JPS5946492A - 炭化珪素質熱交換器 - Google Patents
炭化珪素質熱交換器Info
- Publication number
- JPS5946492A JPS5946492A JP15776382A JP15776382A JPS5946492A JP S5946492 A JPS5946492 A JP S5946492A JP 15776382 A JP15776382 A JP 15776382A JP 15776382 A JP15776382 A JP 15776382A JP S5946492 A JPS5946492 A JP S5946492A
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- JP
- Japan
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- silicon carbide
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- heat exchanger
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- Pending
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F21/00—Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials
- F28F21/04—Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials of ceramic; of concrete; of natural stone
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
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- Thermal Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は炭化珪素からなる熱交換器の改良に関するもの
である。
である。
一般に熱交換器の材料は熱伝導性の良い材料が使用され
、低温用には銅、銅合金等又１０００℃以下ではインコ
ネル、ハステロイ等が使用されている。特に１０００℃
を越えるような高温ではセラミック材料としてコージラ
イト、 ＣＩＣ０Ｒ１黒鉛等が知られているが、耐食性
、信頼性、耐久性零に難点があり、実用化されているも
のは特殊なものに限られていた。
、低温用には銅、銅合金等又１０００℃以下ではインコ
ネル、ハステロイ等が使用されている。特に１０００℃
を越えるような高温ではセラミック材料としてコージラ
イト、 ＣＩＣ０Ｒ１黒鉛等が知られているが、耐食性
、信頼性、耐久性零に難点があり、実用化されているも
のは特殊なものに限られていた。
又、炭化珪素質のものは熱伝導性が良好なものであるが
、熱間荷重に弱く、更に高温における耐酸什性に乏しい
。これは炭化珪素の表面が酸化されると５ｉ０２ の被
膜が形成されても表面および内部との応力の差が次第に
拡大し、ついにはＳｉＯ□被膜が剥離するためで、炭化
珪素自体の持てる特性を充分発揮し得ない状態であった
。
、熱間荷重に弱く、更に高温における耐酸什性に乏しい
。これは炭化珪素の表面が酸化されると５ｉ０２ の被
膜が形成されても表面および内部との応力の差が次第に
拡大し、ついにはＳｉＯ□被膜が剥離するためで、炭化
珪素自体の持てる特性を充分発揮し得ない状態であった
。
本発明は炭化珪素の持つ特性を充分生かすべく、その欠
点を究明し、これを改善することによって従来に見られ
ないようなすぐれた熱交換器を開発したもので、炭化珪
素成分を９８．５％以上として他の添加物を極力抑制し
、嵩密度３．０５以上にすると共に、そこに存在する不
純物のうち特にＦ”、 ５００ ｐｐｍ以下、Ａｔ１０
００ｐｐｍ以下になる、ｔうにした高純ｐ３５炭化、ｆ
ｔ累としたものである。
点を究明し、これを改善することによって従来に見られ
ないようなすぐれた熱交換器を開発したもので、炭化珪
素成分を９８．５％以上として他の添加物を極力抑制し
、嵩密度３．０５以上にすると共に、そこに存在する不
純物のうち特にＦ”、 ５００ ｐｐｍ以下、Ａｔ１０
００ｐｐｍ以下になる、ｔうにした高純ｐ３５炭化、ｆ
ｔ累としたものである。
即ち、炭化珪素の酸化は炭化珪素成分が酸化され、その
表面に５ｉｎ２ の被膜が形成され、Ｓ・０２ の被
膜が剥部［ｔすると新たに露出した炭化珪素が酸イヒを
受けるという過程で進行する。
表面に５ｉｎ２ の被膜が形成され、Ｓ・０２ の被
膜が剥部［ｔすると新たに露出した炭化珪素が酸イヒを
受けるという過程で進行する。
この場合、生成した５ｉｏ２被１％Ｉ＋が刺部ずＺ）こ
となく存在すれば炭化珪素の酸化は停止するが、この被
膜けＦ。２０３、Ａｌ２Ｏ３等の不純物が存在すると熱
的に不安定な組成に転住し、、５ｉ０２の右１；膜の剥
部１にっ索がるということが明らかと々った。
となく存在すれば炭化珪素の酸化は停止するが、この被
膜けＦ。２０３、Ａｌ２Ｏ３等の不純物が存在すると熱
的に不安定な組成に転住し、、５ｉ０２の右１；膜の剥
部１にっ索がるということが明らかと々った。
従って、本発明のものにおいては高純度の炭化珪素を使
用し、金属に換算してＦＦｅ５００ｐｐ以下、Ａノ、１
．０００ ｐｐｍ以下とすることにより、かつ形成した
Ｌ′（化エト素成形体のν、つ密度３゜ａｓ’／７（・
。
用し、金属に換算してＦＦｅ５００ｐｐ以下、Ａノ、１
．０００ ｐｐｍ以下とすることにより、かつ形成した
Ｌ′（化エト素成形体のν、つ密度３゜ａｓ’／７（・
。
以上、炭化珪素成分が９８．５係以上のものとすること
によって、炭化珪素が本来持っている耐計４．１６度１
で長時間の使用にＦ６＋え、従来のセラミックス材料で
は１３・られなかりた熱交換器を提供するｔのである。
によって、炭化珪素が本来持っている耐計４．１６度１
で長時間の使用にＦ６＋え、従来のセラミックス材料で
は１３・られなかりた熱交換器を提供するｔのである。
以下に本発明を実施例により説明する。
先ず各種純度の炭化珪素粉を主原料とし１、これをＢ、
ＢＰ等の焼結助剤を１悌添加して、鋳込成形法によりパ
イプ状試片を形成した。作成した試片の純度および嵩密
度を表−１に示す。これら試片の室温における曲げ強度
は５００〜５５０ＭＰａの範囲内にあって、相互の純度
と曲げ強度の関係の相関性は明確ではなかった。これら
を１３５０℃に加熱し、パイプ内部に空気および２係の
ＳＯ２ガスを含む重油燃焼廃ガスを流して１０００時間
熱処理した。その重量増加（減少）および曲げ強度を測
定した結果を表−１に併記１７た。又、実施例１と同じ
純度を持つ試片を自然空気対流下で１３５０℃に熱処理
した場合の経時変化を表−２に示す。
ＢＰ等の焼結助剤を１悌添加して、鋳込成形法によりパ
イプ状試片を形成した。作成した試片の純度および嵩密
度を表−１に示す。これら試片の室温における曲げ強度
は５００〜５５０ＭＰａの範囲内にあって、相互の純度
と曲げ強度の関係の相関性は明確ではなかった。これら
を１３５０℃に加熱し、パイプ内部に空気および２係の
ＳＯ２ガスを含む重油燃焼廃ガスを流して１０００時間
熱処理した。その重量増加（減少）および曲げ強度を測
定した結果を表−１に併記１７た。又、実施例１と同じ
純度を持つ試片を自然空気対流下で１３５０℃に熱処理
した場合の経時変化を表−２に示す。
表−２
示す。
表−１において実施例１および参考例１〜３は空気酸化
させた場合、実施例２および参考例４〜５は２ ％ Ｓ
Ｏ２ガスを含有する重油燃焼廃ガスによって処理した場
合を示している。
させた場合、実施例２および参考例４〜５は２ ％ Ｓ
Ｏ２ガスを含有する重油燃焼廃ガスによって処理した場
合を示している。
その結果、実施例１および２のものは明らかに酸化増量
（減量）および強度変什がほとんど認められず、一方不
純物量の多い参考例のものはり」らかに強度が低下して
いる。なは実施例２および一考例４−６のものは酸化減
量を示しているが、これは詳細な理由は明らかではない
が、おそらく、生成した５ｊ０２ 質被膜がＳＯ２ガ
スと何らかの反応を起し、これが揮散することによって
減量したものと思われる。少なくとも５ｉ０２質被膜の
形成され易いもの程酸化減量が多くなっており、強度の
低下が特に著しい。
（減量）および強度変什がほとんど認められず、一方不
純物量の多い参考例のものはり」らかに強度が低下して
いる。なは実施例２および一考例４−６のものは酸化減
量を示しているが、これは詳細な理由は明らかではない
が、おそらく、生成した５ｊ０２ 質被膜がＳＯ２ガ
スと何らかの反応を起し、これが揮散することによって
減量したものと思われる。少なくとも５ｉ０２質被膜の
形成され易いもの程酸化減量が多くなっており、強度の
低下が特に著しい。
本発明において嵩密度を３．０５ ’／ｃｃ以上としだ
熱交換器材料としてｒ」ガス不透過性とすることが必須
要件であるためで、３．０５ ’／ｃ！ｃ以下のもので
はこの点で保証できない１、 又、炭化珪素成分を９８．５重量係以、」ニとした理由
は、前述のように炭化珪素ＣＩ２表面が酸化されて５ｉ
ｎ２ の被膜が形成されるが、この被膜か粒界に介在す
る他の成分と反応して変質し剥離を起しやすいので、こ
れらの他の成分を相λ」的に低減さ−げ、ＳｉＯ２被膜
の剥離を起さないようにするためである。
熱交換器材料としてｒ」ガス不透過性とすることが必須
要件であるためで、３．０５ ’／ｃ！ｃ以下のもので
はこの点で保証できない１、 又、炭化珪素成分を９８．５重量係以、」ニとした理由
は、前述のように炭化珪素ＣＩ２表面が酸化されて５ｉ
ｎ２ の被膜が形成されるが、この被膜か粒界に介在す
る他の成分と反応して変質し剥離を起しやすいので、こ
れらの他の成分を相λ」的に低減さ−げ、ＳｉＯ２被膜
の剥離を起さないようにするためである。
更に本発明においては高純度、高密度炭化珪素成形体表
面にＣＶＤ法によって炭化珪素の被膜を形成さぜること
によって、この被膜自体が緻密であシ、これ自身が耐酸
化性に富んだものであるだめ、より一層すぐれた機能を
発揮させることができる。
面にＣＶＤ法によって炭化珪素の被膜を形成さぜること
によって、この被膜自体が緻密であシ、これ自身が耐酸
化性に富んだものであるだめ、より一層すぐれた機能を
発揮させることができる。
本発明によって期待できる効果は形状の単純な二重式の
みならず、一般に知られている多管式のものでもよく、
又自動車用等のガスタービンエンジンの蓄熱式、伝熱式
等の形式にとられれることなく応用が可能であり、更に
熱交換器全部に適用する場合だけでなく、必要最少限の
部分のみにも適用することが可能である。
みならず、一般に知られている多管式のものでもよく、
又自動車用等のガスタービンエンジンの蓄熱式、伝熱式
等の形式にとられれることなく応用が可能であり、更に
熱交換器全部に適用する場合だけでなく、必要最少限の
部分のみにも適用することが可能である。
Claims (2)
- （１）高温流体によって隔壁を介して低温流体を加熱す
る方式の熱交換器において、該隔壁の少なくとも一部が
嵩密度３，０５１１／ｃｃ以上、炭化珪素成分が９８，
５重量％以上で、かつ不純物含有割合が金属状態に換算
してＦ、５００ｐｒｍ以下、Ａｔ １０００ Ｔ）９ｍ
以下であることを特徴とする炭化珪素質熱交換器。 - （２）少なくとも表面の一部にＣＶＤ法による炭化珪素
膜か被覆されていることを特徴とする特許請求の範囲第
１項記載の熱交換器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15776382A JPS5946492A (ja) | 1982-09-10 | 1982-09-10 | 炭化珪素質熱交換器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15776382A JPS5946492A (ja) | 1982-09-10 | 1982-09-10 | 炭化珪素質熱交換器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5946492A true JPS5946492A (ja) | 1984-03-15 |
Family
ID=15656778
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15776382A Pending JPS5946492A (ja) | 1982-09-10 | 1982-09-10 | 炭化珪素質熱交換器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5946492A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61159087A (ja) * | 1984-12-30 | 1986-07-18 | Isuzu Motors Ltd | 成形型熱交換器素子 |
| US20100051246A1 (en) * | 2006-12-08 | 2010-03-04 | Korea Atomic Energy Research Institute | High temperature and high pressure corrosion resistant process heat exchanger for a nuclear hydrogen production system |
-
1982
- 1982-09-10 JP JP15776382A patent/JPS5946492A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61159087A (ja) * | 1984-12-30 | 1986-07-18 | Isuzu Motors Ltd | 成形型熱交換器素子 |
| US20100051246A1 (en) * | 2006-12-08 | 2010-03-04 | Korea Atomic Energy Research Institute | High temperature and high pressure corrosion resistant process heat exchanger for a nuclear hydrogen production system |
| US8381803B2 (en) * | 2006-12-08 | 2013-02-26 | Korea Atomic Energy Research Institute | High temperature and high pressure corrosion resistant process heat exchanger for a nuclear hydrogen production system |
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