JPS5862416A - 触媒燃焼器 - 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】 本発明は酸化触媒を担持させた触媒体表面にガス燃料あ
るいは気化σせた液体燃料全燃焼空気と共に供給し、触
媒体上において無炎燃焼せしめる触媒燃焼器に関し、赤
熱した触媒体より燃料供給側に逆火するのを防ぎ、かつ
触媒燃焼の燃焼効率を上げ、併せて触媒体から発生する
赤外輻射線全効率良く前方（排気ガス放出側）に放射さ
せるものである。

従来この種の触媒燃焼器の触媒体に穿った貫通口の形状
は、その断面形状および大きさが一定のままで貫かれて
いるのが常である。この様な触媒体に燃料と燃焼空気混
合気流を供給させると、燃料供給速度が燃焼スピード以
上の場合、あるいは空気／燃料の比率が火炎形成範囲り
、外の場合には逆火の問題は発生しないが、燃料供給速
度が燃焼スピード以下の場合５あるいは空気／燃料の比
率が火炎形成範囲内の場合には触媒体に穿った貫通口の
後方（燃料供給側）でほとんど酸化反応を起こしてしま
うため、常に逆火の危険性を有するものであった。

本発明は上記の欠点を解除し、逆火の危険性を少なくさ
せ、触媒燃焼可能な巾を広げ、触媒燃焼全応用した各種
の燃焼器の実現全可能としたものである。

以下本発明の一実施例全図面とともに説明する。

第１図および第２図において図示したものは。

全体の形状が円柱彫金した触媒燃焼器用触媒体１゜２で
、いずれも多孔質のアルミナ焼結体からなる。

第１図のものでは貫通口３の形状が同乗台形をしており
、この貫通口３は触媒体１の燃料投入側４の開口面積が
大きく、触媒体１の排ガス放出側６の開口面積が小さく
なっている。第２図のものでは貫通口６の形状が四角錘
台全しており、この貫通口６は触媒体２の燃料投入側７
の開口部が大きく、触媒体２の排ガス放出側の開口部が
小さくなっている。

第３図は上記触媒体１を燃焼器内に設置させた図で、耐
熱金属からなり円筒形をした燃焼筒９の内部に触媒体１
が設置されており、燃料流入側５を図の右側に向けてい
る。触媒体１の前後には燃焼筒９からの離脱を防ぐため
の保持金具１０及び燃焼筒９と触媒体１の間の隙間には
断熱バッキング１１が挾み込まれている。また触媒体１
の上流側には逆火を防ぎ、燃料の整流も行わせるだめの
微小貫通口１２を有した逆火防止板１３が設置されてい
る。てらに触媒体１と逆火防止板１３との間には初期点
火用の点火プラグ１４が燃焼筒９を貫通して取り付けら
れている。

次に上記構成におけるその作用を説明する。

先ず燃焼筒９土流方向（図では右方向）より炎燃焼可能
な範囲内の空燃比を有した燃料を流し。

点火プラグ１４により点火し、逆火防止板１３の微小貫
通口１２出口において炎を形成する（この時点では混合
ガスを少なくさせ、微小貫通口１２において無理なく炎
を形成させる程度で良い）。

炎により触媒体１を加熱式せ５触媒活性領域に到達した
後、混合ガス量を上げるか、あるいは一時的に燃料供給
全中断式せることによって逆火防止６、−　。

板１４上の炎を消滅させ、触媒体１上において触媒燃焼
を開始させ、継続させる。

従来の触媒体であると、第４図に示したごとく貫通口３
′の断面積が同一であるためこの貫通口３′を通過する
燃料の速度は同一（実際には各箇所における温度も異な
り１反応生成物も異なるので必ずしも同一とは云えない
が、説明のため同一とする。図では矢印の長でか気流速
度を表わす）であるのに対し、第５図に示したごとく本
実施例による１虫媒体１の貫通口３は燃料流入側４は小
さく。

排気ガス放出側６は大きくなっているため、最初に燃料
ガスが角型媒体１の貫通口３に入った時点では相当速い
スピードで通過する。そのため、その付近において酸化
反応で発熱する熱量は接触面積が小さいため、また発生
した熱は速い速度を持った気流により後方に運び去られ
るため触媒体１の燃料流入側４は容易に高温とはならず
、従って燃料流入方向・＼の逆火移行は起こりにくい。

本実施例の触媒燃焼器の触媒体１（または２）における
もう一つの特徴としては第６図および第６、−． ７図に示したごとく赤熱した触媒体１がら発生する輻射
エネルギーの放出方向である。従来の触媒体１′は第６
図のごとく貫通口３の断面積は同一で平行に穿たれてい
るため、触媒体１表面から発生する赤外線などの輻射エ
ネルギーは、触媒温度が均一であると仮定すれば前後同
一の放射量となる。

それに反し本実施例の触媒燃焼器の触媒体１（または２
）では第７図のごとく貫通口３がテーパー状になってい
るため５貫通口３表面から放出される輻射エネルギーは
ほとんど前方（図面では左側）に放射てれ、後方へは僅
かな鷲の放射たけである。

従って輻射エネルギーを前方に集中させるためには甚だ
都合が良い。

なお、上記触媒体１（または２）の骨格構造体は耐熱性
無機質よりなり、その組成はそれぞれの燃焼設定温度に
よって各種のものが考えられるが。

特にセラミック質の中でも比較的低温の場合はコープイ
エライ）　（２Ｍｇ０−５８１０２ｍ２Ａ１２ｏｓ）。

高温の場合はムライト（３ム４２０ｓ＊２ＳｉＯｚ）。

ムライト−ジルコン（３ム１２０５・２ｓｉｏ２−８１
ｏ２ｚｒｏ２）。

７−　、 炭化硅素（Ｓｉｎ）および窒化硅素（Ｓｉ３Ｎ４）など
が良い性能を示した。

また骨格構造体に担持σせる酸化触媒は最も良いのが白
金族金属で５特にＰｔ　、　Ｐｄが良い、またＮ１　　
あるいはＣＯの酸化金属触媒も９００℃以上の温度にす
る場合はかなり良い性能を示す。

次にコープイエライｔｆ骨格構造体として用いた上記触
媒体２と従来の形状をした触媒体１′との逆火に対する
特性を第８図に示す。

Ａ　本発明実施例による餉媒体２（コーディエライト）
形状＝８ｏφＸ４０Ｊ 小孔：断面正四角形 開口面積が大きな面２，５　Ｘ　２，６　、肉厚０．５ （開口率　８９％） 開口面積が小さな面０，５　Ｘ　Ｏ１５、肉厚２．６ （開口率　８％） 触媒：Ｐｔ担持　０，２　ｇ　（Ｐｔ金属で）Ｂ　従来
形状による触媒体１′（コーディエライト）形状：８ｏ
φ×４０Ｅ 小孔：断面正四角形　１．５Ｘ１．５　　肉厚０．５（
開口率　６６％） 触媒：Ｐｔ担持　０．２　ｇ　（Ｐｔ金属で）第８図に
おいて示したものは逆火限界における空気過剰率を測定
したもので、従来の触媒体Ｂを使用した場合の空気過剰
率を１００として、その減少率を縦軸に、供給燃料のカ
ロリー数を横軸にプロットしたものである。なお使用し
た燃料は灯油を用い、加熱気化でせ約２６０℃に保った
ものである。第８図からも判名ように供給する熱量によ
って空気過剰率減少率は若干変化するが２０００〜４ｏ
○０Ｋｃａ／の間で１０〜２０％の減少率を得ることが
できた。

本発明の触媒燃焼器によれば次に列記する効果を奏す。

１）高温触媒燃焼方式において従来逆火しやすい条件下
においての燃焼すなわち炎形成可能な燃焼範囲内の燃料
を使用しても触媒燃焼が可能となった。

９、　。

１１）触媒体より発生する赤外線等熱輻射エネルギーの
大部分を触媒体前方へ放射させることができ、各種の燃
焼器、特に輻射暖房器への応用展開が行える。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図は本発明の触媒燃焼器に用いる触媒体の
実施例を示し、ａは正面図、ｂは断面図。 Ｃは背面図、第３図は上記触媒体を用いた本発明の一実
施例にかかる触媒燃焼器の断面図、第４図〜第７図は従
来の触媒体と本発明実施例品の触媒体の特性を比較する
ために用いた断面図、第８図問 は°特性図である。 １．２・・・・・・触媒体、３．６・・・・・・貫通口
、４．７・・・・・・排ガス放出側、６．８・・・・・
・燃料流入側。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第１
図 （１ｂｃ 第２図 第３図 □ ８４− 第５図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）　　耐熱性無機質からなる骨格構造体に酸化触媒
   全担持させた触媒体へ燃料投入側に開口面積が大きく、
   排気ガス放出側に開口面積が小さな貫通口を設けた触媒
   燃焼器。
2. （２）耐熱性無機質の材料としてムライト、αアルミナ
   、コーディエライト、ムライト−ジルコニア、ムライト
   −αアルミナ、炭化硅素および窒化硅素の少なくとも一
   つを使用した特許請求の範囲第１項に記載の触媒燃焼器
   。
3. （３）酸化触媒としてＰｔ、Ｐａ、Ｒｈ、ＲｕおよびＬ
   ｒ　等の白金族金属のうち少なくとも１種類以上組み合
   せたもの、またはＧｏ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｍｎ。 Ｃｕ、ＯｒおよびＺｎ等の遷移金属の酸化物のうち少な
   くとも１種類以上組み合せたもの、あるいは白金族金属
   と遷移金属酸化物全組み合せたものを用いた特許請求の
   範囲第１項記載の触媒燃２、　、 焼型。