JP2019120468A - Heat exchanger and leak point segregation method of heat exchanger - Google Patents

Heat exchanger and leak point segregation method of heat exchanger Download PDF

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Abstract

To prevent the mixture of a first fluid and a second fluid, in a heat exchanger having a first circulation part in which the first fluid circulates, and a second circulation part in which the second fluid circulates, and exchanging heat between the first fluid and the second fluid.SOLUTION: A heat exchanger 1 comprises: a first circulation part 15 which has a first heat transmission face 4s, and in which a first fluid A circulates; and a second circulation part IS which has a second heat transmission face 3s opposing the first heat transmission face 4s, and in which a clearance between the first heat transmission face 4s and itself is made as an inactive space NA, and a second fluid FG different from the first fluid A circulates.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、熱交換器及び熱交換器のリーク箇所隔離方法に関する。   The present invention relates to a heat exchanger and a method of isolating leak points of the heat exchanger.

例えば、ガスタービンでは、翼を冷却する空気と、燃料ガスとの間で熱交換器を用いて熱交換を行い、省エネルギー化を図っている(例えば、特許文献1参照)。
熱交換器としては、例えば、シェルアンドチューブ式と呼ばれる多管式熱交換器が知られている。多管式熱交換器は、筒状のケーシングと、ケーシングの内部にケーシングの軸線と平行に配置された複数の伝熱管を有している。
上記した熱交換器では、伝熱管に高温の燃料ガスを通過させ、管板間に空気を通過させることによって熱交換を実施している。
For example, in a gas turbine, heat exchange is performed between air for cooling a blade and a fuel gas using a heat exchanger to save energy (for example, see Patent Document 1).
As the heat exchanger, for example, a shell and tube type multi-tube type heat exchanger is known. The multi-tube type heat exchanger has a cylindrical casing and a plurality of heat transfer tubes disposed inside the casing in parallel with the axis of the casing.
In the above-described heat exchanger, heat exchange is performed by passing the high-temperature fuel gas through the heat transfer tube and passing the air between the tube sheets.

また、熱交換器としては、複数のプレートを有し、各々のプレート間に形成された流路に高温流体と低温流体とを流して熱交換するプレート式熱交換器が知られている。   Further, as a heat exchanger, a plate type heat exchanger is known which has a plurality of plates and which exchanges heat between high temperature fluid and low temperature fluid in a flow path formed between the respective plates for heat exchange.

特開2001−296090号公報JP 2001-296090 A

ところで、伝熱管やプレートに不具合が発生した場合に、燃料ガスと空気とが混合するのを防止するために、様々な構造が検討されている。
また、熱交換器の運用に際しては、伝熱管の劣化などによる気体のリークを如何に隔離するかが課題となっている。
By the way, various structures are examined in order to prevent that a fuel gas and air mix, when a malfunction arises in a heat exchanger tube or a plate.
In addition, when operating the heat exchanger, it is an issue how to isolate the gas leak due to the deterioration of the heat transfer tube and the like.

この発明は、第一の流体が流通する第一流通部と、第一の流体と異なる第二の流体が流通する第二流通部とを備える熱交換器において、第一の流体と第二の流体との混合を防止することができる熱交換器及び熱交換器のリーク箇所隔離方法を提供することを目的とする。   According to the present invention, in a heat exchanger including a first flow portion in which a first fluid flows and a second flow portion in which a second fluid different from the first fluid flows, the first fluid and the second flow portion It is an object of the present invention to provide a heat exchanger capable of preventing mixing with a fluid and a method of isolating leak points of the heat exchanger.

本発明の第一の態様によれば、熱交換器は、第一伝熱面を有し、第一の流体が流通する第一流通部と、前記第一伝熱面と対向する第二伝熱面を有し、前記第一伝熱面との間が不活性空間とされ、前記第一の流体と異なる第二の流体が流通する第二流通部と、を備える。   According to the first aspect of the present invention, the heat exchanger has a first heat transfer surface, and a first flow portion through which a first fluid flows, and a second heat transfer surface facing the first heat transfer surface. And a second flow portion having a thermal surface, which is an inert space between the heat transfer surface and the first heat transfer surface, and in which a second fluid different from the first fluid flows.

このような構成によれば、第一の流体が流通する空間である第一流通部と、第二の流体が流通する空間である第二流通部との間に不活性空間が存在することによって、第一の流体と第二の流体との混合を防止することができる。   According to such a configuration, there is an inactive space between the first circulation portion, which is a space in which the first fluid flows, and the second circulation portion, which is a space in which the second fluid flows. , Mixing of the first fluid and the second fluid can be prevented.

上記熱交換器において、前記第一の流体が供給される第一供給口、及び前記第一の流体が排出される第一排出口を有する筒状のケーシングと、前記ケーシングの内部空間を通過するように延びるとともに、内側に前記第二の流体が流通する内管と、前記内部空間を通過するように、前記内管を内側に収容して前記内管の延在方向に延びるとともに、前記内管との間が不活性空間とされた外管と、を有し、前記第一伝熱面は、前記外管の内周面であり、前記第二伝熱面は、前記内管の外周面であってよい。   In the heat exchanger, a cylindrical casing having a first supply port to which the first fluid is supplied, and a first discharge port to which the first fluid is discharged, and passing through an inner space of the casing , And the inner pipe is accommodated inside to extend in the extension direction of the inner pipe so as to pass through the inner space through which the second fluid flows and the inner pipe. And an outer tube having an inert space between the tubes, wherein the first heat transfer surface is an inner peripheral surface of the outer tube, and the second heat transfer surface is an outer periphery of the inner tube. It may be a plane.

このような構成によれば、より伝熱面積を大きくすることができる。また、複数の管と筒状のケーシングとからなる簡素な構造で熱交換器を製造することができる。   According to such a configuration, the heat transfer area can be further increased. In addition, the heat exchanger can be manufactured with a simple structure including a plurality of tubes and a cylindrical casing.

上記熱交換器において、前記外管の一端が接続された第一管板と、前記外管の他端が接続され、前記ケーシングから独立して形成された第三管板と、を有し、前記内管は、一の前記外管の内側に収容された第一直線部と、他の前記外管の内側に収容された第二直線部と、前記第一直線部と前記第二直線部とを接続するベンド部と、を有するU字状をなし、前記第三管板と協働して前記ベンド部を収容するとともに、前記不活性空間と連通する第二不活性空間を形成するドーム部を有し、前記第三管板及び前記ドーム部と、前記ケーシングとは、可撓性を有する接続部で接続されてよい。   In the above-mentioned heat exchanger, it has a first tube sheet to which one end of the outer tube is connected, and a third tube sheet to which the other end of the outer tube is connected and which is formed independently from the casing. The inner tube includes a first straight portion housed inside the one outer tube, a second straight portion housed inside the other outer tube, the first straight portion, and the second straight portion. A dome portion forming a U-shape having a bend portion to be connected, accommodating the bend portion in cooperation with the third tube plate, and forming a second inert space communicating with the inert space; The third tube sheet and the dome portion may be connected to the casing by a flexible connection portion.

このような構成によれば、第三管板及びドーム部が可撓性を有する接続部を介してケーシングに支持されることによって、第三管板及びドーム部とケーシングとの間の熱伸び差を吸収することができる。   According to such a configuration, the third tube sheet and the dome portion are supported by the casing via the flexible connection portion, whereby the thermal elongation difference between the third tube sheet and the dome portion and the casing is obtained. Can be absorbed.

上記熱交換器において、前記接続部は、シール性を有し、前記ドーム部と前記ケーシングとの間の空間が不活性空間とされてよい。   In the heat exchanger, the connection portion may have a sealing property, and a space between the dome portion and the casing may be an inert space.

このような構成によれば、第三管板とドーム部とによって形成される第二不活性空間と、ドーム部とケーシングとの間の空間との圧力差を小さくすることができる。   According to such a configuration, it is possible to reduce the pressure difference between the second inert space formed by the third tube sheet and the dome portion and the space between the dome portion and the casing.

上記熱交換器において、前記外管の一端が接続された第一管板と、を有し、前記内管は、一の前記外管の内側に収容された第一直線部と、他の前記外管の内側に収容された第二直線部と、前記第一直線部と前記第二直線部とを接続するベンド部と、を有するU字状をなし、前記外管は、一の前記外管と、他の前記外管とを接続するとともに、前記ベンド部を内側に収容する外管ベンド部を有するU字状をなしてよい。   In the above-mentioned heat exchanger, it has a first tube sheet to which one end of the outer tube is connected, and the inner tube is provided with a first straight portion accommodated inside the one outer tube, and the other outer side. A U-shape having a second straight portion housed inside a tube, and a bend portion connecting the first straight portion and the second straight portion, the outer tube being the one outer tube In addition to connecting to the other outer tube, it may be U-shaped having an outer tube bend portion for receiving the bend portion inside.

このような構成によれば、第一の流体と第二の流体とが混合する可能性をさらに低減することができる。   According to such a configuration, the possibility of mixing the first fluid and the second fluid can be further reduced.

上記熱交換器において、前記第一管板、前記内管、及び前記外管とは、同一の材料によって形成されてよい。   In the heat exchanger, the first tube sheet, the inner pipe, and the outer pipe may be formed of the same material.

このような構成によれば、熱伸び差による内管、外管の摩耗を低減することができる。   According to such a configuration, abrasion of the inner pipe and the outer pipe due to the thermal expansion difference can be reduced.

本発明の第二の態様によれば、熱交換器のリーク箇所隔離方法は、上記いずれかの熱交換器のリーク箇所隔離方法であって、前記外管にリークが発生した場合に、前記外管の内側に配置されている内管を引き抜く内管除去工程と、前記外管の延在方向における前記外管のリーク箇所の前後に可撓性を有する材料によって形成され、内部に流体を充填することにより膨張する封止部材を配置する封止部材配置工程と、前記封止部材を膨張させる封止部材膨張工程と、を有する。   According to a second aspect of the present invention, there is provided a leak point isolation method for a heat exchanger according to any one of the above-mentioned heat exchanger leak point isolation methods, in the case where a leak occurs in the outer pipe, An inner pipe removing step of drawing out an inner pipe disposed inside the pipe, and a flexible material formed before and after the leak point of the outer pipe in the extension direction of the outer pipe, and the inside is filled with a fluid It has the sealing member arrangement process of arranging the sealing member which expands by doing, and the sealing member expansion process which expands the said sealing member.

このような構成によれば、長さを有する伝熱管の外管がリークが発生した場合においても、リーク箇所を限定的に隔離することができる。また、外管に特化した封止部材を用いることによって、施工性を向上させることができる。   According to such a configuration, even when a leak occurs in the outer tube of the heat transfer tube having a length, it is possible to limitly isolate the leak location. Moreover, workability can be improved by using the sealing member specialized for the outer pipe.

本発明の第三の態様によれば、熱交換器のリーク箇所隔離方法は、上記いずれかの熱交換器のリーク箇所隔離方法であって、前記外管にリークが発生した場合に、前記内管の内側であって、前記外管の延在方向における前記外管のリーク箇所の前後に、可撓性を有する材料によって形成され、内部に流体を充填することにより膨張する封止部材を配置する封止部材配置工程と、前記封止部材を膨張させる封止部材膨張工程と、を有する。   According to a third aspect of the present invention, there is provided a method of isolating a leak point of a heat exchanger according to any one of the above-mentioned methods of isolating a leak point of a heat exchanger, wherein the leak is generated in the outer pipe. Inside the tube, before and after the leak point of the outer tube in the extension direction of the outer tube, a sealing member formed of a flexible material and expanding by filling the fluid inside is disposed And a sealing member expanding step of expanding the sealing member.

このような構成によれば、内管を引き抜くことなく、リーク箇所を隔離することができる。   According to such a configuration, it is possible to isolate the leak location without pulling out the inner pipe.

上記熱交換器のリーク箇所隔離方法において、前記外管のリークを前記不活性空間に配置されて前記不活性空間の気体の濃度を検知する濃度センサによって検知してよい。   In the leak point isolation method of the heat exchanger, the leak of the outer pipe may be detected by a concentration sensor which is disposed in the inert space and detects the concentration of the gas in the inert space.

このような構成によれば、濃度センサを用いてリークを検出することによって、リークを早期に検出することが可能となる。   According to such a configuration, it is possible to detect the leak early by detecting the leak using the concentration sensor.

本発明によれば、第一の流体が流通する空間である第一流通部と、第二の流体が流通する空間である第二流通部との間に不活性空間が存在することによって、第一の流体と第二の流体との混合を防止することができる。   According to the present invention, the presence of the inactive space between the first circulation portion, which is a space in which the first fluid flows, and the second circulation portion, which is a space in which the second fluid flows, It is possible to prevent the mixing of one fluid with the second fluid.

本発明の第一実施形態の熱交換器の断面図である。It is sectional drawing of the heat exchanger of 1st embodiment of this invention. 本発明の第二実施形態の熱交換器の断面図である。It is sectional drawing of the heat exchanger of 2nd embodiment of this invention. 本発明の第三実施形態の熱交換器の断面図である。It is sectional drawing of the heat exchanger of 3rd embodiment of this invention. 本発明の第四実施形態の熱交換器の断面図である。It is sectional drawing of the heat exchanger of 4th embodiment of this invention. 本発明の第五実施形態の熱交換器のリーク箇所隔離方法を説明する断面図である。It is sectional drawing explaining the leak location isolation method of the heat exchanger of 5th embodiment of this invention. 本発明の第五実施形態の熱交換器のリーク箇所隔離方法を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the leak location isolation method of the heat exchanger of 5th embodiment of this invention. 本発明の第六実施形態の熱交換器のリーク箇所隔離方法を説明する断面図である。It is sectional drawing explaining the leak location isolation method of the heat exchanger of 6th embodiment of this invention. 本発明の第六実施形態の熱交換器のリーク箇所隔離方法を説明する断面図である。It is sectional drawing explaining the leak location isolation method of the heat exchanger of 6th embodiment of this invention. 本発明の第七実施形態の熱交換器のリーク箇所隔離方法を説明する断面図である。It is sectional drawing explaining the leak location isolation method of the heat exchanger of 7th embodiment of this invention. 本発明の第八実施形態の熱交換器の断面図である。It is sectional drawing of the heat exchanger of 8th embodiment of this invention.

〔第一実施形態〕
以下、本発明の第一実施形態の熱交換器について図面を参照して詳細に説明する。
本実施形態の熱交換器は、シェルアンドチューブ式と呼ばれる多管式熱交換器である。熱交換器は、ケーシングの内部に複数の伝熱管を収容して、伝熱管の内側と外側とに異なる温度の流体を流すことで熱交換を行う。
本実施形態の熱交換器は、ガスタービンにおいて、燃料ガスと、冷却に用いられる空気との間で熱交換を行い、燃料ガスを加熱するとともに、空気を冷却する。ただし、熱交換器の用途はこれに限ることはない。
First Embodiment
Hereinafter, the heat exchanger of the first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
The heat exchanger of the present embodiment is a multi-tube type heat exchanger called a shell and tube type. The heat exchanger accommodates a plurality of heat transfer tubes inside a casing, and performs heat exchange by flowing fluids of different temperatures to the inside and the outside of the heat transfer tubes.
The heat exchanger of the present embodiment performs heat exchange between the fuel gas and the air used for cooling in the gas turbine to heat the fuel gas and cool the air. However, the application of the heat exchanger is not limited to this.

図1に示すように、熱交換器1は、ケーシング2と、ケーシング2内に配置され、伝熱管として機能する複数の内管3と、及び内管3を内側に収容した複数の外管4と、を有している。本実施形態の熱交換器1の伝熱管の一部は二重管である。なお、図1には、1本の内管3と、2本の外管4のみ示すが、本実施形態の熱交換器1は、複数の内管3と複数の外管4を有している。   As shown in FIG. 1, the heat exchanger 1 includes a casing 2, a plurality of inner pipes 3 disposed in the casing 2 and functioning as a heat transfer pipe, and a plurality of outer pipes 4 accommodating the inner pipe 3 inside. And. A part of the heat transfer tube of the heat exchanger 1 of the present embodiment is a double tube. Although only one inner pipe 3 and two outer pipes 4 are shown in FIG. 1, the heat exchanger 1 of the present embodiment has a plurality of inner pipes 3 and a plurality of outer pipes 4. There is.

ケーシング2は、ドーム形状(半球形状)の第一ドーム部5と、筒状の筒部7と、ドーム形状の第二ドーム部6と、を有している。第一ドーム部5は、筒部7に筒部7の一端を封止するように接続され、第二ドーム部6は、筒部7に筒部7の他端を封止するように接続されている。   The casing 2 has a dome-shaped (hemispherical-shaped) first dome portion 5, a cylindrical tube portion 7, and a dome-shaped second dome portion 6. The first dome portion 5 is connected to the cylindrical portion 7 so as to seal one end of the cylindrical portion 7, and the second dome portion 6 is connected to the cylindrical portion 7 so as to seal the other end of the cylindrical portion 7 ing.

第一ドーム部5と筒部7とは、第一管板9で仕切られており、第一ドーム部5と第一管板9とによって燃料ガス室12が形成されている。燃料ガス室12は、仕切板16によって第一燃料ガス室12aと第二燃料ガス室12bとに仕切られている。
第二ドーム部6と筒部7とは、第三管板11で仕切られており、第二ドーム部6と第三管板11とによって第一窒素ガス室13が形成されている。
The first dome portion 5 and the cylindrical portion 7 are separated by a first pipe plate 9, and a fuel gas chamber 12 is formed by the first dome portion 5 and the first pipe plate 9. The fuel gas chamber 12 is partitioned by a partition plate 16 into a first fuel gas chamber 12 a and a second fuel gas chamber 12 b.
The second dome portion 6 and the cylindrical portion 7 are separated by a third pipe plate 11, and a first nitrogen gas chamber 13 is formed by the second dome portion 6 and the third pipe plate 11.

第一管板9、筒部7、及び第二管板10によって形成される空間は、第二管板10によって仕切られている。第二管板10は、第一管板9と第二管板10との距離が、第二管板10と第三管板11との距離よりも小さくなるように配置されている。
筒部7と第一管板9と第二管板10とによって第二窒素ガス室14が形成されている。
筒部7と、第二管板10と、第三管板11と、複数の外管4によって空気A(第一の流体)が導入される空気室15(第一流通部)が形成されている。
A space formed by the first tube sheet 9, the cylindrical portion 7 and the second tube sheet 10 is partitioned by the second tube sheet 10. The second tube sheet 10 is arranged such that the distance between the first tube sheet 9 and the second tube sheet 10 is smaller than the distance between the second tube sheet 10 and the third tube sheet 11.
A second nitrogen gas chamber 14 is formed by the cylindrical portion 7, the first tube plate 9 and the second tube plate 10.
An air chamber 15 (first circulation portion) into which air A (first fluid) is introduced is formed by the cylindrical portion 7, the second pipe plate 10, the third pipe plate 11, and the plurality of outer pipes 4 There is.

第一ドーム部5には、第一燃料ガス室12aに燃料ガスFG(第二の流体)を供給する燃料ガス供給口18と、第二燃料ガス室12bから燃料ガスFGを排出する燃料ガス排出口19とが形成されている。
筒部7には、空気室15に空気Aを供給する空気供給口20(第一供給口)と、空気室15から空気Aを排出する空気排出口21(第一排出口)とが形成されている。また、筒部7には、第二窒素ガス室14から窒素ガスNGを排出する窒素ガス排出口23が形成されている。
第二ドーム部6には、第一窒素ガス室13に窒素ガスNGを供給する窒素ガス供給口22が形成されている。
The first dome portion 5 includes a fuel gas supply port 18 for supplying the fuel gas FG (second fluid) to the first fuel gas chamber 12a, and a fuel gas discharge for discharging the fuel gas FG from the second fuel gas chamber 12b. An outlet 19 is formed.
An air supply port 20 (first supply port) for supplying the air A to the air chamber 15 and an air discharge port 21 (first discharge port) for discharging the air A from the air chamber 15 are formed in the cylindrical portion 7. ing. Further, a nitrogen gas discharge port 23 for discharging nitrogen gas NG from the second nitrogen gas chamber 14 is formed in the cylindrical portion 7.
A nitrogen gas supply port 22 for supplying nitrogen gas NG to the first nitrogen gas chamber 13 is formed in the second dome portion 6.

外管4は、空気室15内に、筒部7の軸線方向D(以下、単に軸線方向Dと言う。)に延びて第一窒素ガス室13と第二窒素ガス室14とを接続する配管である。外管4の一端は、第二管板10に接続され、外管4の他端は、第三管板11に接続されている。外管4の内側の空間を介して、第一窒素ガス室13と第二窒素ガス室14とは連通する。
外管4の内周面(第一伝熱面)は、空気室15の伝熱面として機能する。
The outer pipe 4 is a pipe that extends in the axial direction D of the cylindrical portion 7 (hereinafter simply referred to as the axial direction D) in the air chamber 15 and connects the first nitrogen gas chamber 13 and the second nitrogen gas chamber 14 It is. One end of the outer pipe 4 is connected to the second pipe sheet 10, and the other end of the outer pipe 4 is connected to the third pipe sheet 11. The first nitrogen gas chamber 13 and the second nitrogen gas chamber 14 communicate with each other through the space inside the outer tube 4.
The inner circumferential surface (first heat transfer surface) of the outer tube 4 functions as a heat transfer surface of the air chamber 15.

内管3は、U字型の配管である。内管3の一端3a及び内管3の他端3bは、第一管板9に接続されている。内管3は、第一燃料ガス室12a内の燃料ガスFGが内管3の一端3aを介して内管3の内側に流通し、内管3の他端3bを介して第二燃料ガス室12bに排出されるように配置されている。   The inner pipe 3 is a U-shaped pipe. One end 3 a of the inner pipe 3 and the other end 3 b of the inner pipe 3 are connected to the first pipe plate 9. In the inner pipe 3, the fuel gas FG in the first fuel gas chamber 12 a flows to the inside of the inner pipe 3 through one end 3 a of the inner pipe 3, and the second fuel gas chamber through the other end 3 b of the inner pipe 3 It is arranged to be discharged to 12b.

内管3は、直線状の第一直線部25及び第二直線部26と、第一窒素ガス室13内で第一直線部25と第二直線部26とを接続する弧状のベンド部27と、を有している。第一直線部25と第二直線部26とは、外管4の内側に収容されるようにして延在している。これにより、内管3の外周面(第二伝熱面)と、外管の内周面(第一伝熱面)とは対向するように配置される。
ベンド部27は、第一窒素ガス室13内に配置されている。外管4は、空気室15(ケーシング2の内部空間)を通過するように、内管3を内側に収容して内管3の延在方向である軸線方向Dに延びている。
内管3の内側IS(第二流通部)は、燃料ガスFGとは異なる第二の流体である空気Aが流通し、内管3の外周面3s(第二伝熱面)は、伝熱面として機能する。
The inner pipe 3 includes: a straight first straight portion 25 and a second straight portion 26; and an arc-shaped bend 27 connecting the first straight portion 25 and the second straight portion 26 in the first nitrogen gas chamber 13. Have. The first straight portion 25 and the second straight portion 26 extend so as to be accommodated inside the outer tube 4. Thereby, the outer peripheral surface (second heat transfer surface) of the inner pipe 3 and the inner peripheral surface (first heat transfer surface) of the outer pipe are disposed to face each other.
The bend portion 27 is disposed in the first nitrogen gas chamber 13. The outer pipe 4 accommodates the inner pipe 3 inside and extends in the axial direction D which is the extension direction of the inner pipe 3 so as to pass through the air chamber 15 (the internal space of the casing 2).
In the inner side IS (second flow portion) of the inner pipe 3, air A, which is a second fluid different from the fuel gas FG, flows, and the outer peripheral surface 3s (second heat transfer surface) of the inner pipe 3 transfers heat Act as a face.

外管4の外径は、例えば、内管3の外径の1.1倍から1.2倍とすることができる。外管4の外径は、内管3の外周面と外管4の内周面との間に所定の空間が形成されるように設定されている。
空気室15には、空気室15の空気Aの流れが外管4にできるだけ等しく当たるように、複数のバッフルプレート28が設けられている。バッフルプレート28は、外管4を支持する支持部材としても機能する。
The outer diameter of the outer tube 4 can be, for example, 1.1 to 1.2 times the outer diameter of the inner tube 3. The outer diameter of the outer pipe 4 is set such that a predetermined space is formed between the outer peripheral surface of the inner pipe 3 and the inner peripheral surface of the outer pipe 4.
The air chamber 15 is provided with a plurality of baffle plates 28 so that the flow of the air A in the air chamber 15 strikes the outer pipe 4 as equally as possible. The baffle plate 28 also functions as a support member for supporting the outer tube 4.

次に、本実施形態の熱交換器1の作用について説明する。
第一窒素ガス室13には、図示しない窒素ガス供給装置から窒素ガス供給口22を介して窒素ガスNGが供給される。第一窒素ガス室13に供給された窒素ガスNGは、内管3の外周面と外管4の内周面との間の空間に流入した後、第二窒素ガス室14に導入され、窒素ガス排出口23から排出される。
第一窒素ガス室13内、第二窒素ガス室14内、及び内管3の外周面と外管4の内周面との間の空間は、不活性ガスである窒素ガスNGで満たされた不活性空間NAとなる。また、第二ドーム部6と第三管板11とによって形成される第一窒素ガス室13も不活性空間である。
Next, the operation of the heat exchanger 1 of the present embodiment will be described.
Nitrogen gas NG is supplied to the first nitrogen gas chamber 13 from a nitrogen gas supply device (not shown) via the nitrogen gas supply port 22. The nitrogen gas NG supplied to the first nitrogen gas chamber 13 flows into the space between the outer peripheral surface of the inner pipe 3 and the inner peripheral surface of the outer pipe 4 and is then introduced into the second nitrogen gas chamber 14. The gas is discharged from the gas outlet 23.
Spaces in the first nitrogen gas chamber 13, the second nitrogen gas chamber 14, and the outer peripheral surface of the inner pipe 3 and the inner peripheral surface of the outer pipe 4 are filled with nitrogen gas NG which is an inert gas. It becomes inactive space NA. The first nitrogen gas chamber 13 formed by the second dome portion 6 and the third tube plate 11 is also an inert space.

燃料ガス供給口18を介して第一燃料ガス室12aに燃料ガスFGが供給されると、燃料ガスFGは、内管3の一端3aから内管3の内側に流入した後、内側の他端3bから第二燃料ガス室12bに導入されて燃料ガス排出口19から排出される。
空気供給口20を介して空気室15に空気Aが供給されると、空気Aはバッフルプレート28に衝突しながら、空気室15内を流れた後、空気排出口21から排出される。
この間、燃料ガスFGと空気Aとの間で窒素ガスNGを介して熱交換が行われ、燃料ガスFGが加熱されるとともに、空気Aが冷却される。
When the fuel gas FG is supplied to the first fuel gas chamber 12a through the fuel gas supply port 18, the fuel gas FG flows from the one end 3a of the inner pipe 3 into the inner side of the inner pipe 3, and then the other inner end It is introduced into the second fuel gas chamber 12 b from 3 b and discharged from the fuel gas outlet 19.
When air A is supplied to the air chamber 15 via the air supply port 20, the air A collides with the baffle plate 28, flows in the air chamber 15, and then is discharged from the air outlet 21.
During this time, heat exchange is performed between the fuel gas FG and the air A via the nitrogen gas NG, the fuel gas FG is heated, and the air A is cooled.

上記実施形態によれば、燃料ガスFGが供給される空間と空気Aが供給される空間との間に、不活性空間NAである窒素ガス空間が存在することによって、燃料ガスFGと空気Aとの混合を防止することができる。即ち、内管3と外管4の一方に不具合が発生して流体が漏れた場合においても、内管3と外管4との間が不活性空間NAとされていることによって、燃料ガスFGと空気Aとが混合して爆発する等の不具合を防止することができる。   According to the above embodiment, the presence of the nitrogen gas space which is the inactive space NA between the space to which the fuel gas FG is supplied and the space to which the air A is supplied allows the fuel gas FG and the air A to be Mixing can be prevented. That is, even in the case where a failure occurs in one of the inner pipe 3 and the outer pipe 4 and the fluid leaks, the fuel gas FG can be obtained by setting the space between the inner pipe 3 and the outer pipe 4 as the inert space NA. It is possible to prevent problems such as the mixing of air and the air A and explosion.

また、内管3のうちベンド部27が固定されていないため、内管3に発生する熱応力を発生させない構造とすることができる。   Moreover, since the bend part 27 is not fixed among the inner pipes 3, it can be set as the structure which does not generate the thermal stress which generate | occur | produces in the inner pipe 3. FIG.

なお、上記実施形態では、第一の流体を燃料ガスFG、第二の流体を空気Aとしたが、これに限ることはなく、例えば、第一の流体が酸化剤に、第二の流体が還元剤に該当する場合に適用することができる。
また、上記実施形態では、内管3と内管3と外管4との間を窒素ガスNGで満たす構成としたが、内管3と内管3と外管4との間は不活性空間NAであればよく、例えば、内管3と内管3と外管4との間を真空にしてもよい。
In the above embodiment, the first fluid is the fuel gas FG, and the second fluid is the air A. However, the present invention is not limited thereto. For example, the first fluid may be an oxidant and the second fluid may be an oxidant. It can apply, when applicable to a reducing agent.
In the above embodiment, the space between the inner pipe 3, the inner pipe 3 and the outer pipe 4 is filled with the nitrogen gas NG, but an inert space between the inner pipe 3, the inner pipe 3 and the outer pipe 4 is inactive space For example, the vacuum may be applied between the inner pipe 3, the inner pipe 3 and the outer pipe 4.

〔第二実施形態〕
以下、本発明の第二実施形態の熱交換器1Bについて図面を参照して詳細に説明する。なお、本実施形態では、上述した第一実施形態との相違点を中心に述べ、同様の部分についてはその説明を省略する。
図2に示すように、本実施形態のケーシング2Bは、第二ドーム部6の内側に配置された第三ドーム部30(ドーム部)を有している。
Second Embodiment
Hereinafter, a heat exchanger 1B according to a second embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the present embodiment, differences from the first embodiment described above will be mainly described, and the description of the same parts will be omitted.
As shown in FIG. 2, the casing 2 </ b> B of the present embodiment has a third dome portion 30 (dome portion) disposed inside the second dome portion 6.

第三ドーム部30は、第二ドーム部6の内側との間に空間S1を形成するように形成されている。本実施形態の第三管板11Bは、筒部7及び第二ドーム部6と接続されておらず、第三ドーム部30と接続されている。即ち、本実施形態の第三管板11Bは、ケーシング2Bから独立して形成されている。第三ドーム部30と第三管板11とによって第一窒素ガス室13が形成されている。内管3のベンド部27は、第三ドーム部30と第三管板11とによって形成されている第一窒素ガス室13内に配置されている。第三ドーム部30は、第三管板11Bと協働してベンド部27を収容している。
第三ドーム部30と第三管板11Bとによって形成される第一窒素ガス室13も不活性空間(第二不活性空間)であり、不活性空間NAと第一窒素ガス室13とは連通している。
The third dome portion 30 is formed to form a space S1 with the inside of the second dome portion 6. The third tube sheet 11B of the present embodiment is not connected to the cylindrical portion 7 and the second dome portion 6, but is connected to the third dome portion 30. That is, the third tube sheet 11B of the present embodiment is formed independently of the casing 2B. A first nitrogen gas chamber 13 is formed by the third dome portion 30 and the third tube plate 11. The bend portion 27 of the inner pipe 3 is disposed in the first nitrogen gas chamber 13 formed by the third dome portion 30 and the third pipe plate 11. The third dome portion 30 accommodates the bend portion 27 in cooperation with the third tube sheet 11B.
The first nitrogen gas chamber 13 formed by the third dome portion 30 and the third tube plate 11B is also an inert space (second inert space), and the inert space NA communicates with the first nitrogen gas chamber 13 doing.

第三ドーム部30と筒部7とは、ベローズ31(接続部)によって接続されている。即ち、第三ドーム部30は、可撓性を有するベローズ31によって支持されている。ベローズ31は、筒部7の軸線の周方向に連続的に設けられている蛇腹状の部材である。   The third dome portion 30 and the cylindrical portion 7 are connected by a bellows 31 (connection portion). That is, the third dome portion 30 is supported by the flexible bellows 31. The bellows 31 is a bellows-like member provided continuously in the circumferential direction of the axis of the cylindrical portion 7.

上記実施形態によれば、第三管板11と筒部7とが接続されない構造となるため、外管4の熱伸びにより第三管板11などの構造に発生する熱応力を低減することができる。   According to the above embodiment, since the third tube sheet 11 and the cylindrical portion 7 are not connected, it is possible to reduce the thermal stress generated in the structure such as the third tube sheet 11 by the thermal elongation of the outer tube 4 it can.

〔第三実施形態〕
以下、本発明の第三実施形態の熱交換器1Cについて図面を参照して詳細に説明する。なお、本実施形態では、上述した第二実施形態との相違点を中心に述べ、同様の部分についてはその説明を省略する。
図3に示すように、本実施形態の第三ドーム部30と筒部7とは、複数の薄板32によって接続されている。薄板32は、例えば、SUSのような金属によって形成されており、筒部7の軸線の周方向に連続的に形成されている。
薄板32は、自身が可撓性を有するような厚さに形成されている。薄板32の枚数は、第三ドーム部30を支持し得る強度を有するように設定される。薄板32はシール性を有しており、薄板32の一方側の空間S2(空気室15)と、薄板32の他方側の空間S3とを、流体的に区画する。
Third Embodiment
Hereinafter, a heat exchanger 1C according to a third embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the present embodiment, differences from the above-described second embodiment will be mainly described, and the description of the same parts will be omitted.
As shown in FIG. 3, the third dome portion 30 and the cylindrical portion 7 of the present embodiment are connected by a plurality of thin plates 32. The thin plate 32 is made of, for example, a metal such as SUS, and is formed continuously in the circumferential direction of the axis of the cylindrical portion 7.
The thin plate 32 is formed in such a thickness as to be flexible. The number of thin plates 32 is set to have a strength capable of supporting the third dome portion 30. The thin plate 32 has a sealing property, and fluidly divides the space S2 (air chamber 15) on one side of the thin plate 32 and the space S3 on the other side of the thin plate 32.

薄板32の他方側の空間S3には、窒素ガス供給口22を介して窒素ガスNGが供給されており、空間S3は不活性空間NAとなる。即ち、複数の薄板32により、第二ドーム部6と第三ドーム部30との間の空間S3を不活性空間NAとすることができる。   The nitrogen gas NG is supplied to the space S3 on the other side of the thin plate 32 through the nitrogen gas supply port 22, and the space S3 becomes an inert space NA. That is, the space S3 between the second dome portion 6 and the third dome portion 30 can be made an inert space NA by the plurality of thin plates 32.

上記実施形態によれば、第三管板11と第三ドーム部30とによって形成される空間S4と、第二ドーム部6と第三ドーム部30との間の空間S3とをともに不活性空間NAとすることにより、これらの空間間の圧力差を小さくすることができる。   According to the above embodiment, both the space S4 formed by the third tube sheet 11 and the third dome portion 30 and the space S3 between the second dome portion 6 and the third dome portion 30 are inactive spaces. By setting it as NA, the pressure difference between these spaces can be made small.

〔第四実施形態〕
以下、本発明の第三実施形態の熱交換器1Cについて図面を参照して詳細に説明する。なお、本実施形態では、上述した第二実施形態との相違点を中心に述べ、同様の部分についてはその説明を省略する。
図4に示すように、本実施形態の外管4Cは、一の直線部4aと、他の直線部4aとを接続するとともに、内管3のベンド部27を内側に収容する外管ベンド部33を有するU字状をなしている。即ち、本実施形態の伝熱管は、ベンド部27,33も含めて、全長にわたって二重管とされている。
Fourth Embodiment
Hereinafter, a heat exchanger 1C according to a third embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the present embodiment, differences from the above-described second embodiment will be mainly described, and the description of the same parts will be omitted.
As shown in FIG. 4, the outer tube 4C of this embodiment connects one straight portion 4a and the other straight portion 4a, and an outer tube bend portion that accommodates the bend portion 27 of the inner tube 3 inside. It has a U-shape with 33. That is, the heat transfer tube of the present embodiment, including the bend portions 27 and 33, is a double tube over the entire length.

本実施形態の内管3、外管4C、及びバッフルプレート28の材質は、同一である。内管3、外管4C、及びバッフルプレート28の材質は、例えば、インコネルとすることができる。
また、本実施形態の窒素ガス供給口22Cは、ケーシング2の第二窒素ガス室14に対応する位置に設けられている。
The materials of the inner pipe 3, the outer pipe 4C, and the baffle plate 28 in the present embodiment are the same. The material of the inner pipe 3, the outer pipe 4 </ b> C, and the baffle plate 28 may be, for example, inconel.
Further, the nitrogen gas supply port 22C of the present embodiment is provided at a position corresponding to the second nitrogen gas chamber 14 of the casing 2.

上記実施形態によれば、燃料ガスFGと空気Aとが混合する可能性をさらに低減することができる。   According to the above embodiment, the possibility of the fuel gas FG and the air A mixing can be further reduced.

〔第五実施形態〕
以下、本発明の第五実施形態の熱交換器のリーク箇所隔離方法について図面を参照して詳細に説明する。なお、本実施形態では、上述した第一実施形態との相違点を中心に述べ、同様の部分についてはその説明を省略する。
本実施形態の熱交換器のリーク箇所隔離方法は、気体の漏れが発生した場合に、封止装置35を用いて気体の漏れが発生した箇所を隔離することを特徴としている。
Fifth Embodiment
Hereinafter, the leak point isolation method of the heat exchanger of 5th embodiment of this invention is demonstrated in detail with reference to drawings. In the present embodiment, differences from the first embodiment described above will be mainly described, and the description of the same parts will be omitted.
The leak point isolation method of the heat exchanger of the present embodiment is characterized in that, when a gas leak occurs, the seal device 35 is used to isolate the site where the gas leak has occurred.

図5に示すように、封止装置35は、キャップ部材36(封止部材)と、キャップ部材36に高圧水を供給する高圧水供給装置37と、を備えている。キャップ部材36は、可撓性を有し、かつ、高圧水による水圧に耐えうる材料、例えば、ステンレス、銅などによって形成されている中空円筒状の部材である。   As shown in FIG. 5, the sealing device 35 includes a cap member 36 (sealing member) and a high pressure water supply device 37 for supplying high pressure water to the cap member 36. The cap member 36 is a hollow cylindrical member made of a flexible material that can withstand the water pressure of high-pressure water, such as stainless steel, copper or the like.

キャップ部材36は、円筒状の拡径部38と、拡径部38の一端及び他端を封止する封止部39と、を有している。一方の封止部39には、高圧水を導入するための貫通孔40が形成されている。拡径部38の外径は、外管4の内径よりもやや小さい。
高圧水供給装置37は、ホース41を介してキャップ部材36に高圧水(例えば、100MPa〜300MPa)を充填する装置である。
The cap member 36 has a cylindrical enlarged diameter portion 38 and a sealing portion 39 which seals one end and the other end of the enlarged diameter portion 38. In one sealing portion 39, a through hole 40 for introducing high pressure water is formed. The outer diameter of the enlarged diameter portion 38 is slightly smaller than the inner diameter of the outer tube 4.
The high pressure water supply device 37 is a device for filling the cap member 36 with high pressure water (for example, 100 MPa to 300 MPa) through the hose 41.

図6に示すように、本実施形態の熱交換器のリーク箇所隔離方法は、リーク判定工程S1と、流入気体封止工程S2と、内管3を引き抜く内管除去工程S3と、キャップ部材配置工程S4(封止部材配置工程)と、キャップ部材膨張工程S5(封止部材膨張工程)と、を有している。   As shown in FIG. 6, in the method for separating leak locations in a heat exchanger according to the present embodiment, a leak determination step S1, an inflowing gas sealing step S2, an inner pipe removing step S3 for pulling out the inner pipe 3, and a cap member arrangement It has process S4 (sealing member arrangement process) and cap member expansion process S5 (sealing member expansion process).

リーク判定工程S1は、ガス検知器などの濃度センサCS(図1参照)を用いて、リークが発生したか否かを判定する工程である。濃度センサCSは不活性空間NAに配置されており、窒素ガスNGの濃度を検出するセンサである。気体の漏れが発生した場合には、不活性空間NAの濃度が変化する。
リーク判定工程S1では、濃度センサCSが不活性空間NAの窒素ガスNGの濃度の変化を検知した場合にリークが発生したと判断する。リーク判定工程S1で、リークが発生したと判断された場合(YES)、作業者は、流入気体封止工程S2を実施する。
流入気体封止工程S2では、作業者は、所定のコーキング材等を用いてリークが発生した外管4に対応する内管3に流入する流体の流れを止める。
The leak determination step S1 is a step of determining whether or not a leak has occurred using a concentration sensor CS (see FIG. 1) such as a gas detector. The concentration sensor CS is disposed in the inert space NA and is a sensor that detects the concentration of the nitrogen gas NG. If a gas leak occurs, the concentration of the inert space NA changes.
In the leak determination step S1, when the concentration sensor CS detects a change in the concentration of nitrogen gas NG in the inert space NA, it is determined that a leak has occurred. If it is determined in the leak determination step S1 that a leak has occurred (YES), the operator carries out the inflowing gas sealing step S2.
In the inflow gas sealing step S2, the operator stops the flow of the fluid flowing into the inner pipe 3 corresponding to the outer pipe 4 in which the leak has occurred using a predetermined caulking material or the like.

内管除去工程S3では、作業者は、内管3を切断し内管3を引き抜く。これにより、図5に示すように、外管4の内側から内管3が取り除かれる。   In the inner pipe removing step S3, the operator cuts the inner pipe 3 and pulls out the inner pipe 3. Thereby, as shown in FIG. 5, the inner pipe 3 is removed from the inside of the outer pipe 4.

キャップ部材配置工程S4では、作業者は、封止装置35のキャップ部材36を外管4の内側に配置する。この際、キャップ部材36の位置は、軸線方向Dにおいて、リーク箇所Lの前後のバッフルプレート28と同じ位置とする。具体的には、リーク箇所Lの軸線方向D一方側に隣接するバッフルプレート28の位置と、リーク箇所Lの軸線方向他方側に隣接するバッフルプレート28の位置にキャップ部材36を配置する。   In the cap member disposing step S4, the operator disposes the cap member 36 of the sealing device 35 inside the outer tube 4. At this time, the position of the cap member 36 is the same as the baffle plate 28 before and after the leak point L in the axial direction D. Specifically, the cap member 36 is disposed at the position of the baffle plate 28 adjacent to one side in the axial direction D of the leak point L and the position of the baffle plate 28 adjacent to the other side in the axial direction of the leak point L.

キャップ部材膨張工程S5では、作業者は、高圧水供給装置37を操作して、キャップ部材36の内部に高圧水を供給する。これにより、キャップ部材36の拡径部38が拡径し、外管4の内周面に密着する。これにより、リーク箇所Lを隔離することができる。   In the cap member expansion step S5, the operator operates the high pressure water supply device 37 to supply high pressure water to the inside of the cap member 36. As a result, the diameter-increased portion 38 of the cap member 36 is expanded in diameter and closely attached to the inner circumferential surface of the outer tube 4. Thereby, the leak point L can be isolated.

上記実施形態によれば、長さを有する伝熱管の外管4がリークが発生した場合においても、リーク箇所を限定的に隔離することができる。
また、外管4に特化したキャップ部材36を用いることによって、施工性を向上させることができる。
また、濃度センサCSを用いてリークを検出することによって、リークを早期に検出することが可能となる。
According to the above-mentioned embodiment, even when the leak occurs in the outer pipe 4 of the heat transfer pipe having the length, the leak portion can be isolated in a limited manner.
Moreover, by using the cap member 36 specialized for the outer pipe 4, the workability can be improved.
Further, by detecting the leak using the concentration sensor CS, it is possible to detect the leak early.

〔第六実施形態〕
以下、本発明の第六実施形態の熱交換器のリーク箇所隔離方法について図面を参照して詳細に説明する。なお、本実施形態では、上述した第五実施形態との相違点を中心に述べ、同様の部分についてはその説明を省略する。
Sixth Embodiment
Hereinafter, the leak point isolation method of the heat exchanger of the sixth embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the present embodiment, differences from the above-described fifth embodiment will be mainly described, and the description of the same parts will be omitted.

図7に示すように、本実施形態の封止装置35Bは、チューブ部43と、チューブ部43に高圧水を供給する高圧水供給装置37と、チューブ部43の軸線方向Dの膨張を拘束する拘束部44と、を備えている。
チューブ部43は、例えば、ナイロン、ウレタンゴム、軟質塩化ビニル、ニトリルゴムまたはフッ素ゴムなどによって形成されている中空円筒状の部材である。チューブ部43の外径は、内管3の内径よりもやや小さい。
As shown in FIG. 7, the sealing device 35 </ b> B of the present embodiment restrains expansion of the tube portion 43, the high pressure water supply device 37 for supplying high pressure water to the tube portion 43, and the axial direction D of the tube portion 43. And a restraint portion 44.
The tube portion 43 is a hollow cylindrical member made of, for example, nylon, urethane rubber, soft vinyl chloride, nitrile rubber or fluoro rubber. The outer diameter of the tube portion 43 is slightly smaller than the inner diameter of the inner pipe 3.

また、本実施形態の内管3のバッフルプレート28に対応する位置は、伸びやすい材料によって形成されている。   Moreover, the position corresponding to the baffle plate 28 of the inner tube 3 of the present embodiment is formed of an extensible material.

本実施形態の熱交換器1のリーク箇所隔離方法は、第五実施形態の熱交換器のリーク箇所隔離方法が、流入気体封止工程S2及び内管引き抜き工程S3を有するのと比較して、内管3を引き抜くことなくリーク箇所を隔離することを特徴としている。   The leak point isolation method of the heat exchanger 1 of the present embodiment is different from the leak point isolation method of the heat exchanger of the fifth embodiment in that the inflow gas sealing step S2 and the inner pipe drawing step S3 are included. It is characterized in that the leak point is isolated without pulling out the inner pipe 3.

本実施形態の熱交換器1のリーク箇所隔離方法は、図7に示すように、封止装置35Bのチューブ部43を内管3の内側に挿入した後、高圧水供給装置37を操作して、チューブ部43の内部に高圧水を供給することにより、図8に示すように、チューブ部43を膨張させて内管3を内側から拡径させる。内管3の外周面と外管4の内周面とが接触するまで内管3を拡径させることにより、リーク箇所を隔離することができる。   As shown in FIG. 7, after the tube portion 43 of the sealing device 35B is inserted into the inner pipe 3, the high pressure water supply device 37 is operated. By supplying high pressure water to the inside of the tube portion 43, as shown in FIG. 8, the tube portion 43 is expanded to expand the diameter of the inner pipe 3 from the inside. By expanding the diameter of the inner pipe 3 until the outer peripheral surface of the inner pipe 3 and the inner peripheral surface of the outer pipe 4 are in contact with each other, it is possible to isolate the leak location.

上記実施形態によれば、内管3を引き抜くことなく、リーク箇所を隔離することができる。
なお、封止装置35Bの構造は、上記した構造に限ることはない。例えば、棒状爆薬を用いて粘性物質を膨張させることによって内管3を拡径する構成としてもよい。
According to the said embodiment, a leak location can be isolated, without pulling out the inner pipe | tube 3. As shown in FIG.
The structure of the sealing device 35B is not limited to the above-described structure. For example, the inner pipe 3 may be expanded in diameter by expanding a viscous substance using a rod-shaped explosive.

〔第七実施形態〕
以下、本発明の第七実施形態の熱交換器のリーク箇所隔離方法について図面を参照して詳細に説明する。なお、本実施形態では、上述した第六実施形態との相違点を中心に述べ、同様の部分についてはその説明を省略する。
図9に示すように、本実施形態の熱交換器1は、内管3のバッフルプレート28に対応する位置の外周面に嵌められているOリング45を有している。Oリング45は、例えば、合成ゴムによって形成されている環状部材である。Oリング45は、外管4の内周面に接着してもよい。
Oリング45を設けることにより、内管3を拡径させる際、内管3の外周面と外管4の内周面との間にOリング45が介在する。
Seventh Embodiment
Hereinafter, the leak point isolation method of the heat exchanger of the seventh embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the present embodiment, differences from the above-described sixth embodiment will be mainly described, and the description of the same parts will be omitted.
As shown in FIG. 9, the heat exchanger 1 of the present embodiment has an O-ring 45 fitted on the outer peripheral surface of the inner pipe 3 at a position corresponding to the baffle plate 28. The O-ring 45 is, for example, an annular member formed of synthetic rubber. The O-ring 45 may be adhered to the inner circumferential surface of the outer tube 4.
By providing the O-ring 45, the O-ring 45 intervenes between the outer peripheral surface of the inner pipe 3 and the inner peripheral surface of the outer pipe 4 when the diameter of the inner pipe 3 is expanded.

上記実施形態によれば、内管3と外管4とが直接接触することにより、これらが摩耗することを防止することができる。また、Oリング45により封止をより確実にすることができる。   According to the said embodiment, when the inner pipe | tube 3 and the outer pipe | tube 4 contact directly, it can prevent that these are worn. In addition, the O-ring 45 can make sealing more reliable.

〔第八実施形態〕
以下、本発明の第八実施形態の熱交換器について図面を参照して詳細に説明する。
図10に示すように、本実施形態の熱交換器1Dは、プレート式熱交換器である。本実施形態の熱交換器1Dは、ケーシング50と、燃料ガスFGが流通する燃料ガス流通部55と、空気Aが流通する空気流通部56と、を有している。燃料ガス流通部55と空気流通部56とは、複数のプレート51,52,53,54によってケーシング2内に区画された部位である。
Eighth Embodiment
Hereinafter, a heat exchanger according to an eighth embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
As shown in FIG. 10, the heat exchanger 1D of the present embodiment is a plate type heat exchanger. Heat exchanger 1D of this embodiment has casing 50, fuel gas distribution part 55 which fuel gas FG distributes, and air distribution part 56 which air A distributes. The fuel gas flow portion 55 and the air flow portion 56 are portions divided in the casing 2 by the plurality of plates 51, 52, 53 and 54.

燃料ガス流通部55は、第一プレート51と第一プレート51と対向する第二プレート52によって形成されている。燃料ガス流通部55には、燃料ガス供給口18Dを介して燃料ガスFGが供給され、燃料ガス排出口19Dを介して燃料ガスFGが排出される。   The fuel gas flow portion 55 is formed by the first plate 51 and the second plate 52 opposed to the first plate 51. The fuel gas FG is supplied to the fuel gas distribution unit 55 through the fuel gas supply port 18D, and the fuel gas FG is discharged through the fuel gas discharge port 19D.

空気流通部56は、第三プレート53と、第三プレート53と対向する第四プレート54によって形成されている。空気流通部56には、空気供給口20Dを介して空気Aが供給され、空気排出口21Dを介して空気Aが排出される。   The air flow portion 56 is formed by the third plate 53 and the fourth plate 54 facing the third plate 53. The air A is supplied to the air circulation unit 56 through the air supply port 20D, and the air A is discharged through the air discharge port 21D.

各々のプレート51,52,53,54は、熱伸び差を吸収するような形状をなしている。本実施形態のプレート51,52,53,54は、波形状である。更に詳しくは、プレート51,52,53,54は、正弦波形状をなしている。なお、プレート51,52,53,54の形状は、熱伸び差を吸収するような形状であればよく、例えば、矩形波形状としてもよい。   Each plate 51, 52, 53, 54 is shaped to absorb the thermal expansion difference. The plates 51, 52, 53, 54 of the present embodiment have a wave shape. More specifically, the plates 51, 52, 53, 54 have a sinusoidal shape. The shape of the plates 51, 52, 53 and 54 may be any shape as long as it can absorb the thermal expansion difference, and may be, for example, a rectangular wave shape.

燃料ガス流通部55の第二プレート52と、空気流通部56の第三プレート53とは、対向して配置されている。即ち、第二プレート52と第三プレート53は、共通のプレートではなく、第二プレート52と第三プレート53とは、間隔を開けて配置されている。   The second plate 52 of the fuel gas flow portion 55 and the third plate 53 of the air flow portion 56 are disposed to face each other. That is, the second plate 52 and the third plate 53 are not common plates, and the second plate 52 and the third plate 53 are disposed at an interval.

第二プレート52の第三プレート53との間には、窒素ガス供給口22Dを介して窒素ガスNGが供給されている。即ち、第二プレート52と第三プレート53との間は、不活性空間NAとされている。また、第二プレート52と第三プレート53との間からは、窒素ガス排出口23Dを介して窒素ガスNGが排出される。   Nitrogen gas NG is supplied between the third plate 53 of the second plate 52 and the nitrogen gas supply port 22D. That is, the space between the second plate 52 and the third plate 53 is an inert space NA. Further, nitrogen gas NG is discharged from between the second plate 52 and the third plate 53 through the nitrogen gas discharge port 23D.

上記実施形態によれば、燃料ガスFGが供給される空間と空気Aが供給される空間との間に、不活性空間NAである窒素ガス空間が存在することによって、燃料ガスFGと空気Aとの混合を防止することができる。即ち、プレート51,52,53,54に不具合が発生して流体が漏れた場合においても、燃料ガス流通部55と空気流通部56との間が不活性空間NAとされていることによって、燃料ガスFGと空気Aとが混合して爆発する等の不具合を防止することができる。
また、プレート51,52,53,54が波形状とされていることによって、伝熱が促進されるのみならず、熱伸び差を吸収することができる。
According to the above embodiment, the presence of the nitrogen gas space which is the inactive space NA between the space to which the fuel gas FG is supplied and the space to which the air A is supplied allows the fuel gas FG and the air A to be Mixing can be prevented. That is, even when the plate 51, 52, 53, 54 has a defect and the fluid leaks, the space between the fuel gas passage 55 and the air passage 56 is the inactive space NA, so that the fuel It is possible to prevent such a problem that the gas FG and the air A mix and explode.
Moreover, by making the plates 51, 52, 53, 54 into a corrugated shape, not only heat transfer is promoted, but also thermal elongation difference can be absorbed.

以上、本発明の実施の形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
例えば、第四実施形態の熱交換器では、内管、外管、及びバッフルプレートの材質を同一としたが、その他の実施形態の熱交換器においても内管、外管、及びバッフルプレートの材質を同一としてもよい。
The embodiment of the present invention has been described in detail with reference to the drawings, but the specific configuration is not limited to this embodiment, and design changes and the like within the scope of the present invention are also included. .
For example, in the heat exchanger of the fourth embodiment, the materials of the inner pipe, the outer pipe, and the baffle plate are the same, but in the heat exchangers of the other embodiments, the materials of the inner pipe, the outer pipe, and the baffle plate May be the same.

1,1B,1C,1D 熱交換器
2,2B ケーシング
3 内管
3s 内管の外周面
4 外管
4s 外管の内周面(第一の伝熱面)
5 第一ドーム部
6 第二ドーム部
7 筒部
9 第一管板
10 第二管板
11,11B 第三管板
12 燃料ガス室
12a 第一燃料ガス室
12b 第二燃料ガス室
13 第一窒素ガス室
14 第二窒素ガス室
15 空気室(第一流通部)
16 仕切板
18 燃料ガス供給口
19 燃料ガス排出口
20 空気供給口
21 空気排出口
22 窒素ガス供給口
23 窒素ガス排出口
25 第一直線部
26 第二直線部
27 ベンド部
28 バッフルプレート
30 第三ドーム部(ドーム部)
31 ベローズ(接続部)
32 薄板
33 外管ベンド部
35 封止装置
36 キャップ部材
37 高圧水供給装置
38 拡径部
39 封止部
40 貫通孔
41 ホース
43 チューブ部
44 拘束部
45 Oリング
50 ケーシング
51 第一プレート
52 第二プレート
53 第三プレート
54 第四プレート
55 燃料ガス流通部
56 空気流通部
A 空気(第一の流体)
CS 濃度センサ
FG 燃料ガス(第二の流体)
IS 内管の内側
NA 不活性空間
NG 窒素ガス
1, 1 B, 1 C, 1 D heat exchanger 2, 2 B casing 3 inner pipe 3 s outer peripheral surface of inner pipe 4 outer pipe 4 s inner peripheral surface of outer pipe (first heat transfer surface)
5 first dome portion 6 second dome portion 7 cylindrical portion 9 first pipe plate 10 second pipe plate 11, 11 B third pipe plate 12 fuel gas chamber 12a first fuel gas chamber 12b second fuel gas chamber 13 first nitrogen Gas room 14 Second nitrogen gas room 15 Air room (1st circulation department)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 16 Partition plate 18 Fuel gas supply port 19 Fuel gas discharge port 20 Air supply port 21 Air discharge port 22 Nitrogen gas supply port 23 Nitrogen gas discharge port 25 1st straight part 26 2nd straight part 27 Bend part 28 Baffle plate 30 3rd dome Department (dome part)
31 Bellows (Connection)
32 sheet 33 outer tube bend portion 35 sealing device 36 cap member 37 high pressure water supply device 38 enlarged diameter portion 39 sealing portion 40 through hole 41 hose 43 tube portion 44 restraint portion 45 O ring 50 casing 51 first plate 52 second Plate 53 Third plate 54 Fourth plate 55 Fuel gas circulation unit 56 Air circulation unit A Air (first fluid)
CS concentration sensor FG fuel gas (second fluid)
Inner side of IS inner tube NA inert space NG nitrogen gas

Claims (9)

第一伝熱面を有し、第一の流体が流通する第一流通部と、
前記第一伝熱面と対向する第二伝熱面を有し、前記第一伝熱面との間が不活性空間とされ、前記第一の流体と異なる第二の流体が流通する第二流通部と、を備える熱交換器。
A first flow portion having a first heat transfer surface and in which a first fluid flows;
A second heat transfer surface opposite to the first heat transfer surface, an inert space between the first heat transfer surface and the second heat transfer surface, and a second fluid different from the first fluid flowing And a heat exchanger.
前記第一の流体が供給される第一供給口、及び前記第一の流体が排出される第一排出口を有する筒状のケーシングと、
前記ケーシングの内部空間を通過するように延びるとともに、内側に前記第二の流体が流通する内管と、
前記内部空間を通過するように、前記内管を内側に収容して前記内管の延在方向に延びるとともに、前記内管との間が不活性空間とされた外管と、を有し、
前記第一伝熱面は、前記外管の内周面であり、
前記第二伝熱面は、前記内管の外周面である請求項1に記載の熱交換器。
A cylindrical casing having a first supply port to which the first fluid is supplied, and a first discharge port to which the first fluid is discharged;
An inner pipe extending so as to pass through the inner space of the casing and in which the second fluid flows inside;
The inner pipe is accommodated inside and extends in the extension direction of the inner pipe so as to pass through the inner space, and the outer pipe is made an inert space between the inner pipe and the inner pipe,
The first heat transfer surface is an inner circumferential surface of the outer pipe,
The heat exchanger according to claim 1, wherein the second heat transfer surface is an outer peripheral surface of the inner pipe.
前記外管の一端が接続された第一管板と、
前記外管の他端が接続され、前記ケーシングから独立して形成された第三管板と、を有し、
前記内管は、一の前記外管の内側に収容された第一直線部と、他の前記外管の内側に収容された第二直線部と、前記第一直線部と前記第二直線部とを接続するベンド部と、を有するU字状をなし、
前記第三管板と協働して前記ベンド部を収容するとともに、前記不活性空間と連通する第二不活性空間を形成するドーム部を有し、
前記第三管板及び前記ドーム部と、前記ケーシングとは、可撓性を有する接続部で接続されている請求項2に記載の熱交換器。
A first tube sheet to which one end of the outer tube is connected;
A third tube sheet connected to the other end of the outer tube and formed independently from the casing;
The inner tube includes a first straight portion housed inside the one outer tube, a second straight portion housed inside the other outer tube, the first straight portion, and the second straight portion. Forming a U-shape having bends to be connected,
And a dome portion which accommodates the bend portion in cooperation with the third tube sheet and which forms a second inert space communicating with the inert space;
The heat exchanger according to claim 2, wherein the third tube sheet, the dome portion, and the casing are connected by a flexible connection portion.
前記接続部は、シール性を有し、前記ドーム部と前記ケーシングとの間の空間が不活性空間とされている請求項3に記載の熱交換器。   The heat exchanger according to claim 3, wherein the connection portion has a sealing property, and a space between the dome portion and the casing is an inert space. 前記外管の一端が接続された第一管板と、を有し、
前記内管は、一の前記外管の内側に収容された第一直線部と、他の前記外管の内側に収容された第二直線部と、前記第一直線部と前記第二直線部とを接続するベンド部と、を有するU字状をなし、
前記外管は、一の前記外管と、他の前記外管とを接続するとともに、前記ベンド部を内側に収容する外管ベンド部を有するU字状をなす請求項2に記載の熱交換器。
A first tube sheet to which one end of the outer tube is connected;
The inner tube includes a first straight portion housed inside the one outer tube, a second straight portion housed inside the other outer tube, the first straight portion, and the second straight portion. Forming a U-shape having bends to be connected,
The heat exchange according to claim 2, wherein the outer pipe has a U-shape having an outer pipe bend portion for connecting the one outer pipe and the other outer pipe and accommodating the bend portion inside. vessel.
前記第一管板、前記内管、及び前記外管とは、同一の材料によって形成されている請求項3から請求項5のいずれか一項に記載の熱交換器。   The heat exchanger according to any one of claims 3 to 5, wherein the first tube sheet, the inner pipe, and the outer pipe are formed of the same material. 請求項2から請求項6のいずれか一項に記載の熱交換器のリーク箇所隔離方法であって、
前記外管にリークが発生した場合に、前記外管の内側に配置されている内管を引き抜く内管除去工程と、
前記外管の延在方向における前記外管のリーク箇所の前後に、可撓性を有する材料によって形成され、内部に流体を充填することにより膨張する封止部材を配置する封止部材配置工程と、
前記封止部材を膨張させる封止部材膨張工程と、を有する熱交換器のリーク箇所隔離方法。
The heat exchanger leak point isolation method according to any one of claims 2 to 6,
An inner pipe removing step of drawing out an inner pipe disposed inside the outer pipe when a leak occurs in the outer pipe;
A sealing member disposing step of arranging a sealing member which is formed of a flexible material and expands by being filled with a fluid before and after the leak point of the outer tube in the extension direction of the outer tube ,
And a sealing member expansion step of expanding the sealing member.
請求項2から請求項6のいずれか一項に記載の熱交換器のリーク箇所隔離方法であって、
前記外管にリークが発生した場合に、前記内管の内側であって、前記外管の延在方向における前記外管のリーク箇所の前後に、可撓性を有する材料によって形成され、内部に流体を充填することにより膨張する封止部材を配置する封止部材配置工程と、
前記封止部材を膨張させる封止部材膨張工程と、を有する熱交換器のリーク箇所隔離方法。
The heat exchanger leak point isolation method according to any one of claims 2 to 6,
When a leak occurs in the outer tube, the inner tube is formed of a flexible material before and after the leak point of the outer tube in the extension direction of the outer tube, A sealing member arranging step of arranging a sealing member that expands by being filled with a fluid;
And a sealing member expansion step of expanding the sealing member.
前記外管のリークを前記不活性空間に配置されて前記不活性空間の気体の濃度を検知する濃度センサによって検知する請求項7又は請求項8に記載の熱交換器のリーク箇所隔離方法。   The leak point isolation | separation method of the heat exchanger of Claim 7 or 8 which arrange | positions the leak of the said outer tube | pipe by the concentration sensor which arrange | positions in the said inert space and detects the density | concentration of the gas of the said inert space.
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