JPH04344006A - 触媒燃焼装置 - Google Patents
触媒燃焼装置Info
- Publication number
- JPH04344006A JPH04344006A JP3113202A JP11320291A JPH04344006A JP H04344006 A JPH04344006 A JP H04344006A JP 3113202 A JP3113202 A JP 3113202A JP 11320291 A JP11320291 A JP 11320291A JP H04344006 A JPH04344006 A JP H04344006A
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- JP
- Japan
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- catalyst layer
- auxiliary
- combustion
- main catalyst
- fuel
- Prior art date
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- Gas Burners (AREA)
- Spray-Type Burners (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、加熱、暖房、乾燥等の
機器に用いられる気体燃料または液体燃料を燃料とする
触媒燃焼装置に関する。
機器に用いられる気体燃料または液体燃料を燃料とする
触媒燃焼装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の触媒燃焼装置は図６に示すような
構成になっていた。
構成になっていた。
【０００３】図に示すように、燃料および空気は燃料タ
ンク１に設けられたポンプ２およびファン３により気化
室４に供給され、燃料は気化室４内で気化して空気と混
合されたのちに１次燃料部５に入り、点火装置６により
点火されて火炎が形成される。高温の燃焼排ガスは触媒
層７を経て排気口８から排出されるが、その間に触媒層
７を加熱昇温させる。触媒層７が触媒燃焼を行うのに十
分な温度に達したことが検出されると（検出部は図示せ
ず）、ポンプ２を停止して１次燃焼部５の火炎を消滅さ
せる。この後、再度ポンプ２を作動させて燃料を供給す
ると、１次燃料部５においては火炎を形成せずに予混合
ガスのまま燃料は触媒層７に到達する。ここで、触媒層
７は触媒燃焼するに十分な温度に上昇しているので触媒
燃焼を開始して完全燃焼が行われる。この触媒燃焼は触
媒層７の上流側の表面で専ら進行するからその部分は輻
射放熱体となり、ガラス窓９を透過して前面に輻射放熱
される。
ンク１に設けられたポンプ２およびファン３により気化
室４に供給され、燃料は気化室４内で気化して空気と混
合されたのちに１次燃料部５に入り、点火装置６により
点火されて火炎が形成される。高温の燃焼排ガスは触媒
層７を経て排気口８から排出されるが、その間に触媒層
７を加熱昇温させる。触媒層７が触媒燃焼を行うのに十
分な温度に達したことが検出されると（検出部は図示せ
ず）、ポンプ２を停止して１次燃焼部５の火炎を消滅さ
せる。この後、再度ポンプ２を作動させて燃料を供給す
ると、１次燃料部５においては火炎を形成せずに予混合
ガスのまま燃料は触媒層７に到達する。ここで、触媒層
７は触媒燃焼するに十分な温度に上昇しているので触媒
燃焼を開始して完全燃焼が行われる。この触媒燃焼は触
媒層７の上流側の表面で専ら進行するからその部分は輻
射放熱体となり、ガラス窓９を透過して前面に輻射放熱
される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】触媒燃焼装置は、空気
と予混合された燃料を触媒層において酸化反応させ、そ
の反応熱の熱量を加熱・暖房・乾燥に利用するものであ
る。
と予混合された燃料を触媒層において酸化反応させ、そ
の反応熱の熱量を加熱・暖房・乾燥に利用するものであ
る。
【０００５】触媒燃焼装置において、触媒反応は非常に
高温状態で進行するので触媒の熱的劣化を避けることは
難しく、このために、触媒の燃焼部を２つの部分、すな
わち、燃焼の大部分を行う高温の主触媒層と、主触媒層
で燃焼しきれなかったＨＣやＣＯを燃焼する低温の補助
触媒層とで構成することにより触媒の熱劣化を防止する
ことが一般に行われている。
高温状態で進行するので触媒の熱的劣化を避けることは
難しく、このために、触媒の燃焼部を２つの部分、すな
わち、燃焼の大部分を行う高温の主触媒層と、主触媒層
で燃焼しきれなかったＨＣやＣＯを燃焼する低温の補助
触媒層とで構成することにより触媒の熱劣化を防止する
ことが一般に行われている。
【０００６】しかし、触媒燃焼装置で使用する燃料中に
は、例えば、都市ガスやＬＰＧでは付臭材として硫黄を
含んだ物質が添加されており、また、灯油では数１０ｐ
ｐｍの硫黄分が含まれており、燃焼の際にこの微量の硫
黄分も燃焼し、燃焼ガス中には微量のＳＯｘが含まれる
ようになる。このＳＯｘが補助触媒層の触媒金属と反応
して補助触媒層の触媒活性を低下させる。したがって、
触媒燃焼器を長期間使用すると、補助触媒層の触媒活性
が徐々に低下して燃焼特性が悪化するという問題があっ
た。
は、例えば、都市ガスやＬＰＧでは付臭材として硫黄を
含んだ物質が添加されており、また、灯油では数１０ｐ
ｐｍの硫黄分が含まれており、燃焼の際にこの微量の硫
黄分も燃焼し、燃焼ガス中には微量のＳＯｘが含まれる
ようになる。このＳＯｘが補助触媒層の触媒金属と反応
して補助触媒層の触媒活性を低下させる。したがって、
触媒燃焼器を長期間使用すると、補助触媒層の触媒活性
が徐々に低下して燃焼特性が悪化するという問題があっ
た。
【０００７】本発明は上記問題を解決するもので、補助
触媒層の触媒活性の低下を防止して燃焼特性の悪化を改
善し、長期間に亘り清浄な排ガス生成を維持することが
できる触媒燃焼装置を提供することを目的としている。
触媒層の触媒活性の低下を防止して燃焼特性の悪化を改
善し、長期間に亘り清浄な排ガス生成を維持することが
できる触媒燃焼装置を提供することを目的としている。
【０００８】
【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、補助触媒層の面積または開孔率を主触媒層
の面積または開孔率より小さくしたものである。
するために、補助触媒層の面積または開孔率を主触媒層
の面積または開孔率より小さくしたものである。
【０００９】
【作用】本発明は上記した構成により、燃焼の大部分を
行う主触媒層を通過するガスの流速よりも主触媒層で燃
焼しきれなかったＨＣやＣＯを燃焼する補助触媒層を通
過するガスの流速が速くなるので、主触媒層で発生した
ＳＯｘが含まれている燃焼ガスを短時間で補助触媒層を
通過させることができる。
行う主触媒層を通過するガスの流速よりも主触媒層で燃
焼しきれなかったＨＣやＣＯを燃焼する補助触媒層を通
過するガスの流速が速くなるので、主触媒層で発生した
ＳＯｘが含まれている燃焼ガスを短時間で補助触媒層を
通過させることができる。
【００１０】触媒反応は触媒金属とガスが接触する時間
に影響を受けるので、上記した構成により補助触媒層の
触媒金属と硫黄分の反応を起こりずらくすることができ
、硫黄分の被毒による補助触媒層の触媒活性の低下を防
止することができる。
に影響を受けるので、上記した構成により補助触媒層の
触媒金属と硫黄分の反応を起こりずらくすることができ
、硫黄分の被毒による補助触媒層の触媒活性の低下を防
止することができる。
【００１１】
【実施例】以下、本発明の一実施例について図１から図
５を参照しながら説明する。
５を参照しながら説明する。
【００１２】図１において、１０は燃料タンク、１１燃
料供給用ポンプ、１２は送風用ファンで、両者は気化室
１３に連通されている。気化室１３には加熱用ヒータ（
図示せず）が設けられている。気化室１３の下流側には
燃料と空気を混合する混合室を介して１次燃料部１４が
設けられ、その近傍に点火装置１５が設けられている。 １次燃料部１４の下流には触媒層１６，１７を有する２
次燃焼部１８が設けられている。２次燃焼部１８は燃焼
の大部分を行う高温の主触媒層１６と、その下流側に設
けられた主触媒層１６で燃焼しきれなかったＨＣやＣＯ
を燃焼する低温の補助触媒層１７とで構成され、排気口
１９へと連通している。
料供給用ポンプ、１２は送風用ファンで、両者は気化室
１３に連通されている。気化室１３には加熱用ヒータ（
図示せず）が設けられている。気化室１３の下流側には
燃料と空気を混合する混合室を介して１次燃料部１４が
設けられ、その近傍に点火装置１５が設けられている。 １次燃料部１４の下流には触媒層１６，１７を有する２
次燃焼部１８が設けられている。２次燃焼部１８は燃焼
の大部分を行う高温の主触媒層１６と、その下流側に設
けられた主触媒層１６で燃焼しきれなかったＨＣやＣＯ
を燃焼する低温の補助触媒層１７とで構成され、排気口
１９へと連通している。
【００１３】この補助触媒層１７の面積は主触媒層１６
の面積よりも小さく、すなわち、主触媒層１６を通過す
るガスの流速よりも補助触媒層１７を通過するガスの流
速の方が速くなるように形成されている。
の面積よりも小さく、すなわち、主触媒層１６を通過す
るガスの流速よりも補助触媒層１７を通過するガスの流
速の方が速くなるように形成されている。
【００１４】上記構成において、燃料および空気は燃料
供給用ポンプ１１および送風用ファン１２によって気化
室１３に供給され、燃料は気化室１３で気化して空気と
混合された後に１次燃焼部１４に入り、点火装置１５に
より点火されて火炎が形成される。高温の燃焼排ガスは
主触媒層１６を加熱昇温する。主触媒層１６が触媒燃焼
を行うのに十分な温度に達したことが検出されると（検
出部は図示せず）、燃料供給ポンプ１１を停止して１次
燃焼部１４の火炎を消滅させる。この後、再度燃料供給
ポンプ１１を作動させて気化室１３に燃料を供給すると
、１次燃焼部１４においては火炎を形成せずに予混合ガ
スのまま主触媒層１６に到達し、主触媒層１６で触媒燃
焼が開始される。
供給用ポンプ１１および送風用ファン１２によって気化
室１３に供給され、燃料は気化室１３で気化して空気と
混合された後に１次燃焼部１４に入り、点火装置１５に
より点火されて火炎が形成される。高温の燃焼排ガスは
主触媒層１６を加熱昇温する。主触媒層１６が触媒燃焼
を行うのに十分な温度に達したことが検出されると（検
出部は図示せず）、燃料供給ポンプ１１を停止して１次
燃焼部１４の火炎を消滅させる。この後、再度燃料供給
ポンプ１１を作動させて気化室１３に燃料を供給すると
、１次燃焼部１４においては火炎を形成せずに予混合ガ
スのまま主触媒層１６に到達し、主触媒層１６で触媒燃
焼が開始される。
【００１５】この燃焼時に、主触媒層１６の周縁部等の
低温部分や、予混合気の過濃あるいは過希薄部分と接触
した部位では予混合気は完全燃焼されないのでＨＣやＣ
Ｏが発生するが、発生したＨＣやＣＯは補助触媒層１７
で完全反応して浄化され、排出口１９から排出される。
低温部分や、予混合気の過濃あるいは過希薄部分と接触
した部位では予混合気は完全燃焼されないのでＨＣやＣ
Ｏが発生するが、発生したＨＣやＣＯは補助触媒層１７
で完全反応して浄化され、排出口１９から排出される。
【００１６】ところで、触媒燃焼装置で使用する燃料中
には、都市ガスやＬＰＧでは付臭材として硫黄を含んだ
物質が添加されており、また、灯油では数１０ｐｐｍ程
度の硫黄分が含まれていることが一般に知られている。 したがって、触媒燃焼装置の燃焼ガス中には微量ではあ
るがＳＯｘが含まれることになる。このＳＯｘが触媒金
属と反応して補助触媒層の活性を低下させるのであるが
、触媒反応は触媒金属とガスが接触する時間に影響を受
けることが知られている。
には、都市ガスやＬＰＧでは付臭材として硫黄を含んだ
物質が添加されており、また、灯油では数１０ｐｐｍ程
度の硫黄分が含まれていることが一般に知られている。 したがって、触媒燃焼装置の燃焼ガス中には微量ではあ
るがＳＯｘが含まれることになる。このＳＯｘが触媒金
属と反応して補助触媒層の活性を低下させるのであるが
、触媒反応は触媒金属とガスが接触する時間に影響を受
けることが知られている。
【００１７】本発明はこのことに着眼したもので、主触
媒層１６には燃料タンク１０から供給され気化室１３で
気化した燃料と空気の予混合気が供給され、主触媒層１
６でこの予混合気の大部分が触媒燃焼されるが、主触媒
層１６に供給される予混合気は燃焼する前のガスである
のでガス中にＳＯｘは含まれておらず、したがって主触
媒層１６の触媒金属が硫黄分で被毒することはない。
媒層１６には燃料タンク１０から供給され気化室１３で
気化した燃料と空気の予混合気が供給され、主触媒層１
６でこの予混合気の大部分が触媒燃焼されるが、主触媒
層１６に供給される予混合気は燃焼する前のガスである
のでガス中にＳＯｘは含まれておらず、したがって主触
媒層１６の触媒金属が硫黄分で被毒することはない。
【００１８】主触媒層１６で燃焼しきれなかったＨＣや
ＣＯを含んだ燃焼ガスは補助触媒層１７に流入する。
ＣＯを含んだ燃焼ガスは補助触媒層１７に流入する。
【００１９】ここで、補助触媒層１７の面積は主触媒層
１６の面積より小さくしている。このため補助触媒層１
７を通過するガス体の流速は主触媒層１６を通過する流
速に比べて速くなる。これにより、触媒金属とガスとの
接触時間に差が生じ、補助触媒層１７では触媒金属とガ
スとの接触時間が短くなって触媒金属が硫黄分で被毒し
にくくなる。補助触媒層１７では触媒反応時間が短くな
くなるが、補助触媒層１７で反応するガス中に含まれる
ＨＣやＣＯの量は僅かであるので、主触媒層１６で処理
できなかったＨＣやＣＯを補助触媒層１７で確実に浄化
することができる。
１６の面積より小さくしている。このため補助触媒層１
７を通過するガス体の流速は主触媒層１６を通過する流
速に比べて速くなる。これにより、触媒金属とガスとの
接触時間に差が生じ、補助触媒層１７では触媒金属とガ
スとの接触時間が短くなって触媒金属が硫黄分で被毒し
にくくなる。補助触媒層１７では触媒反応時間が短くな
くなるが、補助触媒層１７で反応するガス中に含まれる
ＨＣやＣＯの量は僅かであるので、主触媒層１６で処理
できなかったＨＣやＣＯを補助触媒層１７で確実に浄化
することができる。
【００２０】このように本発明の実施例の触媒燃焼装置
によれば、触媒反応を行わせるガスにＳＯｘが含まれて
いる場合に、補助触媒層１７を通過するガスの流速を主
触媒層１６を通過するガスの流速よりも速くすることに
より、硫黄分の被毒による補助触媒層１７の触媒活性の
低下を防止して燃焼特性の悪化を改善し、長期間に亘り
清浄な排ガス生成を維持することができる。
によれば、触媒反応を行わせるガスにＳＯｘが含まれて
いる場合に、補助触媒層１７を通過するガスの流速を主
触媒層１６を通過するガスの流速よりも速くすることに
より、硫黄分の被毒による補助触媒層１７の触媒活性の
低下を防止して燃焼特性の悪化を改善し、長期間に亘り
清浄な排ガス生成を維持することができる。
【００２１】このガス流速を変えるために、図２および
図３に示すように、補助触媒層１７に用いられている触
媒の開孔率（図３参照）を主触媒層１６に用いられてい
る触媒の開孔率（図２参照）よりも小さく形成すること
により、補助触媒層１７を通過するガスの流速を主触媒
層１６を通過するガスの流速よりも速くすることができ
る。
図３に示すように、補助触媒層１７に用いられている触
媒の開孔率（図３参照）を主触媒層１６に用いられてい
る触媒の開孔率（図２参照）よりも小さく形成すること
により、補助触媒層１７を通過するガスの流速を主触媒
層１６を通過するガスの流速よりも速くすることができ
る。
【００２２】また、主触媒層１６の熱的劣化を防止する
ために、図４に示すように、主触媒層１６を、高比表面
積を有するセラミック粉末、たとえば活性アルミナとか
希土類を添加したアルミナからなる被覆層２０にあらか
じめ白金やパラジウムなどの触媒金属２１を担持させた
後、被覆層２０をセラミックのハニカム体などの基体２
２にコーティングして形成すると、触媒金属２１は被覆
層２０に均一に分散して担持されるようになるので、主
触媒層１６は高温で燃焼しても触媒金属２１の粒成長を
防止することができ、主触媒層１６の熱的劣化を防止す
ることができる。
ために、図４に示すように、主触媒層１６を、高比表面
積を有するセラミック粉末、たとえば活性アルミナとか
希土類を添加したアルミナからなる被覆層２０にあらか
じめ白金やパラジウムなどの触媒金属２１を担持させた
後、被覆層２０をセラミックのハニカム体などの基体２
２にコーティングして形成すると、触媒金属２１は被覆
層２０に均一に分散して担持されるようになるので、主
触媒層１６は高温で燃焼しても触媒金属２１の粒成長を
防止することができ、主触媒層１６の熱的劣化を防止す
ることができる。
【００２３】さらに、補助触媒層１７の触媒活性を向上
させるために、図５に示すように、補助触媒層１７を、
あらかじめ基体２２に被覆層２０をコーティングした後
、触媒金属２１を担持させて形成すると、触媒金属２１
は被覆層２０の流路表面近傍に担持されるようになり、
補助触媒層１７の流路表面では触媒金属２１の量が増加
しているのでその触媒活性を向上させることができ、主
触媒層１６を通過するよりも速い流速で補助触媒層１７
を通過するＨＣやＣＯを補助触媒層１７でさらに確実に
浄化することができる。
させるために、図５に示すように、補助触媒層１７を、
あらかじめ基体２２に被覆層２０をコーティングした後
、触媒金属２１を担持させて形成すると、触媒金属２１
は被覆層２０の流路表面近傍に担持されるようになり、
補助触媒層１７の流路表面では触媒金属２１の量が増加
しているのでその触媒活性を向上させることができ、主
触媒層１６を通過するよりも速い流速で補助触媒層１７
を通過するＨＣやＣＯを補助触媒層１７でさらに確実に
浄化することができる。
【００２４】なお、補助触媒層１７は主触媒層１６に比
べて触媒金属２１の分散性が悪いために耐熱性は劣るが
、補助触媒層１７は主触媒層１６のように高温で燃焼す
る必要がなく、主触媒層１６のような耐熱性は要求され
ないので問題はない。
べて触媒金属２１の分散性が悪いために耐熱性は劣るが
、補助触媒層１７は主触媒層１６のように高温で燃焼す
る必要がなく、主触媒層１６のような耐熱性は要求され
ないので問題はない。
【００２５】上記した実施例は石油を燃料とした触媒燃
焼装置について説明したものであるが、ガスを燃料とし
たもの等についても同様な結果が得られており、燃料種
を限定するものではない。
焼装置について説明したものであるが、ガスを燃料とし
たもの等についても同様な結果が得られており、燃料種
を限定するものではない。
【００２６】また、触媒体の材質や形状等によっても大
きな差異はなく、セラミック繊維の編組体や金属ハニカ
ム体を用いても同様な結果が得られている。
きな差異はなく、セラミック繊維の編組体や金属ハニカ
ム体を用いても同様な結果が得られている。
【００２７】
【発明の効果】以上の実施例の説明から明らかなように
、本発明によれば、補助触媒層の面積または開孔率を主
触媒層の面積または開孔率よりも小さくしたことにより
、燃焼の大部分を行う主触媒層を通過するガスの流速よ
りも主触媒層で燃焼しきれなかったＨＣやＣＯを燃焼す
る補助触媒層を通過するガスの流速が速くなるので、主
触媒層で発生したＳＯｘが含まれている燃焼ガスを短時
間で補助触媒層を通過させることができ、硫黄分の被毒
による補助触媒層の触媒活性の低下を防止して燃焼特性
の悪化を改善し、長期間に亘り清浄な排ガス生成を維持
することができる触媒燃焼装置を提供することができる
。
、本発明によれば、補助触媒層の面積または開孔率を主
触媒層の面積または開孔率よりも小さくしたことにより
、燃焼の大部分を行う主触媒層を通過するガスの流速よ
りも主触媒層で燃焼しきれなかったＨＣやＣＯを燃焼す
る補助触媒層を通過するガスの流速が速くなるので、主
触媒層で発生したＳＯｘが含まれている燃焼ガスを短時
間で補助触媒層を通過させることができ、硫黄分の被毒
による補助触媒層の触媒活性の低下を防止して燃焼特性
の悪化を改善し、長期間に亘り清浄な排ガス生成を維持
することができる触媒燃焼装置を提供することができる
。
【図１】本発明の一実施例の触媒燃焼装置の断面図
【図
２】同主触媒層の他の実施例の平面図
２】同主触媒層の他の実施例の平面図
【図３】同補助触
媒層の他の実施例の平面図
媒層の他の実施例の平面図
【図４】同主触媒層の他の実
施例の側断面図
施例の側断面図
【図５】同補助触媒層の他の実施例の側
断面図
断面図
【図６】従来例の触媒燃焼装置の側断面図
１６ 主触媒層
１７ 補助触媒層
２０ 触媒金属
２１ 被覆層
２２ 基体
Claims (3)
- 【請求項１】 燃料と空気を混合する混合室と、前記
混合室の下流側に配設された多数の連通孔を有する主触
媒層と、前記主触媒層の下流側に配設された多数の連通
孔を有する補助触媒層とを備え、前記補助触媒層の面積
を前記触媒層の面積より小さくしてなる触媒燃焼装置。 - 【請求項２】 燃料と空気を混合する混合室と、前記
混合室の下流側に配設された多数の連通孔を有する主触
媒層と、前記主触媒層の下流側に配設された多数の連通
孔を有する補助触媒層とを備え、前記補助触媒層の開孔
率を前記主触媒層の開孔率より小さくしてなる触媒燃焼
装置。 - 【請求項３】 主触媒層は、基体と、触媒金属を均一
に担持した被覆層とからなり、補助触媒層は、基体と、
触媒金属を流路表面近傍に担持した被覆層とからなる請
求項１または２記載の触媒燃焼装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3113202A JPH04344006A (ja) | 1991-05-17 | 1991-05-17 | 触媒燃焼装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3113202A JPH04344006A (ja) | 1991-05-17 | 1991-05-17 | 触媒燃焼装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04344006A true JPH04344006A (ja) | 1992-11-30 |
Family
ID=14606143
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3113202A Pending JPH04344006A (ja) | 1991-05-17 | 1991-05-17 | 触媒燃焼装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04344006A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20080090188A1 (en) * | 2006-10-12 | 2008-04-17 | Pisklak Thomas J | Catalytic Burner |
-
1991
- 1991-05-17 JP JP3113202A patent/JPH04344006A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20080090188A1 (en) * | 2006-10-12 | 2008-04-17 | Pisklak Thomas J | Catalytic Burner |
| US9279583B2 (en) * | 2006-10-12 | 2016-03-08 | Stonewick, Inc. | Catalytic burner |
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