JPH0367905A - 触媒燃焼装置 - Google Patents
触媒燃焼装置Info
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- JPH0367905A JPH0367905A JP1201582A JP20158289A JPH0367905A JP H0367905 A JPH0367905 A JP H0367905A JP 1201582 A JP1201582 A JP 1201582A JP 20158289 A JP20158289 A JP 20158289A JP H0367905 A JPH0367905 A JP H0367905A
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Landscapes
- Combustion Of Fluid Fuel (AREA)
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。
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
本発明は加無 暖房、乾燥等に用いられる触媒燃焼装置
に関するものである。
に関するものである。
従来の技術
灯油等の液体燃料や都市ガス等の気体燃料を、空気と混
合させた後に酸化反応用の触媒層に接触させ、その表面
で無炎の触媒燃焼を行わしめるいわゆる予混合型の触媒
燃焼装置は 気体燃料用を中心に従来より種々提案され
一部は実用化されているバ 触媒層の構成はハニカム
マット、あるいはクロス状のものが単一層で用いられ
るのが一般的であった 発明が解決しようとする課題 上記従来の構成において、空気と予混合された燃料は触
媒層において酸化反応を生し 反応熱と共に二酸化炭素
や水を発生する。ここで温度と時間が充分であれば完全
な上記反応が行われる力丈触媒層の周縁部等の低温部分
や、予混合気の過濃あるいは過希薄部分と接触した位置
で（よ 完全燃焼ができずに燃料の一部や中間生成４久
特にＣＯがスリップする現象を生ずることになる。こ
れを避けるためには触媒層の孔径を小さくかつ密にし厚
さを犬にすることや温度を上昇させることが考えられる
力丈 温度を上げ過ぎると触媒の活性が損なわれたり、
触媒層から予混合気への逆火現象を起こず要因にもなり
、一方触媒層の構成を小径で高密度の連通孔としたり厚
さを犬にすることば予混合気の接触時間を犬ならしめる
効果はあるものα 圧力損失が増大して大きな予混合気
の供給動力を必要とすることになり、また周辺の低温部
分を通過する混合気（よ 厚さを犬にしてもやはり完全
燃焼できないまま通過する結果となる。
合させた後に酸化反応用の触媒層に接触させ、その表面
で無炎の触媒燃焼を行わしめるいわゆる予混合型の触媒
燃焼装置は 気体燃料用を中心に従来より種々提案され
一部は実用化されているバ 触媒層の構成はハニカム
マット、あるいはクロス状のものが単一層で用いられ
るのが一般的であった 発明が解決しようとする課題 上記従来の構成において、空気と予混合された燃料は触
媒層において酸化反応を生し 反応熱と共に二酸化炭素
や水を発生する。ここで温度と時間が充分であれば完全
な上記反応が行われる力丈触媒層の周縁部等の低温部分
や、予混合気の過濃あるいは過希薄部分と接触した位置
で（よ 完全燃焼ができずに燃料の一部や中間生成４久
特にＣＯがスリップする現象を生ずることになる。こ
れを避けるためには触媒層の孔径を小さくかつ密にし厚
さを犬にすることや温度を上昇させることが考えられる
力丈 温度を上げ過ぎると触媒の活性が損なわれたり、
触媒層から予混合気への逆火現象を起こず要因にもなり
、一方触媒層の構成を小径で高密度の連通孔としたり厚
さを犬にすることば予混合気の接触時間を犬ならしめる
効果はあるものα 圧力損失が増大して大きな予混合気
の供給動力を必要とすることになり、また周辺の低温部
分を通過する混合気（よ 厚さを犬にしてもやはり完全
燃焼できないまま通過する結果となる。
本発明は上記従来の欠点を解消し 不完全燃焼を防止し
て長期間に亘る清浄な排ガス生成を維持することを可能
にするものである。
て長期間に亘る清浄な排ガス生成を維持することを可能
にするものである。
課題を解決するための手段
上記課題を解決するために本発明で用いる技術的手段（
戴 燃料と空気の混合室の下流に 多数の連通孔を有す
る主触媒層を上流側に 多数の連通孔を有する補助触媒
層を下流側に夫々備えると共に （１）主触媒層には白金または白金を主成分とする混合
貴金属を担持させ、補助触媒層にはパラジウムまたはパ
ラジウムを主成分とする混合貴金属を担持させる。又（
よ （２）補助触媒層の体積を主触媒層の体積の１０〜５０
％とする。又（よ （３）補助触媒層の連通孔径を主触媒層の連通孔径より
小とする。
戴 燃料と空気の混合室の下流に 多数の連通孔を有す
る主触媒層を上流側に 多数の連通孔を有する補助触媒
層を下流側に夫々備えると共に （１）主触媒層には白金または白金を主成分とする混合
貴金属を担持させ、補助触媒層にはパラジウムまたはパ
ラジウムを主成分とする混合貴金属を担持させる。又（
よ （２）補助触媒層の体積を主触媒層の体積の１０〜５０
％とする。又（よ （３）補助触媒層の連通孔径を主触媒層の連通孔径より
小とする。
というものである。
作 用
本発明は上記手段により、主触媒層で燃焼しきれなかっ
た未燃成分を、下流側の補助触媒層で完全反応させ、長
期間に亘って不完全燃焼を生ずることなく清浄な排ガス
の発生を維持できるものである。また小容量の補助触媒
層で効率的に未燃成分の浄化を行い得るものである。上
記（１）、 （２）、 （３）の夫々における特有の作
用は実施例の説明項において詳細に説明する。
た未燃成分を、下流側の補助触媒層で完全反応させ、長
期間に亘って不完全燃焼を生ずることなく清浄な排ガス
の発生を維持できるものである。また小容量の補助触媒
層で効率的に未燃成分の浄化を行い得るものである。上
記（１）、 （２）、 （３）の夫々における特有の作
用は実施例の説明項において詳細に説明する。
実施例
以下本発明の一実施例における触媒燃焼装置を添付図面
に基づいて説明する。
に基づいて説明する。
第１図において、 １は燃料供給管、 ２は送風用のフ
ァン、 ３は混合室で、混合室３の出口には予熱用の炎
口４と点火装置５が備えられている。混合室３の上方に
は多数の連通孔６ａを穿設したシリカ・アルミナを主成
分とするハニカム状セラミック平板に白金（Ｐｔ）を担
持させた主触媒層６が直立して備えられ その上流面（
前面）に対向してガラス板からなる透過窓７が配置され
ている。
ァン、 ３は混合室で、混合室３の出口には予熱用の炎
口４と点火装置５が備えられている。混合室３の上方に
は多数の連通孔６ａを穿設したシリカ・アルミナを主成
分とするハニカム状セラミック平板に白金（Ｐｔ）を担
持させた主触媒層６が直立して備えられ その上流面（
前面）に対向してガラス板からなる透過窓７が配置され
ている。
また主触媒層６の下流側上方に（よ 多数の連通孔８ａ
を有するハニカム状セラミック平板にパラジウム（Ｐｄ
）と白金とを２：１の比で混合した補助触媒層８が備え
られている。補助触媒層８の厚さは主触媒層６の約８０
区 面積は主触媒層６の約３０％で、外形容積は約２４
％となっている。
を有するハニカム状セラミック平板にパラジウム（Ｐｄ
）と白金とを２：１の比で混合した補助触媒層８が備え
られている。補助触媒層８の厚さは主触媒層６の約８０
区 面積は主触媒層６の約３０％で、外形容積は約２４
％となっている。
またハニカムのセル密度は 主触媒層６では３００セル
／１ｎ２であるのに対して、補助触媒層８では４００セ
ル／１ｎ２とやや多くなっており、連通孔８ａは連通孔
６ａより約３０％小さくなっている。
／１ｎ２であるのに対して、補助触媒層８では４００セ
ル／１ｎ２とやや多くなっており、連通孔８ａは連通孔
６ａより約３０％小さくなっている。
次に動作について詳述すると、燃料供給管１から供給さ
れた燃料（灯油）は 加熱された混合室３内で気化し
ファン２から供給された空気と充分予混合されて上部へ
放出される。点火時にはまず炎口４において点火装置５
によって点火されここで火炎燃焼を開始する。高温の排
ガスは上部へ流れ 主触媒層６および補助触媒層８を昇
温させる。主触媒層６が充分な温度に昇温したことが検
出（検出装置および制御回路は図示せず）された時点で
一旦燃料供給を停止し 炎口４の火炎を消滅させてから
再度燃料の供給を開始する。混合室３を出た予混合気は
上方に直立する主触媒層６に至る力丈 ここは充分昇温
されているから、主にに流側（前面）表面で触媒燃焼を
生じつつ、連通孔６ａを経て下流側（後面）へと流れる
。燃焼排ガスは更に上方へと流れて補助触媒層８と接触
し未燃成分が共存する場合にはここで完全に酸化された
後に清浄排ガスとなって、連通孔８ａを経て上部へと排
出される。従って予混合状態の偏りや温度のむら等によ
り主触媒層６では完全燃焼し得なかった場合でｋ 再度
混合を促進した後にその下流にある補助触媒層８で接触
して反応を完結することができ、従来のように不完全燃
焼による未燃成分をそのまま排出することは避けられる
。また長期間の使用によって主触媒層６の活性が低下し
た場合においてＬ 補助触媒層８がその活性を補い得る
から、長寿命で安定した性能を維持できる。また燃焼に
よって生じた熱（よ 主触媒層６からは透過窓７を一部
は透過して、また一部は透過窓７を加熱することによっ
てここからの二次輻射としてそれぞれ前面に放散され
加熱・暖房等に供せられる。
れた燃料（灯油）は 加熱された混合室３内で気化し
ファン２から供給された空気と充分予混合されて上部へ
放出される。点火時にはまず炎口４において点火装置５
によって点火されここで火炎燃焼を開始する。高温の排
ガスは上部へ流れ 主触媒層６および補助触媒層８を昇
温させる。主触媒層６が充分な温度に昇温したことが検
出（検出装置および制御回路は図示せず）された時点で
一旦燃料供給を停止し 炎口４の火炎を消滅させてから
再度燃料の供給を開始する。混合室３を出た予混合気は
上方に直立する主触媒層６に至る力丈 ここは充分昇温
されているから、主にに流側（前面）表面で触媒燃焼を
生じつつ、連通孔６ａを経て下流側（後面）へと流れる
。燃焼排ガスは更に上方へと流れて補助触媒層８と接触
し未燃成分が共存する場合にはここで完全に酸化された
後に清浄排ガスとなって、連通孔８ａを経て上部へと排
出される。従って予混合状態の偏りや温度のむら等によ
り主触媒層６では完全燃焼し得なかった場合でｋ 再度
混合を促進した後にその下流にある補助触媒層８で接触
して反応を完結することができ、従来のように不完全燃
焼による未燃成分をそのまま排出することは避けられる
。また長期間の使用によって主触媒層６の活性が低下し
た場合においてＬ 補助触媒層８がその活性を補い得る
から、長寿命で安定した性能を維持できる。また燃焼に
よって生じた熱（よ 主触媒層６からは透過窓７を一部
は透過して、また一部は透過窓７を加熱することによっ
てここからの二次輻射としてそれぞれ前面に放散され
加熱・暖房等に供せられる。
ここで主触媒層６と補助触媒層８と（上 上記のように
担持している貴金属組成が異なっている力丈ＰｔとＰｄ
のＣＯおよび灯油に対する反応性ＬＬ。
担持している貴金属組成が異なっている力丈ＰｔとＰｄ
のＣＯおよび灯油に対する反応性ＬＬ。
第２図に示すような差異がある。すなわちＣＯの酸化（
ここでは空気中に４００ｐｐｍのＣＯを混合させている
）に対してはＰｄが高活性であり、特に低温での反応性
に優れている。一方灯油（ここでは空気中に灯油蒸気を
２％混合させている）に対してはＰｔが高活性であり、
完全反応性（転換率１００％付近の活性）にはＰｄと大
きな差が認められる。したがって第１図の構成において
、主触媒層６ではｐｔを用いることによって灯油の燃焼
反応に優れ 温度が低い補助触媒層８で（よＰｄを多く
することによって主な反応成分であるＣＯを低温で効率
よく浄化することができる。主触媒層６においてｋ
Ｐｄを混合することによって反応開始性を向上させる効
果が期待できる爪燃料の燃焼反応をより完全に近く行わ
しめるためにｉ上 ＰｔのみまたはＰｔを主成分にする
ことが好ましい。一方補助触媒層８でば ＣＯ浄化に対
してはＰｄのみでもよい力交 主触媒６の活性低下や部
分的な温度不足などによって燃料のスリップも予想さｈ
ｐｔを混合しておく方が好まししなお燃料に対する
反応性で（よ プロパンやブタンなどのガス燃料でも上
記灯油と同様の活性差があり、メタンを除く気体燃料で
も同様の効果が得られる。
ここでは空気中に４００ｐｐｍのＣＯを混合させている
）に対してはＰｄが高活性であり、特に低温での反応性
に優れている。一方灯油（ここでは空気中に灯油蒸気を
２％混合させている）に対してはＰｔが高活性であり、
完全反応性（転換率１００％付近の活性）にはＰｄと大
きな差が認められる。したがって第１図の構成において
、主触媒層６ではｐｔを用いることによって灯油の燃焼
反応に優れ 温度が低い補助触媒層８で（よＰｄを多く
することによって主な反応成分であるＣＯを低温で効率
よく浄化することができる。主触媒層６においてｋ
Ｐｄを混合することによって反応開始性を向上させる効
果が期待できる爪燃料の燃焼反応をより完全に近く行わ
しめるためにｉ上 ＰｔのみまたはＰｔを主成分にする
ことが好ましい。一方補助触媒層８でば ＣＯ浄化に対
してはＰｄのみでもよい力交 主触媒６の活性低下や部
分的な温度不足などによって燃料のスリップも予想さｈ
ｐｔを混合しておく方が好まししなお燃料に対する
反応性で（よ プロパンやブタンなどのガス燃料でも上
記灯油と同様の活性差があり、メタンを除く気体燃料で
も同様の効果が得られる。
また主触媒層６と補助触媒層８の大きさ（よ 同一体積
であっても性能的には問題はない力丈 補助触媒層８を
必要以」二に大きくするとコストが高くなり、過剰の大
きさは実際上好ましくない。補助触媒層８に対する負荷
は通常微小であり、空間速度をかなり大きくしても十分
完全反応が行われる。
であっても性能的には問題はない力丈 補助触媒層８を
必要以」二に大きくするとコストが高くなり、過剰の大
きさは実際上好ましくない。補助触媒層８に対する負荷
は通常微小であり、空間速度をかなり大きくしても十分
完全反応が行われる。
第３図に示すように Ｃ○濃度が１１００ｐｐ以下の初
期の状態で（よ 補助触媒層８の主触媒層６に対する容
積比率を１０％程度、すなわち通過するガスの空間速度
を約１０倍にしても完全浄化が行われる。主触媒層６で
の反応が全く行われない（全燃料がスリップする〉状態
となってＬ 補助触媒層８の容積比率が５０％あればほ
ぼ異常なく燃焼でき、臭気やＣＯを多量に排出すること
は避けられ また逆火などの異常状態を引き起こすこと
もな（Ｘｏ 補助触媒層８の温度上昇を検出すること
によって主触媒層６の異常は検知でき、燃焼を停止させ
ることは可能であるから、補助触媒層８を最小限の容量
にすることがコストの面から要求され 温度検知（構成
は図示せず）の精度に応じて、主触媒層６に対する補助
触媒層８の容積比率は１０〜５０％にすることが有効で
ある。
期の状態で（よ 補助触媒層８の主触媒層６に対する容
積比率を１０％程度、すなわち通過するガスの空間速度
を約１０倍にしても完全浄化が行われる。主触媒層６で
の反応が全く行われない（全燃料がスリップする〉状態
となってＬ 補助触媒層８の容積比率が５０％あればほ
ぼ異常なく燃焼でき、臭気やＣＯを多量に排出すること
は避けられ また逆火などの異常状態を引き起こすこと
もな（Ｘｏ 補助触媒層８の温度上昇を検出すること
によって主触媒層６の異常は検知でき、燃焼を停止させ
ることは可能であるから、補助触媒層８を最小限の容量
にすることがコストの面から要求され 温度検知（構成
は図示せず）の精度に応じて、主触媒層６に対する補助
触媒層８の容積比率は１０〜５０％にすることが有効で
ある。
さらに補助触媒層８を通過するガス中の可燃性成分濃度
（よ 主触媒層６の場合に比べてはるかに希薄であり、
酸化反応を行うには反応物質の拡散が迅速となる。ここ
で補助触媒層８の連通孔８ａの径を小さく、すなわちハ
ニカムのセル密度を大きくすれば 第４図に示したよう
に反応性が向上し 小容量（すなわち空間速度が犬）で
も完全浄化が可能になる。流路抵抗による限界はある力
丈温度が高く高活性である主触媒層６の連通孔６ａより
も補助触媒層８の連通孔８ａを小径にすることによって
、小容積かつ低コストでより効果的に排ガスを浄化する
ことができる。
（よ 主触媒層６の場合に比べてはるかに希薄であり、
酸化反応を行うには反応物質の拡散が迅速となる。ここ
で補助触媒層８の連通孔８ａの径を小さく、すなわちハ
ニカムのセル密度を大きくすれば 第４図に示したよう
に反応性が向上し 小容量（すなわち空間速度が犬）で
も完全浄化が可能になる。流路抵抗による限界はある力
丈温度が高く高活性である主触媒層６の連通孔６ａより
も補助触媒層８の連通孔８ａを小径にすることによって
、小容積かつ低コストでより効果的に排ガスを浄化する
ことができる。
なお燃焼装置構成（よ 第１図のような輻射熱供−〇−
０−
給型には限定されｆ、 第５図に示すような放熱ファ
ン９を備えて温風として供給するものでも良く、この場
合には補助触媒層８の温度はより低温になり易いから、
上記貴金属組成や構成の効果は顕著に現れる。また主触
媒層６および補助触媒層８の担体として（ｉ 上記実施
例のセラミックハニカムには限定されず、発泡セラミッ
クや耐熱性繊維の騙組体 あるいは金属ハニカムなどで
も同様の効果が得られる。
ン９を備えて温風として供給するものでも良く、この場
合には補助触媒層８の温度はより低温になり易いから、
上記貴金属組成や構成の効果は顕著に現れる。また主触
媒層６および補助触媒層８の担体として（ｉ 上記実施
例のセラミックハニカムには限定されず、発泡セラミッ
クや耐熱性繊維の騙組体 あるいは金属ハニカムなどで
も同様の効果が得られる。
発明の効果
以上のように本発明によれば 燃料と空気の混合室の下
流に主触媒層と補助触媒層を備え（１）主触媒層には白
金または白金を主成分とする混合貴金属を担持させ、補
助触媒層にはパラジウムまたはパラジウムを主成分とす
る混合貴金属を担持させる。
流に主触媒層と補助触媒層を備え（１）主触媒層には白
金または白金を主成分とする混合貴金属を担持させ、補
助触媒層にはパラジウムまたはパラジウムを主成分とす
る混合貴金属を担持させる。
（２）補助触媒層の体積を主触媒層の体積の１０〜５０
％とする。
％とする。
（３）補助触媒層の連通孔径を主触媒層の連通孔径より
小とする ことにより、主触媒で燃焼しきれなかった未燃成分を、
下流側の補助触媒表面で完全反応さ＋ｉｌ 長期間に
亘って不完全燃焼を生ずることなく清浄な排ガスの発生
を維持できる触媒燃焼装置を提供し得るものである。
小とする ことにより、主触媒で燃焼しきれなかった未燃成分を、
下流側の補助触媒表面で完全反応さ＋ｉｌ 長期間に
亘って不完全燃焼を生ずることなく清浄な排ガスの発生
を維持できる触媒燃焼装置を提供し得るものである。
第１図は本発明の一実施例における触媒燃焼装置の縦断
面が 第２図はＰｔとＰｄのＣＯおよび灯油に対する反
応特性＠ 第３図は補助触媒容積比率と転換率との関係
を示すは 第４図は補助触媒層セル数と転換率との関係
を示ず阻 第５図は本発明の他の実施例における触媒燃
焼装置の縦断面図である。 ３・・・混合室 ６・・・主触媒＃ ８・・・補助触媒
層６ａ、 ８ａ・・・連通孔 ９・・・放熱ファン。
面が 第２図はＰｔとＰｄのＣＯおよび灯油に対する反
応特性＠ 第３図は補助触媒容積比率と転換率との関係
を示すは 第４図は補助触媒層セル数と転換率との関係
を示ず阻 第５図は本発明の他の実施例における触媒燃
焼装置の縦断面図である。 ３・・・混合室 ６・・・主触媒＃ ８・・・補助触媒
層６ａ、 ８ａ・・・連通孔 ９・・・放熱ファン。
Claims (3)
- （１）燃料と空気の混合室と、前記混合室の下流に備え
られた多数の連通孔を有する主触媒層と、前記主触媒層
下流側に備えられた多数の連通孔を有する補助触媒層と
を備え前記主触媒層には白金または白金を主成分とする
混合貴金属を担持させると共に、前記補助触媒層にはパ
ラジウムまたはパラジウムを主成分とする混合貴金属を
担持させた触媒燃焼装置。 - （２）燃料と空気の混合室と、前記混合室の下流に備え
られた多数の連通孔を有する主触媒層と、前記主触媒層
下流側に備えられた多数の連通孔を有する補助触媒層と
を備え、前記補助触媒層の体積を前記主触媒層の体積の
１０〜５０％とした触媒燃焼装置。 - （３）燃料と空気の混合室と、前記混合室の下流に備え
られた多数の連通孔を有する主触媒層と、前記主触媒層
下流側に備えられた多数の連通孔を有する補助触媒層と
を備え、前記補助触媒層の連通孔径を前記主触媒層の連
通孔径より小とした触媒燃焼装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1201582A JPH0367905A (ja) | 1989-08-03 | 1989-08-03 | 触媒燃焼装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1201582A JPH0367905A (ja) | 1989-08-03 | 1989-08-03 | 触媒燃焼装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0367905A true JPH0367905A (ja) | 1991-03-22 |
Family
ID=16443448
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1201582A Pending JPH0367905A (ja) | 1989-08-03 | 1989-08-03 | 触媒燃焼装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0367905A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009520516A (ja) * | 2005-12-06 | 2009-05-28 | ケーシーアイ ライセンシング インク | 創傷の浸出液を除去および隔離するシステム |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63226505A (ja) * | 1987-03-16 | 1988-09-21 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 触媒燃焼装置 |
| JPS63267805A (ja) * | 1987-04-23 | 1988-11-04 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 高温用酸化触媒 |
-
1989
- 1989-08-03 JP JP1201582A patent/JPH0367905A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63226505A (ja) * | 1987-03-16 | 1988-09-21 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 触媒燃焼装置 |
| JPS63267805A (ja) * | 1987-04-23 | 1988-11-04 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 高温用酸化触媒 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009520516A (ja) * | 2005-12-06 | 2009-05-28 | ケーシーアイ ライセンシング インク | 創傷の浸出液を除去および隔離するシステム |
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