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公開番号2025021817
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-02-14
出願番号2023125797
出願日2023-08-01
発明の名称熱交換器および高温ガス炉システム、熱交換器の製造方法
出願人三菱重工業株式会社
代理人弁理士法人酒井国際特許事務所
主分類F28F 9/26 20060101AFI20250206BHJP(熱交換一般)
要約【課題】熱交換器および高温ガス炉システム、熱交換器の製造方法において、装置の大型化を抑制可能とする。
【解決手段】水平方向に沿う高温熱媒体流路HFと低温熱媒体流路LFが鉛直方向に交互に設けられる第1熱交換器コアと、第1熱交換器コアの鉛直方向の上方に水平方向に沿う高温熱媒体流路と低温熱媒体流路が鉛直方向に交互に設けられる第2熱交換器コアと、第1熱交換器コアおよび第2熱交換器コアに対して水平方向の一方側に配置される高温側供給ヘッダ52と、水平方向の他方側に配置される低温側供給ヘッダ53と、高温側供給ヘッダと複数の高温熱媒体流路の供給部とを連結する高温側連絡管67と、低温側供給ヘッダと複数の低温熱媒体流路の供給部とを連結する低温側連絡管68と、を備え、高温熱媒体流路の供給部63と高温側連絡管との鉛直方向における連結位置は、高温側供給ヘッダの鉛直方向における熱伸び量に応じて設定される。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
容器と、
前記容器の内部に水平方向に沿って配置される第１支持板と、
前記第１支持板に配置されて水平方向に沿う高温熱媒体流路と低温熱媒体流路が鉛直方向に交互に設けられる第１熱交換器コアと、
前記容器の内部で前記第１支持板より鉛直方向の上方に水平方向に沿って配置される第２支持板と、
前記第２支持板に配置されて水平方向に沿う高温熱媒体流路と低温熱媒体流路が鉛直方向に交互に設けられる第２熱交換器コアと、
前記第１熱交換器コアおよび前記第２熱交換器コアに対して水平方向の一方側に配置される高温側供給ヘッダと、
前記第１熱交換器コアおよび前記第２熱交換器コアに対して水平方向の他方側に配置される低温側供給ヘッダと、
前記高温側供給ヘッダと複数の前記高温熱媒体流路の供給部とを連結する高温側連絡管と、
前記低温側供給ヘッダと複数の前記低温熱媒体流路の供給部とを連結する低温側連絡管と、
を備え、
前記高温熱媒体流路の供給部と前記高温側連絡管との鉛直方向における連結位置は、前記高温側供給ヘッダの鉛直方向における熱伸び量に応じて設定される、
熱交換器。
続きを表示（約 1,300 文字）【請求項２】
前記第２熱交換器コアにおける前記高温熱媒体流路の供給部と前記高温側連絡管との鉛直方向における連結位置は、前記第１熱交換器コアにおける前記高温熱媒体流路の供給部と前記高温側連絡管との鉛直方向における連結位置より上方に設定される、
請求項１に記載の熱交換器。
【請求項３】
前記高温側供給ヘッダは、内部に断熱層が設けられる、
請求項１または請求項２に記載の熱交換器。
【請求項４】
前記第１支持板は、外周部が前記容器の内壁面に支持され、前記高温側供給ヘッダは、鉛直方向に沿って配置される配管であり、前記第１支持板を貫通して連結される、
請求項１に記載の熱交換器。
【請求項５】
前記容器は、内側に内筒が配置され、前記第２支持板は、外周部が前記内筒の内壁面に支持され、前記高温側供給ヘッダは、前記第２支持板を貫通して鉛直方向に相対移動自在である、
請求項４に記載の熱交換器。
【請求項６】
前記低温側供給ヘッダは、鉛直方向に沿って配置される配管であり、前記第１支持板を貫通して連結されると共に、前記第２支持板を貫通して連結される、
請求項５に記載の熱交換器。
【請求項７】
核分裂で生じた熱をヘリウムガスにより外部に取り出す高温ガス炉と、
前記高温ガス炉から排出された高温のヘリウムガスを利用する中間熱利用機器と、
前記中間熱利用機器から排出された高温のヘリウムガスと低温のヘリウムガスとの間で熱交換する再生熱交換器と、
を備え、
前記再生熱交換器として請求項１に記載の熱交換器が適用される、
高温ガス炉システム。
【請求項８】
前記中間熱利用機器は、中間熱交換器とヘリウムガスタービンの少なくとも一つである、
請求項７に記載の高温ガス炉システム。
【請求項９】
容器と、
前記容器の内部に水平方向に沿って配置される第１支持板と、
前記第１支持板に配置されて水平方向に沿う高温熱媒体流路と低温熱媒体流路が鉛直方向に交互に設けられる第１熱交換器コアと、
前記容器の内部で前記第１支持板より鉛直方向の上方に水平方向に沿って配置される第２支持板と、
前記第２支持板に配置されて水平方向に沿う高温熱媒体流路と低温熱媒体流路が鉛直方向に交互に設けられる第２熱交換器コアと、
前記第１熱交換器コアおよび前記第２熱交換器コアに対して水平方向の一方側に配置される高温側供給ヘッダと、
前記第１熱交換器コアおよび前記第２熱交換器コアに対して水平方向の他方側に配置される低温側供給ヘッダと、
前記高温側供給ヘッダと複数の前記高温熱媒体流路の供給部とを連結する高温側連絡管と、
前記低温側供給ヘッダと複数の前記低温熱媒体流路の供給部とを連結する低温側連絡管と、
を備える熱交換器において、
前記高温熱媒体流路の供給部と前記高温側連絡管との鉛直方向における連結位置を、前記高温側供給ヘッダの鉛直方向における熱伸び量に応じて設定する、
熱交換器の製造方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、熱交換器、高温ガス炉システム、熱交換器の製造方法に関するものである。
続きを表示（約 2,400 文字）【背景技術】
【０００２】
積層型熱交換器は、複数の熱交換器コアが鉛直方向に積み重ねられて構成される。熱交換器コアは、例えば、複数のプレートの間に高温熱媒体流路と低温熱媒体流路が交互に設けられて構成され、一方の側部に複数の高温熱媒体流路が集合する高温熱媒体供給部が設けられ、他方の側部に複数の低温熱媒体流路が集合する低温熱媒体供給部が設けられる。積層型熱交換器は、複数の熱交換器コアが鉛直方向に積み重ねられ、高温熱媒体供給ヘッダが複数の連絡管を介して各熱交換器コアの高温熱媒体供給部に連結され、低温熱媒体供給ヘッダが複数の連絡管を介して各熱交換器コアの低温熱媒体供給部に連結されて構成される。このような積層型熱交換器としては、特許文献１に記載されたものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２００７－１７８０９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
高温熱媒体は、高温側供給ヘッダから連絡管を介して高温熱媒体供給部に供給され、高温熱媒体供給部から各高温熱媒体流路に流れる。一方、低温熱媒体は、低温側供給ヘッダから連絡管を介して低温熱媒体供給部に供給され、低温熱媒体供給部から各低温熱媒体流路に流れる。そして、高温熱媒体流路を流れる高温熱媒体と低温熱媒体流路を流れる低温熱媒体との間で熱交換が行われる。ここで、高温熱媒体供給ヘッダや高温熱媒体供給部は、高温熱媒体が流れることから、鉛直方向への熱伸び量が大きい。高温熱媒体供給ヘッダと高温熱媒体供給部は、連絡管により連結されるが、高温熱媒体供給ヘッダと高温熱媒体供給部とで熱伸び量が相違する。そのため、高温熱媒体供給ヘッダと高温熱媒体供給部との熱伸び量の差を吸収するため、連絡管の長さを長くする必要がある。すると、複数の連絡管を含めた熱交換器を占める占有容積が増加してしまい、装置の大型化を招いてしまうという課題がある。
【０００５】
本開示は、上述した課題を解決するものであり、装置の大型化を抑制可能とする熱交換器および高温ガス炉システム、熱交換器の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成するための本開示の熱交換器は、容器と、前記容器の内部に水平方向に沿って配置される第１支持板と、前記第１支持板に配置されて水平方向に沿う高温熱媒体流路と低温熱媒体流路が鉛直方向に交互に設けられる第１熱交換器コアと、前記容器の内部で前記第１支持板より鉛直方向の上方に水平方向に沿って配置される第２支持板と、前記第２支持板に配置されて水平方向に沿う高温熱媒体流路と低温熱媒体流路が鉛直方向に交互に設けられる第２熱交換器コアと、前記第１熱交換器コアおよび前記第２熱交換器コアに対して水平方向の一方側に配置される高温側供給ヘッダと、前記第１熱交換器コアおよび前記第２熱交換器コアに対して水平方向の他方側に配置される低温側供給ヘッダと、前記高温側供給ヘッダと複数の前記高温熱媒体流路の供給部とを連結する高温側連絡管と、前記低温側供給ヘッダと複数の前記低温熱媒体流路の供給部とを連結する低温側連絡管と、を備え、前記高温熱媒体流路の供給部と前記高温側連絡管との鉛直方向における連結位置は、前記高温側供給ヘッダの鉛直方向における熱伸び量に応じて設定される。
【０００７】
また、本開示の高温ガス炉システムは、核分裂で生じた熱をヘリウムガスにより外部に取り出す高温ガス炉と、前記高温ガス炉から排出された高温のヘリウムガスを利用する中間熱利用機器と、前記中間熱利用機器から排出された高温のヘリウムガスと低温のヘリウムガスとの間で熱交換する再生熱交換器と、を備え、前記再生熱交換器として前記熱交換器が適用される。
【０００８】
また、本開示の熱交換器の製造方法は、容器と、前記容器の内部に水平方向に沿って配置される第１支持板と、前記第１支持板に配置されて水平方向に沿う高温熱媒体流路と低温熱媒体流路が鉛直方向に交互に設けられる第１熱交換器コアと、前記容器の内部で前記第１支持板より鉛直方向の上方に水平方向に沿って配置される第２支持板と、前記第２支持板に配置されて水平方向に沿う高温熱媒体流路と低温熱媒体流路が鉛直方向に交互に設けられる第２熱交換器コアと、前記第１熱交換器コアおよび前記第２熱交換器コアに対して水平方向の一方側に配置される高温側供給ヘッダと、前記第１熱交換器コアおよび前記第２熱交換器コアに対して水平方向の他方側に配置される低温側供給ヘッダと、前記高温側供給ヘッダと複数の前記高温熱媒体流路の供給部とを連結する高温側連絡管と、前記低温側供給ヘッダと複数の前記低温熱媒体流路の供給部とを連結する低温側連絡管と、を備える熱交換器において、前記高温熱媒体流路の供給部と前記高温側連絡管との鉛直方向における連結位置を、前記高温側供給ヘッダの鉛直方向における熱伸び量に応じて設定する。
【発明の効果】
【０００９】
本開示の熱交換器および高温ガス炉システム、熱交換器の製造方法によれば、装置の大型化を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
図１は、本実施形態の高温ガス炉システムを表す概略図である。
図２は、本実施形態の再生熱交換器を表す側面図である。
図３は、再生熱交換器を表す平面図である。
図４は、本実施形態の再生熱交換器の作用を説明するための概略図である。
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

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