(57)【要約】【課題】板状触媒の摺動摩耗を抑制すること。【解決手段】本発明に係る触媒構造体は、排ガスを浄化するための触媒が担持された複数枚の板状触媒１５をガス流れ方向に対して板面が平行になるように配列し、これらの板状触媒１５を上下に開口部１９を有する枠体１３内に収容する。枠体１３は、その上部の対向する内壁間を架け渡す棒状部材２７と、該棒状部材から揺動可能に吊り下げられて枠体１３内を垂下する吊り下げ部２９とを有し、吊り下げ部２９は、複数の板状触媒１５を下から支持する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
排ガスを浄化するための触媒が担持された複数枚の板状触媒をガス流れ方向に対して板面が平行になるように配列し、これらの板状触媒を上下に開口部を有する枠体内に収容してなる触媒構造体において、
前記枠体は、該枠体の上部の対向する内壁間を架け渡す棒状部材と、該棒状部材から揺動可能に吊り下げられて前記枠体内を垂下する吊り下げ部とを有し、前記吊り下げ部は、前記複数の板状触媒を下から支持することを特徴とする触媒構造体。
【請求項２】
前記吊り下げ部は、前記棒状部材が通される環状部を上端部に有し、前記枠体内を垂下する棒状の縦部材と、前記縦部材の下端部から該縦部材と直交する面に沿って延びる複数の棒状の横部材とを備えてなることを特徴とする請求項２に記載の触媒構造体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排ガスを浄化するための触媒構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】
排ガスの浄化処理に用いられる触媒の形状としては、板状、ハニカム状、粒状、円筒状、ペレット状など様々なものがあるが、このうち板状のものは、比較的圧力損失が低く、かつ、触媒自身の強度を高く保つことができるという利点がある。このため、例えば、排ガス中に多くのダストを含む石炭焚ボイラの排ガス処理においては、板状触媒が広く用いられている。この板状触媒は、金属製やセラミック製の基板の表面に触媒成分を担持するなどして製造される。
【０００３】
図３に、板状触媒を用いた触媒構造体（触媒ユニットともいう。）の一例を示す。この触媒構造体５１は、排ガスの流れ方向と平行に配置された複数の板状触媒５３を枠体５５に収容して形成される。板状触媒５３は、幅方向に複数の山部５７と谷部５９を有しており、隣り合う板状触媒５３の山部と谷部の位置をずらして並べることで、互いに重ね合わせて設けられるようになっている。隣り合う板状触媒５３の間には、ガスが流れる隙間６１が設けられる。枠体５５は所定の厚みの金属板を矩形の枠状に折り曲げて形成され、４つの側板６３を有している。枠体５５の上下（図３の手前側を下方とする。）には、排ガスが流れる開口６５が設けられる。
【０００４】
この種の枠体では、図３に示すように、互いに対向する２つの側板６３の下端部をそれぞれ内側に直角に折り曲げて折り曲げ部６７を形成し、各折り曲げ部６７の上にそれぞれ板状触媒５３を載置して、板状触媒５３の落下を防ぐようになっている。板状触媒５３の落下を防ぐ構造として、特許文献１には、折り曲げ部６７に代えて、互いに対向する２つの側板６３の下端部の内壁間に複数の棒状部材を架設し、この棒状部材で板状触媒５３を下から支持する構造が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−２５４５２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、触媒構造体は、輸送時などにおいて振動や衝撃などの外力を受けることがある。例えば、図３の触媒構造体５１の場合、枠体５５が板状触媒５３の配列方向（積層方向）に外力を受けると、外力が板状触媒５３に作用し、板状触媒５３が折り曲げ部６５に沿って移動することがある。このように板状触媒５３が移動すると、板状触媒５３と折り曲げ部６５との間に摺動摩耗が発生し、板状触媒５３が損傷（例えば、触媒の欠損など）するおそれがある。
【０００７】
また、特許文献１の構造においても、板状触媒が棒状部材に沿って移動すると、板状触媒と棒状部材との間に摺動摩耗が発生し、板状触媒が損傷するおそれがある。
【０００８】
本発明は、板状触媒の摺動摩耗を抑制することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、本発明に係る触媒構造体は、排ガスを浄化するための触媒が担持された複数枚の板状触媒をガス流れ方向に対して板面が平行になるように配列し、これらの板状触媒を上下に開口部を有する枠体内に収容してなる触媒構造体において、前記枠体は、該枠体の上部の対向する内壁間を架け渡す棒状部材と、該棒状部材から揺動可能に吊り下げられて前記枠体内を垂下する吊り下げ部とを有し、前記吊り下げ部は、前記複数の板状触媒を下から支持することを特徴とする。
【００１０】
これによれば、触媒構造体に対して振動や衝撃などの外力が作用したときに、吊り下げ部が揺動するから、板状触媒に直接外力が作用することがない。すなわち、板状触媒は、枠体内を吊り下げ部とともに揺動するから、吊り下げ部との間で摺動摩耗が発生するのを防ぐことができる。これにより、板状触媒の摩耗に起因する板状触媒の破損を防ぐことができる。
【００１１】
この場合において、前記吊り下げ部は、前記棒状部材が通される環状部を上端部に有し、前記枠体内を垂下する棒状の縦部材と、前記縦部材の下端部から該縦部材と直交する面に沿って延びる複数の棒状の横部材とを備えてなるものとする。
【００１２】
これによれば、吊り下げ部は、環状部を介して棒状部材に揺動可能に支持される。吊り下げ部をこのように構成すれば、吊り下げ部の構造が簡単になるから、製造コストを低廉化することができる。また、環状部と棒状部材との隙間を適宜設定すれば、吊り下げ部をあらゆる方向に揺動させることが可能になる。また、吊り下げ部を縦部材と横部材で構成すれば、吊り下げ部をコンパクトに設計することができ、枠体内の空間に占める吊り下げ部の空間占有率を小さくすることができるから、触媒構造体を通過するガスの圧力損失を少なくすることができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、板状触媒の摺動摩耗を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態である触媒構造体の外観斜視図である。
【図２】図１における吊り下げ部の構造を示す斜視図である。
【図３】従来の触媒構造体の外観斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明が適用される触媒構造体の実施の形態について、図面を参照して説明する。図１に本発明の一実施形態である触媒構造体の斜視図を示す。図１の矢印Ｘは、前後方向を示し、紙面の手前側を前方、奥側を後方とする。矢印Ｙは、左右方向（幅方向）とし、紙面の右側を右方向、紙面の左側を左方向とする。矢印Ｚは、上下方向（高さ方向）を示しており、紙面の上側を上方とし、紙面の下側を下方とする。
【００１６】
本実施形態の触媒構造体１１は、枠体１３内に複数の板状触媒１５を収容して構成される。板状触媒１５は、金属製又はセラミックス製の板状の基材の表面に排ガスを浄化するための触媒が担持され、これをガス流れ方向（図１の上方から下方へ向かう方向）に対して板面が平行になるように複数枚配列されている。枠体１３は、例えば厚さ１ｍｍの金属板を矩形の枠状に折り曲げて４つの側板１７を連ねて形成され、上下に排ガスが通流する開口１９がそれぞれ設けられている。
【００１７】
板状触媒１５は、平板状の板材の幅方向に所定のピッチで山部２１と谷部２３が繰り返し形成され、隣り合う板状触媒１５間の山部２１と谷部２３の位置を互いにずらして設けることにより、重ね合わせて設けられるようになっている。隣り合う板状触媒１５間には、ガスが流れる隙間２５が設けられている。
【００１８】
枠体１３は、このように配列された板状触媒１５を収容し、所定位置に保持するようになっている。既に説明したが、図３の従来構造によれば、枠体１３の下端部を内側に折り曲げて折り曲げ部を形成し、この折り曲げ部に沿って多数の板状触媒１５を載置している。すなわち、板状触媒１５は、枠体１３と一体的に形成される折り曲げ部に下方から支持されている。しかし、このような構造において、例えば枠体１３に板状触媒１５の配列方向の外力（振動や衝撃など）が作用した場合、板状触媒１５は、自身の荷重負荷によって最も破損しやすい下端部が折り曲げ部に沿って摺動し、触媒部分が基材から欠落するなどの破損を招くおそれがある。
【００１９】
ここで、本実施形態の特徴構成となる板状触媒の保持構造について説明する。本実施形態の触媒構造体１１は、枠体内に板状触媒１５を保持するための保持構造として、１本の棒状部材２７と、この棒状部材２７に吊り下げられる金属製の吊り下げ部２９とを有している。
【００２０】
棒状部材２７は、枠体１３の上部の対向する２つの側板１７（右側板と左側板）の内壁面を架け渡して設けられ、例えば各側板１７の内壁面からそれぞれ突出する図示しない保持部材によって両端部が下から支持されている。すなわち、棒状部材２７は、枠体１３の上部の開口１９から枠体１３内に挿入され、両端部がそれぞれ保持部材に収容されて保持されることにより、枠体１３内の上部の所定位置に取り付けられるようになっている。棒状部材２７は、対向する左右の側板１７の前後方向の略中央部に取り付けられている。
【００２１】
本実施形態の棒状部材２７は、断面形状が四角形に形成されているが、これに限られるものではなく、例えば断面円形に形成されていてもよい。また、棒状部材２７を保持する構造は、本実施形態のように保持部材によって側板１７の内壁側に保持する構造に限られず、各側板１７に貫通孔を形成し、棒状部材２７の両端部を貫通孔に挿通させた状態で側板１７に保持するようになっていてもよい。
【００２２】
図２に、棒状部材２７に吊り下げられた吊り下げ部２９の一実施形態を示す。図２では、吊り下げ部２９の枠体１３に隠れた部分を点線で示し、板状触媒１５を省略している。本実施形態の吊り下げ部２９は、枠体１３内を垂下する棒状の縦部材３１と、縦部材３１の下端部から直交する方向に延びる複数の棒状の横部材３３とを備えている。
【００２３】
縦部材３１は、直状に形成され、その上端部に棒状部材２７を通す挿通孔が形成された環状部３５が設けられ、環状部３５に棒状部材２７を挿通させて棒状部材２７と連結した状態で揺動するようになっている。すなわち、環状部３５は、挿通孔の大きさが棒状部材２７に対して十分大きく形成されており、棒状部材２７の軸回りに回動し、かつ、棒状部材２７の軸方向に傾くようになっている。これにより、縦部材３１は、その下端部が前後左右を含む広い範囲（例えば３６０度）で揺動可能になっている。
【００２４】
横部材３３は、縦部材３１の下端部から縦部材３１と直交する面に沿って延びる複数の棒材から構成される。すなわち、横部材３３は、縦部材３１の下端部から左右方向にそれぞれ延びる２本の第１延在部３７と、縦部材３１の下端部から前後方向にそれぞれ延びる２本の第２延在部３９と、各第１延在部３７の先端部から直交する前後方向にそれぞれ延びる第３延在部４１とを有している。
【００２５】
棒状部材２７に吊り下げられた吊り下げ部２９は、枠体１３内に収容された複数の板状触媒１５のうち隣り合う一対の板状触媒１５間の隙間２５を縦部材３１が垂下し、枠体１３内の下部に配置された横部材３３の上に複数の板状触媒１５を載置して、これらの板状触媒１５を下から支持するようになっている。すなわち、複数の板状触媒１５は、それぞれ幅方向において、互いに平行に延びる１本の第２延在部３９と２本の第３延在部４１によって下方から支持されるから、枠体１３内に安定して保持され、枠体１３からの落下を防ぐことができる。
【００２６】
また、吊り下げ部２９は、棒状部材２７に揺動可能に吊り下げられるから、振動や衝撃などの外力が枠体１３に作用したときに、板状触媒１５が、吊り下げ部２９とともに枠体１３内を揺動する。例えば、外力が前方から後方に向かって作用するときには、吊り下げ部２９も前方から後方に向かって揺動する。本実施形態によれば、このようにして板状触媒１５に外力が直接作用するのを防ぎ、板状触媒１５に作用する外力を大幅に緩和することができるから、板状触媒１５が横部材３３に沿って移動するのを抑制することができる。これにより、板状触媒１５の摺動摩耗を防ぐことができるから、板状触媒１５の損傷を防ぐことができる。
【００２７】
以上、本発明の実施形態を図面により詳述してきたが、上記の実施形態は本発明の例示にしか過ぎないものであり、本発明は上記の実施形態の構成にのみ限定されるものではない。本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更などがあっても、本発明に含まれることは勿論である。
【００２８】
例えば、本実施形態では、触媒構造体１１にどの方向から外力が作用しても、吊り下げ部２９が外力の作用方向、つまり、外力を緩和する方向に揺動可能になっている。これに対し、吊り下げ部２９の揺動範囲を所定の範囲に制限することも可能である。すなわち、例えば、板状触媒１５は、横部材３３に沿って左右方向に移動するよりも、前後方向（配列方向）に移動する方が損傷を受け易いことから、吊り下げ部２９は、前後方向に沿って揺動可能に形成され、その他の方向の揺動が制限されていてもよい。また、吊り下げ部２９と棒状部材２７を連結する構造は、本実施形態のように環状部３５を用いる構造に限られるものではなく、他の周知の連結構造を採用することも可能である。
【００２９】
また、本実施形態では、吊り下げ部２９の横部材３３を第１延在部３９〜第３延在部４１によって形成する例を説明したが、この例に限られるものではない。すなわち、横部材３３は、複数の板状触媒１５を下から支持することができるものであれば、本実施形態と異なる形態をなしていてもよい。ただし、枠体１３内のＸＹ平面において、横部材３３の占める割合が多くなると圧力損失の問題などが発生するため、本実施形態のように縦横に延びる最小限の部材で構成することが好ましい。
【００３０】
また、本実施形態では、棒状部材２７を板状触媒１５の配列方向と平行に架設し、吊り下げ部２９が環状部３５を介して板状触媒の配列方向に回動するのを容易にしている。しかし、棒状部材２７の架設方向は、この例に限られるものではなく、例えば板状触媒１５の配列方向に架設することも可能である。すなわち、棒状部材２７は、吊り下げ部２９を枠体１３内で揺動可能に吊り下げることができれば、架設方向や架設本数、棒状部材２７の形状などは特に限定されるものではない。
【００３１】
次に、本実施形態の効果について評価した結果を実施例及びその比較例に基づいて説明する。なお、以下の説明では、適宜、図１や図３の符号を用いて説明する。
【実施例】
【００３２】
（実施例１）
まず、ＭｏとＶが添加された酸化Ｔｉを主成分とする薬剤に、シリカアルミナ繊維と水を添加し、ペースト状にした触媒成分を作製する。次に、この触媒成分を網状加工したセラミックススクリーンに塗布し、乾燥させる。その後、乾燥したセラミックススクリーンを、山部５７（谷部５９）の高さが５.７ｍｍ、幅方向の寸法が４５０ｍｍ、高さ方向（排ガスの流れ方向）の寸法が５００ｍｍに切断して、図１のような板状触媒１５を得た。続いて、このようにして得られた複数の板状触媒１５を重ね合わせ、これらを枠体１３内に収容する。
【００３３】
次に、この枠体１３の下部の開口６５から図２の吊り下げ部２９を挿入する。吊り下げ部２９は、縦部材３１を一対の板状触媒１５間の隙間６１に挿入し、枠体１３の上方に環状部３５を突出させる。続いて、突出した環状部３５に棒状部材２７を通し、この棒状部材２７の両端部をそれぞれ側板６３の保持部材に収容することで、棒状部材２７を側壁６３間に架設する。このようにして、図１、２に示す触媒構造体１１を得た。
【００３４】
次に、板状触媒１５の損傷の度合いを評価するために、実施例１の触媒構造体１１の輸送試験を行った。輸送試験では、触媒構造体１１の開口１９をそれぞれ上下に配置し、触媒構造体１１を−０.８〜０.３Ｇの範囲で加振した後、板状触媒１５の損傷度を評価した。その結果、本実施例では、板状触媒１５に損傷箇所がほとんど観察されなかった。
【００３５】
（比較例１）
実施例１と同様に、触媒成分を網状のセラミックスクリーンに塗布し、乾燥させた後、図３のように、枠体の下端部を折り曲げて形成される折り曲げ部６７に実施例と同数の板状触媒を載置し、実施例と同様の輸送試験を行った。本比較例では、実施例１よりも振動による板状触媒の損傷度合いが大きい結果となった。
【００３６】
以上の結果により、本実施例によれば、振動や衝撃などの外力に対して板状触媒１５の損傷が抑制されることが判明した。すなわち、実施例の触媒構造体は、板状触媒１５が吊り下げ部２９によって揺動可能に支持されることから、板状触媒１５に伝わる外力を比較例の触媒構造体に伝わる外力よりも小さくすることができる。これにより、板状触媒１５の吊り下げ部２９（横部材３３）に沿った移動（特に、板状触媒１５の配列方向の移動）を抑制することができ、摺動摩耗に起因する板状触媒１５の損傷を抑制することができる。
【符号の説明】
【００３７】
１１  触媒構造体
１３  枠体
１５  板状触媒
１７  側板
１９  開口
２５  隙間
２７  棒状部材
２９  吊り下げ部
３１  縦部材
３３  横部材
３５  環状部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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