JP2000283421A - 誘引空気式触媒バーナおよび加熱装置特に調理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 実質的に触媒燃焼の始動時間を長くさせるこ
となく、触媒燃焼構造物の寿命を延長させる。 【解決手段】 燃焼用混合物を得るための、一次空気７
２と可燃性ガス流とを混合する部材と、燃焼用混合物を
分配する室７４と、および燃焼用混合物の触媒燃焼構造
物１からなり、触媒燃焼構造物が担体７６を含み、担体
は燃焼用混合物および燃焼ガスに対して燃焼用混合物の
通過方向に沿って透過性があり、燃焼用混合物と接触す
る担体の内面が、直接または間接に、少なくとも１つの
触媒材料で被覆され、触媒材料は燃焼用混合物の燃焼に
対し触媒作用を与え、この触媒材料が担体の厚さ内に配
置され、担体上に堆積された触媒材料が、担体の上流側
８と下流側４とに分配され、触媒材料の分配が、一方で
触媒燃焼面が担体の上流側に配置され、他方で下流側は
触媒燃焼構造物内で有炎燃焼から無炎燃焼に移行させる
触媒反応を始動させるために使用される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、誘引空気式ガスバ
ーナに関する。

【０００２】

【従来の技術】誘引空気式ガスバーナは、触媒燃焼構造
物を含み、かつ空気および液化石油ガス（例えばブタ
ン）の混合物の燃焼を目的とする。このバーナは、二次
空気式触媒バーナに比較して比較的高温で運転する。本
発明は、このようなバーナを備えた加熱装置、特に調理
装置にも関する。

【０００３】本発明において、用語「触媒バーナ」は、
可燃性ガス流を噴射する部材と、燃焼用混合物を得るた
めの、一次空気と前記可燃性ガス流とを混合する部材
と、前記燃焼用混合物を分配する室と、および燃焼用混
合物の触媒燃焼構造物とを含む誘引空気式触媒バーナで
あって、前記触媒燃焼構造物が、上流面と呼ばれる一方
の面を介して分配される燃焼用混合物を受け入れ、かつ
下流面と呼ばれる他方の面を介して燃焼ガスを排出する
ように配置され、触媒構造物内を通過する間の前記混合
物の燃焼が無炎で行われる前記誘引空気式触媒バーナを
意味する。「誘引空気式」バーナとして知られる本発明
によるこのようなバーナは、可燃性ガスのみが触媒構造
物内を通過し、かつ前記触媒構造物の下流面上で周囲空
気と混合することにより無炎で燃焼される「二次空気
式」バーナとして知られる触媒バーナとは区別されるべ
きである。

【０００４】さらに、用語「触媒構造物」および「触媒
燃焼構造物」は、少なくとも１つの可燃性ガス（combus
tible gas）および少なくとも１つの支燃性ガス（oxida
nt gas）からなる燃焼用混合物に対して前記混合物の通
過方向に沿って透過性があり、かつ前記混合物が前記構
造物の上流面から下流面まで、前記混合物が通過する間
に圧力損失を発生するのに十分な厚さを有する前記任意
の構造物を意味する。一般に、この構造物は、燃焼用混
合物の通過方向に対し横方向即ち垂直方向の面内に伸長
し、かつ、この構造物は、燃焼用混合物、可燃性ガスお
よび燃焼ガスに対して不活性である担体（support）を
含み、この担体は触媒燃焼により発生される高温に対し
て機械的および化学的に抵抗性がある。通路の上記方向
に沿って燃焼用混合物および燃焼ガスに対して透過性が
あるこの担体は、少なくともその内面上で、即ちこの厚
みの範囲内で、直接または間接に、いわゆる触媒材料で
被覆され、触媒材料は燃焼に対し触媒作用を与える。

【０００５】フランス特許公開第２７３２７５２号に
は、上記のように、一次空気と可燃性ガス流とを混合す
る部材と、前記燃焼用混合物を分配する室と、および前
記燃焼用混合物の触媒燃焼構造物とを含む誘引空気式触
媒バーナが記載されている。

【０００６】上記定義に対応する触媒燃焼構造物を備え
た触媒バーナを組み込んだ触媒利用調理装置が米国特許
第４５８８３７３号の文献によってもまた提案されてい
る。この文献によれば、触媒材料はこの担体の下流側の
みに担体の厚さ内に分配され、これにより機能中に前記
担体の下流面の側に触媒燃焼面を配置し、したがってこ
の触媒燃焼面が反応面に対応している。担体の反対側の
面即ち上流面は単にガス・ディフューザ並びに断熱体を
構成している。

【０００７】この文献即ち米国特許第４５８８３７３号
は、触媒材料を分配させ、かつ、それを本質的に下流面
の側に配置するために使用される方法に関するある種の
実際的手段を当業者に開示または指示してなく、したが
って、本特許の出願日においてこの提案方法を再現可能
であるとは思われず、この点に関して、この提案方法は
先行技術を構成するものではない。

【０００８】この文献の教示が当業者により再現可能で
あると仮定した場合、記載の触媒バーナは、次のいくつ
かの理由から、十分条件を満たしているとは思われな
い。即ち、 − 触媒燃焼反応速度は実際に透過性担体内における燃
焼用混合物の通過速度より大きいので、触媒燃焼面は、
触媒材料が存在するかぎり、担体の下流面の側よりもむ
しろ上流面の側に移動しようとし、これにより、担体を
過熱させ、調理材料をバーナで焦がし、またはある場合
には担体の上流側で火炎を発生させることにもなり、 − 担体の上流側は触媒材料で被覆されてなく、および
バーナ本体内に包囲されているので、実際にこのような
バーナはその下流面においてのみ点火可能であり、この
ことが触媒燃焼を始動させるために担体を加熱すること
を困難にしている。

【０００９】さらに、米国特許第４５８８３７３号の文
献は、触媒構造物の寿命を延長させおよび／または触媒
燃焼の始動時間を長くしないための任意の実際的方法を
指示または暗示していない。

【００１０】米国特許第４５８８３７３号の文献に記載
のバーナと比較して、フランス特許公開第２６７８３６
０号および欧州特許公開第０５２０９１３号の文献は、
担体の反応面が担体の上流面の側に位置し、受熱体に面
しているという意味での、「反転」形状を記載してい
る。

【００１１】触媒燃焼構造物の構成部分を形成する最も
重要かつ最も高価な成分の１つは触媒材料であり、触媒
材料は燃焼に対して活性を有している。触媒材料は、一
般に、例えば白金、ロジウム、イリジウムまたはパラジ
ウムのような貴金属の単体またはそれらの組み合わせで
ある。したがって、この分野における主要な研究課題
は、触媒燃焼構造物の耐久性を改善することに向けられ
てきている。

【００１２】上記の文献により、触媒燃焼構造物の反応
面は上流面である。他方の面即ち下流面は火炎を点火す
るために使用される面であり、この面は、触媒燃焼構造
物内で有炎燃焼から無炎燃焼へ移行させる触媒反応を始
動させる。

【００１３】担体の反応面即ち上流面は約１１００℃の
温度に加熱され、一方、点火面即ち下流面は約９００℃
である。したがって、より早く劣化するのは担体の上流
面であること、および触媒構造物の寿命は、直接、この
面の特性の関数であることがよくわかる。さらに、触媒
構造物の寿命は、通常、その中に組み込まれている触媒
材料の全質量の直接関数であることがわかっている。

【００１４】触媒燃焼構造物の寿命を延長させること
は、しばしば、前記構造物の寿命の到達時において、触
媒燃焼のための始動時間を著しく長くさせることにな
る。

【００１５】国際特許公開第９４／２０７８９号には、
膨張タービンに供給するための、燃焼用混合物（相互に
混合され、かつ加圧された天然ガスまたはメタンおよび
支燃性ガス）のための燃焼機器が記載されている。この
機器は並列に配置されたいくつかの触媒燃焼器を含む。
各触媒燃焼器は、連続して即ち直列に、上記のような少
なくとも２つの触媒燃焼構造物を含み、これらの構造物
は主としてそれらのそれぞれの担体の内面が相互に異な
っている。各触媒燃焼器において、および燃焼用混合物
および／または燃焼ガスの通過方向に沿って、直列の両
構造物は不均一相における触媒予備燃焼を行い、セパレ
ータ内を流れたのち、端末の透過性構造物は均一相にお
いて同じ燃焼用混合物の非触媒後燃焼を行う。

【００１６】国際特許公開第９４／２０７８９号によれ
ば、不均一相における触媒予備燃焼は均一相における後
燃焼を支援する。したがって、各触媒燃焼器は少なくと
も２つの触媒燃焼構造物および端末の透過性構造物から
製作されている。

【００１７】国際特許公開第９４／２０７８９号によれ
ば、触媒燃焼は２つの触媒燃焼構造物の各々の全厚さに
わたり拡がり、そして、２つの触媒燃焼構造物が独立で
あるかまたは単一担体に組み合わされているかにかかわ
らず、通常の作業条件において独立な上流燃焼面と下流
燃焼面とをそれぞれ明確に区別することができない。

【００１８】国際特許公開第９４／２０７８９号によれ
ば、連続する２つの触媒燃焼構造物の触媒材料に対する
内面および／または担体を区別することは、各触媒燃焼
構造物が作動する温度領域による前記触媒材料の実質的
な劣化を回避することを目的としている。

【００１９】

【発明が解決しようとする課題】特に誘引空気式バーナ
に関して、実質的に触媒燃焼の始動時間を長くさせるこ
となく、触媒燃焼構造物の寿命を延長させることが本発
明の課題である。

【００２０】

【課題を解決するための手段】本発明による誘引空気式
バーナは、可燃性ガス流を噴射する部材と、燃焼用混合
物を得るための、一次空気と可燃性ガス流とを混合する
部材と、燃焼用混合物を分配する室と、および燃焼用混
合物の触媒燃焼構造物からなり、触媒燃焼構造物が担体
（７６）を含み、担体（７６）は燃焼用混合物および燃
焼ガスに対して燃焼用混合物の通過方向に沿って透過性
があり、かつ燃焼用混合物が受け取られる上流面から、
燃焼ガスが排出される下流面まで、燃焼用混合物が通過
する間に圧力損失を発生するのに十分な厚さを有し、燃
焼用混合物と接触する担体の内面が、直接または間接
に、少なくとも１つの触媒材料で被覆され、触媒材料は
燃焼用混合物の燃焼に対し触媒作用を与え、この触媒材
料が担体の厚さ内に配置され、担体（７６）上に堆積さ
れた触媒材料が、本質的に担体の上流側と下流側とに分
配され、触媒材料の分配が、一方で触媒燃焼面が担体の
上流側に配置され、他方で下流側は触媒燃焼構造物内で
有炎燃焼から無炎燃焼に移行させる触媒反応を始動させ
るために使用されることを特徴とする。

【００２１】上記バーナは、担体の上流側および下流側
に堆積された触媒材料がそれぞれ異なっていることも特
徴とする。この場合、担体の上流側および下流側のそれ
ぞれの触媒材料がそれらの性質および／または組成にお
いて異なっていてもよく、担体の上流側および下流側の
それぞれの触媒材料が同じであるが、担体上に堆積され
た前記触媒の量が上流側および下流側でそれぞれ異なっ
ていてもよい。

【００２２】後者の場合、担体の上流側で触媒材料の多
量の重量分が堆積され、および下流側で触媒材料の少量
の重量分が堆積され、担体の上流側に触媒材料の約７５
重量％が堆積され、および担体の下流側に残りの重量％
が堆積されることが好ましい。

【００２３】前記バーナは、担体の上流側および下流側
のそれぞれに堆積された触媒材料が同じであり、および
担体の上流側および下流側に堆積された触媒材料の重量
がほぼ等しくてもよい。

【００２４】前記バーナは、担体の両側において、触媒
材料が上流面および下流面から約１ｍｍ〜２ｍｍの厚さ
の範囲を占有するのが好ましい。

【００２５】また、担体がハニカムの形の多孔質構造を
有し、かつ好ましくは理論式２ＭｇＯ−Ａｌ₂Ｏ₃−５Ｓ
ｉＯ₂のきん青石（cordierite）をベースとしているこ
とが好ましい。

【００２６】さらに、多孔質担体の内面が、約１００ｍ
²／ｇの比表面積および約３μｍの平均粒径を有する耐
火酸化物、好ましくはジルコニアの層で被覆され、この
層の上に触媒材料が堆積されていることが好ましい。

【００２７】前記触媒燃焼構造物は、重量％として、 − 少なくとも８５％の多孔質担体、 − 少なくとも１２％の耐火酸化物、 − 少なくとも０．３％のドーピング剤、 − 少なくとも０．３％の触媒材料、 からなり、成分の合計が１００％を超えないことが好ま
しい。

【００２８】さらに、触媒燃焼構造物の上流反応面がバ
ーナの外方方向に配置され、および燃焼ヒューム回収室
が触媒燃焼構造物の下流面に接して配置されていること
が好ましい。

【００２９】本発明による触媒バーナは加熱装置、特に
調理装置に応用される。

【００３０】

【発明の実施の形態】本発明により、以下に記載の実験
手順に基づき、極めて驚くべきことに、次の２つの選択
の組み合わせにより、上記の課題が達成されることがわ
かった。即ち、 − 一方で、フランス特許公開第２６７８３６０号およ
び欧州特許公開第０５２０９１３号の文献に記載のよう
な、以後「反転式」と呼ばれる触媒燃焼構造物の選択ま
たは維持。したがって、この触媒燃焼構造物の反応面即
ち触媒燃焼面は上流側に位置し、一方、下流側は触媒燃
焼構造物内で有炎燃焼から無炎燃焼に移行させて触媒反
応を始動させるために使用される。

【００３１】− 他方で、担体上に分配された触媒材料
の堆積。前記担体の中間に実質的に触媒材料で被覆され
ない部分を残しながら、本質的に前記担体の上流側と下
流側との間で担体上に触媒材料が分配されている。

【００３２】上記一般原理を実施するための種々の方法
が実行可能である。

【００３３】第１の方法により、担体の上流側および下
流側に堆積された触媒材料がそれぞれそれらの性質およ
び／または組成において異なっている。

【００３４】第２の方法により、担体の上流側および下
流側のそれぞれの触媒材料が同じであるが、担体上に堆
積された前記触媒の量が上流側および下流側でそれぞれ
異なっている。後者の場合、例として、担体の上流側で
触媒材料の多量の重量分例えば約７５重量％が堆積さ
れ、および担体の下流側で触媒材料の少量の重量分即ち
残りの重量％が堆積される。

【００３５】本発明の第３の実施態様により、担体の上
流側および下流側のそれぞれに堆積された触媒材料が同
じであり、および担体の上流側および下流側に堆積され
た触媒の重量はほぼ等しい。

【００３６】上記の触媒燃焼構造物を得るために、次の
ステップを含む任意の方法が使用される。即ち、 １）担体が、直接または間接に、液体溶媒内の触媒材料
の溶液または懸濁液と、あるいは液体溶媒のみと、別々
に、および前記担体の２つの面上でそれぞれ、かつ燃焼
用混合物の通過方向に沿って接触されるステップと、 ２）触媒材料および／または液体溶媒が担体の２つの面
で選択されおよび／または分配されるステップと、 ３）液体溶媒が乾燥および／または仮焼により除去され
るステップ。

【００３７】以下に記載の実験手順により、触媒材料を
好ましくは上流側に堆積することにより触媒燃焼構造物
の寿命を実質的に延長可能であることがわかった。

【００３８】他方で、下流面の触媒材料が例えば少量に
されているので、このような方法により、この寿命の間
に触媒燃焼構造物の始動を困難にするおそれがある。し
かしながら、このようなおそれは発生せず、以下に記載
の実験手順により示されるように、ある例により、あら
ゆる予想に反して、寿命の延長および触媒燃焼に対する
始動時間を長くしないことの両方を同時に成功させるこ
とができた。

【００３９】上記のバーナを含む加熱装置、例えば調理
装置が本発明の他の課題である。

【００４０】本発明により、上記の触媒構造物を得るた
めの方法は、例えば、少なくとも次のステップを含む。
即ち、 − 燃焼用混合物およびその燃焼用ガスに対して不活性
であり、および触媒燃焼により発生される高温に対して
機械的および化学的に抵抗性がある透過性担体を提供す
るステップと、 − 例えば担体を制限かつ制御深さまで浸漬することに
より、前記担体の一方の面例えば上流面上に触媒材料の
第１の溶液または懸濁液を塗布し、および上下逆の意味
で、他方の面例えば下流面上に同じ触媒材料の第２の溶
液または懸濁液を塗布するステップと、 − 前記液体溶媒を除去するために、触媒材料を含む担
体を乾燥および仮焼するステップ。

【００４１】触媒材料が、白金、ロジウム、パラジウム
およびイリジウムからなるグループから選択された少な
くとも１つの金属を含み、好ましくはそれが白金である
ことが有利である。

【００４２】担体の両側において、触媒材料が触媒構造
物の上流面および下流面から約１ｍｍ〜２ｍｍの厚さの
範囲を占有することが有利である。

【００４３】好ましい実施態様においては、担体がハニ
カムの形の多孔質構造を有し、かつ好ましくは理論式２
ＭｇＯ−２Ａｌ₂Ｏ₃−５ＳｉＯ₂のきん青石（cordierit
e）をベースとしている。

【００４４】さらに、多孔質担体の内面が、約１００ｍ
²／ｇの比表面積および約３μｍの平均粒径を有する耐
火酸化物、好ましくはジルコニアの層で被覆されている
ことが好ましい。

【００４５】耐火酸化物の層がドーピング剤、好ましく
は酸化イットリウムを含むことが有利である。

【００４６】好ましい実施態様においては、本発明によ
る構造物が、重量％として、次の維成、即ち、 − 少なくとも８５％の多孔質担体、 − 少なくとも１２％の耐火酸化物、 − 少なくとも０．３％のドーピング剤、 − 少なくとも０．３％の触媒材料、 からなり、成分の合計が１００％を超えないものとす
る。

【００４７】本発明による方法に関して、この方法が、
触媒材料を塗布する前に、多孔質担体の内面に耐火酸化
物の層が塗布され、好ましくは約１００ｍ／ｇの表面積
および約３μｍの平均粒径を有するジルコアが被覆され
るステップを含んでもよい。

【００４８】触媒材料が、その部分の全重量に対する比
として、上流側の下流側に対する比が約１０／１および
約５／４の範囲、好ましくは３／１に等しい比で担体の
内面を被覆することが好ましい。

【００４９】上記のように、多孔質担体のベース材料が
ハニカムの形であり、かつセラミックまたは金属のよう
な耐火材料のウェーハまたはコアから構成してもよく、
これらを通して複数の隣接横方向チャネルが通過するこ
とが有利であるが、繊維からなりまたは篩（ふるい）の
形であってもよい。担体のベース材料は、セラミック材
料例えばその理論式が２ＭｇＯ−２Ａｌ₂Ｏ₃−５ＳｉＯ
₂であるきん青石から製作されることが好ましい。これ
が約３０〜４０容量％の多孔質および約３μｍの平均粒
径を有する細孔を有していることが好ましい。

【００５０】本発明は、本発明による触媒燃焼構造物の
用意についての詳細説明により、さらに明確に理解され
よう。

【００５１】− 図１は、上記のように加熱装置とくに
調理装置の一部を形成し、かつ本発明による触媒燃焼構
造物を組み込んだ触媒バーナの部分切取横断面図であ
る。

【００５２】− 図２は本発明による触媒構造物の寿命
の増大を示した線図である。寿命が縦軸に時間で目盛ら
れ、および触媒燃焼構造物の重量％として表わされた触
媒材料の全重量が横軸に目盛られている。燃焼構造物の
上流側の下流側に対する触媒材料の重量比が、次の記号
により表わされている。即ち、 ＊●：２／２ ＊□：３／１ ＊△：４／０、 ０は、触媒構造物の製造の間に下流側
に溶液が存在していたことを示し、 ＊◇：４／−、 《−》は、下流面に触媒材料が存在し
ないこと、または溶液が存在しないことを示す。

【００５３】実線は比率２／２に対する直線回帰により
求められる。矢印は、縦軸上に示された期間以上に試験
が実行されなかったことを示す。

【００５４】図２に関して、試験は９０ｇ／ｈのブタン
を消費するバーナで実行された。

【００５５】− 図３および４はそれぞれ、本発明によ
る触媒構造物の最初の赤熱（glowing）時間および全赤
熱時間の変化を示す。これらの図により、触媒バーナの
寿命が横軸上に時間で目盛られ、および最初の赤熱時間
および全赤熱時間がそれぞれ縦軸上に秒で目盛られてい
る。試験は種々の触媒燃焼構造物を用いて実行され、触
媒燃焼構造物のそれぞれの、上流側の下流側に対する触
媒材料の重量比が図２で定義されたような記号で示さ
れ、これらは図１により試験された。図示の線は線図の
右下隅に示された重量比に対してそれぞれ直線回帰によ
り求められている。

【００５６】図１は、触媒燃焼構造物１を組み込み、か
つ下記の試験を実行するために使用された触媒バーナ５
の切取り略示図を示す。バーナは概して円筒形の金属ハ
ウジング６を有している。ハウジング６は頂部がガラス
・セラミック板５１で閉鎖され、ガラス・セラミック板
５１は、触媒燃焼により放出された熱を受熱体（図示さ
れていない）例えば調理鍋に伝達するための接触面およ
び／または熱交換面としての働きもする。バーナは、そ
れ自身既知の他の要素、例えば燃焼用ガス混合物例えば
ブタンと支燃性ガス即ち空気とを供給するための軸方向
供給管１２を含む。この燃焼用混合物は、エゼクタ・タ
イプの可燃性ガス流７３の噴射部材７０および一次空気
７２と可燃性ガス流７３とを混合する部材７１とにより
得られる。燃焼用混合物は分配室７４に流入し、分配室
７４はガラス・セラミック板５１および触媒燃焼構造物
１により囲まれている。点火孔１０を有する格子９が燃
焼ガス受入室７５を囲み、燃焼ガスは格子９を介して外
に排出される。

【００５７】構造物１は、それが載っているハウジング
６内に一体に組み込まれた円錐台形状部分８１により軸
方向に位置決めされている。触媒構造物１とハウジング
との間の熱接触は、断熱材７、例えばセラミック繊維か
らなる継手により低減される。構造物１は２つの面、即
ち一方の上流側の反応面２と、および燃焼用混合物が構
造物１内を通過する方向（矢印８２参照）の触媒燃焼を
点火および始動させるための他方の下流面３とを有して
いる。この構造物はハニカムタイプの担体７６を含み、
担体７６は６．４５ｃｍ²（１平方インチ）当たり４０
０個の貫通セルを有し、各セルは前記担体をその上流面
２からその下流面３に貫通し、かつ圧力損失を発生す
る。図１上で概して記号４および８で示されているよう
に、触媒構造物は、上流側８に担体７６の内面を被覆す
る触媒材料例えば白金の層を有し、下流側４に触媒材料
の他の層を有している。

【００５８】２つの側または層４、８の間で担体７６の
中間に、実質的に触媒材料の被覆を含まない部分８３が
存在する。

【００５９】特に図５ｄに示すように、これは実際の理
論的表現であることは当然であり、これは特に、耐火担
体またはそれを被覆する中間層（「ウォッシュ・コー
ト」）上への、触媒材料および／または触媒材料を溶解
または懸濁するために使用される溶媒の拡散現象を考慮
していない。

【００６０】しかしながら、この理論的表現は、以下に
観察かつ記載されている現象をよく考慮している。

【００６１】触媒燃焼構造物１の上流面２はバーナ５の
外方方向に面している。

【００６２】［本発明による触媒構造物の提供］本発明
による触媒燃焼構造物１は、ハニカム構造を有するセラ
ミック担体７６から構成されている。このタイプの担体
の性質は、通常ウォッシュ・コートと呼ばれる耐火酸化
物層の堆積が好ましく、ウォッシュ・コートは大きい比
表面積を与えることを目的とし、したがって触媒材料の
良好な分散および最適触媒活性を可能にする。このウォ
ッシュ・コートに、適切に選択された塩、例えば６モル
の水で結晶化された硝酸イットリウムがドーピングされ
る。最後に、触媒材料がその１つの塩の溶液の形で堆積
される。

【００６３】［ウォッシュ・コートの塗布］たいていの
触媒燃焼構造物のメーカーは、ウォッシュ・コートを形
成するために通常アルミナを使用するが、本発明によ
り、フランス特許公開第２７３２７５２号の文献に記載
され、かつ請求されているジルコニアの使用が好まし
い。この酸化物は約１００ｍ²／ｇの比表面積および３
μｍの平均粒径を有している。その結晶組織は単斜晶で
ある。

【００６４】セラミック・ベース担体７６に、以下に記
載の作業によりウォッシュ・コートが被覆される。脱イ
オン水がタンク内でかい（櫂）形撹拌機により撹拌され
る。次にジルコニア粉末が徐々に加えられる。このよう
にして得られた混合物は超音波を発生するプローブを用
いて分散され、この過程の間に、少量の有機界面活性剤
が加えられる。約４０％の固体含有量に対して、その粘
度がｐＨ９〜１０において１０センチポアズ（０．０１
Ｐａ・ｓ）より小さい懸濁液が得られる。必要な場合、
ｐＨを修正し、および／または界面活性剤の量を調節し
てこの値を達成することができる。

【００６５】次に、上記の本発明による方法の定義を満
たす適切な技術、例えば一方側または他方側の浸漬によ
り、ハニカムセラミック担体７６を含浸させ、その後に
ブローするために、この懸濁液が使用され、次に担体
は、特に１００〜１５０℃に徐々に上昇させる通風炉内
で焼成サイクルにかけられ、それに続いて５００℃の一
定温度に０．５〜１時間保持される。

【００６６】［ドーピング剤の塗布］硝酸イットリウム
水溶液が、作製され、かつ任意の適切な技術によりウォ
ッシュ・コートで被覆された部品上に堆積される。この
溶液のイットリウム含有量はジルコニアの安定化が最適
となる量である。上記に類似の焼成サイクルが実行され
る。

【００６７】［白金（触媒材料）の堆積］白金堆積層は
数モルの塩酸および水と混合されたクロロ白金酸の溶液
から形成される。クロロ白金酸は、溶媒例えばアセトン
内に溶解される。この溶液が、多孔質担体７６の面２、
３のいずれか、または両面に交互に、浸漬または湿潤の
ような技術を用いて構造物１の各面２または３から制御
深さまたは制御厚さまで、所定量の溶液と接触させて塗
布される。最後に、ウォッシュ・コートに対する上記の
焼成サイクルに類似の焼成サイクルが実行される。この
作業ののち、触媒構造物は使用可能となる。

【００６８】触媒材料の担体７６への、特にはウォッシ
ュ・コートへのこの塗布方法は、もし必要ならば、担体
の２つの側４および８上にそれぞれ提供される触媒材料
を、化学的性質および／または組成さらには量を異なら
せることが可能である。このために、担体７６の各々の
側に異なる溶液を用いれば十分である。したがって、以
下に記載のように、いわゆる３／１構造物を得るために
は、構造物７６の上流側に、クロロ白金酸の濃度が担体
７６の下流側４上に使用される溶液の３倍の溶液を使用
すれば十分である。ある場合には、一方の面、即ち下流
面３に塗布される液体溶媒は触媒材料を含まず、溶媒に
限定される。代替態様として、担体７６の下流面３には
液体溶媒または触媒材料の溶液が塗布されない。

【００６９】［試験手順］希望する効果を出すために、
次の手順により白金が堆積される。即ち、 − 本質的に上流側８上に白金を含む《４／−》の有差
堆積、 − 実際に上流側８上にすべての白金を含み、かつ下流
側４上に堆積された純粋溶媒を含む《４／０》有差堆
積、 − 下流側４上の白金の１重量部に対して上流側８上の
白金の３重量部を含む《３／１》有差堆積、 − 上流側８および下流側４の両側にそれぞれ同じ量を
有するいわゆる《２／２》対称堆積。

【００７０】スタート時並びに上記の堆積作業の各々の
のち、赤外線乾燥装置を備えた秤を用いて、部品が計量
される。１６０℃において５分間乾燥したのち、質量が
ほぼｍｇの単位で読み取られる。

【００７１】［得られた触媒構造物の試験］各触媒構造
物１が上記のようにバーナ５に装着される。

【００７２】次の条件下でバーナに供給することによ
り、燃焼特性が測定される。即ち、 − いわゆる「基準」ガス、この場合、不飽和炭化水素
を含まないブタンの流量が９０ｇ／ｈであり、 − 空気の流量は、空気過剰率（degree of aeration）
が１．２となるようなものであり、即ち空気がブタンの
燃焼のために必要な理論値に対して２０％過剰である。

【００７３】燃焼が測定され、かつ次の結果が得られな
ければならない。即ち、 − 中性ヒューム内のＣＯの割合：＜０．１％、 − 未燃物：＜１％。

【００７４】バーナが上記の値から偏差を有する場合、
触媒燃焼構造物は不的確であり、かつ、それに関する試
験はこのとき中止される。

【００７５】次の条件下でバーナの老化試験が行われ
る。即ち、 − ガラス・セラミック板５１上に熱放散体を設置、 − 周囲温度、３０〜３５℃、 − ブタン流量：９０ｇ／ｈ、このガスは不飽和炭化水
素を４０％（ガス容積として）を含み、ガスはフィルタ
リングされ、 − 空気流量は、空気過剰率が１．２となるものであ
り、即ち空気がブタンの燃焼に必要な理論値に対して２
０％過剰であり、空気は脱油され、フィルタリングさ
れ、かつ活性炭を通過することにより浄化され、 − 触媒構造物のすぐ上流側に設置された熱伝対により
触媒構造物の正しい機能をモニタリングし、測定された
温度上昇はバーナ内の火炎の発生を指示し、したがって
ガスの供給を遮断し、 − 連続運転し、５０時間ごとに停止して触媒の始動時
間を測定し（下記参照）、および２００時間ごとに燃焼
特性をモニタリングする（上記参照）。

【００７６】触媒の始動時間は次の手順により測定され
る。即ち、 − バーナ５が停止されたのち、１時間放置してバーナ
が冷却され、 − 老化試験に対して規定された条件下でガスおよび空
気が供給され、 − 格子９の点火孔１０の付近に火炎を保持することに
よりバーナが点火され、 − 触媒燃焼の出現が観察されるまでの時間、即ち触媒
構造物１の上流面２の赤熱の開始までの時間が記録さ
れ、この時間が「最初の赤熱」時間と呼ばれ、 − 触媒構造物の上流面２の全赤熱を得るのに必要な時
間もまた記録され、この時間が「全赤熱」時間と呼ばれ
る。

【００７７】上記の老化試験条件下で火炎の発生が観察
されたとき、触媒構造物が寿命に達したと推測される。

【００７８】［結果］ここに考慮された触媒構造物１は
赤外線秤で計量された下記の成分質量を含む（単位
ｇ）。

【００７９】− セラミック １６．２〜１
６．７、 − ウォッシュ・コート ２．４〜２．６、 − 酸化イットリウム ０．１１〜０．１４、 − 白金 ０．０６〜０．０９。

【００８０】［寿命］図２は、上記の４つのタイプの白
金堆積物に対して得られた寿命をまとめた線図である。

【００８１】この線図から、０．４〜０．４５％の白金
領域において、寿命は次の順序で並べられることがわか
る。

【００８２】

【００８３】この表から、異なる白金堆積物で形成され
た３つの方式においては、担体の２つの側で等しい分量
により形成された堆積物を用いて得られた寿命よりも長
い寿命が得られることが明らかである。

【００８４】［触媒作用への移行時間］図３の線図は、
種々の構造物に関して記録された最初の赤熱時間の、そ
れらの寿命の間における変化をまとめたものである。こ
の線図と次の線図とに対して、０．３〜０．５％（構造
物に対する全重量％）の白金を含む触媒構造物に関して
得られたデータのみが記載されている。

【００８５】図４の線図は、これに対応する全赤熱時間
をまとめたものである。各線図に対して、直線回帰が行
われている。

【００８６】これらの２種類の結果は、次の順序を与え
ることにおいて一致している。即ち、 《３／１》＞《４／−》≧《４／０》≧《２／２》 この場合もまた、意外にも、上流側と下流側との間で触
媒の量が異なる触媒構造物に対する始動時間が長くなる
程度が、対称触媒構造物と比較して低く、始動時間はよ
り短いかまたは等しいことがわかる。

【００８７】触媒材料の対称堆積から、下記のいずれか
の含浸への移行により、触媒構造物の寿命のみならず、
同時にそれらの始動時間においても極めて著しい改善が
得られることがわかる。即ち、 − 《３／１》の含浸：上流側８に３部および下流側４
に１部、 − または、《４／−》の含浸：白金の全量が上流側８
に与えられ、下流側４には溶媒なし、 − または、《４／０》の含浸：白金の全量が上流側８
に与えられ、下流側には白金を含まない溶媒が与えられ
る。

【００８８】構造物の他の成分と同様に、白金は、次の
特性に従って、いわゆる「微量分析Ｘ」法により分析さ
れる。即ち、 − 固定プローブを有するCameba（登録商標）−Camiba
x（登録商標）マイクロプローブ、 − Noran社のVoyager（登録商標）エネルギーおよびλ
検出器、 − Proza（登録商標）修正プログラム、 − 分析時間：測定点当たり１００秒、 − 各点における分析材料容積：１μｍ³。

【００８９】これらの結果は、下記の表に示すように数
値で表わすことができ、この表に、定量された白金の合
計がまとめられている。即ち、 − 触媒構造物１の上流側８および下流側４、 − 構造物１の上流側および下流側の最初の１ｍｍにお
いてのみ；この理由は、寿命を決定するのは上流側の最
初の１ｍｍであり、始動速度を制御するのは下流側の最
初の１ｍｍであることがわかっているからである。

【００９０】上流側８および下流側４において求められ
た相対値が以下の表に示され、各々の場合、２つの合計
は１００に等しくなる。

【００９１】

【００９２】例えば、比３／１、即ち上流側に白金７５
％および下流側に白金２５％の行をみたとき、実際に
は、２つの面の各々の合計として６５％および３５％の
分配が得られ、最初の１ｍｍに限った場合、７４％およ
び２６％の分配が得られている。これは、乾燥作業の前
に溶液が一方の面から他方の面へ拡散することにより説
明される。

【図面の簡単な説明】

【図１】加熱装置特に調理装置の一部を形成し、かつ本
発明による触媒燃焼構造物を組み込んだ触媒バーナの部
分切取横断面図である。

【図２】本発明による触媒構造物の寿命の延長を示した
線図である。

【図３】本発明による触媒構造物の最初の赤熱時間の使
用時間に対する変化を示した線図である。

【図４】本発明による触媒構造物の全赤熱時間の使用時
間に対する変化を示した線図である。

【図５】白金の微量分析の分析点（図５ａ、５ｂ、５
ｃ）および上流側と下流側との間の白金の分析量の分配
を示した線図（５ｄ）である。

【符号の説明】

１ 触媒燃焼構造物 ２ 上流面 ３ 下流面 ４ 下流側 ５ 触媒バーナ ８ 上流側 ７０ 噴射部材 ７１ 混合部材 ７２ 一次空気 ７３ 可燃性ガス流れ ７４ 分配管 ７５ 燃焼ヒューム回収室 ７６ 担体

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 可燃性ガス流を噴射する部材と、 燃焼用混合物を得るための、一次空気と可燃性ガス流と
   を混合する部材と、 燃焼用混合物を分配する室と、および燃焼用混合物の触
   媒燃焼構造物からなり、 触媒燃焼構造物が担体（７６）を含み、担体（７６）は
   燃焼用混合物および燃焼ガスに対して燃焼用混合物の通
   過方向に沿って透過性があり、かつ燃焼用混合物が受け
   取られる上流面から、燃焼ガスが排出される下流面ま
   で、燃焼用混合物が通過する間に圧力損失を発生するの
   に十分な厚さを有し、燃焼用混合物と接触する担体の内
   面が、直接または間接に、少なくとも１つの触媒材料で
   被覆され、触媒材料は燃焼用混合物の燃焼に対し触媒作
   用を与え、この触媒材料が担体の厚さ内に配置され、 担体（７６）上に堆積された触媒材料が、本質的に担体
   の上流側と下流側とに分配され、触媒材料の分配が、一
   方で触媒燃焼面が担体の上流側に配置され、他方で下流
   側は触媒燃焼構造物内で有炎燃焼から無炎燃焼に移行さ
   せる触媒反応を始動させるために使用されることを特徴
   とする誘引空気式触媒バーナ。
2. 【請求項２】 担体の上流側および下流側に堆積された
   触媒材料がそれぞれ異なっていることを特徴とする請求
   項１に記載のバーナ。
3. 【請求項３】 担体の上流側および下流側のそれぞれの
   触媒材料がそれらの性質および／または組成において異
   なっていることを特徴とする請求項２に記載のバーナ。
4. 【請求項４】 担体の上流側および下流側のそれぞれの
   触媒材料が同じであるが、担体上に堆積された前記触媒
   の量が上流側および下流側でそれぞれ異なっていること
   を特徴とする請求項２に記載のバーナ。
5. 【請求項５】 担体の上流側で触媒材料の多量の重量分
   が堆積され、および下流側で触媒材料の少量の重量分が
   堆積されることを特徴とする請求項４に記載のバーナ。
6. 【請求項６】 担体の上流側に触媒材料の約７５重量％
   が堆積され、および担体の下流側に残りの重量％が堆積
   されていることを特徴とする請求項５に記載のバーナ。
7. 【請求項７】 担体の上流側および下流側のそれぞれに
   堆積された触媒材料が同じであり、および担体の上流側
   および下流側に堆積された触媒材料の重量がほぼ等しい
   ことを特徴とする請求項１に記載のバーナ。
8. 【請求項８】 担体の両側において、触媒材料が上流面
   および下流面から約１ｍｍ〜２ｍｍの厚さの範囲を占有
   することを特徴とする請求項１のバーナ。
9. 【請求項９】 担体がハニカムの形の多孔質構造を有
   し、かつ好ましくは理論式２ＭｇＯ−Ａｌ₂Ｏ₃−５Ｓｉ
   Ｏ₂のきん青石（cordierite）をベースとしていること
   を特徴とする請求項１に記載のバーナ。
10. 【請求項１０】 多孔質担体の内面が、約１００ｍ²／
    ｇの比表面積および約３μｍの平均粒径を有する耐火酸
    化物、好ましくはジルコニアの層で被覆され、この層の
    上に触媒材料が堆積されていることを特徴とする請求項
    ９に記載のバーナ。
11. 【請求項１１】 触媒燃焼構造物が、重量％として、 − 少なくとも８５％の多孔質担体、 − 少なくとも１２％の耐火酸化物、 − 少なくとも０．３％のドーピング剤、 − 少なくとも０．３％の触媒材料、 からなり、成分の合計が１００％を超えないことを特徴
    とする請求項１０に記載のバーナ。
12. 【請求項１２】 触媒燃焼構造物の上流反応面がバーナ
    の外方方向に配置され、および燃焼ヒューム回収室が触
    媒燃焼構造物の下流面に接して配置されていることを特
    徴とする請求項１に記載のバーナ。
13. 【請求項１３】 請求項１ないし１２のいずれかに記載
    の触媒バーナを含む加熱装置、特に調理装置。