JPS5918310A - 燈油ヒ−タ−用触媒装置 - 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】 本発明は家庭で主に用いられろ非（屋外）排気式の溶油
ヒーター（ストーブ）から出る臭気および有害ガスン低
減させるための手段に関し、さらに詳しくは溶油ヒータ
ー（ストーブ）に簡易装着して一酸化炭素および未燃焼
戻化水素ビ酸化して、二酸化炭素および水とするための
後取付可能な触媒装置構造に関１−る。

ここ数年、家庭で用いられろ非（屋外）杉ト気式燈油ヒ
ーターの台数の急激な増加が見られる。このような方式
のヒーターは臭気および一酸化炭素を発生１−ろ。一般
に市販されている溶油ヒーターは外観デザインが多少異
なっていても、それらの機能は非常に類似している。溶
油の炎は、普通、無機セラミック製の芯で燃え、芽孔外
筒中に保持されて赤熱温度範囲を超えろ温度（すなわち
１０００℃以上）に加熱された空間域ケ生じさせろこと
により熱乞捕捉して置くようになっている。

そのような雰囲気中では溶油ははｙ完全に燃焼てろ。し
かし臭気および一酸化炭素の発生２抑制御−ろには、溶
油ヒーターのヒートアップおよび冷却が迅速となるよう
な小さな「熱慣性（サーマル・イナーシャ）」を有する
設計としなければならな見・。そのような小さい熱慣性
のための設計は、被加熱空間容積をほぼ一定としなけれ
ばならない故に燃料消費の制御が犠牲となり易い。従っ
て、良好な燃料経済性を求めると可成りの臭気の発生お
よび一酸化炭素排出の可能性乞せ受しなければならない
という設計上の妥協が必要とされる。従ってヒーターの
付近の人に有害かつ危険ヶ及ぼし、同時に繊維製品、家
具等乞もしかすると駄目に千ろことかありうるそれらの
汚染物質を減少させろ必要がある。

我々はかかる問題について可能な解決手段のいくつかを
検討した。排出ガス域中にトラップま１こはフィルター
を設けろことは、非環外排気式溶油ヒーターにおいては
炎乞抑止″ｆる圧力降下が現れるので実用的でない。同
様に臭気や一酸化炭素排出収するために活性炭のような
交換式薬剤ン使用することは、非環外排気式簡易溶油ヒ
ーターについては自から否定的である。

かくして従来ある挿の溶油ヒーターにおいて臭気および
一酸化炭素排出少させるのに公知であるような触媒の使
用が有カンよ解決手段であると考えるに至った。しかし
てべてとはいわないけれども、はとんどの市販溶油ヒー
ターに後取付は可能なかつ消費者自身で組込めるような
触媒ケ提供する本発明の目的を満足させる触媒は、従来
全く存在してないことが判明した。さらにそのような汎
用設計の触媒構造体は、現在触媒乞付属して販売されて
いる数種の非環外排気式溶油ヒーターに対しても、その
触媒が機能しなくなってしまつ１こときには、後取付け
が可能であるのが好ましい。

かくして本発明の一目的は、触媒を付属して供給される
溶油ヒーターおよび触媒を伺属せずに供給されろ溶油ヒ
ーターの両方に適合し；輻射式および対流式の両方の溶
油ヒーターに適用でき；適切な価格で製造でき；装着容
易であり；また臭気および−ｒ′変化炭素の低減のため
に何らの追加のエネルギーや化学反応も必要としない；
非環外排気式燈柚ヒーター用後取付は可能触媒（構造体
）を提供することである。

本発明の別の一目的は、小さい熱慣性、小さい圧力降下
、−酸化炭素および臭気の両者についての高い減少活性
ならびに容認しうろ触媒寿命ン有する上記触媒（構造体
）を低価格で提供することである。

触媒が低価格であることばＮ要である。従ってアルミナ
／白金族金属触媒の選択は、先行技術おヱび我々の経験
に基く選択であるけれども、コージーライト、ムライト
またはアルミナのような材料から作られた慣用のセラミ
ック触媒担体のすべては、セラミックが破壊しないよう
に保護ｆろ１こめの容器またはその他の手段、ならびに
触媒反応を生じさせるのに充分な熱乞ヒーターから横取
りする手段乞、必要とするので、そのような慣用セラミ
ック触媒担体の使用は、本発明では回避しγこ。

そのような保護コンテイナーは、一般的にコート付き金
属（例ニステンレス鋼）であり、その容器外殻とセラミ
ック触媒担体とσ）間に断熱充填材７有している。その
ようなパック式の有害物質低減装置は扁価であり、また
大きな熱慣性を有するので受は入れ難い。ま１こそのよ
うな装置は、現在市販されている多数の型式の溶油ヒー
ターのどれにも適合するようにするのは困難である。

従って本発明の他の一目的は、現在市販されている種々
の型式の溶油ヒーターに適合させることができ、また低
価格である簡単な触媒担体構造体を提供することである
。

上記の要求および目的は、小さい熱慣性のスクリーン（
例ニステンレス鋼のスクリーン）ヲ容器および触媒担体
の両方として用いる本発明によって満足されろ。メツシ
ュ・スクリーンは、容認しえ１よい圧力降下をも定ら丁
ことなく可及的に大きな触媒（活性）表面７力えるため
に使用される。

スクリーンのワイヤーの太さは、過Ｉｆに重量（従って
熱慣性）乞増加することなく、非環外排気式溶油ヒータ
ーの掛算囲気中でリジッドであるメツシュ・スクリーン
ができるように選択される。

好ましい具体例においては、一対のスクリーンを対面さ
せてそれらの周縁をほぼ囲う状態にして、発生した熱お
よびガスがその中に含まれろようにして、ヒートアップ
時間乞短縮さセ、ま１こ触媒活性ビ向上させろ。使用さ
れるスクリーンおよび触媒の量、ならびにそれらの相対
的形状は、スクリーン担体が溶油ヒーターＺ可及的に迅
速に冷却し、θ・（してヒーターの燃え残り炎の危険の
発生７避け、そして囲われた周縁がヒーターの残りの部
分の冷却後にも熱乞保持してヒーターの炎が消えた後の
ある時間にわたって触媒活性が延長保持されるような、
量および形状である。スクリーンはアルミナ／白金族金
属触媒の付着被覆暑担持する。

本発明乞以下添付図１〜５１／ＩＩ：よってさらに説明
する。

所与の系において必要とされろ触媒の量は、設計された
ガス毎時空間速度（Ｇ　ＨＳ　Ｖ　）の値（これはガス
流の一般的尺度であ７））によって左右されろ。典型的
な溶油炎の表面積は芯の形状によって左右されろ。我々
の経験によれば、一般には、現在市販の非環外排気式溶
油ヒーターには、直径約６インチ（１５ｃｒｎ）のオー
プンスクリーン表面が必要トサれ、まｒ、＝　１０．０
００〜６０．０００　ＧＨ８Ｖ　Ｋ相当′１−る触媒容
積が必要であることが判明している。

第１および２図の金属スクリーンの多重層１０および１
２を用いると、このような要件を満たすことができる。

触媒で被覆したスクリーン１Ｄおよび１２を２枚または
それ以上対面させて用い対面スクリーン１０および１２
の周縁を側鎖して必要な反応熱７含ませ、また排除ｄ〕
ため蒸気を捕捉するようにすることにより、さらに良い
結果が達成できる。リム１４は２枚またはそれ以上のス
クリーン１０および１２を保持するようにでき、あるい
はスクリーンと一体となっていてよい。第１および２図
に示した好ましい態様においては、周縁リム１４はスク
リーンの切断縁を巻いて形成されている。この方式は、
アセンブリ１８全体が触媒で被覆できまた汎用性の点か
ら何らの制限がないので、巧妙かつ簡単な解決策である
ので好ましい。第１図は、２枚のスクリーンの一般的形
状を示し、また第１図の線２２ＫＧう断面形状であり、
スクリーン１０および１２の切断縁乞どのように巻き合
せて両スクリーン１０および１２乞一体に結合して、（
消費者が溶油ヒーターに触媒スクリーンを糺込むときに
）、消費者を負傷させるばらばらの端縁ン有しない整っ
た縁（リム）１４ビ与えるかが示されている。複数の孔
１６が与えられており、これらの孔にはスクリーンと同
じ材質の支持用ワイヤー（触媒による高温反応に耐えら
れろように典型的にはステンレス鋼製）７通してアセン
ブリ１８乞消費者が溶油ヒーターに架設できるようにす
る。

アセンブリ１８の成形後、アルミナスラリーま１こは同
様な結合性の非金属媒介体からなるウォッシュ舎コート
中にアセンブリを浸漬することにより被覆２付けろ。次
いでこれを焼成して乾燥する。

次に、スクリーンを触媒物質からなるスラリー中に浸漬
する。卑金属または貴金属触媒のいずれも使用できるが
、触媒は、触媒性能、計画寿命および寿命当りのコスト
効率の点から白金族金属からなるのが好ましいことが判
った。パラジウム、ルテニウムおよびロジウム等を含む
白金族のうちの−またはそれ以上の元素が有利に使用で
き、これらの化合物およびその混合物の使用も可能であ
る。

第６図は触媒／担体構造体１８をどのようにして、典型
的な対流式溶油ヒーター２０に何本かのワイヤー２４に
よって取付けることができるθ・乞示す。消費者にとっ
て、触媒／担体構造体１８乞ヒーターの芯２２の土に架
設するのは簡単である。

第６図に示し１こよりな対流式ヒーターでは、芯２２か
ら触媒構造体１８までの距離は、典型的には６〜８イン
チ（約１５〜２０　ｃｍ　）程度、そして輻射式ヒータ
ーではその距離が５〜４インチ（約７６〜１０α〕程度
が一般に良好であることが判明しに０ 実施例１ ２０メツシユ、直ｆｆ１Ｏ，０１６イ：／ｆ　（約０．
４　ｍｒｎ　）θ）ワイヤーから作ったタイプ５０４ス
テンレス鋼スクリーンケ、前概記の如きアルミナ／白金
族金属触媒で被覆した。触媒乞担持したスクリーンケ切
断し、得られたスクリーン層を組合せて、空気および１
１５０　ｐｐｍの溶油からなる試験ガス流を用いる実験
反応器系で１０．０００のＧＩ（ＳＶ’ａｊ有￥るよう
にした。結果を第５図に示す。

ガス流の流入温度が高くなる程、炭化水素の水への酸化
が良好になることが明かである。

第４図は、２６０　ｐｐｍの一酸化炭素を含む空気より
なるガス流を用いて上記と同様に実施した試、験結果乞
示てものである。この場合にも、流入ガス流の温度が上
昇すると一酸化炭素の無害な二酸化炭素への酸化が一層
良好になることが明かである。（第４および５図のグラ
フにおいて横軸の温ＩＩ４′、□は０Ｆ単位で示されて
いるが１５０’Ｆ＝６５．６℃、２００°Ｆ＝９　３．
６℃　、　２５　口　下＝１２１．１　　℃　。

ろＤＤ０Ｆ＝１４８．９℃、４００°Ｆ＝２０４．４°
Ｃ１６００°Ｆ二５１５．６℃、８００°Ｆ＝１４２６
．７℃であイ））。

これらの試験は本発明の触媒装置によって与えられる低
い熱慣性が望ましいことを明かに示している。その理由
は、低い熱慣性によって触媒装置が迅速に高温度に達し
て触媒性能を充分に発揮し５ろようになるからである。

実施例２ タイプ６０４ステンレス鋼スクリーンの直径約６インチ
（１５ａ）の片を２枚切り出し、これら乞重ね合せてそ
れらの周縁部に約６／１６インチ（０，５ｃｍ）径の曲
げ縁欠形成し１こ。このアセンブリ乞実施例１のように
して下塗りおよび触媒付着χして、実際に非排気式溶油
ヒーター・で試験した。

このスクリーン触媒装置は６本のワイヤー（１２０゜間
隔）で保持し、ヒーターの燃焼筒の上部位置に装着した
。触媒への一酸化炭素の量はヒーターの芯位置乞弱燃焼
および一１゛竣化炭素排出を生じさせろように変化する
ことにより調節した。

表１にこの試験結果７示す。

表１ 触媒入口　　　出　口 コロナＤＫ２２　　　　　５０　　　　　　　＜５　　
４２７℃　５６．０００（※Ｃ，ｌ−ｌ５　Ｖは、ヒー
ター製造者によって与えられた溶油燃焼速度に基き算出
。） 以上では、広゛汎多様な市販溶油ヒーターに販売後取付
けるための触媒装置であって、臭気および一酸化林素の
排出乞低減させる触媒装＃につぃて記載し１こ。触媒馨
被覆して付けろ１こめのステンレス鋼材料の接近対向面
の対を与えろことにより、触媒装置の熱容計が非常に低
減して、高温の作用温度にまで非常に迅速に到達しつる
。これは第４ｊ６よび５図に示し１こように有利である
。同様に触媒被覆付きスクリーンの二ま１こはそれ以上
の対向面を与える周縁判釦すング乞設けろことにより、
触媒反応による燃焼をヒーター消火後でも高温で継続し
うろ。従って残留米燃焼炭化水素および一酸化炭素はヒ
ーター乞消火してその温度が低下し始めた後でも、それ
らの酸化状態Ｋまで触媒により酸化されうろようになる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は触媒被覆を付けろ前の担体用スフＩＪ　−ンの
平面図。 第２図は第１図の２−２線におけろ断面図。 第６図は第１および２図のスクリーン担体からの触媒装
置乞非環外排気式溶油ヒーターに取付は定状態の見取図
。 第４および５図は、それぞれ−酸化炭素および炭化水素
の除去率と流入温度との関係７示すグラフであり、縦軸
は転化率部、横軸は温度°Ｆである。 １０．１２・・・・・・スクリーン

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）非屋外排気式溶油ヒーター用の触媒であって、未
   燃焼炭化水素類および一酸化炭素の接触燃焼のために溶
   油ヒーター内に懸架して使用される、触媒物質を直接に
   かつほぼ全面にわたって塗布された金属環スクリーン担
   体構造体よりなる、上記溶油ヒーター用触媒装置。 （２）触媒物質で被覆された複数の金属製スクリーンの
   層ビ、形状一致かつ対面関係に設けた特許請求の範囲第
   １項に記載の触媒装置。 （３）複数のスクリーン層を触媒周縁部で相互に結合し
   て触媒活性を向上させた特許請求の範囲第２項に記載の
   触媒装置。 （４）周縁部の結合は２またはそれ以上の複数のスクリ
   ーン層の周縁同志乞−緒に捲き込むことによりなされた
   ものである特許請求の範囲第６項に記載の触媒装置。 （５）溶油ヒーターの燃焼域の上位に触媒を懸架する１
   こめの手段〉備え、その懸架手段はスクリーンと相容性
   でありまた燃焼温度に耐えろ材料から作られている特許
   請求の範囲第１項に記載の触媒装置。 （６）触媒はアルミナ／白金族金属の複合材料よりなる
   特許請求の範囲第１項に記載の触媒装置。 （カ　スクリーンは３０４タイプのステンレス鋼ワイヤ
   ーメツシュスクリーンである特許請求の範囲第１項に記
   載の触媒装置。 （８）非環外排気式溶油ヒーターに販売後に取付ける１
   こめの触媒装置であって Ｉａｌ　　ステンレス鋼ワイヤーメツシュの担体および
   基体構造： ｉｂｌ　　上記ステンレス鋼メツシュ構造体に直接に適
   用された触媒被覆；および ｆｃｌ　　溶油ヒーターの燃焼域の上位に触媒乞懸架１
   −ろステンレス鋼製支持手段； よりなる上記触媒装置。 （９）外郭線が実質的に一致する複数のスクリーンを有
   する特許請求の範囲第１項に記載の触媒装置。 （１０）該複数のスクリーンはそれらの間の空隙で触媒
   活性が増大されるようにそれらの周縁ケ相互に結合され
   ている特許請求の範囲第９項に記載の触媒装置。 （１１）複数のスクリーンの周縁は、スクリーンの端縁
   同志乞−緒に捲℃・て結合されて丸味２帯びた一つの周
   縁とされている特許請求の範囲第１ｏ項に記載の触媒装
   置。 （１２）触媒は、アルミナ／白金族金属およびアルミナ
   ／白金族金属化合物よりなる群から選択されたものであ
   る特許請求の範囲第７項に記載の触媒装置。