JPS5826492B2 - 煉炭燃焼ガス中の一酸化炭素酸化装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、煉炭の燃焼ガスに含まれる一酸化炭素を酸化
する装置に関するものである。

周知のように、煉炭の燃焼ガス中には一酸化炭素が含ま
れており、煉炭をオンドル等の暖房用の熱源に使用した
場合、この一酸化炭素により中毒事故が多く起ることが
問題になっている。

この一酸化炭素を除去するため、煉炭の上方に触媒を配
置し、燃焼ガスをこの触媒に接触させることにより一酸
化炭素を酸化させるようにした装置が提案された。

しかしながら燃焼ガス中の残存酸素量はきわめて少ない
ため、単（こ煉炭の上方に触媒を配置しただけでは、い
かに一酸化炭素を酸化させる性能が優れた触媒を用いて
も、燃焼ガス中の一酸化炭素を殆んど酸化することがで
きない。

そこで第１図Ｏこ示すように、コンロ１内で燃焼する燻
炭２の上方に截頭円錐形の筒体３を配置し、この筒体３
の上端開口部に配設した網板４の上に粒状触媒５を多数
載置して触媒層６を形成するとともに、筒体３の側壁に
通気孔Ｔを穿設した装置が提案された。

この装置は、通気孔７を通して筒体３内に空気を補給す
ることを意図したものであるが、実際には触媒層６によ
る圧力損失により、筒体３内でのガスの上昇が妨げられ
るため、通気孔７を通して筒体内に外気が導入されるこ
とは殆んどなく、逆に燃焼ガスが通気孔７を通して外部
に放出される傾向になるのを避けられなかった。

したがってこの第１図の装置を用いた場合にも一酸化炭
素を殆んど酸化することができず、一酸化炭素による中
毒事故を防ぐことができなかった。

また触媒の効果を十分に発揮させるためには、燃焼ガス
をできるだけ高い温度に維持しておく必要があるが、上
記第１図の装置では、燃焼ガスの熱が筒体３を通して直
接外部に放散されるためその温度が低下するのを避けら
れなかった。

更に、燻炭コンロの上端に載置される筒体の上部に触媒
を保持して該筒体の周壁を貫通する多数の良熱伝導性の
空気導入パイプを取付け、各パイプの下端をコンロの平
端部付近まで延長した装置（実開昭５４−１７２３９号
）が提案されている。

コ（７）装置は空気導入用のパイプとして良熱伝導性の
ものを用いることにより、パイプの上部の温度を高くし
てパイプ内に空気流を形威し、筒体内に２次空気を導入
するものであるが、このように筒体に多数の良熱伝導性
のパイプを取付けると筒体を通しての放熱の外に各パイ
プを通して相当量の放熱があるため燃焼ガスの温度が大
幅に低下し、触媒の機能を十分に発揮させることができ
ない。

またこの装置ではコンロの周囲に多数のパイプが存在す
ることになるため、燻炭を交換する際にこのパイプが邪
魔になり、取扱いが面倒であった。

更にまた、燻炭の穴Ｏこ２次空気導入用のダクトを挿入
して２次空気の供給を行なうようにした装置（特開昭５
４−５５８２９号）も提案されたが、この装置ではダク
トが冷い２次空気（こより常時冷却されているためこの
ダクトにより燻炭が冷却され、ダクトの周辺部分で燻炭
の燃焼が困難になる欠点があり、実用は困難であった。

またこの装置でも、燃焼ガスの温度の低下を防ぐ措置は
とられておらず、燃焼ガスを触媒に導く排気筒を通して
直接外部に熱が放散するため、燃焼ガスの温度が下るの
を避けることができず触媒の効果を十分発揮させること
ができなかった。

本発明の目的は、十分な２次空気の導入を図るととも（
こ、燃焼ガスの温度の低下を抑制して触媒の機能を十分
に発揮させることにより従来の装置がもつ問題を解決し
た燻炭燃焼ガス中の一酸化炭素酸化装置を提供すること
にある。

以下図示の実施例により本発明の酸化装置を詳細に説明
する。

第２図は本発明の一実施例を示したもので、同図におい
てコンロ１は、鋳鉄等からなる筒状の外殻１０１と、素
焼等からなっていて外殻１０１内０こその上端開口部側
から挿入された断熱体１０２とからなっている。

断熱体１０２は外殻１０１の下部内面に周方向に間隔を
あけて放射状に設けられた突出部１０３，１０３．・・
・の上（こ支持され、この断熱体１０２の中央には燻炭
２を挿入するための孔１０４が形成されている。

突出部１０３゜１０３、・・・はそれぞれの先端部が断
熱体１０２の孔１０４の内周面よりも径方向の内側に突
出するように設けられ、これらの突出部１０３，１０３
゜・・・の先端部の上に燻炭が支持されるようになって
いる。

外殻１０１内の突出部１０３ 、１０３ 、・・・より
も下方の部分には燻炭燃焼用の１次空気を導入するため
の１次空気導入空間１０５が形成され、外殻１０１の側
壁の下部には、この空間１０５内に外気を導入する外気
導入口１０６が設けられている。

図示の例では、断熱体１０２の軸線方向の長さが燻炭２
個分の長さに相応するように設定され、孔１０４内に２
個の燻炭２が積み重ねて配置されるようになっている。

１０は下方から上方に向うに従って径が次第に小さくな
る截頭円錐状の第１の筒体１１と、同じく截頭円錐状の
第２の筒体１２の上端開口部に設けられた触媒支持部１
３とを有する酸化装置本体で、第１の筒体１１の下端開
口部の内径は断熱体１０２の孔１０４の内径よりも大き
く設定されている。

第２の筒体１２は第１の筒体１１の上方（こ所定間隔ｄ
を隔てて配置され、両筒体間の間隙が燻炭の燃焼ガス中
に酸素を十分含んだ空気（以下これを２次空気という。

）を供給する空気溝入路１５を構成している。

第２の筒体１２を第１の筒体１１に対して支持する手段
は任意であるが、図示の例では両筒体の周方向に所定の
間隔をあけて複数個配設した間隔支持片１６の下端及び
上端をそれぞれ第１の筒体１１の外面及び第２の筒体１
２の内面に固着することにより第２の筒体１２を第１の
筒体１１に支持している。

第２図の実施例では触媒支持部１３が第２の筒体１２の
上端部に固定された金網からなり、第２の筒体１２の上
端部には、下端がこの金網の周縁部を囲む、高さが比較
的低い円筒体１７が固着されている。

触媒支持部１３の上には粒状の触媒５゜５、・・・が多
数並べられ、これらの粒状触媒により触媒層６が形成さ
れている。

触媒５は４〜５朋φの球状セラミックに一酸化炭素を酸
化する性能をもつ触媒物質を付加または含浸させたもの
で、このような触媒物質としては、パラジウム（Ｐｄ）
、ロジウム（Ｒｈ）、ルテニウム（Ｒｕ）、白金（Ｐｔ
）、コバルト酸化物（ＣｏＯＸ）、鉄酸化物（ＦｅＯｘ
）、マンガン酸化物（ＭｎＯｘ）、銀酸化物（ＡｇＯｘ
）、ニッケル酸化物（ＮｉＯｘ）、アルミナ、銅酸化物
（ＯｕＯｘ）、クロム酸化物（Ｃｒｕｘ）、亜鉛酸化物
（ＺｎＯｘ）等の一酸化炭素を配化する触媒性能を有す
るものとして公知の物質を単独でまたは複数組合せて用
いることができる。

向上記酸化装置の各部を構成する材料は耐熱性を有して
いるものであればよく、鉄板、素焼、磁器等適宜の材料
を用いることができる。

第２図の実施例においては、酸化装置本体１０が図示の
ようにコンロ１の上に載置され、第１の筒体１１の内側
空間と、第１の筒体１１の上端から触媒層６の下面まで
の間の空間とにより、燃焼ガスを集めて触媒層６まで案
内する燃焼ガス案内通路１８が構成される。

燻炭２の上部から図示の矢印Ａのように上昇した燃焼ガ
スは触媒層６に向けて案内され、触媒層６を通して上方
に排出される。

排出されたガスは例えばオンドル等の暖房設備に導入さ
れる。

上記装置において燻炭から燃焼ガスが発生している状態
では、燃焼ガス案内通路１８内が高温になっているため
、空気導入路１５の上端開口部付近のガスの温度と下端
開口部（空気取入口）付近の空気の温度との間には非常
に大きな差が生じている。

したがってこの温度差により空気導入路１５内に強い上
昇気流が生じ、酸素を十分に含んだ２次空気が空気導入
路１５内に強く引き込まれる。

空気導入路１５内に引き込まれた２次空気は燃焼ガス案
内通路１８内に導入され、燻炭の燃焼ガスと混合される
。

この際に２次空気を燃焼ガスとできるだけ均一に混合さ
せることが望ましいが、そのためには図示のよう（こ空
気導入路１５の少なくとも上端開口部付近を斜上方に傾
斜させて触媒層６の中央部寄りの位置に指向させるよう
にしておくことが好ましい。

このようにして２次空気と混合された燃焼ガスは触媒層
６に接触し、その際に燃焼ガス中の一酸化炭素が酸素と
反応して炭酸ガスとなる。

特に本発明においては、燃焼ガスを触媒層に案内する第
１の筒体の外側に第２の筒体を設けて両筒体間に空気導
入路を形成したため、両筒体間の空気層の断熱効果によ
り第２の筒体１２を通して放散される熱量を少なくする
ことができ、したがって燃焼ガスの温度が低下するのを
抑制して触媒の性能を十分に発揮させることができる。

したがって触媒層６を通過して外部に排出されたガスは
一酸化炭素を含まないものとなり、このガスをオンドル
等に導入して暖房用に使用しても中毒事故が生じる虞れ
は皆無となる。

第２図に示した酸化装置を第１図に示した従来の酸化装
置と比較するため、第２図において１０＝３２０ｍｍ、
Ｊ２＝ ３５０ｗｎ、、Ｊ３＝ １２０ｍｍφ、１＝５
５ｍｍφ、ｌ：、＝ ９０ ｍｍとしたコンロ１を用い
、このコンロ内に燻炭２を２段積みして燃焼させた状態
で、第１図に示した従来の酸化装置と第２図に示した本
発明の酸化装置とを用いて実験を行なった。

実験に用いた従来の構造の酸化装置は、第１図において
Ｈ＝４０ｍｍ、Ｒ□二２００ｍｍφ、Ｒ２＝１５０ｍ７
ｉφとした筒体３の側壁に、ｗ＝４０朋、ｈ＝ｌＱ＋＋
＋ｍの通気孔７を周方向に等間隔で３個設けたものであ
る。

一方実験に用いた本発明の装置は、第２図において、第
１の筒体１１は第１図の筒体３と同一寸法とし、第１及
び第２の筒体１１相互間の間隙ｄを１０ｍｍとしたもの
である。

また触媒５としては、４〜６ｍ７１！φのＭ２Ｏ５（ア
ルミナ）磁器の球に０．２％のｐｔを含浸させたものを
用いた。

この実験の結果、第１図に示した従来の装置では、通気
孔７から炎が噴出する状態となり、触媒層６を通過した
後のガス中のＣＯ濃度は０．６％であった。

このＣＯ濃度は触媒を用いない場合と同一である。

これに対し第２図に示した本発明の装置を用いた場合に
は、空気導入路１５から円滑に２次空気が導入され、触
媒層６を通過した後のガス中のＣＯ濃度は０％であった
。

第２図に示した酸化装置においては、触媒層６における
圧力損失の大小により空気導入路１５を通して導入され
る２次空気の量が左右される。

触媒層６における圧力損失が大きくなると、燃焼ガス案
内通路１８内を上昇した燃焼ガスの一部が空気導入路１
５の上端からこの空気導入路内に流入しようとし、これ
により２次空気の導入が抑制される傾向になる。

したがって導入される２次空気の量を多くするためには
触媒層６における圧力損失をできるだけ小さくしておく
ことが望ましい。

触媒層６における圧力損失を小さくするためには、上記
実施例で用いた粒状触媒よりも、セラミックスまたは金
属の単一スケルトン構造を有する多孔体（例えば特公昭
４４−１８７２２号公報に開示されているもの）に触媒
物質を付加または含浸させた公知の多孔触媒を用いるの
が好ましい。

この種の目的に用いるのに好適なものとして現在広く知
られている多孔体としては、セラミックスまたは金属か
らなる耐熱材に任意の形状の貫通孔を多数設けたハニカ
ム構造のもの、及び耐熱材中に多数の孔をスポンジ状に
散在させた所謂スポンジ構造を有するものがある。

尚多孔体を形成するセラミックスは耐熱性を有するもの
であれば良く、例えばアルミナ磁器、コージェライト磁
器、シリコンカーバイト磁器等の公知のものの中から適
当なものを選択することができる。

第３図は粒状触媒を用いた場合と多孔触媒を用いた場合
とについて圧力損失を測定した結果を示したもので、同
図の横軸は触媒層を通過する際の燃焼ガスの線速度（ｍ
／ｓｅｃ ）を示し、縦軸は圧力損失（ｍＪ（２Ｑ）を
示している。

同図の曲線ａは、４〜６闘φのセラミック球に触媒物質
を含浸させた粒状触媒を均一に並べた場合であり、曲線
すは、ハニカム構造のセラミック多孔体に触媒物質を含
浸させた多孔触媒により触媒層を形成した場合である。

また曲線Ｃはスポンジ状のセラミック多孔体に触媒物質
を含浸させた多孔触媒を用いた場合である。

この測定結果から明らかなように、多孔触媒を用ん）る
と圧力損失を非常に小さくすることができ、２次空気の
導入量を飛躍的に増大させることができる。

第２図の実施例において、粒状触媒５を用いる代りに、
円筒体１７の内側に円板状のハニカム構造の多孔触媒（
触媒物質としてパラジウムを用いたもの。

）を嵌合させて触媒層を構成し、はぼ１０時間に亘って
排出ガス中のＣＯの濃度を測定した。

その結果は第４図の曲線イの通りで、煉炭への着火後約
１時間を経過した後は排出ガス中の０Ｑ濃度を零にする
ことができた。

尚第４図の曲線口は触媒を用いない場合に煉炭の燃焼ガ
ス中に含まれるＣＯの濃度の時間的推移を示したもので
ある。

本発明の酸化装置は、第２図に示した構造に限定される
ものではなく、その各部には種々の修正と変更とを加え
ることができる。

第５図及び第６図は本発明の第２の実施例を示したもの
で、この実施例では第２の筒体１２の上部外面に円筒体
２０の下端が溶接等により固定され、この円筒体２０の
上部内面に触媒支持部としての環状突出部２１が設けら
れている。

そして円筒体２０の上端部の内側に触媒層６を構成する
円板状の多孔触媒２２が嵌合され、この触媒が突出部２
１の上に支持されている。

多孔触媒２２は、例えば第６図に示すように、六角形の
孔２２ａを多数有するハニカム構造のセラミックに触媒
物質を含浸させたものである。

この実施例では第１の筒体１１の内側の空間及び第１の
筒体１１の上端から触媒層６の下面までの間の空間によ
り燃焼ガス案内通路１８が構成されている。

第５図及び第６図に示すように構成した場合には、空気
導入路１５の上端開口部が第２図の実施例よりも更に触
媒層６の中央寄りに指向されるので、燃焼ガス案内通路
１８の中央寄りを上昇した燃焼ガスにも２次空気が良好
に混合される。

しかも空気導入路１５の上端開口部よりも上方に位置す
る燃焼ガス案内通路１８の部分が、燃焼ガスと２次空気
とを混合させる混合室としても機能するので、燃焼ガス
に２次空気を良好に混合させた状態で燃焼ガスを触媒層
６に接触させることができ、一酸化炭素の酸化をより完
全に行なわせることができる。

また、本発明で用いる触媒層６は、耐熱性を有する支持
物に触媒物質を付加または含浸させたものであればよく
、上記の説明で示した粒状触媒及び多孔触媒の外、現在
入手し得る公知のあらゆる構造のものを用いることがで
きる。

例えば無機繊維の不織布または織布に触媒物質を付加ま
たは含浸させたものを用いることもできる。

以上のように、本発明によれば、第１及び第２の筒体を
設けて両筒体間に２次空気の導入路を形成したので、両
筒体間の空気層の断熱効果により、燃焼ガスの温度が低
下するのを抑制して触媒の機能を十分に発揮させること
ができ、空気導入路に生じる上昇気流により十分な２次
空気を導入できることと相俟って一酸化炭素の酸化反応
を効果的に行なわせることができ、燃焼ガス中の一酸化
炭素を除去して事故を未然に防止できる利点がある。

また本発明においては、第１及び第２の筒体が截頭円錐
状に形成されているため２次空気の導入路が触媒層の中
央寄りの部分に向って傾斜する形になり、２次空気と燃
焼ガスをより均一に混合することができるので、一酸化
炭素の酸化反応をより効果的に行なわせることができる
。

更に本発明の装置は煉炭コンロの上端に載せるだけで使
用でき、邪魔なパイプ等がコンロの周囲に存在すること
がないので、取扱いが容易であり、また煉炭の一部を冷
却することがないので煉炭の燃焼を妨げルコとがないと
いう利点もある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来例を示す縦断面図、第２図は本発明の一実
施例を示す縦断面図、第３図は種々の触媒層の圧力損失
を燃焼ガスの線速度に対して示した線図、第４図は本発
明の装置を用いた場合と用いない場合とについて燃焼ガ
ス中のＣＯ濃度の時間的推移を示した線図、第５図は本
発明の他の実施例を一部省略して示した縦断面図、第６
図は第５図の実施例において酸化装置の部分を上方から
見た平面図である。 １・・・・・・コンロ、２・−・・・・煉炭、５・・・
・・・粒状触媒、６・・・・・・触媒層、１０・・・・
・・酸化装置本体、１１・・・・・・第１の筒体、１２
・・・・・・第２の筒体、１３・・・・・・触媒支持部
、１５・・・・・・空気導入路、１８・・・・・・燃焼
ガス案内通路、２０・・・・・・円筒体、２２・・・・
・・多孔触媒。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 通気性を有する一酸化炭素酸化用触媒層を煉炭コン
   ロの上方に配置して煉炭燃焼ガス中の一酸化炭素を酸化
   させる装置において、下方から上方に向うに従って径が
   次第に小さくなる截頭円錐状に形成され前記煉炭コンロ
   の上端開口部を囲むように配置される第１の筒体と、下
   方から上方に向って次第に径が小さくなる截頭円錐状に
   形成され前記第１の筒体の上方に配置されて該第１の筒
   体との間に空気導入路を形成する第２の筒体と、前記第
   ２の筒体の上部に固定されて前記触媒層を支持する触媒
   支持部とを具備し、前記第１及び第２の筒体間に形成さ
   れた空気導入路の上端が前記触媒層の下方に開口してい
   ることを特徴とする煉炭燃焼ガス中の一酸化炭素酸化装
   置。 ２ 前記触媒層はセラミックスまたは金属の単一スケル
   トン構造の多孔体に触媒物質を付加または含浸させたも
   のからなっていることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項に記載の煉炭燃焼ガス中の一酸化炭素酸化装置。 ３ 前記多孔体はハニカム構造またはスポンジ構造を有
   していることを特徴とする特許請求の範囲第２項に記載
   の煉炭燃焼ガス中の一酸化炭素酸化装置。 ４ 前記触媒層は無機繊維の不織布または織布に触媒物
   質を含浸または付加したものからなっていることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項に記載の煉炭燃焼ガス中の
   一酸化炭素酸化装置。 ５ 前記触媒層は粒状のセラミックスに触媒物質を含浸
   または付加したものを多数並べることにより形成されて
   いることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の煉
   炭燃焼ガス中の一酸化炭素酸化装置。 ６ 前記触媒物質はパラジウム、ロジウム、ルテニウム
   、白金、コバルト酸化物、鉄酸化物、マンガン酸化物、
   銀酸化物、ニッケル酸化物、アルミナ、銅酸化物、クロ
   ム酸化物及び亜鉛酸化物からなる物質群の中から選択さ
   れていることを特徴とする特許請求の範囲第２項乃至第
   ５項のいずれか１つに記載の煉炭燃焼ガス中の一酸化炭
   素酸化装置。