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JP-2026076519-A - ハニカム構造体

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Abstract

【課題】熱容量の小さい素材を使用する大形のハニカム構造体を提供する。 【解決手段】平板状の金属箔材に波板状の金属箔材が重ねられた素材が巻かれることで形成されたハニカム円柱体１０１の側面部分がカットされて多角柱状にされたハニカム多角柱体１０２を複数組み合わせたハニカム組み合わせ体１０４を有する。 【選択図】図１０

Inventors

  • 松岡 寛
  • 守屋 秀樹
  • 石野 公一
  • 野口 宏

Assignees

  • 株式会社 ACR

Dates

Publication Date
20260512
Application Date
20241024

Claims (9)

  1. 平板状の金属箔材に波板状の金属箔材が重ねられた素材が巻かれることで形成されたハニカム円柱体の側面部分がカットされて多角柱状にされたハニカム多角柱体を複数組み合わせたハニカム組み合わせ体を有するハニカム構造体。
  2. 請求項１に記載のハニカム構造体において、 前記ハニカム多角柱体は、正六角柱状であり、 前記ハニカム構造体が多角柱状になるように前記ハニカム組み合わせ体の周囲に配置される複数のハニカム整形体を有する、 ハニカム構造体。
  3. 請求項２に記載のハニカム構造体において、 前記ハニカム整形体は、六角柱状又は七角柱状であって、前記ハニカム構造体が正二十四角柱状になるように前記ハニカム組み合わせ体の周囲に配置される、 ハニカム構造体。
  4. 請求項１に記載のハニカム構造体において、 前記ハニカム多角柱体は、正六角柱状であり、 前記ハニカム構造体が円柱状になるように前記ハニカム組み合わせ体の周囲に配置される複数のハニカム整形体を有する、 ハニカム構造体。
  5. 請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載のハニカム構造体において、 前記ハニカム組み合わせ体を複数有し、その複数のハニカム組み合わせ体が軸方向に並べられている、 ハニカム構造体。
  6. 請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載のハニカム構造体において、 前記ハニカム多角柱体は、周囲に金属箔材が設けられている、 ハニカム構造体。
  7. 請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載のハニカム構造体において、 前記ハニカム構造体は、周囲に金属箔材が設けられている、 ハニカム構造体。
  8. 請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載のハニカム構造体において、 前記ハニカム構造体を構成するハニカム多角柱体及びハニカム整形体は、互いに接着剤又は充填材で結合されている、 ハニカム構造体。
  9. 請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載のハニカム構造体において、 前記ハニカム構造体を構成するハニカム多角柱体及びハニカム整形体には、触媒又はガス吸着材が担持されている、 ハニカム構造体。

Description

この発明は、二酸化炭素や有機溶剤成分などの有害成分を含んだ空気から、有害成分を除去するロータリー式濃縮装置に好適なハニカム構造体に関する。 二酸化炭素や有機溶剤成分などの有害成分を含んだ空気から、有害成分を除去するロータリー式濃縮装置が、特許文献１に開示されている。 ロータリー式濃縮装置では、直径１メートルを超える大形のローターと呼ばれるハニカム構造体が回転駆動される。ハニカム構造体には、常温状態においては有害成分を吸着し、高温状態においては吸着した有害成分を放出する吸着材や、有害成分を浄化する触媒などが担持されている。 ハニカム構造体の前方には、ゾーン区画部材が固設される。このゾーン区画部材によってハニカム構造体が吸着ゾーン、再生ゾーン、冷却ゾーンに区画されている。ハニカム構造体が回転することで、ある部分が吸着ゾーン→再生ゾーン→冷却ゾーン→吸着ゾーン→・・・、と移動する。 ハニカム構造体は、吸着ゾーンでは空気中の有害成分を吸着材が吸着する。そして再生ゾーンでは加熱されることで、吸着材が吸着した有害成分を放出する。そして冷却ゾーンでは冷却されることで、吸着材が再び有害成分を吸着できるようになる。 特開２０２１－０９４４８５号公報 図１は、ロータリー式濃縮装置のモデル図である。図２は、ハニカム円柱体形成工程＃１０１を示す図である。図３は、ハニカム円柱体形成工程＃１０１で形成されたハニカム円柱体の平面図である。図４は、ハニカム多角柱体形成工程＃１０２で形成されたハニカム多角柱体の平面図である。図５は、ハニカム多角柱体の斜視図である。図６は、ハニカム整形体形成工程＃１０３で形成された第１のハニカム整形体の平面図である。図７は、ハニカム整形体形成工程＃１０３で形成された第２のハニカム整形体の平面図である。図８は、ハニカム多角柱体組み合わせ工程＃１０４で形成されたハニカム組み合わせ体の平面図である。図９は、ハニカム多角柱体組み合わせ工程＃１０４で形成されたハニカム組み合わせ体に第１のハニカム整形体を組み合わせたものの平面図である。図１０は、ハニカム組み合わせ体に第１のハニカム整形体を組み合わせたもののにさらに第２のハニカム整形体を組み合わせたものの平面図である。 以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。 図１は、ロータリー式濃縮装置のモデル図である。 はじめに、発明の理解を容易にするために、図１を参照して、ハニカム構造体を使用するロータリー式濃縮装置について説明する。 ロータリー式濃縮装置１は、ハニカム構造体１０と、ゾーン区画部材２０と、メイン流路３１と、空気流路３２と、第１ファン４１と、第２ファン４２と、ヒーター５０とを有する。 ハニカム構造体１０は、無数の微小孔が形成されており、回転駆動されるローターである。ハニカム構造体１０は、直径がたとえば１メートルを超える。ハニカム構造体１０には、常温状態においては有害成分を吸着し、たとえば２００℃程度の高温状態においては吸着した有害成分を放出する吸着材や、有害成分を浄化する触媒などが担持されている。このような吸着材の一例を挙げれば、たとえばアミン系吸収材や疎水性ゼオライトなどがある。 ゾーン区画部材２０は、ハニカム構造体１０の前面部分に設けられる。ゾーン区画部材２０は、たとえば２つのＶ字を並べた形状であり、ハニカム構造体１０を３つのゾーンに区画する。 ゾーン区画部材２０によって区画された第１のゾーンは、吸着ゾーン２０１である。この吸着ゾーン２０１では、ハニカム構造体に担持されている吸着材が空気中の有害成分を吸着する。 第２のゾーンは、再生ゾーン２０２である。この再生ゾーン２０２では、ハニカム構造体が加熱されることで、吸着材が吸着ゾーン２０１で吸着した有害成分を放出する。これによって、吸着材の吸着性能が再生させられる。 第３のゾーンは、冷却ゾーン２０３である。この冷却ゾーン２０３では、ハニカム構造体が冷却されることで、吸着材が再び有害成分を吸着できるようになる。 メイン流路３１は、空気の流れる管路であり、ハニカム構造体１０の前面側のメイン上流路３１１と、ハニカム構造体１０の背面側のメイン下流路３１２とを含む。メイン上流路３１１の先端は、ハニカム構造体１０の吸着ゾーン２０１に向けて開口する。またメイン下流路３１２の基端も、ハニカム構造体１０の吸着ゾーン２０１に向けて開口する。 空気流路３２は、空気の流れる管路であり、ハニカム構造体１０の前面側の空気上流路３２１と、ハニカム構造体１０の背面側の空気中流路３２２と、ハニカム構造体１０の前面側の空気下流路３２３とを含む。空気上流路３２１の基端は、開口しており空気を取り込む。空気上流路３２１の先端は、ハニカム構造体１０の冷却ゾーン２０３に向けて開口する。また空気中流路３２２の基端も、ハニカム構造体１０の冷却ゾーン２０３に向けて開口する。空気中流路３２２の先端は、ハニカム構造体１０の再生ゾーン２０２に向けて開口する。また空気下流路３２３の基端も、ハニカム構造体１０の再生ゾーン２０２に向けて開口する。 第１ファン４１は、メイン下流路３１２に配置され、メイン流路３１（メイン上流路３１１及びメイン下流路３１２）に空気が流れるようにする。 第２ファン４２は、空気下流路３２３に配置され、空気流路３２（空気上流路３２１及び空気中流路３２２及び空気下流路３２３）に空気が流れるようにする。 ヒーター５０は、空気中流路３２２に配置され、空気中流路３２２を流れる空気を加熱する。 以上のような構造であるので、第１ファン４１及び第２ファン４２及びヒーター５０が作動すると、メイン上流路３１１から吸入された空気は、ハニカム構造体１０の吸着ゾーン２０１を通過する。このとき空気中に含まれる有害成分がハニカム構造体の吸着材に吸着される。そして、有害成分が除かれた空気がメイン下流路３１２を流れて排出される。 また、空気上流路３２１を流れた空気は、ハニカム構造体１０の冷却ゾーン２０３を通過する。このとき空気がハニカム構造体１０を冷却する。すなわちハニカム構造体１０と熱交換する。熱交換によって昇温した空気が空気中流路３２２を流れて、ヒーター５０によってさらに加熱されて高温状態になってハニカム構造体１０の再生ゾーン２０２を通過することで、高温の空気がハニカム構造体１０（ハニカム構造体の吸着材）を加熱する。ハニカム構造体の吸着材は、吸着していた有害成分を、高温状態においては放出する特性がある。そのためハニカム構造体の吸着材から、有害成分を含んだ空気が放出される。その放出された空気は、空気下流路３２３を流れて排出される。 ハニカム構造体１０は、回転駆動されるので、ある部分が吸着ゾーン→再生ゾーン→冷却ゾーン→吸着ゾーン→・・・、と移動する。吸着ゾーン２０１では吸着材が空気中の有害成分を吸着する。続く再生ゾーン２０２では加熱されることで、吸着材が吸着ゾーン２０１で吸着した有害成分を放出する。次に冷却ゾーン２０３では冷却されることで、吸着材の有害成分吸着性能が回復する。 以上のように、ロータリー式濃縮装置１は作動する。ハニカム構造体１０のハニカム構造体に担持されている吸着材は、常温状態においては有害成分を吸着し、高温状態においては吸着した有害成分を放出する特性であるので、温度が迅速に昇降することが好ましい。従来は、ハニカム構造体として、無機繊維を用いた不織布をベースにしたものや、セラミックスなどが使用されていた。 これに対して、発明者らは、板厚が３０ミクロン程度の金属箔材を使用することに想到した。このような材料は熱容量が小さいので、従来品に比べて温度が迅速に昇降しやすくなるからである。たとえば自動車の排ガス浄化触媒などは、平板状の金属箔材に波板状の金属箔材が重ねられた素材が巻かれて製造される。しかしながら、このような製造方法では、大形の円柱状のハニカム構造体を製造することは困難であった。平板状の金属箔材に波板状の金属箔材が重ねられた素材は軟弱なため、素材が巻かれて半径が大きくなるにつれて、接線方向に作用する力（接線力）が増大することとなって、半径が大きくなるにつれて締まってしまうからである。そのため波板状の金属箔材が潰れやすくなってしまう。 そこで、発明者らは、鋭意研究を重ねることで、多角柱状のハニカム多角柱体を複数組み合わせてハニカム組み合わせ体を形成するとともに、その周囲に複数のハニカム整形体を配置することで略円柱状又は円柱状のハニカム構造体を構成することに想到したのである。 具体的には、以下のように製造する。 （ハニカム円柱体形成工程＃１０１） 図２は、ハニカム円柱体形成工程＃１０１を示す図である。また図３は、ハニカム円柱体形成工程＃１０１で形成されたハニカム円柱体の平面図である。 はじめに、平板状の金属箔材に波板状の金属箔材が重ねられた素材を心材に巻くことでハニカム円柱体を形成する。図２では心材は矢印で示されるように左回転する例が示されている。なお、平板状の金属箔材と波板状の金属箔材との間に、たとえば幅１ミリメートル程度の線状のニッケルロウを所定の間隔をあけて複数列配置することで、平板状の金属箔材と波板状の金属箔材とをロウ付けするとよい。 ハニカム円柱体が大形になると、上述のように、接線力Ｆが増大して締まってしまい、波板状の金属箔材が潰れやすくなる。そこで、直径は、最大でも４００ミリメートル程度までであることが好ましい。また厚さ（軸方向長）は、６０～１２０ミリメートル程度が好ましい。ハニカム構造体の吸着性能を考えると、できるだけ厚いほうが望ましいが、厚すぎては後述の工程で、周辺部分をカットすることが困難になるからである。 以上のハニカム円柱体形成工程＃１０１を経て、図３に示されるようなハニカム円柱体１０１が形成される。 （ハニカム多角柱体形成工程＃１０２） 図４は、ハニカム多角柱体形成工程＃１０２で形成されたハニカム多角柱体の平面図である。また図５は、ハニカム多角柱体の斜視図である。 次に、ハニカム円柱体形成工程＃１０１で形成したハニカム円柱体１０１の周辺部分を、たとえば切断砥石などを使用してカットすることで、ハニカム多角柱体１０２を形成する。ここでは、正六角柱状のハニカム多角柱体１０２を形成している。 以上のハニカム多角柱体形成工程＃１０２を経て、図４に示されるようなハニカム多角柱体１０２が形成される。なお図５にはハニカム多角柱体１０２の斜視図が示されている。 （ハニカム整形体形成工程＃１０３） 図６は、ハニカム整形体形成工程＃１０３で形成された第１のハニカム整形体の平面図である。図７は、ハニカム整形体形成工程＃１０３で形成された第２のハニカム整形体の平面図である。なお以下では図面の煩雑を避けるためにハニカム孔については表示を省略する。 続いて、ハニカム円柱体形成工程＃１０１で形成したハニカム円柱体１０１を、たとえば切断砥石などを使用してカットすることで、ハニカム整形体を形成する。なお、ハニカム整形体の形状は、後述のハニカム構造体形成工程＃１０４で、ハニカム組み合わせ体の周囲に配置した場合にハニカム構造体が略円柱状又円柱状になる形状である。 本実施形態では、略円柱状のハニカム構造体として、正二十四角柱状のハニカム構造体を製造する。そこで、ハニカム整形体は、ハニカム組み合わせ体の周囲に配置した場合にハニカム構造体が正二十四角柱状になる形状である。 具体的には、第１のハニカム整形体１０３－１の形状が図６に示されている。なお、図６には６つの第１のハニカム整形体１０３－１が示されている。 特に、一番下方に示されている第１のハニカム整形体１０３－１を参照して説明する。第１のハニカム整形体１０３－１は、左右対称形であって、頂点ａから左辺ｂ１及び右辺ｂ２が延びる。左辺ｂ１と右辺ｂ２との挟角は１２０度である。左辺ｂ１及び右辺ｂ２の長さは、