專利名稱：催化燃燒裝置及制冷劑加熱式空調(diào)機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及設(shè)置有在制熱時加熱制冷劑的制冷劑加熱器的制冷劑加熱式空調(diào)機和作為制冷劑加熱器的熱源的燃燒裝置，特別涉及非常適合制冷劑加熱用的催化燃燒裝置。
主要適用于制冷劑加熱式空調(diào)機、但也可適用于家庭用或商用的供熱水裝置、制熱裝置的催化燃燒裝置。
可是，目前的火焰式燃燒裝置相應(yīng)于該要求存在技術(shù)難點。在火焰式燃燒裝置中，由于燃燒時的溫度較高，所以空氣中的氮發(fā)生變化而生成NOx(氮氧化物)，這在技術(shù)上是難以避免的。并且，在制冷劑加熱器中，存在著如果燃燒時局部溫度過高、就會使制冷劑本身的組成分解等問題。因此，雖使用了催化燃燒裝置，但在催化燃燒中也存在著各種問題。例如在特開平6-147419號公報中公開了采用在堇青石等的基材中承載鉑或鈀等貴金屬催化劑的催化體、使燃料進行催化燃燒、并將燃燒時產(chǎn)生的熱量用于供給熱水或制熱的催化燃燒裝置。設(shè)置熱交換部，以便接受來自蜂窩狀結(jié)構(gòu)的催化體的輻射，在催化燃燒開始時，通過預(yù)熱燃燒器等的加熱，將催化體加熱至活化溫度以上，停止燃料和空氣的混合氣體的供給，使預(yù)熱燃燒器的火焰熄滅，然后再供給混合氣體，進行催化燃燒。
上述現(xiàn)有的催化燃燒裝置，通過采用不生成火焰的催化反應(yīng)，具有清潔的排氣特性，并實現(xiàn)緊湊的燃燒部。并且，通過不形成隨火焰的生成而生成的高溫部，可延長催化燃燒裝置的使用壽命?？墒窃趯嶋H的使用條件下，經(jīng)過長期的使用，催化劑的活性度降低，或是風(fēng)從排氣部進入到催化燃燒裝置內(nèi)導(dǎo)致空燃比產(chǎn)生變化，并且燃料供給不均勻，因此而發(fā)生異常燃燒(火焰燃燒)，難以獲得針對這些異常狀態(tài)的適當(dāng)?shù)膶Σ摺６?，一旦發(fā)生一次異常燃燒的火焰燃燒，就會使火焰部分變?yōu)楫惓５母邷?，就會使以催化體為主的催化體部強烈加熱，從而顯著降低它們的使用壽命。并且，還產(chǎn)生制冷劑本身分解的問題。
另一方面，在不形成這樣的火焰的燃燒方式中，作為檢測伴隨著這些異常燃燒的發(fā)生或催化劑的活性度降低的燃燒不良狀態(tài)的方法，有使用高價的排氣氣體傳感器即采用化學(xué)傳感器直接檢測排氣氣體成分的方法、或在催化體中配置檢測催化體溫度的溫度傳感器的方法。然而，在這些方法中，存在化學(xué)傳感器的價格較高、傳感器本身壽命短的問題，而且在通過溫度傳感器直接測定催化體溫度的方法中，存在難以檢測催化體的局部劣化的問題。而且，在這些方法中，針對催化體隨時間推移的劣化，難以正確地檢測出燃燒狀態(tài)，進而難以實現(xiàn)控制性良好的燃燒。
并且，使催化劑的局部劣化與混合氣流的流體分布相對應(yīng)、并具有催化體的催化活性分布的如特開平6-281121號公報所示的現(xiàn)有例已被公開。然而，在該方法中存在難以在一個催化體中使催化活性部分地變化的問題。
為了解決上述現(xiàn)有的問題，本發(fā)明提供一種催化燃燒裝置和使用它的制冷劑加熱式空調(diào)機，通過可靠性高、成本低的檢測部檢測燃燒狀態(tài)和催化體的劣化，可以控制為最適宜的燃燒狀態(tài)。
本發(fā)明的催化燃燒裝置具有以下的結(jié)構(gòu)。
即，包括供給燃料的燃料供給部件；供給燃燒所需空氣的空氣供給部件；供給燃料和空氣的混合氣體的混合氣體供給部；使混合氣體燃燒的具有透氣性的催化體；混合氣體的氣體通路；設(shè)置在氣體通路中的燃燒檢測部件。而且，燃燒檢測部件被設(shè)置于氣體通路中、檢測混合氣體的物理特性，并控制燃料供給部件和空氣供給部件。
通過如此的結(jié)構(gòu)，由于根據(jù)氣體通路內(nèi)的氣體的物理特性來檢測催化體的劣化或外因造成的異常燃燒等的燃燒狀態(tài)，所以可不用化學(xué)傳感器等高價的傳感器，且可進行可靠性高的檢測。因此，也可以增加傳感器數(shù)目測定分布，也可以檢測出催化體的局部劣化或催化劑隨時間變化的劣化。根據(jù)這些檢測結(jié)果，可以控制燃料供給部件或空氣供給部件，并控制為最適宜的燃燒條件，實現(xiàn)清潔且使用壽命長的催化燃燒裝置。
并且，制冷劑加熱式空調(diào)機具有以下的結(jié)構(gòu)。
即，在具備室內(nèi)機組以及至少有壓縮機和制冷劑加熱器的室外機組、制熱時將從壓縮機吐出的制冷劑送入室內(nèi)機組的室內(nèi)熱交換器中、并將從室內(nèi)熱交換器流出的制冷劑通過制冷劑加熱器加熱后送入壓縮機的制冷劑加熱型空調(diào)機中，制冷劑加熱器的熱源是上述催化燃燒裝置。
通過如此的結(jié)構(gòu)，與作為最適宜制冷劑加熱的熱源的火焰燃燒相比，可以實現(xiàn)穩(wěn)定的低溫的燃燒。而且，可防止催化體的局部劣化，抑制燃燒氣體的局部高溫的現(xiàn)象。因此，可以抑制制冷劑的局部加熱分解，實現(xiàn)使用壽命長的運轉(zhuǎn)。
在本發(fā)明的催化燃燒裝置中，通過燃燒狀態(tài)的各種檢測和各種燃燒控制的部件，可以判斷燃燒狀態(tài)是正常還是異常，判定催化體的活性度，因此可防止催化體的局部的劣化，而且，對于液體燃料來說，控制燃燒狀態(tài)，以便防止焦油的生成。由此，可以提供可靠性高的催化燃燒裝置。
而且，通過將上述的催化燃燒裝置作為制冷劑加熱器的熱源使用，可以提供排氣氣體的清潔度高和可靠性高的制冷劑加熱式空調(diào)機。
圖2是本發(fā)明的實施方式2的催化燃燒裝置的剖視圖。
圖3是本發(fā)明的實施方式3的催化燃燒裝置的剖視圖。
圖4是本發(fā)明的實施方式4的催化燃燒裝置的剖視圖。
圖5是本發(fā)明的實施方式5的催化燃燒裝置的剖視圖。
圖6是本發(fā)明的實施方式6的催化燃燒裝置的剖視圖。
圖7是將本發(fā)明的從實施方式1到12的催化燃燒裝置應(yīng)用于制冷劑加熱器中的制冷劑加熱式空調(diào)機的冷凍循環(huán)圖。
圖8是本發(fā)明的實施方式7的催化燃燒裝置的立體圖。
圖9是同一溫度傳感器的配置示意圖。


圖10是同一溫度傳感器的防護罩安裝示意圖。
圖11是同一溫度傳感器的其它示例的防護罩安裝示意圖。
圖12是本發(fā)明的實施方式8的催化燃燒裝置的局部剖面結(jié)構(gòu)圖。
圖13是同一催化燃燒裝置的控制流程圖。
圖14是本發(fā)明的實施方式9的催化燃燒裝置的立體剖視圖。
圖15是同一催化燃燒裝置的縱向剖視圖。
圖16是本發(fā)明的實施方式9的溫度傳感器的剖視圖。
圖17是表示本發(fā)明的實施方式9的催化燃燒裝置的針對空氣比的排氣組成和傳感器輸出的測定結(jié)果的圖。
圖18是本發(fā)明的實施方式10的溫度傳感器的剖視圖。
圖19是本發(fā)明的實施方式11的溫度傳感器的剖視圖。
(實施方式1)圖1所示的催化燃燒裝置A整體呈長方體形狀的框體，在其一端構(gòu)成空氣和燃料的混合氣體供給部1，在混合氣體供給部1中設(shè)置有向催化燃燒裝置A內(nèi)噴出混合氣體的混合氣體噴出部2。而且輻射受熱部3、加熱器4、第一催化體5a、第一傳熱板6a、第二催化體5b、第二傳熱板6b、第三催化體5c、第三傳熱板6c、排熱回收部8連接在熱交換部7上，朝向排氣口10并順著混合氣體流動的下流側(cè)方向設(shè)置。而且，在輻射受熱部3和第一催化體5a之間的氣體通路中設(shè)置溫度傳感器11。并且，在熱交換部7的外圍部設(shè)置作為被加熱流體的制冷劑流動的被加熱流體通路9。傳熱板7可以提高熱交換部7方向的對流熱傳導(dǎo)特性、且可增加有效傳熱面積。并且，第二催化體5b或第三催化體5c的目的在于，如果增大燃燒量時增加混合氣體的供給量，則使在第一催化體5a沒有完全燃燒的未燃的混合氣體進行燃燒。
上述第一催化體5a的每單位面積的蜂窩柵格數(shù)比第二催化體5b的每單位面積的蜂窩柵格數(shù)少，透氣性良好，以使得更好地進行混合氣體的流通。并且作為承載催化劑的基材來說，也可以采用金屬或碳化硅，而不用堇青石蜂窩狀物。而且輻射受熱部3和排熱回收部8呈多片散熱片形狀，第一傳熱板6a、第二傳熱板6b、第三傳熱板6c成為與燃燒氣體的流動方向垂直的平板形狀，全部與熱交換部7一體化。對第一傳熱板6a、第二傳熱板6b、第三傳熱板6c和熱交換部7的各開口部進行配置，使得燃燒氣體蛇行流動。
在本實施方式1中，在燃燒開始時，向加熱器4中通電，將催化體5a預(yù)熱至活化溫度以上后，停止向加熱器4通電，由混合氣體供給部1供給混合氣體，從設(shè)置于混合氣體供給部1中的混合氣體噴出部2噴出，并開始在催化體5a中催化燃燒。在催化燃燒時，第一催化體5a被加熱至發(fā)紅，并釋放出放射能量。該放射能量被以輻射受熱部3為主的熱交換部7吸收，再次被變換為熱能，由此，放射傳熱至熱交換部7。而且，熱能通過熱傳導(dǎo)從熱交換部7流經(jīng)被加熱流體通路9，再通過對流熱傳導(dǎo)，傳熱至被加熱流體通路9內(nèi)的作為被加熱流體的制冷劑中。由于放射傳熱不會造成流體紊亂，所以不會阻礙第一催化體5a中的燃燒反應(yīng)，即使增加被加熱流體的熱交換量，也可以確保燃燒穩(wěn)定性。若增加燃燒量，燃料的一部分在第一催化體5a中不反應(yīng)，到達第二催化體5b后開始催化燃燒。而且，若增加燃燒量，燃料的一部分到達第三催化體5c后開始催化燃燒。燃燒氣體由于第一傳熱板6a、第二傳熱板6b、第三傳熱板6c的作用而蛇行通過，由此可以抑制邊界層的發(fā)達，并提高對流熱傳遞特性，同時可增加有效傳熱面積。即，不僅將來自第一催化體5a、第二催化體5b、第三催化體5c的放射能量放射傳熱至第一傳熱板6a、第二傳熱板6b、第三傳熱板6c中，對于對流熱傳達來說，也可以顯著提高傳熱性能。這些效果在僅有傳熱板6a時也是有效的，但傳熱板的數(shù)目越多，傳熱效果就越大。
通過第三傳熱板6c的燃燒氣體被排熱回收部8回收排熱之后，從排氣口10排出至外部。在排氣口10的上流側(cè)設(shè)置排熱回收部8，將排熱回收部8與熱交換部7一體化，由此可以降低熱阻，高效率地回收排熱，提高被加熱流體的傳熱性能，促進具備催化燃燒裝置的機器的高效率化。
在穩(wěn)定燃燒中催化劑的活性降低，或來自排氣部的風(fēng)的侵入所造成的空燃比的變化，或燃料供給不均勻等任一原因，使得不能得到給定的空燃比，當(dāng)在第一催化體5a的表面出現(xiàn)燃料的比率增大的部分時，就會轉(zhuǎn)變?yōu)楫惓Ｈ紵?，并產(chǎn)生火焰。若在熱交換部7內(nèi)產(chǎn)生火焰，第一催化體5a、輻射受熱部3等就會暴露于火焰中而被加熱至高溫，其劣化顯著地進行。并且在火焰燃燒狀態(tài)中，排氣氣體中的NOx(氮氧化物)濃度上升，就不能實現(xiàn)作為催化燃燒裝置特征的清潔燃燒。
另一方面，對于溫度傳感器11的輸出信號來說，在催化燃燒狀態(tài)中，由于在催化劑上進行穩(wěn)定的放熱反應(yīng)，所以其輸出信號不會有大的變動?？墒?，如果轉(zhuǎn)變?yōu)楫惓Ｈ紵a(chǎn)生火焰，火焰狀態(tài)是不穩(wěn)定的，所以溫度傳感器11的輸出信號有較小振幅的變動。對于該輸出的變動來說，即使在催化體5a和輻射受熱部3之間的范圍內(nèi)移動溫度傳感器11的安裝位置也沒關(guān)系，即與安裝位置無關(guān)。因此，在對該溫度傳感器11的輸出信號進行電氣處理并于約10Hz以上頻率產(chǎn)生10％以上變動的情況下，可以判斷為‘處于異常燃燒狀態(tài)’。在檢測出燃燒狀態(tài)的異常的情況下，通過采用停止燃燒、消除異常燃燒的原因等給定的保護動作，可以從異常燃燒造成的高溫中保護以催化體為主的燃燒部構(gòu)成部件，延長具備催化燃燒裝置的機器的使用壽命，也可以避免因排氣特性惡化造成的對環(huán)境的不良影響。
通常，靠近第一催化體5a的部分發(fā)生異常燃燒的情況較多，但在靠近第二催化體5b或第三催化體5c的部分也會發(fā)生異常燃燒。因此，將溫度傳感器11設(shè)置于靠近第二催化體5b、第三催化體5c的混合氣體的氣體通路中，也可以處理第二催化體5b、第三催化體5c部分的異常燃燒。
(實施方式2)圖2是本發(fā)明的實施方式2中的催化燃燒裝置的截面圖。
對于圖2所示的催化燃燒裝置中與實施方式1中的催化燃燒裝置相同結(jié)構(gòu)部分，用與實施方式1中的催化燃燒裝置的符號相同的符號表示，并省略說明。實施方式2與實施方式1不同的點在于設(shè)置光學(xué)傳感器12，以便能檢測第一催化體5a和混合氣體噴出部2之間的氣體通路內(nèi)的光。
在本實施方式2中，與實施方式1所示的催化燃燒狀態(tài)相同，在穩(wěn)定燃燒中催化劑的活性降低，或來自排氣部10的風(fēng)的侵入所造成的空燃比的變化，或燃料供給不均勻等任一原因，使得不能得到給定的空燃比，當(dāng)在第一催化體5a的表面出現(xiàn)燃料的比率增大的部分時，就會轉(zhuǎn)變?yōu)楫惓Ｈ紵?，并產(chǎn)生火焰。若在熱交換部7內(nèi)產(chǎn)生火焰，第一催化體5a、輻射受熱部3等就會暴露于火焰中而被加熱至高溫，其劣化顯著地進行。并且在火焰燃燒狀態(tài)中，排氣氣體中的NOx濃度上升，就不能實現(xiàn)作為催化燃燒裝置特征的清潔燃燒。并且，在第一催化體5a的上流側(cè)轉(zhuǎn)變?yōu)楫惓Ｈ紵龝r，在轉(zhuǎn)變的瞬間，在打火部分的周圍產(chǎn)生大的火焰，與催化燃燒狀態(tài)相比較，是非常明顯的狀態(tài)。設(shè)置光學(xué)傳感器12，使其能檢測第一催化體5a和混合氣體噴出部2之間的氣體通路的光，輸出有較大的變動。在對該光學(xué)傳感器12的輸出信號進行電氣處理并產(chǎn)生約20％以上輸出變動的情況下，可以判斷為‘處于異常燃燒狀態(tài)’。在檢測出燃燒狀態(tài)的異常的情況下，通過采用控制燃燒、消除異常燃燒的原因等給定的保護動作，可以從異常燃燒造成的高溫中保護以催化體為主的燃燒部構(gòu)成部件，延長具備催化燃燒裝置的機器的使用壽命，也可以避免因排氣特性惡化造成的對環(huán)境的不良影響。
在實施方式2中，在靠近第一催化體5a的燃燒部配置光學(xué)傳感器12，但沒有必要一定安裝在溫度高的燃燒部。因此，也可以使用耐熱溫度較低的便宜的傳感器。并且，在實施方式2中，由光學(xué)傳感器12的輸出信號的變動來檢測出異常燃燒，但也可以通過超出預(yù)先制定的正常燃燒時的輸出值范圍來進行異常燃燒檢測。
(實施方式3)圖3是本發(fā)明的實施方式3中的催化燃燒裝置的剖視圖。
實施方式3中的催化燃燒裝置與實施方式1或2所示的催化燃燒裝置不同點在于作為溫度傳感器或光學(xué)傳感器的替代，設(shè)置聲音傳感器13，使其可以檢測出催化體5a和混合氣體供給部1之間的氣體通路內(nèi)部的聲音特性。而且，對于與實施方式1相同的結(jié)構(gòu)部分用相同符號表示，并省略說明。
以下，說明其作用。由于直到穩(wěn)定運轉(zhuǎn)的內(nèi)容均與上述實施方式1或2相同，所以省略說明。
在穩(wěn)定燃燒中催化劑的活性降低，或來自排氣部的風(fēng)的侵入所造成的空燃比的變化，燃料供給不均勻等任一原因，使得不能得到給定的空燃比，當(dāng)在第一催化體5a的表面出現(xiàn)燃料的比率增大的部分時，就會轉(zhuǎn)變?yōu)楫惓Ｈ紵?，并產(chǎn)生火焰。若在熱交換部7內(nèi)產(chǎn)生火焰，第一催化體5a、輻射受熱部3等就會暴露于火焰中而被加熱至高溫，其劣化顯著地進行。并且在火焰燃燒狀態(tài)中，排氣氣體中的NOx濃度上升，就不能實現(xiàn)作為催化燃燒裝置特征的清潔燃燒。
另一方面，在第一催化體5a的上流側(cè)轉(zhuǎn)變?yōu)楫惓Ｈ紵龝r，由于反應(yīng)狀態(tài)發(fā)生變化，瞬間產(chǎn)生壓力變化，并產(chǎn)生聲波，向周圍傳播。此時，為了能檢測第一催化體5a和混合氣體供給部1之間的氣體通路內(nèi)部的聲音而設(shè)置的聲音傳感器13檢測出該音波，并且輸出有較大變化。在對該聲音傳感器13輸出信號進行電氣處理并產(chǎn)生約20％以上輸出變動的情況下，可以判斷為‘處于異常燃燒狀態(tài)’。在檢測出燃燒狀態(tài)的異常的情況下，通過采用控制燃燒、消除異常燃燒的原因等給定的保護動作，可以從異常燃燒造成的高溫中保護以催化體為主的燃燒部構(gòu)成部件，延長包括催化燃燒裝置在內(nèi)的機器的使用壽命，也可以避免因排氣特性惡化造成的對環(huán)境的不良影響。
在實施方式3中，在靠近第一催化體5a的燃燒部配置聲音傳感器13，但沒必要一定安裝在溫度高的燃燒部。因此，也可以使用耐熱溫度較低的便宜的聲音傳感器。并且，在實施方式3中，由聲音傳感器13的輸出信號的變動來檢測出異常燃燒，但即使采用超出預(yù)先制定的正常燃燒時的輸出值范圍來進行異常燃燒檢測，也可以得到同樣的效果。
(實施方式4)圖4是本發(fā)明的實施方式4中的催化燃燒裝置的剖視圖。
實施方式4中的催化燃燒裝置與實施方式1至3所示的催化燃燒裝置不同點在于作為溫度傳感器、光學(xué)傳感器和聲音傳感器的替代，設(shè)置紅外線傳感器14，其可以檢測出催化體5a和混合氣體供給部1之間的氣體通路的紅外線。而且，對于與實施方式1相同的結(jié)構(gòu)部分用相同符號表示，并省略說明。
以下，說明其作用。由于直到穩(wěn)定運轉(zhuǎn)的內(nèi)容均與上述實施方式1至3相同，所以省略說明。
在穩(wěn)定燃燒中催化劑的活性降低，或來自排氣部的風(fēng)的侵入所造成的空燃比的變化，或燃料供給不均勻等任一原因，使得不能得到給定的空燃比，當(dāng)在催化體5a的表面出現(xiàn)燃料的比率增大的部分時，就會轉(zhuǎn)變?yōu)楫惓Ｈ紵a(chǎn)生火焰。若在熱交換部7內(nèi)產(chǎn)生火焰，第一催化體5a、輻射受熱部3等就會暴露于火焰中而被加熱至高溫，其劣化顯著地進行。并且在火焰燃燒狀態(tài)中，排氣氣體中的NOx濃度上升，就不能實現(xiàn)作為催化燃燒裝置特征的清潔燃燒。
另一方面，當(dāng)?shù)谝淮呋w5a的上流側(cè)轉(zhuǎn)變?yōu)楫惓Ｈ紵龝r，由于反應(yīng)狀態(tài)發(fā)生變化，第一催化體5a的表面溫度有較大的變化。此時，設(shè)置于第一催化體5a和混合氣體供給部1之間的氣體通路內(nèi)部的紅外線傳感器14檢測出從第一催化體5a的表面釋放的紅外線，并且輸出有較大變化。在對該紅外線傳感器14的輸出信號進行電氣處理并產(chǎn)生約20％以上輸出變動的情況下，可以判斷為‘處于異常燃燒狀態(tài)’。在檢測出異常的情況下，通過采用控制燃燒、消除異常燃燒的原因等給定的保護動作，可以從異常燃燒造成的高溫中保護以催化體為主的燃燒部構(gòu)成部件，延長具備催化燃燒裝置的機器的使用壽命，也可以避免因排氣特性惡化造成的對環(huán)境的不良影響。
在實施方式4中，在靠近第一催化體5a的燃燒部配置紅外線傳感器14，但沒必要一定安裝在燃燒部。因此，也可以使用耐熱溫度較低的便宜的紅外線傳感器。并且，在實施方式4中，由紅外線傳感器14的輸出信號的變動來檢測出異常燃燒，但即使采用超出預(yù)先制定的正常燃燒時的輸出值范圍來進行異常燃燒檢測，也可以得到同樣的效果。
(實施方式5)圖5是本發(fā)明的實施方式5中的催化燃燒裝置的截面圖。
實施方式5中的催化燃燒裝置與實施方式1至4所示的催化燃燒裝置不同點在于作為溫度傳感器、光學(xué)傳感器、聲音傳感器和紅外線傳感器等的替代，設(shè)置壓力傳感器15，其可以檢測出第一催化體5a和混合氣體供給部1之間的熱交換部7內(nèi)部的壓力。而且，對于與實施方式1相同的結(jié)構(gòu)部分用相同符號表示，并省略說明。
以下，說明其作用。由于直到穩(wěn)定運轉(zhuǎn)的內(nèi)容均與上述實施方式1至4相同，所以省略說明。
在穩(wěn)定燃燒中催化劑的活性降低，或來自排氣部的風(fēng)的侵入所造成的空燃比的變化，或燃料供給不均勻等任一原因，使得不能得到給定的空燃比，當(dāng)在第一催化體5a的表面出現(xiàn)燃料的比率增大的部分時，就會轉(zhuǎn)變?yōu)楫惓Ｈ紵?，并產(chǎn)生火焰。若在燃燒機內(nèi)部產(chǎn)生火焰，第一催化體5a、輻射受熱部3等就會暴露于火焰中而被加熱至高溫，其劣化顯著地進行。并且在火焰燃燒狀態(tài)中，排氣氣體中的NOx濃度上升，就不能實現(xiàn)作為催化燃燒裝置特征的清潔燃燒。
另一方面，由于在第一催化體5a的上流側(cè)轉(zhuǎn)變?yōu)楫惓Ｈ紵乃查g，反應(yīng)狀態(tài)發(fā)生變化，所以壓力產(chǎn)生瞬間變化，并向周圍傳播。為了能檢測催化體5a和混合氣體供給部1之間的熱交換部7內(nèi)部的壓力而設(shè)置壓力傳感器15，壓力傳感器15檢測出該壓力，并且輸出有較大的變化。在對該壓力傳感器15的輸出信號進行電氣處理并產(chǎn)生約20％以上輸出變動的情況下，可以判斷為‘處于異常燃燒狀態(tài)’。在檢測出燃燒狀態(tài)的異常的情況下，通過采用控制燃燒、消除異常燃燒的原因等給定的保護動作，可以從異常燃燒造成的高溫中保護以催化體為主的燃燒部構(gòu)成部件，延長具備催化燃燒裝置的機器的使用壽命，也可以避免因排氣特性惡化造成的對環(huán)境的不良影響。
在實施方式5中，在靠近第一催化體5a的燃燒部配置壓力傳感器15，但沒必要一定安裝在溫度高的燃燒部。因此，也可以使用耐熱溫度較低的便宜的壓力傳感器。并且，在實施方式5中，由壓力傳感器15的輸出信號的變動來檢測出異常燃燒，但即使采用超出預(yù)先制定的正常燃燒時的輸出值范圍來進行異常燃燒檢測，也可以得到同樣的效果。并且在實施方式5中使用了能檢測絕對壓力的壓力傳感器，但使用檢測相對于大氣壓的壓差的壓差傳感器也可以得到相同的效果。
(實施方式6)實施方式6中的催化燃燒裝置在具備燃料供給部20、空氣供給部21、送風(fēng)機22、混合燃料和空氣的混合部23這點上與所述的實施方式1至5所述的催化燃燒裝置相比，有結(jié)構(gòu)上的不同，不具備溫度傳感器、光學(xué)傳感器、聲音傳感器、紅外線傳感器、壓力傳感器等的傳感器，其它的結(jié)構(gòu)部分與所述實施方式1至5相同。而且，對于與實施方式1相同的結(jié)構(gòu)部分用相同的符號表示，并省略說明。
下面說明實施方式6中的催化燃燒裝置的作用。首先，在燃燒開始時，向加熱器4中通電，將第一催化體5a預(yù)熱至活化溫度以上后，停止向加熱器4通電，在混合部23對燃料供給部20供給的燃料和空氣供給部21供給的空氣進行混合，并從氣體噴出部2噴出，并開始在第一催化體5a中催化燃燒。而且催化燃燒時的第一催化體5a、第二催化體5b、第三催化體5c、第一傳熱板6a、第二傳熱板6b、第三傳熱板6c的作用與上述的實施方式1至5相同。
在穩(wěn)定燃燒中催化劑的活性降低，或來自排氣部的風(fēng)的侵入所造成的空燃比的變化，或燃料供給不均勻等任一原因，使得不能得到給定的空燃比，當(dāng)在第一催化體5a的表面出現(xiàn)燃料的比率增大的部分時，就會轉(zhuǎn)變?yōu)楫惓Ｈ紵?，并產(chǎn)生火焰。若在燃燒裝置內(nèi)部產(chǎn)生火焰，第一催化體5a、輻射受熱部3等就會暴露于火焰中而被加熱至高溫，其劣化顯著地進行。并且在火焰燃燒狀態(tài)中，排氣氣體中的NOx濃度上升，就不能實現(xiàn)作為催化燃燒裝置特征的清潔燃燒。
另一方面，由于在第一催化體5a的上流側(cè)轉(zhuǎn)變?yōu)楫惓Ｈ紵那闆r下，反應(yīng)狀態(tài)發(fā)生變化，所以壓力產(chǎn)生瞬間變化，并向周圍傳播，將燃燒用空氣供給至空氣供給部21中的送風(fēng)機22因壓力上升的緣故而使送風(fēng)負荷產(chǎn)生變化。因此，在對送風(fēng)機22的負荷的增加進行電氣處理并增加約20％以上負荷的情況下，可以判斷為‘處于異常燃燒狀態(tài)’。在檢測出異常的情況下，通過采用控制燃燒、消除異常燃燒的原因等給定的保護動作，可以從異常燃燒造成的高溫中保護以催化體為主的燃燒部構(gòu)成部件，延長具備催化燃燒裝置的機器的使用壽命，也可以避免因排氣特性惡化造成的對環(huán)境的不良影響。
在實施方式6中，通過送風(fēng)機22的負荷變動來檢測出異常燃燒，但即使采用超出預(yù)先制定的正常燃燒時的負荷范圍來進行異常燃燒檢測，也可以得到同樣的效果。
下面，說明將上述的從實施方式1至實施方式6所示的催化燃燒裝置作為制冷劑加熱器使用的制冷劑加熱式空調(diào)機。
圖7是制冷劑加熱式空調(diào)機的冷凍循環(huán)圖。室外機組中的壓縮機31與四通閥32連接在一起。在四通閥32上連接著室內(nèi)熱交換器33。在室內(nèi)熱交換器33的液側(cè)的管路中設(shè)置有制冷劑流量控制閥34。制冷劑流量控制閥34借助在制熱運轉(zhuǎn)時處于打開狀態(tài)、在制冷運轉(zhuǎn)時處于關(guān)閉狀態(tài)的二通閥35與制冷劑加熱器36連接在一起。在制冷劑加熱器36中設(shè)置供給燃燒用空氣的燃燒器馬達37和供給燃燒用燃料的電磁泵38。制冷劑加熱器36與儲存器39連接在一起，儲存器39與壓縮機31連接在一起，由此構(gòu)成制熱運轉(zhuǎn)用的循環(huán)。
制冷時所使用的室外熱交換器40的一端與四通閥32連接，同時另一端與制冷劑流量控制閥34和二通閥35之間的部分管路連接在一起。逆止閥42a、42b是在制熱運轉(zhuǎn)時不讓制冷劑流向室外熱交換器40的閥門。
下面說明制冷時的冷凍循環(huán)。在制冷時，關(guān)閉二通閥35，不讓制冷劑流向制冷劑加熱器36。而且切換四通閥32，在線圈通電導(dǎo)通狀態(tài)下，使制冷劑按箭頭A的方向流動，由壓縮機31吐出的制冷劑流入到室外熱交換器40，于是由室外風(fēng)扇41放熱，已液化的制冷劑經(jīng)過逆止閥42b在主制冷劑流量控制閥34中受到節(jié)流膨脹。氣態(tài)制冷劑在該室內(nèi)熱交換器33中通過室內(nèi)風(fēng)扇43的作用從大氣中吸收熱量。而且經(jīng)過四通閥32和逆止閥42a循環(huán)至儲存器39，構(gòu)成冷凍循環(huán)。
下面說明制熱時的冷凍循環(huán)。在制熱時，切換四通閥32，在線圈通電斷開狀態(tài)下，使得制冷劑按箭頭B的方向流動，并且打開二通閥35。于是由壓縮機31吐出的制冷劑經(jīng)過四通閥32流入到室內(nèi)熱交換器33，通過來自室內(nèi)風(fēng)扇43的送風(fēng)而放熱的液態(tài)制冷劑經(jīng)過制冷劑流量控制閥34，并經(jīng)過打開狀態(tài)的二通閥35，流入制冷劑加熱器36中。而且在制冷劑加熱器36中受到燃燒熱的加熱，再循環(huán)至儲存器39，由此構(gòu)成冷凍循環(huán)。
下面說明制熱時的運轉(zhuǎn)動作。當(dāng)室內(nèi)機(未圖示)接受到制熱運轉(zhuǎn)信號時，首先，四通閥32的線圈處于通電斷開狀態(tài)，關(guān)閉二通閥35。并且制冷劑流量控制閥34按照需要設(shè)定開度，來控制所需的制冷劑量。而且，向制冷劑加熱器36發(fā)出燃燒準備的信號，驅(qū)動壓縮機31，將從逆止閥42a經(jīng)過室外熱交換器40至逆止閥42b的管路的制冷劑通過制冷劑加熱器36回收。如果通過回收該制冷劑使室外熱交換器40變?yōu)樨搲?，就打開二通閥35。
這樣，在制冷劑加熱器36進行燃燒之前，使足夠量的制冷劑循環(huán)，可以防止燃燒開始時的制冷劑加熱器36的過沖現(xiàn)象。如果制冷劑加熱器36變?yōu)榭扇紵隣顟B(tài)，就由電磁泵38輸送燃燒燃料，同時由燃燒器馬達37輸送燃燒用空氣，并開始燃燒。而且，該制熱運轉(zhuǎn)時的制冷劑流量控制閥34不會起到熱力泵式冷凍循環(huán)中的節(jié)流作用。
并且，在上述冷凍循環(huán)中所使用的二通閥35通常在線圈通電時為打開狀態(tài)，在線圈非通電時為關(guān)閉狀態(tài)。
制冷劑加熱器36相當(dāng)于圖1～圖6所示的實施方式1～6中的催化燃燒裝置A，通過A的熱交換部7和被加熱流體通路9，制冷劑接受燃燒熱。這樣，通過將本實施方式的催化燃燒裝置作為制冷劑加熱式空調(diào)機的熱源而使用，可以進行與異常燃燒相對應(yīng)的穩(wěn)定的制熱運轉(zhuǎn)。
(實施方式7)圖8是本實施方式7中的催化燃燒裝置的立體剖視圖。本實施方式7中的催化燃燒裝置的主要部分由燃料供給部101、空氣供給部102、混合來自所述燃料供給部101的燃料氣體和來自空氣供給部102的空氣的混合氣體供給部103、混合氣體噴出部104、第一輻射受熱部105、配置于混合氣體的流程中比所述輻射受熱部105更靠下流側(cè)的加熱器106、第一催化體107、第二輻射受熱部108、第二催化體109、排熱回收部110、排氣口111、熱交換部112而構(gòu)成，各構(gòu)成部分按照上述的順序被設(shè)置于催化燃燒裝置內(nèi)。而且在所述催化燃燒裝置的上表面形成被加熱流體通路113。在第一催化體107的上流側(cè)表面附近的氣體通路中設(shè)置上流側(cè)溫度傳感器114a、114b，在第一催化體107的下流側(cè)表面附近的作為氣體通路的第一催化體107和第二催化體109之間設(shè)置下流側(cè)溫度傳感器115a、115b。
第一催化體107、第二催化體109以具有透氣性的堇青石蜂窩狀物為基材、承載鈀或鉑等的貴金屬類催化劑。第一催化體107的每單位面積的蜂窩柵格數(shù)比第二催化體109的每單位面積的蜂窩柵格數(shù)少，透氣性良好。作為第一催化體107的基材來說，也可以采用金屬或碳化硅，而不用堇青石蜂窩狀物。第一輻射受熱部105、第二輻射受熱部108、排熱回收部110呈現(xiàn)與燃燒氣體流動方向平行的多個散熱片形狀，并全部與熱交換部112一體化。
下面，說明具有結(jié)構(gòu)的本實施方式7中的催化燃燒裝置的動作。
首先，在燃燒開始時，向加熱器106通電，使其表面溫度上升從而成為火源，然后，由空氣供給部102流入燃燒用空氣，由燃料供給部101流入燃料，在混合氣體噴出部104和第一催化體107之間形成火焰。由于在數(shù)秒(約5秒以內(nèi))將第一催化體107預(yù)熱至活化溫度以上，所以停止向加熱器106通電，使空氣流量增加并滅掉火焰，然后設(shè)定為給定的混合氣體濃度，在第一催化體107中開始催化燃燒。
在催化燃燒時，第一催化體107被加熱至發(fā)紅，并釋放出放射能量。該放射能量被以第一輻射受熱部105為主的熱交換部112吸收，再次被變換為熱能，由此，放射傳熱至熱交換部112。
而且，熱能通過熱傳導(dǎo)由熱交換部112流經(jīng)被加熱流體通路113，再通過對流熱傳導(dǎo)，傳熱至被加熱流體通路113內(nèi)的被加熱流體中。
由于放射傳熱不會造成流體紊亂，所以不會阻礙第一催化體107中的燃燒反應(yīng)，即使增加被加熱流體的熱交換量，也可以確保燃燒穩(wěn)定性。
若增加燃燒量，燃料的一部分在第一催化體107中不反應(yīng)，到達第二催化體109后開始催化燃燒。
第二輻射受熱部108與第一輻射受熱部105相同，可促進傳熱，已通過的燃料氣體在排熱回收部110被回收排熱后，從排氣口111排出至外部。
在催化燃燒時，由于在第一催化體107的內(nèi)部存在呈現(xiàn)最高溫度的部分，所以測定排氣溫度的上流側(cè)溫度傳感器114a和114b或者下流側(cè)溫度傳感器115a、115b檢測最高溫度的位置，并顯示其輸出。
當(dāng)使混合氣體濃度大致一定、而增加燃料流量時，最高溫度的位置移動至下流側(cè)，同時產(chǎn)生熱量增加，所以設(shè)置于第一催化體107的下流側(cè)表面附近的下流側(cè)溫度傳感器115a和115b的輸出與燃燒量大致成比例地增加。即，發(fā)現(xiàn)存在以下關(guān)系下流側(cè)溫度傳感器115a和115b的輸出，在顯示高溫(下流側(cè)的溫度較高)時，燃料流量較大，在顯示低溫(下流側(cè)的溫度較低)時，燃料流量較小。此時，下流側(cè)溫度傳感器115a和115b的輸出被燃料流量所控制，受混合氣體濃度的影響較小。
另一方面，當(dāng)使燃料流量大致一定、而增加混合氣體濃度時，最高溫度的位置移動至上流側(cè)，所以上流側(cè)溫度傳感器114a和114b的輸出增加。也就是說，在該混合氣體濃度高時，顯示出上流側(cè)溫度高、下流側(cè)溫度低的值。即，發(fā)現(xiàn)存在以下關(guān)系在上流側(cè)的溫度低時，混合氣體濃度較低。特別是，上流側(cè)溫度傳感器114a和114b的輸出被混合氣體濃度控制，如果燃料流量的變化不顯著時，幾乎可不需要考慮燃料流量造成的影響。
于是，根據(jù)本實施方式的催化燃燒裝置，通過下流側(cè)溫度傳感器115a和115b的輸出來檢測燃燒量，通過上流側(cè)溫度傳感器114a和114b的輸出來檢測混合氣體濃度，由此，可以全面準確地檢測與第一催化體107和第二催化體109的尺寸沒有關(guān)系的表面溫度，把握燃燒狀態(tài)。就連以火焰的離子電流為基礎(chǔ)來檢測燃燒狀態(tài)的現(xiàn)有的火焰燃燒方式也難以準確把握混合氣體濃度，本實施方式的燃燒檢測方式能以簡易的結(jié)構(gòu)確保良好精度的檢測性能。
并且，檢測設(shè)置于第一催化體107的上流側(cè)表面左右的上流側(cè)溫度傳感器114a、114b的輸出差值，在燃燒運轉(zhuǎn)狀態(tài)下，在檢測出各傳感器輸出差值(例如約為100℃以上)的情況下，判斷為‘催化劑劣化’后，使燃燒結(jié)束。
而且，通過上流側(cè)溫度傳感器114a和114b的設(shè)置，可以檢測第一催化體107的上流側(cè)的催化劑劣化狀態(tài)，并可以確保燃燒機器的可靠性。
并且，檢測設(shè)置于第一催化體107的下流側(cè)表面左右的下流側(cè)溫度傳感器115a、115b的輸出差值，在燃燒運轉(zhuǎn)狀態(tài)下，在檢測出各傳感器輸出差值(例如約為100℃以上)的情況下，判斷為‘催化劑劣化’后，使燃燒結(jié)束。
而且，通過下流側(cè)溫度傳感器115a和115b的設(shè)置，可以檢測第一催化體的下流側(cè)和第二催化體上流側(cè)的劣化狀態(tài)，即使在混合氣體濃度有變化的情況下，由于采用溫度差值進行判斷，所以可以準確判斷劣化狀態(tài)，并可以確保燃燒機器的可靠性。
并且，對于以第一催化體107的催化體為中心的部件的隨時間變化來說，著眼于燃燒時的最高溫度的位置向下流側(cè)移動，檢測下流側(cè)溫度傳感器115a和115b的輸出與上流側(cè)溫度傳感器114a和114b的輸出差值，使燃燒結(jié)束。
而且，通過上流側(cè)和下流側(cè)溫度傳感器，可以在更寬的燃燒運轉(zhuǎn)狀態(tài)的范圍內(nèi)檢測第一催化體和第二催化體的劣化狀態(tài)，即使在混合氣體濃度有變化的情況下，由于采用溫度差值進行判斷，所以可以準確判斷劣化狀態(tài)，并可以確保燃燒機器的可靠性。
并且，在設(shè)置于第一催化體107的上流側(cè)表面或下流側(cè)表面左右的上流側(cè)溫度傳感器114a和114b與下流側(cè)溫度傳感器115a和115b中存在耐熱溫度(例如600℃)上限的情況下，如圖9所示，將該溫度傳感器116設(shè)置在距離催化體117的上流側(cè)或下流側(cè)給定距離X(例如10mm)的位置上，由此，即使在最大燃燒時催化體117的表面溫度達到高溫(例如800℃以上)，由于不會直接受到催化劑的達到高溫的表面溫度的影響，所以可以在溫度傳感器116的耐熱溫度以下進行檢測。
而且，無論在何種程度的高溫的燃燒狀態(tài)下使用低成本且便宜的溫度傳感器時，也可以維持溫度傳感器本身的可靠性，同時可以確保燃燒機器的可靠性。
并且，在設(shè)置于催化體107的上流側(cè)表面或下流側(cè)表面左右的上流側(cè)和下流側(cè)的溫度傳感器116中存在耐熱溫度(例如600℃)上限的情況下，如圖10所示，在溫度傳感器116上設(shè)置圓筒狀的耐熱性的防護罩118，并且如圖11所示，設(shè)置平板狀的耐熱性的防護罩119，由此，即使在最大燃燒時催化體的表面溫度達到高溫(例如700℃以上)，也可以高精度且在溫度傳感器116的耐熱溫度以下測定檢出催化體表面溫度。
而且，即使過渡時在溫度傳感器116的附近萬一發(fā)生火焰而產(chǎn)生高溫的燃燒狀態(tài)下，也能更加維持溫度傳感器116本身的可靠性，同時可以確保燃燒機器的可靠性。
但是，作為上述溫度傳感器的防護罩118或119的替代，也可以預(yù)先以一體型形成向熱交換部112的內(nèi)側(cè)突出的形狀的器件，在保護溫度傳感器方面，具有與上述內(nèi)容同樣的意義。
并且，根據(jù)設(shè)置于催化體107的上流側(cè)表面左右的上流側(cè)溫度傳感器114a和114b或催化體107的下流側(cè)溫度傳感器115a和115b的輸出、或者各個傳感器輸出值或輸出差值來進行判斷，如果每個傳感器溫度輸出值只要有一個是預(yù)先作為基準值設(shè)定的溫度(例如約900℃)以上時，就認為是‘打火現(xiàn)象’，或者，在上流側(cè)表面和下流側(cè)表面左右的傳感器輸出差值被檢測為預(yù)先作為基準值設(shè)定的溫度(例如約100℃以上)的情況下，或上流側(cè)和下流側(cè)的溫度傳感器的輸出差值被檢測為預(yù)先設(shè)定的溫度差值(例如400℃)以上的情況下，判斷為‘部分劣化’，使燃燒結(jié)束。
而且，通過比較上流側(cè)和下流側(cè)溫度傳感器的輸出值與預(yù)先存儲的溫度的值，可以確實檢測出第一催化體和第二催化體的劣化狀態(tài)和打火現(xiàn)象，控制性高、且可以確保燃燒機器的可靠性。
并且，將設(shè)置于催化體107的上流側(cè)表面左右的上流側(cè)溫度傳感器114a和114b或者催化體107的下流側(cè)溫度傳感器115a和115b的各個傳感器輸出差值與存儲的上次運轉(zhuǎn)狀態(tài)的輸出差值作比較，在檢測出輸出差值為上次運轉(zhuǎn)時的溫度(例如約100℃)以上的情況下，判斷為‘部分劣化’，使燃燒結(jié)束。
并且，即使在構(gòu)成大型的燃燒器、并在需要更大功率時使用2個以上的多個催化體和多個溫度傳感器而構(gòu)成的情況下，如上所述，控制性高、且可以確保燃燒機器的可靠性。
而且，上述說明的本實施方式7的催化燃燒裝置的各部溫度變動情況是表示其中一個實施例的情況，根據(jù)催化體的蜂窩的形狀、構(gòu)造、種類、大小和承載量，并不一定通過燃燒流量來決定上流側(cè)和下流側(cè)的溫度。并且，催化體的個數(shù)為2個以上，溫度傳感器的個數(shù)也不限定數(shù)目。而且，即使代用可檢測溫度或燃燒狀態(tài)的傳感器也沒有關(guān)系。
并且，在將本實施方式7中的催化燃燒裝置用作圖7的制冷劑加熱器36的熱源的情況下，可確實地把握催化劑的劣化狀態(tài)，進行穩(wěn)定的燃燒，實現(xiàn)更穩(wěn)定的制熱運轉(zhuǎn)。
(實施方式8)圖12是本發(fā)明的催化燃燒裝置的實施方式8的部分剖視結(jié)構(gòu)圖。實施方式8中的催化燃燒裝置的主要部分由作為燃料供給部件的燃料供給部201、作為空氣供給部件的空氣供給部202、使液體燃料等氣化的氣化器203、氣化器加熱器204、氣化器溫度檢測部205、催化發(fā)熱體206、混合氣流通口207和作為燃燒部的催化體208而構(gòu)成，各構(gòu)成部分按照上述的順序被連續(xù)地設(shè)置在催化燃燒裝置內(nèi)。
催化發(fā)熱體206在金屬基材上承載著鉑類的貴金屬。并且，催化發(fā)熱體206被配置為與氣化器203相接觸。并且，在催化發(fā)熱體206上存在有通過燃料和空氣的混合氣的混合氣流通口207。
催化體208在具有多個連通孔的陶瓷蜂窩狀物上承載鉑類的貴金屬，可進行催化燃燒。
而且，設(shè)置有催化劑預(yù)熱加熱器209、上流側(cè)溫度傳感器210(在此使用熱敏電阻)、下流側(cè)溫度傳感器211(在此使用熱敏電阻)、燃燒室212、燃燒氣體排出口213、輔助催化體214。在催化燃燒裝置的外圍部設(shè)置熱交換部215，而且在熱交換部215上設(shè)置被加熱流體通路216。
下面，說明圖12中的本實施方式8的動作和特性。供給的液體燃料(在此使用煤油)經(jīng)由燃料供給部201朝向氣化器203噴出。在此，氣化器203利用氣化器溫度傳感器205檢測溫度，通過氣化器加熱器204的ON-OFF來控制為250℃以上，燃料在此相互沖撞，進行液體燃料的氣化。并且，經(jīng)由空氣供給部202供給的空氣的一部分在與催化劑發(fā)熱體206沖撞之后，在內(nèi)部循環(huán)，與已氣化的液體燃料混合，然后由混合氣流通口207噴出，供給至催化體208。供給至催化體208的混合氣通過陶瓷蜂窩狀物上所承載的鉑類貴金屬的催化作用，在表面進行燃燒，并變?yōu)槿紵艢鈿怏w，而且，燃燒排氣氣體中稍殘留的未燃燒氣體在輔助燃燒催化劑214中完全燃燒，并從燃燒氣體排出口213排出至外部。
下面，說明開始穩(wěn)定燃燒之后的控制。圖13是表示本發(fā)明的燃燒控制的流程的流程圖。
轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定運轉(zhuǎn)之后的30分鐘以內(nèi)只進行通常的控制，以各傳感器205、210、211的輸出為基礎(chǔ)，判斷有無異常，是繼續(xù)進行運轉(zhuǎn)，或停止運轉(zhuǎn)。
轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定運轉(zhuǎn)以后并經(jīng)過30分鐘后，轉(zhuǎn)變?yōu)楸景l(fā)明的檢驗循環(huán)。首先進行圖形檢驗，檢驗催化燃燒的狀態(tài)，根據(jù)結(jié)果進行調(diào)整燃燒，即，停止燃燒或再燃燒，以及顯示、設(shè)定變更。并且在燃燒為最低功率的情況下，進行焦油除去操作，并返回到通常的控制。而且，當(dāng)累計運轉(zhuǎn)時間經(jīng)過24小時后，就轉(zhuǎn)變?yōu)闄z驗?zāi)Ｊ?，?dāng)檢驗出燃燒催化劑活性降低時，就停止運轉(zhuǎn)。通常的控制的內(nèi)容如下。
為了維持穩(wěn)定燃燒，必須確保催化體208的溫度不為鉑類貴金屬的活化溫度以下。另一方面，當(dāng)使催化體208的溫度過高時，就會對作為催化體208基材的陶瓷或其它結(jié)構(gòu)部件產(chǎn)生惡劣影響，因燃燒裝置的可靠性會出現(xiàn)問題，所以需要加以注意。
燃燒狀態(tài)的控制是通過燃料供給量、燃燒用空氣供給量和氣化器加熱器204的通電量來進行的。在圖12所示結(jié)構(gòu)的催化燃燒裝置中，催化體208的上流側(cè)溫度為350℃～700℃、下流側(cè)溫度為450℃～900℃的范圍是正常運轉(zhuǎn)的范圍，相對于各燃燒量的燃燒空氣的量是通過實驗中所求得的最優(yōu)選值來設(shè)定的。
左右催化燃燒裝置的可靠性的最大要素是催化體208和輔助催化體214本身的劣化。對于劣化來說主要有兩類，即，化學(xué)壽命(活性低下)和物理壽命(基材破裂、堵塞等)。當(dāng)燃燒量有變化時，催化體208、輔助催化體214本身的溫度就有很大的變化。但相反，若是相同燃燒量，各部的溫度就顯示相同的溫度圖形。于是，首先設(shè)置存儲部件(未圖示)，用來存儲在各燃燒量中顯示氣化部溫度傳感器205、上流側(cè)溫度傳感器210、下流側(cè)溫度傳感器211所檢測的溫度的基準溫度的圖形，存儲每個燃燒量中穩(wěn)定進行燃燒時(例如燃燒量變更的30分鐘后)的溫度。而且，將下次以該燃燒量運轉(zhuǎn)時所檢測的各部溫度與存儲的基準溫度作比較，在變化為比預(yù)先通過實驗所求得的誤差范圍(例如5％)大的情況下，就判斷為‘異常燃燒狀態(tài)’而停止燃料供給，并進行熄火處理。例如，在化學(xué)壽命即催化體的活性較低的情況下，在本實施方式8的催化燃燒裝置中，由于催化體218的活性低下早于輔助催化體214的活性低下，所以呈現(xiàn)出上流側(cè)溫度傳感器210所檢測的溫度較低、下流側(cè)溫度傳感器211所檢測的溫度上升的變化，因此可檢測催化劑的劣化。另一方面，在物理壽命即催化體的基材產(chǎn)生破裂或堵塞的情況下，因超出上述基準溫度的溫度圖形，故可以檢測出。于是，可根據(jù)上流側(cè)溫度傳感器和下流側(cè)溫度傳感器的輸出圖形來判斷催化劑活性的降低。
并且，設(shè)置存儲氣化部溫度傳感器205、上流側(cè)溫度傳感器210、下流側(cè)溫度傳感器211所檢測的溫度的存儲部件(未圖示)，并使其存儲該產(chǎn)品在各燃燒量初次使用時的燃燒穩(wěn)定時(例如燃燒量變更的30分鐘后)的溫度。之后，將以該燃燒量運轉(zhuǎn)時所檢測的各部的溫度與存儲的基準溫度作比較，在變化為比預(yù)先通過實驗所求得的誤差范圍(例如5％)大的情況下，就判斷為‘異常燃燒狀態(tài)’而停止燃料供給，并進行熄火處理。通過這樣處理，就可以針對催化劑活性降低進行適當(dāng)處理。
以上說明的情況是固定目標溫度后進行控制的情況，但在催化燃燒裝置中催化劑隨著其使用時間而劣化的情況是無法避免的。因此，為了長期使用，也可以根據(jù)使用時間改變針對各燃燒量的各溫度傳感器的目標溫度。即，設(shè)置存儲使用時間的部件(未圖示)，將各燃燒量的目標溫度作為使用時間的函數(shù)來進行變化。預(yù)先通過實驗求出上流側(cè)溫度傳感器210、下流側(cè)溫度傳感器211所檢測的溫度針對各燃燒量和使用時間的變化，將該結(jié)果作為目標溫度即基準溫度。以該目標溫度為基準，比較以該燃燒量運轉(zhuǎn)時所檢測的各部的測定溫度，在變化為比預(yù)先通過實驗所求得的誤差范圍(例如5％)大的情況下，就判斷為‘異常燃燒狀態(tài)’而停止燃料供給，并進行熄火處理。通過該處理可以長期適當(dāng)?shù)靥幚碜鳛槟壳皺z測困難的催化劑活性降低問題。
對于一般的催化燃燒裝置的結(jié)構(gòu)來說，相對于具有多個連通孔的催化體208的截面積，空氣供給部202的截面積較小，所以已氣化的燃料和燃燒空氣的混合氣會產(chǎn)生局部過多的供給，進而容易在催化體208的表面上產(chǎn)生溫度高的部分。如此高溫部分的生成會加速催化燃燒裝置的劣化，并誘發(fā)催化體的應(yīng)力開裂，這是所不希望的。
但是，在一般的燃燒控制中，針對于燃燒量設(shè)定，若條件是相同的，供給的空氣量就會被固定為一定的值。因此，加速了催化體208的局部劣化的情況較多。于是，在一定條件下的運轉(zhuǎn)繼續(xù)較長時間例如30分鐘以上的情況下，為了使催化體部208的高溫部分移動，就使燃燒空氣的供給量少量變動。該控制是圖13的調(diào)整燃燒，例如當(dāng)周期為2分鐘、供給量的變動幅度為±3％時，燃燒室212內(nèi)的混合氣的氣流就會變化，進而催化體8表面的高溫部產(chǎn)生移動。這樣，催化體208的溫度分布更均勻，由此，可以延長催化燃燒裝置的使用壽命。
并且，圖12那樣結(jié)構(gòu)的催化燃燒裝置，在設(shè)定相同燃燒量并進行長時間運轉(zhuǎn)的情況下，對于氣化器203來說，由于在同一部位連續(xù)進行燃料的氣化，所以需要解決可靠性上的問題。在此可以如上述那樣改變?nèi)紵諝獾墓┙o量，但也可以少量改變供給燃料的量，而不用使燃燒空氣的供給量產(chǎn)生變化。例如當(dāng)周期為2分鐘、供給量的變動幅度為±3％時，在氣化室203上，燃料氣化的部分移動，而且燃燒室212內(nèi)的混合氣體的氣流產(chǎn)生變化，進而催化體208表面的高溫部也產(chǎn)生移動。這樣，可以分散氣化器203上的氣化部，使催化體208的溫度分布更加均勻，由此，可以延長催化燃燒裝置的使用壽命。
并且，作為使催化燃燒裝置的可靠性降低的因素，下面列舉的是使用液體燃料的燃燒裝置共同的課題即氣化部的焦油析出。在催化燃燒裝置中，由于不用火焰，所以總體比一般燃燒器溫度低。因此，容易引起以液體燃燒的高沸點成份的再凝聚為主因的焦油生成。因此進行圖13所示的焦油除去操作。該操作是例如在長時間(例如2個小時以上)連續(xù)進行最容易生成焦油的最低燃燒量的燃燒的情況下，在短時間(例如10分鐘)的間隔內(nèi)使燃燒量提高10％左右。通過該操作提高燃燒器內(nèi)的溫度，可以抑制焦油的析出，進而可以提高燃燒裝置的可靠性。而且，當(dāng)以同一條件長時間運轉(zhuǎn)時，由于混合氣體的分布原因，存在在催化體本身生成焦油的情況，但通過進行本實施方式所示的調(diào)整燃燒等，可以抑制焦油生成。
即使采取上述那樣的各種方案，經(jīng)長時間并加小心地使用催化燃燒裝置，但催化體208的活性也會降低。為了確實掌握該活性降低，并在引起異常燃燒之前安全地停止，設(shè)定了用于直接確認催化劑活性的動作。即，設(shè)置累計運轉(zhuǎn)時間的計時器，若累計運轉(zhuǎn)時間達到24小時，就進行如下動作。催化劑的活性隨溫度降低而降低。于是，以給定的燃燒量進行穩(wěn)定燃燒，在充分穩(wěn)定時停止燃料的供給。而且在上流側(cè)溫度傳感器210、下流側(cè)溫度傳感器211所檢測出的催化體208的溫度降低、并到達給定的溫度時，再次供給燃料。此時，如催化體208的催化活性足夠高，在該溫度下再進行催化反應(yīng)，燃燒部的溫度通過反應(yīng)熱而上升，再次變?yōu)榉€(wěn)定燃燒。但是，如因催化劑的活性低下催化反應(yīng)不充分而不能使燃燒部的溫度上升，則會使火熄滅。即，停止上述的燃料供給，改變溫度降低時的再次供給燃料的給定溫度，并根據(jù)其各溫度的催化燃燒反應(yīng)的開始來評價催化劑活性，就可以利用該現(xiàn)象確認催化燃燒裝置的催化劑活性。在圖12所示的催化燃燒裝置的情況下，可將實際的燃燒量設(shè)定為最高燃燒量的1/2，將燃料再次供給溫度設(shè)定為350℃(上流側(cè)溫度)，可通過實驗確認適宜地動作。在因活性降低而熄火的情況下，可以再次進行給定的點火操作。并且，進行1次檢驗?zāi)Ｊ街?，將累計運轉(zhuǎn)時間的計時器復(fù)位，開始再次累計，以24小時的時間間隔進行檢驗?zāi)Ｊ健?br> 在通過上述操作確認到催化劑活性降低時，燃燒裝置也不是立即就不能運轉(zhuǎn)。因此，設(shè)置通知使用者催化劑的活性降低這種情況的“通知顯示部”(未圖示)，并讓使用者知道維護的必要性。由此，可以提高催化燃燒裝置作為產(chǎn)品的可靠性。
一般認為，由于燃燒催化劑的活性降低，要求更高催化活性的燃燒條件(即最大燃燒量和最小燃燒量)導(dǎo)致催化體的溫度變?yōu)楫惓＃瑢掖瓮Ｖ惯\轉(zhuǎn)，對于使用者而言不方便。因此，在已確認催化劑活性降低的情況下，改變控制，從而進行限制燃燒量的運轉(zhuǎn)。由此，可以成為更方便的產(chǎn)品。
在以上所示的本實施方式8中，在上流側(cè)溫度傳感器210、下流側(cè)溫度傳感器211中采用熱敏電阻，但如果設(shè)置在與催化體208的上流側(cè)和下流側(cè)相關(guān)的位置上，也可以采用耐熱性高、使用溫度范圍廣的鎧裝熱電偶等其它溫度檢測部件，可取得與上述相同的效果。而且，控制順序中的上流側(cè)溫度傳感器210、下流側(cè)溫度傳感器211的給定溫度依賴于溫度檢測部件的種類和設(shè)置部位，不一定限于上述溫度。同樣，對于各模式的實施定時等的時間來說，也不一定限于上述時間。
以上，說明了在液體燃料的燃燒裝置中實施本發(fā)明的例子，但以下的情況也包含于本發(fā)明中。作為燃料種類來說，也適合使用除了氣化器周圍的結(jié)構(gòu)以外，由連接管供給的燃料，由燃料罐供給的液化氣燃料那樣的高壓供給的燃料。
并且，在催化體的載體上使用陶瓷蜂窩狀物，但如果是具有可流通預(yù)混合氣的多個連通孔的器件，就不限定其原材料或形狀，例如可以利用陶瓷或金屬的燒制件、金屬蜂窩狀物或金屬無紡布、陶瓷纖維的編織件等，形狀也不限定為平板狀，根據(jù)原材料的加工性和用途可以任意設(shè)定為彎曲狀、筒狀或波板狀等。并且，作為活性成分來說，一般使用鉑、鈀、銠等鉑類貴金屬，但也可以使用它們的混合體、其它金屬或其氧化物，以及它們的混合組成，可以選擇適合于燃料種類或使用條件的活性成分。
并且，如果將本實施方式8的催化燃燒裝置作為圖7的制冷劑加熱器36的熱源使用，由于可判斷催化劑的狀況，根據(jù)催化劑狀況進行適當(dāng)?shù)倪\轉(zhuǎn)，所以可實現(xiàn)長期穩(wěn)定的制冷劑加熱，同時可以進行穩(wěn)定的制熱運轉(zhuǎn)。
(實施方式9)下面說明本發(fā)明的實施方式9。圖14是實施方式9的立體剖視圖，圖15是同一裝置的縱向剖視圖，圖16是實施方式9中的傳感器的剖視圖。
實施方式9中的催化燃燒裝置由混合氣體供給部417、催化燃燒室418和被加熱流體通路419構(gòu)成主要部分。并且，混合氣體供給部417是沿著混合氣體流動方向由混合氣體導(dǎo)入部420、混合氣體氣化室421和混合氣體噴出部422構(gòu)成的，在混合氣體氣化部421的外圍部配置嵌入式加熱器423。催化燃燒室418是沿著混合氣體流動方向順次由第1受熱部424、預(yù)熱加熱器425a、425b、第1催化體426、第2受熱部427、第1整流板428、第2催化體429、第2整流板430、第3催化體431、第3整流板432、第3受熱部433、排氣流出部434構(gòu)成的，被加熱流體通路419(銅連接管)被焊接在催化燃燒室418的外筒框體435上。并且，第1受熱部424、第2受熱部427、第1整流板428、第2整流板430、第3整流板432和第3受熱部433與外筒框體435形成為一體，并使用鋁材。第1催化體426、第2催化體429、第3催化體43 1以具有連通孔的堇青石蜂窩狀物為基體、在活性鋁載體上承載鈀催化劑。第1受熱部424、第2受熱部427被配置在正對著第1催化體426的通氣口的位置上，使其容易接受來自第1催化體426的輻射、排熱，并配置第3受熱部433，使其容易接受來自第3催化體431的排熱。第1整流板428、第2整流板430具有朝向第2催化體429的混合氣體整流作用和來自第2催化體429的受熱作用，第2整流板430、第3整流板432具有朝向第3催化體431的混合氣體整流作用和來自第3催化體431的受熱作用。預(yù)熱加熱器采用2個250W規(guī)格的加熱器，第1催化體采用在150×70×20、200單元/inch2中承載3g/l的Pd的催化體，第2催化體采用在150×70×10、400單元/inch2中承載3g/1的Pd的催化體，第3催化體采用在150×70×10、400單元/inch2中承載3g/1的Pd的催化體。
圖16的燃燒排氣傳感器450被固定于第3催化體431的下流側(cè)、第3整流板432附近。燃燒排氣傳感器450由活性溫度傳感器450a和非活性溫度傳感器450b構(gòu)成，活性溫度傳感器450a是在外表面上設(shè)置催化劑層452的溫度傳感器451a，非活性溫度傳感器450b是設(shè)置具有與450a的催化劑層452相同的熱傳導(dǎo)率的緩沖層453的溫度傳感器451b。
下面，說明動作。首先，在燃燒開始時，向預(yù)熱加熱器425a、425b通電，將第1催化體426預(yù)熱至活化溫度以上，約為350℃，然后，停止向預(yù)熱加熱器425a、425b通電，由混合氣體供給部417供給混合氣體，使在第1催化體426中開始進行催化燃燒。然后，由來自第1催化體426的排熱來加熱第2催化體429，在第2催化體429中也開始進行催化燃燒。在催化燃燒時，在第1催化體426和第2催化體429中幾乎完全燃燒，第3催化體具有對通過第2催化體后僅存的未燃排氣進行凈化的作用。燃燒反應(yīng)熱以輻射能形式從催化體中輻射出去。該輻射能被第1受熱部424等吸收，再次轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，由此，向被加熱流體通路419傳熱。而且，由于熱能通過熱傳導(dǎo)后再通過熱傳遞從被加熱流體通路419向通路(銅連接管)內(nèi)的被加熱制冷劑傳熱的輻射傳熱不會使氣流紊亂，所以不會阻礙第1催化體426、第2催化體429中的燃燒反應(yīng)，即使增加被加熱制冷劑的熱交換量，也可以確保燃燒穩(wěn)定性。通過設(shè)置正對著催化體通氣孔的受熱部，并交互地設(shè)置多組催化體和受熱部，可以促進從催化體到受熱部的輻射傳熱，同時在催化體中的高燃燒量時，可以降低容易變?yōu)楦邷氐拇呋w的催化劑表面溫度。在催化燃燒室418內(nèi)，可以利用各個受熱部和各個整流板，使混合氣體的流動方向如蛇行，由此可以延長內(nèi)部的熱催化體滯留時間。因此，可以達到提高受熱部的受熱效率、增加接觸時間的目的。穿過第3催化體431的排氣經(jīng)由排氣流出部434排出至外部。通過制成在具有連通孔的蜂窩柵格形狀的基體上承載著催化劑的催化體，可以提高針對熱應(yīng)力的強度，并提高使用壽命。在高燃燒量時，可以降低通常容易變?yōu)楦邷氐拇呋w的催化劑表面溫度，并抑制在耐熱極限溫度以下，可以實現(xiàn)高負荷型的熱交換一體型催化燃燒式熱源機，所以可以使機器小型化。
燃燒排氣傳感器450被固定于第3整流板432附近，通常與燃燒排氣接觸，在催化燃燒為正常的燃燒時，在第1催化體426和第2催化體429中幾乎燃燒完全，在第3催化體中對通過第2催化體后僅存的未燃排氣進行凈化，因此，設(shè)置于活性溫度傳感器450a的催化層不會引起什么發(fā)熱反應(yīng)，所以兩個溫度傳感器450a、450b所檢測的溫度近乎相等。可是，當(dāng)催化燃燒超出正常燃燒狀態(tài)的范圍時，在第1催化體426和第2催化體429中燃燒不完全，而且在第3催化體中也不能完全凈化，因此，未燃燒氣體到達燃燒排氣傳感器450。于是，設(shè)置于活性溫度傳感器450a上的催化劑層與周圍的未燃燒氣體反應(yīng)，并引起發(fā)熱反應(yīng)，可是非活性溫度傳感器450b不會引起發(fā)熱反應(yīng)，所以兩個溫度傳感器450a、450b所檢測的溫度產(chǎn)生差值。通過檢測該溫度差，可以檢測異常的燃燒狀態(tài)。
一般來說，燃燒催化劑因燃料中的雜質(zhì)等的緣故，存在著隨時間的推移而使活性降低的傾向，活性降低的燃燒催化劑所能處理的燃料變少而生成未燃燒氣體。因此，本實施方式所示的燃燒排氣傳感器對于催化劑的劣化判定是非常有效的。
圖17表示使用由實施方式9得到的催化燃燒裝置，在改變空氣比(供給空氣量/理論空氣量)的情況下，對作為實際排氣組成的HC/CO2與上述的傳感器輸出進行比較。由圖可知，例如空氣比為1.8時，實際的排氣組成與顯示極小值的排氣組成相同，本發(fā)明傳感器的輸出也顯示極小值，兩者之間的測定結(jié)果具有良好的一致性。
(實施方式10)圖18表示實施方式10中所使用的燃燒排氣傳感器460。燃燒排氣傳感器460由活性溫度傳感器460a和非活性溫度傳感器460b構(gòu)成，活性溫度傳感器460a是在將催化劑層462設(shè)于表面的受風(fēng)板464a上具備溫度傳感器461a和隔熱層465a的傳感器，非活性溫度傳感器460b是在將緩沖層463設(shè)于表面的受風(fēng)板464b上具備溫度傳感器461b和隔熱層465b的傳感器。在第1受風(fēng)板460a的表面上設(shè)置催化劑層462，第2受風(fēng)板460b的表面為非活性物質(zhì)，使用溫度傳感器分別檢測受風(fēng)板的溫度(在實施方式9中，直接在溫度傳感器表面涂布催化體，使檢測溫度具有差值)。受風(fēng)板464a、464b被固定于第3催化體431的下流側(cè)、第3整流板432附近。因動作與實施方式9相同，所以省略說明。
通過上述結(jié)構(gòu)，可以一邊監(jiān)視排氣氣體狀態(tài)一邊控制燃燒狀態(tài)，所以可以對應(yīng)于催化劑劣化隨時間的變化而維持理想的催化燃燒狀態(tài)，并可以避免NOx(氮氧化物)的發(fā)生。并且，由于所使用的傳感器是便宜的溫度傳感器的應(yīng)用品，所以可以降低機器的價格。
(實施方式11)圖19表示實施方式11中所使用的燃燒排氣傳感器470。燃燒排氣傳感器470是在單面上設(shè)置活性溫度傳感器471a、催化劑層472、隔熱層475a、在反面上設(shè)置非活性溫度傳感器471b、緩沖層473、隔熱層475b的隔熱性材料的受風(fēng)板474。在受風(fēng)板474的單面上設(shè)置催化劑層，在里面設(shè)置與催化劑層具有相同吸放熱特性的緩沖層，使基材具有隔熱性，成為不讓催化劑層的發(fā)熱傳到里面的結(jié)構(gòu)，使溫度傳感器檢測每個面的溫度(在實施方式9中，直接在溫度傳感器表面涂布催化體，使檢測溫度具有差值)。以與燃燒空氣的氣流平行的方向?qū)⑹茱L(fēng)板474固定于第3催化體431的下流側(cè)、第3整流板432附近，以便兩個面可均勻地接觸燃燒空氣。因動作與實施方式10相同，所以省略說明。
通過上述結(jié)構(gòu)，可以一邊監(jiān)視排氣氣體狀態(tài)一邊控制燃燒狀態(tài)，所以可以對應(yīng)于催化劑劣化隨時間的變化而維持理想的催化燃燒狀態(tài)，并可以避免NOx(氮氧化物)的發(fā)生。并且，由于所使用的傳感器是便宜的溫度傳感器的應(yīng)用品，所以可以降低機器的價格。
而且，如果將本發(fā)明的實施方式9、10、11的催化燃燒裝置作為圖7的制冷劑加熱式空調(diào)機的熱源機使用，即使外部氣溫較低，也可以以穩(wěn)定清潔的燃燒狀態(tài)實現(xiàn)舒適的制熱。
權(quán)利要求
1.一種催化燃燒裝置，其特征在于，包括供給燃料的燃料供給部件；供給燃燒所需空氣的空氣供給部件；供給燃料和空氣的混合氣體的混合氣體供給部；使所述混合氣體燃燒的具有透氣性的催化體；所述混合氣體的氣體通路；設(shè)置在所述氣體通路中的燃燒檢測部件。
2.如權(quán)利要求1所述的催化燃燒裝置，其特征在于，燃燒檢測部件檢測氣體通路內(nèi)混合氣體的物理特性，并控制燃料供給部件和空氣供給部件。
3.如權(quán)利要求2所述的催化燃燒裝置，其特征在于，物理特性是指溫度。
4.一種制冷劑加熱式空調(diào)機，具備室內(nèi)機組以及至少有壓縮機和制冷劑加熱器的室外機組，在制熱時，將從壓縮機吐出的制冷劑送入所述室內(nèi)機組的室內(nèi)熱交換器中，并將從所述室內(nèi)熱交換器流出的制冷劑通過制冷劑加熱器加熱后送入壓縮機，其特征在于，所述制冷劑加熱器的熱源是權(quán)利要求1～3中任意一項所述的催化燃燒器。
5.一種催化燃燒裝置，其特征在于，包括供給燃料的燃料供給部件；供給燃燒所需空氣的空氣供給部件；供給燃料和空氣的混合氣體的混合氣體供給部；使所述混合氣體燃燒的具有透氣性的催化體；以及所述混合氣體的氣體通路，在所述混合氣體供給部和所述催化體之間，設(shè)置有檢測所述混合氣體的物理特性的傳感器，根據(jù)所述傳感器的信號輸出控制所述混合氣體的燃燒。
6.如權(quán)利要求5所述的催化燃燒裝置，其特征在于，具有在外圍部設(shè)置被加熱流體通路的熱交換部，在氣體通路中配置向混合氣體的流動方向突出并與所述熱交換部連接在一起的傳熱板。
7.如權(quán)利要求5所述的催化燃燒裝置，其特征在于，傳感器是溫度傳感器，所述溫度傳感器根據(jù)在催化燃燒時所檢測出的溫度變化來控制混合氣體的燃燒。
8.如權(quán)利要求5所述的催化燃燒裝置，其特征在于，傳感器是光學(xué)傳感器，所述光學(xué)傳感器根據(jù)在催化燃燒時所檢測出的光學(xué)特性的變化來控制混合氣體的燃燒。
9.如權(quán)利要求5所述的催化燃燒裝置，其特征在于，傳感器是聲音傳感器，所述聲音傳感器根據(jù)在催化燃燒時所檢測出的聲音特性的變化來控制混合氣體的燃燒。
10.如權(quán)利要求5所述的催化燃燒裝置，其特征在于，傳感器是紅外線傳感器，所述紅外線傳感器根據(jù)在催化燃燒時所檢測出的紅外線特性的變化來控制混合氣體的燃燒。
11.如權(quán)利要求5所述的催化燃燒裝置，其特征在于，傳感器是壓力傳感器，所述壓力傳感器根據(jù)在催化燃燒時所檢測出的壓力變化來控制混合氣體的燃燒。
12.如權(quán)利要求5所述的催化燃燒裝置，其特征在于，將送風(fēng)機作為空氣供給部件，通過檢測催化燃燒時的所述送風(fēng)機的負荷變動，控制混合氣體的燃燒。
13.如權(quán)利要求5～11中任意一項所述的催化燃燒裝置，其特征在于，在氣體通路的流動方向上配置多列催化體。
14.一種催化燃燒裝置，其特征在于，包括供給燃料的燃料供給部件；供給燃燒所需空氣的空氣供給部件；供給燃料和空氣的混合氣體的混合氣體供給部；使所述混合氣體燃燒的具有透氣性的催化體；以及所述混合氣體的氣體通路，設(shè)置配置于所述催化體的所述氣體通路的上流側(cè)的至少1個上流側(cè)溫度傳感器和配置于所述催化體的所述氣體通路的下流側(cè)的至少1個下流側(cè)溫度傳感器的兩方的溫度傳感器，或者所述上流側(cè)溫度傳感器和所述下流側(cè)溫度傳感器中的任意一方的溫度傳感器。
15.如權(quán)利要求14所述的催化燃燒裝置，其特征在于，具有在外圍部設(shè)置被加熱流體通路的熱交換部，在氣體通路中配置向混合氣體的流動方向突出并與所述熱交換部連接在一起的傳熱板。
16.如權(quán)利要求14所述的催化燃燒裝置，其特征在于，根據(jù)多個上流側(cè)溫度傳感器之間的輸出差值，控制燃料和空氣的混合氣體濃度。
17.如權(quán)利要求14所述的催化燃燒裝置，其特征在于，根據(jù)多個下流側(cè)溫度傳感器之間的輸出差值，控制燃料和空氣的混合氣體濃度。
18.如權(quán)利要求14所述的催化燃燒裝置，其特征在于，在多個上流側(cè)溫度傳感器之間的輸出差值或多個下流側(cè)溫度傳感器之間的輸出差值為給定值以上的情況下，停止燃燒。
19.如權(quán)利要求14～18中任意一項所述的催化燃燒裝置，其特征在于，在距離催化體表面的給定距離位置上配置溫度傳感器。
20.如權(quán)利要求19所述的催化燃燒裝置，其特征在于，是設(shè)置了耐熱防護罩的溫度傳感器。
21.如權(quán)利要求14所述的催化燃燒裝置，其特征在于，將上流側(cè)溫度傳感器和下流側(cè)溫度傳感器的各自的輸出值與預(yù)先設(shè)定的基準值進行比較，在具有給定差值的情況下，停止燃燒。
22.如權(quán)利要求14所述的催化燃燒裝置，其特征在于，將上流側(cè)溫度傳感器和下流側(cè)溫度傳感器的各自的輸出值與上次催化燃燒時的存儲輸出值進行比較，在具有給定差值的情況下，停止燃燒。
23.如權(quán)利要求14所述的催化燃燒裝置，其特征在于，將多個上流側(cè)溫度傳感器之間的輸出差值、或多個下流側(cè)溫度傳感器之間的輸出差值與預(yù)先設(shè)定的基準值進行比較，在具有給定差值的情況下，停止燃燒。
24.如權(quán)利要求14所述的催化燃燒裝置，其特征在于，將多個上流側(cè)溫度傳感器之間的輸出差值、或多個下流側(cè)溫度傳感器之間的輸出差值與上次催化燃燒時的存儲輸出差值進行比較，在具有給定差值的情況下，停止燃燒。
25.如權(quán)利要求14所述的催化燃燒裝置，其特征在于，設(shè)置多個催化體和分別在所述多個催化體上設(shè)置上流側(cè)溫度傳感器和下流側(cè)溫度傳感器的兩方的溫度傳感器或者任意一方的溫度傳感器。
26.一種催化燃燒裝置，其特征在于，包括供給燃料的燃料供給部件；供給燃燒所需空氣的空氣供給部件；供給燃料和空氣的混合氣體的混合氣體供給部；具備加熱所述混合氣體的加熱部件的氣化器；使所述混合氣體燃燒的具有透氣性的催化體；以及所述混合氣體的氣體通路，分別在所述氣化器中設(shè)置氣化溫度傳感器，在所述催化體的上流側(cè)設(shè)置上流側(cè)溫度傳感器，在所述催化體的下流側(cè)設(shè)置下流側(cè)溫度傳感器，預(yù)先設(shè)定給定燃燒量中的穩(wěn)定燃燒時的所述氣化器溫度傳感器的基準溫度、所述上流側(cè)溫度傳感器的基準溫度和所述下流側(cè)溫度傳感器的基準溫度，將各自的測定溫度與各自的基準溫度進行比較，由此判斷是正常燃燒還是異常燃燒。
27.如權(quán)利要求26所述的催化燃燒裝置，其特征在于，具有在外圍部設(shè)置被加熱流體通路的熱交換部，在氣體通路中配置向混合氣體的流動方向突出并與所述熱交換部連接在一起的傳熱板。
28.如權(quán)利要求26所述的催化燃燒裝置，其特征在于，基準溫度是在上次燃燒時設(shè)定的溫度。
29.如權(quán)利要求26所述的催化燃燒裝置，其特征在于，基準溫度是在使用初期設(shè)定的溫度。
30.如權(quán)利要求26所述的催化燃燒裝置，其特征在于，基準溫度是相應(yīng)于累計燃燒經(jīng)過時間而確定的溫度。
31.如權(quán)利要求26所述的催化燃燒裝置，其特征在于，設(shè)置確認催化劑活性度的部件，即，在累計燃燒經(jīng)過時間達到給定值時，以給定的燃燒量進行穩(wěn)定燃燒后，一旦停止燃料的供給，上流側(cè)溫度傳感器和下流側(cè)溫度傳感器所檢測的溫度降低到給定的溫度之后，再次供給燃料，檢測所述上流側(cè)溫度傳感器和所述下流側(cè)溫度傳感器中的溫度是否上升。
32.如權(quán)利要求31所述的催化燃燒裝置，其特征在于，在檢測出催化劑的活性度低于給定值的情況下，減小催化燃燒的燃燒量。
33.如權(quán)利要求26～32中任意一項所述的催化燃燒裝置，其特征在于，具備在燃燒狀態(tài)為異常的情況下顯示該燃燒異常的顯示裝置、以及在催化燃燒部的催化劑的活性度低于給定值的情況下顯示該催化活性度低下的顯示裝置中的任意一個。
34.一種催化燃燒裝置，其特征在于，包括供給燃料的燃料供給部件；供給燃燒所需空氣的空氣供給部件；供給燃料和空氣的混合氣體的混合氣體供給部；使所述混合氣體燃燒的具有透氣性的催化體；以及所述混合氣體的氣體通路，在以相同燃燒條件進行連續(xù)運轉(zhuǎn)的情況下，經(jīng)過給定時間后，使給定時間之間的燃燒條件產(chǎn)生變化。
35.如權(quán)利要求34所述的催化燃燒裝置，其特征在于，具有在外圍部設(shè)置被加熱流體通路的熱交換部，在氣體通路中配置向混合氣體的流動方向突出并與所述熱交換部連接在一起的傳熱板。
36.如權(quán)利要求34所述的催化燃燒裝置，其特征在于，使空氣的供給量或燃料的供給量產(chǎn)生變動，從而改變?nèi)紵龡l件。
37.如權(quán)利要求36所述的催化燃燒裝置，其特征在于，空氣的供給量或燃料的供給量的變動幅度在±3％以內(nèi)。
38.如權(quán)利要求34所述的催化燃燒裝置，其特征在于，包括具備加熱混合氣體的加熱部件的氣化器，在以比給定的燃燒量低的燃燒量連續(xù)運轉(zhuǎn)的情況下，經(jīng)過給定時間后，增加給定時間之間的燃燒量進行運轉(zhuǎn)。
39.如權(quán)利要求38所述的催化燃燒裝置，其特征在于，燃燒量的增加量在給定燃燒量的10％以內(nèi)，增加燃燒量的運轉(zhuǎn)時間在10分鐘以內(nèi)。
40.一種催化燃燒裝置，其特征在于，包括供給燃料的燃料供給部件；供給燃燒所需空氣的空氣供給部件；供給燃料和空氣的混合氣體的混合氣體供給部；使所述混合氣體燃燒的具有透氣性的至少1個催化體；以及所述混合氣體的氣體通路，通過測定催化反應(yīng)引起的發(fā)熱的傳感器，檢測從設(shè)置于所述氣體通路的最下流部的所述催化體排出的燃燒排氣氣體的狀態(tài)。
41.如權(quán)利要求40所述的催化燃燒裝置，其特征在于，具有在外圍部設(shè)置被加熱流體通路的熱交換部，在氣體通路中配置向混合氣體的流動方向突出并與所述熱交換部連接在一起的傳熱板。
42.如權(quán)利要求40所述的催化燃燒裝置，其特征在于，傳感器是在外表面涂布催化體的溫度傳感器和不涂布催化體的溫度傳感器的一對溫度傳感器。
43.如權(quán)利要求40所述的催化燃燒裝置，其特征在于，傳感器是設(shè)置有在表面涂布催化體的受風(fēng)體的溫度傳感器和設(shè)置有不在表面涂布催化體的受風(fēng)體的溫度傳感器的一對溫度傳感器。
44.如權(quán)利要求40所述的催化燃燒裝置，其特征在于，在隔熱性基材的單面上設(shè)置催化體，在相反面上設(shè)置與催化體同熱傳導(dǎo)率的緩沖層，并在每個面上設(shè)置溫度傳感器。
45.一種檢測催化燃燒裝置的燃燒排氣氣體狀態(tài)的傳感器，其特征在于，通過測定設(shè)置于傳感器上的催化體中的燃燒排氣氣體的發(fā)熱反應(yīng)，檢測排氣氣體中有無未燃燒成分。
全文摘要
本發(fā)明提供一種催化燃燒裝置,迅速且準確地檢測出催化燃燒裝置中的因異常燃燒造成的火災(zāi),實現(xiàn)能夠避免催化體隨時間劣化或局部劣化以及對環(huán)境的不良影響的可進行燃燒控制的催化燃燒裝置,由此,關(guān)系到排氣氣體的清凈度高的清潔的制冷劑加熱式空調(diào)機。具備供給燃料和空氣的混合氣體的混合氣體供給部、設(shè)置于其下流側(cè)的具有透氣性的催化體、以及具有位于外圍側(cè)的被加熱流體通路的熱交換部;在催化體的上流側(cè)或下流側(cè)的氣體通路中設(shè)置溫度傳感器等的物理量測定傳感器,通過其輸出的變化進行按照異常燃燒或催化狀態(tài)的燃燒控制。而且,加熱被加熱流體通路中的制冷劑。
文檔編號F23D14/02GK1389664SQ02122249
公開日2003年1月8日 申請日期2002年6月3日 優(yōu)先權(quán)日2001年6月4日
發(fā)明者渡邊幸男, 山口成人, 藤田龍夫, 鈴木基啟, 安藤智朗 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社