JP2001098937A - 触媒容器およびその充填方法 - Google Patents

触媒容器およびその充填方法

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JP2001098937A
JP2001098937A JP27800199A JP27800199A JP2001098937A JP 2001098937 A JP2001098937 A JP 2001098937A JP 27800199 A JP27800199 A JP 27800199A JP 27800199 A JP27800199 A JP 27800199A JP 2001098937 A JP2001098937 A JP 2001098937A
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catalyst
container
pellet
fluid
movable
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JP27800199A
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Naohiko Matsuda
直彦 松田
Etsuro Hirai
悦郎 平井
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 容器を横置きにした状態で、ペレット状触媒
が経時劣化し減容化が生じても、容器内に空間が生じて
流体の短絡流が発生しない触媒容器を提供する。 【解決手段】 容器内壁と、流体入口側の透過性仕切り
と、流体出口側の透過性仕切りとで囲まれた容器内部
に、ペレット状の触媒を充填する容器であって、該仕切
りの少なくとも一方が流体の動方向と略平行に可動し、
触媒を容器内部に押し付ける付勢手段を有していること
を特徴とする触媒容器、並びに、ペレット状の触媒を充
填した容器の内部で触媒体積が減少する際に、上記触媒
容器を用いて触媒の再充填を行う触媒容器の充填方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、流体を通過させて
触媒と反応させる触媒容器およびその充填方法に関し、
さらに詳しくは、移動体に積載するのに好適であり、特
に車載用の触媒容器として好適な触媒反応用容器に関す
る。
【0002】
【従来の技術】流体に触媒を作用させる際の触媒形状と
しては、2種類に大別される形態が知られており、ペレ
ット状の触媒を容器に充填して使用する形態と、流れ方
向に穴の開いたハニカム形状の触媒として使用する形態
とがある。この中でペレット状の触媒は、通常、化学プ
ラント等において使用されており、例えば縦置きの円筒
型の容器内に充填されて使用されている。図2に示すよ
うに、反応容器3内では、ペレット状触媒2を動方向に
積層し、ガス等の流体を下部から上部へ流通させる構造
を採用している。その理由は、ペレット状の触媒が経時
劣化に伴い、粉化して減容化する際に発生する短絡を防
止するため、ペレットの自重による再充填効果を利用し
ているためである。よって、ペレット状触媒の触媒用容
器においては、通常、プラントにおいて自由に配置を決
めることができるため、縦置き型の触媒容器が主に開発
されており、他の形態の容器については十分な研究が行
われてこなかった。
【0003】一方、近年、燃料電池の開発の分野におい
ては、自動車等の移動体にも触媒容器を搭載することが
考えられている。そして従来は、車載用の横置き触媒容
器では、全てハニカム形状の触媒を用いていたので、自
動車の振動によって、触媒の体積等に変化が生じた場合
にも、容器内に空間が発生して短絡が生じることはなか
った。しかしながら、例えば、燃料電池の改質装置に用
いられる触媒はハニカム化が容易でないため、通常のペ
レット状、粒状の触媒を容器に充填する必要がある。さ
らに、移動体に触媒容器を搭載する場合には設置スペー
スの確保が困難なため、自由な配置はできず、よって横
置き等も可能なペレット状触媒の容器が必要となる。
【0004】他方、従来の触媒容器3を横置きにする
と、図3のようにペレット状触媒2が徐々に下部に詰ま
ってきて、容器上部には空間が形成されてしまう。この
ような空間を有する触媒装置にガスを流通させた場合に
は、触媒の存在する部分はガス抵抗体であるため、ガス
は専ら上部空間に流れ、この空間が短絡部分6となって
しまう。この短絡部分6をそのままにして使用を継続す
ると、触媒と接触せず、反応を起こさない未処理ガスが
容器から多量に流出してしまうという問題が生じ、短絡
部分6の発生は防止する必要があった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明者らは、上記問
題点に鑑み、容器を横置きにした状態で使用し、ペレッ
ト状触媒が経時劣化し減容化が生じても、容器内に空間
が生じて流体の短絡流が発生しない触媒容器を開発すべ
く、鋭意検討した。その結果、本発明者らは、触媒容器
の片側もしくは両側に可動式の透過性仕切り(フタ)を
設け、バネ等の付勢手段を用いて常時、仕切り(フタ)
が触媒を容器内部側に押し付ける構造を採用することに
よって、かかる問題点が解決されることを見い出した。
本発明は、かかる見地より完成されたものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、容
器内壁と、流体入口側の透過性仕切りと、流体出口側の
透過性仕切りとで囲まれた容器内部に、ペレット状の触
媒を充填する容器であって、該仕切りの少なくとも一方
が流体の動方向と略平行に可動し、触媒を容器内部に押
し付ける付勢手段を有している触媒容器を提供するもの
である。本発明には、上記透過性仕切りの両方が流体の
動方向と略平行に可動し、それぞれの仕切りが触媒を容
器内部に押し付ける付勢手段を有している容器も含まれ
る。そして、上記付勢手段としては、種々のバネやゴム
等の弾性体を広く用いることができるが、押さえつける
面圧や設置スペースの点から、通常、コイルバネや板バ
ネ等のバネが好ましく用いられる。また、上記付勢手段
の容器内の配置についても特に限定されるものではない
が、触媒容器内でのスペースが限られていることから、
付勢手段は触媒を充填した容器内部に設けられている態
様が好適である。
【0007】ここで、本発明における透過性仕切りと
は、ガス等の流体を透過させながら一方において、ペレ
ット状触媒を保持・固定できる仕切りであり、具体的に
は、例えば金属製の網や多数の穴を有する板状体などが
挙げられる。また、本発明は、ペレット状の触媒を充填
した容器の内部で触媒体積が減少する際に、該容器内部
に設けられた可動式の透過性仕切りを付勢手段によって
触媒を押し付ける方向に可動させ、容器内に短絡部分が
生じないように、触媒の再充填を行う触媒容器の充填方
法を提供するものである。
【0008】本発明の触媒容器は、片方あるいは両方が
可動式の網状の仕切りを、バネ等の付勢手段を用いて、
触媒を押さえつけて詰め込んだ状態を維持する機構を有
している。このような触媒容器は、燃料電池の反応系に
好適に用いることができ、特に、燃料電池用のシステム
におけるペレット触媒を充填する車載用触媒容器として
好適である。本発明の触媒容器によれば、ペレット状の
触媒であっても縦横自由な置き方が可能なので、設置ス
ペースの確保が容易である。特に、移動体に触媒容器を
搭載する場合には、設置スペースの観点から特に有利で
ある。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る処理方法につ
いて、添付図面を参照しながら、その具体的な実施形態
を詳細に説明する。
【0010】実施の形態(その1) 図1に、本発明に係るペレット状触媒容器の一例を示
す。本実施の形態では、流体入口側の透過性仕切りであ
る可動網1を、容器内部に固定されたコイルバネ5によ
って、触媒側に引張るものである。可動網1は、ガス等
の流れ方向に可動するものであり、複数のバネ5によっ
て、ほぼ均等の力で引張られている。流体出口側の透過
性仕切りは、固定網4である。ペレット状触媒2は、触
媒支持用の仕切りである可動網1および固定網5の間に
挟まれて、触媒容器3内部に充填されている。ここに充
填される触媒の種類は何ら限定されるものではなく、例
えば、水蒸気改質反応に用いられる銅系触媒のように重
い触媒から、セラミック粒子を担体として活性金属が担
持されたセラミック系触媒のように比較的軽い触媒ま
で、種々の触媒が含まれる。
【0011】容器に充填されるペレット状触媒2は、例
えば約3〜5mm径程度の粒状の触媒である。そして、
これらの触媒ペレットは、流体による反応が進行してい
くと経時的に減容化して、硬く小さくなる傾向にあり、
同時に通常、強度が低く脆いために、触媒容器3の振動
によって割れることも多い。本発明の触媒容器では、容
器内にガスを流通させて、触媒が経時劣化して減容化し
た場合、あるいは、触媒容器に加えられる振動により内
部のペレット状触媒が破壊されて体積変化が生じた場合
に、可動網1がバネ4によって引っ張られてペレット状
触媒2を容器中心方向に引き寄せる。これにより、容器
内部の触媒は、再充填が促進されて、容器3内の触媒上
部に空間が発生することはない。
【0012】触媒容器内のバネの取り付け位置について
は、特に限定されないが、触媒容器内のスペースが限ら
れていることから、例えば図1のように内側から可動網
を引張る態様が挙げられる。但し、可動網の外側から押
すタイプであっても、内側から引張るタイプであって
も、本発明の目的は達成される。付勢手段として用いら
れるバネ自体の大きさについても特に限定されるもので
はないが、触媒容器内に収まる必要から、通常約10c
m以内の大きさであって、必要とする弾性力(例えば約
20kg程度)を有するものが好ましい。
【0013】また、バネによって透過性仕切りを押しつ
ける又は引張る面圧は、容器内に充填される触媒の種類
や量によって適宜定められる。例えば、本発明の容器に
好ましく充填される銅亜鉛系触媒は、その大部分が金属
からなるために重く、よって面圧も大きくする必要があ
る。具体的には、50〜500g/cm2,好ましくは
100〜200g/cm2の範囲内の面圧を有するよう
に、バネが設置される。一方、例えばセラミック系の担
体に活性金属を担持したようなペレット状触媒であれ
ば、触媒が比較的軽いので、これを押さえる仕切りの面
圧も小さくて足りる。本発明の容器内で触媒反応を行う
流体(ガス等)の性状については、何ら制限されるもの
ではなく、例えば水蒸気、酸素等のガス、あるいは霧状
の有機系液体等を、各反応に適した量を導入することが
できる。
【0014】実施の形態(その2) 図4に、本発明に係るペレット状触媒容器の他の一例を
示す。本実施の形態では、流体入口側の透過性仕切りで
ある可動網1を、容器内部に固定されたバネによって、
容器内部に押しつけるものであるが、実施の形態(その
1)のバネが延伸された状態から復元する方向に作用す
るものであるのに対し、図4(a),(b)に示す容器におい
ては、バネはいずれも縮んだ状態から復元する方向に作
用するものである。
【0015】図4(a)の形態では、バネ7は固定点に対
して伸びようとするので、可動網1は容器内部に引張ら
れる。この(a)の形態においては、バネ部を容器内部に
設置できるので、設置スペースの点からは有利である。
図4(b)の形態では、バネ8は可動網1の外側に設けら
れた固定点に対して伸びようとするので、可動網1は容
器内部に押さえつけられる。上記いずれの形態において
も、付勢手段としてのバネは複数備えられ、透過性仕切
りである可動網1の面圧が全体に亘り略一定になるよう
に設置される。
【0016】実施の形態(その3) 図5に、本発明に係るペレット状触媒容器の他の一例を
示す。本実施の形態では、流体入口側の透過性仕切りで
ある可動網1と、流体出口側の透過性仕切りである可動
網1とが、共にバネによって容器内部に押しつけるもの
である。図5(a)の形態では、コイルバネ5(弦巻バ
ネ)が延伸された状態から復元する方向に作用するの
で、両側の可動網1はいずれも容器内部に引張られる。
ここでは、単一のバネ5を両側の仕切りに連結させた場
合を示したが、上記実施の形態(その1)のように、そ
れぞれの仕切りの側に固定点を設けて、両側の仕切りで
別々のバネを用いることも可能である。図5(b)の形態
では、可動網1の外側に設けられた板バネ9によって、
可動網1はいずれも容器内部に押さえつけられる。
【0017】本実施の形態では、触媒容器内部の透過性
仕切りの両方が可動式であるため、付勢手段も両方の可
動式仕切りに設けられる。よって、片側の可動網1の移
動距離は、上記実施の形態のように一方の側のみが可動
式の場合に比べて、約半分で足りる。また、1つのバネ
では、容器内部の空間を埋めるための十分な移動距離を
稼げないような場合には、両側の仕切りにそれぞれ付勢
手段を設けるのが有利である。以上のような本実施の形
態によれば、処理を行う反応容器において、極めて効率
的かつ有効に流体を触媒に作用させることができる。
【0018】
【発明の効果】本発明によれば、容器を横置きにして
も、ペレット状触媒の経時劣化・減容化による短絡発生
を回避できるので、触媒容器内の触媒を用いた流体処理
能力の低下を防止できる。そして、本発明の触媒容器に
よれば、ペレット状の触媒であっても縦横自由な置き方
が可能なので、設置スペースの確保が容易であり、特
に、移動体に触媒容器を搭載する場合には、設置スペー
スの点から有利である。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、実施の形態(その1)に係る触媒容器
を概略的に示すものである。
【図2】図2は、従来の縦置きタイプの触媒容器の一例
を概略的に示すものである。
【図3】図3は、通常の触媒容器を横置きにして使用し
た場合を、模式的に表したものである。
【図4】図4は、実施の形態(その2)に係る触媒容器
を概略的に示すものである。
【図5】図5は、実施の形態(その3)に係る触媒容器
を概略的に示すものである。
【符号の説明】
1 可動網 2 触媒(ペレット状、粒状) 3 触媒容器 4 固定網 5 バネ 6 短絡部分 7、8 コイルバネ 9 板バネ 10 触媒支持用網
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 3G091 AA02 AB01 BA09 BA39 FC02 GA01 GB01W GB01X GB01Z GB07X GB10X HA27 HA28 HA29 HA31 HA32 HA33 4D048 BB01 CA07 CC10 EA08 4G070 AA01 AB04 BB02 CA03

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 容器内壁と、流体入口側の透過性仕切り
    と、流体出口側の透過性仕切りとで囲まれた容器内部
    に、ペレット状触媒を充填する容器であって、該仕切り
    の少なくとも一方が流体の動方向と略平行に可動し、触
    媒を容器内部に押し付ける付勢手段を有していることを
    特徴とする触媒容器。
  2. 【請求項2】 上記透過性仕切りの両方が流体の動方向
    と略平行に可動し、それぞれの仕切りが触媒を容器内部
    に押し付ける付勢手段を有していることを特徴とする請
    求項1記載の触媒容器。
  3. 【請求項3】 上記付勢手段がバネであることを特徴と
    する請求項1又は2に記載の触媒容器。
  4. 【請求項4】 触媒を充填した容器内部に、上記付勢手
    段が設けられていることを特徴とする請求項1〜3のい
    ずれかに記載の触媒容器。
  5. 【請求項5】 ペレット状の触媒を充填した容器の内部
    で触媒体積が減少する際に、該容器内部に設けられた可
    動式の透過性仕切りを付勢手段によって触媒を押し付け
    る方向に可動させ、触媒の再充填を行うことを特徴とす
    る触媒容器の充填方法。
JP27800199A 1999-09-30 1999-09-30 触媒容器およびその充填方法 Withdrawn JP2001098937A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008215253A (ja) * 2007-03-06 2008-09-18 Asahi Kasei Corp 排NOx浄化方法及び排NOx浄化装置
JP2009023869A (ja) * 2007-07-19 2009-02-05 Aisin Seiki Co Ltd 脱硫器および改質原料供給システム

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