JPH0544912A

JPH0544912A - 触媒燃焼器

Info

Publication number: JPH0544912A
Application number: JP20418591A
Authority: JP
Inventors: Hirohisa Kato; 博久加藤; Masato Hosaka; 正人保坂; Hironao Numamoto; 浩直沼本; Mitsuyoshi Nakamoto; 充慶中本
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1991-08-14
Filing date: 1991-08-14
Publication date: 1993-02-23

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は、加熱、暖房、乾燥などに用いられ
る触媒燃焼器に関するもので、主触媒層下流に備えた主
触媒層下流の温度検出手段により、補助触媒層に主燃焼
位置が移行するのを防ぎ、低燃焼量領域から高燃焼領域
まで広い燃焼量の調節幅を持った触媒燃焼器を提供する
ことを目的とする。【構成】燃料と空気の混合室３と、混合室３の下流に
設けた多数の連通孔を穿設する主触媒層７と、主触媒層
の下流に備えた多数の連通孔を穿設する補助触媒層８
と、主触媒層７下流側に備えた主触媒層７下流側の温度
検出手段１０から構成され、主触媒層７下流に備えた主
触媒層下流７の温度検出手段１０により、主触媒層７下
流の温度がある一定の温度以上になったときに燃焼を停
止、あるいは、急激に触媒温度が低下したときに燃焼を
停止する。このことにより補助触媒層８に主燃焼位置を
移行することなく、補助触媒層８の性能を悪化させない
燃焼器を構成でき、広い燃焼量の調節幅を持った燃焼器
を構成できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、加熱、暖房、乾燥な
どに用いられる触媒燃焼器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、このような分野の技術として
は、特開昭６２−６０６２９などに記載されるようなも
のがあった。

【０００３】図２は、従来の触媒燃焼器の構成図であ
る。起動時には、燃料および空気はポンプ５１およびフ
ァン５２によって混合室５３に供給され、燃料はヒータ
ー５４で加熱された混合室５３内で気化して空気と混合
され予混合ガスとなって一次燃焼部５５に至り、点火装
置５６によって点火されてここに火炎を形成する。一次
燃焼部５５で発生した高温の燃焼ガスは主触媒層５７を
経て排気口から排出されるが、その間に主触媒層５７を
加熱昇温させる。主触媒層５７が触媒燃焼を行うに十分
な温度に達したことが熱電対ａ５９で検出されると、フ
ァン５２の送風量を増やす。ファン５２の送風量が増え
ると予混合ガスの濃度が薄まり、一次燃焼部５５での火
炎は吹き飛び状態となり、予混合ガスは未燃焼のまま下
流へ放出される。ところが下流には十分温度の上昇した
主触媒層５７があるから、予混合ガスは主触媒層５７で
触媒燃焼を開始する。これは、触媒燃焼では、通常の火
炎燃焼の燃焼可能範囲に比べて広い燃焼可能範囲を有し
ており、予混合気の濃度が一次燃焼部５５では燃焼継続
不可能な濃度範囲であるにもかかわらず、ここで燃焼す
るものである。さらに、無炎で１０００℃以下の燃焼が
行われるから窒素酸化物をほとんど含まない燃焼ガスと
して排気口より排出される。

【０００４】長時間の使用後には、燃料中に含まれる硫
黄分による被毒、あるいは熱劣化などにより主触媒層５
７の活性が低下する。また燃料と空気の比が外部要因
（例えば空気温度の変化や電圧変動によるファン５２か
らの送風量変化、およびポンプ５１からの送油量変化）
などによって大きく変動したとき、予混合ガスの濃度が
燃焼可能範囲を外れ、主触媒層５７での完全燃焼が損な
われる場合がある。こういったとき、主触媒層５７の下
流の排ガス中に未燃の炭化水素や一酸化炭素が含まれる
ことになるが、排気口５８には補助触媒層６０が備えら
れており、これらの可燃ガスを酸化除去する。同時に、
補助触媒層６０の前後に備えられた熱電対ｂ６１、熱電
対ｃ６２によって、上流側の熱電対ｂ６１で主触媒層５
７から排出された温度を検出し、下流側の熱電対ｃ６２
で補助触媒層６０における酸化反応熱を加えた温度を検
知する。従って、両者にはここでの反応熱に相当する温
度差が生じ、この温度差（t₆₂−ｔ₆₁）によって主触媒
層５７での不完全燃焼を検出する。かくして熱電対ｂ６
１、ｃ６２間に所定の温度差が得られたとき、制御回路
６３を介してポンプ５１およびファン５２を停止して消
火すれば、未燃の炭化水素や一酸化炭素などを排出する
ことは避けられる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の構成にお
いて、補助触媒層の下流の温度は、補助触媒層で発熱反
応があっても輻射や熱伝導などによる放熱の影響によ
り、必ずしも上流側より高くなるということはないた
め、上記温度差の検出手段は正常に動作しないという課
題があった。また、燃焼量可変幅を広くするために主触
媒層で積極的に不完全燃焼させ、補助触媒層で主触媒層
で排出された未燃焼の炭化水素や一酸化炭素を浄化する
ような動作をさせると上記温度差の検出手段は誤動作
し、燃焼量可変幅を広くとれないというという課題があ
った。

【０００６】本発明は上記従来の欠点に鑑みて、触媒燃
焼器の燃焼量可変幅を広くすることを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記従来の問題を解決
するために本発明で用いる技術的手段は以下に述べるこ
とである。

【０００８】燃料と空気の混合室と、混合室の下流に設
けた多数の連通孔を穿設する主触媒層と、主触媒層の下
流に備えた多数の連通孔を穿設する補助触媒層と、主触
媒層下流側に備えた主触媒層下流側の温度検出手段から
構成されるものである。

【０００９】

【作用】本発明は上記手段により以下のような作用が
ある。主触媒層下流に備えた主触媒層下流の温度検出手
段により主触媒層下流の温度を検出し、主触媒層下流の
温度がある一定の温度以上になったときに燃焼を停止、
あるいは、急激に触媒温度が低下したときに燃焼を停止
する。このことにより補助触媒層に主燃焼位置が移行す
るのを防ぐ。このため、低燃焼量領域から高燃焼領域ま
で広い燃焼量の調節幅を持った触媒燃焼器を構成でき
る。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の一実施例を添付図面に基づ
いて説明する。起動時には、燃料および空気はポンプ１
およびファン２によって混合室３に供給され、燃料はヒ
ーター４で加熱された混合室３内で気化して空気と混合
され予混合ガスとなって一次燃焼部５に至り、点火装置
６によって点火されてここに火炎を形成する。一次燃焼
部５で発生した高温の燃焼ガスは主触媒層７に送られ、
主触媒層７を加熱昇温させ、さらに下流側に配置される
補助触媒層８に送られ、補助触媒層８を加熱昇温させた
後、外部に排出される。主触媒層７が触媒燃焼を行うに
十分な温度に達したことが熱電対９によって検出される
と、ファン２の送風量を増やす。ファン２の送風量が増
えると予混合ガスの濃度が薄まり、一次燃焼部５での火
炎は吹き飛び状態となり、予混合ガスは未燃焼のまま下
流へ放出される。ところが下流には十分温度の上昇した
主触媒層７があるから、予混合ガスは主触媒層７で触媒
燃焼を開始するようになる。これは、触媒燃焼では、通
常の火炎燃焼に比べて広い燃焼可能範囲を有しており、
予混合気の濃度が一次燃焼部では燃焼継続不可能な濃度
範囲であるにもかかわらず、ここで燃焼するものであ
る。さらに、無炎で１０００℃以下の燃焼が行われるか
ら窒素酸化物をほとんど含まない燃焼ガスとして排出さ
れる。また、主触媒層７で排出された燃焼ガス中には、
燃焼条件によっては未燃の炭化水素や一酸化炭素が含ま
れる場合がある。補助触媒層８は、これらの未燃の炭化
水素や一酸化炭素の浄化を目的としている。十分に予熱
された補助触媒層８に到達した未燃の炭化水素や一酸化
炭素を含んだ燃焼ガスは、ここで浄化され、無害の燃焼
ガスとなって外部に放出される。

【００１１】ところで、燃焼器で燃焼量可変幅を広く使
うことは、すなわち低燃焼量領域から高燃焼領域まで使
うことである。本実施例において、低燃焼量領域では主
触媒層７における発生熱量と放熱量との熱収支の関係か
ら主触媒層７の温度が低下する。このため主触媒層７の
活性が低下し、未燃の炭化水素や一酸化炭素が排出され
る。この時、補助触媒層８の温度は、主触媒層７より低
いためほとんど浄化の効果は期待できない。このため、
未燃の炭化水素や一酸化炭素が排出されない燃焼量の下
限が存在する。このため、燃焼量の可変幅を広くするた
めには、かなりの高燃焼量領域を使う必要が生ずる。と
ころが、主触媒層７内部の温度分布のピーク位置、すな
わち主燃焼位置は燃焼量の増加とともに下流側に移行す
る。さらに、燃焼量を増加し続けると、ある燃焼量を越
えたところで主燃焼位置が主触媒層７からはずれ、補助
触媒層８に主燃焼位置が移行する。主燃焼位置が補助触
媒層８に移行すると、補助触媒層８で燃焼反応という急
激な発熱反応を起こすこととなり、急速に補助触媒層８
の性能が悪化する。これは、補助触媒層８は、主触媒層
７で発生する微量の未燃の炭化水素や一酸化炭素の浄化
のみ考慮し、急激な発熱反応は起こらないものとして作
られているため、耐熱性に関しては主触媒層７より劣る
ためである。このとき、主触媒層７下流の温度と燃焼量
との間の関係をみると、主燃焼位置が主触媒層７内にあ
る間は燃焼量の増加とともに主触媒層７の温度は上昇
し、さらに主燃焼位置が補助触媒層８に移行すると急速
に主触媒層７下流の温度が低下することとなる。

【００１２】さらに、長時間の使用後には、燃料中に含
まれる硫黄分による被毒、あるいは熱劣化などにより主
触媒層７の活性が大幅に低下することが考えられる。ま
た燃料と空気の比が外部要因（例えば空気温度の変化や
電圧変動によるファンからの送風量変化、およびポンプ
からの送油量変化）などによって大きく変動したとき、
予混合ガスの濃度が燃焼可能範囲を外れる。このような
時には、主触媒層７で主燃焼を行わなくなり、主燃焼位
置が補助触媒層８に移行する場合がある。いったん補助
触媒層８に主燃焼位置が移行すると、主触媒層７は予混
合ガスによって冷やされ急激に主触媒層７の温度を低下
し、再起動作せない限りは再び主燃焼位置が主触媒層７
に戻ることはない。このようなことが起こると、上述の
ように燃焼熱によって補助触媒層８の性能が急速に悪化
し、未燃の炭化水素や一酸化炭素をそのまま外部に放出
するようになる。このようなことがあるので、従来は、
燃料の供給量や空気の供給量の変動に対して余裕をもた
し、主燃焼位置は主触媒層の上流側に位置するように燃
焼させていたため、燃焼量の可変幅は広くとれなかっ
た。

【００１３】このため、主触媒層７下流に備えた主触媒
層下流７の温度検出手段１０により、主触媒層７下流の
温度がある一定の温度以上になったときに燃焼を停止、
あるいは、急激に触媒温度が低下したときに燃焼を停止
すれば、補助触媒層８に主燃焼位置を移行することな
く、補助触媒層８の性能を悪化させない燃焼器を構成で
きることとなる。

【００１４】かくして、主触媒層７下流に備えた主触媒
層下流７の温度検出手段１０により主燃焼位置が補助触
媒層８に移行することを防ぐことができるため、広い燃
焼量の調節幅を持った燃焼器を構成できる。

【００１５】なお、本実施例では温度検出手段１０とし
て主触媒層７の下流側に熱電対を接触させ、直接主触媒
層７下流の温度を測定するものとして記述を行っている
が、主触媒層７の下流に放出される燃焼ガス温度を熱電
対などの温度検出手段で測定しても、本発明の効果を妨
げるものではない。さらに、輻射温度計に代表されるよ
うな工学式の測定手段によって主触媒層７下流の温度を
測定しても、本発明の効果を妨げるものではない。

【００１６】

【発明の効果】以上の実施例から明らかなように本発
明によれば、主触媒層下流に備えた主触媒層下流の温度
検出手段により主触媒層下流の温度を検出し、主触媒層
下流の温度がある一定の温度以上になったときに燃焼を
停止、あるいは、急激に触媒温度が低下したときに燃焼
を停止する。このことにより補助触媒層に主燃焼位置が
移行するのを防ぐ。このため、低燃焼量領域から高燃焼
領域まで広い燃焼量の調節幅を持った触媒燃焼器を提供
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の触媒燃焼器の構成図。

【図２】従来例の触媒燃焼器の構成図。

【符号の説明】

１ポンプ２ファン３混合室４ヒーター５一次燃焼部６点火装置７主触媒層８補助触媒層９熱電対１０温度検出手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者中本充慶大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】燃料と空気の混合室と、前記混合室の下
流に設けた多数の連通孔を穿設する主触媒層と、前記主
触媒層の下流に備えた多数の連通孔を穿設する補助触媒
層とを備え、前記主触媒層下流側に前記主触媒層下流側
の温度検出手段を設けたことを特徴とする触媒燃焼器。
【請求項２】主触媒層下流側の温度検出手段の信号を
用いて補助触媒層への主燃焼位置の移行を検知すること
を特徴とする請求項１記載の触媒燃焼器。