JPH0646185U - 多管式熱交換器における管結合構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目 的】 伝熱管の間を連結する結合部材と、前記伝
熱管との溶接部に熱応力による損傷が発生することを防
止できる多管式熱交換器を提供する。 【構 成】 多数の伝熱管を有する熱交換器において、
前記伝熱管１０，１１を熱伝導率が大なる金属材で形成
するとともに、該各伝熱管１０，１１を該伝熱管と同一
金属材よりなる結合部材１２で結合させ、かつ耐熱性及
び熱抵抗が大なる異種金属材よりなる被覆材１４で前記
結合部材１２を間隙１７をあけて被覆した多管式熱交換
器における管結合構造。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は多管式熱交換器における管結合構造、より詳しくは、高温・高熱負荷 のボイラ等の熱交換器等に好適に使用される多管式熱交換器における管結合構造 に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

一般にボイラ、熱交換器等においては多数の伝熱管を並列に配置し、この伝熱 管の位置保持を計るため、各伝熱管を結合部材、即ちタイプレート結合するする ことが行われている。即ち、図４及び図５に示すように伝熱管１ａと１ｂ間に結 合部材２を溶接部３により取付け結合するものである。

【０００３】 そして伝熱管１ａ, １ｂは通常、例えば炭素鋼又は低合金鋼の如き熱伝導率の 大きな金属材で形成され、一方、結合部材２は耐熱性の問題から例えばステンレ ス鋼などの耐熱性の大きな金属材で形成されている。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

ところがこのような異種金属による伝熱管の結合において高温高熱負荷におい ては、伝熱管１ａ, １ｂと結合部材２との熱膨張係数の差異により熱応力が発生 し、そのため結合部材２の溶接３部分が損傷することとなる。

【０００５】

【課題を解決するための手段】

本考案は前記従来の問題点を解決するためになされたものであって、多数の伝 熱管を有する熱交換器において、前記伝熱管を熱伝導率の大なる金属材で形成す るとともに、該各伝熱管を該伝熱管と同一金属材よりなる結合部材で結合させ、 かつ耐熱性及び熱抵抗が大なる異種金属よりなる被覆材で前記結合部材を間隙を 有する如く被覆するようにした多管式熱交換器における管結合構造を提供せんと するものである。

【０００６】 伝熱管は炭素鋼又は低合金鋼等の熱伝導率の大きな材質が選定され、被覆材と してステンレス鋼や耐熱材が使用されるが、何れにしても伝熱管は熱伝導率の大 きな材質のものが使用される。しかし、結合部材自体に冷却手段が設けられてい ないために、高温になり易い状態にあるので、伝熱管と被覆材との間に、0.1 ｍ ｍ程度以上の間隙を設け、その間隙内のガス層によって断熱効果を得ることがで きるのである。この間隙を形成する手段としては被覆材の内面に突起物を設けた り、この被覆材自体の変形を利用して突起物を形成することができるが、この突 起物はなるべく伝熱管に小さな面積で接触するように配慮する。

【０００７】

【作 用】

かかる多管式熱交換器における管結合構造において、伝熱管に比較して結合部 材は冷却されないために高温となるが、被覆材による熱抵抗と被覆材と結合部材 との間隙による熱抵抗とにより結合部材の温度上昇を最高耐熱温度以下に抑制す ることができる。

【０００８】

【実 施 例】

以下図１乃至図３に基づき本考案による多管式熱交換器における管結合構造の 一実施例を示すものであって、図１は多管式熱交換器の要部拡大側面図、図２は 図１のＡ−Ａ矢視図てある。 多管式熱交換器の一部を構成する伝熱管１０, １１は、例えば炭素鋼又は低合 金鋼の如き熱伝導率が大きい材料が使用される。しかし、これらの材料は比較的 耐熱性の劣る金属材料でもある。

【０００９】 これらの伝熱管１０, １１の間は、これらの伝熱管１０, １１と同一金属材料 ないしは熱膨張率がほぼ等しい材料で形成された結合部材１２を介在させ、溶接 部１３で結合されている。 そしてこの結合部材１２は被覆材１４で被覆されている。この被覆材１４は例 えばステンレスの如き耐熱性及び熱抵抗大なる金属材で形成されている。その構 造は、例えば図３に示されるように薄い板材１５の一面に複数の突起１６を設け たものや被覆材自体の変形による突起を利用したものが使用される。

【００１０】 そしてこの被覆材１４を、その突起１６が結合部材１２の表面に当接するよう 巻付けて取付けてこの被覆材１４と結合部材１２との間に間隙１７を形成してい る。この間隙１７は被覆材１４と接合部材１２との間に断熱ガス層を形成するこ とによって結合部材１２の温度をさげるためのものである。また、被覆材１４の 両端と溶接部１３との間にも若干の間隙が形成されるのが好ましい。

【００１１】 かかる構成において、多管式熱交換器の運転時においては、伝熱管１０, １１ に比較して結合部材１２も高温となるが被覆材１４は耐熱性材料で構成されてい るためにを有するため、この高温に耐えることができるばかりでなく、この被覆 材１４の熱はそれ自体の熱抵抗と間隙１７の熱抵抗とにより結合部材１２の温度 上昇を抑制することができるのである。

【００１２】 本考案者等の実験結果によれば次のデータが得られた。即ち、直径が50ｍｍ、 肉厚が５ｍｍの低合金鋼からなる伝熱管１０，１１の間を、厚さが８ｍｍ、幅が 100 ｍｍの低合金鋼からなる結合部材１２で連結した。そしてこの結合部材１２ の表面を厚さが 1.2ｍｍのステンレス鋼板からなる被覆材１４を使用し、0.1 ｍ ｍ以上の間隙１７を有するように被覆した。なお、この被覆材１４の内面には、 板自体の変形により高さが 0.5ｍｍ程度の突起１６が形成されている。

【００１３】 この熱交換器の伝熱管１０，１１の外部に900 ℃〜500 ℃の高温の循環粒子が が供給され、一方、内部には 350℃の水が供給され、水蒸気混合物となって排出 された。この状態で長期間、熱交換器を運転したが、伝熱管１０，１１と結合部 材１２との溶接部１３との間には何らの損傷も認められなかった。 熱交換器の運転中において、前記結合部材１２の温度の平均値を測定したとこ ろ、循環粒子の温度が 900℃で、結合材12の最高予想温度が約 700℃であるのに 対して、これより約50℃低い 650℃程度に抑制されていることが確認され、この 温度降下によって結合部材12を許容温度以下に制御することができた。

【００１４】

【考案の効果】

以上の説明から明らかなように本考案による多管式熱交換器における管結合構 造によれば、被覆材による耐熱性と熱抵抗及び被覆材と結合部材との間隙による 熱抵抗とにより結合部材の温度上昇を抑制することができるため、結合部材を伝 熱管と同一金属材で形成できる。

【００１５】 その結果、結合部材を許容温度以下に制御し、結合部材の耐久性を向上できる 効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案による多管式熱交換器の一部拡大側面図
である。

【図２】図１のＡ−Ａ矢視図である。

【図３】被覆材の一部を示す斜視図である。

【図４】従来の多管式熱交換器の一部拡大側面図であ
る。

【図５】図４のＢ−Ｂ矢視図である。

【符号の説明】

１ａ, １ｂ, １０, １１ 伝熱管 ２, １２ 結合
部材 ３, １３ 溶接 １４ 被覆材 １５ 板材 １６ 突起 １７ 間隙

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 河野 誠 岡山県玉野市玉３丁目１番１号 三井造船 株式会社玉野事業所内 (72)考案者 西本 泉 岡山県玉野市玉３丁目１番１号 三井造船 株式会社玉野事業所内

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 多数の伝熱管を有する熱交換器におい
   て、前記伝熱管を熱伝導率が大なる金属材で形成すると
   ともに、該各伝熱管を該伝熱管と同一金属材よりなる結
   合部材で結合させ、かつ耐熱性及び熱抵抗が大なる異種
   金属材よりなる被覆材で前記結合部材を間隙をあけて被
   覆したことを特徴とする多管式熱交換器における管結合
   構造。