JPH02306020A - 触媒燃焼装置 - Google Patents

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 本発明は加淋ｋ　暖房、乾燥等に用いられる触媒燃焼装
置に関するものである。

従来の技術 灯油等の液体燃料や都市ガス等の気体燃料を、空気と混
合させた後に酸化反応用の触媒層に接触させ、その表面
で無炎の触媒燃焼を行わしめるいわゆる予混合型の触媒
燃焼装置Ｃｔ　　気体燃料用を中心に従来より種々提案
され　一部は実用化されている力（触媒層の構成はハニ
カム　マット、あるいはクロス状のものが単一層で用い
られるのが一般的であり九 このような触媒燃焼装置で（友　空気と予混合された燃
料は触媒層において酸化反応を生し　反応熱と共に二酸
化炭素や水を発生すム　ここで供給される空気の酸素濃
度が正常（約２１容量％）であれば完全な上記反応が行
われる力（半密閉室内で長時間連続使用した場合、ある
いは同室内で他の燃焼機器を使用している場合などに（
よ　空気中の酸素濃度は徐々に低下し　いわゆる酸欠状
態に至ることが知られていも 発明が解決しようとする課題 ところが従来の触媒燃焼装置で（上　酸素量が燃料に対
して当量（理論的に反応に必要な酸素量）以上あれば　
はぼ燃焼を継続する特性があり、当−♀以下の酸素量で
あってｋ　反応による発熱が放熱量よりも大きく、触媒
層の温度が所定値以上に保たれるならば　−酸化炭素や
未燃ガスを排出しながらも燃焼は継続されるという欠点
を有する。

このために室内空気の酸素濃度が減少して、病弱者に影
響が出始めるＩ８容１鳳　さらには健常者にも影響が出
る１６容量％となっても燃焼反応は継続され　著しくは
人畜が死亡する危険があっ１゜ 本発明は上記従来の欠点を解消し　酸欠状態を検出して
、不完全燃焼による有害・悪臭ガスの発生はもとより、
酸欠そのものによる人畜への悪影響を防止し得る触媒燃
焼装置を可能にするものである。

課題を解決するための手段 上記課題を解決するため艮　本発明の触媒燃焼装置（友
　温度検出手段を付設した触媒層を２層設けると共に　
下流側触媒層の上流に開口した二次空気供給部を備え、
上流側触媒層に供給する混合気中の空気量を一定時間毎
に所定の割合で減少させ、温度検出手段によって検出さ
れる触媒層の温度差が所定値以下に達した時、燃料の供
給を停止する制御手段を備えたものである。

作　　　用 本発明は上記手段により、室内雰囲気の酸素濃度か減少
した場合ｌ二　不完全燃焼を生ずることなく酸欠状態を
早期にかつ確実に検出し　人体に影響を及ぼす限界酸素
濃度となる以前に燃焼を停止させ、安全性の高い触媒燃
焼装置を提供できるものである。

実　　施　　例 以下、本発明の第１の実施例における触媒燃焼装置を添
付図面に基づいて説明すも 第１図において、　ｌは燃料タン久　２は燃料用ポンプ
、　３は送風用のファン、　４は混合室で、混合室４の
出口には予熱用の炎口５と点火装置６が備えられている
。炎口５の上方には多数の連通孔７ａを穿設したシリカ
・アルミナを主成分とするハニカム状セラミック平板に
白金属の活性成分を担持させた主触媒層７が直立して備
えられ　その」流面（前面）に対向してガラス板からな
る透過窓８が配置されている。また主触媒層７の下流側
上方には多数の連通孔９ａを有する補助触媒層９か備え
られている。また主触媒層７の上流側表面および補助触
媒層９の上流側表面に接して、温度検出用の熱電対１０
ａ、　１０ｂが配設されており、両者は制御回路１１に
接続され　この制御回路１１にて燃料用ポンプ２および
ファン３を駆動制御するようにしている。またファン３
の出口から分岐して二次空気管１２が備えられており、
補助触媒層９の上流側に開口した二次空気口１３に連接
されている。

次に動作について詳述すると、燃料用ポンプ２から供給
された燃料（灯油）とファン３から供給された空気（よ
　混合室４内で気化されると共に充分予混合されて上部
の炎口５に送られる。点火時にはまず炎口５において点
火装置６によって点火され　ここで火炎燃焼を開始すも
　高温の排ガスは上部へ流れ　主触媒層７および補助触
媒層９を昇温させる。主触媒層７が充分な温度に昇温し
たことが熱電対１０ａによって検出された時点で一旦燃
料供給を停止し　炎口５の火炎を消滅させてから再度燃
料９供給を開始する。このＩｌ辰　　混合室４を出た予
混合気は上方に直立する主触媒層７に至る力（ここは充
分昇温されているか収　主に上流側（前面）表面で触媒
燃焼を生じつス　連通孔７ａを経て下流側（後面）へと
流れる。燃焼排ガスは更に上方へと流れ　二次空気口１
３から供給される空気と混合されて補助触媒層９と接触
し未燃成分が共存する場合にはここで完全に酸化された
後へ　清浄排ガスとなって連通孔９ａを経て上部へと排
出される。従って予混合状態の偏りや温度のむら等によ
り主触媒層７では完全燃焼し得なかった場合でＬ　その
下流にある補助触媒層９で反応を完結することができ、
不完全燃焼による未燃成分をそのまま排出することは避
けられもまた燃焼によって主触媒層７表面に生じた熱は
透過窓８を一部は透過して、また一部は透過窓８を加熱
することによってここからの二次輻射としてそれぞれ前
面に放散され　加熱や暖房等に供せられも ここで空気比を１．８〜２．０として灯油の触媒燃焼を
行った場合へ　主触媒層７と補助触媒層９の表面温度の
変化を酸素濃度の変動に従って見ると、第２図（ａ）の
ようになっていも　即ち燃焼反応は主触媒層７の上流側
表面でほぼ完遂し　触媒表面温度は約８６０℃となって
いも　この時補助触媒層９の表面温変法　主触媒層７が
ら排出される燃焼排ガスによって加熱されるのみで、約
５５０℃に留まっていも　酸素濃度を低下させていって
ｋ　酸素量としては十分確保されているから（酸素濃度
１５％としても実際の酸素過剰率は１．３〜１．４）、
主触媒層７と補助触媒層９の温度差（ＤＩ）はほとんど
変化しな（〜　ここで混合室４に供給する空気量を３割
程度減少させると、主触媒層７における空気比は１．３
〜１．４となり、酸素濃度２０％以上では完全燃焼でき
るものへ酸素濃度１８％になると実際の酸素過剰率は１
．１〜１．２となり、−酸化炭素や未燃ガスを発生する
状態になａ　これらの可燃成分法　二次空気口１３から
供給された空気と混合して補助触媒層９に到り、ここで
燃焼反応を生じるか収　第２図（ｂ）に示したようく　
主触媒層７の温度は低下し　補助触媒層９の温度が上昇
するという変化が現れも酸素濃度が更に低下すれば　主
触媒層７での燃焼量はますます低下し　代わって補助触
媒層９での燃焼量はますます増加するか収　両者の温度
は徐々に近付き、やがては逆転することにな翫　そこで
両者の温度差（Ｄ２）を所定の値に設定しておき、この
温度差以下となれば燃料供給を停止するよう制御すれば
　酸欠状態でなお燃焼を継続することは回避さ株　人畜
への悪影響は防止することができも 、　　　　　温度差の設定条件（友　制御限界酸素濃嵐
　総燃焼鳳　主触媒層７と補助触媒層９との面積比　設
定空気比等の条件によって変化する力丈　装置の設計条
件に応じて設定すれば良（〜　また総燃焼量を変化させ
た場合の設定値（Ｄ２）の変動に対してｋ　制御回路１
１に予め記憶させておけば容易に対応できる。また混合
室４に供給する空気量を常時このような限界値にしてお
くこと（友　燃料供給量や空気供給量の変動に対して不
安定であり、基本的には主触媒層７で完全燃焼を行わし
めるためへ　通常は十分量の空気供給をすることが好ま
しい。従って３０分あるいは１時間といった一定間隔で
、　２〜３分という短時間だけ上記空気量変化の操作を
行うことが有効であも 第３図法　本発明の第２の実施例における触媒燃焼装置
を示している力丈　ここでは二次空気管１２の中間に開
閉弁を有する流路制御器１４を備えており、一定時間毎
に短時間流路を解放するよう構成していも　流路制御器
１４を解放した場合に（友　混合室４に供給されていた
空気の一部力丈　二次空気管１２を経て二次空気口１３
に供給されることになん　従って混合室４への空気は減
少し同時に補助触媒層９上流への空気供給が開始されて
、前記第１の実施例と同様の効果が得られもこの構成に
した場合、ファン３の制御には特別な操作が要ら哄　ま
た通常の燃焼時には二次空気口１３から余剰の空気が供
給されないか仮　補助触媒層９を冷却することもなく、
補助触媒層９を十分高温に維持できるか収　未燃成分や
一酸化炭素の完全浄化性′能を確保することができムな
叙　上記いずれの実施例の場合においてに温度検出手段
として熱電対１０ａ、ｌＯｂを使用しているバ　温度を
検出する手段であれば任意に選定することが可能であり
、例えばサーミスタのような抵抗温度計や光を用いた放
射温度計等も使用できる。

また主触媒層７あるいは補助触媒層９に（よ　ここでは
セラミックハニカムを担体として用いているｈ＼　発泡
セラミックやセラミック織布　不織布等でも良く、上記
効果を妨げるものではなｌ、％発明の効果 以−にのように本発明によれ（瓜　温度検出手段をイマ
］設した触媒層を２段設けると共ζミ　下流側触媒層の
上流に開口した二次空気供給部を備え　上流側触媒層に
供給する混合気中の空気量を一定時間毎に所定の割合で
減少させ、温度検出手段によって検出される触媒層の温
度差が所定値以下に達した［啄　燃料の供給を停止する
制御手段を備えることにより、室内雰囲気の酸素濃度が
減少した場合に　不完全燃焼を生ずることなく酸欠状態
を早期にかつ確実に検出し　人体に影響を及ぼす限界酸
素濃度となる以前に燃焼を停止させ、安全性の高い燃焼
装置を提供できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例における触媒燃焼装置の
縦断面は　第２図（ａ）（ｂ）はその温度特性皿　第３
図は本発明の第２の実施例における触媒燃焼装置の縦断
面図である。 ２・・・燃料用ポンプ、　３・・・ファン、　４・・・
混合スフ・・・主触媒層、　９・・・補助触媒層　１０
ａ、　　１０ｂ・・・熱電妹　１１・・・制御回路　１
２・・・二次空気管、１３・・・二次空気ｎ　　１４・
・・流゛路制御ａ代理人の氏名　弁理士　粟野重孝　は
か１名第１図 ９Ｘｑ禰Ｒ触媒層 県２図 （ａ〕 ６餐　琴　　ｉ＝　　門ｒ　　（％） （ｂ） 酸　素　１　度　（−４）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）燃料および空気の混合室と、この混合室の下流に
   備えられ多数の連通孔を穿設した主触媒層と、この主触
   媒層の下流側に備えられ多数の連通孔を穿設した補助触
   媒層と、前記主触媒層および補助触媒層の温度検出手段
   と、前記補助触媒層の上流に開口した二次空気供給部と
   、前記混合室に供給する空気を一定時間毎に所定の割合
   で減少させる制御手段と、前記温度検出手段に連動して
   両者の温度差が所定値以下に達した時燃料の供給を停止
   する制御手段とを有することを特徴とする触媒燃焼装置
   。
2. （２）燃料および空気の混合室と、この混合室の下流に
   備えられ多数の連通孔を穿設した主触媒層と、この主触
   媒層の下流側に備えられ多数の連通孔を穿設した補助触
   媒層と、前記主触媒層および補助触媒層の温度検出手段
   と、前記補助触媒層の上流に開口した二次空気供給部と
   、前記混合室と二次空気供給部の両者に連通する空気供
   給手段と、一定間隔の所定時間のみ前記二次空気供給部
   へ導通させる流路制御手段と、前記温度検出手段に連動
   して両者の温度差が所定値以下に達した時燃料の供給を
   停止する制御手段とを有することを特徴とする触媒燃焼
   装置。