JPH09210316A - 触媒燃焼式ヒータ - Google Patents

触媒燃焼式ヒータ

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Publication number
JPH09210316A
JPH09210316A JP8014102A JP1410296A JPH09210316A JP H09210316 A JPH09210316 A JP H09210316A JP 8014102 A JP8014102 A JP 8014102A JP 1410296 A JP1410296 A JP 1410296A JP H09210316 A JPH09210316 A JP H09210316A
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JP
Japan
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air
combustion
fuel
air flow
heated
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP8014102A
Other languages
English (en)
Inventor
Hiroshi Okada
弘 岡田
Shinichi Mashita
晋一 真下
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.)
Denso Corp
Soken Inc
Original Assignee
Denso Corp
Nippon Soken Inc
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 加熱されるべき空気に十分な熱を供給して、
HC排出量の増大を防止し、排気エミッションの改善を
図った触媒燃焼式ヒータの提供。 【解決手段】 定常燃焼時、吸気管18に供給された空
気は空気流通路16から空気流ガイド21に案内されて
燃焼筒12の半分の外周に沿って上方に移動する。そし
て触媒層13から輻射熱を受けている燃焼筒12の熱に
より空気流通路16内の空気は加熱され、空気流ガイド
21の上方を乗り越えて反対側の空気流通路16を下方
に移動し、吸気口20から燃料気化器6内に供給され
る。燃料気化器6内では、気化された燃料と加熱空気が
混合され、混合気は燃焼筒12を通って触媒層13で燃
焼されて燃焼ガスとなり循環水通路8内の水と熱交換さ
れる。空気流通路16内の空気は燃焼筒12の全外周と
接触するため十分な熱が供給され、クリーンな燃焼が可
能となる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は触媒燃焼式ヒータに
係り、特に、不完全燃焼等を防止して排気エミッション
の改善を図った触媒燃焼式ヒータに関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、触媒燃焼式ヒータは、エンジン
燃料の一部をバーナで触媒燃焼せしめて、車室内エアを
直接もしくは車室内の放熱器への供給水を加熱するもの
であり、エンジン冷却水温が十分上昇するまでの間の補
助ヒータとして使用される。このような触媒燃焼式ヒー
タのバーナでは、供給された燃料を気化してこれを燃焼
空気と混合し、この混合気を触媒を担持した燃焼体に供
給し、反応させ触媒燃焼させている。
【0003】従来の触媒燃焼式ヒータは、図6に示すよ
うに、バーナは、主として燃料と燃焼空気を混合し燃料
を気化させる燃料気化器50と、該燃料気化器50の構
成部材により構成されている燃焼筒51と、該燃焼筒5
1の内部に保持された触媒層52とにより構成されてい
る。燃料気化器50は、ハウジング53により覆われ、
該燃料気化器50の壁内には電気ヒータ55が設けられ
ており、燃料気化器50の空間内には燃料導入管56の
末端が開口している。そして、電気ヒータ55および燃
料導入管56は、上記ハウジング53に固定されてい
る。また、ハウジング53の内部には燃焼筒51の外周
部に燃焼ガスの一部が通過する燃焼ガス流路57が形成
され、ハウジング53壁内に固定された排気管72に連
通している。さらに、ハウジング53には第1のエア導
入口60とエア流路61とが設けられており、該第1の
エア導入口60とエア流路61は、燃料気化器50に設
けられた第2のエア導入口62と連通している。また、
エア流路61は、燃焼ガス流路57の外周部に設けら
れ、この部分で熱交換して燃焼空気を予熱するようにな
っている。また、燃焼筒51は半容器体のハウジング6
3によって覆われており、該ハウジング63の上部には
燃焼ガス導出口65が設けられている。
【0004】燃料は、燃料タンク66と接続された燃料
ポンプ67により燃料導入管56を経て、燃料気化器5
0の空間内に供給される。一方、燃焼空気は、エアポン
プ68から第1のエア導入口60、エア流路61を経
て、第2のエア導入口62から燃料気化器50の空間内
に供給される。そして、燃料気化器50では、燃料と燃
焼空気の混合および燃料の気化がなされ、この混合気が
燃焼筒51内の触媒層52に供給されて、触媒燃焼が始
まる。該触媒燃焼によって加熱された燃焼ガスの一部
は、燃焼ガス導出口65から吐出され、残りはハウジン
グ63の空間内を通過して、仕切板70に設けた排気口
71を経てハウジング53内の燃焼ガス流路57を通過
し、ハウジング53に固定された排気管72より排気さ
れる。そして、燃焼ガスが燃焼ガス流路57を通過する
ときに、該燃焼ガスとその外周部のエア流路61内の燃
焼空気との間で熱交換が行われ、燃焼空気が予熱され
る。このようにして燃焼ガスによりエア流路61内の燃
焼空気を予熱することによって、触媒層53の温度がそ
の活性温度以下になることを防止できるため、クリーン
な燃焼が継続されるのである。
【0005】このような型式の触媒燃焼式ヒータは、例
えば、特開平1−306709号公報にも記載されてい
る。該公報に記載された技術は、排気通路における燃焼
ガスの熱を有効利用することにより予混合室を加熱して
燃料を気化促進すると共に燃焼用空気と燃焼ガスの熱と
を熱交換させて該燃焼用空気を予熱することにより、触
媒体上における酸化能力を増大させ燃焼性能の向上を図
ろうとするものである。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術において
は、いずれも燃焼ガスと燃焼空気との熱交換によって燃
焼空気の予熱を狙っているが、気体同士の熱交換は効率
が悪いため、燃焼空気に十分な熱を供給するには、大き
な伝熱面が必要となり、必然的にヒータ自体の形状も大
きくなってしまう。また、伝熱面積が小さければ、燃焼
空気に十分な熱が供給されず、クリーンな燃焼は不可能
となってしまう。
【0007】本発明は叙上の問題点に鑑みて創出された
ものであり、その目的とするところは、加熱されるべき
空気に十分な熱を供給して、HCの排出量の増大を防止
し排気エミッションの改善を図った触媒燃焼式ヒータを
提供することである。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に請求項1記載の手段を採用することができる。この手
段によると、触媒燃焼式ヒータの定常燃焼時、加熱され
るべき空気は、空気流通路内において燃焼筒の外周部全
体に亘り供給される。そして、上記空気は、空気流通路
内において、触媒層から直接輻射熱を受けている燃焼筒
の熱と熱交換して加熱された空気となり、燃料気化器内
に供給される。一方、燃料気化器に供給された燃料は気
化されて上記加熱空気と混合され、その混合気は燃焼筒
内に固設された触媒層に達し触媒燃焼して燃焼ガスとな
り、ハウジング内の熱交換媒体である空気を直接加熱す
る。このように、本発明は、固体である燃焼筒の輻射熱
と空気流路内の気体である空気との間で熱交換が行われ
るため熱交換の効率がよい。しかも、空気流路内にある
空気は、燃焼筒の外周部全体と接触することができるの
で熱交換効率を上昇させることができ、従って、加熱さ
れるべき空気に十分な熱を供給することができてクリー
ンな燃焼が可能となり、排気エミッションの改善を図る
ことができる。なお、請求項2の手段を採用すること
で、空気流通路内にある空気は、燃焼筒の外周面全体と
確実に接触することができる。
【0009】
【発明の実施の形態】本発明の触媒燃焼式ヒータの第1
実施形態を図1から図3に基づいて説明する。上ハウジ
ング1と下ハウジング2は、上下一対の半容器体であ
り、互いにその開口縁で環状の仕切板3を挟んで衝合固
設されている。下ハウジング2には排気口4が形成され
ており、また、ハウジング2の壁内にはヒータ、例えば
電気ヒータ5と、該下ハウジング2の内部に保持され且
つやや小型の半容器体の燃料気化器6の空間内に通じる
燃料導入管7が設けられている。そして、上記電気ヒー
タ5は燃料気化器6の下部に埋設されている。上ハウジ
ング1は壁内に循環水通路8が形成されており、壁面に
設けた熱伝達媒体としての水の流入口10と流出口11
が設けられている。
【0010】上、下ハウジング1,2の内部には円筒状
の燃焼筒12が、その一端を燃料気化器7を囲繞する形
で埋設されている。ハニカム状のセラミックに触媒を担
持した触媒層13は、上記燃焼筒12の内部に固定され
ている。上記燃料気化器6と燃焼筒12の外周全体には
円筒15が配設され、燃料気化器6あるいは燃焼筒12
全外周とそれら全周を囲繞する上記円筒15との間には
長い環状筒の空気流通路16が形成され、そして、空気
流通路16の上端はドーナツ状のプレート17によって
封鎖されている。また、該空気流通路16に連通してポ
ンプ22から空気が供給される吸気管18が下ハウジン
グ2に固定され、一方、上記燃料気化器6には空気流通
路16からの予加熱空気を燃料気化器6内に送り込む吸
気口20が設けられている。
【0011】本発明においては、定常燃焼時に、触媒層
13からの輻射熱を受けている燃焼筒12の熱と、空気
流通路16内の空気との間で熱交換を行い、効率よく空
気を予熱して加熱空気とするために、空気流通路16は
燃焼筒12の全外周を囲繞するように形成されている。
これは、気体同士の熱交換よりも、固体である燃焼筒1
2と、空気流通路16内の気体である空気との熱交換の
方が効率が良いためである。
【0012】また、本発明に用いられるバーナは、燃料
と加熱空気とを混合し燃料を気化させる燃料気化器6
と、該燃料気化器6の底部に埋設されたヒータ、例えば
電気ヒータ5と、燃料気化器6から延出している燃焼筒
12と、該燃焼筒12の内部に固設された触媒層13と
からなる。
【0013】更に、本発明は、図2に示すように、予加
熱されるべき空気が燃焼筒12の外周部全域を通過する
ように空気流通路16内に一対の板状の空気流ガイド2
1を軸線方向に設置している。従って、予加熱されるべ
き空気は、図3に示すように、吸気管18から供給さ
れ、空気流ガイド21によって、まず、矢印のように空
気流通路16内を上昇し、燃焼筒12から輻射熱を吸収
しながら空気流ガイド21の上端を乗り越えて反対側の
空気流通路16へと移動し、今度は向きを下方へと変え
ながら燃焼筒12に沿って移動し、吸気口20から燃料
気化器6内へと進んでいくのである。
【0014】一方、燃料は、燃料タンク23から燃料ポ
ンプ25により燃料導入管7に供給され、電気ヒータ5
により加熱された燃料気化器6で気化される。そして、
空気流通路6から吸気口20を経て燃料気化器6内に供
給された加熱空気は、燃料気化器16の空間内で気化し
た燃料と混合される。この混合された混合気は燃焼筒1
2の内部を通って触媒層13に達し、触媒燃焼して燃焼
ガスとなる。この時熱せられる燃焼筒12の輻射熱によ
り、空気流通路16内の空気は加熱された空気となる。
また、上記燃焼ガスは、上ハウジング1内の空間で循環
水通路8内にある熱交換媒体である水と熱交換を行な
い、仕切板3に形成された通路26を経て排気口4より
排気されるようになっている。
【0015】次に、本発明の第1実施形態の作用につい
て説明する。触媒燃焼式ヒータの定常燃焼時、エアポン
プ22により吸気管18に供給された空気は、長い環状
筒からなる空気流通路16の下方から空気流ガイド21
に案内されて燃焼筒12の略半分の外周に沿って上方に
移動する。そして、空気は空気流通路16内において、
触媒層13から直接輻射熱を受けている燃焼筒12の熱
と熱交換して加熱された空気となって空気流ガイド21
の上端を乗り越え、反対側の空気流通路16へと移動す
る。加熱空気は、今度は反対側の空気流通路16の上方
から空気流ガイド21に案内されて燃焼筒12の残り略
半分の外周に沿って下方に移動する。そして、加熱空気
は、空気流通路16内において、触媒層13から直接輻
射熱を受けている燃焼筒12の熱を受けて加熱温度を保
持しつつ吸気口20から燃料気化器6の空間内へと供給
される。
【0016】一方、燃料は、燃料タンク23から燃料ポ
ンプ25により燃料導入管7に供給され、電気ヒータ5
により加熱された燃料気化器6で気化される。そして、
該燃料気化器6の空間内にて上記加熱空気と気化した燃
料とは混合されこの混合気は燃焼筒12の内部を通って
触媒層13に達し、触媒燃焼して燃焼ガスとなる。この
時上述されたように、熱せられる燃焼筒12の輻射熱に
より、空気流通路16内の空気は加熱された空気となる
のである。また、上記燃焼ガスは、上ハウジング1内の
空間で循環水通路8内にある熱交換媒体である水と熱交
換を行った後、仕切板3に形成された通路26を経て排
気口4より排気される。
【0017】以上のように、本発明は、気体同士の熱交
換ではなく、固体である燃焼筒12の輻射熱と空気流通
路16内の気体である空気との間、即ち固体と気体との
間で熱交換が行われるため、熱交換の効率が良い。この
ため、熱交換フィン等の複雑な構成も必要がない。ま
た、燃焼筒12の全外周に亘り空気流通路16が形成さ
れているため、該空気流通路16内にある加熱されるべ
き空気は、燃焼筒12の全外周と接触することができる
ので効率良い熱交換を行うことができる。更に、空気流
通路16内に板状の空気流ガイド21を設置したので、
加熱されるべき空気が燃焼筒12の外周面全体に供給さ
れるのを助長することができる。このようにして、加熱
されるべき空気に十分な熱を供給することができ、クリ
ーンな燃焼が可能となる。
【0018】次に、本発明の第2実施形態を図4及び図
5に基づいて説明する。第1実施形態においては、水を
熱交換媒体として用いたが、本実施形態においては、空
気を直接加熱するようにしたものである。従って、本実
施形態は第1実施形態における上ハウジング1の循環水
通路8を削除した構成とし、その代りに上ハウジング1
の上端面には触媒燃焼により加熱された燃焼ガスの導出
口27が形成されている。そして、前述の第1実施形態
と共通する構造部分については同じ参照符号を付すこと
によって、重複する説明を省略する。
【0019】本実施形態は上記したような構成としたの
で、定常燃焼時に触媒を担持したセラミックから直接輻
射熱を受けた燃焼筒12と空気流通路16内の加熱され
るべき空気との間で、効率の良い熱交換が行われ、加熱
されるべき空気に十分な熱が供給されるので、炭化水素
発生の少ないクリーンな燃焼が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態における触媒燃焼式ヒ
ータの全体断面図である。
【図2】図1の断面A−A線に沿って切断した断面図で
ある。
【図3】本発明の第1実施形態における空気流れの説明
図である。
【図4】本発明の第2の実施形態における触媒燃焼式ヒ
ータの全体断面図である。
【図5】図4の断面B−B線に沿って切断した断面図で
ある。
【図6】従来の触媒燃焼式ヒータの全体断面図である。
【符号の説明】
1…上ハウジング 2…下ハウジング 5…(電気)ヒータ 6…燃料気化器 8…循環水通路 12…燃焼筒 13…触媒層 15…円筒 16…空気流通路 21…空気流ガイド

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 熱交換媒体である空気を加熱するハウジ
    ング内に供給された流体を燃焼させるバーナを配設し、
    該バーナは、燃料と加熱された空気とを混合し該燃料を
    気化させる燃料気化器と、該燃料気化器の底部に埋設さ
    れたヒータと、上記燃料気化器から延出している燃焼筒
    と、該燃焼筒の内部に固設された触媒層とからなる触媒
    燃焼式ヒータにおいて、 上記燃焼筒の外周部全体に亘り加熱されるべき空気が流
    通する空気流通路を配設したことを特徴とする触媒燃焼
    式ヒータ。
  2. 【請求項2】 上記燃焼筒の外周部全面に加熱されるべ
    き空気が供給されるように、上記空気流通路内に一対の
    空気流ガイドを軸方向に設けたことを特徴とする請求項
    1記載の触媒燃焼式ヒータ。
  3. 【請求項3】 上記熱交換媒体を水とし、上記ハウジン
    グ内に、熱交換媒体である水が循環するための循環水通
    路が形成されていることを特徴とする請求項1または2
    記載の触媒燃焼式ヒータ。
JP8014102A 1996-01-30 1996-01-30 触媒燃焼式ヒータ Withdrawn JPH09210316A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6724983B1 (en) * 1998-12-11 2004-04-20 J. Eberspacher Gmbh & Co. Heater part, especially for a vehicle water or air heater which is operated with liquid fuel
KR101530548B1 (ko) * 2014-01-23 2015-06-22 헵시바주식회사 재순환 열을 이용한 예혼합 연소장치

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6724983B1 (en) * 1998-12-11 2004-04-20 J. Eberspacher Gmbh & Co. Heater part, especially for a vehicle water or air heater which is operated with liquid fuel
KR101530548B1 (ko) * 2014-01-23 2015-06-22 헵시바주식회사 재순환 열을 이용한 예혼합 연소장치

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Legal Events

Date Code Title Description
A300 Withdrawal of application because of no request for examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 20030401