JPS59225211A - 触媒燃焼器 - Google Patents
触媒燃焼器Info
- Publication number
- JPS59225211A JPS59225211A JP10205383A JP10205383A JPS59225211A JP S59225211 A JPS59225211 A JP S59225211A JP 10205383 A JP10205383 A JP 10205383A JP 10205383 A JP10205383 A JP 10205383A JP S59225211 A JPS59225211 A JP S59225211A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- catalyst
- particle layer
- plate
- resistant ceramic
- heat
- 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
Links
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)
- Gas Burners (AREA)
- Spray-Type Burners (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】
産業上の利用分野
本発明は各種ガス燃料または気化させた液体燃料を燃焼
空気と共に触媒体上に供給し、その面上にて酸化反応を
起こさせて触媒体を発熱させ、発生した熱を利用する触
媒燃焼器に関する。
空気と共に触媒体上に供給し、その面上にて酸化反応を
起こさせて触媒体を発熱させ、発生した熱を利用する触
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図に示した様に、円筒状の燃焼
筒１内にハニカム形状をした円筒状の触媒体２、多数の
噴出小孔を設けた円板状の逆火防止板３を備えた構成で
あった。この構成で触媒体２上で触媒燃焼を行わせた時
、触醜体２が・・ニカム形状をしているため、燃料空気
予混合気との広い接媒面積が得られないので、大燃焼量
の燃料を完全燃焼させるためには、必然的に大口径の触
媒体を必要とし、結果的に大がかりな装置となっていた
。また、大燃焼量の燃料をコンパクトなノ・ニカム触媒
体上で燃焼させようとした場合、接媒面積を増大させる
ためにノ・ニカムのセル径を小さくし、セル数を増加さ
せていたため、触媒体に高負荷がかかシ高温になるため
、触媒体にクラック、溶融等が発生し、長寿命なものが
得られなかった。
筒１内にハニカム形状をした円筒状の触媒体２、多数の
噴出小孔を設けた円板状の逆火防止板３を備えた構成で
あった。この構成で触媒体２上で触媒燃焼を行わせた時
、触醜体２が・・ニカム形状をしているため、燃料空気
予混合気との広い接媒面積が得られないので、大燃焼量
の燃料を完全燃焼させるためには、必然的に大口径の触
媒体を必要とし、結果的に大がかりな装置となっていた
。また、大燃焼量の燃料をコンパクトなノ・ニカム触媒
体上で燃焼させようとした場合、接媒面積を増大させる
ためにノ・ニカムのセル径を小さくし、セル数を増加さ
せていたため、触媒体に高負荷がかかシ高温になるため
、触媒体にクラック、溶融等が発生し、長寿命なものが
得られなかった。
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、比較的
コンパクトな燃焼室で大燃焼量を得ることができ、広範
囲な空燃比のもとでも安定な酸化反応をさせ、排気ガス
がクリーンとなる様な触媒燃焼器の提供を目的とする。
コンパクトな燃焼室で大燃焼量を得ることができ、広範
囲な空燃比のもとでも安定な酸化反応をさせ、排気ガス
がクリーンとなる様な触媒燃焼器の提供を目的とする。
発明の構成
上記目的を達成するため本発明では、予混合気流の上流
側に多数の噴出小孔を設けた逆火防止板を備え、下流側
にハニカム保熱板を備え、両者の空間を粒状または球状
の耐熱性セラミック粒子で充填し、粒子層の下流部分に
のみ酸化触媒を担持した触媒体粒子層を設けたことを基
本構成とする。
側に多数の噴出小孔を設けた逆火防止板を備え、下流側
にハニカム保熱板を備え、両者の空間を粒状または球状
の耐熱性セラミック粒子で充填し、粒子層の下流部分に
のみ酸化触媒を担持した触媒体粒子層を設けたことを基
本構成とする。
本構成で、逆火防止板の噴出小孔から流入した予混合ガ
スは、耐熱性セラミック粒子層の上流部分の触媒無担持
層を通過することによって均一に粒子層内に拡散し、下
流部分の予め活性化温度に到達している触媒体粒子層に
至シ、触媒体上で酸化反応を受はクリーンな排ガスとし
てノ・ニカム保熱板のセルを通過し排出される。
スは、耐熱性セラミック粒子層の上流部分の触媒無担持
層を通過することによって均一に粒子層内に拡散し、下
流部分の予め活性化温度に到達している触媒体粒子層に
至シ、触媒体上で酸化反応を受はクリーンな排ガスとし
てノ・ニカム保熱板のセルを通過し排出される。
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
れにより説明する。ンーイヒータ４を埋設した気化予混
合筒５の後方には、中央に空気口６を有する固定板７が
接合され、気化予混合筒６の前方には、耐熱性金属から
なる円筒状の燃焼筒８が嵌合されている。燃焼筒８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類
の抵抗板９、耐熱性セラミ１．りからなる整流板１０、
同じく耐熱性セラミ、りからなる逆火防止板１１、無担
持の耐熱性セラミ・り粒子層１２、酸化触媒を担持した
触媒体粒子層１３、耐熱性セラミックからなるノ・ニカ
ム保護板１４が順次設置されている。また整流板１ｏの
すぐ前方側には、点火プラグ１６が燃焼筒８を貫通した
形で設置されている。
れにより説明する。ンーイヒータ４を埋設した気化予混
合筒５の後方には、中央に空気口６を有する固定板７が
接合され、気化予混合筒６の前方には、耐熱性金属から
なる円筒状の燃焼筒８が嵌合されている。燃焼筒８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類
の抵抗板９、耐熱性セラミ１．りからなる整流板１０、
同じく耐熱性セラミ、りからなる逆火防止板１１、無担
持の耐熱性セラミ・り粒子層１２、酸化触媒を担持した
触媒体粒子層１３、耐熱性セラミックからなるノ・ニカ
ム保護板１４が順次設置されている。また整流板１ｏの
すぐ前方側には、点火プラグ１６が燃焼筒８を貫通した
形で設置されている。
−男気化予混合筒６内に臨んだシャフト１６の先端には
、前方に向けて径が犬となる円型台形のコ一７１７、回
転板１８、周端に攪拌用小羽板を有する混合板１９が順
次固定されている。ｔた給油管２０の先端はコーン・１
８上方に開口する様に設置されている。
、前方に向けて径が犬となる円型台形のコ一７１７、回
転板１８、周端に攪拌用小羽板を有する混合板１９が順
次固定されている。ｔた給油管２０の先端はコーン・１
８上方に開口する様に設置されている。
次に上記構成による嚢施例の作用を説明する。。
シーズヒータ４に通電され、気化予混合筒６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、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２０によって回転中のコーン１
７上に送られ、コーン１７のテーパ面１７ａに沿って回
転板１８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５の側壁に接
触し、直ちに気化する。一方フア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６内に送られ、混
合板１９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９、整流板１０を通
過したところで、通電によシスパークを発している点火
プラグ１６で点火される。点火初動には、整流板１０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８からの伝熱によシ、無担
持の耐熱性セラミック粒子層１２から触媒体粒子層１３
へ熱が伝わり、触媒体粒子層）３は触媒燃焼に必要な活
性化温度に到達する。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せずに、活性化温度を
保・っている触媒体粒子層１３上で触媒燃焼が開始され
る。この時点での触媒体粒子層１３の温度はＳＯＯ〜１
２ｏＯ°Ｃ程度となり、酸化触媒による反応は定常化す
る。この時逆火防止板１１の噴出小孔から流入した予混
合ガスは、無担持の耐熱性セラミック粒子層１２を通過
して触媒体粒子層１３に至るまでに均一に拡散し、予混
合ガスの濃度の分布は均一になり、触媒体粒子層１３上
で安定した燃焼状態を形成する。また、ハニカム保熱板
１４により、触媒体粒子層１３は直接外気と接触するこ
とがないので、触媒体粒子層１３は活性化源Ｋを保持す
る。したがって均一に拡散された予混合ガスは、活性化
温度を保持している触媒体粒子層１３で完全酸化され、
排ガス中に未燃の炭化水素やＧｏが排出されることがな
い。
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、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２０によって回転中のコーン１
７上に送られ、コーン１７のテーパ面１７ａに沿って回
転板１８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５の側壁に接
触し、直ちに気化する。一方フア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６内に送られ、混
合板１９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９、整流板１０を通
過したところで、通電によシスパークを発している点火
プラグ１６で点火される。点火初動には、整流板１０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８からの伝熱によシ、無担
持の耐熱性セラミック粒子層１２から触媒体粒子層１３
へ熱が伝わり、触媒体粒子層）３は触媒燃焼に必要な活
性化温度に到達する。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せずに、活性化温度を
保・っている触媒体粒子層１３上で触媒燃焼が開始され
る。この時点での触媒体粒子層１３の温度はＳＯＯ〜１
２ｏＯ°Ｃ程度となり、酸化触媒による反応は定常化す
る。この時逆火防止板１１の噴出小孔から流入した予混
合ガスは、無担持の耐熱性セラミック粒子層１２を通過
して触媒体粒子層１３に至るまでに均一に拡散し、予混
合ガスの濃度の分布は均一になり、触媒体粒子層１３上
で安定した燃焼状態を形成する。また、ハニカム保熱板
１４により、触媒体粒子層１３は直接外気と接触するこ
とがないので、触媒体粒子層１３は活性化源Ｋを保持す
る。したがって均一に拡散された予混合ガスは、活性化
温度を保持している触媒体粒子層１３で完全酸化され、
排ガス中に未燃の炭化水素やＧｏが排出されることがな
い。
本発明の触媒燃焼器による効果を示すデータとして、第
１図に示した従来例、第２図に示した本発明による実施
例を用いた場合の燃焼特性の比較図を第３図に示した。
１図に示した従来例、第２図に示した本発明による実施
例を用いた場合の燃焼特性の比較図を第３図に示した。
尚、従来例の触媒体３と本発明の実施例のセラミック粒
子層（無担持セラミック粒子層１２、触媒体粒子層１３
）の空間の見かけの体積は同一とした。図中、黒丸が本
発明の実施例、白丸が従来例を示し、上方が燃焼上限、
下方が燃焼下限を示している。燃焼上限の定義は、空気
量を絞ってＣｏ２＠度を増大させていった場合に、逆火
防止板１、逆火防止板１０後方に火炎を形成してしまう
ＣＯ２濃度を示し、燃焼下限は、空気量を増大させてＣ
Ｏ２濃度を低下させていった場合に、排ガス中にＣｏが
検出され始めるＣＯ２濃度を示す。燃焼上限、燃焼下限
の差を燃焼幅と規定する。
子層（無担持セラミック粒子層１２、触媒体粒子層１３
）の空間の見かけの体積は同一とした。図中、黒丸が本
発明の実施例、白丸が従来例を示し、上方が燃焼上限、
下方が燃焼下限を示している。燃焼上限の定義は、空気
量を絞ってＣｏ２＠度を増大させていった場合に、逆火
防止板１、逆火防止板１０後方に火炎を形成してしまう
ＣＯ２濃度を示し、燃焼下限は、空気量を増大させてＣ
Ｏ２濃度を低下させていった場合に、排ガス中にＣｏが
検出され始めるＣＯ２濃度を示す。燃焼上限、燃焼下限
の差を燃焼幅と規定する。
第３図よシ、従来例と本発明の実施例の触媒体層の見か
けの体積がほぼ同様であるにもかかわらず、燃焼幅は本
発明の実施例の場合が広い。特に燃焼下限は、従来例の
場合よシも高空気過剰側に位置しており、従来より高い
空気過剰率でも安定燃焼が行えることが分かる。すなわ
ち粒状の触媒体粒子を触媒体層として充填したことによ
シ、従来よりも均一に予混合気が拡散していることが分
かる。また燃焼上限に於ても、逆火防止板１１と触媒体
粒子層１３の間に、触媒無相持にセラミ、。
けの体積がほぼ同様であるにもかかわらず、燃焼幅は本
発明の実施例の場合が広い。特に燃焼下限は、従来例の
場合よシも高空気過剰側に位置しており、従来より高い
空気過剰率でも安定燃焼が行えることが分かる。すなわ
ち粒状の触媒体粒子を触媒体層として充填したことによ
シ、従来よりも均一に予混合気が拡散していることが分
かる。また燃焼上限に於ても、逆火防止板１１と触媒体
粒子層１３の間に、触媒無相持にセラミ、。
り粒子層１２を充填したことにより、この部分の高温化
を回避できたため、従来よりも高ＣＯ２濃度側に引き上
げることができた。以上の様に幅広い空燃比でも安定燃
焼が可能になった。
を回避できたため、従来よりも高ＣＯ２濃度側に引き上
げることができた。以上の様に幅広い空燃比でも安定燃
焼が可能になった。
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。。
れる。。
（１）予混合気流の上流側に逆火防止板、へ下流側にハ
ニカム保熱板を備え、両者間を耐熱性セラばツク粒子層
で充填したことにより、粒子層内を通過する予混合気流
を均一に拡散させることができるため、高空気過剰状態
に於ける燃焼性能が向上する。
ニカム保熱板を備え、両者間を耐熱性セラばツク粒子層
で充填したことにより、粒子層内を通過する予混合気流
を均一に拡散させることができるため、高空気過剰状態
に於ける燃焼性能が向上する。
（２）耐熱性上ラミック粒子層の上流側、下流側を各々
、無担持の耐熱性セラミ２．り粒子層、酸化触媒を担持
した触媒体粒子層に分割したことにより、逆火防止板へ
直接触媒体粒子層からの熱が伝わらないため、理論燃焼
空気量に近い状態でも安定燃焼できる。
、無担持の耐熱性セラミ２．り粒子層、酸化触媒を担持
した触媒体粒子層に分割したことにより、逆火防止板へ
直接触媒体粒子層からの熱が伝わらないため、理論燃焼
空気量に近い状態でも安定燃焼できる。
（３）粒子状の触媒体を使用するため、従来のハニカム
触媒体よりも多量の触媒体粒子を充填できるため、コン
パクトで能力の大きい触媒燃焼器が得られる。
触媒体よりも多量の触媒体粒子を充填できるため、コン
パクトで能力の大きい触媒燃焼器が得られる。
第１図は従来の触媒燃焼器の部分縦断面図、第２図は本
発明の一実施例である触媒燃焼器の縦断面図、第３図は
従来例と本発明の実施例とを使用した場合の燃焼特性比
較図である。 １１・・・・・・逆火防止板、１２・・・・・・無担持
耐熱性セラミック粒子層、１３・・・・・・触媒体粒子
層、１４・・・・・・ハニカム保熱板。 第１図 第２図
発明の一実施例である触媒燃焼器の縦断面図、第３図は
従来例と本発明の実施例とを使用した場合の燃焼特性比
較図である。 １１・・・・・・逆火防止板、１２・・・・・・無担持
耐熱性セラミック粒子層、１３・・・・・・触媒体粒子
層、１４・・・・・・ハニカム保熱板。 第１図 第２図
Claims (4)
- （１）燃料空気予混合気流の上流側に耐熱性セラミック
からなる逆火防止板を備え、下流側に同じく耐熱性セラ
ミックからなるハニカム保熱板を備え、前記逆火防止板
と前記ハニカム保熱板との空間を粒状あるいは球状の耐
熱性セラミック粒子層で充填した触媒燃焼器。 - （２）耐熱性セラミック粒子層の上流部分は触媒無担持
の粒子層とし、下流部分は酸化触媒を担持した触媒体粒
子層とした特許請求の範囲第１項記載の触媒燃焼器。 - （３）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２項記載の触媒燃焼器。 - （４）担体の材料として、アルミナ、ムライト、ムライ
ト−ジルコン、ジルコニア等の耐熱性セラミックを用い
た特許請求の範囲第３項記載の触媒燃焼器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10205383A JPS59225211A (ja) | 1983-06-07 | 1983-06-07 | 触媒燃焼器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10205383A JPS59225211A (ja) | 1983-06-07 | 1983-06-07 | 触媒燃焼器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59225211A true JPS59225211A (ja) | 1984-12-18 |
Family
ID=14317021
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10205383A Pending JPS59225211A (ja) | 1983-06-07 | 1983-06-07 | 触媒燃焼器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59225211A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1994020790A1 (en) * | 1993-03-01 | 1994-09-15 | Engelhard Corporation | Improved catalytic combustion system including a separator body |
| US6116014A (en) * | 1995-06-05 | 2000-09-12 | Catalytica, Inc. | Support structure for a catalyst in a combustion reaction chamber |
| EP1039219A1 (fr) * | 1999-03-25 | 2000-09-27 | Sunkiss | Dispositif de combustion catalytique emettant un rayonnement infrarouge |
| DE10038716A1 (de) * | 2000-08-09 | 2002-02-21 | Bosch Gmbh Robert | Gasbrenner mit einem Brennkörper aus porösem Material mit einem homogenen Verbrennungsverlauf |
| US7163666B2 (en) | 2000-11-13 | 2007-01-16 | Kawasaki Jukogyo Kabushiki Kaisha | Thermally tolerant support structure for a catalytic combustion catalyst |
| EP1918640A2 (de) * | 2006-10-24 | 2008-05-07 | Windhager Zentralheizung Technik GmbH | Porenbrenner, sowie Verfahren zum Betrieb eines Porenbrenners |
| US8062803B2 (en) * | 2003-10-02 | 2011-11-22 | Eveready Battery Company, Inc. | Fuel cell system and a method of generating electricity |
| WO2013036198A1 (en) * | 2011-09-08 | 2013-03-14 | Reformtech Sweden Ab | Burner comprising a reactor for catalytic burning |
-
1983
- 1983-06-07 JP JP10205383A patent/JPS59225211A/ja active Pending
Cited By (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5551239A (en) * | 1993-03-01 | 1996-09-03 | Engelhard Corporation | Catalytic combustion system including a separator body |
| US5622041A (en) * | 1993-03-01 | 1997-04-22 | Engelhard Corporation | Catalytic combustion system including a separator body |
| WO1994020790A1 (en) * | 1993-03-01 | 1994-09-15 | Engelhard Corporation | Improved catalytic combustion system including a separator body |
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| US6431857B1 (en) | 1999-03-25 | 2002-08-13 | Sunkiss | Catalytic combustion device emitting infrared radiation |
| EP1039219A1 (fr) * | 1999-03-25 | 2000-09-27 | Sunkiss | Dispositif de combustion catalytique emettant un rayonnement infrarouge |
| FR2791416A1 (fr) * | 1999-03-25 | 2000-09-29 | Sunkiss Aeronautique | Dispositif de combustion catalytique emettant un rayonnement infra-rouge |
| DE10038716A1 (de) * | 2000-08-09 | 2002-02-21 | Bosch Gmbh Robert | Gasbrenner mit einem Brennkörper aus porösem Material mit einem homogenen Verbrennungsverlauf |
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| AT504398B1 (de) * | 2006-10-24 | 2008-07-15 | Windhager Zentralheizung Techn | Porenbrenner, sowie verfahren zum betrieb eines porenbrenners |
| WO2013036198A1 (en) * | 2011-09-08 | 2013-03-14 | Reformtech Sweden Ab | Burner comprising a reactor for catalytic burning |
| US9618198B2 (en) | 2011-09-08 | 2017-04-11 | Reformtech Heating Holding Ab | Burner comprising a reactor for catalytic burning |
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