JPH01306710A - 触媒燃焼装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、燃料を燃焼用空気と共に触媒体に供給して酸
化反応を生起して触媒燃焼させ、発生する熱量を暖房器
具、乾燥装置、調理器具等の輻射加熱源に用いられる触
媒燃焼装置に関するものである。

〔従来技術〕

従来の触媒燃焼装置は、第６図図示のように、燃料と空
気の予混合気を触媒体１に供給すると予混合気は触媒体
１上で燃焼し、触媒体１を赤熱させるものである。この
場合、触媒体１の上流は予混合室２が、また下流は排気
室４がそれぞれ設けられている。触媒面を均一に赤熱さ
せるために排気室４内に該触媒体１とは独立して、均圧
体３を設は触媒体１を流れるガスの量を均一になるよう
に構成されている。この均圧体３には燃焼ガスの排出口
４′に近い部分に小、遠い部分に大なる孔３′が開けら
れ触媒体ｌ全体に均等に燃焼ガスを供給する（特開昭６
１−１６１３２４号）。

しかし、従来の触媒燃焼装置は、均圧体３の設置により
触媒体１からの輻射量のうち、燃焼ガスの流出面のみし
か利用できなく、また均圧体３は高温の燃焼ガス中に設
けられるため耐久性に実用上の問題がある。さらに、広
い触媒面を有する従来の触媒燃焼装置は均圧体３が触媒
体１の背後に所定間隔を保持して設置されるため予混合
室２と排気室４の流量変動を受けやすく触媒体ｌを通過
するガスの流量が触媒体ｌの全域に対して不均一になり
やすく、そのため触媒体１の全域に亘り温度が不均一と
なり、これが局部加熱となって触媒の劣化を招くことが
あるといった実用上解決すべき問題がある。

〔発明の目的〕

本発明は上記問題点を解決するため、燃焼室内に設置さ
れた触媒体に通気抵抗差を生じせしめる複数の通気路を
設は触媒体全域に亘り均一にガスを流通させることによ
り触媒体全域の温度分布を均一化し局部加熱による触媒
体の劣化を防止すると共に、触媒体上における酸化能力
を増大させ燃焼性能の向上及び燃焼領域の拡大を図り、
Ｎ　Ｏｘの発生を無くし、さらに耐久性の優れた触媒燃
焼装置を提供することにある。

〔発明の構成〕

本発明の触媒燃焼装置は、燃料供給源に連通ずる燃料供
給装置と、空気供給源に連通ずる空気供給通路と、該燃
料供給装置から供給される燃料と空気供給通路から供給
される燃焼用空気を混合して混合気を形成する予混合室
と、該混合気を供給し酸化反応を生起して触媒燃焼させ
ると共に燃焼室内に設置され該燃焼室を区画形成し互い
の区画室を複数の通気路を介して連通可能とした触媒体
と、該燃焼室内の触媒体からの燃焼ガスを排出する排気
通路とを備え、前記予混合室に該燃焼室の一方の区画室
を連通させると共に排気通路に核燃焼室の他方の区画室
を連通させ、かつ前記触媒体に設けた複数の通気路は前
記予混合室と排気通路に対応する流通流量大なる部位を
流通面積小とすると共に流通流量率なる部位を流通面積
大となし通気抵抗差を生じせしめ該触媒体の複数の通気
路を流通する流量を該触媒体の全域に亘り均一化せしめ
てなる構成である。

〔発明の効果〕

上記構成からなる本発明の触媒燃焼装置は、燃焼室内に
縦型もしく゛は横型に設置した触媒体における複数の通
気路を予混合室と排気通路に対応する流通流量大なる部
位を流通面積小とすると共に流通流量率となる部位を流
通面積大となし通気抵抗差を生じせしめ、触媒体の複数
の通気路全域に亘って流通するガス流量を均一化するこ
とができるため、触媒体全域の温度分布を均一化し局部
加熱による触媒体の劣化を防止できると共に、触媒体上
における酸化能力を増大させ始動時から定常燃焼中まで
に至る燃焼性能の改善及び燃焼領域の拡大を実奏しＮＯ
Ｘの発生を無くし耐久性、信頼性等の実用上極めて優れ
た効果を有する。さらに、排気通路、予混合室のいずれ
にも均圧体を必要としないので、均圧体により触媒から
の輻射が妨げられることがなく触媒からの輻射量の有効
利用を可能とする。

〔その他の発明の説明〕

触媒体はハニカム形状や格子状の担体とウォシュコート
層により構成することにより、触媒体の通気路の壁のウ
ォッシュコート層の厚さを不均一化することができる。

このため触媒体に設けた複数の通気路は前記予混合室と
排気通路に対応する流通流量大なる部位を流通面積小と
すると共に、流通流量率なる部位を流通面積大となし通
気抵抗差を生じせしめ、該触媒体の複数の通気路を流通
する流量を該触媒体の全域に亘り均一化できる効果を実
奏する。

また、触媒体はセラミックファイバーを布状にした担体
で、当該ファイバーを触媒体の各面に対して粗から密に
織り合わせる構成とすることにより、触媒体に設けた複
数の通気路は前記予混合室と排気通路に対応する流通流
量大なる部位を流通面積小とすると共に、流通流量小な
る部位を流通面積大となし通気抵抗差を生じせしめ該触
媒体の複数の連通路を流通する流量を該触媒体の全域に
亘り均一化できる効果を実奏する。

〔実施例〕

以下、本発明に係る触媒燃焼装置の実施例を説明する。

第１実施例 第１図は本発明の第１実施例を示す概略断面図で、矩形
状の触媒体５は、複数の通気孔６が貫通されているハニ
カム状の骨格構造体で各種の金属或いは金属酸化物（Ｐ
ｔ、Ｐｄ等の貴金属或いはＮｉ、Ｃｏ等の遷移金属の酸
化物）を担持させた耐熱性セラミックスから成る。該触
媒体５は縦型の中空有蓋筒状のガラスより成る燃焼筒７
内に支持部材８により設置されている。該燃焼筒７内は
触媒体５によりその長手方向に沿いかつ横断面半円に分
割され、該触媒体５の通気孔６を介して互いに連通ずる
と共に左右相対向し底部が独立開口する複数の燃焼室９
．１０が区画形成されている。

該燃焼筒７は中心部に予混合室１１をその外側まわりに
環状の燃焼ガスの排気通路１２を、さらにその外側まわ
りに環状の燃焼用の空気供給通路１３をそれぞれ壁部に
より区画形成した多重の中空円筒体１４の一端に一体的
に取り付けられている。

前記予混合室１１は一方の区画室である該燃焼室９を連
通させると共に排気通路１２に他方の区画室である該燃
焼室１０が連通されている。前記触媒体５に設けた複数
の通気孔６は前記予混合室１１と排気通路１２に対応す
る流通流量大なる部位を流通面積小とすると共に流通流
量小なる部位を流通面積大となし通気抵抗差を生じせし
めるようにしである。すなわち、該複数の通気孔６の孔
径は、予混合室１１と排気通路１２の流通流量に対応し
て予混合室１１と排気通路１２に近接する側を小に形成
する一方遠接する側を大に形成し触媒体１の全域に亘っ
て不均一に分布して成り当該触媒体１の複数の通気孔６
を流通する流量を該触媒体１の全域に亘り均一にして成
る。また該予混合室１１の外側まわり、熱交換用の壁部
により区画形成した排気通路１２はその一端が前記燃焼
室１０の底部開口に連通されていると共に他端を外部に
開口連通して成る。さらに該排気通路１２の外側まわり
に、内外に径方向に突設する伝熱フィンＦを設けた熱交
換用の壁部により区画形成した空気供給通路１３は一端
が環状間口１５及び供給口１６を介して予混合室１１の
他端に連通されている。空気供給通路１３の他端は空気
供給源としての空気ポンプ１７に前記供給口１６と連通
ずる旋回空気導入路１８及び環状開口１５と連通ずる迂
回路１９を介して連通されている。該旋回空気導入路１
８は供給口１６を介して予混合室１１内において燃焼用
空気の旋回流を形成すべく該予混合室１１の円周に対し
て接線的に連通されている。

予混合室１１はその上流側としての底部他端に燃料供給
源２０に燃料ポンプ２１を介して連通ずる燃料ノズル２
２と点火用スパークプラグ２２′と炎センサ２３をそれ
ぞれ取り付けて成る。

燃料ノズル２２は、その燃料微粒化用空気が旋回流とな
り予混合室１１の上流側へ噴出し燃料噴霧を供給する構
造とした二流体噴霧式の燃料ノズル２２である。また炎
センサ２３は火炎からの光を検知して信号を出力するも
のを用いて成る。

燃料供給源２０からの燃料は、例えば軽油で燃料ポンプ
２１により燃料ノズル２２へ供給可能な構成にしである
。空気の一部は空気ポンプ１７から分岐路２４を介して
燃料ノズル２２へ送られ燃料微粒化用空気となり、残り
は空気切換弁２５により旋回空気導入路１８あるいは迂
回路１９のいずれか一方に切り換えられて予混合室１１
内へ供給される構成である。

上記構成からなる本第１実施例の触媒燃焼装置は始動時
にあっては、空気切換弁２５を図中ａの位置に設定して
、空気ポンプ１７の作動により燃焼用空気を旋回空気導
入路１８から供給し予混合室１１内に旋回流を形成する
。次にスパークプラグ２２゛を作動し、燃料ポンプ２１
を作動し軽油を燃料ノズル２２に供給する。該燃料ノズ
ル２２からの燃料噴霧がスパークにより着火し予混合室
１１内に火炎が形成され、火炎による燃焼ガスにより予
混合室１１の壁部および触媒体５をそれぞれ効率良く的
確に加熱させる。ここで火炎が形成されると炎センサ２
３の出力がＯＮとなり、その後直ちにスパークプラグ２
２′の作動を停止する。

一定時間燃焼後、空気切換弁２５を第１図中すの位置に
切り換えると空気は迂回路１９を通って供給され、予混
合室１１内に旋回流の流通が無くなり、火炎が吹き飛び
触媒燃焼へ移行する。迂回路１９から環状開口１５を介
して予混合室ｌｌ内に流入する空気は熱交換用壁部と空
気供給通路１３の外筒壁で形成される空間を通過する。

このとき該燃焼用空気は熱交換器用の壁部により予熱さ
れる。予熱された空気は予混合室ｌｌ内に流入し、燃料
ノズル２２から供給された燃料と混合し予混合気となり
、その下流の燃焼室９の触媒体５により燃焼する。燃焼
ガスは予混合室１１の壁部を加熱した後に排気通路１２
を通って触媒燃焼装置の外部へ排出される。そして、本
第１実施例の触媒燃焼装置は、燃焼室内に縦型に設置し
た触媒体５における複数の通気孔６を予混合室１１と排
気通路１２に対し近接側を遠方側に比して流通面積を小
に構成したことにより、触媒体５の複数の通気孔６群全
域に亘って流通するガス流量を均一化することができる
ため、触媒体５全域の温度分布を均一化し局部加熱によ
る触媒体５の劣化を防止できると共に、触媒体５上にお
ける酸化能力を増大させ始動時から定常燃焼中までに至
る燃焼性能の改善及び燃焼領域の拡大を実奏しＮＯＸの
発生を無くし耐久性、信頼性等の実用上極めて優れた効
果を有する。

第２実施例 第２図は本発明の第２実施例の触媒燃焼装置を示すもの
で、前述した実施例とは触媒体２６が円筒状で横型の両
端開口する燃焼筒２７内にその長手方向に対し直交横断
して設置され、上下相対向する複数の燃焼室２８．２９
を形成した点が異なる。そして、前記予混合室１１に一
方の区画室である該燃焼室２８を連通されている。他方
の区画室である該燃焼室２９は一端が外部に排気通路３
１を介して連通ずると共に、側端が排気通路３２を介し
て前記排気通路１２に連通されている。前記触媒体２６
上に設けた複数の通気路３ｏは前記予混合室１１と排気
通路１２．３２に対応する流通流量大なる部位を流通面
積小とすると共に流通流量小なる部位を流通面積大とな
し通気抵抗差を生じせしめるようにしである。すなわち
該複数の通気路３０は予混合室１１と排気通路１２．３
２の流通流量に対応して予混合室１１と排気通路１２．
３２に対する中央側を周辺側に比して流通面積を小とし
該触媒体２６の複数の通気路３０を流通する流量を該触
媒体２６の全域に亘り均一化せしめてなる構成である。

その他は前述の実施例と同様であるので同一符号を付し
て説明を省略する。

上記構成からなる他の実施例は、燃焼室内に横型に設置
した触媒体２６における複数の通気路３０を、予混合室
１１と排気通路３１．３２に対し、中央側を周辺側に比
して流通面積を小に構成して不均一したことにより、触
媒体２６の複数の通気路３０全域に亘って流通するガス
流量を均一化することができるため、触媒体２６の全域
の温度分布を均一化し局部加熱による触媒体２６の劣化
を防止できると共に、触媒体２６上における酸化能力を
増大させ始動時から定常燃焼中までに至る燃　　。

焼性能の改善及び燃焼領域の拡大を実奏しＮｏＸの発生
を無くし耐久性、信頼性等の実用上極めて優れた効果を
有する。

その他は前述した実施例と全く同じ効果を実奏する。

その他の実施例 ここで触媒体は第３図に示す様に３つ触媒体１ａ、ｌｂ
、ｌｃにより構成することにより、その効果をｌ＋ｉ認
するため本発明者らは２つの実験を行った。ここで触媒
体１ａ、ｌｂ、ｌｃはいずれも同一の流路面積を有する
通気路を備えたセラミックハンカムにウォシュコートを
行ったものである。

表に示す様に予混合室に近接する側の触媒体ＩＣからｌ
ｂ、ｌａの順にウォシュコート量を減少させることによ
り触媒体の通気路壁のウォシュコートの厚さをｌｃ、ｌ
ｂ、１ａの順に減少させ流路面積をＩＣ１１ｂ、１ａの
順に大きくした実験２と、ウォシュコート量を一定とし
、すなわち流路面積を一定とした実験１である。それぞ
れの実験において第３図のＡ、Ｂ、Ｃの位置の温度を測
定したところ第４図に示す結果となり、ウォッシュコー
トｍを不均一とした実験２のときの方が実験ｌに対して
Ａ、Ｂ、Ｃ点の温度差が小さくなり、本実施例の触媒体
全域に亘る複数の通気路を通じての流通量均一化の効果
が確認された。

表 さらに本発明のその他の実施例は第５図に示すように第
１実施例のハニカム形状の触媒体５０代わりにセラミッ
クファイバー３３を多数織り重ねてその予混合気の流入
面と燃焼ガスの流出面からそれぞれステンレス製の金網
３４と３５で挟持して一体的に固定した構成よりなる。

このとき予混合室と排気通路に対してセラミックファイ
バーを近接側を密に連接側を側を粗となるように織り重
ね通気抵抗差を生じせしめることにより前述した第１実
施例とほぼ同様な作用効果が得られた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例を示す概略断面図、第２図
は本発明の第２実施例を示す概略断面図、第３図乃至第
５図は本発明のその他の実施例をそれぞれ示す概略図及
び線図、第６図は従来装置を示す概略断面図である。 図中 ５．２６・・・触媒体 ６．３０・・・複数の通気路 ７．２７・・・燃焼筒 ９．１０．２８．２９・・・燃焼室 １１・・・予混合室 １２．３１．３２・・・排気通路 １３・・・空気供給通路 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 燃料供給源に連通する燃料供給装置と、空気供給源に連
   通する空気供給通路と、該燃料供給装置から供給される
   燃料と空気供給通路から供給される燃焼用空気を混合し
   て混合気を形成する予混合室と、該混合気を供給し酸化
   反応を生起して触媒燃焼させると共に燃焼室内に設置さ
   れ該燃焼室を区画形成し互いの区画室を複数の通気路を
   介して連通可能とした触媒体と、該燃焼室内の触媒体か
   らの燃焼ガスを排出する排気通路とを備え、前記予混合
   室に該燃焼室の一方の区画室を連通させると共に排気通
   路に該燃焼室の他方の区画室を連通させ、かつ前記触媒
   体に設けた複数の通気路は前記予混合室と排気通路に対
   応する流通流量大なる部位を流通面積小とすると共に流
   通流量小なる部位を流通面積大となし通気抵抗差を生ぜ
   しめ該触媒体の複数の通気路を流通する流量を該触媒体
   の全域に亘り均一にすることを特徴とする触媒燃焼装置
   。