JPS642879B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、熱交換器に係り特に熱衝撃の厳しい
管板部等に使用するに好適な熱遮蔽構造に関す
る。

熱交換器の構造を第１図に従つて説明する。外
胴１は、１次ナトリウム入口ノズル２と１次ナト
リウム出口ノズル６とを有する。２次側上部鏡板
３は、上管板４と一体化され、内部に２次側上部
プレナム５を形成し、上方に２次ナトリウム出口
ノズル７を有する。伝熱管９は、上端を上管板
４、下端を下管板８に接続され、それぞれの管板
近傍に熱遮蔽板１１を内包している。

また、伝熱管９の外側を囲んで上部に入口窓１
２、及び下部に出口窓１３を有する外部シユラウ
ド１０が設置されている。２次ナトリウム入口管
１５は、２次側上部鏡板３、上管板４及び下管板
８を貫通して２次側下部プレナム１４に下端開口
部を有する。

１次側高温ナトリウムは、１次ナトリウム入口
ノズル２より外胴１内に導入され、外部シユラウ
ド１０に設けられている入口窓１２から外部シユ
ラウド１０内に流入し、伝熱管９内を上昇する２
次ナトリウムと熱交換しながら下降し、外部シユ
ラウド１０の下部に設けられた出口窓１３を通
り、１次ナトリウム出口ノズル６より機器外へ流
出する。

一方、２次側低温ナトリウムは、２次ナトリウ
ム入口管１５より機器内に流入し、２次側下部プ
レナム１４に至り反転して下管板８に設けられて
いる伝熱管内に流れ込み、１次ナトリウムと熱交
換しながら上昇し、２次側上部プレナム５に至
り、２次ナトリウム出口ノズル７より機器外へ流
出する。

この様な熱交換器に於いて、冷却材として熱伝
導率の良好な液体金属ナトリウムを使用している
ことから、１次側ナトリウム及び２次側ナトリウ
ムの急激な温度変化に対して管と管板溶接部及び
管板上下面などでの熱応力を緩和する目的で熱遮
蔽板１１を設置している。

従来の熱遮蔽板構造例を第２図および第３図に
示す。図において熱遮蔽板１１は、多数の伝熱管
９の貫通孔を有し、上下管板４，８に熱遮蔽板植
込支持金具１８により取付けられており、上下管
板４，８と熱遮蔽板１１との間にスタグメントの
ナトリウム層を形成させることにより、上下管板
４，８及び管と管板との溶接部及び管板上下面な
どに急激な温度変化に伴なう熱衝撃を防止する様
になつている。また、上下管板４，８には管台１
７が設けられており、伝熱管９が溶接されてい
る。熱遮蔽板１１は、第３図に示すような同心円
に周方向等間隔で分割された多数の熱遮蔽板１１
が規則正しく配列され、半径方向に隣接する熱遮
蔽板１１に各々伝熱管９を貫通するための伝熱管
貫通用切欠き（半円）２０が存在し、互いに一致
して一つの孔部を形成している。また熱遮蔽板１
１を一定の開隔で保持するためにスペーサ１６が
組込まれ、多数の植込支持金具１８により取付け
ている。このように構成された従来の熱遮蔽構造
においては、互いに隣接する熱遮蔽板の間隙より
高温の流体が潜入するため熱遮蔽効果が阻害さ
れ、上下管板及び管と管板の溶接部などに過大な
応力が発生する可能性があるという欠点があつ
た。又、第２図、第３図に示す熱遮蔽構造によれ
ば、熱遮蔽板１１の端部を単に接近するように配
置している。そして、各熱遮蔽板１１の端部は円
弧を成しているので、それらの各円弧を同心状に
正確に加工しないかぎりそれら端部間に上下に抜
ける隙間を生じる。しかし、先に述べた円弧を各
熱遮蔽板１１の端部が密着するように加工するこ
とは極めて手間のかかるむずかしい作業となる。

さらには、熱遮蔽板１１には、その端部に半円
状の伝熱管貫通用切欠き２０を加工するが、この
加工にあつては、切欠き２０の製作用工具と加工
前の熱遮蔽板との間に加工力が働くこととなり、
被加工物である加工前の熱遮蔽板と製作用工具と
の内の一方ないしは両方が、横方向にずれやすく
なつて、真円を形成する為の正確な半円状となり
にくい。この為、となり合う熱遮蔽板を水平に突
き合せても伝熱管９の外形に合つた真円形状と成
りにくく、その真円状でない孔の小径側の孔端面
が伝熱管に局部的に無理に当らぬよう伝熱管貫通
用の孔を大径とせざるを得なくなる。この為、第
３図で見られるように伝熱管９の周囲に上下に抜
ける隙間が切欠き２０の端面との間に生じ熱遮蔽
効果を悪化する要素となりやすい。又、真円状で
ない孔に伝熱管９を通すことは、フレツテング、
即ち、伝熱管９と伝熱管貫通孔との片当り（局部
的接触）を起しやすくなつて伝熱管９を外周から
伝熱管９との同心の孔で囲うものにくらべて伝熱
管寿命が短かくなる。

又、端部に伝熱管９の貫通切欠き２０を有する
方式は、その貫通切欠き２０によつて形成される
伝熱管貫通孔の上下位置を正確に保持し、端部の
垂れ下がりを防ぐ為に、植込支持金具１８を端部
沿いにおいて多用せざるを得ない。そして、この
植込支持金具１８は、熱遮蔽板１１を貫通する部
材であるから、支持金具１８が多くなるほど、熱
の移動が熱遮蔽板１１の上下方向に起りやすく、
且つ不経済とも成る可能性を含んでいる。

さらに、各熱遮蔽板１１の半径方向の各端部間
は連結されない為に、熱遮蔽板１１は個々に勝手
な動きを生じやすく、各熱遮蔽板１１間の隙間の
増大や、各伝熱管９の定間隔支持関係がくずれや
すく、熱遮蔽効果や熱交換効率の悪化を起す要素
があつた。

本発明の目的は、熱交換効率に悪影響を与える
ことなく、熱遮蔽板による熱遮蔽性能を向上する
ことのできる熱交換器を提供することにある。

本発明は、胴体内の管板に取り付いた伝熱管
が、すくなくとも半径方向において分割された熱
遮蔽板に通されて成る熱交換器において、前記熱
遮蔽板のとなり合う分割端部に、重ね合つた状態
で非段付部の厚さと一様な厚さとなる寸法の段付
部を設け、前記段付部どうしを重ね合せて止める
機械的係合手段と、前記分割された熱遮蔽板に閉
ループ状の伝熱管挿通用の孔とを備えたことを特
徴とした熱交換器であつて、熱遮蔽板を通り抜け
る熱量を減少させることを熱交換効率に悪影響を
与えることなく達成するものである。

本発明の一を第４図及び第５図に基づいて述べ
る。第２図、第３図と同一箇所は省略する熱遮蔽
板１１は第５図に示す様に周方向及び半径方向に
複数に分割されており、又伝熱管挿入用の複数の
穴を有し植込支持金具１８は熱遮蔽板１１端部に
設けられた段部２１に設置されている。段部２１
は、夫々隣接する熱遮蔽板のそれと重合されたと
き、各分割片（熱遮蔽板の）と同一厚みとなるよ
うに形成されている。なお熱遮蔽板１１相互及び
熱遮蔽板１１と上・下管板４，８との間かくはス
ペーサ１６により保持されている。また熱遮蔽板
１１は各々の管板４，８に対し複数層設けられて
おり、中心側の熱遮蔽板１１は外径の小さな―リ
ングとなつている。これは第１図の２次ナトリウ
ム入口管１５側より外部シユラウド１０方向に順
次上・下管板４，８に伝熱管９を溶接しながら溶
接部の試験・検査を行ない、熱遮蔽板１１を組立
てて行くため、又、中心側は前記のように径が小
さいためその取扱いが容易であるから周方向分割
は不要であることによる。

熱遮蔽板１１の段部２１は、該段部２１でビス
１９により接合されている。これは、熱遮蔽板１
１―リングとして植込支持金具１８を減らす効果
がある。

即ち半径方向の巾については、段部２１が重合
することにより、個々の分割片が単独で変形する
ことはない。

本実施例によれば隣接熱遮蔽板相互の端部に段
部を形成し、これを重合することにより、熱遮蔽
板半径方向の隙間が無くなり、効果的な熱遮蔽が
行なえる。又分割された各熱遮蔽板には伝熱管挿
入用の穴を穿設したため、半円の穴を加工するの
に比し、その作業は簡単である。

本実施例によれば、熱遮蔽板と管板との間に高
温流体が侵入することがないから、該部の構成物
に過大な熱応力が発生することはない。特に本発
明では、隣接する分割片の段付部相互間の間隙が
水平方向に伸びているので、高温流体の上昇を完
全に阻止する。このため、熱遮蔽効果が大きくな
る。

本実施例は第１図で代表示される構造の熱交換
器に本発明を適用した例としたが、熱遮蔽板を有
する熱交換器には全て適用可能であり、熱遮蔽効
何を向上させるため、中間熱交換器、蒸気発生器
などに適用れ、火力・原子プラントの信頼性向上
に寄与する。

尚径の小さな熱遮蔽板においては、半径方向に
のみ分割し、周方向には分割しなくても組立て、
製作作業上支障のない場合がある。この場合には
半径方向にのみ熱遮蔽板を分割すれば良く、前記
実施例の効果はより顕著になる。

第４図、第５図で示した実施例における熱遮蔽
板１１の分解状態を示せば、第６図に示す通りで
ある。尚、第６図は伝熱管の挿入用の穴は図示を
しようりやくしてある。

本発明による実施例では、第４図で示されるよ
うに、各熱遮蔽板１１の各端部が段部２１で重な
り合うので、その端部に正確な円弧状の加工を加
える手間なく、各熱遮蔽板１１の端部間の隙間は
容易に無くすることができる上に、万一、段部２
１に隙間があつたとしても、その隙間は段状の迷
路状となるので、熱流体の熱遮蔽板１１の通り抜
けがほとんど生じない。この重なり合いは、非段
付部の厚さと同じ厚さ寸法となるので、組立後の
熱遮蔽板面は凹凸のないフラツト状態となつて、
熱流体の流れを乱すことはなく、熱交換効率への
悪影響はない。又、段部２１は、上下段が機械的
係合手段であるビス１９によつて連結してある上
に、段部が上下に重なるので、上下段の隙間は極
力小なくなる上に、となり合う各熱遮蔽板１１の
端部が段部２１で互いに支持し合う関係となる
故、熱遮蔽板１１を貫通する植込支持金具１８や
その関連部材が支持手段として減少する。よつ
て、経済的であつて、この植込支持金具１８を伝
わつて熱が熱遮蔽板１１を通り抜けて伝わる量が
減少する。さらに、伝熱管１１の挿入用穴は、熱
遮蔽板１１へ閉ループ状の穴となるように開口加
工されるので加工精度が上げられて真円状態に近
づく。よつて、フレツテングや伝熱管９外周と伝
熱管挿入用の穴内周との隙間がすくなくなる。故
に、熱遮蔽板を通り抜ける熱流体はより一層減少
する。又、各熱遮蔽板１１はビス１９により連結
されるので、各熱遮蔽板１１どうしは勝手なずれ
動きを起したりしない。さらには各熱遮蔽板１１
はビス１９にて止めるので、組立位置決め及び取
外しが容易であつて、しかも溶接などによる連結
にくらべて、熱変形で各熱遮蔽板１１が変形し
て、伝熱管挿入用の穴の間隔がくるつたりする等
の障害も生ぜずに、熱熱交換効率の良い伝熱管配
置ピツチが確保できる。又、伝熱管９の配置ピツ
チが小さい場合でも、段部２１を上下に重ねて、
その重ね合せ部に閉ループ状の伝熱管挿通用の穴
を開口加工でき、閉ループ状の穴を採用するに当
つて、狭いピツチをくずすことは必要なく、閉ル
ープ状の穴とも合いまつて、熱交換効率が良い。

以上の如く、本発明によれば、分割された熱遮
蔽板を採用しながらも熱交換効率を悪化すること
なく熱遮蔽板の通過する熱量が減少するので、熱
遮蔽効果が向上するという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は熱交換器全体断面図、第２図、第３図
は従来の熱遮蔽板構造を示す詳細図であり、第２
図は第３図の―縦断面図、第３図は第２図の
―断面図、第４図、第５図は本発明における
板構造の一実施例を示す詳細図であり、第４図は
第５図の―縦断面図、第５図は第４図の―
断面図、第６図は第４図、第５図で示した熱遮
蔽板の分割状態を示した斜視図である。 ４…上管板、８…下管板、９…伝熱管、１１…
熱遮蔽板、１６…スペーサ、１８…植込支持金
具、１９…ビス、２１…段部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 胴体内の管板に取り付いた伝熱管が、すくな
   くとも半径方向において分割された熱遮蔽板に通
   されて成る熱交換器において、前記熱遮蔽板のと
   なり合う分割端部に、重ね合つた状態で非段付部
   の厚さと一様な厚さとなる寸法の段付部を設け、
   前記段付部どうしを重ね合せて止める機械的係合
   手段と、前記分割された熱遮蔽板に閉ループ状の
   伝熱管挿通用の孔とを備えたことを特徴とした熱
   交換器。