JPH09280763A - 熱交換器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 伝熱管の流体流通方向上流端付近の内側面に
おけるエロージョンの発生を防止すると共に、検査を容
易に実施できるようにする。 【解決手段】 中空構造の熱交換器本体と、熱交換器本
体の一端に固着された管板８と、熱交換器本体に内装さ
れ且つ流体流通方向上流端が管板８を貫通する伝熱管９
とを備え、熱交換器本体の内部を流通する流体と伝熱管
９の内部を流通する流体との間で伝熱管９を介して熱エ
ネルギーの授受を行う熱交換器において、紡錐体状の渦
発生抑止部材２２を伝熱管９の流体流通方向上流端中心
に伝熱管９と同軸に内装し、紡錐体状の渦発生抑止部材
２２によって伝熱管９の流体流通方向上流端付近の内側
面における渦の発生を防ぐ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、伝熱管の内部を流
通する流体と伝熱管の外部を流通する流体との間で熱エ
ネルギーの授受を行う熱交換器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から使用されている熱交換器の一例
を図４によって説明すると、１は中空構造の熱交換器本
体であり、該熱交換器本体１は、略水平に延びる筒状の
胴部２の一端に鏡板３を固着した構造を有し、胴部２の
外側下部に設けた支持脚４によって架台等の固定構造物
５に支持されている。

【０００３】上記の胴部２の一端部近傍には、胴部２の
外方から内方へ径方向に連通する一次流体入口ノズル６
が設けられ、また、胴部２の他端部近傍には、胴部２の
内方から外方へ径方向に連通する一次流体出口ノズル７
が設けられている。

【０００４】８は管板であり、該管板８の一側は、熱交
換器本体１をなす胴部２の他端に固着されている。

【０００５】９は略Ｕ字形状に形成された複数の伝熱管
であり、該伝熱管９は、屈曲部分が胴部２の一端寄りに
位置し、且つ流体流通方向上流端寄りの部分及び流体流
通方向下流端寄りの部分が胴部２の他端側に位置するよ
うに胴部２に内装されている。

【０００６】これら伝熱管９の流体流通方向上流端は、
管板８の下半部に穿設された伝熱管孔に内接するように
管板８に固着され、また、伝熱管９の流体流通方向下流
端は、管板８の上半部に穿設された伝熱管孔に内接する
ように管板８に固着されている。

【０００７】また、上記の伝熱管９の中間部分は、多数
の邪魔板１０を介して胴部２の内側部に支持されてい
る。

【０００８】１１は略水平に延びる流体室形成胴であ
り、該流体室形成胴１１の一端は、前記の管板８の他側
に固着されている。

【０００９】上記の流体室形成胴１１には、流体室形成
胴１１の外方から内方へ径方向に連通する二次流体入口
ノズル１２と、流体室形成胴１１の内方から外方へ径方
向に連通する二次流体出口ノズル１３とが、略対向する
ように設けられている。

【００１０】また、流体室形成胴１１の内部には、各伝
熱管９の流体流通方向下流端を二次流体出口ノズル１３
に連通させるための流路隔壁１４が設けられている。

【００１１】１５は熱交換器蓋であり、該熱交換器蓋１
５は、前記の流体室形成胴１１の他端に固着されてい
る。

【００１２】上述した図４に示す熱交換器においては、
一次流体入口ノズル６に高温の一次流体１６を供給する
と、該一次流体１６は、胴部２の内方を邪魔板１０に阻
止されつつ一端側より他端側へ向って流通する。

【００１３】また、二次流体入口ノズル１２に低温の二
次流体１７を供給すると、該二次流体１７は、流体室形
成胴１１から各伝熱管９の内部を流体流通方向上流端よ
り下流端へ向って流通する。

【００１４】このとき、伝熱管９の内部を流通する二次
流体１７と、伝熱管９の外部で胴部２の内部を流通する
一次流体１６との間で、伝熱管９を介して熱エネルギー
の授受が行われ、熱エネルギーを二次流体１７に伝達す
ることにより温度が低下した一次流体１６は、一次流体
出口ノズル７を経て熱交換器の外部へ流出し、また、熱
エネルギーを一次流体１６から伝達されることにより温
度が上昇した二次流体１７は、二次流体出口ノズル１３
から熱交換器の外部へ流出する。

【００１５】このような管板８に穿設された伝熱管孔に
内接固着されている伝熱管９の流体流通方向上流端に、
液状の二次流体１７が流入する熱交換器では、二次流体
入口ノズル１２から流体室形成胴１１の内部を経て伝熱
管９の流体流通方向上流端に流入する二次流体１７の流
速が速いと、図５に示すように、伝熱管９の流体流通方
向上流端付近の内側面において境界層に剥離による渦１
８が生じ、この渦１８に起因したエロージョン（浸食腐
食）が伝熱管９の内側面に発生することがある。

【００１６】そこで従来は、図６に示すように、筒状の
インサートチューブ１９を伝熱管９の流体流通方向上流
端に内接するように嵌入して、インサートチューブ１９
を伝熱管９の内面に接着し、インサートチューブ１９に
より二次流体１７（図５参照）が伝熱管９の流体流通方
向上流端付近の内側面に接しないようにして、伝熱管９
の内側面にエロージョンが発生するのを抑止している。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】ところが熱交換器の定
期点検時には、各伝熱管９の目視検査や超音波探傷検査
を実施するのにあたって、多数の伝熱管９のそれぞれか
らインサートチューブ１９を取り外さなければならない
が、インサートチューブ１９は伝熱管９の内面に接着し
てあるため、インサートチューブ１９の取り外しに極め
て多大な手間を必要とし、また、伝熱管９からインサー
トチューブ１９を取り外した後に、伝熱管９の内面に付
着している接着剤を全部除去しないと、超音波探傷検査
用の探触子を確実に伝熱管９に接触させることができ
ず、このため、伝熱管９の流体流通方向上流端付近に対
する目視検査や超音波探傷検査を容易に実施することが
できなかった。

【００１８】本発明は上述した実情に鑑みてなしたもの
で、伝熱管の流体流通方向上流端付近の内側面における
エロージョンの発生を防止し、また、伝熱管の流体流通
方向上流端付近の目視検査並びに超音波探傷検査を容易
に実施することが可能な熱交換器を提供することを目的
としている。

【００１９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の請求項１に記載の発明では、中空構造の熱
交換器本体と、該熱交換器本体の一端に固着された管板
と、前記熱交換器本体に内装され且つ流体流通方向上流
端が前記管板を貫通する伝熱管とを備え、熱交換器本体
の内部を流通する流体と伝熱管の内部を流通する流体と
の間で伝熱管を介して熱エネルギーの授受を行う熱交換
器において、紡錐体状の渦発生抑止部材を伝熱管の流体
流通方向上流端に伝熱管と同軸に内装している。

【００２０】また、本発明の請求項２に記載の発明で
は、上述した本発明の請求項１に記載の発明の構成に加
え、伝熱管の流体流通方向上流側端に、支持片を介して
紡錐体状の渦発生抑止部材を伝熱管と同軸に支持してい
る。

【００２１】本発明の請求項１及び請求項２に記載の発
明のいずれにおいても、伝熱管の流体流通方向上流端に
同軸に内装した紡錐体状の渦発生抑止部材によって、伝
熱管の内側面近傍における流体の境界層の剥離を抑止す
る。

【００２２】また、本発明の請求項２に記載の発明で
は、渦発生抑止部材を支持片により伝熱管に支持してい
るので、伝熱管に対する渦発生抑止部材の着脱を簡単に
行える。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図を
参照しつつ説明する。

【００２４】図１及び図２は本発明の熱交換器の実施の
形態の一例を示すもので、図１及び図２に示す熱交換器
では、図４で説明した中空構造の熱交換器本体１に固着
されている管板８に穿設された伝熱管孔に内接するよう
に固着されている伝熱管９の流体流通方向上流端の内部
に、渦発生抑止部材２２を伝熱管９の内面に対して着脱
可能に設けている。

【００２５】渦発生抑止部材２２は、図１に示すよう
に、ロッド状の長手方向の中央部付近の径が大きく、両
端に向かって径が次第に小さくなる紡錐体の形状になっ
ているものである。

【００２６】この渦発生抑止部材２２は、該渦発生抑止
部材２２の外側部に固着された支持片２１ａ及び支持片
２１ｂ，２１ｂによって伝熱管９の中心線に対して同軸
に支持されている。

【００２７】支持片２１ａは、伝熱管９の流体流通方向
上流側端の内部に挿入され得るように渦発生抑止部材２
２の前端部に外嵌固着されている。

【００２８】また、支持片２１ａの反渦発生抑止部材側
端は、図１に示すように、伝熱管９の流体流通方向上流
側端面に当接し得る形状に形成されている。

【００２９】一方、支持片２１ｂ，２１ｂは、図２に示
すように、渦発生抑止部材２２及び伝熱管９の管軸方向
に見て、支持片２１ａに対して略直交する方向を向くよ
うに渦発生抑止部材２２の前端部に固着されており、こ
れらの支持片２１ａ及び支持片２１ｂ，２１ｂによっ
て、渦発生抑止部材２２が伝熱管９に対して抜き差し可
能に且つ同軸に支持されるようになっている。

【００３０】そして紡錐体状の渦発生抑止部材２２が、
伝熱管９の流体流通方向上流端の内部中心に伝熱管９と
同軸に内装されると、図３に示すように流速の速い二次
流体１７が伝熱管９の流体流通方向上流端に流入した際
には、二次流体１７は紡錐体状の渦発生抑止部材２２に
よって伝熱管９の内側面に押し付けられ、伝熱管９の内
側面近傍における流体の境界層の剥離による渦が生じな
い。

【００３１】従って、伝熱管９の内側面には、渦に起因
するエロージョンが発生しなくなる。

【００３２】熱交換器の定期点検時には、各伝熱管９の
流体流通方向上流端から支持片２１ａ、あるいは、支持
片２１ｂ，２１ｂを引っ張れば、渦発生抑止部材２２を
伝熱管９の流体流通方向上流端から簡単に外すことがで
き、ただちに伝熱管９の目視検査や超音波探傷検査を実
施することが可能となる。

【００３３】定期点検が終了した後は、支持片２１ａ及
び支持片２１ｂ，２１ｂを伝熱管９の流体流通方向上流
端の内面に嵌合することにより、渦発生抑止部材２２
は、伝熱管９の流体流通方向上流端の内部に伝熱管９と
同軸に内装される。

【００３４】なお、本発明の熱交換器は上述した実施の
形態のみに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸
脱しない範囲において種々の変更を加え得ることは勿論
である。

【００３５】

【発明の効果】以上述べたように、本発明の熱交換器に
よれば、下記のような種々の優れた効果を奏し得る。

【００３６】（１）本発明の請求項１及び請求項２に記
載した熱交換器のいずれにおいても、伝熱管の流体流通
方向上流端に同軸に内装した紡錐体状の渦発生抑止部材
によって、伝熱管の内側面近傍における流体の境界層の
剥離を抑止するので、伝熱管の流体流通方向上流端に渦
に起因するエロージョンが発生しない。

【００３７】（２）本発明の請求項２に記載した熱交換
器では、渦発生抑止部材を支持片により伝熱管に支持し
ているので、伝熱管に対する渦発生抑止部材の着脱を簡
単に行え、従って、伝熱管の流体流通方向上流端に対す
る目視検査並びに超音波探傷検査を容易に実施すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の熱交換器の実施の形態の一例を示す縦
断側面図である。

【図２】図１のＩＩ方向から見た正面図である。

【図３】本発明の熱交換器の実施の形態の一例における
流体の流れを示す縦断側面図である。

【図４】熱交換器の一例を示す縦断側面図である。

【図５】熱交換器の伝熱管の流体流通方向上流端の渦の
発生状況を示す縦断側面図である。

【図６】従来の熱交換器における伝熱管の流体流通方向
上流端の構造を示す縦断側面図である。

【符号の説明】

１ 熱交換器本体 ８ 管板 ９ 伝熱管 ２１ａ 支持片 ２１ｂ 支持片 ２２ 渦発生抑止部材

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 中空構造の熱交換器本体と、該熱交換器
   本体の一端に固着された管板と、前記熱交換器本体に内
   装され且つ流体流通方向上流端が管板を貫通する伝熱管
   とを備え、熱交換器本体の内部を流通する流体と伝熱管
   の内部を流通する流体との間で伝熱管を介して熱エネル
   ギーの授受を行う熱交換器において、紡錐体状の渦発生
   抑止部材を伝熱管の流体流通方向上流端に伝熱管と同軸
   に内装したことを特徴とする熱交換器。
2. 【請求項２】 伝熱管の流体流通方向上流端に、支持片
   を介して紡錐体状の渦発生抑止部材を伝熱管と同軸に支
   持した請求項１に記載の熱交換器。