JPH0914617A

JPH0914617A - 触媒燃焼装置

Info

Publication number: JPH0914617A
Application number: JP7157598A
Authority: JP
Inventors: Miya Sasaki; 美弥佐々木; Yuka Yoda; 由佳依田; Kazuo Saito; 和夫齊藤
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1995-06-23
Filing date: 1995-06-23
Publication date: 1997-01-17
Anticipated expiration: 2019-01-19
Also published as: JP3487676B2

Abstract

(57)【要約】【目的】１段目の触媒に局部劣化が発生しても、２段
目の触媒が前記局部劣化に影響されるのを防ぐ。【構成】触媒２３と触媒２５との間に、最上流位置の
触媒を通過した燃焼ガスを撹拌する撹拌手段２９を設
け、局部劣化領域を通過した末燃焼ガスを撹拌手段によ
って下流側の触媒に撹拌誘導し、一部分に偏ることなく
ほぼ全領域にわたって燃焼反応を行なうようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、家庭用の暖房器具と
して最適な触媒燃焼装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】現在、家庭用の暖房器具の１つとして石
油燃焼器が知られている。石油燃焼器は、石油を火炎燃
焼させるものであり、この時、１４００℃以上の高温燃
焼となるため、空気中の窒素が分解され、窒素酸化物
（ＮＯＸ）が生成される。また、着火時と消化時の臭気
が定常燃焼時よりも強くなり不快感を伴なう所から、窒
素酸化物の発生を抑え、臭気の低減を図る触媒が用いら
れた構造となっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】窒素酸化物の発生を抑
え、臭気の低減を図る触媒は、一般的に２段の触媒で構
成されており、特に、１段目となる上流側の触媒は、電
極が接続され、運転時において、混合ガスが触媒と接す
ることで燃焼反応が行われる温度まで高められる。２段
目の触媒は、１段目の触媒からの副射熱により触媒燃焼
温度まで高められるため、１段目の触媒は２段目の触媒
に比べて負荷が大きく局部劣化を起こし易くなる。

【０００４】１段目の触媒に、局部劣化が発生すると、
劣化領域では末燃焼ガスのまま通過するため、末燃焼ガ
スが作用する２段目の触媒の領域は、ほかより強い燃焼
反応となる。この強い燃焼反応は、常時同じ所で起こる
ため、負荷が大きくなり、その負荷領域が局部劣化につ
ながる問題があった。

【０００５】そこで、この発明は、局部劣化が発生して
も、下流側に配置された触媒に悪影響を与えることのな
い触媒燃料装置を提供することを目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、この発明は、第１に燃料を気化する気化器と、気化
された燃料と空気とを混合する予混合室と、予混合室で
混合された混合ガスを誘導する燃焼筒と、燃焼筒によっ
て誘導される混合ガスと燃焼反応する複数の触媒とを備
え、前記触媒と触媒との間に、最上流位置の触媒を通過
した燃焼ガスを撹拌する撹拌手段を設ける。

【０００７】第２には、燃料を気化する気化器と、気化
された燃料と空気とを混合する予混合室と、予混合室で
混合された混合ガスを誘導する燃焼筒と、燃焼筒によっ
て誘導される混合ガスと燃焼反応する１段目と２段目の
触媒とを備え、前記燃焼筒を、一段目の触媒と２段目の
触媒との間に、予混合室からの混合ガスの一部を誘導し
送り込む２重筒とする。

【０００８】第３には、燃料を気化する気化器と、気化
された燃料と空気とを混合する予混合室と、予混合室で
混合された混合ガスを誘導する燃焼筒と、燃焼筒によっ
て誘導される混合ガスと燃焼反応する複数の触媒と、最
下流に位置する触媒を回転させる回転手段とを備える。

【０００９】第４には、燃料を気化する気化器と、気化
された燃料と空気とを混合する予混合室と、予混合室で
混合された混合ガスを誘導する燃焼筒と、燃焼筒によっ
て誘導される混合ガスと燃焼反応する１段目と２段目の
触媒と、予混合室からの混合ガスの一部を燃焼筒の外側
から１段目の触媒と２段目の触媒との間に旋回させて送
り込む旋回手段とを備える。

【００１０】撹拌手段としては、所定角度のガイド通路
を有するフィンとするもの、あるいは、切り起し片によ
り所定の角度へ誘導する切り起こし板とするもの、ある
いは、誘導通路の通過断面積を一部狭くした燃焼筒とす
るもの、あるいは、径の異なる貫通孔を備えた複数の制
御板とするものがある。

【００１１】また、旋回手段としては、燃焼筒の筒壁に
設けた断面斜めの傾斜孔とするもの、あるいは、燃焼筒
の筒壁を所定角度に切り起こした切り起こし片とするも
の、あるいは、１段目の触媒と２段目の触媒の間に斜め
に配置され貫通孔を有する制御板とするもの、あるい
は、１段目の触媒と２段目の触媒との間を横切ると共
に、予混合室からの混合ガスの一部をほぼ水平方向に吹
き出す多数の噴射口を有するパイプとがある。また、回
転手段としては、一定時間ごとに作動する駆動モータが
ある。

【００１２】

【作用】かかる触媒燃焼装置によれば、予混合室で混合
された混合ガスは、燃焼筒により誘導され、各触媒の通
過時に燃焼反応する。これにより、複数の触媒の燃焼反
応によって窒素酸化物の発生がなくなると共に、臭気は
小さく抑えられる。

【００１３】この運転時において、例えば、最上流に位
置する触媒の一部分に局部劣化が発生しても、その局部
劣化領域を通過した末燃焼ガスは、例えば撹拌手段によ
り撹拌される結果、次位の触媒に対し、同一箇所で燃焼
反応することはなく、ほぼ全領域にわたって燃焼反応す
るようになる。

【００１４】したがって、下流側に位置する触媒の一部
分にのみ燃焼負荷が働らくことがなくなり、局部劣化が
起こることはない。

【００１５】

【実施例】図１乃至図６の図面を参照しながらこの発明
の実施例を具体的に説明する。

【００１６】図１において１は触媒燃焼装置３の燃焼装
置本体を示しており、内部は仕切壁５により上下の部屋
７，９に仕切られている。下方の部屋７には石油タンク
１１と、気化器１３と、空気供給装置１５が、上方の部
屋９には燃焼装置１７がそれぞれ配置されている。

【００１７】石油タンク１１は、カットリッジタンク
（図示していない）により石油供給が可能となってい
る。

【００１８】気化器１３は、燃料ポンプ１７によって送
り込まれる燃料を気化するよう機能する。

【００１９】空気供給装置１５は、空気供給用ファン
（図示していない）によって気化器１３で気化された燃
料と一緒に後述する予混合室１９へ送り込むよう機能す
る。

【００２０】燃焼装置１３は、燃焼筒２１内に上流側、
図面下側から前記した予混合室１９と、１段目の触媒２
３と２段目の触媒２５がそれぞれ配置された構造となっ
ている。なお、触媒２３，２５は２段に特定されず３段
であってもよい。

【００２１】予混合室１９は、気化器１３で気化された
燃料と空気とが混合され燃焼可能な混合ガスとするよう
機能する。

【００２２】１段目の触媒２３は、熱膨張率が小さく、
加工自在で耐食性のあるフェライト系ステンレスで構成
され、燃焼反応可能な自己発熱温度で高められる電極２
７が取付けられた誘導性触媒となっている。

【００２３】２段目の触媒２５は、コージエライトに代
表されるセラミックス担体に触媒を担次させた多孔性触
媒となっている。

【００２４】１段目の触媒２３と２段目の触媒２５との
間には、撹拌手段２９となるフィン３１が配置されてい
る。

【００２５】フィン３１は、所定角度傾斜し、方向が異
なる多数のガイド通路３３を有し、一段目の触媒２７を
通過した燃焼ガスを、ガイド通路３３によって乱流状態
として撹拌し、二段目の触媒２５に対して撹拌誘導する
よう機能する。

【００２６】なお、図１において、３５は覗き窓、３７
は対流ファンをそれぞれ示しており、対流ファン３７が
回転することで、燃焼装置本体１の前面に設けられた吹
出口３９から温風が吹き出されるようになる。

【００２７】このように構成された触媒燃焼装置３によ
れば、気化器１３によって気化された燃料は、空気供給
装置１５によって空気と一緒に予混合室１９内へ送ら
れ、燃焼可能な混合ガスとなる。混合ガスは１段目の触
媒２３及び２段目の触媒２５の通過時に燃焼反応する。
これにより、複数の触媒２３，２５の燃焼反応により窒
素酸化物の発生がなくなると共に、臭気は小さく抑えら
れる。

【００２８】一方、運転時において、例えば、１段目の
触媒２３の一部分に、局部劣化が発生しても、その局部
劣化領域を通過した末燃焼ガスは、フィン３１のガイド
通路３３の通過時に各方向へ誘導されるため、乱流によ
る撹拌された状態で２段目の触媒２５へ送られる。この
結果、末燃焼ガスは一部分に特定されることなく全領域
にわたって燃焼反応するようになるため、２段目の触媒
２５の一部分にみの燃焼負荷が働らくことがなくなり、
局部劣化が起こることはない。

【００２９】この場合、撹拌手段２９はフィン３１に特
定されない。例えば、図３（ａ）（ｂ）に示す如く、所
定の角度へ誘導し、乱流を発生させる多数の切り起こし
片４１を有する切り起こし板４３を１段目の触媒２３と
２段目の触媒２５との間に配置し、多数の切り起こし片
４１により、２段目の触媒２５に対して撹拌誘導する撹
拌手段２９としてもよい。

【００３０】あるいは、図４に示す如く、燃焼筒２１の
誘導通路の一部通過断面積を狭くし、通過断面積の狭い
通路４５によって、通路中央部位と外周部とで異なる流
速により乱流を発生させ、２段目の触媒２５に対して撹
拌誘導する撹拌手段としてもよい。

【００３１】あるいは、図５に示す如く径の異なる貫通
孔４７を有する制御板４９を、１段目の触媒２３と２段
目の触媒２５との間に、複数配置し、複数の制御板４９
により乱流を発生させて２段目の触媒２５に対して撹拌
誘導する撹拌手段２９としてもよい。なお、図４に示す
実施例にあっては、燃焼筒２１の胴部を細くすること
で、一部通過断面積を狭くする手段とすることも可能で
ある。

【００３２】図６は、撹拌手段２９の別の実施例を示し
たものである。この実施例は、燃焼筒２１の外側に外筒
５１を設けて２重構造とし、燃焼筒２１と外筒５１との
間を、二次通路５３に形成し、二次通路５３の上方は、
１段目の触媒２３と２段目の触媒２５の間と、多数の開
口５５を介して連通している。また、二次通路５３の下
方は、予混合室１９が配置された部屋と連通口５７を介
して連通し、予混合室１９で混合された混合ガスの一部
が二次通路５３を介して１段目の触媒２３と２段目の触
媒２５の間に送り込まれる構造となっている。

【００３３】したがって、この実施例によれば、１段目
の触媒２３に局部劣化が発生し、その局部劣化領域を通
過した末燃焼ガスは、二次通路５３を介して送り込まれ
る混合ガスの影響で乱流が発生し、撹拌された状態で２
段目の触媒２５に撹拌誘導される。このため、２段目の
触媒２５では全領域にわたって燃焼反応するため、触媒
２５の一部分にのみ燃焼負荷が働らくことがなくなり、
局部劣化は起きない。

【００３４】特に、二次通路５３を用いる実施例にあっ
ては、混合ガスの一部分を１段目の触媒２３と２段目の
触媒２５の間に送り込む際に、旋回手段５９により旋回
流が発生するよう送り込むようにした方がより撹拌効果
が得られる。

【００３５】旋回手段５９としては、図７に示す如く、
燃焼筒２１の筒壁に、矢印の如く旋回流を発生させる断
面斜めの傾斜孔６１を設ける。あるいは、図８に示す如
く矢印の如く旋回流を発生させる切り起こし片６３を燃
焼筒２１の筒壁に多数設ける。あるいは、図９に示す如
く、二次通路５３と連通し、矢印の如く旋回流を噴射す
るノズル６５を燃焼筒２１の筒壁に沿って複数設ける。
あるいは、図１０に示す如く、二次通路５３と連通し合
う十字状のパイプ６７を１段目の触媒２３と２段目の触
媒２５の間に配置し、そのパイプ６７に、水平方向へ噴
射し矢印の如く旋回流を発生させる噴射口６９を多数設
ける。あるいは、変形例として、図１１に示す如く、貫
通孔７１を有する制御板７３を、１段目の触媒２３と２
段目の触媒２５との間に斜めに配置し、二次通路５３か
らの混合ガスにより旋回流を発生させる構造のものがあ
る。

【００３６】図１２は、２段目の触媒２５を、回転手段
７５によって回転させることで、局部劣化領域を通過し
た末燃焼ガスが、一部分にのみ作用しないようにした実
施例を示したものである。

【００３７】この実施例にあっては、２段目の触媒２５
を燃焼筒２１に対して回転自在に支持する一方、断熱材
で仕切られた仕切り壁７５に載置セットされた駆動モー
タ７７から減速機構７９を介して延長されたモータ軸８
１の先端を、２段目の触媒２５に結合する。この場合、
モータ軸８１は耐熱性を有する材質で形成されることが
望ましい。駆動モータ７７は、図外の制御部からの信号
によって一定時間ごとにオンとなることで、２段目の触
媒２５を所定量回転させる構造になっている。

【００３８】なお、他の構成要素は、図１と同一のため
同一符号を符して詳細な説明を省略する。したがって、
この実施例によれば、駆動モータ２７によって２段目の
触媒２５を一定時間ごとに回転させることが可能となる
ため、例えば、１段目の触媒２３に局部劣化が発生し、
その局部劣化領域を通過した末燃焼ガスに対して２段目
の触媒２５を一箇所だけでなく、全領域にわたって燃焼
反応させることが可能となるので、２段目の触媒２５の
局部劣化の発生を抑えられる。

【００３９】

【発明の効果】以上、説明したように、この発明の触媒
燃焼装置によれば、最上流に位置する触媒に局部劣化が
発生しても、撹拌手段又は旋回手段又は回転手段により
下流側の触媒に対してほぼ全領域にわたって燃焼反応さ
せることがでる。したがって、一部分のみ大きな負荷が
働らくことがなくなり、下流側触媒の局部劣化を防ぐこ
とができるようになり、長期間に亘り安定した燃焼状態
が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明を実施した触媒燃焼装置の概要切断
図。

【図２】図１のＡ−Ａ線断面図。

【図３】１段目の触媒と２段目の触媒との間に、切り起
こし板を配置した説明図。

【図４】１段目の触媒と２段目の触媒との間の通路断面
積の一部を狭くした説明図。

【図５】１段目の触媒と２段目の触媒との間に、複数の
制御板を設けた説明図。

【図６】燃焼筒を２重構造として二次通路を形成し、混
合ガスの一部を二次通路を介して１段目と２段目の触媒
の間に送り込むようにした説明図。

【図７】燃焼筒の筒壁に旋回流を発生させる断面斜めの
傾斜孔を設けた説明図。

【図８】燃焼筒の筒壁に旋回流を発生させる切り起こし
片を設けた説明図。

【図９】燃焼筒の内壁に旋回流を発生させる噴射用のノ
ズルを設けた説明図。

【図１０】１段目と２段目の触媒の間に、旋回流を発生
させる十字状のパイプを設けた説明図。

【図１１】１段目と２段目の触媒の間に、旋回流を発生
させる制御板を斜めに配置した説明図。

【図１２】２段目の触媒を駆動モータで回転させるよう
にした図１と同様の概要切断面図。

【符号の説明】

１３気化器１９予混合室２１燃焼筒２３，２５触媒２９撹拌手段

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】燃料を気化する気化器と、気化された燃
料と空気とを混合する予混合室と、予混合室で混合され
た混合ガスを誘導する燃焼筒と、燃焼筒によって誘導さ
れる混合ガスと燃焼反応する複数の触媒とを備え、前記
触媒と触媒との間に、最上流位置の触媒を通過した燃焼
ガスを撹拌する撹拌手段を設けたことを特徴とする触媒
燃焼装置。
【請求項２】燃料を気化する気化器と、気化された燃
料と空気とを混合する予混合室と、予混合室で混合され
た混合ガスを誘導する燃焼筒と、燃焼筒によって誘導さ
れる混合ガスと燃焼反応する１段目と２段目の触媒とを
備え、前記燃焼筒を、一段目の触媒と２段目の触媒との
間に、予混合室からの混合ガスの一部を誘導し送り込む
２重筒としたことを特徴とする触媒燃焼装置。
【請求項３】燃料を気化する気化器と、気化された燃
料と空気とを混合する予混合室と、予混合室で混合され
た混合ガスを誘導する燃焼筒と、燃焼筒によって誘導さ
れる混合ガスと燃焼反応する複数の触媒と、最下流に位
置する触媒を回転させる回転手段とを備えていることを
特徴とする触媒燃焼装置。
【請求項４】撹拌手段は、所定角度傾斜した多数のガ
イド通路を有するフィンであることを特徴とする請求項
１記載の触媒燃焼装置。
【請求項５】撹拌手段は、切り起し片により所定の角
度へ誘導する切り起こし板であることを特徴とする請求
項１記載の触媒燃焼装置。
【請求項６】撹拌手段は、誘導通路の通過断面積を一
部狭くした燃焼筒であることを特徴とする請求項１記載
の触媒燃焼装置。
【請求項７】撹拌手段は、径の異なる貫通孔を有する
複数の制御板であることを特徴とする請求項１記載の触
媒燃焼装置。
【請求項８】燃料を気化する気化器と、気化された燃
料と空気を混合する予混合室と、予混合室で混合された
混合ガスを誘導する燃焼筒と、燃焼筒によって誘導され
る混合ガスと燃焼反応する１段目と２段目の触媒と、予
混合室からの混合ガスの一部を燃焼筒の外側から１段目
の触媒と２段目の触媒との間に旋回させて送り込む旋回
手段とを備えていることを特徴とする触媒燃焼装置。
【請求項９】旋回手段は、燃焼筒の筒壁に設けた断面
斜めの傾斜孔であることを特徴とする請求項８記載の触
媒燃焼装置。
【請求項１０】旋回手段は、燃焼筒の筒壁を所定角度
に切り起こした切り起こし片であることを特徴とする触
媒燃焼装置。
【請求項１１】旋回手段は、１段目の触媒と２段目の
触媒の間に斜めに配置され貫通孔を有する制御板である
ことを特徴とする請求項８記載の触媒燃焼装置。
【請求項１２】旋回手段は、１段目の触媒と２段目の
触媒との間を横切ると共に、予混合室からの混合ガスの
一部をほぼ水平方向に吹き出す多数の噴射口を有するパ
イプであることを特徴とする請求項８記載の触媒燃焼装
置。
【請求項１３】回転手段は、一定時間ごとに作動する
駆動モータであることを特徴とする請求項３記載の触媒
燃焼装置。