触媒燃焼装置およびその制御方法

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【発明の名称】	触媒燃焼装置およびその制御方法
【発明者】	【氏名】樋口保定【氏名】鈴木美博【氏名】村岡正一【氏名】大沢敏
【要約】	【課題】予熱から触媒燃焼を安定して行うことができる触媒燃焼方法および制御方法を提供する。【解決手段】気化された燃料を触媒燃焼する触媒層２０と、触媒層２０の輻射熱７４で燃料を加熱気化する気化室１２と、気化室１２内に触媒層２０に面して配置された多孔性の輻射板３０を有する触媒燃焼装置５において、輻射板３０の温度を検出する温度センサー４１を設け、輻射板３０が所定の温度に達するまで予備燃焼を行う。輻射板３０は液体燃料の気化を促進するために設けられており、この温度を上げておくことが、予備燃焼から触媒燃焼に移行するために重要なファクタである。

【特許請求の範囲】
【請求項１】気化した液体燃料を触媒層で燃焼する方法であって、前記触媒層の輻射熱により液体燃料を加熱気化する気化室、および該気化室内に、前記触媒層に面して配置された多孔性の輻射板を通して気化した燃料を前記触媒層に供給して触媒燃焼を行う燃焼工程と、この燃焼工程に先立って、前記輻射板を所定の温度まで予熱する予熱工程とを有する触媒燃焼方法。
【請求項２】液体燃料を気化して触媒層に供給し触媒燃焼する際に、前記触媒層の輻射熱により液体燃料を加熱気化する気化室、および該気化室内に前記触媒層に面して配置された多孔性の輻射板を通して気化した燃料を前記触媒層に供給して触媒燃焼を行う触媒燃焼装置の制御方法であって、前記輻射板の温度を検出可能な温度センサーを設け、前記触媒燃焼を開始する前に、前記輻射板を所定の温度まで予熱する予熱工程を有する触媒燃焼装置の制御方法。
【請求項３】請求項２において、前記予熱工程では、前記気化室内で火炎を形成すると共に、その火炎が火炎センサーにより検出されることを正常とし、前記触媒燃焼中は、前記火炎センサーにより火炎が検出されることを異常とする触媒燃焼装置の制御方法。
【請求項４】請求項２において、前記触媒燃焼を開始した後、所定の時間内に前記触媒層の温度が所定値に達しないときは異常とする触媒燃焼装置の制御方法。
【請求項５】気化された液体燃料を触媒燃焼する触媒層と、前記触媒層の輻射熱により液体燃料を加熱気化する気化室と、この気化室内に前記触媒層に面して配置された多孔性の輻射板と、前記気化室および輻射板を予熱する予熱手段と、この輻射板の温度を検出する温度センサーと、この輻射板の温度センサーが所定の温度を検出するまで前記予熱手段を稼動する制御手段とを有する触媒燃焼装置。
【請求項６】請求項５において、前記予熱手段は、前記気化室内に火炎を形成するために設置されたバーナーであり、このバーナーが触媒燃焼中に液体燃料を気化するために噴霧する噴霧手段となり、さらに、前記気化室内の火炎を検出する火炎センサーを有し、前記制御手段は、予熱中は火炎が検出されることを正常とし、触媒燃焼中は火炎が検出されることを異常とする触媒燃焼装置。
【請求項７】請求項５において、前記触媒層の温度を検出する温度センサーをさらに有し、前記制御手段は、触媒燃焼開始後、所定の時間内に前記触媒層の温度センサーの値が所定値に達しないときは異常とする触媒燃焼装置。

【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、気化した液体燃料を触媒燃焼する触媒燃焼装置およびその制御方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】火炎燃焼に比べて燃焼温度が低く無炎で燃焼する触媒燃焼が知られている。触媒燃焼は、ＮＯｘなどの燃焼排ガスの排出が少なく、また、希薄混合気の燃焼が可能で、燃焼量の調整範囲が広く、放射熱量が大きい等の様々なメリットを有している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】この触媒燃焼を温風あるいは赤外線を照射する暖房装置などに用いることが検討されているが、幾つかの解決すべき問題がある。その１つは、触媒燃焼を安定して継続させることである。すなわち、触媒燃焼では、燃焼を継続するために触媒層の温度を少なくとも３００～４００℃程度以上の活性化温度に維持する必要がある。さらに、灯油などの液体燃料を気化して触媒燃焼するためには、触媒層に燃料を供給するために予め液体燃料を気化する気化室が必要となり、その温度も上げておく必要がある。このため、触媒燃焼に先立って触媒層および気化室を予熱する工程が行われる。予熱する手段としては、電気ヒータが用いられることもあり、あるいは、バーナーによる火炎燃焼によって予熱することも行われる。
【０００４】触媒燃焼が始まると、上述したように、燃焼を安定して維持するために触媒層自身を加熱する必要があると共に、その熱（輻射熱）により気化室内の温度も適当に維持する必要がある。その一方、触媒燃焼中に、触媒層の温度が高くなりすぎると、気化された燃料が有炎燃焼する、いわゆる逆火燃焼に移行し、炎が発生すると上述した触媒燃焼の効果が得られない。
【０００５】このように触媒燃焼を暖房器具などにおいて一般的に使用するためには、予熱する工程と、触媒燃焼する工程において、それぞれの条件に適合するように、触媒層あるいは気化室の状態を適切に維持することが重要である。本願の発明者らは、液体燃料を効率的に、また、安定して気化させて触媒燃焼を維持する触媒燃焼装置として、気化室内に多孔性の輻射板を設置することを提案している。そこで、本発明においては、この輻射板を用いた触媒燃焼装置において、予熱工程および触媒燃焼工程の各状態を安定して維持することができる燃焼方法、制御方法および触媒燃焼装置を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】このため、まず、本発明においては、予熱工程において、輻射板の温度が一定温度以上になるまで気化室内を加熱するようにしている。すなわち、本発明の、気化した液体燃料を触媒層で燃焼する方法は、触媒層の輻射熱により液体燃料を加熱気化する気化室、およびその気化室内に触媒層に面して配置された多孔性の輻射板を通して気化した燃料を触媒層に供給して触媒燃焼を行う燃焼工程と、この燃焼工程に先立って、輻射板を所定の温度まで予熱する予熱工程とを有している。
【０００７】気化室内の輻射板は触媒層の輻射熱により高温となり、それに霧化、あるいは気化の進んだ液体燃料を接触させることにより、液体燃料の気化をいっそう促進するものである。したがって、触媒燃焼されやすい状態で液体燃料を触媒層に供給するためには、輻射板の温度を上げておくことが重要である。このため、本発明においては、予熱するときに輻射板の温度を上げることを目的として行うようにしている。また、輻射板は、燃焼中に触媒層からの輻射熱を受けて高温になるように配置されているので、逆に、輻射板の温度を上げることが触媒層の温度も適当な温度まで上昇させることに繋がる。また、輻射板は気化室内に配置されている。このため、輻射板の温度を上げることが気化室および触媒層を十分に予熱することに繋がる。したがって、予熱工程において輻射板の温度を上げることにより、その後の触媒燃焼を安定して進めることができる。
【０００８】このような燃焼方法は、手動操作によっても実現できるが、輻射板の温度を検出する温度センサーを設け、輻射板の温度が所定の温度に達するまで予熱する工程を有する制御方法を採用することが望ましい。したがって、触媒燃焼装置としては、気化された液体燃料を触媒燃焼する触媒層と、触媒層の輻射熱により液体燃料を加熱気化する気化室と、この気化室内に触媒層に面して配置された多孔性の輻射板と、気化室および輻射板を予熱する予熱手段と、この輻射板の温度を検出する温度センサーと、この輻射板の温度センサーが所定の温度を検出するまで予熱手段を稼動する制御手段とを有していることが望ましい。
【０００９】このような制御方法および触媒燃焼装置においては、輻射板の温度を温度センサーで検出することにより、予熱工程から触媒燃焼に自動的に切替えることが可能であり、安定した触媒燃焼を自動的に開始することができる。
【００１０】輻射板を予熱する手段としては、電気ヒータを熱源として用いても良いが、気化室内にバーナーを設置し火炎燃焼により予熱することも可能である。バーナーは、液体燃料を噴霧する機能を備えているので、触媒燃焼中は、液体燃料を気化するために噴霧する（霧化する）手段として用いることができる。
【００１１】予熱する際に、気化室内の火炎を形成する場合は、予熱工程が安定していることを確認するために火炎を検出する火炎センサーを設けることが望ましい。そして、触媒燃焼中は、この火炎センサーにより逆火現象を捉えることが可能となる。すなわち、予熱中は火炎センサーにより火炎が検出されることを正常とし、触媒燃焼中は火炎が検出されることを異常とすることにより、１つの火炎センサーにより予備燃焼が安定して行われていることと、触媒燃焼が安定して行われていることを監視することができる。
【００１２】本発明においては、予熱工程では、輻射板の温度を主に監視している。もちろん、輻射板の温度と共に触媒層の温度を監視することも可能である。予熱工程が終わると、その後、触媒燃焼が開始されたか否かの判断を行うことが重要となる。触媒燃焼が開始すると、触媒層の温度は、予熱中よりも上昇する。したがって、触媒層の温度を検出する温度センサーを設け、触媒燃焼開始後、所定の時間内に触媒層の温度センサーの値が所定値に達したか否かで触媒燃焼が無事に開始されたか否かを判断することが望ましい。また、触媒燃焼中は、燃焼が安定して行われているか否かを、この触媒層の温度センサーにより監視できる。すなわち、触媒層の温度センサーで、触媒層の温度が上限あるいは下限の温度に達したか否かを判断し、安定した触媒燃焼が行われていることを監視できる。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下に図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１に、本発明に係る触媒燃焼装置を用いた暖房装置の概要を斜視図で示してある。本例の暖房装置１は、灯油などの液体燃料７０を表面に現れた触媒層で一次燃焼させ、その触媒燃焼で発生した赤外線７３を直に外に出力することにより、より効率的な暖房が行えるようにしたものである。本例の暖房装置１は、キャスター付きのフレーム６０に搭載された、移動可能なタイプである。このフレーム６０に触媒燃焼装置５と燃料タンク２が上下に配置されており、燃料配管８および燃料ポンプ（電磁ポンプ）７により、下方の燃料タンク２から上方の触媒燃焼装置５に液体燃料７０が供給され、触媒燃焼装置５で燃焼される。
【００１４】本例の触媒燃焼装置５は、全体が水平方向に若干長い方形のハウジング１０を備えており、このハウジング１０がフレーム６０の上方に延びたアーム６２に対し上下方向に旋回できるように取りつけられている。このハウジング１０の前方１０ａが、赤外線７３を出力する赤外線放射面２１となっている。さらに、赤外線放射面２１の前方に、安全のためにガード６９が取付けられている。
【００１５】図２に、図１に示す触媒燃焼装置の構成を断面図により模式的に示してある。まず、触媒燃焼装置５の前方１０ａには、気化された液体燃料を触媒燃焼する触媒層２０が、その表面が外界に面して配置され、赤外線放射面２１を形成している。触媒層２０は、開口率が５０～７０％、厚さ５～２０ｍｍのポーラスあるいはハニカム型のセラミック製の部材であり、例えば、アルミン酸石灰－溶解シリカ－酸化チタンなどが用いられる。そして、このセラミックが白金などの燃焼用の触媒の担体となり、所定の温度で気化された燃料が酸素（空気）と共に供給される触媒燃焼が行われる。
【００１６】触媒層２０の後方には、触媒層２０の輻射熱７４により液体燃料７０を加熱気化する気化室１２が設けられている。気化室１２は、ＳＵＳ４３０およびアルミ含有のフェライト系などの耐熱性の材料により外殻１１が形成された中空のスペースであり、後方には、液体燃料７０を噴霧する燃料噴霧部１３、燃焼用空気を供給するブロワ１５、およびブロワ１５を駆動するブロワモータ１５ａが配置されている。本例の燃料噴霧部１３は、バーナーであり、後述するように、予熱するときはこのバーナー１３から噴霧された液体燃料にイグナイター１４で点火し火炎を形成する。一方、触媒燃焼中は、バーナー１３から液体燃料を噴霧するだけにして気化室１２でガス化する。
【００１７】気化室１２には、さらに、触媒層２０に面し、これとほぼ平行に対峙するように多孔性の輻射板３０が配置されている。輻射板３０は、多孔性のセラミック板、あるいはパンチングメタルにセラミックが溶射された材料などにより形成される。この輻射板３０は、触媒層２０の後方の面２２に面して配置されているために、触媒層２０の輻射熱７４を直に受けるようになっている。したがって、触媒燃焼が開始すると、その熱を受けて高温となり、気化室１２の後方から供給される液体燃料７０と接触し、その気化を促進する役割を担っている。
【００１８】本例の触媒燃焼装置５は、制御用のセンサーをいくつか備えている。先ず、気化室１２の後方の燃料噴霧部１３の近傍に、気化室内の火炎７２を検出する火炎センサー４０が設置されている。火炎センサー４０としては火炎の発する波長の光を検出する光センサーを用いることができ、本例ではＣｄＳ（カドミウムセル）を採用している。
【００１９】さらに、２つの温度センサーを備えており、その１つ温度センサー４１は輻射板３０の温度を検出可能なように設置されている。他の１つのセンサー４２は、触媒層２０の温度を検出可能なように設置されている。これらの温度センサー４１および４２として、本例では、赤外線センサーが採用されており、輻射板３０および触媒層２０からの赤外線を直に受ける位置に設置されている。もちろん、これらの温度センサーとしては、熱電対あるいはサーミスタなどの接触型の温度センサーを採用することも可能であるが、非接触型の赤外線センサーの方が配置あるいはメンテナンスなどの点で好ましい。
【００２０】これらセンサー４０、４１および４２は、図２に破線で示すように、それぞれのセンサーの出力は制御パネル５０に引き込まれており、予熱および燃焼状態を監視するために用いられる。
【００２１】制御パネル５０には、さらに、燃焼制御のためのオンオフスイッチ９、安全装置となる、振動を感知する感震器５９、および燃焼装置５のオーバーヒート（過熱）を検出するバイメタルスイッチ（スナッピ、過熱防止サーモ機構）５８が接続されている。また、ブロワモータ１５ａの回転数も、ホールＩＣセンサー１５ｂにより監視されており、この出力も制御パネル５０に入力されている。
【００２２】図３に、本例の触媒燃焼装置５において触媒燃焼を行う過程（燃焼方法）を示してある。本例の触媒燃焼装置５は、オンオフスイッチ９がオンになると、先ず、ＳＴ１で予熱するための予備燃焼を行う（予備燃焼工程あるいは予熱工程）。予備燃焼においては、気化室１２でバーナ１３から燃料を噴出して火炎燃焼させる。そして、輻射板３０の温度を温度センサー４１により監視し、輻射板３０が所定の温度Ｘ（本例では４００℃）に達したところで予備燃焼を停止する。
【００２３】次に、ＳＴ２で、バーナ１３から燃料を噴霧し、気化室１２および輻射板３０を通して気化した燃料７１を触媒層２０で触媒燃焼する（触媒燃焼工程）。これにより、触媒層２０の前面（赤外線放射面）２１から赤外線７３が出力され、本例の暖房装置１においては通常運転となる。
【００２４】オンオフスイッチ９がオフになると、ＳＴ３でバーナ１３からの燃料噴出が停止して触媒燃焼を停止する（停止工程、冷却工程）。ＳＴ３では、ブロワ１５により気化室１２内を冷却する冷却運転が行われる。
【００２５】図４に示したタイムチャート、図５および図６に示すフローチャートに基づき、これらの工程、（予備燃焼工程（ＳＴ１）、触媒燃焼工程（ＳＴ２）および冷却運転（ＳＴ３））をさらに詳しく説明する。これらの制御は、各種のセンサーあるいはスイッチの状態に基づき制御パネル５０に組み込まれたシーケンサあるいはプログラマブルな制御機構などにより実現される。
【００２６】本例の燃焼装置５は、ＳＴ９においてスイッチ９がオンになると、先ず、プレパージを行う。このため、ＳＴ１０において、火炎センサー４０により、気化室１２の炎の有無を判断する。火炎が検出されるときは異常なので、ＳＴ１１で警報を出力し以降の過程を行わない。炎がない場合には、時刻ｔ１に、ＳＴ１２でブロワモータ１５ａをオンしてブロワー１５を駆動し、同時に、イグナイター１４をオンする。そして、時間Ｔ１（本例では７秒）後の時刻ｔ２までプレパージを行う。
【００２７】プレパージが終了すると、ＳＴ１３で時刻ｔ２に燃料ポンプ７をオンし、予備燃焼工程ＳＴ２をスタートする。燃料ポンプ７がスタートすると、燃焼タンク２から灯油などの液体燃料７０がバーナー１３から噴霧される。噴霧された液体燃料はイグナイター１４によって着火し、火炎燃焼がスタートする。
【００２８】予備燃焼中は、ＳＴ１４で、火炎センサー４０により気化室１２に火炎７２が形成されているか否を判断する。時刻ｔ２に燃料ポンプ７をオンすると、若干の時間遅れがある時刻ｔ３には火炎センサー４０により火炎が検出され、予備燃焼が始まったことが確認できる。それ以降においては、火炎センサー４０により火炎が検出されることを正常として、予熱（予備燃焼）が継続される。火炎センサー４０で火炎が検出されないときは、ＳＴ１５で警報処理が取られ、触媒燃焼装置５の起動を停止する。
【００２９】予備燃焼中は、さらに、ＳＴ１６で、燃料ポンプ７をスタートしてから、すなわち、予備燃焼を介してしてからの経過時間Ｔ０と、輻射板３０の温度を監視する。予備燃焼を開始してから所定の時間Ｔ０が経過しても輻射板３０の温度が上がらない場合は、何らかの異常があるとしてＳＴ１７で警報を発し、燃焼装置５の起動を停止する。
【００３０】一方、ＳＴ１８で、時刻ｔ４に輻射板の温度センサー４１により輻射板３０の温度がＸ（本例では、４００℃）に達したことが検出されると、ＳＴ１９で時間Ｔ２（本例では、２秒）が経過するのを待つ。時間Ｔ２が経過すると、時刻ｔ５に、ＳＴ２０で燃料ポンプ７およびイグナイター１４をオフし、予備燃焼を停止する。そして、触媒燃焼（ＳＴ２）に移行する。
【００３１】触媒燃焼においては、まず、図６に示すように、ＳＴ２１で、燃料ポンプ７を停止した状態で時間Ｔ３（本例では１秒）が経過するのを待つ。時間Ｔ３が経過した時刻ｔ６に、ＳＴ２２で、燃料ポンプ７を再稼動する。これにより、液体燃料７０がバーナー１３に供給され、気化室１２に噴霧される。気化室１２および輻射板３０は、予備燃焼により加熱されているので、噴霧された液体燃料７０は加熱気化され、ブロワ１５により送られた空気と混合される。輻射板３０の温度が所定の値Ｘに達するまで予備燃焼される過程で、燃焼ガスおよび輻射板３０を通した火炎の輻射熱、さらには、輻射板３０からの輻射熱により、触媒層２０も輻射板３０と共に加熱される。したがって、これらが触媒層２０に達すると、触媒の作用によって触媒燃焼が始まる。
【００３２】触媒層２０で触媒燃焼が開始すると、その燃焼によって発生した主なエネルギーは、外界に面した赤外線放射面２１から赤外線７３として出力される。同時に、触媒層２０は、気化室１２および輻射板３０にも面しているので、触媒層２０からの輻射熱７４により気化室１２および輻射板３０が加熱される。特に、本例の触媒燃焼装置５においては、気化室１２に設けられている多孔性の輻射板３０が触媒燃焼により生じる輻射熱７４により加熱され、この輻射板３０を通って液体燃料７０が触媒層２０に供給される。したがって、輻射板３０に到達するまでにガス化しておらず、霧化あるいは滴化状態の液体燃料は輻射板３０に衝突あるいは接触し、あるいは輻射板３０からの輻射熱を受けることにより蒸発が促進される。そして、多孔性の輻射板３０を通過することにより燃焼空気との混合も促進される。さらに、燃焼空気も輻射板３０を通過することにより加熱されると考えられるので、そのような空気と混合されることにより液体燃焼のガス化はさらに促進される。このため、本例の触媒燃焼装置５においては、触媒層２０に十分にガス化して空気と混合された燃料が供給されるので、安定した触媒燃焼が継続して行われる。
【００３３】本例の燃焼装置５においては、触媒燃焼中も、ＳＴ２３で、火炎センサー４０により気化室１２に火炎７２が形成されているか否か判断される。触媒燃焼は無炎燃焼であるが、触媒の温度が上がりすぎたり、あるいは、輻射板３０、さらには気化室１２の温度が上がりすぎると火炎燃焼に移行する可能性がある。火炎センサー４０を触媒燃焼中も動かすことにより、このような逆火現象をキャッチすることが可能である。したがって、触媒燃焼中は、火炎センサー４０により火炎が検出されないことを正常とし、火炎が検出されると異常状態なので、ステップ２４で警報処理を行い、燃焼を緊急停止する。
【００３４】さらに、ＳＴ２５およびＳＴ２８で、触媒層２０の温度を温度センサー４２により監視し、正常な燃焼が行われているか否かを判断する。ステップ２５では、触媒層20の温度が下限Ｙ１を下回っているか否かを判断する。触媒層２０において、何らかの原因により触媒燃焼が停止すると触媒層２０の温度は徐々に低下するからである。予備燃焼から触媒燃焼に切替えた当初は触媒燃焼が始まっていても触媒層２０が所定の温度に達するまでに時間がかかる。このため、ステップ２６で経過時間Ｔ５を待つ。したがって、触媒燃焼を開始した後、すなわち、時刻ｔ６から時間Ｔ５を経過した後に触媒層２０の温度が下限温度Ｙ１に達していないときは異常があったものと判断し、ステップ２７で警報および燃焼停止などの処理を行う。
【００３５】一方、触媒層２０の温度が上限Ｙ２を上回ると、逆火が発生する可能性がある。また、触媒層２０が割れるなどの耐久性の問題も生ずる。このため、ステップ２８で触媒層２０の温度が上限温度Ｙ２を上回ると、ステップ２９で警報および緊急停止の処理を行う。このような制御により、本例では、触媒層２０の温度を７００℃～８００℃の範囲に保つようにしている。触媒層２０で触媒燃焼が行われているか否かだけを判断するのであれば、触媒層２０の下限温度は３００℃程度で良い。しかしながら、本例の触媒燃焼装置５においては、上述したように、触媒層２０の輻射熱により輻射板３０および気化室１２を加温し、液体燃料を気化している。したがって、触媒層２０の温度は、輻射板３０および気化室１２をガス化可能な状態まで加熱できる値以上に保持する必要がある。このため、本例の触媒燃焼装置５においては、上記の温度範囲を設定している。
【００３６】ステップ３０で、オンオフスイッチ９により燃焼をストップする指示があるまで、触媒燃焼中は、上記のステップにより温度センサー４２および火炎センサー４０により触媒層２０の温度および火炎の有無を継続して監視する。説明のために、図６のフローチャートでは、これらを監視するステップを順番に記載しているが、この順番は特定されたものではなく、平行して処理されてももちろん良い。
【００３７】時刻ｔ７に、オンオフスイッチ９がオフされると、ステップ３０でそれを判断し、ＳＴ３の冷却運転に移行する。冷却運転は、先ず、ＳＴ３１で、燃料ポンプ７をオフし、燃料の供給を停止する。これにより、触媒燃焼は停止する。さらに、ブロワ１５はポストパージのために稼動を続け、時間Ｔ４（本例では２００秒）後の時刻ｔ８に停止する。
【００３８】さらに、本例の触媒燃焼装置５は、感震器５９、過熱防止サーモ機構５７、ホールＩＣセンサー１５ｂが設けられているので、それらの検出結果に基づく制御を組み込むことにより、より安全な燃焼装置および暖房装置が提供できるようにしている。各々のセンサーによる制御の概略を説明すると、まず、触媒燃焼装置５が稼動している間に、感震器５９が作動すると燃焼が停止する。また、気化室１２の外殻１１が高温になり、過熱防止サーモ機構５８が作動すると燃焼が停止する。なお、ブロワ１５は継続して稼動させ、冷却およびポストパージを行う。また、ホールＩＣセンサー１５ｂによりブロワモータ１５ａの回転数が過回転Ｚになると、安全にため燃焼を停止する。
【００３９】このように、本例の触媒燃焼装置５は、稼動中に何らかの異常が発生すると、常に燃焼を停止できるようになっており、安全な状態で良好な触媒燃焼を行うことができる。
【００４０】以上に説明したように、本例の触媒燃焼装置５は、気化室１２に輻射板３０を設け、液体燃料７０の気化を促進し、安定した触媒燃焼が行われるようにしたものである。したがって、本例の触媒燃焼装置５を採用することにより、暖房装置などに触媒燃焼を実際に応用することができる。そして、上記のような燃焼方法および制御方法を採用することにより、予熱から触媒燃焼に至る燃焼を開始するプロセスを安全に、そして確実に行うことができる。また、触媒燃焼がスタートした後も、それを安全に維持することができる。
【００４１】このため、まず、予備燃焼（予熱）する際は、液体燃焼を気化するプロセスにおいて重要な役割を持つ輻射板３０の温度が所定の値に達するまで予熱している。これにより、気化側のコンディションを触媒燃焼を開始できる状態にすることができる。そして、この輻射板３０は触媒層２０に面しているので、輻射板３０の温度を所定の値まで加熱する条件で、触媒層２０の温度も燃焼開始温度に達していると判断することができる。したがって、輻射板３０の温度により、気化側と触媒側のコンディションが燃焼開始可能な状態になったことを判断できる。そこで、上記の制御では輻射板３０の温度をセンサー４１で監視し、予備燃焼工程から触媒燃焼工程に切替えるもっとも重要なファクターとしてセンサー４１により得られるデータを採用している。もちろん、触媒層２０の温度もあわせて監視しても良いことは上述した通りである。
【００４２】本例では、バーナ１３から噴霧した液体燃料に着火して予熱する方法を採用しているが、気化室に電気ヒータなどを設置して予熱することももちろん可能である。この場合も、輻射板３０が電気ヒータにより加熱されると、その輻射熱、および／あるいは、ブロワ１５により供給される空気が熱風となって触媒層２０に到達するので、触媒層２０も加熱され触媒燃焼を開始する条件が整う。
【００４３】触媒燃焼が始まると、逆火現象を捉えることが重要となるが、本例の触媒燃焼装置は、予熱のために予備燃焼を行っているので、その予備燃焼を監視するための火炎センサー（フレームアイ）を逆火現象を捉えるために用いている。すなわち、予備燃焼中は、火炎センサーが炎を検出するのを正常とし、触媒燃焼中は火炎センサーが炎を検出することを異常とすることにより、１つの火炎センサーで予備燃焼と触媒燃焼の状態を監視できるようにしている。したがって、センサーの数量を減らすことができ、コストを低減できると共に、部品点数が削減されるのでメンテナンスも簡単となり、信頼性も向上する。
【００４４】また、本例の触媒燃焼装置５においては、触媒燃焼中は、触媒層の温度を監視して触媒燃焼が順調に開始されたことを判断すると共に、その後の触媒燃焼が正常に行われていることを判断している。そして、監視する触媒層の温度範囲を、単に、触媒燃焼が行われているか否かだけを判断する温度範囲ではなく、気化室および輻射板の温度条件をガス化可能な状態に維持できる温度範囲にしている。したがって、上記の制御では燃焼中は、触媒層２０の温度をセンサー４２で監視し、もっとも重要なファクターとして制御に利用している。もちろん、輻射板３０の温度もあわせて監視するなどの制御方法も採用可能である。
【００４５】このように、本例の触媒燃焼装置５は、上記の燃焼方法および制御方法を採用できるものであり、そのために、温度センサー４１および４２、また火炎センサー４０、さらに、上記の制御を実現可能な制御パネル５０を備えている。したがって、予備燃焼から触媒燃焼を安定して行うことができ、無炎で、窒素酸化物などの有害物質の生成割合が低く、さらに匂いや騒音も少ないという数多くのメリットを備えた触媒燃焼で発生した熱を暖房などで活用することができる。本例の暖房装置１は、触媒層２０で発生した赤外線を積極的に外部に照射して暖房を行う装置であるが、これに限らず、暖房用の空気を加熱して放出する温風発生装置にも本発明の触媒燃焼装置を用いることができる。また、暖房装置に限らず、乾燥機あるいは赤外線治療器などの分野にも本発明の触媒燃焼装置は有効である。
【００４６】なお、上記では、輻射板の温度センサー４１および触媒層の温度センサー４２として、赤外線センサーを用いた例を説明しているが、これに限らず、熱電対、サーミスタなどであってももちろん良い。また、上記では、気化室の炎の形成を検知するＣｄＳ（カドミウムセル）を用いた火炎センサー４０を例に説明しているが、これに限らず、炎検出センサー、フレームアイ等の安全装置に用いられているものであってももちろん良い。
【００４７】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明においては、気化室に輻射板を設け、液体燃料の気化の促進を図る触媒燃焼装置に適した触媒燃焼方法およびその制御方法を開示している。したがって、本発明の燃焼方法および制御方法を採用することにより、予熱から触媒燃焼に至るプロセスを確実に行うことができ、また、安定した触媒燃焼を維持することができる。したがって、触媒燃焼を暖房あるいはその他の目的のために実用化する上で非常に有用な燃焼方法および制御方法である。

【出願人】	【識別番号】０００１０３９２１【氏名又は名称】オリオン機械株式会社
【出願日】	平成１１年６月３０日（１９９９．６．３０）
【代理人】	【識別番号】１０００９０１７０【弁理士】【氏名又は名称】横沢志郎（外１名）
【公開番号】	特開２００１－１２７０４（Ｐ２００１－１２７０４Ａ）
【公開日】	平成１３年１月１９日（２００１．１．１９）
【出願番号】	特願平１１－１８４６２９