JPH02164454A - 筒状触媒体および排ガス浄化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、燃焼機器等から排出される排ガスの浄化作用
を有する触媒体と、これを用いた排ガス浄化装置に関す
る。

従来の技術 石油やガスを燃料とするストーブやファンヒータ等の燃
焼機器に排ガス浄化用の触媒を備え、排ガス中に含まれ
る未燃成分や一酸化炭素等を完全に酸化して浄化するも
のは従来よりいくつか実用されているが、この場合触媒
体は多孔体あるいはハニカム体、もしくは繊維編組体か
らなる平板構造となっており、燃焼部の上方に一体化ま
たは遊離させて水平に（即ち排ガスの流れ方向に対して
直角に）設置するものであった。

発明が解決しようとする課題 上記従来の構成において、平板状の触媒体では排ガスの
全量をここで捕集し、触媒反応によって浄化させるには
、排ガスを触媒体に導く筒状の流路構造を併設しなけれ
ばならず、また触媒体は燃焼部に対向して位置すること
になるから、最も高温になる触媒体の上流面から放射さ
れる輻射熱が燃焼部に還元され、燃焼部を異常高温にし
て逆火や暴走燃焼といった不具合を招くものであった。

そのために実際には、触媒体を燃焼部から相当距離遊離
させて設置しており、排ガスは触媒体の圧損がある故に
全量捕集できず、抵抗の少ない周囲解放部に漏出してし
まい、従って排ガスの浄化は完全にはなし得ないという
欠点があった。

本発明は上記従来技術の問題点に鑑み、排ガスの捕集性
能と浄化性能に優れ、かつ燃焼部への悪影響のない排ガ
ス浄化用の触媒体と、これを用いた排ガス浄化装置を提
供することを目的とする。

課題を解決するための手段 上記従来の問題点を解決するために本発明で用いる技術
的手段は、（１１壁に多数の連通孔を存する筒状触媒体
の、片側端部を閉塞すると共に、閉塞側の連通孔開口面
積を小さく、解放側の連通孔開口面積を大きくするか、
または連通孔の開口面積は均一でその壁の厚さを、閉塞
側で厚く解放側で薄くした構成とするものである。

作用 本発明は上記手段により、排ガスをほぼ完全に捕集する
と共に、ガスのスリップやオーバーフローを無くして浄
化反応を完遂させ、同時に燃焼部への熱還元を低減して
燃焼部への悪影響を防止し、かつ前面への輻射放熱量を
増加させて輻射効率も高める作用ををするものである。

実施例 以下本発明の実施例を添付図面に基づいて説明する。第
１図において１は筒状触媒体で、シリカおよびアルミナ
を主成分としたハニカム状セラミック担体を、湾曲加工
して筒状に構成し、これに白金属金属を主成分とする活
性成分を担持させたもので、側壁には多数の連通孔２．
２′を穿設している。筒形状の片側端部すなわち上端に
は、金属の蓋体３が冠装され、イｉ方の端部すなわち下
端は、金属の枠体４で支持されるのみで、筒状触媒体１
は開口されている。ここで蓋体３が冠装される閉塞側の
連通孔２は径が小さく、かつ密に穿設され、一方解放側
の連通孔２“は径が太き（なっている。連通孔２および
２′を形成する孔壁はほぼ同一厚さであり、したがって
小径の連通孔２が穿設された閉塞側は、大径の連通孔２
゛が穿設された解放側より開口面積が小さくなっている
。この筒状触媒体１を装着した石油ストーブの例を第２
図に示している。函体５の中央部に位置し、後面を反射
板６に囲まれて燃焼筒７が備えられている。燃焼筒７の
上方には、第１図に示した筒状触媒体１が配設されてい
るが、解放側端部を燃焼筒７に対向させ、閉塞側は天板
８に固定されている。

ここで作用について詳述すると、燃焼筒７内で燃料が燃
焼し、その発生熱の一部は燃焼筒７の外壁から周囲に放
散される。一方燃焼箇７内で完全に燃焼されなかった未
燃成分および一酸化炭素等を含む排ガスは、回収されな
かった熱と共に上部に排出される。ここで燃焼筒７の上
部には筒状触媒体１が直立して備えられており、その上
流側は開口され、下流側端部は蓋体３によって閉塞され
ているから、第３図に示すように、排ガス（矢印で示す
）は筒状触媒体１の内側を壁面に略平行に流れた後、一
部は徐々に流路を曲げて、また一部は蓋体３に衝突した
後に流路を屈折して、共に唯一の開口部である連通孔２
．２°を通過して周囲に放出される。その間、排ガスの
保有する熱は大部分が連通孔２．２°を通過する間に回
収され、また可燃成分もここで触媒の酸化作用を受けて
二酸化炭素や水に完全酸化され、清浄で低温の排ガスと
して排出される。ところで筒状触媒体１の内部に流入し
た排ガスは、ある程度の流速をもって上昇するから、気
流の中心は上部に集中し、蓋体３で閉塞された閉塞側端
部近傍で連通孔２を通過しようとする。こうした場合、
連通孔２においては排ガスとの接触時間が短くなり、完
全に浄化作用を与えられないまま排ガスが外部に通り抜
けることになって、排ガス中の未燃成分や一酸化炭素が
残留したまま排出される、いわゆるスリップの現象を招
くことになる。ここで連通孔の２および２′の径を変化
させて、閉塞側の上部では連通孔２の径を小さく、解放
側の下部では連通孔２°の径を大きくすることにより、
上部では流通抵抗が増加して排ガス流の集中が回避され
、下部の連通孔２′へと排ガスを分散させることになる
から、可燃性分のスリップは回避され、連通孔２および
２′の全域を有効に作用させることができる。こうして
もなお上部への排ガス集中は完全には避けられないが、
連通孔２の径が十分小さいために、排ガスとの接触状態
は促進され、可燃性分の反応および排ガスの熱交換のい
ずれにおいても、十分完結させることができる。一方下
部の大径の連通孔２′では、径が大きいゆえに排ガスと
の接触は幾分低下するが、排ガスの流鳳は既に減少して
おり、十分な接触時間を確保できる状態にあるから、径
の大きい欠点は補って余りある。かくして排ガスは全量
が筒状触媒体１を通過し、しかも流速に応じた抵抗と接
触時間とを有することになるから、従来のような有害成
分のスリップもなべなる。−方熱的には最大の熱回収／
熱放射体である筒状触媒体１が燃焼［７に対して直角方
向に位置しており、燃焼筒７のある直下方向よりも周囲
方向に分散された形で輻射熱は放出される。したがって
筒状触媒体１から燃焼筒７へ向かって還元される熱は著
しく低減され、燃焼に対する熱的な悪影響、例えば灯芯
式では気化量の過大化にょる立炎や暴走燃焼、予混合式
では炎口部の過熱による気化室への逆火といった異常状
態は防止できる。加えて排ガスの保有熱あるいは未燃成
分の燃焼熱によって加熱された筒状触媒体１側壁からの
放熱は、直接、あるいは反射板６で反射されて、いずれ
も前方へと供給され、加熱、暖房、乾燥等の用途に供す
ることができる。したがって従来では上部に対流熱とし
て放散されていた熱を回収して、輻射熱として取り出し
得るもので、輻射による暖房・加熱への利用効率は、上
記筒状触媒体１を用いることにより高めることができる
。この輻射効率を高めるためには、筒状触媒体１を放射
効率の高いセラミック材料で構成することが好ましく、
連通孔２．２′を有するハニカム体とすれば良い。

またここでは連通孔２および２′の径を変化させている
が、同一の径としたままでその開口密度を変化させても
良く、この場合には閉塞側の連通孔２の流速に対してス
リップを生じない程度に、径の大きさを選択する必要が
ある。また上記実施例では、筒状触媒体１を燃焼筒７と
は遊離させて備えているが、筒状触媒体１からの熱的影
響がない範囲では、第４図に示すように燃焼筒７９に連
接して備えることも可能であり、また閉塞側端部に、小
径の連通孔２よりもさらに小径または開口面積の小さい
連通孔９′を穿設した平面触媒体９を備えることもでき
る。この場合には、上記輻射熱の有効利用の点から、平
面触媒体９への負荷をあまり大きくしない方が好ましく
、筒状触媒体１との面積比を適宜選択することが望まれ
る。

さらに筒状触媒体１は、必ずしも２仕様（またはそれ以
上）の連通孔２．２′を穿設した一体構成にする必要は
なく、第５図に示すように、小径の連通孔２を穿設する
下流筒１０と、大径の連通孔２′を穿設する上流筒１０
′とを直列に重ねた構成としても良く、必要に応じてさ
らに多段とすることも可能である。また筒状触媒体１の
担体としては、押し出し成形したセラミックハニカム以
外にも、シリカ繊維などの耐熱性繊維の編組体や金属多
孔体などを用いることも可能で、編組体では熱容量が小
さいことから僅かの熱量で有効温度まで昇温でき、始動
時の効果を早めることができる。また担体が軽１であり
かつ柔軟性に富むために衝撃に強く、さらに円筒形、矩
形、その他の形状に容易に加工できるという利点がある
。また金属多孔体では、輻射効率の劣る点をセラミック
溶射などの方法で改善することができ、しかも連通孔２
．２′の形状を任意に加工できることから、外観上の自
由度に優る筒状触媒体を構成できる。

以上は筒状触媒体１の壁厚が均一の場合について説明し
たが、この他にも例えば第６図に示すように、連通孔２
の径や開口密度は一定の材料で、厚さを上下に変化させ
たものでも同様の効果が得られる。すなわち、閉塞側で
は壁厚を大きくし、解放側で小さくすることによって、
壁厚の大きな閉塞側では抵抗が太き（なり、しかも連通
孔の流路がながくなるから、排ガスを解放側にまで分散
させつつ、流速の大きい閉塞側においても可燃成分のス
リップを生じることなく完全に反応させ、また熱回収さ
せることができる。ここでは笥状触媒体１の外周を直立
させ、内周側に傾斜をもたせているが、この逆でもなん
ら支障なく、同様の効果が得られる。また第５図に示す
と同様に、ここでは厚さを変化させた多段の筒を直列に
重ねる方法も可能である。

また筒状触媒体ｌの作用としては、未燃成分や一酸化炭
素等の酸化浄化のみならず、窒素酸化物（ノックス）や
硫黄酸化物（ソックス）の浄化、分解、還元等の触媒を
担持してもよく、上記効果を損なうものではない。

発明の効果 以上のように本発明によれば、側壁に多数の連通孔を有
する筒状触媒体の、片側端部を閉塞すると共に、閉塞側
の連通孔開口面積を小さく、解放側の連通孔開口面積を
大きくするか、または連通孔の開口面積は均一でその壁
の厚さを、閉塞側で厚く解放側で薄くした構成とするこ
とにより、排ガスをほぼ完全に捕集すると共に、ガスの
スリップやオーバーフローを無くして浄化反応を完遂さ
せ、同時に燃焼部への熱還元を低減して燃焼部への悪影
響を防止し、かつ前面への輻射放熱量を増加させて輻射
効率も高める作用を有する筒状触媒体と、これを用いた
排ガス浄化方法を提供できるものである。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の一実施例の筒状触媒体の縦断面図、第
２図はこの筒状触媒体による排ガス浄化装置を用いた燃
焼器具の正面図、第３図はその作用説明図、第４図は本
発明の排ガス浄化装置を用いた他の実施例の燃焼器具の
部分断面図、第５図１・・・筒状触媒体、２．２′・・
・連通孔、３・・・蓋体、４・・・枠体、７・・・燃焼
筒、９・・・平面触媒体、９′・・・連通孔、１０・・
・下流筒、１０”・・・上流筒。 代理人の氏名　弁理士　粟野重孝　はか１名第１　図 第３図 第２図 第４図 第５図 第６図

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）側壁に多数の連通孔を有し、片側端部を閉塞する
   と共に、前記連通孔の開口面積を前記閉塞側端部を小さ
   く、解放側を大きくした筒状触媒体。
2. （２）連通孔の径を、閉塞側で小さく、解放側で大きく
   した請求項１記載の筒状触媒体。
3. （３）開口面積の異なる筒体を複数直列に並べた請求項
   １または２記載の筒状触媒体。
4. （４）側壁に多数の連通孔を有し、片側端部を閉塞する
   と共に、壁の厚さを閉塞側を厚く、解放側を薄くした筒
   状触媒体。
5. （５）排ガスの流出方向に対して、請求項１、２、３ま
   たは４記載の筒状触媒体の解放側端を対向させて配設し
   た排ガス浄化装置。