(57)【要約】【課題】コルゲートフィン２１１，２２１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２１５、２２５を挿入して構成された触媒反応器１において、コルゲートフィンの端部と、サイドバー２４との間に、触媒担持体を挿入可能な断面を確実に確保し、触媒反応器の性能低下を回避する。【解決手段】コルゲートフィンの端は、横壁２１１２、２２１２の途中に設けられ、サイドバーに隣接するコルゲートフィンの縦壁２１１３、２２１３は、サイドバーとの間に触媒担持体が挿入可能な間隔を確保するように配置される。コルゲートフィンの第２方向の端部は、サイドバーとコルゲートフィンの縦壁との間において、チューブプレート２３に、ろう付け固定されている。【選択図】図２
2014161777.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の間隔を開けて第１方向に向かい合うと共に、その間に流体が流れる通路を区画するように構成されたチューブプレートと、
前記チューブプレートによって区画された前記通路内でろう付け固定されかつ、前記第１方向に直交する第２方向について、前記通路内を複数のチャンネルに区画するように構成されたコルゲートフィンと、
向かい合った前記チューブプレートの間でろう付け固定されかつ、前記コルゲートフィンの前記第２方向の端部に隣接して前記通路の側壁を構成するサイドバーと、
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て、当該チャンネルに沿って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、前記第１方向に向かい合った前記チューブプレートのそれぞれに対してろう付け固定される横壁と、前記第２方向に、前記触媒担持体の寸法に対応する所定の等ピッチで配置された縦壁とを含んで構成され、
前記コルゲートフィンの前記第２方向の端は、前記横壁の途中に設けられており、
前記サイドバーに隣接する前記コルゲートフィンの縦壁は、当該サイドバーとコルゲートフィンの縦壁との間に触媒担持体が挿入可能な間隔を確保するように配置され、
前記コルゲートフィンの前記第２方向の端部は、前記サイドバーと前記コルゲートフィンの縦壁との間において、前記チューブプレートに、ろう付け固定されている触媒反応器。
【請求項２】
請求項１に記載の触媒反応器において、
前記サイドバーと前記コルゲートフィンの縦壁との間隔は、前記コルゲートフィンの、前記所定のピッチと同じ間隔に設定されており、前記サイドバーと前記コルゲートフィンの縦壁との間には、前記コルゲートフィンの縦壁同士の間に挿入される触媒担持体と同寸法の触媒担持体が挿入されている触媒反応器。
【請求項３】
横壁と縦壁とを含んだコルゲートフィンについて、横壁の途中位置で切断することにより、所定の大きさのコルゲートフィンを切り出す工程と、
前記切り出したコルゲートフィンを、その横壁がチューブプレートに当接する向きで当該チューブプレートによって挟み込むと共に、チューブプレート同士の間で、前記コルゲートフィンの端部の縦壁に隣接するようにサイドバーを配置し、これらをろう付けする工程と、
前記ろう付けを行う際に、前記サイドバーと、それに隣接する前記コルゲートフィンの縦壁との間に所定の間隔を確保するように、スペーサを介在する工程と、
前記ろう付けの終了後に、前記コルゲートフィンの縦壁同士の間に形成されたチャンネル内に触媒担持体を挿入すると共に、前記スペーサを取り除いた前記サイドバーと前記コルゲートフィンの縦壁との間に形成されたチャンネル内にも、触媒担持体を挿入する工程と、を備えている触媒反応器の製造方法。
【請求項４】
請求項３に記載の触媒反応器の製造方法において、
前記ろう付け工程においては、前記コルゲートフィンを、その端が前記サイドバーに対して非接触の状態に配置して、ろう付けを行う触媒反応器の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
ここに開示する技術は、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、及び、触媒反応器の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１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。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、ろう付けにより固定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、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。尚、以下の説明においては、「触媒反応器」という文言と、「コア」という文言とを、同義に用いる場合もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−６２６１８号公報
【特許文献２】特開２００２−７１２８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、プレートフィン型の熱交換器において、向かい合うチューブプレートによって区画した通路の側部は、チューブプレートの間に配設したサイドバーにより構成される。一方で、そのサイドバーに隣接するコルゲートフィンの端は、コルゲートフィンの山や谷を構成する上壁又は下壁の途中で切断して形成することがある。しかしながら、この位置で切断を行うと、チューブプレート、コルゲートフィン及びサイドバーを積層してろう付けを行う際に、コルゲートフィンの端部が、チューブプレートとサイドバーとの間に入り込んでしまう場合がある。
【０００５】
これを解消するために、コルゲートフィンの端を、コルゲートフィンの上壁や下壁の途中で切断して形成するのではなく、例えば特許文献２の図２に示すように、コルゲートフィンの山と谷とをつなぐ側壁の途中で切断して形成することが考えられている。こうすることで、コルゲートフィンの端部は、少なくともサイドバーの側壁面に当たるようになるから、チューブプレートとサイドバーとの間に、コルゲートフィンの端部が入り込んでしまうことが回避される。
【０００６】
しかしながら、特許文献２に記載されているような技術を触媒反応器に適用した場合には、次のような問題が生じ得ることに本願発明者らは気づいた。つまり、図４に例示するように、コルゲートフィン２１１、２２１等のろう付けを行う際に、サイドバー２４とコルゲートフィン２１１、２２１との端部（つまり、側壁２１１３、２２１３）とは、コア２の積層方向に直交する水平方向に当接するため、ろう付け時の熱変形等の影響によって、コルゲートフィン２２１の側壁２２１３が通路の内側に曲がってしまったり、コルゲートフィン２１１の側壁２１１３が上下方向にずれるように、下壁２１１２が上方に曲がってしまったりする場合がある。また、コルゲートフィン２１１、２２１の端部切断時にたまった応力がろう付けの際に開放されて、コルゲートフィン２１１、２２１の端部が変形することもある。このような変形は、プレートフィン型の熱交換器においては特に問題にはならないものの、サイドバー２４とコルゲートフィン２１１、２２１の側壁２１１３、２２１３との間に形成されるチャンネルの横断面形状を、いびつな形状にするから、触媒反応器では、このチャンネル内に、例えば棒状に構成された触媒担持体２１５、２２５を、適切に挿入配置することが困難になるという問題がある。つまり、いびつな横断面形状のチャンネル内に挿入可能な大きさの触媒担持体を別途用意して、チャンネル内に触媒担持体を挿入することは可能であるものの、そうした場合には、当該チャンネルの横断面において、触媒担持体が存在しない空間が生まれることになる。このことは、そのチャンネルの抵抗が相対的に低くなることで、そのチャンネルの流量が相対的に増える偏流を発生させる上に、当該チャンネルにおいては、触媒担持体が存在しない空間を流体が流れることで、触媒反応せずにコア２を通過してしまうという性能低下も引き起こす。
【０００７】
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、コルゲートフィンの端部とサイドバーとの間に形成されるチャンネルについて、触媒担持体を挿入可能な断面を確実に確保し、触媒反応器の性能低下を回避することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
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、所定の間隔を開けて第１方向に向かい合うと共に、その間に流体が流れる通路を区画するように構成されたチューブプレートと、前記チューブプレートによって区画された前記通路内でろう付け固定されかつ、前記第１方向に直交する第２方向について、前記通路内を複数のチャンネルに区画するように構成されたコルゲートフィンと、向かい合った前記チューブプレートの間でろう付け固定されかつ、前記コルゲートフィンの前記第２方向の端部に隣接して前記通路の側壁を構成するサイドバーと、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て、当該チャンネルに沿って延びるように構成された触媒担持体と、を備える。
【０００９】
そして、前記コルゲートフィンは、前記第１方向に向かい合った前記チューブプレートのそれぞれに対してろう付け固定される横壁と、前記第２方向に、前記触媒担持体の寸法に対応する所定の等ピッチで配置された縦壁とを含んで構成され、前記コルゲートフィンの前記第２方向の端は、前記横壁の途中に設けられており、前記サイドバーに隣接する前記コルゲートフィンの縦壁は、当該サイドバーとコルゲートフィンの縦壁との間に触媒担持体が挿入可能な間隔を確保するように配置され、前記コルゲートフィンの前記第２方向の端部は、前記サイドバーと前記コルゲートフィンの縦壁との間において、前記チューブプレートに、ろう付け固定されている。
【００１０】
この構成によると、横壁と縦壁とを備えたコルゲートフィンにおいて、第２方向（つまり、チューブプレートが向かい合う第１方向に直交する方向）の端は、横壁の途中に設けられている。
【００１１】
そして、サイドバーに隣接するコルゲートフィンの縦壁は、当該サイドバーとコルゲートフィンの縦壁との間に触媒担持体が挿入可能な間隔を確保するように配置されている。
【００１２】
また、コルゲートフィンの第２方向の端部は、サイドバーとコルゲートフィンの縦壁との間において、チューブプレートに、ろう付け固定されている。これにより、当該端部が、チューブプレートから離れるように変形して、サイドバーとコルゲートフィンの縦壁との間に形成されるチャンネルの横断面形状をいびつにすることが回避される。
【００１３】
そうして、サイドバーとコルゲートフィンの縦壁との間の間隔が十分に確保されることと、チャンネルの横断面形状がいびつになることが回避されることとが組み合わさって、サイドバーに隣接するチャンネル内に、設計通りの触媒担持体を挿入配置することができる。従って、この触媒反応器は、ここを通過する流体が必ず触媒反応を行うことになるから、所定の性能が確保される。
【００１４】
ここで、サイドバーとコルゲートフィンの縦壁との間隔は、コルゲートフィンの所定のピッチとは異なる間隔に設定してもよい。つまり、所定のピッチよりも広くても、狭くてもよい。この場合は、当該間隔に対応する寸法の触媒担持体が、サイドバーとコルゲートフィンの縦壁との間に形成されたチャンネル内に挿入される。この触媒担持体は、他のチャンネルに挿入される触媒担持体とは、その寸法が異なることになる。
【００１５】
これに対し、前記サイドバーと前記コルゲートフィンの縦壁との間隔は、前記コルゲートフィンの、前記所定のピッチと同じ間隔に設定されており、前記サイドバーと前記コルゲートフィンの縦壁との間には、前記コルゲートフィンの縦壁同士の間に挿入される触媒担持体と同寸法の触媒担持体が挿入されている、としてもよい。
【００１６】
こうすることで、同じ寸法の触媒担持体を準備すれば、全てのチャンネルに同じ寸法の触媒担持体を挿入配置することが可能になる。このことは、製造コストの低減に有利になる。
【００１７】
ここに開示する別の技術は、触媒反応器の製造方法に係る。この製造方法は、横壁と縦壁とを含んだコルゲートフィンについて、横壁の途中位置で切断することにより、所定の大きさのコルゲートフィンを切り出す工程と、前記切り出したコルゲートフィンを、その横壁がチューブプレートに当接する向きで当該チューブプレートによって挟み込むと共に、チューブプレート同士の間で、前記コルゲートフィンの端部の縦壁に隣接するようにサイドバーを配置し、これらをろう付けする工程と、前記ろう付けを行う際に、前記サイドバーと、それに隣接する前記コルゲートフィンの縦壁との間に所定の間隔を確保するように、スペーサを介在する工程と、前記ろう付けの終了後に、前記コルゲートフィンの縦壁同士の間に形成されたチャンネル内に触媒担持体を挿入すると共に、前記スペーサを取り除いた前記サイドバーと前記コルゲートフィンの縦壁との間に形成されたチャンネル内にも、触媒担持体を挿入する工程と、を備えている。
【００１８】
チューブプレートと、コルゲートフィンと、サイドバーとを互いにろう付けする際に、サイドバーと、それに隣接するコルゲートフィン端部の縦壁との間にスペーサを配置することにより、所定の間隔を確実に確保することが可能になる。それと共に、コルゲートフィンの端部がサイドバーとチューブプレートとの間に入り込むことが確実に回避される。スペーサは、ろう付けの際に、サイドバー、コルゲートフィン及びチューブプレートにろう付けされないものであればよく、例えばセラミック製の細長い棒材を利用してもよい。
【００１９】
そうして、チューブプレート、コルゲートフィン、及びサイドバーをろう付けした後に、スペーサを取り除き、その取り除いたスペース（つまり、サイドバーとコルゲートフィンの縦壁とによって形成されるチャンネル）内に、触媒担持体を挿入する。スペーサを利用することにより、サイドバーとコルゲートフィンの縦壁との間に形成されるチャンネルは、前述したように、触媒担持体を挿入可能な断面を有している。従って、スペーサは、触媒担持体と同程度の断面寸法を有するものが好ましく、そうすることによって、触媒担持体を確実に挿入配置することが可能になる。こうして、全てのチャンネルに、所定形状の触媒担持体を挿入配置することができるから、高性能の触媒反応器が製造される。
【００２０】
ここで、前記ろう付け工程においては、前記コルゲートフィンを、その端が前記サイドバーに対して非接触の状態に配置して、ろう付けを行う、としてもよい。こうすることで、ろう付けを行う際の熱の影響により、コルゲートフィンの端部がサイドバーに押されるようなことが確実に回避される。その結果、コルゲートフィンの端部（つまり、横壁の一部であってチューブプレートに当接する端部）が、サイドバーとコルゲートフィンの縦壁との間で、チューブプレートに対し確実にろう付け固定される。このことは、サイドバーとコルゲートフィンの縦壁との間に形成されるチャンネルの断面形状がいびつになってしまうことを防止して、当該チャンネルに、所定形状の触媒担持体を確実に挿入配置することを可能にする。その結果、高性能の触媒反応器が製造される。
【発明の効果】
【００２１】
以上、説明したように、前記の触媒反応器によると、サイドバーとコルゲートフィンの縦壁との間に形成されるチャンネル内にも触媒担持体を挿入配置して、触媒反応器の性能確保に有利になる。また、前記の触媒反応器の製造方法によると、スペーサを利用することによって、サイドバーとコルゲートフィンの縦壁との間に形成されるチャンネル内に、所定形状の触媒担持体を確実に挿入配置することが可能になり、高性能の触媒反応器を製造可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】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。
【図２】図１のII−II断面図である。
【図３】触媒反応器の製造時の構造を示す図２対応図である。
【図４】従来の製造方法で製造した場合の触媒反応器の構成を例示する図２対応図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
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。
【００２４】
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、第１方向としての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通路２１及び第２通路２２における、第２方向としてのＺ方向の側部は、サイドバー２４によって区画される。
【００２５】
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。
【００２６】
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。上壁２１１１、２２１１及び下壁２１１２、２２１２は、横壁に相当し、側壁２１１３、２２１３は、縦壁に相当する。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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。第２のコルゲートフィン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。
【００３１】
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、詳細な図示は省略するが、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第２のコルゲートフィン２２３が配設されている。
【００３２】
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。尚、触媒担持体２１５、２２５の形状は、チャンネルの横断面形状に対応する横断面形状とすればよく、図示は省略するが、チャンネルの横断面形状が、例えば台形状になれば、触媒担持体２１５、２２５の横断面形状も台形状とし、チャンネルの横断面形状が、例えば正方形状になれば、触媒担持体２１５、２２５の横断面形状も正方形状とすればよい。
【００３３】
次に、図２を参照しながら、第1通路２１の触媒挿入領域、及び、第２通路２２の触媒挿入領域における、Ｚ方向の側部の構造について詳細に説明をする。先ず、第１のコルゲートフィン２１１、２２１の端は、下壁２１１２、２２１２の途中で切断されることにより形成されている。尚、下壁２１１２、２２１２の途中で切断する代わりに、上壁２１１１、２２１１の途中で切断してもよい。下壁２１１２、２２１２の途中で切断された第１のコルゲートフィン２２１の端は、サイドバー２４とは非接触である。また、第１のコルゲートフィン２１１の端部２１１４、２２１４は、サイドバー２４と、第１のコルゲートフィン２１１、２２１においてサイドバー２４に隣接する側壁２１１３、２２１３との間で、チューブプレート２３に対し、ろう付け固定されている。
【００３４】
また、サイドバー２４と、それに隣接する第１のコルゲートフィン２１１、２２１の側壁２１１３、２２１３との間隔（つまり、Ｚ方向の距離）は、所定の間隔に設定されている。この所定の間隔は、触媒担持体２１５、２２５が挿入可能となる間隔である。具体的に図２の例では、サイドバー２４と側壁２１１３、２２１３との間隔は、第１のコルゲートフィン２１１、２２１における側壁２１１３、２２１３のピッチと同じか、ほぼ同じになるように設定されている。こうすることで、サイドバー２４と側壁２１１３、２２１３との間に形成されたチャンネル内にも、第１のコルゲートフィン２１１、２２１の側壁２１１３、２２１３によってＺ方向に区画される複数のチャンネルそれぞれに挿入される触媒担持体２１５、２２５と同じ寸法の触媒担持体２１５、２２５が、挿入可能になる。
【００３５】
次に、このような構成のコア２の製造について、図を参照しながら説明する。先ず、図示は省略するが、コルゲートフィンを所定の形状に切り出すことによって、コルゲートフィン２１１、２１２、２１３、２２１、２２２、２２３をそれぞれ作成する。このときに、特に触媒担持体２１５が配置される触媒挿入領域を構成する第１のコルゲートフィン２１１、２２１においては、その端を、前述したように、上壁２１１１、２２１１又は下壁２１１２、２２１２の途中位置で切断する。この上壁２１１１、２２１１又は下壁２１１２、２２１２の途中位置は、後述の通り、サイドバー２４と、それに隣接するコルゲートフィン２１１、２２１の側壁２１１３、２２１３との間に、所定の間隔が確保されると共に、切断したコルゲートフィン２１１、２２１の端が、サイドバー２４に対して非接触となる位置として、適宜設定すればよい。
【００３６】
次いで、別途用意をしたチューブプレート２３及びサイドバー２４、並びに、コルゲートフィン２１１、２１２、２１３、２２１、２２２、２２３を、所定の順番で積層する。このときに、図３に示すように、サイドバー２４と、それに隣接する第１のコルゲートフィン２１１、２２１の側壁２１１３、２２１３との間に、所定の横断面形状を有するスペーサ２１６、２２６を挿入する。このスペーサ２１６、２２６は、ろう付けを行う際に、サイドバー２４と、それに隣接する第１のコルゲートフィン２１１、２２１の側壁２１１３、２２１３との間隔が、所定の間隔を確保するように規制するためのものである。ここで所定の間隔は、図例では、触媒担持体２１５が挿入可能な間隔に相当する。図３の例では、スペーサ２１６、２２６は、楕円の横断面形状を有しているが、スペーサ２１６、２２６の横断面形状は、これに限定されるものではなく、例えば矩形状等の適宜の形状を採用することが可能である。スペーサ２１６、２２６はまた、ろう付け時にコルゲートフィン等にろう付けされない材料で構成されており、例えばセラミック製の細長い棒材によって構成されている。
【００３７】
また、第１のコルゲートフィン２１１、２２１は、その端が、サイドバー２４に対して非接触となるように設定されている。第１のコルゲートフィン２１１、２２１の端と、サイドバー２４との間隔は、適宜の間隔に設定することが可能である。
【００３８】
そうして、チューブプレート２３、サイドバー２４、及び、コルゲートフィン２１１、２１２、２１３、２２１、２２２、２２３を、ろう付けにより互いに固定する。このときに、第１のコルゲートフィン２１１、２２１の端部２１１４、２２１４は、サイドバー２４と、それに隣接する第１のコルゲートフィン２１１、２２１の側壁２１１３、２２１３との間で、チューブプレート２３にろう付け固定される。こうして、コア２が完成する。
【００３９】
コア２の完成後には、スペーサ２１６、２２６を取り外し、サイドバー２４と、それに隣接する第１のコルゲートフィン２１１、２２１の側壁２１１３、２２１３との間に形成されたチャンネル、及び、第１のコルゲートフィン２１１、２２１の側壁２１１３、２２１３同士の間に形成された各チャンネル内に、別途用意をした触媒担持体２１５、２２５を挿入する。つまり、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。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。こうして、この構成の触媒反応器１においては、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。
【００４０】
触媒担持体２１５、２２５を挿入した後に、コア２に対し、ヘッダータンク４１、４２、４３、４４がそれぞれ溶接により取り付けられる。こうして、触媒反応器１が完成する。
【００４１】
このように、前記の構成の触媒反応器１によると、触媒挿入領域を構成する第１のコルゲートフィン２１１、２２１のＺ方向の端を、下壁２１１２、２２１２、又は、上壁２１１１、２２１１の途中で切断して形成すると共に、サイドバー２４と、コルゲートフィン２１１、２２１の側壁２１１３、２２１３との間隔として、所定の間隔を確保する。また、コルゲートフィン２１１、２２１の端部は、サイドバー２４とそれに隣接するコルゲートフィン２１１、２２１の側壁２１１３、２２１３との間で、チューブプレート２３にろう付け固定している。その結果、サイドバー２４とコルゲートフィン２１１、２２１の側壁２１１３、２２１３との間に形成されるチャンネルは、所定の横断面形状にすることが可能になり、そのチャンネル内に、触媒担持体２１５、２２５を確実に挿入することが可能になる。そうして、コア２における全てのチャンネル内に、所定形状の触媒担持体２１５、２２５が挿入されることになる。従って、コア２を通過する流体について触媒反応が確実に行われ、触媒反応器１の性能が確保される。
【００４２】
また、ろう付けによってコア２を製造する際にスペーサ２１６、２２６を用いることによって、サイドバー２４と、それに隣接する第１のコルゲートフィン２１１、２２１の側壁２１１３、２２１３との間に、所定の間隔を確実に確保することが可能になる。それと共に、第１のコルゲートフィン２１１、２２１の端部２１１４、２２１４が、サイドバー２４とチューブプレート２３との間に入り込むことが確実に防止される。
【００４３】
さらに、ろう付けの際に、第１のコルゲートフィン２１１、２２１の端を、サイドバー２４とは非接触にしておくことで、熱の影響を受けて、第１のコルゲートフィン２１１、２２１の端部２１１４、２２１４がサイドバー２４に押されるようなことが確実に回避される。その結果、第１のコルゲートフィン２１１、２２１の端部２１１４、２２１４を、サイドバー２４と第１のコルゲートフィン２１１、２２１の側壁２１１３、２２１３との間で、チューブプレート２３に対し確実にろう付け固定することが可能になる。
【００４４】
ここで、サイドバー２４と、それに隣接する第１のコルゲートフィン２１１、２２１の側壁２１１３、２２１３との間隔は、所定の間隔以上であれば、触媒担持体２１５、２２５を当該チャンネル内に挿入することが可能であるが、間隔が広すぎるときには、コア２の強度が低下するという不都合がある。つまり、第１のコルゲートフィン２１１、２２１の側壁２１１３、２２１３は、Ｚ方向に所定ピッチで並んで配置されかつ、それぞれがチューブプレート２３、２３同士を積層方向につなぐように延びることで、コア２の内外圧に対抗する強度部材として機能をする。そのため、サイドバー２４に対し、それに隣接する第１のコルゲートフィン２１１、２２１の側壁２１１３、２２１３を大きく離して配置すると、この箇所での強度低下を招くことになる。
【００４５】
また、サイドバー２４と、それに隣接する第１のコルゲートフィン２１１、２２１の側壁２１１３、２２１３との間隔を広くする一方で、そこに挿入する触媒担持体２１５の断面形状が、相対的に小さくなると、当該チャンネルの流路抵抗が、他のチャンネルの流路抵抗と比較して小さくなる。コア２において、チャンネル間で流路抵抗差が生じることは、一部のチャンネルの流量が相対的に多くなるという偏流を招き、触媒反応器１の性能を低下させ得る。
【００４６】
従って、サイドバー２４とコルゲートフィン２１１の側壁２１１３、２２１３との間隔は、コア２の強度低下を招かない範囲にすると共に、そのチャンネル内に挿入する触媒担持体２１５、２２５の寸法に対応して設定することが望ましい。一例としては、図２等に示すように、サイドバー２４と、それに隣接する第１のコルゲートフィン２１１、２２１の側壁２１１３、２２１３との間隔を、コルゲートフィン２１１、２２１の側壁２１１３、２２１３同士のピッチと同じ間隔にすることである。こうすることで、全てのチャンネルに同じ寸法の触媒担持体２１５、２２５を挿入することが可能になるという利点が生まれる。尚、サイドバー２４とコルゲートフィン２１１の側壁２１１３、２２１３との間隔を、コルゲートフィン２１１、２２１の側壁２１１３、２２１３同士のピッチよりも広くしたり、狭くしたりすることも可能である。但し、その場合は、当該チャンネル内に挿入する触媒担持体は、そのチャンネルの横断面寸法に対応する寸法のものを用いることが、コア２の偏流を防止する観点から望ましい。
【００４７】
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２２５を挿入しない構成もあり得る。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
以上説明したように、ここに開示した触媒反応器は、サイドバーとコルゲートフィンの縦壁との間に形成されるチャンネル内に触媒担持体を確実に挿入して、高性能の触媒反応器が構成されるから、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。
【符号の説明】
【００４９】
１  触媒反応器
２１  第１通路
２１１  第１のコルゲートフィン
２１１１  上壁（横壁）
２１１２  下壁（横壁）
２１１３  側壁（縦壁）
２１１４  （コルゲートフィンの）端部
２１５  触媒担持体
２１６  スペーサ
２２  第２通路
２２１  第１のコルゲートフィン
２２１１  上壁（横壁）
２２１２  下壁（横壁）
２２１３  側壁（縦壁）
２２１４  （コルゲートフィンの）端部
２２５  触媒担持体
２２６  スペーサ
２３  チューブプレート
２４  サイドバー
【図１】
2014161777.tif 000003
【図２】
2014161777.tif 000004
【図３】
2014161777.tif 000005
【図４】
2014161777.tif 000006