JPH01306712A - 触媒燃焼装置 - Google Patents

触媒燃焼装置

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JPH01306712A
JPH01306712A JP13878788A JP13878788A JPH01306712A JP H01306712 A JPH01306712 A JP H01306712A JP 13878788 A JP13878788 A JP 13878788A JP 13878788 A JP13878788 A JP 13878788A JP H01306712 A JPH01306712 A JP H01306712A
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JP
Japan
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amount
combustion
air
fuel
supply
Prior art date
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Pending
Application number
JP13878788A
Other languages
English (en)
Inventor
Yoshitaka Kawasaki
良隆 川崎
Atsushi Nishino
敦 西野
Jiro Suzuki
次郎 鈴木
Masato Hosaka
正人 保坂
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は加熱、暖房、乾燥等に用いられる気体燃料また
は液体燃料の触媒燃焼装置に関するものである。
従来の技術 通常の炎燃焼を用いた燃焼機器においては、排ガス中に
窒素酸化物が含まれており、これが大気中に放出される
ことによって様々な悪影響を及ぼしている。窒素酸化物
の中では特にNO2が人体に有害であり、種々の呼吸器
系の疾患を引き起こす要因になっていると言われてい°
る。一方燃料と空気の混合ガスを酸化触媒上で無炎燃焼
させるいわゆる触媒燃焼は、燃焼温度が低いために窒素
酸化物を殆ど発生しない燃焼機器を可能にする。こうい
った理由から触媒燃焼機器の実用化が種々図られている
(貞森博己;エネルギー・資源、4巻6号、 90  
(1983))。
ところで従来の燃焼機器は、燃料と空気の供給量を両者
同時に制御し、燃焼量の大小にかかわらず空気比(空気
過剰率)をほぼ一定に保つものであった。特に火炎燃焼
の場合には燃焼可能な濃度節回が決まっており、その範
囲内で最良の燃焼性能を得るためには上記の操作が不可
欠であり、例えば石油フ1ンヒー夕では空気比を1.5
前後に保つために種々の検出手段と制御手段を備えてい
るものであった。
発明が解決しようとする課題 従来の火炎燃焼においては上記の流量同時制御は有効で
あり、完全燃焼を維持するためには事実上不可欠であっ
たが、触媒表面で無炎反応させる触媒燃焼の場合には条
件が異なるということを本発明者は見いだした。すなわ
ち燃料供給量を減少させていくと触媒の温度は低下する
が、空気比が一定では中温域で不完全燃焼が始まる。こ
こで空気比を大きくする(空気供給量を増加する)と、
更に低温の領域でも完全燃焼が維持される。
そこで本発明では、燃料供給量の減少に対して比例的に
空気の量を制御せず、燃料供給量の少ない領域では空気
比を大きくするような空気供給量の制御を行い、広い燃
焼量範囲にわたって完全燃焼を維持できるようにするも
のである。
課題を解決するための手段 上記従来の問題点を解決するために本発明で用いる技術
的手段は、 ■酸化触媒層に供給する燃料と空気に関して、空気量は
略一定量供給し、燃料供給量のみを変化させて燃焼量調
節を行う ■酸化触媒層に供給する燃料と空気に関し、て、燃料供
給量の減少率よりも空気供給量の減少率を小とするよう
両者の流量制御を行う というものである。
作用 本発明は上記手段により、酸化触媒層の温度が低下する
少燃焼量領域においても充分な反応活性を維持でき、燃
焼量の調節幅が極めて広くかつ排ガス中に窒素酸化物が
殆どない燃焼機器を提供できるものである。
実施例 以下本発明の実施例を添付図面に基づいて説明する。第
1図において1は液体燃料タンク、2は燃料供給用ポン
プ、3は送風用のファンで、両者は気化室4に連通する
。5は気化室4の加熱用ヒーターである。気化室下流に
は一次燃焼部6が備えられ、その近傍には点火装置7が
配設されている。−火燃焼室6の下流側にはノ1ニカム
状セラミックからなる酸化触媒層8が備えられており、
排気口9へと連通している。10はガラス窓である。
動作について詳述すると、燃料お、よび空気はポンプ2
およびファン3によって気化室4に供給され、燃料はヒ
ーター5で加熱された気化室4内で気化して空気と混合
された後に一次燃焼部6に至り、点火装置7によって点
火されてここに火炎を形成する。高温の燃焼排ガスは酸
化触媒層8を経て排気口9から排出されるが、その間に
酸化触媒層8を加熱昇温させる。酸化触媒層8が触媒燃
焼を行うに充分な温度に達したことが検出されると(検
出部は図示せず)ポンプ2を停止し、−火燃焼部6の火
炎を消滅させる。この後再度ポンプ2を作動させて燃料
を供給すると、−火燃焼部6においては火炎を形成せず
予混合ガスのまま放出されるが、ここで下流には充分温
度の上昇した酸化触媒層8があるから、ここで触媒燃焼
を開始して完全燃焼が行われる。触媒燃焼は酸化触媒層
8の上流側表面で専ら進行するから、その部分は輻射放
熱体となり、ガラス窓10を透過して前面に輻射放熱さ
れる。一方燃焼排ガスは酸化触媒層8で完全燃焼が行わ
れるから一酸化炭素や未燃ガスを含まず、また無炎で1
000″C以下の燃焼が行われるから窒素酸化物も殆ど
無く、清浄な排ガスとして排気口9より排出される。か
くして輻射効率が高  2く排ガスも清浄で、特に有害
な窒素酸化物が殆ど発生しない触媒燃焼ができるもので
ある。
実際の燃焼では例えば燃料に灯油を用いた場合、−火燃
焼部6で燃焼を継続し得る空気比(燃料に対する当量空
気量に対しての実際の空気量の比)は約1.7が上限で
あるが、火炎燃焼時の空気比を約1.5としておくと安
定した完全燃焼ができる。またこのような操作をすると
酸化触媒層8の温度上昇に要する時間も僅かでよくなり
、数十秒で触媒燃焼へ移行できるようにな・る。
ところで触媒燃焼を開始した後の燃焼量調節において、
灯油を燃料として燃焼させた場合の空気比による排ガス
特性は、第2図に示すような結果が得られた。即ち空気
比が1.1の場合には燃焼量の大小にかかわらず多量の
COを発生するが、空気比を1.5とすると約1000
kcal/hまで殆どCOを発生せず、完全燃焼が維持
されている。それ以下になると酸化触媒層8の温度が約
600℃以下となり、次第にCOの発生量が増大してく
る。ところがここで空気比を2.5まで大きくすると、
酸化触媒層8の温度が約400℃となる500kcal
/h以下まで殆どCOの発生がなく、完全燃焼が維持さ
れている。こうした触媒燃焼の特性から、燃焼量が小さ
くなるに従って空気比を大きくすることの有効性が明ら
かに見られる。そこで空気の供給量を一定に保つ、即ち
ファン3の送風量制御を全く行わずに、ポンプ2からの
燃料供給量のみを制御して燃焼量調節を行った場合、第
3図に示すような特性が得られた。ここで空気比はλ、
触媒温度はTb、 未燃炭化水素の発生濃度はHCで表
している。燃焼量の減少に従って空気比は増加しており
、一方触媒温度は燃焼量と共に低下しているが、COお
よびHCの発生は約2000kca l/hから400
kc a 1/hまで殆ど見られず、極めて清浄な排ガ
ス性能となっている。かくして従来の火炎燃焼の場合で
は燃焼量の変化幅が最大燃焼量の173程度が限界であ
ったのに対して、本実施例では115まで拡大でき、し
かもCOやHCおよび窒素酸化物が殆どゼロという優れ
た燃焼性能を確保することができた。またこの操作はフ
ァン3の流量制御が不用であり、最大燃焼量時の空気比
を1.5以上になるよう設定しておけば、外乱によって
空気の供給量が多少変動しても充分な空気量が常に確保
されているから1.流量の検出や制御手段も除外できる
ことになり、ポンプ2の制御のみという簡便にして高性
能の燃焼機器を可能にするものである。
ところで第3図において400kcal/h以下ではH
CやCOの発生が見られるが、これは空気比が8〜18
という異常に大きな値となっているために、酸化触媒層
8の温度が下がり、反応性が低下しているものである。
ここで空気供給量も制御して、空気比を3〜4程度に抑
えることにより、酸化触媒層8の温度は200kcal
/hでも400〜450℃に保つことができ、なおCO
やHCの発生がない状態に維持できる。従って燃料供給
量の減少率に対して空気供給量の減少率を小さくシ、低
燃焼量域で空気比がやや増加する程度に抑えておくこと
によって、燃焼量の変化幅は更に広くなって1710ま
でも可能になる。この場合にはファン3の制御手段も必
°要となるが、従来の火炎燃焼のような精密な制御は必
要なく、高燃焼量域で1.5〜2、低燃焼量域では3〜
5といったおおまかな制御で充分上記性能は確保できる
もので、なお検出や制御の大幅な簡素化が可能になる。
上記実施例は石油燃焼についての結果であるが、ガス燃
料(プロパン、都市ガス等)についても同様の効果が得
られており、燃料種を限定するものではない。また酸化
触媒層9の材質や形状によっても大きな変化はなく、例
えばシリカ繊維の編組体に白金やパラジウム等の触媒活
性成分を担持させたものでも同様の結果が得られている
発明の効果 以上のように本発明によれば、■酸化触媒層に供給する
燃料と空気に関して、空気量は略一定量供給し、燃料供
給量のみを変化させて燃焼量調節を行う、また■酸化触
媒層に供給する燃料と空気に関して、燃料供給量の減少
率よりも空気供給量の減少”率を小とするよう両者の流
量制御を行う、  ′という燃焼制御により、広い燃焼
量範囲にわたる完全燃焼と極めて清浄な排ガス状態を確
保でき、しかも空気流量の制御手段を簡素化できる高輻
射の触媒燃焼装置を提供できるものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例の触媒燃焼装置の縦断面図、
第2図はその性能説明図、第3図は燃焼性能図である。 2・・・ポンプ、3・・・ファン、6・・・−火燃焼部
、8・・・酸化触媒層 代理人の氏名 弁理士 中尾敏男 はか1名第1図 q 第 2 図 第3図 際、児童、 t KcA//ん2

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)燃料供給部と空気供給部の下流に備えられた酸化
    触媒層と、前記燃料供給部の燃料流量を制御する手段を
    備え、空気予熱器供給量は略一定として燃料供給量のみ
    を変化させた触媒燃焼装置。
  2. (2)燃料供給部と空気供給部の下流に備えられた酸化
    触媒層と、前記燃料供給部と前記空気供給部の流量を制
    御する手段とを備え、燃料流量の減少率より空気流量の
    減少率が小となるよう両者の流量を制御した触媒燃焼装
    置。
JP13878788A 1988-06-06 1988-06-06 触媒燃焼装置 Pending JPH01306712A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04297709A (ja) * 1991-03-26 1992-10-21 Matsushita Electric Ind Co Ltd 触媒燃焼装置

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62252811A (ja) * 1985-11-22 1987-11-04 Toa Nenryo Kogyo Kk 液体燃料の燃焼方法および装置

Patent Citations (1)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62252811A (ja) * 1985-11-22 1987-11-04 Toa Nenryo Kogyo Kk 液体燃料の燃焼方法および装置

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JPH04297709A (ja) * 1991-03-26 1992-10-21 Matsushita Electric Ind Co Ltd 触媒燃焼装置

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