JPH01306712A - 触媒燃焼装置 - Google Patents
触媒燃焼装置Info
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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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Landscapes
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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。
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。
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))。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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
。
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。
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。
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
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)
- (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)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。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP13878788A JPH01306712A (ja) | 1988-06-06 | 1988-06-06 | 触媒燃焼装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP13878788A JPH01306712A (ja) | 1988-06-06 | 1988-06-06 | 触媒燃焼装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH01306712A true JPH01306712A (ja) | 1989-12-11 |
Family
ID=15230201
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP13878788A Pending JPH01306712A (ja) | 1988-06-06 | 1988-06-06 | 触媒燃焼装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH01306712A (ja) |
Cited By (1)
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)
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 |
-
1988
- 1988-06-06 JP JP13878788A patent/JPH01306712A/ja active Pending
Patent Citations (1)
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 |
Cited By (1)
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 |
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