JPH06317305A - 触媒燃焼装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ガスシール面での信頼性を維持しつつ、触媒
反応領域の温度を使用範囲内に保って火力調節範囲を広
くし、触媒体１ａ，１ｂ，１ｃの寿命を長くして信頼性
を向上させる。 【構成】 触媒体１ａ，１ｂ，１ｃを支持する燃焼筒７
を、相互間に空気通路１５を形成すべく内筒３及び外筒
５からなる二重構造とする。燃料蒸気は最下段の触媒１
ｃに燃料噴射ノズル１１から供給し、燃焼用空気は空気
通路１５を経て、内筒３に設けた空気供給孔２１ａ，２
１ｂ，２１ｃ，２１ｄから各混合室１９ａ，１９ｂ，１
９ｃ，１９ｄに供給する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、供給された燃料を触
媒体上で燃焼させる触媒燃焼装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】触媒体上での表面燃焼である触媒燃焼
は、通常の気相燃焼と燃焼方式が全く異なるため、多く
の特徴を有している。例えば、燃焼温度を１０００℃以
下と低く抑えることができるため、サーマルＮＯ_ｘの発
生を大幅に抑制できる。また、触媒体上での表面燃焼で
あるため燃焼器自体が輻射体になり、例えば暖房器に利
用した場合には快適な輻射暖房を得ることができる。そ
のほか、燃焼温度が低いために火炎に対する恐れが少
い、通常の燃焼器に必要であった燃焼室といったスペー
スが不要になるので燃焼器をコンパクトにできる、など
のメリットがある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、触媒体で処
理できる反応ガス量は決まっており、室内の暖房用とし
ての熱量を従来の暖房器と同等とするためには、触媒体
の表面積を大きくする必要がある。触媒体の表面積が大
きくなると、ガス化燃料を供給する間口が増大して高温
部分でのガスシールの信頼性の点で問題になる。ガスシ
ール部分を小さくするために、触媒体の間口はそのまま
で、奥行き方向の厚みを増大し、良好な燃焼を行いつつ
火力調節しようとすると、広い範囲に調節することはで
きない。火力調節範囲を広くしようとすると、触媒反応
領域が燃焼量に応じて移動するが、高温部分の温度がさ
らに上昇する傾向にあり、触媒体の劣化が生じやすくな
り、臭気の発生や未燃焼ガスの放出などの不具合を生じ
て信頼性が低下する。

【０００４】そこで、この発明は、ガスシール面での信
頼性を維持しつつ、触媒反応領域の温度を使用範囲内に
保って火力調節範囲を広くし、触媒体の寿命を長くして
信頼性を向上させることを目的としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、この発明は、複数の触媒体を積層配置し、供給した
燃料を触媒体上で燃焼させる触媒燃焼装置において、前
記複数の触媒体を間隔をあけて積層保持する燃焼筒を、
内筒及び外筒からなる二重構造とし、前記積層配置した
複数の触媒体のうちの一方の端部側に配置した触媒体に
燃料を供給する構成とするとともに、前記内筒に前記各
触媒体に燃焼用空気を供給するための空気供給孔を設け
た構成としてある。

【０００６】

【作用】このような構成によれば、燃料は、積層配置し
た複数の触媒体のうちの一方の端部の触媒体にのみ供給
され、燃焼用空気は空気供給孔から各触媒体に供給され
る。これにより、火力調節過程における触媒反応領域が
複数の触媒に分散され、触媒反応温度が必要以上に高く
なることはない。

【０００７】

【実施例】以下、この発明の実施例を図面に基づき説明
する。

【０００８】図１は、この発明の一実施例を示す触媒燃
焼装置の概略的な構成図である。複数（ここでは三つ）
の多孔質からなる触媒体１ａ，１ｂ，１ｃは、所定間隔
をおいて積層状態で配置され、これらは内筒３及び外筒
５からなる二重構造の燃焼筒７により保持されている。
最下段の触媒体１ｃは、電気通電によって発熱する導電
性触媒体である。この触媒体１ｃの下方には、気化器９
によってガス化した燃料を噴射する燃料噴射ノズル１１
が設置されている。気化器９内には、図示していない
が、燃料ポンプから供給される液体の燃料が通過する燃
料通路が形成され、気化器９の下部に設けた気化ヒータ
１３により燃料通路を通過する燃料が所定温度まで加熱
されて気化する。

【０００９】燃焼筒７の内筒３と外筒５との間には空気
通路１５が形成され、空気通路１５の下端からファン１
７により燃焼用空気が供給される。内筒３内には、上部
から順に４つの混合室１９ａ，１９ｂ，１９ｃ，１９ｄ
が形成されており、各混合室１９ａ，１９ｂ，１９ｃ，
１９ｄに面する内筒３には、各段の触媒体１ａ，１ｂ，
１ｃにおける燃焼量の比率に応じた燃焼用空気を供給す
る空気供給孔２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄがそれぞ
れ形成されている。具体的には、空気供給孔２１ａ，２
１ｂ，２１ｃ，２１ｄは、上流側程つまり下段の触媒体
１ｃ側程総開口面積が大きく、各触媒体１ａ，１ｂ，１
ｃが受け持つ燃焼量に応じた空気量に相当する開口面積
となっている。

【００１０】このような構成の触媒燃焼装置において
は、触媒体１ｃに燃料が供給される前に、触媒体１ｃ及
び気化ヒータ１３に通電して、それぞれの温度をあらか
じめ設定した温度に予熱する。触媒体１ｃが混合ガスに
対して充分に活性化した状態になったら、気化器９によ
りガス化した燃料蒸気を、燃料噴射ノズル１１から混合
室１９ｄに噴射する。一方、燃焼用空気はファン１７に
より、各触媒体１ａ，１ｂ，１ｃの燃焼量に応じた空気
量が混合室１９ａ，１９ｂ，１９ｃ，１９ｄにそれぞれ
供給される。これにより着火動作が完了する。

【００１１】このうように、触媒体１ｃの予熱を行う
と、従来のように熱媒体として空気を加熱する必要がな
く、また加熱空気が通るダクト系への加熱やダクト系か
らの放熱もないので、短時間でしかも効率的に触媒の予
熱を行うことができる。しかも、予熱バーナや予熱ヒー
タといった要素部品が不要となって機器内のスペースが
その分だけ不要になるので、システムを全体的に小さく
することができる。

【００１２】着火後、燃焼初期においては、最下段の触
媒体１ｃで処理可能な範囲で燃料蒸気を供給する。その
後、室内温度と設定温度との差に応じた燃焼量の燃料蒸
気及び、燃焼用空気を徐々に供給する。燃料蒸気は、最
低から最大燃焼量まで最下段の触媒体１ｃの混合室１９
ｄに入ることになる。一方、燃焼用空気は燃焼量に応じ
た総量をファン１７が供給し、空気通路１５から各空気
供給孔２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄを経て、各混合
室１９ａ，１９ｂ，１９ｃ，１９ｄに送られる。

【００１３】各混合室１９ａ，１９ｂ，１９ｃ，１９ｄ
への燃焼用空気の配分は、上流側程多く、下流側程少な
く、各触媒体１ａ，１ｂ，１ｃが受け持つ燃焼量に応じ
た空気量となっているため、火力調節過程における触媒
反応領域を各触媒体１ａ，１ｂ，１ｃに分散できる。こ
れにより、触媒体が持つ体積が同じ場合でも奥行き方向
が厚い触媒体を使用した場合に比べ、触媒反応温度を必
要以上に高くすることなく燃焼でき、異常加熱を防止で
きるので、触媒体の寿命を延ばすことが可能となる。ま
た、複数の触媒体を積層する構造であるので、触媒体の
表面積が大きくなることはなく、ガスシール面での信頼
性も確保されている。

【００１４】図２は、この発明の他の実施例を示す触媒
燃焼装置の概略的な構成図である。この実施例における
三つの触媒体２３ａ，２３ｂ，２３ｃは中心に貫通孔２
５ａ，２５ｂ，２５ｃがそれぞれ形成され、この貫通孔
２５ａ，２５ｂ，２５ｃに内筒２７が挿入されている。
外筒２９は、各触媒体２３ａ，２３ｂ，２３ｃの外周部
を覆っている。最下段の触媒体２３ｃは、前述の実施例
と同様に、電気通電によって発熱する導電性触媒体であ
る。

【００１５】内筒２７内は燃焼用空気が供給される空気
通路３１となっており、内筒２７と外筒２９との間に
は、上流側から順に混合室３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３
３ｄが形成されている。各混合室３３ａ，３３ｂ，３３
ｃ，３３ｄに面する内筒２７には、各段の触媒体２３
ａ，２３ｂ，２３ｃの燃焼量の比率に応じた燃焼用空気
を供給する空気供給孔２７ａ，２７ｂ，２７ｃ，２７ｄ
がそれぞれ形成されている。これらの空気供給孔２７
ａ，２７ｂ，２７ｃ，２７ｄは、前記実施例と同様に、
上流側程つまり下段の触媒体２３ｃ側程総開口面積が大
きく、各触媒体２３ａ，２３ｂ，２３ｃが受け持つ燃焼
量に応じた空気量に相当する開口面積となっている。

【００１６】最下段の混合室３３ｄの底部には、気化ヒ
ータ３７を備えた気化器３９が設けられ、この気化器３
９に向けて液体の燃料を噴射する燃料噴射ノズル４１
が、混合室３３ｄに面する外筒２９に装着されている。
燃料噴射ノズル４１には、燃料ポンプ４３から液体の燃
料が供給される。内筒２７と外筒２９とからなる二重構
造の燃焼筒４３の下端には、空気通路３１に燃焼用空気
を供給するための羽根車４５及び駆動モータ４７からな
るファン４９が設けられている。ファン４９の下部に
は、空気吸込み口５１が形成されている。

【００１７】このような構成の触媒燃焼装置において
も、前記実施例のものと同様に、火力調節過程における
触媒反応領域を各触媒体２３ａ，２３ｂ，２３ｃに分散
できるので、同様の効果を奏することができる。

【００１８】

【発明の効果】以上説明してきたように、この発明によ
れば、複数の触媒体を間隔あけて積層保持する燃焼筒
を、内筒及び外筒からなる二重構造とし、積層配置した
複数の触媒体のうちの一方の端部側に配置した触媒体に
燃料を供給する構成とするとともに、内筒に各触媒体に
燃焼用空気を供給するための空気供給孔を設けた構成と
したので、火力調節過程における触媒反応領域を各触媒
体に分散できることから、触媒体が持つ体積が同じ場合
でも奥行き方向が厚い触媒体を使用した場合に比べ、触
媒反応温度を必要以上に高くすることなく燃焼できて異
常加熱を防止でき、触媒体の寿命を延ばすことが可能と
なる。また、複数の触媒体を積層する構造であるので、
触媒体の表面積が大きくなることはなく、ガスシール面
での信頼性も確保されている。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例を示す触媒燃焼装置を示す
概略的な断面図である。

【図２】この発明の他の実施例を示す触媒燃焼装置を示
す概略的な断面図である。

【符号の説明】

１ａ，１ｂ，１ｃ，２３ａ，２３ｂ，２３ｃ 触媒体 ３，２７ 内筒 ５，２９ 外筒 ７，４３ 燃焼筒 ２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ，２７ａ，２７ｂ，２
７ｃ，２７ｄ 空気供給孔

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の触媒体を積層配置し、供給した燃
   料を触媒体上で燃焼させる触媒燃焼装置において、前記
   複数の触媒体を間隔をあけて積層保持する燃焼筒を、内
   筒及び外筒からなる二重構造とし、前記積層配置した複
   数の触媒体のうちの一方の端部側に配置した触媒体に燃
   料を供給する構成とするとともに、前記内筒に前記各触
   媒体に燃焼用空気を供給するための空気供給孔を設けた
   ことを特徴とする触媒燃焼装置。
2. 【請求項２】 空気供給孔は、各触媒体が受け持つ燃焼
   量に応じた空気量に相当する開口面積としたことを特徴
   とする請求項１記載の触媒燃焼装置。
3. 【請求項３】 燃焼が供給される触媒体を電気通電によ
   って発熱する導電性触媒体としたことを特徴とする請求
   項１または２記載の触媒燃焼装置。