JPH0596791U - 熱交換器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 熱交換器に係り、内筒と支持梁との接合を確
実にすること、吊りボルトの締結を容易にすること、省
スペースを図り流体の抵抗を低減すること等を目的とす
る。 【構成】 伝熱管を吊り下げる支持梁が流体集合筒の外
壁面に周方向に間隔をおいて複数配設され、該支持梁
が、流体集合筒の長手方向に沿って配される板状に形成
されかつ流体集合筒の長手方向に沿って複数の貫通穴を
有しており、該貫通穴には、前記伝熱管と支持梁とを連
結する吊りボルトが挿通状態に配され締付ナットによっ
て締結されており、熱交換器シェルと内筒との間に形成
されるリング状空間における支持梁の占めるスペースの
低減を図る。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、熱交換器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

原子炉の一種に、ヘリウムを熱媒体として使用する高温ガス炉がある。この高 温ガス炉に使用される熱交換器Ｙには、図４に示すように、円筒状の熱交換器シ ェル１の内部に直立状態の内筒（流体集合筒）２が配設されることによって、該 内筒２と熱交換器シェル１との間にリング状空間３が形成される。該リング状空 間３には、螺旋状の伝熱管４が内筒２の周囲を取り巻いて配置され、該伝熱管４ は、一端が内筒２の下部に集合状態に接続される。また、伝熱管４の他端は、熱 交換器シェル１上部のガス入口ヘッダ５に接続されている。

【０００３】 前記リング状空間３には、熱交換器シェル１の下部に配設された高温流体入口 ６から高温状態の一次側ヘリウムが上方に向かって挿通させられ、熱交換器シェ ル１の上部に設けられた高温流体出口７から外部に排出されるようになっている 。また、前記伝熱管４には、熱交換器Ｙ上部のガス入口ヘッダ５から流入させた 二次側ヘリウムが下方に向かって螺旋状に挿通させられ、内筒２の下部で集合さ せられた後に該内筒２内部を上方に通って熱交換器Ｙ上部のガス出口８から排出 されるようになっている。そして、これら挿通の間、つまり、リング状空間３に 挿通させられる一次側ヘリウムと該リング状空間３に配される伝熱管４の内部を 挿通させられる二次側ヘリウムとの間に熱交換が行われるようになっている。

【０００４】 ところで、伝熱管４の内外には、上述のように流体が流通させられるので、該 伝熱管４が流体によって振動させられないように支持する必要がある。また、伝 熱管４は常温において組み付けられ、稼働時に高温状態とされるので、伝熱管４ の熱変形を拘束しないように支持する必要がある。このような伝熱管４の支持方 法としては、従来、前記リング状空間３に内筒２の長手方向に沿って配され、か つ、伝熱管４を貫通させてピッチが一定となるように保持する管束支持板９を内 筒２の周方向に間隔をおいて複数配設するとともに、該管束支持板９を内筒２に 固定する支持梁１０を配設することが行われる。

【０００５】 管束支持板９には、伝熱管４の外径より大きな伝熱管挿通穴９ａが伝熱管４の ピッチに合わせて複数配設されており、該伝熱管挿通穴９ａに内筒２を取り巻く 伝熱管４を周回ごとに挿通させて支持するとともに、伝熱管４の熱変形を許容す るようになっている。この管束支持板９には、支持梁１０に隣接する端部に吊り ボルト１１が溶接等によって固定されている。そして、該吊りボルト１１によっ て管束支持板９と支持梁１０とが連結されるようになっている。

【０００６】 前記支持梁１０は、図５および図６に示すように、内筒２の長手方向に直交状 態に配され前記吊りボルト１１を挿通させる貫通穴１２を内筒２の長手方向に沿 って複数配設した固定板１０ａと、該固定板１０ａに吊りボルト１１を間に挟む ように配置され吊りボルト１１に加わる伝熱管４等の荷重に対して固定板１０ａ を補強するリブ板１０ｂとを具備しており、内筒２の外壁面に溶接等によって固 定されるようになっている。そして、吊りボルト１１は固定板１０ａの両面に配 される締付ナット１３を固定板１０ａを挟み込むように締結することにより、固 定板１０ａに固定されるようになっている。

【０００７】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、このような支持梁１０であると、固定板１０ａを補強するリブ 板１０ｂが吊りボルト１１を挟むように配置されているので、吊りボルト１１の 外径寸法に加えてリブ板１０ｂ２枚分の厚さ寸法を最低限必要とし、かつ、リブ 板１０ｂと固定板１０ａとの溶接および２枚のリブ板１０ｂの間に配される締付 ナット１３の締結のための作業空間を必要とするため、固定板１０ａの寸法を大 きなものとせざるを得なかった。これによって、固定板１０ａの寸法が大きくな った場合であると、該固定板１０ａは内筒２の長手方向、すなわち、一次側ヘリ ウムの流通方向に直交する方向に沿って配されるので、該一次側ヘリウムの流れ をせき止めることになり、熱交換器Ｙの性能を低下させることになるという不具 合があった。

【０００８】 また、該支持梁１０の下方に配される複数条の伝熱管４の一端は、該支持梁１ ０の相互間隙を通じて支持梁１０の上方に引出され、熱交換器シェル１上部のガ ス入口ヘッダ５に接続されるため、支持梁１０のリング状空間３に占めるスペー スが大きな場合であると、伝熱管４の周囲のスペースを確保することが困難とな り、組み付け作業性が低下するという不具合があった。

【０００９】 これらの不具合を回避するために、上記と逆に、支持梁１０の流れに対する幅 寸法を小さくすると、２枚のリブ板１０ｂの相互間隙が狭隘なものとなって内筒 ２への溶接作業が困難になり、また、吊りボルト１１を固定する締付ナット１３ の締結のための作業性が悪化するという問題点があった。

【００１０】 本考案は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、内筒に確実に溶接す ることができ、吊りボルトの締結を容易にするとともに、省スペース性を向上し た支持梁を有する熱交換器を提供することを目的とするものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】

上記目的を達成するために、本考案は、熱交換器シェルとその内部に配設され る流体集合筒との間に形成されるリング状空間に複数の伝熱管を配してなる熱交 換器であって、該伝熱管を吊り下げる支持梁を流体集合筒の外壁面に周方向に間 隔をおいて複数配設してなり、該支持梁は、流体集合筒の長手方向に沿って配さ れる板状に形成されかつ流体集合筒の長手方向に沿って複数の貫通穴を有してお り、該貫通穴には、前記伝熱管と支持梁とを連結する吊りボルトが挿通状態に配 置され、該吊りボルトは、該吊りボルトに螺合する締付ナットによって支持梁に 締結されている熱交換器を提供している。

【００１２】

【作用】 本考案の熱交換器にあっては、吊りボルトを取り付ける支持梁が内筒の長手方 向に沿う板状に形成されているので、流体の流れに対する支持梁の幅寸法を小さ くすることができ、流体の流れの抵抗が低減されることになる。また、支持梁が 板状に形成されることより、狭隘部が形成されることがないので溶接作業性およ び締結作業性が向上されて支持梁と内筒とを周溶接することによって確実に固定 でき、また、吊りボルトを支持梁に確実に固定できることになる。

【００１３】

【実施例】

以下、図１ないし図３に基づいて、本考案に係る熱交換器の一実施例を説明す る。 これら各図において、符号Ｘは熱交換器、１は熱交換器シェル、２は内筒（流 体集合筒）、３はリング状空間、４は伝熱管、９は管束支持板、１１は吊りボル ト、１３は締付ナット、１４は伝熱促進板、２０は支持梁、２１は貫通穴である 。

【００１４】 本実施例の熱交換器Ｘは、熱交換器シェル１と、該熱交換器シェル１の内部に 配される内筒２（流体集合筒）との間に形成されるリング状空間３に螺旋状の伝 熱管４を複数配設してなり、該伝熱管４を支持梁２０によって吊り下げる構造と なっている点で図４ないし図６に示す熱交換器Ｙの従来例と共通している。しか し、本実施例は支持梁２０の形状において従来例と相違している。

【００１５】 本実施例の熱交換器Ｘにあって、伝熱管４の支持梁２０は、それぞれが１枚の 板材よりなり、内筒２の長手方向に沿って配され、内筒２の外壁面に溶接により 取り付けられる。該支持梁２０は、内筒２の周方向に間隔をおいて複数配設され ることにより、図３に示すように、内筒２の回りに放射状に配置される。それぞ れの支持梁２０には、内筒２の長手方向に沿う貫通穴２１が６個ずつ穿孔されて おり、該貫通穴２１を挿通状態として吊りボルト１１を取り付け、該吊りボルト １１を介して６条の伝熱管４を支持梁２０に支持させるようになっている。

【００１６】 該吊りボルト１１は、伝熱管４を貫通させる管束支持板９の端部に接続されて おり、貫通穴２１に挿通状態とされ、かつ、該貫通穴２１の両端から該吊りボル ト１１に螺合状態の締付ナット１３を締結することによって、伝熱管４を支持梁 ２０に連結・支持させるようになっている。

【００１７】 このように構成された熱交換器Ｘであると、支持梁２０が内筒２の長手方向に 沿って配される板材より構成されているので、従来例のような固定板１０ａをリ ブ板１０ｂで補強する支持梁１０と同様に吊りボルト１１に加わる伝熱管４の自 重等を受け得る十分な強度を有している。そして、従来例の支持板１０と比較す ると、従来例のような狭隘部が形成されないので、支持梁２０と内筒２との接触 部を全周に渡って溶接し確実に接合することができる。また、貫通穴２１の両端 に配される締付ナット１３が完全に露出状態とされるので、締結作業性が向上さ れ、確実な締結を行って、吊りボルト１１と支持梁２０とを確実に固定すること ができることになる。

【００１８】 さらに、該支持梁２０を使用した場合であると、熱交換器シェル１と内筒２と の間に形成されるリング状空間３において、支持梁２０の専有するスペースが支 持梁２０の板厚分のみとなって流体の挿通を妨げる障害物が少なくて済み、この 結果、流体のスムーズな流れを実現して、所望の熱交換効率を得ることができる ことになる。

【００１９】 なお、本実施例において、伝熱管４を６条配し、該伝熱管４に対応する支持梁 の貫通穴を６個設けることとしたが、任意の条数の伝熱管４を適用することがで きる。

【００２０】

【考案の効果】

以上、説明したように、本考案に係る熱交換器によれば、伝熱管を吊り下げる 支持梁が流体集合筒の外壁面に周方向に間隔をおいて複数配設され、該支持梁が 、流体集合筒の長手方向に沿って配される板状に形成されかつ流体集合筒の長手 方向に沿って複数の貫通穴を有しており、該貫通穴には、前記伝熱管と支持梁と を連結する吊りボルトが挿通状態に配され締付ナットによって締結されているの で、以下のような効果を奏する。 （１） 支持梁と流体集合筒とを確実に接合して熱交換器の信頼性を向上するこ とができる。 （２） 支持梁と吊りボルトとの締結作業性を向上して伝熱管を支持梁に確実に 支持させることができる。 （３） 支持梁のリング状空間に占めるスペースを小さくして、流体の抵抗を低 減し、流体のスムーズな流通を実現することにより所望の熱交換効率を得ること ができる。 （４） 支持梁と流体集合筒との溶接部を露出状態として、定期点検時等の溶接 部の検査性を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例に係る熱交換器の支持梁を示
す一部を破断した正面図である。

【図２】図１の熱交換器の支持梁を示す縦断面図であ
る。

【図３】図１の熱交換器の支持梁を示す正面図である。

【図４】ガス炉に使用される熱交換器の従来例を示す縦
断面図である。

【図５】図４の熱交換器の支持梁を示す正面図である。

【図６】図５の支持梁を示す側面図である。

【符号の説明】

Ｘ・Ｙ 熱交換器 １ 熱交換器シェル ２ 内筒（流体集合筒） ３ リング状空間 ４ 伝熱管 ５ ガス入口ヘッダ ６ 高温流体入口 ７ 高温流体出口 ８ ガス出口 ９ 管束支持板 ９ａ 伝熱管挿通穴 １０ 支持梁 １０ａ 固定板 １０ｂ リブ板 １１ 吊りボルト １２ 貫通穴 １３ 締付ナット １４ 伝熱促進板 ２０ 支持梁 ２１ 貫通穴

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 熱交換器シェルとその内部に配設される
   流体集合筒との間に形成されるリング状空間に複数の伝
   熱管を配してなる熱交換器であって、該伝熱管を吊り下
   げる支持梁を流体集合筒の外壁面に周方向に間隔をおい
   て複数配設してなり、該支持梁は、流体集合筒の長手方
   向に沿って配される板状に形成されかつ流体集合筒の長
   手方向に沿って複数の貫通穴を有しており、該貫通穴に
   は、前記伝熱管と支持梁とを連結する吊りボルトが挿通
   状態に配置され、該吊りボルトは、該吊りボルトに螺合
   する締付ナットによって支持梁に締結されていることを
   特徴とする熱交換器。