WO2017163448A1 - 触媒反応器及びこれを備えた船舶 - Google Patents

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WO2017163448A1
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frame
cassette
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exhaust
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横山　哲也
新 早田
亮太 小林
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ヤンマー株式会社
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    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Definitions

  • the present invention relates to a catalytic reactor and a ship equipped with the same.
  • a shelf board for placing and supporting the cassette is provided near the lower edge of the opening provided in the casing of the catalytic reaction apparatus.
  • the shelf plate is horizontally arranged, and a rectangular vent is opened in the shelf plate, so that the exhaust gas flowing into the housing can pass through the cassette from the vent (see Patent Document 1).
  • a plurality of catalysts are fitted into the cassette, and after the cassette is loaded onto the shelf plate from the opening of the catalyst reactor, the opening is closed by a lid member so that the cassette is fixed to the catalyst reaction apparatus. ing.
  • this invention makes it a subject to provide the catalyst reactor which improves the installation workability
  • the catalyst reactor of the present invention includes a catalyst cassette configured by a catalyst unit that reduces NOx in exhaust gas, an outer peripheral unit configured by a frame that covers a side surface of the catalyst unit, and a plurality of the catalyst cassettes.
  • the lattice frame includes a plurality of inflow holes through which exhaust gas flows into the plurality of catalyst portions, and a plurality of frame portions that respectively constitute the plurality of inflow holes.
  • the outer peripheral part of the catalyst cassette is arranged so as to be accommodated in each frame part.
  • an opening for inserting the plurality of catalyst cassettes is provided on one side of the catalyst reactor, and the lattice frame is opposed to the opening side frame and the opening.
  • the opening portion side frame is preferably detachably provided on the facing portion side frame.
  • the lattice frame is provided on the upstream side and the downstream side in the exhaust flow direction inside the catalytic reactor, and the catalyst cassette provided on the upstream lattice frame is: It is preferable that the exhaust gas flow direction is shorter than the catalyst cassette provided in the downstream lattice frame.
  • the ship of the present invention includes the catalytic reactor.
  • the installation workability of the catalyst cassette in the catalyst reactor can be improved.
  • upstream side indicates the upstream side in the exhaust flow direction
  • downstream side indicates the downstream side in the exhaust flow direction
  • width direction refers to the catalyst reactor 12 in the left-right direction as viewed from one side where the opening is provided
  • depth direction refers to the catalyst reactor 12 provided with the opening. This refers to the front-rear direction when viewed from one side.
  • the ship 100 includes a hull 101, a cabin 102 provided on the stern side of the hull 101, a funnel 103 disposed at the rear of the cabin 102, and a propeller 104 and a rudder 105 provided at the lower rear of the hull 101.
  • a skeg 107 is integrally formed on the stern side ship bottom 106.
  • a propeller shaft 108 that rotationally drives the propeller 104 is supported on the skeg 107.
  • a hold 109 is provided on the bow side and in the center of the hull 101.
  • An engine room 110 is provided on the stern side in the hull 101.
  • a main engine 111 diesel engine in this embodiment
  • a speed reducer 112 which are driving sources of the propeller 104
  • a power generator 113 for supplying electric power to the electrical system in the hull 101 are arranged.
  • the propeller 104 is rotationally driven by the rotational power from the main engine 111 via the speed reducer 112.
  • the interior of the engine room 110 is divided up and down by an upper deck 114, a second deck 115, a third deck 116, and an inner bottom plate 117.
  • the main engine 111 and the speed reducer 112 are installed on the inner bottom plate 117 at the lowest stage of the engine room 110, and the power generator is installed on the third deck 116 at the middle stage of the engine room 110.
  • the power generation apparatus is configured by combining an engine 31 and a generator 33 that generates power by driving the engine 31.
  • the exhaust emission control device 1 will be described with reference to FIGS. 3 and 4.
  • the exhaust purification device 1 purifies exhaust exhausted from the engine 31 that is a power source of the generator 33 and the like.
  • the exhaust purification device 1 is provided in an exhaust pipe 11 connected to the engine 31.
  • the exhaust pipe 11 extends to the funnel 103 and communicates directly with the outside.
  • the exhaust purification device 1 includes a urea water injection nozzle 2, a urea supply channel 3, an air supply channel 4, a pressurized air valve 5, an air tank 6, a pressurized air supply pump (compressor) 7, a switching valve 8, and urea water supply.
  • a pump 9, a urea water tank 10, a catalytic reactor 12, a control device 30 and the like are provided.
  • the urea water injection nozzle 2 supplies urea water into the exhaust pipe 11 or the catalytic reactor 12.
  • the urea water injection nozzle 2 is formed of a tubular member, and is provided so that one side (downstream side) thereof is inserted from the outside of the exhaust pipe 11 or the catalytic reactor 12 into the inside.
  • a urea supply flow path 3 that is a flow path of urea water is connected to the urea water injection nozzle 2.
  • the urea water injection nozzle 2 is connected to an air supply flow path 4 that is a flow path of pressurized air.
  • the pressurized air valve 5 communicates or blocks the flow path of the pressurized air.
  • the pressurized air valve 5 is provided in the air supply flow path 4.
  • the pressurized air valve 5 is composed of an electromagnetic valve, and a solenoid is connected to the control device 30.
  • the pressurized air valve 5 is configured to be able to supply pressurized air pressurized to the air tank 6 by a pressurized air supply pump (compressor) 7 to the urea water injection nozzle 2 by sliding a spool (not shown).
  • the switching valve 8 switches the urea water flow path.
  • the switching valve 8 is provided on the downstream side of the urea water supply pump 9 in the air supply flow path 4.
  • the switching valve 8 is configured such that the urea water in the urea water tank 10 can be supplied to the urea water injection nozzle 2 by the urea water supply pump 9 by sliding a spool (not shown).
  • the catalytic reactor 12 is for reducing exhaust (NOx in the exhaust) by a NOx catalyst arranged inside.
  • the catalytic reactor 12 is provided in the middle of the exhaust pipe 11 connected to the engine 31 and downstream of the urea water injection nozzle 2.
  • a plurality of catalyst cassettes in which a NOx catalyst is incorporated in a metal frame are arranged inside the casing 13 of the catalyst reactor 12.
  • the control device 30 controls the pressurized air valve 5, the switching valve 8, the urea water supply pump 9, and the like.
  • the control device 30 stores various programs and data for controlling the pressurized air valve 5, the switching valve 8, the urea water supply pump 9, and the like.
  • the control device 30 may be configured such that a CPU, a ROM, a RAM, an HDD, and the like are connected by a bus, or may be configured by a one-chip LSI or the like.
  • the control device 30 is an ECU that controls the engine 31. It is also possible to constitute integrally.
  • the control device 30 controls the pressurized air valve 5, the switching valve 8, the urea water supply pump 9, and the like to inject urea water into the exhaust pipe 11.
  • Ammonia is generated from the urea water injected by the heat of the exhaust.
  • the exhaust purification apparatus 1 reduces NOx to nitrogen and water by the NOx catalyst incorporated in each catalyst cassette of the ammonia and catalytic reactor 12.
  • the catalyst reactor 12 includes a housing 13, a catalyst cassette that reduces exhaust from the engine 31, a support frame that supports the catalyst cassette in the housing 13, a fixing member 34 that fixes the catalyst cassette, and the like.
  • the housing 13 is made of a heat-resistant metal material and is formed in a substantially cylindrical shape (in this embodiment, a rectangular tube shape).
  • An exhaust pipe 11 is connected to one end of the casing 13, and the other end of the casing 13 is open to the outside through the exhaust pipe 11. That is, the housing 13 is configured as an exhaust passage through which exhaust from the engine 31 flows from one side (upstream side) to the other side (downstream side) (see the black arrow in FIG. 4).
  • the exhaust pipe 11 is provided with exhaust pipe switching valves 42 and 43 for switching the branch pipe 41 and the exhaust passage route upstream of the urea water injection nozzle 2.
  • the branch pipe 41 is connected to the exhaust pipe 11.
  • the exhaust gas switching valve 42 is disposed inside the exhaust pipe 11 upstream of the urea water injection nozzle 2 and downstream of the branch pipe 41.
  • the exhaust gas switching valve 43 is disposed inside the branch pipe 41.
  • the exhaust gas switching valves 42 and 43 are configured to be able to open and close in conjunction with each other. Specifically, the exhaust gas switching valves 42 and 43 close the exhaust gas switching valve 43 when the exhaust gas switching valve 42 is open, and open the exhaust gas switching valve 43 when the exhaust gas switching valve 42 is closed. It is configured to be. Thereby, when the exhaust gas switching valve 42 is in the open state and the exhaust gas switching valve 43 is in the closed state, the exhaust pipe 11 forms a path through which the exhaust gas is supplied to the main flow path 32a described later. On the other hand, when the exhaust gas switching valve 42 is closed and the exhaust gas switching valve 43 is open, the exhaust pipe 11 forms a path through which exhaust gas is supplied to a bypass flow path 32b described later.
  • the exhaust flow path of the housing 13 is formed as a main flow path 32a for purifying the exhaust gas by reducing NOx in the exhaust gas by a partition plate 13c extending along the exhaust movement direction, and an exhaust passage path. And a bypass channel 32b that exhausts the exhaust gas without purifying the exhaust gas.
  • the partition plate 13c is provided so as to face a lid member that closes an opening described later.
  • an opening used for installation, replacement, repair, etc. of the catalyst cassette is provided on one side of the housing 13, an opening used for installation, replacement, repair, etc. of the catalyst cassette is provided.
  • a first opening 13a and a second opening 13b are formed in order from the upstream side on one side surface of the housing 13 constituting the main flow path 32a.
  • the opening is configured to be closed by a lid member.
  • the first opening 13 a is configured to be closed by the first lid member 26, and the second opening 13 b is configured to be closed by the second lid member 27.
  • the catalyst cassette is constituted by a catalyst part constituted by a NOx catalyst that reduces exhaust gas, and a metal frame that covers side surfaces other than the side surface through which the through hole of the NOx catalyst is open. And an outer peripheral portion.
  • the NOx catalyst is formed by producing a material containing a metal such as alumina, zirconia, vanadia / titania or zeolite into a substantially rectangular parallelepiped having a large number of lattice-shaped through holes.
  • the catalyst cassette includes a plurality of first catalyst cassettes 14 that are inserted through the first openings 13a and a plurality of second catalyst cassettes 15 that are inserted through the second openings 13b.
  • the first catalyst cassette 14 includes a catalyst part 14a constituted by a NOx catalyst and an outer peripheral part 14b constituted by a metal frame covering a side face other than the side face where the through hole of the NOx catalyst is opened.
  • the second catalyst cassette 15 is configured by a catalyst portion 15a configured by a NOx catalyst and an outer peripheral portion 15b configured by a metal frame that covers a side surface other than the side surface where the through hole of the NOx catalyst is open.
  • the catalyst portions 14a and 15a are formed in a substantially rectangular parallelepiped shape, and the outer peripheral portions 14b and 15b are formed in a substantially rectangular tube shape so as to surround the catalyst portions 14a and 15a.
  • Each catalyst cassette is arranged so that the axial direction of the through hole of the NOx catalyst coincides with the flow direction of the exhaust (see the black arrows in FIGS. 5 and 6). That is, each catalyst cassette is arranged so that the side surface not covered with the frame faces the flow of exhaust gas. Therefore, after the exhaust gas passes through the first catalyst cassette 14 mounted on the first grid frame 18 described later, the catalyst reactor 12 passes the second catalyst cassette 15 mounted on the second grid frame 21 described later on. It is configured to pass through and be discharged from the housing 13.
  • a support frame for supporting the catalyst cassette is provided in the main flow path 32 a of the housing 13.
  • the support frame is provided in a space surrounded by the housing 13 and the partition plate 13c.
  • the support frame is disposed in the vicinity of the lower edge of the opening, and has a lattice frame on which a plurality of catalyst cassettes inserted through the opening are placed, and a wall that extends downstream from the outer frame of the lattice frame. It is comprised by.
  • the wall portion is fixed in close contact with the inner surface of the housing 13 and the partition plate 13c.
  • the lattice frame is fixed to the housing 13 via the stay 16.
  • the support frame includes a first support frame 17 that supports the plurality of first catalyst cassettes 14 that are inserted through the first opening 13a, and a plurality of second catalysts that are inserted through the second opening 13b. And a second support frame 20 that supports the cassette 15.
  • the first support frame 17 is configured by a first lattice frame 18 on which a plurality of first catalyst cassettes 14 are placed, and a first wall portion 19 extending from the outer frame of the first lattice frame 18 toward the downstream side.
  • the second support frame 20 includes a second lattice frame 21 on which the plurality of second catalyst cassettes 15 are placed, and a second wall portion 22 that extends from the outer frame of the second lattice frame 21 toward the downstream side.
  • the lattice frame is formed in a lattice shape by a plurality of inflow holes through which exhaust flows into the catalyst portions of the catalyst cassettes and frame portions constituting the inflow holes.
  • the first lattice frame 18 includes a plurality of first inflow holes 18a and a first frame portion 18b.
  • the second lattice frame 21 includes a plurality of second inflow holes 21a and a second frame portion 21b.
  • the 1st inflow hole 18a and the 2nd inflow hole 21a are formed in a substantially rectangular shape according to the shape of catalyst part 14a * 15a.
  • the first frame portion 18b and the second frame portion 21b are formed as a substantially rectangular frame so as to surround the first inflow hole 18a and the second inflow hole 21a formed in a substantially rectangular shape.
  • the outer peripheral portion of the catalyst cassette is configured to fit in the frame portion constituting the lattice frame as viewed from the exhaust flow direction. That is, each catalyst cassette can be arranged in each frame portion.
  • the outer peripheral portions 14b and 15b are formed in a substantially square shape when viewed from the flow direction of the exhaust gas.
  • the first frame portion 18b and the second frame portion 21b are also formed in a substantially square shape when viewed from the exhaust flow direction.
  • the maximum length of the outer peripheral portions 14b and 15b of the catalyst cassette is formed to be smaller than the maximum length of the first frame portion 18b and the second frame portion 21b, so that the outer peripheral portion of the catalyst cassette fits in the frame portion. Composed.
  • the maximum length of the outer peripheral portions 14b and 15b here refers to the longest side among the sides constituting the opening surface of the outer peripheral portion. When the cross section of the outer peripheral portion in the flow direction of the exhaust is circular, it indicates the major axis. Similarly, the maximum length of the first frame portion 18b and the second frame portion 21b refers to the longest side among the sides constituting the frame portion. When the cross section of the frame portion in the exhaust flow direction is circular, it indicates the major axis.
  • the plurality of catalyst cassettes are charged so as to be adjacent to the opposite side surface from the opening.
  • a total of nine catalyst cassettes with three rows in the width direction and three rows in the depth direction as viewed from the opening side are arranged in the lattice frame.
  • a total of nine inflow holes are formed in the lattice frame, with three rows in the width direction and three rows in the depth direction.
  • the number of catalyst cassettes is not limited to this, and is configured based on the size of the exhaust purification device 1. For example, it is possible to arrange four rows in the width direction and four rows in the depth direction.
  • Each catalyst cassette is arranged with the side surfaces covered with the frame next to each other.
  • the catalyst cassettes adjacent in the width direction are provided with a predetermined interval A (see FIG. 5).
  • a filler 23 (see FIG. 10) is provided along the side surface facing from the opening.
  • the filler 23 is a plate-like member made of a heat insulating material such as glass wool, and is provided so as to close the predetermined interval A, thereby preventing the exhaust gas from flowing into the downstream side via the predetermined interval A. .
  • the movement of the adjacent catalyst cassettes in the width direction with respect to the support frame is restricted by closing the gap between the adjacent catalyst cassettes.
  • the catalyst cassettes adjacent in the depth direction are provided with a predetermined interval B (see FIG. 5).
  • a filler 24 (see FIG. 10) is provided along the width direction when viewed from the opening side.
  • the filler 24 is a plate-like member made of a heat insulating material such as glass wool, and is provided across a plurality of catalyst cassettes adjacent in the width direction.
  • each catalyst cassette can be arranged in each frame so that a heavy catalyst cassette can be loaded, replaced, repaired, etc. in the catalyst reactor 12. It is not necessary to move the catalyst cassettes simultaneously, and the catalyst cassettes can be arranged individually. Therefore, the catalyst cassette can be easily arranged, and the installation workability of the catalyst cassette is improved.
  • the number of lattice frames provided in the catalyst reactor 12 and the number of catalyst cassettes placed on the lattice frames are not limited to the present embodiment.
  • the arrangement of the catalyst cassette can be easily changed according to the degree of deterioration of the catalyst cassette that changes depending on the arrangement position of the catalyst cassette on the lattice frame. Therefore, it can be expected to extend the life of the catalyst portion of the catalyst cassette.
  • the strength of the housing 13 can be increased by providing a separate support frame in the housing 13. Therefore, by providing the support frame having the lattice frame, it is possible to increase the strength of the housing 13 and improve the installation workability of the catalyst cassette.
  • support frames that support a plurality of catalyst cassettes are provided at least on the upstream side and the downstream side inside the casing 13 that constitutes the catalyst reactor 12.
  • the first catalyst cassette 14 provided on the first support frame 17 (first grid frame 18) on the side is compared with the second catalyst cassette 15 provided on the second support frame 20 (second grid frame 21) on the downstream side.
  • the support frame is configured by a first support frame 17 provided on the upstream side and a second support frame 20 provided on the downstream side.
  • the weight of each catalyst cassette can be reduced, so that the installation workability of the catalyst cassette is improved.
  • the first catalyst cassette 14 provided on the upstream side is easily deteriorated and the replacement frequency is high because the exhaust gas containing a large amount of NOx passes through the first catalyst cassette 14 provided on the downstream side. Therefore, the first catalyst cassette 14 provided on the upstream side is configured to be shorter in the exhaust flow direction than the second catalyst cassette 15 provided on the downstream side, so that the first catalyst cassette 14 that is easily deteriorated is configured at low cost. And the replacement cost can be reduced.
  • the fixing member 34 will be described with reference to FIGS. As shown in FIGS. 8 and 9, the fixing member 34 is disposed along the side surface facing the opening, and is energized by a lid member that closes the opening, so that a plurality of catalyst cassettes are placed on the upper surface thereof. It is what is pressed from.
  • the fixing member 34 is energized by a plate-like member 35 extending along the side surface facing the opening from the upper surface of the plurality of catalyst cassettes, and the plate-like member 35 by being biased by a lid member that closes the opening. And a pressing member 36 that presses one end.
  • a plate-like member 35 extending along the side surface facing the opening from the upper surface of the plurality of catalyst cassettes, and the plate-like member 35 by being biased by a lid member that closes the opening.
  • a pressing member 36 that presses one end.
  • the plate member 35 is a substantially rectangular parallelepiped member extending from one side to the other side.
  • the upper surface (downstream side surface) on one side and the other side of the plate-like member 35 is provided with a gradient portion 35a that is inclined toward the end portion.
  • the length in the longitudinal direction of the plate-like member 35 is set approximately as the length from the first opening 13a to the opposing side surface (partition plate 13c).
  • the gradient portion 35a at the end of the plate-like member 35 on the partition plate 13c side is provided so as to be fitted to a receiving portion 37 provided on the partition plate 13c.
  • the plate-like member 35 is disposed so as to cover the space between the first catalyst cassettes 14 adjacent in the width direction among the first catalyst cassettes 14 inserted through the first opening 13a. Specifically, a plate is placed between the adjacent first catalyst cassettes 14 and not overlapping the catalyst part 14a of the first catalyst cassette 14 when viewed from the exhaust flow direction, that is, on the outer peripheral part 14b of the first catalyst cassette 14.
  • the shaped member 35 is disposed (see FIG. 10).
  • the pressing member 36 is provided at one end of the plate-like member 35 on the first opening 13a side.
  • the pressing member 36 is pressed from the first opening 13a side by attaching the first lid member to the first opening 13a.
  • the pressing member 36 is formed in a substantially rectangular parallelepiped shape, and the lower surface (upstream side surface) thereof has a gradient portion 36a.
  • the gradient portion 36 a of the pressing member 36 is configured to be in contact with the gradient portion 35 a of the plate member 35 by being configured at substantially the same inclination angle as the gradient portion 35 a of the plate member 35.
  • the gradient portion 36a of the pressing member 36 is set so that an appropriate pressing force is generated on the gradient portion 35a of the plate-like member 35 by contacting the gradient portion 35a of the plate-like member 35 at an appropriate position.
  • the pressing member 36 is provided with a protruding portion toward the first opening 13 a.
  • the protruding portion is constituted by a pin 36b and a washer 36c attached to the pressing member 36.
  • the pin 36b has a head formed in a disk shape.
  • a hole is provided in the side surface of the first opening 13a of the pressing member 36, and the protrusion is configured by attaching a pin 36b to the hole via a washer 36c.
  • the protrusion length of the protrusion can be adjusted by adjusting the number of washers 36c.
  • the slope portion 36a of the pressing member 36 can be brought into contact with the slope portion 35a of the plate-like member 35 at an appropriate position.
  • the pressing member 36 is restricted from moving in the downstream direction with respect to the gradient portion 35a of the plate-like member 35 by the upper wall constituting the first opening 13a. Therefore, even if it is urged by the first lid member 26, the pressing member 36 does not exceed an appropriate position with the gradient portion 35 a of the plate-like member 35, and can abut at an appropriate position.
  • the head of the pin 36 b that constitutes the protruding portion of the pressing member 36 is pressed by the first lid member 26.
  • a pressing force is generated on the contact surface of the plate-like member 35 by the pressed pressing member 36.
  • a component force in a direction parallel to the longitudinal direction of the plate member 35 and a component force in a direction perpendicular to the plate member 35 are applied to the contact surface of the plate member 35.
  • the plurality of first catalyst cassettes 14 provided across the fixing member 34 are pressed against the first support frame 17 by the applied component force, thereby being fixed to the first support frame 17.
  • the catalyst cassette and the catalyst cassette adjacent in the width direction can be fixed to the catalyst reactor 12 by the fixing member 34.
  • the procedure for loading the first catalyst cassette 14 into the first support frame 17 will be described with reference to FIG. Note that the procedure for loading the second catalyst cassette 15 into the second support frame 21 is the same, and is omitted.
  • the first catalyst cassette 14 is placed in the farthest row as viewed from the first opening 13a side by crane or human power.
  • Fillers 23 are inserted into the upper and lower ends of the gap between the first catalyst cassette 14 and the first catalyst cassette 14, respectively.
  • a guide 23 a is attached to the filler 23 to facilitate insertion into the gap between the first catalyst cassette 14 and the first catalyst cassette 14.
  • Two fillers 24 are attached by adhesive spray so as to straddle a plurality of adjacent first catalyst cassettes 14 on the side surface of the first opening 13a of the arranged first catalyst cassette 14.
  • the filler 24 is attached avoiding the upper end and the lower end so as not to hit the guide portion 23a of the filler 23 inserted in the gap between the first catalyst cassette 14 and the first catalyst cassette 14 adjacent in the width direction. It is done.
  • the filler material 23 is inserted and the filler material 24 is attached.
  • a plurality of plate-like members 35 are arranged in the gap between the first catalyst cassette 14 and the first catalyst cassette 14 adjacent in the width direction and along the side surface (partition plate 13c) facing the first opening 13a. To do. The end of each plate-like member 35 on the partition plate 13c side is fitted to each receiving portion 37 attached to the partition plate 13c. At the end of each plate-like member 35 on the first opening 13a side, a pressing member 36 that adjusts the protruding length of the protruding portion is disposed, and the first lid member 26 is attached to the first opening 13a.
  • the first catalyst cassette 14 can be fixed to the catalyst reactor 12.
  • the plate-like member 35 constituting the fixing member 34 is located between the catalyst cassettes adjacent in the width direction and at a position that does not overlap the catalyst portion of the catalyst cassette as viewed from the exhaust flow direction, that is, on the outer peripheral portion of the catalyst cassette. By being arranged in, it can be fixed without hindering the flow of exhaust. Further, even if the number of catalyst cassettes to be charged into the catalyst reactor 12 is increased, the fixing member 34 may be disposed between the catalyst cassettes adjacent in the width direction. Therefore, the catalyst cassette can be easily fixed to the catalyst reactor 12.
  • the exhaust gas flowing into the main flow path 32a constituting the catalyst reactor 12 is exhausted through the gap between the catalyst cassette and the catalyst cassette. This can be prevented, and exhaust gas can be sufficiently purified by reducing NOx by the catalyst unit.
  • the lattice frame is configured to be divided into an opening portion side frame and a facing portion side frame facing the opening portion, and the opening portion frame is detachably provided on the facing portion side frame. be able to.
  • segmentation structure is demonstrated using the 1st lattice frame 18 which mounts the some 1st catalyst cassette 14 inserted from the 1st opening part 13a.
  • the first lattice frame 18 is configured to be divided into an opening-side frame 18c and an opposing-portion frame 18d that faces the opening. Only the first catalyst cassette 14 in the innermost row as viewed from the first opening 13a side can be placed on the facing portion side frame 18d. That is, the opening side frame 18c can mount the first catalyst cassettes 14 in the middle row and the foremost row when viewed from the first opening portion 13a side.
  • the facing portion side frame 18 d is fixed to the housing 13 via the stay 16.
  • the contact surfaces of the facing portion side frame 18d and the opening portion side frame 18c are configured to be engageable.
  • a pin protruding to the facing portion side is formed on the contact surface of the opening portion side frame 18c, and an engagement hole for engaging the pin is formed on the contact surface of the facing portion side frame 18d. It may be configured.
  • a slope 38 is formed at the end of the opening side frame 18c on the first opening 13a side.
  • a pressing member 39 configured to be able to press the gradient portion 38 is provided on the gradient portion 38 of the opening side frame 18c.
  • the pressing member 39 is configured in the same manner as the pressing member 36 constituting the fixing member 34.
  • the pressing member 39 is configured to be pressed from the first opening 13a side by attaching the first lid member 26 to the first opening 13a.
  • the pressing member 39 is provided on a slope portion 39a that can contact the slope portion 38 of the opening side frame 18c.
  • the pressing member 39 is provided with a protruding portion that protrudes toward the first opening 13a, and the protruding length of the protruding portion is configured to be adjustable.
  • the pressing member 39 is restricted from moving in the downstream direction with respect to the gradient portion 38 of the opening side frame 18c by a stopper (not shown) provided on the first lid member.
  • the contact surface of the pressing member 39 has a component force in a direction parallel to the depth direction, a component force in a vertical direction, Will be added.
  • the opening side frame 18c is pressed against the opposed side frame 18d by the applied component force, and is fixed to the housing 13.
  • the lattice frame is configured to be divided into the opening portion side frame and the facing portion side frame, and the opening portion side frame is detachably provided on the facing portion side frame, so that the opening portion side is provided.
  • the lattice frame may be configured to be slidable in the depth direction.
  • Rail portions 40 that slidably support the first lattice frame 18 are provided at both ends in the width direction of the housing 13 (wall portion 19).
  • the rail portion 40 includes a support shaft 40a that protrudes inward from the inner surface of the housing 13, and a roller 40b that is rotatably supported by the support shaft 40a.
  • a pair of support shafts 40a are provided on the upstream side and the downstream side of the first lattice frame 18, respectively.
  • a plurality of the pair of support shafts 40a are arranged side by side along the depth direction.
  • a roller 40b that clamps the widthwise end of the first lattice frame 18 is provided at the inner end of each support shaft 40a.
  • the roller 40b constituting the rail portion 40 rotates and the first lattice frame 18 is slid. Therefore, for example, when installing the first catalyst cassette 14 in the innermost row of the first grid frame 18, the first opening is achieved by sliding the first grid frame 18 toward the front side along the rail portion 40.
  • the first catalyst cassette 14 can be easily installed without getting out of the portion 13a and performing the installation work, and the installation workability of the catalyst cassette is improved.
  • the present invention can be used for a catalytic reactor.

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Abstract

本発明の触媒反応器及びこれを備えた船舶は、複数の触媒を収容するカセットの設置作業性を向上する触媒反応器を提供することを課題とする。排気中のＮＯｘを還元する触媒部と、触媒部の側面を覆う枠体によって構成される外周部と、によって構成される触媒カセットと、前記複数の触媒カセットを載置する格子枠と、を備える触媒反応器において、前記格子枠は、前記複数の触媒部に排気をそれぞれ流入する複数の流入孔と、前記各流入孔を構成する複数の枠部と、によって構成されるとともに、前記触媒カセットの外周部は、前記各枠部に収まるように配置される。

Description

触媒反応器及びこれを備えた船舶
　本発明は、触媒反応器及びこれを備えた船舶に関する。
　従来、複数の触媒を収容するカセットが着脱自在に装着される触媒反応装置において、触媒反応装置の筐体に設けられる開口部の下縁近傍には、カセットを載置して支持する棚板が水平に横設され、該棚板には矩形の通気口が開口されており、筐体内に流れ込んだ排気ガスが通気口からカセット内を通過できるように構成されている（特許文献１参照）。
　カセットに複数の触媒を嵌装し、カセットを触媒反応器の開口部から棚板上に装入したのち、開口部を蓋部材によって閉塞することでカセットは触媒反応装置に固定される構成となっている。
特許第５４９８８４０号公報
　触媒反応器（触媒反応装置）にカセットを固定する際に、触媒は重量物であるため、複数の触媒を収容するカセットはさらなる重量物となり、触媒反応器の開口部を介してのカセットの設置作業が困難となる場合があった。そこで、本発明は、複数の触媒を収容するカセットの設置作業性を向上する触媒反応器を提供することを課題とする。
　本発明の触媒反応器は、排気中のＮＯｘを還元する触媒部と、前記触媒部の側面を覆う枠体によって構成される外周部と、によって構成される触媒カセットと、前記触媒カセットを複数載置する格子枠と、を備える触媒反応器において、前記格子枠は、前記複数の触媒部に排気をそれぞれ流入する複数の流入孔と、前記複数の流入孔のそれぞれを構成する複数の枠部と、によって構成され、前記触媒カセットの外周部は、前記各枠部に収まるように配置されるものである。
　本発明の触媒反応器においては、前記触媒反応器の一側面には、前記複数の触媒カセットを装入する開口部が設けられ、前記格子枠は、開口部側フレームと、前記開口部と対向する対向部側フレームと、に分割可能に構成され、前記開口部側フレームは、前記対向部側フレームに着脱自在に設けられることが好ましい。
　本発明の触媒反応器においては、前記格子枠は、前記触媒反応器の内部において、排気の流れ方向における上流側と下流側とに設けられ、前記上流側の格子枠に設けられる触媒カセットは、前記下流側の格子枠に設けられる触媒カセットに比べて排気の流れ方向に短く構成されることが好ましい。
　本発明の船舶は、前記触媒反応器を備えるものである。
　本発明の触媒反応器及びこれを備えた船舶によれば、触媒反応器への触媒カセットの設置作業性が向上することができる。
船舶の側面図である。 船舶の正面断面図である。 排気浄化装置の全体構成を示す概略図である。 （ａ）触媒反応器の正面図である（ｂ）触媒反応器の側面図である。 触媒反応器の斜視図である。 触媒反応器の内部において支持される支持枠の斜視図である。 支持枠を排気の流れ方向からみた図である。 触媒カセットの触媒反応器への固定を示す側面図である。 （ａ）蓋部材によって開口部を閉塞するときに発生する分力を示す側面図である（ｂ）押さえ部材の突出部の調節を示す部分拡大図である。 支持枠への触媒カセットの配置及び固定を示す斜視図である。 （ａ）分割可能に構成される格子枠の斜視図である（ｂ）分割可能に構成される格子枠の側面図である。 摺動可能に構成される格子枠の斜視図である。
　以下に、図１および図２を用いて触媒反応器１２が搭載される船舶１００について説明する。なお、本実施形態における「上流側」とは排気の流れ方向における上流側を示し、「下流側」とは排気の流れ方向における下流側を示す。また、本実施形態における「幅方向」とは触媒反応器１２を、その開口部が設けられる一側面からみて左右方向を指し、「奥行方向」とは触媒反応器１２を、その開口部が設けられる一側面からみて前後方向を指す。
　船舶１００は、船体１０１と、船体１０１の船尾側に設けたキャビン１０２と、キャビン１０２の後方に配置されるファンネル１０３と、船体１０１の後方下部に設けられるプロペラ１０４及び舵１０５と、を備えている。船尾側の船底１０６には、スケグ１０７が一体的に形成されている。スケグ１０７には、プロペラ１０４を回転駆動させる推進軸１０８を軸支している。船体１０１内の船首側及び中央部には船倉１０９が設けられている。船体１０１内の船尾側には機関室１１０が設けられる。
　機関室１１０には、プロペラ１０４の駆動源である主エンジン１１１（本実施形態ではディーゼルエンジン）及び減速機１１２と、船体１０１内の電気系統に電力を供給するための発電装置１１３とを配置している。主エンジン１１１から減速機１１２を経由した回転動力によって、プロペラ１０４が回転駆動される。機関室１１０の内部は、上甲板１１４、第二甲板１１５、第三甲板１１６及び内底板１１７によって上下に仕切られている。本実施形態では、機関室１１０の最下段の内底板１１７上に主エンジン１１１及び減速機１１２を据え付け、機関室１１０の中段の第三甲板１１６上に発電装置を据え付けている。発電装置は、エンジン３１と、エンジン３１の駆動によって発電する発電機３３とを組み合わせて構成される。
　図３及び図４を用いて、排気浄化装置１について説明する。
　排気浄化装置１は、発電機３３等の動力源であるエンジン３１から排出される排気を浄化するものである。排気浄化装置１は、エンジン３１に接続される排気管１１に設けられる。排気管１１は、ファンネル１０３まで延びていて外部に直接連通される。排気浄化装置１は、尿素水噴射ノズル２、尿素供給流路３、空気供給流路４、加圧空気弁５、エアタンク６、加圧空気供給ポンプ（コンプレッサ）７、切替弁８、尿素水供給ポンプ９、尿素水タンク１０、触媒反応器１２、制御装置３０等を具備する。
　尿素水噴射ノズル２は、尿素水を排気管１１または触媒反応器１２の内部に供給するものである。尿素水噴射ノズル２は、管状部材から構成され、その一側（下流側）を排気管１１または触媒反応器１２の外部から内部へ挿通するようにして設けられる。尿素水噴射ノズル２には、尿素水の流路である尿素供給流路３が接続される。また、尿素水噴射ノズル２には、加圧空気の流路である空気供給流路４が接続される。
　加圧空気弁５は、加圧空気の流路を連通または遮断する。加圧空気弁５は、空気供給流路４に設けられる。加圧空気弁５は、電磁弁で構成されソレノイドが制御装置３０と接続される。加圧空気弁５は、図示しないスプールを摺動させることにより尿素水噴射ノズル２に加圧空気供給ポンプ（コンプレッサ）７によってエアタンク６に加圧された加圧空気を供給可能に構成される。
　切替弁８は、尿素水の流路を切り替える。切替弁８は、空気供給流路４の尿素水供給ポンプ９の下流側に設けられる。切替弁８は、図示しないスプールを摺動させることにより尿素水噴射ノズル２に尿素水供給ポンプ９によって尿素水タンク１０の尿素水を供給可能に構成される。
　触媒反応器１２は、内部に配置されたＮＯｘ触媒によって排気（排気中のＮＯｘ）を還元するものである。触媒反応器１２は、エンジン３１と接続されている排気管１１の途中部にあって尿素水噴射ノズル２の下流側に設けられる。触媒反応器１２の筐体１３の内部には、ＮＯｘ触媒を金属の枠体に組み込んだ触媒カセットが複数配置される。
　制御装置３０は、加圧空気弁５、切替弁８、尿素水供給ポンプ９等を制御する。制御装置３０には、加圧空気弁５、切替弁８、尿素水供給ポンプ９等を制御するための種々のプログラムやデータが格納される。制御装置３０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＨＤＤ等がバスで接続される構成であってもよく、あるいはワンチップのＬＳＩ等からなる構成であってもよい。また、制御装置３０は、エンジン３１を制御するＥＣＵ
と一体的に構成することも可能である。
　このように構成される排気浄化装置１において、制御装置３０は、加圧空気弁５、切替弁８、尿素水供給ポンプ９等を制御して、排気管１１内に尿素水を噴射する。排気の熱によって噴射された尿素水からアンモニアが生成される。排気浄化装置１は、アンモニアと触媒反応器１２の各触媒カセットに組み込まれるＮＯｘ触媒によってＮＯｘを窒素と水に還元する。
　次に、図３から図６を用いて触媒反応器１２について具体的に説明する。
　触媒反応器１２は、筐体１３、エンジン３１からの排気を還元する触媒カセット、触媒カセットを筐体１３内において支持する支持枠、触媒カセットを固定する固定部材３４等を具備する。
　筐体１３は、耐熱金属材料製で略筒状（本実施形態では、角筒状）に形成される。筐体１３の一側端部には排気管１１が接続され、筐体１３の他側端部は排気管１１を介して外部に開放されている。つまり、筐体１３は、一側（上流側）から他側（下流側）に向かって（図４黒塗矢印参照）エンジン３１からの排気が流れる排気流路として構成されている。
　排気管１１には、尿素水噴射ノズル２の上流側に分岐管４１と排気の通過経路を切り替える排気切替弁４２・４３が設けられている。分岐管４１は、排気管１１に接続されている。排気切替弁４２は、尿素水噴射ノズル２の上流側であって分岐管４１の下流側の排気管１１の内部に配置されている。排気切替弁４３は、分岐管４１の内部に配置されている。
　排気切替弁４２・４３は、互いに連動して開閉可能に構成されている。具体的には、排気切替弁４２・４３は、排気切替弁４２が開状態のときに排気切替弁４３を閉状態になり、排気切替弁４２が閉状態のときに排気切替弁４３を開状態になるように構成されている。これにより、排気切替弁４２が開状態かつ排気切替弁４３が閉状態の場合、排気管１１は、排気が後述のメイン流路３２ａに供給される経路が構成される。一方、排気切替弁４２が閉状態かつ排気切替弁４３が開状態の場合、排気管１１は、排気が後述のバイパス流路３２ｂに供給される経路が構成される。
　筐体１３の排気流路は、その内部において、排気移動方向にそって延びる仕切り板１３ｃによって、排気中のＮＯｘを還元することで排気を浄化するメイン流路３２ａと、排気の通過経路として形成され、排気を浄化することなく外部へ排出するバイパス流路３２ｂと、に区画される。仕切り板１３ｃは、後述の開口部を塞ぐ蓋部材と対向するように設けられる。
　筐体１３の一側面には、触媒カセットの設置、取替、修繕等に用いられる開口部が設けられる。開口部は、メイン流路３２ａを構成する筐体１３の一側面に、上流側から順に第一開口部１３ａと第二開口部１３ｂとが形成される。開口部は、蓋部材によって閉塞可能に構成される。具体的には、第一開口部１３ａは、第一蓋部材２６によって閉塞可能に構成され、第二開口部１３ｂは、第二蓋部材２７によって閉塞可能に構成される。
　図５及び図６に示すように、触媒カセットは、排気を還元するＮＯｘ触媒によって構成される触媒部と、ＮＯｘ触媒の貫通孔が開口している側面以外の側面を覆う金属の枠体によって構成される外周部と、によって構成される。ＮＯｘ触媒は、例えばアルミナ、ジルコニア、バナジア／チタニアまたはゼオライト等の金属を含有する材料を多数の格子状の貫通孔を有する略直方体に生成したものである。触媒カセットは、第一開口部１３ａを介して装入される複数の第一触媒カセット１４と、第二開口部１３ｂを介して装入される複数の第二触媒カセット１５と、を備える。
　第一触媒カセット１４は、ＮＯｘ触媒によって構成される触媒部１４ａと、ＮＯｘ触媒の貫通孔が開口している側面以外の側面を覆う金属の枠体によって構成される外周部１４ｂと、を備える。第二触媒カセット１５は、ＮＯｘ触媒によって構成される触媒部１５ａと、ＮＯｘ触媒の貫通孔が開口している側面以外の側面を覆う金属の枠体によって構成される外周部１５ｂと、によって構成される。触媒部１４ａ・１５ａは略直方体形状に形成され、外周部１４ｂ・１５ｂは触媒部１４ａ・１５ａを囲うように略角筒状に形成される。
　各触媒カセットは、ＮＯｘ触媒の貫通孔の軸方向が排気の流れ方向（図５及び図６黒塗矢印参照）と一致するように配置される。つまり、各触媒カセットは、枠体で覆われていない側面が排気の流れに対向するように配置される。したがって、触媒反応器１２は、排気が後述の第一格子枠１８に載置される第一触媒カセット１４を通過した後、後述の第二格子枠２１に載置される第二触媒カセット１５を通過して筐体１３から排出されるように構成される。
　図６に示すように、筐体１３のメイン流路３２ａ内において、触媒カセットを支持する支持枠が設けられる。支持枠は、筐体１３と仕切り板１３ｃとによって囲まれる空間に設けられる。支持枠は、開口部の下縁近傍に配置され、開口部を介して装入される複数の触媒カセットを載置する格子枠と、格子枠の外枠から下流側に向けて延びる壁部と、によって構成される。壁部は、筐体１３の内側面と仕切り板１３ｃとに密着して固定される。格子枠は、ステー１６を介して筐体１３に固定される。
　支持枠は、第一開口部１３ａを介して装入される複数の第一触媒カセット１４を支持する第一支持枠１７と、第二開口部１３ｂを介して装入される複数の第二触媒カセット１５を支持する第二支持枠２０と、を備える。第一支持枠１７は、複数の第一触媒カセット１４を載置する第一格子枠１８と、第一格子枠１８の外枠から下流側に向けて延びる第一壁部１９と、によって構成される。第二支持枠２０は、複数の第二触媒カセット１５を載置する第二格子枠２１と、第二格子枠２１の外枠から下流側に向けて延びる第二壁部２２と、によって構成される。
　図６及び図７に示すように、格子枠は、各触媒カセットの触媒部に排気をそれぞれ流入する複数の流入孔と、各流入孔を構成する枠部と、によって格子状に形成される。第一格子枠１８は、複数の第一流入孔１８ａと、第一枠部１８ｂと、によって構成される。第二格子枠２１は、複数の第二流入孔２１ａと、第二枠部２１ｂと、によって構成される。第一流入孔１８ａ及び第二流入孔２１ａは、触媒部１４ａ・１５ａの形状に応じて略矩形状に形成される。第一枠部１８ｂ及び第二枠部２１ｂは、略矩形状に形成される第一流入孔１８ａ及び第二流入孔２１ａを囲うように略矩形状の枠体として形成される。
　図７に示すように、触媒カセットの外周部は、排気の流れ方向からみて格子枠を構成する枠部に収まるように構成される。つまり、各枠部にそれぞれ各触媒カセットを配置可能に構成される。
　本実施形態では、外周部１４ｂ・１５ｂは、排気の流れ方向からみて略正方形状に形成される。また、第一枠部１８ｂと第二枠部２１ｂも、同様に排気の流れ方向からみて略正方形状に形成される。触媒カセットの外周部１４ｂ・１５ｂの最大長さが、第一枠部１８ｂ・第二枠部２１ｂの最大長さよりも小さく形成されることで、触媒カセットの外周部は、枠部に収まるように構成される。ここでの外周部１４ｂ・１５ｂの最大長さとは、外周部の開口面を構成する辺の内、最も長い辺を指す。外周部の排気の流れ方向における断面が円形状の場合は、長径を指す。同様に、第一枠部１８ｂと第二枠部２１ｂの最大長さとは、枠部を構成する辺のうち、最も長い辺を指す。枠部の排気の流れ方向における断面が円形上の場合は、長径を指す。
　複数の触媒カセットは、開口部から対向する側面に向けて隣り合うように装入される。格子枠には、開口部側からみて、幅方向に３列で、奥行方向に３列からなる計９個の触媒カセットが配置される。つまり、格子枠には、幅方向に３列で、奥行方向に３列からなる計９個の流入孔が形成される。触媒カセットの個数は、これに限らず、排気浄化装置１の大きさに基づいて構成される。例えば、幅方向に４列で、奥行方向に４列といった配置も可能である。
　各触媒カセットは、枠体で覆われた側面同士を隣り合わせにして配置される。幅方向に隣り合う触媒カセット同士は、所定の間隔Ａ（図５参照）をあけて設けられる。所定の間隔Ａには、開口部から対向する側面に沿って充填材２３（図１０参照）が設けられる。充填材２３は、グラスウール等の断熱材によって構成される板状部材であり、所定の間隔Ａを塞ぐように設けられることで、所定の間隔Ａを介して下流側に排気が流れ込むことを防止できる。また、隣り合う触媒カセットの隙間を塞ぐことで、支持枠に対する幅方向に隣り合う触媒カセットの動きを規制している。
　奥行方向に隣り合う触媒カセット同士は、所定の間隔Ｂ（図５参照）をあけて設けられる。所定の間隔Ｂには、開口部側からみて幅方向に沿って充填材２４（図１０参照）が設けられる。充填材２４は、グラスウール等の断熱材によって構成される板状部材であり、幅方向に隣り合う複数の触媒カセットにまたがって設けられる。充填材２４は、所定の間隔Ｂを塞ぐように設けられることで、所定の間隔Ｂを介して下流側に排気が流れ込むことを防止できる。また、隣り合う触媒カセットの隙間を塞ぐことで、支持枠に対する奥行方向に隣り合う触媒カセットの動きを規制している。
　以上のように、各枠部にそれぞれ各触媒カセットを配置可能に構成されることで、重量物である触媒カセットを触媒反応器１２の内部において装入、取替、修繕等する際に、複数の触媒カセットを同時に動かす必要がなく、個別に触媒カセットを配置することができる。そのため、容易に触媒カセットを配置することができ、触媒カセットの設置作業性が向上される。なお、触媒反応器１２に設けられる格子枠の数及び格子枠に載置される触媒カセットの数は、本実施形態に限定されるものではない。
　また、格子枠上における触媒カセットの配置場所によって変化する触媒カセットの劣化度合いに応じて、触媒カセットの配置を容易に変更することができる。そのため、触媒カセットの触媒部の寿命を延ばすことも期待できる。また、筐体１３内に別途、支持枠が設けられることで、筐体１３の強度を高めることができる。そのため、格子枠を有する支持枠が設けられることで、筐体１３の強度を高めるとともに、触媒カセットの設置作業性を向上することができる。
　図４から図６に示すように、触媒反応器１２を構成する筐体１３の内部において、複数の触媒カセットを支持する支持枠（格子枠）が少なくとも上流側と下流側とに設けられ、上流側の第一支持枠１７（第一格子枠１８）に設けられる第一触媒カセット１４は、下流側の第二支持枠２０（第二格子枠２１）に設けられる第二触媒カセット１５に比べて排気の流れ方向に短く構成される。本実施形態では、支持枠は、上流側に設けられる第一支持枠１７と下流側に設けられる第二支持枠２０とによって構成されている。
　触媒カセットを上流側と下流側とに分けて設けることで、各触媒カセットの重量を軽くすることができるため、触媒カセットの設置作業性が向上する。また、上流側に設けられる第一触媒カセット１４は、下流側に設けられる第二触媒カセット１５に比べてＮＯｘを多分に含んだ排気が通るため、劣化しやすく交換頻度が高い。そのため、上流側に設けられる第一触媒カセット１４は、下流側に設けられる第二触媒カセット１５に比べて排気流れ方向に短く構成することで、劣化しやすい第一触媒カセット１４を安価に構成することができ、交換コストを下げることができる。
　図８から図１０を用いて、固定部材３４について説明する。
　図８及び図９に示すように、固定部材３４は、開口部から対向する側面に沿って配置され、開口部を閉塞する蓋部材によって付勢されることで、複数の触媒カセットを、その上面から押圧するものである。
　固定部材３４は、複数の触媒カセットの上面で、かつ、開口部から対向する側面に沿って延びる板状部材３５と、開口部を閉塞する蓋部材によって付勢されることで板状部材３５の一端を押圧する押さえ部材３６と、から構成される。以下では、第一開口部１３ａを介して装入される第一触媒カセット１４の固定部材３４を用いた固定方法について説明する。第二開口部１３ｂを介して装入される第二触媒カセット１５の固定部材３４を用いた固定方法については、同様のため、省略する。
　板状部材３５は、一側から他側に向かって延びる略直方体形状の部材である。板状部材３５の一側及び他側における上面（下流側面）は、端部に向かって傾斜する勾配部３５ａが設けられる。板状部材３５の長手方向の長さは、おおよそ第一開口部１３ａから対向する側面（仕切り板１３ｃ）までの長さとして設定される。板状部材３５の仕切り板１３ｃ側の端部の勾配部３５ａは、仕切り板１３ｃに設けられる受け部３７に嵌合可能に設けられる。
　板状部材３５は、第一開口部１３ａを介して装入される第一触媒カセット１４のうち、幅方向に隣り合う第一触媒カセット１４間を上面から覆うように配置される。具体的には、隣り合う第一触媒カセット１４間で、かつ、排気流れ方向からみて第一触媒カセット１４の触媒部１４ａに重ならない位置、つまり、第一触媒カセット１４の外周部１４ｂ上に板状部材３５は配置される（図１０参照）。
　押さえ部材３６は、板状部材３５の第一開口部１３ａ側の一端に設けられる。押さえ部材３６は、第一開口部１３ａに第一蓋部材を取り付けることで、第一開口部１３ａ側から押圧されるものである。押さえ部材３６は、略直方体形状に形成され、その下面（上流側面）は、勾配部３６ａを有する。押さえ部材３６の勾配部３６ａは、板状部材３５の勾配部３５ａと略同一の傾斜角度に構成されることで、板状部材３５の勾配部３５ａと当接可能に構成される。押さえ部材３６の勾配部３６ａは、板状部材３５の勾配部３５ａと適切な位置で当接することで、板状部材３５の勾配部３５ａに適切な押圧力が発生されるように設定される。
　図９に示すように、押さえ部材３６には、第一開口部１３ａ側への突出部が設けられる。突出部は、押さえ部材３６に取り付けられるピン３６ｂ及び座金３６ｃによって構成される。ピン３６ｂは、円板状に形成される頭部を備えている。押さえ部材３６の第一開口部１３ａ側面には、孔が設けられており、該孔に座金３６ｃを介してピン３６ｂを取り付けることで、突出部は構成される。孔にピン３６ｂを取り付ける際に、座金３６ｃの枚数を調節することで、突出部の突出長を調節することができる。突出部の突出長を調節することで、押さえ部材３６の勾配部３６ａを板状部材３５の勾配部３５ａと適切な位置で当接させることを可能としている。
　なお、押さえ部材３６は、第一開口部１３ａを構成する上壁によって、板状部材３５の勾配部３５ａに対して下流方向に移動することを規制されている。そのため、第一蓋部材２６によって付勢されたとしても、押さえ部材３６が板状部材３５の勾配部３５ａとの適切な位置を超えることがなく、適切な位置での当接を可能としている。
　以上の構成において、第一開口部１３ａに第一蓋部材２６を取り付けることで、押さえ部材３６の突出部を構成するピン３６ｂの頭部が第一蓋部材２６によって押圧される。押圧された押さえ部材３６によって板状部材３５の当接面に押圧力が発生する。この際に、板状部材３５の当接面には、板状部材３５の長手方向と平行な方向の分力と、垂直な方向の分力と、が加わる。加えられる分力によって、固定部材３４をまたいで設けられる複数の第一触媒カセット１４が第一支持枠１７に押圧されることで、第一支持枠１７に固定される。以上のように、幅方向に隣り合う触媒カセットと触媒カセットとを固定部材３４によって触媒反応器１２に固定することができる。
　図１０を用いて、第一支持枠１７への第一触媒カセット１４の装入手順について説明する。なお、第二支持枠２１への第二触媒カセット１５の装入手順は、同様のため、省略する。
　まず、第一開口部１３ａ側からみて最も奥の列に第一触媒カセット１４をクレーン又は人力において配置する。配置された第一触媒カセット１４と第一触媒カセット１４との隙間の上端及び下端にそれぞれ充填材２３を挿入する。充填材２３には、ガイド２３ａが取付けられており、第一触媒カセット１４と第一触媒カセット１４との隙間への挿入を容易にする。配置された第一触媒カセット１４の第一開口部１３ａ側面において、隣り合う複数の第一触媒カセット１４にまたがるように充填材２４が粘着スプレーによって二つ取り付けられる。この際、幅方向に隣り合う第一触媒カセット１４と第一触媒カセット１４との隙間に挿入された充填材２３のガイド部２３ａにあたらないように、充填材２４は上端及び下端を避けて取り付けられる。同様に、第一開口部１３ａ側からみて中間の列、最も手前の列の順に第一触媒カセット１４を配置した後、充填材２３を挿入して充填材２４を取り付ける。
そして、幅方向に隣り合う第一触媒カセット１４と第一触媒カセット１４との隙間上で、かつ、第一開口部１３ａから対向する側面（仕切り板１３ｃ）に沿って板状部材３５を複数配置する。各板状部材３５の仕切り板１３ｃ側の端部は、仕切り板１３ｃに取り付けられる各受け部３７に嵌合される。各板状部材３５の第一開口部１３ａ側の端部には、突出部の突出長を調節した押さえ部材３６を配置するとともに、第一蓋部材２６を第一開口部１３ａに取り付けることで、触媒反応器１２に第一触媒カセット１４を固定することができる。
　以上のように、複数の触媒カセットを上面から押圧して固定することで、筐体１３に対する触媒カセットの隙間（幅方向及び奥行方向）を計測したうえで、該隙間に対して適切に形成される充填材や調節板を設ける必要がないため、容易に複数の触媒カセットを筐体１３に対して固定することができる。つまり、製作誤差を許容した触媒カセットの簡易な固定方法である。また、触媒カセットを触媒反応器１２に対して安定的に固定することで、触媒部によってＮＯｘを還元することで排気を十分に浄化することができ、性能の向上につながる。
　また、固定部材３４を構成する板状部材３５は、幅方向に隣り合う触媒カセット間で、かつ、排気の流れ方向からみて触媒カセットの触媒部に重ならない位置、つまり、触媒カセットの外周部上に配置されることで、排気の流れを妨げることなく、固定することができる。また、触媒反応器１２に装入する触媒カセットの数が増えたとしても、幅方向に隣り合う触媒カセット間に固定部材３４を配置すればよいため、固定部材３４の取り付けに煩雑さを要せず、容易に触媒カセットを触媒反応器１２に固定することができる。
　また、隣り合う触媒カセット間に充填材２３・２４が設けられることで、触媒反応器１２を構成するメイン流路３２ａに流入する排気が触媒カセットと触媒カセットとの隙間を抜けて外部に排出されることを防ぐことができ、触媒部によってＮＯｘを還元することで排気を十分に浄化することができる。
　図１１に示すように、格子枠は、開口部側フレームと、開口部と対向する対向部側フレームと、に分割可能に構成され、開口部側フレームは、対向部側フレームに着脱自在に設けることができる。以下では、第一開口部１３ａから装入される複数の第一触媒カセット１４を載置する第一格子枠１８を用いて、分割構造について説明する。
　第一格子枠１８は、開口部側フレーム１８ｃと、開口部と対向する対向部側フレーム１８ｄと、に分割可能に構成される。対向部側フレーム１８ｄは、第一開口部１３ａ側からみて最も奥の列の第一触媒カセット１４のみを載置可能となっている。つまり、開口部側フレーム１８ｃは、第一開口部１３ａ側からみて中間の列及び最も手前の列の第一触媒カセット１４を載置可能となっている。
　対向部側フレーム１８ｄは、筐体１３にステー１６を介して固定される。対向部側フレーム１８ｄ及び開口部側フレーム１８ｃの当接面は係合可能に構成される。例えば、開口部側フレーム１８ｃの当接面には、対向部側に突出するピンが形成され、対向部側フレーム１８ｄの当接面にはピンが係合する係合孔が形成されるように構成してもよい。開口部側フレーム１８ｃの第一開口部１３ａ側端部には、勾配部３８が形成される。
　開口部側フレーム１８ｃの勾配部３８には、該勾配部３８を押圧可能に構成される押さえ部材３９が設けられる。押さえ部材３９は、固定部材３４を構成する押さえ部材３６と同様に構成される。押さえ部材３９は、第一開口部１３ａに第一蓋部材２６を取り付けることで、第一開口部１３ａ側から押圧されるように構成される。押さえ部材３９は、開口部側フレーム１８ｃの勾配部３８と当接可能な勾配部３９ａに設けられる。押さえ部材３９には、第一開口部１３ａ側に突出する突出部が設けられ、該突出部の突出長は調節可能に構成される。押さえ部材３９は、第一蓋部材に設けられるストッパー（図示しない）によって、開口部側フレーム１８ｃの勾配部３８に対して下流方向に移動することを規制されている。
　以上の構成において、第一開口部１３ａに第一蓋部材２６を取り付けることで、押さえ部材３９の当接面には、奥行方向と平行な方向の分力と、垂直な方向の分力と、が加わる。加えられる分力によって、開口部側フレーム１８ｃが対向部側フレーム１８ｄに押圧されることで、筐体１３に固定される。
　以上のように、格子枠は、開口部側フレームと対向部側フレームとに分割可能に構成されるとともに、開口部側フレームは、対向部側フレームに着脱自在に設けられることで、開口部側フレームを対向部側フレームから取り外すことで、開口部側からみて最も奥の列への触媒カセットの設置作業を容易におこなうことができる。そのため、触媒カセットの設置作業性を向上することができる。
　図１２に示すように、格子枠は奥行方向に摺動可能に構成してもよい。以下では、第一格子枠１８の摺動構造について説明する。筐体１３（壁部１９）の幅方向両端部には、第一格子枠１８を摺動可能に支持するレール部４０がそれぞれ設けられる。レール部４０は、筐体１３の内側面から内方側に突設される支軸４０ａと、支軸４０ａに回転可能に支持されるローラ４０ｂと、によって構成される。
　支軸４０ａは、第一格子枠１８の上流側及び下流側にそれぞれ一対設けられる。一対の支軸４０ａは、奥行方向に沿って複数並べて配置される。各支軸４０ａの内方側端部には、第一格子枠１８の幅方向端部を挟持するローラ４０ｂが設けられる。
　以上の構成において、第一格子枠１８をレール部４０に沿って動かすと、レール部４０を構成するローラ４０ｂが回転し、第一格子枠１８は摺動される。そのため、例えば、第一格子枠１８の最も奥の列へ第一触媒カセット１４を設置する場合に、第一格子枠１８をレール部４０に沿って手前側に摺動することで、第一開口部１３ａから身を乗り出して設置作業を行うことなく容易に第一触媒カセット１４を設置することができ、触媒カセットの設置作業性が向上される。
　本発明は、触媒反応器に利用可能である。
　１　　　排気浄化装置
　１２　　触媒反応器
　１３ａ　第一開口部
　１３ｂ　第二開口部
　１４　　第一触媒カセット
　１４ａ　触媒部
　１４ｂ　外周部
　１５　　第二触媒カセット
　１５ａ　触媒部
　１５ｂ　外周部
　１８　　第一格子枠
　１８ａ　第一流入孔
　１８ｂ　第一枠部
　１８ｃ　開口部側フレーム
　１８ｄ　対向部側フレーム
　２１　　第二格子枠
　２１ａ　第二流入孔
　２１ｂ　第二枠部
　２３　　充填材
　２４　　充填材
　２６　　第一蓋部材
　２７　　第二蓋部材
　３４　　固定部材
　１００　船舶

Claims (4)

  1. 　排気中のＮＯｘを還元する触媒部と、前記触媒部の側面を覆う枠体によって構成される外周部と、によって構成される触媒カセットと、
    　前記触媒カセットを複数載置する格子枠と、
    　を備える触媒反応器において、
    　前記格子枠は、前記複数の触媒部に排気をそれぞれ流入する複数の流入孔と、前記複数の流入孔のそれぞれを構成する複数の枠部と、によって構成され、
    　前記触媒カセットの外周部は、前記各枠部に収まるように配置される、触媒反応器。
  2. 　請求項１に記載の触媒反応器であって、
    　前記触媒反応器の一側面には、前記複数の触媒カセットを装入する開口部が設けられ、
    　前記格子枠は、開口部側フレームと、前記開口部と対向する対向部側フレームと、に分割可能に構成され、
    　前記開口部側フレームは、前記対向部側フレームに着脱自在に設けられる、触媒反応器。
  3. 　請求項１又は２に記載の触媒反応器であって、
    　前記格子枠は、前記触媒反応器の内部において、排気の流れ方向における上流側と下流側とに設けられ、
    　前記上流側の格子枠に設けられる触媒カセットは、前記下流側の格子枠に設けられる触媒カセットに比べて排気の流れ方向に短く構成される、触媒反応器。
  4. 　請求項１から３の何れか一項に記載の触媒反応器を備えた船舶。
PCT/JP2016/074494 2016-03-24 2016-08-23 触媒反応器及びこれを備えた船舶 WO2017163448A1 (ja)

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