JP2013083374A - 振止部材取付構造および蒸気発生器 - Google Patents

Abstract

【課題】振止部材の機能を損なうことなく、管支持板の差込孔と振止部材との間の隙間によって生じる隙間流励起振動を防止すること。
【解決手段】複数の伝熱管の間に配置される棒状の振止部材１４Ｂが、伝熱管を支持する管支持板６に設けられた差込孔６Ａに端部を挿通されて取り付けられる振止部材取付構造において、差込孔６Ａの内面６Ａａと振止部材１４Ｂの周面１４Ｂａとの間に隙間Ｓを設け、かつ振止部材１４Ｂまたは差込孔６Ａの内面６Ａａの少なくとも一方に、隙間Ｓを維持しつつ当該隙間Ｓを通過する流体を通す流路１８（溝１８Ａ）を設ける。
【選択図】図５

Description

本発明は、伝熱管を振れ止めする振止部材を取り付けるための振止部材取付構造、および当該振止部材取付構造が適用される蒸気発生器に関するものである。

蒸気発生器は、Ｕ字形状の伝熱管が複数整列されたものである。この蒸気発生器では、伝熱管の間に気液二相流体が流れる際のＵ字形状の円弧部での流体励起振動を防ぐため、振止部材が用いられている。振止部材は、円弧部において伝熱管の間に挿入されたほぼＶ字形状のものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開昭６１−２９１８９６号公報

ところで、原子力発電設備における出力向上に伴い、蒸気発生器の出力を向上させるため蒸気発生器が大型化する。このため、伝熱管の円弧部の半径が大きくなることから、振止部材による支持箇所を増す必要がある。具体的に、円弧部の中心部分では、上述したＶ字形状の振止部材が届かないため、円弧部の中央部に、垂直に立てられた直線形状の振止部材が採用される。この直線形状の振止部材は、伝熱管の円弧部の外側は一端が支持部材によって支持され、円弧部の中心側では他端が管支持板に挿通された形態となる。そして、直線形状の振止部材を管支持板に挿通する形態は、原子力発電設備の運転時に振止部材の熱伸びがあることから、管支持板の差込孔と振止部材との間に隙間を設ける必要がある。

しかしながら、管支持板の差込孔と振止部材との間に隙間を設けると、この隙間を流れる水蒸気によって振止部材自体が隙間流励起振動を起こしてしまうおそれがある。この隙間流励起振動を防止するには、隙間を広くして限界流速を上げることや、差込孔の内面を水蒸気の流れの下流側に向けて先細テーパー形状にしたり、差込孔の内面の水蒸気の流れの下流側に突起を設けたりして隙間の出口圧損を増大させることが考えられる。ところが、隙間を広くすると、振止部材の位置決め精度が低下し、本来の機能である伝熱管の振動抑制機能が低下することになる。また、差込孔を先細テーパー形状にしたり、突起を設けたりすると、差込孔の内面と振止部材とが接触し易くなって、熱伸びを逃がす機能が低下するとともに、接触時の衝突振動強度を考慮しなければならない。

本発明は、上述した課題を解決するものであり、振止部材の機能を損なうことなく、管支持板の差込孔と振止部材との間の隙間によって生じる隙間流励起振動を防止することのできる振止部材取付構造および蒸気発生器を提供することを目的とする。

上述の目的を達成するために、本発明の振止部材取付構造は、複数の伝熱管の間に配置される棒状の振止部材が、前記伝熱管を支持する管支持板に設けられた差込孔に端部を挿通されて取り付けられる振止部材取付構造において、前記差込孔の内面と前記振止部材の周面との間に隙間を設け、かつ前記振止部材または前記差込孔の内面の少なくとも一方に、前記隙間を維持しつつ前記隙間を通過する流体を通す流路を設けることを特徴とする。

隙間に流体が流れることで、振止部材に隙間流励起振動が発生するおそれがある。この隙間流励起振動は、隙間を広くして限界流速を上げることで防止できるが、隙間を広くすると、振止部材の位置決め精度が低下し、本来の機能である伝熱管の振動抑制機能が低下することになる。この点、本発明の振止部材取付構造によれば、流路によって流体を通すことで限界流速を上げるため、隙間流励起振動を防止することができ、かつ流路は隙間を維持するように設けられているため隙間自体を広くするものではない。この結果、振止部材の振れ止め機能を損なうことなく、管支持板の差込孔と振止部材の間の隙間によって生じる隙間流励起振動を防止することができる。

また、本発明の振止部材取付構造では、前記流路は、前記振止部材の周面または前記差込孔の内面の少なくとも一方に、前記隙間を通過する前記流体の流れ方向に沿って凹設された溝であることを特徴とする。

この振止部材取付構造によれば、溝によって流体を通すことで限界流速を上げるため、隙間流励起振動を防止することができ、かつ溝は振止部材の周面または差込孔の内面の少なくとも一方に設けられているため隙間自体を広くするものではない。この結果、振止部材の振れ止め機能を損なうことなく、管支持板の差込孔と振止部材との間の隙間によって生じる隙間流励起振動を防止することができる。

また、本発明の振止部材取付構造は、前記溝の溝底が、前記隙間を通過する前記流体の下流側に向けて漸次浅く形成されていることを特徴とする。

隙間流励起振動は、隙間をなす差込孔の内面や振止部材の周面を下流側に向けてテーパー形状として限界流速を上げることで防止できるが、隙間が下流側に向かって狭くなるので、差込孔の内面と振止部材とが接触し易くなって、熱伸びを逃がす機能が低下するとともに、接触時の衝突振動強度を考慮しなければならない。この点、本発明の振止部材取付構造によれば、溝の溝底をテーパー形状とすることで限界流速を上げるため、隙間流励起振動を防止することができ、かつ溝が振止部材の周面または差込孔の内面の少なくとも一方に設けられているため溝底をテーパー形状にしても隙間自体を狭くするものではない。この結果、振止部材の振れ止め機能を損なうことなく、管支持板の差込孔と振止部材との間の隙間によって生じる隙間流励起振動を防止することができる。

また、本発明の振止部材取付構造では、前記流路は、前記振止部材の相反する側に設けられた前記隙間を通過する前記流体を流通させるように前記振止部材に貫通して設けられた貫通孔であることを特徴とする。

振止部材の相反する側の隙間に流体が流れると、相互の圧力差によって隙間流励起振動が発生するおそれがある。そのため、本発明の振止部材取付構造では、貫通孔によって、相反する側の隙間を通過する流体を相互に流通させることで、相互の圧力差を低減するため、隙間流励起振動を防止することができ、かつ貫通孔は振止部材に貫通して設けられているため隙間自体を広くしたり狭くしたりするものではない。この結果、振止部材の振れ止め機能を損なうことなく、管支持板の差込孔と振止部材との間の隙間によって生じる隙間流励起振動を防止することができる。

また、本発明の振止部材取付構造では、前記貫通孔は、複数設けられて前記振止部材の内部で連通して形成されていることを特徴とする。

この振止部材取付構造によれば、複数の貫通孔が、振止部材の内部で相互に連通して形成されているため、振止部材の左右に加えて表裏の隙間に対しても流体圧力の抜け道をつくることで、隙間流励起振動を防止する効果を顕著に得ることができる。

上述の目的を達成するために、本発明の蒸気発生器は、加熱された一次冷却水を伝熱管内に通し、前記伝熱管外部の二次冷却水と熱交換させて当該二次冷却水を蒸発させる蒸気発生器であって、上述のいずれか１つに記載の振止部材取付構造を適用して、前記伝熱管を振れ止めする振止部材を取り付けてなることを特徴とする。

この蒸気発生器によれば、振止部材による伝熱管の振動防止機能を損なうことなく、管支持板の差込孔と振止部材との間の隙間によって生じる隙間流励起振動を防止する効果を顕著に得ることができる。

本発明によれば、振止部材の機能を損なうことなく、管支持板の差込孔と振止部材との間の隙間によって生じる隙間流励起振動を防止することができる。

図１は、本発明の実施の形態に係る蒸気発生器の側断面概略図である。 図２は、伝熱管群の平面視概略図である。 図３は、図２のＡ−Ａ断面図である。 図４は、伝熱管群の斜視概略図である。 図５は、本発明の実施の形態１に係る振止部材取付構造を示す側断面図である。 図６は、図５の底面図である。 図７は、本発明の実施の形態１に係る他の振止部材取付構造を示す側断面図である。 図８は、図７の底面図である。 図９は、本発明の実施の形態１に係る他の振止部材取付構造を示す側断面図である。 図１０は、図９の底面図である。 図１１は、本発明の実施の形態２に係る振止部材取付構造を示す側断面図である。 図１２は、図１１の底面図である。 図１３は、本発明の実施の形態２に係る他の振止部材取付構造を示す側断面図である。 図１４は、図１３の底面図である。 図１５は、本発明の実施の形態２に係る他の振止部材取付構造を示す側断面図である。 図１６は、図１５の底面図である。 図１７は、本発明の実施の形態３に係る振止部材取付構造を示す側断面図である。 図１８は、図１７の底面図である。 図１９は、本発明の実施の形態３に係る他の振止部材取付構造を示す側断面図である。 図２０は、図１９の底面図である。 図２１は、本発明の実施の形態３に係る他の振止部材取付構造を示す側断面図である。 図２２は、図２１の底面図である。

以下に、本発明に係る実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施の形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。

図１は、本実施の形態に係る蒸気発生器の側断面概略図である。蒸気発生器１は、例えば、加圧水型原子炉（ＰＷＲ：Pressurized Water Reactor）に用いられる。加圧水型原子炉は、原子炉冷却材および中性子減速材として軽水を使用している。加圧水型原子炉は、軽水を炉心全体にわたって沸騰しない高温高圧水としての一次冷却水を蒸気発生器１に送る。蒸気発生器１では、高温高圧の一次冷却水の熱を二次冷却水に伝え、二次冷却水に水蒸気を発生させる。そして、この水蒸気によりタービン発電機が回されて発電する。

蒸気発生器１は、上下方向に延在され、かつ密閉された中空円筒形状を成し、上半部に対して下半部が若干小径とされた胴部２を有している。胴部２は、その下半部内に、該胴部２の内壁面と所定間隔をもって配置された円筒形状を成す管群外筒３が設けられている。この管群外筒３は、その下端部が、胴部２の下半部内の下方に配置された管板４近傍まで延設されている。管群外筒３内には、伝熱管群５１が設けられている。伝熱管群５１は、逆Ｕ字形状をなす複数の伝熱管５から成る。各伝熱管５は、Ｕ字形状の円弧部を上方に向けて配置され、下端部が管板４に支持されているとともに、中間部が複数の管支持板６を介して管群外筒３に支持されている。管支持板６には、多数の貫通孔（図示せず）が形成されており、この貫通孔内に各伝熱管５が貫通されている。

胴部２は、その下端部に水室７が設けられている。水室７は、内部が隔壁８により入室７１と出室７２とに区画されている。入室７１は、各伝熱管５の一端部が連通され、出室７２は、各伝熱管５の他端部が連通されている。また、入室７１は、胴部２の外部に通じる入口ノズル７１１が形成され、出室７２は、胴部２の外部に通じる出口ノズル７２１が形成されている。そして、入口ノズル７１１は、加圧水型原子炉から一次冷却水が送られる冷却水配管（図示せず）が連結され、出口ノズル７２１は、熱交換された後の一次冷却水を加圧水型原子炉に送る冷却水配管（図示せず）が連結される。

胴部２は、その上半部内に、給水を蒸気と熱水とに分離する気水分離器９、および分離された蒸気の湿分を除去して乾き蒸気に近い状態とする湿分分離器１０が設けられている。気水分離器９と伝熱管群５１との間には、外部から胴部２内に二次冷却水の給水を行う給水管１１が挿入されている。さらに、胴部２は、その上端部に、蒸気排出口１２が形成されている。また、胴部２は、その下半部内に、給水管１１からこの胴部２内に給水された二次冷却水を、胴部２と管群外筒３との間を流下させて管板４にて折り返させ、伝熱管群５１に沿って上昇させる給水路１３が形成されている。なお、蒸気排出口１２は、タービンに蒸気を送る冷却水配管（図示せず）が連結され、給水管１１は、タービンで使用された蒸気が復水器（図示せず）で冷却された二次冷却水を供給するための冷却水配管（図示せず）が連結される。

このような蒸気発生器１では、加圧水型原子炉で加熱された一次冷却水は、入室７１に送られ、多数の伝熱管５内を通って循環して出室７２に至る。一方、復水器で冷却された二次冷却水は、給水管１１に送られ、胴部２内の給水路１３を通って伝熱管群５１に沿って上昇する。このとき、胴部２内で、高圧高温の一次冷却水と二次冷却水との間で熱交換が行われる。そして、冷やされた一次冷却水は出室７２から加圧水型原子炉に戻される。一方、高圧高温の一次冷却水と熱交換を行った二次冷却水は、胴部２内を上昇し、気水分離器９で蒸気と熱水とに分離される。そして、分離された蒸気は、湿分分離器１０で湿分が除去されてからタービンに送られる。

このように構成された蒸気発生器１において、一次冷却水が各伝熱管５内を通過する際、逆Ｕ字形状の円弧部にて流体励起振動が発生する。そこで、伝熱管５の円弧部には、振止部材が設けられている。図２は、伝熱管群の平面視概略図であり、図３は、図２のＡ−Ａ断面図であり、図４は、伝熱管群の斜視概略図である。

伝熱管群５１の上端部には、上述したように伝熱管５の逆Ｕ字形状の円弧部が配置されている。伝熱管５は、図３に示すように、中央から外側に向けて円弧部の径が大きなものを配列した伝熱管層５Ａとし、かつ当該伝熱管層５Ａを、図２に示すように、側方に重ねつつ最外周伝熱管の径を変えることで、伝熱管群５１の上端部である円弧部が半球形状に形成されている。

振止部材１４は、図４に示すように、重ねられる伝熱管層５Ａの間に挿入される。振止部材１４は、矩形断面をなす棒状体であって、伝熱管層５Ａの円弧部の中心線Ｃから外れる位置では、ほぼＶ字形状に折り曲げて形成されている（以下、Ｖ字形状の振止部材に符号１４Ａを付す）。また、振止部材１４は、伝熱管層５Ａの円弧部の中央（中心線Ｃ）の位置では、中心線Ｃに沿って直線形状に形成されている（以下、直線形状の振止部材に符号１４Ｂを付す）。

Ｖ字形状に形成された振止部材１４Ａは、重ねられた各伝熱管層５Ａの同径の部位に屈曲部が配置される。そして、振止部材１４Ａは、最も大きい径の伝熱管５の円弧部の外側に両端部が突出されている。また、振止部材１４Ａは、大きいほぼＶ字形状のものの内側に小さいＶ字形状のものが配置されて対をなし、この対が伝熱管５の半円部分に例えば２つ配置されている。

直線形状に形成された振止部材１４Ｂは、伝熱管層５Ａの円弧部の中心線Ｃに沿って配置される。そして、振止部材１４Ｂは、最も大きい径の伝熱管５の円弧部の外側に一端部が突出され、蒸気発生器１において最も上側の管支持板６に穿設された差込孔６Ａに他端部が挿通されている。なお、差込孔６Ａは、複数の伝熱管５の間に配置される複数の振止部材１４Ｂを挿通するように、複数並設されている。なお、複数並設された差込孔６Ａの両側には、管支持板６に穿設されて蒸気を通すための蒸気孔６Ｂが形成されている。

このような、振止部材１４（１４Ａ，１４Ｂ）は、伝熱管５の円弧部の外側に突出された端部が、伝熱管層５Ａの積層方向であって半球形状の円弧に沿って一列に並んで配置される。また、伝熱管５の円弧部の外側に突出された端部に、接合部材１５が設けられている。振止部材１４に設けられた接合部材１５は、図２〜図４に示すように、保持部材１６が溶接されている。保持部材１６は、伝熱管群５１の半球状の外周に沿って取り付けられた棒状のもので、伝熱管層５Ａの積層方向であって半球形状の円弧に沿って一列に並んで配置される振止部材１４（１４Ａ，１４Ｂ）の端部を繋ぐように、各接合部材１５に溶接されている。保持部材１６は、最外周の伝熱管５とその内側の伝熱管５との間に挿入されたほぼコ字形状の取付部１７の両端が溶接されることで伝熱管群５１に取り付けられる。これにより、保持部材１６を介して振止部材１４が伝熱管群５１に取り付けられる。

［実施の形態１］
図５は、本実施の形態に係る振止部材取付構造を示す側断面図であり、図６は、図５の底面図であり、図７は、本実施の形態に係る他の振止部材取付構造を示す側断面図であり、図８は、図７の底面図であり、図９は、本実施の形態に係る他の振止部材取付構造を示す側断面図であり、図１０は、図９の底面図である。

上述したように、振止部材１４Ｂは、一端部に接合部材１５が設けられ、この接合部材１５は、他の振止部材１４（１４Ａ）の接合部材１５とともに保持部材１６を介して伝熱管群５１に取り付けられている。そして、振止部材１４Ｂは、他端部が、蒸気発生器１において最も上側の管支持板６に形成された差込孔６Ａに挿通されて取り付けられている。

本実施の形態において、振止部材１４Ｂの他端部を差込孔６Ａに挿通して取り付けるための振止部材取付構造は、図５〜図１０に示すように、差込孔６Ａの内面６Ａａと振止部材１４Ｂの周面１４Ｂａとの間に隙間Ｓを設けて振止部材１４Ｂが差込孔６Ａに挿通されている。隙間Ｓは、振止部材１４Ｂの熱伸びを許容するためのものであるが、振止部材１４Ｂの取り付け位置を保つように適した寸法とされている。そして、本実施の形態の振止部材取付構造では、振止部材１４Ｂまたは差込孔６Ａの内面６Ａａの少なくとも一方に、隙間Ｓを通過する流体を通す流路１８を設けている。なお、本実施の形態において、流体は、蒸気発生器１において二次冷却水から発生する水蒸気であり、その流れ方向は、矢印Ｒで示すように管支持板６の下側から上側となる。

流路１８は、図５および図６に示すように、隙間Ｓを通過する流体の流れ方向Ｒに沿って振止部材１４Ｂの周面１４Ｂａに凹設された溝１８Ａとして構成されている。上述したように、本実施の形態の振止部材１４Ｂは、矩形断面をなす棒状体であり、その周面１４Ｂａである４つの面に溝１８Ａが形成されている。この溝１８Ａは、差込孔６Ａに挿通された振止部材１４Ｂの他端部の端から、管支持板６の上面側の差込孔６Ａの開口縁までの間で同じ断面積で連続して形成されている。

このように、本実施の形態の振止部材取付構造は、複数の伝熱管５の間に配置される棒状の振止部材１４Ｂが、伝熱管５を支持する管支持板６に設けられた差込孔６Ａに端部を挿通されて取り付けられる構造において、差込孔６Ａの内面６Ａａと振止部材１４Ｂの周面１４Ｂａとの間に隙間Ｓを設け、かつ振止部材１４Ｂの周面１４Ｂａに、隙間Ｓを通過する流体を通す流路１８である溝１８Ａを設けている。

隙間Ｓに流体が流れることで、振止部材１４Ｂに隙間流励起振動が発生するおそれがある。この隙間流励起振動は、隙間Ｓを広くして限界流速を上げることで防止できるが、隙間Ｓを広くすると、振止部材１４Ｂの位置決め精度が低下し、本来の機能である伝熱管５の振動抑制機能が低下することになる。この点、本実施の形態の振止部材取付構造によれば、溝１８Ａによって流体を通すことで限界流速を上げるため、隙間流励起振動を防止することが可能になり、かつ溝１８Ａは振止部材１４Ｂの周面１４Ｂａに設けられているため隙間Ｓ自体を広くするものではない。この結果、振止部材１４Ｂの振れ止め機能を損なうことなく、管支持板６の差込孔６Ａと振止部材１４Ｂとの間の隙間Ｓによって生じる隙間流励起振動を防止することが可能になる。

また、流路１８は、図７および図８に示すように、隙間Ｓを通過する流体の流れ方向Ｒに沿って差込孔６Ａの内面６Ａａに凹設された溝１８Ｂとして構成されている。上述したように、本実施の形態の振止部材１４Ｂは、矩形断面をなす棒状体であって、この振止部材１４Ｂを挿通する差込孔６Ａも矩形状に開口する孔であり、その内面６Ａａである４つの面に溝１８Ｂが形成されている。この溝１８Ｂは、管支持板６の下面側の差込孔６Ａの開口縁から、管支持板６の上面側の差込孔６Ａの開口縁までの間で同じ断面積で連続して形成されている。

このように、本実施の形態の振止部材取付構造は、複数の伝熱管５の間に配置される棒状の振止部材１４Ｂが、伝熱管５を支持する管支持板６に設けられた差込孔６Ａに端部を挿通されて取り付けられる構造において、差込孔６Ａの内面６Ａａと振止部材１４Ｂの周面１４Ｂａとの間に隙間Ｓを設け、かつ差込孔６Ａの内面６Ａａに、隙間Ｓを通過する流体を通す流路１８である溝１８Ｂを設けている。

この振止部材取付構造によれば、溝１８Ｂによって流体を通すことで限界流速を上げるため、隙間流励起振動を防止することが可能になり、かつ溝１８Ｂは差込孔６Ａの内面６Ａａに設けられているため隙間Ｓ自体を広くするものではない。この結果、振止部材１４Ｂの振れ止め機能を損なうことなく、管支持板６の差込孔６Ａと振止部材１４Ｂとの間の隙間Ｓによって生じる隙間流励起振動を防止することが可能になる。

また、流路１８は、図９および図１０に示すように、溝１８Ａと溝１８Ｂとをともに備えて構成されている。
このように、本実施の形態の振止部材取付構造は、複数の伝熱管５の間に配置される棒状の振止部材１４Ｂが、伝熱管５を支持する管支持板６に設けられた差込孔６Ａに端部を挿通されて取り付けられる構造において、差込孔６Ａの内面６Ａａと振止部材１４Ｂの周面１４Ｂａとの間に隙間Ｓを設け、かつ振止部材１４Ｂの周面１４Ｂａに、隙間Ｓを通過する流体を通す流路１８である溝１８Ａを設けるとともに、差込孔６Ａの内面６Ａａに、隙間Ｓを通過する流体を通す流路１８である溝１８Ｂを設けている。

この振止部材取付構造によれば、溝１８Ａ，１８Ｂによって流体を通すことで限界流速を上げるため、隙間流励起振動を防止することが可能になり、かつ溝１８Ａは振止部材１４Ｂの周面１４Ｂａに設けられ、溝１８Ｂは差込孔６Ａの内面６Ａａに設けられているため隙間Ｓ自体を広くするものではない。この結果、振止部材１４Ｂの振れ止め機能を損なうことなく、管支持板６の差込孔６Ａと振止部材１４Ｂとの間の隙間Ｓによって生じる隙間流励起振動を防止することが可能になる。特に、溝１８Ａと溝１８Ｂとをともに備えることで、限界流速をより上げることができるため、隙間流励起振動を防止する効果を顕著に得ることが可能になる。なお、図１０に示すように、溝１８Ａと溝１８Ｂとを互いに対向して配置しており、このように構成することで、流路１８をより広く形成できるので、限界流速をより上げることができ、隙間流励起振動を防止する効果をより顕著に得ることが可能になる。

［実施の形態２］
図１１は、本実施の形態に係る振止部材取付構造を示す側断面図であり、図１２は、図１１の底面図であり、図１３は、本実施の形態に係る他の振止部材取付構造を示す側断面図であり、図１４は、図１３の底面図であり、図１５は、本実施の形態に係る他の振止部材取付構造を示す側断面図であり、図１６は、図１５の底面図である。

本実施の形態の振止部材取付構造は、上述した実施の形態１の流路１８である溝１８Ａ，１８Ｂにおいて、その溝底１８Ａａ，１８Ｂａが、隙間Ｓを通過する流体の下流側に向けて漸次浅く形成されている。

具体的に、本実施の形態の振止部材取付構造は、図１１および図１２に示すように、振止部材１４Ｂの周面１４Ｂａである４つの面に溝１８Ａが形成されている。この溝１８Ａは、差込孔６Ａに挿通された振止部材１４Ｂの他端部の端から、管支持板６の上面側の差込孔６Ａの開口縁までの間で連続して形成されており、その溝底１８Ａａが、隙間Ｓを通過する流体の流れ方向Ｒに沿い、当該流れ方向Ｒの下流側に向かってテーパー状に浅くなるように形成されている。

このように、本実施の形態の振止部材取付構造は、複数の伝熱管５の間に配置される棒状の振止部材１４Ｂが、伝熱管５を支持する管支持板６に設けられた差込孔６Ａに端部を挿通されて取り付けられる構造において、差込孔６Ａの内面６Ａａと振止部材１４Ｂの周面１４Ｂａとの間に隙間Ｓを設け、かつ振止部材１４Ｂの周面１４Ｂａに、隙間Ｓを通過する流体を通す流路１８である溝１８Ａを設け、この溝１８Ａの溝底１８Ａａを、隙間Ｓを通過する流体の下流側に向けて漸次浅く形成する。

隙間流励起振動は、隙間Ｓをなす差込孔６Ａの内面６Ａａや振止部材１４Ｂの周面１４Ｂａを下流側に向けてテーパー形状として限界流速を上げることで防止できるが、隙間Ｓが下流側に向かって狭くなるので、差込孔６Ａの内面６Ａａと振止部材１４Ｂとが接触し易くなって、熱伸びを逃がす機能が低下するとともに、接触時の衝突振動強度を考慮しなければならない。この点、本実施の形態の振止部材取付構造によれば、溝１８Ａの溝底１８Ａａをテーパー形状とすることで限界流速を上げるため、隙間流励起振動を防止することが可能になり、かつ溝１８Ａが振止部材１４Ｂの周面１４Ｂａに設けられているため溝底１８Ａａをテーパー形状にしても隙間Ｓ自体を狭くするものではない。この結果、振止部材１４Ｂの振れ止め機能を損なうことなく、管支持板６の差込孔６Ａと振止部材１４Ｂとの間の隙間Ｓによって生じる隙間流励起振動を防止することが可能になる。

なお、図１１および図１２に示す形態において、図７および図８に示すように、差込孔６Ａの内面６Ａａに、隙間Ｓを通過する流体を通す流路１８である溝１８Ｂを設けてもよい。このように構成することで、溝１８Ａの溝底１８Ａａをテーパー形状とした効果、および差込孔６Ａの内面６Ａａに溝１８Ｂを設けた効果を、ともに得ることが可能になる。

また、本実施の形態の振止部材取付構造は、図１３および図１４に示すように、差込孔６Ａの内面６Ａａである４つの面に溝１８Ｂが形成されている。この溝１８Ｂは、管支持板６の下面側の差込孔６Ａの開口縁から、管支持板６の上面側の差込孔６Ａの開口縁までの間で連続して形成されており、その溝底１８Ｂａが、隙間Ｓを通過する流体の流れ方向Ｒに沿い、当該流れ方向Ｒの下流側に向かってテーパー状に浅くなるように形成されている。

このように、本実施の形態の振止部材取付構造は、複数の伝熱管５の間に配置される棒状の振止部材１４Ｂが、伝熱管５を支持する管支持板６に設けられた差込孔６Ａに端部を挿通されて取り付けられる構造において、差込孔６Ａの内面６Ａａと振止部材１４Ｂの周面１４Ｂａとの間に隙間Ｓを設け、かつ差込孔６Ａの内面６Ａａに、隙間Ｓを通過する流体を通す流路１８である溝１８Ｂを設け、この溝１８Ｂの溝底１８Ｂａを、隙間Ｓを通過する流体の下流側に向けて漸次浅く形成する。

この振止部材取付構造によれば、溝１８Ｂの溝底１８Ｂａをテーパー形状とすることで限界流速を上げるため、隙間流励起振動を防止することが可能になり、かつ溝１８Ｂが差込孔６Ａの内面６Ａａに設けられているため溝底１８Ｂａをテーパー形状にしても隙間Ｓ自体を狭くするものではない。この結果、振止部材１４Ｂの振れ止め機能を損なうことなく、管支持板６の差込孔６Ａと振止部材１４Ｂとの間の隙間Ｓによって生じる隙間流励起振動を防止することが可能になる。

なお、図１３および図１４に示す形態において、図５および図６に示すように、振止部材１４Ｂの周面１４Ｂａに、隙間Ｓを通過する流体を通す流路１８である溝１８Ａを設けてもよい。このように構成することで、溝１８Ｂの溝底１８Ｂａをテーパー形状とした効果、および振止部材１４Ｂの周面１４Ｂａに溝１８Ａを設けた効果を、ともに得ることが可能になる。

また、本実施の形態の振止部材取付構造は、図１５および図１６に示すように、溝１８Ａと溝１８Ｂとをともに備え、溝１８Ａの溝底１８Ａａが、隙間Ｓを通過する流体の下流側に向けて漸次浅く形成され、溝１８Ｂの溝底１８Ｂａが、隙間Ｓを通過する流体の下流側に向けて漸次浅く形成されている。

このように、本実施の形態の振止部材取付構造は、複数の伝熱管５の間に配置される棒状の振止部材１４Ｂが、伝熱管５を支持する管支持板６に設けられた差込孔６Ａに端部を挿通されて取り付けられる構造において、差込孔６Ａの内面６Ａａと振止部材１４Ｂの周面１４Ｂａとの間に隙間Ｓを設け、かつ振止部材１４Ｂの周面１４Ｂａに、隙間Ｓを通過する流体を通す流路１８である溝１８Ａを設け、この溝１８Ａの溝底１８Ａａを、隙間Ｓを通過する流体の下流側に向けて漸次浅く形成するとともに、差込孔６Ａの内面６Ａａに、隙間Ｓを通過する流体を通す流路１８である溝１８Ｂを設け、この溝１８Ｂの溝底１８Ｂａを、隙間Ｓを通過する流体の下流側に向けて漸次浅く形成する。

この振止部材取付構造によれば、溝１８Ａの溝底１８Ａａをテーパー形状とするとともに、溝１８Ｂの溝底１８Ｂａをテーパー形状とすることで限界流速を上げるため、隙間流励起振動を防止することが可能になり、かつ溝１８Ａは振止部材１４Ｂの周面１４Ｂａに設けられ、溝１８Ｂは差込孔６Ａの内面６Ａａに設けられているため隙間Ｓ自体を広くするものではない。この結果、振止部材１４Ｂの振れ止め機能を損なうことなく、管支持板６の差込孔６Ａと振止部材１４Ｂとの間の隙間Ｓによって生じる隙間流励起振動を防止することが可能になる。特に、溝１８Ａ，１８Ｂにおいて溝底１８Ａａ，１８Ｂａをテーパー形状とすることで限界流速をより上げることができるため、隙間流励起振動を防止する効果を顕著に得ることが可能になる。なお、図１６に示すように、溝１８Ａと溝１８Ｂとを互いに対向して配置しており、このように構成することで、テーパー形状の溝底１８Ａａ，１８Ｂａを対向して配置できるので、限界流速をより上げることができ、隙間流励起振動を防止する効果をより顕著に得ることが可能になる。

［実施の形態３］
図１７は、本実施の形態に係る振止部材取付構造を示す側断面図であり、図１８は、図１７の底面図であり、図１９は、本実施の形態に係る他の振止部材取付構造を示す側断面図であり、図２０は、図１９の底面図であり、図２１は、本実施の形態に係る他の振止部材取付構造を示す側断面図であり、図２２は、図２１の底面図である。

本実施の形態の振止部材取付構造は、図１７〜図２２に示すように、振止部材１４Ｂに、隙間Ｓを通過する流体を通す流路１８を設けている。

流路１８は、図１７および図１８に示すように、振止部材１４Ｂにおいて相反する側の隙間Ｓを通過する流体が相互に流通するように振止部材１４Ｂに貫通して設けられた貫通孔１８Ｃとして構成されている。上述したように、本実施の形態の振止部材１４Ｂは、矩形断面をなす棒状体であり、その周面１４Ｂａのうち相反する方向に向く２つの面に貫通するように２つの貫通孔１８Ｃが形成されている。本実施の形態において、貫通孔１８Ｃは、隙間Ｓを通過する流体の流れ方向Ｒに直交して形成されている。また、本実施の形態において、各貫通孔１８Ｃは、振止部材１４Ｂの内部で相互に連通して形成されている。

このように、本実施の形態の振止部材取付構造は、複数の伝熱管５の間に配置される棒状の振止部材１４Ｂが、伝熱管５を支持する管支持板６に設けられた差込孔６Ａに端部を挿通されて取り付けられる構造において、差込孔６Ａの内面６Ａａと振止部材１４Ｂの周面１４Ｂａとの間に隙間Ｓを設け、かつ振止部材１４Ｂにおいて相反する側の隙間Ｓを通過する流体が相互に流通するように振止部材１４Ｂを貫通する貫通孔１８Ｃを設けている。

振止部材１４Ｂの相反する側（左右または表裏）の隙間Ｓに流体が流れると、相互の圧力差によって隙間流励起振動が発生するおそれがある。そのため、本実施の形態の振止部材取付構造では、貫通孔１８Ｃによって、相反する側の隙間Ｓを通過する流体を相互に流通させることで、相互の圧力差を低減するため、隙間流励起振動を防止することが可能になり、かつ貫通孔１８Ｃは振止部材１４Ｂに貫通して設けられているため隙間Ｓ自体を広くしたり狭くしたりするものではない。この結果、振止部材１４Ｂの振れ止め機能を損なうことなく、管支持板６の差込孔６Ａと振止部材１４Ｂとの間の隙間Ｓによって生じる隙間流励起振動を防止することが可能になる。

なお、本実施の形態の振止部材取付構造は、各貫通孔１８Ｃが、振止部材１４Ｂの内部で相互に連通して形成されている。このため、左右に加えて表裏の隙間Ｓに対しても流体圧力の抜け道をつくることで、隙間流励起振動を防止する効果を顕著に得ることが可能になる。

また、図には明示しないが、図１７および図１８に示す貫通孔１８Ｃに加え、差込孔６Ａの内面６Ａａに、隙間Ｓを通過する流体を通す流路１８である溝１８Ｂを設けたり（図７および図８参照）、溝底１８Ｂａをテーパー形状とした溝１８Ｂを設けたりすれば（図１３および図１４参照）、相乗した効果により、隙間流励起振動を防止する効果をより顕著に得ることが可能になる。

また、貫通孔１８Ｃは、図１９および図２０に示すように、上述した実施の形態１の溝１８Ａとともに設けられていてもよい。このように構成することで、貫通孔１８Ｃと溝１８Ａとの相乗した効果を得ることが可能になる。また、図には明示しないが、図１９および図２０に示す貫通孔１８Ｃに加え、差込孔６Ａの内面６Ａａに、隙間Ｓを通過する流体を通す流路１８である溝１８Ｂを設けたり（図７および図８参照）、溝底１８Ｂａをテーパー形状とした溝１８Ｂを設けたりすれば（図１３および図１４参照）、相乗した効果により、隙間流励起振動を防止する効果をより顕著に得ることが可能になる。

また、貫通孔１８Ｃは、図２１および図２２に示すように、上述した実施の形態２の溝底１８Ａａをテーパー形状とした溝１８Ａとともに設けられていてもよい。このように構成することで、貫通孔１８Ｃと溝底１８Ａａをテーパー形状とした溝１８Ａとの相乗した効果を得ることが可能になる。また、図には明示しないが、図２１および図２２に示す貫通孔１８Ｃに加え、差込孔６Ａの内面６Ａａに、隙間Ｓを通過する流体を通す流路１８である溝１８Ｂを設けたり（図７および図８参照）、溝底１８Ｂａをテーパー形状とした溝１８Ｂを設けたりすれば（図１３および図１４参照）、相乗した効果により、隙間流励起振動を防止する効果をより顕著に得ることが可能になる。

なお、上述した実施の形態１〜実施の形態３において、伝熱管５は、Ｕ字形状に形成された円弧部を有し、当該円弧部の径が中央から外側に向けて大きなものを配列した伝熱管層５Ａとされ、かつ当該伝熱管層５Ａを重ねつつ最外周伝熱管の径を変えることで円弧部の部分が半球形状に形成されてなる。そして、振止部材１４Ｂは、直線形状に形成されて円弧部の中心線Ｃに沿って伝熱管層５Ａの間に配置され、かつ管支持板６に設けられた差込孔６Ａに端部を挿通されて取り付けられている。

このような構成では、蒸気発生器１の出力を向上させるため蒸気発生器１が大型化した場合に、伝熱管５の円弧部の半径が大きくなり、特に、円弧の中心部分では、Ｖ字形状の振止部材１４Ａが届かないため、円弧の中央部に、垂直に立てられた直線形状の振止部材１４Ｂが必要となる。そして、このような構成において、上述した実施の形態１〜実施の形態３の振止部材取付構造を適用することで、上述した蒸気発生器１および伝熱管５の構造に適して、振止部材１４Ｂの機能を損なうことなく、管支持板６の差込孔６Ａと振止部材１４Ｂとの間の隙間Ｓによって生じる隙間流励起振動を防止する効果を顕著に得ることが可能である。

１ 蒸気発生器
５ 伝熱管
６ 管支持板
６Ａ 差込孔
６Ａａ 内面
１４（１４Ａ，１４Ｂ） 振止部材
１４Ｂａ 周面
１８ 流路
１８Ａ，１８Ｂ 溝
１８Ａａ，１８Ｂａ 溝底
１８Ｃ 貫通孔
Ｓ 隙間

Claims (6)

1. 複数の伝熱管の間に配置される棒状の振止部材が、前記伝熱管を支持する管支持板に設けられた差込孔に端部を挿通されて取り付けられる振止部材取付構造において、
   前記差込孔の内面と前記振止部材の周面との間に隙間を設け、かつ前記振止部材または前記差込孔の内面の少なくとも一方に、前記隙間を維持しつつ前記隙間を通過する流体を通す流路を設けることを特徴とする振止部材取付構造。
2. 前記流路は、前記振止部材の周面または前記差込孔の内面の少なくとも一方に、前記隙間を通過する前記流体の流れ方向に沿って凹設された溝であることを特徴とする請求項１に記載の振止部材取付構造。
3. 前記溝の溝底が、前記隙間を通過する前記流体の下流側に向けて漸次浅く形成されていることを特徴とする請求項２に記載の振止部材取付構造。
4. 前記流路は、前記振止部材の相反する側に設けられた前記隙間を通過する前記流体を流通させるように前記振止部材に貫通して設けられた貫通孔であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の振止部材取付構造。
5. 前記貫通孔は、複数設けられて前記振止部材の内部で連通して形成されていることを特徴とする請求項４に記載の振止部材取付構造。
6. 加熱された一次冷却水を伝熱管内に通し、前記伝熱管外部の二次冷却水と熱交換させて当該二次冷却水を蒸発させる蒸気発生器であって、
   請求項１〜５のいずれか１つに記載の振止部材取付構造を適用して、前記伝熱管を振れ止めする振止部材を取り付けてなることを特徴とする蒸気発生器。

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