JPS61147014A - 触媒バ−ナ - 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、触媒体上に気体燃料あるいは気化させた液体
燃料を供給し、燃焼用空気によって前記の燃料を触媒酸
化させ、その反応により生じた燃焼熱および輻射熱を利
用する触媒バーナに関する。

従来の技術 従来この種の触媒バーナけ、第２図に示すように多数の
小孔を有した燃料分散管１１に裏面から設置したバーナ
ケース２内に、拡散材３とＰｔ、Ｒｈ。

Ｐ（ｉ等の白金族金属の内１種類以上を用いた酸化触媒
を一定の担持率で担持した単一の燃焼用触媒層４を設け
た構成になっ℃おり、燃料分散管１から送入されたガス
燃料は拡散材３の内部を均一に拡散しながら燃焼用触媒
層４内に至り、何らかの着火手段で着火された後、燃焼
用触媒層４０表面上で定常的な触媒燃焼が行われるよう
になっていた。（例えば、特開昭５８−２１３１１０号
公報）発明が解決しようとする問題点 しかしながら上記構成では、燃焼用触媒層４の大気側、
中央部、裏面部でそれぞれ反応性が異なるため各部の温
度も違いが生じる。特に燃焼用触媒層の裏面部付近は燃
料ガスの燃焼用空気に対する割合が非常に大であるため
、燃料ガスの一部しか反応しないのに対し、燃焼用触媒
層の中央部に燃料ガスが至れば、燃焼用空気の存在する
割合が大きくなり、反応は急激に進行するため急激に反
応温度は上昇する。また燃焼用触媒層４の大気側に近い
部分に燃料ガスが至る頃には、中央部で反応しきれなか
った残余の燃料ガスが大量の拡散空気によって酸化され
るため生じる反応熱は大ではなく、同時に生じた反応熱
を放出し、また拡散空気の冷却作用も影響するため、最
も低温部分を形成する。したがって、定常触媒酸化反応
中の燃焼用触媒層４の温度分布は、中央部が最も高温で
、次いで裏面付近、大気側付近となる。したがって理想
的な酸化触媒の担持率の分布も中央部が最も多量に必要
とし１反応に関与する割合の低い裏面部では低担持率で
すみ、また燃焼用空気が大量に存在する大気側付近は中
央部よりも低担持率′ですむ。しかるに酸化触媒の担持
率が各部で一定の単一の燃焼用触媒層４では、反応性に
対応した担持率分布とナリ得す、特に酸化触媒に白金族
金属等の高価なものを用いた場合、燃焼に必要な量の酸
化触媒量を得るためには相当な高コストを覚悟しなけれ
ばならなかった。

本発明はかかる従来の問題点を解消するもので、燃焼用
触媒体の各層を反応性に応じた触媒性能とし、効率的な
酸化反応をさせ、かつ全体的な触媒量の節減を行うこと
を目的とする。

問題点を解決するための手段 上記の問題点を解決するために、本発明の触媒バーナは
、耐熱性セラミ・ツク担体に酸化触媒を担持した燃焼用
触媒体を３層に分け、燃料供給部に近い裏面層と拡散空
気に近接する表面層の部分を中央層よりも低い担持率に
したものである。

作用 本発明は上記の構成によって、燃料供給部から供給され
た燃料ガスが燃焼用触媒体の裏面層で一部反応し、温度
上昇しながら最も酸化触媒の担持率の高い中央層に至り
、急激に反応が進み、同時に急激に温度上昇しながら表
面層に至る。表面層では、燃料ガスの大半が燃焼し、未
燃成分の完全燃焼の段階となる。したがって中央層にお
ける酸化触媒の担持率を裏面層、表面層よりも比較的多
くして効率のよい、安価なものとなる。

実施例 以下、本発明の一実施例を添付の図面に基いて説明を行
う。

第１図に於て、耐熱性金属からなるバーナケース１の下
部には燃料分散ノズル２が貫通設置され。

通気抵抗が無視できる程度の高い開孔度を有する金網め
るいはラス網形式のスペーサ３と前記バーナケース１に
よりガス室４が形成されている。一方、スペーサ３から
前方には、スペーサ３に近接した部分から耐熱性セラミ
ック繊維成型体からなる保温拡散材６、ニクロムヒータ
線を一定パターンで分布させた予熱器６、ムｅ２０３・
５ｉｏ２等の微小細孔を有しかつ高い比表面積を有する
耐熱性セラミ・アク繊維成型体を担体とし、０．２〜０
．３％のＲｈの担持率を有する裏面燃焼用触媒層７、同
様の担体に０．５〜１俤のＲｈ担持率を有する中央燃焼
用触媒１１８、さらに同様の担体に０．２〜０．３チの
Ｒｈ担持率を有する表面燃焼用触媒１ｉ９があり、表面
燃焼用触媒層９の前面は通気抵抗をほとんど無視できる
程度の高い開孔度を有する金網あるいはラス網からなる
保護ネット１ｏによって保持されており、保護ネット１
０はその外周部を保持金具１１によって固定されている
。また、裏面燃焼用触媒１ｉｉ７と中央燃焼用触媒層８
０間には燃焼温度検知用の熱電対１２が設置されている
。

次に上記構成に於ける作用を説明する。

予熱器６に通電されると、発生した熱は裏面燃焼用触媒
１ｉｊ７から表面燃焼用触媒層９へ伝達され、裏面燃焼
用触媒層７と中央燃焼用触媒層８の間の温度が一定の温
度（２６０〜３００’Ｃ）に到達するまで通電が続行さ
れる。そして、燃焼温度検知用の熱電対１２が一定温度
以上に予熱が進んだことを感知すると、燃料ガス供給用
の電磁弁（図示せず）にも通電され、燃料が供給される
。供給芒れた燃料ガスは燃料分散ノズル２によってガス
室４内に充満し、保温拡散材６内を均一に拡散しながら
、裏面燃焼用触媒層７に至り燃料ガスの一部が酸化され
、発生した熱によって裏面燃焼用触媒層７、中央燃焼用
触媒Ｉｗ８の温度が上昇する。一部反応しながら裏面燃
焼用触媒層７を通過した燃料ガスは中央燃焼用触媒層８
に至って、内部に拡散してくる燃焼用空気により急激に
酸化され、同時に中央燃焼用触媒層９の温度も５００°
Ｃ程度に急上昇する。さらに大半が酸化された燃料ガス
は表面燃焼用触媒＋９９に至ってほぼ完全に酸化される
。この段階では予熱器６は必要とせず、予熱器６への通
電は停止される。

この時、表面燃焼用触媒１９は中央燃焼用触媒層での燃
焼熱の伝熱と、自己の反応熱を得るが、それにも増して
輻射熱としての熱放出、拡散空気の冷却作用が強いため
、表面燃焼用触媒層９の温度は最も低く２６０〜３５０
’Ｃ程度となる。このようにして裏面燃焼用触媒層７．
中央燃焼用触媒層８０表面燃焼用触媒層９の各層での触
媒燃焼は定常状態に至る。中央燃焼用触媒層８のＲｈ担
持率は、他の２層に比べ高くなっているが、担体として
、１ｏＯ〜２００ｄ／９といった高い比表面積を有し、
８００〜９００°Ｃといった高い耐熱性を有するムｅ２
０５・Ｓｉｏ２を用いているため、４６０〜５５０’Ｃ
の燃焼温度を保持している中央燃焼用触媒層８でも、触
媒粒子は比較的高分散で微粒子状態を保持できる。また
、表面燃焼用触媒層９の酸化触媒の担持率は中央燃焼用
触媒層８の酸化触媒の担持率よりも低いため、表面燃焼
用触媒層９の酸化触媒粒子の分散度は中央燃焼用触媒層
８における分散度よりも高く、極めて良好な微粒子状態
を保持できる。さらに、表面燃焼用触媒層９での反応温
度が２５０〜３５０°Ｃ程度であることからシンタリン
グの心配は全くない。

発明の効果 以上のように本発明の触媒バーナによれば、以下のよう
な効果が得られる。

（１）燃焼用触媒体を３層に分割し、表面層と裏面層の
酸化触媒の担持率を中央層の酸化触媒の担持率よりも少
くしたことにより、中央層での反応性よりも低い反応性
を有する表面層と裏面層に於ける酸化触媒の童を節減す
ることができる。

（２）　　上記構成により、一定の担持率に固定した単
一の燃焼用触媒体の場合よりも、触媒金属の所要量を節
減することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例である触媒バーナの縦断面図
、第２図は従来の触媒バーナの縦断面図である。 ２・・・・・・燃料分散ノズル、７・・・・・・裏面燃
焼用触媒層、８・・・・・・中央燃焼用触媒層、９・・
・・・・表面燃焼用触媒層。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名菓　
１　図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）セラミック繊維からなる非圧縮成型体、あるいは
   織布、又は多孔体等の内１種類を担体とし、酸化触媒を
   担持した燃焼用触媒体を３層に分割し燃料供給部に近い
   層および外気に面した層の酸化触媒の担持率をこの２つ
   の層の間に位置する中央の層の酸化触媒の担持率よりも
   少くした触媒バーナ。
2. （２）燃焼用触媒体の担体としてγ−Ａｌ＿２Ｏ＿３、
   Ａｌ＿２Ｏ＿３・ＳｉＯ＿２、ＳｉＯ＿２等の多孔質か
   つ高い比表面積を有するセラミックスを用いた特許請求
   の範囲第１項記載の触媒バーナ。
3. （３）酸化触媒として、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈ等の白金族金
   属の内１種類以上、またはＬａ、Ｃｏ、Ｃｅ、Ｓｒ等か
   らなるペロブスカイト型構造を有する酸化物等を用いた
   特許請求の範囲第１項記載の触媒バーナ。