JPS6330692A

JPS6330692A - セラミツク管と金属管板との接合構造

Info

Publication number: JPS6330692A
Application number: JP61172898A
Authority: JP
Inventors: 紀之織田; 晴生渡辺; 徹雄竹原; 佐竹　正弘; 太郎内山; 裕史前野
Original assignee: Asahi Glass Co Ltd
Current assignee: AGC Inc
Priority date: 1986-07-24
Filing date: 1986-07-24
Publication date: 1988-02-09
Anticipated expiration: 2009-12-12
Also published as: JPH06100304B2

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】「技術分野」本発明は、例えばセラミンク管を用いた集塵器、熱交換
器などに適用されるセラミック管と金属管板との接合構
造に関するものである。

「従来技術およびその問題点」近年、集塵器のフィルター管として、高温ガスにも適用
できるセラミック管が採用されるようになってきた。し
かしながら、これらのセラミンク管の採用に際しては種
々の技術的困難が伴なっている。すなわち、セラミック
管は、金属材料と比較したとき、もろく破損しやすい性
質を有しており、機械的強度や熱的衝撃に弱く、長尺な
ものは採用できない。また、セラミック管と金属部材と
を組付けると、熱膨張差による伸縮が生じセラミンク管
に過大な応力が発生して破損することが多い。さらにセ
ラミック管と金属部材との接続に際しては、溶接、ボル
ト、締めなどの通常の接続手段を採用することはできな
い。

このようなセラミック管と金属管板との接合構造として
、例えば特開昭５９−２２５７２１号には、−枚の水冷
管板の挿通孔に上下２木のセラミック管の端部をそれぞ
れ挿通して接続した構造が示されている。この接合構造
では下のセラミック管に上のセラミック管を載せており
、かつ、各セラミック管と挿通孔との間にセラミックフ
ァイバーロープなどからなる紐状のシールを巻回し充填
してシールしている。

しかしながら、上記の接合構造においては、上のセラミ
ンク管を下のセラミック管で支持しているので、多段構
造になると、下のセラミックに過大な荷重がかかり、破
損しやすくなる。また、上下のセラミンク管の端面が接
触しているので、この端面部分も破損しやすい。さらに
、多段構造になると、８膨張差による伸びが蓄積され、
上にいくほど膨張量が多くなり、継ぎ目位置が管板の厚
み内におさまらなくなることがある。また、集塵装置に
おける逆洗時には、例えば、管板の下側のセラミック管
の外側空間にパルス的に加圧された逆洗気流を流し、一
方、管板の上側のセラミック管の外側空間には通常圧の
ままの除塵された気体が流れている。この場合、逆洗気
流は、その全量がセラミック管壁を通って管内に流れ出
るべきであるが、シール性が上記のごときセラミックフ
ァイバーローブなどでは十分とならず、シール部を通過
して逆洗気流が上の通常圧の空間に流失してしまい、逆
洗が十分に行なわれない場合が多かった。

この他、セラミック管の接合構造としては、セラミック
管の外周部に粉体層を充填する方法が公知であるが、こ
れは集塵装置に適用した場合、逆洗時に粉体層が吹き飛
ぶこと、組立が容易でないこと、横置きが困難であるこ
と等の欠点が生じていた。

さらに、本出願人らは、第４図に示すような構造を有す
る接合構造を既に提案している（特願昭６０−２９５８
８４号）。これは、セラミック管３１の外周にキャスタ
ブル３２を環状に配置し、このキャスタブル３２の外周
に有機ゴム層３３を介在させて金属ホルダー３４を装着
し、この金属ホルダー３４を金属管板３５に係合させた
構造をなしている。

この接合構造によれば、接合部におけるシールの信頼性
は確保されるが１３００°Ｃ以上といった高温ガスを処
理する場合、有機ゴム層の耐熱性の問題から、管板部３
７に水冷もしくは空冷といった冷却手段を施さねばなら
ないといった欠点があった。

以上述べたように、従来のセラミック管と金属管板との
接合構造においては、接合部に破損のおそれがあったり
、シール性が不充分であったり、高温ガスを処理する場
合に冷却部が必須であったり、あるいはまた接合部の着
脱が不便であったりして、いずれも満足のゆく結果は得
られないものでめった。

「発明の目的」本発明の目的は、上記の問題点を解消し、耐熱性に優れ
、必ずしも管板の冷却を必要とせず、着脱が容易で、シ
ール性、耐久性ともに優れたセラミック管と金属管板と
の接合構造を提供することにある。

「発明の概要」本発明によるセラミック管と金属管板との接合構造は、
セラミック管外周部を加熱膨張性マットを介して金属環
にて把持し、該金属環と金属管板とをダストタイトまた
はガスタイトに接続したことを特徴とする。

本発明において、「加熱膨張性マット」とは、加熱膨張
材とセラミックファイバーとを有機結合剤にて結合させ
てなるもので、ある程度加熱されると厚さ方向に例えば
１．５〜３倍程度に膨張し、その後昇降温を繰返しても
膨張状態を維持する特性を有するものを意味する。この
場合、加熱膨張材としては、例えばバーミキュライト、
パーライト等の耐熱性無機質材料が用いられ、また、セ
ラミックファイバーとしては、例えばアルミナ、シリカ
を主成分とする繊維状の無機質材料が用いられる。なお
、このセラミックファイバーとして、シリカクロスなど
を用いることもでき、その場合、シリカクロスに加熱膨
張材を挾み込んだ構成としてもよい。かかる加熱膨張性
マットの具体例としては、例えば「インクラム・マット
」（商品名、住友スリーエム株式会社製）などが挙げら
れる。

本発明は、このような加熱膨張性マー２トの特性を利用
するものである。すなわち、セラミック管の外周に上記
加熱膨張性マットを介在させて金属環を装着し、その部
位を加熱膨張性マットが膨張する温度、例えば４００°
Ｃ以上とすることにより、加熱膨張性マットが膨張して
セラミック管をしっかりと把持させることができる。加
熱膨張性マットは、上述したように、ある温度以上で膨
張すると低温になってもその膨張状態を維持するため、
充分な把持力が得られ、良好なシール性をもたらす、ま
た、加熱膨張性マットは、ある程度のりｉ性も有してい
るため、金属環とセラミンク管との間で生じる熱膨張差
を吸収けることもできる。

また、本発明では、セラミック管を加熱膨張性マットを
介して直接金属管板に接続するのではなく、金属環を介
して金属管板にダストタイトまたはガスタイトに接続す
るようにしたので、金属管板への最終的接合手段として
、ねじ締結、荷重による押圧固定などの利用を可能とし
、セラミック管の金属管板への取付け、取外しを容易と
し１組立てや修理における作業がしやすくなる。また、
加熱膨張性マットを膨張させるための加熱処理を、セラ
ミック管に金属環を取付けた状態で装置本体に組込む前
に予め行なうことができ、装置本体にセラミックス管を
組込んだ状態で行なう必要がない。なお、本発明の接合
構造を集塵器に適用する場合には金属環と金属管板とは
ダストタ・イトに接続されればよく、また熱交換器に適
用する場合には、金属環と金属管板とはガスタイトに接
続されればよい。

さらに、本発明の接合構造においては、接合部を構成す
る部材がいずれも充分な耐熱性、耐久性を有する材質で
あるため、例えば５００℃以上の高温ガスを処理する装
置に適用した場合でも、接合部を保護するための冷却手
段、例えば水冷管板等を必ずしも必要としない。

このことにより、さらに次のような利点も得られる。す
なわち、従来の接合構造において有機ゴムなどを使用し
た場合には、接合部を保護するために水冷管板の採用が
必要となっていたが、水冷管板を採用した場合、管板部
の缶体は径方向にあまり延びないが、非管板部の缶体は
高温ガスのために径方向にかなり延びる。その結果、缶
体の周壁がゆがんでしまうことがあり、これを防止する
ため、缶体の内壁に断熱材を内張すすることが必要とな
っていた。しかし、水冷管板を使用しなければ、上記の
ような断熱材による内張りは必要なくなることになる。

「発明の実施例」第１図には、本発明の接合構造の一実施例が示されてい
る。

すなわち、セラミック管Ｉの一端外周部に、加熱膨張性
マット２を介して、金属環３が装着されている。そして
、上記の部分を例えば４００℃以上に加熱処理すること
により、加熱膨張性マット２を膨張させてセラミック管
１を把持させている。

金属環３の上部外周にはフランジ３ａが形成されており
、このフランジ３ａが管板４の挿通孔上縁部に係合し、
ガスケット５を介してポルト６により締付は固定されて
いる。

なお、セラミック管１の金属環３による把持部位は、上
記実施例においては上端部とされているが、セラミ−２
り管ｌの上部、中央部あるいは下部のいずれでもよく、
また、単一部位で把持しても複数部位で把持してもよい
。

また、セラミック管ｌの外周部および／または金属環３
の内周部に凹凸を複数箇所設け、これによりセラミック
管１の把持力を向上させることもできる。

さらに、上記実施例においては、金属環３と金属管板４
とはガスケット５を介してポルト６にてねし締結されて
いるが、人間が接近しにくい環境下、例えば原子力用な
どにおいては、重鎮などの手段で荷重をかけることによ
り押えつける構造とすることも可能である。

次に、上記実施例において、実際に接合強度を測定した
結果を述べる。加熱膨張性マット２としては、ｒ−（ン
タラム・マット」（商品名、住友スリーエム株式会社製
）を用いた。この加熱膨張性マットは、バーミキューラ
イト、セラミックファイバーおよび有機結合剤よりなり
、４００°Ｃ以上の温度に保持されると膨張するもので
ある。また、セラミック管の把持は、初期厚４．９■の
加熱膨張性マット２を予め３．５ｍｍの厚さまで圧縮し
ておき、これをセラミック管１と金属環３との隙間（３
、５日ｍ）につめ、この部位を５５０℃にて１時間保持
することにより行なった。なお、セラミック管１の外径
は１ｆｌｉ５ｍｇ＋　、金属環３の内径はＬ７２＋ｍ　
、接合部長さは３０ｍｍである。こうして得た接合部は
、常温で抜去力１００Ｋｇ以上の充分な把持力を示し、
また、粉度漏洩率も粒径０．３ｇｍ以上の粒子で０．０
２％以下と良好で充分なシール性を示した。さらに、こ
れらの性能は、　５００°Ｃ程度の温度域においても同
等あるいはそれ以上のものが期待できる。

第２図には、セラミック管１１の外面側に含塵ガスを導
入しセラミック管１１の壁面により濾過を行なってセラ
ミック管１１内部より清浄空気を取出す外面濾過型の集
塵装置に適用された本発明の別の実施例が示されている
。

この実施例において、濾筒となるセラミック管１１は、
一端が閉塞された円筒状多孔質体からなっている。この
セラミック管１１は、開口した上端部において、第１図
に示す実施例のものと同様の加熱膨張性マット１２を介
して金属環１３に把持されている。この金属環１３は、
その外周部下端に向かって縮径される円錐部１７を有し
ており、一方金屑管板１４は、この円錐部１７に適合す
るように上端に向って拡径された孔部１８を有している
。このため、金属環１３と金属管板１４とはテーパー嵌
合により接合される。

この実施例においては、金属管板１４と金属環１３との
接合をテーパー嵌合により行なうため、例えば金属環１
３あるいは金属管板１４に製造誤差が生じたとしても、
また、金属環１３と金属管板との間に熱膨張差が生じた
としても、これらの差異を容易に吸収し、接合部におけ
る保持性およびシール性は、より確実なものとされてい
る。なお、金属環１３と金属管板１４との嵌合をさらに
補強したい場合には、金属環１３の上に重鎮を載せても
よく、また金属環１３の上端外周にフランジ（図示せず
）を設けてこのフランジと金属管板１４とをボルト締結
してもよい。

本発明においては、加熱膨張性マットの耐熱温度が通例
は８５０℃程度であるため、導入される含塵ガスの温度
がこれ以下であれば、金属管板１４における冷却構造は
不用となり、構造が単純となるばかりでなく、安全対策
上も冷却停止時を考慮する必要がなくなるものである。

さらに、缶体１５は、水冷管板を用いる場合と異なり外
部保温だけで済むため、重量の軽減化が図られる。

第３図には、セラミック管２１の内部に含塵ガスを導入
しセラミック管２１の壁面により濾過を行なってセラミ
ック管２１外部へと清浄空気を取出す内面濾過型の集塵
装置に適用した本発明のさらに別の実施例が示されてい
る。

この実施例においては、セラミンク管２１の上端外周部
に、加熱膨張性マツ）　２２ａを介してフランジ２日を
備えた金属環２３ａが接合されている。この金属環２３
ａには、ベローズ２５の下端フランジ２８が取付けられ
ており、さらにこのベローズの上端フランジ２７は金属
管板２４ａに取付けられている。ベローズの上端フラン
ジ２７の金属管板２４ａへの取付は方法は、ねじ締結あ
るいは重鎮による押圧固定が採用される。

また、セラミック管２１の下端部には、加熱膨張性マツ
）　２２ｂを介してエツジ２９を備えた金属環２３ｂが
接合されており、金属環２３ｂの外周のエツジ部２８が
金属管板２４ｂに接触してシールされる。

この実施例においては、金属環２１ｂのエツジ部２９と
金属管板２４ｂの上表面部とを精密表面加工することに
よって良好なシール性を達成することがでさる。なお、
金属管板２４ｂの上部に銅バフキンなどの金属パツキン
を載置してシールすることも可能であり、また、導入さ
れるガス温度の許容範囲であれば無機あるいは有機系の
シール剤を用いて金属管板２４ｂと金属環２３ｂとを接
合してもよいし、さらには管板２４ｂを冷却すればゴム
パツキンを介して金属管体２４ｂと金属環２３ｂとを接
合することも可能である。

この実施例によれば、前述の実施例と同様に冷却構造を
不用とできるばかりでなく、セラミック管２１の半径方
向における熱膨張差を加熱膨張性マット２２によって吸
収でき、かつ、軸方向における熱膨張差をベローズ２５
によって吸収できるため、接合部の信頼性を著しく向上
させることができる。

「発明の効果」以上説明したように１本発明によれば、セラミック管外
周部を加熱膨張性マットを介して金属環にて把持し、こ
の金属環と金属管板とを固定するようにしたので、加熱
膨張性マットの膨張性を利用して金属環によりセラミッ
ク管をしっかりと把持し、良好なシール性を得ることが
できる。また、加熱膨張性マットが耐熱性を有するため
、冷却構造を必ずしも必要とせず、構造を簡略化するこ
とができる。さらに、セラミック管を直接管板に固定す
ることなく、金属環を介して管板に固定するようにした
ので、組立て、修理の際の着脱操作が容易となる。した
がって１本発明の接合構造は、例えば高温ガス用のセラ
ミック集塵装置に適用することにより、無冷却で構造が
簡易となり、かつ、接合部の信頼性を格段に向上させる
ことができるとともに、高温ガス用のセラミック熱交換
器などにも同様に適用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図および３図は本発明の接合構造のそれぞ
れ異なる実施例を示す断面図、第４図は本発明に先立っ
て提案された接合構造の一例を示す断面図である。図中、１．１１．２１はセラミック管、　２．１２．２
２ａ　、　２２ｂは加熱膨張性マー、ト、　３．１３．
２３ａ、２３ｂは金属環、４．１４．２４ａ、２４ｂは
金属管板である。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）セラミック管外周部を加熱膨張性マットを介して
金属環にて把持し、該金属環と金属管板とをダストタイ
トまたはガスタイトに接続したことを特徴とするセラミ
ック管と金属管板との接合構造。
（２）特許請求の範囲第１項において、金属環と金属管
板とをねじ締結により固定して接続したセラミック管と
金属管板との接合構造。
（３）特許請求の範囲第１項において、金属環と金属管
板とを荷重によって押圧固定して接続したセラミック管
と金属管板との接合構造。
（４）特許請求の範囲第１項ないし第３項のいずれか一
において、金属環と金属管板とをテーパー嵌合して接続
したセラミック管と金属管板との接合構造。
（５）特許請求の範囲第１項において、金属環と金属管
板とをベローズ部を介して接続したセラミック管と金属
管板との接合構造。
（６）特許請求の範囲第１項ないし第５項のいずれか一
において、セラミック管が多孔質フィルターチューブで
あるセラミック管と金属管板との接合構造。