JPS58108392A - 回転蓄熱式セラミツク熱交換体 - Google Patents

回転蓄熱式セラミツク熱交換体

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JPS58108392A
JPS58108392A JP56208278A JP20827881A JPS58108392A JP S58108392 A JPS58108392 A JP S58108392A JP 56208278 A JP56208278 A JP 56208278A JP 20827881 A JP20827881 A JP 20827881A JP S58108392 A JPS58108392 A JP S58108392A
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honeycomb structure
heat exchanger
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stress buffer
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Tadaaki Matsuhisa
松久 忠彰
Kimiya Kato
加藤 仁也
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • 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
    • 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
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    • Y10S165/00Heat exchange
    • Y10S165/009Heat exchange having a solid heat storage mass for absorbing heat from one fluid and releasing it to another, i.e. regenerator
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は耐SaW性に優れた回転蓄熱式七う建ツク熱交
換体、特に中心軸のまわりを回転する中心支持形の回転
蓄熱式セラ虐ツク熱交換体に関するものである。
一般に中心支持形の回転蓄熱式セラ之ツク熱交換体は、
中心部に回転軸の軸孔を有する中空状のへプの周囲に円
筒状のハニカム構造体を一体的に接合し、さらにその周
縁に環状のハニカム構造体保持用リングを嵌合した構造
のものが広く知られている。そして、その熱交換体は一
般にシール材により左右に8分割された状態で中心軸の
まわりを回転し、その熱交換体の半分はシール材によっ
て分割された一方の区画内を通過する加熱流体によって
加熱されて蓄熱し、これを他方の区画内で加熱しようと
する流体に向って蓄熱された熱量を放熱熱交換するもの
である。
しかしながら熱交換体を形成するセラミック負のへニカ
ムIl造体は、薄壁でしきられた貫通孔中をImg温流
体流体流するため高温に加熱されるのに対し中心部のハ
ブは肉厚でしかも高温流体が流入せず、また熱伝導率の
大きい金属製の中心軸と近接しているため低温であり、
従って熱交換体の使用時にへ二カム構造体とハブとの間
で大きな温度勾配を生じ、熱衝撃によりハニカム構造体
とハプとの間で破断し易い欠点があった。
本発明の回転蓄熱式七う攬ツク熱交換体は、従来のこれ
らの欠点を解、清するためになされ、ハニカム構造体と
へプとの間に応力緩衝層を設けて温度勾配を減少し、耐
熱−撃性を着しく改轡したものであって、中空状のハブ
とそのハブの周囲に設けられたハエカム構造体とを一体
的に接合してなる回転蓄熱式熱交換体において、ハニカ
ム構造体の貫通孔が開口する少(とも一方の端面部、好
しくは高温ガス流入側端面部のへプとハニカム構造体と
の接合部近傍に800℃におけるハブとの熱膨張率の差
が0.1%以下である応力緩衝層を設けた回転蓄熱式セ
ラセツタ熱交換体である。
本発明の構成を具体例を示す第1図にもとづいて史に評
しく説明するとコージェライト、ムライト、アルミナ、
β−スボジュメン* MgO−ム120.−TiOQ系
、 MgO−ムJg0g−Ti02−F6g03系e 
MgO−ムj、AO,−TiO,−810,−Fe、O
,系材料等の低膨張物質よりなり、貫通孔8の断面形状
が三角形、四角形、六角形等の多角形あるいは円形より
なる押し出しハエ等よりなるセラミック質のハニカム構
造体lの中央部に、中心部に回転軸の軸孔8を有する中
空状のハ24が一体的に固着され、ざらにハニカム構造
体lの貫通孔2が開口する端面6 、5’のハブ番とハ
ニカム構造体1との接合部近傍ムに、SOO℃における
ハブ鴫との熱膨張率の差が0.1%以下、好ましくはハ
ブ鴫と同材質の応力緩衝層6を設けた回転蓄熱式セラミ
ック熱交換体である。
すなわち、本発明は応力緩衝層6をハニカム構造体lの
貫通?t、lが開口する少くとも一方の端面部5 (5
’)のハブ鳴とハニカム構造体1との接合部近傍ムに設
けることより、ハブ壱と接するハニカム構造体1の貰a
ft、2の一部が羞がれ、部体流体あるいは低温流体が
該所の貫通TLz中を貫流することがなく、シかもその
部分の熱伝導率がハブ番の熱伝導率に比べて約V6程度
と小さいため、ハブ番とハニカム構造体1との接合部近
傍ムの温度勾配は着るしく小さくなり結米的に耐熱衝撃
性が着るしく向上するものである。なお、応力緩衝層6
を形成するには硬合部近傍ムのハニカム構造体1の貫通
孔S内部に八二カム構造体lと同材質の粉末もしくはス
ラリーを充填し焼成して固着させてもよいし、あるいは
s3図に示すように端部にツバ部8を一体的に有するへ
プ4を、高温ガス流入側に凹部テを有するハニカム構造
体1に嵌合接着してもよいし、さらに第8図に示すよう
に貫通孔8が開口する端面S 、 I’のハブ番とハニ
カム構造体lとの接合部近傍ムに設けられたハニカム構
造体1の凹部テに板状体9を嵌着してもよい。
要するに応力緩衝層6はへプ4とハニカム構造体1との
接合部近傍ムのハニカム構造体1の貫通fl、s中に、
高温流体および低温流体が貫流するのを防ぐ効果のある
もので、かつ800°Cにおけるハブ番との熱I#脹率
の差が0.1囁以下であるものであることが大切である
。そして、応力緩衝層6の厚みは、ハニカム構造体lの
貫通孔8の形状大きさおよびハブ番の長さ使用条件等に
より変化するが、一般的にはへプ4の長さのV工。以下
でよい。
さらに応力緩衝層6は、焼成されたハブ番およびハエカ
ム構造体1を接合するときに設けてもよいし、あるいは
ハブ4およびハニカム構造体lの未焼成形体を接合焼成
するときに一緒に設けてもよい。また応力緩衝層はハブ
と実質的に同じ鉱物組成から成ることが好ましいが、同
一でなくても800℃におけるハブとの熱膨11iI亭
の差が0.1 %以下である材質であることが大切であ
る。これは800°Cにおける熱膨1!率差が0.1%
よりも大きくなるとハブと応力緩衝層との間の耐熱衝撃
性が低下するからである。
次に本発明を実施例により説明する。
実施例 l コージェライト素地を用いて押し出し法により貰道凡の
形状が三角形をした扇形のハニカム構造体を多数成形す
るとともに肉厚のハブをプ・レス成・形により成形した
。そして、これらのハニカム構造体およびハブを140
0℃で6時間トンネル窮で焼成した後所望の寸法形状に
機械加工した。次いで扇形のハニカム構造体間およびハ
ブとハニカム構造体間に焼成後コージェライト鉱物とな
る接合材のセラ識ツクペースシを塗布して接合し、さら
にハニカム構造体の貫通孔が開口する両端面部のハブと
ハ品カ五**一体との一合部近傍の貫通孔中に上記ペー
ストを充填した。
しかる後、全体を乾燥後再び1400℃で6時間焼成し
応力緩衝層を両端面に有する一体構造の本発明の回転蓄
熱式セラセック熱交換体を作成した。このときの応力緩
衝層とへプとの800″Cにおける熱膨張の差はo、o
os%であった。なお、比較のために材質は全(同じで
応力緩衝層を有しない従来の熱交換体を作成した。そし
て、これらの熱交換体を一定温度に保持した電気炉中に
80分保持した後、基円に取り出し、80分間空冷する
方法の熱衝撃試験を100”Cから実施し、異常が詔め
られない場合は電気炉の温度を50°c111+i*で
上昇させ、熱交換体にクランクが発生する温度差を比較
測定した。
その結果は、従来品については湿度差が650℃になる
とハブとハニカム構造体間にクラックが発生し、800
℃でハブとハニカム構造体間は完全に破断した。これに
対し本発明品は850℃の温度差でもクラックが発生せ
ず温度差が900℃の時はじめて熱交換体外周部にクラ
ックが発生したが、ハブとハニカム構造体間にはクラッ
クは生ぜず、950°Cの時はじめてハブとハニカム構
造体間にわずかにクランクの発生が認められた。
実施例 2 ムライト素地よりなる貫通孔の形状が四角形の厚さ70
1611.直径150allのハニカム構造体をエンボ
ス法で一体成形し、また同じ素地を用いてプレス法によ
り外情がテーパー形状で片端面にツバ部をセするハブを
一体成形した。そして十分な機械的強度を与えるため1
000”C,1時間仮焼しり後、ハブとハニカムm遺体
とか第4図に示すような配置となるようにハブとハニカ
ム構造体とを加工した。次いでハブとハニカム構造体間
に焼成後ムライトとなる成分を含むスラリーを塗布し両
者を圧着した後乾燥し・、18)0°C,8時間焼成し
て、一方の端面部のみに応力緩衝層を設けた本発明の熱
交換体を作成した。この場合の応力緩衝層とへプとの8
00℃における熱膨張率の差はO,OS%であった。こ
の熱交換体を実施例1と同様な急熱急冷熱衝撃試−験を
行った結果、400℃の温度差ではクランクはみられず
、4IsO℃の温度差ではじめてハエカム構造体にクラ
ックが発生したが、ハブとハニカム構造体との接合部に
はクラックは全く発生しなかった。
以上述べたとおり本発明の回転蓄熱式七う文ツタ熱交換
体はハニカム構造体の貫通孔が開口する少くとも一方の
端面部のハブとハニカム構造体との接合部近傍に800
℃におけるへプとの熱tm率の差が0.1襲以下である
応力緩衝層を有するため極めて耐熱衝撃性に優れている
ものでありガスタービン、スターリングエンジンなどの
回転蓄熱式熱交換体として使用できる燃費節減−矯の極
めて大きい熱交換体であって産業上有用なものである。
【図面の簡単な説明】
第1図〜第4図は、本発明の熱交換体の異なる具体例の
断面を示す説明図である。 1・・・ハニカム構造体、2・・・貫通孔、8・・・回
転軸の軸孔、4.・、ハブ、5 、 IS’・・・ハニ
カム構造体の端面部、6・・・応力緩衝層、フ・・・ノ
にカム構造体の凹部、8・・・ツバ部、9・・・板状体
。 特許出願人 日本碍子株式会社 手続補正書 昭和57年lθ月4日 1、事件の表示 昭和56年特許 願第208278号 3、補正をする者 事件との関係 特許出願人 (406)日本碍子株式会社 7、補正の内容 (別紙の通り) l明細書第2頁第12行中「放熱熱交換」を「放、熱し
て熱交換」と訂正する。 2同第2頁第18行〜第19行中「使用時に」を「使用
初期に」と訂正する。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 L 中空状のへプとそのハブの周囲に設けられたハニカ
    ム構造体とを一体的に接合してなる回転蓄熱式セラミッ
    ク熱交換体において、へ二カム構造体の貫通孔が開口す
    る少くとも一方の端[rsの^プとへ二カム構造体との
    接合部近傍にs o o ”cにおけるへプとの熱**
    率の差がO,1%以下である応力緩衝層を設けたことを
    特徴とする回転蓄熱式セラミック熱交換体。 2 応力緩働層が高温ガス流入側に設置されている脅r
    f−求の範−第1項記載の回転蓄熱式七う叱ツク熱交換
    体。
JP56208278A 1981-12-23 1981-12-23 回転蓄熱式セラミツク熱交換体 Expired JPS6024398B2 (ja)

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EP82306321A EP0082608B1 (en) 1981-12-23 1982-11-26 Rotary regenerator type ceramic heat exchanger
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