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JPH1151310A - Catalytic combustion device - Google Patents

Catalytic combustion device

Info

Publication number
JPH1151310A
JPH1151310A JP9208171A JP20817197A JPH1151310A JP H1151310 A JPH1151310 A JP H1151310A JP 9208171 A JP9208171 A JP 9208171A JP 20817197 A JP20817197 A JP 20817197A JP H1151310 A JPH1151310 A JP H1151310A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
combustion
heat
fuel
catalyst body
air
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
Application number
JP9208171A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Akira Maenishi
晃 前西
Masato Hosaka
正人 保坂
Tatsuo Fujita
龍夫 藤田
Yoshitaka Kawasaki
良隆 川崎
Jiro Suzuki
次郎 鈴木
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.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP9208171A priority Critical patent/JPH1151310A/en
Publication of JPH1151310A publication Critical patent/JPH1151310A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Gas Burners (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 反応し難いメタンを主成分とする燃料の触媒
燃焼時に、触媒体の活性が悪い領域の温度が低下し、そ
の周囲の温度の低下を引き起こし、最後には触媒体全体
の反応性が悪くなる触媒燃焼装置において、メタン主成
分の燃料ガスを使用した場合でも、安定な燃焼状態で排
気ガス特性が良好な触媒燃焼装置を提供することを目的
とする。 【解決手段】 燃料を供給する燃料供給バルブ1、燃焼
用の空気を供給する空気供給バルブ2、燃料と空気とを
混合して混合ガスを作る予混合室3、その混合ガスを触
媒燃焼する、多孔質体で構成された触媒体10、触媒体
10を収納する第1の燃焼室11、混合室13、混合室
13に別の燃焼用の空気を供給する第2の空気供給バル
ブ12、多孔質体で構成された第2の触媒体14を収納
する第2の燃焼室15を備えた触媒燃焼装置。
(57) [Summary] [PROBLEMS] During catalytic combustion of a fuel containing methane as a main component that is difficult to react, the temperature of a region where the activity of the catalyst body is low decreases, causing a decrease in the temperature around the region. An object of the present invention is to provide a catalytic combustion device in which the reactivity of the entire medium is deteriorated, and in which a stable combustion state and excellent exhaust gas characteristics are obtained even when a fuel gas containing methane as a main component is used. SOLUTION: A fuel supply valve 1 for supplying fuel, an air supply valve 2 for supplying air for combustion, a premixing chamber 3 for mixing fuel and air to produce a mixed gas, and catalytically burning the mixed gas. A catalyst body 10 composed of a porous body, a first combustion chamber 11 containing the catalyst body 10, a mixing chamber 13, a second air supply valve 12 for supplying another air for combustion to the mixing chamber 13, A catalytic combustion device comprising a second combustion chamber 15 for accommodating a second catalytic body 14 made of a porous body.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、気体燃料または液
体燃料を触媒燃焼させ、発生した熱や排気ガスを利用
し、加熱や暖房、乾燥などを行うことを目的とする排気
ガス特性が良好な触媒燃焼装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a catalyst for gaseous or liquid fuel, and uses the generated heat and exhaust gas to perform heating, heating, drying, etc., with good exhaust gas characteristics. The present invention relates to a catalytic combustion device.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、気体燃料や液体燃料を触媒燃焼さ
せて加熱や暖房、乾燥などを行う触媒燃焼装置は、図7
に示したような構成が一般的であった。
2. Description of the Related Art Conventionally, a catalytic combustion apparatus for performing heating, heating, drying, etc. by catalytically burning gaseous fuel or liquid fuel is shown in FIG.
The configuration shown in FIG.

【0003】その構成について図7を用いて説明する。
図7において、1の燃料供給バルブから供給された燃料
ガスは、2の空気供給バルブより供給された空気と予混
合室3で混合され予混合気として予熱バーナ4に送られ
る。その予混合気は、点火装置5により点火され、予熱
バーナ4に火炎を形成する。火炎により生じた高温の排
気ガスは、燃焼室6内に設けられた触媒体7を加熱しな
がら通過し、排気口8より排出される。触媒体7が昇温
され活性を有する温度となれば、一旦燃料供給バルブ1
により燃料の供給を停止し消炎する。その後直ちに燃料
を再供給することにより、触媒燃焼を開始する。触媒体
は高温状態となり、触媒体上流面に対向する位置に設け
れられたガラス9を通して輻射放熱し、また排気口8よ
り高温の排気ガスとして放熱することで加熱や暖房を行
っていた。
The configuration will be described with reference to FIG.
In FIG. 7, the fuel gas supplied from the first fuel supply valve is mixed with the air supplied from the second air supply valve in the premixing chamber 3 and sent to the preheating burner 4 as a premixed gas. The premixed gas is ignited by the ignition device 5 and forms a flame in the preheating burner 4. The high-temperature exhaust gas generated by the flame passes through the catalyst 7 provided in the combustion chamber 6 while heating, and is discharged from the exhaust port 8. Once the temperature of the catalyst body 7 rises to a level having activity, once the fuel supply valve 1
To stop the fuel supply and extinguish the flame. Immediately thereafter, refueling starts the catalytic combustion. The catalyst body was in a high temperature state, and radiated and radiated through the glass 9 provided at a position facing the upstream side of the catalyst body, and radiated heat as high-temperature exhaust gas from the exhaust port 8 to perform heating and heating.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】このような従来の触媒
燃焼装置において、燃焼用触媒として一般的にはPtやPd
が用いられており、Ptは耐熱性に優れ、Pdは低温反応性
に優れていることが知られている。安定な分子構造を有
し、酸化反応し難い物質であるメタンを主成分とする燃
料を用いて触媒燃焼させる場合、触媒は低温での反応性
に優れるPdを主成分とした触媒を用いることが多い。
In such a conventional catalytic combustion device, Pt or Pd is generally used as a combustion catalyst.
It is known that Pt is excellent in heat resistance and Pd is excellent in low-temperature reactivity. When performing catalytic combustion using a fuel containing methane as a main component, which has a stable molecular structure and is hardly oxidized, a catalyst containing Pd as the main component, which has excellent reactivity at low temperatures, should be used. Many.

【0005】しかし、Pdは温度や周りの酸素の状態など
によって酸化や還元を行い易く PdOとの間で解離を起こ
す。一般に、この解離温度は約 800℃である。
However, Pd is easily oxidized and reduced depending on the temperature and the state of the surrounding oxygen, and dissociates with PdO. Generally, this dissociation temperature is about 800 ° C.

【0006】ところが、触媒燃焼で生じた燃焼熱を輻射
熱としてできるだけ有効に利用するためには、触媒体温
度は、触媒の耐熱限界以下で、できるだけ高い状態とす
ることが必要である。触媒体の耐熱限界温度が約 850℃
であるため、触媒体の使用温度帯は800℃前後となる。
However, in order to use the combustion heat generated by catalytic combustion as radiant heat as effectively as possible, it is necessary that the temperature of the catalyst body be as high as possible below the heat resistance limit of the catalyst. The maximum heat-resistant temperature of the catalyst body is about 850 ℃
Therefore, the operating temperature range of the catalyst body is around 800 ° C.

【0007】従って、この温度帯で触媒体を使用する
と、触媒体には解離温度より高い領域と低い領域が存在
するため、PdとPdOが混在した触媒体となり、PdとPdOと
の活性の違いから触媒活性が良好な領域とそうでない領
域が混在する不安定な状態の触媒体となる。
Therefore, when the catalyst is used in this temperature range, since the catalyst has a region higher and lower than the dissociation temperature, the catalyst becomes a catalyst in which Pd and PdO are mixed, and the difference between the activities of Pd and PdO is different. Thus, an unstable catalyst body is obtained in which a region having good catalytic activity and a region having poor catalytic activity coexist.

【0008】このため、反応し難いメタン主成分の燃料
を使用すれば、触媒体上の触媒活性が悪い領域では触媒
体の温度の低下が生じ、その周囲部の温度低下をも引き
起こす。この現象が繰り返されること で、最後には触
媒体全体で反応性が悪くなり、燃焼が停止してしまうと
いう問題点があった。
For this reason, if a methane-based fuel which is difficult to react is used, the temperature of the catalyst body is reduced in a region on the catalyst body where the catalytic activity is poor, and the temperature around the catalyst body is also reduced. By repeating this phenomenon, there is a problem in that the reactivity of the entire catalyst body eventually deteriorates and combustion stops.

【0009】また、従来の触媒燃焼装置では、触媒燃焼
させることにより触媒体表面からの直接的な輻射や高温
の排気ガス、触媒燃焼装置表面からの放熱などを利用
し、加熱や暖房、乾燥などを行っていた。しかし、この
方法では特定の場所や物だけを局所的に加熱したり暖め
たりしようとすると、被加熱物以外への放熱が大きくな
り、熱交換効率の悪い触媒燃焼装置となってしまうとい
う課題があった。
Further, in the conventional catalytic combustion apparatus, heating, heating, drying, etc. are performed by utilizing the direct radiation from the surface of the catalyst body, the high-temperature exhaust gas, and the heat radiation from the surface of the catalytic combustion apparatus by performing catalytic combustion. Had gone. However, this method has a problem in that when a specific place or object is locally heated or heated, the heat radiation to a portion other than the object to be heated increases, resulting in a catalytic combustion device having a low heat exchange efficiency. there were.

【0010】更に、燃焼ガスの顕熱をフィンチューフ゛などの熱
交換器で熱交換させる場合、熱交換器を触媒体の上方に
設置すれば、燃焼装置立ち上げ時には燃焼熱が燃焼装置
自体の昇温に奪われるので排気ガス温度はあまり高くな
らないので、熱交換器上で結露水が生じ触媒体を濡らす
可能性があった。触媒体が結露水で濡れると、温度が下
がり触媒反応が低下して局所的に反応特性が低下する可
能性がある。また、熱交換器上で結露させることができ
ないため、積極的な熱交換ができず燃焼ガス中の潜熱は
回収せずに排気損失として排出しなければならなかっ
た。
Further, when the sensible heat of the combustion gas is exchanged with a heat exchanger such as a fin tube, if the heat exchanger is installed above the catalyst, the combustion heat rises when the combustion device is started. Since the exhaust gas temperature is not so high because it is deprived of the temperature, there is a possibility that dew water is generated on the heat exchanger and the catalyst body is wetted. When the catalyst is wetted with dew condensation water, the temperature is lowered, the catalytic reaction is reduced, and the reaction characteristics may be locally reduced. In addition, since dew condensation cannot be performed on the heat exchanger, aggressive heat exchange cannot be performed, and the latent heat in the combustion gas must be discharged as exhaust loss without being recovered.

【0011】そこで、本発明は、このような課題を考慮
して、Pd触媒を主成分とした触媒体を用いた触媒燃焼装
置において、メタン主成分の燃料ガスを使用した場合で
も、安定な燃焼状態で排気ガス特性が良好な触媒燃焼装
置を得ることを目的とする。
In view of the above, the present invention provides a catalytic combustion apparatus using a catalyst body mainly composed of a Pd catalyst even when a fuel gas mainly composed of methane is used. An object of the present invention is to obtain a catalytic combustion device having good exhaust gas characteristics in a state.

【0012】また、本発明は、熱媒体を用いて燃焼熱を
熱交換させるもので、被加熱物以外への熱損失を極力抑
え、熱交換効率が高く、かつコンパクトな触媒燃焼装置
を実現することを目的とする。
Further, the present invention exchanges heat of combustion by using a heat medium, thereby minimizing heat loss to other than the object to be heated, realizing a compact catalytic combustion device having high heat exchange efficiency and high efficiency. The purpose is to:

【0013】更に、本発明は、熱交換器の上方に燃焼室
を設け、熱交換器上で生じた結露水を触媒燃焼装置外に
排出することで、結露水による燃焼特性の局所的な乱れ
を防ぎ、安定した燃焼状態を継続することを目的とする
ものである。また同時に、燃焼ガス中の潜熱回収によ
り、熱交換効率の非常に高い触媒燃焼装置を実現するこ
とを目的とする。
Further, according to the present invention, a combustion chamber is provided above a heat exchanger, and the condensed water generated on the heat exchanger is discharged to the outside of the catalytic combustion device. The purpose of the present invention is to prevent combustion and maintain a stable combustion state. At the same time, another object of the present invention is to realize a catalytic combustion device having extremely high heat exchange efficiency by recovering latent heat in combustion gas.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
の請求項1に記載の本発明は、燃料を供給する燃料供給
部と、燃焼用の空気を供給する第1の空気供給部と、前
記燃料供給部から供給される燃料と前記第1の空気供給
部から供給される空気とを混合して混合ガスを作る予混
合室と、その予混合室で作られた混合ガスを燃焼する、
多孔質体で構成された第1の触媒体と、その第1の触媒
体と前記混合ガスを着火する着火部とを収納する第1の
燃焼室と、その第1の燃焼室の下流側に設けられた混合
室と、その混合室に別の燃焼用の空気を供給する第2の
空気供給部と、前記混合室の下流側に設けられ、多孔質
体で構成された第2の触媒体を収納する第2の燃焼室と
を備え、前記燃料はメタンを主成分とし、前記第1の触
媒体はPd触媒を主成分とし、前記燃料供給部と前記第1
の空気供給部は、前記予混合室における空気比が1未満
になるように、それぞれ燃料と空気とを供給し、前記第
2の空気供給部は、前記混合室における空気比が1以上
になるように、空気を供給することを特徴とする触媒燃
焼装置である。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a fuel supply unit for supplying fuel, a first air supply unit for supplying air for combustion, A premixing chamber that mixes fuel supplied from the fuel supply unit and air supplied from the first air supply unit to form a mixed gas, and burns the mixed gas generated in the premixing chamber;
A first combustion chamber containing a first catalyst body made of a porous body, an ignition section for igniting the first catalyst body and the mixed gas, and a first combustion chamber downstream of the first combustion chamber. A mixing chamber provided, a second air supply unit for supplying another air for combustion to the mixing chamber, and a second catalyst body provided downstream of the mixing chamber and formed of a porous body And a second combustion chamber for accommodating the fuel, wherein the fuel has methane as a main component, the first catalyst body has a Pd catalyst as a main component, and the fuel supply unit and the first
The air supply unit supplies the fuel and the air such that the air ratio in the premixing chamber is less than 1, and the second air supply unit makes the air ratio in the mixing chamber become 1 or more. Thus, the catalytic combustion device is characterized by supplying air.

【0015】請求項2の本発明は、燃料を供給する燃料
供給部と、燃焼用の空気を供給する空気供給部と、前記
燃料供給部から供給される燃料と前記空気供給部から供
給される空気とを混合して混合ガスを作る予混合室と、
その混合ガスを触媒燃焼する、多孔質体で構成された板
状の触媒体と、前記予混合室の下流側に設けられ、前記
板状の触媒体を収納し、その触媒体の両面の内のどちら
か一方の面に対向して配置される第1の輻射受熱部を側
壁の一部とする燃焼室とを備えたことを特徴とする触媒
燃焼装置である。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a fuel supply unit for supplying fuel, an air supply unit for supplying air for combustion, fuel supplied from the fuel supply unit, and supplied from the air supply unit. A premixing chamber for mixing air to produce a mixed gas;
The mixed gas is catalytically burned, and a plate-shaped catalyst body made of a porous body is provided on the downstream side of the premixing chamber, and the plate-shaped catalyst body is housed therein. And a combustion chamber in which the first radiant heat receiving portion is disposed opposite to one of the surfaces and has a part of the side wall.

【0016】なお、前記第1の輻射受熱部は、熱媒体流
路を密着又は内蔵しているとしてもよい。
[0016] The first radiation heat receiving portion may have a heat medium flow path in close contact or with a built-in heat medium flow path.

【0017】また、前記燃焼室は、前記触媒体の両面の
内のもう一方の面に対抗して配置される第2の輻射受熱
部を側壁の一部とするとしてもよい。
[0017] The combustion chamber may include a second radiant heat receiving portion disposed opposite to another one of both surfaces of the catalyst body as a part of a side wall.

【0018】また、前記第2の輻射受熱部は、熱媒体流
路を密着又は内蔵しているとしてもよい。
Further, the second radiant heat receiving section may have a heat medium flow path in close contact or with a built-in heat medium flow path.

【0019】また、前記燃焼室の出口に、多孔質体で構
成された板状の第2の触媒体が具備されているとしても
よい。
Further, a plate-like second catalyst body made of a porous body may be provided at the outlet of the combustion chamber.

【0020】また、前記燃焼室内部の前記第1の輻射受
熱部の表面に輻射吸収層が設けられているとしてもよ
い。
Further, a radiation absorption layer may be provided on a surface of the first radiation heat receiving portion inside the combustion chamber.

【0021】また、前記燃焼室内部の前記第2の輻射受
熱部の表面に輻射吸収層が設けられているとしてもよ
い。
Further, a radiation absorption layer may be provided on a surface of the second radiation heat receiving portion inside the combustion chamber.

【0022】また、前記触媒燃焼装置は、更に、前記燃
焼室の下流側に設けられた熱交換部を備え、前記燃焼室
は、前記熱交換部の上に位置するとしてもよい。
Further, the catalytic combustion device may further include a heat exchange unit provided downstream of the combustion chamber, and the combustion chamber may be located above the heat exchange unit.

【0023】請求項10の本発明は、燃料を供給する燃
料供給部と、燃焼用の空気を供給する空気供給部と、前
記燃料供給部から供給される燃料と前記空気供給部から
供給される空気とを混合して混合ガスを作る予混合室
と、その混合ガスを触媒燃焼する触媒体と、その触媒体
を収納する燃焼室と、その燃焼室の下流側に配置された
熱交換部とを備え、前記熱交換部から排出される排気の
温度がその熱交換器の露点温度以下であることを特徴と
する触媒燃焼装置である。
According to a tenth aspect of the present invention, there is provided a fuel supply unit for supplying fuel, an air supply unit for supplying air for combustion, fuel supplied from the fuel supply unit, and supplied from the air supply unit. A premixing chamber that mixes air to form a mixed gas, a catalytic body that catalytically burns the mixed gas, a combustion chamber that houses the catalytic body, and a heat exchange unit that is arranged downstream of the combustion chamber. Wherein the temperature of the exhaust gas discharged from the heat exchanger is equal to or lower than the dew point temperature of the heat exchanger.

【0024】次に、以下の如く本発明の作用の例を示
す。
Next, examples of the operation of the present invention will be described as follows.

【0025】2段の触媒体を設けた触媒燃焼装置におい
て、Pd触媒を主成分とする第1の触媒体を有する第1の
燃焼室で燃料と空気の混合割合を空気比1未満として触
媒燃焼させる。空気比1未満では、供給した燃料を完全
燃焼させるのに必要な量の空気が存在せず、供給された
空気中の酸素はすべて燃料の燃焼に用いられる。そのた
め、PdのPdOへの酸化に使用できる酸素は存在せず、Pd
触媒はPdOに変わることはなく、安定した触媒状態を維
持して、安定した燃焼状態を継続することができる。
In a catalytic combustion apparatus provided with a two-stage catalytic body, the mixing ratio of fuel and air is reduced to less than 1 in a first combustion chamber having a first catalytic body mainly composed of a Pd catalyst. Let it. When the air ratio is less than 1, there is not enough air to completely burn the supplied fuel, and all the oxygen in the supplied air is used for burning the fuel. Therefore, there is no oxygen available for the oxidation of Pd to PdO,
The catalyst does not change to PdO, and can maintain a stable catalyst state and continue a stable combustion state.

【0026】しかし、空気比を1未満で触媒燃焼させる
と、燃料供給量に対して空気供給量(酸素量)が不足し
ているため、燃料ガス中の未燃焼成分が第1の触媒体よ
り排出される。
However, if catalytic combustion is performed at an air ratio of less than 1, the air supply amount (oxygen amount) is insufficient with respect to the fuel supply amount, so that the unburned components in the fuel gas are less than the first catalyst body. Is discharged.

【0027】そこで、第1の燃焼室の下流に混合室を設
け、新たな空気を供給し未燃焼の燃料ガスと混合して空
気比1以上の状態にする。そして、混合室の下流に設け
た第2の燃焼室内の第2の触媒体で触媒燃焼させれば、
未燃焼成分を燃焼させることができ、排気ガス特性が良
好な触媒燃焼装置を得ることができる。
Therefore, a mixing chamber is provided downstream of the first combustion chamber, and fresh air is supplied and mixed with unburned fuel gas to make the air ratio 1 or more. Then, if catalytic combustion is performed by the second catalytic body in the second combustion chamber provided downstream of the mixing chamber,
An unburned component can be burned, and a catalytic combustion device having excellent exhaust gas characteristics can be obtained.

【0028】また、一般に触媒燃焼装置は触媒体の上流
部が最も高温状態となる条件で燃焼させ、高温の触媒体
上流面からの多量の輻射放熱を利用する。
In general, the catalytic combustion device burns under the condition that the upstream portion of the catalyst body has the highest temperature, and utilizes a large amount of radiation and radiation from the high temperature upstream surface of the catalyst body.

【0029】そこで、見かけの触媒体表面積が広い板状
の触媒体を用い、その触媒体に対向する位置に輻射受熱
部を設ければ、触媒体表面からの多量の輻射伝熱を輻射
受熱部で受熱することができる。受熱した輻射受熱部に
は熱媒体の流路が密着あるいは内蔵されているので熱媒
体流路に伝熱し、さらに流路内の熱媒体と熱交換を行
う。
Therefore, if a plate-shaped catalyst having a large apparent catalyst body surface area is used and a radiation heat receiving portion is provided at a position facing the catalyst, a large amount of radiant heat transfer from the surface of the catalyst is transferred to the radiation heat receiving portion. Can receive heat. Since the flow path of the heat medium is closely attached to or contained in the received radiation heat receiving portion, heat is transferred to the heat medium flow path, and heat exchange is performed with the heat medium in the flow path.

【0030】ここで、輻射受熱部への伝熱は、輻射伝熱
であるため、触媒体全体から均一に熱を奪うことができ
る。そのため、触媒体の一部から直接熱伝導により燃焼
熱を奪う時に生じる温度むらができないので、安定した
燃焼状態を維持したまま触媒体上の多量の燃焼熱を熱媒
体に伝えることができる。また、輻射受熱部による積極
的な熱交換により、触媒体の最高温度部である上流面の
温度を下げることができるので、触媒体を耐熱限界温度
まで上昇させずに燃焼量を大きくすることができる。よ
って、熱媒体を用いて熱交換を行う触媒燃焼装置をコン
パクトに実現できる。
Here, since the heat transfer to the radiation heat receiving portion is radiation heat transfer, heat can be uniformly removed from the entire catalyst body. For this reason, since the temperature unevenness that occurs when the combustion heat is deprived from a part of the catalyst body by direct heat conduction cannot be generated, a large amount of combustion heat on the catalyst body can be transmitted to the heat medium while maintaining a stable combustion state. In addition, since the temperature of the upstream surface, which is the highest temperature portion of the catalyst body, can be lowered by active heat exchange by the radiation heat receiving unit, it is possible to increase the amount of combustion without raising the temperature of the catalyst body to the heat-resistant limit temperature. it can. Therefore, it is possible to realize a compact catalytic combustion apparatus that performs heat exchange using a heat medium.

【0031】さらに、板状の触媒体の両面に対向させて
第1及び第2の輻射受熱部を設ければ、触媒体の両面か
らの輻射を第1及び第2の輻射受熱部で捉え、熱交換さ
せると同時に、触媒燃焼装置外壁を第1及び第2の輻射
受熱部で構成することになるので、触媒燃焼装置外壁の
温度を低く保つことができる。そのため、触媒燃焼装置
外壁からの自然対流放熱や輻射放熱による放熱損失を少
なくすることができ、熱交換効率を高くすることができ
る。
Further, if the first and second radiant heat receiving portions are provided opposite to both surfaces of the plate-like catalyst body, radiation from both surfaces of the catalyst body is captured by the first and second radiant heat receiving portions. At the same time as the heat exchange, the outer wall of the catalytic combustion device is constituted by the first and second radiant heat receiving portions, so that the temperature of the outer wall of the catalytic combustion device can be kept low. Therefore, heat radiation loss due to natural convection heat radiation and radiation heat radiation from the outer wall of the catalytic combustion device can be reduced, and the heat exchange efficiency can be increased.

【0032】また、触媒体の第2の輻射受熱部への放熱
により、それと対向する側の触媒体の温度が下がり、触
媒体内の熱伝導により第1の輻射受熱部と対向する側の
触媒体の温度も下がるので、燃焼量をさらに大きくする
ことができる。したがって、熱交換効率の高い触媒燃焼
装置をさらにコンパクトに実現することができる。
Further, the heat radiation of the catalyst body to the second radiation heat receiving portion lowers the temperature of the catalyst body facing the first radiation heat receiving portion, and the catalyst body on the side facing the first radiation heat receiving portion due to heat conduction in the catalyst body. , The combustion amount can be further increased. Therefore, a catalytic combustion device with high heat exchange efficiency can be realized more compactly.

【0033】また、燃焼室の下流側に第2の触媒体を設
ければ、第2の触媒体からの輻射熱も輻射受熱部で受熱
することができるので、触媒燃焼装置としてさらに熱交
換効率を高めることができる。同時に、第1の触媒体か
ら若干排出される未燃焼成分を燃焼させ、排気ガス特性
の良好な触媒燃焼装置を実現できる。
Further, if the second catalyst is provided downstream of the combustion chamber, the radiant heat from the second catalyst can be received by the radiant heat receiving portion. Can be enhanced. At the same time, unburned components slightly discharged from the first catalyst body are burned, so that a catalytic combustion device having good exhaust gas characteristics can be realized.

【0034】さらに、輻射受熱部の表面に輻射吸収層を
設ければ、触媒体表面からの輻射を非常に効率良く輻射
受熱部で受熱することができるので、熱交換効率をさら
に高めることができる。
Further, if a radiation absorption layer is provided on the surface of the radiation heat receiving portion, radiation from the surface of the catalyst can be received by the radiation heat receiving portion very efficiently, so that the heat exchange efficiency can be further improved. .

【0035】触媒体で生じた燃焼ガス中の顕熱を回収す
るための熱交換部の上に触媒体を配置すれば、たとえ何
らかの条件で熱交換部上に結露水が生じても、結露水は
熱交換部から排気方向である下方へ落下し触媒燃焼装置
の外部に排出される。
If the catalyst is disposed on the heat exchange part for recovering the sensible heat in the combustion gas generated by the catalyst, even if dew condensation occurs on the heat exchange part under some conditions, the dew condensation water Is dropped from the heat exchange part in the exhaust direction and discharged to the outside of the catalytic combustion device.

【0036】よって、触媒体を濡らして燃焼状態を乱す
ことはなく、安定した燃焼状態を維持することができ
る。ここで、火炎燃焼の場合には燃焼ガス中に NOXが含
まれるので、結露水のpH値は3以下であるが、触媒燃焼
の場合にはNOXはほとんど含まれないので結露水中には
燃焼ガス中のCO2やH2Oの溶解成分以外はほとんど含まれ
ていない。したがって、pH 6であり、熱交換器が結露水
により腐食されることもない。
Therefore, a stable combustion state can be maintained without disturbing the combustion state by wetting the catalyst body. Here, in the case of flame combustion, since the combustion gas contains NOX, the pH value of the condensed water is 3 or less.In the case of catalytic combustion, however, almost no NOX is contained. Almost no components other than the dissolved components of CO 2 and H 2 O are contained. Therefore, the pH is 6, and the heat exchanger is not corroded by dew condensation water.

【0037】これにより、積極的な熱交換を行い、燃焼
ガス中の潜熱を回収することが可能となるので、熱交換
効率の非常に高い触媒燃焼装置を実現できる。
As a result, since the latent heat in the combustion gas can be recovered by performing the active heat exchange, it is possible to realize a catalytic combustion device having extremely high heat exchange efficiency.

【0038】[0038]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照しながら説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0039】本発明の第1の実施の形態である触媒燃焼
装置について、その構成図である図1を参照しながら説
明する。燃料ガス供給量を制御する燃料供給バルブ1
と、空気供給量を制御する空気供給バルブ2があり予混
合室3と接続している。予混合室3の下流には予熱バー
ナ4があり、多孔質体であるセラミックハニカムを基体
としてPdを主成分とする触媒を担持した第1の触媒体1
0へと続いている。第1の触媒体10の下流には、第2
の空気供給バルブ12を有している混合室13があり、
第2の燃焼室15へと繋がり、さらに排気口8へと続い
ている。また、第2の燃焼室15には第2の触媒体14
が設けられ、第1の触媒体10の上流面の対向する位置
にはガラス9が設置されている。
A catalytic combustion device according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. Fuel supply valve 1 for controlling fuel gas supply
And an air supply valve 2 for controlling the air supply amount, and is connected to the premixing chamber 3. Downstream of the premixing chamber 3 is a preheating burner 4, which is a first catalyst body 1 that supports a catalyst composed mainly of Pd based on a ceramic honeycomb that is a porous body.
It continues to zero. Downstream of the first catalyst body 10, the second
A mixing chamber 13 having an air supply valve 12 of
It is connected to the second combustion chamber 15 and further to the exhaust port 8. The second combustion chamber 15 has a second catalyst 14
Is provided, and a glass 9 is provided at a position facing the upstream surface of the first catalyst body 10.

【0040】上記構成において、燃料供給バルブ1と空
気供給バルブ2から供給された燃料ガスと空気は予混合
室3で混合され予熱バーナ4に供給される。予熱バーナ
4近傍の点火装置5により、予熱バーナ4に火炎が形成
され、火炎より生じる高温の排気ガスにより第1の触媒
体10は昇温される。第1の触媒体10が活性を有する
温度となれば、燃料供給バルブ1により一旦燃料ガスの
供給を停止し消炎させる。その後直ちに、燃料供給バル
ブ1により燃料ガスを供給することにより第1の触媒体
10で触媒燃焼を開始する。
In the above configuration, the fuel gas and air supplied from the fuel supply valve 1 and the air supply valve 2 are mixed in the premixing chamber 3 and supplied to the preheating burner 4. A flame is formed in the preheating burner 4 by the ignition device 5 in the vicinity of the preheating burner 4, and the temperature of the first catalyst body 10 is increased by high-temperature exhaust gas generated from the flame. When the temperature of the first catalyst body 10 becomes active, the supply of fuel gas is once stopped by the fuel supply valve 1 to extinguish the flame. Immediately thereafter, the first catalyst 10 starts catalytic combustion by supplying fuel gas through the fuel supply valve 1.

【0041】このとき、燃料供給バルブ1と空気供給バ
ルブ2により空気比 1.0未満になるように燃料ガス量と
空気量とを調整する。更に、第2の空気供給バルブによ
り、第2の燃焼室で空気比 1.0以上になるように空気を
供給する。
At this time, the fuel gas amount and the air amount are adjusted by the fuel supply valve 1 and the air supply valve 2 so that the air ratio becomes less than 1.0. Further, air is supplied by the second air supply valve so that the air ratio becomes 1.0 or more in the second combustion chamber.

【0042】第1の触媒体10では、予混合ガスは空気
比 1.0未満であるので、予混合ガス中の酸素は燃料ガス
の酸化反応にすべて使用されるので、第1の触媒体上の
Pd触媒が PdOに解離するための酸素は存在せず、第1の
触媒体10はPd触媒だけが存在するため、触媒体温度が
Pdの解離温度である 800℃前後でも安定した触媒燃焼を
行うことができる。
In the first catalyst 10, since the premixed gas has an air ratio of less than 1.0, all of the oxygen in the premixed gas is used for the oxidation reaction of the fuel gas.
There is no oxygen for the Pd catalyst to dissociate into PdO, and the first catalyst body 10 has only the Pd catalyst.
Stable catalytic combustion can be performed even at around 800 ° C, the Pd dissociation temperature.

【0043】また、第1の触媒体10から排出された高
温の燃焼ガスにより、第2の触媒体14は昇温されて触
媒活性を有する温度となっている。ここで、混合室13
で第1の触媒体10からの未燃焼成分を含んだ燃焼ガス
に第2の空気供給バルブ12により空気比 1.0以上にな
るように空気を供給して混合し、第2の燃焼室15に供
給すると、第2の触媒体14で未燃焼成分は燃焼して、
未燃焼成分の含まない排気ガスとして排気口8より排出
される。
The high temperature combustion gas discharged from the first catalyst body 10 raises the temperature of the second catalyst body 14 to a temperature having catalytic activity. Here, the mixing chamber 13
Then, air is supplied to the combustion gas containing unburned components from the first catalyst body 10 by the second air supply valve 12 so as to have an air ratio of 1.0 or more, mixed and supplied to the second combustion chamber 15. Then, the unburned components burn in the second catalyst body 14, and
The exhaust gas is discharged from the exhaust port 8 as an exhaust gas containing no unburned components.

【0044】このように、メタンを主成分とした燃料を
使用した場合でも、安定した触媒燃焼を行い排気ガス特
性が良好な触媒燃焼装置を実現できる。
As described above, even when a fuel containing methane as a main component is used, stable catalytic combustion can be performed, and a catalytic combustion device having good exhaust gas characteristics can be realized.

【0045】本発明の第2の実施の形態である触媒燃焼
装置について、その構成図である図2を参照しながら説
明する。燃料ガス供給量を制御する燃料供給バルブ1
と、空気供給量を制御する空気供給バルブ2があり予混
合室3と接続している。予混合室3の下流には予熱バー
ナ4が、さらに下流には見かけの表面積が広い板状のセ
ラミックハニカムを基体とする触媒体7が設けられ、排
気口8へと続いている。触媒体7の上流面に対向する位
置には熱媒体流路16を密着した輻射受熱板17を設け
ている。
A catalytic combustion device according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. Fuel supply valve 1 for controlling fuel gas supply
And an air supply valve 2 for controlling the air supply amount, and is connected to the premixing chamber 3. A preheating burner 4 is provided downstream of the premixing chamber 3, and a catalyst body 7 based on a plate-shaped ceramic honeycomb having a large apparent surface area is provided downstream of the premixing chamber 3, and continues to an exhaust port 8. At a position facing the upstream surface of the catalyst body 7, a radiant heat receiving plate 17 in which the heat medium flow path 16 is in close contact is provided.

【0046】上記構成において、燃料供給バルブ1より
供給された燃料ガスと空気供給バルブ2から供給された
空気は予混合室3で混合され予熱バーナ4に供給され
る。予熱バーナ4近傍の点火装置5により、予熱バーナ
4に火炎が形成され、火炎より生じる高温の排気ガスに
より触媒体7は昇温される。この時、熱媒体流路16に
は熱媒体を流しておく。触媒体7が活性を有する温度と
なれば、燃料供給バルブ1により一旦燃料ガスの供給を
停止し消炎させる。その後直ちに、燃料供給バルブ1に
より燃料ガスを供給することにより触媒体7で触媒燃焼
を開始する。
In the above configuration, the fuel gas supplied from the fuel supply valve 1 and the air supplied from the air supply valve 2 are mixed in the premixing chamber 3 and supplied to the preheating burner 4. A flame is formed in the preheating burner 4 by the ignition device 5 in the vicinity of the preheating burner 4, and the temperature of the catalyst body 7 is increased by high-temperature exhaust gas generated from the flame. At this time, the heat medium flows through the heat medium flow path 16. When the temperature of the catalyst 7 becomes active, the supply of the fuel gas is temporarily stopped by the fuel supply valve 1 to extinguish the flame. Immediately thereafter, the fuel gas is supplied from the fuel supply valve 1 to start catalytic combustion in the catalyst body 7.

【0047】熱媒体は、熱媒体流路16を通過する間に
多量の熱を受け取り昇温され高温の熱媒体となる。この
熱媒体を利用すれば、特定の物や場所だけを加熱したり
暖房したりすることができる。例えば、熱媒体を水とし
て直接利用すれば給湯器の実現が可能であり、また床下
に巡らした配管に熱媒体を流せば床暖房として利用する
ことができる。
The heat medium receives a large amount of heat while passing through the heat medium flow path 16 and is heated to become a high-temperature heat medium. By using this heat medium, it is possible to heat or heat only a specific object or place. For example, a water heater can be realized by directly using a heat medium as water, and it can be used as floor heating by flowing a heat medium through a pipe routed under the floor.

【0048】触媒燃焼時には、板状の触媒体7の上流面
は、燃焼熱により 800℃〜 850℃の高温状態となってお
り、触媒体7の上流面からは多量に輻射放熱している。
触媒体7上流面の対向した位置には輻射受熱板17を設
置しているので、輻射受熱板17は触媒体7からの多量
の輻射を受熱している。輻射受熱板17には熱媒体流路
16が密着され熱媒体が流されているので、輻射受熱板
17が受け取った熱量は熱伝導により熱媒体に伝熱さ
れ、熱媒体は昇温する。
At the time of catalytic combustion, the upstream surface of the plate-shaped catalyst 7 is at a high temperature of 800 ° C. to 850 ° C. due to combustion heat, and a large amount of radiation is radiated from the upstream surface of the catalyst 7.
Since the radiation heat receiving plate 17 is provided at a position facing the upstream side of the catalyst body 7, the radiation heat receiving plate 17 receives a large amount of radiation from the catalyst body 7. Since the heat medium flow path 16 is in close contact with the radiation heat receiving plate 17 and the heat medium is flowing, the amount of heat received by the radiation heat receiving plate 17 is transferred to the heat medium by heat conduction, and the temperature of the heat medium rises.

【0049】ここで、本構成では、触媒7から輻射受熱
板17への伝熱は輻射により行われているため、触媒体
7表面全体から均一に熱を奪うことができるため、たと
え多量に熱を奪ったとしても触媒体7の表面は均一な温
度となっている。もし、触媒体7の熱を直接的に熱伝導
で伝熱させるならば、熱を奪う部分の近傍の触媒温度が
低下し、触媒体7上で温度むらができて燃焼状態が不安
定になる可能性が生じる。
Here, in this configuration, since the heat transfer from the catalyst 7 to the radiation heat receiving plate 17 is performed by radiation, the heat can be uniformly removed from the entire surface of the catalyst body 7. , The surface of the catalyst body 7 is at a uniform temperature. If the heat of the catalyst 7 is directly transferred by heat conduction, the temperature of the catalyst in the vicinity of the portion from which the heat is taken decreases, and the temperature becomes uneven on the catalyst 7 and the combustion state becomes unstable. Possibilities arise.

【0050】よって、輻射受熱板17を用いたことによ
り、触媒体の燃焼状態を乱すことなく熱媒体に燃焼熱を
伝熱することができる。
Therefore, by using the radiation heat receiving plate 17, it is possible to transfer the combustion heat to the heat medium without disturbing the combustion state of the catalyst.

【0051】また、上記のように触媒体7上流面からの
輻射熱は、ほとんど熱媒体に伝熱されるので、受熱部の
輻射受熱板17は低い温度となっている。したがって、
触媒体7は上流面から多量の燃焼熱を輻射放熱すること
になり、触媒体7上流面の温度が低下する。触媒燃焼時
には触媒体7の上流部の温度が最も高くなっているの
で、多量の輻射放熱により触媒体7の最高温度が下がる
ことになる。
As described above, since the radiant heat from the upstream surface of the catalyst body 7 is substantially transferred to the heat medium, the radiant heat receiving plate 17 in the heat receiving portion has a low temperature. Therefore,
The catalyst body 7 radiates and radiates a large amount of combustion heat from the upstream surface, and the temperature of the catalyst body 7 upstream surface decreases. At the time of catalytic combustion, the temperature of the upstream portion of the catalyst body 7 is the highest, so that the maximum temperature of the catalyst body 7 decreases due to a large amount of radiation and radiation.

【0052】このため、燃焼量を大きくしても、触媒体
7が耐熱限界温度まで昇温し難くなるので、燃焼量を増
やすことができ、燃焼量に対してコンパクトな触媒燃焼
装置を実現することができる。
For this reason, even if the amount of combustion is increased, the temperature of the catalyst body 7 hardly rises to the heat-resistant limit temperature, so that the amount of combustion can be increased, and a compact catalytic combustion device with respect to the amount of combustion is realized. be able to.

【0053】本発明の第3の実施の形態である触媒燃焼
装置について、その構成図である図3を参照しながら説
明する。本実施の形態における触媒燃焼装置は、触媒体
7の下流面の対向する位置にも熱媒体流路18を密着さ
せた輻射受熱板19を備えている。
A catalytic combustion device according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The catalytic combustion device according to the present embodiment also includes a radiation heat receiving plate 19 in which a heat medium flow path 18 is closely attached to a position facing the downstream surface of the catalyst body 7.

【0054】触媒燃焼時には、触媒体7の下流面も高温
状態となっているので、この触媒体7下流面からの輻射
を受ける位置に輻射受熱板19を設けることで、触媒体
7下流面からの輻射放熱も熱媒体と熱交換させる事がで
き、触媒燃焼装置としての熱交換効率を高くすることが
できる。また、この熱交換によって触媒体7下流面の温
度の低下するので、触媒体7の上流面の温度も低下す
る。したがって、さらに燃焼量を増やすことができるた
め、さらにコンパクトな触媒燃焼装置が可能となる。
At the time of catalytic combustion, the downstream surface of the catalyst body 7 is also in a high temperature state. Therefore, by providing a radiation heat receiving plate 19 at a position to receive the radiation from the downstream surface of the catalyst body 7, Radiated heat can be exchanged with the heat medium, and the heat exchange efficiency of the catalytic combustion device can be increased. In addition, since the temperature of the downstream surface of the catalyst body 7 decreases due to this heat exchange, the temperature of the upstream surface of the catalyst body 7 also decreases. Therefore, since the amount of combustion can be further increased, a more compact catalytic combustion device can be realized.

【0055】また、輻射受熱板17と19は燃焼室6の
壁を構成している上、触媒体7での燃焼熱はほとんど熱
媒体と熱交換されるので、燃焼室6の壁温はあまり上が
らない。そのため、触媒燃焼装置壁からの自然対流熱伝
達や輻射による放熱損失がほとんど存在しないため、熱
交換効率を高くすることができる。
Further, the radiation heat receiving plates 17 and 19 constitute the wall of the combustion chamber 6, and since the heat of combustion in the catalyst 7 is almost exchanged with the heat medium, the wall temperature of the combustion chamber 6 is not so high. Does not go up. Therefore, there is almost no heat dissipation loss due to natural convection heat transfer or radiation from the walls of the catalytic combustion device, so that the heat exchange efficiency can be increased.

【0056】本発明の第4の実施の形態である触媒燃焼
装置について、その構成図である図4を参照しながら説
明する。本実施の形態における触媒燃焼装置は、板状セ
ラミックハニカムを基体とする第1の触媒体20と輻射
受熱板19の下流に板状のセラミックハニカムを基体と
する第2の触媒体14とを備えている。
A catalytic combustion device according to a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The catalytic combustion device in the present embodiment includes a first catalyst body 20 having a plate-shaped ceramic honeycomb as a base and a second catalyst body 14 having a plate-shaped ceramic honeycomb as a base downstream of the radiation heat receiving plate 19. ing.

【0057】触媒燃焼時には第1の触媒体20からの高
温の排気ガスにより、第2の触媒体14は昇温され触媒
活性を有する温度となっている。したがって、第1の触
媒体20からの燃焼ガスに含まれる若干の未燃焼成分は
第2の触媒体14で完全燃焼し、未燃焼成分を含まない
排気ガスとして排気口8より排出される。
At the time of catalytic combustion, the temperature of the second catalytic body 14 is raised to a temperature having catalytic activity by the high temperature exhaust gas from the first catalytic body 20. Therefore, some unburned components contained in the combustion gas from the first catalyst body 20 are completely burned by the second catalyst body 14, and are discharged from the exhaust port 8 as exhaust gas containing no unburned components.

【0058】この時、第2の触媒体14の上流面も第1
の触媒体20からの燃焼ガスと第2の触媒体14での燃
焼熱により高温状態となっており、第2の触媒体14の
上流面から輻射による放熱が行われている。
At this time, the upstream surface of the second catalyst body 14
The temperature is high due to the combustion gas from the catalyst body 20 and the combustion heat from the second catalyst body 14, and heat is radiated from the upstream surface of the second catalyst body 14 by radiation.

【0059】ところで、第2の触媒体14の上流側には
輻射受熱板19が設けられているので、第2の触媒体1
4の上流面からの輻射は輻射受熱板19で受熱され、熱
媒体と熱交換される。
Since the radiation heat receiving plate 19 is provided on the upstream side of the second catalyst body 14, the second catalyst body 1
Radiation from the upstream surface of 4 is received by the radiation heat receiving plate 19 and is exchanged with the heat medium.

【0060】これにより、第1の触媒体20の上流面と
下流面、さらに第2の触媒体14の上流面からの輻射放
熱を熱媒体と熱交換する事ができるので、非常に熱交換
効率の高い触媒燃焼装置を実現することができる。
As a result, radiated heat from the upstream surface and the downstream surface of the first catalyst body 20 and the upstream surface of the second catalyst body 14 can be exchanged with the heat medium. , A catalytic combustion device with a high temperature can be realized.

【0061】本発明の第5の実施の形態である触媒燃焼
装置について、その構成図である図5を参照しながら説
明する。本実施の形態における触媒燃焼装置は、輻射受
熱板17の内側表面に黒色塗料を塗装した高輻射吸収層
21を備えている。
A catalytic combustion apparatus according to a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The catalytic combustion device according to the present embodiment includes a high radiation absorption layer 21 in which a black paint is applied on the inner surface of the radiation heat receiving plate 17.

【0062】黒色塗料の輻射係数は0.9〜1.0であるの
で、触媒体7上流面からの輻射は非常に効率よく高輻射
吸収層21で受熱され、輻射受熱板17に伝熱され熱媒
体と熱交換される。従って、熱交換効率を向上させるこ
とができる。熱交換効率の向上により、触媒体7上流面
から輻射受熱板17への伝熱量、つまり触媒体7上流面
からの放熱量が増加するので、触媒体7上流面の温度は
低下する。
Since the radiation coefficient of the black paint is 0.9 to 1.0, radiation from the upstream surface of the catalyst body 7 is received by the high radiation absorbing layer 21 very efficiently, and is transferred to the radiation heat receiving plate 17 to be transferred to the heat medium and heat medium. Be exchanged. Therefore, the heat exchange efficiency can be improved. The improvement in heat exchange efficiency increases the amount of heat transferred from the upstream surface of the catalyst body 7 to the radiation heat receiving plate 17, that is, the amount of heat radiation from the upstream surface of the catalyst body 7, so that the temperature of the upstream surface of the catalyst body 7 decreases.

【0063】これにより、耐熱限界温度以下で燃焼量を
大きくすることができるので、触媒燃焼装置をコンパク
トにすることができる。
As a result, the amount of combustion can be increased below the heat-resistant limit temperature, so that the catalytic combustion device can be made compact.

【0064】なお、輻射受熱板17だけでなく燃焼室6
の内面にも高輻射吸収層を設け、輻射受熱板17との熱
伝導性を高めれば、触媒体7上流面からの輻射放熱を触
媒体7の上流側全面に形成された高輻射吸収層で確実に
受熱して熱媒体と熱交換させることができる。
In addition, not only the radiation heat receiving plate 17 but also the combustion chamber 6
If a high radiation absorption layer is also provided on the inner surface of the catalyst body 7 and the thermal conductivity with the radiation heat receiving plate 17 is increased, the radiation radiation from the upstream surface of the catalyst body 7 can be reduced by the high radiation absorption layer formed on the entire upstream surface of the catalyst body 7. Heat can be reliably received and heat can be exchanged with the heat medium.

【0065】また、高輻射吸収層21としては、上記の
ような黒色塗料の塗装やメッキなどのように輻射受熱板
17表面に輻射係数の大きい新たな層を形成しても良い
し、サント゛フ゛ラストなどにより輻射受熱板表面に細かな凹凸
形状を形成して輻射係数を高めても良い。
As the high radiation absorbing layer 21, a new layer having a large radiation coefficient may be formed on the surface of the radiation heat receiving plate 17 as in the above-described painting or plating of a black paint, Thus, a fine uneven shape may be formed on the surface of the radiation heat receiving plate to increase the radiation coefficient.

【0066】なお、上記第1から第5の実施の形態にお
いて、点火手段として触媒体(第1の触媒体)の下流側
に点火装置を設置してもよい。この場合、点火時に火炎
は触媒体下流面に形成され、触媒体は火炎により昇温さ
れる。触媒体が活性を有する温度になると自然に触媒燃
焼を開始するが、同時に触媒体下流面の火炎には触媒燃
焼で生じた排気ガスが供給されるので火炎は消炎する。
したがって、点火装置を触媒体の下流側に設置すれば、
燃料供給の制御なしに自然と予熱時の火炎燃焼から触媒
燃焼へ移行させることができる。また、点火装置として
は、セラミックヒータを用いて予混合気を局所的に発火
温度以上にしても良いし、イグナイターを用いて触媒体
フレームや触媒燃焼装置壁などにスパークさせる方式を
用いても良い。
In the first to fifth embodiments, an ignition device may be provided downstream of the catalyst (first catalyst) as the ignition means. In this case, a flame is formed on the downstream side of the catalyst body at the time of ignition, and the temperature of the catalyst body is increased by the flame. When the temperature of the catalytic body becomes active, catalytic combustion starts spontaneously, but at the same time, the flame on the downstream side of the catalytic body is supplied with exhaust gas generated by catalytic combustion, so that the flame is extinguished.
Therefore, if the ignition device is installed downstream of the catalyst body,
It is possible to shift from flame combustion during natural and preheating to catalytic combustion without control of fuel supply. Further, as the ignition device, a preheated gas may be locally raised to the ignition temperature or higher by using a ceramic heater, or a method may be used in which an igniter is used to spark a catalyst frame or a catalytic combustion device wall. .

【0067】また、上記第1から第5の実施の形態にお
いて、触媒体7又は第2の触媒体14の下流に排気ガス
中の顕熱を回収するフィンチューフ゛タイプなどの熱交換器を設
置し熱媒体を流し排熱回収すれば、さらに熱交換効率を
高めることができる。
In the first to fifth embodiments, a heat exchanger such as a fin tube type for recovering sensible heat in exhaust gas is installed downstream of the catalyst 7 or the second catalyst 14. If the heat medium is flown to recover the exhaust heat, the heat exchange efficiency can be further increased.

【0068】本発明の第6の実施の形態である触媒燃焼
装置について、その構成図である図6を参照しながら説
明する。触媒体7の上流面に対向する位置には、熱媒体
流路16を備えた輻射受熱板17があり、触媒体7の下
方向には熱媒体を流すことができるフィンチューフ゛タイプの熱
交換器22を設置している。
A catalytic combustion apparatus according to a sixth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. A radiant heat receiving plate 17 having a heat medium flow path 16 is provided at a position facing the upstream surface of the catalyst body 7, and a fin tube type heat exchanger through which a heat medium can flow downward of the catalyst body 7. 22 are installed.

【0069】ここで、触媒燃焼は排ガス中にNOxがほ
とんど含まれいないことが知られている。このために、
排ガスを凝縮した場合、火炎燃焼の場合には凝縮水のp
Hが3より小さくなることに対し、触媒燃焼の場合は、
凝縮水中に硝酸がほとんど含まれないために、pHが6
前後の値を示す。したがって、熱交換器22の表面で燃
焼ガス中に含まれる水分が結露したとしても、触媒燃焼
の場合は、結露水により熱交換器22の表面が腐食する
ということはない。
Here, it is known that NOx is hardly contained in exhaust gas in catalytic combustion. For this,
When exhaust gas is condensed, in the case of flame combustion, p
Where H is less than 3, in the case of catalytic combustion,
Since the condensed water contains almost no nitric acid, the pH is 6
The values before and after are shown. Therefore, even if the moisture contained in the combustion gas condenses on the surface of the heat exchanger 22, in the case of catalytic combustion, the surface of the heat exchanger 22 does not corrode due to the condensed water.

【0070】本実施の形態における触媒燃焼装置は、こ
のことを積極的に利用したもので、熱交換器22から排
出される排気ガスの温度が熱交換器22における露点温
度以下になるようにしている。このような構成にする
と、熱交換器22に流入した燃焼ガスは、熱交換器22
の表面で熱交換する際、熱交換表面で結露する。前述の
ように、触媒燃焼による燃焼ガスの結露水はpHが6前
後であるために、熱交換器22の表面に結露水が付着し
ても何ら問題がない。このために、触媒燃焼により排出
された燃焼ガスを熱交換器22で熱交換する場合は、従
来の顕熱交換に加えて、潜熱交換をも行うことも可能と
なるので、熱交換効率を従来の火炎燃焼方式に比べて向
上することができる。
The catalytic combustion apparatus according to the present embodiment utilizes this fact positively, so that the temperature of the exhaust gas discharged from the heat exchanger 22 becomes lower than the dew point temperature in the heat exchanger 22. I have. With such a configuration, the combustion gas flowing into the heat exchanger 22 is
When heat is exchanged on the surface of the surface, dew forms on the heat exchange surface. As described above, since the pH of the condensed water of the combustion gas due to catalytic combustion is about 6, there is no problem even if the condensed water adheres to the surface of the heat exchanger 22. Therefore, when heat exchange of the combustion gas discharged by the catalytic combustion is performed in the heat exchanger 22, latent heat exchange can be performed in addition to the conventional sensible heat exchange. Can be improved as compared with the flame combustion method.

【0071】上記の効果を有する触媒燃焼装置の動作を
図6を参照しながら説明する。
The operation of the catalytic combustion apparatus having the above effects will be described with reference to FIG.

【0072】触媒体7で生じた燃焼ガスは熱交換器22
に入り、熱交換されて下方に排出される。熱交換器22
上で結露水が生じても、重力に従い燃焼ガスの排出方向
である下方に落下するので、熱交換器22の上方にある
触媒体7の燃焼状態に影響を与えない。よって、熱交換
器22で積極的に熱交換を行い、燃焼ガス中の H2Oの潜
熱も熱交換することができる。また、触媒体7の上流側
では輻射受熱板17により、触媒体上流面からの輻射熱
を熱交換しているので、触媒燃焼装置全体として熱交換
効率の非常に高い触媒燃焼装置を実現できる。
The combustion gas generated by the catalyst 7 is supplied to the heat exchanger 22
And heat is exchanged and discharged downward. Heat exchanger 22
Even if the condensed water is generated, the condensed water falls downward in the discharge direction of the combustion gas according to gravity, so that the combustion state of the catalyst body 7 above the heat exchanger 22 is not affected. Therefore, heat exchange is actively performed in the heat exchanger 22, and the latent heat of H 2 O in the combustion gas can also be exchanged. Further, since the radiant heat from the upstream surface of the catalyst body is exchanged by the radiant heat receiving plate 17 on the upstream side of the catalyst body 7, a catalyst combustion apparatus having extremely high heat exchange efficiency can be realized as a whole of the catalyst combustion apparatus.

【0073】なお、熱交換器22の下方に、結露水を集
め排出するドレンの流路を設けても良い。
Note that a drain passage for collecting and discharging dew water may be provided below the heat exchanger 22.

【0074】[0074]

【発明の効果】以上のことから明らかなように、本発明
のメタンを主成分とする燃料ガスを使用する触媒燃焼装
置において、触媒体を2段構成として、上流側の触媒体
はPdを主成分とし、1.0 よりも小さい空気比の燃料と空
気を供給して触媒燃焼させ、下流側の触媒体では 1.0以
上の空気比になるように新たに空気を供給して触媒燃焼
させることで、安定した燃焼状態を継続する排気ガス特
性が良好な触媒燃焼装置を実現できる。
As is evident from the above, in the catalytic combustion apparatus of the present invention using a fuel gas containing methane as a main component, the catalytic body has a two-stage structure, and the upstream catalytic body mainly comprises Pd. As a component, stable combustion is achieved by supplying fuel and air with an air ratio smaller than 1.0 and catalyzing combustion, and supplying new air to the downstream catalytic body so that the air ratio becomes 1.0 or more and catalyzing combustion. It is possible to realize a catalytic combustion device having good exhaust gas characteristics that maintain the combustion state.

【0075】また、板状の触媒体を用いて、触媒体表面
からの多量の輻射熱を熱媒体流路を設けた輻射受熱板で
受け取り熱媒体と熱交換させることで、熱交換効率の高
い触媒燃焼装置をコンパクトに実現できる。さらに、熱
媒体を用いたことで、特定の場所や物だけを効率よく加
熱したり暖めたりする触媒燃焼装置を実現できる。
Further, a large amount of radiant heat from the surface of the catalyst body is received by a radiant heat receiving plate provided with a heat medium flow path using a plate-shaped catalyst body, and heat exchange is performed with the heat medium. A compact combustion device can be realized. Further, by using the heat medium, it is possible to realize a catalytic combustion device that efficiently heats or heats only a specific place or object.

【0076】さらに、熱交換器の上に触媒体を配置すれ
ば、結露水が生じても安定した燃焼状態を維持すること
ができ、さらに積極的に熱交換すれば熱交換器によって
燃焼ガス中の H2Oの潜熱も回収でき、熱交換効率が非常
に高い触媒燃焼装置を実現できる。
Further, if the catalyst is arranged on the heat exchanger, a stable combustion state can be maintained even if dew condensation water is generated. also recovered latent heat of H 2 O, heat exchange efficiency can be achieved very high catalytic combustion apparatus.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1の実施の形態である触媒燃焼装置
の構成図
FIG. 1 is a configuration diagram of a catalytic combustion device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第2の実施の形態である触媒燃焼装置
の構成図
FIG. 2 is a configuration diagram of a catalytic combustion device according to a second embodiment of the present invention.

【図3】本発明の第3の実施の形態である触媒燃焼装置
の構成図
FIG. 3 is a configuration diagram of a catalytic combustion device according to a third embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第4の実施の形態である触媒燃焼装置
の構成図
FIG. 4 is a configuration diagram of a catalytic combustion device according to a fourth embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第4の実施の形態である触媒燃焼装置
の構成図
FIG. 5 is a configuration diagram of a catalytic combustion device according to a fourth embodiment of the present invention.

【図6】本発明の第5の実施の形態である触媒燃焼装置
の構成図
FIG. 6 is a configuration diagram of a catalytic combustion device according to a fifth embodiment of the present invention.

【図7】従来の触媒燃焼装置の構成図FIG. 7 is a configuration diagram of a conventional catalytic combustion device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

7 触媒体 10 第1の触媒体 11 第1の燃焼室 12 第2の空気供給バルブ 13 混合室 14 第2の触媒体 15 第2の燃焼室 16 熱媒体流路 17 輻射受熱板 18 熱媒体流路 19 輻射受熱板 20 第1の触媒体 21 高輻射吸収層 22 熱交換器 Reference Signs List 7 catalyst body 10 first catalyst body 11 first combustion chamber 12 second air supply valve 13 mixing chamber 14 second catalyst body 15 second combustion chamber 16 heat medium flow path 17 radiation heat receiving plate 18 heat medium flow Path 19 Radiation heat receiving plate 20 First catalyst body 21 High radiation absorption layer 22 Heat exchanger

フロントページの続き (72)発明者 川崎 良隆 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 鈴木 次郎 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内Continued on the front page (72) Inventor Yoshitaka Kawasaki 1006 Kadoma Kadoma, Osaka Pref. Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. (72) Inventor Jiro Suzuki 1006 Odaka Kadoma Kadoma, Osaka Pref.

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 燃料を供給する燃料供給部と、 燃焼用の空気を供給する第1の空気供給部と、 前記燃料供給部から供給される燃料と前記第1の空気供
給部から供給される空気とを混合して混合ガスを作る予
混合室と、 その予混合室で作られた混合ガスを燃焼する、多孔質体
で構成された第1の触媒体と、 その第1の触媒体と前記混合ガスを着火する着火部とを
収納する第1の燃焼室と、 その第1の燃焼室の下流側に設けられた混合室と、 その混合室に別の燃焼用の空気を供給する第2の空気供
給部と、 前記混合室の下流側に設けられ、多孔質体で構成された
第2の触媒体を収納する第2の燃焼室とを備え、 前記燃料はメタンを主成分とし、 前記第1の触媒体はPd触媒を主成分とし、 前記燃料供給部と前記第1の空気供給部は、前記予混合
室における空気比が1未満になるように、それぞれ燃料
と空気とを供給し、 前記第2の空気供給部は、前記混合室における空気比が
1以上になるように、空気を供給することを特徴とする
触媒燃焼装置。
1. A fuel supply unit for supplying fuel, a first air supply unit for supplying air for combustion, a fuel supplied from the fuel supply unit, and a fuel supplied from the first air supply unit A premixing chamber that mixes air to form a mixed gas, a first catalyst body made of a porous body that burns the mixed gas created in the premixing chamber, and the first catalyst body. A first combustion chamber containing an ignition section for igniting the mixed gas, a mixing chamber provided downstream of the first combustion chamber, and a second combustion chamber for supplying another combustion air to the mixing chamber. 2, an air supply unit, and a second combustion chamber provided downstream of the mixing chamber and accommodating a second catalyst body formed of a porous body, wherein the fuel is mainly composed of methane, The first catalyst body is mainly composed of a Pd catalyst, and the fuel supply unit and the first air supply unit Supplying the fuel and the air so that the air ratio in the chamber is less than 1, and supplying the air such that the air ratio in the mixing chamber is 1 or more. Characteristic catalytic combustion device.
【請求項2】 燃料を供給する燃料供給部と、 燃焼用の空気を供給する空気供給部と、 前記燃料供給部から供給される燃料と前記空気供給部か
ら供給される空気とを混合して混合ガスを作る予混合室
と、 その混合ガスを触媒燃焼する、多孔質体で構成された板
状の触媒体と、 前記予混合室の下流側に設けられ、前記板状の触媒体を
収納し、その触媒体の両面の内のどちらか一方の面に対
向して配置される第1の輻射受熱部を側壁の一部とする
燃焼室とを備えたことを特徴とする触媒燃焼装置。
2. A fuel supply unit for supplying fuel, an air supply unit for supplying air for combustion, and a mixture of fuel supplied from the fuel supply unit and air supplied from the air supply unit. A premixing chamber for producing a mixed gas, a plate-like catalyst body made of a porous body that catalytically burns the mixed gas, and a plate-like catalyst body provided downstream of the premixing chamber and containing the plate-like catalyst body And a combustion chamber having a first radiant heat-receiving portion disposed as a part of the side wall, the combustion chamber being disposed so as to face one of the two surfaces of the catalyst body.
【請求項3】 前記第1の輻射受熱部は、熱媒体流路を
密着又は内蔵していることを特徴とする請求項2記載の
触媒燃焼装置。
3. The catalytic combustion device according to claim 2, wherein the first radiant heat receiving section has a heat medium flow path in close contact with or inside the heat medium flow path.
【請求項4】 前記燃焼室は、前記触媒体の両面の内の
もう一方の面に対抗して配置される第2の輻射受熱部を
側壁の一部とすることを特徴とする請求項2記載の触媒
燃焼装置。
4. A side wall of the combustion chamber, wherein a second radiant heat receiving portion disposed opposite to another of the two surfaces of the catalyst body is a part of a side wall. A catalytic combustion device as described in the above.
【請求項5】 前記第2の輻射受熱部は、熱媒体流路を
密着又は内蔵していることを特徴とする請求項4記載の
触媒燃焼装置。
5. The catalytic combustion device according to claim 4, wherein the second radiation heat receiving portion has a heat medium flow passage in close contact with or inside the heat medium flow passage.
【請求項6】 前記燃焼室の出口に、多孔質体で構成さ
れた板状の第2の触媒体が具備されていることを特徴と
する請求項4又は5記載の触媒燃焼装置。
6. The catalytic combustion apparatus according to claim 4, wherein a plate-shaped second catalyst body made of a porous body is provided at an outlet of the combustion chamber.
【請求項7】 前記燃焼室内部の前記第1の輻射受熱部
の表面に輻射吸収層が設けられていることを特徴とする
請求項2から6のいずれかに記載の触媒燃焼装置。
7. The catalytic combustion device according to claim 2, wherein a radiation absorption layer is provided on a surface of the first radiation heat receiving portion inside the combustion chamber.
【請求項8】 前記燃焼室内部の前記第2の輻射受熱部
の表面に輻射吸収層が設けられていることを特徴とする
請求項4、5又は6記載の触媒燃焼装置。
8. The catalytic combustion device according to claim 4, wherein a radiation absorption layer is provided on a surface of the second radiation heat receiving portion inside the combustion chamber.
【請求項9】 前記触媒燃焼装置は、更に、前記燃焼室
の下流側に設けられた熱交換部を備え、 前記燃焼室は、前記熱交換部の上に位置することを特徴
とする請求項2又は3記載の触媒燃焼装置。
9. The catalytic combustion device further includes a heat exchange unit provided downstream of the combustion chamber, wherein the combustion chamber is located above the heat exchange unit. 4. The catalytic combustion device according to 2 or 3.
【請求項10】 燃料を供給する燃料供給部と、 燃焼用の空気を供給する空気供給部と、 前記燃料供給部から供給される燃料と前記空気供給部か
ら供給される空気とを混合して混合ガスを作る予混合室
と、 その混合ガスを触媒燃焼する触媒体と、 その触媒体を収納する燃焼室と、 その燃焼室の下流側に配置された熱交換部とを備え、 前記熱交換部から排出される排気の温度がその熱交換器
の露点温度以下であることを特徴とする触媒燃焼装置。
10. A fuel supply unit for supplying fuel, an air supply unit for supplying air for combustion, and a mixture of fuel supplied from the fuel supply unit and air supplied from the air supply unit. A premixing chamber for producing a mixed gas, a catalytic body for catalytically burning the mixed gas, a combustion chamber for accommodating the catalytic body, and a heat exchange unit disposed downstream of the combustion chamber. The temperature of exhaust gas discharged from the section is lower than the dew point temperature of the heat exchanger.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1330036C (en) * 2001-12-27 2007-08-01 日产自动车株式会社 Exhaust gas purifying method and system for fuel cell vehicle
WO2010052577A2 (en) 2008-11-06 2010-05-14 Yoshio Niioka System and method for cleaning coal-burning power plant exhaust gases
US10912953B2 (en) 2016-03-31 2021-02-09 Varian Medical Systems Particle Therapy Gmbh Adaptive pencil beam scanning
US10960231B2 (en) 2016-04-01 2021-03-30 Varian Medical Systems, Inc. Radiation therapy systems and methods

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