JPS58123013A - 触媒燃焼器 - Google Patents

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】 本発明は各種のガスまたは蒸発させた液体燃料を燃焼空
気と共に触媒上に供給し、その面上において酸化反応を
起こさせ、発生する熱量を利用する触媒燃焼器に関する
ものである。

従来この種の触媒燃焼器の燃焼体構成は第１図に示すよ
うに触媒体１は一体構成となっており、燃焼筒２内部に
断熱材３を介して設置されるようになっていた。この場
合触媒体はその形状や触媒能力によってその値は異なる
が、触媒体の温度が低すぎると、燃料は完全燃焼せず、
Ｃｏ等の不完全燃焼物や、炭化水素の未燃物が排出され
、また高すぎると燃料気流の流れる上流方向に逆火して
しまう。実際の燃焼可能な範囲はこれらの上限及び下限
の間の範囲で、この範囲が広いほど燃焼器としては楽な
設計ができることは言うまでもない。

触媒体温度の下限はその触媒体の能力によって決まって
しまうが、その上限は触媒体の裏面の温度のみを低くす
れば燃焼範囲の拡大をはかることができる。

本発明はこのような従来触媒燃焼器の問題点を解決する
もので、触媒体温度を砥下し燃焼範囲の拡大を図ること
を目的とする。

上記目的を達成するため本発明は、メインの触媒体の上
流側に開口面積のさらに小さな触媒体（あるいは触媒担
体のみ）を置くことにより、開口部を通過するスピード
を早め、上流側の触媒体加熱を防いだものである。また
開口面積の異なる触媒体を密着させて重ね合せるだけで
は、触媒体開口孔全体に均一に燃料気流が流れず、重ね
合せることにより一部の開口孔が閉塞され、あるいは相
当狭められ触媒体赤熱の具合にバランスの悪さが生じて
しまう。本発明における触媒燃焼器はさらにこの様な欠
点も同時に改良して、触媒体に供給される燃料ガスも均
一になるようバランスのよい構成としたものである。

この構成によってそれぞれの触媒体の小孔の大きさ、ま
たゼルを構成している壁面の厚み等どの様な形状のもの
を組み合わせても、それぞれの小孔を通過する燃料気流
を一定にすることができ、燃焼状態の安定な触媒燃焼を
提供することができることとなる。

以下、本発明の一実施例を第２図の図面を用いて説明す
る。アルミニウムダイカストで作られている横型の円筒
形の燃焼筒４の先端には本発明による触媒体Ａ５及び触
媒体Ｂ６が設置されている。

触媒体Ａ５及び触媒体Ｂ６にはそれぞれ四角形あるいは
六角形ハニカム状の小孔Ａ７及び小孔Ｂ８が開いており
、触媒体Ａの小孔Ａ７の開口面積は触媒体Ｂの小孔Ｂ８
の開口面積より小さくなっている。触媒体Ａ７と触媒体
Ｂ８の間には若干の間隙９を設けである。触媒体Ａ５の
裏側には金属あるいは耐熱性無機質からできている気体
燃料整流板１ｏが置かれており、そこには小孔Ｃ１１が
開いていて燃料気流が均一に流れるような構造となって
いる。さらに気体燃料整流板１ｏの裏には燃料と空気の
混合を良くするため複数枚のパンチングメタルあるいは
金銅からできている拡散板１２が置かれている。燃焼筒
４の後部は液体燃料をその表面において気化させるため
の気化面１３及び気化面１３の外側には燃焼初期に気化
面１３を加熱させるだめのシーズヒータ１４がアルミダ
イカストの中に埋め込まれている。以上述べたものが一
体となって触媒燃焼器の主要部が形成されている。燃焼
筒４の後部には燃焼空気を送り込むための入口である燃
焼空気導入口１６が開けられている。燃焼筒４の後方に
は燃焼空気を送り込み、かつ液体燃料を微粒子にするた
めのモータ１６が主軸１７を横方向になるよう設置され
ている。モータ１６の前方に延びている主軸１７の先端
は燃焼筒４の底部に開けられた燃焼空気導入口１５に突
入しており、その先端は液体燃料を気化面１３に微粒子
として吹き当てるだめの液体燃料霧化板１８、さらに霧
化された液体燃料を軸方向に広く拡散させるための燃料
拡散板１９を接続させている０液体燃料霧化板１８と主
軸１７との間には円錐台形のコーン２ｏを置き、液体燃
料をスムーズに液体燃料霧化板１８に導く役割を果たし
ている。主軸１７の中央部には主軸１７に固定されたタ
ーボファン２１を複数段（第２図では２段）設けており
、各ターボファン２１の吐出側にはバーナケース２２に
固定されたガイド羽根２３の組合せによって起風室２４
を構成しておシ、その組合せ段数を増すことにより静圧
を大きくすることができる。またバーナケース２２の上
部には空気取入口２５が設けられている。供給する液体
燃料は電磁ポンプ（図示せず）により燃料供給パイプ２
６を通ってコーン２０表面に到達するようになっている
。さらに触媒体Ａ６と気体燃料整流板１０との間には燃
焼初期に触媒体上へ着火させるための電極２７が設置さ
れている。

次に上記構成におけるその作用を説明する。

先ず燃焼筒４の内部に埋め込まれているシーズヒータ１
４に電流が流れ、燃焼筒４自身が加熱される。燃焼筒４
の気化面１３における温度が２５０℃〜３００℃に達す
るとモータ１６が回転し始め、数秒遅れて液体燃料を送
入するための電磁ポンプ（図示せず）が動き液体燃料溝
Δ管２６を通り、モータ１６と連なっている主軸１７の
先端に位置している円錐台形のコーン２ｏの側壁に沿っ
て流れ、液体燃料霧化板１８の縁から微粒子となって気
化面１３に吹き飛ばされる。吹き飛んでいる微粒子は途
中で液体燃料拡散板１９により軸方向にさらに広く拡散
され、また粒子をさらに細かくされる。これらの液体燃
料の微粒子は加熱され、気化面１３に当り、その箇所で
気化される。一方モータ１６の回転により主軸１７に連
結されているターボファン２３も同様に回転される。タ
ーボファン２３が風圧を起生ずると、燃焼用空気が空気
取入口２５→起風室２４→燃焼空気導入口１６を通り、
燃焼筒４内に入り、気化面１３によって蒸発させられた
液体燃料気体とともに拡散板１２及び気体燃料整流板１
０を通過し、触媒体Ａ６及び触媒体８６表面において酸
化発熱を起こさせる。

本燃焼器の点火時には電極２７がスパークし、気体燃料
整流板１ｏに穿った小孔Ｃ１１の出口に小さな炎を形成
する（点火時には燃料及び燃焼空気の供給は少なくする
）。炎により触媒体Ａ５及び触媒体Ｂ６は裏から均一に
加熱され、触媒の酸化可能な温度範囲に到達した後、燃
料及び燃焼空気量を点火時の数倍に上げ、あるいは一時
的ｅこ燃料の供給を止めることにより、触媒燃焼に移行
せしめる。

触媒体Ａ５及び触媒体Ｂ６の表面上で酸化反応するわけ
であるが、厳密には、小孔７，８及び間隙９の空間でも
若干の気相反応が起きているが主として触媒体Ｂ６と触
媒体Ａ５の間隙９に面している側である前面のみ反応に
寄与し、触媒体Ａの裏面のほうは燃料比及び燃料気流の
速さによるが通常はほとんど赤熱しない。従って、触媒
体Ｂ６の周辺ではどの様に温度が高くとも、触媒体Ａ６
の裏面より上流側にはなかなか逆火しにくい。

本燃焼器の例では触媒体Ａ５は坦体のみであるが、触媒
を担持させても、その効果は認められる。

捷だ間隙９の間隙は狭すぎると燃料気流の流れが十分に
再分割されず燃焼むらを生じやすく、広すぎると、燃焼
が不安定になり、また着火時裏面からの炎によって触媒
体の温度が上りにくい。実験の結果では１鯛〜１０膿が
適尚であった。

本触媒燃焼器の特徴としては第３図にもその燃焼範囲を
示したが、逆火限界を大巾に上げることにより燃焼範囲
を拡大させることにある。

すなわち第３図におけるｄは触媒体Ａを用いた場合の逆
火限界値で、触媒体Ａを用いない場合の逆火限界値同図
すに比較して大巾に上げられる。

なお同図Ｃは触媒体Ｂの燃焼下限値を示す。

なお本実施例に使用した触媒体及び燃焼器の条件は下記
の通り、 ０触媒体Ａ 担体材料としてアルミニウムチタネート（Ａｔ２ｏ３・
ＴｉＯ２）を用い、形状ハ８０φ×１ｏｔ１セル数は４
００セル／平方インチこの小孔のうち３／４を塞いだも
のを使用した。

担体の全開口面積割合は約１７％。触媒は担持していな
い。

Ｏ触媒体Ｂ 担体材料としてジルコニア（Ｚ　ｒ　Ｏ２）を用い、形
状は８０φ×３０ｔ、セル数は３００セル／平方インチ
、担体の全開口面積割合は約７０％触媒はＮ　１０２を
担持、担持量はＮｉ　　量で約６ｇ／個０触媒体Ａと触
媒体Ｂとの間隙 約３咽 ０触媒体Ａと気体燃料整流板との間隙 ０ｍｍ ０触媒体Ｂと気体燃料整流板との間隙（触媒体Ａを使用
しない場合） ６０閣 上記の結果より触媒体Ａを用いた場合には燃焼巾はｃｏ
　濃度で２．５〜３％稼けるのに対し、触媒体Ａを使用
しない場合１．０％以下になってしまう。

またさらに触媒体Ａと触媒体Ｂとの間隙を有した場合と
間隙を有しない場合と比較すると、第４゜第５図に示し
た様に、燃料気流の流れに不均一が生じ、触媒体Ｂ６の
小孔８を通過する量が異なり、折角触媒作用を持たせた
小孔８のうち、いくつかは使用することがない状態にな
り、また見た目に対しても斑になシ、はなはだ見苦しい
。

□第４図は本発明による触媒体の構成例で触媒体Ａ５の
小孔Ａ７を通過した燃料気流は一旦間隙９に入り、あら
ためて触媒体Ｂ６の小孔Ｂ８に入る。

これに対し第６図の触媒体Ａ６と触媒体Ｂ６を密着させ
た場合、燃料気流は触媒体間の接触面に直接当たり、触
媒体Ｂ６の小孔Ｂ８に入ることができない場合が生ずる
。従ってこの通過できない気流は通過できる小孔に入っ
てゆき、その部分は過剰な燃料気流となり、赤熱のアン
バランス、排出する不完全燃焼物、未燃物として外部に
出される危険性がある。

本発明の構成によって得られる効果は以上述べてきた様
にメインの触媒体の裏側に若干の間隙を置いて開口面積
の小さな触媒体を置くことにより赤熱触媒体よりの逆火
を防ぎ（燃料／燃焼空気）幅の広いかつ、燃焼バランス
の良い触媒燃焼器が可能になったことである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の触媒燃焼器の触媒構成を示す断面図、第
２図は本発明の一実施例による触媒燃焼器の側面断面図
、第３図は同器の燃焼特性図、第４図は同器の触媒体を
通過する燃料の流れを表わしだ説明用断面図、第６図は
触媒体間に間隙を設けない場合の燃料の流れを説明した
断面図である。 ４・・・・・・燃焼筒、５・・・・・・触媒体Ａ、６・
・・・・・触媒体Ｂ、７・・・・・・小孔Ａ、ｓ・・・
・・・小孔Ｂ、　９・・・・・・間隙。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第１
図 第２図 第３図 １撚焼量（ｂｔｃａｌ／１．　）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　耐熱性無機質からなり、断面形状をハニカム状又は
   格子状となす多層の薄壁からなる角型又は円筒型骨格構
   造体の上に酸化触媒を担持させてなる触媒体上に、ガス
   燃料あるいは気化させた液体燃料を燃焼空気と共に供給
   して触媒燃焼をさせるとともに、前記触媒体が２つ以上
   からなり、燃料気流の流れの最上流側に最も開口面積の
   小さな触媒体Ａを置き、かつ前記触媒体Ａとそれ以外の
   触媒体との間には間隙を設ける構成とした触媒燃焼器。 ２　触媒体Ａとそれ以外の触媒体との間隙は１冒以上１
   ０ｗ以下としてなる特許請求の範囲第１項記載の触媒燃
   焼器。 ３　触媒体Ａの表面には触媒を担持させず、耐熱性セラ
   ミックからできた坦体のみとしてなる特許請求の範囲第
   １項記載の触媒燃焼器。