JPH09280772A - 多管円筒式熱交換器の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明の課題はじゃま板と胴体との間の不要
な隙間をなくして伝熱係数の低下を未然に防止できる新
規な多管円筒式熱交換器の製造方法を提供する。 【解決手段】 上記課題を解決するために本発明は、一
次流体を流す筒状の胴体１内にこれを横断するように複
数のじゃま板６…を並べて設けると共に、その胴体１の
一端に、その開口部を塞ぐように円板状の管板２を取付
けた後、この管板２側から、上記各じゃま板６に高圧水
を吹き付けて穿孔し、複数の貫通孔６ａをそれぞれ直線
上に形成した後、これら直線上に位置する各貫通孔６ａ
に、両端部が上記管板２側に位置するようにＵ字状の複
数本の伝熱管５…をそれぞれ貫通させて取り付け、しか
る後、上記胴体１の他端開口部を鏡板４で閉じると共
に、上記管板２側に上記伝熱管５に二次流体を給排水す
るためのヘッダ３を取り付ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は発電所や各種化学プ
ラント等で用いられる熱交換器に係り、特に、複数の伝
熱管を備えた多管円筒式熱交換器の製造方法に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】従来、原子力又は火力発電所や各種化学
プラント等で用いられる熱交換器のうち、多管円筒式熱
交換器と称される熱交換器がある。

【０００３】この多管円筒式熱交換器は図５に示すよう
に、一次流体Ａを流す筒状の胴体ａに、管板ｂを介して
二次流体Ｂを給排水するヘッダｃを取り付けると共に、
この管板ｂに、Ｕ字状をした複数の伝熱管ｄを上記胴体
ｂ内に臨ませて取り付けたものであり、図示するよう
に、この胴体ｂ内に、例えば、低温液体などの一次流体
Ａを流すと同時に、ヘッダｃから高温液体などの二次流
体Ｂを伝熱管ｄ側に流すことで一次流体Ａと二次流体Ｂ
間で非接触状態で熱交換が行われるようになっている。
尚、図中ｅ，ｅは一次流体Ａの出入り口となる胴側管
台、ｆ，ｆは二次流体Ｂの出入り口となる管側管台、ｇ
はヘッダｃ内を区画するための仕切り板、ｈ、ｈは胴体
ｂ部分を横置きに支持するための支持脚である。

【０００４】また、図示するように、この一次流体Ａを
流す筒状の胴体ａ内には、一部が欠けた略円板状のじゃ
ま板ｉが複数、これを横断するように並べて設けられて
おり、胴体ａ内に流れ込んだ一次流体Ａを図示矢印に示
す如く上下方向に蛇行するように流すことで胴体ａ内に
おける一次流体Ａの滞留時間を長くして伝熱係数をより
大きくするようになっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、これらじゃ
ま板ｉ…は上述したように一次流体Ａを蛇行させて流す
といった機能と共に、各伝熱管ｄを貫通させてこれらを
支持するための機能も兼ね備えていることから、製作の
都合上、胴体ａ側には固定されておらず、各伝熱管ｄ側
に一体的に設けられている。

【０００６】すなわち、従来の多管円筒式熱交換器では
図７に示すように、先ず管板ｂ側に各伝熱管ｄを接続す
ると共に、これらを伝熱管ｄ群にじゃま板ｉを取り付け
て所定の位置に固定し、この伝熱管ｄ群を胴体ａ内に挿
入して収容した後、胴体ａの周縁部を管板ｄ側に溶接し
て製造している。従って、これらじゃま板ｉの大きさを
限界まで大きく設定してしまうと、これらの挿入に際し
て、各じゃま板ｉが胴体ａ側にぶつかってスムーズな挿
入が行なわれないため、図６（Ａ）及び（Ｂ）に示すよ
うに、各じゃま板ｉの径を小さく設定し、各じゃま板ｉ
の周縁部間を架け渡すようにバンドルランナーと称され
る長板状の滑り板ｊを周方向に沿って複数設け、これで
案内することによってスムーズな挿入が行なわれるよう
になっている。

【０００７】しかしながら、このような製造方法では、
図６（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、各じゃま板ｉと胴
体ａとの間に隙間Ｓが生じてしまい、この隙間Ｓから一
次流体Ａの一部がバイパスして伝熱係数が低下してしま
うといった欠点があった。

【０００８】そのため、図６（Ｃ）に示すように、じゃ
ま板ｉの周縁部にＪ型シールデバイス等のシール部材ｋ
を設けてじゃま板ｉと胴体ａ間をシールすることも提案
されているが、このような部材を備えると、長期の使用
に伴って、この部材の一部が欠損して一次流体Ａと共に
流れてしまうといった、いわゆるルースパーツを発生し
てしまうといった不都合がある。

【０００９】そこで、本発明はこのような課題を有効に
解決するために案出されたものであり、その目的はじゃ
ま板と胴体との間の不要な隙間をなくして伝熱係数の低
下を未然に防止できる新規な多管円筒式熱交換器の製造
方法を提供するものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明は、筒状の胴体内に、一次流体を蛇行状に流す
べくこれを横断するように複数のじゃま板を交互に溶接
して設けると共に、その胴体の一端に、その開口部を塞
ぐように円板状の管板を取付けた後、この管板側から、
上記各じゃま板に順次高圧水を吹き付けて複数の貫通孔
をそれぞれ直線上に形成した後、これら直線上に位置す
る各貫通孔に、両端部が上記管板側に位置するようにＵ
字形に折り曲げた複数本の伝熱管をそれぞれ貫通させて
取り付け、しかる後、上記胴体の他端開口部を鏡板で閉
じると共に、上記管板側に上記伝熱管に二次流体を給排
水するためのヘッダを取り付けるようにしたものであ
る。

【００１１】すなわち、本発明は従来、伝熱管側に取り
付けられていた複数のじゃま板を、先に筒状の胴体内に
交互に溶接して設けるようにしたことから、じゃま板と
胴体との間に不要な隙間が発生しない。従って、胴体内
の一次流体がバイパスして流れることがなくなり、伝熱
係数の低下を未然に防止することができると同時に、隙
間をシールするためのシール部材も不要となるため、上
述したようなルースパーツの発生も未然に防止すること
ができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】次に、本発明を実施する好適一形
態を説明する。

【００１３】図１は本発明に係る多管円筒式熱交換器の
実施の一形態を示す分解縦断面図であり、図中１は一次
流体Ａを流すための筒状の胴体、２はこの胴体１の一端
の開口部を塞ぐように設けられる円板状の管板、３はこ
の管板２側に二次流体Ｂを給排水するためのヘッダ、４
はこの胴体１の他端開口部を塞ぐ球面状の鏡板である。
また、図中５…は両端が管板２を貫通してヘッダ３側に
開口したＵ字状の伝熱管、６はこれら各伝熱管５が貫通
すると共に、図中矢印に示すように一次流体Ａを蛇行さ
せて流すためのじゃま板、７，７、８，８はそれぞれ胴
体１及びヘッダ３に一次流体Ａ及びＢの出入り口となる
管台である。

【００１４】そして、このような構成をした多管円筒式
熱交換器を製造するためには、先ず、図１に示すよう
に、胴体１の端部開口部に、これを塞ぐように管板２を
溶接すると共に、この胴体１の内部に、一部が欠損した
状態のじゃま板６を、図示するように、その欠損部が交
互に位置するように溶接する。尚、一般に、この胴体１
の内径は１６００ｍｍ前後以上あることから、容易に作
業員が胴体１内に出入りできるため、この溶接作業は、
比較的簡単に行うことができる。

【００１５】次に、図２に示すように、管板２の他面側
に図示するような穿孔手段９を設置し、この穿孔手段９
によって管板２及びじゃま板６に伝熱管を貫通させるた
めの貫通孔６ａを形成するための穿孔作業を行う。

【００１６】ここで用いる穿孔手段９は、直接穿孔作業
を行う穿孔部１０と、この穿孔部１０に高圧水を供給す
る高圧ポンプ１１と、穿孔部１０を駆動する駆動モータ
１２とから主に構成されている。すなわち、この穿孔部
１０は図２及び図３に示すように、管板２に予め形成さ
れた伝熱管孔２ａに挿通されるガイドパイプ１３内に回
転自在に耐圧パイプ１４を挿入すると共に、その耐圧パ
イプ１４の先端部に、耐圧パイプ１４の中空部と連通す
るジェット水噴出ノズル１５を備え、さらに図２に示す
ように、その後端部に、駆動モータ１２と連動する歯車
１６と高圧ポンプ１１とを備えたものであり、高圧ポン
プ１１から耐圧パイプ１４内へ供給される高圧ジェット
水を図３に示すように、その先端部のジェット水噴出ノ
ズル１５からじゃま板６方向に噴出しながら駆動モータ
１２によってその耐圧パイプ１４を回転させることによ
ってじゃま板６に貫通孔６ａが形成されることになる。
尚、このジェット水噴出ノズル１５は、その噴出口が径
方向外方に向けて形成されていることから、図３破線に
示すように、この噴出水で形成される貫通孔６ａは噴出
ノズル１５は勿論、ガイドパイプ１３も容易に通過でき
る径に形成されることになる。

【００１７】そして、このようにして貫通孔６ａを順次
直線上に複数形成したならば、穿孔部１０を引き抜いた
後、これら貫通孔６ａに胴体１の他端開口部側から、予
めＵ字状に加工された複数本の伝熱管５（図では２本の
伝熱管しか示していないが、実際には数十本単位とな
る。）をそれぞれ挿通させてその端部をヘッダ３側に開
口するように管板２側に取り付ける。そして、このよう
にして、全ての伝熱管５の取付が終了したならば、水漏
れなどの所定の点検を行った後、図１に示すように、ヘ
ッダ３及び鏡板４を取り付けると共に、流体Ａ，Ｂのそ
れぞれ出入り口となる管台７，７，８，８等のその他の
構成部品を取り付けて完成となる。

【００１８】このように本発明は従来、伝熱管５側に取
り付けられていた複数のじゃま板６…を、先に筒状の胴
体１内に取り付けた後、伝熱管５を取り付けるようにし
たことから、従来必然的発生していた、じゃま板６と胴
体１との間の不要な隙間が全く発生しなくなるため、胴
体１内の一次流体Ａがこの隙間Ｓからバイパスして流れ
ることがなくなり、伝熱係数の低下を未然に防止するこ
とができる。また、これによって、隙間をシールするた
めのシール部材も不要となるため、上述したようなルー
スパーツの発生も未然に防止することができる。

【００１９】尚、本実施の形態では、Ｕ字状の伝熱管５
を用いた多管円筒式熱交換器の場合で説明したが、本発
明はこのような構成の熱交換器に限定されるものではな
く、例えば、図４に示すように、それぞれヘッダ３ａ，
３ａを備えた二つの管板２，２間に直管状の伝熱管５
ａ，５ａ…を架け渡すように構成した熱交換器等にも適
用することができる。

【００２０】

【発明の効果】以上要するに本発明によれば、じゃま板
を胴体側に溶接することができるため、じゃま板を胴体
との間に不要な隙間が生じなくなって、流体のバイパス
を防止できると共に、この隙間をシールするためのシー
ル部材も不要となる。従って、伝熱係数の低下およびル
ースパーツの発生を未然に防止することが可能となり、
高機能、高信頼性の多管円筒式熱交換器を容易に得るこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る多管円筒式熱交換器を示す分解縦
断面図である。

【図２】本発明に係るじゃま板への穿孔方法を示す概念
図である。

【図３】穿孔手段のノズル部を示す縦断面図である。

【図４】本発明に係る他の多管円筒式熱交換器を示す縦
断面図である。

【図５】従来の多管円筒式熱交換器を示す縦断面図であ
る。

【図６】（Ａ）は図５中Ｘ部を示す拡大図である。
（Ｂ）は（Ａ）中Ｙ−Ｙ矢視図である。（Ｃ）はじゃま
板と胴体との隙間を防ぐシール構造を示す縦断面図であ
る。

【図７】従来の多管円筒式熱交換器の製造方法の一工程
を示す縦断面図である。

【符号の説明】

１ 胴体 ２ 管板 ３ ヘッダ ４ 鏡板 ５ 伝熱管 ６ じゃま板 ６ａ 貫通孔

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一次流体を流す筒状の胴体内にこれを横
   断するように複数のじゃま板を並べて設けると共に、そ
   の胴体の一端に、その開口部を塞ぐように円板状の管板
   を取付けた後、この管板側から、上記各じゃま板に高圧
   水を吹き付けて穿孔し、複数の貫通孔をそれぞれ直線上
   に形成した後、これら直線上に位置する各貫通孔に、両
   端部が上記管板側に位置するようにＵ字形に折り曲げた
   複数本の伝熱管をそれぞれ貫通させて取り付け、しかる
   後、上記胴体の他端開口部を鏡板で閉じると共に、上記
   管板側に上記伝熱管に二次流体を給排水するためのヘッ
   ダを取り付けるようにしたことを特徴とする多管円筒式
   熱交換器の製造方法。
2. 【請求項２】 一次流体を流す筒状の胴体内にこれを横
   断するように複数のじゃま板を並べて設けると共に、そ
   の胴体の両端開口部に、これら開口部を塞ぐように円板
   状の管板をそれぞれ取付けた後、一方の管板側から他方
   の管板側に向かうように、上記各じゃま板に高圧水を吹
   き付けて穿孔し、複数の貫通孔をそれぞれ直線上に形成
   した後、直線状の伝熱管を一方の管板側からこれら各貫
   通孔を順次通過させて他方の管板側に複数本架け渡し、
   しかる後、これら管板側に上記伝熱管に二次流体を給排
   水するためのヘッダを取り付けるようにしたことを特徴
   とする多管円筒式熱交換器の製造方法。