JP2005169319A - 触媒担持体及び触媒コンバータ - Google Patents
触媒担持体及び触媒コンバータ Download PDFInfo
- Publication number
- JP2005169319A JP2005169319A JP2003415284A JP2003415284A JP2005169319A JP 2005169319 A JP2005169319 A JP 2005169319A JP 2003415284 A JP2003415284 A JP 2003415284A JP 2003415284 A JP2003415284 A JP 2003415284A JP 2005169319 A JP2005169319 A JP 2005169319A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- catalyst
- catalyst carrier
- annular
- fluid passage
- cross
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 title claims abstract description 111
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims abstract description 82
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 claims description 23
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims description 8
- 238000002407 reforming Methods 0.000 claims description 6
- 238000006057 reforming reaction Methods 0.000 description 5
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 4
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 4
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 3
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 3
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 2
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 2
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 239000008188 pellet Substances 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
- Y02P20/50—Improvements relating to the production of bulk chemicals
- Y02P20/52—Improvements relating to the production of bulk chemicals using catalysts, e.g. selective catalysts
Landscapes
- Exhaust Gas After Treatment (AREA)
- Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
- Catalysts (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
Abstract
【課題】環状の流体通路内への組み込みが容易であり、かつ触媒と流体との接触が効果的に行われ得る触媒担持体及び触媒コンバータを提供する。
【解決手段】環状の流体通路13,19,21内に配置するための触媒担持体27であって、前記流体通路13,19,21の断面積の大きさに対応した環状に形成してあり、かつ表面に触媒を担持した網状に形成してあり、また断面形状が非平面状である。さらに、環状の流体通路13,19,21内に配置するための触媒担持体27であって、断面形状が前記環状通路の内側面と外側面との間を横断する複数の横断面を備えた蛇腹状を呈する網状の管状部材よりなり、この管状部材の表面に触媒を担持している。さらに、環状の流体通路内に配置するための触媒担持体であって、前記流体通路の径に対応した径の螺旋状の網状部材よりなり、この網状部材の表面に触媒を担持している。
【選択図】図1
【解決手段】環状の流体通路13,19,21内に配置するための触媒担持体27であって、前記流体通路13,19,21の断面積の大きさに対応した環状に形成してあり、かつ表面に触媒を担持した網状に形成してあり、また断面形状が非平面状である。さらに、環状の流体通路13,19,21内に配置するための触媒担持体27であって、断面形状が前記環状通路の内側面と外側面との間を横断する複数の横断面を備えた蛇腹状を呈する網状の管状部材よりなり、この管状部材の表面に触媒を担持している。さらに、環状の流体通路内に配置するための触媒担持体であって、前記流体通路の径に対応した径の螺旋状の網状部材よりなり、この網状部材の表面に触媒を担持している。
【選択図】図1
Description
本発明は、例えば燃料電池の燃料としての水素を得るために炭化水素を改質するための改質器や、自動車,二輪車等の車両のエンジンから排出される排気ガスを浄化するための反応器等の触媒コンバータに使用する触媒を担持する触媒担持体及びその触媒担持体を使用した触媒コンバータに係り、さらに詳細には、環状に形成した流体通路内への配置が容易であり、かつ上記流体通路内の流体と触媒との接触を効果的に行うことのできる触媒担持体及び触媒コンバータに関する。
炭化水素類を、触媒を用いて水素を主成分とするガスに改質するための改質器や、車等のエンジンから排出される排気ガスを、触媒を用いて浄化するための反応器等の触媒コンバータにおいて、流体通路を環状に形成した構造のものが知られている(例えば特許文献1,2参照)。
特許第3403416号公報
特開平10−328555号公報
前記特許文献1に記載の触媒コンバータ1Aは、図6に概略的に示されているように、バーナ3を備えた燃焼室5を囲繞した環状の改質反応室7を備えている。そして、この改質反応室7の外側には、上記改質反応室7に連通した環状のシフト反応室9及び酸化反応室11を備えた構成である。
前記触媒コンバータ1Aにおいて、前記改質反応室7,シフト反応室9及び酸化反応室11内には、ペレット状の触媒を内装してある。前記特許文献2に記載の構成においても、環状に形成した室内にペレット状の触媒を内装した構成である。
前述したように、環状の室(通路)内にペレット状の触媒を内装する構成においては、内部を流れる流体が全体に亘って均等に流れるようにペレット状の触媒を環状の流路内に充填するとき、均一に詰め込む必要がある。すなわち、環状の流路を構成する内側の管体と外側の管体との軸心が一致せずに片寄っていると、流体の流れが片寄ることとなり良好の改質ができないものであり、環状の流路の間隔管理が難しいものである。
また、全体的構成の小型化、コンパクト化を図るために、前記環状の流路の間隔を狭くすると、ペレット状の触媒の充填がやりにくくなる。またペレットの粒径の管理が難しくなるという問題がある。
そこで、環状の流路内に、ハニカム状の触媒を内装することも考えられるが、この場合には、触媒に接触することなく通過する流体の流量を少なくするには、触媒を配置する流路長が長くなり、小型化,コンパクト化を図る上においては問題がある。
本発明は、前述のごとき問題に鑑みてなされたもので、環状の流体通路内に配置するための触媒担持体であって、前記流体通路の断面の大きさに対応した環状に形成してあり、かつ表面に触媒を担持した網状に形成してあることを特徴とするものである。
また、本発明は、上記触媒担持体において、断面形状が非平面状であることを特徴とするものである。
また本発明は、環状の流体通路内に配置するための触媒担持体であって、断面形状が前記環状通路の内側面と外側面との間を横断する複数の横断面を備えた蛇腹状を呈する網状の管状部材よりなり、この管状部材の表面に触媒を担持していることを特徴とするものである。
また、本発明は、環状の流体通路内に配置するための触媒担持体であって、前記流体通路の径に対応した径の螺旋状の網状部材よりなり、この網状部材の表面に触媒を担持していることを特徴とするものである。
また、本発明は、環状の流体通路内に、当該流体通路内の流体の改質又は反応を行うための触媒を内装してなる触媒コンバータであって、前記流体通路内に、前記触媒担持体を備えていることを特徴とするものである。
また、本発明は、上記触媒コンバータにおいて、環状の前記流体通路を形成する内管の内周面又は外管の外周面に、ひだ状部を備えていることを特徴とするものである。
本発明によれば、環状の流体通路に対する触媒担持体の挿入,組付けが容易に行い得ると共に、上記流体通路内を流れる流体が触媒と接触することなく通過する流量を少なくすることができるものである。
図1を参照するに、図1には、前述した従来の触媒コンバータ1Aと同様の構成の触媒コンバータに本発明を実施した場合が例示してある。したがって、前述した構成と同一機能を奏する部分には同一符号を付することとして重複した説明は省略する。
本実施形態に係る触媒コンバータ1は、前述した触媒コンバータ1Aと同様に、バーナ3を備えた燃焼室5を備えている。この燃焼室5は、前述した改質反応室7に相当する環状の流体通路13によって囲繞されている。上記流体通路13は、円筒形状の内管15と円筒形状の外管17との間に環状に形成してあるものである。
さらに、前記流体通路13の外側には、前記シフト反応室9に相当する環状の流体通路19及び前記酸化反応室11に相当する環状の流体通路21を備えている。上記流体通路19,21は、円筒形状の内管23と円筒形状の外管25との間に形成してある。
すなわち、前記触媒コンバータ1の全体的構成は、前述した触媒コンバータと同様に構成してあり、相違する点は、前記各流体通路13,19,21に対して、網状の触媒担持体27が積層するように配置してある。
前記触媒担持体27は、環状の前記流体通路13,19,21の断面形状の大きさに対応して、図2に示すように、環状に形成してある。この触媒担持体27の内径は、前記流体通路13,19,21の内径、すなわち前記内管15,23の外径に対応する大きさであり、外径は前記流体通路13,19,21の外径、すなわち前記外管17,25の内径に対応する大きさに形成してある。
前記触媒担持体27は、ガス,液体の流体が通過し易いように、適宜メッシュの網状に形成してある。前記触媒担持体27を網状に形成する構成としては、線材を網状に編んだ構成でも、または薄板材に多数の穴加工を行ったパンチングメタルよりなるものであっても良いものである。そして、前記触媒担持体27の表面には、前記流体通路13,19,21内を流れる流体の改質,反応等に必要な触媒が担持されている。なお、前記触媒担持体27の表面に触媒を担持する処理としては、従来の通常の処理に従えば良いものである。
既に理解されるように、触媒担持体27は、環状の流体通路13,19,21の断面の大きさに対応した環状に形成してあり、かつ表面に触媒を担持した網状に形成してあるので、前記流体通路13,19,21内に挿入し組込むとき、容易に組込むことができるものである。
すなわち、前記内管15,23と外管17,25との軸心が組立誤差等により多少片寄っているような場合であっても、前記触媒担持体27の一部に僅かな変形を生じることにより、前記誤差を吸収して組付けることができるものである。
環状の前記流体通路13,19,21内に複数の触媒担持体27を組付けるとき、各触媒担持体27の目又は小孔を揃えることなく周方向に位相を異にして組付けることが望ましいものである。このように構成することにより、前記流体通路内を流れる流体に三次元的な乱れを生起させ、触媒と流体との接触を効果的に行うことができるものである。
また、前述のごとく、複数の触媒担持体27を流体通路内に組付けるとき、各触媒担持体27が互いに密着するおそれがある場合には、前記触媒担持体27と同径で、開口率が極めて大きな環状のスペーサを触媒担持体27の間に介在することが望ましいものである。
ところで、前記触媒担持体27の形状としては、図2(A)に示したごとき偏平形状に限ることなく、例えば図2(B)に示すように、環状の周方向に適宜ピッチで凹部27A,凸部27Bを形成した構成としても良いものである。このように凹部27A,凸部27Bをを備えた構成とすることにより、偏平形状の触媒担持体と交互に積層した場合であっても互いに密着するようなことがなく、前述したごときスペーサを省略することができると共に、流体の流れに三次元的な乱れをより効果的に生起でき、流体と触媒との接触をより効果的に行うことができるものである。
また、前記触媒担持体27の断面形状としては、例えば図3(A)〜(D)に示すように、V,W,S,U形状などのように非平面形状であって、流体の流れに適宜の三次元的な乱れを生起させるための曲面的な断面形状を呈することが望ましいものである。このように、断面形状が曲面的な断面を呈する構成とすることにより、触媒担持体27の表面積が増大すると共に、リング状の触媒担持体27は径方向に弾性変形を生じ易い構成となるものである。なお、触媒担持体27の断面形状としては、前述のごとき断面形状に限ることなく、表面積を増大するために所望の断面形状とすることができるものである。
したがって、環状の前記流体通路13,19,21内に環状の触媒担持体27を組み込むとき、上記流体通路13,19,21に前述したごとき誤差によって多少の片寄りがあるような場合であっても、上記誤差を吸収して組み込むことができるものである。
図4は第2の実施形態を示すものである。すなわち、この実施形態においては、内管29と外管31との間に形成された環状の流体通路33内に組み込み配置するための触媒担持体35は、予め環状に形成してある。
より詳細には、前記触媒担持体35は網状部材又は多数の小孔を備えた薄板材によって予め管状に形成してあり、そして外周には周方向の溝37が形成してある。したがって、上記触媒担持体35の断面形状は、前記環状の通路33の内側面(内管29の外周面)と外側面(外管31の内周面)との間を横断する複数の横断面39を傾斜して備えた蛇腹状を呈するものである。なお、前記溝37としては環状の溝であってもよく、また螺旋状の溝であっても良いものである。
上記構成においては、触媒担持体35を、環状の流体通路33の長さに対応した長さの管状に予め構成することができるもので、前記流体通路33に対する挿入組み込みを容易に行い得るものである。また、前記触媒担持体35に備えた横断面39は流体通路33の軸方向(流体の流れ方向)に対して傾斜した態様となり、しかも傾斜方向が逆方向の横断面39を交互に配置した態様であるので、前記流体通路33内を流れる流体に三次元的な乱れを生起易く、触媒担持体35の表面に担持された触媒と流体との接触を効果的に行い得るものである。
図5は第3の実施形態を示すものである。この第3の実施形態においては、触媒担持体41は、環状の流体通路33の径に対応した径の螺旋状の網状部材よりなるものであって、この網状部材の表面に触媒を担持しているものである。
上記構成によれば、触媒担持体41の長さを、流体通路33の長さに対応した長さに予め設定することができ、また螺旋状の触媒担持体41の内径,外径を、環状の流体通路33の内径,外径に対応した径とすることができるので、流体通路33に対する挿入,組み込みを容易に行い得るものである。
この場合、内管29及び外管31に、流体通路33に挿入される前記触媒担持体41を案内する螺旋状の案内溝43,45をそれぞれ備えることが望ましいものである。このように、内管29,外管31に案内溝43,45を備えることにより、螺旋状の前記触媒担持体41を流体通路33内に螺入するとき、触媒担持体41を案内することとなり、触媒担持体41のピッチを所定のピッチに保持することができるものである。
上記構成によれば、流体通路33内の流体には、網状の触媒担持体41を通過する毎に三次元的な乱れが生起されると共に、触媒担持体41に沿っての螺旋流が生起されることになる。よって、前記流体通路33内の流体には、前記乱流と螺旋流とが合体された態様の複雑な乱流が生起されることとなり、触媒担持体41に担持された触媒と流体との接触が効果的に行われるものである。
また、前記構成においては、前記案内溝43,45を形成したことにより、前記内管29の内周面には内方向へ突出したひだ状部29Aが形成され、また前記外管31の外周面には外方向へ突出したひだ状部31Aが形成されることになる。したがって、前記ひだ状部29A,31Aを利用して熱の授受を行うことができ、流体通路33内の温度を適温に保持することが容易なものである。
なお、内管29と外管31との間の流体通路33内に螺旋状の前記触媒担持体41を組み込む方法としては、前述したように、前記流体通路33に触媒担持体41を螺入することに代えて、次のようにすることも可能である。すなわち、前記内管29の案内溝43に前記触媒担持体41を係合し、カシメ、溶接などのごとき適宜手段によって内管29と触媒担持体41とを一体的に固定した後に、外管31と前記触媒担持体41とを螺合することにより、内管29と外管31との間の流体通路33内に触媒担持体41を組み込んだ構成とすることも可能である。
既に理解されるように、外管31と螺旋状の触媒担持体41とを予め一体化し、その後に内管29と触媒担持体41とを螺合することにより、内管29と外管31との間の流体通路33内に触媒担持体41を組み込んだ構成とすることもできるものである。なお、上記触媒担持体41の断面形状としては、図3に示したごとき断面形状とすることも可能である。
1 触媒コンバータ
13,19,21,33 流体通路
15,23,29 内管
17,25,31 外管
27,35 ,41 触媒担持体
39 横断面
13,19,21,33 流体通路
15,23,29 内管
17,25,31 外管
27,35 ,41 触媒担持体
39 横断面
Claims (6)
- 環状の流体通路内に配置するための触媒担持体であって、前記流体通路の断面の大きさに対応した環状に形成してあり、かつ表面に触媒を担持した網状に形成してあることを特徴とする触媒担持体。
- 請求項1に記載の触媒担持体において、断面形状が非平面状であることを特徴とする触媒担持体。
- 環状の流体通路内に配置するための触媒担持体であって、断面形状が前記環状通路の内側面と外側面との間を横断する複数の横断面を備えた蛇腹状を呈する網状の管状部材よりなり、この管状部材の表面に触媒を担持していることを特徴とする触媒担持体。
- 環状の流体通路内に配置するための触媒担持体であって、前記流体通路の径に対応した径の螺旋状の網状部材よりなり、この網状部材の表面に触媒を担持していることを特徴とする触媒担持体。
- 環状の流体通路内に、当該流体通路内の流体の改質又は反応を行うための触媒を内装してなる触媒コンバータであって、前記流体通路内に、請求項1〜4のいずれかに記載の触媒担持体を備えていることを特徴とする触媒コンバータ。
- 請求項5に記載の触媒コンバータにおいて、環状の前記流体通路を形成する内管の内周面又は外管の外周面に、ひだ状部を備えていることを特徴とする触媒コンバータ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003415284A JP2005169319A (ja) | 2003-12-12 | 2003-12-12 | 触媒担持体及び触媒コンバータ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003415284A JP2005169319A (ja) | 2003-12-12 | 2003-12-12 | 触媒担持体及び触媒コンバータ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2005169319A true JP2005169319A (ja) | 2005-06-30 |
Family
ID=34734831
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2003415284A Pending JP2005169319A (ja) | 2003-12-12 | 2003-12-12 | 触媒担持体及び触媒コンバータ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2005169319A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2009068510A2 (en) | 2007-11-27 | 2009-06-04 | Shell Internationale Research Maatschappij B.V. | Catalyst support |
WO2009087955A1 (ja) * | 2008-01-08 | 2009-07-16 | Tokyo Gas Company Limited | 円筒式水蒸気改質器 |
-
2003
- 2003-12-12 JP JP2003415284A patent/JP2005169319A/ja active Pending
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2009068510A2 (en) | 2007-11-27 | 2009-06-04 | Shell Internationale Research Maatschappij B.V. | Catalyst support |
WO2009068510A3 (en) * | 2007-11-27 | 2009-07-16 | Shell Int Research | Catalyst support |
AU2008328910B2 (en) * | 2007-11-27 | 2012-01-12 | Shell Internationale Research Maatschappij B.V. | Catalyst support |
US8168564B2 (en) | 2007-11-27 | 2012-05-01 | Coen Willem Johannes Pieterse | Catalyst support |
WO2009087955A1 (ja) * | 2008-01-08 | 2009-07-16 | Tokyo Gas Company Limited | 円筒式水蒸気改質器 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5058809B2 (ja) | 水素生成装置及び燃料電池システム | |
KR101940827B1 (ko) | 개선된 적층 구조 반응기 | |
US5173267A (en) | Catalyst with a double casing system | |
JP7166246B2 (ja) | 熱交換部材、熱交換器及び浄化手段付き熱交換器 | |
US9169118B1 (en) | Hydrogen gas separator system having a micro-channel construction with a tubular wire insert for retaining catalyst material | |
US5190732A (en) | Catalyst with a double casing system | |
US20110014109A1 (en) | Catalytic reactor | |
JP2005169319A (ja) | 触媒担持体及び触媒コンバータ | |
JP7255232B2 (ja) | 反応装置 | |
EP3006882B1 (en) | Chemical heat storage device | |
JP6793078B2 (ja) | 熱交換器 | |
US20050020447A1 (en) | Catalyst comprising coated substrate | |
JP2005305373A (ja) | ハニカム触媒およびその製造方法 | |
JPS6219240A (ja) | 触媒反応器 | |
EP1120163B1 (en) | Method for manufacturing a metallic carrier for a catalytic converter | |
JP7525419B2 (ja) | 触媒コンバータ | |
JPH0780324A (ja) | メタル担体 | |
JPH0621551Y2 (ja) | 排気ガス浄化触媒用メタル担体 | |
JPH09151729A (ja) | メタル担体 | |
US20080166674A1 (en) | Temperature control method | |
JP2007309144A (ja) | 触媒コンバータ | |
JP2004218857A (ja) | 積層型熱交換器及び水素製造装置 | |
JP2581107Y2 (ja) | 排ガス触媒装置 | |
JPH0130531B2 (ja) | ||
JP2014118836A (ja) | 触媒装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20061201 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20090622 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20090630 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20091201 |