JPH0565793B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、熱衝撃防止用熱遮蔽板の支持構造に
係り、特に熱交換器等の高温流体流路の流体温度
が変化した時に生じる熱衝撃を緩和する熱遮蔽板
の支持構造に関するものである。

〔従来の技術〕

第４図ないし第６図に基づき従来の熱遮蔽板の
支持構造の一例を説明する。

第４図は原子力プラントに用いる縦形シエルア
ンドチユーブ方式熱交換器（中間熱交換器）の一
例を示すものであり、図中、１は熱交換器の外
胴、２は１次流体入口ノズル、３は１次流体流
路、４は熱交換用伝熱管束５を収容する熱交換
部、６は１次流体出口、７は２次流体供給管、８
は２次流体出口であり、１次流体（１次冷却材）
は熱交換部４内で熱交換された後に１次流体出口
６から流体する。このような熱交換器において
は、１次流体等の急激な温度変化によつて内部熱
過渡現象が生じると、外胴１の肉厚が増大する厚
肉構造部Ｐ（構造不連続部）の外壁温度と内壁温
度に温度差が生じ、厚肉構造部Ｐに熱衝撃応力が
発生し、特に熱伝導度の高い液体ナトリウムを使
用する高速増殖炉の熱交換器等においては、大き
な熱衝撃応力が生じ易かつた。そこで、熱交換器
の厚肉構造部Ｐの内壁部には、従来より熱遮蔽板
９を取付けて熱衝撃応力を軽減する等している。
なお、熱遮蔽板の従来の取付例としては、第４図
に示す如き外胴内壁上部に取付けるものの他の、
特開昭55−36631号公報に示すような流体ノズル
内壁に取付けたものがあり、種々の厚肉構造箇所
に熱遮蔽板が取付けられている。

第５図は、この種熱遮蔽板の従来の支持構造を
示す部分拡大断面図、第６図は第５図のＤ方向か
ら見た矢視図であり、これらの図面に示すよう
に、従来は外胴１の内周面１ａに円盤状の支持金
具（スペーサ）１０をすみ肉溶接（周溶接）１３
により取付け、且つ支持金具１０を外胴内周面１
ａの周方向に多数配置し、この支持金具１０の突
出部１１に筒状の熱遮蔽板９を組込み、熱遮蔽板
９から貫通した突出部１１に押え板１２を嵌入固
定することにより熱遮蔽板９を取付けていた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

このような熱遮蔽板の支持構造においては、次
のような改善すべき問題を有していた。

すなわち、従来の熱遮蔽板９の支持金具１０の
本体１０ａを円盤状に形成してすみ肉溶接１３を
施すため、外胴１と金具本体１０ａとの間に未溶
着部分が発生する。このような未溶着部分が残さ
れると、第５図の破線イに示す経路（流体−外胴
１内壁−金具本体１０ａの外胴内壁に接する面ａ
側）の熱伝達が低下し、一方、金具本体１０ａの
熱遮蔽板９外周面に接触する面ｂは熱遮蔽板９の
ほかに同図の破線ロのように流体に直に接する経
路を介して熱が伝達されるので、金具本体１０ａ
の面ａ側とｂ側とに内部温度差が生じる。この温
度差の影響を受けて金具本体１０ａに熱歪変形
（そり）が発生し、溶接部１３に過大な熱荷重が
負荷され、溶接部１３の機能を損ない、ひいては
熱遮蔽板を支持する機能に不具合が生じるおそれ
があつた。

また、熱遮蔽板の支持金具１０は外胴１の周方
向に間隙を置いて配設されているため、何らのシ
ール対処を施さなければ、第５図及び第６図の矢
印Ｘに示すように、流路３を通過する流体の一部
が、間隙Ｓに流れ込み、熱遮蔽効果を損なう。そ
のため、従来は、熱遮蔽板の両端にフランジを形
成し、このフランジを外胴内壁にあてがつていた
が、この手段では、フランジが流体温度変化によ
つて熱膨張の度合が異なるため、外胴（流路壁）
１の内周面１ａとフランジとの間に隙間が生じる
こともあり、シール性が充分といえない。

本発明は以上の点に鑑みてなされ、その目的
は、合理的なスペーサ・シール構造により熱遮蔽
板を支持する支持部材の健全性を確保すると共
に、熱衝撃緩和を充分に図り得る信頼性の高い熱
遮蔽板の支持構造を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的は次のようにして達成される。

すなわち、高温流体路を形成する流路壁の厚肉
構造部の内周面にスペーサを介して所定の間隙を
保持しつつ熱遮蔽板を取付けてなるものにおい
て、前記スペーサは環状のスペーサで前記流路
壁・熱遮蔽板の内外周面間の間隙を閉ざすよう配
置され、前記流路壁の内周面における前記環状ス
ペーサの設置位置には、完全溶込開先を有する支
持金具を溶接して該スペーサの環状方向に複数配
設し、この支持金具を前記環状スペーサに設けた
挿通孔から突出させて、この突出した部分を前記
熱遮蔽板に貫通させて固着するか或いは前記熱遮
蔽板を通して該熱遮蔽板に設けた押さえ板に貫通
固着することにより該熱遮蔽板を支持してなる。

〔作用〕

このような構成よりなる本発明によれば、流路
壁の内周面と熱遮蔽板の外周面との間に介在され
た環状スペーサが、厚肉構造部と熱遮蔽板との間
の間隙部に流体が流れ込むのを防止するシール機
能を発揮する。すなわち、環状スペーサは、流路
壁と熱遮蔽板の内外周間の間隙を閉じつつ、この
流路壁・熱遮蔽板間に介在して挾圧されるが、こ
の挾圧要素となる熱遮蔽板は支持金具に直接或い
は押さえ板を介して間接的に固着されるので、支
持金具の熱膨張変化に追従し、これによつてスペ
ーサの厚み方向の熱膨張変化が吸収され、環状ス
ペーサに対する挾圧が常に保持される。

従つて、環状スペーサは常に前記流路壁内周と
熱遮蔽板外周とに圧接してシール機能ひいては流
路壁・熱遮蔽板の内外周間の間隙を保持して、熱
緩衝作用が働く。その結果、高温流体温度が急激
に変化した場合でも、厚肉構造部の外壁温度と内
壁温度の温度差が極めて小さくなり、厚肉構造部
に生じる熱衝撃を充分に緩和する。

また、熱遮蔽板を支持する支持金具は、流路壁
の内周面に完全溶込開先溶接により取付けてある
ため、この溶接箇所に従来のような未溶着部が生
じる余地がなくなる。そのため、流路壁側から支
持金具に対する熱伝達も良好となり、高温流体に
急な温度変化が生じても、支持金具全体にほとん
ど内部温度差を生じさせず、支持金具にそり等の
熱歪変形の発生を防止し、ひいては支持金具の溶
接部に過大な熱荷重が付加されるのを防止し、そ
の結果、熱遮蔽支持部の健全性を確保する。

〔実施例〕

本発明の一実施例を第１図ａ，ｂないし第３図
に基づき説明する。

第１図ａは、本発明の熱遮蔽板支持構造の一実
施例を示す一部省略断面図、同図ｂは第１図ａの
Ａ部拡大断面図、第２図は第１図ｂの正面方向
（Ｂ方向）から見た一部省略正面図、第３図は第
２図の上方向（Ｃ方向）からみた一部切欠断面図
である。

先ず、第１図ａに基づき本実施例の熱遮蔽板支
持構造の概要を説明する。なお、図中、既述した
第４図ないし第６図の従来例と同一符号は同一部
分を示すものである。すなわち、１は原子力プラ
ントに用いる中間熱交換器の外胴、３は中間熱交
換器の外胴１の内周面１ａに沿つて形成された１
次冷却材（液体ナトリウム）の流路、９は１次流
体流路３の厚肉構造部Ｐの内周面に取付けた熱衝
撃防止用の熱遮蔽板であり、熱遮蔽板９は筒状の
薄形金属板により形成され、後述する環状スペー
サ２０を介在しつつ取付部材２１により外胴１の
内周面にそつて外胴壁の厚肉構造部Ｐに取付けら
れている。

環状スペーサ２０は、厚肉構造部Ｐに内周面１
ａと熱遮蔽板９の外周面９ａとの間に間隙部Ｓを
形成するもので、間隙Ｓの上下の開口端３０，３
１寄りに夫々配置され、各環状スペーサ２０は、
その外周面が外胴１の内周面１ａにメタルタツチ
で接触し、他方、その内周面が熱遮蔽板９の外周
面９ａにメタルタツチで接触するようにしてあ
る。

第１図ｂは、同図ａのＡ部を拡大して熱遮蔽板
９の支持構造の詳細を表わした要部断面図であ
り、図中、２１は熱遮蔽板９を厚肉構造部Ｐの内
周面１ａに取付けるための取付部材であり、取付
部材２１は小径円柱状の支持金具２２と円盤状の
押さえ板２３とによりなる。支持金具２２は、一
端２２′を円錘形に尖らせて円錐面を完全溶込開
先面とするもので、支持金具２２は外胴１内周面
における環状スペーサ２０取付位置に周方向環状
方向に向けて複数配設され、また、一端２２′の
尖端を外胴１の内周面１ａに点接触させた状態で
完全溶込溶接２４を行うことにより固着されてい
る。他方、環状スペーサ２０には、周方向に向け
て挿入孔２５が複数配設され、環状スペーサ２０
を外胴１の内周面に配置した時に挿入孔２５に支
持金具２２が内挿され、挿入孔２５から支持金具
２２の一部が突出するようにしてある。そして、
挿入孔２５から突出する支持金具２２の突出部分
を熱遮蔽板９の取付穴９ｂに挿通した後に、押さ
え板２３を支持金具２２に嵌入し、押さえ板２３
を熱遮蔽板９の内周面に接触させた状態で押さえ
板２３と支持金具２２の間を溶接２６することに
より、熱遮蔽板９を環状スペーサ２０の内周面に
圧接させつつ取付けている。環状スペーサ２０に
配設した挿入孔２５は、その孔径を支持金具２２
の径よりも充分に大きく形成してあり、環状スペ
ーサ２０が周方向に熱膨張した時に、支持金具２
２の溶接部２４にせん断荷重がかからないように
してある。また、環状スペーサ２０には、第３図
に示すように、熱膨張による周方向の伸びを吸収
するために、環状スペーサ２０の一部を分割（符
号Ｇで示す部分）して熱膨張吸収用の間隙２７を
形成し、且つ環状スペーサ２０の各分割部Ｇの端
面に凹凸段差面２８，２９を形成し、この段差面
２８，２９の凹凸面を互いに重ね合わせて接合す
ることにより分割部Ｇの継ぎ目間に流体が流入し
ないようにしてある。

しかして、このような熱遮蔽板支持構造によれ
ば、熱遮蔽板９の外周面９ａと厚肉構成部Ｐの内
周面１ａとの間に、上下の各環状スペーサ２０を
介して隙間Ｓが形成され、しかも、各環状スペー
サ２０が外胴１の内周面１ａと熱遮蔽板９の外周
面９ａとに周方向に沿つてメタルタツチで接触す
るため、この環状スペーサ２０を介して隙間Ｓに
流体が流れ込むのを阻止する。この場合、特に環
状スペーサ２０は、流路壁１ａと熱遮蔽板９の内
外周間に介在して挾圧されるが、この挾圧要素と
なる熱遮蔽板９は、支持金具２２が熱遮蔽板側の
押さえ板２３に貫通固着されるので、支持金具２
２の熱膨張変化に追従し、これによつて環状スペ
ーサ２０の厚み方向の熱膨張変化が吸収され、環
状スペーサ２０に対する挾圧が常に保持される。
その結果、環状スペーサは常に流路壁内周１ａと
熱遮蔽板外周９ａとに圧接してシール機能を発揮
する。従つて、隙間Ｓには、１次流体流路３に流
れる１次高温流体が流れ込んで流動を形成するよ
うなことがなく、隙間Ｓが非流動領域（スタグナ
ント領域）となるので、厚肉構造部Ｐの内周面１
ａには１次高温流体が直接接触せず、また隙間Ｓ
が熱緩衝層を形成する。その結果、１次高温流体
の温度が急激に変化した場合でも、厚肉構造部Ｐ
には温度変化後の流体熱が直ぐには伝わらず、時
間をかけて徐々に伝わり、その間に厚肉構造部Ｐ
の肉厚全体が、外胴１の厚肉構造部Ｐ以外の薄肉
構造部P′（薄肉構造部P′は既に１次高温流体の温
度変化に追従した状態にある。）からの熱伝達を
受けて１次高温流体の温度にほぼ近づくので、隙
間Ｓを介して温度変化後の１次高温流体の熱が厚
肉構造部Ｐに伝わる時点においては、厚肉構造部
Ｐの外壁側と内壁側の温度差が極めて小さくな
り、厚肉構造部Ｐに生じる熱衝応力を充分に緩和
することができる。

また、熱遮蔽板９を支持する支持金具２２は、
外胴１の内壁に完全溶込み溶接２４により取付け
てあるため、外胴１と支持金具２２との間には従
来の如き未溶着部（第５図の符号ａで示す部分）
が発生する余地がなくなり、その結果、流路壁１
側から支持金具２２に対する熱伝達も良好とな
り、高温流体に急な温度変化が生じても、支持金
具２２全体にほとんど温度差を生じさせず、支持
金具２２にそり等の熱歪変形の発生を防止し、溶
接部２４に過大な熱荷重が負荷されるのを確実に
防止し、溶接部２４の健全性を確保することがで
きる。

更に、本実施例によれば、熱遮蔽板９を支持す
る支持金具２２が押さえ板２３から突出すること
なく嵌合し、支持金具２２と押さえ板２３の接合
面ｄが平坦面を形成しているので１次高温流体の
流体抵抗を極力小さくすることができ、しかも、
環状スペーサ２０には、熱膨張の伸びを吸収する
分割部（隙間部２７）が形成され、且つ環状スペ
ーサ２０を配設した挿通孔２５を充分に大きくし
て熱膨張時のせん断荷重が支持金具２２に負荷さ
れないようにしてあるので、耐熱性、耐久性に優
れた熱遮蔽板支持構造を提供することができる。

なお、本実施例は原子力プラントの中間熱交換
器に取付ける熱遮蔽板の支持構造を一例に説明し
たが、これに限定されるものではなく、その他に
高速増殖炉、加圧水形原子炉形等の蒸気発生器、
火力プラントにおける熱交換器、更には熱交換器
以外の高温流体容器、配管等の種々の厚肉構造部
にも適用することができる。

〔発明の効果〕

以上のように本発明によれば、熱遮蔽板を支持
する支持部材の健全性を確保すると共に、熱衝撃
緩和を充分に図り得る信頼性の高い熱遮蔽板の支
持構造を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ａは、本発明の一実施例たる熱遮蔽板支
持構造の一部省略断面図、第１図ｂは、同図ａの
Ａ部拡大断面図、第２図は、第１図ｂのＢ方向か
らみた一部省略正面図、第３図は、第２図のＣ方
向からみた一部切欠断面図、第４図は、中間熱交
換器の断面図、第５図は、熱遮蔽板支持構造の従
来例を示す要部断面図、第６図は、第５図のＤ方
向からみた一部省略断面図である。 １……外胴（流路壁）、１ａ……外胴の内周面、
３……高温流体流路、９……熱遮蔽板、９ａ……
熱遮蔽板の外周面、２０……環状スペーサ、２２
……支持金具、２３……押さえ板、２４……完全
溶込溶接部、２５……挿通孔、２７……隙間、２
８，２９……凹凸段差面、３０，３１……間隙部
の開口両端部、Ｇ……分割部、Ｐ……厚肉構造
部、Ｓ……間隙部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 高温流体流路を形成する流路壁の厚肉構造部
   の内周面にスペーサを介して所定の間隙を保持し
   つつ熱遮蔽板を取付けてなるものにおいて、前記
   スペーサは環状のスペーサで前記流路壁・熱遮蔽
   板の内外周面間の間隙を閉ざすよう配置され、前
   記流路壁の内周面における前記環状スペーサの設
   置位置には、完全溶込開先を有する支持金具を溶
   接して該スペーサの環状方向に複数配設し、該支
   持金具を前記環状スペーサに設けた挿通孔から突
   出させて、この突出した部分を前記熱遮蔽板に貫
   通させて固着するか或いは前記熱遮蔽板を通して
   該熱遮蔽板に設けた押さえ板に貫通固着すること
   により該熱遮蔽板を支持してなることを特徴とす
   る熱衝撃防止用熱遮蔽板の支持構造。 ２ 特許請求の範囲第１項において、前記環状ス
   ペーサは数箇所を分割して、この分割部に該環状
   スペーサの熱膨張による伸びを吸収する隙間を有
   し、且つ分割された環状スペーサの構成部材の端
   部には互いに重ね合つて接合する凹凸段差面を有
   し、更に前記環状スペーサに配設された前記挿通
   孔は、前記環状スペーサの熱膨張時に前記支持金
   具にせん断荷重を負荷しない程度にその孔径を前
   記支持金具の外径よりも充分に大きくしてなる熱
   衝撃防止用熱遮蔽板の支持構造。 ３ 特許請求の範囲第１項又は第２項において、
   前記熱遮蔽板は円筒状を呈し、この円筒状の熱遮
   蔽板外周面と前記流路壁内周面との間の間隙部の
   開口両端側に前記環状スペーサが夫々配置してあ
   る熱衝撃防止用熱遮蔽板の支持構造。