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技術 排ガス触媒コンバータ

出願人 マン・エナジー・ソリューションズ・エスイー
発明者 マティアス・ソンゲンウルリヒ・ダイゼンホーファー
出願日 2015年11月4日 (5年1ヶ月経過) 出願番号 2015-216490
公開日 2016年5月23日 (4年7ヶ月経過) 公開番号 2016-089838
状態 特許登録済
技術分野 排気の後処理
主要キーワード 船舶用機関 船舶用ディーゼル機関 方向転換装置 大型機関 スタック状 カスケード状 モジュール設計 調量装置
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重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2016年5月23日)のものです。
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図面 (7)

課題

解決手段

浄化すべき排ガスの流入口14と浄化された排ガスの流出口15とを備えるインターフェースモジュール11と、浄化すべき排ガスを方向転換する方向転換モジュール12と、排ガスを浄化するよう排ガスが貫流する触媒体27を収納する排ガス浄化モジュール13とを有する排ガス触媒コンバータ10であって、インターフェースモジュール11は、流入口14と連結された半径方向外側の流路16と、流出口15と連結された半径方向内側の流路17とを備え、排ガス浄化モジュール13は、流路16と連通する半径方向外側の流路20と、流路17と連通する半径方向内側の流路21とを備え、排ガス浄化モジュール13の半径方向内側の流路21に触媒体27が設けられ、方向転換モジュール12は、隣接する排ガス浄化モジュール13の流路20から流路21へ流れを方向転換させる。

概要

背景

たとえば船舶用機関のような大型機関では、排ガス触媒コンバータによる排ガス浄化がますます多く採用されている。これまで排ガス触媒コンバータは、それぞれの内燃機関に個別に適合されるアセンブリであった。ある内燃機関に特に適合されていないが、異なる内燃機関と組み合わせて用いることができる排ガス触媒コンバータが必要とされている。

概要

新式の排ガス触媒コンバータを作ること。浄化すべき排ガスの流入口14と浄化された排ガスの流出口15とを備えるインターフェースモジュール11と、浄化すべき排ガスを方向転換する方向転換モジュール12と、排ガスを浄化するよう排ガスが貫流する触媒体27を収納する排ガス浄化モジュール13とを有する排ガス触媒コンバータ10であって、インターフェースモジュール11は、流入口14と連結された半径方向外側の流路16と、流出口15と連結された半径方向内側の流路17とを備え、排ガス浄化モジュール13は、流路16と連通する半径方向外側の流路20と、流路17と連通する半径方向内側の流路21とを備え、排ガス浄化モジュール13の半径方向内側の流路21に触媒体27が設けられ、方向転換モジュール12は、隣接する排ガス浄化モジュール13の流路20から流路21へ流れを方向転換させる。

目的

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
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請求項1

排ガス触媒コンバータ(10)、特に内燃機関SCR排ガス触媒コンバータであって、浄化すべき排ガスのための流入口(14)と、浄化された排ガスのための流出口(15)と、を備えるインターフェースモジュール(11)と、浄化すべき排ガスを方向転換するために使われる方向転換モジュール(12)と、排ガスを浄化するために排ガスが貫流する触媒体(27)を収納する、前記インターフェースモジュール(11)と前記方向転換モジュール(12)との間に設けられた少なくとも1つの排ガス浄化モジュール(13)と、を有しており、前記インターフェースモジュール(11)は、浄化すべき排ガスが貫流するとともに前記流入口(14)と連結されている半径方向外側の流路(16)と、浄化された排ガスが貫流するとともに前記流出口(15)と連結されている半径方向内側の流路(17)と、を備えており、前記排ガス浄化モジュール(13)あるいは各排ガス浄化モジュール(13)は、前記インターフェースモジュール(11)の前記半径方向外側の流路(16)と整列されるかあるいは連通する半径方向外側の流路(20)と、前記インターフェースモジュール(11)の前記半径方向内側の流路(17)と整列されるかあるいは連通する半径方向内側の流路(21)と、を備えており、前記排ガス浄化モジュール(13)あるいは各排ガス浄化モジュール(13)の前記半径方向内側の流路(21)には前記触媒体(27)が設けられており、前記方向転換モジュール(12)は、これに隣接する排ガス浄化モジュール(13)の前記半径方向外側の流路(20)から、該排ガス浄化モジュール(13)の前記半径方向内側の流路(21)へ流れを方向転換させることを特徴とする排ガス触媒コンバータ。

請求項2

前記排ガス浄化モジュール(13)あるいは各排ガス浄化モジュール(13)は、排ガスが平行に貫流する複数の触媒体(27)を収納することを特徴とする請求項1に記載の排ガス触媒コンバータ。

請求項3

異なる排ガス浄化モジュール(13)の前記触媒体(27)を排ガスが直列に互いに前後に貫流するように、前記インターフェースモジュール(11)と前記方向転換モジュール(12)との間には、スタック状に直列になって互いに前後に配置された複数の排ガス浄化モジュール(13)が設けられていることを特徴とする請求項1あるいは2に記載の排ガス触媒コンバータ。

請求項4

前記方向転換モジュール(12)は、底壁(25)に方向転換体(26)を備えることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の排ガス触媒コンバータ。

請求項5

前記インターフェースモジュール(11)の前記流入口(14)と前記インターフェースモジュール(11)の前記流出口(15)とは、バイパス(28)を介して連結され可能であり、該バイパス(28)内にバイパス弁(29)が組み込まれており、該バイパス弁(29)は開いた状態では流入口(14)と流出口(15)とを接続し、閉じた状態では流入口(14)と流出口(15)とを接続解除することを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の排ガス触媒コンバータ。

請求項6

前記インターフェースモジュール(11)の前記流入口(14)内に弁(31)が組み込まれており、該弁(31)は閉じた状態でバイパス(28)が開いていれば前記インターフェースモジュール(11)の前記流入口(14)を前記インターフェースモジュール(11)の前記半径方向外側の流路(16)から接続解除することを特徴とする請求項5に記載の排ガス触媒コンバータ。

請求項7

前記インターフェースモジュール(11)はさらに、アンモニアあるいはアンモニア前駆体物質のための調量装置(33)を備え、該調量装置(33)を介してアンモニアあるいはアンモニア前駆体物質を、浄化すべき排ガスに導入できることを特徴とする請求項1から6のいずれか1項に記載の排ガス触媒コンバータ。

請求項8

前記インターフェースモジュール(11)の前記調量装置(33)を介して、アンモニアあるいはアンモニア前駆体物質を、前記インターフェースモジュール(11)の前記半径方向外側の流路(16)に導入できることを特徴とする請求項7に記載の排ガス触媒コンバータ。

技術分野

0001

本発明は、排ガス触媒コンバータに関する。

背景技術

0002

たとえば船舶用機関のような大型機関では、排ガス触媒コンバータによる排ガス浄化がますます多く採用されている。これまで排ガス触媒コンバータは、それぞれの内燃機関に個別に適合されるアセンブリであった。ある内燃機関に特に適合されていないが、異なる内燃機関と組み合わせて用いることができる排ガス触媒コンバータが必要とされている。

発明が解決しようとする課題

0003

以上のことから、本願発明の目的は、新式の排ガス触媒コンバータを作ることにある。

課題を解決するための手段

0004

この目的は、請求項1に記載の排ガス触媒コンバータによって解決される。本発明に従えば、排ガス触媒コンバータは、浄化すべき排ガスのための流入口と浄化された排ガスのための流出口とを備えるインターフェースモジュールと;浄化すべき排ガスを方向転換するために使われる方向転換モジュールと;排ガスを浄化するために排ガスが貫流する触媒コンバータ体収納する、インターフェースモジュールと方向転換モジュールとの間に設けられた少なくとも1つの排ガス浄化モジュールと;を備えており、このものにおいて、インターフェースモジュールは、洗浄すべき排ガスが貫流するとともに流入口と連結されている半径方向外側の流路と、浄化された排ガスが貫流するとともに流出口と連結されている半径方向内側の流路と、を備えており;排ガス浄化モジュールは、インターフェースモジュールの半径方向外側の流路と整列されるかあるいは連通する半径方向外側の流路と、インターフェースモジュールの半径方向内側の流路と整列されるかあるいは連通する半径方向内側の流路と、を備えており、排ガス浄化モジュールの半径方向内側の流路には触媒体が設けられており;方向転換モジュールは、これに隣接する排ガス浄化モジュールの半径方向外側の流路から、排ガス浄化モジュールの半径方向内側の流路へ流れを方向転換させる。

0005

本発明は、インターフェースモジュールと方向転換モジュールと少なくとも1つの排ガス浄化モジュールとを備える、モジュール設計の排ガス触媒コンバータを提案する。用いられる排ガス浄化モジュールの数によって、排ガス触媒コンバータは、それぞれの内燃機関に適合できる。インターフェースモジュールは、排ガス触媒コンバータをそれぞれの内燃機関に接続するために使われる。

0006

有利なさらなる一発展形態に従えば、複数の排ガス浄化モジュールは、インターフェースモジュールと方向転換モジュールとの間に設けられており、スタック状直列になって互いに前後に配置されているので、同じ排ガス浄化モジュールに載っている異なる排ガス浄化モジュールの触媒体を、排ガスが直列に互いに前後に貫流する。それによって、それぞれの内燃機関に適合できる効果的な多段式排ガス浄化が可能である。

0007

さらなる有利な一発展形態に従えば、インターフェースモジュールの流入口とインターフェースモジュールの流出口とは、バイパスを介して連結され得、バイパス弁がバイパス内に組み込まれており、当該バイパス弁は開いた状態では流入口と流出口とを接続し、閉じた状態では流入口と流出口とを接続解除する。好適には、弁がインターフェースモジュールの流入口内に組み込まれており、当該弁は閉じた状態でバイパスが開いていればインターフェースモジュールの流入口をインターフェースモジュールの半径方向外側の流路から接続解除する。これにより、必要であれば、排ガス触媒コンバータを通り越してバイパスを介して、排ガスを運ぶことが可能である。流入口に配設された弁によって、排ガス触媒コンバータを完全に、排ガス流から接続解除できる。

0008

さらなる有利な一発展形態に従えば、インターフェースモジュールはさらに、アンモニアあるいはアンモニア前駆体物質のための調量装置を備え、当該調量装置を介してアンモニアあるいはアンモニア前駆体物質を、洗浄すべき排ガスに導入できる。好適には、アンモニアあるいはアンモニア前駆体物質を、インターフェースモジュールの調量装置を介して、インターフェースモジュールの半径方向外側の流路に導入できる。異なる内燃機関に適合できるSCR排ガス触媒コンバータをそれによって、入手可能にできる。

0009

本発明の好適なさらなる発展形態は、従属請求項と以下の記述とからもたらされる。本発明の例示的な実施形態は、図を使ってより詳細に説明されるが、これに限定されるものではない。図に示されるのは以下である。

図面の簡単な説明

0010

本発明に係る排ガス触媒コンバータの斜視図である。
本発明に係る排ガス触媒コンバータの正面図である。
本発明に係る排ガス触媒コンバータの側面図である。
図3の断面図である。
本発明に係る排ガス触媒コンバータの上面図である。
本発明に係る排ガス触媒コンバータの排ガス浄化モジュールの斜視図である。

実施例

0011

本発明は、排ガス触媒コンバータ、特に、好適にはディーゼル燃料あるいは重油で駆動される船舶の内燃機関のためのSCR排ガス触媒コンバータに関する。

0012

本発明に係る排ガス触媒コンバータ10は、少なくとも3つのモジュール、すなわち、インターフェースモジュール11と、方向転換モジュール12と、インターフェースモジュール11と方向転換モジュール12との間に設けられた少なくとも1つの排ガス浄化モジュール13とを備える。示された好適な例示的な実施形態において、複数のすなわち2つの排ガス浄化モジュール13が、インターフェースモジュール11と方向転換モジュール12との間に、スタック状に直列になって互いに前後にあるいは互いに上下にあるいは互いに隣り合って、インターフェースモジュール11と方向転換モジュール12との間に設けられている。

0013

インターフェースモジュール11は、排ガス触媒コンバータ10を内燃機関に接続するために使われ、かつ浄化すべき排ガスのための流入口14と、浄化された排ガスのための流出口15と、を備える。この場合インターフェースモジュール11は、半径方向外側の流路16(図4参照)と半径方向内側の流路17とを備える。半径方向外側の流路16は、浄化すべき排ガスが貫流し、かつ流入口14に連結されている。一方で半径方向内側の流路17は、浄化された排ガスが貫流し、かつ流出口15に連結されている。この場合インターフェースモジュール11は、外壁18と内壁19との二重壁構造を備え、半径方向外側の流路16は、外壁18によって半径方向外側で画定され、内壁19によって半径方向内側で画定され、半径方向内側の流路17は、インターフェースモジュール11の内壁19によって半径方向外側で画定されている。

0014

排ガス浄化モジュール13は同様に、半径方向外側の流路20と半径方向内側の流路21とを有する二重壁構造を備える。それぞれの排ガス浄化モジュール13の半径方向外側の流路20は、それぞれの排ガス浄化モジュール13の外壁22によって半径方向外側で画定され、それぞれの排ガス浄化モジュール13の内壁23によって半径方向内側で画定されている。それぞれの排ガス浄化モジュール13の半径方向内側の流路21は、それぞれの排ガス浄化モジュール13のそれぞれの内壁23によって半径方向外側で画定されている。

0015

排ガス浄化モジュール13の半径方向外側の流路20は、インターフェースモジュール11の半径方向外側の流路16と整列されかつこれと連通しており、それゆえインターフェースモジュール11から始まって方向転換モジュール12の方向へ、浄化すべき排ガスのための半径方向外側の流路を一緒に形成する。

0016

排ガス浄化モジュール13の半径方向内側の流路21は、インターフェースモジュール11の半径方向内側の流路17と整列されかつこれと連通しており、それゆえ方向転換モジュール12から始まってインターフェースモジュール11の方向へ、浄化された排ガスのための半径方向内側の流路を一緒に形成する。

0017

インターフェースモジュール11の反対に位置する側にカスケード状あるいはスタック状に設けられている方向転換モジュール12は、浄化すべき排ガスを半径方向外側の流路から半径方向内側の流路へ方向転換するために使われ、方向転換モジュール12は、方向転換モジュール12に直接隣接する排ガス浄化モジュール13の外側の流路20から、排ガス浄化モジュール13の内側の流路21へ流れを方向転換する。

0018

方向転換モジュール12は、外壁24と底壁25とを備え、隣接する排ガス浄化モジュール13の方向へ内部に向けられている方向転換体26が、底壁25の領域において形成されており、当該方向転換体26は、流れを方向転換するために使われる。

0019

いずれの場合にも、インターフェースモジュール11の隣接するモジュールと、方向転換モジュール12の隣接するモジュールと、インターフェースモジュール11および方向転換モジュール12の間に配置される排ガス浄化モジュール13の隣接するモジュールは、隣接するフランジ34で互いに接続されている。

0020

各排ガス浄化モジュール13は、半径方向内側のそれぞれの流路21の領域に複数のセラミック触媒体27を収納し、当該セラミック触媒体27を、排ガス浄化のために排ガスが貫流する。これらの触媒体27はハニカムとも呼ばれ、各々は、排ガス浄化のために排ガスが貫流する複数の通路を有する。この場合は、各排ガス浄化モジュール13の触媒体27を、排ガスが平行に貫流するが、その一方で、隣り合うあるいは異なる排ガス浄化モジュール13の触媒体27を、洗浄すべき排ガスが連続してあるいは直列に貫流する。

0021

したがって、排ガス触媒コンバータ10の各排ガス浄化モジュール13は、排ガス浄化段を形成する。スタック状に配置されるとともにインターフェースモジュール11と方向転換モジュール12との間に設けられた排ガス浄化モジュール13の数によって、排ガス浄化段の数が決定でき、それゆえ排ガス触媒コンバータ10は容易に、具体的な内燃機関に適合できる。

0022

示された好適な例示的な実施形態において、インターフェースモジュール11の流入口14とインターフェースモジュール11の流出口15とはバイパス28を介して連結でき、バイパス28内にバイパス弁29が組み込まれている。バイパス28によって、バイパス弁29が開いていれば排ガスを排ガス触媒コンバータ10を通り越して運ぶことができる。

0023

アクチュエータ30を使って、バイパス弁29を、開いた状態と閉じた状態との間で切換えることができ、特にバイパス弁29が開いた状態の時には、流入口14と流出口15とは接続されているが、他方で、特にバイパス弁29が閉じた状態の時には、当該バイパス弁29は流入口14と流出口15とを互いから接続解除する。

0024

示された例示的な実施形態において、弁31がさらに、バイパス28の分岐の下流で流入口14内に組み込まれており、アクチュエータ32を介して開いた状態と閉じた状態との間で切換えできる。バイパス28が開いて排ガスが排ガス触媒コンバータ10を通り越して運ばれるときに、排ガスが流入口14を介して、排ガス触媒コンバータ10のインターフェースモジュール11の半径方向外側の流路16に流れ込むのを完全に防ぐために、弁31を、バイパス弁28は開いたままで、閉じることができる。

0025

好適には、本発明に係る排ガス触媒コンバータ10は、SCR触媒コンバータである。この場合、インターフェースモジュール11はさらに、アンモニアあるいはアンモニア前駆体物質のための調量装置33を備え、当該調量装置33を介してアンモニアあるいはアンモニア前駆体物質を、浄化すべき排ガスにつまりインターフェースモジュール11の半径方向外側の流路16に導入できる。その結果、浄化すべき排ガスとアンモニアあるいはアンモニア前駆体物質とは、インターフェースモジュール11の半径方向外側の流路16においてすでに混合され、排ガスとアンモニアあるいはアンモニア前駆体物質とは一緒に、排ガス浄化モジュール13の半径方向外側の流路20を貫流し、方向転換モジュール12の領域において一緒に方向転換されて、続いて、排ガス浄化モジュール13の半径方向内側の流路21に配置されている、排ガス浄化モジュール13の触媒体27を介して貫流することになる。浄化された排ガスは、インターフェースモジュール11の半径方向内側の流路17から出て、流出口15を介して排ガス触媒コンバータ10から排出される。

0026

示された例示的な実施形態において、浄化すべき排ガスのための流入口14とアンモニアあるいはアンモニア前駆体物質のための調量装置33は各々、インターフェースモジュール11の半径方向外側の流路16へ、半径方向に開口している。ここでは、アンモニアあるいはアンモニア前駆体物質のための調量装置33は、示された例示的な実施形態において、ほぼ流入口14の直径方向反対側に設けられている。

0027

外壁18に対する相対的な流入口14および調量装置33の正確な配置もこれらの正確な配列も変更できるが、すでにインターフェースモジュール11の半径方向外側の流路16においてアンモニアあるいはアンモニア前駆体物質を排ガスと最適に混ぜ合わせるために設計されている。

0028

たとえば船舶用ディーゼル機関のような内燃機関では、好適にはこのような排ガス触媒コンバータ10が、各シリンダ列に用いられる。

0029

明らかに、2つのシリンダ列のためのモジュールの構成も、本発明の範囲内で可能である。

0030

インターフェースモジュール11の半径方向外側の流路16と排ガス浄化モジュール13の半径方向外側の流路20とは、インターフェースモジュール11の半径方向内側の流路17と排ガス浄化モジュール13の半径方向内側の流路21とに対して同心円状に伸びており、半径方向外側の流路16は、半径方向内側の流路17とは反対方向に貫流する。方向転換モジュール12は、直接隣り合う排ガスモジュール13の半径方向外側の流路20から当該排ガスモジュール13の半径方向内側の流路21へ流れを方向転換するために使われる。

0031

示されていない集塵装置が、排ガスに含まれる汚染物質捕捉するために、方向転換モジュール12に組み込まれていてよい。

0032

10排ガス触媒コンバータ
11インターフェースモジュール
12方向転換モジュール
13排ガス浄化モジュール
14 流入口
15 流出口
16流路
17 流路
18外壁
19内壁
20 流路
21 流路
22 外壁
23 内壁
24 外壁
25底壁
26方向転換装置
27触媒コンバータ体
28バイパス
29バイパス弁
30アクチュエータ
31 弁
32 アクチュエータ
33調量装置
34 フランジ

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