JPH1130491A - ハニカム状蓄熱体 - Google Patents
ハニカム状蓄熱体Info
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- JPH1130491A JPH1130491A JP9184949A JP18494997A JPH1130491A JP H1130491 A JPH1130491 A JP H1130491A JP 9184949 A JP9184949 A JP 9184949A JP 18494997 A JP18494997 A JP 18494997A JP H1130491 A JPH1130491 A JP H1130491A
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Classifications
-
- 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Y02P80/10—Efficient use of energy, e.g. using compressed air or pressurized fluid as energy carrier
- Y02P80/15—On-site combined power, heat or cool generation or distribution, e.g. combined heat and power [CHP] supply
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- Air Supply (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】高温の排ガスに対しても破壊せず効率良く熱交
換を行うことができ、しかもランニングコストを含めた
コストメリットが有効に発揮できるハニカム状蓄熱体を
提供する。 【解決手段】複数のハニカム構造体２を積み重ねてな
り、貫通孔３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廃熱を回収するハニカ
ム状蓄熱体１において、少なくとも高温の排ガスに接す
る高温側のハニカム構造体２の気孔率が、それ以外の低
温側のハニカム構造体２の気孔率よりも低く、高温側の
ハニカム構造体２と低温側のハニカム構造体２とを同一
素材から構成する。
換を行うことができ、しかもランニングコストを含めた
コストメリットが有効に発揮できるハニカム状蓄熱体を
提供する。 【解決手段】複数のハニカム構造体２を積み重ねてな
り、貫通孔３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廃熱を回収するハニカ
ム状蓄熱体１において、少なくとも高温の排ガスに接す
る高温側のハニカム構造体２の気孔率が、それ以外の低
温側のハニカム構造体２の気孔率よりも低く、高温側の
ハニカム構造体２と低温側のハニカム構造体２とを同一
素材から構成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、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廃熱
を回収するハニカム状蓄熱体に関し、特に高温の排ガス
に対して好適に使用できるハニカム状蓄熱体に関するも
のである。
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廃熱
を回収するハニカム状蓄熱体に関し、特に高温の排ガス
に対して好適に使用できるハニカム状蓄熱体に関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】従来から、鉄鋼、アルミ、ガラス等の溶
融及び加熱加工等に用いる一般産業用の燃焼加熱炉にお
いて、エネルギー効率を改善するために、排ガス中の廃
熱を回収し燃焼用空気を予め加熱する方法が行われてい
る。これに用いる蓄熱体として、従来は、例えば特開昭
５８−２６０３６号公報に記載の如くセラミックボー
ル、サドル、ペレット等が使用されていたが、排ガスあ
るいは燃焼用空気等が蓄熱体を通過する際圧力損失が高
く、また、容積当たりの熱交換面積が小さいため、蓄熱
体容積を大きくする必要があった。
融及び加熱加工等に用いる一般産業用の燃焼加熱炉にお
いて、エネルギー効率を改善するために、排ガス中の廃
熱を回収し燃焼用空気を予め加熱する方法が行われてい
る。これに用いる蓄熱体として、従来は、例えば特開昭
５８−２６０３６号公報に記載の如くセラミックボー
ル、サドル、ペレット等が使用されていたが、排ガスあ
るいは燃焼用空気等が蓄熱体を通過する際圧力損失が高
く、また、容積当たりの熱交換面積が小さいため、蓄熱
体容積を大きくする必要があった。
【０００３】これを改善するために、近年は蓄熱体とし
てハニカム構造体を用いる事が、例えば特開平４−２５
１１９０号公報に記載されているように行われている。
ハニカム構造体では排ガス等の通過における圧力損失が
低く、容積当たりの熱交換面積も大きいことから、ハニ
カム構造体は非常に効率的な熱交換を行うことができ
る。しかしながら、これらのハニカム構造体にも以下の
ような問題点があった。すなわち、ハニカム構造体は非
常に薄いセル壁から構成されているため、従来使用され
ていたセラミックボール等と比較すると強度、熱耐久性
等に問題があった。そのため、衝撃や異常高温ガスの接
触等によってハニカム構造体が破損し蓄熱体として機能
しなくなる場合が発生し、最悪の場合、システムの停止
につながる問題があった。
てハニカム構造体を用いる事が、例えば特開平４−２５
１１９０号公報に記載されているように行われている。
ハニカム構造体では排ガス等の通過における圧力損失が
低く、容積当たりの熱交換面積も大きいことから、ハニ
カム構造体は非常に効率的な熱交換を行うことができ
る。しかしながら、これらのハニカム構造体にも以下の
ような問題点があった。すなわち、ハニカム構造体は非
常に薄いセル壁から構成されているため、従来使用され
ていたセラミックボール等と比較すると強度、熱耐久性
等に問題があった。そのため、衝撃や異常高温ガスの接
触等によってハニカム構造体が破損し蓄熱体として機能
しなくなる場合が発生し、最悪の場合、システムの停止
につながる問題があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上述したこれらの問題
を解消するために、本出願人は特願平７−３４２６３４
号においてアルミニウムチタネート製ハニカム構造体を
使用した蓄熱体を提案した。アルミニウムチタネートは
耐熱性に優れる材料であることが知られている。しか
し、長期間の使用ではアルミニウムチタネートは分解す
る傾向があり、また、非常に高価な材料である。そのた
め、アルミニウムチタネート製ハニカム構造体を使用す
ることで熱効率を改善しても、これらアルミニウムチタ
ネート製ハニカム構造体を使用すると、従来のセラミッ
クボール等に対するコストメリットが同等もしくは若干
しか望めない問題があった。従って、ランニングコスト
を含めたコストメリットが有効に発揮できる蓄熱体の開
発が必要であった。
を解消するために、本出願人は特願平７−３４２６３４
号においてアルミニウムチタネート製ハニカム構造体を
使用した蓄熱体を提案した。アルミニウムチタネートは
耐熱性に優れる材料であることが知られている。しか
し、長期間の使用ではアルミニウムチタネートは分解す
る傾向があり、また、非常に高価な材料である。そのた
め、アルミニウムチタネート製ハニカム構造体を使用す
ることで熱効率を改善しても、これらアルミニウムチタ
ネート製ハニカム構造体を使用すると、従来のセラミッ
クボール等に対するコストメリットが同等もしくは若干
しか望めない問題があった。従って、ランニングコスト
を含めたコストメリットが有効に発揮できる蓄熱体の開
発が必要であった。
【０００５】本発明の目的は上述した課題を解消して、
高温の排ガスに対しても破壊せず効率良く熱交換を行う
ことができ、しかもランニングコストを含めたコストメ
リットが有効に発揮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。
高温の排ガスに対しても破壊せず効率良く熱交換を行う
ことができ、しかもランニングコストを含めたコストメ
リットが有効に発揮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。
【０００６】
【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廃熱を回収するハニカム状蓄熱体に
おいて、少なくとも高温の排ガスに接する高温側のハニ
カム構造体の気孔率が、それ以外の低温側のハニカム構
造体の気孔率よりも低く、前記高温側のハニカム構造体
と低温側のハニカム構造体とが同一素材からなることを
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廃熱を回収するハニカム状蓄熱体に
おいて、少なくとも高温の排ガスに接する高温側のハニ
カム構造体の気孔率が、それ以外の低温側のハニカム構
造体の気孔率よりも低く、前記高温側のハニカム構造体
と低温側のハニカム構造体とが同一素材からなることを
特徴とするものである。
【０００７】本発明における実施の形態を説明する前
に、上記構成の技術的作用について以下に説明する。ハ
ニカム構造体を蓄熱体として使用する場合の問題点は、
上述したように、強度、耐熱性による破壊及び高コスト
である。耐熱性を改善するために、材料的に実際の使用
温度に耐え得る材料を使用することは当業者として当然
である。例えば、従来から知られているアルミナを使用
した場合、アルミナの耐熱温度は十分に実使用に耐え得
るものであるが、アルミナの熱膨張が高く耐熱衝撃に非
常に弱い材料であることが当業者に広く知られている。
に、上記構成の技術的作用について以下に説明する。ハ
ニカム構造体を蓄熱体として使用する場合の問題点は、
上述したように、強度、耐熱性による破壊及び高コスト
である。耐熱性を改善するために、材料的に実際の使用
温度に耐え得る材料を使用することは当業者として当然
である。例えば、従来から知られているアルミナを使用
した場合、アルミナの耐熱温度は十分に実使用に耐え得
るものであるが、アルミナの熱膨張が高く耐熱衝撃に非
常に弱い材料であることが当業者に広く知られている。
【０００８】ハニカム構造体を積み重ねることで組み合
わせてハニカム状蓄熱体とする場合、ハニカム構造体に
変形等があると、その部位で積み重ねた上下のハニカム
構造体の外周壁間に隙間が発生し、ハニカム構造体中を
通過する排ガスや燃焼用空気の流速が速くなり、また、
これらのガスが熱交換されずにハニカム状蓄熱体を通過
するため、ハニカム状蓄熱体に熱衝撃を発生する要因と
なっていた。本発明では、強度における問題をクリアす
るために、少なくとも高温の排ガスに接する高温側のハ
ニカム構造体として、気孔率がその他の低温側のハニカ
ム構造体よりも低く、強度に強いハニカム構造体で同一
組成からなるハニカム構造体を用いる。
わせてハニカム状蓄熱体とする場合、ハニカム構造体に
変形等があると、その部位で積み重ねた上下のハニカム
構造体の外周壁間に隙間が発生し、ハニカム構造体中を
通過する排ガスや燃焼用空気の流速が速くなり、また、
これらのガスが熱交換されずにハニカム状蓄熱体を通過
するため、ハニカム状蓄熱体に熱衝撃を発生する要因と
なっていた。本発明では、強度における問題をクリアす
るために、少なくとも高温の排ガスに接する高温側のハ
ニカム構造体として、気孔率がその他の低温側のハニカ
ム構造体よりも低く、強度に強いハニカム構造体で同一
組成からなるハニカム構造体を用いる。
【０００９】また、一般的に気孔率を低くするために
は、ハニカム構造体の焼成温度を高くして収縮させるこ
とが最も容易な方法であるが、収縮率が大きいためにハ
ニカム構造体が変形することが多々発生する。このよう
に変形したハニカム構造体を蓄熱体全てに使用すると、
先に記載したように隙間が生じて高温排ガスあるいは燃
焼用空気が熱交換されずに通過する。そのため、ハニカ
ム構造体に熱衝撃が発生し、ハニカム構造体にクラック
や割れを生じさせる。
は、ハニカム構造体の焼成温度を高くして収縮させるこ
とが最も容易な方法であるが、収縮率が大きいためにハ
ニカム構造体が変形することが多々発生する。このよう
に変形したハニカム構造体を蓄熱体全てに使用すると、
先に記載したように隙間が生じて高温排ガスあるいは燃
焼用空気が熱交換されずに通過する。そのため、ハニカ
ム構造体に熱衝撃が発生し、ハニカム構造体にクラック
や割れを生じさせる。
【００１０】よって、本発明では、低温側の耐熱特性へ
の要求が小さい部位のハニカム構造体には、焼成温度が
低く気孔率が高い、寸法精度に優れたハニカム構造体を
使用する。そうすることで、積み重ねてハニカム状蓄熱
体を構成した場合でも、上下のハニカム構造体の外周壁
間に隙間を生じさせず、クラックの問題を解決するだけ
でなくハニカム構造体の製造コストをも安価にすること
ができる。
の要求が小さい部位のハニカム構造体には、焼成温度が
低く気孔率が高い、寸法精度に優れたハニカム構造体を
使用する。そうすることで、積み重ねてハニカム状蓄熱
体を構成した場合でも、上下のハニカム構造体の外周壁
間に隙間を生じさせず、クラックの問題を解決するだけ
でなくハニカム構造体の製造コストをも安価にすること
ができる。
【００１１】上記本発明の構成を実施するには、アルミ
ナ、ジルコニア等の単一金属酸化物を使用することが好
適である。すなわち、単一金属酸化物は焼成温度によっ
て容易に気孔率を変更することが可能である。これに対
し、複合金属化合物等を使用すると、焼成温度によって
は分解、異物質生成等が発生するため焼成温度のみによ
る気孔率変更が難しくなり、結果として製造コストが高
くなる。ここで、材料を選択するにあたり、使用される
排ガス温度に対して融点が高く軟化し難い材料であれ
ば、上記技術を使用することでクラック等の問題は解決
するため、従来から公知のいずれの材料も使用すること
ができる。
ナ、ジルコニア等の単一金属酸化物を使用することが好
適である。すなわち、単一金属酸化物は焼成温度によっ
て容易に気孔率を変更することが可能である。これに対
し、複合金属化合物等を使用すると、焼成温度によって
は分解、異物質生成等が発生するため焼成温度のみによ
る気孔率変更が難しくなり、結果として製造コストが高
くなる。ここで、材料を選択するにあたり、使用される
排ガス温度に対して融点が高く軟化し難い材料であれ
ば、上記技術を使用することでクラック等の問題は解決
するため、従来から公知のいずれの材料も使用すること
ができる。
【００１２】また、本発明では、さらに好適な例とし
て、高温側のハニカム構造体の開口率を低温側のハニカ
ム構造体の開口率よりも大きくする。これにより、高温
排ガスから廃熱を回収する際において吸温速度が緩やか
になり、高温に使用されるハニカム構造体の耐久特性を
一層向上させることが可能となる。
て、高温側のハニカム構造体の開口率を低温側のハニカ
ム構造体の開口率よりも大きくする。これにより、高温
排ガスから廃熱を回収する際において吸温速度が緩やか
になり、高温に使用されるハニカム構造体の耐久特性を
一層向上させることが可能となる。
【００１３】
【発明の実施の形態】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、直方体形状のハニカム構造体２
を、一方向に貫通孔３から構成される流路が揃うよう複
数個積み重ねて（ここでは２段に積み重ねて）構成され
ている。図１において、図中上方が排ガスに接する高温
側のハニカム構造体２であり、図中下方がそれ以外の低
温側のハニカム構造体２である。本発明の特徴は、上記
構成のハニカム状蓄熱体１において、高温側のハニカム
構造体２の気孔率を、低温側のハニカム構造体２の気孔
率よりも低く構成するとともに、高温側のハニカム構造
体２と低温側のハニカム構造体２とを同一素材で形成し
た点である。
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、直方体形状のハニカム構造体２
を、一方向に貫通孔３から構成される流路が揃うよう複
数個積み重ねて（ここでは２段に積み重ねて）構成され
ている。図１において、図中上方が排ガスに接する高温
側のハニカム構造体２であり、図中下方がそれ以外の低
温側のハニカム構造体２である。本発明の特徴は、上記
構成のハニカム状蓄熱体１において、高温側のハニカム
構造体２の気孔率を、低温側のハニカム構造体２の気孔
率よりも低く構成するとともに、高温側のハニカム構造
体２と低温側のハニカム構造体２とを同一素材で形成し
た点である。
【００１４】気孔率を変えたハニカム構造体２を得るた
めには、上述したように収縮率を小さく保ちハニカム構
造体２の変形を防止する観点から、焼成温度を変えるこ
とにより気孔率を変化させることが好ましい。また、高
温側のハニカム構造体２と低温側のハニカム構造体２の
材質としては、アルミナ、ジルコニア等の従来から蓄熱
体用の材料として知られているいずれの材料をも使用す
ることができるが、アルミナ、ジルコニア等の単一金属
酸化物を使用することが、焼成温度を変えることで容易
に気孔率を変更できるため好ましい。これに対し、複合
金属化合物等を使用すると、焼成温度によっては分解、
異物質生成等が発生するため焼成温度のみによる気孔率
変更が難しくなり、結果として製造コストが高くなる。
めには、上述したように収縮率を小さく保ちハニカム構
造体２の変形を防止する観点から、焼成温度を変えるこ
とにより気孔率を変化させることが好ましい。また、高
温側のハニカム構造体２と低温側のハニカム構造体２の
材質としては、アルミナ、ジルコニア等の従来から蓄熱
体用の材料として知られているいずれの材料をも使用す
ることができるが、アルミナ、ジルコニア等の単一金属
酸化物を使用することが、焼成温度を変えることで容易
に気孔率を変更できるため好ましい。これに対し、複合
金属化合物等を使用すると、焼成温度によっては分解、
異物質生成等が発生するため焼成温度のみによる気孔率
変更が難しくなり、結果として製造コストが高くなる。
【００１５】図２は本発明のハニカム状蓄熱体の他の例
の構成を示す図である。図２に示す例において、ハニカ
ム状蓄熱体１１は、図１に示す構成の高温側のハニカム
構造体２と低温側のハニカム構造体２とからなるハニカ
ム状蓄熱体１において、低温側のハニカム構造体の被加
熱ガスと接する面上にコージェライト、ムライト等から
なるハニカム構造体１２からなる層を設けて構成されて
いる。図２に示す例では、図１に示す例と同様の効果を
得ることができるのに加えて、図１に示す例と比較して
コージェライト、ムライト等を使用できる分だけ安価に
ハニカム状蓄熱体１１を作製することができる。また、
コージェライト、ムライト等からなるハニカム構造体１
２は温度の低い箇所にのみ設けられているため、高温の
排ガスと接触することによる熱衝撃の影響を受ける可能
性の少ないため、好ましい例となる。
の構成を示す図である。図２に示す例において、ハニカ
ム状蓄熱体１１は、図１に示す構成の高温側のハニカム
構造体２と低温側のハニカム構造体２とからなるハニカ
ム状蓄熱体１において、低温側のハニカム構造体の被加
熱ガスと接する面上にコージェライト、ムライト等から
なるハニカム構造体１２からなる層を設けて構成されて
いる。図２に示す例では、図１に示す例と同様の効果を
得ることができるのに加えて、図１に示す例と比較して
コージェライト、ムライト等を使用できる分だけ安価に
ハニカム状蓄熱体１１を作製することができる。また、
コージェライト、ムライト等からなるハニカム構造体１
２は温度の低い箇所にのみ設けられているため、高温の
排ガスと接触することによる熱衝撃の影響を受ける可能
性の少ないため、好ましい例となる。
【００１６】なお、図１および図２に示す例では、高温
側のハニカム構造体２と低温側のハニカム構造体２との
セル開口率については特に言及しなかったが、いずれの
場合も、高温側のハニカム構造体２の開口率を低温側の
ハニカム構造体２の開口率よりも大きくすると、高温排
ガスから廃熱を回収する際において吸温速度が緩やかに
なり、高温に使用されるハニカム構造体の耐久特性を一
層向上させることが可能となるため好ましい。
側のハニカム構造体２と低温側のハニカム構造体２との
セル開口率については特に言及しなかったが、いずれの
場合も、高温側のハニカム構造体２の開口率を低温側の
ハニカム構造体２の開口率よりも大きくすると、高温排
ガスから廃熱を回収する際において吸温速度が緩やかに
なり、高温に使用されるハニカム構造体の耐久特性を一
層向上させることが可能となるため好ましい。
【００１７】図３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３に示す例において、２１は燃焼室、２２−
１、２２−２は図１または図２に示す構造のハニカム状
蓄熱体、２３−１、２３−２はハニカム状蓄熱体２２−
１、２２−２から構成される熱交換体、２４−１、２４
−２は熱交換体２３−１、２３−２に設けた燃料投入口
である。図３に示す例において、２個の熱交換体２３−
１、２３−２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３に示す例において、２１は燃焼室、２２−
１、２２−２は図１または図２に示す構造のハニカム状
蓄熱体、２３−１、２３−２はハニカム状蓄熱体２２−
１、２２−２から構成される熱交換体、２４−１、２４
−２は熱交換体２３−１、２３−２に設けた燃料投入口
である。図３に示す例において、２個の熱交換体２３−
１、２３−２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。
【００１８】図３に示す例において、片側のハニカム状
蓄熱体２２−１の下方より燃焼用空気が進入する。ハニ
カム状蓄熱体２２−１を通過した後に、燃料投入口２４
−１から供給された燃料と混合され、燃焼室２１内で点
火される。燃焼された排ガスは他方のハニカム状蓄熱体
２２−２の上部より進入し、廃熱はハニカム状蓄熱体２
２−２に蓄熱され、低温となった排ガスは外部へ放出さ
れる。次に、燃焼用空気の進入方向が切り替えられ、先
程廃熱を回収した側のハニカム状蓄熱体２２−２の下部
より燃焼用空気が進入する。この際、熱交換が行われ、
燃焼用空気は予熱されハニカム状蓄熱体２２−２の上部
で燃料投入口２４−２から供給された燃料と混合され、
燃焼室２１内で点火される。排ガスは他方のハニカム状
蓄熱体２２−１を通って排出されるが、この際、先程同
様にハニカム状蓄熱体２２−１に廃熱が回収される。
蓄熱体２２−１の下方より燃焼用空気が進入する。ハニ
カム状蓄熱体２２−１を通過した後に、燃料投入口２４
−１から供給された燃料と混合され、燃焼室２１内で点
火される。燃焼された排ガスは他方のハニカム状蓄熱体
２２−２の上部より進入し、廃熱はハニカム状蓄熱体２
２−２に蓄熱され、低温となった排ガスは外部へ放出さ
れる。次に、燃焼用空気の進入方向が切り替えられ、先
程廃熱を回収した側のハニカム状蓄熱体２２−２の下部
より燃焼用空気が進入する。この際、熱交換が行われ、
燃焼用空気は予熱されハニカム状蓄熱体２２−２の上部
で燃料投入口２４−２から供給された燃料と混合され、
燃焼室２１内で点火される。排ガスは他方のハニカム状
蓄熱体２２−１を通って排出されるが、この際、先程同
様にハニカム状蓄熱体２２−１に廃熱が回収される。
【００１９】
【実施例】以下、実際の例について説明する。以下の表
１に示す形状および特性を有するアルミナからなるハニ
カム構造体Ａ〜Ｄを準備し、高温側の蓄熱体Ａと低温側
の蓄熱体Ｂとを以下の表２に示すように上記アルミナハ
ニカム構造体Ａ〜Ｄから選択して、図１に示す形状のハ
ニカム状蓄熱体（試験Ｎｏ．１〜１６）を作製した。次
に、得られた各ハニカム状蓄熱体を実験装置に組み込
み、所定の温度で１０００時間保持するエージング試験
を実施した。エージング試験終了後、各蓄熱体の外観お
よび寸法収縮を調査した。また、各ハニカム状蓄熱体の
焼成エネルギー比および熱交換面積比を求めた。結果を
表２に示す。
１に示す形状および特性を有するアルミナからなるハニ
カム構造体Ａ〜Ｄを準備し、高温側の蓄熱体Ａと低温側
の蓄熱体Ｂとを以下の表２に示すように上記アルミナハ
ニカム構造体Ａ〜Ｄから選択して、図１に示す形状のハ
ニカム状蓄熱体（試験Ｎｏ．１〜１６）を作製した。次
に、得られた各ハニカム状蓄熱体を実験装置に組み込
み、所定の温度で１０００時間保持するエージング試験
を実施した。エージング試験終了後、各蓄熱体の外観お
よび寸法収縮を調査した。また、各ハニカム状蓄熱体の
焼成エネルギー比および熱交換面積比を求めた。結果を
表２に示す。
【００２０】表２の結果において、蓄熱体ＡおよびＢの
外観は、欠陥が全く存在しない例を◎、若干欠陥が存在
するが実使用に支障がない例を○、クラックが発生した
例を△、割れが発生した例を×として示した。蓄熱体Ａ
およびＢの寸法収縮は、焼成前後の各蓄熱体の寸法から
求めた。また、各ハニカム状蓄熱体の焼成エネルギー比
は、焼成に一番エネルギーを必要としないアルミナハニ
カム構造体Ｄを電気炉で焼成するのに必要なエネルギー
を基準として、各ハニカム状蓄熱体を電気炉で焼成する
のに必要なエネルギーとの比として求めた。さらに、各
ハニカム状蓄熱体の熱交換面積比は、幾何学的比表面積
から求めた貫通孔のガスと接触する部分の面積から求め
た。
外観は、欠陥が全く存在しない例を◎、若干欠陥が存在
するが実使用に支障がない例を○、クラックが発生した
例を△、割れが発生した例を×として示した。蓄熱体Ａ
およびＢの寸法収縮は、焼成前後の各蓄熱体の寸法から
求めた。また、各ハニカム状蓄熱体の焼成エネルギー比
は、焼成に一番エネルギーを必要としないアルミナハニ
カム構造体Ｄを電気炉で焼成するのに必要なエネルギー
を基準として、各ハニカム状蓄熱体を電気炉で焼成する
のに必要なエネルギーとの比として求めた。さらに、各
ハニカム状蓄熱体の熱交換面積比は、幾何学的比表面積
から求めた貫通孔のガスと接触する部分の面積から求め
た。
【００２１】
【表１】
【００２２】
【表２】
【００２３】表１および表２の結果から明らかなよう
に、本発明例のハニカム状蓄熱体（試験Ｎｏ．２、４、
１０、１２）では、高温側（蓄熱体Ａ）、低温側（蓄熱
体Ｂ）ともにハニカム構造体にはクラックや割れの発生
の問題がなかった。一方、高温側も低温側も全て同一の
気孔率が低いハニカム構造体（アルミナハニカム構造体
Ａ、Ｄ）を使用した比較例のハニカム状蓄熱体（試験Ｎ
ｏ．１、１１）では、ハニカム構造体にクラックや割れ
が発生していた。これは、低温側に使用したハニカム構
造体を組み合わせる際に変形が大きく、ハニカム構造体
間に隙間が生じており、低温の焼成用空気が熱交換され
ずに上部まで進入し、熱衝撃によってクラックが発生し
たものと考えられる。また、低温側に使用したハニカム
構造体にも若干のクラックが発生しているが、これは高
温の排ガスが上記の隙間を通過し熱交換されずに低温部
まで進入することで、熱衝撃が発生したことによりクラ
ックが生じたものと考えられる。
に、本発明例のハニカム状蓄熱体（試験Ｎｏ．２、４、
１０、１２）では、高温側（蓄熱体Ａ）、低温側（蓄熱
体Ｂ）ともにハニカム構造体にはクラックや割れの発生
の問題がなかった。一方、高温側も低温側も全て同一の
気孔率が低いハニカム構造体（アルミナハニカム構造体
Ａ、Ｄ）を使用した比較例のハニカム状蓄熱体（試験Ｎ
ｏ．１、１１）では、ハニカム構造体にクラックや割れ
が発生していた。これは、低温側に使用したハニカム構
造体を組み合わせる際に変形が大きく、ハニカム構造体
間に隙間が生じており、低温の焼成用空気が熱交換され
ずに上部まで進入し、熱衝撃によってクラックが発生し
たものと考えられる。また、低温側に使用したハニカム
構造体にも若干のクラックが発生しているが、これは高
温の排ガスが上記の隙間を通過し熱交換されずに低温部
まで進入することで、熱衝撃が発生したことによりクラ
ックが生じたものと考えられる。
【００２４】さらに、高温側に気孔率が高いハニカム構
造体を使用した比較例のハニカム状蓄熱体（試験Ｎｏ．
５〜８、１３〜１６）では、高温排ガスによる収縮が大
きく、これによって割れが発生していた。この場合は、
下方の低温側に気孔率が高いハニカム構造体を使用しよ
うと気孔率の低いハニカム構造体を使用しようと、いず
れの場合も、上部の高温側のハニカム構造体が収縮して
隙間が開くため、高温排ガスあるいは低温燃焼用空気が
隙間から進入して、先程同様にクラックが生じたものと
考えられる。また、下部の低温側ハニカム構造体の収縮
も大きくなり、上記クラックの発生を助長する結果とな
った。
造体を使用した比較例のハニカム状蓄熱体（試験Ｎｏ．
５〜８、１３〜１６）では、高温排ガスによる収縮が大
きく、これによって割れが発生していた。この場合は、
下方の低温側に気孔率が高いハニカム構造体を使用しよ
うと気孔率の低いハニカム構造体を使用しようと、いず
れの場合も、上部の高温側のハニカム構造体が収縮して
隙間が開くため、高温排ガスあるいは低温燃焼用空気が
隙間から進入して、先程同様にクラックが生じたものと
考えられる。また、下部の低温側ハニカム構造体の収縮
も大きくなり、上記クラックの発生を助長する結果とな
った。
【００２５】一方、上部高温側に気孔率が低いハニカム
構造体を使用し、下部低温側に気孔率が高いハニカム構
造体を使用した本発明例のハニカム状蓄熱体では、上部
および下部のハニカム構造体ともに収縮が小さく、クラ
ックや割れも発生していなかった。また、本発明例のう
ち高温側のハニカム構造体に開口率が大きいものを使用
した本発明例のハニカム状蓄熱体（試験Ｎｏ．４）は、
さらに耐久性が向上していた。
構造体を使用し、下部低温側に気孔率が高いハニカム構
造体を使用した本発明例のハニカム状蓄熱体では、上部
および下部のハニカム構造体ともに収縮が小さく、クラ
ックや割れも発生していなかった。また、本発明例のう
ち高温側のハニカム構造体に開口率が大きいものを使用
した本発明例のハニカム状蓄熱体（試験Ｎｏ．４）は、
さらに耐久性が向上していた。
【００２６】本発明は上述した実施例にのみ限定される
ものでなく、幾多の変形、変更が可能である。例えば、
上述した実施例では、高温の排ガスと接する高温側のハ
ニカム構造体を一層のみ設けたが、一層に限定されない
ことはいうまでもない。例えば、一層の高さが低いよう
な場合は、二層以上の気孔率の低いハニカム構造体から
高温側のハニカム構造体を構成しても良い。
ものでなく、幾多の変形、変更が可能である。例えば、
上述した実施例では、高温の排ガスと接する高温側のハ
ニカム構造体を一層のみ設けたが、一層に限定されない
ことはいうまでもない。例えば、一層の高さが低いよう
な場合は、二層以上の気孔率の低いハニカム構造体から
高温側のハニカム構造体を構成しても良い。
【００２７】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、高温側のハニカム構造体の気孔率を、低温側
のハニカム構造体の気孔率よりも低くするとともに、両
者を同一素材から構成してるため、高温の排ガスに対し
ても破壊せず効率よく熱交換を行うことができるハニカ
ム状蓄熱体を得ることができる。また、アルミニウムチ
タネートのような高価な材料を使用する必要がなく、ま
たその場合気孔率を焼成温度を変えることで制御できる
ため、低コストで上記ハニカム状蓄熱体を得ることがで
きる。
によれば、高温側のハニカム構造体の気孔率を、低温側
のハニカム構造体の気孔率よりも低くするとともに、両
者を同一素材から構成してるため、高温の排ガスに対し
ても破壊せず効率よく熱交換を行うことができるハニカ
ム状蓄熱体を得ることができる。また、アルミニウムチ
タネートのような高価な材料を使用する必要がなく、ま
たその場合気孔率を焼成温度を変えることで制御できる
ため、低コストで上記ハニカム状蓄熱体を得ることがで
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の他の例の構成を示
す図である。
す図である。
【図３】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図である。
を燃焼加熱炉の燃焼室に設置した例を示図である。
１、１１、２２−１、２２−２ ハニカム状蓄熱体、
２、１２、 ハニカム構造体、３ 貫通孔、２３−１、
２３−２ 熱交換体、２４−１、２４−２ 燃料投入口
２、１２、 ハニカム構造体、３ 貫通孔、２３−１、
２３−２ 熱交換体、２４−１、２４−２ 燃料投入口
Claims (5)
- 【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廃熱を回収するハニカム状蓄
熱体において、少なくとも高温の排ガスに接する高温側
のハニカム構造体の気孔率が、それ以外の低温側のハニ
カム構造体の気孔率よりも低く、前記高温側のハニカム
構造体と低温側のハニカム構造体とが同一素材からなる
ことを特徴とするハニカム状蓄熱体。 - 【請求項２】前記低温側のハニカム構造体の被加熱ガス
と接する面上にコージェライトまたはムライトからなる
ハニカム構造体からなる層を設けた請求項１記載のハニ
カム状蓄熱体。 - 【請求項３】前記高温側のハニカム構造体の開口率が、
それ以外の低温側のハニカム構造体の開口率よりも大き
い請求項１または２記載のハニカム状蓄熱体。 - 【請求項４】前記高温側のハニカム構造体の気孔率と、
それ以外の低温側のハニカム構造体の気孔率とを、同一
原料系からなる焼成前のハニカム構造体の焼成温度を変
更することで制御する請求項２または３記載のハニカム
状蓄熱体。 - 【請求項５】前記ハニカム構造体の主成分が単一金属酸
化物である請求項１〜４のいずれか１項に記載のハニカ
ム状蓄熱体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18494997A JP3694150B2 (ja) | 1997-07-10 | 1997-07-10 | ハニカム状蓄熱体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18494997A JP3694150B2 (ja) | 1997-07-10 | 1997-07-10 | ハニカム状蓄熱体 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1130491A true JPH1130491A (ja) | 1999-02-02 |
| JP3694150B2 JP3694150B2 (ja) | 2005-09-14 |
Family
ID=16162182
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18494997A Expired - Fee Related JP3694150B2 (ja) | 1997-07-10 | 1997-07-10 | ハニカム状蓄熱体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3694150B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002023113A1 (fr) * | 2000-09-13 | 2002-03-21 | Nkk Corporation | Reservoir thermique regeneratif pour bruleur a combustion |
| WO2002026655A1 (en) * | 2000-09-26 | 2002-04-04 | Ngk Insulators, Ltd. | Alumina honeycomb structure, method for manufacture of the same, and heat-storing honeycomb structure using the same |
| JP2003021482A (ja) * | 2001-07-03 | 2003-01-24 | Kobayashi Pharmaceut Co Ltd | 蓄熱体及びそれを含む温熱パッド |
| WO2003083397A1 (fr) * | 2002-03-28 | 2003-10-09 | Ngk Insulators, Ltd. | Reservoir thermique a structure alveolaire, bruleur a stockage thermique utilisant un tel reservoir thermique, four de chauffage et procede de chauffage |
| WO2016032095A1 (ko) * | 2014-08-27 | 2016-03-03 | 부산대학교 산학협력단 | 대향유동 열교환기 및 이들로 이루어진 열교환기 집합체 |
-
1997
- 1997-07-10 JP JP18494997A patent/JP3694150B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002023113A1 (fr) * | 2000-09-13 | 2002-03-21 | Nkk Corporation | Reservoir thermique regeneratif pour bruleur a combustion |
| US6547555B2 (en) | 2000-09-13 | 2003-04-15 | Nkk Corporation | Regenerative heat sensor reservoir for combustion burner |
| WO2002026655A1 (en) * | 2000-09-26 | 2002-04-04 | Ngk Insulators, Ltd. | Alumina honeycomb structure, method for manufacture of the same, and heat-storing honeycomb structure using the same |
| JP2003021482A (ja) * | 2001-07-03 | 2003-01-24 | Kobayashi Pharmaceut Co Ltd | 蓄熱体及びそれを含む温熱パッド |
| WO2003083397A1 (fr) * | 2002-03-28 | 2003-10-09 | Ngk Insulators, Ltd. | Reservoir thermique a structure alveolaire, bruleur a stockage thermique utilisant un tel reservoir thermique, four de chauffage et procede de chauffage |
| WO2016032095A1 (ko) * | 2014-08-27 | 2016-03-03 | 부산대학교 산학협력단 | 대향유동 열교환기 및 이들로 이루어진 열교환기 집합체 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3694150B2 (ja) | 2005-09-14 |
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