JPS60233413A - 触媒燃焼器 - Google Patents
触媒燃焼器Info
- Publication number
- JPS60233413A JPS60233413A JP59090541A JP9054184A JPS60233413A JP S60233413 A JPS60233413 A JP S60233413A JP 59090541 A JP59090541 A JP 59090541A JP 9054184 A JP9054184 A JP 9054184A JP S60233413 A JPS60233413 A JP S60233413A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- catalyst
- fuel
- oxidation catalyst
- air
- oxidized
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23D—BURNERS
- F23D14/00—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
- F23D14/12—Radiant burners
- F23D14/18—Radiant burners using catalysis for flameless combustion
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Gas Burners (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
本発明は触媒を担持させた酸化触媒体上において無炎燃
焼させる家庭用あるいは工業用の触媒燃焼器の触媒体構
成に関するものである。
焼させる家庭用あるいは工業用の触媒燃焼器の触媒体構
成に関するものである。
従来例の構成とその問題点
従来の触媒燃焼器は第１図に示す様に酸化触媒体１は同
一の材料を用いていた。その−例を示せば、アルミナ繊
維のような耐熱性無機繊維をマット状にし、その表面に
白金属金属を担持させたものを用いるのが通例であった
。
一の材料を用いていた。その−例を示せば、アルミナ繊
維のような耐熱性無機繊維をマット状にし、その表面に
白金属金属を担持させたものを用いるのが通例であった
。
しかし一般の低温触媒燃焼器（５００″Ｃ以下で燃焼さ
せ、燃焼空気を外部より拡散空気として採り入れる燃焼
器）では現時点の最高レベルの触媒体を用いてもメタン
など燃焼しにくい炭化水素は若干の洩れがある。燃焼温
度を高めれば燃焼効率が改善されるが、白金族系統の触
媒を用いた場合、５００°Ｃ以上にするとシンタリング
などから触媒寿命が急速に短か（なり、また遷移金族酸
化物など非白金族触媒などは耐熱温度は高いが、一般に
活性が低い。またこの種の燃焼器では燃料の供給を多く
し、燃焼温度を高めようとしても、外部からの拡散空気
の採り入れが十分できず、燃焼効率も燃焼温度も落ちる
結果になってしまう。
せ、燃焼空気を外部より拡散空気として採り入れる燃焼
器）では現時点の最高レベルの触媒体を用いてもメタン
など燃焼しにくい炭化水素は若干の洩れがある。燃焼温
度を高めれば燃焼効率が改善されるが、白金族系統の触
媒を用いた場合、５００°Ｃ以上にするとシンタリング
などから触媒寿命が急速に短か（なり、また遷移金族酸
化物など非白金族触媒などは耐熱温度は高いが、一般に
活性が低い。またこの種の燃焼器では燃料の供給を多く
し、燃焼温度を高めようとしても、外部からの拡散空気
の採り入れが十分できず、燃焼効率も燃焼温度も落ちる
結果になってしまう。
発明の目的
本発明は上記問題点を解消するもので、酸化触媒体の働
きに応じ、それぞれの位置に適した触媒の組み合せを行
ない、併せて、僅かな空気を燃料と共に一次空気として
採り入れることにより、酸化触媒体の働きを十分にする
ことを目的とする。
きに応じ、それぞれの位置に適した触媒の組み合せを行
ない、併せて、僅かな空気を燃料と共に一次空気として
採り入れることにより、酸化触媒体の働きを十分にする
ことを目的とする。
発明の構成
上記目的を達成するため本発明は酸化触媒体を厚み方向
に二分割し、前方の酸化触媒体には非白金族触媒を担持
させ、後方の酸化触媒体には白金族触媒を担持させたも
のを用いている。併せて供給する燃料に理論空気比１／
２以下の少量の空気を混合させる構成としている。
に二分割し、前方の酸化触媒体には非白金族触媒を担持
させ、後方の酸化触媒体には白金族触媒を担持させたも
のを用いている。併せて供給する燃料に理論空気比１／
２以下の少量の空気を混合させる構成としている。
一般に燃焼空気を外部より採り入れ拡散燃焼を行なう低
温触媒燃焼器の酸化触媒体での反応は概路次の様なもの
と考えられる。酸化触媒体の後部近くで、メタン等炭化
水素の一部は、酸化触媒体表面から拡散してきた一部の
酸素とリフォーミング反応（パーシャルオキシデーショ
ン反応）を起こし、発生した水素及び−酸化炭素を酸化
触媒体表面近くで多量の酸素と完全酸化反応をして炭酸
ガスと水になる。勿論直接炭化水素が酸素と完全燃焼す
るものも多量存在するが、同時に水素など触媒燃焼しや
すい成分が混在する場合触媒燃焼の燃焼効率が上がるこ
とは一般に良く知られている。
温触媒燃焼器の酸化触媒体での反応は概路次の様なもの
と考えられる。酸化触媒体の後部近くで、メタン等炭化
水素の一部は、酸化触媒体表面から拡散してきた一部の
酸素とリフォーミング反応（パーシャルオキシデーショ
ン反応）を起こし、発生した水素及び−酸化炭素を酸化
触媒体表面近くで多量の酸素と完全酸化反応をして炭酸
ガスと水になる。勿論直接炭化水素が酸素と完全燃焼す
るものも多量存在するが、同時に水素など触媒燃焼しや
すい成分が混在する場合触媒燃焼の燃焼効率が上がるこ
とは一般に良く知られている。
Ｐｔ、 Ｐｄ、 Ｒｈ 等白金族触媒は５００°Ｃ程度
の低い温度でも容易にリフォーミング反応を起こしゃす
い触媒であるが、燃焼効率を上げるため５００°Ｃ以上
にするとシンタリングを起こし触媒の劣化をきたしやす
い。従って酸化触媒体の中でも比較的リフォーミング反
応が多い後部を白金族触媒を −用い、酸化反応が多い
前部に温度を上げても劣化しにくく、またコストの安い
非白金族系触媒を用いることにより、合理的な触媒体の
組合せとなりつる。また本触媒の効果をより一層顕著に
するためリフォーミング反応に必要な少量の空気を予め
混入させたものである。−次空気が多すぎると触媒体後
部でも燃焼反応が起こってしまい、後部温度が高くなり
すぎる危険性がある。
の低い温度でも容易にリフォーミング反応を起こしゃす
い触媒であるが、燃焼効率を上げるため５００°Ｃ以上
にするとシンタリングを起こし触媒の劣化をきたしやす
い。従って酸化触媒体の中でも比較的リフォーミング反
応が多い後部を白金族触媒を −用い、酸化反応が多い
前部に温度を上げても劣化しにくく、またコストの安い
非白金族系触媒を用いることにより、合理的な触媒体の
組合せとなりつる。また本触媒の効果をより一層顕著に
するためリフォーミング反応に必要な少量の空気を予め
混入させたものである。−次空気が多すぎると触媒体後
部でも燃焼反応が起こってしまい、後部温度が高くなり
すぎる危険性がある。
実施例の説明
第２図は本発明による触媒燃焼器の一構成例である。第
２図において酸化触媒体は種類の異なったもの２枚を用
い、前方を酸化触媒体２とし、後方を酸化触媒体３とす
る。酸化触媒体２は発泡セラミック（コーディエライト
を使用）の表面にＬａ Ｏ，９Ｃｅ ０． Ｉ ＣｏＯ
３のペロブスカイト触媒を担持（作成法は後述）させた
もので、酸化触媒体３はアルミナ繊維をマント状にした
ものの表面にロジウム触媒を担持させたものである。こ
の２枚を密着させ、その後方に耐熱性セラミック繊維を
マット状にした拡散マット４を密着させ、その前後を金
網５及び金網６で挾み込み、燃焼装置本体７に設置する
。燃焼装置本体７の前部は酸化触媒体２，３等の離脱を
防ぐため、フランジ８となっている。また金網６の後方
には空間を置いて、噴出孔９を多数穿った燃料ガス拡散
管１０を置き、燃料ガス供給管１１と直結している。ま
た燃料供給管１１途中より一次空気送入管１２が分岐し
、−次空気送風フアン１３と連結している。なお、酸化
触媒体２前方には初期点火用の点火電極１４が酸化触媒
体３内には燃焼装置本体７外壁より熱電対１５が挿入さ
れている。
２図において酸化触媒体は種類の異なったもの２枚を用
い、前方を酸化触媒体２とし、後方を酸化触媒体３とす
る。酸化触媒体２は発泡セラミック（コーディエライト
を使用）の表面にＬａ Ｏ，９Ｃｅ ０． Ｉ ＣｏＯ
３のペロブスカイト触媒を担持（作成法は後述）させた
もので、酸化触媒体３はアルミナ繊維をマント状にした
ものの表面にロジウム触媒を担持させたものである。こ
の２枚を密着させ、その後方に耐熱性セラミック繊維を
マット状にした拡散マット４を密着させ、その前後を金
網５及び金網６で挾み込み、燃焼装置本体７に設置する
。燃焼装置本体７の前部は酸化触媒体２，３等の離脱を
防ぐため、フランジ８となっている。また金網６の後方
には空間を置いて、噴出孔９を多数穿った燃料ガス拡散
管１０を置き、燃料ガス供給管１１と直結している。ま
た燃料供給管１１途中より一次空気送入管１２が分岐し
、−次空気送風フアン１３と連結している。なお、酸化
触媒体２前方には初期点火用の点火電極１４が酸化触媒
体３内には燃焼装置本体７外壁より熱電対１５が挿入さ
れている。
次に上記構成の作用を説明する。
まず点火電極１４をスパークさせ、燃料が燃料ガス供給
管１１より供給され、併せて少量の空気（送入しようと
する燃料ガスと比較し、理論燃焼空気比１／２以下、好
ましくは３０％近辺）も流入させる。燃料ガス拡散管１
０により拡散され、噴出孔９から放出され、さらに拡散
マット４で十分に拡散され、酸化触媒体２，３に達する
。酸化触媒体２表面において上述した点火電極１４によ
り点火され、酸化触媒体２表面が淡い炎によって覆われ
る。この時−次空気の混入の有無によって点火のされや
すさが異なり、燃料のみではほとんど着火しない。また
着火しても炎の状態が悪く（リフトの状態）、酸化触媒
体２，３を加熱する目的には適さない。数分この状態に
おいて燃焼が継続し、炎によって酸化触媒体２，３が加
熱され、触媒反応可能な温度に達した後触媒燃焼に移行
する。
管１１より供給され、併せて少量の空気（送入しようと
する燃料ガスと比較し、理論燃焼空気比１／２以下、好
ましくは３０％近辺）も流入させる。燃料ガス拡散管１
０により拡散され、噴出孔９から放出され、さらに拡散
マット４で十分に拡散され、酸化触媒体２，３に達する
。酸化触媒体２表面において上述した点火電極１４によ
り点火され、酸化触媒体２表面が淡い炎によって覆われ
る。この時−次空気の混入の有無によって点火のされや
すさが異なり、燃料のみではほとんど着火しない。また
着火しても炎の状態が悪く（リフトの状態）、酸化触媒
体２，３を加熱する目的には適さない。数分この状態に
おいて燃焼が継続し、炎によって酸化触媒体２，３が加
熱され、触媒反応可能な温度に達した後触媒燃焼に移行
する。
この触媒燃焼時の反応機構の大略は第３図に示す通り、
通常外部からの拡散酸素が酸化触媒体内部まで拡散され
（酸化触媒体裏面近くには微量しか到達しない）、酸化
触媒体内において無炎燃焼をする。酸化触媒体の裏面近
くではこの拡酸空気が十分でないため通常の酸化反応は
せず、空気不足のまま部分燃焼（Ｐａｒｔｉａｌ Ｃ）
ｃｉｄａｔｉｏｎ）を行ない、炭化水素がＲｅｆｏｒｍ
ｉｎｇ されてＨ２とＣＯになる。
通常外部からの拡散酸素が酸化触媒体内部まで拡散され
（酸化触媒体裏面近くには微量しか到達しない）、酸化
触媒体内において無炎燃焼をする。酸化触媒体の裏面近
くではこの拡酸空気が十分でないため通常の酸化反応は
せず、空気不足のまま部分燃焼（Ｐａｒｔｉａｌ Ｃ）
ｃｉｄａｔｉｏｎ）を行ない、炭化水素がＲｅｆｏｒｍ
ｉｎｇ されてＨ２とＣＯになる。
ＣＨ４、＋ ２０２ →ＣＯ２＋２Ｈ２０・＋・＋＋＋
（１）ＣＨ４＋Ｈ２０→ ＣＯ＋３Ｈ２−＝−−−−
（２）Ｈ２とＣＯは酸化触媒体の表面近くで拡散空気に
よって酸化され、完全燃焼され、外部に放出される。
（１）ＣＨ４＋Ｈ２０→ ＣＯ＋３Ｈ２−＝−−−−
（２）Ｈ２とＣＯは酸化触媒体の表面近くで拡散空気に
よって酸化され、完全燃焼され、外部に放出される。
２Ｈ２＋０２− ２Ｈ２０−−−−（３１２ＣＯ＋ ０
２− ２ＣＯ２・−・−＝−（４）もちろん炭化水素も
酸化触媒体表面近くで燃焼するものもある。
２− ２ＣＯ２・−・−＝−（４）もちろん炭化水素も
酸化触媒体表面近くで燃焼するものもある。
ＣＨ４、＋ ２０２−１ＣＯ２＋２Ｈ２０・・・・・・
・・（５）しかし炭化水素と同時にＨ２やＣＯ等触媒燃
焼しやすいガスが共存すると、炭化水素も触媒燃焼を行
ないやすい性質を持っている。−次空気を全（入れない
と、酸化触媒体の裏面ではあまりにも空気が少な（、Ｒ
ｅｆｏｒｍｉｎｇ反応の割合が少ない。従って、僅かな
空気を予混合させると（１）（２）の反応が促進され、
燃焼させやすい条件となる。本発明の構成例はこのＲｅ
ｆｏｒｍｉｎｇ反応が中心となる後部の酸化触媒体に低
温でＲｅｆｏｒｍｉｎｇ反応を起しやすいＲｈ触媒を担
持させ、また前部の酸化触媒体には高値な白金族触媒を
使用せず安値な非白金族触媒（本構成例ではＬａ Ｏ，
９Ｃｅ Ｏ，ｌＣｏＯ３のペロブスカイト）を使用して
いる。
・・（５）しかし炭化水素と同時にＨ２やＣＯ等触媒燃
焼しやすいガスが共存すると、炭化水素も触媒燃焼を行
ないやすい性質を持っている。−次空気を全（入れない
と、酸化触媒体の裏面ではあまりにも空気が少な（、Ｒ
ｅｆｏｒｍｉｎｇ反応の割合が少ない。従って、僅かな
空気を予混合させると（１）（２）の反応が促進され、
燃焼させやすい条件となる。本発明の構成例はこのＲｅ
ｆｏｒｍｉｎｇ反応が中心となる後部の酸化触媒体に低
温でＲｅｆｏｒｍｉｎｇ反応を起しやすいＲｈ触媒を担
持させ、また前部の酸化触媒体には高値な白金族触媒を
使用せず安値な非白金族触媒（本構成例ではＬａ Ｏ，
９Ｃｅ Ｏ，ｌＣｏＯ３のペロブスカイト）を使用して
いる。
酸化触媒体２の作成法は以下の通り。発泡セラミック（
コーディエライト）の板（厚さ：約１．０１１ｔＭ）を
担体として用い、Ｌａ、Ｃｅ、及びＣｏの硝酸塩を金属
のモル比で９：１ ：１０の割合の水溶液を含浸させ、
２００°Ｃで乾燥、さらに５００’Ｃで硝酸塩を分解し
、８５０°Ｃ１５ｈ空気中で焼成し担体上にペロブスカ
イトを作成させた。
コーディエライト）の板（厚さ：約１．０１１ｔＭ）を
担体として用い、Ｌａ、Ｃｅ、及びＣｏの硝酸塩を金属
のモル比で９：１ ：１０の割合の水溶液を含浸させ、
２００°Ｃで乾燥、さらに５００’Ｃで硝酸塩を分解し
、８５０°Ｃ１５ｈ空気中で焼成し担体上にペロブスカ
イトを作成させた。
以上の触媒体構成で燃焼させることにより、触媒体２の
温度を７００°Ｃ程度まで、条件次第では８００’Ｃ近
（まで到達でき（触媒体３の温度は５００°Ｃ以下）、
従来の低温触媒バーナの限界を大きく越えた。またこれ
によって同一カロリーを燃焼させる場合、従来より小型
のバーナにすることができる。 ２ 発明の効果 以上の様に本発明の触媒燃焼器によれば、次の効果が得
られる。
温度を７００°Ｃ程度まで、条件次第では８００’Ｃ近
（まで到達でき（触媒体３の温度は５００°Ｃ以下）、
従来の低温触媒バーナの限界を大きく越えた。またこれ
によって同一カロリーを燃焼させる場合、従来より小型
のバーナにすることができる。 ２ 発明の効果 以上の様に本発明の触媒燃焼器によれば、次の効果が得
られる。
（１）従来コストの高かった白金族金属触媒のみを用い
ていた酸化触媒体の一部を非白金族系触媒とすることが
でき触媒体価格を安価にすることができる。
ていた酸化触媒体の一部を非白金族系触媒とすることが
でき触媒体価格を安価にすることができる。
（２）従来低温触媒燃焼器の温度範囲（５００°Ｃ以下
）を大きく上まわり７００℃程度とすることができる。
）を大きく上まわり７００℃程度とすることができる。
（３）上記理由により、燃料の燃焼効率を上げることが
でき、炭化水素（メタンを含む）の洩れをほとんどなく
することができる。
でき、炭化水素（メタンを含む）の洩れをほとんどなく
することができる。
第１図は従来の触媒燃焼器の断面図、第２図は本発明の
触媒燃焼器の一実施例を示す断面図、第３図は本発明に
よる触媒体の働きを示した反応概念図である。 ２・・・・・・前方の酸化触媒体、３・・・・・・後方
の酸化触媒体、１３・・・・・・−次空気供給フアン。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名第１
図 第２図 第３５５ 触媒体？ 触媒惨３
触媒燃焼器の一実施例を示す断面図、第３図は本発明に
よる触媒体の働きを示した反応概念図である。 ２・・・・・・前方の酸化触媒体、３・・・・・・後方
の酸化触媒体、１３・・・・・・−次空気供給フアン。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名第１
図 第２図 第３５５ 触媒体？ 触媒惨３
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 （１ン 酸化触媒体に燃料を供給し、その面上で無炎燃
焼させる構成とし、酸化触媒体を２枚に分割し、前方の
酸化触媒体には非白金族触媒を担持させ、後方の酸化触
媒体には白金族触媒を担持させ、供給する燃料に理論空
気比１／２以下の空気を混合させた触媒燃焼器。 （２）非白金族触媒はＮｉ、Ｃｏ、ＭｎＸＦｅ、Ｃｒ、
Ｃｕ等の遷移金族酸化物触媒の単独、または２種類以上
を混合させたもの、あるいはＬａＣｏＯ３、ＬａＮｉＯ
３等遷移金族と希土類金属との組合せからなるペロブス
カイトである特許請求の範囲第１項記載の触媒燃焼器。 （３）−次空気の比率は送入する燃料ガスの理論燃焼空
気比１／２以下であることを特徴とする特許請求の範囲
第１項記載の触媒燃焼器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59090541A JPS60233413A (ja) | 1984-05-07 | 1984-05-07 | 触媒燃焼器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59090541A JPS60233413A (ja) | 1984-05-07 | 1984-05-07 | 触媒燃焼器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60233413A true JPS60233413A (ja) | 1985-11-20 |
Family
ID=14001271
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59090541A Pending JPS60233413A (ja) | 1984-05-07 | 1984-05-07 | 触媒燃焼器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60233413A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03158118A (ja) * | 1989-11-16 | 1991-07-08 | Susumu Nakagawa | 触媒ヒータと、それを使用する焼物器、湯沸器 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6051544A (ja) * | 1983-08-31 | 1985-03-23 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 酸化触媒 |
-
1984
- 1984-05-07 JP JP59090541A patent/JPS60233413A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6051544A (ja) * | 1983-08-31 | 1985-03-23 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 酸化触媒 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03158118A (ja) * | 1989-11-16 | 1991-07-08 | Susumu Nakagawa | 触媒ヒータと、それを使用する焼物器、湯沸器 |
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