JP7247141B2 - Heat storage element and method for manufacturing heat storage element - Google Patents

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Description

本発明は、ガスの流路に配置されてガスと熱交換する蓄熱体、及び、該蓄熱体の製造方法に関するものである。 BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a heat storage body that is arranged in a gas flow path and exchanges heat with gas, and a method for manufacturing the heat storage body.

ガスの流路に配置されてガスと熱交換する蓄熱体の例として、蓄熱式バーナ(リジェネバーナ)の熱交換部に配される蓄熱体を挙げることができる。蓄熱式バーナは、鍛造炉、熱処理炉、溶解炉、焼成炉などの工業炉において使用されているバーナであり、バーナの燃焼により高温となった排ガスと、バーナの燃焼のために新たに供給されるガスとを、交互に熱交換部に流通させるべく、ガスの流通方向が所定時間間隔で切り換えられる。熱交換部には多数の蓄熱体が充填されており、排ガスの熱は蓄熱体によって回収され、回収された熱によって、新たに供給されるガスが予熱される。 As an example of the heat storage body arranged in the gas flow path to exchange heat with the gas, there is a heat storage body arranged in the heat exchange section of a regenerative burner (regenerative burner). Regenerative burners are used in industrial furnaces such as forging furnaces, heat treatment furnaces, melting furnaces, and firing furnaces. The flow direction of the gas is switched at predetermined time intervals so as to alternately flow the gas and the gas through the heat exchange section. The heat exchange section is filled with a large number of heat storage bodies, the heat of the exhaust gas is recovered by the heat storage bodies, and the recovered heat preheats the newly supplied gas.

蓄熱体としては、従前よりアルミナ製の中実ボールが多用されている。一方、アルミナ、コージェライト、ムライト等のセラミックスのハニカム構造体を、蓄熱体として使用する技術も提案されている(例えば、特許文献1参照)。 Solid balls made of alumina have been widely used as heat storage bodies. On the other hand, there has also been proposed a technique of using a ceramic honeycomb structure of alumina, cordierite, mullite, or the like as a heat storage medium (see, for example, Patent Document 1).

また、本出願人は、炭化珪素質セラミックス焼結体を基体とする蓄熱体を提案している(特許文献2参照)。炭化珪素は、セラミックスの中では熱伝導率が高い材料である。具体的には、アルミナ、コージェライト、及び、ムライトの熱伝導率は、それぞれ9~30W/m・K、0.6W/m・K、及び、1.5W/m・Kであるのに対し、炭化珪素の熱伝導率は75~130W/m・Kと高い。そのため、炭化珪素質セラミックス焼結体を基体とする蓄熱体は、熱交換の効率が高い。 In addition, the present applicant has proposed a heat storage body having a silicon carbide ceramic sintered body as a base (see Patent Document 2). Silicon carbide is a material with high thermal conductivity among ceramics. Specifically, alumina, cordierite, and mullite have thermal conductivities of 9 to 30 W/m K, 0.6 W/m K, and 1.5 W/m K, respectively. , the thermal conductivity of silicon carbide is as high as 75 to 130 W/m·K. Therefore, the heat storage element based on the silicon carbide ceramic sintered body has high heat exchange efficiency.

加えて、炭化珪素の熱膨張率は、4.0~4.5(×10-6K)と小さい。すなわち、炭化珪素は、熱伝導率が高いと共に熱膨張率が小さいため、耐熱衝撃性に優れている。従って、炭化珪素質セラミックス焼結体を基体とする蓄熱体は、蓄熱と放熱との繰り返しに伴う温度変化を受け続ける蓄熱体として適している。 In addition, silicon carbide has a small thermal expansion coefficient of 4.0 to 4.5 (×10 −6 K). That is, since silicon carbide has a high thermal conductivity and a small thermal expansion coefficient, it is excellent in thermal shock resistance. Therefore, a heat storage body having a silicon carbide ceramic sintered body as a base is suitable as a heat storage body that continues to undergo temperature changes due to repeated heat storage and heat dissipation.

ところが、炭化珪素は酸素が存在する雰囲気において高温下で使用されると、酸化してしまうという問題がある。そこで、特許文献2の技術では、炭化珪素質セラミックス焼結体である基体の表面に、珪酸系ガラスの酸化防止層を形成させるという手段を採用した。この珪酸系ガラスの層によって、基体の炭化珪素と酸素との接触が妨げられるため、炭化珪素の酸化が有効に抑制される。 However, silicon carbide has the problem of being oxidized when used at high temperatures in an oxygen-containing atmosphere. Therefore, in the technique of Patent Document 2, a means of forming an anti-oxidation layer of silicate glass on the surface of a substrate, which is a silicon carbide ceramic sintered body, is employed. This silicate-based glass layer prevents contact between the silicon carbide of the substrate and oxygen, thereby effectively suppressing oxidation of the silicon carbide.

加えて、本出願人の検討の結果、珪酸系ガラスの酸化防止層を備えることによって、もともと耐熱衝撃性の高い炭化珪素より更に、耐熱衝撃性が高められることが判明した。これは、珪酸系ガラスが高温下で軟化し塑性変形する性質のために、亀裂の伸展が抑制されると共に、炭化珪素質セラミックス焼結体の脆性的な破壊が抑制されるためと考えられた。 In addition, as a result of examination by the present applicant, it has been found that the thermal shock resistance is further enhanced by providing the anti-oxidation layer of silicate glass, compared to silicon carbide, which originally has high thermal shock resistance. It is believed that this is because silicic acid glass has the property of softening and plastically deforming at high temperatures, which suppresses the extension of cracks and suppresses the brittle fracture of the silicon carbide ceramic sintered body. .

しかしながら、珪酸系ガラスが高温下で軟化する性質は、上記のように利点である反面、軟化したガラスによって、蓄熱体同士、あるいは蓄熱体とケーシングとが付着してしまうことがあった。そのような付着が生じると、蓄熱体を交換したり、蓄熱体を蓄熱部から取り出して洗浄したりするメンテナンスが行いにくいという不具合が生じる。また、蓄熱体が中実ボールである場合は、上記の付着によって、ガスを通過させるべき空隙が閉塞してしまい、熱交換率が低下するという問題がある。 However, while the property of silicate glass to soften at high temperatures is an advantage as described above, the softened glass sometimes causes the heat storage elements to adhere to each other or the heat storage element and the casing to adhere to each other. When such adhesion occurs, there arises a problem that it is difficult to perform maintenance such as exchanging the heat storage body or removing the heat storage body from the heat storage section and cleaning it. Further, when the heat storage medium is a solid ball, the above-mentioned adhesion clogs the air gaps through which the gas should pass, and there is a problem that the heat exchange rate is lowered.

特開2003-287379号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-287379 特許第5709007号公報Japanese Patent No. 5709007

そこで、本発明は、上記の実情に鑑み、珪酸系ガラスの酸化防止層を備えていると共に、蓄熱体同士の付着、または蓄熱体とケーシングとの付着が抑制されている蓄熱体、及び、該蓄熱体の製造方法の提供を、課題とするものである。 Therefore, in view of the above circumstances, the present invention provides a heat storage body having an anti-oxidation layer made of silicate glass and suppressing adhesion between the heat storage bodies or between the heat storage body and the casing, and the heat storage body. An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a heat storage element.

上記の課題を解決するため、本発明にかかる蓄熱体は、
「炭化珪素質セラミックス焼結体の基体と、
該基体の表面を被覆している珪酸系ガラスの酸化防止層と、
該酸化防止層の少なくとも一部を外側から被覆している付着防止層と、を備え、
該付着防止層は、融点が1600℃以上の酸化物セラミックスである高耐火性材料を含んでいる」ものである。
In order to solve the above problems, the heat storage body according to the present invention is
"A base of a silicon carbide ceramic sintered body,
an antioxidant layer of silicate glass covering the surface of the substrate;
an anti-adhesion layer covering at least a portion of the anti-oxidation layer from the outside,
The anti-adhesion layer contains a highly refractory material that is an oxide ceramic with a melting point of 1600° C. or higher."

本構成の蓄熱体は、次の蓄熱体の製造方法により製造することができる。すなわち、
「炭化珪素質セラミックス焼結体で形成された基体の表面に、二酸化珪素を含有する酸化防止剤を被覆する第一コーティング工程と、
該第一コーティング工程を経た前記基体を加熱し、二酸化珪素を溶融してから冷却することにより前記酸化防止剤を珪酸系ガラスの酸化防止層とする第一熱処理工程と、
該第一熱処理工程を経た前記基体の表面の少なくとも一部を、融点が1600℃以上の酸化物セラミックスである高耐火性材料を含む付着防止剤で、前記酸化防止層の外側から被覆する第二コーティング工程と、
該第二コーティング工程を経た前記基体を加熱し、前記酸化防止層の珪酸系ガラスを軟化させて前記高耐火性材料を接着し、その後の冷却により珪酸系ガラスを固化させることにより、前記酸化防止層に付着防止層を固着する第二熱処理工程と、
を具備する」ものである。
The heat storage element having this configuration can be manufactured by the following method for manufacturing a heat storage element. i.e.
"A first coating step of coating the surface of a substrate formed of a silicon carbide ceramic sintered body with an antioxidant containing silicon dioxide;
a first heat treatment step in which the substrate that has undergone the first coating step is heated to melt the silicon dioxide and then cooled so that the antioxidant is used as an antioxidant layer of silicate glass;
A second step of coating at least part of the surface of the substrate that has undergone the first heat treatment step from the outside of the antioxidant layer with an anti-adhesion agent containing a highly refractory oxide ceramic material having a melting point of 1600° C. or higher. a coating process;
The substrate that has undergone the second coating step is heated to soften the silicate-based glass of the anti-oxidation layer to adhere the highly refractory material, and then cooled to solidify the silicate-based glass, thereby preventing oxidation. a second heat treatment step of fixing the anti-adhesion layer to the layer;
"equipped with

融点が1600℃以上の酸化物セラミックスである高耐火性材料は、珪酸系ガラスが軟化する温度で軟化することはない。従って、蓄熱体の表面において、隣接する蓄熱体と接触する表面やケーシングと接触する表面において、珪酸系ガラスの酸化防止層を外側から高耐火性材料を含む付着防止層で被覆することにより、珪酸系ガラスの軟化に起因する蓄熱体同士の付着や、蓄熱体とケーシングとの付着を、有効に抑制することができる。 A highly refractory material, which is an oxide ceramic having a melting point of 1600° C. or higher, does not soften at a temperature at which silicate glass softens. Therefore, on the surface of the heat storage element, the surface in contact with the adjacent heat storage element and the surface in contact with the casing are covered with an anti-adhesion layer containing a highly refractory material from the outside of the anti-oxidation layer of silicic acid glass, so that the silicic acid It is possible to effectively suppress the adhesion between the heat storage bodies and the adhesion between the heat storage body and the casing due to the softening of the system glass.

本発明にかかる蓄熱体は、上記構成に加え
「前記高耐火性材料は、ジルコン、ムライト、または、ジルコンとムライトとの混合物である」ものとすることができる。
In addition to the configuration described above, the heat storage element according to the present invention can be configured such that "the highly refractory material is zircon, mullite, or a mixture of zircon and mullite."

ジルコン及びムライトは、珪素(Si)成分を含むため、珪酸系ガラスの酸化防止層と親和性が高い利点がある。また、ジルコン及びムライトは、熱膨張率の値が炭化珪素と近いため、蓄熱体が加熱(蓄熱)と冷却(放熱)とを繰り返して使用される際に、基体と付着防止層との熱膨張の差異が小さく、付着防止層に亀裂が生じにくい利点がある。 Since zircon and mullite contain a silicon (Si) component, they have the advantage of being highly compatible with the antioxidant layer of silicate glass. In addition, since zircon and mullite have coefficients of thermal expansion close to those of silicon carbide, when the heat storage medium is repeatedly used for heating (heat storage) and cooling (heat dissipation), the thermal expansion between the substrate and the anti-adhesion layer is reduced. difference is small, and there is an advantage that cracks are less likely to occur in the anti-adhesion layer.

本発明にかかる蓄熱体は、上記構成に加え、
「前記基体は、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体であり、
前記酸化防止層は、前記セルの内表面を被覆しているのに対し、
前記付着防止層は、前記セルの内表面では前記酸化防止層を被覆していない」ものである。
In addition to the above configuration, the heat storage element according to the present invention has
"The substrate is a honeycomb structure comprising a plurality of cells partitioned by partition walls extending in a single direction,
Whereas the antioxidant layer covers the inner surface of the cell,
The anti-adhesion layer does not cover the anti-oxidation layer on the inner surface of the cell.

本構成では、基体はハニカム構造体である。ハニカム構造体は、多数の隔壁により区画されたセルを備え、セルは単一の方向に延びているため、ガス流通に伴う圧力損失が小さいという利点がある。また、ハニカム構造体は、中実ボールに比べて表面積が非常に大きいため、中実ボールに比べて熱交換に寄与する面積が大きいという利点も有している。 In this configuration, the substrate is a honeycomb structure. A honeycomb structure has cells partitioned by a large number of partition walls, and the cells extend in a single direction. Therefore, the honeycomb structure has the advantage that pressure loss associated with gas circulation is small. In addition, since the honeycomb structure has a much larger surface area than solid balls, it has the advantage of having a large area that contributes to heat exchange as compared to solid balls.

そして、本構成では、基体の表面のうちセルの内表面は、酸化防止層は有するものの、付着防止層は有していない。これは、蓄熱体同士の付着や、蓄熱体とケーシングとの付着を防止するためには、セルの内表面に付着防止層は必要ないためである。また、ハニカム構造の蓄熱体の場合、蓄熱体と熱交換するガスが流通するのはセルの内部空間である。そのため、セルの内表面に付着防止層が形成されていないことにより、高耐火性材料の層の存在によって、蓄熱体による熱交換の作用が損なわれるおそれのないものとなっている。 In this structure, the inner surface of the cell among the surfaces of the substrate has an anti-oxidation layer, but does not have an anti-adhesion layer. This is because an anti-adhesion layer is not necessary on the inner surface of the cell in order to prevent adhesion between the heat storage bodies and between the heat storage body and the casing. Further, in the case of the honeycomb structure heat storage body, it is the internal space of the cells that the gas that exchanges heat with the heat storage body flows. Therefore, since an anti-adhesion layer is not formed on the inner surface of the cell, there is no possibility that the presence of the layer of the highly refractory material will impair the heat exchange effect of the heat storage body.

以上のように、本発明によれば、珪酸系ガラスの酸化防止層を備えていると共に、蓄熱体同士の付着、または蓄熱体とケーシングとの付着が抑制されている蓄熱体、及び、該蓄熱体の製造方法を、提供することができる。 As described above, according to the present invention, there is provided a heat storage body having an anti-oxidation layer made of silicate glass and suppressing adhesion between the heat storage bodies or between the heat storage body and the casing, and the heat storage body. A method of manufacturing a body can be provided.

本発明の一実施形態である蓄熱体の斜視図である。1 is a perspective view of a heat storage body that is an embodiment of the present invention; FIG. 図1の蓄熱体の横断面図(セルの軸方向に直交する面で切断した断面図)である。FIG. 2 is a transverse cross-sectional view of the heat storage body of FIG. 1 (a cross-sectional view taken along a plane perpendicular to the axial direction of the cell). 他の実施形態である蓄熱体を中央で切断した断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view of a heat storage body of another embodiment cut at the center;

以下、本発明の具体的な実施形態である蓄熱体1、及び、その製造方法について説明する。本実施形態の蓄熱体1の基体10は、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体であり、炭化珪素質セラミックス焼結体で形成されている。 A heat storage element 1, which is a specific embodiment of the present invention, and a method for manufacturing the same will be described below. The base 10 of the heat storage element 1 of the present embodiment is a honeycomb structure having a plurality of cells 15 partitioned by partition walls 11 extending in a single direction and formed of a silicon carbide ceramic sintered body. It is

基体10の表面、すなわち、セル15が開口している両方の端面S1、外周面S2(セル15が開口していない面)、及び、セル15の内表面は、酸化防止層21で被覆されている。酸化防止層21は、珪酸系ガラスの層である。そして、基体10の表面のうち、両方の端面S1及び外周面S2では、酸化防止層21の外側に付着防止層22が積層されている。付着防止層22は、融点が1600℃より高い酸化物セラミックスである高耐火性材料を含む層である。 The surface of the substrate 10, that is, both end surfaces S1 where the cells 15 are open, the outer peripheral surface S2 (the surface where the cells 15 are not open), and the inner surface of the cells 15 are coated with an antioxidant layer 21. there is The antioxidant layer 21 is a layer of silicate glass. An anti-adhesion layer 22 is laminated on the outer side of the anti-oxidation layer 21 on both the end surface S1 and the outer peripheral surface S2 of the surface of the substrate 10 . The anti-adhesion layer 22 is a layer containing a highly refractory material that is an oxide ceramic with a melting point higher than 1600°C.

このような構成の蓄熱体1は、ハニカム構造に形成された炭化珪素質セラミックス焼結体の基体10の表面に、酸化防止剤を被覆する第一コーティング工程と、酸化防止剤を珪酸系ガラスとする第一熱処理工程と、基体10の表面のうち両方の端面S1及び外周面S2に、付着防止剤を被覆する第二コーティング工程と、付着防止剤を乾燥させると共に高耐火性材料を酸化防止層21に固着させる第二熱処理工程と、を具備する製造方法によって製造される。 The heat storage element 1 having such a structure is manufactured by a first coating step of coating the surface of the silicon carbide ceramic sintered body 10 formed in a honeycomb structure with an antioxidant, and a step of applying the antioxidant to a silicate glass. a second coating step of coating an anti-adhesion agent on both the end surface S1 and the outer peripheral surface S2 of the surface of the substrate 10; and a second heat treatment step for bonding to 21 .

より具体的には、第一コーティング工程は、酸化防止剤を基体10の表面に塗布またはスプレーする工程、基体10を酸化防止剤に浸漬する工程、或いは、酸化防止剤を基体10に含浸させる工程とすることができる。 More specifically, the first coating step is a step of applying or spraying an antioxidant onto the surface of the substrate 10, a step of immersing the substrate 10 in the antioxidant, or a step of impregnating the substrate 10 with the antioxidant. can be

酸化防止剤は、加熱により珪酸系ガラスとなるスラリーであり、二酸化珪素の供給源を、水などの液媒体やバインダと混合したものである。二酸化珪素の供給源としては、シリカ粉末、ガラス粉末(ガラスフリット)、粘土を単独で使用し、或いは、複数を併用することができる。また、酸化防止剤の原料には、上記の成分に加えて、他の成分を含有させることができる。酸化ホウ素(B)の添加により、ガラスの粘性(流動性)や耐久性を調整することができる。アルカリ金属の酸化物(NaO、KO、LiOなど)は、ガラスの粘性を低下させると共に、ガラス転移点を低下させる。アルカリ土類金属の酸化物(CaO、MgO、BaO、SrOなど)は、ガラスの化学的耐久性を高めると共に、ガラスの非結晶化・結晶化に影響を及ぼす。酸化アルミニウムは、ガラスの化学的耐久性を高める効果がある。 The antioxidant is a slurry that becomes silicate glass when heated, and is obtained by mixing a source of silicon dioxide with a liquid medium such as water and a binder. As the source of silicon dioxide, silica powder, glass powder (glass frit), and clay can be used singly or in combination. In addition to the above components, the raw material of the antioxidant may contain other components. By adding boron oxide (B 2 O 3 ), the viscosity (fluidity) and durability of the glass can be adjusted. Alkali metal oxides (Na 2 O, K 2 O, Li 2 O, etc.) lower the viscosity of the glass and lower the glass transition point. Alkaline earth metal oxides (CaO, MgO, BaO, SrO, etc.) increase the chemical durability of the glass and affect the non-crystallization/crystallization of the glass. Aluminum oxide has the effect of increasing the chemical durability of glass.

第一熱処理工程は、二酸化珪素を加熱により溶融させてから、ガラス転移点より低い温度まで冷却することにより、珪酸系ガラスとする工程である。第一熱処理工程では、酸化防止剤で被覆した基体10を、空気雰囲気において約100℃の温度で加熱して酸化防止剤中の液媒体を除去する乾燥処理を行った後、1000℃~1200℃まで昇温して所定時間加熱し、その後冷却する。この処理によって、酸化防止剤に含まれる二酸化珪素が溶融して基体10の表面に拡がった後、固化して珪酸系ガラスとなることより、緻密で気密性が高い酸化防止層21が、基体10の表面に密着して形成される。 The first heat treatment step is a step of melting silicon dioxide by heating and then cooling to a temperature lower than the glass transition point to form silicate glass. In the first heat treatment step, the antioxidant-coated substrate 10 is heated at a temperature of about 100°C in an air atmosphere to perform a drying treatment to remove the liquid medium in the antioxidant, and then heated to 1000°C to 1200°C. and heated for a predetermined time, and then cooled. By this treatment, the silicon dioxide contained in the antioxidant melts and spreads over the surface of the substrate 10, and then solidifies to form silicate glass. is formed in close contact with the surface of the

第二コーティング工程は、基体10の表面のうち、両方の端面S1及び外周面S2に付着防止剤を塗布またはスプレーする工程とすることができる。 The second coating step can be a step of applying or spraying an anti-adhesion agent to both the end surface S1 and the outer peripheral surface S2 of the surface of the substrate 10 .

付着防止剤は、高耐火性材料の粉末を、水などの液媒体やバインダと混合したスラリーである。高耐火性材料は融点が1600℃以上の酸化物セラミックスであり、ジルコン(ZrSiO)、ムライト(3Al・2SiO)、ジルコニア(ZrO)、アルミナ(Al)、これらのうちの二以上の混合物、を例示することができる。以下に、上記の酸化物セラミックスの融点を示す。
ジルコン:2430℃
ムライト:1850℃
ジルコニア:2715℃
アルミナ:1840℃
The anti-adhesion agent is a slurry obtained by mixing powder of a highly refractory material with a liquid medium such as water and a binder. High refractory materials are oxide ceramics having a melting point of 1600° C. or higher, such as zircon (ZrSiO 4 ), mullite (3Al 2 O 3 .2SiO 2 ), zirconia (ZrO 2 ), alumina (Al 2 O 3 ), A mixture of two or more thereof can be exemplified. The melting points of the above oxide ceramics are shown below.
Zircon: 2430°C
Mullite: 1850°C
Zirconia: 2715°C
Alumina: 1840°C

第二熱処理工程は、高耐火性材料の粒子を珪酸系ガラスの酸化防止層21に固着することによって、酸化防止層21の上に付着防止層22を積層する工程である。第二熱処理工程は、酸化防止層21で被覆された基体10を、空気雰囲気において約100℃の温度で加熱して付着防止剤中の液媒体を除去する乾燥処理を行った後、800℃~1000℃まで昇温して所定時間加熱し、その後冷却する。この処理によって、酸化防止層21の珪酸系ガラスが多少軟化して、高耐火性材料の粒子が接着された後、その状態で珪酸系ガラスが固化することにより、酸化防止層21の外側に高耐火性材料の付着防止層22が積層される。 The second heat treatment step is a step of laminating an anti-adhesion layer 22 on the anti-oxidation layer 21 by adhering particles of a highly refractory material to the anti-oxidation layer 21 of silicate glass. In the second heat treatment step, the substrate 10 coated with the anti-oxidation layer 21 is heated at a temperature of about 100° C. in an air atmosphere to remove the liquid medium in the anti-adhesion agent. The temperature is raised to 1000° C., heated for a predetermined time, and then cooled. By this treatment, the silicate-based glass of the antioxidant layer 21 is softened to some extent, and after the particles of the highly refractory material are adhered, the silicate-based glass is solidified in that state. An anti-adhesion layer 22 of refractory material is laminated.

以上の工程を経て、次の構成の蓄熱体1を得ることができる。すなわち、炭化珪素質セラミックス焼結体で形成されたハニカム構造体である基体10と、基体10の表面を被覆している珪酸系ガラスの酸化防止層21と、酸化防止層21で被覆された基体10の表面のうちセル15が開口している端面S1と外周面S2において、高耐火性材料を含む付着防止層22が酸化防止層21に積層されている構成である。 Through the above steps, the heat storage element 1 having the following configuration can be obtained. That is, a substrate 10 which is a honeycomb structure formed of a silicon carbide ceramic sintered body, an antioxidant layer 21 of silicic acid glass covering the surface of the substrate 10, and a substrate coated with the antioxidant layer 21. 10, the anti-adhesion layer 22 containing a highly refractory material is laminated on the anti-oxidation layer 21 on the end surface S1 where the cell 15 is open and the outer peripheral surface S2.

このような構成により、蓄熱体1が酸素の存在する雰囲気において高温下で使用されても、基体10の表面を気密に被覆している珪酸系ガラスの酸化防止層21によって、炭化珪素質セラミックスである基体10が酸化することが防止される。 With such a configuration, even when the heat storage element 1 is used at high temperatures in an oxygen-containing atmosphere, the anti-oxidation layer 21 of silicate glass airtightly covering the surface of the substrate 10 protects the surface of the substrate 10 from silicon carbide ceramics. Certain substrates 10 are prevented from oxidizing.

また、ハニカム構造の蓄熱体1は、使用現場において、蓄熱部の内部に縦横に積み重ねられた状態で使用されるのが一般的である。珪酸系ガラスの酸化防止層21は、高温下で軟化するが、積み重ねられた状態で使用されている蓄熱体1の表面において、隣接する蓄熱体1やケーシングと接触する端面S1及び外周面S2では、酸化防止層21の外側に高耐火性材料の付着防止層22が積層されている。高耐火性材料は蓄熱体1が使用される高温下でも軟化することはないため、付着防止層22の存在によって、蓄熱体1同士の付着や蓄熱体1とケーシングの付着が防止される。 Moreover, the honeycomb-structured heat storage element 1 is generally used in a state of being vertically and horizontally stacked inside the heat storage section at the site of use. The anti-oxidation layer 21 of silicate glass softens at high temperatures, but on the surfaces of the heat storage elements 1 used in a stacked state, on the end surface S1 and the outer peripheral surface S2 in contact with the adjacent heat storage elements 1 and the casing. , an anti-adhesion layer 22 of a highly refractory material is laminated on the outside of the anti-oxidation layer 21 . Since the highly refractory material does not soften even at high temperatures when the heat storage element 1 is used, the presence of the adhesion prevention layer 22 prevents the heat storage elements 1 from adhering to each other and the heat storage element 1 from the casing.

そして、蓄熱体1が熱交換するガスが流通するのはセル15の内部空間であり、セル15の内表面には高耐火性材料の層は積層されていないため、高耐火性材料の層の存在によって、蓄熱体1による熱交換の作用が損なわれるおそれのないものとなっている。 It is the internal space of the cell 15 that the gas that the heat storage element 1 exchanges heat flows through, and since the layer of the highly refractory material is not laminated on the inner surface of the cell 15, the layer of the highly refractory material is not laminated. There is no fear that the heat exchange effect of the heat storage element 1 will be impaired due to its presence.

次に、実施例1~7の蓄熱体について、酸化防止効果、及び、付着防止効果を検討した結果を示す。 Next, the results of examining the anti-oxidation effect and anti-adhesion effect of the heat storage bodies of Examples 1 to 7 are shown.

実施例1~7の試料には、同一条件で作製した基体を使用した。この基体は、骨材としての炭化珪素、及び、炭化珪素を反応生成する珪素源と炭素源とを含む原料を成形し、非酸化性雰囲気で焼成した後、過剰の炭素分を酸化雰囲気下で加熱除去したものである。基体のハニカム構造は、隔壁厚さ0.65mm、セル密度50セル/inchとし、外形は50mm×50mm×50mmの立方体とした。炭素源として使用した炭素質物質の消失跡に気孔が形成されており、隔壁は多孔質である。 Substrates prepared under the same conditions were used for the samples of Examples 1-7. This substrate is produced by molding a raw material containing silicon carbide as an aggregate, and a silicon source and a carbon source that generate silicon carbide by reaction, firing the substrate in a non-oxidizing atmosphere, and removing excess carbon in an oxidizing atmosphere. It is removed by heating. The honeycomb structure of the substrate had a partition wall thickness of 0.65 mm, a cell density of 50 cells/inch 2 , and a cubic shape of 50 mm×50 mm×50 mm. Pores are formed in traces of disappearance of the carbonaceous material used as the carbon source, and the partition walls are porous.

上記の実施形態の基体の表面を酸化防止剤で被覆するために、同一組成の酸化防止剤を同一条件で基体に含浸させた(第一コーティング工程)。含浸処理では、まず、密閉できる容器内に基体を収容し、容器内の空気を真空ポンプ等で吸引する。これにより、多孔質の基体の開気孔が脱気される。次に、開閉弁付きのパイプやホースを介して、酸化防止剤のスラリーを、基体が収容されている密閉容器内に導入する。これにより、基体の外表面が酸化防止剤によって被覆されると共に、脱気された開気孔の内部まで酸化防止剤が浸入する。その後、基体から余剰の酸化防止剤を除去した。例えば、基体に連続して振動を与えることにより、或いは、圧縮空気を基体に吹き付けることにより、余剰の酸化防止剤を除去することができる。 In order to coat the surface of the substrate of the above embodiment with the antioxidant, the substrate was impregnated with the antioxidant having the same composition under the same conditions (first coating step). In the impregnation treatment, first, the substrate is placed in a container that can be sealed, and the air in the container is sucked by using a vacuum pump or the like. Thereby, the open pores of the porous substrate are degassed. Next, the antioxidant slurry is introduced into the sealed container containing the substrate through a pipe or hose equipped with an on-off valve. As a result, the outer surface of the substrate is coated with the antioxidant, and the antioxidant penetrates into the degassed open pores. Excess antioxidant was then removed from the substrate. Excess antioxidant can be removed, for example, by continuously vibrating the substrate or by blowing compressed air onto the substrate.

酸化防止剤によって表面が被覆された実施例1~7の基体を、約100℃の温度で加熱して乾燥させたのち、1000℃の温度で一定時間加熱し、その後室温まで冷却することにより、酸化防止剤を珪酸系ガラスの酸化防止層とした(第一熱処理工程)。 The substrates of Examples 1 to 7, the surface of which is coated with an antioxidant, are dried by heating at a temperature of about 100° C., then heated at a temperature of 1000° C. for a certain period of time, and then cooled to room temperature. An antioxidant was used as an antioxidant layer of silicate glass (first heat treatment step).

次に、酸化防止層で被覆された実施例1~7の基体の外周面に、付着防止剤を塗布した(第二コーティング工程)。付着防止剤は、次のように実施例ごとに耐火性材料の種類または平均粒子径を異ならせ、それ以外の条件は同一として調製した。
実施例1:ジルコン、平均粒子径45μm
実施例2:ムライト、平均粒子径400μm
実施例3:ムライト、平均粒子径20μm
実施例4:ジルコンとムライトとを質量比1対1で混合した混合物:平均粒子径35μm
実施例5:ジルコニア、平均粒子径1μm
実施例6:アルミナ、平均粒子径120μm
実施例7:アルミナ、平均粒子径20μm
Next, an anti-adhesion agent was applied to the outer peripheral surface of the substrates of Examples 1 to 7 coated with the antioxidant layer (second coating step). The anti-adhesion agent was prepared by changing the type of refractory material or the average particle size for each example as follows, but under the same conditions other than that.
Example 1: Zircon, average particle size 45 μm
Example 2: Mullite, average particle size 400 μm
Example 3: Mullite, average particle size 20 μm
Example 4: Mixture of zircon and mullite at a mass ratio of 1:1: average particle size 35 μm
Example 5: Zirconia, average particle size 1 μm
Example 6: Alumina, average particle size 120 μm
Example 7: Alumina, average particle size 20 μm

付着防止剤によって外周面が被覆された実施例1~7の基体を、約100℃の温度で加熱して乾燥させたのち、1000℃の温度で一定時間加熱し、その後室温まで冷却することにより、高耐火性材料を酸化防止層に固着させ付着防止層とした(第二熱処理工程)。 The substrates of Examples 1 to 7, whose outer peripheral surface was coated with an anti-adhesion agent, were dried by heating at a temperature of about 100° C., then heated at a temperature of 1000° C. for a certain period of time, and then cooled to room temperature. A highly refractory material was adhered to the anti-oxidation layer to form an anti-adhesion layer (second heat treatment step).

比較例として、酸化防止層のみを有する比較例1と、付着防止層のみを有する比較例2の蓄熱体を作製した。比較例1の蓄熱体は、実施例の基体と同一条件で作製した基体の表面を、実施例と同一の酸化防止剤で被覆し、実施例と同一の条件で第一熱処理工程を行って酸化防止層を形成したが、付着防止層は積層しなかったものである。比較例2の蓄熱体は、実施例の基体と同一条件で作製した基体の外周面に、酸化防止剤を塗布することなく、実施例1と同一の付着防止剤(高耐火性材料:ジルコン)を直接塗布した後、実施例の第二熱処理工程と同一の条件で熱処理を行って付着防止層を形成した。 As comparative examples, heat storage bodies of Comparative Example 1 having only an anti-oxidation layer and Comparative Example 2 having only an anti-adhesion layer were produced. In the heat storage element of Comparative Example 1, the surface of the substrate prepared under the same conditions as the substrate of Example was coated with the same antioxidant as in Example, and the first heat treatment step was performed under the same conditions as in Example to oxidize it. An anti-adhesion layer was not laminated although an anti-adhesion layer was formed. In the heat storage element of Comparative Example 2, the same anti-adhesion agent (highly refractory material: zircon) as in Example 1 was applied to the outer peripheral surface of the substrate prepared under the same conditions as the substrate of Example without applying an antioxidant. was directly applied, heat treatment was performed under the same conditions as the second heat treatment step in the example to form an anti-adhesion layer.

実施例1~7、及び、比較例1,2の蓄熱体について、耐酸化性を評価する酸化試験、及び、付着性を評価する付着試験を行った。 The heat storage bodies of Examples 1 to 7 and Comparative Examples 1 and 2 were subjected to an oxidation test for evaluating oxidation resistance and an adhesion test for evaluating adhesion.

炭化珪素の分子量は40であり、二酸化珪素の分子量は60であるため、1モルの炭化珪素が酸化して1モルの二酸化珪素となると質量は20g増加する。酸化試験は、このことを利用し、空気雰囲気下での加熱処理の前後の質量変化によって、酸化の度合いを評価するものである。具体的には、温度1300℃まで所定速度で昇温し、その温度にて50時間保持した後、室温まで降温するという操作を1回として、この操作を6回繰り返して加熱時間を計300時間とすることにより、酸化試験を行った。酸化試験の開始前の質量(初期質量)を基準とし、酸化試験後の質量の増加率が1%以下であった場合に耐酸化性を有するとして「〇」で評価し、質量の増加率が1%を超えた場合に耐酸化性に劣るとして「×」で評価した。 Since the molecular weight of silicon carbide is 40 and the molecular weight of silicon dioxide is 60, when 1 mol of silicon carbide is oxidized to 1 mol of silicon dioxide, the mass increases by 20 g. The oxidation test utilizes this fact and evaluates the degree of oxidation based on the change in mass before and after heat treatment in an air atmosphere. Specifically, the temperature was raised to 1300° C. at a predetermined rate, held at that temperature for 50 hours, and then lowered to room temperature. An oxidation test was performed by Based on the mass before the start of the oxidation test (initial mass), if the rate of increase in mass after the oxidation test is 1% or less, it is evaluated as having oxidation resistance with "○", and the rate of increase in mass is evaluated as "○". When it exceeded 1%, it was evaluated as "x" as being inferior in oxidation resistance.

付着試験は、各試料について、二つの蓄熱体を互いの外周面が当接するように重ね合わせ、1300℃の温度で12時間保持した後、室温まで降温することにより行った。試験後に、二つの蓄熱体が溶着することなく分離できた場合を、付着が抑制されているとして「〇」で評価し、二つの蓄熱体が溶着していた場合を、付着があるとして「×」で評価した。 The adhesion test was carried out by stacking two heat storage elements on each sample so that their outer peripheral surfaces were in contact with each other, holding them at a temperature of 1300° C. for 12 hours, and then cooling them to room temperature. After the test, if the two heat storage bodies could be separated without welding, it was evaluated as "O" because the adhesion was suppressed, and if the two heat storage bodies were welded, it was evaluated as "X" because there was adhesion. ” was evaluated.

また、酸化試験の後に、各試料の蓄熱体の外観を肉眼で観察し、外表面(最外層)に亀裂が殆どない場合を「〇」で、亀裂が僅かに観察される場合を「△」で、亀裂が明確に観察される場合を「×」で評価した。上記の試験及び観察結果を、表1に示す。 In addition, after the oxidation test, the appearance of the heat storage element of each sample was observed with the naked eye, and the case where there were almost no cracks on the outer surface (outermost layer) was indicated by "○", and the case where cracks were slightly observed was indicated by "△". , and the case where cracks were clearly observed was evaluated as "x". The results of the above tests and observations are shown in Table 1.

Figure 0007247141000001
Figure 0007247141000001

表1に示すように、これまで得ていた知見の通り、酸化防止層を有する実施例1~7、及び比較例1は耐酸化性を有しており、酸化防止層を備えない比較例2は、耐酸化性に劣っていた。また、付着防止層がなく最外層が酸化防止層である比較例1の外表面は、これまで得ていた知見の通り、亀裂がなく緻密な層であった。 As shown in Table 1, according to the knowledge obtained so far, Examples 1 to 7 having an antioxidant layer and Comparative Example 1 have oxidation resistance, and Comparative Example 2 without an antioxidant layer. was inferior in oxidation resistance. In addition, the outer surface of Comparative Example 1, in which there is no anti-adhesion layer and the outermost layer is an anti-oxidation layer, was a dense layer with no cracks, as was previously known.

そして、高耐火性材料を含む付着防止層を有する実施例1~7、及び比較例2では、蓄熱体同士の付着が有効に抑制されており、この抑制作用は、高耐火性材料の種類や平均粒子径にはよらないものであった。 In Examples 1 to 7 and Comparative Example 2, which have an anti-adhesion layer containing a highly refractory material, adhesion between the heat storage elements is effectively suppressed, and this suppressing action depends on the type of highly refractory material and It did not depend on the average particle size.

ただし、蓄熱体同士の付着が抑制されている試料の一部は、外表面に僅かに亀裂が確認された。具体的には、高耐火性材料がジルコニアである実施例5と、高耐火性材料が共にアルミナであるが平均粒子径が相違する実施例6,実施例7である。このことから、外表面における亀裂の発生には、高耐火性材料の粒子径よりも高耐火性材料の種類が大きく影響するものと考えられた。外表面に亀裂が殆ど観察されなかった実施例1の高耐火性材料はジルコンであり、実施例2,実施例3の高耐火性材料はムライトであり、実施例4の高耐火性材料はジルコンとムライトとの混合物であり、何れも珪素(Si)成分を含んでいる。そのため珪素系ガラスの酸化防止層との親和性が高いことにより、高耐火性材料の付着防止層と酸化防止層との密着性が高く、亀裂の発生が抑制されているものと考えられた。 However, some of the samples in which adhesion between the heat storage bodies was suppressed were found to have slight cracks on the outer surface. Specifically, Example 5, in which the highly refractory material is zirconia, and Example 6 and Example 7, in which both the highly refractory material is alumina but have different average particle diameters. From this, it was considered that the type of high refractory material had a greater effect on the occurrence of cracks on the outer surface than the particle size of the high refractory material. The highly refractory material of Example 1 in which almost no cracks were observed on the outer surface was zircon, the highly refractory material of Examples 2 and 3 was mullite, and the highly refractory material of Example 4 was zircon. and mullite, both of which contain a silicon (Si) component. Therefore, it was thought that the high affinity between the anti-oxidation layer of the silicon-based glass and the anti-adhesion layer of the highly refractory material and the anti-oxidation layer were high, and the occurrence of cracks was suppressed.

加えて、ジルコニアやアルミナは、炭化珪素と熱膨張率の差が大きい。具体的には、炭化珪素の熱膨張率が4.0~4.5(×10-6K)であるのに対し、ジルコニア及びアルミナの熱膨張率は、それぞれ10.5(×10-6K)及び7.2(×10-6K)である。そのため、蓄熱体が高温下におかれたときの基体(炭化珪素質セラミックス焼結体)と付着防止層の熱膨張率の差異も、付着防止層における亀裂の発生の一因であると考えられた。一方、亀裂が殆ど発生しなかった試料の高耐火性材料であるジルコン及びムライトの熱膨張率は、それぞれ4.5(×10-6K)及び5.0(×10-6K)であり、炭化珪素の熱膨張率と値が近い。そのため、蓄熱体が高温下におかれたとき、基体と付着防止層が同程度に熱膨張し、冷却されるときも同程度に熱収縮するため、付着防止層における亀裂の発生が抑制されていると考えられた。なお、酸化防止層の珪酸系ガラスは、加熱により軟化して延びるため、基体の熱膨張に追従すると考えられる。 In addition, zirconia and alumina have a large difference in coefficient of thermal expansion from silicon carbide. Specifically, the coefficient of thermal expansion of silicon carbide is 4.0 to 4.5 (×10 −6 K), while the coefficient of thermal expansion of zirconia and alumina is 10.5 (×10 −6 K ), respectively. K) and 7.2 (×10 −6 K). Therefore, the difference in thermal expansion coefficient between the substrate (silicon carbide ceramic sintered body) and the anti-adhesion layer when the heat storage element is placed at a high temperature is also considered to be one of the causes of cracks in the anti-adhesion layer. rice field. On the other hand, the coefficients of thermal expansion of zircon and mullite, which are highly refractory materials of the sample in which almost no cracks occurred, were 4.5 (×10 −6 K) and 5.0 (×10 −6 K), respectively. , the coefficient of thermal expansion is close to that of silicon carbide. Therefore, when the heat storage element is placed at a high temperature, the substrate and the anti-adhesion layer thermally expand to the same extent, and when cooled, they thermally contract to the same extent, so that the occurrence of cracks in the anti-adhesion layer is suppressed. I thought there was. In addition, since the silicate glass of the antioxidant layer is softened and elongated by heating, it is considered to follow the thermal expansion of the substrate.

付着防止層の表面に亀裂が生じていると、蓄熱体の使用に伴い付着防止層が剥離しやすく、付着防止の効果が低減するおそれがある。そのため、付着防止層に含める高耐火性材料としては、融点が1600℃以上の酸化物セラミックスのうち、珪素成分を含む材料が好適である。また、付着防止層に含める高耐火性材料としては、融点が1600℃以上の酸化物セラミックスのうち、熱膨張率が炭化珪素の熱膨張率と近い材料が好適である。これら二つの条件の両方を満たす材料として、ジルコン及びムライトは、付着防止層に含める高耐火性材料として特に好適であり、それぞれ単独で、或いは混合して使用することができる。 If the surface of the anti-adhesion layer is cracked, the anti-adhesion layer tends to peel off as the heat storage element is used, which may reduce the anti-adhesion effect. Therefore, among oxide ceramics having a melting point of 1600° C. or higher, a material containing a silicon component is suitable as a highly refractory material to be included in the anti-adhesion layer. As the highly refractory material to be included in the anti-adhesion layer, among oxide ceramics having a melting point of 1600° C. or higher, a material having a coefficient of thermal expansion close to that of silicon carbide is suitable. As materials that satisfy both of these two conditions, zircon and mullite are particularly suitable as highly refractory materials to be included in the anti-adhesion layer, and can be used either alone or in combination.

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。 As described above, the present invention has been described with reference to preferred embodiments, but the present invention is not limited to the above embodiments, and as shown below, various improvements can be made without departing from the scope of the present invention. and design changes are possible.

例えば、実施例の蓄熱体では、酸化防止層で被覆された基体の表面のうち、外周面にのみ付着防止層を形成したが、これは付着試験に必要な面を考慮したものであり、実際の使用現場で蓄熱部に縦横に積み重ねられる蓄熱体に対しては、外周面に加えてセルが開口する端面にも付着防止層が形成される。 For example, in the heat storage bodies of the examples, the anti-adhesion layer was formed only on the outer peripheral surface of the surface of the substrate coated with the anti-oxidation layer. In addition to the outer peripheral surface of the heat storage element stacked vertically and horizontally in the heat storage section at the site of use, the adhesion prevention layer is formed not only on the end surface where the cell is opened.

また、実施例の蓄熱体について、その断面を走査型顕微鏡で観察したところ、酸化防止層は緻密な層であるのに対し、付着防止層は多孔質層であることが確認された。このことから、炭化珪素質セラミックス焼結体を基体とする蓄熱体の酸化を抑制するためには、基体を気密に被覆する珪酸系ガラスの酸化防止層が必須であることが明らかであると共に、蓄熱体と熱交換するガスが、付着防止層の気孔を介して基体にアクセスすることができると考えられる。 Further, when the cross section of the heat storage body of the example was observed with a scanning microscope, it was confirmed that the anti-oxidation layer was a dense layer, while the anti-adhesion layer was a porous layer. From this, it is clear that an anti-oxidation layer of silicic acid-based glass that hermetically coats the substrate is essential in order to suppress oxidation of the heat storage body having a silicon carbide ceramic sintered body as a substrate. It is believed that the gas that exchanges heat with the heat store can access the substrate through the pores of the anti-adhesion layer.

そのため、ハニカム構造体である基体では、セルの内表面において酸化防止層の外側に付着防止層を積層しても、高耐火性材料の層の存在によって蓄熱体による熱交換の作用が損なわれる程度はさほど大きくないとも考えられる。セルの内表面においても付着防止層が積層されていることにより、熱を回収する排ガスにダスト等の異物が含まれていた場合に、軟化した珪酸系ガラスに異物が付着することによってセルが目詰まりしてしまうおそれを、防止することができる。 Therefore, in the substrate, which is a honeycomb structure, even if the anti-adhesion layer is laminated on the outside of the anti-oxidation layer on the inner surface of the cells, the presence of the highly refractory material layer impairs the heat exchange effect of the heat storage body. may not be very large. Since the anti-adhesion layer is also laminated on the inner surface of the cell, if foreign matter such as dust is contained in the exhaust gas from which heat is recovered, the foreign matter will adhere to the softened silicate glass and the cell will not be visible. It is possible to prevent the possibility of clogging.

また、同様の考え方に基づき、図3に示すように、炭化珪素質セラミックス焼結体で形成された中実ボールの基体10bに、酸化防止層21と付着防止層22が積層されている蓄熱体2とすることができる。高耐火性材料の付着防止層22が多孔質層であることにより、付着防止層22の存在によって蓄熱体2による熱交換の作用が損なわれることを懸念することなく、酸化防止層21によって基体の酸化を抑制し、且つ、付着防止層22の存在によって蓄熱体同士の付着、蓄熱体とケーシングとの付着、蓄熱体への異物の付着を抑制することができる。 Based on the same idea, as shown in FIG. 3, a heat storage body in which an oxidation prevention layer 21 and an adhesion prevention layer 22 are laminated on a solid ball base 10b formed of a silicon carbide ceramic sintered body. 2. Since the anti-adhesion layer 22 of the highly refractory material is a porous layer, the anti-oxidation layer 21 prevents the heat exchange effect of the heat storage element 2 from being impaired due to the presence of the anti-adhesion layer 22. Oxidation is suppressed, and the presence of the anti-adhesion layer 22 can suppress adhesion between the heat storage bodies, adhesion between the heat storage body and the casing, and adhesion of foreign matter to the heat storage body.

1 蓄熱体
2 蓄熱体
10 基体
11 隔壁
15 セル
21 酸化防止層
22 付着防止層
S1 端面
S2 外周面
1 heat storage element 2 heat storage element 10 substrate 11 partition wall 15 cell 21 anti-oxidation layer 22 anti-adhesion layer S1 end surface S2 outer peripheral surface

Claims (3)

炭化珪素質セラミックス焼結体の基体と、
該基体の表面を被覆している珪酸系ガラスの酸化防止層と、
該酸化防止層の少なくとも一部を外側から被覆している付着防止層と、を備え、
該付着防止層は、融点が1600℃以上の酸化物セラミックスである高耐火性材料を含んでおり、
前記基体は、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体であり、
前記酸化防止層は、前記セルの内表面を被覆しているのに対し、
前記付着防止層は、前記セルの内表面では前記酸化防止層を被覆していない
ことを特徴とする蓄熱体。
a base of a silicon carbide ceramic sintered body;
an antioxidant layer of silicate glass covering the surface of the substrate;
an anti-adhesion layer covering at least a portion of the anti-oxidation layer from the outside,
The anti-adhesion layer contains a highly refractory material that is an oxide ceramic with a melting point of 1600° C. or higher ,
The substrate is a honeycomb structure comprising a plurality of cells partitioned by partition walls extending in a single direction,
Whereas the antioxidant layer covers the inner surface of the cell,
The anti-adhesion layer does not cover the anti-oxidation layer on inner surfaces of the cells.
A heat storage element characterized by:
前記高耐火性材料は、ジルコン、ムライト、または、ジルコンとムライトとの混合物である
ことを特徴とする請求項1に記載の蓄熱体。
2. The heat storage element of claim 1, wherein the highly refractory material is zircon, mullite, or a mixture of zircon and mullite.
炭化珪素質セラミックス焼結体で形成された基体の表面に、二酸化珪素を含有する酸化防止剤を被覆する第一コーティング工程と、
該第一コーティング工程を経た前記基体を加熱し、二酸化珪素を溶融してから冷却することにより前記酸化防止剤を珪酸系ガラスの酸化防止層とする第一熱処理工程と、
該第一熱処理工程を経た前記基体の表面の少なくとも一部を、融点が1600℃以上の酸化物セラミックスである高耐火性材料を含む付着防止剤で、前記酸化防止層の外側から被覆する第二コーティング工程と、
該第二コーティング工程を経た前記基体を加熱し、前記酸化防止層の珪酸系ガラスを軟化させて前記高耐火性材料を接着し、その後の冷却により珪酸系ガラスを固化させることにより、前記酸化防止層に付着防止層を固着する第二熱処理工程と、を具備し、
前記基体、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とし
前記酸化防止層、前記セルの内表面を被覆るのに対し、
前記付着防止層は、前記セルの内表面で前記酸化防止層を被覆しな
ことを特徴とする蓄熱体の製造方法
a first coating step of coating the surface of a substrate formed of a silicon carbide ceramic sintered body with an antioxidant containing silicon dioxide;
a first heat treatment step in which the substrate that has undergone the first coating step is heated to melt the silicon dioxide and then cooled so that the antioxidant is used as an antioxidant layer of silicate glass;
A second step of coating at least part of the surface of the substrate that has undergone the first heat treatment step from the outside of the antioxidant layer with an anti-adhesion agent containing a highly refractory oxide ceramic material having a melting point of 1600° C. or higher. a coating process;
The substrate that has undergone the second coating step is heated to soften the silicate-based glass of the anti-oxidation layer to adhere the highly refractory material, and then cooled to solidify the silicate-based glass, thereby preventing oxidation. a second heat treatment step of fixing the anti-adhesion layer to the layer;
The substrate is a honeycomb structure having a plurality of cells partitioned by partition walls extending in a single direction,
While coating the inner surface of the cell with the antioxidant layer,
A method for manufacturing a heat storage element, wherein the anti-adhesion layer does not cover the anti-oxidation layer on the inner surface of the cell.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2022116676A (en) * 2021-01-29 2022-08-10 明智セラミックス株式会社 Deposition-adhesion prevention structure of refractory
JP7507141B2 (en) 2021-12-27 2024-06-27 東京窯業株式会社 Regenerative burner device, heat storage body, and method for manufacturing heat storage body

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017149621A (en) 2016-02-25 2017-08-31 東京窯業株式会社 Honeycomb structure and method for producing honeycomb structure

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08325086A (en) * 1995-05-29 1996-12-10 Toshiba Ceramics Co Ltd Oxidation preventing coating material for refractory for casting
JP3062139B2 (en) * 1997-11-07 2000-07-10 株式会社東芝 Manufacturing method of multilayer ceramics

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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