JP6013208B2

JP6013208B2 - 触媒反応器

Info

Publication number: JP6013208B2
Application number: JP2013010373A
Authority: JP
Inventors: 章裕田辺; 直樹樫
Original assignee: Sumitomo Precision Products Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Precision Products Co Ltd
Priority date: 2013-01-23
Filing date: 2013-01-23
Publication date: 2016-10-25
Anticipated expiration: 2033-01-23
Also published as: US9550165B2; EA201591326A1; EP2942590A4; EA030173B1; JP2014142111A; CN104919265A; CN104919265B; US20150352517A1; WO2014115534A1; BR112015017273A2; EP2942590A1

Description

ここに開示する技術は、触媒反応器に関し、特にコルゲートフィンによって区画された各チャンネル内に触媒担持体が挿入された構造の触媒反応器に関する。

特許文献１には、所定の間隔で積層した複数のフィンを有する空調装置の熱交換器において、フィンを流れ方向に複数列に分割すると共に、分割したフィン郡を積層方向に互いに半ピッチずらすことによってフィン間を流れる流れを乱流化し、熱交換効率を向上させることが記載されている。

特許文献２には、チューブプレートとコルゲートフィンとを積層して構成したプレートフィン型の熱交換器において、コルゲートフィンを、いわゆるセレートフィンとすることによって、熱交換効率を高めることが記載されている。

また、特許文献３には、プレートフィン型の熱交換器の構造を利用した触媒反応器が記載されている。つまり、この触媒反応器は、チューブプレートによって区画した通路内にコルゲートフィンを配置してコアを構成すると共に、コルゲートフィンによって区画された複数のチャンネルのそれぞれに、棒状の触媒担持体を挿入して構成されており、流体がチャンネル内を流れる際に触媒反応が行われる。

特開平３−２３６５６５号公報実開平６−１４７７２号公報特開２０１１−６２６１８号公報

特許文献３に記載されているような触媒反応器は、触媒担持体が性能低下したときに交換を可能にするため、各チャンネル内に挿入した触媒担持体は固定をすることができない。そのため、本願発明者らの検討によれば、触媒反応器を輸送している最中に、触媒担持体がチャンネル内で流体の流れ方向に動いて位置がずれたり、その使用中に、チャンネル内を流れる流体力によって動いたり、例えば船上等の使用環境においては、触媒反応器が動くことに伴い触媒担持体の位置がずれたりする場合がある。

触媒反応器において触媒担持体の位置がずれてしまうと、意図しない箇所において触媒反応が起こってしまったり、また触媒反応器が、チューブプレートを挟んで隣り合う通路内のそれぞれに触媒担持体を配置するような構成であれば、そのチューブプレートを挟んで隣り合う通路同士において触媒担持体の位置が相対的にずれてしまうことで、触媒反応が低下したりする虞がある。

尚、特許文献１や特許文献２に記載されている技術は、熱交換器の熱交換効率に鑑みてフィン間の流れを制御するためにフィンの配置を工夫するものであり、触媒反応器における触媒坦治担持体の配置とは無関係である。

ここに開示する技術は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、コルゲートフィンによって区画された複数のチャンネルのそれぞれに、触媒担持体を挿入して構成された触媒反応器において、触媒担持体がチャンネル内で移動してしまうことを防止して、触媒反応器の性能低下を回避することにある。

本願発明者らは、前記の課題を解決すべく、様々な構造についての検討を行った。例えば触媒反応器のコア内に設けられるディストリビュータフィンは、概略三角形状のコルゲートフィンによって構成され、このディストリビュータフィンと、触媒担持体が挿入されるコルゲートフィンとの境界は、流体の流れ方向に対して斜めに設けられる。そこで、この斜めになった境界に、触媒担持体の端面が当接するように、各チャンネル内に触媒担持体を挿入することが考えられる。こうすることで、触媒担持体の位置は、斜めに設けられたディストリビュータフィンとの境界によって規制されるようになる。ところがこのような構成では、ディストリビュータフィンにおける各チャンネルの開口を触媒担持体の端部が塞いでしまう場合が起こり得ることに、本願発明者らは気づいた。また、コルゲートフィンとディストリビュータフィンとの斜めの境界において、触媒担持体の位置決めを行うときには、各チャンネルに挿入する触媒担持体の長さが、複数のチャンネル間で異なることにもなり、その結果、コアを通過する流体に偏流が生じ得ることが判った。触媒反応器における偏流は、性能の低下を招く。

そこで、本願発明者らは、コルゲートフィンとディストリビュータフィンとの境界で触媒担持体の位置決めを行うのではなく、コルゲートフィンを、触媒担持体が挿入配置される所定の触媒挿入領域を構成する第１のコルゲートフィンと、第１のコルゲートフィンに突き合わせて配置されかつ、触媒挿入領域に隣接する触媒非挿入領域を構成する第２のコルゲートフィンとを含むようにし、その第１のコルゲートフィンと第２のコルゲートフィンとの配置構成を工夫することにより、第１のコルゲートフィンと第２のコルゲートフィンとの突き合せ端面において、第１のコルゲートフィンによって区画される各チャンネル内に挿入した触媒担持体の位置決めを行うようにした。

具体的にここに開示する技術は、触媒反応器に係り、この触媒反応器は、流体が流れる通路内に配設されかつ、当該通路を複数のチャンネルに区画する側壁が、前記流体の流れ方向に直交する並び方向に所定ピッチで配置されて構成されたコルゲートフィンと、前記コルゲートフィンによって区画された複数の前記チャンネルのそれぞれに挿入されかつ、前記流体の流れ方向に延びるように構成された触媒担持体と、を備える。

そして、前記コルゲートフィンは、前記触媒担持体が挿入配置される所定の触媒挿入領域を構成する第１のコルゲートフィンと、当該第１のコルゲートフィンに突き合わせて配置されかつ、前記触媒挿入領域に隣接する触媒非挿入領域を構成する第２のコルゲートフィンと、を含んでおり、前記第１のコルゲートフィン側から第２のコルゲートフィン側を、前記チャンネルに沿って見たときに、前記第１のコルゲートフィンと前記第２のコルゲートフィンとの突き合わせ端面において、前記第１のコルゲートフィンの隣り合う側壁同士の間に、前記第２のコルゲートフィンの側壁の少なくとも一部が位置するように構成されている。

この構成によると、触媒担持体は、第１のコルゲートフィンによって区画される複数のチャンネルのそれぞれに挿入され、チャンネル内を流体が流れる際に触媒反応が行われる。そうして、第１のコルゲートフィンと、これに突き合わせて配置する第２のコルゲートフィンとは、第１のコルゲートフィンの隣り合う側壁同士の間に第２のコルゲートフィンの側壁の少なくとも一部が位置するように構成されている。このことを言い換えると、第１のコルゲートフィンによって区画されかつ、触媒担持体が挿入された各チャンネルの開口に対して、第２のコルゲートフィンの側壁の少なくとも一部が相対して位置することになる。そのため、触媒担持体が流体の流れ方向に移動をしようとしても、触媒担持体の端面と第２のコルゲートフィンの側壁とが干渉し合う。その結果、触媒担持体が、各チャンネルの開口を通じて移動をしてしまうことが回避される。触媒担持体は、所定の触媒挿入領域に確実に位置付けられ、そこから移動することが規制されるから、触媒反応が良好になる。

また、この構成では、第１のコルゲートフィンと、これに突き合わした第２のコルゲートフィンとの端面で、触媒担持体の配置位置を規制するから、各チャンネル内に挿入する触媒担持体の長さを互いに同じ長さに設定することが可能になる。このことは、複数のチャンネル間で圧力損失に差が生じることを抑制して、偏流の発生を抑制する。

こうして、前記の触媒反応器は、触媒反応を良好にしつつ、偏流の発生を抑制することで、性能低下が回避される。

尚、前記の構成は、第１のコルゲートフィンの端面と、第２のコルゲートフィンとの端面同士が突き合わされていれば触媒担持体の配置位置を規制することができ、第１のコルゲートフィンの全体と、第２のコルゲートフィンの全体とを正対するように配置する必要はない。例えば第２のコルゲートフィンの形状如何によっては、第１のコルゲートフィンに対し、斜め方向に延びるよう第２のコルゲートフィンを配置することも可能である。

ここで、触媒反応器は、チューブプレートを挟んだ２つの通路を設け、その各通路に配設したコルゲートフィンにより区画される複数のチャンネルのそれぞれに、触媒担持体を挿入した構成としてもよい。このような構成において、第１のコルゲートフィンと第２のコルゲートフィンとの突き合わせ端面において触媒担持体の位置決めを行うことは、チューブプレートを挟んで隣り合う通路間において、触媒担持体の相対的な位置ずれの防止が可能になるから、触媒反応の低下を抑制して、触媒反応器の性能が低下することを回避し得る。

前記第２のコルゲートフィンは、前記第１のコルゲートフィンの側壁のピッチよりも小さいピッチに構成されており、前記第２のコルゲートフィンの各側壁は、前記第１のコルゲートフィンと前記第２のコルゲートフィンとの突き合わせ端面において、前記第１のコルゲートフィンの側壁に対し、前記並び方向にずれて配置されている、としてもよい。

こうすることで、第２のコルゲートフィンのピッチが、第１のコルゲートフィンのピッチよりも小さいため、第１のコルゲートフィンと第２のコルゲートフィンとを突き合わせて配置したときには、第１のコルゲートフィンの側壁同士の間に、第２のコルゲートフィンの側壁が位置するようになる。その結果、第１のコルゲートフィンの各チャンネルに挿入された触媒担持体は、第２のコルゲートフィンの側壁と干渉するようになる。

前記第２のコルゲートフィンは、前記第１のコルゲートフィンの側壁のピッチと同じピッチに構成されており、前記第２のコルゲートフィンは、その各側壁が、前記第１のコルゲートフィンと前記第２のコルゲートフィンとの突き合わせ端面において、前記第１のコルゲートフィンの側壁に対し前記並び方向にずれるように、前記第１のコルゲートフィンに対し位相をずらして配置されている、としてもよい。

こうすることで、第１のコルゲートフィンと同ピッチの第２のコルゲートフィンは、第１のコルゲートフィンに対して位相をずらして配置しているため、第１のコルゲートフィンの側壁同士の間に、第２のコルゲートフィンの側壁が位置するようになる。その結果、第１のコルゲートフィンの各チャンネルに挿入された触媒担持体は、第２のコルゲートフィンの側壁と干渉するようになる。

前記第１のコルゲートフィン及び第２のコルゲートフィンは共に、各チャンネルの横断面が台形又は逆台形となるように、各側壁が前記並び方向に対して傾斜しており、前記第２のコルゲートフィンは、前記第１のコルゲートフィンに対して表裏が逆向きになるように配置されている、としてもよい。

こうすることで、第１のコルゲートフィンの傾斜した側壁と、第２のコルゲートフィンの逆向きに傾斜した側壁とが、第１のコルゲートフィンと第２のコルゲートフィンとの突合せ端面において、交差するように配置されるから、第１のコルゲートフィンの側壁同士の間に、第２のコルゲートフィンの側壁の一部が位置するようになる。その結果、第１のコルゲートフィンの各チャンネルに挿入された触媒担持体は、第２のコルゲートフィンの側壁と干渉するようになる。

以上説明したように、前記の触媒反応器によると、第１のコルゲートフィンの隣り合う側壁同士の間に第２のコルゲートフィンの側壁の少なくとも一部が位置するように、第１のコルゲートフィンと第２のコルゲートフィンとを突き合わせると共に、その第１のコルゲートフィンによって区画される各チャンネルに触媒担持体を挿入することによって、触媒担持体が動いてしまうことを回避して触媒反応を良好にしつつ、各チャンネルに挿入される触媒担持体の長さを等しくすることが可能になって、複数のチャンネル間で圧力損失差が発生することが抑制されるから、偏流の発生と、触媒反応器の性能低下とが抑制される。

触媒反応器の構成を概略的に示す一部破断の正面図である。第１のコルゲートフィンと第２のコルゲートフィンとの突き合わせ端面の構成を示す横断面図（図１のII−II断面相当図）である。図２とは異なる構成の、第１のコルゲートフィンと第２のコルゲートフィンとの突き合わせ端面の構成を示す図２対応図である。図２及び図３とは異なる構成の、第１のコルゲートフィンと第２のコルゲートフィンとの突き合わせ端面の構成を示す図２対応図である。第１のコルゲートフィンと第２のコルゲートフィンとの突き合わせに関する別の構成例を示す図である。

以下、触媒反応器の実施形態を図面に基づいて説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は例示である。図１は、実施形態に係る触媒反応器１の構成を概略的に示しており、図２は、図１のII−II断面の一部を示している。尚、説明の便宜上、図１における紙面上下方向をＸ方向、左右方向をＺ方向、紙面に直交する方向をＹ方向と呼ぶと共に、各図において、紙面における上側を上、下側を下と呼ぶ場合がある。但し、以下の説明における「上」や「下」が、実際の触媒反応器における上や下に対応しないこともある。

この触媒反応器１は、基本的にはプレートフィン型の熱交換器と同じ構造のコア２を有している。コア２は、図２にその一部を示すように、第１流体が流れる複数の第１通路２１と第２流体が流れる複数の第２通路２２とを、チューブプレート２３を介在しつつ、Ｙ方向に交互に積層することで構成されている（尚、図２においては、一つの第１通路２１と、一つの第２通路２２とだけを図示している）。

第１流体は、図１に実線の矢印で示すように、コア２の上端面から第１通路２１内に流入してコア２内を下向きに流れた後、コア２の下端部における側面からＺ方向に流出するように構成されている。第２流体は、図１に白抜きの矢印で示すように、コア２の下端面から流入してコア２内を上向きに流れた後、コア２の上端部における側面からＺ方向に流出するように構成されている。このように、コア２は、第１流体と第２流体とがＸ方向に対向して流れる対向流型に構成されている。但し、コア２の構成はこれに限らず、第１流体と第２流体との流れ方向が互いに並行に設定された並行流型としてもよいし、第１流体と第２流体との流れ方向が互いに直交する直交流型としてもよい。

コア２における各第１通路２１内には、図２に示すように、コルゲートフィン２１１が配設されている。このコルゲートフィン２１１によって、各第１通路２１は、Ｚ方向に並ぶと共に、それぞれＸ方向に延びる複数のチャンネルに区画されている。また、各第２通路２２内にも、コルゲートフィン２２１が配設されており、このコルゲートフィン２２１によって各第２通路２２もまた、Ｚ方向に並ぶと共に、それぞれＸ方向に延びる複数のチャンネルに区画されている。第１通路２１及び第２通路２２内に配置されるコルゲートフィン２１１、２２１は、チューブプレート２３に当接する上壁２１１１、２２１１及び下壁２１１２、２２１２と、上壁２１１１、２２１１及び下壁２１１２、２２１２を互いに連結するように、Ｙ方向に真っ直ぐに延びる側壁２１１３、２２１３とを有して構成されている。第１通路２１及び第２通路２２において、上壁２１１１、２２１１又は下壁２１１２、２２１２、２つの側壁２１１３、２２１３、及びチューブプレート２３によって区画される各チャンネルは、ほぼ長方形状の横断面形状を有している。尚、チャンネルの横断面形状は、この形状に限定されるものではない。

各第１通路２１内にはまた、図１に概念的に示すように、コア２の下端部に対応する流出側に、三角形状に切り出されたディストリビュータフィン２１２が配設されている。ディストリビュータフィン２１２は、第１通路２１内の流れ方向を、Ｘ方向の下向きからＺ方向の水平向き（図１の紙面左向き）へと変更する。また、各第２通路２２内にも、コア２の上端部に対応する流出側に、三角形状のディストリビュータフィン２２２が配設されており、これによって、第２通路２２内の流れ方向が、Ｘ方向の上向きから、Ｚ方向の水平向き（図１の紙面右向き）へと変更されている。こうしてコア２の上端面が第１流体の流入面３１になると共に、コア２の下部における側面が第１流体の流出面３２になる。一方、コア２の下端面が第２流体の流入面３３になると共に、コア２の上部における側面が第２流体の流出面３４になる。

コア２に対し、第１流体の流入面３１には、第１流体を各第１通路２１の各チャンネルに分配して流入させるための、流入ヘッダータンク４１が取り付けられている。流入ヘッダータンク４１には、第１流体が流入する流入ノズル４１１が取り付けられている。一方、コア２における、第１流体の流出面３２には、各第１通路２１の各チャンネルを通過した第１流体を集合させて流出させるための、流出ヘッダータンク４２が取り付けられている。流出ヘッダータンク４２には、第１流体が流出する流出ノズル４２１が取り付けられている。また、第２流体の流入面３３には流入ヘッダータンク４３が取り付けられると共に、第２流体の流出面３４には流出ヘッダータンク４４が取り付けられる。第２流体の流入ヘッダータンク４３及び流出ヘッダータンク４４は、第１流体の流入ヘッダータンク４１及び流出ヘッダータンク４２と同じ構成であり、それぞれ、流入ノズル４３１及び流出ノズル４４１が取り付けられている。

第１通路２１内の第１のコルゲートフィン２１１は、その上端及び下端がそれぞれ、流体の流れ方向（つまり、Ｘ方向）に直交するように構成されている。この第１のコルゲートフィン２１１と、ディストリビュータフィン２１２との間には、第２のコルゲートフィン２１３が配設されている。

第２のコルゲートフィン２１３は、ディストリビュータフィン２１２と同様に、三角形状に切り出されたフィンであると共に、第１のコルゲートフィン２１１と同様に、第１通路２１を、Ｚ方向に並ぶ複数のチャンネルに区画するように構成されている。以下において第２のコルゲートフィン２１３を、三角フィン２１３と呼ぶ。この三角フィン２１３を第１のコルゲートフィン２１１に対して突き合わせて配置することにより、第１通路２１内の各チャンネルがＸ方向に連続する。三角フィン２１３はまた、図２に示すように、上壁２１３１、下壁２１３２及び側壁２１３３を有して構成される一方で、第１のコルゲートフィン２１１のピッチ（ここでのピッチは、側壁２１１３、２１１３間の距離に相当する）よりも小さいピッチに設定されている。具体的に図例では、三角フィン２１３のピッチは、第１のコルゲートフィン２１１のピッチの１／４に設定されている。このことにより、図２に示すように、第１のコルゲートフィン２１１側から三角フィン２１３側を、チャンネルに沿って見たときに、第１のコルゲートフィン２１１と三角フィン２１３との突き合わせ端面において、第１のコルゲートフィン２１１の隣り合う側壁２１１３、２１１３同士の間に、第２のコルゲートフィンの側壁２１３３が、図例では３つ位置するようになる。

また、第２通路２２内の第１のコルゲートフィン２２１も、その上端及び下端がそれぞれ、流体の流れ方向（つまり、Ｘ方向）に直交するように構成されていると共に、第１のコルゲートフィン２２１、ディストリビュータフィン２２２との間には、三角形状に切り出された三角フィン２２３が配設されている（図１も参照）。

三角フィン２２３は、図２に仮想的に示すように、第１のコルゲートフィン２２１と同様に、第２通路２２を、Ｚ方向に並ぶ複数のチャンネルに区画するように、上壁２２３１、下壁２２３２、及び側壁２２３３を含んで構成されている。また、三角フィン２２３のピッチは、第１のコルゲートフィン２２１のピッチの１／４に設定されている。これにより、三角フィン２２３を第１のコルゲートフィン２２１に対して突き合わせて配置することにより、第２通路２２内の各チャンネルがＸ方向に連続すると共に、第１のコルゲートフィン２２１側から三角フィン２２３側を、チャンネルに沿って見たときに、第１のコルゲートフィン２２１と三角フィン２２３との突き合わせ端面において、第１のコルゲートフィン２２１の隣り合う側壁２２１３、２２１３同士の間に、三角フィン２２３の側壁２２３３が、３つ位置するようになる。

そうして、この触媒反応器１においては、第１通路２１内の各チャンネル内に、触媒担持体２１５が挿入されている。触媒担持体２１５は、図１、２に概念的に示すように、Ｘ方向に延びると共に、チャンネルの横断面形状に対応する横断面を有する角棒状であり、第１のコルゲートフィン２１１の一端から他端までの全域に亘って延びている（図１の「第１通路の触媒挿入領域」参照。尚、図１においては、理解容易のために、一つの触媒担持体２１５のみを図示している。）。また、第２通路２２内でも同様に、各チャンネル内に、Ｘ方向に延びる角棒状の触媒担持体２２５が挿入されている（図２参照）。第２通路２２内においても、触媒担持体２２５は、第１のコルゲートフィン２２１の一端から他端までの全域に亘って延びており（図１の「第２通路の触媒挿入領域」参照）、第１通路２１の触媒挿入領域と第２通路２２の触媒挿入領域とが重複する領域で、２つの触媒反応の相互作用が期待できる。

コア２は、チューブプレート２３とコルゲートフィン２１１、２１２、２１３、２２１、２２２、２２３を所定の順番で積層して、ろう付けすることによって作成可能である。ヘッダータンク４１、４２、４３、４４はそれぞれ、コア２に対し溶接により取り付けられる。第１通路２１内の触媒担持体２１５は、ヘッダータンク４１を取り付ける前の、コア２の上端面である第１流体の流入面３１が露出した状態で、当該流入面３１に開口するチャンネルの一つ一つに挿入される。触媒担持体２１５は、第１のコルゲートフィン２１１と三角フィン２１３との突き合わせ端面において、前述の通り、三角フィン２１３の側壁２１３３が、第１のコルゲートフィン２１１の側壁２１１３、２１１３同士の間に位置しているため、挿入された触媒担持体２１５の端面と干渉するようになり、触媒担持体２１５の位置決めが行われる（図２も参照）。同様に、第２通路２２内の触媒担持体２２５は、ヘッダータンク４３を取り付ける前の、コア２の下端面である第２流体の流入面３３が露出した状態で、当該流入面３３に開口するチャンネルの一つ一つに挿入される。この触媒担持体２２５も、第１のコルゲートフィン２２１と三角フィン２２３との突き合わせ端面において、三角フィン２２３の側壁２２３３と干渉することで、触媒担持体２２５の位置決めが行われる。

こうして、この構成の触媒反応器１においては、第１通路２１及び第２通路２２のそれぞれにおいて、チャンネル内に配置した触媒担持体２１５、２２５の位置が規制されるため、例えば輸送中や使用中に、触媒担持体２１５、２２５がチャンネル内で移動してしまうことが防止される。しかも、各触媒担持体２１５、２２５はチャンネル内で固定しないため、コア２に取り付けたヘッダータンク４１、４３を取り外して、コア２の流入面３１及び流入面３３を露出することによって、交換を容易に行うことが可能である。

また、触媒担持体２１５、２２５の位置決めを、第１のコルゲートフィン２１１、２２１と、三角フィン２１３、２２３との突き合わせ端面において行うため、各チャンネルに挿入される触媒担持体２１５、２２５の長さを同じにすることが可能である。このことは、複数のチャンネル間で圧力損失差が発生することを抑制し、偏流の発生が抑制される。

こうして、チャンネル内での触媒担持体２１５、２２５の移動を防止して触媒反応を良好にしつつ、偏流の発生を抑制することによって、触媒反応器１の性能低下を回避することができる。

尚、触媒反応器１の用途によっては、第２通路２２には触媒担持体を挿入しない構成もあり得る。その場合、第２通路２２の三角フィン２２３は、第１のコルゲートフィン２２１と同じピッチのコルゲートフィンを用いるようにしてもよい。また、同じピッチのコルゲートフィンを用いる場合は、第１のコルゲートフィン２２１と三角フィン２２３とを一体化してもよい。

また、三角フィン２１３、２２３のピッチは、第１のコルゲートフィン２１１、２２１のピッチよりも小さければよく、三角フィン２１３、２２３のピッチを、第１のコルゲートフィン２１１、２２１のピッチの、例えば１／２や１／３に設定してもよい。

（変形例１）
図３は、第２のコルゲートフィン（つまり、三角フィン）についての変形例を示している。この変形例では、上壁２１６１、２２６１、下壁２１６２、２２６２及び側壁２１６３、２２６３を有しかつ、それぞれ第１通路２１及び第２通路２２内に配置される第２のコルゲートフィン２１６、２２６が、第１のコルゲートフィン２１１、２２１と同じピッチに設定されている一方で、第２のコルゲートフィン２１６、２２６は、第１のコルゲートフィン２１１、２２１に対して位相をずらして配置されている。ここで「位相をずらして配置」とは、突き合わせて配設された第１のコルゲートフィン２１１、２２１の側壁２１１３、２２１３の位置と、第２のコルゲートフィン２１６、２２６の側壁２１６３、２２６３の位置とが、Ｚ方向にずれるように配置することを意味する。図例では、第１のコルゲートフィン２１１、２２１と第２のコルゲートフィン２１６、２２６との突き合わせ端面において、第２のコルゲートフィン２１６、２２６の側壁２１６３、２２６３が、第１のコルゲートフィン２１１、２２１の側壁２１１３、２２１３同士の中央に位置するよう、第２のコルゲートフィン２１６、２２６を配設している。但し、ずれ量はこれに限らない。このことにより、各チャンネル内に挿入した触媒担持体２１５、２２５の端面が、第２のコルゲートフィン２１６、２２６の側壁２１１３、２２１３に当接するようになり、触媒担持体２１５、２２５の位置決めが可能になる。この変形例１では、第１のコルゲートフィン２１１、２２１と第２のコルゲートフィン２１６、２２６とを同じコルゲートフィンによって構成することが可能になるという利点がある。

（変形例２）
図４は、第１及び第２コルゲートフィンの変形例を示している。この例では、第１通路２１及び第２通路２２内に配置される第１のコルゲートフィン２１７、２２７及び第２のコルゲートフィン（つまり、三角フィン）２１８、２２８はそれぞれ、その側壁２１７３，２２７３、２１８３，２２８３がＹ方向に対して傾斜するように構成されており、上壁２１７１、２２７１、２１８１、２２８１、下壁２１７２、２２７２、２１８２、２２８２、及び側壁２１７３，２２７３、２１８３，２２８３と、チューブプレート２３とによって区画される各チャンネルの横断面は台形又は逆台形となるように構成されている。

そうして、この変形例２では、第１のコルゲートフィン２１７、２２７に対し、三角フィン２１８、２２８を、表裏を逆にして配置している。これは、変形例１と同様に、第２のコルゲートフィン２１８、２２８を、第１のコルゲートフィン２１７、２２７に対し位相をずらすことと等価である。このことにより、図４から明らかなように、第１のコルゲートフィン２１７、２２７と第２のコルゲートフィン２１８、２２８との突き合わせ端面において、第１のコルゲートフィン２１７、２２７の側壁２１７３、２２７３と第２のコルゲートフィン２１８、２２８の側壁２１８３、２２８３とが交差するようになり、第２のコルゲートフィン２１８、２２８の側壁２１８３、２２８３の一部が、第１のコルゲートフィン２１７、２２７の側壁２１７３、２２７３同士の間に位置するようになる。こうして、この変形例においても、各チャンネルに挿入した触媒担持体２１９、２２９の位置決めが可能になる。尚、図例では、触媒担持体２１９、２２９の横断面形状を、チャンネル形状に対応するように台形状としているが、変形例４における触媒担持体２１９、２２９の横断面形状は、これに限定されるものではない。この変形例でも、第１のコルゲートフィン２１７、２２７と第２のコルゲートフィン２１８、２２８とを同じコルゲートフィンによって構成することが可能である。

（変形例３）
変形例３は、コルゲートフィンの配置に関する変形例であり、図５に示すように、第１通路２１における第１のコルゲートフィン２１１の長さを、図１の例よりも短くした上で、第１のコルゲートフィン２１１と、三角形状の三角フィン２１３との間に、さらに別のコルゲートフィン２１４を配置し、第１のコルゲートフィン２１１とコルゲートフィン２１４との突き合わせ端面を、触媒担持体２１５、２２５の位置決めに設定している。つまり、変形例３では、このコルゲートフィン２１４が、第２のコルゲートフィンに対応する。図例では、第２のコルゲートフィン２１４を、第１のコルゲートフィン２１１よりもピッチの小さいフィンによって構成している。但し、こうした第２のコルゲートフィンについては、前述した変形例１の構成や、変形例２の構成を適用することも可能である。尚、図示は省略するが、第２通路２２についても、第１通路２１と同様の構成を採用すればよい。

また、この変形例においては、三角フィン２１３と第２のコルゲートフィン２１４とを別体にしなくても、三角フィン２１３と第２のコルゲートフィン２１４とを一体にして、全体として台形状のコルゲートフィンを、第１のコルゲートフィン２１１とディストリビュータフィン２１２との間に配置してもよい。

尚、前述した図１、２に示す実施形態、図３に示す変形例１、図４に示す変形例２及び、図５に示す変形例３は、可能な範囲で組み合わせてもよい。

また、前述した触媒反応器の構成は一例であり、この構成に限定されるものではない。

以上説明したように、ここに開示した触媒反応器は、複数のチャンネル内に挿入した触媒担持体がチャンネル内で動いてしまうことを抑制して触媒反応を良好に維持しつつ、偏流の発生を抑制することができるから、各種のプロセスに利用される触媒反応器として有用である。

１触媒反応器
２１第１通路
２２第２通路
２１１第１のコルゲートフィン
２１１３側壁
２１３三角フィン（第２のコルゲートフィン）
２１３３側壁
２１４第２のコルゲートフィン
２１５触媒担持体
２１６第２のコルゲートフィン
２１６３側壁
２１７第１のコルゲートフィン
２１７３側壁
２１８第２のコルゲートフィン
２１８３側壁
２１９触媒担持体
２２１第１のコルゲートフィン
２２１３側壁
２２３三角フィン（第２のコルゲートフィン）
２２３３側壁
２２５触媒担持体
２２６第２のコルゲートフィン
２２６３側壁
２２７第１のコルゲートフィン
２２７３側壁
２２８第２のコルゲートフィン
２２８３側壁
２２９触媒担持体

Claims

流体が流れる通路内に配設されかつ、当該通路を複数のチャンネルに区画する側壁が、前記流体の流れ方向に直交する並び方向に所定ピッチで配置されて構成されたコルゲートフィンと、
前記コルゲートフィンによって区画された複数の前記チャンネルのそれぞれに挿入されかつ、前記流体の流れ方向に延びるように構成された触媒担持体と、を備え、
前記コルゲートフィンは、前記触媒担持体が挿入配置される所定の触媒挿入領域を構成する第１のコルゲートフィンと、当該第１のコルゲートフィンに突き合わせて配置されかつ、前記触媒挿入領域に隣接する触媒非挿入領域を構成する第２のコルゲートフィンと、を含んでおり、
前記第１のコルゲートフィン側から第２のコルゲートフィン側を、前記チャンネルに沿って見たときに、前記第１のコルゲートフィンと前記第２のコルゲートフィンとの突き合わせ端面において、前記第１のコルゲートフィンの隣り合う側壁同士の間に、前記第２のコルゲートフィンの側壁の少なくとも一部が位置するように構成されている触媒反応器。
請求項１に記載の触媒反応器において、
前記第２のコルゲートフィンは、前記第１のコルゲートフィンの側壁のピッチよりも小さいピッチに構成されており、
前記第２のコルゲートフィンの各側壁は、前記第１のコルゲートフィンと前記第２のコルゲートフィンとの突き合わせ端面において、前記第１のコルゲートフィンの側壁に対し、前記並び方向にずれて配置されている触媒反応器。
請求項１に記載の触媒反応器において、
前記第２のコルゲートフィンは、前記第１のコルゲートフィンの側壁のピッチと同じピッチに構成されており、
前記第２のコルゲートフィンは、その各側壁が、前記第１のコルゲートフィンと前記第２のコルゲートフィンとの突き合わせ端面において、前記第１のコルゲートフィンの側壁に対し前記並び方向にずれるように、前記第１のコルゲートフィンに対し位相をずらして配置されている触媒反応器。
請求項１に記載の触媒反応器において、
前記第１のコルゲートフィン及び第２のコルゲートフィンは共に、各チャンネルの横断面が台形又は逆台形となるように、各側壁が前記並び方向に対して傾斜しており、
前記第２のコルゲートフィンは、前記第１のコルゲートフィンに対して表裏が逆向きになるように配置されている触媒反応器。