JPS621783B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は一定方向に貫通する小孔を複数個穿つ
た耐熱無機材料構造体の小孔が開口する面の一方
に酸化触媒を担持させない層を設け、低活性領域
とした、触媒燃焼用触媒体の製造方法に関するも
のである。

触媒燃焼機器は酸化触媒体に気体状燃料と燃焼
用空気の予混合気体を送ることによつて接触酸化
反応を行わせるものであり、予混合ガスの酸化触
媒体入口での流速を常に火炎伝播速度以上に保つ
ことで逆火を防止している。また火炎伝播速度以
上であつても、触媒体入口付近に予混合ガスの淀
みがあり、触媒体入口表面の温度が発火点以上で
あるとき逆火をひきおこす場合があつた。従来の
ものは、予混合ガス流入側（予混合ガス流の上流
側）の酸化触媒体表面にまで酸化物と酸化触媒の
混合物が担持されているため、接触酸化反応によ
る発熱で、この箇所が相当な高温度となり、発火
温度以上となつていた。従つて逆火を防止するに
は予混合ガス流速を上げねばならず、高圧送風機
等が必要であり、また、流速があがることにより
未反応成分（CO，HC等）が排出されることを防
ぐため、酸化触媒体長さを長くする等の対策が必
要であつた。そのため触媒燃焼機器の構成が大き
くならざるを得なかつた。

本発明は小孔開口面の一方に酸化物と酸化触媒
の混合物を担持させない層を設け、この層を予混
合ガス流入側に設置することで、この部分での酸
化反応量を低下させ低温度域をつくり出し、逆火
を抑制する触媒燃焼用触媒体を簡単に製造するも
のである。

以下本発明の実施例を第１図によりその構成お
よび作成方法について述べる。

〔構成〕

第１図において１は耐熱無機材料のムライトを
用いて成形した、方形の小孔２を多数有する耐熱
無機材料構造体である。

第２図は第１図に示した耐熱無機材料構造体１
に酸化物と酸化触媒の混合物を担持させた状態を
示し、ａおよびｃは小孔２が開口している面を示
す。ここでａ〜ｂの領域は酸化物および酸化触媒
を担持させていない層を示す。一方、ｂ〜ｃの領
域にはアルミナ、シリカ、ジルコニア、チタニア
等の酸化物と遷移金属酸化物や白金族金属等から
なる酸化触媒を担持させてある。ここでは耐熱無
機材料でムライトを用い例示したがアルミナ、シ
リカ、コーデイエライト、ジルコニア等を用いた
触媒担体であつても良く、また小孔２の形状も方
形、円形、三角形、六角形等でも良い。

〔製造方法〕

耐熱無機材料構造体１の材料にムライトを用い
たものについてその製造方法について述べる。

「実施例１」 （工程１） 濃度を調整した低重合度の酢酸ビニルポリマー
アセトン溶液に耐熱無機材料構造体１をａ面から
浸漬し、所定の幅（ａ〜ｄ間）までに酢酸ビニル
アセトン溶液を含ませる。次いでこれを取出し、
直ちに約50℃の温風にて溶媒のアセトンを蒸発さ
せ充分に除去乾燥する。ここでａ〜ｄ間の表面、
小孔２内表面は酢酸ビニル被膜で覆れる。

（工程２） 10％アルミナゾルを約３倍重量の水で稀釈し、
ジルコニア微粉末５〜10重量％を充分撹拌しつつ
添加し、次いで所定の量の塩化白金酸溶液を加え
さらに充分に撹拌混合する。この混合溶液に上記
の酢酸ビニルで一部を覆つた耐熱無機材料構造体
１をｃ面から浸漬させ、ｂ〜ｃ間に充分に吸収、
付着させる。

（工程３） （工程２）でアルミナゾル、ジルコニア、塩化
白金酸混合溶液を含浸した耐熱無機材料構造体１
を室温に放置し、徐々に乾燥させ、次いで100℃
雰囲気で乾燥を完結させる。この耐熱無機材料構
造体１を600℃空気雰囲気で約２時間焼成を行う
と、ａ〜ｂ間の酢酸ビニルは分解あるいは炭化し
たのち、分解ガスあるいはCO，CO₂，H₂Oガス
となつて除去される。一方、ｂ〜ｃ間ではアルミ
ナ、ジルコニアが耐熱無機材料構造体１のムライ
トに凝着し、その表面あるいはアルミナ、ジルコ
ニアが有している微細孔表面に還元された白金が
微粒子となつて担持される。ここで目的とする触
媒燃焼用触媒体が得られる。

「実施例１」では酢酸ビニルポリマーを用いた
が、その他ポリエチレン、ポリスチレン等をそれ
ぞれ適当な溶媒に溶かしたものを用いても効果は
変らない。

「実施例２」 （工程１） スチレンモノマーにエタノールを適量加えて濃
度、粘度を調整しスチレンモノマー溶液を作成す
る。次にこの溶液に耐熱無機材料構造体１をａ面
から浸漬し、ａ〜ｂ間にスチレンモノマー溶液を
含ませる。ａ面を下にして約30℃の空気を上方よ
り送つてエタノールを蒸発させる（あるいは減圧
乾燥による）。次に所定箇所にスチレンモノマー
を含んだ耐熱無機材料構造体１を、重合開始剤と
して過酸化ベンゾイルを含んだ水溶液中に静かに
浸漬し、約２時間80℃に保つ。そののちこれを取
出し、手早くエタノールで数回洗浄し、ｃ面から
40〜60℃の空気で乾燥すると、ａ〜ｂ間をスチレ
ンポリマーで被覆された耐熱無機材料構造体１が
得られる。

工程２，３については「実施例１」の工程２，
３と同様に行うと目的とする触媒燃焼用触媒体が
得られる。

上記触媒燃焼用触媒体を用いた液体燃料燃焼装
置の一応用例を第３図に示し、その構成、作用を
説明する。

３は有底円筒状のフアンケースで、底部には吸
気導入口４があけられており、外方に金具５によ
りフアンケース３底部に固定されたモータ６のシ
ヤフトワはフアンケース３の中心線に沿つて吸気
導入口４からフアンケース３内に挿入されてい
る。モータ６は吸気口８を有するモータケース９
によつて覆われている。シヤフト７にはフアン１
０が、またフアンケース３には案内羽根１１が固
定され、それぞれ交互に多段に設けられている。
一方フアンケース３の他端には中央に空気口１２
を有する固定板１３が嵌合され、フアンケース３
外方に向けパツキング１４を介して燃焼筒１５が
装着されている。固定板１３近傍の燃焼筒１５側
壁にはシーズヒータ１６が埋設され、金網あるい
はパンチングメタル製の抵抗板１７と固定板１３
に囲まれる空間で気化予混合室１８を設けてい
る。さらに燃焼筒１５内の抵抗板１７前方にはス
ペーサ１９を介して整流作用を行う整流板２０、
触媒体保持金具２１、触媒燃焼用触媒体ｐ、触媒
体押え２２が順次装着されている。触媒燃焼用触
媒体ｐは第２図におけるｂが整流板２０側に向く
ように挿入してある。また燃焼筒１５前部には触
媒燃焼用触媒体ｐに近傍するように点火プラグ２
４を固定した熱交換器２５がパツキング２３を介
して連なつている。一方、フアンケース３を貫通
し気化予混合室１８内に臨んだシヤフト７先端に
はモータ６側より、先端に向けて径が大きくなる
円垂台形のコーン２６、回転板２７、周端に撹乱
用小羽根を有する混合板２８を順次固定してあ
る。また給油管２９はフアンケース３を側面から
貫通してコーン２６上方に開口するよう設定して
ある。

上記の構成になる液体燃料燃焼装置の作用につ
いて下記に述べる。

ヒータ１６に通電して気化予混合室１８の側壁
が所定の温度に達するとモータ６、電磁ポンプ
（図示せず）に通電されて空気および液体燃料の
供給が開始される。液体燃料は給油管２９から回
転しているコーン２６上に送られ、コーン２６の
テーパに沿つて回転板２７に達すると、その回転
力で円周方向に飛散され、定温状態を保つている
気化予混合室１８壁に接触し気化する。他方、フ
アン１０によつて吸気口８から取入れられた空気
は吸気導入口４を通り空気口１２から気化予混合
室１８内に送り込まれ、気化した液体燃料と、混
合板２８の作用で均質に混合され予混合ガスとな
る。予混合ガスは抵抗板１７、整流板２０を通過
して触媒燃焼用触媒体ｐを通過したところで通電
されスパークを発している点火プラグ２４で点火
される。点火初期においては触媒燃焼用触媒体ｐ
の熱交換器２５側に青火炎を形成して火炎燃焼を
行なうが、火炎からの輻射熱や燃焼筒２５からの
伝熱等によつて触媒燃焼用触媒体ｐの温度は次第
に上昇し、除々に触媒反応を開始するので、火炎
はそれにつれて小さくなりついには消失する。こ
の時点で触媒燃焼用触媒体ｐの小孔内表面温度は
700〜1000℃に達しており、触媒による酸化反応
で予混合ガスは完全に酸化され、接触酸化反応は
定常状態を保つ。

従来の触媒燃焼用触媒体ｐ即ち、その全体にア
ルミナやジルコニアと白金を担持させたものある
いは白金を直接担持させたものを用いた触媒燃焼
用触媒体では燃焼量の低い方への調節、あるいは
空気量を絞つて排ガス総量を低減しようとする
際、この触媒燃焼用触媒体の予混合ガス流入側の
表面ですでに激しい酸化反応が開始され高温状態
をつくり出していた。それ故この高温部から引火
して逆火した状態で燃焼を行ない易いものであ
り、触媒燃焼用触媒体の異常加熱、活性度の早期
劣化、破壊等を招いていた。本発明はこの点に鑑
み、上記実施例のごとく予混合ガス流入側に酸化
触媒を担持しない層を構成することによつて予混
合ガス流入側が高温となることを防止し、予混合
ガス流速が火炎伝播速度以下となつたり、流れに
淀みが生じていたりしたときの引火抑制に著しい
効力を発揮するものである。

以上のごとく本発明は上述の如く、液体燃料燃
焼装置に応用した際、逆火抑制に著しい効果を発
揮する触媒燃焼用触媒体の製造方法に関するもの
で、耐熱無機材料構造体の一方の面から所定の幅
を有機物質でカバーし撥水性をもたせたのちアル
ミナ、シリカ、ジルコニア、チタニア等酸化物か
らなるコーテイング剤と触媒原料溶液の混合溶液
を含浸させ、焼成担持させるものである。従つて
有機物質でカバーした部分にはコーテイング剤、
触媒ともに担持されていない状態となる。また、
コーテイング剤と触媒原料溶液を混合し、同時に
担持させることで酸化触媒の分散度も上昇し、触
媒活性度も一段と向上する。さらに従来はコーテ
イング剤をまず含浸させ、乾燥、焼成を行なつて
コーテイング剤を担持させたのち再度有機物質被
膜を形成してから触媒原料溶液を含浸、乾燥のの
ち焼成していたのであるが、本発明による方法に
よつて有機物質被膜の形成、含浸、乾燥、焼成の
工程が一度で完了し、生産性の良いものとなる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図は本発明の一実施例による製造
方法で製造した触媒燃焼用触媒体の形状を示す斜
視図、第３図は同触媒体を用いた液体燃料燃焼装
置の縦断面図である。 １……耐熱性無機材料構造、２……小孔。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 一定方向に貫通する小孔を複数個穿つた耐熱
   無機材料構造体の、小孔が開口する一方の面から
   撥水性の有機物質溶液を所定の幅で含漬させ、有
   機物質を乾燥、重合等により凝固することにより
   上記耐熱無機材料構造体表面および小孔内表面を
   上記撥水性の有機物質で被覆する第１の工程と、
   前記第１の工程で得られた耐熱無機材料構造体
   を、アルミナ、シリカ、ジルコニア、チタニア等
   の酸化物のうち少なくとも一種以上の混合懸濁液
   と酸化触媒原料溶液との混合溶液に浸漬する第２
   の工程と、前記第２の工程で得られた耐熱無機材
   料構造体を乾燥したのち焼成して上記有機物質を
   焼失させるとともに上記アルミナ、シリカ、ジル
   コニア、チタニア等と同時に酸化触媒を担持させ
   る第３の工程とからなる触媒燃焼用触媒体の製造
   方法。