(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状の隔壁３と、この隔壁３の外側に設けられる筒状の外壁５とを備え、前記隔壁３の内側または前記隔壁３および前記外壁５の間を被加熱流体が流通する流体通路１に形成する一方、前記隔壁３および前記外壁５の間または前記隔壁３の内側を燃料と空気との混合ガスが流通するガス通路２に形成し、前記流体通路１に給水配管７および蒸気配管８を接続し、前記ガス通路２内には触媒部１１と前記隔壁３に接触させた伝熱部１４とを前記混合ガスの流通方向に交互に配置してなる燃焼伝熱部１０を備えたことを特徴とする蒸気ボイラ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、触媒燃焼によって被加熱流体を加熱する蒸気ボイラに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年の環境問題の高まりと共に、自動車や産業機械等からの大気汚染物質の排出量の削減に対する社会的要請は一段と厳しくなっており、特にＮＯx については排出量の低減が求められている。大気汚染物質の低減化対策は従来から種々提案されており、その一つとして、触媒燃焼方法が脚光を浴びている。この触媒燃焼方法では触媒表面反応を利用することによって、ＣＯ発生量を増加させずに燃焼温度を下げ、ＮＯx 発生量の低減が図れるという利点を有する。
【０００３】
一般に、触媒燃焼装置においては、比較的高い空気比（２〜４程度）の混合ガスを供給している。これは、理論断熱火炎温度が空気比に依存しており、空気比が低いほど前記の火炎温度が高くなり、また、触媒によって全燃料を燃焼させるようになるため、空気比が低い場合には触媒の耐熱温度を越えてしまうためである。
【０００４】
したがって、従来は供給する混合ガスの体積の割に、発熱量が少なく、このような触媒燃焼装置を利用した流体加熱装置の効率の向上、換言すれば、小型化の達成を阻害していた。
【０００５】
さらに、このような触媒燃焼装置においては、触媒の反応流路が短く、そのために燃料の未燃焼分（ＣＯやＨＣ等）が排出される場合もあった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
この発明が解決しようとする課題は、低い空気比での燃焼が可能で、未燃焼分の排出が無く、高い出力の蒸気ボイラを提供することである。換言すれば、触媒部分での反応温度（燃焼温度）の制御を行うことにより、低空気比の混合ガスであっても、触媒の過熱による焼損や溶解を防止して安定した燃焼状態を維持し、燃焼排ガスの低ＣＯ化を達成することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明は、筒状の隔壁と、この隔壁の外側に設けられる筒状の外壁とを備え、前記隔壁の内側または前記隔壁および前記外壁の間を被加熱流体が流通する流体通路に形成する一方、前記隔壁および前記外壁の間または前記隔壁の内側を燃料と空気との混合ガスが流通するガス通路に形成し、前記流体通路に給水配管および蒸気配管を接続し、前記ガス通路２内には触媒部と前記隔壁に接触させた伝熱部とを前記混合ガスの流通方向に交互に配置してなる燃焼伝熱部を備えた構成により、上述の課題を解決するものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
この発明は、触媒燃焼によって被加熱流体を加熱する流体加熱装置に関するものである。この発明でいう流体加熱装置とは、蒸気ボイラ，温水ボイラ，温風発生器などのように流体を加熱する装置全体を指すもので、蒸気ボイラのように被加熱流体が相変化するものも含んでいる。したがって、この発明での被加熱流体は、水等の液体、空気等の気体を指す。
【００１１】
さて、この発明の触媒燃焼式流体加熱装置は、被加熱流体が流通する流体通路と、燃料と空気との混合ガスが流通するガス通路とを隔壁によって区画し、前記ガス通路内に、触媒部と、隔壁に接触させた伝熱部とを混合ガスの流通方向に交互に配置してなる燃焼伝熱部を備えた構成である。この構成によると、触媒部における触媒反応により、混合ガスの温度が上昇するが、すぐに伝熱部内に流入し、被加熱流体と隔壁を介して熱交換した後、温度が低下した状態で、次の触媒部に流入する。この繰り返しにより、触媒部が過熱することなく、空気比の低い混合ガスの燃焼を行える。
【００１２】
そのために、この発明では、前記燃焼伝熱部を構成する触媒部を、少なくともその下流側の触媒部より短く、触媒密度を低く設定した構成とし、さらに、燃焼伝熱部における各触媒部は、触媒部が耐熱温度以下となるように、流入する混合ガスの酸素濃度，および燃料濃度に応じて、その長さ、密度、触媒の種類等を設定した構成とする。前記触媒部の密度とは、単位容積当りの触媒反応面の面積である。
ここで、最上流側の初段の触媒部においては、空気比が低く、燃料濃度，および酸素濃度の高い混合ガスが流入するため、触媒反応により温度が急激に上昇する。また、混合ガスは、次の触媒部に流入する際には、上流側の触媒部での燃焼により燃料濃度、および酸素濃度が低下している。そこで、上述のように最上流側の初段の触媒部の長さを短く設定することにより触媒部の過熱を防止する。さらに、上述のように、下流側の触媒部ほど容積当りの触媒密度を大きくしたり、触媒部を混合ガスの流通方向に長く設定することによって、所定の温度を維持するように構成する。さらに、前記伝熱部では、前段の触媒部で反応した混合ガスからの伝熱を、次段の触媒部における触媒活性温度よりも若干高い温度まで行なう。ここで、前記触媒活性温度とは、触媒が活性化して触媒反応を開始し、この反応を維持し得る温度である。
【００１３】
以上のように、この発明の触媒燃焼式流体加熱装置においては、各段の触媒部による温度上昇と、伝熱部による温度低下とを交互に繰り返すことにより、混合ガスの温度を、触媒部の耐熱温度と触媒活性を発揮する温度の間に制御する。
【００１４】
さらに、この発明の触媒燃焼式流体加熱装置は、ガス通路内の燃焼伝熱部の下流側に、触媒部よりなるガス処理部を備えた構成である。このガス処理部は、上流側の燃焼伝熱部において、未燃の燃料（炭化水素）やＣＯが生じたとしても、ガス処理部の触媒部によって完全に燃焼させて、これらの排出を防止する。要するに、ガス処理部は、燃焼伝熱部で、混合ガス中の燃料をどれだけ反応させるように設定するかによって、残りの燃料を反応させ、これ以降に未燃の燃料（炭化水素）やＣＯなどが排出されるのを防止するように、その触媒部の長さ、密度、触媒の種類等を設定した構成とする。この場合には、後述するように、このガス処理部の下流に熱回収部を設けて、ガス処理部からの混合ガスをからさらに熱回収を行うのが好ましい。
【００１５】
さらに、この発明の触媒燃焼式流体加熱装置は、前記ガス通路内の燃焼伝熱部の下流側に、前記隔壁に接続した伝熱部材よりなる熱回収部とを備えた構成により、前記触媒部、あるいはガス処理部で反応した燃焼ガスからさらに熱回収を行なう。
【００１６】
ここで、この発明では、以上のように、前記触媒部と伝熱部を交互に配置するが、両者の個数は同数とは限らない。すなわち、燃焼伝熱部の最上流側と最下流側とに触媒部を配置する場合も含んでいる。この場合においては、燃焼伝熱部の下流側に、上述のガス処理部や、熱回収部を設けるのが好ましい。
【００１７】
以上の各触媒部において、この触媒部と隔壁との間に断熱層を介在することにより、触媒部における熱の授受を阻止し、触媒反応、およびこの反応による温度上昇の制御が容易になる。この断熱層は、セラミック、耐火モルタルなどの一般的な耐熱性の断熱材によって構成するのが好ましい。なお、隔壁と対面する触媒部の周面に触媒反応面を形成せず、前記触媒部と隔壁との間に隙間を設けてこの空間によって触媒部と隔壁とを熱的に遮断する構成としてもよい。
【００１８】
ここで、この発明の触媒燃焼式流体加熱装置において、燃焼伝熱部，ガス処理部の各触媒部は、触媒自体で構成したもの、触媒を適宜の材質の部材に、直接、あるいは、触媒の担持体層を介して担持して構成したものを含む。この触媒部に用いる触媒は、例えば、低温活性の高いＡｇ，Ｐｔ，Ｐｄ等の貴金属や、これらとＣｅ，Ｌａ，Ｙ等の希土類元素の混合物である。また、複合酸化物、あるいはＳｉＣ（炭化珪素）等のような低温活性の低い触媒も使用することができる。このような触媒物質は、ハニカム形状やペレット形状などの構造体の表面に担持させて、その表面に触媒反応面を形成するが、この際、前記構造体がアルミナやシリカ、またはそれらの複合酸化物などのセラミック系の材料の場合には、その表面に直接担持させ、前記構造体がステンレス鋼などの金属材料の場合には、その表面にアルミナやシリカ、またはそれらの複合酸化物などからなる触媒担体層を形成し、触媒担持体層に担持させる。ここで、前記構造体は、ステンレス鋼などの耐熱性金属材料や、ＳｉＮ（窒化珪素），コージェライトなどのセラミック系の材料など、高温耐久性の高い材料が好ましい。
【００１９】
前記触媒部は、混合ガスを流通させ、触媒と接触させるための流通隙間を備えるが、この流通隙間は、三角形、四角形、六角形、円形断面などの多数の貫通孔を備えたハニカム形状とすることによって形成する他、適宜断面の波板と平板を積層することによって形成したもの、フィン状の部材を多数配置して形成したものを含む。ここで、燃焼伝熱部における触媒部は、その触媒反応面の面積、担持する触媒の量や密度を、基本的には混合ガス中の燃料が完全に燃焼するように設定するが、ガス処理部を設ける場合には、ガス処理部を出るまでに、完全に燃焼するように設定する。
【００２０】
この発明の触媒燃焼式流体加熱装置において、前記伝熱部や熱回収部を構成する伝熱部材は、ガス通路内の高温の混合ガスから隔壁を介して被加熱流体への伝熱を行うものであるから、少なくとも隔壁に対して接触させて取り付ける。この伝熱部材は、フィン状の部材のほか、上述のようなハニカム形状の部材や、波板と平板を積層して構成した部材などである。
【００２１】
前記熱回収部は、前記ガス通路内に一個所に単段で設ける形態のみならず、前記ガス通路内において混合ガスの流れ方向に多段に配置した形態でもよい。
【００２２】
ここで、この発明において、前記隔壁は、例えば、内部に流体通路を設けた伝熱管や、内部にガス通路を設けた煙管として構成される。さらに、流体通路とガス通路は、隔壁によって区画されておれば、１系統に限らない。例えば、隔壁によって区画した流体通路とガス通路の組を複数組配置したものであっても、さらに、隔壁を多重の筒形状に構成して、それぞれの隙間を流体通路、およびガス通路としてもよい。前者の場合には、複数の流体通路の各端部を、ヘッダのような共通の流路に接続して、所謂多管式流体加熱装置として適用することも可能である。後者の場合には、一方の通路が他方の通路の周囲を交互に取り巻く形態となる。また、ガス通路内の混合ガスと流体通路内の被加熱流体の流れ方向は、同方向であっても、逆方向であってもよい。特に、空気比の低い混合ガスを燃焼させる場合、混合ガスと被加熱流体の流れ方向を同方向とすると、冷たい被加熱流体によって伝熱部材を介して混合ガスを冷却できるため、触媒部の劣化を防止し、伝熱部材の小型化を達成できる。
【００２３】
この発明において混合ガスとは、燃料と燃焼用空気の混合物全般を指すものであり、燃料は気体燃料だけでなく、液体燃料を含む。気体燃料の場合は、予め燃焼用空気と混合した混合ガスや、触媒部上流側の流路で燃焼用空気と混合しながら供給するものである。前記液体燃料の場合には、予め、周知の手段によって気化、あるいは微粒子化したものを気体燃料と同等に取り扱う。この発明においては、触媒燃焼を行うため、触媒部における触媒反応面に至るまでに燃料と燃焼用空気とが混合しているのが好ましく、したがって、気体燃料、あるいは気化させた液体燃料を混合ガスの形で供給するのが好ましい。
【００２４】
【実施例】
以下、この発明に係る触媒燃焼式流体加熱装置を、蒸気ボイラに適用した第一実施例について、図１〜３を参照しながら詳細に説明する。なお、図１は、この発明に係る触媒燃焼式流体加熱装置の第一実施例の構成を示す説明図、図２は、この発明に係る触媒燃焼式流体加熱装置における触媒部の構成例を示す説明図、図３は、この発明に係る触媒燃焼式流体加熱装置における伝熱部の構成例を示す説明図、図４は、この発明に係る触媒式流体加熱装置における混合ガスの温度の変化を示す線図である。
【００２５】
図１に示す第一実施例は、この発明に係る触媒燃焼式流体加熱装置を蒸気ボイラとした具体例であって、被加熱流体は水である。この被加熱流体が流通する流体通路１と、燃料と空気の混合ガス、および混合ガスが燃焼して生成される排ガスが流通するガス通路２を隔壁３によって区画してある。この第一実施例においてのガス通路２は、前記流体通路１の周囲を取り巻いた形状になっている。すなわち、前記隔壁３を伝熱管として構成し、その内側に水を供給し、外側に混合ガスを供給して燃焼させる形態となっている。さらに前記ガス通路２は、外壁５によって外界と遮断されている。すなわち、前記流体通路１の外側を取り巻くようにガス通路２を配置した構成となっている。したがって、流体通路１とガス通路２とは、隔壁３によって区画されており、さらにガス通路２はこの隔壁３と外壁５とによって閉鎖された空間とされている。
【００２６】
前記流体通路１の上流端（図１の下方側）には、周知の給水手段（図示省略）からの給水配管７を接続してある。一方、前記流体通路１の下流端（図１の上方側）には、蒸気配管８を接続してあり、この蒸気配管８から所定の蒸気使用機器に蒸気を供給する。
【００２７】
さて、前記ガス通路２内には、触媒部１１と、隔壁３に接触させた伝熱部１４とを、混合ガスの流れ方向に複数段、交互に配置してなる燃焼伝熱部１０を設けてある。この第一実施例においての混合ガスの流れ方向は、図１における下方から上方への向きであり、前記被加熱流体の流れ方向と同じとしてある。前記触媒部１１は、混合ガスの流通隙間１８（図２参照）を多数備えており、各流通隙間１８の壁面に触媒を担持してある。
【００２８】
この発明の第一実施例における触媒部１１は、図２に示すように、波板形状の部材１６と平帯形状の部材１７とを同時に渦巻状に巻いた構成としてある。そして、前記波板形状の部材１６と平帯形状の部材１７に触媒を担持して構成してある。そして、燃焼伝熱部１０を構成する触媒部１１のうち、少なくとも最上流側の初段の触媒部１１が、他の触媒部１１より短く、触媒密度を低く設定した構成とする。これは、最上流側においては、空気比が低く、燃料濃度，および酸素濃度の高い混合ガスが流入し、触媒反応により温度が急激に上昇するため、この初段の触媒部１１の長さ、あるいは触媒密度を低く設定する。また、混合ガスは、次の触媒部に流入する際には、上流側の触媒部での燃焼により燃料および酸素の濃度が低下している。そこで、この混合ガスの触媒反応によって加熱される各触媒部１１が耐熱温度以下となるように、上流側から流入する混合ガスの酸素濃度，燃料濃度，および温度に応じて、触媒部１１の長さ、密度、触媒の種類等を設定するが、このとき、下流側の触媒部１１ほど容積当りの触媒密度を大きくしたり、触媒部１１の長さを混合ガスの流通方向に長く設定することによって、所定の温度を維持するように構成する。
【００２９】
一方、前記伝熱部１４は、触媒部１１からの高温の燃焼ガスを流入し、この燃焼ガスが保有する熱を、隔壁３を介して流体流路１内部の被加熱流体に伝熱するものである。この伝熱部１４は、前段（上流側）の触媒部１１で反応した混合ガスからの伝熱を、次段（後流側）の触媒部１１における触媒活性温度よりも若干高い温度まで行なう。ここで、前記触媒活性温度とは、触媒が活性化して触媒反応を開始し、この反応を維持し得る温度である。
【００３０】
この伝熱部１４は、例えば、図３に示すように、隔壁３の外表面から放射状に延びる多数の伝熱フィン１５によって構成する。この第一実施例においては、各段の伝熱部１４は、隔壁（伝熱管３）の軸方向から見て、隣合う伝熱部１４の伝熱フィン１５の周方向の配設ピッチを同じとし、一方の伝熱部１４の伝熱フィン１５の間に他方の伝熱部１４の伝熱フィン１５が位置するように配置し、後流側の触媒部１１においての径方向断面での温度分布を小さくしている。
【００３１】
以上の燃焼伝熱部１０の下流側には、ガス処理部２０を設けてある。このガス処理部２０は、図示する実施例においては、前述同様の構成の触媒部２１を三段有している。このガス処理部２０における触媒部２１と、前記燃焼伝熱部１０の触媒部１１との相違点は、ガス通路２内における混合ガスの流通方向に比較的長く設定し、触媒の密度を増加させた点である。すなわち、ガス処理部２０においては、上流側の燃焼伝熱部１０での触媒反応により、混合ガス中の燃料が消費され、酸素濃度の低い混合ガスとなって流入するためである。そのため、ガス処理部２０においても、下流側の触媒部２１ほど流通隙間１８の相当直径を小さくして単位容積当りの触媒表面積を増加させたり、また、混合ガスの流れ方向の長さを長く設定するなどして、酸素濃度の低い混合ガスであっても、発熱量を大きくし、しかも確実に燃焼させることができる。
【００３２】
このガス処理部２０の下流側には、前記燃焼伝熱部１０における伝熱部１４と同様の構成の熱回収部３０を設けてある。
【００３３】
さて、以上構成の触媒燃焼式流体加熱装置において、その作用について説明する。
先ず、適宜の予熱手段により、少なくとも燃焼伝熱部１０の触媒部１１を予熱する。この予熱手段は前述のように、触媒部１１自体を加熱するもの、高温の空気を供給することによって加熱するものである。そして、触媒反応を開始し得る温度になった状態で、ガス通路２への混合ガスの供給を開始する。この混合ガスは、一般的な触媒燃焼装置に用いる混合ガスの空気比（２〜５程度）に比べてかなり低く、一般的な火炎燃焼装置に用いる混合ガスの程度の空気比（１〜１．５程度）である。従来の、火炎による燃焼を行わず、触媒反応のみで燃焼を行う燃焼装置では、触媒の焼損や溶融を回避するため、このような空気比の低い混合ガスを供給することなはい。
【００３４】
前記燃焼伝熱部１０の触媒部１１は、既に予熱され、触媒燃焼が可能な温度まで昇温しているため、混合ガスの到達により、即座に燃焼反応を開始する。混合ガスは、触媒燃焼により、触媒部１１を通過しながら高温のガスとなって排出される。触媒燃焼開始後は、前記触媒部１１、および触媒部１１からの高温ガスは、その温度が上昇する。さらに、燃焼伝熱部１０においては、上流側の触媒部１１における容積当りの触媒密度を下流側のものを小さく、あるいはその流路長を短く設定してあるため、最初の触媒部１１においては、混合ガスの温度が、触媒１１の耐熱温度に達する前に触媒部１１から流出する。そして、この触媒部１１内での触媒反応により高温となった混合ガスは、次段の伝熱部１４に流入する。
【００３５】
この伝熱部１４内においては、高温の混合ガスの熱を伝熱フィン１５，隔壁３を介して流体通路１内の被加熱流体に伝熱するため、混合ガスの温度は急速に低下する。この際の伝熱による混合ガスの温度低下は、混合ガスが次の触媒部１１内に流入した際に、充分触媒反応を開始し得る温度である。
【００３６】
そして、次の段の触媒部１１内に流入した混合ガスは、即座に触媒反応を開始し、その温度が上昇する。ここで、この触媒部１１に流入した混合ガスは、前記上流側の触媒部１１での触媒反応により燃料が消費され、燃料濃度、および酸素濃度が減少している。そのため、この触媒部１１の容積当りの触媒密度を増加させ、あるいはその流路長を長く設定して反応を継続させ、触媒部１１の出口における混合ガス温度を高く維持している。この温度は、前述同様に、触媒部１１の耐熱温度より低い温度である。そして、この触媒部１１内での触媒反応により高温となった混合ガスは、さらに次段の伝熱部１４に流入する。
以上のように、触媒反応と伝熱を繰返しながら、混合ガスを燃焼させるとともに、被加熱流体を加熱を行う。
【００３７】
さらに、この燃焼伝熱部１０から流出する混合ガスは、ガス処理部２０に流入する。このガス処理部２０の触媒部２１では、混合ガスの流通方向に長く設定することにより、触媒部２１内での滞留時間を長くし、未燃焼分を完全に反応させる。すなわち、上流側の触媒部１１において、ほとんどの燃料が反応し、このガス処理部２０における混合ガス中の燃料は僅かなものとなっているためである。さらに、このガス処理部２０では、下流側ほど容積当たりの触媒密度を高めてあり、これによっても前記未燃焼分を完全に燃焼させる。
【００３８】
さらに、ガス処理部２０で未燃焼分を完全に反応させた混合ガスは、高温の排ガスとして熱回収部３０に流入する。この排ガスは、前記ガス処理部２０において、触媒反応により昇温している。この昇温の度合は、このガス処理部２０では、未燃焼分の反応によるものであるため、前記の燃焼伝熱部１０ほどの昇温ではないが、この際に発生する熱を含めて熱回収部３０においてはさらに被加熱流体への伝熱を行う。そして、この伝熱により、低温となった混合ガスを排出する。このガス処理部２０までで、前記流体通路１内の被加熱流体は、十分な伝熱を行ない、蒸気となる。
【００３９】
以上のように、この発明に係る触媒燃焼式流体加熱装置によれば、燃焼伝熱部１０において、混合ガス中の燃料を多段階に分けて断熱状態で反応させ、触媒部１１の間に配置した伝熱部１４によって被加熱物に伝熱することにより、空気比の低い混合ガスであっても触媒部１４の過度の上昇を抑え、触媒部１１の焼損や溶融を招くこと無く安定した燃焼を行いながら、伝熱を行うことができる。この際、混合ガスは、触媒部１１と伝熱部１４を交互に通過することにより、昇温と冷却を繰返すが、これにより混合ガスは一定の温度範囲内に制御される。
【００４０】
ここで、図４は、この発明に係る触媒式流体加熱装置における混合ガスの温度の変化を示す線図である。この線図は、前記構成の触媒燃焼式流体加熱装置において、空気比１．２及び１．１の混合ガスを、発熱量に換算して、８．１４ｋｗ供給した場合について、前記ガス通路２の流路方向長さを横軸に、混合ガス温度を縦軸にとって示すものである。なお、この図４において、横軸上の黒塗り四角部分は触媒部１１，２１の配置範囲であり、横軸上の白抜きの四角部分は、伝熱部１４，３１の設置範囲である。図４に示すように、この発明の触媒燃焼式流体加熱器においては、低い空気比の混合ガスを供給しても、触媒部の温度は全て触媒の耐熱温度以下であり、従来不可能とされていた通常の燃焼装置と同様の空気比の混合ガスを、触媒に劣化や焼損を生じること無く安定して燃焼している。
【００４１】
前記第一実施例において、燃焼伝熱部１０における触媒部１１と隔壁３、および外壁５との間には、セラミックなどの適宜の断熱部材を利用した断熱層１２，１３を介在させてあり、また、ガス処理部２０における触媒部２１と隔壁３、および外壁５との間には、断熱層２２，２３を介在させてある。このように、各触媒部１１，２１に断熱層１２，１３，２２，２３を介在することにより、各触媒部１１，２１における放熱を極力抑制して熱の授受を燃焼によるもののみとし、前記混合ガスを断熱状態で反応させることにより、この反応状態を安定させる。すなわち、被加熱流体等への伝熱による触媒部１１，２１の温度変化を抑制し、触媒反応を極力安定させている。
【００４２】
つぎに、この発明に係る触媒燃焼式流体加熱装置の第二実施例について図５を参照しながら説明する。なお、図５は、この発明に係る触媒燃焼式流体加熱装置の第二実施例の構成を示す説明図である。図示する第二実施例は、ガス通路２の外側を流体流路１が取り囲むように構成したものである。この構成によると、ガス通路２内において発生した熱は、排気と共に排出される分を除けば、すべてガス通路２の外側に位置する流体通路１内の被加熱流体に伝熱されるため、外部への放熱が少なく、熱効率が向上する。
【００４３】
さらに、この発明の各実施例においては、流体通路１とガス通路２とを隔壁３で区画して、一方の通路が他方の通路の周囲を取り巻く構成としてあるが、この発明においては、流体通路の外周をガス通路が取り巻き、さらにその外周を流体通路が取り巻くように構成してもよい。
さらに、以上の各実施例に示す流体加熱装置は、一本の伝熱管を使用した所謂モノチューブ形式のものであるが、複数の伝熱管を各端部においてヘッダで連結した、所謂多管式流体加熱装置として適用することも可能である。
さらに、以上の各実施例における伝熱部１４，ならびに熱回収部３０は、伝熱フィン１５，３１を周方向に半ピッチずらせて配置したものとしているが、同じピッチで配置したものでもよい。この場合、前記熱回収部３０における伝熱フィン３１は、熱回収部３０全長にわたる長いものを使用でき、部品点数および組付け工数を削減できる。
【００４４】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明に係る蒸気ボイラによれば、被加熱流体が流通する流体通路と、燃料と空気との混合ガスが流通するガス通路とを隔壁によって区画し、前記ガス通路内に、触媒部と、前記隔壁に接触させた伝熱部とを混合ガスの流通方向に交互に配置してなる燃焼伝熱部を備えた構成によって、混合ガスは、触媒部での燃焼による温度上昇と、伝熱部での被加熱流体への伝熱による温度低下を繰り返しながら、ガス通路内を流通するため、空気比の低い混合ガスであっても、触媒部に焼損や溶融を生じること無く、安定した定常燃焼が可能になる。また、前記流体通路および前記ガス通路を二重筒状に形成しているので、構成が簡素な蒸気ボイラを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係る触媒燃焼式流体加熱装置の第一実施例の構成を示す説明図である。
【図２】この発明に係る触媒燃焼式流体加熱装置における触媒部の構成例を示す説明図である。
【図３】この発明に係る触媒燃焼式流体加熱装置における伝熱部の構成例を示す説明図である。
【図４】この発明に係る触媒式流体加熱装置における混合ガスの温度の変化を示す線図である。
【図５】この発明に係る触媒燃焼式流体加熱装置の第二実施例の構成を示す説明図である。
【符号の説明】
１  流体通路
２  ガス通路
３  隔壁
１０  燃焼伝熱部
１１  触媒部
１２  断熱層
１４  伝熱部
１５  伝熱フィン（伝熱部材）
２０  排ガス処理部
２１  触媒部
３０  熱回収部
３１  伝熱フィン（伝熱部材）
【図１】
0003726381.tif 000002
【図２】
0003726381.tif 000003
【図３】
0003726381.tif 000004
【図４】
0003726381.tif 000005
【図５】
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