JP3281287B2 - Combustion catalyst and fan heater using the same - Google Patents
Combustion catalyst and fan heater using the sameInfo
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Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は高温燃焼に適した
燃焼触媒体、ならびにこれを用いたファンヒータに関す
るものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a combustion catalyst suitable for high-temperature combustion and a fan heater using the same.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来は、主にボイラーでの使用を想定し
た燃焼触媒体が多く提案されている。例えば、特公平２
−４７２６２号に開示された技術は、高負荷条件で使用
すると燃焼熱により触媒が劣化しやすい点に注目して提
案されたもので、触媒活性のある流路と触媒活性が無い
かあるいは少ない流路とを隣接させることで、両流路間
において、具体的には両流路を隔てる壁を介し熱交換自
在とし、触媒の劣化を防ぐようにしたものである。2. Description of the Related Art Hitherto, many combustion catalysts have been proposed mainly for use in boilers. For example, Tokuhei 2
The technique disclosed in Japanese Patent No. 47262 is focused on the fact that the catalyst easily deteriorates due to heat of combustion when used under high load conditions, and a flow path having catalytic activity and a flow rate having no or little catalytic activity are proposed. By adjoining the passage, heat can be freely exchanged between the two passages, specifically, via a wall separating the both passages, so as to prevent deterioration of the catalyst.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の燃焼触媒体では、原理的に優れた技術が提案
されていたにもかかわらず、本発明者の知りえる範囲で
はファンヒータ用途で用いれるような、高温触媒燃焼が
可能な技術は未だ提案されていない。それには幾つかの
理由が考えられる。例えば、目的とする開口度を備えた
触媒構造が得難く、長時間の高温燃焼で触媒が痛みやす
いという点等が挙げられる。However, such a conventional combustion catalyst has been proposed for use in fan heater applications as far as the present inventor knows, despite the fact that excellent techniques have been proposed in principle. Such a technology that enables high-temperature catalytic combustion has not been proposed yet. There are several reasons for this. For example, it is difficult to obtain a catalyst structure having a desired degree of opening, and the catalyst is liable to be damaged by prolonged high-temperature combustion.
【０００４】ファンヒータ用の燃焼器として、燃焼触媒
体を用いることが考えられており、触媒燃焼通路の開口
度１００％の触媒を使用することも可能である。本明細
書において、開口度とは、筒状ケースに触媒ハニカムを
納めた状態において、筒状ケースの内部断面積（燃焼触
媒体の断面積）に対し、触媒ハニカムの触媒の担持され
た触媒燃焼通路の占める面積割合を言うものである。こ
の開口度を１００％（触媒ハニカムの内部に形成された
通路の全てに触媒を担持したもの）の触媒を使用する
と、触媒が担持された全面で触媒燃焼が起こるため温度
が上昇しやすく、その温度制御が必要となる。従って、
送風ファンの大容量化が必要であり、この送風ファンの
発生する騒音が大きくなるため、商品としてのファンヒ
ータの販売に際して極めて大きな欠点となる。また、燃
焼燃料と混合する空気量を増やし、燃焼燃料の希釈化に
より対応しているが、その制御が困難で、安定した高温
燃焼ができず、低温領域での燃焼しかできないものであ
った。[0004] As a combustor for a fan heater, it has been considered to use a combustion catalyst, and it is also possible to use a catalyst having an opening degree of a catalytic combustion passage of 100%. In the present specification, the opening degree refers to the catalytic combustion in which the catalyst of the catalyst honeycomb is carried relative to the internal cross-sectional area (cross-sectional area of the combustion catalyst) of the cylindrical case in a state where the catalyst honeycomb is contained in the cylindrical case. It refers to the area ratio of the passage. When a catalyst having an opening degree of 100% (catalyst is supported in all the passages formed inside the catalyst honeycomb) is used, the temperature easily rises because catalytic combustion occurs on the entire surface where the catalyst is supported. Temperature control is required. Therefore,
It is necessary to increase the capacity of the blower fan, and the noise generated by the blower fan increases. This is a very serious drawback when selling a fan heater as a product. In addition, the amount of air mixed with the combustion fuel is increased to cope with the problem by diluting the combustion fuel, but the control is difficult, stable high-temperature combustion cannot be performed, and only combustion in a low-temperature region can be performed.
【０００５】[0005]
【課題を解決するための手段】そこで、上述した問題を
解決するため、以下に説明する発明に想到したのであ
る。請求項１には、筒状ケースの内部に、触媒フォイル
とスペーサーフォイルとを巻き込んで得られる触媒ハニ
カムを納めた触媒燃焼領域と触媒ハニカムの存在しない
気相燃焼領域とを連続して設けた燃焼触媒体において、
触媒ハニカムは、全体にヘリンボーン形状を備えた耐熱
合金製の素材フォイルを熱処理して表面に酸化アルミニ
ウムを生成させ、次いでその片面にウオッシュコートを
施し、そこに貴金属を担持した触媒フォイルと、全体に
前後の波形部の間へ広幅の平坦部を配し且つそれを繰り
返し展開した形状を備えた素材フォイルを熱処理して表
面に酸化アルミニウムを生成させ、次いでその片面にウ
オッシュコートを施し、そこに貴金属を担持したスペー
サーフォイルとを用い、貴金属成分を担持させた各々の
片面同士を向かい合う状態にして巻き込むことで形成さ
れる触媒燃焼通路と非触媒通路とを内部に備えた触媒ハ
ニカムとし、該触媒ハニカムを前記筒状ケースに収める
ことで触媒燃焼領域を構成し、且つ、前記筒状ケースの
断面積に対して前記触媒燃焼通路の占める面積である開
口度を５０％以下としたことを特徴としたファンヒータ
用の燃焼触媒体としている。In order to solve the above-mentioned problems, the present inventors have conceived the invention described below. According to the first aspect of the present invention, there is provided a combustion chamber in which a catalyst combustion region containing a catalyst honeycomb obtained by winding a catalyst foil and a spacer foil and a gas phase combustion region having no catalyst honeycomb are continuously provided inside a cylindrical case. In the catalyst body,
The catalyst honeycomb is formed by heat-treating a heat-resistant alloy material foil having a herringbone shape as a whole to generate aluminum oxide on the surface, then applying a washcoat to one surface thereof, and carrying a noble metal-supported catalyst foil thereon. A material foil having a wide flat portion disposed between the front and rear corrugations and having a shape obtained by repeatedly developing the flat portion is heat-treated to form aluminum oxide on the surface, and then a wash coat is applied to one surface thereof, and a noble metal is applied thereto. A catalyst honeycomb having a catalyst combustion passage and a non-catalyst passage formed by rolling in such a manner that each side carrying a noble metal component faces each other using a spacer foil carrying the noble metal component, and the catalyst honeycomb In the cylindrical case to form a catalytic combustion region, and the front of the cross-sectional area of the cylindrical case. The opening degree of the area occupied by the catalytic combustion passage is a combustion catalyst body for the fan heater, characterized in that was 50% or less.
【０００６】この燃焼触媒体は、筒状ケースに触媒ハニ
カムを納め、この触媒ハニカムが筒状ケースの内部の一
部の領域を占める構造としたものである。具体的には、
図３を参照することで明らかなように、燃焼ガスが、燃
焼触媒体の触媒燃焼領域に流入し、当該触媒燃焼領域を
通過した未燃焼ガスを完全燃焼させるための気相燃焼領
域に流入することの出来るように、筒状ケースの片側に
触媒燃焼領域を設け、その反対側に気相燃焼領域を設け
た燃焼触媒体を用いるのである。This combustion catalyst has a structure in which a catalyst honeycomb is housed in a cylindrical case, and the catalyst honeycomb occupies a partial area inside the cylindrical case. In particular,
As apparent from FIG. 3, the combustion gas flows into the catalytic combustion region of the combustion catalyst, and flows into the gas phase combustion region for completely burning the unburned gas that has passed through the catalytic combustion region. In order to be able to do so, a combustion catalyst having a catalytic combustion region provided on one side of the cylindrical case and a gas phase combustion region provided on the other side is used.
【０００７】そして、ここで用いる触媒ハニカムは、全
体にヘリンボーン形状を備えた耐熱合金製の素材フォイ
ルの片面に貴金属を担持した触媒フォイルと、全体に前
後の波形部の間へ広幅の平坦部を配し且つそれを繰り返
し展開した形状を備えた素材フォイルの片面に貴金属を
担持したスペーサーフォイルとを用いて、それぞれの貴
金属成分を担持させた片面同士を向かい合う状態にして
巻き込むことで、図４に示すように形成される触媒燃焼
通路と非触媒通路とを内部に備えるものとなるのであ
る。この触媒燃焼通路と非触媒通路とを隣接して設ける
ことで、高温燃焼反応で温度上昇の激しい触媒燃焼通路
の熱を非触媒通路側に速やかに逃がすことにより、触媒
ハニカムに担持した触媒貴金属の劣化を有効に予防する
ことが出来るのである。The catalyst honeycomb used here has a catalyst foil in which a noble metal is supported on one surface of a heat-resistant alloy material foil having a herringbone shape as a whole, and a wide flat portion entirely between the front and rear corrugated portions. By using a material foil having a shape that is arranged and repeatedly developed and a spacer foil carrying a noble metal on one side thereof, the material foils carrying the respective noble metal components are wound in such a manner as to face each other, as shown in FIG. The catalyst combustion passage and the non-catalyst passage formed as shown are provided inside. By providing the catalyst combustion passage and the non-catalyst passage adjacent to each other, the heat of the catalyst combustion passage, whose temperature is sharply increased by the high-temperature combustion reaction, is quickly released to the non-catalyst passage side. Deterioration can be effectively prevented.
【０００８】そして、更に図４から明らかとなるよう
に、全体にヘリンボーン形状を備えた耐熱合金製の素
材フォイル（本明細書では、説明の都合上「触媒フォイ
ル」と称することとする。）、全体に前後の波形部の
間へ広幅の平坦部を配し且つそれを繰り返し展開した形
状を備えた素材フォイル（本明細書では、説明の都合上
「スペーサーフォイル」と称することとする。）の形状
をした素材フォイルを組み合わせて用いることで、上述
した開口度の調整を容易にするのである。また、触媒フ
ォイルの全体にヘリンボーン形状を付与することでいわ
ば曲がりくねった通路となるため、触媒燃焼通路では燃
焼ガスが触媒と十分に接触して燃焼すると共に、触媒の
熱は触媒の存在しない通路との間の効率の良い熱交換に
よって放散され触媒の過熱制御が行なわれる。ここで言
う触媒フォイル及びスペーサーフォイル共に、それぞれ
の形状を備えた素材フォイルの表面に酸化アルミニウム
を生成させ、そこにウオッシュコート処理を行い、触媒
となる貴金属を担持したものである。Further, as is clear from FIG. 4, a material foil made of a heat-resistant alloy having a herringbone shape as a whole (hereinafter, referred to as a “catalyst foil” for convenience of description), A material foil (hereinafter, referred to as a "spacer foil" for convenience of description) having a wide flat portion disposed between the front and rear corrugated portions and having a shape obtained by repeatedly developing the flat portion. The use of a combination of shaped material foils facilitates the adjustment of the opening degree described above. In addition, since the whole of the catalyst foil is provided with a herringbone shape, it becomes a so-called tortuous path.In the catalytic combustion path, the combustion gas sufficiently contacts the catalyst and burns, and the heat of the catalyst is transferred to the path where the catalyst does not exist. During this time, the heat is dissipated by the efficient heat exchange to control the overheating of the catalyst. Both the catalyst foil and the spacer foil referred to here are formed by forming aluminum oxide on the surface of a material foil having each shape, performing a wash coat treatment on the surface, and supporting a noble metal serving as a catalyst.
【０００９】触媒フォイル及びスペーサーフォイルに
は、請求項３に記載したように、耐熱合金製の素材フォ
イルの組成がＦｅ−２０％Ｃｒ−５％Ａｌ−０．０８％
Ｌａであり、ウオッシュコートの組成がＳｉＯ２ −Ｚ
ｒＯ２ であり、触媒としての貴金属成分をＰｄとして
用いることがファンヒータ用途として好ましい。In the catalyst foil and the spacer foil, the composition of the material foil made of a heat-resistant alloy is Fe-20% Cr-5% Al-0.08%.
La, and the composition of the washcoat is SiO 2 -Z
It is preferable to use rO 2 and a noble metal component as a catalyst as Pd for fan heater applications.
【００１０】請求項１に記載の発明において、更なる特
徴として「開口度を５０％以下」としたのは、燃焼触媒
体の断面積に対して燃焼触媒通路の占める割合を調整す
ることで、触媒である貴金属の劣化を防止しつつ、高温
燃焼を確保するためである。また、この開口度に関して
は、請求項２に「前記開口度を３５％以下としたことを
特徴とする請求項１に記載の燃焼触媒体。」と記載して
いるように、開口度を３５％以下として設計すること
が、より好ましいのである。本件発明において、触媒燃
焼通路の開口度を５０％、好ましくは３５％以下に調整
することの効果は、図１から明らかである。開口度１０
０％の触媒体は、いずれの混合気線速においても断熱燃
焼温度９５０℃を越える領域での長期の使用が困難であ
る。これは、ファンヒータに対する要求寿命を考慮する
必要があるためである。In the first aspect of the present invention, the opening degree is set to 50% or less as a further feature by adjusting the ratio of the sectional area of the combustion catalyst passage to the sectional area of the combustion catalyst body. This is to ensure high-temperature combustion while preventing deterioration of the noble metal as a catalyst. As for the opening degree, as described in claim 2, "the opening degree is set to 35% or less, the combustion catalyzer according to claim 1". % Is more preferable. In the present invention, the effect of adjusting the opening degree of the catalytic combustion passage to 50%, preferably 35% or less is clear from FIG. Aperture 10
It is difficult to use 0% of the catalyst for a long time in a region exceeding the adiabatic combustion temperature of 950 ° C. at any mixed air velocity. This is because it is necessary to consider the required life of the fan heater.
【００１１】ここで、図１から分かるように、触媒燃焼
通路の開口度を５０％および３５％に調整した結果を見
ると、触媒燃焼通路の開口度１００％の場合に比べ、高
温領域での燃焼が可能となることが分かる。触媒がダメ
ージを受け劣化する領域と一酸化炭素ＣＯの発生する領
域を考慮すると、開口度５０％の場合は、図中の（Ｃ）
と（Ｄ）の線に囲まれた領域での使用が可能となる。ま
た、開口度３５％の場合は、図中の（Ａ）と（Ｂ）の線
に囲まれた領域での使用が可能で、開口度５０％の場合
と比較しても、広い範囲での使用が可能となるのであ
る。Here, as can be seen from FIG. 1, when the opening degree of the catalytic combustion passage is adjusted to 50% and 35%, as compared with the case where the opening degree of the catalytic combustion passage is 100%, in the high temperature region, It can be seen that combustion becomes possible. Considering a region where the catalyst is damaged and deteriorated and a region where carbon monoxide CO is generated, when the opening degree is 50%, (C) in FIG.
And (D) can be used in a region surrounded by the lines. When the aperture is 35%, it can be used in the area surrounded by the lines (A) and (B) in the figure, and can be used in a wider range than when the aperture is 50%. It can be used.
【００１２】このとき、それぞれの領域を示す上側の
線、即ち（Ａ）線及び（Ｃ）線は、図１中に示した図面
の説明からも明らかなように、各混合気線速に応じて、
触媒貴金属が損傷を受ける限界の断熱燃焼温度の上限を
表したものである。従って、これ以上の燃焼温度とする
と、ファンヒータとしての耐用時間を満足しないことと
なる。これに対し、それぞれの領域を示す下側の線、即
ち（Ｂ）線及び（Ｄ）線は、図１中に示した図面の説明
からも明らかなように、各混合気線速に応じて、断熱燃
焼温度を上昇させていったときに人体に有害なレベル
（雰囲気中の一酸化炭素濃度が１０ｐｐｍを越える場合
が有害）の一酸化炭素（ＣＯ）の発生が無くなる下限の
燃焼温度を示している。従って、この下側の線以下の燃
焼温度の場合には、雰囲気中の一酸化炭素濃度が１０ｐ
ｐｍ以上となるのである。At this time, the upper lines indicating the respective regions, that is, the (A) line and the (C) line correspond to the respective air-fuel mixture linear velocities, as is clear from the description of the drawing shown in FIG. hand,
It represents the upper limit of the adiabatic combustion temperature at which the catalytic noble metal is damaged. Therefore, if the combustion temperature is higher than this, the service life of the fan heater will not be satisfied. On the other hand, the lower lines indicating the respective areas, that is, the (B) line and the (D) line, are apparent from the description of the drawing shown in FIG. The lower limit of the combustion temperature at which the generation of carbon monoxide (CO), which is harmful to the human body when the adiabatic combustion temperature is increased (harmful when the concentration of carbon monoxide in the atmosphere exceeds 10 ppm) is eliminated. ing. Therefore, when the combustion temperature is lower than the lower line, the carbon monoxide concentration in the atmosphere is 10 p.
pm or more.
【００１３】これらの結果から判断するに、ファンヒー
タ用燃焼器としての品質を維持しつつ、開口度１００％
の場合の燃焼温度よりも高い温度での燃焼が可能となる
のである。「現状ファンヒータ運転範囲」とは、従来の
バーナー式ファンヒータに求められる耐用時間を達成す
るための運転範囲を示している。従って、燃焼触媒を使
用したファンヒータをこの条件に合致させるためには、
開口度３５％とすると断熱燃焼温度が１２５０℃〜１６
５０℃程度、開口度５０％とすると断熱燃焼温度が９５
０℃〜１４５０℃程度の領域での運転条件を確保するこ
とができるのである。従って、本件発明に言う開口度を
５０％以下に調整すると、開口度１００％の場合に比
べ、燃焼温度を高くしても、触媒の損傷が起こりにくく
なり、より高温の領域での燃焼が可能となり、高い発生
熱量を得ることが可能となるのである。このため、開口
度１００％の場合に比べて、燃焼触媒体自体のサイズを
小さくすることが可能となり、結果として、ファンヒー
タの小型化を可能とするのである。Judging from these results, it was found that the opening degree was 100% while maintaining the quality as a combustor for the fan heater.
In this case, combustion at a temperature higher than the combustion temperature can be achieved. The “current fan heater operating range” indicates an operating range for achieving the service life required for the conventional burner type fan heater. Therefore, in order to make a fan heater using a combustion catalyst meet this condition,
When the opening degree is 35%, the adiabatic combustion temperature is 1250 ° C. to 16
If the degree of opening is 50% and the adiabatic combustion temperature is 95%
Operating conditions in the range of about 0 ° C. to 1450 ° C. can be ensured. Therefore, when the opening degree is adjusted to 50% or less according to the present invention, even when the combustion temperature is increased, the catalyst is less likely to be damaged, and combustion in a higher temperature region is possible, as compared with the case where the opening degree is 100%. Thus, a high amount of generated heat can be obtained. Therefore, the size of the combustion catalyst itself can be reduced as compared with the case where the opening degree is 100%, and as a result, the fan heater can be reduced in size.
【００１４】上述のように、高温燃焼可能な触媒体をフ
ァンヒータに用いれば、送風ファンの容量を小型化し発
生する騒音を低減させることができるのである。従っ
て、請求項４には、請求項１〜３記載のファンヒータ用
の燃焼触媒体を搭載したことを特徴とするファンヒータ
としているのである。このファンヒータは、請求項１〜
３に記載のファンヒータ用の燃焼触媒体を、通常ファン
ヒータに備えてある燃焼バーナーに代えて搭載し、燃料
気化室に臨ませたものとした。そして、上述した燃焼触
媒体をファンヒータに用いることで、消化時に出やすい
灯油につきものの臭いは気相燃焼領域での燃焼により完
全に払拭されるので、室内のヒータとしてこのファンヒ
ータは好適なものとなる。As described above, if a catalyst body capable of high-temperature combustion is used for the fan heater, the capacity of the blower fan can be reduced, and the noise generated can be reduced. Therefore, a fourth aspect of the present invention provides a fan heater characterized by mounting the combustion catalyst for a fan heater according to the first to third aspects. This fan heater is claimed in claim 1
The combustion catalyst for a fan heater described in No. 3 was mounted in place of a combustion burner normally provided in a fan heater, and was exposed to a fuel vaporization chamber. By using the above-mentioned combustion catalyst for the fan heater, the smell of kerosene which is likely to be emitted at the time of digestion is completely wiped off by combustion in the gas phase combustion region, so that this fan heater is suitable as an indoor heater. Becomes
【００１５】[0015]
【発明の実施の形態】第１実施形態： 本実施形態で
は、図３に示す燃焼触媒体１の製造に関して、図４を併
用して用いて説明する。本件発明者等は、まず触媒フォ
イル２とスペーサーフォイル３とを製造した。触媒フォ
イル２は、耐熱合金製の素材フォイルの全体にヘリンボ
ーン形状を付与し、熱処理して表面に酸化アルミニウム
を生成させた波形フォイルとした。ここで言う耐熱合金
製の素材フォイルは、熱処理により表面に酸化アルミニ
ウムが生成するものであれば各種組成のものを選択する
ことが可能である。本実施形態では、素材フォイルの組
成をＦｅ−２０％Ｃｒ−５％Ａｌ−０．０８％Ｌａのも
のを用いた。そして、この素材フォイルの全体にヘリン
ボーン形状を付与するには、成形ロールやプレス装置等
を使用し、長い素材フォイルにヘリンボーン形状を繰り
返し形成したのである。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS First Embodiment: In this embodiment, the production of the combustion catalyst 1 shown in FIG. 3 will be described with reference to FIG. The present inventors first produced the catalyst foil 2 and the spacer foil 3. The catalyst foil 2 was a corrugated foil in which a herringbone shape was provided to the entire material foil made of a heat-resistant alloy, and heat treatment was performed to form aluminum oxide on the surface. The material foil made of a heat-resistant alloy mentioned here can be selected from various compositions as long as aluminum oxide is generated on the surface by heat treatment. In the present embodiment, the composition of the material foil was Fe-20% Cr-5% Al-0.08% La. In order to impart a herringbone shape to the whole material foil, a herringbone shape was repeatedly formed on a long material foil by using a forming roll, a press device, or the like.
【００１６】そして、スペーサーフォイル３は、前記触
媒フォイル２と同様の耐熱合金製の素材フォイルの全体
に前後の波形部４の間へ広幅の平坦部５を配し且つそれ
を繰り返し展開した形状を付与し、熱処理して表面に酸
化アルミニウムを生成させた波形フォイルとしたのであ
る。熱処理は、触媒フォイル２とスペーサーフォイル３
共に、酸化アルミニウムのひげ（ウイスカー）を素材フ
ォイルの表面に成長させるもので、後述するウオッシュ
コートおよび貴金属成分の定着性を良くするための下地
処理的要素を含むものである。このウイスカー生成条件
は９００℃で１５時間の加熱処理とした。スペーサーフ
ォイル３の波形部４は、いわばストレート形状としてあ
るが、開口度の調整機能、触媒の過剰制御機能を十分発
揮できるよう、幅サイズの大きな平坦分５とその前後
（図４では左右）の波形部４を基本形状にして、それを
交互に全面に展開したものとしてある。The spacer foil 3 has a shape obtained by arranging a wide flat portion 5 between the front and rear corrugated portions 4 over the entire material foil made of a heat-resistant alloy similar to the catalyst foil 2 and repeatedly developing the same. It was applied and heat treated to form a corrugated foil having aluminum oxide formed on the surface. Heat treatment consists of catalyst foil 2 and spacer foil 3
In both cases, a beard (whisker) of aluminum oxide is grown on the surface of the material foil, and includes a washcoat described later and a base treatment element for improving the fixability of the noble metal component. The whisker formation conditions were a heat treatment at 900 ° C. for 15 hours. The corrugated portion 4 of the spacer foil 3 has a so-called straight shape, but a flat portion 5 having a large width size and its front and rear portions (left and right in FIG. 4) so as to sufficiently exert the function of adjusting the opening degree and the function of excessively controlling the catalyst. The corrugated portion 4 has a basic shape, which is alternately developed over the entire surface.
【００１７】次いで、触媒フォイル２及びスペーサーフ
ォイル３、それぞれの片面全体にウオッシュコートを施
し、更に触媒としての貴金属成分を含む溶液を塗布して
から熱処理して貴金属成分を担持させたのである。ウオ
ッシュコートには、ＳｉＯ２−ＺｒＯ２ を用い、Ｓｉ
Ｏ２ ９５％、ＺｒＯ２ ５％とした。塗布手段として
はスプレーコートを使用した。このウオッシュコート
は、触媒に対する担体としての機能と、触媒活性物質分
散度を高める機能とを担うものであり、触媒の機能を十
分に発揮させるためのものである。Next, a wash coat was applied to the entire surface of each of the catalyst foil 2 and the spacer foil 3, and a solution containing a noble metal component as a catalyst was applied, followed by heat treatment to support the noble metal component. For the wash coat, SiO 2 -ZrO 2 was used, and Si
O 2 was 95% and ZrO 2 was 5%. A spray coat was used as a coating means. The wash coat has a function as a carrier for the catalyst and a function to increase the degree of dispersion of the catalytically active substance, and is to exert the function of the catalyst sufficiently.
【００１８】続いて、触媒としての貴金属成分の担持を
行った。貴金属成分としては各種のものが使用可能であ
るが、ここではＰｄを使用した。適量のＰｄを含む錯体
を液状でスプレーして担持した。場合によっては、上記
ウオッシュコートに貴金属成分を混ぜて一緒にスプレー
コートする方法を採用することも可能である。その後、
熱処理することで水分を除去し、ウオッシュコートと貴
金属を前記フォイルの片側面に定着して担持させた。熱
処理は、約８０℃から９０℃の温度で乾燥後、１０５０
℃でいわゆるオーブンに入れて加熱し、触媒フォイル２
とスペーサーフォイル３とを得たのである。Subsequently, a noble metal component as a catalyst was supported. Various kinds of noble metal components can be used. Here, Pd was used. A complex containing an appropriate amount of Pd was supported by spraying in a liquid state. In some cases, it is also possible to adopt a method in which a noble metal component is mixed with the wash coat and spray-coated together. afterwards,
Moisture was removed by heat treatment, and a wash coat and a noble metal were fixed and carried on one side of the foil. The heat treatment is performed after drying at a temperature of about 80 ° C to 90 ° C,
Heat in a so-called oven at a temperature of
And spacer foil 3 were obtained.
【００１９】以上のようにして触媒担持を完了し、ウオ
ッシュコートと触媒とからなる層６を形成した触媒フォ
イル２とスペーサーフォイル３との貴金属成分（触媒）
を担持させた片面同士を向かい合う状態にして、図４に
示した層構成となるように巻き込むことで触媒ハニカム
７を構成したのである。このとき触媒ハニカム７の内部
には、触媒を担持した面で形成される触媒燃焼通路８と
触媒が担持されていない非触媒通路９とが形成されるこ
とになる。この触媒ハニカム７を、筒状ケース１０に納
めることで、筒状ケース１０の内部に触媒燃焼領域１１
と気相燃焼領域１２とを連続して設け、触媒燃焼領域１
１は前方燃焼室となり、気相燃焼領域１２は後方燃焼室
となる、図３に示した如きファンヒータ用の燃焼触媒体
１を製造したのである。このような構造の燃焼触媒体１
とすることで、触媒燃焼領域１１の触媒ハニカム７の内
部に形成した触媒燃焼通路８と非触媒通路９との熱交換
により、触媒の過熱制御が効率よく行われるのである。 The noble metal component (catalyst) of the catalyst foil 2 and the spacer foil 3 in which the support of the catalyst has been completed as described above and the layer 6 composed of the washcoat and the catalyst has been formed.
The catalyst honeycomb 7 was formed by winding the sheets so as to form the layer structure shown in FIG. At this time, inside the catalyst honeycomb 7, a catalyst combustion passage 8 formed by a surface supporting the catalyst and a non-catalyst passage 9 not supporting the catalyst are formed. By storing the catalyst honeycomb 7 in the cylindrical case 10, the catalytic combustion region 11 is formed inside the cylindrical case 10.
And the gas phase combustion region 12 are continuously provided, and the catalytic combustion region 1
A combustion catalyst 1 for a fan heater as shown in FIG. 3 was manufactured, wherein 1 is a front combustion chamber and a gas phase combustion area 12 is a rear combustion chamber. Combustion catalyst 1 having such a structure
By doing so, the heat exchange between the catalyst combustion passage 8 and the non-catalyst passage 9 formed inside the catalyst honeycomb 7 in the catalyst combustion region 11 enables efficient control of the overheating of the catalyst.
【００２０】なお、以上及び以下の説明に於いて、素材
フォイル、触媒フォイル２及びスペーサーフォイル３に
使用したフォイルという用語は、一般に言う箔という概
念で使用したものではなく、メタルフォイル、メタルシ
ート、メタルフィルム、金属薄板、金属薄片、金属帯状
体等の概念を広く包含するものである。In the above and the following description, the term foil used for the material foil, the catalyst foil 2 and the spacer foil 3 is not used in the general concept of a foil, but rather refers to a metal foil, a metal sheet, It broadly encompasses the concepts of a metal film, a metal thin plate, a metal flake, and a metal strip.
【００２１】以上のようにして得られた燃焼触媒体１の
燃焼触媒領域１１には、触媒燃焼通路８と非触媒通路９
とを備えた触媒ハニカム７が配されている。この実施形
態においては、筒状ケース１０に触媒ハニカム７納めた
状態において、筒状ケース１０の内部断面積（燃焼触媒
体の断面積）に対し、触媒ハニカム７における触媒の担
持された触媒燃焼通路８の占める面積割合である開口度
が３５％の燃焼触媒体１としたのである。そして、この
燃焼触媒体１の気相燃焼領域１２には、着火を目的とし
た点火プラグ１３を配したのである。In the combustion catalyst region 11 of the combustion catalyst 1 obtained as described above, the catalyst combustion passage 8 and the non-catalyst passage 9
And a catalyst honeycomb 7 having the following. In this embodiment, in a state where the catalyst honeycomb 7 is housed in the cylindrical case 10, the catalyst combustion passage in which the catalyst is carried in the catalyst honeycomb 7 with respect to the internal cross-sectional area (cross-sectional area of the combustion catalyst) of the cylindrical case 10. Thus, the combustion catalyst 1 having an opening ratio of 35%, which is an area ratio occupied by 8, was used. In the gas phase combustion region 12 of the combustion catalyst 1, an ignition plug 13 for ignition is arranged.
【００２２】第２実施形態：以下図面を参照して燃焼触
媒体を組み込んだファンヒータ１４の好適な一実施例を
説明する。このファンヒータ１４は下部に燃焼ファン１
５、上部裏面側に対流ファン１６を備える。中央には従
来のファンヒータのバーナー相当位置にバーナーに代え
て燃焼触媒体１が搭載してある。燃焼触媒体１の入口１
７は燃料気化室１８に臨ませてあり、反対の出口２９側
はエア混合室２０に向けて開口してある。燃料気化室１
８には燃焼ファン１５から供給される燃焼用エア１９の
噴出口と図示せぬタンクから燃料としての灯油２１を霧
化して供給するノズル２２が設けてあり、燃焼用エア１
９と灯油２１とが予混合され、そして燃焼が始まれば、
この燃料気化室１８は予熱される。なお、燃料気化室１
８には予熱ヒーター２３が付設してあり、着火開始時の
燃料気化室１８に対する予熱処理は、この予熱ヒーター
２３を作動させることで行うようにしてある。 Second Embodiment A preferred embodiment of a fan heater 14 incorporating a combustion catalyst will be described below with reference to the drawings. This fan heater 14 has a combustion fan 1
5. A convection fan 16 is provided on the upper back surface side. At the center, a combustion catalyst 1 is mounted in place of a burner at a position corresponding to a burner of a conventional fan heater. Inlet 1 of combustion catalyst 1
7 faces the fuel vaporization chamber 18, and the opposite outlet 29 side is open to the air mixing chamber 20. Fuel vaporization chamber 1
The nozzle 8 is provided with a nozzle 22 for supplying kerosene 21 as fuel from a tank (not shown), which is provided by spraying a jet port of combustion air 19 supplied from a combustion fan 15.
If 9 and kerosene 21 are premixed and combustion starts,
This fuel vaporization chamber 18 is preheated. The fuel vaporization chamber 1
A preheater 23 is attached to 8, and a preheat treatment for the fuel vaporization chamber 18 at the time of starting ignition is performed by operating the preheater 23.
【００２３】燃焼触媒体１は第１実施形態で得られたも
のを用いた。気相燃焼領域１２には点火プラグ１３が配
され着火処理を行なう。筒状ケース１０の外側は対流フ
ァン１６にて導入されるエア２４の通路２５となってお
り、各通路２５は上記のエア混合室２０に接続している
ため、ここでエア２４は燃焼触媒体１を通過してくる高
温エア２６と混合され、吹き出し口２７から温風２８と
して吹き出すことになる。The combustion catalyst 1 used in the first embodiment was used. An ignition plug 13 is provided in the gas phase combustion region 12 to perform an ignition process. The outside of the cylindrical case 10 is a passage 25 for air 24 introduced by the convection fan 16, and each passage 25 is connected to the air mixing chamber 20. 1 is mixed with the high-temperature air 26 passing therethrough, and is blown out from the outlet 27 as hot air 28.
【００２４】ファンヒータ１４の使用状態を説明する
と、図３あるいは図４に示すような断面構造にした触媒
フォイル２及びスペーサーフォイル３で得られる触媒ハ
ニカム７を筒状ケース１０へ組み込んだ燃焼触媒体１に
は、燃料気化室１８に供給された燃焼用エア１９と灯油
２１の混合ガスが供給される。混合ガスは予熱ヒーター
２３による気化処理に加えて、点火プラグ１３による着
火処理で燃焼し始め、燃焼状態は後方の気相燃焼領域１
２から１次側の触媒燃焼領域１１に移行し、触媒燃焼は
灯油２１の供給が続く間は継続して行なわれる。そし
て、この燃焼により燃料気化室１８が熱せられ、混同ガ
スはますます燃焼し易い状態で燃焼触媒体１に供給され
てゆくのである。The usage state of the fan heater 14 will be described. A combustion catalyst body in which the catalyst honeycomb 7 obtained by the catalyst foil 2 and the spacer foil 3 having the cross-sectional structures as shown in FIG. 1, a mixed gas of the combustion air 19 and the kerosene 21 supplied to the fuel vaporization chamber 18 is supplied. The mixed gas starts burning by the ignition process by the spark plug 13 in addition to the vaporization process by the preheater 23, and the combustion state is changed to the rear gas phase combustion region 1
The process proceeds from 2 to the primary-side catalytic combustion region 11 where catalytic combustion is continued while the supply of kerosene 21 continues. Then, the fuel vaporization chamber 18 is heated by this combustion, and the mixed gas is supplied to the combustion catalyst 1 in a state where it is more easily combusted.
【００２５】[0025]
【発明の効果】この発明に係る燃焼触媒体を用いると、
燃焼用エアの流れる方向に、触媒燃焼領域と気相燃焼領
域を連続して設けることにより燃焼効率を高めることが
でき、単位容積当りの燃焼触媒体のサイズを小さく設計
して製造することが可能であり、ファンヒータの如き限
られた領域への燃焼触媒体の搭載が容易になるという効
果が期待できる。そして、当該燃焼触媒体は開口度の調
整の容易な構成を持っている。従って、上述した開口度
の調節を適切に行った結果、灯油の燃焼に対し、触媒の
過熱制御を十分に行なうことができ、燃焼触媒体を長時
間にわたり使用することができるようになる。そして、
灯油の燃焼につきものの臭いは完全に払拭が可能であ
り、中でも消火時に臭いが出ない点に大きな特色を有
し、室内のヒータとして、このファンヒータは好適なも
のとなる。According to the combustion catalyst of the present invention,
Combustion efficiency can be increased by continuously providing a catalytic combustion region and a gas phase combustion region in the direction in which combustion air flows, and the size of the combustion catalyst per unit volume can be designed and manufactured. Therefore, the effect that the mounting of the combustion catalyzer in a limited area such as the fan heater can be easily expected can be expected. Then, the combustion catalyst body controls the opening degree.
It has an easy configuration. Therefore, as a result of appropriately adjusting the opening degree, the overheating control of the catalyst can be sufficiently performed for the burning of kerosene, and the combustion catalyst can be used for a long time. And
The odor associated with the burning of kerosene can be completely wiped off, and it has a significant feature in that it does not emit odor when extinguishing a fire, making this fan heater suitable as an indoor heater.
【図１】混合気線速と混合気の断熱燃焼温度との関係を
表したグラフ。FIG. 1 is a graph showing a relationship between a linear velocity of an air-fuel mixture and an adiabatic combustion temperature of the air-fuel mixture.
【図２】この発明に係るファンヒータの一実施例を示す
概略縦断面図。FIG. 2 is a schematic longitudinal sectional view showing one embodiment of a fan heater according to the present invention.
【図３】図２の燃焼触媒体を拡大して示す一部破断の斜
視図。FIG. 3 is a partially broken perspective view showing the combustion catalyst body of FIG. 2 in an enlarged manner.
【図４】触媒ハニカムの層構成を概念的に示すための部
分拡大斜視図。FIG. 4 is a partially enlarged perspective view conceptually showing a layer configuration of a catalyst honeycomb.
１ 燃焼触媒体 ２ 触媒フォイル ３ スペーサーフォイル ４ 波形部 ５ 平坦部 ６ ウオッシュコートと触媒とからなる層 ７ 触媒ハニカム ８ 触媒燃焼通路 ９ 非触媒通路 １０ 筒状ケース １１ 触媒燃焼領域 １２ 気相燃焼領域 １３ 点火プラグ １４ ファンヒータ １５ 燃焼ファン １６ 対流ファン １８ 燃料気化室 ２０ エア混合室 ２２ ノズル ２３ 予熱ヒーター ２５ 通路 ２７ 吹き出し口 ２８ 温風 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Combustion catalyst 2 Catalyst foil 3 Spacer foil 4 Corrugated part 5 Flat part 6 Layer composed of washcoat and catalyst 7 Catalyst honeycomb 8 Catalyst combustion passage 9 Non-catalyst passage 10 Cylindrical case 11 Catalyst combustion region 12 Gas-phase combustion region 13 Spark plug 14 Fan heater 15 Combustion fan 16 Convection fan 18 Fuel vaporization chamber 20 Air mixing chamber 22 Nozzle 23 Preheater 25 Passage 27 Blow-off port 28 Hot air
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｆ２４Ｈ 3/04 ３０１ Ｆ２４Ｈ 3/04 ３０１ (56)参考文献 特開 平７−293835（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−100907（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−304482（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−89210（ＪＰ，Ａ) 特表 平６−506139（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B01J 21/00 - 38/74 F23C 11/00 F23D 14/18 F24H 3/04 ────────────────────────────────────────────────── 7 Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI F24H 3/04 301 F24H 3/04 301 (56) References JP-A-7-293835 (JP, A) JP-A-8-100907 (JP, A) JP-A-6-304482 (JP, A) JP-A-9-89210 (JP, A) JP-A-6-506139 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7) B01J 21/00-38/74 F23C 11/00 F23D 14/18 F24H 3/04
Claims (4)
ペーサーフォイルとを巻き込んで得られる触媒ハニカム
を納めた触媒燃焼領域と触媒ハニカムの存在しない気相
燃焼領域とを連続して設けた燃焼触媒体において、触媒ハニカムは、全体にヘリンボーン形状を備えた耐熱
合金製の素材フォイルを熱処理して表面に酸化アルミニ
ウムを生成させ、次いでその片面にウオッシュコートを
施し、そこに貴金属を担持した触媒フォイルと、 全体に前後の波形部の間へ広幅の平坦部を配し且つそれ
を繰り返し展開した形状を備えた素材フォイルを熱処理
して表面に酸化アルミニウムを生成させ、次いでその片
面にウオッシュコートを施し、そこに貴金属を担持した
スペーサーフォイルとを用い、 貴金属成分を担持させた各々の片面同士を向かい合う状
態にして巻き込むことで形成される触媒燃焼通路と非触
媒通路とを内部に備えた触媒ハニカムとし、 該触媒ハニカムを前記筒状ケースに収めることで触媒燃
焼領域を構成し、且つ、前記筒状ケースの断面積に対し
て前記触媒燃焼通路の占める面積である開口度を５０％
以下としたことを特徴としたファンヒータ用の燃焼触媒
体。1. A combustion chamber in which a catalyst combustion region containing a catalyst honeycomb obtained by winding a catalyst foil and a spacer foil and a gas phase combustion region without a catalyst honeycomb are continuously provided inside a cylindrical case. In the medium, the catalytic honeycomb is heat resistant with a herringbone shape throughout.
Heat treatment of alloy material foil and aluminum oxide on the surface
And a washcoat on one side
And a catalyst foil carrying a noble metal thereon, and a wide flat portion disposed between the front and rear corrugations.
Heats the material foil with the shape developed repeatedly
To form aluminum oxide on the surface
Apply a wash coat on the surface and carry the precious metal there
Using a spacer foil, a catalyst honeycomb having a catalyst combustion passage and a non-catalyst passage formed by rolling in such a manner that the respective surfaces supporting the noble metal components are faced to each other , and the catalyst honeycomb is formed in the cylindrical shape A catalytic combustion region is constituted by being housed in a cylindrical case, and an opening degree which is an area occupied by the catalytic combustion passage with respect to a sectional area of the cylindrical case is 50%.
A combustion catalyst for a fan heater characterized by the following.
徴とする請求項１に記載のファンヒータ用の燃焼触媒
体。2. The combustion catalyst for a fan heater according to claim 1, wherein the degree of opening is 35% or less.
−２０％Ｃｒ−５％Ａｌ−０．０８％Ｌａであり、ウオ
ッシュコートの組成がＳｉＯ２ −ＺｒＯ２であり、触
媒としての貴金属成分がＰｄである、請求項１又は請求
項２に記載のファンヒータ用の燃焼触媒体。3. The material foil made of a heat-resistant alloy has a composition of Fe.
A -20% Cr-5% Al- 0.08% La, the composition of the washcoat is SiO 2 -ZrO 2, the noble metal component as catalyst is Pd, according to claim 1 or claim 2 Combustion catalyst for fan heater.
焼触媒体を搭載したことを特徴とするファンヒータ。4. A fan heater comprising the combustion catalyst for a fan heater according to claim 1 mounted thereon.
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