JPH11118116A - 触媒燃焼加熱装置 - Google Patents
触媒燃焼加熱装置Info
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- JPH11118116A JPH11118116A JP9306556A JP30655697A JPH11118116A JP H11118116 A JPH11118116 A JP H11118116A JP 9306556 A JP9306556 A JP 9306556A JP 30655697 A JP30655697 A JP 30655697A JP H11118116 A JPH11118116 A JP H11118116A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 簡単な構成で、フィンやチューブの局部加熱
や未燃ガスの排出等を防止しながら、早期に装置全体を
活性化することができる、安全で、始動時間の短い触媒
燃焼加熱装置を得る。 【解決手段】 熱交換器１の燃料ガス流路１１中には、
内部を被加熱流体が流れ外表面に触媒担持フィン５１を
接合した多数のチューブ５を配設してあり、燃料ガスの
酸化反応により被加熱流体を加熱するようになしてあ
る。制御装置６は、被加熱流体流路５５の出口近傍に設
置した温度検出装置８で検出される被加熱流体温度が、
所定温度、例えば沸点を越えるまでは被加熱流体の流量
を少量としてチューブ５内への熱伝達を抑制し、フィン
５１を早期に触媒活性温度に昇温する。沸点を越えたら
被加熱流体の流量を規定量まで増大し、被加熱流体への
熱伝達を促進して、フィン５１やチューブ５が必要以上
に高温となることを防止しつつ、短い始動時間で所望の
高温ガスを得る。
や未燃ガスの排出等を防止しながら、早期に装置全体を
活性化することができる、安全で、始動時間の短い触媒
燃焼加熱装置を得る。 【解決手段】 熱交換器１の燃料ガス流路１１中には、
内部を被加熱流体が流れ外表面に触媒担持フィン５１を
接合した多数のチューブ５を配設してあり、燃料ガスの
酸化反応により被加熱流体を加熱するようになしてあ
る。制御装置６は、被加熱流体流路５５の出口近傍に設
置した温度検出装置８で検出される被加熱流体温度が、
所定温度、例えば沸点を越えるまでは被加熱流体の流量
を少量としてチューブ５内への熱伝達を抑制し、フィン
５１を早期に触媒活性温度に昇温する。沸点を越えたら
被加熱流体の流量を規定量まで増大し、被加熱流体への
熱伝達を促進して、フィン５１やチューブ５が必要以上
に高温となることを防止しつつ、短い始動時間で所望の
高温ガスを得る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、燃料ガスを触媒に
よって酸化反応させ、その酸化反応熱によって被加熱流
体を加熱する触媒付熱交換器を備えた触媒燃焼加熱装置
に関し、特に装置を始動する際の始動時間の短い触媒燃
焼加熱装置に関する。
よって酸化反応させ、その酸化反応熱によって被加熱流
体を加熱する触媒付熱交換器を備えた触媒燃焼加熱装置
に関し、特に装置を始動する際の始動時間の短い触媒燃
焼加熱装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】可燃ガス（燃料ガス）を触媒を用いて酸
化反応させ、発生する熱を利用して、被加熱流体を加熱
するいわゆる触媒燃焼加熱装置は既に知られており、家
庭用や自動車用など、各種の用途への使用が考えられて
いる（例えば、特開平５−２２３２０１号公報等）。触
媒燃焼加熱装置は、可燃ガスの流路内に、液体または気
体の被加熱流体が流れるチューブを配設し、その外周に
多数の触媒担持フィンを一体的に接合してなる触媒付熱
交換器を備えており、上記多数のフィンには、例えば白
金やパラジウムのような酸化触媒が担持してある。この
触媒担持フィンを活性温度以上に加熱し、可燃ガスを接
触させると、フィン表面において酸化反応が起こる。そ
の際に発生する酸化反応熱がフィンからチューブ内に伝
えられて、チューブ内を流通する被加熱流体を加熱する
ようになっている。
化反応させ、発生する熱を利用して、被加熱流体を加熱
するいわゆる触媒燃焼加熱装置は既に知られており、家
庭用や自動車用など、各種の用途への使用が考えられて
いる（例えば、特開平５−２２３２０１号公報等）。触
媒燃焼加熱装置は、可燃ガスの流路内に、液体または気
体の被加熱流体が流れるチューブを配設し、その外周に
多数の触媒担持フィンを一体的に接合してなる触媒付熱
交換器を備えており、上記多数のフィンには、例えば白
金やパラジウムのような酸化触媒が担持してある。この
触媒担持フィンを活性温度以上に加熱し、可燃ガスを接
触させると、フィン表面において酸化反応が起こる。そ
の際に発生する酸化反応熱がフィンからチューブ内に伝
えられて、チューブ内を流通する被加熱流体を加熱する
ようになっている。
【０００３】可燃ガスは、これを酸化させるための支燃
ガス（通常、空気）と混合した後、燃料ガスとして触媒
付熱交換器内に供給される。触媒による酸化反応は、非
常に広い可燃ガス濃度範囲で起こるため、上流側で反応
しなかった未燃ガスを下流側の触媒によって燃焼させる
ことが可能で、熱交換器全体で燃焼を行うことができ
る。このため、それまで一般的であったバーナー式の加
熱装置に比較して、小型で処理能力の高い加熱装置が得
られる。
ガス（通常、空気）と混合した後、燃料ガスとして触媒
付熱交換器内に供給される。触媒による酸化反応は、非
常に広い可燃ガス濃度範囲で起こるため、上流側で反応
しなかった未燃ガスを下流側の触媒によって燃焼させる
ことが可能で、熱交換器全体で燃焼を行うことができ
る。このため、それまで一般的であったバーナー式の加
熱装置に比較して、小型で処理能力の高い加熱装置が得
られる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、触媒燃焼加
熱装置の始動時においては、フィンの温度を速やかに上
昇させてシステム全体の触媒を早期に活性状態とするこ
とが望まれる。このため、通常は、予め作成したマップ
を基にフィン温度や、被加熱流体の温度、燃焼排気ガス
温度等、多数の温度を検出する手段を設け、これら温度
をモニタしながら、徐々に被加熱流体の流量を規定量ま
で増加させている。例えば、常温の水を３００℃の蒸気
に加熱する場合、可燃ガス流路の上流側のフィン温度が
活性温度に達するまでは被加熱流体の流量を０とし、そ
の後、このフィン温度が活性温度を下回らないように、
同時に、他の触媒が順に活性化し、かつ活性温度を保持
するように留意して被加熱流体の流量を制御する。
熱装置の始動時においては、フィンの温度を速やかに上
昇させてシステム全体の触媒を早期に活性状態とするこ
とが望まれる。このため、通常は、予め作成したマップ
を基にフィン温度や、被加熱流体の温度、燃焼排気ガス
温度等、多数の温度を検出する手段を設け、これら温度
をモニタしながら、徐々に被加熱流体の流量を規定量ま
で増加させている。例えば、常温の水を３００℃の蒸気
に加熱する場合、可燃ガス流路の上流側のフィン温度が
活性温度に達するまでは被加熱流体の流量を０とし、そ
の後、このフィン温度が活性温度を下回らないように、
同時に、他の触媒が順に活性化し、かつ活性温度を保持
するように留意して被加熱流体の流量を制御する。
【０００５】しかしながら、従来の触媒燃焼加熱装置で
は、フィン温度や、被加熱流体の温度を可燃ガス流路内
の複数箇所で検出する必要があるなど、多数の温度をモ
ニタしなければならず、制御が複雑である。また、被加
熱流体や支燃ガスの初期温度などの変化によって期待通
りの始動をしない可能性があった。さらに、被加熱流体
の流量制御が適正に行われない場合、例えば、流量が少
なすぎると、フィン表面で発生した熱の行き場がなくな
り、局部的にフィンやチューブが加熱して触媒の劣化を
引き起こすおそれがあった。逆に、流量が多すぎると、
フィン温度が上昇しにくく、触媒反応が起こらないため
に、未燃ガスが排出されて排気エミッションが悪化す
る。また、始動時間が必要以上に長くなるといった不具
合があった。
は、フィン温度や、被加熱流体の温度を可燃ガス流路内
の複数箇所で検出する必要があるなど、多数の温度をモ
ニタしなければならず、制御が複雑である。また、被加
熱流体や支燃ガスの初期温度などの変化によって期待通
りの始動をしない可能性があった。さらに、被加熱流体
の流量制御が適正に行われない場合、例えば、流量が少
なすぎると、フィン表面で発生した熱の行き場がなくな
り、局部的にフィンやチューブが加熱して触媒の劣化を
引き起こすおそれがあった。逆に、流量が多すぎると、
フィン温度が上昇しにくく、触媒反応が起こらないため
に、未燃ガスが排出されて排気エミッションが悪化す
る。また、始動時間が必要以上に長くなるといった不具
合があった。
【０００６】しかして、本発明は、簡単な構成で、フィ
ンやチューブの局部加熱や未燃ガスの排出等を防止しな
がら、早期に装置全体を活性化することができる、安全
で、始動時間の短い触媒燃焼加熱装置を得ることを目的
とする。
ンやチューブの局部加熱や未燃ガスの排出等を防止しな
がら、早期に装置全体を活性化することができる、安全
で、始動時間の短い触媒燃焼加熱装置を得ることを目的
とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明請求項１の触媒燃焼加熱装置は、燃料ガス流
路中に、内部を被加熱流体流路とするチューブを配設
し、上記チューブの外表面に燃料ガスと接触して酸化反
応を生起する酸化触媒を担持したフィンを接合して、燃
料ガスの酸化反応熱により被加熱流体を加熱する触媒付
熱交換器を備えている。そして、上記被加熱流体流路の
出口近傍における被加熱流体温度を検出する手段と、こ
の温度検出手段によって検出される被加熱流体温度に基
づいて、装置始動時の上記被加熱流体の流量制御を行う
流量制御手段とを設け、該流量制御手段により、被加熱
流体温度が所定温度を越えるまでは上記被加熱流体の流
量を少量とし、所定温度を越えたら上記被加熱流体の流
量を増大するようになしたことを特徴とするものであ
る。
に、本発明請求項１の触媒燃焼加熱装置は、燃料ガス流
路中に、内部を被加熱流体流路とするチューブを配設
し、上記チューブの外表面に燃料ガスと接触して酸化反
応を生起する酸化触媒を担持したフィンを接合して、燃
料ガスの酸化反応熱により被加熱流体を加熱する触媒付
熱交換器を備えている。そして、上記被加熱流体流路の
出口近傍における被加熱流体温度を検出する手段と、こ
の温度検出手段によって検出される被加熱流体温度に基
づいて、装置始動時の上記被加熱流体の流量制御を行う
流量制御手段とを設け、該流量制御手段により、被加熱
流体温度が所定温度を越えるまでは上記被加熱流体の流
量を少量とし、所定温度を越えたら上記被加熱流体の流
量を増大するようになしたことを特徴とするものであ
る。
【０００８】被加熱流体を加熱する場合、液体を加熱し
て沸点まで上昇するために要する熱量は、液体を気体に
変換するための潜熱に比べて小さい。また、被加熱流体
の状態によってチューブ内への熱伝達の仕方が変化し、
例えば、液体の被加熱流体は、気液混合状態である沸騰
状態の被加熱流体に比べて熱伝達率が低い。そこで、被
加熱流体が最も高温となる流路出口近傍における被加熱
流体温度を検出して被加熱流体の状態を知り、これを基
準として被加熱流体の流量を制御することで、始動時制
御を良好に行うことができる。つまり、加熱初期におい
ては、上記被加熱流体の流量を少量として被加熱流体へ
の熱伝達を抑制し、フィンやチューブを早期に活性温度
まで昇温する。被加熱流体温度が所定温度、例えば、沸
点を越えたら、被加熱流体の流量を増大して流速を増
し、被加熱流体への熱伝達を促進することで、フィンや
チューブの温度が必要以上に高くならないようにする。
このようにして、発生する熱を効果的に利用し、早期に
装置全体を活性化することができる。よって、短い始動
時間で所望の高温ガスを得ることができ、構成が簡単
で、多数の温度をモニタする必要がない上、安全面でも
優れている。
て沸点まで上昇するために要する熱量は、液体を気体に
変換するための潜熱に比べて小さい。また、被加熱流体
の状態によってチューブ内への熱伝達の仕方が変化し、
例えば、液体の被加熱流体は、気液混合状態である沸騰
状態の被加熱流体に比べて熱伝達率が低い。そこで、被
加熱流体が最も高温となる流路出口近傍における被加熱
流体温度を検出して被加熱流体の状態を知り、これを基
準として被加熱流体の流量を制御することで、始動時制
御を良好に行うことができる。つまり、加熱初期におい
ては、上記被加熱流体の流量を少量として被加熱流体へ
の熱伝達を抑制し、フィンやチューブを早期に活性温度
まで昇温する。被加熱流体温度が所定温度、例えば、沸
点を越えたら、被加熱流体の流量を増大して流速を増
し、被加熱流体への熱伝達を促進することで、フィンや
チューブの温度が必要以上に高くならないようにする。
このようにして、発生する熱を効果的に利用し、早期に
装置全体を活性化することができる。よって、短い始動
時間で所望の高温ガスを得ることができ、構成が簡単
で、多数の温度をモニタする必要がない上、安全面でも
優れている。
【０００９】請求項２の構成において、上記流量制御手
段は、装置始動時の上記被加熱流体の流量を上記被加熱
流体の流れが層流となるような少量とし、この流量を上
記被加熱流体の代表的な沸点を越えるまで維持するとと
もに、上記被加熱流体温度がその代表的な沸点を越えた
ら、上記被加熱流体の流量を規定量まで増大する制御を
行う。
段は、装置始動時の上記被加熱流体の流量を上記被加熱
流体の流れが層流となるような少量とし、この流量を上
記被加熱流体の代表的な沸点を越えるまで維持するとと
もに、上記被加熱流体温度がその代表的な沸点を越えた
ら、上記被加熱流体の流量を規定量まで増大する制御を
行う。
【００１０】具体的には、被加熱流体温度の沸点を基準
として被加熱流体の流量を制御し、装置の始動時には、
上記被加熱流体の流量を少量として流速を十分小さくす
る。特に、上記被加熱流体の流れが層流となるようにす
ると、熱抵抗が増大してチューブ内へ熱が伝わりにくく
なる。このため、フィンやチューブの温度が上昇し、早
期に活性化する。一方、被加熱流体は少量であるため比
較的速く沸騰する。沸騰状態では熱抵抗が急激に減少
し、熱が伝わりやすくなるので、流量を少量としたまま
で、被加熱流体のガス化を促進する。被加熱流体が全て
気体となると、熱伝達率が再び低くなるので、被加熱流
体温度が沸点を越えたら、被加熱流体の流量を一気に増
大する。すると、流速が増して被加熱流体への熱伝達が
促進され、フィンやチューブの異常昇温を防止しなが
ら、短時間で良好な始動時制御を行うことができる。
として被加熱流体の流量を制御し、装置の始動時には、
上記被加熱流体の流量を少量として流速を十分小さくす
る。特に、上記被加熱流体の流れが層流となるようにす
ると、熱抵抗が増大してチューブ内へ熱が伝わりにくく
なる。このため、フィンやチューブの温度が上昇し、早
期に活性化する。一方、被加熱流体は少量であるため比
較的速く沸騰する。沸騰状態では熱抵抗が急激に減少
し、熱が伝わりやすくなるので、流量を少量としたまま
で、被加熱流体のガス化を促進する。被加熱流体が全て
気体となると、熱伝達率が再び低くなるので、被加熱流
体温度が沸点を越えたら、被加熱流体の流量を一気に増
大する。すると、流速が増して被加熱流体への熱伝達が
促進され、フィンやチューブの異常昇温を防止しなが
ら、短時間で良好な始動時制御を行うことができる。
【００１１】請求項３の構成では、上記流量制御手段に
より、上記被加熱流体の温度に基づいて、上記燃料ガス
中に混合して供給される支燃ガスの流量を制御する。上
記被加熱流体の流量制御に加えて、支燃ガスの流量制御
を行うことで、発生する熱をより効果的に利用すること
ができる。
より、上記被加熱流体の温度に基づいて、上記燃料ガス
中に混合して供給される支燃ガスの流量を制御する。上
記被加熱流体の流量制御に加えて、支燃ガスの流量制御
を行うことで、発生する熱をより効果的に利用すること
ができる。
【００１２】請求項４の構成では、上記触媒付熱交換器
内における上記燃料ガスの流れの方向と上記被加熱流体
の流れの方向とが対向している。この時、上記流量制御
手段は、上記被加熱流体温度がその代表的な沸点に達し
たら、上記支燃ガスの流量を規定量以上に増大する制御
を行う。請求項５の構成では、上記制御手段は、上記被
加熱流体温度が目標温度付近で安定したら、上記支燃ガ
スの流量を規定量まで減少する制御を行う。
内における上記燃料ガスの流れの方向と上記被加熱流体
の流れの方向とが対向している。この時、上記流量制御
手段は、上記被加熱流体温度がその代表的な沸点に達し
たら、上記支燃ガスの流量を規定量以上に増大する制御
を行う。請求項５の構成では、上記制御手段は、上記被
加熱流体温度が目標温度付近で安定したら、上記支燃ガ
スの流量を規定量まで減少する制御を行う。
【００１３】燃料ガスと被加熱流体の流れの方向が対向
している場合、可燃ガス濃度の高い燃料ガスが供給され
る、被加熱流体出口付近の被加熱流体が沸騰するまで
は、支燃ガスの流量を必要以上に大きくせず、フィン表
面と接する可燃ガスの流速を遅くする。これにより、発
生した熱が可燃ガスに伝達されにくくなり、触媒が早期
に活性温度まで昇温する。一方、支燃ガスの流量を増大
させると、酸化反応によって発生した熱が伝達されやす
くなり、流速の高まった燃料ガスおよび燃焼排気ガスを
媒体として下流側に運ばれる。そこで、上記被加熱流体
が熱抵抗の低くなる沸点に達したら、支燃ガスの流量を
増大して下流側のフィンやチューブが高温のガスにさら
されるようにすることで、装置全体を早期に触媒活性温
度以上に昇温する。上記被加熱流体の温度が所定の温度
付近で安定したら、上記支燃ガスの流量を規定量まで減
少し、燃焼排気ガスとして放出される熱量を小さくする
ことで、熱交換効率を良好に保持できる。
している場合、可燃ガス濃度の高い燃料ガスが供給され
る、被加熱流体出口付近の被加熱流体が沸騰するまで
は、支燃ガスの流量を必要以上に大きくせず、フィン表
面と接する可燃ガスの流速を遅くする。これにより、発
生した熱が可燃ガスに伝達されにくくなり、触媒が早期
に活性温度まで昇温する。一方、支燃ガスの流量を増大
させると、酸化反応によって発生した熱が伝達されやす
くなり、流速の高まった燃料ガスおよび燃焼排気ガスを
媒体として下流側に運ばれる。そこで、上記被加熱流体
が熱抵抗の低くなる沸点に達したら、支燃ガスの流量を
増大して下流側のフィンやチューブが高温のガスにさら
されるようにすることで、装置全体を早期に触媒活性温
度以上に昇温する。上記被加熱流体の温度が所定の温度
付近で安定したら、上記支燃ガスの流量を規定量まで減
少し、燃焼排気ガスとして放出される熱量を小さくする
ことで、熱交換効率を良好に保持できる。
【００１４】請求項６の構成では、上記触媒付熱交換器
内における上記燃料ガスの流れの方向と上記被加熱流体
の流れの方向を同じ向きとする。また、上記流量制御手
段は、装置の始動時より上記被加熱流体温度がその代表
的な沸点を越えるまでは、上記支燃ガスの流量を規定量
より多くし、上記被加熱流体温度がその代表的な沸点を
越えたら、上記支燃ガスの流量を規定量まで減少する制
御を行う。
内における上記燃料ガスの流れの方向と上記被加熱流体
の流れの方向を同じ向きとする。また、上記流量制御手
段は、装置の始動時より上記被加熱流体温度がその代表
的な沸点を越えるまでは、上記支燃ガスの流量を規定量
より多くし、上記被加熱流体温度がその代表的な沸点を
越えたら、上記支燃ガスの流量を規定量まで減少する制
御を行う。
【００１５】燃料ガスと被加熱流体の流れが同じ方向で
ある場合、排気エミッションを悪化させないために、最
も被加熱流体温度の高い燃料ガス流路下流側の触媒を早
期に活性化するのがよい。そこで、装置の始動時より被
加熱流体出口付近の被加熱流体が沸騰するまでは、支燃
ガスの流量を規定量より多くして流速を高くすること
で、フィン表面で発生した熱が可燃ガスに伝達されやす
くなるようにする。これにより、下流側のフィンやチュ
ーブが高温のガスにさらされて、早期に触媒活性温度ま
で昇温する。上記被加熱流体が沸点を越えたら、支燃ガ
スの流量を低減して排気ガスとして放出される熱量を抑
制し、熱交換効率を向上させる。
ある場合、排気エミッションを悪化させないために、最
も被加熱流体温度の高い燃料ガス流路下流側の触媒を早
期に活性化するのがよい。そこで、装置の始動時より被
加熱流体出口付近の被加熱流体が沸騰するまでは、支燃
ガスの流量を規定量より多くして流速を高くすること
で、フィン表面で発生した熱が可燃ガスに伝達されやす
くなるようにする。これにより、下流側のフィンやチュ
ーブが高温のガスにさらされて、早期に触媒活性温度ま
で昇温する。上記被加熱流体が沸点を越えたら、支燃ガ
スの流量を低減して排気ガスとして放出される熱量を抑
制し、熱交換効率を向上させる。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、図面により本発明の触媒燃
焼加熱装置の一実施の形態を説明する。図１において、
触媒付熱交換器１は、両端開口の筒状容器内を燃料ガス
の流路１１となしており、左端部の燃料ガス供給口１２
より右端部の排気ガス口１３へ向けて（図に矢印で示す
方向）、燃料ガスが流れるようになしてある。上記燃料
ガス供給口１２には、燃料ガス供給部２を構成する左端
閉鎖の筒状体が連結してあり、燃料ガス供給部２は下部
壁に、燃料供給装置３に連通する燃料供給路３１と、支
燃ガス供給装置４に連通する支燃ガス供給路４１が接続
されている。しかして、燃料供給装置３から燃料となる
可燃ガスが、支燃ガス供給装置４から支燃ガスが供給さ
れて、上記燃料ガス供給部２内で混合され、燃料ガスと
して、上記燃料ガス供給口１２より燃料ガス流路１１内
に供給される。
焼加熱装置の一実施の形態を説明する。図１において、
触媒付熱交換器１は、両端開口の筒状容器内を燃料ガス
の流路１１となしており、左端部の燃料ガス供給口１２
より右端部の排気ガス口１３へ向けて（図に矢印で示す
方向）、燃料ガスが流れるようになしてある。上記燃料
ガス供給口１２には、燃料ガス供給部２を構成する左端
閉鎖の筒状体が連結してあり、燃料ガス供給部２は下部
壁に、燃料供給装置３に連通する燃料供給路３１と、支
燃ガス供給装置４に連通する支燃ガス供給路４１が接続
されている。しかして、燃料供給装置３から燃料となる
可燃ガスが、支燃ガス供給装置４から支燃ガスが供給さ
れて、上記燃料ガス供給部２内で混合され、燃料ガスと
して、上記燃料ガス供給口１２より燃料ガス流路１１内
に供給される。
【００１７】ここで、燃料としては、例えば、水素、メ
タノール等の可燃ガスが、支燃ガスとしては、通常、空
気が用いられ、これら可燃ガスおよび支燃ガスの流量
は、制御手段たる制御装置６にて制御される。燃料ガス
中の支燃ガスの供給量は、可燃ガスをすべて酸化させる
のに必要な理論空気量に対し、１〜５倍程度の範囲とさ
れ、通常の燃焼時には、発生する熱を効率よく回収する
ため、触媒の耐熱温度を越えない範囲でできるだけ少量
となるようにするのがよい。ただし、始動時には、後述
するように、伝熱媒体として用いるため、必要に応じ流
量を増大させる。
タノール等の可燃ガスが、支燃ガスとしては、通常、空
気が用いられ、これら可燃ガスおよび支燃ガスの流量
は、制御手段たる制御装置６にて制御される。燃料ガス
中の支燃ガスの供給量は、可燃ガスをすべて酸化させる
のに必要な理論空気量に対し、１〜５倍程度の範囲とさ
れ、通常の燃焼時には、発生する熱を効率よく回収する
ため、触媒の耐熱温度を越えない範囲でできるだけ少量
となるようにするのがよい。ただし、始動時には、後述
するように、伝熱媒体として用いるため、必要に応じ流
量を増大させる。
【００１８】触媒付熱交換器１の燃料ガス流路１１内に
は、図２のように、内部を被加熱流体が流れる多数のチ
ューブ５が、燃料ガスの流れ方向に層状に配置されてお
り、各チューブ５の外周には、多数のリング状のフィン
５１が、ロー付け等の方法で一体的に接合してある。こ
れらフィン５１の表面には、白金、パラジウムといった
酸化触媒が担持されていて、この表面に燃料ガスが接触
して酸化反応を起こすようになしてある。酸化反応によ
り発生した熱は、フィン５１からチューブ５に伝達さ
れ、その内部を流れる被加熱流体を加熱する。
は、図２のように、内部を被加熱流体が流れる多数のチ
ューブ５が、燃料ガスの流れ方向に層状に配置されてお
り、各チューブ５の外周には、多数のリング状のフィン
５１が、ロー付け等の方法で一体的に接合してある。こ
れらフィン５１の表面には、白金、パラジウムといった
酸化触媒が担持されていて、この表面に燃料ガスが接触
して酸化反応を起こすようになしてある。酸化反応によ
り発生した熱は、フィン５１からチューブ５に伝達さ
れ、その内部を流れる被加熱流体を加熱する。
【００１９】上記多数のチューブ５の両端は、図１にお
いて、触媒付熱交換器１の上部および下部に設けた管寄
せ５２、５３にそれぞれ連結されている。これら管寄せ
５２、５３は、途中複数箇所に隔壁５２１、５３１が形
成されて、複数の部分に区画されており、また、下方の
管寄せ５３の右端部には被加熱流体の導入管５４が、上
方の管寄せ５２の左端部には被加熱流体の導出管５５が
連結されている。これらチューブ５、管寄せ５２、５
３、導入管５４および導出管５５により、図に矢印で示
すように、燃料ガス流路１１の下流側より上流側へ向か
う被加熱流体の流路が形成される。被加熱流体は、被加
熱流体供給装置７によって導入管５４より導入され、チ
ューブ５および管寄せ５２、５３内を流れながら高温に
加熱され、導出管５５より外部へ導出される。被加熱流
体としては、例えば水が使用され、その流量は、上記制
御装置６によって制御される。
いて、触媒付熱交換器１の上部および下部に設けた管寄
せ５２、５３にそれぞれ連結されている。これら管寄せ
５２、５３は、途中複数箇所に隔壁５２１、５３１が形
成されて、複数の部分に区画されており、また、下方の
管寄せ５３の右端部には被加熱流体の導入管５４が、上
方の管寄せ５２の左端部には被加熱流体の導出管５５が
連結されている。これらチューブ５、管寄せ５２、５
３、導入管５４および導出管５５により、図に矢印で示
すように、燃料ガス流路１１の下流側より上流側へ向か
う被加熱流体の流路が形成される。被加熱流体は、被加
熱流体供給装置７によって導入管５４より導入され、チ
ューブ５および管寄せ５２、５３内を流れながら高温に
加熱され、導出管５５より外部へ導出される。被加熱流
体としては、例えば水が使用され、その流量は、上記制
御装置６によって制御される。
【００２０】ここで、チューブ５の外周に設けられるフ
ィン５１の外径や数は、接合されるチューブ５内の被加
熱流体に必要な熱量に応じて適宜設定され、本実施の形
態では、燃料ガス流路１１の最上流側に位置するチュー
ブ５の層において、上記フィン５１の外径を小さくして
ある（図２）。燃料ガス流路１１の上流側では、チュー
ブ５内の被加熱流体が高温となっているので、フィン５
１の表面積を小さくして発熱を抑制し、フィン５１やチ
ューブ５が必要以上に加熱されないようにする。また、
各層におけるチューブ５の数は、上流側において多くな
るようにするのがよい。これは、液体の被加熱流体が加
熱されて気体に変わる時に膨張するため、総断面積を大
きくしないと圧力損失が大きくなってしまうからであ
る。また、各チューブ５は隣合う層のチューブ５間に位
置するように互い違いに配置すると、燃料ガス流路１１
の実質長が長くなり、熱交換効率が向上する。
ィン５１の外径や数は、接合されるチューブ５内の被加
熱流体に必要な熱量に応じて適宜設定され、本実施の形
態では、燃料ガス流路１１の最上流側に位置するチュー
ブ５の層において、上記フィン５１の外径を小さくして
ある（図２）。燃料ガス流路１１の上流側では、チュー
ブ５内の被加熱流体が高温となっているので、フィン５
１の表面積を小さくして発熱を抑制し、フィン５１やチ
ューブ５が必要以上に加熱されないようにする。また、
各層におけるチューブ５の数は、上流側において多くな
るようにするのがよい。これは、液体の被加熱流体が加
熱されて気体に変わる時に膨張するため、総断面積を大
きくしないと圧力損失が大きくなってしまうからであ
る。また、各チューブ５は隣合う層のチューブ５間に位
置するように互い違いに配置すると、燃料ガス流路１１
の実質長が長くなり、熱交換効率が向上する。
【００２１】上記被加熱流体の流路の出口となる導出管
５５の管壁には、被加熱流体の温度を検出する手段たる
温度検出装置８が設置されている。温度検出装置８とし
ては公知の温度センサが使用できる。本実施の形態で
は、温度検出装置８で検出される被加熱流体温度から被
加熱流体の状態を把握し、この検出結果を基に、上記制
御手段６にて被加熱流体の流量および支燃ガスの流量を
制御するものである。以下、その制御方法について説明
する。
５５の管壁には、被加熱流体の温度を検出する手段たる
温度検出装置８が設置されている。温度検出装置８とし
ては公知の温度センサが使用できる。本実施の形態で
は、温度検出装置８で検出される被加熱流体温度から被
加熱流体の状態を把握し、この検出結果を基に、上記制
御手段６にて被加熱流体の流量および支燃ガスの流量を
制御するものである。以下、その制御方法について説明
する。
【００２２】図３に被加熱流体の出口温度と各種流体流
量の時間的推移を示す。図３（ａ）点に示すように、触
媒燃焼装置の始動時においては、装置全体が低温であ
り、触媒温度も低く活性温度に達していない。この状態
では、フィン５１表面の温度を早期に触媒活性温度まで
昇温させるために、フィン５１表面で発生した反応熱を
チューブ５内の被加熱流体に伝わりにくくするのがよ
い。そこで、制御装置６にて、被加熱流体のチューブ５
内の流れが、熱抵抗の大きい層流となるように流量を少
量に制御する。ここで、熱抵抗は、下記式（１）、 熱抵抗＝１／（熱伝達率×接触面積）・・・（１） で定義され、接触面積は一定であるので、被加熱流体の
熱伝達率、すなわち被加熱流体の状態によって熱抵抗が
異なる。例えば、被加熱流体の流量を少量として流速を
十分小さくすると、被加熱流体は層状に上流から下流に
移動し、外側の層から内側の層への熱伝達が抑制される
（熱伝達率が小さい）。このため、フィン５１表面で発
生する熱は主に触媒の加熱に用いられ、触媒活性温度ま
で速やかに昇温する。
量の時間的推移を示す。図３（ａ）点に示すように、触
媒燃焼装置の始動時においては、装置全体が低温であ
り、触媒温度も低く活性温度に達していない。この状態
では、フィン５１表面の温度を早期に触媒活性温度まで
昇温させるために、フィン５１表面で発生した反応熱を
チューブ５内の被加熱流体に伝わりにくくするのがよ
い。そこで、制御装置６にて、被加熱流体のチューブ５
内の流れが、熱抵抗の大きい層流となるように流量を少
量に制御する。ここで、熱抵抗は、下記式（１）、 熱抵抗＝１／（熱伝達率×接触面積）・・・（１） で定義され、接触面積は一定であるので、被加熱流体の
熱伝達率、すなわち被加熱流体の状態によって熱抵抗が
異なる。例えば、被加熱流体の流量を少量として流速を
十分小さくすると、被加熱流体は層状に上流から下流に
移動し、外側の層から内側の層への熱伝達が抑制される
（熱伝達率が小さい）。このため、フィン５１表面で発
生する熱は主に触媒の加熱に用いられ、触媒活性温度ま
で速やかに昇温する。
【００２３】被加熱流体が十分層流となるための流量
は、通常、規定量の１／３程度ないしそれ以下である。
被加熱流体の供給は始動とほぼ同時に開始し、温度検出
装置８で検出される出口温度を基に、各流体の制御を行
う。また、始動時より少量の被加熱流体を流通させるこ
とで、チューブ５内に気泡が存在したり被加熱流体が存
在しないために空焚き状態となって、フィン５１が上昇
しすぎることを防止できる。この時、支燃ガスの供給量
が多いとガス流速が増し、発生する熱が燃料ガスや燃焼
排気ガスに奪われるので、支燃ガスの流量は必要以上に
多くしないようにする。これにより、まず、高濃度の燃
料ガスが供給される燃料ガス流路１１の上流側のフィン
５１が加熱され、活性温度に達して触媒燃焼を開始す
る。
は、通常、規定量の１／３程度ないしそれ以下である。
被加熱流体の供給は始動とほぼ同時に開始し、温度検出
装置８で検出される出口温度を基に、各流体の制御を行
う。また、始動時より少量の被加熱流体を流通させるこ
とで、チューブ５内に気泡が存在したり被加熱流体が存
在しないために空焚き状態となって、フィン５１が上昇
しすぎることを防止できる。この時、支燃ガスの供給量
が多いとガス流速が増し、発生する熱が燃料ガスや燃焼
排気ガスに奪われるので、支燃ガスの流量は必要以上に
多くしないようにする。これにより、まず、高濃度の燃
料ガスが供給される燃料ガス流路１１の上流側のフィン
５１が加熱され、活性温度に達して触媒燃焼を開始す
る。
【００２４】ここで、一般に、液体を加熱してガス化す
る時、沸点まで昇温するために要する熱量は、液体から
気体に変換するための熱、つまり潜熱に比べて小さい。
従って、可燃ガス濃度が高い燃料ガス流路１１上流側
（図の左側）のチューブ５内を流れる被加熱流体の温度
は比較的速く上昇し、沸点に達する。また、一般に、流
体が沸騰状態にある時には、気液混合状態で流体粒子の
動きが激しいため、熱伝達が促進され、熱抵抗が急激に
減少することが知られている。つまり、被加熱流体が沸
騰状態となると、フィン５１表面で発生した熱がチュー
ブ５内の被加熱流体に伝達されやすくなる。そこで、温
度検出装置８で検出される被加熱流体の温度が沸点に達
したら（図３（ｂ）点）、支燃ガス供給装置４にて支燃
ガスの流量を規定量より増大するように制御する。これ
により、フィン５１表面で発生した熱の一部が燃料ガス
や燃焼排気ガスによって下流側（図の右側）へ運ばれ、
燃料ガス流路１１下流域のフィン５１やチューブ５を加
熱して、装置全体を触媒の活性温度以上に昇温する。
る時、沸点まで昇温するために要する熱量は、液体から
気体に変換するための熱、つまり潜熱に比べて小さい。
従って、可燃ガス濃度が高い燃料ガス流路１１上流側
（図の左側）のチューブ５内を流れる被加熱流体の温度
は比較的速く上昇し、沸点に達する。また、一般に、流
体が沸騰状態にある時には、気液混合状態で流体粒子の
動きが激しいため、熱伝達が促進され、熱抵抗が急激に
減少することが知られている。つまり、被加熱流体が沸
騰状態となると、フィン５１表面で発生した熱がチュー
ブ５内の被加熱流体に伝達されやすくなる。そこで、温
度検出装置８で検出される被加熱流体の温度が沸点に達
したら（図３（ｂ）点）、支燃ガス供給装置４にて支燃
ガスの流量を規定量より増大するように制御する。これ
により、フィン５１表面で発生した熱の一部が燃料ガス
や燃焼排気ガスによって下流側（図の右側）へ運ばれ、
燃料ガス流路１１下流域のフィン５１やチューブ５を加
熱して、装置全体を触媒の活性温度以上に昇温する。
【００２５】さらに燃焼が進んで、被加熱流体が全てガ
ス化すると、被加熱流体の温度が沸点を越えてさらに上
昇する（図３（ｃ）点）。そこで、被加熱流体の温度が
沸点を越えたら、制御装置６は、被加熱流体の流量を規
定量まで増大するように、被加熱流体供給装置７を制御
する。これにより、チューブ５内の被加熱流体の流速を
高めて、フィン５１表面で発生した熱がチューブ５内の
被加熱流体に伝わりやすくなるようにし、被加熱流体を
加熱して早期に所定温度の高温ガスを得ることができ
る。この際、被加熱流体の流量を急増するため、被加熱
流体の温度は一時的に低下するが、可燃ガス流量はこれ
を燃焼させた時に発生する熱で規定量の被加熱流体を十
分処理できる量としてあり、被加熱流体への熱伝達は流
速が大きいほど効果的に行われるため、まもなく上昇に
転じる。
ス化すると、被加熱流体の温度が沸点を越えてさらに上
昇する（図３（ｃ）点）。そこで、被加熱流体の温度が
沸点を越えたら、制御装置６は、被加熱流体の流量を規
定量まで増大するように、被加熱流体供給装置７を制御
する。これにより、チューブ５内の被加熱流体の流速を
高めて、フィン５１表面で発生した熱がチューブ５内の
被加熱流体に伝わりやすくなるようにし、被加熱流体を
加熱して早期に所定温度の高温ガスを得ることができ
る。この際、被加熱流体の流量を急増するため、被加熱
流体の温度は一時的に低下するが、可燃ガス流量はこれ
を燃焼させた時に発生する熱で規定量の被加熱流体を十
分処理できる量としてあり、被加熱流体への熱伝達は流
速が大きいほど効果的に行われるため、まもなく上昇に
転じる。
【００２６】その後、被加熱流体の温度が目標温度の８
割程度となったところで（図３（ｄ）点）、制御装置６
は、支燃ガスの流量を所定量まで減少させるように、支
燃ガス供給装置４に信号を出力する。これにより、フィ
ン５１表面で発生した熱がチューブ５内の被加熱流体以
外へ伝達されるのを防止し、燃焼排気ガス温度を低くし
て熱交換効率を高めることができる。
割程度となったところで（図３（ｄ）点）、制御装置６
は、支燃ガスの流量を所定量まで減少させるように、支
燃ガス供給装置４に信号を出力する。これにより、フィ
ン５１表面で発生した熱がチューブ５内の被加熱流体以
外へ伝達されるのを防止し、燃焼排気ガス温度を低くし
て熱交換効率を高めることができる。
【００２７】図４に、制御手段６による制御のフローチ
ャートを示す。図において、このシステムによる制御を
開始したら、まず、支燃ガス供給装置４、被加熱流体供
給装置７に制御信号を出力して、規定量の支燃ガス、所
定の少量の被加熱流体の供給を開始し、さらに、燃料供
給装置３にて、規定量の、燃料となる可燃ガスの供給を
開始する（ステップ１、２、３）。次いで温度検出装置
８によって被加熱流体の温度Ｔを検出し（ステップ
４）、この温度Ｔが被加熱流体の代表的な沸点Ｔａ以上
かどうかを判定する（ステップ５）。Ｔ≧Ｔａとなるま
でこのステップを繰り返す。Ｔ≧Ｔａとなったら、支燃
ガスの流量が増大するように、支燃ガス供給装置４に制
御記号を出力する（ステップ６）。再度、温度検出装置
８によって被加熱流体の温度Ｔを検出し、温度Ｔが沸点
Ｔａを越えたかどうかを判定する（ステップ７）。これ
を繰り返して、Ｔ＞Ｔａとなったら、被加熱流体の流量
を増大するように、被加熱流体供給装置７を制御し、被
加熱流体の流量を規定量とする（ステップ８）。さら
に、被加熱流体の温度Ｔが、目標とするガス温度の約８
割の温度Ｔｂに達したかどうかを判定し（ステップ
９）、これを繰り返して、Ｔ＝Ｔｂとなったら、支燃ガ
スの流量を規定量に減少するように支燃ガス供給装置４
に制御信号を出力する（ステップ１０）。
ャートを示す。図において、このシステムによる制御を
開始したら、まず、支燃ガス供給装置４、被加熱流体供
給装置７に制御信号を出力して、規定量の支燃ガス、所
定の少量の被加熱流体の供給を開始し、さらに、燃料供
給装置３にて、規定量の、燃料となる可燃ガスの供給を
開始する（ステップ１、２、３）。次いで温度検出装置
８によって被加熱流体の温度Ｔを検出し（ステップ
４）、この温度Ｔが被加熱流体の代表的な沸点Ｔａ以上
かどうかを判定する（ステップ５）。Ｔ≧Ｔａとなるま
でこのステップを繰り返す。Ｔ≧Ｔａとなったら、支燃
ガスの流量が増大するように、支燃ガス供給装置４に制
御記号を出力する（ステップ６）。再度、温度検出装置
８によって被加熱流体の温度Ｔを検出し、温度Ｔが沸点
Ｔａを越えたかどうかを判定する（ステップ７）。これ
を繰り返して、Ｔ＞Ｔａとなったら、被加熱流体の流量
を増大するように、被加熱流体供給装置７を制御し、被
加熱流体の流量を規定量とする（ステップ８）。さら
に、被加熱流体の温度Ｔが、目標とするガス温度の約８
割の温度Ｔｂに達したかどうかを判定し（ステップ
９）、これを繰り返して、Ｔ＝Ｔｂとなったら、支燃ガ
スの流量を規定量に減少するように支燃ガス供給装置４
に制御信号を出力する（ステップ１０）。
【００２８】以上のように、本実施の形態の触媒燃焼加
熱装置は、安全で、かつ始動時間が短く、例えば３００
℃の水蒸気を得るために、従来、十数分必要であったと
ころを、数分に短縮することができる。本実施の形態の
構成では、被加熱流体の進行方向が燃料ガスの流れ方向
と対向する方向となっており、被加熱流体は、燃料ガス
流路１１の下流側、つまり排気ガス口１３に近いほど低
温となる。この場合、燃焼排気ガスがより低温の被加熱
流体が流れるチューブ５に接触するので、排気ガス中の
熱を効率よく回収でき、高い熱交換効率が得られる利点
がある。
熱装置は、安全で、かつ始動時間が短く、例えば３００
℃の水蒸気を得るために、従来、十数分必要であったと
ころを、数分に短縮することができる。本実施の形態の
構成では、被加熱流体の進行方向が燃料ガスの流れ方向
と対向する方向となっており、被加熱流体は、燃料ガス
流路１１の下流側、つまり排気ガス口１３に近いほど低
温となる。この場合、燃焼排気ガスがより低温の被加熱
流体が流れるチューブ５に接触するので、排気ガス中の
熱を効率よく回収でき、高い熱交換効率が得られる利点
がある。
【００２９】図５は、本発明の第２の実施の形態を示す
ものである。本実施の形態では被加熱流体と燃料ガスの
流れ方向とを同じ向きとしてあり、熱交換器１の右端部
に燃料ガス供給部２を設けて、燃料ガス流路１１内を、
燃料ガスが、図の右方より左方へ流れるようにしてあ
る。本実施の形態においても、上記被加熱流体の流路の
出口となる導出管５５の管壁に、被加熱流体の温度を検
出する温度検出装置８が設置されており、この検出結果
を基に制御装置６によって、被加熱流体および支燃ガス
流量を制御する。燃料ガス流路１１の上流側（図の右
側）で、チューブ５の数が多く、また、フィン５１の径
が小さくなっていること、その他の構成も上記第１の実
施の形態と同様である。
ものである。本実施の形態では被加熱流体と燃料ガスの
流れ方向とを同じ向きとしてあり、熱交換器１の右端部
に燃料ガス供給部２を設けて、燃料ガス流路１１内を、
燃料ガスが、図の右方より左方へ流れるようにしてあ
る。本実施の形態においても、上記被加熱流体の流路の
出口となる導出管５５の管壁に、被加熱流体の温度を検
出する温度検出装置８が設置されており、この検出結果
を基に制御装置６によって、被加熱流体および支燃ガス
流量を制御する。燃料ガス流路１１の上流側（図の右
側）で、チューブ５の数が多く、また、フィン５１の径
が小さくなっていること、その他の構成も上記第１の実
施の形態と同様である。
【００３０】このように被加熱流体と燃料ガスの流れ方
向とを同じ向きとした構成では、濃度の高い可燃ガスに
接触して最も高温となりやすい、燃料ガス流路１１の上
流側（図の右側）に位置するフィン５１やチューブ５
は、その内部を流れる低温の被加熱流体によって、異常
に昇温することを免れることができる。しかしながら、
システムの立ち上がり時には、可燃ガスの流れの下流側
（図の左側）の温度が触媒の活性温度に達するまでは触
媒燃焼が十分に行われない。このため、排気ガス口１３
から未燃ガスが放出されて排気エミッションが悪化する
懸念がある。
向とを同じ向きとした構成では、濃度の高い可燃ガスに
接触して最も高温となりやすい、燃料ガス流路１１の上
流側（図の右側）に位置するフィン５１やチューブ５
は、その内部を流れる低温の被加熱流体によって、異常
に昇温することを免れることができる。しかしながら、
システムの立ち上がり時には、可燃ガスの流れの下流側
（図の左側）の温度が触媒の活性温度に達するまでは触
媒燃焼が十分に行われない。このため、排気ガス口１３
から未燃ガスが放出されて排気エミッションが悪化する
懸念がある。
【００３１】そこで、この場合は、図６（ａ）点の装置
始動時において、被加熱流体の流量を少量とするのと同
時に、支燃ガス流量を規定量より多くして、フィン５１
表面で発生する熱を燃料ガスや燃焼排気ガスに伝達しや
すくする。これにより、被加熱流体の流れが層流となる
ように流速を十分小さくして、フィン５１表面で発生す
る熱がチューブ５内に伝達されにくくし、さらに、燃料
ガス流路１１の下流側が高温のガスに晒されやすくする
ことで、装置全体が早期に触媒活性温度に到達するよう
にする。
始動時において、被加熱流体の流量を少量とするのと同
時に、支燃ガス流量を規定量より多くして、フィン５１
表面で発生する熱を燃料ガスや燃焼排気ガスに伝達しや
すくする。これにより、被加熱流体の流れが層流となる
ように流速を十分小さくして、フィン５１表面で発生す
る熱がチューブ５内に伝達されにくくし、さらに、燃料
ガス流路１１の下流側が高温のガスに晒されやすくする
ことで、装置全体が早期に触媒活性温度に到達するよう
にする。
【００３２】支燃ガス流量の増大は、被加熱流体が沸点
に達した後（図６（ｂ）点）、さらに燃焼が進んで、被
加熱流体が全てガス化するまで行う。被加熱流体がガス
化すると急激にチューブ５内への熱抵抗が増大するの
で、被加熱流体の温度が沸点を越えたら（図６（ｃ）
点）、制御装置６は、支燃ガスの流量を規定量まで低減
することで、フィン５１表面で発生する熱がチューブ５
内の被加熱流体以外へ伝達されるのを防止する。同時
に、被加熱流体の流量を規定量まで増大させるよう、被
加熱流体供給装置７を制御する。これにより、チューブ
５内の被加熱流体の流速を高めて、チューブ５内への熱
伝達を促進し、被加熱流体を早期に所定温度まで加熱す
ることができる。
に達した後（図６（ｂ）点）、さらに燃焼が進んで、被
加熱流体が全てガス化するまで行う。被加熱流体がガス
化すると急激にチューブ５内への熱抵抗が増大するの
で、被加熱流体の温度が沸点を越えたら（図６（ｃ）
点）、制御装置６は、支燃ガスの流量を規定量まで低減
することで、フィン５１表面で発生する熱がチューブ５
内の被加熱流体以外へ伝達されるのを防止する。同時
に、被加熱流体の流量を規定量まで増大させるよう、被
加熱流体供給装置７を制御する。これにより、チューブ
５内の被加熱流体の流速を高めて、チューブ５内への熱
伝達を促進し、被加熱流体を早期に所定温度まで加熱す
ることができる。
【００３３】図７に、本実施の形態における制御手段６
の制御のフローチャートを示す。支燃ガス供給装置４、
被加熱流体供給装置７により、規定量より多い支燃ガ
ス、所定の少量の被加熱流体の供給を開始し（ステップ
１、２）、さらに、燃料供給装置３にて、規定量の燃料
供給を開始する（ステップ３）。次いで温度検出装置８
によって被加熱流体の温度Ｔを検出し（ステップ４）、
この温度Ｔが被加熱流体の代表的な沸点Ｔａを越えたか
どうかを判定する（ステップ５）。これを繰り返して、
Ｔ＞Ｔａとなったら、支燃ガス供給装置４に制御信号を
出力して、支燃ガスの流量を規定量に低減し（ステップ
６）、被加熱流体の流量を規定量に増大するように被加
熱流体供給装置７を制御する（ステップ７）。
の制御のフローチャートを示す。支燃ガス供給装置４、
被加熱流体供給装置７により、規定量より多い支燃ガ
ス、所定の少量の被加熱流体の供給を開始し（ステップ
１、２）、さらに、燃料供給装置３にて、規定量の燃料
供給を開始する（ステップ３）。次いで温度検出装置８
によって被加熱流体の温度Ｔを検出し（ステップ４）、
この温度Ｔが被加熱流体の代表的な沸点Ｔａを越えたか
どうかを判定する（ステップ５）。これを繰り返して、
Ｔ＞Ｔａとなったら、支燃ガス供給装置４に制御信号を
出力して、支燃ガスの流量を規定量に低減し（ステップ
６）、被加熱流体の流量を規定量に増大するように被加
熱流体供給装置７を制御する（ステップ７）。
【図１】本発明の第１の実施の形態を示す触媒燃焼加熱
装置の全体断面図である。
装置の全体断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】第１の実施の形態における各流体の挙動を示す
図である。
図である。
【図４】第１の実施の形態における制御方法を示すフロ
ーチャートである。
ーチャートである。
【図５】本発明の第２の実施の形態を示す触媒燃焼加熱
装置の全体断面図である。
装置の全体断面図である。
【図６】第２の実施の形態における各流体の挙動を示す
図である。
図である。
【図７】第２の実施の形態における制御方法を示すフロ
ーチャートである。
ーチャートである。
１ 熱交換器 １１ 燃料ガス流路 １２ 燃料ガス供給口 １３ 排気ガス口（出口） ２ 燃料ガス供給部 ３ 燃料供給装置 ３１ 燃料供給路 ４ 支燃ガス供給装置 ４１ 支燃ガス供給路 ５ チューブ ５１ フィン ５２、５３ 管寄せ ５４ 被加熱流体導入管 ５５ 被加熱流体導出管 ６ 制御装置（制御手段） ７ 被加熱流体供給装置 ８ 温度検出装置（温度検出手段）
フロントページの続き (72)発明者 荻野 温 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内
Claims (6)
- 【請求項１】 燃料ガス流路中に、内部を被加熱流体流
路とするチューブを配設し、上記チューブの外表面に燃
料ガスと接触して酸化反応を生起する酸化触媒を担持し
たフィンを接合して、燃料ガスの酸化反応熱により被加
熱流体を加熱する触媒付熱交換器を備えた触媒燃焼加熱
装置において、上記被加熱流体流路の出口近傍における
被加熱流体温度を検出する手段と、この温度検出手段に
よって検出される被加熱流体温度に基づいて、装置始動
時の上記被加熱流体の流量制御を行う流量制御手段とを
設け、該流量制御手段により、被加熱流体温度が所定温
度を越えるまでは上記被加熱流体の流量を少量とし、所
定温度を越えたら上記被加熱流体の流量を増大するよう
になしたことを特徴とする触媒燃焼加熱装置。 - 【請求項２】 上記流量制御手段は、装置始動時の上記
被加熱流体の流量を上記被加熱流体の流れが層流となる
ような少量とし、この流量を上記被加熱流体の代表的な
沸点を越えるまで維持するとともに、上記被加熱流体温
度がその代表的な沸点を越えたら、上記被加熱流体の流
量を規定量まで増大する制御を行う請求項１記載の触媒
燃焼加熱装置。 - 【請求項３】 上記流量制御手段は、装置始動時におい
て、上記被加熱流体の流量とともに、上記燃料ガス中に
混合して供給される支燃ガスの流量を制御するものであ
る請求項１記載の触媒燃焼加熱装置。 - 【請求項４】 上記触媒付熱交換器内における上記燃料
ガスの流れの方向と上記被加熱流体の流れの方向とが対
向しており、上記流量制御手段は、上記被加熱流体温度
がその代表的な沸点に達したら、上記支燃ガスの流量を
規定量以上に増大する制御を行う請求項３記載の触媒燃
焼加熱装置。 - 【請求項５】 上記制御手段は、上記被加熱流体温度が
目標温度付近で安定したら、上記支燃ガスの流量を規定
量まで減少する制御を行う請求項４記載の触媒燃焼加熱
装置。 - 【請求項６】 上記触媒付熱交換器内における上記燃料
ガスの流れの方向と上記被加熱流体の流れの方向とが同
じ向きであり、上記流量制御手段は、装置の始動時より
上記被加熱流体温度がその代表的な沸点を越えるまで
は、上記支燃ガスの流量を規定量より多くし、上記被加
熱流体温度がその代表的な沸点を越えたら、上記支燃ガ
スの流量を規定量まで減少する制御を行う請求項３記載
の触媒燃焼加熱装置。
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