JPH1073206A - 触媒燃焼装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 気体燃料または液体燃料を燃焼する触媒燃焼
装置において、赤熱開始時間が短い触媒燃焼装置を提供
することを目的とする。 【解決手段】 燃料ガスを噴出させるガスノズル１３
と、ガスノズルから噴出された燃料ガスと空気とを混合
して混合ガスにする混合部１４と、混合ガスを燃焼する
内部に主触媒体１６を有する燃焼室１５と、燃焼室１５
下流に設けられた排気口２０とを備え、主触媒体１６と
排気口２０との間に、金属線材を基体とする補助触媒体
２１が設けられたことを特徴とする触媒燃焼装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、気体燃料または液
体燃料を燃焼する触媒燃焼装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の触媒燃焼装置を図６を参照しなが
ら説明する。ガスタンク１にはプロパン、ブタン等の液
化燃料ガスが蓄えられる。ガスタンク１内の燃料ガスは
ガス流路２を経てガスノズル３から噴出される。ガスノ
ズル３から噴出した燃料ガスは、ガス流の誘引作用によ
り回りの空気を吸引し、混合室４で均一に混合し、燃焼
室５に供給される。燃焼室５は内部に触媒体６を有し、
触媒体６表面上で混合ガスを燃焼し、燃焼熱を発生す
る。

【０００３】燃焼室５の混合気入り口の反対側には点火
装置７が設けてあり、点火装置７先端のプラグ８からス
パークを飛ばすことにより、混合ガスは着火する。触媒
体６下流に形成された火炎により触媒体６が加熱され、
触媒体６の温度が活性温度に達すると、触媒体６表面で
触媒燃焼が始まり、火炎に混合ガスが供給されなくな
り、火炎は消滅する。

【０００４】以後、燃焼室５内に供給された混合ガス
は、燃焼室５内の触媒体６全体で触媒燃焼を行い、燃焼
ガスは排気口９から大気へ排出される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の触媒燃焼装置では、以下に述べるような課題
があった。

【０００６】触媒はその表面に接触した燃料を完全に燃
焼するためには、あらかじめそれぞれ固有の活性化温度
以上に触媒温度を高温に維持しておかなければならな
い。そのため、始動時に火炎により触媒を加熱し、触媒
温度を活性温度以上に高めてから、燃料を触媒に供給
し、触媒燃焼を開始する方式を採用している。

【０００７】ところが実際には、触媒温度が活性温度に
達し、火炎に混合ガスが供給されなくなり、火炎が消滅
する時と、触媒全体で触媒燃焼が始まり、触媒が赤熱す
る間での時にタイムラグがあり、従来の触媒燃焼装置で
は、このタイムラグが長いという課題があった。

【０００８】そこで、本発明は、上記のような従来の触
媒燃焼装置の課題を考慮して、赤熱開始時間が短い触媒
燃焼装置を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
の請求項１記載の本発明は、燃料ガスを噴出させるガス
ノズルと、ガスノズルから噴出された燃料ガスと空気と
を混合して混合ガスにする混合部と、混合ガスを燃焼す
る内部に主触媒体を有する燃焼室と、燃焼室下流に設け
られた排気口とを備え、主触媒体と排気口との間に金属
線材を基体とする補助触媒体が設けられたことを特徴と
する触媒燃焼装置である。

【００１０】なお、主触媒体壁面と金属線材を基体とす
る補助触媒体とが熱的に接続された構成にしてもよい。

【００１１】また、主触媒体が内部に連通孔を有し、主
触媒体の連通孔の全部または一部を閉塞するように熱伝
導体が挿入され、主触媒体壁面と熱伝導体と金属線材を
基体とする補助触媒体とが熱的に接続された構成にして
もよい。

【００１２】さらに、排気口と燃焼室との間に設けられ
た消炎ネットと、主触媒体と消炎ネットとの間に設けら
れた金属線材を基体とする補助触媒体とを備え、消炎ネ
ットと補助触媒体とが熱的に接続された構成にしてもよ
い。次に、請求項５記載の本発明は、燃料ガスを噴出さ
せるガスノズルと、ガスノズルから噴出された燃料ガス
と空気とを混合して混合ガスにする混合部と、混合ガス
を燃焼する内部に触媒体を有する燃焼室と、燃焼室下流
に設けられた排気口とを備え、触媒体下流部は触媒が担
持されていない未担持層を有することを特徴とする触媒
燃焼装置である。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照しながら説明する。 （実施の形態1）本発明の第１の実施の形態である触媒
燃焼装置について、図１を参照しながら説明する。ガス
タンク１１にはプロパン、ブタン等の液化燃料ガスが蓄
えられる。ガスタンク１１内の燃料ガスはガス流路１２
を経てガスノズル１３から噴出される。ガスタンク１１
とガスノズル１３間にはガス流量調節バルブ（図示せ
ず）を設け、ガスタンク１１から供給される燃料ガスの
流量をコントロールできるようにしてもよい。ガスノズ
ル１３から噴出した燃料ガスは、ガス流の誘引作用によ
り回りの空気を吸引し、混合室１４で均一に混合し、燃
焼室１５に供給される。燃焼室１５は内部に主触媒体１
６を有し、主触媒体１６表面上で混合ガスを燃焼し、燃
焼熱を発生する。主触媒体１６に担持される触媒は白金
族金属およびニッケル、コバルト、鉄、マンガン、クロ
ムなどの金属酸化物が用いられるが、特に好ましいもの
は白金、パラジウム、ロジウム等の白金族金属である。

【００１４】ガスノズル１３より燃料ガスが混合室１４
に供給され、燃料ガスの噴出力に誘引して吸引された空
気と燃料ガスが混合室１４で混合し、混合ガスを燃焼室
１５に供給する。燃焼室１５の混合気入り口の反対側に
は点火装置１７が設けてあり、始動時に、点火装置１７
先端のプラグ１８からスパークを飛ばすことにより、混
合ガスは着火し、主触媒体１６下流部に付着した火炎１
９が形成される。

【００１５】さらに、火炎１９基部から主触媒体１６に
燃焼熱が伝達され、主触媒体１６が加熱される。主触媒
体１６の温度が活性温度に達すると、主触媒体１６下流
部から触媒燃焼が始まり、火炎１９に混合ガスが供給さ
れなくなり、火炎１９は消滅する。以後、主触媒体１６
の上流部に向けて触媒燃焼が広がり、やがて主触媒体１
６全体で触媒燃焼が行われるようになり、主触媒体１６
が赤熱する。燃焼室内１５で燃焼した燃焼ガスは、排気
口２０から大気へ排出される。

【００１６】従来の触媒燃焼装置では、始動時に主触媒
体１６を加熱するための手段は主触媒体１６下流部に形
成された火炎１９のみであった。このために、主触媒体
１６の加熱が十分に行われているとは言い難く、火炎１
９が消滅してから主触媒体１６が赤熱するまでのタイム
ラグが長い場合があった。

【００１７】しかし、本発明では主触媒体１６と、燃焼
室１５に設けられた排気口２０との間に補助触媒体２１
が設けられている。このために、主触媒体１６下流部に
形成された火炎１９は火炎１９基部からの熱の供給によ
り主触媒体１６を加熱することは勿論のこと、火炎燃焼
により発生している高温の燃焼ガスにより、または、火
炎先端により直接補助触媒体２１をも加熱することにな
る。ここで、補助触媒体２１は、エクスパンドメタル等
の金属線材を基体とする触媒であるために、主触媒体１
６と比べると熱容量が非常に小さいために、主触媒体１
６が活性化温度に達し、主触媒体１６下流部に形成され
た火炎が消滅する時点では、すでに赤熱を開始してい
る。

【００１８】一般に、触媒燃焼においては、輻射効率が
高いことが知られている。従って、触媒自身も輻射熱を
非常によく吸収する性質を有している。このため、赤熱
した補助触媒体２１から放射された輻射熱は、主触媒体
１６で非常によく吸収され、主触媒体１６の温度上昇に
大きく寄与することになる。従来、火炎１９が消滅した
以後の主触媒体１６の温度上昇は主触媒体自身の触媒燃
焼による反応熱だけであったものに対し、本発明では、
上記に説明したように、主触媒体自身の触媒燃焼による
反応熱に加えて、補助触媒体２１からの輻射熱も加わる
ために、主触媒体１６の温度上昇の速度が著しく速くな
り、火炎１９が消滅してから主触媒体１６が赤熱するま
でのタイムラグを短縮することができる。

【００１９】また、図２に示すように、主触媒体１６の
壁面と補助触媒体２１とが熱的に接続された構成にして
もよい。図２の（ａ）図は側面図、（ｂ）図は正面図で
ある。このような構成にすると、主触媒体１６を加熱す
る際、補助触媒体２１からの輻射熱に加えて、補助触媒
体２１から直接熱伝導により主触媒体１６に補助触媒体
２１における燃焼熱が供給されるために、さらに赤熱す
るまでのタイムラグを短縮することができる。

【００２０】なお、図２において、補助触媒体２１の形
状は凸状になっているが、円筒状でも、平板状でも同様
な効果がある。

【００２１】また、図３に示すように、主触媒体１６が
内部に連通孔を有し、連通孔の一部あるいは全部を閉塞
するように熱伝導体２２が挿入され、主触媒体１６壁面
と補助触媒体２１と熱伝導体２２とが熱的に接続された
構成にしてもよい。このような構成にすると、補助触媒
体２１からの直接熱伝導による加熱が主触媒体１６壁面
からに加えて、主触媒体１６内部からも行われるため
に、さらに赤熱するまでのタイムラグを短縮することが
できる。

【００２２】点火装置１７により混合ガスが着火する
際、火炎が燃焼室１５の下流側へ伝播することがある。
このことを防止するために、一般に、触媒燃焼器では図
４に示すように、排気口２０近傍に金属メッシュやパン
ティングメタルなどで構成された消炎ネット２３が設け
られている。伝播した火炎は消炎ネット２３を通過され
る際に、熱を消炎ネット２３に奪われるため、火炎が消
滅する。一方、着火ミスなどが生じ、始動時に触媒が加
熱されず、燃料ガスが触媒に供給されても、触媒燃焼が
開始しないことが生じた場合、排気口２０にライターな
どの火炎を近づけると、排気口近傍に設けた消炎ネット
２２に火炎が付着することがある。

【００２３】しかし、本実施の形態では、主触媒体１６
と消炎ネット２３との間に金属線材を基体とする補助触
媒体２４が設けられ、消炎ネット２３と補助触媒体２４
とが熱的に接続された構成になっている。火炎２５が消
炎ネット２３に付着すると、火炎２５基部から消炎ネッ
ト２３を介して熱が補助触媒体２４に伝わり、補助触媒
体２４が活性温度に達し、補助触媒体２４が触媒燃焼を
開始する。補助触媒体２４が触媒燃焼を開始すると、火
炎２５には混合ガスが供給されなくなり、火炎２５は消
滅する。一方、触媒燃焼を行っている補助触媒体２４か
らは、輻射熱が放射されており、この輻射熱が主触媒体
１６を加熱することになる。このため、主触媒体１６の
温度が上昇し、活性化温度に達し、主触媒体１６が触媒
燃焼を開始する。したがって、補助触媒体２４を設ける
ことにより、たとえ消炎ネット２３に火炎が付着して
も、その火炎は消滅し、主触媒体１６が正常に触媒燃焼
を開始することができるという効果も加わる。 （実施の形態２）本発明の第２の実施の形態である触媒
燃焼装置について、図５を参照しながら説明する。ガス
タンク３１にはプロパン、ブタン等の液化燃料ガスが蓄
えられる。ガスタンク３１内の燃料ガスはガス流路３２
を経てガスノズル３３から噴出される。ガスタンク３１
とガスノズル３３間にはガス流量調節バルブ（図示せ
ず）を設け、ガスタンク３１から供給される燃料ガスの
流量をコントロールできるようにしてもよい。ガスノズ
ル３３から噴出した燃料ガスは、ガス流の誘引作用によ
り回りの空気を吸引し、混合室３４で均一に混合し、燃
焼室３５に供給される。燃焼室３５は内部に主触媒体３
６を有し、主触媒体３６表面上で混合ガスを燃焼し、燃
焼熱を発生する。主触媒体３６に担持される触媒は白金
族金属およびニッケル、コバルト、鉄、マンガン、クロ
ムなどの金属酸化物が用いられるが、特に好ましいもの
は白金、パラジウム、ロジウム等の白金族金属である。

【００２４】ガスノズル３３より燃料ガスが混合室３４
に供給され、燃料ガスの噴出力に誘引して吸引された空
気と燃料ガスが混合室３４で混合し、混合ガスを燃焼室
３５に供給する。燃焼室３５の混合気入り口の反対側に
は点火装置３７が設けてあり、点火装置３７先端のプラ
グ３８からスパークを飛ばすことにより、混合ガスは着
火し、主触媒体３６下流部に付着した火炎３９が形成さ
れる。火炎３９基部から主触媒体３６に燃焼熱が供給さ
れ、主触媒体１６が加熱される。主触媒体３６の温度が
活性温度に達すると、主触媒体３６下流部から触媒燃焼
が始まり、火炎３９に混合ガスが供給されなくなり、火
炎３９は消滅する。以後、主触媒体３６の上流部に向け
て触媒燃焼が広がり、やがて主触媒体３６全体で触媒燃
焼が行われるようになり、主触媒体３６が赤熱する。燃
焼室内３５で燃焼した燃焼ガスは、排気口４０から大気
へ排出される。

【００２５】従来の触媒燃焼装置では、始動時に主触媒
体３６は主触媒体３６下流部に形成された火炎３９より
加熱されていた。一方、火炎の安定性は、火炎基部が炎
口部に付着している状態に影響を受ける。したがって、
火炎基部で触媒燃焼が始まり、火炎基部に安定して混合
ガスが供給されなくなると、主触媒体３６下流部に形成
された火炎３９は火炎基部が主触媒体から浮き上がり、
火炎３９が消滅する。このため、主触媒体３６の加熱が
十分に行われているとは言い難く、火炎３９が消滅して
から主触媒体３６が赤熱するまでのタイムラグが長い場
合があった。

【００２６】しかし、本発明では主触媒体３６下流部
に、触媒が担持されていない未担持層４１を設けてい
る。このような構成にすると、始動時に主触媒体３６下
流部に形成された火炎３９は、火炎基部の部分には触媒
が担持されていないため、従来の触媒燃焼装置に比べ
て、主触媒体３６下流部に形成された火炎３９の安定性
が良なり、火炎が消滅するまでの時間が長くなる。この
ため、主触媒体３６の加熱が十分に行われるようにな
り、火炎３９が消滅してから主触媒体３６が赤熱するま
でのタイムラグを短縮することができる。

【００２７】

【発明の効果】以上述べたところから明らかなように、
本発明によれば、赤熱開始時間が短い触媒燃焼装置を提
供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態である触媒燃焼装置の
垂直断面図

【図２】本発明の第１の実施形態である触媒体の構成図

【図３】本発明の第１の実施形態である触媒体の他実施
例の構成図

【図４】本発明の第１の実施形態である触媒燃焼装置の
他実施例の垂直断面図

【図５】本発明の第２の実施形態である触媒燃焼装置の
垂直断面図

【図６】従来の触媒燃焼装置の垂直断面図

【符号の説明】

１３、３３ ガスノズル １４、３４ 混合室 １５、３５ 燃焼室 １６、３６ 主触媒体 ２０、４０ 排気口 ２１、２４ 補助触媒体 ２２ 熱伝導体 ２３ 消炎ネット ４１ 未担持層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鈴木 基啓 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 燃料ガスを噴出させるガスノズルと、前
   記ガスノズルから噴出された燃料ガスと空気とを混合し
   て混合ガスにする混合部と、前記混合ガスを燃焼する、
   内部に主触媒体を有する燃焼室と、前記燃焼室下流に設
   けられた排気口とを備え、前記主触媒体と前記排気口と
   の間に、金属線材を基体とする補助触媒体が設けられた
   ことを特徴とする触媒燃焼装置。
2. 【請求項２】 主触媒体の壁面と前記金属線材を基体と
   する補助触媒体とが、熱的に接続されたことを特徴とす
   る請求項１記載の触媒燃焼装置。
3. 【請求項３】 主触媒体が内部に連通孔を有し、前記主
   触媒体の連通孔の全部または一部を閉塞するように熱伝
   導体が挿入され、前記主触媒体の壁面と前記熱伝導体と
   前記金属線材を基体とする補助触媒体とが熱的に接続さ
   れ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。
4. 【請求項４】 排気口と燃焼室との間に消炎ネットが設
   けられ、前記補助触媒体が、前記主触媒体と前記消炎ネ
   ットとの間に設けられ、前記消炎ネットと前記補助触媒
   体とが熱的に接続されたことを特徴とする請求項１、２
   または３記載の触媒燃焼装置。
5. 【請求項５】 燃料ガスを噴出させるガスノズルと、前
   記ガスノズルから噴出された燃料ガスと空気とを混合し
   て混合ガスにする混合部と、前記混合ガスを燃焼する、
   内部に触媒体を有する燃焼室と、前記燃焼室の下流に設
   けられた排気口とを備え、前記触媒体の下流部は、触媒
   が担持されていない未担持層を有することを特徴とする
   触媒燃焼装置。