JPS58219941A - 触媒燃焼用触媒体 - 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】 本発明は、担体に直接酸化触媒を担持させてなる触媒燃
焼用触媒体に関するものである。

従来の燃焼法を考えて見ると、気体燃料、液体燃料を問
わず、全て炎口板に於て火炎を形成させ燃焼させる形態
を採用していた。したがって火炎の形成のためには、そ
れに合致したスペースの燃焼室が必要であり、無理にコ
ンパクトな形にした場合、火炎が壁面に触れて急冷され
、ＣＯを発生したり、不完全燃焼を起こしたりする。さ
らに、空気中で火炎を形成させる方法では、多量のＮＯ
ｘが排出され、特に液体燃料の場合、消火時の臭気も完
全には除去できなかった。

本発明による触媒燃焼用触媒体社、上記の欠点を取り除
くことができ、その目的は燃料を触媒体上で無炎燃焼さ
せ、広範囲な空燃比のもとでも安定かつ効率の良い酸化
反応をさせ、排気ガスがクリーンとなるような触媒燃焼
用触媒体を提供することにある。

上記の目的を達成するために、本発明による触媒燃焼用
触媒体は、担体に直接、酸化触媒として、Ｐｒ　、Ｎｄ
　、　Ｌａ　、　Ｔｂ、等の希土類元素の酸化物を担持
したことを基本構成とする。この構成に於て、酸化触媒
としてＣＨ４等のノ・イドロカーボンの完全酸化能力が
特に優れている希土類元素酸化物を用いたことにより、
燃料をこの触媒体上で無炎燃焼させた場合、排気ガス中
にＣｏが残留することは起こりにくくなり、極めてクリ
ーンな排気ガスとすることが可能であると共に１前記希
土類元素酸化物の融点が１０００℃以上であることから
、１４００℃程度の高温触媒燃焼を行っても、触媒体の
熱破壊の心配はなくＬＪ。

〈 以下本発明による触媒燃焼用触媒体の一実施例を図面と
共に説明する。

第１図は本発明による触媒燃焼用触媒体の一実施例で、
耐熱性無機材料のジルコニアを用いて、円筒形のハニカ
ム形状に成形した担体１は、一定方向に貫通した方形の
小孔２を多数有している。

第２図は、第１図に示した担体１に酸化触媒として希土
類元素酸化物３を担持した触媒体４の部分縦断面模式図
を示す。ここでは、耐熱性無機材料にジルコニアを使用
したが、ムライト、コーディエライト等でも良く、また
小孔２の形状も方形。

本発明による触媒燃焼用触媒体の一実施例による製造方
法は下記の通りである。

一種類の希土類元素の硝酸塩溶液または二種類以上の希
土類元素の混合硝酸塩溶液に、ハニカム形状をした上記
ジルコニアの担体１を約３０分程度浸漬し、上記の硝酸
塩溶液を含浸させる。この含浸後の担体１を１３０℃で
２時間乾燥して水分を除去したのち、６００℃で２時間
空気中で焼成し、さらに１２００　℃で４時間空気中で
焼成する。

一方、希土類元素の担持量は２種類以上を混合している
場合も含め、担体１の重量を基準として、１．０〜５．
０ｗｔ％とする。この操作により、本発明の実施例によ
る触媒燃焼用触媒体を得る。

以下、本発明による触媒燃焼用触媒体を液体燃料触媒燃
焼装置に用いた場合の一応用例を第３図に示し、その構
成を説明する。

有底円筒状のファンケース６の底部には吸気導入口６が
設けられており、ファンケース６底部に固定されたファ
ンモータ７のシャフト８は、ファンケース６の中心線に
沿って、吸気導入口６からファンケース６内に設置され
ている。ファンモータ７は吸気口９を有するモータケー
ス１０によって覆われている。シャフト８にはファン１
１が、またファンケース６には案内羽根１２が固定され
、それぞれ交互に多段に設けられている。一方、ファン
ケース６の他端には中央に空気口１３を有する固定板１
４が嵌合され、ファンケース６外方に向け、バッキング
１６を介して円筒状の気化予混合筒１６が装着されてお
シ、固定板１４近傍の気化予混合筒１６にはシーズヒー
タ１７が埋設されている。また、気化予混合筒１６の前
方には円筒状の燃焼筒１８が連結され、燃焼筒１８内に
は金網またはパンチングメタル製の抵抗板１９が設置さ
れ、この前方にスペーサ２０を介して、整流作用を行う
整流板２１、第２図の触媒体４が順次設置されている。

また抵抗板１９と固定板１４によって囲まれた空間は気
化予混合室２２としての役割を果たし、整流板２１と触
媒体４の間には点火プラグ２３が燃焼筒１８に向けて設
置されている。

一方、ファンケース５ｆｒ、貫通し、気化予混室２２内
に臨んだシャフト８の先端には、ファンモータＴ側より
先端に向けて径が大となる円型台形のコーン２４、回転
板２６、周端に攪拌用小羽根を有する混合板２６が順次
固定しである。また給油管２Ｔはファンケース６を側面
から貫通して、コーン２４上方に開口するように設置さ
れている。

次に前記構成における液体燃料触媒燃焼装置の作用を説
明する。

シーズヒータ１７に通電され、気化予混合筒１６の側壁
が所定の温度に到達すると、ファンモータ７、電磁ポン
プ（図示せず）に通電されて、空気および液体燃料の供
給が開始される。液体燃料は給油管２７により、回転し
ているコーン２４上に送られ、コーン２４のテーパに沿
って回転板２５に達すると、その回転力で円周方向に飛
散し、定温状態を保っている気化予混合筒１６の壁面に
接触し、気化する。他方、ファン１１によって吸気口９
から取り入れた空気は、吸気導入口６を通り、空気口１
３から気化予混合室２２内に送り込まれ、気化した液体
燃料ガスと混合板２６の作用で均一に混合された予混合
ガスとなる。予混合ガスは抵抗板１９、整流板２１を通
過したところで、通電によってスパークを発している点
火プラグ２３で点火される。点火初期には、整流板２１
の前方側に青火炎を形成して火炎燃焼を行わせ、火炎に
よる輻射熱や燃焼筒１８からの伝熱により、触媒体４の
温度を触媒燃焼に必要な活性化温度まで到達させる。し
かるのち、前記の青火炎を消滅させ、触媒体４上で触媒
燃焼を行わせる。この時点での触媒体４の表面温度は、
８ｏＯ℃〜１２ｏｏ℃程度にまで達しており、酸化触媒
による反応で予混合ガスは完全酸化され、接触酸化反応
は定常状態を保つ。

以下、触媒燃焼用触媒体４を用いた場合の効果を具体的
に示す測定データを下表に示す。

以下余白 注）ＴＲ・・・・・・反応温度 使用した試料は、第１図に示したようなハニカム形状を
したジルコニア材料を粉砕して、適当な粒度に揃えたも
のを担体１とし、その上に酸化触媒を担持量たものであ
る。酸化触媒としては、希土類元素の内、Ｐｒ、ｌ　Ｎ
ｄ、　Ｌａ５Ｔｂの酸化物およびその比較対照用として
酸化ニッケル、酸化鉄を用いた。尚、希土類酸化物の担
持法は上述した通りである。また、酸化ニッケル、酸化
鉄の担持法も試薬として硝酸塩を用いる方法をとった。

酸化触媒の担持量は、各々原子状態として換算して、担
体２重量基準で２ｗｔ％　とじた。これらの試料は礼め
１０００℃、４時間空気中で焼成した。

実験は、ＣＨ４１０２巴埼（理論燃焼酸素量）で混合し
たＣＨ４，０２混合ガスを反応物とし、石英ガラス反応
管内に前記試料を一定体積で設置し、この反応管を９５
ｏ℃、１０００℃に保ち、前記混合ガスを瞬間的に゛反
応管内に注入し、反応後のガス組成をガスクロマトグラ
フにて調べた。反応後のガス組成は、Ｃ０１ＣＯ２、未
反応のＣＨ４であった・Ｇｏ、Ｃｏ２．未反応ＣＨ４Ｏ
量を各々、ｘｃｏ、ｘｃ０２ｘＣＨとすると、ＣＨ４転
化率ＸＣＨ（ｍｏｊ！％）は、（ｘｃｏ＋ｘｃｏ　）×
１００７（ｘｃｏ＋ｘｃｏ＋ｘＣＨ）で表され、ｃｏ２
収率ＹＣＯ２は、Ｘｃｏ　ｘ１ｏｏ／（Ｘｃ。

＋ｘｃｏ２＋ｘｃＨ４）で表される。すなわちＹＣＯ□
は原料のＣＨ４の何チがＣＯ２に変換されたかを示し、
触媒の酸化活性の良否を判断する一基準となる。

結果は表に見られるように、希土類元素酸化物を担持し
た場合、非常に高活性を有した。特に９５０℃ですでに
酸化ニッケル、酸化鉄を大きく凌いでいる。また、ＣＨ
４転化率もさることながら、Ｃ０２収率も極めて高く、
完全酸化力が優れていることが分かる。このように、希
土類元素酸化物を酸化触媒として用いることによシ、高
い酸化能力を有する触媒体を得ることができる。

以上の実施例からもわかるように本発明は、担体上に酸
化触媒として、酸化能力の優れた、Ｐｒ。

Ｎｄ、Ｌａ、Ｔｂ等の希土類元素の酸化物の内、少なく
とも一種類以上担持したことにより、安定かつ効率の良
い酸化反応をさせ、排気ガスがクリーンとなるような触
媒燃焼用触媒体を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に於て使用した担体の斜視図
、第２図は第１図に示した担体から製作した触媒燃焼用
触媒体を縦断面で示す部分拡大断面図、第、３図は第２
図に示した触媒燃焼用触媒体を液体燃料燃焼装置に装着
した一応用例の縦断面図である。 １・・・・・・担体、２・・・・・・小孔、３・・・・
・・希土類元素酸化物、４・・・・・・触媒体。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）　　一定方向に貫通した多数の小孔を有する担体
   に、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｌａ、Ｔｂ等の希土類元素の酸化物の
   うち少なくとも一種類以上を担持した触媒燃焼用゛触媒
   体。 （′；４　担体の材料は、αアルミナ、コーディエライ
   ト、ムライト、ムライト−αアルミナ、ムライト−ジル
   コン、ケイ酸アルミナ、アルミニウムーチタネイト、お
   よびジルコニア等のセラミックを使用した特許請求の範
   囲第１項記載の触媒燃焼用触媒体。 （９）希土類元素の担持量を、担体重量を基準として１
   ．０〜ｓ、ｏｗｔ％とした特許請求の範囲第１項または
   第２項記載の触媒燃焼用触媒体。