JPH1054692A - 耐熱高熱伝導性冷却管 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 原子力関連設備、火力発電関連設備、熱交換
設備、とくに核融合炉の冷却管として有用で、加熱ろう
付けにより強度低下が少ない耐熱高熱伝導性冷却管を提
供する。 【解決手段】 銅または銅合金からなる外層、耐火物粒
子を含有する銅または銅合金からなる中間層、銅または
銅合金からなる内層により構成される。外層および内層
は無酸素銅、中間層はアルミナ分散強化銅から構成する
のが好ましい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、原子力関連設備、火力
発電関連設備、熱交換設備などにおいて使用される冷却
管、とくに核融合炉において好適に使用される耐熱高熱
伝導性冷却管に関する。

【０００２】

【従来の技術】原子力関連の設備、とくに核融合炉にお
いて、その内壁は１００００℃以上の高温のプラズマに
対面するため、Ｃ／Ｃコンポジットなどの黒鉛系材料の
タイルで覆われており、下部は純銅製の冷却管を配設し
て冷却され、ステンレス鋼からなる構造材で支持されて
いる。

【０００３】上記冷却管は、黒鉛系材料のタイルおよび
ステンレス鋼の構造材に対し、支持部材を介してＣｕ−
Ａｇ系ろう材を用いてろう付けされるから、ろう付け時
の加熱により純銅からなる冷却管のろう付け部は軟化
し、ろう付け部以外の部分にもろう付け作業時の加熱に
より強度低下が生じる。このため、冷却管として肉厚の
大きいものを使用し強度低下を補うことが行われている
が、とくに装置が大型の場合には、冷却管の容量が大き
くなるとともに、支持部材も大きいものが必要となるた
め構造上の問題が生じる

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、とくに、核
融合炉で使用される冷却管における上記従来の問題点を
解消するためになされたものであり、その目的は、冷却
管の取り付けのために、ろう付け作業を行った場合、軟
化や強度低下を生じることがなく、従って肉厚の大きい
冷却管を使用する必要がなく、構造材への負担を軽減す
ることができ、さらに熱伝導性にも優れ、核融合炉以外
の原子力関連設備、火力発電関連設備、熱交換設備など
における配管材としても有効に使用することができる耐
熱高熱伝導性冷却管を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの本発明による耐熱高熱伝導性冷却管は、銅または銅
合金からなる外層、耐火物粒子を含有する銅または銅合
金からなる中間層および銅または銅合金からなる内層か
ら構成されることを特徴とする。また、外層および内層
が無酸素銅、中間層がアルミナを０．０５〜１．０％含
有するアルミナ分散強化銅からなり、外層の厚さが０．
５ｍｍ以上で且つ管肉厚の４０％以下、内層の厚さが
０．１ｍｍ以上で且つ管肉厚の４０％以下であることを
発明構成上の第２の特徴とする。

【０００６】さらに、管内面にねじりテープを装着し、
または管内面に溝もしくは突起を形成したこと、ねじり
テープが管の内径に対して０．５〜５％の厚さを有する
ステンレス鋼またはＮｉ合金の条からなることを、それ
ぞれ第３および第４の特徴とする。

【０００７】本発明による冷却管は、外層を銅または銅
合金、中間層を耐火物粒子を含有する銅または銅合金、
内層を銅または銅合金から構成した三層構造のものであ
り、この三層構造により、ろう付け性に優れ、且つろう
付け時の加熱で強度低下を生じることがない冷却管が得
られる。外層および内層を構成する銅としては、好まし
くは無酸素銅、リン脱酸銅のような純銅、最も好ましく
は無酸素銅が適用され、必要に応じてＣｕ−Ｚｎ系、Ｃ
ｕ−Ｎｉ系、Ｃｕ−Ｓｎ系などの銅合金も使用可能であ
る。また、Ｃｕに少量のＦｅ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｚｎ、Ｍｎ
などを添加して強度、耐熱性、その他の特性を改善した
Ｃｕ系材料を使用することもできる。このうち、無酸素
銅はとくに熱伝導性に優れ、良好な耐食性をそなえてい
る。管内流速がとくに速い場合には、内管にＣｕ−Ｓｎ
系合金などの耐潰食性合金を適用するのが有効である。

【０００８】中間層は、耐火物粒子を含有する銅または
銅合金で構成される。ベースとなる銅または銅合金は、
外層および内層と同じものが適用でき、耐火物の粒子と
しては、アルミナ、シリカ、ジルコニア、硼化チタン、
炭化チタンなどの粒子が使用できる。耐火物粒子を含有
する銅は、１０００℃近い高温に曝されても殆ど軟化す
ることのない耐熱性をそなえている。このうち、純銅に
アルミナを分散させたアルミナ分散強化銅を中間層とす
るのが最も好ましい。

【０００９】本発明の冷却管の最も好ましい態様は、外
層および内層を無酸素銅、中間層をアルミナを含有する
アルミナ分散強化銅で構成するものである。アルミナ分
散強化銅中のアルミナの含有量は０．０５〜１．０％の
範囲が好ましく、０．０５％未満では材料の強化が十分
でなく、１．０％を越えると熱伝導性、電気伝導性など
の伝導性が低下するとともに加工性の劣化が生じ易くな
る。分散する耐火物粒子の大きさは１０〜１０００ｎｍ
の範囲が好ましく、この範囲を外れると、結晶粒界移動
に対するピン止め効果が減少し、十分な耐熱性が得難く
なる。

【００１０】この場合の外層の厚さは、０．５ｍｍ以上
で且つ管肉厚の４０％以下が好ましい。外層の厚さが
０．５ｍｍ未満では、冷却管をろう付けする際、溶融ろ
うが材料中に拡散し、ろう付け面のろうが不足して接合
不良が生じ易くなる。外層の厚さが管肉厚の４０％を越
えると、ろう付け性改善の効果が飽和し、熱間加工時に
割れが生じ易くなる。最も好ましい外層の厚さは０．８
ｍｍ以上で且つ管肉厚の２０％以下である。

【００１１】また、内層の厚さは、０．１ｍｍ以上で且
つ管肉厚の４０％以下が好ましく、０．１ｍｍ未満で
は、ろう付け時に溶融ろうが材料中に拡散し、ろう付け
面のろうが不足して接合不良が生じ易くなる。また管内
面に装着するねじりテープの食いつきが少なく安定性が
不十分となり、冷却管を曲げ加工するとテープにガタツ
キが生じ易くなる。内層の厚さが管肉厚の４０％を越え
ると、熱間加工時に割れが発生し易くなる。

【００１２】本発明の好ましい実施態様においては、冷
却管内を流通する媒体の管内面への接触を促進し、熱伝
導度を高めるために、管内面にねじりテープを装着す
る。ねじりテープは、薄い金属の条材を所定のねじりピ
ッチでねじり加工することによって成形され、冷却管の
内面に密着した状態で冷却管の長さ方向に挿着されてい
る。ねじりテープとしては、好ましくは管の内径に対し
て０．５〜５％の厚さを有するステンレス鋼またはイン
コネルなどのＮｉ合金の条が適用される。厚さが管内径
の０．５％未満では加工時あるいは冷却媒体が流れる際
に変形するおそれがあり、５％を越えた厚さとすると、
冷却促進の効果が飽和し、また媒体が流れる部分の断面
積が減少するとともに、冷却管の重量を増加させる。ね
じり加工も困難となる。管内面にねじりテープを装着す
る代わりに、管内面に螺旋状あるいは格子状の溝、もし
くは突起部を形成しても同様の効果が達成される。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明の冷却管を製造するには、
例えば、所定量のＡｌを含有するＣｕ−Ａｌ合金の粉末
を常法に従って酸化処理し、Ｃｕマトリックス中にＡｌ
₂ Ｏ₃ ( アルミナ) が分散したアルミナ分散強化銅を製
造し、これを粉末とする。ゴム型の中心に銅または銅合
金管を配置したゴム型を準備し、ゴム型の中心に配置さ
れた管とゴム型の間に粉末状のアルミナ分散強化銅を充
填し、ＣＩＰ成形により固化成形したのち、これを銅ま
たは銅合金からなる容器に封入してビレットとし、熱間
押出、圧延、抽伸により管に成形する。

【００１４】成形された管の中に、ねじり成形された金
属条からなるねじりテープを挿入し、抽伸加工により、
ねじりテープを管内面に密着させ冷却管とする。成形さ
れた管の内面に溝または突起を形成する場合は、公知の
方法を適用して行えばよい。例えば、成形された管の内
面に溝付きマンドレルを挿入し、管を送りながら、管外
周からボールまたはロールで転造加工することにより管
内面に螺旋状の連続溝が形成される。

【００１５】

【実施例】以下、実施例により、本発明を比較例と対比
して説明する。 実施例１ 粒径149 μm 以下のＣｕ−0.4wt ％Ａｌ合金の粉末を、
350 ℃の温度で1 時間大気中で酸化させ、これを銅皿に
載せてＡｒガス雰囲気中で850 ℃の温度で3 時間加熱保
持したのち、水素ガス雰囲気中で700 ℃で1 時間加熱保
持した。これらの加熱処理において、合金粉末は一部焼
結するため、銅皿から取り出したのち粉砕する。

【００１６】上記の合金粉末をＣＩＰにより密度比77％
まで成形固化し、得られた成形体を、中心に外径120mm
、内径100mm 、長さ420mm の無酸素銅管を配置した無
酸素銅製容器（外径254mm 、内径234mm 、長さ500mm)に
ＴＩＧ溶接を行って封入してビレットとした。

【００１７】ビレットを熱間押出加工して、直径60mmの
管を作製し、さらに圧延、抽伸により外径20.5mm、内径
15.5mmの管とした。得られた管の内面に、厚さ0.4mm 、
幅15.2mm、ねじりピッチ100mm のステンレス鋼(SUS303)
のテープを挿入し、抽伸加工を行って外径20mm、内径15
mm、長さ2000mmの冷却管を得た。

【００１８】得られた冷却管のアルミナ分散強化銅のア
ルミナ量は0.7wt ％であり、外層厚さは0.8mm 、内層厚
さは0.3mm であった。冷却管を、Ｃｕ−Ａｇ系ろう材を
使用して黒鉛タイルとろう付けしたところ、ろう付け欠
陥のないろう付け接合を行うことができた。冷却管に対
して、ろう付けを想定した850 ℃で15分の加熱を行い、
その後の特性を測定したところ500MPaの引張強さを有
し、優れた熱伝導特性をそなえていた。なお、ろう付け
後において許容できる実用上の強度は350MPa以上であ
る。ねじりテープを装着したのち、2000Ｒの曲げ加工を
行ったが、テープのずれは認められなかった。

【００１９】実施例２ 粒径297 μm 以下のＣｕ−0.2wt ％Ａｌ合金の粉末を、
300 ℃の温度で30分間大気中で酸化させ、中心に外径40
mm、内径35mm、長さ130mm の無酸素銅管を配置したゴム
型を準備して、酸化させた上記合金粉末をゴム型と無酸
素銅管の間に充填して、ＣＩＰにより密度比80％まで成
形固化し、得られた成形体を無酸素銅製容器（外径92m
m、内径82mm、長さ150mm)にＴＩＧ溶接を行って封入し
てビレットとした。

【００２０】ビレットを、850 ℃の温度に3 時間加熱し
たのち、熱間押出加工して外径20.5mm、内径15.5mmの管
を作製した。得られた管の内面に、厚さ0.2mm 、幅15.1
mm、ねじりピッチ50mmのインコネル製のテープを挿入
し、抽伸加工を行って外径20mm、内径15mm、長さ1000mm
の冷却管とした。

【００２１】得られた冷却管のアルミナ分散強化銅のア
ルミナ量は0.3wt ％であり、外層厚さは1.0mm 、内層厚
さは0.5mm であった。冷却管を、Ｃｕ−Ａｇ系ろう材を
使用して黒鉛タイルとろう付けしたところ、ろう付け欠
陥のないろう付け接合を行うことができた。冷却管に対
して、ろう付けを想定した850 ℃で15分の加熱を行い、
その後の特性を測定したところ450MPaの引張強さを有
し、優れた熱伝導特性をそなえていた。

【００２２】実施例３ 粒径74μm 以下のＣｕ−0.7wt ％Ａｌ合金の粉末に、酸
化銅の粉末を0.2wt ％混合して銅製容器に入れ、Ａｒガ
ス雰囲気中で900 ℃の温度で3 時間加熱保持したのち、
水素ガス雰囲気中で700 ℃で1 時間加熱保持した。加熱
処理後の合金粉末は銅製容器から取り出し粉砕する。

【００２３】上記の合金粉末をＣＩＰにより密度比77％
まで成形固化し、得られた成形体を、中心に外径120mm
、内径100mm 、長さ420mm の無酸素銅管を配置した無
酸素銅製容器（外径254mm 、内径234mm 、長さ500mm)に
ＴＩＧ溶接を行って封入してビレットとした。

【００２４】ビレットを熱間押出加工して、直径60mmの
管を作製し、さらに圧延、抽伸により外径21mm、内径16
mmの管とした。得られた管の内面に、螺旋状溝を備えた
溝付きプラグを挿入し、管外面から回転するボールによ
り押圧する転造加工を行い、管内面に高さ1mm 、ピッチ
50mmの螺旋状の隆起が形成された、外径20mm、内径15mm
の冷却管を得た。

【００２５】得られた冷却管のアルミナ分散強化銅のア
ルミナ量は1.1wt ％であり、外層厚さは0.8mm 、内層厚
さは0.3mm であった。冷却管を、Ｃｕ−Ａｇ系ろう材を
使用して黒鉛タイルとろう付けしたところ、ろう付け欠
陥のないろう付け接合を行うことができた。冷却管に対
して、ろう付けを想定した850 ℃で15分の加熱を行い、
その後の特性を測定したところ530MPaの引張強さを有
し、優れた熱伝導特性をそなえていた。

【００２６】実施例４ 粒径149 μm 以下のＣｕ−0.4wt ％Ａｌ合金の粉末を35
0 ℃の温度で1 時間大気中で酸化させたものを用意し、
この酸化合金粉末を、同じく粒径149 μm 以下のＣｕ−
0.4wt ％Ａｌ合金の粉末に7wt ％混合し、この混合粉末
をＣＩＰにより密度比77％まで成形固化し、得られた成
形体を無酸素銅製の管( 外径120mm 、内径100mm 、長さ
420mm)とともに無酸素銅製容器（外径254mm 、内径219m
m 、長さ500mm)に、ＴＩＧ溶接を行って封入してビレッ
トとした。なお、無酸素銅製の管は無酸素銅製容器の中
心に配置されるようにした。

【００２７】ビレットを熱間押出加工して、直径60mmの
管を作製し、さらに圧延、抽伸により外径20.5mm、内径
15.5mmの管とした。得られた管の内面に、厚さ0.4mm 、
幅15.2mm、ねじりピッチ100mm のステンレス鋼(SUS303)
のテープを挿入し、抽伸加工を行って外径20mm、内径15
mm、長さ2000mmの冷却管を得た。

【００２８】得られた冷却管のアルミナ分散強化銅のア
ルミナ量は0.7wt ％であり、外層厚さは3.0mm 、内層厚
さは0.3mm であった。冷却管を、Ｃｕ−Ａｇ系ろう材を
使用して黒鉛タイルとろう付けしたところ、ろう付け欠
陥のないろう付け接合を行うことができた。冷却管に対
して、ろう付けを想定した850 ℃で15分の加熱を行い、
その後の特性を測定したところ470MPaの引張強さを有
し、優れた熱伝導特性をそなえていた。ねじりテープを
装着したのち、2000Ｒの曲げ加工を行ったが、テープの
ずれは認められなかった。

【００２９】実施例５ 粒径149 μm 以下のＣｕ−0.4wt ％Ａｌ合金粉末を、35
0 ℃の温度で1 時間、大気中で加熱、酸化させ、これを
銅皿に載せ、アルゴンガス雰囲気中で850 ℃の温度に3
時間加熱保持し、さらに水素ガス雰囲気中で700 ℃の温
度に1 時間加熱保持した。得られた粉末を粉砕し、ＣＩ
Ｐにより密度比77％まで固化成形し、リン脱酸銅製容器
（外径254mm 、内径234mm 、高さ500mm)中に、リン脱酸
銅製の管( 外径120mm 、内径100mm 、長さ420mm)と共
に、ＴＩＧ溶接により封入してビレットとした。なお、
リン脱酸銅製の管はリン脱酸銅製容器の中心に配置され
るようにした。

【００３０】ビレットを、直径60mmの寸法に熱間押出加
工し、圧延および抽伸を行って、外径9.3mm 、内径6.9m
m の冷却管を得た。得られた冷却管のアルミナ分散強化
銅部( 中間層) のアルミナ量は0.7wt ％であり、外層厚
さは0.37mm、内層厚さは0.14mmであった。抽伸工程中に
外径12.8mm、内径9.5mm のソケットを切断、採取し、こ
のソケットを介して、冷却管をＣｕ−Ａｇ−Ｐ系自溶性
ろう材を用いて熱交換器の一部にトーチろう付けにより
配管したところ、通水中も変形することなく使用でき
た。

【００３１】比較例１ 粒径297 μm 以下のＣｕ−0.02wt％Ａｌ合金の粉末を、
300 ℃の温度で15分間大気中で酸化させ、中心に外径12
0mm 、内径100mm 、長さ420mm の無酸素銅管を配置した
ゴム型を準備し、ゴム型と無酸素銅管の間に酸化させた
合金粉末を充填して、ＣＩＰにより密度比77％まで成形
固化し、得られた成形体を無酸素銅製容器（外径254mm
、内径234mm 、長さ500mm)にＴＩＧ溶接を行って封入
してビレットとした。

【００３２】ビレットを、850 ℃の温度に1 時間加熱保
持したのち熱間押出加工して、直径60mmの管を作製し、
さらに圧延、抽伸により外径20.5mm、内径15.5mmの管と
した。得られた管の内面に、厚さ0.4mm 、幅15.2mm、ね
じりピッチ100mm のステンレス鋼(SUS303)のテープを挿
入し、抽伸加工を行って外径20mm、内径15mm、長さ2000
mmの冷却管を得た。

【００３３】得られた冷却管のアルミナ分散強化銅のア
ルミナ量は0.04wt％であり、外層厚さは0.9mm 、内層厚
さは0.3mm であった。冷却管を、Ｃｕ−Ａｇ系ろう材を
使用して黒鉛タイルとろう付けしたところ、ろう付け欠
陥のないろう付け接合を行うことができた。冷却管に対
して、ろう付けを想定した850 ℃で15分の加熱を行い、
その後の特性を測定したところ引張強さは320MPaで、中
間層を構成するアルミナ分散強化銅中のアルミナ含有量
が少ないため強度が劣っていた。

【００３４】比較例２ 粒径149 μm 以下のＣｕ−0.4wt ％Ａｌ合金の粉末を、
350 ℃の温度で1 時間大気中で酸化させ、これを銅皿に
載せてＡｒガス雰囲気中で850 ℃の温度で3 時間加熱保
持したのち、水素ガス雰囲気中で700 ℃で1 時間加熱保
持した。これらの加熱処理において、合金粉末は一部焼
結するため、銅皿から取り出したのち粉砕する。

【００３５】上記の合金粉末をＣＩＰにより密度比77％
まで成形固化し、得られた成形体を、中心に外径120mm
、内径100mm 、長さ420mm の無酸素銅管を配置した無
酸素銅製容器（外径254mm 、内径234mm 、長さ500mm)に
ＴＩＧ溶接を行って封入してビレットとした。

【００３６】ビレットを熱間押出加工して、直径60mmの
管を作製し、さらに圧延、抽伸により外径20.5mm、内径
15.5mmの管とした。得られた管の内面に、厚さ0.07mm、
幅15.2mm、ねじりピッチ60mmのステンレス鋼(SUS303)の
テープを挿入し、抽伸加工を行って外径20mm、内径15m
m、長さ2000mmの冷却管としたところ、テープが薄過ぎ
るため、テープの一部が抽伸加工中に座屈した。

【００３７】比較例３ 粒径149 μm 以下のＣｕ−0.4wt ％Ａｌ合金の粉末を、
350 ℃の温度で1 時間大気中で酸化させ、これを銅皿に
載せてＡｒガス雰囲気中で850 ℃の温度で3 時間加熱保
持したのち、水素ガス雰囲気中で700 ℃で1 時間加熱保
持した。これらの加熱処理において、合金粉末は一部焼
結するため、銅皿から取り出したのち粉砕する。

【００３８】中心に外径120mm 、内径100mm 、長さ420m
m の無酸素銅管を配置したゴム型を準備し、ゴム型と無
酸素銅管の間に合金粉末を充填して、ＣＩＰにより密度
比77％まで成形固化し、得られた成形体を無酸素銅製容
器（外径254mm 、内径234mm、長さ500mm)にＴＩＧ溶接
を行って封入してビレットとした。

【００３９】ビレットを熱間押出加工して、直径60mmの
管を作製し、さらに圧延、抽伸により外径20.5mm、内径
15.5mmの管とした。得られた管の内面に、厚さ0.4mm 、
幅15.2mm、ねじりピッチ100mm のステンレス鋼(SUS303)
のテープを挿入し、抽伸加工を行って外径20mm、内径15
mm、長さ2000mmの冷却管を得た。

【００４０】得られた冷却管のアルミナ分散強化銅のア
ルミナ量は0.7wt ％であり、外層厚さは0.4mm 、内層厚
さは0.3mm であった。冷却管を、Ｃｕ−Ａｇ系ろう材を
使用して黒鉛タイルとろう付けしたところ、外層の厚さ
が小さいため、溶融ろうがアルミナ分散強化銅内に浸透
し、ろう付け面に未接合部が生じた。

【００４１】比較例４ 粒径149 μm 以下のＣｕ−0.4wt ％Ａｌ合金の粉末を、
350 ℃の温度で1 時間大気中で酸化させ、これを銅皿に
載せてＡｒガス雰囲気中で850 ℃の温度で3 時間加熱保
持したのち、水素ガス雰囲気中で700 ℃で1 時間加熱保
持した。これらの加熱処理において、合金粉末は一部焼
結するため、銅皿から取り出したのち粉砕する。

【００４２】上記の合金粉末をＣＩＰにより密度比77％
まで成形固化し、得られた成形体を、中心に外径108mm
、内径100mm 、長さ420mm の無酸素銅管を配置した無
酸素銅製容器（外径254mm 、内径234mm 、長さ500mm)に
ＴＩＧ溶接を行って封入してビレットとした。

【００４３】ビレットを熱間押出加工して、直径60mmの
管を作製し、さらに圧延、抽伸により外径20.5mm、内径
15.5mmの管とした。得られた管の内面に、厚さ0.4mm 、
幅15.2mm、ねじりピッチ100mm のステンレス鋼(SUS303)
のテープを挿入し、抽伸加工を行って外径20mm、内径15
mm、長さ2000mmの冷却管を得た。

【００４４】得られた冷却管のアルミナ分散強化銅のア
ルミナ量は0.7wt ％であり、外層厚さは0.8mm 、内層厚
さは0.08mmであった。ねじりテープを装着した冷却管
を、2000Ｒで曲げ加工したところ、内層の厚さが小さ過
ぎるため、テープの外れている個所が多く認められ、冷
却水を流通させた場合、テープが変形するおそれがあっ
た。

【００４５】比較例５ 粒径149 μm 以下のＣｕ−0.6wt ％Ａｌ合金の粉末を、
350 ℃の温度で1 時間大気中で酸化させ、これを銅皿に
載せてＡｒガス雰囲気中で850 ℃の温度で3 時間加熱保
持したのち、水素ガス雰囲気中で700 ℃で1 時間加熱保
持した。これらの加熱処理において、合金粉末は一部焼
結するため、銅皿から取り出したのち粉砕する。

【００４６】中心に外径120mm 、内径100mm 、長さ420m
m の無酸素銅管を配置したゴム型を準備し、ゴム型と無
酸素銅管の間に合金粉末を充填して、ＣＩＰにより密度
比77％まで成形固化し、得られた成形体を無酸素銅製容
器（外径254mm 、内径234mm、長さ500mm)にＴＩＧ溶接
を行って封入してビレットとした。このビレットを、直
径60mmの管に熱間押出加工したところ、アルミナ分散強
化銅からなる中間層に割れが生じた。なお、アルミナ分
散強化銅中のアルミナ含有量は1.1wt ％であった。

【００４７】比較例６ 粒径149 μm 以下のＣｕ−0.4wt ％Ａｌ合金の粉末を、
350 ℃の温度で1 時間大気中で酸化させ、これを銅皿に
載せてＡｒガス雰囲気中で850 ℃の温度で3 時間加熱保
持したのち、水素ガス雰囲気中で700 ℃で1 時間加熱保
持した。これらの加熱処理において、合金粉末は一部焼
結するため、銅皿から取り出したのち粉砕した。

【００４８】上記の合金粉末をＣＩＰにより密度比77％
まで成形固化し、得られた成形体を、中心に外径120mm
、内径100mm 、長さ420mm の無酸素銅管を配置した無
酸素銅製容器（外径254mm 、内径148mm 、長さ500mm)に
ＴＩＧ溶接を行って封入してビレットとした。このビレ
ットを、直径60mmの管に熱間押出加工したところ、外層
と中間層( アルミナ分散強化銅部) との境界で割れが生
じた。なお、押出された管の肉厚は10mmで、外層の厚さ
は4.5mm と大きかった。

【００４９】比較例７ 粒径297 μm 以下のＣｕ−0.2wt ％Ａｌ合金の粉末を、
300 ℃の温度で30分間大気中で酸化させ、中心に外径45
mm、内径34mm、長さ130mm の無酸素銅管を配置したゴム
型を準備し、ゴム型と無酸素銅管の間に合金粉末を充填
して、ＣＩＰにより密度比80％まで成形固化し、得られ
た成形体を無酸素銅製容器（外径92mm、内径82.4mm、長
さ150mm)にＴＩＧ溶接を行って封入してビレットとし
た。このビレットを850 ℃で3 時間加熱したのち、外径
20.5mm、内径15.5mmの管に熱間押出加工したところ、内
層と中間層との境界部に割れが生じた。なお、押出され
た管内層は1.2mm と厚いものであった。

【００５０】

【発明の効果】本発明によれば、耐熱性に優れ、良好な
熱伝導特性をそなえた高性能冷却管が提供される。当該
冷却管は、とくに原子力関連設備、火力発電関連設備、
熱交換設備などにおいて有効に使用され、建築用配管材
( 配管の継ぎ手を含む) としても有用である。とくに、
核融合炉の冷却管として適用した場合、内壁タイルや支
持構造材に加熱ろう付け接合する際にも強度低下がない
から、冷却管の肉厚を増大させる必要がなく、構造材へ
の負担を軽減することができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 荒木 政則 茨城県那珂郡那珂町向山801−１ 日本原 子力研究所内 (72)発明者 鈴木 哲 茨城県那珂郡那珂町向山801−１ 日本原 子力研究所内 (72)発明者 梶浦 宗次 茨城県日立市幸町三丁目１番１号 株式会 社日立製作所日立工場内 (72)発明者 岡村 久宜 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 後藤 純孝 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 熊谷 正樹 東京都港区新橋５丁目11番３号 住友軽金 属工業株式会社内 (72)発明者 安藤 哲也 東京都港区新橋５丁目11番３号 住友軽金 属工業株式会社内 (72)発明者 加藤 忠司 東京都港区新橋５丁目11番３号 住友軽金 属工業株式会社内 (72)発明者 仙田 繁 東京都港区新橋５丁目11番３号 住友軽金 属工業株式会社内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 銅または銅合金からなる外層、耐火物粒
   子を含有する銅または銅合金からなる中間層および銅ま
   たは銅合金からなる内層から構成されることを特徴とす
   る耐熱高熱伝導性冷却管。
2. 【請求項２】 外層および内層が無酸素銅、中間層がア
   ルミナを０．０５〜１．０％（重量％、以下同じ）含有
   するアルミナ分散強化銅からなり、外層の厚さが０．５
   ｍｍ以上で且つ管肉厚の４０％以下、内層の厚さが０．
   １ｍｍ以上で且つ管肉厚の４０％以下であることを特徴
   とする請求項１記載の耐熱高熱伝導性冷却管。
3. 【請求項３】 管内面にねじりテープを装着し、または
   管内面に溝もしくは突起を形成したことを特徴とする請
   求項１〜２記載の耐熱高熱伝導性冷却管。
4. 【請求項４】 ねじりテープが管内径に対して０．５〜
   ５％の厚さを有するステンレス鋼またはＮｉ合金の条か
   らなることを特徴とする請求項３記載の耐熱高熱伝導性
   冷却管。