JPH066975U - 熱交換器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 熱交換器に係り、熱交換流路における流体の
流通を妨げることなく伝熱管を支持し、所望の熱交換効
率を達成する。 【構成】 伝熱管の外面に接触させられる帯板状の振れ
止め部材が、流体集合筒の外壁面に周方向に間隔をおい
て放射状に配設されており、振れ止め部材によって伝熱
管が振動しないように支持するとともに、該振れ止め部
材の相互間隙を通して流体をスムーズに流通させること
により、健全な熱交換の実施を図る。

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６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との間に筒状の熱交換流路３が形成される。該熱交換 流路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ている。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、他端が熱交換器シェル １上部のガス入口ヘッダ５に接続されている。

【０００３】 前記熱交換流路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、熱交換流路３に挿通 させられる一次側ヘリウムと該熱交換流路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。伝熱管の うち、内筒の周囲に螺旋状に配される部分にあっては、前記熱交換流路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（図示略）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、該管束支持板を吊り下げて内筒２に固定する管束支持梁９を配設 することによって支持される。

【０００５】 ここで、内筒２の周囲を螺旋状に取り巻いた複数の伝熱管４は、前記管束支持 梁９の相互間隙から上方に引き出され、熱交換器シェル１の長手方向に沿って垂 直な直管状に立ち上げられて熱交換器シェル１の上部に位置するガス入口ヘッダ ５に接続されるようになっている。この直管状部分（上部連絡管）４ａにあって は、図７に示すように、伝熱管４に対して直交状態に配される扇形状の振れ止め 部材１０を内筒２の周方向に間隔をおいて配設し、複数の伝熱管４を束ねて内筒 ２に取り付けるようになっている。図中、符号１１は、流路形成胴であって、前 記上部連絡管４ａ近傍に一次側ヘリウムを挿通させる流路を形成している。

【０００６】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、このような振れ止め部材１０であると、管束支持梁９の相互間 隙を通して引き出される複数の伝熱管４を束ねるように一次側ヘリウムの熱交換 流路３に配されるため、該熱交換流路３を閉塞状態として一次側ヘリウムの健全 な流通の阻害し、熱交換効率を低下させてしまう不具合があった。

【０００７】 本考案は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、熱交換流路における 流体の流通を妨げることなく伝熱管を支持し、所望の熱交換効率を達成すること ができる熱交換器を提供することを目的とするものである。

【０００８】

【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、次の３つの手段を提案している。 第１の手段は、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 成される筒状の熱交換流路に複数の伝熱管を配してなる熱交換器であって、流体 集合筒の外壁面に周方向に間隔をおいて放射状に配され伝熱管の外面に接触させ られる帯板状の振れ止め部材を設けてなる熱交換器を提案している。 第２の手段は、振れ止め部材に伝熱管の外径より大きな口径の貫通穴が設けら れ、該貫通穴に伝熱管が挿通状態に配されるとともに、振れ止め部材が伝熱管に 対して傾斜させられている熱交換器を提案している。 第３の手段は、隣接する振れ止め部材が、流体集合筒の長手方向に間隔を空け て配置されている熱交換器を提案している。

【０００９】

【作用】

第１の手段に係る熱交換器によれば、伝熱管を接触状態に支持する振れ止め部 材が、帯状に形成され、かつ流体集合筒の外壁面に周方向に間隔をおいて放射状 に配設されているので、熱交換流路に流通させられる流体が、隣接する振れ止め 部材の相互間隙を挿通させられることになる。 第２の手段に係る熱交換器によれば、伝熱管を貫通穴に挿通状態に配した振れ 止め部材が伝熱管に対して傾斜させられているので、伝熱管に沿う方向から見た 貫通穴が狭められ、伝熱管が貫通穴に接触させられて支持される。 第３の手段に係る熱交換器によれば、隣接する振れ止め部材が流体集合筒の長 手方向に間隔を空けているので、熱交換流路における流体の流通面積が拡大され ることになる。

【００１０】

【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第１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は熱交換流路、４は伝熱管、９は管束支持梁、１１は流路形成胴 、１１ａは係合片、２０は振れ止め部材、２０ａは係合溝、２１は貫通穴である 。

【００１１】 本実施例の熱交換器Ｘは、管束支持梁の相互間隙を通して上方に直管状に引出 された上部連絡管４ａの振れ止め板２０の形状において従来例と相違している。

【００１２】 本実施例の熱交換器Ｘにあって、伝熱管４の振れ止め部材２０は、伝熱管４の 外径寸法より大きな幅寸法を有する帯板状に形成されており、内筒２の外壁面に 周方向に間隔をおいて放射状に配設されている。該振れ止め部材２０には、伝熱 管４を嵌合する口径の貫通穴２１が複数設けられており、該貫通穴２１に伝熱管 ４の上部連絡管４ａを嵌合状態として伝熱管４の半径方向への振動を防止するよ うになっている。

【００１３】 ここで、振れ止め部材２０に設けられた貫通穴２１は、すべての振れ止め部材 ２０に同数（例えば６箇所）設けられているが、１つの振れ止め部材２０の貫通 穴２１に嵌合する伝熱管４の数が少ない場合（図３においては３本）には、該貫 通穴２０が開口したままの状態とされることになる。この場合にあっては、該開 口状態の貫通穴２１は、一次側ヘリウムを挿通させる流路面積の一部として機能 することになり、好都合である。

【００１４】 また、振れ止め部材２０の先端には、係合溝２０ａが設けられ、前記流路形成 筒１１の上端には係合片１１ａが溶接等によって固定されており、該係合片１１ ａに振れ止め部材２０の係合溝２０を係合させることによって、振れ止め部材２ ０が内筒２の周方向に振動しないように支持されている。

【００１５】 このように振れ止め部材２０を配置することによって、隣接する振れ止め部材 ２０の間にスリット状の間隙が形成され、該間隙を通じて熱交換流路３を流通す る一次側ヘリウムを挿通させることにより、該一次側ヘリウムの流れを妨げない ので、熱交換流路３内において健全な熱交換が行われることになる。

【００１６】 次いで、図４に基づいて、本考案に係る熱交換器の第２実施例を説明する。 本実施例の熱交換器Ｘにあって、伝熱管４の振れ止め部材３０は、第１実施例 と同様に帯板状に形成され、伝熱管４の上部連絡管４ａを挿通状態に配する複数 の貫通穴３１を有している。本実施例においては、該貫通穴３１が、伝熱管４の 外径寸法ｄより若干大きな口径寸法Ｄとなるように形成されており、振れ止め部 材３０と伝熱管４とが組み付け易くなるように配慮されている。この振れ止め部 材３０は、第１実施例と同様に内筒２の外壁面に周方向に間隔をおいて放射状に 複数配設される。

【００１７】 ここで、該振れ止め部材３０は、伝熱管４に対して内筒２の周方向に傾斜状態 として内筒２の外壁面に溶接等によって取り付けられる。これにより、振れ止め 部材３０に設けられた貫通穴３１の伝熱管４に沿う方向から見た開口面積、つま り、水平面に投影した貫通穴３１の投影面積が狭められ、伝熱管４の外壁面を該 貫通穴の内面に圧接状態として半径方向に挟み込むように伝熱管４と振れ止め部 材３０とが接触させられることになる。

【００１８】 このように、振れ止め部材３０を伝熱管４に対して傾斜させて取り付けること により、熱交換流路３を流通させられる一次側ヘリウムが完全に堰き止められる ことなく傾斜に沿って（図４に矢印で示す方向に）流れるので、流体抵抗が低減 されて一次側ヘリウムの流通をスムーズに行うことができる。また、図４に示す ように隣接する他の振れ止め部材３０を同一方向に傾斜させることによって、振 れ止め部材３０の相互間隙Ｈを広げることができるという利点がある。

【００１９】 次いで、図５に基づいて、本考案に係る熱交換器の第３実施例を説明する。 本実施例の熱交換器Ｘにあって、伝熱管４の振れ止め部材４０は帯板状に形成 され、内筒２の外壁面に放射状に取り付けられている点で、第１実施例および第 ２実施例と共通している。しかし、内筒２の周方向に隣接する振れ止め部材４０ が内筒２の長手方向に間隔を空けて配設されている点で前記２つの実施例と相違 する。

【００２０】 本実施例においては、第１実施例と同様にして、振れ止め部材４０に貫通穴４ １を複数設け、該貫通穴４１に伝熱管４を嵌合状態に配設している。そして、隣 接する振れ止め部材４０が内筒４の長手方向つまり、上下方向に間隔を空けて配 されることにより、内筒２の周方向に交互に上下に配されるようになっている。

【００２１】 このように振れ止め部材４０を配置することによって、隣接する振れ止め部材 ４０の相互間隙を広げることができ、熱交換流路３を流通する一次側ヘリウムを スムーズに流通させることになる。

【００２２】 〈他の実施態様〉 なお、本考案の熱交換器にあっては、次の技術を採用することができる。 第１の実施例および第３の実施例において、振れ止め部材に貫通穴を設け該 貫通穴に伝熱管を嵌合状態に配することとしたが、これに代えて、帯板状の振れ 止め部材を伝熱管の外面に接触状態に配し、伝熱管と振れ止め部材とをスチール ベルト等によって固定すること。 第２の実施例において、振れ止め部材の傾斜角度を任意の角度に設定するこ と。 第３の実施例において、第１の実施例と同様に伝熱管を振れ止め部材の貫通 穴に嵌合状態に配することとしたが、これに代えて、第２の実施例と同様の伝熱 管に対して傾斜させた振れ止め部材を使用すること。 第３の実施例における隣接する振れ止め部材の内筒の長手方向に沿う相互間 隙の寸法を任意の値に設定すること。 振れ止め部材の数を任意の数とすること。

【００２３】

【考案の効果】

以上、詳述したように本考案の第１の手段、つまり請求項１の考案に係る熱交 換器によれば、伝熱管の外面に接触させられる帯板状の振れ止め部材が、流体集 合筒の外壁面に周方向に間隔をおいて放射状に配設されているので、振れ止め部 材の相互間隙を通じて流体を流通させることにより、熱交換流路における流体の 挿通が妨げられることがなく、所望の熱交換効率を得ることができるという効果 がある。 第２の手段、つまり請求項２の考案に係る熱交換器によれば、振れ止め部材に 伝熱管の外径より大きな口径の貫通穴が設けられ、該貫通穴に伝熱管が挿通状態 に配されるとともに、振れ止め部材が伝熱管に対して傾斜させられているので、 請求項１の考案に係る熱交換器の効果に加えて、以下の効果を奏する。 （１） 伝熱管の外径より大きな口径の貫通穴に伝熱管を挿通させる構成である ので、組み付け作業性が向上され、組み付け作業に要する工数を削減することが できる。 （２） 伝熱管の外面に振れ止め部材の貫通穴の内面を圧接状態に接触させるの で、伝熱管の防振を確実に実施することができる。 （３） 振れ止め部材を流体の流通方向に対して傾斜状態に配することにより、 流体抵抗を低減して、流体の流通をスムーズに行うことができる。 第３の手段、つまり請求項３の考案に係る熱交換器によれば、隣接する振れ止 め部材が、流体集合筒の長手方向に間隔を空けて配置されているので、上記効果 に加えて、熱交換流路を挿通させられる流体の流通面積が広げられるので、流体 が流通し易い状態とすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の第１実施例に係る熱交換器の振れ止め
部材の配置状態を示す一部を破断した平面図である。

【図２】図１の熱交換器の振れ止め部材を示す平面図で
ある。

【図３】図１の熱交換器の振れ止め部材を示す縦断面図
である。

【図４】本考案の第２実施例に係る熱交換器の振れ止め
部材を示す正面図である。

【図５】本考案の第３実施例に係る熱交換器の振れ止め
部材を示す正面図である。

【図６】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７】図６の熱交換器の振れ止め部材の配置状態を示
す平面図である。

【符号の説明】

Ｘ・Ｙ 熱交換器 ｄ 伝熱管外径 Ｄ 貫通穴口径 Ｈ 振れ止め部材の相互間隙 １ 熱交換器シェル ２ 内筒（流体集合筒） ３ 熱交換流路 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 管束支持梁 １０ 振れ止め部材 １１ 流路形成胴 １１ａ 係合片 ２０・３０・４０ 振れ止め部材 ２０ａ 係合溝 ２１・３１・４１ 貫通穴

Claims (3)

【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筒状の熱交換流路に複数
   の伝熱管を配してなる熱交換器であって、流体集合筒の
   外壁面に周方向に間隔をおいて放射状に配され伝熱管の
   外面に接触させられる帯板状の振れ止め部材を設けてな
   ることを特徴とする熱交換器。
2. 【請求項２】 振れ止め部材に伝熱管の外径より大きな
   口径の貫通穴が設けられ、該貫通穴に伝熱管が挿通状態
   に配されるとともに、振れ止め部材が伝熱管に対して傾
   斜させられていることを特徴とする請求項１記載の熱交
   換器。
3. 【請求項３】 隣接する振れ止め部材が、流体集合筒の
   長手方向に間隔を空けて配置されていることを特徴とす
   る請求項１または請求項２記載の熱交換器。