JPH04122448A - 触媒燃焼用触媒体 - 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】 産業上の利用分野 本発明は加へ　暖房、乾燥等に用いる触媒燃焼用触媒体
に関する。

従来の技術 従来　都市ガス等の気体燃料あるいは灯油等の液体燃料
を酸化触媒によって酸化反応させる無煙の触媒燃焼法が
種々提案され　研究されてきｆ。

触媒体はもっばらハニカムセラミックスやセラミック繊
維からなる基体に白金（Ｐｔ）などの白金族触媒物質を
均一に担持した構成をとっている。

発明が解決しようとする課題 触媒燃焼用触媒体において（よ　一般に燃料と空気の予
混合気が触媒体に接触して酸化反応を生じる。この場合
酸化反応は触媒体の燃料流入側表面近傍で生よ　反応熱
が触媒体から放射されることにより加熱や暖房に利用さ
れる。しかる番ヘ　　酸化反応は燃料流入側の表面近傍
で集中的に生じるた取　この部分の触媒の劣化が進行し
やすし１゜そして−旦劣化が進行すると酸化反応部位が
次第に触媒体内部に移動し　長期間この状態が継続する
とついには触媒体全体が完全に失活して燃料がそのまま
放出される事態にいたることになる。特に白金族触媒は
６００℃以上の高温では焼結しやすくなり、また１００
０℃以上になると蒸発しやすくなるなとミ　高温での使
用において劣化しゃずいという難点があった 本発明は上記課題を解決するもので、長期にわたって性
能を保つ高信頼性の触媒燃焼用触媒体を提供することを
目的としている。

課題を解決するための手段 本発明は上記目的を達成するために　一定方向に貫通し
た複数個の小孔を有する耐熱性材料からなるハニカム構
造体において、貫通ずる小孔の壁面上の燃料流入側に近
い部分に組成式１１＋−ｘＡｘＣｏ　＋−ｖＭ　ｅ　ｖ
ｏｓ−δ（ＬｎはＬａ、　　Ｃｅ、　　Ｐｒ。

Ｎｄから選択される少なくとも一種の元素　ＡはＳｒ、
　　Ｃａ、　　Ｂａから選択される少なくとも一種の元
素　ＭｅはＮｉ、Ｍｎ、　　Ｆｅ、Ｃｒ、Ｖから選択さ
れる少なくとも一種の元素　０≦ｘ≦１゜０≦ｙ≦１、
　δ：　酸素欠損量）で表されるペロブスカイト型酸化
物からなる触媒を担持し　燃焼排ガス流出側に近い部分
にＰｔ、Ｐｄ、Ｒｈ等の白金族触媒の内生なくとも一種
を担持してなるものである。

作用 燃料流入側に近い部分に耐熱性に優れるペロブスカイト
型酸化物触媒を担持し　燃焼排ガス流出側に近い部分に
白金族触媒を担持しているので、燃焼開始時には低温活
性に優れる白金族触媒担持層においてまず酸化反応が生
に　次いで生じた反応熱により燃料流入側に位置する酸
化物触媒担持層が加熱されて高温になるにしたがって反
応部位は酸化物触媒担持層に移動する。その後の燃焼は
酸化物触媒担持層において継続して行われる。従って白
金族触媒は　燃焼開始初期と酸化物触媒担持層で燃焼し
きれない場合の微量の未燃燃料の完全燃焼においてのみ
触媒反応に関与し性能の劣化を避けることができる。

実施例 以下、本発明の一実施例について第１図〜第６図を参照
しながら説明する。

第１図は本発明の一実施例の触媒燃焼用触媒体の概要を
示す斜視図である。触媒燃焼用触媒体１の担体は多孔質
のコーディエライト磁器からなり、直径は１００ｍｍ、
、　　厚さは１０ｍｍであり、開口部が正方形をなす小
孔（セル）を有している（３００　セル／１ｎｃｈ２）
。

第２図（よ　触媒体１の小孔の一部を示す拡大図である
。多孔質の触媒担体の燃料流入側の幅Ｗ１の小孔内壁表
面および下部端面に（よ　Ｌ　ａｓ、５ｓＳｒし６６Ｃ
Ｏ１１，７Ｆ　ｅ　ｅ、５ｏｓ−δの組成よりなるペロ
ブスカイト型酸化物触媒２が担持され　燃焼排ガス流出
側の幅Ｗ２の小孔内壁表面および上部端面（図示しない
）には白金（Ｐｔ）３が担持されている。

本実施例でＬｔ、　　　Ｗ＋＝７ｍｍ、Ｗ２＝３ｍｍと
した　また触媒担持量（よ　Ｌ　ａ　１１．３ｓ３　ｒ
ｌｌ、８６ｃ　Ｏ１ｌｖｐｅ＋＋、３０３−δが約７０
０ｍｇ、白金が約８０ｍｇである。一方、比較試験試料
として前記と同じコーディエライト磁器製担体に白金の
みを約２６０ｍｇ担持した従来と同様の触媒燃焼用触媒
体を作製し九 以上の各触媒体１をそれぞれ第３図に断面図で示すよう
にステンレス製の治具４に組み込へ　図示しない燃料供
給装置の上部に取り付け、触媒燃焼装置とした　本触媒
燃焼装置において（主　第３図に示す矢印の方向に燃料
と空気の予混合気を供給すると、酸化反応により生じた
燃焼排ガスが排出される。この場合は触媒体の面Ａか燃
料流入側となり、この面Ａおよびこれにつづく触媒体１
の厚さ７ｍｍの範囲にＬ　ａｌｌ、ｓｓｓ　ｒ　ｅ、ｅ
ｒｈｃ　Ｏｌ！、７Ｆ　ｅｌｌ、３０３−δが担持され
ており、一方、面Ｂは燃焼排ガス流出側となり、　この
面Ｂおよびこれにつづく触媒体１の厚さ３ｍｍの範囲に
白金が担持されていることになる。従来例においては前
述したように全体に白金が担持された構成となっている
。なお本実施例においては燃料として灯油を用し＼　公
知の方法で気化させて供給するようになっている。

コノ装置を用しＸ、　１０００ｋｃａｌ／ｈ、空燃比（
空気／灯油）１．８で５０００時間の連続燃焼試験を行
ｔ、Ｘ　　特定の小孔内における触媒体各部の温度測定
を行った 第４図（ａ）は本実施例触媒体１の厚さ方向における温
度測定位置を示している（図では触媒体の一部断面を模
式的に示した）。温度測定は燃料流入側端面から０．５
ｍｍ内側に入った位置（図中ａで示す）、　ａからさら
に５．５ｍｍ内部に入った位置（図中すで示す）、およ
び燃焼排ガス流出側端面から１．５ｍｍ内側に入った位
置（図中Ｃで示す）の三カ所で行ッ’Ｆｏ　　ａとｂは
Ｌ　ａ　ｌ！、３６８　ｒｌｌ。

６ｓＣｏ　ｅ、ｖＦ　ｅ　ＬｓＯｓ−δよりなるペロブ
スカイト型酸化物触媒２が担持されている部分、　Ｃは
白金（Ｐｔ）３が担持されている部分である。

一方第４図（ｂ）は比較試料として用いた従来の触媒体
における温度測定位置を示し測定位置は本実施例と同じ
である力＜、　　ａ、　　ｂ、　　ｃすべて白金（Ｐｔ
）３が担持されている部分である。

第５図ζ友　本実施例の触媒体１各部の１０００時間毎
の温度変化を示している。また第６図（よ上記比較試験
試料の触媒体１各部の温度変化を同様に示している。図
より明らかなように　比較試験試料（従来例）の場合＋
１１０００時間前後で触媒体１の温度分布に変化が現れ
始へ　最高温部が次第に燃料流入側から下流側へと移動
する様子が認められる。さらに２０００時間を超えると
燃料流入側近傍の触媒活性の低下が目だち胎教　４００
０時間を超えると触媒体１全体の活性が大きく低下して
ついには燃焼を維持できずに失火する状態に至った　ま
た　２０００時間を超えると、燃焼時における燃料流入
側の触媒体１端面の色調が部分的に変化し　燃焼むらが
生じていることが推測された 一方、本発明の実施例になる触媒体１の場合には第５図
に示すように５０００時間を経過しても各部の温度変化
はほとんど認められず、燃焼むらもなく安定した触媒燃
焼を維持できている。

さらに本発明の実施例になる触媒体１を用いた場合に（
戴　触媒体１の長寿命化に加えて遠赤外線の放射特性が
従来の触媒体１を用いた場合に比べて向上していること
が別途確認されている。

以上の実施例では上記酸化物触媒としてＬｎＬａ、　　
Ａ＝Ｓｒ、Ｍｅ＝Ｆｅ、かツｘ＝０．　６５、ｙ＝ｏ、
　　３となる組成のペロブスカイト型酸化物触媒を用い
ている力＜、ＬｎがＣｅ、　　Ｐｒ、　　Ｎｄの場合、
もしくはＬａ、Ｃｅ、　　Ｐｒ、Ｎｄの内二種以上の元
素になる場合、ＡがＣａ、Ｂａの場合、もしくはＳｒ、
　　Ｃａ、　　Ｂａの内二種以上の元素になる場合、Ｍ
ｅがＮｉ、Ｍｎ、　　Ｃｒ、　　Ｖの場合、もしくはＮ
ｉ、Ｆｅ、Ｍｎ、　　Ｃｒ、Ｖの内二種以上の元素にな
る場合、あるいは他の組成比となる場合にも同様の結果
を得ることもできる。白金族触媒としてもＰｔに限らず
Ｐｄその他の元素を単独もしくは組み合わせて用いるこ
ともできる。触媒担持量も目的に応じて変えることがで
き、ペロブスカイト型酸化物触媒担持層と白金族触媒担
持層の担持幅も実施例に限定されるものではない。

担体材料としてはコーディエライト磁器を用いため（こ
れに限定されるものではなく、寸法形状も発明の主旨に
反しない限り任意に設計できること１〇− は言うまでもなしも　また　実施例では単一の担体を用
いた場合について述べた力叉　ペロブスカイト型酸化物
触媒担持触媒体と白金族触媒担持触媒体をそれぞれ別々
に作製し　両者を重ね合わせて目的の触媒体を得ること
もでき、この場合にも同様の効果を得ることができる。

発明の効果 以上の実施例から明らかなように本発明によれば　白金
族触媒は温度の比較的低い燃焼開始初期と酸化物触媒で
燃焼しきれなかった微量の未燃燃料の完全燃焼において
のみ触媒反応に関与するので高温焼熱によって劣化する
ことなく長期にわたって高性能で信頼度の高い触媒燃焼
用触媒体を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の触媒燃焼用触媒体の斜視医
　第２図は同じく触媒燃焼用触媒体の触媒を担持した小
孔部分の拡大医　第３図は同じく触媒燃焼用触媒体を治
具に取り付けたところの断面＠　第４図（ａ）、　　（
ｂ）はそれぞれ実施イタ１１従来例の触媒体の温度測定
位置を示す＠　第５図は実施例の触媒体各部温度の経時
変化を示す閃第６図は比較試験試料として用いた従来と
同様の触媒体の各部温度の経時変化を示す図である。 １・・・触媒燃焼用触媒体　２・・・ペロブスカイト型
酸化物触曝　３・・・白金（白金族触媒）。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）一定方向に貫通した複数個の小孔を有する耐熱性
   材料からなるハニカム構造体において、貫通する小孔の
   壁面上の燃料流入側に近い部分に組成式Ｌｎ＿１＿−＿
   ｘＡ＿ｘＣｏ＿１＿−＿ｙＭｅ＿ｙＯ＿３＿−＿δ（Ｌ
   ｎはＬａ，Ｃｅ，Ｐｒ，Ｎｄから選択される少なくとも
   一種の元素ＡはＳｒ，Ｃａ，Ｂａから選択される少なく
   とも一種の元素ＭｅはＮｉ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ｃｒ，Ｖから
   選択される少なくとも一種の元素０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦
   １、δ：酸素欠損量）で表されるペロブスカイト型酸化
   物触媒を担持し、燃焼排ガス流出側に近い部分にＰｔ、
   Ｐｄ、Ｒｈ等の白金族触媒の内少なくとも一種を担持し
   たことを特徴とする触媒燃焼用触媒体。
2. （２）それぞれ別々に作成したペロブスカイト型酸化物
   触媒を担持した触媒体と白金属触媒を担持した触媒体と
   を重ねあわせて一体化した請求項１記載の触媒燃焼用触
   媒体。
3. （３）組成式Ｌｎ＿１＿−＿ｘＡ＿ｘＣｏ＿１＿−＿ｙ
   Ｍｅ＿ｙＯ＿３＿−＿δ（ＬｎはＬａ，Ｃｅ，Ｐｒ，Ｎ
   ｄから選択される少なくとも一種の元素ＡはＳｒ，Ｃａ
   ，Ｂａから選択される少なくとも一種の元素ＭｅはＮｉ
   ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ｃｒ，Ｖから選択される少なくとも一種
   の元素０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１、δ：酸素欠損量）で表
   されるペロブスカイト型酸化物触媒を担持した触媒層と
   、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈ等の白金族触媒の内少なくとも一種
   を担持した触媒層とをペロブスカイト型酸化物触媒を担
   持した触媒層が燃料流入側に白金属触媒を担持した触媒
   層が燃焼排ガス流出側に位置するように単一のハニカム
   構造体に形成した触媒燃焼用触媒体。