JPH0571713A - 触媒燃焼装置 - Google Patents
触媒燃焼装置Info
- Publication number
- JPH0571713A JPH0571713A JP3232779A JP23277991A JPH0571713A JP H0571713 A JPH0571713 A JP H0571713A JP 3232779 A JP3232779 A JP 3232779A JP 23277991 A JP23277991 A JP 23277991A JP H0571713 A JPH0571713 A JP H0571713A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- combustion
- catalyst layer
- burned
- premixed
- gas
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Gas Burners (AREA)
- Spray-Type Burners (AREA)
- Combustion Of Fluid Fuel (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 触媒燃焼装置のＴＤＲ（燃焼装置における強
燃焼時と弱燃焼時との燃焼量の比率）を大きくする。 【構成】 燃料と空気とを混合室４で予混合し、下流に
設けられた多数の連通孔７ａを有する触媒層７で触媒燃
焼させる。燃焼量が微弱なときには排気ガスの一部を還
流路１２を通して還流ファン９により再度予混合気中に
還流しながら燃焼させる。この構成により、微弱燃焼時
の触媒層７の温度を高温に維持することができ、触媒燃
焼装置のＴＤＲを大きくすることができる。
燃焼時と弱燃焼時との燃焼量の比率）を大きくする。 【構成】 燃料と空気とを混合室４で予混合し、下流に
設けられた多数の連通孔７ａを有する触媒層７で触媒燃
焼させる。燃焼量が微弱なときには排気ガスの一部を還
流路１２を通して還流ファン９により再度予混合気中に
還流しながら燃焼させる。この構成により、微弱燃焼時
の触媒層７の温度を高温に維持することができ、触媒燃
焼装置のＴＤＲを大きくすることができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は加熱、暖房、乾燥などに
用いられる家庭用、産業用の放射加熱型の触媒燃焼装置
に関する。
用いられる家庭用、産業用の放射加熱型の触媒燃焼装置
に関する。
【０００２】
【従来の技術】灯油などの液体燃料や、都市ガスなどの
気体燃料を、空気と混合させた後に酸化触媒に接触さ
せ、触媒表面で無炎の触媒燃焼を行わせる、いわゆる予
混合型の触媒燃焼装置は、従来、気体燃料用を中心に開
発商品化され、一部の分野ではすでに実用化されてい
る。
気体燃料を、空気と混合させた後に酸化触媒に接触さ
せ、触媒表面で無炎の触媒燃焼を行わせる、いわゆる予
混合型の触媒燃焼装置は、従来、気体燃料用を中心に開
発商品化され、一部の分野ではすでに実用化されてい
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、このような従
来の触媒燃焼装置においては、空気と予混合された燃
料、たとえば、灯油は触媒層において急激な酸化反応を
生じ、反応熱とともに二酸化炭素や水蒸気を発生する。
触媒層での触媒反応は、初期には触媒層の上流側表面近
傍で集中して行われ、反応熱は触媒層からの放射によっ
て、前面に対向して配設される熱線透過体を経て前方に
放射され、加熱、暖房などの用途に供せられる。ところ
が、触媒層の上流側表面近傍だけが集中的に高温状態で
連続使用されるようになり、蒸留側表面近傍の触媒劣化
が最も進み易くなる。したがって、触媒燃焼装置の最大
燃焼量は触媒層上流側付近の触媒耐熱温度を基準に規制
されてきた。
来の触媒燃焼装置においては、空気と予混合された燃
料、たとえば、灯油は触媒層において急激な酸化反応を
生じ、反応熱とともに二酸化炭素や水蒸気を発生する。
触媒層での触媒反応は、初期には触媒層の上流側表面近
傍で集中して行われ、反応熱は触媒層からの放射によっ
て、前面に対向して配設される熱線透過体を経て前方に
放射され、加熱、暖房などの用途に供せられる。ところ
が、触媒層の上流側表面近傍だけが集中的に高温状態で
連続使用されるようになり、蒸留側表面近傍の触媒劣化
が最も進み易くなる。したがって、触媒燃焼装置の最大
燃焼量は触媒層上流側付近の触媒耐熱温度を基準に規制
されてきた。
【０００４】また、触媒燃焼装置の最小燃焼量について
も、弱燃焼時の触媒層上流側付近温度における触媒活
性、すなわち、触媒層が低温活性を有する限界温度を基
準に設定されてきた。
も、弱燃焼時の触媒層上流側付近温度における触媒活
性、すなわち、触媒層が低温活性を有する限界温度を基
準に設定されてきた。
【０００５】今後の好ましい燃焼装置としては、燃焼装
置における強燃焼時と弱燃焼時との燃焼量の比率（ＴＤ
Ｒ）をもっと大きくする必要がある。その理由は、燃焼
装置をある一定の大きさの部屋だけで使用するわけでは
なく、ある時には小さな部屋から大きな部屋に、またそ
の反対に部屋移動させて使用する場合も考えられるから
である。さらに、外気温が高いときには少しだけの暖房
でよいこともある。そのような弱暖房時には、従来の燃
焼装置では燃焼量をあまり小さく絞れないので、燃焼装
置をオンオフ制御させながら使用してきた。しかし、着
火、消化にともなう多大な臭気発生が問題となってい
た。
置における強燃焼時と弱燃焼時との燃焼量の比率（ＴＤ
Ｒ）をもっと大きくする必要がある。その理由は、燃焼
装置をある一定の大きさの部屋だけで使用するわけでは
なく、ある時には小さな部屋から大きな部屋に、またそ
の反対に部屋移動させて使用する場合も考えられるから
である。さらに、外気温が高いときには少しだけの暖房
でよいこともある。そのような弱暖房時には、従来の燃
焼装置では燃焼量をあまり小さく絞れないので、燃焼装
置をオンオフ制御させながら使用してきた。しかし、着
火、消化にともなう多大な臭気発生が問題となってい
た。
【０００６】このような従来の触媒燃焼装置において、
ＴＤＲを大きくするためには、触媒層の耐熱寿命温度
と、低温活性を有する限界温度を改善しなければならな
いが、触媒層の特性を現状より飛躍的に向上させること
はかなり困難なことであった。
ＴＤＲを大きくするためには、触媒層の耐熱寿命温度
と、低温活性を有する限界温度を改善しなければならな
いが、触媒層の特性を現状より飛躍的に向上させること
はかなり困難なことであった。
【０００７】本発明はこのような課題を解決するもの
で、触媒燃焼装置を構造、制御面から見直し、長時間安
定した暖房・加熱効率を維持し、ＴＤＲの大きな触媒燃
焼装置を提供することを目的とするものである。
で、触媒燃焼装置を構造、制御面から見直し、長時間安
定した暖房・加熱効率を維持し、ＴＤＲの大きな触媒燃
焼装置を提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に本発明は、燃料と空気とを予混合し、下流に備えられ
た多数の連通孔を有する触媒層で触媒燃焼させた後、排
気ガスの一部を再度予混合気中に還流しながら燃焼させ
るようにしたものである。
に本発明は、燃料と空気とを予混合し、下流に備えられ
た多数の連通孔を有する触媒層で触媒燃焼させた後、排
気ガスの一部を再度予混合気中に還流しながら燃焼させ
るようにしたものである。
【０００９】また、燃焼量が小さいときにだけ、排気ガ
スの一部を再度予混合気中に還流しながら燃焼させるよ
うにしたものである。
スの一部を再度予混合気中に還流しながら燃焼させるよ
うにしたものである。
【００１０】また、触媒層の上流側表面に対向して熱線
透過体を配設することにより、触媒層からの輻射熱を前
記熱線透過体を通して前方に放射させるようにしたもの
である。
透過体を配設することにより、触媒層からの輻射熱を前
記熱線透過体を通して前方に放射させるようにしたもの
である。
【００１１】
【作用】この構成によれば、触媒層で触媒燃焼させた
後、高温排気ガスの一部を再度予混合気中に戻すことに
より、予混合気温度を予熱できるので触媒層中の燃焼温
度も高くなる。その結果、触媒層の低温活性が従来と同
じレベルであっても触媒層中での燃焼温度を高くできる
ので、触媒燃焼装置のＴＤＲ特性を従来よりも大きくす
ることができることとなる。
後、高温排気ガスの一部を再度予混合気中に戻すことに
より、予混合気温度を予熱できるので触媒層中の燃焼温
度も高くなる。その結果、触媒層の低温活性が従来と同
じレベルであっても触媒層中での燃焼温度を高くできる
ので、触媒燃焼装置のＴＤＲ特性を従来よりも大きくす
ることができることとなる。
【００１２】
【実施例】以下に本発明の一実施例を図面を参照しなが
ら説明する。図１に本発明の触媒燃焼装置の構成を示
す。燃焼装置は燃料タンク１、燃料用ポンプ２、一次空
気送風用のファン３、混合室４とを備え、混合室４の出
口には補助炎口５が設けられており、補助炎口５の近傍
には点火電極６が配設されている。補助炎口５の上方に
は多数の連通孔７ａを穿設したハニカム状セラミックス
平板にＰｔ／Ｐｄの活性成分を担持させた触媒層７が直
立して備えられ、その上流面（前面）に対向して熱線透
過体８が配置され、また下流排気経路途上に排気ガスを
再度予混合気中に導くための還流路１２が設けられ、排
気ガスを還流するために送風用ファン９が配置されてい
る。
ら説明する。図１に本発明の触媒燃焼装置の構成を示
す。燃焼装置は燃料タンク１、燃料用ポンプ２、一次空
気送風用のファン３、混合室４とを備え、混合室４の出
口には補助炎口５が設けられており、補助炎口５の近傍
には点火電極６が配設されている。補助炎口５の上方に
は多数の連通孔７ａを穿設したハニカム状セラミックス
平板にＰｔ／Ｐｄの活性成分を担持させた触媒層７が直
立して備えられ、その上流面（前面）に対向して熱線透
過体８が配置され、また下流排気経路途上に排気ガスを
再度予混合気中に導くための還流路１２が設けられ、排
気ガスを還流するために送風用ファン９が配置されてい
る。
【００１３】つぎに上記のように構成された触媒燃焼装
置の動作を説明する。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は、混合室４
内で気化されるとともに充分予混合されて上部の補助炎
口５に送られる。点火時にはまず補助炎口５において点
火電極６によって点火され、ここで火炎燃焼を開始す
る。高温の排ガスは上部へ流れ、触媒層７を昇温させ
る。所定時間燃焼させて触媒層７が充分な温度に昇温し
た時点で、一旦燃料供給を停止し、補助炎口５の火炎を
消滅させてから再度燃料の供給を開始する。この時、混
合室４を出た予混合気は上方に直立する触媒層７に至る
が、触媒層７は充分昇温されているから、主に上流側
（前面）表面で触媒燃焼を生じつつ、連通孔７ａを経て
下流側（後面）へと流れる。また触媒層７の上流側表面
で生じた反応熱は、熱線透過体８を一部は透過して、ま
た一部は熱線透過体８を加熱することによってここから
の二次放射としてそれぞれ前面に放散され、加熱や暖房
などに供せられる。
置の動作を説明する。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は、混合室４
内で気化されるとともに充分予混合されて上部の補助炎
口５に送られる。点火時にはまず補助炎口５において点
火電極６によって点火され、ここで火炎燃焼を開始す
る。高温の排ガスは上部へ流れ、触媒層７を昇温させ
る。所定時間燃焼させて触媒層７が充分な温度に昇温し
た時点で、一旦燃料供給を停止し、補助炎口５の火炎を
消滅させてから再度燃料の供給を開始する。この時、混
合室４を出た予混合気は上方に直立する触媒層７に至る
が、触媒層７は充分昇温されているから、主に上流側
（前面）表面で触媒燃焼を生じつつ、連通孔７ａを経て
下流側（後面）へと流れる。また触媒層７の上流側表面
で生じた反応熱は、熱線透過体８を一部は透過して、ま
た一部は熱線透過体８を加熱することによってここから
の二次放射としてそれぞれ前面に放散され、加熱や暖房
などに供せられる。
【００１４】定常燃焼状態である強燃焼時には、送風用
ファン９は駆動することなく、排気ガスはそのまま排気
口１１へ排出する。弱燃焼になるとともに送風用ファン
９を駆動させ、排気ガスを再度予混合気中に導けるよう
に制御回路１０で操作する。
ファン９は駆動することなく、排気ガスはそのまま排気
口１１へ排出する。弱燃焼になるとともに送風用ファン
９を駆動させ、排気ガスを再度予混合気中に導けるよう
に制御回路１０で操作する。
【００１５】つぎに、具体的実施例を説明する。シリカ
・アルミナ・チタニアを主成分とする厚み10mmのハニカ
ム状セラミックス（１５５□mm、４００セル／inch2、
リブ厚0.15mm）にＢａＯ・Ａｌ2Ｏ3・ＣｅＯ2粉末（比
表面積１２０m2/g）１０００ｇ、アルミナ含有率１０ｗ
ｔ％のウォッシュコートバインダー１００ｇ、硝酸アル
ミニウム９水塩 ８５ｇ、水 １３００ｇおよびジニト
ロジアンミン白金水溶液とジニトロジアンミンパラジウ
ム水溶液をそれぞれＰｔ、Ｐｄ換算で５ｇ、４ｇ加えて
なるウォッシュコートスラリーでそれぞれ５５ｇ被覆
し、触媒燃焼用触媒とした。
・アルミナ・チタニアを主成分とする厚み10mmのハニカ
ム状セラミックス（１５５□mm、４００セル／inch2、
リブ厚0.15mm）にＢａＯ・Ａｌ2Ｏ3・ＣｅＯ2粉末（比
表面積１２０m2/g）１０００ｇ、アルミナ含有率１０ｗ
ｔ％のウォッシュコートバインダー１００ｇ、硝酸アル
ミニウム９水塩 ８５ｇ、水 １３００ｇおよびジニト
ロジアンミン白金水溶液とジニトロジアンミンパラジウ
ム水溶液をそれぞれＰｔ、Ｐｄ換算で５ｇ、４ｇ加えて
なるウォッシュコートスラリーでそれぞれ５５ｇ被覆
し、触媒燃焼用触媒とした。
【００１６】つぎに上記触媒を使用し、図１に示すよう
な触媒燃焼装置を構成し、触媒面１５０□mmの部分で灯
油の触媒燃焼を行い、燃焼特性（ＨＣ、ＣＯ）を測定し
た。ここで、燃焼排気ガスは最大５０％まで再度予混合
気中に還流し、特性評価試験を行った。
な触媒燃焼装置を構成し、触媒面１５０□mmの部分で灯
油の触媒燃焼を行い、燃焼特性（ＨＣ、ＣＯ）を測定し
た。ここで、燃焼排気ガスは最大５０％まで再度予混合
気中に還流し、特性評価試験を行った。
【００１７】（比較例）実施例と同じ触媒、同じ装置で
排気ガスは予混合気中に還流せずに燃焼させ、特性評価
試験を行った。
排気ガスは予混合気中に還流せずに燃焼させ、特性評価
試験を行った。
【００１８】図２、図３に実施例と比較例の燃焼特性試
験結果をそれぞれ示す。図において、横軸には空気過剰
率を、縦軸には予混合気速度を示し、ＨＣ／ＣＯ2特性
が１×１０-4以下となる領域を曲線で示した。燃焼中の
ＣＯ／ＣＯ2特性はＨＣ／ＣＯ2特性に比べ、広い領域で
良好であったので、試験結果の記載は省略した。
験結果をそれぞれ示す。図において、横軸には空気過剰
率を、縦軸には予混合気速度を示し、ＨＣ／ＣＯ2特性
が１×１０-4以下となる領域を曲線で示した。燃焼中の
ＣＯ／ＣＯ2特性はＨＣ／ＣＯ2特性に比べ、広い領域で
良好であったので、試験結果の記載は省略した。
【００１９】上記の実施例では燃焼量の小さな空気過剰
率の大きな領域で特に燃焼特性が良好となった。たとえ
ば、比較例では燃焼量５７０kcal/h、空気過剰率２の
時、触媒層の最高温度が４８０℃であるのに対し、実施
例では燃焼量３８０kcal/h、空気過剰率３の時、排気ガ
スを５０％予混合気に戻すことによって触媒層の最高温
度が約４８０℃に達した。したがって、本発明による燃
焼装置のＴＤＲ（燃焼装置における強燃焼時と弱燃焼時
との燃焼量の比率）は約７．５まで可能であった。また
比較例のＴＤＲは約５であった。以上の結果は触媒の初
期特性ではあるが、寿命試験後においても本発明装置は
比較例に比べ長期にわたって、ＴＤＲを大きく維持する
ことができた。
率の大きな領域で特に燃焼特性が良好となった。たとえ
ば、比較例では燃焼量５７０kcal/h、空気過剰率２の
時、触媒層の最高温度が４８０℃であるのに対し、実施
例では燃焼量３８０kcal/h、空気過剰率３の時、排気ガ
スを５０％予混合気に戻すことによって触媒層の最高温
度が約４８０℃に達した。したがって、本発明による燃
焼装置のＴＤＲ（燃焼装置における強燃焼時と弱燃焼時
との燃焼量の比率）は約７．５まで可能であった。また
比較例のＴＤＲは約５であった。以上の結果は触媒の初
期特性ではあるが、寿命試験後においても本発明装置は
比較例に比べ長期にわたって、ＴＤＲを大きく維持する
ことができた。
【００２０】
【発明の効果】以上の実施例の説明からも明らかなよう
に本発明によれば、微弱燃焼時に燃焼ガスを再度還流し
て燃焼させることにより、長時間安定した暖房・加熱効
率を維持し、ＴＤＲの大きな触媒燃焼装置を提供するこ
とができる。
に本発明によれば、微弱燃焼時に燃焼ガスを再度還流し
て燃焼させることにより、長時間安定した暖房・加熱効
率を維持し、ＴＤＲの大きな触媒燃焼装置を提供するこ
とができる。
【図１】本発明の触媒燃焼装置の構成を示す縦断面図
【図２】同触媒燃焼装置の燃焼特性（ＨＣ／ＣＯ2）を
示す図
示す図
【図３】従来の触媒燃焼装置の燃焼特性（ＨＣ／Ｃ
Ｏ2）を示す図
Ｏ2）を示す図
１ 燃料タンク ２ 燃料用ポンプ ３ 送風用ファン ４ 混合室 ５ 補助炎口 ６ 点火電極 ７ 触媒層 7a 連通孔 ８ 熱線透過体 ９ 還流ファン １０ 制御回路 １１ 排気口 １２ 還流路
Claims (3)
- 【請求項１】燃料と空気とを予混合し、下流に備えられ
た多数の連通孔を有する触媒層で触媒燃焼させた後、排
気ガスの一部を再度予混合気中に還流しながら燃焼させ
る触媒燃焼装置。 - 【請求項２】燃焼量が小さいときにだけ、排気ガスの一
部を再度予混合気中に還流しながら燃焼させる請求項１
記載の触媒燃焼装置。 - 【請求項３】触媒層の上流側表面に対向して熱線透過体
を配設することにより、触媒層からの輻射熱を前記熱線
透過体を通して前方に放射させる請求項１または２記載
の触媒燃焼装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3232779A JPH0571713A (ja) | 1991-09-12 | 1991-09-12 | 触媒燃焼装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3232779A JPH0571713A (ja) | 1991-09-12 | 1991-09-12 | 触媒燃焼装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0571713A true JPH0571713A (ja) | 1993-03-23 |
Family
ID=16944610
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3232779A Pending JPH0571713A (ja) | 1991-09-12 | 1991-09-12 | 触媒燃焼装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0571713A (ja) |
-
1991
- 1991-09-12 JP JP3232779A patent/JPH0571713A/ja active Pending
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