JPH0132436B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は熱交換器における管部分のロツドバ
ツフル支持具に関する。更に明確には、この発明
は熱交換器の管部分連を支持する二つ以上のロツ
ドバツフルの簡単な一体的ユニツトに関する。

管及び筒形部分のある熱交換器に対するロツド
バツフル支持具は近年相当な関心をもたれてい
る。このような熱交換器には有効な熱伝達特性及
び流れ特性を有するという利点がある。

ある従来のロツドバツフル熱交換器においては
二つのロツドバツフルの棒の端部が斜めの外部の
棒によるわく形構造物により連結されている。別
の熱交換器においては、米国特許第4127165号に
見られるように、ロツドバツフルの棒の端部が円
板形部材を支持するようにその部材間にはさまれ
ている。

ロツドバツフルの棒を外側のリング状支持棒に
又は外側を取り巻く支持棒のフレームに溶接する
ことは外側の棒の適当な形状への曲げ又は溶接の
熱による外側骨組構造物のひずみを余儀なくさせ
る。

この発明の一つの目的は、じようぶで簡単な、
管及び筒形部分式の熱交換器に有効なロツドバツ
フルユニツトを与えることである。

この発明の別の目的は、容易に製造することが
できる熱交換器用ロツドバツフルユニツトを与え
ることである。

この発明のその外の目的は、比較的安価なユニ
ツト及び素子で形成された熱交換器を与えること
である。

この発明の更に別の目的は、ロツドバツフルが
熱交換器管部分に対して傾斜して配置されている
場合にロツドバツフルの棒を周囲の支持具に取り
付けるための簡単な装置を与えることである。

この発明の更に別の目的は、相当な外部衝撃に
耐えるように十分にじようぶでありかつ原子力発
電所用の機器におけるようなますます厳格になる
安全性の要件の下で使用されることのできる管及
び筒形部分式の熱交換器を与えることである。

この発明のこれら及びその他の目的、利点、詳
細事項、特徴及び構成例は、この発明の次の詳細
な説明、特許請求の範囲の欄の記載、及び筒形部
分４の内側に囲い筒３０が配置されている図面か
ら、技術に通じた者には明らかになるであろう。

この発明によれば、一束の相互に平行な管部
分、一組のロツドバツフル及び１個以上の支持筒
状体からなる熱交換用の自己支持型管束が与えら
れる。熱交換器の管部分は実質上同一の断面を有
している。一組のロツドバツフルは少なくとも第
１及び第２のロツドバツフルからなつている。各
ロツドバツフルには複数個の相互に平行な棒があ
る。一組のロツドバツフルにおける第１ロツドバ
ツフルの棒及び第２ロツドバツフルの棒は互いに
相当な角度をなして配置されている。すべての棒
は管部分の行間に配置されている。一つのロツド
管部分の隣接した平行な棒の各対の間には少なく
とも一つの管部分行が配置されている。上記管部
分は囲い筒によつて取り囲まれている。囲い筒は
管部分をその長さの大部分に沿つて、通常そのほ
ぼ全長に沿つて取り囲んでいる。管部分は各管部
分に対して半径方向支持を与える複数個のロツド
バツフルによつて支持されている。この構成例に
おけるロツドバツフルも又一つのバツフルの隣接
した棒の間に配置された少なくとも一つの平面状
の行の管部分を有する一群の相互に平行な棒から
なつている。ロツドバツフルの棒はそれぞれ、囲
い筒に堅く接合された二つの対立端を有してい
る。それゆえ棒及び囲い筒はともに管部分、ロツ
ドバツフル及び囲い筒の堅固な自己支持ユニツト
を形成する。

この発明の熱交換器には管部分、ロツドバツフ
ル及び囲い筒からなる自己支持ユニツトを取り囲
む筒形部分が設けられている。この筒形部分には
流体を筒形部分に流入させ囲い筒中に流して管部
分と接触させるようにする筒形部分入口装置が設
けられている。筒形部分には又流体が前記の囲い
筒中を流れた後に筒形部分から出るようにするた
めの筒形部分出口装置が設けられている。筒形部
分端面及び外側面を有する少なくとも一つの管部
分薄板が設けられている。管部分薄板は筒形部分
を閉じて別の流体が管部分薄板の外側面から管部
分に流れるようにするための流れの流路を与え
る。管部分に流れる流体は管部分が実質上Ｕ形で
ある場合には同じ管部分薄板を通つて帰還する
か、又は第１の管部分薄板とは反対側に配置され
ていてその反対側で筒形部分を閉じている第２の
管部分薄板によつて管部分から出ることができ
る。

この発明による囲い筒は更に複数個の筒部分で
形成される。この筒部分は本質的には同じ構造を
有することができ、棒は囲い筒の一部分を構成す
るにせよ又はこの発明の第１構成例による支持筒
状体部分であるにせよ筒部分に関して幾何学的に
同じように配列されることができる。囲い筒部分
には隣接する囲い筒部分の対応する面と一致する
ように実質上形成されかつ配置された面がある。
隣接する囲い筒部分の接触する面の間にはほんの
わずかな軸方向距離があるか又はそれがほとんど
ない。隣接する囲い筒部分の接触する面には囲い
筒部分面の周囲に沿つて形成されかつ配分された
くぼみが設けられていて、囲い筒部分の二つの隣
接する接触面がそれの最も接近した位置にあると
きに囲い筒部分の隣接した接触面の対のくぼみが
棒の端部を支持する開口部を形成するようになつ
ている。隣接する囲い筒部分の接触面における接
触用くぼみの形状及び配置は棒端部分面と囲い筒
との間の幾何学的交わりによつて規定される。

ロツドバツフルの棒を支持する筒状体部分の二
つの面は実質上平面である。一つの筒状体部分の
二つの対立する面は平行であればよく、かつ又平
行であることが望ましい。この最も簡単な構成は
筒状体部分の対立する面の一方又は両方が二つの
部分の軸に対して90゜に配置されている場合に達
成される。

特定の流れパターンの発生又は流れ抵抗性の極
度の減小が望まれる場合には、筒状体部分の対立
する面の少なくとも一つを管部分の軸に関して
20゜ないし70゜の角度に配置することが望ましいで
あろう。このような筒状体部分の平面状の面及び
平行な管部分行の一つの群に属する管部分の軸に
よつて規定された平面は、望ましくは管部分の軸
に実質上直角である平行な線に交わる。棒はこの
線に沿つて、従つてロツドバツフルのすべてにお
ける管部分に対して90゜に配置されるのが望まし
い。

少なくとも一つのロツドバツフルには一連の行
のうちに隣接する平行な管部分行の間の各間げき
に一つの棒が配置されることが望ましい。熱交換
器における流れ及び処理能力比の一層の増大が望
まれる場合には、一つのロツドバツフルには一連
の行のうちの隣接する管部分行の間の一つおきの
間げきに一つの棒が配置されかつ別のロツドバツ
フルには前記の一つのロツドバツフルの棒が配置
されていない、同じ一連のものの隣接する管部分
行の間の間げきのそれぞれに一つの棒が配置され
るようにバツフルを構成して配置すればよい。こ
れら二つのロツドバツフルは、ともに隣接する平
行な各管部分行の間に棒を与えるものであつて、
異なつた位置で軸方向に配置されている。二つの
ロツドバツフルは互いに軸方向に隣接しているこ
とが望ましい。この発明の第１構成例に関して一
つのバツフルの棒の端部は筒状体部分の第１面に
取り付けられておりかつ第２のバツフルの棒の端
部は筒状体部分の第２面に取り付けられている。

管部分の幾何学的配置は、管部分の管軸に直角
な平行への投影が任意の二つの次元において周期
的なパターンになつていて少なくとも二つの群の
平行な棒が管部分行の間に装入されるようになつ
ており、棒の各群の棒が互いに相当な角度をなし
ていて管部分軸に直角であり、一方のロツドバツ
フルの隣接する棒が第１連の平行な管部分行のそ
の行間における少なくとも一つの行の平行な管部
分を有しかつ他方のバツフルの隣接する棒が第２
連の平行な管部分行のその行間における異なつた
行の管部分を有するようにすればよい。

管部分の配置の望ましいパターンは、それぞれ
の管部分の軸を通る第１連の平面を規定する第１
連の平行な管部分と管部分のそれぞれの軸を通る
第２連の平行な平面を規定する第２連の行の平行
な管部分とがあつて第１連の平面と第２連の平面
とが互いに90゜であるようになつている。この幾
何学的配置を達成する最も簡単な方法であつて現
在望ましい方法は管部分の軸のこの軸に直角な平
行への投影が方眼紙の線の交わりによつて形成さ
れたような同一の正方形のパターンを形成するよ
うにすることである。一層小さい棒と管部分の一
層密集した配置とが望まれる場合に望ましいよう
な管部分の配置の別のパターンは正三角形のパタ
ーンによつて規定される。管部分は３連の行の平
行な管部分のそれぞれの連の行に配置される。各
連の行は一連の等距離平行平面を規定し、その各
平面には一つの行の管部分の軸が含まれている。
各連の等距離平行平面は他の二つの連の等距離平
行平面と実質上60゜で交わる。各連における隣接
する管部分行間の間げきは３連すべての行に対し
て同じである。等距離平行平面間の距離は管部分
の外径と棒の直径との和に実質上等しい。隣接す
る管部分行間の間げきは実質上棒と同じ幅であ
る。

この発明は特定の材料に限定されるものではな
い。しかしながら、筒状体部分、棒及び管部分は
ともに金属材料で作るのが望ましい。使用される
実際の金属は熱伝導率の要件及び熱交換器が利用
されるはずの温度に大いに依存する。更に、熱交
換器を流れる流体は材料の選択についての決定的
な要因である。実質上非腐食性の流体に関して使
用される熱交換器に対しては、鋼はその部品に使
用されるべき良好な材料である。棒は点溶接によ
つて筒状体部分の面に取り付けられる。囲い筒が
個個の筒部分から形成されている場合には隣接す
る筒部分の周囲も又縫合せ溶接によつて閉じられ
る。

この発明は図面についての次の説明によつて一
層完全に理解されるであろう。

この発明は第１図から第５図までに図示されて
いる。この発明は種種のロツドバツフルの棒２ａ
及び２ｂを支持する囲い筒３０を有している。

第１図にはこの発明による熱交換器の例が図示
されている。管部分１は実質上Ｕ形のヘアピン管
である。このヘアピン管は下端において熱交換器
の筒形部分の端面を規定する管部分薄板３４に溶
接されている。薄板３４の下には分離壁３３によ
つて分離された二つの区画３５及び３６が設けら
れている。各Ｕ形管部分はその一端が室３５と連
通しかつその他端が室３６と連通している。従つ
て、入口３１を通つて室３５に入る流体はＵ形管
部分１を通つて流れて室３６を経て出口３２から
出ることになる。二つの室３５及び３６は板３７
によつて底部が閉じられている。

筒形部分４の内側には囲い筒３０が配置されて
いる。この囲い筒は棒２ａ及び２ｂとともに第２
図及び第３図に更に詳細に示されている。棒２ａ
及び２ｂは互いに90゜に配置されていて管部分を
支持している。これらの棒は囲い筒に溶接されて
いる。輪形そらせ板４４は筒形部分４の内側に配
置されていて、筒形部分４と囲い筒３０との間の
実質上流密の接続部を形成しており、入口４１及
び４２の一つを通つて入る流体を筒形部分内の底
部の方へ導きそして囲い筒３０内で上方へ導いて
Ｕ形管部分と接触させ、入口４１及び４２を通つ
て入る流体と入口３１を通つて入つて管部分中を
流れる流体との間で間接的に熱交換を行うように
する。囲い筒中を流れる流体は出口４３から出
る。

第２図及び第３図に示されたような一片からな
る囲い筒の代わりに、この発明の望ましい構成例
は第４図及び第５図に示されたように複数個の囲
い筒部分３からなる囲い筒３０を利用している。
第４図は両方の面３ａが囲い筒軸及び管部分軸に
関して実質上90゜である筒部分３を示している。
図解のために筒部分のあるものは第４図において
は引き離された位置で示されていてくぼみ２１及
び２２が示されており、これらのくぼみはそれぞ
れ棒２ａ及び２ｂの端部を支持するように相補的
な形状に構成されている。

第５図は、面３ａ（図面には示されていない）
が一部分管部分の軸に対して90゜とは異なつた角
度で配置されている筒部分３からなる囲い筒の構
成が示されている。注記しておくが、この面３ａ
は囲い筒軸に対して相当な角度で配置されている
けれども、バツフルのすべてにおける棒はそれぞ
れ管部分軸又は囲い筒軸に対して90゜に配置され
ている。

技術に通じた者には明らかになるような合理的
な変更及び変形はこの発明においてそれの精神及
び範囲から外れることなく行なわれ得るものであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は囲い筒を備えた熱交換器の概略的断面
図である。第２図及び第３図は第１図において使
用された囲い筒の二つの図である。第４図及び第
５図は筒部分から形成された囲い筒の二つの構成
例を示す図であつて、筒部分は第４図においては
分離されて部分的に示されている。 これらの面において、１は管部分、２は棒、３
は支持筒状体（円筒）部分、３ａは部分３の面、
４は筒形部分、２１及び２２はくぼみ、３０は囲
い筒、３４は管部分薄板、４１及び４２は入口、
４３は出口を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ (A)(a) 管部分が相互に平行であり、 (b) 管部分が少くとも第１の一連の管部分の平
   行列と第２の一連の管部分の平行列に配置さ
   れこれ等２つの平行列は互に角度をなして配
   置されており、 (c) 第１の一連の管部分の隣接する列の間に間
   隙があり、又第２の一連の管部分の隣接する
   列の間に間隙がある、ように幾何学的に配列
   された一束の管部分と、 (B) 前記管部分の束をそれ等の長さの大部分に沿
   つて包囲する囲い筒と、 (C) 各々が一群の相互に平行な棒からなる複数の
   ロツドバツフルにして１つのバツフルの隣接す
   る棒の間に管部分の少くとも１つの平面をなす
   列を配置させ、前記複数のロツドバツフルの棒
   が管部分の半径方向の支持を与え、前記棒の
   各々が両端部を前記囲い筒に剛固に結合させて
   管部分とロツドバツフルと囲い筒とからなる一
   体の自己支持ユニツトを形成している複数のロ
   ツドバツフルと、 (D) 少くとも１つの管束と、 を有し、 (E) 前記囲い筒は夫々両端面を有する複数の囲い
   筒部分３で構成され、隣接する囲い筒部分の衝
   合面は相互に向き合つたくぼみ２１を備え、こ
   れ等のくぼみは隣接する囲い筒部分の２つの衝
   合面が棒の端部を互に対向する対のくぼみの中
   に配置して最も近似した位置にあるとき棒の外
   端部を支持するように形成配置されていること
   を特徴とする、 熱交換器の筒形部分の内面に間隔を置いて装着
   する自己支持型管束。 ２ 前記対面衝合するくぼみの形状と配置は棒の
   端部と囲い筒の間の交差線によつて画定されるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の熱交
   換器用管束。 ３ 前記囲い筒部分の両端面の１つは管部分の軸
   線に対して90゜に配置されていることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項または第２項記載の熱交
   換器用管束。 ４ １つの囲い筒部分の両端面は事実上互に平行
   であることを特徴とする特許請求の範囲第１項ま
   たは第２項記載の熱交換器用管束。 ５ 前記囲い筒部分の両端面の少くとも１つは前
   記管部分の軸線に対して20゜と70゜の間の角度に配
   置され、前記管部分列の平面は前記管部分の軸線
   に事実上直角な平行線上にある前記両端面の少く
   とも１つを画定する平面と交差しており、前記棒
   は前記平行線に沿つて配列されていることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項または第２項記載の
   熱交換器用管束。 ６ 少くとも１つのロツドバツフルは一連の列の
   管部分の隣接する平行列の間の各間隙に１本の棒
   を配置させたことを特徴とする特許請求の範囲第
   １項または第２項記載の熱交換器用管束。 ７ １つのロツドバツフルは一連の列の隣接する
   管部分の列の間における１つおきの間隙に１本の
   棒を配置させ、別のロツドバツフルは同じ一連の
   列の隣接する管部分の列の間であつて前記１つの
   ロツドバツフルの棒が配置されていない間隙の各
   各に１本の棒を配置させていることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項または第２項記載の熱交換
   器用管束。 ８ 前記囲い筒の部分は前記１つのバツフルの棒
   の端部をその第１面に取り付け、前記別のバツフ
   ルの棒の端部を第２面に取り付けていることを特
   徴とする特許請求の範囲第７項記載の熱交換器用
   管束。 ９ 管部分の前記第１の一連の列と第２の一連の
   列は互に90゜であり、隣接する列の間の全ての間
   隙は事実上同じ巾であることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項または第２項記載の熱交換器用管
   束。