JP6389516B2 - 触媒コンバータ反応装置 - Google Patents

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Description

本発明は、触媒コンバータモジュールを含む部品を有する触媒コンバータ反応装置に関する。
ＳＣＲ触媒コンバータは、排気ガスから窒素酸化物を除去する技術である。これらは、地上のオゾン、酸性雨及び温室効果を低減するのに大いに寄与する。この技術は、火力発電所及びゴミ焼却プラントに加え、内燃機関及び多くの民間産業に用いられる。
窒素酸化物を低減するのに加え、触媒コンバータは、ダイオキシン及びフランを分解するのにも用いられ、これは特にゴミ焼却プラントにおいては、一般的な工業基準となっている。
触媒コンバータ素子は、例えば、均一に押し出し成形されたハニカム部品として、又は表面に触媒層が設けられる担体材料(これをプレート型触媒コンバータとする)として得られる。別の形としては、ペレット型触媒コンバータ、活性層がウォッシュコート工程によってセラミック担体に塗布されるゼオライト触媒コンバータ、及び波形板の形状を有する触媒コンバータがある。
ＳＣＲ反応装置を取り付けるため、個々の触媒コンバータ素子が触媒コンバータモジュール(例えば、鋼鉄モジュール)中に充填され、当該アセンブリ中で触媒層とされる。個々の触媒コンバータモジュールの間、及び触媒コンバータモジュールと、当該モジュールを保持する反応装置ハウジングの壁部との間には、密閉材が設けられ、これらは排気ガスフローが強制的に触媒コンバータ素子を通って案内されるように設計される。
触媒コンバータモジュールを反応装置中に装填することに伴う圧力損失は、重大な性能パラメータであると考えられる。この好ましくない圧力損失を低減するために努力がなされている。この圧力損失は、とりわけ、選択された触媒コンバータ素子の配置に影響される。しかし、選択される配置には、製造時に由来する限界と、方法に由来する限界とがある。ＳＣＲ反応装置の大きさも、同様に圧力損失に直接影響を与える。したがって、構造上の自由度は、いくつかの制限(一方で、特に据え付け型ＳＣＲ反応装置の場合には現場での制限、他方で経済的な視点からの制限)を受けることになる。
本発明の目的は、所定の限られた反応装置の断面積において、最大限可能な触媒活性表面積を有しつつ、同時に触媒コンバータモジュールによって生じる圧力損失を最小化する触媒コンバータモジュールを提供することである。
この目的は、本発明においては、各触媒層の個々の触媒コンバータモジュールのフロー衝突吸気表面積が触媒コンバータ反応装置のフロー吸気表面積よりも大きいことで、導入部において示されたタイプの触媒コンバータ反応装置によって達成され、モジュール吸気表面積は、メインフロー方向に面する前記触媒コンバータモジュール側の表面積として定義され、前記触媒コンバータモジュールは、内部に収容される前記触媒コンバータ素子を流れる排気ガスが、前記吸気側及び/又は排出側でのフロー方向と異なる方向に流れるように配置される。
したがって、必要な触媒コンバータ表面積と、これに関連する触媒コンバータ体積は、本発明の触媒コンバータ反応装置内の触媒コンバータモジュールの構成によって提供され、これにより、触媒コンバータモジュールアセンブリの全体の深さが増加することになる。ＳＣＲ反応装置の断面積は変わらないままである。
別の実施形態によれば、排気ガスが吸気側及び/又は排出側のフロー方向と平行な方向に流れる触媒コンバータモジュールが提供される。これらのモジュールは、例えば、同じ触媒層及び/又は上流又は下流に配置された触媒層に配置可能である。
以下では、本発明を、図面を参照してより詳細に説明する。
本発明の触媒コンバータ反応装置の概略斜視図を示す。 本発明の触媒コンバータ反応装置の概略平面図を示す。 本発明の触媒コンバータ反応装置の正面図を示す。 図３の線ＩＶ−ＩＶに沿った概略断面図を示す。
平行六面体の触媒コンバータ反応装置１の従来型構造は、触媒コンバータモジュール内で、触媒コンバータモジュール２の吸気側２’から、触媒コンバータ素子３の流路４を通って、触媒コンバータモジュール２の排出側２’’に、触媒コンバータによって生成される(メイン)フロー方向に反れることなく流れる排気ガスＳのフローによって形成される。
図示される本発明の触媒コンバータ反応装置の構成によれば、平行六面体の触媒コンバータモジュール２は、先行する標準的な例に対し、吸気側２’及び/又は排出側２’’に対して、又は触媒コンバータ反応装置１内のフローの方向に対して異なる形で配置される。したがって、触媒コンバータ素子３を通るフローは、吸気側及び/又は排出側のフロー方向とは異なる方向(例えば６０度傾斜)である。この触媒コンバータモジュールの特定の構成、及びこれに伴って、触媒コンバータ反応装置１内の触媒コンバータ素子３は、反応装置システムの既存の断面をその全長にわたって利用可能とする。これにより、触媒層内の触媒コンバータの吸気表面積が著しく拡大される一方、触媒コンバータ反応装置１の断面積は同じままである。
排気ガスは、触媒コンバータモジュール２の吸気側２’から、触媒コンバータ素子３の流路４を通って伝わる。触媒コンバータモジュール２は、その内部に配置された触媒コンバータ素子３、及び結果としてその流路４が、例えば、モジュール吸気側２’の上流の排気ガスのメインフロー方向Ｓに対して６０度に傾斜し、したがって交差するように配置される。各触媒コンバータモジュール２の排出側２’’では、排気ガスは全体の排気ガスフローＳと再合流し、反応装置の壁部と平行な方向に流れる。
上述した本発明の主題は、例えば、以下の目的で使用可能である：
・同じ反応装置の断面積のままで、触媒コンバータによって生じる圧力損失を減少させるため。
・反応装置の断面積を減少させつつ、触媒コンバータによって生じる圧力損失を維持するため。
・小さな反応装置の断面積、又はより少ない触媒層の数により、触媒コンバータによって生じる圧力損失を維持するため。
当然ながら、上述の実施形態は、特に、触媒コンバータ反応装置内の触媒コンバータモジュールの位置、又は触媒コンバータモジュール内の触媒コンバータ素子の位置に関して、本発明の概念の範囲内で所望の形で変形可能である。

Claims (3)

  1. 複数の触媒コンバータ素子（３）を有する触媒コンバータ反応装置（１）であって、
    複数の前記触媒コンバータ素子（３）の全入射フロー吸気表面積が、前記触媒コンバータ反応装置（１）のフロー吸気表面積よりも大きく、
    前記触媒コンバータ反応装置（１）の前記フロー吸気表面積は、メインフロー方向（Ｓ）に面する前記触媒コンバータ素子側の表面積として定義され、
    前記触媒コンバータ素子（３）は、前記触媒コンバータ反応装置（１）に複数配置された触媒コンバータモジュール（２）内にそれぞれ装着されており、
    複数の前記触媒コンバータモジュール（２）は、排気ガスが、前記触媒コンバータモジュール（２）内に収容される前記触媒コンバータ素子（３）中を、前記吸気側及び/又は排出側でのフロー方向と異なる２方向に交互に流れるように、当該フロー方向に傾斜して配置されることを特徴とする触媒コンバータ反応装置。
  2. 請求項１に記載の触媒コンバータ反応装置であって、
    前記触媒コンバータモジュール（２）は、排気ガスが、前記モジュールの前記触媒コンバータ素子（３）を経由後に再合流して、前記吸気側及び/又は前記排出側での前記フロー方向と平行に流れるように設けられることを特徴とする触媒コンバータ反応装置。
  3. 請求項１または請求項２に記載の触媒コンバータ反応装置であって、
    前記触媒コンバータ素子（３）は、前記吸気側及び/又は前記排出側での前記フロー方向に対して６０度傾斜して配置されていることを特徴とする触媒コンバータ反応装置。
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