JPH0221117A - 触媒燃焼バーナ - Google Patents

触媒燃焼バーナ

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JPH0221117A
JPH0221117A JP16979388A JP16979388A JPH0221117A JP H0221117 A JPH0221117 A JP H0221117A JP 16979388 A JP16979388 A JP 16979388A JP 16979388 A JP16979388 A JP 16979388A JP H0221117 A JPH0221117 A JP H0221117A
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JP
Japan
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catalyst
catalyst body
burner
stainless steel
whiskers
Prior art date
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Pending
Application number
JP16979388A
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English (en)
Inventor
Hajime Nakano
中野 元
Akio Nakashiba
中芝 明雄
Torata Murakami
村上 寅太
Shoji Doi
祥司 土肥
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Osaka Gas Co Ltd
Original Assignee
Osaka Gas Co Ltd
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Publication date
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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、触媒燃焼バーナに関し、も−)と詳しくは、
触媒体上に燃F1カスを供給し、燃焼用空気または酸素
によって、 jii+記燃事lを触媒酸化させ、その反
応によって生じた燃焼熱および輻射熱を利用する触媒燃
焼バーナに関する。
従来の技術 典型的な先行技術は、特開昭51−83088に開示さ
れている。この先行技術では、シリカまたはアルミナな
どの無機繊維担体上に触媒活性物質を担持した構成を有
する触媒体を用いている。
発明が解決すべき課題 このような先行技術では、担体は無機繊維から成るので
、(a)担体の強度が不充分であり、(b)全体の強度
を向上するには、その担体に沿って補強部材を配置しな
ければならなず、そのようにすると厚みが大きくなり、
大形化し、薄形にはできず、(C)また担体である無機
繊維の劣化などの問題があり、さらに(d)平面状の物
量外の形状を製造することは困難である。
本発明の目的は、このような先行技術の問題点を解決す
るものであり、強度が大きく、したがって薄形として小
形化が可能であり、長期間にわたって使用することがで
き、各種の形状に加工することができるようにした触媒
燃焼バーナを提供することである。
課題を解決するための手段 本発明は、Fe−Cr−Al系ステンレス鋼から成る母
材の表面に、酸化処理によって生成させたアルミナウィ
スカを有し、このアルミナウィスカに触媒を担持して触
媒体を構盛し、この触媒体を用いて燃料ガスの燃焼を行
うことを特徴とする触媒燃焼バーナである。
作  用 本発明に従えば、Fe−Cr−Al系ステンレス鋼から
成る母材の表面に、アルミナウィスカを有し、このアル
ミナウィスカに触媒を担持して触媒体を構成したので、
アルミナウィスカの作り出す表面層で集中的に触媒燃焼
効果が得られ、また逆火現象を防ぐことができるように
なる。
この母材は、前述のようにステンレス鋼製であり、強度
が向上され、したがって薄形として小形化することがで
きる。
さらにこのアルミナウィスカの働きによって耐食性およ
び耐久性を向上することができる。さらにまたこの触媒
体を希望する各種の形状とすることができ、被加熱物に
適した形状として効果的な加熱を行うことができる。
また本発明に従えば、触媒燃焼とアルミナウィスカの両
者によって遠赤外線が効率よく放射され、その放射エネ
ルギは格段に増加・される。
実施例 第1図は本発明の一実施例の触媒体1の断面図であり、
第2図はその触媒体1の平面図である。
この触媒体1を用いて、触媒燃焼バーナが後述の第4図
のように構成される。触媒体1の母材2には、複数の透
孔3が形成されている。この母材2は、Fe−Cr−A
fステンレス鋼から成り、その成分は次のように限定さ
れ、下記のような表面性状を有する。
Cr: Crはステンレス鋼の必須元素であり、12重量%未満
では耐食性、耐酸化性がなくなる。またCrが28重量
%を超えると、鋼が脆くなり、放射体に加工できなくな
るので122重丸以上、28重量%以下に限定する。
AI= 1.0重量%未満では高温酸化処理で形成される酸化皮
膜が、Fe、Cr酸化物主体となり、アルミナウィスカ
が生成されず、また耐食性がなくなる。AIが多いほど
、本発明の目的を達成することができるが、8.0重量
%を超えると鋼が脆くなり、鋼板の製造が困難となるた
め、1.0重1%以上、8.0重量%以下に限定する。
次に大気などの酸化性雰囲気中で850〜1000℃で
1時間以上保持して高温酸化処理を行い表面に長さ0.
1μm以上のアルミナウィスカを形成させる。
この高温酸化処理温度は、850℃未満または1000
℃を超えると、アルミナウィスカが形成されず、酸化皮
膜は平滑なアルミナになり遠赤外線放射特性が得られな
いため、850℃以上1000℃以下に限定する。また
処理時間は1時間以上とする。1時間未満の酸化処理で
はアルミナウィスカの長さが0.1μm以上にならない
ので、1時間以上とする。
ただし、鋼板のAl含有量が3重量%未満の場合、高温
酸化処理のみではアルミナウィスカの長さが短く、密度
が低いことがある。このときには予備酸化処理として、
酸素濃度0.1%以下の雰囲気中に700〜1000℃
で10秒以上熱処理すると、鋼板表面に厚さ1000人
未満の高純度のアルミナ酸化皮膜が形成され、次に上記
高温酸化処理を行うと、アルミナウィスカが生成しやす
くなる。
上記予備酸化処理においては、雰囲気中の酸素濃度が0
.1%を超えると酸化皮膜にFeやCrが混入し、アル
ミナウィスカが形成しなくなるので0.1%以下とする
。また700℃未満や10秒間未満では生成酸化皮膜が
薄いので効果がなく、1000℃を超えると鋼板の結晶
粒が粗大化して脆くなり、加工することが不可能となる
ので700〜1000℃で10秒以上に限定する。
本発明に用いるFe−Cr−Alステンレス鋼の成分C
,Si、およびMnは、次のように定められる。
C: Cは母材および溶接部の靭性および延性を劣化させる。
このため本発明の素材を製造する過程で、板切れ、耳割
れ、曲げ割れを生じ、著しく製造性を損なう。そのため
Cを0.03重量%以下に限定する。
Si: Siは高温の耐酸化性を向上させるが、母材および溶接
部の延性を著しく阻害するので、1.0重量%以下に限
定する。
Mn: Mnは母材および溶接部の靭性を劣化させ、かつ高温で
耐酸化性を損なうので、1.0重量%以下に限定する。
RニF e −C: r−Alステンレス鋼には、鋼板
の靭性を高め製造しやすくするためと、耐酸化性を向上
させる目的で0.5重量%までのTi、Nb、Zrを添
加したり、酸化皮膜の耐剥離性を向上させる目的で0.
3重量%までのY、Ce、La、Ndなどの希土類元素
を添加したりするが、これらの元素を添加したFe−C
r−Alステンレス鋼も本発明に好適である。
こうして母材2の第1図における上方の表面2aと透孔
3の内周面とに、アルミナウィスカを形成する。
第3図は、母材2の表面2a付近の拡大断面図である。
アルミナウィスカは参照符4で示されている。
アルミナウィスカ4の長さaを前述のように0゜1μm
以上に選ぶことによって、遠赤外線域の放射特性が飛躍
的に向上し、加熱効率を向上することができる。しかも
アルミナウィスカによって、伝熱面積を飛躍的に増加さ
せることができ、熱伝導が向上する。しかもこのアルミ
ナウィスカから成る皮膜によって、耐食性が向上し、高
温度による酸化および湿食、腐食を防止することができ
る。
アルミナウィスカ4および母材2の表面2aには、天然
ガスのようにメタン含有量の多いガスを600℃程度以
下の低温で無炎燃焼させるための活性物質である触媒5
を担持させる。この触媒5としては、たとえば白金、パ
ラジウムなどの金属原子およびニッケル、コバルト、ク
ロムなどの金属の酸化物が好ましい。特に白金およびパ
ラジウムなどは、メタンに対する活性が高く、好ましい
。
このようにして得られる触媒体1は、第4図に示される
ように、触媒燃焼バーナ6のバーナゲース7の前部に固
定される。このバーナゲース7内には、多数のノズル孔
を有するノズル部材8が設けられ、このノズル部材8に
は管9を介して燃料ガス、または燃料ガスと燃焼用空気
もしくは酸素との混きガスが、第1図の矢符43の方向
に圧送される。これによって効率よく触媒燃焼が行われ
る。燃料ガスとしては、メタン含有量の多い天然ガスで
あってもよく、またプロパンガス、ブタンガス、アルコ
ール蒸気などの可燃性ガスであってもよい。
第5図は、本発明の他の実施例の触媒燃焼バーナ10の
断面図である。この実施例では、ノく−ナゲース11の
少なくとも前部が触媒体12となっており、この触媒体
12は前述の触媒体1と同様な構成を有する。バーナゲ
ース11の部屋13には、管路14から燃料ガス、また
は燃料ガスと燃焼用空気または酸素との混合ガスが圧送
される5第6図は本発明の他の実施例の触媒体15の断
面図であり、第7図はその触媒体15の平面図であり、
第8図は触媒体15の側面図である。触媒体15の母材
16は、直円柱状であり、その軸線に垂直方向に透孔1
7が形成される。母材16のガス供給方向18下流側の
表面16aと、透孔17の内周面とには、前述のように
アルミナウィスカが形成され、そのアルミナウィスカに
触媒が担持される。
第9図は本発明のさらに他の実施例の触媒燃焼バーナ1
9の斜視図であり、第10図はその断面図である。触媒
体20は、全体の形状が大略的に直円筒状である。この
触媒体20は、母材21の内周面と、多数の透孔22の
内周面とに、アルミナウィスカが形成され、このアルミ
ナウィスカに触媒が担持される。触媒体20の外周は、
ゲース23によって覆われ、このゲース23と触媒体2
0の外周面との間の空間24には、管路25から燃料ガ
スが供給され、または燃料ガスと燃焼用空気または酸素
との混合ガスが供給される。こうして触媒体20の内周
面に被加熱物が静置または移動されて加熱される。
第11図は本発明のさらに他の実施例の触媒燃焼バーナ
26の斜視図であり、第12図はその触媒燃焼バーナ2
6の断面図である。触媒体27は、端板28によって閉
塞された直円筒状であり、その母材28の外周面と多数
の透孔29の内周面とにアルミナウィスカが形成され、
このアルミナウィスカに触媒が担持される。触媒体27
には同軸にノズル部材30が配置され、このノズル部材
30は触媒体27の軸線に沿って延び、多数のノズル孔
を有す、ノズル部材30には管路31を介して前述のよ
うに燃料ガスが供給され、または燃料ガスと燃焼用空気
または酸素との混合ガスが供給される。このような触媒
燃焼バーナ26を、たとえば筒状に形成された被加熱物
内に配置することによって、その被加熱物の内周面を加
熱することができる。
第13図は、本発明のさらに他の実施例の触媒燃焼バー
ナ32の断面図である。この触媒燃焼バーナ32では、
触媒体33が下に凸のくぼんだ円弧状を有し、バーナケ
ース34に固定される。バーナケース34内には、ノズ
ル部材35が配置され、このノズル部材35には管路3
6から燃料ガスなどが前述のように供給される。
第14図は、本発明のさらに他の実施例の触媒燃焼バー
ナ37の断面図である。第14図の上方に凸に湾曲して
形成された触媒体38には、バーナケース39が設けら
れ、このバーナケース39内の空間にはノズル部材40
が配置される。ノズル部材40には管路41から前述と
同様に燃料ガスなどが供給される。
このようにして本発明の触媒体は、平板状、直円柱状、
円筒状および円弧状、さらにはその他の希望する形状に
形成することができ、これによって被加熱物を効果的に
加熱するに適した形状を有する触媒燃焼バーナを実現す
ることが可能となる。
こうして触媒燃焼バーナの占めるスペースを小さくする
ことができ、ガス機器の小形化に寄与することができる
。またバーナ形状に自由度が大きくなるので、被加熱物
の形状に会わせて触媒体を作ることができ、被加熱物を
均一な温度分布で加熱することができるようになる。
本件発明者による実験結果を述べる。
第1図に示すように、Cr2O重量%、A15重量%を
含有するFe−Cr−A1ステンレス鋼を供試材として
使用し、大気雰囲気中で925℃で8時間保持すると、
表面に長さ2μm以上のアルミナウィスカが形成された
。この試験片を400℃に加熱し、波長3〜15μmの
赤外線放射強度を測定し、同一温度の黒体放射との比(
すなわち放射率)を求めると、0.8であった。比較材
として、市販の5US304  BA(光輝焼鈍)仕上
げを同温度で測定したところ、放射率は0゜2であった
。
耐食性の実験結果について述べる。
上述の放射特性の実験結果における試験片(Cr20重
量%、A15重量%を含有するFe−Cr−AIステン
レス鋼の表面に、アルミナウィスカを生成したもの)に
対して、日本工業規格JIs  Z2371の塩水噴霧
試験を720時間行ったところ、供試材には全く発錆が
見られなかった。これに対して、比較材(SUS304
)には発錆が見られた。
この比表面積2m2/gを有するウィスカ付母材上に通
常の含浸法にならってpt触媒を1,0wt%担持させ
る。ヘキサクロロ白金酸(H2Ptc16−6H,O)
0.20gを溶解した200m1の水溶液中に、上記ウ
ィスカ付母材を浸漬した後、洗浄、乾燥させる。
同様にPd金属を0.5wt%をウィスカ付母材上に担
持させる。塩化パラジウム0.3gを濃塩酸1rnlと
イオン交換水300mj!を用いて作った溶液中に浸漬
、洗浄、乾燥する。
こうして作成さた触媒体1を用い、第4図のごとく組み
立てたバーナを使って、通常の天然ガスでガス圧30m
mH2Oにて燃焼させると、ガス量に応じて350〜6
00℃の表面温度が得られた。このときのバーナの厚み
は30mmであり、従来タイプの約半分である。この遠
赤外放射特性を調べると、従来の触媒燃焼バーナよりも
、遠赤外特性が優れていることが判った。
また、第5図のごとく一体型バーナに組み立てて、分散
ノズル省略型にて、プロパンガスにて燃焼させた結果、
良好な遠赤外特性を呈した。
発明の効果 以上のように本発明によれば、触媒燃焼を効果的に行い
 またその母材はFe−Cr−AN系ステ〉ルス鋼から
成るので、強度が向上され、またアルミナウィスカの働
きによって耐食性および耐久性が向上され、しかも希望
する形状の触媒体を構成することができ、効果的な加熱
が可能になる。
さらにまた触媒燃焼とウィスカとの両者による遠赤外線
放射工木ルギが格段に増大され、加熱効率が向上される
。こうして触媒燃焼バーナの小形化が可能となり、薄形
化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例の触媒1の断面口、第2図は
その触媒体1の平面図、第3図は母材2の表面2a付近
の拡大断面図、第4図は触媒体1を備える触媒燃焼バー
ナ6の断面図、第5図は本発明の他の実施例の触媒燃焼
バーナ10の断面図、第6図は本発明の他の実施例の触
媒体15の断面図、第7図は触媒体15の平面図、第8
図は触媒体15の側面図、第9図は本発明の他の実施例
の触媒燃焼バーナ19の斜視口、第10図は第9図に示
される触媒燃焼バーナ19の断面図、第11図は本発明
の他の実施例の触媒燃焼バーナ26の斜視図、第12図
は第11図に示される触媒燃焼バーナ26の断面図、第
13図は本発明のさらに他の実施例の触媒燃焼バーナ3
2の断面口、第14図は本発明の他の実施例の触媒燃焼
バーナ37の断面図である。   1,12,15,2
1,27゜33.38・・・触媒体、2,16・・・母
材、3,22゜28・・・透孔、4・・・アルミナウィ
スカ、5・・・触媒、6.10,19,26,32.3
7・・・触媒燃焼バーナ 代理人  弁理士 画数 圭一部 第1図 第3図 第4図 第 5図 第 2図 第 図 第 図 第 図 ′VPA8 第13 図 第14図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. Fe−Cr−Al系ステンレス鋼から成る母材の表面に
    、酸化処理によつて生成させたアルミナウィスカを有し
    、このアルミナウィスカに触媒を担持して触媒体を構成
    し、この触媒体を用いて燃料ガスの燃焼を行うことを特
    徴とする触媒燃焼バーナ。
JP16979388A 1988-07-07 1988-07-07 触媒燃焼バーナ Pending JPH0221117A (ja)

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JP16979388A JPH0221117A (ja) 1988-07-07 1988-07-07 触媒燃焼バーナ

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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