JP2001347310A

JP2001347310A - 二重管型熱交換器および二重伝熱管製造方法

Info

Publication number: JP2001347310A
Application number: JP2000169915A
Authority: JP
Inventors: Masaaki Inoue; 正明井上
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2000-06-07
Filing date: 2000-06-07
Publication date: 2001-12-18

Abstract

(57)【要約】【課題】二重管同士の継手部をなくして製作コストを低
減する。【解決手段】伝熱管53が外管50と内管48からなる二重構
造の二重伝熱管を螺旋形状とした二重管型熱交換器にお
いて、前記の個々の二重伝熱管53は、複数本の短尺小径
伝熱管46を溶接して長尺一体化した内管48と、同じく複
数本の短尺大径伝熱管49を溶接し長尺一体化した外管50
を二重管構造に組み合わせてダイス52で抽伸して構成す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、伝熱管を内管と外
管で形成した二重管構造の二重伝熱管を用いた二重管型
熱交換器および二重伝熱管製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の二重管型熱交換器について、液体
金属冷却型高速炉プラントに設置されている蒸気発生器
を例にして図９により説明する。図９に示す蒸気発生器
１は外胴７と内筒８との間に設ける伝熱管束10の伝熱管
を二重伝熱管９としたものであり、冷却材循環ポンプで
ある電磁ポンプ２を内蔵した構造を示している。この電
磁ポンプ２が内蔵されてない蒸気発生器も知られてい
る。

【０００３】冷却材であるナトリウム３は、矢印で示す
ように上部の入口ノズル４から流入し、ヘッダ５から上
部プレナム６に至り、この上部プレナム６からナトリウ
ム３は外胴７と内筒８の間を流下して、複数の二重伝熱
管９を束として螺旋状に巻回した伝熱管束部10で、前記
二重伝熱管９内を流れる実線矢印で示す水／蒸気11と熱
交換を行って下部プレナム12に至る。

【０００４】この下部プレナム12においてナトリウム３
は、流路を反転して内筒８の内部を上昇し、電磁ポンプ
２で加圧されて出口ノズル13から流出する。一方、水／
蒸気11は、下部で周方向に複数配設された給水ノズル14
から蒸気発生器１に流入し、給水管板15で個々の二重伝
熱管９に配分され、低温側ナトリウム管板16を経て伝熱
管束部10に至る。

【０００５】この伝熱管束部10においては、前記したよ
うにナトリウム３との熱交換により所定の蒸気となり、
高温側ナトリウム管板17と蒸気管板18を経て、複数配設
された蒸気ノズル19から流出する。

【０００６】なお、前記給水管板15と低温側ナトリウム
管板16との間の空間、および蒸気管板18と高温側ナトリ
ウム管板17との間の空間は、それぞれヘリウムガスが充
填された下部ヘリウムプレナム20および上部ヘリウムプ
レナム21である。

【０００７】上記二重管型熱交換器である蒸気発生器１
に用いる二重伝熱管９は、内管と外管からなることを基
本的な構成としており、これには、図10（ａ）に示す要
部拡大斜視図に示すように、内管22と外管23の間に、軸
方向の通気性が確保できる多孔質金属24を介挿した多孔
質金属入り二重管25が知られている。

【０００８】また、図10（ｂ）に示す要部拡大斜視図に
示すように、外管26の内面に半円状溝27を形成し、内管
22と外管26の間の軸方向の通気性を確保する密着二重管
28と呼ばれる構造が知られている。

【０００９】二重管型熱交換器の蒸気発生器１は、二重
伝熱管９を構成する内外管のいずれか一方の破損を早期
に検出して、その運転を止めることにより、内管22と外
管23，26が同時に破損した場合にのみ生じる、水／蒸気
11とナトリウム３の反応（いわゆるナトリウム−水反応
事故）を防止できることから、高い信頼性を有する蒸気
発生器であるといわれている。

【００１０】前記内管22が破損した場合には、図10
（ａ）に示した多孔質金属入り二重管25の場合には、図
11（ａ）に示す要部拡大縦断面図に示すように、水/蒸
気11が内管22と外管23の間の多孔質金属24に流入する。

【００１１】水／蒸気11は実線矢印のように、多孔質金
属24内を多孔質金属入り二重管25の軸方向に流れて、図
９に示す蒸気発生器１における下部ヘリウムプレナム2
0、あるいは上部ヘリウムプレナム21に至る。

【００１２】下部ヘリウムプレナム20または上部ヘリウ
ムプレナム21には、流入した蒸気11による湿分濃度上昇
を検出する機器が接続されており、湿分濃度上昇により
内管22の破損を検出することができる。

【００１３】一方、外管23が破損した場合には、図11
（ｂ）に示す要部拡大縦断面図に示すように、多孔質金
属24部に存在するヘリウムガスが、点線矢印のように外
管23外のナトリウム３中に流出するため、ナトリウム３
中のヘリウムガス濃度の上昇により外管23の破損を検出
することができる。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】二重管型熱交換器であ
る蒸気発生器１には、次のような課題があった。これ
は、伝熱管束部10を螺旋状に巻回した蒸気発生器１の場
合に、図12（ａ）の伝熱管構成略図に示すように二重管
型熱交換器における二重伝熱管９の途中に二重伝熱管９
同士の接合部29が複数箇所必要となることに起因するも
のである。

【００１５】すなわち、螺旋状に巻回した二重伝熱管９
に設けられる接合部29は、二重伝熱管９の螺旋状部が長
さ80〜100 ｍであるのに対し、従来の二重伝熱管素材の
単位長さが約25ｍであることから、複数を繋ぎ合わせる
ことにより所定の長さの螺旋状部を得るために、３また
は４箇所の接合部29が形成される。

【００１６】また、接合部29以外に、二重伝熱管９の螺
旋状部と連絡管30を繋ぐために接合部31乃至34、また、
連絡管30の管板等に代表される伝熱管胴貫通部である下
部胴35の本体胴貫通部36側の接合部37と、上部胴38の本
体胴貫通部39側の接合部40が、蒸気発生器１の製作上必
要とされる二重伝熱管同士の接合部である。

【００１７】このような二重伝熱管同士の接合について
は、一般に溶接または液相拡散接合等により行われる
が、これらの接合については、対象となる二重伝熱管９
が二重管構造であるので、その内管22と外管23，26の二
重の障壁を確保する観点から、内管22と外管23，26との
融着があってはならない。

【００１８】また、接合部の内管22と外管23，26の界面
のヘリウムガス通気性を確保する必要があり、このため
に高度な接合技術を要することから製作性に劣るという
課題があった。

【００１９】なお、図12（ａ）における連絡管30と伝熱
管胴貫通部である、下部胴35の接合部41および上部胴38
の接合部42については、従来の直管型二重管蒸気発生
器、または伝熱管が一重の熱交換器に対し適用されてい
る従来の接合技術で対処することができる。

【００２０】上記の製作性に劣るという課題について、
図12（ｂ）によりさらに詳細に説明する。図12（ｂ）は
二重伝熱管同士の接合の例として、二重伝熱管９ａと９
ｂの接合後の断面を示している。図12（ｂ）において、
内管22と外管23の間の隙間45が、前記密着二重管28では
数ミクロン、多孔質金属入り二重管25でも0.4mm以下と
小さいことから、溶接金属43及び溶接金属44によって、
前記隙間45が閉塞しないように施工することが容易では
なく、製作性に劣る理由となっている。

【００２１】本発明は上記課題を解決するためになされ
たもので、製作性に劣る二重伝熱管同士の接合部を全く
省略するか、または接合部の箇所を限定することによ
り、製作性に優れた二重管型熱交換器を提供することに
ある。

【００２２】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、内管
に外管を被せて一体化した二重管構造の二重伝熱管を螺
旋形状に巻回して外胴内に組み込んでなる二重管型熱交
換器において、前記二重伝熱管は予め複数本の短尺小径
伝熱管同士を接合して長尺化した内管に予め複数本の短
尺大径伝熱管を接合して長尺化した外管を被せて二重管
構造として抽伸したものであることを特徴とする。

【００２３】請求項１の発明によれば、二重伝熱管同士
の接合箇所がなくなるため、製作性が向上する。前記二
重伝熱管に成形する前の内管および外管、つまり短尺小
径伝熱管と短尺大径伝熱管の接合部の接合後熱処理を二
重伝熱管成形前に実施すると、接合部の硬度を下げるこ
とができ、これにより、二重管成形時の内外管の合わせ
引き抽伸を容易にできる。

【００２４】前記二重伝熱管に成形する前の内管および
外管の液相拡散接合部の熱処理を二重伝熱管成形前に実
施すると、接合部の硬度を下げることができ、これによ
り、二重管成形時の内外管の合わせ引き抽伸を容易にで
きる。

【００２５】二重伝熱管に成形する前の内管および外管
の液相拡散接合部に生じる接合部のずれのうち、内管外
面および外管内面のずれを切削加工等により排除する。
この切削加工により、内外管の間に多孔質金属層の存在
する多孔質金属入り二重管の二重管合わせ引き抽伸時
に、多孔質金属の軸方向の変形および伸びが妨げられる
ことを排除できる。

【００２６】請求項２の発明は、前記長尺化した外管を
構成する前記複数本の短尺大径伝熱管同士の接合は溶接
構造であり、前記短尺大径伝熱管同士の溶接部の最小内
径が前記溶接部以外の母材部の内径より大きくならない
溶接開先形状とすることを特徴とする。

【００２７】請求項２の発明によれば、内外管の間に多
孔質金属層の存在する多孔質金属入り二重管の二重管合
わせ引き抽伸時に、多孔質金属の軸方向の変形、伸びが
妨げられることを排除できる。

【００２８】前記二重伝熱管に成形する前の内管および
外管の溶接部の余盛り、または裏波のうち、内管外面の
余盛りおよび外管内面の裏波を切削等により切除する。
内外管の間に多孔質金属層の存在する多孔質金属入り二
重管の二重管合わせ引き抽伸時に、多孔質金属の軸方向
の変形、伸びが溶接余盛りにより妨げられることを排除
できる。

【００２９】請求項３の発明は、内管に外管を被せて一
体化した二重構造の二重伝熱管を螺旋形状に巻回して外
胴内に組み込んでなる二重管型熱交換器において、前記
二重伝熱管同士の接合部のうち、前記内管は突き合わせ
構造、前記外管はスリーブ構造としてなることを特徴と
する。

【００３０】請求項３の発明によれば、一重管の接合技
術により接合できるため、製作が容易である。また、内
外管界面の通気特性が接合により損なわれることがな
く、信頼性が向上する。

【００３１】請求項４の発明は、外胴内に設けられ、内
管を突き合わせ溶接、前記外管をスリーブ構造とした二
重伝熱管同士の接合部を前記外胴の横断面上に沿って設
けた流路形成機構により前記接合部を含む領域と含まな
い領域に隔離し、前記接合部を含まない領域を流体の滞
留域とすることを特徴とする。

【００３２】請求項４の発明によれば、接合部の外側の
流体は流れのない滞留部とすることができる。また、接
合部を熱交換器の伝熱部から除外することができ、流体
の熱過渡が直接接合部に作用しないため、信頼性を向上
することができる。

【００３３】請求項５の発明は、前記流体の滞留域を前
記外胴の横断面に沿って前記流路形成機構により扇形に
形成し、その扇形内部に集中させることを特徴とする。
請求項５の発明によれば、請求項４の発明と同じく、接
合部を熱交換器の伝熱部から除外することができ、流体
の熱過渡が直接接合部に作用しないため、信頼性を向上
することができるとともに、伝熱管１本当たりの伝熱部
長さを同じにすることができ、伝熱管内流体の出口温度
をほぼ等しくでき、性能向上、信頼性向上が測れる。

【００３４】請求項６の発明は、複数の短尺小径伝熱管
同士を軸方向に接合して長尺小径伝熱管を製造する工程
と、複数の短尺大径伝熱管同士を軸方向に接合して長尺
大径伝熱管を製造する工程と、前記長尺小径伝熱管に前
記長尺大径伝熱管を被せて長尺二重管とする工程と、前
記長尺二重管を抽伸する工程と、を有することを特徴と
する。

【００３５】請求項６の発明によれば、二重伝熱管同士
の接合がなくなるため、長尺二重管の抽伸を容易にでき
る。また、一重管の接合技術で製造できるので、製作性
が向上する。

【００３６】

【発明の実施の形態】図１により本発明に係る二重管型
熱交換器および二重伝熱管製造方法の第１の実施の形態
を説明する。図１は例えば図９に示した二重管型熱交換
器に組み込むための二重伝熱管を製造する工程図で、多
孔質金属入り二重管の一つの概念である組網線51を長尺
化した内管48つまり、長尺小径伝熱管と長尺化した外管
つまり、長尺大径伝熱管50との間に介在させた二重伝熱
管53の例を示している。

【００３７】図１に示すように、複数本の短尺小径伝熱
管46を溶接47により軸方向に接合して長尺化した１本の
内管つまり、長尺小径伝熱管48と、同じく複数本の短尺
大径伝熱管49を溶接47により軸方向に接合して長尺化し
た１本の外管つまり、長尺大径伝熱管50および長尺化し
た筒状組網線51を用意する。

【００３８】つぎに、長尺化した内管48をほぼ同じ長さ
の組網線51に挿入し、組網線51を被せた長尺化した内管
48を長尺化した外管50に挿入て一体化し、この一体化し
た内管48，組網線51および長尺化した外管50を同時にダ
イス52により抽伸し、直管の細長い長尺二重伝熱管53を
製造することができる。これ以降の二重伝熱管53の螺旋
形状への加工については、従来技術と同様である。

【００３９】本実施の形態によれば、上述した製造方法
により二重伝熱管53を製作すると、従来技術で製作性に
課題のあった二重伝熱管同士の接合を省略することがで
きることから、製作性の向上した二重管型熱交換機を提
供できる。

【００４０】つぎに図２により本発明に係る第２の実施
の形態を説明する。図２中、図１と同一部分には同一符
号を付して重複する部分の説明は省略する。本実施の形
態が第１の実施の形態と異なる点は、第１の実施の形態
では長尺化した内管（長尺小径伝熱管）48と外管（長尺
大径伝熱管）50における短尺小径伝熱管46と短尺大径伝
熱管49の接合を溶接47していたが、本実施の形態では液
相拡散接合54としたことにある。図１に示す二重伝熱管
53までの製造手順については、第１の実施の形態と同様
である。

【００４１】本実施の形態によれば、第１の実施の形態
と同様の効果が得られるが、そのほか液相拡散接合部54
の熱処理を二重伝熱管成形前に実施すると、接合部の硬
度を下げることができる。これにより、二重管成形時の
内外管の合わせ引き抽伸を容易にすることができる。

【００４２】つぎに図１により本発明に係る第３の実施
の形態を説明する。第３の実施の形態は第１の実施の形
態の変形であることから、第１の実施の形態と同じ構成
部分についての構成、作用効果については説明を省略
し、相違点について説明する。

【００４３】第３の実施の形態は、図１の二重伝熱管製
造工程図において、長尺化した内管（長尺小径伝熱管）
48の溶接47および長尺化した外管（長尺大径伝熱管）50
の溶接47の溶接後熱処理を二重伝熱管53への成形前の段
階で施すことにある。

【００４４】二重伝熱管53の熱処理は、従来技術におい
ては、二重伝熱管の合わせ引き抽伸の後、すなわち二重
電熱管53の形状となった後に行うため、前記溶接部47の
熱処理は、長尺化した内管48，長尺化した外管50の段階
で行う必要はない。しかしながら、溶接部47は、溶接47
による熱影響部を含めて材質の硬度が高くなっており、
硬度の高い部分（溶接部）を含む長尺化した内管48と長
尺化した外管50を合わせ引き抽伸すると、抽伸がスムー
ズに行えず、製作性に劣ることが懸念される。

【００４５】本実施の形態によれば、溶接部の硬度が母
材と同等の値程度に低下させることができるため、二重
伝熱管53の合わせ引き抽伸の製作性を従来技術の溶接部
を有しない二重管の抽伸と同等とすることができる。

【００４６】つぎに図１により本発明に係る第４の実施
の形態を説明する。本実施の形態は第２および第３の実
施の形態の変形であることから、第２および第３の実施
の形態と同じ構成部分についての構成、作用効果につい
ては説明を省略し、相違点について説明する。

【００４７】本実施の形態では、第３の実施の形態にお
いて、溶接47を液相拡散接合54に置き換えたもので、接
合54後の熱処理を二重伝熱管58合わせ引き前に実施する
ことについては第３の実施の形態と同じであり、その効
果についても同様のものが期待できる。

【００４８】つぎに図１および図３（ａ），（ｂ）によ
り本発明に係る第５の実施の形態を説明する。本実施の
形態は第１の実施の形態の変形であることから、第１の
実施の形態と同じ構成部分についての構成と、作用効果
については説明を省略し、相違点について説明する。

【００４９】図１の二重伝熱管製造工程図における内管
48の溶接部47の拡大図を図３（ａ）に、長尺化した外管
（長尺大径伝熱管）50の溶接部47の拡大図を図３（ｂ）
に示す。図３（ａ）において、長尺化した内管（長尺小
径伝熱管）48の溶接部47は、内側に裏波55が、また外側
に余盛り56がそれぞれ存在し、裏波55の内径は長尺化し
た内管48の内径より小さく、また、余盛り56の外径は長
尺化した内管48の外径より大きくなっている。

【００５０】一方、図３（ｂ）において、長尺化した外
管50の溶接部47は、内側に裏波55が、また外側に余盛り
56がそれぞれ存在し、裏波55の内径は長尺化した外管50
の内径より小さく、また、余盛り56の外径は長尺化した
外管50の外径より大きくなっている。

【００５１】このような状態で、図１のように内管48に
組網線51を被せ、さらにこれを外管50に挿入し、二重伝
熱管に合わせ引き抽伸すると、長尺化した内管48の溶接
部47の余盛り56、あるいは長尺化した外管50の溶接部47
の裏波55が突出しているため、これらにより抽伸時に組
網線51の変形、伸びが抑制され、二重伝熱管の寸法（板
厚）が所定通りとならない（組網線層の板厚が所定より
大きくなる）ことが懸念される。

【００５２】そこで、本実施の形態では、長尺化した内
管48の接合部47に母材部の外径より外側に突出した余盛
り56および長尺化した外管50の接合部47に母材部の内径
より内側に突出した裏波55を母材の外径、内径に合わせ
て切除することにある。

【００５３】本実施の形態によれば、第１の実施の形態
における二重伝熱管53の抽伸時に、組網線51層の変形、
伸びを妨げる要因を除去することができるため、所定の
仕様の二重伝熱管を得ることができ、製作時の歩留まり
が向上するとともに、精度の良い二重伝熱管を得ること
ができる。

【００５４】次に図４（ａ）,（ｂ）により本発明に係
る第６の実施の形態を説明する。本実施の形態は第５の
実施の形態の変形例であることから、第５の実施の形態
と同じ構成部分についての構成と、作用効果については
説明を省略して、相違点について説明する。

【００５５】本実施の形態における内管48の液相拡散接
合54による接合部の拡大図を図４（ａ）に示す。また、
同じく、外管50の液相拡散接合54による接合部の拡大図
を図４（ｂ）に示す。図４（ａ）において、接合54部
は、接合54面のずれを防止するため、開先をテーパ状面
57に形成しており、接合54面に極端なずれが生じること
はないが、同一仕様でも小径伝熱管46の板厚に若干の差
があることから、接合54面にわずかなずれ（図中、ｔで
示す）が生じる。

【００５６】このずれのうち、長尺化した内管48の外面
のずれは、二重伝熱管の合わせ引き抽伸時に第５の実施
の形態で説明したように、組網線層の変形、伸びを妨げ
る要因となる。同じく図４（ｂ）において、長尺化した
外管50の接合54部の内面に生じるずれ（図中、ｔ'で示
す）も同様に、二重伝熱管の合わせ引き抽伸時に組網線
層の変形、伸びを妨げる要因となり、第５の実施の形態
と同様の課題がある。

【００５７】本実施の形態によれば、合わせ引き抽伸時
にこれらのずれ部の突起を切除し、伝熱管の不連続部を
排除することにより、第５の実施の形態で述べたものと
同様の効果を得ることができる。

【００５８】つぎに図５により本発明に係る第７の実施
の形態を説明する。本実施の形態は第５の実施の形態の
変形であることから、第５の実施の形態と同じ構成部分
についての構成と、作用効果については説明を省略し
て、相違点について説明する。

【００５９】第５の実施の形態において切除対象とした
長尺化した内管48の溶接47部の余盛り56および長尺化し
た外管50の溶接部の裏波55のうち、余盛り56は伝熱管の
外周部に存在することから、その切除は容易であるのに
対し、裏波55の切除は伝熱管の内周部に存在するため、
その切除は容易ではない。

【００６０】そこで、本実施の形態では、図５に示した
ように対向する２本の長尺化した外管50同士の溶接開先
部58の形状を長尺化した外管50の外径はそのままに、溶
接裏波59による厚さの増分を考慮して、内径が長尺化し
た外管50の内径より小さくなる形状とし、溶接する。こ
のようにした場合の溶接部60は裏波59の内径が長尺化し
た外管50の内径に等しいかあるいは小さくすることがで
きる。したがって、第５の実施の形態と同様の効果を得
ることができる。

【００６１】つぎに図６により本発明に係る第８の実施
の形態を説明する。図６は第８の実施の形態における二
重伝熱管53ａ，53ｂ同士の接合部66の縦断面を示したも
ので、二重伝熱管53ａと53ｂは、次のように接合され
る。すなわち、一方の二重伝熱管53ａの内管48ａと他方
の二重伝熱管53ｂの内管48ｂは、直接溶接61する。

【００６２】また、一方の二重伝熱管53ａの外管50ａと
他方の二重伝熱管53ｂの外管50ｂは直接溶接しないで、
その間にスリーブ管62を配置し、外管50ａと外管50ｂは
それぞれスリーブ管62の両端に接合（接合部62，63）す
る。

【００６３】この場合、スリーブ管62の内径は、外管50
ａ，50ｂの外径より大きくなっている。また、組網線51
二重管の場合には、図６に示すように、内管48ａと内管
48ｂの接合部61近傍からは組網線51を除去しておく。

【００６４】本実施の形態によれば、二重伝熱管53ａ，
53ｂ同士の接合部66は、従来の一重の伝熱管の接合と同
等の技術で行うことができ、接合による二重伝熱管界面
の閉塞の懸念もなく、二重伝熱管53ａ，53ｂ同士の接合
部66における製作性が向上する。

【００６５】つぎに図７および図９により本発明に係る
第９の実施の形態を説明する。図７は、螺旋状に巻回さ
れた二重伝熱管53が外胴７と内筒８との間に多数層配置
された二重管型熱交換器の概略的な横断面図で、二重伝
熱管53は図９に示すとほぼ同様の構造をした内筒８と外
胴７との間に形成される環状空間65に同心円状に配置さ
れている。この二重伝熱管53は接合部66で接合されてお
り、この接合部66は、第８の実施の形態による図６に示
した構造とほぼ同様である。

【００６６】本実施の形態は、二重伝熱管の接合部66を
二重管型熱交換器の横断面においてほぼ等しい方位に集
中させた上で、伝熱管外の流体の流路を接合部66を含む
領域68と含まない領域69に、流路形成機構（板、あるい
は伝熱管支持装置等）70により分割することにある。

【００６７】前記二重伝熱管53ａ，53ｂの接合部66は、
図６に示したようにスリーブ管62の設置される部位で
は、長尺化した内管48とスリーブ管62の間に大きな隙間
67が形成されるため、伝熱管53ａ，53ｂ内の流体と伝熱
管53ａ，53ｂ外の流体の熱交換性能は、当該部位におい
て著しく低くなる。また、スリーブ管62と外管50ａ，50
ｂの接合部62，63は構造不連続部となるため、熱的な衝
撃に弱い構造となる。

【００６８】本実施の形態によれば、接合部66の外側の
流体は、流れのない滞留部とすることができ、プラント
トリップ等の事象の際の急激な温度変化が、直接接合部
66に作用するのを防止でき、信頼性が向上する。

【００６９】なお、熱交換器中に、胴側（伝熱管外）流
体の滞留部を設けることから、熱交換器の必要伝熱面積
確保のため、熱交換器は若干大きくなるが、もともと接
合部66は、前述したように伝熱上期待できない構造であ
ることから、その影響は抑制される。

【００７０】次に図８（ａ），（ｂ）により本発明に係
る第10の実施の形態を説明する。本実施の形態は第９の
実施の形態の他の例であり、図８（ａ）中、図７と同一
部分には同一符号を付して重複する部分の説明は省略す
る。

【００７１】図８（ａ）は、二重管型熱交換器の横断面
を示すものであり、第９の実施の形態との相違は、伝熱
管外流体の滞留域を形成する２つの流路形成機構70を熱
交換器中心で交わる扇状配置71することを特徴とする。
これにより、滞留域に存在する伝熱管の長さを複数層あ
る螺旋管で等しくすることができる。

【００７２】これについて、図８（ｂ）により補足説明
する。図８（ｂ）は異なる層の伝熱管を取り出し、その
展開図として示したものであり、図８（ｂ）から明らか
なように、伝熱管53の長さは伝熱管の傾斜角が等しけれ
ばいずれの層に存在しても等しい。このような伝熱管53
を、特定の中心角度を有する流路形成機構70で区切った
場合に形成される伝熱管外流体の滞留域に含まれる伝熱
管長さの合計も等しくなるのは明らかである。

【００７３】本実施の形態によれば、第９の実施の形態
と信頼性において同様の効果が得られるとともに、伝熱
性能上は伝熱管の伝熱部長さが等しくなるため、伝熱管
出口の流体温度をほぼ同じに揃えることができ、伝熱性
能、運転上の信頼性も向上する。

【００７４】

【発明の効果】本発明によれば、短尺の内管と外管とを
予め接合して長尺化し、長尺化した内管に外管を被せて
抽伸し二重伝熱管を構成する。よって、二重伝熱管同士
の接合を行う必要がなく、また、一重管の接合技術で対
処することができるため、製作性に優れた二重管型熱交
換器を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る二重管型熱交換器および二重伝熱
管製造方法の第１の実施の形態における二重伝熱管の製
造工程を説明するための工程図。

【図２】本発明に係る二重管型熱交換器および二重伝熱
管製造方法の第２の実施の形態における製造手順を示す
工程図。

【図３】（ａ）は本発明に係る第５の実施の形態におけ
る内管溶接部の拡大図、（ｂ）は同じく外管溶接部の拡
大図。

【図４】（ａ）は本発明に係る第６の実施の形態におけ
る内管の液相拡散接合部の拡大図、（ｂ）は同じく外管
の液相拡散接合部の拡大図。

【図５】本発明に係る第７の実施の形態における要部を
示す縦断面図。

【図６】本発明に係る第８の実施の形態における要部を
示す縦断面図。

【図７】本発明に係る第９の実施の形態における要部を
示す横断面図。

【図８】（ａ）は本発明に係る第10の実施の形態におけ
る要部を示す横断面図、（ｂ）は（ａ）における伝熱管
の展開図。

【図９】従来の二重管型熱交換器を一部側面で概略的に
示す縦断面図。

【図１０】（ａ）は図９における二重伝熱管の第１の例
を示す斜視図、（ｂ）は同じく第２の例を示す斜視図。

【図１１】（ａ）は図10における第１の例の内管破断し
た状態を示す縦断面図、（ｂ）は同じく外管破断した状
態を示す縦断面図。

【図１２】（ａ）は従来の伝熱管を説明するための概略
構成図、（ｂ）は従来の二重電熱管接合部を拡大して示
す縦断面図。

【符号の説明】

１…蒸気発生器、２…電磁ポンプ、３…ナトリウム、４
…入口ノズル、５…ヘッダ、６…上部プレナム、７…外
胴、８…内筒、９…二重伝熱管、10…伝熱管束部、11…
水／蒸気、12…下部プレナム、13…出口ノズル、14…給
水ノズル、15…給水管板、16…低温側ナトリウム管板、
17…高温側ナトリウム管板、18…蒸気管板、19…蒸気ノ
ズル、20…下部ヘリウムプレナム、21…上部ヘリウムプ
レナム、22…内管、23…外管、24…多孔質金属、25…多
孔質金属入り二重管、26…外管、27…半円状溝、28…密
着二重管、29…接合部、30…連結管、31〜34…接合部、
35…下部胴、36…本体胴貫通部、37…接合部、38…上部
胴、39…本体胴接合部、40，41，42…接合部、43，44…
溶接金属、45…隙間、46…短尺小径伝熱管、47…溶接、
48…長尺化した内管、49…短尺大径伝熱管（長尺小径伝
熱管）、50…長尺化した外管（長尺大径伝熱管）、51…
組網線、52…ダイス、53…二重伝熱管、54…液相拡散接
合、55…裏波、56…余盛り、57…テーパ状面、58…溶接
開先、59…溶接裏波、60…外管の溶接部、61…内管の溶
接部、62…スリーブ管、63，64…スリーブ管溶接部、65
…環状空間、66…二重伝熱管接合部、67…隙間、68…接
合部を含む領域、69…接合部を含まない領域、70…流路
形成機構、71…扇状配置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｆ２８Ｆ 1/00 Ｆ２８Ｆ 1/00 ＥＣ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内管に外管を被せて一体化した二重管構
造の二重伝熱管を螺旋形状に巻回して外胴内に組み込ん
でなる二重管型熱交換器において、前記二重伝熱管は予
め複数本の短尺小径伝熱管同士を接合して長尺化した内
管に予め複数本の短尺大径伝熱管を接合して長尺化した
外管を被せて二重管構造として抽伸したものであること
を特徴とする二重管型熱交換器。
【請求項２】前記長尺化した外管を構成する前記複数
本の短尺大径伝熱管同士の接合は溶接構造であり、前記
短尺大径伝熱管同士の溶接部の最小内径が前記溶接部以
外の母材部の内径より大きくならない溶接開先形状とす
ることを特徴とする請求項１記載の二重管型熱交換器。
【請求項３】内管に外管を被せて一体化した二重構造
の二重伝熱管を螺旋形状に巻回して外胴内に組み込んで
なる二重管型熱交換器において、前記二重伝熱管同士の
接合部のうち、前記内管は突き合わせ構造、前記外管は
スリーブ構造としてなることを特徴とする二重管型熱交
換器。
【請求項４】外胴内に設けられ、内管を突き合わせ溶
接、前記外管をスリーブ構造とした二重伝熱管同士の接
合部を前記外胴の横断面上に沿って設けた流路形成機構
により前記接合部を含む領域と含まない領域に隔離し、
前記接合部を含まない領域を流体の滞留域とすることを
特徴とする二重管型熱交換器。
【請求項５】前記流体の滞留域を前記外胴の横断面に
沿って前記流路形成機構により扇形に形成し、その扇形
内部に集中させることを特徴とする請求項４記載の二重
管型熱交換器。
【請求項６】複数の短尺小径伝熱管同士を軸方向に接
合して長尺小径伝熱管を製造する工程と、複数の短尺大
径伝熱管同士を軸方向に接合して長尺大径伝熱管を製造
する工程と、前記長尺小径伝熱管に前記長尺大径伝熱管
を被せて長尺二重管とする工程と、前記長尺二重管を抽
伸する工程と、を有することを特徴とする二重伝熱管製
造方法。