JPH057733A - 触媒反応装置 - Google Patents
触媒反応装置Info
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- JPH057733A JPH057733A JP3314828A JP31482891A JPH057733A JP H057733 A JPH057733 A JP H057733A JP 3314828 A JP3314828 A JP 3314828A JP 31482891 A JP31482891 A JP 31482891A JP H057733 A JPH057733 A JP H057733A
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
- B01J8/02—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds
- B01J8/04—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds the fluid passing successively through two or more beds
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J15/00—Chemical processes in general for reacting gaseous media with non-particulate solids, e.g. sheet material; Apparatus specially adapted therefor
- B01J15/005—Chemical processes in general for reacting gaseous media with non-particulate solids, e.g. sheet material; Apparatus specially adapted therefor in the presence of catalytically active bodies, e.g. porous plates
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- Catalysts (AREA)
- Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】本発明は、触媒を担持したハニカム構造体の健
全性を常に維持できる触媒反応装置を提供する。 【構成】被反応ガスを含む流体の通路１０に触媒を担持
したハニカム構造体１２を装着してなる触媒反応装置に
おいて、触媒を担持したハニカム構造体１２として流体
の通流方向に複数に分割された分割ブロック１５，１６
同志の端面を互いに接触させた集合体を用いている。分
割ブロック１５，１６の通流方向の厚みは、それぞれに
おける上記通流方向の温度分布をほぼ一次分布の範囲に
収め得る値に設定されている。
全性を常に維持できる触媒反応装置を提供する。 【構成】被反応ガスを含む流体の通路１０に触媒を担持
したハニカム構造体１２を装着してなる触媒反応装置に
おいて、触媒を担持したハニカム構造体１２として流体
の通流方向に複数に分割された分割ブロック１５，１６
同志の端面を互いに接触させた集合体を用いている。分
割ブロック１５，１６の通流方向の厚みは、それぞれに
おける上記通流方向の温度分布をほぼ一次分布の範囲に
収め得る値に設定されている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、自動車の排ガス浄化用
やガスタ−ビンの触媒燃焼器などに用いられる触媒反応
装置に係り、特に触媒を担持したハニカム構造体を組込
んでなる触媒反応装置に関する。
やガスタ−ビンの触媒燃焼器などに用いられる触媒反応
装置に係り、特に触媒を担持したハニカム構造体を組込
んでなる触媒反応装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】周知のように、自動車の排ガス浄化用や
ガスタ−ビンの触媒燃焼器などに用いられる触媒反応装
置では、触媒をハニカム構造体で担持させたものが多
い。このような用途のハニカム構造体、つまりハニカム
触媒担体は、通常、セラミックスや金属で形成され、三
角形，四角形，六角形等のセル孔を１インチ四方につき
100 〜400 個備えている。そして、各セル孔を形成して
いるセル壁の表面で触媒を担持している。
ガスタ−ビンの触媒燃焼器などに用いられる触媒反応装
置では、触媒をハニカム構造体で担持させたものが多
い。このような用途のハニカム構造体、つまりハニカム
触媒担体は、通常、セラミックスや金属で形成され、三
角形，四角形，六角形等のセル孔を１インチ四方につき
100 〜400 個備えている。そして、各セル孔を形成して
いるセル壁の表面で触媒を担持している。
【０００３】触媒をハニカム構造体で担持させるように
した触媒反応装置は、通常、図９に示すように構成され
ている。すなわち、被反応ガスを含む流体を図中太矢印
１で示す方向に通流させる金属材製の案内管２を設け、
この案内管２の内部にセル孔を通流方向に平行させて触
媒を担持したハニカム構造体３を配置し、このハニカム
構造体３の外周面と案内管２の内周面との間に柔軟性部
材で形成された緩衝支持材４を介在させ、さらにハニカ
ム構造体３の下流端周縁部を支持するリング状の支持材
５を案内管２の内周面に突設したものとなっている。
した触媒反応装置は、通常、図９に示すように構成され
ている。すなわち、被反応ガスを含む流体を図中太矢印
１で示す方向に通流させる金属材製の案内管２を設け、
この案内管２の内部にセル孔を通流方向に平行させて触
媒を担持したハニカム構造体３を配置し、このハニカム
構造体３の外周面と案内管２の内周面との間に柔軟性部
材で形成された緩衝支持材４を介在させ、さらにハニカ
ム構造体３の下流端周縁部を支持するリング状の支持材
５を案内管２の内周面に突設したものとなっている。
【０００４】ハニカム構造体３は、図１０に示すよう
に、流体の通流方向へ延びる多数のセル孔６と、これら
セル孔６を形成するセル壁７とで構成されている。そし
て、セル壁７の表面に図示しない触媒層が担持されてい
る。
に、流体の通流方向へ延びる多数のセル孔６と、これら
セル孔６を形成するセル壁７とで構成されている。そし
て、セル壁７の表面に図示しない触媒層が担持されてい
る。
【０００５】上記のように構成された触媒反応装置で
は、緩衝支持材４でハニカム構造体３を半径方向に柔ら
かく支持し、また支持材５でハニカム構造体３の通流方
向への動きを拘束している。
は、緩衝支持材４でハニカム構造体３を半径方向に柔ら
かく支持し、また支持材５でハニカム構造体３の通流方
向への動きを拘束している。
【０００６】ところで、触媒反応は発熱を伴なう場合が
多い。このため、触媒反応装置内に組込まれたハニカム
構造体３には、機械荷重と熱応力との双方が作用する。
機械荷重の主なものは、セル孔６内を流れる流体の圧損
に伴う分布力である。この分布力は、図９中に矢印Ｐで
示すように、ハニカム構造体３に対して軸方向（通流方
向）に働く。圧損は流体とセル壁７との摩擦力に起因す
る。したがって、この分布力Ｐの強さは、ハニカム構造
体３の軸方向の厚さにほぼ比例する。
多い。このため、触媒反応装置内に組込まれたハニカム
構造体３には、機械荷重と熱応力との双方が作用する。
機械荷重の主なものは、セル孔６内を流れる流体の圧損
に伴う分布力である。この分布力は、図９中に矢印Ｐで
示すように、ハニカム構造体３に対して軸方向（通流方
向）に働く。圧損は流体とセル壁７との摩擦力に起因す
る。したがって、この分布力Ｐの強さは、ハニカム構造
体３の軸方向の厚さにほぼ比例する。
【０００７】一方、熱応力としては、一般的に次の３つ
が考えられている。第１は図１１中にＱで示すように、
ハニカム構造体３の半径方向における温度分布に起因す
るものである。第２は図１２中にＲで示すように、ハニ
カム構造体３の軸方向の温度分布に起因するものであ
る。また、第３は起動・停止などに伴う熱衝撃に起因す
るものである。
が考えられている。第１は図１１中にＱで示すように、
ハニカム構造体３の半径方向における温度分布に起因す
るものである。第２は図１２中にＲで示すように、ハニ
カム構造体３の軸方向の温度分布に起因するものであ
る。また、第３は起動・停止などに伴う熱衝撃に起因す
るものである。
【０００８】半径方向の温度分布に起因する熱応力は、
ハニカム構造体３の径方向の支持方法を工夫することに
よって緩和させることができる。また第３の熱衝撃に起
因する熱応力は、運転方法を工夫することによって緩和
させることができる。
ハニカム構造体３の径方向の支持方法を工夫することに
よって緩和させることができる。また第３の熱衝撃に起
因する熱応力は、運転方法を工夫することによって緩和
させることができる。
【０００９】したがって、最終的にハニカム構造体３の
能力を向上させるための構造設計において重要な点は、
図９に示される流体圧損に伴う分布力Ｐによる機械荷重
と図１１に示される軸方向の温度分布Ｒに伴う熱加重と
を構造強度の観点から整合させることにある。しかしな
がら、流体圧損に伴う分布力Ｐによる機械加重と軸方向
の温度分布Ｒに伴う熱荷重とを整合させようとすると次
のような問題が生じる。
能力を向上させるための構造設計において重要な点は、
図９に示される流体圧損に伴う分布力Ｐによる機械荷重
と図１１に示される軸方向の温度分布Ｒに伴う熱加重と
を構造強度の観点から整合させることにある。しかしな
がら、流体圧損に伴う分布力Ｐによる機械加重と軸方向
の温度分布Ｒに伴う熱荷重とを整合させようとすると次
のような問題が生じる。
【００１０】すなわち、ハニカム構造体３の軸方向にお
ける機械荷重強度は軸方向の厚みの自乗に比例して強く
なる。一方、ハニカム構造体３に担持されている触媒
は、流体との反応によって発熱する。この場合、上流側
で加熱された流体が下流側の触媒に接触する関係となる
ので、下流側ほど触媒温度が高温となる。流体中に含ま
れている被反応ガスの量は触媒反応に伴なって下流側ほ
ど少なくなるので、ハニカム構造体３の軸方向における
温度分布Ｒは、入口から出口にかけて直線的に増加する
形態とはならず、たとえば図１２に示すように、途中か
ら温度上昇が緩やかになる温度分布となる。このように
温度上昇が途中から緩やかになると、その折れ曲り部近
傍や折れ曲がり部までの上流側の低温領域において大き
な熱応力を発生することがある。
ける機械荷重強度は軸方向の厚みの自乗に比例して強く
なる。一方、ハニカム構造体３に担持されている触媒
は、流体との反応によって発熱する。この場合、上流側
で加熱された流体が下流側の触媒に接触する関係となる
ので、下流側ほど触媒温度が高温となる。流体中に含ま
れている被反応ガスの量は触媒反応に伴なって下流側ほ
ど少なくなるので、ハニカム構造体３の軸方向における
温度分布Ｒは、入口から出口にかけて直線的に増加する
形態とはならず、たとえば図１２に示すように、途中か
ら温度上昇が緩やかになる温度分布となる。このように
温度上昇が途中から緩やかになると、その折れ曲り部近
傍や折れ曲がり部までの上流側の低温領域において大き
な熱応力を発生することがある。
【００１１】したがって、機械荷重に耐えられるように
ハニカム構造体３の軸方向の厚みを不用意に増すと、軸
方向における温度分布Ｒの折れ曲がり部近傍や上流側の
低温領域の熱応力を増長させることになり、これが原因
してハニカム構造体３を破壊させることが往々にしてあ
る。
ハニカム構造体３の軸方向の厚みを不用意に増すと、軸
方向における温度分布Ｒの折れ曲がり部近傍や上流側の
低温領域の熱応力を増長させることになり、これが原因
してハニカム構造体３を破壊させることが往々にしてあ
る。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】上述の如く、触媒を担
持したハニカム構造体を組込んでなる従来の触媒反応装
置にあっては、圧損荷重に伴う応力に耐え得るようにハ
ニカム構造体の軸方向の厚みを増加させると、軸方向の
温度分布に伴う熱応力によってハニカム構造体を破損さ
せてしまうことがあった。そこで、本発明は、触媒を担
持したハニカム構造体の健全性を常に維持できる触媒反
応装置を提供することを目的としている。
持したハニカム構造体を組込んでなる従来の触媒反応装
置にあっては、圧損荷重に伴う応力に耐え得るようにハ
ニカム構造体の軸方向の厚みを増加させると、軸方向の
温度分布に伴う熱応力によってハニカム構造体を破損さ
せてしまうことがあった。そこで、本発明は、触媒を担
持したハニカム構造体の健全性を常に維持できる触媒反
応装置を提供することを目的としている。
【００１３】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、被反応ガスを含む流体の通路に触媒を担
持したハニカム構造体を装着してなる触媒反応装置にお
いて、前記触媒を担持したハニカム構造体として前記流
体の通流方向に複数に分割された分割ブロック同志の端
面を互いに接触させた集合体を用いている。
に、本発明は、被反応ガスを含む流体の通路に触媒を担
持したハニカム構造体を装着してなる触媒反応装置にお
いて、前記触媒を担持したハニカム構造体として前記流
体の通流方向に複数に分割された分割ブロック同志の端
面を互いに接触させた集合体を用いている。
【００１４】
【作用】上述の如く触媒を担持したハニカム構造体は流
体の通流方向に複数に分割されている。したがって、各
分割ブロックの通流方向における温度分布をほぼ一次分
布の範囲に収め得る値に各分割ブロックの通流方向の厚
みを設定しておきさえすれば、各分割ブロックに発生す
る熱応力を低減でき、各分割ブロックの熱応力による破
壊を防止することが可能となる。
体の通流方向に複数に分割されている。したがって、各
分割ブロックの通流方向における温度分布をほぼ一次分
布の範囲に収め得る値に各分割ブロックの通流方向の厚
みを設定しておきさえすれば、各分割ブロックに発生す
る熱応力を低減でき、各分割ブロックの熱応力による破
壊を防止することが可能となる。
【００１５】また、隣接するもの同志の端面が接触する
ように各分割ブロックを配置しているので、流体の圧損
荷重に対して各分割ブロックは１つのブロックと見なす
ことができる。したがって、各分割ブロックの通流方向
の厚みを前述した関係に設定したことによって通流方向
の厚みが極端に薄い分割ブロックが生じても、この分割
ブロックの通流方向における機械的強度の弱さを下流側
に位置する分割ブロックでカバ−でき、結局、流体の圧
損荷重に対してもハニカム構造体の健全性を確保できる
ことになる。
ように各分割ブロックを配置しているので、流体の圧損
荷重に対して各分割ブロックは１つのブロックと見なす
ことができる。したがって、各分割ブロックの通流方向
の厚みを前述した関係に設定したことによって通流方向
の厚みが極端に薄い分割ブロックが生じても、この分割
ブロックの通流方向における機械的強度の弱さを下流側
に位置する分割ブロックでカバ−でき、結局、流体の圧
損荷重に対してもハニカム構造体の健全性を確保できる
ことになる。
【００１６】
【実施例】以下、図面を参照しながら実施例を説明す
る。図１には本発明の一実施例に係る触媒反応装置９が
示されている。
る。図１には本発明の一実施例に係る触媒反応装置９が
示されている。
【００１７】同図において、符号１０は被反応ガスを含
む流体を図中太矢印１１で示す方向に案内する案内管を
示している。この案内管１０内には、セル壁の表面で触
媒を担持したハニカム構造体１２がセル孔を流体の通流
方向に平行させて配置されている。
む流体を図中太矢印１１で示す方向に案内する案内管を
示している。この案内管１０内には、セル壁の表面で触
媒を担持したハニカム構造体１２がセル孔を流体の通流
方向に平行させて配置されている。
【００１８】ハニカム構造体１２の外周面と案内管１０
の内周面との間には、ハニカム構造体１２を半径方向に
柔らかく支持するセラミックスファイバ等で形成された
緩衝支持材１３が装着されている。また、案内管１０の
内周面にはハニカム構造体１２の下流端周縁部を支持す
るリング状の支持材１４が突設されている。したがっ
て、ハニカム構造体１２は半径方向には緩衝支持材１３
によって柔らかく支持され、また流体の通流方向には支
持材１４によって支持されている。
の内周面との間には、ハニカム構造体１２を半径方向に
柔らかく支持するセラミックスファイバ等で形成された
緩衝支持材１３が装着されている。また、案内管１０の
内周面にはハニカム構造体１２の下流端周縁部を支持す
るリング状の支持材１４が突設されている。したがっ
て、ハニカム構造体１２は半径方向には緩衝支持材１３
によって柔らかく支持され、また流体の通流方向には支
持材１４によって支持されている。
【００１９】ハニカム構造体１２は、この例では流体の
通流方向に２つに分割された分割ブロック１５，１６の
集合体で構成されている。各分割ブロック１５，１６
は、セラミックスで形成されている。これら分割ブロッ
ク１５，１６の各セル壁の表面には触媒が担持されてい
る。この例では上流側に位置している分割ブロック１５
の軸方向（通流方向）の厚みＬ1 が小さな値に、下流側
に位置している分割ブロック１６の軸方向の厚みＬ2 が
大きな値に設定されている。そして、分割ブロック１
５，１６は、軸方向の端面同志を接触させた状態で案内
管１０内に装着されている。
通流方向に２つに分割された分割ブロック１５，１６の
集合体で構成されている。各分割ブロック１５，１６
は、セラミックスで形成されている。これら分割ブロッ
ク１５，１６の各セル壁の表面には触媒が担持されてい
る。この例では上流側に位置している分割ブロック１５
の軸方向（通流方向）の厚みＬ1 が小さな値に、下流側
に位置している分割ブロック１６の軸方向の厚みＬ2 が
大きな値に設定されている。そして、分割ブロック１
５，１６は、軸方向の端面同志を接触させた状態で案内
管１０内に装着されている。
【００２０】ここで、各分割ブロック１５，１６の軸方
向の厚みＬ1 ，Ｌ2 について説明する。この例では、ハ
ニカム構造体１２内の軸方向の温度分布が図２に示すよ
うに、上流端Ｓ0 から下流側のある位置Ｓ1 まで直線的
に急上昇し、続いて下流端Ｓ2 までゆるやかに直線的に
上昇する場合を対象としている。このような温度分布に
対応させて、分割ブロック１５の軸方向の厚みＬ1 はＳ
0 からＳ1 までの距離と略等しい値に設定され、分割ブ
ロック１６の軸方向の厚みＬ2 はＳ1 からＳ2までの距
離とほぼ等しい値に設定されている。すなわち、各分割
ブロック１５，１６の軸方向の厚みＬ1，Ｌ2 は、それ
ぞれにおける軸方向の温度分布をほぼ一次分布の範囲に
収め得る値に設定されている。次に、上記のように構成
された触媒反応装置９の作用を説明する。
向の厚みＬ1 ，Ｌ2 について説明する。この例では、ハ
ニカム構造体１２内の軸方向の温度分布が図２に示すよ
うに、上流端Ｓ0 から下流側のある位置Ｓ1 まで直線的
に急上昇し、続いて下流端Ｓ2 までゆるやかに直線的に
上昇する場合を対象としている。このような温度分布に
対応させて、分割ブロック１５の軸方向の厚みＬ1 はＳ
0 からＳ1 までの距離と略等しい値に設定され、分割ブ
ロック１６の軸方向の厚みＬ2 はＳ1 からＳ2までの距
離とほぼ等しい値に設定されている。すなわち、各分割
ブロック１５，１６の軸方向の厚みＬ1，Ｌ2 は、それ
ぞれにおける軸方向の温度分布をほぼ一次分布の範囲に
収め得る値に設定されている。次に、上記のように構成
された触媒反応装置９の作用を説明する。
【００２１】流体がハニカム構造体１２の各セル孔内を
通流すると、含まれている被反応ガスが触媒に接触して
触媒反応が起こる。この触媒反応で発生した熱によっ
て、ハニカム構造体１２の軸方向の温度分布は、図２に
示すように途中で上昇勾配が大きく変わるパタ−ンとな
る。
通流すると、含まれている被反応ガスが触媒に接触して
触媒反応が起こる。この触媒反応で発生した熱によっ
て、ハニカム構造体１２の軸方向の温度分布は、図２に
示すように途中で上昇勾配が大きく変わるパタ−ンとな
る。
【００２２】この場合、各分割ブロック１５，１６の軸
方向の厚みＬ1 ，Ｌ2 が前述した関係に設定されている
ので、ハニカム構造体全体の軸方向温度分布が図２に示
すように途中で上昇勾配が大きく変化するものであって
も、各分割ブロック１５，１６の軸方向の温度分布はほ
ぼ一次分布の範囲内にある。すなわち、これら分割ブロ
ック１５，１６には軸方向に温度勾配が急激に変化する
領域が存在しない。このため、熱応力によって分割ブロ
ック１５，１６が破損するのを確実に防止することがで
きる。
方向の厚みＬ1 ，Ｌ2 が前述した関係に設定されている
ので、ハニカム構造体全体の軸方向温度分布が図２に示
すように途中で上昇勾配が大きく変化するものであって
も、各分割ブロック１５，１６の軸方向の温度分布はほ
ぼ一次分布の範囲内にある。すなわち、これら分割ブロ
ック１５，１６には軸方向に温度勾配が急激に変化する
領域が存在しない。このため、熱応力によって分割ブロ
ック１５，１６が破損するのを確実に防止することがで
きる。
【００２３】また、上述の如く、各分割ブロック１５，
１６は、軸方向の端面を接触させて設けられている。し
たがって、流体の圧損荷重に対して各分割ブロック１
５，１６は１つのブロックと見なすことができる。この
ため、各分割ブロック１５，１６の軸方向の厚みを前述
した関係に設定したときに、上流側に位置する分割ブロ
ック１５の軸方向の厚みＬ1 が極端に薄くなっても、こ
の分割ブロック１５の軸方向における機械的強度の弱さ
を下流側に位置する分割ブロック１６でカバ−できる。
したがって、圧損荷重に対してもハニカム構造体１２の
健全性を確実に確保できる。
１６は、軸方向の端面を接触させて設けられている。し
たがって、流体の圧損荷重に対して各分割ブロック１
５，１６は１つのブロックと見なすことができる。この
ため、各分割ブロック１５，１６の軸方向の厚みを前述
した関係に設定したときに、上流側に位置する分割ブロ
ック１５の軸方向の厚みＬ1 が極端に薄くなっても、こ
の分割ブロック１５の軸方向における機械的強度の弱さ
を下流側に位置する分割ブロック１６でカバ−できる。
したがって、圧損荷重に対してもハニカム構造体１２の
健全性を確実に確保できる。
【００２４】図３には本発明の別の実施例に係る触媒反
応装置９ａを通流方向上流側から見た図が示されてい
る。この図では図１と同一部分が同一符号で示されてい
る。したがって、重複する部分の詳しい説明は省略す
る。
応装置９ａを通流方向上流側から見た図が示されてい
る。この図では図１と同一部分が同一符号で示されてい
る。したがって、重複する部分の詳しい説明は省略す
る。
【００２５】この実施例も図２に示した軸方向温度分布
特性と同じ特性となるものに適用している。したがっ
て、この例においてもハニカム構造体１２ａを構成して
いるセラミックス製の２つの分割ブロック１５ａ，１６
ａ（但し、分割ブロック１６ａは図示せず。）の軸方向
の厚みは、それぞれの軸方向の温度分布がほぼ一次分布
の範囲に収まる値に設定されている。
特性と同じ特性となるものに適用している。したがっ
て、この例においてもハニカム構造体１２ａを構成して
いるセラミックス製の２つの分割ブロック１５ａ，１６
ａ（但し、分割ブロック１６ａは図示せず。）の軸方向
の厚みは、それぞれの軸方向の温度分布がほぼ一次分布
の範囲に収まる値に設定されている。
【００２６】この実施例では、ハニカム構造体１２ａを
構成している２つの分割ブロック１５ａ，１６ａのう
ち、上流側に位置する分割ブロック１５ａが流体の通流
方向と直交する方向に４つのブロック１７ａ〜１７ｄに
分割されている。各ブロック１７ａ〜１７ｄは、図３に
示すように円板状に組合わせた形態がくずれないように
案内管１０の内面に突設された止め具１８によって上流
側の端面が支えられている。
構成している２つの分割ブロック１５ａ，１６ａのう
ち、上流側に位置する分割ブロック１５ａが流体の通流
方向と直交する方向に４つのブロック１７ａ〜１７ｄに
分割されている。各ブロック１７ａ〜１７ｄは、図３に
示すように円板状に組合わせた形態がくずれないように
案内管１０の内面に突設された止め具１８によって上流
側の端面が支えられている。
【００２７】このような構成であると、分割ブロック１
５ａを構成している４つのブロック１７ａ〜１７ｄに作
用する圧損荷重は、すべて下流側の分割ブロックに加わ
ることになる。しかし、下流側の分割ブロックは、軸方
向の厚みが大きいので、軸方向の機械的強度が大きく、
圧損荷重で破損するようなことはない。また、各分割ブ
ロック１５ａ，１６ｂの軸方向の厚みは、前記関係に設
定されているので、熱応力で破損することもない。した
がって、図１に示した実施例と同様の効果を得ることが
できる。
５ａを構成している４つのブロック１７ａ〜１７ｄに作
用する圧損荷重は、すべて下流側の分割ブロックに加わ
ることになる。しかし、下流側の分割ブロックは、軸方
向の厚みが大きいので、軸方向の機械的強度が大きく、
圧損荷重で破損するようなことはない。また、各分割ブ
ロック１５ａ，１６ｂの軸方向の厚みは、前記関係に設
定されているので、熱応力で破損することもない。した
がって、図１に示した実施例と同様の効果を得ることが
できる。
【００２８】そして、この例の場合には、上流側に位置
する分割ブロック１５ａを半径方向に４つのブロック１
７ａ〜１７ｄに分割しているので、分割ブロック１５ａ
の製作の容易化ならびに組み立ての容易化を図ることが
できる。図４には、本発明のさらに別の実施例に係る触
媒反応装置９ｂを通流方向上流側から見たときの局部的
な図が示されている。この図においても図１と同一部分
が同一符号で示されている。したがって、重複する部分
の詳しい説明は省略する。
する分割ブロック１５ａを半径方向に４つのブロック１
７ａ〜１７ｄに分割しているので、分割ブロック１５ａ
の製作の容易化ならびに組み立ての容易化を図ることが
できる。図４には、本発明のさらに別の実施例に係る触
媒反応装置９ｂを通流方向上流側から見たときの局部的
な図が示されている。この図においても図１と同一部分
が同一符号で示されている。したがって、重複する部分
の詳しい説明は省略する。
【００２９】この実施例も図２に示した軸方向温度分布
特性と同じ特性となるものに適用している。したがっ
て、この例においても触媒を担持しているハニカム構造
体１２ｂは、軸方向に２つに分割され、かつ軸方向の端
面を接触させて装着されたセラミックス製の分割ブロッ
ク１５ｂ，１６ｂで構成されている。これら分割ブロッ
ク１５ｂ，１６ｂの軸方向の厚みは、それぞれの軸方向
の温度分布がほぼ一次分布の範囲に収まる値に設定され
ている。
特性と同じ特性となるものに適用している。したがっ
て、この例においても触媒を担持しているハニカム構造
体１２ｂは、軸方向に２つに分割され、かつ軸方向の端
面を接触させて装着されたセラミックス製の分割ブロッ
ク１５ｂ，１６ｂで構成されている。これら分割ブロッ
ク１５ｂ，１６ｂの軸方向の厚みは、それぞれの軸方向
の温度分布がほぼ一次分布の範囲に収まる値に設定され
ている。
【００３０】この実施例では、上流側に位置している分
割ブロック１５ｂのセルピッチと、下流側に位置してい
る分割ブロック１６ｂのセルピッチとを異ならせてい
る。この実施例では、低次の整数倍を避けたピッチに異
ならせている。
割ブロック１５ｂのセルピッチと、下流側に位置してい
る分割ブロック１６ｂのセルピッチとを異ならせてい
る。この実施例では、低次の整数倍を避けたピッチに異
ならせている。
【００３１】このような構成であると、図１に示した実
施例と同様の効果が得られることは勿論のこと、分割ブ
ロック１５ｂ，１６ｂのセルピッチを異ならせたことに
よって、両ブロックの相対位置が半径方向にずれた場合
であっても上流側の分割ブロック１５ｂのセル壁で下流
側の分割ブロック１６ｂのセル孔が閉塞される割合を少
なくでき、これによって圧損荷重の増加を抑制できる。
したがって、装置としての安定性を一層向上させること
ができる。図５には本発明のさらに別の実施例に係る触
媒反応装置９ｃを通流方向上流側から見たときの局部的
な図が示されている。この図においても図１と同じ部分
が同一符号で示してある。したがって、重複する部分の
詳しい説明は省略する。
施例と同様の効果が得られることは勿論のこと、分割ブ
ロック１５ｂ，１６ｂのセルピッチを異ならせたことに
よって、両ブロックの相対位置が半径方向にずれた場合
であっても上流側の分割ブロック１５ｂのセル壁で下流
側の分割ブロック１６ｂのセル孔が閉塞される割合を少
なくでき、これによって圧損荷重の増加を抑制できる。
したがって、装置としての安定性を一層向上させること
ができる。図５には本発明のさらに別の実施例に係る触
媒反応装置９ｃを通流方向上流側から見たときの局部的
な図が示されている。この図においても図１と同じ部分
が同一符号で示してある。したがって、重複する部分の
詳しい説明は省略する。
【００３２】この実施例も図２に示した軸方向温度分布
特性と同じ特性となるものに適用している。したがっ
て、この例においても触媒を担持しているハニカム構造
体１２ｃは、軸方向に２つに分割され、かつ軸方向の端
面を接触させて装着されたセラミックス製の分割ブロッ
ク１５ｃ，１６ｃで構成されている。これら分割ブロッ
ク１５ｃ，１６ｃの軸方向の厚みは、それぞれの軸方向
の温度分布がほぼ一次分布の範囲に収まる値に設定され
ている。この実施例では、上流側に位置している分割ブ
ロック１５ｃのセル方位と下流側に位置している分割ブ
ロック１６ｃのセル方位とを４５°異ならせている。
特性と同じ特性となるものに適用している。したがっ
て、この例においても触媒を担持しているハニカム構造
体１２ｃは、軸方向に２つに分割され、かつ軸方向の端
面を接触させて装着されたセラミックス製の分割ブロッ
ク１５ｃ，１６ｃで構成されている。これら分割ブロッ
ク１５ｃ，１６ｃの軸方向の厚みは、それぞれの軸方向
の温度分布がほぼ一次分布の範囲に収まる値に設定され
ている。この実施例では、上流側に位置している分割ブ
ロック１５ｃのセル方位と下流側に位置している分割ブ
ロック１６ｃのセル方位とを４５°異ならせている。
【００３３】このような構成であると、図１に示した実
施例と同様の効果が得られることは勿論のこと、分割ブ
ロック１５ｃ，１６ｃのセル方位を異ならせたことによ
って両ブロックの相対位置が半径方向にずれた場合であ
っても上流側の分割ブロック１５ｃのセル壁で下流側の
分割ブロック１６ｃのセル孔が閉塞される割合を少なく
でき、圧損荷重の増加を抑制できる。したがって、この
実施例おいても装置としての安定性を一層向上させるこ
とができる。図６には本発明のさらに異なる実施例に係
る触媒反応装置９ｄの縦断面図が示されている。この図
においても図１と同じ部分が同一符号で示してある。し
たがって、重複する部分の詳しい説明は省略する。
施例と同様の効果が得られることは勿論のこと、分割ブ
ロック１５ｃ，１６ｃのセル方位を異ならせたことによ
って両ブロックの相対位置が半径方向にずれた場合であ
っても上流側の分割ブロック１５ｃのセル壁で下流側の
分割ブロック１６ｃのセル孔が閉塞される割合を少なく
でき、圧損荷重の増加を抑制できる。したがって、この
実施例おいても装置としての安定性を一層向上させるこ
とができる。図６には本発明のさらに異なる実施例に係
る触媒反応装置９ｄの縦断面図が示されている。この図
においても図１と同じ部分が同一符号で示してある。し
たがって、重複する部分の詳しい説明は省略する。
【００３４】この実施例も図２に示した軸方向温度分布
特性と同じ特性となるものに適用している。したがっ
て、この例においても触媒を担持しているハニカム構造
体１２ｄは、軸方向に２つに分割され、かつ軸方向の端
面を接触させて装着されたセラミックス製の分割ブロッ
ク１５ｄ，１６ｄで構成されている。これら分割ブロッ
ク１５ｄ，１６ｄの軸方向の厚みは、それぞれの軸方向
の温度分布がほぼ一次分布の範囲に収まる値に設定され
ている。
特性と同じ特性となるものに適用している。したがっ
て、この例においても触媒を担持しているハニカム構造
体１２ｄは、軸方向に２つに分割され、かつ軸方向の端
面を接触させて装着されたセラミックス製の分割ブロッ
ク１５ｄ，１６ｄで構成されている。これら分割ブロッ
ク１５ｄ，１６ｄの軸方向の厚みは、それぞれの軸方向
の温度分布がほぼ一次分布の範囲に収まる値に設定され
ている。
【００３５】この実施例では、分割ブロック１５ｄ，１
６ｄの互いに接触する端面に曲率を持たせている。この
ように構成しても図１に示した実施例と同様の効果を発
揮させることができる。図７には本発明のさらに別の実
施例に係る触媒反応装置９ｅの縦断面図が示されてい
る。この図においても図１と同じ部分が同一符号で示し
てある。したがって、重複する部分の詳しい説明は省略
する。
６ｄの互いに接触する端面に曲率を持たせている。この
ように構成しても図１に示した実施例と同様の効果を発
揮させることができる。図７には本発明のさらに別の実
施例に係る触媒反応装置９ｅの縦断面図が示されてい
る。この図においても図１と同じ部分が同一符号で示し
てある。したがって、重複する部分の詳しい説明は省略
する。
【００３６】この実施例も図２に示した軸方向温度分布
特性と同じ特性となるものに適用している。したがっ
て、この例においても触媒を担持しているハニカム構造
体１２ｅは、軸方向に２つに分割されたセラミックス製
の分割ブロック１５ｅ，１６ｅで構成されている。これ
ら分割ブロック１５ｅ，１６ｅの軸方向の厚みは、それ
ぞれの軸方向の温度分布がほぼ一次分布の範囲に収まる
値に設定されている。
特性と同じ特性となるものに適用している。したがっ
て、この例においても触媒を担持しているハニカム構造
体１２ｅは、軸方向に２つに分割されたセラミックス製
の分割ブロック１５ｅ，１６ｅで構成されている。これ
ら分割ブロック１５ｅ，１６ｅの軸方向の厚みは、それ
ぞれの軸方向の温度分布がほぼ一次分布の範囲に収まる
値に設定されている。
【００３７】この実施例では、分割ブロック１５ｅの下
流側端面と分割ブロック１６ｅの上流側端面との間に分
割ブロック１６ｅより圧力損失の小さいハニカム構造の
金属スペーサ２０を介在させている。金属スペーサ２０
は、インコネルやハステロイＸ（いずれも商品名）等の
耐熱金属材で形成されている。そして、この例では金属
スペーサ２０におけるハニカム壁の表面に触媒が担持さ
れている。
流側端面と分割ブロック１６ｅの上流側端面との間に分
割ブロック１６ｅより圧力損失の小さいハニカム構造の
金属スペーサ２０を介在させている。金属スペーサ２０
は、インコネルやハステロイＸ（いずれも商品名）等の
耐熱金属材で形成されている。そして、この例では金属
スペーサ２０におけるハニカム壁の表面に触媒が担持さ
れている。
【００３８】このような構成であると、図１に示される
実施例と同様の効果が得られることは勿論のこと、分割
ブロック１５ｅ，１６ｅの相対位置が半径方向にずれた
場合であっても金属スペーサ２０の存在で下流側の分割
ブロック１６ｅのセル孔が閉塞されることがなく、圧損
荷重の増加を抑制できる。したがって、装置としての安
定性を一層向上させることができる。なお、図７に示す
実施例では金属スペーサ２０に触媒を担持させている
が、担持させなくてもよい。図８には本発明のさらに別
の実施例に係る触媒反応装置９ｆの縦断面図が示されて
いる。この図においても図７と同じ部分が同一符号で示
してある。したがって、重複する部分の詳しい説明は省
略する。
実施例と同様の効果が得られることは勿論のこと、分割
ブロック１５ｅ，１６ｅの相対位置が半径方向にずれた
場合であっても金属スペーサ２０の存在で下流側の分割
ブロック１６ｅのセル孔が閉塞されることがなく、圧損
荷重の増加を抑制できる。したがって、装置としての安
定性を一層向上させることができる。なお、図７に示す
実施例では金属スペーサ２０に触媒を担持させている
が、担持させなくてもよい。図８には本発明のさらに別
の実施例に係る触媒反応装置９ｆの縦断面図が示されて
いる。この図においても図７と同じ部分が同一符号で示
してある。したがって、重複する部分の詳しい説明は省
略する。
【００３９】この実施例も図２に示した軸方向温度分布
特性と同じ特性となるものに適用している。したがっ
て、この例においても触媒を担持しているハニカム構造
体１２ｆは、軸方向に２つに分割されたセラミックス製
の分割ブロック１５ｆ，１６ｆで構成されている。これ
ら分割ブロック１５ｆ，１６ｆの軸方向の厚みは、それ
ぞれの軸方向の温度分布がほぼ一次分布の範囲に収まる
値に設定されている。
特性と同じ特性となるものに適用している。したがっ
て、この例においても触媒を担持しているハニカム構造
体１２ｆは、軸方向に２つに分割されたセラミックス製
の分割ブロック１５ｆ，１６ｆで構成されている。これ
ら分割ブロック１５ｆ，１６ｆの軸方向の厚みは、それ
ぞれの軸方向の温度分布がほぼ一次分布の範囲に収まる
値に設定されている。
【００４０】この実施例では、分割ブロック１６ｆの下
流側端面と支持材１４との間に孔ピッチが分割ブロック
１６ｆのセル孔ピッチより若干大きいハニカム構造の金
属製ストッパー２１を介在させている。金属製ストッパ
ー２１は、耐熱金属材で形成されている。なお、この金
属製ストッパー２１には触媒を担持させてもさせなくて
もよい。
流側端面と支持材１４との間に孔ピッチが分割ブロック
１６ｆのセル孔ピッチより若干大きいハニカム構造の金
属製ストッパー２１を介在させている。金属製ストッパ
ー２１は、耐熱金属材で形成されている。なお、この金
属製ストッパー２１には触媒を担持させてもさせなくて
もよい。
【００４１】このような構成であると、図１や図７に示
される実施例と同様の効果が得られることは勿論のこ
と、何等かの原因で分割ブロック１６ｆが破損した場合
でも、その破片が下流側へ流れるのを金属製ストッパー
２１で防止でき、下流側に配置されている機器が破片の
影響を受けるのを防止できる。したがって、装置として
の安定性をなお一層向上させることができる。
される実施例と同様の効果が得られることは勿論のこ
と、何等かの原因で分割ブロック１６ｆが破損した場合
でも、その破片が下流側へ流れるのを金属製ストッパー
２１で防止でき、下流側に配置されている機器が破片の
影響を受けるのを防止できる。したがって、装置として
の安定性をなお一層向上させることができる。
【００４２】なお、上記実施例では分割ブロック１５ｆ
と分割ブロック１６ｆとの間に金属スペーサ２０を介在
させているが、これを省略してもよいし、また複数にブ
ロック化されていない一体的なハニカム触媒担体を組み
込むようにしてもよい。また、さらには分割されていな
いセランミクス製ハニカム構造体の下流側端面に接触さ
せてハニカム構造の金属製ストッパーを設けるようにし
てもよい。
と分割ブロック１６ｆとの間に金属スペーサ２０を介在
させているが、これを省略してもよいし、また複数にブ
ロック化されていない一体的なハニカム触媒担体を組み
込むようにしてもよい。また、さらには分割されていな
いセランミクス製ハニカム構造体の下流側端面に接触さ
せてハニカム構造の金属製ストッパーを設けるようにし
てもよい。
【００４３】また、上述した各実施例では、触媒を担持
したハニカム構造体を流体の通流方向に２つに分割して
いるが、本発明はこの分割数に限られるものではなく、
分割数は通流方向の温度分布特性によって決定される。
したハニカム構造体を流体の通流方向に２つに分割して
いるが、本発明はこの分割数に限られるものではなく、
分割数は通流方向の温度分布特性によって決定される。
【００４４】さらに、案内管に対してハニカム構造体を
支持する手段も実施例の構造に限定されるものではな
い。その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形
することができる。
支持する手段も実施例の構造に限定されるものではな
い。その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形
することができる。
【００４５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
流体圧損に伴う機械的な荷重に対しても、またセル孔軸
方向の温度分布に伴う熱応力に対しても触媒を担持した
ハニカム構造体の健全性を維持させることができる。
流体圧損に伴う機械的な荷重に対しても、またセル孔軸
方向の温度分布に伴う熱応力に対しても触媒を担持した
ハニカム構造体の健全性を維持させることができる。
【図１】本発明の第１の実施例に係る触媒反応装置の縦
断面図、
断面図、
【図２】同装置に組込まれて触媒を担持したハニカム構
造体を構成する分割ブロックの流れ方向の厚みを説明す
るための図、
造体を構成する分割ブロックの流れ方向の厚みを説明す
るための図、
【図３】本発明の第２の実施例に係る触媒反応装置を上
流側から見た図、
流側から見た図、
【図４】本発明の第３の実施例に係る触媒反応装置を上
流側から見た局部的な図、
流側から見た局部的な図、
【図５】本発明の第４の実施例に係る触媒反応装置を上
流側から見た局部的な図、
流側から見た局部的な図、
【図６】本発明の第５の実施例に係る触媒反応装置の縦
断面図、
断面図、
【図７】本発明の第６の実施例に係る触媒反応装置の縦
断面図、
断面図、
【図８】本発明の第７の実施例に係る触媒反応装置の縦
断面図、
断面図、
【図９】触媒を担持したハニカム構造体を組込んでなる
従来の触媒反応装置の縦断面図、
従来の触媒反応装置の縦断面図、
【図１０】同装置に組込まれたハニカム構造体の拡大正
面図、
面図、
【図１１】同装置に組込まれたハニカム構造体の半径方
向における温度分布を説明するための図、
向における温度分布を説明するための図、
【図１２】同装置に組込まれたハニカム構造体のセル孔
軸方向の温度分布の一例を説明するための図。
軸方向の温度分布の一例を説明するための図。
９，９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄ，９ｅ，９ｆ…触媒反応装
置、 １０…案内管、 １２，１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ，１２ｅ，１２
ｆ…ハニカム構造体、 １３…緩衝支持材、 １４…支持材、 １５，１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄ，１５ｅ，１５
ｆ，１６，１６ａ， １６ｂ，１６ｃ，１６ｄ，１６ｅ，１６ｆ…分割ブロッ
ク、 ２０…金属スペーサ、 ２１…金属製ストッパー。
置、 １０…案内管、 １２，１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ，１２ｅ，１２
ｆ…ハニカム構造体、 １３…緩衝支持材、 １４…支持材、 １５，１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄ，１５ｅ，１５
ｆ，１６，１６ａ， １６ｂ，１６ｃ，１６ｄ，１６ｅ，１６ｆ…分割ブロッ
ク、 ２０…金属スペーサ、 ２１…金属製ストッパー。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 土屋 利明
東京都調布市西つつじケ丘２丁目４番１号
東京電力株式会社技術研究所エネルギー
研究室内
(72)発明者 川上 崇
神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株
式会社東芝総合研究所内
(72)発明者 篠崎 清
神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株
式会社東芝総合研究所内
Claims (8)
- 【請求項１】被反応ガスを含む流体の通路に触媒を担持
したハニカム構造体を装着してなる触媒反応装置におい
て、前記触媒を担持したハニカム構造体は、前記流体の
通流方向に複数に分割された分割ブロックの端面同志を
互いに接触させて設けられた集合体で構成されているこ
とを特徴とする触媒反応装置。 - 【請求項２】前記各分割ブロックは、前記触媒を担持し
たセラミックス製のハニカム構造体で形成されているこ
とを特徴とする請求項１に記載の触媒反応装置。 - 【請求項３】前記各分割ブロックの前記通流方向の厚み
は、それぞれにおける上記通流方向の温度分布をほぼ一
次分布の範囲に収め得る値に設定されていることを特徴
とする請求項１または２に記載の触媒反応装置。 - 【請求項４】前記各分割ブロックは、前記流体の通流方
向に隣接するもの同志の端面間に上記分割ブロックより
圧力損失の小さいハニカム構造の金属スペーサを介在さ
せて設けられていることを特徴とする請求項１，２また
は３に記載の触媒反応装置。 - 【請求項５】前記各分割ブロックのうちの少なくとも１
つは、他の分割ブロックのセルピッチとは異なるセルピ
ッチに設定されていることを特徴とする請求項１，２ま
たは３に記載の触媒反応装置。 - 【請求項６】前記各分割ブロックのうちの少なくとも１
つは、他の分割ブロックのセル方位とは異なるセル方位
に装着されていることを特徴とする請求項１，２または
３に記載の触媒反応装置。 - 【請求項７】被反応ガスを含む流体の通路に触媒を担持
したセラミックス製ハニカム構造体を装着してなる触媒
反応装置において、前記セラミックス製ハニカム構造体
の前記流体の通流方向下流側端面に接触させてハニカム
構造の金属製ストッパーが配置されていることを特徴と
する触媒反応装置。 - 【請求項８】被反応ガスを含む流体の通路に上記流体の
通流方向に複数のハニカム構造体の集合体を装着してな
り、上記集合体は触媒を担持した少なくとも１つのハニ
カム構造体を有するとともに前記流体の通流方向に隣接
するハニカム構造体同志の端面を互いに接触させて設け
られていることを特徴とする触媒反応装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33862090 | 1990-11-30 | ||
| JP2-338620 | 1990-11-30 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH057733A true JPH057733A (ja) | 1993-01-19 |
Family
ID=18319894
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3314828A Pending JPH057733A (ja) | 1990-11-30 | 1991-11-28 | 触媒反応装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH057733A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPWO2005005018A1 (ja) * | 2003-07-15 | 2006-08-24 | イビデン株式会社 | ハニカム構造体 |
| JP2010169074A (ja) * | 2008-03-11 | 2010-08-05 | Ibiden Co Ltd | 排ガス浄化装置 |
-
1991
- 1991-11-28 JP JP3314828A patent/JPH057733A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPWO2005005018A1 (ja) * | 2003-07-15 | 2006-08-24 | イビデン株式会社 | ハニカム構造体 |
| JP4827530B2 (ja) * | 2003-07-15 | 2011-11-30 | イビデン株式会社 | ハニカム構造体 |
| JP2010169074A (ja) * | 2008-03-11 | 2010-08-05 | Ibiden Co Ltd | 排ガス浄化装置 |
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