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JP7712822B2 - Honeycomb structure, its manufacturing method, and honeycomb structure arrangement - Google Patents

Honeycomb structure, its manufacturing method, and honeycomb structure arrangement

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JP7712822B2
JP7712822B2 JP2021133485A JP2021133485A JP7712822B2 JP 7712822 B2 JP7712822 B2 JP 7712822B2 JP 2021133485 A JP2021133485 A JP 2021133485A JP 2021133485 A JP2021133485 A JP 2021133485A JP 7712822 B2 JP7712822 B2 JP 7712822B2
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cells
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  • Devices For Post-Treatments, Processing, Supply, Discharge, And Other Processes (AREA)

Description

本発明は、ラジアントチューブの内部に伝熱促進体や蓄熱体として配置されるハニカム構造体、その製造方法、及び、ハニカム構造体の配置構造に関するものである。 The present invention relates to a honeycomb structure that is placed inside a radiant tube as a heat transfer promoter or heat storage body, a manufacturing method thereof, and an arrangement structure for the honeycomb structure.

ラジアントチューブヒータは、金属やセラミック製のチューブ(ラジアントチューブ)の内部に、バーナ等で加熱したガスを流通させてチューブを加熱し、加熱されたチューブからの放射熱によって被加熱物を間接的に加熱する装置である。 A radiant tube heater is a device that heats a metal or ceramic tube (radiant tube) by circulating gas heated by a burner or other device inside the tube, and indirectly heats the object to be heated by the radiant heat from the heated tube.

ところが、加熱されたガス(以下、「加熱ガス」と称する)がチューブ内を流通する際、チューブの内壁面の近傍は摩擦抵抗が働いてガスが流れ難いため、加熱ガスはチューブの中心近くを流通しやすく、チューブに熱が伝わりにくい。また、チューブの内壁面の近傍を流通していく加熱ガスの温度は、内壁面との熱交換により低下していく。このため、バーナ等の加熱源からの距離が大きくなるに従い、チューブを十分に加熱できないという問題があった。 However, when heated gas (hereafter referred to as "heated gas") flows through the tube, frictional resistance occurs near the inner wall surface of the tube, making it difficult for the gas to flow, so the heated gas tends to flow near the center of the tube and heat is not easily transferred to the tube. In addition, the temperature of the heated gas flowing near the inner wall surface of the tube decreases due to heat exchange with the inner wall surface. For this reason, there is a problem in that the tube cannot be heated sufficiently as the distance from a heating source such as a burner increases.

そこで、従前より、ラジアントチューブの内部において加熱源から離れた位置に、伝熱促進体を配置することが行われている。チューブ内を流通する加熱ガスの熱が伝熱促進体で回収され、伝熱促進体からチューブに熱が伝えられることにより、加熱ガスからラジアントチューブへの伝熱を促進することができる。 For this reason, a heat transfer promoter has traditionally been placed inside the radiant tube at a position away from the heat source. The heat from the heated gas flowing inside the tube is collected by the heat transfer promoter, and the heat is transferred from the heat transfer promoter to the tube, facilitating the transfer of heat from the heated gas to the radiant tube.

本出願人は、このような伝熱促進体として、単一の方向に延びて列設された隔壁により区画された複数のセルを備えるハニカム構造体を配置することを提案している(特許文献1,2参照)。ハニカム構造体は表面積が大きく、加熱ガスと接触する面積が大きいため、加熱ガスの熱を効率的に回収することができると共に、チューブの内壁面に向かって熱を放射する面積も大きい利点がある。 The applicant has proposed to use, as such a heat transfer promoter, a honeycomb structure having a plurality of cells separated by partition walls arranged in a row extending in a single direction (see Patent Documents 1 and 2). A honeycomb structure has a large surface area and a large area in contact with the heated gas, so it can efficiently recover the heat of the heated gas and has the advantage of having a large area for radiating heat toward the inner wall surface of the tube.

加えて、特許文献1,2のハニカム構造体は、チューブの内壁面に向かって熱をより放射しやすい構造を有している。具体的には、特許文献1のハニカム構造体は、両端面のうちの少なくとも一方が、チューブの軸方向に直交する面に対して傾斜させてあるため、端面から放射される熱をチューブに効率的に伝えることができる。また、特許文献2のハニカム構造体は、ハニカム構造を有するセグメントの複数が接合されたハニカム構造体であり、二以上のセグメントのセル軸の延びる方向が異なるように接合されている。このような構成により、ハニカム構造体を通過したガスがチューブ内で異なる方向に向かうため、ガスの流れに乱れを生じさせることができ、摩擦抵抗によってガスが流れにくいチューブの内壁面近傍にもガスを流通させることができ、加熱ガスの熱をラジアントチューブに効率よく伝えることができる。 In addition, the honeycomb structures of Patent Documents 1 and 2 have a structure that makes it easier to radiate heat toward the inner wall surface of the tube. Specifically, the honeycomb structure of Patent Document 1 has at least one of its end faces inclined with respect to a plane perpendicular to the axial direction of the tube, so that heat radiated from the end face can be efficiently transferred to the tube. The honeycomb structure of Patent Document 2 is a honeycomb structure in which multiple segments having a honeycomb structure are joined together, and the segments are joined so that the cell axes of two or more segments extend in different directions. With this configuration, gas that has passed through the honeycomb structure flows in different directions within the tube, which can cause turbulence in the gas flow and allow gas to flow near the inner wall surface of the tube where gas has difficulty flowing due to frictional resistance, and the heat of the heated gas can be efficiently transferred to the radiant tube.

しかしながら、特許文献1,2のハニカム構造体は、加熱ガスの熱を効率的にチューブに伝えることができる反面、構造が複雑であるため製造に手間がかかる点で、改善する余地があった。 However, while the honeycomb structures in Patent Documents 1 and 2 can efficiently transfer heat from the heated gas to the tubes, they have a complex structure and are difficult to manufacture, leaving room for improvement.

一方、ラジアントチューブヒータには、蓄熱式(リジェネレイティブ式)のものがある。これは、バーナの燃焼により高温となったガスが排出されるときと、バーナの燃焼のために新たにガスが供給されるときで、同一の熱交換部にガスを交互に流通させるべく、ガスの流通方向が所定の時間間隔で切り換えられるヒータである。熱交換部の内部には蓄熱体が配置されており、排出される加熱ガスの熱は蓄熱体で回収され、その熱は、バーナの燃焼のために新たに供給されるガスを予熱するために利用される。このような蓄熱式のラジアントチューブヒータには、それぞれ熱交換部と組み合わせられた一対のバーナを用いるタイプと、一つのバーナでガスの流通方向を切り替えるタイプとがある。 On the other hand, there is also a regenerative type of radiant tube heater. This heater switches the gas flow direction at a specified time interval so that gas flows through the same heat exchange section alternately when hot gas is discharged due to burner combustion and when new gas is supplied for burner combustion. A heat storage body is placed inside the heat exchange section, and the heat of the heated gas that is discharged is recovered by the heat storage body, and this heat is used to preheat the new gas that is supplied for burner combustion. Such regenerative radiant tube heaters come in two types: one that uses a pair of burners each combined with a heat exchange section, and one that switches the gas flow direction with a single burner.

蓄熱式ラジアントチューブヒータの蓄熱体としては、中実ボールが用いられる一方、ハニカム構造体が使用されることがある(特許文献3参照)。しかしながら、上述したように、チューブの内壁面近傍は摩擦抵抗が生じてガスが流れ難いため、ガスはチューブの中心近傍を流れやすく、中心近傍を流通してきた加熱ガスがそのまま直進して、ハニカム構造体の中心近傍のみを通過してしまいやすい。その結果、ハニカム構造体の中心近傍のみが部分的に蓄熱体として使用されるにとどまり、比表面積が非常に大きいというハニカム構造体の利点を十分に活かすことができないという問題があった。そのため、構造を複雑にすることなく、蓄熱体としての作用効果が高いハニカム構造体が望まれていた。 While solid balls are used as the heat storage body of a regenerative radiant tube heater, honeycomb structures are sometimes used (see Patent Document 3). However, as mentioned above, frictional resistance occurs near the inner wall surface of the tube, making it difficult for gas to flow, so the gas tends to flow near the center of the tube, and the heated gas that has flowed near the center tends to continue straight and pass only near the center of the honeycomb structure. As a result, only the center of the honeycomb structure is partially used as a heat storage body, and there is a problem that the advantage of the honeycomb structure, that is, its very large specific surface area, cannot be fully utilized. Therefore, there has been a demand for a honeycomb structure that is highly effective as a heat storage body without making the structure complicated.

特許第6652313号公報Patent No. 6652313 特許第6470571号公報Patent No. 6470571 特開2021-071242号公報JP 2021-071242 A

そこで、本発明は、上記の実情に鑑み、ラジアントチューブの内部に配置されるハニカム構造体であって、簡易な構成でありながら伝熱促進体として、或いは蓄熱体としての作用効果が高いハニカム構造体、その製造方法、及び、ハニカム構造体の配置構造の提供を課題とするものである。 In view of the above, the present invention aims to provide a honeycomb structure that is placed inside a radiant tube and has a simple structure yet is highly effective as a heat transfer promoter or heat storage material, a method for manufacturing the honeycomb structure, and an arrangement structure for the honeycomb structure.

上記の課題を解決するため、本発明にかかるハニカム構造体は、
「単一の方向に延びて列設された隔壁により区画された複数のセルを備えるセラミックス製のハニカム構造体であって、ラジアントチューブヒータのチューブ内に、伝熱促進体または蓄熱体として配置するためのハニカム構造体であり、
前記セルの延びる方向であるセル軸に平行に前記ハニカム構造体を貫通している貫通孔を有し、
該貫通孔は、
前記セル軸に直交する断面である横断面における開口面積が複数の前記セルの開口面積より大きい円形孔であると共に、
前記横断面の中心点からの距離が前記中心点と外周との間の距離の二分の一以上である外縁部に開口中心が位置しており、
前記貫通孔の内部空間で前記隔壁の断面が露出していると共に、前記内部空間で前記セルが開口している」ものである。
In order to solve the above problems, the honeycomb structure according to the present invention comprises:
"A ceramic honeycomb structure having a plurality of cells separated by partition walls arranged in a row extending in a single direction , the honeycomb structure being intended to be disposed as a heat transfer promoter or heat storage body within the tube of a radiant tube heater ,
The honeycomb structure has a through hole passing through the honeycomb structure in parallel to a cell axis, which is a direction in which the cells extend,
The through hole is
A circular hole having an opening area in a cross section perpendicular to the cell axis that is larger than the opening area of the plurality of cells,
The center of the opening is located at an outer edge portion whose distance from the center point of the cross section is equal to or greater than half the distance between the center point and the outer periphery,
The cross section of the partition wall is exposed in the internal space of the through hole, and the cell is open in the internal space.

本構成のハニカム構造体は、セル軸と平行に貫通する貫通孔を有している。貫通孔は、横断面における開口面積がセルの開口面積より大きいため、加熱ガスを流通させるチューブ内にハニカム構造体を配したとき、ガスはセルを流通しつつ貫通孔を優先的に流通する。そして、貫通孔は、その開口中心が横断面における外縁部に位置している。そのため、加熱ガスはハニカム構造体における外縁部を優先的に流通することとなる。 The honeycomb structure of this configuration has through holes that run parallel to the cell axis. The opening area of the through holes in cross section is larger than the opening area of the cells, so when the honeycomb structure is placed inside a tube through which heated gas flows, the gas flows through the cells and preferentially flows through the through holes. The opening center of the through holes is located at the outer edge in cross section. Therefore, the heated gas flows preferentially through the outer edge of the honeycomb structure.

従って、ラジアントチューブの内部にハニカム構造体が伝熱促進体として配されたとき、加熱ガスは外縁部の貫通孔を流通し易く、加熱ガスの熱がハニカム構造体の外縁部でよく回収される。ハニカム構造体においてチューブの内壁面に近い外縁部がよく加熱されることにより、加熱ガスから回収した熱をチューブによく伝えることができる。一方、ハニカム構造体が蓄熱体として蓄熱式ラジアントチューブ内に配されたときも、加熱ガスは外縁部の貫通孔を流通し易く、加熱ガスの熱がハニカム構造体の外縁部でよく回収される。これにより、従来のハニカム構造体では、ガスが流通しにくいために蓄熱体としての作用を十分に発揮できていなかった外縁部でも多くの熱を蓄えることができ、蓄熱体としての作用をハニカム構造体に、全体的に発揮させることができる。 Therefore, when a honeycomb structure is placed inside a radiant tube as a heat transfer promoter, the heated gas easily flows through the through holes in the outer edge, and the heat of the heated gas is effectively recovered at the outer edge of the honeycomb structure. In the honeycomb structure, the outer edge close to the inner wall surface of the tube is effectively heated, so that the heat recovered from the heated gas can be effectively transferred to the tube. On the other hand, when a honeycomb structure is placed inside a heat storage radiant tube as a heat storage body, the heated gas easily flows through the through holes in the outer edge, and the heat of the heated gas is effectively recovered at the outer edge of the honeycomb structure. As a result, a large amount of heat can be stored even at the outer edge, where gas could not fully function as a heat storage body in conventional honeycomb structures due to the difficulty in passing through the outer edge, and the honeycomb structure can function as a heat storage body overall.

加えて、本構成のハニカム構造体では、貫通孔の内部空間で隔壁の断面が露出していると共に、セルが開口している。このような構成では、セルの内表面と隔壁の断面が貫通孔の内周面を構成することとなり、表面積が極めて大きい。そのため、貫通孔を流通する加熱ガスとハニカム構造体との接触面積が極めて大きなものとなり、加熱ガスの熱を十分に回収することができる。 In addition, in the honeycomb structure of this configuration, the cross section of the partition wall is exposed in the internal space of the through hole, and the cells are open. In this configuration, the inner surface of the cell and the cross section of the partition wall form the inner peripheral surface of the through hole, and the surface area is extremely large. Therefore, the contact area between the heated gas flowing through the through hole and the honeycomb structure is extremely large, and the heat of the heated gas can be sufficiently recovered.

上記構成のハニカム構造体は、次の製造方法で製造することができる。すなわち、
「セラミックス原料を押出成形する工程を経て、単一の方向に延びて列設された隔壁により区画された複数のセルを備えるハニカム構造を有する成形体を形成し、
前記成形体を焼成する前または後で、前記セルの延びる方向であるセル軸に平行に貫通する貫通孔を、くり抜きによって形成するものであり、
前記貫通孔
前記セル軸に直交する断面である横断面における開口面積が複数の前記セルの開口面積より大きい円形孔とすると共に、
前記横断面の中心点からの距離が前記中心点と外周との間の距離の二分の一以上である外縁部に開口中心が位置するように形成することにより、
ラジアントチューブヒータのチューブ内に、伝熱促進体または蓄熱体として配置するためのハニカム構造体を製造する」製造方法である。
The honeycomb structure having the above-mentioned configuration can be manufactured by the following manufacturing method.
"By subjecting a ceramic raw material to a process of extrusion molding, a honeycomb-structured molded body is formed having a plurality of cells separated by partition walls arranged in a row extending in a single direction,
Before or after firing the molded body, through-holes are formed by hollowing out the molded body so as to penetrate the molded body in a direction parallel to a cell axis, which is the extension direction of the cells;
The through hole ,
The opening area in a cross section perpendicular to the cell axis is a circular hole larger than the opening area of the plurality of cells,
The center of the opening is formed to be located at an outer edge portion whose distance from the center point of the cross section is equal to or greater than half the distance between the center point and the outer periphery ,
This is a manufacturing method for manufacturing a honeycomb structure to be placed inside the tube of a radiant tube heater as a heat transfer promoter or heat storage body .

セラミックス製のハニカム構造体を押出成形するとき、横断面の形状に相当する型を製造しておき、セラミックス原料による混錬物をこの型から押し出す。そこで、セル軸に平行な方向に貫通する貫通孔を有するハニカム構造体を製造しようとしたとき、押出成形の型に貫通孔を形成するための孔状の部分を設けておくことも想到し得る。しかしながら、その場合、押出成形によって形成された貫通孔の内周面は、筒の内周面と同様であり表面積は大きなものではない。これに対し、本製造方法では、押出成形によってハニカム構造を有する成形体を形成した後、成形体を焼成する前または後で、くり抜きによって貫通孔を形成している。そのため、セルを区画している隔壁が部分的に切除されることとなり、貫通孔の内部空間で隔壁の断面が露出していると共に、内部空間でセルが開口している上記構成を有し、貫通孔を流通する加熱ガスとの接触面積が極めて大きいハニカム構造体を製造することができる。 When extrusion molding a ceramic honeycomb structure, a mold corresponding to the cross-sectional shape is manufactured, and the ceramic raw material mixture is extruded from this mold. Therefore, when manufacturing a honeycomb structure having through holes that penetrate in a direction parallel to the cell axis, it is conceivable to provide a hole-shaped portion for forming the through holes in the extrusion mold. In that case, however, the inner surface of the through holes formed by extrusion molding is the same as the inner surface of a cylinder, and the surface area is not large. In contrast, in this manufacturing method, after forming a molded body having a honeycomb structure by extrusion molding, the through holes are formed by hollowing out before or after firing the molded body. Therefore, the partition walls that divide the cells are partially cut off, and the cross sections of the partition walls are exposed in the internal space of the through holes, and the cells are opened in the internal space, and a honeycomb structure having an extremely large contact area with the heated gas flowing through the through holes can be manufactured.

また、ハニカム構造を有する成形体または焼成体をくり抜いて貫通孔を形成しているため、簡易な構成でありながら伝熱促進体または蓄熱体としての作用が高いハニカム構造体を、容易に製造することができる。 In addition, because the through holes are formed by hollowing out a honeycomb-structured molded body or fired body, it is possible to easily manufacture a honeycomb structure that has a simple structure but is highly effective as a heat transfer promoter or heat storage body.

本発明にかかるハニカム構造体は、上記構成に替えて、
「単一の方向に延びて列設された隔壁により区画された複数のセルを備えるセラミックス製のハニカム構造体であって、ラジアントチューブヒータのチューブ内に、伝熱促進体または蓄熱体として配置するためのハニカム構造体であり、
前記セルの延びる方向であるセル軸に平行に前記ハニカム構造体を貫通している貫通溝を有し、
該貫通溝は、
前記セル軸に直交する断面である横断面における開口面積が複数の前記セルの開口面積より大きい円弧形の溝であると共に、
前記横断面の外周において開口しており、
前記貫通溝の内側空間で前記隔壁の断面が露出していると共に、前記内側空間で前記セルが開口している」ものとすることができる。
The honeycomb structure according to the present invention has the following structure instead of the above structure:
"A ceramic honeycomb structure having a plurality of cells separated by partition walls arranged in a row extending in a single direction , the honeycomb structure being intended to be disposed as a heat transfer promoter or heat storage body within the tube of a radiant tube heater ,
A through groove is provided that passes through the honeycomb structure in a direction parallel to a cell axis, which is a direction in which the cells extend.
The through groove is
The groove is an arc-shaped groove having an opening area in a cross section perpendicular to the cell axis that is larger than the opening area of the plurality of cells,
The cross-section is open at its periphery,
A cross section of the partition wall is exposed in the inner space of the through groove, and the cell is open in the inner space.

本構成のハニカム構造体は、セル軸と平行に貫通する貫通溝を有している。貫通溝は、横断面における開口面積がセルの開口面積より大きいため、加熱ガスを流通させるチューブ内にハニカム構造体を配したとき、ガスはセルを流通しつつ貫通溝を優先的に流通する。そして、貫通溝は、横断面において外周で開口しているため、加熱ガスはハニカム構造体における外周側を優先的に流通することとなる。 The honeycomb structure of this configuration has through grooves that run parallel to the cell axis. The opening area of the through grooves in cross section is larger than the opening area of the cells, so when the honeycomb structure is placed inside a tube through which heated gas flows, the gas flows through the cells and preferentially flows through the through grooves. And because the through grooves open on the outer periphery in cross section, the heated gas preferentially flows through the outer periphery of the honeycomb structure.

従って、ラジアントチューブの内部にハニカム構造体が伝熱促進体として配されたとき、加熱ガスは外周側で貫通溝を流通し易く、加熱ガスの熱がハニカム構造体の外周近傍でよく回収される。ハニカム構造体においてチューブの内壁面に近い外周近傍がよく加熱されることにより、加熱ガスから回収した熱をチューブによく伝えることができる。 Therefore, when a honeycomb structure is placed inside a radiant tube as a heat transfer promoter, the heated gas easily flows through the through grooves on the outer periphery, and the heat of the heated gas is effectively recovered near the outer periphery of the honeycomb structure. By effectively heating the outer periphery near the inner wall surface of the tube in the honeycomb structure, the heat recovered from the heated gas can be effectively transferred to the tube.

一方、ハニカム構造体が蓄熱体として蓄熱式ラジアントチューブ内に配されたときも、加熱ガスは外周側で貫通溝を流通し易く、加熱ガスの熱がハニカム構造体の外周近傍でよく回収される。これにより、従来のハニカム構造体では、ガスが流通しにくいために蓄熱体としての作用を十分に発揮できていなかった外周近傍でも多くの熱を蓄えることができ、蓄熱体としての作用をハニカム構造体に、全体的に発揮させることができる。 On the other hand, even when a honeycomb structure is placed inside a heat storage radiant tube as a heat storage body, the heated gas easily flows through the through grooves on the outer periphery, and the heat of the heated gas is well recovered near the outer periphery of the honeycomb structure. This makes it possible to store a large amount of heat even near the outer periphery, where conventional honeycomb structures were unable to fully function as a heat storage body due to the difficulty in passing gas, and allows the honeycomb structure to function as a heat storage body overall.

加えて、本構成のハニカム構造体では、貫通溝の内側空間で隔壁の断面が露出していると共に、セルが開口している。このような構成では、セルの内表面と隔壁の断面が貫通溝の内表面を構成することとなり、表面積が極めて大きい。そのため、貫通溝を流通する加熱ガスとハニカム構造体との接触面積が極めて大きなものとなり、加熱ガスの熱を十分に回収することができる。 In addition, in the honeycomb structure of this configuration, the cross section of the partition wall is exposed in the inner space of the through groove, and the cells are open. In this configuration, the inner surface of the cell and the cross section of the partition wall form the inner surface of the through groove, and the surface area is extremely large. Therefore, the contact area between the heated gas flowing through the through groove and the honeycomb structure is extremely large, and the heat of the heated gas can be sufficiently recovered.

更に、ハニカム構造体を伝熱促進体として使用したとき、外周面はチューブの内壁面に向かって熱を放射する面であるが、外周で開口している貫通溝の内表面の表面積が極めて大きいことにより、チューブの内壁面に向かって熱を放射する面積も極めて大きく、チューブに伝える熱量が多い利点がある。 Furthermore, when a honeycomb structure is used as a heat transfer promoter, the outer peripheral surface is the surface that radiates heat toward the inner wall surface of the tube, but because the surface area of the inner surface of the through groove that opens on the outer periphery is extremely large, the area that radiates heat toward the inner wall surface of the tube is also extremely large, which has the advantage of transmitting a large amount of heat to the tube.

貫通溝を有する上記構成のハニカム構造体は、次の製造方法で製造することができる。すなわち、
「セラミックス原料を押出成形する工程を経て、単一の方向に延びて列設された隔壁により区画された複数のセルを備えるハニカム構造を有する成形体を形成し、
前記成形体を焼成する前または後で、前記セルの延びる方向であるセル軸に平行に貫通する貫通溝を、くり抜きによって形成するものであり、
前記貫通溝
前記セル軸に直交する断面である横断面における開口面積が複数の前記セルの開口面積より大きい円弧形の溝とすると共に、
前記横断面の外周で開口するように形成することにより、
ラジアントチューブヒータのチューブ内に、伝熱促進体または蓄熱体として配置するためのハニカム構造体を製造する」製造方法である。
The honeycomb structure having the above-mentioned through grooves can be manufactured by the following manufacturing method.
"By subjecting a ceramic raw material to a process of extrusion molding, a honeycomb-structured molded body is formed having a plurality of cells separated by partition walls arranged in a row extending in a single direction,
Before or after firing the molded body, a through groove is formed by hollowing out the molded body so as to penetrate the molded body in a direction parallel to a cell axis, which is the extension direction of the cells;
The through groove ,
The groove is an arc-shaped groove having an opening area in a cross section perpendicular to the cell axis that is larger than the opening area of the plurality of cells,
By forming the cross section so as to open at the outer periphery,
This is a manufacturing method for manufacturing a honeycomb structure to be placed inside the tube of a radiant tube heater as a heat transfer promoter or heat storage body .

本製造方法では、押出成形の型に貫通溝を形成するための切欠き状の部分を設けておくのではなく、押出成形によってハニカム構造を有する成形体を形成した後、成形体を焼成する前または後で、くり抜きによって貫通溝を形成している。そのため、セルを区画している隔壁が部分的に切除されることとなり、貫通溝の内側空間で隔壁の断面が露出していると共に、内側空間でセルが開口している上記構成を有し、貫通溝を流通する加熱ガスとの接触面積が極めて大きいハニカム構造体を製造することができる。 In this manufacturing method, rather than providing a cutout portion in the extrusion mold for forming the through grooves, a molded body having a honeycomb structure is formed by extrusion molding, and then the through grooves are formed by hollowing out the molded body before or after it is fired. As a result, the partition walls that separate the cells are partially cut away, exposing the cross section of the partition walls in the inner space of the through grooves, and the cells are open in the inner space, making it possible to manufacture a honeycomb structure with an extremely large contact area with the heated gas flowing through the through grooves.

また、ハニカム構造を有する成形体または焼成体をくり抜いて貫通溝を形成しているため、簡易な構成でありながら伝熱促進体または蓄熱体としての作用が高いハニカム構造体を、容易に製造することができる。 In addition, since the through grooves are formed by hollowing out a honeycomb-structured molded body or fired body, it is possible to easily manufacture a honeycomb structure that has a simple structure but has a high function as a heat transfer promoter or heat storage body.

貫通孔または貫通溝を有するハニカム構造体は、上記構成に加え、
「前記ハニカム構造体は、単一の方向に延びて列設された隔壁により区画された複数のセルを備えるハニカム構造を有するセグメントの複数が接合されたものである」構成とすることができる。
In addition to the above configuration, the honeycomb structure having the through holes or through grooves has the following features:
The honeycomb structure may be configured as follows: "The honeycomb structure is formed by joining a plurality of segments having a honeycomb structure including a plurality of cells separated by partition walls arranged in a row extending in a single direction."

本構成では、複数のセグメントが接合されることによってハニカム構造体が形成されているため、ハニカム構造体の大きさの自由度が高いものとなる。 In this configuration, the honeycomb structure is formed by joining multiple segments, which allows for a high degree of freedom in the size of the honeycomb structure.

このような構成のハニカム構造体は、次の製造方法で製造される。すなわち、
「前記成形体は、単一の方向に延びて列設された隔壁により区画された複数のセルを備えるハニカム構造を有するセグメントの成形体であり、
前記成形体を焼成する前または後で、複数の前記セグメントが接合される」製造方法である。
The honeycomb structure having such a configuration is manufactured by the following manufacturing method.
"The molded body is a molded body of a segment having a honeycomb structure including a plurality of cells divided by partition walls arranged in a row extending in a single direction,
The manufacturing method is such that a plurality of the segments are joined together before or after the compact is sintered.

成形体を焼成する前または後で行われる「貫通孔または貫通溝の形成」と、成形体を焼成する前または後で行われる「セグメントの接合」の先後は問わない。すなわち、セグメントの成形体を焼成した後、貫通孔または貫通溝の形成をしてから接合を行ってもよいし、セグメントの接合をしてから貫通孔または貫通溝の形成をしてもよい。或いは、セグメントの成形体について貫通孔または貫通溝の形成をした後、焼成してから接合してもよいし、接合してから焼成してもよい。また或いは、セグメントの成形体を接合した後、焼成してから貫通孔または貫通溝の形成をしてもよいし、貫通孔または貫通溝の形成をしてから焼成してもよい。 It does not matter which order the "formation of through holes or through grooves" is before or after firing the molded body, and the "joining of segments" is before or after firing the molded body. In other words, the molded body of the segment may be fired and then the through holes or through grooves may be formed before joining, or the segments may be joined and then the through holes or through grooves may be formed. Alternatively, the molded body of the segment may be formed with through holes or through grooves, fired and then joined, or joined and then fired. Alternatively, the molded body of the segment may be joined and then fired, and then the through holes or through grooves may be formed, or the through holes or through grooves may be formed and then fired.

次に、本発明にかかるハニカム構造体の配置構造は、
「上記に記載のハニカム構造体が、ラジアントチューブヒータのチューブ内に、伝熱促進体または蓄熱体として配置されている」ものである。
Next, the arrangement structure of the honeycomb structure according to the present invention is as follows:
"The honeycomb structure described above is disposed within the tube of a radiant tube heater as a heat transfer promoter or heat storage body."

ハニカム構造体は外縁部に貫通孔を有しているか、外周側に貫通溝を有しているか、或いは、その双方を有しているため、ラジアントチューブ内に伝熱促進体として配置されているときは、上述したように、加熱ガスの熱をチューブに伝え易い。また、ラジアントチューブ内に蓄熱体として配置されているときは、上述したように、蓄熱体としての作用をハニカム構造体に、全体的に発揮させることができる。 Since the honeycomb structure has through holes on the outer edge, or through grooves on the outer periphery, or both, when it is placed inside a radiant tube as a heat transfer promoter, it is easy to transfer heat from the heated gas to the tube, as described above. Also, when it is placed inside a radiant tube as a heat storage body, the honeycomb structure as a whole can function as a heat storage body, as described above.

以上のように、本発明によれば、ラジアントチューブの内部に配置されるハニカム構造体であって、簡易な構成でありながら伝熱促進体として、或いは蓄熱体としての作用効果が高いハニカム構造体、その製造方法、及び、ハニカム構造体の配置構造の提供を、提供することができる。 As described above, according to the present invention, it is possible to provide a honeycomb structure that is placed inside a radiant tube and has a simple structure yet is highly effective as a heat transfer promoter or heat storage material, a method for manufacturing the honeycomb structure, and an arrangement structure for the honeycomb structure.

図1(a)は本発明の一実施形態のハニカム構造体1の平面図であり、図1(b)は外縁部の説明図であり、図1(c)はハニカム構造体1をA-A線で切断した斜視図である。FIG. 1(a) is a plan view of a honeycomb structure 1 according to one embodiment of the present invention, FIG. 1(b) is an explanatory diagram of the outer edge portion, and FIG. 1(c) is a perspective view of the honeycomb structure 1 cut along line AA. 図2(a)は他の実施形態のハニカム構造体1bの平面図であり、図2(b)はハニカム構造体1bをB-B線で切断した斜視図である。FIG. 2(a) is a plan view of a honeycomb structure 1b according to another embodiment, and FIG. 2(b) is a perspective view of the honeycomb structure 1b cut along line BB. 他の実施形態のハニカム構造体1cの平面図である。FIG. 10 is a plan view of a honeycomb structure 1c according to another embodiment. 図4(a)は他の実施形態のハニカム構造体1dの平面図であり、図4(b)はハニカム構造体1dの斜視図である。FIG. 4(a) is a plan view of a honeycomb structure 1d according to another embodiment, and FIG. 4(b) is a perspective view of the honeycomb structure 1d. 図5(a)は他の実施形態のハニカム構造体1eの平面図であり、図5(b)は他の実施形態のハニカム構造体1fの平面図である。FIG. 5(a) is a plan view of a honeycomb structure 1e according to another embodiment, and FIG. 5(b) is a plan view of a honeycomb structure 1f according to another embodiment.

以下、本発明の具体的な実施形態であるハニカム構造体、及び、その製造方法について、図面を用いて説明する。本実施形態のハニカム構造体は、ラジアントチューブヒータのチューブ内に伝熱促進体または蓄熱体としてハニカム構造体が配置されている配置構造を、構成させるためのものである。 The following describes a honeycomb structure, which is a specific embodiment of the present invention, and a method for manufacturing the same, with reference to the drawings. The honeycomb structure of this embodiment is intended to form an arrangement in which a honeycomb structure is arranged as a heat transfer promoter or heat storage body within the tube of a radiant tube heater.

本実施形態のハニカム構造体は、「成形」工程と、「貫通孔形成」工程及び「貫通溝形成」工程の少なくとも何れかの工程と、「焼成」工程とを具備する製造方法により製造される。また、オプショナルな工程として、「接合」工程を具備する製造方法とすることができる。 The honeycomb structure of this embodiment is manufactured by a manufacturing method including a "molding" process, at least one of a "through hole forming" process and a "through groove forming" process, and a "firing" process. In addition, the manufacturing method may include a "bonding" process as an optional process.

「成形」工程では、セラミックス原料を水やバインダと混合した混錬物を型から押し出し、ハニカム構造を有する成形体を形成する。成形体の外形は、円柱状、楕円柱状、角柱状とすることができる。セルの断面形状は、四角形、三角形、六角形などの多角形とすることができる。 In the "molding" process, the mixture of ceramic raw materials with water and binder is extruded from a mold to form a molded body with a honeycomb structure. The outer shape of the molded body can be cylindrical, elliptical cylindrical, or rectangular. The cross-sectional shape of the cells can be polygonal, such as a square, triangle, or hexagon.

セラミックスの材質は特に限定されるものではなく、炭化珪素、アルミナ、コージェライト、ムライトを例示することができる。炭化珪素は熱伝導率が高いため、伝熱促進体としての用途に適している。また、炭化珪素は、熱伝導率が高いことに加えて熱膨張率が小さいことから耐熱衝撃性に優れるため、加熱と冷却とを繰り返す蓄熱体としての用途に適している。 The ceramic material is not particularly limited, and examples include silicon carbide, alumina, cordierite, and mullite. Silicon carbide has high thermal conductivity, making it suitable for use as a heat transfer promoter. In addition to its high thermal conductivity, silicon carbide also has a small thermal expansion coefficient, making it excellent in thermal shock resistance, making it suitable for use as a heat storage material that is repeatedly heated and cooled.

「焼成」工程では、融点より低い温度で所定時間加熱し、セラミックスの粒子を焼結させる。アルミナ、コージェライト、ムライトなどの酸化物セラミックスは酸化雰囲気で焼成し、炭化珪素などの非酸化物セラミックスは窒素ガス雰囲気、不活性ガス雰囲気、これらの混合雰囲気など非酸化性雰囲気で焼成する。 In the "firing" process, the ceramic particles are sintered by heating for a specified period of time at a temperature lower than the melting point. Oxide ceramics such as alumina, cordierite, and mullite are fired in an oxidizing atmosphere, while non-oxide ceramics such as silicon carbide are fired in a non-oxidizing atmosphere such as a nitrogen gas atmosphere, an inert gas atmosphere, or a mixture of these.

「接合」工程は、複数のセグメントを接合材で接合する工程であり、詳細は後述する「貫通孔形成」工程及び「貫通溝形成」工程と同様に、成形工程の後で焼成工程の前または後に行われる。「接合」工程と「貫通孔形成」工程及び「貫通溝形成」工程との先後は問わず、各工程を次のような順番で実施することができる。
(1)「成形」→「焼成」→「貫通孔形成・貫通溝形成」→「接合」
(2)「成形」→「焼成」→「接合」→「貫通孔形成・貫通溝形成」
(3)「成形」→「貫通孔形成・貫通溝形成」→「焼成」→「接合」
(4)「成形」→「貫通孔形成・貫通溝形成」→「接合」→「焼成」
(5)「成形」→「接合」→「焼成」→「貫通孔形成・貫通溝形成」
(6)「成形」→「接合」→「貫通孔形成・貫通溝形成」→「焼成」
The "bonding" step is a step of bonding a plurality of segments with a bonding material, and is carried out after the molding step and before or after the firing step, similar to the "through hole forming" step and the "through groove forming" step described later in detail. Regardless of the order of the "bonding" step, the "through hole forming" step, and the "through groove forming" step, each step can be carried out in the following order:
(1) "Molding" → "Firing" → "Forming through holes and through grooves" → "Joining"
(2) "Molding" → "Firing" → "Joining" → "Forming through holes and through grooves"
(3) "Molding" → "Forming through holes and through grooves" → "Firing" → "Joining"
(4) "Molding" → "Forming through holes and through grooves" → "Joining" → "Firing"
(5) "Molding" → "Joining" → "Firing" → "Forming through holes and through grooves"
(6) "Molding" → "Joining" → "Forming through holes and through grooves" → "Firing"

(1)~(3)の工程順では、焼成工程の後に接合工程を行うため、接合材の層に熱応力を緩和させる作用を発揮させる場合に適している。このような場合の接合材としては、セラミックス粉末、無機繊維、及び、バインダ(コロイダルシリカ等の無機バインダ、及び/又は、カルボキシメチルセルロース等の有機バインダ)を混合した接合材を、使用することができる。 The process sequence (1) to (3) is suitable for cases where the bonding process is performed after the firing process, and therefore the bonding material layer is required to relieve thermal stress. In such cases, a bonding material that is a mixture of ceramic powder, inorganic fibers, and a binder (an inorganic binder such as colloidal silica and/or an organic binder such as carboxymethyl cellulose) can be used.

一方、(4)~(6)の工程順では、接合工程の後に焼成工程を行うため、ハニカム構造の成形体と同一の条件で焼成できる接合材を使用する。例えば、本出願人の提案による特許第5180942号の技術のように、焼成によりセラミックス焼結体となり、ハニカム構造を有するセグメントと焼結により一体化する接合材を、使用することができる。 On the other hand, in the process sequence of (4) to (6), since the firing process is carried out after the bonding process, a bonding material that can be fired under the same conditions as the honeycomb structure formed body is used. For example, as in the technology proposed by the present applicant in Patent No. 5180942, a bonding material that becomes a ceramic sintered body by firing and is integrated with the honeycomb structure segment by sintering can be used.

「貫通孔形成」工程及び「貫通溝形成」工程は、成形工程の後で焼成工程の前または後に行われるものであり、ハニカム構造を有する成形体または焼結体を、セル軸に平行に貫通するようにくり抜く工程である。くり抜きにより、セルを区画する隔壁が部分的に切除される。このとき、隔壁の切除が外周壁に及ばないようにくり抜くと、貫通孔が形成される。一方、隔壁の切除が外周壁に及ぶようにくり抜くと、外周で開口する貫通溝が形成される。 The "through hole forming" process and the "through groove forming" process are carried out after the molding process and before or after the firing process, and are processes in which a honeycomb-structured molded body or sintered body is hollowed out so as to penetrate parallel to the cell axis. Hollowing out partially cuts out the partition walls that separate the cells. If the partition walls are hollowed out so that they do not reach the outer peripheral wall, through holes are formed. On the other hand, if the partition walls are hollowed out so that they reach the outer peripheral wall, through grooves that open on the outer periphery are formed.

例えば、図1(a)に示すハニカム構造体1のように、単一の方向に延びて列設された隔壁11により区画された複数のセル15を備えるハニカム構造の成形体または焼成体を、隔壁11の切除が外周壁13に及ばないようにくり抜くと、貫通孔21が形成される。このとき、図1(a),(b)に示すように、横断面(セル軸に直交する断面)において貫通孔21の開口中心Pが、外縁部10pに位置するように貫通孔21を形成する。外縁部10pとは、横断面において、中心点Cからの距離が、中心点Cと外周との間の距離Rの二分の一以上である範囲である(図1(b)におけるハッチング部分)。ここでは、横断面において、中心点Cからの距離がR/2である線をLで示している。 For example, as shown in FIG. 1(a), when a honeycomb structure formed body or fired body having a honeycomb structure with a plurality of cells 15 divided by partition walls 11 arranged in a row extending in a single direction is hollowed out so that the partition walls 11 are not cut out to reach the outer wall 13, a through hole 21 is formed. At this time, as shown in FIGS. 1(a) and 1(b), the through hole 21 is formed so that the opening center P of the through hole 21 is located at the outer edge portion 10p in the cross section (cross section perpendicular to the cell axis). The outer edge portion 10p is the range in the cross section where the distance from the center point C is half or more of the distance R between the center point C and the outer periphery (hatched portion in FIG. 1(b)). Here, the line that is R/2 away from the center point C in the cross section is indicated by L.

また、貫通孔21の大きさは、横断面における貫通孔21ひとつの開口面積が、セル15ひとつの開口面積より大きくなるように設定される。ここでは、円柱状の成形体または焼成体に、中心軸に対して等角度間隔で四本の貫通孔21が形成されている場合を例示している。 The size of the through holes 21 is set so that the opening area of each through hole 21 in the cross section is larger than the opening area of each cell 15. Here, an example is shown in which four through holes 21 are formed at equal angular intervals relative to the central axis in a cylindrical molded body or fired body.

くり抜きによって形成された貫通孔21の内部空間では、図1(c)に示すように、隔壁11の断面が露出していると共に、セル15が開口している。 In the internal space of the through hole 21 formed by hollowing out, as shown in FIG. 1(c), the cross section of the partition wall 11 is exposed and the cell 15 is open.

上記構成を有するハニカム構造体1を、ラジアントチューブの内部に伝熱促進体として配置した場合、加熱ガスは外縁部10pの貫通孔21を流通し易く、加熱ガスの熱がハニカム構造体1の外縁部10pでよく回収される。ハニカム構造体1においてチューブの内壁面に近い外縁部10pがよく加熱されることにより、加熱ガスから回収した熱をチューブによく伝えることができる。 When a honeycomb structure 1 having the above configuration is placed inside a radiant tube as a heat transfer promoter, the heated gas easily flows through the through holes 21 in the outer edge portion 10p, and the heat of the heated gas is effectively recovered at the outer edge portion 10p of the honeycomb structure 1. By effectively heating the outer edge portion 10p close to the inner wall surface of the tube in the honeycomb structure 1, the heat recovered from the heated gas can be effectively transferred to the tube.

一方、ハニカム構造体1を、ラジアントチューブの内部に蓄熱体として配置した場合も、加熱ガスは外縁部10pの貫通孔21を流通し易く、加熱ガスの熱がハニカム構造体1の外縁部10pでよく回収される。これにより、従来のハニカム構造体では、ガスが流通しにくいために蓄熱体としての作用を十分に発揮できていなかった外縁部10pでも多くの熱を蓄えることができ、蓄熱体としての作用をハニカム構造体1に、全体的に発揮させることができる。 On the other hand, even when the honeycomb structure 1 is placed inside a radiant tube as a heat storage body, the heated gas easily flows through the through holes 21 in the outer edge portion 10p, and the heat of the heated gas is well recovered at the outer edge portion 10p of the honeycomb structure 1. As a result, in conventional honeycomb structures, the outer edge portion 10p, which was not able to fully function as a heat storage body because gas did not easily flow there, can store a large amount of heat, and the honeycomb structure 1 can function as a heat storage body as a whole.

また、ハニカム構造体1では、貫通孔21の内部空間で隔壁11の断面が露出していると共に、セル15が開口していることにより、表面積が極めて大きい。そのため、貫通孔21を流通する加熱ガスとハニカム構造体1との接触面積が極めて大きなものとなり、加熱ガスの熱を十分に回収することができる。 In addition, in the honeycomb structure 1, the cross section of the partition wall 11 is exposed in the internal space of the through hole 21, and the cells 15 are open, so that the surface area is extremely large. Therefore, the contact area between the heated gas flowing through the through hole 21 and the honeycomb structure 1 is extremely large, and the heat of the heated gas can be sufficiently recovered.

ハニカム構造体1では、貫通孔21の開口中心Pは外縁部10p位置するが、貫通孔21の内側が僅かに線Lにかかっている。すなわち、貫通孔21の一部が、外縁部10pより内側にある例であった。これに対し、図2(a),(b)に示すように、貫通孔21の全体が外縁部10pにあるハニカム構造体1bとすることができる。ここでは、円柱状の成形体または焼成体に、中心軸に対して等角度間隔で八本の貫通孔21が形成されている場合を例示している。このような構成であっても、ハニカム構造体1と同様の作用効果を発揮する。 In the honeycomb structure 1, the opening center P of the through hole 21 is located at the outer edge 10p, but the inside of the through hole 21 slightly overlaps the line L. In other words, in this example, a part of the through hole 21 is located inside the outer edge 10p. In contrast, as shown in Figures 2(a) and (b), a honeycomb structure 1b can be made in which the entire through hole 21 is located at the outer edge 10p. Here, an example is shown in which eight through holes 21 are formed at equal angular intervals relative to the central axis in a cylindrical molded body or fired body. Even with this configuration, the same effects as those of the honeycomb structure 1 are achieved.

ハニカム構造体ひとつ当たりの貫通孔21の数は、ハニカム構造体1,1bについて例示した数に限定されない。また、ハニカム構造体1,1bは一体ものであったが、オプショナルな工程として上述した接合工程を経て製造されたハニカム構造体が、貫通孔21を有している構成とすることができる。例として、ハニカム構造体1bと同様に円柱状の外形を有し、中心軸に対して等角度間隔で八本の貫通孔21が形成されているハニカム構造体1cを図3に示す。 The number of through holes 21 per honeycomb structure is not limited to the number exemplified for honeycomb structures 1 and 1b. In addition, although honeycomb structures 1 and 1b are integral, a honeycomb structure manufactured through the above-mentioned bonding process as an optional process can have through holes 21. As an example, FIG. 3 shows honeycomb structure 1c, which has a cylindrical outer shape like honeycomb structure 1b and has eight through holes 21 formed at equal angular intervals relative to the central axis.

ハニカム構造体1cは、ハニカム構造を有する角柱状のセグメント30の複数が、接合材33で接合された上で、外形が円柱状に加工されているものである。このような構成であっても、ハニカム構造体1,1bと同様の作用効果を発揮する。加えて、複数のセグメント30の接合体であるため、大きさの自由度が高い利点がある。 Honeycomb structure 1c is made by joining multiple rectangular pillar-shaped segments 30 having a honeycomb structure with a joining material 33, and then processing the outer shape into a cylindrical shape. Even with this configuration, it exhibits the same effects as honeycomb structures 1 and 1b. In addition, because it is a body of multiple segments 30 joined together, it has the advantage of having a high degree of freedom in size.

上記では、貫通孔21を有するハニカム構造体1,1b,1cを示したが、次に、貫通溝を有するハニカム構造体を示す。貫通溝を有するハニカム構造体は、一体ものであってもセグメントの接合による接合体であってもよい。例として、図4(a),(b)に、複数のセグメント30の接合体であって、貫通溝22を有するハニカム構造体1dを示す。単一の方向に延びて列設された隔壁11により区画された複数のセル15を備えるハニカム構造の成形体または焼成体を、隔壁の切除が外周壁13に及ぶようにくり抜くと、外周で開口する貫通溝22が形成される。貫通溝22の大きさは、横断面における貫通溝22ひとつの開口面積が、セル15ひとつの開口面積より大きくなるように設定される。 Above, honeycomb structures 1, 1b, and 1c with through holes 21 were shown, and next, a honeycomb structure with through grooves will be shown. A honeycomb structure with through grooves may be a one-piece structure or a jointed body formed by joining segments. As an example, Figs. 4(a) and (b) show a honeycomb structure 1d, which is a jointed body of multiple segments 30 and has through grooves 22. When a honeycomb structure molded body or fired body having multiple cells 15 divided by partition walls 11 arranged in a row extending in a single direction is hollowed out so that the cutting of the partition walls reaches the outer wall 13, through grooves 22 that open on the outer periphery are formed. The size of the through grooves 22 is set so that the opening area of one through groove 22 in the cross section is larger than the opening area of one cell 15.

くり抜きによって形成された貫通溝22の内側空間では、図4(b)に示すように、隔壁11の断面が露出していると共に、セル15が開口している。ここでは、ハニカム構造を有する角柱状のセグメント30の複数が、接合材33で接合された上で、外形が円柱状に加工されており、中心軸に対して等角度間隔で八本の貫通溝22が形成されている場合を例示しているが、その数は特に限定されない。 In the inner space of the through groove 22 formed by hollowing out, as shown in FIG. 4(b), the cross section of the partition wall 11 is exposed and the cells 15 are open. Here, a case is shown in which multiple rectangular columnar segments 30 having a honeycomb structure are joined with a joining material 33 and processed into a cylindrical shape, and eight through grooves 22 are formed at equal angular intervals relative to the central axis, but the number is not particularly limited.

このような構成のハニカム構造体1dは、セル軸と平行に貫通する貫通溝22を有しており、横断面における貫通溝22の開口面積はセル15の開口面積より大きいため、加熱ガスを流通させるチューブ内にハニカム構造体を配置したとき、ガスはセルを流通しつつ貫通溝22を優先的に流通する。そして、貫通溝22は、横断面において外周で開口しているため、加熱ガスはハニカム構造体1dにおける外周側を優先的に流通することとなる。 The honeycomb structure 1d configured in this way has through grooves 22 that run parallel to the cell axis, and the opening area of the through grooves 22 in cross section is larger than the opening area of the cells 15, so when the honeycomb structure is placed in a tube through which heated gas flows, the gas flows through the cells and preferentially flows through the through grooves 22. And, because the through grooves 22 open on the outer periphery in cross section, the heated gas preferentially flows through the outer periphery of the honeycomb structure 1d.

従って、ラジアントチューブの内部にハニカム構造体1dを伝熱促進体として配置した場合、加熱ガスは外周側で貫通溝22を流通し易く、加熱ガスの熱がハニカム構造体1dの外周近傍でよく回収される。ハニカム構造体1dにおいてチューブの内壁面に近い外周近傍がよく加熱されることにより、加熱ガスから回収した熱をチューブによく伝えることができる。 Therefore, when a honeycomb structure 1d is placed inside a radiant tube as a heat transfer promoter, the heated gas easily flows through the through grooves 22 on the outer periphery, and the heat of the heated gas is effectively recovered near the outer periphery of the honeycomb structure 1d. By effectively heating the outer periphery near the inner wall surface of the tube in the honeycomb structure 1d, the heat recovered from the heated gas can be effectively transferred to the tube.

一方、ハニカム構造体1dを蓄熱体として蓄熱式ラジアントチューブ内に配置した場合、加熱ガスは外周側で貫通溝22を流通し易く、加熱ガスの熱がハニカム構造体1dの外周近傍でよく回収される。これにより、従来のハニカム構造体では、ガスが流通しにくいために蓄熱体としての作用を十分に発揮できていなかった外周近傍でも多くの熱を蓄えることができ、蓄熱体としての作用をハニカム構造体1dに、全体的に発揮させることができる。 On the other hand, when the honeycomb structure 1d is placed in a heat storage radiant tube as a heat storage body, the heated gas easily flows through the through grooves 22 on the outer periphery, and the heat of the heated gas is well recovered near the outer periphery of the honeycomb structure 1d. This makes it possible to store a large amount of heat even near the outer periphery, where the conventional honeycomb structure was not able to fully function as a heat storage body because gas did not easily flow, and allows the honeycomb structure 1d to function as a heat storage body overall.

加えて、ハニカム構造体1dでは、貫通溝22の内側空間で隔壁11の断面が露出していると共に、セル15が開口していることにより、表面積が極めて大きい。そのため、貫通溝22を流通する加熱ガスとハニカム構造体1dとの接触面積が極めて大きなものとなり、加熱ガスの熱を十分に回収することができる。 In addition, in the honeycomb structure 1d, the cross section of the partition wall 11 is exposed in the inner space of the through groove 22, and the cells 15 are open, so that the surface area is extremely large. Therefore, the contact area between the heated gas flowing through the through groove 22 and the honeycomb structure 1d is extremely large, and the heat of the heated gas can be sufficiently recovered.

更に、ハニカム構造体1dを伝熱促進体として使用した場合、外周面はチューブの内壁面に向かって熱を放射する面であるが、外周で開口している貫通溝22の内表面の表面積が極めて大きいことにより、チューブの内壁面に向かって熱を放射する面積も極めて大きく、チューブに伝える熱量が多い利点がある。 Furthermore, when the honeycomb structure 1d is used as a heat transfer promoter, the outer peripheral surface is the surface that radiates heat toward the inner wall surface of the tube, but because the surface area of the inner surface of the through groove 22 that opens on the outer periphery is extremely large, the area that radiates heat toward the inner wall surface of the tube is also extremely large, which has the advantage of transmitting a large amount of heat to the tube.

以上、本発明について好適な実施形態を挙げて説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、以下に示すように、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の改良及び設計の変更が可能である。 The present invention has been described above with reference to preferred embodiments, but the present invention is not limited to the above embodiments, and various improvements and design changes are possible without departing from the spirit of the present invention, as described below.

例えば、貫通孔と貫通溝の双方を有するハニカム構造体とすることができる。これにより、ハニカム構造体1,1b,1cを用いて例示した貫通孔21を有するハニカム構造体の作用と、ハニカム構造体1dを用いて例示した貫通溝22を有するハニカム構造体の作用とを兼ね備えたハニカム構造体となる。 For example, it is possible to make a honeycomb structure having both through holes and through grooves. This results in a honeycomb structure that combines the function of a honeycomb structure having through holes 21, as exemplified using honeycomb structures 1, 1b, and 1c, and the function of a honeycomb structure having through grooves 22, as exemplified using honeycomb structure 1d.

また、図5(a),(b)に例示したハニカム構造体1e,1fのように、外縁部に位置しない貫通孔25を有する構成とすることができる。ここでは、横断面における中心点に、貫通孔25の開口中心が一致している場合を示している。このような貫通孔25を有するハニカム構造体は、蓄熱式ラジアントチューブヒータの蓄熱体としての使用が適している。蓄熱式ラジアントチューブヒータでは、バーナが挿入される位置に蓄熱体が配置されるため、バーナが挿入されている内筒を、中央の貫通孔25に挿入することができる。 Also, as in the honeycomb structures 1e and 1f shown in Figures 5(a) and 5(b), a structure can be constructed having through holes 25 that are not located at the outer edge. Here, the case is shown in which the opening center of the through hole 25 coincides with the center point of the cross section. A honeycomb structure having such a through hole 25 is suitable for use as a heat storage body of a heat storage type radiant tube heater. In a heat storage type radiant tube heater, the heat storage body is placed at the position where the burner is inserted, so that the inner tube with the burner inserted can be inserted into the central through hole 25.

なお、ハニカム構造体1eは貫通孔25に加えて、外周で開口している貫通溝22を備えている例であり、ハニカム構造体1fは貫通孔25に加えて、外縁部に開口中心が位置する貫通孔21を備えていると共に、貫通孔21として大きさの異なる貫通孔を有している例である。双方とも、複数のセグメント30が接合材33で接合された接合体である場合を図示しているが、一体ものであってもよい。 Note that honeycomb structure 1e is an example that has through-grooves 22 that open on the outer periphery in addition to through-holes 25, and honeycomb structure 1f is an example that has through-holes 21 whose opening centers are located on the outer edge in addition to through-holes 25, and through-holes 21 of different sizes. Both are illustrated as a bonded body in which multiple segments 30 are bonded with bonding material 33, but they may be one piece.

また、貫通孔21及び貫通溝22の少なくとも何れかを備えるハニカム構造体の外表面に、コーティングを施してもよい。コーティング剤としては、輻射率を高めることを目的としたもの、強度を高めることを目的としたもの、ハニカム構造体が非酸化物セラミックス製である場合に酸化の抑制を目的としたもの、を例示することができる。このようなコーティングは、ハニカム構造体の外表面へのコーティング剤の塗布、吹き付けにより行うことができる。或いは、ハニカム構造体にコーティング剤を含浸させることにより行うことができる。 A coating may also be applied to the outer surface of a honeycomb structure having at least one of through holes 21 and through grooves 22. Examples of coating agents include those intended to increase emissivity, those intended to increase strength, and those intended to suppress oxidation when the honeycomb structure is made of non-oxide ceramics. Such coating can be performed by applying or spraying the coating agent to the outer surface of the honeycomb structure. Alternatively, it can be performed by impregnating the honeycomb structure with the coating agent.

1,1b,1c,1d,1e,1f ハニカム構造体
10p 外縁部
11 隔壁
15 セル
21 貫通孔
22 貫通溝
30 セグメント
33 接合材
C 中心点(横断面における中心点)
P 開口中心(貫通孔の開口中心)
1, 1b, 1c, 1d, 1e, 1f Honeycomb structure 10p Outer edge portion 11 Partition wall 15 Cell 21 Through hole 22 Through groove 30 Segment 33 Bonding material C Center point (center point in cross section)
P: Center of opening (center of through hole opening)

Claims (7)

単一の方向に延びて列設された隔壁により区画された複数のセルを備えるセラミックス製のハニカム構造体であって、ラジアントチューブヒータのチューブ内に、伝熱促進体または蓄熱体として配置するためのハニカム構造体であり、
前記セルの延びる方向であるセル軸に平行に前記ハニカム構造体を貫通している貫通孔を有し、
該貫通孔は、
前記セル軸に直交する断面である横断面における開口面積が複数の前記セルの開口面積より大きい円形孔であると共に、
前記横断面の中心点からの距離が前記中心点と外周との間の距離の二分の一以上である外縁部に開口中心が位置しており、
前記貫通孔の内部空間で前記隔壁の断面が露出していると共に、前記内部空間で前記セルが開口している
ことを特徴とするハニカム構造体。
A ceramic honeycomb structure having a plurality of cells separated by partition walls arranged in a row extending in a single direction, the honeycomb structure being intended to be disposed as a heat transfer promoter or a heat storage body within a tube of a radiant tube heater ,
The honeycomb structure has a through hole passing through the honeycomb structure in parallel to a cell axis, which is a direction in which the cells extend,
The through hole is
A circular hole having an opening area in a cross section perpendicular to the cell axis that is larger than the opening area of the plurality of cells,
The center of the opening is located at an outer edge portion whose distance from the center point of the cross section is equal to or greater than half the distance between the center point and the outer periphery,
A honeycomb structure, characterized in that a cross section of each of the partition walls is exposed in an internal space of each of the through holes, and each of the cells is open in the internal space.
単一の方向に延びて列設された隔壁により区画された複数のセルを備えるセラミックス製のハニカム構造体であって、ラジアントチューブヒータのチューブ内に、伝熱促進体または蓄熱体として配置するためのハニカム構造体であり、
前記セルの延びる方向であるセル軸に平行に前記ハニカム構造体を貫通している貫通溝を有し、
該貫通溝は、
前記セル軸に直交する断面である横断面における開口面積が複数の前記セルの開口面積より大きい円弧形の溝であると共に、
前記横断面の外周において開口しており、
前記貫通溝の内側空間で前記隔壁の断面が露出していると共に、前記内側空間で前記セルが開口している
ことを特徴とするハニカム構造体。
A ceramic honeycomb structure having a plurality of cells separated by partition walls arranged in a row extending in a single direction, the honeycomb structure being intended to be disposed as a heat transfer promoter or a heat storage body within a tube of a radiant tube heater ,
A through groove is provided that passes through the honeycomb structure in a direction parallel to a cell axis, which is a direction in which the cells extend.
The through groove is
The groove is an arc-shaped groove having an opening area in a cross section perpendicular to the cell axis that is larger than the opening area of the plurality of cells,
The cross-section is open at its periphery,
A honeycomb structure, characterized in that a cross section of each of the partition walls is exposed in an inner space of each of the through grooves, and each of the cells is open in the inner space.
前記ハニカム構造体は、単一の方向に延びて列設された隔壁により区画された複数のセルを備えるハニカム構造を有するセグメントの複数が接合されたものである
ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載のハニカム構造体。
The honeycomb structure according to claim 1 or claim 2, characterized in that the honeycomb structure is formed by joining a plurality of segments having a honeycomb structure including a plurality of cells separated by partition walls arranged in a row extending in a single direction.
セラミックス原料を押出成形する工程を経て、単一の方向に延びて列設された隔壁により区画された複数のセルを備えるハニカム構造を有する成形体を形成し、
前記成形体を焼成する前または後で、前記セルの延びる方向であるセル軸に平行に貫通する貫通孔を、くり抜きによって形成するものであり、
前記貫通孔
前記セル軸に直交する断面である横断面における開口面積が複数の前記セルの開口面積より大きい円形孔とすると共に、
前記横断面の中心点からの距離が前記中心点と外周との間の距離の二分の一以上である外縁部に開口中心が位置するように形成することにより、
ラジアントチューブヒータのチューブ内に、伝熱促進体または蓄熱体として配置するためのハニカム構造体を製造する
ことを特徴とするハニカム構造体の製造方法。
A molded body having a honeycomb structure including a plurality of cells separated by partition walls arranged in a row and extending in a single direction is formed through a process of extruding a ceramic raw material,
Before or after firing the molded body, through-holes are formed by hollowing out the molded body so as to penetrate the molded body in a direction parallel to a cell axis, which is the extension direction of the cells;
The through hole ,
The opening area in a cross section perpendicular to the cell axis is a circular hole larger than the opening area of the plurality of cells,
The center of the opening is formed to be located at an outer edge portion whose distance from the center point of the cross section is equal to or greater than half the distance between the center point and the outer periphery ,
Manufacture a honeycomb structure to be placed inside the tube of a radiant tube heater as a heat transfer promoter or heat storage body.
A method for manufacturing a honeycomb structure comprising the steps of:
セラミックス原料を押出成形する工程を経て、単一の方向に延びて列設された隔壁により区画された複数のセルを備えるハニカム構造を有する成形体を形成し、
前記成形体を焼成する前または後で、前記セルの延びる方向であるセル軸に平行に貫通する貫通溝を、くり抜きによって形成するものであり、
前記貫通溝
前記セル軸に直交する断面である横断面における開口面積が複数の前記セルの開口面積より大きい円弧形の溝とすると共に、
前記横断面の外周で開口するように形成することにより、
ラジアントチューブヒータのチューブ内に、伝熱促進体または蓄熱体として配置するためのハニカム構造体を製造する
ことを特徴とするハニカム構造体の製造方法。
A molded body having a honeycomb structure including a plurality of cells separated by partition walls arranged in a row and extending in a single direction is formed through a process of extruding a ceramic raw material,
Before or after firing the molded body, a through groove is formed by hollowing out the molded body so as to penetrate the molded body in a direction parallel to a cell axis, which is the extension direction of the cells;
The through groove ,
The groove is an arc-shaped groove having an opening area in a cross section perpendicular to the cell axis that is larger than the opening area of the plurality of cells,
By forming the cross section so as to open at the outer periphery,
Manufacture a honeycomb structure to be placed inside the tube of a radiant tube heater as a heat transfer promoter or heat storage body.
A method for manufacturing a honeycomb structure comprising the steps of:
前記成形体は、単一の方向に延びて列設された隔壁により区画された複数のセルを備えるハニカム構造を有するセグメントの成形体であり、
前記成形体を焼成する前または後で、複数の前記セグメントが接合される
ことを特徴とする請求項4または請求項5に記載のハニカム構造体の製造方法。
the molded body is a molded body of a segment having a honeycomb structure including a plurality of cells partitioned by partition walls arranged in a row extending in a single direction,
6. The method for manufacturing a honeycomb structure according to claim 4, wherein a plurality of the segments are bonded together before or after the formed body is fired.
請求項1乃至請求項3の何れか一つに記載のハニカム構造体が、ラジアントチューブヒータのチューブ内に、伝熱促進体または蓄熱体として配置されている
ことを特徴とするハニカム構造体の配置構造。
4. A honeycomb structure arrangement, comprising: a honeycomb structure according to claim 1, which is disposed in a tube of a radiant tube heater as a heat transfer promoter or a heat storage body.
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