JPH0633966B2 - 熱交換器の流路制御機構 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、伝熱管を内蔵した内ケーシングが外ケーシン
グ内に上方に引き抜き自在に配置され、該内ケーシング
が支持構造物を介して外ケーシング内に支持されて成る
高速増殖炉等の中間熱熱交換器に使用されるドレン装置
の改良に関し、さらに詳しくはこの熱交換器内部におけ
る冷却材のドレンを行なう流路制御機構に関する。

（従来の技術） 高速増殖炉では、冷却材として液体ナトリウムが用いら
れている。そして、冷却系統は、安全上、高速増殖炉容
器と炉外部の中間熱交換器との間において液体ナトリウ
を循環させる一次冷却系と、該一次冷却系にて受熱した
前記中間熱交換器と蒸気発生器との間を循環させる二次
冷却系とが設けられている。

第４図にも示されているように、従来公知の中間熱交換
器２１は、伝熱管２２を内蔵した内ケーシング２３が外
ケーシング２４内に配置されており、外ケーシング２４
には一次冷却材の流入口２５と流出口２６とが設けられ
ている。また、内ケーシング２３は、上部に二次冷却材
の流入口２７と流出口２８とが設けられているとともに
側面に一次冷却材の流入口２９と流出口３０とが設けら
れている。そして、内ケーシング２３は、補修や点検の
作業性を良くするため、外ケーシング２４内に上方に引
き抜き自在に配置されている。このように、内ケーシン
グ２３を引き抜き自在とするために、外ケーシング２４
と内ケーシング２３との間に、間隙部３１が形成されて
いる。内ケーシング２３は、支持構造物を介して外ケー
シング２４内に支持されている。

支持構造物は、第４図の例では、内ケーシング２３の外
周に設けられたフランジ３２と、外ケーシング２４の内
壁に環状に形成された支持部３３とから成り、該支持部
３の上に内ケーシング２３のフランジ３２が載せられ、
内ケーシング２３が支持されている。

一方、第５図に示す従来公知の例では、支持構造物が、
内ケーシング２３にアーム３４を介して環状体３５が設
けられ、外ケーシング２４の内壁にアーム３６を介して
環状に設けられた支持部３７とから成り、支持部３７に
内ケーシング２３の環状体３５が圧接されて内ケーシン
グ２３が支持されている。第５図において、符号２２は
伝熱管を示しており、符号３１は間隙部を示している。

（発明が解決しようとする課題） 上記従来公知の技術には、次のような技術的課題があっ
た。

まず、第４図に示す従来公知の技術では、間隙部３１が
支持構造物により仕切られているため、高速増殖炉の運
転停止後、冷却系を修理あるいは保守点検するため冷却
材をドレンする際、支持構造物より上方の間隙部３１に
放射能化した冷却材が残留し、修理あるいは保守点検の
ための作業員の放射線被曝が問題となる。

一方、第５図に示す従来公知の技術では、高速増殖炉運
転中において、外ケーシング２４内に流入した一次冷却
材が伝熱管２２の外側を流れ、間隙部３１を介して流出
口２６にバイパスしてしまい、伝熱効率の低下を招く。

このように、従来技術では、支持構造物の仕切の良否に
より、冷却材のドレンまたは伝熱効率のいずれかを犠牲
にせざるを得ないものとなっていた。

そこで、本発明の目的は、運転中は間隙部のバイパス流
を無くして伝熱効率の向上を図り、一方保守点検のため
運転を停止して冷却材をドレンする際には間隙部を介し
てバイパスさせて残留冷却材の低減を図った熱交換器の
流路制御機構を提供することにある。

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するため、本発明は、次のように構成さ
れている。すなわち、本発明は、伝熱管を内蔵した内ケ
ーシングが外ケーシング内に上方に引き抜き自在に配置
され、該内ケーシングが支持構造物を介して前記外ケー
シング内に支持されて成る熱交換器において、前記外ケ
ーシングと前記内ケーシングとの間の間隙部が支持構造
物により上下に仕切られ、該支持構造物にドレン孔が形
成され、該ドレン孔を開閉する温度作動型弁が設けら
れ、該温度作動型弁は高温中で前記ドレン孔を閉塞しか
つ低温中でドレン孔を開放する方向に作動するように構
成されている。

（実施例） 以下に、本発明の一実施例を第１図、第２図および第３
図を参照して説明する。

以下の説明において、本発明を高速増殖炉の中間熱交換
器で説明するが、本発明は高速増殖炉の中間熱交換器に
限定されるものではなく、通常の原子炉用の中間熱交換
器、その他普通に使用されている熱交換器等々、内ケー
シングと外ケーシングとを上下に引き抜き自在とした熱
交換器一般に適用可能であり、本発明はこれら全ての熱
交換器を含むものである。

第１図を参照して、中間熱交換器１は、伝熱管２を内蔵
した内ケーシング３が外ケーシング４に配置され、外ケ
ーシング４の側面と最下部にそれぞれ一次冷却材の流入
口５と流出口６とが設けられ、内ケーシング３には上部
に二次冷却材の流入口７と流出口８とが設けられている
とともに側面に一次冷却材の流入口９と流出口１０とが
設けられ、一次冷却材は流入口５から外ケーシング４に
流入した後、流入口９から内ケーシング３に流入し、伝
熱管２内を流れる二次冷却材に放熱した後、流出口１０
および外ケーシング４の流出口６を介して外ケーシング
４の外に流出するようになっている。そして、内ケーシ
ング３は、補修や保守点検の作業性を良くするため外ケ
ーシング４内に上下に引き抜き自在に配置され、そのた
め外ケーシング４と内ケーシング３との間に間隙部１１
が形成されている。

内ケーシング３は、支持構造物を介して外ケーシング４
内に支持されている。即ち、内ケーシング３の外周に設
けられたフランジ１２と、外ケーシング４の内壁に環状
に形成された支持部１３とから支持構造物が構成され、
支持部１３の上に内ケーシング３のフランジ１２が載せ
されて内ケーシング３が支持され、このフランジ１２に
より間隙部１１は仕切られるようになっている。

上述までの構成は従来技術と同様であるけれども、本発
明ではさらに次の構成が付加されている。これを第２図
および第３図をも併せて参照して説明する。

本発明ではバイメタル１４からなる温度作動型弁がフラ
ンジ１２の上に支持台１５を介してリベット１６により
固定され、該バイメタル１４の先端下面に弁体１７がリ
ベット１８により固定され、該弁体１７により開閉され
るドレン孔１９がフランジ１２に形成され、弁体１７に
はテーパ１７ａが施され、該弁体１７のテーパ１７ａに
合うテーパ１９ａがドレン孔１９に施こされ、開閉をス
ムーズにしている。バイメタル１４は、熱膨張率の異な
る２枚の金属板１４ａ、１４ｂが上下に重合されて成
り、下方の金属板１４ｂの熱膨張率は上方の金属板１４
ａの熱膨張率に比べて大きな材質が選択され、高温中
（たとえば４００℃）でドレン孔１９を弁体１７により
閉塞し、かつ低温中（たとえば２５０℃）でドレン孔１
９を開放する方向に湾曲可能となっている。これらの温
度（前記４００℃あるいは２５０℃）は、高速増殖炉に
おける運転中と停止中の液体ナトリウムの温度である
が、その他の熱交換器の場合には、その作動媒体あるい
は冷却材によって異なるものとなる。

以上のように構成された実施例は、次のように作用す
る。

高速増殖炉運転中には、冷却材は高温状態（たとえば４
００℃）となり、バイメタル１４の先端の弁体１７がド
レン孔１９を閉塞している。したがって、外ケーシング
４内に流入した一次冷却材は、間隙部１１を介してバイ
パスすることなく流入口９を介してすべて伝熱管２に向
けて流れるので、伝熱効率の低下がない。

一方、高速増殖炉を停止し、冷却材が低温状態（たとえ
ば２５０℃）となると、バイメタル１４は上方に湾曲し
てドレン孔１９は開放され、間隙部１１に溜まっていた
一次冷却材がドレン孔１９を介してフランジ１２の上か
ら下に抜け、外ケーシング４の流出口６からドレンされ
る。したがって、内ケーシング３を外ケーシング４から
引き抜いた後に行われる外ケーシング４内の修理あるい
は保守点検の際における作業員の放射線被曝も低減でき
るものとなる。

本発明の温度作動型弁は、上記実施例のようなバイメタ
ル方式の他、たとえば二位置型形状記憶合金を使用して
も作ることができる。すなわち、二位置型形状記憶合金
とは２つの異なる温度条件に対応した形状を記憶できる
合金であり、該合金に、高温状態ではドレン孔を弁体に
より閉塞している形状を記憶させ、かつ低温状態ではド
レン孔を開放するような形状を記憶させておくことによ
り、上記実施例のバイメタルと同様の効果を奏すること
ができる。

（発明の効果） 以上に説明した本発明によると、次のような効果を奏す
る。

すなわち、熱交換器の運転中で冷却材が高温状態の時に
は、温度作動型弁の弁体がドレン孔を閉塞し、外ケーシ
ング内に流入した一次冷却材は、内外ケーシングの間隙
部を介してバイパスすることなく、すべて伝熱管に向け
て流れるので、伝熱効率が向上し、一方、熱交換器を停
止し、冷却材が低温状態となると、バイメタルは上方に
変形してドレン孔は開放され、ドレン孔を介して一次冷
却材がフランジの上から下に抜け、外ケーシングの流出
口からドレンされるので、修理や保守点検の際に冷却材
が熱交換器から完全にドレンされたものとなり、作業員
が冷却材と接触することがなく、例えば熱交換器が高速
増殖炉の中間熱交換器の場合、作業員の放射線被曝を低
減できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例の縦断面図である。 第２図は、第１図の要部を拡大した平面図である。 第３図は、第２図の縦断面図である。 第４図は、従来例の縦断面図である。 第５図は、他の従来例の要部拡大図である。 １：中間熱交換器、２：伝熱管 ３：内ケーシング、４：外ケーシング １１：間隙部、１２：フランジ、１３：支持部 １４：バイメタル、１７：弁体 １９：ドレン孔

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】伝熱管を内蔵した内ケーシングが外ケーシ
   ング内に上方に引き抜き自在に配置され、該内ケーシン
   グが支持構造物を介して前記外ケーシング内に支持され
   て成る熱交換器において、 前記外ケーシングと前記内ケーシングとの間の間隙部が
   支持構造物により上下に仕切られ、該支持構造物にドレ
   ン孔が形成され、該ドレン孔を開閉する温度作動型弁が
   設けられ、該温度作動型弁は高温中で前記ドレン孔を閉
   塞しかつ低温中でドレン孔を開放する方向に作動するこ
   とを特徴とする熱交換器の流路制御機構。
2. 【請求項２】熱交換器が高速増殖炉の中間熱交換器であ
   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
   器の流路制御機構。
3. 【請求項３】温度作動型弁がバイメタルにより開閉され
   る弁からなることを特徴とする特許請求の範囲第１項ま
   たは第２項記載の熱交換器の流路制御機構。
4. 【請求項４】温度作動型弁が二位置型形状記憶合金から
   なることを特徴とする特許請求の範囲第１項または第２
   項記載の熱交換器の流路制御機構。