JP2000220977A - 内燃機関用回転蓄熱式熱交換装置 - Google Patents
内燃機関用回転蓄熱式熱交換装置Info
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- F28D19/04—Regenerative heat-exchange apparatus in which the intermediate heat-transfer medium or body is moved successively into contact with each heat-exchange medium using rigid bodies, e.g. mounted on a movable carrier
- F28D19/041—Regenerative heat-exchange apparatus in which the intermediate heat-transfer medium or body is moved successively into contact with each heat-exchange medium using rigid bodies, e.g. mounted on a movable carrier with axial flow through the intermediate heat-transfer medium
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 熱交換性能が優れ、かつ高いシール性が得ら
れる内燃機関用回転蓄熱式の熱交換装置の提供。 【解決手段】 ハウジング内に回転自在に収容された熱
交換用メタルハニカム構造体とそのメタルハニカム構造
体の駆動装置を備え、前記ハウジングの両端部には端部
キャップが固着され、その端部キャップには高温流体の
流入口と流出口、および低温流体の流入口および流出口
がそれぞれ設けられた構造となし、また前記熱交換用メ
タルハニカム構造体は、薄肉金属板からなる平板状の金
属帯材と波形状の金属帯材とを互いに重積して軸芯方向
に無数の網目状通気孔路を有する積層体で構成され、か
つ該積層体は平板状の金属帯材または波形状の金属帯材
が長手方向または円周方向に分割されてそれぞれの接合
端部が相互に摺動可能に重合された構造となしたことを
特徴とする。
れる内燃機関用回転蓄熱式の熱交換装置の提供。 【解決手段】 ハウジング内に回転自在に収容された熱
交換用メタルハニカム構造体とそのメタルハニカム構造
体の駆動装置を備え、前記ハウジングの両端部には端部
キャップが固着され、その端部キャップには高温流体の
流入口と流出口、および低温流体の流入口および流出口
がそれぞれ設けられた構造となし、また前記熱交換用メ
タルハニカム構造体は、薄肉金属板からなる平板状の金
属帯材と波形状の金属帯材とを互いに重積して軸芯方向
に無数の網目状通気孔路を有する積層体で構成され、か
つ該積層体は平板状の金属帯材または波形状の金属帯材
が長手方向または円周方向に分割されてそれぞれの接合
端部が相互に摺動可能に重合された構造となしたことを
特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、耐熱鋼製メタルハ
ニカム構造体を用いた内燃機関用回転蓄熱式の熱交換装
置に関する。
ニカム構造体を用いた内燃機関用回転蓄熱式の熱交換装
置に関する。
【０００２】
【従来の技術】内燃機関用の熱交換装置として、エンジ
ンの冷却液などによってＥＧＲ（Ｅｘｈａｕｓｔ Ｇａ
ｓ Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ：排気再循環）ガスを
冷却する熱交換器がある。この熱交換器は多管式であっ
て、その構造は両端部に冷却媒体の流入口および流出口
を設けた胴管内部に伝熱管群が配列され、前記胴管の両
開口端部には高温流体であるＥＧＲガスの流入口と流出
口を有する端部キャップが固着された構成となしたもの
で、ＥＧＲガスの流入口より流入したＥＧＲガスが胴管
内に収容された伝熱管群を通過する過程で該胴管内に流
入した低温流体により冷却される構造となしたものであ
り、低温流体にはエンジンの冷却液などが用いられてい
る。
ンの冷却液などによってＥＧＲ（Ｅｘｈａｕｓｔ Ｇａ
ｓ Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ：排気再循環）ガスを
冷却する熱交換器がある。この熱交換器は多管式であっ
て、その構造は両端部に冷却媒体の流入口および流出口
を設けた胴管内部に伝熱管群が配列され、前記胴管の両
開口端部には高温流体であるＥＧＲガスの流入口と流出
口を有する端部キャップが固着された構成となしたもの
で、ＥＧＲガスの流入口より流入したＥＧＲガスが胴管
内に収容された伝熱管群を通過する過程で該胴管内に流
入した低温流体により冷却される構造となしたものであ
り、低温流体にはエンジンの冷却液などが用いられてい
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかるに、エンジンの
冷却液などによってＥＧＲガスを冷却する多管式の熱交
換器は水冷式の間接冷却方式であるため、ＥＧＲガスを
冷却した熱量はエンジン冷却水の温度上昇を招く。その
ため多管式の熱交換器の場合は、前記の温度上昇分を冷
却しなければならず伝熱面積の広いラジエーターを必要
とし、またそれに対応し得る大型ファン、あるいはファ
ンの数を増やして対応する必要があり、好ましくなかっ
た。またＥＧＲガスの温度はラジエーターの水温以下に
はならないため一層の冷却を求める要求が出てきた。
冷却液などによってＥＧＲガスを冷却する多管式の熱交
換器は水冷式の間接冷却方式であるため、ＥＧＲガスを
冷却した熱量はエンジン冷却水の温度上昇を招く。その
ため多管式の熱交換器の場合は、前記の温度上昇分を冷
却しなければならず伝熱面積の広いラジエーターを必要
とし、またそれに対応し得る大型ファン、あるいはファ
ンの数を増やして対応する必要があり、好ましくなかっ
た。またＥＧＲガスの温度はラジエーターの水温以下に
はならないため一層の冷却を求める要求が出てきた。
【０００４】本発明は、上記した多管式熱交換器の問題
点を解決するためになされたもので、水冷式の間接冷却
方式に替えて空気などの気体による直接冷却方式の内燃
機関用回転蓄熱式交換装置を提供しようとするものであ
る。
点を解決するためになされたもので、水冷式の間接冷却
方式に替えて空気などの気体による直接冷却方式の内燃
機関用回転蓄熱式交換装置を提供しようとするものであ
る。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するため、ガスタービンエンジンなどの蓄熱式熱交換
器の伝熱コア用マトリクスなどに使用されるメタルハニ
カム構造体を熱交換用ロータとして用いた内燃機関用回
転蓄熱式熱交換装置であり、その第１の実施態様はハウ
ジング内に回転自在に収容された熱交換用メタルハニカ
ム構造体とそのメタルハニカム構造体の駆動装置を備
え、前記ハウジングの両端部には端部キャップが固着さ
れ、その端部キャップには高温流体の流入口と流出口、
および低温流体の流入口および流出口がそれぞれ設けら
れた構造となしたことを要旨とし、また第２の実施態様
は前記熱交換用メタルハニカム構造体が、薄肉金属板か
らなる平板状の金属帯材と波形状の金属帯材とを互いに
重積して軸芯方向に無数の網目状通気孔路を有する積層
体で構成され、かつ該積層体の平板状の金属帯材が長手
方向または円周方向に分割されてそれぞれの接合端部が
相互に摺動可能に重合された構造となしたことを要旨と
し、さらに第３の実施態様は前記熱交換用メタルハニカ
ム構造体が、薄肉金属板からなる平板状の金属帯材と波
形状の金属帯材とを互いに重積して軸芯方向に無数の網
目状通気孔路を有する積層体で構成され、かつ該積層体
の波形状の金属帯材が長手方向または円周方向に分割さ
れてその接合端部が相互に摺動可能に重合された構造と
なしたことを要旨とするものである。
決するため、ガスタービンエンジンなどの蓄熱式熱交換
器の伝熱コア用マトリクスなどに使用されるメタルハニ
カム構造体を熱交換用ロータとして用いた内燃機関用回
転蓄熱式熱交換装置であり、その第１の実施態様はハウ
ジング内に回転自在に収容された熱交換用メタルハニカ
ム構造体とそのメタルハニカム構造体の駆動装置を備
え、前記ハウジングの両端部には端部キャップが固着さ
れ、その端部キャップには高温流体の流入口と流出口、
および低温流体の流入口および流出口がそれぞれ設けら
れた構造となしたことを要旨とし、また第２の実施態様
は前記熱交換用メタルハニカム構造体が、薄肉金属板か
らなる平板状の金属帯材と波形状の金属帯材とを互いに
重積して軸芯方向に無数の網目状通気孔路を有する積層
体で構成され、かつ該積層体の平板状の金属帯材が長手
方向または円周方向に分割されてそれぞれの接合端部が
相互に摺動可能に重合された構造となしたことを要旨と
し、さらに第３の実施態様は前記熱交換用メタルハニカ
ム構造体が、薄肉金属板からなる平板状の金属帯材と波
形状の金属帯材とを互いに重積して軸芯方向に無数の網
目状通気孔路を有する積層体で構成され、かつ該積層体
の波形状の金属帯材が長手方向または円周方向に分割さ
れてその接合端部が相互に摺動可能に重合された構造と
なしたことを要旨とするものである。
【０００６】本発明における熱交換用メタルハニカム構
造体は、自動車の排気ガスを浄化するために排気管の途
中に設ける触媒担持用の金属製担体、ガスタービンエン
ジンなどの蓄熱式熱交換器の伝熱コア用マトリクス、速
度分布の一定しない流体に対する整流格子、２サイクル
エンジン吸気マニホールドのバックファイヤ防止用防炎
マトリクスなどに使用されるものを用いることができ
る。この種のメタルハニカム構造体は、耐熱、耐食性の
薄肉鋼板などからなる平板状の金属帯材と波形状の金属
帯材とを互いに重積して軸芯方向に無数の網目状通気孔
路を有する積層体を形成してこれを両端が開口している
ケースに内装せしめ、所望の各部材をろう付けまたは溶
接等により固着構成している。
造体は、自動車の排気ガスを浄化するために排気管の途
中に設ける触媒担持用の金属製担体、ガスタービンエン
ジンなどの蓄熱式熱交換器の伝熱コア用マトリクス、速
度分布の一定しない流体に対する整流格子、２サイクル
エンジン吸気マニホールドのバックファイヤ防止用防炎
マトリクスなどに使用されるものを用いることができ
る。この種のメタルハニカム構造体は、耐熱、耐食性の
薄肉鋼板などからなる平板状の金属帯材と波形状の金属
帯材とを互いに重積して軸芯方向に無数の網目状通気孔
路を有する積層体を形成してこれを両端が開口している
ケースに内装せしめ、所望の各部材をろう付けまたは溶
接等により固着構成している。
【０００７】本発明の熱交換用メタルハニカム構造体に
使用する金属帯材は、例えばステンレス鋼のような耐熱
耐食鋼材、２０重量％Ｃｒ、５重量％Ａｌ、微量のレア
アースメタルとを含有する耐熱耐食鋼等の薄肉板であ
る。
使用する金属帯材は、例えばステンレス鋼のような耐熱
耐食鋼材、２０重量％Ｃｒ、５重量％Ａｌ、微量のレア
アースメタルとを含有する耐熱耐食鋼等の薄肉板であ
る。
【０００８】また、上記のメタルハニカム構造体の積層
体の平板状の金属帯材を長手方向または円周方向に分割
してそれぞれの金属帯材の接合端部を相互に摺動可能に
重合したり、波形状の金属帯材を円周方向に分割してそ
の接合端部を相互に摺動可能に重合した構造としたの
は、積層体の熱膨張によるシール性の低下を防止するた
めと冷却装置の寿命をより延ばすためである。すなわ
ち、一枚の平板と一枚の波板からなり、全体がろう付け
あるいは溶接された剛構造のメタルハニカム構造体の積
層体は熱膨張を繰返すと、金属帯材の伸びに伴ってろう
付け部あるいは溶接部に亀裂などが入りシール性の低下
を招いたり、金属帯材に曲がりや座屈が生じ冷却装置の
寿命を縮める結果となるからである。
体の平板状の金属帯材を長手方向または円周方向に分割
してそれぞれの金属帯材の接合端部を相互に摺動可能に
重合したり、波形状の金属帯材を円周方向に分割してそ
の接合端部を相互に摺動可能に重合した構造としたの
は、積層体の熱膨張によるシール性の低下を防止するた
めと冷却装置の寿命をより延ばすためである。すなわ
ち、一枚の平板と一枚の波板からなり、全体がろう付け
あるいは溶接された剛構造のメタルハニカム構造体の積
層体は熱膨張を繰返すと、金属帯材の伸びに伴ってろう
付け部あるいは溶接部に亀裂などが入りシール性の低下
を招いたり、金属帯材に曲がりや座屈が生じ冷却装置の
寿命を縮める結果となるからである。
【０００９】なお、本発明における高温流体としては前
記したＥＧＲガスの外、自動車用の燃料電池から出る高
温の水素ガスなどもある。すなわち、本発明に係る内燃
機関用回転蓄熱式熱交換装置はＥＧＲガスの冷却のみな
らず、自動車用燃料電池から出る高温の水素ガスをエン
ジンに吸気させる時の温度（５０〜８０℃程度）まで下
げる場合などにも適用できる。一方、これらの高温流体
を冷却する低温流体としては空気が一般的である。
記したＥＧＲガスの外、自動車用の燃料電池から出る高
温の水素ガスなどもある。すなわち、本発明に係る内燃
機関用回転蓄熱式熱交換装置はＥＧＲガスの冷却のみな
らず、自動車用燃料電池から出る高温の水素ガスをエン
ジンに吸気させる時の温度（５０〜８０℃程度）まで下
げる場合などにも適用できる。一方、これらの高温流体
を冷却する低温流体としては空気が一般的である。
【００１０】
【発明の実施の形態】図１は本発明に係る内燃機関用回
転蓄熱式熱交換装置の一実施例を示す縦断正面図、図２
は図１イーイ線上の断面図、図３は同上熱交換装置のメ
タルハニカム構造体の一部拡大縦断側面図、図４は同上
熱交換装置のメタルハニカム構造体の他の実施例を示す
一部拡大縦断正面図、図５は同上熱交換装置のメタルハ
ニカム構造体のさらに他の実施例を示す一部拡大縦断側
面図、図６は同上熱交換装置のメタルハニカム構造体の
別の実施例を示す一部拡大縦断側面図、図７は同上熱交
換装置のメタルハニカム構造体のさらに別の実施例を示
す一部拡大縦断側面図であり、１はハウジング、２、１
２、２２、３２、４２はメタルハニカム構造体、３ａ、
３ｂは端部キャップ、４−１は低温流体流入口、４−２
は低温流体流出口、５−１は高温流体流入口、５−２は
高温流体流出口、６は棒状シール、７はシールリング、
８はクッション材、９はシャフト、１０は軸受装置、１
１はプーリ、１２は締結ボルト、１３はガスケットであ
る。
転蓄熱式熱交換装置の一実施例を示す縦断正面図、図２
は図１イーイ線上の断面図、図３は同上熱交換装置のメ
タルハニカム構造体の一部拡大縦断側面図、図４は同上
熱交換装置のメタルハニカム構造体の他の実施例を示す
一部拡大縦断正面図、図５は同上熱交換装置のメタルハ
ニカム構造体のさらに他の実施例を示す一部拡大縦断側
面図、図６は同上熱交換装置のメタルハニカム構造体の
別の実施例を示す一部拡大縦断側面図、図７は同上熱交
換装置のメタルハニカム構造体のさらに別の実施例を示
す一部拡大縦断側面図であり、１はハウジング、２、１
２、２２、３２、４２はメタルハニカム構造体、３ａ、
３ｂは端部キャップ、４−１は低温流体流入口、４−２
は低温流体流出口、５−１は高温流体流入口、５−２は
高温流体流出口、６は棒状シール、７はシールリング、
８はクッション材、９はシャフト、１０は軸受装置、１
１はプーリ、１２は締結ボルト、１３はガスケットであ
る。
【００１１】すなわち、図１に示す内燃機関用回転蓄熱
式熱交換装置は、筒形のハウジング１内にメタルハニカ
ム構造体２が収容され、ハウジング１の両端部には低温
流体流入口４−１と高温流体流出口５−２が設けられた
端部キャップ３ａと、低温流体流出口４−２と高温流体
流入口５−１が設けられた端部キャップ３ｂがそれぞれ
ガスケット１３を介して締結ボルト１２により取付けら
れている。
式熱交換装置は、筒形のハウジング１内にメタルハニカ
ム構造体２が収容され、ハウジング１の両端部には低温
流体流入口４−１と高温流体流出口５−２が設けられた
端部キャップ３ａと、低温流体流出口４−２と高温流体
流入口５−１が設けられた端部キャップ３ｂがそれぞれ
ガスケット１３を介して締結ボルト１２により取付けら
れている。
【００１２】メタルハニカム構造体２は、ステンレス鋼
製のシャフト９にＳＵＳ３０４、ＳＵＳＵ３１６または
２０重量％Ｃｒ、５重量％Ａｌ、微量のＲＥＭとを含有
する薄肉鋼板などからなる平板状の金属帯材２−１と波
形状の金属帯材２−２とを互いに重積して軸芯方向に無
数の網目状通気孔路２−３を有する積層体を形成してこ
れを両端が開口しているステンレス鋼製筒状ケース２−
４に内装せしめ、所望の各部材をろう付けまたは溶接等
により固着構成したもので、筒状ケース２−４の両端部
には棒状シール６が装着され、ハウジング１の両開口端
部に内嵌したシールリング７を介して該ハウジング１内
に回動自在に収容され、かつシールリング７とガスケッ
ト１３との間に介在させたクッション材８にてメタルハ
ニカム構造体２の軸芯方向の熱膨張熱収縮に伴う動きに
対応できる構造となっている。
製のシャフト９にＳＵＳ３０４、ＳＵＳＵ３１６または
２０重量％Ｃｒ、５重量％Ａｌ、微量のＲＥＭとを含有
する薄肉鋼板などからなる平板状の金属帯材２−１と波
形状の金属帯材２−２とを互いに重積して軸芯方向に無
数の網目状通気孔路２−３を有する積層体を形成してこ
れを両端が開口しているステンレス鋼製筒状ケース２−
４に内装せしめ、所望の各部材をろう付けまたは溶接等
により固着構成したもので、筒状ケース２−４の両端部
には棒状シール６が装着され、ハウジング１の両開口端
部に内嵌したシールリング７を介して該ハウジング１内
に回動自在に収容され、かつシールリング７とガスケッ
ト１３との間に介在させたクッション材８にてメタルハ
ニカム構造体２の軸芯方向の熱膨張熱収縮に伴う動きに
対応できる構造となっている。
【００１３】また、シャフト９は好ましくは棒状シール
６と接触しており、かつ外側端部は軸受装置１０を介し
て端部キャップ３ａに回転自在に貫通支持され、その軸
端に固着したプーリ１１およびベルト（図示せず）を介
してモーターもしくはエンジンにより駆動される仕組み
となっている。シャフト９は中空、中実のいずれでもよ
いが、重量等を考慮すると中空シャフトが好ましい。
６と接触しており、かつ外側端部は軸受装置１０を介し
て端部キャップ３ａに回転自在に貫通支持され、その軸
端に固着したプーリ１１およびベルト（図示せず）を介
してモーターもしくはエンジンにより駆動される仕組み
となっている。シャフト９は中空、中実のいずれでもよ
いが、重量等を考慮すると中空シャフトが好ましい。
【００１４】なお、メタルハニカム構造体２の回転駆動
手段としては、上記のシャフト９を介して行う方式に限
定するものではなく、例えばメタルハニカム構造体２の
外周にプーリを設け、このプーリにベルトをかけてモー
ターもしくはエンジンにより駆動する方式を採用するこ
とも可能である。
手段としては、上記のシャフト９を介して行う方式に限
定するものではなく、例えばメタルハニカム構造体２の
外周にプーリを設け、このプーリにベルトをかけてモー
ターもしくはエンジンにより駆動する方式を採用するこ
とも可能である。
【００１５】上記内燃機関用回転蓄熱式熱交換装置にお
いて、低温流体は端部キャップ３ａに設けた低温流体流
入口４−１より流入し、矢印ａ方向に流れメタルハニカ
ム構造体２を通過して該メタルハニカム構造体２を冷却
して反対側の端部キャップ３ｂに設けた低温流体流出口
４−２より流出する。一方、高温流体は端部キャップ３
ｂに設けた高温流体流入口５−１より流入し、低温流体
と反対方向の矢印ｂ方向に対向して流れメタルハニカム
構造体２を昇温、蓄熱しながら通過して端部キャップ３
ａに設けた高温流体流出口５−２より流出する。すなわ
ち、低温流体と高温流体は反対方向に対向して流れ、メ
タルハニカム構造体２はこれらの気流中をゆっくりと回
転し、高温側では高温流体に触れてメタルハニカム構造
体２を加熱し、該メタルハニカム構造体２に蓄熱させた
後、低温側に回転し、そこで低温流体に触れて放熱し再
生され、また高温側に返ってくる。したがって、高温流
体はメタルハニカム構造体２の高温側で冷やされたメタ
ルハニカム構造体に接触することにより放熱して低温と
なって高温流体流出口５−２より流出し、一方、低温流
体はメタルハニカム構造体２の低温側で高温のメタルハ
ニカム構造体に接触して暖められることにより高温とな
って低温流体流出口４−２より流出する。
いて、低温流体は端部キャップ３ａに設けた低温流体流
入口４−１より流入し、矢印ａ方向に流れメタルハニカ
ム構造体２を通過して該メタルハニカム構造体２を冷却
して反対側の端部キャップ３ｂに設けた低温流体流出口
４−２より流出する。一方、高温流体は端部キャップ３
ｂに設けた高温流体流入口５−１より流入し、低温流体
と反対方向の矢印ｂ方向に対向して流れメタルハニカム
構造体２を昇温、蓄熱しながら通過して端部キャップ３
ａに設けた高温流体流出口５−２より流出する。すなわ
ち、低温流体と高温流体は反対方向に対向して流れ、メ
タルハニカム構造体２はこれらの気流中をゆっくりと回
転し、高温側では高温流体に触れてメタルハニカム構造
体２を加熱し、該メタルハニカム構造体２に蓄熱させた
後、低温側に回転し、そこで低温流体に触れて放熱し再
生され、また高温側に返ってくる。したがって、高温流
体はメタルハニカム構造体２の高温側で冷やされたメタ
ルハニカム構造体に接触することにより放熱して低温と
なって高温流体流出口５−２より流出し、一方、低温流
体はメタルハニカム構造体２の低温側で高温のメタルハ
ニカム構造体に接触して暖められることにより高温とな
って低温流体流出口４−２より流出する。
【００１６】つぎに、図４に示すメタルハニカム構造体
１２は、ステンレス鋼または２０重量％Ｃｒ、５重量％
Ａｌ、微量のＲＥＭとを含有する鋼製の薄肉鋼板などか
らなる平板状の金属帯材と波形状の金属帯材とを互いに
重積して軸芯方向に無数の網目状通気孔路を有する積層
体を長手方向に分割してそれぞれの平板状の金属帯材の
接合端部を相互に摺動可能に重合した構造となしたもの
で、分割された積層体はそれぞれ狭幅の薄肉鋼板などか
らなる平板状の金属帯材１２−１と広幅の波形状の金属
帯材１２−２とを互いに重積して軸芯方向に無数の網目
状通気孔路１２−３を有する積層体となし、この左右の
積層体の金属帯材１２−１の接合端部を相互に摺動可能
に重合してこれを両端が開口している筒状ケース１２−
４に内装せしめ、平板状の金属帯材１２−１と波形状の
金属帯材１２−２の当接部の内、前記摺動部付近を除い
て、好ましくは該重合部の反対側端面のみをろう付けま
たは溶接等により固着構成したものである。したがっ
て、このメタルハニカム構造体１２の場合は、積層体の
長手方向の膨張、収縮に対しては金属帯材１２−１の重
なり合った接合端部で吸収されることとなるので、積層
体の長手方向に高い熱応力を生じてろう付け部や溶接部
が破壊されることはなく、また金属帯材が長手方向に伸
びて座屈や曲がりを生じることもない。
１２は、ステンレス鋼または２０重量％Ｃｒ、５重量％
Ａｌ、微量のＲＥＭとを含有する鋼製の薄肉鋼板などか
らなる平板状の金属帯材と波形状の金属帯材とを互いに
重積して軸芯方向に無数の網目状通気孔路を有する積層
体を長手方向に分割してそれぞれの平板状の金属帯材の
接合端部を相互に摺動可能に重合した構造となしたもの
で、分割された積層体はそれぞれ狭幅の薄肉鋼板などか
らなる平板状の金属帯材１２−１と広幅の波形状の金属
帯材１２−２とを互いに重積して軸芯方向に無数の網目
状通気孔路１２−３を有する積層体となし、この左右の
積層体の金属帯材１２−１の接合端部を相互に摺動可能
に重合してこれを両端が開口している筒状ケース１２−
４に内装せしめ、平板状の金属帯材１２−１と波形状の
金属帯材１２−２の当接部の内、前記摺動部付近を除い
て、好ましくは該重合部の反対側端面のみをろう付けま
たは溶接等により固着構成したものである。したがっ
て、このメタルハニカム構造体１２の場合は、積層体の
長手方向の膨張、収縮に対しては金属帯材１２−１の重
なり合った接合端部で吸収されることとなるので、積層
体の長手方向に高い熱応力を生じてろう付け部や溶接部
が破壊されることはなく、また金属帯材が長手方向に伸
びて座屈や曲がりを生じることもない。
【００１７】また、図５に示すメタルハニカム構造体２
２は、ステンレス鋼または２０重量％Ｃｒ、５重量％Ａ
ｌ、微量のＲＥＭとを含有する鋼製の薄肉鋼板などから
なる平板状の金属帯材と波形状の金属帯材とを互いに重
積して軸芯方向に無数の網目状通気孔路を有する積層体
を円周方向に分割してそれぞれの平板状の金属帯材の接
合端部を相互に摺動可能に重合した構造となしたもの
で、このハニカム構造体の場合は、薄肉鋼板などからな
る平板状の金属帯材２２−１の円周方向接合端部を相互
に摺動可能に重合し、この金属帯材２２−１と波形状の
金属帯材２２−２とを互いに重積して軸芯方向に無数の
網目状通気孔路２２−３を有する積層体となしたもの
で、積層体の円周方向の膨張、収縮は金属帯材２２−１
の円周方向接合端部で吸収されることとなり、積層体の
円周方向に高い熱応力を生じてろう付け部や溶接部が破
壊されることはなく、また金属帯材が円周方向に伸びて
座屈や曲がりを生じることもない。
２は、ステンレス鋼または２０重量％Ｃｒ、５重量％Ａ
ｌ、微量のＲＥＭとを含有する鋼製の薄肉鋼板などから
なる平板状の金属帯材と波形状の金属帯材とを互いに重
積して軸芯方向に無数の網目状通気孔路を有する積層体
を円周方向に分割してそれぞれの平板状の金属帯材の接
合端部を相互に摺動可能に重合した構造となしたもの
で、このハニカム構造体の場合は、薄肉鋼板などからな
る平板状の金属帯材２２−１の円周方向接合端部を相互
に摺動可能に重合し、この金属帯材２２−１と波形状の
金属帯材２２−２とを互いに重積して軸芯方向に無数の
網目状通気孔路２２−３を有する積層体となしたもの
で、積層体の円周方向の膨張、収縮は金属帯材２２−１
の円周方向接合端部で吸収されることとなり、積層体の
円周方向に高い熱応力を生じてろう付け部や溶接部が破
壊されることはなく、また金属帯材が円周方向に伸びて
座屈や曲がりを生じることもない。
【００１８】さらに、図６に示すメタルハニカム構造体
３２は、薄肉鋼板などからなる平板状の金属帯材３２−
１と波形状の金属帯材３２−２とを互いに重積して軸芯
方向に無数の網目状通気孔路３２−３を有する積層体の
波形状の金属帯材３２−２を円周方向に分割してその波
形状金属帯材３２−２の接合端部を相互に摺動可能に重
合した構造となしたもので、この場合は積層体の円周方
向の膨張、収縮は波形状金属帯材３２−２の円周方向接
合端部で吸収されることとなり、積層体の円周方向に高
い熱応力を生じてろう付け部や溶接部が破壊されること
はなく、また金属帯材が円周方向に伸びて座屈や曲がり
を生じることもない。
３２は、薄肉鋼板などからなる平板状の金属帯材３２−
１と波形状の金属帯材３２−２とを互いに重積して軸芯
方向に無数の網目状通気孔路３２−３を有する積層体の
波形状の金属帯材３２−２を円周方向に分割してその波
形状金属帯材３２−２の接合端部を相互に摺動可能に重
合した構造となしたもので、この場合は積層体の円周方
向の膨張、収縮は波形状金属帯材３２−２の円周方向接
合端部で吸収されることとなり、積層体の円周方向に高
い熱応力を生じてろう付け部や溶接部が破壊されること
はなく、また金属帯材が円周方向に伸びて座屈や曲がり
を生じることもない。
【００１９】また、図７に示すメタルハニカム構造体４
２は、薄肉鋼板などからなる平板状の金属帯材４２−１
と波形状の金属帯材４２−２とを互いに重積して軸芯方
向に無数の網目状通気孔路４２−３を有する積層体の波
形状の金属帯材４２−２を長手方向に分割してその波形
状金属帯材４２−２の接合端部を相互に摺動可能に重合
した構造となしたもので、このメタルハニカム構造体４
２の場合は、積層体の長手方向の膨張、収縮に対しては
波形状の金属帯材４２−２の重なり合った接合端部で吸
収されることとなるので、このメタルハニカム構造体に
おいても積層体の長手方向に高い熱応力を生じてろう付
け部や溶接部が破壊されることはなく、また金属帯材が
長手方向に伸びて座屈や曲がりを生じることもない。
２は、薄肉鋼板などからなる平板状の金属帯材４２−１
と波形状の金属帯材４２−２とを互いに重積して軸芯方
向に無数の網目状通気孔路４２−３を有する積層体の波
形状の金属帯材４２−２を長手方向に分割してその波形
状金属帯材４２−２の接合端部を相互に摺動可能に重合
した構造となしたもので、このメタルハニカム構造体４
２の場合は、積層体の長手方向の膨張、収縮に対しては
波形状の金属帯材４２−２の重なり合った接合端部で吸
収されることとなるので、このメタルハニカム構造体に
おいても積層体の長手方向に高い熱応力を生じてろう付
け部や溶接部が破壊されることはなく、また金属帯材が
長手方向に伸びて座屈や曲がりを生じることもない。
【００２０】なお、上記図４〜図７に示す実施例では平
板状の金属帯材あるいは波形状の金属帯材のいずれか一
方を重積したものを示したが、両方の金属帯材を共に重
積して構成すると円周方向や長手方向の座屈や曲りをよ
り一層効果的に防止できる。また上記図１〜図７に示す
実施例では、メタルハニカム構造体の積層体を構成する
平板状の金属帯材２−１、１２−１、２２−１、３２−
１、４２−１はいずれも表面フラットの平板であるが、
この表面フラットの平板に替えて、波形状の金属帯材２
−２、１２−２、２２−２、３２−２の波よりピッチ、
波の高さ共にはるかに小さい極小の波（マイクロウェー
ブ）が軸方向あるいは長手方向に形成された平板状の金
属帯材を用いると、積層体の熱膨張熱収縮に伴う動きに
より効果的に対応できる。
板状の金属帯材あるいは波形状の金属帯材のいずれか一
方を重積したものを示したが、両方の金属帯材を共に重
積して構成すると円周方向や長手方向の座屈や曲りをよ
り一層効果的に防止できる。また上記図１〜図７に示す
実施例では、メタルハニカム構造体の積層体を構成する
平板状の金属帯材２−１、１２−１、２２−１、３２−
１、４２−１はいずれも表面フラットの平板であるが、
この表面フラットの平板に替えて、波形状の金属帯材２
−２、１２−２、２２−２、３２−２の波よりピッチ、
波の高さ共にはるかに小さい極小の波（マイクロウェー
ブ）が軸方向あるいは長手方向に形成された平板状の金
属帯材を用いると、積層体の熱膨張熱収縮に伴う動きに
より効果的に対応できる。
【００２１】
【発明の効果】以上説明したごとく、本発明の回転蓄熱
式熱交換装置は、空気などの気体による直接冷却方式で
あるから、エンジンの冷却液などによって高温流体を冷
却する間接冷却方式の多管式熱交換器のような高温流体
を冷却した熱量によりエンジン冷却水の温度上昇を招く
という問題がなく、したがって伝熱面積の広いラジエー
ターやそれに対応し得る大型ファン、あるいはファンの
数を増やして対応する必要も全くない。また、メタルハ
ニカム構造体の場合は伝熱面積が大きくて熱交換効率が
高く、しかも流体の流動損失が小さいため、多管式熱交
換器に比し熱交換性能も優れている。さらに、メタルハ
ニカム構造体の積層体の平板状の金属帯材を長手方向ま
たは円周方向に分割してそれぞれの接合端部を相互に摺
動可能に重合したり、あるいはメタルハニカム構造体の
積層体の波形状の金属帯材を長手方向または円周方向に
分割してそれぞれの接合端部を相互に摺動可能に重合し
た構造とした場合には、積層体の長手方向や円周方向に
高い熱応力を生じてもろう付け部や溶接部が破壊される
ことはなく、また金属帯材が長手方向に伸びて座屈や曲
がりを生じることもないので、高いシール性が得られ、
かつ冷却装置も高寿命となる。さらに本発明の回転蓄熱
式熱交換装置は、ＥＧＲガスの冷却のみならず、自動車
用燃料電池から出る高温の水素ガスの冷却にも適用でき
る利点があり、内燃機関用熱交換装置として極めて有用
性に富むものである。
式熱交換装置は、空気などの気体による直接冷却方式で
あるから、エンジンの冷却液などによって高温流体を冷
却する間接冷却方式の多管式熱交換器のような高温流体
を冷却した熱量によりエンジン冷却水の温度上昇を招く
という問題がなく、したがって伝熱面積の広いラジエー
ターやそれに対応し得る大型ファン、あるいはファンの
数を増やして対応する必要も全くない。また、メタルハ
ニカム構造体の場合は伝熱面積が大きくて熱交換効率が
高く、しかも流体の流動損失が小さいため、多管式熱交
換器に比し熱交換性能も優れている。さらに、メタルハ
ニカム構造体の積層体の平板状の金属帯材を長手方向ま
たは円周方向に分割してそれぞれの接合端部を相互に摺
動可能に重合したり、あるいはメタルハニカム構造体の
積層体の波形状の金属帯材を長手方向または円周方向に
分割してそれぞれの接合端部を相互に摺動可能に重合し
た構造とした場合には、積層体の長手方向や円周方向に
高い熱応力を生じてもろう付け部や溶接部が破壊される
ことはなく、また金属帯材が長手方向に伸びて座屈や曲
がりを生じることもないので、高いシール性が得られ、
かつ冷却装置も高寿命となる。さらに本発明の回転蓄熱
式熱交換装置は、ＥＧＲガスの冷却のみならず、自動車
用燃料電池から出る高温の水素ガスの冷却にも適用でき
る利点があり、内燃機関用熱交換装置として極めて有用
性に富むものである。
【図１】本発明に係る内燃機関用回転蓄熱式熱交換装置
の一実施例を示す縦断正面図である。
の一実施例を示す縦断正面図である。
【図２】図１イーイ線上の断面図である。
【図３】同上熱交換装置のメタルハニカム構造体の一部
拡大縦断側面図である。
拡大縦断側面図である。
【図４】同上熱交換装置のメタルハニカム構造体の他の
実施例を示す一部拡大縦断正面図である。
実施例を示す一部拡大縦断正面図である。
【図５】同上熱交換装置のメタルハニカム構造体のさら
に他の実施例を示す一部拡大縦断側面図である。
に他の実施例を示す一部拡大縦断側面図である。
【図６】同上熱交換装置のメタルハニカム構造体の別の
実施例を示す一部拡大縦断側面図である。
実施例を示す一部拡大縦断側面図である。
【図７】同上熱交換装置のメタルハニカム構造体のさら
に別の実施例を示す一部拡大縦断側面図である。
に別の実施例を示す一部拡大縦断側面図である。
１ ハウジング ２、１２、２２、３２、４２ メタルハニカム構造体 ３ａ、３ｂ 端部キャップ ４−１ 低温流体流入口 ４−２ 低温流体流出口 ５−１ 高温流体流入口 ５−２ 高温流体流出口 ６ 棒状シール ７ シールリング ８ クッション材 ９ シャフト １０ 軸受装置 １１ プーリ １２ 締結ボルト １３ ガスケット
Claims (3)
- 【請求項１】 ハウジング内に回転自在に収容された熱
交換用メタルハニカム構造体とそのメタルハニカム構造
体の駆動装置を備え、前記ハウジングの両端部には端部
キャップが固着され、その端部キャップには高温流体の
流入口と流出口、および低温流体の流入口および流出口
がそれぞれ設けられた構造となしたことを特徴とする内
燃機関用回転蓄熱式熱交換装置。 - 【請求項２】 前記熱交換用メタルハニカム構造体は、
薄肉金属板からなる平板状の金属帯材と波形状の金属帯
材とを互いに重積して軸芯方向に無数の網目状通気孔路
を有する積層体で構成され、かつ該積層体は平板状の金
属帯材が長手方向または円周方向に分割されてそれぞれ
の接合端部が相互に摺動可能に重合された構造となした
ことを特徴とする請求項１記載の内燃機関用回転蓄熱式
熱交換装置。 - 【請求項３】 前記熱交換用メタルハニカム構造体は、
薄肉金属板からなる平板状の金属帯材と波形状の金属帯
材とを互いに重積して軸芯方向に無数の網目状通気孔路
を有する積層体で構成され、かつ該積層体は波形状の金
属帯材が長手方向または円周方向に分割されてその接合
端部が相互に摺動可能に重合された構造となしたことを
特徴とする請求項１記載の内燃機関用回転蓄熱式熱交換
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11023650A JP2000220977A (ja) | 1999-02-01 | 1999-02-01 | 内燃機関用回転蓄熱式熱交換装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11023650A JP2000220977A (ja) | 1999-02-01 | 1999-02-01 | 内燃機関用回転蓄熱式熱交換装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000220977A true JP2000220977A (ja) | 2000-08-08 |
Family
ID=12116421
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11023650A Withdrawn JP2000220977A (ja) | 1999-02-01 | 1999-02-01 | 内燃機関用回転蓄熱式熱交換装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000220977A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1367253B2 (en) † | 2002-05-28 | 2010-06-16 | Dayco Ensa, S.L. | Heat exchanger for an EGR system with an integrated by-pass duct. |
| CN102288046A (zh) * | 2011-06-16 | 2011-12-21 | 禤长有 | 旋转容器热交换装置 |
| GB2502157A (en) * | 2012-05-19 | 2013-11-20 | Redring Xpelair Group Ltd | Rotary heat recovery ventilator |
| JP2013545922A (ja) * | 2010-11-11 | 2013-12-26 | ジョンソン、マッセイ、パブリック、リミテッド、カンパニー | 燃料改質装置 |
| CN103940275A (zh) * | 2013-01-18 | 2014-07-23 | 北京神雾环境能源科技集团股份有限公司 | 气体换热器及具有其的气体换热系统 |
-
1999
- 1999-02-01 JP JP11023650A patent/JP2000220977A/ja not_active Withdrawn
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1367253B2 (en) † | 2002-05-28 | 2010-06-16 | Dayco Ensa, S.L. | Heat exchanger for an EGR system with an integrated by-pass duct. |
| JP2013545922A (ja) * | 2010-11-11 | 2013-12-26 | ジョンソン、マッセイ、パブリック、リミテッド、カンパニー | 燃料改質装置 |
| CN102288046A (zh) * | 2011-06-16 | 2011-12-21 | 禤长有 | 旋转容器热交换装置 |
| GB2502157A (en) * | 2012-05-19 | 2013-11-20 | Redring Xpelair Group Ltd | Rotary heat recovery ventilator |
| US20130306282A1 (en) * | 2012-05-19 | 2013-11-21 | Redring Xpelair Group Ltd. | Heat exchanger |
| EP2664887A3 (en) * | 2012-05-19 | 2015-03-04 | Redring Xpelair Group Limited | Rotary regenerative heat exchanger |
| US9291402B2 (en) | 2012-05-19 | 2016-03-22 | Redring Xpelair Group Ltd. | Heat exchanger |
| GB2502157B (en) * | 2012-05-19 | 2018-11-07 | Redring Xpelair Group Ltd | Rotating Heat Exchanger |
| CN103940275A (zh) * | 2013-01-18 | 2014-07-23 | 北京神雾环境能源科技集团股份有限公司 | 气体换热器及具有其的气体换热系统 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20060131 |
|
| A761 | Written withdrawal of application |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761 Effective date: 20070806 |