JP2022119538A - Heat exchange device and reformer - Google Patents

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Abstract

To provide a heat exchange device in which breakage or positional deviation is hard to occur, and a reformer equipped with the heat exchange device.SOLUTION: A heat exchange device is composed of a heat exchanger in which a first circulation path and a second circulation path that are honeycomb structures are assembled so as to intersect each other, a metal casing that stores the heat exchanger, and a holding mat that is arranged between the heat exchanger and the metal casing. The heat exchanger has a substantially columnar shape in which the first circulation path opens on both end surfaces and the second circulation path opens on an outer peripheral surface. The holding mat is arranged along the outer peripheral surface of the heat exchanger so as not to cover a part of the second circulation path opening on the outer peripheral surface. A surface of the second honeycomb structure of the outer peripheral surface of the heat exchanger has an opening area where the second circulation path is not covered by the holding mat and opens on the outer peripheral surface of the heat exchanger, and sealing areas which are respectively provided on both end surface side of the head exchanger with respect to the opening area and where the second circulation path is covered by the holding mat.SELECTED DRAWING: Figure 5

Description

本発明は、熱交換装置及び改質器に関する。 The present invention relates to a heat exchange device and a reformer.

内燃機関の燃料を改質して燃費を改善する技術として、特許文献1には、以下のような技術が開示されている。すなわち、内燃機関の排気通路から排出ガスの一部をEGR(排ガス再循環)ガスとして吸気通路へ還流させ、このEGR通路の途中に、改質用燃料を噴射する改質用燃料噴射弁と改質用燃料を改質する燃料改質触媒とを配置する。そして、改質用燃料噴射弁により噴射された改質用燃料とEGRガス中の水分(水蒸気)等を燃料改質触媒で改質反応させて水素(H)や一酸化炭素(CO)を生成させることで、改質用燃料を改質して燃焼性の高い改質ガスを生成し、その改質ガスを内燃機関の吸気通路に供給している。また、燃料改質触媒の温度と改質ガス量とに基づいて設定された制御領域内となるように改質用燃料の噴射量を制御することで、燃料改質触媒の劣化を抑制して改質性能の向上を図っている。 As a technique for improving fuel efficiency by reforming fuel of an internal combustion engine, Patent Document 1 discloses the following technique. That is, part of the exhaust gas from the exhaust passage of the internal combustion engine is recirculated to the intake passage as EGR (exhaust gas recirculation) gas. and a fuel reforming catalyst for reforming the reforming fuel. Then, the reforming fuel injected by the reforming fuel injection valve and the moisture (water vapor) in the EGR gas are reformed by the fuel reforming catalyst to produce hydrogen (H 2 ) and carbon monoxide (CO). By generating it, the reforming fuel is reformed to generate reformed gas with high combustibility, and the reformed gas is supplied to the intake passage of the internal combustion engine. In addition, deterioration of the fuel reforming catalyst is suppressed by controlling the injection amount of the reforming fuel so that it falls within a control range set based on the temperature of the fuel reforming catalyst and the amount of reformed gas. We are trying to improve the reforming performance.

上記燃料改質触媒では、水蒸気と炭化水素とが改質器で反応する際に、排ガスの熱を奪うため、燃料改質触媒を、排気管を流れる排ガスと熱交換することができる構成とし、排ガスから熱を供給し、改質反応を促進させている。 In the above fuel reforming catalyst, when steam and hydrocarbons react in the reformer, heat is taken from the exhaust gas, so the fuel reforming catalyst is configured to exchange heat with the exhaust gas flowing through the exhaust pipe, Heat is supplied from the exhaust gas to promote the reforming reaction.

特許文献1には、上記燃料改質触媒の具体的な材料や構成等は記載されていないが、改質器での反応を促進させるためには、600℃以上の温度が必要となり、燃料改質触媒を構成する材料として600℃以上の温度に耐え、かつ、熱交換機能を有する改質触媒が必要となる。 Although Patent Document 1 does not describe specific materials or configurations of the fuel reforming catalyst, a temperature of 600° C. or higher is required to promote the reaction in the reformer. A reforming catalyst that can withstand a temperature of 600° C. or more and has a heat exchange function is required as a material constituting the reforming catalyst.

特許文献2には、流路を有する第1の層と第2の層とを互いに交差する方向に積み重ね、焼成したモノリシックセラミック構造を有する熱交換器が開示されている。 Patent Literature 2 discloses a heat exchanger having a monolithic ceramic structure in which a first layer having flow channels and a second layer are stacked in directions crossing each other and fired.

特開2015-166591号公報JP 2015-166591 A 特開平7-151478号公報JP-A-7-151478

特許文献1に記載された改質方法では、排ガス環境から受ける圧力が高いため、熱交換器を高いキャニング圧で保持する必要があった。引用文献2に記載された熱交換器を引用文献1に記載された方法に採用するにあたっては、設置場所や配管の取り回し等の関係から、角柱形状ではなく、円柱形状の熱交換器が求められることがあった。しかし、引用文献2に記載された熱交換器を円柱形状に変形させて引用文献1に記載された方法に採用すると、高いキャニング圧によって熱交換器が破損してしまうという問題や、熱交換器が破損しないようなキャニング圧に設定した場合には、排ガスの圧力により熱交換器の位置がずれてしまうという問題が生じた。 In the reforming method described in Patent Document 1, since the pressure received from the exhaust gas environment is high, it was necessary to maintain the heat exchanger at a high canning pressure. When adopting the heat exchanger described in Cited Document 2 in the method described in Cited Document 1, a columnar heat exchanger is required instead of a prismatic shape due to the relationship between the installation location and piping layout. something happened. However, if the heat exchanger described in Cited Document 2 is deformed into a cylindrical shape and adopted in the method described in Cited Document 1, there is a problem that the heat exchanger is damaged by high canning pressure, and the heat exchanger When the canning pressure is set so as not to damage the heat exchanger, there arises a problem that the position of the heat exchanger is shifted due to the pressure of the exhaust gas.

本発明は、上記課題を解決するためになされた発明であり、破損及び位置ズレが起こりにくい熱交換装置及び該熱交換装置を備えた改質器を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a heat exchanger that is less likely to be damaged or misaligned, and a reformer that includes the heat exchanger.

本発明の熱交換装置は、流体の第1流通路となる多数のセルが隔壁を隔てて長手方向に並設された第1のハニカム構造体と、流体の第2流通路となる多数のセルが隔壁を隔てて長手方向に並設された第2のハニカム構造体とが、上記第1流通路と上記第2流通路とが交差するように組み合わされてなる熱交換器と、上記熱交換器を収容する金属ケーシングと、上記熱交換器と上記金属ケーシングとの間に配設される保持マットと、からなる熱交換装置であって、上記熱交換器は、両端面に上記第1流通路が開口し、外周面に上記第2流通路が開口する略円柱形状であり、上記保持マットは、上記熱交換器の上記外周面に沿って、上記外周面に開口する上記第2流通路の一部を覆わないように配設されており、上記熱交換器の上記外周面のうち、上記第1のハニカム構造体の表面の全部は、コート層で覆われており、上記熱交換器の上記外周面のうち、上記第2のハニカム構造体の表面は、上記第2流通路が上記保持マットに覆われておらず上記熱交換器の上記外周面に開口している開口領域と、上記開口領域に対して上記熱交換器の上記両端面側にそれぞれ設けられ、上記第2流通路が上記保持マットにより覆われた封口領域とを有し、上記開口領域と上記封口領域の合計面積に対する、上記開口領域の面積の占める割合は、72~93%である、ことを特徴とする。 The heat exchange device of the present invention comprises a first honeycomb structure in which a large number of cells serving as first flow passages for fluid are arranged in parallel in the longitudinal direction with partition walls interposed therebetween, and a large number of cells serving as second flow passages for fluid. a second honeycomb structure arranged in parallel with partition walls in the longitudinal direction, a heat exchanger in which the first flow passage and the second flow passage intersect; and the heat exchange and a holding mat disposed between the heat exchanger and the metal casing, wherein the heat exchanger has the first flow path on both end faces. The holding mat has a substantially cylindrical shape in which the passage is open and the second flow path is open on the outer peripheral surface, and the holding mat is arranged along the outer peripheral surface of the heat exchanger so that the second flow path is open on the outer peripheral surface. The entire surface of the first honeycomb structure of the outer peripheral surface of the heat exchanger is covered with a coat layer, and the heat exchanger Of the outer peripheral surface of the above, the surface of the second honeycomb structure has an opening region in which the second flow path is not covered with the holding mat and is open to the outer peripheral surface of the heat exchanger; A sealing region provided on each of the end faces of the heat exchanger with respect to the opening region, the second flow path being covered with the holding mat, and a total area of the opening region and the sealing region The ratio of the area occupied by the opening region is 72 to 93%.

本発明の熱交換装置によれば、熱交換器が、上記第1流通路と上記第2流通路とが交差するように組み合わされているため、熱交換性能が高くなるとともに、熱交換を行う2種類の流体を異なる方向からスムーズに流通させることができる。 According to the heat exchange device of the present invention, since the heat exchanger is combined so that the first flow path and the second flow path intersect, the heat exchange performance is improved and the heat is exchanged. Two types of fluids can be smoothly circulated from different directions.

さらに、本発明の熱交換装置は、熱交換器の外周面のうち、第1のハニカム構造体の表面の全部がコート層で覆われており、第2のハニカム構造体の表面のうちの一部が、第2流通路が保持マットにより覆われた封口領域となっている。
コート層で覆われた部分は、コート層で覆われていない部分と比べて機械的強度が高い。キャニングの圧力を加える部位として、機械的強度が高いコート層で覆われた部分と、第2のハニカム構造体の両端側に設けた封口領域を利用している。
そのため、キャニング圧を高めた場合であっても、熱交換器が破損しにくく、ズレを防ぐことができる。
Further, in the heat exchange device of the present invention, the entire surface of the first honeycomb structure among the outer peripheral surfaces of the heat exchanger is covered with the coating layer, and one of the surfaces of the second honeycomb structure is covered with the coat layer. The part is a sealing area where the second flow path is covered with the retaining mat.
The portion covered with the coat layer has higher mechanical strength than the portion not covered with the coat layer. The portions covered with a coating layer having high mechanical strength and the plugging regions provided on both end sides of the second honeycomb structure are used as portions to which canning pressure is applied.
Therefore, even when the canning pressure is increased, the heat exchanger is less likely to be damaged, and displacement can be prevented.

さらに、本発明の熱交換装置では、第2流通路の一部が、保持マットにより覆われている。保持マットにより覆われた第2流通路では、流体の流通が阻害されるため、流体の流通による温度変化が緩慢となり、熱を貯めるマス(熱容量)として機能する。そのため、第2のハニカム構造体に流入する排ガスの温度が低下した場合であっても高温を維持することができ、入口部での改質性を高めることができる。 Furthermore, in the heat exchange device of the present invention, part of the second flow path is covered with the retaining mat. Since the circulation of the fluid is blocked in the second circulation passage covered with the holding mat, the temperature change caused by the circulation of the fluid becomes slow and functions as a mass (heat capacity) for storing heat. Therefore, even when the temperature of the exhaust gas flowing into the second honeycomb structure is lowered, the high temperature can be maintained, and the reforming property at the inlet portion can be enhanced.

本発明の熱交換装置では、開口領域と封口領域の合計面積に対する開口領域の面積の占める割合が、72~93%となっている。そのため、平常時に第1のハニカム構造体との熱交換に用いられる第2流通路(開口領域)の割合と、排ガスの温度が低下した際に熱容量として機能する第2流通路(封口領域)の割合のバランスが良好であり、平常時の熱交換効率を充分に確保しつつ、排ガスの温度が低下した場合における入口部での改質性を高めることができる。 In the heat exchange device of the present invention, the ratio of the area of the opening region to the total area of the opening region and the sealing region is 72 to 93%. Therefore, the proportion of the second flow passages (opening area) used for heat exchange with the first honeycomb structure in normal times and the ratio of the second flow passages (sealing area) functioning as a heat capacity when the temperature of the exhaust gas decreases. The balance of the ratio is good, and it is possible to improve the reforming property at the inlet when the temperature of the exhaust gas is lowered while sufficiently securing the heat exchange efficiency in normal times.

本発明の熱交換装置では、上記保持マットの厚みが、3~5mmであることが望ましい。 In the heat exchange device of the present invention, it is desirable that the holding mat has a thickness of 3 to 5 mm.

本発明の熱交換装置において、上記保持マットの厚みが3~5mmであると、熱交換装置の体積をそれほど大きくすることなく、熱交換器を安定的に保持することができる。
上記保持マットの厚みが3mm未満であると、熱交換器を安定的に保持することができず、保持マットが破損してしまうことがある。一方、上記保持マットの厚みが5mmを超える場合、熱交換装置の体積が大きくなりすぎてしまう場合がある。
In the heat exchange device of the present invention, when the thickness of the holding mat is 3 to 5 mm, the heat exchanger can be stably held without increasing the volume of the heat exchange device so much.
If the thickness of the holding mat is less than 3 mm, the heat exchanger cannot be stably held, and the holding mat may be damaged. On the other hand, if the thickness of the holding mat exceeds 5 mm, the volume of the heat exchange device may become too large.

本発明の熱交換装置では、上記第1のハニカム構造体の両側に上記第2のハニカム構造体が配置されていることが望ましい。 In the heat exchange device of the present invention, it is desirable that the second honeycomb structure is arranged on both sides of the first honeycomb structure.

本発明の熱交換装置において、上記第1のハニカム構造体の両側に上記第2のハニカム構造体が配置されていると、両側の第2のハニカム構造体から熱を伝搬させることができ、上記第1のハニカム構造体に良好に熱を供給することができる。 In the heat exchange device of the present invention, when the second honeycomb structures are arranged on both sides of the first honeycomb structure, heat can be propagated from the second honeycomb structures on both sides. Heat can be well supplied to the first honeycomb structure.

本発明の熱交換装置では、上記第1のハニカム構造体を構成するセルの隔壁に触媒が担持されていることが望ましい。 In the heat exchange device of the present invention, it is desirable that the partition walls of the cells constituting the first honeycomb structure carry a catalyst.

本発明の熱交換装置において、上記第1のハニカム構造体を構成するセルの隔壁に触媒が担持されていると、上記第1のハニカム構造体の内部で改質反応を行うことができ、上記第2のハニカム構造体に流入した排ガスから熱の供給を受けることにより、改質触媒としての機能を充分に発揮させることができる。 In the heat exchange device of the present invention, when the partition walls of the cells constituting the first honeycomb structure are loaded with a catalyst, the reforming reaction can be carried out inside the first honeycomb structure. By receiving the supply of heat from the exhaust gas that has flowed into the second honeycomb structure, the function as a reforming catalyst can be sufficiently exhibited.

本発明の熱交換装置では、上記第1流通路の開口面積の合計に対する、上記第2流通路の開口面積の合計の割合(第2流通路の開口面積の合計/第1流通路の開口面積の合計)が、1.25~2であることが望ましい。 In the heat exchange device of the present invention, the ratio of the total opening area of the second flow path to the total opening area of the first flow path (total opening area of the second flow path/opening area of the first flow path ) is desirably 1.25-2.

本発明の熱交換装置において、上記第1流通路の開口面積の合計に対する、上記第2流通路の開口面積の合計の割合(第2流通路の開口面積の合計/第1流通路の開口面積の合計)が、1.25~2であると、第1のハニカム構造体の内部で生じる改質反応と、第2のハニカム構造体から第1のハニカム構造体に伝搬する熱量のバランスが良好となる。
上記割合が1.25未満であると、第2のハニカム構造体から第1のハニカム構造体に伝搬する熱量が相対的に減少して、改質反応が起こりにくくなる場合がある。一方、上記割合が2を超える場合には、第2流通路の開口面積が大きいことを意味し、相対的に封口領域が小さくなる。そのため、キャニング圧を充分にかけることができなくなり、使用中に熱交換器がずれることがある。
In the heat exchange device of the present invention, the ratio of the total opening area of the second flow path to the total opening area of the first flow path (total opening area of the second flow path/opening area of the first flow path ) is 1.25 to 2, the reforming reaction occurring inside the first honeycomb structure and the amount of heat propagated from the second honeycomb structure to the first honeycomb structure are well balanced. becomes.
When the ratio is less than 1.25, the amount of heat transferred from the second honeycomb structure to the first honeycomb structure is relatively reduced, and the reforming reaction may be difficult to occur. On the other hand, when the ratio exceeds 2, it means that the opening area of the second flow path is large, and the sealing area is relatively small. As a result, sufficient Canning pressure cannot be applied, and the heat exchanger may shift during use.

本発明の熱交換装置では、上記第1のハニカム構造体及び上記第2のハニカム構造体は、いずれも、炭化ケイ素とシリコンとからなることが望ましい。 In the heat exchange device of the present invention, both the first honeycomb structure and the second honeycomb structure are preferably made of silicon carbide and silicon.

本発明の熱交換装置において、上記第1のハニカム構造体及び上記第2のハニカム構造体が、いずれも、炭化ケイ素とシリコンとからなると、熱伝導性、耐熱性に優れるため、良好な熱交換機能を有し、大きな温度差が発生した場合であっても、破壊等がさらに発生しにくい。さらに、改質されたガスに含まれる水素に対して腐食しにくい。 In the heat exchange device of the present invention, when both the first honeycomb structure and the second honeycomb structure are made of silicon carbide and silicon, they are excellent in thermal conductivity and heat resistance, and therefore good heat exchange. Even if it has a function and a large temperature difference occurs, it is more difficult to break. Furthermore, it is less corrosive to hydrogen contained in the reformed gas.

本発明の熱交換装置において、上記第1のハニカム構造体及び上記第2のハニカム構造体は、それぞれ、セラミック製のハニカムセグメントが複数個、接着層を介して結合されてなることが望ましい。 In the heat exchange device of the present invention, it is preferable that each of the first honeycomb structure and the second honeycomb structure is formed by bonding a plurality of ceramic honeycomb segments via an adhesive layer.

本発明の熱交換装置において、第1のハニカム構造体及び第2のハニカム構造体が、それぞれ、セラミック製のハニカムセグメントが複数個、接着層を介して結合した構造であると、1個のハニカムセグメントの大きさを小さくすることができ、かつ、接着層が緩衝材となるため、熱交換器全体に大きな温度差が発生した場合であっても、破損等が発生しにくい。 In the heat exchange device of the present invention, when each of the first honeycomb structure and the second honeycomb structure has a structure in which a plurality of ceramic honeycomb segments are bonded via an adhesive layer, one honeycomb Since the size of the segment can be reduced and the adhesive layer serves as a cushioning material, even if a large temperature difference occurs in the entire heat exchanger, damage or the like is less likely to occur.

本発明の熱交換装置では、上記接着層は、炭化ケイ素とシリコンとからなることが望ましい。 In the heat exchange device of the present invention, the adhesive layer is preferably made of silicon carbide and silicon.

本発明の熱交換装置において、接着層が炭化ケイ素とシリコンとからなると、熱伝導性に優れ、第1のハニカム構造体と第2のハニカム構造体との間の熱交換性能をさらに向上させることができる。 In the heat exchange device of the present invention, when the adhesive layer is made of silicon carbide and silicon, the heat conductivity is excellent, and the heat exchange performance between the first honeycomb structure and the second honeycomb structure is further improved. can be done.

本発明の熱交換装置では、上記熱交換器の体積は、1.2~3.2リットルであることが望ましい。 In the heat exchange device of the present invention, the heat exchanger preferably has a volume of 1.2 to 3.2 liters.

本発明の熱交換装置において、上記熱交換器の体積が、1.2~3.2リットルであると、熱交換器が適切な体積を有しているので、車両等に搭載し易く、熱交換装置としての効果を充分に発揮することができる。
上記熱交換器の体積が、1.2リットル未満であると、熱交換器の体積が小さすぎ、充分な量の触媒を担持することが難しくなり、一方、熱交換器の体積が、3.2リットルを超えると、熱交換装置の容量が大きくなるため、車両に搭載することが難しくなる。
In the heat exchange device of the present invention, when the volume of the heat exchanger is 1.2 to 3.2 liters, the heat exchanger has an appropriate volume, so that it is easy to mount on a vehicle or the like, and heat is generated. The effect as an exchange device can be sufficiently exhibited.
If the volume of the heat exchanger is less than 1.2 liters, the volume of the heat exchanger is too small and it becomes difficult to support a sufficient amount of catalyst. If it exceeds 2 liters, the capacity of the heat exchange device becomes large, making it difficult to mount it on a vehicle.

本発明の熱交換装置では、上記熱交換器は、上記第1のハニカム構造体と、上記第2のハニカム構造体とが、それぞれ交互に配置されてなり、3層の上記第1のハニカム構造体と、4層の上記第2のハニカム構造体とを含むことが望ましい。 In the heat exchange device of the present invention, the heat exchanger is formed by alternately arranging the first honeycomb structure and the second honeycomb structure. and the second honeycomb structure having four layers.

本発明の熱交換装置において、上記熱交換器が、第1のハニカム構造体と第2のハニカム構造体とがそれぞれ交互に配置されてなり、3層の第1のハニカム構造体と、4層の第2のハニカム構造体を含むと、第2のハニカム構造体と第1のハニカム構造体との接触面積が大きく、効率よく熱交換を行うことができる。 In the heat exchange device of the present invention, the heat exchanger is formed by alternately arranging the first honeycomb structures and the second honeycomb structures. When the second honeycomb structure is included, the contact area between the second honeycomb structure and the first honeycomb structure is large, and heat can be efficiently exchanged.

本発明の改質器は、上記構成の熱交換装置を備えた改質器であって、上記第2のハニカム構造体には、内燃機関より排出され、主排気管を流通する排ガスが通過するように構成され、上記第1のハニカム構造体には、隔壁に改質用の触媒が担持され、上記主排気管より分岐した排ガス再循環配管に流入した排ガスが通過するように構成されていることを特徴とする。 The reformer of the present invention is a reformer equipped with the heat exchange device configured as described above, and the exhaust gas discharged from the internal combustion engine and flowing through the main exhaust pipe passes through the second honeycomb structure. In the first honeycomb structure, a catalyst for reforming is carried on partition walls, and the exhaust gas flowing into the exhaust gas recirculation pipe branched from the main exhaust pipe passes through the first honeycomb structure. It is characterized by

本発明の改質器が上記のように構成されていると、第2のハニカム構造体から第1のハニカム構造体に排ガスの熱を良好に供給することができ、内燃機関の燃料を改質して燃費を改善する改質器としての性能を良好に発揮させることができる。
また、本発明の改質器において、熱交換器と金属ケーシングの間には保持マットが配設されているため、熱交換器が高温になっても、コート層に破損が発生しにくい。
When the reformer of the present invention is configured as described above, the heat of the exhaust gas can be well supplied from the second honeycomb structure to the first honeycomb structure, and the fuel of the internal combustion engine can be reformed. performance as a reformer that improves fuel efficiency.
Further, in the reformer of the present invention, since the retaining mat is arranged between the heat exchanger and the metal casing, the coating layer is less likely to be damaged even when the heat exchanger reaches a high temperature.

図1は、本発明の第1の実施形態に係る熱交換装置を構成する熱交換器を模式的に示す斜視図である。FIG. 1 is a perspective view schematically showing a heat exchanger that constitutes a heat exchange device according to a first embodiment of the present invention. 図2は、図1に示した熱交換器のII-II線断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view of the heat exchanger shown in FIG. 1 taken along the line II-II. 図3は、図1に示す熱交換器を金属ケーシングに収納する際に用いられる保持マットを模式的に示した斜視図である。FIG. 3 is a perspective view schematically showing a holding mat used when housing the heat exchanger shown in FIG. 1 in a metal casing. 図4は、図3に示す保持マットを図1に示す熱交換器に巻き付ける巻き付け方法を模式的に示す説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram schematically showing a winding method for winding the holding mat shown in FIG. 3 around the heat exchanger shown in FIG. 図5は、本発明の第1の実施形態に係る熱交換装置の一例を模式的に示す斜視図である。FIG. 5 is a perspective view schematically showing an example of the heat exchange device according to the first embodiment of the invention. 図6は、図1に示した熱交換器を製造するためのハニカム集合体の一例を模式的に示す斜視図である。6 is a perspective view schematically showing an example of a honeycomb assembly for manufacturing the heat exchanger shown in FIG. 1. FIG. 図7は、本発明の第2の実施形態に係る熱交換装置を構成する熱交換器を模式的に示す斜視図である。FIG. 7 is a perspective view schematically showing a heat exchanger that constitutes a heat exchange device according to a second embodiment of the present invention. 図8は、図7に示した熱交換器のVIII-VIII線断面図である。8 is a cross-sectional view of the heat exchanger shown in FIG. 7 taken along line VIII-VIII. 図9は、本発明の改質器を備えた燃料改質ガソリンエンジンシステムを模式的に示す説明図である。FIG. 9 is an explanatory view schematically showing a fuel reforming gasoline engine system equipped with the reformer of the present invention.

(発明の詳細な説明)
本発明の熱交換装置について説明する。
本発明の熱交換装置は、流体の第1流通路となる多数のセルが隔壁を隔てて長手方向に並設された第1のハニカム構造体と、流体の第2流通路となる多数のセルが隔壁を隔てて長手方向に並設された第2のハニカム構造体とが、上記第1流通路と上記第2流通路とが交差するように組み合わされてなる熱交換器と、上記熱交換器を収容する金属ケーシングと、上記熱交換器と上記金属ケーシングとの間に配設される保持マットと、からなる熱交換装置であって、上記熱交換器は、両端面に上記第1流通路が開口し、外周面に上記第2流通路が開口する略円柱形状であり、上記保持マットは、上記熱交換器の上記外周面に沿って、上記外周面に開口する上記第2流通路の一部を覆わないように配設されており、上記熱交換器の上記外周面のうち、上記第1のハニカム構造体の表面の全部は、コート層で覆われており、上記熱交換器の上記外周面のうち、上記第2のハニカム構造体の表面は、上記第2流通路が上記保持マットに覆われておらず上記熱交換器の上記外周面に開口している開口領域と、上記開口領域に対して上記熱交換器の上記両端面側にそれぞれ設けられ、上記第2流通路が上記保持マットにより覆われた封口領域とを有し、上記開口領域と上記封口領域の合計面積に対する、上記開口領域の面積の占める割合は、72~93%である、ことを特徴とする。
(Detailed description of the invention)
A heat exchange device of the present invention will be described.
The heat exchange device of the present invention comprises a first honeycomb structure in which a large number of cells serving as first flow passages for fluid are arranged in parallel in the longitudinal direction with partition walls interposed therebetween, and a large number of cells serving as second flow passages for fluid. a second honeycomb structure arranged in parallel with partition walls in the longitudinal direction, a heat exchanger in which the first flow passage and the second flow passage intersect; and the heat exchange and a holding mat disposed between the heat exchanger and the metal casing, wherein the heat exchanger has the first flow path on both end faces. The holding mat has a substantially cylindrical shape in which the passage is open and the second flow path is open on the outer peripheral surface, and the holding mat is arranged along the outer peripheral surface of the heat exchanger so that the second flow path is open on the outer peripheral surface. The entire surface of the first honeycomb structure of the outer peripheral surface of the heat exchanger is covered with a coat layer, and the heat exchanger Of the outer peripheral surface of the above, the surface of the second honeycomb structure has an opening region in which the second flow path is not covered with the holding mat and is open to the outer peripheral surface of the heat exchanger; A sealing region provided on each of the end faces of the heat exchanger with respect to the opening region, the second flow path being covered with the holding mat, and a total area of the opening region and the sealing region The ratio of the area occupied by the opening region is 72 to 93%.

図1は、本発明の第1の実施形態に係る熱交換装置を構成する熱交換器を模式的に示す斜視図であり、図2は、図1に示した熱交換器のII-II線断面図である。
図1及び図2に示すように、熱交換器100は、流体の第1流通路となる多数の第1のセル13が第1の隔壁12を隔てて長手方向に併設された第1のハニカム構造体10と、流体の第2流通路となる多数の第2のセル23が第2の隔壁22を隔てて長手方向に併設された第2のハニカム構造体20とが、第1流通路(第1のセル13)と第2流通路(第2のセル23)とが交差するように組み合わされてなる略円柱形状の熱交換器100である。
なお、第1のハニカム構造体と第2のハニカム構造体とを特に区別しない場合、単にハニカム構造体ともいう。ハニカム構造体と同様に、第1のセルと第2のセル、及び、第1の隔壁と第2の隔壁とを特に区別しない場合、単にセル、及び、隔壁ともいう。
FIG. 1 is a perspective view schematically showing a heat exchanger constituting a heat exchange device according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a line II-II of the heat exchanger shown in FIG. It is a sectional view.
As shown in FIGS. 1 and 2, the heat exchanger 100 is a first honeycomb in which a large number of first cells 13 serving as first flow paths for fluid are arranged in the longitudinal direction with first partition walls 12 interposed therebetween. A first flow passage ( The heat exchanger 100 is a substantially cylindrical heat exchanger 100 in which a first cell 13) and a second flow path (second cell 23) are combined so as to intersect each other.
In addition, when the first honeycomb structure and the second honeycomb structure are not particularly distinguished, they may simply be referred to as a honeycomb structure. As with the honeycomb structure, the first cells and the second cells, and the first partition walls and the second partition walls are also simply referred to as cells and partition walls when they are not distinguished from each other.

図1及び図2において、第1のハニカム構造体10を構成する第1のセル13の延びる方向は、上下方向(図1及び図2中、矢印zで示す方向)である。第2のハニカム構造体20を構成する第2のセル23の延びる方向は、水平方向(図1中、矢印yで示す方向)である。第1のハニカム構造体10と第2のハニカム構造体20において、互いの流通路は交差しているので、2種類の流体(特にガス)を流通させ易く、熱交換を効率的に行うことができる。 1 and 2, the extending direction of the first cells 13 constituting the first honeycomb structure 10 is the vertical direction (direction indicated by arrow z in FIGS. 1 and 2). The extending direction of the second cells 23 constituting the second honeycomb structure 20 is the horizontal direction (direction indicated by arrow y in FIG. 1). In the first honeycomb structure 10 and the second honeycomb structure 20, since the flow paths intersect with each other, two kinds of fluids (especially gas) can be easily circulated, and heat exchange can be efficiently performed. can.

図1及び図2に示す熱交換器100は、第1のハニカム構造体10と第2のハニカム構造体20とが、接着層19を介してそれぞれ交互に配置されており、3層の第1のハニカム構造体10と4層の第2のハニカム構造体20とを含んでいる。なお、図1及び図2に示す熱交換器100では、1個の第1のハニカムセグメント11が1層の第1のハニカム構造体10を構成しているが、2個以上の第1のハニカムセグメント11が接着層を介して接着されることにより1層の第1のハニカム構造体10を構成していてもよい。従って、本発明では、第2のハニカム構造体20に挟まれた1個又は2個以上の第1のハニカムセグメント11の集合体を1層の第1のハニカム構造体10と数えることとする。なお、第1のハニカムセグメントは、第1のハニカム構造体と同じ構造を有する部材である。 In the heat exchanger 100 shown in FIGS. 1 and 2, the first honeycomb structures 10 and the second honeycomb structures 20 are alternately arranged with the adhesive layers 19 interposed therebetween. and a second honeycomb structure 20 of four layers. In the heat exchanger 100 shown in FIGS. 1 and 2, one first honeycomb segment 11 constitutes one layer of the first honeycomb structure 10, but two or more first honeycomb segments The first honeycomb structure 10 of one layer may be configured by bonding the segments 11 via an adhesive layer. Therefore, in the present invention, an assembly of one or more first honeycomb segments 11 sandwiched between second honeycomb structures 20 is counted as one layer of first honeycomb structure 10 . The first honeycomb segment is a member having the same structure as the first honeycomb structure.

本発明の熱交換装置において、熱交換の対象となる流体は、水、エチレングリコール等の有機溶剤、液化ガス等の液体であっても、気体(ガス)であってもよいが、ガスが望ましく、排気ガスがより望ましい。
なお、本明細書において、「本発明の熱交換装置」と記載している場合は、上記している第1の実施形態に係る熱交換装置、後述する第2の実施形態に係る熱交換装置等、本発明の全ての実施形態に係る熱交換装置を構成する部材、上記熱交換装置に関連する部材等に共通する特性、条件等を記載しているものとする。
In the heat exchange device of the present invention, the fluid to be subjected to heat exchange may be water, an organic solvent such as ethylene glycol, a liquid such as liquefied gas, or a gas (gas), but gas is preferable. , the exhaust gas is more desirable.
In this specification, when the term "heat exchange device of the present invention" is used, it means the heat exchange device according to the first embodiment described above and the heat exchange device according to the second embodiment described later. etc., the characteristics, conditions, etc. common to the members constituting the heat exchange device according to all the embodiments of the present invention, the members related to the above heat exchange device, and the like are described.

図1及び図2に示す熱交換器100では、1層の第2のハニカム構造体20は、2個の第2のハニカムセグメント21が接着層18を介して接着されることにより構成されている。
第2のハニカム構造体20の数え方は、第1のハニカム構造体10の数え方と同様であり、第1のハニカム構造体10に挟まれた1個又は2個以上の第2のハニカムセグメント21の集合体を1層の第2のハニカム構造体20ということとする。ただし、第2のハニカム構造体20は、最も外側に位置する場合もあり、その場合は、最も外側の1個又は2個以上の第2のハニカムセグメント21の集合体も1層の第2のハニカム構造体20である。
なお、第1のハニカムセグメントと第2のハニカムセグメントとを特に区別しない場合、単にハニカムセグメントともいう。
In the heat exchanger 100 shown in FIGS. 1 and 2, one layer of the second honeycomb structure 20 is configured by bonding two second honeycomb segments 21 via an adhesive layer 18. .
The method of counting the second honeycomb structures 20 is the same as the method of counting the first honeycomb structures 10, and one or two or more second honeycomb segments sandwiched between the first honeycomb structures 10 are counted. The assembly of 21 is called a second honeycomb structure 20 of one layer. However, the second honeycomb structure 20 may be positioned on the outermost side, and in that case, the assembly of one or more second honeycomb segments 21 on the outermost side is also one layer of the second honeycomb segment 21. It is a honeycomb structure 20 .
When the first honeycomb segment and the second honeycomb segment are not particularly distinguished, they are simply referred to as honeycomb segments.

本発明の熱交換装置を構成する第1のハニカム構造体及び第2のハニカム構造体は、それぞれ、1個のセラミック製のハニカムセグメントで構成されていてもよいし、セラミック製のハニカムセグメントが複数個、接着層を介して結合されていてもよい。 Each of the first honeycomb structure and the second honeycomb structure constituting the heat exchange device of the present invention may be composed of one ceramic honeycomb segment, or may be composed of a plurality of ceramic honeycomb segments. Individuals may be bonded via an adhesive layer.

第1のハニカム構造体及び第2のハニカム構造体を構成するハニカムセグメントの数は、それぞれ同じであってもよく、互いに異なっていてもよい。 The number of honeycomb segments forming the first honeycomb structure and the second honeycomb structure may be the same or different.

本発明の熱交換装置においては、第1のハニカム構造体の両側に第2のハニカム構造体が配置されていることが望ましい。
第1のハニカム構造体の両側に第2のハニカム構造体が配置されていると、両側の第2のハニカム構造体から熱を伝搬させることができ、第1のハニカム構造体に良好に熱を供給することができる。
In the heat exchange device of the present invention, it is desirable that the second honeycomb structure is arranged on both sides of the first honeycomb structure.
When the second honeycomb structures are arranged on both sides of the first honeycomb structure, heat can be propagated from the second honeycomb structures on both sides, and heat can be efficiently transferred to the first honeycomb structures. can supply.

本発明の熱交換装置の第一の実施形態では、熱交換器は、第1のハニカム構造体と第2のハニカム構造体とがそれぞれ交互に配置されてなり、3層の第1のハニカム構造体と4層の第2のハニカム構造体を含むことが望ましい。
熱交換器が、第1のハニカム構造体と第2のハニカム構造体とがそれぞれ交互に配置されており、3層の第1のハニカム構造体と、4層の第2のハニカム構造体を含むと、第2のハニカム構造体と第1のハニカム構造体との接触面積が大きく、効率よく熱交換を行うことができる。
In a first embodiment of the heat exchange device of the present invention, the heat exchanger is formed by alternately arranging the first honeycomb structures and the second honeycomb structures, and the three-layer first honeycomb structure It is desirable to include a body and a four-layer second honeycomb structure.
The heat exchanger has first honeycomb structures and second honeycomb structures alternately arranged, and includes three layers of the first honeycomb structures and four layers of the second honeycomb structures. , the contact area between the second honeycomb structure and the first honeycomb structure is large, and heat can be efficiently exchanged.

図1及び図2に示す略円柱形状の熱交換器100では、両端面に第1のハニカム構造体10の第1流通路となる第1のセル13が開口し、外周面に第2のハニカム構造体20の第2流通路となる第2のセル23が開口している。
外周面の一部はコート層32で被覆されている。コート層32は、外周面を構成する第1のハニカム構造体10の表面の全部を覆うコート層32aと、外周面を構成する第2のハニカム構造体20の表面の一部を覆うコート層32bと、を有している。
コート層32で覆われた部分は、コート層で覆われていない部分と比べて機械的強度が高い。そのため、コート層32で覆われた部分を、キャニングの圧力を加える部位として利用することができる。
In the substantially cylindrical heat exchanger 100 shown in FIGS. 1 and 2, the first cells 13 serving as the first flow passages of the first honeycomb structure 10 are opened on both end surfaces, and the second honeycomb structure is formed on the outer peripheral surface. A second cell 23 serving as a second flow path of the structure 20 is open.
A part of the outer peripheral surface is covered with the coat layer 32 . The coat layers 32 consist of a coat layer 32a covering the entire surface of the first honeycomb structure 10 forming the outer peripheral surface and a coat layer 32b covering a part of the surface of the second honeycomb structure 20 forming the outer peripheral surface. and have
The portion covered with the coat layer 32 has higher mechanical strength than the portion not covered with the coat layer. Therefore, the portion covered with the coat layer 32 can be used as a portion to which canning pressure is applied.

また、外周面を構成する第1のハニカム構造体10の表面の全部は、コート層32aで被覆されているため、第1流通路となる第1のセル13を流れる流体と、第2流通路となる第2のセル23を流れる流体とが混ざることを防止することができる。
なお、外周面を構成する第2のハニカム構造体20の表面は、その一部がコート層32で覆われていてもよく、覆われていなくてもよい。
In addition, since the entire surface of the first honeycomb structure 10 constituting the outer peripheral surface is covered with the coat layer 32a, the fluid flowing through the first cells 13 serving as the first flow paths and the second flow paths It is possible to prevent mixing with the fluid flowing through the second cell 23 that becomes .
The surface of the second honeycomb structure 20 forming the outer peripheral surface may or may not be partially covered with the coat layer 32 .

外周面を構成する第1のハニカム構造体10の表面の全部はコート層32aで被覆されているため、第1流通路となる第1のセル13を流れる流体と、第2流通路となる第2のセル23を流れる流体とが混ざることを防止することができる。 Since the entire surface of the first honeycomb structure 10 constituting the outer peripheral surface is covered with the coating layer 32a, the fluid flowing through the first cells 13, which are the first flow passages, and the second cell, which is the second flow passage, 2 can be prevented from being mixed with the fluid flowing through the cells 23 .

コート層の厚さは特に限定されないが、0.1~0.5mmであることが望ましい。
コート層の厚さが0.1mm未満であると、コート層が薄すぎるため、キャニング時の圧力でコート層が破損する場合がある。一方、コート層の厚さが0.5mmを超えると、コート層が厚すぎて、コート層の最表面とハニカム構造体と接する部分とでの温度差によって破損が発生する場合がある。
Although the thickness of the coat layer is not particularly limited, it is preferably 0.1 to 0.5 mm.
If the thickness of the coating layer is less than 0.1 mm, the coating layer is too thin and may be damaged by the pressure during canning. On the other hand, when the thickness of the coat layer exceeds 0.5 mm, the coat layer is too thick, and breakage may occur due to the temperature difference between the outermost surface of the coat layer and the portion in contact with the honeycomb structure.

本発明の熱交換装置においてハニカム構造体又はこれらの構成部材であるハニカムセグメントの材料は、特に限定されるものではなく、例えば、コージェライト、アルミナ、シリカ、ムライト等の酸化物系セラミック、炭化ケイ素、炭化ジルコニウム、炭化チタン、炭化タンタル、炭化タングステン等の炭化物系セラミック、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、窒化ホウ素、窒化チタン等の窒化物系セラミック等や、これらのセラミックと金属との複合材料等が挙げられる。これらのなかでは、炭化ケイ素の複合材料が望ましく、シリコンと炭化ケイ素とからなる複合材料が特に望ましい。 In the heat exchange device of the present invention, the material of the honeycomb structure or the honeycomb segment, which is a constituent member thereof, is not particularly limited. , carbide-based ceramics such as zirconium carbide, titanium carbide, tantalum carbide, and tungsten carbide; nitride-based ceramics such as aluminum nitride, silicon nitride, boron nitride, and titanium nitride; and composite materials of these ceramics and metals. be done. Among these, a composite material of silicon carbide is desirable, and a composite material composed of silicon and silicon carbide is particularly desirable.

シリコンと炭化ケイ素とからなる複合材料の具体的な構成は特に限定されるものではないが、炭化ケイ素粒子の隙間にシリコンが入り込み、独立した炭化ケイ素粒子が周囲に存在するシリコンにより接着された態様のシリコンと炭化ケイ素の複合材料が望ましい。
このような態様のシリコンと炭化ケイ素とからなる複合材料は、後述するように、ハニカム成形体の脱脂体に溶融状態のシリコンを接触させることにより製造することができる。
開気孔を有する多孔質の炭化ケイ素焼結体の開気孔にシリコンが充填されたものであってもよい。
Although the specific configuration of the composite material composed of silicon and silicon carbide is not particularly limited, it is an embodiment in which silicon enters the gaps between silicon carbide particles and independent silicon carbide particles are bonded by the surrounding silicon. A composite of silicon and silicon carbide is preferred.
Such a composite material composed of silicon and silicon carbide can be produced by bringing molten silicon into contact with the degreased body of the honeycomb formed body, as will be described later.
Silicon may be filled in the open pores of a porous silicon carbide sintered body having open pores.

溶融状態のシリコンと炭化ケイ素とを接触させる際、複数のハニカム成形体の脱脂体が炭化ケイ素を含む接着層となる層を介してお互いに密着した状態で溶融シリコンと接触させることにより、炭化ケイ素とシリコンとからなる接着層も形成され、複数のハニカム構造体(又はハニカムセグメント)が炭化ケイ素とシリコンとからなる接着層で結合された熱交換器とすることができる。 When the molten silicon and silicon carbide are brought into contact with each other, the degreased bodies of the plurality of honeycomb formed bodies are brought into contact with the molten silicon in a state in which they are in close contact with each other via a layer that serves as an adhesive layer containing silicon carbide. An adhesive layer made of silicon and silicon is also formed, and a heat exchanger in which a plurality of honeycomb structures (or honeycomb segments) are bonded with an adhesive layer made of silicon carbide and silicon can be obtained.

ハニカム構造体(又はハニカムセグメント)同士を結合させる接着層の材料は、特に限定されるものではないが、ハニカム構造体(又はハニカムセグメント)と同様、炭化ケイ素粒子の隙間にシリコンが入り込んだ状態の複合材料が望ましい。このような複合材料は、後述するように、炭化ケイ素を含む原料ペーストを、ハニカム成形体同士を接着させるために側壁に塗布し、ハニカム成形体同士を接着させた後乾燥させ、これらを溶融状態のシリコンと接触させることにより作製することができる。 The material of the adhesive layer that bonds the honeycomb structures (or honeycomb segments) together is not particularly limited, but as with the honeycomb structure (or honeycomb segments), silicon is in the state of entering the gaps between silicon carbide particles. Composite materials are preferred. As will be described later, such a composite material is obtained by applying a raw material paste containing silicon carbide to the sidewalls for bonding the honeycomb formed bodies together, drying the honeycomb formed bodies after bonding them together, and putting them in a molten state. can be made by contacting the silicon of

ハニカム構造体(又はハニカムセグメント)同士を結合させる接着層の厚さは、特に限定されるものではないが、0.5~2.0mmであることが望ましい。 The thickness of the adhesive layer that bonds the honeycomb structures (or honeycomb segments) together is not particularly limited, but is preferably 0.5 to 2.0 mm.

コート層の材料は、特に限定されるものではないが、ハニカム構造体(又はハニカムセグメント)及び接着層と同様、炭化ケイ素粒子の隙間にシリコンが入り込んだ状態の複合材料が望ましい。
このような複合材料は、後述するように、炭化ケイ素を含む原料ペーストを円柱状のハニカム乾燥体の外周面のうち、第1のハニカム構造体となる部分に塗布した後乾燥させ、これらを溶融状態のシリコンと接触させることにより作製することができる。
The material of the coat layer is not particularly limited, but a composite material in which silicon is interspersed between silicon carbide particles is desirable, like the honeycomb structure (or honeycomb segment) and the adhesive layer.
As will be described later, such a composite material is prepared by applying a raw material paste containing silicon carbide to a portion of the outer peripheral surface of the cylindrical dried honeycomb body, which will become the first honeycomb structure, followed by drying, followed by melting. It can be made by contacting the silicon of the state.

本発明の熱交換装置において、第1のハニカム構造体及び第2のハニカム構造体の隔壁の厚さは、それぞれ、均一であることが望ましい。具体的には、触媒を担持する第1のハニカム構造体の隔壁の厚さは、0.08~0.30mmであることが望ましく、0.10~0.20mmであることがより望ましい。第1のハニカム構造体の隔壁の厚さが薄いので、表面積が大きくなり、より多量の触媒を担持することが可能となる。 In the heat exchange device of the present invention, it is desirable that the partition walls of the first honeycomb structure and the second honeycomb structure have a uniform thickness. Specifically, the thickness of the partition walls of the first honeycomb structure supporting the catalyst is desirably 0.08 to 0.30 mm, and more desirably 0.10 to 0.20 mm. Since the thickness of the partition walls of the first honeycomb structure is thin, the surface area is large and a larger amount of catalyst can be supported.

第2のハニカム構造体の隔壁の厚さは、0.10~0.40mmであることが望ましく、0.15~0.30mmであることがより望ましい。第2のハニカム構造体の隔壁の厚さが厚いので、熱容量が大きくなり、多量の熱を第1のハニカム構造体に供給することができる。 The partition walls of the second honeycomb structure preferably have a thickness of 0.10 to 0.40 mm, more preferably 0.15 to 0.30 mm. Since the thickness of the partition walls of the second honeycomb structure is large, the heat capacity is large, and a large amount of heat can be supplied to the first honeycomb structure.

第1のハニカム構造体及び第2のハニカム構造体の隔壁の厚さが上記のように設定されていると、より多量に触媒が担持可能となり、改質効率が高くなるとともに、第2のハニカム構造体から第1のハニカム構造体により多量の熱を供給することができるため、触媒の活性をより高くすることができる。 When the thicknesses of the partition walls of the first honeycomb structure and the second honeycomb structure are set as described above, a larger amount of the catalyst can be supported, the reforming efficiency is increased, and the second honeycomb structure is improved. Since a larger amount of heat can be supplied from the structure to the first honeycomb structure, the activity of the catalyst can be increased.

本発明の熱交換装置において、ハニカム構造体を構成するセルの形状としては、例えば、端面が矩形状であり、全体が四角柱状であることが望ましいが、三角柱状や六角柱状であってもよい。
セルの形状はそれぞれ異なっていてもよいが、全て同じであることが望ましい。すなわち、ハニカム構造体の長手方向に垂直な断面において、隔壁に囲まれたセルのサイズが同じであることが望ましい。容易に製造することができるからである。
In the heat exchange device of the present invention, the shape of the cells constituting the honeycomb structure is preferably, for example, a rectangular end surface and a quadrangular pillar shape as a whole, but may be a triangular pillar shape or a hexagonal pillar shape. .
Although the cells may have different shapes, it is desirable that they all have the same shape. That is, it is desirable that the cells surrounded by the partition walls have the same size in the cross section perpendicular to the longitudinal direction of the honeycomb structure. This is because it can be easily manufactured.

本発明の熱交換装置において、第1のハニカム構造体のセルの長手方向に垂直な断面におけるセル密度(第1のセル密度)は、46~124個/cm(300~800個/inch)であることが望ましく、62~93個/cm(400~600個/inch)がより望ましい。第1のセル密度が上記範囲であると、第1のハニカム構造体の表面積が大きくなり、多量の触媒を担持することができるからである。
また、第2のハニカム構造体のセルの長手方向に垂直な断面におけるセル密度(第2のセル密度)は、16~78個/cm(100~500個/inch)であることが望ましく、31~62個/cm(200~400個/inch)であることがより望ましい。第2のセル密度が上記範囲であると、第2のハニカム構造体の熱容量が大きくなり、多量の熱を第1のハニカム構造体に供給することができる。
In the heat exchange device of the present invention, the cell density (first cell density) in the cross section perpendicular to the longitudinal direction of the cells of the first honeycomb structure is 46 to 124 cells/cm 2 (300 to 800 cells/inch 2 ). ), more preferably 62 to 93/cm 2 (400 to 600/inch 2 ). This is because when the first cell density is within the above range, the surface area of the first honeycomb structure is increased, and a large amount of catalyst can be supported.
In addition, the cell density (second cell density) in the cross section perpendicular to the longitudinal direction of the cells of the second honeycomb structure is desirably 16 to 78 cells/cm 2 (100 to 500 cells/inch 2 ). , 31 to 62/cm 2 (200 to 400/inch 2 ). When the second cell density is within the above range, the heat capacity of the second honeycomb structure increases, and a large amount of heat can be supplied to the first honeycomb structure.

本発明の熱交換装置では、第1流通路の開口面積の合計に対する、第2流通路の開口面積の合計の割合(第2流通路の開口面積の合計/第1流通路の開口面積の合計)が、1.25~2であることが望ましい。
第1流通路の開口面積の合計に対する、第2流通路の開口面積の合計の割合(第2流通路の開口面積の合計/第1流通路の開口面積の合計)が、1.25~2であると、第1のハニカム構造体の内部で生じる改質反応と、第2のハニカム構造体から第1のハニカム構造体に伝搬する熱量のバランスが良好となる。
上記割合が1.25未満であると、第2のハニカム構造体から第1のハニカム構造体に伝搬する熱量が相対的に減少して、改質反応が起こりにくくなる場合がある。一方、上記割合が2を超える場合には、第2流通路の開口面積が大きいことを意味し、相対的に封口領域が小さくなる。そのため、キャニング圧を充分にかけることができなくなり、使用中に熱交換器がずれることがある。
In the heat exchange device of the present invention, the ratio of the total opening area of the second flow path to the total opening area of the first flow path (total opening area of the second flow path / total opening area of the first flow path ) is preferably between 1.25 and 2.
The ratio of the total opening area of the second flow passages to the total opening area of the first flow passages (total opening area of the second flow passages/total opening area of the first flow passages) is 1.25 to 2. Then, the reforming reaction occurring inside the first honeycomb structure and the amount of heat propagated from the second honeycomb structure to the first honeycomb structure are well balanced.
When the ratio is less than 1.25, the amount of heat transferred from the second honeycomb structure to the first honeycomb structure is relatively reduced, and the reforming reaction may be difficult to occur. On the other hand, when the ratio exceeds 2, it means that the opening area of the second flow path is large, and the sealing area is relatively small. As a result, sufficient Canning pressure cannot be applied, and the heat exchanger may shift during use.

本発明の熱交換装置において、第1のハニカム構造体を構成する第1のセルには、触媒が担持されていることが望ましく、燃料改質触媒が担持されていることがより望ましい。
触媒としては、Co、Ni、Rh、Pt、Pdが望ましく、Rhがより望ましい。
触媒は、担体に担持された状態で、第1のハニカム構造体を構成する第1のセルに担持されていてもよい。担体に担持された触媒としては、Rh/ZrO、Rh/CoOが望ましい。担体は、シリカ、アルミナ等の他のセラミックであってもよい。
In the heat exchange device of the present invention, the first cells constituting the first honeycomb structure preferably support a catalyst, and more preferably support a fuel reforming catalyst.
Preferred catalysts are Co, Ni, Rh, Pt and Pd, with Rh being more preferred.
The catalyst may be supported on the carrier and supported on the first cells constituting the first honeycomb structure. Rh/ZrO 2 and Rh/CoO 2 are desirable as the catalyst supported on the carrier. The support may also be other ceramics such as silica, alumina and the like.

本発明の第1の実施形態に係る熱交換装置では、熱交換器の体積は、1.2~3.2リットルであることが望ましい。
熱交換器の体積が、1.2~3.2リットルであると、熱交換器が適切な体積を有しているので、車両等に搭載し易く、熱交換装置としての効果を充分に発揮することができる。
熱交換器の体積が、1.2リットル未満であると、熱交換器の体積が小さすぎ、充分な量の触媒を担持することが難しくなり、一方、熱交換器の体積が、3.2リットルを超えると、熱交換装置の容量が大きくなるため、車両に搭載することが難しくなる。
In the heat exchange device according to the first embodiment of the present invention, the heat exchanger preferably has a volume of 1.2 to 3.2 liters.
When the volume of the heat exchanger is 1.2 to 3.2 liters, the heat exchanger has an appropriate volume, so it can be easily mounted on a vehicle or the like, and the effect as a heat exchange device is sufficiently exhibited. can do.
If the volume of the heat exchanger is less than 1.2 liters, the volume of the heat exchanger is too small and it becomes difficult to support a sufficient amount of catalyst, while the volume of the heat exchanger is 3.2 liters. If it exceeds liters, the capacity of the heat exchange device becomes large, making it difficult to mount it on a vehicle.

続いて、本発明の熱交換装置を構成する金属ケーシングについて説明する。
金属ケーシングは、熱交換器を収容するための金属製の容器であり、その形状は、熱交換器の形状に応じて適宜選択することができる。
ケーシングは、例えばSUS等の金属からなる。
Next, the metal casing that constitutes the heat exchange device of the present invention will be described.
A metal casing is a metal container for housing a heat exchanger, and its shape can be appropriately selected according to the shape of the heat exchanger.
The casing is made of metal such as SUS.

金属ケーシングの形状は、特に限定されないが、熱交換器の外周面の開口領域を覆わないよう、開口部が設けられていることが望ましい。 The shape of the metal casing is not particularly limited, but it is desirable that the opening be provided so as not to cover the opening area of the outer peripheral surface of the heat exchanger.

続いて、本発明の熱交換装置を構成する保持マットについて説明する。
保持マットは、セラミック繊維からなり、熱交換器と金属ケーシングとの間に配設される。
Next, the holding mat that constitutes the heat exchange device of the present invention will be described.
A retaining mat is made of ceramic fibers and is disposed between the heat exchanger and the metal casing.

保持マットとしては、ニードルパンチング処理されたニードルマットや、湿式による抄造法で得られたマット等を使用することができる。 As the holding mat, a needle-punched needle mat, a mat obtained by a wet papermaking method, or the like can be used.

保持マットを構成するセラミック繊維は、平均繊維径が3~50μmであることが望ましく、平均繊維長が100~100000μmであることがより望ましい。
また、保持マットを構成するセラミック繊維は、アルミナ繊維、シリカ繊維、アルミナ-シリカ繊維、ムライト繊維、ガラス繊維及び生体溶解性繊維から選択される少なくとも1種を含むことが望ましい。
保持マットを構成するセラミック繊維が上記形状及び材質であると、保持マットの面圧を充分に向上させることができ、改質器において熱交換器を安定的に保持することができる。
The ceramic fibers constituting the holding mat preferably have an average fiber diameter of 3 to 50 μm, and more preferably an average fiber length of 100 to 100000 μm.
In addition, it is desirable that the ceramic fibers constituting the holding mat include at least one selected from alumina fibers, silica fibers, alumina-silica fibers, mullite fibers, glass fibers and biosoluble fibers.
When the ceramic fibers constituting the retaining mat have the above-described shape and material, the surface pressure of the retaining mat can be sufficiently improved, and the heat exchanger can be stably retained in the reformer.

また、保持マットには、有機バインダや無機バインダが含まれていてもよい。
有機バインダとしては、ゴム系樹脂、スチレン系樹脂、シリコーン系樹脂、アクリル系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリウレタン樹脂等が挙げられる。
無機バインダとしては、アルミナゾル、シリカゾル、エアロゲル、ヒュームドシリカ、チタン粒子等が挙げられる。
Also, the holding mat may contain an organic binder or an inorganic binder.
Examples of organic binders include rubber-based resins, styrene-based resins, silicone-based resins, acrylic-based resins, polyester-based resins, and polyurethane resins.
Inorganic binders include alumina sol, silica sol, aerogel, fumed silica, titanium particles and the like.

保持マットの厚みは、3~5mmであることが望ましい。
保持マットの厚みが3~5mmであると、熱交換装置の体積をそれほど大きくすることなく、熱交換器を安定的に保持することができる。
保持マットの厚みが3mm未満であると、熱交換器を安定的に保持することができず、保持マットが破損してしまうことがある。一方、保持マットの厚みが5mmを超える場合、熱交換装置の体積が大きくなりすぎてしまう場合がある。
The thickness of the retaining mat is desirably 3 to 5 mm.
When the thickness of the holding mat is 3 to 5 mm, the heat exchanger can be stably held without increasing the volume of the heat exchange device.
If the thickness of the holding mat is less than 3 mm, the heat exchanger cannot be stably held, and the holding mat may be damaged. On the other hand, if the thickness of the holding mat exceeds 5 mm, the volume of the heat exchange device may become too large.

図3は、図1に示す熱交換器を金属ケーシングに収納する際に用いられる保持マットを模式的に示した斜視図であり、図4は、図3に示す保持マットを、図1に示す熱交換器に巻き付ける巻き付け方法を模式的に示す説明図であり、図5は、本発明の第1の実施形態に係る熱交換装置の一例を模式的に示す斜視図である。 3 is a perspective view schematically showing a holding mat used when housing the heat exchanger shown in FIG. 1 in a metal casing, and FIG. 4 shows the holding mat shown in FIG. It is explanatory drawing which shows typically the winding method which winds around a heat exchanger, and FIG. 5 is a perspective view which shows typically an example of the heat-exchange apparatus which concerns on the 1st Embodiment of this invention.

図3に示すように、保持マット50は、マット51の両端部に凸部51a及び凹部51bを有するとともに、熱交換器100に巻き付けた際に流体入口及び流体出口である第2のセル23が露出するように、マット開口部51c、51d、51e、51f、51g、51hが形成されている。
図4に示すように、熱交換器100に保持マット50を巻き付けると、マット開口部51c、51d、51e、51f、51g、51hを介して流体入口及び流体出口である第2のセル23が露出する。
As shown in FIG. 3, the holding mat 50 has protrusions 51a and recesses 51b at both ends of the mat 51, and when wound around the heat exchanger 100, the second cells 23, which are the fluid inlet and the fluid outlet, are formed. Mat openings 51c, 51d, 51e, 51f, 51g, and 51h are formed to be exposed.
As shown in FIG. 4, when the holding mat 50 is wrapped around the heat exchanger 100, the second cells 23, which are the fluid inlet and the fluid outlet, are exposed through the mat openings 51c, 51d, 51e, 51f, 51g, and 51h. do.

図4に示すように、保持マット50は、熱交換器100の外周面のうち、第1のハニカム構造体10の表面の全てを覆っている。一方、熱交換器100の外周面を構成する第2のハニカム構造体20の表面は、第2流通路が保持マット50により覆われておらず、熱交換器100の外周面に開口している開口領域A1(図4中、一点鎖線で示す領域)と、開口領域A1に対して熱交換器100の両端面側にそれぞれ設けられ、第2流通路が保持マット50により覆われた封口領域A2、A3(図4中、破線で示す領域)を有している。
なお、図4においては、保持マット50の表面に開口領域A1、封口領域A2、A3を図示しているが、これは、保持マット50を熱交換器100に巻きつけた際に、開口領域A1、封口領域A2、A3となる領域の位置を示すものであり、実際の開口領域A1、封口領域A2、A3は、熱交換器100の外周面に存在する。
As shown in FIG. 4 , the holding mat 50 covers the entire surface of the first honeycomb structure 10 in the outer peripheral surface of the heat exchanger 100 . On the other hand, the surface of the second honeycomb structure 20 constituting the outer peripheral surface of the heat exchanger 100 is open to the outer peripheral surface of the heat exchanger 100 without the second flow passages being covered with the holding mat 50 . An opening area A1 (an area indicated by a dashed line in FIG. 4), and a sealing area A2 provided on both end surface sides of the heat exchanger 100 with respect to the opening area A1, and in which the second flow path is covered with the holding mat 50. , A3 (the area indicated by the dashed line in FIG. 4).
4, the opening area A1 and the sealing areas A2 and A3 are shown on the surface of the retaining mat 50. However, when the retaining mat 50 is wound around the heat exchanger 100, the opening area A1 and the sealing areas A3 are formed. , sealing regions A2 and A3, and the actual opening region A1 and sealing regions A2 and A3 are present on the outer peripheral surface of the heat exchanger 100.

図4に示すように保持マット50を熱交換器100に巻き付けて金属ケーシング60に収容すると、図5に示す熱交換装置70が得られる。
図5に示す熱交換装置70は、熱交換器100と、熱交換器100を収容する金属ケーシング60と、熱交換器100と金属ケーシング60との間に配設される保持マット50と、からなる。
金属ケーシング60の表面には、保持マット50が有する開口部51c、51d、51e、51f、51g、51hに対応する開口部60c、60d、60e、60f、60g、60hが形成されている(ただし、開口部60d、60eは図示していない)。
従って、熱交換装置70においても、開口領域A1は金属ケーシング60に覆われておらず露出している。そのため、図4で説明した、開口領域A1、封口領域A2、A3の面積は、熱交換装置70においても維持される。
When the retaining mat 50 is wrapped around the heat exchanger 100 and accommodated in the metal casing 60 as shown in FIG. 4, the heat exchange device 70 shown in FIG. 5 is obtained.
The heat exchange device 70 shown in FIG. Become.
Openings 60c, 60d, 60e, 60f, 60g, and 60h corresponding to the openings 51c, 51d, 51e, 51f, 51g, and 51h of the holding mat 50 are formed on the surface of the metal casing 60 (however, The openings 60d and 60e are not shown).
Therefore, also in the heat exchange device 70, the opening area A1 is not covered with the metal casing 60 and is exposed. Therefore, the areas of the opening region A1 and the sealing regions A2 and A3 described with reference to FIG. 4 are maintained in the heat exchange device 70 as well.

本発明の熱交換装置において、開口領域A1と、封口領域A2、A3の合計面積に対する、開口領域A1の面積の占める割合は、72~93%であり、72~83%であることが望ましい。
上記割合が72~93%であると、平常時に第1のハニカム構造体との熱交換に用いられる第2流通路(開口領域)の割合と、排ガスの温度が低下した際に熱容量として機能する第2流通路(封口領域)の割合のバランスが良好であり、平常時の熱交換効率を充分に確保しつつ、排ガスの温度が低下した場合における入口部での改質性を高めることができる。
上記割合が72~83%であると、平常時に第1のハニカム構造体との熱交換に用いられる第2流通路(開口領域)の割合と、排ガスの温度が低下した際に熱容量として機能する第2流通路(封口領域)の割合のバランスが特に良好であり、平常時の熱交換効率をさらに確保しつつ、排ガスの温度が低下した場合における入口部での改質性をさらに高めることができる。
In the heat exchange device of the present invention, the ratio of the area of the opening area A1 to the total area of the opening area A1 and the sealing areas A2 and A3 is 72 to 93%, preferably 72 to 83%.
When the above ratio is 72 to 93%, it functions as a ratio of the second flow passage (opening area) used for heat exchange with the first honeycomb structure in normal times and as a heat capacity when the temperature of the exhaust gas is lowered. The ratio of the second flow path (sealing area) is well balanced, and the reforming property at the inlet when the temperature of the exhaust gas is lowered can be improved while sufficiently ensuring the heat exchange efficiency in normal times. .
When the above ratio is 72 to 83%, it functions as a ratio of the second flow passage (opening area) used for heat exchange with the first honeycomb structure in normal times and as a heat capacity when the temperature of the exhaust gas is lowered. The ratio of the second flow path (sealing area) is particularly well balanced, and the reforming property at the inlet part when the temperature of the exhaust gas is lowered can be further improved while further ensuring the heat exchange efficiency in normal times. can.

上記割合が72%未満であると、平常時に第1のハニカム構造体との熱交換に用いられる第2流通路(開口領域)の割合が少なすぎて、平常時の熱交換効率が低下してしまう。一方、上記割合が93%を超えると、排ガスの温度が低下した際に熱容量として機能する第2流通路(封口領域)の割合が少なすぎて、排ガスの温度が低下した際に入口部での改質性が低下する。さらに、キャニングの際に第2のハニカム構造体を保持する面積が狭すぎて、熱交換器が破損してしまうことがある。
なお、封口領域は、開口領域に対して熱交換器の両端面側にそれぞれ設けられる領域である。従って、図1に示す熱交換器100において、コート層32bが形成されている領域は、図4に示すように保持マット50により覆われているが、開口領域に対して熱交換器の両端面側に位置しないので、当該領域は封口領域の面積に含まないものとする。
If the above ratio is less than 72%, the ratio of the second flow passages (opening regions) used for heat exchange with the first honeycomb structure in normal times is too small, and the heat exchange efficiency in normal times decreases. put away. On the other hand, if the above ratio exceeds 93%, the ratio of the second flow path (sealing region) that functions as a heat capacity when the temperature of the exhaust gas decreases is too small, and when the temperature of the exhaust gas decreases Reformability is lowered. Furthermore, the area for holding the second honeycomb structure during canning may be too narrow, resulting in breakage of the heat exchanger.
In addition, the sealing area is an area provided on both end surface sides of the heat exchanger with respect to the opening area. Therefore, in the heat exchanger 100 shown in FIG. 1, the area where the coat layer 32b is formed is covered with the holding mat 50 as shown in FIG. This area is not included in the area of the sealing area because it is not located on the side.

開口領域の面積と封口領域の面積の合計に対する開口領域の面積の割合は、熱交換器と金属ケーシングの間に配設される保持マットの形状により決定される。従って、保持マットの形状(特に開口部の形状及び位置)を調整することによって、上記割合を調整することができる。 The ratio of the area of the open area to the sum of the area of the open area and the area of the sealing area is determined by the shape of the retaining mat disposed between the heat exchanger and the metal casing. Therefore, by adjusting the shape of the retaining mat (especially the shape and position of the openings), the ratio can be adjusted.

[熱交換器の製造方法]
次に、本発明の熱交換装置を製造する方法について説明する。
本発明の熱交換装置を製造する際には、まず、以下に示す工程を経て、第1のハニカム構造体及び第2のハニカム構造体を含んで構成される熱交換器を製造する。続いて、製造された熱交換器に保持マットを巻きつけて、金属ケーシングに収容することで、熱交換装置とする。
以下では、上記ハニカム構造体を構成する材料として、炭化ケイ素及びシリコンを使用した場合について説明するが、ハニカム構造体を構成する材料は、上記材料に限られない。
[Method for manufacturing heat exchanger]
Next, a method for manufacturing the heat exchange device of the present invention will be described.
When manufacturing the heat exchange device of the present invention, first, a heat exchanger including a first honeycomb structure and a second honeycomb structure is manufactured through the following steps. Subsequently, the manufactured heat exchanger is wound with a holding mat and housed in a metal casing to form a heat exchange device.
A case where silicon carbide and silicon are used as the materials constituting the honeycomb structure will be described below, but the materials constituting the honeycomb structure are not limited to the above materials.

熱交換器は、例えば、炭化ケイ素粉末、有機バインダ等を含む原料ペーストを成形することにより、複数のセルが隔壁を隔てて長手方向に並設されたハニカム成形体を作製する成形工程と、上記成形工程により成形されたハニカム成形体を乾燥する乾燥工程と、上記乾燥工程により乾燥された第1のハニカム構造体となるハニカム成形体と第2のハニカム構造体となるハニカム成形体同士を、接着層となる接着層用ペーストを介して接着させ、ハニカム成形体の集合体(ハニカム集合体)を作製するハニカム集合体作製工程と、上記ハニカム集合体を略円柱形状に加工する柱状体作製工程と、略円柱形状に加工された柱状体の外周部分の一部にコート層となるコート層用ペーストを塗布し、コート層用ペースト層を形成するコート層用ペースト塗布工程と、コート層用ペーストの塗布が行われた柱状体を脱脂し、さらに高温に加熱し、脱脂体に溶融シリコンを含浸させることにより、炭化ケイ素とシリコンの複合材料からなるハニカム構造体と接着層とコート層とから構成される熱交換器を製造する脱脂・含浸・接着工程とを行うことにより製造することができる。 The heat exchanger is produced by forming a raw material paste containing, for example, silicon carbide powder, an organic binder, etc. to form a honeycomb formed body in which a plurality of cells are arranged in parallel in the longitudinal direction with partition walls interposed therebetween; A drying step of drying the honeycomb formed body formed in the forming step, and bonding the honeycomb formed body to be the first honeycomb structure and the honeycomb formed body to be the second honeycomb structure dried in the drying step. A honeycomb aggregate producing step of producing an aggregate of honeycomb formed bodies (honeycomb aggregate) by bonding through an adhesive layer paste that serves as a layer, and a columnar body producing step of processing the honeycomb aggregate into a substantially cylindrical shape. , a coat layer paste application step of applying a coat layer paste to a part of the outer peripheral portion of the columnar body processed into a substantially cylindrical shape to form a coat layer paste layer; The coated columnar body is degreased, heated to a high temperature, and impregnated with molten silicon to form a honeycomb structure composed of a composite material of silicon carbide and silicon, an adhesive layer, and a coating layer. It can be manufactured by performing the degreasing, impregnation, and bonding processes for manufacturing the heat exchanger.

(成形工程)
成形工程では、まず、炭化ケイ素粉末、有機バインダ等を混合して原料ペーストを調製する。
原料ペーストには、さらに造孔剤、成形助剤、水等の分散媒等が含まれていてもよい。
(Molding process)
In the molding step, first, silicon carbide powder, an organic binder, and the like are mixed to prepare a raw material paste.
The raw material paste may further contain a pore-forming agent, a molding aid, a dispersion medium such as water, and the like.

有機バインダとしては、特に限定されないが、メチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ポリエチレングリコール、フェノール樹脂、エポキシ樹脂等が挙げられ、二種以上併用してもよい。 Examples of organic binders include, but are not limited to, methylcellulose, carboxymethylcellulose, hydroxyethylcellulose, polyethylene glycol, phenolic resins, epoxy resins, and the like, and two or more of them may be used in combination.

造孔剤としては、特に限定されないが、例えば、アクリル樹脂、コークス、デンプン等が挙げられる。造孔剤とは、ハニカム構造体(又はハニカムセグメント)を製造する際、ハニカム構造体(又はハニカムセグメント)の内部に気孔を導入するために用いられるものをいう。 Examples of the pore-forming agent include, but are not particularly limited to, acrylic resin, coke, starch, and the like. A pore-forming agent is used to introduce pores into the inside of a honeycomb structure (or honeycomb segment) when manufacturing the honeycomb structure (or honeycomb segment).

成形助剤としては、特に限定されないが、エチレングリコール、デキストリン、脂肪酸、脂肪酸石鹸、ポリアルコール等が挙げられ、二種以上併用してもよい。 Examples of molding aids include, but are not limited to, ethylene glycol, dextrin, fatty acids, fatty acid soaps, polyalcohols, and the like, and two or more of them may be used in combination.

分散媒としては、特に限定されないが、水、ベンゼン等の有機溶媒、メタノール等のアルコール等が挙げられ、二種以上併用してもよい。 Examples of the dispersion medium include, but are not limited to, water, organic solvents such as benzene, and alcohols such as methanol, and two or more of them may be used in combination.

原料ペーストを調製する際には、混合混練することが望ましく、ミキサー、アトライタ等を用いて混合してもよく、ニーダー等を用いて混練してもよい。 When preparing the raw material paste, it is desirable to mix and knead, and the mixture may be mixed using a mixer, an attritor or the like, or may be kneaded using a kneader or the like.

成形工程では、上記原料ペーストを押出成形することにより、複数のセルが隔壁を隔てて長手方向に並設されたハニカム成形体を得る。
ハニカム成形体の形状は特に限定されるものではないが、角柱形状が望ましく、四角柱形状がさらに望ましい。また、第1のハニカム構造体(又は第1のハニカムセグメント)となるハニカム成形体と第2のハニカム構造体(又は第2のハニカムセグメント)となるハニカム成形体とは、隔壁の厚さやセル密度が異なることが望ましいので、それに合致するような形状のハニカム成形体をそれぞれ作製する必要がある。
In the forming step, the raw material paste is extruded to obtain a formed honeycomb body in which a plurality of cells are arranged in parallel in the longitudinal direction with partition walls interposed therebetween.
The shape of the formed honeycomb body is not particularly limited, but a prismatic shape is desirable, and a quadrangular prismatic shape is more desirable. Moreover, the honeycomb formed body that serves as the first honeycomb structure (or the first honeycomb segments) and the honeycomb formed body that serves as the second honeycomb structure (or the second honeycomb segments) have different partition wall thicknesses and cell densities. Therefore, it is necessary to manufacture each honeycomb formed body having a shape that matches it.

ハニカム成形体の端面が矩形からなる場合、長い方の辺の長さが20~120mmであることが望ましい。 When the honeycomb formed body has a rectangular end face, the length of the longer side is preferably 20 to 120 mm.

(乾燥工程)
続いて、ハニカム成形体を乾燥してハニカム乾燥体を得る乾燥工程を行う。
乾燥工程では、マイクロ波乾燥機、熱風乾燥機、誘電乾燥機、減圧乾燥機、真空乾燥機、凍結乾燥機等の乾燥機を用いて、ハニカム成形体を乾燥してハニカム乾燥体を作製する。
この工程により、第1のハニカム構造体(又は第1のハニカムセグメント)用のハニカム乾燥体と第2のハニカム構造体(又は第2のハニカムセグメント)用のハニカム乾燥体が作製される。
(Drying process)
Subsequently, a drying step of drying the formed honeycomb body to obtain a dried honeycomb body is performed.
In the drying step, the formed honeycomb body is dried using a dryer such as a microwave dryer, a hot air dryer, a dielectric dryer, a reduced pressure dryer, a vacuum dryer, or a freeze dryer to produce a dried honeycomb body.
Through this step, a dried honeycomb body for a first honeycomb structure (or first honeycomb segment) and a dried honeycomb body for a second honeycomb structure (or second honeycomb segment) are produced.

(ハニカム集合体作製工程)
この工程では、原料ペーストとほぼ同じ組成の接着層用ペーストを用い、ハニカム乾燥体を、接着層用ペーストを介して接着させ、ハニカム乾燥体の集合体(ハニカム集合体)を作製する。
この際、脱脂・含浸・接着工程を経ることにより、これまで説明した熱交換器の構成となるように上記した形状の異なる2種類のハニカム乾燥体、すなわち、第1のハニカム構造体(又は第1のハニカムセグメント)用のハニカム乾燥体と第2のハニカム構造体(又は第2のハニカムセグメント)用のハニカム乾燥体同士を組み合わせて接着する。
(Honeycomb aggregate manufacturing process)
In this step, an adhesive layer paste having substantially the same composition as the raw material paste is used, and the dried honeycomb bodies are adhered via the adhesive layer paste to fabricate an aggregated body of dried honeycomb bodies (honeycomb aggregated body).
At this time, through the degreasing, impregnation, and bonding steps, two types of honeycomb dried bodies having different shapes, that is, the first honeycomb structure (or the second The dried honeycomb body for the first honeycomb segment) and the dried honeycomb body for the second honeycomb structure (or the second honeycomb segment) are combined and bonded together.

図6は、図1に示した熱交換器を製造するためのハニカム集合体の一例を模式的に示す斜視図である。
図6に示すハニカム乾燥体の集合体90は、第1のハニカム構造体10と、第2のハニカム構造体20とが交互に積層され、接着層19を介して接合されてなる、角柱形状のハニカム集合体90である。ハニカム集合体90は、3層の第1のハニカム構造体10と、4層の第2のハニカム構造体20を有している。1層の第1のハニカム構造体10は、1個の第1のハニカムセグメント11からなる。1層の第2のハニカム構造体20は、2個の第2のハニカムセグメント21が接着層18を介して接合されてなる。
6 is a perspective view schematically showing an example of a honeycomb assembly for manufacturing the heat exchanger shown in FIG. 1. FIG.
An aggregate 90 of dried honeycomb bodies shown in FIG. 6 has a prismatic shape, in which first honeycomb structures 10 and second honeycomb structures 20 are alternately laminated and bonded via an adhesive layer 19. It is a honeycomb aggregate 90 . The honeycomb aggregate 90 has three layers of first honeycomb structures 10 and four layers of second honeycomb structures 20 . One layer of the first honeycomb structure 10 is composed of one first honeycomb segment 11 . A one-layer second honeycomb structure 20 is formed by bonding two second honeycomb segments 21 via an adhesive layer 18 .

(柱状体作製工程)
この工程では、角柱形状の上記ハニカム集合体に対し、ダイヤモンドカッター等の切削工具を用いて切削加工を施し、外周面に、第2のハニカム構造体の第2流通路が開口する円柱形状に加工する。
(Column-shaped body manufacturing process)
In this step, the prismatic honeycomb aggregated body is cut using a cutting tool such as a diamond cutter, and processed into a cylindrical shape in which the second flow passages of the second honeycomb structure are opened on the outer peripheral surface. do.

(コート層用ペースト塗布工程)
柱状体の外周面を構成する第1のハニカム構造体の表面の全てにコート層用ペーストを塗布し、乾燥固化することによりコート層となる層を形成することができる。
コート層用ペーストとしては、原料ペーストとほぼ同じ組成のものが挙げられる。
なお、後述する脱脂・含浸・接着工程の後に、コート層用ペースト塗布工程を行い、コート層用ペーストを乾燥、加熱固化することによりコート層を形成してもよい。
(Coating layer paste application step)
A layer to be a coat layer can be formed by applying a coat layer paste to the entire surface of the first honeycomb structure constituting the outer peripheral surface of the columnar body, and drying and solidifying the paste.
As the coating layer paste, one having almost the same composition as the raw material paste can be used.
After the degreasing/impregnation/adhesion process described later, the coat layer paste application process may be performed, and the coat layer may be formed by drying and heating and solidifying the coat layer paste.

(脱脂・含浸・接着工程)
この工程では、円柱形状に加工され、コート層となる層が形成されたハニカム集合体に対し、脱脂工程を行った後、引き続き、含浸・接着工程を行う。
従って、この工程においては、上面が開口しているセラミック製の容器の底面にシリコン(金属ケイ素)を配置し、容器の内部に多孔質のセラミックからなる支持具を介してハニカム集合体を配置し、脱脂工程を行った後、含浸・接着工程を行う。
(degreasing, impregnation, adhesion process)
In this step, the honeycomb aggregated body that has been processed into a cylindrical shape and formed with a layer to be the coat layer is subjected to a degreasing step, and then to an impregnation and bonding step.
Therefore, in this step, silicon (metallic silicon) is placed on the bottom of a ceramic container with an open top, and the honeycomb assembly is placed inside the container via a support made of porous ceramic. After performing the degreasing process, the impregnation/adhesion process is performed.

脱脂工程では、乾燥工程により乾燥されたハニカム乾燥体の集合体を400~1400℃の温度で加熱し、ハニカム乾燥体に含まれる有機分を焼失させる。脱脂温度は、400~600℃がより望ましい。雰囲気は、酸素を含む雰囲気が望ましい。 In the degreasing step, the aggregate of the dried honeycomb bodies dried in the drying step is heated at a temperature of 400 to 1400° C. to burn off the organic matter contained in the dried honeycomb bodies. A degreasing temperature of 400 to 600° C. is more desirable. The atmosphere is desirably an atmosphere containing oxygen.

続いて、含浸・接着工程を行う。すなわち、脱脂工程を終了した脱脂体を1420~2000℃の温度で加熱し、炭化ケイ素とシリコンの複合材料とする。加熱温度は、1420~1600℃がより望ましい。雰囲気は、不活性ガス雰囲気が望ましい。
上記温度で加熱することにより溶融したシリコン(金属ケイ素)が毛細管現象により多孔質の支持具を通じて脱脂体の隔壁を構成する炭化ケイ素の粒子の隙間に入り込み、その隙間にシリコンが含浸される。
Subsequently, an impregnation/adhesion process is performed. That is, the degreased body that has completed the degreasing process is heated at a temperature of 1420 to 2000° C. to form a composite material of silicon carbide and silicon. A heating temperature of 1420 to 1600° C. is more desirable. The atmosphere is desirably an inert gas atmosphere.
Silicon (metallic silicon) melted by heating at the above temperature enters the gaps between the silicon carbide particles forming the partition walls of the degreased body through the porous support by capillary action, and the gaps are impregnated with silicon.

また、溶融したシリコンは、接着層用ペーストの脱脂体及びコート層用ペーストの脱脂体の間にも入り込み、脱脂体に含まれる炭化ケイ素と複合材を形成する。接着層用ペーストの脱脂体は接着層となってハニカム構造体(又はハニカムセグメント)同士をしっかりと接着する。コート層用ペーストの脱脂体は、外周部分を被覆するコート層となる。 The melted silicon also enters between the degreased body of the adhesive layer paste and the degreased body of the coat layer paste, forming a composite material with silicon carbide contained in the degreased body. The degreased body of the adhesive layer paste serves as an adhesive layer to firmly bond the honeycomb structures (or honeycomb segments) together. The degreased body of the coat layer paste becomes a coat layer covering the outer peripheral portion.

含浸・接着工程の温度が上記の温度範囲であると、得られる熱交換器は、その構成成分である炭化ケイ素の殆どが焼結されず、炭化ケイ素粒子とシリコンとがそれぞれ独立して存在する未焼結のハニカム構造体となる。すなわち、ハニカム構造体(又はハニカムセグメント)を構成する隔壁は、独立した炭化ケイ素粒子が周囲に存在するシリコンにより接着された状態のシリコンと炭化ケイ素との複合材料から構成されている。この未焼結のハニカム構造体は、ヤング率が高く、変形し難い特性を有しており、熱交換器として有用である。 When the temperature of the impregnation/adhesion step is within the above temperature range, most of the silicon carbide constituting the heat exchanger is not sintered, and the silicon carbide particles and silicon exist independently. An unsintered honeycomb structure is obtained. That is, the partition walls constituting the honeycomb structure (or honeycomb segment) are composed of a composite material of silicon and silicon carbide in a state in which independent silicon carbide particles are adhered by the silicon surrounding them. This unsintered honeycomb structure has a high Young's modulus and is resistant to deformation, and is useful as a heat exchanger.

また、上記工程を経ることにより、流体の第1流通路となる多数のセルが隔壁を隔てて長手方向に並設された第1のハニカム構造体と、流体の第2流通路となる多数のセルが隔壁を隔てて長手方向に並設された第2のハニカム構造体とが、第1流通路と第2流通路とが交差するように組み合わされてなる熱交換器を作製することができる。 Further, through the above steps, a first honeycomb structure in which a large number of cells serving as first flow passages for fluid are arranged in parallel in the longitudinal direction with partition walls interposed therebetween, and a large number of cells serving as second flow passages for fluid are formed. A heat exchanger can be produced by combining a second honeycomb structure in which cells are arranged side by side in the longitudinal direction with partition walls interposed therebetween so that the first flow passages and the second flow passages intersect. .

本発明の熱交換装置の製造方法では、それぞれのハニカム乾燥体を脱脂する脱脂工程を行った後、通常の焼成工程を行って多孔質の炭化ケイ素の焼結体からなるハニカム焼成体を製造し、その後、ハニカム焼成体同士を接着させる接着工程、円周形状に加工する加工工程、シリコンを含浸させる含浸・接着工程、コート層を形成する工程、封口領域を形成する工程等を行ってもよい。 In the method for manufacturing a heat exchange device of the present invention, after performing a degreasing step of degreasing each dried honeycomb body, a normal firing process is performed to manufacture a honeycomb fired body composed of a porous sintered body of silicon carbide. After that, a bonding step of bonding the honeycomb fired bodies together, a processing step of processing into a circular shape, an impregnation/bonding step of impregnating with silicon, a step of forming a coat layer, a step of forming a sealing region, etc. may be performed. .

(触媒担持工程)
本発明の熱交換装置は、熱交換器に燃料改質触媒等の触媒を担持することにより、燃料改質触媒として使用することができる。
上記熱交換器にロジウム等の貴金属からなる燃料改質触媒等の触媒を担持する方法としては、例えば、貴金属粒子もしくは錯体を含む溶液にハニカム構造体を浸漬した後、引き上げて加熱する方法等が挙げられる。
(Catalyst supporting step)
The heat exchanger of the present invention can be used as a fuel reforming catalyst by carrying a catalyst such as a fuel reforming catalyst on the heat exchanger.
As a method of supporting a catalyst such as a fuel reforming catalyst made of a noble metal such as rhodium on the heat exchanger, for example, a method of immersing a honeycomb structure in a solution containing noble metal particles or a complex, then pulling it out and heating it, and the like. mentioned.

続いて、得られた熱交換器に保持マットを巻きつけて、金属ケーシング内に収容する。
この時、熱交換器の外周面のうち、第2のハニカム構造体の表面に、第2流通路が保持マットにより覆われておらず熱交換器の外周面に開口している開口領域と、開口領域に対して熱交換器の両端面側にそれぞれ設けられ、上記第2流通路が保持マットにより覆われた封口領域とを有し、かつ、開口領域と封口領域の合計面積に対する、開口領域の占める割合が72~93%となるように、保持マットの形状を選択する。
熱交換器に保持マットを巻き付ける際に、熱交換器の第2流通路が熱交換器の外周面に開口している位置と保持マットのマット開口部の位置を合わせて巻付体を作製し、当該巻付体を金属ケーシングに押し込んで、固定することにより、改質器が得られる。
The resulting heat exchanger is then wrapped with a retaining mat and housed in a metal casing.
At this time, in the outer peripheral surface of the heat exchanger, on the surface of the second honeycomb structure, the second flow path is not covered with the holding mat and is open to the outer peripheral surface of the heat exchanger; A sealing region provided on each end face side of the heat exchanger with respect to the opening region, the second flow path being covered with a retaining mat, and a total area of the opening region and the sealing region The shape of the retaining mat is selected so that the proportion of the
When winding the holding mat around the heat exchanger, the position where the second flow path of the heat exchanger opens to the outer peripheral surface of the heat exchanger is aligned with the position of the mat opening of the holding mat to prepare a wound body. The reformer is obtained by pressing the wound body into the metal casing and fixing it.

本発明の第2の実施形態に係る熱交換装置を構成する熱交換器の一例について、図7及び図8を参照しながら説明する。
図7は、本発明の第2の実施形態に係る熱交換装置を構成する熱交換器を模式的に示す斜視図であり、図8は、図7に示した熱交換器のVIII-VIII線断面図である。
An example of a heat exchanger that constitutes a heat exchange device according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 7 and 8. FIG.
FIG. 7 is a perspective view schematically showing a heat exchanger that constitutes a heat exchange device according to a second embodiment of the present invention, and FIG. 8 shows the line VIII-VIII of the heat exchanger shown in FIG. It is a sectional view.

図7及び図8に示すように、本発明の第2の実施形態に係る熱交換装置を構成する熱交換器200は、流体の第1流通路となる多数の第1のセル113が第1の隔壁112を隔てて長手方向に並設されたセラミック製の第1のハニカム構造体110と、流体の第2流通路となる多数の第2のセル123が第2の隔壁122を隔てて長手方向に並設されたセラミック製の第2のハニカム構造体120とが、第1流通路(第1のセル113)と第2流通路(第2のセル123)とが交差するように組み合わされてなる柱状の熱交換器200である。 As shown in FIGS. 7 and 8, a heat exchanger 200 constituting a heat exchange device according to a second embodiment of the present invention has a large number of first cells 113 serving as first flow paths for fluid. A first ceramic honeycomb structure 110 arranged in parallel in the longitudinal direction with partition walls 112 interposed therebetween, and a large number of second cells 123 serving as second flow paths for fluid are arranged longitudinally with the second partition walls 122 interposed in between. The second honeycomb structures 120 made of ceramic and arranged in parallel in the direction are combined so that the first flow passages (first cells 113) and the second flow passages (second cells 123) intersect. It is a columnar heat exchanger 200 consisting of.

図7及び図8において、第1のハニカム構造体110を構成する第1のセル113の延びる方向は、上下方向(図7及び図8中、矢印zで示す方向)である。第2のハニカム構造体120を構成する第2のセル123の延びる方向は、水平方向(図7中、矢印yで示す方向)である。第1のハニカム構造体110と第2のハニカム構造体120において、お互いの流通路は交差しているので、2種類の流体(特にガス)を流通させ易く、熱交換を効率的に行うことができる。 7 and 8, the extending direction of the first cells 113 constituting the first honeycomb structure 110 is the vertical direction (direction indicated by arrow z in FIGS. 7 and 8). The extending direction of the second cells 123 forming the second honeycomb structure 120 is the horizontal direction (direction indicated by arrow y in FIG. 7). In the first honeycomb structure 110 and the second honeycomb structure 120, since the flow paths intersect with each other, two kinds of fluids (particularly gas) can be easily circulated, and heat exchange can be efficiently performed. can.

本発明の第2の実施形態に係る熱交換装置を構成する熱交換器200では、第1のハニカム構造体110の両側に接着層119を介して第2のハニカム構造体120が配置されている。
本発明の第2の実施形態に係る熱交換装置を構成する熱交換器の場合と同様に、1層の第1のハニカム構造体110及び1層の第2のハニカム構造体120は、それぞれ、2個以上のハニカムセグメントが接着層を介して接着されることにより構成されていてもよい。
In the heat exchanger 200 constituting the heat exchange device according to the second embodiment of the present invention, the second honeycomb structure 120 is arranged on both sides of the first honeycomb structure 110 with the adhesive layer 119 interposed therebetween. .
As in the case of the heat exchangers constituting the heat exchange device according to the second embodiment of the present invention, the one-layer first honeycomb structure 110 and the one-layer second honeycomb structure 120 are each: It may be configured by bonding two or more honeycomb segments via an adhesive layer.

図7及び図8に示す熱交換器200では、両端面に第1のハニカム構造体110の第1流通路となる第1のセル113が開口し、外周面に第2のハニカム構造体120の第2流通路となる第2のセル123が開口している。
外周面はコート層132で被覆されている。コート層132は、外周面を構成する第1のハニカム構造体10の表面の全部を覆うコート層132aを有している。
コート層132で覆われた部分は、コート層で覆われていない部分と比べて機械的強度が高い。そのため、コート層132で覆われた部分を、キャニングの圧力を加える部位として利用することができる。
In the heat exchanger 200 shown in FIGS. 7 and 8, the first cells 113 serving as the first flow paths of the first honeycomb structure 110 are opened on both end surfaces, and the second honeycomb structure 120 is formed on the outer peripheral surface. A second cell 123 serving as a second flow path is open.
The outer peripheral surface is covered with a coat layer 132 . The coat layer 132 has a coat layer 132a that covers the entire surface of the first honeycomb structure 10 that constitutes the outer peripheral surface.
The portion covered with the coat layer 132 has higher mechanical strength than the portion not covered with the coat layer. Therefore, the portion covered with the coat layer 132 can be used as a portion to which canning pressure is applied.

また、外周面を構成する第1のハニカム構造体110の表面の全部は、コート層132で被覆されているため、第1流通路となる第1のセル113を流れる流体と、第2流通路となる第2のセル123を流れる流体とが混ざることを防止することができる。 In addition, since the entire surface of the first honeycomb structure 110 constituting the outer peripheral surface is covered with the coat layer 132, the fluid flowing through the first cells 113 serving as the first flow paths and the second flow paths It is possible to prevent mixing with the fluid flowing through the second cell 123 that becomes .

本発明の第2の実施形態に係る熱交換装置を構成する熱交換器の体積は、1.2~3.2リットルであることが望ましい。
本発明の第2の実施形態に係る熱交換装置を構成する熱交換器の体積が、1.2~3.2リットルであると、熱交換器が適切な体積を有しているので、車両等に搭載し易く、熱交換装置としての効果を充分に発揮することができる。
本発明の第2の実施形態に係る熱交換装置を構成する熱交換器の体積が、1.2リットル未満であると、熱交換器の体積が小さすぎ、充分な量の触媒を担持することが難しくなり、一方、本発明の第2の実施形態に係る熱交換装置を構成する熱交換器の体積が、3.2リットルを超えると、熱交換装置の容量が大きくなるため、車両に搭載することが難しくなる。
It is desirable that the volume of the heat exchanger constituting the heat exchange device according to the second embodiment of the present invention is 1.2 to 3.2 liters.
When the volume of the heat exchanger constituting the heat exchange device according to the second embodiment of the present invention is 1.2 to 3.2 liters, the heat exchanger has an appropriate volume, so the vehicle It can be easily mounted on a vehicle, etc., and can sufficiently exhibit its effect as a heat exchange device.
If the volume of the heat exchanger constituting the heat exchange device according to the second embodiment of the present invention is less than 1.2 liters, the volume of the heat exchanger is too small to support a sufficient amount of catalyst. On the other hand, if the volume of the heat exchanger that constitutes the heat exchange device according to the second embodiment of the present invention exceeds 3.2 liters, the capacity of the heat exchange device becomes large. becomes difficult to do.

本発明の第2の実施形態に係る熱交換装置を構成する熱交換器を構成するハニカム構造体の材料、担持される触媒の種類、上記熱交換器のその他の構成は、第1の実施形態に係る熱交換装置を構成する熱交換器を構成するハニカム構造体の構成と同様である。また、本発明の第2の実施形態に係る熱交換装置の製造方法も本発明の第1の実施形態に係る熱交換装置の製造方法と同様であるので、その説明は、省略することとする。 The material of the honeycomb structure constituting the heat exchanger constituting the heat exchange device according to the second embodiment of the present invention, the type of the supported catalyst, and other configurations of the heat exchanger are the same as those of the first embodiment. The configuration of the honeycomb structure is the same as that of the honeycomb structure that constitutes the heat exchanger that constitutes the heat exchange device according to the above. Also, since the method for manufacturing the heat exchange device according to the second embodiment of the present invention is also the same as the method for manufacturing the heat exchange device according to the first embodiment of the present invention, the description thereof will be omitted. .

また、本発明の第1の実施形態に係る熱交換装置を構成する熱交換器では、3層の上記第1のハニカム構造体と4層の上記第2のハニカム構造体とが、それぞれ交互に配置されており、本発明の第2の実施形態に係る熱交換装置を構成する熱交換器では、第1のハニカム構造体の両側に第2のハニカム構造体が配置されているが、本発明の熱交換装置を構成する熱交換器は、これらの実施形態に限定されるものではなく、流体の第1流通路となる多数のセルが隔壁を隔てて長手方向に並設された第1のハニカム構造体と、流体の第2流通路となる多数のセルが隔壁を隔てて長手方向に並設された第2のハニカム構造体とが、上記第1流通路が延びる方向と上記第2流通路が延びる方向とが交差するように組み合わされておれば、組み合わせの数は限定されないが、第1のハニカム構造体と第2のハニカム構造体とがそれぞれ交互に配置されていることが望ましい。 Further, in the heat exchanger constituting the heat exchange device according to the first embodiment of the present invention, the three layers of the first honeycomb structure and the four layers of the second honeycomb structure are alternately arranged. In the heat exchanger constituting the heat exchange device according to the second embodiment of the present invention, the second honeycomb structure is arranged on both sides of the first honeycomb structure, but the present invention The heat exchanger constituting the heat exchange device of is not limited to these embodiments, and a first first in which a large number of cells serving as first flow paths for fluid are arranged in parallel in the longitudinal direction with partition walls interposed. A honeycomb structure and a second honeycomb structure in which a large number of cells serving as second flow paths for the fluid are arranged side by side in the longitudinal direction with partition walls interposed therebetween are arranged so that the direction in which the first flow paths extend and the second flow path are aligned. The number of combinations is not limited as long as the paths intersect with the direction in which the paths extend, but it is desirable that the first honeycomb structures and the second honeycomb structures are alternately arranged.

本発明の改質器は、本発明の熱交換装置を備えた改質器であって、上記第2のハニカム構造体には、内燃機関より排出され、主排気管を流通する排ガスが通過するように構成され、上記第1のハニカム構造体には、隔壁に改質用の触媒が担持され、上記主排気管より分岐した排ガス再循環配管に流入した排ガスが通過するように構成されていることを特徴とする。 The reformer of the present invention is a reformer equipped with the heat exchange device of the present invention, and the exhaust gas discharged from the internal combustion engine and flowing through the main exhaust pipe passes through the second honeycomb structure. In the first honeycomb structure, a catalyst for reforming is carried on partition walls, and the exhaust gas flowing into the exhaust gas recirculation pipe branched from the main exhaust pipe passes through the first honeycomb structure. It is characterized by

本発明の改質器が上記のように構成されていると、第2のハニカム構造体から第1のハニカム構造体に排ガスの熱を良好に供給することができ、内燃機関の燃料を改質して燃費を改善する改質器としての性能を良好に発揮させることができる。 When the reformer of the present invention is configured as described above, the heat of the exhaust gas can be well supplied from the second honeycomb structure to the first honeycomb structure, and the fuel of the internal combustion engine can be reformed. performance as a reformer that improves fuel efficiency.

図9は、本発明の改質器を備えた燃料改質ガソリンエンジンシステムを模式的に示す説明図である。
この燃料改質ガソリンエンジンシステム300では、ガソリンエンジン41から排出される排気ガスを通過させる排気管42の途中で排気管が主排気管43と排ガス再循環配管44(以下、EGR管という)とに分岐し、EGR管44の途中に燃料改質触媒として機能する熱交換装置70を収納した改質器80が配置されている。図9に示すように、この改質器80には、主排気管43も接続されており、主排気管43を流れるガスは、保持マット50のマット開口部51c、51d、51e、51f、51g、51h及び熱交換器100の流体入口及び流体出口であるマット開口部を介して第2のハニカム構造体のセルに導入、排出され、一方、EGR管44を流れるガスは、熱交換器100を構成する第1のハニカム構造体のセルを通過し、熱交換がなされる。なお、図中、45は、自動弁であり、状況に応じて適宜、開閉する。
FIG. 9 is an explanatory view schematically showing a fuel reforming gasoline engine system equipped with the reformer of the present invention.
In this fuel-reforming gasoline engine system 300, an exhaust pipe 42 through which exhaust gas emitted from a gasoline engine 41 passes is connected to a main exhaust pipe 43 and an exhaust gas recirculation pipe 44 (hereinafter referred to as an EGR pipe). A reformer 80 containing a heat exchanger 70 functioning as a fuel reforming catalyst is arranged in the middle of the EGR pipe 44 . As shown in FIG. 9 , the main exhaust pipe 43 is also connected to the reformer 80 , and the gas flowing through the main exhaust pipe 43 flows through mat openings 51 c , 51 d , 51 e , 51 f , 51 g of the retention mat 50 . , 51h and the mat openings, which are the fluid inlet and fluid outlet of the heat exchanger 100, are introduced into and discharged from the cells of the second honeycomb structure, while the gas flowing through the EGR tube 44 passes through the heat exchanger 100. Heat is exchanged through the cells of the first honeycomb structure. In the figure, 45 is an automatic valve, which opens and closes appropriately according to the situation.

EGR管44における改質器80の入口には、改質用燃料噴射装置46が配置されており、この改質用燃料噴射装置46より改質用燃料が噴射される。一方、ガソリンエンジン41の吸入用配管49には、ポート式燃料噴射装置48が配置されており、吸入時にエンジン用の燃料が噴射される。 A reforming fuel injection device 46 is arranged at the entrance of the reformer 80 in the EGR pipe 44 , and the reforming fuel is injected from this reforming fuel injection device 46 . On the other hand, a port-type fuel injection device 48 is arranged in an intake pipe 49 of the gasoline engine 41, and fuel for the engine is injected during intake.

改質器80では、改質用燃料噴射装置46より噴射された燃料は、排ガス中の水蒸気とガソリン燃料の主成分である炭化水素とが熱交換器100に担持された燃料改質触媒により活性化されて反応し、水素と一酸化炭素とメタンに変わる。このような組成の水素を含む気体は、エンジンの吸入空気と混ざるとともに、ポート式燃料噴射装置48より噴射された燃料とも混ざり、混合気となってガソリンエンジン41の内部に入り、ガソリンエンジン41の内部で燃焼される。混合気に混じった水素は、燃焼速度を速めることができ、ガソリンエンジン41の燃焼効率を高めることができる。 In the reformer 80, the fuel injected from the reforming fuel injection device 46 is activated by the fuel reforming catalyst supported on the heat exchanger 100 by the steam in the exhaust gas and the hydrocarbons that are the main components of the gasoline fuel. reacts to form hydrogen, carbon monoxide and methane. The hydrogen-containing gas having such a composition mixes with the intake air of the engine and also with the fuel injected from the port-type fuel injection device 48 to form an air-fuel mixture, which enters the gasoline engine 41 and enters the gasoline engine 41. Burned inside. Hydrogen mixed in the air-fuel mixture can increase the combustion speed and improve the combustion efficiency of the gasoline engine 41 .

改質器80内の第1のハニカム構造体では、上記した燃料改質触媒の存在下での吸熱反応により熱を奪われるが、本発明の熱交換装置では、第2のハニカム構造体から第1のハニカム構造体に排ガスの熱を良好に供給することができ、温度低下が抑制され、内燃機関(ガソリンエンジン)の燃料を改質して燃費を改善する改質触媒としての性能を良好に発揮させることができる。さらに、熱交換器が炭化ケイ素とシリコンからなる場合、改質されたガスに含まれる水素に対して腐食されにくい。 In the first honeycomb structure in the reformer 80, heat is taken away by the endothermic reaction in the presence of the above-described fuel reforming catalyst. The heat of the exhaust gas can be well supplied to the honeycomb structure of 1, the temperature drop is suppressed, and the performance as a reforming catalyst that reforms the fuel of the internal combustion engine (gasoline engine) to improve fuel efficiency is improved. can be demonstrated. Furthermore, when the heat exchanger is made of silicon carbide and silicon, it is less corroded by hydrogen contained in the reformed gas.

(実施例)
以下、本発明の実施形態をより具体的に開示した実施例を示す。なお、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。
(Example)
Examples that more specifically disclose embodiments of the present invention are shown below. In addition, the present invention is not limited only to these examples.

(実施例1)
平均粒子径22μmを有する炭化ケイ素の粗粉末56.3重量%と、平均粒子径0.5μmの炭化ケイ素の微粉末24.1重量%とを混合し、得られた混合物に対して、有機バインダ(メチルセルロース)4.4重量%、潤滑剤(日油社製 ユニルーブ)0.8重量%、グリセリン0.8重量%、オレイン酸2.2重量%、および、水11.4重量%を加えて混練して原料ペーストを得た。
(Example 1)
56.3% by weight of coarse silicon carbide powder having an average particle size of 22 μm and 24.1% by weight of fine silicon carbide powder having an average particle size of 0.5 μm are mixed, and an organic binder is added to the resulting mixture. (Methylcellulose) 4.4% by weight, lubricant (Unilube manufactured by NOF Corporation) 0.8% by weight, glycerin 0.8% by weight, oleic acid 2.2% by weight, and water 11.4% by weight A raw material paste was obtained by kneading.

この後、第1のハニカム構造体を構成するハニカムセグメントを製造するための金型、及び、第2のハニカム構造体を構成するハニカム成形体を製造するための金型を用い、原料ペーストの押出成形を行い、ハニカム成形体を作製した。 After that, using a mold for manufacturing the honeycomb segments constituting the first honeycomb structure and a mold for manufacturing the honeycomb molded body constituting the second honeycomb structure, the raw material paste is extruded. Molding was carried out to produce a honeycomb molded body.

上記工程により作製された第1のハニカム構造体を構成するハニカムセグメント用のハニカム成形体は、端面の形状に関し、14.6mm×105.4mmの長方形で、その長さは、140mm、セル密度は、47個/cm(300個/inch)、隔壁の厚さは、0.25mmであった。また、上記工程により作製された第2のハニカム構造体を構成するハニカムセグメント用のハニカム成形体は、端面の形状に関し、14.6×70mmの長方形で、その長さは、105mm、セル密度は、47個/cm(300個/inch)、隔壁の厚さは、0.25mmであった。 The formed honeycomb body for the honeycomb segment constituting the first honeycomb structure produced by the above steps had a rectangular end face shape of 14.6 mm×105.4 mm, a length of 140 mm, and a cell density of , 47 pieces/cm 2 (300 pieces/inch 2 ), and the partition wall thickness was 0.25 mm. Further, the formed honeycomb body for the honeycomb segments constituting the second honeycomb structure manufactured by the above steps had a rectangular end face shape of 14.6×70 mm, a length of 105 mm, and a cell density of , 47 pieces/cm 3 (300 pieces/inch 3 ), and the partition wall thickness was 0.25 mm.

次いで、マイクロ波乾燥機を用いて上記生のハニカム成形体を乾燥させることにより、ハニカム成形体の乾燥体を作製した。 Next, the raw honeycomb formed body was dried using a microwave dryer to prepare a dried honeycomb formed body.

得られた第1のハニカム構造体を構成するハニカムセグメント用のハニカム乾燥体と第2のハニカム構造体を構成するハニカムセグメント用のハニカム乾燥体とを用い、原料ペーストを接着材として、製造工程を終えたハニカム乾燥体の集合体(ハニカム集合体)が図6に示す構成となるようにハニカム乾燥体を組み合わせた。接着層の厚みはそれぞれ1mmに設定した。第1のハニカム構造体は1個の第1のハニカムセグメントで構成されており、第2のハニカム構造体は2個の第2のハニカムセグメントで構成されていた。
ハニカム乾燥体の寸法は、第2のハニカム構造体の第2流通路が露出する面の形状が、横108.2mm、縦140mmで、奥行きが105mmの略直方体形状であった。
Using the obtained dried honeycomb body for the honeycomb segment constituting the first honeycomb structure and the obtained dried honeycomb body for the honeycomb segment constituting the second honeycomb structure, and using the raw material paste as an adhesive, the manufacturing process is carried out. The dried honeycomb bodies were combined so that the finished assembly of the dried honeycomb bodies (honeycomb aggregated body) had the configuration shown in FIG. The thickness of each adhesive layer was set to 1 mm. The first honeycomb structure was composed of one first honeycomb segment, and the second honeycomb structure was composed of two second honeycomb segments.
As for the dimensions of the dried honeycomb body, the shape of the surface of the second honeycomb structure where the second flow passages were exposed was approximately rectangular parallelepiped with a width of 108.2 mm, a length of 140 mm, and a depth of 105 mm.

得られたハニカム乾燥体の集合体をその両端面が第1のハニカム構造体の端面になるように、直径が105mm、長さが140mmの円柱状に外形加工した。さらに、円柱状のハニカム集合体の外周面を構成する第1のハニカム構造体の表面の全て、及び、第2のハニカム構造体の表面の一部に、コート層用ペーストを塗布し、乾燥固化させた。 The obtained assembly of the dried honeycomb bodies was externally processed into a columnar shape having a diameter of 105 mm and a length of 140 mm so that both end faces thereof corresponded to the end faces of the first honeycomb structure. Furthermore, a coat layer paste is applied to the entire surface of the first honeycomb structure and part of the surface of the second honeycomb structure, which constitutes the outer peripheral surface of the columnar honeycomb aggregate, and dried and solidified. let me

底面に金属ケイ素(シリコン)を載置したセラミック製の容器に、支持具を介してコート層が形成されたハニカム乾燥体の集合体を載置し、加熱炉に搬入し、大気雰囲気下、400℃で脱脂する脱脂工程を行った後、加熱炉内をアルゴンガスで置換し、1450℃、1時間の加熱条件下、含浸接着工程を行い、図1に示す構成の熱交換器を得た。 An assembly of dried honeycomb bodies having a coat layer formed thereon was placed via a support in a ceramic container having metal silicon (silicon) placed on the bottom, and then carried into a heating furnace. After performing a degreasing step of degreasing at 0° C., the inside of the heating furnace was replaced with argon gas, and an impregnation bonding step was performed under heating conditions of 1450° C. for 1 hour to obtain a heat exchanger having the configuration shown in FIG.

得られた図1に示す構成の熱交換器において、外形は直径105mm、長さ140mmであり、第1及び第2のハニカム構造体を構成するハニカムセグメントのセル密度は、いずれも47個/cm(300個/inch)、隔壁の厚さは、いずれも0.25mmである。
第1のハニカム構造体は1個の第1のハニカムセグメントより構成されており、第2のハニカム構造体は2個の第2のハニカムセグメントが端面を介して接着層で接着されることにより構成されていた。また、第1のハニカム構造体を構成する第1のハニカムセグメントの流路(第1流通路となるセル)と第2のハニカム構造体を構成する第2のハニカムセグメントの流路(第2流通路となるセル)とがお互いに交差するように配置されていた。
In the obtained heat exchanger having the configuration shown in FIG. 1, the outer shape was 105 mm in diameter and 140 mm in length, and the cell densities of the honeycomb segments constituting the first and second honeycomb structures were both 47 cells/cm. 2 (300 pieces/inch 2 ), and the thickness of the partition wall is 0.25 mm.
The first honeycomb structure is composed of one first honeycomb segment, and the second honeycomb structure is composed of two second honeycomb segments bonded with an adhesive layer via end faces. It had been. In addition, the first honeycomb segment channel (the cell serving as the first flow channel) that constitutes the first honeycomb structure and the second honeycomb segment channel (the second flow channel) that constitutes the second honeycomb structure cells) were arranged to intersect with each other.

マットを、図3に示すような凹部及び凸部並びに開口部を有する形状に切断して、保持マットを作製した。
得られた保持マットを図1に示す構成の熱交換器に巻きつけた状態で、保持マットと同様の開口部を有し、内径が、熱交換器の直径よりわずかに大きい円筒形の金属ケーシングに収容し、実施例1に係る熱交換装置を得た。収容後のマットの厚みは4mmであった。なお、実施例1に係る熱交換装置における、開口領域と封口領域の合計面積に対する、開口面積の占める割合は、90%であった。
The mat was cut into a shape having concave portions, convex portions and openings as shown in FIG. 3 to prepare a holding mat.
A cylindrical metal casing having an opening similar to that of the retaining mat and having an inner diameter slightly larger than the diameter of the heat exchanger, with the resulting retaining mat wrapped around the heat exchanger configured as shown in FIG. to obtain a heat exchange device according to Example 1. The thickness of the mat after accommodation was 4 mm. In addition, in the heat exchange device according to Example 1, the ratio of the opening area to the total area of the opening area and the sealing area was 90%.

(実施例2、比較例1~2)
保持マットに形成された開口部の形状を変更することで、開口領域と封口領域の合計面積に対する、開口領域の面積の占める割合を表1に示す数値に変更した他は、実施例1と同様の手順で実施例2、比較例1~2に係る熱交換装置を製造した。
(Example 2, Comparative Examples 1 and 2)
The same as Example 1 except that the ratio of the area of the opening region to the total area of the opening region and the sealing region was changed to the numerical value shown in Table 1 by changing the shape of the opening formed in the holding mat. The heat exchange devices according to Example 2 and Comparative Examples 1 and 2 were manufactured according to the procedure of .

(評価)
[キャニング性の評価]
熱交換器に保持マットを巻いて金属ケーシングに収容する際の、熱交換器の破損の有無を確認し、以下の基準で評価した。結果を表1に示す。
ただし、保持マットの厚さ、坪量はすべて同じとした。
[評価]
○:キャニング後の熱交換器にクラック等の破損が生じていない。
×:キャニング後の熱交換器にクラック等の破損が生じている。
(evaluation)
[Evaluation of canning property]
When the heat exchanger was wrapped with the holding mat and accommodated in the metal casing, the heat exchanger was checked for damage and evaluated according to the following criteria. Table 1 shows the results.
However, the thickness and basis weight of the holding mats were all the same.
[evaluation]
Good: No damage such as cracks occurred in the heat exchanger after canning.
x: Damage such as cracks occurred in the heat exchanger after canning.

[熱交換試験及び保持安定性の測定]
第2のハニカム構造体を構成するセルに800℃のガスを流量50g/秒で流し、第1のハニカム構造体を構成するセルに500℃のガスを流量15g/秒で流す操作を10分間行い、10分後に第1のハニカム構造体から流出するガスの温度を測定し、以下の基準で評価した。結果を表1に示す。
また、この操作の前後で保持マット及び/又は熱交換器の位置がずれていないかを確認した。結果を表1に示す。
[熱交換効率の評価]
○:第1のハニカム構造体から流出するガスの温度が600℃以上である。
×:第1のハニカム構造体から流出するガスの温度が600℃未満である。
[保持安定性の評価]
○:保持マット及び熱交換器に位置ズレがみられない。
×:保持マット及び/又は熱交換器に位置ズレがみられる。
[Heat Exchange Test and Measurement of Holding Stability]
A gas at 800° C. is passed through the cells forming the second honeycomb structure at a flow rate of 50 g/sec, and a gas at 500° C. is passed through the cells forming the first honeycomb structure at a flow rate of 15 g/sec for 10 minutes. After 10 minutes, the temperature of the gas flowing out from the first honeycomb structure was measured and evaluated according to the following criteria. Table 1 shows the results.
Also, before and after this operation, it was confirmed whether the holding mat and/or the heat exchanger were misaligned. Table 1 shows the results.
[Evaluation of heat exchange efficiency]
◯: The temperature of the gas flowing out from the first honeycomb structure is 600° C. or higher.
x: The temperature of the gas flowing out from the first honeycomb structure is less than 600°C.
[Evaluation of retention stability]
◯: No positional deviation is observed between the holding mat and the heat exchanger.
x: Positional deviation is observed in the holding mat and/or the heat exchanger.

Figure 2022119538000002
Figure 2022119538000002

表1に示すように、実施例1及び実施例2に係る熱交換装置では、第2のハニカム構造体を構成するセルに流入するガスの温度が低下した場合であっても、第1のハニカム構造体から流出するガスの温度を600℃以上に維持できた。
比較例1に係る熱交換装置は、キャニング時に破損してしまった。これは、第2のハニカム構造体が保持マットと接する領域(封口領域)が、実施例1及び実施例2と比較して狭いため、封口領域に過度の圧力が加わり破損に至ったと考えられる。なお、比較例1に係る熱交換器がキャニング時に破損しないように、保持マットの坪量を調整した場合には、熱交換試験において、熱交換器に位置ズレが生じ、保持安定性が充分ではないことがわかった。
比較例2に係る熱交換装置は、平常時の熱交換において、第1のハニカム構造体から流出するガスの温度が600℃未満となってしまった。これは、封口領域の割合が多すぎたため、平常時の熱交換効率が低下したことによると考えられる。
As shown in Table 1, in the heat exchange devices according to Examples 1 and 2, even when the temperature of the gas flowing into the cells constituting the second honeycomb structure was lowered, the first honeycomb structure The temperature of the gas flowing out of the structure could be maintained above 600°C.
The heat exchange device according to Comparative Example 1 was damaged during canning. This is probably because the area where the second honeycomb structure is in contact with the holding mat (sealing area) is narrower than in Examples 1 and 2, and excessive pressure is applied to the sealing area, leading to breakage. When the basis weight of the holding mat was adjusted so that the heat exchanger according to Comparative Example 1 was not damaged during canning, the position of the heat exchanger was shifted in the heat exchange test, and the holding stability was not sufficient. It turns out not.
In the heat exchange device according to Comparative Example 2, the temperature of the gas flowing out from the first honeycomb structure was less than 600° C. during normal heat exchange. It is considered that this is because the ratio of the sealing region is too large, so that the heat exchange efficiency during normal operation is lowered.

10、110 第1のハニカム構造体
11、111 第1のハニカムセグメント
12、112 第1の隔壁
13、113 第1のセル(第1流通路)
18、19、119 接着層
20、120 第2のハニカム構造体
21、121 第2のハニカムセグメント
22、122 第2の隔壁
23、123 第2のセル(第2流通路)
32、32a、32b、132、132a、132b コート層
41 ガソリンエンジン
42 排気管
43 主排気管
44 排ガス再循環配管(EGR管)
45 自動弁
46 改質用燃料噴射装置
48 ポート式燃料噴射装置
49 吸入用配管
50 保持マット
51 マット
51a 凸部
51b 凹部
51c、51d、51e、51f、51g、51h 開口部
60 金属ケーシング
60c、60d、60e、60f、60g、60h 開口部
70 熱交換装置
80 改質器
90 ハニカム乾燥体の集合体
100、200 熱交換器
300 ガソリンエンジンシステム
A1 開口領域
A2、A3 封口領域
10, 110 First honeycomb structures 11, 111 First honeycomb segments 12, 112 First partition walls 13, 113 First cells (first flow passages)
18, 19, 119 adhesive layers 20, 120 second honeycomb structures 21, 121 second honeycomb segments 22, 122 second partition walls 23, 123 second cells (second flow passages)
32, 32a, 32b, 132, 132a, 132b Coat layer 41 Gasoline engine 42 Exhaust pipe 43 Main exhaust pipe 44 Exhaust gas recirculation pipe (EGR pipe)
45 automatic valve 46 reforming fuel injection device 48 port type fuel injection device 49 suction pipe 50 holding mat 51 mat 51a convex portion 51b concave portion 51c, 51d, 51e, 51f, 51g, 51h opening portion 60 metal casing 60c, 60d, 60e, 60f, 60g, 60h Opening 70 Heat exchange device 80 Reformer 90 Aggregate of dried honeycomb bodies 100, 200 Heat exchanger 300 Gasoline engine system A1 Opening areas A2, A3 Sealing area

Claims (11)

流体の第1流通路となる多数のセルが隔壁を隔てて長手方向に並設された第1のハニカム構造体と、流体の第2流通路となる多数のセルが隔壁を隔てて長手方向に並設された第2のハニカム構造体とが、前記第1流通路と前記第2流通路とが交差するように組み合わされてなる熱交換器と、
前記熱交換器を収容する金属ケーシングと、
前記熱交換器と前記金属ケーシングとの間に配設される保持マットと、からなる熱交換装置であって、
前記熱交換器は、両端面に前記第1流通路が開口し、外周面に前記第2流通路が開口する略円柱形状であり、
前記保持マットは、前記熱交換器の前記外周面に沿って、前記外周面に開口する前記第2流通路の一部を覆わないように配設されており、
前記熱交換器の前記外周面のうち、前記第1のハニカム構造体の表面の全部は、コート層で覆われており、
前記熱交換器の前記外周面のうち、前記第2のハニカム構造体の表面は、前記第2流通路が前記保持マットに覆われておらず前記熱交換器の前記外周面に開口している開口領域と、前記開口領域に対して前記熱交換器の前記両端面側にそれぞれ設けられ、前記第2流通路が前記保持マットにより覆われた封口領域とを有し、
前記開口領域と前記封口領域の合計面積に対する、前記開口領域の面積の占める割合は、72~93%である、ことを特徴とする熱交換装置。
A first honeycomb structure in which a large number of cells serving as first flow passages for fluid are arranged in parallel in the longitudinal direction across partition walls, and a large number of cells serving as second flow passages for fluid are arranged in the longitudinal direction across the partition walls. a heat exchanger in which second honeycomb structures arranged in parallel are combined so that the first flow passage and the second flow passage intersect;
a metal casing housing the heat exchanger;
A heat exchange device comprising a retaining mat disposed between the heat exchanger and the metal casing,
The heat exchanger has a substantially cylindrical shape in which the first flow passage opens on both end surfaces and the second flow passage opens on the outer peripheral surface,
The holding mat is arranged along the outer peripheral surface of the heat exchanger so as not to cover a part of the second flow path that opens to the outer peripheral surface,
The entire surface of the first honeycomb structure of the outer peripheral surface of the heat exchanger is covered with a coat layer,
Of the outer peripheral surface of the heat exchanger, the surface of the second honeycomb structure is open to the outer peripheral surface of the heat exchanger without the second flow passage being covered with the holding mat. and an opening area, and a sealing area provided on each of the two end surface sides of the heat exchanger with respect to the opening area, wherein the second flow path is covered with the holding mat,
A heat exchanger according to claim 1, wherein the ratio of the area of the opening region to the total area of the opening region and the sealing region is 72 to 93%.
前記保持マットの厚みが、3~5mmである、請求項1に記載の熱交換装置。 2. The heat exchange device according to claim 1, wherein the retaining mat has a thickness of 3 to 5 mm. 前記第1のハニカム構造体の両側に前記第2のハニカム構造体が配置されている、請求項1又は2に記載の熱交換装置。 3. The heat exchange device according to claim 1, wherein the second honeycomb structure is arranged on both sides of the first honeycomb structure. 前記第1のハニカム構造体を構成するセルの隔壁に触媒が担持されている、請求項1~3のいずれか1項に記載の熱交換装置。 The heat exchange device according to any one of claims 1 to 3, wherein a catalyst is supported on the partition walls of the cells forming the first honeycomb structure. 前記第1流通路の開口面積の合計に対する、前記第2流通路の開口面積の合計の割合(第2流通路の開口面積の合計/第1流通路の開口面積の合計)が、1.25~2である、請求項1~4のいずれか1項に記載の熱交換装置。 The ratio of the total opening area of the second flow passages to the total opening area of the first flow passages (total opening area of the second flow passages/total opening area of the first flow passages) is 1.25. The heat exchange device according to any one of claims 1 to 4, wherein the heat exchange device is ∼2. 前記第1のハニカム構造体及び前記第2のハニカム構造体は、いずれも、炭化ケイ素とシリコンとからなる、請求項1~5のいずれか1項に記載の熱交換装置。 The heat exchange device according to any one of claims 1 to 5, wherein both the first honeycomb structure and the second honeycomb structure are made of silicon carbide and silicon. 前記第1のハニカム構造体及び前記第2のハニカム構造体は、それぞれ、セラミック製のハニカムセグメントが複数個、接着層を介して結合されてなる、請求項1~6のいずれか1項に記載の熱交換装置。 7. The first honeycomb structure and the second honeycomb structure according to any one of claims 1 to 6, wherein a plurality of ceramic honeycomb segments are bonded via an adhesive layer. heat exchange device. 前記接着層は、炭化ケイ素とシリコンとからなる請求項7に記載の熱交換装置。 8. The heat exchange device of claim 7, wherein said adhesion layer comprises silicon carbide and silicon. 前記熱交換器の体積は、1.2~3.2リットルである請求項1~8のいずれか1項に記載の熱交換装置。 The heat exchange device according to any one of claims 1 to 8, wherein the heat exchanger has a volume of 1.2 to 3.2 liters. 前記熱交換器は、前記第1のハニカム構造体と、前記第2のハニカム構造体とが、それぞれ交互に配置されてなり、3層の前記第1のハニカム構造体と4層の前記第2のハニカム構造体とを含む、請求項1~9のいずれか1項に記載の熱交換装置。 In the heat exchanger, the first honeycomb structures and the second honeycomb structures are alternately arranged, and the three layers of the first honeycomb structures and the four layers of the second honeycomb structures are arranged alternately. The heat exchange device according to any one of claims 1 to 9, comprising a honeycomb structure of 請求項1~10のいずれか1項に記載の熱交換装置を備えた改質器であって、
前記第2のハニカム構造体には、内燃機関より排出され、主排気管を流通する排ガスが通過するように構成され、前記第1のハニカム構造体には、隔壁に改質用の触媒が担持され、前記主排気管より分岐した排ガス再循環配管に流入した排ガスが通過するように構成されていることを特徴とする改質器。
A reformer comprising the heat exchange device according to any one of claims 1 to 10,
The second honeycomb structure is configured so that the exhaust gas discharged from the internal combustion engine and flowing through the main exhaust pipe passes through the second honeycomb structure, and the partition walls of the first honeycomb structure support a reforming catalyst. and is constructed so that the exhaust gas flowing into the exhaust gas recirculation pipe branched from the main exhaust pipe passes through.
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