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JP2805996B2 - 触媒燃焼装置 - Google Patents

触媒燃焼装置

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Publication number
JP2805996B2
JP2805996B2 JP19535390A JP19535390A JP2805996B2 JP 2805996 B2 JP2805996 B2 JP 2805996B2 JP 19535390 A JP19535390 A JP 19535390A JP 19535390 A JP19535390 A JP 19535390A JP 2805996 B2 JP2805996 B2 JP 2805996B2
Authority
JP
Japan
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air
fuel
catalyst layer
catalytic combustion
fuel ratio
Prior art date
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Application number
JP19535390A
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English (en)
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JPH0480505A (ja
Inventor
浩直 沼本
弘一 立花
之良 小野
正人 保坂
博久 加藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
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Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP19535390A priority Critical patent/JP2805996B2/ja
Publication of JPH0480505A publication Critical patent/JPH0480505A/ja
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Publication of JP2805996B2 publication Critical patent/JP2805996B2/ja
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  • Spray-Type Burners (AREA)
  • Regulation And Control Of Combustion (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は加熱、暖房、乾燥などに用いられる放射加熱
型の触媒燃焼装置に関する。
従来の技術 一般に灯油などの液体燃料や都市ガスなどの気体燃料
を、空気と混合させた後に酸化反応用の触媒に接触さ
せ、その表面で無炎の触媒燃焼を行わしめるいわゆる予
混合型の触媒燃焼装置は、気体燃料用を中心に従来より
種々提案され、一部は実用化されている。
すなわち、この従来の触媒燃焼装置の触媒燃焼におい
て、空気と予混合された燃料は、充分な活性を有する触
媒層に導かれると急激な酸化反応を生じ、反応熱と共に
二酸化炭素や水蒸気を発生する。ここでの触媒反応は、
触媒層の上流側表面付近で集中して起こり、その反応熱
は触媒層からの放射によって、前面に対向して配設され
る熱線透過体を経て前方に供給され、加熱、暖房などの
用途に供せられるようになっていた。
発明が解決しようとする課題 しかしながら、上記従来の触媒燃焼装置の構成では、
その触媒層の上流側の表面付近だけが集中して、高温の
状態で連続使用されると、この付近の触媒の劣化が最も
進み易い状態になる。その結果、触媒が劣化してくる
と、次第に上流側での触媒の活性低下が起こり、触媒反
応の中心位置が上流から下流側へ移行すると同時に、上
流側の表面温度も低下してくる。このため、熱線透過体
を介して前方に供せられていた放射熱も次第に減少し、
暖房・加熱効率が大きく変化するという問題があった。
また、このような外観上の変化は触媒燃焼装置利用者に
も不信感を招くこととなり易かった。
本発明は上記従来の欠点を改善し、長時間安定した暖
房・加熱効率を維持し得る触媒燃焼装置を提供すること
を目的としている。
課題を解決するための手段 本発明は上記目的を達成するために、(1)燃料と空
気の混合室の下流に備えられた多数の連通孔を有する触
媒層と、前記触媒層の上流側表面に対向して配設された
熱線透過体と、前記触媒層の下流側に備えられた排気口
とを有し、燃料と空気の空燃比を一定の周期で変動させ
ながら供給し、前記触媒層で触媒燃焼させる構成にした
ものである。(2)そして、前記の空燃比を空燃比1.1
〜2.5の範囲において、その範囲のある点を基準とし、
±0.05〜±0.3の空燃比幅で周期変動させながら触媒燃
焼させる構成としたものである。(3)また、前記の燃
料と空気の混合室の上流に配した送風用ファンは固定
し、同上流に配した燃料用ポンプは、その供給スピード
を可変することによって、空燃比を周期変動するように
制御するようにしてなる構成のものである。
作用 本発明は上記した構成により、たとえば、空燃比1.70
を基準とし、±0.10の幅(空燃比1.60〜1.80)で周期変
動させることによって、触媒燃焼装置は同じ空燃比1.70
に固定して触媒燃焼させた場合に比べて触媒層の触媒の
劣化が少なく、より触媒層の長寿命化が達成できる。
なお、その理由について詳しくはわからないが、触媒
層にとって空燃比が一定という静的状態で使用されるよ
りも空燃比を周期変動させ、動的状態で使用するほうが
触媒の活性低下に対して好ましいと考えられる。また、
触媒層の反応熱負荷もこの動的状態のほうが緩やかにな
っていると考えられる。
実施例 以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて説明す
る。第1図において1は燃料タンクであり、燃料用ポン
プ2を介して燃料を混合室4に、送風用のファン3を介
して空気を混合室4に供給するようにしている。混合室
4の出口には補助炎口5が備えられており、補助炎口5
の近傍には点火電極6が配設されている。また補助炎口
5の上方には多数の連通孔7aを穿設したたとえばシリカ
・アルミナ・チタニアを主成分とするハニカム状セラミ
ックス平板に白金族金属の活性成分を担持させた触媒層
7が直立して備えられ、その上流面(前面)に対向して
熱線透過体8が配置されている。なお9は排気口であ
る。
次に上記構成の動作について詳述すると、燃料用ポン
プ2から供給された燃料(灯油)と送風用ファン3から
供給された空気は、混合室4内で気化されるとともに充
分予混合されて上部の補助炎口5に送られる。点火時に
は、まず補助炎口5において点火電極6によって点火さ
れ、ここで火炎燃焼を開始する。そしてこの火炎の高温
の排ガスは上部へ流れ、触媒層7を昇温させるようにな
る。所定時間燃焼させて、触媒層7が充分な温度に昇温
した時点で、一たん燃料供給を停止し、補助炎口5の火
炎を消滅させてから再度燃料の供給を開始する。このと
き、混合室4を出た予混合気は上方に直立する触媒層7
に至るが、ここは充分昇温されているから、主に上流側
(前面)表面で触媒燃焼を生じつつ、連通孔7aを経て下
流側(後面)へと流れる。また触媒層7の表面で生じた
反応熱は、熱線透過体8を一部は透過して、また一部は
熱線透過体8を加熱することによってここからの二次放
射としてそれぞれ前面に放散され、加熱や暖房などに供
せられる。
本発明では、触媒層が触媒燃焼を開始すると同時に送
風用ファン3については所定の固定した設定値で作動
し、燃料用ポンプ2からの供給燃料についてだけ単位時
間当りの供給スピードを可変するようにしており、結果
としては空気と燃料の空燃比がある点を基準とし、周期
的に変動できるように制御を行うようにしているのであ
る。
以下に上記した実施例の実験例とともに従来例との実
験比較の詳細を述べる。
すなわち、本実施例での触媒層7はシリカ・アルミナ
・チタニアを主成分とするハニカム状セラミックス(15
0□×10mm、300セル/inch2、リブ厚0.25mm)にBaO・Al2
O3・CeO2粉末(比表面積120m2/g)1000g、アルミナ含有
率10wt%のウォッシュコードバインダー 400g、硝酸ア
ルミニウム9水塩 120g、水 1400gおよびジニトロジ
アンミンパラジウム水溶液をPd換算で10g加えてなるウ
ォッシュコートスラリーでその45gを被覆することによ
り得た。そしてこの触媒層7を使用して、第1図のよう
な構成で燃焼装置を組立、触媒燃焼装置の寿命試験を行
った。
このときの試験条件は燃焼量2200kcal/h、空燃比は1.
70を基準に±0.10で1.70→1.60→1.70→1.80→1.70とい
う1サイクルが2secとなるように変動させた。
また、従来例での実験は実施例と同じ触媒層7および
触媒燃焼装置を使用し、試験条件は燃焼量2200kcal/h
で、空燃比は1.70に固定して行った。
第2図に触媒層上流側表面温度の経時変化を示す(本
実施例の触媒層7の上流側表面温度を測定する時には、
その時だけ空燃比1.70に固定した)。
その結果、従来例の実験の触媒では初期燃焼時には上
流側900℃であったものが、3000h後には860℃にまで低
下し、さらに6000h後には800℃にまで低下してしまっ
た。このような燃焼赤熱面における外観上の変化は触媒
燃焼装置の利用者に不信感を招くこととなる。しかし、
本実施例では3000hで上流側885℃、6000hでも845℃まで
の低下であった。したがって、本実施例によれば従来例
に比べ約1.5倍程度の長寿命化が達成できたことにな
る。
本実施例では空燃比1.70±0.10で試験を行ったが、触
媒層は空燃比を1.60→1.80に変動させることにより表面
温度が約20℃弱変化する。この温度差は触媒燃焼面のゆ
らぎとして装置利用者には受け取られる。そのため空燃
比の変動幅をあまり大きくし過ぎると温度差の変動も大
きくなり、赤熱面のちらつきが装置利用者には不快感を
与えることになる。したがって、空燃比変動から生ずる
触媒層表面温度の周期変動は20〜30℃程度以下にするこ
とが好ましい。そのためには基準となる空燃比点が小さ
いときには変動幅も小さく(±0.05程度)し、空燃比点
が大きくなるにしたがって変動幅も大きく(±0.30程度
まで)することが可能となる。
また、空燃比を変動させる1サイクルについては装置
利用者が気にならず、装置的に無理のない約1〜3sec程
度が好ましいと考えられる。
発明の効果 以上の実施例の説明から明らかなように本発明によれ
ば、空燃比を一定の周期で変動させて供給することによ
り長時間安定した暖房・加熱効率を維持し得る触媒燃焼
装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明一実施例の触媒燃焼装置の縦断面図、第
2図は本発明実施例と従来例の触媒層上流側表面温度の
経時変化の特性図である。 2……燃料用ポンプ、3……送風用ファン、4……混合
室、7……触媒層、7a……連通孔、8……熱線透過体、
9……排気口。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 保坂 正人 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (72)発明者 加藤 博久 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (56)参考文献 特開 平1−306712(JP,A) 特開 平1−306711(JP,A) 特開 昭61−246508(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) F23D 11/40 F23C 11/00 306 F23C 11/00 312 F23N 1/02

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】燃料と空気の混合室の下流に備えられた多
    数の連通孔を有する触媒層と、前記触媒層の上流側表面
    に対向して配設された熱線透過体と、前記触媒層の下流
    側に備えられた排気口とを有し、燃料と空気の空燃比を
    一定の周期で変動させながら供給し、前記触媒層で触媒
    燃焼させるようにしてなる触媒燃焼装置。
  2. 【請求項2】空燃比1.1〜2.5の範囲において、この範囲
    のある点を基準とし、±0.05〜±0.3の空燃比幅で周期
    変動させながら触媒燃焼させるようにしてなる請求項1
    記載の触媒燃焼装置。
  3. 【請求項3】燃料と空気の混合室の上流に配した送風用
    ファンは固定し、同上流に配した燃料用ポンプは、その
    供給スピードを可変することによって、空燃比を周期変
    動するように制御するようにしてなる請求項1または2
    記載の触媒燃焼装置。
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