触媒構造および燃焼装置
【課題】触媒を通過することなく、触媒設置箇所を通過してしまう燃焼ガス等の流体を低減することを目的とする。
【解決手段】ガス流路９に設置される触媒１５は、触媒本体２０と、この触媒本体２０の両側板２０ｃ，２０ｄの上流側および下流側の周縁部からそれぞれ延出する上流側第１，第２シール板２１ａ，２２ａ、下流側第１，第２シール板２１ｂ，２２ｂを備えており、各シール板２１ａ，２２ａ、２１ｂ，２２ｂの先端部が、ガス流路９を形成する一対の対向壁１８，２３の内面に摺接し、触媒１５の両側面２０ｃ，２０ｄと前記対向壁１８，２３との間の隙間をシールするようにしている。
【解決手段】ガス流路９に設置される触媒１５は、触媒本体２０と、この触媒本体２０の両側板２０ｃ，２０ｄの上流側および下流側の周縁部からそれぞれ延出する上流側第１，第２シール板２１ａ，２２ａ、下流側第１，第２シール板２１ｂ，２２ｂを備えており、各シール板２１ａ，２２ａ、２１ｂ，２２ｂの先端部が、ガス流路９を形成する一対の対向壁１８，２３の内面に摺接し、触媒１５の両側面２０ｃ，２０ｄと前記対向壁１８，２３との間の隙間をシールするようにしている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃焼ガス等に含まれる、例えば、一酸化炭素（ＣＯ）等の有害成分を削減するのに好適な触媒構造およびそれを用いた燃焼装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ボイラ等の燃焼装置において、バーナの燃焼により発生する燃焼ガスに含まれる、例えば、一酸化炭素（ＣＯ）、窒素酸化物（ＮＯ×）、硫黄酸化物（ＳＯ×）等の有害成分を削減するために、燃焼ガスを、触媒に通過させて除去することが行われている。
【０００３】
このように、燃焼ガスに含まれる有害成分を触媒により削減する技術として、燃焼ガスが通過するガス流路に触媒を配置する構成が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−６９１３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
かかる触媒では、触媒作用が経時劣化するので、長期間の使用によって触媒作用が劣化した触媒は交換する必要がある。このため、触媒は、ガス流路に、取外し可能に設置する必要がある。
【０００６】
従来では、例えば、矩形断面のガス流路に、前記矩形に対応した直方体状の触媒を、その外周面にブランケット状の断熱材を巻付けて前記ガス流路の内面との間の隙間を閉塞するようにして設置している。
【０００７】
このように触媒の外周面に断熱材を巻付けてガス流路に設置する従来例では、触媒の外周面とガス流路内面との間の隙間を断熱材によって十分に閉塞することができず、更に、断熱材は、長期間高温の燃焼ガスに晒されることによって硬化が進んで熱応力等によって亀裂が生じてしまう。
【０００８】
このため、触媒の外周付近を流れる燃焼ガスが、触媒を通過することなく、触媒の外周面とガス流路の内面との間に形成された亀裂や隙間を通過してしまい、有害成分が削減されていない燃焼ガスが流出してしまうという課題がある。
【０００９】
本発明は、上述のような課題に鑑みてなされたものであって、触媒を通過することなく、触媒設置箇所を通過してしまう燃焼ガス等の流体を低減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明では、次のように構成している。
【００１１】
（１）本発明の触媒構造は、流体が流れる流路に設置される触媒の構造であって、前記触媒は、前記流体が通過する触媒本体と、該触媒本体の外周に設けられて、前記流路の内面に摺接して前記触媒本体と前記流路の内面との間に生じる隙間をシールするシール部とを備える。
【００１２】
触媒本体の形状は、特に限定されないが、流路の断面形状に応じた形状とするのが好ましい。
【００１３】
シール部は、触媒本体の外周の少なくとも一部に設ければよく、必ずしも全周に設けなくてもよい。このシール部は、バネ弾性を有するのが好ましい。
【００１４】
本発明の触媒構造によると、触媒本体の外周に、流路内面に摺接してシールするシール部を備えているので、燃焼ガス等の流体が、触媒本体の外周面と流路内面との間に生じる隙間を通過するのをシール部によって阻止し、燃焼ガス等の流体を、触媒本体に通過させることができ、触媒作用を受けずに触媒の設置箇所を通過してしまう燃焼ガス等の流体を低減することができる。
【００１５】
（２）本発明の触媒構造の好ましい実施態様では、前記シール部は、前記触媒本体の外周に支持されるシール基端部と、該シール基端部から延出して前記流路の内面に摺接するシール先端部とを有し、前記シール基端部から前記シール先端部へ至る延出方向が、前記流路の内面に対して傾斜している。
【００１６】
この実施態様によると、シール部は、シール基端部からシール先端部へ至る延出方向が、流路の内面に対して傾斜している、すなわち、シール先端部は、流路の内面に対して傾斜した状態で摺接しているので、シール先端部が流路内面に圧接されると、シール先端部は、前記流路内面に沿って気密状態を保持しながら容易に摺動する。
【００１７】
（３）上記（２）の実施態様では、前記シール部は、前記触媒本体の外周の面の内、少なくとも、両側面の内の一方の側面に対向する前記流路の内面に摺接する第１のシール部と、他方の側面に対向する前記流路の内面に摺接する第２のシール部とを備え、前記第１および第２のシール部は、それぞれ、前記流路の上流側と下流側それぞれに対応して設けられた少なくとも一対のシール部を有し、前記一対のシール部は、前記流路の内面に向かう付勢力によって、各シール先端部が前記内面に沿ってそれぞれ摺動可能としてもよい。
【００１８】
この実施態様によると、触媒本体の少なくとも両側面に、第１および第２のシール部をそれぞれ備えているので、触媒本体の両側面と流路内面との間の隙間を、第１，第２のシール部でそれぞれシールすることができ、しかも、第１，第２の各シール部は、流路の上流側と下流側とにそれぞれ対応して一対のシール部を有しているので、上流側と下流側との二重のシール部によって一層確実にシールすることができる。
【００１９】
（４）本発明の燃焼装置は、バーナで発生した燃焼ガスが通過するガス流路が形成され、かつ前記ガス流路を通過する燃焼ガスと熱交換して熱媒体を加熱するよう構成された缶体を備えると共に、前記ガス流路に触媒が設置される燃焼装置であって、前記触媒は、前記燃焼ガスが通過する触媒本体と、前記触媒本体の外周に設けられて、前記ガス流路の内面に摺接して前記触媒本体と前記ガス流路の内面との間に生じる隙間をシールするシール部とを備える。
【００２０】
本発明の燃焼装置によると、ガス流路に設置される触媒本体の外周に、ガス流路内面に摺接してシールするシール部を備えているので、燃焼ガスが、触媒本体の外周面とガス流路内面との間に生じる隙間を通過するのをシール部によって阻止し、燃焼ガスを、触媒本体に通過させることができ、触媒作用を受けずに触媒の設置箇所を通過する燃焼ガスを低減することができる。
【００２１】
（５）本発明の燃焼装置の別の実施態様では、前記シール部は、前記触媒本体の外周に支持されるシール基端部と、該シール基端部から延出して前記ガス流路の内面に摺接するシール先端部とを有し、前記シール基端部から前記シール先端部へ至る延出方向が、前記ガス流路の内面に対して傾斜している。
【００２２】
この実施態様によると、シール部は、シール基端部からシール先端部へ至る延出方向が、ガス流路の内面に対して傾斜している、すなわち、シール先端部は、ガス流路の内面に対して傾斜した状態で摺接しているので、シール先端部がガス流路内面に圧接されると、シール先端部は、前記ガス流路内面に沿って気密状態を保持しながら容易に摺動する。
【００２３】
（６）上記（５）の実施態様では、前記缶体は、前記ガス流路を形成するよう互いに対向する少なくとも２つの対向壁を有し、前記触媒は、それら２つの対向壁間に設置され、前記シール部は、少なくとも、前記２つの対向壁それぞれの内面に摺接する第１および第２のシール部を備え、前記第１および第２のシール部は、それぞれ、前記ガス流路の上流側および下流側それぞれに対応して設けられた少なくとも一対のシール部を有し、前記一対のシール部は、前記対向壁の内面に向かう付勢力によって、各シール先端部が前記内面に沿ってそれぞれ摺動可能としてもよい。
【００２４】
この実施態様によると、触媒は、２つの対向壁それぞれの内面に摺接する第１および第２のシール部を備えているので、触媒と各対向壁の内面との間の隙間を、第１および第２のシール部でそれぞれシールすることができ、しかも、第１および第２のシール部は、ガス流路の上流側と下流側とにそれぞれ対応して設けられる一対のシール部を有しているので、上流側と下流側との二重のシール部によって一層確実にシールすることができる。
【００２５】
（７）上記（６）の実施態様では、前記缶体は、前記対向壁に形成された開口部と、該開口部を閉塞して対向壁を形成する蓋体とを備え、前記触媒を、前記開口部を介して前記ガス流路に着脱可能に、かつ、前記各シール部に前記対向壁の内面へ向かう付勢力を付与するように設置してもよい。
【００２６】
この実施態様によると、蓋体を外して対向壁に形成された開口部から触媒をガス流路内に挿入し、蓋体で触媒を押し付けるようにして開口部を閉塞することにより、各シール部に対向壁の内面へ向かう付勢力を付与して触媒を設置することができ、これによって、各シール部のシール先端部が対向壁の内面に押圧された状態で摺接してシール性能を高めることができる。
【００２７】
（８）上記（６）または（７）の実施態様では、前記２つの対向壁の少なくともいずれか一方の対向壁には複数の伝熱管が連結され、前記２つの対向壁の少なくともいずれか一方の対向壁の内面と、前記第１および第２のシール部の少なくともいずれか一方のシール部が有する前記一対のシール部と、前記触媒本体の外周とによって形成される空間には、断熱材を充填してもよい。
【００２８】
この実施態様によると、高温の燃焼ガスによって、対向壁の伝熱管内の媒体を加熱することができ、また、対向壁の内面と、一対のシール部と、触媒本体の外周とによって形成される空間に充填された断熱材によって、対向壁の温度が高温になるのを抑制することができると共に、熱応力を緩和する緩衝材として機能させることができる。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、触媒本体の外周に、燃焼ガス等の流路内面に摺接してシールするシール部を備えているので、燃焼ガス等の流体が、触媒本体と流路内面との間に生じる隙間を通過するのを前記シール部で阻止することができ、触媒作用を受けずに触媒の設置箇所を通過してしまう燃焼ガス等の流体を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】図１は本発明の一実施形態に係るボイラの縦断面図である。
【図２】図２は図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図３】図３は図１の触媒の斜視図である。
【図４】図４は触媒の取付け状態を説明するための概略平面図である。
【図５】図５は図１の触媒１５の取付け状態の詳細を示す平面図である。
【図６】図６は筐体を外した状態の缶体の側面図である。
【図７】図７は本発明の他の実施形態の触媒１５の取付け状態の詳細を示す平面図である。
【図８】図８は本発明の他の実施形態に係るボイラの縦断側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、図面によって本発明の実施形態について詳細に説明する。
【００３２】
図１は、本発明の一実施形態に係る燃焼装置としての小型貫流式のボイラの縦断面図であり、図２は、図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【００３３】
ボイラ１は、燃料供給部２と、缶体３と、バーナ４と、燃焼ガス排出路５とを備えており、缶体３は筐体６内に配置されると共に、燃焼ガス排出路５にはエコノマイザ７が設けられている。
【００３４】
また、ボイラ１は、バーナ４から水管群８を経由して燃焼ガス排出路５の排出口５ａに至るまでの間に燃焼ガスＧが流れるガス流路９が形成され、バーナ４で発生した燃焼ガスＧがガス流路９を経由して排出ロ５ａから排出される。
【００３５】
ボイラ１の燃料は、生ガスと燃焼用空気とを混合した燃料ガスからなり、生ガスは、例えば、Ｓ（硫黄）を含んだ付臭剤が添加されて、漏出した場合に早期に発見できるようになっている。
【００３６】
燃料供給部２は、燃焼用空気を供給する送風ファン１０と、生ガスを供給するノズル１１とを備え、送風ファン１０から送風された燃焼用空気とノズル１１から供給された生ガスとがダクト内で混合されて燃料ガスが生成されるようになっている。
【００３７】
缶体３は、図２に示すように、バーナ４から燃焼ガス排出路５までのガス流路９を形成する一対の対向壁１８，１９を備えると共に、図１に示すように、下部管寄せ１２と、上部管寄せ１３と、水管群８とを備えており、角型の缶体構造となっている。水管群８は、図２に示すように、両対向壁１８，１９の間のガス流路９内に配置された複数の内側水管８ａと、各対向壁１８，１９によってそれぞれ連結された複数の外側水管８ｂとを備えている。水管群８を構成する伝熱管としての各水管８ａ，８ｂは、図１に示すように、垂直方向に延びて下部管寄せ１２と上部管寄せ１３とを通水可能に接続する。また、下部管寄せ１２の上部及び上部管寄せ１３の下部は、キヤスタブル（耐火物）１４が配置されている。
【００３８】
バーナ４は、水管群８側の面に複数のノズル孔が該面に沿って平面状に配列されたバーナエレメント４ａを有し、燃料供給部２から供給された燃料ガスがバーナエレメント４ａで燃焼するようになっている。また、バーナ４は、例えば、圧力センサにより検出された蒸気集合部（図示せず）の圧力に基づいて、燃焼状態（例えば、高燃焼、低燃焼）を制御可能とされている。
【００３９】
図１及び図２においてバーナエレメント４ａから水管群８側に示した破線部は、バーナエレメント４ａで形成される火炎を概念的に表したものである。
【００４０】
バーナ４の燃焼で発生した高温の燃焼ガスＧは、ガス流路９を通過して水管群８の水を加熟し、缶体３の下流側の燃焼ガス排出路５に導入されてエコノマイザ７の水を加熱する。エコノマイザ７は、燃焼ガスＧの廃熱によって加熱された水を下部管寄せ１２に供給する。
【００４１】
筐体６は、缶体３の少なくともボイラ１の両側面を構成する上述の対向壁１８，１９、燃料供給部２側及び燃焼ガス排出路５側の各面を覆うように形成され、燃焼ガスＧの漏出と加熱された水管群８の露出が防止されるようになっている。
【００４２】
また、缶体３の長手方向の中央部には、図２に示すように、ガス流路９に沿う方向に隣接する内側水管８ａ同士の間に、空間１６が形成されており、この空間１６内には、例えば、ＣＯ酸化触媒等の触媒１５が後述のように設けられている。
【００４３】
上記構成を有するボイラ１では、先ず、燃料供給部２からバーナ４に供給された燃料ガスが、バーナエレメント４ａのノズル孔から噴出、燃焼して、高温の燃焼ガスＧが生成される。
【００４４】
燃焼ガスＧは、ガス流路９を通過しながら水管群８内の水を加熱して蒸気とし、水管群８を通過した後に燃焼ガス排出路５の排出ロ５ａから排出される。加熱により生じた蒸気は上部管寄せ１３を経由して蒸気利用機器に供給される。
【００４５】
水管群８を通過する際、燃焼ガスＧは、後述のように触媒１５を通過して燃焼ガスＧに含まれたＣＯがＣＯ2に酸化され、燃焼ガスＧに含有されるＣＯの濃度が低下する。
【００４６】
この実施形態では、燃焼ガスが触媒１５を通過せずに、触媒１５の外周と一対の対向壁１８，１９との間に生じる隙間を通過してしまうのを可及的に低減するために、次のように構成している。
【００４７】
図３は、触媒１５の斜視図であり、図４は、触媒１５を、一対の対向壁１８，１９の間に取付けた状態を概略的に示す平面図である。なお、図４では、燃焼ガスの流通方向を矢符Ｂで示している。
【００４８】
この実施形態の触媒１５は、矩形断面のガス流路９に対応する直方体状の触媒本体２０を備えている。この触媒本体２０は、上板２０ａ、底板２０ｂ、及び、両側板２０ｃ，２０ｄによって矩形の枠体を構成し、この枠体内に、例えば、白金などの触媒をそれぞれ担持した平板２０ｅ及び波板２０ｆが交互に配置され、枠体の前面側が、燃焼ガスが流入するガス流入面２０ｇとされ、背面側が、燃焼ガスが流出するガス流出面２０ｈとされる。この触媒１５は、燃焼ガスＧに含まれるＣＯを酸化してＣＯ2とすることでＣＯを除去するものである。
【００４９】
この実施形態では、触媒本体２０を構成する上板２０ａ、底板２０ｂ、両側板２０ｃ，２０ｄ、平板２０ｅ及び波板２０ｆは、例えば、ステンレスからなる。平板２０ｅ及び波板２０ｆは、それぞれ燃焼ガスとの接触面積を広くするために表面処理が施されて表面に多数の微小凹凸が形成され、この微小凹凸に触媒活性材料が担特されている。
【００５０】
この実施形態の触媒１５では、両側板の一方の側板２０ｃには、ガス流路９を形成する一方に対向壁１９の内面に摺接する第１のシール部２１が設けられ、他方の側板２０ｄには、ガス流路９を形成する他方の対向壁１８の内面に摺接する第２のシール部２２が設けられる。
【００５１】
第１のシール部２１は、ガス流路９の上流側および下流側にそれぞれ対応して設けられた一対のシール部として、一方の側板２０ｃのガス流入面２０ｇ側及びガス流出面２０ｈ側の各縁部をシール基端部とし、各シール基端部からそれぞれ延出する薄い平板状の上流側第１シール板２１ａ及び下流側第１シール板２１ｂを備えている。上流側第１シール板２１ａは、ガス流路９の斜め上流に向かって一方の対向壁１９に対して傾斜するように延出し、下流側第１シール板２１ｂは、ガス流路９の斜め下流に向って一方の対向壁１９に対して傾斜するように延出する。
【００５２】
同様に、第２のシール部２２は、ガス流路９の上流側および下流側にそれぞれ対応して設けられた一対のシール部として、他方の側板２０ｄのガス流入面２０ｇ側及びガス流出面２０ｈ側の各縁部をシール基端部とし、各シール基端部からそれぞれ延出する薄い平板状の上流側第２シール板２２ａ及び下流側第２シール板２２ｂを備えている。上流側第２シール板２２ａは、ガス流路９の斜め上流に向って他方の対向壁１８に対して傾斜するように延出し、下流側第２シール板２２ｂは、ガス流路９の斜め下流に向って他方の対向壁１８に対して傾斜するように延出する。
【００５３】
各シール板２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂは、バネ弾性を有している。この実施形態では、上流側第１シール板２１ａ及び下流側第１シール板２１ｂは、一方の側板２０ｃの上流側及び下流側の両端縁を延ばして折り曲げ形成され、上流側第２シール板２２ａ及び下流側第２シール板２２ｂは、他方の側板２０ｄの上流側及び下流側の両端縁を延ばして折り曲げ形成される。なお、シール板としての所要のバネ弾性が得られない場合には、側板２０ｃ，２０ｄの各シール板の部分を加工して所要のバネ弾性が得られるようにしてもよい。また、各シール板２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂは、必ずしも側板２０ｃ，２０ｄと一体に形成する必要はなく、別体の各シール板を、触媒本体２０に取付けるようにしてもよい。また、各シール板２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂは、平板状に限らず、例えば、波板状などであってもよい。
【００５４】
各シール板２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂの各先端部は、図４に示すように、ガス流路９を形成する一対の対向壁１８，１９の内面にそれぞれ摺接して、触媒本体２０の両側面２０ｃ，２０ｄと対向壁１８，１９との間の隙間をシールするシール先端部となっている。
【００５５】
触媒１５は、触媒作用が劣化したときに、交換する必要があるために、ガス流路９に着脱可能に設置するのであるが、この設置の際に、各シール板２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂに、各対向壁１８，１９の内面にそれぞれ向かう付勢力を付与するように、すなわち、各シール板２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂのシール先端部を、ガス流路を形成する各対向壁１８，１９の内面に圧接するように取付ける。具体的には、一方の対向壁１９に形成された開口部から触媒１５をガス流路内に挿入し、前記開口部を閉塞する蓋体によって触媒１５を、矢符Ｃで示すように、他方の対向壁１８に対して押付けるように圧力を加えて取付ける。これによって、各シール板２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂには、各対向壁１８，１９の内面にそれぞれ向かう付勢力が生じ、各シール先端部は、各対向壁１８，１９に圧接され、触媒本体２０の両側面２０ｃ，２０ｄと対向壁１８，１９との間の隙間をシールする。
【００５６】
なお、触媒１５は、ガス流路９の高さに対応して上下方向に長い構造であるので、一体構造に限らず、複数の部分に分割した分割構造としてもよい。
【００５７】
図５は、この実施形態の触媒１５の取付け状態の詳細を示す平面図であり、図６は、筐体６の一方の側面を取外した状態の対向壁１９を示す側面図である。
【００５８】
この実施形態では、ガス流路９を形成する対向壁１８，１９の内、一方の対向壁１９には、触媒１５を、ガス流路内に着脱可能に取付け、取外しするための矩形の開口部が形成されると共に、この開口部を蓋体２３によって閉塞するようにしている。この蓋体２３の内面には、断熱材２４が装着されている。
【００５９】
この実施形態では、触媒１５の上面、下面、及び、両側面には、シリカアルミナ系の繊維などからなる断熱材を耐熱性無機接着剤などによってそれぞれ装着し、筐体６の一方の側面を取り外して缶体３を露出させ、缶体３を構成する一方の対向壁１９の蓋体２３を取外し、開口部からガス流路９内に、断熱材を装着した状態で触媒１５を着脱可能に設置する。
【００６０】
その際、触媒１５の両側板２０ｃ，２０ｄの各シール板２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂが、他方の対向壁１８と一方の対向壁としての蓋体２３の内面とによって挟圧されるように、蓋体２３を締付け固定して、触媒１５を、他方の対向壁１８に押付けるようにしてガス流路９内に設置する。
【００６１】
これによって、触媒１５は、各シール板２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂに、ガス流路９の対向壁１８，２３の内面に向かう付勢力が付与され、各シール板２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂのシール先端部を、対向壁１８，２３の内面に圧接する。また、熱膨張によっても、各シール板２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂには、ガス流路９の対向壁１８，２３の内面に向かう付勢力が付与される。
【００６２】
したがって、図５の平面図に示すように、触媒１５の一方の側板２０ｃに設けられた上流側第１シール板２１ａ及び下流側第１シール板２１ｂは、一方の対向壁１９の一部を構成する蓋体２３の内面に圧接され、各第１シール板２１ａ，２１ｂの各シール先端部が蓋体２３の内面にそれぞれ押圧されて摺接する。また、触媒１５の他方の側板２０ｄに設けられた上流側第２シール板２２ａ及び下流側第２シール板２２ｂは、他方の対向壁１８の内面に圧接され、各第２シール板２２ａ，２２ｂの各シール先端部が対向壁１８の内面にそれぞれ押圧されて摺接する。各シール板２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂは、対向壁１８，２３に対する圧接力に応じて各シール先端部が、シール状態を維持しながら対向壁１８，２３の内面に沿って摺動する。
【００６３】
上流側第１シール板２１ａ及び下流側第１シール板２１ｂによって、触媒本体２０の一方の側板２０ｃと一方の対向壁２３との間の隙間が二重にシールされ、上流側第２シール板２２ａ及び下流側第２シール板２２ｂによって、触媒本体２０の他方の側板２０ｄと他方の対向壁１８との間の隙間が二重にシールされる。
【００６４】
これによって、燃焼ガスが、触媒本体２０の両側面２０ｃ，２０ｄと対向壁１８，２３の内面との間に生じる隙間を通過するのを各シール板２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂによって阻止し、燃焼ガスを、触媒本体２０に通過させることができ、触媒作用を受けずに通過する燃焼ガスを低減することができる。
【００６５】
しかも、上流側第１シール板２１ａ及び上流側第２シール板２ａは、対向壁１８，１９側から触媒本体２０のガス流入面２０ｇ側へそれぞれ傾斜しているので、触媒本体２０の側面２０ｃ，２０ｄよりも外側を流通する燃焼ガスを、触媒本体２０のガス流入面２０ｇへ案内して触媒本体２０に通過させることができる。
【００６６】
また、上流側及び下流側第１シール板２１ａ，２１ｂと、蓋体２３と、触媒本体２０の側板２０ｃとによって形成される空間には、上述のように断熱材２５が充填されると共に、上流側及び下流側第２シール板２２ａ，２２ｂと、対向壁１８と、触媒本体２０の側板２０ｄとによって形成される空間には、断熱材２６が充填される。これら断熱材２５，２６によって、対向壁１８，２３の温度が高温になるのを抑制することができると共に、緩衝材として熱応力を緩和することができる。
【００６７】
上述の実施形態では、触媒１５は、外側水管８ｂが存在しない位置に設置し、各シール板２１ａ．２１ｂ，２２ａ，２２ｂのシール先端部は、対向壁１８，２３の平面に摺接したけれども、各シール板２１ａ．２１ｂ，２２ａ，２２ｂは、バネ弾性を有しているので、図７に示すように、例えば、上流側第２シール板２２ａおよび下流側第２シール板２２ｂの各シール先端部を、各外側水管８ｂの外周面にそれぞれ摺接させてシールすることもできる。
【００６８】
上述の実施形態では、各シール板２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂは、ガス流入面２０ｇの周縁部及びガス流出面２０ｈの周縁部に設けたけれども、触媒本体２０の外周とガス流路９を形成する対向壁１８，１９との間の隙間をシールできれば、周縁部以外、例えば、触媒本体２０の側板２０ｃ，２０ｄの平面部に設けてもよい。また、上述の実施形態では、シール板は、上流側と下流側とに一対設けたけれども、一対に限らず、一つ設けてもよいし、三つ以上設けてもよい。
【００６９】
また、触媒１５は、上述の構成に限らず、例えば、ステンレス以外の金属やセラミックによって構成してもよく、通気孔を有するスポンジ状の多孔質構造、あるいは、通気可能な流路が形成された容器内に触媒活性材料が担持されたペレットを多数収容した構成としてもよい。なお、触媒活性材料として、上述の白金以外の貴金属（Ａｇ、Ａｕ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｉｒ）または金属酸化物（ＮｉＯX、ＣｕＯX、ＣOＯX、ＭｎＯX、ＦｅＯx）を用いてもよい。
【００７０】
また、触媒１５は、ＣＯ酸化触媒であったけれども、ＣＯ酸化触媒に限らず、燃焼ガスに含まれるＮＯｘを還元してＮ2としてＮＯｘを除去するＮＯｘ還元触媒、あるいは、燃焼ガスに含まれるＮＨ3を酸化してＮ2としてＮＨ3を除去するＮＨ3酸化触媒、その他の触媒であってもよい。触媒の数も１個に限らず、複数の触媒を設置してもよい。
【００７１】
上述の実施形態では、触媒１５は、缶体３内のガス流路９に配置されたけれども、缶体３外のガス流路９、例えば、図８に示すように、煙道２７に配置してもよい。
【００７２】
上述の実施形態では、触媒本体２０の両側板２０ｃ，２０ｄに、各シール板２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂを設けたけれども、本発明の他の実施形態として、触媒本体２０の上板２０ａ及び底板２０ｂにシール板を設けてもよい。
【００７３】
上述の実施形態では、角型缶体構造のボイラに適用して説明したけれども、本発明は、角型缶体構造のボイラに限らず、水管群を内側水管列と外側水管列との２重円環状に配列すると共に、内側水管列の内側を燃焼室とする円筒型の缶体構造であって、内側水管列の周方向の一部に設けた連通部を介して燃焼ガスを、内側水管列と外側水管列との間のガス流路に導入し、外側水管列の周方向の他部に設けた連通部を介して外側水管列の外側へ燃焼ガスを導出するωフロー缶体構造のボイラに適用してもよい。あるいは、水管群を内側水管列と外側水管列との２重円環状に配列すると共に、内側水管列の内側を燃焼室とする円筒型の缶体構造であって、内側水管列の下端部に設けた連通部を介して燃焼ガスを、内側水管列と外側水管列との間のガス流路に導入し、外側水管列の上端部に設けた連通部から放射状に燃焼ガスを導出する缶体構造のボイラやその他の燃焼装置に適用してもよい。
【符号の説明】
【００７４】
１ ボイラ
３ 缶体
４ バーナ
８ 水管群
８ａ 内側水管
８ｂ 外側水管
９ ガス流路
１５ 触媒
１８，１９ 対向壁
２０ 触媒本体
２１ 第１のシール部
２１ａ 上流側第１シール板
２１ｂ 下流側第１シール板
２２ 第２のシール部
２２ａ 上流側第２シール板
２２ｂ 下流側第２シール板
２３ 蓋体
２４，２５，２６ 断熱材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃焼ガス等に含まれる、例えば、一酸化炭素（ＣＯ）等の有害成分を削減するのに好適な触媒構造およびそれを用いた燃焼装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ボイラ等の燃焼装置において、バーナの燃焼により発生する燃焼ガスに含まれる、例えば、一酸化炭素（ＣＯ）、窒素酸化物（ＮＯ×）、硫黄酸化物（ＳＯ×）等の有害成分を削減するために、燃焼ガスを、触媒に通過させて除去することが行われている。
【０００３】
このように、燃焼ガスに含まれる有害成分を触媒により削減する技術として、燃焼ガスが通過するガス流路に触媒を配置する構成が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−６９１３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
かかる触媒では、触媒作用が経時劣化するので、長期間の使用によって触媒作用が劣化した触媒は交換する必要がある。このため、触媒は、ガス流路に、取外し可能に設置する必要がある。
【０００６】
従来では、例えば、矩形断面のガス流路に、前記矩形に対応した直方体状の触媒を、その外周面にブランケット状の断熱材を巻付けて前記ガス流路の内面との間の隙間を閉塞するようにして設置している。
【０００７】
このように触媒の外周面に断熱材を巻付けてガス流路に設置する従来例では、触媒の外周面とガス流路内面との間の隙間を断熱材によって十分に閉塞することができず、更に、断熱材は、長期間高温の燃焼ガスに晒されることによって硬化が進んで熱応力等によって亀裂が生じてしまう。
【０００８】
このため、触媒の外周付近を流れる燃焼ガスが、触媒を通過することなく、触媒の外周面とガス流路の内面との間に形成された亀裂や隙間を通過してしまい、有害成分が削減されていない燃焼ガスが流出してしまうという課題がある。
【０００９】
本発明は、上述のような課題に鑑みてなされたものであって、触媒を通過することなく、触媒設置箇所を通過してしまう燃焼ガス等の流体を低減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明では、次のように構成している。
【００１１】
（１）本発明の触媒構造は、流体が流れる流路に設置される触媒の構造であって、前記触媒は、前記流体が通過する触媒本体と、該触媒本体の外周に設けられて、前記流路の内面に摺接して前記触媒本体と前記流路の内面との間に生じる隙間をシールするシール部とを備える。
【００１２】
触媒本体の形状は、特に限定されないが、流路の断面形状に応じた形状とするのが好ましい。
【００１３】
シール部は、触媒本体の外周の少なくとも一部に設ければよく、必ずしも全周に設けなくてもよい。このシール部は、バネ弾性を有するのが好ましい。
【００１４】
本発明の触媒構造によると、触媒本体の外周に、流路内面に摺接してシールするシール部を備えているので、燃焼ガス等の流体が、触媒本体の外周面と流路内面との間に生じる隙間を通過するのをシール部によって阻止し、燃焼ガス等の流体を、触媒本体に通過させることができ、触媒作用を受けずに触媒の設置箇所を通過してしまう燃焼ガス等の流体を低減することができる。
【００１５】
（２）本発明の触媒構造の好ましい実施態様では、前記シール部は、前記触媒本体の外周に支持されるシール基端部と、該シール基端部から延出して前記流路の内面に摺接するシール先端部とを有し、前記シール基端部から前記シール先端部へ至る延出方向が、前記流路の内面に対して傾斜している。
【００１６】
この実施態様によると、シール部は、シール基端部からシール先端部へ至る延出方向が、流路の内面に対して傾斜している、すなわち、シール先端部は、流路の内面に対して傾斜した状態で摺接しているので、シール先端部が流路内面に圧接されると、シール先端部は、前記流路内面に沿って気密状態を保持しながら容易に摺動する。
【００１７】
（３）上記（２）の実施態様では、前記シール部は、前記触媒本体の外周の面の内、少なくとも、両側面の内の一方の側面に対向する前記流路の内面に摺接する第１のシール部と、他方の側面に対向する前記流路の内面に摺接する第２のシール部とを備え、前記第１および第２のシール部は、それぞれ、前記流路の上流側と下流側それぞれに対応して設けられた少なくとも一対のシール部を有し、前記一対のシール部は、前記流路の内面に向かう付勢力によって、各シール先端部が前記内面に沿ってそれぞれ摺動可能としてもよい。
【００１８】
この実施態様によると、触媒本体の少なくとも両側面に、第１および第２のシール部をそれぞれ備えているので、触媒本体の両側面と流路内面との間の隙間を、第１，第２のシール部でそれぞれシールすることができ、しかも、第１，第２の各シール部は、流路の上流側と下流側とにそれぞれ対応して一対のシール部を有しているので、上流側と下流側との二重のシール部によって一層確実にシールすることができる。
【００１９】
（４）本発明の燃焼装置は、バーナで発生した燃焼ガスが通過するガス流路が形成され、かつ前記ガス流路を通過する燃焼ガスと熱交換して熱媒体を加熱するよう構成された缶体を備えると共に、前記ガス流路に触媒が設置される燃焼装置であって、前記触媒は、前記燃焼ガスが通過する触媒本体と、前記触媒本体の外周に設けられて、前記ガス流路の内面に摺接して前記触媒本体と前記ガス流路の内面との間に生じる隙間をシールするシール部とを備える。
【００２０】
本発明の燃焼装置によると、ガス流路に設置される触媒本体の外周に、ガス流路内面に摺接してシールするシール部を備えているので、燃焼ガスが、触媒本体の外周面とガス流路内面との間に生じる隙間を通過するのをシール部によって阻止し、燃焼ガスを、触媒本体に通過させることができ、触媒作用を受けずに触媒の設置箇所を通過する燃焼ガスを低減することができる。
【００２１】
（５）本発明の燃焼装置の別の実施態様では、前記シール部は、前記触媒本体の外周に支持されるシール基端部と、該シール基端部から延出して前記ガス流路の内面に摺接するシール先端部とを有し、前記シール基端部から前記シール先端部へ至る延出方向が、前記ガス流路の内面に対して傾斜している。
【００２２】
この実施態様によると、シール部は、シール基端部からシール先端部へ至る延出方向が、ガス流路の内面に対して傾斜している、すなわち、シール先端部は、ガス流路の内面に対して傾斜した状態で摺接しているので、シール先端部がガス流路内面に圧接されると、シール先端部は、前記ガス流路内面に沿って気密状態を保持しながら容易に摺動する。
【００２３】
（６）上記（５）の実施態様では、前記缶体は、前記ガス流路を形成するよう互いに対向する少なくとも２つの対向壁を有し、前記触媒は、それら２つの対向壁間に設置され、前記シール部は、少なくとも、前記２つの対向壁それぞれの内面に摺接する第１および第２のシール部を備え、前記第１および第２のシール部は、それぞれ、前記ガス流路の上流側および下流側それぞれに対応して設けられた少なくとも一対のシール部を有し、前記一対のシール部は、前記対向壁の内面に向かう付勢力によって、各シール先端部が前記内面に沿ってそれぞれ摺動可能としてもよい。
【００２４】
この実施態様によると、触媒は、２つの対向壁それぞれの内面に摺接する第１および第２のシール部を備えているので、触媒と各対向壁の内面との間の隙間を、第１および第２のシール部でそれぞれシールすることができ、しかも、第１および第２のシール部は、ガス流路の上流側と下流側とにそれぞれ対応して設けられる一対のシール部を有しているので、上流側と下流側との二重のシール部によって一層確実にシールすることができる。
【００２５】
（７）上記（６）の実施態様では、前記缶体は、前記対向壁に形成された開口部と、該開口部を閉塞して対向壁を形成する蓋体とを備え、前記触媒を、前記開口部を介して前記ガス流路に着脱可能に、かつ、前記各シール部に前記対向壁の内面へ向かう付勢力を付与するように設置してもよい。
【００２６】
この実施態様によると、蓋体を外して対向壁に形成された開口部から触媒をガス流路内に挿入し、蓋体で触媒を押し付けるようにして開口部を閉塞することにより、各シール部に対向壁の内面へ向かう付勢力を付与して触媒を設置することができ、これによって、各シール部のシール先端部が対向壁の内面に押圧された状態で摺接してシール性能を高めることができる。
【００２７】
（８）上記（６）または（７）の実施態様では、前記２つの対向壁の少なくともいずれか一方の対向壁には複数の伝熱管が連結され、前記２つの対向壁の少なくともいずれか一方の対向壁の内面と、前記第１および第２のシール部の少なくともいずれか一方のシール部が有する前記一対のシール部と、前記触媒本体の外周とによって形成される空間には、断熱材を充填してもよい。
【００２８】
この実施態様によると、高温の燃焼ガスによって、対向壁の伝熱管内の媒体を加熱することができ、また、対向壁の内面と、一対のシール部と、触媒本体の外周とによって形成される空間に充填された断熱材によって、対向壁の温度が高温になるのを抑制することができると共に、熱応力を緩和する緩衝材として機能させることができる。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、触媒本体の外周に、燃焼ガス等の流路内面に摺接してシールするシール部を備えているので、燃焼ガス等の流体が、触媒本体と流路内面との間に生じる隙間を通過するのを前記シール部で阻止することができ、触媒作用を受けずに触媒の設置箇所を通過してしまう燃焼ガス等の流体を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】図１は本発明の一実施形態に係るボイラの縦断面図である。
【図２】図２は図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図３】図３は図１の触媒の斜視図である。
【図４】図４は触媒の取付け状態を説明するための概略平面図である。
【図５】図５は図１の触媒１５の取付け状態の詳細を示す平面図である。
【図６】図６は筐体を外した状態の缶体の側面図である。
【図７】図７は本発明の他の実施形態の触媒１５の取付け状態の詳細を示す平面図である。
【図８】図８は本発明の他の実施形態に係るボイラの縦断側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、図面によって本発明の実施形態について詳細に説明する。
【００３２】
図１は、本発明の一実施形態に係る燃焼装置としての小型貫流式のボイラの縦断面図であり、図２は、図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【００３３】
ボイラ１は、燃料供給部２と、缶体３と、バーナ４と、燃焼ガス排出路５とを備えており、缶体３は筐体６内に配置されると共に、燃焼ガス排出路５にはエコノマイザ７が設けられている。
【００３４】
また、ボイラ１は、バーナ４から水管群８を経由して燃焼ガス排出路５の排出口５ａに至るまでの間に燃焼ガスＧが流れるガス流路９が形成され、バーナ４で発生した燃焼ガスＧがガス流路９を経由して排出ロ５ａから排出される。
【００３５】
ボイラ１の燃料は、生ガスと燃焼用空気とを混合した燃料ガスからなり、生ガスは、例えば、Ｓ（硫黄）を含んだ付臭剤が添加されて、漏出した場合に早期に発見できるようになっている。
【００３６】
燃料供給部２は、燃焼用空気を供給する送風ファン１０と、生ガスを供給するノズル１１とを備え、送風ファン１０から送風された燃焼用空気とノズル１１から供給された生ガスとがダクト内で混合されて燃料ガスが生成されるようになっている。
【００３７】
缶体３は、図２に示すように、バーナ４から燃焼ガス排出路５までのガス流路９を形成する一対の対向壁１８，１９を備えると共に、図１に示すように、下部管寄せ１２と、上部管寄せ１３と、水管群８とを備えており、角型の缶体構造となっている。水管群８は、図２に示すように、両対向壁１８，１９の間のガス流路９内に配置された複数の内側水管８ａと、各対向壁１８，１９によってそれぞれ連結された複数の外側水管８ｂとを備えている。水管群８を構成する伝熱管としての各水管８ａ，８ｂは、図１に示すように、垂直方向に延びて下部管寄せ１２と上部管寄せ１３とを通水可能に接続する。また、下部管寄せ１２の上部及び上部管寄せ１３の下部は、キヤスタブル（耐火物）１４が配置されている。
【００３８】
バーナ４は、水管群８側の面に複数のノズル孔が該面に沿って平面状に配列されたバーナエレメント４ａを有し、燃料供給部２から供給された燃料ガスがバーナエレメント４ａで燃焼するようになっている。また、バーナ４は、例えば、圧力センサにより検出された蒸気集合部（図示せず）の圧力に基づいて、燃焼状態（例えば、高燃焼、低燃焼）を制御可能とされている。
【００３９】
図１及び図２においてバーナエレメント４ａから水管群８側に示した破線部は、バーナエレメント４ａで形成される火炎を概念的に表したものである。
【００４０】
バーナ４の燃焼で発生した高温の燃焼ガスＧは、ガス流路９を通過して水管群８の水を加熟し、缶体３の下流側の燃焼ガス排出路５に導入されてエコノマイザ７の水を加熱する。エコノマイザ７は、燃焼ガスＧの廃熱によって加熱された水を下部管寄せ１２に供給する。
【００４１】
筐体６は、缶体３の少なくともボイラ１の両側面を構成する上述の対向壁１８，１９、燃料供給部２側及び燃焼ガス排出路５側の各面を覆うように形成され、燃焼ガスＧの漏出と加熱された水管群８の露出が防止されるようになっている。
【００４２】
また、缶体３の長手方向の中央部には、図２に示すように、ガス流路９に沿う方向に隣接する内側水管８ａ同士の間に、空間１６が形成されており、この空間１６内には、例えば、ＣＯ酸化触媒等の触媒１５が後述のように設けられている。
【００４３】
上記構成を有するボイラ１では、先ず、燃料供給部２からバーナ４に供給された燃料ガスが、バーナエレメント４ａのノズル孔から噴出、燃焼して、高温の燃焼ガスＧが生成される。
【００４４】
燃焼ガスＧは、ガス流路９を通過しながら水管群８内の水を加熱して蒸気とし、水管群８を通過した後に燃焼ガス排出路５の排出ロ５ａから排出される。加熱により生じた蒸気は上部管寄せ１３を経由して蒸気利用機器に供給される。
【００４５】
水管群８を通過する際、燃焼ガスＧは、後述のように触媒１５を通過して燃焼ガスＧに含まれたＣＯがＣＯ2に酸化され、燃焼ガスＧに含有されるＣＯの濃度が低下する。
【００４６】
この実施形態では、燃焼ガスが触媒１５を通過せずに、触媒１５の外周と一対の対向壁１８，１９との間に生じる隙間を通過してしまうのを可及的に低減するために、次のように構成している。
【００４７】
図３は、触媒１５の斜視図であり、図４は、触媒１５を、一対の対向壁１８，１９の間に取付けた状態を概略的に示す平面図である。なお、図４では、燃焼ガスの流通方向を矢符Ｂで示している。
【００４８】
この実施形態の触媒１５は、矩形断面のガス流路９に対応する直方体状の触媒本体２０を備えている。この触媒本体２０は、上板２０ａ、底板２０ｂ、及び、両側板２０ｃ，２０ｄによって矩形の枠体を構成し、この枠体内に、例えば、白金などの触媒をそれぞれ担持した平板２０ｅ及び波板２０ｆが交互に配置され、枠体の前面側が、燃焼ガスが流入するガス流入面２０ｇとされ、背面側が、燃焼ガスが流出するガス流出面２０ｈとされる。この触媒１５は、燃焼ガスＧに含まれるＣＯを酸化してＣＯ2とすることでＣＯを除去するものである。
【００４９】
この実施形態では、触媒本体２０を構成する上板２０ａ、底板２０ｂ、両側板２０ｃ，２０ｄ、平板２０ｅ及び波板２０ｆは、例えば、ステンレスからなる。平板２０ｅ及び波板２０ｆは、それぞれ燃焼ガスとの接触面積を広くするために表面処理が施されて表面に多数の微小凹凸が形成され、この微小凹凸に触媒活性材料が担特されている。
【００５０】
この実施形態の触媒１５では、両側板の一方の側板２０ｃには、ガス流路９を形成する一方に対向壁１９の内面に摺接する第１のシール部２１が設けられ、他方の側板２０ｄには、ガス流路９を形成する他方の対向壁１８の内面に摺接する第２のシール部２２が設けられる。
【００５１】
第１のシール部２１は、ガス流路９の上流側および下流側にそれぞれ対応して設けられた一対のシール部として、一方の側板２０ｃのガス流入面２０ｇ側及びガス流出面２０ｈ側の各縁部をシール基端部とし、各シール基端部からそれぞれ延出する薄い平板状の上流側第１シール板２１ａ及び下流側第１シール板２１ｂを備えている。上流側第１シール板２１ａは、ガス流路９の斜め上流に向かって一方の対向壁１９に対して傾斜するように延出し、下流側第１シール板２１ｂは、ガス流路９の斜め下流に向って一方の対向壁１９に対して傾斜するように延出する。
【００５２】
同様に、第２のシール部２２は、ガス流路９の上流側および下流側にそれぞれ対応して設けられた一対のシール部として、他方の側板２０ｄのガス流入面２０ｇ側及びガス流出面２０ｈ側の各縁部をシール基端部とし、各シール基端部からそれぞれ延出する薄い平板状の上流側第２シール板２２ａ及び下流側第２シール板２２ｂを備えている。上流側第２シール板２２ａは、ガス流路９の斜め上流に向って他方の対向壁１８に対して傾斜するように延出し、下流側第２シール板２２ｂは、ガス流路９の斜め下流に向って他方の対向壁１８に対して傾斜するように延出する。
【００５３】
各シール板２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂは、バネ弾性を有している。この実施形態では、上流側第１シール板２１ａ及び下流側第１シール板２１ｂは、一方の側板２０ｃの上流側及び下流側の両端縁を延ばして折り曲げ形成され、上流側第２シール板２２ａ及び下流側第２シール板２２ｂは、他方の側板２０ｄの上流側及び下流側の両端縁を延ばして折り曲げ形成される。なお、シール板としての所要のバネ弾性が得られない場合には、側板２０ｃ，２０ｄの各シール板の部分を加工して所要のバネ弾性が得られるようにしてもよい。また、各シール板２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂは、必ずしも側板２０ｃ，２０ｄと一体に形成する必要はなく、別体の各シール板を、触媒本体２０に取付けるようにしてもよい。また、各シール板２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂは、平板状に限らず、例えば、波板状などであってもよい。
【００５４】
各シール板２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂの各先端部は、図４に示すように、ガス流路９を形成する一対の対向壁１８，１９の内面にそれぞれ摺接して、触媒本体２０の両側面２０ｃ，２０ｄと対向壁１８，１９との間の隙間をシールするシール先端部となっている。
【００５５】
触媒１５は、触媒作用が劣化したときに、交換する必要があるために、ガス流路９に着脱可能に設置するのであるが、この設置の際に、各シール板２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂに、各対向壁１８，１９の内面にそれぞれ向かう付勢力を付与するように、すなわち、各シール板２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂのシール先端部を、ガス流路を形成する各対向壁１８，１９の内面に圧接するように取付ける。具体的には、一方の対向壁１９に形成された開口部から触媒１５をガス流路内に挿入し、前記開口部を閉塞する蓋体によって触媒１５を、矢符Ｃで示すように、他方の対向壁１８に対して押付けるように圧力を加えて取付ける。これによって、各シール板２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂには、各対向壁１８，１９の内面にそれぞれ向かう付勢力が生じ、各シール先端部は、各対向壁１８，１９に圧接され、触媒本体２０の両側面２０ｃ，２０ｄと対向壁１８，１９との間の隙間をシールする。
【００５６】
なお、触媒１５は、ガス流路９の高さに対応して上下方向に長い構造であるので、一体構造に限らず、複数の部分に分割した分割構造としてもよい。
【００５７】
図５は、この実施形態の触媒１５の取付け状態の詳細を示す平面図であり、図６は、筐体６の一方の側面を取外した状態の対向壁１９を示す側面図である。
【００５８】
この実施形態では、ガス流路９を形成する対向壁１８，１９の内、一方の対向壁１９には、触媒１５を、ガス流路内に着脱可能に取付け、取外しするための矩形の開口部が形成されると共に、この開口部を蓋体２３によって閉塞するようにしている。この蓋体２３の内面には、断熱材２４が装着されている。
【００５９】
この実施形態では、触媒１５の上面、下面、及び、両側面には、シリカアルミナ系の繊維などからなる断熱材を耐熱性無機接着剤などによってそれぞれ装着し、筐体６の一方の側面を取り外して缶体３を露出させ、缶体３を構成する一方の対向壁１９の蓋体２３を取外し、開口部からガス流路９内に、断熱材を装着した状態で触媒１５を着脱可能に設置する。
【００６０】
その際、触媒１５の両側板２０ｃ，２０ｄの各シール板２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂが、他方の対向壁１８と一方の対向壁としての蓋体２３の内面とによって挟圧されるように、蓋体２３を締付け固定して、触媒１５を、他方の対向壁１８に押付けるようにしてガス流路９内に設置する。
【００６１】
これによって、触媒１５は、各シール板２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂに、ガス流路９の対向壁１８，２３の内面に向かう付勢力が付与され、各シール板２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂのシール先端部を、対向壁１８，２３の内面に圧接する。また、熱膨張によっても、各シール板２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂには、ガス流路９の対向壁１８，２３の内面に向かう付勢力が付与される。
【００６２】
したがって、図５の平面図に示すように、触媒１５の一方の側板２０ｃに設けられた上流側第１シール板２１ａ及び下流側第１シール板２１ｂは、一方の対向壁１９の一部を構成する蓋体２３の内面に圧接され、各第１シール板２１ａ，２１ｂの各シール先端部が蓋体２３の内面にそれぞれ押圧されて摺接する。また、触媒１５の他方の側板２０ｄに設けられた上流側第２シール板２２ａ及び下流側第２シール板２２ｂは、他方の対向壁１８の内面に圧接され、各第２シール板２２ａ，２２ｂの各シール先端部が対向壁１８の内面にそれぞれ押圧されて摺接する。各シール板２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂは、対向壁１８，２３に対する圧接力に応じて各シール先端部が、シール状態を維持しながら対向壁１８，２３の内面に沿って摺動する。
【００６３】
上流側第１シール板２１ａ及び下流側第１シール板２１ｂによって、触媒本体２０の一方の側板２０ｃと一方の対向壁２３との間の隙間が二重にシールされ、上流側第２シール板２２ａ及び下流側第２シール板２２ｂによって、触媒本体２０の他方の側板２０ｄと他方の対向壁１８との間の隙間が二重にシールされる。
【００６４】
これによって、燃焼ガスが、触媒本体２０の両側面２０ｃ，２０ｄと対向壁１８，２３の内面との間に生じる隙間を通過するのを各シール板２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂによって阻止し、燃焼ガスを、触媒本体２０に通過させることができ、触媒作用を受けずに通過する燃焼ガスを低減することができる。
【００６５】
しかも、上流側第１シール板２１ａ及び上流側第２シール板２ａは、対向壁１８，１９側から触媒本体２０のガス流入面２０ｇ側へそれぞれ傾斜しているので、触媒本体２０の側面２０ｃ，２０ｄよりも外側を流通する燃焼ガスを、触媒本体２０のガス流入面２０ｇへ案内して触媒本体２０に通過させることができる。
【００６６】
また、上流側及び下流側第１シール板２１ａ，２１ｂと、蓋体２３と、触媒本体２０の側板２０ｃとによって形成される空間には、上述のように断熱材２５が充填されると共に、上流側及び下流側第２シール板２２ａ，２２ｂと、対向壁１８と、触媒本体２０の側板２０ｄとによって形成される空間には、断熱材２６が充填される。これら断熱材２５，２６によって、対向壁１８，２３の温度が高温になるのを抑制することができると共に、緩衝材として熱応力を緩和することができる。
【００６７】
上述の実施形態では、触媒１５は、外側水管８ｂが存在しない位置に設置し、各シール板２１ａ．２１ｂ，２２ａ，２２ｂのシール先端部は、対向壁１８，２３の平面に摺接したけれども、各シール板２１ａ．２１ｂ，２２ａ，２２ｂは、バネ弾性を有しているので、図７に示すように、例えば、上流側第２シール板２２ａおよび下流側第２シール板２２ｂの各シール先端部を、各外側水管８ｂの外周面にそれぞれ摺接させてシールすることもできる。
【００６８】
上述の実施形態では、各シール板２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂは、ガス流入面２０ｇの周縁部及びガス流出面２０ｈの周縁部に設けたけれども、触媒本体２０の外周とガス流路９を形成する対向壁１８，１９との間の隙間をシールできれば、周縁部以外、例えば、触媒本体２０の側板２０ｃ，２０ｄの平面部に設けてもよい。また、上述の実施形態では、シール板は、上流側と下流側とに一対設けたけれども、一対に限らず、一つ設けてもよいし、三つ以上設けてもよい。
【００６９】
また、触媒１５は、上述の構成に限らず、例えば、ステンレス以外の金属やセラミックによって構成してもよく、通気孔を有するスポンジ状の多孔質構造、あるいは、通気可能な流路が形成された容器内に触媒活性材料が担持されたペレットを多数収容した構成としてもよい。なお、触媒活性材料として、上述の白金以外の貴金属（Ａｇ、Ａｕ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｉｒ）または金属酸化物（ＮｉＯX、ＣｕＯX、ＣOＯX、ＭｎＯX、ＦｅＯx）を用いてもよい。
【００７０】
また、触媒１５は、ＣＯ酸化触媒であったけれども、ＣＯ酸化触媒に限らず、燃焼ガスに含まれるＮＯｘを還元してＮ2としてＮＯｘを除去するＮＯｘ還元触媒、あるいは、燃焼ガスに含まれるＮＨ3を酸化してＮ2としてＮＨ3を除去するＮＨ3酸化触媒、その他の触媒であってもよい。触媒の数も１個に限らず、複数の触媒を設置してもよい。
【００７１】
上述の実施形態では、触媒１５は、缶体３内のガス流路９に配置されたけれども、缶体３外のガス流路９、例えば、図８に示すように、煙道２７に配置してもよい。
【００７２】
上述の実施形態では、触媒本体２０の両側板２０ｃ，２０ｄに、各シール板２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂを設けたけれども、本発明の他の実施形態として、触媒本体２０の上板２０ａ及び底板２０ｂにシール板を設けてもよい。
【００７３】
上述の実施形態では、角型缶体構造のボイラに適用して説明したけれども、本発明は、角型缶体構造のボイラに限らず、水管群を内側水管列と外側水管列との２重円環状に配列すると共に、内側水管列の内側を燃焼室とする円筒型の缶体構造であって、内側水管列の周方向の一部に設けた連通部を介して燃焼ガスを、内側水管列と外側水管列との間のガス流路に導入し、外側水管列の周方向の他部に設けた連通部を介して外側水管列の外側へ燃焼ガスを導出するωフロー缶体構造のボイラに適用してもよい。あるいは、水管群を内側水管列と外側水管列との２重円環状に配列すると共に、内側水管列の内側を燃焼室とする円筒型の缶体構造であって、内側水管列の下端部に設けた連通部を介して燃焼ガスを、内側水管列と外側水管列との間のガス流路に導入し、外側水管列の上端部に設けた連通部から放射状に燃焼ガスを導出する缶体構造のボイラやその他の燃焼装置に適用してもよい。
【符号の説明】
【００７４】
１ ボイラ
３ 缶体
４ バーナ
８ 水管群
８ａ 内側水管
８ｂ 外側水管
９ ガス流路
１５ 触媒
１８，１９ 対向壁
２０ 触媒本体
２１ 第１のシール部
２１ａ 上流側第１シール板
２１ｂ 下流側第１シール板
２２ 第２のシール部
２２ａ 上流側第２シール板
２２ｂ 下流側第２シール板
２３ 蓋体
２４，２５，２６ 断熱材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体が流れる流路に設置される触媒の構造であって、
前記触媒は、前記流体が通過する触媒本体と、該触媒本体の外周に設けられて、前記流路の内面に摺接して前記触媒本体と前記流路の内面との間に生じる隙間をシールするシール部とを備える、
ことを特徴とする触媒構造。
【請求項２】
前記シール部は、前記触媒本体の外周に支持されるシール基端部と、該シール基端部から延出して前記流路の内面に摺接するシール先端部とを有し、
前記シール基端部から前記シール先端部へ至る延出方向が、前記流路の内面に対して傾斜している、
請求項１に記載の触媒構造。
【請求項３】
前記シール部は、
前記触媒本体の外周の面の内、少なくとも、両側面の内の一方の側面に対向する前記流路の内面に摺接する第１のシール部と、他方の側面に対向する前記流路の内面に摺接する第２のシール部と、を備え、
前記第１および第２のシール部は、それぞれ、前記流路の上流側と下流側それぞれに対応して設けられた少なくとも一対のシール部を有し、
前記一対のシール部は、前記流路の内面に向かう付勢力によって、各シール先端部が前記内面に沿ってそれぞれ摺動可能である、
請求項２に記載の触媒構造。
【請求項４】
バーナで発生した燃焼ガスが通過するガス流路が形成され、かつ前記ガス流路を通過する燃焼ガスと熱交換して熱媒体を加熱するよう構成された缶体を備えると共に、前記ガス流路に触媒が設置される燃焼装置であって、
前記触媒は、前記燃焼ガスが通過する触媒本体と、前記触媒本体の外周に設けられて、前記ガス流路の内面に摺接して前記触媒本体と前記ガス流路の内面との間に生じる隙間をシールするシール部とを備える、
ことを特徴とする燃焼装置。
【請求項５】
前記シール部は、前記触媒本体の外周に支持されるシール基端部と、該シール基端部から延出して前記ガス流路の内面に摺接するシール先端部とを有し、
前記シール基端部から前記シール先端部へ至る延出方向が、前記ガス流路の内面に対して傾斜している、
請求項４に記載の燃焼装置。
【請求項６】
前記缶体は、前記ガス流路を形成するよう互いに対向する少なくとも２つの対向壁を有し、前記触媒は、それら２つの対向壁間に設置され、
前記シール部は、少なくとも、前記２つの対向壁それぞれの内面に摺接する第１および第２のシール部を備え、
前記第１および第２のシール部は、それぞれ、前記ガス流路の上流側および下流側それぞれに対応して設けられた少なくとも一対のシール部を有し、
前記一対のシール部は、前記対向壁の内面に向かう付勢力によって、各シール先端部が前記内面に沿ってそれぞれ摺動可能である、
請求項５に記載の燃焼装置。
【請求項７】
前記缶体は、前記対向壁に形成された開口部と、該開口部を閉塞して対向壁を形成する蓋体とを備え、
前記触媒を、前記開口部を介して前記ガス流路に着脱可能に、かつ、前記各シール部に前記対向壁の内面へ向かう付勢力を付与するように設置する、
請求項６に記載の燃焼装置
【請求項８】
前記２つの対向壁の少なくともいずれか一方の対向壁には複数の伝熱管が連結され、
前記２つの対向壁の少なくともいずれか一方の対向壁の内面と、前記第１および第２のシール部の少なくともいずれか一方のシール部が有する前記一対のシール部と、前記触媒本体の外周とによって形成される空間には、断熱材が充填される、
請求項６または７に記載の燃焼装置。
【請求項１】
流体が流れる流路に設置される触媒の構造であって、
前記触媒は、前記流体が通過する触媒本体と、該触媒本体の外周に設けられて、前記流路の内面に摺接して前記触媒本体と前記流路の内面との間に生じる隙間をシールするシール部とを備える、
ことを特徴とする触媒構造。
【請求項２】
前記シール部は、前記触媒本体の外周に支持されるシール基端部と、該シール基端部から延出して前記流路の内面に摺接するシール先端部とを有し、
前記シール基端部から前記シール先端部へ至る延出方向が、前記流路の内面に対して傾斜している、
請求項１に記載の触媒構造。
【請求項３】
前記シール部は、
前記触媒本体の外周の面の内、少なくとも、両側面の内の一方の側面に対向する前記流路の内面に摺接する第１のシール部と、他方の側面に対向する前記流路の内面に摺接する第２のシール部と、を備え、
前記第１および第２のシール部は、それぞれ、前記流路の上流側と下流側それぞれに対応して設けられた少なくとも一対のシール部を有し、
前記一対のシール部は、前記流路の内面に向かう付勢力によって、各シール先端部が前記内面に沿ってそれぞれ摺動可能である、
請求項２に記載の触媒構造。
【請求項４】
バーナで発生した燃焼ガスが通過するガス流路が形成され、かつ前記ガス流路を通過する燃焼ガスと熱交換して熱媒体を加熱するよう構成された缶体を備えると共に、前記ガス流路に触媒が設置される燃焼装置であって、
前記触媒は、前記燃焼ガスが通過する触媒本体と、前記触媒本体の外周に設けられて、前記ガス流路の内面に摺接して前記触媒本体と前記ガス流路の内面との間に生じる隙間をシールするシール部とを備える、
ことを特徴とする燃焼装置。
【請求項５】
前記シール部は、前記触媒本体の外周に支持されるシール基端部と、該シール基端部から延出して前記ガス流路の内面に摺接するシール先端部とを有し、
前記シール基端部から前記シール先端部へ至る延出方向が、前記ガス流路の内面に対して傾斜している、
請求項４に記載の燃焼装置。
【請求項６】
前記缶体は、前記ガス流路を形成するよう互いに対向する少なくとも２つの対向壁を有し、前記触媒は、それら２つの対向壁間に設置され、
前記シール部は、少なくとも、前記２つの対向壁それぞれの内面に摺接する第１および第２のシール部を備え、
前記第１および第２のシール部は、それぞれ、前記ガス流路の上流側および下流側それぞれに対応して設けられた少なくとも一対のシール部を有し、
前記一対のシール部は、前記対向壁の内面に向かう付勢力によって、各シール先端部が前記内面に沿ってそれぞれ摺動可能である、
請求項５に記載の燃焼装置。
【請求項７】
前記缶体は、前記対向壁に形成された開口部と、該開口部を閉塞して対向壁を形成する蓋体とを備え、
前記触媒を、前記開口部を介して前記ガス流路に着脱可能に、かつ、前記各シール部に前記対向壁の内面へ向かう付勢力を付与するように設置する、
請求項６に記載の燃焼装置
【請求項８】
前記２つの対向壁の少なくともいずれか一方の対向壁には複数の伝熱管が連結され、
前記２つの対向壁の少なくともいずれか一方の対向壁の内面と、前記第１および第２のシール部の少なくともいずれか一方のシール部が有する前記一対のシール部と、前記触媒本体の外周とによって形成される空間には、断熱材が充填される、
請求項６または７に記載の燃焼装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１２−１１５７１８（Ｐ２０１２−１１５７１８Ａ）
【公開日】平成２４年６月２１日（２０１２．６．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２６５０１９（Ｐ２０１０−２６５０１９）
【出願日】平成２２年１１月２９日（２０１０．１１．２９）
【出願人】（０００１７５２７２）三浦工業株式会社 (1,055)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年６月２１日（２０１２．６．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１１月２９日（２０１０．１１．２９）
【出願人】（０００１７５２７２）三浦工業株式会社 (1,055)
【Ｆターム（参考）】
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