JPH02150691A - ハニカム熱交換器とその製法 - Google Patents
ハニカム熱交換器とその製法Info
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- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F21/00—Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials
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-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D7/00—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
- F28D7/08—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being otherwise bent, e.g. in a serpentine or zig-zag
- F28D7/082—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being otherwise bent, e.g. in a serpentine or zig-zag with serpentine or zig-zag configuration
- F28D7/085—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being otherwise bent, e.g. in a serpentine or zig-zag with serpentine or zig-zag configuration in the form of parallel conduits coupled by bent portions
-
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- F28D7/10—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged one within the other, e.g. concentrically
-
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- F28F1/02—Tubular elements of cross-section which is non-circular
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-
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- F28F1/14—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element and extending longitudinally
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- Ceramic Engineering (AREA)
- Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は給湯装置、ラジェータ等に適した高熱伝導性セ
ラミックスからなるハニカム熱交換器とその製法に関す
る。
ラミックスからなるハニカム熱交換器とその製法に関す
る。
従来から用いられている熱交換器としては金属製のもの
が主流をなしており、例えば銅製の板とバイブとを多数
個組合せたものがあり、また最近では耐熱、耐蝕性をも
ったセラミック材で構成したもので例えば特開昭６２−
７００３５、特開昭６２−７００４２などがすでに提案
されている。これら公報に示されたセラミック製構造体
（熱交換器）ではセラミックから成る波板を多数枚積層
してハニカム体を形成し、該ハニカム体にセラミック製
の管状体を多数本挿入したものである。
が主流をなしており、例えば銅製の板とバイブとを多数
個組合せたものがあり、また最近では耐熱、耐蝕性をも
ったセラミック材で構成したもので例えば特開昭６２−
７００３５、特開昭６２−７００４２などがすでに提案
されている。これら公報に示されたセラミック製構造体
（熱交換器）ではセラミックから成る波板を多数枚積層
してハニカム体を形成し、該ハニカム体にセラミック製
の管状体を多数本挿入したものである。
このような熱交換器の製造方法としては第５図、第６図
に示すようにセラミック製のハニカム体Ｈに予め挿入孔
Ｆを所定の位置、孔径のものとに穿設しておき、その挿
入孔Ｆに対し、セラミック製の管状体Ｔをねじ込んだ後
、外周における交叉部にてガラス付けなど接合材Ｂでも
って両者を固定したものなどが多く提案されている。
に示すようにセラミック製のハニカム体Ｈに予め挿入孔
Ｆを所定の位置、孔径のものとに穿設しておき、その挿
入孔Ｆに対し、セラミック製の管状体Ｔをねじ込んだ後
、外周における交叉部にてガラス付けなど接合材Ｂでも
って両者を固定したものなどが多く提案されている。
上記のうち、総金属製の熱交換器は、耐熱性に乏しいこ
とから高温下での使用が難しく、その為、熱交換率が悪
いばかりでなく、腐蝕性物質を含んだ排ガス、排液など
が接触すると腐蝕し易く寿命が短いものであった。
とから高温下での使用が難しく、その為、熱交換率が悪
いばかりでなく、腐蝕性物質を含んだ排ガス、排液など
が接触すると腐蝕し易く寿命が短いものであった。
一方、セラミック性のハニカム体にセラミ、り製の管状
体を直交させて構成した熱交換器にあっては、高温特性
、耐蝕性の面では優れているものの、ハニカム体の各格
子が管状体でもって封塞されてしまうので熱媒体として
のガスなどの流れを妨害し、そのため流通する際の圧力
損失が大きく熱交換効率が著しく低いものであった。
体を直交させて構成した熱交換器にあっては、高温特性
、耐蝕性の面では優れているものの、ハニカム体の各格
子が管状体でもって封塞されてしまうので熱媒体として
のガスなどの流れを妨害し、そのため流通する際の圧力
損失が大きく熱交換効率が著しく低いものであった。
本発明は上記に鑑みなされたもので、セラミック製のハ
ニカム体の高温特性・耐蝕性・製造の容易さ・低コスト
な面を生かして流通ガスとハニカム体との熱交換効率の
優れた熱交換器と有効な製法を提供せんとするものであ
る。
ニカム体の高温特性・耐蝕性・製造の容易さ・低コスト
な面を生かして流通ガスとハニカム体との熱交換効率の
優れた熱交換器と有効な製法を提供せんとするものであ
る。
〔実施例〕
以下、図によに本発明実施例を具体的に説明する。
第１図には熱交換器を構成するセラミック材からなる管
状体１を示しこの管状体１はＳｉＣ，ＡＩＮなどのセラ
ミック原料粉末に適量の焼結助剤、粘結剤を加えたもの
を混練して得た混練物を所定の金型より押出し成形する
ことにより得た成形体であり、焼成後の寸法が外径１６
ｍｍ、内径１４ｍｍ、長さ３３９ｍｍとなるよう乙こ調
製した。
状体１を示しこの管状体１はＳｉＣ，ＡＩＮなどのセラ
ミック原料粉末に適量の焼結助剤、粘結剤を加えたもの
を混練して得た混練物を所定の金型より押出し成形する
ことにより得た成形体であり、焼成後の寸法が外径１６
ｍｍ、内径１４ｍｍ、長さ３３９ｍｍとなるよう乙こ調
製した。
一方、上記同様ＳｉＣ，ＡＩＨなどのセラミック原料粉
末に適量の焼結助剤や粘結剤を加えて錬った混練物を所
定の金型により押出し成形することにより第２図に示し
たハニカム構造体２を得る。このハニカム構造体２には
軸方向に熱媒体の流通する通孔２ａを複数個有するとと
もに軸方向の中央部には挿通孔２ｂが形成され、この挿
通孔２ｂには第１図に示した押出し成形されたままの、
即ち住（未焼成）の管状体１が挿通された状態のものと
焼成するごとによってハニカム構造体２に管状体１を内
挿した第３図のような熱交換器３が得られる。
末に適量の焼結助剤や粘結剤を加えて錬った混練物を所
定の金型により押出し成形することにより第２図に示し
たハニカム構造体２を得る。このハニカム構造体２には
軸方向に熱媒体の流通する通孔２ａを複数個有するとと
もに軸方向の中央部には挿通孔２ｂが形成され、この挿
通孔２ｂには第１図に示した押出し成形されたままの、
即ち住（未焼成）の管状体１が挿通された状態のものと
焼成するごとによってハニカム構造体２に管状体１を内
挿した第３図のような熱交換器３が得られる。
なお、上記ハニカム構造体２の通孔２ａは、管状体１が
挿通される挿通孔２ｂを中心に一辺が０．５ｍｍ程度の
格子が放射状に形成され、また、ハニカム構遺体２は第
２図に示したものの場合、焼成後の寸法は一辺３３ｍｍ
で長さを２４０ｍｍとした。
挿通される挿通孔２ｂを中心に一辺が０．５ｍｍ程度の
格子が放射状に形成され、また、ハニカム構遺体２は第
２図に示したものの場合、焼成後の寸法は一辺３３ｍｍ
で長さを２４０ｍｍとした。
さらに、管状体１はハニカム構造体２の挿通孔２ｂに差
込んだ状態で焼成するが、この際管状体１よりハニカム
構造体２の焼成収縮率を２〜３χ程度大きくなるように
材質組成を調整しておくことによって組合せ焼成後、両
者は完全に一体化される。
込んだ状態で焼成するが、この際管状体１よりハニカム
構造体２の焼成収縮率を２〜３χ程度大きくなるように
材質組成を調整しておくことによって組合せ焼成後、両
者は完全に一体化される。
また必要に応じて管状体１とハニカム構造体２の当接部
分やわずかな隙間を埋める如く、管状体１、ハニカム構
造体２のいずれかと同材質、又は双方に近似したセラミ
ック泥漿（ペースト）を塗布して同時焼成させれば、よ
り一層完全な一体化が行われ、熱交換効率が向上したも
のとなる。
分やわずかな隙間を埋める如く、管状体１、ハニカム構
造体２のいずれかと同材質、又は双方に近似したセラミ
ック泥漿（ペースト）を塗布して同時焼成させれば、よ
り一層完全な一体化が行われ、熱交換効率が向上したも
のとなる。
なお、上記管状体１とハニカム構造体２は、炭化珪素（
Ｓｉｎ） 、窒化アルミ（ＡＩＮ）で形成されるが、炭
化珪素の熱伝導率は６３Ｗ／ｍｋ以上であり、また窒化
アルミの熱伝導率は１２（Ｖ／ｍｋ以上である。
Ｓｉｎ） 、窒化アルミ（ＡＩＮ）で形成されるが、炭
化珪素の熱伝導率は６３Ｗ／ｍｋ以上であり、また窒化
アルミの熱伝導率は１２（Ｖ／ｍｋ以上である。
このような熱交換器３は使用態様として第４図に示した
ようなケース４に組み込んで、斜め下方に配置したバー
ナーより燃焼ガスを送り込み熱交換を行わしめる、いわ
ゆる平行流型熱交換器を構成することもできる。
ようなケース４に組み込んで、斜め下方に配置したバー
ナーより燃焼ガスを送り込み熱交換を行わしめる、いわ
ゆる平行流型熱交換器を構成することもできる。
この実施例のようにして製造した第４図に示した熱交換
装Ｗ５と第５図に示したとき従来の直交流型の熱交換器
とを同一条件下で比較実験したところ、前者の方が１０
χ程熱交換効率が良く、また熱交換媒体の通路抵抗が小
さいことにより媒体供給用ファンの回転数を大幅に下げ
ることができるため機器騒音の低下や機器スペースの低
減が可能であることが確認された。
装Ｗ５と第５図に示したとき従来の直交流型の熱交換器
とを同一条件下で比較実験したところ、前者の方が１０
χ程熱交換効率が良く、また熱交換媒体の通路抵抗が小
さいことにより媒体供給用ファンの回転数を大幅に下げ
ることができるため機器騒音の低下や機器スペースの低
減が可能であることが確認された。
〔発明の効果〕
軟土の如く、本発明に係るハニカム熱交換機器は、高熱
伝導製セラミックスから構成され、ハニカム構造に最適
な熱交換構造を採用したことから、熱交換媒体の流通抵
抗が小さく、高温下でも充分使用できると共に、熱交換
効率が極めて大きい。
伝導製セラミックスから構成され、ハニカム構造に最適
な熱交換構造を採用したことから、熱交換媒体の流通抵
抗が小さく、高温下でも充分使用できると共に、熱交換
効率が極めて大きい。
また耐熱性に優れるためバーナー容量を大きく、あるい
はバーナーを近付けることが可能となり、全体のコンパ
クト化に寄与すると共に、ハニカム体をセグメントに分
割しているため製造が容易で歩留りが高く、量産性に冨
み、大型化に対応が可能となる上、構造が堅牢であるた
め、従来の熱交換器の欠点であったフィンの破損や変形
・脱落もない。
はバーナーを近付けることが可能となり、全体のコンパ
クト化に寄与すると共に、ハニカム体をセグメントに分
割しているため製造が容易で歩留りが高く、量産性に冨
み、大型化に対応が可能となる上、構造が堅牢であるた
め、従来の熱交換器の欠点であったフィンの破損や変形
・脱落もない。
このように本発明は給湯装置やラジェータ等への適性の
増大を約束させるものであり、その価値は極めて大であ
る。
増大を約束させるものであり、その価値は極めて大であ
る。
第１図から第３図は本発明によるハニカム熱交換器の製
造工程を説明するための図で、第１図は管状体のみの斜
視図、第２図はハニカム構造体のみの斜視図、第３図は
ハニカム熱交換器の斜視図である。第４図は本発明実施
例にかかるハニカム熱交換器で構成した熱交換装置の斜
視図、第５図は従来例にかかるハニカム熱交換器の斜視
図１、第６図は従来のハニカム熱交換器の製法を説明す
るための図である。 １：管状体 ２：ハニカム構造体３；ハニ
カム熱交換器 ４：ケース ５：熱交換装置
造工程を説明するための図で、第１図は管状体のみの斜
視図、第２図はハニカム構造体のみの斜視図、第３図は
ハニカム熱交換器の斜視図である。第４図は本発明実施
例にかかるハニカム熱交換器で構成した熱交換装置の斜
視図、第５図は従来例にかかるハニカム熱交換器の斜視
図１、第６図は従来のハニカム熱交換器の製法を説明す
るための図である。 １：管状体 ２：ハニカム構造体３；ハニ
カム熱交換器 ４：ケース ５：熱交換装置
Claims (2)
- （１）ハニカム構造体のほぼ中央部に、該ハニカム構造
体が有する通孔と平行な方向に管状体が挿通固定される
とともにこれらハニカム構造体及び上記管状体が炭化珪
素、窒化アルミなどの高熱伝導性セラミックから成るハ
ニカム熱交換器。 - （２）高熱伝導性セラミック原料粉末を押出成形し工程
により生のハニカム構造体、管状体をそれぞれ成形した
後、該管状体をハニカム構造体中に挿通した状態下で焼
成し、焼結一体化する工程から成るハニカム熱交換器の
製法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63305540A JPH02150691A (ja) | 1988-11-30 | 1988-11-30 | ハニカム熱交換器とその製法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63305540A JPH02150691A (ja) | 1988-11-30 | 1988-11-30 | ハニカム熱交換器とその製法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02150691A true JPH02150691A (ja) | 1990-06-08 |
Family
ID=17946389
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63305540A Pending JPH02150691A (ja) | 1988-11-30 | 1988-11-30 | ハニカム熱交換器とその製法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02150691A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2850739A1 (fr) * | 2003-01-31 | 2004-08-06 | Renault Sa | Echangeur de chaleur comportant un bloc en nid d'abeilles, procede pour sa fabrication, et moteur equipe d'un tel echangeur |
| WO2009118811A1 (ja) * | 2008-03-24 | 2009-10-01 | イビデン株式会社 | ハニカム構造体 |
| WO2011071161A1 (ja) | 2009-12-11 | 2011-06-16 | 日本碍子株式会社 | 熱交換器 |
| WO2012133405A1 (ja) | 2011-03-29 | 2012-10-04 | 日本碍子株式会社 | 熱交換部材、および熱交換器 |
| WO2012169622A1 (ja) | 2011-06-10 | 2012-12-13 | 日本碍子株式会社 | 熱交換部材、その製造方法、及び熱交換器 |
| WO2018145674A1 (en) | 2017-02-09 | 2018-08-16 | SUAR.CZ s.r.o. | An annular heat exchanger |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6176891A (ja) * | 1984-09-20 | 1986-04-19 | Asahi Glass Co Ltd | セラミツクス製熱交換体 |
-
1988
- 1988-11-30 JP JP63305540A patent/JPH02150691A/ja active Pending
Patent Citations (1)
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| WO2012133405A1 (ja) | 2011-03-29 | 2012-10-04 | 日本碍子株式会社 | 熱交換部材、および熱交換器 |
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