JP2646526B2

JP2646526B2 - 触媒燃焼器

Info

Publication number: JP2646526B2
Application number: JP61004581A
Authority: JP
Inventors: 淑三大迎
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1986-01-13
Filing date: 1986-01-13
Publication date: 1997-08-27
Anticipated expiration: 2012-08-27
Also published as: JPS62162821A

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は暖房、加熱、乾燥等に利用される触媒燃焼器
に関するものである。

従来の技術触媒燃焼は、広いA/F（空気と燃料の比率）安定燃焼
領域を有し、窒素酸化物生成量が著しく少ない、広範囲
に燃焼量調節が可能、などの長所を備えた燃焼方式であ
るが、安全制御技術が未完成のために一部特殊用途に実
用されるに止どまっていた。特に触媒がその機能を寿命
的に劣化した場合は、不完全燃焼により一酸化炭素など
の毒性ガスを多量排出するに至り、人畜に重大な障害を
及ぼす結果を招く場合もある。このような触媒の寿命劣
化は何時かは必らず起こることであるが、それが何時起
こるかを予測することは困難であり、効果的な安全制御
の方法がなかった。

また、実際の触媒燃焼器においては、触媒の劣化とと
もに空気の酸素濃度の低下、A/Fの変化など不完全燃焼
の原因となり得る悪条件が単独あるいは複合して発生す
ることも不可避であり、その上、温度調節など燃焼器自
体の燃焼量変化が重なる条件下において、不完全燃焼の
危険を確実に避け得る安全制御は実用上不可能とされて
いた。

例えば、特開昭60−175919号公報においては、点火検
知、逆火と吹き飛び検知、酸欠検知を可能にする発明が
開示されているが、触媒が寿命その他の原因で劣化した
場合、複数の悪条件が複合して与えられる場合、および
触媒予熱が不十分な場合に生じる安全状態に関する安全
制御については触れていない。

発明が解決しようとする問題点本発明は従来困難であった触媒能劣化時の不安全状態
をはじめ、その他の不安全状態をも含めて、安全状態に
制御し得る触媒燃焼器を提供しようとするものである。

問題点を解決するための手段上記の問題点を解決する本発明の技術的手段は、触媒
体の上流点と下流点にそれぞれ温度検知器を設置し、前
記二点間の温度差を検知することにより、従来の問題点
を解決したものである。

作用上記手段の作用について下記に説明する。

（１）点火直前の予熱時においては、上流点温度検知
器が予め設定された温度を越えることにより、予熱が完
了したことを検知した上で点火のシーケンスに進める。
このことにより予熱不十分による不完全燃焼を防止し、
安全状態を維持することができる。

（２）点火時においては、上流点温度検知器が予め設
定された上記（１）の設定温度より高い温度を越えるこ
とにより、点火を検知することができる。定められた時
間以内に点火検知できない時は、強制的に燃料の供給を
停止し、安全状態にもどす。

（３）逆火が生じた場合は、前記二点の温度検知器と
は別に逆火領域に設置した温度検知器（逆火センサ）が
異常温度を検知することにより、強制的に燃料供給を停
止し、安全状態にもどす。

（４）吹き飛びが生じた場合は、上流点温度検知器
が、燃焼中のシーケンスにも関わらず異常低温を示すこ
とにより検知でき、強制的に燃料供給を停止して安全状
態にもどす。

（５）正常燃焼時は上流点温度検知器が下流点温度検
知器より高い温度を検知するが、機器に供給される空気
に酸素濃度低下が生じた場合、A/Fが変化した場合、な
らびに触媒能が劣化した場合、あるいは、前記の各状況
が複合して生じた場合などの原因により、実際の燃焼状
況が不完全燃焼に近づいた場合は、上流点温度検知器と
下流点温度検知器が検知する温度の差が縮小し、極端に
はマイナスの差を示すようになる。その温度差が定めら
れた範囲を外れることにより、強制的に燃料供給を停止
し、安全状態にもどす。

実施例第１図、第２図のとともに本発明の一実施例について
以下に説明する。１は金属からなる燃焼部ケース、２は
耐熱性多孔質材からなる断熱兼緩衝材、３はハニカム状
のセラミック基材に白金、パラジウムなどの触媒を担持
させた触媒体で一部に予熱用ヒータを埋め込んである。
４は整流板、５は混合気入口、６は排気口であり、上記
１〜６の組み立て部を燃焼部Ａとする。

７は気化部ケース、８はヒータ９を埋め込んだ気化
器、10は空気供給管で図示しない送風機に連通してい
る。11は燃料供給管で図示しない燃料ポンプおよび燃料
タンクに連通している。上記７〜11の組み立て部を気化
部Ｂとする。

12は熱電対からなる上流点温度検知器で、温度計測点
は触媒体３の気体流れ上の中間帯に設置される。さらに
望ましくは、この触媒燃焼器の最大燃焼量を燃焼せしめ
た時の触媒体３の最高温度位置付近に設置されているこ
とが望ましい。13は上流点温度検知器12と同様の熱電対
からなる下流点温度検知器で、温度計測点はこの触媒燃
焼器の触媒体の気体流れ上の最下流点付近に設置されて
いる。14は逆火センサで温度計測点を整流板の上流側に
設置された熱電対からなる。15は気化器温度検知器であ
る。なお、上記の各温度検知器12〜15はいずれも図示さ
れない制御部に導通されている。

次に、実施例の触媒燃焼器の動作状態を説明する。

この触媒燃焼器の動作にあたっては、まず、始動操作
により、触媒体３と気化器８を予熱する予熱モードには
いる。上記点温度検知器12が触媒体３の温度を検知し、
気化器温度検知器15が気化器８の温度を検知し、それぞ
れ予め定められた予熱設定温度（触媒体；約450度Ｃ、
気化器；約300度Ｃ）を越えたことにより、自動的に予
熱モードから燃焼モードに進められる。

燃焼モードは燃料ポンプと送風機を駆動し、燃料と空
気を気化部Ｂに供給する。この時、気化部Ｂに供給され
た燃料は、気化器８で加熱気化され空気と混合して混合
気として触媒体３に供給され、触媒体３で触媒燃焼し、
燃焼排ガスが排気口６より外部に排出される。

この燃焼器の正常な各検知器の検知温度は次の通りで
ある。

気化器温度検知器；約280度Ｃ逆火センサ；約190度Ｃ上流点温度検知器；燃焼量最大時、約850度Ｃ燃焼量最小時、約832度Ｃ下流点温度検知器；燃焼量最大時、約838度Ｃ燃焼量最小時、約800度Ｃなお、この燃焼器の最大燃焼量は3200Kcal/hであり、
最小燃焼量は800kcal/hである。

燃焼モードにおける安全制御の第１は、異常低温監視
モニタで、燃焼モードにはいってから30秒以降に上流点
温度検知器が燃焼確認温度600度Ｃを下回る場合は、異
常状態として強制的に消火モードに移す。この安全制御
で着火不良、吹き飛び、燃料切れの場合の安全制御がで
きる。

安全制御の第２は逆火監視モニタで、逆火センサが30
0度Ｃを越える場合は逆火として強制的に消火モードに
移す。

安全制御の第３は正常燃焼監視モニタで、燃焼モード
にはいってから30秒以降に下流点温度検知器の検知温度
と上流点温度検知器の検知温度の差が限度設定値を越え
て小さくなった場合は、異常燃焼として強制的に消火モ
ードに移す。

すなわちより具体的には、燃焼中に上流点温度検知器
による検知温度から下流点温度検知器による検知温度を
差し引いた値が、ある設定値以上の場合は燃焼を継続
し、設定値末満の場合は強制消火させるという動作とな
る。

設定値をいくらにするかは、触媒能の余裕度、あるい
は、触媒体の放熱条件などの設計に関係するが、この実
施例の場合は零度Ｃを限度設定値としている。この制御
で、触媒能劣化、酸欠、異常A/F、ならびに、それらの
複合時の安全制御ができる。

使用者の意志による消火に際しては、手動またはタイ
マーにより消火モードに移す。消火モードは燃料供給を
停止して約10秒間ポストパージの後送風機も停止せしめ
る。

本発明の触媒燃焼器においては、触媒体に上流点温度
検知器と下流点温度検知器を設置される。このふたつの
温度検知器の検知温度と触媒能力との関係を示すと、第
３図と第４図の通りである。なお、第３図はこの燃焼器
の最大燃焼量の場合、第４図は同じく最小燃焼量の場合
を示し、いずれも実線は全く劣化していない触媒体を使
用した場合、破線は排ガス中の一酸化炭素の増加が始ま
るターニングポイントに相当するかなり劣化した触媒体
を使用した場合を示す。また、矢印Ａは上流点温度検知
器の検知温度が実線から破線の間に示した変化を表わ
し、矢印Ｂは下流点温度検知器の検知温度の場合の同様
の変化を示す。

第３図と第４図から共通的に言えることは次の通りで
ある。ａ触媒劣化により触媒体の最高温度位置が下流方
向へ移動する事。ｂ触媒体の最高温度位置が最下流点に
近づくと排ガス悪化のターニングポイントが近づく事。
ｃ仮に安全制御を無効化し、上記のターニングポイント
を越えて燃焼継続し、不完全燃焼の原因が増え続ける場
合は、排ガス中の一酸化炭素は増え続けるとともに、差
の値はさらに小なる値を示す。ｄ最大燃焼量あるいは最
小燃焼量を燃焼させた場合も、上流点温度検知器の検知
温度から下流点温度検知器の検知温度を差し引いた差の
値は、新品触媒の場合最大燃焼量において12度Ｃ、最小
燃焼量において16度Ｃを示しているが、劣化触媒の場合
いづれの燃焼量においてもターニングポイントにおいて
マイナス６度Ｃを示しており、燃焼量の相違に係わらず
上記の差の値とその縮小方向の限度設定値だけで不完全
燃焼が安全制御し得る。即ち、触媒劣化、酸欠、異常A/
F、過剰燃焼量、それらの複合など、燃焼反応の完了位
置が触媒体の下流方向に移動した時（即ち、不完全燃焼
に近づいた時）は、上記の差は縮小し、また、逆に燃焼
量が過剰に減少した場合など、燃焼反応の完了位置が触
媒体の上流方向に移動した時（即ち、逆火に近づいた
時）は、上記の差は拡大する。従って、これらの変動要
因が単独あるいは複合した状態に対して、上記のふたつ
の検知温度の差の値を限界設定値で制御することによ
り、不完全燃焼に対する安全制御が可能である。

実施例における強制消火の限度設定値は零度Ｃであ
る。従って、マイナス６度Ｃにターニングポイントの不
完全燃焼に対して十分余裕のある未然の安全制御ができ
る。

また、逆火に対しては上記の差の値の拡大方向の限度
設定値で未然に安全制御する方法も考えられる。本実施
案では逆火センサにより、逆火が発生した後動作する安
全制御を採用した。

なお、第１図の実施例では触媒体の一部に予熱ヒータ
を埋め込んだものを用いたが、予熱可能な他の構成を採
用してもよい。その他、複数個の触媒体を使用した場
合、触媒体の気体流れ方向が垂直の場合、水平の場合、
燃焼時の触媒体温度が上記の実施例と異なる設計の場
合、燃料が気体燃料である場合など、いずれの場合も上
記実施例と同様に本発明を実施することができる。

発明の効果簡単な構成で不完全燃焼の危険を回避できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の触媒燃焼器の縦断面図、第
２図は同触媒燃焼器の要部縦断面図、第３図および第４
図は同触媒燃焼器の安全制御に関する説明図である。３……触媒体、４……整流板、８……気化器、９……ヒ
ーター、10……空気供給管、11……燃料供給管、12……
上流点温度検知器、13……下流点温度検知器、14……逆
火センサー、15……気化器温度検知器。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】燃料供給部と空気供給部から供給される空
気と燃料を混合室で混合せしめた混合気を触媒体を備え
る燃焼部で燃焼せしめ、燃焼排ガスを排出部より外部へ
排出させ、燃焼部に少なくても２個の温度検知器を燃焼
時の気体流れ方向で相互に上流点と下流点に位置するよ
うに設置し、燃焼中に上流点温度検知器による検知温度
から下流点温度検知器による検知温度を差し引いた値が
設定値以上の場合は燃焼を継続し、設定値未満の場合は
強制消火させることを特徴とする触媒燃焼器。
【請求項２】下流点温度検知器の設置位置が触媒体の最
下流点近傍位置であり、上流点温度検知器の設置位置が
前記触媒体の気体流れ上の中間帯であることを特徴とす
る特許請求の範囲第１項記載の触媒燃焼器。