JPH10169914A - 触媒燃焼装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】極めて簡単な構造でありながら、ＮＯｘの発生
量が少ない触媒燃焼装置を提供する。 【構成】気化ポット１に連通して触媒体７を備え、この
触媒体７上方には縦断面逆Ｕ字状の断熱材１８で形成さ
れた燃焼室１７を備え、更にこの燃焼室１７に連通する
燃焼ガスの流通路１９を触媒体７外周を通るように設け
たので、燃焼ガスからのヒ−トバックが触媒体７に良好
に行われ、該触媒体７を常に活性化温度以上に保持出
来、ＮＯｘの発生が少ない希薄混合気を容易に燃焼させ
ることが出来るものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は家庭用の給湯機や、フ
ァンヒ−タ等の暖房器の燃焼部を構成する触媒燃焼装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来よりこの種のものに於いては、例え
ば特開平２−２３８２０６号公報に開示されている如
く、燃料ガスをプレヒ−タで触媒活性化温度まで加熱
後、触媒燃焼領域で触媒燃焼させ、次に気相燃焼領域で
気相燃焼させることで、ＮＯｘ等の有害物質を発生させ
ない燃焼方法を提供するものであった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところでこの従来のも
のでは、常時プレヒ−タを通電させておく必要があり、
消費電力が大きいと共に制御回路も必要で不経済であ
り、更に触媒体を触媒の活性化温度まで上昇させるのに
時間がかかり、しかもこの温度を保持するのが難しく構
造が複雑となる欠点を有するものであった。

【０００４】又この従来のものは、工業用のガスタ−ビ
ンに関するもので、これを家庭用の小形暖房器等に応用
することは大きな困難性を有し簡単には実現出来ず、し
かも燃料ガスの濃度を増せばＮＯｘは発生するもので、
確実にＮＯｘの発生を抑制することは出来ないものであ
った。

【０００５】

【問題点を解決するための手段】この発明はこの点に着
目し上記欠点を解決する為、特にその構成を、空気量過
多の希薄混合気を供給する混合気供給手段と、該混合気
供給手段からの希薄混合気を流通させることで触媒燃焼
し該混合気を昇温する触媒体と、該触媒体から流出する
混合気を気相燃焼させる燃焼室とを備えたものに於い
て、前記燃焼室は触媒体上方を覆う縦断面逆Ｕ字状の断
熱材で形成し、触媒体外側に気相燃焼後の燃焼ガスが流
通する流通路を設けたものである。

【０００６】

【作用】気化ヒ−タ２によって気化可能温度まで加熱さ
れた混合気供給手段を構成する気化ポット１内に、燃料
である燃油を噴霧すると共に、空気比２近傍の燃焼空気
を供給して、予混合して空気量過多の希薄混合気を形成
する。

【０００７】そしてこの希薄混合気は、気化ポット１上
方に連通したハニカム状の触媒体７内に流入し、支持体
１０に形成された触媒１２上で反応する事による発熱で
加熱された触媒体７との熱交換により、希薄混合気は更
にこの温度を上昇させる。

【０００８】次に希薄混合気は触媒体７より流出して該
触媒体７上方を覆う燃焼室１７に流入し、ここで適宜な
着火手段で着火されることで、高温状態で燃焼可能とな
った希薄混合気が気相燃焼を行うものである。

【０００９】更にこの気相燃焼後の燃焼ガスは、縦断面
逆Ｕ字状の燃焼室１７内壁に沿って一旦上昇した後、触
媒体７外側の流通路１９を通って器具外へ放出され室内
の暖房を行うものである。

【００１０】従って、触媒体７は燃焼ガスの流通による
ヒ−トバックを良好に得ることが出来、触媒を活性化温
度に容易に保持することが可能であり、又気化ポット１
も燃焼ガスからのヒ−トバックを得られるので、燃焼中
は気化ヒ−タ２の通電を停止することが出来、省電力化
を計れるものである。

【００１１】又希薄混合気の気相燃焼であるから、燃焼
ガス中のＮＯｘ値は極めて少なく、小形の家庭用暖房器
で初めて環境への影響が少なく、人に優しい低公害の燃
焼を提供出来るものである。

【００１２】

【実施例】次にこの発明に係る触媒燃焼装置を暖房器の
ファンヒ−タに備えた一実施例で説明する。１は上部に
気化ヒ−タ２を鋳込んだアルミダイキャスト製の気化ポ
ットで、一側部に燃焼ファン３からの燃焼空気を送風路
４を介して吹き出す噴出口５が連通すると共に、該噴出
口５には電磁ポンプ（図示せず）と連通し燃油を噴霧す
るノズル６が備えられ、気化ガスと燃焼空気の予混合気
を形成し混合気供給手段を構成するものである。

【００１３】７は気化ポット１上端開口を閉塞するよう
に備えられた円筒状の触媒体で、側壁全周には外側を耐
熱鋼板８としたアルミナ系耐熱材から成る保護層９を備
え、ヒ−トバック量を調節しているものであり、ここで
は１０ｍｍとしている。

【００１４】前記触媒体７は、波形の金属シ−トから成
る支持体１０の片面にウォッシュコ−ト層１１を形成
し、ここにパラジウム、白金又は（パラジウム或いは白
金を主成分とし）これに銀、金、白金、パラジウム、ル
テニウム、ロジウム、又はイリジウムから選択される、
１つ又はそれ以上の補助触媒を包含する触媒１２を塗布
し焼成した後、支持体１０を螺旋状に巻上げこれを金属
筒１３内に収納してハニカム状に構成したものであり、
触媒１２の活性時には混合気の流入で化学反応である触
媒燃焼を行うものである。

【００１５】１４は本体枠１５内の仕切板１６上に突出
した触媒体７を囲う燃焼筒で、内方には上部より垂下し
触媒体７上方を覆い燃焼室１７を形成するアルミナ系耐
熱材より成り縦断面逆Ｕ字状の断熱材１８が備えられ、
燃焼室１７内では着火時は火炎燃焼し、触媒体７温度が
活性化温度に達した後は気相燃焼を行うものである。

【００１６】１９は燃焼室１７での燃焼後の燃焼ガスが
流通する流通路で、該燃焼室１７内まで突出した触媒体
７側壁から、断熱材１８下方を通り該断熱材１８と燃焼
筒１４の内壁との間隔を上昇し、該燃焼筒１４上端の放
出孔２０より燃焼ガスを放出するように形成されてい
る。

【００１７】２１は燃焼筒１４後方の本体枠１５背面に
備えられた対流ファンで、燃焼筒１４上端より放出され
る燃焼ガスを室内空気と共に本体枠１５前面下方に備え
た吹出口２２から温風として放出し、該室内を温風暖房
するものである。

【００１８】２３は燃焼筒１４上端から吹出口２２まで
の仕切枠２４との間を、対流ファン２１の送風が通る温
風路２５と、冷却空気が通る冷却路２６とに仕切る遮熱
板である。

【００１９】２７は流通路１９途中に位置する加熱リン
グで、気化ポット１上端から立設し燃焼ガスからの熱を
回収し該気化ポット１にヒ−トバックするものである。

【００２０】２８は断熱材１８を貫通し燃焼室１７内に
備えられたフレ−ムロッドで、火炎燃焼及び気相燃焼を
触媒体７との間に電圧を印加し、これに流れる電流値に
より検知するものである。

【００２１】２９は燃焼筒１４下部を密閉するパッキン
材、３０は対流ファン２１のファンカバ−、３１は気化
ポット１のバ−ナカバ−である。

【００２２】又３２は本体枠１５上部に備えられた操作
部、３３はカ−トリッジタンク（図示せず）を本体枠１
５内に出し入れする為のタンク蓋、３４は把手、３５は
下皿である。

【００２３】次にこの一実施例の作動について説明す
る。今気化ヒ−タ２に通電し気化ポット１が加熱されて
気化可能温度に達することで、先ず燃焼ファン３から燃
焼空気が供給され、この空気量が安定した所でノズル６
から燃油が噴霧されて予混合気が形成されるが、この時
の予混合気は触媒体７がまだ加熱されておらず常温であ
るので、空気比１の状態のままであり、そのまま触媒体
７を通って燃焼室１７で適宜の着火手段で着火され、図
７に示す如く着火時は普通の火炎燃焼を行うものであ
り、この火炎燃焼は最大火力燃焼である。

【００２４】そしてこの火炎燃焼で触媒体７が加熱さ
れ、触媒の活性化温度の２５０℃以上になると、これを
温度センサや運転、着火からのタイマカウント等によっ
て検出し、燃油量を減少させて行き空気比２近傍となる
ように設定する。

【００２５】これによって気化ポット１内では希薄混合
気が形成され、これが活性化温度に達した触媒体７内に
流入することで、該触媒体７内では、触媒１２によって
燃料と空気とを反応させる触媒燃焼が発生して混合気は
温度上昇し、気化ポット１内では１２０〜１５０℃の混
合気が、触媒体７内では８００〜９００℃に急速に昇温
され、図７の過渡状態を経て燃焼室１７内で自己着火現
象によって着火して１２００〜１５００℃の気相燃焼を
行うものである。

【００２６】従ってこの燃焼後の燃焼ガスは、流通路１
９を通り燃焼筒１４上方より放出され、対流ファン２１
よりの送風で吹出口２２から温風として吹き出されるこ
とで室内の暖房を行うものであるが、希薄混合気の燃焼
による暖房であるからＮＯｘ値は１〜２０ｐｐｍで、通
常この種のファンヒ−タのＮＯｘ値１１０〜１２０ｐｐ
ｍに対して極めて低い値であり、環境や人への影響が少
なく低公害の暖房器を実現出来るものである。

【００２７】一方燃焼室１７で気相燃焼した後の燃焼ガ
スは流通路１９を流通することで、触媒体７外周側壁を
通り保護層９を介してヒ−トバックし、該触媒体７を常
に活性化温度に保持するものであり、又流通路１９に突
出した加熱リング２７によって気化ポット１も燃焼ガス
のヒ−トバックを得ることが出来、燃焼中は気化ヒ−タ
２の通電をほとんど停止するものである。

【００２８】従って縦断面逆Ｕ字状の断熱材１８による
燃焼室１７と、これに連通する流通路１９とによって、
触媒体７及び気化ポット１へのヒ−トバックが良好に行
われ、無駄な電力や複雑な制御は不要で、容易に触媒体
７を活性化温度に保持出来、燃焼しにくい上記したＮＯ
ｘ値の少ない希薄混合気の燃焼を困難なく継続すること
が出来るものである。

【００２９】更に触媒体７をパラジウムを主成分とする
触媒１２で、且つ支持体１０の片面だけにこの触媒１２
を塗布したことで、支持体１０の触媒１２を有する壁面
から触媒１２を有さず混合気のみが流通する壁面への熱
伝導によって、熱が分散し触媒体７はその温度を７５０
〜９５０℃に保つことが出来、温度上昇によって溶解し
たり失火する等の心配がなく、常に良好な触媒燃焼が得
られるものである。

【００３０】又触媒体７上端を燃焼室１７内に突出する
ことで、断熱材１８の下端が触媒体７より下方となり、
燃焼ガスが触媒体７外周に確実に接することが出来、良
好なヒ−トバックを得ることが出来るものである。

【００３１】

【発明の効果】要するにこの発明は、空気量過多の希薄
混合気を供給する混合気供給手段と、該混合気供給手段
からの希薄混合気を流通させることで触媒燃焼し該混合
気を昇温する触媒体と、該触媒体から流出する混合気を
気相燃焼させる燃焼室とを備えたものに於いて、前記燃
焼室は触媒体上方を覆う縦断面逆Ｕ字状の断熱材で形成
し、触媒体外側に気相燃焼後の燃焼ガスが流通する流通
路を設けたものであるから、燃焼ガスからのヒ−トバッ
クで触媒体を常に活性化温度に保持出来るので、特別な
ヒ−タや回路、構成等が不要で、極めて簡単な構成のみ
で、ＮＯｘの発生が少ない良好な燃焼を得ることが出
来、環境や人に優しい燃焼器を提供出来るものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明一実施例の触媒燃焼装置を付した暖房
器の斜視図。

【図２】同断面図。

【図３】同要部断面図。

【図４】同触媒体の斜視図。

【図５】同触媒体の平面図。

【図６】同触媒体の拡大断面図。

【図７】同着火時の特性図。

【符号の説明】

１ 気化ポット ２ 気化ヒ−タ ７ 触媒体 １０ 支持体 １２ 触媒 １７ 燃焼室 １８ 断熱材 １９ 流通路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 時田 義司 新潟県三条市東新保７番７号 株式会社コ ロナ内 (72)発明者 諸我 勝已 新潟県三条市東新保７番７号 株式会社コ ロナ内 (72)発明者 武田 和広 新潟県三条市東新保７番７号 株式会社コ ロナ内 (72)発明者 高地 正喜 新潟県三条市東新保７番７号 株式会社コ ロナ内 (72)発明者 庄司 亨 神奈川県平塚市新町２番73号 田中貴金属 工業株式会社技術開発センタ−内 (72)発明者 佐々木 雅宏 神奈川県平塚市新町２番73号 田中貴金属 工業株式会社技術開発センタ−内 (72)発明者 海野 哲也 神奈川県平塚市新町２番73号 田中貴金属 工業株式会社技術開発センタ−内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 空気量過多の希薄混合気を供給する混合
   気供給手段と、該混合気供給手段からの希薄混合気を流
   通させることで触媒燃焼し該混合気を昇温する触媒体
   と、該触媒体から流出する混合気を気相燃焼させる燃焼
   室とを備えたものに於いて、前記燃焼室は触媒体上方を
   覆う縦断面逆Ｕ字状の断熱材で形成し、触媒体外側に気
   相燃焼後の燃焼ガスが流通する流通路を設けた事を特徴
   とする触媒燃焼装置。
2. 【請求項２】 上記混合気供給手段は、気化ヒ−タを備
   え内方で気化ガスと燃焼空気の予混合気を形成する気化
   ポットで構成した事を特徴とする請求項１記載の触媒燃
   焼装置。
3. 【請求項３】 上記触媒体は、触媒温度を一定温度に保
   持する自己温度制御機能を有する触媒体で構成した事を
   特徴とする請求項１記載の触媒燃焼装置。
4. 【請求項４】 上記触媒体は、先端部を燃焼室内に突出
   させた事を特徴とする請求項１記載の触媒燃焼装置。
5. 【請求項５】 上記触媒体は、側壁全周を保護層で覆わ
   れた事を特徴とする請求項１記載の触媒燃焼装置。