JPH11264513A - 触媒燃焼装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】燃焼量が多い触媒燃焼でも燃焼室を大型化する
ことなく、コンパクトで低ＮＯｘの触媒燃焼装置を提供
する。 【解決手段】気化ポット１に連通して触媒体８を備え、
この触媒体８上方には燃焼領域を断熱材１７で形成した
蛇行状の流通路１８とした燃焼室１４を備えたので、燃
焼量が多くて気相燃焼に時間がかかっても、蛇行状で長
い流通路１８中で確実に燃焼を完結させることが出来、
コンパクトな燃焼室１４でありながら大燃焼量で低ＮＯ
ｘの燃焼装置を提供出来るものである。

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、燃焼量を大きくする為に燃料ガス量及び燃焼空
気量を増加させると、気相燃焼を完結し完全燃焼するま
でに時間がかかり、長い気相燃焼領域が必要となり、器
具が大型化してしまいこれをそのまま小型の家庭用の器
具に利用することは出来ないと言う問題点を有するもの
であった。

【０００４】

【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、前記燃焼室は扁平箱状で一端に触媒体と連結する連
結部を設けると共に、他端には気相燃焼後の燃焼ガスを
放出する放出部を備え、更にこの連結部と放出部とを連
通する蛇行状の流通路とで構成されたものである。

【０００５】

【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。

【０００６】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８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８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。

【０００７】更に希薄混合気は触媒体８より流出して該
触媒体８上方に連通する燃焼室１４の流通路１８内に流
入し、ここで着火手段２１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
であり、この流通路１８は蛇行状に構成されており長い
燃焼領域を形成するので、燃焼量が増加されても気相燃
焼が完結した燃焼ガスを放出部１６から放出し、室内の
温風暖房が行えるものである。

【０００８】従って、長い燃焼室１４を蛇行状の流通路
１８で形成することで、コンパクトな燃焼室１４であり
ながら燃焼量が増加されても、低ＮＯｘの家庭用機器の
燃焼装置を提供出来るものである。

【０００９】更に流通路１８には断熱材１７が装填され
且つこの断熱材１７は燃焼室１４壁との間には空隙１９
が形成されているので、流通路１８の温度低下を防止し
て気相燃焼の促進が計られると共に、燃焼時と消火時と
の温度差による燃焼室１４自体の膨張、収縮を空隙１９
が吸収して、断熱材１７の破損を防止することが出来る
ものである。

【００１０】又フレームロッド２０を対流ファン２２と
対向する燃焼室１４背面に取り付けたことで、高温の気
相燃焼に晒されるフレームロッド２０を対流ファン２２
の送風で確実に冷却することが出来、炎検知の追従性の
向上が計られるものである。

【００１１】

【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り、上部に
は一体の吸熱筒７を突出成形している。

【００１２】８は上記気化ポット１の吸熱筒７内方に備
えられた触媒体で、吸熱筒７との間にはアルミ片から成
るヒートバック調節部材９が備えられ、材質の変更によ
る熱伝導率の変化で気化ポット１へのヒートバック量を
調節するようにしている。

【００１３】前記触媒体８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。

【００１４】１４は触媒体８上方に連通する扁平箱状の
燃焼室で、一端には吸熱筒７外周まで覆い触媒体８と連
通する連結部１５を設けると共に、他端には気相燃焼後
の燃焼ガスを放出する上方開口の放出部１６が備えら
れ、更にこの連結部１５と放出部１６との間を内方に装
填されたアルミナ系の断熱材１７で構成した蛇行状の流
通路１８で連通して、燃焼量が増加した気相燃焼でも十
分燃焼が完結する長さの流通路１８を確保するものであ
り、ここでは安定した気相燃焼を得る為に、流通路１８
の内径を触媒体８と同一径の３５ｍｍとし、最大燃焼量
５２００ｋｃａｌ／ｈに対して、長さ８００ｍｍの流通
路１８としているもので、燃焼室１４内では着火時は火
炎燃焼し、触媒体８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。

【００１５】更に上記流通路１８は、２つのＵ字路を有
する折り返し経路としてコンパクト化を計っていると共
に、断熱材１７と燃焼室１４壁面との間には空隙１９を
形成して、ステンレス製の燃焼室１４の熱による膨張、
収縮により断熱材１７の破損を防止しているものであ
り、又断熱材１７により流通路１８内の熱が外方へ逃げ
ることを防止して気相燃焼の促進を計っているものであ
る。

【００１６】２０は電極式の着火手段２１と共に触媒体
８直上に備えられた炎検知用のフレームロッドで、燃焼
室１４背面で対流ファン２２と対向する位置に取り付け
られ、対流ファン２２からの送風で冷却され、特に消火
時の追従性を良好に保持するものである。

【００１７】２３は仕切板２４上に立設した燃焼室１４
を覆う遮熱枠で、対流ファン２２によって送風される室
内空気を、燃焼室１４の放出部１６から放出される燃焼
ガスと共に温風として本体枠２５前面の温風吹出口２６
に案内するものである。

【００１８】２７は遮熱枠２３上面との間に冷却路２８
を形成し、対流ファン２２の送風の一部を冷却風として
流通させることで、本体枠２５上部の温度上昇を抑制す
る仕切枠である。

【００１９】２９は対流ファン２２のファンカバー、３
０は気化ポット１のバーナカバーである。又３１は本体
枠２５上部に備えられた操作部、３２はカートリッジタ
ンク（図示せず）を本体枠２５内に出し入れする為のタ
ンク蓋、３３は下皿である。

【００２０】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８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
８を通って燃焼室１４で着火手段２１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。

【００２１】そしてこの火炎燃焼で触媒体８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。

【００２２】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８内に
流入することで、該触媒体８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８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１４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。

【００２３】又この気相燃焼が行われる燃焼室１４内の
流通路１８は、蛇行状でコンパクトでありながら長い燃
焼領域を形成するので、最大燃焼量５２００ｋｃａｌ／
ｈと言う大きな燃焼量で燃焼完結までに時間がかかった
としても燃焼室１４内で確実に気相燃焼を完結させるこ
とが出来、従ってこの燃焼後放出部１６から放出される
燃焼ガスは、対流ファン２２の送風で温風吹出口２６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ＮＯ
ｘ値は１〜２０ＰＰｍで、通常この種ファンヒータのＮ
Ｏｘ値１１０〜１２０ＰＰｍに対して極めて低い値であ
り、環境や人への影響が少ない低公害の暖房器を提供出
来るものである。

【００２４】一方１２００〜１５００℃の高温の気相燃
焼が燃焼と消火を繰り返すことで、ステンレス製の燃焼
室１４自体が膨張、収縮するが、内方に装填された断熱
材１７との間には空隙１９が形成されているので、この
膨張、収縮分が空隙１９によって吸収され断熱材１７が
破損することを確実に防止することが出来、極めて高温
な燃焼でも強固の燃焼室１４で長期に渡って安心して使
用出来るものである。

【００２５】更に着火、消火の検知を行うフレームロッ
ド２０を対流ファン２２と対向する燃焼室１４背面に取
り付けることで、高温の燃焼に晒されて特に消火時の追
従性が低下するフレームロッド２０の取り付け部分を、
対流ファン２２の送風で良好に冷却出来、消火時の追従
性を向上させることが出来るものである。

【００２６】又触媒体８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８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。

【００２７】尚ここでは石油ファンヒータを実施例とし
て説明したが、その他ガスファンヒータや石油、ガスの
給湯機でも良く、同様な効果を有するものである。

【００２８】

【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
焼室は扁平箱状で一端に触媒体と連結する連結部を設け
ると共に、他端には気相燃焼後の燃焼ガスを放出する放
出部を備え、更にこの連結部と放出部とを連通する蛇行
状の流通路とで構成されたものであるから、燃焼量が多
い気相燃焼でもコンパクトな燃焼室で確実に燃焼を完結
させることが出来、低ＮＯｘの燃焼装置を一般家庭用の
機器として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 ８ 触媒体 １４ 燃焼室 １５ 連結部 １６ 放出部 １７ 断熱材 １８ 流通路 １９ 空隙 ２０ フレームロッド ２２ 対流ファン

Claims (3)

【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、前記燃焼室は扁平箱状で一
   端に触媒体と連結する連結部を設けると共に、他端には
   気相燃焼後の燃焼ガスを放出する放出部を備え、更にこ
   の連結部と放出部とを連通する蛇行状の流通路とで構成
   された事を特徴とする触媒燃焼装置。
2. 【請求項２】 上記燃焼室を構成する蛇行状の流通路
   は、燃焼室壁との間に空隙を形成した断熱材で形成した
   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】 上記燃焼室の触媒体直上で対流ファンと
   対向する背面には、炎検知用のフレームロッドを備えた
   事を特徴とする請求項１記載の触媒燃焼装置。