JPS59131815A - 触媒燃焼器 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 ２ページ 産業上の利用分野 本発明は、各種のガス燃料または気化させた液体燃料を
燃焼空気と予混合して触媒体に供給し、その面上にて酸
化反応を起こさせて触媒体を発熱させ、発生する熱を利
用する触媒燃焼器に関する。

従来例の構成とその問題点 従来の触媒燃焼器は、第１図に示す通り、燃焼筒１内に
単一の触媒体２を設置しただけで、触媒体２は燃焼筒１
及び外気との接触で冷却作用を受け、触媒体２の外周部
及び前面部に活性化温度を下回る低温部が形成されてい
た。従ってこの部分を通過する予混合気は完全に燃焼し
きれず、炭火水素やＣＯを含んだ未燃ガスとして排出さ
れる欠点があった。特に低燃焼量領域で空気過剰率を高
くした場合この傾向が甚しかった。

発明の目的 本発明はかかる従来の問題点を解消するもので、燃料を
触媒体上にて広範囲の空燃比のもとでも安定かつ効率の
良い酸化反応をさせると共に、排気ガスがクリーンとな
る触媒燃焼器を提供するとと３ページ を目的とする。

発明の構成 上記の目的を達成するために、本発明では２種類の触媒
体を用い、予混合気流の上流側にＣｕＯ以外の酸化触媒
を担持した第１の触媒体、下流側にＣｏの酸化能力の優
れたＣｕＯを酸化触媒として担持した第２の触媒体を間
隔をおいて設置しに０この構成により、燃焼筒との接触
による冷却作用である程度低温部を形成している第１の
触媒体の外周部から排出された未燃ガスは、前方に設置
された第２触媒体に衝突し、未燃ガスの一部が第１触媒
体へ還流され再酸化されると共に、第２触媒体の設置に
より排ガス流の滞流が起こり、結果的に第１の触媒体の
冷却が阻止される。さらに、上記の作用によっても完全
酸化され得すにＣｏ等の未燃分を含んだ排気ガスは、第
１の触媒体からの輻射熱で加熱された第２の触媒体上に
送られ、第２の触媒体に担持されたＣｕＯのＣｏの酸化
作用でほぼ完全酸化される。したがって、低燃焼量領域
に於て、空燃比を高くしても安定燃焼を行わせることか
でき、燃焼幅、ひいてはＴＤＲを拡大することが可能と
なった。

実施例の説明 本発明による触媒燃焼器の一実施例を第２図に示し、こ
れに従い説明する。

シーズヒータ３を埋設した気化予混合筒４の後方には、
中央に空気口１５を有した固定板６が接合され、気化予
混合筒４の前方には、耐熱性金属からなる横型円筒状の
燃焼筒７が嵌合されている。

燃焼筒７内には、その前方に向かって金網またはパンチ
ングメタル製の抵抗板８．耐熱性セラミ・ツクからなる
整流板９．同じく耐熱性セラミックからなる逆火防止板
１０．円筒状の第１の触媒体１１゜その前方にはＣｕＯ
を担持した第２の触媒体１２が順次設置されている。ま
た整流板９のすぐ前方側には点火プラグ１３が燃焼筒７
を貫通した形で設置されている。一方、気化予混合筒４
内に臨んだシャフト１４の先端には、前方に向けて径が
大となる円型台形のコーン１５２回転板１６９周端に攪
拌用小羽根を有する混合板１７が順次固定さ５ページ れている。また、給油管１８の先端はコーン１６」二方
に開口する様に設置されている。

次に」−記構成による実施例の作用を説明する。

シーズヒータ３に通電され、気化予混合筒４の側壁が所
定の温度に到達すると、ファン、電磁ポンプ（共に図示
せず）に通電されて、空気および液体燃料の供給が開始
される。液体燃料は給油管１８によって回転中のコーン
１５上に送られ、コーン１６のテーパに沿って回転板１
６に達すると、その回転力により円周方向に微粒子とし
て飛散し、定温状態の気化予混合筒４の側壁に接触し直
ちに気化する。一方、ファンによって取り込まれた空気
は空気口６から気化予混合筒４内に送られ、混合板１７
により気化した液体燃料と均一に混合され予混合ガスと
なる。予混合ガスは抵抗板８、整流板９を通過したとこ
ろで、通電によりスパークを発している点火プラグ１３
で点火される。点火初期には、整流板９前方側に青火炎
を形成して火炎燃焼を行わせる。この状態で火炎による
輻射熱や燃焼筒７からの伝熱により、触媒体１１を触媒
６ベーぴ 燃焼に必要な活性化温度まで到達させる。しかるのち、
一旦燃料の供給を停止して前記の青火炎を消滅させ、次
いで燃料の供給を再開すると、予混合ガスは火炎を形成
することなく、活性化温度を保っている触媒体１１て無
炎燃焼か開始される。

この時点での触媒体１１の中央部の表面温度は、８００
〜１２００℃程度となり酸化触媒による反応は定常化す
る。ただし、触媒体１１の外周部は燃焼筒７との接触で
冷却され活性化温度に到達しないため、この部分を通過
する予混合ガスは完全には酸化され得ず、多量の炭化水
素、Ｃｏ等を含んだ未燃ガスとして通過する。一方、触
媒体１１の前方に位置している触媒体１２は、触媒体１
１からの輻射熱により活性化温度に到達する。この状態
で前記の未燃ガスが触媒体１２に達すると、触媒体１２
に担持されているＣｕＯにより完全に酸化される。また
、未燃ガスは触媒体１２に衝突することにより、一部が
触媒体１１上へ還流され再酸化されると共に、排ガス流
の滞流が起こり、触媒体１１の温度が保持される。

７ページ 本発明の触媒燃焼器による効果を実証するデータとして
、第１図に示した従来例、第２図に示し／ヒ本発明実施
例の各々を用いた場合の燃焼特性の相違を本文中第３図
に示した。尚、触媒体１２の媒としてＮ　ｉ　Ｏを数多
相持したものを用い、触媒体１２については酸化触媒と
して、ＣｕＯを数チ用持したものを用い、液体燃料とし
て灯油を使用した。

なお黒丸が本発明実施例、白丸が従来例を示している。

また上方が燃焼上限、下方が燃焼下限を示している。

図中、燃焼上限の定義は、空気量を絞ってＣＯ２濃度を
増大させていった場合に、触媒体１１．触媒体２後方に
火炎を形成し、もはや無炎燃焼し得なくなる限界の００
２濃度（逆火限界）を示し、燃焼下限の定義は、空気量
を増加させてＣＯ２濃度を低下させていった場合に、排
ガス中にＣｏが発生し始める限界の００２濃度（吹き飛
び限界）を示す。燃・暁上限、燃焼下限の差を燃焼幅と
定義し、その値が２．８　ｖｏ１％以上確保している場
合を安定燃焼領域と規定し、その時の最低燃焼量と最高
燃焼量の比をＴＤＲとした。

第３図より、従来例の場合は、特に低燃焼量領域で燃焼
下限が高い。すなわち、空気過剰率を増大させることが
できないことを示している。これに対し、本発明実施例
では、１０００〜３２０゜１ｍ／ｈまで安定した燃焼幅
を保持しており、従来例と比べ、高い空燃比を得ること
が可能になった。

発明の効果 本発明の触媒燃・焼器によれば次に列記する効果が得ら
れる。

（１）同一燃焼筒に、予混合気流の上流側にＣｕＯ以外
の酸化触媒を担持した第１の触媒体、下流側に酸化触媒
としてＣｕＯを担持した第２の触媒体を間隔をあけて設
置したことにより、燃焼筒の今加作用で低（ＩＡ　４を
形成している第１の触媒体の外周部から排出された未燃
ガスを第２の触媒体上で完全酸化させることができる。

９ページ （２）上記構成により、第１の触媒体、第２の触媒体間
に排ガス流の滞流が起こり、排ガスの熱により第１の触
媒体全体が加熱され、特に第１の触媒体外周部の冷却が
抑制される。

（３）上記構成により、低燃焼量領域に於ても従来より
空気過剰率を高くした状態でも安定燃焼が可能となり、
その結果幅広いＴＤＲを確保でＩ　　　　　　きるよう
になった。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の触媒燃焼器の縦断面図、第２図は本発明
による触媒燃焼器の一実施例の縦断面図、第３図は従来
例へ本発明実施例とを使用した場合の燃焼特性の比較を
示した図である。 ７・・・・・・燃焼筒、１１・・・・・・第１の触媒体
、１２・・・・・・第２の触媒体。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第１
図 ！

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ０）ガス燃料または気化させた液体燃料を燃焼空気と予
   混合した予混合気流の上流側に、Ｃｕｏ以外の酸化触媒
   を担持した第１の触媒体、下流側にＣｕＯを酸化触媒と
   して担持した第２の触媒体をそれぞれ間隔をあけて設置
   した触媒燃焼器。 （２）燃焼時の第２の触媒体の温度が８００〜１０００
   ℃程度となる様に、第１の触媒体と第２の触媒体の間隔
   を設定した特許請求の範囲第１項記載の触媒燃焼器。 （３）第１の触媒体は、担体上にＮｉ　、Ｆｅ、Ｃｏ、
   Ｃｒ等の遷移金属酸化物の内、一種類以上を担持した特
   許請求の範囲第１項記載の触媒燃焼器。 （４）第２触媒体のＣｕＯの担持率を担体重量に対し、
   １〜５ｗｔ係　とした特許請求の範囲第１項記載の触媒
   燃焼器。