(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数本の貫通孔が形成されるとともに、前記貫通孔同士の間に閉塞中空部が介在するハニカム構造体の製造方法であって、
複数本の貫通孔が形成されるとともに、前記貫通孔同士の間に有底穴が介在するハニカム成形体を作製する工程と、
前記有底穴の開口を閉塞して閉塞中空部を形成する工程と、
を有することを特徴とするハニカム構造体の製造方法。
【請求項２】
請求項１記載の製造方法において、前記有底穴に、温度変化に応じて固相から液相、又はその逆の相変態を起こす相変化物質からなる蓄熱体を収容する工程をさらに有し、この工程の後、前記閉塞中空部を形成する工程を行うことを特徴とするハニカム構造体の製造方法。
【請求項３】
請求項１又は２記載の製造方法において、予め成形された閉塞材で前記有底穴の開口を閉塞し、その後、前記ハニカム成形体及び前記閉塞材に対して焼成処理を施すことを特徴とするハニカム構造体の製造方法。
【請求項４】
請求項２記載の製造方法において、前記蓄熱体を収容する前に前記ハニカム成形体に対して焼成処理を施すことを特徴とするハニカム構造体の製造方法。
【請求項５】
請求項１又は２記載の製造方法において、粘性体で前記有底穴の開口を閉塞し、その後、前記ハニカム成形体及び前記粘性体に対して焼成処理を施すことで前記粘性体を硬化させて閉塞材とすることを特徴とするハニカム構造体の製造方法。
【請求項６】
請求項１又は２記載の製造方法において、化学反応によって硬化する塗布剤を前記有底穴の開口と閉塞材との間に介在させ、その後、化学反応によって前記塗布剤を硬化させることを特徴とするハニカム構造体の製造方法。
【請求項７】
請求項６記載の製造方法において、前記化学反応として水和反応、酸−アルカリ反応又はゾル−ゲル反応のいずれかを進行させることを特徴とするハニカム構造体の製造方法。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の製造方法において、前記有底穴として、開口から底部、又はその逆方向に向かうにつれてテーパー状に拡開させたものを形成することを特徴とするハニカム構造体の製造方法。
【請求項９】
請求項８記載の製造方法において、前記有底穴のテーパー角度を０．５°〜５°に設定することを特徴とするハニカム構造体の製造方法。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか１項に記載の製造方法において、前記貫通孔を形成するための貫通孔形成部を具備する型と、有底穴を形成するための有底穴形成部を具備する型と、前記貫通孔形成部及び前記有底穴形成部が挿入される中空部が形成された型とでキャビティを形成し、前記キャビティにスラリーを充填して固化させることで前記ハニカム成形体を得ることを特徴とするハニカム構造体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、貫通孔同士の間に介在された有底穴が閉塞されることで閉塞中空部が形成されたハニカム構造体を得るためのハニカム構造体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
蓄熱形熱交換器の１種として、複数本の流体流路が貫通形成されるとともに、前記流体流路同士の間に介在され且つ一端部が目封じされた蓄熱体収容部が形成されたハニカム構造体を有するものが知られている（例えば、特許文献１）。この種の蓄熱形熱交換器は、例えば、ガスタービン用熱交換器やボイラに供給される空気を予熱する際に使用される。
【０００３】
ここで、蓄熱体収容部には、温度に応じて固相から液相、又はその逆に相変態を起こす相変化物質が収容される。この相変化物質が、蓄熱体として機能する。
【０００４】
相変化物質は、常温では固相である。この状態で前記流体流路に高温の熱媒体（流体）が流通されると、該熱媒体から前記相変化物質に熱が伝達される。その結果、相変化物質が溶融して液相に変化する。この相変化の際、相変化物質に潜熱が蓄積される。
【０００５】
次に、例えば、予熱すべき被加熱流体（例えば、空気）が前記流体流路に流通されると、前記相変化物質から空気へと熱が伝達される。この熱伝達に対応して相変化物質の温度が降下し、該相変化物質が液相から固相へと相変態を起こす。この相変態の際、相変化物質は、蓄積した潜熱を放出する。従って、多量の被加熱流体に対して熱を伝達することが可能である。また、この相変化の際には相変化物質が一定温度を保つので、予熱後の空気の温度も略一定となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−２６４６８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
前記特許文献１記載の蓄熱形熱交換器において、蓄熱体収容部の一端は閉塞材によって閉塞されており、これにより、液相に変化した相変化物質（蓄熱体）が流出することが防止されている。その一方で、蓄熱体収容部の他端は開放され、相変化物質が露呈した状態となっている。
【０００８】
この蓄熱形熱交換器は、閉塞された前記一端が下方を臨むように向きが設定される。このため、流体流路及び蓄熱体収容部が鉛直方向に沿って延在する。開放された前記他端を下方に向けると、相変化物質が流出してしまうからである。
【０００９】
この場合、被加熱流体として液体や加熱水蒸気等を流通させることができない。このような被加熱流体が、開口した上端から蓄熱体収容部に進入して相変化物質に接触した場合、該相変化物質が被加熱流体に同伴されて流出することや、変質することが懸念されるからである。
【００１０】
また、ハニカム構造体の用途は、蓄熱形熱交換器に限らない。従って、蓄熱体を収容していない閉塞中空部が形成されたハニカム構造体が希求される場合があるが、このようなハニカム構造体を得るための製造方法は未だ提案されていない。
【００１１】
本発明は上記した問題を解決するためになされたもので、流体の流通方向が制限されることがなく、しかも、液体や加熱水蒸気等を流体として流通させることも可能な蓄熱形熱交換器の基材として好適に採用し得るハニカム構造体を得ることができるハニカム構造体の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記の目的を達成するために、本発明は、複数本の貫通孔が形成されるとともに、前記貫通孔同士の間に閉塞中空部が介在するハニカム構造体の製造方法であって、
複数本の貫通孔が形成されるとともに、前記貫通孔同士の間に有底穴が介在するハニカム成形体を作製する工程と、
前記有底穴の開口を閉塞して閉塞中空部を形成する工程と、
を有することを特徴とする。
【００１３】
このような過程を経ることにより、複数本の貫通孔が形成され且つ前記貫通孔同士の間に閉塞中空部が介在するハニカム構造体を容易に得ることができる。
【００１４】
なお、閉塞中空部に蓄熱体、すなわち、温度変化に応じて固相から液相、又はその逆の相変態を起こす相変化物質を収容して蓄熱形熱交換器を構成するようにしてもよい。この場合、先ず、前記有底穴に蓄熱体を収容する工程を行い、その後、該有底穴の開口を閉塞することで前記閉塞中空部を形成する工程を行うようにすればよい。
【００１５】
この場合、貫通孔が流体流路として機能するとともに、閉塞中空部が蓄熱体収容部となる。すなわち、この蓄熱形熱交換器においては、蓄熱体収容部が封止されることにより、該蓄熱体収容部内に蓄熱体が封入される。このため、蓄熱体が露呈することはない。
【００１６】
また、被加熱流体として液体や加熱水蒸気等を流通させることもできる。上記したように、蓄熱体が閉塞中空部内に封入されているので、該蓄熱体が液体等に同伴されてハニカム構造体から流出する懸念がなく、また、蓄熱体が液体や加熱水蒸気に接触して変質する懸念もないからである。
【００１７】
このように、上記した構成のハニカム構造体には、様々な種類の被加熱流体を流通させることが可能となる。
【００１８】
なお、有底穴の開口を閉塞する具体的な手法としては、以下の第１〜第３の手法が例示される。第１の手法は、予め成形された閉塞材で前記有底穴の開口を閉塞するものである。
【００１９】
この場合、閉塞後に前記ハニカム成形体及び前記閉塞材に対して焼成処理を施すことにより、閉塞材の側壁を開口の内壁に堅牢に接合させることができる。また、閉塞材が焼結して緻密な焼結体となる。
【００２０】
ここで、蓄熱体を収容する前に前記ハニカム成形体に対して焼成処理を施すこと、すなわち、ハニカム成形体を予め焼結させて十分に収縮させておくことが好ましい。これにより、閉塞材の材質としてハニカム成形体の材質とは熱収縮率が異なるものを採用したときであっても、閉塞材に対して焼成処理を施す際に閉塞材とハニカム成形体とで熱収縮率の不整合に起因して閉塞材が接合されなくなる不都合が回避される。上記したように、ハニカム成形体が既に十分に収縮しているからである。
【００２１】
第２の手法は、粘性体で有底穴の開口を閉塞し、その後、前記ハニカム成形体及び前記粘性体に対して焼成処理を施す手法である。この場合、一度の焼成処理によってハニカム成形体及び粘性体の双方を同時に緻密な焼結体とすることができる。
【００２２】
第３の手法は、化学反応によって硬化する塗布剤を前記有底穴の開口と前記閉塞材との間に介在させ、その後、化学反応によって前記塗布剤を硬化させる手法である。なお、塗布剤を開口と閉塞材の間に介在させるには、開口の内壁、又は閉塞材のいずれかに塗布剤を塗布した後、閉塞材を開口に挿入すればよい。勿論、開口の内壁と閉塞材の双方に塗布剤を塗布するようにしてもよい。
【００２３】
なお、前記化学反応の具体例としては、水和反応、酸−アルカリ反応又はゾル−ゲル反応のいずれかが挙げられる。水和反応に伴って硬化するものとしては、セメント又は水硬性アルミナが例示される。
【００２４】
いずれにおいても、前記有底穴として、開口から底部、又はその逆方向に向かうにつれてテーパー状に拡開させたものを形成することが好ましい。
【００２５】
例えば、このハニカム構造体を上記したように蓄熱形熱交換器として使用する場合、拡開されている側から熱媒体を流通させる一方、縮小されている側から被加熱媒体を流通させる。これにより、蓄熱体が固相から液相に相変態を起こすときには拡開側から溶融（膨張）が開始して縮小側に向かって進行し、液相から固相に相変態を起こすときには縮小側から凝固（収縮）が開始して拡開側に向かって進行するようになる。蓄熱体が膨張又は収縮すると、これに伴って応力が発生するが、上記のように膨張及び凝固に方向性をもたらすことにより、蓄熱体を収容した閉塞中空部（蓄熱体収容部）の壁面に過大な応力が作用することを回避することができる。
【００２６】
この効果を得るためには、蓄熱体収容部のテーパー角度を０．５°〜５°の範囲内とすることが好ましい。０．５°未満であると、上記した効果が乏しくなる傾向がある。また、５°よりも大きいと、蓄熱体１８の充填量が少なくなるので放熱量が低下する。
【００２７】
さらに、ハニカム成形体を作製するための手法としては、ゲルキャスト法が好ましい。スラリーを用いるゲルキャスト法によれば、複雑な形状の成形体であっても、プレス成形よりも容易に成形することが可能であるからである。
【００２８】
具体的には、前記貫通孔を形成するための貫通孔形成部を具備する型と、有底穴を形成するための有底穴形成部を具備する型と、前記貫通孔形成部及び前記有底穴形成部が挿入される中空部が形成された型とを組み合わせ、キャビティを形成する。勿論、このキャビティの形状は、ハニカム成形体の形状に対応する。
【００２９】
従って、このキャビティにスラリーを充填し、その後、該スラリーを固化させれば、前記ハニカム成形体を容易に得ることができる。
【発明の効果】
【００３０】
本発明によれば、有底穴を形成した後に該有底穴の開口を閉塞するようにしているので、閉塞中空部が形成されたハニカム構造体を容易に得ることができる。
【００３１】
そして、例えば、前記有底穴に蓄熱体を収容した後に該有底穴の開口を閉塞して閉塞中空部とし、閉塞中空部内に蓄熱体が封入された蓄熱形熱交換器を構成するようにすれば、この蓄熱形熱交換器においては、供給された熱媒体や被加熱流体が蓄熱体に直接接触することを回避することができる。このため、流体に接触した蓄熱体が変質したり、蓄熱体が流体に同伴されて流出したりする懸念を払拭し得る。
【００３２】
従って、様々な種類の被加熱流体を流通させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の実施形態に係るハニカム構造体を具備して構成される蓄熱形交換器の全体概略斜視図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線矢視断面図である。
【図３】図１の蓄熱形交換器の上方からの平面図である。
【図４】別の実施形態に係る蓄熱形交換器の全体概略斜視図である。
【図５】図１〜図３に示される蓄熱形交換器を得るための第１の製法の概略フローである。
【図６】前記蓄熱形交換器を得るために使用される成形型の全体概略分解斜視図である。
【図７】得られたハニカム成形体における蓄熱体収容部に対して蓄熱体の成形体を収容する状態を示す全体概略分解斜視図である。
【図８】蓄熱体収容部に蓄熱体の成形体が収容されたハニカム成形体に対し、蓄熱体収容部の開口を閉塞材で目封じする状態を示す全体概略分解斜視図である。
【図９】図１〜図３に示される蓄熱形交換器を得るための第２の製法の概略フローである。
【図１０】図１〜図３に示される蓄熱形交換器を得るための第３の製法の概略フローである。
【図１１】また別の実施形態に係る蓄熱形交換器の鉛直方向に沿う全体概略縦断面図である。
【図１２】前記別の実施形態に係る蓄熱形交換器を得るために使用される成形型の全体概略分解斜視図である。
【図１３】前記別の実施形態に係る蓄熱形交換器を構成するハニカム成形体（又はハニカム構造体）の蓄熱体収容部に対して蓄熱体の成形体を収容する状態を示す全体概略分解斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下、本発明に係るハニカム構造体の製造方法につき、蓄熱形熱交換器との関係で好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照して詳細に説明する。
【００３５】
図１〜図３は、それぞれ、蓄熱形熱交換器１０の全体概略斜視図、図１のＩＩ−ＩＩ線矢視断面図、上方からの平面図である。この蓄熱形熱交換器１０は、複数本の流体流路１２（貫通孔）が図１における下方から上方にわたって貫通形成されるとともに、前記流体流路１２、１２同士の間に蓄熱体収容部１４（閉塞中空部）が介在されたハニカム構造体１６を有する。さらに、前記蓄熱体収容部１４の各々には、蓄熱体１８が封入されている。
【００３６】
図２及び図３に示すように、この場合、１列に４個の流体流路１２及び蓄熱体収容部１４が形成され、且つ流体流路１２と蓄熱体収容部１４が１列毎交互に配置される。このため、蓄熱体収容部１４は、流体流路１２、１２同士の間に介在する。
【００３７】
流体流路１２は、ハニカム構造体１６の図１及び図２における下端面から上端面にわたって延在するように形成され、その水平方向断面は略正方形に設定される（図１及び図３参照）。なお、水平方向の断面積は、軸線方向に沿って略同一である。
【００３８】
一方、蓄熱体収容部１４は、流体流路１２と略平行に延在し（図１参照）、且つその水平方向の断面が略正方形に設定される。ここで、蓄熱体収容部１４の水平方向の断面積は、下端面から上端面に向かうにつれて徐々に大きくなる。すなわち、蓄熱体収容部１４は、下端から上端に向かうに従ってテーパー状に拡開する形状となっている（図２参照）。
【００３９】
蓄熱体収容部１４のテーパー角度θは、０．５°〜５°の範囲内であることが好ましい。０．５°未満であると、蓄熱体１８が液相から固相への、又はその逆の相変態を起こす際の応力を緩和する効果（後述）が乏しくなる傾向がある。また、５°よりも大きいと、蓄熱体１８の充填量が少なくなるので放熱量が低下する。
【００４０】
図２から諒解されるように、蓄熱体収容部１４は、下端が閉塞されて上端が開口した有底穴に蓄熱体１８（相変化物質）が収容され、さらに、閉塞材２０で上端が閉塞されることで形成されている。この下端及び上端の閉塞により、蓄熱体１８は、蓄熱体収容部１４内に封入される。
【００４１】
後述するように、閉塞材２０は、蓄熱体１８を収容した後に蓄熱体収容部１４の開口に挿入される。後述する製法の一例では、この挿入後に熱処理が施され、これにより閉塞材２０の側面が開口の内壁に接合する。
【００４２】
以上のように構成されるハニカム構造体１６の好適な材質としては、アルミナ、コーディエライト、窒化ケイ素、窒化ホウ素、炭化ケイ素、安定化ジルコニア等の耐熱性セラミックスを挙げることができる。閉塞材２０の材質もこの種の耐熱性セラミックスを選定し得るが、ハニカム構造体１６と同一材質であるか、又は、ハニカム構造体１６よりも熱膨張係数が小さい材質であることが好ましい。この場合、ハニカム構造体１６と閉塞材２０の熱膨張率が整合するか、又は、閉塞材２０の熱膨張係数が小さいので、ハニカム構造体１６と閉塞材２０とが離間することを回避することができるからである。
【００４３】
蓄熱体１８は、後述するように、蓄熱体収容部１４の形状に対応する形状、すなわち、下端から上端に向かってテーパー状に拡開する形状の固体として作製され、この固体が蓄熱体収容部１４に挿入される。
【００４４】
蓄熱体１８の材質としては、常温では固相であり、且つ流体流路１２に熱媒体が流通された際に液相となるもので潜熱が比較的大きいものが選定される。その好適な例としては、ＬｉＮＯ3、ＮａＮＯ3、ＮａＮＯ2、ＫＮＯ3等の硝酸塩、ＬｉＣｌ、ＮａＣｌ、ＭｇＣｌ2、ＫＣｌ、ＺｎＣｌ2等の塩化物塩、ＬｉＣＯ3、Ｋ2ＣＯ3等のアルカリ金属炭酸塩を挙げることができる。
【００４５】
なお、共晶塩であってもよい。好適な共晶塩の具体例としては、ＮａＣｌ／ＭｇＣｌ2、ＮａＯＨ／ＮａＣｌ、ＮａＣｌ／ＭｇＣｌ2／ＫＣｌ等が挙げられる。
【００４６】
蓄熱体１８が固相から液相に相変態を起こすと、体積が増加する。このため、蓄熱体１８が固相であるとき、該蓄熱体１８の図２における上端面と、閉塞材２０の下端面との間にはクリアランス２２が設けられる。クリアランス２２を設けることなく固相の蓄熱体１８を蓄熱体収容部１４に満充填した場合、蓄熱体１８が液相となって体積が増加した際にその増加分によって蓄熱体収容部１４及び閉塞材２０の壁面に過大な押圧力が作用することになるので、これを回避するためである。
【００４７】
基本的には上記したように構成される蓄熱形熱交換器１０は、以下のように使用される。
【００４８】
蓄熱形熱交換器１０の流体流路１２に流体が流通されないとき、蓄熱形熱交換器１０は常温であり、蓄熱体収容部１４に収容された蓄熱体１８は固相である。
【００４９】
次に、この蓄熱形熱交換器１０に蓄熱させるべく、流体流路１２に熱媒体が流通される。この際、熱媒体を、図１及び図２における上方から下方に向かって（矢印Ｘ２方向に沿って）流通させる。すなわち、熱媒体は、蓄熱体収容部１４の水平方向の断面積が大きい側の端部（閉塞材２０で閉塞された側の端部）から小さい側の端部（有底穴の底部側の端部）に向かって流通する。
【００５０】
熱媒体が流体流路１２に流通されることにより、該流体流路１２に隣接する蓄熱体収容部１４に封入された蓄熱体１８に前記熱媒体からの熱が伝達される。これに伴い、蓄熱体１８の温度が上昇する。
【００５１】
温度上昇が継続して蓄熱体１８の融点に到達すると、蓄熱体１８が溶融する。すなわち、固体から液相に変態する。この相変態が起こる間、蓄熱体１８は一定温度を保ち、熱エネルギを潜熱として蓄積する。
【００５２】
液相に変態した蓄熱体１８は、その体積が増加する。ここで、上記したように蓄熱体収容部１４内にはクリアランス２２が設けられているので（図２参照）、このクリアランス２２によって体積増加分が貯留される。このため、液相となった蓄熱体１８が蓄熱体収容部１４及び閉塞材２０の壁面を押圧することが回避される。換言すれば、これらの壁面に過大な押圧力が作用することを有効に回避することができる。
【００５３】
また、熱媒体が矢印Ｘ２方向に沿って流通するので、蓄熱体１８は、上方側から先に溶融する。すなわち、液相への相変態は、蓄熱体１８の上方から下方に向かうようにして逐次的に起こる。
【００５４】
上記したように、蓄熱体収容部１４の水平方向の断面積は、下方側に比して上方側が大きい。すなわち、蓄熱体収容部１４は、蓄熱体１８中で先に溶融が起こる上方側が大面積に設定されている。このため、蓄熱体収容部１４の断面積を延在方向に沿って一定とする場合に比して、蓄熱体収容部１４の壁面に作用する応力を低減することができる。
【００５５】
蓄熱体１８が溶融した後、該蓄熱体１８が所定の温度に到達したことが確認されると、流体流路１２に流通される流体が、熱媒体から、予熱を行うべき被加熱流体に切り換えられる。勿論、この被加熱流体の温度は、蓄熱体１８の温度を下回る。
【００５６】
被加熱流体は、図１及び図２における下方から上方に向かって（矢印Ｘ１方向に沿って）流通される。上記したように、蓄熱体収容部１４が閉塞されることで蓄熱体１８が封入されているので、蓄熱形熱交換器１０を横向きに設置して熱媒体を左方から右方、又はその逆方向に流通させることも可能である。
【００５７】
この被加熱流体は、気体であってもよいし液体であってもよい。また、加熱水蒸気であってもよい。上記したように、蓄熱体１８が蓄熱体収容部１４に封入されているので、蓄熱体１８が液体等に同伴されてハニカム構造体１６から流出する懸念がなく、また、蓄熱体１８が液体や加熱水蒸気に接触して変質する懸念もないからである。
【００５８】
被加熱流体が流体流路１２に流通されることにより、該流体流路１２に隣接する蓄熱体収容部１４に封入された蓄熱体１８に蓄積された熱が前記被加熱流体によって奪取される。換言すれば、蓄熱体１８から被加熱流体への放熱が起こる。この放熱に伴い、被加熱流体の温度が上昇するとともに蓄熱体１８の温度が降下する。
【００５９】
このようにして被加熱流体が加熱されると、放熱した蓄熱体１８は、液相から固相へと相変態を起こす。この相変態の際に、潜熱として蓄熱体１８に蓄積された熱エネルギが放出される。このため、蓄熱体１８の温度が一定に維持される。従って、流体流路１２から排出される被加熱流体の温度も略一定となる。
【００６０】
また、被加熱流体が矢印Ｘ１方向に沿って流通するので、蓄熱体１８は、下方側から先に凝固する。すなわち、固相への相変態は、蓄熱体１８の下方から上方に向かうようにして逐次的に起こる。
【００６１】
上記したように、蓄熱体収容部１４の水平方向の断面積は、下方側に比して上方側が大きい。換言すれば、蓄熱体収容部１４は、蓄熱体１８中で先に凝固が起こる下方側が小面積に設定されている。このため、蓄熱体収容部１４の断面積を延在方向に沿って一定とする場合に比して、蓄熱体収容部１４の壁面に作用する応力を低減することができる。
【００６２】
以上のように、本実施の形態によれば、熱媒体及び被加熱流体の流通方向が制約されることなく、しかも、蓄熱体１８が相変態を起こす際、蓄熱体収容部１４の壁面に作用する応力を十分に低減し得る蓄熱形熱交換器１０を構成することができる。
【００６３】
なお、図４に示すように、流体流路１２の内壁に乱流形成用突起２４を設けるようにしてもよい。ここで、図４においては、水平方向の断面が略正方形状である流体流路１２の内壁の各々に、流体流路１２の軸線方向に沿って延在する四角柱形状の乱流形成用突起２４（計４本）が形成された実施形態を示しているが、いずれか１つの壁面から突出させた１本のみとするようにしてもよい。勿論、乱流形成用突起２４の個数を２本としてもよいし、３本としてもよい。さらに、各壁面に対して２本以上の乱流形成用突起２４を設けるようにしてもよい。
【００６４】
このような乱流形成用突起２４を設けた場合、流体流路１２の表面積が大きくなるとともに、該流体流路１２を流通する熱媒体及び被加熱流体が乱流となる。従って、蓄熱体１８との熱交換効率が向上するので一層好適である。
【００６５】
乱流形成用突起２４は、四角柱形状のものに特に限定されるものではなく、半円柱形状や三角柱形状であってもよい。又は、複数個の球体形状突起（いわゆるスパイニー）であってもよい。
【００６６】
図１〜図３に示される蓄熱形熱交換器１０は、例えば、以下の第１〜第３の製法によって製造することができる。
【００６７】
はじめに、第１製法につき、その概略フローである図５を参照して説明する。この第１製法は、図６に示される成形型３０にスラリーを充填及び固化してハニカム成形体３２（図７参照）とする第１工程Ｓ１と、前記成形型３０から取り出されたハニカム成形体３２に対して焼成処理を施すことでハニカム構造体１６を得る第２工程Ｓ２と、前記ハニカム構造体１６の蓄熱体収容部１４に固相の蓄熱体１８を収容する第３工程Ｓ３と、蓄熱体収容部１４を閉塞材２０で目封じ（閉塞）する第４工程Ｓ４と、閉塞材２０及びハニカム構造体１６に対して焼成処理を施す第５工程Ｓ５とを有する。
【００６８】
先ず、ハニカム構造体１６を得るためのスラリーを調製する。すなわち、ハニカム構造体１６の原材料であるアルミナ、コーディエライト、窒化ケイ素、窒化ホウ素、炭化ケイ素、安定化ジルコニア等の耐熱性セラミックスの粉末と、熱硬化性樹脂の粉末とを有機溶媒に添加し、撹拌混合する。
【００６９】
第１工程Ｓ１では、このスラリーが図６に示す成形型３０に充填される。すなわち、本実施の形態においては、ゲルキャスト法が採用される。
【００７０】
ここで、成形型３０の構成につき若干説明する。この成形型３０は、流体流路１２を形成するための複数個の柱状突起３４が下基盤３６から突出した下型３８と、枠体形状である中空な中型４０と、蓄熱体収容部１４を形成するための複数個のテーパー状突起４２が上基盤４４に設けられた上型４６とを有する。勿論、柱状突起３４及びテーパー状突起４２の双方とも、中型４０に指向して延在している。
【００７１】
下型３８の柱状突起３４は、水平方向の断面が略正方形状となり、且つその断面積が軸線方向に沿って略同一となるように設定されている。柱状突起３４の高さ方向寸法Ｈ１は、中型４０の高さ方向寸法Ｈ２と略同一であり、従って、柱状突起３４及びテーパー状突起４２の双方が中型４０に挿入された際、柱状突起３４の上端面は、上型４６を構成する上基盤４４の下端面（テーパー状突起４２が設けられた面）に当接する。
【００７２】
一方、上型４６に設けられたテーパー状突起４２は、水平方向の断面は略正方形状であるが、その断面積は、中型４０に接近するにつれて逐次的に減少する。換言すれば、テーパー状突起４２は、中型４０から離間するにつれてテーパー状に拡開する。
【００７３】
テーパー状突起４２の高さ方向寸法Ｈ３は、中型４０の高さ方向寸法Ｈ２に比して短い。このため、中型４０に挿入されたテーパー状突起４２の下端面は、下型３８を構成する下基盤３６の上端面（柱状突起３４が設けられた面）に対して当接することなく離間する。
【００７４】
中型４０に対して柱状突起３４及びテーパー状突起４２の双方が挿入されることにより、成形型３０が構成されるとともに、該成形型３０の内部にキャビティ（図示せず）が形成される。このキャビティに対し、図示しないランナを介して上記したスラリーを導入する。
【００７５】
成形型３０が予熱されているため、この熱を受け、スラリーに含まれる熱硬化性樹脂が硬化し始める。この硬化により、スラリーが図７に示されるハニカム成形体３２となる。
【００７６】
スラリーは、柱状突起３４及びテーパー状突起４２が存在する箇所に充填されることはない。従って、ハニカム成形体３２において、柱状突起３４が存在する箇所に対応する部位には貫通孔（流体流路１２）が形成され、一方、テーパー状突起４２が存在する箇所に対応する部位には、下型３８から上型４６に向かうにつれてテーパー状に拡開した有底穴（蓄熱体収容部１４）が形成される。上記したように、柱状突起３４の上端面が上基盤４４の下端面に当接する一方で、テーパー状突起４２の下端面が下基盤３６の上端面から離間するからである。
【００７７】
以上から諒解されるように、得られたハニカム成形体３２の形状は、ハニカム構造体１６（図１参照）の形状に対応する。このハニカム成形体３２に対し、第２工程Ｓ２において焼成処理を施すことにより、ハニカム構造体１６が得られる。
【００７８】
次に、第３工程Ｓ３において、図７に示すように、蓄熱体収容部１４に蓄熱体１８を収容する。なお、蓄熱体１８は、その形状が蓄熱体収容部１４の形状に対応するとともに、その軸線方向寸法が蓄熱体収容部１４の軸線方向寸法に比して短くなるように予め成形されている。従って、図８に示すように、蓄熱体１８の上端面は、ハニカム構造体１６の上端面よりも下方に位置する。
【００７９】
このように成形された蓄熱体１８を得るには、蓄熱体１８の原材料を溶融し、この溶融物を、蓄熱体収容部１４に対応する形状であり且つ軸線方向の寸法が蓄熱体収容部１４に比して短いキャビティに充填して固化すればよい。又は、前記溶融物から棒状ないし柱状の成形体を得た後、該成形体に対して研削加工を行うようにしてもよい。
【００８０】
次に、第４工程Ｓ４において、図８に示すように、予め成形体として作製した閉塞材２０で蓄熱体収容部１４の開口を閉塞する。上記したように、閉塞材２０の材質は、ハニカム構造体１６と同一のものであることが好ましい。
【００８１】
具体的には、閉塞材２０を蓄熱体収容部１４の開口に挿入する。勿論、閉塞材２０の寸法は、蓄熱体収容部１４の開口の寸法に略対応するように設定されており、このため、閉塞材２０の側壁と開口の内壁との間にクリアランスは殆ど生じない。従って、蓄熱体収容部１４の開口が閉塞材２０で堅牢に封止され、結局、蓄熱体１８が蓄熱体収容部１４内に封入される。なお、閉塞材２０の上端面は、ハニカム構造体１６の上端面と略面一となる。
【００８２】
次に、第５工程Ｓ５において、閉塞材２０及びハニカム構造体１６に対して焼成処理を施す。この焼成処理によって閉塞材２０の側壁と開口の内壁との共焼結が起こり、その結果、閉塞材２０がハニカム構造体１６に堅牢に接合される。
【００８３】
以上により、目封じされた蓄熱体収容部１４内に蓄熱体１８が封入された蓄熱形熱交換器１０（図１〜図３参照）が得られるに至る。
【００８４】
なお、図４に示すように、流体流路１２内に乱流形成用突起２４を設ける場合には、下型３８の柱状突起３４（図６参照）に対し、乱流形成用突起２４の形状に対応する形状の凹部を形成すればよい。以下の第２の製法及び第３の製法においても同様である。
【００８５】
次に、第２の製法につき、その概略フローである図９を参照して説明する。
【００８６】
第１の製法が予め成形された閉塞材２０を用いて蓄熱体収容部１４を閉塞するのに対し、第２の製法は、ペースト又は粘土等の粘性体で蓄熱体収容部１４を閉塞するものである。すなわち、この第２の製法では、前記第１工程Ｓ１及び前記第３工程Ｓ３の各々に準拠して実施される第１工程Ｓ１０（スラリーを固化してハニカム成形体３２とする工程）、第２工程Ｓ２０（ハニカム成形体３２の蓄熱体収容部１４に固相の蓄熱体１８を収容する工程）が行われた後、第３工程Ｓ３０において、蓄熱体収容部１４の開口に対してペーストや粘度等の粘性体が塗布される。
【００８７】
粘性体は、好ましくはハニカム成形体３２（ハニカム構造体１６）と同一材質のセラミックス粉末と、熱硬化性樹脂の粉末とを溶媒に比較的多量に添加することで調製することができる。この粘性体を、蓄熱体収容部１４の開口が閉塞されるように塗布する。この際、粘性体の上端面とハニカム成形体３２の上端面を面一とする必要は特にない。
【００８８】
ここで、粘性体は所定の粘度を示す。従って、蓄熱体収容部１４の開口に塗布された粘性体が蓄熱体１８に向かって滴下することが回避される。換言すれば、粘性体を用いることにより、蓄熱体収容部１４が該粘性体で充填されてしまうことを回避しつつ、該蓄熱体収容部１４を目封じすることが可能となる。
【００８９】
次に、第４工程Ｓ４０において、蓄熱体収容部１４を閉塞した粘性体、及びハニカム成形体３２に対して熱処理を施す。この熱処理により、ハニカム成形体３２が焼結してハニカム構造体１６となると同時に、粘性体が焼結して閉塞材２０となる。その結果、目封じされた蓄熱体収容部１４内に蓄熱体１８が封入された蓄熱形熱交換器１０（図１〜図３参照）が得られる。
【００９０】
図５と図９を対比して諒解されるように、第２の製法では、焼成処理を１回行うのみでよい。すなわち、焼成処理の回数を低減することができ、このため、蓄熱形熱交換器１０を効率よく生産することができる。すなわち、蓄熱形熱交換器１０の生産効率が良好となる。
【００９１】
次に、第３の製法につき、その概略フローである図１０を参照して説明する。
【００９２】
第３の製法では、第２の製法において使用される粘性体に代替し、何らかの反応に伴って自発的に硬化する自己硬化性の塗布剤が使用される。すなわち、この第３の製法では、第１の製法の前記第１工程Ｓ１〜前記第３工程Ｓ３の各々に準拠して実施される第１工程Ｓ１００〜第３工程Ｓ３００が行われた後、第４工程Ｓ４００において、ハニカム構造体１６の蓄熱体収容部１４の開口と、予め焼成体として作製された閉塞材２０とに前記塗布剤が塗布され、閉塞が行われる。
【００９３】
塗布剤の好適な例としては、セメントや水硬性アルミナ等、水和反応によって時間の経過とともに自発的に硬化するものが挙げられる。又は、酸−アルカリ反応に伴って強固な結合を形成するものであってもよい。この場合、蓄熱体収容部１４の開口と、予め焼成体として作製した閉塞材２０とに対して酸処理又は塩基処理を施せばよい。
【００９４】
さらに、ゾル−ゲル法等の合成反応を行わせるようにしてもよい。
【００９５】
塗布剤は、蓄熱体収容部１４の開口に塗布される前から硬化し始める。このため、粘性を示した状態で前記開口に塗布される。従って、この場合においても、塗布剤が蓄熱体収容部１４を充填してしまうことを回避しつつ、該蓄熱体収容部１４を目封じすることができる。
【００９６】
塗布剤がセメントや水硬性アルミナ等である場合、塗布後に放置しておけば水和反応が進行して自発的に硬化する。また、酸−アルカリ反応を進行させて塗布剤を硬化させる場合には、酸処理又は塩基処理を行えばよい。
【００９７】
このようにして塗布剤を硬化させることにより、閉塞材２０が接合される。その結果、目封じされた蓄熱体収容部１４内に蓄熱体１８が封入された蓄熱形熱交換器１０（図１〜図３参照）が得られる。
【００９８】
図５と図１０を対比して諒解されるように、第３の製法もまた、焼成処理の回数が１回のみとなる。このため、蓄熱形熱交換器１０を効率よく生産することができる。すなわち、蓄熱形熱交換器１０の生産効率が良好となるという利点がある。
【００９９】
なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱することない範囲で種々の構成を採り得ることは勿論である。
【０１００】
例えば、図１１に示すように、蓄熱体収容部５０をテーパー状に拡開させることなく、その水平方向の断面積を略同一とするようにしてもよい。この場合、図１２に示すように、上基盤４４の下端面に対し、中型４０に向かって延在する四角柱状突起５２を設けるようにすればよい。勿論、四角柱状突起５２の高さ方向寸法Ｈ４は、中型４０の高さ方向寸法Ｈ２に比して短く設定される。加えて、図１３に示すように、蓄熱体１８も四角柱形状とすればよい。
【０１０１】
また、流体流路１２及び蓄熱体収容部１４の双方の水平方向断面を円形としてもよい。この場合、下型３８及び上型４６に円柱形状突起を設ければよい。蓄熱体収容部１４をテーパー状に縮径させる場合、上型４６に、中型４０に向かうにつれてテーパー状に縮径する円錐台形状突起を設けるようにすればよい。
【０１０２】
さらに、蓄熱体収容部を、有底穴の底部から開口に向かうにつれてテーパー状に拡開したものとして形成するようにしてもよい。この場合、流体流路１２に熱媒体を流通させる際には該熱媒体が有底穴の開口から底部側（蓄熱体収容部の水平方向の断面積が大きい側から小さい側）に向かわせる一方、被加熱流体を流通させる際には該被加熱流体が有底穴の底部側から開口側（蓄熱体収容部の水平方向の断面積が小さい側から大きい側）に向かわせればよい。これにより、上記と同様に、蓄熱体１８の固相から液相、又はその逆の相変態が起こる際に蓄熱体収容部１４の壁面に過大な応力が作用することを回避することができる。
【０１０３】
上記した実施の形態では、蓄熱形熱交換器１０の製造方法に含めてハニカム構造体１６の製造方法を説明しているが、蓄熱体収容部１４（有底穴）に対して蓄熱体１８を収容する工程を割愛すれば、前記有底穴が閉塞材２０によって閉塞された閉塞中空部がハニカム構造体１６に形成される。本発明には、蓄熱体１８を具備しないハニカム構造体１６を得るこの製造方法も含まれる。この場合のハニカム構造体１６においては、蓄熱形熱交換器１０の流体流路１２が貫通孔に相当する。
【０１０４】
すなわち、本発明によれば、貫通孔と、前記貫通孔同士の間に介在されて蓄熱体１８を収容していない閉塞中空部が形成されたハニカム構造体１６を得ることも可能である。
【符号の説明】
【０１０５】
１０…蓄熱形熱交換器                  １２…流体流路
１４、５０…蓄熱体収容部              １６…ハニカム構造体
１８…蓄熱体                          ２０…閉塞材
２２…クリアランス                    ２４…乱流形成用突起
３０…成形型                          ３２…ハニカム成形体
３４…柱状突起                        ３８…下型
４０…中型                            ４２…テーパー状突起
４６…上型                            ５２…四角柱状突起
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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