(57)【要約】【課題】この発明の課題は、炭化水素ガス（以下、ＨＣと称する。）と窒素酸化物（以下、ＮＯｘと称する。）ガスとの発生量を抑制し、良好な燃焼状態を確認することのできるファンヒータ用触媒及びファンヒータを提供すること。【解決手段】酸化セリウムを含むことを特徴とするファンヒータ用触媒であることを特徴とし、側面に火炎孔を有するバーナーヘッドと、前記火炎孔を覆うようにバーナーヘッドに配置された炎孔網とを備えた燃焼装置を有するファンヒータであって、前記炎孔網の表面には、酸化セリウムを含む触媒が固定されて成ることを特徴とするファンヒータであることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸化セリウムを含むことを特徴とするファンヒータ用触媒。
【請求項２】
アルミナ、チタニア、酸化ランタン、ジルコニア、又はシリカよりなる群から選択される少なくとも一種の無機酸化物に担持されてなることを特徴とする請求項１に記載のファンヒータ用触媒。
【請求項３】
前記無機酸化物と前記酸化セリウムとの質量比が１００：０．１〜１００：１８であることを特徴とする請求項２に記載のファンヒータ用触媒。
【請求項４】
前記触媒は、触媒の全量に対して多くとも０．２５質量％の白金、又は多くとも０．０１質量％のパラジウムを含むことを特徴とする請求項１に記載のファンヒータ用触媒。
【請求項５】
側面に火炎孔を有するバーナーヘッドと、前記火炎孔を覆うようにバーナーヘッドに配置された炎孔網とを備えた燃焼装置を有するファンヒータであって、
前記炎孔網の表面に、請求項１〜４のいずれか一項に記載のファンヒータ用触媒が固定されて成ることを特徴とするファンヒータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明はファンヒータ用触媒及びファンヒータに関し、さらに詳しくは、ファンヒータに特有の問題点である炭化水素ガス（以下、ＨＣと称する。）と窒素酸化物（以下、ＮＯｘと称する。）ガスとの発生を抑制し、ファンヒータに特に要求される良好な燃焼状態を確認することのできるファンヒータ用触媒、及びそのファンヒータ用触媒を備えることにより、運転停止時に発生するHCの燃料臭及び運転時におけるNOxガスの発生を抑制し、しかも運転時に良好な燃焼状態を確認することのできるファンヒータに関する。
【背景技術】
【０００２】
ファンヒータは、暖房器具として広く知られている。
【０００３】
ファンヒータ例えば石油ファンヒータは、開口部を有する有底筒状の気化筒と、気化筒を加熱する気化用ヒーターと、気化筒へ燃料を送る燃料管と、気化筒へ空気を送ることにより前記燃料を霧化させる送風管と、気化筒の開口部を覆うように設置され、その側面に火炎孔を有するバーナーヘッドと、バーナーヘッドに、前記火炎孔を覆うように、配置された炎孔網とを備えた燃焼装置を有し、ファンヒータの運転時に前記火炎孔より火炎が生じる。
【０００４】
ファンヒータは、運転が停止され、燃料の供給が止められた後も、内部の熱を追い出すために、送風管による気化筒への送風が一定時間続けられる。この時に、余熱により気化した燃料が燃焼することなく、したがって気化した燃料がＣＯ２とＨ2Ｏとに分解されることなく、未燃ガスとしてＨＣがファンヒータ周辺に放出される。その結果、ファンヒータの運転を停止すると、しばらくの期間にわたって燃料臭が悪臭として発生する。
【０００５】
また、石油などの化石燃料を空気とともに火炎燃焼する場合に、火炎部が１４００℃以上の高温状態に達すると、空気中の窒素と酸素とが結びついてＮＯｘの発生することが知られており、ファンヒータの運転時においても、火炎温度の上昇によって低濃度のＮＯｘが発生する。
【０００６】
一方、ＮＯｘは自動車の排ガス規制の対象となっているように、人体に有害な物質であるほか、光化学反応を起こして微粒子と結合するなどして、広範囲の大気汚染及び人体に対する被害をもたらす原因物質であることが知られている。また、ＨＣは強い異臭を放ち、人に不快感をもたらす。よって、室内での使用が一般的であるファンヒータにおいては、ＨＣとＮＯｘとの発生を抑制することが必要である。
【０００７】
また、ファンヒータの運転時には、良好な燃焼状態が確認される必要がある。より詳しくは、炎孔網表面における加熱温度を低下させることにより炎孔網の加熱による赤色光の発生を抑制し、これによって燃焼装置における炎孔網から青色の火炎が生じていることが目視で確認できるとともに、ファンヒータに備わる火炎検知機によって、火炎のあることが確認されることが必要である。なぜなら、ファンヒータの火炎が青色であると視認できる場合には、ファンヒータは正常に運転していると判断することができ、ファンヒータの燃焼装置の炎孔網表面における赤熱が著しいと青色の火炎が目立たなくなることにより青色の火炎を明瞭に視認されない場合には、酸素不足により燃料が不完全燃焼を起こしている、或いはバーナーヘッドにおける火炎孔が詰まっている、といったファンヒータ特有の不具合を目視により判断することができるからである。さらに、ファンヒータの火炎が、火炎検知機で検知されない程度に微量しか発生しない場合にも、ファンヒータ特有の不具合を同様に判断することができるからである。
【０００８】
従来、燃焼バーナに関する発明として、特許文献１には、「消火時に生じる異臭の原因となる燃焼バーナ内での未燃焼ガスを燃焼させて、異臭の発生を抑制することができる強制気化式燃焼装置の燃焼バーナを提供することを目的」として（特許文献１の段落番号０００８）、「・・・強制気化式燃焼装置の燃焼バーナにおいて、上記炎孔網を消火時に混合室内に残留する未燃焼ガスを酸化反応させる触媒を担持させた金属網で形成したことを特徴とする強制気化式燃焼装置の燃焼バーナ」が開示されている（特許文献１の請求項１参照）。
【０００９】
この「燃焼バーナ」における金属網に担持された触媒は、白金パラジウムである（特許文献１の段落番号００１５）。白金パラジウムを担持した触媒を有する金属網を備えた燃焼バーナによると、「消火直後に発生する未燃焼ガスは、燃焼炎Fによって活性な温度にまで高められた触媒に接触して酸化される。すなわち、これによって刺激を伴う異臭の発生原因であるアルデヒド類の中間生成物が生成されない」（特許文献１の段落番号００１９）。
【００１０】
特許文献１に記載された発明は、灯油を燃料とする燃焼バーナで発生するアルデヒド類の発生量を低減することを、実現している。なお、特許文献１には、触媒として白金パラジウム以外の触媒が、開示されていない。
【００１１】
特許文献２には、「バーナの炎口網とバックネットに未燃焼ガスを酸化反応させる触媒を担持した燃焼バーナにおいて、上記バックネットに焼成工程を加えたことを特徴とする燃焼バーナ」が開示されている（特許文献２の請求項１）。
【００１２】
特許文献２では、未燃焼ガスを酸化反応させる触媒として「白金パラジウム」が開示されている（特許文献２の段落番号０００７、００１６）。
【００１３】
特許文献２に記載された発明は、「燃焼は停止されるが、燃焼バーナ１内に極僅かの未燃焼ガスが残留し、当該未燃焼ガスが５００〜６００℃程度の炎口網６に接触して、アルデヒド類の中間生成物が生成され、刺激を伴う異臭が発生する」（特許文献２の段落番号０００７）ことを防止することができるという技術的効果を奏する（特許文献２の段落番号００３１）。
【００１４】
したがって、この特許文献２に記載の発明は、特許文献１に記載の発明と同様に、灯油の燃焼停止に伴う未燃焼灯油の臭い発生を防止することについては、何らの開示もしていない。
【００１５】
特許文献３に記載された発明は、「触媒としてセリア（CeO2）を利用して、排ガス中に含まれる揮発性有機化合物（VOC）を分解除去する分解除去装置及びその分解除去装置を用いた分解除去方法に関し、特に排ガス中に含有されるヘキサンなどの脂肪族炭化水素、ベンゼンやトルエンなどの芳香族炭化水素、ナフタレンなどの芳香族炭化水素と言った揮発性有機化合物を分解除去する分解除去装置及びその分解除去装置を用いた分解除去方法に関する」（特許文献３の段落番号０００１）。
【００１６】
また、特許文献３は、ベンゼン及びトルエンの分解反応についての詳細な検討結果を開示している。
【００１７】
特許文献４に記載された発明は、「排ガス中の窒素酸化物をNH3を用いて接触還元する方法において、とりわけ排ガス温度が４００℃〜６００℃の高温領域において好適な触媒を提供すること」という目的（特許文献４の第２頁第１欄第３２行〜第３５行）を達成するために、活性アルミナに酸化物の生成エンタルピーが−ΔHｆ０≧８０である活性成分を担持する窒素酸化物除去用触媒（特許文献４の請求項１参照）を開示する。前記活性成分としてCeO２が開示される（特許文献４の第２頁２欄第１２行）。この特許文献４に開示される触媒は、酸化窒素、アンモニア、酸素、水及び窒素からなるガスから窒素酸化物を除去する触媒として具体的に使用されている（特許文献４の第３頁第４欄第４０行〜第4頁第５欄第２行）。アンモニアは窒素酸化物の還元剤として有用であるものの、刺激臭を有し有毒であるため、屋内で使用するには危険である。さらに、アンモニアの保管には専用のタンクが必要で、消費した場合にはその都度追加する必要がある。
【００１８】
特許文献５に記載の発明は、「自動車エンジンの排ガスに含まれる窒素酸化物を低減する排ガス浄化用触媒及びその製造方法」に関し（特許文献５の段落番号０００１欄）、「水の存在下においても、軽油等の還元剤を供給することにより、安定してかつ高い効率で排ガスに含まれるNOｘを低減し得る排ガス浄化用触媒」を提供するという目的（特許文献５の段落番号０００４欄）を達成するために、「CeO２のみにより構成された排ガス浄化用触媒」(特許文献５の請求項１)を手段とする。特許文献５に記載の排ガス浄化用触媒は、ディーゼルエンジンの排ガスにシミュレートした特定組成の模擬ガスについてＮＯｘの除去率及びＮ２Ｏへの転化率が調べられている（特許文献５の段落番号００１３欄）。この特許文献５には、この特許文献５に記載の触媒をファンヒータに転用可能であることを示す記載も示唆もない。
【００１９】
さらに、特許文献６に記載された発明は、「石油ファンヒータ等の燃焼装置の消火時の臭いの元となるＨＣ（ハイドロカーボン）やＮＯｘを低減するものである」（特許文献６の段落番号０００１）。特許文献６に係る「燃焼装置」は「・・・、前記バーナヘッドの外周壁には、金網状の外網を壁面に密着させて備えると共に、この外網には貴金属触媒を担持させて低い空気比で触媒燃焼を行わせ、・・・を備えたバーナヘッドリングを備えた事を特徴とする（特許文献６の請求項１）。この特許文献６における段落番号０００６には、「以上のようにこの発明によれば、バーナヘッドの外網に担持した貴金属触媒によって、この外網部分で触媒燃焼が行われ、安定燃焼時では外網は赤熱状態となり、消火直後に燃焼ファンの駆動で気化筒内の未燃ガスを、触媒により十分赤熱した外網と接触するように押し出すことで、ほぼ完全に燃焼させることが出来、室内に放出される際にはほぼＣＯ２とＨ２Ｏに変換されており、臭気を従来の１／５程度に低減するものである。」と記載されている。また、この特許文献６の段落番号０００７には、「更に外網での触媒燃焼は低い空燃比での部分燃焼で反応温度も低く、外網通過後のバーナヘッドリング内で二次空気の供給を受けて完全燃焼する２段燃焼によって、燃焼温度が低い燃焼でＮＯｘの発生も低減することが出来、環境に優しい燃焼装置を提供することが出来るものである。」と記載されている。
【００２０】
特許文献６では、貴金属触媒の具体例として、「白金やパラジウム等」が挙げられている（段落番号００１１）。また、特許文献６によると、「消火時の臭気低減を外網１０に貴金属触媒１２を担持させることで解決する」（特許文献６の段落番号００２５）こととなっている。
【００２１】
しかし、本願発明者らの検討によると、石油ファンヒータ及びガスファンヒータ等のファンヒータの炎孔網に白金やパラジウムのみが担持された場合、触媒燃焼が激しく、炎孔網が赤熱してしまうので、運転時のヒーターに青色の炎が確認されず、ファンヒータが故障していると使用者が誤認する可能性が高い。
【００２２】
ファンヒータには、火炎孔で形成される炎は常に青色に保持し続けなければならないこと、ファンヒータの運転中にはＮＯｘの発生を極力抑制しなければならないこと、ファンヒータの運転を停止しても燃料臭が発生しないことという特有の実現課題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２３】
【特許文献１】特開平１０−２３２００３
【特許文献２】特開２０００−３５２０２
【特許文献３】特開２００７−１７５６１２
【特許文献４】特開平０５−３２９３３２
【特許文献５】特開平０８−２９００５７
【特許文献６】特開２０１２−２２０１３５
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２４】
この発明は、このような問題を解消し、ファンヒータ特有の実現課題を実現することのできるファンヒータ用触媒及びこのようなファンヒータ用触媒を備えることにより、ファンヒータの運転中においては良好な燃焼状態の確認を実現するとともにＮＯｘの発生を極力抑制し、ファンヒータの運転を停止した後にあっても燃料臭が発生しないファンヒータを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００２５】
この発明の前期課題を解決するための第１の手段は、
（１）  酸化セリウムを含むことを特徴とするファンヒータ用触媒であり、
（２）  アルミナ、チタニア、酸化ランタン、ジルコニア、又はシリカよりなる群から選択される少なくとも一種の無機酸化物に担持されてなることを特徴とする請求項１に記載のファンヒータ用触媒であり、
（３）  前記無機酸化物と前記酸化セリウムとの質量比が１００：０．１〜１００：１８であることを特徴とする請求項２に記載のファンヒータ用触媒であり、
（４）  前記触媒は、触媒の全量に対して多くとも０．２５質量％の白金、又は多くとも０．０１質量％のパラジウムを含むことを特徴とする請求項１に記載のファンヒータ用触媒であり、
（５）  側面に火炎孔を有するバーナーヘッドと、前記火炎孔を覆うようにバーナーヘッドに配置された炎孔網とを備えた燃焼装置を有するファンヒータであって、
前記炎孔網の表面に、請求項１〜４のいずれか一項に記載のファンヒータ用触媒が固定されて成ることを特徴とするファンヒータである。
【発明の効果】
【００２６】
この発明によれば、ファンヒータ特有の技術的問題点を一挙に解決することができ、すなわち、ファンヒータの運転停止後における燃料臭の発生を抑制し、ファンヒータの運転時のＮＯｘの発生を抑制するとともに、良好な燃焼状態を確認することのできるファンヒータ用触媒、及び、このようなファンヒータ用触媒を有することにより、ファンヒータの運転時には良好な燃焼状態を確認することができると共にＮＯｘの発生を極力抑制し、ファンヒータの運転停止時には燃料臭を発生させることのないファンヒータを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】図１は、ファンヒータの燃焼装置の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
図１に示されるように、この発明の一例であるファンヒータが有する燃焼装置１は、開口部２を有する有底筒状の気化筒３と、気化筒３の内部に燃料を送る燃料供給管４と、気化筒３の内部に空気を送る送風管５と、気化筒３の開口部２を覆うように設置されたバーナーヘッド６と、バーナーヘッド６の外周壁に設けられた貫通孔である火炎孔７と、火炎孔７を覆うようにバーナーヘッド６に配置され、酸化セリウムを含む触媒が固定された炎孔網８とを備えた燃焼装置を有する。
【００２９】
気化筒３は、上部に開口部２を有する有底筒状体であって、その内部において燃料を気化させることができる限り、さまざまの形状を有することができる。気化筒３の形状として、例えば有底の円筒形及び有底の角筒形を挙げることができる。気化筒３の形状及び大きさは、この燃焼装置を備えたヒーターの大きさ、及び使用する状況等に応じて適宜に設計変更することができる。
【００３０】
気化筒３の材質としては、耐熱性を有し、かつファンヒータの使用状況下で適度の強度を有する限りさまざまの素材を採用することができ、通常は金属を挙げることができる。
【００３１】
燃料供給管４は、気化筒３の下部周壁に接続されており、燃料供給管４の内部では、燃料供給管４の上流に設置された電磁駆動ポンプ等のポンプが、燃料を気化筒３の内部に圧送する。気化筒３の内部に配置された燃料供給管４の先端には、燃料を霧化する噴霧ノズル４Aが設置される。
【００３２】
燃料供給管４の材質は、耐熱性を有し、かつ適度の強度を有する限りさまざまな素材を採用することができ、通常は銅製である。
【００３３】
燃料供給管４の軸線方向長さ、内径、及び形状は、気化筒へ適切な量の燃料を供給できる限りにおいて特に制限はない。
【００３４】
送風管５は、気化筒３の下部周壁に接続されており、送風管５の内部では、管の上流に設置された送風機等が、空気を気化筒３の内部へ圧送する。
【００３５】
気化筒３の内部へと送られる空気は、燃料を燃焼させるための酸素供給元となるほか、気化筒３の内部で燃料供給管４によって送られた燃料と合わさって、燃料を霧化させる機能を有する。燃料を霧化させるために、燃料供給管４と送風管５とは、気化筒３の下部周壁において、空気が燃料を霧化させることができるように近接した位置にあることが好ましい。さらに好ましい送風管５と燃料供給管４との態様として、図１に示すように、送風管５の内部であって、送風管５の先端出口に燃料供給管４の出口が配置されるように、送風管５と燃料供給管４とが二重管構造をなす。
【００３６】
送風管５の材質は、耐熱性を有し、かつ適度の強度を有する限りさまざまの素材を採用することができ、通常は金属製である。
【００３７】
送風管５の軸線方向長さ、内径、形状は、気化筒へ適切な量の空気を供給でき、かつ気化筒３の内部で燃料を霧化できる限りにおいて特に制限はない。
【００３８】
前記気化筒３の底部外側には、気化用ヒーター９が設置されている。気化用ヒーター９として、電流の働きによるジュール熱を利用するシーズヒーターを好適に用いることができる。気化筒３の内部の温度は、気化筒３の下部周壁に設置されたサーミスタ１０によって感知され、ファンヒータの運転時は通電制御により２２０℃〜２５０℃に保持される。ファンヒータの運転時は、気化筒３の下部において霧化した燃料が、気化用ヒーターで発生した熱によってガス化し、送風管５によって供給された空気と予備的に混合され、混合ガスが気化筒３の内部を上昇する。
【００３９】
気化筒３とバーナーヘッド６との間には、整炎筒１１が取り付けられる。整炎筒１１は、気化筒３の開口部２を覆蓋するように設計された円形の板状体１１Aに形成され、しかもその板状体１１Aの中央部には気化筒３の内部に突出する円筒体１１Bが形成されていてその円筒体１１Bを通じて気化筒３とバーナーヘッド６とが連通する。このように形成された整炎筒１１は、気化筒の内部を上昇する混合ガスを整流しながらバーナーヘッド６の火炎孔７へと混合ガスを案内することができるようになっている。
【００４０】
バーナーヘッド６は、気化筒３の上部開口部を覆うように、しかも前記整炎筒１１を気化筒３とで挟むように設置される。このバーナーヘッド６は、半円状若しくは有天筒状を呈する。なお、このバーナーヘッドの天地を逆にすると「底面に対応する一端を開口する有底筒状を呈する」と形容することができる。このバーナーヘッド６の形状及び大きさは、気化筒３の形状に対応して適宜に設計変更することができる。
【００４１】
バーナーヘッド６の材質は、耐熱性を有し、かつ適度の強度を有する限りさまざまな素材を採用することができ、通常は金属製である。
【００４２】
火炎孔７は、バーナーヘッド６の周壁に、単列状若しくは行列状に設けられている。ファンヒータの運転時には、気化筒３の内部から上昇してきた燃料例えば灯油と空気との混合ガスが、火炎孔７を通って、バーナーヘッド６の内部から外部に向かって送り出される。火炎孔７から送り出された混合ガスが燃焼し、バーナーヘッドの外側に向かって火炎部１２が形成される。
【００４３】
火炎孔７は、ヒーターの燃焼装置が安定に燃焼するための適切な量の混合ガスを供給できるように、その内径や数が適宜に決定される。特に、バーナーヘッド６の周壁に上下３段に配列され、上段と中断の炎孔は直径６〜７ｍｍとし、下段の炎孔は直径５〜５．５ｍｍとし、周壁に一段につき１６個ずつ火炎孔７が配置されることが好ましい。
【００４４】
炎孔網８は、バーナーヘッド６の周壁の近傍に、火炎孔７を覆うことができるように取り付けられている。炎孔網８は、耐熱材料で形成され、特に金属で形成することができる。炎孔網８を形成する金属として、耐熱性に優れ、かつ高強度であるという点においてステンレスが、好ましい。炎孔網８の形状としては、混合ガスとの接触面積を大きくし、且つ、混合ガスの流れを著しく妨げないような形状が良く、０．１〜１０ｍｍ程度の目の大きさを有する網目構造が好ましい。
【００４５】
炎孔網８の表面には、酸化セリウム（ＣｅＯ２及びＣｅ２Ｏ３）を含む触媒が固定されている。炎孔網８の表面に触媒が固定される態様は、担体に担持されていない触媒そのものが炎孔網に固定される態様、及び担体に担持された触媒が炎孔網に固定される態様のいずれであってもよい。
【００４６】
火炎孔８の表面に固定される触媒に含まれる酸化セリウムは、通常の場合、微粒子の形態となっている。微粒子状になっている触媒のその粒子径としては５〜１００ｎｍが好ましい。
【００４７】
炎孔網８に固定される触媒に含まれる酸化セリウムの好適な固定量は、通常０．０１〜０．７５ｍｇ／ｃｍ２の範囲にある。炎孔網８に固定される触媒に含まれる酸化セリウムの質量が、０．７５ｍｇ／ｃｍ２より多くなっても触媒の増加量に見合った技術的効果が奏されないことがある。
【００４８】
炎孔網８に固定される触媒は、無機酸化物に担持されることができる。無機酸化物は担体、バルク材、バインダーとして機能し、酸化セリウムの分散性を向上させ、経時的なシンタリングを抑制し、また炎孔網への固定化を助ける。前記無機酸化物として、酸化セリウム及び貴金属の触媒活性を阻害せず、化学的に安定しており、酸化セリウム及び貴金属の表面積を大きくすることのできる物質を採用することができる。無機酸化物として、具体的には、アルミナ、チタニア、酸化ランタン、ジルコニア及びシリカよりなる群から選択される少なくとも一種の無機酸化物を挙げることができる。より好ましい無機酸化物は、アルミナである。無機酸化物の好ましい粒子径は、通常、１０ｎｍ〜１００ｎｍである。炎孔網８に固定される触媒中の酸化セリウムと触媒を担持する無機酸化物との質量比は、無機酸化物：酸化セリウム＝１００：０．１〜１００：１８の範囲内にあるのが好ましい。
【００４９】
炎孔網８に固定される触媒は、燃焼ガスとの接触頻度を高めるために、空孔を形成することにより表面積を大きくしておくことが好ましい。触媒の表面積を大きくする方法として、触媒を調製する際に、触媒又は触媒及び担体に更にナノカーボン材料を加えて触媒とナノカーボン材料とを、又は触媒と担体とナノカーボン材料とを均一に混合し、その後、ナノカーボン材料を焼成除去することにより、触媒に細孔を形成することができる。ナノカーボン材料としては、単層カーボンナノチューブ（SWCNT）、二層カーボンナノチューブ（DWCNT）、多層カーボンナノチューブ（MWCNT）、カーボンナノファイバー（CNF）、カーボンナノホーン、フラーレンが挙げられる。燃焼ガスを内部まで流通させやすくする点から、より好ましいナノカーボン材料は多層カーボンナノチューブである。好ましいカーボンナノチューブは、径は１０ｎｍ以上で、長さが１００ｎｍ〜１０μｍである。
【００５０】
前記触媒１６は、この発明の課題を達成する限りにおいて、酸化セリウム以外の貴金属を含んでいても良い。酸化セリウム以外の貴金属として、例えば、白金及びパラジウム等を挙げることができる。これらの貴金属の触媒中の含有量は、無機酸化物と触媒との合計質量に対して白金の質量比は大きくても０．２５％であり、パラジウムの質量比は大きくても０．０１％である。より好ましくは、無機酸化物と触媒との合計質量に対する白金の質量比は大きくても０．１５％であり、パラジウムの質量比は大きくても０．００５％である。白金及び／又はパラジウム等の貴金属は、酸化セリウムと同様に燃焼触媒として働くが、この貴金属の触媒全体の質量に対する質量比が前記値を超えると、網表面における反応量が増大するため燃焼量が多くなり、網が激しく赤熱するようになる。このとき網表面の温度は１０００℃を超える場合があり、触媒の劣化、網そのものの耐久性に問題が生じる。また炎孔網８の外側で形成されるはずの青炎は小さくなり、このファンヒータの運転状態が不良であると判断されてしまい、この発明の課題を達成することができなくなる恐れがある。酸化セリウム以外の貴金属を含有すると共に表面積の大きな触媒は、例えば前記ナノカーボン材料に貴金属を担持させてから前記ナノカーボン材料を焼成除去することにより、できた細孔に貴金属を配置することにより形成することができ、燃焼ガスとの接触頻度を高めることができる触媒が形成される。
【００５１】
触媒を炎孔網に固定させるには、先ず、前記酸化セリウムと前記無機酸化物とバインダーと水とを混合し、懸濁し、又は分散し、得られた懸濁液又は分散液をコーティング液とする。
【００５２】
好適な前記バインダーとしては、アルミナゾル、チタニアゾル、シリカゾルなどの無機酸化物ゾルや、水酸化アルミニウム粉体などが用いられる。バインダーの量は触媒になった時の固体分で２〜２０質量％となるように加えるのが好ましい。バインダーは、焼成により担体となる。
【００５３】
コーティング液中に含まれる固体分の濃度は、すなわち、酸化セリウムと貴金属と無機酸化物とバインダーに含まれる固体分との合計濃度が、コーティング液に対して、５〜２０質量％になるように調製するのが好ましい。固体分が５質量％より低くなると、コーティング液で炎孔網を何度も塗工する必要を生じて非効率となることがあり、２０重量％を超えるとコーティング液の粘度が高くなりすぎて、コーティング液の塗工操作性が悪くなることがある。
【００５４】
前記コーティング液を炎孔網上にコーティングする方法としては、通常に行われる方法であればいずれの方法でもよく、たとえば、ディップ法、ローラー法、刷毛塗り法、スプレー法、スピンコーティング法などが挙げられる。コーティングの厚さは１〜１００μｍが好ましい。また、炎口網へのコーティング液の塗工量は、単位面積当たりの質量として、１〜２０ｍｇ／ｃｍ２が好ましい。
【００５５】
この発明に係るファンヒータは、従来のファンヒータと同様に点火プラグを備える。図１に示されるように、その点火プラグ１３は、電極間の放電によって火花を生じさせることができる。ファンヒータを運転する際には、点火プラグ１３によって生じた火花が、気化筒３の内部を上昇してきた燃料と大気との混合ガスに引火することにより、バーナーヘッド６の外側に炎が形成される。点火プラグ１３の位置、数は、火炎孔に着火できる限りにおいて適宜に設計変更することができる。
【００５６】
この発明に係るファンヒータは従来のファンヒータと同様に炎検知器を備える。図１に示されるように、炎検知器１４は、火炎の整流作用を利用したフレーム電圧によって、燃焼装置の燃焼状態を検知する。通常、炎検知器１４は電極部と支持部からなり、電極部が火炎部１２と接触して炎を検知し、炎の立ち消えが起こった場合には、ガスを遮断する安全装置として機能する。
【００５７】
この発明に係るファンヒータは従来のファンヒータと同様にバーナーヘッドリングを備える。図１に示されるように、バーナーヘッドリング１５は、気化筒３に熱をヒートバックするという目的を達成するために、火炎部１２の一部を吸収して気化筒３にこの熱を伝えるという機能を有する。バーナーヘッドリング１５の材質は、高温耐久性を有する限りさまざまの素材を採用することができ、好ましくはオースナイト系ステンレス鋼である。これにより、気化用ヒーター９は点火時のみ通電され、燃焼中はこの火炎の一部の熱を利用して灯油を気化するもので、電力消費を削減し省エネを図るものである。
【００５８】
次にこの発明のファンヒータの作用について説明する。
【００５９】
例えば燃焼装置１を有するファンヒータを駆動すると、気化用ヒーター９に通電される。気化筒３の底面が所定の温度に到達した後、燃料供給管４により灯油が供給され、送風管５により供給される空気と絡み合うことで灯油は微粒化、霧化される。気化筒３底面に到達した霧化した灯油は気化し、空気との混合ガスが上昇気流となって円筒体１１Bを通ってバーナーヘッド６に至り、火炎孔７を通じて外部に噴出する。点火プラグ１３により、火炎孔７から外に噴出する混合ガスが着火して火炎部１２が形成される。火炎部１２により炎孔網８が熱せられる。
【００６０】
炎孔網８に酸化セリウムを含む触媒が固定されているので、触媒作用によって混合ガスが部分的に炎孔網８表面上において燃焼することにより、触媒を使用しない場合に比べ、火炎部１２が炎孔網８に張り付き易くなる傾向となる。結果、火炎部１２の燃焼熱が炎孔網８へ奪われることとなり、火炎部１２における最高温度を低下させ、ヒーター運転中のＮＯｘの発生を低減することができる。そのため、室内のような密閉空間でファンヒータを運転した場合でも、人体に不調をきたすことが少なく、快適に使用することができ、換気頻度を減らすこともできる。
【００６１】
また、ファンヒータの運転停止直後には、触媒をコーティングしていない炎孔網に比べて炎孔網８が高温状態を維持するので、触媒がその活性を保持し、消火直後に気化した炭化水素が炎孔網上の触媒に接触して完全燃焼し、ＣＯ２とＨ２Ｏに分解され、したがって未燃焼のＨＣがファンヒータの外部に放出されることが抑制される。そのため、ファンヒータの運転停止直後において、使用者が異臭を感じる程度が極めて小さく、快適にファンヒータを使用することができる。
【００６２】
さらに、火炎部１２が炎孔網８に張り付き易くなることで、炎孔網８の温度は上昇する。しかしながら、炎孔網８上の熱はバーナーヘッド、気化筒３へと熱伝導により伝達され、気化筒３において、灯油蒸発のためのエネルギーとして消費されるため、その温度が際限なく上昇することはない。また、触媒として白金及び／又はパラジウムを使用する場合に比べてその作用が穏やかなため、炎孔網８表面における燃焼反応が比較的少なく、炎孔網８が赤熱することはない。その結果、炎孔網８の温度はそれほど高温にはならず、触媒の劣化、炎孔網８そのものの熱的破壊を引き起こしにくく、性能を保ったまま耐久性を維持できる。さらに、火炎部１２は常に青炎であることが使用者によって視認されるとともに、火炎検知機１４において火炎があることが確認され、触媒を使用しない場合に比べて、見かけ上その燃焼状態に変化がなく、燃焼状態が良好であることを使用者は確実に確認することができ、使用者に対して不必要なストレスを与えることがない。
【００６３】
したがって、この発明のファンヒータによれば、運転停止直後のＨＣガスの排出量と、運転中のＮＯｘガスの発生量とを抑制できるとともに、ファンヒータの運転中の燃焼状態が良好かどうかを確認できる。
以上この発明の一例について説明したが、この発明に係るファンヒータは例えば灯油等の液体燃料及びガス燃料を使用するファンヒータであってもよい。
【実施例】
【００６４】
以下に、実施例を挙げてこの発明をさらに詳細に説明するが、これら実施例によってこの発明はなんら限定されるものではない。
【００６５】
（実施例１）
（コーティング液の調製）
２５０ｍｌのポリ瓶に、γ―アルミナ（ＭＩ３８６、ローディア製、平均粒子径２２μｍ、比表面積１８２ｍ２／ｇ） １６．００ｇ、酸化セリウム（ＴＥＣＮＡＮ製、平均粒子径：１０ｎｍ、比表面積：１２１ｍ２／ｇ） １．５ｇ、１０％アルミナゾル（川研ファインケミカル（株）製、アルミゾル１０Ａ） ２０．００ｇ、酢酸（関東化学(株)製） １．５ｇ、及び蒸留水 １２７ｇを投じ、懸濁および分散のためにφ１．５ｍｍのジルコニアボール ４０．００ｇを投じ、ロッキングミル（５０Ｈｚ、１ｈｒ）を用いてコーティング液を調製した。
【００６６】
（触媒の固定）
９５０℃で熱処理した炎孔網としてステンレスメッシュ（カンタル（登録商標）材ＦｅＣｒＡｌ合金をメッシュ状に編んだもの）に、総固定量が４ｍｇ／ｃｍ２となるように調製したコーティング液を塗布し、乾燥（２００℃、１時間）し、次いで焼成（４００℃、１時間）することを、目的の総固定量になるまで繰り返してウオッシュコートし、最終的に８００℃で２時間焼成することにより前記ステンレスメッシュに触媒を固定した。
【００６７】
（ファンヒータの運転、ガスの測定）
触媒を固定したステンレスメッシュを炎孔網として排ガステスト用ファンヒータのバーナーヘッドに取り付けて、ファンヒータを稼働させた。炎検知器により安定燃焼を確認し、安定燃焼時に触媒を固定したステンレスメッシュが赤熱しているかどうかを観察し、安定燃焼時に燃焼装置の火炎部を観察した。さらに、安定燃焼時の酸化窒素ガス（ＮＯｘ）量を測定した。酸化窒素ガス（ＮＯｘ）量の測定は、ヒーター本体正面の排ガスを専用の吸引管により、測定装置であるＮＯｘ計（ＨＯＲＩＢＡ製  マルチガス分析計  ＶＳ−３０００）まで導入して行った。また、ファンヒータを停止直後の排ガスから、ハイドロカーボン（ＨＣ）量を、ヒーター本体背面にガス捕集用のダクトを設置し、測定装置であるＨＣ計（島津製作所製  炭化水素計  ＨＣＭ−１Ｂ）まで導入することにより、測定した。
【００６８】
また、触媒を固定しないステンレスメッシュを設置してファンヒータを運転させ、同様にＮＯｘ量とＨＣ量を測定した。
【００６９】
（データの評価）
触媒を固定しないステンレスメッシュを炎孔網としたファンヒータを運転した場合のＨＣとＮＯｘとのガス発生量と、触媒をステンレスメッシュに固定した場合のＨＣとＮＯｘとのガス発生量を比較し、触媒を使用した場合の削減率を計算した。また、安定燃焼時の燃焼状態を確認した。燃焼状態の判定として、炎孔網表面での赤熱が抑えられていることによって目視で青火が確認でき、且つ、火炎検知機で火炎があることが確認できている場合を良好とし、それ以外の場合を不良とした。結果は表３の通りであった。
【００７０】
（実施例２〜５）
コーティング液の組成、試薬の種類、ステンレスメッシュに固定する触媒量を表１、２のようにした外は、実施例１と同様にして触媒を固定したステンレスメッシュを作成してこれを炎孔網とし、火炎の状態の記録、排ガスの測定を行った。データの評価の結果は表３の通りであった。
【００７１】
また、実施例５におけるγ―アルミナは、大明化学工業（株）社製  ＴＭ−３００（γ―Ａｌ２Ｏ３、純度９９．９９％、比表面積：２３８ｍ２／ｇ、平均粒子径：１０ｎｍ）を使用した。
【００７２】
ＣＮＴは、反応管に設置したＮｉ−ＭｇＯ触媒前駆体を、５００℃の温度条件下で、ＣＨ４と共に、２０００ｍｌ／ｈの条件で３０分反応させることで合成された。（Carbon  Vol.35No.10-11,pp1495-1501に記載の方法）
（実施例６）
（０．５％Ｐｔ/ＣＮＴの合成）
ＣＮＴ粉末２０g、蒸留水２５０g、炭酸ナトリウム０．６３ｇおよび塩化白金酸１．０２ｇ（白金含有率：１１．３重量％）を５００mlの四つ口フラスコにいれ、撹拌した。その後、９０℃で熟成を行い、放冷した。続いて、白金の還元を行うため、過剰量の水素化ホウ素ナトリウム水溶液を撹拌しながら加え、９０℃で熟成し放冷した。この懸濁液を濾過し、十分に水洗し乾燥することで、０．５％Ｐｔ／ＣＮＴを得た。
コーティング液に加えるＣＮＴを作製したＰｔ／ＣＮＴに変更する外は実施例２〜５と同様にしてコーティング液を作製した。実施例１と同様に触媒を固定したステンレスメッシュを作成してこれを炎孔網とし、燃焼状態の記録、排ガスの測定を行った。データの評価の結果は表３の通りであった。
（比較例１，２）
貴金属量が表１に記載の量になるように貴金属の塩化物塩を加える外は実施例６と同様に貴金属/ＣＮＴを作製し、コーティング液を作製した。実施例１と同様に触媒を固定したステンレスメッシュを作成してこれを炎孔網とし、燃焼状態の記録、排ガスの測定を行った。データの評価の結果は表３の通りであった。
【００７３】
以下に、実施例及び比較例で用いたコーティング液の組成を表１に示す。
【００７４】
【表１】
2014151265.tif 000003
※１  γ―アルミナは、大明化学工業（株）社製  ＴＭ−３００である。
【００７５】
以下に、実施例及び比較例でステンレスメッシュに固定する触媒量を表２に示す。
【００７６】
【表２】
2014151265.tif 000004
【００７７】
以下に、表３において、ステンレスメッシュのみで測定したＨＣ及びＮＯｘと比較した削減率と、炎孔網上の火炎の状態について、その結果を示す。
【００７８】
【表３】
2014151265.tif 000005
【００７９】
燃焼触媒として広く用いられているＰｔ、Ｐｄのみを触媒として使用した例（比較例１、比較例２）では、触媒を用いなかった場合に比べて、ＨＣガス、ＮＯｘガスともに発生量が抑制されているが、触媒を塗布した部分の赤熱が発生しており、青火がほとんど確認できず、燃焼状態が不良であった。一方で、酸化セリウムを含む触媒を使用した例（実施例１〜６）では、ＨＣガス、ＮＯｘガスともに発生量を抑制できることに加えて、燃焼状態が良好であった。
【符号の説明】
【００８０】
１：燃焼装置
２：開口部
３：気化筒
４：燃料供給管
４A：噴霧ノズル
５：送風管
６：バーナーヘッド
７：火炎孔
８：炎孔網
９：気化用ヒーター
１０：サーミスタ
１１：整炎筒
１１A：板状体
１１B：円筒体
１２：火炎部
１３：点火プラグ
１４：火炎検知器
１５：バーナーヘッドリング
【図１】
2014151265.tif 000006