JPH04340007A - 触媒セラミックバーナ - 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】 【０００１】 【産業上の利用分野】本発明は灯油を気化して燃焼させ
る強制気化式装置において、触媒を担持したタイプのセ
ラミックバーナに関するものである。 【０００２】 【従来の技術】図１は本発明および従来技術に共通する
図面であって、燃焼装置の構成部分であるセラミックバ
ーナ（　以下単にバーナという）　の断面図を示してい
る。 図において、２　はＡｌ　２　Ｏ　３・ＳｉＯ　２　を
主成分とする耐熱パッキンであり、この耐熱パッキン２
　をセラミックプレート１　の外周に巻きつける。その
状態でセラミックプレート１　をバーナ台３　に挿着す
ることによりバーナの基本構成としている。なお、４　
はセラミックプレート１　の上に敷いたアース網であり
、このアース網４　と電極２１でフレームセンサーを構
成している。２２は燃焼炎を示している。 【０００３】５　は凹形の押さえ板であり、この押さえ
板５　をアース網４の上に載せた後、この上から点火直
後のセラミックプレート周囲のパッキン昇温を速め保炎
効果を持たせるためのプレート押さえ枠６　でカバーし
て前記バーナ台３　に固定した構成となっている。従来
のバーナは、図６に示すように、セラミックプレート１
　の表面および裏面に触媒Ａ　、Ｂ　を担持せしめたも
の、或いは図７に示すように、表面にのみ触媒Ｃ　を担
持せしめたものが挙げられる。なお図６および図７に示
す矢印は気化ガスの流れを示している。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】図６または図７に示す
ように、従来の開放型強制気化式ストーブ（　以下単に
ストーブという）　のバーナは、セラミックプレートの
両面（　表面および裏面）　または表面（　燃焼面側）
　に触媒を担持させることにより、ストーブ消火時の臭
気の元となる炭化水素類を酸化反応せしめて燃焼し無臭
化するようにしている。しかしながら、実際には定常燃
焼中においても、酸化反応は起こり、特にセラミックプ
レート燃焼面が１０００℃近辺の高温度となる強燃焼に
おいて前記従来のストーブを長時間使用すると下記する
ような問題が起こることが予測される。 【０００５】■基材であるセラミックプレートを製作す
るときの焼成温度が前記温度に近い温度であるため、も
し燃焼温度が焼成温度よりも高くなる場合には、セラミ
ックプレートは再収縮を起こし、これによりクラックを
誘発するおそれがあること。■一方、セラミックプレー
トを成分面から眺めると、結晶の一部がいわゆるクリス
トバライト化し、ガラス化を形成しやすくなるため、結
果的にプレートの機械的強度が低下する。 【０００６】■触媒の材料としては、低温度になっても
活性化を有する例えば白金のような貴金属触媒を使用し
ているが、高温度では白金結晶は粗大化し、活性化低下
を招く傾向がある関係上、貴金属触媒の本来の目的が失
われる。■セラミックプレートの表面温度が高くなるこ
とは、セラミックプレートの板厚に対して温度勾配が大
きくなり燃焼速度が早くなるため、いわゆるフラッシュ
バックを起こしやすくなる。■その他にバーナを構成す
る金属の耐酸化性が問題となる。 【０００７】一方、炎電流を利用したフレームセンサー
は、炎２２の変化に対して敏感に反応させる必要があり
、そのために炎検知や換気表示等種々の機能を持たせて
いる。しかしながら、そのためには、ある一定の条件を
必要とし、例えば燃焼炎を介してフレームロッドとアー
ス電極となるバーナが電気導電性を有していることが必
要である。そのために、本来非導電性であるセラミック
プレート１　をフレームセンサーと併用するためには、
上述したようなアース網４　を使用している。 【０００８】その場合、従来のバーナの付加価値を高め
るため、触媒の適当量をセラミックプレートに担持して
、消火時の臭気の抑制や燃焼排ガスの一酸化炭素の低減
を図ることを目的とするが、問題は弱燃焼にすると、触
媒と気化ガスとの酸化反応が活発となり、燃焼速度は増
して燃焼炎が燃焼面（　プレートの上面）　に存在しな
くなり、燃焼点はセラミックプレート内部に移動してし
まう。このような燃焼は、セラミックプレートを赤熱さ
せることになり、上述したフレームセンサーを利用する
には、燃焼炎が消滅してフレームロッドに流れるイオン
電流の大きさが非常に小さくなる。 【０００９】従って、フレーム抵抗値は著しく増大して
、時にはフレーム失火域（６．３ＭΩ）に達して、結果
として運転消火になったりする。また運転消火しなくて
も高い抵抗値、例えば２ＭΩ以上で正常燃焼継続しても
開放型の安全装置でもある換気警告（Ｌｏ−３．５ＭΩ
）や換気消火（Ｌｏ−４．０ＭΩ）（換気不十分のとき
に作動させる）に対して、表示が速くなったり（僅かな
酸欠で表示する）、或いは警告、消火の表示設定値を大
きくすると、実際の酸欠（　Ｏ２　−１８％）で作動し
なくなったり、誤差が大きくなる等の問題が生じていた
。 【００１０】本発明は上記事情に鑑みて創案されたもの
で、請求項１記載の発明は消火時の臭気（　その主成分
は炭化水素類である）　を酸化燃焼させることにより、
臭いの発生しない新規な触媒セラミックバーナを提供す
ることを目的としている。また請求項２記載の発明は触
媒担持によりフレーム電流の減少を解決するため、未担
持部を設けてフレームセンサーを活用できる触媒セラミ
ックバーナを提供することを目的としている。 【００１１】 【課題を解決するための手段】請求項１記載の触媒セラ
ミックバーナは　　液体の灯油を気化させる気化器と、
この気化した灯油を燃焼させるバーナが多数の流路をも
つ炎孔からなるセラミックプレートの担体に触媒を担持
するものにおいて、前記触媒層はセラミックプレートの
裏面側とし、燃焼面はセラミックプレートの表面側とし
、この表面側は触媒のない未担持層としたことを特徴と
している。請求項２記載の触媒セラミックバーナは灯油
を気化させる気化器と、この気化した灯油を燃焼させる
バーナが多数の流路をもつ炎孔からなるセラミックプレ
ートの担体に触媒を担持するものにおいて、炎電流を利
用してフレーム検知を行うフレームセンサーで、アース
極とフレームロッドと対向するセラミックバーナの炎孔
部に触媒担持を行わない未担持層を設けたことを特徴と
している。 【００１２】 【実施例】以下、図面を参照して請求項１記載の触媒セ
ラミックバーナの実施例を説明する。灯油を気化させて
これを燃焼させるストーブは、一定温度で制御した気化
器７　に図外の電磁ポンプで灯油を送り、ここで気化し
たガス１１（　矢印で示す）　は、気化器先端のノズル
８　より噴射される。気化ガス１１の噴射と同時に、エ
ゼクター効果により、燃焼用一次空気１０がバーナ先端
のベンチュリー１２で高い効率でもって吸引され、前記
気化した灯油ガスと前記一次空気１０が混合される。こ
の混合したガスは混合管尻１４から上方に上がり、ガス
圧を全炎孔均一に分散させるために設けた整流板１５を
経て、セラミックプレートの炎孔部１６に導かれ、バー
ナ直上に所定間隔で配置された点火器１７により点火さ
れ、バーナ上均一な燃焼炎が形成される。 【００１３】図２は本発明に係る触媒セラミックバーナ
の断面図である。１８は裏面側すなわち、燃焼面の反対
側に担持形成された触媒層である。セラミックバーナの
燃焼面側、すなわち、表面側は触媒層のない未担持層と
するものである。このように、表面側を未担持層とする
のは、定常燃焼時における気化ガスと触媒との酸化反応
（　弱燃焼時にはこの影響が大きいものである）　が進
行すると、燃焼速度が著しく速くなり、バーナの内部で
酸化燃焼するため、フレームセンサーのイオン電流が非
常に小さくなることを抑制するために、前記未担持層を
設けたものである。なお、２　は前記した帯状シリカ・
アルミナ系の耐熱パッキンであって、このパッキン２　
をセラミックプレート１の周囲に巻きつけている。 【００１４】つぎにセラミックプレートの燃焼面の裏面
側のみに触媒を担持せしめた場合の燃焼時の諸特性につ
いて説明する。図３は本発明の触媒セラミックバーナの
評価試験として、燃焼ガスをＣ　３　Ｈ　６　とし、発
熱量３４００〜７５０　Ｋｃａｌ／Ｈを昼夜交互に２０
００時間燃焼せしめ、触媒活性を示す指数としてＣ　３
　Ｈ　６　浄化率の変化を調べたものである。 【００１５】この評価試験より、２０００時間経過した
時点において、Ｃ　３　Ｈ　６　浄化率は初期値（３０
０時間）　のものと対比しても殆ど変化しておらず、燃
焼熱による触媒の熱劣化はないと判断してよいことが判
った。ただし、全く新しいもの（　フレッシュ触媒）　
と比較すると、若干活性度は高温側にシフトしている。 図４は運転消火直後に発生する未燃ガス（　これは燃焼
臭となって不快感を与えるものである）　を触媒で酸化
燃焼した時の浄化の程度を全炭化水素計でもって測定し
、従来品を１００　として比較したものである。左側の
図面は従来品を示し、右側の図面は本発明品を示してい
る。これで判るように、本発明品のほうが炭化水素量は
少ない。また消火直後の炭化水素濃度の約７０％は酸化
燃焼しているので、官能試験でも殆ど不快感を感じない
程度のものである。 【００１６】図５は従来品と本発明品の燃焼時における
セラミックプレートの温度上昇を示す図面であり、点火
初期から安定した定常燃焼時のセラミックプレートの素
材温度を測定したものである。図において、Ａは従来品
（触媒担持なし）　で強燃焼の場合、Ｂは本発明品（裏
面側のみ触媒担持セラミックプレート）で強燃焼の場合
、Ｃは同じく本発明品で弱燃焼の場合である。これから
判るように、本発明品では強燃焼で８７０　℃、弱燃焼
で８４０　〜８５０℃である。この温度はセラミックプ
レートの焼成温度以下であり、従って脆化結晶の析出も
ないことが確認できた。また触媒を担持した部分がセラ
ミックプレートの裏側であるため、燃焼熱の温度勾配も
小さいので、触媒の熱劣化（　半融現象）　も見られず
、寿命的にも問題ないものである。 【００１７】次に請求項２記載の触媒セラミックバーナ
について説明する。この発明は触媒セラミックバーナと
フレームセンサーの併用に関するものである。スポーリ
ング性を高めた本発明のセラミックプレートの平面図を
図９に、図９のＡ−Ａ線断面図を図８に示している。図
面において、触媒担持部２０と未担持部２１を設けてい
る。 触媒担持部２５は活性化温度域の広い貴金属触媒を使用
しているが、場合によっては酸化物触媒でもよい。 【００１８】担持場所は炎孔面積部分１８、２０に塩化
白金酸の触媒を担持せしめて、アース網と接する部分１
９、２１には担持しない。図１１に示すように、前記セ
ラミックプレート１　の外周に沿って帯状シリカ、アル
ミナ系の耐熱パッキン２　を巻きつけ、これをバーナ台
３　に挿着する。つぎにフレームセンサを構成するアー
ス網４　を図１１で左端の未担持部セラミックプレート
２１に載せて、さらにＵ字型アース網押さえ５　で網周
面全体を枠体からなるプレート押さえ６　で固定する。 図１０に外部から点火器１７をフレームロッド２１を挿
着した組品の平面図を示す。 【００１９】前記したような仕様で、通常燃焼させた場
合のフレーム抵抗値及び密室で酸素欠乏した時のフレー
ム抵抗値について、従来品と本発明品の触媒セラミック
バーナとを対比しながら説明する。表１は従来品、本発
明品のアース網と接する部分の触媒未担持部及びアース
網と接する部分にまで触媒担持した（全体担持）時の強
燃焼及び弱燃焼のフレーム抵抗値を示している。 【００２０】 【表１】 　　　　　　【００２１】これより三者とも強燃焼のフ
レーム抵抗値は殆ど変わらないが、これはガス速度＞燃
焼速度であるため、酸化反応は鈍くなるためと考えられ
る。弱燃焼では、その反応が顕著に現れており、従来品
に比べて触媒の部分未担持及び全体担持ではフレーム抵
抗値は高くなっている。また部分未担持と全体担持での
差を非常に大きくなっている。 【００２２】表２は、従来品と本発明の触媒部分未担持
品を密室で酸素欠乏試験を行った時のデータである。こ
の試験では、予め最適な換気警告及び換気消火になるフ
レーム抵抗値をＨｉ−１．９ＭΩ、Ｌｏ−３．５ＭΩ、
換気消火になるフレーム抵抗値をＨｉ−２．３ＭΩ、Ｌ
ｏ−４．０ＭΩにそれぞれ設定したものである。 【００２３】換気警告は、強燃焼で従来品、本発明品と
も酸素量１８．２％、弱燃焼では１７．９〜１７．８％
であった。また換気消火においても、強燃焼で従来品、
本発明品とも酸素量１７．９％で弱燃焼も１７．６〜１
７．５％の酸素雰囲気中に運転消火している。 【００２４】 【表２】 　　　　　　【００２５】そして触媒担持した本発明品
は換気消火で運転停止した時点の密室での一酸化炭素の
発生量は従来品に比較して約４０％低減することができ
た。 【００２６】 【発明の効果】以上詳述したように、請求項１記載の発
明は、セラミックプレートの裏面側にのみ触媒を担持せ
しめているので、燃焼面に近づくほど、触媒のない未担
持層が形成される。従って、通常燃焼時、特に強燃焼に
おいては、ガス速度＞燃焼速度となるので、従来の内炎
を形成した青炎燃焼を呈する。燃焼面は比較的低い温度
で保持される。燃焼中は燃焼熱によってセラミックプレ
ートの温度は高められ、同時にプレート裏面に担持して
いる触媒も酸化反応温度域に達し、常時持続される。こ
の温度域から運転消火または運転中に誤って電源コード
を抜き、未燃ガスが発生しても、バーナプレート裏面の
触媒と酸化反応が起こり、その結果未燃ガスである炭化
水素は酸化燃焼し、臭気は大幅に軽減できるという効果
がある。 【００２７】また請求項２記載の発明は、灯油を気化さ
せる気化器と、この気化した灯油を燃焼させるバーナが
多数の流路をもつ炎孔からなるセラミックプレートの担
体に触媒を担持するものにおいて、炎電流を利用してフ
レーム検知を行うフレームセンサーで、アース極とフレ
ームロッドと対向するセラミックバーナの炎孔部に触媒
担持を行わない未担持層を設けたことを特徴としている
。従って、アース網やフレームロッドと対向するセラミ
ックプレートバーナの炎孔部に触媒のない未担持部を設
けることによって、イオン電流の減少を抑制している。 【００２８】これによって、触媒担持による酸化反応が
あっても、未担持部ではフレーム抵抗値を小さい値で保
持し、燃焼が可能なので、生産エージングでのフレーム
失火や換気表示等においても、従来と同様の精度を得る
ことができた。そして酸素欠乏時におけるＣＯ発生量も
大幅に削減でき、消火時の臭気も官能試験ではあるが、
大幅に減少したものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に及び従来技術に係る図面であって、燃
焼装置の主要部分の断面図である。

【図２】本発明に係る図面であって、触媒セラミックバ
ーナの断面図である。

【図３】本発明に係る図面であって、触媒セラミックバ
ーナの評価試験の結果を示す図面である。

【図４】左側の図面は従来品、右側の図面は本発明品に
係る図面であって、運転消火直後に発生する未燃ガスを
触媒で酸化燃焼した時の浄化の程度を全炭化水素計で測
定したデータである。

【図５】本発明に係る図面であって、従来品と本発明品
の燃焼時におけるセラミックプレートの温度上昇を示す
図面である。

【図６】従来技術に係る図面であって、触媒セラミック
バーナの断面図である。

【図７】従来技術に係る図面であって、触媒セラミック
バーナの断面図である。

【図８】本発明に係る図面であって、セラミックプレー
トの正面図である。

【図９】本発明に係る図面であって、セラミックプレー
トの平面図である。

【図１０】本発明に係る図面であって、セラミックプレ
ートを組込んだ平面図である。

【図１１】本発明に係る図面であって、触媒セラミック
バーナの分解斜視図である。

【符号の説明】

１　　　セラミックプレート ２　　　耐熱性パッキン ３　　　バーナ台 ４　　　アース網 ５　　　凹形押え ６　　　プレート押え ７　　　気化器 ８　　　ノズル １０　　燃焼用一次空気 １１　　気化ガス １２　　ベンチュリー １３　　混合ガス １４　　混合管尻 １５　　整流板 １６　　炎孔部 １７　　点火器 １８　　触媒層 １９　　燃焼面 ２０　　未担持層 ２１　　フレームロッド ２２　　燃焼炎 ２５　　触媒担持部 ２６　　未担持部 ２７　　炎孔面積部分 ２８　　アース網と接する部分

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　液体の灯油を気化させる気化器と、こ
   の気化した灯油を燃焼させるバーナが多数の流路をもつ
   炎孔からなるセラミックプレートの担体に触媒を担持す
   るものにおいて、前記触媒層はセラミックプレートの裏
   面側とし、燃焼面はセラミックプレートの表面側とし、
   この表面側は触媒のない未担持層としたことを特徴とす
   る触媒セラミックバーナ。
2. 【請求項２】　　灯油を気化させる気化器と、この気化
   した灯油を燃焼させるバーナが多数の流路をもつ炎孔か
   らなるセラミックプレートの担体に触媒を担持するもの
   において、炎電流を利用してフレーム検知を行うフレー
   ムセンサーで、アース極とフレームロッドと対向するセ
   ラミックバーナの炎孔部に触媒担持を行わない未担持層
   を設けたことを特徴とする触媒セラミックバーナ。