JPH08178582A - 熱交換器のじゃま板構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 伝熱管とじゃま板を一体にして胴内に挿入可
能で、かつじゃま板と胴内面との間隙をシールできるよ
うにする。 【構成】 多管円筒式熱交換器の円筒１内に円筒軸と直
交して設けられ円筒内径より少し小さな外径を有する部
分円板で流体の流れ方向を変える熱交換器のじゃま板４
について、その円周部にその円周とほぼ同じ外径の部分
リング状でリング内周側がボルトによりじゃま板４に接
合されているシールプレート１５を設け、熱交換器の運
転温度になったとき熱膨張によりリング外径がほぼ円筒
内径に接する熱膨張率と寸法を有するようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、多管円筒式熱交換器の
じゃま板と円筒内径との間隙を少なくした熱交換器のじ
ゃま板構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】図７は比較的よく用いられる横置き多管
円筒式熱交換器の縦断面図を示す。円筒状の胴１の一端
は閉じており、他端には管板３が接合されている。管板
３を貫通して多数の伝熱管２がＵ字状に設けられてい
る。胴１内には伝熱管３を支持すると共に、胴１内の流
体の流れを案内するじゃま板４が、ほぼ等間隔で胴１の
軸に直角に設けられている。各じゃま板４は外周に数条
設けられたバンドルランナー５によって接続され、胴１
の内面と所定の間隙を有して配置されている。胴１には
管板３近傍で上部に胴側入口管台６が設けられ、先端下
部に胴側出口管台７が設けられている。

【０００３】管板３の外側には、球面状の管側鏡８が設
けられフランジ９と胴側のフランジ９′とで管板３をボ
ルト挟持している。管側鏡８には上部に管側入口管台１
０、下部に管側出口管台１１が設けられ、内部には仕切
板１２が設けられている。管側入口管台１０より流入す
る流体は仕切板１２により伝熱管２の上半分に入り、Ｕ
字部で下半分の伝熱管２に移り、管側出口管台１１から
排出される。また胴側入口管台６から胴１に流入する流
体は、伝熱管２と十分接触して熱交換するように、じゃ
ま板４によって上下に移動しながら胴側出口管台７から
排出される。

【０００４】図８は図７のＸ−Ｘ断面図を示す。じゃま
板４は胴１内径よりやや小さな外径を有し、一部切断さ
れた部分円となっており、この欠円部を流体が流れる。
また多数貫通する伝熱管２の位置を保持する。じゃま板
４の外周には胴１の軸方向にバンドルランナー５が設け
られ、各じゃま板４を接続して相対位置を保持すると共
に、胴１内面と接してじゃま板４と胴１との相対位置を
保持する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】胴１はロールで成形し
た板を溶接で接合して円筒にするため真円とならない。
このためじゃま板４の外周を機械加工して真円にして
も、胴１の内径との間には隙間が生じる。また製作時、
伝熱管２とじゃま板４を図７で示すように一体に組立て
た状態で胴１に挿入するため、胴１の内径とじゃま板４
の外径の間に間隙ｔを設け、胴１の内径とはバンドルラ
ンナー５で接触するようにする。挿入時にはバンドルラ
ンナー５の先端を胴１の内面で滑らせながら挿入するよ
うにしている。間隙ｔは胴１の外径にもよるが５〜１０
ｍｍ程度になる。このためこの間隙ｔを通る流体は伝熱
管２と熱交換しないことになり熱交換器としての効率が
低下するという問題点があった。

【０００６】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
ので、伝熱管とじゃま板を一体にして胴内に挿入可能
で、かつじゃま板と胴内面との間隙をシールできる熱交
換器のじゃま板構造を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１では、多管円筒式熱交換器の円筒内に円筒
軸と直交して設けられ円筒内径より少し小さな外径を有
する部分円板で流体の流れ方向を変える熱交換器のじゃ
ま板構造において、前記じゃま板の円周部にその円周と
ほぼ同じ外径の部分リング状でリング内周側がボルトに
よりじゃま板に接合されているシールプレートとを備
え、前記シールプレートは、熱交換器の運転温度になっ
たとき熱膨張によりリング外径がほぼ前記円筒内径に接
する熱膨張率と寸法を有するようにする。

【０００８】請求項２では、前記シールプレートは円筒
半径方向に沿って分割されており、分割位置では端部が
重複するようにする。

【０００９】請求項３では、前記シールプレートを接合
するボルトのボルト穴は円筒半径方向に長穴にする。

【００１０】請求項４では、多管円筒式熱交換器の円筒
内に円筒軸と直交して設けられ円筒内径より少し小さな
外径を有する部分円板で流体の流れ方向を変える熱交換
器のじゃま板構造において、前記じゃま板の外周部に前
記円筒内径との間隙をシールするパッキングを備えたも
のである。

【００１１】

【作用】請求項１では、じゃま板の円周部には、その外
径とほぼ同じ外径のシールプレートがリング状に、リン
グ内周側でじゃま板にボルトにより取り付けられてい
る。このためじゃま板と円筒内径との間隙が生じるの
で、じゃま板と伝熱管を一体にして円筒内に挿入するの
に支障はない。工場で組み立てる温度を常温とすると、
これより熱交換器の運転温度となると、シールプレート
はリング内側のボルトの位置を固定点として円周の半径
外方向に膨張してゆき、円筒内径に接触するくらいの所
で停止する。これによりじゃま板と円筒内径との間隙を
通過する流体を阻止し、熱交換器の熱交換効率の低下を
防止することができる。また、温度が低下するとシール
プレートの熱膨張は戻るので、修理などによりじゃま板
と伝熱管を一体にして引き出すことも可能である。

【００１２】請求項２では、シールプレートを円筒半径
方向に沿って分割することにより、分割されたシールプ
レートはそれぞれ独立に膨張して移動し、じゃま板と円
筒内径との間隙を塞ぐ。これにより円筒内径の一部がゆ
がんで内部へ突出していても、その部分のシールプレー
トの移動が押さえられるだけで、他の部分は移動して間
隙を塞ぐのでシール機能の低下を防止することができ
る。

【００１３】請求項３では、シールプレートを接合する
ボルトのボルト穴は円筒半径方向に長穴にしているの
で、じゃま板と円筒内径との間隙より熱膨張量が大きく
なった場合でも、この長穴によりシールプレートとじゃ
ま板が滑り、円筒に過度の変形を与えるのを防止でき
る。

【００１４】請求項４では、じゃま板の外周部に円筒内
径との間隙をシールするパッキングを備える。これによ
り間隙は閉鎖されるので、間隙を通過する流体を阻止し
熱交換器の熱交換効率の低下を防止することができる。
またパッキングは弾力性があるので円筒内径のゆがみに
対応して間隙を閉鎖できるとともに、じゃま板と伝熱管
を一体にして円筒内に挿入するのに支障はない。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。図１は第１実施例の構成を示す断面図で、
先に説明した図７のＸ−Ｘ断面である。対象とする熱交
換器は図７で示した多管円筒式熱交換器で、図７、図８
で使用した符号と同一符号は同一の意味を表す。図２は
図１のＸ−Ｘ断面図を示し、図３は図１のＹ−Ｙ断面図
を示す。じゃま板４は熱交換器の胴１内径よりやや小さ
な外径を有し、一部切断された部分円となっており、こ
の欠円部を流体が流れる。また伝熱管２に合わせ多数の
貫通穴が設けられ伝熱管２の位置を保持する。じゃま板
４の外周には胴１の軸方向にバンドルランナー５が設け
られ、各じゃま板４を接続して胴１内の相対位置を保持
すると共に、胴１内面と接してじゃま板４の外周と胴１
内面との間隙ｔを保持する。バンドルランナー５の数は
図１では４個としたが、熱交換器の大きさに応じ６個、
８個というように増加する。バンドルランナー５はじゃ
ま板４の外周に設けた切欠きに嵌合している。

【００１６】じゃま板４の外周部には、外径がじゃま板
４の外径とほぼ同じで、リング状のシールプレート１５
が、リング内周部をボルト１７及びナット１８により接
合されている。シールプレート１５に設けられたボルト
穴１６は、胴１の半径方向に長穴となっている。シール
プレート１５はバンドルランナー５の位置やその他の位
置で分割され、分割端は図２に示すようにラップ構造１
９とし、流体の漏れを防止するようにしている。この分
割数は胴１の直径に応じて大きいものは多くなる。

【００１７】じゃま板４の外周と胴１内面との間隙ｔは
胴１の直径にもよるが、５〜１０ｍｍ程度である。シー
ルプレート１５は常温、例えば２０℃前後から熱交換器
の運転温度、例えば３００℃前後とした場合、間隙ｔと
ほぼ同量熱膨張するように材質と寸法を決める。シール
プレート１５の幅を例えば、６０ｍｍ程度とし、内側か
ら１０ｍｍの位置にボルト穴１６を設けると、伸縮する
範囲は５０ｍｍ程度となり、ぼぼ３００℃の温度差で１
０ｍｍ程度膨張する材質を選定する。例えば、ニッケル
・チタン系合金にはこのような要求に叶うものがある。
シールプレート１５の板厚は３ｍｍ程度あればよい。な
お材質の選定にあたっては接触する流体による腐食も考
慮する。

【００１８】図３はシールプレート１５の熱膨張による
伸縮の状態を示す。なお、本図に限らず他の図面でも、
じゃま板４の外周と胴１内面との間隙ｔは、明確にする
ため他の寸法に比べ大きな寸法としている。シールプレ
ート１５の実線は常温時を示し、破線は運転時を示す。
なお運転時は胴１も膨張するが、じゃま板４も膨張する
ので、間隙ｔはぼぼ同じとしてよい。

【００１９】以上のように構成されているので、熱交換
器組立時、伝熱管２とじゃま板４を一体にして胴１内に
組み込むとき、シールプレート１５の存在は支障となら
ず、また修理などで引き出すことも容易にできる。熱交
換器の運転時はシールプレート１５が膨張し間隙ｔをほ
ぼ閉鎖するので、この間隙を通過する流体は殆どなくな
り、伝熱管２と胴１内を流れる流体の熱交換率が向上す
る。また、シールプレート１５は幾つにも分割されてい
るので、胴１の部分的なゆがみにより膨張を押さえられ
る所が発生しても、その部分のシールプレート１５への
影響だけに止まり、他の部分の間隙ｔは閉鎖される。各
シールプレート１５の継ぎ目は、ラップ構造１９となっ
ているので、流体の漏洩が防止される。また、熱膨張に
よりシールプレート１５の先端が胴１内面に強く押し付
けられた場合は、ボルト穴１６が伸縮方向に長穴となっ
ているので、シールプレート１５とじゃま板４との間に
滑りが生じ、胴１に過度の荷重が加わらない。

【００２０】次に、第２実施例を説明する。図４は第２
実施例の構成を示す断面図で、図７のＸ−Ｘ断面であ
る。図５は図４のＹ−Ｙ断面でＯリング型のパッキング
を用いた場合を示し、図６は他の型のパッキングを用い
た場合を示す。本実施例はじゃま板４の外周に弾力性の
あるバッキング２０を設け、胴１の内面とじゃま板４の
外周との間隙ｔを閉鎖し流体の漏洩を防止するものであ
る。パッキング２０としては、図５に示すようにじゃま
板４の先端に溝を設け、Ｏリング状のパッキング２０ａ
としてもよく、また図６に示すようにじゃま板４の先端
両側面に溝を設け、先端を覆うタイプのパッキング２０
ｂでもよい。なお、これらのパッキング２０ａ、２０ｂ
は一例を示したものであり、間隙ｔをシールし、かつ間
隙ｔにかかる流体圧に耐えるようにすればよい。材質と
しては、例えば、ゴム系のものでもよい。

【００２１】本実施例では、弾力性のあるパッキング２
０をじゃま板４に設けているので、熱交換器組立時、伝
熱管２とパッキング２０を取り付けたじゃま板４を一体
にして胴１内に組み込むときも支障とはならない。ま
た、熱交換器運転時、間隙ｔはパッキング２０により閉
鎖されるので、流体の漏れを防止し熱交換率が向上す
る。また、パッキング２０は弾力性があるので、胴１の
部分的ゆがみも吸収しシールを保持する機能を有する。

【００２２】以上の説明は図７に示す横置き多管円筒式
熱交換器について説明したが、竪置き多管円筒式熱交換
器にも適用できることは勿論である。

【００２３】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、請求項
１〜３による発明は、じゃま板の外周部にシールプレー
トを設け、熱交換器の運転時の熱膨張によりじゃま板外
周と熱交換器の胴内周との間隙ｔを閉鎖するので、間隙
ｔからの流体の漏洩を防止し熱交換率を向上させること
ができる。これにより伝熱管の表面積を少なくして全体
にコンパクトな熱交換器を実現できる。また、シールプ
レートを分割しているので、胴のゆがみなどにより部分
的に間隙を閉鎖できない所が生じても他の部分にまで悪
影響は及ばない。また、シールプレートは伸縮方向に長
穴のボルト穴を設けているので、熱膨張により過度の荷
重を胴に与えない。また、請求項４による発明は、じゃ
ま板の外周部にパッキングを設けているので、間隙ｔか
らの流体の漏洩を防止し熱交換率を向上させることがで
き、コンパクトな熱交換器を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例の構成を示す断面図で、図７のＸ−
Ｘである。

【図２】図１のＸ−Ｘ断面でシールプレートのラップ構
造を示す図である。

【図３】図１のＹ−Ｙ断面でシールプレートの熱膨張を
示す図である。

【図４】第２実施例の構成を示す断面図で、図７のＸ−
Ｘである。

【図５】図４のＸ−Ｘ断面でＯリング型のパッキングを
示す図である。

【図６】図４のＸ−Ｘ断面で他の型のパッキングを示す
図である。

【図７】多管円筒式熱交換器の縦断面図である。

【図８】図７のＸ−Ｘ断面図でじゃま板の構造を示す図
である。

【符号の説明】

１ 胴（円筒） ２ 伝熱管 ３ 管板 ４ じゃま板 ５ バンドルランナー ６ 胴側入口管台 ７ 胴側出口管台 ８ 管側鏡 ９、９′フランジ １０ 管側入口管台 １１ 管側出口管台 １２ 仕切板 １５ シールプレート １６ ボルト穴 １７ ボルト １８ ナット １９ ラップ構造 ２０ パッキング ２０ａ Ｏリング型パッキング ２０ｂ 他の型のパッキング ｔ 間隙

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 多管円筒式熱交換器の円筒内に円筒軸と
   直交して設けられ円筒内径より少し小さな外径を有する
   部分円板で流体の流れ方向を変える熱交換器のじゃま板
   構造において、 前記じゃま板の円周部にその円周とほぼ同じ外径の部分
   リング状でリング内周側がボルトによりじゃま板に接合
   されているシールプレートとを備え、 前記シールプレートは、熱交換器の運転温度になったと
   き熱膨張によりリング外径がほぼ前記円筒内径に接する
   熱膨張率と寸法を有していることを特徴とする熱交換器
   のじゃま板構造。
2. 【請求項２】 前記シールプレートは円筒半径方向に沿
   って分割されており、分割位置では端部が重複している
   ことを特徴とする請求項１記載の熱交換器のじゃま板構
   造。
3. 【請求項３】 前記シールプレートを接合するボルトの
   ボルト穴は円筒半径方向に長穴となっていることを特徴
   とする請求項１または２記載の熱交換器のじゃま板構
   造。
4. 【請求項４】 多管円筒式熱交換器の円筒内に円筒軸と
   直交して設けられ円筒内径より少し小さな外径を有する
   部分円板で流体の流れ方向を変える熱交換器のじゃま板
   構造において、 前記じゃま板の外周部に前記円筒内径との間隙をシール
   するパッキングを備えたことを特徴とする熱交換器のじ
   ゃま板構造。