(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2022-12-22
(54)【発明の名称】モノリスを含有する要素フレームアセンブリ
(51)【国際特許分類】
F01N 3/28 20060101AFI20221215BHJP
【FI】
F01N3/28 301N
F01N3/28 311B
F01N3/28 311D
F01N3/28 311N
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2022521151
(86)(22)【出願日】2020-11-23
(85)【翻訳文提出日】2022-04-26
(86)【国際出願番号】 EP2020083026
(87)【国際公開番号】W WO2021110448
(87)【国際公開日】2021-06-10
(32)【優先日】2019-12-03
(33)【優先権主張国・地域又は機関】GB
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】504109285
【氏名又は名称】ジョンソン マッセイ キャタリスツ (ジャーマニー) ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング
【氏名又は名称原語表記】Johnson Matthey Catalysts (Germany) GmbH
(74)【代理人】
【識別番号】100145403
【氏名又は名称】山尾 憲人
(74)【代理人】
【識別番号】100132263
【氏名又は名称】江間 晴彦
(72)【発明者】
【氏名】ザジェック、ニコラ
【テーマコード(参考)】
3G091
【Fターム(参考)】
3G091AA04
3G091AA06
3G091AA18
3G091AB02
3G091AB05
3G091AB13
3G091BA14
3G091BA15
3G091BA19
3G091BA39
3G091GA06
3G091GB17X
3G091HA28
3G091HA29
(57)【要約】
要素フレームアセンブリ(1)は、燃焼源からの排気ガスの流れに少なくとも1つのモノリス(3)含有触媒を保持するための要素フレーム(2)を備える。要素フレーム(2)は、対向する壁(10)の2つの対と、壁(10)によって形成された内部(11)と、入口端部(12)と、出口端部(13)と、を含む。少なくとも1つのモノリス(3)は、入口(20)と、出口(20)、4つの側(22)と、少なくとも1つの触媒と、を含む。少なくとも1つのニットワイヤメッシュ支持要素(4)は、少なくとも1つのニットワイヤメッシュ支持要素(4)の少なくとも一部分が、少なくとも1つのモノリス(3)と要素フレーム(2)の各隣接壁(10)との間に存在するように設けられる。
【選択図】
図1
【特許請求の範囲】
【請求項1】
燃焼源からの排気ガスの流れに少なくとも1つのモノリス含有触媒を保持するための要素フレームアセンブリであって、前記要素フレームアセンブリが、要素フレームと、少なくとも1つのモノリスと、を備え、
前記要素フレームが、
対向する壁の2つの対であって、前記壁が、矩形又は正方形の形状を形成する、対向する壁の2つの対と、
前記壁によって形成された内部と、
入口端部と、
出口端部と、を含み、
前記少なくとも1つのモノリスが、
入口と、
出口と、
4つの側と、
前記排気ガス中の1つ以上のガスの濃度を低減するのに有効な少なくとも1つの触媒と、を含み、
前記要素フレームアセンブリが、少なくとも1つのニットワイヤメッシュ支持要素を更に含み、
前記少なくとも1つのモノリスが、前記少なくとも1つのモノリスと前記要素フレームの各隣接壁との間に前記少なくとも1つのニットワイヤメッシュ支持要素の少なくとも一部分が存在するように、前記要素フレームの前記内部に位置決めされている、要素フレームアセンブリ。
【請求項2】
前記少なくとも1つのニットワイヤメッシュ支持要素が、前記要素フレームの前記入口端部及び/又は前記出口端部に位置する、請求項1に記載の要素フレームアセンブリ。
【請求項3】
前記少なくとも1つのモノリスの前記入口が、対向する入口縁部の2つの対を含み、前記入口縁部が、矩形又は正方形の形状を形成し、前記少なくとも1つのニットワイヤメッシュ支持要素が、前記対向する入口縁部の2つの対にわたって延在する、請求項1又は2に記載の要素フレームアセンブリ。
【請求項4】
前記少なくとも1つのモノリスの前記出口が、対向する出口縁部の2つの対を含み、前記出口縁部が、矩形又は正方形の形状を形成し、前記少なくとも1つのニットワイヤメッシュ支持要素が、前記対向する出口縁部の2つの対にわたって延在する、請求項1~3のいずれか一項に記載の要素フレームアセンブリ。
【請求項5】
前記少なくとも1つのニットワイヤメッシュ支持要素が、矩形のリング形状又は正方形のリング形状を有する、請求項1~4のいずれか一項に記載の要素フレームアセンブリ。
【請求項6】
前記少なくとも1つのニットワイヤメッシュ支持要素が、前記少なくとも1つのモノリスの前記入口又は出口の一部にわたって延在する第1の部分と、前記少なくとも1つのモノリスの前記4つの側の一部に沿って延在する第2の部分と、を含み、
任意選択的に、前記少なくとも1つのニットワイヤメッシュ支持要素の前記第1の部分及び前記第2の部分が、互いに垂直に延在し、好ましくは、断面でL字形状を形成し、
任意選択的に、前記第1の部分が、前記少なくとも1つのモノリスの前記入口の入口面又は前記出口の出口面にわたって、2~10mm、任意選択的に、3~8mm、任意選択的に、5mm延在し、
任意選択的に、前記第2の部分が、前記少なくとも1つのモノリスの前記4つの側に沿って、5~25mm、任意選択的に、8~15mm、任意選択的に、12mm延在する、請求項1~5のいずれか一項に記載の要素フレームアセンブリ。
【請求項7】
前記少なくとも1つのニットワイヤメッシュ支持要素が、前記要素フレームの前記入口端部に位置する第1のニットワイヤメッシュ支持要素と、前記要素フレームの前記出口端部に位置する第2のニットワイヤメッシュ支持要素と、を含む、請求項1~6のいずれか一項に記載の要素フレームアセンブリ。
【請求項8】
前記少なくとも1つのモノリスと前記要素フレームの各隣接壁との間に位置している少なくとも1つのシールを更に備え、前記少なくとも1つのシールが、前記第1のニットワイヤメッシュ支持要素と前記第2のニットワイヤメッシュ支持要素との間で長手方向に位置する、請求項7に記載の要素フレームアセンブリ。
【請求項9】
前記シールが、マット、任意選択的に、繊維マット、任意選択的に、膨張性繊維マットである、請求項8に記載の要素フレームアセンブリ。
【請求項10】
前記少なくとも1つのシールが、前記少なくとも1つのモノリスの前記長手方向長さの20%~40%である長手方向長さを有する、請求項8又は9に記載の要素フレームアセンブリ。
【請求項11】
前記少なくとも1つのシールが、前記要素フレームアセンブリの前記長さの中点に位置する、請求項8、9、又は10に記載の要素フレームアセンブリ。
【請求項12】
2つ以上のモノリスが、前記要素フレームの前記内部に存在し、前記少なくとも2つのモノリスが、互いに隣接して位置し、前記少なくとも1つのニットワイヤ支持要素が、互いに隣接するモノリス間に位置する、請求項1~11のいずれか一項に記載の要素フレームアセンブリ。
【請求項13】
4つ以上のモノリスが、前記要素フレームの前記内部に存在し、前記少なくとも4つのモノリスは、各モノリスが他の2つに隣接している2×2マトリックス配列で位置し、前記少なくとも1つのニットワイヤ支持要素が、互いに隣接するモノリス間に位置する、請求項1~12のいずれか一項に記載の要素フレームアセンブリ。
【請求項14】
別個のニットワイヤメッシュ支持要素が、前記少なくとも1つのモノリスの各々の前記入口及び前記出口の各々に位置する、請求項1~13のいずれか一項に記載の要素フレームアセンブリ。
【請求項15】
前記少なくとも1つのニットワイヤメッシュ支持要素が、ニットワイヤメッシュを含み、
任意選択的に、前記ニットワイヤメッシュが、任意の好適な鋼、例えば、炭素鋼、ステンレス鋼、例えば、タイプ1.4301又はタイプ1.4307ステンレス鋼から形成され、
任意選択的に、前記少なくとも1つのニットワイヤメッシュ支持要素が、0.8~1.5g/cm
3、任意選択的に、1.1~1.3g/cm
3、任意選択的に、1.2g/cm
3の密度を有する、請求項1~14のいずれか一項に記載の要素フレームアセンブリ。
【請求項16】
前記少なくとも1つのニットワイヤメッシュ支持要素が、0.9~1.5mmのばね偏向を有する、請求項1~15のいずれか一項に記載の要素フレームアセンブリ。
【請求項17】
前記要素フレームアセンブリが、少なくとも1つのロック要素を更に備え、
各ロック要素が、前記要素フレームの前記入口端部又は出口端部を横切って延在し、前記要素フレームの2つの反対側に接続されている、請求項1~16のいずれか一項に記載の要素フレームアセンブリ。
【請求項18】
少なくとも2つのロック要素が、前記要素フレームの前記入口端部に位置し、少なくとも2つのロック要素が、前記要素フレームの前記出口端部に位置し、前記少なくとも2つのロック要素が、交差として配置され、ロックプレートは、前記少なくとも2つのロック要素間の接合部に設けられ、前記ロックプレートが、前記少なくとも1つのニットワイヤメッシュ支持要素と係合する、請求項17に記載の要素フレームアセンブリ。
【請求項19】
前記要素フレームが、少なくとも2つのモノリスを含むとき、空間は、隣接するモノリス間に位置し、前記ロック要素のうちの少なくとも1つが、前記少なくとも2つのモノリス間の前記空間上の中心にあり、任意選択的に、前記空間内に位置する、請求項17又は18に記載の要素フレームアセンブリ。
【請求項20】
前記少なくとも1つのニットワイヤメッシュ支持要素が、前記少なくとも1つのモノリスの前記入口又は出口の一部にわたって延在する第1の部分と、前記少なくとも1つのモノリスの前記4つの側の一部に沿って延在する第2の部分と、を含み、前記ロックプレートが、前記少なくとも1つのニットワイヤメッシュ支持要素の前記第1の部分と係合し、
任意選択的に、各ロック要素が、2つのモノリス間の空間内に位置し、前記ロック要素は、2つの隣接するニットワイヤメッシュ支持要素の前記第2の部分の間に挟まれている、請求項18又は19に記載の要素フレームアセンブリ。
【請求項21】
前記要素フレームが、前記壁に垂直な前記入口端部及び/又は前記出口端部から内側に延在する1つ以上のフランジを更に含み、前記1つ以上のフランジが、前記少なくとも1つのニットワイヤメッシュ支持要素と係合する、請求項1~20のいずれか一項に記載の要素フレームアセンブリ。
【請求項22】
燃焼源からの排気ガスの流れに少なくとも1つのモノリス含有触媒を保持するための要素フレームアセンブリであって、前記要素フレームアセンブリが、要素フレームと、4つ以上のモノリスと、を備え、
前記要素フレームが、
対向する壁の2つの対であって、前記壁が、矩形又は正方形の形状を形成する、対向する壁の2つの対と、
前記壁によって形成された内部と、
入口端部と、
出口端部と、
前記壁に垂直な前記入口端部及び/又は前記出口端部から内側に延在する1つ以上のフランジと、を含み、
前記4つ以上のモノリスが、各々、矩形又は正方形の形状を有し、
入口と、
出口と、
4つの側と、
前記排気ガス中の1つ以上のガスの濃度を低減するのに有効な少なくとも1つの触媒と、を含み、
前記4つ以上のモノリスが、前記要素フレームの前記内部に位置決めされ、前記モノリスのうちの少なくとも4つは、各モノリスが他の2つに隣接している2×2マトリックス配列で位置し、
前記少なくとも4つのモノリスの各々に位置決めされている、その入口で前記モノリスの縁部にわたって延在する第1のニットワイヤメッシュ支持要素及びその出口で前記モノリスの縁部にわたって延在する第2のニットワイヤメッシュ支持要素が存在し、
前記第1のニットワイヤメッシュ支持要素及び前記第2のニットワイヤメッシュ支持要素が、前記少なくとも4つのモノリスの隣接する対の間、及び前記少なくとも4つのモノリスと前記要素フレームの隣接壁との間に位置決めされている、要素フレームアセンブリ。
【請求項23】
請求項1~22のいずれか一項に記載の複数の要素フレームアセンブリを備える、触媒モジュール。
【請求項24】
請求項1~22のいずれか一項に記載の要素フレームアセンブリ又は請求項23に記載の触媒モジュールを備え、
任意選択的に、固定燃焼システムの排気システム、任意選択的に、海洋固定燃焼システムである、排気システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、要素フレーム内に1つ以上のモノリス含有触媒を保持する要素フレームアセンブリに関し、要素フレームアセンブリは、エンジンからの排気ガス、工業プロセス又は類似の排気ガスの流れに配置されるように構成されている。
【背景技術】
【0002】
本開示は、排気ガスを処理するために個々に又はグループで使用され得る要素フレームアセンブリに関する。要素フレームアセンブリは、触媒モジュールに含有され得る。要素フレームアセンブリは、燃焼源からの排気ガスを処理するための1つ以上の触媒を各々が含有する、1つ以上のモノリスを含有する。燃焼源は、典型的には、固定燃焼源である。固定燃焼システムは、オンロード駆動車、トラック、又は航空機で使用されない炭化水素系燃料を燃焼させる任意のシステムであり得る。それらは、例えば、石炭燃焼システム、油焼成(石油)システム、ガスタービン又は他の工業プロセスであり得る。固定燃焼システムはまた、ディーゼルエンジンなどの燃焼システムが大きなコンテナ又は巡航船で使用される海洋用途でも使用することができる。
【0003】
固定燃焼システムにおける炭化水素燃焼、及び移動用途で使用されるエンジンでは、形成される窒素酸化物(nitrogen oxide、NOx)、一酸化炭素(carbon monoxide、CO)、又は炭化水素(hydrocarbon、HC)などの汚染物質を除去するために処理されなければならない排気ガスを生成する。NOxは、人間及び動物に多くの健康問題を引き起こすだけでなく、スモッグ及び酸性雨の形成を含む多くの有害な環境影響を引き起こすことが知られている。COは人間及び動物に対して毒性があり、HCは有害な健康効果を引き起こす可能性がある。排気ガス中のこれらの汚染物物質、特にNOxによる人間と環境の両方の影響を軽減するために、好ましくは他の有害物質又は有毒物質を生成しないプロセスによって、これらの望ましくない成分を除去することが望ましい。
【0004】
固定燃焼源では、各々が複数の要素フレームアセンブリを含む1つ以上の触媒モジュールを提供することが知られている。国際公開第2017/098224号は、そのような一例を記載している。各触媒モジュールは、複数の要素フレームアセンブリを一緒に結合することによって形成され得る。各要素フレームアセンブリは、要素フレームの内部に少なくとも1つのモノリスを保持する要素フレームを備える。
【0005】
1つ以上の触媒モジュールを排気ガスダクト内に設置して、モノリスを通る動作中に流れる排気ガスを精製するための排出制御システムの少なくとも一部を形成してもよい。
【0006】
固定燃焼源では、排気ガスダクトは、典型的には、数平方メートルの断面積を有することができるが、数十~数百平方メートルのサイズであり得る。排気ダクトの寸法は、エンジン(又は他の排気源)のサイズ、エンジンが動作する状態、許容可能な背圧などを含む多くの要因に応じて大きく異なり得る。いくつかの場合では、排気ガスダクトは、各々が数メートル、例えば10m×10mである、ダクトの幅及び高さを有する矩形断面を有することができる。排気ガスダクトの断面積全体は、1つ以上の触媒モジュールによって覆われ得、各触媒モジュールは、1つ以上の要素フレームアセンブリを含み、各要素アセンブリは、1つ以上のモノリスを含有する。
【0007】
触媒モジュールは、全ての排気ガスがモノリスを通過するように互いに隣接して配置されてもよい。例えば、2~5のいくつかの触媒モジュールは、例えば、排気ガスダクト内の支持フレームワークに接続された行及び列で互いに隣接して配置することができる。触媒モジュール自体は、典型的には、数メートルの縁部の長さを有する矩形の断面を有する。
【0008】
排気ガスの流れの方向において、触媒モジュールは、前後に並んで位置決めされたいくつかの平面内に位置してもよい。いくつかの用途では、触媒モジュールは、数メートル、更には流量方向に10~15メートル程度まで延在することができる。
【0009】
そのような要素フレームアセンブリの問題は、各要素フレームアセンブリ内のモノリスが、動作中のモノリスへの機械的損傷を防止するために、モノリスを所定の位置に保持するのに十分な力で保持されることを確実にすることである。海洋又はガスタービンなどのいくつかの用途では、触媒モジュールには、機械的応力に関して比較的厳しい周囲条件が存在し得る。例えば、船舶では、高レベルの振動が発生し、重力の数倍の力が体験される場合がある。加えて、特にガスタービンと共に使用される触媒モジュールの大きな断面について、地震による機械的応力を考慮する必要がある。
【0010】
この問題に挑み、対処するために、モノリスの側壁と要素フレーム要素との間に配置された、例えば、繊維のマットを設けて、振動に対するクッションを提供することが知られている。しかしながら、そのようなマットの使用において遭遇する典型的な問題は、特に、エンジンの脈動が衝撃及び振動につながる排気システム条件に典型的である、周期的な機械的応力がある状況では、マットが通常の使用中に所定の位置に留まることができることを確実にすることが困難であり得ることである。
【0011】
この問題を軽減するために、国際公開第2017/098224号は、モノリスと要素フレームの各隣接壁との間に少なくとも1つのマットが存在するように、少なくとも1つのモノリスが、要素フレームの内部に位置決めされ、要素フレームの2つの反対側に接続されるように、要素フレームの入口端部及び/又は出口端部を横切って延在するロック要素が設けられる配置を説明する。要素フレームの少なくとも1つの壁、好ましくは、各壁が、要素フレームの内部に延在する複数の突起を含むことができることも説明している。複数の突起は、マットに接触し、マットをモノリスに対して保持するように構成することができる。
【0012】
国際公開第2017/098224号の配置は、上記の問題を軽減するのに有用であるが、要素フレーム内に保持されたモノリスに対する機械的損傷を防止するか、又は軽減するための代替及び改善された解決策が依然として必要とされている。特に、要素フレームアセンブリの製造コスト及び複雑さを増加させるため、要素フレームの壁に突起の提供を必要としない改善された配置を提供することが望ましいであろう。
【発明の概要】
【0013】
第1の態様では、本開示は、燃焼源からの排気ガスの流れに少なくとも1つのモノリス含有触媒を保持するための要素フレームアセンブリであって、要素フレームアセンブリが、要素フレームと、少なくとも1つのモノリスと、を備え、
要素フレームが、
対向する壁の2つの対であって、壁が、矩形又は正方形の形状を形成する、対向する壁の2つの対と、
壁によって形成された内部と、
入口端部と、
出口端部と、を含み、
少なくとも1つのモノリスが、
入口と、
出口と、
4つの側と、
排気ガス中の1つ以上のガスの濃度を低減するのに有効な少なくとも1つの触媒と、を含み、
要素フレームアセンブリが、少なくとも1つのニットワイヤメッシュ支持要素を更に備え、
少なくとも1つの1つのモノリスと要素フレームの各隣接壁との間に少なくとも1つのニットワイヤメッシュ支持要素の少なくとも一部分が存在するように、要素フレームの内部に位置決めされている、要素フレームアセンブリを提供する。
【0014】
有利には、ニットワイヤメッシュ支持要素の使用は、要素フレームアセンブリの支持及び減衰特性を改善することが見出されている。それらは、特に、外部に誘発された振動及び衝撃によって引き起こされるモノリスへの実質的な損傷を軽減するか、又は防止し得る。ニットワイヤメッシュ支持要素は、要素フレーム内に正方形又は矩形のモノリスを取り付けるために特に有利であることが見出されている。
【0015】
好ましくは、少なくとも1つのニットワイヤメッシュ支持要素が、要素フレームの入口端部及び/又は出口端部に位置してもよい。
【0016】
好ましくは、少なくとも1つのニットワイヤメッシュ支持要素は、少なくとも1つのモノリスの入口及び/又は出口で、少なくとも1つのモノリスの少なくとも1つの縁部にわたって延在してもよい。少なくとも1つのモノリスの入口が、対向する入口縁部の2つの対を含んでもよく、入口縁部が、矩形又は正方形の形状を形成し、少なくとも1つのニットワイヤメッシュ支持要素が、対向する入口縁部の2つの対にわたって延在してもよい。少なくとも1つのモノリスの出口が、対向する出口縁部の2つの対を含み、出口縁部が、矩形又は正方形の形状を形成し、少なくとも1つのニットワイヤメッシュ支持要素が、対向する出口縁部の2つの対にわたって延在してもよい。
【0017】
有利には、モノリスの入口及び/又は出口縁部にわたってニットワイヤメッシュ支持要素を延在させることは、使用中のモノリスへの損傷を軽減することが見出されている。ニットワイヤメッシュ支持要素は、半径方向及び長手方向の支持並びに要素フレーム内のモノリスへの減衰の両方を提供することが可能であると考えられている。したがって、特に、ニットワイヤメッシュ支持要素は、要素フレームの内部内のモノリスのシフトを防止するのに役立つ、要素フレーム内のモノリスの改善された長手方向支持を提供してもよい。
【0018】
好ましくは、少なくとも1つのニットワイヤメッシュ支持要素は、環状形状を有する。少なくとも1つのニットワイヤメッシュ支持要素は、矩形又は正方形の形状を有してもよい。任意選択的に、少なくとも1つのニットワイヤメッシュ支持要素は、矩形リング形状又は正方形リング形状を有してもよい。
【0019】
少なくとも1つのニットワイヤメッシュ支持要素が、少なくとも1つのモノリスの入口又は出口の一部にわたって延在する第1の部分と、少なくとも1つのモノリスの4つの側の一部に沿って延在する第2の部分と、を含んでもよい。少なくとも1つのニットワイヤメッシュ支持要素の第1の部分及び第2の部分が、互いに垂直に延在し、好ましくは、断面でL字形状を形成してもよい。第1の部分は、少なくとも1つのモノリスの入口又は出口の出口面の入口面上に、2~10mm、任意選択的に3~8mm、任意選択的に5mm延在し得る。第2の部分は、少なくとも1つのモノリスの4つの側に沿って、5~25mm、任意選択的に、8~15mm、任意選択的に、12mm延在してもよい。
【0020】
好ましくは、少なくとも1つのニットワイヤメッシュ支持要素が、要素フレームの入口端部に位置する第1のニットワイヤメッシュ支持要素と、要素フレームの出口端部に位置する第2のニットワイヤメッシュ支持要素と、を含む。
【0021】
有利には、要素フレームの入口端部及び出口端部の両方にニットワイヤメッシュ支持要素を設けることは、要素フレームの内部内のモノリスの長手方向支持を更に改善することが見出されている。
【0022】
要素フレームアセンブリは、少なくとも1つのモノリスと要素フレームの各隣接壁との間に位置する少なくとも1つのシールを更に備えてもよく、少なくとも1つのシールが、第1のニットワイヤメッシュ支持要素と第2のニットワイヤメッシュ支持要素との間で長手方向に位置する。シールは、マット、任意選択的に、繊維マット、任意選択的に、膨張性繊維マットであってもよい。
【0023】
有利には、繊維マットなどのニットワイヤメッシュ支持要素及びシールを組み合わせて使用すると、特定の利点が生成されてもよい。シールは、主にガスバイパスを防止するか、又は低減するために使用されてもよく、したがって、主にそれらの減衰及び支持特性のための先行技術の配置で使用されているシールと比較して、サイズが低減されてもよい。加えて、シールの材料及び組成は、モノリスの一次支持及び減衰がニットワイヤメッシュ支持要素によって提供されるため、その支持容量ではなくその封止特性を向上させるように選択されてもよい。
【0024】
2つ以上のモノリスが、要素フレームの内部に存在してもよく、少なくとも2つのモノリスが、互いに隣接して位置してもよく、少なくとも1つのニットワイヤ支持要素が、互いに隣接するモノリス間に位置してもよい。
【0025】
4つ以上のモノリスが、要素フレームの内部に存在してもよく、少なくとも4つのモノリスは、各モノリスが他の2つに隣接する2×2マトリックス配列で位置してもよく、少なくとも1つのニットワイヤ支持要素が、互いに隣接するモノリス間に位置してもよい。
【0026】
好ましくは、別個のニットワイヤメッシュ支持要素が、少なくとも1つのモノリスの各々の入口及び出口の各々に位置してもよい。
【0027】
少なくとも1つのニットワイヤメッシュ支持要素は、ニットワイヤメッシュを含んでもよい。ニットワイヤメッシュが、任意の好適な鋼、例えば、炭素鋼、ステンレス鋼、例えば、タイプ1.4301又はタイプ1.4307ステンレス鋼から形成されてもよい。少なくとも1つのニットワイヤメッシュ支持要素は、0.8~1.5g/cm3、任意選択的に、1.1~1.3g/cm3、任意選択的に、1.2g/cm3の密度を有してもよい。少なくとも1つのニットワイヤメッシュ支持要素は、0.9~1.5mmのばね偏向を有してもよい。
【0028】
要素フレームアセンブリは、少なくとも1つのロック要素を更に備えてもよく、
各ロック要素が、要素フレームの入口端部又は出口端部を横切って延在し、要素フレームの2つの反対側に接続されている。少なくとも2つのロック要素が、要素フレームの入口端部に位置してもよく、少なくとも2つのロック要素が、要素フレームの出口端部に位置してもよい。
【0029】
有利には、少なくとも1つのロック要素の使用は、要素フレーム内にモノリスの追加の長手方向支持を提供してもよい。
【0030】
少なくとも2つのロック要素が、交差として配置されてもよく、ロックプレートは、少なくとも2つのロック要素間の接合部に設けられてもよく、ロックプレートが、少なくとも1つのニットワイヤメッシュ支持要素と係合する。要素フレームが、少なくとも2つのモノリスを含むとき、空間は、隣接するモノリス間に位置してもよく、ロック要素のうちの少なくとも1つが、少なくとも2つのモノリス間の空間上の中心にあり、任意選択的に、その空間内に位置してもよい。少なくとも1つのニットワイヤメッシュ支持要素が、少なくとも1つのモノリスの入口又は出口の一部にわたって延在する第1の部分と、少なくとも1つのモノリスの4つの側の一部に沿って延在する第2の部分と、を含んでもよく、ロックプレートが、少なくとも1つのニットワイヤメッシュ支持要素の第1の部分と係合してもよい。各ロック要素が、2つのモノリス間の空間内に位置してもよく、ロック要素は、2つの隣接するニットワイヤメッシュ支持要素の第2の部分の間に挟まれている。
【0031】
そのような配置は、要素フレーム内のモノリスへの損傷を防止するのに特に有利であることが見出されている。特に、ニットワイヤメッシュ支持要素に対するロックプレートの係合は、減衰及び支持能力を改善することが見出されている。更に、隣接するニットワイヤメッシュ支持要素間のロック要素の挟み込みは、ニットワイヤメッシュ支持要素及びロック要素自体の両方に相互支持を提供することが見出されている。したがって、モノリスの入口及び出口面を横切って延在するロック要素と比較して、本開示のロック要素は、外部に誘発された振動及び衝撃中により耐久性があり、破損しにくいことが見出されている。
【0032】
更に、そのような配置は、ロック要素がそれぞれの入口端部及び出口端部に向かって縁部を提示するように、ロック要素の平面本体がモノリスの長手方向軸に平行に配向されることを可能にしてもよい。これは、ロック要素がモノリスの中又は外へのガスの流れを抑制するのを防ぐ上での利点を有する。
【0033】
要素フレームは、壁に垂直な入口端部及び/又は出口端部から内側に延在する1つ以上のフランジを更に含んでもよい。1つ以上のフランジは、少なくとも1つのニットワイヤメッシュ支持要素と係合してもよい。
【0034】
有利には、ニットワイヤメッシュ支持要素と係合するフランジを設けることは、要素フレームの内部内のモノリスの長手方向支持を更に改善することが見出されている。
【0035】
要素フレームは、2つのL字形アセンブリを含んでもよく、各L字形アセンブリは、対向する壁の2つの対の各々の1つの壁を含む。2つのL字形アセンブリは、任意選択的に、溶接によって一緒に接続可能であり、要素フレームを形成してもよい。
【0036】
少なくとも1つのモノリスは、各々、矩形又は正方形の形状を有してもよい。モノリスは、SCR触媒又は酸化触媒を含んでもよい。少なくとも1つのモノリスは、フィルタ、例えば、壁流フィルタであってもよい。
【0037】
第2の態様では、本開示は、燃焼源からの排気ガスの流れに少なくとも1つのモノリス含有触媒を保持するための要素フレームアセンブリであって、要素フレームアセンブリが、要素フレームと、4つ以上のモノリスと、を備え、
要素フレームが、
対向する壁の2つの対であって、壁が、矩形又は正方形の形状を形成する、対向する壁の2つの対と、
壁によって形成された内部と、
入口端部と、
出口端部と、
壁に垂直な入口端部及び/又は出口端部から内側に延在する1つ以上のフランジと、を含み、
4つ以上のモノリスが各々、矩形又は正方形の形状を有し、
入口と、
出口と、
4つの側と、
排気ガス中の1つ以上のガスの濃度を低減するのに有効な少なくとも1つの触媒と、を含み、
4つ以上のモノリスが、要素フレームの内部に位置決めされ、モノリスのうちの少なくとも4つは、各モノリスが他の2つに隣接している2×2マトリックス配列で位置し、
少なくとも4つのモノリスの各々に位置決めされている、その入口でモノリスの縁部にわたって延在する第1のニットワイヤメッシュ支持要素及びその出口でモノリスの縁部にわたって延在する第2のニットワイヤメッシュ支持要素が存在し、
第1のニットワイヤメッシュ支持要素及び第2のニットワイヤメッシュ支持要素が、少なくとも4つのモノリスの隣接する対の間、及び少なくとも4つのモノリスと要素フレームの隣接壁との間に位置決めされている、要素フレームアセンブリを提供する。
【0038】
第3の態様では、本開示は、第1又は第2の態様による複数の要素フレームアセンブリを含む触媒モジュールを提供する。
【0039】
第4の態様では、本開示は、第1又は第2の態様による要素フレームアセンブリ、又は第3の態様による触媒モジュールを含む排気システムを提供する。排気システムは、固定燃焼システムの排気システム、任意選択的に、海洋又は造船固定燃焼システムであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【0040】
これから、本開示の態様及び実施形態について、添付の図面を参照して単に例として説明することにする。
【
図1】本開示による、要素フレームアセンブリの斜視図である。
【
図2】
図1の要素フレームアセンブリの部分断面端面図である。
【
図4】
図1の要素フレームアセンブリの断面側面図である。
【
図5】
図1の要素フレームアセンブリのニットワイヤメッシュ支持要素の斜視図である。
【
図6】
図5のニットワイヤメッシュ支持要素の断面側面図である。
【
図8】
図1の要素フレームアセンブリの第1のL字形アセンブリの斜視図である。
【
図9】
図8の第1のL字形アセンブリの端面図である。
【
図11】
図1の要素フレームアセンブリの第2のL字形アセンブリの斜視図である。
【
図15】
図1の要素フレームアセンブリのロック要素アセンブリの斜視図である。
【
図16】
図15のロック要素アセンブリの第1及び第2のロック要素の側面図である。
【
図17】
図15のロック要素アセンブリのロックプレートの平面図である。
【
図18】本開示によるものではない要素フレームアセンブリの試験の結果を示す。
【
図19】本開示によるものではない要素フレームアセンブリの試験の結果を示す。
【
図20】本開示による、要素フレームアセンブリの試験の結果を示す。
【
図21】本開示による、要素フレームアセンブリの試験の結果を示す。
【発明を実施するための形態】
【0041】
本明細書及び添付の特許請求の範囲で使用するとき、単数形「a」、「an」、及び「the」は、文脈が明らかに他を示さない限り、複数の指示対象を含む。したがって、例えば、「触媒(catalyst)」への言及には、2つ以上の触媒(catalysts)の混合物などを含む。
【0042】
本明細書では、パラメータ「ばね偏向(spring deflection)」は、3バール圧力及び30バール圧力でのニットワイヤメッシュ支持要素の圧縮(mmで測定)の差である。
【0043】
本開示の一態様又は実施形態の1つ以上の特徴は、直近の文脈がそうでいないことを教示しない限り、本開示の任意の他の態様又は実施形態の1つ以上の特徴と組み合わされ得ることを当業者は認識するであろう。
【0044】
ここで、本開示による装置の例を、燃焼源からの排気ガスの流れに少なくとも1つのモノリス3含有触媒を保持するための要素フレームアセンブリ1を示す
図1を参照して説明する。要素フレームアセンブリ1は、要素フレーム2及び少なくとも1つのモノリス3を備える。
【0045】
要素フレーム2は、対向する壁の2つの対10を含み、壁10は、矩形か、又は、
図2に示されるように、正方形の形状を形成する。壁10は、壁10によって形成された内部11を画定する。要素フレーム2は、入口端部12及び出口端部13を有する。
【0046】
要素フレーム2の壁10は、任意の好適なグレードの鋼で作製されてもよい。壁10は、任意の好適な厚さ、例えば1~3mm、好ましくは、1.5mmの厚さであってもよい。
【0047】
要素フレーム2は、複数のL字形アセンブリ15、16から形成されてもよい。
図8~
図10に示されるように、第1のL字形アセンブリ15、及び
図11~
図14に示されるように、第2のL字形アセンブリ16が提供されてもよく、各々が、対向する壁の2つの対10の各々の1つの壁10を含む。第1及び第2のL字形アセンブリ15、16は、例えば、溶接によって互いに接続可能であり、要素フレーム2を形成してもよい。
【0048】
図2及び
図3に示されるように、各壁10は、その入口及び/又は出口端部12、13にフランジ14を含んでもよい。好ましくは、各壁10は、その入口及び出口端部12、13の両方にフランジ14を有する。各フランジ14は、折り畳み動作によってそのそれぞれの壁10と一体的に形成されてもよい。各フランジ14は、そのそれぞれの壁10に対して垂直に延在してもよい。各フランジ14は、7.5mm~15mmだけ延在してもよい。
【0049】
要素フレーム2は、単一のモノリス3を含有してもよい。しかしながら、好ましくは、要素フレーム2は、4つの壁10によって形成された内部11内に複数のモノリス3を保持する。要素フレーム2は、モノリス3を、1×2、1×3、3×3などの異なる構成に保持することができる。図示の例では、
図2に示されるように、要素フレーム2は、4つのモノリス3を2×2の構成で保持する。
【0050】
要素フレーム2の長さ(深さ)は、要素フレーム2内に直列に配置されることが所望されるモノリス3の長さ及びモノリス3の数に基づいてもよい。
【0051】
モノリス3又は各モノリス3は、入口20、出口21、及び4つの側22を含む。
図2に示すように、モノリス3又は各モノリス3は、矩形又は正方形の形状を有してもよく、すなわち、入口20の方向に見られる場合である。
【0052】
モノリス3又は各モノリス3(「ハニカム」型キャリアとしても知られている)は、入口20の入口面からモノリス3の出口21の出口面まで延在する複数の微細な平行ガス流路を有してもよく、その結果、通路は流体流に開放される。モノリス3又は各モノリス3は、矩形、好ましくは正方形の断面流入面を有してもよい。モノリス3の面は、任意の寸法、好ましくは、100mm以上1000mm以下、好ましくは、100mm以上300mm以下であってもよい。流動方向におけるモノリス3又は各モノリス3の長さは、典型的には、150mm~1500mmの範囲であるが、他の長さを使用することができる。排気ガス流の方向における要素フレームアセンブリ1の寸法は、ほぼモノリス3又はモノリス3の組み合わせの長さであり、2つ以上のモノリス3が、排気ガス流の方向に順次配置される。
【0053】
モノリス3又は各モノリス3は、断面の1平方インチ当たり最大約700以上のガス流路を含有してもよいが、はるかに少なくてもよい。例えば、固定用途では、モノリス3又は各モノリス3は、典型的には、約9~600、より通常は、約35~300、セル/平方インチ(「cpsi」)を有してもよい。
【0054】
各モノリス3又は各モノリス3は、排気ガス中の1つ以上のガスの濃度を低減するのに有効な少なくとも1つの触媒を含む。それらの流体入口からそれらの流体出口への本質的に直線の経路であってもよいガス流路は、ガス流路を通って流れるガスが触媒材料と接触するように、排気ガスを処理するのに有効な1つ以上の触媒を「ウォッシュコート」としてコーティングされてもよい壁によって画定される。
【0055】
当業者は、窒素酸化物を貯蔵するか、又は低減し、炭化水素を酸化させ、炭化水素を貯蔵するか、又は酸化させ、アンモニアを酸化させ(すなわちアンモニアスリップ触媒として作用する)、並びに、他の汚染物質を酸化するか、又は還元して、比較的無害な化合物である、窒素、水及び二酸化炭素を形成するための、より多くの触媒のうちの1つの使用及び選択に精通している。モノリス又は各モノリスは、SCR触媒、アンモニア酸化触媒、炭化水素酸化触媒、NOx貯蔵触媒、酸素貯蔵触媒などのうちの1つ以上を含んでもよい。モノリス3又は各モノリス3は、セラミックフィルタなどのフィルタであってもよい。他のタイプの触媒が存在し得る。モノリシック基材のガス流路は、台形、矩形、正方形、三角形、正弦波、六角形、楕円形、円形などの任意の好適な断面形状であり得る薄壁チャネルであってもよい。
【0056】
モノリス3は、セラミック基板を含んでもよい。セラミック基材は、コーディエライト、コーディエライト-αアルミナ、α-アルミナ、炭化ケイ素、窒化ケイ素、ジルコニア、ムライト、スポジュメン、アルミナ-シリカマグネシア、ケイ酸ジルコニウム、シリマナイト、ケイ酸マグネシウム、ジルコン、ペタルライト、アルミノケイ酸塩、及びそれらの混合物などの任意の好適な耐火材料で作製されてもよい。
【0057】
モノリス3は、押出触媒物であってもよい。本発明における使用に好適な押出触媒物を作製する方法は、例えば、国際公開第2014/027207(A1)号及び国際公開第2011/092521(A1)号又は本明細書における背景技術として認められたもののいずれかから知られている。バインダ、フィルタ、押出潤滑剤及び可塑剤などの好適な有機助剤を添加して、混合を促進して、均質な押出可能な塊を形成することができる。有機助剤は、セルロース、ポリエチレンオキシド、又はポリエチレングリコールなどの水溶性樹脂を含んでもよく、焼成中に最終基材から燃え尽きる。
【0058】
図1~
図4に示すように、要素フレームアセンブリ1が、少なくとも1つのニットワイヤメッシュ支持要素4を更に備える。支持要素4が、要素フレーム2の入口端部12又は出口端部13に位置してもよい。好ましくは、ニットワイヤメッシュ支持要素4が、要素フレーム2の入口端部12及び出口端部13の両方に位置してもよい。より好ましくは、内部11内の各モノリス3は、モノリス3の入口20に位置する第1のニットワイヤメッシュ支持要素30を含み、モノリス3の出口21に位置する第2のニットワイヤメッシュ支持要素31を別々に含む。
【0059】
ニットワイヤメッシュ支持要素4又は各ニットワイヤメッシュ支持要素4は、ニットワイヤメッシュで形成されてもよい。ニットワイヤメッシュは、金属材料、例えば、炭素鋼、ステンレス鋼などから形成されてもよい。好ましい一例では、ニットワイヤメッシュは、タイプ1.4301又はタイプ1.4307ステンレス鋼である。
【0060】
少なくとも1つのニットワイヤメッシュ支持要素4は、0.8~1.5g/cm3、任意選択的に、1.1~1.3g/cm3、任意選択的に、1.2g/cm3の密度を有してもよい。
【0061】
各ニットワイヤメッシュ支持要素4は、要素フレーム2の壁10が組み立てられたときに、圧縮を受けてもよい。
【0062】
各モノリス3は、少なくとも1つのモノリス3と要素フレーム2の各隣接壁10との間に少なくとも1つのニットワイヤメッシュ支持要素4の少なくとも一部分が存在するように、要素フレーム2の内部11に位置決めされている。少なくとも2つのモノリス3が互いに隣接して位置する要素フレーム2の内部11に2つ以上のモノリス3が存在する場合、好ましくは、少なくとも1つのニットワイヤメッシュ支持要素4は、互いに隣接するモノリス3間に位置する。
【0063】
各第1のニットワイヤメッシュ支持要素30は、モノリス3の入口20でそのそれぞれのモノリス3の少なくとも1つの縁部23にわたって延在してもよい。好ましくは、各第1のニットワイヤメッシュ支持要素30は、モノリス3の入口20で縁部23の全てにわたって延在してもよい。モノリス3の入口20は、対向する入口縁部の2つの対23を含んでもよく、入口縁部23は、矩形又は正方形の形状を形成する。この場合、第1のニットワイヤメッシュ支持要素30は、対向する入口縁部の2つの対23にわたって延在してもよい。同じことは、モノリス3の出口21の第2のニットワイヤメッシュ支持要素31及び縁部24にも適用される。
【0064】
図5に示すように、各ニットワイヤメッシュ支持要素4は、環状形状を有してもよい。形状は、矩形又は正方形の形状であってもよい。形状は、矩形のリング形状又は正方形のリング形状であってもよい。
【0065】
図6及び
図7に最も明確に示されるように、各ニットワイヤメッシュ支持要素4は、モノリス3の入口20又は出口21の一部にわたって延在する第1の部分32と、モノリス3の4つの側22の一部に沿って延在する第2の部分33と、を含んでもよい。少なくとも1つのニットワイヤメッシュ支持要素4の第1の部分32及び第2の部分33は、互いに垂直に延在し、好ましくは、断面でL字形状を形成してもよい。第1の部分32及び第2の部分33は、3~5mm、例えば3.5mm又は4.5mmの厚さwを有してもよい。
【0066】
第1の部分32は、5~15mmであってもよい外部長さL1を有してもよい。第1の部分32は、入口20の入口面又はモノリス3の出口21の出口面にわたって、2~10mm、任意選択的に、3~8mm、任意選択的に、5mm延在してもよい内部長さL3を有してもよい。
【0067】
第2の部分33は、8~20mmであってもよい外部長さL2を有してもよい。第2の部分33は、モノリス3の4つの側22に沿って、5~25mm、任意選択的に、8~15mm、任意選択的に、12mm延在してもよい内部長さL4を有してもよい。
【0068】
少なくとも1つのニットワイヤメッシュ支持要素4は、0.9~1.5mmのばね偏向を有してもよく、ばね偏向は、3バール圧力及び30バール圧力でのニットワイヤメッシュ支持要素の圧縮(mmで測定された)の差である。例示的なばね収縮が、タイプ1.4301ステンレス鋼で形成されたニットワイヤメッシュ支持要素について、以下の表に記載されている。
【0069】
【0070】
図4に示されるように、要素フレームアセンブリ1は、モノリス3又は各モノリス3と要素フレーム2及び/又は各隣接モノリス3の各隣接壁10との間に位置する少なくとも1つのシール5を更に備えてもよい。シール5又は各シール5は、第1のニットワイヤメッシュ支持要素30と第2のニットワイヤメッシュ支持要素31との間に長手方向に位置してもよい。
【0071】
シール5又は各シール5は、モノリス3の長手方向長さの20%~40%、好ましくは、30%である長手方向長さを有してもよい。例えば、シール5又は各シール5は、モノリス3が500mmの長手方向長さを有する場合、150mmの長手方向長さを有してもよい。
【0072】
より長い長さを有するモノリス3の場合、2つ以上のシール5を提供することが所望される場合がある。例えば、長さ600~1000mmのモノリス3の場合、各々の長さが140~160mmである2つのシール5が、モノリス3の長さに沿って離間して設けられてもよい。
【0073】
図4に示すように、シール5又は各シール5は、要素フレームアセンブリ1の長さの中点又はその近くに位置してもよい。シール5又は各シール5は、マット、例えば、膨張性繊維マットなどの繊維マットであってもよい。
【0074】
シール5は、モノリス3の周りの排気ガスのバイパスを制限するように機能してもよく、したがって、排気ガス流がモノリス3のガス流路を通過することを確実にするのに役立つ。シール5はまた、ニットワイヤメッシュ支持要素4に加えて、衝撃及び振動に対していくらかの追加の減衰を提供してもよい。
【0075】
図1に示すように、要素フレームアセンブリ1は、少なくとも1つのロック要素40、41を更に備え、各ロック要素40、41は、要素フレーム2の入口端部12又は出口端部13を横切って延在し、要素フレーム2の2つの反対側に接続されている。各ロック要素40、41は、溶接によってそれぞれの壁10に接続することができる。少なくとも2つのロック要素40、41が、要素フレーム2の入口端部12に位置してもよく、少なくとも2つのロック要素40、41が、要素フレーム2の出口端部13に位置してもよい。少なくとも2つのロック要素40、41は、交差として配置されてもよく、ロックプレート42は、少なくとも2つのロック要素40、41の間の接合部に設けられてもよい。2つのロック要素40、41、及びロックプレート42は、
図15に示されるように、一緒にロックプレートアセンブリ7を形成してもよい。
【0076】
ロック要素40、41は、好ましくは、ロック要素40、41の平面本体がモノリス3の長手方向軸に平行になるように配向される。言い換えれば、
図1に示すように、ロック要素40、41は、それぞれの入口端部12及び出口端部13に向かって縁部を提示することが好ましい。これは、ロック要素40、41が、モノリス3へのガス流を抑制し得るモノリス3のセルのうちのいずれかを不明瞭にすることを防止するという利点を有する。
【0077】
ロック要素40、41、及びロックプレート42は、典型的には、要素フレーム2の壁10と同じ材料、すなわち好適なグレードの鋼で作製されてもよい。
【0078】
図15~
図17に示されるように、ロックプレートアセンブリ7は、第1のロック要素40及び第2のロック要素41をロックプレート42と相互接続することによって組み立てられてもよい。第1のロック要素40は、その中点に、第1のロック要素40の本体43を通ってほぼ半分に延在するスロット44を含んでもよい。第2のロック要素41は、同様に、その中点に、第2のロック要素41の本体45を通ってほぼ半分に延在するスロット46を含んでもよい。したがって、第1及び第2のロック要素40、41は、
図15に示されるように、一緒にスロット付きであってもよい。第2のロック要素41は、2つの直立ラグ47を更に含んでもよい。ロックプレート42は、
図15に示されるように、ラグ47を受容するように成形及びサイズ決定された2つの対応する開口48を含んでもよい。
図15に示されるように組み立てられると、ラグ47は、ロックプレートアセンブリ7を一緒に保持するために、ロックプレート42に溶接されてもよい。
【0079】
図2に示されるように、要素フレーム2に組み立てられると、ロックプレートアセンブリ7のロックプレート42は、要素フレーム2のその端部で、ニットワイヤメッシュ支持要素4又は各ニットワイヤメッシュ支持要素4と係合する。特に、ロックプレート42の背面は、モノリス3又は各モノリス3の入口面の上に重なる、ニットワイヤメッシュ支持要素4又は各ニットワイヤメッシュ支持要素4の第1の部分32と係合する。
【0080】
要素フレーム2が少なくとも2つのモノリス3を含む場合、空間は、隣接するモノリス3間に位置してもよく、ロッキングプレートアセンブリ7の一方又は両方のロッキング要素40、41は、少なくとも2つのモノリス3状の中心にあり、好ましくは、その空間内に位置してもよい。各ロック要素40、41は、2つの隣接するニットワイヤメッシュ支持要素4の第2の部分33の間に挟まれてもよい。
【0081】
壁10に垂直な入口端部12及び/又は出口端部13から内向きに延在するフランジ14又は各フランジ14は、ニットワイヤメッシュ支持要素4又は各ニットワイヤメッシュ支持要素4と係合してもよい。
【0082】
本開示の別の態様では、複数の要素フレームアセンブリ1を一緒にグループ化することを含む、触媒モジュールが提供されてもよい。
【0083】
触媒モジュールは、周辺フレームの有無にかかわらず形成されてもよい。
【0084】
周辺フレームを有する触媒モジュールは、当該技術分野で既知であり、2つの側、頂部、底部、及び水平区画及び垂直区画によって形成されたいくつかの空間を有することができる。各空間は、本開示の要素フレームアセンブリ1を受容してもよく、その各々は、複数のモノリス3を含有してもよい。
【0085】
周辺フレームを有しない触媒モジュールは、要素フレームアセンブリ1を互いに隣接し、かつ互いの上に配置し、かつ隣接する要素フレームアセンブリ1を一緒に接続することによって、複数の要素フレームアセンブリ1を互いに組み合わせることによって、形成することができる。
【0086】
本開示の別の態様では、上記のような1つ以上の要素フレームアセンブリ1又は触媒モジュールを含む排気システムを提供することができる。排気システムは、固定燃焼システムの排気システム、例えば、海洋又は造船固定燃焼システムであってもよい。
【実施例】
【0087】
図18及び
図19は、本開示によるものではない要素フレームアセンブリ上のホットシェーカー試験台に対するランダム振動試験の結果を示す。この要素フレームアセンブリは、2×2の構成で配置された4つのモノリスを含んでいた。各モノリスと各隣接壁又はモノリスとの間に、浸潤マットを配置した。加えて、2つのロック要素が、要素フレームの入口端部及び出口端部に設けられた。これらのロック要素は、断面形状を形成し、それらの平面本体が要素フレームアセンブリの長手方向軸に垂直であるように配向され、その結果、ロック要素がモノリスの入口面及び出口面を横切って置かれる。
【0088】
図18及び
図19に示されるように、膨張性マットは、要素フレームアセンブリの故障を防止するために十分に高い支持及び減衰力を提供することができなかった。試験中、モノリスが著しい横方向の動きを受け、マットが迅速に摩耗することが観察された。加えて、ロック要素は変形して、それらの溶接の破損をもたらす。
図19に示すように、モノリスは、特にその入口縁部及び出口縁部に沿って著しい損傷を受けた。
【0089】
図20及び
図21は、本開示による要素フレームアセンブリ上のホットシェーカー試験台に対する同じランダム振動試験の結果を示す。この要素フレームアセンブリは、2×2構成で配置された4つのモノリス3を備えていた。四角形の環状ニットワイヤメッシュ支持要素4は、各モノリス3の入口及び出口に設けられた。加えて、
図15に示されるタイプの2つのロックプレートアセンブリ7は、要素フレーム2の入口端部及び出口端部に提供された。
【0090】
試験中、モノリス3の動きが大幅に少ないことが観察された。加えて、ロックプレートアセンブリ7は変形も破損もしなかった。
図20に示すように、要素フレームアセンブリ1は、試験に成功し、
図21に示されるように、モノリス縁部は、実質的に損傷を含まなかった。
【0091】
本開示の更なる態様及び実施形態を以下の節に記載する。
節1.燃焼源からの排気ガスの流れに少なくとも1つのモノリス含有触媒を保持するための要素フレームアセンブリであって、要素フレームアセンブリが、要素フレームと、少なくとも1つのモノリスと、を備え、
要素フレームが、
対向する壁の2つの対であって、壁が、矩形又は正方形の形状を形成する、対向する壁の2つの対と、
壁によって形成された内部と、
入口端部と、
出口端部と、を含み、
少なくとも1つのモノリスが、
入口と、
出口と、
4つの側と、
排気ガス中の1つ以上のガスの濃度を低減するのに有効な少なくとも1つの触媒と、を含み、
要素フレームアセンブリが、少なくとも1つのニットワイヤメッシュ支持要素を更に備え、
少なくとも1つのモノリスが、少なくとも1つのモノリスと要素フレームの各隣接壁との間に少なくとも1つのニットワイヤメッシュ支持要素の少なくとも一部分が存在するように、要素フレームの内部に位置決めされている、要素フレームアセンブリ。
節2.少なくとも1つのニットワイヤメッシュ支持要素が、要素フレームの入口端部及び/又は出口端部に位置する、節1に記載の要素フレームアセンブリ。
節3.少なくとも1つのニットワイヤメッシュ支持要素が、少なくとも1つのモノリスの入口及び/又は出口で、少なくとも1つのモノリスの少なくとも1つの縁部にわたって延在する、節1又は2に記載の要素フレームアセンブリ。
節4.少なくとも1つのモノリスの入口が、対向する入口縁部の2つの対を含み、入口縁部が、矩形又は正方形の形状を形成し、少なくとも1つのニットワイヤメッシュ支持要素が、対向する入口縁部の2つの対にわたって延在する、節1~3のいずれか一項に記載の要素フレームアセンブリ。
節5.少なくとも1つのモノリスの出口が、対向する出口縁部の2つの対を含み、出口縁部が、矩形又は正方形の形状を形成し、少なくとも1つのニットワイヤメッシュ支持要素が、対向する出口縁部の2つの対にわたって延在する、節1~4のいずれか一項に記載のシステム。
節6.少なくとも1つのニットワイヤメッシュ支持要素が、環状形状を有する、節1~5のいずれか一項に記載のシステム。
節7.少なくとも1つのニットワイヤメッシュ支持要素が、矩形又は正方形の形状を有する、節1~6のいずれか一項に記載の要素フレームアセンブリ。
節8.少なくとも1つのニットワイヤメッシュ支持要素が、矩形のリング形状又は正方形のリング形状を有する、節1~7のいずれか一項に記載の要素フレームアセンブリ。
節9.少なくとも1つのニットワイヤメッシュ支持要素が、少なくとも1つのモノリスの入口又は出口の一部にわたって延在する第1の部分と、少なくとも1つのモノリスの4つの側の一部に沿って延在する第2の部分と、を含む、節1~8のいずれか一項に記載の要素フレームアセンブリ。
節10.少なくとも1つのニットワイヤメッシュ支持要素の第1の部分及び第2の部分が、互いに垂直に延在し、好ましくは、断面でL字形状を形成する、節9に記載の要素フレームアセンブリ。
節11.第1の部分が、少なくとも1つのモノリスの入口の入口面又は出口の出口面にわたって、2~10mm、任意選択的に、3~8mm、任意選択的に、5mm延在する、節9又は10に記載の要素フレームアセンブリ。
節12.第2の部分が、少なくとも1つのモノリスの4つの側に沿って、5~25mm、任意選択的に、8~15mm、任意選択的に、12mm延在する、節9~11のいずれか一項に記載の要素フレームアセンブリ。
節13.少なくとも1つのニットワイヤメッシュ支持要素が、要素フレームの入口端部に位置する第1のニットワイヤメッシュ支持要素と、要素フレームの出口端部に位置する第2のニットワイヤメッシュ支持要素と、を含む、節1~12のいずれか一項に記載の要素フレームアセンブリ。
節14.少なくとも1つのモノリスと要素フレームの各隣接壁との間に位置している少なくとも1つのシールを更に備え、少なくとも1つのシールが、第1のニットワイヤメッシュ支持要素と第2のニットワイヤメッシュ支持要素との間で長手方向に位置する、節13に記載の要素フレームアセンブリ。
節15.シールが、マット、任意選択的に、繊維マット、任意選択的に、膨張性繊維マットである、節14に記載の要素フレームアセンブリ。
節16.2つ以上のモノリスが、要素フレームの内部に存在し、少なくとも2つのモノリスが、互いに隣接して位置し、少なくとも1つのニットワイヤ支持要素が、互いに隣接するモノリス間に位置する、節1~15のいずれか一項に記載の要素フレームアセンブリ。
節17.少なくとも1つのニットワイヤメッシュ支持要素が、要素フレームの入口端部に位置する第1のニットワイヤメッシュ支持要素と、要素フレームの出口端部に位置する第2のニットワイヤメッシュ支持要素と、を含む、節16に記載の要素フレームアセンブリ。
節18.隣接するモノリス間に位置している少なくとも1つのマットを更に備え、少なくとも1つのマットが、第1のニットワイヤメッシュ支持要素と第2のニットワイヤメッシュ支持要素との間で長手方向に位置する、節16又は17に記載の要素フレームアセンブリ。
節19.マットが、繊維マット、好ましくは、膨張性繊維マットである、節18に記載の要素フレームアセンブリ。
節20.4つ以上のモノリスが、要素フレームの内部に存在し、少なくとも4つのモノリスは、各モノリスが他の2つに隣接しており、少なくとも1つのニットワイヤ支持要素が互いに隣接するモノリス間に位置する2×2マトリックス配列に位置する、節1~19のいずれか一項に記載の要素フレームアセンブリ。
節21.別個のニットワイヤメッシュ支持要素が、少なくとも1つのモノリスの各々の入口及び出口の各々に位置する、節1~20のいずれか一項に記載の要素フレームアセンブリ。
節22.少なくとも1つのニットワイヤメッシュ支持要素が、ニットワイヤメッシュを含む、節1~21のいずれか一項に記載の要素フレームアセンブリ。
節23.ニットワイヤメッシュが、任意の好適な鋼、例えば、炭素鋼、ステンレス鋼、例えば、タイプ1.4301又はタイプ1.4307ステンレス鋼から形成される、節22に記載の要素フレームアセンブリ。
節24.少なくとも1つのニットワイヤメッシュ支持要素が、0.8~1.5g/cm3、任意選択的に、1.1~1.3g/cm3、任意選択的に、1.2g/cm3の密度を有する、節1~23のいずれか一項に記載の要素フレームアセンブリ。
節25.少なくとも1つのニットワイヤメッシュ支持要素が、0.9~1.5mmのばね偏向を有する、節1~24のいずれか一項に記載の要素フレームアセンブリ。
節26.要素フレームアセンブリが、少なくとも1つのロック要素を更に備え、
各ロック要素が、要素フレームの入口端部又は出口端部を横切って延在し、要素フレームの2つの反対側に接続されている、節1~25のいずれか一項に記載の要素フレームアセンブリ。
節27.少なくとも2つのロック要素が、要素フレームの入口端部に位置し、少なくとも2つのロック要素が、要素フレームの出口端部に位置する、節26に記載の要素フレームアセンブリ。
節28.少なくとも2つのロック要素が、交差として配置され、ロックプレートは、少なくとも2つのロック要素間の接合部に設けられ、ロックプレートが、少なくとも1つのニットワイヤメッシュ支持要素と係合する、節27に記載の要素フレームアセンブリ。
節29.要素フレームが、少なくとも2つのモノリスを含むとき、空間は、隣接するモノリス間に位置し、ロック要素のうちの少なくとも1つが、少なくとも2つのモノリス間の空間上の中心にあり、任意選択的に、その空間内に位置する、節26~28のいずれか一項に記載の要素フレームアセンブリ。
節30.少なくとも1つのニットワイヤメッシュ支持要素が、少なくとも1つのモノリスの入口又は出口の一部にわたって延在する第1の部分と、少なくとも1つのモノリスの4つの側の一部に沿って延在する第2の部分と、を含み、ロックプレートが、少なくとも1つのニットワイヤメッシュ支持要素の第1の部分と係合する、節26~29のいずれか一項に記載の要素フレームアセンブリ。
節31.各ロック要素が、2つのモノリス間の空間内に位置し、ロック要素は、2つの隣接するニットワイヤメッシュ支持要素の第2の部分の間に挟まれている、節30に記載の要素フレームアセンブリ。
節32.要素フレームが、壁に垂直な入口端部及び/又は出口端部から内側に延在する1つ以上のフランジを更に含み、1つ以上のフランジが、少なくとも1つのニットワイヤメッシュ支持要素と係合する、節1~31のいずれか一項に記載の要素フレームアセンブリ。
節33.要素フレームが、2つのL字形アセンブリを含み、各L字形アセンブリが、対向する壁の2つの対の各々の1つの壁を含む、節1~32のいずれか一項に記載の要素フレームアセンブリ。
節34.2つのL字形アセンブリが、任意選択的に、溶接によって互いに接続可能であり、要素フレームを形成する、節33に記載の要素フレームアセンブリ。
節35.少なくとも1つのモノリスが各々、矩形又は正方形の形状を有する、節1~34のいずれか一項に記載の要素フレームアセンブリ。
節36.モノリスが、SCR触媒、酸化触媒、又はフィルタを含む、節1~35のいずれか一項に記載の要素フレームアセンブリ。
節37.燃焼源からの排気ガスの流れに少なくとも1つのモノリス含有触媒を保持するための要素フレームアセンブリであって、要素フレームアセンブリが、要素フレームと、4つ以上のモノリスと、を備え、
要素フレームが、
対向する壁の2つの対であって、壁が、矩形又は正方形の形状を形成する、対向する壁の2つの対と、
壁によって形成された内部と、
入口端部と、
出口端部と、
壁に垂直な入口端部及び/又は出口端部から内側に延在する1つ以上のフランジと、を含み、
4つ以上のモノリスが各々、矩形又は正方形の形状を有し、
入口と、
出口と、
4つの側と、
排気ガス中の1つ以上のガスの濃度を低減するのに有効な少なくとも1つの触媒と、を含み、
4つ以上のモノリスが、要素フレームの内部に位置決めされ、モノリスのうちの少なくとも4つは、各モノリスが他の2つに隣接する2×2マトリックス配列で位置し、
少なくとも4つのモノリスの各々に位置決めされている、その入口でモノリスの縁部にわたって延在する第1のニットワイヤメッシュ支持要素及びその出口でモノリスの縁部にわたって延在する第2のニットワイヤメッシュ支持要素が存在し、
第1のニットワイヤメッシュ支持要素及び第2のニットワイヤメッシュ支持要素が、少なくとも4つのモノリスの隣接する対の間、及び少なくとも4つのモノリスと要素フレームの隣接壁との間に位置決めされている、要素フレームアセンブリ。
節38.節1~37のいずれか一項に記載の複数の要素フレームアセンブリを備える、触媒モジュール。
節39.節1~37のいずれか一項に記載の要素フレームアセンブリ又は節38に記載の触媒モジュールを備える、排気システム。
節40.固定燃焼システムの排気システム、任意選択的に、造船固定燃焼システムである、節39に記載の排気システム。
【国際調査報告】