JPH04278103A - 触媒燃焼装置 - Google Patents

触媒燃焼装置

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JPH04278103A
JPH04278103A JP3035863A JP3586391A JPH04278103A JP H04278103 A JPH04278103 A JP H04278103A JP 3035863 A JP3035863 A JP 3035863A JP 3586391 A JP3586391 A JP 3586391A JP H04278103 A JPH04278103 A JP H04278103A
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cooling
auxiliary
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Masato Hosaka
正人 保坂
Hirohisa Kato
博久 加藤
Hironao Numamoto
浩直 沼本
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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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】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、気体燃料または液体燃
料を触媒燃焼させて加熱、暖房、乾燥等を行う触媒燃焼
装置にかかり、特に、排ガス浄化特性に優れた触媒燃焼
装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、気体燃料または液体燃料を触媒燃
焼させて加熱、暖房、乾燥等を行う触媒燃焼装置は図7
に示したような構成が一般的であった。
【0003】以下、その構成について図7を参照しなが
ら説明する。図に示すように、燃料および空気は燃料タ
ンク1に設けられたポンプ2およびファン3により気化
室4に供給され、燃料は気化室4内で気化して空気と混
合された後1次燃焼部5に流入し、点火装置6により点
火されて火炎が形成される。高温の燃焼排ガスは触媒層
7を経て排気口8から排出されるが、その間に触媒層7
を加熱昇温させる。触媒層7が触媒燃焼を行うのに十分
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は停止され、1次燃焼部5の火炎は消滅され
る。この後、再度ポンプ2を作動させて燃料が供給され
ると、1次燃焼部5においては火炎は形成されずに予混
合ガスのまま触媒層7に流入する。ここで、触媒層7は
十分温度が上昇しているので、触媒燃焼を開始し、完全
燃焼が行われる。触媒燃焼は触媒層7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
9を透過して全面に輻射放熱される。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】このような従来の触媒
燃焼装置では、空気と予混合された燃料が触媒層7にお
いて酸化反応し、反応熱とともに二酸化炭素や水を発生
するものである。
【0005】ここで触媒層7の温度と加熱時間が充分で
あれば完全な燃焼反応が行われるが、触媒層7の周縁部
等の低温部分や、予混合気の過濃混合気あるいは過希薄
混合気と接触した部位では完全燃焼できずに燃料の一部
のHCや中間生成物特にCOが発生するという問題があ
った。
【0006】さらに、触媒の活性は熱的劣化を避けるこ
とはできず、経時変化とともに触媒の活性が低下し、H
CやCOの発生が増加してくるという問題があった。
【0007】本発明は上記課題を解決するもので、不完
全燃焼を防止して長期間に亘り正常な排ガス浄化特性を
維持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】本発明は、上記目的を達
成するために、燃焼を行う主触媒層と、前記主触媒層の
下流側に配設された排ガスの浄化を行う補助触媒層とを
備え、前記主触媒層と前記補助触媒層との間に2次空気
供給部を設けて構成したものである。さらに、前記主触
媒層から排出される燃焼ガス中の酸素濃度に応じて2次
空気の供給量を制御する空気供給量制御手段を設けて構
成したものである。
【0009】また、燃焼を行う主触媒層と、前記主触媒
層の下流側に配設された排ガスの浄化を行う補助触媒層
とを備え、前記主触媒層と前記補助触媒層との間に燃焼
ガスの冷却部を設けるとともに、前記主触媒層から排出
される燃焼ガスの酸素濃度に応じて前記冷却部の冷却量
を制御する冷却量制御手段を設けて構成したものである
。また、前記補助触媒層の温度や前記主触媒層から排出
される燃焼ガスの温度と燃焼ガスの酸素濃度に応じて前
記冷却部の冷却量を制御する冷却量制御手段を設けて構
成したものである。
【0010】
【作用】本発明は、上記した構成により、燃焼を行う主
触媒と排ガスの浄化を行う補助触媒との間に2次空気供
給部を設け、この2次空気供給部に2次空気を供給して
燃焼ガスと混合することにより、燃焼ガス中の酸素濃度
が高まるので補助触媒層の活性を高くすることができる
。これにより、補助触媒層におけるHCやCOの浄化を
非常に良好に行うことができる。さらに、主触媒層から
排出される燃焼ガスの酸素濃度をモニターして燃焼ガス
と混合する2次空気量を空気供給量制御手段により制御
することにより、補助触媒層へ送られる燃焼ガスの酸素
濃度を制御することができ、補助触媒層を最適に機能さ
せることができる。
【0011】また、主触媒層と補助触媒層間に燃焼ガス
の冷却部を設け、主触媒層から排出される燃焼ガスの酸
素濃度に応じて燃焼ガスの温度や補助触媒層の温度を冷
却量制御手段により制御することにより、補助触媒層の
温度を制御することができ、補助触媒層を最適に機能さ
せることができる。
【0012】
【実施例】以下、本発明の一実施例について図1から図
6を参照しながら説明する。
【0013】図1は本発明の第1の実施例を示し、図に
示すように、10は燃料タンク、11は燃料を気化室(
以下、予混合室という)13に供給する燃料供給用ポン
プ、12は予混合室13に給気する送風用ファンである
。予混合室13には加熱用ヒータ(図示せず)が設けら
れている。予混合室13下流側には1次燃焼部14が備
えられ、その近傍に点火装置15が設けられている。 1次燃焼部14の下流側、つまり、予混合室13の下流
側には主触媒層16と補助触媒層17とを有する2次燃
焼部18が設けられている。2次燃焼部18は主触媒層
16とその下流側に設けられた補助触媒層17で形成さ
れ、排気口19へと連通している。そして、主触媒層1
6と補助触媒層17との間には送風ファン12から2次
空気供給管21を介して給気される2次空気供給部20
が形設されている。
【0014】上記構成において、燃料および空気は燃料
供給用ポンプ11および送風用ファン12によって予混
合室13に供給され、燃料は予混合室13で気化して空
気と混合された後に1次燃焼部14に流入し、点火装置
15により点火され火炎が形成される。高温の燃焼排ガ
スは主触媒層16を加熱昇温させ、主触媒層16が触媒
燃焼を行うの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)燃料供給ポンプ11は停止され、
1次燃焼部14の火炎は消滅される。この後、再度燃料
供給ポンプ11を作動させて予混合室13に燃料が供給
されると、1次燃焼部14においては火炎は形成されず
に予混合ガスのまま主触媒層16に流入し、主触媒層1
6で触媒燃焼が開始される。
【0015】このとき、主触媒層16の周縁部等の低温
部分や、予混合気の過濃混合気あるいは過希薄混合気と
接触した部位では、予混合気は完全燃焼できずにHCや
COが発生する。
【0016】これに対して本実施例では、主触媒層16
下流側に補助触媒層17を設けているために、主触媒層
16における燃焼ガス中に含まれるHCやCOを補助触
媒層17で完全反応させて浄化し、排出口19から排出
させることができる。
【0017】また、触媒燃焼器においては触媒反応は非
常な高温状態で進行するので触媒の熱的劣化を避けるこ
とは難しくなる。
【0018】これに対して本実施例では、触媒の燃焼部
を2つの部分に分割している。すなわち、燃焼の大部分
を行う高温の主触媒層16と主触媒層16で燃焼しきれ
なかったHCやCOを燃焼する低温の補助触媒層17に
分割している。しかし、不完全燃焼を防止して長期間に
亘り正常な排ガス浄化特性を維持するためには、補助触
媒層17の活性を高め最適に機能させることが必要であ
る。
【0019】図2は、テストガス中の酸素濃度をパラメ
ータとして触媒温度に対する触媒の浄化率を示したもの
である。図2から明らかなように、触媒温度が上昇すれ
ば浄化率も上昇し、触媒の活性が高くなっている。さら
に、同一触媒温度ではテストガス中の酸素濃度が高いほ
ど浄化率も高くなっており、触媒の活性が高くなってい
る。
【0020】本発明は、このような現象に基づくもので
、図1において、送風ファン12からの燃焼用空気の一
部が2次空気供給管21を介して2次空気口22より主
触媒層16と補助触媒層17との間に形設された2次空
気供給部20に供給される。そして、2次空気は燃焼ガ
スと混合して燃焼ガス中の酸素濃度を高め、補助触媒層
17に流入する。
【0021】これにより、燃焼ガス中の酸素濃度は高く
なり、補助触媒層17の活性が高くなって最適に機能し
、補助触媒層17におけるHCやCOの浄化が非常に良
好に行われ、主触媒層16で燃焼しきれなかったHCや
COを完全に浄化することができる。
【0022】次に、図3は本発明の第2の実施例を示し
、図に示すように、酸素センサ23と流量制御弁24と
で空気供給量制御手段を形成し、2次空気供給管21の
途中に流量制御弁24を設け、2次空気供給部内に設け
られた酸素センサ23からの信号により流量制御弁24
を作動させて2次空気の流量を制御するようにしている
【0023】上記構成により、補助触媒層17へ流入す
る燃焼ガスの酸素濃度を制御することができ、補助触媒
層17を最適に機能させることができる。
【0024】次に、図4は本発明の第3の実施例を示し
、図に示すように、主触媒層16と補助触媒層17との
間には燃焼ガスの冷却部25が設けられている。酸素セ
ンサ23と冷却ファン26とで冷却量制御手段が形成さ
れ、器壁に取着され冷却部25へ送気する冷却ファン2
6は冷却部25内に設けられた酸素センサ23からの信
号により作動し、冷却部25の冷却量を制御するように
している。
【0025】ここで、冷却部25に送気された冷却風は
補助触媒層17を冷却するもので、補助触媒層17を熱
的に安定して機能する許容温度以下に維持するようにそ
の冷却量が設定され、酸素センサ23が低い酸素濃度を
検出したときには許容温度内で補助触媒層17の温度を
上昇させるように冷却量が制御されるものである。
【0026】上記構成で、主触媒層16から排出された
燃焼ガス中の酸素濃度が低くなると補助触媒層17の温
度を高温に維持しないと活性が低くなる(図2参照)こ
とから、酸素センサ23で燃焼ガス中の酸素濃度を検出
し、酸素濃度が低い場合には冷却ファン26を制御して
その冷却量を低減させ、補助触媒層17の温度を上昇さ
せる。
【0027】これにより、補助触媒層17の活性が高く
なって最適に機能し、HCやCOの浄化が良好に行われ
る。
【0028】次に、図5は本発明の第4の実施例を示し
、図に示すように、酸素センサ23と温度センサ27と
で冷却量制御手段が形成され、冷却ファン26は補助触
媒層17の温度を検出する温度センサ27と燃焼ガスの
酸素濃度を検出する酸素センサ23からの信号により作
動し、冷却部25の冷却量を制御するようにしている。
【0029】また、図6は本発明の第5の実施例を示し
、図に示すように、酸素センサ23と温度センサ28と
で冷却量制御手段が形成され、冷却ファン26は主触媒
16から排出される燃焼ガスの温度を検出する温度セン
サ28と燃焼ガスの酸素濃度を検出する酸素センサ23
からの信号により作動し、冷却部25の冷却量を制御す
るようにしている。
【0030】上記第4および第5の実施例の構成で、温
度センサ27、28からの信号および酸素センサ23か
らの信号が冷却ファン26に送られ、燃焼ガスの温度や
補助触媒層17の温度が燃焼ガス中の酸素濃度に応じた
最適な温度になるように冷却ファン24による冷却量を
制御する。これにより、補助触媒層17の燃焼温度を精
度よく制御することができ、主触媒層16における燃焼
負荷の変動にも的確に対処することができ、補助触媒層
17を最適に機能させることができる。
【0031】なお、温度センサ27は本実施例のように
補助触媒層17に直接取り付けてもよいが、補助触媒層
17に近接して設けてもよいものである。
【0032】また、温度センサ27、28は、サーモカ
ップル、光センサなどを用いて温度、光などを検知する
ことにより燃焼ガスの温度や補助触媒層17の温度を検
出するようにしてもよいものである。
【0033】また、上記した実施例は石油を燃料とする
触媒燃焼装置について説明したが、ガスを燃料とするも
のについても同様な結果が得られており、燃料種を限定
するのものではない。また、触媒体の材質や形状等によ
っても大きな差異はなく、セラミック繊維の編組体や金
属ハニカム体を用いても同様な結果が得られている。
【0034】このように本発明の実施例によれば、主触
媒層16と補助触媒層17との間に2次空気供給部或は
冷却部25を形成し、酸素濃度或は温度に応じて2次空
気量或は補助触媒層17の温度を制御することにより、
補助触媒層17の触媒活性を最適に機能させることがで
きるという効果がある。
【0035】
【発明の効果】以上の実施例の説明から明らかなように
、本発明によれは、燃焼部に主触媒層と補助触媒層を設
け、主触媒層と補助触媒層との間に2次空気供給部を設
け、主触媒層から排出される燃焼ガス中の酸素濃度に応
じて2次空気の供給量を制御することにより、補助触媒
層の触媒活性を最適に機能させることができ、不完全燃
焼を防止して長期間に亘り正常な排ガス浄化特性を維持
することができる触媒燃焼器を提供することができる。
【0036】また、燃焼部に主触媒層と補助触媒層を設
け、主触媒層と補助触媒層間に燃焼ガスの冷却部を設け
、主触媒層から排出される燃焼ガスの酸素濃度に応じて
冷却部の冷却量を制御し、さらに、補助触媒層の温度や
主触媒層から排出される燃焼ガスの温度に応じて冷却部
の冷却量を制御することにより、補助触媒層の触媒活性
を最適に機能させることができ、不完全燃焼を防止して
長期間に亘り正常な排ガス浄化特性を維持することがで
きる媒燃焼器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例の触媒燃焼装置の構成を
示す側断面図
【図2】補助触媒層の触媒活性を説明するための触媒浄
化特性図
【図3】同第2の実施例の触媒燃焼装置の構成を示す側
断面図
【図4】同第3の実施例の触媒燃焼装置の構成を示す側
断面図
【図5】同第4の実施例の触媒燃焼装置の構成を示す側
断面図
【図6】同第5の実施例の触媒燃焼装置の構成を示す側
断面図
【図7】従来例の触媒燃焼装置の構成を示す側断面図
【符号の説明】
13  予混合室 16  主触媒層 17  補助触媒層 20  2次空気供給部 23  酸素センサ 25  冷却部 26  冷却ファン 27  温度センサ 28  温度センサ

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】燃料と1次空気を混合する予混合室と、前
    記予混合室の下流側に配設された多数の連通孔を有する
    主触媒層と、前記主触媒層の下流側に配設された多数の
    連通孔を有する補助触媒層とを備え、前記主触媒層と前
    記補助触媒層との間に2次空気供給部を設けた触媒燃焼
    装置。
  2. 【請求項2】主触媒層から排出される燃焼ガス中の酸素
    濃度に応じて2次空気の供給量を制御する空気供給量制
    御手段を有する請求項1記載の触媒燃焼装置。
  3. 【請求項3】燃料と空気の予混合室と、前記予混合室の
    下流側に配設された多数の連通孔を有する主触媒層と、
    前記主触媒層の下流側に配設された多数の連通孔を有す
    る補助触媒層とを備え、前記主触媒層と前記補助触媒層
    との間に燃焼ガスの冷却部を設けるとともに前記主触媒
    層から排出される燃焼ガスの酸素濃度に応じて、前記冷
    却部の冷却量を制御する冷却量制御手段を設けてなる触
    媒燃焼装置。
  4. 【請求項4】燃料と空気の予混合室と、前記予混合室の
    下流側に配設された多数の連通孔を有する主触媒層と、
    前記主触媒層の下流側に配設された多数の連通孔を有す
    る補助触媒層とを備え、前記主触媒層と前記補助触媒層
    との間に燃焼ガスの冷却部を設けるとともに、前記補助
    触媒層の温度と前記主触媒層から排出される燃焼ガスの
    酸素濃度に応じて前記冷却部の冷却量を制御する冷却量
    制御手段を設けてなる触媒燃焼装置。
  5. 【請求項5】燃料と空気の予混合室と、前記予混合室の
    下流側に配設された多数の連通孔を有する主触媒層と、
    前記主触媒層の下流側に配設された多数の連通孔を有す
    る補助触媒層とを備え、前記主触媒層と前記補助触媒層
    との間に燃焼ガスの冷却部を設けるとともに、前記主触
    媒層から排出される燃焼ガスの温度と酸素濃度に応じて
    、前記冷却部の冷却量を制御する冷却量制御手段を設け
    てなる触媒燃焼装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100404253B1 (ko) * 1999-03-16 2003-11-03 마쯔시다덴기산교 가부시키가이샤 촉매 연소 장치

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KR100404253B1 (ko) * 1999-03-16 2003-11-03 마쯔시다덴기산교 가부시키가이샤 촉매 연소 장치

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