。一方、供給室の温度が低すぎると、触媒プレートの温度が低下してしまい、燃焼効率が低下し、最悪の場合、燃焼が継続しなくなる。また、液体燃料を気化するタイプの燃焼装置であると、供給室の温度が低下すると気化効率が低下したり、再液化の現象が発生して燃焼効率が低下する。したがって、供給室の温度は、バック燃焼が発生しない程度の高温に保持することが望ましい。
【0005】
しかしながら、供給室の温度は、様々な要因によって変化する。たとえば、供給室に供給される外気の温度(外気温)が上昇すれば、供給室の温度は上昇するのでバック燃焼は発生しやすくなる。触媒燃焼装置の出力を上げたタイミングでは、燃料と空気の供給量が増すので供給室の温度は低下し、逆に出力が下がるタイミングでは供給室の温度は上昇する傾向となる。さらに、供給室の容量が大きければ、様々な要因による温度変化は比較的小さなものとなるが、供給室の容量をできるだけ小さくしてコンパクトな触媒燃焼装置を提供しようとすると温度変化は大きくなり易く、バック燃焼が発生する可能性も高くなる。
【0006】
バック燃焼そのものは、発生したときに短期間、燃料の供給を遮断することにより容易に消すことができるので、火炎が発生したことにより危険な状態になることはない。しかしながら、断続的に燃料を遮断する状態が継続することは、不安定な状態とユーザに判断されやすく、好ましい燃焼状態とは言えない。また、火炎の発生と停止とを繰り返すことにより、振動や急激な温度変化が触媒プレートに加わるので、耐久性が劣化する要因にもなる。一方、バック燃焼が発生しないような設計を採用すると、供給室の温度が下がり気味になり、燃焼効率が低下したり、不完全燃焼を起こす要因になる。また、供給室を大きくするような設計は経済的な設計とは言えない。
【0007】
そこで、本発明においては、触媒燃焼装置の様々な環境が変化しても、バック燃焼が発生しない程度の高温で供給室の温度を維持することができる触媒燃焼装置およびその制御方法を提供する。そして、コンパクトで、燃焼効率が良く、さらに、低騒音、クリーンな排ガスなどの触媒燃焼のメリットを享受することができる触媒燃焼装置を提供することを目的としている。
【0008】
【課題を解決するための手段】
このため、本発明の触媒燃焼装置においては、触媒燃焼中に、火炎が検出されたと判断すると、供給室に供給される外気量を上げるという制御を採用する。供給室に供給される外気量を上げることにより、供給室の温度が低下するので、バック燃焼を防止できる。また、外気量を上げてバック燃焼を防止することにより、燃料量を低下させないので、触媒燃焼装置の出力は、ユーザが要望する目標の出力に保持できる。さらに、供給室の温度を一定にするような間接的な制御ではなく、直に火炎の有無を見て制御するので、上述した通りに、バック燃焼が発生しない程度に供給室を高温に維持することが可能となり、最も燃焼効率の良く、安定した状態に触媒燃焼装置を維持することができる。
【0009】
すなわち、本発明の触媒燃焼装置は、気化した燃料を触媒燃焼する触媒プレートと、触媒プレートに燃料と外気を混合して供給する供給室と、この供給室に供給される外気の量を、目標値に基づき制御する制御手段と、供給室で発生した火炎を検出する手段と、供給室の温度を測定する手段と、外気温度を測定する手段とを有し、制御手段は、触媒燃焼中に、火炎が検出されたと判断すると、目標値を上げ、供給室の温度が低下したと判断すると、目標値を下げ、さらに、外気温度が所定の範囲を超えて変動したと判断すると、それ以前の目標値を一旦キャンセルし、その外気温度において基本的に安定した触媒燃焼が得られるように予め外気温度に関連付けされた値に目標値を設定する。したがって、本発明の触媒燃焼装置を制御する方法は、供給室に供給される外気の量を、目標値に基づき制御する工程と、触媒燃焼中に、火炎が検出されたと判断すると、目標値を上げる工程と、供給室の温度が低下したと判断すると、目標値を下げる工程と、外気温度が所定の範囲を超えて変動したと判断すると、それ以前の目標値を一旦キャンセルし、その外気温度において基本的に安定した触媒燃焼が得られるように予め外気温度に関連付けされた値に目標値を設定する工程とを有する。この制御方法は、シーケンサで実現することも可能である。また、マイクロコンピュータなどのプログラム制御装置を搭載している触媒燃焼装置においては、プログラム制御装置により、供給室に外気を供給するブロワの回転数の目標値を、触媒燃焼中に、供給室で発生した火炎を検出する手段により火炎が検出されたと判断すると、上げ、供給室の温度を測定する手段により供給室の温度が低下したと判断すると、下げ、さらに、外気温度を測定する手段により外気温度が所定の範囲を超えて変動したと判断すると、それ以前の目標値を一旦キャンセルし、その外気温度において基本的に安定した触媒燃焼が得られるように予め外気温度に関連付けされた値に設定する、制御を行うためのプログラムあるいは制御プログラム製品を、適当な記録媒体に記録して提供したり、コンピュータネットワークを介して提供することにより実現できる。
【0010】
火炎が検出されたことにより風量を上げてバック燃焼が発生しない程度に供給室の温度を制御したときに、燃焼条件などが変わってバック燃焼が再び発生したときは再び風量を上げることで対処できる。しかしながら、バック燃焼が発生しない場合は、供給室の温度が下がりすぎる可能性が残る。そこで、供給室の温度を測定する手段を設け、制御手段は、供給室の温度、たとえば、供給室の外殻の温度が低下したと判断すると、目標値を下げることが望ましい。すなわち、制御方法においては、供給室の温度が低下したと判断すると、目標値を下げる工程を設けておくことが望ましい。この工程により、風量を下げて供給室の温度を上げることができる。風量を下げたことによりバック燃焼が生ずると、それにより風量が上がるので、バック燃焼が発生しない程度に供給室の温度を高くした状態にできる。
【0011】
触媒燃焼装置の環境が変わったときに、バック燃焼が発生しない程度に供給室の温度を高くするには、その環境にあった状態で触媒燃焼させた後に、火炎の検出による風量調整が最終的に行われるようにすることが望ましい。したがって、外気温度については、外気温度を測定する手段を設け、制御手段は、外気温度が所定の範囲を超えて変動したと判断すると、それ以前の目標値を一旦キャンセルし、その外気温度に予め関連付けされたに目標値を設定、その後、火炎が検出されると、目標値に加算することが望ましい。その外気温度に予め関連付けされた値(外気温要因値)は、外気温度を変数とする関数で求めても良いし、外気温度に対して予め設定されたルックアップテーブルから求めても良い。もちろん、気圧などの他の影響を加味した関数やルックアップテーブルにすることも可能である。
【0012】
また、供給室の温度が設定値より低いと判断されたときも、それに予め関連付けされた室温要因値を外気温要因値から引いた値に目標値を一旦リセットし、その後、火炎が検出された回数に関連した火炎要因値を目標値に加算することが望ましい。火炎が検出されたことによる風量増加により供給室の温度が低下して風量を減少することが必要となるような制御を繰り返さないためには、火炎要因値による変動幅を、室温要因値による変動幅より小さくすることが望ましい。
【0013】
本発明の触媒燃焼装置およびその制御方法においては、環境が変化しても、バック燃焼が発生しない程度の高温で供給室の温度を維持することができる。このため、燃焼効率が良く、さらに、低騒音、クリーンな排ガスなどの触媒燃焼のメリットを最大限に活かすことができるコンパクトで低コストな触媒燃焼装置と制御方法を提供できる。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図1に、本発明に係る触媒燃焼装置の概略構成を示してある。本例の触媒燃焼装置1は、灯油などの液体燃料70を気化室(供給室)12で気化させた後、気化室12の前面に配置された触媒プレート20で燃焼させるものである。触媒プレート20は、金属製、または、セラミック製の部材であり、例えば、ハニカム構造の金属、あるいは、アルミン酸石灰−溶解シリカ−酸化チタンなどが用いられる。金属あるいはセラミックが触媒であったり、それらが白金などの燃焼用の触媒の担体となり、所定の温度で気化された燃料が酸素(空気)と共に供給されると触媒燃焼が行われる。触媒燃焼により触媒プレート20は高温になり、セラミック製または金属製の触媒プレートから赤外線が放出される。触媒プレート20の前面21から放出された赤外線は暖房などの目的で利用できる。一方、後面22から放出された赤外線は、気化室12を加熱して気化室12に放出された液体燃料70を気化するために用いられる。
【0015】
気化室12は、SUS430およびアルミ含有のフェライト系などの耐熱性の材料により外殻(シェル)11が形成された中空のスペースである。気化室12の後方には、燃料ポンプ7から供給された液体燃料70を噴霧する燃料噴霧部13、燃焼用空気71として外気を供給するブロワ(送風機)15、およびブロワ15を駆動するブロワモータ15aが配置されている。本例の燃料噴霧部13は、バーナーとしての機能も備えており、気化室12および触媒層20を予熱するときはこのバーナー13から噴霧された液体燃料にイグナイター14で点火し火炎を形成する。一方、触媒燃焼中は、バーナー13から液体燃料を着火せずに噴霧することにより、気化室12でガス化した燃料70と外気71を混合した混合気体72を生成して触媒プレート20に供給する。
【0016】
気化室12には、さらに、触媒層20に面し、これとほぼ平行に対峙するようにSUS製で多孔性の輻射板30が配置されている。この輻射板30は、触媒層20の後面22からの輻射熱を直に受ける。したがって、触媒燃焼が開始すると、その熱を受けて高温となり、気化室12の後方から供給される液体燃料70と接触し、その気化を促進する。輻射板30はSUSの表面にセラミックを溶射したもの、または、セラミック製であっても良い。
【0017】
本例の触媒燃焼装置1は、気化室12の火炎を検出する火炎センサ40を備えている。火炎センサ40としては火炎の発する波長の光を検出する光センサを用いることができ、本例ではCdS(カドミウムセル)を採用している。この火炎センサ40は、予備燃焼中は、バーナー13から火炎が正常に生成されているかを監視し、触媒燃焼中は、逆火(バック燃焼)が発生したか否かを検出するために用いられる。
【0018】
また、気化室12のシェル11には、気化室温度センサ41が取り付けられている。この温度センサ41は、接触型の測温抵抗体などが用いられており、気化室12の室内温度の代表値として検出および利用される。さらに、外気温度を検出する温度センサ42が設けられており、気化室12に供給される燃焼用空気の温度を計測できるようになっている。
【0019】
本例の触媒燃焼装置1の制御装置50は、これらセンサ40〜42からの出力を利用して予備燃焼および触媒燃焼を制御する。本例の制御装置50は、マイクロコンピュータであり、予備燃焼および触媒燃焼のシーケンスを制御するシーケンス制御部51と、燃料ポンプ7の動作を制御するポンプ制御部52と、ブロワモータ15aを制御するブロワ制御部53と、火炎センサ40からの出力により火炎の有無を判断する火炎検出部54と、ブロワ制御部53に対して目標となる回転数を供給する目標値設定部55と、目標値設定部55において参照されるルックアップテーブル56を備えている。
【0020】
目標値設定部55は、外気温度センサ42の出力により第1の目標値57tを設定する第1の設定機能57と、気化室温度センサ41の出力により第1の目標値から第2の目標値58tを設定する第2の設定機能58と、火炎検出部54の出力により第2の目標値から第3の目標値59tを設定する第3の設定機能59を備えている。そして、第3の目標値59tがブロワ制御部53の目標値Tbとなり、この目標値Tbの回転数となるようにブロワモータ15aが制御され、その結果、気化室12に供給される外気の量が制御される。
【0021】
図2に、目標値設定部55において参照されるルックアップテーブル56の一例を示してある。本例のルックアップテーブル56は、レンジR1〜R8へ50または100ピッチで数値が増加する5つのパターンP1〜P5の値が設定されている。まず、第1の設定機能57により、外気温度センサ42の測定温度θ1によりレンジR1〜R8のいずれかが選択される。さらに、制御装置50にはディップスイッチ45が接続されており、ディップスイッチ45の値によりパターンP1〜P5のいずれか選択されている。したがって、外気温度センサ42の出力により第1の目標値57tが決まる。
【0022】
ディップスイッチ45は、触媒燃焼装置1をある場所に設置したときにマニュアルで設定されるものであり、たとえば、触媒燃焼装置1が設置された標高により値が変えられる。標高が高いと空気の密度が小さくなるので、全体として回転数の高いパターンP5に近い適当なパターンが選択される。また、外気温度θ1が高くなると空気の密度は小さくなる。したがって、外気温度θ1が大きくなると、選択されたパターンの中で回転数の高いレンジR8に近い、予め外気温度θ1と関連付けられたレンジの値が第1の目標値57tとして設定される。
【0023】
第2の設定機能58においては、気化室温度センサ41の値が、予め設定された設定値S1以下になると、第1の目標値57tとして選択されたパターンPをひとつ下げた同じレンジRの値が第2の目標値58tとして設定される。同じレンジRであっても、パターンPをひとつ小さくすることにより回転数は100から200rpm程度減少するように本例のルックアップテーブル56は作られている。したがって、気化室12に供給される外気の量は減少し、気化室12の温度が高くなる方向に条件が変えられる。一方、気化室温度センサ41の値が、設定値S1より大きければ、第1の目標値57tがそのまま第2の目標値58tとして設定される。設定値S1は、気化室12の大きさ、シェル11の厚み、気化室12の温度の代表として測定している位置などによって大きく変わる。本例においては、気化室12の温度が低下して再液化したときに温度変化が現れやすいシェル11の下面の温度を気化室12の代表値として測定しており、200℃前後の値を設定値S1として採用している。
【0024】
第3の設定機能59においては、火炎検出機能54により火炎が検出されると、第2の目標値58tと同じパターンPの中でレンジRが1つ大きな値が第3の目標値59tとして設定される。同じパターンPの中ではレンジRを大きくすることにより、回転数は50から100rpm程度増加するように本例のルックアップテーブル56は作られている。したがって、気化室12に供給される外気の量は増加し、気化室12の温度が低くなる方向に条件が変えられ、バック燃焼が発生し難くなる。本例のルックアップテーブル56は、第1の目標値57tが決まったときに、第2の設定機能58および第3の設定機能59で選択されうる範囲では、パターンPの間の回転数の差が、レンジRの間の回転数の差より大きくなるように作られている。したがって、第1の状態から、第2の設定機能58によりパターンPが1つ小さくなって風量が減少して気化室12の温度が上昇しバック燃焼が発生したときに、次に第3の設定機能59でレンジRが1つ大きくなって風量が増加しても、第1の状態に戻ることはなく、同じ状態をサイクリックに繰り返して不安定になることはないようにしている。
【0025】
図3に、触媒燃焼装置1の動作の概要をフローチャートにより示してある。ステップ81で予備燃焼用を開始するためにブロワ15をスタートする。ブロワモータ15aの回転数は、ルックアップテーブル56に類似したテーブルが用意されており、予め設定されたパターン内で外気温度に応じて選択される。次にステップ82でバーナー13から燃料70を噴霧してイグナイタ14で着火し、予備燃焼を開始する。気化室12の温度が所定の温度に達すると、ステップ83で一旦燃料ポンプ7を停止して火炎を消し触媒燃焼(本燃焼)へ移行する準備が整う。
【0026】
本燃焼では、ステップ84で、目標値設定部55により風量の目標値Tbがセットされ、ステップ85で、ブロワ制御部53がその目標値Tbとなるようにブロワモータ15aを駆動して所望の空気が気化室12に供給されるようにする。次に、ステップ86で、燃料ポンプ制御部52が燃料ポンプ7を起動する条件が整っていれば燃料ポンプ7を起動して触媒燃料を開始する。予備燃焼が終了するために燃料ポンプ7を停止した後や、バック燃焼により一旦燃料ポンプ7を止めた後に、条件が整っていれば、ステプ88で触媒燃焼を開始または再開する。一方、条件が整っていないときはステップ84に戻って、再開できる条件が成立するまで待つ。この際、エラーや停止信号により燃料ポンプ7を停止する場合は、ステップ87で判断して燃料ポンプ7を停止し、触媒燃焼装置1を停止するシーケンスに入る。また、触媒燃焼中に、火炎検出部54が火炎センサ40により火炎が検出されたと判断されると、ステップ89でバック燃焼が発生したと判断し、ステップ90で燃料ポンプ7を一時的に停止する。
【0027】
図4に、ステップ84において風量の目標値を設定する処理をさらに詳しく示してある。ステップ91で外気温度センサ42から外気温度θ1を取得し、ステップ92で気化室温度センサ41から気化室温度θ2を取得する。次に、ステップ93において、本燃焼の開始時(初期)または外気温度θ1が図2に示したルックアップテーブル56の範囲以上に変動したときは、ステップ94において、第1の設定機能57により、それ以前に設定されていた目標値Tbを一旦キャンセルして、外気温度θ1とディップスイッチ45から選択される第1の目標値57tを目標値Tbとして設定する。したがって、外気温度θ1が変動すると、以下で説明する気化室温度θ2およびバック燃焼を反映した目標値Tbはクリアされ、外気温度θ1に対応した新たにパターンPおよびレンジRの値が目標値Tbとしてセットされる。外気温度θ1に対応した目標値Tbが基本的には安定した触媒燃焼が得られる風量であり、外気温度θ1が変動すると、基本的な設定に戻ることにより、基本的な設定から離れた状態で本燃焼が継続されるのを防止できる(メインループ)。
【0028】
また、ステップ95において、気化室温度θ2が設定値S1以下に低下すると、ステップ96において、第2の設定機能58により、それ以前に設定されていた目標値Tbを一旦キャンセルして、気化室温度θ2が設定値S1以下になったときの第2の目標値58tが目標値Tbとして設定される。したがって、気化室温度θ2が低下すると、以下で説明するバック燃焼を反映した目標値Tbはクリアされ、外気温度θ1に対応したパターンPより1つ小さなパターンPで同じレンジRの値が目標値Tbとしてセットされる。このため、風量が低下して、気化室温度θ2が上昇する方向の制御となる(低温ループ)。
【0029】
さらに、ステップ97において、火炎検出部54により火炎が発生したと判断されると、ステップ98において、第3の設定機能59により、目標値Tbは、それ以前に選択されているパターンPの中で、それ以前に選択されているレンジRより1つ大きなレンジRの値が目標値Tbとしてセットされる。このため、風量が増加して、気化室温度θ2が低下し、バック燃焼が発生しにくい条件となる(高温ループ)。
【0030】
このように、本例の触媒燃焼装置1の制御方法であると、バック燃焼が生ずると、燃料ポンプ7を一時停止してバック燃焼を速やかに解消すると共に、気化室12に供給される風量を上げることによりバック燃焼が継続して発生することを防止できる。その条件で外気温度θ1が上昇し、レンジRを1つ大きくすると、バック燃焼は発生しないかもしれないが、適正な触媒燃焼に対して風量が多すぎて気化室12の温度が低下したり、ブロワ15を駆動するための消費電力が必要以上に多くなりすぎる可能性がある。これに対し、本例では、外気温度θ1が変動すると、一旦、バック燃焼により増加した目標値Tbを、外気温度θ1で選択される値にリセットしている。その後、バック燃焼が発生すると、自動的にレンジRの大きな値が目標値Tbとしてセットされ、バック燃焼が発生しない程度の風量が選択される。したがって、風量の目標値Tbとしては常にバック燃焼が発生しない程度の最小限の値が選択され、気化室12の温度は、バック燃焼が発生しない程度に高い、理想的な状態に保持される。また、その条件でブロワ15により消費される電力も最小になるので、補機動力として消費される電力も抑えることができる。
【0031】
このように、本例の触媒燃焼装置1は、制御部50を介して、気化室12の状態に基づいて、ブロワモータ15aの回転数を変動させ、ブロワ15の出力を補正することにより気化室12の温度を最適に維持できる。すなわち、本例の触媒燃焼装置1においては、上記のフローチャートに基づき説明した制御方法あるいは燃焼方法にしたがい風量を制御することにより、触媒層の輻射熱により加温されるタイプの気化室の条件を最適な状態に自動制御することが可能である。したがって、気化室における液体燃料70の気化不足や逆火が未然に防止されており、安全で効率の良い触媒燃焼を安定して維持できる触媒燃焼装置を提供できる。このため、無炎で、窒素酸化物などの有害物質の生成割合が低く、さらに匂いや騒音も少ないという数多くの触媒燃焼のメリットを最大限に生かすことができる触媒燃焼装置を提供できる。
【0032】
なお、上記においては、ルックアップテーブル56を参照して目標値を設定するプログラムによる制御方法の例を説明している。しかしながら、外気温度θ1、気化室温度θ2あるいはバック燃焼の回数などを変数とした関数から目標値を算出するようにプログラムを組むことも可能であり、そのようなプログラムも本発明の範囲に含まれる。また、制御装置50は、マイクロコンピュータをベースとしたものに限らず、ワイヤードロジックタイプのシーケンサであっても本発明の制御方法を実現できる。
【0033】
さらに、上記では、触媒プレートに燃料を供給する供給室を、液体燃料を気化する気化室として利用している触媒燃焼装置を例に本発明を説明している。しかしながら、予めガス化された燃料を供給室で空気と混合して触媒プレートに供給する触媒燃焼装置においても本発明を適用することにより、バック燃焼の発生を防止しながら、効率の良い状態で触媒燃焼を安定して継続できる触媒燃焼装置を提供できる。
【0034】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明の触媒燃焼装置およびその制御方法においては、バック燃焼(逆火現象)の有無を監視し、バック燃焼があると風量を上げて供給室内の温度を下げて、供給室が、バック燃焼が発生しない程度の高い温度で維持されるようにしている。したがって、実際に発生したバック燃焼を検出することにより、供給室に供給される風量を制御するので、より確実に、バック燃焼が発生しない程度に供給室の温度を高温に維持することができる。触媒燃焼中に、供給室の温度が上がり過ぎてバック燃焼(逆火現象)が発生するのを回避できる。
【0035】
また、供給室の温度が下がり過ぎり、液体燃料を気化するときに気化不足などにより触媒燃焼が不安定になるのも防止できる。このため、ガス化燃料を触媒燃焼する装置にはもちろん、上述した触媒層あるいは触媒プレートからの輻射熱により液体燃料を気化する気化室として供給室を利用する触媒燃焼装置において、高効率で安全な触媒燃焼を安定して維持できる触媒燃焼装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る触媒燃焼装置の構成を示す図である。
【図2】図1に示す触媒燃焼装置の制御に用いられるルックアップテーブルの一例を示す図である。
【図3】図1に示す触媒燃焼装置の制御を示すフローチャートである。
【図4】風量の目標値を設定する処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
1 触媒燃焼装置
7 燃料ポンプ
11 気化室のシェル
12 気化室
13 噴霧装置(バーナー)
14 イグナイタ
15 ブロワ
15a ブロワモータ
20 触媒層(触媒プレート)
30 輻射板
40 火炎センサ
41 気化室の温度センサ
42 外気温度センサ
50 制御部(制御装置)
70 液体燃料(灯油)
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a catalytic combustion apparatus that mixes vaporized fuel with air and performs catalytic combustion in a catalyst layer, and a control method thereof.
[0002]
[Prior art]
Catalytic combustion is known in which the combustion temperature is lower than flame combustion, and combustion is performed without flame. Catalytic combustion is a clean combustion method with few harmful components in combustion exhaust gas such as NOx. In addition, the combustion sound is low, so it is quiet, and since it does not generate flames, it is a highly safe combustion method. Further, since there are various merits such as being able to make use of a large amount of infrared rays emitted from the catalytic combustion layer, development is being promoted as a device for heating or drying.
[0003]
A catalytic combustion apparatus in which a plate-like catalyst layer is disposed in the front, and a supply chamber is provided at the rear of the catalyst layer for mixing vaporized fuel and air and supplying the mixture to the front catalyst plate. Infrared rays emitted from the plate can be efficiently used for heating and the like. In this type of catalytic combustion device, the supply chamber is heated by infrared rays radiated from the catalyst plate into the supply chamber, so that the fuel and air can be preheated by the heat from the catalytic combustion, and a stable catalyst with a simple configuration. Combustion can be realized. Further, as the fuel, a gas obtained by vaporizing a liquid fuel such as gas oil as well as a gas such as gas can be used. However, the liquid fuel can be vaporized by heat of catalytic combustion in the supply chamber. In such a catalytic combustion apparatus, the supply chamber may be called a vaporization chamber.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
In the catalytic combustion apparatus, when the temperature of the supply chamber rises excessively during catalytic combustion, a so-called flashback phenomenon (back combustion) occurs in which fuel burns in the supply chamber. When flame combustion occurs, the catalytic combustion effect characterized by flameless combustion cannot be obtained. On the other hand, if the temperature of the supply chamber is too low, the temperature of the catalyst plate is lowered, the combustion efficiency is lowered, and in the worst case, the combustion is not continued. Further, in the case of a combustion apparatus of a type that vaporizes liquid fuel, the vaporization efficiency is lowered when the temperature of the supply chamber is lowered, or the phenomenon of reliquefaction occurs and the combustion efficiency is lowered. Therefore, it is desirable to maintain the temperature of the supply chamber at such a high temperature that back combustion does not occur.
[0005]
However, the temperature of the supply chamber varies depending on various factors. For example, if the temperature (outside air temperature) of the outside air supplied to the supply chamber rises, the temperature of the supply chamber rises, so that back combustion is likely to occur. At the timing when the output of the catalytic combustion apparatus is increased, the amount of fuel and air supplied increases, so the temperature of the supply chamber decreases. Conversely, at the timing when the output decreases, the temperature of the supply chamber tends to increase. Furthermore, if the capacity of the supply chamber is large, the temperature change due to various factors becomes relatively small. However, if the capacity of the supply chamber is made as small as possible to provide a compact catalytic combustion apparatus, the temperature change tends to be large. Further, the possibility of back combustion is increased.
[0006]
Since the back combustion itself can be easily extinguished by shutting off the fuel supply for a short period of time when it occurs, it does not become dangerous due to the occurrence of a flame. However, it is easy for the user to judge that the state of intermittently shutting off the fuel is an unstable state, which is not a preferable combustion state. In addition, by repeating the generation and stop of the flame, vibrations and rapid temperature changes are applied to the catalyst plate, which may cause deterioration in durability. On the other hand, when a design that does not generate back combustion is adopted, the temperature of the supply chamber is lowered and the combustion efficiency is lowered or incomplete combustion is caused. Also, a design that enlarges the supply room is not an economical design.
[0007]
Therefore, the present invention provides a catalytic combustion apparatus that can maintain the temperature of the supply chamber at a high temperature at which back combustion does not occur even if various environments of the catalytic combustion apparatus change, and a control method therefor. And it aims at providing the catalytic combustion apparatus which can enjoy the merit of catalytic combustion, such as compact, good combustion efficiency, and low noise and clean exhaust gas.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
For this reason, in the catalytic combustion apparatus of the present invention, when it is determined that a flame is detected during catalytic combustion, a control is adopted in which the amount of outside air supplied to the supply chamber is increased. By increasing the amount of outside air supplied to the supply chamber, the temperature of the supply chamber is lowered, so that back combustion can be prevented. Further, since the amount of fuel is not decreased by increasing the amount of outside air to prevent back combustion, the output of the catalytic combustion apparatus can be maintained at the target output desired by the user. Furthermore, since the control is performed by directly checking the presence or absence of a flame, not the indirect control for keeping the temperature of the supply chamber constant, as described above, the supply chamber is maintained at a high temperature so that back combustion does not occur. The catalytic combustion apparatus can be maintained in a stable state with the best combustion efficiency.
[0009]
That is, the catalytic combustion apparatus of the present invention has a catalyst plate for catalytic combustion of vaporized fuel, a supply chamber for supplying the catalyst plate with fuel and outside air mixed, and an amount of outside air supplied to the supply chamber. Control means for controlling based on the value, means for detecting the flame generated in the supply chamber, Means for measuring the temperature of the supply chamber and means for measuring the outside air temperature; When the control means determines that a flame has been detected during catalytic combustion, the control means increases the target value. If it is determined that the temperature of the supply chamber has decreased, the target value is lowered. Further, if it is determined that the outside air temperature has fluctuated beyond the predetermined range, the previous target value is canceled once, The target value is set to a value associated with the outside air temperature in advance so that stable catalytic combustion can be obtained. The Therefore, the present invention Catalytic combustion equipment control Do The method includes a step of controlling the amount of outside air supplied to the supply chamber based on a target value, and a step of increasing the target value when it is determined that a flame is detected during catalytic combustion. If it is determined that the temperature of the supply chamber has decreased, the target value is lowered, and if it is determined that the outside air temperature has fluctuated beyond a predetermined range, the previous target value is canceled once, Setting a target value to a value associated with the outside air temperature in advance so that stable catalytic combustion can be obtained. Have This control method can also be realized by a sequencer. Moreover, in a catalytic combustion apparatus equipped with a program control device such as a microcomputer, When the program controller determines that the flame is detected by the means for detecting the flame generated in the supply chamber during catalytic combustion, the target value of the rotation speed of the blower that supplies outside air to the supply chamber is increased. When it is determined that the temperature of the supply chamber has been lowered by the means for measuring the temperature, the temperature is lowered. Further, when the means for measuring the outside air temperature is determined to have fluctuated beyond the predetermined range, the previous target value is temporarily set. To cancel and set the value associated with the outside temperature in advance so that basically stable catalytic combustion is obtained at that outside temperature. The program or control program product can be realized by being recorded on an appropriate recording medium or provided via a computer network.
[0010]
When the temperature of the supply chamber is controlled to the extent that back combustion does not occur due to the detection of flame, when the combustion conditions change and back combustion occurs again, it can be dealt with by increasing the air volume again. . However, if back combustion does not occur, there is a possibility that the temperature of the supply chamber will be too low. Therefore, it is desirable to provide means for measuring the temperature of the supply chamber, and to lower the target value when the control means determines that the temperature of the supply chamber, for example, the temperature of the outer shell of the supply chamber has decreased. That is, in the control method, it is desirable to provide a step of lowering the target value when it is determined that the temperature of the supply chamber has decreased. By this step, the air volume can be lowered and the temperature of the supply chamber can be raised. If back combustion occurs due to a reduction in the air volume, the air volume increases accordingly, so that the temperature of the supply chamber can be raised to the extent that back combustion does not occur.
[0011]
Catalytic combustion device In order to raise the temperature of the supply chamber to such an extent that back combustion does not occur when the environment changes, the air volume is finally adjusted by detecting the flame after catalytic combustion is performed in a state suitable for the environment. It is desirable to do so. Therefore, for the outside air temperature, a means for measuring the outside air temperature is provided, and the control means Beyond the prescribed range If you think it has fluctuated, Cancel the target value before that, Pre-associated with its outside temperature value Target value Setting And then the flame is detected Then It is desirable to add to the target value. Value associated with the outside air temperature in advance (outside air temperature factor value) May be obtained by a function having the outside air temperature as a variable, or may be obtained from a lookup table set in advance for the outside air temperature. Of course, it is possible to use a function or look-up table that takes into account other effects such as atmospheric pressure.
[0012]
In addition, when it is determined that the temperature of the supply chamber is lower than the set value, the target value is once reset to a value obtained by subtracting the room temperature factor value previously associated with the room temperature factor value, and then a flame is detected. It is desirable to add the flame factor value related to the number of times to the target value. In order not to repeat the control that requires the air volume to decrease due to the increase in the air volume due to the detection of the flame, the fluctuation range due to the flame factor value should be changed according to the room temperature factor value. It is desirable to make it smaller than the width.
[0013]
In the catalytic combustion apparatus and the control method thereof according to the present invention, the temperature of the supply chamber can be maintained at such a high temperature that back combustion does not occur even when the environment changes. For this reason, it is possible to provide a compact and low-cost catalytic combustion apparatus and control method that have good combustion efficiency and can make the most of the merits of catalytic combustion such as low noise and clean exhaust gas.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows a schematic configuration of a catalytic combustion apparatus according to the present invention. In the catalyst combustion apparatus 1 of this example, liquid fuel 70 such as kerosene is vaporized in a vaporization chamber (supply chamber) 12 and then burned on a catalyst plate 20 disposed in front of the vaporization chamber 12. The catalyst plate 20 is a member made of metal or ceramic. For example, a metal having a honeycomb structure, lime aluminate-dissolved silica-titanium oxide, or the like is used. Metal or ceramic is a catalyst, or they become a carrier for a catalyst for combustion such as platinum, and catalytic combustion is performed when fuel vaporized at a predetermined temperature is supplied together with oxygen (air). Due to catalytic combustion, the catalyst plate 20 becomes high temperature, and infrared rays are emitted from the ceramic or metal catalyst plate. Infrared rays emitted from the front surface 21 of the catalyst plate 20 can be used for heating purposes. On the other hand, the infrared rays emitted from the rear surface 22 are used to heat the vaporizing chamber 12 and vaporize the liquid fuel 70 released to the vaporizing chamber 12.
[0015]
The vaporizing chamber 12 is a hollow space in which an outer shell (shell) 11 is formed of a heat-resistant material such as SUS430 and an aluminum-containing ferrite. Behind the vaporization chamber 12 are a fuel spray section 13 for spraying the liquid fuel 70 supplied from the fuel pump 7, a blower (blower) 15 for supplying outside air as combustion air 71, and a blower motor 15 a for driving the blower 15. Has been placed. The fuel spray section 13 of this example also has a function as a burner. When the vaporizing chamber 12 and the catalyst layer 20 are preheated, the liquid fuel sprayed from the burner 13 is ignited by the igniter 14 to form a flame. On the other hand, during the catalytic combustion, liquid fuel is sprayed from the burner 13 without igniting, thereby generating a mixed gas 72 in which the fuel 70 gasified in the vaporizing chamber 12 and the outside air 71 are mixed and supplied to the catalyst plate 20. .
[0016]
In the vaporization chamber 12, a porous radiation plate 30 made of SUS is disposed so as to face the catalyst layer 20 and face the catalyst layer 20 substantially parallel to the catalyst layer 20. The radiation plate 30 directly receives radiant heat from the rear surface 22 of the catalyst layer 20. Therefore, when catalytic combustion is started, the heat is received and the temperature becomes high, and the liquid fuel 70 supplied from the rear of the vaporizing chamber 12 is brought into contact with and promotes the vaporization. The radiation plate 30 may be a SUS surface sprayed with ceramic or made of ceramic.
[0017]
The catalytic combustion apparatus 1 of this example includes a flame sensor 40 that detects the flame of the vaporization chamber 12. As the flame sensor 40, an optical sensor that detects light having a wavelength emitted by a flame can be used. In this example, CdS (cadmium cell) is adopted. The flame sensor 40 is used to monitor whether a flame is normally generated from the burner 13 during preliminary combustion, and to detect whether backfire (back combustion) has occurred during catalytic combustion. .
[0018]
A vaporization chamber temperature sensor 41 is attached to the shell 11 of the vaporization chamber 12. The temperature sensor 41 uses a contact-type resistance temperature detector, and is detected and used as a representative value of the room temperature of the vaporizing chamber 12. Further, a temperature sensor 42 for detecting the outside air temperature is provided so that the temperature of the combustion air supplied to the vaporizing chamber 12 can be measured.
[0019]
The control device 50 of the catalytic combustion apparatus 1 of the present example controls the preliminary combustion and catalytic combustion using the outputs from these sensors 40 to 42. The control device 50 of this example is a microcomputer, and includes a sequence control unit 51 that controls the sequence of preliminary combustion and catalytic combustion, a pump control unit 52 that controls the operation of the fuel pump 7, and a blower control that controls the blower motor 15a. Unit 53, a flame detection unit 54 that determines the presence or absence of a flame based on the output from the flame sensor 40, a target value setting unit 55 that supplies a target rotational speed to the blower control unit 53, and a target value setting unit 55 A lookup table 56 referred to in FIG.
[0020]
The target value setting unit 55 has a first setting function 57 that sets the first target value 57t by the output of the outside air temperature sensor 42, and the second target value from the first target value by the output of the vaporizing chamber temperature sensor 41. A second setting function 58 for setting 58t and a third setting function 59 for setting the third target value 59t from the second target value by the output of the flame detection unit 54 are provided. Then, the blower motor 15a is controlled so that the third target value 59t becomes the target value Tb of the blower control unit 53, and the rotational speed of the target value Tb is obtained. As a result, the amount of outside air supplied to the vaporizing chamber 12 is reduced. Be controlled.
[0021]
FIG. 2 shows an example of the lookup table 56 referred to by the target value setting unit 55. In the look-up table 56 of this example, the values of five patterns P1 to P5 whose numerical values increase at a pitch of 50 or 100 to the ranges R1 to R8 are set. First, one of the ranges R1 to R8 is selected by the first setting function 57 according to the measured temperature θ1 of the outside air temperature sensor 42. Further, a dip switch 45 is connected to the control device 50, and one of the patterns P1 to P5 is selected according to the value of the dip switch 45. Therefore, the first target value 57t is determined by the output of the outside air temperature sensor 42.
[0022]
The dip switch 45 is manually set when the catalytic combustion apparatus 1 is installed at a certain location. For example, the value is changed depending on the altitude at which the catalytic combustion apparatus 1 is installed. When the altitude is high, the density of air becomes small, so that an appropriate pattern close to the pattern P5 having a high rotational speed as a whole is selected. Further, as the outside air temperature θ1 increases, the air density decreases. Therefore, when the outside air temperature θ1 is increased, a value of a range that is close to the range R8 having a high rotation speed in the selected pattern and is associated with the outside air temperature θ1 in advance is set as the first target value 57t.
[0023]
In the second setting function 58, when the value of the vaporization chamber temperature sensor 41 becomes equal to or lower than a preset setting value S1, the value of the same range R obtained by lowering the pattern P selected as the first target value 57t by one. Is set as the second target value 58t. the same range Even in the case of R, the look-up table 56 of this example is made so that the number of rotations is reduced by about 100 to 200 rpm by reducing the pattern P by one. Accordingly, the amount of outside air supplied to the vaporizing chamber 12 is reduced, and the condition is changed in a direction in which the temperature of the vaporizing chamber 12 is increased. On the other hand, if the value of the vaporization chamber temperature sensor 41 is larger than the set value S1, the first target value 57t is set as it is as the second target value 58t. The set value S1 varies greatly depending on the size of the vaporizing chamber 12, the thickness of the shell 11, the position measured as a representative temperature of the vaporizing chamber 12, and the like. In this example, the temperature of the lower surface of the shell 11, which is likely to change in temperature when the temperature of the vaporizing chamber 12 is lowered and reliquefied, is measured as a representative value of the vaporizing chamber 12, and a value around 200 ° C. is set. It is adopted as the value S1.
[0024]
In the third setting function 59, when a flame is detected by the flame detection function 54, a value having a larger range R in the same pattern P as the second target value 58t is set as the third target value 59t. Is done. In the same pattern P range By increasing R, the look-up table 56 of this example is made so that the rotational speed increases by about 50 to 100 rpm. Accordingly, the amount of outside air supplied to the vaporizing chamber 12 increases, the conditions are changed in a direction in which the temperature of the vaporizing chamber 12 decreases, and back combustion hardly occurs. The look-up table 56 of this example shows the difference in the number of rotations between the patterns P within a range that can be selected by the second setting function 58 and the third setting function 59 when the first target value 57t is determined. Is made larger than the difference in rotational speed between the ranges R. Therefore, from the first state, when the pattern P is reduced by one by the second setting function 58 and the air volume is reduced, the temperature of the vaporizing chamber 12 is increased and back combustion occurs, the third setting is then performed. Even if the range 59 is increased by one by the function 59 and the air volume increases, the first state is not returned, and the same state is not cyclically repeated to become unstable.
[0025]
FIG. 3 is a flowchart showing an outline of the operation of the catalytic combustion apparatus 1. In step 81, the blower 15 is started to start the preliminary combustion. A table similar to the lookup table 56 is prepared for the rotation speed of the blower motor 15a, and is selected in accordance with the outside air temperature within a preset pattern. Next, in step 82, fuel 70 is sprayed from the burner 13 and ignited by the igniter 14, and preliminary combustion is started. When the temperature of the vaporizing chamber 12 reaches a predetermined temperature, the fuel pump 7 is stopped once in step 83, the flame is extinguished, and preparations for shifting to catalytic combustion (main combustion) are completed.
[0026]
In this combustion, in step 84, the target value setting unit 55 sets the target value Tb of the air volume, and in step 85, the blower control unit 53 drives the blower motor 15a so as to reach the target value Tb, and desired air is generated. The gas is supplied to the vaporizing chamber 12. Next, in step 86, if the conditions for starting the fuel pump 7 by the fuel pump control unit 52 are satisfied, the fuel pump 7 is started to start catalytic fuel. After the fuel pump 7 is stopped to complete the preliminary combustion, or after the fuel pump 7 is once stopped by the back combustion, if the conditions are satisfied, the catalytic combustion is started or restarted at step 88. On the other hand, when the condition is not satisfied, the process returns to step 84 and waits until the condition for resuming is satisfied. At this time, when the fuel pump 7 is stopped due to an error or a stop signal, the fuel pump 7 is stopped at step 87, and the sequence for stopping the catalytic combustion apparatus 1 is entered. Further, if the flame detection unit 54 determines that the flame is detected by the flame sensor 40 during the catalytic combustion, it is determined in step 89 that back combustion has occurred, and the fuel pump 7 is temporarily stopped in step 90. .
[0027]
FIG. 4 shows the process for setting the target value of the air volume in step 84 in more detail. In step 91, the outside air temperature θ1 is obtained from the outside air temperature sensor 42, and in step 92, the vaporizing chamber temperature θ2 is obtained from the vaporizing chamber temperature sensor 41. Next, at step 93, when the main combustion starts (initial) or when the outside air temperature θ1 fluctuates beyond the range of the lookup table 56 shown in FIG. The target value Tb set before that is temporarily canceled, and the first target value 57t selected from the outside air temperature θ1 and the DIP switch 45 is set as the target value Tb. Therefore, when the outside air temperature θ1 fluctuates, the target value Tb reflecting the vaporizing chamber temperature θ2 and back combustion described below is cleared, and the values of the pattern P and the range R corresponding to the outside air temperature θ1 are newly set as the target value Tb. Set. The target value Tb corresponding to the outside air temperature θ1 is basically the amount of air that provides stable catalytic combustion, and when the outside air temperature θ1 fluctuates, it returns to the basic setting, thereby leaving the basic setting. The main combustion can be prevented from continuing (main loop).
[0028]
When the vaporization chamber temperature θ2 falls below the set value S1 in step 95, the target value Tb set before is temporarily canceled by the second setting function 58 in step 96, and the vaporization chamber temperature is set. The second target value 58t when θ2 becomes equal to or less than the set value S1 is set as the target value Tb. Therefore, when the vaporization chamber temperature θ2 decreases, the target value Tb reflecting back combustion described below is cleared, and the value of the same range R is the target value Tb in the pattern P that is one smaller than the pattern P corresponding to the outside air temperature θ1. Set as For this reason, the control is performed in a direction in which the air volume decreases and the vaporization chamber temperature θ2 increases (low temperature loop).
[0029]
Further, when it is determined in step 97 that the flame has been generated by the flame detection unit 54, in step 98, the third setting function 59 sets the target value Tb in the pattern P that has been selected before. The value of the range R that is one greater than the range R selected before is set as the target value Tb. For this reason, the air volume is increased, the vaporization chamber temperature θ2 is lowered, and the back combustion hardly occurs (high temperature loop).
[0030]
Thus, according to the control method of the catalytic combustion apparatus 1 of this example, when the back combustion occurs, the fuel pump 7 is temporarily stopped to quickly eliminate the back combustion, and the air volume supplied to the vaporization chamber 12 is reduced. By raising it, it is possible to prevent the back combustion from occurring continuously. If the outside air temperature θ1 rises under that condition and the range R is increased by one, back combustion may not occur, but there is too much air flow for proper catalytic combustion, and the temperature of the vaporization chamber 12 decreases, There is a possibility that the power consumption for driving the blower 15 is excessively larger than necessary. On the other hand, in this example, when the outside air temperature θ1 fluctuates, the target value Tb increased by the back combustion is once reset to a value selected by the outside air temperature θ1. Thereafter, when back combustion occurs, a large value of the range R is automatically set as the target value Tb, and an air volume that does not cause back combustion is selected. Therefore, the minimum value that does not cause back combustion is always selected as the target value Tb of the air volume, and the temperature of the vaporization chamber 12 is maintained in an ideal state that is high enough to prevent back combustion. In addition, since the power consumed by the blower 15 is minimized under the conditions, the power consumed as auxiliary machine power can be suppressed.
[0031]
As described above, the catalytic combustion apparatus 1 of the present example varies the rotational speed of the blower motor 15a and corrects the output of the blower 15 based on the state of the vaporization chamber 12 via the control unit 50, thereby correcting the vaporization chamber 12. The temperature can be maintained optimally. That is, in the catalytic combustion apparatus 1 of this example, the condition of the vaporization chamber of the type heated by the radiant heat of the catalyst layer is optimized by controlling the air volume according to the control method or the combustion method described based on the above flowchart. It is possible to automatically control the state. Therefore, insufficient vaporization or backfire of the liquid fuel 70 in the vaporization chamber is prevented, and a catalytic combustion apparatus that can stably maintain safe and efficient catalytic combustion can be provided. For this reason, it is possible to provide a catalytic combustion apparatus that can make the most of the merits of catalytic combustion, which is flameless, has a low generation rate of harmful substances such as nitrogen oxides, and has less odor and noise.
[0032]
In the above description, an example of a control method using a program for setting a target value with reference to the lookup table 56 has been described. However, it is also possible to create a program so as to calculate the target value from a function having the outside air temperature θ1, the vaporizing chamber temperature θ2, or the number of back combustions as a variable, and such a program is included in the scope of the present invention. . Further, the control device 50 is not limited to a microcomputer-based one, and the control method of the present invention can be realized even with a wired logic type sequencer.
[0033]
Furthermore, in the above description, the present invention is described by taking as an example a catalytic combustion apparatus that uses a supply chamber for supplying fuel to the catalyst plate as a vaporizing chamber for vaporizing liquid fuel. However, the present invention is also applied to a catalytic combustion apparatus that mixes pre-gasified fuel with air in a supply chamber and supplies the gas to the catalyst plate, thereby preventing the occurrence of back combustion and efficiently performing the catalyst. A catalytic combustion apparatus capable of continuing combustion stably can be provided.
[0034]
【The invention's effect】
As described above, in the catalytic combustion apparatus and the control method thereof according to the present invention, the presence or absence of back combustion (backfire phenomenon) is monitored, and if there is back combustion, the air volume is increased to lower the temperature in the supply chamber, The supply chamber is maintained at such a high temperature that back combustion does not occur. Therefore, since the amount of air supplied to the supply chamber is controlled by detecting the actually generated back combustion, the temperature of the supply chamber can be more reliably maintained at such a high level that back combustion does not occur. During catalyst combustion, it is possible to avoid the occurrence of back combustion (backfire phenomenon) due to excessive increase in the temperature of the supply chamber.
[0035]
Moreover, it is possible to prevent the combustion of the catalyst from becoming unstable due to insufficient vaporization when the temperature of the supply chamber is excessively lowered and the liquid fuel is vaporized. Therefore, in a catalytic combustion apparatus that uses a supply chamber as a vaporization chamber for vaporizing liquid fuel by radiant heat from the catalyst layer or the catalyst plate as well as an apparatus for catalytic combustion of gasified fuel, a highly efficient and safe catalyst. It is possible to provide a catalytic combustion apparatus that can stably maintain combustion.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a catalytic combustion apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing an example of a look-up table used for control of the catalytic combustion apparatus shown in FIG.
FIG. 3 is a flowchart showing control of the catalytic combustion apparatus shown in FIG. 1;
FIG. 4 is a flowchart showing processing for setting a target value of air volume.
[Explanation of symbols]
1 Catalytic combustion device
7 Fuel pump
11 Vaporization chamber shell
12 Vaporization room
13 Spraying device (burner)
14 Igniter
15 Blower
15a Blower motor
20 Catalyst layer (catalyst plate)
30 Radiant plate
40 Flame sensor
41 Temperature sensor for vaporization chamber
42 Outside temperature sensor
50 Control unit (control device)
70 Liquid fuel (kerosene)

Claims (7)

気化した燃料を触媒燃焼する触媒プレートと、
前記触媒プレートに燃料と外気を混合して供給する供給室と、
この供給室に供給される外気の量を、目標値に基づき制御する制御手段と、
前記供給室で発生した火炎を検出する手段と
前記供給室の温度を測定する手段と、
外気温度を測定する手段とを有し、
前記制御手段は、触媒燃焼中に、火炎が検出されたと判断すると、前記目標値を上げ
前記供給室の温度が低下したと判断すると、前記目標値を下げ、
さらに、
外気温度が所定の範囲を超えて変動したと判断すると、それ以前の目標値を一旦キャンセルし、その外気温度において基本的に安定した触媒燃焼が得られるように予め外気温度に関連付けされた値に前記目標値を設定する、触媒燃焼装置。
A catalyst plate for catalytic combustion of vaporized fuel;
A supply chamber for mixing and supplying fuel and outside air to the catalyst plate;
Control means for controlling the amount of outside air supplied to the supply chamber based on a target value;
Means for detecting a flame generated in the supply chamber ;
Means for measuring the temperature of the supply chamber;
Means for measuring the outside air temperature,
When the control means determines that a flame is detected during catalytic combustion, the control means increases the target value ,
When it is determined that the temperature of the supply chamber has decreased, the target value is decreased,
further,
If it is determined that the outside air temperature has fluctuated beyond a predetermined range, the target value before that time is once canceled, and a value associated with the outside air temperature in advance is obtained so that basically stable catalytic combustion is obtained at that outside air temperature. A catalytic combustion apparatus for setting the target value .
請求項1において、前記制御手段は、予め外気温度に関連付けされる値を含むルックアップテーブルを参照し、前記供給室の温度が設定値より低いと、前記予め外気温度に関連付けされた値に対して引いた値を前記目標値として設定し、
火炎が検出されると、前記予め外気温度に関連付けされた値に対して加算された値を前記目標値として設定する、触媒燃焼装置。
In Claim 1, the said control means refers to the look-up table containing the value previously linked | related with external temperature, and when the temperature of the said supply chamber is lower than a setting value, with respect to the value previously linked | related with the external temperature Set the target value as the target value,
When a flame is detected, a catalytic combustion apparatus that sets, as the target value, a value added to a value associated with the outside air temperature in advance.
請求項2において、前記ルックアップテーブルは、予め外気温度に関連付けされる値のパターンを複数有し、
さらに、それらのパターンのいずれかを選択するためのスイッチを有する、触媒燃焼装置。
3. The lookup table according to claim 2, wherein the lookup table has a plurality of patterns of values associated with the outside temperature in advance.
Furthermore, the catalytic combustion apparatus which has a switch for selecting either of those patterns.
気化した燃料と外気を供給室で混合して触媒層に供給し、触媒燃焼させる触媒燃焼装置制御する方法であって、
この供給室に供給される外気の量を、目標値に基づき制御する工程と、
触媒燃焼中に、火炎が検出されたと判断すると、前記目標値を上げる工程と
前記供給室の温度が低下したと判断すると、前記目標値を下げる工程と、
外気温度が所定の範囲を超えて変動したと判断すると、それ以前の目標値を一旦キャンセルし、その外気温度において基本的に安定した触媒燃焼が得られるように予め外気温度に関連付けされた値に前記目標値を設定する工程とを有する方法。
A method for controlling a catalytic combustion apparatus that mixes vaporized fuel and outside air in a supply chamber and supplies the mixed fuel to a catalyst layer to perform catalytic combustion,
A step of controlling the amount of outside air supplied to the supply chamber based on a target value;
If it is determined that a flame has been detected during catalytic combustion, the step of increasing the target value ;
If it is determined that the temperature of the supply chamber has decreased, the step of decreasing the target value;
When it is determined that the outside air temperature has fluctuated beyond a predetermined range, the target value before that time is temporarily canceled, and a value associated with the outside air temperature is set in advance so that basically stable catalytic combustion can be obtained at that outside air temperature. and a step of setting the target value, the method.
請求項4において、前記目標値を下げる工程では、予め外気温度に関連付けされる値を含むルックアップテーブルを参照し、前記供給室の温度が設定値より低いと、前記予め外気温度に関連付けされた値に対して引いた値を前記目標値として設定し、
前記目標値を上げる工程では、前記ルックアップテーブルを参照し、火炎が検出されると、前記予め外気温度に関連付けされた値に対して加算された値を前記目標値として設定する、方法。
5. The step of lowering the target value according to claim 4, wherein a lookup table including a value associated with an outside temperature in advance is referred to, and when the temperature of the supply chamber is lower than a set value, the temperature is associated with the outside temperature in advance. The value subtracted from the value is set as the target value,
In the step of raising the target value, the method refers to the look-up table, and when a flame is detected, a value added to the value associated with the outside air temperature in advance is set as the target value.
気化した燃料と外気を供給室で混合して触媒層に供給し、触媒燃焼させる触媒燃焼装置を制御するプログラム制御装置のプログラムであって、
前記プログラム制御装置により、前記供給室に外気を供給するブロワの回転数の目標値を、
触媒燃焼中に、前記供給室で発生した火炎を検出する手段により火炎が検出されたと判断すると、上げ、
前記供給室の温度を測定する手段により前記供給室の温度が低下したと判断すると、下げ、
外気温度を測定する手段により外気温度が所定の範囲を超えて変動したと判断すると、それ以前の目標値を一旦キャンセルし、その外気温度において基本的に安定した触媒燃焼が得られるように予め外気温度に関連付けされた値に設定する、制御を行うためのプログラム。
A program of a program control device that controls a catalytic combustion device that mixes vaporized fuel and outside air in a supply chamber, supplies the mixture to a catalyst layer, and performs catalytic combustion,
By means of the program control device, a target value for the rotational speed of a blower for supplying outside air to the supply chamber is determined.
When it is determined that the flame is detected by the means for detecting the flame generated in the supply chamber during catalytic combustion,
When it is determined that the temperature of the supply chamber has been lowered by the means for measuring the temperature of the supply chamber,
If it is determined by the means for measuring the outside air temperature that the outside air temperature has fluctuated beyond a predetermined range, the target value before that time is once canceled, and the outside air is obtained in advance so that basically stable catalytic combustion is obtained at that outside air temperature. A control program that sets a value associated with temperature .
請求項6において、前記プログラム制御装置により、予め外気温度に関連付けされる値を含むルックアップテーブルを参照し、前記供給室の温度が設定値より低いと前記予め外気温度に関連付けされた値に対して引いた値を前記目標値として設定し、火炎が検出されると、前記予め外気温度に関連付けされた値に対して加算された値を前記目標値として設定するための、プログラム。  7. The program control device according to claim 6, wherein the program control device refers to a look-up table including a value associated with an outside temperature in advance, and if the temperature of the supply chamber is lower than a set value, the value associated with the outside temperature in advance. A program for setting, as the target value, a value added to a value previously associated with the outside air temperature when a flame is detected when the value subtracted by the above is set as the target value.
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