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公開番号2024131752
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-09-30
出願番号2023042196
出願日2023-03-16
発明の名称ハニカム構造体及び熱交換器
出願人日本碍子株式会社
代理人アクシス国際弁理士法人
主分類F28F 1/40 20060101AFI20240920BHJP(熱交換一般)
要約【課題】内圧強度及び外圧強度に優れるハニカム構造体を提供する。
【解決手段】内周壁11、外周壁12、及び内周壁11と外周壁12との間に配設され、第1端面13aから第2端面13bまで延びる複数のセル14を区画形成する隔壁15を有するハニカム構造体10である。セル14の延びる方向に直交する断面において、隔壁15は、放射方向に延びる1つ以上の第1隔壁15aを含む。内周壁11及び外周壁12は、平均厚さが0.1mm以上、及び以下の式(1)によって表される厚さ変動係数が1.0以下である。
厚さ変動係数=内周壁11及び外周壁12の厚さの標準偏差/内周壁11及び外周壁12の平均厚さ・・・(1)
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
内周壁、外周壁、及び前記内周壁と前記外周壁との間に配設され、第１端面から第２端面まで延びる複数のセルを区画形成する隔壁を有し、
前記セルの延びる方向に直交する断面において、前記隔壁が、放射方向に延びる１つ以上の第１隔壁を含み、
前記内周壁及び前記外周壁は、平均厚さが０．１ｍｍ以上、及び以下の式（１）によって表される厚さ変動係数が１．０以下である、ハニカム構造体。
厚さ変動係数＝前記内周壁及び前記外周壁の厚さの標準偏差／前記内周壁及び前記外周壁の平均厚さ・・・（１）
続きを表示（約 480 文字）【請求項２】
前記隔壁は、前記セルの延びる方向に直交する断面において、周方向に延びる１つ以上の第２隔壁を更に含む、請求項１に記載のハニカム構造体。
【請求項３】
前記内周壁の内径が２０～２００ｍｍ、及び前記外周壁の外径が３０～３００ｍｍである、請求項１又は２に記載のハニカム構造体。
【請求項４】
前記第１隔壁の数が５０～１５００個である、請求項１又は２に記載のハニカム構造体。
【請求項５】
前記第２隔壁の数が５０個以下である、請求項２に記載のハニカム構造体。
【請求項６】
前記第１隔壁の平均厚さが０．１～１ｍｍである、請求項１又は２に記載のハニカム構造体。
【請求項７】
前記第２隔壁の平均厚さが０．１～１ｍｍである、請求項２に記載のハニカム構造体。
【請求項８】
前記セルの延びる方向の長さが１０～３００ｍｍである、請求項１又は２に記載のハニカム構造体。
【請求項９】
請求項１又は２に記載のハニカム構造体を備える熱交換器。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハニカム構造体及び熱交換器に関する。
続きを表示（約 1,900 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、自動車の燃費改善が求められている。特に、エンジン始動時などのエンジンが冷えている時の燃費悪化を防ぐため、冷却水、エンジンオイル、オートマチックトランスミッションフルード（ＡＴＦ：ＡｕｔｏｍａｔｉｃＴｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎＦｌｕｉｄ）などを早期に暖めて、フリクション（摩擦）損失を低減するシステムが期待されている。また、排ガス浄化用触媒を早期に活性化するために触媒を加熱するシステムが期待されている。
【０００３】
上記のようなシステムとして、例えば、熱交換器がある。熱交換器は、内部に第１流体を流通させるとともに外部に第２流体を流通させることにより、第１流体と第２流体との間で熱交換を行う装置である。このような熱交換器では、高温の流体（例えば、排ガスなど）から低温の流体（例えば、冷却水など）へ熱交換することにより、熱を有効利用することができる。
【０００４】
自動車の排ガスのような高温の気体から熱を回収する熱交換器としては、ハニカム構造体を有する熱交換部材を用いた熱交換器が提案されている。また、排ガスのバイパス経路として機能する中空領域を備えた中空型のハニカム構造体を有する熱交換部材も提案されている。
例えば、特許文献１には、第１端面から第２端面まで延びる第１流体の流路となるセルを区画成形する隔壁、内周壁及び外周壁を有する中空型のハニカム構造体と、ハニカム構造体の外周壁を被覆する被覆部材とを備え、第１流体の流路方向に直交するハニカム構造体の断面において、セルが放射状に設けられており、内周壁及び外周壁の厚みが隔壁の厚みよりも大きい熱交換部材及びそれを用いた熱交換器が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
国際公開第２０１９／１３５３１２号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
熱交換器に用いられる中空型のハニカム構造体には、内周壁の内側を流通する第１流体の流路を構成する筒状部材の熱膨張による圧力（以下、この圧力を「内圧」という）がかかる。また、この中空型のハニカム構造体には、外周壁の外側を流通する第２流体の流路を構成する筒状部材の、第２流体の凍結や圧力変動に伴う収縮による圧力（以下、この圧力を「外圧」という）がかかる。また、熱交換器以外の用途に用いられる中空型のハニカム構造体においても、上記のような様々な内圧及び外圧がかかることがある。
しかしながら、特許文献１に記載の中空型のハニカム構造体は、内圧に対する強度（以下、この強度を「内圧強度」という）及び外圧に対する強度（以下、この強度を「外圧強度」という）について十分に検討されておらず、構造強度が適切でない場合があった。
【０００７】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、内圧強度及び外圧強度に優れるハニカム構造体及びそれを用いた熱交換器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】
【０００８】
本発明者らは、ハニカム構造体について鋭意研究を行った結果、内周壁及び外周壁の平均厚さが内圧強度と関係しており、また、所定の式によって表される内周壁及び外周壁の厚さ変動係数が外圧強度と関係しているという知見を得た。そして、この知見に基づいて、内周壁及び外周壁の平均厚さとともに、所定の式によって表される厚さ変動係数を制御することにより、上記の課題を解決し得ることを見出し、本発明を完成するに至った。すなわち、本発明は、以下のように例示される。
【０００９】
［１］内周壁、外周壁、及び前記内周壁と前記外周壁との間に配設され、第１端面から第２端面まで延びる複数のセルを区画形成する隔壁を有し、
前記セルの延びる方向に直交する断面において、前記隔壁が、放射方向に延びる１つ以上の第１隔壁を含み、
前記内周壁及び前記外周壁は、平均厚さが０．１ｍｍ以上、及び以下の式（１）によって表される厚さ変動係数が１．０以下である、ハニカム構造体。
厚さ変動係数＝前記内周壁及び前記外周壁の厚さの標準偏差／前記内周壁及び前記外周壁の平均厚さ・・・（１）
【００１０】
［２］前記隔壁は、前記セルの延びる方向に直交する断面において、周方向に延びる１つ以上の第２隔壁を更に含む、［１］に記載のハニカム構造体。
（【００１１】以降は省略されています）

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