JPS6035596B2 - 流体圧を利用した圧接式分割型冷却装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、直接、水のような流体によって冷却すること
の困難な電気部品や配管などを冷却する装置に関し、更
に詳しくは、冷却流路を幾つかに分割し、半径方向に移
動できるようにし、ブルドン管型リング体の力を利用し
て分割した冷却要素を被冷却管内面に押付けて直接接触
させることによって伝熱特性を向上させるようにした冷
却筒に関するものである。

例えば、自己発熱あるいは周囲から加熱される配管を冷
却するには、通常、．冷却流体を配管内部に通すことに
よって行われるが、直接冷却流体を流すことができない
事情がある場合には、冷却流体が内部を流通する冷却筒
を被冷却配管内に挿入して、冷却筒外壁と配管内壁との
間の熱伝導や鏡射を利用して冷却することが行われてい
る。

その一例としては、圧力管型原子炉の圧力管部熱除去が
ある。ところで、従来の剛体型の冷却筒では、長尺の筒
を被冷却部となる円管に挿入するには、被冷却面との間
に少なくとも０．５〜１．仇肋程度の間隙が必要である
。

そのため熱伝達は、冷却筒と被冷却面との間のギャップ
を通しての流体の対流、熱伝導、および鏡射に頼ること
になるが、ギャップに存在する流体が気体の場合には、
０．５〜１．仇奴の間隙では熱伝達率はせし、ぜし、１
０Ｋｃａ夕／力ｈ℃のオーダーにしかならず、１ぴＫｃ
ａ夕／力ｈのオーダーの熱流東でも被冷却面の温度は１
０００００近くに達することがある。従って、従来の冷
却筒による冷却は、熱流東が比較的低い領域に限られて
いる。

高熱流束になると配管の温度が３００００を超えて管材
の腐食などが問題になってくるからである。そこで、た
とえ高熱流東であっても機器配管等の被冷却面の温度を
できるだけ低く抑えることができるような、伝熱特性の
良好な装置の開発が強く望まれている。その一つの解決
策として、冷却筒を複数に分割してスプリングの弾燈力
によって被冷却面に接触させる構造も考えられるが、そ
のような構造だと冷却装置の挿入時と取出し時に非常に
大きな力が必要となり、作業が困難となるし、また中性
子の照射および熱によってスプリングの特性が変化して
接触に姿する押付け力が時間の経過とともに減少する可
能性がある。更に、スプリングの弾綾力は、挿入の容易
さと冷却性能に関して相反する大きさが要求され、両方
の観点を同時に満たすことができないという問題もある
。本発明の目的は、このような技術的課題を解決し、冷
却筒本体と被冷却面との熱伝達を向上させて、冷却を効
率よく行うことができると共に、冷却筒を被冷却体に挿
入するとき、あるし、は取出すときにその荷重以外の余
計な力を必要とせず、その作業を容易に行うことができ
るような冷却装置を提供するこにある。

かかる目的を達成するため、本発明では冷却筒を円周方
向に幾つかに分割して半径方向に移動できるようにし、
ブルドン管型リング体を内蔵させて、それに流体圧を作
用させ拡関することによって冷却要素を被冷却面に圧袋
できるように構成されている。

以下、図面に基づき本発明について更に詳しく説明する
。

第１図は本発明に係る冷却装置の一実施例を被冷却管内
に挿入した状態を示す横面図、第２図はその部分縦断面
図である。冷却装置１は、中心に位置する圧力導管２と
、その外周に沿って多数分割配置された冷却要素３と、
それら冷却要素３の内側に配設されるブルドン管型リン
グ体４からなる。各冷却要素３は断面扇状の中空筒であ
り、その外周曲率は被冷却管５の内面曲率と略等しくな
されていて、独立した冷却材流路を形成する。各ブルド
ン管型リング体４は、中央に位置する圧力導管２と運適
していて、内部に流体圧が作用したとき拡開し、それに
よって各冷却要素３に外向きの押圧力を付与するよう作
用する。勿論、流体圧が作用しないときは、各冷却要素
３に形成される冷却装置１の外径が被冷却管５の内径よ
りも小さくなるよう設計されていることは言うまでもな
い。なお、各冷却要素３は、係合係止手段（図示せず）
によって半径方向にある程度移動自在な状態で保持され
るようになっている。その場合、ブルドン管型リング体
４は冷却要素３の−本と溶接し、他の冷却要素に対して
は接しているのみとし、拡関時及び縞開時にはすべるよ
うにするのが好ましい。さて、このような冷却装置１は
被冷却管５の内部に挿入される。

この挿入は、冷却装置１の外径が被冷却管５の内径より
も小さいから、容易かつスムーズに行うことができる。
挿入した状態で、圧力導管２に流体圧を作用させれば、
各ブルドン管型リング体４は拡開し、その押圧力によっ
て各冷却要素３は被冷却管５の内面に押しつけられる。
このとき、冷却要素３の外周面は、前記のようにその曲
率が被冷却管５の内面曲率にほぼ等しくなるように形成
されているから、ブルドン管型リング体４の押圧力によ
って両者は密着し、伝熱を良好にすることができる。例
えば、高さ２肌、１」ング体の外壁と内壁との間隙が０
．５ｃｍの場合には、５ｋ９／嫌の圧力を加えると約５
ｋｇの力でリング体が拡がる。なお、冷却装置１を取り
外したい場合には、圧力導管２の流体圧の作用を解放す
れば、自然と糠開し、容易に抜き出すことができる。図
示した実施例では断面扇状の中空体を冷却要素としてい
るが、勿論断面円形の筒を冷却要素としてもよい。

その場合には、外側に被冷却面の曲面形状と一致する板
を付けるなどして、接触面積を大きくするなどの工夫を
施すのがよい。圧力導管２は、圧力を伝達できれば良い
から、必要に応じて細くすることも可能であり、それ故
、中心部空間に各冷却要素３を通る冷却材の戻り用の流
路を設けることもできる。

また、被冷却管５の内径がその軸万向に関して変化して
いる場合には、第３図に示すように、各冷却要素３を軸
万向にも適当な長さに分割してフレキシブルな継手１１
で連結することにより、冷却要素３と被冷却管５との接
触を良好に保持することができる。

従来の冷却筒と本発明に係る冷却装置とによる被冷却面
の温度の比較結果を第４図に示す。

曲線Ａは従来の非分割型装置の場合であり、冷却筒と被
冷却管との間にギャップが１．０側のときには、２×ｌ
ぴＫｃａぞ／淋ｈの熱流束で被冷却面の温度は６０００
０に達する。これに対し曲線Ｂは本発明装置の場合であ
る。冷却要素と被冷却要素が直接接触するので熱伝達は
著しく改善される。両者が完全に接触せずギャップが０
．１柳あるとしても熱伝達率は１桁良くなり、１００Ｋ
ｃぞ／めｈ℃のオーダーとなり、１ぴＫｃａ夕／力ｈの
熱流東では被冷却面の温度は１００〜２００℃程度に抑
制できる。実際にはブルドン管型リング体の押圧力によ
って冷却要素は押付けられるから、熱伝達率はさらに一
層向上し、被冷却面の温度を１００℃近くまで低下させ
ることが可能となる。本発明は上記のように、冷却筒の
外周部を独立流路の分割した冷却要素とし、その外周面
をブルドン管型リング体に流体圧を作用させることによ
って拡閉ざせ、その押圧力によって被冷却面に押付ける
ように構成されているから、冷却筒と被冷却面との間の
熱伝達率を大幅に向上させることができ、その結果、高
熱流東の場合であっても、機器配管等の被冷却部の温度
を低く抑えることができるし、その場合、冷却要素の押
圧力を外部から制御できるため十分な冷却を確保する力
を加えられるし、押圧力ひいては冷却能力の経時変化を
無くすることができるうえ、被冷却体への挿入及び取り
出し作業を極めて容易に行えるなど、数々のすぐれた効
果を奏しうるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る冷却筒の一実施例を被冷却管内に
挿入した状態を示す横断面図、第２図はその部分縦断面
図、第３図は本発明の他の実施例の説明図、第４図は従
来装置Ａと本発明装置Ｂとによる伝熱特性の比較結果を
示すグラフである。 １・・・冷却装置、２・・・圧力導管、３・・・冷却要
素、４・・・ブルドン管型リング体、５・・・被冷却管
。 第１図第２図 第３図 第４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 筒状または管状の被冷却体の内部に挿入されて、該
   被冷却体をその内部より冷却する冷却装置において、該
   冷却装置は独立した冷却材流路を有する複数個の冷却要
   素、およびこれら各々の冷却要素を前記被冷却体の内壁
   に圧接するための、流体圧が作用すると拡開するブルド
   ン管型リング体を備えていることを特徴とする圧接式分
   割型冷却装置。 ２ 冷却要素が断面扇形の中空管である特許請求の範囲
   第１項記載の圧接式分割型冷却装置。 ３ 冷却要素が被冷却体と密着する板体を有する断面円
   形状の中空管である特許請求の範囲第１項記載の圧接式
   分割型冷却装置。