JPS59109704A - 触媒燃焼による暖房機 - Google Patents
触媒燃焼による暖房機Info
- Publication number
- JPS59109704A JPS59109704A JP57219266A JP21926682A JPS59109704A JP S59109704 A JPS59109704 A JP S59109704A JP 57219266 A JP57219266 A JP 57219266A JP 21926682 A JP21926682 A JP 21926682A JP S59109704 A JPS59109704 A JP S59109704A
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- JP
- Japan
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- combustion
- honeycomb
- catalyser
- heater
- ptc heater
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN A CARRIER GAS OR AIR
- F23C13/00—Apparatus in which combustion takes place in the presence of catalytic material
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Combustion Of Fluid Fuel (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［発明の属する技術分野］
本発明は、暖房機などの燃焼に関し、更に詳し。
くは、燃焼時に生じる窒素酸化物（以下ＮＯｘと称す）
の発生量が少なく、かつ運転開始が容易である触媒燃焼
による暖房機に関する。
の発生量が少なく、かつ運転開始が容易である触媒燃焼
による暖房機に関する。
Ｃ従来技術さその問題点］
近年、燃焼時に生じるＮＯｘを低減する方法として触媒
燃焼を用いることがガスタービン燃焼器などで研究され
ている。触媒燃焼は希薄な燃料を燃焼できるだめＮＯｘ
の発生量がほとんどなく有望な燃焼法として注目されて
いる。ＮＯｘの発生量が少ないのは断熱火炎温度が低い
条件でも完全燃焼することが可能であるからである。
燃焼を用いることがガスタービン燃焼器などで研究され
ている。触媒燃焼は希薄な燃料を燃焼できるだめＮＯｘ
の発生量がほとんどなく有望な燃焼法として注目されて
いる。ＮＯｘの発生量が少ないのは断熱火炎温度が低い
条件でも完全燃焼することが可能であるからである。
［発明の目的］
この発明はこのような優れた触媒燃焼法を暖房機に適用
することにより従来の暖房機の排出ＮＯｘ量の低減及び
燃焼効率の向上を行うようにしたものである。
することにより従来の暖房機の排出ＮＯｘ量の低減及び
燃焼効率の向上を行うようにしたものである。
ここで触媒燃焼法について概略を説明する。触媒燃焼法
とは、ハニカム（セル型か六角あるいは三角、波型、四
角ｅｔｃの形状のものの総称）構造のセラミックスある
いは金属の担体に貴金属あるいは卑金属の触媒金属を担
持した触媒（以下−・ニカム触媒と呼ぶ）を用いて、通
常のバーナーによる均一系燃焼より低い温度で燃焼する
方法である。
とは、ハニカム（セル型か六角あるいは三角、波型、四
角ｅｔｃの形状のものの総称）構造のセラミックスある
いは金属の担体に貴金属あるいは卑金属の触媒金属を担
持した触媒（以下−・ニカム触媒と呼ぶ）を用いて、通
常のバーナーによる均一系燃焼より低い温度で燃焼する
方法である。
触媒燃焼法では、触媒の作用により通常の均一系燃焼で
は燃焼が開始しないような低い温度あるいは低い濃度の
燃料を不均一系の触媒反応によって酸化（すなわち燃焼
）を開始することができる。
は燃焼が開始しないような低い温度あるいは低い濃度の
燃料を不均一系の触媒反応によって酸化（すなわち燃焼
）を開始することができる。
また、燃焼開始した流体は自己の発熱のために、触媒の
流れ方向の途中から均−系の気相燃焼を起し、燃料が完
全燃焼する。触媒燃焼では、燃焼時の最大温度を通常の
均一系燃焼に比較して、低くすることが可能であるため
、ＮＯｘはほとんど排出されない。
流れ方向の途中から均−系の気相燃焼を起し、燃料が完
全燃焼する。触媒燃焼では、燃焼時の最大温度を通常の
均一系燃焼に比較して、低くすることが可能であるため
、ＮＯｘはほとんど排出されない。
このように優れた触媒燃焼法を実際に適用する場合、い
くつかの制限がある。その中の一つとして、触媒燃焼を
起す温度の下限があることである。
くつかの制限がある。その中の一つとして、触媒燃焼を
起す温度の下限があることである。
触媒を使用するからと言って、常温から触媒燃焼を起す
燃料は、水素などのごく限られた燃料しかなく、通常は
２５０℃〜６００℃の温度が必要となる。
燃料は、水素などのごく限られた燃料しかなく、通常は
２５０℃〜６００℃の温度が必要となる。
したがって、例えば、これを実用の暖房機などの燃焼に
利用するためには、特に運転開始時のスタートアップに
特別の工夫が必要となる。すなわち何らかの方法で触媒
を加熱する必要があシ、例えば予燃焼バーナーで燃料の
一部を燃焼し、主燃料と主空気を加熱する方法あるいは
電気ヒーターで触媒を周囲から加熱する方法等が考えら
れるが、必ずしも優れた方法とは言えない。
利用するためには、特に運転開始時のスタートアップに
特別の工夫が必要となる。すなわち何らかの方法で触媒
を加熱する必要があシ、例えば予燃焼バーナーで燃料の
一部を燃焼し、主燃料と主空気を加熱する方法あるいは
電気ヒーターで触媒を周囲から加熱する方法等が考えら
れるが、必ずしも優れた方法とは言えない。
そこで、本発明者らは、鋭意研究を積ねた結果本発明に
至った。本発明者らは、正の抵抗温度係数をもつ半導体
セラミックスヒーター（ＰＴＣヒーターと呼ぶ）をハニ
カム構造に整形したものを用いることを考えた。ＰＴＣ
ヒーターは温度の上昇ととも釦、ある温度から急激に抵
抗値が上昇し、その結果、ある温度以上になるとこ流値
が減少し、電力が低下し、それ以上温度が上昇しないと
いう特徴がある。これらのＰＴＣヒーターのいくつかは
既に実用に供されているものもある。本発明は、このＰ
ＴＣヒーターの特徴を利用したものである。
至った。本発明者らは、正の抵抗温度係数をもつ半導体
セラミックスヒーター（ＰＴＣヒーターと呼ぶ）をハニ
カム構造に整形したものを用いることを考えた。ＰＴＣ
ヒーターは温度の上昇ととも釦、ある温度から急激に抵
抗値が上昇し、その結果、ある温度以上になるとこ流値
が減少し、電力が低下し、それ以上温度が上昇しないと
いう特徴がある。これらのＰＴＣヒーターのいくつかは
既に実用に供されているものもある。本発明は、このＰ
ＴＣヒーターの特徴を利用したものである。
［発明の概要］
本発明者らはハニカム型のＰＴＣヒーターの表面に貴金
属などの触媒金属を担持させたものを用いこれを従来の
触媒燃焼用のハニカム触媒と併用することによって本発
明に至った。
属などの触媒金属を担持させたものを用いこれを従来の
触媒燃焼用のハニカム触媒と併用することによって本発
明に至った。
［発明の効果］
本発明によれば、スタートアップ時においてもハニカム
型ＰＴＣヒーター触媒の温度が高くなっているため最初
から完全燃焼し、スタートアップ時に従来の暖房機のよ
うな未燃炭化水素による悪臭の発生という問題もなくな
る。また、運転停止時においては、燃料流量を減少する
と、−・二カム型ＰＴＣヒーター触媒上での総発熱誉が
減少するだめにハニカム型ＰＴＣヒーター触媒表面の温
度が低下するが、温度が低下すると、ＰＴＣヒーターの
特徴から抵抗値が急激に減少し、電力による本来の発熱
が起り、触媒表面の温度はある一定値より低下しないた
め、燃料がいくら減少しても完全燃焼を続けることが可
能である。さらに、同様な原理から燃焼負荷の変動に対
しても常に完全燃焼することが可能である。
型ＰＴＣヒーター触媒の温度が高くなっているため最初
から完全燃焼し、スタートアップ時に従来の暖房機のよ
うな未燃炭化水素による悪臭の発生という問題もなくな
る。また、運転停止時においては、燃料流量を減少する
と、−・二カム型ＰＴＣヒーター触媒上での総発熱誉が
減少するだめにハニカム型ＰＴＣヒーター触媒表面の温
度が低下するが、温度が低下すると、ＰＴＣヒーターの
特徴から抵抗値が急激に減少し、電力による本来の発熱
が起り、触媒表面の温度はある一定値より低下しないた
め、燃料がいくら減少しても完全燃焼を続けることが可
能である。さらに、同様な原理から燃焼負荷の変動に対
しても常に完全燃焼することが可能である。
［発明の実施例］
以下に本発明の詳細な説明する。第１図に本発明の概念
を示した。第１図で１はハニカム型のＰＴＣヒーターで
あシ、２はハニカム触媒である。
を示した。第１図で１はハニカム型のＰＴＣヒーターで
あシ、２はハニカム触媒である。
燃焼を開始する時には系内は常温であるため、そこに燃
料と燃焼用空気とを流通させても燃焼は起らない。第１
図のハニカム型ＰＴＣヒーター触媒に通電すると、本来
の性質から温度が上昇する。そこで、燃料３と燃焼用空
気４との混合流体を供給すると、ハニカム型ＰＴＣヒー
ター触媒の触媒作用によって燃料の酸化（燃焼）が開始
する。この時燃料上燃焼用空気との混合流体の温度は常
温でもハニカム型ＰＴＣヒーター触媒の表面温度は触媒
反応が起る温度まで充分に加熱されているので、表面で
の不均一反応による燃焼は開始する。それに伴なって、
燃料の表面での不均一反応による発熱によって、ハニカ
ム型ＰＴＣヒーターの温度はさらに上昇する。するさ、
ＰＴＣヒーターの特徴から。
料と燃焼用空気とを流通させても燃焼は起らない。第１
図のハニカム型ＰＴＣヒーター触媒に通電すると、本来
の性質から温度が上昇する。そこで、燃料３と燃焼用空
気４との混合流体を供給すると、ハニカム型ＰＴＣヒー
ター触媒の触媒作用によって燃料の酸化（燃焼）が開始
する。この時燃料上燃焼用空気との混合流体の温度は常
温でもハニカム型ＰＴＣヒーター触媒の表面温度は触媒
反応が起る温度まで充分に加熱されているので、表面で
の不均一反応による燃焼は開始する。それに伴なって、
燃料の表面での不均一反応による発熱によって、ハニカ
ム型ＰＴＣヒーターの温度はさらに上昇する。するさ、
ＰＴＣヒーターの特徴から。
抵抗値が急激に上昇し、通電しても電流はほとんど流れ
なくなシ、電力はほとんど使用されなくなる。このよう
な状態になれば、ハニカム型ＰＴＣヒ−ター触媒の温度
の維持は燃料の燃焼による発熱によってなされ、電力に
よる寄与はなくなる。このような状態ではハニカム型Ｐ
ＴＣヒーターに通電しなくとも、ハニカムＰＴＣヒータ
ー表面の触媒作用によって、燃料の触媒燃焼が継続する
。ハニカム型ＰＴＣヒーター触媒において、すべての燃
料を燃焼する必要はなく、ハニカム型ＰＴＣヒーター触
媒の出口ではガスの温度は後段のハニカム触媒で触媒燃
焼が起る温度まで上昇するので未燃の燃料はハニカム触
媒において完全に燃焼される。この時、排ガスの組成は
触媒燃焼の特徴からＮＯｘは発生せず不完全燃焼生成物
である一酸化炭素なども無く、優れたものとなる。
なくなシ、電力はほとんど使用されなくなる。このよう
な状態になれば、ハニカム型ＰＴＣヒ−ター触媒の温度
の維持は燃料の燃焼による発熱によってなされ、電力に
よる寄与はなくなる。このような状態ではハニカム型Ｐ
ＴＣヒーターに通電しなくとも、ハニカムＰＴＣヒータ
ー表面の触媒作用によって、燃料の触媒燃焼が継続する
。ハニカム型ＰＴＣヒーター触媒において、すべての燃
料を燃焼する必要はなく、ハニカム型ＰＴＣヒーター触
媒の出口ではガスの温度は後段のハニカム触媒で触媒燃
焼が起る温度まで上昇するので未燃の燃料はハニカム触
媒において完全に燃焼される。この時、排ガスの組成は
触媒燃焼の特徴からＮＯｘは発生せず不完全燃焼生成物
である一酸化炭素なども無く、優れたものとなる。
［発明の他の実施例］
第２図は第１図に示した概念の応用例である。
第２図において、燃料３は燃焼用空気と混合され燃焼器
内のハニカム型ＰＴＣヒーター触媒１の上流部の入ロア
と、ハニカム型ＰＴＣヒーター触媒きハニカム触媒２と
の間のダンパー６とに供給される。
内のハニカム型ＰＴＣヒーター触媒１の上流部の入ロア
と、ハニカム型ＰＴＣヒーター触媒きハニカム触媒２と
の間のダンパー６とに供給される。
ハニカム触媒２からの燃焼排ガス８は熱交換器５によシ
燃焼用空気４と熱交換される。この応用例においては、
スタートアップ時には、ダンパー６は閉じておき、燃料
と空気との混合物は７から７・ニカム型ＰＴＣヒーター
触媒に供給する。そうするさ、前述の原理から触媒燃焼
が行なわれる。時間が経過すると、燃焼排ガス８によっ
て加熱されるために燃焼用空気４の温度はハニカム触媒
２で触媒燃焼が起る温度まで上昇する０そこでダンパー
６を開いて、燃料と空気きの混合流体の主分量を・・ニ
カム型ＰＴＣヒーター触媒とノ・ニカム触媒の間に供給
し、燃焼の大部分をｌ・ニカム触媒で行う。
燃焼用空気４と熱交換される。この応用例においては、
スタートアップ時には、ダンパー６は閉じておき、燃料
と空気との混合物は７から７・ニカム型ＰＴＣヒーター
触媒に供給する。そうするさ、前述の原理から触媒燃焼
が行なわれる。時間が経過すると、燃焼排ガス８によっ
て加熱されるために燃焼用空気４の温度はハニカム触媒
２で触媒燃焼が起る温度まで上昇する０そこでダンパー
６を開いて、燃料と空気きの混合流体の主分量を・・ニ
カム型ＰＴＣヒーター触媒とノ・ニカム触媒の間に供給
し、燃焼の大部分をｌ・ニカム触媒で行う。
この応用例においては、定常運転時には、燃料と空気と
の混合流体の加熱は燃焼排ガスの熱交換を主体としてＯ
ハニカム型ＰＴＣヒーター触媒での一部の燃料の燃焼熱
及びＰＴＣヒータ自体の電気加熱によってなされる。こ
の場合、ハニカム型ＰＴＣヒーター触媒を通過する流体
の流量は少ないため。
の混合流体の加熱は燃焼排ガスの熱交換を主体としてＯ
ハニカム型ＰＴＣヒーター触媒での一部の燃料の燃焼熱
及びＰＴＣヒータ自体の電気加熱によってなされる。こ
の場合、ハニカム型ＰＴＣヒーター触媒を通過する流体
の流量は少ないため。
圧力損失は小さくすむという有利さがある０本−発明の
効果を示すため以下に実施例を示す。
効果を示すため以下に実施例を示す。
−二カム型ＰＴＣヒーターを触媒担体と見なし、通常な
方法で白金を担持させだノ・ニカム型ＰＴＣヒーター触
媒を作った。後段に用いる・・二カム触媒は同様にコー
プライトを担体として白金を担持させたものである。実
験は図２に示したものと同じように装置を製作した。−
・ニカム型ＰＴＣヒーター触媒及びハニカム触媒の直径
は３５朋φとした０長さはハニカム型ＰＴＣヒーター触
媒ハ５Ｃｒ／Ｌ１ハニカム触媒は１０ｃｒＩＬとしだ。
方法で白金を担持させだノ・ニカム型ＰＴＣヒーター触
媒を作った。後段に用いる・・二カム触媒は同様にコー
プライトを担体として白金を担持させたものである。実
験は図２に示したものと同じように装置を製作した。−
・ニカム型ＰＴＣヒーター触媒及びハニカム触媒の直径
は３５朋φとした０長さはハニカム型ＰＴＣヒーター触
媒ハ５Ｃｒ／Ｌ１ハニカム触媒は１０ｃｒＩＬとしだ。
燃料は天然ガスとした。まず実験は図２のダンパー６を
全閉して行なった。結果を次表に示した。実験Ａは本発
明によるもの、実験Ｂは実験Ａの時の７・ニカム型ＰＴ
Ｃヒータ触媒の代りに、単にハニカム型ＰＴＣヒーター
を用いたもの、実験Ｃは前段も−・二カム触媒の場合で
ある。
全閉して行なった。結果を次表に示した。実験Ａは本発
明によるもの、実験Ｂは実験Ａの時の７・ニカム型ＰＴ
Ｃヒータ触媒の代りに、単にハニカム型ＰＴＣヒーター
を用いたもの、実験Ｃは前段も−・二カム触媒の場合で
ある。
実験りはノ・ニカム型ＰＴＣヒーター触媒の代シにプ表
に示したごとく、燃焼効率、ＮＯｘ、ｃｏ とも本発明
が一番優れていることが明らかである。
に示したごとく、燃焼効率、ＮＯｘ、ｃｏ とも本発明
が一番優れていることが明らかである。
第１図は本発明の暖房機の燃焼部の概念図、第２図は本
発明の応用の概念図である０ １・・・ハニカム型ＰＴＣヒーター触媒、２・・・ハニ
カム触媒、３・・燃料、 ４・・・燃焼用空気、５・・・熱交換器、６・・・ダン
パー、 ７・・・混合気流入口、８・・・燃焼排ガス
。 代理人 弁理士 則 近 憲 佑 （ほか１名）
発明の応用の概念図である０ １・・・ハニカム型ＰＴＣヒーター触媒、２・・・ハニ
カム触媒、３・・燃料、 ４・・・燃焼用空気、５・・・熱交換器、６・・・ダン
パー、 ７・・・混合気流入口、８・・・燃焼排ガス
。 代理人 弁理士 則 近 憲 佑 （ほか１名）
Claims (2)
- （１）暖房機釦触媒燃焼法を適用するにあたシ、燃焼部
分を２段に分け、第１段目に正の抵抗温度係数をもつ半
導体セラミックヒータ−（以下ＰＴＣヒーターと呼ぶ）
に白金などの貴金属を主成分とする触媒を担持させたハ
ニカム構造体を用い、第２段目にハニカム触媒を用いる
ことを特徴とする触媒燃焼による暖房機。 - （２）特許請求範Ｈ第一項の暖房機において、燃焼排ガ
ス配管内で燃焼用空気の加熱ができるように熱交換器を
設置し、定常運転に達し、燃焼用空気が充分に温度が上
昇したら、第１段目のハニカム構造体と第２段目のハニ
カム触媒の間に燃料及び
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57219266A JPS59109704A (ja) | 1982-12-16 | 1982-12-16 | 触媒燃焼による暖房機 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57219266A JPS59109704A (ja) | 1982-12-16 | 1982-12-16 | 触媒燃焼による暖房機 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59109704A true JPS59109704A (ja) | 1984-06-25 |
Family
ID=16732830
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57219266A Pending JPS59109704A (ja) | 1982-12-16 | 1982-12-16 | 触媒燃焼による暖房機 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59109704A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02172538A (ja) * | 1988-12-23 | 1990-07-04 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 排気ガス浄化触媒体 |
| US5228847A (en) * | 1990-12-18 | 1993-07-20 | Imperial Chemical Industries Plc | Catalytic combustion process |
| JPH06501417A (ja) * | 1990-11-12 | 1994-02-17 | エミテツク ゲゼルシヤフト フユア エミツシオンス テクノロギー ミツト ベシユレンクテル ハフツング | 内燃機関の排気ガス浄化のための加熱可能な触媒装置 |
| US5288975A (en) * | 1991-01-30 | 1994-02-22 | Ngk Insulators, Ltd. | Resistance adjusting type heater |
| US5296198A (en) * | 1990-11-09 | 1994-03-22 | Ngk Insulators, Ltd. | Heater and catalytic converter |
| EP0798512A3 (en) * | 1996-03-25 | 1999-03-03 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Combustion apparatus |
| US6869573B2 (en) | 1990-11-09 | 2005-03-22 | Ngk Insulators, Ltd. | Heater and catalytic converter |
| CN1828137B (zh) | 2006-01-18 | 2010-05-12 | 北京工业大学 | 气体燃料催化燃烧器 |
-
1982
- 1982-12-16 JP JP57219266A patent/JPS59109704A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02172538A (ja) * | 1988-12-23 | 1990-07-04 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 排気ガス浄化触媒体 |
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| US6869573B2 (en) | 1990-11-09 | 2005-03-22 | Ngk Insulators, Ltd. | Heater and catalytic converter |
| JPH06501417A (ja) * | 1990-11-12 | 1994-02-17 | エミテツク ゲゼルシヤフト フユア エミツシオンス テクノロギー ミツト ベシユレンクテル ハフツング | 内燃機関の排気ガス浄化のための加熱可能な触媒装置 |
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| EP1273850A1 (en) * | 1996-03-25 | 2003-01-08 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Combustion apparatus |
| CN1828137B (zh) | 2006-01-18 | 2010-05-12 | 北京工业大学 | 气体燃料催化燃烧器 |
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