JPS63207999A - 伝熱管 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 Ｌｉ上曵旦里尖互 この発明は、熱交換器、たとえば加熱器、冷却器、蒸発
器、濃縮器、凝縮器等に使用する伝熱管に関する。

１米り弦北 熱交換器等における伝熱管としては、金属をはじめとす
るいろいろな材料で作られたものが知られているが、伝
熱管には、伝熱性はもちろん、気密性や耐蝕性も合わせ
て要求されるため、たとえば「新・炭素工業」、第３３
５〜３４３頁（昭和５５年１０月２０日、株式会社近代
編集社刊）に記載されているように、黒鉛製のものが注
目されている。ところが、この黒鉛製のものは、機械的
強度が大変低いという問題がある。

ところで、特開昭５８−１８５４１５号公報には、炭素
繊維で強化された炭素、すなわち炭素繊維強化炭素から
なる管が記載されている。この管は、管状炭素繊維基材
゛を外側から加熱しつつその内側に炭化水素を供給し、
炭化水素の熱分解による炭素を基材の外周から徐々に沈
積させることによって作られたもので、機械的強度が高
く、また本質的に炭素のみからなるものであるから耐蝕
性にも優れているという特長を有する。したがって、そ
のような炭素繊維強化炭素製管を伝熱管として使用する
ことも考えられるが、気密性がそれほど高くないので、
そのままでの使用には問題が多い。

°シようとする間　１、 この発明は、伝熱性、気密性、耐蝕性、機械的強度を兼
ね備えた、熱交換器等における伝熱管を提供することを
目的としする。

口　１、を　決するための手 上記目的を達成するためのこの発明は、炭素繊雑像化炭
素からなる管の内面および外面のうちの少なくとも一方
の面に炭素被膜が形成されている伝熱管を特徴とするも
のである。

この発明では、伝熱性や耐蝕性、耐熱性等に優れ、しか
も高強度であるが気密性に劣る、炭素繊維強化炭素から
なる、いわゆる素管の内面もしくは外面または両面に炭
素の被膜を形成することにより、素管の上記特長は損わ
ずして気密性を大きく向上させる。素管は、通常、横断
面が円形をしているが、用途等に応じて、楕円形や方形
等に形□　成される場合もある。

上記素管は、炭素繊維の連続繊維や短繊維、織物などか
らなる炭素繊維基材で軟質炭素や硬質炭素、熱分解炭素
などの炭素を強化してなる管である。しかして、素管の
製造は、所望形状の、７００〜２０００℃に加熱した炭
素繊維基材に炭化水素を接触させ、基材に熱分解炭素を
沈積させる、いわゆる気相反応法や、炭素繊維基材にフ
ェノール樹脂やフラン樹脂などの炭化可能物質を含浸し
た後、不活性雰囲気中にて、かつ常圧下または圧力下に
て６００〜２０００℃に加熱し、上記炭化可能物質を炭
化する、いわゆる含浸焼成法や、炭素繊維の短繊維と炭
化可能物質との混合物を管状に成形したものを、含浸焼
成法と同様に加熱して炭化可能物質を炭化する方法など
、炭素繊維強化炭素の製造法としてよく知られた方法に
よることができる。さらに、そのようにして得た炭素繊
維強化炭素製素管に、炭化可能物質をさらに含浸し、炭
化して、高密度化することもできる。

炭素被膜は、密度の大小にかかわらず気密性がガラス並
に高いという理由で、パイロティックグラファイト（Ｐ
Ｇ）からなっているのが好ましい。

しかして、そのようなＰＧからなる被膜は、化学気相蒸
着法（ＣＶＤ法）によって形成することができる。この
ＣＶＤ法による被膜の形成は、８００〜２５００℃に加
熱した素管にメタン、プロパン、ベンゼンなどの炭化水
素を接触させ、熱分解させて素管上に炭素を沈積させる
ものである。また、炭素被膜は、素管にポリアクリロニ
トリル樹脂、フルフリルアルコール樹脂、ジビニルベン
ゼン重合体などを塗布しミ不活性雰囲気中で加熱し、塗
膜を炭化することによって形成することもできる。その
場合、炭化に先立って酸化性雰囲気下に塗膜を２００〜
４００℃で焼成しておくのが好ましい。

炭素被膜の厚みは、あまり薄いと耐久性等において問題
がでてくることがあり、また厚すぎると素管との熱膨張
差によるクラックを生ずることがあるので、０．５〜１
０００μｍとするのが好ましい。ざらに好ましい厚みは
、１〜２０ｉｔｍである。

炭素被膜は、上述したように、素管の内面または外面か
、あるいは内外両面に形成されるが、片面のみに形成す
る場合は、内圧がかかる用途では内面に、外圧がかかる
用途では外面に、それぞれ形成するようにするのが好ま
しい。

以下、この発明を実施例および比較例に基いてざらに詳
細に説明する。

叉簾亘 東し株式会社製炭素繊維“１〜レカ″平織物Ｃ０６３４
３（目付：　１９ＢＣＩ／ｍ２　）にフェノール樹脂の
３０重量％メタノール溶液を含浸し、室温で乾燥して織
物プリプレグを得た。

次に、上記プリプレグを、外径が２Ｑｍｍの金屈製マン
ドレルに、織糸の方向が±４５°のバイアス方向になる
ように、かつ厚みが１ｍｍになるように巻き付け、７０
℃で５時間乾燥し、２００℃で１００時間加熱してフェ
ノール樹脂を硬化させた俊マンドレルを引き扱き、窒素
雰囲気中にて７０℃／時の速度で１５００℃まで昇温し
、その温度に１時間保持してフェノール樹脂を炭化させ
、さらに長ざｉｏｏｍｍに切断して炭素繊維強化炭素か
らなる素管を得た。

次に、上記素管を圧力容器に入れ、容器内を１Ｑ　ＩＩ
ＩＩＩＩＨ９に減圧した後上記溶液を注入し、１００Ｋ
Ｏ／ｃｍ２の圧力をかけて素管に含浸し、取り出して上
記と同様乾燥、フェノール樹脂の硬化を行った後、窒素
雰囲気中にて５０℃／時の速度で１５００℃まで加熱し
、その温度に１時間保持してフェノール樹脂を炭化し、
高密度化した。かかる処理をざらに３回繰り返した。

次に、上記木管を１１５０℃に保たれた炉に入れ、炉に
プロパンをモル比で０．１含む水素ガスを流し、プロパ
ンを熱分解して素管の内外両面にＰＧを沈積させた。こ
れにより、素管の内外両面に２５μｍの厚みのＰＧの被
膜が形成され、この発明の伝熱管が得られた。

次に、上記伝熱管の気密性を調べたところ、通気率は１
０　１２Ｃｍ２／秒以下で測定できなかった。

１剪Ｖ 実施例において、炭素被膜の形成は行わないで高密度化
までの処理にとどめ、炭素被膜を有しない伝熱管を得た
。この伝熱管の通気率は、３Ｘ１０　２Ｃｍ２／秒と大
変高かった。

及」Ｌ四重 この発明の伝熱管は、炭素繊維強化炭素からなる管の内
面および外面のうちの少なくとも一方の面に炭素被膜を
形成してなるものであるから、実施例にも示したように
気密性が大変高いばかりか、本質的には炭素繊維強化炭
素からなるものであるから機械的強度が大変高い。しか
も、炭素繊維と炭素とからなるものであるから耐蝕性、
耐熱性に優れ、伝熱性もよい。これらの特長から、この
発明の管は、気体もしくは液体同士または気体と液体と
の間で熱交換を行う熱交換器用伝熱管として大変好適で
ある。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 炭素繊維強化炭素からなる管の内面および外面のうちの
   少なくとも一方の面に炭素被膜が形成されていることを
   特徴とする伝熱管。