(57)【要約】低コストで量産性が高く、メンテナンスの容易な構成を有する触媒燃焼装置を実現すること。上流に燃料供給部１および燃焼用空気供給部２、下流に燃焼ガス排気口４を有する燃焼室２００と、燃焼室２００内に設置した、上流面と下流面が実質上平行な触媒燃焼部５で、燃焼室２００内に供給される燃料と空気の混合気を反応させ発熱させる触媒燃焼装置において、燃焼室２００の壁の一部を構成する熱交換部３と、熱交換部３から燃焼室２００内に突出し、触媒燃焼部５近傍に設けられたフィン型輻射受熱部９とを備え、フィン型輻射受熱部９の面と、熱交換部３の面とは、それぞれ同じ方向を向いている触媒燃焼装置。
2002066894.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上流に燃料供給部および燃焼用空気供給部、下流に燃焼ガス排気口を有する燃焼室と、前記燃焼室内に設置した、上流面と下流面が実質上平行な触媒燃焼部で、前記燃焼室内に供給される燃料と空気の混合気を反応させ発熱させる触媒燃焼装置において、
前記燃焼室の壁の一部を構成する熱交換部と、
前記熱交換部から前記燃焼室内に突出し、前記触媒燃焼部の近傍に設けられたフィン型輻射受熱部とを備え、
少なくとも前記フィン型輻射受熱部の面と、前記熱交換部の面とは、それぞれ同じ方向を向いている触媒燃焼装置。
【請求項２】
さらに、前記触媒燃焼部の下流側に、前記熱交換部から前記燃焼室内に突出して設けられ、前記輻射受熱部の面と実質上同じ方向を向いた面を有する対流伝熱部を備えた請求項１記載の触媒燃焼装置。
【請求項３】
前記熱交換部、前記輻射受熱部および前記対流伝熱部は、押出し成型によって一体成形されたものである請求項２記載の触媒燃焼装置。
【請求項４】
前記触媒燃焼部を支持する触媒支持部の触媒燃焼部側の面は、前記輻射受熱部の面と実質上同じ方向を向いている請求項１または２記載の触媒燃焼装置。
【請求項５】
前記触媒燃焼部の面も、前記輻射受熱部の面と同じ方向を向いている請求項１〜４のいずれかに記載の触媒燃焼装置。
【請求項６】
熱媒体が流通する熱媒体流路と、その熱媒体流路を支持する熱媒体流路支持部とをさらに備え、
前記熱媒体流路内の熱媒体の流れ方向が、前記触媒燃焼部の面と実質上平行になるように、前記熱交換部上に前記熱媒体流路支持部が設けられている請求項１から５のいずれかに記載の触媒燃焼装置。
【請求項７】
前記熱交換部の前記触媒燃焼部側の面を、放射率１近傍の耐熱性塗料で被覆した請求項１から６のいずれかに記載の触媒燃焼装置。
【請求項８】
液体燃料を気化する気化部をさらに備え、前記触媒燃焼部の下流以降に前記輻射受熱部が配置されている請求項１から７のいずれかに記載の触媒燃焼装置。
【請求項９】
前記触媒燃焼部の上流に、前記熱交換部の前記触媒燃焼部側の面を覆う、前記熱交換部の基材より熱伝導率の小さい材料からなるタール抑制板が設置されている請求項８記載の触媒燃焼装置。
【請求項１０】
前記タール抑制板と前記熱交換部との間に、前記タール抑制板と前記熱交換部の双方に部分的に接触するタール抑制板支持部を備えた請求項９記載の触媒燃焼装置。
【請求項１１】
前記燃焼室のを形成する壁のうち、前記輻射受熱部の面と実質上垂直な２壁の内少なくとも一方の壁は着脱可能である請求項１から１０のいずれかに記載の触媒燃焼装置。
【請求項１２】
少なくとも一方の前記壁は金属により構成、または金属酸化物膜で被覆したことを特徴とする請求項１１記載の触媒燃焼装置。
【請求項１３】
前記触媒燃焼部の上流面に対して実質上平行な流路仕切板が設置されている請求項１から１２のいずれかに記載の触媒燃焼装置。
【請求項１４】
前記流路仕切板と前記壁が一体化されたものである請求項１３記載の触媒燃焼装置。
【請求項１６】
上流に燃料供給部および燃焼用空気供給部、下流に燃焼ガス排気口を有する燃焼室と、前記燃焼室内に設置した、上流面と下流面が実質上平行な触媒燃焼部で、前記燃焼室内に供給される燃料と空気の混合気を反応させ発熱させる触媒燃焼装置における枠体部分の製造方法であって、
前記枠体部分は、
前記燃焼室の壁の一部を構成する熱交換部と、
前記熱交換部から前記燃焼室内に突出し、前記触媒燃焼部近傍に設けられたフィン型輻射受熱部と
前記触媒燃焼部の下流側に、前記熱交換部から前記燃焼室内に突出して設けられ、前記輻射受熱部の面と実質上同じ方向を向いた面を有する対流伝熱部とを備え、
前記フィン型輻射受熱部の面と、前記熱交換部の面と、前記対流伝熱部の面とは、それぞれ同じ方向を向いており、
前記フィン型輻射受熱部と、前記熱交換部と、前記対流伝熱部とを、押し出し成型によって一体成型する触媒燃焼装置の枠体部分の製造方法。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、低コストで量産性が高く、メンテナンスの容易な構成を有する触媒燃焼装置に関するものである。
背景技術
熱交換部を有する触媒燃焼装置の構成に関して、従来から多数の提案がなされている。従来の多くの触媒燃焼装置は、例えば特開２０００−１４６２９８のように、燃焼室２、輻射受熱部（フィン）３、輻射受熱部を支持する被加熱流体流路４および触媒体５，７からなっている。
このような従来の触媒燃焼装置は、熱交換効率を向上するため、輻射受熱部３は燃焼ガスの流れに平行に配置されるが、それを支える流路４は流れに垂直となっている。このような構成下では、輻射受熱部３とそれを支える流路４とは別部品として成形した後、流路４に輻射受熱部３を、圧入やロウ付け等の工程が必要となる。
あるいは、流路４と輻射受熱部３を一体構成として押出し成型した後、触媒体５を設置する位置近傍の輻射受熱部３を除去する、切削や打抜き等の工程が必要となる等、工程数が多くなる傾向がある。このため、高コストで量産性にも乏しいという課題があった。
また、ロウ付け等の工程も自動化は困難であり、人件費が多くなる傾向がある。このため、高コストで量産性にも乏しいという課題があった。
発明の開示
本発明は、かかる従来の触媒燃焼装置の課題を解決することを目的とするものである。
第１の本発明（請求項１記載の本発明に対応）は、上流に燃料供給部および燃焼用空気供給部、下流に燃焼ガス排気口を有する燃焼室と、前記燃焼室内に設置した、上流面と下流面が実質上平行な触媒燃焼部で、前記燃焼室内に供給される燃料と空気の混合気を反応させ発熱させる触媒燃焼装置において、
前記燃焼室の壁の一部を構成する熱交換部と、
前記熱交換部から前記燃焼室内に突出し、前記触媒燃焼部の近傍に設けられたフィン型輻射受熱部とを備え、
少なくとも前記フィン型輻射受熱部の面と、前記熱交換部の面とは、それぞれ同じ方向を向いている触媒燃焼装置である。
第２の本発明（請求項２記載の本発明に対応）は、さらに前記触媒燃焼部の下流側に、前記熱交換部から前記燃焼室内に突出して設けられ、前記輻射受熱部の面と実質上同じ方向を向いた面を有する対流伝熱部を備えた第１の本発明の触媒燃焼装置である。
第３の本発明（請求項３記載の本発明に対応）は、前記熱交換部、前記輻射受熱部および前記対流伝熱部は、押出し成型によって一体成形されたものである第２の本発明の触媒燃焼装置である。
第４の本発明（請求項４記載の本発明に対応）は、前記触媒燃焼部を支持する触媒支持部の触媒燃焼部側の面は、前記輻射受熱部の面と実質上同じ方向を向いている第１の本発明または第２の本発明の触媒燃焼装置である。
第５の本発明（請求項５記載の本発明に対応）は、前記触媒燃焼部の面も、前記輻射受熱部の面と同じ方向を向いている第１〜４の本発明のいずれかの触媒燃焼装置である。
第６の本発明（請求項６記載の本発明に対応）は、熱媒体が流通する熱媒体流路と、その熱媒体流路を支持する熱媒体流路支持部とをさらに備え、
前記熱媒体流路内の熱媒体の流れ方向が、前記触媒燃焼部の面と実質上平行になるように、前記熱交換部上に前記熱媒体流路支持部が設けられている第１〜５の本発明のいずれかの触媒燃焼装置である。
第７の本発明（請求項７記載の本発明に対応）は、前記熱交換部の前記触媒燃焼部側の面を、放射率１近傍の耐熱性塗料で被覆した第１〜６の本発明のいずれかの触媒燃焼装置である。
第８の本発明（請求項８記載の本発明に対応）は、液体燃料を気化する気化部をさらに備え、前記触媒燃焼部の下流以降に前記輻射受熱部が配置されている第１〜７の本発明のいずれかの触媒燃焼装置である。
第９の本発明（請求項９記載の本発明に対応）は、前記触媒燃焼部の上流に、前記熱交換部の前記触媒燃焼部側の面を覆う、前記熱交換部の基材より熱伝導率の小さい材料からなるタール抑制板が設置されている第８の本発明の触媒燃焼装置である。
第１０の本発明（請求項１０記載の本発明に対応）は、前記タール抑制板と前記熱交換部との間に、前記タール抑制板と前記熱交換部の双方に部分的に接触するタール抑制板支持部を備えた第９の本発明の触媒燃焼装置である。
第１１の本発明（請求項１１記載の本発明に対応）は、前記燃焼室のを形成する壁のうち、前記輻射受熱部の面と実質上垂直な２壁の内少なくとも一方の壁は着脱可能である第１〜１０の本発明のいずれかの触媒燃焼装置である。
第１２の本発明（請求項１２記載の本発明に対応）は、少なくとも一方の前記壁は金属により構成、または金属酸化物膜で被覆したことを特徴とする第１１の本発明の触媒燃焼装置である。
第１３の本発明（請求項１３記載の本発明に対応）は、前記触媒燃焼部の上流面に対して実質上平行な流路仕切板が設置されている第１〜１２の本発明のいずれかの触媒燃焼装置である。
第１４の本発明（請求項１４記載の本発明に対応）は、前記流路仕切板と前記壁が一体化されたものである第１３の本発明の触媒燃焼装置である。
第１５の本発明（請求項１５記載の本発明に対応）は、上流に燃料供給部および燃焼用空気供給部、下流に燃焼ガス排気口を有する燃焼室と、前記燃焼室内に設置した、上流面と下流面が実質上平行な触媒燃焼部で、前記燃焼室内に供給される燃料と空気の混合気を反応させ発熱させる触媒燃焼装置における枠体部分の製造方法であって、
前記枠体部分は、
前記燃焼室の壁の一部を構成する熱交換部と、
前記熱交換部から前記燃焼室内に突出し、前記触媒燃焼部近傍に設けられたフィン型輻射受熱部と
前記触媒燃焼部の下流側に、前記熱交換部から前記燃焼室内に突出して設けられ、前記輻射受熱部の面と実質上同じ方向を向いた面を有する対流伝熱部とを備え、
前記フィン型輻射受熱部の面と、前記熱交換部の面と、前記対流伝熱部の面とは、それぞれ同じ方向を向いており、
前記フィン型輻射受熱部と、前記熱交換部と、前記対流伝熱部とを、押し出し成型によって一体成型する触媒燃焼装置の枠体部分の製造方法である。
発明を実施するための最良の形態
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。本発明の実施には、通気性を有し、各種燃料に対して酸化活性を有する触媒燃焼部、着火装置や流量制御装置、燃料と空気の混合器、あるいは必要に応じて液体燃料の気化器、温度検出装置や駆動装置等が必要となる。
触媒燃焼部としては、金属やセラミックのハニカム担体、またはセラミック繊維の編組体、多孔質焼結体等に、白金やパラジウム等の貴金属を主成分とした活性成分を担持させたものを用いることができる。
さらに、空気や気体燃料の流量制御には手動のニードルバルブや電動のソレノイドバルブ等が使われ、液体燃料の場合には電磁ポンプ等を使用する。
その他の駆動部分は手動のレバー操作、自動制御のモータ駆動等が可能で、着火装置としては電気ヒータや放電点火器等を使用し得る。
なお、これらはいずれも従来から広く採用されている手段であり、他の公知の手段でも可能である。
（実施の形態１）
図１は本発明に係る触媒燃焼装置の第１の実施の形態の斜視図である。図１において、１は燃料供給経路、２は空気供給経路、３は熱交換部、４は排気口である。また、５は通気性を有するセラミックハニカムに白金族金属を担持した触媒燃焼部、６は触媒支持部であり、触媒燃焼部５を触媒支持部６で位置固定している。また、７は熱媒体流路、８は熱媒体流路支持部であり、熱媒体流路７を熱媒体流路支持部８に接触設置している。
また、熱交換部３の内側に突出した９は、フィン型の輻射受熱部、１０は対流伝熱部である。さらに、１１は熱交換部側板であり、熱交換部３の端面に着脱可能である。なお、本実施の形態では主に熱交換部３と、熱交換部側板１１で燃焼室２００を構成している。
次に、図１において本実施の形態の動作と特性について説明する。燃料供給経路１を経由して供給される燃料（ここでは都市ガスを使用）は、空気供給経路２を経由した空気と混合された後、熱交換部３内に供給される。
さらに、混合気は触媒燃焼部５に供給され、酸化反応が行われる。この反応熱により、触媒燃焼部５の上流温度は、良好な燃焼排ガス特性を有する６００℃以上、かつ触媒材料の耐熱限界の９００℃以下に制御される。このとき、下流温度は、３５０℃から６５０℃となる。
この触媒燃焼部５の上流および下流側からの輻射熱は、輻射受熱部９で受熱された後、熱交換部３内を伝導し、熱媒体流路支持部８を経由して、熱媒体流路７内を流通する熱媒体に伝えられる。また、酸化反応後の燃焼排ガスは、対流伝熱部１０との接触を繰り返して、熱交換を行い、５０℃から２００℃となった後、最終的に排気口４から排出される。
ここで、輻射受熱部９の面、熱交換部３の面、触媒支持部６の面および熱媒体流路支持部８の面は同じ方向を向いている。なお、ここでいう同じ方向とは必ずしも平行関係を意味せず、触媒燃焼部５の上流面および下流面に垂直、かつ熱媒体流路７内の熱媒体の流れ方向に垂直な任意の各断面で、触媒燃焼部５、輻射受熱部９、熱交換部３および熱媒体流路７のそれぞれの断面が、常に同一の形状を有する構成とする。
さらに、熱交換部３の端面のうち、触媒燃焼部５の上流面および下流面に垂直、かつ熱媒体流路７内の熱媒体の流れ方向に垂直な２つの面が、開放状態にあることから、輻射受熱部９、熱交換部３、触媒支持部６および熱媒体流路支持部８は、押出し成型による一体製造が可能となる。なお、輻射受熱部９、熱交換部３、触媒支持部６および熱媒体流路支持部８は本発明の枠体を構成している。
さらに、触媒燃焼部５を位置固定するための触媒支持部６を備えているため、触媒燃焼部５の位置決めが容易であり、熱交換部３と触媒燃焼部５の間のシール構成も簡易であることから、製造時の生産効率を高めることが可能である。このため、低コストで量産性の高い触媒燃焼装置を実現し得るものである。なお、熱交換部３と触媒燃焼部５の間のシール構成は、図１Ｂに示すようになっている。このシール１００は締め付けに貢献するとともに、熱伝導を抑制する効果も持つ。
また、熱交換部３の端面のうち、触媒燃焼部５の上流面および下流面に垂直、かつ熱媒体流路７内の熱媒体の流れ方向に垂直な１つの面に、着脱可能な熱交換部側板１１を備えていることから、触媒燃焼部５の劣化や割れ等の異常状態を検出した場合には、熱交換部側板１１を着脱して、触媒燃焼部５のみを交換することが可能となる。その交換を容易とするためにも、触媒燃焼部５の上流面、下流面も輻射受熱部９の面と平行なことが望ましい。なお、火炎型燃焼装置なら、対流を重視してフィン型輻射受熱部の９のフィンの面はガスの流れに平行となることが望ましいが、触媒燃焼装置のように輻射熱を主に利用する装置の場合は、上述したように、触媒燃焼部５の上流面、下流面と、輻射受熱部９の面とが平行であっても問題ない。
その結果、本実施の形態１によれば、メンテナンスの容易な触媒燃焼装置を実現し得る。さらに、交換した触媒燃焼部５から白金族の貴金属を回収することも可能となり、リサイクル性に優れた触媒燃焼装置を実現し得るものである。
さらに、熱媒体流路７を熱媒体流路支持部８に接触設置しており、熱交換部３に直接ロウ付けしていないことから、分離することが容易であり、熱交換部３と熱媒体流路７の素材が異なる場合にも、リサイクル性に優れた触媒燃焼装置を実現し得るものである。
このように、低コストで量産性が高く、メンテナンスが容易な、リサイクル性に優れた触媒燃焼装置を提供し得るものである。
さらに、熱媒体流路７は、触媒燃焼部５の上流面と下流面に平行な方向に形成されている上記熱媒体流路支持部８に接触設置されている点で次のようなメリットがある。すなわち、図１に示すように、触媒燃焼部５の天井部分で加熱される現象を考察すると、本実施の形態１において、その天井部分の上で加熱される熱媒体の温度差は、熱媒体流路支持部８が触媒燃焼部５の上流面と下流面に垂直な方向に形成されている場合に比べて、比較的小さい。つまり、熱媒体流路支持部８が触媒燃焼部５の上流面と下流面に垂直な方向に形成されていると、天井面の長手方向を、何回も熱媒体流路７が横切ることになり、結局熱媒体の温度差が大きくなってしまう。
なお、本実施の形態において、気体燃料を使用しているが、液体燃料の気化部を設置すれば、液体燃料を使用しても良く、上記と同様の効果が得られるものである。また、熱媒体流路７を熱交換部３の外側に配置しているが、熱交換部３の内部に埋込み設置、あるいは内側に配置しても良く、上記と同様の効果が得られるものである。
さらに、触媒燃焼部５は、熱交換部３と高温域での膨張性を有するセラミックシール材を介して配置されているが、触媒燃焼部５の位置決めをし得る構成になっていれば、別途シール材を介する必要はなく、熱交換部３側への熱伝導を抑制するため、触媒支持部６の形状を、触媒燃焼部５と線接触となるようにしても、上記と同様の効果が得られるものである。つまり、シール１００を用いない場合は、図１Ｃに示すように、触媒支持部６の支持面をＭ字上に形成し、触媒支持部６が触媒燃焼部５に面接触しないようにすればよい。
さらに、熱交換部側板１１が、熱線反射率の高い金属材料により構成される場合、あるいは熱交換部３の内面を、熱線吸収率１近傍の耐熱性黒色塗料で被覆する場合には、上記と同様の効果に加えて、より熱交換効率の高い触媒燃焼装置を実現し得るものである。
（実施の形態２）
本発明の第２の実施の形態について説明する。本実施の形態２は、基本構成は実施の形態１と同じであるが、混合気の流れ方向が、触媒燃焼部５の上流面および下流面に略平行となるようにするため、流路仕切板を配置している点が異なる。したがって、この相違点を中心に説明する。
図２は、本実施の形態の斜視図である。ここで、１２は第１流路仕切板、１３は第２流路仕切板であり、触媒燃焼部５の上流面および下流面に略平行となるように配置している。また、１４は第１流路仕切板開口部、１５は第２流路仕切板開口部である。
次に、図２において本実施の形態の動作と特性について説明する。燃料供給経路１を経由して供給される燃料（ここでは都市ガスを使用）は、空気供給経路２を経由した空気と混合された後、熱交換部３内に供給される。
さらに、混合気は第１流路仕切板１２に衝突して、フィン型輻射受熱部９に平行な流れを形成し、第１流路仕切板開口部１４（図面手前）から、第１流路仕切板１２と触媒燃焼部５の間の空間に流入する。ここで、混合気の一部は、触媒燃焼部５を通過した後、第２流路仕切板１３に衝突して、第２流路仕切板１３に平行な流れを形成し、また一部は、輻射受熱部９に平行な流れを形成した後、触媒燃焼部５を通過する。
このとき、触媒燃焼部５の上流温度は、６００℃から９００℃、下流温度は、３５０℃から６５０℃となる。触媒燃焼部５の下流側からの輻射熱の大部分は、近傍に配置された第２流路仕切板１３で受熱された後、幅射受熱部９で受熱された場合と同様に、熱交換部３内を伝導し、熱媒体流路支持部８を経由して、熱媒体流路７内を流通する熱媒体に伝えられる。
また、燃焼排ガスは、第２流路仕切板開口部１５（図面奥）から、第２流路仕切板１３の下流の空間に流入し、対流伝熱部１０に平行な流れを形成する。このとき、対流伝熱部１０との接触を繰り返して、熱交換を行い、５０℃から２００℃となり、最終的に排気口４から排出される。ここで、混合気の流れ方向が、触媒燃焼部５の上流面および下流面、すなわち、輻射受熱部９の面、対流伝熱部１０の面に略平行となるように、第１流路仕切板１２、第２流路仕切板１３を配置することにより、輻射受熱部９、対流伝熱部１０への熱伝達量を増加させるとともに、実施の形態１と同様に、熱交換部３の押出し成型による製造も可能となる。
さらに、熱交換部３の最下流面にも対流伝熱部１０を設置することが可能となり、伝熱面積も増加する。このため、低コストで量産性の高い、かつ熱交換効率の高い触媒燃焼装置を実現し得るものである。
また、熱交換部３と一体構成とした第２流路仕切板１３を、触媒燃焼部５の下流面の近傍に配置することにより、対流による熱伝達に加えて、下流側からの輻射熱の大部分も受熱し得ることから、熱交換効率の高い触媒燃焼装置を実現し得るものである。
さらに、熱交換部３の機械的強度も高くなることから、運搬時の落下等の衝撃に対する強度が向上するとともに、量産時の歩留まりの向上も期待し得る。このため、量産性の高い触媒燃焼装置を実現し得るものである。
このように、低コストで量産性の高い、かつ熱交換効率の高い触媒燃焼装置を提供し得るものである。
なお、本実施の形態２において、気体燃料を使用しているが、液体燃料の気化部を設置すれば、液体燃料を使用しても良く、上記と同様の効果が得られるものである。
また、熱媒体流路７を図２のように、熱交換部３の内部に埋込み設置しているが、熱交換部３の外側、もしくは内側に配置しても良く、上記と同様の効果が得られるものである。
さらに、触媒燃焼部５は、熱交換部３と高温域での膨張性を有するセラミックシール材を介して配置されているが、触媒燃焼部５の位置決めをし得る構成になっていれば、別途シール材を介する必要はなく、熱交換部３側への熱伝導を抑制するため、触媒支持部６の形状を、触媒燃焼部５と線接触となるようにしても、上記と同様の効果が得られるものである。
さらに、熱交換部側板１１が、熱線反射率の高い金属材料により構成される場合、あるいは熱交換部３の内面を、熱線吸収率１近傍の耐熱性黒色塗料で被覆する場合には、上記と同様の効果に加えて、より熱交換効率の高い触媒燃焼装置を実現し得るものである。
（実施の形態３）
本発明の第３の実施の形態について説明する。本実施の形態は、基本構成は実施の形態１と同じであるが、触媒燃焼部５の上流に、液体燃料の気化部を設置するとともに、触媒燃焼部５と気化部の間の、熱交換部３の内側表面に、熱交換部３の基材より熱伝導率の小さい材料からなるタール抑制板を設置している点が異なる。したがって、この相違点を中心にして説明する。
図３は、本実施の形態３の斜視図である。ここで、１６は液体燃料の気化部、１７はタール抑制板であり、熱交換部３の基材より熱伝導率の小さい材料からなっている。また、１８は整流板である。
次に、図３において本実施の形態の動作と特性について説明する。燃料供給経路を経由した燃料（ここでは灯油を使用）は、気化部１６に噴出され、ここで、気化される。さらに、整流板１８に衝突し、空気と混合された後、触媒燃焼部５に供給される。
このとき、触媒燃焼部５の上流温度は、６００℃から９００℃、下流温度は、３５０℃から６５０℃となる。この触媒燃焼部５の上流側には、多量の輻射熱が放散されるものの、熱媒体流路７を熱交換部３に接触設置していることから、触媒燃焼部５の上流側に輻射受熱部９を設置する場合には、この先端は６０℃程度となり、気化した液体燃料が再凝縮して、タールの付着し易い条件となる。
しかし、本実施の形態３では、熱交換部３の基材であるアルミニウムよりも熱伝導率の小さいステンレス製のタール抑制板１７を設置していることから、この表面温度は１６０℃近傍まで上昇し、タールの付着を抑制することが可能となる。
さらに、図３Ｂに示すように、タール抑制板１７に、熱交換部３側に突出したタール抑制板支持部１７１を設置し、タール抑制板１７と熱交換部３を、点もしくは線接触とすることにより、タール抑制板１７の表面温度はさらに上昇することから、よりタールが付着し難くすることが可能となる。
このように、触媒燃焼部５の上流に、液体燃料の気化部１６を設置する場合にも、触媒燃焼部５と気化部１６の間の、熱交換部３の内側表面に、熱交換部３の基材より熱伝導率の小さい材料からなるタール抑制板１７を設置することにより、タール付着による悪臭の発生、あるいは蓄積したタールを起因とする発火の恐れのない、快適性と安全性に優れた触媒燃焼装置を提供し得るものである。
なお、本実施の形態３において、熱媒体流路７を熱交換部３の内部に埋込み設置しているが、熱交換部３の外側、もしくは内側に配置しても良く、上記と同様の効果が得られるものである。
また、熱交換部３側への熱伝導を抑制するため、触媒支持部６を、触媒燃焼部５と線接触となるような形状とし、この線接触部でシールする構成になっているが、熱交換部３と高温域での膨張性を有するセラミックシール材を介して配置しても良く、上記と同様の効果が得られるものである。
以上、本発明を気体と液体燃料の触媒燃焼装置に実施した例で説明したが、本発明はこれに限定されるものでないことは勿論である。すなわち、以下のような場合も本発明に含まれる。
燃料種としては配管供給される気体燃料でも、また灯油のような液体燃料を使用する場合も適用できる。燃料タンクから供給される液化ガス燃料のような高圧供給のガス燃料の場合には、必ずしも送風ファンのような空気供給手段を付加する必要はなく、ノズルとスロートのように燃料ガスの噴出圧力を利用して空気を吸引導入する手段が付加される。また液体燃料を使用する場合には、液体燃料を気化させる手段が付加される。
また、触媒燃焼部の担体にはセラミックハニカムを用いているが、混合気が流通し得る複数の連通孔を有するものであれば、その素材や形状に限定はなく、例えば、セラミックや金属の焼結体、金属ハニカムや金属不織布、セラミック繊維の編組体等が利用可能であり、形状も平板に限らず、湾曲形状や筒状あるいは波板状など、素材の加工性と用途に応じて任意に設定し得る。
また活性成分としては、白金、パラジウム、ロジウム等の白金属の貴金属が一般的であるが、これらの混合体や他の金属やその酸化物、およびこれらとの混合組成であっても良く、燃料種や使用条件に応じた活性成分の選択が可能である。
産業上の利用可能性
以上説明してきたように、本発明に係る触媒燃焼装置では、その枠体は、押出し成型による製造が可能となる。
さらに、触媒燃焼部を位置固定するための触媒支持部を備えている場合は、触媒燃焼部の位置決めが容易であり、熱交換部と触媒燃焼部の間のシール構成も簡易であることから、製造時の生産効率を高めることが可能である。このため、低コストで量産性の高い触媒燃焼装置を実現し得るものである。
また、熱交換部の端面のうち、着脱可能な熱交換部側板を備えている場合は、触媒燃焼部の劣化や割れ等の異常状態を検出した場合に、熱交換部側板を着脱して、触媒燃焼部のみを交換することが可能となる。このため、メンテナンスの容易な触媒燃焼装置を実現し得るものである。さらに、交換した触媒燃焼部から白金族の貴金属を回収することも可能となり、リサイクル性に優れた触媒燃焼装置を実現し得るものである。
また、熱媒体流路を熱媒体流路支持部に接触設置し、熱交換部にロウ付けしていない場合は、分離することが容易であり、熱交換部と熱媒体流路の素材が異なる場合にも、リサイクル性に優れた触媒燃焼装置を実現し得るものである。
また、混合気の流れ方向が、触媒燃焼部の上流および下流面、すなわち、輻射受熱部、対流伝熱部に略平行となるように、第１流路仕切板、第２流路仕切板を配置する場合には、輻射受熱部、対流伝熱部への熱伝達量を増加させるとともに、熱交換部の押出し成型による製造も可能となる。また、熱交換部の最下流面にも輻射受熱部を設置することが可能となり、伝熱面積も増加する。このため、低コストで量産性の高い、かつ熱交換効率の高い触媒燃焼装置を実現し得るものである。
また、熱交換部と一体構成とした第２流路仕切板を、触媒燃焼部の下流面の近傍に配置する場合には、対流による熱伝達に加えて、下流側からの輻射熱の大部分も受熱し得ることから、熱交換効率の高い触媒燃焼装置を実現し得るものである。また、熱交換部の機械的強度も高くなることから、運搬時の落下等の衝撃に対する強度が向上するとともに、量産時の歩留まりの向上も期待し得る。このため、量産性の高い触媒燃焼装置を実現し得るものである。
さらに、触媒燃焼部の上流に、液体燃料の気化部を設置する場合に、触媒燃焼部と気化部の間の、熱交換部の内側表面に、熱交換部の基材より熱伝導率の小さい材料からなるタール抑制板を設置する場合には、タール付着による悪臭の発生、あるいは蓄積したタールを起因とする発火の恐れのない、快適性と安全性に優れた触媒燃焼装置を提供し得るものである。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明の第１実施の形態としての触媒燃焼装置の斜視図である。
図２は、本発明の第２実施の形態としての触媒燃焼装置の斜視図である。
図３は、本発明の第３実施の形態としての触媒燃焼装置の斜視図である。
（符号の説明）
１  燃料供給経路
２  空気供給経路
３  熱交換部
４  排気口
５  触媒燃焼部
６  触媒支持部
７  熱媒体流路
８  熱媒体流路支持部
９  輻射受熱部
１０  対流伝熱部
１１  熱交換部側板
１２  第１流路仕切板
１３  第２流路仕切板
１４  第１流路仕切板開口部
１５  第２流路仕切板開口部
１６  気化部
１７  タール抑制板
１８  整流板
１００  シール
２００  燃焼室
【図１（Ａ）】
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【図１（Ｂ）】
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【図１（Ｃ）】
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【図２】
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【図３（Ａ）】
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【図３（Ｂ）】
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【国際調査報告】
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