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JP7633819B2 - Heat exchangers and reformers - Google Patents
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JP7633819B2 - Heat exchangers and reformers - Google Patents

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Description

本発明は、熱交換器及び改質器に関する。 The present invention relates to a heat exchanger and a reformer.

内燃機関の燃料を改質して燃費を改善する技術として、特許文献1には、以下のような技術が開示されている。すなわち、内燃機関の排気通路から排出ガスの一部をEGR(排ガス再循環)ガスとして吸気通路へ還流させ、このEGR通路の途中に、改質用燃料を噴射する改質用燃料噴射弁と改質用燃料を改質する燃料改質触媒とを配置する。そして、改質用燃料噴射弁により噴射された改質用燃料とEGRガス中の水分(水蒸気)等を燃料改質触媒で改質反応させて水素(H)や一酸化炭素(CO)を生成させることで、改質用燃料を改質して燃焼性の高い改質ガスを生成し、その改質ガスを内燃機関の吸気通路に供給している。また、燃料改質触媒の温度と改質ガス量とに基づいて設定された制御領域内となるように改質用燃料の噴射量を制御することで、燃料改質触媒の劣化を抑制して改質性能の向上を図っている。 Patent Document 1 discloses the following technology for improving fuel efficiency by reforming fuel for an internal combustion engine. That is, a part of exhaust gas from an exhaust passage of an internal combustion engine is recirculated to an intake passage as EGR (exhaust gas recirculation) gas, and a reforming fuel injection valve for injecting reforming fuel and a fuel reforming catalyst for reforming the reforming fuel are arranged in the middle of the EGR passage. Then, the reforming fuel injected by the reforming fuel injection valve and moisture (water vapor) in the EGR gas are reformed by the fuel reforming catalyst to generate hydrogen (H 2 ) and carbon monoxide (CO), thereby reforming the reforming fuel to generate a highly combustible reformed gas, and the reformed gas is supplied to the intake passage of the internal combustion engine. In addition, the amount of injection of the reforming fuel is controlled so as to be within a control region set based on the temperature of the fuel reforming catalyst and the amount of the reformed gas, thereby suppressing deterioration of the fuel reforming catalyst and improving the reforming performance.

上記燃料改質触媒では、水蒸気と炭化水素とが改質器で反応する際に、排ガスの熱を奪うため、燃料改質触媒を、排気管を流れる排ガスと熱交換することができる構成とし、排ガスから熱を供給し、改質反応を促進させている。 The above fuel reforming catalyst absorbs heat from the exhaust gas when water vapor and hydrocarbons react in the reformer. Therefore, the fuel reforming catalyst is configured to be able to exchange heat with the exhaust gas flowing through the exhaust pipe, supplying heat from the exhaust gas and promoting the reforming reaction.

特許文献1には、上記燃料改質触媒の具体的な材料や構成等は記載されていないが、改質器での反応を促進させるためには、600℃以上の温度が必要となり、燃料改質触媒を構成する材料として600℃以上の温度に耐え、かつ、熱交換機能を有する改質触媒が必要となる。 Patent Document 1 does not disclose the specific materials or configuration of the fuel reforming catalyst, but in order to promote the reaction in the reformer, a temperature of 600°C or higher is required, and the material that constitutes the fuel reforming catalyst must be able to withstand temperatures of 600°C or higher and have a heat exchange function.

特許文献2には、流路を有する第1の層と第2の層とを互いに交差する方向に積み重ね、焼成したモノリシックセラミック構造を有する熱交換器が開示されている。 Patent document 2 discloses a heat exchanger having a monolithic ceramic structure in which a first layer and a second layer having flow paths are stacked in a direction intersecting each other and sintered.

特開2015-166591号公報JP 2015-166591 A 特開平7-151478号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 7-151478

特許文献1に記載された改質方法では、排ガス環境から受ける圧力が高いため、熱交換器を高いキャニング圧で保持する必要があった。引用文献2に記載された熱交換器を引用文献1に記載された方法に採用するにあたっては、設置場所や配管の取り回し等の関係から、角柱形状ではなく、円柱形状の熱交換器が求められることがあった。しかし、引用文献2に記載された熱交換器を円柱形状に変形させて引用文献1に記載された方法に採用すると、高いキャニング圧によって熱交換器が破損してしまうという問題や、熱交換器が破損しないようなキャニング圧に設定した場合には、排ガスの圧力により熱交換器の位置がずれてしまうという問題が生じた。 In the reforming method described in Patent Document 1, the pressure from the exhaust gas environment is high, so the heat exchanger needs to be maintained at a high canning pressure. When using the heat exchanger described in Reference 2 in the method described in Reference 1, a cylindrical heat exchanger is sometimes required instead of a prismatic shape due to the installation location, piping arrangement, and other factors. However, when the heat exchanger described in Reference 2 is deformed into a cylindrical shape and used in the method described in Reference 1, problems arise in that the heat exchanger is damaged by the high canning pressure, and when the canning pressure is set to a level that does not damage the heat exchanger, the position of the heat exchanger is shifted due to the exhaust gas pressure.

本発明は、上記課題を解決するためになされた発明であり、破損及び位置ズレが起こりにくい熱交換器及び該熱交換器を備えた改質器を提供することを目的とする。 The present invention was made to solve the above problems, and aims to provide a heat exchanger that is less susceptible to damage and misalignment, and a reformer equipped with such a heat exchanger.

本発明の熱交換器は、流体の第1流通路となる多数のセルが隔壁を隔てて長手方向に並設された第1のハニカム構造体と、流体の第2流通路となる多数のセルが隔壁を隔てて長手方向に並設された第2のハニカム構造体とが、上記第1流通路と上記第2流通路とが交差するように組み合わされてなる熱交換器であって、上記熱交換器は、両端面に上記第1流通路が開口し、外周面に上記第2流通路が開口する略円柱形状であり、上記熱交換器の上記外周面のうち、上記第1のハニカム構造体の表面の全部は、コート層で覆われており、上記熱交換器の上記外周面のうち、上記第2のハニカム構造体の表面は、上記第2流通路が上記熱交換器の上記外周面に開口している開口領域と、上記開口領域に対して、上記熱交換器の上記両端面側にそれぞれ設けられ、上記第2流通路が封止材で封口された封口領域とを有し、上記開口領域と上記封口領域の合計面積に対する、上記開口領域の面積の占める割合は、72~93%である、ことを特徴とする。 The heat exchanger of the present invention is a heat exchanger in which a first honeycomb structure in which a number of cells serving as a first flow passage for a fluid are arranged in parallel in the longitudinal direction separated by partition walls and a second honeycomb structure in which a number of cells serving as a second flow passage for a fluid are arranged in parallel in the longitudinal direction separated by partition walls are combined so that the first flow passage and the second flow passage intersect, and the heat exchanger has a substantially cylindrical shape in which the first flow passage opens at both end faces and the second flow passage opens at the outer peripheral surface, and of the outer peripheral surface of the heat exchanger, the first The entire surface of the honeycomb structure is covered with a coating layer, and the surface of the second honeycomb structure on the outer peripheral surface of the heat exchanger has an opening region where the second flow passage opens onto the outer peripheral surface of the heat exchanger, and plugging regions are provided on both end faces of the heat exchanger relative to the opening region, and the second flow passage is plugged with a plugging material, and the ratio of the area of the opening region to the total area of the opening region and the plugging region is 72 to 93%.

本発明の熱交換器によれば、上記第1流通路と上記第2流通路とが交差するように組み合わされているため、熱交換性能が高くなるとともに、熱交換を行う2種類の流体を異なる方向からスムーズに流通させることができる。
なお、本明細書における交差とは、第1流通路と第2流通路とが異なる平面上で交差している状態(いわゆる立体交差)を指す。また、第1流通路と上記第2流通路とが交差するとは、第1流通路が延びる方向と第2流通路が延びる方向とが交差しているともいえる。
According to the heat exchanger of the present invention, the first flow passage and the second flow passage are combined so as to intersect, thereby improving heat exchange performance and allowing two types of fluids performing heat exchange to flow smoothly from different directions.
In this specification, the term "intersection" refers to a state in which the first flow passage and the second flow passage intersect on different planes (so-called three-dimensional intersection). In addition, the intersection of the first flow passage and the second flow passage can also be said to mean that the extension direction of the first flow passage and the extension direction of the second flow passage intersect.

さらに、本発明の熱交換器は、略円柱形状の外周面のうち、第1のハニカム構造体の表面の全部がコート層で覆われており、第2のハニカム構造体の表面のうちの一部が、第2流通路が封止材で封口された封口領域となっている。
コート層で覆われた部分は、コート層で覆われていない部分と比べて機械的強度が高い。また、封口領域は開口領域と比べて機械的強度が高い。そのため、コート層で覆われた部分と封口領域を、キャニングの圧力を加える部位として利用することができる。
コート層で覆われた部分と封口領域に圧力が加わるようキャニングすることで、キャニング圧を高めた場合であっても、熱交換器が破損しにくくなる。
Furthermore, in the heat exchanger of the present invention, the entire surface of the first honeycomb structure on the outer peripheral surface of the approximately cylindrical shape is covered with a coating layer, and a portion of the surface of the second honeycomb structure is a plugged region in which the second flow passage is plugged with a plugging material.
The portion covered with the coating layer has a higher mechanical strength than the portion not covered with the coating layer. Also, the sealing region has a higher mechanical strength than the opening region. Therefore, the portion covered with the coating layer and the sealing region can be used as the portion to which the canning pressure is applied.
By canning so that pressure is applied to the portion covered with the coating layer and the sealing region, the heat exchanger is less likely to be damaged even if the canning pressure is increased.

さらに、本発明の熱交換器では、第2流通路の一部が封止材で封口されている。封口された第2流通路は、流体の流通が起こらないため、流体の流通による温度変化が緩慢となり、熱を貯めるマス(熱容量)として機能する。さらに、第2流通路に存在する封止材自体が熱を貯めるマス(熱容量)として機能する。そのため、第2のハニカム構造体に流入する排ガスの温度が低下した場合であっても高温を維持することができ、入口部での改質性を高めることができる。 Furthermore, in the heat exchanger of the present invention, a portion of the second flow passage is sealed with a sealing material. Since no fluid flows through the sealed second flow passage, temperature changes due to fluid flow are slow, and the second flow passage functions as a mass (heat capacity) that stores heat. Furthermore, the sealing material present in the second flow passage itself functions as a mass (heat capacity) that stores heat. Therefore, even if the temperature of the exhaust gas flowing into the second honeycomb structure drops, a high temperature can be maintained, and the reforming ability at the inlet can be improved.

本発明の熱交換器では、開口領域と封口領域の合計面積に対する開口領域の面積の占める割合が、72~93%となっている。そのため、平常時に第1のハニカム構造体との熱交換に用いられる第2流通路(開口領域)の割合と、排ガスの温度が低下した際に熱容量として機能する第2流通路(封口領域)の割合のバランスが良好であり、平常時の熱交換効率を充分に確保しつつ、排ガスの温度が低下した場合における入口部での改質性を高めることができる。 In the heat exchanger of the present invention, the ratio of the area of the opening area to the total area of the opening area and the plugging area is 72 to 93%. Therefore, there is a good balance between the ratio of the second flow passage (opening area) used for heat exchange with the first honeycomb structure under normal conditions and the ratio of the second flow passage (plugging area) that functions as a heat capacity when the exhaust gas temperature drops, and it is possible to improve the reforming at the inlet when the exhaust gas temperature drops while ensuring sufficient heat exchange efficiency under normal conditions.

本発明の熱交換器において、上記第2流通路を、上記熱交換器の上記外周面から1~30mmの深さまで上記封止材により封口していることが望ましい。 In the heat exchanger of the present invention, it is desirable that the second flow passage is sealed with the sealing material to a depth of 1 to 30 mm from the outer peripheral surface of the heat exchanger.

封口領域において、上記第2流通路を、上記熱交換器の上記外周面から1~30mmの深さまで上記封止材により封口していると、キャニング圧を高めた場合であっても、熱交換器が破損しにくく、熱を貯めるマスとしての機能も十分に果たすことができる。 When the second flow passage is sealed with the sealing material to a depth of 1 to 30 mm from the outer circumferential surface of the heat exchanger in the sealing region, the heat exchanger is less likely to be damaged even when the canning pressure is increased, and it can also fully function as a heat storage mass.

本発明の熱交換器では、上記第1のハニカム構造体の両側に上記第2のハニカム構造体が配置されていることが望ましい。 In the heat exchanger of the present invention, it is desirable that the second honeycomb structure is arranged on both sides of the first honeycomb structure.

本発明の熱交換器において、上記第1のハニカム構造体の両側に上記第2のハニカム構造体が配置されていると、両側の第2のハニカム構造体から熱を伝搬させることができ、上記第1のハニカム構造体に良好に熱を供給することができる。 In the heat exchanger of the present invention, when the second honeycomb structure is arranged on both sides of the first honeycomb structure, heat can be transmitted from the second honeycomb structures on both sides, and heat can be efficiently supplied to the first honeycomb structure.

本発明の熱交換器では、上記第1のハニカム構造体を構成するセルの隔壁に触媒が担持されていることが望ましい。 In the heat exchanger of the present invention, it is desirable that a catalyst is supported on the partition walls of the cells that constitute the first honeycomb structure.

本発明の熱交換器において、上記第1のハニカム構造体を構成するセルの隔壁に触媒が担持されていると、上記第1のハニカム構造体の内部で改質反応を行うことができ、上記第2のハニカム構造体に流入した排ガスから熱の供給を受けることにより、改質触媒としての機能を充分に発揮させることができる。 In the heat exchanger of the present invention, when a catalyst is supported on the partition walls of the cells that make up the first honeycomb structure, a reforming reaction can take place inside the first honeycomb structure, and by receiving heat from the exhaust gas that has flowed into the second honeycomb structure, the catalyst can fully function as a reforming catalyst.

本発明の熱交換器では、上記第1のハニカム構造体及び上記第2のハニカム構造体は、いずれも、炭化ケイ素とシリコンとからなることが望ましい。 In the heat exchanger of the present invention, it is desirable that both the first honeycomb structure and the second honeycomb structure are made of silicon carbide and silicon.

本発明の熱交換器において、上記第1のハニカム構造体及び上記第2のハニカム構造体が、いずれも、炭化ケイ素とシリコンとからなると、熱伝導性及び耐熱性に優れるため、良好な熱交換機能を有し、大きな温度差が発生した場合であっても、破壊等がさらに発生しにくい。さらに、改質されたガスに含まれる水素に対して腐食しにくい。 In the heat exchanger of the present invention, when the first honeycomb structure and the second honeycomb structure are both made of silicon carbide and silicon, they have excellent thermal conductivity and heat resistance, and therefore have good heat exchange function, and are less likely to break even when a large temperature difference occurs. Furthermore, they are less likely to corrode due to the hydrogen contained in the reformed gas.

本発明の熱交換器において、上記第1のハニカム構造体及び上記第2のハニカム構造体は、それぞれ、セラミック製のハニカムセグメントが複数個、接着層を介して結合されてなることが望ましい。 In the heat exchanger of the present invention, it is desirable that the first honeycomb structure and the second honeycomb structure each be made up of a plurality of ceramic honeycomb segments bonded together via an adhesive layer.

本発明の熱交換器において、第1のハニカム構造体及び第2のハニカム構造体が、それぞれ、セラミック製のハニカムセグメントが複数個、接着層を介して結合した構造であると、1個のハニカムセグメントの大きさを小さくすることができ、かつ、接着層が緩衝材となるため、熱交換器全体に大きな温度差が発生した場合であっても、破損等が発生しにくい。 In the heat exchanger of the present invention, if the first honeycomb structure and the second honeycomb structure each have a structure in which multiple ceramic honeycomb segments are bonded together via an adhesive layer, the size of each honeycomb segment can be reduced, and the adhesive layer acts as a buffer, making it less likely to break even if a large temperature difference occurs across the entire heat exchanger.

本発明の熱交換器では、上記接着層は、炭化ケイ素とシリコンとからなることが望ましい。 In the heat exchanger of the present invention, it is preferable that the adhesive layer is made of silicon carbide and silicon.

本発明の熱交換器において、接着層が炭化ケイ素とシリコンとからなると、熱伝導性に優れ、第1のハニカム構造体と第2のハニカム構造体との間の熱交換性能をさらに向上させることができる。 In the heat exchanger of the present invention, when the adhesive layer is made of silicon carbide and silicon, it has excellent thermal conductivity and can further improve the heat exchange performance between the first honeycomb structure and the second honeycomb structure.

本発明の熱交換器では、上記熱交換器の体積は、1.2~3.2リットルであることが望ましい。 In the heat exchanger of the present invention, it is desirable that the volume of the heat exchanger is 1.2 to 3.2 liters.

本発明の熱交換器において、上記熱交換器の体積が、1.2~3.2リットルであると、熱交換器が適切な体積を有しているので、車両等に搭載し易く、熱交換器としての効果を充分に発揮することができる。
上記熱交換器の体積が、1.2リットル未満であると、熱交換器の体積が小さすぎ、充分な量の触媒を担持することが難しくなり、一方、熱交換器の体積が、3.2リットルを超えると、熱交換器の容量が大きくなるため、車両に搭載することが難しくなる。
In the heat exchanger of the present invention, when the volume of the heat exchanger is 1.2 to 3.2 liters, the heat exchanger has an appropriate volume, making it easy to mount on a vehicle, etc., and capable of fully exerting its effect as a heat exchanger.
If the volume of the heat exchanger is less than 1.2 liters, the volume of the heat exchanger is too small, making it difficult to support a sufficient amount of catalyst, while if the volume of the heat exchanger exceeds 3.2 liters, the capacity of the heat exchanger becomes too large, making it difficult to install it in a vehicle.

本発明の熱交換器では、上記熱交換器は、上記第1のハニカム構造体と、上記第2のハニカム構造体とが、それぞれ交互に配置されてなり、3層の上記第1のハニカム構造体と、4層の上記第2のハニカム構造体とを含むことが望ましい。 In the heat exchanger of the present invention, the first honeycomb structure and the second honeycomb structure are arranged alternately, and it is desirable that the heat exchanger includes three layers of the first honeycomb structure and four layers of the second honeycomb structure.

本発明の熱交換器において、上記熱交換器が、第1のハニカム構造体と第2のハニカム構造体とがそれぞれ交互に配置されてなり、3層の第1のハニカム構造体と、4層の第2のハニカム構造体を含むと、第2のハニカム構造体と第1のハニカム構造体との接触面積が大きく、効率よく熱交換を行うことができる。 In the heat exchanger of the present invention, the first honeycomb structures and the second honeycomb structures are arranged alternately, and when the heat exchanger includes three layers of the first honeycomb structures and four layers of the second honeycomb structures, the contact area between the second honeycomb structures and the first honeycomb structures is large, and efficient heat exchange can be performed.

本発明の改質器は、上記構成の熱交換器を備えた改質器であって、上記第2のハニカム構造体には、内燃機関より排出され、主排気管を流通する排ガスが通過するように構成され、上記第1のハニカム構造体には、隔壁に改質用の触媒が担持され、上記主排気管より分岐した排ガス再循環配管に流入した排ガスが通過するように構成されていることを特徴とする。 The reformer of the present invention is a reformer equipped with a heat exchanger of the above configuration, characterized in that the second honeycomb structure is configured to pass exhaust gas discharged from an internal combustion engine and flowing through a main exhaust pipe, and the first honeycomb structure has a reforming catalyst supported on the partition walls and is configured to pass exhaust gas that has flowed into an exhaust gas recirculation pipe branched off from the main exhaust pipe.

本発明の改質器が上記のように構成されていると、第2のハニカム構造体から第1のハニカム構造体に排ガスの熱を良好に供給することができ、内燃機関の燃料を改質して燃費を改善する改質器としての性能を良好に発揮させることができる。 When the reformer of the present invention is configured as described above, it is possible to effectively supply exhaust gas heat from the second honeycomb structure to the first honeycomb structure, and it is possible to effectively perform as a reformer that reforms fuel for an internal combustion engine to improve fuel efficiency.

本発明の改質器では、上記熱交換器は、上記主排気管及び上記排ガス再循環配管に接続された金属ケーシング内に保持マットを介して収納されていることが望ましい。 In the reformer of the present invention, it is desirable that the heat exchanger is housed via a retaining mat in a metal casing connected to the main exhaust pipe and the exhaust gas recirculation pipe.

本発明の改質器において、上記熱交換器が、主排気管及び排ガス再循環配管に接続された金属ケーシング内に保持マットを介して収納されている場合、上記熱交換器が高温になっても、コート層及び封口領域に破損が発生しにくい。 In the reformer of the present invention, when the heat exchanger is housed via a retaining mat in a metal casing connected to the main exhaust pipe and exhaust gas recirculation piping, damage to the coating layer and sealing area is unlikely to occur even if the heat exchanger becomes hot.

図1は、本発明の第1の実施形態に係る熱交換器を模式的に示す斜視図である。FIG. 1 is a perspective view illustrating a heat exchanger according to a first embodiment of the present invention. 図2は、図1に示した熱交換器のII-II線断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view of the heat exchanger shown in FIG. 1 taken along line II-II. 図3は、図1に示した熱交換器を製造するためのハニカム集合体の一例を模式的に示す斜視図である。FIG. 3 is a perspective view that diagrammatically shows one example of a honeycomb aggregate for manufacturing the heat exchanger shown in FIG. 図4は、図1に示す熱交換器を改質器に収納する際に用いられる保持マットを模式的に示した斜視図である。FIG. 4 is a perspective view that shows a schematic view of a support mat that is used when the heat exchanger shown in FIG. 1 is housed in a reformer. 図5は、図4に示す保持マットを図1に示す熱交換器に巻き付ける巻き付け方法を模式的に示す説明図である。FIG. 5 is an explanatory view that illustrates a method for wrapping the support mat shown in FIG. 4 around the heat exchanger shown in FIG. 図6は、本発明の第2の実施形態に係る熱交換器を模式的に示す斜視図である。FIG. 6 is a perspective view illustrating a heat exchanger according to a second embodiment of the present invention. 図7は、図6に示した熱交換器のVII-VII線断面図である。FIG. 7 is a cross-sectional view of the heat exchanger shown in FIG. 6 taken along line VII-VII. 図8は、本発明の改質器を備えた燃料改質ガソリンエンジンシステムを模式的に示す説明図である。FIG. 8 is an explanatory diagram showing a schematic diagram of a fuel reformed gasoline engine system equipped with a reformer of the present invention.

(発明の詳細な説明)
本発明の熱交換器について説明する。
本発明の熱交換器は、流体の第1流通路となる多数のセルが隔壁を隔てて長手方向に並設された第1のハニカム構造体と、流体の第2流通路となる多数のセルが隔壁を隔てて長手方向に並設された第2のハニカム構造体とが、上記第1流通路と上記第2流通路とが交差するように組み合わされてなる熱交換器であって、上記熱交換器は、両端面に上記第1流通路が開口し、外周面に上記第2流通路が開口する略円柱形状であり、上記熱交換器の上記外周面のうち、上記第1のハニカム構造体の表面の全部は、コート層で覆われており、上記熱交換器の上記外周面のうち、上記第2のハニカム構造体の表面は、上記第2流通路が上記熱交換器の上記外周面に開口している開口領域と、上記開口領域に対して、上記熱交換器の上記両端面側にそれぞれ設けられ、上記第2流通路が封止材で封口された封口領域とを有し、上記開口領域と上記封口領域の合計面積に対する、上記開口領域の面積の占める割合は、72~93%である、ことを特徴とする。
Detailed Description of the Invention
The heat exchanger of the present invention will now be described.
The heat exchanger of the present invention is a heat exchanger obtained by combining a first honeycomb structure having a large number of cells arranged in parallel in the longitudinal direction across partition walls to become first flow passages for a fluid, and a second honeycomb structure having a large number of cells arranged in parallel in the longitudinal direction across partition walls to become second flow passages for a fluid, such that the first flow passages and the second flow passages intersect, the heat exchanger having a substantially cylindrical shape with the first flow passages opening at both end faces and the second flow passages opening at an outer peripheral surface, and the first and second flow passages of the outer peripheral surface of the heat exchanger are arranged in a substantially cylindrical shape with the first and second flow passages opening at both end faces and the second flow passages opening at an outer peripheral surface of the heat exchanger. the entire surface of the honeycomb structure is covered with a coating layer, and among the outer peripheral surface of the heat exchanger, the surface of the second honeycomb structure has an opening region where the second flow passage opens to the outer peripheral surface of the heat exchanger, and plugging regions which are provided on both end face sides of the heat exchanger with respect to the opening region and where the second flow passage is plugged with a plugging material, and the ratio of the area of the opening region to the total area of the opening region and the plugging region is 72 to 93%.

図1は、本発明の第1の実施形態に係る熱交換器を模式的に示す斜視図であり、図2は、図1に示した熱交換器のII-II線断面図である。
図1及び図2に示すように、熱交換器100は、流体の第1流通路となる多数の第1のセル13が第1の隔壁12を隔てて長手方向に併設された第1のハニカム構造体10と、流体の第2流通路となる多数の第2のセル23が第2の隔壁22を隔てて長手方向に併設された第2のハニカム構造体20とが、第1流通路(第1のセル13)と第2流通路(第2のセル23)とが交差するように組み合わされてなる略円柱形状の熱交換器100である。
なお、第1のハニカム構造体と第2のハニカム構造体とを特に区別しない場合、単にハニカム構造体ともいう。ハニカム構造体と同様に、第1のセルと第2のセル、及び、第1の隔壁と第2の隔壁とを特に区別しない場合、単にセル、及び、隔壁ともいう。
FIG. 1 is a perspective view showing a heat exchanger according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line II-II of the heat exchanger shown in FIG.
As shown in Figures 1 and 2, the heat exchanger 100 is a generally cylindrical heat exchanger formed by combining a first honeycomb structure 10 in which a number of first cells 13, which serve as first flow passages for fluid, are arranged in the longitudinal direction separated by a first partition wall 12, and a second honeycomb structure 20 in which a number of second cells 23, which serve as second flow passages for fluid, are arranged in the longitudinal direction separated by a second partition wall 22, such that the first flow passages (first cells 13) and the second flow passages (second cells 23) intersect.
In addition, when there is no particular distinction between the first honeycomb structure and the second honeycomb structure, they are also simply referred to as honeycomb structures. Similarly to the honeycomb structure, when there is no particular distinction between the first cells and the second cells, and the first partition walls and the second partition walls, they are also simply referred to as cells and partition walls.

図1及び図2において、第1のハニカム構造体10を構成する第1のセル13の延びる方向は、上下方向(図1及び図2中、矢印zで示す方向)である。第2のハニカム構造体20を構成する第2のセル23の延びる方向は、水平方向(図1中、矢印yで示す方向)である。第1のハニカム構造体10と第2のハニカム構造体20において、互いの流通路は交差しているので、2種類の流体(特にガス)を流通させ易く、熱交換を効率的に行うことができる。 In Figures 1 and 2, the extension direction of the first cells 13 constituting the first honeycomb structure 10 is the vertical direction (the direction indicated by the arrow z in Figures 1 and 2). The extension direction of the second cells 23 constituting the second honeycomb structure 20 is the horizontal direction (the direction indicated by the arrow y in Figure 1). In the first honeycomb structure 10 and the second honeycomb structure 20, the flow passages intersect with each other, making it easy to circulate two types of fluids (especially gases) and allowing efficient heat exchange.

図1及び図2に示す熱交換器100は、第1のハニカム構造体10と第2のハニカム構造体20とが、接着層19を介してそれぞれ交互に配置されており、3層の第1のハニカム構造体10と4層の第2のハニカム構造体20とを含んでいる。
なお、図1及び図2に示す熱交換器100では、1個の第1のハニカムセグメント11が1層の第1のハニカム構造体10を構成しているが、2個以上の第1のハニカムセグメント11が接着層を介して接着されることにより1層の第1のハニカム構造体10を構成していてもよい。従って、本発明では、第2のハニカム構造体20に挟まれた1個又は2個以上の第1のハニカムセグメント11の集合体を1層の第1のハニカム構造体10と数えることとする。なお、第1のハニカムセグメントは、第1のハニカム構造体と同じ構造を有する部材である。
The heat exchanger 100 shown in Figures 1 and 2 includes first honeycomb structures 10 and second honeycomb structures 20 arranged alternately with adhesive layers 19 interposed therebetween, and includes three layers of the first honeycomb structures 10 and four layers of the second honeycomb structures 20.
1 and 2, one first honeycomb segment 11 constitutes one layer of the first honeycomb structure 10, but two or more first honeycomb segments 11 may be bonded together via an adhesive layer to constitute one layer of the first honeycomb structure 10. Therefore, in the present invention, an assembly of one or more first honeycomb segments 11 sandwiched between second honeycomb structures 20 is counted as one layer of the first honeycomb structure 10. The first honeycomb segment is a member having the same structure as the first honeycomb structure.

本発明の熱交換器において、熱交換の対象となる流体は、水、エチレングリコール等の有機溶剤、液化ガス等の液体であっても、気体(ガス)であってもよいが、ガスが望ましく、排気ガスがより望ましい。
なお、本明細書において、「本発明の熱交換器」と記載している場合は、上記している第1の実施形態に係る熱交換器、後述する第2の実施形態に係る熱交換器等、本発明の全ての実施形態に係る熱交換器を構成する部材、上記熱交換器に関連する部材等に共通する特性、条件等を記載しているものとする。
In the heat exchanger of the present invention, the fluid to be subjected to heat exchange may be a liquid such as water, an organic solvent such as ethylene glycol, or a liquefied gas, or a gas, but a gas is preferable, and exhaust gas is more preferable.
In this specification, when the term "heat exchanger of the present invention" is used, it is understood to mean the heat exchanger according to the first embodiment described above, the heat exchanger according to the second embodiment described below, and the like, and to describe characteristics, conditions, etc. common to the components constituting the heat exchangers according to all embodiments of the present invention, and the components related to the above-mentioned heat exchangers.

図1及び図2に示す熱交換器100では、1層の第2のハニカム構造体20は、2個の第2のハニカムセグメント21が接着層18を介して接着されることにより構成されている。
第2のハニカム構造体20の数え方は、第1のハニカム構造体10の数え方と同様であり、第1のハニカム構造体10に挟まれた1個又は2個以上の第2のハニカムセグメント21の集合体を1層の第2のハニカム構造体20ということとする。ただし、第2のハニカム構造体20は、最も外側に位置する場合もあり、その場合は、最も外側の1個又は2個以上の第2のハニカムセグメント21の集合体も1層の第2のハニカム構造体20である。
なお、第1のハニカムセグメントと第2のハニカムセグメントとを特に区別しない場合、単にハニカムセグメントともいう。
In the heat exchanger 100 shown in FIGS. 1 and 2, one layer of the second honeycomb structure 20 is formed by bonding two second honeycomb segments 21 together via an adhesive layer 18 .
The second honeycomb structures 20 are counted in the same way as the first honeycomb structures 10, and an assembly of one or two or more second honeycomb segments 21 sandwiched between the first honeycomb structures 10 is referred to as one layer of the second honeycomb structure 20. However, the second honeycomb structure 20 may be located on the outermost side, in which case the assembly of one or two or more outermost second honeycomb segments 21 is also one layer of the second honeycomb structure 20.
When there is no particular distinction between the first honeycomb segment and the second honeycomb segment, they are also simply referred to as honeycomb segments.

本発明の熱交換器を構成する第1のハニカム構造体及び第2のハニカム構造体は、それぞれ、1個のセラミック製のハニカムセグメントで構成されていてもよいし、セラミック製のハニカムセグメントが複数個、接着層を介して結合されていてもよい。 The first honeycomb structure and the second honeycomb structure constituting the heat exchanger of the present invention may each be composed of one ceramic honeycomb segment, or may be composed of multiple ceramic honeycomb segments bonded together via an adhesive layer.

第1のハニカム構造体及び第2のハニカム構造体を構成するハニカムセグメントの数は、それぞれ同じであってもよく、互いに異なっていてもよい。 The number of honeycomb segments constituting the first honeycomb structure and the second honeycomb structure may be the same or different from each other.

本発明の熱交換器においては、第1のハニカム構造体の両側に第2のハニカム構造体が配置されていることが望ましい。
第1のハニカム構造体の両側に第2のハニカム構造体が配置されていると、両側の第2のハニカム構造体から熱を伝搬させることができ、第1のハニカム構造体に良好に熱を供給することができる。
In the heat exchanger of the present invention, it is preferable that the second honeycomb structure is disposed on both sides of the first honeycomb structure.
When the second honeycomb structure is arranged on both sides of the first honeycomb structure, heat can be transmitted from the second honeycomb structures on both sides, and heat can be efficiently supplied to the first honeycomb structure.

本発明の熱交換器の第一の実施形態では、熱交換器は、第1のハニカム構造体と第2のハニカム構造体とがそれぞれ交互に配置されてなり、3層の第1のハニカム構造体と4層の第2のハニカム構造体を含むことが望ましい。
熱交換器が、第1のハニカム構造体と第2のハニカム構造体とがそれぞれ交互に配置されており、3層の第1のハニカム構造体と、4層の第2のハニカム構造体を含むと、第2のハニカム構造体と第1のハニカム構造体との接触面積が大きく、効率よく熱交換を行うことができる。
In a first embodiment of the heat exchanger of the present invention, the heat exchanger is composed of first honeycomb structures and second honeycomb structures arranged alternately, and desirably includes three layers of the first honeycomb structures and four layers of the second honeycomb structures.
When the heat exchanger includes three layers of the first honeycomb structure and four layers of the second honeycomb structure, in which the first honeycomb structure and the second honeycomb structure are alternately arranged, the contact area between the second honeycomb structure and the first honeycomb structure is large, and efficient heat exchange can be performed.

図1及び図2に示す略円柱形状の熱交換器100では、両端面に第1のハニカム構造体10の第1流通路となる第1のセル13が開口し、外周面に第2のハニカム構造体20の第2流通路となる第2のセル23が開口している。
外周面の一部はコート層32で被覆されている。コート層32は、外周面を構成する第1のハニカム構造体10の表面の全部を覆うコート層32aと、外周面を構成する第2のハニカム構造体20の表面の一部を覆うコート層32bと、を有している。
コート層32で覆われた部分は、コート層で覆われていない部分と比べて機械的強度が高い。そのため、コート層32で覆われた部分を、キャニングの圧力を加える部位として利用することができる。
In the heat exchanger 100 having an approximately cylindrical shape shown in Figures 1 and 2, first cells 13 which serve as first flow passages of the first honeycomb structure 10 open on both end faces, and second cells 23 which serve as second flow passages of the second honeycomb structure 20 open on the outer circumferential face.
A part of the outer peripheral surface is covered with a coating layer 32. The coating layer 32 has a coating layer 32a that covers the entire surface of the first honeycomb structure 10 that constitutes the outer peripheral surface, and a coating layer 32b that covers a part of the surface of the second honeycomb structure 20 that constitutes the outer peripheral surface.
The portion covered with the coating layer 32 has a higher mechanical strength than the portion not covered with the coating layer, and therefore the portion covered with the coating layer 32 can be used as a portion to which the canning pressure is applied.

また、外周面を構成する第1のハニカム構造体10の表面の全部はコート層32aで被覆されているため、第1流通路となる第1のセル13を流れる流体と、第2流通路となる第2のセル23を流れる流体とが混ざることを防止することができる。 In addition, since the entire surface of the first honeycomb structure 10 that constitutes the outer peripheral surface is covered with the coating layer 32a, it is possible to prevent the fluid flowing through the first cells 13 that form the first flow passages from mixing with the fluid flowing through the second cells 23 that form the second flow passages.

コート層の厚さは特に限定されないが、0.1~0.5mmであることが望ましい。
コート層の厚さが0.1mm未満であると、コート層が薄すぎるため、キャニング時の圧力でコート層が破損する場合がある。一方、コート層の厚さが0.5mmを超えると、コート層が厚すぎて、コート層の最表面とハニカム構造体と接する部分とでの温度差によって破損が発生する場合がある。
The thickness of the coating layer is not particularly limited, but is preferably 0.1 to 0.5 mm.
If the thickness of the coating layer is less than 0.1 mm, the coating layer is too thin and may be damaged by the pressure during canning, whereas if the thickness of the coating layer is more than 0.5 mm, the coating layer is too thick and may be damaged by the temperature difference between the outermost surface of the coating layer and the part in contact with the honeycomb structure.

本発明の熱交換器では、第2流通路の一部が封止材で封口されている。
封口された第2流通路は、流体の流通が起こらないため、流体の流通による温度変化が緩慢となり、熱を貯めるマス(熱容量)として機能する。さらに、第2流通路に存在する封止材自体が熱を貯めるマス(熱容量)として機能する。そのため、第2のハニカム構造体に流入する排ガスの温度が低下した場合であっても高温を維持することができ、入口部での改質性を高めることができる。
In the heat exchanger of the present invention, a portion of the second flow passage is sealed with a sealant.
Since no fluid flows through the plugged second flow passage, the temperature change due to the flow of the fluid becomes slow, and the plugging material present in the second flow passage itself functions as a mass (heat capacity) that stores heat. Therefore, even if the temperature of the exhaust gas flowing into the second honeycomb structure drops, a high temperature can be maintained, and the reforming ability at the inlet can be improved.

外周面を構成する第2のハニカム構造体20の表面は、第2流通路となる第2のセル23が外周面に開口している開口領域A1(図1中、一点鎖線で囲まれる領域)と、第2流通路となる第2のセル23が封止材31a、31bでそれぞれ封口された封口領域A2、A3(図1中、破線で囲まれる領域)を有する。封口領域A2、A3は、開口領域A1に対して、熱交換器100の両端面側(z方向の両端面側)にそれぞれ配置されている。
封口領域A2、A3は、開口領域A1と比べて機械的強度が高い。そのため、封口領域A2、A3を、キャニングの圧力を加える部位として利用することができる。
The surface of the second honeycomb structure 20 constituting the outer peripheral surface has an opening region A1 (region surrounded by a dashed line in FIG. 1) where the second cells 23 serving as the second flow passages are open to the outer peripheral surface, and plugging regions A2 and A3 (regions surrounded by dashed lines in FIG. 1) where the second cells 23 serving as the second flow passages are plugged with plugging materials 31 a and 31 b, respectively. The plugging regions A2 and A3 are disposed on both end face sides (both end face sides in the z direction) of the heat exchanger 100 with respect to the opening region A1.
The sealing regions A2 and A3 have a higher mechanical strength than the opening region A1, and therefore can be used as the regions to which the canning pressure is applied.

開口領域A1と、封口領域A2、A3の合計面積に対する、開口領域A1の面積の占める割合は、72~93%であり、72~83%であることが望ましい。
上記割合が72~93%であると、平常時に第1のハニカム構造体との熱交換に用いられる第2流通路(開口領域)の割合と、排ガスの温度が低下した際に熱容量として機能する第2流通路(封口領域)の割合のバランスが良好であり、平常時の熱交換効率を充分に確保しつつ、排ガスの温度が低下した場合における入口部での改質性を高めることができる。
上記割合が72~83%であると、平常時に第1のハニカム構造体との熱交換に用いられる第2流通路(開口領域)の割合と、排ガスの温度が低下した際に熱容量として機能する第2流通路(封口領域)の割合のバランスが特に良好であり、平常時の熱交換効率をさらに確保しつつ、排ガスの温度が低下した場合における入口部での改質性をさらに高めることができる。
The ratio of the area of the open region A1 to the total area of the open region A1 and the sealing regions A2 and A3 is 72 to 93%, and preferably 72 to 83%.
When the above ratio is 72 to 93%, a good balance is achieved between the ratio of the second flow passages (open area) used for heat exchange with the first honeycomb structure under normal conditions and the ratio of the second flow passages (sealed area) that function as a heat capacity when the exhaust gas temperature drops, and the reforming ability at the inlet portion when the exhaust gas temperature drops can be improved while sufficiently ensuring heat exchange efficiency under normal conditions.
When the above ratio is 72 to 83%, the balance between the ratio of the second flow passages (open area) used for heat exchange with the first honeycomb structure under normal conditions and the ratio of the second flow passages (sealed area) functioning as a heat capacity when the exhaust gas temperature drops is particularly good, and the reforming ability at the inlet portion when the exhaust gas temperature drops can be further improved while further ensuring the heat exchange efficiency under normal conditions.

上記割合が72%未満であると、平常時に第1のハニカム構造体との熱交換に用いられる第2流通路(開口領域)の割合が少なすぎて、平常時の熱交換効率が低下してしまう。一方、上記割合が93%を超えると、排ガスの温度が低下した際に熱容量として機能する第2流通路(封口領域)の割合が少なすぎて、排ガスの温度が低下した際に入口部での改質性が低下する。さらに、キャニングの際に第2のハニカム構造体を保持する面積が狭すぎて、熱交換器が破損してしまうことがある。 If the above ratio is less than 72%, the ratio of the second flow passages (open area) used for heat exchange with the first honeycomb structure under normal conditions is too small, resulting in a decrease in the heat exchange efficiency under normal conditions. On the other hand, if the above ratio exceeds 93%, the ratio of the second flow passages (sealed area) that function as a heat capacity when the exhaust gas temperature drops is too small, resulting in a decrease in the reforming ability at the inlet when the exhaust gas temperature drops. Furthermore, the area for holding the second honeycomb structure during canning is too small, which may damage the heat exchanger.

封口領域では、第2流通路が、熱交換器の外周面から1~30mmの深さまで封止材により封口されていることが望ましい。
第2流通路が、熱交換器の外周面から1~30mmの深さまで封止材により封口されていると、キャニング圧を高めた場合であっても、熱交換器が破損しにくく、熱を貯めるマスとしての機能も充分に果たすことができる。
第2流通路が、熱交換器の外周面から1mm未満の深さまでしか封止材により封止されていないと、封止材が熱容量として充分に機能しない場合がある。一方、第2流通路が、熱交換器の外周面から30mmを超える深さまで封止材により封止されていると、封口領域を形成する際の乾燥ムラ等によって、ハニカム構造体にクラック等が生じる場合がある。
In the sealed region, the second flow passage is desirably sealed with a sealing material to a depth of 1 to 30 mm from the outer circumferential surface of the heat exchanger.
When the second flow passage is sealed with a sealant to a depth of 1 to 30 mm from the outer circumferential surface of the heat exchanger, the heat exchanger is less likely to be damaged even when the canning pressure is increased, and the heat exchanger can fully function as a heat storage mass.
If the second flow passages are sealed with a plugging material only to a depth of less than 1 mm from the outer peripheral surface of the heat exchanger, the plugging material may not function sufficiently as a heat capacity. On the other hand, if the second flow passages are sealed with a plugging material to a depth of more than 30 mm from the outer peripheral surface of the heat exchanger, cracks may occur in the honeycomb structure due to uneven drying during the formation of the plugged region.

なお、本明細書において、第2流通路が封止材により封口されているとは、熱交換器の外周面から第2流通路の深さ方向に封止材が侵入している状態を指す。従って、封止材が第2流通路の深さ方向に侵入していない状態、例えば、熱交換器の外周面を構成する第2のハニカム構造体の表面だけを、封止材と同じ材料が覆っている場合は、第2流通路が封止材により封口されている状態には該当せず、当該部分は、封口領域に含まない。
ただし、封口領域を構成する第2のハニカム構造体の表面にさらにコート層が形成されていてもよい。
In this specification, the second flow passage being plugged with a plugging material refers to a state in which the plugging material penetrates from the outer peripheral surface of the heat exchanger in the depth direction of the second flow passage. Therefore, when the plugging material does not penetrate into the second flow passage in the depth direction, for example, when only the surface of the second honeycomb structure constituting the outer peripheral surface of the heat exchanger is covered with the same material as the plugging material, this does not correspond to a state in which the second flow passage is plugged with a plugging material, and this portion is not included in the plugged region.
However, a coating layer may be further formed on the surface of the second honeycomb structure constituting the plugging region.

また、封口領域は、開口領域に対して、熱交換器の両端面側にそれぞれ設けられる。従って、熱交換器の外周面を構成する第2のハニカム構造体の表面のうち、開口領域の両端面側ではない領域において、第2流通路が封止材により封止されていたとしても、そのような領域は封口領域に相当しない。従って、例えば、図1に示す熱交換器100のコート層32bが形成されている領域において、第2流通路が封止材により封口されていたとしても、当該領域は封口領域に含めないものとする。
また、図1に示す熱交換器100において、コート層32bが形成されている領域は、外周面を構成する第2のハニカム構造体の表面の一部を覆っているが、開口領域に対して熱交換器の両端面側に位置しないので、例え、第2流通路の深さ方向にコート層が侵入している場合であっても、当該領域は封口領域の面積に含まないものとする。
The plugged regions are provided on both end face sides of the heat exchanger with respect to the open region. Therefore, even if the second flow passages are plugged with plugging material in the surface of the second honeycomb structure constituting the outer peripheral surface of the heat exchanger in a region other than the both end face sides of the open region, such a region does not correspond to the plugged region. Therefore, for example, even if the second flow passages are plugged with plugging material in the region where the coating layer 32b of the heat exchanger 100 shown in FIG. 1 is formed, the region is not included in the plugged region.
In addition, in the heat exchanger 100 shown in FIG. 1, the region where the coating layer 32b is formed covers a portion of the surface of the second honeycomb structure constituting the outer peripheral surface, but is not located on either end face side of the heat exchanger relative to the opening region. Therefore, even if the coating layer penetrates in the depth direction of the second flow passage, this region is not included in the area of the plugged region.

なお、熱交換器の外周面からの封止材の深さは、第2流通路が延びる方向に沿って切断した熱交換器の切断面を観察することにより確認することができる。 The depth of the sealing material from the outer peripheral surface of the heat exchanger can be confirmed by observing a cut surface of the heat exchanger cut along the direction in which the second flow passage extends.

本発明の熱交換器においてハニカム構造体又はこれらの構成部材であるハニカムセグメントの材料は、特に限定されるものではなく、例えば、コージェライト、アルミナ、シリカ、ムライト等の酸化物系セラミック、炭化ケイ素、炭化ジルコニウム、炭化チタン、炭化タンタル、炭化タングステン等の炭化物系セラミック、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、窒化ホウ素、窒化チタン等の窒化物系セラミック等や、これらのセラミックと金属との複合材料等が挙げられる。これらのなかでは、炭化ケイ素の複合材料が望ましく、シリコンと炭化ケイ素とからなる複合材料が特に望ましい。 In the heat exchanger of the present invention, the material of the honeycomb structure or the honeycomb segments which are its constituent members is not particularly limited, and examples thereof include oxide-based ceramics such as cordierite, alumina, silica, and mullite; carbide-based ceramics such as silicon carbide, zirconium carbide, titanium carbide, tantalum carbide, and tungsten carbide; nitride-based ceramics such as aluminum nitride, silicon nitride, boron nitride, and titanium nitride; and composite materials of these ceramics and metals. Of these, composite materials of silicon carbide are preferable, and composite materials of silicon and silicon carbide are particularly preferable.

シリコンと炭化ケイ素とからなる複合材料の具体的な構成は特に限定されるものではないが、炭化ケイ素粒子の隙間にシリコンが入り込み、独立した炭化ケイ素粒子が周囲に存在するシリコンにより接着された態様のシリコンと炭化ケイ素の複合材料が望ましい。
このような態様のシリコンと炭化ケイ素とからなる複合材料は、後述するように、ハニカム成形体の脱脂体に溶融状態のシリコンを接触させることにより製造することができる。
開気孔を有する多孔質の炭化ケイ素焼結体の開気孔にシリコンが充填されたものであってもよい。
The specific configuration of the composite material made of silicon and silicon carbide is not particularly limited, but a composite material of silicon and silicon carbide in which silicon fills the gaps between silicon carbide particles and independent silicon carbide particles are bonded together by the silicon present around them is desirable.
A composite material made of silicon and silicon carbide in this manner can be produced by bringing a degreased honeycomb formed body into contact with molten silicon, as described below.
The porous sintered silicon carbide may have open pores filled with silicon.

溶融状態のシリコンと炭化ケイ素とを接触させる際、複数のハニカム成形体の脱脂体が炭化ケイ素を含む接着層となる層を介してお互いに密着した状態で溶融シリコンと接触させることにより、炭化ケイ素とシリコンとからなる接着層も形成され、複数のハニカム構造体(又はハニカムセグメント)が炭化ケイ素とシリコンとからなる接着層で結合された熱交換器とすることができる。 When molten silicon is brought into contact with silicon carbide, the degreased bodies of multiple honeycomb molded bodies are brought into contact with the molten silicon while being in close contact with each other via an adhesive layer containing silicon carbide, and an adhesive layer consisting of silicon carbide and silicon is also formed, making it possible to create a heat exchanger in which multiple honeycomb structures (or honeycomb segments) are bonded together with an adhesive layer consisting of silicon carbide and silicon.

ハニカム構造体(又はハニカムセグメント)同士を結合させる接着層の材料は、特に限定されるものではないが、ハニカム構造体(又はハニカムセグメント)と同様、炭化ケイ素粒子の隙間にシリコンが入り込んだ状態の複合材料が望ましい。このような複合材料は、後述するように、炭化ケイ素を含む原料ペーストを、ハニカム成形体同士を接着させるために側壁に塗布し、ハニカム成形体同士を接着させた後乾燥させ、これらを溶融状態のシリコンと接触させることにより作製することができる。 The material of the adhesive layer that bonds the honeycomb structures (or honeycomb segments) together is not particularly limited, but it is desirable to use a composite material in which silicon fills the gaps between the silicon carbide particles, similar to the honeycomb structures (or honeycomb segments). As described below, such a composite material can be produced by applying a raw material paste containing silicon carbide to the side walls to bond the honeycomb bodies together, drying the honeycomb bodies after bonding them together, and then contacting them with molten silicon.

ハニカム構造体(又はハニカムセグメント)同士を結合させる接着層の厚さは、特に限定されるものではないが、0.5~2.0mmであることが望ましい。 The thickness of the adhesive layer that bonds the honeycomb structures (or honeycomb segments) together is not particularly limited, but it is desirable for it to be 0.5 to 2.0 mm.

コート層の材料は、特に限定されるものではないが、ハニカム構造体(又はハニカムセグメント)及び接着層と同様、炭化ケイ素粒子の隙間にシリコンが入り込んだ状態の複合材料が望ましい。
このような複合材料は、後述するように、炭化ケイ素を含む原料ペーストを円柱状のハニカム乾燥体の外周面のうち、第1のハニカム構造体となる部分に塗布した後乾燥させ、これらを溶融状態のシリコンと接触させることにより作製することができる。
The material of the coating layer is not particularly limited, but is desirably a composite material in which silicon fills the gaps between silicon carbide particles, similar to the honeycomb structure (or honeycomb segment) and adhesive layer.
As described below, such a composite material can be produced by applying a raw material paste containing silicon carbide to the portion of the outer surface of a cylindrical honeycomb dried body that will become the first honeycomb structure, drying it, and then contacting it with molten silicon.

封止材の材料は、特に限定されるものではないが、ハニカム構造体(又はハニカムセグメント)、接着層及びコート層と同様、炭化ケイ素粒子の隙間にシリコンが入り込んだ状態の複合材料が望ましい。
このような複合材料は、後述するように、炭化ケイ素を含む原料ペーストを、円柱状のハニカム乾燥体の外周面のうち、第2のハニカム構造体のセルとなる部分の開口部に充填した後乾燥させ、これらを溶融状態のシリコンと接触させることにより作製することができる。
The material of the plug is not particularly limited, but is desirably a composite material in which silicon fills the gaps between silicon carbide particles, similar to the honeycomb structure (or honeycomb segment), adhesive layer, and coating layer.
As described below, such a composite material can be produced by filling a raw material paste containing silicon carbide into the openings of the outer surface of a cylindrical honeycomb dried body, which will become the cells of the second honeycomb structure, drying the body, and then contacting the body with molten silicon.

本発明の熱交換器において、第1のハニカム構造体及び第2のハニカム構造体の隔壁の厚さは、それぞれ、均一であることが望ましい。具体的には、触媒を担持する第1のハニカム構造体の隔壁の厚さは、0.08~0.30mmであることが望ましく、0.10~0.20mmであることがより望ましい。第1のハニカム構造体の隔壁の厚さが薄いので、表面積が大きくなり、より多量の触媒を担持することが可能となる。 In the heat exchanger of the present invention, it is desirable that the thickness of the partition walls of the first honeycomb structure and the second honeycomb structure are uniform. Specifically, the thickness of the partition walls of the first honeycomb structure that support the catalyst is desirably 0.08 to 0.30 mm, and more desirably 0.10 to 0.20 mm. Because the thickness of the partition walls of the first honeycomb structure is thin, the surface area is large, making it possible to support a larger amount of catalyst.

第2のハニカム構造体の隔壁の厚さは、0.10~0.40mmであることが望ましく、0.15~0.30mmであることがより望ましい。第2のハニカム構造体の隔壁の厚さが厚いので、熱容量が大きくなり、多量の熱を第1のハニカム構造体に供給することができる。 The thickness of the partition walls of the second honeycomb structure is preferably 0.10 to 0.40 mm, and more preferably 0.15 to 0.30 mm. Because the partition walls of the second honeycomb structure are thick, the heat capacity is large and a large amount of heat can be supplied to the first honeycomb structure.

第1のハニカム構造体及び第2のハニカム構造体の隔壁の厚さが上記のように設定されていると、より多量に触媒が担持可能となり、改質効率が高くなるとともに、第2のハニカム構造体から第1のハニカム構造体により多量の熱を供給することができるため、触媒の活性をより高くすることができる。 When the thickness of the partition walls of the first honeycomb structure and the second honeycomb structure are set as described above, a larger amount of catalyst can be supported, improving the reforming efficiency, and a larger amount of heat can be supplied from the second honeycomb structure to the first honeycomb structure, thereby increasing the activity of the catalyst.

本発明の熱交換器において、ハニカム構造体を構成するセルの形状としては、例えば、端面が矩形状であり、全体が四角柱状であることが望ましいが、三角柱状や六角柱状であってもよい。
セルの形状はそれぞれ異なっていてもよいが、全て同じであることが望ましい。すなわち、ハニカム構造体の長手方向に垂直な断面において、隔壁に囲まれたセルのサイズが同じであることが望ましい。容易に製造することができるからである。
In the heat exchanger of the present invention, the shape of the cells constituting the honeycomb structure is preferably, for example, a quadrangular prism with rectangular end faces as a whole, but may also be a triangular prism or hexagonal prism.
The shapes of the cells may be different, but it is preferable that they are all the same. In other words, it is preferable that the size of the cells surrounded by the partition walls is the same in a cross section perpendicular to the longitudinal direction of the honeycomb structure. This is because it is easy to manufacture.

本発明の熱交換器において、第1のハニカム構造体のセルの長手方向に垂直な断面におけるセル密度(第1のセル密度)は、46~124個/cm(300~800個/inch)であることが望ましく、62~93個/cm(400~600個/inch)がより望ましい。第1のセル密度が上記範囲であると、第1のハニカム構造体の表面積が大きくなり、多量の触媒を担持することができるからである。
また、第2のハニカム構造体のセルの長手方向に垂直な断面におけるセル密度(第2のセル密度)は、16~78個/cm(100~500個/inch)であることが望ましく、31~62個/cm(200~400個/inch)であることがより望ましい。第2のセル密度が上記範囲であると、第2のハニカム構造体の熱容量が大きくなり、多量の熱を第1のハニカム構造体に供給することができる。
In the heat exchanger of the present invention, the cell density (first cell density) in a cross section perpendicular to the longitudinal direction of the cells of the first honeycomb structure is preferably 46 to 124 cells/cm 2 (300 to 800 cells/inch 2 ), and more preferably 62 to 93 cells/cm 2 (400 to 600 cells/inch 2 ). When the first cell density is in the above range, the surface area of the first honeycomb structure becomes large, and a large amount of catalyst can be supported.
Furthermore, the cell density (second cell density) in a cross section perpendicular to the longitudinal direction of the cells of the second honeycomb structure is desirably 16 to 78 cells/ cm2 (100 to 500 cells/ inch2 ), and more desirably 31 to 62 cells/ cm2 (200 to 400 cells/ inch2 ). When the second cell density is within the above range, the heat capacity of the second honeycomb structure becomes large, and a large amount of heat can be supplied to the first honeycomb structure.

本発明の熱交換器において、第1のハニカム構造体を構成する第1のセルには、触媒が担持されていることが望ましく、燃料改質触媒が担持されていることがより望ましい。
触媒としては、Co、Ni、Rh、Pt、Pdが望ましく、Rhがより望ましい。
触媒は、担体に担持された状態で、第1のハニカム構造体を構成する第1のセルに担持されていてもよい。担体に担持された触媒としては、Rh/ZrO、Rh/CoOが望ましい。担体は、シリカ、アルミナ等の他のセラミックであってもよい。
In the heat exchanger of the present invention, it is preferable that the first cells constituting the first honeycomb structure support a catalyst, and it is more preferable that the first cells support a fuel reforming catalyst.
The catalyst is preferably Co, Ni, Rh, Pt or Pd, and more preferably Rh.
The catalyst may be supported on a carrier and supported in the first cell constituting the first honeycomb structure. The catalyst supported on the carrier is preferably Rh/ ZrO2 or Rh/ CoO2 . The carrier may be other ceramics such as silica or alumina.

本発明の第1の実施形態に係る熱交換器の体積は、1.2~3.2リットルであることが望ましい。
熱交換器の体積が、1.2~3.2リットルであると、熱交換器が適切な体積を有しているので、車両等に搭載し易く、熱交換器としての効果を充分に発揮することができる。
熱交換器の体積が、1.2リットル未満であると、熱交換器の体積が小さすぎ、充分な量の触媒を担持することが難しくなり、一方、熱交換器の体積が、3.2リットルを超えると、熱交換器の容量が大きくなるため、車両に搭載することが難しくなる。
The volume of the heat exchanger according to the first embodiment of the present invention is preferably 1.2 to 3.2 liters.
If the volume of the heat exchanger is 1.2 to 3.2 liters, the heat exchanger has an appropriate volume, so that it can be easily mounted on a vehicle or the like and can fully exert its effect as a heat exchanger.
If the volume of the heat exchanger is less than 1.2 liters, the volume of the heat exchanger is too small, making it difficult to support a sufficient amount of catalyst, while if the volume of the heat exchanger exceeds 3.2 liters, the capacity of the heat exchanger becomes too large, making it difficult to install it in a vehicle.

[熱交換器の製造方法]
次に、本発明の熱交換器を製造する方法について説明する。
本発明の熱交換器を製造する際には、以下に示す工程を経て、第1のハニカム構造体及び第2のハニカム構造体を含んで構成される熱交換器を製造する。以下では、上記ハニカム構造体を構成する材料として、炭化ケイ素及びシリコンを使用した場合について説明するが、ハニカム構造体を構成する材料は、上記材料に限られない。
[Method of manufacturing heat exchanger]
Next, a method for producing the heat exchanger of the present invention will be described.
When manufacturing the heat exchanger of the present invention, a heat exchanger including a first honeycomb structure and a second honeycomb structure is manufactured through the steps shown below. In the following, a case where silicon carbide and silicon are used as materials constituting the honeycomb structure will be described, but the materials constituting the honeycomb structure are not limited to the above materials.

本発明の熱交換器は、例えば、炭化ケイ素粉末、有機バインダ等を含む原料ペーストを成形することにより、複数のセルが隔壁を隔てて長手方向に並設されたハニカム成形体を作製する成形工程と、上記成形工程により成形されたハニカム成形体を乾燥する乾燥工程と、上記乾燥工程により乾燥された第1のハニカム構造体となるハニカム成形体と第2のハニカム構造体となるハニカム成形体同士を、接着層となる接着層用ペーストを介して接着させ、ハニカム成形体の集合体(ハニカム集合体)を作製するハニカム集合体作製工程と、上記ハニカム集合体を略円柱形状に加工する柱状体作製工程と、略円柱形状に加工された柱状体の外周部分の一部にコート層となるコート層用ペーストを塗布し、コート層用ペースト層を形成するコート層用ペースト塗布工程と、柱状体の外周部分に開口する一部のセルに封止材用ペーストを充填する封止材用ペースト充填工程と、コート層用ペーストの塗布と封止材用ペーストの充填が行われた柱状体を脱脂し、さらに高温に加熱し、脱脂体に溶融シリコンを含浸させることにより、炭化ケイ素とシリコンの複合材料からなるハニカム構造体と接着層とコート層と封止材とから構成される熱交換器を製造する脱脂・含浸・接着工程とを行うことにより製造することができる。 The heat exchanger of the present invention includes a molding process for producing a honeycomb molded body having a plurality of cells arranged in parallel in the longitudinal direction separated by partitions by molding a raw material paste containing, for example, silicon carbide powder, an organic binder, etc.; a drying process for drying the honeycomb molded body formed by the molding process; a honeycomb aggregate production process for bonding the honeycomb molded body to become the first honeycomb structure dried by the drying process and the honeycomb molded body to become the second honeycomb structure via an adhesive layer paste to produce an aggregate of honeycomb molded bodies (honeycomb aggregate); a columnar body production process for processing the honeycomb aggregate into an approximately cylindrical shape; The heat exchanger can be manufactured by carrying out a coating layer paste application process in which a coating layer paste is applied to part of the outer periphery of a columnar body that has been machined into a columnar shape to form a coating layer paste layer, a plugging paste filling process in which plugging paste is filled into some of the cells that open to the outer periphery of the columnar body, and a degreasing, impregnation, and adhesion process in which the columnar body that has been applied with the coating layer paste and filled with the plugging paste is degreased, heated to a high temperature, and impregnated with molten silicon to manufacture a honeycomb structure made of a composite material of silicon carbide and silicon, an adhesive layer, a coating layer, and a plugging material.

(成形工程)
成形工程では、まず、炭化ケイ素粉末、有機バインダ等を混合して原料ペーストを調製する。
原料ペーストには、さらに造孔剤、成形助剤、水等の分散媒等が含まれていてもよい。
(Molding process)
In the molding process, first, silicon carbide powder, an organic binder, and the like are mixed to prepare a raw material paste.
The raw material paste may further contain a pore-forming agent, a forming aid, a dispersion medium such as water, and the like.

有機バインダとしては、特に限定されないが、メチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ポリエチレングリコール、フェノール樹脂、エポキシ樹脂等が挙げられ、二種以上併用してもよい。 The organic binder is not particularly limited, but examples include methyl cellulose, carboxymethyl cellulose, hydroxyethyl cellulose, polyethylene glycol, phenolic resin, epoxy resin, etc., and two or more types may be used in combination.

造孔剤としては、特に限定されないが、例えば、アクリル樹脂、コークス、デンプン等が挙げられる。造孔剤とは、ハニカム構造体(又はハニカムセグメント)を製造する際、ハニカム構造体(又はハニカムセグメント)の内部に気孔を導入するために用いられるものをいう。 The pore-forming agent is not particularly limited, but examples include acrylic resin, coke, starch, etc. The pore-forming agent is a material used to introduce pores into the honeycomb structure (or honeycomb segment) when manufacturing the honeycomb structure (or honeycomb segment).

成形助剤としては、特に限定されないが、エチレングリコール、デキストリン、脂肪酸、脂肪酸石鹸、ポリアルコール等が挙げられ、二種以上併用してもよい。 The molding aids are not particularly limited, but include ethylene glycol, dextrin, fatty acids, fatty acid soaps, polyalcohols, etc., and two or more of them may be used in combination.

分散媒としては、特に限定されないが、水、ベンゼン等の有機溶媒、メタノール等のアルコール等が挙げられ、二種以上併用してもよい。 The dispersion medium is not particularly limited, but examples include water, organic solvents such as benzene, and alcohols such as methanol, and two or more of these may be used in combination.

原料ペーストを調製する際には、混合混練することが望ましく、ミキサー、アトライタ等を用いて混合してもよく、ニーダー等を用いて混練してもよい。 When preparing the raw material paste, it is desirable to mix and knead the ingredients. Mixing may be performed using a mixer, attritor, etc., or kneading may be performed using a kneader, etc.

成形工程では、上記原料ペーストを押出成形することにより、複数のセルが隔壁を隔てて長手方向に並設されたハニカム成形体を得る。
ハニカム成形体の形状は特に限定されるものではないが、角柱形状が望ましく、四角柱形状がさらに望ましい。また、第1のハニカム構造体(又は第1のハニカムセグメント)となるハニカム成形体と第2のハニカム構造体(又は第2のハニカムセグメント)となるハニカム成形体とは、隔壁の厚さやセル密度が異なることが望ましいので、それに合致するような形状のハニカム成形体をそれぞれ作製する必要がある。
In the molding step, the raw material paste is extrusion molded to obtain a honeycomb molded body in which a plurality of cells are arranged in parallel in the longitudinal direction with partition walls between them.
The shape of the honeycomb formed body is not particularly limited, but a prismatic shape is preferable, and a quadrangular prismatic shape is more preferable. In addition, since it is preferable that the honeycomb formed body to become the first honeycomb structure (or the first honeycomb segment) and the honeycomb formed body to become the second honeycomb structure (or the second honeycomb segment) have different partition wall thicknesses and cell densities, it is necessary to prepare honeycomb formed bodies having shapes that match these.

ハニカム成形体の端面が矩形からなる場合、長い方の辺の長さが20~120mmであることが望ましい。 If the end face of the honeycomb molded body is rectangular, it is desirable for the length of the longer side to be 20 to 120 mm.

(乾燥工程)
続いて、ハニカム成形体を乾燥してハニカム乾燥体を得る乾燥工程を行う。
乾燥工程では、マイクロ波乾燥機、熱風乾燥機、誘電乾燥機、減圧乾燥機、真空乾燥機、凍結乾燥機等の乾燥機を用いて、ハニカム成形体を乾燥してハニカム乾燥体を作製する。
この工程により、第1のハニカム構造体(又は第1のハニカムセグメント)用のハニカム乾燥体と第2のハニカム構造体(又は第2のハニカムセグメント)用のハニカム乾燥体が作製される。
(Drying process)
Next, a drying step is carried out to dry the honeycomb formed body to obtain a dried honeycomb body.
In the drying step, the honeycomb molded body is dried using a dryer such as a microwave dryer, a hot air dryer, a dielectric dryer, a reduced pressure dryer, a vacuum dryer, or a freeze dryer to produce a dried honeycomb body.
By this step, a dried honeycomb body for the first honeycomb structure (or the first honeycomb segment) and a dried honeycomb body for the second honeycomb structure (or the second honeycomb segment) are produced.

(ハニカム集合体作製工程)
この工程では、原料ペーストとほぼ同じ組成の接着層用ペーストを用い、ハニカム乾燥体を、接着層用ペーストを介して接着させ、ハニカム乾燥体の集合体(ハニカム集合体)を作製する。
この際、脱脂・含浸・接着工程を経ることにより、本発明の熱交換器の構成となるように上記した形状の異なる2種類のハニカム乾燥体、すなわち、第1のハニカム構造体(又は第1のハニカムセグメント)用のハニカム乾燥体と第2のハニカム構造体(又は第2のハニカムセグメント)用のハニカム乾燥体同士を組み合わせて接着する。
(Honeycomb aggregate manufacturing process)
In this step, an adhesive layer paste having substantially the same composition as the raw material paste is used, and the dried honeycomb bodies are bonded via the adhesive layer paste to produce an assembly of the dried honeycomb bodies (honeycomb assembly).
In this case, by undergoing the degreasing, impregnation, and bonding processes, the two types of honeycomb dried bodies having different shapes as described above, i.e., a honeycomb dried body for a first honeycomb structure (or a first honeycomb segment) and a honeycomb dried body for a second honeycomb structure (or a second honeycomb segment), are combined and bonded together to form the heat exchanger of the present invention.

図3は、図1に示した熱交換器を製造するためのハニカム集合体の一例を模式的に示す斜視図である。
図3に示すハニカム乾燥体の集合体90は、第1のハニカム構造体10と、第2のハニカム構造体20とが交互に積層され、接着層19を介して接合されてなる、角柱形状のハニカム集合体90である。ハニカム集合体90は、3層の第1のハニカム構造体10と、4層の第2のハニカム構造体20を有している。1層の第1のハニカム構造体10は、1個の第1のハニカムセグメント11からなる。1層の第2のハニカム構造体20は、2個の第2のハニカムセグメント21が接着層18を介して接合されてなる。
FIG. 3 is a perspective view that typically shows one example of a honeycomb aggregate for manufacturing the heat exchanger shown in FIG.
The honeycomb dried body assembly 90 shown in Fig. 3 is a prismatic honeycomb assembly 90 in which first honeycomb structures 10 and second honeycomb structures 20 are alternately stacked and bonded via adhesive layers 19. The honeycomb assembly 90 has three layers of first honeycomb structures 10 and four layers of second honeycomb structures 20. One layer of the first honeycomb structure 10 is made of one first honeycomb segment 11. One layer of the second honeycomb structure 20 is made of two second honeycomb segments 21 bonded via adhesive layers 18.

(柱状体作製工程)
この工程では、角柱形状の上記ハニカム集合体に対し、ダイヤモンドカッター等の切削工具を用いて切削加工を施し、外周面に、第2のハニカム構造体の第2流通路が開口する円柱形状に加工する。
(Columnar body manufacturing process)
In this step, the honeycomb aggregate having a rectangular column shape is cut using a cutting tool such as a diamond cutter to form a cylindrical shape having second flow passages of a second honeycomb structure opening on the outer circumferential surface.

(コート層用ペースト塗布工程)
柱状体の外周面を構成する第1のハニカム構造体の表面の全てにコート層用ペーストを塗布し、乾燥固化することによりコート層となる層を形成することができる。
コート層用ペーストとしては、原料ペーストとほぼ同じ組成のものが挙げられる。
なお、後述する脱脂・含浸・接着工程の後に、コート層用ペースト塗布工程を行い、コート層用ペーストを乾燥、加熱固化することによりコート層を形成してもよい。
(Coating layer paste application process)
The paste for the coating layer is applied to the entire surface of the first honeycomb structure constituting the outer peripheral surface of the pillar-shaped body, and then dried and solidified to form a layer that will become the coating layer.
The coating layer paste may have substantially the same composition as the raw material paste.
After the degreasing, impregnation and adhesion steps described below, a coating layer paste application step may be carried out, and the coating layer paste may be dried and heated to solidify, thereby forming the coating layer.

(封止材用ペースト充填工程)
柱状体の外周面を構成する第2のハニカム構造体の表面に開口する第2流通路となるセルの一部に封止材用ペーストを充填し、乾燥固化することにより、封口領域を形成することができる。柱状体の外周面を構成する第2のハニカム構造体の表面のうち、封止材用ペーストが充填されていない部分が、開口領域となる。
封止材用ペーストとしては、原料ペーストとほぼ同じ組成のものが挙げられる。
なお、下記する脱脂・含浸・接着工程の後に、封止材用ペースト充填工程を行い、封止材用ペーストを乾燥、加熱固化することにより封止領域を形成してもよい。
(Sealing paste filling process)
The plugging region can be formed by filling a part of the cells that become the second flow passages that open to the surface of the second honeycomb structure that constitutes the outer peripheral surface of the columnar body with a plugging paste and drying and solidifying it. The part of the surface of the second honeycomb structure that constitutes the outer peripheral surface of the columnar body that is not filled with the plugging paste becomes the open region.
The paste for the plug material may have substantially the same composition as the raw material paste.
After the degreasing, impregnation and adhesion steps described below, a plugging paste filling step may be performed, and the plugging paste may be dried and heated to solidify, thereby forming a plugging region.

なお、コート層用ペースト塗布工程と封止材用ペースト充填工程の実施順序は任意であり、封止材用ペースト充填工程を先に行った後、コート層用ペースト塗布工程を行ってもよい。
また、コート層用ペーストの塗布と封止材用ペーストの充填を行った後に、コート層用ペーストと封止材用ペーストの乾燥固化を同時に行うことで、コート層用ペースト塗布工程と封止材用ペースト充填工程を同時に行ってもよい。
The order of carrying out the coating layer paste applying step and the plug material paste filling step is arbitrary, and the plug material paste filling step may be carried out first, and then the coating layer paste applying step may be carried out.
In addition, after applying the coating layer paste and filling the plug material paste, the coating layer paste and the plug material paste may be dried and solidified simultaneously, thereby performing the coating layer paste applying process and the plug material paste filling process simultaneously.

なお、封止材用ペーストは、第2流通路の深さ方向に侵入するように充填される。これに対して、コート層用ペーストは、外周面に露出するハニカム構造体の表面に設けられる。そのため、コート層用ペーストは、第2流通路の深さ方向に侵入していない。 The plug paste is filled so that it penetrates into the second flow passage in the depth direction. In contrast, the coating layer paste is applied to the surface of the honeycomb structure exposed to the outer circumferential surface. Therefore, the coating layer paste does not penetrate into the second flow passage in the depth direction.

充填された封止材用ペーストの表面に、さらにコート層用ペーストを塗布してもよい。この場合、封口領域の表面にコート層が形成されることとなる。 A coating layer paste may be applied to the surface of the applied sealing material paste. In this case, a coating layer is formed on the surface of the sealing area.

(脱脂・含浸・接着工程)
この工程では、円柱形状に加工され、コート層となる層が形成され、一部のセルに封止材用ペーストが充填されたハニカム集合体に対し、脱脂工程を行った後、引き続き、含浸・接着工程を行う。
従って、この工程においては、上面が開口しているセラミック製の容器の底面にシリコン(金属ケイ素)を配置し、容器の内部に多孔質のセラミックからなる支持具を介してハニカム集合体を配置し、脱脂工程を行った後、含浸・接着工程を行う。
(Degreasing, impregnation, and adhesion processes)
In this process, the honeycomb aggregate is processed into a cylindrical shape, a layer that will become the coating layer is formed, and some of the cells are filled with plugging paste. After the degreasing process, the honeycomb aggregate is subsequently subjected to the impregnation and bonding process.
Therefore, in this process, silicon (metallic silicon) is placed on the bottom of a ceramic container with an open top, and a honeycomb aggregate is placed inside the container via a support made of porous ceramic. After a degreasing process, the impregnation and bonding process is carried out.

脱脂工程では、乾燥工程により乾燥されたハニカム乾燥体の集合体を400~1400℃の温度で加熱し、ハニカム乾燥体に含まれる有機分を焼失させる。脱脂温度は、400~600℃がより望ましい。雰囲気は、酸素を含む雰囲気が望ましい。 In the degreasing process, the honeycomb dried body assembly dried in the drying process is heated at a temperature of 400 to 1400°C to burn off the organic matter contained in the honeycomb dried body. The degreasing temperature is preferably 400 to 600°C. The atmosphere is preferably an oxygen-containing atmosphere.

続いて、含浸・接着工程を行う。すなわち、脱脂工程を終了した脱脂体を1420~2000℃の温度で加熱し、炭化ケイ素とシリコンの複合材料とする。加熱温度は、1420~1600℃がより望ましい。雰囲気は、不活性ガス雰囲気が望ましい。
上記温度で加熱することにより溶融したシリコン(金属ケイ素)が毛細管現象により多孔質の支持具を通じて脱脂体の隔壁を構成する炭化ケイ素の粒子の隙間に入り込み、その隙間にシリコンが含浸される。
This is followed by the impregnation and adhesion process. That is, the degreased body that has undergone the degreasing process is heated at a temperature of 1420 to 2000°C to produce a composite material of silicon carbide and silicon. The heating temperature is preferably 1420 to 1600°C. The atmosphere is preferably an inert gas atmosphere.
By heating at the above temperature, the molten silicon (silicon metal) penetrates by capillary action through the porous support into the gaps between the silicon carbide particles that make up the partitions of the degreased body, and the silicon is impregnated into the gaps.

また、溶融したシリコンは、接着層用ペーストの脱脂体、コート層用ペーストの脱脂体及び封止材用ペーストの脱脂体の間にも入り込み、脱脂体に含まれる炭化ケイ素と複合材を形成する。接着層用ペーストの脱脂体は接着層となってハニカム構造体(又はハニカムセグメント)同士をしっかりと接着する。コート層用ペーストの脱脂体は、外周部分を被覆するコート層となる。封止材用ペーストの脱脂体は封止材となり、第2のハニカム構造体を構成する一部のセルの開口部を封止する。 The molten silicon also penetrates between the degreased body of the adhesive layer paste, the degreased body of the coating layer paste, and the degreased body of the plugging material paste, and forms a composite with the silicon carbide contained in the degreased bodies. The degreased body of the adhesive layer paste becomes an adhesive layer that firmly bonds the honeycomb structures (or honeycomb segments) together. The degreased body of the coating layer paste becomes a coating layer that covers the outer periphery. The degreased body of the plugging material paste becomes a plugging material that seals the openings of some of the cells that make up the second honeycomb structure.

含浸・接着工程の温度が上記の温度範囲であると、得られる熱交換器は、その構成成分である炭化ケイ素の殆どが焼結されず、炭化ケイ素粒子とシリコンとがそれぞれ独立して存在する未焼結のハニカム構造体となる。すなわち、ハニカム構造体(又はハニカムセグメント)を構成する隔壁は、独立した炭化ケイ素粒子が周囲に存在するシリコンにより接着された状態のシリコンと炭化ケイ素との複合材料から構成されている。この未焼結のハニカム構造体は、ヤング率が高く、変形し難い特性を有しており、熱交換器として有用である。 When the temperature of the impregnation and bonding process is within the above temperature range, the resulting heat exchanger is an unsintered honeycomb structure in which most of the silicon carbide, which is a constituent of the heat exchanger, is not sintered and the silicon carbide particles and silicon exist independently. In other words, the partition walls that make up the honeycomb structure (or honeycomb segment) are made of a composite material of silicon and silicon carbide in which the independent silicon carbide particles are bonded by the silicon that exists around them. This unsintered honeycomb structure has a high Young's modulus and is difficult to deform, making it useful as a heat exchanger.

また、上記工程を経ることにより、流体の第1流通路となる多数のセルが隔壁を隔てて長手方向に並設された第1のハニカム構造体と、流体の第2流通路となる多数のセルが隔壁を隔てて長手方向に並設された第2のハニカム構造体とが、第1流通路と第2流通路とが交差するように組み合わされてなる熱交換器を作製することができる。 Furthermore, by going through the above process, it is possible to produce a heat exchanger in which a first honeycomb structure in which a large number of cells that become the first flow passages for the fluid are arranged in parallel in the longitudinal direction separated by partition walls and a second honeycomb structure in which a large number of cells that become the second flow passages for the fluid are arranged in parallel in the longitudinal direction separated by partition walls are combined so that the first flow passages and the second flow passages intersect.

本発明の熱交換器の製造方法では、それぞれのハニカム乾燥体を脱脂する脱脂工程を行った後、通常の焼成工程を行って多孔質の炭化ケイ素の焼結体からなるハニカム焼成体を製造し、その後、ハニカム焼成体同士を接着させる接着工程、円周形状に加工する加工工程、シリコンを含浸させる含浸・接着工程、コート層を形成する工程、封口領域を形成する工程等を行ってもよい。 In the method for manufacturing a heat exchanger of the present invention, a degreasing process is performed to degrease each of the dried honeycomb bodies, followed by a normal firing process to produce a honeycomb fired body made of a porous sintered silicon carbide body, after which a bonding process is performed to bond the honeycomb fired bodies together, a processing process to process them into a circumferential shape, an impregnation/bonding process to impregnate them with silicon, a process to form a coating layer, a process to form a sealing region, etc. may be performed.

(触媒担持工程)
本発明では、本発明の熱交換器に燃料改質触媒等の触媒を担持することにより、燃料改質触媒として使用することができる。
上記熱交換器にロジウム等の貴金属からなる燃料改質触媒等の触媒を担持する方法としては、例えば、貴金属粒子もしくは錯体を含む溶液にハニカム構造体を浸漬した後、引き上げて加熱する方法等が挙げられる。
(Catalyst supporting process)
In the present invention, by supporting a catalyst such as a fuel reforming catalyst on the heat exchanger of the present invention, it can be used as a fuel reforming catalyst.
As a method for supporting a catalyst such as a fuel reforming catalyst made of a precious metal such as rhodium on the above-mentioned heat exchanger, for example, a method in which a honeycomb structure is immersed in a solution containing precious metal particles or complexes, then pulled out and heated can be mentioned.

図4は、図1に示す熱交換器を改質器に収納する際に用いられる保持マットを模式的に示した斜視図であり、図5は、図4に示す保持マットを図1に示す熱交換器に巻き付ける巻き付け方法を模式的に示す説明図である。 Figure 4 is a perspective view showing a retaining mat used when storing the heat exchanger shown in Figure 1 in a reformer, and Figure 5 is an explanatory diagram showing a method of wrapping the retaining mat shown in Figure 4 around the heat exchanger shown in Figure 1.

保持マット50は、マット51の両端部に凸部51a及び凹部51bを有するとともに、熱交換器100に巻き付けた際に流体入口及び流体出口である第2のセル23が露出するように、マット開口部51c、51d、51e、51f、51g、51hが形成されている。
図5に示すように、熱交換器100に保持マット50を巻き付けると、マット開口部51c、51d、51e、51f、51g、51hを介して流体入口及び流体出口である第2のセル23が露出する。
熱交換器100を、保持マット50を介して改質器を構成する金属容器に押し込んで、固定することにより、流体入口及び流体出口である第2のセル23が露出した状態で改質器にしっかりと収納される。
The retaining mat 50 has convex portions 51a and concave portions 51b at both ends of the mat 51, and mat openings 51c, 51d, 51e, 51f, 51g, and 51h are formed so that the second cells 23, which are the fluid inlet and fluid outlet, are exposed when the mat 50 is wrapped around the heat exchanger 100.
As shown in FIG. 5, when the support mat 50 is wrapped around the heat exchanger 100, the second cells 23, which are the fluid inlet and the fluid outlet, are exposed through the mat openings 51c, 51d, 51e, 51f, 51g, and 51h.
The heat exchanger 100 is pressed into and fixed in the metal container constituting the reformer via the retaining mat 50, so that the heat exchanger 100 is securely housed in the reformer with the second cell 23, which is the fluid inlet and fluid outlet, exposed.

図6は、本発明の第2の実施形態に係る熱交換器を模式的に示す斜視図であり、図7は、図6に示した熱交換器のVII-VII線断面図である。 Figure 6 is a perspective view showing a schematic diagram of a heat exchanger according to a second embodiment of the present invention, and Figure 7 is a cross-sectional view of the heat exchanger shown in Figure 6 taken along line VII-VII.

図6及び図7に示すように、本発明の第2の実施形態に係る熱交換器200は、流体の第1流通路となる多数の第1のセル113が第1の隔壁112を隔てて長手方向に並設されたセラミック製の第1のハニカム構造体110と、流体の第2流通路となる多数の第2のセル123が第2の隔壁122を隔てて長手方向に並設されたセラミック製の第2のハニカム構造体120とが、第1流通路(第1のセル113)と第2流通路(第2のセル123)とが交差するように組み合わされてなる柱状の熱交換器200である。 As shown in Figures 6 and 7, the heat exchanger 200 according to the second embodiment of the present invention is a columnar heat exchanger 200 in which a first ceramic honeycomb structure 110 in which a number of first cells 113 serving as first fluid flow paths are arranged in parallel in the longitudinal direction separated by a first partition wall 112, and a second ceramic honeycomb structure 120 in which a number of second cells 123 serving as second fluid flow paths are arranged in parallel in the longitudinal direction separated by a second partition wall 122 are combined so that the first flow paths (first cells 113) and the second flow paths (second cells 123) intersect.

図6及び図7において、第1のハニカム構造体110を構成する第1のセル113の延びる方向は、上下方向(図6及び図7中、矢印zで示す方向)である。第2のハニカム構造体120を構成する第2のセル123の延びる方向は、水平方向(図6中、矢印yで示す方向)である。第1のハニカム構造体110と第2のハニカム構造体120において、お互いの流通路は交差しているので、2種類の流体(特にガス)を流通させ易く、熱交換を効率的に行うことができる。 In Figures 6 and 7, the extension direction of the first cells 113 constituting the first honeycomb structure 110 is the vertical direction (the direction indicated by the arrow z in Figures 6 and 7). The extension direction of the second cells 123 constituting the second honeycomb structure 120 is the horizontal direction (the direction indicated by the arrow y in Figure 6). Since the flow passages of the first honeycomb structure 110 and the second honeycomb structure 120 intersect with each other, it is easy to circulate two types of fluids (especially gases) and heat exchange can be performed efficiently.

第2の実施形態に係る熱交換器200では、第1のハニカム構造体110の両側に接着層119を介して第2のハニカム構造体120が配置されている。従って、熱交換器200は、1層の第1のハニカム構造体110と2層の第2のハニカム構造体120を有する。
第1の実施形態の場合と同様に、1層の第1のハニカム構造体110及び1層の第2のハニカム構造体120は、それぞれ、2個以上のハニカムセグメントが接着層を介して接着されることにより構成されていてもよい。
In the heat exchanger 200 according to the second embodiment, the second honeycomb structure 120 is disposed on both sides of the first honeycomb structure 110 via an adhesive layer 119. Thus, the heat exchanger 200 has one layer of the first honeycomb structure 110 and two layers of the second honeycomb structures 120.
As in the first embodiment, each of the first honeycomb structure 110 and the second honeycomb structure 120 may be constructed by bonding two or more honeycomb segments together via an adhesive layer.

図6及び図7に示す熱交換器200では、両端面に第1のハニカム構造体110の第1流通路となる第1のセル113が開口し、外周面に第2のハニカム構造体120の第2流通路となる第2のセル123が開口している。
外周面の一部はコート層132で被覆されている。コート層132は、外周面を構成する第1のハニカム構造体110の表面の全部を覆うコート層132aと、外周面を構成する第2のハニカム構造体120の表面の一部を覆うコート層132bとを有している。
コート層132で覆われた部分は、コート層で覆われていない部分と比べて機械的強度が高い。そのため、コート層132で覆われた部分を、キャニングの圧力を加える部位として利用することができる。
In the heat exchanger 200 shown in Figures 6 and 7, first cells 113 that serve as first flow passages of the first honeycomb structure 110 open on both end faces, and second cells 123 that serve as second flow passages of the second honeycomb structure 120 open on the outer circumferential face.
A part of the outer peripheral surface is covered with a coating layer 132. The coating layer 132 has a coating layer 132a that covers the entire surface of the first honeycomb structure 110 that constitutes the outer peripheral surface, and a coating layer 132b that covers a part of the surface of the second honeycomb structure 120 that constitutes the outer peripheral surface.
The portion covered with the coating layer 132 has a higher mechanical strength than the portion not covered with the coating layer, and therefore the portion covered with the coating layer 132 can be used as a portion to which the canning pressure is applied.

また、外周面を構成する第1のハニカム構造体110の表面の全部は、コート層132で被覆されているため、第1流通路となる第1のセル113を流れる流体と、第2流通路となる第2のセル123を流れる流体とが混ざることを防止することができる。 In addition, the entire surface of the first honeycomb structure 110 that constitutes the outer peripheral surface is covered with the coating layer 132, which prevents the fluid flowing through the first cells 113 that form the first flow passages from mixing with the fluid flowing through the second cells 123 that form the second flow passages.

コート層の厚さは特に限定されないが、0.1~0.5mmであることが望ましい。
コート層の厚さが0.1mm未満であると、コート層が薄すぎるため、キャニング時の圧力でコート層が破損する場合がある。一方、コート層の厚さが0.5mmを超えると、コート層が厚すぎて、コート層の最表面とハニカム構造体と接する部分とでの温度差によって破損が発生する場合がある。
The thickness of the coating layer is not particularly limited, but is preferably 0.1 to 0.5 mm.
If the thickness of the coating layer is less than 0.1 mm, the coating layer is too thin and may be damaged by the pressure during canning, whereas if the thickness of the coating layer is more than 0.5 mm, the coating layer is too thick and may be damaged by the temperature difference between the outermost surface of the coating layer and the part in contact with the honeycomb structure.

本発明の熱交換器では、第2流通路の一部が封止材で封口されている。
封口された第2流通路は、流体の流通が起こらないため、流体の流通による温度変化が緩慢となり、熱を貯めるマス(熱容量)として機能する。さらに、第2流通路に存在する封止材自体が熱を貯めるマス(熱容量)として機能する。そのため、第2のハニカム構造体に流入する排ガスの温度が低下した場合であっても高温を維持することができ、入口部での改質性を高めることができる。
In the heat exchanger of the present invention, a portion of the second flow passage is sealed with a sealant.
Since no fluid flows through the plugged second flow passage, the temperature change due to the flow of the fluid becomes slow, and the plugging material present in the second flow passage itself functions as a mass (heat capacity) that stores heat. Therefore, even if the temperature of the exhaust gas flowing into the second honeycomb structure drops, a high temperature can be maintained, and the reforming ability at the inlet can be improved.

外周面を構成する第2のハニカム構造体120の表面は、第2流通路となる第2のセル123が外周面に開口している開口領域A101(図6中、一点鎖線で囲まれる領域)と、第2流通路となる第2のセル123が封止材131a、131bでそれぞれ封口された封口領域A102、A103(図6中、破線で囲まれる領域)を有する。
封口領域A102、A103は、開口領域A101に対して、熱交換器200の両端面側(z方向の両端面側)にそれぞれ配置されている。
封口領域A102、A103は、開口領域A101と比べて機械的強度が高い。そのため、封口領域A102、A103を、キャニングの圧力を加える部位として利用することができる。
The surface of the second honeycomb structure 120 constituting the outer peripheral surface has an opening region A101 (region surrounded by a dashed line in FIG. 6 ) where the second cells 123 that become the second flow passages open to the outer peripheral surface, and plugged regions A102 and A103 (regions surrounded by dashed lines in FIG. 6 ) where the second cells 123 that become the second flow passages are plugged with plugging materials 131 a and 131 b, respectively.
The sealing regions A102 and A103 are respectively arranged on both end face sides (both end face sides in the z direction) of the heat exchanger 200 with respect to the opening region A101.
The sealing regions A102 and A103 have a higher mechanical strength than the opening region A101. Therefore, the sealing regions A102 and A103 can be used as the regions to which the canning pressure is applied.

開口領域A101と、封口領域A102、A103の合計面積に対する、開口領域A101の面積の占める割合は、72~93%であり、72~83%であることが望ましい。
上記割合が72~93%だと、平常時に第1のハニカム構造体との熱交換に用いられる第2流通路(開口領域)の割合と、排ガスの温度が低下した際に熱容量として機能する第2流通路(封口領域)の割合のバランスが良好であり、平常時の熱交換効率を充分に確保しつつ、排ガスの温度が低下した場合における入口部での改質性を高めることができる。
上記割合が72~83%だと、平常時に第1のハニカム構造体との熱交換に用いられる第2流通路(開口領域)の割合と、排ガスの温度が低下した際に熱容量として機能する第2流通路(封口領域)の割合のバランスが特に良好であり、平常時の熱交換効率を充分に確保しつつ、排ガスの温度が低下した場合における入口部での改質性を高めることができる。
The ratio of the area of the open region A101 to the total area of the open region A101 and the sealing regions A102 and A103 is 72 to 93%, and preferably 72 to 83%.
When the above ratio is 72 to 93%, a good balance is achieved between the ratio of the second flow passages (open area) used for heat exchange with the first honeycomb structure under normal conditions and the ratio of the second flow passages (sealed area) that function as a heat capacity when the exhaust gas temperature drops, and the reforming ability at the inlet portion when the exhaust gas temperature drops can be improved while sufficiently ensuring heat exchange efficiency under normal conditions.
When the above ratio is 72 to 83%, the balance between the ratio of the second flow passages (open area) used for heat exchange with the first honeycomb structure under normal conditions and the ratio of the second flow passages (sealed area) functioning as a heat capacity when the exhaust gas temperature drops is particularly good, and the reforming ability at the inlet portion when the exhaust gas temperature drops can be improved while sufficiently ensuring heat exchange efficiency under normal conditions.

本発明の第2の実施形態に係る熱交換器の体積は、1.2~3.2リットルであることが望ましい。
本発明の第2の実施形態に係る熱交換器の体積が、1.2~3.2リットルであると、熱交換器が適切な体積を有しているので、車両等に搭載し易く、熱交換器としての効果を十分に発揮することができる。
本発明の第2の実施形態に係る熱交換器の体積が、1.2リットル未満であると、熱交換器の体積が小さすぎ、充分な量の触媒を担持することが難しくなり、一方、本発明の第2の実施形態に係る熱交換器の体積が、3.2リットルを超えると、熱交換器の容量が大きくなるため、車両に搭載することが難しくなる。
The volume of the heat exchanger according to the second embodiment of the present invention is preferably 1.2 to 3.2 liters.
When the volume of the heat exchanger according to the second embodiment of the present invention is 1.2 to 3.2 liters, the heat exchanger has an appropriate volume, making it easy to install in a vehicle, etc., and capable of fully exerting its effect as a heat exchanger.
If the volume of the heat exchanger according to the second embodiment of the present invention is less than 1.2 liters, the volume of the heat exchanger will be too small, making it difficult to support a sufficient amount of catalyst, whereas if the volume of the heat exchanger according to the second embodiment of the present invention exceeds 3.2 liters, the capacity of the heat exchanger will be too large, making it difficult to install it in a vehicle.

本発明の第2の実施形態に係る熱交換器を構成するハニカム構造体の材料、担持される触媒の種類、上記熱交換器のその他の構成は、第1の実施形態に係る熱交換器を構成するハニカム構造体の構成と同様である。また、本発明の第2の実施形態に係る熱交換器の製造方法も本発明の第1の実施形態に係る熱交換器の製造方法と同様であるので、その説明は、省略することとする。 The material of the honeycomb structure constituting the heat exchanger according to the second embodiment of the present invention, the type of catalyst supported, and other configurations of the heat exchanger are the same as those of the honeycomb structure constituting the heat exchanger according to the first embodiment. In addition, the manufacturing method of the heat exchanger according to the second embodiment of the present invention is also the same as that of the heat exchanger according to the first embodiment of the present invention, so the description thereof will be omitted.

また、第1の実施形態に係る熱交換器では、3層の第1のハニカム構造体と4層の第2のハニカム構造体を有し、第2の実施形態に係る熱交換器では、1層の第1のハニカム構造体と2層の第2のハニカム構造体を有しているが、本発明の熱交換器では、これらの実施形態に限定されるものではない。従って、流体の第1流通路となる多数のセルが隔壁を隔てて長手方向に並設された第1のハニカム構造体と、流体の第2流通路となる多数のセルが隔壁を隔てて長手方向に並設された第2のハニカム構造体とが、上記第1流通路が延びる方向と上記第2流通路が延びる方向とが交差するように組み合わされておれば、組み合わせの数は限定されない。ただし、第1のハニカム構造体と第2のハニカム構造体とがそれぞれ交互に配置されていることが望ましい。 The heat exchanger according to the first embodiment has three layers of the first honeycomb structure and four layers of the second honeycomb structure, and the heat exchanger according to the second embodiment has one layer of the first honeycomb structure and two layers of the second honeycomb structure, but the heat exchanger of the present invention is not limited to these embodiments. Therefore, as long as a first honeycomb structure in which a large number of cells serving as a first flow passage of a fluid are arranged in parallel in the longitudinal direction separated by a partition wall and a second honeycomb structure in which a large number of cells serving as a second flow passage of a fluid are arranged in parallel in the longitudinal direction separated by a partition wall are combined so that the direction in which the first flow passage extends and the direction in which the second flow passage extends cross each other, the number of combinations is not limited. However, it is preferable that the first honeycomb structure and the second honeycomb structure are arranged alternately.

本発明の改質器は、本発明の熱交換器を備えた改質器であって、上記第2のハニカム構造体には、内燃機関より排出され、主排気管を流通する排ガスが通過するように構成され、上記第1のハニカム構造体には、隔壁に改質用の触媒が担持され、上記主排気管より分岐した排ガス再循環配管に流入した排ガスが通過するように構成されていることを特徴とする。 The reformer of the present invention is a reformer equipped with the heat exchanger of the present invention, characterized in that the second honeycomb structure is configured to pass exhaust gas discharged from an internal combustion engine and flowing through a main exhaust pipe, and the first honeycomb structure has a reforming catalyst supported on the partition walls and is configured to pass exhaust gas that has flowed into an exhaust gas recirculation pipe branched off from the main exhaust pipe.

本発明の改質器が上記のように構成されていると、第2のハニカム構造体から第1のハニカム構造体に排ガスの熱を良好に供給することができ、内燃機関の燃料を改質して燃費を改善する改質器としての性能を良好に発揮させることができる。 When the reformer of the present invention is configured as described above, it is possible to effectively supply exhaust gas heat from the second honeycomb structure to the first honeycomb structure, and it is possible to effectively perform as a reformer that reforms fuel for an internal combustion engine to improve fuel efficiency.

本発明の改質器は、主排気管及び排ガス再循環配管に接続された金属ケーシング内に保持マットを介して収納されていることが望ましい。 The reformer of the present invention is preferably housed via a retaining mat in a metal casing connected to the main exhaust pipe and exhaust gas recirculation pipe.

本発明の改質器において、上記熱交換器が、主排気管及び排ガス再循環配管に接続された金属ケーシング内に保持マットを介して収納されている場合、上記熱交換器が高温になっても、コート層及び封口領域に破損が発生しにくい。 In the reformer of the present invention, when the heat exchanger is housed via a retaining mat in a metal casing connected to the main exhaust pipe and exhaust gas recirculation piping, damage to the coating layer and sealing area is unlikely to occur even if the heat exchanger becomes hot.

図8は、本発明の改質器を備えた燃料改質ガソリンエンジンシステムを模式的に示す説明図である。
この燃料改質ガソリンエンジンシステム300では、ガソリンエンジン41から排出される排気ガスを通過させる排気管42の途中で排気管が主排気管43と排ガス再循環配管44(以下、EGR管という)とに分岐し、EGR管44の途中に燃料改質触媒として機能する熱交換器100及び保持マット50を収納した改質器80が配置されている。図8に示すように、この改質器80には、主排気管43も接続されており、主排気管43を流れるガスは、保持マット50のマット開口部51c、51d、51e、51f、51g、51h及び熱交換器100の流体入口及び流体出口であるマット開口部を介して第2のハニカム構造体のセルに導入、排出され、一方、EGR管44を流れるガスは、熱交換器100を構成する第1のハニカム構造体のセルを通過し、熱交換がなされる。なお、図中、45は、自動弁であり、状況に応じて適宜、開閉する。
FIG. 8 is an explanatory diagram showing a fuel reforming gasoline engine system equipped with a reformer of the present invention.
In this fuel reforming gasoline engine system 300, an exhaust pipe 42 through which exhaust gas discharged from a gasoline engine 41 passes is branched into a main exhaust pipe 43 and an exhaust gas recirculation pipe 44 (hereinafter referred to as an EGR pipe), and a reformer 80 containing a heat exchanger 100 functioning as a fuel reforming catalyst and a retaining mat 50 is disposed in the EGR pipe 44. As shown in FIG. 8, the main exhaust pipe 43 is also connected to the reformer 80, and gas flowing through the main exhaust pipe 43 is introduced into and discharged from the cells of the second honeycomb structure through mat openings 51c, 51d, 51e, 51f, 51g, and 51h of the retaining mat 50 and mat openings which are the fluid inlet and fluid outlet of the heat exchanger 100, while gas flowing through the EGR pipe 44 passes through the cells of the first honeycomb structure constituting the heat exchanger 100 and heat exchange is performed. In addition, in the figure, 45 is an automatic valve that opens and closes as appropriate depending on the situation.

EGR管44における改質器80の入口には、改質用燃料噴射装置46が配置されており、この改質用燃料噴射装置46より改質用燃料が噴射される。一方、ガソリンエンジン41の吸入用配管49には、ポート式燃料噴射装置48が配置されており、吸入時にエンジン用の燃料が噴射される。 A reforming fuel injection device 46 is disposed at the inlet of the reformer 80 in the EGR pipe 44, and reforming fuel is injected from this reforming fuel injection device 46. Meanwhile, a port-type fuel injection device 48 is disposed in the intake pipe 49 of the gasoline engine 41, and engine fuel is injected at the time of intake.

改質器80では、改質用燃料噴射装置46より噴射された燃料は、排ガス中の水蒸気とガソリン燃料の主成分である炭化水素とが熱交換器100に担持された燃料改質触媒により活性化されて反応し、水素と一酸化炭素とメタンに変わる。このような組成の水素を含む気体は、エンジンの吸入空気と混ざるとともに、ポート式燃料噴射装置48より噴射された燃料とも混ざり、混合気となってガソリンエンジン41の内部に入り、ガソリンエンジン41の内部で燃焼される。混合気に混じった水素は、燃焼速度を速めることができ、ガソリンエンジン41の燃焼効率を高めることができる。 In the reformer 80, the fuel injected from the reforming fuel injection device 46 reacts with the water vapor in the exhaust gas and the hydrocarbons that are the main components of gasoline fuel, activated by the fuel reforming catalyst supported on the heat exchanger 100, and is converted into hydrogen, carbon monoxide, and methane. The hydrogen-containing gas with this composition mixes with the intake air of the engine and also with the fuel injected from the port-type fuel injection device 48, forming an air-fuel mixture that enters the gasoline engine 41 and is burned inside the gasoline engine 41. The hydrogen mixed into the air-fuel mixture can increase the combustion speed and improve the combustion efficiency of the gasoline engine 41.

改質器80内の第1のハニカム構造体では、上記した燃料改質触媒の存在下での吸熱反応により熱を奪われるが、本発明の熱交換器では、第2のハニカム構造体から第1のハニカム構造体に排ガスの熱を良好に供給することができ、温度低下が抑制され、内燃機関(ガソリンエンジン)の燃料を改質して燃費を改善する改質触媒としての性能を良好に発揮させることができる。さらに、熱交換器が炭化ケイ素とシリコンからなる場合、改質されたガスに含まれる水素に対して腐食されにくい。 In the first honeycomb structure in the reformer 80, heat is removed by an endothermic reaction in the presence of the fuel reforming catalyst described above, but in the heat exchanger of the present invention, the heat of the exhaust gas can be effectively supplied from the second honeycomb structure to the first honeycomb structure, the temperature drop is suppressed, and the performance as a reforming catalyst that reforms the fuel of an internal combustion engine (gasoline engine) to improve fuel efficiency can be effectively demonstrated. Furthermore, when the heat exchanger is made of silicon carbide and silicon, it is not easily corroded by the hydrogen contained in the reformed gas.

(実施例)
以下、本発明の実施形態をより具体的に開示した実施例を示す。なお、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。
(Example)
EXAMPLES Hereinafter, examples will be given that more specifically disclose the embodiments of the present invention, however, the present invention is not limited to these examples.

(実施例1)
平均粒子径22μmを有する炭化ケイ素の粗粉末56.3重量%と、平均粒子径0.5μmの炭化ケイ素の微粉末24.1重量%とを混合し、得られた混合物に対して、有機バインダ(メチルセルロース)4.4重量%、潤滑剤(日油社製 ユニルーブ)0.8重量%、グリセリン0.8重量%、オレイン酸2.2重量%、および、水11.4重量%を加えて混練して原料ペーストを得た。
Example 1
56.3% by weight of coarse silicon carbide powder having an average particle size of 22 μm and 24.1% by weight of fine silicon carbide powder having an average particle size of 0.5 μm were mixed, and 4.4% by weight of an organic binder (methyl cellulose), 0.8% by weight of a lubricant (UNILUB manufactured by NOF Corporation), 0.8% by weight of glycerin, 2.2% by weight of oleic acid, and 11.4% by weight of water were added to the resulting mixture and kneaded to obtain a raw material paste.

この後、第1のハニカム構造体を構成するハニカムセグメントを製造するための金型、及び、第2のハニカム構造体を構成するハニカム成形体を製造するための金型を用い、原料ペーストの押出成形を行い、ハニカム成形体を作製した。 Then, using a die for manufacturing the honeycomb segments that make up the first honeycomb structure and a die for manufacturing the honeycomb molded body that makes up the second honeycomb structure, the raw material paste was extrusion molded to produce a honeycomb molded body.

上記工程により作製された第1のハニカム構造体を構成するハニカムセグメント用のハニカム成形体は、端面の形状に関し、14.6mm×105.4mmの長方形で、その長さは、140mm、セル密度は、47個/cm(300個/inch)、隔壁の厚さは、0.25mmであった。また、上記工程により作製された第2のハニカム構造体を構成するハニカムセグメント用のハニカム成形体は、端面の形状に関し、14.6mm×70mmの長方形で、その長さは、105mm、セル密度は、47個/cm(300/inch)、隔壁の厚さは、0.25mmであった。 The honeycomb formed body for the honeycomb segment constituting the first honeycomb structure produced by the above process had a rectangular end face shape of 14.6 mm x 105.4 mm, a length of 140 mm, a cell density of 47 cells/ cm2 (300 cells/ inch2 ), and a partition wall thickness of 0.25 mm. The honeycomb formed body for the honeycomb segment constituting the second honeycomb structure produced by the above process had a rectangular end face shape of 14.6 mm x 70 mm, a length of 105 mm, a cell density of 47 cells/ cm3 (300 cells/ inch3 ), and a partition wall thickness of 0.25 mm.

次いで、マイクロ波乾燥機を用いて上記生のハニカム成形体を乾燥させることにより、ハニカム成形体の乾燥体を作製した。 Then, the raw honeycomb molded body was dried using a microwave dryer to produce a dried honeycomb molded body.

得られた第1のハニカム構造体を構成するハニカムセグメント用のハニカム乾燥体と第2のハニカム構造体を構成するハニカムセグメント用のハニカム乾燥体とを用い、原料ペーストを接着材として、製造工程を終えたハニカム乾燥体の集合体(ハニカム集合体)が図3に示す構成となるようにハニカム乾燥体を組み合わせた。接着層の厚みはそれぞれ1mmに設定した。第1のハニカム構造体は1個の第1のハニカムセグメントで構成されており、第2のハニカム構造体は2個の第2のハニカムセグメントで構成されていた。
ハニカム乾燥体の寸法は、第2のハニカム構造体の第2流通路が露出する面の形状が、横108.2mm、縦140mmで、奥行きが105mmの略直方体形状であった。
The obtained honeycomb dried body for the honeycomb segment constituting the first honeycomb structure and the honeycomb dried body for the honeycomb segment constituting the second honeycomb structure were used, and the raw material paste was used as an adhesive to combine the honeycomb dried bodies so that the assembly (honeycomb assembly) of the honeycomb dried bodies after the manufacturing process had the configuration shown in Fig. 3. The thickness of each adhesive layer was set to 1 mm. The first honeycomb structure was composed of one first honeycomb segment, and the second honeycomb structure was composed of two second honeycomb segments.
The dimensions of the dried honeycomb body were such that the surface of the second honeycomb structure where the second flow passages were exposed was a substantially rectangular parallelepiped shape with a width of 108.2 mm, a length of 140 mm, and a depth of 105 mm.

得られたハニカム乾燥体の集合体をその両端面が第1のハニカム構造体の端面になるように、直径が102mm、長さが140mmの円柱状に外形加工した。さらに、円柱状のハニカム集合体の外周面を構成する第1のハニカム構造体の表面の全て、及び、第2のハニカム構造体の表面の一部に、コート層用ペーストを塗布し、乾燥固化させた。
続いて、柱状体の側面を構成する第2のハニカム構造体の、両端面から内側に5mmまでの領域に存在する第2流通路となるセルに対して、所定の深さまで封止材用ペーストを充填し、乾燥固化させた。
The obtained honeycomb dried body aggregate was machined into a cylindrical shape with a diameter of 102 mm and a length of 140 mm so that both end faces of the honeycomb dried body were the end faces of the first honeycomb structure. Furthermore, a coating layer paste was applied to the entire surface of the first honeycomb structure constituting the outer peripheral surface of the cylindrical honeycomb aggregate and a part of the surface of the second honeycomb structure, and then dried and solidified.
Next, the cells that would become the second flow passages, located in a region up to 5 mm inward from both end faces of the second honeycomb structure that constitutes the side surface of the columnar body, were filled to a predetermined depth with a plug paste, which was then dried and solidified.

底面に金属ケイ素(シリコン)を載置したセラミック製の容器に、支持具を介してコート層が形成されたハニカム乾燥体の集合体を載置し、加熱炉に搬入し、大気雰囲気下、400℃で脱脂する脱脂工程を行った後、加熱炉内をアルゴンガスで置換し、1450℃、1時間の加熱条件下、含浸接着工程を行い、図1に示す構成の熱交換器を得た。 The honeycomb dried body assembly with the coating layer formed thereon was placed, via a support, in a ceramic container with metal silicon placed on the bottom surface, and then carried into a heating furnace. After a degreasing process in which the honeycomb dried body was degreased at 400°C in an air atmosphere, the atmosphere in the heating furnace was replaced with argon gas, and an impregnation and bonding process was carried out under heating conditions of 1450°C for 1 hour, to obtain a heat exchanger with the configuration shown in Figure 1.

得られた図1に示す構成の熱交換器において、外形は直径102mm、長さ140mmであり、第1及び第2のハニカム構造体を構成するハニカムセグメントのセル密度は、いずれも47個/cm(300個/inch)、隔壁の厚さは、いずれも0.25mmである。
第1のハニカム構造体は1個の第1のハニカムセグメントより構成されており、第2のハニカム構造体は2個の第2のハニカムセグメントが端面を介して接着層で接着されることにより構成されていた。また、第1のハニカム構造体を構成する第1のハニカムセグメントの流路(第1流通路となるセル)と第2のハニカム構造体を構成する第2のハニカムセグメントの流路(第2流通路となるセル)とがお互いに交差するように配置されていた。
開口領域と封口領域の合計面積に対する、開口領域の面積の占める割合は、90%であった。また、封口領域では、第2流通路となるセルが、熱交換器の外周面から5mmの深さまで、封止材により封口されていた。
The obtained heat exchanger having the configuration shown in FIG. 1 had an outer diameter of 102 mm and a length of 140 mm, the cell density of the honeycomb segments constituting the first and second honeycomb structures was both 47 cells/ cm2 (300 cells/ inch2 ), and the partition wall thickness was both 0.25 mm.
The first honeycomb structure was composed of one first honeycomb segment, and the second honeycomb structure was composed of two second honeycomb segments bonded together via end faces with an adhesive layer. In addition, the flow paths (cells that become first flow paths) of the first honeycomb segment constituting the first honeycomb structure and the flow paths (cells that become second flow paths) of the second honeycomb segment constituting the second honeycomb structure were arranged to intersect with each other.
The ratio of the area of the open region to the total area of the open region and the sealed region was 90%. In the sealed region, the cells that would become the second flow passages were sealed with a sealing material to a depth of 5 mm from the outer circumferential surface of the heat exchanger.

(実施例2、比較例1~2)
封止材用ペーストを充填するセルの位置及び数を変更することで、開口領域と封口領域の合計面積に対する、開口領域の面積の占める割合を表1に示す数値に変更した他は、実施例1と同様の手順で実施例2、比較例1~2に係る熱交換器を製造した。
(Example 2, Comparative Examples 1 and 2)
The heat exchangers of Example 2 and Comparative Examples 1 and 2 were manufactured in the same manner as Example 1, except that the ratio of the area of the opening area to the total area of the opening area and the sealing area was changed to the value shown in Table 1 by changing the position and number of the cells filled with the plugging paste.

(比較例3)
封止材用ペーストをセルに充填しない代わりに、封口領域に相当する部分にコート層用ペーストを塗布してコート層を形成した他は、実施例1と同様の手順で比較例3に係る熱交換器を製造した。
(Comparative Example 3)
The heat exchanger of Comparative Example 3 was manufactured in the same manner as in Example 1, except that instead of filling the cells with the plugging material paste, a coating layer paste was applied to the area corresponding to the sealing area to form a coating layer.

(比較例4)
封止材用ペーストをセルに充填せず、封口領域となる部分を開口領域としたほかは、実施例1と同様の手順で比較例4に係る熱交換器を製造した。
(Comparative Example 4)
A heat exchanger according to Comparative Example 4 was manufactured in the same manner as in Example 1, except that the plugging paste was not filled into the cells and the portions that were to become the sealing regions were left as open regions.

(評価)
[キャニング性]
製造された実施例1~2及び比較例1~4に係る熱交換器に、図4及び図5に示すように保持マットを巻いて、円筒状の金属ケースに収容し、熱交換器の破損の有無を以下の基準で評価した。結果を表1に示す。
ただし、保持マットの厚さ、坪量はすべて同じとし、保持マットの開口部の大きさは、実施例1~2及び比較例1~2では開口領域の大きさに合わせ、比較例3~4は実施例1と同じとした。
[キャニング性の評価]
○:キャニング後の熱交換器にクラック等の破損が生じていない。
×:キャニング後の熱交換器にクラック等の破損が生じている。
(evaluation)
[Canning ability]
The heat exchangers manufactured according to Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 to 4 were wrapped with a retaining mat as shown in Figures 4 and 5, and housed in a cylindrical metal case, and the heat exchangers were evaluated for damage according to the following criteria. The results are shown in Table 1.
However, the thickness and basis weight of the retaining mats were all the same, and the size of the openings in the retaining mats was adjusted to the size of the opening area in Examples 1-2 and Comparative Examples 1-2, and was the same as Example 1 in Comparative Examples 3-4.
[Evaluation of Canning Properties]
◯: No damage such as cracks occurred in the heat exchanger after canning.
×: Damage such as cracks occurred in the heat exchanger after canning.

[熱交換試験及び保持安定性の測定]
第2のハニカム構造体を構成するセルに800℃のガスを流量50g/秒で流し、第1のハニカム構造体を構成するセルに500℃のガスを流量15g/秒で流す操作を10分間行い、10分後に第1のハニカム構造体から流出するガスの温度を測定し、以下の基準で評価した。結果を表1に示す。
また、この操作の前後で保持マット及び/又は熱交換器の位置がずれていないかを確認した。結果を表1に示す。
[熱交換効率の評価]
○:第1のハニカム構造体から流出するガスの温度が600℃以上である。
×:第1のハニカム構造体から流出するガスの温度が600℃未満である。
[保持安定性の評価]
○:保持マット及び熱交換器に位置ズレがみられない。
×:保持マット及び/又は熱交換器に位置ズレがみられる。
[Heat exchange test and retention stability measurement]
A gas at 800°C was passed through the cells constituting the second honeycomb structure at a flow rate of 50 g/sec, and a gas at 500°C was passed through the cells constituting the first honeycomb structure at a flow rate of 15 g/sec for 10 minutes. After 10 minutes, the temperature of the gas flowing out of the first honeycomb structure was measured and evaluated according to the following criteria. The results are shown in Table 1.
Also, it was confirmed whether the retaining mat and/or the heat exchanger were displaced before and after this operation. The results are shown in Table 1.
[Evaluation of heat exchange efficiency]
◯: The temperature of the gas flowing out from the first honeycomb structure is 600° C. or more.
×: The temperature of the gas flowing out from the first honeycomb structure is less than 600°C.
[Evaluation of retention stability]
◯: No misalignment of the retaining mat and the heat exchanger is observed.
×: Misalignment of the retaining mat and/or heat exchanger is observed.

[温度低下試験]
熱交換効率を測定した後、第2のハニカム構造体を構成するセルに供給するガスの温度を700℃に変更し、変更から10分後に第1のハニカム構造体から流出するガスの温度を測定した。結果を表1に示す。
[Temperature drop test]
After measuring the heat exchange efficiency, the temperature of the gas supplied to the cells constituting the second honeycomb structure was changed to 700° C., and the temperature of the gas flowing out from the first honeycomb structure was measured 10 minutes after the change. The results are shown in Table 1.

Figure 0007633819000001
Figure 0007633819000001

表1に示すように、実施例1及び実施例2に係る熱交換器では、第2のハニカム構造体を構成するセルに流入するガスの温度が低下した場合であっても、第1のハニカム構造体から流出するガスの温度を600℃以上に維持できた。
比較例1に係る熱交換器は、キャニング時に破損してしまった。これは、第2のハニカム構造体が保持マットと接する領域(封口領域)が、実施例1及び実施例2と比較して狭いため、封口領域に過度の圧力が加わり破損に至ったと考えられる。なお、比較例1に係る熱交換器がキャニング時に破損しないように、保持マットの坪量を調整した場合には、熱交換試験において、熱交換器に位置ズレが生じ、保持安定性が充分ではないことがわかった。
比較例2に係る熱交換器は、平常時の熱交換において、第1のハニカム構造体から流出するガスの温度が600℃未満となってしまった。これは、封口領域の割合が多すぎたため、平常時の熱交換効率が低下したことによると考えられる。
比較例3、4に係る熱交換器では、温度低下試験におけるガスの温度が600℃未満であった。これは、熱を貯めるマス(熱容量)として機能する封止材が存在しないことによると考えられる。
As shown in Table 1, in the heat exchangers of Examples 1 and 2, even when the temperature of the gas flowing into the cells constituting the second honeycomb structure decreased, the temperature of the gas flowing out of the first honeycomb structure was able to be maintained at 600°C or higher.
The heat exchanger according to Comparative Example 1 was damaged during canning. This is believed to be because the region (plugging region) where the second honeycomb structure contacts the support mat is narrower than in Examples 1 and 2, and excessive pressure was applied to the plugging region, leading to the damage. It was found that when the basis weight of the support mat was adjusted so that the heat exchanger according to Comparative Example 1 would not be damaged during canning, the heat exchanger was displaced in the heat exchange test, and the support stability was insufficient.
In the heat exchanger according to Comparative Example 2, the temperature of the gas flowing out from the first honeycomb structure during normal heat exchange was less than 600° C. This is believed to be due to the fact that the ratio of the plugged region was too high, which reduced the heat exchange efficiency during normal heat exchange.
In the heat exchangers according to Comparative Examples 3 and 4, the gas temperature in the temperature drop test was less than 600° C. This is believed to be due to the absence of a sealing material that functions as a mass (heat capacity) for storing heat.

10、110 第1のハニカム構造体
11、111 第1のハニカムセグメント
12、112 第1の隔壁
13、113 第1のセル(第1流通路)
18、19、119 接着層
20、120 第2のハニカム構造体
21、121 第2のハニカムセグメント
22、122 第2の隔壁
23、123 第2のセル(第2流通路)
31a、31b、131a、131b 封止材
32、32a、32b、132、132a、132b コート層
41 ガソリンエンジン
42 排気管
43 主排気管
44 排ガス再循環配管(EGR管)
45 自動弁
46 改質用燃料噴射装置
48 ポート式燃料噴射装置
49 吸入用配管
50 保持マット
51 マット
51a 凸部
51b 凹部
51c、51d、51e、51f、51g、51h 開口部
80 改質器
90 ハニカム乾燥体の集合体
100、200 熱交換器
300 ガソリンエンジンシステム
A1、A101 開口領域
A2、A102、A3、A103 封口領域
10, 110 First honeycomb structure 11, 111 First honeycomb segment 12, 112 First partition wall 13, 113 First cell (first flow passage)
18, 19, 119 Adhesive layer 20, 120 Second honeycomb structure 21, 121 Second honeycomb segment 22, 122 Second partition wall 23, 123 Second cell (second flow passage)
31a, 31b, 131a, 131b Sealing material 32, 32a, 32b, 132, 132a, 132b Coating layer 41 Gasoline engine 42 Exhaust pipe 43 Main exhaust pipe 44 Exhaust gas recirculation pipe (EGR pipe)
Reference Signs List 45 Automatic valve 46 Reforming fuel injection device 48 Port type fuel injection device 49 Intake pipe 50 Retaining mat 51 Mat 51a Convex portion 51b Concave portions 51c, 51d, 51e, 51f, 51g, 51h Opening 80 Reformer 90 Honeycomb dried body assembly 100, 200 Heat exchanger 300 Gasoline engine system A1, A101 Opening area A2, A102, A3, A103 Sealing area

Claims (10)

流体の第1流通路となる多数のセルが隔壁を隔てて長手方向に並設された第1のハニカム構造体と、流体の第2流通路となる多数のセルが隔壁を隔てて長手方向に並設された第2のハニカム構造体とが、前記第1流通路と前記第2流通路とが交差するように組み合わされてなる熱交換器であって、
前記熱交換器は、両端面に前記第1流通路が開口し、外周面に前記第2流通路が開口する略円柱形状であり、
前記熱交換器の前記外周面のうち、前記第1のハニカム構造体の表面の全部は、コート層で覆われており、
前記熱交換器の前記外周面のうち、前記第2のハニカム構造体の表面は、前記第2流通路が前記熱交換器の前記外周面に開口している開口領域と、前記開口領域に対して、前記熱交換器の前記両端面側にそれぞれ設けられ、前記第2流通路が封止材で封口された封口領域とを有し、
前記開口領域と前記封口領域の合計面積に対する、前記開口領域の面積の占める割合は、72~93%である、ことを特徴とする熱交換器。
A heat exchanger comprising a first honeycomb structure in which a number of cells serving as first flow passages for a fluid are arranged in parallel in the longitudinal direction with partition walls therebetween, and a second honeycomb structure in which a number of cells serving as second flow passages for a fluid are arranged in parallel in the longitudinal direction with partition walls therebetween, the first flow passages and the second flow passages being combined together such that the first flow passages and the second flow passages intersect,
the heat exchanger has a generally cylindrical shape with the first flow passage opening at both end surfaces and the second flow passage opening at an outer circumferential surface thereof,
The entire surface of the first honeycomb structure of the outer peripheral surface of the heat exchanger is covered with a coating layer,
Among the outer peripheral surface of the heat exchanger, a surface of the second honeycomb structure has an opening region where the second flow passage opens to the outer peripheral surface of the heat exchanger, and plugging regions provided on both end face sides of the heat exchanger with respect to the opening region, and the second flow passage is plugged with a plugging material,
A heat exchanger characterized in that a ratio of an area of the opening region to a total area of the opening region and the sealing region is 72 to 93%.
前記第2流通路を、前記熱交換器の前記外周面から1~30mmの深さまで前記封止材により封口している、請求項1に記載の熱交換器。 The heat exchanger according to claim 1, wherein the second flow passage is sealed with the sealing material to a depth of 1 to 30 mm from the outer peripheral surface of the heat exchanger. 前記第1のハニカム構造体の両側に前記第2のハニカム構造体が配置されている、請求項1又は2に記載の熱交換器。 The heat exchanger according to claim 1 or 2, wherein the second honeycomb structure is disposed on both sides of the first honeycomb structure. 前記第1のハニカム構造体を構成するセルの隔壁に触媒が担持されている、請求項1~3のいずれか1項に記載の熱交換器。 A heat exchanger according to any one of claims 1 to 3, in which a catalyst is supported on the partition walls of the cells that constitute the first honeycomb structure. 前記第1のハニカム構造体及び前記第2のハニカム構造体は、いずれも、炭化ケイ素とシリコンとからなる、請求項1~4のいずれか1項に記載の熱交換器。 The heat exchanger according to any one of claims 1 to 4, wherein the first honeycomb structure and the second honeycomb structure are both made of silicon carbide and silicon. 前記第1のハニカム構造体及び前記第2のハニカム構造体は、それぞれ、セラミック製のハニカムセグメントが複数個、接着層を介して結合されてなる、請求項1~5のいずれか1項に記載の熱交換器。 The heat exchanger according to any one of claims 1 to 5, wherein the first honeycomb structure and the second honeycomb structure are each made of a plurality of ceramic honeycomb segments bonded together via an adhesive layer. 前記接着層は、炭化ケイ素とシリコンとからなる、請求項6に記載の熱交換器。 The heat exchanger of claim 6, wherein the adhesive layer is made of silicon carbide and silicon. 前記熱交換器は、前記第1のハニカム構造体と、前記第2のハニカム構造体とが、それぞれ交互に配置されてなり、3層の前記第1のハニカム構造体と、4層の前記第2のハニカム構造体とを含む、請求項1~のいずれか1項に記載の熱交換器。 The heat exchanger according to any one of claims 1 to 7, wherein the first honeycomb structure and the second honeycomb structure are alternately arranged, and the heat exchanger includes three layers of the first honeycomb structure and four layers of the second honeycomb structure. 請求項1~のいずれか1項に記載の熱交換器を備えた改質器であって、
前記第2のハニカム構造体には、内燃機関より排出され、主排気管を流通する排ガスが通過するように構成され、前記第1のハニカム構造体には、隔壁に改質用の触媒が担持され、前記主排気管より分岐した排ガス再循環配管に流入した排ガスが通過するように構成されている、ことを特徴とする改質器。
A reformer comprising the heat exchanger according to any one of claims 1 to 8 ,
A reformer characterized in that the second honeycomb structure is configured to allow exhaust gas emitted from an internal combustion engine and flowing through a main exhaust pipe to pass therethrough, and the first honeycomb structure has a reforming catalyst supported on its partition walls and is configured to allow exhaust gas that flows into an exhaust gas recirculation piping branched off from the main exhaust pipe to pass therethrough.
前記熱交換器は、前記主排気管及び前記排ガス再循環配管に接続された金属ケーシング内に保持マットを介して収納されている、請求項に記載の改質器。 10. The reformer according to claim 9 , wherein the heat exchanger is housed, via a retaining mat, in a metal casing connected to the main exhaust pipe and the exhaust gas recirculation pipe.
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