JPH0335108B2 - - Google Patents

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JPH0335108B2
JPH0335108B2 JP26331385A JP26331385A JPH0335108B2 JP H0335108 B2 JPH0335108 B2 JP H0335108B2 JP 26331385 A JP26331385 A JP 26331385A JP 26331385 A JP26331385 A JP 26331385A JP H0335108 B2 JPH0335108 B2 JP H0335108B2
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JP
Japan
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honeycomb body
tube
end plate
ceramic
heat
Prior art date
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Application number
JP26331385A
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Japanese (ja)
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JPS6270042A (en
Inventor
Yukio Fukatsu
Yasuhiko Endo
Tetsuo Takehara
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AGC Inc
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Asahi Glass Co Ltd
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Publication of JPH0335108B2 publication Critical patent/JPH0335108B2/ja
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Description

【発明の詳細な説明】 「技術分野」 本発明は、例えば、デイーゼルエンジンあるい
はボイラなどの排ガスの有する熱エネルギーを回
収するのに好適なセラミツクス製の構造体を改良
に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION TECHNICAL FIELD The present invention relates to improving a ceramic structure suitable for recovering thermal energy contained in exhaust gas from, for example, a diesel engine or a boiler.

「従来技術およびその問題点」 チユーブを用いた熱交換器などの構造体におい
ては、管内に水などの流体を流し、管外に気体を
流すような場合、管の外側にフインを設けると熱
交換が効果的に行なわれることはよく知られてい
る。このため、金属製チユーブに金属製フインを
巻いてフインチユーブとすることは広く行なわれ
ている。しかし、800℃を超えるような高温ガス
を管外に流す場合、通常の金属フインでは耐熱性
がなく、また、耐熱性のある特殊合金では高価で
熱伝導性が悪いなどの欠点があつた。また、デイ
ーゼルエンジンなどの排ガスなどを管外の流体と
して用いる場合、排ガス中に含まれる黒煙粉末に
より、断続的、局部的なスートフアイアリングが
起こり、金属製フインの融点を超えるような高温
部ができるため、金属製フインを使用することは
困難であつた。さらに、不純物として硫黄分など
を含む燃料の燃焼ガスを管外の流体として用いる
場合には、フインやチユーブ外表面の低温腐食が
問題となり、通常の金属では熱交換器としての寿
命を著しく短縮されるという欠点があつた。
"Prior art and its problems" In structures such as heat exchangers that use tubes, when a fluid such as water flows inside the tubes and gas flows outside the tubes, providing fins on the outside of the tubes will reduce heat. It is well known that exchange is effective. For this reason, it is widely practiced to wrap metal fins around a metal tube to form a finch tube. However, when high-temperature gas exceeding 800°C is forced to flow outside the tube, ordinary metal fins do not have the heat resistance, and special heat-resistant alloys have drawbacks such as being expensive and having poor thermal conductivity. In addition, when exhaust gas from a diesel engine, etc. is used as a fluid outside the tube, the black smoke powder contained in the exhaust gas causes intermittent and local soot firing, causing high temperature areas exceeding the melting point of the metal fin. Therefore, it was difficult to use metal fins. Furthermore, when fuel combustion gas containing impurities such as sulfur is used as a fluid outside the tube, low-temperature corrosion of the outer surface of the fins and tubes becomes a problem, and the life of ordinary metals as a heat exchanger is significantly shortened. It had the disadvantage of being

これらの欠点を解決する方法として、セラミツ
クスチユーブとセラミツクスフインを別々に作つ
て接着する方法、あるいはフイン付きチユーブを
セラミツクスの鋳込成型、射出成型もしくは液圧
プレスで作る方法が容易に考えられるが、熱抵抗
の少ないフインの接着技術が確立していないこと
や、熱応力の発生しにくい均一な成形技術が安価
に得られないことから、未だ実用化されていな
い。
As a way to solve these drawbacks, it is easy to think of a method of making a ceramic tube and a ceramic fin separately and gluing them together, or a method of making a finned tube by ceramic casting, injection molding, or hydraulic press. It has not yet been put to practical use because a technique for bonding fins with low thermal resistance has not been established, and a uniform molding technique that is less likely to generate thermal stress cannot be obtained at low cost.

一方、セラミツクス製ハニカムを用いた構造体
は公知であり(例えば、実開昭56−93695、特開
昭57−31792参照)、例えば、第7図に示すよう
に、全体として直方体状をなす本体1の一組の対
向壁を貫通するように第1の流体の流路2を上下
に平行に形成し、別の対向壁を貫通するように第
2の流体の流路3を流路2に対し薄い隔壁を介し
て上下方向交互に配置されるように形成したもの
も用いられている。この構造体1は、例えば、排
ガスと空気との熱交換などのように、比熱や隔壁
の両側における熱伝達係数が同程度にとれる場合
には問題がないが、例えばガスと水のように隔壁
の両側における熱伝達係数が著しく異なる場合に
は、ガス側の伝熱面積は大幅に不足し、水側の伝
熱面積は大幅に余裕があることとなつて、熱伝達
のバランスが悪く、熱交換率が低下する。
On the other hand, structures using ceramic honeycombs are known (for example, see Utility Model Laid-Open No. 56-93695 and Japanese Patent Laid-open No. 57-31792). For example, as shown in FIG. A first fluid passage 2 is formed vertically in parallel so as to pass through a pair of opposing walls of 1, and a second fluid passage 3 is formed in the passage 2 so as to pass through another opposing wall. On the other hand, those formed so that they are arranged alternately in the vertical direction with thin partition walls interposed therebetween are also used. This structure 1 has no problem when the specific heat and heat transfer coefficient on both sides of the partition wall are the same, such as when exchanging heat between exhaust gas and air. If the heat transfer coefficients on both sides are significantly different, the heat transfer area on the gas side will be significantly insufficient, and the heat transfer area on the water side will have a large margin, resulting in an unbalanced heat transfer and Replacement rate decreases.

「発明の目的」 本発明の目的は、高温または腐食性の排ガスな
どから熱回収に適用することができ、熱交換効率
が高く、かつ、ガスと液体との熱交換のように比
熱や隔壁の両側の熱伝達係数の異なる流体間の熱
交換に適し、さらに、ハニカム体自体の組立時、
焼結時または使用時の損傷を防止するとともにハ
ニカム体外壁のチユーブ挿通部分を気密に保持す
ることのできるセラミツクス製構造体を提供する
ことにある。
"Objective of the Invention" The object of the present invention is to be applicable to heat recovery from high-temperature or corrosive exhaust gas, to have high heat exchange efficiency, and to reduce specific heat and partition walls like heat exchange between gas and liquid. Suitable for heat exchange between fluids with different heat transfer coefficients on both sides, and when assembling the honeycomb body itself,
It is an object of the present invention to provide a ceramic structure that can prevent damage during sintering or use, and can keep the tube-inserted portion of the outer wall of a honeycomb body airtight.

「発明の概要」 本発明によるセラミツクス製の構造体は、複数
の層状部分が積層されてなるセラミツクス製ハニ
カム体と、このハニカム体の外壁に固着された板
厚の厚いセラミツクス製端板と、前記ハニカム体
の通気路と交差するように前記端板およびハニカ
ム体に挿通されて固着されてなるセラミツクス製
のチユーブとを備えてなることを特徴とする。
"Summary of the Invention" A ceramic structure according to the present invention includes a ceramic honeycomb body formed by laminating a plurality of layered parts, a thick ceramic end plate fixed to an outer wall of the honeycomb body, and It is characterized by comprising a ceramic tube inserted through and fixed to the end plate and the honeycomb body so as to intersect with the ventilation path of the honeycomb body.

したがつて、チユーブに水等の高密度流体を流
し、ハニカム体の通気路に排気ガスなどの低密度
流体を通すことによつて、熱伝達係数の高い高密
度流体側の伝熱面積よりも熱伝達係数の低い低密
度流体側の伝熱面積を大きくして熱バランスを良
好にし、熱交換効率を高めることができる。ま
た、ハニカム体の外壁は端板により保護されてい
るので、ハニカム体の角などが損傷する事態が避
けられる。
Therefore, by flowing a high-density fluid such as water through the tubes and passing a low-density fluid such as exhaust gas through the ventilation channels of the honeycomb body, the heat transfer area is larger than that of the high-density fluid, which has a high heat transfer coefficient. By increasing the heat transfer area on the low-density fluid side with a low heat transfer coefficient, it is possible to improve heat balance and improve heat exchange efficiency. Further, since the outer wall of the honeycomb body is protected by the end plate, damage to the corners of the honeycomb body can be avoided.

本発明の一つの好ましい態様では、端板の板厚
がハニカム体の隔壁の肉厚の2倍以上となつてい
る。
In one preferred embodiment of the present invention, the thickness of the end plates is at least twice the thickness of the partition walls of the honeycomb body.

また、本発明の別の好ましい態様では、チユー
ブを挿通する端板と挿通孔が、ハニカム体のチユ
ーブ挿通孔よりも高精度で位置決めされてなつて
いる。
In another preferred embodiment of the present invention, the end plate and the insertion hole through which the tube is inserted are positioned with higher precision than the tube insertion hole of the honeycomb body.

本発明のさらに別の好ましい態様では、端板と
チユーブとは両者の当接部分に施された固着材に
より気密に固着されてなつている。したがつて、
ハニカム体の通気路に流される排気ガスなどの低
密度流体が両者の当接部分の間隙から漏洩しなく
なり、熱交換効率をさらに高めることができる。
In yet another preferred embodiment of the present invention, the end plate and the tube are airtightly fixed by a fixing material applied to the abutting portions of the two. Therefore,
Low-density fluid such as exhaust gas flowing into the ventilation passages of the honeycomb body will not leak from the gap between the abutting portions of the honeycomb body, and the heat exchange efficiency can be further improved.

「発明の実施例」 以下に、本発明の望ましい実施例を図面に基い
て詳細に説明する。
"Embodiments of the Invention" Preferred embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings.

第1図では、ハニカム体11の構成の一実施例
が示されている。ハニカム体11は、例えばセラ
ミツクス製波板12と同じくセラミツクス製平板
13とが交互に積層されてなつている。これら両
者の積層は、例えば第1図のように、平板13に
挟まれるそれぞれの波板12の山部が相互に平行
に走行してなつている。また、両者の積層の別の
例としては、第2図のように、平板13に挟まれ
る波板12の山部の走行方向を交互に直行させて
なつている。両者の積層のさらに別の例として
は、第3図のように、波板12の山部が平板13
を挟んで相互に平行走行してなる積層体を二分割
して、一方の積層体の山部の走行に対して他方の
積層体の山部の走行を直交させてなつている。
In FIG. 1, one example of the structure of the honeycomb body 11 is shown. The honeycomb body 11 is made up of, for example, ceramic corrugated plates 12 and similarly ceramic flat plates 13 stacked alternately. As shown in FIG. 1, for example, these two layers are stacked such that the peaks of the corrugated sheets 12 sandwiched between the flat plates 13 run parallel to each other. Another example of lamination of both is as shown in FIG. 2, in which the running directions of the peaks of the corrugated sheets 12 sandwiched between the flat plates 13 are alternately orthogonal to each other. Still another example of lamination of both is as shown in FIG.
A stacked body running parallel to each other with the two stacked bodies in between is divided into two parts, and the running of the peaks of one stacked body is perpendicular to the running of the peaks of the other stacked body.

このような波板12と平板13の積層によつて
多数の断面半月状のセル14が形成される。セル
14は第1図では相互に平行に走行しており、第
2図では交互に直交して走行しており、また、第
3図では相互に平行走行している一方側が半分の
位置で他方側と直交している。これらセル14は
それぞれ流体の通気路として機能する。第2図ま
たは第3図に示すようなハニカム体を有するセラ
ミツクス製構造体にあつては、相互に平行な通気
路群と、これに直交する通気路群とに、同種のガ
ス流体を流してもよいし、あるいは温度、組成の
少なくとも一方が異なる異種のガス流体を流して
もよい。
A large number of cells 14 each having a semicircular cross section are formed by laminating the corrugated plate 12 and the flat plate 13 in this manner. The cells 14 run parallel to each other in FIG. 1, alternately run perpendicular to each other in FIG. 2, and in FIG. perpendicular to the side. Each of these cells 14 functions as a fluid ventilation path. In the case of a ceramic structure having a honeycomb body as shown in Fig. 2 or 3, the same type of gas fluid is flowed through a group of air passages parallel to each other and a group of air passages perpendicular to these. Alternatively, different types of gas fluids having different temperatures and/or compositions may be flowed.

このように積層されてなるカニカム体11の外
壁面には、その両面からハニカム体11を押圧す
るようにセラミツクス製の端板15が配置され
る。端板15は、その厚さが波板12および平板
13の板厚の約4倍となつており、ハニカム体1
1を補強してハニカム体11の特に端部の損傷を
防止するようになつている。端板15およびハニ
カム体11には、セル14の走行方向とほぼ直交
して交差する複数の貫通孔16,17がそれぞれ
穿設され、その孔にセラミツクス製の複数のチユ
ーブ18が挿通されている。端板15の挿通孔1
7はハニカム体11の挿通孔16よりも特にはめ
合い精度が高く穿設され、位置決めされている。
これにより、チユーブ18の位置決めが容易とな
る。すなわち、波板12、平板13は薄く、また
面形状精度は一般に高精度としがたく、また高精
度を要しないことが多い。そのため、ハニカム体
11の挿通孔16も必ずしも高精度ではないこと
が多い。一方、端板15は厚く、かつ、一般に平
板状であるため、挿通孔17を高精度に設けるこ
とが容易にできるし、またこれにより所望のシー
ル性が確保できる。この場合、挿通されたチーユ
ブ18の径を各セル14の断面形状の長手方向寸
法より小さくし、あるいはこれに代えて、チユー
ブ18の径が各セル14の断面形状の長手方向寸
法の2倍以下であれば波板12の山部と谷部との
中間の斜面部を結ぶ線上にチユーブ18の中心を
位置させてもよい。
Ceramic end plates 15 are arranged on the outer wall surface of the honeycomb body 11 stacked in this manner so as to press the honeycomb body 11 from both sides thereof. The thickness of the end plate 15 is approximately four times that of the corrugated plate 12 and the flat plate 13, and the honeycomb body 1
1 is reinforced to prevent damage, especially to the ends of the honeycomb body 11. A plurality of through holes 16 and 17 are formed in the end plate 15 and the honeycomb body 11, respectively, and the through holes 16 and 17 intersect with the running direction of the cells 14, and a plurality of tubes 18 made of ceramics are inserted into the holes. . Insertion hole 1 of end plate 15
7 is drilled and positioned with particularly higher fitting precision than the insertion hole 16 of the honeycomb body 11.
This facilitates positioning of the tube 18. That is, the corrugated plate 12 and the flat plate 13 are thin, and it is generally difficult to achieve high precision in surface shape, and high precision is often not required. Therefore, the insertion holes 16 of the honeycomb body 11 are often not necessarily highly accurate. On the other hand, since the end plate 15 is thick and generally flat, the insertion hole 17 can be easily provided with high precision, and the desired sealing performance can thereby be ensured. In this case, the diameter of the inserted tube 18 is made smaller than the longitudinal dimension of the cross-sectional shape of each cell 14, or alternatively, the diameter of the tube 18 is made smaller than twice the longitudinal dimension of the cross-sectional shape of each cell 14. If so, the center of the tube 18 may be located on a line connecting the intermediate slope between the peak and trough portions of the corrugated plate 12.

このような積層法によつて本発明の構造体を製
造するにあたつは、炭素紙、特に、樹脂を配合し
た炭素紙をサインカーブ状断面を有する波板12
および平板13に成形し、次いでチユーブ18の
挿通されるべき部位に挿通孔16がパンチによつ
て打ち抜かれる。また、端板15は、波板12お
よび平板13よりも4倍の厚手の炭素紙、特に樹
脂を配合した炭素紙で成形し、同じくチユーブ1
8の挿通されるべき部位に高精度で位置決めした
うえで挿通孔17がパンチによつて打ち抜かれ
る。このような波板12と平板13とを交互に積
層または接着し、挿通孔16と挿通孔17の位置
合わせをした上で、両端面に端板15を接着して
所定のハニカム形状とする。この場合、挿通孔1
6,17は、ハニカム体11に端板15を接着し
た後に形成してもよい。そして、この挿通孔1
6,17に、同じく炭素紙、特に樹脂を配合した
炭素紙よりなるチユーブ18を挿通し、ハニカム
状の成形体を得る。
In manufacturing the structure of the present invention by such a lamination method, carbon paper, particularly resin-blended carbon paper, is used as a corrugated plate 12 having a sine curve cross section.
Then, the tube 18 is formed into a flat plate 13, and an insertion hole 16 is punched in the portion where the tube 18 is to be inserted. The end plate 15 is made of carbon paper four times thicker than the corrugated plate 12 and the flat plate 13, especially carbon paper mixed with resin,
After positioning the insertion hole 8 with high precision at the part to be inserted, the insertion hole 17 is punched out. Such corrugated plates 12 and flat plates 13 are alternately laminated or bonded, and after aligning the insertion holes 16 and 17, end plates 15 are bonded to both end surfaces to form a predetermined honeycomb shape. In this case, insertion hole 1
6 and 17 may be formed after the end plates 15 are bonded to the honeycomb body 11. And this insertion hole 1
A tube 18 made of carbon paper, especially resin-blended carbon paper, is inserted through tubes 6 and 17 to obtain a honeycomb-shaped molded body.

このようにして得られた成形体は、樹脂を除去
された後、その一部を溶融金属珪素浴中に浸漬さ
れる。これにより、金属珪素は毛細管現象により
ハニカム体11の全体に含浸されるとともに、ハ
ニカム体11とチユーブ18との当接部分の間隙
および端板15とチユーブ18の当接部分にも充
填される。次いで反応焼結されることにより、ハ
ニカム体11全体、端板15およびチユーブ18
は炭化珪素質、もしくは炭化珪素/珪素質に変化
し、さらに炭化珪素間の微細な空間の多くは珪素
で充填される。さらに、波板12、平板13、端
板15およびチユーブ18の相互間の当接部分の
多くが珪素で充填され、さらにその一部は炭化珪
素に変化し、強固な固着材料となる。この固着材
を介してチユーブ18は、波板12、平板13お
よび端板15と強固に接合され、この間の熱抵抗
が実質上無視できるまで小さくされている。特に
チユーブ18と端板15間では、この固着材によ
つて気密に接合されるので、セル14に流れる低
密度流体が両者の当接部分から漏洩することはな
くなる。さらに、チユーブ18の内面には、うわ
薬もしくはうわ懸濁液を流し込んだのち、焼結さ
せたり、フツ素樹脂などのプラスチツク材料を流
入、塗布などすることによりチユーブ18の気密
性を確実にして、ピンホールや微小クラツクなど
からの流体の漏洩が防止されている。
After the resin is removed from the molded body thus obtained, a portion thereof is immersed in a molten metal silicon bath. As a result, metal silicon is impregnated into the entire honeycomb body 11 by capillary action, and is also filled into the gap between the abutting portions of the honeycomb body 11 and the tubes 18 and the abutting portions between the end plates 15 and the tubes 18. Next, the entire honeycomb body 11, the end plates 15 and the tubes 18 are subjected to reaction sintering.
changes to silicon carbide or silicon carbide/silicon, and many of the minute spaces between silicon carbides are filled with silicon. Further, most of the contact portions between the corrugated plate 12, the flat plate 13, the end plate 15, and the tube 18 are filled with silicon, and some of it is further converted into silicon carbide, which becomes a strong fixing material. The tube 18 is firmly joined to the corrugated plate 12, the flat plate 13, and the end plate 15 through this bonding material, and the thermal resistance therebetween is so small as to be virtually negligible. In particular, since the tube 18 and the end plate 15 are airtightly joined by the fixing material, the low-density fluid flowing into the cell 14 will not leak from the abutting portion between the two. Further, after pouring a glaze or a glaze suspension into the inner surface of the tube 18, the airtightness of the tube 18 is ensured by sintering it, or by introducing or coating a plastic material such as fluororesin. Fluid leakage from pinholes and minute cracks is prevented.

上記のようにして得られた構造体の諸元は以下
の通りである。
The specifications of the structure obtained as described above are as follows.

開口A 125mm 高さB 132mm 奥行C 160mm 波板12の枚数23枚 平板13の枚数24枚(両側の端板15を含む) 波板12の山部/山部間の長さ22mm 波板12の山部/谷部間の高さ4.9mm チユーブ18の本数 33本 チユーブ18の外径 7mm 端板15の板厚 2.4mm 有効伝熱面積 1.4m2 この構造体をケーシングに収容し、チユーブ1
8の両端を金属製ヘツダーに接続し、30℃の水を
20/minの流量に保つてチユーブ18内に流通
させた。一方、通気路として機能するセル14に
はデイーゼルエンジンの排気ガスを導入し、この
構造体の性能を試験した。なお、ガス入口温度
Tgは、450℃、300℃、200℃で行なつた。その結
果を第5図に示す。図中、aはTg=450℃、bは
Tg=300℃、cはTg=200℃の場合をそれぞれ表
わす。試験結果からも明らかなように、この構造
体はきわめてコンパクトであるにもかかわらず、
熱交換量すなわち伝熱量、および総括熱伝達係数
が非常に大きいことがわかる。したがつて、例え
ば、デイーゼルエンジン搭載のバスなどで、その
エンジンの排気ガスから熱回収する装置として利
用する場合、排気ガスの熱によりチユーブ18内
を流通する水は効率よく加熱され、これを例えば
別に設置されたフアンヒータに送ることにより車
内の暖房として利用することができる。また、エ
ンジン始動時に排気ガスの熱エネルギーを冷却水
に伝達させることは、エンジンの暖気を早める効
果が大きいので、プレヒータとしても利用でき
る。さらに、エンジン冷却水とは独立した系統の
水を加熱することにより、暖気のほかにも例えば
バスの乗客へのサービスなど種々の利用方法が考
えられる。なお、本発明においては、チユーブ1
8側に通す流体は水などの液体に限らず、高圧空
気や高圧ガスなどの高密度流体にも適用でき、こ
れらの流体の加熱においても、熱バランス上本発
明の構造体は有利な構成となつている。
Opening A 125mm Height B 132mm Depth C 160mm Number of corrugated plates 12: 23 Number of flat plates 13: 24 (including end plates 15 on both sides) Length between peaks of corrugated plates 12: 22mm Length between peaks of corrugated plates 12 Height between peaks and valleys: 4.9 mm Number of tubes 18: 33 Outer diameter of tubes 18: 7 mm Thickness of end plate 15: 2.4 mm Effective heat transfer area: 1.4 m 2This structure is housed in a casing, and tube 1
Connect both ends of 8 to a metal header and pour water at 30℃.
The flow rate was maintained at 20/min and allowed to flow through the tube 18. On the other hand, exhaust gas from a diesel engine was introduced into the cell 14, which functions as a ventilation path, and the performance of this structure was tested. In addition, the gas inlet temperature
Tg was performed at 450°C, 300°C, and 200°C. The results are shown in FIG. In the figure, a is Tg=450℃, b is
Tg=300°C and c represent the case when Tg=200°C, respectively. As is clear from the test results, although this structure is extremely compact,
It can be seen that the amount of heat exchange, that is, the amount of heat transfer, and the overall heat transfer coefficient are extremely large. Therefore, when used as a device for recovering heat from the exhaust gas of a bus equipped with a diesel engine, for example, the water flowing through the tube 18 is efficiently heated by the heat of the exhaust gas, and the water flowing through the tube 18 is efficiently heated, for example. It can be used to heat the inside of a car by sending it to a separately installed fan heater. Furthermore, transferring the thermal energy of the exhaust gas to the cooling water when starting the engine has a great effect on warming up the engine quickly, so it can also be used as a preheater. Furthermore, by heating water in a system independent of engine cooling water, it can be used in various ways in addition to warming air, such as providing services to bus passengers. In addition, in the present invention, tube 1
The fluid passed through the 8 side is not limited to liquids such as water, but can also be applied to high-density fluids such as high-pressure air and high-pressure gas, and the structure of the present invention has an advantageous configuration in terms of thermal balance when heating these fluids. It's summery.

なお、本発明においては、チユーブ18はハニ
カム体11の通気路と交差していればよく、した
がつて、両者は直交関係にある必要はなく、適宜
斜交していてもよい。また、チユーブ18は必ず
しも相互に平行であることを要せず、さらにチユ
ーブ18の末端が端板15の外面から突出する代
りに、端板15の外面上までであつてもよい。
In the present invention, the tubes 18 only need to intersect with the ventilation passages of the honeycomb body 11, and therefore, they do not need to be orthogonal to each other, and may be obliquely intersected as appropriate. Further, the tubes 18 do not necessarily have to be parallel to each other, and instead of protruding from the outer surface of the end plate 15, the ends of the tubes 18 may extend up to the outer surface of the end plate 15.

「発明の効果」 以上説明したように、本発明によれば、チユー
ブをハニカム体に挿通させることにより、フイン
チユーブと同等な効果をもつ構造体を安価に提供
することができる。また、水とガスのように熱伝
達係数の著しく異なる流体の熱交換に適用した場
合、ハニカム体すなわちフインの表面積をチユー
ブ内面積に比して自由に大きくとれるため、熱バ
ランスを良好にして熱交換効率を高めることがで
きる。また、フインの作用をするハニカム体の隔
壁にガスなどの流体が流されるので、その流体の
通過圧損を低く押えることができる。さらに、従
来の金属製熱交換器では扱うことのできなかつた
高圧ガスや腐食性ガスに適用することができ、例
えば、デイーゼルエンジンの排気ガスなどに適用
した際、スートフアイアリングや酸露点腐食に対
抗することができる。加えて、チユーブの厚み、
材質、処理法を調整することにより、流体の漏洩
を防止することが容易であり、さらにまた、発生
する熱応力も低いレベルに押えることができる。
また、ハニカム体の外壁に厚い板厚の端板を両側
から押圧して接合してあるので、焼成前の組立時
や焼成時、あるいは金属製ヘツダーの接続時、さ
らには熱交換体としての使用中に、ハニカム体の
損傷を防ぐことができる。また、端板が厚板であ
ると、端板と金属ケーシングとの間のシールおよ
び組付けが容易となる。さらに、端板のチユーブ
挿通孔をハニカム体のそれよりも高精度ではめ合
い位置決めすることが容易であるし、両者の当接
部分を固着材などにて気密に固着することも容易
であるので、セル内を通過する低密度流体が当接
部分から外部に漏洩する事態も避けられる。ま
た、厚板にした端板の挿通孔とチユーブの間には
焼成前にペーストを用いて固着を確実にしておく
ことにより、焼成時までに波板12や平板13が
ゆるんでチユーブからはずれるといつたトラブル
もなくなる。また、端板が厚板であると、その剛
性により、脱脂時、焼成時のハニカム体の反りな
どによる寸法の狂いも防止できる。
"Effects of the Invention" As explained above, according to the present invention, by inserting tubes into a honeycomb body, a structure having the same effect as a finch tube can be provided at a low cost. In addition, when applied to heat exchange between fluids with significantly different heat transfer coefficients such as water and gas, the surface area of the honeycomb body, or fins, can be freely increased compared to the inner area of the tube, resulting in a good heat balance and heat transfer. Exchange efficiency can be increased. Further, since fluid such as gas is flowed through the partition walls of the honeycomb body that act as fins, the pressure loss of the fluid passing therethrough can be kept low. Furthermore, it can be applied to high-pressure gases and corrosive gases that conventional metal heat exchangers cannot handle. For example, when applied to diesel engine exhaust gas, it can prevent soot firing and acid dew point corrosion. can be countered. In addition, the thickness of the tube,
By adjusting the material and processing method, it is easy to prevent fluid leakage, and furthermore, the generated thermal stress can be suppressed to a low level.
In addition, thick end plates are pressed and bonded to the outer wall of the honeycomb body from both sides, so they can be used during assembly before firing, during firing, when connecting metal headers, and even when used as a heat exchanger. During the process, damage to the honeycomb body can be prevented. Further, when the end plate is a thick plate, sealing and assembly between the end plate and the metal casing are facilitated. Furthermore, it is easier to fit and position the tube insertion holes of the end plates with higher precision than that of the honeycomb body, and it is also easier to secure the abutting portions of the two airtightly with adhesive material. Also, it is possible to avoid a situation in which the low-density fluid passing through the cell leaks to the outside from the contact portion. In addition, by using paste between the insertion hole of the thick end plate and the tube before firing to ensure fixation, it is possible to prevent the corrugated plate 12 or flat plate 13 from loosening and coming off the tube by the time of firing. No more troubles. Further, when the end plate is a thick plate, its rigidity can prevent dimensional deviations due to warpage of the honeycomb body during degreasing and firing.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の一実施例を示す分解斜視図、
第2図は本発明を構成するハニカム体の別の実施
例を示す斜視図、第3図は本発明を構成するハニ
カム体のさらに別の実施例を示す斜視図、第4図
は第1図の組み付け状態斜視図、第5図は第4図
に示された構造体の性能曲線図、第6図は従来の
セラミツクス製構造体を示す斜視図である。 11……ハニカム体、12……波板、13……
平板、14……セル、15……端板、16,17
……挿通孔、18……チユーブ。
FIG. 1 is an exploded perspective view showing an embodiment of the present invention;
FIG. 2 is a perspective view showing another embodiment of the honeycomb body constituting the present invention, FIG. 3 is a perspective view showing still another embodiment of the honeycomb body constituting the present invention, and FIG. 4 is the perspective view shown in FIG. FIG. 5 is a performance curve diagram of the structure shown in FIG. 4, and FIG. 6 is a perspective view of a conventional ceramic structure. 11...honeycomb body, 12...corrugated plate, 13...
Flat plate, 14... Cell, 15... End plate, 16, 17
...Through hole, 18...Tube.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 複数の層状部分が積層されてなるセラミツク
ス製ハニカム体と、このハニカム体の外壁に固着
された板厚の厚いセラミツクス製端板と、前記ハ
ニカム体の通気路と交差するように前記端板およ
びハニカム体に挿通されて固着されてなるセラミ
ツクス製のチユーブとを備えてなることを特徴と
するセラミツクス製の構造体。 2 前記端板の板厚が前記ハニカム体の隔壁の肉
厚の2倍以上である特許請求の範囲第1項に記載
のセラミツクス製の構造体。 3 前記チユーブを挿通する前記端板の挿通孔は
高精度で位置決めされてなる特許請求の範囲第1
項に記載のセラミツクス製の構造体。 4 前記端板と前記チユーブとは両者の当接部分
に施された固着材により気密に固着されている特
許請求の範囲第1項に記載のセラミツクス製の構
造体。
[Scope of Claims] 1. A ceramic honeycomb body formed by laminating a plurality of layered parts, a thick ceramic end plate fixed to an outer wall of the honeycomb body, and a ceramic end plate that intersects with a ventilation path of the honeycomb body. A ceramic structure comprising: a ceramic tube inserted through and fixed to the end plate and the honeycomb body. 2. The ceramic structure according to claim 1, wherein the thickness of the end plate is at least twice the thickness of the partition walls of the honeycomb body. 3. The insertion hole of the end plate through which the tube is inserted is positioned with high precision.
A structure made of ceramics as described in Section. 4. The ceramic structure according to claim 1, wherein the end plate and the tube are airtightly fixed by a bonding material applied to the abutting portions of the end plate and the tube.
JP26331385A 1985-09-24 1985-11-22 Structure made of ceramics Granted JPS6270042A (en)

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EP85112081.6 1985-09-24
EP85112081A EP0176074B1 (en) 1984-09-28 1985-09-24 Ceramic heat exchanger element

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JPS6270042A JPS6270042A (en) 1987-03-31
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