JPS5845406A - 触媒燃焼器 - Google Patents

触媒燃焼器

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Publication number
JPS5845406A
JPS5845406A JP14449681A JP14449681A JPS5845406A JP S5845406 A JPS5845406 A JP S5845406A JP 14449681 A JP14449681 A JP 14449681A JP 14449681 A JP14449681 A JP 14449681A JP S5845406 A JPS5845406 A JP S5845406A
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JP
Japan
Prior art keywords
skeletal
combustion
catalyst
oxidation catalyst
skeletal structure
Prior art date
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Pending
Application number
JP14449681A
Other languages
English (en)
Inventor
Ikuo Matsumoto
松本 郁夫
Masaaki Yonemura
米村 正明
Ryoji Shimada
良治 島田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP14449681A priority Critical patent/JPS5845406A/ja
Publication of JPS5845406A publication Critical patent/JPS5845406A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23CMETHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C13/00Apparatus in which combustion takes place in the presence of catalytic material

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燃料または蒸発させた液体燃料を触
媒上に供給させ、その面上において酸化反応を起こさせ
、触媒体を発熱させ、発生する熱量を利用する触媒燃焼
器に関するもので、燃焼可能な燃料と空気の混合比率の
巾を広くとり、かつ触媒府令を長くさせる触媒体の組合
せを提供することを目的とする。
触媒上で燃焼せしめる触媒燃焼方式には常温近くででも
燃焼可能な水素燃焼器から1.500’C以上で燃焼さ
せるガスタービン用あるいはジェットエンジン用の燃焼
器まで各種のものが提案され、実用化されつつある。本
燃焼器は燃焼温度範囲を約900°Cから1.400’
C程度の比較的高温の部類に入る燃焼方式で、触媒の表
面でのみ酸化反応を起こさせる純粋な触媒燃焼ではなく
、骨格構造体のセル孔の中においても気相反応を伴なう
燃焼方式であるため、厳密な意味での触媒燃焼ではなく
、比較的新らしい分野の燃焼方式である。
触媒体上において比較的高温(900°C以上)で燃焼
させる方式には種々のものが考えられるが、送入する燃
料気流(燃料と燃焼のための空気の予゛混合気流)の温
度をあまり上げないで送り込んだ場合、その触媒体の有
する活性度の程度によっても異なるが、あまり燃焼巾(
燃料と空気との混合比率)を大きくすることができない
。すなわち燃料比率が太きくなると、触媒体前方におい
て著るしく赤熱し、燃料気流の上流方向へ逆火する危険
性を有し、空気比率が大きくなると、酸化反応により発
生する熱量より、燃焼気流により持ち去られる熱量のほ
うが大きくなり吹き飛び(blow out)の現象が
生ずる。
通常の触媒を担持させた一定のハニカム構造体を燃焼筒
内に置き、その一方から燃料気流を流すだけでは、燃焼
のための可燃巾はごく小さいため、コントロールが非常
に困難である。触媒体全体の構成を本発明の様にするこ
とにより、従来より二倍以上の可燃巾を有するものにす
ることができ、その利用範囲も一段と大きくすることが
できた。
以下本発明の実施例を図面とともに説明する。
第1図においてアルミニウムダイカストで作うれている
円筒形の燃焼筒1の先端には本発明による触媒体あるい
は触媒担体の混成体2(詳細は第2図で説明する)を設
置し、その裏側には燃料気流が均一に流れるように微小
孔3を有した整流板4が置カ五ている。さらに整流板4
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、あるいは金網からできている拡散板6が
置かれている。燃焼筒1の後部は液体燃料をその表面に
おいて気化させるだめの気化面6及び気化面6の外側に
は燃焼初期に気化面6を加熱させるだめのシーズヒータ
7がアルミニウムダイカストの中に埋め込唸れている。
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1の後部には燃焼のだめの空気を
送り込むための入口である燃焼空気導入口8が開けられ
ている。燃焼筒1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9が主軸1oを横
方向になるように設置されている。。モータ9の前方に
延びている主軸1oの先端は燃焼筒1の底部に開けられ
た燃焼空気導入口8に突入しており、その先端は液体燃
料を犠化面6に微粒子として吹き当てるための液体燃料
霧化板11、さらに霧化された液体燃67−−・ 料を軸方向に広く拡散させるための燃料拡散板12を接
続させている。液体燃料霧化板11と主軸1oとの間に
は円錐台形のコーン13を置き、液体燃料をスムーズに
液体燃料霧化板11に導く役割を果たしている。主軸1
oの中央部には主軸1oに固定されたターボファン14
を複数段(第1図では2段)設けており、各ターボファ
ン14の吐出側にはバーナケース16に、固定されたガ
イド羽根16を設けている。ターボファン14とガイド
羽根16の組合せによって起風室17を構成しており、
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16の上部には空気取入口
18が設けられている。
供給され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19を通ってコーン13の表面に到達する
ようになっている。また混成体2と整流板3との間には
点火するための電極2oが具備されている。
第2図は第1図における混成体2の詳細図である0 で、すなわち中央に最も目の荒い小孔&21を有した菅
路構造“体22、燃料の流れ込む側に骨格構造体ムより
小さい小孔b23を有し、かつ全体の開口面積も小さな
骨格構造体B24、燃焼ガスの排出する側には骨格構造
体A22より小さい小孔02Bを有した骨格構造体C2
6をそれぞれ密着させている。
これらの骨格構造体の表面にはその一部あるいは全部の
骨格構造体に酸化触媒を担持させている。
さらにこれら骨格構造体の外周と燃焼筒1の間には断熱
材27、骨格構造体の前後には脱離止め28が付いてい
る。
次にこの混成体の一例としてその材料、形状等の実施例
を以下述べる。
骨格構造住人 材料:アルミニウムチタiネート(ム1203・Ti0
2)直径:約800 全長;約so1.1m 小孔形状:切口2.0M正方形 セル肉厚0.5mm 骨格構造体B 材料ニアルミニウムチタネート(ム7!20s・Ti0
2)直径:約800 全長;約7m 小孔形状:切口1.0mm正方形 セル肉厚1.0wun 骨格構造体9 材料ニアルミニウムチタネート(ム1205・Ti02
)直径:約800 全長:約81111 小孔形状−切口1.0mm正方形 セル肉厚0.2m 次に以上述べてきた構成におけるその作用を説明する。
第1図に於て先ず燃焼筒1の内部に埋め込まれているシ
ーズヒータ7に電流が流れ、燃焼筒1自身が加熱される
。燃焼筒1の気化面6における温度が260″C〜3o
o℃になるとモータ9が回転し始め、数秒遅れて液体燃
料を送入するだめの電り、コーン13の側壁に噴出され
る。噴出された液体燃料は回転しているコーン13の側
壁に添って流れ、液体燃料霧化板11に移り、遠心力に
よって液体燃料霧化板11の縁から微粒子となって気化
面6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12により軸方向にさらに広く拡散させ
、また粒子をさらに細かくさせる。これらの液体燃料の
微粒子は加熱された気化面6に当り、気化される。一方
モータ9の回転により主軸と連結されているターボファ
ン14も同様に回転される。ターボファン14が風圧を
起生ずると、燃焼用空気が空気取入ロ18→起風室17
→燃焼空気導入口8を洩り、燃焼筒1内にはいり、気化
面6によって蒸発させられた液体燃料気体とともに拡散
板5及び整流板4を通過し、混成体2表面において酸化
発熱を起こさせる。
本バーナの点火時には混成体と整流板4の間にある電極
20ρニスパークし、整流板4に穿った微小孔3を通過
した燃焼ガスに点火され、初期の状10、・−一・ 態は通常の炎口バーナの様に炎を形成して燃焼する。整
流板4表面に形成された炎により混成体2は加熱され、
その表面温度が上がり触媒活性の温度に到達させた後、
炎燃焼を触媒燃焼に移行させる。触媒燃焼に移行させる
方法としては以下列記するような方法が挙げられる。
(1)整流板4の微小孔3において燃料ガスの燃焼速度
以上の流速を持って、炎燃焼から触媒燃焼に移行させる
(II)保炎可能な燃焼空気以上の空気量を流し、空気
過剰の状態で触媒燃焼させる。
1i1)  一時的に燃料送入を中止(3気〜1sse
c)l、、炎を消し、再度燃料送入を行ない、熱容量を
持っているため赤熱状態を保っている触媒体上で触媒燃
焼を行なわせる。
以上の説明を行なってきた触媒燃焼の定常撚状態下にあ
る混成体の温度は燃料消費量及び空気量によって異なる
が約900℃から1.400°Cの間に保たれる。本方
法のような比較的高温の触媒温度を保つ燃焼方式では骨
格構造体表面で酸化反応空間に昼いてもある程度の気相
反応を生じている。
従って混成体は双方の反応により温度を上昇させる。
本実施例による骨格構造体の材料はアルミニウムチタネ
ートを挙げたが、この他にアルミナ、ムライト、コーデ
ィエライト、炭化硅素、窒化硅素。
ムライト−ジルコン、アルミナ−ジルコン等のセラミッ
クスでも一長一短はあるが使用することができる。これ
らの材料は1.000°C以上の高温になると、白金な
どのように特に積極的な触媒作用がなくても、高温触媒
として多少の酸化作用を有していることは公知である。
しかし白金あるいはパラジウムなどの触媒を担持させた
場合と坦体のみではその酸化能力には明白な違いがある
だめ、燃焼性を良くするためには何等かの触媒を担持さ
せたほうが有利である。
触媒としてはPt 、 Pd 、 Rh 、 Ruおよ
びIr 等の白金族金属のうち少なくとも1種類以上組
み合せたもの特にptとP(1の組合せが良いようであ
る。
また耐熱性を考慮するとRh を若干加えることも効果
がある。
遷移金属の酸化物ではGo、 Ni、 Fe、 Mn、
 Cu、 CrおよびZr 等のうち少なくとも1種類
以上組み合せたものが良い。しかし酸化能力の点では上
記白金族に及ばないのは当然である。
本発明による触媒坦体のみの混成体(組合せ実例は先述
)で燃焼させた場合1.ooo1eaI/h〜2、oo
olcal/hの間においてC02濃度可燃巾で約2チ
確保することができ、これに骨格構造体Cのみをo、1
wt、f 担持させたことにより燃焼可燃中は5oo1
alI/h 〜2.oooleal/hまで広げること
ができC02濃度可燃巾もさらに大きくすることができ
た。
本発明の混成体の特徴は骨格構造体Bの小孔すの開口面
積が小さいことを利用して、小孔すを通過する燃料気流
の速度を太きくさせ、骨格構造体B上では出来るだけ酸
化反応させることを押え、上流側への逆火を防ぎ、主燃
焼を骨格構造体ム内で行なわしめる。骨格構造体ムの小
孔aは太きいため、燃焼の安定性は得られるが、未燃ガ
スの排出も犬き′い。そのため最後の行程において小孔
Cの細かい骨格構造体Cを置き燃焼を完結せしめた点に
ある。したがって最も効果的な混成体の構成としては骨
格構造体Cのみを触媒担持せしめ、主燃焼を行なう場所
であり、また最も温度が高く触本発明の特徴は燃料気流
を予熱なしで高温触媒燃焼させる場合、高価な触媒を多
量に用いなくても、燃焼巾(空気、燃料の混合比率)及
び燃焼能力中(燃焼量の巾) r’大きくとれ、家庭用
など民生用燃焼器への応用展開を大いに可能ならしめた
点にある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例である触媒燃焼器の断面図、
第2図は各種の骨格構造体の組合せである混成体の詳細
断面図である。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)耐熱性無機質からなり、断面がノ・ニカム又は格
    子状の如き多層の薄壁からなる角型又は円筒型の小孔を
    有した三種類の骨格構造体からなる組合せとし、前記骨
    格構造体の中央に最も目の荒い小孔aを有した骨格構造
    体人、燃料の流れ込む側に骨格構造体ムより小さい小孔
    すを有し、かつ開口面積の小さな骨格構造体B、燃焼ガ
    スの排出する側には骨格構造住人より小さい小孔Cを有
    した骨格構造体Cをそれぞれ密着させ、一部あるいは全
    部の骨格構造体表面に酸化触媒を担持させた触媒燃焼器
  2. (2)骨格構造体Cのみに酸化触媒を担持させ、他の骨
    格構造体には酸化触媒を担持させない特許請求の範囲第
    1項に記載の触媒燃焼器。
  3. (3)骨格構造体B、Cに酸化触媒を担持させ、骨格構
    造体ムには酸化触媒を担持させない特許請2/−−−・ 求の範囲第1項に記載の触媒燃焼器。
  4. (4)骨格構造体ム、Cに酸化触媒を担持させ、骨格構
    造体Bには酸化触媒を担持させない特許請求の範囲第1
    項に記載の触媒燃焼器。
  5. (5)骨格構造体の材料はアルミナ、ムライト、コーデ
    ィエライト、炭化硅素、窒化硅素、ムライト′−ジルコ
    ン、アルミナ−ジルコン、アルミニウムチタネート等の
    セラミックからなる特許請求の範囲第1項記載の触媒燃
    焼器0
  6. (6)上記酸化触媒はPt 、 Pd 、 Rh 、 
    RuおよびIr等の白金族金属のうち少なくとも1種類
    以上組み合せたもの、またはGo 、 Ni 、 Fe
     、 Mn 、Cu。 C中よびZr 等遷移金属酸化物のうち少なくとも1種
    類以上組み合せたもの、あるいは白金族金属と遷移金属
    酸化物を組み合せた特許請求の範囲第1項記載の触媒燃
    焼器0
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5862410A (ja) * 1981-10-12 1983-04-13 Matsushita Electric Ind Co Ltd 触媒燃焼装置

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS4838728A (ja) * 1971-09-17 1973-06-07
JPS4836436B1 (ja) * 1970-08-26 1973-11-05
US3785781A (en) * 1971-10-04 1974-01-15 Universal Oil Prod Co Apparatus for catalytically converting fluid

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