JP5924493B2 - 熱交換器及び熱交換器の管支持板の据え付け方法 - Google Patents

Description

本発明は、例えば、熱源からの熱を利用して蒸気を発生させる蒸気発生器として用いられる熱交換器及び熱交換器の管支持板の据え付け方法に関するものである。

上記したような熱交換器としては、例えば、特許文献１に記載された蒸気発生器がある。この蒸気発生器は、中空円筒形状を成す外殻内部に、複数の伝熱管と、管板と、管支持板を収容して成っている。

管板は、外殻の端部に位置しており、伝熱管の端部を固定する伝熱管挿通用孔を複数有している。一方、管支持板は、伝熱管の中間部分を支えるものであり、管板と同じく伝熱管挿通用孔を複数有していて、外殻内において管板と並列に複数枚配置されている。

この蒸気発生器では、通常管板及びこれと対向する管支持板の間にステイロッドを配置すると共に、互いに隣接する管支持板同士の間にもステイロッドを配置することで、管板及びこれと対向する管支持板の間隔や、隣接する管支持板同士の間隔を確保するようにしている。

複数の管支持板は、外殻内に対して管板とは反対側から順次挿入され、最も管板に近い（最も奥側の）管支持板は、あらかじめ管板に取り付けられたステイロッドにより位置決めが成される。そして、２枚目以降の管支持板は、ステイロッドとこのステイロッドに継ぎ足される次のステイロッドとにより挟持されることで、順次位置決めが成されるようになっている。

特開2010-197096号公報

従来において、上記したように、ステイロッドを継ぎ足しつつ各ステイロッド間で管支持板を挟持することで、複数の管支持板の各位置決めを行うようにしているが、蒸気発生器では、継ぎ足す際のステイロッド間の締め込みトルクに制限が課せられることが多く、継ぎ足されるステイロッド間で管支持板を挟持するだけでは、例えば、管支持板が直径約４ｍで且つ厚さ約３０ｍｍの円板である場合において、管支持板の自重による撓みを矯正し得ずに、決められた平面度等の幾何公差を守ることができない事態が起こり得るという問題があり、これを解決することが従来の課題となっている。

本発明は、上記した従来の課題に着目してなされたもので、複数枚の管支持板の据え付け時において、管支持板の自重による撓みが簡単且つ確実に矯正され、その結果、平面度及び位置精度が確保された状態で据え付けられた複数枚の管支持板を有する熱交換器及び熱交換器の管支持板の据え付け方法を提供することを目的としている。

上記した目的を達成するべく、本発明の請求項１に係る発明は、複数の伝熱管と、これらの伝熱管の端部を支える管板と、この管板と並列に配置されて前記伝熱管の中間部分を支える複数枚の管支持板と、前記管板に取り付けられると共に順次継ぎ足されて前記管板及び該管板と対向する管支持板の間隔並びに隣接する管支持板同士の間隔を保持するステイロッドを備えた熱交換器において、前記管板に形成された伝熱管挿通用孔に対して、前記管板の前記管支持板とは反対側から継ぎ足しを繰り返して挿入されて、前記複数枚の管支持板を前記ステイロッドの長さ分の間隔をおいて互いに平行に固定する締付ロッドが設けられ、前記管板から最も遠方に位置する前記管支持板における前記締付ロッドの先端が挿通する伝熱管挿通用孔には、ロッド係止部が形成され、前記締付ロッドの先端には、前記管板から最も遠方に位置する前記管支持板の伝熱管挿通用孔を通過した状態で該締付ロッド自体を捻ることで前記管支持板のロッド係止部と係止する支持板係止部が形成されていると共に、該締付ロッドにおける前記管板の管支持板とは反対側に位置する基端には、ナットがねじ込まれるねじ部が形成されている構成としたことを特徴としており、この構成の熱交換器を前述した従来の課題を解決するための手段としている。

また、本発明の請求項２に係る熱交換器において、前記管板から最も遠方に位置する前記管支持板と前記締付ロッドの先端における支持板係止部との間には、支持板保護座金が配置され、この支持板保護座金の前記締付ロッドの先端が挿通するロッド挿通孔に、座金側ロッド係止部が形成されている構成としており、この構成を採用すると、締付ロッドの支持板係止部が管支持板に直接触れることがなくなるので、支持板係止部による管支持板の傷付きが回避されることとなる。

さらに、本発明の請求項３に係る熱交換器において、前記支持板保護座金は、互いに近接する複数の締付ロッドの各先端が挿通する複数のロッド挿通孔を有している構成としており、この場合には、複数の締付ロッドの各先端に保護用の座金を個々に介在させる必要がなくなり、手間暇が軽減されることとなる。

一方、本発明の請求項４に係る発明は、請求項１に記載の熱交換器の管支持板を据え付けるに際して、前記管板にステイロッドを固定し、該管板に対向配置する管支持板を前記ステイロッドに当てつつ、前記管板及び管支持板を順次貫通させた前記締付ロッドを捩じって、該締付ロッドの支持板係止部と前記管支持板のロッド係止部とを互いに係止させると共に、前記締付ロッドの基端のねじ部にナットをねじ込んで、前記管板に対向配置する管支持板を固定し、以降、予定した枚数の管支持板の据え付けが済むまで、前記ステイロッドの追加、ナットを一旦取り外したうえでの前記締付ロッドに対する継ぎ足しロッドの継ぎ足し、次の管支持板のロッド係止部に対する前記締付ロッドの支持板係止部の係止及び前記継ぎ足しロッドの基端のねじ部に対するナットのねじ込みを繰り返す構成としている。

本発明に係る熱交換器では、その管支持板の据え付けに際して、まず、ステイロッドを管板に固定する。次いで、この固定したステイロッドの先端部に、管板と対向配置される管支持板を当てつつ、管板の伝達管挿通孔に締付ロッドを挿入し、その先端部が管支持板を貫通するまで押し込む。

次に、締付ロッドを捩じることで、締付ロッドの支持板係止部を管支持板の伝達管挿通孔のロッド係止部に係止させ、これに続いて、管板から突き出ている締付ロッドの基端のねじ部にナットをねじ込むことで、管板に最も近い管支持板の固定が完了する。

続いて、管板に固定したステイロッドに、次の管支持板との間隔を確保するためのステイロッドを連結した後、ナットを締付ロッドのねじ部から一旦取り外し、継ぎ足しロッドを継ぎ足して押し込む。

そして、ステイロッドに次の管支持板を当てつつ、次の管支持板の設置位置付近に到達して伝達管挿通孔から突き出でた締付ロッドの支持板係止部を管支持板のロッド係止部に係止させ、これに続いて、管板から突き出ている締付ロッドの基端のねじ部にナットをねじ込むことで、管板から数えて２番目の管支持板と管板に最も近い管支持板との固定が完了する。

これ以降、予定した枚数の管支持板の固定が済むまで、ステイロッドの追加、ナットを一旦取り外したうえでの締付ロッドに対する継ぎ足しロッドの継ぎ足し、次の管支持板のセット及び継ぎ足しロッドのねじ部に対するナットのねじ込みを繰り返す。

このとき、管板とこれに対向する管支持板との間隔及び隣接する管支持板同士の間隔を保持するステイロッドには圧縮力がかかり、一方、締付ロッドには引張力がかかることから、管支持板の自重による撓みが確実に矯正され、管支持板の平面度及び位置精度が確保されることとなる。

このように、管支持板の据え付けにあたっては、締付ロッドに対するナットのねじ込み作業が管板側のみで成されるので、据え付け作業が容易なものとなる。

本発明に係る熱交換器では、上記した構成としているので、複数枚の管支持板の据え付け時において、管支持板の自重による撓みが簡単且つ確実に矯正され、したがって、複数枚の管支持板が、各々の平面度及び位置精度が確保された状態で据え付けられるという非常に優れた効果がもたらされる。

本発明の一実施例による熱交換器の一部を断面で示す部分斜視説明図である。 図１の熱交換器における管板付近の管支持板据え付け構造を詳細に示す部分断面説明図である。 図１の熱交換器における管支持板の据え付け要領を示す締付ロッド挿入時の部分断面説明図である。 図３の状況を管支持板側から見た締付ロッド先端部付近の斜視説明図である。 図３の状況を管支持板側から見たリング状座金と締付ロッドとの関係を詳細に示す斜視説明図である。 リング状座金のロッド挿通孔に締付ロッド先端部を挿通する状況を示す拡大説明図（ａ）及びロッド挿通孔のロッド係止部に締付ロッドの矢じり状係止部を係止させる状況を示す拡大説明図（ｂ）である。 図３の状況を管板側から見た締付ロッドにおける基端のねじ部付近の斜視説明図である。 図３の状況を経て１枚目の管支持板が据え付けられた状態を示す部分断面説明図である。 ２枚目の管支持板の据え付け要領を示す継ぎ足しロッド挿入時の部分断面説明図である。 ２枚目の管支持板の据え付け要領を示す継ぎ足しロッド押し込み時の部分断面説明図である。 ２枚目の管支持板の据え付け要領を示すリング状座金を一旦締付ロッドから取り外した状況の部分断面説明図である。 ２枚目の管支持板を据え付ける際のリング状座金を再度締付ロッドに取り付ける状況を示す部分断面説明図である。

以下、本発明を図面に基づいて説明する。
図１〜図１２は本発明に係る熱交換器及び熱交換器の管支持板の据え付け方法の一実施例を示しており、この実施例では、熱交換器が蒸気発生器である場合を例に挙げて説明する。

図１に示すように、この蒸気発生器１は、中空円筒形状を成す外殻１ａの内部に、複数本の伝熱管３と、管板２と、管支持板４を収容して成っている。

管板２は、外殻１ａの端部に位置しており、伝熱管３の端部を固定する伝熱管挿通用孔２ａを複数有している。一方、管支持板４は、伝熱管３の中間部分を支えるものであって、管板２と同じく伝熱管挿通用孔４ａを複数有しており、外殻１ａ内において管板２と並列に複数枚配置されている。

この蒸気発生器１では、図２に示すように、管板２及びこれと対向する管支持板４の間にステイロッド５を配置すると共に、互いに隣接する管支持板４，４同士の間にもステイロッド５を配置することで、管板２及びこれと対向する管支持板４の間隔や、隣接する管支持板４，４同士の間隔を確保するようにしている。

この蒸気発生器１において、外殻１ａ内に管支持板４を据え付ける場合には、管板２の伝熱管挿通用孔２ａに対して、管板２の管支持板４とは反対側（図２右側）から締付ロッド６を挿入して、管支持板４をステイロッド５の長さ分の間隔をおいて固定するようにしており、管支持板４の枚数が増える毎に継ぎ足しロッド６Ａの継ぎ足しを繰り返すことで、締付ロッド６の長さ寸法を伸ばすようにしている。

この場合、管板２から遠い方に位置する管支持板４には、リング状座金７が隣接して配置され、後述するように、このリング状座金７に複数の締付ロッド６の各矢じり状係止部６ｂを係止させると共に、締付ロッド６における管板２側に位置する基端のねじ部６ｃに管板保護座金８を介してナット９をねじ込むようになっている。

そこで、蒸気発生器１の管支持板４の取り付け要領を説明する。
まず、図３に示すように、ステイロッド５の基端のねじ部５ｄを管板２のねじ孔２ｂにねじ込んで固定する。

次いで、この固定したステイロッド５の先端部５ａの肩５ｂに、管板２と対向配置される管支持板４のステイロッド連結孔４ｃのロッド受け４ｄを当てつつ、管板２の伝達管挿通孔２ａに締付ロッド６を挿入し、図４に示すように、締付ロッド６の先端部６ａが管支持板４に到達するまで押し込む。

ここで、図５にも示すように、締付ロッド６の先端部６ａに矢じり状係止部６ｂが形成され、一方、管支持板４の伝達管挿通孔４ａ及びこの管支持板４に隣接させたリング状座金７の複数のロッド挿通孔７ａがいずれも矢じり状を成しており、これらの伝達管挿通孔４ａ及びロッド挿通孔７ａを通過した締付ロッド６の矢じり状係止部６ｂを捩じることで（図６（ａ）に示す状態から図６（ｂ）に示す状態とすることで）、締付ロッド６の矢じり状係止部６ｂをリング状座金７のロッド挿通孔７ａに形成された座金側ロッド係止部７ｂに係止させる。

そして、図７に示すように、管板２の管支持板４とは反対側に突き出ている締付ロッド６の基端のねじ部６ｃに、複数のねじ挿通孔８ａを有するリング状の管板保護座金８を介してナット９をねじ込むことで、管板２に最も近い管支持板４の据え付けが完了する。

このとき、図８に示すように、管板２とこれに対向する管支持板４との間隔を保持するステイロッド５には圧縮力（互いに離間する方向の矢印）がかかり、一方、締付ロッド６には引張力（互いに接近する方向の矢印）がかかることから、管支持板４の平面度及び位置精度が確保されることとなる。

続いて、図９に示すように、管支持板４のステイロッド連結孔４ｃを通してリング状座金７の中央部分に露出しているステイロッド５のねじ孔５ｃに、次の管支持板４との間隔を確保するためのステイロッド５の基端のねじ部５ｄをねじ込んで連結した後、管板２側のナット９及びリング状の管板保護座金８を締付ロッド６の基端のねじ部６ｃから一旦取り外し、このナット９が取り外された締付ロッド６のねじ部６ｃを継ぎ足しロッド６Ａの先端に形成されたねじ孔にねじ込んで継ぎ足す。

次に、図１０に示すように、継ぎ足しロッド６Ａが継ぎ足されて長さ寸法が伸びた締付ロッド６を押し込む。この際、図１０の拡大部分に示すように、締付ロッド６の先端部６ａにおける肩６ｄと矢じり状係止部６ｂとで、リング状座金７を挟持した状態となっているので、上記締付ロッド６のさらなる押し込みにより、リング状座金７を次の管支持板４の設置位置付近まで容易に移動させ得ることとなる。

そして、図１１に示すように、次の管支持板４の設置位置付近に到達した締付ロッド６の先端部６ａから、締付ロッド６に戻りの捩りを加えてリング状座金７を一旦取り外し、続いて、図１２に示すように、ステイロッド５の先端部５ａの肩５ｂに次の管支持板４のステイロッド連結孔４ｃのロッド受け４ｄを当てつつ、伝達管挿通孔４ａから突き出した締付ロッド６の矢じり状係止部６ｂに、上記と同様にしてリング状座金７を取り付ける。

この後、図２に示すように、管板２の管支持板４とは反対側に突き出ている継ぎ足しロッド６Ａの基端のねじ部６ｃに、リング状の管板保護座金８を介してナット９をねじ込むことで、管板２から数えて２番目の管支持板４と管板２に最も近い管支持板４との据え付けが完了する。

これ以降、予定した枚数の管支持板４の据え付けが済むまで、ステイロッド５の追加、ナット９及びリング状の管板保護座金８を一旦取り外したうえでの継ぎ足しロッド６Ａの継ぎ足し、リング状座金７を一旦取り外したうえでの次の管支持板４のセット及び継ぎ足しロッド６Ａの基端のねじ部６ｃに対するナット９のねじ込みを繰り返す。

このように、管支持板４の据え付けにあたっては、締付ロッド６に対するナット８のねじ込み作業が管板２側のみで成されるので、据え付け作業が容易なものとなる。

なお、予定した枚数の管支持板４の据え付けが完了した後において、管支持板４は外殻１ａに対して溶接により固定され、この固定後には、管支持板４の据え付けに用いた複数本の締付ロッド６は、すべて管板２及び複数枚の管支持板４の各伝熱管挿通用孔２ａ，４ａから引き抜かれ、締付ロッド６が引き抜かれた各伝熱管挿通用孔２ａ，４ａは、他の伝熱管挿通用孔２ａ，４ａと同様に伝熱管３の挿通用孔として使用される。

上記した実施例では、複数のロッド挿通孔７ａを有するリング状座金７を管支持板４に隣接して配置していると共に、複数のねじ挿通孔８ａを有するリング状の管板保護座金８を管板２に隣接して配置しているので、管支持板４に締付ロッド６の矢じり状係止部６ｂの係止痕がつくことや、管板２にナット９の締め込み痕がつくことを回避できるうえ、個々に座金を用いなくて済む分だけ、手間暇が軽減されることとなる。

上記したリング状座金７及び管板保護座金８は必要に応じて省略することができ、この場合には、管支持板４の伝熱管挿通用孔４ａにおける管支持突部４ｂが、ロッド係止部として機能する。

本発明に係る熱交換器及び熱交換器の管支持板の据え付け方法の構成は、上記した実施例に限定されるものではない。

１ 蒸気発生器（熱交換器）
２ 管板
２ａ 伝熱管挿通用孔
３ 伝熱管
４ 管支持板
４ａ 伝熱管挿通用孔
４ｂ 管支持突部（ロッド係止部）
５ ステイロッド
６ 締付ロッド
６Ａ 継ぎ足しロッド
６ａ 締付ロッドの先端部
６ｂ 矢じり状係止部（支持板係止部）
６ｃ ねじ部
７ リング状座金（支持板保護座金）
７ａ ロッド挿通孔
７ｂ 座金側ロッド係止部
９ ナット

Claims (4)

1. 複数の伝熱管と、
   これらの伝熱管の端部を支える管板と、
   この管板と並列に配置されて前記伝熱管の中間部分を支える複数枚の管支持板と、
   前記管板に取り付けられると共に順次継ぎ足されて前記管板及び該管板と対向する管支持板の間隔並びに隣接する管支持板同士の間隔を保持するステイロッドを備えた熱交換器において、
   前記管板に形成された伝熱管挿通用孔に対して、前記管板の前記管支持板とは反対側から継ぎ足しを繰り返して挿入されて、前記複数枚の管支持板を前記ステイロッドの長さ分の間隔をおいて互いに平行に固定する締付ロッドが設けられ、
   前記管板から最も遠方に位置する前記管支持板における前記締付ロッドの先端が挿通する伝熱管挿通用孔には、ロッド係止部が形成され、
   前記締付ロッドの先端には、前記管板から最も遠方に位置する前記管支持板の伝熱管挿通用孔を通過した状態で該締付ロッド自体を捻ることで前記管支持板のロッド係止部と係止する支持板係止部が形成されていると共に、該締付ロッドにおける前記管板の管支持板とは反対側に位置する基端には、ナットがねじ込まれるねじ部が形成されている
   ことを特徴とする熱交換器。
2. 前記管板から最も遠方に位置する前記管支持板と前記締付ロッドの先端における支持板係止部との間には、支持板保護座金が配置され、この支持板保護座金の前記締付ロッドの先端が挿通するロッド挿通孔に、座金側ロッド係止部が形成されている請求項１に記載の熱交換器。
3. 前記支持板保護座金は、互いに近接する複数の締付ロッドの各先端が挿通する複数のロッド挿通孔を有している請求項２に記載の熱交換器。
4. 請求項１に記載の熱交換器の管支持板を据え付けるに際して、
   前記管板にステイロッドを固定し、該管板に対向配置する管支持板を前記ステイロッドに当てつつ、前記管板及び管支持板を順次貫通させた前記締付ロッドを捩じって、該締付ロッドの支持板係止部と前記管支持板のロッド係止部とを互いに係止させると共に、前記締付ロッドの基端のねじ部にナットをねじ込んで、前記管板に対向配置する管支持板を固定し、
   以降、予定した枚数の管支持板の据え付けが済むまで、前記ステイロッドの追加、ナットを一旦取り外したうえでの前記締付ロッドに対する継ぎ足しロッドの継ぎ足し、次の管支持板のロッド係止部に対する前記締付ロッドの支持板係止部の係止及び前記継ぎ足しロッドの基端のねじ部に対するナットのねじ込みを繰り返す
   ことを特徴とする熱交換器の管支持板の据え付け方法。

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