(57)【特許請求の範囲】
【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。
【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。
【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（ＮＯｘ  ）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、ＮＯｘ  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ＮＯｘ  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１０２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１４０ｍｍ〜１６０ｍｍであるからＣ＝１８０ｍｍ〜２４０ｍｍ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
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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