JPH06331108A

JPH06331108A - 燃焼装置

Info

Publication number: JPH06331108A
Application number: JP11804193A
Authority: JP
Inventors: Katsuyoshi Kumazawa; 克義熊澤; Toshihiko Saito; 俊彦斎藤; Kazuo Saito; 和夫齊藤; Toru Kubota; 亨久保田; Yuka Kawabata; 由佳河端
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1993-05-20
Filing date: 1993-05-20
Publication date: 1994-11-29

Abstract

(57)【要約】【目的】着消火時に発生しがちな臭気を防止するとと
もに、コンパクトな構成で燃焼の立ち上がりを効率よく
短時間に行う。【構成】燃焼プレート３近傍の混合気室４内に、通電
によって発熱する導電性触媒体５を設置し、導電性触媒
体５を着消火時に活性化温度にまで上昇させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、供給された燃料を燃
焼プレート上で燃焼させる燃焼装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の燃焼装置としては、燃料と燃焼用
空気との混合気を金属製あるいはセラミック製の燃焼プ
レート（バーナ）上で点火ヒータあるいは点火トランス
を用いた放電により点火して燃焼させるものがある。こ
の場合、燃焼プレート上の一点からの火炎伝播によりプ
レート全体に燃焼領域を拡げて行くので、着火遅れを生
じる部分が発生するのは避けられず、特に周囲温度が低
い初期着火の場合は顕著である。臭気についてみれば、
室外設置の燃焼装置あるいは、室内設置型の燃焼装置で
も強制給排気型の燃焼器であれば、ほとんど気にならな
いが、室内開放型のファンヒータなどでは不快である。
定常燃焼中の燃焼改善を施した良好な燃焼プレートを使
用したものでも、着消火時の臭気の問題は改善しがたい
のが現状である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このような事情から、
触媒燃焼との組み合わせが考えられる。ところが、単に
触媒体を燃焼プレートに用いた場合には、前述したよう
な不具合のほかに、次のような問題を生じてしまうため
に何の改善にもつながらない欠点がある。

【０００４】つまり、燃焼プレート裏面（上流側）の温
度が上昇して燃焼プレート近傍の温度が上昇し、逆火を
生じる。一部予混合バーナのように空気比の小さいもの
はなおさらである。触媒担持量を少なくすれば温度が低
下するが、反応ガスを処理しきれなくなり、不完全燃焼
を起こす原因となる。触媒体の体積、燃焼プレート上流
側の混合気室の大きさを充分大きくして空気量を増大す
る工夫をすれば、解決の方向になるが、燃焼装置のコン
パクト化の面からは遠のいてしまう。

【０００５】触媒体上で触媒反応燃焼を行わせるには、
反応ガスに対して触媒体が充分に活性な温度以上に保た
れる必要がある。通常、白金（Ｐｔ）やパラディウム
（Ｐｄ）などの貴金属触媒と炭化水素系の燃料との組み
合わせでは、この温度は最低３００℃程度である。すな
わち、約３００℃程度にならなければ充分な反応は生じ
ない。実際の機器においては、着火時には触媒体の温度
が周囲温度にまで低下しているために、そのままの状態
で反応ガスを供給しても着火せずに未反応ガスが排出さ
れてしまう。そのため、あらかじめ触媒体を予熱した後
反応ガスを供給するといった着火動作が必要になる。一
般的な予熱方法としては、触媒体の上流側に予熱バーナ
あるいは予熱ヒータを設け、空気を一旦加熱しこの加熱
した空気を触媒体に送り込むことによって触媒体を予熱
する方法を用いる。このような予熱を行うと、次に示す
ような多くの問題点がある。

【０００６】予熱バーナ，予熱ヒータどちらの場合も、
一旦熱媒としての空気を加熱してから触媒体を間接的に
予熱するので非効率的である。つまり触媒体以外にもた
くさんの空気を加熱する必要があり、また周囲の空気通
路なども同時に加熱するので、エネルギの大きな無駄と
ともに時間的にも長くかかるといった欠点につながる。
また、予熱空気自体に温度むらが生じるのは避けられ
ず、そのため触媒体の温度にもむらが生じ、着火時低温
部を通過する反応ガスは未反応のまま触媒体を通過し、
臭気、白炎の発生といった問題が発生する。さらに、予
熱バーナあるいは予熱ヒータを設置するスペースを設け
る必要があるので、装置が大きくなるといった欠点もあ
る。またそれだけ余分なコストアップにもつながる。

【０００７】予熱バーナとして石油バーナを用いる場合
には、気化器の予熱時間等予熱バーナ自身の立ち上がり
時間が加わるためにさらに多くの時間が必要になる。そ
のうえ予熱バーナは気相燃焼であるために当然ＮＯｘの
発生があり、着火初期といっても低ＮＯｘといった特徴
が損なわれることは好ましくない。また、炭素は触媒毒
の一種であり、予熱バーナの着火時あるいは消火時に僅
かに発生する炭素（すす）でもそれが触媒体に吸着する
と触媒体の性能を低下させる虞もある。

【０００８】予熱ヒータを用いる場合には、空気を加熱
するための大容量のヒータを備える必要があり、それに
伴う大容量のリレー回路や太い導線等本来燃焼装置には
必要のない電気部品が増加し、コストアップの要因やラ
ンニングコストアップの要因となる。

【０００９】そこで、この発明は、着消火時に発生しが
ちな臭気を防止するとともに、コンパクトな構成で燃焼
の立ち上がりを効率よく短時間に行うことを目的として
いる。

【００１０】

【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、第１に、燃料供給手段からの燃料を燃
料供給空間を経て火炎を形成する燃焼プレートに供給し
て燃焼させる燃焼装置において、前記燃焼プレート近傍
の燃料供給空間に、通電によって発熱可能な導電性触媒
体を設けた構成としてある。

【００１１】第２に、第１の構成において、導電性触媒
体への通電は、燃焼プレート上での着火時あるいは消火
時に行う構成としてある。

【００１２】第３に、第２の構成において、燃焼プレー
ト近傍に火炎検出器を設け、この火炎検出器の動作レベ
ルを、導電性触媒体への通電中は定常燃焼時より低く設
定する構成としてある。

【００１３】

【作用】第１及び第２の構成によれば、着火時あるいは
消火時に導電性触媒体に通電することで、導電性触媒体
の温度が上昇して供給された燃料が効率よく燃焼し、着
消火時における臭気の発生が防止される。触媒体の予熱
を導電性触媒体への通電による自己発熱によって行わせ
るために、空気のような熱媒を用いた間接的な加熱に比
べて、無駄なエネルギが発生せず、しかも短時間で予熱
し着火が完了する。また、触媒体を均一に予熱すること
ができるので、未燃成分の排出が防止されてクリーンな
着消火が可能となる。さらに、余分なスペースを必要と
しないので、燃焼装置全体がコンパクトになるととも
に、コスト低下も達成される。

【００１４】第３の構成によれば、導電性触媒体への通
電中、つまり着火時あるいは消火時には、火炎検出器の
動作レベルを定常燃焼時より低く設定してあるので、着
消火での小さい炎を異常燃焼であると判定してしまうよ
うな誤検出が防止される。

【００１５】

【実施例】以下、この発明の実施例を図面に基づき説明
する。

【００１６】図１は、この発明の一実施例を示す燃焼装
置の断面図である。これは、石油ファンヒータのバーナ
に応用した例を示している。このバーナは、混合管１の
図中で上部に位置する下流側開口部に、多数の炎口３ａ
を有する燃焼プレート３が設けられ、燃焼プレート３の
下部近傍の燃料供給空間としての混合気室４には、通電
により発熱可能な導電性触媒体５が設けられている。導
電性触媒体５の両端には一対の電極７，９が装着され、
導電性触媒体５は、図示しない制御装置により着火時及
び消火時に通電されて触媒活性化温度まで上昇する。

【００１７】混合管１の下部側方には、ベルマウス形状
の燃料供給口１ａが形成されている。燃料供給口１ａ近
傍には、気化器用ヒータ１１を内蔵する気化器１３が配
置されている。気化器１３内には、図示しない燃料ポン
プから供給される液体の灯油燃料が通る燃料通路が形成
されており、燃料通路を通過する液体燃料が気化器用ヒ
ータ１１に加熱されて気化される。気化器１３の燃料供
給口１ａ側には、気化器１３により気化された燃料蒸気
を混合気室４内に噴出する燃料供給手段としての燃料噴
射ノズル１７が設けられている。燃料噴射ノズル１７か
ら噴射された燃料蒸気は、エジェクタ効果により周囲の
空気を巻き込み、混合気となって混合気室４内に供給さ
れる。燃焼用空気は、エジェクタ効果を利用して供給す
る方式のほか、ファンを別途設けて供給するようにして
もよい。気化器１３は、前述した制御装置により駆動す
る電気ヒータ１１によって一定温度（３００℃）に制御
され、また燃料ポンプも制御装置により室温と設定温度
の差に応じた灯油を供給するよう制御される。

【００１８】燃焼プレート３の上方には、混合気室４を
経て燃料プレート３に供給された混合気に点火させる点
火ヒータ１９及び、点火による着火後の炎２０の状態を
検出して異常発生時には燃料の供給を停止させるための
火炎検出器２１がそれぞれ設置されている。これら点火
ヒータ１９及び火炎検出器２１も前述した制御装置によ
って動作するが、火炎検出器２１は導電性触媒体５の通
電時、つまり着火時及び消火時には動作レベルが定常燃
焼時に比べて低く設定され、着火時及び消火時での小さ
い炎を異常燃焼であると判定してしまうような誤検出を
防止している。

【００１９】次に、制御装置による制御動作を示す図２
及び図３のフローチャートに基づき、燃焼装置の動作を
説明する。

【００２０】図２は着火時のもので、暖房器の運転開始
操作により、気化器用ヒータ１１及び導電性触媒体５に
通電し（ステップ２０１，２０３）、気化器１３及び導
電性触媒体５の温度を上昇させる。気化器１３及び導電
性触媒体５の温度がそれぞれ設定温度に達すると（ステ
ップ２０５，２０７）、点火ヒータ１９に通電するとと
もに（ステップ２０９）、室温と設定温度との差に応じ
た灯油が燃料ポンプにより気化器１３に送られる（ステ
ップ２１１）。気化器１３はあらかじめ決められた温度
に上昇しているので、灯油は蒸気になり燃料噴射ノズル
１７から混合気室４内に向かって噴出し、周囲の空気を
巻き込んで混合気として混合気室４内に流入する。

【００２１】混合気室４の内部に流入した混合気は、導
電性触媒体５に達し、設定温度に達している導電性触媒
体５は触媒反応を開始する。その後、燃焼初期の不安定
な時期を経過した後、予熱されている点火ヒータ１９に
より燃焼プレート３上で燃焼する。このような燃焼過程
の中で火炎検出器２１により火炎が検出されると（ステ
ップ２１３）、点火ヒータ１９への通電を停止し（ステ
ップ２１５）、定常燃焼に移行する（ステップ２１
７）。着火時における火炎は定常燃焼時に比べて小さい
が、火炎検出器２１は着消火時での動作レベルを低く設
定してあるので、この小さい炎を異常燃焼と判断するこ
とはない。燃焼後のガスは図示しない対流ファンによっ
て暖房に供される。

【００２２】図３は消火時の動作を示している。消火時
には、暖房器の運転停止操作により、あらかじめ設定さ
れた燃焼量となるまで燃料供給量を低減させるべく燃料
ポンプを制御すると同時に（ステップ３０１）、導電性
触媒体５に通電する（ステップ３０３）。導電性触媒体
５が設定温度に達したら（ステップ３０５）、燃料供給
を停止する（ステップ３０７）。その後、導電性触媒体
５が設定温度を下回ると（ステップ３０９）、供給され
た燃料が完全に燃焼したとして導電性触媒体５及び気化
器用ヒータ１１への通電を停止する（ステップ３１１，
３１３）。この消火時においても、火炎は定常燃焼時に
比べて小さいが、火炎検出器２１は着消火時での動作レ
ベルを低く設定してあるので、この小さい炎を異常燃焼
と判断することはない。

【００２３】このように、触媒体の予熱を導電性触媒体
５への通電による自己発熱によって行わせるために、空
気のような熱媒を用いた間接的な加熱に比べて、無駄な
エネルギが発生せず、しかも短時間で予熱し着火が完了
する。さらに、導電性触媒体５の全体を均一に予熱する
ことができるので、未燃成分の排出が防止され臭気もな
くクリーンな着消火が可能となる。予熱バーナや予熱ヒ
ータが不要であることから、余分なスペースを必要とせ
ず、燃焼装置全体がコンパクトになるとともに、コスト
低下も達成される。また、従来の燃焼プレート３やその
周辺要素部品を使用できるため、触媒体を燃焼プレート
に使用した場合に比べて火力調節範囲を広くすることが
できる。導電性触媒体５は、着火時及び消火時にのみ通
電されるので、低温度、短時間の使用状態で済み、長寿
命化が図れる。

【００２４】なお、導電性触媒体５の担体は、セラミッ
クや金属のハニカム構造、あるいは箔を積層したもの、
プレートに複数の炎口を設けたもの、発泡あるいはネッ
ト形状などでよい。但し、材質が金属の場合には、その
表面を非導電性の処理を施した後、触媒剥離防止処理を
行って触媒を担持させる。

【００２５】

【発明の効果】以上説明してきたように、第１及び第２
の発明によれば、燃焼プレート近傍の燃料供給空間に通
電によって発熱可能な導電性触媒体を設けて導電性触媒
体の予熱を行うようにしたため、次のような効果を奏す
る。

【００２６】(1) 着消火時に予熱を行うことで、臭気の
発生を防止できる。

【００２７】(2) 導電性触媒体を電気によって直接加熱
するので、短時間でしかも効率的に予熱ができる。

【００２８】(3) 従来の燃焼プレート周辺要素部品を使
用できるため、触媒体を燃焼プレートに使用した場合に
比べて火力調節範囲を広くすることができる。

【００２９】(4) 予熱専用のヒータやバーナが不要であ
るので、その設置スペースが不要となる分装置自体をコ
ンパクトにできる。

【００３０】(5) 導電性触媒体は、着火時あるいは消火
時にのみ使用するので、低温度、短時間の使用状態で済
み、長寿命化を達成できる。

【００３１】第３の発明によれば、燃焼プレート近傍に
設けた火炎検出器の動作レベルを、導電性触媒体への通
電中は定常燃焼時より低く設定したので、着消火での小
さい炎を異常燃焼であると判定してしまうような誤検出
を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例を示す燃焼装置の断面図で
ある。

【図２】図１の燃焼装置における着火時での動作を示す
フローチャートである。

【図３】図１の燃焼装置における消火時での動作を示す
フローチャートである。

【符号の説明】

３燃焼プレート５導電性触媒体１７燃料噴射ノズル（燃料供給手段）２１火炎検出器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者久保田亨神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地株式会社東芝住空間システム技術研究所内 (72)発明者河端由佳神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地株式会社東芝住空間システム技術研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】燃料供給手段からの燃料を燃料供給空間
を経て火炎を形成する燃焼プレートに供給して燃焼させ
る燃焼装置において、前記燃焼プレート近傍の燃料供給
空間に、通電によって発熱可能な導電性触媒体を設けた
ことを特徴とする燃焼装置。
【請求項２】導電性触媒体への通電は、燃焼プレート
上での着火時あるいは消火時に行うことを特徴とする請
求項１記載の燃焼装置。
【請求項３】燃焼プレート近傍に火炎検出器を設け、
この火炎検出器の動作レベルを、導電性触媒体への通電
中は定常燃焼時より低く設定することを特徴とする請求
項２記載の燃焼装置。