JPS5862434A - 触媒燃焼暖房器 - Google Patents

触媒燃焼暖房器

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JPS5862434A
JPS5862434A JP56161645A JP16164581A JPS5862434A JP S5862434 A JPS5862434 A JP S5862434A JP 56161645 A JP56161645 A JP 56161645A JP 16164581 A JP16164581 A JP 16164581A JP S5862434 A JPS5862434 A JP S5862434A
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catalyst body
catalyst
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hot
catalytic combustion
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JPS6131778B2 (ja
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Ikuo Matsumoto
松本 郁夫
Masaaki Yonemura
米村 正明
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Panasonic Holdings Corp
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24HFLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H3/00Air heaters
    • F24H3/02Air heaters with forced circulation
    • F24H3/04Air heaters with forced circulation the air being in direct contact with the heating medium, e.g. electric heating element
    • F24H3/0488Air heaters with forced circulation the air being in direct contact with the heating medium, e.g. electric heating element using fluid fuel
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B30/00Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]

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  • Direct Air Heating By Heater Or Combustion Gas (AREA)

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】 本発明はガス燃料″f、りは気化させた液体燃料ケ燃焼
させ、その熱排気ガスケ室内に放出して暖房ケ行う暖房
器に関し、暖房効率を上げるために暖房器前面下部より
、クリーンな熱排気ガスと赤外輻射練塗豊富に放出する
こと?目的と丁ゐものである。
従来この種の室内に熱排気ガスケ放出する温風器の燃焼
法にガス燃料あるいは石油燃料ケ問わず、全て炎?形成
させて燃焼させる形態ケ採っていた。
この種の温風器はポータプル石油ストーブと同じく、燃
焼排気ガスは全て室内に排出さnるので、熱的には10
0%暖房のために利用さnているが、欠点としては炎で
燃焼させているため、窒素酸化物が室内に放出さnる。
′f、た消火時に臭気が放出さnたり、室内の酸素が不
足した場合には不完全燃焼によるCOが排出不発明によ
る触媒燃焼暖房器はこnらの欠点の大部分ケ取り除くこ
とのできる燃焼器で、定常燃焼時には炎ケ形成していな
いため、NOの排出はほとんど無く、f、たCOおよび
臭気の排出もほとんどなく、さらに触媒燃焼形態の特徴
ケ牛刀・した赤熱触媒体力・らの輻射熱ケ室内に放散さ
lL心ので、輻射、対流両面力・らの暖房が可能である
以下不発明の一実施例ケ添付図面とともに説明丁ゐ。
第1図において、アルミニウムのダイカストで作らnて
いゐ縦型の円筒形の燃焼筒1の下端には、耐熱性無機質
からなり、小孔2ヶ多数穿った触媒担体の表面に酸化触
媒ケ担持させて形成した触媒体3ケ設置し、その裏側に
は赤熱した触媒体3から逆火′Tゐこと?防止するため
、触媒會担持させていない耐熱性無機質でできている逆
火防止板4が置力・nている。逆火防止板4には触媒体
3の小孔2.1:りさらに小さな微小孔6が開いており
、微小孔6から通過する燃料気流の流速はその燃料の燃
焼速度エリ大きくしである。さらに逆火防止板4の裏に
は燃料と空気の混合?良くするため複数枚のパンチング
メタルからできている拡散板6が置かγしている。燃焼
筒1の上部は液体燃料?その表面において気化させゐた
めの気化面7があり、さらに気化面7の周囲には燃焼初
期に気化面7r加熱さ一@:ゐためのンーズヒータ8が
アルミダイカストの中に埋め込壕rしている。以上述べ
たものがか訃 一体となり、触媒燃焼バーナの主要部音形成さn。
でいる。燃焼筒1の最上部には燃焼空気?送り込むため
の入口である燃焼空気導入口9が開けらnている。燃焼
筒1の上方には燃焼空気ケ送り込みかつ液体燃料ケ微粒
子にするためのモータ1oがあり、主軸が縦方向になる
工う設置さnている。
モータ10の下方に延びている主軸の下端は燃焼筒1の
最上部に開けらnた燃焼空気導入口9に突入しており、
その先端は液体燃料ケ気化面7に向は微粒子にして吹き
当てるための液体燃料霧化板12、さらに霧化さγL7
を液体燃料r軸方向に広く拡散させるための燃料拡散板
13?接続させてい錐台形コーン14ケ置き、液体燃料
?スムーズに液体燃料霧化板12に導く役割ケ果たして
いる。
主軸11の中央部には主軸11に直接接続さt′したタ
ーボファン16があり、ターボファン16は複数段、図
では2段に設けており、各ターボファン16の吐出側に
はバーナケース16に固定さnたガイド羽根17ケ設け
ている。ターボファン16とガイド羽根1Tの組合せに
よって起風室ヶ構成しており、その組合せ段数r憎子こ
とにエリ静圧ケ大きくすることができる。バーナケース
16の下部にに希釈空気人口19があ一部、ここケ通過
した空気は燃焼筒1の外壁の熱?吸収しながら希釈室2
0で熱排気ガスと混合希釈さn、温風吹出しロ21エリ
室内に放出さnる工うになっている。
葦たバーナケース16の胴壁には空気取入口22が設け
らfている。供給さ扛る液体燃料は暖房器下部にあゐ電
磁ポンプ23.cす、オイルタンク(図示せず)中の液
体燃料ケ送り出し、液体燃料パイプ24紫通ってコーン
14の表面上に到達するようになっている。触媒体1と
逆火防止板4との間には点火のための電極26が燃焼筒
1壁に取り付けらfている。1だ触媒体1下部には間隙
?開けて反射ミラー26が燃焼筒1軸方向と46°角に
設置さγしている。こfら全体ケさらに覆う工うに外装
体27があり、外装体27の内側には断熱空隙28が設
けらC1外装体27の一部には外気取入口29.30が
あり、最下端には設置台31と接続さγし一体となって
いる。
なお、上記触媒体3の触媒担体音形成する耐熱性無機質
としては、ムライト、αアルミナ、コーディエライト、
ムライト−ジルコン、ムライト−αアルミナ、炭化硅素
および窒化硅素の少なくとも一種類ケ使用した。また、
酸化触媒としてHpt。
Pd、 Rh 、 Ruお工び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、′f、たはC
o、N鳥Fe 、 Mn 、 Cu 、 Orお工びZ
n等の遷移金属の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7
組み合せたものケ用いた。
先ず燃焼筒1の内部に埋め込’tnているシーズヒータ
8に電流が流扛、燃焼筒1自身が加熱さγしる。
燃焼筒1の気化面7における温度が260〜300℃に
なるとモータ10が回転し始め、数秒遅nて液体燃料?
送入′1″′ゐための電磁ポンプ23が動き、液体燃料
パイプ24γ通り、モータ1oと連なっている主軸11
の先端に位置している円錐台形のコーン14の側壁に噴
出さnる。噴出さt″した液体燃料は1転しているコー
ン14の側壁に添って流n、液体燃料霧化板12に移り
、遠心力に工V液体燃料霧化板12の縁から微粒子とな
って気化面7に吹き飛はさnる。吹き飛んでいる微粒子
は途中で燃料拡散板13にエフ軸方向にさらに広く拡散
さn、f、た粒子自体さらに細刀)く分割させらnる。
液体燃料の微粒子は加熱さγした気化面7に当り、その
箇所で気化さnる。一方モータ1oの回転に工V主軸1
1と連結さγ[ているターボファン15が風圧盆起生す
ると、燃焼用空気が外気取入口29,30→断熱空隙2
8→空気取入口22→モータケース16内→起風室18
ケ通り二つに分流し、一方は燃焼空気導入口9ヶ通り、
燃焼筒1内に入り気化面7によって蒸発さぜらγした液
体燃料気体とともに拡散板e及び逆火防止板4ヶ通過し
、触媒体3表面において酸化発熱ケ起こさせる。
また他方の空気は希釈用空気として希釈用空気人口19
工V燃焼筒1の外側2通り、希釈室2oに入り、燃焼排
気ガスと混合さn、温風吹出し口21、cp室内に排出
さnる。
点火時には触媒体3の裏側にある電極26がスパークし
、逆火防止板4に開けた微小孔f5vCおいて小さな炎
ケ形改し、触媒体3ケ加熱する。触媒体3の温度が活性
温度に上がった後、燃料及び燃焼空気?増加させ、触媒
体3上において触媒燃焼させる。逆火丁ゐことのない安
定した触媒燃焼全継続させる条件としては燃料気流を燃
焼速度以上に上げるか、空気過剰にして炎燃焼以外の範
囲に丁ゐことが必要である。定常燃焼時には触媒体3の
温度は約800℃より1400℃の間の温度に保たn1
赤熱した状態となり、その表面がら放出γし、温風吹出
し口21から室内に放射さnる。
触媒体3の骨格である耐熱性無機質は触媒担体としての
役割ケ有し、その組成ばそnぞnの燃焼設定温度により
各種のものが考えらnゐが、特にセラミック質中でも比
較的低温の場合はコーディエライト(2Mg0・5si
02・2A1205)、高温の場合はムライト−ジルコ
ン(3人1203−25i02−8i02Zr02)。
炭化硅素(5in) 、および窒化硅素(5i5N4)
などが良い性能ヶ示した。
担持させろ酸化触媒に最も良いのが白金族金属で、特に
Pt、  Pdが最も良い。N1あるいはcoの酸化合
戦触媒も900’C以上の温度にする場合にはかなり優
秀な性能ケ示すがA12o3系統の担体音用いゐと高温
にニジある種のスピネルr形成し、触媒性能r刀1なり
劣化させてしまう恐fがあるので注意r要する。
次に触媒体3についての具体例ケ次に示す。
触媒担体材料:炭化硅素(SiC) 空隙率   :約30% ル厚1.0) 上記炭化硅素担体に酸化ジルコニウム微粒子ケ担持させ
るために次の混合液ケ作成する。硝酸ジルコニウムとイ
オン交換水7重量比1:2oの割合で充分攪拌混合させ
、この中に10%アルミナゾル會先述の硝酸ジルコニウ
ム溶液の中に小量ずつ攪拌しながら10重量%程度加え
たものの中に上記炭化硅素担体r浸し、温風中で乾燥さ
せろ工程23〜4回繰り返した後、500℃空気中で3
時間焼成丁ゐ。このものケ再度冷却した後、塩化白金酸
水溶液の中に充分浸漬させ、温風中で乾燥させる。この
工程ケ2〜3回繰り返し、相持Iは白金重量で担体1箇
当り0.1g〜0.39となるように溶液濃度や繰り返
し浸漬回数?調節する。さらにこjL’(z600℃空
気中で2時間焼成したものケ使用した。
本例では灯油など液体燃料ケ用いた例を示した燃料ケ蒸
発させる機構?必要としないので構造的には非常に簡単
なものとなる。
触媒燃焼器ケ運転することじより約8001cal〜3
.500bl/hの出カケ得ることがでキタ。その時の
触媒体3の温度はs o o lad/hの時には約7
00℃、  3,500 國/h (1)時には約1,
300℃にも連子ゐ。
この時のCOはほとんど零である。またNOも1.00
0℃以下はほとんど零であり、1,300℃において4
3ppmと炎燃焼に比較すると圧倒的に少ない。
第2図は密閉した室(6畳和室)において従来の炎で燃
焼させるタイプの石油温風暖房器(約3.000層/h
  )・・・・・・図面上ではa、ポータプル石油スト
ーブ(約2,00015し′h )・・・・・・図面上
でにす2本実施例による触媒燃焼暖房器(約3,000
bし/h)・・・・・・図面上でflcs’を連続燃焼
させ、その時の室内のNOz濃度ケ測定したものである
、 第2図からも分るように本実施例による触媒燃”に
暖房器の場合40分経過した場合N〜濃度が0.06W
”であるのに対し、従来スタイルの温風機の場合6.8
qm、  ポータプル石油ストーブの場合0.45 P
PI’と圧倒的な差となって表わnる。特に最近NO,
の環境問題が注目さ扛、環境基準が0・04PPffl
に設定さnており、家庭用室内排気型のバーナとして今
後太いに期待さnる。
また本実施例でに温風吹出しロ21ケ外装体21の下f
Hjに位置させているため、室内暖房機として足元ン温
める快適なものとなる。
本発明の触媒燃焼暖房器による効果ケ次に説明する。
(1)通常の燃焼のように炎ケ出さずに燃焼7行なうこ
とができるので燃焼室?極端に小さくてることができ、
コンパクトな機器の設計が可能となる(厳密な意味では
多少気相反応があるので若干の空間は必要−例えば20
0+02→2CO2)。
(11)炎燃焼のような高温にならないのでNOxの発
生は著ゐしく押えらn、はとんどNOLの発生が問題と
ならない。
r調節するだけで燃焼カロリー會変化させることができ
る。
GVI  通常炎會形成して燃焼させる燃焼器ケ消火さ
せた場合には燃焼上の各バランスが急速に崩nるため未
燃の炭化水素、−酸化炭素および臭気が排出さnる。特
に灯油や軽油など液体燃料r用いゐ場合は著しく、不現
象は程度の差Vs、あnさけがたいものであったが、本
発明VC,cる触媒燃焼暖房器の場合燃料の如何音間わ
ず、消火丁ゐ場合に於てもほとんど放出さγしない。す
なわち燃料の供給ケ止めても触媒体はある程度の熱容量
r有しているため、こしらの収分は触媒上 、において
完全に酸化さnるのである。
位)下部から温風及び赤外輻射線が放出さnるため快適
な暖房効果が得らnる。
【図面の簡単な説明】
第1図は不発明の一実施例による触媒燃焼暖房器の断面
図、第2図は密閉した室において各種の燃焼器r燃焼さ
せた場合の室内におけ心NOえ看?14メー′ 示す特性図である。 3・・・・・・触媒体、20・・・・・・温風吹出し口
、26・・・・・・反射ミラー。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)外装体内に、耐熱性無機質エリなる骨格構造体に
    、酸化触媒孕担持させて形成した触媒体ケ設け、この触
    媒体下に反射ミラーヶ設け、この反射ミラーの前方に対
    応する外装体部分に温風吹出しロケ設け、上記触媒体7
    通った熱排気ガス及び触媒体からの輻射熱ケ温風吹出し
    口から外装体外に放出させる触媒燃焼暖房器。
  2. (2)耐熱性無機質としてムライト、αアルミナ。 コーチイエライト、ムライト−ジルコン、ムライ)−α
    アルミナ、炭化硅素および窒化硅素の少なくとも一種類
    ?使用した特許請求の範囲第1項に記載の触媒燃焼暖房
    器。
  3. (3)酸化触媒トシては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7’(l[/)、17tlCCo、Ni
    、Fe、Mn、Cu、Orお工びZn等の遷移金属の酸
    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r組み合せたもの?用
    い1テ た特許請求の範囲第1項記載の触媒燃焼暖房器。
JP56161645A 1981-10-09 1981-10-09 触媒燃焼暖房器 Granted JPS5862434A (ja)

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