(57)【要約】【課題】Ｕベンド管からなる伝熱管の面内方向の振動データを取得することができる伝熱管の振動試験装置を提供する。【解決手段】Ｕベンド管からなる伝熱管の外部を流れる流体の流動により発生する伝熱管の振動を計測する伝熱管の振動試験装置であって、Ｕベンド管として、外周側がＵベンド管と同等の形状からなる円筒部材１１と、円筒部材１１の内部に設けられ、板幅方向ＷｂがＵベンド管の面外方向ＤｏとなるＵ字状の板状金属１２とを有する模擬Ｕベンド管１０を用いる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｕベンド管からなる伝熱管の外部を流れる流体の流動により発生する前記伝熱管の振動を計測する伝熱管の振動試験装置であって、
前記Ｕベンド管として、外周側が前記Ｕベンド管と同等の形状からなる円筒部材又は円柱部材と、前記円筒部材又は前記円柱部材の内部に設けられ、板幅方向が前記Ｕベンド管の面外方向となるＵ字状の板状金属とを有する模擬Ｕベンド管を用いることを特徴とする伝熱管の振動試験装置。
【請求項２】
請求項１に記載の伝熱管の振動試験装置において、
前記模擬Ｕベンド管は、直線状の当初の前記円筒部材又は前記円柱部材の内部に溝部を形成し、前記溝部に直線状の当初の前記板状金属を挿入した後、前記円筒部材又は前記円柱部材と共に前記板状金属をＵ字状に曲げて形成したものであることを特徴とする伝熱管の振動試験装置。
【請求項３】
請求項１に記載の伝熱管の振動試験装置において、
前記模擬Ｕベンド管は、直線状の当初の前記板状金属をＵ字状に曲げて形成した後、当該板状金属の周囲に前記円筒部材又は前記円柱部材を形成したものであることを特徴とする伝熱管の振動試験装置。
【請求項４】
請求項１に記載の伝熱管の振動試験装置において、
前記模擬Ｕベンド管は、外周側が前記Ｕベンド管と同等の形状を有する当初の前記円筒部材又は前記円柱部材を複数に分割し、複数に分割した前記円筒部材又は前記円柱部材の内部に各々溝部を形成し、直線状の当初の前記板状金属をＵ字状に曲げて形成した後、前記溝部に前記板状金属を挿入して形成したものであることを特徴とする伝熱管の振動試験装置。
【請求項５】
請求項４に記載の伝熱管の振動試験装置において、
前記模擬Ｕベンド管は、複数に分割した前記円筒部材又は前記円柱部材の外周側全てを被覆部材で被覆して形成したものであることを特徴とする伝熱管の振動試験装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱交換器などの伝熱管の振動試験装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
熱交換器などの伝熱管として、例えば、Ｕベンド管が使用されており、Ｕベンド管は、その振動を拘束するため、ＡＶＢ（Anti-Vibration Bar）によって保持されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１９１０３５号公報
【特許文献２】特開２０１０−１９７０９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述したＡＶＢは、Ｕベンド管が形成する面に垂直な方向である面外方向（後述する図１中の面外方向Ｄｏ参照）の振動を拘束するものであり、ＡＶＢの拘束が不十分であれば、Ｕベンド管が形成する面に平行な方向である面内方向（後述する図１中の面内方向Ｄｉ参照）の振動が発生する可能性も考えられる。しかしながら、実際の装置において面内振動を検証することは困難である。そこで、Ｕベンド管を模擬した流動振動試験で必要な振動データを取得することが考えられるが、通常のＵベンド管であれば、同じ支持条件では、面外方向の固有振動数は面内方向のそれよりも高く、先に面外方向の振動が起きてしまい、面内方向の振動データが取得できない場合がある。
【０００５】
本発明は上記課題に鑑みなされたもので、Ｕベンド管からなる伝熱管の面内方向の振動データを取得することができる伝熱管の振動試験装置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】
上記課題を解決する第１の発明に係る伝熱管の振動試験装置は、
Ｕベンド管からなる伝熱管の外部を流れる流体の流動により発生する前記伝熱管の振動を計測する伝熱管の振動試験装置であって、
前記Ｕベンド管として、外周側が前記Ｕベンド管と同等の形状からなる円筒部材又は円柱部材と、前記円筒部材又は前記円柱部材の内部に設けられ、板幅方向が前記Ｕベンド管の面外方向となるＵ字状の板状金属とを有する模擬Ｕベンド管を用いることを特徴とする。
【０００７】
上記課題を解決する第２の発明に係る伝熱管の振動試験装置は、
上記第１の発明に記載の伝熱管の振動試験装置において、
前記模擬Ｕベンド管は、直線状の当初の前記円筒部材又は前記円柱部材の内部に溝部を形成し、前記溝部に直線状の当初の前記板状金属を挿入した後、前記円筒部材又は前記円柱部材と共に前記板状金属をＵ字状に曲げて形成したものであることを特徴とする。
【０００８】
上記課題を解決する第３の発明に係る伝熱管の振動試験装置は、
上記第１の発明に記載の伝熱管の振動試験装置において、
前記模擬Ｕベンド管は、直線状の当初の前記板状金属をＵ字状に曲げて形成した後、当該板状金属の周囲に前記円筒部材又は前記円柱部材を形成したものであることを特徴とする。
【０００９】
上記課題を解決する第４の発明に係る伝熱管の振動試験装置は、
上記第１の発明に記載の伝熱管の振動試験装置において、
前記模擬Ｕベンド管は、外周側が前記Ｕベンド管と同等の形状を有する当初の前記円筒部材又は前記円柱部材を複数に分割し、複数に分割した前記円筒部材又は前記円柱部材の内部に各々溝部を形成し、直線状の当初の前記板状金属をＵ字状に曲げて形成した後、前記溝部に前記板状金属を挿入して形成したものであることを特徴とする。
【００１０】
上記課題を解決する第５の発明に係る伝熱管の振動試験装置は、
上記第４の発明に記載の伝熱管の振動試験装置において、
前記模擬Ｕベンド管は、複数に分割した前記円筒部材又は前記円柱部材の外周側全てを被覆部材で被覆して形成したものであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、板幅方向が面外方向となる板状金属を内部に配置した模擬Ｕベンド管を用いることにより、面外方向より面内方向の固有振動数を相対的に下げることができ、面内方向の振動データを振動試験により取得することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明に係る伝熱管の振動試験装置の実施形態の一例として、（ａ）は、その伝熱管の概略構成図を示し、（ｂ）は、（ａ）に示した伝熱管のＡ−Ａ線矢視断面図を示し、（ｃ）は、（ｂ）に示した伝熱管の断面の拡大図を示すものである。
【図２】本発明に係る伝熱管の振動試験装置の実施形態の他の一例として、その伝熱管の断面の拡大図を示すものである。
【図３】本発明に係る伝熱管の振動試験装置の実施形態の更なる他の一例として、その伝熱管の概略構成図を示すものである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図１〜図３を参照して、本発明に係る伝熱管の振動試験装置の実施形態を説明する。
【００１４】
（実施例１）
図１（ａ）は、本実施例の伝熱管の振動試験装置として、その伝熱管の概略構成図を示し、図１（ｂ）は、図１（ａ）に示した伝熱管のＡ−Ａ線矢視断面図を示し、図１（ｃ）は、図１（ｂ）に示した伝熱管の断面の拡大図を示すものである。
【００１５】
なお、後述する図２、図３を含め、図１〜図３では、分かり易くするため、１本の伝熱管のみを図示している。又、図１〜図３では、伝熱管の振動試験装置における被試験体となる伝熱管のみを図示し、他の構成は図示していない。伝熱管の振動試験装置の他の構成としては、伝熱管などを収容する試験容器、試験容器の中に流体を供給する流体供給装置、伝熱管に取り付けた歪みゲージや加速度計などを用いて伝熱管の変位を計測する変位計測装置などを有している。このような構成を用い、伝熱管の外部を流れる流体の流動により励起されて伝熱管に発生する振動（流動励起振動）を計測する流動振動試験を行っている。
【００１６】
本実施例の伝熱管の振動試験装置は、伝熱管として、Ｕベンド管を対象とし、面内方向Ｄｉの振動データを振動試験により取得するものである。上述したように、実際のＵベンド管は、面外方向Ｄｏの固有振動数が、面内方向Ｄｉの固有振動数よりも高く、面外方向Ｄｏの振動が先に起きてしまい、面内方向Ｄｉの振動データが取得できない場合がある。そこで、本実施例においては、実際のＵベンド管の代わりに、模擬Ｕベンド管１０を用いている。
【００１７】
模擬Ｕベンド管１０は、具体的には、外周側が実際のＵベンド管と同等の形状を有する中空の１本の円筒部材１１と、円筒部材１１の内部（中空部１１ａの溝部１１ｂ）に設けられ、Ｕ字状の１本の板状金属１２とを有している。
【００１８】
円筒部材１１は、外周側が実際のＵベンド管と同等の形状となるものであれば、例えば、樹脂、硬化ゴム、金属などで形成することができる。円筒部材１１として、樹脂や硬化ゴムなどを用いる場合には、断面変形が生じず、Ｕ字状に曲げられるような硬さの材質を選定する。
【００１９】
板状金属１２は、その板幅方向Ｗｂが面外方向Ｄｏとなるように配置されている。このような配置とすることにより、面外方向Ｄｏに沿う方向については、板状金属１２の板幅方向Ｗｂの剛性により振動を抑制する一方、面内方向Ｄｉに沿う方向については、板状金属１２の弾性により振動を許容している。つまり、板状金属１２は、面内方向Ｄｉに沿う方向に振動可能な１本の板バネとして機能している。この結果、面外方向Ｄｏより面内方向Ｄｉの固有振動数を相対的に下げることができ、面内方向Ｄｉの振動データを振動試験により取得することができる。
【００２０】
上述した模擬Ｕベンド管１０は、例えば、直線状の当初の円筒部材１１の長手方向に沿って、その内部の中空部１１ａの内周側表面に１対の溝部１１ｂを対称位置に形成し、形成した１対の溝部１１ｂに直線状の当初の板状金属１２を挿入し、その後、板状金属１２の板幅方向Ｗｂが面外方向Ｄｏとなるように、円筒部材１１と共に板状金属１２をＵ字状に曲げて、実際のＵベンド管と同様の形状に形成している。
【００２１】
なお、模擬Ｕベンド管１０は、内部に配置した板状金属１２の板幅方向Ｗｂが面外方向Ｄｏとなれば、他の方法で形成してもよく、例えば、後述する実施例２で説明するように、直線状の当初の板状金属１２をＵ字状に曲げておき、その後、Ｕ字状の板状金属１２の周囲に円筒部材１１を形成して、実際のＵベンド管と同様の形状に形成してもよい。
【００２２】
このような構成の模擬Ｕベンド管１０を、少なくとも１つ、望ましくは複数用い、支持板１５で支持して、実際の熱交換器を模擬した構造を形成し、これを上述したような試験容器に収容して、流動振動試験を行うことにより、通常は計測することができない面内方向Ｄｉの振動データを取得することができることになる。このとき、実際の熱交換器でＡＶＢを用いている場合には、実際の熱交換器と同様に、ＡＶＢを取り付ければ、ＡＶＢを含めた試験を行うことができる。
【００２３】
（実施例２）
図２は、本実施例の伝熱管の振動試験装置として、その伝熱管の断面の拡大図を示すものである。
【００２４】
本実施例の伝熱管の振動試験装置も、伝熱管として、Ｕベンド管を対象とし、面内方向Ｄｉの振動データを振動試験により取得するものである。具体的には、実施例１と同様に、本実施例においても、実際のＵベンド管の代わりに、模擬Ｕベンド管２０を用いている。
【００２５】
模擬Ｕベンド管２０は、具体的には、外周側が実際のＵベンド管と同等の形状を有する１本の円柱部材２１と、円柱部材２１の内部に設けられたＵ字状の１本の板状金属２２とを有している。
【００２６】
円柱部材２１は、外周側が実際のＵベンド管と同等の形状となるものであれば、例えば、樹脂、硬化ゴム、金属などで形成することができる。円柱部材２１として、樹脂や硬化ゴムなどを用いる場合には、断面変形が生じない硬さの材質を選定する。
【００２７】
板状金属２２は、その板幅方向Ｗｂが面外方向Ｄｏとなるように配置されている。このような配置とすることにより、面外方向Ｄｏに沿う方向については、板状金属２２の板幅方向Ｗｂの剛性により振動を抑制する一方、面内方向Ｄｉに沿う方向については、板状金属２２の弾性により振動を許容している。つまり、板状金属２２は、面内方向Ｄｉに沿う方向に振動可能な１本の板バネとして機能している。この結果、面外方向Ｄｏより面内方向Ｄｉの固有振動数を相対的に下げることができ、面内方向Ｄｉの振動データを振動試験により取得することができる。
【００２８】
上述した模擬Ｕベンド管２０は、例えば、板状金属２２の板幅方向Ｗｂが面外方向Ｄｏとなるように、直線状の当初の板状金属２２をＵ字状に曲げておき、その後、Ｕ字状の板状金属２２の周囲に円柱部材２１を形成して、実際のＵベンド管と同様の形状に形成している。
【００２９】
なお、模擬Ｕベンド管２０も、内部に配置した板状金属２２の板幅方向Ｗｂが面外方向Ｄｏとなれば、他の方法で形成してもよく、例えば、実施例１と同じように、直線状の当初の円柱部材２１の長手方向に沿って、その内部に溝部を形成し、形成した溝部に直線状の当初の板状金属２２を挿入し、その後、板状金属２２の板幅方向Ｗｂが面外方向Ｄｏとなるように、円柱部材２１と共に板状金属２２をＵ字状に曲げて、実際のＵベンド管と同様の形状に形成してもよい。
【００３０】
このような構成の模擬Ｕベンド管２０を、少なくとも１つ、望ましくは複数用い、支持板で支持して、実際の熱交換器を模擬した構造を形成し、これを上述したような試験容器に収容して、流動振動試験を行うことにより、通常は計測することができない面内方向Ｄｉの振動データを取得することができることになる。このとき、実際の熱交換器でＡＶＢを用いている場合には、実際の熱交換器と同様に、ＡＶＢを取り付ければ、ＡＶＢを含めた試験を行うことができる。
【００３１】
（実施例３）
図３は、本実施例の伝熱管の振動試験装置として、その伝熱管の概略構成図を示すものである。
【００３２】
本実施例の伝熱管の振動試験装置も、伝熱管として、Ｕベンド管を対象とし、面内方向Ｄｉの振動データを振動試験により取得するものである。具体的には、実施例１、２と同様に、本実施例においても、実際のＵベンド管の代わりに、模擬Ｕベンド管３０を用いている。
【００３３】
実施例１では、円筒部材１１の内部に溝部１１ｂを形成しており、実施例２でも、円柱部材２１の内部に溝部を形成したりしているが、所定の長さを有する円筒部材１１や円柱部材２１に溝部を形成することが難しい場合が考えられる。
【００３４】
そこで、本実施例では、模擬Ｕベンド管３０は、複数の短尺部材３１と、複数の短尺部材３１の内部の溝部に挿入されたＵ字状の１本の板状金属３２と、複数の短尺部材３１全てを被覆する被覆部材３３とを有する構成としている。
【００３５】
複数の短尺部材３１は、全てを結合したときに、外周側が実際のＵベンド管と同等の形状となるように形成されたものである。例えば、外周側が実際のＵベンド管と同等の形状を有する円筒部材１１又は円柱部材２１を当初の部材として形成しておき、Ｕ字状に形成した円筒部材１１又は円柱部材２１を長手方向に複数に短尺に分割して、複数の短尺部材３１を形成している。短尺部材３１としては、例えば、樹脂、硬化ゴム、金属などで形成することができ、樹脂や硬化ゴムなどを用いる場合には、断面変形が生じないような硬さの材質を選定する。
【００３６】
板状金属３２は、その板幅方向Ｗｂが面外方向Ｄｏとなるように配置されている。このような配置とすることにより、面外方向Ｄｏに沿う方向については、板状金属３２の板幅方向Ｗｂの剛性により振動を抑制する一方、面内方向Ｄｉに沿う方向については、板状金属３２の弾性により振動を許容している。つまり、板状金属３２は、面内方向Ｄｉに沿う方向に振動可能な１本の板バネとして機能している。この結果、面外方向Ｄｏより面内方向Ｄｉの固有振動数を相対的に下げることができ、面内方向Ｄｉの振動データを振動試験により取得することができる。
【００３７】
被覆部材３３は、複数の短尺部材３１の外周側全てを被覆するものであり、薄いチューブ、例えば、熱収縮チューブなどを適用可能である。なお、被覆部材３３を用いずに、複数の短尺部材３１同士を、例えば、接着剤などで接着してもよい。
【００３８】
上述した模擬Ｕベンド管３０は、例えば、外周側が実際のＵベンド管と同等の形状となるように形成された当初の円筒部材１１又は円柱部材２１を、その長手方向において、短尺に複数に分割して短尺部材３１を形成し、各短尺部材３１の長手方向に沿って、その内部に溝部を加工しておく。この加工の際に各短尺部材３１の内部に溝部を加工し易いように、各短尺部材３１の長さを短くしている。そして、板状金属３２の板幅方向Ｗｂが面外方向Ｄｏとなるように、直線状の当初の板状金属３２をＵ字状に曲げて形成した後、短尺部材３１の溝部に板状金属３２を挿入し、複数の短尺部材３１の外周側全てを被覆部材３３で被覆して、実際のＵベンド管と同様の形状に形成している。
【００３９】
なお、模擬Ｕベンド管３０も、内部に配置した板状金属３２の板幅方向Ｗｂが面外方向Ｄｏとなれば、他の方法で形成してもよく、例えば、更に、各短尺部材３１を直径方向に沿って分割（半割状に分割）してもよく、これにより、溝部の形成、更には、板状金属３２の挿入も容易となる。
【００４０】
このような構成の模擬Ｕベンド管３０を、少なくとも１つ、望ましくは複数用い、支持板３５で支持して、実際の熱交換器を模擬した構造を形成し、これを上述したような試験容器に収容して、流動振動試験を行うことにより、通常は計測することができない面内方向Ｄｉの振動データを取得することができることになる。このとき、実際の熱交換器でＡＶＢを用いている場合には、実際の熱交換器と同様に、ＡＶＢを取り付ければ、ＡＶＢを含めた試験を行うことができる。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明は、伝熱管としてＵベンド管を用いている熱交換機や蒸気発生器などを対象とし、そのＵベンド管の面内方向の振動の振動試験に適用可能なものである。
【符号の説明】
【００４２】
１０  模擬Ｕベンド管
１１  円筒部材
１２  板状金属
１５  支持板
２０  模擬Ｕベンド管
２１  円柱部材
２２  板状金属
３０  模擬Ｕベンド管
３１  短尺部材
３２  板状金属
３３  被覆部材
３５  支持板
【図１】
2014137310.tif 000003
【図２】
2014137310.tif 000004
【図３】
2014137310.tif 000005