JP3529852B2 - ハニカム状蓄熱体 - Google Patents
ハニカム状蓄熱体Info
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- Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
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Description
成される流路が揃うように、複数のハニカム構造体を積
み重ねてなり、貫通孔に排ガスと被加熱ガスとを交互に
通過させて排ガス中の排熱を回収するハニカム状蓄熱体
に関し、特に腐食性雰囲気で使用されるハニカム状蓄熱
体に関するものである。
解炉のような一般産業用に用いられる燃焼加熱炉におい
て、燃焼ガスの排熱を利用し、燃焼用空気を予熱して熱
効率を高めるために使用される蓄熱体としては、特開昭
58−26036号公報に記載されているようにセラミ
ック球を利用するもの、または特開平4−251190
号公報に記載されているようにハニカム状の構造体を利
用するもの等が知られていた。
焼排ガスと球状またはハニカム状の蓄熱体とを接触させ
て蓄熱体中に燃焼排ガスの熱を蓄熱させ、次に低温の被
加熱ガスと蓄熱した蓄熱体とを接触させて被加熱ガスを
加熱することにより、燃焼排ガスの排熱を効率よく利用
している。
た蓄熱体のうち、セラミック球を使用する場合には、セ
ラミック球の通気抵抗が大きくなりセラミック球と通気
ガスとの接触面積が小さいため、効果的に熱交換を行う
ことができず、蓄熱体を大きな構成とする必要がある問
題があった。
積に比し幾何学的比表面積が大きいため、コンパクトな
大きさで効果的に熱交換を行うことができる。しかしな
がら、実際の工業炉では、燃料として天然ガス、軽油、
重油等が用いられ、SOx、NOx等の腐食性ガスが発
生し、またアルミ溶解炉のような場合にはアルカリ金属
等が排ガスに含まれるため、特開平4−251190号
公報に記載されているようなコージェライト質の自動車
用排ガス浄化用触媒担体では、耐腐食性の点で問題があ
った。
に、一方向に貫通孔から構成される流路が揃うように、
複数の直方体形状のハニカム構造体を積み重ねた構成の
ハニカム状蓄熱体も提案されている。しかしながら、こ
のハニカム状蓄熱体は、複数の直方体形状のハニカム構
造体を単に積み重ねて構成するか、あるいは積み重ねた
ハニカム構造体を金属枠で固定して構成されているた
め、腐食性ガスによりハニカム構造体を構成する材料が
劣化し、積み重ねて構成したハニカム構造体の外側部が
崩れ落ちることにより、ハニカム状蓄熱体の形状を損な
い、熱交換効率を著しく低下させ、ハニカム状蓄熱体の
寿命が短くなる問題があった。
腐食性雰囲気中でも効率よく熱交換を行うことができる
ハニカム状蓄熱体を提供しようとするものである。
体は、一方向に貫通孔から構成される流路が揃うよう
に、複数のハニカム構造体を積み重ねてなり、貫通孔に
排ガスと被加熱ガスとを交互に通過させて排ガス中の排
熱を回収するハニカム状蓄熱体において、前記積み重ね
て構成した複数のハニカム構造体の外周部に、流路方向
が前記積み重ねて構成した複数のハニカム構造体の流路
方向に対して直交するセラミックハニカム構造体からな
る壁部を設けたことを特徴とするものである。
数のハニカム構造体の外周部にセラミックハニカム構造
体からなる壁部を設けること、およびその壁部を形成す
るセラミックハニカム構造体の流路方向を積み重ねて構
成した複数のハニカム構造体の流路方向に対して直交さ
せることで、壁部を構成するセラミックハニカム構造体
には腐食性ガスの通過がなく、壁部が腐食で崩れ落ちる
ことはない。そのため、たとえ内部の積み重ねて構成し
た複数のハニカム構造体の一部が腐食による劣化で形状
を保つことができなくなっても、ハニカム状蓄熱体とし
ての形状を保つことができ、その結果ハニカム状蓄熱体
の寿命を長くすることができる。
形成することで、断熱効果を得ることができ、熱交換効
率の向上が期待できる。なお、壁部をコージェライト、
アルミナ、ジルコニア、ムライト、SiC、Si3 N4
のいずれか1種を主結晶とする材料から選ばれた材料か
ら構成すること、および壁部を構成するセラミックハニ
カム構造体のセル開口率を、前記積み重ねて構成した複
数のハニカム構造体のセル開口率より小さくすること、
さらに壁部を構成するセラミックハニカム構造体の気孔
率を、ガス通過部のハニカム構造体の気孔率より小さく
することは、ハニカム状蓄熱体の劣化の進行をさらに少
なくできるため好ましい態様となる。
成を示す図である。図1に示す例において、ハニカム状
蓄熱体1は、ガス通過部2と、このガス通過部2の外周
部全体に設けた壁部3とから構成されている。ガス通過
部2は、例えばコージェライトからなる直方体形状のハ
ニカム構造体4を、一方向に貫通孔5から構成される流
路が揃うよう積み重ねて構成されている。壁部3は、流
路方向がガス通過部2の流路方向に対して直交するよう
直方体形状のセラミックハニカム構造体6を積み重ねて
構成されている。
体6の材料としては、コージェライト、アルミナ、ジル
コニア、ムライト、SiC、Si3 N4 のいずれか1種
を主結晶とする材料から選ばれたものを使用することが
好ましい。また、壁部3を構成するセラミックハニカム
構造体6のセル開口率すなわち貫通孔5の面積率を、ガ
ス通過部2のハニカム構造体4のセル開口率より小さく
すると、ハニカム状蓄熱体1の劣化を少なくできるため
好ましい。さらに、壁部3を構成するセラミックハニカ
ム構造体6の気孔率を、ガス通過部2のハニカム構造体
4の気孔率より小さくすると、やはりハニカム状蓄熱体
1の劣化を少なくできるため好ましい。
を、一層が6個のハニカム構造体4からなる二層構造と
したが、一層を構成するハニカム構造体4の数および積
層数はこれに限定されるものでないことはいうまでもな
い。また、壁部3を、一辺が二層のセラミックハニカム
構造体6から構成したが、一辺の壁部3を構成するセラ
ミックハニカム構造体6の数および積層数はこれに限定
されるものではない。さらに、壁部3を構成する厚み方
向のセルの数については特に限定されるものではない
が、厚み方向に少なくとも3セル程度存在することが好
ましい。
は、まず図1中上方から高温の排ガスを流路方向に一定
時間流してハニカム状蓄熱体1に蓄熱させ、次にガスの
流れを切り換えて、図1中下方から低温の被加熱ガスを
流路方向に一定時間流すことにより、被加熱ガスを加熱
することができ、この動作を繰り返すことにより効率的
な熱交換を行うことができる。
た熱交換体を燃焼加熱炉の燃焼室に設置した例を示す図
である。図2に示す例において、11は燃焼室、12−
1、12−2は図1に示す構造のハニカム状蓄熱体、1
3−1、13−2はハニカム状蓄熱体12−1、12−
2から構成される熱交換体、14−1、14−2は熱交
換体13−1、13−2に設けた燃料投入口である。図
2に示す例において、2個の熱交換体13−1、13−
2を設けたのは、一方が高温の排ガスを流すことにより
蓄熱を行っているとき、同時に他方が低温の被加熱ガス
を加熱できるよう構成して、熱交換を効率的に行うため
である。
ように、予めハニカム状蓄熱体12−1に蓄熱した熱交
換体13−1に被加熱ガスである空気を供給すると同時
に燃料投入口14−1から燃料を投入するとともに、熱
交換体13−2には燃焼室11内の高温の排ガスを通過
させる。この状態で、空気は予熱され燃料とともに燃焼
室へ供給されるとともに、熱交換体13−2のハニカム
状蓄熱体12−2は蓄熱される。
と反対方向にガスを流れるようにして、熱交換体13−
2に被加熱ガスである空気を流し燃料投入口14−2か
ら燃料を投入するとともに、熱交換体13−1には燃焼
室11内の高温の排ガスを通過させる。以上の工程を連
続的に繰り返すことにより、熱交換を行うことができ
る。
率、セル開口率を有する壁部3のセラミックハニカム構
造体6とガス通過部2のハニカム構造体4とからなり、
壁部3のセラミックハニカム構造体6の流路方向とガス
通過部2のハニカム構造体4の流路方向とが直交するよ
うに配置した図1に示す形状の本発明実施例1〜6のハ
ニカム状蓄熱体と、壁部3を設けなかった比較例のハニ
カム状蓄熱体とを準備し、それぞれについて熱交換効率
を比較例を100として求めるとともに、劣化の進行度
合いを重量減少率により比較例を100として求めた。
結果を表1に示す。
て直交する流路を有する本発明実施例1〜6は、比較例
と比べて、熱交換率が高いとともに、重量減少率が低く
劣化の進行が遅いことがわかる。また、本発明例の中で
も、セル開口率については、実施例1と実施例2との比
較および実施例4と実施例5の比較から、壁部のハニカ
ム構造体のセル開口率を、ガス通過部のセラミックハニ
カム構造体のセル開口率より小さくした方が良いことが
わかる。さらに、本発明例の中でも、機構率について
は、実施例1と実施例3との比較および実施例4と実施
例6との比較から、壁部のハニカム構造体の気孔率を、
ガス通過部のセラミックハニカム構造体の気孔率より小
さくした方が良いことがわかる。
よれば、積み重ねて構成した複数のハニカム構造体の外
周部にセラミックハニカム構造体からなる壁部を設ける
こと、およびその壁部を形成するセラミックハニカム構
造体の流路方向を積み重ねて構成した複数のハニカム構
造体の流路方向に対して直交させることにより、壁部を
構成するセラミックハニカム構造体には腐食性ガスの通
過がなく、壁部が腐食で崩れ落ちることはない。そのた
め、たとえ内部の積み重ねて構成した複数のハニカム構
造体の一部が腐食による劣化で形状を保つことができな
くなっても、ハニカム状蓄熱体としての形状を保つこと
ができ、その結果ハニカム状蓄熱体の寿命を長くするこ
とができる。また、壁部をセラミックハニカム構造体で
形成することで、断熱効果を得ることができ、熱交換効
率の向上が期待できる。
図である。
を燃焼加熱炉の燃焼室に設置した例を示す図である。
ハニカム構造体、5貫通孔、6 セラミックハニカム
構造体、11 燃焼室、12−1、12−2ハニカム状
蓄熱体、13−1、13−2 熱交換体、14−1、1
4−2 燃料投入口
Claims (4)
- 【請求項1】一方向に貫通孔から構成される流路が揃う
ように、複数のハニカム構造体を積み重ねてなり、貫通
孔に排ガスと被加熱ガスとを交互に通過させて排ガス中
の排熱を回収するハニカム状蓄熱体において、前記積み
重ねて構成した複数のハニカム構造体の外周部に、流路
方向が前記積み重ねて構成した複数のハニカム構造体の
流路方向に対して直交するセラミックハニカム構造体か
らなる壁部を設けたことを特徴とするハニカム状蓄熱
体。 - 【請求項2】前記壁部を構成するセラミックハニカム構
造体が、コージェライト、アルミナ、ジルコニア、ムラ
イト、SiC、Si3 N4 のいずれか1種を主結晶とす
る材料から選ばれた請求項1記載のハニカム状蓄熱体。 - 【請求項3】前記壁部を構成するセラミックハニカム構
造体のセル開口率を、前記積み重ねて構成した複数のハ
ニカム構造体のセル開口率より小さくした請求項1また
は2記載のハニカム状蓄熱体。 - 【請求項4】前記壁部を構成するセラミックハニカム構
造体の気孔率を、ガス通過部のハニカム構造体の気孔率
より小さくした請求項1〜3のいずれか1項に記載のハ
ニカム状蓄熱体。
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP22330494A JP3529852B2 (ja) | 1994-09-19 | 1994-09-19 | ハニカム状蓄熱体 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP22330494A JP3529852B2 (ja) | 1994-09-19 | 1994-09-19 | ハニカム状蓄熱体 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0886579A JPH0886579A (ja) | 1996-04-02 |
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ID=16796055
Family Applications (1)
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---|---|---|---|
JP22330494A Expired - Fee Related JP3529852B2 (ja) | 1994-09-19 | 1994-09-19 | ハニカム状蓄熱体 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3529852B2 (ja) |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB201808478D0 (en) * | 2018-05-23 | 2018-07-11 | Univ Edinburgh | Ultra-high temperature thermal energy storage system |
-
1994
- 1994-09-19 JP JP22330494A patent/JP3529852B2/ja not_active Expired - Fee Related
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---|---|
JPH0886579A (ja) | 1996-04-02 |
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