JPS61134597A - 熱交換エレメントの製法 - Google Patents
熱交換エレメントの製法Info
- Publication number
- JPS61134597A JPS61134597A JP25503884A JP25503884A JPS61134597A JP S61134597 A JPS61134597 A JP S61134597A JP 25503884 A JP25503884 A JP 25503884A JP 25503884 A JP25503884 A JP 25503884A JP S61134597 A JPS61134597 A JP S61134597A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- tube
- ceramic
- exchange element
- heat transfer
- heat exchange
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
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
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Details Of Heat-Exchange And Heat-Transfer (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】
「技術分野」
本発明盆」セラミックス管板とセラミックス伝熱管とか
らなる熱交換エレメントに関する。
らなる熱交換エレメントに関する。
「従来技術およびその問題点」
省エネルギー化の要請とセラミックス関連技術の進展に
伴ない、従来は不可能とされていた例えば８００℃以上
の高温排ガス、高温腐食性ガスからの熱回収にセラミッ
クスを主要部品として用いた高性能の熱交換器が使用さ
れはじめた。
伴ない、従来は不可能とされていた例えば８００℃以上
の高温排ガス、高温腐食性ガスからの熱回収にセラミッ
クスを主要部品として用いた高性能の熱交換器が使用さ
れはじめた。
かかる熱交換器に用いられるセラミックス熱交換エレメ
ントはいわゆるボックス型とチューブ型とに大別される
。
ントはいわゆるボックス型とチューブ型とに大別される
。
ボックス型とは金属熱交換エレメントでいうプレートフ
ィン型であり、加熱流体流路と被加熱流体流路とをセラ
ミ−／クスで比較的容易に一体に形成できるなどの利点
があるが、ダストを含む流体には適用しにくい欠点があ
る。
ィン型であり、加熱流体流路と被加熱流体流路とをセラ
ミ−／クスで比較的容易に一体に形成できるなどの利点
があるが、ダストを含む流体には適用しにくい欠点があ
る。
一方、チューブ型とはセラミックス管板とセラミックス
伝熱管からなるものであり、ダストを含む流体にも適用
できる利点があるが、製造工程が複雑であり、結局、コ
スト面でも割高となるものでめった。
伝熱管からなるものであり、ダストを含む流体にも適用
できる利点があるが、製造工程が複雑であり、結局、コ
スト面でも割高となるものでめった。
すなわち、チューブ型の熱交換エレメントの従来の製法
によれば、まず、セラミックス粉末を成形して所要形状
、所要数量のセラミックス伝熱管成形体を得、ついでこ
れを焼成してセラミックス伝熱管とする。同様に、セラ
ミックス粉末を成形して所要形状、所要数量のセラミッ
クス管板成形体を得、ついでこれを焼成してセラミック
ス管板とする。そして、セラミックス伝熱管をセラミッ
クス管板に組付けて、それらの接合部分にセラミックス
接着剤を塗布し焼成する。あるいは、こうしてセラミッ
クス伝熱管とセラミックス管板とを接着一体化した後、
さらにセラミックス素地に釉薬を薄く塗布し焼成する。
によれば、まず、セラミックス粉末を成形して所要形状
、所要数量のセラミックス伝熱管成形体を得、ついでこ
れを焼成してセラミックス伝熱管とする。同様に、セラ
ミックス粉末を成形して所要形状、所要数量のセラミッ
クス管板成形体を得、ついでこれを焼成してセラミック
ス管板とする。そして、セラミックス伝熱管をセラミッ
クス管板に組付けて、それらの接合部分にセラミックス
接着剤を塗布し焼成する。あるいは、こうしてセラミッ
クス伝熱管とセラミックス管板とを接着一体化した後、
さらにセラミックス素地に釉薬を薄く塗布し焼成する。
このように、従来の熱交換エレメントの製法によれば、
セラミックス伝熱管やセラミックス管板の焼成と、セラ
ミックス接着剤や釉薬を塗布した後の焼成とを別々に行
なうため、製造工程が複雑となり、熱エネルギーの消費
も多くなるという問題点があった。
セラミックス伝熱管やセラミックス管板の焼成と、セラ
ミックス接着剤や釉薬を塗布した後の焼成とを別々に行
なうため、製造工程が複雑となり、熱エネルギーの消費
も多くなるという問題点があった。
「発明の目的」
本発明の目的は、製造工程を簡略化し、熱エネルギーを
有効に利用できるようにしだ熱交換エレメントの製法を
提供することにある。
有効に利用できるようにしだ熱交換エレメントの製法を
提供することにある。
「発明の構成」
本発明の熱交換エレメントの製法は、セラミックスの管
板および伝熱管の少なくとも一方が未焼成の状態で管板
と伝熱管とを組合せ、少なくとも接合部にシール材組成
物を介在させて焼成する製法である。
板および伝熱管の少なくとも一方が未焼成の状態で管板
と伝熱管とを組合せ、少なくとも接合部にシール材組成
物を介在させて焼成する製法である。
このように、管板および伝熱管の少なくとも一方の焼成
と、シール材組成物の焼成とを同時に行なうようにした
ため、製造工程が簡略化され、熱 １エネルギーも
有効に利用することができる。
と、シール材組成物の焼成とを同時に行なうようにした
ため、製造工程が簡略化され、熱 １エネルギーも
有効に利用することができる。
以下１本発明の製法についてさらに詳しく説明する。
“ セラミックスの管板および伝熱管は、例えば炭化珪素、
窒化珪素、アルミナ、コージライト等の耐熱性のセラミ
ックス粉末に必要に応じて各種添加剤を添加した原料を
配合し、この原料に必要に応じて水、有機樹脂などのバ
インダー１ｊ加して混練し、押し出し成形、プレス成形
、鋳込成形等の方法で成形して製造する。こうして得ら
れた未焼成の管板および伝熱管は必要に応じて予備焼成
を行なってもよい、さらに、管板および伝熱管のいずれ
か一方は本焼成を行なってもよい、ここで予備焼成とは
、例えば上記成形体からバインダーなどを加熱により除
去したり、上記成形体のままでは焼成操作に充分な強度
を有しない場合に所要の強度を持たせたり、あるいは上
記成形体をある程度焼結収縮させるためなどにおこなう
もので。
“ セラミックスの管板および伝熱管は、例えば炭化珪素、
窒化珪素、アルミナ、コージライト等の耐熱性のセラミ
ックス粉末に必要に応じて各種添加剤を添加した原料を
配合し、この原料に必要に応じて水、有機樹脂などのバ
インダー１ｊ加して混練し、押し出し成形、プレス成形
、鋳込成形等の方法で成形して製造する。こうして得ら
れた未焼成の管板および伝熱管は必要に応じて予備焼成
を行なってもよい、さらに、管板および伝熱管のいずれ
か一方は本焼成を行なってもよい、ここで予備焼成とは
、例えば上記成形体からバインダーなどを加熱により除
去したり、上記成形体のままでは焼成操作に充分な強度
を有しない場合に所要の強度を持たせたり、あるいは上
記成形体をある程度焼結収縮させるためなどにおこなう
もので。
一般に本焼成とも言われる焼成よりは低い温度下で、特
には焼成よりは１００℃以上低い温度下でおこなわれる
熱処理を言い、本発明でいう未焼成の状態とは、かかる
予備焼成後であっても焼成すなわち本焼成されていない
状態をも包含するものである。
には焼成よりは１００℃以上低い温度下でおこなわれる
熱処理を言い、本発明でいう未焼成の状態とは、かかる
予備焼成後であっても焼成すなわち本焼成されていない
状態をも包含するものである。
こうして管板および伝熱管の少なくとも一方が本焼成を
行なっていない状態で、管板および伝熱管を組合せ、少
なくとも接合部分にシール材組成物４布する。シール材
組成物としては、管板および伝熱管と同程度の熱膨張率
を有するセラミックスの粉末に無機バインダーを添加し
てなるセラミックス接着剤や、管板および伝熱管に対す
る接着性を有する釉薬などが使用できる。かかるセラミ
ックス接着剤としては、例えばニーシライト粉末に無機
バインダーとして微粉シリカおよびアルミナセメントを
添加し、水を加えてスラリーとしたものなどが使用でき
る。また、接着性を有する釉薬としては、例えば５ｉ０
２４５〜７５％（重量％、以下同じ） 、 Ａｌ２Ｏ３
５〜２５％、Ｚｎ０１０〜２７％、Ｌｉ２Ｏ３〜ｌＯ％
、Ｎａ２０および／またはに２００．５〜５％、かつこ
れらの含量が８５〜１００％からなる低膨張性釉薬や、
５ｉ０７７０〜８５％、Ａｌ２Ｏ３７〜１５％、Ｆｅｚ
ｅ３０，３〜１．０％、ＣａＯおよび／またはＭｇＯ４
〜ｌＯ％、Ｋ２Ｏ、Ｎａ２ＯおよびＬｉ２Ｏから選ばれ
る一種以１．２．５〜５％からなる釉薬などが使用でき
る。
行なっていない状態で、管板および伝熱管を組合せ、少
なくとも接合部分にシール材組成物４布する。シール材
組成物としては、管板および伝熱管と同程度の熱膨張率
を有するセラミックスの粉末に無機バインダーを添加し
てなるセラミックス接着剤や、管板および伝熱管に対す
る接着性を有する釉薬などが使用できる。かかるセラミ
ックス接着剤としては、例えばニーシライト粉末に無機
バインダーとして微粉シリカおよびアルミナセメントを
添加し、水を加えてスラリーとしたものなどが使用でき
る。また、接着性を有する釉薬としては、例えば５ｉ０
２４５〜７５％（重量％、以下同じ） 、 Ａｌ２Ｏ３
５〜２５％、Ｚｎ０１０〜２７％、Ｌｉ２Ｏ３〜ｌＯ％
、Ｎａ２０および／またはに２００．５〜５％、かつこ
れらの含量が８５〜１００％からなる低膨張性釉薬や、
５ｉ０７７０〜８５％、Ａｌ２Ｏ３７〜１５％、Ｆｅｚ
ｅ３０，３〜１．０％、ＣａＯおよび／またはＭｇＯ４
〜ｌＯ％、Ｋ２Ｏ、Ｎａ２ＯおよびＬｉ２Ｏから選ばれ
る一種以１．２．５〜５％からなる釉薬などが使用でき
る。
セラミックス接着剤を管板および伝熱管の接合部分に塗
布する場合には、必要に応じて管板や伝熱管の外周部分
に釉薬を塗布してセラミックスの素地に気密ｒ附与する
ようにしてもよい、同様に、接着性を有する釉薬を管板
および伝熱管の接合部分に塗布する場合には、管板や伝
熱管の外周部分にも釉薬を塗布してセラミックスの素地
に気密性を附与するようにしてもよい。
布する場合には、必要に応じて管板や伝熱管の外周部分
に釉薬を塗布してセラミックスの素地に気密ｒ附与する
ようにしてもよい、同様に、接着性を有する釉薬を管板
および伝熱管の接合部分に塗布する場合には、管板や伝
熱管の外周部分にも釉薬を塗布してセラミックスの素地
に気密性を附与するようにしてもよい。
こうして管板および伝熱管を少なくともそれらの接合部
分にシール材組成物を介在させて組合わせた後、管板、
伝熱管およびシール材組成物を同時に焼成する。これに
よって、管板および伝熱管のうち、未焼成あるいは予備
焼成だけ行なったものが完全に焼成される。それと共に
、セラミックス接着剤や釉薬からなるシール材組成物も
焼成される。このように、焼成を同時に行なうことによ
り、熱エネルギーを有効に利用して省エネルギー化を図
ることができ、また、未焼成のものを組合せて焼成する
ことにより、接合部分における接着性や気密性を良好に
する効果も得られる。
分にシール材組成物を介在させて組合わせた後、管板、
伝熱管およびシール材組成物を同時に焼成する。これに
よって、管板および伝熱管のうち、未焼成あるいは予備
焼成だけ行なったものが完全に焼成される。それと共に
、セラミックス接着剤や釉薬からなるシール材組成物も
焼成される。このように、焼成を同時に行なうことによ
り、熱エネルギーを有効に利用して省エネルギー化を図
ることができ、また、未焼成のものを組合せて焼成する
ことにより、接合部分における接着性や気密性を良好に
する効果も得られる。
「発明の実施例」
第１図には本発明の製法によって得られた熱交換エレメ
ントの一例が示されている。管板１１は、β−コージラ
イトを１分とするセラミックス粉末に水を添加し混練し
た後、プレス成形される。
ントの一例が示されている。管板１１は、β−コージラ
イトを１分とするセラミックス粉末に水を添加し混練し
た後、プレス成形される。
伝熱管１２は、管板１１と同じ原料を使用して静圧プレ
スによって成形される。なお、管板１１の内側面には伝
熱管１２の端部が嵌入する凹嵌部１３が形成され、凹嵌
部１３は連通孔１４によって管板１１の外側に連通して
いる。そして、管板１１の凹嵌部１３にセラミックス接
着剤１５を介在させて伝熱管１２の端部を嵌入して熱交
換エレメントを組立てる。この実施例の場合、セラミッ
クス接着剤１５としては、管板１１および伝熱管１２と
同じ材質となるようにβ−コージライトを主成分とする
セラミックス粉末に上述した無機バインダーを添加した
ものが使用されている。こうして熱交換エレメントを組
立てた １後、熱交換エレメントを焼成炉に入
れて焼成する。これによって、管板１１および伝熱管１
２の焼成と、セラミックス接着剤１５の焼成とが同時に
なされる。
スによって成形される。なお、管板１１の内側面には伝
熱管１２の端部が嵌入する凹嵌部１３が形成され、凹嵌
部１３は連通孔１４によって管板１１の外側に連通して
いる。そして、管板１１の凹嵌部１３にセラミックス接
着剤１５を介在させて伝熱管１２の端部を嵌入して熱交
換エレメントを組立てる。この実施例の場合、セラミッ
クス接着剤１５としては、管板１１および伝熱管１２と
同じ材質となるようにβ−コージライトを主成分とする
セラミックス粉末に上述した無機バインダーを添加した
ものが使用されている。こうして熱交換エレメントを組
立てた １後、熱交換エレメントを焼成炉に入
れて焼成する。これによって、管板１１および伝熱管１
２の焼成と、セラミックス接着剤１５の焼成とが同時に
なされる。
なお、上記実施例において、セラミックス接着剤１５と
しては、管板１１および伝熱管１２とほぼ同じ熱膨張率
を有する他のセラミユニシス粉末を用いてもよい。また
、管板１１や伝熱管１２の外周に釉薬を塗布して管板１
１．伝熱管１２およびセラミックス接着剤１５と共に焼
成してもよい。
しては、管板１１および伝熱管１２とほぼ同じ熱膨張率
を有する他のセラミユニシス粉末を用いてもよい。また
、管板１１や伝熱管１２の外周に釉薬を塗布して管板１
１．伝熱管１２およびセラミックス接着剤１５と共に焼
成してもよい。
第２図には本発明の製法によって製造された熱交換エレ
メントの他の例が示されている。この実施例では、管板
１１および伝熱管１２は第１図の実施例と同様な材質に
よって成形される。そして、管板１１および伝熱管１２
の接合面だけでなく、管板１１の内側面および伝熱管１
２の外周に釉薬ＩＢが塗布される。釉薬１Ｂとしては、
５ｉ０２８Ｅｉ％、Ａｌ２Ｏ３１Ｂ％、２７１０１
１％、Ｌｉ２Ｏ４％、Ｎａ２Ｏ１％の釉薬が使用される
。この状態で伝熱管１２の端部を管板１１の凹嵌部１３
に嵌入し、熱交換エレメントを組立てる。
メントの他の例が示されている。この実施例では、管板
１１および伝熱管１２は第１図の実施例と同様な材質に
よって成形される。そして、管板１１および伝熱管１２
の接合面だけでなく、管板１１の内側面および伝熱管１
２の外周に釉薬ＩＢが塗布される。釉薬１Ｂとしては、
５ｉ０２８Ｅｉ％、Ａｌ２Ｏ３１Ｂ％、２７１０１
１％、Ｌｉ２Ｏ４％、Ｎａ２Ｏ１％の釉薬が使用される
。この状態で伝熱管１２の端部を管板１１の凹嵌部１３
に嵌入し、熱交換エレメントを組立てる。
そして、熱交換エレメントを焼成炉に入れて焼成するこ
とにより、管板１１．伝熱管１２および釉薬１６の焼成
を同時に行なう。焼成により、管板１１および伝熱管１
２の接合面に介在された釉薬が硬化して両者を気密的に
接合すると共に、管板１１の内側面や伝熱管１２の外周
に塗布された釉薬も硬化してセラミックスの素地の気密
性が向上する。
とにより、管板１１．伝熱管１２および釉薬１６の焼成
を同時に行なう。焼成により、管板１１および伝熱管１
２の接合面に介在された釉薬が硬化して両者を気密的に
接合すると共に、管板１１の内側面や伝熱管１２の外周
に塗布された釉薬も硬化してセラミックスの素地の気密
性が向上する。
なお、上記各実施例では、管板１１および伝熱管１２の
いずれも未焼成の状態で熱交換エレメントを組立てたが
、必要に応じていずれか一方を焼成してから組立てても
よい、その場合にも管板１１および伝熱管１２のいずれ
か一方の焼成はセラミックス接着剤１５や釉薬１Ｂの焼
成と同時に行なうことになるので、省エネルギー効果が
期待できる。また。
いずれも未焼成の状態で熱交換エレメントを組立てたが
、必要に応じていずれか一方を焼成してから組立てても
よい、その場合にも管板１１および伝熱管１２のいずれ
か一方の焼成はセラミックス接着剤１５や釉薬１Ｂの焼
成と同時に行なうことになるので、省エネルギー効果が
期待できる。また。
上記各実施例では、伝熱管１２の端部が管板１１の凹嵌
部１３に嵌入する構造とされているが、伝熱管１２の端
部が管板１１を貫通するようにしてもよい。
部１３に嵌入する構造とされているが、伝熱管１２の端
部が管板１１を貫通するようにしてもよい。
「発明の効果」
以上説明したように、本発明によれば、セラミックスの
管板および伝熱管の少なくとも一方が未焼成の状態で管
板と伝熱管とを組合せ、少なくとも接合部にシール材組
成物を介在させて焼成するようにしたので、管板および
伝熱管の未焼成の状態のものを焼成すると共にシール材
組成物も同時に焼成できる。したがって、製造工程が簡
略化されると共に熱エネルギーを有効に利用できる。
管板および伝熱管の少なくとも一方が未焼成の状態で管
板と伝熱管とを組合せ、少なくとも接合部にシール材組
成物を介在させて焼成するようにしたので、管板および
伝熱管の未焼成の状態のものを焼成すると共にシール材
組成物も同時に焼成できる。したがって、製造工程が簡
略化されると共に熱エネルギーを有効に利用できる。
また、未骨禽勿状態の部材を組合せて焼成することによ
り、接合部における接着性や気密性をより良好にする効
果も得られる。
り、接合部における接着性や気密性をより良好にする効
果も得られる。
第１図は本発明の製法によって得られた熱交換エレメン
トの一例を示す断面図、第２図は本発明の製法によって
得られた熱交換エレメントの他の例を示す断面図である
。 図中、 １１は管板、１２は伝熱管、 １５はセラミッ
クス接着剤、１６は釉薬である。 茅 １ 図 手２ 図
トの一例を示す断面図、第２図は本発明の製法によって
得られた熱交換エレメントの他の例を示す断面図である
。 図中、 １１は管板、１２は伝熱管、 １５はセラミッ
クス接着剤、１６は釉薬である。 茅 １ 図 手２ 図
Claims (3)
- （１）セラミックス管板とセラミックス伝熱管とからな
る熱交換エレメントの製法において、該管板および該伝
熱管の少なくとも一方が未焼成の状態で該管板と該伝熱
管とを組合せ、少なくとも接合部にシール材組成物を介
在させて焼成することを特徴とする熱交換エレメントの
製法。 - （２）特許請求の範囲第１項において、前記シール材組
成物として前記セラミックス管板および前記セラミック
ス伝熱管とほぼ同程度の熱膨張率を有するセラミックス
接着剤を用いる熱交換エレメントの製法。 - （３）特許請求の範囲第１項において、前記シール材組
成物として釉薬を用いる熱交換エレメントの製法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25503884A JPS61134597A (ja) | 1984-12-04 | 1984-12-04 | 熱交換エレメントの製法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25503884A JPS61134597A (ja) | 1984-12-04 | 1984-12-04 | 熱交換エレメントの製法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61134597A true JPS61134597A (ja) | 1986-06-21 |
Family
ID=17273303
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25503884A Pending JPS61134597A (ja) | 1984-12-04 | 1984-12-04 | 熱交換エレメントの製法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61134597A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07270093A (ja) * | 1994-03-28 | 1995-10-20 | Ngk Insulators Ltd | セラミック製シェルアンドチューブ型熱交換器及びその製造方法 |
| JP2006155954A (ja) * | 2004-11-25 | 2006-06-15 | Kyocera Corp | 燃料改質装置 |
| JP2017081816A (ja) * | 2012-03-22 | 2017-05-18 | サン−ゴバン セラミックス アンド プラスティクス，インコーポレイティド | 焼結結合されたセラミック物品 |
-
1984
- 1984-12-04 JP JP25503884A patent/JPS61134597A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07270093A (ja) * | 1994-03-28 | 1995-10-20 | Ngk Insulators Ltd | セラミック製シェルアンドチューブ型熱交換器及びその製造方法 |
| JP2006155954A (ja) * | 2004-11-25 | 2006-06-15 | Kyocera Corp | 燃料改質装置 |
| JP2017081816A (ja) * | 2012-03-22 | 2017-05-18 | サン−ゴバン セラミックス アンド プラスティクス，インコーポレイティド | 焼結結合されたセラミック物品 |
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