JP2000193384A - 熱交換器用伝熱管 - Google Patents
熱交換器用伝熱管Info
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- JP2000193384A JP2000193384A JP10371723A JP37172398A JP2000193384A JP 2000193384 A JP2000193384 A JP 2000193384A JP 10371723 A JP10371723 A JP 10371723A JP 37172398 A JP37172398 A JP 37172398A JP 2000193384 A JP2000193384 A JP 2000193384A
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- heat
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D7/00—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
- F28D7/10—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged one within the other, e.g. concentrically
- F28D7/12—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged one within the other, e.g. concentrically the surrounding tube being closed at one end, e.g. return type
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- Gasification And Melting Of Waste (AREA)
- Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】高温強度に優れ、１０００℃以上の高温環境で
も破損や腐食をなくして長期間使用でき、熱効率に優
れ、しかも、炉内に投入するゴミの量や燃焼の状態の変
化により、炉内温度が急激に変化しても、このときの熱
衝撃に耐えることが出来る熱交換器用伝熱管を得る。 【解決手段】気孔率が１０〜３５％以上で、熱衝撃温度
５００゜Ｃでの初期室温強度からの劣化率が４０％以下
のセラミックスを用いる。
も破損や腐食をなくして長期間使用でき、熱効率に優
れ、しかも、炉内に投入するゴミの量や燃焼の状態の変
化により、炉内温度が急激に変化しても、このときの熱
衝撃に耐えることが出来る熱交換器用伝熱管を得る。 【解決手段】気孔率が１０〜３５％以上で、熱衝撃温度
５００゜Ｃでの初期室温強度からの劣化率が４０％以下
のセラミックスを用いる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、焼却炉等の燃焼炉
から排出される１０００℃以上の高温ガスから熱を回収
するのに適した熱交換器用伝熱管に関する。
から排出される１０００℃以上の高温ガスから熱を回収
するのに適した熱交換器用伝熱管に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、家庭や会社から出されたゴミは地
方自治体の焼却炉で燃やされ、燃焼後の焼却灰及び排煙
中の飛灰には重金属成分やダイオキシン、フラン等の有
害物質が含まれている。
方自治体の焼却炉で燃やされ、燃焼後の焼却灰及び排煙
中の飛灰には重金属成分やダイオキシン、フラン等の有
害物質が含まれている。
【０００３】また、上記焼却灰は最終処分場にそのまま
埋められていたが、最終処分場の立地条件は厳しく、場
所の確保も難しくなっており、加えてダイオキシンやフ
ラン等の有害物質の規制が法律や条令でかなり厳しくな
りつつあるため、焼却灰や飛灰を回収し、これを再溶融
することにより有害物質を無害化する大型の溶融炉の必
要性が年々高まっている。
埋められていたが、最終処分場の立地条件は厳しく、場
所の確保も難しくなっており、加えてダイオキシンやフ
ラン等の有害物質の規制が法律や条令でかなり厳しくな
りつつあるため、焼却灰や飛灰を回収し、これを再溶融
することにより有害物質を無害化する大型の溶融炉の必
要性が年々高まっている。
【０００４】上記焼却灰は高温加熱処理でスラグ化すれ
ば、焼却灰の１／２から１／４程度にその体積を小さく
することができる。また、ダイオキシン等の有害物質を
高熱により分解し無害化できる。これらの理由により、
前記溶融炉での高温加熱処理が有望視されている。
ば、焼却灰の１／２から１／４程度にその体積を小さく
することができる。また、ダイオキシン等の有害物質を
高熱により分解し無害化できる。これらの理由により、
前記溶融炉での高温加熱処理が有望視されている。
【０００５】一方、都市ゴミ用の焼却炉は、都市ゴミを
焼却して廃棄物の威容化を行うことを目的として設置さ
れるものであるが、エネルギーの有効利用の観点から焼
却時の排ガスのもつ熱エネルギーを回収し、発電、燃焼
用空気の予熱、暖房等に利用している。そして、前記熱
エネルギーを最大限回収するためには、まず熱交換器で
熱を回収することにより排ガス温度を可能な限りの低温
となるまで冷却することが重要である。従来の熱交換器
は、５００〜６００℃程度の温度環境で使用されていた
が、近年の焼却炉や溶融炉では１２００〜１３００℃で
運転される。
焼却して廃棄物の威容化を行うことを目的として設置さ
れるものであるが、エネルギーの有効利用の観点から焼
却時の排ガスのもつ熱エネルギーを回収し、発電、燃焼
用空気の予熱、暖房等に利用している。そして、前記熱
エネルギーを最大限回収するためには、まず熱交換器で
熱を回収することにより排ガス温度を可能な限りの低温
となるまで冷却することが重要である。従来の熱交換器
は、５００〜６００℃程度の温度環境で使用されていた
が、近年の焼却炉や溶融炉では１２００〜１３００℃で
運転される。
【０００６】伝熱管は、このようなゴミ焼却炉や溶融炉
に設置される熱交換器に使用され、伝熱管内外を流通す
る雰囲気や媒体の熱エネルギーを交換する。図３におい
て、従来の熱交換器を設けた焼却炉の概略を説明する
と、熱交換器用伝熱管（以下、伝熱管という）１０１、
燃焼用の圧送空気を通すための空気管１０３、熱交換器
１１０で加熱された空気を発電用のタービンヘ送るため
の空気管１０４、熱交換器１１０で加熱された空気を分
岐し焼却炉１０６へ予熱空気として送る空気管１０５、
焼却炉１０６からの排ガスを通す排気ダクト１０７、排
気ダクト１０７の中途に挿入し、設置された熱交換器１
１０が設置されている。伝熱管１０１は、このようなゴ
ミ焼却炉や溶融炉に設置される熱交換器１１０で系内外
の雰囲気熱エネルギーを交換するもので、ここで、置換
された熱エネルギーは焼却炉内１０６に導入される空気
の予熱や、発電用の蒸気発生用に使用される。従来、こ
のような１０００度をこえる熱交換機１１０では、ステ
ンレス鋼またはＣｒ−Ｎｉ合金鋼管体の外面もしくは内
面に普通鋼製の被覆層を形成し使用していた。（特公昭
６０ー２１６１９２公報参照）
に設置される熱交換器に使用され、伝熱管内外を流通す
る雰囲気や媒体の熱エネルギーを交換する。図３におい
て、従来の熱交換器を設けた焼却炉の概略を説明する
と、熱交換器用伝熱管（以下、伝熱管という）１０１、
燃焼用の圧送空気を通すための空気管１０３、熱交換器
１１０で加熱された空気を発電用のタービンヘ送るため
の空気管１０４、熱交換器１１０で加熱された空気を分
岐し焼却炉１０６へ予熱空気として送る空気管１０５、
焼却炉１０６からの排ガスを通す排気ダクト１０７、排
気ダクト１０７の中途に挿入し、設置された熱交換器１
１０が設置されている。伝熱管１０１は、このようなゴ
ミ焼却炉や溶融炉に設置される熱交換器１１０で系内外
の雰囲気熱エネルギーを交換するもので、ここで、置換
された熱エネルギーは焼却炉内１０６に導入される空気
の予熱や、発電用の蒸気発生用に使用される。従来、こ
のような１０００度をこえる熱交換機１１０では、ステ
ンレス鋼またはＣｒ−Ｎｉ合金鋼管体の外面もしくは内
面に普通鋼製の被覆層を形成し使用していた。（特公昭
６０ー２１６１９２公報参照）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、１２０
０℃を超える高温で運転される近年の焼却炉では、腐食
性の強いダストやＨＣｌガスが発生し、そのため、上記
従来のステンレス鋼又はＣｒ―Ｎｉ合金鋼からなる管体
の外面若しくは内面に、普通鋼製の被覆層を介してＡ１
メツキ層を形成したものの場合、熱や腐食性ガスにより
腐食し、実用に耐えるものではなかった。
０℃を超える高温で運転される近年の焼却炉では、腐食
性の強いダストやＨＣｌガスが発生し、そのため、上記
従来のステンレス鋼又はＣｒ―Ｎｉ合金鋼からなる管体
の外面若しくは内面に、普通鋼製の被覆層を介してＡ１
メツキ層を形成したものの場合、熱や腐食性ガスにより
腐食し、実用に耐えるものではなかった。
【０００８】また、高温強度に優れる炭化珪素質セラミ
ックを熱交換器に利用することが提案されているが（特
開昭５９−４６６４９２号参照）、実際には、焼却炉の
ような大型の炉では、セラミックの伝熱管と金属製の熱
交換器本体との熱膨張差を考慮した設計が必要である。
従来の伝熱管はパイプ状であり、その両端を熱交換器本
体で保持した形状をしている。この場合、セラミック製
の伝熱管を使用すると、１２００℃程度の高温では、伝
熱管の両端部分が熱交換器本体との熱膨張差で破損して
しまうおそれがあった。又、炉内に投入するゴミの量や
燃焼の状態の変化により、炉内温度が急激に変化する場
合があり、このときの熱衝撃に耐えられず、破損してし
まうことがあった。
ックを熱交換器に利用することが提案されているが（特
開昭５９−４６６４９２号参照）、実際には、焼却炉の
ような大型の炉では、セラミックの伝熱管と金属製の熱
交換器本体との熱膨張差を考慮した設計が必要である。
従来の伝熱管はパイプ状であり、その両端を熱交換器本
体で保持した形状をしている。この場合、セラミック製
の伝熱管を使用すると、１２００℃程度の高温では、伝
熱管の両端部分が熱交換器本体との熱膨張差で破損して
しまうおそれがあった。又、炉内に投入するゴミの量や
燃焼の状態の変化により、炉内温度が急激に変化する場
合があり、このときの熱衝撃に耐えられず、破損してし
まうことがあった。
【０００９】従って、本発明は上記事情に鑑みて完成さ
れたものであり、その目的は１０００℃以上の高温環境
でも破損や腐食をなくして長期間使用でき、熱効率に優
れる熱交換器用伝熱管とすることにある。
れたものであり、その目的は１０００℃以上の高温環境
でも破損や腐食をなくして長期間使用でき、熱効率に優
れる熱交換器用伝熱管とすることにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は、これらに鑑み
て行われたもので、一端が開口され他端が閉塞した筒状
体、又は両端が開口した筒状体から成り、その外周面が
高温雰囲気に晒され、内部で熱交換用の流体を流通させ
るようにした熱交換器用伝熱管であって、気孔率が１０
〜３５％で、熱衝撃温度５００゜Ｃでの初期室温強度か
らの劣化率が４０％以下のセラミックスを用いたもので
ある。即ち、多孔質体を用いることによって耐熱衝撃性
を高めるとともに、気孔率を上記範囲とすることによ
り、リークの恐れを防止するようにした。
て行われたもので、一端が開口され他端が閉塞した筒状
体、又は両端が開口した筒状体から成り、その外周面が
高温雰囲気に晒され、内部で熱交換用の流体を流通させ
るようにした熱交換器用伝熱管であって、気孔率が１０
〜３５％で、熱衝撃温度５００゜Ｃでの初期室温強度か
らの劣化率が４０％以下のセラミックスを用いたもので
ある。即ち、多孔質体を用いることによって耐熱衝撃性
を高めるとともに、気孔率を上記範囲とすることによ
り、リークの恐れを防止するようにした。
【００１１】また、好ましくは熱伝導率が１５Ｗ／ｍｋ
以上であり、室温での抗折強度が５０ＭＰａ以上で、伝
熱管の外周面の表面粗さが、Ｒａ５０μｍ以下である、
多孔質熱交換器用伝熱管を用いたものである。
以上であり、室温での抗折強度が５０ＭＰａ以上で、伝
熱管の外周面の表面粗さが、Ｒａ５０μｍ以下である、
多孔質熱交換器用伝熱管を用いたものである。
【００１２】更に上記セラミックスの材質に平均粒径が
５〜５０μｍのＳｉＣ結晶粒子を１０〜３０重量％、平
均粒径が０．５〜５μｍのＳｉＣ結晶粒子又はＳｉ３Ｎ
４結晶粒子を６０〜８５重量％、Ａｌ2 Ｏ3 を１〜５
％、Ｙ2 Ｏ3 を０．１〜５％含有する多孔質複合材料を
用いることにより、これらの特性を確実に得ることが出
来る。このように平均粒径５〜５０μｍの粒径大ＳｉＣ
結晶粒子を含有することにより、意識的に焼結性を低下
させ好的な多孔質体を得ることが出来る。
５〜５０μｍのＳｉＣ結晶粒子を１０〜３０重量％、平
均粒径が０．５〜５μｍのＳｉＣ結晶粒子又はＳｉ３Ｎ
４結晶粒子を６０〜８５重量％、Ａｌ2 Ｏ3 を１〜５
％、Ｙ2 Ｏ3 を０．１〜５％含有する多孔質複合材料を
用いることにより、これらの特性を確実に得ることが出
来る。このように平均粒径５〜５０μｍの粒径大ＳｉＣ
結晶粒子を含有することにより、意識的に焼結性を低下
させ好的な多孔質体を得ることが出来る。
【００１３】
【発明の実施形態】以下に、本発明の実施形態について
詳述する。
詳述する。
【００１４】図１（ａ）、（ｂ）は熱交換器用伝熱管の
断面図、図２は熱交換器を設けた焼却炉の概略を表すブ
ロック図である。
断面図、図２は熱交換器を設けた焼却炉の概略を表すブ
ロック図である。
【００１５】図２において、本発明の熱交換器を設けた
焼却炉の概略を説明すると、熱交換器用伝熱管（以下、
伝熱管という）１、燃焼用の圧送空気を通すための空気
管３、熱交換器１０で加熱された空気を発電用のタービ
ンヘ送るための空気管４、熱交換器１０で加熱された空
気を分岐し焼却炉６へ予熱空気として送る空気管５、焼
却炉６からの排ガスを通す排気ダクト７、排気ダクトア
の中途に挿入し、設置された熱交換器１０が設置されて
いる。伝熱管１は、このようなゴミ焼却炉や溶融炉に設
置される熱交換器１０で系内外の雰囲気熱エネルギーを
交換するもので、ここで、置換された熱エネルギーは焼
却炉内６に導入される空気の予熱や、発電用の蒸気発生
用に使用される。
焼却炉の概略を説明すると、熱交換器用伝熱管（以下、
伝熱管という）１、燃焼用の圧送空気を通すための空気
管３、熱交換器１０で加熱された空気を発電用のタービ
ンヘ送るための空気管４、熱交換器１０で加熱された空
気を分岐し焼却炉６へ予熱空気として送る空気管５、焼
却炉６からの排ガスを通す排気ダクト７、排気ダクトア
の中途に挿入し、設置された熱交換器１０が設置されて
いる。伝熱管１は、このようなゴミ焼却炉や溶融炉に設
置される熱交換器１０で系内外の雰囲気熱エネルギーを
交換するもので、ここで、置換された熱エネルギーは焼
却炉内６に導入される空気の予熱や、発電用の蒸気発生
用に使用される。
【００１６】図１において、１は熱交換器用伝熱管（以
下、伝熱管という）、２は伝熱管１の開口の周囲に設け
られたフランジである。図１（ａ）に示すようにフラン
ジ２を一体的に形成したり、あるいは図１（ｂ）に示す
ように、熱交換器用伝熱管とフランジを別々に作製して
組み付けても良い。
下、伝熱管という）、２は伝熱管１の開口の周囲に設け
られたフランジである。図１（ａ）に示すようにフラン
ジ２を一体的に形成したり、あるいは図１（ｂ）に示す
ように、熱交換器用伝熱管とフランジを別々に作製して
組み付けても良い。
【００１７】このように、本発明の伝熱管１は、焼却炉
６等の燃焼炉の排気ダクト７中に設置され晒された状態
で使用されるものであり、一端が開口され他端が閉塞し
ている筒状体を成し、前記閉塞部側が燃焼炉の排気ダク
ト７中に晒され、その内部を熱交換用の流体が流通する
伝熱管である。そして、この伝熱管１の材質に気孔率１
０〜３５％以上のセラミックスを用いた。これは気孔率
が１０％未満では、耐熱衝撃の緩和効果が得られにく
く、逆に３５％をこえる場合は、チューブ内を循環し熱
交換されるＡｉｒが内圧が高いためリークしてしまい効
率が悪くなる問題があるためである。
６等の燃焼炉の排気ダクト７中に設置され晒された状態
で使用されるものであり、一端が開口され他端が閉塞し
ている筒状体を成し、前記閉塞部側が燃焼炉の排気ダク
ト７中に晒され、その内部を熱交換用の流体が流通する
伝熱管である。そして、この伝熱管１の材質に気孔率１
０〜３５％以上のセラミックスを用いた。これは気孔率
が１０％未満では、耐熱衝撃の緩和効果が得られにく
く、逆に３５％をこえる場合は、チューブ内を循環し熱
交換されるＡｉｒが内圧が高いためリークしてしまい効
率が悪くなる問題があるためである。
【００１８】又、伝熱管１をなすセラミックスの熱衝撃
温度５００℃での初期室温強度からの劣化率を４０％以
下とした。熱衝撃温度５００℃での初期室温強度からの
劣化率が４０％をこえると、１２００〜１３００℃近傍
で運転される焼却炉内近傍で多量の焼却灰や外気が入っ
た場合、炉内温度が７００〜８００℃レベル迄急速に低
下する可能性がある。その際炉内にセットされたセラミ
ック伝熱管にも熱衝撃が加わり、最悪の場合破損に至
る。
温度５００℃での初期室温強度からの劣化率を４０％以
下とした。熱衝撃温度５００℃での初期室温強度からの
劣化率が４０％をこえると、１２００〜１３００℃近傍
で運転される焼却炉内近傍で多量の焼却灰や外気が入っ
た場合、炉内温度が７００〜８００℃レベル迄急速に低
下する可能性がある。その際炉内にセットされたセラミ
ック伝熱管にも熱衝撃が加わり、最悪の場合破損に至
る。
【００１９】ここで熱衝撃試験については、所定温度に
加熱したテストピースを、水中に投下することによって
行う。このとき、水に接した面は水に冷やされて温度が
下がり縮もうとし、水に接していない部分は暖かいまま
で膨張した状態である。すると内部に引っ張り応力がは
たらき、テストピースに熱衝撃によるクラック等がはい
ることとなる。なお、このときの条件は、以下の通りで
ある。
加熱したテストピースを、水中に投下することによって
行う。このとき、水に接した面は水に冷やされて温度が
下がり縮もうとし、水に接していない部分は暖かいまま
で膨張した状態である。すると内部に引っ張り応力がは
たらき、テストピースに熱衝撃によるクラック等がはい
ることとなる。なお、このときの条件は、以下の通りで
ある。
【００２０】（イ）テストピースサイズ：３×４×３５
ｍｍ、テストピース温度：５００℃ （ロ）水中温度：室温（３０℃） そして上記耐熱衝撃試験後の強度を測定し、初期の室温
強度に対する劣化率を求める。本発明ではこの劣化率が
４０％以下であるようなセラミックスを用いるのであ
る。
ｍｍ、テストピース温度：５００℃ （ロ）水中温度：室温（３０℃） そして上記耐熱衝撃試験後の強度を測定し、初期の室温
強度に対する劣化率を求める。本発明ではこの劣化率が
４０％以下であるようなセラミックスを用いるのであ
る。
【００２１】更に、伝熱管１をなすセラミックス２の熱
伝導率を１５Ｗ／ｍｋ以上とすることが好ましい。熱伝
導率が１５Ｗ／ｍｋ以下であると、伝熱管として使用す
る為、所定の熱交換機能が得られないためである。
伝導率を１５Ｗ／ｍｋ以上とすることが好ましい。熱伝
導率が１５Ｗ／ｍｋ以下であると、伝熱管として使用す
る為、所定の熱交換機能が得られないためである。
【００２２】又、上記セラミックスは室温での抗折強度
が５０ＭＰａ以上のものを用いることが好ましい。これ
が室温での抗折強度が５０ＭＰａ未満であると、炉内へ
の伝熱管の搬入、セット、メンテナンス時の取り外し等
の必要性があり、また、作業時に人為的なミスも加わ
り、カケ、割れ、クラックなどが生じる為である。
が５０ＭＰａ以上のものを用いることが好ましい。これ
が室温での抗折強度が５０ＭＰａ未満であると、炉内へ
の伝熱管の搬入、セット、メンテナンス時の取り外し等
の必要性があり、また、作業時に人為的なミスも加わ
り、カケ、割れ、クラックなどが生じる為である。
【００２３】又、伝熱管の外周面の表面粗さが、中心線
平均粗さ（Ｒａ）５０μｍをこえると、明らかにダスト
の付着が見られ、伝熱管の熱交換効率を阻害する。
平均粗さ（Ｒａ）５０μｍをこえると、明らかにダスト
の付着が見られ、伝熱管の熱交換効率を阻害する。
【００２４】上記を満たすセラミックスとしては、平均
粒径が５〜５０μｍの粗大なＳｉＣ結晶粒子を１０〜３
０重量％、平均粒径が０．５〜５μｍのＳｉＣ結晶粒子
又はＳｉ3 Ｎ4 結晶粒子を６０〜８５重量％、Ａｌ2 Ｏ
3 を１〜５％、Ｙ2 Ｏ3 を０．１〜５％含有する多孔質
複合セラミックスを用いる。
粒径が５〜５０μｍの粗大なＳｉＣ結晶粒子を１０〜３
０重量％、平均粒径が０．５〜５μｍのＳｉＣ結晶粒子
又はＳｉ3 Ｎ4 結晶粒子を６０〜８５重量％、Ａｌ2 Ｏ
3 を１〜５％、Ｙ2 Ｏ3 を０．１〜５％含有する多孔質
複合セラミックスを用いる。
【００２５】これらの製法としては、アルミナ、イット
リアと混合された平均粒径５〜５０μｍの粗大なＳｉＣ
結晶粉体と０．５〜５μｍのＳｉＣ結晶粉体、又はＳｉ
3 Ｎ4 結晶粉体を、乾式混合機を用いて混合し、その後
湿式ミキサーを用いてバインダーと混合し、これを用い
て、金型プレス、冷間静水圧加圧成形（ＳＩＰ）等を用
いて、成形後、１７００〜２０００゜Ｃ、還元雰囲気中
で焼成する。このとき粗大なＳｉＣ結晶粉体を含有させ
ることで、焼結性が低下し、上述したような適度な気孔
を形成することができる。
リアと混合された平均粒径５〜５０μｍの粗大なＳｉＣ
結晶粉体と０．５〜５μｍのＳｉＣ結晶粉体、又はＳｉ
3 Ｎ4 結晶粉体を、乾式混合機を用いて混合し、その後
湿式ミキサーを用いてバインダーと混合し、これを用い
て、金型プレス、冷間静水圧加圧成形（ＳＩＰ）等を用
いて、成形後、１７００〜２０００゜Ｃ、還元雰囲気中
で焼成する。このとき粗大なＳｉＣ結晶粉体を含有させ
ることで、焼結性が低下し、上述したような適度な気孔
を形成することができる。
【００２６】又、本発明は上記の片封じ管に限定される
ことなく、Ｕ字管構造、両端解放構造等の他の形状での
使用が可能である。
ことなく、Ｕ字管構造、両端解放構造等の他の形状での
使用が可能である。
【００２７】
【実施例】本発明の実施例について以下に説明する。
【００２８】本発明の各種多孔質セラミックス焼結体、
即ち平均粒径の大きなＳｉＣ結晶粒子と、平均粒径の小
さなＳｉＣ結晶粒子又はＳｉ3 Ｎ4 結晶粒子及び、アル
ミナ、イットリア等の焼結助剤を調合した原料を作製
し、これに成形バインダー５重量％を加えて造粒し、成
形圧１ｔ／ｃｍ2 で金型プレス成形し、その後１８００
℃、２時間、還元雰囲気で焼成して、多孔質焼結体を得
た。
即ち平均粒径の大きなＳｉＣ結晶粒子と、平均粒径の小
さなＳｉＣ結晶粒子又はＳｉ3 Ｎ4 結晶粒子及び、アル
ミナ、イットリア等の焼結助剤を調合した原料を作製
し、これに成形バインダー５重量％を加えて造粒し、成
形圧１ｔ／ｃｍ2 で金型プレス成形し、その後１８００
℃、２時間、還元雰囲気で焼成して、多孔質焼結体を得
た。
【００２９】実験例１ 本試験では、上記各種配合の試験片を成形、焼成して試
験片を作製した。サイズは３×４×５０ｍｍとした。こ
れら用いて、表１、２の各種特性を測定し、熱交換器用
伝熱管として使用できるかどうかの適否を判定した。
験片を作製した。サイズは３×４×５０ｍｍとした。こ
れら用いて、表１、２の各種特性を測定し、熱交換器用
伝熱管として使用できるかどうかの適否を判定した。
【００３０】
【表１】
【００３１】
【表２】
【００３２】この結果より、その材質に平均粒径が５〜
５０μｍの粗大なＳｉＣ結晶粒子を１０〜３０重量％、
平均粒径が０．５〜５μｍのＳｉＣ結晶粒子又はＳｉ3
Ｎ4結晶粒子を６０〜８５重量％、Ａｌ2 Ｏ3 を１〜５
％、Ｙ2 Ｏ3 を０．１〜５％含有する多孔質複合材料を
用い、気孔率が１０〜３５％としたものは、熱衝撃温度
５００℃での初期室温強度からの劣化率が４０％以下、
熱伝導率が１５Ｗ／ｍｋ以上となり、熱交換器用伝熱管
として適することがわかる。
５０μｍの粗大なＳｉＣ結晶粒子を１０〜３０重量％、
平均粒径が０．５〜５μｍのＳｉＣ結晶粒子又はＳｉ3
Ｎ4結晶粒子を６０〜８５重量％、Ａｌ2 Ｏ3 を１〜５
％、Ｙ2 Ｏ3 を０．１〜５％含有する多孔質複合材料を
用い、気孔率が１０〜３５％としたものは、熱衝撃温度
５００℃での初期室温強度からの劣化率が４０％以下、
熱伝導率が１５Ｗ／ｍｋ以上となり、熱交換器用伝熱管
として適することがわかる。
【００３３】実験例２ 次に、前記表１．２において、Ｎｏ．７の組成を用い、
φ１００×１５００Ｌチューブを作製、表面切削加工条
件を変え、表面粗さの異なった伝熱管を成形後焼成し
た。これを溶融炉内に５００Ｈｒ設置し、取り出した後
の表面ダストの付着状況を確認した。結果は表３の通り
である。
φ１００×１５００Ｌチューブを作製、表面切削加工条
件を変え、表面粗さの異なった伝熱管を成形後焼成し
た。これを溶融炉内に５００Ｈｒ設置し、取り出した後
の表面ダストの付着状況を確認した。結果は表３の通り
である。
【００３４】表３より伝熱管の外周面の表面粗さが、中
心線平均粗さ（Ｒａ）５０μｍ以下において、ダストの
付着は見られてなかった。
心線平均粗さ（Ｒａ）５０μｍ以下において、ダストの
付着は見られてなかった。
【００３５】
【表３】
【００３６】
【発明の効果】本発明により、気孔率が１０〜３５％
で、熱衝撃温度５００゜Ｃでの初期室温強度からの劣化
率が４０％以下のセラミックスからなる熱交換器用伝熱
管を用いることにより、１２００〜１３００゜Ｃで運転
される焼却炉や溶融炉用の熱交換器伝熱管として、高温
下での熱衝撃による破損が無く、又、ダスト付着が少な
く、ＨＣｌガス等からの耐腐食性に優れ、最終的には熱
交換性能に優れた伝熱管を得ることができる。
で、熱衝撃温度５００゜Ｃでの初期室温強度からの劣化
率が４０％以下のセラミックスからなる熱交換器用伝熱
管を用いることにより、１２００〜１３００゜Ｃで運転
される焼却炉や溶融炉用の熱交換器伝熱管として、高温
下での熱衝撃による破損が無く、又、ダスト付着が少な
く、ＨＣｌガス等からの耐腐食性に優れ、最終的には熱
交換性能に優れた伝熱管を得ることができる。
【図１】（ａ）（ｂ）は本発明の熱交換器用熱伝管を示
す断面図である。
す断面図である。
【図２】本発明の熱交換器用熱伝管を備えた焼却炉の概
略を示すブロック図である。
略を示すブロック図である。
【図３】従来の熱交換器用熱伝管を備えた焼却炉の概略
を示すブロック図である。
を示すブロック図である。
１、１０１、熱交換器用伝熱管 ２、２ａ、フランジ ３、１０３、空気管 ４、１０４、空気管 ５、１０５、空気管 ６、１０６、焼却炉 ７、１０７、排気ダクト １０、１１０、熱交換器
Claims (3)
- 【請求項１】一端が開口され他端が閉塞した筒状体、又
は両端が開口した筒状体から成り、その外周面が高温雰
囲気に晒され、内部で熱交換用の流体を流通させるよう
にした熱交換器用伝熱管であって、気孔率が１０〜３５
％で、熱衝撃温度５００℃での初期室温強度からの劣化
率が４０％以下であるセラミックスを用いることを特徴
とする熱交換器用伝熱管。 - 【請求項２】上記セラミックスが、熱伝導率が１５Ｗ／
ｍｋ以上で、かつ室温での抗折強度が５０ＭＰａ以上
で、伝熱管の外周面の表面粗さが、Ｒａ５０μｍ以下で
あることを特徴とする、請求項１に記載の熱交換器用伝
熱管。 - 【請求項３】上記セラミックスが、平均粒径が５〜５０
μｍのＳｉＣ結晶粒子を１０〜３０重量％、平均粒径が
０・５〜５μｍのＳｉＣ結晶粒子又はＳｉ3 Ｎ4 結晶粒
子を６０〜８５重量％、Ａｌ2 Ｏ3 を１〜５％、Ｙ2 Ｏ
3 を０．１〜５％含有することを特徴とする請求項１、
２に記載の熱交換器用伝熱管。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP37172398A JP3548446B2 (ja) | 1998-12-28 | 1998-12-28 | 熱交換器用伝熱管 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP37172398A JP3548446B2 (ja) | 1998-12-28 | 1998-12-28 | 熱交換器用伝熱管 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000193384A true JP2000193384A (ja) | 2000-07-14 |
| JP3548446B2 JP3548446B2 (ja) | 2004-07-28 |
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP37172398A Expired - Fee Related JP3548446B2 (ja) | 1998-12-28 | 1998-12-28 | 熱交換器用伝熱管 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3548446B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101370374B1 (ko) | 2013-12-06 | 2014-03-05 | 에스엠메탈(주) | 소각장용 고온공기 가열기 튜브 |
| WO2015182553A1 (ja) * | 2014-05-28 | 2015-12-03 | 京セラ株式会社 | 流路部材およびこれを用いた熱交換器ならびに半導体モジュール |
-
1998
- 1998-12-28 JP JP37172398A patent/JP3548446B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101370374B1 (ko) | 2013-12-06 | 2014-03-05 | 에스엠메탈(주) | 소각장용 고온공기 가열기 튜브 |
| WO2015182553A1 (ja) * | 2014-05-28 | 2015-12-03 | 京セラ株式会社 | 流路部材およびこれを用いた熱交換器ならびに半導体モジュール |
| JPWO2015182553A1 (ja) * | 2014-05-28 | 2017-04-20 | 京セラ株式会社 | 流路部材およびこれを用いた熱交換器ならびに半導体モジュール |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3548446B2 (ja) | 2004-07-28 |
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