(57)【要約】【課題】排気ガス中の窒素酸化物ＮＯｘを測定する触媒反応器において、触媒反応器の内壁面近傍の低充填密度領域を減少させ、ガスの反応効率を向上させる。【解決手段】球形触媒と、球形触媒を充填する触媒反応器を有し、触媒反応器の内壁の全面が、球形触媒の半径以上の半径を有する凹状または凸状の球冠形状で覆われている。【選択図】図１
2017164701.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
球形触媒と、
前記球形触媒を充填する触媒反応器において、
前記触媒反応器の内壁の全面が、球形触媒の半径以上の半径を有する凹状の球冠形状で覆われていることを特徴とする触媒反応器。
【請求項２】
球形触媒と、
前記触媒を充填する触媒反応器において、
前記触媒反応器の内壁の全面が、球形触媒の半径以上の半径を有する凸状の球冠形状で覆われていることを特徴とする触媒反応器。
【請求項３】
前記触媒反応器は、
前記凸状の内壁表面に、触媒を担持させたことを特徴とする請求項２に記載した触媒反応器。
【請求項４】
前記触媒反応器は、
前記球形触媒に、球状多孔質カーボンを用いることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載した触媒反応器。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか一項に記載の前記触媒反応器を備えたことを特徴とするＮＯｘコンバータ。
【請求項６】
請求項１から４のいずれか一項に記載の前記触媒反応器と、
ガス分析計と、
を備えたことを特徴とするＮＯｘ測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車や発電設備の排気ガス中の窒素酸化物の測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
大気汚染防止のため、自動車や発電設備では、排気ガス中の窒素酸化物ＮＯｘを測定する装置が設置されている。通常、排気ガスは触媒反応器内を通過する際、触媒反応器内部に充填された触媒表面での反応によりＮＯｘ濃度を検出する。
【０００３】
先行技術文献１には、ガス測定装置の構造が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４―０９３４８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
触媒反応器に充填する触媒の機能を最大限活用するためには、充填率を高めるべきである。しかし、触媒がほぼ球形であるため、容器壁面との接触面では図３に示すように低充填密度領域が残り、この領域を通過するガスは、低充填密度領域以外の充填部を通過するガスに比べ、反応せずに通過し、反応効率が低下する。
【０００６】
先行技術文献１の構造では、低充填密度領域が多く存在し、単位体積当たりのガスの反応効率が低く、低濃度ガスの検知が難しいという課題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
以上の課題を解決するため、本発明は、球形触媒と、球形触媒を充填する触媒反応器を有し、触媒反応器の内壁の全面が、球形触媒の半径以上の半径を有する凹状の球冠形状で覆われている。
また、本発明は、球形触媒と、触媒を充填する触媒反応器を有し、触媒反応器の内壁の全面が、球形触媒の半径以上の半径を有する凸状の球冠形状で覆われている。
また、本発明は、前記凸状の内壁表面に、触媒を担持させてよい。
また、本発明は、前記球形触媒に、球状多孔質カーボンを用いてよい。
また、本発明は、前記触媒反応器を備えたＮＯｘコンバータである。
また、本発明は、前記触媒反応器と、ガス分析計を備えたＮＯｘ測定装置である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によると、触媒反応器内の低充填密度領域を減らすことができるため、ＮＯｘ測定装置の小型化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の触媒反応器内壁の実施形態１の概略図
【図２】本発明の触媒反応器内壁の実施形態２の概略図
【図３】従来の触媒反応器内壁の概略図
【図４】触媒反応器の概略図
【図５】ＮＯｘ測定装置の概略図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図５に、ＮＯｘ測定装置の概略図を示す。自動車や発電設備などの工場から排出された排気ガスは、除湿器１１で除湿した後、フィルタ１２で異物を除去し、排気ガスからガス濃度測定用試料として採取された一部の排気ガスはコンバータ１３に導入される。コンバータ１３内で触媒反応により、ＮＯｘがＮＯに変換され、ＮＯはガス分析計１４で濃度を測定される。排気ガスと分析後のガスは、排気ガス処理装置１５で触媒燃焼等の方法により無害化処理後、大気中に排出される。尚、図５では、ポンプやヒータ等の記載は省略した。
コンバータ１３は、内部に触媒反応器１を有する。図４に、本発明の触媒反応器の概略図を示す。触媒反応器１の周囲には、図示していないがヒータがあり、その周囲を断熱材２で覆っている。矢印で示した排気ガスは、触媒反応器１の内部を通過する。
触媒反応器１は、例えば円柱状の容器で、円柱内部に球形触媒３が充填され、充填部の隙間をガスが通過する。ガス中に含まれるＮＯｘは、球形触媒３表面で反応する。
【００１１】
球形触媒３は、例えば球状多孔質カーボンを用いる。球状多孔質カーボンの粒子直径は好ましくは４００〜６００μｍ、更に好ましくは４５０〜５５０μｍである。球状多孔質カーボンは、２００〜３００℃でＮＯｘと反応する。
【００１２】
図３に、従来の触媒反応器内壁の概略図を示す。触媒反応器の内壁４は平坦で、球形触媒３を充填すると、触媒が充填されない低充填密度領域５が存在した。低充填密度領域５では、排気ガスが通過するのみで、単位体積当たりの触媒反応率が低下し、低濃度ガスの検知が難しくなるという問題があった。また、低充填密度領域５が多くなると、触媒反応器も大型化するという問題があった。
（実施例１）
本発明の実施形態１を図１に示す。実施形態１では、触媒反応器の内壁６の全面は、球形触媒３の半径と同じかまたはそれよりも大きい、すなわち、球形触媒３の半径以上の半径を有する凹状の球冠形状で覆われている。ここで、球冠形状とは、球面をそれと交わる平面で切り取った部分の形状を示す。この内壁形状により、球形触媒３が凹状の部分に充填され、低充填密度領域５の発生を防ぐことができる。
【００１３】
触媒反応器の内壁６は、次のようにして加工する。触媒反応器の内壁６がセラミック製の場合、予め製造した内壁の全面に凹状の球冠形状を設けた型に、セラミック材料を流し込み、焼成することで得られる。また、焼成後の平坦なセラミック材料の表面を凹状に研磨加工してもよい。研磨加工の場合は、研磨加工後の面が内壁になるように円筒又は直方体に部品を組み立てて触媒反応器１を製造する。ステンレス製の場合は、一般に絞り加工と呼ばれる方法で、ステンレス板に圧力を加えて凹状の球冠形状を形成する。
（実施例２）
本発明の実施形態２を図２に示す。実施形態２では、触媒反応器の内壁７の全面は、球形触媒３の半径以上の半径を有する凸状の球冠形状で覆われている。
【００１４】
触媒反応器の内壁７は、次のようにして加工する。触媒反応器の内壁７がセラミック製の場合、予め製造した内壁の全面に凸状の球冠形状を設けた型に、セラミック材料を流し込み、焼成することで得られる。ステンレス製の場合は、一般に絞り加工と呼ばれる方法で、ステンレス板に圧力を加えて凸状の球冠形状を形成する。実施形態２の場合、実施形態１の凹状加工の裏面側を使用する。
【００１５】
更に、触媒反応器の内壁７に触媒を担持させ、低充填密度領域５の発生を防ぐことができる。触媒反応器の内壁７に担持させる触媒として、ガラス質活性炭素または、球状多孔質カーボンをボールミルで粉砕した粉末を用いる。触媒粉末をアルコール等の溶媒、例えば特級エタノール５０ｗｔ％、および、純水４０ｗｔ％と混合し、凸状の球冠形状の表面に塗布し、例えば７０℃〜１００℃で焼成する。
【００１６】
上記の通り、本発明により、排気ガス中の窒素酸化物ＮＯｘを測定する触媒反応器において、触媒反応器の内壁面近傍の低充填密度領域を減少させ、ガスの反応効率を向上させることが可能となる。
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は、上記実施の形態に記載した範囲に限定されるものでは無い。
【符号の説明】
【００１７】
１  触媒反応器
２  断熱材
３  球形触媒
４、６、７  触媒反応器の内壁
５  低充填密度領域
１１  除湿記
１２  フィルタ
１３  コンバータ
１４  ガス分析計
１５  排気ガス処理装置
【図１】
2017164701.tif 000003
【図２】
2017164701.tif 000004
【図３】
2017164701.tif 000005
【図４】
2017164701.tif 000006
【図５】
2017164701.tif 000007