JPH07139341A - 船舶用脱硝装置の反応器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 触媒の耐振性に優れたコンパクトな反応器を
提供する。 【構成】 ケース３は、排ガスの入口６を有する下部４
と、出口７を有する上部５からなる。下部内に或る角柱
状の触媒１は、船の進行方向Ａと長手方向を直角とし、
長手方向について所定寸法づつ右方にずれながら積み重
ねられて支持格子８で保持されている。上部内の触媒
は、同様に左方にずれながら積み重ねられている。入口
から入った排ガスは、空間Ｓ１から下の触媒を経て空間
Ｓ２に入り、上の触媒を経て空間Ｓ３から出口に至る。
反応器の横巾寸法は、ｃ＋ａ＋ｂで、平積みにした触媒
の両端に寸法ｂを設けた従来の横巾寸法ａ＋２ｂよりも
小さい。触媒は水平で長手方向と船の進行方向Ａを直交
させているので耐振性が良い。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ディーゼルエンジンを
備えた船舶に備えつけられて排ガス中の窒素酸化物（Ｎ
Ｏ_x ）を還元除去する船舶用脱硝装置の反応器に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】ディーゼルエンジンを備えた船舶におい
ては、排ガス中の窒素酸化物を低減除去する場合、排ガ
ス脱硝装置が搭載される。この排ガス脱硝装置において
は、ＮＯ_x を含む排ガスにアンモニアを混合し、触媒を
備えた反応器内を通過させることによってＮＯ_x を還元
して窒素と水に変化させる選択接触還元法（ＳＣＲ法）
が広く用いられている。

【０００３】前記反応器の触媒としては、例えば一辺が
１４０ｍｍ〜１６０ｍｍの角柱状に成形された長手方向
の両端面に微小な多数の開口が形成されたいわゆるハニ
カム状のセラミック触媒が用いられている。そして、前
記反応器は、多数の触媒をケース内に集積させた構成と
されている。

【０００４】図７は、従来の反応器１００の一例を示
す。ケース１０１の内部には、複数本の角柱状のハニカ
ム触媒１（以下、単に触媒１と呼ぶ。）が縦置きの姿勢
で集積されている。これらの触媒１は、格子状の支持材
１０２によって支持されている。図７は所定間隔をおい
て上下の二層にわけられている場合のものである。ケー
ス１０１の下方から導入された排ガスは、両層の触媒
１，１を通過して上方へ抜けていく。

【０００５】図８は、従来の反応器２００の他の一例を
示す。ケース２０１の内部には、複数の触媒１が横置き
の姿勢で両端をそろえて積み重ねられている。これらの
触媒１は、上下の二層にわけられており、下層の入口側
と上層の出口側の間にはケース内を仕切る隔壁２０２が
ある。ケース２０１の下方から導入された排ガスは、同
図中矢印で示すように下層の触媒１を通過した後、上層
の触媒１を通り、ケース２０１の上方へ排出される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】船舶の排ガス脱硝装置
の反応器は、船内の狭い空間内に収めるようにコンパク
ト化する必要がある。特に、小型船舶においては、脱硝
反応器を新たに設置しうるスペースは船体内や甲板上に
はないのが普通であるため、前述した図７に示す縦型の
反応器を化粧煙突（ファンネル）内に設置することにな
る。

【０００７】しかしながら、脱硝装置の反応器内に収め
るセラミックのハニカム触媒は強度的に脆く欠けやす
い。さらに反応器の部材と直接接触する場合には振動に
よる摩擦で削られ、擦り減りやすい。

【０００８】このため、図７に示したような触媒を縦型
に配置した反応器１００では、触媒１の荷重が支持材１
０２との接触部分に集中してこれを破損させてしまう事
故がおこりやすい。従って、このタイプの反応器は、船
舶用には不適であり、実際にはほとんど陸上でしか用い
られなかった。

【０００９】即ち、船舶に搭載する機器は、波浪による
衝撃的振動や搭載エンジンから伝わってくる振動を受け
やすいので、優れた耐振性を有することが必要である。
そして、触媒の鉛直方向の耐振性を向上させるために
は、図８に示した反応器２００のように触媒１を水平に
並べて荷重の分散を図ればよい。

【００１０】しかしながら、図８に示した従来の設計思
想による反応器２００によれば、設置に必要なスペース
が大きすぎるという問題があった。その横巾寸法は、触
媒１の長手方向の寸法ａと、排ガスを導くために触媒１
の長手方向の両端にそれぞれ設けるケース２０１内の空
間の寸法ｂ，ｂの合計（ａ＋ｂ＋ｂ）である。この大き
な寸法はむだなスペースのない船舶内では確保しにくか
った。このようなことは、触媒の長手方向を横方向に一
致させて設置した横置型の反応器を実用化する上での障
碍となっていた。

【００１１】本発明は、触媒の耐振性に優れたコンパク
トな反応器を提供することを目的としている。

【００１２】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載された船
舶用脱硝装置の反応器は、長手方向に両端面が開口した
触媒をケース内に複数備えた船舶用脱硝装置の反応器に
おいて、前記触媒の長手方向の位置が同方向について順
次ずれるように各触媒を配置したことを特徴としてい
る。

【００１３】請求項２に記載された船舶用脱硝装置の反
応器は、長手方向の両端面が開口した触媒をケース内に
複数備えた船舶用脱硝装置の反応器において、前記触媒
の長手方向の位置が同方向について順次ずれるように各
触媒を積重ねるとともに、前記触媒の長手方向と船舶の
進行方向が直角となるように各触媒を配置したことを特
徴としている。

【００１４】

【作用】触媒は、特に船体がピッチングするときに受け
る鉛直方向の振動加速度に対して十分な耐振性を有す
る。また、各触媒はその長手方向に徐々に位置をずらし
て積まれているので、排ガスを各触媒へ均等に導きやす
く、反応器内の両端に設けるスペースが節約できる。

【００１５】

【実施例】まず図１〜図５によって、船舶で用いられる
第１実施例の反応器２を説明する。本発明の第１実施例
で用いられる触媒１は従来から用いられてきたものと同
様である。図１及び図２に示すように、この反応器２の
ケース３は、下面側方に排ガスの入口６を有する下部４
と、上面側方に同出口７を有する上部５とから成る。

【００１６】前記ケース３の下部４及び上部５内には、
１段複数本（図では５本）の触媒１がそれぞれ複数段
（図では５段）積み上げられている。各段において、各
触媒１は、その長手方向が船の進行方向Ａと直交するよ
うに、端面を進行方向Ａにそろえて並んでいる。換言す
れば、各触媒１は、その長手方向が船の横方向Ｂ（ロー
リングの方向）と一致するように配置されている。

【００１７】ここで積重ね段数は４段〜最大９段の間で
選択できるが、通常５〜７段とするのが好ましい。従っ
て、この時の触媒積重ね高さｈは、図４及び図５に示す
セラミックフェルト１２の分を省略すると、角柱状触媒
の一辺の寸法が１５０ｍｍの場合、１５０ｍｍ×５段＝
７５０ｍｍから１５０ｍｍ×７段＝１０５０ｍｍの範囲
にある。

【００１８】前記ケース３の下部４内の触媒１は、最上
段の触媒１が横方向の右方に向けて後退した位置にくる
ように、各段ごとに所定寸法づつ位置をずらしながら積
み重ねられている。また、上部５内の最下段の触媒１の
位置は、下部４内の最上段の触媒１の位置と同じであ
る。そして、上部５内の触媒１は、その最上段の触媒１
が前記下部の最下段の触媒１と同じ位置にくるように、
各段ごとに所定寸法づつ位置をずらしながら積み重ねら
れている。

【００１９】前記ケース３内において、階段状に積み上
げられた触媒１は、図３に示す支持格子８によってその
両端を押さえられている。支持格子８は、触媒１の端面
に合致した寸法形状の複数の保持板９を基板１０と連結
棒１１で一体化したもので、互いに上下逆向きにして一
対で各段の触媒１の両端を保持する。

【００２０】図４に示すように、この支持格子８の保持
板９の厚さをｔとすると、同じ段で隣接する触媒１，１
の間隔はこれよりも小さく、同じ段の各触媒１は保持板
９の端面で支持されている。

【００２１】図４及び図５に示すように、各触媒１の外
周面には厚さ数ｍｍ程度のセラミックフェルト１２が貼
付けられている。セラミックフェルト１２の機能は、隣
接させ又は積重ねた触媒１の集合体に衝撃が加わった場
合の緩衝のためである。また、隣接する触媒１，１間を
シールしてケース３内に導入された排ガスを確実に触媒
１内に通させる機能もある。さらに、隣同志の触媒１，
１が直接接触することによって割れるのを防いでいる。
なお、本実施例では上下の各触媒１，１は長手方向の位
置が少しづつずれているので、セラミックフェルト１２
の貼付位置もこれに合わせて適宜にずらしておく。

【００２２】上述したように構成された触媒１がケース
３内に収められると、ケース３内は、入口６に続く空間
Ｓ１と、上部５及び下部４をつなぐ空間Ｓ２と、出口７
に続く空間Ｓ３とに分かれる。そして、空間Ｓ１，Ｓ３
はシールされており、これによって図２中矢印で示す排
ガスの流通経路が構成される。

【００２３】本実施例の反応器２における入口６の空間
Ｓ１の寸法を従来と同じｂとし、上下をつなぐ空間Ｓ２
の寸法をｃとすれば、触媒１の長さは同じａであるか
ら、本実施例の反応器２の横巾寸法はａ＋ｂ＋ｃとな
る。ここで、本実施例の反応器２は触媒１を階段状にず
らして積み上げているので、寸法ｃは寸法ｂよりも相当
に小さくできる。寸法Ｃは、角柱状の触媒の一辺が１４
０ｍｍ〜１６０ｍｍであるからＣ＝１８０ｍｍ〜２４０
ｍｍあれば十分である。本反応器２の横巾寸法ａ＋ｂ＋
ｃ＜従来の横巾寸法ａ＋２ｂであり、本実施例の反応器
２は従来よりも狭いスペースで設置することができる。

【００２４】例えば、各段のずらした寸法の合計をｄと
すれば、ｄを触媒長さａの２０〜４０％とするのが効果
的である。２０％以下ではスペース削減効果が小さく、
４０％以上では下積になっている触媒が局部的荷重集中
の影響で壊れやすくなる。

【００２５】触媒の配置は、触媒の長手方向の位置が同
方向について順次ずれるようになっているので、触媒が
相互間の摩擦によって削られること等が防止できる。さ
らに船舶の進行方向と触媒の長手方向が直角となるよう
に配置されているので、各触媒１に加わる荷重は分散さ
れ、特にピッチング時には１〜２Ｇにもなる鉛直方向の
振動加速度に対して、本実施例の反応器２は十分な耐振
性を有している。また、船のローリングにより触媒が長
手方向にずれるのは、左右両端の支持格子８でおさえる
ことができる。

【００２６】また、脱硝装置の作動時には、排ガスが出
入りする触媒１の端面の位置が段ごとにずれているの
で、排ガスの流れが全体的に円滑になる。即ち、下部４
の各触媒１への排ガスの流入が均等化し、同様に下部４
の触媒から上部５の触媒１への流入が均等化し、さらに
上部５の触媒１からの流出も均等化する。

【００２７】従って、触媒全体が有効に使われ、脱硝性
能が向上する。また、各触媒１への排ガスの流入が均等
化することによって、低速で流入する部分がなくなり、
ダストの付着が防げ、耐久性が向上する。

【００２８】図６は第２実施例の反応器２２を示す。本
実施例では、角柱形の両端を互いに平行な斜面で切断し
た形状の触媒２１を用いている。これらの触媒２１を、
第１実施例と同様の態様で、かつ各端面が略同一面内に
揃うように、１段複数本（図では５本）で上下複数段
（図では５段）積み重ねている。

【００２９】ここで、ケース３の上部５及び下部４内に
それぞれ５段づつ集積された触媒２１の端面は、それぞ
れ略同一面内に揃う。従って、触媒２１を保持する支持
格子２８の保持板９は第１実施例のような階段状ではな
く、触媒２１の端面に沿って傾斜した端面を有してい
る。第１実施例と同様のその他の構成については、図２
と同一の符号を付してその説明を省略する。本実施例に
よれば第１実施例と同様の作用効果が得られる。

【００３０】

【発明の効果】本発明に係る船舶用脱硝装置の反応器に
よれば、ケース内に設けられた触媒の長手方向が船の進
行方向と直角で、かつ各触媒は長手方向に少しづつずれ
て積み重ねられている。このため、ケース内における排
ガスの円滑な流れを犠牲にすることなく、反応器全体の
横巾寸法を小さくすることができる。従って、船の化粧
煙突内にも設置しやすい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例の一部切欠き斜視図であ
る。

【図２】本発明の第１実施例の断面図である。

【図３】本発明の第１実施例における支持格子の斜視図
である。

【図４】本発明の第１実施例における触媒の端面と支持
格子の位置関係を示す図である。

【図５】本発明の第１実施例で用いられる触媒の斜視図
である。

【図６】本発明の第２実施例の断面図である。

【図７】従来の縦型反応器の断面図である。

【図８】従来の横型反応器の断面図である。

【符号の説明】

１ 触媒 ２ 反応器 ３ ケース Ａ 船舶の進行方向

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ６３Ｈ 21/32 Ｚ (72)発明者 小林 武城 群馬県太田市西新町125−１ 株式会社新 潟鉄工所原動機事業部内 (72)発明者 林 浩昭 東京都千代田区内幸町１−２−２ 株式会 社日本触媒内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】長手方向に両端面が開口した触媒をケース
   内に複数備えた船舶用脱硝装置の反応器において、 前記触媒の長手方向の位置が同方向について順次ずれる
   ように各触媒を配置したことを特徴とする船舶用脱硝装
   置の反応器。
2. 【請求項２】長手方向の両端面が開口した触媒をケース
   内に複数備えた船舶用脱硝装置の反応器において、 前記触媒の長手方向の位置が同方向について順次ずれる
   ように各触媒を積重ねるとともに、前記触媒の長手方向
   と船舶の進行方向が直角となるように各触媒を配置した
   ことを特徴とする船舶用脱硝装置の反応器。