JPS6066009A - 触媒燃焼器用燃焼部材 - 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】 産業上の利用分野 本発明は気体や液体の燃料を完全酸化反応によって無炎
で燃焼する触媒燃焼器用燃焼部材に関するものである。

従来例の構成とその問題点 従来より石油や石炭などの化石燃料を燃焼する太めの燃
焼器について極めて多くの提案がなされてきた。これら
のほとんどが炎口を有する構造のバーナーで構成さ）ｔ
ており、炎を形成することによって燃焼するものである
。こ才ＬＶＣ対して、近年、燃料を触媒に接触し、空気
中の酸素と化石燃料の完全酸化反応により燃焼させる燃
焼器について注目さｎてきた。この方式による燃焼では
触媒表面での接触反応であることから、本質的には表面
燃焼であり、いわゆる無炎燃焼である。この触媒表面に
おける無炎燃焼は、触媒面積当りの反応量を制御するこ
とにより、５００″Ｃ以下での燃焼を維持することが可
能で、有炎燃焼に較べて、長波長域の輻射熱を多く取り
出すことができる。この無炎低温燃焼では燃焼に必要な
酸素は燃焼器系外の空気、すなわち全二次空気であり、
系外から触媒層内部への拡散が不可欠となる。一方、燃
料は系内よシ触媒層に拡散通過して、系外に噴出する。

この系外からの拡散空気と、系内からの拡散噴出する燃
料成分とが、触媒表面で接触反応する。この触媒燃焼器
に用いられる触媒として従来より提案さｎてきたものと
して、主に繊維質よりなる不織布で、マット状やブラン
ケット状に成形したものに触媒成分として、白金などの
貴金属を分散担持した触媒がある。ζｎらのマント状不
織布構造触媒は、その密度や厚さなどの要因を調整する
ことによって、燃料の触媒層内の拡散速度を調節したシ
、系外からの空気の触媒層内への拡散領域を調節するこ
とが可能で、燃焼器としての燃焼量設計が容易となる利
点がある。しかしながら、低温燃焼とはいえ６００°Ｃ
前後の表面温度、とくに触媒の活性点での反応温度は５
００″Ｃ以上になっていることが予想されるところから
、繊維質不織布の成形は、有機系の接着剤が使用できな
いため、ニードル打ち加工もしくは綿状のまま、ケース
に納め、燃料や空気との接触面を金網等で固定して用い
ている。このため、外力により容易に綿状剥離した９、
脱落し、触媒の消失、欠落によって燃（焼を不完全にす
る恐れがあった。また、このようなマット状不織布に、
高価な触媒を担持するに際しても、構造自体が不定形で
あるところから、触媒の担持密度を均一にすることが不
可能で、ひいては、触媒燃焼面の燃焼量を均一にするこ
とが難しい。

本発明者らはこのような従来例が有する欠点を除去する
ために、無機繊維質よりなる撚糸で織られた織布を触媒
の基材とし、これに白金などの貴金属を分散担持したク
ロス触媒で構成した触媒燃焼器を提案してきた。このク
ロス触媒を用いることにより、均質なる触媒を用いられ
るところから、燃焼面の燃焼量を均一にすることができ
、がっ、触媒自体が布状の単一構造体であることがら、
従来の綿状触媒にみられた触媒そのものの剥離や脱落と
いう欠損が皆無となった。しかし、このクロス触媒は自
ずから織り物としての厚さに制約があり、ガスの拡散を
利用した燃料の供給方式をとる触媒燃焼器にあっては、
クロス触媒のみで構成することは困難であり、本発明者
らにょｐ提案してきた触媒燃焼器は、いずれもクロス触
媒と、無機繊維質よりなる拡散材とを組合せることによ
り、燃料の供給と、系外空気の拡散を調節する構成にな
っている。しかし前記クロス触媒と拡散材とは機械的に
密着しているだけで、部分的には明らかな空隙が存在し
ていることから、燃料のクロス触媒面への拡散供給は不
均一となり、また系外空気の拡散侵透も不均一となって
、燃焼条件が触媒面で等しくなく、未燃焼燃料の系外放
出や不完全燃焼成分の放出をもたらす欠点を有していた
。

発明の目的 本発明は前記従来の欠点に鑑み、クロス触媒面への燃料
の拡散供給を均一にすることのできる触媒燃焼器に使用
する燃焼部材を提供することを目的とするものである。

発明の構成 この目的を達成するために本発明は、無機質繊維の撚糸
を織った織布の表面に白金などの触媒物質を担持した織
布状触媒と無機質繊維からなる不織布拡散材と、前記織
布状触媒と前記不織布拡散材とを接合する多孔質無機結
晶材とからなり、前記織布状触媒と前記多孔質無機結晶
材と前記不織布拡散材とを積層して一体構造としたもの
である。

実施例の説明 以下、本発明の一実施例について、図面に沿って説明す
る。

第１図は本発明の一実施例における燃焼部材の断面図を
示すものである。また第２図は第１図の実施例の織布状
触媒面からみた平面図を示すものである。

１１は高硅酸ファイバからなる撚糸で織ったシリカクロ
スの表面にγアルミナ結晶を被覆したものに白金を担持
した織布状触媒、１２は厚さ５０賜のセラミックウール
で、シリカ−アルミナの短繊維からな９、ニードル打ち
込みにより成形した不織布拡散材、１３は前記織布状触
媒１１と不織布拡散材１２とを互に接合し、かつそれ自
体が境界層をなす、主としてシリカとアノーミナよりな
る多孔質無機結晶材である。そして前記織布状触媒１１
はあらかじめ酸処理によってシリカ純度ヲ９６％以上と
したシリカクロスをベースマイトアルミナ５部に対しイ
オン交換水１００部に調合したアルミナプルに浸漬し、
通常の方法で乾燥、焼成して、シリカクロス重量に対し
、は’：５ｗｔ％のγ−アルミナを被覆し、このアルミ
ナ被覆クロスを担体として、所定の液濃度に調合された
塩化白金酸水溶液中に浸漬し、乾燥後５０９°Ｃ〜７ｏ
○°Ｃで焼成もしくは水素雰囲気中２００″Ｃ〜４００
’Ｃで還元して、担１体重量に対し０．５ｗｔ％の白金
を担持して、クロス触媒として調整したものである。

また不織布拡散材１２は市販のセラミックウールブラン
ケットヲ用いた。さらに多孔質無機結晶材１３はあらか
じめコロイダルシリカ液にベーマイトアルミナゲルを分
散し、イオン交換水と若干のアンモニア水でＰＨ調節を
して、ペースト状に調製し、前記不織布拡散材１２の片
面に塗布する。

このとき、まずイオン交換水の配合を増量し、粘度を低
くした接合液をあらかじめ前記不織布拡散材１２の接合
側面にスプレーし、４ｏ　ｏ　”０〜６００°Ｃで焼成
して、ウールの表面近傍部分を固化させたのちに、前記
ペースト状の多孔質無機結晶材１３を厚膜塗布し、同時
に前記織布状触媒１１を前記多孔質無機結晶材１３の上
から重ねて、全体として平面を保持するため耐火性ボー
ドなどで、織布状触媒１１と不織布拡散材１２０両面か
ら挟み、両ボード９行面を維持してステンレスワイヤ等
で固定整形すする。この状態のまま、１００〜２００°
Ｃの乾燥炉で十分乾燥したのち、５００〜８００°Ｃの
焼成炉に入れ焼成固化し、織布状触媒１１と不織布拡散
材１２のセラミックウールブランケットとを接合し、一
体成形した。ここで多孔質無機結晶材１３はシリカアル
ミナ結晶層を形成している。前記多孔質無機結晶材１３
による一体成形の調整において、ペースト状の粘度と塗
布膜厚を調節し、所望の成形構造を得ることができる。

なお、多孔質無機結晶材１３の組成としては、前記のシ
マ リカ・アルミナ混合剤の他に、ｙグネシア、カルシア、
ジルコニア、チタニアなどの高温焼結酸化物の微粒子を
混入し、粘度調節の他に多孔質無機結晶材１３の空へき
率を調節することが可能であ組合せ内容と、これらを用
いた触媒燃焼器としての特性について示した０ また本実施例の効果を比較するため、比較例として、ク
ロス触媒とセラミックウールプランケット拡散材を接合
しかつ接合材を設けた一体成形とせずに、単に重ね組合
せて用いたものを表　に併記した。表　において、接合
材である多孔質無機結晶材１３の定性的な差異を明らか
にするため、それぞれ実施例における前記多孔質無機結
晶材１３のみのバルクのかさ密度を示した。また触媒燃
焼器としての特性として、プロノくンならびにメタンま
た表　において実施例１〜３の多孔質無機結晶材１３は
前記実施例での７リカ・アルミナ結晶からなり、実施例
４〜５は、ソリ力・アルミナにジルコニアを微量混合し
て、多孔質無機結晶材１３の緻密度を低下し、結果とし
てかさ密度を小さくしたものである。

表　に示されたスリップ特性から明らかなように、単に
同一のクロス触媒と不織布拡散材とを重ね組合せた比較
例と較べて、本実施例ではいずれもスリップ率の低下が
みられる。またこの特性の向上は多孔質無機結晶材１３
のかさ密度と厚さに依存して変化する。このことは織布
状触媒１１と不織布拡散材１２が完全に密着一体化した
ことにより、また多孔質無機結晶材１３の密度を調節す
ることにより、織布状触媒１１への燃料の供給が均一と
なり、触媒面上の燃焼負荷が均一となって最適燃焼にな
っていることを示している。このことは燃焼時の触媒面
の温度分布が比較例に較べて著しく平均化されており、
触媒燃焼器の特長である輻射が均一で、広い範囲に有効
に放射されるものである。

なお本実施例は、その調整においてあらかじめ触媒金属
を担持したクロス触媒を用いたが、アルミナなどの無機
質被覆のみをほどこしたクロス担体を、不織布拡散材１
２と接合剤を用いて一体成形したのち、クロス担体側表
面にスプレー等によ・て、白金などの触媒の前駆体１液
を塗布して触媒を担持する調製方法によっても本実施例
の効果を損なうものではなく、また接合剤として市販の
無機接着剤を用いて同様の調製を行ってもよい。

ただしこの場合、クロスや不織布の特質上、アルカリ成
分の少ないもの程よい。またクロス触媒の基材としては
シリカクロスの他アルミナ繊維やシリカアルミナ繊維か
らなるクロスを用いてもよく、不織布拡散材１２として
は、ニードル成形したシリカアルミナ繊維の他に層状の
アルミナ繊維やバインダーで固めた無機質繊維でもよい
。

発明の効果 本発明によれば、織布状触媒への燃料の供給が均一とな
り、触媒面上の燃焼負荷が均一となって最適燃焼ができ
、温度分布が均一で平均化され、広い範囲に有効に輻射
できる優れた効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例における触媒燃焼器用燃焼部材
の断面図、第２図は同燃焼部材の平面図である。 １’ｌ・・・・・・織布状触媒、１２・・・・・・不織
布拡散材、１３・・・・・多孔質無機結晶材。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 無磯賀繊欝（の撚糸を織−ラた織布の表１ｆｌｌ　Ｉｃ
   触媒物質を担持した織布状触媒と、無機質繊維からなる
   不織１１ｉ拡散材と、７ｔｆ記織布状触媒と前記不織布
   拡散材とを接合する多孔質無機結晶相とからなり、前記
   織布状触媒と前記多孔質無機結晶材と前記不織布拡散材
   と全積層して一体構造とした触媒燃焼器用燃焼部材。