JPH11264514A - 触媒燃焼装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】良好なヒートバックで省電力化が計られる低Ｎ
Ｏｘの触媒燃焼装置を提供する。 【解決手段】気化ヒータ２を備え空気量過多の希薄混合
気を供給する気化ポット１の上端に吸熱筒７を立設し、
この吸熱筒７内に気化ポット１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８を
備えたので、触媒体８の熱を吸熱筒７を介して気化ポッ
ト１に確実にヒートバックすることが出来、燃焼中は気
化ヒータ２を通電させることなく省電力化を計ることが
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、常時プレヒー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、工業用のガスタービ
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、気化ヒー
タを備え供給される燃油を気化し、この気化ガスを燃焼
空気と予混合して空気量過多の希薄混合気を供給する気
化ポットと、該気化ポット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、更に前記触媒体を気化ポット上端に立設した吸熱筒
内に設けたものである。

【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８内に流入し、支持体
９に形成された触媒１１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。

【０００８】次に希薄混合気は触媒体８より流出して該
触媒体８上方の燃焼室１３内に流入し、ここで着火手段
２０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】更に燃焼室１３内で気相燃焼した後の燃焼
ガスは、対流ファン２１による送風で本体枠２４の温風
吹出口２５から室内に放出され、室内の暖房を行うもの
であった。

【００１０】一方触媒燃焼で温度上昇した触媒体８の熱
の一部は、この触媒体８を収納した吸熱筒７を介して気
化ポット１に確実にヒートバックされ、燃焼中は気化ヒ
ータ２の通電を停止して省電力化を計ることが出来るも
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
焼装置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上端に立設された円筒状
の吸熱筒で、気化ポット１と一体成形され内方には、該
気化ポット１内と連通する円筒状の触媒体８を備え、該
触媒体８の触媒燃焼による熱を気化ポット１に確実にヒ
ートバックするものである。

【００１４】前記触媒体８は、波形の金属シ−トから成
る支持体９の片面にウォッシュコ−ト層１０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１１を塗布し焼
成した後、支持体９を螺旋状に巻上げこれを金属筒１２
内に収納してハニカム状に構成したものであり、触媒１
１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】１３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１４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１５が備えら
れ、更にこの連結部１４と放出部１５との間を内方に装
填されたアルミナ系の断熱材１６で構成した蛇行状の流
通路１７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１７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１７
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１７としているもので、燃焼室１３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。

【００１６】更に上記流通路１７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１６と燃焼室１３壁面との間には空隙１８を
形成して、ステンレス製の燃焼室１３の熱による膨張、
収縮により断熱材１６の破損を防止しているものであ
り、又断熱材１６により流通路１７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。

【００１７】１９は電極式の着火手段２０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１３背面で対流ファン２１と対向する位置に取り付け
られ、対流ファン２１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。

【００１８】２２は仕切板２３上に立設した燃焼室１３
を覆う遮熱枠で、対流ファン２１によって送風される室
内空気を、燃焼室１３の放出部１５から放出される燃焼
ガスと共に温風として本体枠２４前面の温風吹出口２５
に案内するものである。

【００１９】２６は遮熱枠２２上面との間に冷却路２７
を形成し、対流ファン２１の送風の一部を冷却風として
流通させることで、本体枠２４上部の温度上昇を抑制す
る仕切枠である。

【００２０】２８は対流ファン２１のファンカバー、２
９は気化ポット１のバーナカバーである。又３０は本体
枠２４上部に備えられた操作部、３１はカートリッジタ
ンク（図示せず）を本体枠２４内に出し入れする為のタ
ンク蓋、３２は下皿である。

【００２１】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１３で着火手段２０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。

【００２２】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。

【００２３】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１１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１３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。

【００２４】又この気相燃焼が行われる燃焼室１３内の
流通路１７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１３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１５から放出される
燃焼ガスは、対流ファン２１の送風で温風吹出口２５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。

【００２５】一方気化ポット１は燃焼室１３が密閉構造
で燃焼ガスからのヒートバックを得ることが出来ない
が、触媒体８を気化ポット１上端に立設した吸熱筒７で
保持しているので、化学反応の触媒燃焼で８００〜９０
０℃に昇温した触媒体８から熱を受け、吸熱筒７を介し
て気化ポット１にヒートバックすることが出来、この触
媒体８からのヒートバックで燃焼中は気化ヒータ２の通
電をほとんど停止させ省電力化を計ることが出来るもの
である。

【００２６】又吸熱筒７を気化ポット１と一体成形する
ことで、製造が極めて容易であると共に、触媒体８の熱
を確実に気化ポット１にヒートバックすることが出来、
全体を強固に保持出来るものである。

【００２７】又触媒体８をパラジウムを主成分とする触
媒１１で、且つ支持体９の片面だけにこの触媒１１を塗
布したことで、支持体９の触媒１１を有する壁面から触
媒１１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７５０〜９５
０℃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。

【００２８】次に図８に示す第２の実施例について説明
すれば、吸熱筒７と触媒体８との間にヒートバック量調
節用の調節部材３３を備えたものであり、アルミ、ステ
ンレスウール、真鍮、銅とその材質を変更することによ
り熱伝導率の変化でヒートバック量を調節し、形状や大
きさを変更することなく容易にヒートバック量が調節出
来、多量のヒートバックで気化ポット１が溶解すること
も防止出来るものである。

【００２９】次に図９に示す第３の実施例について説明
すれば、吸熱筒７と触媒体８との間のヒートバック量調
節用の調節部材３３上端に、触媒体８上方に突出する複
数の吸熱フィン３４を形成したものであり、触媒体８通
過直後の混合気からも吸熱してヒートバック量を容易に
増加させることが出来るものである。

【００３０】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。

【００３１】

【発明の効果】要するにこの発明は、気化ヒータを備え
供給される燃油を気化し、この気化ガスを燃焼空気と予
混合して空気量過多の希薄混合気を供給する気化ポット
と、該気化ポット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、更に
前記触媒体を気化ポット上端に立設した吸熱筒内に設け
たものであるから、吸熱筒を介して触媒体の熱を気化ポ
ットにヒートバックさせるので、ヒートバックが確実で
燃焼中には気化ヒータに通電する必要がなく、省電力化
が計られるものであり、低ＮＯｘで環境や人に優しい燃
焼装置を容易に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。

【図８】この発明第２の実施例を示す要部断面図。

【図９】この発明第３の実施例を示す要部断面図。

【符号の説明】

１ 気化ポット ２ 気化ヒータ ７ 吸熱筒 ８ 触媒体 １３ 燃焼室 ３３ 調節部材 ３４ 吸熱フィン

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 気化ヒータを備え供給される燃油を気化
   し、この気化ガスを燃焼空気と予混合して空気量過多の
   希薄混合気を供給する気化ポットと、該気化ポットから
   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、更に前記触媒体を気化ポッ
   ト上端に立設した吸熱筒内に設けた事を特徴とする触媒
   燃焼装置。
2. 【請求項２】 上記吸熱筒は、気化ポットと一体成形さ
   れ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】 上記吸熱筒と触媒体との間には、ヒート
   バック量調節用の調節部材を備えた事を特徴とする請求
   項１及び２記載の触媒燃焼装置。
4. 【請求項４】 上記調節部材の上端には、触媒体上方に
   突出する吸熱フィンを設けた事を特徴とする請求項３記
   載の触媒燃焼装置。