JPS59212686A - 多管式熱交換器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、胴体内で流体の流れる流路構造を改良した多
管式熱交換器に関するものである。

〔発明の背景〕

従来の熱交換器を第１図ないし第４図により説明する。

第１図は縦断面図、第２図、第３図はそれぞれ第１図の
Ａ部、Ｂ部の詳細図、第４図は第１図の■−■矢視断面
図である。図において、■は胴入口ノズルであり、有底
円筒状の胴体３の底部に補強板２を介在し取り付けられ
ている。５は胴出ロノズルで、胴体３の開口端の胴フラ
ンジ７から所定の距離を離した位置の胴体３の円周上に
補強板４を介在し取り付けられている。６は胴出１」ノ
ズル５の中心位置付近に対向し胴体３内に取り令ｊけら
れた第２バツフルであり、整流と振動防止の機能を有し
ている。１５Ｃは第１バツフルで胴体３内で胴出ロノズ
ル５の胴７ランジ７と反対側位置の胴出ロノズル５の外
周に近接した付近に設けられている。１４は中間パンフ
ルであり、第１バツフル１５Ｃと胴フランジ７との中間
部分で胴体３内に胴出ロノズル５と反対側位置に取り付
けられている。第１バツフル１５Ｃと胴入口ノズル１と
の間には入口ノズル１から流入される流体をじぐざぐ状
に第１バツフル１５Ｃ側に案内する上流側バッフル１５
ａ、１５ｂが取り付けられている。各バッフルは伝熱管
１６にそれぞれ取り付けられている。

８は胴フランジ７に締付ボルト１８により着脱自在に固
着される管板であり、中間バッフル１４、第２バツフル
６、第１パンフル１５　Ｇ　、　上ｉ側バッフル１５１
）、］、５ａを貫通する多数のＵ字形伝熱管１６が固定
されている。１０は氷室で、氷室フランジ９を管板８及
び胴フランジ７に対し締付ボルト１８を介し着脱可能に
固定されており、内部を仕切板１２により仕切られて氷
室入口ノズル１１から熱交換流体を導き伝熱管１６内を
流通させた後水室出ロノズル１３から排出するようにな
っている。このように熱交換器としては大別して、胴入
口ノズル１、補強板２、胴体３、補強板４、胴出ロノズ
ル５及び胴フランジ７からなる胴体３側と、管板８、各
バッフル及び伝熱管１６からなる管束と、氷室フランジ
９、氷室１０、仕切板１２及び氷室入、出口ノズル１２
．１３とからなる氷室１０側とにより構成されている。

そして、被冷却流体は胴入口ノズル１から胴体３内に流
入し各バッフルによりじぐざぐ状に案内され折流を繰り
返えした後、胴出ロノズル５から胴体３外へ排出される
。一方、冷却流体の熱交換流体は、内部を仕切板１２に
より仕切られた水室１０内に氷室入口ノズル１１から入
り伝熱管１６内へ流入し胴体３内の部分を流れる間に、
胴入口ノズル１から入り胴出ロノズル５から排出される
流体と熱交換した後、再び氷室１ｏ内に戻り水室出口ノ
ズル１３より水室１ｏ外へと排出される。

−よ／ｃ１熱父熱器換器伝熱管１６が破損した場合に伝
熱管１６を引き抜いて新品と交換したり、胴体３の内部
点検、また、胴フランジ７と管板８との間に装着されて
いるガスケット（図示せず）の交換を行うことができる
ように、胴体３側と管束と氷室１０側とを締付ボルト１
８を外すことにより分ｐｉ（ｉｉＪ’能に形成されてい
る。第１図において、点線部分は管束が下げられた状態
である。

胴出ロノズル５の胴体３に対する取伺位置は、胴ノラン
ジ７から所定の距離１．が必要である。

その理由＆：ｉ：　％第２図において、胴出ロノズル５
の周囲には、胴板３の強度の低下を補うために補強＆４
が取り付けられている。即ち、熱交換器の設ｊＮに当り
経済面を考えると胴板３の厚さは許される範囲で薄くす
るが、薄くすると当然強度が弱くなるため、それを補う
ものとして法規上より補強板４を用いることが義務付け
られている。従って、寸法ｔ４が必要となる。−！だ、
原子力発電所等に用いられるプラントの熱交換器等は、
使用期間中に胴板３と胴フランジ７との溶接部分の健全
性の確認のため、超音波探傷の非破壊検査が法規上義務
付けられている。この超音波探傷を行なうためには、溶
接部分に探傷器を当てるスペースとして寸法１１及びｔ
２が必要となる。一方、胴フランジ７においても胴体３
の内圧力により応力が生じるが、そのときの応力の集中
を避けるために、通常、１／４勾配等のなだらかな斜面
１］を必要とし、このために寸法ｔ３が必要となる。こ
れらの合計に胴フランジ７の厚さｔを加えたものが寸法
１゜であり、これは熱交換器を製作するうえで避けられ
ない必要寸法である。

また、第１パンフルＬ５Ｃは、出口ノズル５の胴フラン
ジ７に対し反対側の出口ノズル５の外周に近接した、即
ち、出口ノズル５の上部に取り（＝−１ける必要がある
。若し、この位置より胴フランジ７側に取り付けると被
冷却流体が点線矢印（イ）のように熱交換されないまま
流れて胴体３外へ流出してしまうことになる−従って、
寸法ｔ、から寸法ｔｂの位置に、即ち、管板８の上面よ
り１．＋ｌ　ｈ　＝　１−の位置に取り付ける必要があ
る。一方、伝熱管１６は、被冷却流体が伝熱管１６外を
流れる際に被冷却流体より外力を受けこれにより撓みを
生じ自己の持つ固有の振動数と一致すると共振を生じ遂
には伝熱管１６が破損することがある。

従って、このような事故を生じさせないようにするには
伝熱管１６に振動を生じさせないようにする心安があり
、それには撓みを生じさせないようにずれはよく、その
ため、中間バッフル１４を第１図の寸法りの中間付近に
設置し撓みを少なくしている。そして、第４図に示す如
く、中間バッフル１４に＋ｄ伝熱管１６が挿通され振動
上の強度増加が図られている。

従って、胴入口ノズル１より流入された被冷却流体は、
バッフル１５ａ、１５ｂ、１５Ｃに÷→より案内され折
流を繰り返えしながら中間バッフル１４に向かって流れ
た後、そのまま下方のＤ部に流入することなく胴出ロノ
ズル５から流出するために中間バッフル１４の下部のＤ
部には被冷却流体の流路形成が行われにくい。これを第
３図により詳細に説明する。バッフル１５ｂにより流体
は折流し、流れは実線矢印（ロ）から胴体３の内壁に衝
突し中間バッフル１４側へ実線矢印（ハ）の如く流れる
。この場合、Ｄ部に流路を形成するために寸・法ｔ５だ
け流体が流れるように隙間が設けられている。この寸法
ｔ５は第４図にも示す如く大きくはとれない。大きくす
ると伝熱管１６の配列が少なる。また、中間バッフル１
４と胴体３との間の寸法４５部分に近接して逆流（ホ）
が発生し中間バッフル１４下面への点線矢印（へ）の如
く流れにくいことになる。これは、透明胴体のアクリル
製実験モデルにおいても確認されている。

このため、Ｄ部分は伝熱上有効な部分にはなり得す、プ
ツトスペースとなっている。このゲットスペースＤ部分
畔、第１図に示す寸法ｔ８を無くすか、または、中間バ
ッフル１４を取り除くことにより解決ができるが、上記
したように、寸法ｔ８は法規上必要であり、また、中間
ハフフル１４−振度防止対策上必然的に要求されるもの
である。梃って、Ｄ部分は伝熱性能上デソトスペース化
され伝熱機能を失っておりこの部分の伝熱面積たけ熱交
換器が大形化されることになる。

〔発明の目的〕

本発明は上記の状況に鑑みなされたものであり、伝熱面
積を増大し小形化できる多管式熱交換器を提供すること
を目的としたものである。

〔発明の概要〕 本発明の多管式熱交換器は、有底円筒状の胴体円周上に
開１−］される胴出ロノズルを有する上記胴体と、それ
ぞれ該胴体内で上記胴出ロノズルの上記胴フシンジに対
し反対側位置で胴出ロノズルに近接し７て設けられ／こ
第１バツフル、該第１バツフルから」−記胴フランジ１
での間の中間位置付近でｌ−記、ノズルに対し反対側位
置に設けられた中間バッフル及び上記第１バツフルから
上記胴入口ノズルまでの間で流体をじぐざぐ状に案内す
る複数の上流側バッフルと、上記胴体内に装着される多
数のＵ字形伝熱管が固着され上記胴フランジに固定され
た管板と、氷室入口ノズル及び氷室出口ノズルを有し上
記管板に固定され上記伝熱管内に熱交換流体を流通させ
るように形成された氷室とを設けてなり、上記上流側バ
ッフルの上流側と上記中間バッフルの下流側とを直接連
通ずる連通路を設けたものである。即ち、中間バッフル
下部に熱交換流体が流れるように上θＩＣ側バッフルの
下部側と中間バッフルの下部側とを連通路を介し連通し
、中間バッフル下部に被冷却流体を強制的に流動させ流
体の滞溜することを阻止するようにし熱交換ができるよ
うにしたものである。

〔発明の実施例〕

以下本発明の多管式熱交換器の実施例を、従来と同部品
は同符号で示し同部分の構造の説明は省略し第５図ない
し第７図により説明する。第５図は縦断面図、第６図は
第５図のＶＩ−４矢視断面図、第７図は第５図のＣ部詳
細図である。図において、上流側バッフル１５ｂの上部
側と中間バッフル】４のＦ　ｆＡｆ、側とは複数の直管
１７の連通管によって連Ｊ＋され連通路の流体流路が確
実に形成されている。そして、直管１７は上流側バッフ
ル１５ｂと中間バッフル１４に挿通され第７図に示すよ
うに＃３接都ａで固定されている。

被冷却流体は、第５図において胴入口ノズル１より流入
され、上流側バッフル１５ａへと向かいここで矢印（ト
）、（イ）に分流され、矢印（ト）に分流した流体は直
管１７を経て中間バッフル１４下部の管板８上部のＤ部
分に強制的に送り込まれる。他方、矢印（ト）のｉ＞を
日本は従来と同様に上流側バッフル１５ａ。

１５１）に案内され折流しながら伝熱管１６の外表面と
接触時に熱交換を行ないながら胴体用１」ノズル５より
流出する。矢印（ト）のＤ部に送られた流体は、Ｄ部に
おいて伝熱管１６と接触し熱交換された後、胴体出口ノ
ズル５より排出される。そして、伝熱管１６と流体が接
触する際に伝熱され熱交換ケ行なう訳であるが、このと
き、伝熱管１６と直角方向に当る第６図に示す流れｖ６
と、平行に流れる第７図に示す流れ■、０２つになる。

熱交換効率上は、流体の流れが乱流となり易い流れｖ。

の方が、層流となる流れＶ、よりも有効である。

Ｄ部分を流れる矢印（ト）からの流ればＶ。となるので
効率のよい伝熱が行われる。

このように本実施例の多管式熱交換器は、従来、被冷却
流体が滞溜し熱交換が行われなかった中間パンフル下部
に、上流側バッフルの上部側より連通管を介し強制的に
被冷却流体を流通させるようにしたので、中間のバック
ル下部においても他の胴体内部の部分と同様に効率のよ
い熱交換が行われ熱交換率を向上できる。即ち、有効伝
熱面積を拡大できる。そして、この有効伝熱面積の拡大
の分だけ熱交換器の小形化ができる。従って、運搬作業
が容易となり現地据付スペースも小さくできる。しかも
、構造的にも直管を追加して取り付けるだけでありきわ
めて簡単である。

第８図、第９図は他の実施例を示し、」二記実施例と異
なるところは、上記実施例は、上流側バッフルの上流側
と中間パンフルの下流側とを直接連通する連通路を直管
によって形成したのに対し、本実施例は、断面コの字形
に形成され開口側を胴体内壁に対向させて取り付けられ
た連通部材によって形成した点である。同、第８図、第
９図はそれぞれ第５図の■−■矢視断面と同部分の断面
図及びＣ部分と同部分の詳細図である。１９は連通部材
で断面コの字形の溝状で開口部を胴体３内壁に対設され
上流側バッフル１５．ｂの上流側と中間バッフル１４下
流側とを連通している。従って、−に記実施例よりも連
通路を流れる流体の流量、即ち、第５図のＤ部を流れる
流量を多くできる他、上記実施例と同様の作用効果を有
する。尚、本実施例は断面コの字形の連通部材の場合に
ついて説明し／こが断面が例えば半円形、７字形等に形
成しても作用効果は全く同様である。

〔発明の効果〕

以上記述した如く本発明の多管式熱交換器は、従来デソ
トスペースで熱交換が有効に行われなかった部分を解消
し簡単な構造で伝熱面積を増大し熱交換効率を向上でき
ると共に小形化できる効果を有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の熱交換器の縦断面図、第２図、第３図は
それぞれ第１図のＡ部、Ｂ部の詳細図、第４図は第１図
のＮ−ＩＶ矢視断面図、第５図は本発明の多管式熱交換
器の実施例の縦断面図、第６図は第５図の■−ＶＩ矢視
断面図、第７図は第５図のＣ部詳細図、第８図、第９図
は本発明の多管式熱交換器の他の実施例を示し、それぞ
れ第５図のＷ−４矢視断面と同部分の断面図及びＣ部分
と同部分の詳細図である。 １・・・胴入口ノズル、３・・・胴体、５・・・胴出ロ
ノズル、７・・・胴フランジ、８・・・管板、１０・・
・水室、１１・・・氷室入口ノズル、１３・・・氷室出
口ノズル、１４・・・中間バッフル、１５ａ、１５ｂ・
・・上流側／くツフル、１５　Ｃ、、、第１バツフル、
１６・・・伝熱管、１７・・・直管・１９°°°連通部
劇″・　　　　　　　　　　　　　−２１、。 代理人　弁理士　長崎博男　−ｊ；＊ ｊ、゛′ （ほか１名） 第１図 ／ 第２（２）　　　　　１図 第ω図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、有底円筒状の胴体底部に開口された胴入ロノノズル
   を有する上記胴体と、それぞれ該胴体内で上記胴出ロノ
   ズルの上記胴フランジに対し反対側位置で胴出ロノズル
   に近接して設けられた第１ノくノフル、該第１・くツフ
   ルから上記胴フランジまでの間の中間位置付近で上記出
   口ノズルに対し反対側位’ｉｔｉに設けられた中間ノ（
   ツフル及び上言己第１）くノノルから−」二記胴入口ノ
   ズルまでの間で流体をじぐさぐ状に案内する複数の上流
   側・くソフルと、上記胴体内に装着される多数の伝熱管
   が固着され上記胴フランンに固定された管板と、氷室入
   口ノズル及び氷室出口ノズルを有し上記管板に固定され
   上記伝熱管内に熱交換流体を流通させるよう＜ｃｙ杉成
   された氷室とを設けたものにおいて、上君己上流側パン
   フルの上流側と上記中間ノくツフルの下流ＩＲＩＩとを
   直接連通する連通路を設けたことを特徴とする多管式熱
   交換器。 ２、上記連通路が、直管により形成されている特許請求
   の範囲第１項記載の多管式熱交換器。 ３、上記連通路が、溝状に形成され開口側が上記胴体内
   壁に対向された連通部材により形成されている特許請求
   の範囲第１項記載の多管式熱交換器。