JPH09273703A - 発電プラントの流路管 - Google Patents

発電プラントの流路管

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JPH09273703A
JPH09273703A JP8081698A JP8169896A JPH09273703A JP H09273703 A JPH09273703 A JP H09273703A JP 8081698 A JP8081698 A JP 8081698A JP 8169896 A JP8169896 A JP 8169896A JP H09273703 A JPH09273703 A JP H09273703A
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inlet
flow
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outlet
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JP8081698A
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Yoshinori Saito
義則 齋藤
Michio Murase
道雄 村瀬
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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    • Y02E30/30—Nuclear fission reactors

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Abstract

(57)【要約】 【課題】発電プラントの機器で使用される流路管の入口
・出口部における圧力損失を低減し、かつ入口・出口部
の加工工数を少なくした発電プラントの流路管を提供す
る。 【解決手段】第１流路１０と第２流路１４とが集合板１
２により接続され、集合板１２の開口部にテーパー状面
取りを施した流路貫通孔２０を有し、集合板１２の第１
流路側の表面からテーパー最深部までの長さＨと第２流
路の内径Ｄとの比Ｈ／Ｄを０.０１以上、０.１５以下と
し、第２流路より断面積の小さい第３流路が第２流路の
後に連通設置され、流路貫通孔２０のテーパー最深部か
ら第３流路３４最上流部までの長さｄｓと第３流路３４
の内径Ｄ２との比ｄｓ／Ｄ２を０.３以下とした絞り部
３２を有する入口・出口部を、発電プラントの流路管に
設けることにより、圧力損失を低減し、かつ入口・出口
部の加工工数を少なくすることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、作動流体または伝
熱流体を取り扱う発電プラントに用いられる流体管の入
口・出口部に代表される、液体もしくは気体もしくは液
体と気体の気液二相流の流れる流路の入口または出口構
造に関し、特に、沸騰水型原子炉の炉心から流出する冷
却水と蒸気の気液二相流を冷却水と蒸気とに分離する気
水分離器のスタンドパイプ入口部、または加圧水型原子
炉の蒸気発生器や沸騰水型原子炉の給水加熱器または復
水器に代表されるシェルアンドチューブ型の熱交換器、
または液体金属冷却型高速増殖炉の蒸気発生器または中
間熱交換器に代表されるシェルアンドチューブ型の熱交
換器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】流路の断面積の変化する入口・出口構造
の従来技術を、発電プラントの機器である、沸騰水型原
子炉とシェルアンドチューブ型の熱交換器を例に取り、
説明する。
【０００３】図１４は、一般的な沸騰水型原子炉の構成
を示す。
【０００４】図１４に示すように、冷却水を保有する原
子炉圧力容器２００内にはシュラウド２０２が設けられ
ており、シュラウド２０２内部には炉心２０４が収納さ
れている。冷却水は炉心２０４内の燃料で加熱されて沸
騰し、水と蒸気の混合二相流となってシュラウドヘッド
２１２に流れる。
【０００５】シュラウドヘッド２１２上方には多数のス
タンドパイプ２１３および気水分離器２１４が接続され
ている。気水分離器２１４の上方には蒸気乾燥器２１６
が設置されている。水と蒸気の混合二相流はこの気水分
離器２１４で水と蒸気とに分離される。
【０００６】気水分離器２１４を通過して分離された蒸
気２３４は、蒸気乾燥器２１６で乾燥された後に上部プ
レナム２３６で集められ矢印２３８のように主蒸気ノズ
ル２１８から流出して主蒸気系配管（図示せず）を介し
てタービン（図示せず）に供給される。一方、主蒸気ノ
ズル２１８から蒸気として流出した冷却材を補充するた
めの給水は、給水ポンプ（図示せず）より給水ノズル２
２０に送り込まれる。
【０００７】気水分離器２１４で分離された水は、原子
炉圧力容器２００内で給水ノズル２２０から供給される
給水と混合され、混合された水２３０はインターナルポ
ンプ２２２によって、矢印２３２のように炉心２０４へ
再循環される。
【０００８】圧力容器２００内の原子炉水位は、通常運
転時には気水分離器２１４下限より約１ｍの位置で制御
されており、給水ノズル２２０からの給水流量を制御し
て圧力容器２００内の冷却水量を一定に保っている。
【０００９】図１５は、気水分離器２１４の内部構成を
示す。図１５に示すように、スタンドパイプ２１３はシ
ュラウドヘッド２１２上方に接続されており、スタンド
パイプ２１３の下端部はシュラウドヘッド２１２内に開
口している。スタンドパイプ２１３の上端部にはそれぞ
れ二重円筒形の前段気水分離胴３０６が連通接続されて
いる。
【００１０】前段気水分離胴３０６の下端部には気水分
離器入口案内羽根３０４が固定されており、案内羽根３
０４の下端にはスタンドパイプ３０２が連通接続されて
いる。また前段気水分離胴３０６の上端部には後段気水
分離胴３２０，３３０が連通接続される。
【００１１】シュラウドヘッド２１２内からスタンドパ
イプ３０２内を上昇した水と蒸気の混合二相流３５０
は、案内羽根３０４によって旋回力が与えられ旋回流と
なり、混合二相流に遠心力が作用する。この時、混合二
相流のなかで蒸気と比較して密度の大きい水は、前段気
水分離胴３０６の内壁面に押し付けられ分離され、密度
の小さい蒸気は前段気水分離胴３０６の中心部付近を上
方へ流れることによって水と蒸気とに遠心分離される。
【００１２】前段気水分離胴３０６で分離された水は、
気水分離器２１４下方へ排出されて炉心循環水として戻
される。一方、前段気水分離胴３０６の中心部に分離さ
れた蒸気は、上昇して後段気水分離胴３２０に流入す
る。
【００１３】後段気水分離胴３２０および３３０では、
より上流側の気水分離胴で未分離の水を含んだ蒸気の混
合二相流を遠心分離して、分離水を後段気水分離胴３２
０、３３０の外周より外側へ排出し炉心循環水として戻
される。後段気水分離胴３２０および３３０で分離され
た蒸気３５５は、気水分離器２１４より流出、上昇して
蒸気乾燥器２１６へと送られて乾燥蒸気とされる。
【００１４】図１６は、球面の一部（球扇形）の形状を
有するシュラウドヘッド２１２の上方に設置された多数
（電気出力１３５０ＭＷ級の沸騰水型原子炉の場合約３
５０体）の気水分離器２１４の集合構成を示す。
【００１５】図１６では、シュラウドヘッド２１２全体
に設置された気水分離器の一部の２１４１、２１４２、
２１４３、２１４４、２１４５、２１４６、２１４７、
２１４８、２１４９を示しており、各々の気水分離器に
はシュラウドヘッドへの開口部にコーナーＲ３６２１、
３６２２、３６２３、３６２４、３６２５、３６２６、
３６２７、３６２８、３６２９が施されている。
【００１６】また、原子炉圧力容器２００内部の原子炉
水位制御に対して各気水分離器を同位置にするため各々
のスタンドパイプ長さは異なっており、例えばシュラウ
ドヘッド中心部に設置された気水分離器２１４１のスタ
ンドパイプ長さＬ1は約１〜２ｍであるのに対し、シュ
ラウドヘッド外周部付近に設置された気水分離器２１４
９のスタンドパイプ長さＬ9は約２〜３ｍである。な
お、代表的なスタンドパイプでは内径Ｄ＝約１４０〜１
７０mmである。
【００１７】この気水分離器の１本を取り出したものが
図１５に示されたものである。図１５に示すように、ス
タンドパイプ２１３とコーナーＲ３６２のシュラウドヘ
ッド２１２表面からの深さＲ（Ｒ＝約１３mm）との比Ｒ
／Ｄは０.０８と設定されている。
【００１８】また、スタンドパイプ２１３の内径は、シ
ュラウドヘッド開口部３６０の内径よりさらに小さく、
スタンドパイプ２１３とシュラウドヘッド２１２との溶
接接続部３６４においてさらに流路が絞られる構造を有
しており、コーナーＲ３６２最深部と絞り部（溶接接続
部）３６４との長さは無い。
【００１９】水と蒸気の混合二相流３５０がこのような
構造のを気水分離器２１４を通過する際には圧力損失を
生じる。これらシュラウドヘッド２１２とスタンドパイ
プ２１３と気水分離器２１４の機器構成において、シュ
ラウドヘッド２１２より気水分離器２１４上端までの間
の圧力損失は、シュラウドヘッド２１２の貫通孔部分３
６０で約５０％、気水分離器入口案内羽根３０４で約５
０％発生する。
【００２０】シュラウドヘッド２１２の貫通孔部分３６
０と同様の構成は、シェルアンドチューブ型熱交換器に
おいても多数存在する。
【００２１】図２２、２３は、シェルアンドチュ−ブ熱
交換器の構成を構成を示す。
【００２２】図２３に示すように、５００ｘはシェルア
ンドチュ−ブ熱交換器本体の断面、５０２は外胴、５０
６は内胴、５０４は内胴５０６を外胴５０２内部に同心
状に固定支持する内胴支持棒である。
【００２３】第１の伝熱流体（伝熱流体Ａ）の５０８
は、外胴流入口５１０より流入し、外胴５０２と内胴５
０６に挟まれた案内流路５１２内を通過後に、内胴５０
６内部である内胴流路５１６を経て外胴流出口５１８よ
り流出する。
【００２４】また、伝熱流体Ａとは別の第２の伝熱流体
（伝熱流体Ｂ）の５２０は、伝熱管入口プレナム流入口
５２２より流入し、図２２に示すように、伝熱管入口プ
レナム５２４から複数の伝熱管支持板５４２の開口部５
６０ｘ１，５６０ｘ３，５６０ｘ６（図２３では５６０
ｘ）より流入し、伝熱管５２６ｘ１，５２６ｘ３，５２
６ｘ６（図２３では５２６ｘ）内を通過して、伝熱流体
Ａと熱交換を行った後に伝熱管出口プレナム５２８内を
流れて、伝熱管出口プレナム流出口５３０より流出す
る。
【００２５】図２３の５４０ｘは伝熱管入口プレナム５
２４と伝熱管出口プレナム５２８と外胴内部を仕切る仕
切板、５４２は内胴５０６の軸に垂直の面で仕切って伝
熱管５２６ｘを内胴に固定支持する伝熱管支持板、５４
４は伝熱管支持板５４２に設けられた支持板流路であ
る。
【００２６】なお、シェルアンドチュ−ブ熱交換器の伝
熱管内径の代表的な例では、沸騰水型原子炉や火力発電
所に用いられる給水加熱器や、加圧水型原子力発電所に
用いられる蒸気発生器の伝熱管で内径約１０〜３０mm、
沸騰水型原子炉，火力発電所，加圧水型原子力発電所に
用いられる復水器や液体金属冷却型高速増殖炉の蒸気発
生器または中間熱交換器の伝熱管では内径約３０mm〜６
０mmの寸法を有する。
【００２７】このように、シェルアンドチュ−ブ熱交換
器においても多数の伝熱管開口部５６０ｘにおいて、前
述したシュラウドヘッド２１２の貫通孔部分と同様の、
大きな伝熱流体Ｂの圧力損失が生じる。
【００２８】シュラウドヘッド貫通孔の開口部の圧力損
失低減に関しては、公知技術として例えば以下のものが
ある。
【００２９】特開昭５９−１８４９０号公報に記載され
ている公知技術は、気水分離器とシュラウドヘッドとを
接続するスタンドパイプ内径を従来のものより大きく取
り、またスタンドパイプのシュラウドヘッド開口（貫通
孔）部分の縁部を連続的に拡大はたは断面円弧状の形状
（コーナーＲ）を施すことで、気水分離器入口圧力損失
の低減を図るものである。
【００３０】また、実開昭６２−６９１９８号公報に記
載されている公知技術は、シュラウドヘッド開口（貫通
孔）部に、複数の螺旋状溝を設けることで、気水分離器
入口圧力損失の低減を図るものである。
【００３１】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記公
知技術には、以下の課題が存在する。
【００３２】すなわち、特開昭５９−１８４９０号公報
及び実開昭６２−６９１９８号公報に記載されている公
知技術においては、シュラウドヘッド貫通孔またはスタ
ンドパイプ開口部の加工により圧力損失の低減が図れる
が、コーナーＲや螺旋状溝の加工により加工工数が大幅
に増加する。
【００３３】また、シュラウドヘッドとスタンドパイプ
との流路を溶接により接続するが、コーナーＲ加工部分
と溶接部分との位置関係によっては、圧力損失の低減効
果が減少する問題がある。
【００３４】流体を取り扱う一般の発電プラントにおい
ても同様の問題があり、シェルアンドチューブ型熱交換
器の伝熱管と固定板との接続部では、伝熱管の本数が多
数であることからこの伝熱管開口部の加工工数が多大と
なる。すなわち、従来技術においては、圧力損失の低減
にのみ注目し、加工工数や経済性については配慮されて
いなかった。
【００３５】本発明の目的は、上記問題を解決すべく、
沸騰水型原子炉の気水分離器のスタンドパイプやシェル
アンドチューブ型熱交換器など、流体を取り扱う一般の
発電プラントの機器で使用される流路管の入口・出口部
における圧力損失を低減し、かつ入口・出口部の加工工
数を少なくした発電プラントの流路管を提供することに
ある。
【００３６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、発電プラントの作動流体または伝熱流体
が流れる流路管であって、前記作動流体または伝熱流体
の流れる方向に流路断面積を縮小させる流路壁である集
合板と、該集合板の上流側に位置する第１流路と、前記
集合板に開口形成された流路貫通孔と、前記流路貫通孔
と同じ孔であり前記第１流路の最下流部と前記流路貫通
孔を介して連通する第２流路とで構成される流路の入口
・出口部を有する発電プラントの流路管において前記流
路貫通孔の前記第１流路側にテーパー状面取りが施さ
れ、かつ前記テーパー面取りの最深部までの長さＨと前
記第２流路の内径Ｄとの比Ｈ／Ｄを０.０１以上、０.１
５以下とした前記流路の入口・出口部を有することを特
徴とする。
【００３７】また、本発明の他の特徴は、発電プラント
の作動流体または伝熱流体が流れる流路管であって、前
記作動流体または伝熱流体の流れる方向に流路断面積を
縮小させる流路壁である集合板と、該集合板の上流側に
位置する第１流路と、前記集合板に開口形成された流路
貫通孔と、前記流路貫通孔と同じ孔であり前記第１流路
の最下流部と前記流路貫通孔を介して連通する第２流路
とで構成される流路の入口・出口部を有する発電プラン
トの流路管において、前記流路貫通孔の前記第１流路側
に曲率を持たせたコーナーＲが施され、かつ前記第２流
路の断面積より断面積の小さい第３流路が前記集合板を
介して前記第２流路の後に前記第２流路と連通して設置
され、かつ前記コーナーＲの最深部から前記第３流路の
最上流部までの長さｄｓと前記第３流路の内径Ｄ２との
比ｄｓ／Ｄ２を０．０３以上とした前記流路の入口・出
口部を有することにある。
【００３８】また、本発明の他の特徴は、発電プラント
の作動流体または伝熱流体が流れる複数の流路管であっ
て、前記作動流体または伝熱流体の流れる方向に流路断
面積を縮小させる流路壁である集合板と、該集合板の上
流側に位置する第１流路と、前記集合板に開口形成され
た流路貫通孔と、前記流路貫通孔と同じ孔であり前記第
１流路の最下流部と前記流路貫通孔を介して連通する第
２流路とで構成される流路の入口・出口部を各々有する
発電プラントの流路管において、前記複数の流路管は、
前記流路貫通孔の前記第１流路側にテーパー状面取りが
施され、かつ前記テーパー面取りの最深部までの長さＨ
と前記第２流路の内径Ｄとの比Ｈ／Ｄを０.０１以上、
０.１５以下とした前記流路の入口・出口部を各々有
し、前記各入口・出口部のＨ／Ｄの値の内、少なくとも
一つは異なることにある。
【００３９】また、本発明の他の特徴は、発電プラント
の作動流体または伝熱流体が流れる複数の流路管であっ
て、前記作動流体または伝熱流体の流れる方向に流路断
面積を縮小させる流路壁である集合板と、該集合板の上
流側に位置する第１流路と、前記集合板に開口形成され
た流路貫通孔と、前記流路貫通孔と同じ孔であり前記第
１流路の最下流部と前記流路貫通孔を介して連通する第
２流路とで構成される流路の入口・出口部を各々有する
発電プラントの流路管において、前記複数の流路管は、
前記流路貫通孔の前記第１流路側に曲率を持たせたコー
ナーＲが施され、かつ前記第２流路の断面積より断面積
の小さい第３流路が前記集合板を介して前記第２流路の
後に前記第２流路と連通して設置され、かつ前記コーナ
ーＲの最深部から前記第３流路の最上流部までの長さｄ
ｓと前記第３流路の内径Ｄ２との比ｄｓ／Ｄ２を０．０
３以上とした前記流路の入口・出口部を各々有し、前記
各入口・出口部のｄｓ／Ｄ２の値の内、少なくとも一つ
は異なることにある。
【００４０】また、本発明の他の特徴は、円筒形のシュ
ラウドの内部に多数配置された核燃料からの熱エネルギ
ーの伝達及び冷却水の蒸発を伴う炉心の上方で前記シュ
ラウドに固定され前記炉心内を上昇する冷却水および蒸
気を集合させるシュラウドヘッドと、筒形で内部が貫通
しておりその下端部分が前記シュラウドヘッド内に開口
してシュラウドヘッドに固定される複数のスタンドパイ
プと、前記シュラウドヘッドに開口され前記スタンドパ
イプと連通する貫通孔と、前記スタンドパイプの上端部
分で接続され蒸気と冷却水の気液二相流に旋回力を付与
する気水分離器入口案内羽根と、前記気水分離器入口案
内羽根で旋回流となった気液二相流を受け入れる気水分
離胴とを有する気水分離器において、前記気液二相流が
前記シュラウドヘッドから前記スタンドパイプへ前記貫
通孔を介して流入する前記スタンドパイプの入口部は、
請求項１ないし請求項８のいずれか１項記載の発電プラ
ントの流路管の入口・出口部と同じであることにある。
【００４１】また、本発明の他の特徴は、円筒形のシュ
ラウドの内部に多数配置された核燃料からの熱エネルギ
ーの伝達及び冷却水の蒸発を伴う炉心の上方で前記シュ
ラウドに固定され前記炉心内を上昇する冷却水および蒸
気を集合させるシュラウドヘッドと、筒形で内部が貫通
しておりその下端部分が前記シュラウドヘッド内に開口
してシュラウドヘッドに固定される複数のスタンドパイ
プと、前記シュラウドヘッドに開口され前記スタンドパ
イプと連通する貫通孔と、前記スタンドパイプの上端部
分で接続され蒸気と冷却水の気液二相流に旋回力を付与
する気水分離器入口案内羽根と、前記気水分離器入口案
内羽根で旋回流となった気液二相流を受け入れる気水分
離胴とを有する気水分離器を用いた沸騰水型原子炉にお
いて、前記気液二相流が前記シュラウドヘッドから前記
スタンドパイプへ前記貫通孔を介して流入する前記気水
分離器の前記スタンドパイプの入口部は、請求項１ない
し請求項８のいずれか１項記載の発電プラントの流路管
の入口・出口部と同じであることにある。
【００４２】また、本発明の他の特徴は、円筒容器状の
外胴と、前記外胴の外部と内部を連通する外胴流入口お
よび外胴流出口と、前記外胴内部の両端または一端に、
前記外胴内部の空間を複数に仕切り、伝熱管入口プレナ
ムと伝熱管出口プレナムとを形成する仕切板と、前記外
胴の内部に設けられた円筒状の内胴と、前記内胴の軸に
垂直の面で仕切る支持板と、前記支持板と前記仕切板と
を貫通して、前記伝熱管入口プレナムと前記伝熱管出口
プレナムとの間を連結して、前記支持板と前記仕切板に
保持される伝熱管群と、前記伝熱管入口プレナムを介し
て前記伝熱管群の一方の開口端に連通する伝熱管入口プ
レナム流入口と、前記伝熱管出口プレナムを介して前記
伝熱管群の他方の開口端に連通する伝熱管出口プレナム
流出口を具備し、前記外胴外部より前記外胴流入口を介
して流入する第１伝熱媒体を、前記内胴内部の前記伝熱
管群の間を通過させた後に前記外胴流出口へと流出さ
せ、前記第１伝熱媒体とは別の第２伝熱媒体を、前記外
胴外部より前記伝熱管入口プレナム流入口を介して流入
させて、前記伝熱管入口プレナムと前記伝熱管群を介し
て、前記伝熱管出口プレナムを通過させた後に前記伝熱
管出口プレナム流出口から流出させ、前記伝熱管を介し
て前記第１伝熱媒体と前記第２伝熱媒体の間で熱交換を
行なう熱交換器において、前記外胴流入口、前記外胴流
出口、前記伝熱管群の開口端、前記伝熱管入口プレナム
流入口、前記伝熱管出口プレナム流出口の各々は、請求
項１ないし請求項８のいずれか１項記載の発電プラント
の流路管の入口・出口部と同じであることにある。
【００４３】発電プラントの流路管の入口・出口部にお
いて、第１流路から第２流路に断面積が急激に縮小する
場合には流れの剥離が生じ、この剥離領域では大きな圧
力損失（局所圧力損失）がある。流路の入口・出口構造
の形状と加工深さにより、剥離領域の大きさは変化す
る。加工深さｘと第２流路の内径Ｄとの比ｘ／Ｄが小さ
いほど剥離領域がより下流まで拡大して局所圧力損失も
大きくなり、同一のｘ／ＤでもコーナーＲとテーパーと
では剥離領域の大きさが異なり、局所圧力損失も異な
る。
【００４４】また、第２流路よりも断面積の小さい第３
流路を接続する絞り部を有する場合には、流路貫通孔に
コーナーＲやテーパー加工を施すのみの場合と比較し
て、剥離領域がより大きくなるために局所圧力損失は大
きくなる。一方、テーパーはコーナーＲよりも一般に加
工が容易であり、流路貫通孔の加工工数の点ではテーパ
ーの方が経済性は高い。
【００４５】本発明によれば、発電プラントの流路管の
流路の入口・出口部は、流路貫通孔の第１流路側にテー
パー状面取りが施され、かつ前記テーパー面取りの最深
部までの長さＨと前記第２流路の内径Ｄとの比Ｈ／Ｄを
０.０１以上、０.１５以下とした。
【００４６】これにより、加工工数が少なく、かつ圧力
損失の低減が可能な流路の入口・出口部を実現できる。
Ｈ／Ｄが０.０１未満では圧力損失の低減効果が小さ
く、Ｈ／Ｄが０.１５を越えると同一加工工数でコーナ
ーＲ加工の方が圧力損失が小さくなるため、最適な範囲
は、Ｈ／Ｄが０.０１以上、０.１５以下となる。
【００４７】また、第２流路の断面積よりも断面積の小
さい第３流路を第２流路の後に前記第２流路と連通して
設置することにより、第３流路を接続するための集合板
の内面である第２流路の加工が不要となり、加工工数を
一層低減し、経済性を一層向上することができる。
【００４８】このとき、一般には第３流路と第２流路と
の接合部である絞り部で局所圧力損失が生じるが、テー
パー状面とりの最深部から第３流路の最上流部までの長
さｄｓと第３流路の内径Ｄ２との比ｄｓ／Ｄ２を０.３
以下としたことで、絞り部での局所圧力損失を小さくす
ることができる。これは、ｄｓ／Ｄ２を０.３以下の範
囲は、テーパー状面とりの最深部で生じた剥離渦の範囲
内にあり、絞り部の段差部分での流速が小さくなってい
るためである。ｄｓ／Ｄ２が０.３を越えると、絞り部
の段差部分での流速が大きくなり、局所圧力損失が増大
する。
【００４９】また、第３流路の先端部を前記流路貫通孔
のテーパー状面取りと同じテーパーをなすテーパー形状
とし、流路貫通孔のテーパー状面取りの最深部から第３
流路の最上流部までの長さｄｓをｄｓ＝０とすることに
より、流路貫通孔のテーパー状面とりと第３流路の先端
部テーパー形状とを連続体として扱うことができ、第３
流路の先端部のテーパー形状を含めた最深部までの長さ
Ｈと第３流路の内径Ｄ２との比Ｈ／Ｄ２を０.０１以
上、０.１５以下とした。
【００５０】これにより、第３流路の先端部のテーパー
形状の分だけ流路貫通孔のテーパー状面取りの加工深さ
を浅くしても圧力損失を低減できるため、加工工数をさ
らに低減でき、経済性をさらに向上することができる。
【００５１】また、第２流路の開口部に、局所圧力損失
の低減を図るコーナーＲを施した流路貫通孔を有し、か
つ第３流路を第２流路の後に有する流路の入口・出口部
において、コーナーＲ最深部から第３流路最上流部まで
の長さｄｓと第３流路の内径Ｄ２との比ｄｓ／Ｄ２を
０.０３以上としたことで、圧力損失の低減が可能な流
路の入口・出口部を実現できる。
【００５２】コーナーＲにおいては流れ方向に流路面積
が狭まり、かつ曲率に沿って接線方向が変化するため、
壁面近くでの流速が高くなり、流速の高くなった位置に
第３流路の先端部の絞り部が存在すると局所圧力損失が
大幅に増大する。したがって、コーナーＲ最深部から第
３流路最上流部までの長さｄｓを一定以上離し、第３流
路の内径Ｄ２との比ｄｓ／Ｄ２を０.０３以上とするこ
とにより、前記した複合効果による圧力損失の増大を避
けることができる。
【００５３】また、複数の流路管の各入口・出口部のＨ
／Ｄの値の内、少なくとも一つは異なる値にすることに
より、加工工数が少なくかつ複数の流路管への流量調整
機能と圧力損失の低減が可能な入口・出口部を実現する
ことができる。
【００５４】また、複数の流路管の各入口・出口部のｄ
ｓ／Ｄ２の値の内、少なくとも一つは異なる値にするこ
とにより、加工工数が少なくかつ複数の流路管への流量
調整機能と圧力損失の低減が可能な入口・出口部を実現
することができる。
【００５５】また、複数の流路管の各入口・出口部のＨ
／Ｄ２の値の内、少なくとも一つは異なる値にすること
により、加工工数が少なくかつ複数の流路管への流量調
整機能と圧力損失の低減が可能な入口・出口部を実現す
ることができる。
【００５６】また、複数の流路管の各入口・出口部の集
合板の第１流路側のコーナーＲの最深部から第３流路の
最上流部までの長さｄｓと第３流路の内径Ｄ２との比ｄ
ｓ／Ｄ２の値の内、少なくとも一つは異なる値にするこ
とにより、加工工数が少なくかつ複数の流路管への流量
調整機能と圧力損失の低減が可能な入口・出口部を実現
することができる。
【００５７】また、気水分離器のスタンドパイプ入口部
を、請求項１ないし請求項８のいずれか１項記載の発電
プラントの流路管の入口・出口部と同じにすることによ
り、加工工数が少なく経済性が向上でき、かつ圧力損失
の低減が可能な気水分離器を実現できる。
【００５８】また、沸騰水型原子炉に用いられた気水分
離器のスタンドパイプ入口部を、請求項１ないし請求項
８のいずれか１項記載の発電プラントの流路管の入口・
出口部と同じにすることにより、加工工数が少なく経済
性を向上でき、かつ圧力損失の低減が可能な気水分離器
を用いた沸騰水型原子炉を実現できる。
【００５９】また、熱交換器の外胴流入口・出口、伝熱
管群の開口端、伝熱管入口プレナム流入口、伝熱管出口
プレナム流出口の各々を、請求項１ないし請求項８のい
ずれか１項記載の発電プラントの流路管の入口・出口部
と同じにすることにより、加工工数が少なく経済性が向
上でき、かつ圧力損失の低減が可能な熱交換器を実現で
きる。
【００６０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例に係る発
電プラントの流路管を、図を用いて説明する。
【００６１】まず、本発明の第１の実施例に係る発電プ
ラントの流路管を、図１〜６を用いて説明する。
【００６２】図１は、第１の実施例に係る発電プラント
の流路管の流路の入口・出口部の縦断面を示す。第１流
路１０と第２流路１４とが集合板１２により接続されて
おり、第２流路１４は集合板１２に開口されている。こ
の開口部は、テーパー状面とりを施した流路貫通孔２０
であり、集合板１２の表面から流路貫通孔２０のテーパ
ー状面とり最深部までの長さＨと第２流路の内径Ｄとの
比Ｈ／Ｄを０.０１以上、０.１５以下としている。
【００６３】更に、第２流路１４よりも断面積の小さい
第３流路３４を第２流路１４内側に設置し、流れ方向に
断面積が縮小する絞り部３２を介して第２流路１４と第
３流路３４とが接続されている。絞り部３２は圧力損失
が小さいテーパー形状としているが、このテーパー形状
には溶接部を含んでもよい。
【００６４】流路貫通孔２０のテーパー状面とり最深部
から第３流路の最上流部までの長さｄｓと第３流路の内
径Ｄ２との比ｄｓ／Ｄ２を０.３以下としている。
【００６５】図２は、図１の流路管の流路の入口・出口
部において、流路貫通孔２０のテーパー状面とり最深部
から第３流路の最上流部までの長さをｄｓ＝０とした例
である。
【００６６】図３は、図１の流路管の入口・出口構造を
適用したスタンドパイプを備えた気水分離器の縦断面を
示す。
【００６７】ここで、流路の入口・出口部における流路
貫通孔２０の圧力損失Δｐは、一般に次式（数１）で与
えられる。
【００６８】 Δｐ＝ＫL・ΦG 2・(ｘＷ/αGＡ)2/(２ρG) …（数１） 式（数１）中のＷ、ｘ、αG、ρGは、流路を流れる流体
が気体と液体とが混合して流れる気液二相流の質量流
量、クォリティ、気体の体積率（ボイド率）、および気
体の質量密度であり、流路を流れる流体が気体または液
体のみの単相流であるときはｘ＝１、αG＝１、ＷとρG
は単相流の質量流量と質量密度となる。Ａ（=πＤ2/
４）は第２流路の断面積で内径Ｄより求められ、ＫLは
流路貫通孔２０の局所圧力損失係数である。
【００６９】式（数１）中の二相流増倍係数ΦG 2は、二
相流が流れたときの圧力損失を評価する指標（二相流が
流れたときの圧力損失と、その二相流の内の気体成分だ
けが単独で流れたときの圧力損失との圧力損失比）で、
次式（数２）で求められる。 ΦG 2＝１＋Ｃ・ｘ＋ｘ2 …（ 数２） 式（数２）中のパラメータＸは気体と液体の密度ρG、
ρLと、気体と液体の粘性係数μL、μGおよびクォリテ
ィｘを用いて次式（数３）で求められる。
【００７０】 Ｘ＝((１−ｘ)/ｘ)O.875・(ρG/ρL)O.5・(μL/μG)O.125 …（数３） 式（数３）では密度と粘性係数は気体と液体の双方の流
体の持つ物性値であり、流体の組み合わせが決まればそ
れらの大きさも決まる。一方、クォリティｘは気体及び
液体の流量により変化するため、流体の組み合わせが決
まれば二相流増倍係数ΦG 2はｘにのみにより変化する。
なお、単相流が流れるときにはΦG 2＝１である。
【００７１】流路の入口・出口部における流路貫通孔２
０の圧力損失は式（数１）により評価できるが、従来、
式（数２）における二相流増倍係数ΦG 2の定数Ｃが不明
であり、また、テーパー形状においては局所圧力損失係
数ＫLも不明であった。
【００７２】図４は、実際に測定した、流路の入口・出
口部の形状が異なるときのクォリティｘと二相流増倍係
数ΦG 2との関係を示す。気体のみ流動（ｘ＝１００％）
のときΦG 2=1であり、クォリティｘが小さくなるほど二
相流増倍係数ΦG 2は増加する。一方、入口形状の違いに
よる二相流増倍係数ΦG 2の差異はなく、式（数２）にお
いて定数Ｃ＝１５とすると試験値と良く一致する。この
式（数２）、（数３）を用いれば、二相流増倍係数はク
ォリティｘのみで評価可能となる。
【００７３】このように、流路の入口・出口部における
流路貫通孔２０の圧力損失の大小は、クォリティｘが一
定であれば入口形状により二相流増倍係数ΦG 2は変化し
ないために、局所圧力損失係数ＫLの大小のみで比較で
きる。
【００７４】図５は、実際に測定した、流路の入口・出
口部の形状がコーナーRとテーパーとで異なるときの加
工深さｘ（ＲまたはＨ）と第２流路の内径Ｄの比ｘ／Ｄ
と局所圧力損失係数ＫLとの関係を示す。加工深さｘ／
Ｄが０.０４以下ではテーパーの方が局所圧力損失係数
ＫLは小さく、ｘ／Ｄが０.０４以上ではコーナーＲの方
が局所圧力損失係数ＫLは小さく、コーナーＲではＲ／
Ｄが０.１６以上で局所圧力損失係数ＫL＝０となる。
【００７５】一方、テーパーではＨ／Ｄ＝０.１５以上で
ＫL＝０.０７とほぼ一定となり、このように局所圧力損
失係数ＫLが低下しなくなるのは流路貫通孔２０と第２
流路１４とが滑らかに接合されておらず流路貫通孔２０
の最深部で流れの剥離が生じるためである。コーナーＲ
では局所圧力損失係数ＫL＝０となるのは流路貫通孔２
０と第２流路１４とが滑らかに接合されており流路貫通
孔２０の最深部で流れの剥離が生じなくなるためであ
る。
【００７６】また、加工深さを深くすることによって３
０％以上の圧力損失低減効果が得られれば、圧力損失低
減効果としては十分である。このときの圧損係数は、加
工深さが無い（ｘ／Ｄ＝０）のときのＫL＝０.５の７０
％（＝１００％−３０％）のＫL＝０.３５で、このとき
のテーパー加工深さはＨ／Ｄ＝０.０１である。
【００７７】これよりやや大きいＨ／Ｄ＝０.０２でＨ
／Ｄに対するＫLの変化は変曲点を有し、ＫLが０.０２
以上０.０４の範囲にあるとき、同一の加工深さｘ／Ｄ
に対するテーパー形状のＫLはコーナーＲと比較して十
分小さいといえる。
【００７８】以上をまとめれば、加工深さＨ／Ｄが０.
０１以上０.１５以下の範囲の条件にあるときではテー
パー加工による局所圧力損失の低減効果があり、０.０
２以上０.０４以下の範囲で特にテーパー加工による圧
力損失低減効果が大きい。
【００７９】一方、流路の圧力損失の低減のための加工
深さは、入口・出口部分だけではなく流路全体を考慮
し、かつ加工工数と経済性とを考慮して決定する必要が
ある。一般に、コーナーＲ加工はテーパー加工の２倍の
加工工数を必要とする。また、同じ加工工数ではテーパ
ーに比べてコーナーＲの方は半分の深さの加工量であ
る。
【００８０】したがって、同一の経済性で比較する場
合、同一の加工工数（等価工数）における局所圧力損失
係数ＫLで比較する必要がある。つまり、同じ加工工数
で達成できるＫLについては、テーパーを基準に取れ
ば、コーナーＲのＫLはテーパーの半分の加工深さの大
きさに相当するＫLで比較すべきである。
【００８１】図６は、図５の測定結果に基づいて、等価
工数における局所圧力損失係数ＫLを示す。この図６は
テーパーを基準にとっているので、図５のコーナーＲの
曲線をヨコ軸方向に２倍に拡大した曲線を、図５のテー
パーの曲線に重ねて得られる。これにより、コーナーＲ
の加工工数に対する局所圧力損失係数は、図５と図６と
では異なる。
【００８２】これらの図から明らかなように、Ｒ／Ｄ＝
０.０４の時、図５ではＫL＝０.２であるが、図６では
ＫL＝０.３２である。また、コーナーＲとテーパーの曲
線の交点は、図５ではｘ／Ｄ＝０.０４の位置である
が、ｘ／Ｄ＝０.１５の位置に移動する。またテーパー
加工において、加工深さＨ／Ｄが０.０２未満の範囲で
は加工深さの増加によって局所圧力損失係数ＫLが急激
に減少し、加工深さが十分ではなく、加工深さＨ／Ｄが
０.１５を越える範囲ではコーナーＲ加工の方が局所圧
力損失係数ＫLが小さくなる。
【００８３】したがって、図１の実施例において、テー
パー加工した流路貫通孔２０の最深部までの長さＨと第
２流路の内径Ｄとの比Ｈ／Ｄを０.０１以上、０.１５以
下とすることにより、従来技術より加工工数が少なくな
り、経済性が向上でき、かつ圧力損失を低減することが
できる。
【００８４】また、図１の実施例において、第２流路１
４の断面積よりも断面積の小さい第３流路３４を第２流
路１４の後でかつ連通して設置することにより、第３流
路３４を接続するための集合板１２の内面である第２流
路１４の加工が不要となり、加工工数が一層低減でき、
経済性を更に向上することができる。
【００８５】このとき、第３流路３４と第２流路１４と
の接合部である絞り部３２で局所圧力損失が生じるが、
流路貫通孔２０の最深部で流れの剥離が生じ、剥離領域
では流速が遅いため、絞り部３２をこの剥離領域内に設
ければ、絞り部３２による圧力損失の増加は微小とな
る。
【００８６】流路貫通孔２０の最深部から第３流路３４
の最上流部までの長さｄｓと第３流路の内径Ｄ２との比
ｄｓ／Ｄ２を０.３以下とすることで、絞り部３２をこ
の剥離領域内として絞り部３２での局所圧力損失を小さ
くすることができる。
【００８７】さらに、図１の実施例において、流路貫通
孔２０のテーパー状面とりの最深部から第３流路３４の
最上流部までの長さｄｓをｄｓ＝０とすると、図２の実
施例のようになり、この図からも明らかなように、流路
貫通孔２０のテーパー状面とりと第３流路３４の先端部
テーパー形状とを連続体として扱うことができ、第３流
路３４の先端部のテーパー形状を含めた最深部までの長
さＨと第３流路３４の内径Ｄ２との比Ｈ／Ｄ２を０.０
１以上、０.１５以下とすればよい。
【００８８】また、０.０２以上０.０４以下の範囲で
は、特にテーパー加工による圧力損失低減効果が大き
い。この場合、第３流路３４の先端部のテーパー形状の
分だけ流路貫通孔２０のテーパー状面とりの加工深さを
浅くしても圧力損失を低減できるため、加工工数をさら
に低減でき、経済性をさらに向上することができる。
【００８９】図８は、第２の実施例に係る発電プラント
の流路管の流路の入口・出口部の縦断面を示す。以下に
述べる変更内容以外は第１実施例と同じなので省略す
る。
【００９０】第２流路１４の開口部は、曲率を有するコ
ーナーＲを施した流路貫通孔２１であり、集合板１２の
表面から流路貫通孔２１のコーナーＲ最深部までの長さ
Ｒと第２流路の内径Ｄとの比Ｒ／Ｄを与えている。さら
に、この絞り部３２におけるコーナーＲ最深部から第３
流路３４の最上流部までの長さｄｓと第３流路３４の内
径Ｄ２との比ｄｓ／Ｄ２を０.０３以上としている。
【００９１】図７は、図８のコーナーＲ形状がＲ／Ｄ＝
０.０８である流路貫通孔２１を同時に有する場合の、
差し込み部ギャップｄｓと第３流路３４内径Ｄの比ｄｓ
／Ｄと局所圧力損失係数ＫLとの関係を示す。図１５に
示す従来技術によるスタンドパイプ入口部の形状はｄｓ
／Ｄ＝０に相当するが、Ｒ／Ｄ＝０.０８のコーナーＲ
形状のみの場合（ＫL＝０.０７）と比較して圧力損失係
数ＫL＝０.２と大きい。
【００９２】しかし、コーナーＲ最深部から第３流路３
４の最上流部までの長さｄｓと第３流路３４の内径Ｄ２
との比ｄｓ／Ｄが０.０３以上のときにはＫL＝０.１で
あることから、ｄｓ／Ｄを０.０３以上とすることで圧
力損失の低減が可能となる。コーナーＲ形状のみの場合
のＫL＝０.０７と、ｄｓ／Ｄが０.０３以上のときのＫL
＝０.１との差０.０３は絞り部３２での圧力損失であ
る。
【００９３】本実施例によればｄｓ／Ｄを０.０３以上
とすることで、従来技術と比較して流路の入口・出口構
造の圧力損失を１／２に低減でき、このｄｓ／Ｄの範囲
を本発明におけるギャップ適正範囲とする。
【００９４】図３は、図１の流路管の入口・出口部を適
用したスタンドパイプを備えた気水分離器の縦断面を示
す。本発明による気水分離器２１４ａと、図１５に示す
従来技術の気水分離器２１４との、スタンドパイプ２１
３，２１３ａ入口部における局所圧力損失をそれぞれ比
較して評価する。
【００９５】ここで原子炉圧力容器１００内の冷却水お
よび蒸気の流動条件（温度280℃、圧力70気圧）は次の
ように与えられる。
【００９６】水の密度ρL＝737kg/m3、蒸気の密度ρG＝
38kg/m3、水の粘性係数μL＝9.08x10-5Pa・s、蒸気の粘
性係数μG＝1.91x10-5Pa・sであり、気水分離器１本当
たりに流れる水・蒸気の二相流の流動条件は、質量流量
Ｗ＝46kg/s、クォリティｘ＝14％、流路断面積Ａ＝0.02
m2（スタンドパイプ内径Ｄ＝160mmとして）、蒸気の体
積率αG＝63％であり、このとき二相流増倍係数ΦG 2＝3
2である。
【００９７】図１５に示す気水分離器２１４ではスタン
ドパイプ２１３入口部のコーナーＲ（加工深さＲ／Ｄ＝
０.０８、差し込み部ギャップｄｓ／Ｄ＝０）のときの
局所圧力損失係数はＫL＝０.２で、圧力損失Δｐ＝２
２.６kPaであるが、図３に示す気水分離器２１４ａで
は、スタンドパイプ２１３ａ入口部のテーパー（加工深
さＨ／Ｄ＝０.０８、差し込み部ギャップｄｓ／Ｄ＝
０）のときの局所圧力損失係数はＫL＝０.１３で、圧力
損失Δｐ＝１４.７kPa（従来技術の６５％）であり、３
５％の圧力損失の低減が図れた上に、テーパーとするこ
とで加工工数も約５０％低減することができる。
【００９８】さらに、図３に示す気水分離器２１４ａに
図８の第２実施例の流路管の流路の入口・出口部を適用
した場合には、スタンドパイプ２１２ａ入口部のコーナ
ーＲ（加工深さＲ／Ｄ＝０.０８、差し込み部ギャップ
ｄｓ／Ｄ＝０.０３）のときの局所圧力損失係数はＫL＝
０.１なので圧力損失Δｐ＝１１.３kPa（従来技術の５
０％）であり、従来技術より５０％も圧力損失を低減す
ることができる。
【００９９】このことから、本発明のごとくテーパー加
工を施した流路貫通孔２０、コーナーＲ加工を施した流
路貫通孔２１、および第２流路１４と第３流路３４を有
する構造によって、流路の入口・出口部における圧力損
失を低減し、かつ従来技術と比較して加工工数が少ない
流路の入口・出口構造を実現できる。
【０１００】図９は、第３の実施例に係る発電プラント
の流路管の流路の入口・出口部の縦断面を示す。第３の
実施例は、第１の実施例を変更したもので、以下に述べ
る変更内容以外は第１の実施例と同じなので省略する。
【０１０１】すなわち、第３の実施例は、図９に示すよ
うに、第２流路１４と同じ断面積の第３流路３５とを集
合板１２で接続している。第３流路３５を接続するため
に集合板１２の加工が必要となり、加工工数が若干増加
する。、しかし第３流路３５の内径Ｄ２と第２流路１４
の内径Ｄを等しくし、テーパー状面取りを施した流路貫
通孔２０の加工深さＨと第２流路の内径Ｄとの比Ｈ／Ｄ
を０.０１以上、０.１５以下の範囲とすることで、その
圧力損失係数は図５に示すテーパー形状に従い、圧力損
失の低減が容易となる。
【０１０２】図１０は、第４の実施例に係る発電プラン
トの流路管の流路の入口・出口部の縦断面を示す。第４
の実施例は、第１の実施例を変更したもので、以下に述
べる変更内容以外は第１の実施例と同じなので省略す
る。
【０１０３】すなわち、第４の実施例は、図１０に示す
ように、集合板１２ｔ面の法線が第２流路１４および第
３流路３４の中心軸２５ｔと平行ではなく、テーパー状
面とりを施した流路貫通孔２０ｔの最深部と集合板１２
ｔとの間の長さは流路貫通孔外周位置により異なった構
造を採用している。
【０１０４】図１０の構造は、集合板１２ｔの法線と第
２流路１４・第３流路３４の中心軸とが平行ではない場
合で、流路貫通孔２０ｔへのテーパー状面とり加工のた
めのエンドミルやドリル等の切削工具の中心軸を２５ｔ
に一致させた場合に形成される。
【０１０５】この実施例でも、第１の実施例と同様に、
集合板の法線と第２・第３流路中心軸と平行ではない場
合の流路の入口・出口構造における圧力損失低減が容易
に実施可能となる。
【０１０６】図１１は、第５の実施例に係る発電プラン
トの流路管の流路の入口・出口部の縦断面を示す。第５
の実施例は、第４の実施例を変更したもので、以下に述
べる変更内容以外は第４の実施例と同じなので省略す
る。
【０１０７】すなわち、第５の実施例は、図１１に示す
ように、集合板１２ｕ面の法線が第２流路１４および第
３流路３４の中心軸２５ｕと平行ではないが、テーパー
状面とりを施した流路貫通孔２０ｕの最深部と集合板１
２ｕとの間の長さは流路貫通孔外周位置により変化しな
い構造を採用している。
【０１０８】図１１の構造は、集合板１２ｕの法線と第
２流路１４ｕ・第３流路３４の中心軸と平行ではない場
合に、流路貫通孔２０ｕへのテーパー状面とり加工のた
めのエンドミルやドリル等の切削工具の中心軸を集合板
１２ｕの法線に一致させた場合に形成される。
【０１０９】この実施例でも、第４実施例と同様に、集
合板１２ｕの法線と第２流路１４ｕ・第３流路３４の中
心軸と平行ではない場合の流路の入口・出口部における
圧力損失低減が容易に実施可能となる。
【０１１０】図１２は、第６の実施例に係る発電プラン
トの流路管の流路の入口・出口部の縦断面を示す。第６
の実施例は、第５の実施例を変更したもので、以下に述
べる変更内容以外は第５の実施例と同じなので省略す
る。
【０１１１】すなわち、第６の実施例は、図１２に示す
ように、集合板１２ｖ面の法線が第２流路１４および第
３流路３４の中心軸２５ｖと平行ではないが、コーナー
Ｒを施した流路貫通孔２１ｖの最深部と集合板１２ｖと
の間の長さは流路貫通孔外周位置により変化しない構造
を採用している。
【０１１２】図１２の構造は、集合板の法線と第２・第
３流路中心軸と平行ではない場合に、流路貫通孔２１ｖ
へのコーナーＲ加工のための切削工具の中心軸を集合板
１２ｖの法線に一致させた場合に形成される。
【０１１３】この実施例でも、第５実施例と同様に、集
合板の法線と第２・第３流路中心軸と平行ではない場合
の流路の入口・出口部における圧力損失低減が容易に実
施可能となる。
【０１１４】図１３は、第７の実施例を示し、伝熱管の
流路の入口・出口部に、第１の実施例の入口・出口部を
採用したシェルアンドチュ−ブ熱交換器の縦断面を示
す。
【０１１５】図２２、２３に示す従来の熱交換器におい
ては、伝熱管支持板５４０ｘの開口部５６０ｘ、伝熱管
出口プレナム流出口５３０の開口部５６２ｘ、および外
胴流出口５１８の開口部５６４ｘには、これら部分にお
ける局所圧力損失低減手段を施していない。しかし、図
１に示す本実施例の熱交換器においては、伝熱管５２６
が多数設置された伝熱管支持板５４０の開口部５６０、
伝熱管出口プレナム流出口５３０の開口部５６２、およ
び外胴流出口５１８の開口部５６４には、第１の実施例
と同様のテーパー状面取り（加工深さＨ／Ｄ）と差し込
み部構造（差し込み部ギャップｄｓ／Ｄ）が具備されて
いる。
【０１１６】この実施例でも、第１の実施例と同様に、
流路の入口・出口部における圧力損失を低減し、かつ従
来技術のシェルアンドチューブ型熱交換器と比較しても
入口・出口部の加工工数が少なくてすみ、圧力損失低減
が容易に実施可能となる。
【０１１７】図１７は、第８の実施例を示し、シュラウ
ドヘッドの上方に設置された多数の気水分離器の集合体
構造に、第１実施例の入口・出口部を採用したものを示
す。
【０１１８】図１６に示す従来の気水分離器の集合体構
造は、同じ加工深さのコーナーＲを各々のシュラウドヘ
ッド貫通部３６２１〜３６２９に具備しており、シュラ
ウドヘッド貫通部の局所圧力損失の大きさも同一とな
る。
【０１１９】しかし、シュラウドヘッド上の位置の違い
によって各気水分離器スタンドパイプの長さが異なるた
めに、気水分離器上流での圧力損失（＝スタンドパイプ
での摩擦圧力損失＋シュラウドヘッド貫通部の局所圧力
損失）が各々異なることから、各気水分離器に流れる流
体流量は各々均一ではない。
【０１２０】具体的には、圧力損失の大きい気水分離器
へは流れ難くなり、一方圧力損失の小さい気水分離器へ
の流量は大きくなる。これは、各々の気水分離器の気体
と液体を分離する処理量が異なることであり、最大の処
理量を考慮される気水分離器の設計においてもこのこと
を反映させる必要がある。製作コストの面から各気水分
離器形状を同一としたく、できるだけ各気水分離器への
流量を均一化したい。
【０１２１】本実施例による各気水分離器への流量を均
一化するために各気水分離器の上流圧力損失を同一とす
る条件を評価する。ここで、気水分離器の上流の圧力損
失Δｐは、一般に次式（数４）で与えられる。
【０１２２】 Δｐ＝ζ・ΦG 2・(ｘＷ/αGＡ)2/(２ρG) …（数４） 式（数４）中のＷ、ｘ、αG、ρGの各記号は、前述した
式（数１）〜（数３）と同一記号である。式（数４）中
のζは一般圧力損失係数で、次式（数５）のように、ス
タンドパイプでの摩擦圧力損失係数ｆ・Ｌ／Ｄ（Ｌはス
タンドパイプ長さ）とシュラウドヘッド貫通部の局所圧
力損失係数ＫLとの和で求められる。
【０１２３】 ζ＝ＫL＋ｆ・Ｌ/Ｄ …（数５） また、摩擦圧力損失係数ｆは次式（数６）より求められ
るが、第２の実施例に示した代表的な条件ではｆ＝０.
０３２であり、ζ＝ＫL＋ｆ/Ｄ・Ｌ＝ＫL＋０.２・Ｌとな
る。
【０１２４】 ｆ＝０.３１６・((ｘＷ/αGＡ）・Ｄ/μG)-O.25 …（数６） 図１７に示すように、シュラウドヘッド中心部の気水分
離器２１４ａ１のスタンドパイプ長さＬａ1＝１ｍ、外
周部付近の気水分離器２１４ａ９のスタンドパイプ長さ
Ｌａ9＝２ｍであり、双方の局所圧力損失係数をそれぞ
れＫL1、ＫL9とすると、ＫL1−ＫL9＝０.２は双方のζ
が同一となる条件である。
【０１２５】本実施例の図１７では、中心位置のシュラ
ウドヘッド貫通部３６７１の加工深さはＨ／Ｄ＝０（Ｋ
L＝０.５）、差し込み部構造の差し込み部ギャップ（ｄ
ｓ／Ｄ）を０.０３以上（ＫL＝０.０３）であるから
（ＫL1＝０.５＋０.０３＝０.５３）、外周部位置の３
６７９のテーパー加工深さをＨ／Ｄ＝０．０１（ＫL＝
０.３）、差し込み部ギャップ（ｄｓ／Ｄ）を０.０３以
上（ＫL＝０.０３）に選択すれば（ＫL9＝０.３＋０.０
３＝０.３３）、双方のζは同一となる。
【０１２６】このようにして、各気水分離器の上流圧力
損失を同一とするように、各シュラウドヘッド貫通部の
差し込み部ギャップｄｓ／Ｄを同一の大きさとして各シ
ュラウドヘッド貫通部３６７１〜３６７９のテーパー加
工深さＨ／Ｄを選択すると、中心より周辺部へ位置が変
化するにつれてＨ／Ｄは大きくなり、図１７のような実
施例となる。
【０１２７】この例では、従来例と比較してシュラウド
ヘッド周辺部分でのテーパー加工深さを大きく取ること
で、この位置の気水分離器の上流圧力損失を低減するこ
とが実施可能となる。さらに、シュラウドヘッド上の各
気水分離器の上流圧力損失を同一となるようにテーパー
加工深さを変えることで、各気水分離器への流量を均一
化することが実施可能となる。
【０１２８】また、シュラウドヘッド中心位置でもテー
パー加工深さを大きく取ることで、中心位置での気水分
離器圧力損失の低減が図れ、気水分離器の集合体全体の
圧力損失の低減が可能となる。
【０１２９】図１８は、第９の実施例を示し、第８の実
施例を変更したもので、以下に述べる変更内容以外は第
８の実施例と同じなので省略する。
【０１３０】すなわち、第９の実施例は、図１８に示す
ように、シュラウドヘッドの上方に設置された多数の気
水分離器の集合体構造に、第８の実施例のテーパー面取
りの代わりに曲率を有するコーナーＲおよび差し込み部
構造（差し込み部ギャップ）を施す第２の実施例の発明
を採用したものであり、第８の実施例と同様に各気水分
離器への流量の均一化を図ることができる。
【０１３１】本実施例による各気水分離器への流量を均
一化するために、各気水分離器の上流圧力損失を同一と
する条件を、第８の実施例と同様に評価する。図１８に
示すように、気水分離器２１４ｂ１、２１４ｂ９のスタ
ンドパイプ長さはＬｂ1＝１ｍ、Ｌｂ9＝２ｍであり、双
方の局所圧力損失係数をそれぞれＫL1、ＫL9とすると、
ＫL1−ＫL9＝０.２は双方のζが同一となる条件であ
る。
【０１３２】本実施例の図１８では、中心位置のシュラ
ウドヘッド貫通部３６７ｂ１の加工深さはＲ／Ｄ＝０、
差し込み部ギャップ（ｄｓ／Ｄ）を０.０３以上（ＫL＝
０.０３）であるから（ＫL1＝０.５＋０.０３＝０.５
３）、外周部位置の３６７ｂ９のコーナーＲ加工深さを
Ｒ／Ｄ＝０.０２、差し込み部ギャップ（ｄｓ／Ｄ）を
０.０３以上（ＫL＝０.０３）に選択すれば（ＫL9＝０.
３＋０.０３＝０.３３）、双方のζは同一となる。
【０１３３】このようにして、各気水分離器の上流圧力
損失を同一とするように、各シュラウドヘッド貫通部の
差し込み部ギャップｄｓ／Ｄを同一の大きさとして各シ
ュラウドヘッド貫通部３６７ｂ１〜３６７ｂ９のコーナ
ーＲ加工深さＲ／Ｄ選択すると、中心より周辺部へ位置
が変化するにつれてＲ／Ｄは大きくなり、図１８のよう
な実施例となる。
【０１３４】この例でも、第８の実施例と同様に、従来
例と比較してシュラウドヘッド周辺部分でのコーナーＲ
加工深さを大きく取ることで、この位置の気水分離器の
上流圧力損失を低減することが実施可能となる。さら
に、シュラウドヘッド上の各気水分離器の上流圧力損失
を同一となるようにコーナーＲ加工深さを変えること
で、各気水分離器への流量を均一化することが実施可能
となる。
【０１３５】また、シュラウドヘッド中心位置でもコー
ナーＲ加工深さを大きく取ることで、中心位置での気水
分離器圧力損失の低減が図れ、気水分離器の集合体全体
の圧力損失の低減が可能となる。
【０１３６】図１９は、第１０の実施例を示し、第８の
実施例及び第９の実施例を変更したもので、以下に述べ
る変更内容以外は第８の実施例及び第９の実施例と同じ
なので省略する。
【０１３７】すなわち、第１０の実施例は、図１９に示
すように、シュラウドヘッドの上方に設置された多数の
気水分離器の集合体構造に、シュラウドヘッド中心部位
置では曲率を有するコーナーＲおよび差し込み部構造
（差し込み部ギャップ）を施す第２の実施例の発明を第
９の実施例と同様に採用し、シュラウドヘッド周辺部位
置ではテーパー面取りを施す第１の実施例の発明を第８
の実施例と同様に採用したものであり、第８および９実
施例と同様に各気水分離器への流量の均一化を図ること
ができる。
【０１３８】第４の実施例，第５の実施例，第６の実施
例で述べたように、コーナーＲはテーパーと比較して機
械加工は困難で、特にシュラウドヘッド開口部（すなわ
ち気水分離器２１４ｃ９）の中心軸２５ｃ９とシュラウ
ドヘッドの球扇形の曲率半径２７ｃとのなす角度が大き
いシュラウドヘッド周辺位置では、シュラウドヘッド中
心位置と比較してより多くの加工工数を要する。一方シ
ュラウドヘッド中心位置近傍でのシュラウドヘッド開口
部の中心軸２５ｃ１と２７ｃのなす角度は小さく、この
位置ではコーナーＲ加工は比較的容易である。
【０１３９】このことから、シュラウドヘッド位置によ
りシュラウドヘッド開口部に施す第１の実施例〜第６の
実施例の圧力損失低減手段を、加工の容易さ、つまり加
工工数により選択することで、気水分離器全体の圧力損
失の低減を図ると共に、シュラウドヘッド上部構造の製
作コスト低減が可能になる。
【０１４０】各気水分離器の上流圧力損失を同一とする
ように、各シュラウドヘッド貫通部の差し込み部ギャッ
プｄｓ／Ｄを同一の大きさとして各シュラウドヘッド貫
通部３６７ｃ１〜３６７ｃ９のコーナーＲ加工深さＲ／
Ｄおよびテーパー加工深さＨ／Ｄ選択すると、中心より
周辺部へ位置が変化するにつれてＲ／ＤおよびＨ／Ｄは
大きくなり、図１９に示すような実施例となる。
【０１４１】この例でも、実施例８及び９と同様に、従
来例と比較してシュラウドヘッド周辺部分でのテーパー
加工深さを大きく取ることで、この位置の気水分離器の
上流圧力損失を低減することが実施可能となる。さら
に、シュラウドヘッド中心部分でのコーナーＲ加工深さ
を大きく取ることでシュラウドヘッド中心位置の気水分
離器の上流圧力損失を低減することが実施可能となり、
周辺部と合わせて総じて気水分離器の集合体全体の圧力
損失の低減が可能となる。さらに、シュラウドヘッド上
の各気水分離器の上流圧力損失を同一となるようにコー
ナーＲ加工深さを変えることで、各気水分離器への流量
を均一化することが実施可能となる。
【０１４２】図２０は、第１１の実施例を示し、伝熱管
の流路の入口・出口部に、第１の実施例の入口・出口部
を採用したシェルアンドチュ−ブ熱交換器の縦断面を示
す。
【０１４３】図２２、２３に示す従来の熱交換器におい
ては、伝熱管入口部５６０ｘは同一形状であり、伝熱管
入口部の局所圧力損失の大きさも同一となる。しかし図
のようなＵ字型の伝熱管の形状では、伝熱管支持板５４
０上の位置の違いによって各伝熱管の長さが異なるため
に、伝熱管での圧力損失（＝伝熱管での摩擦圧力損失＋
伝熱管入口部の局所圧力損失）が各々異なることから、
各伝熱管に流れる流体流量は各々均一ではない。
【０１４４】具体的には、圧力損失の大きい伝熱管へは
流れ難くなり、一方圧力損失の小さい伝熱管への流量は
大きくなる。これは、各々の伝熱管の熱交換量が異なる
ことであり、最大の処理量を考慮されるシェルアンドチ
ューブ型熱交換器の設計においてもこのことを反映させ
る必要がある。
【０１４５】よって、できるだけ各伝熱管への流量を均
一化するべく、各伝熱管の圧力損失を同一とするよう
に、各伝熱管入口部（図２０では３本の伝熱管５２６ａ
１、５２６ａ３、５２６ａ６について、各々５６０ａ
１、５６０ａ３、５６０ａ６の伝熱管入口部を支持板５
４０ａに有する）のテーパー加工深さＨ／Ｄ選択する
と、熱交換中心より周辺部へ位置が変化するにつれてＨ
／Ｄは大きくなり、図２０に示すような実施例となる。
【０１４６】この例では、従来例と比較して熱交換周辺
部分での伝熱管入口部のテーパー加工深さを大きく取る
ことで、この位置の伝熱管の圧力損失を低減することが
実施可能となる。さらに、各伝熱管入口部の差し込み部
ギャップｄｓ／Ｄを同一の大きさとしてシェルアンドチ
ューブ型熱交換器の各伝熱管の圧力損失を同一となるよ
うにテーパー加工深さを変えることで、各伝熱管への流
量を均一化することが実施可能となる。
【０１４７】また、熱交換器中心位置でもテーパー加工
深さを大きく取ることで、中心位置での伝熱管圧力損失
の低減が図れ、伝熱管の集合体全体の圧力損失の低減が
可能となる。
【０１４８】図２１は、第１２の実施例を示し、第１１
の実施例を変更したもので、以下に述べる変更内容以外
は第１１の実施例と同じなので省略する。
【０１４９】すなわち、第１２の実施例は、図２１に示
すように、第１１の実施例のテーパー面取りの代わりに
曲率を有するコーナーＲおよび差し込み部構造（差し込
み部ギャップ）を施す第２の実施例の発明を採用したも
のであり、第１１実施例と同様に複数の伝熱管への流量
の均一化を図ることができる。
【０１５０】各伝熱管の圧力損失を同一とするように、
各伝熱管入口部の差し込み部ギャップｄｓ／Ｄを同一の
大きさとして各伝熱管入口部（図２１では３本の伝熱管
５２６ｂ１、５２６ｂ３、５２６ｂ６について、各々５
６０ｂ１、５６０ｂ３、５６０ｂ６の伝熱管入口部を支
持板５４０ｂに有する）のコーナーＲ加工深さＲ／Ｄ選
択すると、熱交換中心より周辺部へ位置が変化するにつ
れてＲ／Ｄは大きくなり、図２１に示すような実施例と
なる。
【０１５１】この例では、従来例と比較して熱交換周辺
部分での伝熱管入口部のコーナーＲ加工深さを大きく取
ることで、この位置の伝熱管の圧力損失を低減すること
が実施可能となる。さらに、シェルアンドチューブ型熱
交換器の各伝熱管の圧力損失を同一となるようにコーナ
ーＲ加工深さを変えることで、各伝熱管への流量を均一
化することが実施可能となる。
【０１５２】また、熱交換器中心位置でもコーナーＲ加
工深さを大きく取ることで、中心位置での伝熱管圧力損
失の低減が図れ、伝熱管の集合体全体の圧力損失の低減
が可能となる。
【０１５３】以上の実施例に示した、気水分離器及びシ
ェルアンドチューブ型熱交換器に代表される、第２流路
が集合板に複数設置された場合には、前述した第１の実
施例〜第１２の実施例のいずれか一つの流路の入口・出
口部を各々の流路貫通孔に有することで、流路の入口・
出口部における圧力損失を低減しつつ、かつ複数の第２
流路への流量調整が可能となり、圧力損失低減と複数流
路への流量調整が容易に実施できる。また、従来と比較
しても入口・出口部の加工工数が少なくでき、経済性を
向上させることができる。
【０１５４】
【発明の効果】請求項１の発明によれば、第２流路の開
口部にテーパー状面取りを施した流路貫通孔を有し、か
つ流路貫通孔からテーパー状面とりの最深部までの長さ
Ｈと第２流路内径Ｄとの比Ｈ／Ｄを０.０１以上、０.１
５以下としたことで、従来のコーナーＲ加工と比較して
入口・出口部の加工工数が少なく、かつ入口・出口部に
おける局所圧力損失を低減することができる。
【０１５５】請求項２の発明によれば、第２流路より断
面積の小さい第３流路を第２流路の後に設置することに
より、第３流路の差し込み用の加工が不要であり、かつ
テーパー状面取りの最深部から第３流路の最上流部まで
の長さｄｓと第３流路の内径Ｄ２との比ｄｓ／Ｄ２を
０.３以下としたことで、第３流路の最上流部の段差で
の局所圧力損失を低減でき、入口・出口部の加工工数が
一層少なく、かつ入口・出口部における圧力損失の増加
を防止することができる。
【０１５６】請求項３の発明によれば、第３流路の最上
流部をテーパー形状とし、テーパー状面とりの最深部か
ら第３流路の最上流部までの長さをｄｓ＝０とした場
合、第２流路の開口部のテーパー状面とりと第３流路の
最上流部のテーパー形状を含めたテーパー形状の最深部
までの長さＨと第３流路内径Ｄ２との比Ｈ／Ｄ２を０.
０１以上、０.１５以下としたことで、入口・出口の加
工工数がより一層少なくなり、かつ請求項１の発明によ
る入口・出口部と同様に局所圧力損失を低減することが
できる。
【０１５７】請求項４の発明によれば、第２流路の開口
部にコーナーＲを施した流路貫通孔を有し、かつコーナ
ーＲ最深部から第３流路の最上流部までの長さｄｓと第
３流路内径Ｄ２との比ｄｓ／Ｄ２を０.０３以上とした
ことで、コーナーＲと第３流路の最上流部での段差との
複合効果による圧力損失の増加を防止でき、従来のコー
ナーＲ加工と比較して局所圧力損失を低減することがで
きる。
【０１５８】請求項５の発明によれば、複数の流路管の
各入口・出口部のＨ／Ｄの値の内、少なくとも一つは異
なることで、各々の入口・出口部における圧力損失を低
減する効果が得られ、かつ加工工数を大幅に低減する効
果が得られ、かつ各気水分離器への流量を均一化する効
果が得られる。
【０１５９】請求項６の発明によれば、複数の流路管の
各入口・出口部のｄｓ／Ｄ２の値の内、少なくとも一つ
は異なることで、各々の入口・出口部における圧力損失
を低減する効果が得られ、かつ加工工数を大幅に低減す
る効果が得られ、かつ各気水分離器への流量を均一化す
る効果が得られる。
【０１６０】請求項７の発明によれば、複数の流路管の
各入口・出口部のＨ／Ｄ２の値の内、少なくとも一つは
異なることで、各々の入口・出口部における圧力損失を
低減する効果が得られ、かつ加工工数を大幅に低減する
効果が得られ、かつ各気水分離器への流量を均一化する
効果が得られる。
【０１６１】請求項８の発明によれば、複数の流路管の
各入口・出口部の集合板の第１流路側のコーナーＲの最
深部から第３流路の最上流部までの長さｄｓと第３流路
の内径Ｄ２との比ｄｓ／Ｄ２の値の内、少なくとも一つ
は異なることで、各々の入口・出口部における圧力損失
を低減する効果が得られ、かつ加工工数を大幅に低減す
る効果が得られ、かつ各気水分離器への流量を均一化す
る効果が得られる。
【０１６２】請求項９の発明によれば、気水分離器のス
タンドパイプの入口部を、請求項１ないし請求項８のい
ずれか１項記載の発電プラントの流路管の入口・出口部
と同じにすることで、気水分離器の気液二相流圧力損失
を低減し、かつ加工工数を大幅に低減する効果が得られ
る。
【０１６３】請求項１０の発明によれば、沸騰水型原子
炉に用いられた気水分離器のスタンドパイプの入口部
を、請求項１ないし請求項８のいずれか１項記載の発電
プラントの流路管の入口・出口部と同じにすることで、
沸騰水型原子炉の気水分離器の気液二相流圧力損失を低
減し、かつ加工工数を大幅に低減する効果が得られる。
【０１６４】請求項１１の発明によれば、熱交換器の伝
熱媒体の流入口もしくは流出口の各々を、請求項１ない
し請求項８のいずれか１項記載の発電プラントの流路管
の入口・出口部と同じにすることで、熱交換器の圧力損
失を低減し、かつ加工工数を大幅に低減する効果が得ら
れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例に係る発電プラントの流
路管の入口・出口部の縦断面図である。
【図２】本発明の第１の実施例の変形例による発電プラ
ントの流路管の入口・出口部の縦断面図である。
【図３】本発明の第１の実施例による発電プラントの流
路管の入口・出口部をスタンドパイプ入口に採用した気
水分離器の縦断面図である。
【図４】入口・出口構造が異なる場合のクォリティと二
相流増倍係数の関係を示した図である。
【図５】入口・出口構造が異なる場合の加工深さと局所
圧力損失係数の関係を示した図である。
【図６】同一加工工数での加工深さと局所圧力損失係数
の関係を示した図である。
【図７】入口・出口構造の差し込み部ギャップと局所圧
力損失係数の関係を示した図である。
【図８】本発明の第２の実施例に係る発電プラントの流
路管の流路の入口・出口部の縦断面図である。
【図９】本発明の第３の実施例に係る発電プラントの流
路管の流路の入口・出口部の縦断面図である。
【図１０】本発明の第４の実施例に係る発電プラントの
流路管の流路の入口・出口部の縦断面図である。
【図１１】本発明の第５の実施例に係る発電プラントの
流路管の流路の入口・出口部の縦断面図である。
【図１２】本発明の第６の実施例に係る発電プラントの
流路管の流路の入口・出口構造の縦断面図である。
【図１３】本発明の第７の実施例を示し、伝熱管の流路
の入口・出口部に、第１の実施例の入口・出口部を採用
したシェルアンドチュ−ブ熱交換器の縦断面図である。
【図１４】従来の沸騰水型原子炉の縦断面図である。
【図１５】従来の気水分離器の縦断面図である。
【図１６】図１４の沸騰水型原子炉のシュラウドヘッド
上方及び気水分離器集合の縦断面図である。
【図１７】本発明の第８の実施例に係る沸騰水型原子炉
のシュラウドヘッド上方及び気水分離器集合の縦断面図
である。
【図１８】本発明の第９の実施例に係る沸騰水型原子炉
のシュラウドヘッド上方及び気水分離器集合の縦断面図
である。
【図１９】本発明の第１０の実施例に係る沸騰水型原子
炉のシュラウドヘッド上方及び気水分離器集合の縦断面
図である。
【図２０】本発明の第１１の実施例に係るシェルアンド
チューブ型熱交換器の伝熱管群の縦断面図である。
【図２１】本発明の第１２の実施例に係るシェルアンド
チューブ型熱交換器の伝熱管群の縦断面図である。
【図２２】従来のシェルアンドチューブ型熱交換器の伝
熱管群の縦断面図である。
【図２３】従来のシェルアンドチューブ型熱交換器の縦
断面図である。
【符号の説明】
１０…第１流路、１２，１３…集合板、１４…第２流
路、２０，２１…流路貫通孔、３２…絞り部、３４…第
３流路、ｄｓ…差し込み部ギャップ、Ｄ…第２流路内
径、Ｄ２…第３流路内径、Ｈ…テーパー加工深さ、Ｒ…
コーナーＲ加工深さ、２００…原子炉圧力容器、２０２
…シュラウド、２０４…炉心、２１２…シュラウドヘッ
ド、２１３…スタンドパイプ、２１４…気水分離器、５
００…シェルアンドチューブ型熱交換器、５２６…伝熱
管
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ２１Ｄ 1/00 ＧＤＢ Ｇ２１Ｄ 1/02 ＧＤＢＴ 1/02 ＧＤＢ 1/00 ＧＤＢＢ ＧＤＢＱ

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】発電プラントの作動流体または伝熱流体が
    流れる流路管であって、前記作動流体または伝熱流体の
    流れる方向に流路断面積を縮小させる流路壁である集合
    板と、該集合板の上流側に位置する第１流路と、前記集
    合板に開口形成された流路貫通孔と、前記流路貫通孔と
    同じ孔であり前記第１流路の最下流部と前記流路貫通孔
    を介して連通する第２流路とで構成される流路の入口・
    出口部を有する発電プラントの流路管において前記流路
    貫通孔の前記第１流路側にテーパー状面取りが施され、
    かつ前記テーパー面取りの最深部までの長さＨと前記第
    ２流路の内径Ｄとの比Ｈ／Ｄを０.０１以上、０.１５以
    下とした前記流路の入口・出口部を有することを特徴と
    する発電プラントの流路管。
  2. 【請求項２】請求項１において、前記第２流路の断面積
    よりも断面積の小さい第３流路が前記集合板を介して前
    記第２流路の後に前記第２流路と連通して設置され、か
    つ前記テーパー状面取りの最深部から前記第３流路の最
    上流部までの長さｄｓと前記第３流路の内径Ｄ２との比
    ｄｓ／Ｄ２を０.３以下とした前記流路の入口・出口部
    を有することを特徴とする発電プラントの流路管。
  3. 【請求項３】請求項１または請求項２において、前記第
    ３流路の先端部が前記流路貫通孔のテーパー状面取りと
    同じテーパーをなすテーパー形状でかつ前記テーパー状
    面取りの最深部から前記第３流路の最上流部までの長さ
    ｄｓがｄｓ＝０の場合には、前記第３流路の先端部のテ
    ーパー形状を含めた最深部までの長さＨと前記第３流路
    の内径Ｄ２との比Ｈ／Ｄ２を０.０１以上、０.１５以下
    とした前記流路の入口・出口部を有することを特徴とす
    る発電プラントの流路管。
  4. 【請求項４】発電プラントの作動流体または伝熱流体が
    流れる流路管であって、前記作動流体または伝熱流体の
    流れる方向に流路断面積を縮小させる流路壁である集合
    板と、該集合板の上流側に位置する第１流路と、前記集
    合板に開口形成された流路貫通孔と、前記流路貫通孔と
    同じ孔であり前記第１流路の最下流部と前記流路貫通孔
    を介して連通する第２流路とで構成される流路の入口・
    出口部を有する発電プラントの流路管において前記流路
    貫通孔の前記第１流路側に曲率を持たせたコーナーＲが
    施され、かつ前記第２流路の断面積より断面積の小さい
    第３流路が前記集合板を介して前記第２流路の後に前記
    第２流路と連通して設置され、かつ前記コーナーＲの最
    深部から前記第３流路の最上流部までの長さｄｓと前記
    第３流路の内径Ｄ２との比ｄｓ／Ｄ２を０．０３以上と
    した前記流路の入口・出口部を有することを特徴とする
    発電プラントの流路管。
  5. 【請求項５】発電プラントの作動流体または伝熱流体が
    流れる複数の流路管であって、前記作動流体または伝熱
    流体の流れる方向に流路断面積を縮小させる流路壁であ
    る集合板と、該集合板の上流側に位置する第１流路と、
    前記集合板に開口形成された流路貫通孔と、前記流路貫
    通孔と同じ孔であり前記第１流路の最下流部と前記流路
    貫通孔を介して連通する第２流路とで構成される流路の
    入口・出口部を各々有する発電プラントの流路管におい
    て、 前記複数の流路管は、前記流路貫通孔の前記第１流路側
    にテーパー状面取りが施され、かつ前記テーパー面取り
    の最深部までの長さＨと前記第２流路の内径Ｄとの比Ｈ
    ／Ｄを０.０１以上、０.１５以下とした前記流路の入口
    ・出口部を各々有し、前記各入口・出口部のＨ／Ｄの値
    の内、少なくとも一つは異なることを特徴とする発電プ
    ラントの流路管。
  6. 【請求項６】請求項５において、前記複数の流路管は、
    前記第２流路の断面積よりも断面積の小さい第３流路が
    前記集合板を介して前記第２流路の後に前記第２流路と
    連通して設置され、かつ前記テーパー状面取りの最深部
    から前記第３流路の最上流部までの長さｄｓと前記第３
    流路の内径Ｄ２との比ｄｓ／Ｄ２を０.３以下とした前
    記流路の入口・出口部を各々有し、前記各入口・出口部
    のｄｓ／Ｄ２の値の内、少なくとも一つは異なることを
    特徴とする発電プラントの流路管。
  7. 【請求項７】請求項５において、前記複数の流路管は、
    前記第３流路の先端部が前記流路貫通孔のテーパー状面
    取りと同じテーパーをなすテーパー形状でかつ前記テー
    パー状面取りの最深部から前記第３流路の最上流部まで
    の長さｄｓがｄｓ＝０の場合には、前記第３流路の先端
    部のテーパー形状を含めた最深部までの長さＨと前記第
    ３流路の内径Ｄ２との比Ｈ／Ｄ２を０.０１以上、０.１
    ５以下とした前記流路の入口・出口部を各々有し、前記
    各入口・出口部のＨ／Ｄ２の値の内、少なくとも一つは
    異なることを特徴とする発電プラントの流路管。
  8. 【請求項８】発電プラントの作動流体または伝熱流体が
    流れる複数の流路管であって、前記作動流体または伝熱
    流体の流れる方向に流路断面積を縮小させる流路壁であ
    る集合板と、該集合板の上流側に位置する第１流路と、
    前記集合板に開口形成された流路貫通孔と、前記流路貫
    通孔と同じ孔であり前記第１流路の最下流部と前記流路
    貫通孔を介して連通する第２流路とで構成される流路の
    入口・出口部を各々有する発電プラントの流路管におい
    て、 前記複数の流路管は、前記流路貫通孔の前記第１流路側
    に曲率を持たせたコーナーＲが施され、かつ前記第２流
    路の断面積より断面積の小さい第３流路が前記集合板を
    介して前記第２流路の後に前記第２流路と連通して設置
    され、かつ前記コーナーＲの最深部から前記第３流路の
    最上流部までの長さｄｓと前記第３流路の内径Ｄ２との
    比ｄｓ／Ｄ２を０．０３以上とした前記流路の入口・出
    口部を各々有し、前記各入口・出口部のｄｓ／Ｄ２の値
    の内、少なくとも一つは異なることを特徴とする発電プ
    ラントの流路管。
  9. 【請求項９】円筒形のシュラウドの内部に多数配置され
    た核燃料からの熱エネルギーの伝達及び冷却水の蒸発を
    伴う炉心の上方で前記シュラウドに固定され前記炉心内
    を上昇する冷却水および蒸気を集合させるシュラウドヘ
    ッドと、筒形で内部が貫通しておりその下端部分が前記
    シュラウドヘッド内に開口してシュラウドヘッドに固定
    される複数のスタンドパイプと、前記シュラウドヘッド
    に開口され前記スタンドパイプと連通する貫通孔と、前
    記スタンドパイプの上端部分で接続され蒸気と冷却水の
    気液二相流に旋回力を付与する気水分離器入口案内羽根
    と、前記気水分離器入口案内羽根で旋回流となった気液
    二相流を受け入れる気水分離胴とを有する気水分離器に
    おいて、 前記気液二相流が前記シュラウドヘッドから前記スタン
    ドパイプへ前記貫通孔を介して流入する前記スタンドパ
    イプの入口部は、請求項１ないし請求項８のいずれか１
    項記載の発電プラントの流路管の入口・出口部と同じで
    あることを特徴とする気水分離器。
  10. 【請求項１０】円筒形のシュラウドの内部に多数配置さ
    れた核燃料からの熱エネルギーの伝達及び冷却水の蒸発
    を伴う炉心の上方で前記シュラウドに固定され前記炉心
    内を上昇する冷却水および蒸気を集合させるシュラウド
    ヘッドと、筒形で内部が貫通しておりその下端部分が前
    記シュラウドヘッド内に開口してシュラウドヘッドに固
    定される複数のスタンドパイプと、前記シュラウドヘッ
    ドに開口され前記スタンドパイプと連通する貫通孔と、
    前記スタンドパイプの上端部分で接続され蒸気と冷却水
    の気液二相流に旋回力を付与する気水分離器入口案内羽
    根と、前記気水分離器入口案内羽根で旋回流となった気
    液二相流を受け入れる気水分離胴とを有する気水分離器
    を用いた沸騰水型原子炉において、 前記気液二相流が前記シュラウドヘッドから前記スタン
    ドパイプへ前記貫通孔を介して流入する前記気水分離器
    の前記スタンドパイプの入口部は、請求項１ないし請求
    項８のいずれか１項記載の発電プラントの流路管の入口
    ・出口部と同じであることを特徴とする沸騰水型原子
    炉。
  11. 【請求項１１】円筒容器状の外胴と、前記外胴の外部と
    内部を連通する外胴流入口および外胴流出口と、前記外
    胴内部の両端または一端に、前記外胴内部の空間を複数
    に仕切り、伝熱管入口プレナムと伝熱管出口プレナムと
    を形成する仕切板と、前記外胴の内部に設けられた円筒
    状の内胴と、前記内胴の軸に垂直の面で仕切る支持板
    と、前記支持板と前記仕切板とを貫通して、前記伝熱管
    入口プレナムと前記伝熱管出口プレナムとの間を連結し
    て、前記支持板と前記仕切板に保持される伝熱管群と、
    前記伝熱管入口プレナムを介して前記伝熱管群の一方の
    開口端に連通する伝熱管入口プレナム流入口と、前記伝
    熱管出口プレナムを介して前記伝熱管群の他方の開口端
    に連通する伝熱管出口プレナム流出口を具備し、 前記外胴外部より前記外胴流入口を介して流入する第１
    伝熱媒体を、前記内胴内部の前記伝熱管群の間を通過さ
    せた後に前記外胴流出口へと流出させ、前記第１伝熱媒
    体とは別の第２伝熱媒体を、前記外胴外部より前記伝熱
    管入口プレナム流入口を介して流入させて、前記伝熱管
    入口プレナムと前記伝熱管群を介して、前記伝熱管出口
    プレナムを通過させた後に前記伝熱管出口プレナム流出
    口から流出させ、前記伝熱管を介して前記第１伝熱媒体
    と前記第２伝熱媒体の間で熱交換を行なう熱交換器にお
    いて、 前記外胴流入口、前記外胴流出口、前記伝熱管群の開口
    端、前記伝熱管入口プレナム流入口、前記伝熱管出口プ
    レナム流出口の各々は、請求項１ないし請求項８のいず
    れか１項記載の発電プラントの流路管の入口・出口部と
    同じであることを特徴とする熱交換器。
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