EP1157239A1 - Katalysator für einen backofen - Google Patents
Katalysator für einen backofenInfo
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- F24C14/00—Stoves or ranges having self-cleaning provisions, e.g. continuous catalytic cleaning or electrostatic cleaning
Definitions
- the present invention relates to a catalyst for use in particular in an oven with at least two partial catalysts arranged one behind the other in terms of flow technology, one of which has a catalytically active metal layer as the effective surface, and a correspondingly equipped oven.
- Such a catalytic converter is known from DE 196 38 665 A1, the catalytic converter having three metal meshes arranged one behind the other in terms of flow technology.
- the metal knitted fabric arranged first and last serve as partial catalysts, each of which is provided with different noble metal layers, for example palladium and platinum.
- An uncoated neutral filter knitted fabric is arranged between the two partial catalysts.
- the object of the present invention is to further improve the effectiveness of a catalyst according to the preamble of claim 1 with regard to the removal of unpleasant odors.
- this is achieved in that at least one partial catalyst has a metal oxide layer as the effective surface, and in that another partial catalyst has a metal layer from the 8th to 10th as the effective surface. Subgroup of the periodic table. The interaction of the two partial catalytic converters ensures that unpleasant odors arising during the cooking process and discharged from the cooking chamber are effectively reduced. According to the invention, pre-combustion and post-combustion are carried out.
- the effectiveness of the catalytic converter is particularly great if the first partial catalytic converter connected upstream in the flow direction is the effective surface has a metal oxide layer, and that the second catalyst connected downstream in the flow direction acts as an effective surface a metal layer from the 8th to 10th Subgroup of the periodic table. Furthermore, the upstream connection of the special first partial catalytic converter ensures that the downstream second partial catalytic converter is protected against poisoning and the associated lack of functionality.
- the carrier of the first and / or second partial catalyst is advantageously formed by a suitable wire mesh or a ceramic honeycomb with a large effective surface.
- the appropriate choice of materials ensures that the catalysts remain dimensionally stable up to temperatures of around 600 ° C. Even at normal cooking temperatures of around 200 ° C, such high temperatures can occur depending on the substances to be processed catalytically. In addition, if necessary. to consider spatially close coupling of the catalyst to the heating elements assigned to the cooking space.
- the catalyst has proven to be particularly effective if the active surface of the first partial catalyst is formed by oxides of metals from subgroups 3 to 12 of the periodic table and / or rare earth metals or combinations thereof.
- the effective surface of the first and / or the second partial catalyst is applied as a thin coating with a pronounced microstructure.
- the microstructure is formed, for example, by craters, bulges, furrows and the like, and therefore the coating itself has a very large effective surface. In terms of production technology, it is particularly favorable if this coating is applied in the um range using the sol-gel technique known per se.
- a filter in particular made of stainless steel, is arranged upstream of them in the direction of flow.
- FIG. 1 Show it in a side view, partially in section a section
- An oven 1 has a housing 3 which encloses an oven muffle 5. This is clad in a manner known per se with a heat insulation material and can be closed at the front with an oven door 7.
- the door consists of a metallic door floor 9, in which a viewing window 11 is held.
- a front window 13 which is spaced apart from the viewing window, is fastened to the door floor 9.
- a seal 17 which essentially covers the entire muffle opening.
- the oven 1 can also be an appliance suitable for pyrolytic self-cleaning operation, in which case all appliance components are designed in accordance with the particularly high operating temperatures that occur.
- a vapor opening 21 is also provided, which consists of several individual openings 22 (Fig. 2). Via a funnel-shaped connecting piece 23, the vapor opening 21 is connected to a blow-out duct 25 which opens into the open above the door 7 in the front area of the oven 1.
- a blower 27 for sucking air out of the oven muffle 5 is arranged in the blow-out duct 25.
- a control device 29 for controlling all operating modes of the oven 1, such as in particular the baking mode, is possible via a plurality of handles 31 held in the front area.
- a catalyst 35 is arranged in the area of the vapor opening 21.
- the catalyst 35 sits in a cup-shaped housing 37 made of a well heat-conducting material, in the bottom of which a plurality of suction openings 39 are formed.
- a fastening opening 41 In the middle of the bottom of the housing 37 there is a fastening opening 41, through which a fastening screw 43 can be pushed through the catalytic converter 35 and can be screwed into a fastening plate 45 of the top wall 20 of the oven muffle 5.
- a bent peripheral edge 47 of the catalyst housing 37 is pressed against the top wall 20.
- the first knitted wire 49 is formed by an uncoated stainless steel wire, which serves as a neutral or grease filter 49 and, in particular, protects two downstream catalysts 51, 53 from sooting.
- the second wire mesh forms the first partial catalytic converter 51.
- the wire used for this purpose is coated with a metal oxide, for example an oxide of a transition metal such as cerium or manganese, and is used for pretreating the air to be cleaned.
- the knitted fabric of the second partial catalytic converter 53 is formed from a metal wire coated with platinum and serves to burn or neutralize the odorous substances which are unpleasant for the human nose.
- the air to be cleaned or the vapors is first subjected to the catalytic reaction with the first partial catalyst 51 and the reaction product is then fed to the second partial catalyst 53.
- the effective surfaces of the partial catalysts 51, 53 are realized in sol-gel technology as thin layers in the um region with a pronounced microstructure to enlarge the effective catalyst surface (not shown).
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Abstract
Bekannt ist ein Katalysator zur Verwendung, insbesondere in einem Backofen mit zumindest zwei strömungstechnisch hintereinander angeordneten Teilkatalysatoren, von denen einer als wirksame Oberfläche eine katalytisch wirksame Metallschicht aufweist. Um die Wirksamkeit des Katalysators bzgl. der Beseitigung unangenehmer Gerüche zu verbessern, weist zumindest ein Teilkatalysator als wirksane Oberfläche eine Metalloxidschicht auf, und weist zumindest ein anderer Teilkatalysator als wirksame Oberfläche eine Metallschicht aus der 8. - 10. Nebengruppe des Periodensystems auf.
Description
Katalysator für einen Backofen
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Katalysator zur Verwendung insbesondere in einem Backofen mit zumindest zwei strömungstechnisch hintereinander angeordneten Teilkatalysatoren, von denen einer als wirksame Oberfläche eine katalytisch wirksame Metallschicht aufweist, und einen entsprechend ausgestatteten Backofen.
Ein derartiger Katalysator ist bekannt aus der DE 196 38 665 A1 , wobei der Katalysator drei strömungstechnisch hintereinander angeordnete Metallgestricke aufweist. Dabei dienen das strömungstechnisch zuerst und zuletzt angeordnete Metallgestrick als Teilkatalysatoren, die jeweils mit unterschiedlichen Edelmetallschichten, beispielsweise Palladium und Platin, versehen sind. Zwischen den beiden Teilkatalysatoren ist ein unbeschichtetes Neutralfilter-Gestrick angeordnet.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Wirksamkeit eines Katalysators nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 bzgl. der Beseitigung unangenehmer Gerüche weiter zu verbessern.
Erfindungsgemäß ist dies dadurch erreicht, daß zumindest ein Teilkatalysator als wirksame Oberfläche eine Metalloxidschicht aufweist, und daß ein anderer Teilkatalysator als wirksame Oberfläche eine Metallschicht aus der 8.-10. Nebengruppe des Periodensystems aufweist. Durch das Zusammenwirken der beiden Teilkatalysatoren ist sichergestellt, daß beim Garprozeß entstehende und aus dem Garraum abgeführte unangenehme Gerüche wirksam abgebaut werden. Erfindungsgemäß wird also eine Vor- und eine Nachverbrennung durchgeführt.
Besonders groß ist die Wirksamkeit des Katalysators, wenn der in Strömungsrichtung vorgeschaltete erste Teilkatalysator als wirksame Oberfläche
eine Metalloxidschicht aufweist, und daß der in Strömungsrichtung nachgeschaltete zweite Katalysator als wirksame Oberfläche eine Metallschicht aus der 8.-10. Nebengruppe des Periodensystems aufweist. Weiterhin ist durch das Vorschalten des speziellen ersten Teilkatalysators sichergestellt, daß der nachgeschaltete zweite Teilkatalysator vor Vergiftung und der damit verbundenen mangelnden Funktionsfähigkeit geschützt ist.
Vorteilhafterweise ist der Träger des ersten und/oder zweiten Teilkataiysators durch ein geeignetes Drahtgewirk oder eine Keramikwabe mit großer wirksamer Oberfläche gebildet. Durch die geeignete Materialwahl ist sichergestellt, daß die Katalysatoren bis Temperaturen von etwa 600°C formstabil bleiben. Auch bei üblichen Gartemperaturen um etwa 200°C können in Abhängigkeit von den katalytisch zu verarbeitenden Stoffen derart hohe Temperaturen auftreten. Zudem ist die ggfls. räumlich enge Ankupplung des Katalysators an dem Garraum zugeordnete Heizelemente zu berücksichtigen.
Als besonders wirksam hat sich der Katalysator erwiesen, wenn die wirksame Oberfläche des ersten Teilkatalysators durch Oxide von Metallen aus der 3. bis 12. Nebengruppe des Periodensystems und/oder Seltenen Erden Metallen bzw. deren Kombinationen gebildet ist.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die wirksame Oberfläche des ersten und/ oder des zweiten Teilkatalysators als dünne Beschichtung mit ausgeprägter MikroStruktur aufgebracht. Die MikroStruktur ist beispielsweise durch Krater, Wölbungen, Furchen und ähnlichem gebildet, und deshalb weist die Beschichtung selbst eine sehr große wirksame Oberfläche auf. Fertigungstechnisch besonders günstig ist es, wenn diese Beschichtung im um-Bereich in der an sich bekannten Sol-Gel-Technik aufgebracht ist.
Um die beiden Teilkatalysatoren vor Versottung zu schützen, ist in Strömungsrichtung vor diesen ein Filter, insbesondere aus Edelstahl, angeordnet.
Es zeigen
Fig. 1 in einer Seitenansicht, teilweise in Schnittdarstellung abschnittsweise einen
Backofen mit dem Katalysator und
Fig. 2 in stark vergrößertem Maßstab den in der Backofenmuffel befestigten
Katalysator.
Ein Backofen 1 weist ein Gehäuse 3 auf, das eine Backofenmuffel 5 umschließt. Diese ist in an sich bekannter Weise mit einem Wärmeisolationsmaterial umkleidet und an ihrer Vorderseite mit einer Backofentür 7 verschließbar. Die Tür besteht aus einem metallischen Türboden 9, in dem eine Sichtscheibe 11 gehaltert ist. Im Frontbereich der Tür 7 ist an dem Türboden 9 eine von der Sichtscheibe beabstandete Frontscheibe 13 befestigt. Zwischen dem Türboden 9 und einem Backofenflansch 15 ist eine im wesentlichen die gesamte Muffelöffnung umziehende Dichtung 17 angeordnet. Bei dem Backofen 1 kann es sich auch um ein für den pyrolytischen Selbstreinigungsbetrieb geeignetes Gerät handeln, wobei dann alle Gerätekomponenten entsprechend den dabei auftretenden, besonders hohen Betriebtemperaturen ausgelegt sind.
Von den verschiedenen an sich bekannten Heizelementen des Backofens 1 ist lediglich ein Oberhitze-Heizkörper 19 gezeigt, der unterhalb einer Deckwand 20 der Backofenmuffel 5 befestigt ist. In dieser ist zudem eine Wrasenöffnung 21 vorgesehen, die aus mehreren Einzelöffnungen 22 besteht (Fig. 2). Über ein trichterförmiges Anschlußstück 23 ist die Wrasenöffnung 21 mit einem Ausblasschacht 25 verbunden, der oberhalb der Tür 7 im Frontbereich des Backofens 1 ins Freie mündet. Im Ausblasschacht 25 ist ein Gebläse 27 zum Saugen von Luft aus der Backofenmuffel 5 angeordnet. Eine Steuervorrichtung 29 zur Steuerung aller Betriebsarten des Backofens 1 , wie insbesondere des Backbetriebes, ist über mehrere im Frontbereich gehalterte Handhaben 31 möglich.
Im Bereich der Wrasenöffnung 21 ist ein Katalysator 35 angeordnet. Der Katalysator 35 sitzt in einem topfförmigen Gehäuse 37 aus einem gut
wärmeleitenden Material, in dessen Boden mehrere Ansaugöffnungen 39 ausgebildet sind. In der Mitte des Bodens des Gehäuses 37 befindet sich eine Befestigungsöffnung 41 , durch die eine Befestigungsschraube 43 durch den Katalysator 35 geschoben werden kann und in eine Befestigungsplatte 45 der Deckwand 20 der Backofenmuffel 5 geschraubt werden kann. Ein abgebogener Umfangsrand 47 des Katalysatorgehäuses 37 wird dabei an die Deckwandung 20 gepreßt.
In Strömungsrichtung sind hintereinander drei Drahtgewirke 49, 51 , 53 angeordnet, die große Berührungsflächen untereinander und zu der Innenwandung des Gehäuses 37 sowie der Deckwand 20 aufweisen. Das erste Drahtgewirk 49 ist durch einen unbeschichteten Edelstahldraht gebildet, der als ein Neutral- bzw. Fettfilter 49 dient und zwei strömungstechnisch nachgeschaltete Katalysatoren 51 , 53 insbesondere vor Versottung schützt. Das zweite Drahtgewirk bildet den ersten Teilkatalysator 51. Der dazu verwendete Draht ist mit einem Metalloxid, beispielsweise einem Oxid eines Übergangsmetalls wie Cer oder Mangan, beschichtet und dient zur Vorbehandlung der zu reinigenden Luft. Das Gewirk des zweiten Teilkatalysators 53 ist aus einem mit Platin beschichteten Metalldraht gebildet und dient zum Verbrennen bzw. Neutralisieren der für die menschliche Nase unangenehmen Geruchsstoffe. Um den zweiten Teilkatalysator 53 vor Vergiftung und damit verbundener Unwirksamkeit, insbesondere durch schwefelhaltige Verbindungen, zu schützen, wird die zu reinigende Luft bzw. der Wrasen zuerst der katalytischen Reaktion mit dem ersten Teilkatalysator 51 unterzogen und das Reaktionsprodukt dann dem zweiten Teilkatalysator 53 zugeleitet. Die wirksamen Oberflächen der Teilkatalysatoren 51 , 53 sind in Sol-Gel-Technik als dünne Schichten im um-Bereich mit ausgeprägter MikroStruktur zur Vergrößerung der wirksamen Katalysatoroberfäche realisiert (nicht gezeigt).
Claims
1. Katalysator zur Verwendung insbesondere in einem Backofen mit zumindest zwei strömungstechnisch hintereinander angeordneten Teilkatalysatoren, von denen einer als wirksame Oberfläche eine katalytisch wirksame Metallschicht aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Teilkatalysator (51) als wirksame Oberfläche eine Metalloxidschicht aufweist, und daß zumindest ein anderer
Teilkatalysator (53) als wirksame Oberfläche eine Metallschicht aus der 8.-10. Nebengruppe des Periodensystems aufweist.
2. Katalysator nach Patentanspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß der in Strömungsrichtung vorgeschaltete erste Teilkatalysator (51) als wirksame Oberfläche eine Metalloxidschicht aufweist, und daß der in Strömungsrichtung nachgeschaltete zweite Teilkatalysator (53) als wirksame Oberfläche eine Metallschicht aus der 8.-10. Nebengruppe des Periodensystems aufweist.
3. Katalysator nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Teilkatalysator (51) und/oder der zweite Teilkatalysator (53) als Träger ein Drahtgewirk oder eine Keramikwabe aufweisen.
4. Katalysator nach Anspruch 1 , 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die wirksame Oberfläche des ersten Teilkatalysators (51) durch Oxide von Metallen aus der 3.-12. Nebengruppe des Periodensystems, z.B. Mangan, und/oder von Seltenen Erden Metallen, z.B. Cer, bzw. deren Kombinationen gebildet ist.
5. Katalysator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die wirksame Oberfläche des zweiten Teilkatalysators (53) durch ein Edelmetall, insbesondere Palladium oder Platin, gebildet ist.
6. Katalysator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die wirksame Oberfläche des ersten und/oder des zweiten Teilkatalysators (51 , 53) als dünne Beschichtung mit ausgeprägter MikroStruktur, insbesondere in Sol-Gel-Technik, aufgebracht ist.
7. Katalysator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in Strömungsrichtung vor den beiden Teilkatalysatoren (51 , 53) ein Filter (49), insbesondere aus Edelstahl, angeordnet ist.
8. Backofen mit einem Katalysator nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
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