JPS6334394B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、らせん管型熱交換器（蒸気発生装置
など）に関し、特に、一定の組立形態に配列した
各管を溝形構造体等の中にばね押しすることによ
つてそれらの管を配列体として安定化させるため
の技術に関する。

従来の技術及び発明が解決しようとする問題点 管をらせん状即ちコイル状に巻回させることを
必要とする熱交換器においては、管内で流体が沸
騰すること、そして、管内を流体が高速度で流れ
ることからして、管が過度の振動により損傷する
ことがないように管を堅く繋留しておかなければ
ならない。一方では、そのような熱交換器は高温
で作動することが多いので、管に熱伸縮を許すだ
けの十分な移動の自由を与えることも必要であ
る。

管をしつかり保持することと、管に熱伸縮のた
めの移動の自由を与えることという２つの相反す
る要件を充足するために従来から多くの提案がな
されている。

例えば、米国特許第3989105号は、複数列の波
形管を同心関係をなすたがの間に嵌合させ、各列
内の隣接する管の間に管締め金をくさび状に圧入
することを開示している。

米国特許第3782455号は、一連のたがを管列の
周りに同心的に巻きつけ、それらのたがに形成し
た凹部内に各管を嵌合させることにより管を把持
することを教示している。

米国特許第3677339号は、らせん管を一定の間
隔で隔置したスペーサバーの間にくさび状に圧入
させるようにした支持構造体を開示している。各
スペーサバーは隣接する管を抱持し、錠止帯片に
係合して管をスペーサバーに固定する突起を有し
ている。

米国特許第3554168号は、管の熱伸縮を許容す
るように滑り接触を可能とする程度に管に対して
摩擦係合する管支持体を開示している。

米国特許第3545537号は、熱交換管に係合して
それを保持するくぼみ付バーと、それらのバーを
支持する薄板から成る支持構造体を開示してい
る。

米国特許第3545534号は、管受容表面を有する
取付部材をスロツト及び孔付支持部材に締着する
ようにした構造体を開示している。

米国特許第3509939号は、半径方向に突出した
複数の腕を有する円錐形の中空押圧部材を含む管
支持構造体を開示している。それらの腕は、管を
支持する担持ロツドを保持する。

米国特許第3286767号は、管を支持部材にクラ
ンプするための技法を教示している。

米国特許第3026858号は、管の熱伸縮を許容す
るように管をローラ上に載せるようにした水冷管
支持体を開示している。

米国特許第2884911号は、熱交換管を受容する
ための凹部を有する板部材を保持したＵ字形部材
を開示している。

米国特許第2402209号は、フイン付管を波形帯
片の間に締付けるようにした支持構造体を開示し
ている。

米国特許第2175555号は、個々の管を抱持する
ための突起を備えた中間支持部材を含む支持構造
体を開示している。

米国特許第1973129号は、個々の管を受容する
受口を備えた剛性ブロツクを含む支持構造体を開
示している。

上述の先行技術は、いずれも、他の問題を解決
の犠牲にして１つの問題を解決しようとしたもの
である。例えば、上述の特許のうち幾つかのもの
においては、管の振動を防止するために各管が支
持構造体に堅く固定されている。しかしながら、
先に述べたように、このような管の固定的な取付
けは、管の熱伸縮による応力を増大させる結果と
なる。

他方、管をローラ上に載置したり、弛く支持構
造体に取付けたのでは、熱による伸縮をある程度
補償するが、管の振動、従つてそれに起因する損
傷を惹起し易い。

従つて、本発明は、上記従来技術の問題点を解
決することを企図したものであり、その目的を達
成するために、上記２つの相反する要件を充足
し、しかも、頑丈で、製造費が安く、組立の容易
な支持構造体を提供する。

問題点を解決するための手段及び発明の作用 本発明によれば、１列の管を支持するための第
１の切欠き付溝形支持体を設ける。この溝形支持
体内に嵌合させた管を保持するために各管を外部
から押圧するばね板を設ける。次に、第２の溝形
支持体を上記ばね板に圧接させて第１溝形支持体
に固定する。このようにして、各列の管を振動し
ないように保持するとともに、ばね板により管の
熱伸縮による応力を減少させる。

更に、本発明の支持構造体によれば、上記ばね
板に当接させる第２支持体に所定の押圧力を加え
ることにより、管に実際に加えられるばね力を従
来の技術では得られなかつたような正確さで定め
ることができる。

このように、本発明は、管の振動を抑制し、し
かも、熱による管の伸縮を許容して過大応力の発
生を回避するような態様でらせん巻管を支持する
ための支持構造体を提供する。

実施例の説明 以下に添付図を参照して本発明の実施例を説明
する。第１図は、らせん管型蒸気発生装置の１組
のらせん巻管（以下単に、「管」とも称する）２
１の垂直断面図である。管２１は、水平に対して
鋭角をなして上方へらせん状に巻き上げられてい
る。図示のように、管２１の各巻きは、直立溝形
支持構造体１０によつて支持する。直立溝形支持
構造体１０は、基本的には、平坦な直立支持板
（以下単に、「支持板」と称する）１１と、その両
側縁から該支持板の平面に対して垂直に、かつ、
らせん管型蒸気発生装置のほぼ半径方向に延長さ
せた支持部材１３，１３及び１４，１４とから成
つている。支持板１１の両側縁には上下方向に等
間隔に切欠き１２を形成する。支持板１１の両側
に対向して対をなす各組の支持部材１３，１３と
１４，１４とは上下方向に交互に等間隔に、かつ
切欠き１２と１２の間に位置するように配置す
る。支持部材１３と１４とは、その先端部分の形
態が僅かに異る。例えば、支持部材１４はほぼ長
方形であるが、支持部材１３の先端部には凹部２
０を形成してある。凹部２０の目的については後
述する。各管２１は、それぞれ交互に隔置した支
持部材１３と１４の間に嵌合させる。各支持部材
１３，１４はその先端を隣接する溝形構造の支持
板１１にまで延長させ、該隣接支持板１１の切欠
き１２に嵌合させてそれに溶接する。このような
構造をらせん管型蒸気発生装置の軸線に対して垂
直方向にも、半径方向にも、管列の数に応じて必
要なだけ組立てる。

本発明によれば、支持板１１の両側縁から延長
している支持部材の間に複数のばね板２４を嵌着
させる。ばね板２４は、支持板１１に平行なほぼ
平坦な部分２５と、該ばね板の長手に対して横断
方向に延びる波形部分２６とを有している。波形
部分２６は、当該直立溝形支持構造体の支持板１
１に向かつて突出するように配向し、かつ、隣接
する管２１，２１に対して接線関係をなして当接
するように配置する。かくして、各波形部分２６
を２つの隣接する管２１に圧接させ、それらの管
を隣接する支持部材１３と１４によつて画定され
る凹所内に保持される。

第１及び２図に示されるように、ばね板２４の
波形部分２６の両端部には切欠き３０を形成す
る。これらの切欠きの幅は、支持部材１４を受容
することができるように支持部材の幅より多少大
きい寸法とする。ばね板２４の端部は支持部材１
３の凹部２０に係合させる。

第２図にみられるように、管２１はらせん状に
巻回するにつれて左方へ上昇している。第２図に
は４巻きの管だけしか示されていないが、蒸気発
生装置のような熱交換器には数百巻きもの管が設
けられている。第２図でみてらせん巻管２１の左
方への上昇に適応するように、支持板１１の左側
の支持部材１３，１４は、対応する右側の支持部
材１３，１４より僅かに上方へずらせて配置す
る。ばね板２４の波形部分２６には、支持板１１
に平行な方向の流体流路を形成するとともに、ば
ね板２４の組立に容易にし、かつ、十分なばね力
を与えるようにばね板の剛性（腰の強さ）を調節
するための孔２７を形成する。孔２７が小さいほ
ど、ばね板２４の剛性度が低くなる。

第３図にみられるように、図示の好ましい実施
例においては支持部材１４は、支持板１１と一体
に形成されており、単一の支持板をスタンプ（打
抜）加工することによつて直立溝形支持構造体１
０の形に形成することができる。

本発明の支持構造体を使用したらせん巻管型熱
交換器の組立方法は以下の通りである。必要数の
直立溝形支持構造体１０を用意し、まず第１番目
の支持構造体１０をその支持部材１３，１４が蒸
気発生装置の中心から半径方向外方に向けられる
ようにして位置付けする。最も内側の管列を巻回
して直立溝形支持構造体に嵌合させる。２つの上
下に隣接した管の巻きを直立溝形支持構造体に嵌
合させたならば、それに対応するばね板２４の一
端部を両側支持部材１３の凹部２０に挿入し、該
ばね板をその長手方向に圧縮させてばね板の他方
の端部を対応する支持部材１３の凹部２０に弾発
的に挿入することにより、ばね板２４を管２１を
抱持するようにして位置づけする。ばね板２４
は、凹部２０に係合し、それによつて所定位置に
保持されるように寸法づけされている。このよう
にして最内側の管列を巻終えたならば、第２番目
の直立溝形支持構造体１０を、その切欠き１２が
第１番目の直立溝形支持構造体１０の支持部材１
３，１４と合致するように位置ぎめする。次い
で、２つの直立溝形支持構造体１０を互いに圧接
させてばね板２４を、管２１に対する所望の押圧
力が得られる点まで圧縮し、支持部材１３，１４
を嵌合した切欠き１２に溶接する。次いで、第２
列目の管２１をらせん状に巻回し、第１列目の管
の場合と同様にして直立溝形支持構造体１０に嵌
合させる。この手順を繰返して所望数の列のらせ
ん巻管を組立てる。最外側の列の管をその外側か
ら固定するために、支持部材１３，１４のない支
持板１１だけを用いることができる。上述の好ま
しい実施例においては、各管２１の高さを各列間
でずらせてある。各列の各管を隣接する列の管と
同り高さにしたい場合は、支持部材１４を省除
し、すべての切欠き１２を支持部材１４の置かれ
ていた部位に設ければよい。そのような実施例は
図には示されていないが、本発明の範囲に含まれ
るものである。上述の好ましい実施例では、支持
部材１３，１４は、製造及び組立を容易にするた
めに支持板１１の側縁に形成されているが、本発
明はこれに限定されるものではなく、支持部材１
３，１４を適当な手段によつて支持板１１に固着
してもよい。例えば、支持板１１に追加の切欠き
１２を設け、その切欠きに支持部材１３，１４を
溶接してもよい。

発明の作用効果 以上のように、本発明は、剛性の支持構造部材
と、ばね板との独特の組合せにより、管を振動し
ないようにしつかり保持するとともに、管の熱伸
縮を許容して過大応力の発生を回避するという、
上記２つの相反する要件を充足し、しかも、頑丈
で、製造費が安く、組立の容易な支持構造体を提
供するものである。

即ち、本発明によれば、各らせん巻管２１がそ
れぞれ対応する上側剛性支持部材１３と下側剛性
支持部材１４の両方によつて係合され、それらの
支持部材の間に嵌合し受容されるように該剛性支
持部材１３，１４を支持板１１の長手方向に間隔
を置いて配置する。かくして、各管は、上下支持
部材の間にぴつたり嵌められるので管の垂直（上
下）方向の振動が抑止される。この構造は、管が
熱膨脹する場合、その垂直方向への膨脹を制限す
るが、当業者には周知のように、この種の管は、
通常、可撓性を有しているので、垂直方向への膨
脹をも補償して水平方向に膨脹し、楕円形状とな
る。本発明の構成によれば、このような管の水平
方向の膨脹は、もちろん、ばね板２４によつて可
能とされる。しかも、このばね板は、管を弾性的
に支持板１１に圧接させる作用を有しているので
管の水平方向の振動を防止する。

以上、本発明を実施例に関連して説明したが、
本発明は、ここに例示した実施例の構造及び形態
に限定されるものではなく、本発明の精神及び範
囲から逸脱することなく、いろいろな実施形態が
可能であり、いろいろな変更及び改変を加えるこ
とができることは当業者には明らかであろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は、らせん巻管を支持した本発明の支持
構造体の部分側面図、第２図は第１図の支持構造
体の立面図、第３図は第１図の線３−３に沿つて
みた支持構造体の断面図である。 １０：直立溝形支持構造体、１１：支持板、１
２：切欠き、１３，１４：支持部材、２０：凹
部、２４：ばね板、２５：平坦部分、２６：波形
部分、３０：切欠き。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 複数のらせん巻管（管）をほぼ平行に、か
   つ、複数の平行な同心管として支持するための支
   持構造体において、 前記管２１のらせん軸線に対して平行に、か
   つ、１対の対応する管の間に配置した複数の長手
   方向に延長する剛性の支持板１１と、 前記各隣接する対の支持板の間に延設し、該支
   持板の長手両側縁に固定した複数の剛性の支持部
   材１３，１４と、該各支持板１１の一方の側縁に
   固定した各支持部材１３，１４と、それに対応し
   て該支持板の他方の側縁に固定した支持部材とを
   前記管のらせん傾斜に合致するように互いにずら
   せて配置し、かつ、各らせん巻管がそれぞれ対応
   する上側支持部材１３と下側支持部材１４の両方
   によつて係合され、それらの支持部材１３，１４
   の間に嵌合し、受容されるように該支持部材１
   ３，１４を該支持板１１の長手方向に間隔を置い
   て配置したことと、 前記管を前記支持板に圧接させるためのもので
   あつて、各々、該管にほぼ平行に延長し、隣接す
   る各１対の管に圧接する波形部分２６と、前記支
   持板に圧接する平坦部分２５とを交互に有してい
   る複数のばね板２４とから成る支持構造体。 ２ 前記各支持板１１の両側縁に前記支持部材１
   ３，１４の端部と嵌合して該端部を受容するため
   の切欠き１２が形成されている特許請求の範囲第
   １項記載の支持構造体。 ３ 前記複数の支持部材１３，１４のうち１つ置
   きの支持部材１３に前記ばね板２４の端部を受容
   する凹部２０を形成し、該ばね板は、該１つ置き
   の支持部材の該凹部に係合するような大きさの寸
   法とし、該ばね板に、該１つ置きの支持部材以外
   の支持部材１４に受容する切欠き３０を形成した
   特許請求の範囲第１項記載の支持構造体。 ４ らせん巻管を有する熱交換器のための支持構
   造体を組立てる方法において、 (a) 複数の長手方向に延長したほぼ平坦な剛性の
   支持板１１と、該支持板の両側縁に固定し該支
   持板の平面から垂直に延長させた複数の剛性の
   支持部材１３，１４を準備し、各らせん巻管が
   それぞれ対応する上側支持部材１３と下側支持
   部材１４の両方によつて係合され、それらの支
   持部材１３，１４の間に嵌合し受容されるよう
   に該複数の支持部材を該支持板１１の長手方向
   に間隔を置いて配置し、該各支持板にはそれに
   隣接する支持板の支持部材と嵌合する切欠き１
   ２を形成し、前記管にほぼ平行に延長する波形
   部分２６と、平坦部分２５を交互に有する複数
   のばね板２４を準備し、前記複数の支持部材の
   うち１つ置きの支持部材１３には該ばね板の端
   部を受容する凹部２０を形成し、該ばね板は、
   該１つ置きの支持部材の該凹部に係合するよう
   な大きさの寸法とし、該ばね板に、該１つ置き
   の支持部材以外の支持部材１４を受容する切欠
   き３０を形成し (b) 前記複数の支持板のうちの第１組の支持板を
   前記熱交換器の中心軸線の周りに分散させて垂
   直に位置づけし、 (c) 前記熱交換器の管を前記第１組の支持板１１
   の上下支持部材の間に嵌合するようにらせん状
   に巻回し、 (d) 前記複数のばね板の各々を、そのばね板の一
   端部を１対の前記凹部２０に挿入し、他端部を
   対向する１対の前記凹部２０に弾発的に挿入し
   て該ばね板の波形部分が１対の前記らせん状に
   巻回された管に平行に当接するように位置づけ
   し、 (e) 第２組の支持板を、該支持板の前記切切欠き
   １２が前記第１組の支持板の支持部材と嵌合す
   るように位置づけし、 (f) 前記第２組の支持板を第１組の支持板に対し
   て押圧して前記ばね板を、それが前記管に対し
   て所望の押圧力を与えるまで圧縮させ、 (g) 第１組の支持板の支持部材を第２組の支持板
   の切欠き１２に溶接し、 (h) 熱交換器が組立てられるまで前記工程(c)〜(g)
   を繰返して必要数の組の支持板を組立てること
   から成る方法。