燃焼装置
【課題】ボイラをはじめとする燃焼装置に燃焼ガス中のＣＯを低減、除去するために設けられるＣＯ酸化触媒にＳ（硫黄）が付着することによる被毒化、劣化の発生を抑制可能な燃焼装置を提供すること。
【解決手段】バーナ１６で発生した燃焼ガスＧ１が通過するガス流路Ｒが形成されるとともに前記ガス流路Ｒを通過する前記燃焼ガスＧ１と熱交換して熱媒体を加熱する缶体を少なくとも１つ備えたボイラ１０であって、前記ガス流路Ｒには、前記燃焼ガスＧ１が通過する際の温度が、前記燃焼ガスＧ１に含まれるＳ（硫黄）のＣＯ酸化触媒Ｃ１への付着が抑制される温度範囲とされる領域に、前記ＣＯ酸化触媒Ｃ１が配置されていることを特徴とする。
【解決手段】バーナ１６で発生した燃焼ガスＧ１が通過するガス流路Ｒが形成されるとともに前記ガス流路Ｒを通過する前記燃焼ガスＧ１と熱交換して熱媒体を加熱する缶体を少なくとも１つ備えたボイラ１０であって、前記ガス流路Ｒには、前記燃焼ガスＧ１が通過する際の温度が、前記燃焼ガスＧ１に含まれるＳ（硫黄）のＣＯ酸化触媒Ｃ１への付着が抑制される温度範囲とされる領域に、前記ＣＯ酸化触媒Ｃ１が配置されていることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、燃焼装置において発生する燃焼ガス中のＣＯ（一酸化炭素）を削減するＣＯ酸化触媒の劣化が抑制可能な燃焼装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ボイラ等の燃焼装置において、バーナが燃焼することにより発生する燃焼ガスに含まれるＣＯを所定の数値（例えば、規制値等）以下に削減する場合、燃焼ガスをＣＯ酸化触媒に通過させて酸化、除去することが行われている。
このように、燃焼ガスに含まれるＣＯをＣＯ酸化触媒により酸化する技術として、ＣＯ酸化触媒を排ガス通路に配置する構成が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００４−６９１３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、バーナの燃焼により発生した燃焼ガスには、燃料ガスに安全上の観点から添加される付臭剤や重油等の燃料に含まれるＳ（硫黄）分、又は大気に含まれるＳＯＸ（硫黄酸化物）に由来するＳＯＸが一般的に含有されている。
そのため、バーナの燃焼により生成したＳＯＸがＣＯ酸化触媒等と接触して貴金属等の触媒活性材料にＳＯＸに起因するＳ（硫黄）が付着して触媒が被毒化、劣化されて寿命が低下するため、ＣＯ酸化触媒等に関するランニングコストの増大が発生するという問題がある。
【０００４】
本発明は、このような事情を考慮してなされたもので、ボイラをはじめとする燃焼装置に燃焼ガス中のＣＯを低減、除去するために設けられるＣＯ酸化触媒にＳ（硫黄）が付着することによる被毒化、劣化の発生を抑制可能な燃焼装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために、この発明は以下の手段を提案している。
請求項１記載の発明は、バーナで発生した燃焼ガスが通過するガス流路が形成されるとともに前記ガス流路を通過する前記燃焼ガスと熱交換して熱媒体を加熱する缶体を少なくとも１つ備えた燃焼装置であって、前記ガス流路には、前記燃焼ガスが通過する際の温度が、前記燃焼ガスに含まれるＳ（硫黄）のＣＯ酸化触媒への付着が抑制される温度範囲とされる領域に、前記ＣＯ酸化触媒が配置されていることを特徴とする。
【０００６】
この発明に係る燃焼装置によれば、ＣＯ酸化触媒が、Ｓ（硫黄）の付着が抑制される温度範囲とされる領域に配置されているので、ＣＯ酸化触媒へのＳ（硫黄）の付着が抑制され、ＣＯ酸化触媒の劣化が抑制される。その結果、ＣＯ酸化触媒の寿命を延ばすことができる。
この明細書において、Ｓ（硫黄）のＣＯ酸化触媒への付着とは、Ｓ（硫黄）がＣＯ酸化触媒を構成する触媒活性材料に吸着され又は触媒活性材料と反応することにより、触媒活性材料を覆うこと又は触媒活性材料と結合することをいう。
【０００７】
請求項２記載の発明は、請求項１に記載の燃焼装置であって、前記ＣＯ酸化触媒は、前記缶体を構成する水管群における隣接する水管を接続して形成されていることを特徴とする。
【０００８】
この発明に係る燃焼装置によれば、ＣＯ酸化触媒が隣接する水管を接続することにより形成されているので、水管群内においてＳ（硫黄）の付着が抑制される温度範囲とされる領域に、ＣＯ酸化触媒を安定して配置することができる。
また、隣接する水管を接続することにより、排出される燃焼ガスの全てが通過するＣＯ酸化触媒を容易に配置することができる。
【０００９】
請求項３記載の発明は、請求項１に記載の燃焼装置であって、前記ＣＯ酸化触媒は、前記缶体を構成する水管群に形成された空間に配置されていることを特徴とする。
【００１０】
この発明に係る燃焼装置によれば、ＣＯ酸化触媒が缶体を構成する水管群に形成された空間に配置されているので、Ｓ（硫黄）の付着が抑制される温度範囲とされる領域に容易に配置することが可能とされる。
【００１１】
請求項４記載の発明は、請求項３に記載の燃焼装置であって、前記缶体には側方に開口部が形成され、前記開口部には前記ＣＯ酸化触媒が挿脱可能とされていることを特徴とする。
【００１２】
この発明に係る燃焼装置によれば、缶体の側方に形成された開口部に、ＣＯ酸化触媒が挿脱可能とされているので、ＣＯ酸化触媒が劣化して交換が必要とされる場合、ＣＯ酸化触媒を短時間にて効率的に交換することができる。
その結果、ＣＯ酸化触媒の交換に要する費用を削減するとともに、燃焼装置の稼働率低下を抑制して製造コストの上昇を抑制することができる。
【００１３】
請求項５記載の発明は、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の燃焼装置であって、前記ＣＯ酸化触媒は、前記ガス流路の上流側と下流側とを区切るように配置され、前記ガス流路を通過する前記燃焼ガスの全てが通過するように構成されていることを特徴とする。
【００１４】
この発明に係る燃焼装置によれば、ＣＯ酸化触媒がガス流路の上流側と下流側とを区切るように配置されて、燃焼ガスの全てがＣＯ酸化触媒を通過するように構成されているので、ＣＯの漏出を抑制することができる。
【００１５】
請求項６記載の発明は、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の燃焼装置であって、前記ＣＯ酸化触媒は、前記缶体内の前記ガス流路に配置されていることを特徴とする。
【００１６】
バーナの火炎の不均一やガス流路に水管群の配置されていることによってガス流路の断面方向における燃焼ガスの温度、組成、流速の偏りが生じる場合があるが、ＣＯ酸化触媒が缶体内に配置されているので、ＣＯ酸化触媒の圧損によって燃焼ガスの温度、組成、流速の偏りを小さくし、ＣＯが効率的に削減可能となり、また、均一な熱負荷が得られることから水管へのスケール付着や孔蝕の発生を抑制してＣＯ酸化触媒の劣化が均一化される。
また、ＣＯ酸化触媒を構成する基材と触媒活性材料の空隙間に水分が付着、結露した場合、ＣＯ酸化触媒の寿命が短くなる場合があるが、ＣＯ酸化触媒が缶体内に配置されて高温に維持されることにより、ＣＯ酸化触媒への水分の付着及び水分の結露が抑制されてＣＯ酸化触媒の寿命を延長することができる。
【発明の効果】
【００１７】
この発明に係る燃焼装置によれば、ＣＯ酸化触媒へのＳ（硫黄）の化合が抑制され、ＣＯ酸化触媒の劣化が抑制される。その結果、ＣＯ酸化触媒の寿命を延ばすことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、図１を参照し、この発明の第１の実施形態について説明する。
図１は、第１の実施形態に係る小型貫流式のボイラ（燃焼装置）１０を説明する図であり、図１（Ａ）は縦断面図を、図１（Ｂ）は、図１（Ａ）のＩ−Ｉ線に沿う横断面図を示している。
【００１９】
ボイラ１０は、燃料供給部１１と、缶体１２と、バーナ１６と、燃焼ガス排出路１７とを備えており、缶体１２は筐体１８内に配置されるとともに、燃焼ガス排出路１７にはエコノマイザ１９が設けられている。また、ボイラ１０は、バーナ１６から水管群１４を経由して燃焼ガス排出路１７の排出口１７Ａに至るまでの間に燃焼ガスＧ１が流れるガス流路Ｒが形成され、バーナ１６で発生した燃焼ガスＧ１がガス流路Ｒを経由して排出ロ１７Ａから排出されるようになっている。
【００２０】
この実施形態において、ボイラ１０の燃料は生ガスと燃焼用空気とを混合した燃料ガスからなり、生ガスは、例えば、Ｓ（硫黄）を含んだ付臭剤が添加されて、漏出した場合に早期に発見できるようになっている。
【００２１】
燃料供給部１１は、燃焼用空気を供給する送風ファン１１ａと、生ガスを供給するノズル１１ｂとを備え、送風ファン１１ａから送風された燃焼用空気とノズル１１ｂから供給された生ガスとがダクト内で混合されて燃料ガスが生成されるようになっている。
【００２２】
缶体１２は、下部管寄せ１３と、水管群１４と、上部管寄せ１５とを備え、水管群１４は、複数の内側水管１４Ａと、複数の外側水管１４Ｂとを有している。
また、図１（Ａ）に示すように、それぞれの内側水管１４Ａ及び外側水管１４Ｂは、下部管寄せ１３と上部管寄せ１５との間に垂直方向に配置されるとともに下部管寄せ１３及び上部管寄せ１５と通水可能に接続されている。
【００２３】
また、図１（Ｂ）に示すように、内側水管１４Ａは外側水管１４Ｂの内方に配列されるとともに、内側水管１４Ａの周囲に形成される空間はガス流路Ｒとされている。
外側水管１４Ｂは、バーナ１６から燃焼ガス排出路１７に向かう方向に沿って、ガス流路Ｒを挟んで左右１対が配置され、隣接する外側水管１４Ｂ同士、外側水管１４Ｂとバーナ１６側の筐体内壁、外側水管１４Ｂと燃焼ガス排出路１７側の筐体内壁は、水管壁部１４Ｃにより接続され、外側水管１４Ｂ及び水管壁部１４Ｃにより筐体１８の側面とガス流路Ｒの間か仕切られている。
また、下部管寄せ１３の上部及び上部管寄せ１５の下部は、キヤスタブル（耐火物）１８Ａが配置されている。
【００２４】
この明細書において、燃焼ガスＧ１とは、燃料ガスの燃焼反応が完了したものおよび燃焼反応中の燃料ガスの少なくとも一方を含む概念であり、燃料ガスの燃焼反応が完了したものおよび燃焼反応中の燃料ガスの両方を有する場合、燃焼反応中の燃料ガスのみを有する場合、燃料ガスの燃焼反応が完了したもののみを有する場合の、いずれをも含む概念である。
【００２５】
第１の実施形態におけるバーナ１６は、水管群１４側の面に複数のノズル孔が該面に沿って平面状に配列されたバーナエレメント１６Ａを有し、燃料供給部１１から供給された燃料ガスがバーナエレメント１６Ａで燃焼するようになっている。
また、バーナ１６は、例えば、圧力センサにより検出された蒸気集合部（図示せず）の圧力に基づいて、燃焼状態（例えば、高燃焼、低燃焼）を制御可能とされている。
図１においてバーナエレメント１６Ａから水管群１４側に示した破線部は、バーナエレメント１６Ａで形成される火炎を概念的に表したものである。
【００２６】
バーナ１６の燃焼で発生した高温の燃焼ガスＧ１は、ガス流路Ｒを通過して水管群１４の水を加熟し、燃焼ガス排出路１７に導入された後にエコノマイザ１９の水を加熱するようになっている。
【００２７】
燃焼ガス排出路１７は、缶体１２の下流側に接続され燃焼ガスＧ１を外部に排出可能とされている。
エコノマイザ１９は、燃焼ガス排出路１７に配置され、燃焼ガス排出路１７を通過する燃焼ガスＧ１の廃熱により水を加熟し、加熟された水を下部管寄せ１３に供給するようになっている。
【００２８】
筐体１８は、缶体１２の少なくともボイラ１０の両側面、燃料供給部１１側及び燃焼ガス排出路１７側の面を覆うように形成され、燃焼ガスＧ１の漏出と加熱された水管群１４の露出が防止されるようになっている。
【００２９】
また、筐体１８は、水管群１４内にＣＯ酸化触媒Ｃ１を配置するための空間Ｐ１が形成されており、空間Ｐ１は、例えば、缶体１２の長手方向の中央部に、ガス流路Ｒに沿う方向に隣接する内側水管１４Ａ同士の間に、ＣＯ酸化触媒Ｃ１の厚さよりも大きな間隔の空間が缶体１２の幅方向（ガス流路Ｒに直交する方向）に直線的に形成されるように内側水管１４Ａを配列して構成されている。
【００３０】
空間Ｐ１は、少なくともバーナ１６が定常燃焼してＣＯ酸化触媒Ｃ１の温度が上昇しＣＯ酸化触媒Ｃ１の温度が安定した状態で、燃焼ガスＧ１に含まれるＳ（硫黄）がＣＯ酸化触媒Ｃ１に付着するのが抑制される温度範囲となる領域とされている。
このＳ（硫黄）がＣＯ酸化触媒Ｃ１に付着するのが抑制される温度範囲とは、具体的には、例えば、約４００℃から１０００℃であり、さらに好適には約５００℃から７００℃とされる。
また、バーナ１６の定常燃焼とは、少なくとも高燃焼、低燃焼のいずれかの燃焼状態が継続されている状態をいい、すべての燃焼状態においてバーナ１６の定常燃焼によるＣＯ酸化触媒Ｃ１の温度が、Ｓ（硫黄）がＣＯ酸化触媒Ｃ１に付着するのが抑制される温度範囲であることが好適である。
【００３１】
また、空間Ｐ１におけるガス流路Ｒの断面はＣＯ酸化触媒Ｃ１が配置されることにより、ガス流路ＲがＣＯ酸化触媒Ｃ１の上流側と下流側とで区切られて、燃焼ガスＧ１のすべてがＣＯ酸化触媒Ｃ１通過し、ＣＯ酸化触媒Ｃ１を通過しない燃焼ガスＧ１がボイラ１０の外部に漏出するのを抑制する構成とされている。
【００３２】
ＣＯ酸化触媒Ｃ１は、図２に示すように、厚さ方向に複数の通気孔が形成された矩形平板状の基材Ｃ１０の表面に、触媒活性材料として、例えば白金が担持されて構成されており、燃焼ガスＧ１に含まれるＣＯを酸化してＣ０２とすることでＣＯを除去するものである。
基材Ｃ１０は、帯状の平板からなる第１の基材Ｃ１１と波板からなる第２の基材Ｃ１２とを交互に重ね合わせたものを側板Ｃ１３により囲んで固定した構造とされている。
第１の基材Ｃ１１及び第２の基材Ｃ１２は、それぞれ排ガスとの接触面積を広くするために表面処理が施されて表面に多数の微小凹凸が形成されたステンレス板からなり、この微小凹凸に触媒活性材料が担特されている。
【００３３】
なお、ＣＯ酸化触媒Ｃ１の構造は、特に限定されるものではなく、基材Ｃ１０に代えて、例えば、ステンレス以外の金属やセラミックにより通気可能な基材を形成し、その表面に触媒活性材料を担持させた構成としてもよいし、燃焼ガスＧ１の通気性を通気孔ではなく一定しない方向の通気孔を有するスポンジ状の多孔性構造、又は通気可能な流路が形成された容器内に触媒活性材料が担持されたペレットを多数収容した構成としてもよい。
なお、触媒活性材料として、白金以外の貴金属（Ａｇ、Ａｕ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｐｔ、Ｐｄ）または金属酸化物（ＮｉＯＸ、ＣｕＯＸ、ＣＯＯＸ、ＭｎＯＸ）を用いてもよい。
【００３４】
また、ＣＯ酸化触媒Ｃ１が、ＣＯ酸化作用に加えてＮＯＸ還元触媒として燃焼ガスＧ１に含まれるＮＯＸを還元する作用を有するものであってもよいし、ＣＯ酸化触媒Ｃ１とともにＮＯＸ還元触媒を配置してもよい。
【００３５】
次に、ボイラ１０の作用について説明する。
１）燃料供給部１１からバーナ１６に供給された燃料ガスが、バーナエレメント１６Ａのノズル孔から噴出、燃焼して、高温の燃焼ガスＧ１が生成される。
２）燃焼ガスＧ１は、ガス流路Ｒを通過しながら水管群１４内の水を加熱して蒸気とし、水管群１４を通過した後に燃焼ガス排出路１７の排出ロ１７Ａに向かって移動する。
加熱により生じた蒸気は上部管寄せ１５を経由して蒸気消費説備に供給される。
３）水管群１４を通過する際、燃焼ガスＧ１は、ＣＯ酸化触媒Ｃ１を通過して燃焼ガスＧ１に含まれたＣＯがＣＯ２に酸化され、燃焼ガスＧ１に含有されるＣＯの濃度が低過する。
４）燃焼ガスＧ1がＣＯ酸化触媒Ｃ１を通過する際のＣＯ酸化触媒Ｃ１の温度は、例えば、４００℃から１０００℃とされ、燃焼ガスＧ１に含まれたＳ（硫黄）がＣＯ酸化触媒Ｃ１と反応することが抑制され、ＣＯ酸化触媒Ｃ１にＳ（硫黄）が付着することが抑制される。
【００３６】
第１の実施形態に係るボイラ１０によれば、ＣＯ酸化触媒Ｃ１が、Ｓ（硫黄）の付着が抑制される温度範囲とされる領域に配置されているので、ＣＯ酸化触媒を構成する基材Ｃ１０及び基材Ｃ１０に担持された触媒活性材料へのＳ（硫黄）の化合が抑制され、ＣＯ酸化触媒Ｃ１の劣化が抑制される。
その結果、ＣＯ酸化触媒Ｃ１のランニングコストを削減するとともにＣＯ酸化触媒Ｃ１の寿命を延ばすことができる。
【００３７】
また、水管群１４内に形成された空間Ｐ１にＣＯ酸化触媒Ｃ１が配置されるので、缶体１２内のガス流路Ｒの断面全体にわたってＣＯ酸化触媒Ｃ１を容易に配置することができる。その結果、ボイラ１０の外部に高濃度のＣＯが排出されることが抑制される。
【００３８】
また、ＣＯ酸化触媒Ｃ１が缶体１２内に配置されているので、バーナ１６の火炎の不均一やガス流路Ｒに水管群１４が配置されていることによって生じるガス流路Ｒの断面方向における燃焼ガスＧ１の温度、組成、流速の偏りを、ＣＯ酸化触媒Ｃ１の圧損により小さくするとともにＣＯ酸化触媒Ｃ１によるＣＯの効率的な削減ができ、水管１４Ａ、１４Ｂへのスケール付着や孔蝕の発生を抑制してＣＯ酸化触媒Ｃ１の劣化を均一化し、ＣＯ酸化触媒Ｃ１のランニングコストを削減することができる。
【００３９】
また、ＣＯ酸化触媒Ｃ１を構成する基材Ｃ１０と触媒活性材料の空隙間に水分が付着、結露した場合、ＣＯ酸化触媒Ｃ１の寿命が短くなる場合があるが、ＣＯ酸化触媒Ｃ１が缶体１２内に配置されて高温に維持されることにより、ＣＯ酸化触媒Ｃ１への水分の付着及び水分の結露が抑制されてＣＯ酸化触媒Ｃ１の寿命を延長することができる。
【００４０】
次に、第２の実施形態に係るボイラ２０について説明する。
図３は、第２の実施形態に係るボイラ２０を示す図である。
ボイラ２０が、ボイラ１０と異なるのは、ボイラ２０では、図１（Ａ）において２点鎖線で示したボイラ１０の側面（側方）に筐体１８及び水管壁部１４Ｃから缶体１２内部に貫通する開口部１８Ｂが形成され、この開口部１８Ｂを介して缶体１２内の空間Ｐ２にＣＯ酸化触媒Ｃ２が挿脱自在に配置されている点である。
【００４１】
なお、開口部１８Ｂは、例えば、ボイラ２０の長手方向の中央部に形成され、空間Ｐ２は、配置されたＣＯ酸化触媒Ｃ２の温度が、Ｓ（硫黄）の付着が抑制される温度範囲とされる領域に形成されている。
また、開口部１８Ｂには、蓋部材１８Ｄが取り付け可能とされ、蓋部材１８Ｄによって水管壁部１４Ｃ及び筐体１８を貫通する開口部１８Ｂがそれぞれ閉塞されるようになっている。その他は、第１の実施形態と同様であるので、同一の符号を付しその説明を省略する。
【００４２】
ボイラ２０によれば、ＣＯ酸化触媒Ｃ１が劣化して交換が必要とされる場合、ＣＯ酸化触媒Ｃ１を短時間で効率的に交換することができる。
その結果、ＣＯ酸化触媒Ｃ１の交換に要する費用を削減するとともに、ボイラ２０の稼働率低下を抑制して製造コストの上昇を抑制することができる。
【００４３】
次に、第３の実施形態に係るボイラ３０について説明する。
図４は、第３の実施形態に係るボイラ３０を示す図である。
ボイラ３０が、第１の実施形態に係るボイラ１０と異なるのは、ボイラ１０では空間Ｐ１に平板状に形成されたＣＯ酸化触媒Ｃ１が配置されていたのに対して、ボイラ３０では、例えば、メッシュ状に形成したステンレスの表面に触媒活性材料を担持して構成したＣＯ酸化触媒Ｃ３が、水管群１４を構成している水管１４Ａ、１４Ｂに、溶接等により隣接する水管１４Ａ、１４Ｂ同士を接続するようにして配置されている点である。
なお、ＣＯ酸化触媒Ｃ３は、図４において破線で概念的に示したＳ（硫黄）の付着が抑制される温度範囲Ｔ（最高温度Ｔ１、最低温度Ｔ２）とされる領域に配置されている。その他は、第１の実施形態と同様であるので、同一の符号を付しその説明を省略する。
【００４４】
ボイラ３０によれば、燃焼ガスＧ１が通過することによりガス流路Ｒ内に形成される温度分布において、ＣＯ酸化触媒Ｃ３にＳ（硫黄）の付着が抑制される温度範囲（最高温度Ｔ１、最低温度Ｔ２）とされる領域から、ＣＯ酸化触媒Ｃ３を配置する位置を温度分布に対応して選択することができる。
その結果、ＣＯ酸化触媒Ｃ３へのＳ（硫黄）の付着を効率的に抑制するとともにＣＯ酸化触媒Ｃ３によるＣＯ酸化効率を向上させることができる。
【００４５】
次に、第４の実施形態に係るボイラ４０について説明する。
図５は、第４の実施形態に係るボイラ４０を示す図である。
ボイラ４０が、ボイラ１０と異なるのは、ボイラ１０では、ＣＯ酸化触媒Ｃ１が缶体１２内の長手方向中央部に配置されていたのに対して、ボイラ４０では、缶体１２が燃焼ガス流路Ｒに沿った方向に直列に配置される第１の缶体１２Ａと、第２の缶体１２Ｂとを備え、第１の缶体１２Ａと第２の缶体１２Ｂの間にＣＯ酸化触媒Ｃ４が配置されている点である。なお、ＣＯ酸化触媒Ｃ４は、Ｓ（硫黄）の付着が抑制される温度範囲とされる領域に配置されている。その他は、第１の実施形態に係るボイラ１０と同様であるので、同一の符号を付しその説明を省略する。
第４の実施形態に係るボイラ４０によれば、缶体１２が分離可能とされているので大型のＣＯ酸化触媒Ｃ４を容易に配置することができる。
【００４６】
次に、第５の実施形態に係るボイラ５０について説明する。
図６、図７は、第５の実施形態に係るボイラ５０を説明する図である。
ボイラ５０は、図６に示すように、下側管寄せ５１と、上側管寄せ５２、下側管寄せ５１及び上側管寄せ５２に流通可能に接続された内側水管群５３と、下側管寄せ５１及び上側管寄せ５２に流通可能に接続され内側水管群５３の外方に燃焼ガス通路（ガス流路）５８を挟んで配置された外側水管群５４とを有する缶体５５と、缶体５５の中央部上方に配置されたバーナ５６と備え、バーナ５６が燃焼して発生した燃焼ガスＧ２がボイラ５０の上方側面に形成された排出口５７から排出されるまでの間に缶体５５内の水を加熟して蒸気とするようになっている。
【００４７】
内側水管群５３は、図７に示すように、複数の内側水管５３Ａが水管壁部５３Ｂにより環状に接続された構成とされ、外側水管群５４は複数の外側水管５４Ａが水管壁部５４Ｂにより環状に接続された構成とされている。また、内側水管５３Ａ及び外側水管５４Ａの燃焼ガス通路５８に面する部分に吸熟するためのフィンＫが形成されている。
また、ボイラ５０は、内側水管群５３の水管壁部５３Ｂの下方に燃焼ガスＧ２を燃焼ガス通路５８に導入するための導入開口部５３Ｄが内側水管群５３の周方向に複数形成されるとともに、燃焼ガス通路５８内の燃焼ガスＧ２を排出するための排出開口部５４Ｄが外側水管群５４の周方向に複数形成され、燃焼ガス通路５８に導入された燃焼ガスＧ２が上方に向かって上昇する順流缶体ボイラとされている。
【００４８】
ＣＯ酸化触媒Ｃ５は、例えば、ステンレスワイヤをメッシュ状とし、平面状に形成した基材に触媒活性材料として白金を担持することにより構成されており、図７（Ｂ）に示すように、ＣＯ酸化触媒Ｃ５へのＳ（硫黄）の付着が抑制される温度範囲とされる領域にて、例えば、ＣＯ酸化触媒Ｃ５の面が燃焼ガス通路５８の長手方向と直交する方向に配置され、ＣＯ酸化触媒Ｃ５の複数の端部を燃焼ガス通路５８の全周にわたって内側水管群５３及び外側水管群５４に溶接等により接続されて導入開口部５３Ｄと排出開口部５４Ｄとの間が区切られるように構成されている。
【００４９】
なお、ＣＯ酸化触媒Ｃ５は、ＣＯ酸化触媒Ｃ５へのＳ（硫黄）の付着が抑制される温度範囲とされる領域において、バーナ５６から排出口５７に至るガス流路のいずれかの位置に配置してもよく、又ＣＯ酸化触媒Ｃ６の面の配置方向も自在に設定可能である。
また、ステンレスワイヤをメッシュ状とした基材に代えて、ステンレスその他の金属又はセラミックスからなる成形体からなる基材に、白金以外の貴金属（Ａｇ、Ａｕ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｐｔ、Ｐｄ）または金属酸化物（ＮｉＯＸ、ＣｕＯＸ、ＣＯＯＸ、ＭｎＯＸ）からなる触媒活性材料を担持する構成としてもよいし、フィンＫに触媒活性材料を溶射等の方法により担持させてもよい。
【００５０】
次に、第６の実施形態に係るボイラ６０について説明する。
図８、図９は、第６の実施形態に係るボイラ６０を説明する図である。
ボイラ６０が、第５の実施形態に係るボイラ５０と異なるのは、ボイラ５０において上方側面に形成された排出口５７に代えて、排出口５９がボイラ６０の高さ方向の略中央側面に形成され、燃焼ガスＧ２を燃焼ガス通路５８に導入する導入開口部５３Ｆが排出口５９と周方向反対側に、又燃焼ガスＧ２を燃焼ガス通路５８から排出する排出開口部５４Ｆが排出口５９と対応する周方向位置に形成された導入開口部５３Ｆから燃焼ガス通路５８に導かれた燃焼ガスＧ２が燃焼ガス通路５８を周方向に略半周して排出開口部５４Ｆを経由して排出口５９から排出されるωフロータイプボイラとされている点である。
【００５１】
なお、導入開口部５３Ｆ及び排出開口部５４Ｆは、それぞれ水管壁部５３Ｂ及び水管壁部５４Ｂを除くことにより、内側水管５３Ａ及び外側水管５４Ａの上下方向略全長にわたって形成されている。
その他は、第５の実施形態に係るボイラ５０と同様であるので、同一の符号を付しその説明を省略する。
【００５２】
ＣＯ酸化触媒Ｃ６は、図９に示すように、導入開口部５３Ｆから排出開口部５４Ｆに向かう燃焼ガスＧ２が通過する平面視した燃焼ガス通路５８の時計廻りと反時計廻りの双方の経路におけるＣＯ酸化触媒Ｃ６へのＳ（硫黄）の付着が抑制される温度範囲とされる領域に、例えば、ＣＯ酸化触媒Ｃ６の面が水管５３Ａ、５４Ａの長手方向に沿うように配置され、内側水管群５３と外側水管群５４とを溶接等により接続することにより導入開口部５３Ｆと排出開口部５４Ｆとの間を区切るように構成されている。
なお、ＣＯ酸化触媒Ｃ６は、ＣＯ酸化触媒Ｃ６へのＳ（硫黄）の付着が抑制される温度範囲とされる領域において、バーナ５６から排出口５９に至るガス流路のいずれかの位置に配置してもよく、又ＣＯ酸化触媒Ｃ６の面の配置方向も自在に設定可能である。
【００５３】
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の変更をすることが可能である。
例えば、上記実施の形態においては、ボイラ１０、２０、３０、４０が小型貫流型ボイラとされ、ボイラ５０が順流缶体ボイラ、ボイラ６０がωフロータイプボイラとされる場合について説明したが、炉筒煙管ボイラ、給湯器等、種々の構造のボイラに適用することが可能である。
【００５４】
また、ボイラ２０において、開口部１８Ｂが筐体１８の横の側面に開口する場合について説明したが、筐体１８の両横側面に開口する構成とされてもよい。
また、ボイラ４０において、缶体１２が、二つの缶体１２Ａ、缶体１２Ｂを有する場合について説明したが、３つ以上の缶体を有するボイラに適用することも可能である。
【００５５】
また、上記実施の形態においては、バーナ１６の燃焼が、高燃焼、低燃焼に制御される場合について説明したが、バーナ１６の燃焼が、例えば、燃焼ガスＧ１又はＣＯ酸化触媒の温度や燃焼ガスの組成等に基づいて制御されるボイラに対しても適用可能である。
【００５６】
また、上記実施の形態においては、生ガスと燃焼用空気とが予混合された燃焼ガスをバーナ１６に供給して燃焼する場合について説明したが、なお、燃料ガスに代えて、重油をはじめとする液体燃料、微粉炭を用いてもよい。
また、上記実施の形態においては、ＣＯ酸化触媒Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４が、缶体１２内のガス流路Ｒに配置される湯合について説明したが、バーナ１６と缶体１２、缶体１２と燃焼ガス排出路１７までの間、又は燃焼ガス排出路１７に配置する構成としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るボイラを示す図であり、（Ａ）は、縦断面図を、（Ｂ）は（Ａ）におけるＩ−Ｉに沿った構断面図を示している。
【図２】第１の実施形態に係るボイラに用いるＣＯ酸化触媒の一例を示す図である。
【図３】本発明の第２の実施形態に係るボイラを示す図であり、図１（Ａ）におけるＩ−Ｉに沿った横断面を示す図である。
【図４】本発明の第３の実施形態に係るボイラを示す図であり、図１（Ａ）におけるＩ−Ｉに沿った横断面を示す図である。
【図５】本発明の第４の実施形態に係るボイラを示す図であり、（Ａ）は、縦断面図を、（Ｂ）は（Ａ）におけるII−IIに沿った横断面を示す図である。
【図６】本発明の第５の実施形態に係るボイラの縦断面を示す図である。
【図７】第５の実施形態に係るボイラの図６におけるIII−IIIに沿った横断面を示す図であり、（Ａ）はボイラ全体を、（Ｂ）はＣＯ酸化触媒の一例の詳細を示す図である。
【図８】本発明の第６の実施形態に係るボイラの縦断面を示す図である。
【図９】第６の実施形態に係るボイラの図８におけるIV−IVに沿った横断面を示す図である。
【符号の説明】
【００５８】
Ｇ１、Ｇ２ 燃焼ガス
Ｒ ガス流路
Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５、Ｃ６ ＣＯ酸化触媒
１０、２０、３０、４０、５０、６０ ボイラ（燃焼装置）
１２、１２Ａ、１２Ｂ 缶体
１４ 水管群
１６ バーナ
１８Ｂ 開口部
５３ 内側水管群（水管群）
５４ 外側水管群（水管群）
５５ 缶体
５６ バーナ
５８ 燃焼ガス通路（ガス流路）
【技術分野】
【０００１】
この発明は、燃焼装置において発生する燃焼ガス中のＣＯ（一酸化炭素）を削減するＣＯ酸化触媒の劣化が抑制可能な燃焼装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ボイラ等の燃焼装置において、バーナが燃焼することにより発生する燃焼ガスに含まれるＣＯを所定の数値（例えば、規制値等）以下に削減する場合、燃焼ガスをＣＯ酸化触媒に通過させて酸化、除去することが行われている。
このように、燃焼ガスに含まれるＣＯをＣＯ酸化触媒により酸化する技術として、ＣＯ酸化触媒を排ガス通路に配置する構成が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００４−６９１３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、バーナの燃焼により発生した燃焼ガスには、燃料ガスに安全上の観点から添加される付臭剤や重油等の燃料に含まれるＳ（硫黄）分、又は大気に含まれるＳＯＸ（硫黄酸化物）に由来するＳＯＸが一般的に含有されている。
そのため、バーナの燃焼により生成したＳＯＸがＣＯ酸化触媒等と接触して貴金属等の触媒活性材料にＳＯＸに起因するＳ（硫黄）が付着して触媒が被毒化、劣化されて寿命が低下するため、ＣＯ酸化触媒等に関するランニングコストの増大が発生するという問題がある。
【０００４】
本発明は、このような事情を考慮してなされたもので、ボイラをはじめとする燃焼装置に燃焼ガス中のＣＯを低減、除去するために設けられるＣＯ酸化触媒にＳ（硫黄）が付着することによる被毒化、劣化の発生を抑制可能な燃焼装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために、この発明は以下の手段を提案している。
請求項１記載の発明は、バーナで発生した燃焼ガスが通過するガス流路が形成されるとともに前記ガス流路を通過する前記燃焼ガスと熱交換して熱媒体を加熱する缶体を少なくとも１つ備えた燃焼装置であって、前記ガス流路には、前記燃焼ガスが通過する際の温度が、前記燃焼ガスに含まれるＳ（硫黄）のＣＯ酸化触媒への付着が抑制される温度範囲とされる領域に、前記ＣＯ酸化触媒が配置されていることを特徴とする。
【０００６】
この発明に係る燃焼装置によれば、ＣＯ酸化触媒が、Ｓ（硫黄）の付着が抑制される温度範囲とされる領域に配置されているので、ＣＯ酸化触媒へのＳ（硫黄）の付着が抑制され、ＣＯ酸化触媒の劣化が抑制される。その結果、ＣＯ酸化触媒の寿命を延ばすことができる。
この明細書において、Ｓ（硫黄）のＣＯ酸化触媒への付着とは、Ｓ（硫黄）がＣＯ酸化触媒を構成する触媒活性材料に吸着され又は触媒活性材料と反応することにより、触媒活性材料を覆うこと又は触媒活性材料と結合することをいう。
【０００７】
請求項２記載の発明は、請求項１に記載の燃焼装置であって、前記ＣＯ酸化触媒は、前記缶体を構成する水管群における隣接する水管を接続して形成されていることを特徴とする。
【０００８】
この発明に係る燃焼装置によれば、ＣＯ酸化触媒が隣接する水管を接続することにより形成されているので、水管群内においてＳ（硫黄）の付着が抑制される温度範囲とされる領域に、ＣＯ酸化触媒を安定して配置することができる。
また、隣接する水管を接続することにより、排出される燃焼ガスの全てが通過するＣＯ酸化触媒を容易に配置することができる。
【０００９】
請求項３記載の発明は、請求項１に記載の燃焼装置であって、前記ＣＯ酸化触媒は、前記缶体を構成する水管群に形成された空間に配置されていることを特徴とする。
【００１０】
この発明に係る燃焼装置によれば、ＣＯ酸化触媒が缶体を構成する水管群に形成された空間に配置されているので、Ｓ（硫黄）の付着が抑制される温度範囲とされる領域に容易に配置することが可能とされる。
【００１１】
請求項４記載の発明は、請求項３に記載の燃焼装置であって、前記缶体には側方に開口部が形成され、前記開口部には前記ＣＯ酸化触媒が挿脱可能とされていることを特徴とする。
【００１２】
この発明に係る燃焼装置によれば、缶体の側方に形成された開口部に、ＣＯ酸化触媒が挿脱可能とされているので、ＣＯ酸化触媒が劣化して交換が必要とされる場合、ＣＯ酸化触媒を短時間にて効率的に交換することができる。
その結果、ＣＯ酸化触媒の交換に要する費用を削減するとともに、燃焼装置の稼働率低下を抑制して製造コストの上昇を抑制することができる。
【００１３】
請求項５記載の発明は、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の燃焼装置であって、前記ＣＯ酸化触媒は、前記ガス流路の上流側と下流側とを区切るように配置され、前記ガス流路を通過する前記燃焼ガスの全てが通過するように構成されていることを特徴とする。
【００１４】
この発明に係る燃焼装置によれば、ＣＯ酸化触媒がガス流路の上流側と下流側とを区切るように配置されて、燃焼ガスの全てがＣＯ酸化触媒を通過するように構成されているので、ＣＯの漏出を抑制することができる。
【００１５】
請求項６記載の発明は、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の燃焼装置であって、前記ＣＯ酸化触媒は、前記缶体内の前記ガス流路に配置されていることを特徴とする。
【００１６】
バーナの火炎の不均一やガス流路に水管群の配置されていることによってガス流路の断面方向における燃焼ガスの温度、組成、流速の偏りが生じる場合があるが、ＣＯ酸化触媒が缶体内に配置されているので、ＣＯ酸化触媒の圧損によって燃焼ガスの温度、組成、流速の偏りを小さくし、ＣＯが効率的に削減可能となり、また、均一な熱負荷が得られることから水管へのスケール付着や孔蝕の発生を抑制してＣＯ酸化触媒の劣化が均一化される。
また、ＣＯ酸化触媒を構成する基材と触媒活性材料の空隙間に水分が付着、結露した場合、ＣＯ酸化触媒の寿命が短くなる場合があるが、ＣＯ酸化触媒が缶体内に配置されて高温に維持されることにより、ＣＯ酸化触媒への水分の付着及び水分の結露が抑制されてＣＯ酸化触媒の寿命を延長することができる。
【発明の効果】
【００１７】
この発明に係る燃焼装置によれば、ＣＯ酸化触媒へのＳ（硫黄）の化合が抑制され、ＣＯ酸化触媒の劣化が抑制される。その結果、ＣＯ酸化触媒の寿命を延ばすことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、図１を参照し、この発明の第１の実施形態について説明する。
図１は、第１の実施形態に係る小型貫流式のボイラ（燃焼装置）１０を説明する図であり、図１（Ａ）は縦断面図を、図１（Ｂ）は、図１（Ａ）のＩ−Ｉ線に沿う横断面図を示している。
【００１９】
ボイラ１０は、燃料供給部１１と、缶体１２と、バーナ１６と、燃焼ガス排出路１７とを備えており、缶体１２は筐体１８内に配置されるとともに、燃焼ガス排出路１７にはエコノマイザ１９が設けられている。また、ボイラ１０は、バーナ１６から水管群１４を経由して燃焼ガス排出路１７の排出口１７Ａに至るまでの間に燃焼ガスＧ１が流れるガス流路Ｒが形成され、バーナ１６で発生した燃焼ガスＧ１がガス流路Ｒを経由して排出ロ１７Ａから排出されるようになっている。
【００２０】
この実施形態において、ボイラ１０の燃料は生ガスと燃焼用空気とを混合した燃料ガスからなり、生ガスは、例えば、Ｓ（硫黄）を含んだ付臭剤が添加されて、漏出した場合に早期に発見できるようになっている。
【００２１】
燃料供給部１１は、燃焼用空気を供給する送風ファン１１ａと、生ガスを供給するノズル１１ｂとを備え、送風ファン１１ａから送風された燃焼用空気とノズル１１ｂから供給された生ガスとがダクト内で混合されて燃料ガスが生成されるようになっている。
【００２２】
缶体１２は、下部管寄せ１３と、水管群１４と、上部管寄せ１５とを備え、水管群１４は、複数の内側水管１４Ａと、複数の外側水管１４Ｂとを有している。
また、図１（Ａ）に示すように、それぞれの内側水管１４Ａ及び外側水管１４Ｂは、下部管寄せ１３と上部管寄せ１５との間に垂直方向に配置されるとともに下部管寄せ１３及び上部管寄せ１５と通水可能に接続されている。
【００２３】
また、図１（Ｂ）に示すように、内側水管１４Ａは外側水管１４Ｂの内方に配列されるとともに、内側水管１４Ａの周囲に形成される空間はガス流路Ｒとされている。
外側水管１４Ｂは、バーナ１６から燃焼ガス排出路１７に向かう方向に沿って、ガス流路Ｒを挟んで左右１対が配置され、隣接する外側水管１４Ｂ同士、外側水管１４Ｂとバーナ１６側の筐体内壁、外側水管１４Ｂと燃焼ガス排出路１７側の筐体内壁は、水管壁部１４Ｃにより接続され、外側水管１４Ｂ及び水管壁部１４Ｃにより筐体１８の側面とガス流路Ｒの間か仕切られている。
また、下部管寄せ１３の上部及び上部管寄せ１５の下部は、キヤスタブル（耐火物）１８Ａが配置されている。
【００２４】
この明細書において、燃焼ガスＧ１とは、燃料ガスの燃焼反応が完了したものおよび燃焼反応中の燃料ガスの少なくとも一方を含む概念であり、燃料ガスの燃焼反応が完了したものおよび燃焼反応中の燃料ガスの両方を有する場合、燃焼反応中の燃料ガスのみを有する場合、燃料ガスの燃焼反応が完了したもののみを有する場合の、いずれをも含む概念である。
【００２５】
第１の実施形態におけるバーナ１６は、水管群１４側の面に複数のノズル孔が該面に沿って平面状に配列されたバーナエレメント１６Ａを有し、燃料供給部１１から供給された燃料ガスがバーナエレメント１６Ａで燃焼するようになっている。
また、バーナ１６は、例えば、圧力センサにより検出された蒸気集合部（図示せず）の圧力に基づいて、燃焼状態（例えば、高燃焼、低燃焼）を制御可能とされている。
図１においてバーナエレメント１６Ａから水管群１４側に示した破線部は、バーナエレメント１６Ａで形成される火炎を概念的に表したものである。
【００２６】
バーナ１６の燃焼で発生した高温の燃焼ガスＧ１は、ガス流路Ｒを通過して水管群１４の水を加熟し、燃焼ガス排出路１７に導入された後にエコノマイザ１９の水を加熱するようになっている。
【００２７】
燃焼ガス排出路１７は、缶体１２の下流側に接続され燃焼ガスＧ１を外部に排出可能とされている。
エコノマイザ１９は、燃焼ガス排出路１７に配置され、燃焼ガス排出路１７を通過する燃焼ガスＧ１の廃熱により水を加熟し、加熟された水を下部管寄せ１３に供給するようになっている。
【００２８】
筐体１８は、缶体１２の少なくともボイラ１０の両側面、燃料供給部１１側及び燃焼ガス排出路１７側の面を覆うように形成され、燃焼ガスＧ１の漏出と加熱された水管群１４の露出が防止されるようになっている。
【００２９】
また、筐体１８は、水管群１４内にＣＯ酸化触媒Ｃ１を配置するための空間Ｐ１が形成されており、空間Ｐ１は、例えば、缶体１２の長手方向の中央部に、ガス流路Ｒに沿う方向に隣接する内側水管１４Ａ同士の間に、ＣＯ酸化触媒Ｃ１の厚さよりも大きな間隔の空間が缶体１２の幅方向（ガス流路Ｒに直交する方向）に直線的に形成されるように内側水管１４Ａを配列して構成されている。
【００３０】
空間Ｐ１は、少なくともバーナ１６が定常燃焼してＣＯ酸化触媒Ｃ１の温度が上昇しＣＯ酸化触媒Ｃ１の温度が安定した状態で、燃焼ガスＧ１に含まれるＳ（硫黄）がＣＯ酸化触媒Ｃ１に付着するのが抑制される温度範囲となる領域とされている。
このＳ（硫黄）がＣＯ酸化触媒Ｃ１に付着するのが抑制される温度範囲とは、具体的には、例えば、約４００℃から１０００℃であり、さらに好適には約５００℃から７００℃とされる。
また、バーナ１６の定常燃焼とは、少なくとも高燃焼、低燃焼のいずれかの燃焼状態が継続されている状態をいい、すべての燃焼状態においてバーナ１６の定常燃焼によるＣＯ酸化触媒Ｃ１の温度が、Ｓ（硫黄）がＣＯ酸化触媒Ｃ１に付着するのが抑制される温度範囲であることが好適である。
【００３１】
また、空間Ｐ１におけるガス流路Ｒの断面はＣＯ酸化触媒Ｃ１が配置されることにより、ガス流路ＲがＣＯ酸化触媒Ｃ１の上流側と下流側とで区切られて、燃焼ガスＧ１のすべてがＣＯ酸化触媒Ｃ１通過し、ＣＯ酸化触媒Ｃ１を通過しない燃焼ガスＧ１がボイラ１０の外部に漏出するのを抑制する構成とされている。
【００３２】
ＣＯ酸化触媒Ｃ１は、図２に示すように、厚さ方向に複数の通気孔が形成された矩形平板状の基材Ｃ１０の表面に、触媒活性材料として、例えば白金が担持されて構成されており、燃焼ガスＧ１に含まれるＣＯを酸化してＣ０２とすることでＣＯを除去するものである。
基材Ｃ１０は、帯状の平板からなる第１の基材Ｃ１１と波板からなる第２の基材Ｃ１２とを交互に重ね合わせたものを側板Ｃ１３により囲んで固定した構造とされている。
第１の基材Ｃ１１及び第２の基材Ｃ１２は、それぞれ排ガスとの接触面積を広くするために表面処理が施されて表面に多数の微小凹凸が形成されたステンレス板からなり、この微小凹凸に触媒活性材料が担特されている。
【００３３】
なお、ＣＯ酸化触媒Ｃ１の構造は、特に限定されるものではなく、基材Ｃ１０に代えて、例えば、ステンレス以外の金属やセラミックにより通気可能な基材を形成し、その表面に触媒活性材料を担持させた構成としてもよいし、燃焼ガスＧ１の通気性を通気孔ではなく一定しない方向の通気孔を有するスポンジ状の多孔性構造、又は通気可能な流路が形成された容器内に触媒活性材料が担持されたペレットを多数収容した構成としてもよい。
なお、触媒活性材料として、白金以外の貴金属（Ａｇ、Ａｕ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｐｔ、Ｐｄ）または金属酸化物（ＮｉＯＸ、ＣｕＯＸ、ＣＯＯＸ、ＭｎＯＸ）を用いてもよい。
【００３４】
また、ＣＯ酸化触媒Ｃ１が、ＣＯ酸化作用に加えてＮＯＸ還元触媒として燃焼ガスＧ１に含まれるＮＯＸを還元する作用を有するものであってもよいし、ＣＯ酸化触媒Ｃ１とともにＮＯＸ還元触媒を配置してもよい。
【００３５】
次に、ボイラ１０の作用について説明する。
１）燃料供給部１１からバーナ１６に供給された燃料ガスが、バーナエレメント１６Ａのノズル孔から噴出、燃焼して、高温の燃焼ガスＧ１が生成される。
２）燃焼ガスＧ１は、ガス流路Ｒを通過しながら水管群１４内の水を加熱して蒸気とし、水管群１４を通過した後に燃焼ガス排出路１７の排出ロ１７Ａに向かって移動する。
加熱により生じた蒸気は上部管寄せ１５を経由して蒸気消費説備に供給される。
３）水管群１４を通過する際、燃焼ガスＧ１は、ＣＯ酸化触媒Ｃ１を通過して燃焼ガスＧ１に含まれたＣＯがＣＯ２に酸化され、燃焼ガスＧ１に含有されるＣＯの濃度が低過する。
４）燃焼ガスＧ1がＣＯ酸化触媒Ｃ１を通過する際のＣＯ酸化触媒Ｃ１の温度は、例えば、４００℃から１０００℃とされ、燃焼ガスＧ１に含まれたＳ（硫黄）がＣＯ酸化触媒Ｃ１と反応することが抑制され、ＣＯ酸化触媒Ｃ１にＳ（硫黄）が付着することが抑制される。
【００３６】
第１の実施形態に係るボイラ１０によれば、ＣＯ酸化触媒Ｃ１が、Ｓ（硫黄）の付着が抑制される温度範囲とされる領域に配置されているので、ＣＯ酸化触媒を構成する基材Ｃ１０及び基材Ｃ１０に担持された触媒活性材料へのＳ（硫黄）の化合が抑制され、ＣＯ酸化触媒Ｃ１の劣化が抑制される。
その結果、ＣＯ酸化触媒Ｃ１のランニングコストを削減するとともにＣＯ酸化触媒Ｃ１の寿命を延ばすことができる。
【００３７】
また、水管群１４内に形成された空間Ｐ１にＣＯ酸化触媒Ｃ１が配置されるので、缶体１２内のガス流路Ｒの断面全体にわたってＣＯ酸化触媒Ｃ１を容易に配置することができる。その結果、ボイラ１０の外部に高濃度のＣＯが排出されることが抑制される。
【００３８】
また、ＣＯ酸化触媒Ｃ１が缶体１２内に配置されているので、バーナ１６の火炎の不均一やガス流路Ｒに水管群１４が配置されていることによって生じるガス流路Ｒの断面方向における燃焼ガスＧ１の温度、組成、流速の偏りを、ＣＯ酸化触媒Ｃ１の圧損により小さくするとともにＣＯ酸化触媒Ｃ１によるＣＯの効率的な削減ができ、水管１４Ａ、１４Ｂへのスケール付着や孔蝕の発生を抑制してＣＯ酸化触媒Ｃ１の劣化を均一化し、ＣＯ酸化触媒Ｃ１のランニングコストを削減することができる。
【００３９】
また、ＣＯ酸化触媒Ｃ１を構成する基材Ｃ１０と触媒活性材料の空隙間に水分が付着、結露した場合、ＣＯ酸化触媒Ｃ１の寿命が短くなる場合があるが、ＣＯ酸化触媒Ｃ１が缶体１２内に配置されて高温に維持されることにより、ＣＯ酸化触媒Ｃ１への水分の付着及び水分の結露が抑制されてＣＯ酸化触媒Ｃ１の寿命を延長することができる。
【００４０】
次に、第２の実施形態に係るボイラ２０について説明する。
図３は、第２の実施形態に係るボイラ２０を示す図である。
ボイラ２０が、ボイラ１０と異なるのは、ボイラ２０では、図１（Ａ）において２点鎖線で示したボイラ１０の側面（側方）に筐体１８及び水管壁部１４Ｃから缶体１２内部に貫通する開口部１８Ｂが形成され、この開口部１８Ｂを介して缶体１２内の空間Ｐ２にＣＯ酸化触媒Ｃ２が挿脱自在に配置されている点である。
【００４１】
なお、開口部１８Ｂは、例えば、ボイラ２０の長手方向の中央部に形成され、空間Ｐ２は、配置されたＣＯ酸化触媒Ｃ２の温度が、Ｓ（硫黄）の付着が抑制される温度範囲とされる領域に形成されている。
また、開口部１８Ｂには、蓋部材１８Ｄが取り付け可能とされ、蓋部材１８Ｄによって水管壁部１４Ｃ及び筐体１８を貫通する開口部１８Ｂがそれぞれ閉塞されるようになっている。その他は、第１の実施形態と同様であるので、同一の符号を付しその説明を省略する。
【００４２】
ボイラ２０によれば、ＣＯ酸化触媒Ｃ１が劣化して交換が必要とされる場合、ＣＯ酸化触媒Ｃ１を短時間で効率的に交換することができる。
その結果、ＣＯ酸化触媒Ｃ１の交換に要する費用を削減するとともに、ボイラ２０の稼働率低下を抑制して製造コストの上昇を抑制することができる。
【００４３】
次に、第３の実施形態に係るボイラ３０について説明する。
図４は、第３の実施形態に係るボイラ３０を示す図である。
ボイラ３０が、第１の実施形態に係るボイラ１０と異なるのは、ボイラ１０では空間Ｐ１に平板状に形成されたＣＯ酸化触媒Ｃ１が配置されていたのに対して、ボイラ３０では、例えば、メッシュ状に形成したステンレスの表面に触媒活性材料を担持して構成したＣＯ酸化触媒Ｃ３が、水管群１４を構成している水管１４Ａ、１４Ｂに、溶接等により隣接する水管１４Ａ、１４Ｂ同士を接続するようにして配置されている点である。
なお、ＣＯ酸化触媒Ｃ３は、図４において破線で概念的に示したＳ（硫黄）の付着が抑制される温度範囲Ｔ（最高温度Ｔ１、最低温度Ｔ２）とされる領域に配置されている。その他は、第１の実施形態と同様であるので、同一の符号を付しその説明を省略する。
【００４４】
ボイラ３０によれば、燃焼ガスＧ１が通過することによりガス流路Ｒ内に形成される温度分布において、ＣＯ酸化触媒Ｃ３にＳ（硫黄）の付着が抑制される温度範囲（最高温度Ｔ１、最低温度Ｔ２）とされる領域から、ＣＯ酸化触媒Ｃ３を配置する位置を温度分布に対応して選択することができる。
その結果、ＣＯ酸化触媒Ｃ３へのＳ（硫黄）の付着を効率的に抑制するとともにＣＯ酸化触媒Ｃ３によるＣＯ酸化効率を向上させることができる。
【００４５】
次に、第４の実施形態に係るボイラ４０について説明する。
図５は、第４の実施形態に係るボイラ４０を示す図である。
ボイラ４０が、ボイラ１０と異なるのは、ボイラ１０では、ＣＯ酸化触媒Ｃ１が缶体１２内の長手方向中央部に配置されていたのに対して、ボイラ４０では、缶体１２が燃焼ガス流路Ｒに沿った方向に直列に配置される第１の缶体１２Ａと、第２の缶体１２Ｂとを備え、第１の缶体１２Ａと第２の缶体１２Ｂの間にＣＯ酸化触媒Ｃ４が配置されている点である。なお、ＣＯ酸化触媒Ｃ４は、Ｓ（硫黄）の付着が抑制される温度範囲とされる領域に配置されている。その他は、第１の実施形態に係るボイラ１０と同様であるので、同一の符号を付しその説明を省略する。
第４の実施形態に係るボイラ４０によれば、缶体１２が分離可能とされているので大型のＣＯ酸化触媒Ｃ４を容易に配置することができる。
【００４６】
次に、第５の実施形態に係るボイラ５０について説明する。
図６、図７は、第５の実施形態に係るボイラ５０を説明する図である。
ボイラ５０は、図６に示すように、下側管寄せ５１と、上側管寄せ５２、下側管寄せ５１及び上側管寄せ５２に流通可能に接続された内側水管群５３と、下側管寄せ５１及び上側管寄せ５２に流通可能に接続され内側水管群５３の外方に燃焼ガス通路（ガス流路）５８を挟んで配置された外側水管群５４とを有する缶体５５と、缶体５５の中央部上方に配置されたバーナ５６と備え、バーナ５６が燃焼して発生した燃焼ガスＧ２がボイラ５０の上方側面に形成された排出口５７から排出されるまでの間に缶体５５内の水を加熟して蒸気とするようになっている。
【００４７】
内側水管群５３は、図７に示すように、複数の内側水管５３Ａが水管壁部５３Ｂにより環状に接続された構成とされ、外側水管群５４は複数の外側水管５４Ａが水管壁部５４Ｂにより環状に接続された構成とされている。また、内側水管５３Ａ及び外側水管５４Ａの燃焼ガス通路５８に面する部分に吸熟するためのフィンＫが形成されている。
また、ボイラ５０は、内側水管群５３の水管壁部５３Ｂの下方に燃焼ガスＧ２を燃焼ガス通路５８に導入するための導入開口部５３Ｄが内側水管群５３の周方向に複数形成されるとともに、燃焼ガス通路５８内の燃焼ガスＧ２を排出するための排出開口部５４Ｄが外側水管群５４の周方向に複数形成され、燃焼ガス通路５８に導入された燃焼ガスＧ２が上方に向かって上昇する順流缶体ボイラとされている。
【００４８】
ＣＯ酸化触媒Ｃ５は、例えば、ステンレスワイヤをメッシュ状とし、平面状に形成した基材に触媒活性材料として白金を担持することにより構成されており、図７（Ｂ）に示すように、ＣＯ酸化触媒Ｃ５へのＳ（硫黄）の付着が抑制される温度範囲とされる領域にて、例えば、ＣＯ酸化触媒Ｃ５の面が燃焼ガス通路５８の長手方向と直交する方向に配置され、ＣＯ酸化触媒Ｃ５の複数の端部を燃焼ガス通路５８の全周にわたって内側水管群５３及び外側水管群５４に溶接等により接続されて導入開口部５３Ｄと排出開口部５４Ｄとの間が区切られるように構成されている。
【００４９】
なお、ＣＯ酸化触媒Ｃ５は、ＣＯ酸化触媒Ｃ５へのＳ（硫黄）の付着が抑制される温度範囲とされる領域において、バーナ５６から排出口５７に至るガス流路のいずれかの位置に配置してもよく、又ＣＯ酸化触媒Ｃ６の面の配置方向も自在に設定可能である。
また、ステンレスワイヤをメッシュ状とした基材に代えて、ステンレスその他の金属又はセラミックスからなる成形体からなる基材に、白金以外の貴金属（Ａｇ、Ａｕ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｐｔ、Ｐｄ）または金属酸化物（ＮｉＯＸ、ＣｕＯＸ、ＣＯＯＸ、ＭｎＯＸ）からなる触媒活性材料を担持する構成としてもよいし、フィンＫに触媒活性材料を溶射等の方法により担持させてもよい。
【００５０】
次に、第６の実施形態に係るボイラ６０について説明する。
図８、図９は、第６の実施形態に係るボイラ６０を説明する図である。
ボイラ６０が、第５の実施形態に係るボイラ５０と異なるのは、ボイラ５０において上方側面に形成された排出口５７に代えて、排出口５９がボイラ６０の高さ方向の略中央側面に形成され、燃焼ガスＧ２を燃焼ガス通路５８に導入する導入開口部５３Ｆが排出口５９と周方向反対側に、又燃焼ガスＧ２を燃焼ガス通路５８から排出する排出開口部５４Ｆが排出口５９と対応する周方向位置に形成された導入開口部５３Ｆから燃焼ガス通路５８に導かれた燃焼ガスＧ２が燃焼ガス通路５８を周方向に略半周して排出開口部５４Ｆを経由して排出口５９から排出されるωフロータイプボイラとされている点である。
【００５１】
なお、導入開口部５３Ｆ及び排出開口部５４Ｆは、それぞれ水管壁部５３Ｂ及び水管壁部５４Ｂを除くことにより、内側水管５３Ａ及び外側水管５４Ａの上下方向略全長にわたって形成されている。
その他は、第５の実施形態に係るボイラ５０と同様であるので、同一の符号を付しその説明を省略する。
【００５２】
ＣＯ酸化触媒Ｃ６は、図９に示すように、導入開口部５３Ｆから排出開口部５４Ｆに向かう燃焼ガスＧ２が通過する平面視した燃焼ガス通路５８の時計廻りと反時計廻りの双方の経路におけるＣＯ酸化触媒Ｃ６へのＳ（硫黄）の付着が抑制される温度範囲とされる領域に、例えば、ＣＯ酸化触媒Ｃ６の面が水管５３Ａ、５４Ａの長手方向に沿うように配置され、内側水管群５３と外側水管群５４とを溶接等により接続することにより導入開口部５３Ｆと排出開口部５４Ｆとの間を区切るように構成されている。
なお、ＣＯ酸化触媒Ｃ６は、ＣＯ酸化触媒Ｃ６へのＳ（硫黄）の付着が抑制される温度範囲とされる領域において、バーナ５６から排出口５９に至るガス流路のいずれかの位置に配置してもよく、又ＣＯ酸化触媒Ｃ６の面の配置方向も自在に設定可能である。
【００５３】
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の変更をすることが可能である。
例えば、上記実施の形態においては、ボイラ１０、２０、３０、４０が小型貫流型ボイラとされ、ボイラ５０が順流缶体ボイラ、ボイラ６０がωフロータイプボイラとされる場合について説明したが、炉筒煙管ボイラ、給湯器等、種々の構造のボイラに適用することが可能である。
【００５４】
また、ボイラ２０において、開口部１８Ｂが筐体１８の横の側面に開口する場合について説明したが、筐体１８の両横側面に開口する構成とされてもよい。
また、ボイラ４０において、缶体１２が、二つの缶体１２Ａ、缶体１２Ｂを有する場合について説明したが、３つ以上の缶体を有するボイラに適用することも可能である。
【００５５】
また、上記実施の形態においては、バーナ１６の燃焼が、高燃焼、低燃焼に制御される場合について説明したが、バーナ１６の燃焼が、例えば、燃焼ガスＧ１又はＣＯ酸化触媒の温度や燃焼ガスの組成等に基づいて制御されるボイラに対しても適用可能である。
【００５６】
また、上記実施の形態においては、生ガスと燃焼用空気とが予混合された燃焼ガスをバーナ１６に供給して燃焼する場合について説明したが、なお、燃料ガスに代えて、重油をはじめとする液体燃料、微粉炭を用いてもよい。
また、上記実施の形態においては、ＣＯ酸化触媒Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４が、缶体１２内のガス流路Ｒに配置される湯合について説明したが、バーナ１６と缶体１２、缶体１２と燃焼ガス排出路１７までの間、又は燃焼ガス排出路１７に配置する構成としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るボイラを示す図であり、（Ａ）は、縦断面図を、（Ｂ）は（Ａ）におけるＩ−Ｉに沿った構断面図を示している。
【図２】第１の実施形態に係るボイラに用いるＣＯ酸化触媒の一例を示す図である。
【図３】本発明の第２の実施形態に係るボイラを示す図であり、図１（Ａ）におけるＩ−Ｉに沿った横断面を示す図である。
【図４】本発明の第３の実施形態に係るボイラを示す図であり、図１（Ａ）におけるＩ−Ｉに沿った横断面を示す図である。
【図５】本発明の第４の実施形態に係るボイラを示す図であり、（Ａ）は、縦断面図を、（Ｂ）は（Ａ）におけるII−IIに沿った横断面を示す図である。
【図６】本発明の第５の実施形態に係るボイラの縦断面を示す図である。
【図７】第５の実施形態に係るボイラの図６におけるIII−IIIに沿った横断面を示す図であり、（Ａ）はボイラ全体を、（Ｂ）はＣＯ酸化触媒の一例の詳細を示す図である。
【図８】本発明の第６の実施形態に係るボイラの縦断面を示す図である。
【図９】第６の実施形態に係るボイラの図８におけるIV−IVに沿った横断面を示す図である。
【符号の説明】
【００５８】
Ｇ１、Ｇ２ 燃焼ガス
Ｒ ガス流路
Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５、Ｃ６ ＣＯ酸化触媒
１０、２０、３０、４０、５０、６０ ボイラ（燃焼装置）
１２、１２Ａ、１２Ｂ 缶体
１４ 水管群
１６ バーナ
１８Ｂ 開口部
５３ 内側水管群（水管群）
５４ 外側水管群（水管群）
５５ 缶体
５６ バーナ
５８ 燃焼ガス通路（ガス流路）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バーナで発生した燃焼ガスが通過するガス流路が形成されるとともに前記ガス流路を通過する前記燃焼ガスと熱交換して熱媒体を加熱する缶体を少なくとも１つ備えた燃焼装置であって、
前記ガス流路には、
前記燃焼ガスが通過する際の温度が、前記燃焼ガスに含まれるＳ（硫黄）のＣＯ酸化触媒への付着が抑制される温度範囲とされる領域に、前記ＣＯ酸化触媒が配置されていることを特徴とする燃焼装置。
【請求項２】
請求項１に記載の燃焼装置であって、
前記ＣＯ酸化触媒は、
前記缶体を構成する水管群における隣接する水管を接続して形成されていることを特徴とする燃焼装置。
【請求項３】
請求項１に記載の燃焼装置であって、
前記ＣＯ酸化触媒は、
前記缶体を構成する水管群に形成された空間に配置されていることを特徴とする燃焼装置。
【請求項４】
請求項３に記載の燃焼装置であって、
前記缶体には側方に開口部が形成され、
前記開口部には前記ＣＯ酸化触媒が挿脱可能とされていることを特徴とする燃焼装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の燃焼装置であって、
前記ＣＯ酸化触媒は、
前記ガス流路の上流側と下流側とを区切るように配置され、前記ガス流路を通過する前記燃焼ガスの全てが通過するように構成されていることを特徴とする燃焼装置。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の燃焼装置であって、
前記ＣＯ酸化触媒は、
前記缶体内の前記ガス流路に配置されていることを特徴とする燃焼装置。
【請求項１】
バーナで発生した燃焼ガスが通過するガス流路が形成されるとともに前記ガス流路を通過する前記燃焼ガスと熱交換して熱媒体を加熱する缶体を少なくとも１つ備えた燃焼装置であって、
前記ガス流路には、
前記燃焼ガスが通過する際の温度が、前記燃焼ガスに含まれるＳ（硫黄）のＣＯ酸化触媒への付着が抑制される温度範囲とされる領域に、前記ＣＯ酸化触媒が配置されていることを特徴とする燃焼装置。
【請求項２】
請求項１に記載の燃焼装置であって、
前記ＣＯ酸化触媒は、
前記缶体を構成する水管群における隣接する水管を接続して形成されていることを特徴とする燃焼装置。
【請求項３】
請求項１に記載の燃焼装置であって、
前記ＣＯ酸化触媒は、
前記缶体を構成する水管群に形成された空間に配置されていることを特徴とする燃焼装置。
【請求項４】
請求項３に記載の燃焼装置であって、
前記缶体には側方に開口部が形成され、
前記開口部には前記ＣＯ酸化触媒が挿脱可能とされていることを特徴とする燃焼装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の燃焼装置であって、
前記ＣＯ酸化触媒は、
前記ガス流路の上流側と下流側とを区切るように配置され、前記ガス流路を通過する前記燃焼ガスの全てが通過するように構成されていることを特徴とする燃焼装置。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の燃焼装置であって、
前記ＣＯ酸化触媒は、
前記缶体内の前記ガス流路に配置されていることを特徴とする燃焼装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００９−１７４７６６（Ｐ２００９−１７４７６６Ａ）
【公開日】平成２１年８月６日（２００９．８．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１３０３２（Ｐ２００８−１３０３２）
【出願日】平成２０年１月２３日（２００８．１．２３）
【出願人】（０００１７５２７２）三浦工業株式会社 (1,055)
【出願人】（５０４１４３５２２）株式会社三浦プロテック (488)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年８月６日（２００９．８．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１月２３日（２００８．１．２３）
【出願人】（０００１７５２７２）三浦工業株式会社 (1,055)
【出願人】（５０４１４３５２２）株式会社三浦プロテック (488)
【Ｆターム（参考）】
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