JPH0146797B2 - - Google Patents
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- JPH0146797B2 JPH0146797B2 JP55037333A JP3733380A JPH0146797B2 JP H0146797 B2 JPH0146797 B2 JP H0146797B2 JP 55037333 A JP55037333 A JP 55037333A JP 3733380 A JP3733380 A JP 3733380A JP H0146797 B2 JPH0146797 B2 JP H0146797B2
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- heat
- heat exchanger
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F7/00—Elements not covered by group F28F1/00, F28F3/00 or F28F5/00
- F28F7/02—Blocks traversed by passages for heat-exchange media
-
- 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
-
- Y—GENERAL 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
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S165/00—Heat exchange
- Y10S165/355—Heat exchange having separate flow passage for two distinct fluids
- Y10S165/395—Monolithic core having flow passages for two different fluids, e.g. one- piece ceramic
-
- Y—GENERAL 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
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
- Y10T428/24—Structurally defined web or sheet [e.g., overall dimension, etc.]
- Y10T428/24149—Honeycomb-like
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Description
本発明は隔壁によつて構成された多数の平行な
通路を有し、熱交換する流体相互が別々の通路を
流れる伝熱式セラミツク熱交換体に関するもので
ある。 従来、ガスタービンエンジンや工場設備、炉な
どから排出される高温の燃焼ガスは、そのまま捨
てられることが多く、エネルギー経済上も熱汚染
公害上も問題があり、これを防ぐためセラミツク
熱交換体によりこれら排熱を回収して他に利用す
ることが行なわれている。このセラミツク熱交換
体には、回転式蓄熱型熱交換体と伝熱式熱交換体
がある。これらの熱交換体に要求される特性とし
ては、熱交換効率が高く、圧力損失が小さく、か
つ高温流体と低温流体の間でもれのないことであ
る。回転式蓄熱型熱交換体は、熱交換効率が90％
以上と高いものの、絶えず回転しているため機械
的、熱的原因による割れが生じやすく、また、シ
ール部からの流体のもれが生じやすいという欠点
がある。また、伝熱式熱交換体は、駆動部分がな
いため、流体のもれが比較的少ないという長所が
あるが、伝熱面積が小さいため熱交換効率は若干
低くなるという欠点があつた。従つて熱交換効率
が高く、圧力損失が小さく、かつ隣接する通路を
共有する隔壁からの流体のもれの少ない伝熱式セ
ラミツク熱交換体の開発が強く望まれていた。 従来、伝熱式セラミツク熱交換体は、例えば多
数のセラミツク・チユーブを並列にならべたセラ
ミツク層を作成した後、流体の流れが所望の方向
となるように、該セラミツク層を交互に積層する
か、又はコルゲート法（Corrugate）により波付
けされた波板と平板とを交互に積層することによ
り得ていた。多数のセラミツク・チユーブを並列
にならべたセラミツク層を積層した場合、隔壁部
の肉厚および流体の通路となる開孔部の形状、大
きさが不均一となりやすく、開孔率も小さいた
め、伝熱面積が小さくなり、従つて熱交換効率が
低いという致命的な欠点を有していた。コルゲー
ト法により波付けされた波板と平板とを交互に積
層した場合には、流体の通路となる内表面の表面
粗さが大きいため、圧力損失が大きく、また、セ
ラミツク材料そのものの密度も低いため、高温流
体と低温流体の間で、流体のもれが生じやすいと
いう欠点があつた。 本発明は、従来のこれらの欠点を解決するため
になされたもので、隔壁によつて構成された多数
の平行な通路を有し、熱交換する流体相互が別々
の通路を流れる伝熱式熱交換体において、押し出
し法により形成され通路断面形状および隔壁の厚
さが実質的に均一で、熱交換すべき高温流体と低
温流体の通路が相互に平行であり、該通路の端部
が一列おきに封止され、その封止された列の端部
に該列共通の流体室を有し、さらに流体が熱交換
する伝熱部分の開孔率が60％以上で、かつ隔壁を
構成するセラミツク材料の気孔率が10％以下であ
る伝熱式セラミツク熱交換体およびその製法であ
る。 本発明の伝熱式セラミツク熱交換体をさらに詳
細に説明する。一般に、伝熱式熱交換体は高温流
体と低温流体の流入孔と排出孔の位置および流体
の通過する構造により、いくつかの構造が可能で
あるが、本発明の適用可能な代表的な例を第１
図、第２図、第３図に示した。各図中、ａは本発
明による伝熱式セラミツク熱交換体の概念を示す
立体図、ｂは伝熱部分における両流体の流れを示
す模式図であり、低温流体は１から流入して１′
へ排出し、高温流体は２から流入して２′へ排出
し、両流体が隣接する隔壁を通して熱交換される
構造となつている。各図中、各々の流入孔、排出
孔はいずれも選ばれた通路の列毎に端面を封じた
列と開口した列の組合せ構造となつている。ま
た、封止された列の端部にその列共通の流体室が
存在する構造となつている。この流体室を流入
孔、排出孔内に設けることにより、出入する流体
の流れを容易に制御することが可能となる。流入
孔と排出孔の位置を変えることにより、セラミツ
ク熱交換体の構造を変化させることも可能である
が、熱交換をする伝熱部分の構造は、一般には第
１図、第２図、第３図のいずれかで示される。 本発明で用いるセラミツク材料としては、高温
流体の熱交換を有効に利用するため耐熱性、耐熱
衝撃性に優れた材料を用いることが好ましく、コ
ージエライト、ムライト、マグネシウム・アルミ
ニウム・チタネート、炭化珪素、窒化珪素および
これらの組合せ等低熱膨脹セラミツク材料が望ま
しい。これらの材料の特性は第１表に示すよう
に、いずれも耐熱性に優れると共に、熱膨脹係数
が小さいため、急激な温度変化に耐えることが可
能であり、高温流体と低温流体が隣接することに
より隔壁を通して熱交換される本発明の材料とし
ては最も好ましいものである。
通路を有し、熱交換する流体相互が別々の通路を
流れる伝熱式セラミツク熱交換体に関するもので
ある。 従来、ガスタービンエンジンや工場設備、炉な
どから排出される高温の燃焼ガスは、そのまま捨
てられることが多く、エネルギー経済上も熱汚染
公害上も問題があり、これを防ぐためセラミツク
熱交換体によりこれら排熱を回収して他に利用す
ることが行なわれている。このセラミツク熱交換
体には、回転式蓄熱型熱交換体と伝熱式熱交換体
がある。これらの熱交換体に要求される特性とし
ては、熱交換効率が高く、圧力損失が小さく、か
つ高温流体と低温流体の間でもれのないことであ
る。回転式蓄熱型熱交換体は、熱交換効率が90％
以上と高いものの、絶えず回転しているため機械
的、熱的原因による割れが生じやすく、また、シ
ール部からの流体のもれが生じやすいという欠点
がある。また、伝熱式熱交換体は、駆動部分がな
いため、流体のもれが比較的少ないという長所が
あるが、伝熱面積が小さいため熱交換効率は若干
低くなるという欠点があつた。従つて熱交換効率
が高く、圧力損失が小さく、かつ隣接する通路を
共有する隔壁からの流体のもれの少ない伝熱式セ
ラミツク熱交換体の開発が強く望まれていた。 従来、伝熱式セラミツク熱交換体は、例えば多
数のセラミツク・チユーブを並列にならべたセラ
ミツク層を作成した後、流体の流れが所望の方向
となるように、該セラミツク層を交互に積層する
か、又はコルゲート法（Corrugate）により波付
けされた波板と平板とを交互に積層することによ
り得ていた。多数のセラミツク・チユーブを並列
にならべたセラミツク層を積層した場合、隔壁部
の肉厚および流体の通路となる開孔部の形状、大
きさが不均一となりやすく、開孔率も小さいた
め、伝熱面積が小さくなり、従つて熱交換効率が
低いという致命的な欠点を有していた。コルゲー
ト法により波付けされた波板と平板とを交互に積
層した場合には、流体の通路となる内表面の表面
粗さが大きいため、圧力損失が大きく、また、セ
ラミツク材料そのものの密度も低いため、高温流
体と低温流体の間で、流体のもれが生じやすいと
いう欠点があつた。 本発明は、従来のこれらの欠点を解決するため
になされたもので、隔壁によつて構成された多数
の平行な通路を有し、熱交換する流体相互が別々
の通路を流れる伝熱式熱交換体において、押し出
し法により形成され通路断面形状および隔壁の厚
さが実質的に均一で、熱交換すべき高温流体と低
温流体の通路が相互に平行であり、該通路の端部
が一列おきに封止され、その封止された列の端部
に該列共通の流体室を有し、さらに流体が熱交換
する伝熱部分の開孔率が60％以上で、かつ隔壁を
構成するセラミツク材料の気孔率が10％以下であ
る伝熱式セラミツク熱交換体およびその製法であ
る。 本発明の伝熱式セラミツク熱交換体をさらに詳
細に説明する。一般に、伝熱式熱交換体は高温流
体と低温流体の流入孔と排出孔の位置および流体
の通過する構造により、いくつかの構造が可能で
あるが、本発明の適用可能な代表的な例を第１
図、第２図、第３図に示した。各図中、ａは本発
明による伝熱式セラミツク熱交換体の概念を示す
立体図、ｂは伝熱部分における両流体の流れを示
す模式図であり、低温流体は１から流入して１′
へ排出し、高温流体は２から流入して２′へ排出
し、両流体が隣接する隔壁を通して熱交換される
構造となつている。各図中、各々の流入孔、排出
孔はいずれも選ばれた通路の列毎に端面を封じた
列と開口した列の組合せ構造となつている。ま
た、封止された列の端部にその列共通の流体室が
存在する構造となつている。この流体室を流入
孔、排出孔内に設けることにより、出入する流体
の流れを容易に制御することが可能となる。流入
孔と排出孔の位置を変えることにより、セラミツ
ク熱交換体の構造を変化させることも可能である
が、熱交換をする伝熱部分の構造は、一般には第
１図、第２図、第３図のいずれかで示される。 本発明で用いるセラミツク材料としては、高温
流体の熱交換を有効に利用するため耐熱性、耐熱
衝撃性に優れた材料を用いることが好ましく、コ
ージエライト、ムライト、マグネシウム・アルミ
ニウム・チタネート、炭化珪素、窒化珪素および
これらの組合せ等低熱膨脹セラミツク材料が望ま
しい。これらの材料の特性は第１表に示すよう
に、いずれも耐熱性に優れると共に、熱膨脹係数
が小さいため、急激な温度変化に耐えることが可
能であり、高温流体と低温流体が隣接することに
より隔壁を通して熱交換される本発明の材料とし
ては最も好ましいものである。
【表】
また、本発明に用いる通路断面形状としては、
押し出し成形可能な形状であれば、いかなる形状
でも用いることが可能であり、三角形、四角形、
六角形のいずれかを用いることが好適である。 次に、本発明によるセラミツク材料から成る伝
熱式セラミツク熱交換体の製法について説明す
る。 まずセラミツク原料を主成分とし、水および／
又は有機溶剤と成形助剤を所定量加えて充分な時
間・混練することにより原料混合物を得る。この
原料混合物は必要により篩通しを行なつた後、通
路の断面形状が三角、四角、六角のいずれかとな
る押し出し用口金を用いて押し出し成形すること
により、軸方向に多数の貫通通路を有するハニカ
ム構造成形体を得る。押し出し成形方法として
は、例えば米国特許第3824196号明細書に記載の
方法を採用できる。成形体を乾燥した後、焼成工
程の前または後でハニカム構造成形体の端面より
通路の軸方向に一定の列に所定の深さの切り込み
を入れた後、該列の端面のみを封じて、その封じ
た列の端部に該列共通の流体室を形成することに
より、本発明の伝熱式セラミツク熱交換体を得る
ことができる。なお、ハニカム構造成形体の端面
とは、通路に平行でない面で、ハニカム構造成形
体を切断した面のことである。 本発明の製造工程のうち、焼成工程の前又は後
でハニカム構造成形体に施す加工は、伝熱式熱交
換体の構造により異なるものであるが、一般には
ハニカム構造成形体の端面より通路の軸方向に、
所定の深さの切り込みを、一定の列に入れること
により一方の流体の通路を形成する工程と、切断
面のうち、押し出し方向の端面のみに、一定の深
さまでハニカムマトリツクスと同じ材質か又は特
性の近似したセラミツク材料で封ずる工程の組合
せから成るものである。 本発明を、さらにわかりやすく説明するために
具体的な実施例によつて説明するが、本発明はこ
れらによつて限定されるものではない。 実施例 １ コージエライト質素地100重量部に対して水37
重量部、成形助剤としてメチルセルロース４重量
部、界面活性剤３重量部を加えた原料混合物を、
混練機にて、１時間混錬した後、149μの篩を通
過させ、押し出し成形用原料調合物を得た。この
原料調合物を通路の断面形状が四角形となる押し
出し用口金を用いて、壁厚0.17mm、セルのピツチ
が1.4mmのセラミツク・セグメントを成形した後、
乾燥し、第４図に示すハニカム構造成形体を得
た。次いでこのハニカム構造成形体の端面より通
路の軸方向にセル壁を１列おきに、0.5mmのダイ
ヤモンド・カツターで最深部が20mmの深さまで第
５図に示すように、切り込みを入れた後、切断面
のうち押し出し方向のセル面の端面のみに、深さ
１mmまで、コージエライト質のペーストを注入し
て封ずることにより第６図に示す伝熱式セラミツ
ク熱交換体の成形、加工体を得た。この切り込み
を入れた端面を封ずる工程は、あらかじめ別に準
備した厚さ１mm程度のコージエライト質セラミツ
クシートをはめ込むことによつても達成できる。
こうして得られた成形、加工体を電気炉にて1400
℃、５時間焼成することにより、伝熱式セラミツ
ク熱交換体を得た。得られた伝熱式セラミツク熱
交換体は、通路の断面形状が全て均一な四角形か
ら構成されており、壁厚も0.14mmと一定で、流体
が主として熱交換する伝熱部分の開孔率は77％で
あり、隔壁に用いるセラミツク材料の気孔率は３
％であつた。このセラミツク熱交換器の一端を封
じ、他端より圧縮空気を導入して空気のもれを測
定した結果、もれは0.1％以下であつた。 実施例 ２ 10μ以下のSiC粉末100重量部に対して、緻密化
助剤としてボロン２重量部、カーボン２重量部お
よび成形助剤として酢酸ビニール10重量部を加
え、さらに水25重量部を加えて充分混練すること
により、押し出し成形用原料調合物を得た。得ら
れた原料調合物を通路の断面形状が三角形となる
押し出し用口金を用いて、押し出し成形し、断面
のセル形状が壁厚0.3mm、一辺が1.88mmの正三角
形から成る軸方向に多数の貫通孔を有するハニカ
ム構造成形体を得た。この成形体を第７図に示す
ように、両端をセル面の中心から45゜の角度で切
断し、次いで第８図に示すように、両端から破線
の部分まで、各列に切り込みを入れた。さらに、
一つの流体の流入孔と排出孔がハニカム構造体の
対角線上に位置するように、対角線上にある断面
の切り込み部分のうち、同じ列でしかも隣り合つ
た断面とは、交互の列となるように、あらかじめ
調製してあつた厚さ１mmのSiCのフイルムで封じ
た後、アルゴン雰囲気中、2000℃、１時間焼成す
ることにより、SiC製伝熱式熱交換体を得た。こ
の熱交換体は流体の流れる通路断面形状が、実質
的に均一な正三角形から成つておりその壁厚も
0.24mmと均一で、流体が主として熱交換する伝熱
部分の開孔率は61％であり、隔壁に用いたセラミ
ツク材料の気孔率は８％であつた。このセラミツ
ク熱交換体を用いて高温流体として、800℃の燃
焼ガスを低温流体として150℃の空気を用いて熱
交換効率を測定した結果、90％であつた。 以上の説明から明らかなように、本発明による
伝熱式セラミツク熱交換体は、流体が熱交換する
部分の開孔率が60％以上と大きいため、熱交換効
率に優れ、圧力損失が小さい。すなわち、従来の
伝熱式セラミツク熱交換体は、多数のチユーブを
ならべたセラミツク層、又はコルゲート法により
波付けされた波板と平板とを積層しているため、
流体が熱交換する部分の開孔率が60％よりも小さ
く、従つて熱交換効率は低く、圧力損失は大きい
のに対し、本発明によるものは押し出し成形によ
り製造しているため、流体の通路、断面形状およ
び隔壁の厚さが均一で、しかも通路内面も滑らか
であり、さらに隔壁を肉薄で緻密とすることが可
能のため、開孔率が大きく、従つて熱交換効率に
優れると共に、圧力損失も小さく、かつ高温流体
と低温流体との間で、もれが少ないという利点を
有するものである。 以上のように本発明による伝熱式セラミツク熱
交換体はガスタービンエンジンや燃費節減のため
の工業用炉の熱交換体として、極めて有用であり
当業界が待ち望んだ全ての条件を満足するもので
ある。
押し出し成形可能な形状であれば、いかなる形状
でも用いることが可能であり、三角形、四角形、
六角形のいずれかを用いることが好適である。 次に、本発明によるセラミツク材料から成る伝
熱式セラミツク熱交換体の製法について説明す
る。 まずセラミツク原料を主成分とし、水および／
又は有機溶剤と成形助剤を所定量加えて充分な時
間・混練することにより原料混合物を得る。この
原料混合物は必要により篩通しを行なつた後、通
路の断面形状が三角、四角、六角のいずれかとな
る押し出し用口金を用いて押し出し成形すること
により、軸方向に多数の貫通通路を有するハニカ
ム構造成形体を得る。押し出し成形方法として
は、例えば米国特許第3824196号明細書に記載の
方法を採用できる。成形体を乾燥した後、焼成工
程の前または後でハニカム構造成形体の端面より
通路の軸方向に一定の列に所定の深さの切り込み
を入れた後、該列の端面のみを封じて、その封じ
た列の端部に該列共通の流体室を形成することに
より、本発明の伝熱式セラミツク熱交換体を得る
ことができる。なお、ハニカム構造成形体の端面
とは、通路に平行でない面で、ハニカム構造成形
体を切断した面のことである。 本発明の製造工程のうち、焼成工程の前又は後
でハニカム構造成形体に施す加工は、伝熱式熱交
換体の構造により異なるものであるが、一般には
ハニカム構造成形体の端面より通路の軸方向に、
所定の深さの切り込みを、一定の列に入れること
により一方の流体の通路を形成する工程と、切断
面のうち、押し出し方向の端面のみに、一定の深
さまでハニカムマトリツクスと同じ材質か又は特
性の近似したセラミツク材料で封ずる工程の組合
せから成るものである。 本発明を、さらにわかりやすく説明するために
具体的な実施例によつて説明するが、本発明はこ
れらによつて限定されるものではない。 実施例 １ コージエライト質素地100重量部に対して水37
重量部、成形助剤としてメチルセルロース４重量
部、界面活性剤３重量部を加えた原料混合物を、
混練機にて、１時間混錬した後、149μの篩を通
過させ、押し出し成形用原料調合物を得た。この
原料調合物を通路の断面形状が四角形となる押し
出し用口金を用いて、壁厚0.17mm、セルのピツチ
が1.4mmのセラミツク・セグメントを成形した後、
乾燥し、第４図に示すハニカム構造成形体を得
た。次いでこのハニカム構造成形体の端面より通
路の軸方向にセル壁を１列おきに、0.5mmのダイ
ヤモンド・カツターで最深部が20mmの深さまで第
５図に示すように、切り込みを入れた後、切断面
のうち押し出し方向のセル面の端面のみに、深さ
１mmまで、コージエライト質のペーストを注入し
て封ずることにより第６図に示す伝熱式セラミツ
ク熱交換体の成形、加工体を得た。この切り込み
を入れた端面を封ずる工程は、あらかじめ別に準
備した厚さ１mm程度のコージエライト質セラミツ
クシートをはめ込むことによつても達成できる。
こうして得られた成形、加工体を電気炉にて1400
℃、５時間焼成することにより、伝熱式セラミツ
ク熱交換体を得た。得られた伝熱式セラミツク熱
交換体は、通路の断面形状が全て均一な四角形か
ら構成されており、壁厚も0.14mmと一定で、流体
が主として熱交換する伝熱部分の開孔率は77％で
あり、隔壁に用いるセラミツク材料の気孔率は３
％であつた。このセラミツク熱交換器の一端を封
じ、他端より圧縮空気を導入して空気のもれを測
定した結果、もれは0.1％以下であつた。 実施例 ２ 10μ以下のSiC粉末100重量部に対して、緻密化
助剤としてボロン２重量部、カーボン２重量部お
よび成形助剤として酢酸ビニール10重量部を加
え、さらに水25重量部を加えて充分混練すること
により、押し出し成形用原料調合物を得た。得ら
れた原料調合物を通路の断面形状が三角形となる
押し出し用口金を用いて、押し出し成形し、断面
のセル形状が壁厚0.3mm、一辺が1.88mmの正三角
形から成る軸方向に多数の貫通孔を有するハニカ
ム構造成形体を得た。この成形体を第７図に示す
ように、両端をセル面の中心から45゜の角度で切
断し、次いで第８図に示すように、両端から破線
の部分まで、各列に切り込みを入れた。さらに、
一つの流体の流入孔と排出孔がハニカム構造体の
対角線上に位置するように、対角線上にある断面
の切り込み部分のうち、同じ列でしかも隣り合つ
た断面とは、交互の列となるように、あらかじめ
調製してあつた厚さ１mmのSiCのフイルムで封じ
た後、アルゴン雰囲気中、2000℃、１時間焼成す
ることにより、SiC製伝熱式熱交換体を得た。こ
の熱交換体は流体の流れる通路断面形状が、実質
的に均一な正三角形から成つておりその壁厚も
0.24mmと均一で、流体が主として熱交換する伝熱
部分の開孔率は61％であり、隔壁に用いたセラミ
ツク材料の気孔率は８％であつた。このセラミツ
ク熱交換体を用いて高温流体として、800℃の燃
焼ガスを低温流体として150℃の空気を用いて熱
交換効率を測定した結果、90％であつた。 以上の説明から明らかなように、本発明による
伝熱式セラミツク熱交換体は、流体が熱交換する
部分の開孔率が60％以上と大きいため、熱交換効
率に優れ、圧力損失が小さい。すなわち、従来の
伝熱式セラミツク熱交換体は、多数のチユーブを
ならべたセラミツク層、又はコルゲート法により
波付けされた波板と平板とを積層しているため、
流体が熱交換する部分の開孔率が60％よりも小さ
く、従つて熱交換効率は低く、圧力損失は大きい
のに対し、本発明によるものは押し出し成形によ
り製造しているため、流体の通路、断面形状およ
び隔壁の厚さが均一で、しかも通路内面も滑らか
であり、さらに隔壁を肉薄で緻密とすることが可
能のため、開孔率が大きく、従つて熱交換効率に
優れると共に、圧力損失も小さく、かつ高温流体
と低温流体との間で、もれが少ないという利点を
有するものである。 以上のように本発明による伝熱式セラミツク熱
交換体はガスタービンエンジンや燃費節減のため
の工業用炉の熱交換体として、極めて有用であり
当業界が待ち望んだ全ての条件を満足するもので
ある。
第１図ａ，ｂ、第２図ａ，ｂおよび第３図ａ，
ｂはそれぞれ本発明による伝熱式セラミツク熱交
換体の概念説明図および流体の流れを示す模式
図、第４図ａ，ｂ、第５図ａ，ｂ、第６図ａ，ｂ
は実施例１に記載の製法の説明図、第７図ａ，ｂ
乃至第９図ａ，ｂは実施例２に記載の製法の説明
図である。なお第４図乃至第９図のうちａは各々
の概念図、ｂは図ａ中の点線で囲まれた部分の拡
大図である。 １……低温流体流入口、１′……低温流体排出
口、２……高温流体流入口、２′……高温流体排
出口。
ｂはそれぞれ本発明による伝熱式セラミツク熱交
換体の概念説明図および流体の流れを示す模式
図、第４図ａ，ｂ、第５図ａ，ｂ、第６図ａ，ｂ
は実施例１に記載の製法の説明図、第７図ａ，ｂ
乃至第９図ａ，ｂは実施例２に記載の製法の説明
図である。なお第４図乃至第９図のうちａは各々
の概念図、ｂは図ａ中の点線で囲まれた部分の拡
大図である。 １……低温流体流入口、１′……低温流体排出
口、２……高温流体流入口、２′……高温流体排
出口。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 隔壁によつて構成された多数の平行な通路を
有し、熱交換する流体相互が別々の通路を流れる
伝熱式セラミツク熱交換体において、押し出し法
により形成され通路断面形状および隔壁の厚さが
実質的に均一で、熱交換すべき高温流体と低温流
体の通路が相互に平行であり、該通路の端部が１
列おきに封止され、その封止された列の端部に該
列共通の流体室を有し、さらに流体が熱交換する
伝熱部分の開孔率が60％以上で、かつ隔壁を構成
するセラミツク材料の気孔率が10％以下であつて
非透水性であることを特徴とする伝熱式セラミツ
ク熱交換体。 ２ 通路の断面形状が三角形、四角形、六角形の
いずれかである特許請求の範囲第１項記載の伝熱
式セラミツク熱交換体。 ３ セラミツク材料がコージエライト、ムライ
ト、マグネシウム・アルミニウム・チタネート、
炭化珪素、窒化珪素よりなるグループから選ばれ
た少くとも１つの材料である特許請求の範囲第１
項又は第２項のいずれかに記載の伝熱式セラミツ
ク熱交換体。 ４ セラミツク原料に、水および／又は有機溶剤
と成形助剤を加えて、充分、混練した後、押し出
し成形することにより、通路断面形状および隔壁
の厚さが実質的に均一で、かつ軸方向に平行な多
数の貫通通路をもつハニカム構造の成形体を成形
し、乾燥した後、焼成工程の前又は後でハニカム
構造成形体の通路の軸方向に、所定の深さの切り
込みを両開口端面から交互に一列おきに入れ、
後、各列の切込側端面のみを封止して、各切込部
に対応して両開口端に１列おきに該列共通の流体
室を形成することを特徴とする伝熱式セラミツク
熱交換体の製法。 ５ 切り込みの入つた端面を封ずる工程が、ハニ
カム構造成形体と同じ材料のペーストを塗布する
ことより成る特許請求の範囲第４項記載の伝熱式
セラミツク熱交換体の製法。 ６ 切り込みの入つた端面を封ずる工程が、ハニ
カム構造成形体と同じ材料のあらかじめ調製され
たセラミツク・シートをはめ込むことより成る特
許請求の範囲第４項記載の伝熱式セラミツク熱交
換体の製法。 ７ 通路の断面形状が三角形、四角形、六角形の
いずれかである特許請求の範囲第４項、第５項又
は第６項のいずれかに記載の伝熱式セラミツク熱
交換体の製法。 ８ セラミツク材料がコージエライト、ムライ
ト、マグネシウム・アルミニウム・チタネート、
炭化珪素、窒化珪素よりなるグループから選ばれ
た少くとも１つの材料である特許請求の範囲第４
項、第５項第６項又は第７項のいずれかに記載の
伝熱式セラミツク熱交換体の製法。
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