JP2014018738A - 触媒構造 - Google Patents

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Abstract

【課題】簡易な構造により、圧損の上昇を防止しつつ、隣設される触媒エレメント間に接触する構造により、ガス流れを効率よく攪拌する触媒構造を提供することができる触媒構造を提供する。
【解決手段】本発明の触媒構造は、排ガスに対する触媒活性を有する成分を表面に担持し、相互に対向する第１の平板部と第２の平板部と、前記排ガスが流れる方向に対して所定の角度で、前記第１の平板部から前記第２の平板部に接触するように設けられる撹拌部とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、触媒構造に関し、特に、燃焼排ガスを浄化する触媒構造に関する。
発電所、各種工場、及び自動車などから排出される排煙中のＮＯｘは、光化学スモッグや酸性雨の原因物質である。ＮＯｘを効果的に除去するために、アンモニア（ＮＨ３）などを還元剤とした選択的接触還元による排煙脱硝法が、火力発電所など幅広く用いられている。
触媒には、バナジウム（Ｖ）、モリブデン（Ｍｏ）、又はタングステン（Ｗ）などを活性成分とした酸化チタン（ＴｉＯ２）系触媒が使用されている。特に、活性成分の１つとしてバナジウムを含む触媒は、活性が高いだけでなく、排ガス中に含まれている不純物による劣化が少なく、より低温で使用できるので、現在の脱硝触媒の主流になっている（例えば、特許文献１）。
また、触媒は、ハニカム状や板状などの構造に成形され、触媒の各種製造法が提案されている。例えば、金属薄板をメタルラスに加工した網状物やセラミック繊維製織布や不織布を基板に用い、この基板に触媒成分を塗布・圧着して得た板状触媒を波形に加工して積層する触媒構造体が提案されている（例えば、特許文献２及び特許文献３）。これらの発明は、通風損失が小さく、煤塵や石炭の燃焼灰で閉塞されにくいなどの優れた特徴があり、火力発電用ボイラの排ガス脱硝装置に多数用いられている。
また、触媒の平坦部に堰状突起を設け、ガス触媒表面に形成されるガス流境界層の発生を防止した触媒構造が提案されている（例えば、特許文献４）。
また、金属、セラミック、又はガラス製のガス分散体を、板状触媒と交互に積層する触媒構造が提案されている（例えば、特許文献５）。
特開昭５０−１２８６８１号公報 特開昭５４−７９１８８号公報 特開昭５９−７３０５３号公報 特開平９−１０５９９号公報 国際公開ＷＯ００−１３７７５号公報
従来の触媒構造は、触媒の平坦部に堰状突起を設け、これによりガス流れを乱して活性向上に寄与する。しかしながら、充分な乱し効果を得るために、堰状突起を多数設けたり、高い堰状突起を設けたりする必要があり、圧損の上昇を招きやすく改善の余地があった。
また、従来の触媒構造において、金属、セラミック、又はガラス製のガス分散体を板状触媒と交互に積層する方法は、積層における単位板状触媒（触媒エレメント）の中心部（隣設される平板部の中心部）のガス流れを効率よく乱すことはできるが、ガス分散体（棒状体など）を触媒エレメント内に所定の間隔で設置する工夫が必要となる。
本発明の目的は、簡易な構造により、圧損の上昇を防止しつつ、隣設される触媒エレメント間に接触する構造により、ガス流れを効率よく攪拌する触媒構造を提供することである。
本発明の触媒構造は、排ガスに対する触媒活性を有する成分を表面に担持し、相互に対向する第1の平板部と第２の平板部と、前記排ガスが流れる方向に対して所定の角度で、前記第１の平板部から前記第２の平板部に接触するように設けられる撹拌部とを備える。
この構成によれば、簡易な構造により、圧損の上昇を防止しつつ、隣設される触媒エレメント間に接触する構造により、ガス流れを効率よく攪拌する触媒構造を提供することができる。
本発明の触媒構造では、前記撹拌部は、排ガスに対する触媒活性を有する成分を含浸した無機繊維により構成されている。
この構成によれば、触媒活性を有する成分を含浸した無機繊維を用いることで、簡易な構造により、触媒活性効果を高めることができる。
本発明の触媒構造では、前記撹拌部は、前記第２の平板部に設けられた切り込みを折り曲げて形成されるリード部を含む。
この構成によれば、リード部の加工が容易であるので、触媒構造の生産性や強度が高くなるとともに、リード部を切り起こした部分に開口部が形成されることで、他の流路にガスが流れることを促進し、触媒の反応効率をさらに高めることができる。
本発明の触媒構造は、前記第１の平板部の反対側で前記第２の平板部に対向する第３の平板部を備え、前記第１の平板部側に折り曲げられた前記リード部と、前記第３の平板部側に折り曲げられた前記リード部とが、前記排ガスが流れる方向に交互に存在する。
この構成によれば、攪拌部（リード部）を交互に反対方向に折り曲げることで、開口部を通って他の流路にガスが流れることを効率的に促進することができ、触媒活性効果を向上させることができる。
本発明の触媒構造は、前記第１の平板部及び前記第３の平板部には、前記リード部が存在しない。
この構成によれば、開口部を通って他の流路にガスが流れることを効率的に促進することができ、触媒活性効果を向上させることができる。
本発明の触媒構造では、前記撹拌部は、前記第１の平板部に設けられた切り込みを折り曲げて形成されるリード部を含み、前記第１の平板部に設けられた前記リード部と、前記第２の平板部に設けられた前記リード部とは、略同一の方向に折り曲げられ、前記排ガスが流れる方向に交互に存在する。
この構成によれば、第１の平板部に設けられたリード部と、第２の平板部に設けられたリード部とを、略同一の方向に折り曲げて、ガス流方向に交互に存在させることで、開口部を通って他の流路にガスが流れることを効率的に促進することができ、触媒活性効果を向上させることができる。
本発明の触媒構造は、前記第１の平板部の反対側で前記第２の平板部に対向する第３の平板部を備え、前記撹拌部は、前記第３の平板部に設けられた切り込みを折り曲げて形成されるリード部を含み、前記第２の平板部に設けられた前記リード部と、前記第３の平板部に設けられた前記リード部とは、略同一の方向に折り曲げられ、前記排ガスが流れる方向に交互に存在する。
この構成によれば、第２の平板部に設けられたリード部と、第３の平板部に設けられたリード部とを、略同一の方向に折り曲げて、ガス流方向に交互に存在させることで、開口部を通って他の流路にガスが流れることを効率的に促進することができ、触媒活性効果を向上させることができる。
また、この構成によれば、排ガスと攪拌体の接触比率を増大させつつ、攪拌部を迂回して流れるガスによる抵抗を大幅に低減することができる。
本発明の触媒構造では、前記撹拌部は、前記排ガスが流れる方向に複数存在し、それぞれの間隔が３０ｍｍ以上１００ｍｍ以下である。
この構成によれば、圧損の上昇を防止しつつ、ガス流れを効率よく攪拌する触媒構造を提供することができる。
本発明は、対向する第１の平板部と第２の平板部との間に接触するように設けられる撹拌部により、圧損の上昇を防止しつつ、隣設される触媒エレメント間に接触する構造により、ガス流れを効率よく攪拌することができる触媒構造を提供することができる。
実施の形態の触媒構造の構成の一例を示した図である。 ガス流方向に対する攪拌部の角度を５°以上３０°以下とする触媒構造を示した図である。 板状触媒の平板部の一部に切り込み加工を施して、リード状に切り起こした触媒構造を示した図である。 ガス流方向に対するリード部の角度を５°以上３０°以下とする触媒構造を示した図である。 攪拌部（リード部）の折り曲げ方向が交互に反対方向である触媒構造を示した図である。 撹拌部（リード部）の折り曲げ方向が交互に反対方向である触媒エレメントを積層した触媒構造を示した図である。 攪拌部（リード部）の折り曲げ方向が略同一方向である触媒構造を示した図である。 実施の形態の触媒構造における排ガスの流れを説明する図である。 比較例の触媒構造における排ガスの流れを説明する図である。 比較例の触媒構造における排ガスの流れを説明する図である。 実施例及び比較例に用いられた触媒エレメントを示した図である。 触媒エレメントを積層体にした積層触媒構造を示した図である。 比較例２の触媒エレメントを示した図である。 実施例１の触媒エレメントを示した図である。 積層触媒構造の脱硝率と圧力損失の測定条件を示した表である。 積層触媒構造の脱硝率と圧力損失の測定結果を示した表である。
以下、本発明の実施の形態の触媒構造について、図面を用いて説明する。本実施の形態の触媒構造の構成の一例を図１に示す。本実施の形態では、燃焼排ガスに含まれるＮＯｘを除去するために用いられる脱硝触媒構造を説明する。図１に示すように、平板部（触媒エレメント）１，１０，１１が積層される。それぞれの平板部（触媒エレメント）１，１０，１１は、スペーサ２により、一定の間隔に保たれ、平板部（触媒エレメント）１，１０，１１の間を、排ガスが流れる。
図１（ａ）に示すように、触媒構造１００は、第1の平板部１、第２の平板部１０、及び攪拌部３を備える。第1の平板部１及び第２の平板部１０は、排ガスに対する触媒活性を有する成分を表面に担持し、相互に対向する。攪拌部３は、排ガスが流れる方向（ガス流方向）４に対して所定の角度（例えば、０°以上９０°以下）で、第１の平板部１から第２の平板部１０に接触するように設けられる。ここで、攪拌部３は、平板部１，１０のスペーサ２を補強する機能を果たす。
触媒構造１００は、第３の平板部１１を備える。第３の平板部１１は、第１の平板部１の反対側で、第２の平板部１０に対向する。このように、Ｂ−Ｂ’方向に、平板部（触媒エレメント）が積層される。平板部１，１０，１１が、それぞれ触媒エレメントとなる。
図１（ｂ）は、触媒エレメント間の中心部であるＡ−Ａ’方向の断面図における排ガスの流れを模式的に示した図である。図１（ｂ）に示すように、触媒エレメント間のガス流路の中心部において、ガスを乱す（攪拌する）ことにより、触媒活性を向上させることができる。つまり、攪拌部３が、ガス流路の中心部を通過するガスを撹拌する。
また、図２に示すように、ガス流方向４に対する攪拌部３の角度を変えて、触媒活性効果について実験したところ、角度を５°以上３０°以下にして攪拌部３を設けると、排ガスと攪拌体の接触比率を増大させることができ、攪拌部３を迂回して流れるガスによる抵抗を大幅に低減することができた。
攪拌部３は、図１及び図２に示すように、スペーサ２を補強する部材として、第１の平板部１から第２の平板部１０に接触するように設けられてもよいし、排ガスに対する触媒活性を有する成分を含浸した無機繊維により構成されていてもよい。また、撹拌部３は、第２の平板部１０に設けられた切り込みを折り曲げて形成されるリード部を含んでもよい。
例えば、攪拌部３は、バルク状の無機繊維に触媒成分を浸み込ませた突起物を触媒エレメント間に接触するように設け、触媒エレメントを積層してもよい。また、図３（ａ）に示すように、板状触媒の平板部１，１０，１１の一部に切り込み加工を施して、リード状に切り起こし、リード部の先端が積層されている他の触媒エレメント面に接するように積層してもよい。リード部を設けて触媒エレメントを積層する場合、リード部の加工が容易であり、リード部がスペーサ２を補強する部材として機能するので、触媒構造の生産性や強度が高くなる。図３（ｂ）に示すように、触媒エレメント間のガス流路の中心部において、ガスを乱す（攪拌する）ことにより、触媒活性を向上させることができる。つまり、攪拌部３が、ガス流路の中心部を通過するガスを撹拌する。
図４は、攪拌部３がリード部であることを示した図である。撹拌部３（リード部）は、第２の平板部１０に設けられた切り込みを折り曲げて形成され、ガス流方向４に対して所定の角度θで、第１の平板部１から第２の平板部１０に接触するように設けられる。
図５は、攪拌部（リード部）３の折り曲げ方向が交互に反対方向である触媒構造を示した図である。図５に示すように、第１の平板部１と第２の平板部１０が、排ガスに対する触媒活性を有する成分を表面に担持し、相互に対向する。第３の平板部１１が、第１の平板部１の反対側で、第２の平板部１０に対向する。
撹拌部（リード部）３は、第２の平板部１０に設けられた切り込みを折り曲げて形成される。そして、第１の平板部１側に折り曲げられたリード部３１と、第３の平板部１１側に折り曲げられたリード部３２とが、排ガスが流れる方向４に交互に存在する。また、図６のように、撹拌部（リード部）３の折り曲げ方向が交互に反対方向である触媒エレメント１０，１２を積層してもよい。この場合、図５及び図６に示すように、第１の平板部１及び第３の平板部１１には、攪拌部（リード部）３が存在しないようにすることもできる。
図７は、攪拌部（リード部）３の折り曲げ方向が略同一方向である触媒構造を示した図である。図７に示すように、第１の平板部１と第２の平板部１０が、排ガスに対する触媒活性を有する成分を表面に担持し、相互に対向する。第３の平板部１１が、第１の平板部１の反対側で、第２の平板部１０に対向する。
撹拌部（リード部）３は、第２の平板部１０に設けられた切り込みを折り曲げて形成される。そして、第１の平板部１に設けられたリード部３３と、第２の平板部１０に設けられたリード部３４とは、略同一の方向に折り曲げられ、排ガスが流れる方向４に交互に存在する。また、撹拌部（リード部）３が、第３の平板部１１に設けられた切り込みを折り曲げて形成され、第２の平板部１０に設けられたリード部３４と、第３の平板部１１に設けられたリード部３５とが、略同一の方向に折り曲げられ、排ガスが流れる方向４に交互に存在してもよい。
次に、図８を用いて、本実施の形態の触媒構造における排ガスの流れを説明する。また、図９及び図１０を用いて、比較例の触媒構造における排ガスの流れを説明する。
図８に示すように、攪拌部（リード部）３は、第１の平板部１と第２の平板部１０とに接するように形成されている。その結果、流路（ガス流路）の触媒面付近の層流４１を乱すだけでなく、流路の中心部のガス流６をも激しく攪拌することができ、触媒との接触効率を飛躍的高めることができる。
また、攪拌部（リード部）３を切り起こした部分に開口部３０が形成される。攪拌部（リード部）３で攪拌されたガスの乱れによる圧力差が、開口部３０を通って他の流路にガスが流れることを促進し、触媒の反応効率をさらに高めることができる。特に、攪拌部（リード部）３が、第１の平板部１から第２の平板部１０に接触するように設けられると、乱れによる圧力差が大きくなり、開口部３０を通って他の流路にガスが流れることを促進することができる。
この場合、図５又は図６に示すように、攪拌部（リード部）３を交互に反対方向に折り曲げたり、図７に示すように、第１の平板部１に設けられたリード部３３と、第２の平板部１０に設けられたリード部３４とを、略同一の方向に折り曲げて、排ガスが流れる方向４に交互に存在させたりすることにより、開口部３０を通って他の流路にガスが流れることを効率的に促進することができ、触媒活性効果（脱硝率）を向上させることができる。
一方、図９及び図１０に示すように、比較例では、触媒の平坦部に堰状突起４０を設け、堰状突起４０が、ガス触媒表面に形成されるガス流境界層の発生を防止する。しかしながら、堰状突起４０が設けられた触媒面付近の層流４１を乱すだけであり、流路の中心部のガス流６や突起部が存在しない触媒面の層流５０を充分攪拌することができない。比較例の堰状突起４０が、触媒エレメントの間隔に比べて、充分小さい場合は、ガス拡散抵抗の増大を防ぐ機能を果たす。しかしながら、流路の中心部のガス流６を攪拌するために、比較例の堰状突起４０を大きくすると、圧損の増大を招く。
次に、具体的な実施例と比較例を用いて、脱硝率（％）と圧損（ｍｍＨ２Ｏ／ｍ）について実験を行った結果について説明する。なお、１Ｐａ＝１．０１９７２×１０−１ｍｍＨ２Ｏ／ｍである。
（比較例１）
酸化チタン粉末（比表面積：３００ｍｍ２／ｇ、ＳＯ４含有量：３．４ｗｔ％）１３．５ｋｇに、パラモリブデン酸アンモン（（ＮＨ４）６・Ｍｏ７Ｏ２４・４Ｈ２Ｏ）１．７ｋｇ、メタバナジン酸アンモニウム（ＮＨ４ＶＯ３）１．３ｋｇ、蓚酸１．７ｋｇを添加し、水を加えながらニーダで１時間混練して水分約３４ｗｔ％のペーストにした。このペーストに、カオリン系セラミック繊維２．３ｋｇを加えて、さらに混練した。このペーストを、ＳＵＳ４３０製メタルラス基板（幅４９０ｍｍ、厚さ０．１５ｍｍ）のラス目間及び表面に、ローラプレスを用いて塗布して平板とし、厚さ約０．７ｍｍの板状の触媒エレメント（平板部）を得た。この触媒エレメントに、プレス機を用いて、図１１に示すように、波型のスペーサ２を形成した後、長さ６００ｍｍ、幅１５０ｍｍに切断し、スペーサ２を含む触媒エレメントを得た。そして、図１２に示すように、触媒エレメント（図１１）を積層体にして、金属製の外枠５の中に入れた後、積層体の上から加圧しながら蓋をし、積層触媒構造（１５０ｍｍ角（高さ１５０ｍｍ−幅１５０ｍｍ）、長さ６００ｍｍ）を得た。積層触媒構造を２４時間風乾した後、空気を流しながら５００℃で２時間焼成したものを比較例１とした。
（比較例２）
図１３に示すように、タガネを用いて、上記の触媒エレメント（図１１）に対し、長さ方向に約５０ｍｍ間隔で打ち起こし加工を施し、高さ約１．５ｍｍ−幅約２５ｍｍの堰状突起４０を含む触媒エレメントを得た。そして、図１２に示すように、触媒エレメント（図１３）を積層した積層触媒構造を、比較例２とした。
（実施例１）
図１４に示すように、上記の触媒エレメント（図１１）に、排ガスに対する触媒活性を有する成分を含浸した無機繊維（撹拌部３）を設けたものを実施例１とした。酸化チタン粉末（比表面積：３００ｍｍ２/ｇ、ＳＯ４含有量：３．４ｗｔ％）１３．５ｋｇに、パラモリブデン酸アンモン（（ＮＨ４）６・Ｍｏ７Ｏ２４・４Ｈ２Ｏ）１．７ｋｇ、メタバナジン酸アンモニウム（ＮＨ４ＶＯ３）１．３ｋｇ、蓚酸１．７ｋｇを添加し、水を加えながらニーダで１時間混練した後、押し出し造粒機で３φの柱状に押し出したものを、流動層乾燥機で乾燥させて、５００℃で２時間焼成し、さらにハンマーミルで微粉砕した触媒粉末を得た。この触媒粉末４ｋｇに水６ｋｇを加えて触媒スラリを調製した。この触媒スラリをカオリン系無機繊維バルク成形体（厚さ（高さ）３ｍｍ、１ｃｍ角（幅１０ｍｍ−長さ１０ｍｍ））に浸み込ませたものを、実施例１の無機繊維（撹拌部３）とした。図１４に示すように、実施例１の無機繊維（撹拌部３）を触媒エレメント（図１１）上に約５０ｍｍ間隔で配置した。
実施例１の無機繊維（撹拌部３）を配置した触媒エレメントを繰り返して積層体にし、図１２に示すように、金属製の外枠５の中に入れた後、積層体の上から加圧しながら蓋をし、積層触媒構造を得た。積層触媒構造を２４時間風乾した後、空気を流しながら５００℃で２時間焼成したものを実施例１とした。
（実施例２）
図３に示すように、触媒エレメント（図１１）に、加工用金型を用いて切り起こし加工を施し、切り込みを折り曲げて攪拌部（リード部）３を形成したものを実施例２とした。実施例２の攪拌部（リード部）３は、長さａを１８ｍｍとし、幅ｂを８ｍｍとした。そして、図７に示すように、実施例２の撹拌部（リード部）３をガス流方向４に約５０ｍｍ間隔で配置した触媒エレメントを積層体にし、図１２に示すように、金属製の外枠５の中に入れた後、積層体の上から加圧しながら蓋をし、積層触媒構造を得た。積層触媒構造を２４時間風乾した後、空気を流しながら５００℃で２時間焼成したものを実施例２とした。この場合、図７に示すように、第１の平板部１に設けられたリード部３３と、第２の平板部１０に設けられたリード部３４とが、ガス流方向４に交互に存在するように、触媒エレメントを積層した。また、第２の平板部１０に設けられたリード部３４と、第３の平板部１１に設けられたリード部３５とが、ガス流方向４に交互に存在するように、触媒エレメントを積層した。
（実施例３）
実施例３は、実施例２の攪拌部（リード部）３の長さａを２５ｍｍとし、幅ｂを１５ｍｍとしたものである。
（実施例４）
実施例４は、実施例２の攪拌部（リード部）３の長さａを２０ｍｍとし、幅ｂを１０ｍｍとしたものである。
（実施例５）
実施例５は、図６に示すように、実施例２の攪拌部（リード部）３の折り曲げ方向を交互に反対方向にしたものである。この場合、図６に示すように、第１の平板部１及び第３の平板部１１には、攪拌部（リード部）３が存在しないようになっている。
（実施例６）
実施例６は、実施例２の撹拌部（リード部）３の間隔（約５０ｍｍ）を、ガス流方向４に約１００ｍｍに変更したものである。
以上の実施例１−６及び比較例１−２の積層触媒構造を用いて、図１５に示す条件で、それぞれの積層触媒構造の脱硝率と圧力損失を測定した。図１６は、測定結果である。
図１６に示すように、脱硝率に関し、比較例１（６５％）及び比較例２（８３％）に比べて、実施例１−６は何れも高い脱硝率（８６−９３％）を示した。特に、実施例４は、最も高い脱硝率（９３％）を示した。また、圧損に関し、比較例２（７８ｍｍＨ２Ｏ／ｍ）に比べて、実施例３を除く実施例は、低い圧損（４２−６７ｍｍＨ２Ｏ／ｍ）を示した。特に、実施例６（約１００ｍｍ間隔）は、最も低い圧損（４２Ｈ２Ｏ／ｍ）を示した。実施例３についても、圧損の大きな上昇なく活性を高くできることが示された。
このように、本実施の形態によれば、比較例に比べ、脱硝率が向上した。これは、ガス流れを効率よく攪拌することができたためである。また、本実施の形態によれば、圧損の上昇を防止しつつ、脱硝率を向上させることも可能である。つまり、隣設される触媒エレメント間にわたる触媒構造により、簡易な構造で圧損の上昇を防止しつつ、脱硝率を向上させることができる。
また、本実施の形態によれば、脱硝性能を高くすることで、触媒の使用量を大幅に低減（省資源化）することができ、コストと環境負荷を低減することができる。また、圧力損失の増大を防止することで、排ガス脱硝装置の運転動力の負荷を低減することができ、省資源化と省エネルギー化を図ることができる。
つまり、本実施の形態の触媒構造について、発明者は、生産性が高く活性向上効果が大きい形状を実現するため、従来技術の解決すべき課題の摘出を行った。従来技術のうち、特許文献４などに示すように、堰状突起を設ける方法は堰状構造の形成の仕方に関し種々の貴重な工夫がなされているが、その根幹に位置するのは、図１０及び図１３に示すように、平行平板部に設けた堰状物でガスを乱して層流形成によるガス拡散抵抗の増大の低減しようとするものである。その効果は、突起の小さい時には比較的大きいが、更に効果を高めようとして大きな突起にすると、ガス拡散抵抗の減少に比し圧損上昇のみが顕著になる。この点が、堰状突起による活性向上策の原理的な問題であると言える。
一方、特許文献５に示すように、丸棒や網状のガス攪拌体を平行流路の平行面の中心部に設ける活性向上策は、触媒表面から遠い流路中心部のガスを乱して触媒へのガス拡散を促進しようとするものであり、特許文献４の発明とは本質的に異なっており、発明者の研究によれば、同一圧損上昇に対する活性向上度が大きく、原理的には優れた方法である。しかしながら、流路の中心部に流路を形成する板状触媒とは別の網状物や棒状物を設置する必要があり、触媒製造工程とは別ラインでこれらを準備するとともに、交互に積層するために、製造工程が増え製造速度やコスト面で不利になる。
そこで、発明者は、原理的に優れる後者のガス流路の中心部のガスを乱すことにより活性を向上させる技術について鋭意研究した結果、従来技術では網状物や棒状物を平行平板流路の平行部触媒面に平行に設置しているものを、発想を変えて、平行部触媒面に直交するようなガス攪拌体を、図１などに示すように設置することにした。すなわち、平行平板触媒とスペーサで構成される長方形流路の長辺の中心部にガス攪拌体を設ければ、従来技術と同様の高い中心部撹拌効果が得られる点を見出し、本発明をするに至った。
さらに、発明者は、図１に示す本願発明と従来の棒状攪拌体を設置した場合との効果の差異について研究した結果、図２に示すように、ガス攪拌体を傾けて設けて、ガスと攪拌体の接触比率を増大させるとともに、ガス攪拌体を迂回して流れる抵抗を大幅に低減できることを見出した。
さらに、従来技術に示されるように、触媒表面に形成される層流の破壊を目的とした突起は、流路の間隔に対し小さく、ガス流の乱れも表層部に限られていた（例えば、図９参照）。これに対し、本実施の形態のリード状ガス攪拌体は、流路の上下両面に接する様に形成されており、その結果、図８に示すように、触媒面の層流を乱すだけでなく、流路の中心部のガスをも激しく撹乱して触媒との接触効率を飛躍的高める作用がある。さらに、このガスの乱れによる圧力差が、リード状攪拌体を切り起こした跡の開口部を通って他の流路にガスが流れることを促進し、一層反応効率を高めることができる。
以上、本発明にかかる実施の形態について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、請求項に記載された範囲内において変更・変形することが可能である。
本実施の形態では、排ガスの脱硝触媒構造について説明したが、触媒成分を変えることで、ＮＯｘ以外の排ガス成分を除去することも可能である。
また、本実施の形態では、攪拌部（リード部）３のガス流方向４の間隔を５０ｍｍ又は１００ｍｍとしたが、触媒エレメントの間隔（ピッチ）に応じて適宜変更してもよい。ピッチが３ｍｍである場合、２０ｍｍ以上の間隔で攪拌部（リード部）３を配置すれば効果が得られる。通常、３０ｍｍ−１００ｍｍの間隔で攪拌部（リード部）３を配置すれば、高い効果が得られる。
また、攪拌部（リード部）３の幅は、ガス流路の流路幅ｃの１／５−１／２であればよい。また、リード部の折り曲げ角度θは、５°以上３０°以下であればよく、触媒エレメントの間隔が３ｍｍである場合、リード部の長さaが１５ｍｍ−２５ｍｍであれば、圧損が低く触媒活性効果が大きくなる傾向がある。
本発明にかかる触媒構造は、簡易な構造により、ガス流を効率的に攪拌することで、圧損の上昇を防止しつつ、脱硝率を向上させることができるという効果を有し、排ガス浄化用の触媒構造などとして有用である。
１，１０−１５ 平板部
２ スペーサ
３，３１−３５ 攪拌部（リード部）
５ 外枠
３０ 開口部

Claims (10)

  1. 排ガスに対する触媒活性を有する成分を表面に担持し、相互に対向する第1の平板部と第２の平板部と、
    前記排ガスが流れる方向に対して所定の角度で、前記第１の平板部から前記第２の平板部に接触するように設けられる撹拌部と
    を備えることを特徴とする触媒構造。
  2. 前記撹拌部は、排ガスに対する触媒活性を有する成分を含浸した無機繊維により構成されていることを特徴とする請求項１に記載の触媒構造。
  3. 前記撹拌部は、前記第２の平板部に設けられた切り込みを折り曲げて形成されるリード部を含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の触媒構造。
  4. 前記第１の平板部の反対側で前記第２の平板部に対向する第３の平板部を備え、
    前記第１の平板部側に折り曲げられた前記リード部と、前記第３の平板部側に折り曲げられた前記リード部とが、前記排ガスが流れる方向に交互に存在することを特徴とする請求項３に記載の触媒構造。
  5. 前記第１の平板部及び前記第３の平板部には、前記リード部が存在しないことを特徴とする請求項４に記載の触媒構造。
  6. 前記撹拌部は、前記第１の平板部に設けられた切り込みを折り曲げて形成されるリード部を含み、
    前記第１の平板部に設けられた前記リード部と、前記第２の平板部に設けられた前記リード部とは、略同一の方向に折り曲げられ、前記排ガスが流れる方向に交互に存在することを特徴とする請求項３に記載の触媒構造。
  7. 前記第１の平板部の反対側で前記第２の平板部に対向する第３の平板部を備え、
    前記撹拌部は、前記第３の平板部に設けられた切り込みを折り曲げて形成されるリード部を含み、
    前記第２の平板部に設けられた前記リード部と、前記第３の平板部に設けられた前記リード部とは、略同一の方向に折り曲げられ、前記排ガスが流れる方向に交互に存在することを特徴とする請求項６に記載の触媒構造。
  8. 前記リード部の長さが、前記第１の平板部と前記第２の平板部との間隔の５倍以上１０倍以下であることを特徴とする請求項３乃至７の何れか１つに記載の触媒構造。
  9. 前記所定の角度は、７°以上３０°以下であることを特徴とする請求項１乃至８の何れか１つに記載の触媒構造。
  10. 前記撹拌部は、前記排ガスが流れる方向に複数存在し、それぞれの間隔が３０ｍｍ以上１００ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至９の何れか１つに記載の触媒構造。
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