JPS5835095B2 - 燃焼器用触媒体 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、燃焼器用触媒体に関し、特に温度分布が良好
で、触媒体の強度が高く、かつ熱負荷量の大きい燃焼器
用触媒体を提供することを目的とする。

従来からアスベスト、ガラス繊維、珪藻土などノ耐熱性
繊維に微粒子状のシリカあるいはアルミナを付着させた
のち白金族金属を触媒として担持させた燃焼器用触媒体
の製造法が種々提示されているが、これらは触媒担体で
ある繊維に白金族金属の触媒を強固に付着させることに
主眼が置かれており、ガラス繊維を用いた例では濃アル
カリ液で処理してガラス繊維の表面を腐食させたのち触
媒を担持させた文献もある。

このような燃焼器用触媒体は、触媒担体である繊維と触
媒とは強固に付着しているが、触媒担体が綿状あるいは
フェルト状で柔軟であるために外的衝撃に対して触媒体
表面が剥離しやすく、また一旦触媒表面が剥離すると補
修も困難であり、円滑な触媒燃焼が継続できない。

このため触媒体の表面を金網で保護したり、あるいは触
媒体の取付に特別な工夫を必要とした。

さらに綿状あるいはフェルト状の触媒体では通気抵抗が
ほとんどないものが多いため、燃料ガスの比重の影響を
受けやすく、たとえばブタンガスを用いて触媒体燃焼面
を立てて使用する場合、燃焼面の温度が上下で不均一に
なり、加えて触媒体の保護用金具が赤外線を吸収するた
めに輻射効率が大巾に低下するなどの欠点があった。

本発明者らは上記した種々の欠点を除くために数多くの
研究を行い以下に述べるような新規なる燃焼器用触媒体
を完成したのである。

即ち、本発明は有機物を含有したセラミック繊維の成形
体を１５０〜５５０℃の温度で一次焼成し、次いで該−
次焼成体１００重量部に微粒子状のシリカを１０〜１０
０重量部になるがごとくに担持させたのち１１０℃以下
の温度で乾燥し、次いで２５０〜６００℃の温度で二次
焼成したのち該二次焼成体の片面に白金族金属を０．５
〜５ｙ／−になるごとくに担持させたことを特徴とする
燃焼器用触媒体である。

有機物を含有したセラミック繊維の成形体を１５０〜５
５０℃の温度で一次焼成しとは有機物を含有したシリカ
、アルミナを主成分とするセラミック繊維の成形体を１
５０〜５５０℃の温度で焼成することを指す。

セラミック繊維を成形する際には通常少量の界面活性剤
、増粘剤、消泡剤等を使用するがこれらの有機物は微粒
子状のシリカを不均一に担持させるので１５０〜４５０
℃の温度で一旦焼成して有機物を除去することが肝要で
ある。

焼成方法は特別な装置を必要とするものではなく、たと
えば都市ガスを燃焼させた排ガスを利用する方法や電気
炉内に放置する方法などでもよく、その方法はセラミッ
ク繊維の成形体の形状、大きさなどによって異なること
は当然である。

次いで、−吹成成体１００重量部に微粒子状のシリカを
１０〜１００重量部になるがごとくに担持させたのち１
１０℃以下の温度で乾燥しとは、−吹成成体を４〜３０
重量％のコロイド状のシリカの溶液に浸漬し、あるいは
スプレー装置で吹き付けしたのち１１０℃以下の温度で
乾燥することをさす。

セラミック繊維は通常シリカおよびアルミナを夫々５０
重量％程度を含有したものであるが、シリカ含量の多い
ものあるいはアルミナ含量の多いものを用いて成形体と
してもよい。

セラミック繊維の成形体の形状は一般に板状のものを用
いるが、目的に応じて波形状あるいは円筒状など任意の
形状とすることができる。

微粒子状のシリカとは、コロイド状シリカを含浸させた
後乾燥させることにより得られる。

コロイド状のシリカの溶液は水あるいはアルコールを分
散媒とし１〜１００ｍμの微粒子のシリカを分散させた
もので、コロイド溶液である。

また、水あるいはアルコール溶媒でエチルオルソシリケ
ートを用い、酸性物質たとえば塩酸で加水分解したもの
を使用してもよい。

微粒子のシリカのセラミック繊維の成形体に対する士旦
持量はコロイド状シリカ溶液の濃度と浸漬回数とにより
決まるが、予め試験片にて微粒子状のシリカの担持量の
関係を求めておくことにより、該成形体の形状あるいは
大きさなどに応じて該成形体１００重量部に対して微粒
子状のシリカを１０〜１００重量部になるが如くに担持
させる。

セラミック繊維の成形体１００重量部に対し微粒子状の
シリカの担持量が１０重量部より少ないと触媒体の強度
が低くまた触媒体のガス通過抵抗が小さくなり換言すれ
ば燃料ガスの比重による影響を受は易く、それゆえ燃焼
面における表面温度が不均一化しやすくなる一方、１０
０重量部を越える場合はシリカの増量によるコスト上昇
のみならず触媒体のガス通過抵抗が大きくなり、このこ
とは供給するガス圧力を上昇させなければならないこと
、さらにはガスの着火に時間がかかることまた、触媒体
が重くなるなどの欠点を生ずる。

このため微粒子状のシリカの担持量は前記の範囲内に守
らねばならない。

また、微粒子状のシリカを担持させたセラミック繊維の
成形体を乾燥させるに際しては１１０°Ｃ以下の温度で
特に好ましくは、４０〜９０°Ｃの温度で行うべきであ
り、もし、温度を高くして急激に乾燥するならば発泡現
象を生じたり、あるいは該成形体に歪を生じたりする場
合がある。

成形体を乾燥する方法としては熱風による方法、赤外線
を照射する方法、減圧下による方法、除湿空気による方
法等いずれの方法でもよい。

次いで２５０〜６００℃の温度で焼成したのち該成形体
の片面に白金族金属０．５〜５ ？ ／ ｍになるごと
くに担持させるとは、前記の乾燥したセラミック繊維の
成形体を２５０〜６００℃の温度で焼成し、焼成方法は
高温ガスによる方法が一般的であるが焼成排ガスでもよ
く、また赤外線を照射する方法、高周波を用いる方法等
でもよいが２５０℃以下の温度では脱水が不十分であり
、６００℃以上の温度では熱損失が大きくなって不経済
であると共に、触媒の活性が低下する。

従って２５０〜６００℃の温度範囲で、特に好ましくは
３００〜５００°Ｃの温度範囲で焼成し、得られた焼成
体の片面に白金族金属塩の水溶液を含浸させることを指
す。

白金族金属塩の水溶液は０．５〜５重量％の水溶液を使
用し、焼成体の片面を刷毛塗りあるいはスプレーにより
含浸させる方法、さらには白金族金属の水溶液の底の浅
い容器に入れて浸漬させるなどを行い、白金族金属を焼
成体に対して０．５〜５ Ｙ ／ ｍになるがごとくに
担持せしめる。

前記した本発明の方法で得られた燃焼器用触媒体は有機
物を含有したセラミック繊維の成形体を１５０〜５５０
℃で焼威し、有機物を除去するのでセラミック繊維が構
成する空間に微粒子のシリカが均一に付着し、しかもセ
ラミック繊維の成形体１００重量部に対して微粒子状の
シリカ１０〜１００重量部の好ましい範囲で担持させて
いるうえ、２５０〜６００ °Ｃの高温で焼成している
ので、シリカが触媒担体であるセラミック繊維と結合１
〜、燃焼用触媒体の強度をより一層高めている。

また、本発明の燃焼器用触媒体は従来の綿状あるいはフ
ェルト状の触媒体のガス通過抵抗に比して大きく、この
ことは燃料ガスの比重による影響を受は難く、触媒体を
通過するガスの分散性が改善され従って燃焼面における
温度が均一化するという利点を有する。

また、触媒体の強度が高いことは燃焼器の製作において
従来必要としていた触媒体の支持金具や保護用金網、さ
らにはガスの分散板などは不要であり、とりわけ触媒体
の金網が不要なことは赤外線の輻射効果を大きくする点
で意義が大きい。

さらに触媒体の表面が硬いので外的衝撃に対して強く、
また万が一触媒体の表面が剥離しても触媒体の表面を白
金族金属塩の水溶液を前記の方法で含浸させることによ
りその補修が容易に可能である。

以上のように本発明の燃焼器用触媒体は従来にない優れ
た数々の特性を有し、工業的価値の犬なるものである。

以下に実施の一例を示す。

有機バインダー（エタノールアミン・・・・・・・・・
・・・５ｗｔ・・・・・・・・・・・・）の含まれてい
るセラミック繊維（繊維径平均２．８μ扉、繊維長さ平
均１０００＋ｎｍ、繊維の材質Ａｌ２０３５０．１％、
５ｉｎ２４９．３％、Ｆｅ２０３０．１％、Ｔｉ０２０
．１％、Ｃａ０Ｏ，１％、ＭｇＯ微量、Ｒ２０（アルカ
リ）０．３％）の成形体（３００ｍｍ Ｘ ３００ ｍ
ｍ×２０ ｍｍ−・−”・・４５０ｉ・・・・・・・・
・・・・イソライト工業製カオウールボンド）を都市ガ
ス焚きの加熱炉に入れ、４００℃で一次焼成し、次いで
１０重量％濃度のコロイド状のシリカの水溶液に浸漬し
たのち、電気式の定温乾燥器により８０℃で乾燥後、都
市ガス焚きの加熱炉を用いて５００℃で二次焼成した。

得られた焼成体の片面に１．０重量％の塩化白金酸の水
溶液を刷毛塗りで含浸させた。

１５０℃の温度で乾燥して得られた燃焼器用触媒体の重
量は６６０ｉ、白金の担持量は１．３ｆ／７７Ｌ！であ
った。

上記実施例で得られた本発明の燃焼器用触媒体をＡとし
、微粒子状のシリカを担持させる前の一次焼成工程を除
外し、その他は上記実施例と同じ方法により得られた燃
焼器用触媒体をＢとし、セラミック繊維のフェルトを１
．０重量％の塩化白金酸の水溶液に直接浸漬して得られ
た燃焼器用触媒体（白金担持量ｘ、３ｒ／ｍ）をＣとし
、両者共に５００℃で水素ガスの雰囲気で還元したのち
第１図に示すような燃焼器を用いて比較試験を行った結
果、第３図、第４図および第１表に示すような性能を示
した。

なお、第１図において■は燃焼器用触媒体、■は金属製
の容器、■は容器■の中央に設けた燃料ガス供給口を示
す。

第３図は燃焼器を第２図のように立て燃料ガス供給口■
からブタンガス０．０５６ｍ″／ｈｒ、空気０７７Ｉ″
／ｈｒを燃料ガスとして燃焼器用触媒体■の裏面から供
給し、燃焼器用触媒体■の表面で外部の空気と接触させ
て、点火バーナーで点火、燃焼させたときの触媒体表面
温度分布を示す。

なお、第２図において上、中、下は燃焼器用触媒体の表
面温度の測定点の位置を示す。

第４図は燃料ガスとして空気Ｏｍ’／ｈｒ。ブタンガス
を０．０５６ ｍ３／ ｈｒから０．０９ ｒｒｒ”／
ｈ ｒに変化させて熱負荷量を変えて燃焼させたとき
の熱負荷量と燃焼廃ガス中のＣＯ濃度との関係を示す。

第１表は触媒体Ａおよび触媒体Ｃの圧縮強度および圧力
損失を示す。

この結果より明らかなように、本発明によるものは従来
法のものより燃焼面における温度が均一であり、燃焼廃
ガス中のＣＯ濃度が低く、また圧縮強度および圧力損失
も高いことが確認できた。

またセラミック繊維の成形体に微粒子状シリカの担持量
を変えて圧縮強度を測定したところ微粒子状のシリカ担
持量を増すにつれて第５図に示すように強度が高くなる
ことが確認できた。

以上のような結果から明らかなように強度が高くかつ均
一に燃焼し、しかも廃ガス中のＣＯが少ないという優れ
た性能が得られることが確認できた。

【図面の簡単な説明】

第１図は燃焼器用触媒体を備えた燃焼器の例を示す縦断
面図、第２図は第１図に示す燃焼器を立てにした時の縦
断面図で触媒体の表面温度の測定点の位置を示す。 第３図はブタンガスを燃焼させたときの触媒体の表面温
度の分布を示す図、第４図は熱負荷量と燃焼器ガス中の
ＣＯ濃度との関係を示す図、第５図は微粒子状のシリカ
担持量と圧縮強度との関係を示す図である。 なお、図中■は燃焼器用触媒体、 容器、■は燃料ガス供給口を示す。 ■は金属製の

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 有機物を含有したセラミック繊維の成形体を１５０
   〜５５０℃の温度で一次焼成し、次いで該−吹成成体１
   ００重量部に微粒子状のシリカをｌ。 〜ｌＯＯ重量部になるがごとくに担持させたのち１１０
   ℃以下の温度で乾燥し、次いで２５０〜６００℃の温度
   で二次焼成したのち該二次焼成体の片面に白金族金属を
   ０．５〜５ｙ／−になるがごとくに担持させたことを特
   徴とする燃焼器用触媒体。