WO2017064762A1 - 触媒ブロック及びその製造方法 - Google Patents

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WO2017064762A1
WO2017064762A1 PCT/JP2015/079007 JP2015079007W WO2017064762A1 WO 2017064762 A1 WO2017064762 A1 WO 2017064762A1 JP 2015079007 W JP2015079007 W JP 2015079007W WO 2017064762 A1 WO2017064762 A1 WO 2017064762A1
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honeycomb body
catalyst
solid
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岳史 篠田
英彦 森田
雅幸 糟谷
河野　太郎
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新日鉄住金マテリアルズ株式会社
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Definitions

  • the present invention relates to a catalyst block for purifying exhaust gas and a method for producing the same.
  • Exhaust gas generated from boilers, private power generators, various fixed combustion devices such as combustion furnaces, metal etching, etc. contains nitrogen oxides (NOx), and these nitrogen oxides (NOx) cause photochemical smog. Therefore, it is necessary to purify with a denitration device.
  • NOx nitrogen oxides
  • FIG. 11 is a schematic view of a conventional catalyst block viewed from the gas flow direction.
  • a catalyst block 100 is configured by housing a rectangular honeycomb body 101 in which corrugated plates and flat plates are alternately stacked inside an outer frame frame 102.
  • the outer frame 102 includes a C-shaped frame 102a and a top frame 102b. As shown in FIG. 12 showing a Z1-Z2 cross section of the catalyst block, the honeycomb frame 101 is incorporated in the C-shaped frame 102a. Therefore, a sufficient clearance CL is formed.
  • the catalyst block 100 is baked after being immersed in a catalyst bath. As a result, the catalyst is supported on the catalyst block 100.
  • Patent Document 1 discloses a denitration catalyst layer formed by laying and laminating a catalyst block including a frame and a catalyst housed in the frame on one side, and the frame of the catalyst block.
  • a denitration catalyst layer is disclosed in which a plate-like catalyst is attached to the periphery of the catalyst. This is a technique for reducing NOx and the like at the catalyst layer outlet by denitrating exhaust gas flowing out from the gap formed between the catalyst blocks with a plate-like catalyst.
  • the processing temperature at the time of firing for integrating the catalyst block 100 with the honeycomb body 101 and the outer frame frame 102 is very high (about 1200 ° C.)
  • the outer frame The frame 102 may be thermally deformed, and the shape of the catalyst block 100 may be distorted.
  • the shape of the catalyst block 100 is distorted, when the catalyst block 100 is spread, a gap is formed between the adjacent catalyst blocks 100, and the exhaust gas flows out from the gap without being denitrated. Performance decreases.
  • a method of increasing the rigidity by forming ribs on the outer frame frame 102 may be considered, but the cost increases because the outer frame frame 102 must be formed into a complicated shape. .
  • a method of immersing and sintering the honeycomb body 101 in the catalyst bath before placing it in the outer frame 102 is also conceivable.
  • the honeycomb body 101 made of metal foil is fragile, The shape may be distorted while being conveyed toward the catalyst bath.
  • the catalyst when the catalyst block 100 is immersed in the catalyst bath, the catalyst may flow into the clearance CL of the C-type frame 102a, and the catalyst CAT shown in black may adhere to the C-type frame 102a.
  • a drain hole 102a1 is formed in the C-shaped frame 102a.
  • all the catalyst CAT attached to the C-shaped frame 102a cannot be released. Since exhaust gas does not flow into the C-shaped frame 102a, there is a possibility that the catalyst is used wastefully at a site different from the exhaust gas path.
  • Patent Document 1 it is necessary to install a plate-like catalyst in order to purify the exhaust gas flowing out from the gap formed between the catalyst blocks, so that the installation work becomes complicated and the cost increases.
  • the catalyst block according to the present invention is (1) a catalyst block for exhaust gas purification, in which a large number of exhaust gas passages for allowing exhaust gas to pass through are formed and orthogonal to the exhaust gas passages.
  • a rectangular honeycomb body having first and second outer surfaces facing each other in the orthogonal direction and third and fourth outer surfaces facing each other in the orthogonal direction, and attached to the first outer surface
  • An outer frame disposed along an outer periphery of a solid honeycomb body including the first plate, the second plate attached to the second outer surface, and the honeycomb body, the first plate, and the second plate;
  • the honeycomb body, the first plate, and the second plate carry a catalyst, and the outer frame frame does not carry a catalyst.
  • the first plate is fixed to the recess of the outer frame frame, and the second plate, the third outer surface, and the fourth outer surface are It is good also as non-adhering to the said recessed part of a frame frame.
  • the fixing portion is limited to only the first plate, it is possible to prevent the solid honeycomb body from being deformed or broken into an abnormal shape due to expansion and contraction due to the temperature cycle.
  • the outer frame frame includes an integrally formed bottom frame frame and side frame frame, and a top frame frame attached to the side frame frame,
  • the first plate is housed in the recess of the top frame frame
  • the second plate is housed in the recess of the bottom frame frame
  • the third outer surface and the fourth outer surface are It can be stored in the recess of the side frame.
  • the maintenance of the catalyst block for example, catalyst regeneration / recoating or replacement with a new honeycomb body is performed by extracting the integrated top frame frame and solid honeycomb body from the outer frame frame. )It can be performed.
  • the honeycomb body is configured by alternately laminating flat foil and corrugated foil in a direction in which the first outer surface and the second outer surface face each other. be able to.
  • the first plate and the second plate can be made of ferritic stainless steel. According to the configuration of (5), since the solid honeycomb body can be transported to the catalyst bath while adsorbing the first plate and the second plate with magnetic force, the load applied to the honeycomb body during transport can be reduced.
  • (6) a first and a second that face each other in an orthogonal direction orthogonal to the exhaust gas path, in which a large number of exhaust gas paths for passing the exhaust gas are formed.
  • the first plate and the second plate are fired together with a brazing material to produce a solid honeycomb body, and a catalyst is applied to the solid honeycomb body.
  • the outer frame frame includes a bottom frame frame and a side frame frame that are integrally formed, and a top frame frame. Fixing the first plate to the recess of the top frame; incorporating the solid honeycomb body to which the top frame is fixed along the recess of the side frame; and A step of fixing the frame to the side frame.
  • the first plate and the second plate are made of ferritic stainless steel, and in the second firing step, the first plate and the second plate
  • the solid honeycomb body can be fired after being transported and immersed in a catalyst bath in which the catalyst is stored while adsorbing the second plate with a magnet.
  • the load added to a honeycomb body at the time of conveyance can be decreased.
  • the outer frame frame of the catalyst block is not subjected to a high-temperature firing process for integrating the honeycomb body and the outer frame frame or a firing process for supporting the catalyst on the honeycomb body. It is possible to provide an outer frame with a small distortion that is not affected by deformation. Thereby, since the distortion of the outer surface of a catalyst block becomes small, it becomes difficult to form the clearance gap which exhaust gas flows out between adjacent catalyst blocks. Further, since the catalyst is not supported on the outer frame that does not contribute to exhaust gas purification, the waste of the catalyst can be reduced. Furthermore, since the honeycomb body portion can be taken out from the used catalyst block, the newly-coated honeycomb body can be easily replaced, and the maintenance of the catalyst block can be performed at a low cost.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of a part of the catalyst block (Y1-Y2 cross section).
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of a part of the catalyst block (Z1-Z2 cross section). It is a flowchart for demonstrating the manufacturing method of a catalyst block. It is explanatory drawing for demonstrating the baking process when fixing a honeycomb body, a 1st plate, and a 2nd plate with a brazing material.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of a part of a conventional catalyst block (Z1-Z2 cross section)
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of a part of a catalyst block in which a solid honeycomb body is stacked in two layers (Y1-Y2 cross section).
  • FIG. 1 is a schematic view of a denitration apparatus, and the normal direction to the paper surface corresponds to the flow direction of exhaust gas (hereinafter referred to as gas flow direction).
  • a large number of catalyst blocks 2 are spread over the exhaust gas duct 1 of the denitration apparatus.
  • the catalyst block 2 is formed in a square shape and stacked in multiple stages. Since the outer surface of each catalyst block 2 is formed flat, the adjacent catalyst blocks 2 are in close contact with each other and have a structure in which a gap is hardly formed. Thereby, the exhaust gas which passes without being denitrated from the clearance gap formed between the adjacent catalyst blocks 2 can be reduced.
  • a method for forming the outer surface of the catalyst block 2 flat will be described later.
  • FIG. 2 is a front view of the catalyst block, in which the normal direction to the paper surface corresponds to the gas flow direction, and the stacking direction indicated by the arrow corresponds to the stacking direction of the corrugated plates and flat plates constituting the honeycomb body.
  • FIG. 3 is a front view of the solid honeycomb body included in the catalyst block, and the normal direction to the paper surface corresponds to the gas flow direction.
  • FIG. 4 is an enlarged view of a part of the honeycomb body in which a region A surrounded by a dotted circle in FIG. 3 is enlarged.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of a part of the catalyst block obtained by cutting the catalyst block along Y1-Y2 in FIG. 6 is a cross-sectional view of a part of the catalyst block obtained by cutting the catalyst block along Z1-Z2 in FIG.
  • the catalyst block 2 includes a solid honeycomb body 10 and an outer frame frame 20 that holds the solid honeycomb body 10.
  • the outer frame frame 20 has a C-shaped cross section and is disposed along the outer surface of the solid honeycomb body 10 in a direction orthogonal to the gas flow direction. That is, the outer frame frame 20 is formed with a recess, and the outer periphery of the robust honeycomb body 10 is accommodated in the recess so that the robust honeycomb body 10 is held by the outer frame frame 20.
  • the lower side, the upper side, and the side sides of the outer frame frame 20 are referred to as a bottom frame frame 21, a top frame frame 22, and a side frame frame 23, respectively.
  • the bottom frame frame 21 and the side frame frame 23 are integrally formed.
  • the top frame 22 is detachably attached to the end of the side frame 23.
  • the solid honeycomb body 10 includes a honeycomb body 11, a first plate 12, and a second plate 13. 3 and 4, the honeycomb body 11 is configured by alternately laminating corrugated plates 110a and flat plates 110b in the laminating direction, and between the corrugated plates 110a and flat plates 110b adjacent in the laminating direction. A large number of exhaust gas paths GW are formed. Adjacent corrugated plates 110a and flat plates 110b are fixed by brazing material. A catalyst is supported on the corrugated plate 110a and the flat plate 110b.
  • the corrugated plate 110a and the flat plate 110b are formed of metal foil, and various heat-resistant stainless steels containing Al can be used for the metal foil. Since the metal foil has a very small thickness, the honeycomb body 11 is a fragile structure.
  • the honeycomb body 11 is formed in a square shape (cuboid shape).
  • the outer surfaces of the honeycomb bodies 11 that face each other in the stacking direction are referred to as a first outer surface 11a and a second outer surface 11b.
  • the outer surface of the honeycomb body 11 facing in the direction orthogonal to the stacking direction is referred to as a third outer surface 11c and a fourth outer surface 11d.
  • the first outer surface 11a and the second outer surface 11b are substantially parallel to each other, and the third outer surface 11c and the fourth outer surface 11d are substantially parallel to each other.
  • the first outer surface 11a is substantially perpendicular to the third outer surface 11c and the fourth outer surface 11d.
  • the second outer surface 11b is substantially perpendicular to the third outer surface 11c and the fourth outer surface 11d.
  • the laminating direction of the corrugated plate 110a and the flat plate 110b corresponds to the direction facing the first outer surface 11a and the second outer surface 11b.
  • the lower end portion of the first plate 12 is fixed so as to cover the first outer surface 11a of the honeycomb body 11.
  • a brazing material can be used for the fixing means.
  • the second plate 13 is fixed so as to cover the second outer surface 11 b of the honeycomb body 11.
  • a brazing material can be used for the fixing means.
  • a metal for example, a SUS steel plate
  • the SUS steel plate is preferably a ferritic stainless steel plate that has little thermal expansion and can be adsorbed by magnetic force.
  • a recess 21a is formed in the bottom frame frame 21, and the second plate 13 and a part of the honeycomb body 11 are accommodated in the recess 21a.
  • the second plate 13 and a part of the honeycomb body 11 are arranged at a position overlapping the wall portion of the bottom frame frame 21 in the gas flow direction view.
  • the area of the honeycomb body 11 stored in the recess 21a decreases, the area of the honeycomb body 11 in contact with the exhaust gas increases, so that the purification performance of the catalyst block 2 can be enhanced.
  • the second plate 13 and a part of the honeycomb body 11 collide with the wall surface of the bottom frame frame 21. At this time, since the impact at the time of collision can be absorbed by the second plate 13, the load applied to the honeycomb body 11 can be reduced.
  • the width of the second plate 13 in the gas flow direction is preferably larger than the width of the honeycomb body 11 in the gas flow direction.
  • the second plate 13 is omitted, only the fragile honeycomb body 11 is accommodated in the recess 21a of the bottom frame frame 21, so that the load at the time of collision is received only by the honeycomb body 11.
  • the second plate 13 since the second plate 13 is housed in the concave portion 21a of the bottom frame frame 21, the load applied to the honeycomb body 11 during a collision can be remarkably reduced.
  • the solid honeycomb body 10 can be stacked vertically with the gas flow direction directed in the vertical direction.
  • the mechanical strength in the gas flow direction is enhanced by the first plate 12 and the second plate 13, and thus the honeycomb body 11. Can be prevented.
  • a part of the first plate 12 and the honeycomb body 11 is housed in a recess (not shown) of the top frame 22. Since this is the same as the case of the second plate 13 described above, a detailed description thereof will be omitted.
  • the first plate 12 and the second plate 13 are fixed to the upper end portion and the lower end portion in the stacking direction of the honeycomb body 11 and reinforced, thereby reducing the wall height of the concave portion of the outer frame frame 20. Therefore, the area of the honeycomb body 11 accommodated therein can be made relatively larger than that of the conventional product. Thereby, since the area of the honeycomb body 11 in contact with the exhaust gas increases, the purification performance can be improved while suppressing the pressure loss (back pressure increase) of the catalyst block 2.
  • the third outer surface 11 c of the honeycomb body 11 is housed in the recess 23 a of the side frame frame 23.
  • a clearance CL is formed between the side frame 23 and the third outer surface 11c of the honeycomb body 11 in a direction orthogonal to the gas flow direction. Since the sliding movement in the gas flow direction of the solid honeycomb body 10 due to the external force can be prevented by the first plate 12 and the second plate 13, the third outer surface 11 c and the fourth outer surface 11 d of the honeycomb body 11 are reinforced. No plate is required. Further, the formation of the clearance CL has an advantage that a dimensional error at the time of manufacturing the individual solid honeycomb body 10 incorporated in the outer frame 20 can be absorbed.
  • the fourth outer surface 11d of the honeycomb body 11 is also housed in the concave portion 23a of the side frame frame 23, but since this is the same as the third outer surface 11c, detailed description thereof is omitted.
  • the solid honeycomb body 10 is preferably fixed to the top frame 22 of the outer frame 20 via the first plate 12 and the other parts are not fixed. That is, the solid honeycomb body 10 is fixed only to the top frame 22 and is not fixed to the bottom frame 21 and the side frame 23. In particular, when the rugged honeycomb body 10 is used in an environment where the temperature cycle is repeated to raise and lower the temperature, the honeycomb body 11 itself repeats thermal expansion and contraction. When the first plate 12 and the second plate 13 are fixed to the top frame frame 22 and the bottom frame frame 21, respectively, both end surfaces in the stacking direction of the honeycomb body 11 are constrained, and therefore, depending on the temperature cycle. Due to the expansion and contraction, the solid honeycomb body 10 may be deformed or broken into an abnormal shape.
  • the fixing method of the top frame 22 and the first plate 12 is preferably a fixing method that can be easily detached, such as bolting or spot welding.
  • the clearance formed with the outer frame frame 20 is used to change the temperature of the solid honeycomb body 10. Thermal expansion and contraction can be tolerated. Thereby, it is possible to suppress the robust honeycomb body 10 from being deformed or broken into an abnormal shape.
  • the solid honeycomb body 10 is liable to be displaced in the gas flow direction by using a simple fixing method only on the top frame 22 side as the fixed portion of the solid honeycomb body 10.
  • the first plate 12 and the second plate 13 can be firmly fixed to the honeycomb body 11 as described above.
  • the movement of the first plate 12 can be prevented by the wall of the concave portion of the frame 22 and the movement of the second plate 13 can be prevented by the wall of the concave portion of the bottom frame frame 21, so that it does not jump out of the outer frame frame 20, and It is possible to prevent problems such as the honeycomb body 11 from being crushed.
  • top frame frame 22 is removed from the side frame frame 23, and the integrated top frame frame 22 and the solid honeycomb body 10 are extracted from the outer frame frame 20, thereby maintaining the catalyst block 2 (for example, catalyst regeneration processing). -Can be re-applied or replaced with a new honeycomb body).
  • the outer frame frame 20 is configured by joining a plurality of frame members by welding
  • the solid honeycomb body 10 cannot be extracted from the outer frame frame 20 unless the welded portion is cut by a grinder. .
  • an operation such as cutting a welding portion with a grinder is not necessary, and a maintenance operation is facilitated.
  • a sufficient clearance CL is formed between the side frame frame 23 and the solid honeycomb body 10, so that the solid honeycomb body 10 extends along the side frame frame 23 in the longitudinal direction of the frame. By sliding it in the direction, it can be easily removed from the outer frame 20.
  • the maintenance is performed by immersing the top frame 22 and the solid honeycomb body 10 removed from the outer frame 20 in the catalyst bath, but the side frame between the top frame 22 and the solid honeycomb body 10 is maintained. 23 and the solid honeycomb body 10 are not closely provided with a large clearance CL, so that the amount of catalyst adhering to the top frame 22 when immersed in the catalyst bath is reduced. be able to.
  • the simple fixing of the top frame 22 and the solid honeycomb body 10 is removed, and only the solid honeycomb body 10 is immersed and sintered in the catalyst bath, and then the top frame frame 22 is simply fixed to the top frame 22 again. Can be completely prevented.
  • the unit between the top frame 22 and the solid honeycomb body 10 is newly replaced, or the simple fixing of the top frame 22 and the solid honeycomb body 10 is removed. Only the solid honeycomb body 10 needs to be replaced. However, since the bottom frame frame 21 and the side frame frame 23 and sometimes the top frame 22 can be reused, the cost is significantly higher than when the entire catalyst block 2 is replaced. Can be reduced.
  • no catalyst is supported on the outer frame 20. Therefore, unlike the conventional catalyst block, it is not necessary to form a drain hole in the outer frame 20 through which the catalyst escapes when immersed in the catalyst bath. This is based on the manufacturing method of the catalyst block 2 of this embodiment, and details will be described later.
  • FIG. 7 is a flowchart for explaining a method for producing a catalyst block.
  • FIG. 8 is an explanatory diagram for explaining a firing step when the honeycomb body, the first plate, and the second plate are fixed with a brazing material.
  • FIG. 9 is an explanatory diagram for explaining a process of incorporating the solid honeycomb body into the outer frame.
  • step S101 a prototype of the honeycomb body 11 in which a brazing material is applied in advance to either or both of the corrugated plates 110a and the flat plates 110b, and the corrugated plates 110a and the flat plates 110b are alternately stacked in the stacking direction.
  • the first plate 12 and the second plate 13 are placed on the first outer surface 11a and the second outer surface 11b of the honeycomb body 11, respectively, and the first plate 12 and the second plate 13 are By pressing the first fixing jig 14 and the second fixing jig 15 against each other, the honeycomb body 11 is sandwiched from the stacking direction uniformly via the first plate 12 and the second plate 13. Apply pressure to fix (corresponds to the fixing step).
  • the first fixing jig 14 may be singular or plural. However, by using a plurality of first fixing jigs 14, it is possible to increase the pressure applied to the honeycomb body 11 and to reduce variations even at the same pressure. The same applies to the second fixing jig 15.
  • step S102 the honeycomb body 11 sandwiched between the first plate 12 and the second plate 13 is fired (corresponding to the first firing step).
  • the firing temperature can be set, for example, around 1200 ° C.
  • first plate 12 and the second plate 13 are omitted and the honeycomb body 11 is directly sandwiched only by the first fixing jig 14 and the second fixing jig 15 is also considered.
  • the metal foil forming the honeycomb body 11 has a very small thickness and is not rigid, in this method, pressure is transmitted only to a portion where the fixing jig is provided, and pressure is not applied to other portions.
  • the brazed state of the corrugated plate 110a and the flat plate 110b becomes unstable, and a gap is generated without being partially joined.
  • the pressure difference is not eliminated between the portion where the fixing jig is present and the portion where the fixing jig is not present.
  • the brazed state of the corrugated plate 110a and the flat plate 110b remains unstable, and the gap is not eliminated.
  • step S103 the first fixing jig 14 and the second fixing jig 15 are removed, and the solid honeycomb body 10 is conveyed to a catalyst bath (not shown) and immersed therein.
  • a catalyst bath As the catalyst, a solution containing ⁇ alumina, an additive, and a noble metal catalyst as components can be used.
  • the structure of the solid honeycomb body 10 is strengthened by joining the first plate 12 and the second plate 13, the shape of the honeycomb body is in the middle of work immersed in the catalyst bath or during transportation. Problems such as distortion can be made difficult to occur.
  • by joining the first plate 12 and the second plate 13 and strengthening the structure of the honeycomb body 11 it is possible to improve dipping workability and handling properties.
  • the first plate 12 and the second plate 13 are made of ferritic stainless steel
  • the first plate 12 and the second plate 13 are adsorbed by a magnetic force so that the solid honeycomb body 10 is formed. It can be gripped.
  • the solid honeycomb body 10 can be adsorbed with a magnet and conveyed to the catalyst bath, so that the load applied to the honeycomb body 11 can be further reduced.
  • step S104 the solid honeycomb body 10 to which the catalyst is attached is fired again (corresponding to the second firing step).
  • the firing temperature can be set to, for example, around 600 ° C.
  • the catalyst is supported on the solid honeycomb body 10.
  • step S105 the solid honeycomb body 10 and the top frame 22 are joined.
  • bolting or spot welding can be used.
  • step S106 the integrated solid honeycomb body 10 and the top frame 22 are assembled from the opening side of the side frame frame 23 as shown in FIG.
  • the plate 13, the third outer surface 11 c and the fourth outer surface 11 d are covered with the outer frame frame 20.
  • step S107 the top frame frame 22 and the side frame frame 23 are coupled with bolts using an L-shaped bracket (not shown).
  • the outer frame frame 20 is exposed to heat during firing and thermally deformed. There is no. Thereby, since the outer surface of the outer frame 20 is kept flat, as shown in FIG. 1, when the catalyst block 2 is laid out, a gap through which exhaust gas flows out without being purified between adjacent catalyst blocks 2. Can be difficult to form. As a result, the denitration effect of the denitration apparatus can be enhanced.
  • the outer frame 20 of the present embodiment includes a bottom frame 21, a top frame 22, a side frame 23 and a side frame 23 ′, and these frames 21 to 23 ′ are configured separately.
  • the top frame 22 is disposed along the first plate 12, the bottom frame 21 is disposed along the second plate 13, and the side frame 23 is the third outer surface 11 c of the honeycomb body 11.
  • the side frame 23 ′ is arranged along the fourth outer surface 11 d of the honeycomb body 11.
  • Flange joints 231 are formed at both ends of the side frame frame 23, and flange joints 231 'are formed at both ends of the side frame frame 23'.
  • the flange joints 231 and 231 ′ are welded to the top frame frame 22 and the bottom frame frame 21 while the solid honeycomb body 10 is clamped between the top frame frame 22 and the bottom frame frame 21.
  • a frame frame 20 is formed. Since the welding location is limited to the end portions of the side frame frames 231 and 231 ′, it is possible to suppress the outer frame frame 20 from being distorted by heat during welding.
  • any one of the first plate 12 and the second plate 13 may be joined to the outer frame frame 20.
  • the honeycomb body 11 is configured by alternately laminating the corrugated plates 110a and the flat plates 110b, but the present invention is not limited to this.
  • the honeycomb body 11 may be configured by laminating only the corrugated sheets 110a in a predetermined direction. In this case, the strength of the honeycomb body 11 may be ensured by fitting one corrugated sheet 110a adjacent in the stacking direction into the recess of the other corrugated sheet 110a.
  • the first plate 12 and the second plate 13 are disposed at both ends of the honeycomb body 11 in the stacking direction.
  • the present invention is not limited to this, and is orthogonal to the stacking direction of the honeycomb body 11. You may arrange
  • Second fixing jig 20 Outer frame frame 21: Bottom frame frame 21a: Recess of bottom frame frame 22: Top frame frame 23, 23 ': Side frame frame 23a: concave portion of the side frame 231 and 231 ′: flange joint

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Abstract

外面の歪みが小さい触媒ブロックを提供する。排ガス浄化用の触媒ブロックであって、第１～第４の外面を備えた角型形状のハニカム体と、前記第１の外面に取り付けられる第１のプレートと、前記第２の外面に取り付けられる第２のプレートと、前記ハニカム体、前記第１のプレート及び前記第２のプレートからなる堅牢ハニカム体の外周に沿って配置される外枠フレームであって、前記第１のプレート、前記第２のプレート、前記第３の外面及び前記第４の外面が少なくとも収められる凹部を備えた外枠フレームと、を有し、前記ハニカム体、前記第１のプレート及び前記第２のプレートには触媒が担持されており、前記外枠フレームには触媒が担持されていないことを特徴とする。

Description

触媒ブロック及びその製造方法
　本発明は、排ガスを浄化するための触媒ブロック及びその製造方法に関するものである。
　ボイラー、自家発電装置、燃焼炉等各種固定燃焼装置、金属エッチングなどから発生する排ガスには、窒素酸化物（ＮＯｘ）が含まれており、この窒素酸化物（ＮＯｘ）は光化学スモッグ発生の要因物質であるため、脱硝装置により浄化する必要がある。
　この種の脱硝装置は、触媒ブロックを多数敷き詰めた脱硝触媒層を有している。図１１は、ガス流れ方向から視た従来の触媒ブロックの概略図である。同図を参照して、触媒用ブロック１００は、波板と平板とを交互に積層した角型のハニカム体１０１を、外枠フレーム１０２の内側に収めることにより構成されている。
　外枠フレーム１０２は、Ｃ型フレーム１０２ａと天枠フレーム１０２ｂとから構成されており、触媒ブロックのＺ１－Ｚ２断面を示す図１２に図示するように、Ｃ型フレーム１０２ａにはハニカム体１０１を組み込むための十分なクリアランスＣＬが形成されている。触媒用ブロック１００は、触媒浴に浸漬した後焼成される。これにより、触媒用ブロック１００に触媒が担持される。
　別の従来技術として、特許文献１は、枠体とこの枠体内に収納された触媒とを備えた触媒ブロックを一面に敷き詰め且つ積層して形成された脱硝触媒層において、前記触媒ブロックの枠体の周囲に板状の触媒が取付けられたことを特徴とする脱硝触媒層を開示する。これは、触媒ブロック間に形成された隙間から流出する排ガスを、板状触媒で脱硝して、触媒層出口でのＮＯｘなどを低減する技術である。
特開平６－１５４５５５号公報
　しかしながら、触媒用ブロック１００を、ハニカム体１０１と外枠フレーム１０２で一体化する焼成時の処理温度は非常に高温（約１２００℃）であるため、触媒用ブロック１００を焼成した際に、外枠フレーム１０２が熱変形して、触媒用ブロック１００の形状が歪むおそれがある。触媒用ブロック１００の形状が歪むと、触媒用ブロック１００を敷き詰めた際に、隣接する触媒用ブロック１００の間に隙間が形成され、この隙間から脱硝されずに排ガスが流出するため触媒層の脱硝性能が低下する。
　焼成時の熱変形を抑制するために、外枠フレーム１０２にリブを形成して剛性を高める方法も考えられるが、外枠フレーム１０２を複雑な形状に成形しなければならないため、コストが増大する。ハニカム体１０１を外枠フレーム１０２に収める前に、触媒浴に浸漬し焼結させる方法も考えられるが、金属箔で構成されたハニカム体１０１は脆弱であるため、触媒浴に浸漬した作業途中や、触媒浴に向かって搬送する途中で形状が歪む場合がある。
　また、触媒用ブロック１００を触媒浴に浸漬した際に、Ｃ型フレーム１０２ａのクリアランスＣＬに触媒が流入して、Ｃ型フレーム１０２ａに黒色で示す触媒ＣＡＴが付着するおそれがある。この触媒ＣＡＴを逃がすために、Ｃ型フレーム１０２ａにはドレーン穴１０２ａ１が形成されているが、Ｃ型フレーム１０２ａに付着した全ての触媒ＣＡＴを逃がすことはできない。Ｃ型フレーム１０２ａの内部には排ガスが流入しないため、排ガス経路とは異なる部位に触媒が無駄に使用されるおそれがある。
　一方、特許文献１の技術では、触媒ブロック間に形成された隙間から流出する排ガスを浄化するために、板状触媒を設置する必要があるため、設置作業が煩雑となりコストも増大する。
　本願発明は、外面の歪みが小さい触媒ブロックを提供することを目的とする。また、本願発明は、排ガスの浄化に寄与しない部位に触媒が担持されることを防止することを目的とする。更に本願発明は、使用済みの触媒ブロックからハニカム体部分を取り出し、新たに触媒塗布したハニカム体を容易に入れ替えられるようにして、触媒ブロックのメンテナンスを安価にできるようにすることを目的とする。
  上記課題を解決するために、本願発明に係る触媒ブロックは、（１）排ガス浄化用の触媒ブロックであって、排ガスを通過させるための排ガス経路が多数形成され、前記排ガス経路に対して直交する直交方向において互いに対向する第１及び第２の外面と、前記直交方向において互いに対向する第３及び第４の外面と、を備えた角型形状のハニカム体と、前記第１の外面に取り付けられる第１のプレートと、前記第２の外面に取り付けられる第２のプレートと、前記ハニカム体、前記第１のプレート及び前記第２のプレートからなる堅牢ハニカム体の外周に沿って配置される外枠フレームであって、前記第１のプレート、前記第２のプレート、前記第３の外面及び前記第４の外面が少なくとも収められる凹部を備えた外枠フレームと、を有し、前記ハニカム体、前記第１のプレート及び前記第２のプレートには触媒が担持されており、前記外枠フレームには触媒が担持されていないことを特徴とする。
　（２）上記（１）の構成において、前記第１のプレートは、前記外枠フレームの前記凹部に固着し、前記第２のプレート、前記第３の外面及び前記第４の外面は、前記外枠フレームの前記凹部に非固着としてもよい。（２）の構成によれば、固着箇所が第１のプレートのみに限定されるため、温度サイクルによる膨張及び収縮によって、堅牢ハニカム体が正常でない形状に変形または破損することを防止できる。
　（３）上記（１）又は（２）の構成において、前記外枠フレームは、一体的に形成された底枠フレーム及び側枠フレームと、前記側枠フレームに取り付けられる天枠フレームとからなり、前記第１のプレートは、前記天枠フレームの前記凹部に収められ、前記第２のプレートは、前記底枠フレームの前記凹部に収められ、前記第３の外面及び前記第４の外面は、前記側枠フレームの前記凹部に収めることができる。（３）の構成によれば、一体化された天枠フレーム及び堅牢ハニカム体を外枠フレームから抜き出すことで、触媒ブロックのメンテナンス（例えば、触媒の再生処理・再塗布または新規ハニカム体との入替え）を行うことができる。
　（４）上記（１）～（３）の構成において、前記ハニカム体は、前記第１の外面及び前記第２の外面が対向する方向に平箔と波箔を交互に積層することにより構成することができる。
　（５）上記（１）～（４）の構成において、前記第１のプレート及び前記第２のプレートは、フェライト系のステンレスから構成することができる。（５）の構成によれば、第１のプレート及び第２のプレートを磁力で吸着しながら、堅牢ハニカム体を触媒浴に搬送できるため、搬送時にハニカム体に加わる負荷を少なくすることができる。
　本願発明に係る排ガス浄化用の触媒ブロックの製造方法は、（６）排ガスを通過させるための排ガス経路が多数形成され、前記排ガス経路に対して直交する直交方向において互いに対向する第１及び第２の外面と、前記直交方向において互いに対向する第３及び第４の外面と、を備えた角型形状のハニカム体を有する排ガス浄化用の触媒ブロックの製造方法であって、前記ハニカム体の前記第１の外面及び前記第２の外面のそれぞれに配置される第１のプレート及び第２のプレートを用いて、前記ハニカム体を挟圧した状態で固定する固定ステップと、前記ハニカム体、前記第１のプレート及び前記第２のプレートをロウ材とともに焼成することによって、堅牢ハニカム体を製造する第１の焼成ステップと、前記堅牢ハニカム体に触媒を塗布して焼成することにより、前記堅牢ハニカム体に触媒を担持させる第２の焼成ステップと、前記触媒が担持された前記堅牢ハニカム体のうち前記第１のプレート、前記第２のプレート、前記第３の外面及び前記第４の外面を外枠フレームの凹部に納めることで、前記堅牢ハニカム体の外周を前記外枠フレームで覆うフレーム装着ステップと、を有することを特徴とする。
　（７）上記（６）の構成において、前記外枠フレームは、一体的に形成された底枠フレーム及び側枠フレームと、天枠フレームとからなり、前記フレーム装着ステップにおいて、前記堅牢ハニカム体の前記第１のプレートを前記天枠フレームの前記凹部に固着するステップと、前記天枠フレームが固着された前記堅牢ハニカム体を、前記側枠フレームの前記凹部に沿って組み込むステップと、前記天枠フレームと前記側枠フレームを固着するステップと、を有していてもよい。
　（８）上記（６）又は（７）の構成において、前記第１のプレート及び前記第２のプレートは、フェライト系のステンレスからなり、前記第２の焼成ステップにおいて、前記第１のプレート及び前記第２のプレートをマグネットで吸着しながら、前記堅牢ハニカム体を前記触媒が貯留された触媒浴に搬送して浸漬させた後に、前記堅牢ハニカム体を焼成することができる。（８）の構成によれば、搬送時にハニカム体に加わる負荷を少なくすることができる。
　本発明によれば、触媒ブロックの外枠フレームには、ハニカム体と外枠フレームを一体化する高温の焼成処理や、ハニカム体に触媒を担持させるための焼成処理が行われていないため、熱変形の影響をまったく受けない歪みが小さい外枠フレームを提供することができる。これにより、触媒ブロックの外面の歪みが小さくなるため、隣接する触媒ブロックの間に排ガスが流出する隙間が形成されにくくなる。また、排ガス浄化に寄与しない外枠フレームには触媒が担持されていないため、触媒の無駄を少なくすることができる。更に、使用済みの触媒ブロックからハニカム体部分が取り出し可能となることから、新たに触媒塗布したハニカム体を容易に入れ替えられるようにして、触媒ブロックのメンテナンスを安価に行うことができる。
脱硝装置の概略図である。 触媒ブロックの正面図である。 堅牢ハニカム体の正面図である。 ハニカム体の一部における拡大図である。 触媒ブロックの一部における断面図である（Ｙ１－Ｙ２断面）。 触媒ブロックの一部における断面図である（Ｚ１－Ｚ２断面）。 触媒ブロックの製造方法を説明するためのフローチャートである。 ハニカム体、第１のプレート及び第２のプレートをロウ材で固着するときの焼成工程を説明するための説明図である。 堅牢ハニカム体を外枠フレームに組み込む組み込み工程を説明するための説明図である。 第２実施形態の触媒ブロックの組み立て図である。 従来の触媒ブロックの概略図である。 従来の触媒ブロックの一部における断面図である（Ｚ１－Ｚ２断面） 堅牢ハニカム体を２層に重ねた触媒ブロックの一部における断面図である（Ｙ１－Ｙ２断面）
　（第１実施形態）
　図面を参照しながら、本発明の触媒ブロックの一実施形態について説明する。図１は脱硝装置の概略図であり、紙面法線方向が排ガスの流路方向（以下、ガス流れ方向という）に対応している。脱硝装置の排ガスダクト１には、多数の触媒ブロック２が敷き詰められている。触媒ブロック２は、角型に形成されており、多段に積み重ねられている。各触媒ブロック２の外面はフラットに形成されているため、隣接する触媒ブロック２は密着しており隙間ができにくい構造となっている。これにより、隣接する触媒ブロック２の間に形成された隙間から脱硝されずに通過する排ガスを減らすことができる。触媒ブロック２の外面をフラットに形成するための方法については、後述する。
　図２は触媒ブロックの正面図であり、紙面法線方向がガス流れ方向に対応しており、矢印で示す積層方向はハニカム体を構成する波板及び平板の積層方向に対応している。図３は触媒ブロックに含まれる堅牢ハニカム体の正面図であり、紙面法線方向がガス流れ方向に対応している。図４は、図３の点線丸印で囲む領域Ａを拡大したハニカム体の一部における拡大図である。図５は図２のＹ１－Ｙ２に沿って触媒ブロックを切断した触媒ブロックの一部における断面図である。図６は図２のＺ１－Ｚ２に沿って触媒ブロックを切断した触媒ブロックの一部における断面図である。
　図２を参照して、触媒ブロック２は堅牢ハニカム体１０と堅牢ハニカム体１０を保持する外枠フレーム２０とを含む。外枠フレーム２０は断面がＣ型に形成されており、ガス流れ方向に対して直交する方向における堅牢ハニカム体１０の外面に沿って配置されている。つまり、外枠フレーム２０には凹部が形成されており、この凹部に堅牢ハニカム体１０の外縁を収めることで、堅牢ハニカム体１０は外枠フレーム２０に保持される。なお、便宜上、外枠フレーム２０の下辺、上辺及び側辺をそれぞれ底枠フレーム２１、天枠フレーム２２及び側枠フレーム２３と称するものとする。底枠フレーム２１及び側枠フレーム２３は一体的に形成されている。天枠フレーム２２は、側枠フレーム２３の端部に着脱可能に取り付けられている。
　図３を参照して、堅牢ハニカム体１０はハニカム体１１と、第１のプレート１２と、第２プレート１３とを含む。図３及び図４を参照して、ハニカム体１１は、波板１１０ａ及び平板１１０ｂを積層方向に交互に積層することにより構成されており、積層方向に隣接する波板１１０ａ及び平板１１０ｂの間に多数の排ガス経路ＧＷが形成されている。隣接する波板１１０ａ及び平板１１０ｂはロウ材により固着されている。波板１１０ａ及び平板１１０ｂには触媒が担持されている。波板１１０ａ及び平板１１０ｂは、金属箔で形成されており、この金属箔にはＡｌを含んだ耐熱性の各種ステンレス鋼を用いることができる。金属箔は厚みが非常に小さいため、ハニカム体１１は脆弱な構造体である。
　ハニカム体１１は角型（直方体形状）に形成されている。説明の便宜上、積層方向において対向するハニカム体１１の外面を第１の外面１１ａ及び第２の外面１１ｂと称するものとする。また、積層方向に対して直交する方向において対向するハニカム体１１の外面を第３の外面１１ｃ及び第４の外面１１ｄと称するものとする。第１の外面１１ａ及び第２の外面１１ｂは互いに略平行であり、第３の外面１１ｃ及び第４の外面１１ｄは互いに略平行である。第１の外面１１ａは、第３の外面１１ｃ及び第４の外面１１ｄに対して略直角である。第２の外面１１ｂは、第３の外面１１ｃ及び第４の外面１１ｄに対して略直角である。なお、波板１１０ａ及び平板１１０ｂの積層方向は、第１の外面１１ａ及び第２の外面１１ｂと対向する方向に対応している。
　第１のプレート１２の下端部は、ハニカム体１１の第１の外面１１ａを覆うように固着されている。固着手段には、ロウ材を用いることができる。第２のプレート１３は、ハニカム体１１の第２の外面１１ｂを覆うように固着されている。固着手段には、ロウ材を用いることができる。
　第１のプレート１２及び第２のプレート１３には、金属（例えばＳＵＳ鋼板）を用いることができる。ＳＵＳ鋼板は、熱膨張の少ない、磁力で吸着可能なフェライト系のステンレス鋼板が好ましい。
　図５を参照して、底枠フレーム２１には凹部２１ａが形成されており、この凹部２１ａには第２のプレート１３とハニカム体１１の一部が収められている。つまり、ガス流れ方向視において、第２のプレート１３及びハニカム体１１の一部は、底枠フレーム２１の壁部と重なる位置に配置されている。ただし、凹部２１ａの内部に、第２のプレート１３だけが収められるように構成してもよい。凹部２１ａに収められるハニカム体１１の面積が小さくなるほど、排ガスに接触するハニカム体１１の面積が増大するため、触媒ブロック２の浄化性能を高めることができる。
　上述の構成において、外力により堅牢ハニカム体１０がガス流れ方向にスライド移動すると、第２のプレート１３及びハニカム体１１の一部が、底枠フレーム２１の壁面に衝突する。この際、第２のプレート１３によって、衝突時の衝撃を吸収できるため、ハニカム体１１に加わる負荷を軽減することができる。第２のプレート１３のガス流れ方向の幅は、ハニカム体１１のガス流れ方向の幅よりも大きい方が好ましい。ここで、第２のプレート１３を省略した場合には、脆弱なハニカム体１１のみが底枠フレーム２１の凹部２１ａに収められるため、衝突時の荷重をハニカム体１１だけで受けることになる。本実施形態の堅牢ハニカム体１０によれば、第２のプレート１３が底枠フレーム２１の凹部２１ａに収められているため、ハニカム体１１に加わる衝突時の負荷を大幅に緩和することができる。
　また、ガス流れ方向の機械的強度が高まることで、図１３に示すように、上下方向にガス流れ方向を向けた状態で堅牢ハニカム体１０を上下に積層することができる。この場合、下層に配置される堅牢ハニカム体１０ほど加わる荷重が大きくなる一方で、第１のプレート１２及び第２のプレート１３によってガス流れ方向の機械的強度が高められているため、ハニカム体１１の変形などを防止することができる。
　第１のプレート１２及びハニカム体１１の一部は、天枠フレーム２２の凹部（不図示）に収められている。この点については、上述した第２のプレート１３の場合と同様であるから詳細な説明を省略する。
　このように、ハニカム体１１の積層方向における上端部及び下端部のそれぞれに第１のプレート１２及び第２のプレート１３を固着させ補強する事で、外枠フレーム２０の凹部の壁高さを低くすることが出来るために、内部に収められるハニカム体１１の面積を従来品よりも相対的に大きくすることができる。これにより、排ガスに接触するハニカム体１１の面積が増大するため、触媒ブロック２の圧力損失（背圧上昇）を抑えつつ浄化性能を高めることができる。
　図６を参照して、ハニカム体１１の第３の外面１１ｃは、側枠フレーム２３の凹部２３ａに収められている。側枠フレーム２３とハニカム体１１の第３の外面１１ｃとの間には、ガス流れ方向に対して直交する方向にクリアランスＣＬが形成されている。外力による堅牢ハニカム体１０のガス流れ方向のスライド移動は、第１のプレート１２及び第２のプレート１３で防止できる事から、ハニカム体１１の第３の外面１１ｃと第４の外面１１ｄに、補強プレートは不要である。また、このクリアランスＣＬが形成されることで、外枠フレーム２０に組み込まれる個々の堅牢ハニカム体１０の製造時の寸法誤差を吸収することができる利点がある。ハニカム体１１の第４の外面１１ｄも側枠フレーム２３の凹部２３ａに収められているが、この点については第３の外面１１ｃと同様であるから、詳細な説明を省略する。
　堅牢ハニカム体１０は、外枠フレーム２０の天枠フレーム２２に対して第１のプレート１２を介して固定され、他の部分は非固定であることが好ましい。つまり、堅牢ハニカム体１０は天枠フレーム２２のみに固定され、底枠フレーム２１及び側枠フレーム２３には固定されていない。特に、堅牢ハニカム体１０が、昇温及び降温を繰り返す温度サイクルの激しい環境下で使用される場合は、ハニカム体１１自体が熱膨張及び収縮を繰り返す。第１のプレート１２及び第２のプレート１３をそれぞれ天枠フレーム２２及び底枠フレーム２１に固着した場合には、ハニカム体１１の積層方向における両端面が拘束された状態となるため、温度サイクルによる膨張及び収縮によって、堅牢ハニカム体１０が正常でない形状に変形または破損するおそれがある。天枠フレーム２２と第１のプレート１２の固定方法は、ボルト止めやスポット溶接など、脱着が容易な固定方法が好ましい。
　本実施形態の構成によれば、堅牢ハニカム体１０は天枠フレーム２２のみに固定されているため、外枠フレーム２０との間に形成されたクリアランスを利用して堅牢ハニカム体１０の温度変化による熱膨張及び収縮を許容することができる。これにより、堅牢ハニカム体１０が正常でない形状に変形または破損することを抑制できる。
　一方で、堅牢ハニカム体１０の固定箇所を天枠フレーム２２側のみの簡易な固定方法とすることで、堅牢ハニカム体１０が、ガス流れ方向に位置ずれを起こし易くなることが懸念される。しかしながら、堅牢ハニカム体１０が位置ずれを起こしても、上述の通り、第１のプレート１２及び第２のプレート１３がハニカム体１１と堅牢に固定できているので、堅牢ハニカム体１０は、天枠フレーム２２の凹部の壁で第１のプレート１２の移動が防止でき、底枠フレーム２１の凹部の壁で第２のプレート１３の移動が防止できることから、外枠フレーム２０内から飛び出すことなく、またハニカム体１１が潰れるなどの不具合を起こりにくくすることができる。
　また、天枠フレーム２２を側枠フレーム２３から取り外すとともに、一体化された天枠フレーム２２及び堅牢ハニカム体１０を外枠フレーム２０から抜き出すことで、触媒ブロック２のメンテナンス（例えば、触媒の再生処理・再塗布または新規ハニカム体との入替え）を行うことができる。ここで、外枠フレーム２０が複数のフレーム部材を溶接で接合することにより構成されている場合には、溶接個所をグラインダーで削らなければ、堅牢ハニカム体１０を外枠フレーム２０から抜き出すことができない。本実施形態の構成によれば、溶接個所をグラインダーで削るなどの作業が不要となり、メンテナンス作業が容易となる。
　また、図６に図示するように、側枠フレーム２３と堅牢ハニカム体１０との間には十分なクリアランスＣＬが形成されているため、堅牢ハニカム体１０を側枠フレーム２３に沿ってフレームの長手方向にスライド移動させることにより、簡単に外枠フレーム２０から取り出すことができる。
　メンテナンスは、外枠フレーム２０から取り外した天枠フレーム２２及び堅牢ハニカム体１０を触媒浴に浸漬することにより実施されるが、天枠フレーム２２と堅牢ハニカム体１０との間には、側枠フレーム２３と堅牢ハニカム体１０との間に形成されるような大きなクリアランスＣＬを設けず密着固定されているため、触媒浴に浸漬した際に天枠フレーム２２に付着する触媒の付着量を少量にすることができる。好ましくは、天枠フレーム２２と堅牢ハニカム体１０の簡易な固定を外し、堅牢ハニカム体１０のみを触媒浴に浸漬・焼結し、その後再び天枠フレーム２２に簡易固定することにより、触媒の無駄を完全に防止することができる。
　また、ハニカム体１１のダメージが大きくメンテナンス不能である場合には、天枠フレーム２２と堅牢ハニカム体１０の一体を新しく交換するか、天枠フレーム２２と堅牢ハニカム体１０の簡易な固定を外し、堅牢ハニカム体１０のみを交換する必要があるが、底枠フレーム２１及び側枠フレーム２３、時には天枠フレーム２２も再利用できるため、触媒ブロック２の全体を交換する場合よりも、コストを大幅に削減することができる。
　本実施形態の構成によれば、外枠フレーム２０には触媒が担持されていない。したがって、従来の触媒ブロックのように外枠フレーム２０には、触媒浴に浸漬した際に触媒を逃がすドレーン穴を形成する必要がない。これは、本実施形態の触媒ブロック２の製造方法によるものであり、詳細については後述する。
　次に、触媒ブロック２の製造方法について、図７、図８及び図９を参照しながら、詳細に説明する。図７は、触媒ブロックの製造方法を説明するためのフローチャートである。図８はハニカム体、第１のプレート及び第２のプレートをロウ材で固着するときの焼成工程を説明するための説明図である。図９は堅牢ハニカム体を外枠フレームに組み込む工程を説明するための説明図である。
　ステップＳ１０１において、波板１１０ａか平板１１０ｂの両方または、どちらか一方に、あらかじめロウ材を塗布しておき、これらの波板１１０ａと平板１１０ｂとを積層方向に交互に積層したハニカム体１１の原型を作り、ハニカム体１１の第１の外面１１ａ及び第２の外面１１ｂのそれぞれに第１のプレート１２及び第２のプレート１３を載置するとともに、第１のプレート１２及び第２のプレート１３のそれぞれに第１の固定治具１４及び第２の固定治具１５を押し当てることで、第１のプレート１２及び第２のプレート１３を介して、ハニカム体１１を積層方向から挟んで、均一に圧力をかけて、固定する（固定ステップに相当する）。第１の固定治具１４は単数、或いは複数であってもよい。ただし、第１の固定治具１４を複数とすることで、ハニカム体１１に加わる圧力を上げることや、同じ圧力でもバラツキをより少なくすることができる。第２の固定治具１５についても、同様である。
　ステップＳ１０２において、第１のプレート１２及び第２のプレート１３によって挟圧されたハニカム体１１を焼成する（第１の焼成ステップに相当する）。焼成温度は、例えば、１２００℃前後に設定することができる。これにより、隣接する波板１１０ａ及び平板１１０ｂがロウ材によって固着されるとともに、第１のプレート１２及び第２のプレート１３がロウ材によってハニカム体１１に固着され、第１のプレート１２、第２のプレート１３及びハニカム体１１からなる剛性の高い堅牢ハニカム体１０が製造される。
　ここで、第１のプレート１２及び第２のプレート１３を省略して、第１の固定治具１４及び第２の固定治具１５のみで、直接ハニカム体１１を挟んで、焼成する方法も考えられるが、ハニカム体１１を形成する金属箔は厚みが非常に小さいため剛性がなく、この方法では、固定治具のある部位のみに圧力が伝えられ、それ以外の部位は圧力がかからないことから、波板１１０ａ及び平板１１０ｂのロウ固着状態が不安定になり、部分的に接合せずに、隙間が生じてしまう。また、圧力のバラツキを小さくするために第１の固定治具１４及び第２の固定治具１５の数を増やしたとしても、固定治具のある部位とない部分で圧力差は解消されず、波板１１０ａ及び平板１１０ｂのロウ固着状態は不安定ままで、隙間も解消されない。
　一方、第１のプレート１２及び第２のプレート１３によってハニカム体１１を挟み込むことで、ハニカム体１１に加わる面圧のバラツキを抑制しながら、焼成することができる。これにより、波板１１０ａ及び平板１１０ｂの一部が接合せずに、隙間が形成される等の不具合を防止することができる。
　ステップＳ１０３において、第１の固定治具１４及び第２の固定治具１５を取り外して堅牢ハニカム体１０を図示しない触媒浴に搬送して、浸漬させる。触媒には、γアルミナと添加剤及び貴金属触媒を成分とする溶液を用いることができる。ここで、堅牢ハニカム体１０は、第１のプレート１２及び第２のプレート１３を接合することによって構造が強化されているため、触媒浴に浸漬した作業途中や、搬送中にハニカム体の形状が歪むなどの不具合を起こりにくくすることができる。つまり、第１のプレート１２及び第２のプレート１３を接合してハニカム体１１の構造を強化することで、浸漬作業性やハンドリング性を高めることができる。
　また、第１のプレート１２及び第２のプレート１３がフェライト系のステンレスで構成されている場合には、第１のプレート１２及び第２のプレート１３を磁力で吸着して、堅牢ハニカム体１０を把持することができる。これにより、堅牢ハニカム体１０をマグネットで吸着して触媒浴に搬送できるため、ハニカム体１１に加わる負荷をより一層少なくすることができる。
　ステップＳ１０４において、触媒が付着した堅牢ハニカム体１０を再び焼成する（第２の焼成ステップに相当する）。焼成温度は、例えば、６００℃前後に設定することができる。これにより、堅牢ハニカム体１０に触媒が担持される。ステップＳ１０５において、堅牢ハニカム体１０及び天枠フレーム２２を接合する。接合方法には、ボルト止め、スポット溶接を用いることができる。ステップＳ１０６において、一体化された堅牢ハニカム体１０及び天枠フレーム２２を、図９に示すように、側枠フレーム２３の開口側から組み込み、堅牢ハニカム体１０の第１のプレート１２、第２のプレート１３、第３の外面１１ｃ及び第４の外面１１ｄを外枠フレーム２０で覆う。ステップＳ１０７において、天枠フレーム２２及び側枠フレーム２３を、図示しないＬ字型ブラケットを用いてボルトで連結する。
　このように、本実施形態の製造方法によれば、堅牢ハニカム体１０を外枠フレーム２０に収める前に焼成しているため、外枠フレーム２０が焼成時の熱に曝されて熱変形することがない。これにより、外枠フレーム２０の外面がフラットに保たれるため、図１に示すように、触媒ブロック２を敷き詰めた際に、隣接する触媒ブロック２の間に排ガスが浄化されずに流出する隙間を形成しにくくできる。その結果、脱硝装置の脱硝効果を高めることができる。
　（第２実施形態）
　図１０を参照しながら、本発明の第２実施形態について説明する。実施形態１と共通する機能を有する部材には、同一符号を付している。本実施形態の外枠フレーム２０は、底枠フレーム２１、天枠フレーム２２、側枠フレーム２３及び側枠フレーム２３´からなり、これらのフレーム２１～２３´はそれぞれ別体で構成されている。
　天枠フレーム２２は第１のプレート１２に沿って配置されており、底枠フレーム２１は第２のプレート１３に沿って配置されており、側枠フレーム２３はハニカム体１１の第３の外面１１ｃに沿って配置されており、側枠フレーム２３´はハニカム体１１の第４の外面１１ｄに沿って配置されている。側枠フレーム２３の両端部にはフランジ接合部２３１が形成されており、側枠フレーム２３´の両端部にはフランジ接合部２３１´が形成されている。
　上述の構成において、天枠フレーム２２及び底枠フレーム２１で堅牢ハニカム体１０を挟圧しながら、フランジ接合部２３１，２３１´を天枠フレーム２２及び底枠フレーム２１に対して溶接することで、外枠フレーム２０が形成される。溶接個所が側枠フレーム２３１，２３１´の端部に限定されるため、溶接時の熱で外枠フレーム２０が歪むことを抑制できる。
　また、堅牢ハニカム体１０及び外枠フレーム２０は全く接合されていないため、堅牢ハニカム体１０の温度サイクルによる膨張及び収縮が接合部分によって妨げられることはない。ただし、実施形態１と同様に、第１のプレート１２及び第２のプレート１３のいずれか一方を外枠フレーム２０に接合してもよい。
　（変形例１）
　上述の実施形態では、波板１１０ａ及び平板１１０ｂを交互に積層することによりハニカム体１１を構成したが、本発明はこれに限るものではない。例えば、波板１１０ａのみを所定方向に積層することで、ハニカム体１１を構成してもよい。この場合、積層方向に隣接する一方の波板１１０ａを他方の波板１１０ａの凹部に嵌合させることで、ハニカム体１１の強度を担保してもよい。
　（変形例２）
　上述の実施形態では、ハニカム体１１の積層方向の両端部に第１のプレート１２及び第２のプレート１３を配置したが、本発明はこれに限るものではなく、ハニカム体１１の積層方向に直交する方向の端面に第１のプレート１２及び第２のプレート１３を配置してもよい。
　１：排ガスダクト　　　２：触媒ブロック　　　１０：堅牢ハニカム体
　１１：ハニカム体　　　１１ａ：第１の外面　　　１１ｂ：第２の外面
　１１ｃ：第３の外面　　　１１ｄ：第４の外面　　　１２：第１のプレート
　１３：第２のプレート　　　１４：第１の固定治具　　　１５：第２の固定治具
　２０：外枠フレーム　　　２１：底枠フレーム　　　２１ａ：底枠フレームの凹部
　２２：天枠フレーム　　　２３，２３´：側枠フレーム　　
　２３ａ：側枠フレームの凹部　　　２３１，２３１´：フランジ接合部

Claims (8)

  1. 　排ガス浄化用の触媒ブロックであって、
    　排ガスを通過させるための排ガス経路が多数形成され、前記排ガス経路に対して直交する直交方向において互いに対向する第１及び第２の外面と、前記直交方向において互いに対向する第３及び第４の外面と、を備えた角型形状のハニカム体と、
    　前記第１の外面に取り付けられる第１のプレートと、
    　前記第２の外面に取り付けられる第２のプレートと、
    　前記ハニカム体、前記第１のプレート及び前記第２のプレートからなる堅牢ハニカム体の外周に沿って配置される外枠フレームであって、前記第１のプレート、前記第２のプレート、前記第３の外面及び前記第４の外面が少なくとも収められる凹部を備えた外枠フレームと、
    　を有し、
    　前記ハニカム体、前記第１のプレート及び前記第２のプレートには触媒が担持されており、前記外枠フレームには触媒が担持されていないことを特徴とする触媒ブロック。
  2. 　前記第１のプレートは、前記外枠フレームの前記凹部に固着されており、
    　前記第２のプレート、前記第３の外面及び前記第４の外面は、前記外枠フレームの前記凹部に固着されていないことを特徴とする請求項１に記載の触媒ブロック。
  3. 　前記外枠フレームは、一体的に形成された底枠フレーム及び側枠フレームと、前記側枠フレームに取り付けられる天枠フレームとからなり、
    　前記第１のプレートは、前記天枠フレームの前記凹部に収められ、
    　前記第２のプレートは、前記底枠フレームの前記凹部に収められ、
    　前記第３の外面及び前記第４の外面は、前記側枠フレームの前記凹部に収められていることを特徴とする請求項１又は２に記載の触媒ブロック。
  4. 　前記ハニカム体は、前記第１の外面及び前記第２の外面が対向する方向に平箔と波箔を交互に積層することにより構成されていることを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれか一つに記載の触媒ブロック。
  5. 　前記第１のプレート及び前記第２のプレートは、フェライト系のステンレスからなることを特徴とする請求項１乃至４のうちいずれか一つに記載の触媒ブロック。
  6. 　排ガスを通過させるための排ガス経路が多数形成され、前記排ガス経路に対して直交する直交方向において互いに対向する第１及び第２の外面と、前記直交方向において互いに対向する第３及び第４の外面と、を備えた角型形状のハニカム体を有する排ガス浄化用の触媒ブロックの製造方法であって、
    　前記ハニカム体の前記第１の外面及び前記第２の外面のそれぞれに配置される第１のプレート及び第２のプレートを用いて、前記ハニカム体を挟圧した状態で固定する固定ステップと、
    　前記ハニカム体、前記第１のプレート及び前記第２のプレートをロウ材とともに焼成することによって、堅牢ハニカム体を製造する第１の焼成ステップと、
    　前記堅牢ハニカム体に触媒を塗布して焼成することにより、前記堅牢ハニカム体に触媒を担持させる第２の焼成ステップと、
    　前記触媒が担持された前記堅牢ハニカム体のうち前記第１のプレート、前記第２のプレート、前記第３の外面及び前記第４の外面を外枠フレームの凹部に納めることで、前記堅牢ハニカム体の外周を前記外枠フレームで覆うフレーム装着ステップと、
    　を有することを特徴とする触媒ブロックの製造方法。
  7. 　前記外枠フレームは、一体的に形成された底枠フレーム及び側枠フレームと、天枠フレームとからなり、
    　前記フレーム装着ステップにおいて、
    　前記堅牢ハニカム体の前記第１のプレートを前記天枠フレームの前記凹部に固着するステップと、
    　前記天枠フレームが固着された前記堅牢ハニカム体を、前記側枠フレームの前記凹部に沿って組み込むステップと、
    　前記天枠フレームと前記側枠フレームを固着するステップと、を有することを特徴とする請求項６に記載の触媒ブロックの製造方法。
  8. 　前記第１のプレート及び前記第２のプレートは、フェライト系のステンレスからなり、
    　前記第２の焼成ステップにおいて、前記第１のプレート及び前記第２のプレートをマグネットで吸着しながら、前記堅牢ハニカム体を前記触媒が貯留された触媒浴に搬送して浸漬させた後に、前記堅牢ハニカム体を焼成することを特徴とする請求項６又は７に記載の触媒ブロックの製造方法。
     
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