JPH0590182U - 熱交換器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 熱交換器に係り、高温流体排出部の熱伸縮を
吸収して熱交換器の耐久性の向上を図る。 【構成】 高温流体排出部３が、熱交換器シェル１に摺
動可能に支持され高温流体の気相および液相に連通させ
られる排出用スリーブ１１と、排出用スリーブに挿入状
態に配されて吸入口１２ａを液相内に配しかつ上部壁に
吊持される排出管１２とを具備する構成であり、排出用
スリーブと排出管とが一連の流路を形成して高温流体を
熱交換器シェルの外部に排出するとともに、熱交換器シ
ェル内の温度変化によって、排出用スリーブと排出管と
が相対的に変位して熱伸縮を吸収する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、熱交換器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

原子力プラントで使用される熱交換器として、図２に示す構造の竪形熱交換器 があげられる。図において、符号Ｘは熱交換器、１は熱交換器シェル、２は高温 流体入口、３は高温流体排出部、４は接続手段、５は低温流体入口ヘッダ、６は 低温流体出口ヘッダ、７は低温流体用伝熱管である。

【０００３】 熱交換器シェル１は、円筒状の胴部１ａと、該胴部１ａの両端面を閉塞する上 部壁１ｂおよび下部壁１ｃによって密閉状態とされる容器であって、直立状態に 配されて使用される。

【０００４】 前記高温流体入口２は、前記熱交換器シェル１の上部壁１ｂを貫通状態に取り 付けられる筒状の部材であって、熱交換器シェル１の半径方向および周方向に間 隔をおいて複数配設されている。この高温流体入口２は、熱交換器シェル１内に 配される先端を閉塞状態とされるとともに、先端部の側壁に複数の流体挿通穴２ ａを形成して構成され、高温流体源（図示略）から送り込まれる高温流体を該流 体挿通穴２ａを通じて熱交換器シェル１内に注入し、後述する低温流体用伝熱管 の周囲に均一に挿通させるようになっている。

【０００５】 前記高温流体排出部３は、前記上部壁１ｂに貫通状態に固定される筒状の部材 であって、前記高温流体入口２に囲まれる中央部に上下方向に沿って配され、上 部壁１ｂの近傍に配されるベローズ、ａと、該ベローズ３ａに直列に接続するス リーブ部３ｂとを具備しており、該スリーブ部３ｂに設けた接続手段４によって 熱交換器シェル１に取り付けられている。該接続手段４は、図３に示すように、 高温流体排出部３の長手方向に間隔を空けて２箇所に、また、該高温流体排出部 ３の半径方向に間隔をおいて複数箇所に配設され高温流体排出部３の外周面と熱 交換器シェル１の内壁とを連結する上部連結梁４ａと、熱交換器シェル１に取り 付けられた固定金具４ｂにて高温流体排出部３を熱交換器シェル１に固定すると ともに、熱交換器シェル１に取り付けられ下部連結梁４ｃを係合溝４ｅに係合し て高温流体排出部３を熱交換器シェル１内において、周方向に固定し、かつ、熱 交換器シェル１の長手方向に摺動可能に支持する受け部４ｄとから構成されてい る。

【０００６】 前記低温流体入口ヘッダ５は、熱交換器シェル１の下部側壁に複数設けられ、 また、前記低温流体出口ヘッダ６は、上部側壁に低温流体入口ヘッダ５と同数設 けられている。そして、これらのヘッダ５・６を連結して熱交換器シェル１内に 低温流体用伝熱管７が配設されている。該低温流体用伝熱管７は、前記高温流体 排出部３と熱交換器シェル１との間に形成される筒状の間隙に、高温流体排出部 ３のスリーブ部３ｂの周囲を螺旋状に取り巻いて配設されている。

【０００７】 高温流体は例えば、金属ナトリウムであって、前記高温流体入口２に設けられ た流体挿通穴２ａの上方に液面ＷＬ₁を形成して流通させられる。気相Ｂには、 例えばアルゴンガスが充填されており、熱交換器シェル１内の圧力を調整するよ うになっている。高温流体入口２から注入された高温流体は、図２に実線で示す ように、その下方に配置された低温流体用伝熱管７の周囲を下方に向かって挿通 する。低温流体用伝熱管７には下方から上方に向かって（図２に破線で示す方向 に向かって）低温流体が挿通されているので、その挿通の間に両流体間で熱交換 を行うようになっている。そして、低温流体用伝熱管７の周囲を下方に通り抜け た高温流体は、前記高温流体排出部３の下部開口３ｃに集合され再び上方に向か って流通して熱交換器シェル１の外部に排出されるようになっている。

【０００８】

【考案が解決しようとする課題】

ところで、このような熱交換器Ｘは、常温状態において組み立てられるのであ るが、これに対し、稼働時には、高温の流体に晒されるので、温度差によって熱 交換器Ｘの各部の寸法が変化する。特に、高温流体排出部３は、熱交換器シェル １の長手方向に渡って配設されているために、温度変化による伸縮が大きいので 、この伸縮によって熱交換器シェル１との接続部位に発生する応力を低減するた めに、熱交換器シェル１に対して上下方向に摺動可能に支持するとともに、その 途中位置にベローズ３ａを配設して熱伸縮を吸収するようになっている。

【０００９】 しかしながら、このような熱交換器Ｘにおいては、高温流体排出部３に配設さ れたベローズ３ａは、組立時と運転時との温度差によって伸縮させられるばかり でなく、運転中にあっても、流体の温度変動によって常に繰り返し伸縮させられ る状況にあること、該ベローズ３ａの配される環境が高温状態であること等の理 由により、長期間に渡って使用することが困難であった。

【００１０】 本考案は上述した事情に鑑みてなされたものであって、温度変化に伴う熱応力 の発生を防止するとともに、耐久性を向上した熱交換器を提供することを目的と するものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】

上記目的を達成するために、本考案は、熱交換器シェルの上部壁に貫通状態に 取り付けられ下部開口が熱交換器シェルの内部に形成される高温流体の液相内に 配置させられる高温流体排出部と、該高温流体排出部周囲の液相内に配される低 温流体用伝熱管とを設けてなる熱交換器であって、前記高温流体排出部は、熱交 換器シェルに上下方向に摺動可能に支持され気相および液相に連通させられる排 出用スリーブと、該排出用スリーブに挿入状態に配されて吸入口を液相内に配し かつ上部壁に吊持される排出管とを具備する熱交換器を提供している。

【００１２】

【作用】

本考案に係る熱交換器によれば、熱交換器シェル内が排出用スリーブによって 区画され、高温流体は、排出用スリーブの外側に配される低温流体用伝熱管の周 囲を挿通して低温流体用伝熱管を挿通する低温流体との間で熱交換を行った後に 排出用スリーブの下部開口に集流されて排出用スリーブの内側を上方に向かって 流通し、上部に配された排出管の吸入口から熱交換器シェルの外部に排出される ことになる。この過程において、熱交換器シェル内の温度が変動して排出用スリ ーブおよび排出管が上下方向に伸縮した場合にあっては、排出用スリーブは、熱 交換器シェルに対して上下方向に摺動し、また、排出管は排出用スリーブ内にお いて吸入口の位置を上下方向に移動することになる。

【００１３】

【実施例】

以下、本考案に係る熱交換器の一実施例について、図１を参照して説明する。 図において、符号Ｙは熱交換器、符号１０は高温流体排出部、符号１１は排出用 スリーブ、符号１２は排出管である。なお、本実施例において、従来例の熱交換 器と構成を共通とする箇所に同一の符号を付してその説明を省略する。

【００１４】 前記熱交換器Ｙは、直立状態に配される熱交換器シェル１の内側に、上下方向 に沿う高温流体排出部１０を配設し、該高温流体排出部１０を取り囲むようにし て螺旋状の低温流体用伝熱管７を配設し、該低温流体用伝熱管７の上方に位置す る高温流体入口２から高温流体を注入して低温流体用伝熱管７の周囲に挿通させ るとともに、低温流体用伝熱管７の内部に低温流体を挿通させることによって熱 交換を行う点で従来例と同様である。しかし、本考案の熱交換器Ｙは、高温流体 排出部１０の構造において従来例と相違している。

【００１５】 該高温流体排出部１０は、熱交換器シェル１内に形成される高温流体の液面Ｗ Ｌ₁・ＷＬ₂を貫通して上下方向に配される円筒状の排出用スリーブ１１と、該排 出用スリーブ１１に挿入状態に配され熱交換器シェル１の上部壁１ｂを貫通して 高温流体を外部に排出する排出管１２とを具備している。

【００１６】 前記排出用スリーブ１１は、上下方向に開口しており、上部開口１１ａを熱交 換器シェル１内の気相Ｂ内に配し、下部開口１１ｂを熱交換器シェル１下部の液 相Ａ内に配することによって、熱交換器シェル１内部を半径方向に区画している 。該排出用スリーブ１１は、従来例と同様の接続手段４によって熱交換器シェル １の内壁に取り付けられ、下部において上下方向に摺動することができるように なっている。

【００１７】 前記排出管１２は、熱交換器シェル１の上部壁１ｂを貫通状態に配されて、該 上部壁１ｂに吊持状態に固定されており、下方に配する自由端に設けられた吸入 口１２ａを前記排出用スリーブ１１の内側に形成された高温流体の液面ＷＬ2の 下方に配置している。排出用スリーブ１１内に形成される高温流体の液面ＷＬ2 は、排出用スリーブ１１内を流通する高温流体がその流通の間に圧損を生ずるた めに、図１に示すように、排出用スリーブ１１外の液面ＷＬ₁に較べて低くなる ので、排出管１２の吸入口１２ａは圧損を考慮した排出用スリーブ１１内の液位 ＷＬ2より十分に低い位置に配置されるようになっている。

【００１８】 このように構成された熱交換器Ｙを稼働することによって、熱交換器シェル１ 内の温度が変化すると、熱交換器シェル１内部に配された排出用スリーブ１１お よび排出管１２等に寸法の変化、特に、長手方向に大きな寸法の変化を生じる。 このような場合に、排出用スリーブ１１は、熱交換器シェル１の内壁に接続手段 ４によって摺動可能に取り付けられているので、温度変化に伴って上下方向に摺 動して寸法の変化を吸収する。一方、排出管１２は、吸入口１２ａの設けられた 先端部を自由端としているので、温度変化に応じて吸入口１２ａの位置を上下に 移動することになる。

【００１９】 そして、このときに、排出管１２の吸入口１２ａは、排出用スリーブ１１の内 部に形成される高温流体の液面ＷＬ₁より下方に配置されているので、排出管１ ２および排出用スリーブ１１は一連の流路を形成し、高温流体が、排出管１２の 吸入口１２ａから排出管１２を通じて熱交換器シェル１の外部に排出されること になる。すなわち、排出用スリーブ１１と排出管１２とが分離されることによっ て、寸法変化の大きな排出用スリーブ１１の熱伸縮によって熱交換器シェル１と の接続部位に生ずるの応力を低減し、かつ、排出管１２を排出用スリーブ１１内 の高温流体の液相Ａに配することにより、ベローズ等を使用せずに熱伸縮を吸収 する高温流体排出部１０を構成することができる。

【００２０】

【考案の効果】

以上説明したように、本考案に係る熱交換器によれば、高温流体排出部が、熱 交換器シェルに摺動可能に支持され高温流体の気相および液相に連通させられる 排出用スリーブと、該排出用スリーブに挿入状態に配されて吸入口を液相内に配 しかつ上部壁に吊持される排出管とを具備するので、以下の効果を奏する。 （１）熱伸縮を生じる排出用スリーブと排出管とが分離され、それぞれが熱交換 器シェルに対して熱伸縮可能に取り付けられているので、高温流体排出部と熱交 換器シェルとの接続部位における熱伸縮による応力の発生を回避することができ る。 （２）排出用スリーブと排出管との相対変位によって熱伸縮を吸収する構成であ るので、耐久性を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案に係る熱交換器の一実施例を示す縦断面
図である。

【図２】熱交換器の従来例を示す縦断面図である。

【図３】接続手段を示す拡大断面図である。

【符号の説明】

１ 熱交換器シェル １ａ 胴部 １ｂ 上部壁 １ｃ 下部壁 ２ 高温流体入口 ２ａ 流体挿通穴 ３ 高温流体排出部 ３ａ ベローズ ３ｂ スリーブ部 ３ｃ 下部開口 ４ 接続手段 ４ａ 上部連結梁 ４ｂ 固定金具 ４ｃ 下部連結梁 ４ｄ 受け部 ４ｅ 係合溝 ５ 低温流体入口ヘッダ ６ 低温流体出口ヘッダ ７ 低温流体用伝熱管 １０ 高温流体排出部 １１ 排出用スリーブ １１ａ 上部開口 １１ｂ 下部開口 １２ 排出管 １２ａ 吸入口 Ａ 液相 Ｂ 気相 Ｘ・Ｙ 熱交換器 ＷＬ₁・ＷＬ₂ 液面

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 熱交換器シェルの上部壁に貫通状態に取
   り付けられ下部開口が熱交換器シェルの内部に形成され
   る高温流体の液相内に配置させられる高温流体排出部
   と、該高温流体排出部周囲の液相内に配される低温流体
   用伝熱管とを設けてなる熱交換器であって、前記高温流
   体排出部は、熱交換器シェルに上下方向に摺動可能に支
   持され気相および液相に連通させられる排出用スリーブ
   と、該排出用スリーブに挿入状態に配されて吸入口を液
   相内に配しかつ上部壁に吊持される排出管とを具備する
   ことを特徴とする熱交換器。