JPS5993193A - 高温熱交換器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は高温熱交換器に係り、特にその伝熱管を支持す
るための機構の改良に関する。

核分裂で生じた原子炉の熱をヘリウムガスで吸収し、こ
の高温に加熱されたヘリウムガスを蒸気発生器へ導いて
蒸気を得、ここで作られた蒸気を発電に使用し／こり、
或いは中間熱交換器を経て高温の水素を作りこれを還元
製鉄に利用したりする原ｒ−炉とし、て高？ＩＸ；！ガ
ス炉が知られている。上記ヘリウムガスは放射性となる
ため、その熱エネルギは高温熱交換器を介して２次媒体
に伝えられ、この２次媒体を発電等に利用することにな
る。この２次媒体としては、用途に応じて蒸気、水素ガ
ス又はヘリウムガス等が使用される。

１次媒体から２次媒体への伝熱効率を上げるためには、
熱交換器の伝熱管の長さを充分長ぐする必要がある。そ
のため、伝熱管の自重を支えたり振動を抑制するために
、伝熱管を途中で支持する必要がある。

第１図は従来の熱交換器における伝熱管の支持構造を示
したもので、（１）は伝熱管、（２）にスリーブ、（３
）は支持板である。このように伝熱管（１）は筒状のス
リーブ（２）に若干の余裕をもって遊挿され、ス　−リ
ーブ（２）を支持板（３）に嵌合することによって保持
されている。−１だ、図示していないが伝熱管ｆｌｉｔ
：１密集して配列する必要から、隣接する管同志が接触
しない程度に一定の間隔を保つように極＜　Ｊｇ近して
配置しており、支持板（３）は位［４決めの役目もして
いる。

このような熱交換器において、伝熱管（］）の外側を炉
・し・を通り高ｆＨよ加熱された１次媒体であるヘリウ
ノ・ガスが流れ、伝熱管（１１の内側を低温の２次媒体
が流れるので、伝熱質（１）の管壁を介して１次媒体の
熱が２次媒体へと伝達される。従って２θ（媒体が蒸気
であれば、これは過熱蒸気と外ってスクームタービ／へ
送り込まれ、発電に利用さね、るこよになる。

この伝熱管（１）に１、原子炉の運転時には１，０ｔｌ
ｌＯ°Ｃ近くの高温となるので、熱膨張による伸びを伴
ない支コイ部においてすべりを生ずることに乃る。丑だ
、伝熱管（１）を横切るように高速で流えしる一次媒体
であるヘリウノ、ガスの流れに起因してプＪ　ノｌｚマ
ン渦が生じ、これによって伝熱管（１）は流体振動を・
受け、そのだめ支持部においてすべりやたつきを生ずる
ことになる。

“」、た、伝熱管（１）に、１，０００°Ｃの高温に而
］えるように、耐酸性、面１酸化性の高いＮｊ基合金や
超合金でバそ成さ１１るが、これらの金属）ｌ′Ａオー
１は、−＼リウＪ、力″ス中でｔｌ、表面に酸化被膜が
形成されないだめ、支持部に金属凝着を生じやすい。そ
こで、この金属凝着を回避するために、伝熱管（１）の
スリーブ（２）に当る面には、ｚｒｏ２やＣｒ２３Ｃ６
のようなセラミック溶射利をコーティングしている。

ところで、上記のような従来の伝熱管の支持機構には次
のような欠点があった。

ずなわら、スリーブ（２）の穴径は伝熱管（１）の外径
よりも幾分太き目につくるため、両者間にガタを′生ず
ることになる。この伝熱管（１）とスリーブ（２）との
間のミスアライメントのため、スリーブ（２）の端部で
片当りを牛し、局部的に過大な血圧が加わ一部、片当り
部分に異常摩耗を起す。また、伝熱管（１）とスリーブ
（２）との間のガタのため、繰返しまたつきにより、セ
ラミック溶射材のコーティング部に疲労クラックが発生
する。これらはいずれも高温熱交換器の信頼性をいちぢ
るしく低下さぜることになるものであり、かつ寿命を短
かくするものであった。

本発明は上記のような欠点を除去することに」。

す、高温熱交換器の信頼性を向上する２七もに長メｆ命
化を図ることを目的としてなさ）２だものである１、 以ｌ：本発明に係る高温熱交換器の実Ｍｌｉ　４９１ｊ
をＩｇｌ　ｍｉを参照してｉｉ−′ｌ′＃ＩＩｌに説明
する７゜第２図回、本発明に係る高温熱交換器陣の要７
’９１（−Ｊ−なわち伝熱（ＨｆＨの支持桟１１１１を
一部を切欠し７て示シ２〕こｆ１視図であり、図中（１
）は従来と同様の伝熱層である１（イ）す；１、伝熱管
（１）の外周面に巻き伺けるようシこし７てＪ妾する如
く設けたブノ／ユであり、第３図に月モすように、円筒
に軸方向に泊った１本の甲Ｊ欠き（４ａ）を入れたよう
な形状をしたものである。なおこの＋ＪＪ欠き（４ａ）
は、伝熱管（１）の熱膨張にＬチして変Ｊ杉可能なよう
に設けたものであり、必ずしもｎｉｌブ５１句に泊った
ものでなくともよく、例えば余［方１句にべ９けてあっ
てもよい。

（５）はコルゲーＩ・状をした耐熱性の板Ｏ：　１２で
あり、給４図に示すように帯状のものをフ゛ツ“／コー
（４）の上に巻き伺けるようにして設けである。（６）
はス１ノーブであり、第５図に示すように一端につげ（
６；１）をイ■する筒状をし７ており、このつげ（６ａ
）（ＩＩＩの内面はベルマウス状に形成され、更４・こ
外１ｉ　１ｔ：Ｊ、つば（６ａ）側から他端へ向けて細
径となる軽い−１−−パがつけられている。捷だ、（３
）は従来と同１子６つ支持板である。

さて、スリーブ（６）゛は支持板（３）に圧入（７て固
５１−ｆる。このスリーブ（６）にブノ／コ−（４）を
介装した伝声１５７　　管（１）が遊挿されるが、伝熱
管（１）の外周面とフ′ソ／ユ（４）の内周面には予め
セラミックコーティングを施しておく。そして、プソ・
シコー（４）は伝熱管（１）の夕を径よりもやや太き目
の自然径としである。θ（いで、ブソ／コー（４）を包
むように巻いた板ばｉ２　（５１を、スＩＪ−ブ（６）
のベルマウス側から挿入する。従って、板ばね（５）は
スリーブ（６）とブツシュ（４）の間に挾み込Ｊ１゜た
形になるとともに、ブツシュ（４）は板ばｉ２　（５１
のａｈみ代によって、伝熱管（１１の外周面に対して所
定の接触面圧を力えるように接触する。

」二記のように本発明では、コルゲ−１・状の４反し」
：ね（５）を介してブソ／ユ（４）にブリロー１・′を
与える＋１１１造としたので、伝熱管（１）とブツ／ユ
（４）の支持（妾角す：面は全面でかつ一様な面圧で当
るようになる。・［た、Ｔｌｌ＋方向の傾きが生じない
ので、そｉｔに起因するミスアライメノトを避けられる
。なお、フ゛ノ／ユ（４）の接触面圧は、ブツシュ（４
）の板厚、４反（ｄ”、　Ｊ２　（５）の厚みや縮み代
を適宜設計することにより、所定の強さにすることが可
能である。

そして、高温のヘリウムガスによって伝〃シ管（１）が
加熱されると、熱膨張によって管径力；増大し／ζす、
管中心位置が移動したりする力ζ、と、１１らの変位は
板ばね（５）が吸収して、伝熱管（１）とフ゛ノ／コ−
（４）との間の接触面圧を一定に保つようにｌ’Ｈｉ比
するので、運転条件が変化しても安定した支ＪＡ１人！
、！日力′−４妾続する。−ｉだ、伝熱管（１）の軸方
向の熱月りｊｊ長に文１ｊ〜てｄｌ、ブツシュ（４）の
内面をスライド”′Ｊ−ることによって逃けることがで
き、かつ、スラー（＋−’−ｉる面にはセラミノクコ−
ティ７グが施されているので、凝Ｍ等の問題は生じない
。

以」詳述したように本発明によれば次のような効果が得
られる。

（ａ）　　伝熱管（１）とブツシュ（４）間の支持接触
部Ｖ」、ノ）当りすることがなく、クラックや異常摩４
Ｌが回避される。

（ｂｌ　　上記の支持接触部は運転条件にかかわらず常
にガタのない支持となるため、繰り返したつきが生じる
ことはな（従ってセラミックコーティング部にクラック
を発生させることはない。

（Ｃ１上記の支持接触部の接触面圧は全面にわたって一
様な面圧となるので、クラックやその拘束が原因となる
伝熱管＋１）の破断の如き重大事故が予防てきる。

（ｄ）上記（ａ）ないしくＣ）の結果、高温熱交換器と
しての信頓性が向上するとともに寿命が延長される。

ｔｅｌ　　高度の絹立鞘度や加工精度を必要としないた
め、工程を短縮して作業効率を向上することができる。

なお本発明は上述の一実施例に限定されることなく要旨
を逸脱しプエい範囲内で種々変形して実施できることは
云うまでもない。例えば第６図に示ずように、ブツシュ
（４）に代えて腹数個の部分円弧パッド（７）を、伝熱
管（１）の外周面に周方向に不連続部を形成するようば
して配置するようにしてもよい。なおこのパッド（７）
の内面にもセラミックコーティングを施すことは云うま
でもな（・。また、第７図に示すように、部分円弧）；
ラド（力を用−・た場合に、コルゲート状の板ばね（５
）に代えて、各ノヨツド（７）に対１、Ｌ、するＴｌ独
の断面Ω状の板ばね（８）を用（・るようにしても」：
い。更に、第８図に示すように、第７図のΩ状の板ばね
（８）に代えて、各７％ラッド力の９１も１部を夫々断
面口字状の板ばね（９）を用（・て押えるようにしても
よい。なお第６図な（・し第８図に、ｔｄいて、第２図
と同・一部分には同一τ１号を１ｉｆＪシて示しである
。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の熱交換器における伝熱管の支持構造を示
した断面図、第２図は本発明に係る高ｌ！１”ｎ熱交換
器における伝熱管の支持構造の一実施例を一部を切欠し
て示す斜視図、第；３図ないし第５図は第２図に示され
て（る各構成要素を夫々ｎ１独で示した斜睨図、第６図
ないし第８図は夫々不発１月の他の実施例を示す断面図
である。 ＋１１・・伝熱管、（３）・・支持板、（４）・・フ゛
ツゾユ、（５）・・板ばね、（６）・・スリーブ。 第１閃 第３　図 第５閃 手続補正書（自利 昭和５８年３月１１日 特許庁長官　若杉和夫　殿 １、　ｆｉ１件の表示　特願昭　５７　　年２０１０４
５号２、発明の名称　高温熱交換器 ３、補正をする者　　事件との関係　　出、願人名称　
　三菱重工業株式会社 ４り代　　理　　人 〒１００　東京都千代田区イｊ楽町］’Ｔ目８番１号１
］比谷−一りビルヂ／り５］９’ｙ（屯田２＋３−０６
８６）（佃ｊ）　　　木　　　利　　　正　　　巳：′
、１− ５、補正命令の目利　　昭和　　　年　　　月　　　日
６、１ｔｌｉ正の対象　　明細書の「発明の詳細な説明
」の欄明泊（Ｉ潜をｔ欠のように言ｊ１Ｆシ斗す。 （１）　　渠／頁第／　３　Ｙ−ｒ　［原子炉の１を削
除し寸す。 （２）　　第３頁において、第４−７行「スケーム」全
１スチーム」と１τ１１ｆＥ　Ｌ、第１り肖［たっき」
を１−たたき」と旧市し、第１ｇ行１−１Ｉｉｉｉ　：
ｑρｌ’４：Ｊ　を「面・１十）１１生」　と阿ｊ市に
芥す。 （３）　　第り画第１Ｊ’ｆｒ［たっき」を「たたき」
と３１正します。 （４）　　第６１′君／、３−７’１行１−込れた」を
［込んだ１とＮ丁ＩＦし７寸す。 （５）　　第ｇは１罵３行１−たっき」金またたき」と
旧１Ｆします。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 伝熱ｔ９り二、この伝熱管の外周面に周方向に不運Ｕ１
   ：部を有して接する如く設けたブツシュと、このブツシ
   ュの四りに遊挿された筒状のスリーブと、このスリーブ
   と前記ブツシュとの間に挾持された１制熱弾性部利とを
   具備し、前記スリーブを支持板に嵌着することにより前
   記伝熱管を支持するようにしたことを特徴とする高温熱
   交換器。