JPH0861874A - ハニカム状蓄熱体 - Google Patents
ハニカム状蓄熱体Info
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- JPH0861874A JPH0861874A JP6235411A JP23541194A JPH0861874A JP H0861874 A JPH0861874 A JP H0861874A JP 6235411 A JP6235411 A JP 6235411A JP 23541194 A JP23541194 A JP 23541194A JP H0861874 A JPH0861874 A JP H0861874A
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D17/00—Regenerative heat-exchange apparatus in which a stationary intermediate heat-transfer medium or body is contacted successively by each heat-exchange medium, e.g. using granular particles
- F28D17/02—Regenerative heat-exchange apparatus in which a stationary intermediate heat-transfer medium or body is contacted successively by each heat-exchange medium, e.g. using granular particles using rigid bodies, e.g. of porous material
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- 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
- F28F21/04—Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials of ceramic; of concrete; of natural stone
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- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
- Waste-Gas Treatment And Other Accessory Devices For Furnaces (AREA)
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
- Incineration Of Waste (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】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する。 【構成】複数のハニカム構造体を積み重ねてなり、貫通
孔４から構成される流路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１において、高温の排ガスに接する側を耐腐食性セラ
ミックスからなるハニカム構造体２で構成するととも
に、低温の被加熱ガスに接する側を主結晶相がコージェ
ライトからなるハニカム構造体３で構成する。
ができるハニカム状蓄熱体を提供する。 【構成】複数のハニカム構造体を積み重ねてなり、貫通
孔４から構成される流路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１において、高温の排ガスに接する側を耐腐食性セラ
ミックスからなるハニカム構造体２で構成するととも
に、低温の被加熱ガスに接する側を主結晶相がコージェ
ライトからなるハニカム構造体３で構成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、一方向に貫通孔から構
成される流路が揃うように、複数の直方体形状のハニカ
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。
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。
【０００２】
【従来の技術】従来、鉄鋼炉、アルミ溶解炉、ガラス溶
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号公報に記載の如くセラミック球を利
用するもの、または特開平４−２５１１９０号公報に記
載の如くハニカム状の構造体を利用するもの等が知られ
ていた。
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号公報に記載の如くセラミック球を利
用するもの、または特開平４−２５１１９０号公報に記
載の如くハニカム状の構造体を利用するもの等が知られ
ていた。
【０００３】上述した従来の蓄熱体では、まず高温の燃
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。
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。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
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。
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。
【０００５】一方、蓄熱体をハニカム状にした場合、体
積に比し幾何学的比表面積が大きいため、コンパクトな
大きさで効果的な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。
積に比し幾何学的比表面積が大きいため、コンパクトな
大きさで効果的な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。
【０００６】また、耐腐食性を改善するため、実公平２
−２３９５０号公報では、アルミナを蓄熱体として使用
することが提案されているが、ただ単にアルミナのハニ
カム体を用いるとアルミナは熱膨張率が高いため、温度
差の大きな冷熱サイクルがかかると熱衝撃で破壊する問
題があった。
−２３９５０号公報では、アルミナを蓄熱体として使用
することが提案されているが、ただ単にアルミナのハニ
カム体を用いるとアルミナは熱膨張率が高いため、温度
差の大きな冷熱サイクルがかかると熱衝撃で破壊する問
題があった。
【０００７】本発明の目的は上述した課題を解消して、
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。
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。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明のハニカム状蓄熱
体は、複数のハニカム構造体を積み重ねてなり、貫通孔
から構成される流路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、高温の排ガスに接する側を耐腐食性セラミック
スからなるハニカム構造体で構成するとともに、低温の
被加熱ガスに接する側を主結晶相がコージェライトから
なるハニカム構造体で構成することを特徴とするもので
ある。
体は、複数のハニカム構造体を積み重ねてなり、貫通孔
から構成される流路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、高温の排ガスに接する側を耐腐食性セラミック
スからなるハニカム構造体で構成するとともに、低温の
被加熱ガスに接する側を主結晶相がコージェライトから
なるハニカム構造体で構成することを特徴とするもので
ある。
【０００９】
【作用】上述した構成において、高温の排ガスに接する
側を耐腐食性セラミックスからなるハニカム構造体とす
るとともに、低温の被加熱ガスに接する側をコージェラ
イトからなるハニカム構造体とした複合構造とすること
で、従来単独で使用した場合の欠点を補完できるため、
高温の腐食性ガスに対して使用しても、破壊することな
く高効率で熱交換を行うことができる。
側を耐腐食性セラミックスからなるハニカム構造体とす
るとともに、低温の被加熱ガスに接する側をコージェラ
イトからなるハニカム構造体とした複合構造とすること
で、従来単独で使用した場合の欠点を補完できるため、
高温の腐食性ガスに対して使用しても、破壊することな
く高効率で熱交換を行うことができる。
【００１０】
【実施例】図１は本発明のハニカム状蓄熱体の一例の構
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、主結晶相がアルミナ、ジルコニア、ムライ
ト、ＳｉＣ、Ｓｉ3 Ｎ4 から選ばれた一つの材料からな
る直方体形状の耐腐食性ハニカム構造体２と、主結晶相
がコージェライトからなる直方体形状のコージェライト
ハニカム構造体３とを、一方向に貫通孔４から構成され
る流路が揃うように積み重ねて構成されている。
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、主結晶相がアルミナ、ジルコニア、ムライ
ト、ＳｉＣ、Ｓｉ3 Ｎ4 から選ばれた一つの材料からな
る直方体形状の耐腐食性ハニカム構造体２と、主結晶相
がコージェライトからなる直方体形状のコージェライト
ハニカム構造体３とを、一方向に貫通孔４から構成され
る流路が揃うように積み重ねて構成されている。
【００１１】本実施例で重要なのは、高温の排ガスと接
する側、すなわち図１中ハニカム状蓄熱体１の上面を構
成する６個のハニカム構造体を耐腐食性ハニカム構造体
２で構成するとともに、被加熱ガスと接する側、すなわ
ち図１中ハニカム状蓄熱体１の下面を構成する６個のハ
ニカム構造体をコージェライトハニカム構造体３で構成
した点である。なお、６個の耐腐食性ハニカム構造体２
の材料は、同一の材料で構成しても、あるいはそれぞれ
の材料を上述した範囲内で変えて構成しても、どちらで
も良い。
する側、すなわち図１中ハニカム状蓄熱体１の上面を構
成する６個のハニカム構造体を耐腐食性ハニカム構造体
２で構成するとともに、被加熱ガスと接する側、すなわ
ち図１中ハニカム状蓄熱体１の下面を構成する６個のハ
ニカム構造体をコージェライトハニカム構造体３で構成
した点である。なお、６個の耐腐食性ハニカム構造体２
の材料は、同一の材料で構成しても、あるいはそれぞれ
の材料を上述した範囲内で変えて構成しても、どちらで
も良い。
【００１２】また、耐腐食性の観点から、本例では６個
の耐腐食性ハニカム構造体２の存在する層の流路方向の
長さを、排ガス入口面から２ｃｍ以上にすると好まし
く、５ｃｍ以上とするとさらに好ましいとともに、ハニ
カム状蓄熱体１の全体の長さの９／１０以下にすると好
ましく、２／３以下にするとさらに好ましい。さらに、
蓄熱性能および強度を向上させる意味で、コージェライ
トハニカム構造体３の気孔率を２０〜５０％とすること
が望ましいとともに、腐食性の排ガス成分を除去する意
味で、耐腐食性ハニカム構造体２の気孔率をコージェラ
イトハニカム構造体３の気孔率よりも高くすると効果的
である。
の耐腐食性ハニカム構造体２の存在する層の流路方向の
長さを、排ガス入口面から２ｃｍ以上にすると好まし
く、５ｃｍ以上とするとさらに好ましいとともに、ハニ
カム状蓄熱体１の全体の長さの９／１０以下にすると好
ましく、２／３以下にするとさらに好ましい。さらに、
蓄熱性能および強度を向上させる意味で、コージェライ
トハニカム構造体３の気孔率を２０〜５０％とすること
が望ましいとともに、腐食性の排ガス成分を除去する意
味で、耐腐食性ハニカム構造体２の気孔率をコージェラ
イトハニカム構造体３の気孔率よりも高くすると効果的
である。
【００１３】本発明において、耐腐食性ハニカム構造体
２を設ける長さが排ガス入口面から２ｃｍ以上、特に５
ｃｍ以上が好ましいのは、直接燃焼排ガスに接触する高
温部の腐食は甚だしく、耐腐食性の点から最低限この程
度の厚さが必要なためである。また、耐腐食性ハニカム
構造体２を設ける長さがハニカム状蓄熱体１の全体の長
さの９／１０以下、特に２／３以下が好ましいのは、被
加熱ガス側入口は、通常常温の空気が取り込まれ大きな
熱衝撃が加わるため、温度勾配、冷熱サイクルの温度差
を考慮すると、最低限全体の長さの１／１０を超える、
特に１／３を超える長さの耐熱衝撃性に優れるコージェ
ライトハニカム構造体３の部分が必要であるためであ
る。
２を設ける長さが排ガス入口面から２ｃｍ以上、特に５
ｃｍ以上が好ましいのは、直接燃焼排ガスに接触する高
温部の腐食は甚だしく、耐腐食性の点から最低限この程
度の厚さが必要なためである。また、耐腐食性ハニカム
構造体２を設ける長さがハニカム状蓄熱体１の全体の長
さの９／１０以下、特に２／３以下が好ましいのは、被
加熱ガス側入口は、通常常温の空気が取り込まれ大きな
熱衝撃が加わるため、温度勾配、冷熱サイクルの温度差
を考慮すると、最低限全体の長さの１／１０を超える、
特に１／３を超える長さの耐熱衝撃性に優れるコージェ
ライトハニカム構造体３の部分が必要であるためであ
る。
【００１４】コージェライトハニカム構造体３の気孔率
を２０〜５０％とすると好ましいのは、蓄熱体としては
多孔質のものほど蓄熱作用が大きいため最低限２０％の
気孔率が望ましいとともに、気孔率が増えると強度が低
下するため上限５０％であることが望ましいためであ
る。また、腐食性成分濃度の高い排ガス雰囲気において
は、耐腐食性ハニカム構造体２の気孔率を、コージェラ
イトハニカム構造体３の気孔率よりも高くすることが効
果的なのは、高温部分において腐食性の排ガス成分を一
時的にトラップし、低温部に配置されたコージェライト
ハニカム構造体３への流失を減ずるためである。
を２０〜５０％とすると好ましいのは、蓄熱体としては
多孔質のものほど蓄熱作用が大きいため最低限２０％の
気孔率が望ましいとともに、気孔率が増えると強度が低
下するため上限５０％であることが望ましいためであ
る。また、腐食性成分濃度の高い排ガス雰囲気において
は、耐腐食性ハニカム構造体２の気孔率を、コージェラ
イトハニカム構造体３の気孔率よりも高くすることが効
果的なのは、高温部分において腐食性の排ガス成分を一
時的にトラップし、低温部に配置されたコージェライト
ハニカム構造体３への流失を減ずるためである。
【００１５】なお、図１に示す例では、一層が６個の耐
腐食性ハニカム構造体２からなり他の一層が６個のコー
ジェライトハニカム構造体３からなる２層構造とした
が、一層を構成するハニカム構造体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。本
発明で重要なのは、何層のハニカム構造体を積み重ねて
ハニカム状蓄熱体を構成した場合でも、少なくとも高温
の排ガスと接する面に耐腐食性ハニカム構造体２からな
る層を設けるとともに、低温の被加熱ガスと接する面に
コージェライトハニカム構造体３からなる層を設けてい
る点である。２層以上の多層でハニカム状蓄熱体を構成
する場合、中間の層として耐腐食性ハニカム構造体２ま
たはコージェライト構造体３のいずれをも使用できる
が、上記好ましい条件を満たすようにすることが望まし
い。
腐食性ハニカム構造体２からなり他の一層が６個のコー
ジェライトハニカム構造体３からなる２層構造とした
が、一層を構成するハニカム構造体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。本
発明で重要なのは、何層のハニカム構造体を積み重ねて
ハニカム状蓄熱体を構成した場合でも、少なくとも高温
の排ガスと接する面に耐腐食性ハニカム構造体２からな
る層を設けるとともに、低温の被加熱ガスと接する面に
コージェライトハニカム構造体３からなる層を設けてい
る点である。２層以上の多層でハニカム状蓄熱体を構成
する場合、中間の層として耐腐食性ハニカム構造体２ま
たはコージェライト構造体３のいずれをも使用できる
が、上記好ましい条件を満たすようにすることが望まし
い。
【００１６】図１に示す本発明のハニカム状蓄熱体１で
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。
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。
【００１７】耐腐食性ハニカム構造体２の材料として
は、上述したように主結晶相がアルミナ、ジルコニア、
ムライト、ＳｉＣ、Ｓｉ3 Ｎ4 から選ばれた一つ以上の
組み合わせを使用できるが、以下に示す特性を考慮して
材料を選択することができる。アルミナ、ジルコニアは
腐食に対して抵抗力があるが熱膨脹係数が高く耐熱衝撃
性に劣る。ムライトは腐食に対してはコージェライトに
比べ優れているがアルミナ程優れていない。耐熱衝撃性
はアルミナより優れる。ＳｉＣ、Ｓｉ 3 Ｎ4 は耐腐食性
に優れ、中程度の熱膨脹であるため、耐熱衝撃性に優れ
るが、高温の酸化雰囲気では酸化による劣化が問題とな
る。以下の表１に上述した特性をまとめて示す。
は、上述したように主結晶相がアルミナ、ジルコニア、
ムライト、ＳｉＣ、Ｓｉ3 Ｎ4 から選ばれた一つ以上の
組み合わせを使用できるが、以下に示す特性を考慮して
材料を選択することができる。アルミナ、ジルコニアは
腐食に対して抵抗力があるが熱膨脹係数が高く耐熱衝撃
性に劣る。ムライトは腐食に対してはコージェライトに
比べ優れているがアルミナ程優れていない。耐熱衝撃性
はアルミナより優れる。ＳｉＣ、Ｓｉ 3 Ｎ4 は耐腐食性
に優れ、中程度の熱膨脹であるため、耐熱衝撃性に優れ
るが、高温の酸化雰囲気では酸化による劣化が問題とな
る。以下の表１に上述した特性をまとめて示す。
【００１８】
【表１】
【００１９】耐腐食性セラミックスの使用法としては、
アルミナ、ジルコニアは耐熱衝撃性に劣るため、使用条
件に合わせ実使用上さしつかえない程度に小さなブロッ
クにすると有効である。また耐腐食性に優れているた
め、気孔率を高くすることが可能であり、気孔率を高く
すると蓄熱性の点で有利であるとともに、腐食性ガスを
一時的にトラップしコージェライト部分への流失を抑え
ることができる。
アルミナ、ジルコニアは耐熱衝撃性に劣るため、使用条
件に合わせ実使用上さしつかえない程度に小さなブロッ
クにすると有効である。また耐腐食性に優れているた
め、気孔率を高くすることが可能であり、気孔率を高く
すると蓄熱性の点で有利であるとともに、腐食性ガスを
一時的にトラップしコージェライト部分への流失を抑え
ることができる。
【００２０】ムライトは耐熱衝撃性の点でアルミナに勝
るが、耐腐食性を高める必要があり、気孔率を１０％以
下の緻密体にすると、実使用上問題のない耐腐食性のレ
ベルにすることができるため好ましい。ＳｉＣ、Ｓｉ3
Ｎ4 は中程度の熱膨脹係数を有しコージェライトほどで
はないが耐熱衝撃性に優れる。また、耐腐食性にも優れ
ているので還元雰囲気では問題なく使用できる。しか
し、１０００℃以上の高温酸化雰囲気では酸化によりＳ
ｉＯ2 ガラスが表面に形成され、熱膨張係数が高くなる
とともに、ＳｉＯ2 はＳＯｘ、ＮＯｘ等の腐食性ガスに
侵され易く劣化する問題がある。この耐酸化性を高める
ために、気孔率を１０％以下の緻密体にすると好まし
い。ＳｉＣの気孔率を１０％以下にする手段としてはＳ
ｉメタルを含浸することが有効であり、気孔率を１０％
以下にしたＳｉ含浸ＳｉＣハニカムは耐酸化性に優れる
とともに、熱伝導率が高く耐熱衝撃性に優れるため好ま
しい。
るが、耐腐食性を高める必要があり、気孔率を１０％以
下の緻密体にすると、実使用上問題のない耐腐食性のレ
ベルにすることができるため好ましい。ＳｉＣ、Ｓｉ3
Ｎ4 は中程度の熱膨脹係数を有しコージェライトほどで
はないが耐熱衝撃性に優れる。また、耐腐食性にも優れ
ているので還元雰囲気では問題なく使用できる。しか
し、１０００℃以上の高温酸化雰囲気では酸化によりＳ
ｉＯ2 ガラスが表面に形成され、熱膨張係数が高くなる
とともに、ＳｉＯ2 はＳＯｘ、ＮＯｘ等の腐食性ガスに
侵され易く劣化する問題がある。この耐酸化性を高める
ために、気孔率を１０％以下の緻密体にすると好まし
い。ＳｉＣの気孔率を１０％以下にする手段としてはＳ
ｉメタルを含浸することが有効であり、気孔率を１０％
以下にしたＳｉ含浸ＳｉＣハニカムは耐酸化性に優れる
とともに、熱伝導率が高く耐熱衝撃性に優れるため好ま
しい。
【００２１】蓄熱性に関しては、熱伝導の観点からは多
孔体であること、また比熱の観点からは、重量が大きい
すなわち嵩比重の大きいことが有効である。コージェラ
イトは比重が比較的低いが気孔率を２０％以上の多孔体
とすることにより蓄熱性を確保できる。アルミナ、ジル
コニアは比重が高くまた気孔率を高くしたものは更に蓄
熱体として有利である。ＳｉＣ、Ｓｉ3 Ｎ4 は耐酸化性
を高めるため気孔率を１０％以下の緻密体にすることが
望ましく、熱伝導の面では蓄熱性に劣るが、比重が高い
ためコージェライトと同程度の蓄熱性が期待できる。
孔体であること、また比熱の観点からは、重量が大きい
すなわち嵩比重の大きいことが有効である。コージェラ
イトは比重が比較的低いが気孔率を２０％以上の多孔体
とすることにより蓄熱性を確保できる。アルミナ、ジル
コニアは比重が高くまた気孔率を高くしたものは更に蓄
熱体として有利である。ＳｉＣ、Ｓｉ3 Ｎ4 は耐酸化性
を高めるため気孔率を１０％以下の緻密体にすることが
望ましく、熱伝導の面では蓄熱性に劣るが、比重が高い
ためコージェライトと同程度の蓄熱性が期待できる。
【００２２】図２は本発明のハニカム状蓄熱体を使用し
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。
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。
【００２３】図２に示す例では、まず図中矢印で示した
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。
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。
【００２４】次に、ガスの流れを切り換えて、図中矢印
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。
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。
【００２５】本発明は上述した実施例にのみ限定される
ものではなく、幾多の変形、変更が可能である。例えば
耐腐食性ハニカム構造体の組合せ使用法としては各材料
の特性を考慮して、例えば耐熱衝撃性に優れた主結晶相
がＳｉＣのハニカム構造体を高温側に１層もしくは２
層、３層配しその次に耐腐食性に優れたアルミナを主結
晶相としたハニカム構造体を何層か配するような、異な
った材質の耐腐食性材料を何層か組み合わせる使用法も
ある。
ものではなく、幾多の変形、変更が可能である。例えば
耐腐食性ハニカム構造体の組合せ使用法としては各材料
の特性を考慮して、例えば耐熱衝撃性に優れた主結晶相
がＳｉＣのハニカム構造体を高温側に１層もしくは２
層、３層配しその次に耐腐食性に優れたアルミナを主結
晶相としたハニカム構造体を何層か配するような、異な
った材質の耐腐食性材料を何層か組み合わせる使用法も
ある。
【００２６】また、貫通孔４から構成される流路は、一
方向に揃っていることが望ましいが、複数のハニカム構
造体の流路密度（単位面積当りの流路数）は互いに異な
っていてもよい。例えば、図３に示したように、２段積
み重ねの場合の上段または下段の一方の側の流路密度が
他方の側の流路密度の２倍の構造や、その他３倍の構造
などであってもよい。さらに、複数のハニカム構造体の
流路壁の位置は、互いに一致していなくてもよい。例え
ば図４に示したように、２段積み重ねの場合の上段およ
び下段の流路密度が同じで、上段と下段のハニカム構造
体を流路壁間の長さの半分ずらした構造や、その他３分
の１ずらした構造などであってもよい。
方向に揃っていることが望ましいが、複数のハニカム構
造体の流路密度（単位面積当りの流路数）は互いに異な
っていてもよい。例えば、図３に示したように、２段積
み重ねの場合の上段または下段の一方の側の流路密度が
他方の側の流路密度の２倍の構造や、その他３倍の構造
などであってもよい。さらに、複数のハニカム構造体の
流路壁の位置は、互いに一致していなくてもよい。例え
ば図４に示したように、２段積み重ねの場合の上段およ
び下段の流路密度が同じで、上段と下段のハニカム構造
体を流路壁間の長さの半分ずらした構造や、その他３分
の１ずらした構造などであってもよい。
【００２７】
【発明の効果】以上の説明から明かなように、本発明に
よれば、高温の排ガスに接する面を耐腐食性セラミック
スからなるハニカム構造体とするとともに、低温の被加
熱ガスに接する面をコージェライトからなるハニカム構
造体とした複合構造とすることで、高温の腐食性ガスに
対して使用しても、破壊することなく高効率で熱交換を
行うことができる。
よれば、高温の排ガスに接する面を耐腐食性セラミック
スからなるハニカム構造体とするとともに、低温の被加
熱ガスに接する面をコージェライトからなるハニカム構
造体とした複合構造とすることで、高温の腐食性ガスに
対して使用しても、破壊することなく高効率で熱交換を
行うことができる。
【図１】本発明のハニカム状蓄熱体の一例の構成を示す
図である。
図である。
【図２】本発明のハニカム状蓄熱体を使用した熱交換体
を燃焼加熱炉の燃焼室に設置した例を示す図である。
を燃焼加熱炉の燃焼室に設置した例を示す図である。
【図３】本発明のハニカム状蓄熱体の流路の変形例を説
明するための図である。
明するための図である。
【図４】本発明のハニカム状蓄熱体の流路の変形例を説
明するための図である。
明するための図である。
１ ハニカム状蓄熱体、２ 耐腐食性ハニカム構造体、
３ コージェライトハニカム構造体、４ 貫通孔、１１
燃焼室、１２−１、１２−２ ハニカム状蓄熱体、１
３−１、１３−２ 熱交換体、１４−１、１４−２ 燃
料投入口
３ コージェライトハニカム構造体、４ 貫通孔、１１
燃焼室、１２−１、１２−２ ハニカム状蓄熱体、１
３−１、１３−２ 熱交換体、１４−１、１４−２ 燃
料投入口
Claims (11)
- 【請求項１】複数のハニカム構造体を積み重ねてなり、
貫通孔から構成される流路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、高温の排ガスに接する側を耐腐食性セラ
ミックスからなるハニカム構造体で構成するとともに、
低温の被加熱ガスに接する側を主結晶相がコージェライ
トからなるハニカム構造体で構成することを特徴とする
ハニカム状蓄熱体。 - 【請求項２】前記耐腐食性セラミックスからなるハニカ
ム構造体が、アルミナ、ジルコニア、ムライト、Ｓｉ
Ｃ、Ｓｉ3 Ｎ4 の１つを主結晶相とするハニカム構造体
から選ばれた少なくとも一つである請求項１記載のハニ
カム状蓄熱体。 - 【請求項３】前記耐腐食性セラミックスからなるハニカ
ム構造体部分の流路方向の長さが、排ガス入口面から２
ｃｍ以上でハニカム状蓄熱体全体の長さの９／１０以下
である請求項１記載のハニカム状蓄熱体。 - 【請求項４】前記耐腐食性セラミックスからなるハニカ
ム構造体部分の流路方向の長さが、排ガス入口面から５
ｃｍ以上でハニカム状蓄熱体全体の長さの２／３以下で
ある請求項３記載のハニカム状蓄熱体。 - 【請求項５】前記主結晶相がコージェライトからなるハ
ニカム構造体の気孔率が２０〜５０％である請求項１記
載のハニカム状蓄熱体。 - 【請求項６】前記耐腐食性セラミックスからなるハニカ
ム構造体の気孔率が、前記主結晶相がコージェライトか
らなるハニカム構造体の気孔率よりも高い請求項５記載
のハニカム状蓄熱体。 - 【請求項７】前記耐腐食性セラミックスからなるハニカ
ム構造体部分が、主結晶相がアルミナからなるハニカム
構造体である請求項６記載のハニカム状蓄熱体。 - 【請求項８】前記耐腐食性セラミックスからなるハニカ
ム構造体部分が、主結晶相がジルコニアからなるハニカ
ム構造体である請求項６記載のハニカム状蓄熱体。 - 【請求項９】前記耐腐食性セラミックスからなるハニカ
ム構造体部分が、主結晶相がＳｉＣまたはＳｉ3 Ｎ4 か
らなるハニカム構造体であり、かつ気孔率が１０％以下
である請求項２記載のハニカム状蓄熱体。 - 【請求項１０】前記気孔率が１０％以下の主結晶相がＳ
ｉＣであるハニカム構造体がＳｉ含浸ＳｉＣからなる請
求項９記載のハニカル状蓄熱体。 - 【請求項１１】前記耐腐食性セラミックスからなるハニ
カム構造体部分が、主結晶相がムライトからなるハニカ
ム構造体であり、かつ気孔率が１０％以下である請求項
２記載のハニカム状蓄熱体。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6235411A JP2703728B2 (ja) | 1994-06-17 | 1994-09-29 | ハニカム状蓄熱体 |
| US08/488,056 US5992504A (en) | 1994-06-17 | 1995-06-07 | Honeycomb regenerator |
| DE69505459T DE69505459T2 (de) | 1994-06-17 | 1995-06-08 | Honigwaben-Regenerator |
| EP95303943A EP0687879B1 (en) | 1994-06-17 | 1995-06-08 | Honeycomb Regenerator |
| CA002152001A CA2152001C (en) | 1994-06-17 | 1995-06-16 | Honeycomb regenerator |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13574594 | 1994-06-17 | ||
| JP6-135745 | 1994-06-17 | ||
| JP6235411A JP2703728B2 (ja) | 1994-06-17 | 1994-09-29 | ハニカム状蓄熱体 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0861874A true JPH0861874A (ja) | 1996-03-08 |
| JP2703728B2 JP2703728B2 (ja) | 1998-01-26 |
Family
ID=26469516
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6235411A Expired - Lifetime JP2703728B2 (ja) | 1994-06-17 | 1994-09-29 | ハニカム状蓄熱体 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5992504A (ja) |
| EP (1) | EP0687879B1 (ja) |
| JP (1) | JP2703728B2 (ja) |
| CA (1) | CA2152001C (ja) |
| DE (1) | DE69505459T2 (ja) |
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| WO2006106785A1 (ja) * | 2005-03-31 | 2006-10-12 | Ibiden Co., Ltd. | ハニカム構造体 |
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| JP2008115021A (ja) * | 2006-10-31 | 2008-05-22 | Nippon Steel Corp | 蓄熱部材及びこれを用いた熱交換器 |
| JP2009193808A (ja) * | 2008-02-14 | 2009-08-27 | Hitachi Ltd | 固体酸化物形燃料電池 |
| KR20160024894A (ko) | 2016-02-16 | 2016-03-07 | 최병억 | 영상기반의 환자 맞춤 의료형 보형물 제조 시스템 및 플랫폼 |
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| JP2862864B1 (ja) * | 1998-02-27 | 1999-03-03 | 日本碍子株式会社 | ハニカム状蓄熱体 |
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| CN100412495C (zh) * | 2005-06-17 | 2008-08-20 | 周惠敏 | 带覆层的热交换器 |
| WO2007149535A1 (en) * | 2006-06-21 | 2007-12-27 | Ben Strauss | Honeycomb with a fraction of substantially porous cell walls |
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| DE2746868A1 (de) * | 1977-10-19 | 1979-04-26 | Heinrich Dipl Ing Hemmer | Besatz und metallische unterlage fuer den besatz von hochofen-winderhitzern |
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1994
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1995
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- 1995-06-08 EP EP95303943A patent/EP0687879B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1995-06-08 DE DE69505459T patent/DE69505459T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1995-06-16 CA CA002152001A patent/CA2152001C/en not_active Expired - Fee Related
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