JPH04174201A - 触媒燃焼装置 - Google Patents

触媒燃焼装置

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JPH04174201A
JPH04174201A JP2303635A JP30363590A JPH04174201A JP H04174201 A JPH04174201 A JP H04174201A JP 2303635 A JP2303635 A JP 2303635A JP 30363590 A JP30363590 A JP 30363590A JP H04174201 A JPH04174201 A JP H04174201A
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JP
Japan
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catalyst layer
catalyst
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layer
supported
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Pending
Application number
JP2303635A
Other languages
English (en)
Inventor
Hironao Numamoto
浩直 沼本
Koichi Tachibana
立花 弘一
Masato Hosaka
正人 保坂
Hirohisa Kato
博久 加藤
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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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 本発明は加ハ 暖艮 乾燥などに用いられる放射加熱型
の予混合型触媒燃焼装置に関すも従来の技術 灯油のような液体燃料や都市ガスのような気体燃料を、
空気と混合させた後に酸化反応用の触媒に接触させ、触
媒層表面で無炎の触媒燃焼を行わせ瓜 いわゆる予混合
型の触媒燃焼装置は 気体燃料用を中心に従来より種々
提案され 一部はすでに実用化されていも このような
燃焼装置に用いられる触媒の支持体はハニカム仇 マッ
ト状あるいはクロス状のものが単一層で用いられており
、触媒活性成分番ヨソの触媒支持体の全体にはぼ均一に
担持される構成であっ九 発明が解決しようとする課題 このような従来の構成で(表 空気と予混合された燃料
(たとえば灯油)は触媒層において急激な酸化反応を生
二 反応熱と共に二酸化炭素や水蒸気を発生すム 触媒
層での燃焼反応(上 初期には触媒層の上流側表面近傍
で集中して行われも そのとき発生する反応熱は触媒層
からの放射によって、触媒層の前面に触媒層と対向して
配設された熱線透過体を透過して前方に供給され 加へ
 暖房などの用途に供せられも ところ力(触媒層の上
流側表面近傍だけが集中して、高温の酸化状態で連続使
用されるので、この付近での触媒は熱劣化が進行し易く
なも その結果 次第に上流側での触媒活性低下が起こり、触
媒反応の中心位置が上流から下流側へ移行すム 同時に
上流側表面温度も低下することになム まな 触媒反応
の中心位置が下流へ移行することにより触媒層内での流
れ方向の有効長さが短くなム そのために触媒燃焼の燃
焼特性を示すCO/CO2やHC/ C02も次第に悪
化LC○やHCが増加してくム このた数 熱線透過体を透過して前方に放射されていた
放射熱も減少し 暖房・加熱効率が大きく低下するとい
う課題かあっ九 また 長時間使用して触媒層か劣化し
てきたときの燃焼特性は燃焼ガス中にCOやHCが増加
し 安全面で満足できるものではないという課題があっ
た 本発明はこのような課題を解決するもので、長期間の使
用により熱放射特性の低下や、燃焼特性の悪化が進行せ
ず、長時間安定した暖房・加熱効率を維持し得る触媒燃
焼装置を提供することを目的とするものであム 課題を解決するための手段 この課題を解決するために本発明は (1)燃料と空気
を混合する混合室の下流に設けられた多数の連通孔を有
する触媒層と、前記触媒層の上流側表面に対向して配設
された熱線透過体と、前記触媒層の下流側に備えられた
排気口とを(Mえ 前記触媒層がハニカム状基体と、前
記ハニカム状基体の表面に設けられた第1被覆層と、前
記第1被覆層の表面に設けられた第2被覆層とから構成
され 前記第1被覆層にはPtが担持され 前記第2被
覆層にはPdが担持されるようにしたものであム (2)また前記(1)とは別に燃料と空気を混合する混
合室の下流に設けられた多数の連通孔を有する触媒層と
、前記触媒層の上流側表面に対向して配設された熱線透
過体と、前記触媒層の下流側に備えられた排気口とを(
+tt、  前記触媒層の上流側部分にPdが担持され
 下流側部分にPtが担持されるようにしたものであム (3)前記(1)、  (2)とは別にPd担持被覆層
を設けたハニカム状基体からなる上流側触媒層と、Pt
担持被覆層を設けたハニカム状基体からなる下流側触媒
層とを接合して構成するようにしたものであム 作用 この構成により、長時間安定した暖房・加熱効率を維持
し得る優れた触媒燃焼装置を提供することができも 具体的に(友 本発明では触媒燃焼用触媒層のハニカム
状基体にまずPt担持被覆層を形成し その上にPd担
持被覆層を形成する。この構成により、燃料(灯油)と
空気との予混合気(よ まず上流側表面近傍のPd担持
被覆層に接触して、拡散した啄 ここでほとんどの燃料
が酸化反応を起こす。しかt、、Pd担持触媒は触媒燃
焼における反応完結性がやや不完全で、一部の燃料は前
記Pd担持被覆層を通過してPt担持被覆層まで達しそ
こでPt触媒に接触して完全に酸化されも したがって
、急激な反応熱や水蒸気の発生あるいは被毒などは上流
側の表面近傍のPd担持被覆層に集中り、、Pt担持被
覆層ではPd担持被覆層で処理できなかった比較的炭素
数の少ない炭化水素あるいはCOを完全酸化反応させる
ように分担して触媒が使用されも したがって、低コストなPd触媒を主体として触媒燃焼
を行(\ Pd触媒で不充分なところをPt触媒で補完
する構成となっていて、触媒の劣化が少く、良好な燃焼
状態を長時間維持できることとなa 実施例 以下に本発明の実施例を添付図面に基づいて説明すも 
第1図に示すように燃料タンク1は燃料用ポンプ、2を
介して混合室4に連結されていもまた送風用のファン3
も混合室4に連結されていも 混合室4の出口には補助
炎口5が備えられており、補助炎口5の近傍には点火電
極6が配設されていも 補助炎口5の上方には多数の連
通孔8を穿設したシリカ・アルミナ・チタニアを主成分
とするハニカム状セラミックス平板にPd/Ptの活性
成分を担持させた触媒層7が直立して備えられ その上
流面(前面)に対向して熱線透過体9が配置されていも つぎに上記のように構成された触媒燃料装置の動作につ
いて詳述すム 燃料用ポンプ2から供給された燃料(灯
油)とファン3から供給された空気(よ 混合室4内で
気化されると共に充分予混合されて上部の補助炎口5に
送られも 点火時にはまず補助炎口5において点火電極
6によって点火され ここで火炎燃焼を開始すム 高温
の排ガスは上部へ流れ 触媒層7を昇温させも 補助炎
口5を所定時間燃焼させて触媒層7が触媒燃焼に充分な
温度に昇温した時点で、−旦燃料供給を停止し 補助炎
口5の火炎を消滅させてから再度燃料の供給を開始すも
 この隊 混合室4を出た予混合気は上方に直立する触
媒層7に至る力丈 この触媒層7は充分昇温されている
か仮 燃料は主に上流側(前面)表面で触媒燃焼を生じ
つス 連通孔8を経て下流側(後面)へと流れも また
触媒層7の上流側表面で生じた反応熱(友 熱線透過体
9を一部は透過して、また一部は熱線透過体9を加熱す
も 加熱された熱線透過体9からは二次放射として熱線
を前面に放散し 加熱や暖房等に供せられも ここで、触媒層7は第2図に示すよう!ミ ハニカム状
基体?−Aの表面?−BにPt触媒金属を担持した第1
被覆層と、さらにその表面7−CにPd触媒金属を担持
した第2被覆層とで構成されていaまた 別の構成の触
媒層7は第3図に示すように 7−Aは第1図と同様な
構成のハニカム状基体で7−Dは上流側にPdを担持L
  7−Eは下流側にPtを担持するように調製された
被覆層であムまf:、、第4図に示す構成はハニカム状
基体が7−八°、?−A″の2枚で構成され 上流側7
−AoにはPd担持被覆層?−F力文 下流側7−Ao
にはPt担持被覆層7−Gが形成されたものを重ね合わ
せたものであム(実施例1) シリカ・アルミナ・チタニアを主成分とするハニカム状
セラミックス(150口X10ma300セ#/1nc
h”、  117°厚0.25mm)  にBaO*A
1201・CeO2粉末(比表面積120m″/g)1
0(10g、アルミナ含有率10wt%のウォッシュコ
ートバインダー 200g、硝酸アルミニウム9水塩 
120 g、  水 1300gおよびジニトロジアン
ミン白金水溶液をPt換算で5g加えてなるウォッシュ
コートスラリーを20g被覆しへその後前記被覆層上G
Q  B a O−A Iao*・Ce02粉末(比表
面積120m”/g)1000g、アルミナ含有率10
wt%のウォッシュコートバインダー 200g、硝酸
アルミニウム9水塩100 gs  水 1300gお
よびジニトロジアンミンパラジウム水溶液をPd換算で
10g加えてなるウォッシュコートスラリーをさらに2
5g被覆し 第2図に示すような構成の触媒燃焼用触媒
を得た (実施例2) 実施例1と同じハニカム状セラミックスにBaO・A1
20s−Ce02粉末(比表面積120m”/g)10
00g、アルミナ含有率10wt%のウォッシュコート
バインダー 200g、硝酸アルミニウム9水塩 12
0g、水 1000gおよびジニトロジアンミン白金水
溶液をPt換算で5g加えてなるウォッシュコートスラ
リーを下流側に相当する部分に20g被覆した その後
上流側に相当する部分(前記被覆層と反対側)りBao
−AI*o雲・ceO*粉末(比表面積120m”/g
)1000g、アルミナ含有率10wt%のウォッシュ
コートバインダー 200 g、  硝酸アルミニウム
9水塩 100 g、  水 1300gおよびジニト
ロジアンミンパラジウム水溶液をPd換算で】Og加え
てなるウォッシュコートスラリーを25g被覆L 第3
図に示すような構成の触媒燃焼用触媒を得た (実施例3) 実施例1と同じ構成のハニカム状セラミックスで厚み5
+amの担体にBaO−Al2O3・CeO2粉末(比
表面積120m”7g)  1000 g、  アルミ
ナ含有率10wt%のウォッシュコートバインダー  
200g、硝酸アルミニウム9水塩 120g、水 1
300gおよびジニトロジアンミン白金水溶液をPt換
算で5g加えてなるウォッシュコートスラリーを20g
被覆して、触媒体Aとした また 上記のハニカム状セラミックス(厚み5■)にB
aO・A Igos・CeOi粉末(比表面積120r
n″/g)1000g、アルミナ含有率10wt%のウ
ォッシュコートバインダー 200g、硝酸アルミニウ
ム9水塩 100 g、  水 1300gおよびジニ
トロジアンミンパラジウム水溶液をPd換算でlog加
えてなるウォッシュコートスラリーを25g被覆し 触
媒体Bとし九 得られた触媒体A、  Bを使用して、
触媒体Aを下流側触媒 Bを上流側触媒とじ 両者を組
み合わせて第4図に示す構成の触媒燃焼用触媒を得九(
比較例) 実施例Iと同じハニカム状セラミックスにBaO・A 
1203’Ce0z粉末(比表面積120m2/g)1
000g、アルミナ含有率10wt%のウォッシュコー
トバインダー 200g、硝酸アルミニウ゛ム9水塩 
85g、水 1300gおよびジニトロジアンミン白金
水溶液とジニトロジアンミンパラジウム水溶液をそれぞ
れPt、、pd換算で5g、 2.5g加えてなるウォ
ッシュコートスラリーを40g被覆し 触媒燃焼用触媒
を4九以上の実施例1、2、3、および従来例の触媒を
使用してそれぞれ第1図に示すような燃焼装置を構成り
、  2200 kcal/L  空燃比(空気/灯油
)1.7で連続燃焼寿命試験を行った その啄 触媒層
の状態は上流側表面温度を定期的に測定しながら評価し
へ まr=4000時間後における燃焼特性も測定した 第5図は触媒層上流側の表面温度の経時変化を示したも
のであム 本発明による触媒は従来の触媒に比べて、温
度低下が小さく長期間安定した燃焼を維持していること
がわかム ま′F、第6図は実施例1へ 第7図は実施例2へ 第
8図は比較例の4000時間寿命試験後における燃焼特
性をそれぞれ示したものであム 横軸は空燃比で、縦軸
は混合気速度(対数)であも燃焼特性としてはHC/C
0a= I X 10−’のところを実線Eゑ CO/
CO會=IX10〜4のところを点線Fで示し これら
実線& 点線Fで囲まれた範囲がHC/ COt、CO
/CO2のそれぞれの濃度がlXl0−’以下というク
リーン燃焼状態を維持する領域であも その結果 発明による触媒は寿命4000時間後でL 
クリーン燃焼領域がかなり広く、長期間安全な触媒燃焼
を維持し続けることが可能なことがわかった また 実施例3の触媒の寿命4000時間後における燃
焼特性は実施例2の触媒とほぼ同等な特性を示し九 な耘 本実施例ではハニカム状基体を用いて触媒体を構
成した力丈 本発明はこれに限定されるものではなく、
多数の連通孔を有する基体であればどのような形状でも
構わな(℃ 発明の効果 以上の実施例の説明からも明らかなように本発明によれ
ば 触媒層上流側の表面温度の経時変化および燃焼特性
の悪化を減少し長時間安定した暖房・加熱効率を維持し
得る触媒燃焼装置を提供できるものであム
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の触媒燃焼装置の全体構成を示す縦断面
医 第2図は本発明の実施例1の触′媒層要部断面父 
第3図は実施例2の要部断面@ 第4図は実施例3の要
部断面& 第5図は実施例1.2、3、および従来例の
触媒層上流側の表面温度の経時変化を示す医 第6図は
実施例1の寿命試験後の燃料特性を示す@ 第7図は実
施例2の寿命試験後の燃料特性を示す医 第8図は比較
例の寿命試験後の燃料特性を示す図であも 2・・・燃料用ポンプ 3・・・送風用ファン、 4・
・・混合基 5・・・補助炎は 7・・・触媒凰 7−
八 7−A’、  7−A’・・・ハニカム状セラミッ
ク、L  7−B、  7.E、  7−G・・・Pt
担持被覆服?−C,7−D、  7−F・・・Pd担持
被覆凰8・・・連通孔 9・・・熱線透過体 10・・
・排気1代理人の氏名 弁理士 小鍜治 明 ほか2名
2−m−力気零+用1!ンフ0 3− 作づ1用フアン 4− 混合! S゛−神助美口 7−−一 角uiI 層 8−・l連孔 q −・ 帖 緘 えS−え酸1イ卆 /”−RF を口 第 1 [] lθ 空蔗比 寮 か(、zヒ

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)燃料と空気を混合する混合室の下流に設けられた
    多数の連通孔を有する触媒層と、前記触媒層の上流側表
    面に対向して配設された熱線透過体と、前記触媒層の下
    流側に備えられた排気口とを備え、前記触媒層が多数の
    連通孔を有する基体と、前記基体の表面に設けられた第
    1被覆層と、前記第1被覆層の表面に設けられた第2被
    覆層とから構成され、前記第1被覆層にはPtが担持さ
    れ、前記第2被覆層にはPdが担持された触媒燃焼装置
  2. (2)燃料と空気を混合する混合室の下流に設けられた
    多数の連通孔を有する触媒層と、前記触媒層の上流側表
    面に対向して配設された熱線透過体と、前記触媒層の下
    流側に備えられた排気口とを備え、前記触媒層の上流側
    部分にPdが担持され、かつ下流側部分にPtが担持さ
    れた触媒燃焼装置。
  3. (3)Pd担持被覆層を設けた多数の連通孔を有する基
    体からなる上流側触媒層と、Pt担持被覆層を設けた多
    数の連通孔を有する基体からなる下流側触媒層とを接合
    して構成した請求項2記載の触媒燃焼装置。
JP2303635A 1990-11-07 1990-11-07 触媒燃焼装置 Pending JPH04174201A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000055312A (ja) * 1998-06-05 2000-02-22 Matsushita Electric Ind Co Ltd 触媒燃焼装置及びその燃焼制御方法
EP0962697A3 (en) * 1998-06-05 2000-06-07 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Catalytic combustion system and combustion control method

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000055312A (ja) * 1998-06-05 2000-02-22 Matsushita Electric Ind Co Ltd 触媒燃焼装置及びその燃焼制御方法
EP0962697A3 (en) * 1998-06-05 2000-06-07 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Catalytic combustion system and combustion control method
US6270336B1 (en) 1998-06-05 2001-08-07 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Catalytic combustion system and combustion control method

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