JPH0626770A - 熱交換器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高温ヘリウムガスの流路を形成するためのラ
イナーの熱膨張による変形を防止することができる熱交
換器を提供することを目的としている。 【構成】 ライナー12を内筒2の軸方向に分割してなる
複数のライナー分割体13で構成し、各ライナー分割体13
の上端部を自由端とするとともに、各ライナー分割体13
の下端部を上記内筒2に固定された支持部材14に固定
し、ライナー12に生じる熱膨張を各ライナー分割体13の
上端の自由端で吸収することによってライナー（ライナ
ー分割体）12の熱膨張による変形を防止し、また下部レ
ジューサ部2ｅの下端内側に形成された溶接用の突部20
に、最下方に位置するライナー分割体13を溶接して固定
することにより溶接性・検査性を向上させるとともにラ
イナー分割体13の振動を防止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、高温ガス炉用の中間
熱交換器に係わり、特に内筒の内側に設けられる断熱材
を支持するライナーの構造を示したものに関する。

【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
れる熱交換器の一例として、従来、図６に示すものが知
られている。この図に示す熱交換器Ｘは、略円筒状をな
す外胴１内に内胴１′が立設されるとともに、この内胴
１′内に内筒２が立設され、この内筒２と上記内胴１′
との間に螺旋状をなす多数のヘリカルコイル伝熱管３…
が配設された基本構成となっている。上記内胴１′の内
面には断熱材１ａが内胴断熱材ライナ１ｂによって内側
から支持されて設けられており、また内胴１′と上記外
胴１との間には環状の隙間部１ｃが形成されている。

【０００３】上記内筒２は、中間筒２ａと、この中間筒
２ａの上下にそれぞれ設けられ該中間筒２ａより小径の
上部筒２ｂおよび下部筒２ｃを主体として構成されてい
る。上記中間筒２ａと上部筒２ｂとの接合部には、上方
に向かうに従って漸次縮径する上部レジューサ部２ｄが
形成され、中間筒２ａと下部筒２ｃとの接合部には、下
方に向かうに従って漸次縮径する下部レジューサ部２ｅ
が形成されている。また、上部筒２ｂの上端は外胴１の
外側に開口されてガス出口とされ、下部筒２ｃの下端は
閉塞されている。上記ヘリカルコイル伝熱管３…の上部
にはそれぞれ上部連絡管４…が接続され、これら上部連
絡管４…から伝熱管３…に低温ヘリウムガスが流入する
ようになっている。一方、上記伝熱管３…の下部にはそ
れぞれ下部連絡管５…が接続され、上記伝熱管３…を通
して熱交換された２次ヘリウムガスが上記内筒２の下端
部の下部筒２ｃ内で合流されて、内筒２内を上昇して上
記ガス出口から流出するようになっている。

【０００４】また、上記内胴１′の下端部には外胴１の
下端部から若干突出して流入口６が形成されており、こ
の流入口６から高温ヘリウムガスが内胴断熱材ライナ１
ｂと内筒２との間に流入し、上記伝熱管３…の間を通る
間に該伝熱管３…内のヘリウムガスとの間で熱交換が行
われ、外胴１の上部に形成された流出口７から流出し、
さらに、図示しない循環機によって昇圧され、外胴１の
上部に形成された流入口７′から流入し、上記環状の隙
間部１ｃを通って外胴１の下端と内胴１′の下端との間
に形成された環状の流出口７７から流出して図示しない
炉に戻されるようになっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記構成の
熱交換器においては、内筒２の内側に断熱材１０が設け
られ、この断熱材１０の内側に、該断熱材１０を内筒２
の内壁面に押さえて高温ヘリウムガスの流路を形成する
ためのライナー１１が設けられている。したがって、該
ライナー１１においてはその内面が上記ヘリウムガスに
よって高温に晒され、かつ外面が断熱材１０によって断
熱されて外部への熱放射が遮られているので、熱膨張が
特に顕著なものとなる。このため熱交換器を常温で組み
立てた際におけるライナー１１に対する熱交換器の運転
時におけるライナー１１の軸方向の長さが長くなって、
該ライナー１１に変形が生じたり、この変形によって内
筒２等に悪影響を及ぼす可能性があった。この発明は上
記事情に鑑みてなされたものであり、内筒の内側に設け
られた断熱材を内筒の内壁面に押さえて高温ヘリウムガ
スの流路を形成するためのライナーの熱膨張による変形
を防止することができる熱交換器を提供することを目的
としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明の請求項１の熱交換器は上記ライナーを内
筒の軸方向に分割してなる複数のライナー分割体で構成
し、各ライナー分割体の上端部を自由端とするととも
に、各ライナー分割体の下端部を上記内筒に固定された
支持部材に固定し、さらに内筒の下端部に形成され下方
に向かうに従って漸次縮径する下部レジューサ部の下端
内側に溶接用の突部を形成し、この突部に最下方に位置
するライナー分割体の下端部を溶接してなるものであ
る。

【０００７】また、請求項２の熱交換器は、上記ライナ
ーを上記内筒の軸方向に分割してなる複数のライナー分
割体で構成し、各ライナー分割体の下端部を自由端とす
るとともに、各ライナー分割体の上端部を上記内筒に固
定された支持部材に固定し、さらに最下方に位置するラ
イナー分割体の下端部を上記下部レジューサ部に固定さ
れた受け金物に上下に移動自在に挿入してなるものであ
る。

【０００８】

【作用】この発明の請求項１の熱交換器にあっては、ラ
イナーに熱膨張が生じても、この熱膨張を各ライナー分
割体の上端の自由端で吸収することによってライナー
（ライナー分割体）の熱膨張による変形を防止し、ま
た、下部レジューサ部の下端内側に形成された溶接用の
突部に、最下方に位置するライナー分割体を溶接して固
定することにより溶接性・検査性を向上させるとともに
ライナー分割体の振動を防止する。

【０００９】また、請求項２の熱交換器にあっては、ラ
イナーに熱膨張が生じても、この熱膨張を各ライナー分
割体の下端の自由端で吸収することによってライナー
（ライナー分割体）の熱膨張による変形を防止し、ま
た、下部レジューサ部の下端内側に形成された受け金物
に、最下方に位置するライナー分割体を挿入して径方向
への振れを規制することにより、該ライナー分割体の径
方向の振動を防止する。

【００１０】

【実施例】以下、図面を参照してこの発明の熱交換器の
実施例を説明する。図１ないし図４は第１実施例を示
す。これらの図に示す熱交換器の基本構成は上記図６に
示す従来の熱交換器と同様なので、同一構成要素につい
ては同一符号を付してその説明を省略する。

【００１１】図１ないし図４に示す熱交換器が図６に示
す熱交換器と異なる点は、内筒２の内側に設けられた断
熱材１０を内筒２の内壁面に押さえて高温ヘリウムガス
の流路を形成するためのライナーの取付構造である。す
なわち、図１において符号１２はライナーを示す。この
ライナー１２は内筒２の軸方向に分割してなる複数の円
筒状のライナー分割体１３…で構成されており、以下の
ようにして内筒２に取付けられている。すなわち、図１
ないし図３に示すように、内筒２の内壁面には内筒２の
軸方向に所定間隔で複数の支持部材１４…が固定されて
いる。この支持部材１４は内筒２の周方向に等間隔で配
置された４個の支持金物１５…で構成されており、各支
持金物１５はそれぞれ当板１６を介して内筒２の内壁面
に固定されている。上記支持金物１５の外側には断熱材
詰め金物１７が設けられており、この断熱材詰め金物１
７に上記断熱材１０が当接せしめられている。

【００１２】上記各支持金物１５には、ぞれぞれ固定部
材１８が該支持金物１５より内筒２の内側に突出して設
けられており、該固定部材１８に上記ライナー分割体１
３の下端部が溶接等によって固定されている。一方、上
記ライナー分割体１３の上端部には、外径を若干縮径し
てなる縮径部１３ａが形成されており、この縮径部１３
ａは、その上方に位置しているライナー分割体１３の内
側にオーバーラップした状態で上下に移動自在に挿入さ
れた自由端とされている。そして、上記縮径部１３ａの
下端と、その上方に位置しているライナー分割体１３の
下端との間の距離Ｌは、ライナー分割体１３の熱膨張に
よる軸方向の延び量より長く設定されている。なお、上
記支持部材１４…のうち最上方に位置する支持部材１４
は上部レジューサ部２ｄと上部筒２ｂとの接続部に設け
られ、上部筒２ｂが中間筒２ａより小径なため他の支持
部材１４…より小径に形成されている。

【００１３】また、上記下部レジューサ部２ｅの下端内
側には、図４に示すように、環状をなす突部２０が形成
されており、この突部２０の内側に最下方に位置するラ
イナー分割体１３の下端が差し込まれて溶接されてい
る。なお、図中符号２１は断熱材を示す。この断熱材２
１は上記断熱材１０と同じ材料からなるものであり、上
記下部レジュサ部２ｅを境として上記内筒２の下部筒２
ｃの外側に設けられている。

【００１４】上記構成の熱交換器では、ライナー１２を
複数のライナー分割体１３…によって構成し、各ライナ
ー分割体１３の下端部を内筒２の内壁面に設けられた支
持部材１４に固定するとともに、ライナー分割体１３の
上端部をその上方に位置するライナー分割体１３の内側
に差し込んでなる自由端としたので、該ライナー１２に
熱膨張が生じても、この熱膨張を各ライナー分割体１３
の自由端で吸収することができる。したがって、ライナ
ー１２（ライナー分割体１３…）の熱膨張による変形を
防止することができる。

【００１５】また、各ライナー分割体１３の下端部を上
記支持部材１４に固定するとともに、上端部をその上方
に位置するライナー分割体１３の内側に差し込んだの
で、各ライナー分割体１３の径方向への振れを防止して
位置決めを行うことができる。したがって、これらライ
ナー分割体１３…からなるライナー１２の径方向の芯合
わせおよび振動防止を容易かつ確実に行うことができ
る。

【００１６】さらに、下部レジューサ部２ｅの下端内側
に突部２０を形成し、この突部２０に、最下方に位置す
るライナー分割体１３を溶接して固定したので、下部レ
ジューサ部２ｅに直接溶接する場合に比べ、溶接性・検
査性に優れる上、特にヘリウムガスの流速が速い内筒２
の下方側、すなわち最下方に位置するライナー分割体１
３の下端部を固定したので、該ライナー分割体１３の振
動を防止することができる。

【００１７】図５はこの発明の熱交換器の第２実施例を
示す。この図に示す熱交換器が上記第１実施例の熱交換
器と異なる点は、ライナーの取付構造であるので、その
他の構造は図示と説明を省略する。図５において符号２
５はライナーを示す。このライナー２５は内筒２の軸方
向に分割してなる複数本の円筒状のライナー分割体２６
…で構成されており、以下のようにして内筒２に取付け
られている。すなわち、内筒２の内壁面には内筒２の軸
方向に所定間隔で複数の支持部材２７…が固定されてい
る。この支持部材２７は、下方に向かうに従って漸次縮
径する円錐筒状をなすものであり、その上端縁部が内筒
２の内壁面に溶接によって固定されている。

【００１８】また、上記支持部材２７下端縁部には、上
記ライナー分割体２６の上部外周面が溶接によって固定
されており、該ライナー分割体２６の上端部は支持部材
２７の内側に位置せしめられている。このライナー分割
体２６の上端部には、円筒状をなす接続部材２８がライ
ナー分割体２６の上端面から突出した状態で外挿されて
おり、この接続部材２８には、その上方に位置するライ
ナー分割体２６の下端部が上下に移動自在に挿入されて
自由端とされている。

【００１９】上記各接続部材２８の上方および下部レジ
ューサ部２ｅの上方にはそれぞれ振れ止め部材３０が設
けられている。この振れ止め部材３０は下方に向かうに
従って漸次拡径する円錐筒状をなすものであり、その下
端縁部が内筒２の内壁面に溶接によって固定されてい
る。また、振れ止め部材３０の上端縁部には、円筒状を
なす筒体３０ａが設けられており、この筒体３０ａに上
記ライナー分割体２６の下端部を挿通することによっ
て、該ライナー分割体２６の振動を防止するようになっ
ている。

【００２０】また、上記下部レジューサ部２ｅの下端内
側には、筒状をなす受け金物３１が形成されており、こ
の受け金物３１と下部レジューサ部２ｅとの間には、最
下方に位置するライナー分割体２６の下端が上下に移動
自在に差し込まれて自由端とされている。

【００２１】上記構成の熱交換器では、ライナー２５を
複数のライナー分割体２６…によって構成し、各ライナ
ー分割体２６の上端部を内筒２の内壁面に設けられた支
持部材２７に固定するとともに、ライナー分割体２６の
下端部をその下方に位置するライナー分割体２６の接続
部材２８の内側に差し込んでなる自由端としたので、該
ライナー２５に熱膨張が生じても、この熱膨張を各ライ
ナー分割体２６の自由端で吸収することができる。した
がって、ライナー２５（ライナー分割体２６…）の熱膨
張による変形を防止することができる。

【００２２】また、各ライナー分割体２６の上端部を上
記支持部材２７に固定するとともに、下端部をその下方
に位置するライナー分割体２６の接続部材２８の内側に
差し込んだので、各ライナー分割体２６の径方向への振
れを防止して位置決めを行うことができる。したがっ
て、これらライナー分割体２６…からなるライナー２５
の径方向の芯合わせおよび振動防止を容易かつ確実に行
うことができる。

【００２３】さらに、下部レジューサ部２ｅの下端内側
に受け金物３１を形成し、この受け金物３１に、最下方
に位置するライナー分割体２６を差し込んで径方向への
振れを規制したので、該ライナー分割体２６の径方向の
振動を防止することができる。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように、この発明の請求項
１の熱交換器によれば、ライナーを複数のライナー分割
体によって構成し、各ライナー分割体の下端部を内筒の
内壁面に設けられた支持部材に固定するとともに、ライ
ナー分割体の上端部を自由端としたので、該ライナーに
熱膨張が生じても、この熱膨張を各ライナー分割体の自
由端で吸収することができる。したがって、ライナー
（ライナー分割体）の熱膨張による変形を防止すること
ができる。

【００２５】また、下部レジューサ部の下端内側に溶接
用の突部を形成し、この突部に、最下方に位置するライ
ナー分割体を溶接して固定したので、下部レジューサ部
に直接溶接する場合に比べ、溶接性・検査性に優れる
上、最下方に位置するライナー分割体の下端部を固定し
たので、該ライナー分割体の振動を防止することができ
る。

【００２６】請求項２の熱交換器によれば、ライナーを
複数のライナー分割体によって構成し、各ライナー分割
体の上端部を内筒の内壁面に設けられた支持部材に固定
するとともに、ライナー分割体の下端部を自由端とした
ので、該ライナーに熱膨張が生じても、この熱膨張を各
ライナー分割体の自由端で吸収することができる。した
がって、ライナー（ライナー分割体）の熱膨張による変
形を防止することができる。

【００２７】また、下部レジューサ部の下端内側に受け
金物を形成し、この受け金物に、最下方に位置するライ
ナー分割体を挿入して径方向への振れを規制したので、
該ライナー分割体の径方向の振動を防止することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の熱交換器の第１実施例を示す要部の縦
断面図である。

【図２】図１におけるＸ円部の拡大図である。

【図３】図１におけるＡーＡ線視断面図である。

【図４】図１におけるＹ円部の拡大図である。

【図５】本発明の熱交換器の第２実施例を示す要部の縦
断面図である。

【図６】従来の熱交換器の一例を示す縦断面図である。

【符号の説明】 １ 外胴 １′ 内胴 ２ 内筒 ３ 伝熱管 ２ｅ 下部レジューサ部 １２，２５ ライナー １３，２６ ライナー分割体 １４，２７ 支持部材 ２０ 突部 ３１ 受け金物

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外胴内に配設された内胴の内側に内筒が
   配設され、該内胴と内筒との間に多数の伝熱管が配設さ
   れ、上記内筒の下端部に下方に向かうに従って漸次縮径
   する下部レジューサ部が形成され、この下部レジューサ
   部から上方の内筒の内側に断熱材が配設され、この断熱
   材の内側に該断熱材を支持するライナーが設けられた熱
   交換器において、 上記ライナーを内筒の軸方向に分割してなる複数のライ
   ナー分割体で構成し、各ライナー分割体の上端部を自由
   端とするとともに、各ライナー分割体の下端部を上記内
   筒に固定された支持部材に固定し、さらに上記下部レジ
   ューサ部の下端内側に溶接用の突部を形成し、この突部
   に最下方に位置するライナー分割体の下端部を溶接して
   なることを特徴とする熱交換器。
2. 【請求項２】 外胴内に配設された内胴の内側に内筒が
   配設され、該内胴と内筒との間に多数の伝熱管が配設さ
   れ、上記内筒の下端部に下方に向かうに従って漸次縮径
   する下部レジューサ部が形成され、この下部レジュサ部
   から上方の内筒の内側に断熱材が配設され、この断熱材
   の内側に該断熱材を支持するライナーが設けられた熱交
   換器において、 上記ライナーを内筒の軸方向に分割してなる複数のライ
   ナー分割体で構成し、各ライナー分割体の下端部を自由
   端とするとともに、各ライナー分割体の上端部を上記内
   筒に固定された支持部材に固定し、さらに最下方に位置
   するライナー分割体の下端部を上記下部レジューサ部に
   固定された受け金物に上下に移動自在に挿入してなるこ
   とを特徴とする熱交換器。