JPS6227355B2 - - Google Patents

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JPS6227355B2
JPS6227355B2 JP57230057A JP23005782A JPS6227355B2 JP S6227355 B2 JPS6227355 B2 JP S6227355B2 JP 57230057 A JP57230057 A JP 57230057A JP 23005782 A JP23005782 A JP 23005782A JP S6227355 B2 JPS6227355 B2 JP S6227355B2
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cordierite
firing
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heat exchanger
highly airtight
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Yutaka Ogawa
Shunichi Yamada
Toshuki Hamanaka
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Publication of JPS6227355B2 publication Critical patent/JPS6227355B2/ja
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F21/00Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials
    • F28F21/04Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials of ceramic; of concrete; of natural stone
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D19/00Regenerative heat-exchange apparatus in which the intermediate heat-transfer medium or body is moved successively into contact with each heat-exchange medium
    • F28D19/04Regenerative heat-exchange apparatus in which the intermediate heat-transfer medium or body is moved successively into contact with each heat-exchange medium using rigid bodies, e.g. mounted on a movable carrier
    • F28D19/041Regenerative heat-exchange apparatus in which the intermediate heat-transfer medium or body is moved successively into contact with each heat-exchange medium using rigid bodies, e.g. mounted on a movable carrier with axial flow through the intermediate heat-transfer medium
    • F28D19/042Rotors; Assemblies of heat absorbing masses
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
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    • Y10T428/249953Composite having voids in a component [e.g., porous, cellular, etc.]
    • Y10T428/249955Void-containing component partially impregnated with adjacent component
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Description

【発明の詳細な説明】
本発明は内燃機関及びガスタービンエンジン、
スターリングエンジン等の外燃機関、産業用熱交
換体等に使用されるハニカム構造を基体とするコ
ージエライト質回転蓄熱式熱交換体及びその製造
方法に関するものである。 一般にセラミツク回転蓄熱式熱交換体は、直径
30cm〜2mのハニカム構造を有する円筒形マトリ
ツクス及び該円筒形マトリツクスの外周辺に嵌合
されるマトリツクス保持用リングにより構成され
ており、該熱交換体は加熱流体通路と熱回収側の
流体通路とを区分する手段により左右2分割され
た状態で回転し、その半分は一方の区画内を通過
する加熱流体によつて加熱されて蓄熱し、他方の
区画内で加熱されるべき流体に放熱することが繰
返されて熱交換が行なわれるものである。 従つて、セラミツク回転蓄熱式熱交換体に要求
される特性としては、熱交換効率が良くかつ流体
の通過が円滑に行われるように圧力損失が小さい
ことが要求される。 従来、特開昭55−46338号公報に開示されてい
るように、複数個のハニカム構造のマトリツクス
セグメント焼成体に焼成後マトリツクスセグメン
トと実質的に同じ鉱物組成でかつ熱膨脹率差が非
常に小さいセラミツク接合材により、そのマトリ
ツクスセグメントを接合、焼成して得られた回撚
蓄熱式熱交換体においてはコージエライト質のも
のがその低い熱膨脹特性により特に耐熱衝撃性に
優れている。しかもこのものはコージエライト質
と同様の低膨脹特性を有するβ−スポジユメン等
のアルミノ珪酸リチウム系のような化学的不安定
性がない。 一般にコージエライトは緻密焼結化が難しく、
特に室温から800℃までの熱膨脹係数が2.0×
10-6/℃以下を示すような低膨脹を示すコージエ
ライト素地では、カルシア、アルカリ、カリ、ソ
ーダのような融剤となるべき不純物量を極めて少
量に限定する必要があるためガラス相が非常に少
なく多孔質となる。特に近年自動車排気ガス浄化
用触媒担体として使用されているコージエライト
質ハニカム構造体は、室温から800℃までの熱膨
脹係数が1.5×10-6/℃以下であることを必要と
するため、不純物の少ないタルク、カオリン、ア
ルミナ等の原料が使用され、これらの原料産地、
原料系、原料粒度等の選定を行つてもそのコージ
エライト焼成体の気孔率はせいぜい20〜45%の範
囲のものにすぎない。従つてこのようなコージエ
ライト質ハニカム構造体マトリツクスを用いたコ
ージエライト質回転蓄熱式熱交換体は、その気孔
率が大きいためハニカム構造体貫通孔を形成する
融壁表面の気孔、特に連通気孔を通して加熱流体
と熱回収側流体との相互間に流体のリークが発生
し熱交換効率及び熱交換体が使用されるシステム
全体の効率が低下する重大な欠点を有している。 一方コージエライトの気孔率を小さくするとい
ずれも熱膨脹率が大きくなり、このため例えば特
開昭56−129043号公報で開示されているように、
多孔質ハニカム構造体の貫通孔を形成する隔壁表
面に釉薬等を塗布する方法が提案されているが、
その融剤成分により大巾に熱膨脹が大きくなり、
その結果耐熱衝撃特性を劣化させてしまう欠点が
ある。さらに比較的低気孔率のコージエライト質
ハニカム構造体のマトリツクスセグメント製造法
において、乾燥及び焼成工程での収縮が大きいた
めセグメントに亀裂を発生しやすく、歩留りよく
大きな寸法のマトリツクスセグメントを製造する
ことは困難であつた。 本発明の第1の目的は熱交換効率の向上及び熱
交換体を含むシステム全体の効率の向上を図るた
め耐熱衝撃特性にすぐれた低膨脹のコージエライ
ト質回転蓄熱式熱交換体の耐熱衝撃特性を劣化さ
せることなくハニカム構造のマトリツクス隔壁か
らのリーク量を大巾に低減した高気密性コージエ
ライト質回転蓄熱式熱交換体を提供することにあ
り、第2の目的はそのような高気密性コージエラ
イト質回転蓄熱式熱交換体を得るのに最適な方法
を提供することにある。 すなわち第1の発明は、気孔率が20〜45%のコ
ージエライトを主成分とするハニカム構造体の貫
通孔を形成する隔壁表面の開気孔が、該ハニカム
構造体との800℃での熱膨脹率差が0.1%以下であ
る充てん物質で封着されている高気密性コージエ
ライト質回転蓄熱式熱交換体であり、第2の発明
はハニカム構造を有するコージエライト質マトリ
ツクスセグメントを成形焼成した後、マトリツク
スセグメントのハニカム構造の貫通孔を形成する
隔壁表面の開気孔に、焼成後該マトリツクスセグ
メントとの800℃での熱膨脹率差が0.1%以下であ
る充てん物質を担持する工程及び該マトリツクス
セグメントの所定の外周壁面上に焼成後の結晶相
の主成分がコージエライトで該マトリツクスセグ
メントとの800℃での熱膨脹率差が0.1%以下のセ
ラミツク接合材を塗布接合する工程をいずれかの
順序で行い、次いで前記の工程処理されたものを
1350〜1430℃で焼成する高気密性コージエライト
質回転蓄熱式熱交換体の製造方法である。 本発明の詳細をまず第1の発明から説明する。 第1図及び第2図に示すように回転蓄熱式熱交
換体1はコージエライトを主成分とするハニカム
構造体、すなわち複数個のマトリツクスセグメン
ト2から構成される。コージエライトを主成分と
する理由は、コージエライトがその低い熱膨脹特
性により耐熱衝撃特性に優れ、しかも軟化温度が
1300℃以上で高い耐熱性を有しているからであ
る。さらにマトリツクスセグメント2は耐熱衝撃
性を向上するために自動車排気ガス浄化用触媒担
体に使用されるような気孔率20〜45%の低膨脹の
コージエライトハニカム構造体より構成される。
マトリツクスセグメント2は第3図あるいは第4
図に示すように、該マトリツクスセグメント2の
間をコージエライト系の接合材7を以つて一体化
されている。接合されるマトリツクスセグメント
2の数は、第1図では5個第2図では20個示して
いるが要求される熱交換体の寸法形状及び個々の
マトリツクスセグメント2の製造条件、例えば押
出法の場合その押出成形金型の寸法等によつて定
められる。さらにマトリツクスセグメント2は、
第5図及び第6図に示すように該マトリツクスセ
グメント2の流体通路となる貫通孔を形成する隔
壁3中に存在する気孔のうち該隔壁3の表面の開
気孔4が、充てん物質5により封着され、特にマ
トリツクス隔壁3を連通する気孔6は充てん物質
5により流体が通過しないように封止されてい
る。充てん物質5はマトリツクスを構成している
コージエライト質ハニカム構造体、すなわちマト
リツクス隔壁3との800℃での熱膨脹率差が0.1%
以下のコージエライト及びガラス物質より成る。
800℃での熱膨脹率差を0.1%以下にする理由は、
この充てん物質5とマトリツクスとの熱膨脹率差
が0.1%を越えるとその熱膨脹が大きくなり、コ
ージエライト質回転蓄熱式熱交換体1の耐熱衝撃
性を劣化させるからである。 次に、本発明の第2の発明を製造工程に沿つて
詳細に説明する。 (1) コージエライト質マトリツクスセグメントの
成形、焼成工程; 公知の低膨脹コージエライト質原料バツチ、
例えば不純物の少ないタルク、カオリン、アル
ミナ等の原料粉末及びバインダー等を用いて坏
土を調整し、熱交換体に必要な寸法形状のハニ
カム構造体を押出形成する。熱交換体の所要寸
法が大きい場合は、第1図及び第2図に示され
るように分割された形状、すなわちセグメント
として成形する。次いでこのコージエライト質
原料バツチより成るハニカム成形体は、コージ
エライト焼成温度1350〜1430℃で焼成し、低膨
脹コージエライト質マトリツクスセグメントを
得る。ここでコージエライトマトリツクスセグ
メント焼成体は気孔率20〜45%を有するように
原料バツチ、焼成条件等を選定する必要があ
る。 (2) 充てん物質をマトリツクス隔壁表面の開気孔
へ担持する工程; この工程は前記工程で得られた低膨脹のコー
ジエライト質マトリツクスの隔壁の表面に存在
する開気孔にコージエライト粉末及び焼成後ガ
ラス物質となるセラミツク粉末を担持する工程
である。 コージエライト粉末はコージエライト質マト
リツクスセグメントと実質的に同じことが望ま
しいが低膨脹及び低不純物のコージエライト材
質であればよい。担持量はマトリツクス隔壁を
通してのリーク量を充分低減するために5〜30
%、望ましくは10〜20%が必要である。 焼成後ガラス物質となるセラミツク粉末はコ
ージエライト質マトリツクスと焼成過程で反応
が進行するのを防ぐため、また開気孔が充てん
物質で封着されたマトリツクスの耐熱性を劣化
させないためにカルシア、アルカリ等の融剤成
分を限定する必要がある。好ましくはコージエ
ライト系のガラス組成のゼーゲル式でKNaO:
0.03〜0.15、MgO:0.80〜0.94、CaO:0.01〜
0.04、Al2O3:0.92〜0.96、SiO2:2.47〜3.92を
成分とするものが、充てん物質の封着に用いる
焼成温度、担持方法、担持量に応じて選択され
る。ガラス化するセラミツク粉末の融剤成分が
多いと焼成過程でコージエライト質マトリツク
ス隔壁との反応が進行してマトリツクスの熱膨
脹を大きくする不都合が生じ、逆にコージエラ
イト粉末だけ、または焼成後ガラス物質となる
セラミツク粉末の融剤成分が少ないと封着され
た充てん物質のマトリツクス隔壁表面の開気孔
への付着強度が弱く、充分なリーク防止が達成
されない。従つて焼成後ガラス物質となるセラ
ミツク粉末の担持量は使用する組成の考慮が必
要であるが、焼成後の充てん物質のコージエラ
イト質マトリツクスとの熱膨脹率差を小さく
し、800℃で0.1%以下にするためには3〜25
%、望ましくは5〜15%を必要とする。 担持されるコージエライト粉末及び焼成後ガ
ラス物質となるセラミツク粉末の粒度は、コー
ジエライト質マトリツクスの隔壁表面の微細な
開気孔、特に連通気孔を封着するためにマトリ
ツクス隔壁内部まで担持する必要があるので44
μ以下に微粉砕することが望ましい。44μ以上
の粒度を用いると開気孔内部に担持されずマト
リツクス隔壁の表面全体に担持されるのでリー
ク防止効果が低下するだけでなくマトリツクス
隔壁の厚さを増加させて圧損の増加をまねく不
都合がある。 コージエライト粉末及び焼成後ガラス物質と
なるセラミツク粉末の担持方法としては、微粉
砕されたコージエライト及び焼成後ガラス物質
となるセラミツク粉末に水等を加えて泥漿を調
整し、次いで浸漬し、余剰泥漿をエアー等で除
去し、乾燥して所定の担持量が得られるまでく
り返したり、気密容器で真空引きにより泥漿化
した担持される充てん物質を導入し、浸漬後除
去して担持する方法、泥漿を粉霧状に吹きつけ
る方法等がとられる。コージエライト粉末及び
焼成後ガラス物質となるセラミツク粉末の担持
の順序は、担持された充てん物質の融剤成分が
コージエライト質マトリツクスと反応進行する
のを抑えるためコージエライト粉末担持の後で
焼成後ガラス物質となるセラミツク粉末の担持
を行うことが望ましい。コージエライト粉末と
焼成後ガラス物質となるセラミツク粉末の相方
を含む混合泥漿にマトリツクスを浸漬させて担
持する場合には、担持物質をそれぞれ担持する
場合に比べ焼成後ガラス物質となるセラミツク
粉末の担持量を限定するか、その融剤成分の限
定を行う必要がある。 (3) マトリツクスセグメントを接合する工程; この工程は焼成された複数個のマトリツクス
セグメントを接合材により接合一体化して所定
寸法のコージエライト質回転蓄熱式熱交換体を
得る工程である。すなわち第3図、第4図に示
すように、接合する三角形もしくは四角形の貫
通孔を有するマトリツクスセグメント2の外周
壁面間に接合材7を以つてマトリツクスセグメ
ントを一体化する工程である。 接合材は次で説明する焼成工程の後、結晶相
の主成分がコージエライトで、マトリツクスセ
グメントとの800℃での熱膨脹率差が0.1%以下
のものである。コージエライト質原料バツチに
バインダー、水を加え混練し、ペースト状にし
た接合材をマトリツクスセグメントの所要外周
壁面上に塗布し、その塗布面を接合した後乾燥
する。接合部の厚さは、流体通過に対する圧損
を増加させないように、また焼成後充分な接合
強度を得るために0.1〜6mm、望ましくは0.5〜
3mmの厚さが適正である。焼成後の接合材のマ
トリツクスセグメントとの熱膨脹率差は接合焼
成された一体構造の熱交換体の耐熱衝撃性を劣
化させないように800℃で0.1%以下好ましくは
0.05%以下にする必要がある。この理由は熱膨
脹率差が0.1%を越えるとマトリツクスセグメ
ント接合部から熱衝撃により亀裂を発生するか
らである。 マトリツクスセグメントの接合は充てん物質
の担持工程の前に行つてもよいし、後で行つて
もよい。この順序は、セグメント及び熱交換体
の大きさ等により決めればよく、例えば大型の
ものを製作する場合はセグメントの段階で充て
ん物質の担持を行い、その後でセグメントの接
合を行うのが好ましい。 (4) 焼成工程; この工程は担持物質が担持され、接合された
マトリツクスセグメントを焼成する工程であ
る。 充てん物質の担持、接合材により接合がなさ
れた一体構造のマトリツクスは1350〜1430℃の
焼成温度で、充てん物質によるマトリツクス隔
壁表面の開気孔の封着及び接合材のコージエラ
イト化を同時に行う。焼成温度は充てん物質の
熱膨脹を充分に低下させ、またマトリツクスと
の付着強度が充分なように低膨脹コージエライ
ト材質の焼成温度1350〜1430℃で焼成する。接
合材はコージエライト質原料よりなるのでこの
焼成によつて接合材のコージエライト化が同時
に達成される。温度範囲の限定理由は1350℃未
満の温度では充てん物質及びセグメント接合材
の低膨脹化が充分でなく、また1430℃を越える
温度では充てん物質の融剤成分によるコージエ
ライトマトリツクスとの反応及び充てん物質、
接合材の熱膨脹上昇をまねくため好ましくな
い。 一方接合材焼成と充てん物質の焼成は同時に
行うことが焼成回数が増えず好都合であるが、
担持工程及び接合工程ごとにそれぞれ焼成して
もよい。 実施例 1 原料粒度、調合割合、バインダー割合の選択に
より第1表のa〜eに示すような気孔率20〜47.8
%のマトリツクスセグメントを得るために中国タ
ルク、仮焼中国タルク、ジヨージアカオリン、仮
焼ジヨージアカオリン、アルミナ、水酸化アルミ
ニウムより成るコージエライト質原料バツチを押
出成形によりピツチ1.4mm、隔壁の厚さ0.12mmの
三角セル形状を有するハニカム構造体マトリツク
スセグメントを得た後、最高温度が1400℃で4時
間焼成して断面が130×180mm、高さ85mmのコージ
エライト質マトリツクスセグメントを作成した。
それらの気孔率、熱膨脹率、耐熱衝撃特性、リー
ク量の測定結果を第1表に示す。マトリツクス隔
壁を通してのリーク量の測定は、米国資料
DOE/NASA/0008−12、NASA、CR−165139
“セラミツク・リジエネレータ・システムズ・デ
ベロツプメント・プログラム−フアイナル・レポ
ート”の213ページに開示されているように、中
央に幅3.2mm、長さ152.4mmのみぞを有する幅38.1
mmのゴム製ガスケツトをハニカム構造体マトリツ
クスの一方の端面に、他端面にリークを防止する
シールを装着し、前記ガスケツトのみぞを有して
138KPaすなわち約1.4Kg/cm2に加圧した空気を導
入し、加圧空気の流量を測定してリーク量(Kg/
sec.m2)を算出する方法によつた。尚、20%未満
の気孔率のコージエライトマトリツクスセグメン
トは乾燥及び焼成工程で亀裂を発生したため得る
ことができなかつた。また第1表に示すように気
孔率45%以上のeは熱膨脹が高く、耐熱衝撃特性
が著しく劣るためセグメントとしては使用できな
いものであつた。
【表】
【表】
【表】
【表】 第1表の気孔率34.7%のマトリツクスセグメン
ト(第1表c)を用い、第2表に示す充てん物質
をそれぞれ含む水分50%の泥漿にコージエライト
粉末、焼成後ガラス物質となるセラミツク粉末の
順序で浸漬、余剰の泥漿の除去、乾燥の工程を所
定の回数くり返して充てん物質を担持させた。余
剰泥漿の除去はエアーでマトリツクス貫通孔の目
づまりがなくなるまで行つた。充てん物質の担持
量の平均を測定した結果を第2表に示す。充てん
物質であるセラミツク粉末A、Bの組成は第3表
に示すとおりであつた。充てん物質の熱膨脹率の
測定は、マトリツクスセグメントへの担持量と同
じ割合でコージエライト粉末と焼成後ガラス物質
となるセラミツク粉末を吸水性の多孔板上に塗布
して乾燥させ、長さ55mmのテストピースを作成
し、マトリツクスセグメントと同じ焼成条件で焼
成した後測定を行つた。 充てん物質が担持されたマトリツクスセグメン
ト及び充てん物質のテストピースを最高温度1400
℃で4時間焼成した。焼成後のマトリツクスセグ
メントの隔壁の厚さ、熱膨脹率、耐熱衝撃特性、
リーク量測定結果及び充てん物質の熱膨脹率測定
結果も第2表に示す。第2表中の参考例No.1は
充てん物質のコージエライト粉末が粗粒(−74
μ)のもの、同じく参考例No.2は充てん物質が
焼成後ガラス物質となるセラミツク粉末だけのも
の、同じく参考例No.3は充てん物質の充てん前
のマトリツクスとの800℃での熱膨脹率差が0.1%
を越えるものである。参考例No.1、No.2は第2
表中の本発明に比べリーク量が多く、参考例
No.1、No.2、No.3では熱膨脹率が大巾に大きく
なり耐熱衝撃特性が劣化していることが明らかで
ある。 実施例 2 実施例1の第1表cのコージエライト質マトリ
ツクスセグメントを用いて、実施例1と同様の工
程により、第4表に示す参考例No.1、No.2、本
発明No.1〜No.5の充てん物質の担持を行つた。
それぞれの充てん物質の担持量の平均を測定した
結果を第4表に示す。充てん物質がそれぞれ担持
された第4表の参考例No.1、No.2、本発明No.1
〜No.5のマトリツクスセグメントをそれぞれ13
個ずつを一体構造の回転蓄熱式熱交換体となるよ
うに外周部を一部加工した後、接合部分に中国タ
ルク、ジヨージアカオリン、仮焼ジヨージアカオ
リン、アルミナより成るペースト状の接合材を焼
成後の厚さ約1.5mmとなるように塗布し、接合
し、完全に乾燥させた後第4表の参考例No.1、
No.2、本発明No.1〜No.5の一体構造のマトリツ
クスはそれぞれ第4表に示す焼成条件で焼成し、
直径450mm、厚さ85mmの形状を有するコージエラ
イト質回転蓄熱式熱交換体を得た。接合材及び充
てん物質の熱膨脹率測定用テストピースは実施例
1と同じ方法で作成し評価した。 それぞれの接合材、充てん物質、マトリツクス
の熱膨脹率、熱交換体の耐熱衝撃特性、マトリツ
クスのリーク量の測定結果も第4表に示す。
【表】
【表】 第4表中の参考例No.1、No.2はマトリツクス
の熱膨脹率が大巾に大きくなり、耐熱衝撃特性が
劣化していることが判明した。 尚マトリツクス隔壁表面の充てん物質の担持状
態を調べるために第4表中の本発明No.3試片の
マトリツクス隔壁表面の電子顕微鏡観察を行つ
た。その電子顕微鏡写真を第8図に、充てん物質
担持前の第4表中の本発明のNo.3試片のマトリ
ツクス隔壁表面の電子顕微鏡写真を第7図に示
す。 実施例 3 実施例1の第1表bのコージエライト質マトリ
ツクスセグメント35個を一体構造の回転蓄熱式熱
交換体となるように外周部及び両端面を一部加工
した後、中国タルク、仮焼中国タルク、ジヨージ
アカオリン、仮焼ジヨージアカオリン、アルミナ
より成るペースト状の接合材を厚さが約1.5mmに
なるように塗布し、接合した。接合後充分乾燥さ
れた一体構造のマトリツクスは真空引き可能な気
密容器に入れ、粒径44μ以下に微粉砕したコージ
エライト粉末80重量部、第3表の焼成後ガラス物
質となるセラミツク粉末B20重量部より成るセラ
ミツク粉末を含む水分60%の泥漿を容器内に導入
し、該マトリツクスを約60秒間浸漬させた後真空
引きにより泥漿を除去して充てん物質の担持を行
つた。充てん物質の担持量は24.5%であつた。該
マトリツクスは最高温度1390℃で5時間焼成して
直径700mm、厚さ70mmのコージエライト質回転蓄
熱式熱交換体を得た。充てん物質及び接合材の熱
膨脹の測定は実施例1、2と同様にして行つた。
この熱交換体のマトリツクスの隔壁の厚さ、熱膨
脹率、リーク量及び充てん物質、接合材の熱膨脹
率の測定結果は第5表に示す通りであり、この熱
交換体の特性は良好であつた。
【表】 て測定
以上の説明から明らかなように本発明によるコ
ージエライト質回転蓄熱式熱交換体はハニカム構
造体マトリツクスの貫通孔を形成する隔壁表面の
開気孔が充てん物質により封着され、マトリツク
ス隔壁を通しての流体のリーク量は138KPaすな
わち約1.4Kg/cm2の圧力下で0.025Kg/sec・m2
下と極めて低い値を達成し、熱交換体としての効
率が飛躍的に向上する。しかも充てん物質と多孔
質のコージエライトマトリツクスとの800℃での
熱膨脹率差を0.1%以下に制御できるので本発明
の熱交換体は、従来の多孔質コージエライトマト
リツクスに比較して熱膨脹率はほとんど大きくな
らず、耐熱衝撃特性の劣化もない。 さらに充てん物質の担持が主にマトリツクス隔
壁の開気孔の中になされるためにマトリツクス隔
壁の厚さ及びセルピツチはほとんど変化せず、開
口面積にもほとんど変化はなく、圧力損失の増
加、熱交換効率の低下等の不都合もおこらない。 さらにこのようにすぐれた高気密性コージエラ
イト質回転蓄熱式熱交換体を得るために本発明は
極めて効率的な製造方法でもある。よつて本発明
の高気密性コージエライト質回転蓄熱式熱交換体
は耐熱衝撃性に優れ、圧力損失が小さく、熱交換
効率にも優れているため内燃機関及びガスタービ
ンエンジン、スターリングエンジン等の外燃機関
などの回転蓄熱式熱交換体としてまたエネルギー
節減のための産業用熱交換体としても非常に有用
である。さらにハニカム構造を基体としたコージ
エライト質伝熱式熱交換体のリーク量低減等へも
応用利用が可能であり、本発明は産業上極めて有
用である。
【図面の簡単な説明】
第1図及び第2図は本発明によるコージエライ
ト質回転蓄熱式熱交換体の一例を示す平面図、第
3図は多孔質コージエライト質マトリツクス隔壁
の断面図、第4図は本発明の充てん物質で開気孔
が封着されたマトリツクス隔壁の断面図、第5図
及び第6図はマトリツクスセグメントの接合状態
を示す平面図、第7図は実施例2第4表の本発明
No.3の充てん物質を担持する前のマトリツクス
隔壁表面の走査型電子顕微鏡2次電子像写真
(800倍)、第8図は実施例2の第4表の本発明
No.3の充てん物質で開気孔が封着されたマトリ
ツクス隔壁表面の走査型電子顕微鏡2次電子像写
真(800倍)である。 1……コージエライト質回転蓄熱式熱交換体、
2……マトリツクスセグメント、3……マトリツ
クス隔壁、4……開気孔、5……充てん物質、6
……連通気孔、7……接合材。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 気孔率が20〜45%のコージエライトを主成分
    とするハニカム構造体の貫通孔を形成する隔壁表
    面の開気孔が、該ハニカム構造体との800℃での
    熱膨脹率差が0.1%以下である充てん物質で封着
    されていることを特徴とする高気密性コージエラ
    イト質回転蓄熱式熱交換体。 2 充てん物質がコージエライトとガラス物質と
    を主成分とする特許請求の範囲第1項記載の高気
    密性コージエライト質回転蓄熱式熱交換体。 3 ハニカム構造を有するコージエライト質マト
    リツクスセグメントを成形焼成する工程と、マト
    リツクスセグメントのハニカム構造の貫通孔を形
    成する隔壁表面の開気孔に、焼成後該マトリツク
    スセグメントとの800℃での熱膨脹率差が0.1%以
    下である充てん物質を担持する工程と、該マトリ
    ツクスセグメントの所定の外周壁面上に焼成後の
    結晶相の主成分がコージエライトで該マトリツク
    スセグメントとの800℃での熱膨脹率差が0.1%以
    下のセラミツク接合材を塗布接合する工程と次い
    で前記の工程処理されたものを1350〜1430℃で焼
    成する工程との結合よりなることを特徴とする高
    気密性コージエライト質回転蓄熱式熱交換体の製
    造方法。 4 担持される充てん物質がコージエライト粉末
    と焼成後ガラス物質となるセラミツク粉末とを主
    成分とする特許請求の範囲第3項記載の高気密性
    コージエライト質回転蓄熱式熱交換体の製造方
    法。 5 コージエライト粉末を含む泥漿に浸漬後、焼
    成後ガラス物質となるセラミツク粉末を含む泥漿
    に浸漬することにより充てん物質を担持する特許
    請求の範囲第4項記載の高気密性コージエライト
    質回転蓄熱式熱交換体の製造方法。 6 コージエライト粉末と焼成後ガラス物質とな
    るセラミツク粉末とを混合した泥漿に浸漬するこ
    とにより充てん物質を担持する特許請求の範囲第
    4項記載の高気密性コージエライト質回転蓄熱式
    熱交換体の製造方法。 7 担持される充てん物質の粒径が44μ以下であ
    る特許請求の範囲第4項記載の高気密性コージエ
    ライト質回転蓄熱式熱交換体の製造方法。 8 ハニカム構造を有するコージエライト質マト
    リツクスセグメントを成形焼成する工程と、該マ
    トリツクスセグメントの所定の外周壁面上に焼成
    後の結晶相の主成分がコージエライトで該マトリ
    ツクスセグメントとの800℃での熱膨脹率差が0.1
    %以下のセラミツク接合材を塗布接合する工程
    と、マトリツクスセグメントのハニカム構造の貫
    通孔を形成する隔壁表面の開気孔に、焼成後該マ
    トリツクスセグメントとの800℃での熱膨脹率差
    が0.1%以下である充てん物質を担持する工程
    と、次いで前記の工程処理されたものを1350〜
    1430℃で焼成する工程との結合よりなることを特
    徴とする高気密性コージエライト質回転蓄熱式熱
    交換体の製造方法。 9 担持される充てん物質がコージエライト粉末
    と焼成後ガラス物質となるセラミツク粉末とを主
    成分とする特許請求の範囲第8項記載の高気密性
    コージエライト質回転蓄熱式熱交換体の製造方
    法。 10 コージエライト粉末を含む泥漿に浸漬後、
    焼成後ガラス物質となるセラミツク粉末を含む泥
    漿に浸漬することにより充てん物質を担持する特
    許請求の範囲第9項記載の高気密性コージエライ
    ト質回転蓄熱式熱交換体の製造方法。 11 コージエライト粉末と焼成後ガラス物質と
    なるセラミツク粉末とを混合した泥漿に浸漬する
    ことにより充てん物質を担持する特許請求の範囲
    第9項記載の高気密性コージエライト質回転蓄熱
    式熱交換体の製造方法。 12 担持される充てん物質の粒径が44μ以下で
    ある特許請求の範囲第9項記載の高気密性コージ
    エライト質回転蓄熱式熱交換体の製造方法。
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