(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
触媒体を有する燃焼器に炭化水素燃料と空気とを含む混合気体を供給して該混合気体を燃焼させる燃焼装置において、上記触媒体を、上記混合気体を着火させる着火触媒を担持した着火層と、該着火層の下流に位置し上記混合気体の燃焼を維持する燃焼触媒を担持した燃焼層とに区分けして、上記着火触媒の担持量を上記燃焼触媒の担持量よりも多く設定し、かつ上記着火触媒を、触媒活性温度の触媒担持量に対する依存性を表す特性曲線において、上記着火触媒の担持量設定領域となる触媒の担持量が多い領域で上記燃焼触媒より触媒活性温度が低くなる第１触媒材料で構成し、上記燃焼触媒を、上記特性曲線において、上記燃焼触媒の担持量設定領域となる触媒の担持量が少ない領域で上記着火触媒より触媒活性温度が低くなる第２触媒材料で構成したことを特徴とする燃焼装置。
【請求項２】
上記着火触媒をＰｔおよびＲｈを主成分とする第１触媒材料で構成し、上記燃焼触媒をＰｄを主成分とする第２触媒材料で構成するとともに、上記着火層における上記着火触媒の担持量を少なくとも０．７重量％ないしそれ以上とし、上記燃焼層における上記燃焼触媒の担持量を０．７重量％未満とした請求項１記載の燃焼装置。
【請求項３】
上記着火触媒をＰｔおよびＲｈを主成分とする第１触媒材料で構成し、上記燃焼触媒をＰｄを主成分とする第２触媒材料で構成するとともに、上記着火層における上記着火触媒の担持量を少なくとも４．３４ｇ／ｌないしそれ以上とし、上記燃焼層における上記燃焼触媒の担持量を４．３４ｇ／ｌ未満とした請求項１記載の燃焼装置。
【請求項４】
上記着火触媒におけるＰｔとＲｈの混合比を、これらの重量比（Ｒｈ／Ｐｔ）が０．１以下となるように設定した請求項２または３記載の燃焼装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば暖房装置の熱源等に利用され、触媒反応により炭化水素系燃料を燃焼させる燃焼装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
かかる燃焼装置用の触媒として、従来より活性アルミナをコーティングした担体上にＰｔ、Ｐｄ等の貴金属を担持した触媒が広く利用されている。また、これら触媒金属の特性を改善するために、助触媒としてＲｈ等を添加することが行われている。
【０００３】
一方、触媒構成に関し、特開昭６３−２３８３１１号公報には、触媒を入口側と出口側とに分けてそれぞれの担持金属を変え、Ｐｄを主活性成分とする入口側で燃料の着火を行い、Ｒｈを主活性成分とする出口側で燃料の燃焼を行うようにした燃焼装置が提案されている。また、特開昭６１−２３７９０５号公報には、Ｐｄを主活性成分とする触媒を三層に分けて各層に添加する助触媒を変えることにより、各層における燃焼温度を制御することが、特開平２−５７８０８号公報には、入口側に粒径の小さいＲｈを配置して着火用触媒とし、出口側に粒径の大きいＲｈを配置して燃焼用触媒とすることにより、入口側の着火性能および出口側の高温耐久性を改善することが記載されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年、燃焼装置の予熱時間を短縮するために、より低温活性な触媒が要求されている。一般に、活性温度を下げるには触媒の担持量の増加や、助触媒の使用が有効であるが、高価な貴金属を大量に使用することになり、コスト高をまねくため、実用的ではない。一方、コスト面から担持金属や担持量を選択すると、低温における活性が不十分となり、未燃焼の炭化水素燃料が排気ガスとして排出されるおそれがあった。特に、着火時の未燃焼に伴う排気ガスの放出が問題となっており、着火性能を向上して排気ガスの放出量を低減することが望まれている。
【０００５】
しかして、本発明の目的は、着火性能に優れ、着火時の未燃焼に伴う排気ガスの排出を抑制できるとともに、低コストで、実用性の高い燃焼装置を実現することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１では、触媒体を有する燃焼器に炭化水素燃料と空気とを含む混合気体を供給して該混合気体を燃焼させる燃焼装置において、上記触媒体を、上記混合気体を着火させる着火触媒を担持した着火層と、該着火層の下流に位置し上記混合気体の燃焼を維持する燃焼触媒を担持した燃焼層とに区分けする。そして、上記着火触媒の担持量を上記燃焼触媒の担持量よりも多く設定するとともに、上記着火触媒を、触媒活性温度の触媒担持量に対する依存性を表す特性曲線において、上記着火触媒の担持量設定領域となる触媒担持量が多い領域で上記燃焼触媒より触媒活性温度が低くなる第１触媒材料で構成し、上記燃焼触媒を、上記特性曲線において、上記燃焼触媒の担持量設定領域となる触媒の担持量が少ない領域で上記着火触媒より触媒活性温度が低くなる第２触媒材料にて構成する。
【０００７】
上記構成において、着火触媒は、その担持量を多くして低温活性化を図るとともに、触媒担持量が多い領域で触媒活性温度が低い第１触媒材料にて構成することで、さらに活性温度を低下させている。よって、着火性能が大幅に向上し、着火時の未燃焼に伴う排気ガスを大幅に低減することができる。また、定常燃焼用の燃焼触媒は、その担持量を燃焼が維持できる程度に少なくすることで、コストの上昇を抑制し、かつ触媒担持量が少ない領域で触媒活性温度が低い第２触媒材料にて構成することで、触媒活性を向上させて、排気ガスの放出を最小限とすることができる。
【０００８】
請求項２の構成では、上記着火触媒をＰｔおよびＲｈを主成分とする第１触媒材料で構成し、上記燃焼触媒をＰｄを主成分とする第２触媒材料で構成するとともに、上記着火層における上記着火触媒の担持量を少なくとも０．７重量％ないしそれ以上とし、上記燃焼層における上記燃焼触媒の担持量を上記触媒体重量に対して０．７重量％未満とする。
【０００９】
Ｐｔは触媒担持量が多い領域で活性温度が低く、これにＲｈを添加することでその活性温度をさらに低下させる。具体的には、０．７重量％以上の高担持量域でその効果を発揮し、燃料の着火を促進する。Ｐｄは０．７重量％未満の低担持量域で、Ｐｔに比し低い活性温度を示し、少ない担持量で良好な燃焼を行って未燃焼ガスの放出を抑制する。
【００１０】
請求項３の構成では、上記着火触媒をＰｔおよびＲｈを主成分とする第１触媒材料で構成し、上記燃焼触媒をＰｄを主成分とする第２触媒材料で構成するとともに、上記着火層における上記着火触媒の担持量を少なくとも４．３４ｇ／ｌないしそれ以上とし、上記燃焼層における上記燃焼触媒の担持量を４．３４ｇ／ｌ未満とする。
【００１１】
上記着火触媒および燃焼触媒の担持量を各層における重量割合で表す代わりに、単位容積中の重量で表すこともでき、この場合も同様の効果が得られる。
【００１２】
請求項４の構成では、上記着火触媒におけるＰｔとＲｈの混合比を、これらの重量比（Ｒｈ／Ｐｔ）が０．１以下となるように設定する。Ｒｈの添加による着火触媒の低温活性化の効果は、その添加量が重量比で０．１以下の範囲で特に顕著であり、重量比が０．１を越えないようにするのがよい。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１は本発明を適用した燃焼装置の一実施の形態を示すものである。図１（ａ）において、燃焼装置は上部ハウジング１と下部ハウジング２を有し、下部ハウジング２内には容器状の燃料気化器３が保持されて、その内空間に燃料供給管３１の先端が開口している。該燃料供給管３１の他端は外部に延び、図略の燃料ポンプを介して燃料タンク（図略）に接続している。
【００１４】
下部ハウジング２壁には、図略の吸気ポンプに連通する空気供給管２１が貫設され、上記燃料気化器３外周に設けた空気通路２２を経て、上記燃料気化器３壁の空気供給口３２より、内部に空気が導入されるようになしてある。上記燃料気化器３底部には燃料および空気を加熱するヒータ２３が埋設されており、加熱気化した燃料は空気との混合気体となって上方へ送られる。
【００１５】
上部ハウジング１内部には、円筒形の燃焼器たる燃焼筒４が配され、その下端縁は上記燃料気化器３上端部に埋設固定されている。上記燃焼筒４内には、触媒を担持した触媒体５が配設してあり、燃料気化器３より供給される混合気体はこの触媒体５を通過して、着火、燃焼する。燃焼ガスは、燃焼筒４外周の燃焼ガス通路１１を流通する間に、上部ハウジング１壁に設けた流路１２内を流通する循環水を加熱し、排気通路１３より外部へ排出される。上記流路１２内の循環水は、上部ハウジング１上部側壁に設けた導入路１４より導入され、下部側壁の導出路１５より外部へ導出される。
【００１６】
上記触媒体５は、図１（ｂ）に示すように、上流側の着火層５１と下流側の燃焼層５２とに区分けされており、これら着火層５１と燃焼層５２は、セラミックス製のモノリス担体に着火触媒または燃焼触媒をそれぞれ担持してなる。モノリス担体としては、例えばコーデェライトをモノリス状に成形し、その表面に多孔質体、例えば活性アルミナをコーティングしたものが好適に用いられるが、これに限定されるものではない。モノリス担体の形状、サイズ等も特に制限されない。
【００１７】
本発明では、上記着火触媒の担持量を上記燃焼触媒の担持量よりも多く設定し、上記着火触媒を、触媒の担持量が多い領域で上記燃焼触媒より触媒活性温度が低くなる第１触媒材料で、上記燃焼触媒を、触媒担持量が少ない領域で上記着火触媒より触媒活性温度が低くなる第２触媒材料にて構成する。
【００１８】
具体的には、上記着火触媒を構成する第１触媒材料として、Ｐｔを主成分とする触媒材料、好ましくはＰｔおよびＲｈを主成分とする触媒材料が好適に使用される。Ｐｔは、担持量が多い領域で他の材料に比べ活性温度が低く、着火性能を向上させる効果が高い。このＰｔにＲｈを添加することにより、活性温度をさらに低下させることができ、また、耐熱性が向上する。
【００１９】
上記着火触媒の担持量は、例えばセル壁厚１７０μm 、セル密度約４００セル／平方インチの通常のモノリス担体において、上記着火層５１の総重量に対して少なくとも０．７重量％（４．３４ｇ／ｌ）ないしそれ以上とすることが好ましく、着火時のＨＣ排出を抑制する効果が高い。より好ましくは、担持量を１．０重量％（６．２ｇ／ｌ）以上とするのがよいが、これを大きく越えても活性温度は大きく下がらず、逆にコストが上昇するので、好ましくは、３．０重量％（１８．６ｇ／ｌ）以下とするのがよい。
【００２０】
上記着火触媒においてＰｔに対するＲｈの混合量は、これらの重量比（Ｒｈ／Ｐｔ）が０．１以下となるようにすることが好ましい。Ｒｈの添加に伴い、着火触媒の活性温度が低減するが、Ｒｈ／Ｐｔが０．１を越えると活性温度が逆に上昇する傾向にあり、コストが増加する。
【００２１】
一方、上記燃焼触媒を構成する第２触媒材料としては、具体的には、Ｐｄを主成分とする触媒材料が好適に使用され、担持量が少ない領域で他の材料に比べて低い活性温度を示す。上記燃焼触媒の担持量は、上記燃焼層５２の総重量に対し０．７重量％（４．３４ｇ／ｌ）未満となるようにするのがよい。上記燃焼層５２では、上記着火層５１において着火した燃料の燃焼を維持するに必要な量の触媒が担持されていればよく、上記燃焼層５２の総重量に対する燃焼触媒の担持量を０．７重量％（４．３４ｇ／ｌ）未満とすることで、良好な燃焼を行いつつ、コスト低減を図ることができる。
【００２２】
ここで、上記着火触媒および上記燃焼触媒の担持量は、上述した通常のサイズのモノリス担体に対して設定されたものであり、使用するモノリス担体の壁厚が、上記したものに比べて薄くなった場合には、モノリス担体の軽量化により、担体容積および触媒の使用量（ｇ）が同じであっても、総重量に対する割合（重量％）が大きくなり、上記数値設定（重量％）から外れるおそれがある。この場合には、（）内に示した単位容積当たりの重量（ｇ／ｌ）で表し、その数値が、上記着火触媒で少なくとも４．３４ｇ／ｌないしそれ以上であり、上記燃焼層５２における燃焼触媒の担持量が４．３４ｇ／ｌ未満であれば、同様の効果が得られる。
【００２３】
逆に、モノリス担体のセル密度が上記したものに比べて大きくなると（例えば４００セル／平方インチから６００セル／平方インチに）、単位容積当たりの表面積が多くなる。このため、セル表面積に対する触媒の担持量を同等とすると、単位容積当たりの担持量（ｇ／ｌ）が増加し、上記数値設定から外れるおそれがある。この場合には、上記した総重量に対する割合（重量％）によって、触媒担持量を設定する。すなわち、担持量が、上記した総重量に対する割合（重量％）、または単位容積当たりの重量（ｇ／ｌ）のいずれかを満たしていればよく、同様の効果が得られる。
【００２４】
モノリス担体へ上記触媒材料を担持させるには、通常、触媒金属の化合物を水に溶かした溶液を調製し、これにモノリス担体を浸漬した後、乾燥、焼成する方法が採用される。複数の金属を担持させる場合には、これら金属化合物の混合溶液を用いればよい。また、担持量が多い場合には、浸漬、乾燥の工程を複数回、繰り返して行うのがよい。
【００２５】
上記触媒体における上記着火層５１と燃焼層５２の比率は、特に制限されないが、上記着火層５１の割合が大きくなると使用する触媒の量が増加し、コストが上昇するので、例えば上記着火層５１の容積に対し、燃焼層５２を１〜１０倍程度とするのがよい。
【００２６】
このように本発明では、着火層５１と燃焼層５２に担持する触媒の担持量に差をつけ、入口側を多くすることで、着火層５１の触媒活性温度を低下させ、着火性能を向上させる。ところで、定常燃焼時には、入口側の着火層５１における反応熱が下流側に流れるため、入口側よりも出口側の触媒温度の方が高くなる。触媒による燃焼は高温であるほど起こりやすいこと、および担体の耐熱条件より最高温度を一定値以下に抑えなければいけないことから、低温である入口側の担持量を多くし、出口側の担持量を従来通りあるいは少なくすれば、流速を遅くすることにより、最高温度を一定に保ったまま、入口側の温度を上昇させて燃焼性能を向上させ、ＨＣ放出量を低減することができる。逆に、出口側の担持量を多くすると、最高温度を一定に保つために流速を速くする必要があり、低温である入口側がより低温となって燃焼性能が低下する。
【実施例】
（１）着火触媒および燃焼触媒の作製
モノリス担体上に、Ｐｔ、ＰｔおよびＲｈ、またはＰｄを、表１に示す担持量で担持させた触媒を作製し、触媒活性温度の、触媒材料および担持量に対する依存性を調べた。モノリス担体は、いずれも直径１５mm、長さ１０mmの円柱形で、厚さ１７０μm のコーデェライト壁で形成した断面正方形のセルが１平方インチの中に約４００存在するものに、活性アルミナを１リットル当たり１２０ｇコーティングして使用した。
【００２７】
Ｐｔを担持したサンプル１〜６の作製には、塩化白金酸・六水和物（和光純薬工業（株）製）を水に溶かした２０mlの溶液を用い、この溶液に上記モノリス担体を１０分間浸漬した後、掃除機で溶液を吸い取った。その後、室温、真空で２時間、さらに１４０℃、大気圧で２時間乾燥させてから、９００℃、２時間の焼成を行った。この時の溶液濃度および担持量を表１に示す。
【００２８】
ＰｔおよびＲｈを担持したサンプル７〜１０の作製には、塩化白金酸・六水和物（和光純薬工業（株）製）および塩化ロジウム(III) 三水和物（和光純薬工業（株）製）の混合溶液を用い、上記サンプル１〜６と同様な手順にて作製した。Ｐｄを担持したサンプル１１〜１４の作製には、テトラアンミンパラジウム(II)塩化物水和物（エヌ・イーケムキャット（株）製）を用い、同様な手順にて作製した。また、Ｐｄを多量に担持する時には、溶液含浸、乾燥の工程を２度行った。それぞれ溶液濃度および担持量を表１に示す。
【００２９】
【表１】
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【００３０】
得られた各サンプルの触媒活性温度を、図２に示す測定装置を用いて測定した。図２に示すように、測定には上記方法で得た直径１５mm、長さ１０mmのサンプルＳを２つ用い、これを筒状の断熱材Ｔ１内に保持せしめて、試験用チューブＴ内に配置した。サンプルＳ間に配した熱電対にて触媒を所定温度に昇温し、これに炭化水素燃料（Ｃ3 Ｈ6 ）を導入して燃焼させた。排出されるガスをガスクロマトグラフィー（ＧＣ）に導いて、Ｃ3 Ｈ6 浄化率が５０％となる温度を触媒活性温度とした。ガス組成、雰囲気等の測定条件は図中に示す通りとした。ＰｔまたはＰｄを単独で担持した系における、触媒活性温度のＰｔまたはＰｄ担持量依存性を図３に、Ｐｔ担持量一定（Ｐｔ担持量１．１重量％）のもとでの触媒活性温度のＲｈ担持量（添加量）依存性を図４に示す。
【００３１】
図３に示されるように、Ｐｔ、Ｐｄのいずれも担持量の増加とともに活性温度が低下し、１重量％でほぼ飽和に達しているが、担持量が０．７重量％未満の低担持域では、Ｐｄの方が触媒活性温度が低く、担持量が０．７重量％以上の高担持域では、ＰｄよりもＰｔの方が触媒活性温度が低くなった。触媒活性温度が低いことは、より低温で浄化率が５０％に至ることを意味し、着火性能、燃焼性能に優れることになる。また、図４より、Ｐｔ触媒に０．１重量％以下の少量のＲｈを添加することにより、さらに触媒活性温度が低下し、Ｒｈ添加量０．０３重量％で最も低い値となった。
【００３２】
以上の結果より、より低温で高い活性が要求される着火触媒には、高担持量域で活性温度が低いＰｔ系触媒、特にＰｔ−Ｒｈ系触媒を使用して、その担持量を０．７重量％以上とするのがよく、一方、低担持量が望ましい燃焼触媒には低担持量域で活性温度が低いＰｄ系触媒を使用し、担持量を０．７重量％未満とすることで、それぞれの特性を効果的に発揮できることがわかった。さらに、Ｐｔ−Ｒｈ系触媒においては、ＲｈとＰｔの重量比（Ｒｈ／Ｐｔ）を０．１以下とすると、その効果を最大限に発揮できることがわかった。
【００３３】
なお、Ｐｔ−Ｒｈ系触媒において触媒活性温度が最も低いサンプル８（Ｐｔ担持量１．１重量％、Ｒｈ添加量０．０３重量％）と、Ｐｔのみを担持したサンプル４（Ｐｔ担持量１．１重量％）を、それぞれ電気炉中（９００℃）に５０時間放置した結果、サンプル８では触媒活性温度に変化はなかったが、サンプル４では触媒活性温度が１０℃上昇した。以上より、Ｐｔ−Ｒｈ系触媒はＰｔ単独の場合に比べて高温安定性に優れ、低温活性化のみならず耐熱性向上の上でもＲｈ添加が有効であることがわかった。
【００３４】
（２）着火触媒の性能試験
次に、灯油燃焼時のＰｔ−Ｒｈ系触媒の着火触媒としての性能を観るために、試験用の触媒体Ａを作製して燃焼試験を行った。直径１２０mm、厚さ１０mmの円柱形モノリス担体を用い、サンプル８と同じ溶液濃度（塩化白金酸・六水和物０．０７ｍｏｌ／ｌ、塩化ロジウム(III) 三水和物０．００３ｍｏｌ／ｌ）の溶液４００mlに含浸して、サンプル８と同様の手順で触媒を作製して着火触媒とした。得られた着火触媒の担持量は、サンプル８と同じ（Ｐｔ担持量１．１重量％（６．８２ｇ／ｌ）、Ｒｈ担持量０．０３重量％（０．１８６ｇ／ｌ））であった。
【００３５】
燃焼触媒としては、直径１２０mm、厚さ５０mmの円柱形モノリス担体を、塩化白金酸・六水和物０．０１ｍｏｌ／ｌと塩化ロジウム(III) 三水和物０．００１５ｍｏｌ／ｌの混合溶液２ｌに含浸して得たものを用いた。燃焼触媒における、Ｐｔ担持量は０．４重量％（２４．８ｇ／ｌ）、Ｒｈ担持量は０．０５重量％（０．３１ｇ／ｌ）であった。上記着火触媒および燃焼触媒よりなる触媒体Ａを有する燃焼装置を作製し、触媒体Ａを吸気加熱により所定温度まで加温して、触媒温度が安定した後、灯油を供給した（燃料供給量１．５５ｃｃ／ｍｉｎ；Ｏ2 ２０％，Ｎ2 ８０％）。着火後のＨＣ排出量を連続的に測定し、その最大ＨＣ排出量（図６参照）の触媒温度依存性を図５に示した。
【００３６】
また、比較のため、直径１２０mm、厚さ１０mmの円柱形モノリス担体を用い、溶液量を４００mlとした以外はサンプル１４と同様の方法で触媒を得、これを着火触媒とする触媒体Ｂを作製した。この時、Ｐｄ担持量はサンプル１４と同じ１．４重量％であった。燃焼触媒の構成は触媒体Ａと同じとした。この触媒体Ｂについて同様の実験を行い、結果を図５に併記した。
【００３７】
さらに、塩化白金酸・六水和物０．０１２ｍｏｌ／ｌと塩化ロジウム(III) 三水和物０．００１７ｍｏｌ／ｌの混合溶液を用い、この混合溶液４００mlに直径１２０mm、厚さ１０mmの円柱形モノリス担体を含浸させたものを着火触媒とし、上記混合溶液２ｌに直径１２０mm、厚さ５０mmの円柱形モノリス担体を含浸させたものを燃焼触媒とする触媒体Ｃを作製した。触媒体Ｃは、着火触媒および燃焼触媒ともにＰｔ担持量０．５２重量％（３２．２４ｇ／ｌ）、Ｒｈ担持量０．０５重量％（０．３１ｇ／ｌ）であった。この触媒体Ｃについて同様の実験を行い、結果を図５に併記した。
【００３８】
図５に明らかなように、着火触媒をＰｔ−Ｒｈ系触媒とした触媒体Ａでは、Ｐｄ系触媒を用いた触媒体Ｂに比べて最大ＨＣ排出量が大きく低下しており、特に触媒温度が低い領域でその効果が高い。例えば、触媒温度３００℃における最大ＨＣ排出量は、触媒体Ｂで１６０ｐｐｍＣであるのに対し、触媒体ａでは４５ｐｐｍＣである。また、着火触媒がＰｔ−Ｒｈ系触媒であっても、触媒体Ｃのように、その担持量が燃焼触媒と同量である場合には、３００℃における最大ＨＣ排出量が２２０ｐｐｍＣと、最大ＨＣ排出量を抑制する効果が得られない。以上より、着火触媒をＰｔ−Ｒｈ系触媒とし、その担持量を燃焼触媒より多く設定することで、着火時のＨＣの排出を大きく低減し、着火性能を向上できることがわかる。
【００３９】
（３）燃焼触媒の性能試験
次に、灯油燃焼時のＰｄ系触媒の燃焼触媒としての性能を観るための実験を行った。直径１２０mm、厚さ５０mmの円柱形モノリス担体を、テトラアンミンパラジウム(II)塩化物水和物０．０８ｍｏｌ／ｌの溶液２ｌに浸漬して得た触媒を燃焼触媒とし、上記触媒体Ａと同じＰｔ−Ｒｈ系の着火触媒を用いた触媒体Ｄを作製した。燃焼触媒のＰｄ担持量は０．３重量％（１．８６ｇ／ｌ）であった。この触媒体Ｄに灯油を供給して燃焼試験を行った（燃料供給量９．３ｃｃ／ｍｉｎ；Ｏ2 ２０％，Ｎ2 ８０％）。触媒体Ｄの出口温度とＴＨＣ排出量の関係を図７に示す。
【００４０】
また、比較のため、塩化白金酸・六水和物０．００８ｍｏｌ／ｌと塩化ロジウム(III) 三水和物０．００１ｍｏｌ／ｌの混合溶液２ｌを用い、同様の方法で得たＰｔ−Ｒｈ系触媒を燃焼触媒とする触媒体Ｅを作製した。着火触媒には上記触媒体Ａと同じものを用いた。燃焼触媒のＰｔ担持量は０．３重量％（１．８６ｇ／ｌ）、Ｒｈ担持量は０．０３重量％（０．１８６ｇ／ｌ）であった。触媒体Ｅに灯油を供給して燃焼試験を行い、触媒体出口温度とＴＨＣ排出量の関係を図７に併記した。なお、触媒体Ｄ、Ｅの燃焼触媒の作製に用いた溶質および溶液濃度と担持量を表２に示した。
【００４１】
図７に明らかなように、全測定温度範囲に渡って、燃焼触媒にＰｄ系触媒を用いた触媒体Ｄ（本発明品）の方が、着火触媒と同じＰｔ−Ｒｈ系触媒を用いた触媒体Ｅ（比較品）よりＴＨＣ排出量が少なくなっている。よって、定常燃焼用の燃焼触媒としてはＰｄ系触媒の方が適しており、ＴＨＣ排出量の低減に有効であることがわかる。
【００４２】
【表２】
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【００４３】
以上（１）〜（３）より、着火触媒としてはＰｔ−Ｒｈ系触媒が、燃焼触媒としてはＰｄ系触媒が優れており、着火触媒の担持量を多く、燃焼触媒の担持量を少なくすることで、触媒体の性能を大幅に向上できることがわかる。
【００４４】
そこで、Ｐｔ−Ｒｈ系触媒（着火触媒）とＰｄ系触媒（燃焼触媒）を組み合わせた触媒体において、着火時の最大ＨＣ排出量に対する効果を観るために、以下の実験を行った。直径１２０mm、厚さ５０mmの円柱形モノリス担体を、テトラアンミンパラジウム(II)塩化物水和物０．１２ｍｏｌ／ｌ溶液２ｌに含浸し、同様の手順で得た触媒を燃焼触媒とし、上記触媒体Ａと同じ着火触媒を有する触媒体Ｆを作製した。燃焼触媒の触媒担持量は０．４５重量％であり、上記触媒体Ａの燃焼触媒の担持量と同じであった。この触媒体Ｆに灯油を供給して燃焼試験を行い、最大ＨＣ排出量と触媒温度の関係を図８に、上記図５の触媒体Ａの結果と比較して示した。
【００４５】
図８に明らかなように、燃焼触媒をＰｄ系触媒とする触媒体Ｆ（本発明品）では、測定温度範囲の全域に渡って、着火時の最大ＨＣ排出量が触媒体Ａ（比較品）より低く、例えば３００℃において、触媒体Ａ（比較品）は４５ｐｐｍＣであるのに対し、触媒体Ｆ（本発明品）では３５ｐｐｍＣに低下した。従って、Ｐｔ−Ｒｈ系触媒（着火触媒）とＰｄ系触媒（燃焼触媒）を組み合わせ、それぞれの担持量を適正値とすることで、着火時の最大ＨＣ排出量をさらに低減できることがわかる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態を示し、（ａ）は燃焼装置の全体概略断面図、（ｂ）は（ａ）の部分拡大図である。
【図２】実施例における触媒活性温度の測定方法を示す図である。
【図３】ＰｔまたはＰｄ担持量と触媒活性温度の関係を示す図である。
【図４】Ｒｈ担持量と触媒活性温度の関係を示す図である。
【図５】触媒温度と最大ＨＣ排出量の関係を示す図である。
【図６】最大ＨＣ排出量の測定方法を示す図である。
【図７】触媒出口温度とＴＨＣ排出量の関係を示す図である。
【図８】触媒温度と最大ＨＣ排出量の関係を示す図である。
【符号の説明】
１  上部ハウジング
１１  燃焼ガス通路
１２  循環水流路
２  下部ハウジング
２１  吸気管
２２  吸気管通路
２３  ヒータ
３１  燃料ガス供給管
３２  開口
４  燃焼筒（燃焼器）
５  触媒体
５１  着火層
５２  燃焼層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図４】
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