JPS6337286B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、各種ガス燃料または気化させた液体
燃料を燃焼空気と共に触媒体上に供給し、その面
上にて酸化反応を起こさせて触媒体を発熱させ、
発生した熱を利用する触媒燃焼器に関する。

従来例の構成とその問題点 従来の触媒燃焼器の構成は、第１図に示した様
に、円筒状の燃焼筒Ａ１内にハニカム形状をした
円筒状の触媒体Ａ２を設置しただけのものであつ
た。この方式の場合、燃焼筒Ａ１と接触している
触媒体Ａ２の外周部が、燃焼筒Ａ１および外気の
影響により熱を奪われ、この部分を通過した燃料
混合気は完全には酸化されず、多量の炭化水素や
COを含んだ未燃ガスとして排出されるという欠
点があつた。特に低燃焼量領域で空気過剰率を高
くした場合この傾向が強かつた。この様に低燃焼
量領域での安定燃焼範囲が狭いため、広範囲な空
燃比を有する燃焼ができなかつた。したがつて、
結果的にTDR（絞り率＝最大安定燃焼量／最低安
定燃焼量）も狭く、約1/2程度しか取れなかつた。

発明の目的 本発明はかかる従来の問題を解消するもので、
燃料を触媒体上にて広範囲の空燃比のもとでも安
定かつ効率の良い酸化反応をさせると共に、広範
囲の燃焼量可変領域を持ち、かつ排気ガスがクリ
ーンとなる触媒燃焼器を提供することを目的とす
る。

発明の構成 この目的を達成するために、本発明では触媒体
前面の外周部の開口部を、耐熱性材料からなる閉
塞物で外周部の形状に沿うように閉塞し、触媒体
外周部からの排出ガスを遮断したことを基本構成
とする。本構成により、燃焼筒との接触により冷
却部材を構成している触媒体外周部からの未燃ガ
スの排出は遮断され、触媒体の活性化温度を保持
している部分からのみ完全燃焼ガスの排出が行わ
れる。したがつて、低燃焼量領域に於て、空気過
剰率を高くしても安定燃焼を行わせることがで
き、燃焼幅、ひいてはTDRを拡大することが可
能となつた。

実施例の説明 本発明による触媒燃焼器の一実施例を第２図に
示し、これにより説明する。

シーズヒータ３を埋設した気化予混合筒４の後
方には、中央に空気口５を有する固定板６が接合
され、気化予混合筒４の前方には、耐熱性金属か
らなる横型円筒状の燃焼筒Ｂ１が嵌合されてい
る。燃焼筒Ｂ１内には、その前方に向かつて金網
またはパンチングメタル製の抵抗板７、耐熱性セ
ラミツクからなる整流板８、同じく耐熱性セラミ
ツクからなる逆火防止板９、円筒状の触媒体Ｂ
２、その前面外周部には本発明による耐熱性材料
からなるリング状の閉塞板１０、および耐熱性金
属からなる閉塞板固定架１１が順次設置されてい
る。また整流板８のすぐ前方側には点火プラグ１
２が燃焼筒Ｂ１を貫通した形で設置されている。
一方、気化予混合筒４内に臨んだシヤフト１３の
先端には、前方に向けて径が大となる円垂台形の
コーン１４、回転板１５、周端に撹拌用小羽根を
有する混合板１６が順次固定されている。また、
給油管１７の先端はコーン１４上方に開口する様
に設置されている。

次に上記構成による実施例の作用を説明する。

シーズヒータ３に通電され、気化予混合筒４の
側壁が所定の温度に到達すると、フアン、電磁ポ
ンプ（共に図示せず）に通電され、空気および液
体燃料の供給が開始される。液体燃料は給油管１
７によつて回転中のコーン１４上に送られコーン
１４のテーパに沿つて回転板１５に達すると、そ
の回転力により円周方向に微粒子として飛散し、
定温状態の気化予混合筒４の側壁に接触し、ただ
ちに気化する。一方、フアンによつて取り込まれ
た空気は空気口５から気化予混合筒４内に送ら
れ、混合板１６により気化した液体燃料と均一に
混合され予混合ガスとなる。予混合ガスは抵抗板
７、整流板８を通過したところで、通電によりス
パークを発している点火プラグ１２で点火され
る。点火初期には、整流板８前方側に青火炎を形
成して火炎燃焼を行わせる。この状態で火炎によ
る輻射熱が燃焼筒Ｂ１からの伝熱により、触媒体
Ｂ２を触媒燃焼に必要な活性化温度まで到達させ
る。しかるのち、一旦燃料の供給を停止して、前
記の青火炎を消滅させ、次いで燃料の供給を再開
すると、予混合ガスは火炎を形成することなく、
活性化温度を保つている触媒体Ｂ２上で無炎燃焼
が開始される。この時点での触媒体Ｂ２の表面温
度は800〜1200℃程度となり、酸化触媒による反
応は定常化する。この時、触媒体Ｂ２の前面外周
部はリング状の閉塞板１０によつて閉塞されてい
るため、予混合ガスは、燃焼筒Ｂ１との接触で冷
却され低温部分を形成している触媒体Ｂ２の外周
部を通過することがなく、常に活性化温度以上を
保つている触媒体Ｂ２の内部を通過するので、不
完全酸化を起こすことがなく、排ガス中に炭化水
素やCO等の未燃ガスが残ることがない。また、
触媒体Ｂ２外周部が閉塞板１０によつて閉塞され
る触媒体Ｂ２の外周部の小孔内に閉じ込められ加
熱された気体成分によつて断熱層が形成され、結
果的にこの部分に熱の溜まりを生じるため、この
部分で反応が行われないことによる冷却作用及び
燃焼筒との接触による冷却作用とが上記の熱の溜
まりによつて相殺され、触媒体Ｂ２内部に新たに
低温部分が生じることを防止している。従つて触
媒体Ｂ２内部を通過した予混合ガスは安定な酸化
反応により完全燃焼する。

本発明の触媒燃焼器による効果を実証するデー
タとして、第１図に示した従来例、第２図に示し
た本発明による実施例の各々を用いた場合の燃焼
特性の比較を第３図に示した。尚、閉塞板１０、
閉塞板固定架１１の使用以外は、従来例、本発明
実施例共に同一仕様とした。触媒体Ａ２、触媒体
Ｂ２は共にZrO₂を担体とし、酸化触媒として
NiOを数％担持したものを用い、燃料として灯油
を用いた。

第３図中、燃焼上限の定義は、空気量を絞つて
CO₂濃度を増大させていつた場合に、触媒体Ａ
２、触媒体Ｂ２後方に火炎を形成し、もはや無炎
燃焼できなくなる限界のCO₂濃度（逆火限界）を
示し、燃焼下限の定義は、空気量を増加させて
CO₂濃度を減少させていつた場合に、排ガス中に
COが発生し始める限界のCO₂濃度（スリツプ限
界）を示す。燃焼上限、燃焼下限の差を燃焼幅と
定義し、その値が2.8vol％以上確保している場合
を安定燃焼領域と規定し、その時の最低燃焼量と
最高燃焼量の比をTDRとした。

第３図により、従来例の場合TDRは約1/2程度
であるのに対し、本発明実施例の場合TDRは約
１／３程度確保している。

発明の効果 以上のことから、本発明の触媒燃焼器によれば
次に列記する効果が得られる。

(1) 触媒体の外周部の排出ガスに対し下流側の面
を、耐熱性材料からなる閉塞板で閉塞するた
め、加熱された気体成分はこの部分を通過せ
ず、触媒体外周部を保温し、触媒体内部の活性
化温度を維持するため、触媒体内部を通過する
予混合ガスは完全酸化作用を受ける。

(2) 上記構成により、低燃焼量領域に於ても従来
より空気過剰率を高くした状態でも安定燃焼が
可能となり、その結果幅広いTDRを確保でき
るようになつた。

(3) 上記構成により生成する触媒体外周部の断熱
層により熱溜りが生じるため、この部分で反応
が行われないことによる冷却作用と燃焼筒との
接触による冷却作用とが、上記の熱溜まりによ
つて相殺されるため、触媒体内部に新たに低温
部分が生じることを防止できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の触媒燃焼器の縦断面模式図、第
２図は本発明による触媒燃焼器の一実施例の縦断
面模式図、第３図は従来例と本発明実施例とを使
用した場合の燃焼特性の比較を示した図である。 Ｂ１……燃焼筒、Ｂ２……触媒体Ｂ、１０……
閉塞板。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 耐熱性無機材料を担体とし、酸化触媒を担持
   してなる触媒体上に、ガス燃料または気化させた
   液体燃料を燃焼空気と共に供給して触媒燃焼させ
   る構成とし、触媒体前面の外周部の開口部を、ア
   ルミナ、ムライト、ムライトージルコン、ジルコ
   ニア等の耐熱性セラミツクス、あるいは耐熱性石
   英繊維の圧縮物からなる耐熱性材料からなる閉塞
   板にて閉塞し、触媒体外周部からの燃焼ガスの排
   出を遮断した触媒燃焼器。