特許 6768669 伝熱管支持具（とその変形）

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6768669

(24)【登録日】2020年9月25日

(45)【発行日】2020年10月14日

(54)【発明の名称】伝熱管支持具（とその変形）

(51)【国際特許分類】

   F28F 9/007 20060101AFI20201005BHJP

【ＦＩ】

   F28F9/007

【請求項の数】11

【全頁数】8

(21)【出願番号】特願2017-535057(P2017-535057)

(86)(22)【出願日】2015年12月1日

(65)【公表番号】特表2018-502269(P2018-502269A)

(43)【公表日】2018年1月25日

(86)【国際出願番号】RU2015000837

(87)【国際公開番号】WO2016108729

(87)【国際公開日】20160707

【審査請求日】2018年11月2日

(31)【優先権主張番号】2014153832

(32)【優先日】2014年12月30日

(33)【優先権主張国】RU

(73)【特許権者】

【識別番号】517166158

【氏名又は名称】ジョイント・ストック・カンパニー「エーケーエムイー エンジニアリング」

(74)【代理人】

【識別番号】110001900

【氏名又は名称】特許業務法人 ナカジマ知的財産綜合事務所

(72)【発明者】

【氏名】ネーヴィン ヴィクトル セメノヴィッチ

(72)【発明者】

【氏名】ヴァクフルシン ミハイル ペトロヴィッチ

【審査官】 久島 弘太郎

(56)【参考文献】

【文献】 米国特許第０４３５９０８８（ＵＳ，Ａ）

【文献】 特開平０４−１５１４９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−２０１６８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０４−２４０３９７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ２８Ｆ ９／００７

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

熱交換器において、間隔を空けて複数の伝熱管を支持する伝熱管支持具であって、
円筒形状の外殻部材（シェル）と、所定長だけ離れて少なくとも２段に配置された複数枚の板状部材（プレート）とから成るスペーサーグリッドを少なくとも１つ備え、
各プレートの幅方向は前記シェルの軸に平行な平面内にあり、
全てのプレートの端が前記シェルに固定されており、
各段の複数枚のプレートは、所定長の隙間を保って、互いに平行に位置しており、
二つの隣接する段の一枚のプレートが存在するそれぞれ二つの平面は、角度６０°で交差し、当該プレートは、直線セグメントに沿って相互接続され、前記直線セグメントは、前記平面の抑制であり、スペーサーグリッド内に配置される
ことを特徴とする伝熱管支持具。

【請求項2】

隣接するプレート間の前記所定長と、隣接する伝熱管の中心を結ぶ線上におけるプレートの厚さの合計は、隣接する伝熱管の間隔に等しい
ことを特徴とする請求項１に記載の伝熱管支持具。

【請求項3】

前記シェルの軸方向から見たときに異なる段間で交差するプレートによって形成されている各区画（セル）の穴あけまたは展開の許容量だけ、プレート間の前記所定の間隙が、前記伝熱管の直径よりも小さく選択される
ことを特徴とする請求項２に記載の伝熱管支持具。

【請求項4】

各スペーサーグリッドは単独で使用されるように設計されており、プレートの幅はすべての段で等しいことを特徴とする請求項１に記載の伝熱管支持具。

【請求項5】

スペーサーグリッドは、２つが組み合わされて使用されるように設計されており、
各スペーサーグリッドでは、１段のプレートは隣接する他段のプレートよりも幅が狭く、
両方のスペーサーグリッドは、幅の狭いプレートが両端に一致するように接合される
ことを特徴とする請求項１に記載の伝熱管支持具。

【請求項6】

熱交換器において、間隔を空けて複数の伝熱管を支持する伝熱管支持具であって、
円筒形状のシェルと、所定長だけ離れて少なくとも２段に配置された複数枚のプレートとから成るスペーサーグリッドを少なくとも１つ備え、
各段において、前記シェルの軸を通過する平面上に３枚の仕切板が配置され、各仕切板が存在する平面と、当該仕切板に隣接する仕切板が存在する平面とは、角度６０°で交差し、各仕切板の両端は、前記シェルに固定され、
各プレートの幅方向は前記シェルの軸に平行な平面内にあり、
各段において、隣接する２枚の仕切板とそれらの間に位置する前記シェルの縁により形成される１つの仕切区画内の全てのプレートの両端は、それぞれ、前記シェルと１枚の仕切板、又は隣接する２枚の仕切板に固定され、各仕切区画内の各プレートは、所定長の隙間を保って、当該プレートに隣接するプレート、及び、当該プレートが固定されていない側の仕切板に、平行に位置しており、
二つの隣接する段の一つの仕切区画内の一枚のプレートが存在する如何なる二つの平面も、角度６０°で交差し、当該プレートは、前記平面の抑制であり、仕切区画内に存在する直線セグメントに沿って相互接続される
ことを特徴とする伝熱管支持具。

【請求項7】

隣接するプレート間の前記所定長と、隣接する伝熱管の中心を結ぶ線上におけるプレートの厚さの合計は、隣接する伝熱管の間隔に等しい
ことを特徴とする請求項６に記載の伝熱管支持具。

【請求項8】

各仕切区画において、当該仕切区画の両方の段の交差するプレートに形成される各セルの穴あけまたは展開の許容量だけ、プレート間の前記所定の間隙が、前記伝熱管の直径よりも小さく選択される
ことを特徴とする請求項７に記載の伝熱管支持具。

【請求項9】

各スペーサーグリッドは単独で使用されるように設計されており、プレートの幅はすべての段で等しいことを特徴とする請求項６に記載の伝熱管支持具。

【請求項10】

スペーサーグリッドは、２つが組み合わされて使用されるように設計されており、
各スペーサーグリッドでは、１段のプレートは隣接する他段のプレートよりも幅が狭く、
両方のスペーサーグリッドは、幅の狭いプレートが両端に一致するように接合される
ことを特徴とする請求項６に記載の伝熱管支持具。

【請求項11】

いずれの段においても仕切板が中実であることを特徴とする請求項６に記載の伝熱管支持具。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、原子力工業を含む様々な分野の熱システムに利用される熱交換器に関し、特に、液状の重金属から成る冷却媒体の中での動作を主な用途として設計された熱交換器の配管に間隔を空けさせる支持具に関する。

【背景技術】

【0002】

現在使用されている伝熱管支持具は多様である。例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３に記載された構成では、伝熱管束が、かなり製造しにくい輪郭を持つ板（仕切板）により固定されている。本発明に最も類似する技術は、特許文献４に記載された伝熱管支持具である。この支持具はスペーサーグリッドを含む。このグリッドは２本の円筒形状の外殻部材（シェル）から成り、これらのシェルは中間の環状部材によって同軸に接続されている。各シェルには複数本の円筒部材（スリーブ）が設置されており、各スリーブの内側を上記の伝熱管が通る。これらのスリーブは所定長の隙間ずつ離れるように間隔を空けており、梁（ブリッジ）で固定されている。シェル間で共通の軸方向から見たとき、いずれのシェルにおいてもスリーブは、正三角形の角に位置するように並べられている。特許文献５および特許文献６にも、類似する技術が記載されている。特許文献７は次の技術を開示するものとして知られている。スペーサーグリッドが中実の部材から製造されている一方、このグリッドの区画（セル）が主にフライス加工によって形成されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】ソ連発明者証第１５５６２５３号明細書

【特許文献2】ロシア特許第２１５３６４３号明細書

【特許文献3】ロシア実用新案第６２２４号明細書

【特許文献4】ソ連発明者証第５１５０２５号明細書

【特許文献5】ロシア特許第２３８４８０７号明細書

【特許文献6】ロシア特許第２３８６９１５号明細書

【特許文献7】ソ連発明者証第４００７９７号明細書

【特許文献8】ロシア特許第２５３４３３７号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

これらの装置において伝熱管を固定している構造は、特に、腐食、振動、および高温の影響下では明らかに信頼性が不十分である。なぜなら、異なるシェル間ではスリーブが相互に接続されていないので、共通軸の径方向において伝熱管の固定がしっかりしていないからである。したがって、本発明の目的には、伝熱管に間隔を空けさせると同時にそれらの固定を更に確実にする伝熱管支持具の開発が含まれる。

【課題を解決するための手段】

【0005】

上記の目的は、以下に示す本発明に固有の特徴によって達成される。
本発明の第１観点による伝熱管支持具は、筒状のシェルと、少なくとも２段に配置された複数枚の板状部材（プレート）とから成るスペーサーグリッドを少なくとも１つ備えている。各スペーサーグリッドでは、各段のプレートは間隔を空けて並び、所定長の隙間ずつ離れている。各プレートの幅方向はシェルの軸に平行な平面内にある。すべてのプレートは、段ごとに所定長の隙間を保って互いに平行に位置するように端がシェルに固定されている。シェルの軸方向から見たとき、段の異なるプレートは互いに角度６０°で交差し、交点で互いに固定されている。
本発明のこの第１実施形態の特徴は次の点にあってもよい。所定長の隙間と各プレートの厚さとの和は伝熱管の間隔に等しくてもよい。さらに、所定長の隙間は伝熱管の直径よりも小さくてもよく、その差は、シェルの軸方向から見たときに異なる段間で交差するプレートによって形成されている各セルに対するドリル加工またはリーマー加工の許容差であってもよい。

【0006】

本発明の第１実施形態の特徴は次の点にあってもよい。各スペーサーグリッドは単独で使用されてもよく、プレートの幅はすべての段で等しくてもよい。
本発明の第１実施形態の特徴は次の点にもあってもよい。スペーサーグリッドは２つずつ組み合わされて使用されてもよい。各スペーサーグリッドでは、１段のプレートは他段のプレートよりも幅が狭く、シェルの軸方向から見たとき、その１段のプレートに対して他段のプレートは方向が時計まわりに回転していてもよい。両方のスペーサーグリッドは、それぞれの１段のプレートの端が揃うように結合していてもよい。

【0007】

本発明の第２観点による伝熱管支持具は、円筒形状のシェルと、少なくとも２段に配置された複数枚のプレートと、シェルの軸を貫通している３枚の仕切板とから成るスペーサーグリッドを少なくとも１つ備えている。各スペーサーグリッドでは、３枚の仕切板は各端が６０°ずつ変位してシェルに接続されている。各段のプレートは間隔を空けて並び、所定長の隙間ずつ離れている。各プレートの幅方向はシェルの軸に平行な平面内にある。各段のプレートはいずれの部分においても、所定長の隙間を保って互いに平行であり、かつそれらが接続されていない１枚の仕切板に対しても平行であるように、シェルといずれか１枚の仕切板との両方に、または隣接する２枚の仕切板の両方に端が接続されている。シェルの軸方向から見たとき、段の異なるプレートは互いに角度６０°で交差し、交点で互いに固定されている。
本発明のこの第２実施形態の特徴は次の点にあってもよい。所定長の隙間と各プレートの厚さとの和は伝熱管の間隔に等しくてもよい。さらに、所定長の隙間は伝熱管の直径よりも小さくてもよく、その差は、シェルの軸方向から見たときに異なる段間で交差するプレートによって形成されている各セルに対するドリル加工またはリーマー加工の許容差であってもよい。

【0008】

本発明の第２実施形態の特徴は次の点にあってもよい。各スペーサーグリッドは単独で使用されてもよく、プレートの幅はすべての段で等しくてもよい。
本発明の第２実施形態の特徴は次の点にあってもよい。スペーサーグリッドは２つずつ組み合わされて使用されてもよい。各スペーサーグリッドでは、１段のプレートは他段のプレートよりも幅が狭く、シェルの軸方向から見たとき、その１段のプレートに対して他段のプレートは方向が時計まわりに回転していてもよい。両方のスペーサーグリッドは、それぞれの１段のプレートの端が所定の部分の中で揃うように結合していてもよい。

【0009】

本発明の第２実施形態の特徴は、いずれの段においても仕切板が中実に設計されている点にあってもよい。

【発明の効果】

【0010】

本発明の実施により、以下の技術的効果が得られる：
・伝熱管に間隔を空けさせると同時に、それらを更に確実に固定することができる。
・シェル間の共通軸の径方向において伝熱管を更に確実に固定することができる。
・伝熱管を軸方向においては可動にできる。
・スペーサーグリッド内に形成されたセルを互いに独立にすることができる。
・耐振動性が高い。
・耐熱性が高い。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明の第１実施形態による支持具をシェルの軸方向から見た図である。

【図2】図１の示す支持具において、段の異なるプレート間の接続部を示す概略図である。

【図3】本発明の第２実施形態による支持具をシェルの軸方向から見た図である。この支持具では、２つのスペーサーグリッドが組み合わされて用いられている。

【図4】３段のプレート群からなる支持具の概観図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

本発明による伝熱管支持具は、当業者には周知であるバヨネット管（Field tube。例えば、特許文献８参照。）の形に作られた蒸気を発生させる配管（伝熱管）の耐振動性を確保するように設計されている。これらの伝熱管は腐食環境での利用を目的とし、この環境は、伝熱管の周囲を流れる冷却材である液状の重金属の振動、フレッチング、および酸素の活量を特徴とするので、伝熱管を適正に固定することが非常に重要である。本発明は、以下で説明されるスペーサーグリッドの内部に形成されたセルの中に伝熱管を配置する。これにより、伝熱管の固定に対する高い信頼性を確保する。

【0013】

本発明の第１実施形態による伝熱管支持具は、図１が示すように設計されている。この図は、十字形で示されたシェルの軸の方向から見たものである。この支持具はスペーサーグリッド（参照符号“１”で示されている。）を含む。スペーサーグリッド１は、筒状のシェル２（図１にはその内面が破線で示されている。）、および２段の板状部材（プレート）の群３、４からなる。第１段のプレート３の後方に第２段のプレート４は位置する。各段ではプレート３、４が間隔を空けてシェルに接続され、互いに所定長の隙間だけ離されている。隙間の大きさは両段で等しい。第１段のプレート３と第２段のプレート４とは、シェルの軸方向から見たとき、角度６０°で交差している。各プレート３、４の幅方向は、シェルの軸に平行な平面内にある。各プレート３、４の厚みは図１に示されている。プレート群３、４の隙間と各プレートの厚みとの和が伝熱管（図は示していない。）の間隔に等しい。

【0014】

次の設計事項も本発明の想定内である。プレート群３、４の隙間は伝熱管の直径よりも小さく、その差は、シェルの軸方向から見たときに両段のプレートが互いに交差して形成している各区画（セル）に対するドリル加工またはリーマー加工の許容差である。図１は７本の伝熱管用の支持具を示す。中央のセルはひし形である一方、他のセルは丸いが、周の一部がひし形の一角に変化しており、その角度は中央のセルの角度と等しい。図１のセルにはドリル加工もリーマー加工もされていない。

【0015】

図２は、図１の示す支持具において、段の異なるプレート間の接続部を示す概略図である。図の簡略化を目的として、すべてのプレート３、４はシェル２の壁まで、その全長にわたって二次元的に示されている。段の異なるプレート３、４の間の接続部５は意図的に引き伸ばされて描かれているが、実際にはずっと短くてもよく、完全に欠落していてもよい。すなわち、プレート３はプレート４との交点においてプレート４に接続されていてもよい。したがって、第１段のプレート３と第２段のプレート４との隙間は、技術的に考慮されるべき事項に応じて、どのような大きさにも想定可能である。

【0016】

図２において、プレート３、４の幅はほぼ同一である。この設計では、本発明の第１実施形態による支持具は単独で使用可能である。しかし、スペーサーグリッド１には別の設計もある。この設計では、第２段のプレート４が第１段のプレート３よりも狭く、例えばその半分である。この場合、スペーサーグリッド１が２つ組み合わされ、幅の狭いプレートに互いの端を共有させることができる。各スペーサーグリッド１の１段のプレート３（幅の広いプレート）は、シェルの軸方向から見たとき、幅の狭いプレートに対して例えば時計方向に回転しているので、スペーサーグリッド１が２つ組み合わされることにより、セルが六角形状になる。

【0017】

図３は、本発明の第２実施形態による伝熱管支持具を示す。この支持具はスペーサーグリッド（参照符号“６”で示されている。）を含む。このスペーサーグリッド６は、円筒形状のシェル２、および２段のプレート群３、４から成る。これらのプレート３、４は間隔を空けて並べられ、互いに所定長の隙間（図１のスペーサーグリッドでのものと同じである。）だけ離されている。図１の支持具と全く同様に、図３の示す支持具ではプレート３、４の隙間の大きさが両段で等しい。第１段のプレート３と第２段のプレート４とは、シェルの軸方向から見たとき、角度６０°で交差している。各プレート３、４の幅方向は、シェルの軸に平行な平面内にある。各プレート３、４の厚みは図３に示されている。図１の支持具と同様に、プレート３、４の隙間の大きさと各プレートの厚みとの和が伝熱管（図は示していない。）の間隔に等しい。

【0018】

本発明の第２実施形態は第１実施形態とは異なり、円筒形状の軸を貫通している３枚の仕切板７を使用している。仕切板７は端がシェル２に接続されており、６０°ずつ間隔を空けている。隣接する２枚の仕切板７とそれらの間に位置するシェル２の縁とによって形成されている１つの区画では、各段のプレート３、４の両端が、シェル２と２枚の仕切板７の一方とに接続され、または、２枚の仕切板７の両方に接続されている。これにより、いずれの区画においても各段のプレート３、４は間隔を空けて並べられ、所定長の隙間だけ離されており、相互に平行であり、かつそれらが接続されていない残りの仕切板７に対しても平行である。図１の支持具と同様に、両段のプレートは、シェルの軸方向から見たとき、互いに角度６０°で交差しており、交点で互いに固定されている。

【0019】

両段において仕切板７は中実であってもよい。すなわち、仕切板７は、円筒形状のシェル２の全長にわたって広がっていてもよい。その他に、１段の仕切板７が別の段の仕切板から分離されていてもよい。
本発明の第２実施形態による支持具は、本発明の第１実施形態によるものと同様、両段においてプレート３、４の幅が等しい場合には単独で使用可能である。しかし、スペーサーグリッド６には別の設計もある。第２段のプレート４が第１段のプレート３よりも幅が狭く、例えばその半分である。この場合、スペーサーグリッド６が２つ組み合わされ、幅の狭いプレートに互いの端を共有させることができる。各スペーサーグリッド６の１段のプレート３（幅の広いプレート）は、シェルの軸方向から見たとき、幅の狭いプレートに対して例えば時計方向に回転しているので、スペーサーグリッド６が２つ組み合わされることにより、セルが六角形状になる。この結果、伝熱管の固定に対する信頼性が向上する。 図４は、３段のプレートを有する伝熱管支持具を示す。

【0020】

以上のように、本発明の実施形態はいずれも、２段または３段のプレートによって形成されるセルにおいて伝熱管に間隔を空けさせると同時に、これらの伝熱管を更に確実に固定することができる。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】