JP4585414B2 - 振動防止装置およびこれを用いた熱交換器 - Google Patents

Description

本発明は、伝熱管の振動を防止する振動防止装置およびこれを用いた熱交換器に関するものである。

加圧水型原子力発電所の蒸気発生器には、Ｕ字形に曲げられ、端部が管板に固定されている多数の伝熱管が備えられている。伝熱管は、Ｕ字形の曲折部が自由端となっている。
伝熱管は、同一面内で年輪状、すなわち、曲折部の曲率半径が内側から外側に向かって順次大きくなるように配列された伝熱管群を形成している。この伝熱管群がその配列面に直交する方向に、互いに平行に多数配置されている。
各伝熱管群は、中央部から外側に向かって伝熱管の数が徐々に減少し、かつ、外側に位置する伝熱管の曲率半径が徐々に小さくなっている。
これによって、伝熱管の曲折部は全体として略半球形状を形成している。

蒸気発生器では、原子炉から加圧された高温の冷却材が伝熱管内部を流れ、伝熱管を加熱する。伝熱管の上方から供給される供給水は伝熱管の外側表面と接触して、加熱され、蒸発しながら伝熱管に沿って垂直方向に流れ、蒸気発生器の上部において蒸気の形になって現われる。
このように、伝熱管の内外に存在する流体の流れによって、伝熱管は振動させられる。この振動によって伝熱管に損傷が発生する。著しい場合には、例えば、固定支持部では疲労による破断、間隙支持部では磨耗減肉から破断等が発生する。

伝熱管の振動を防止するため、曲折部における隣り合う伝熱管群の間に、両者の伝熱管と接触するように振止金具を装着している。
全ての振止金具は、抜け出るのを防止するため一体的に固定されている。
このように振止金具を一体的に固定するものとして、特許文献１に示すものがよく用いられていた。
これは、曲折部の外側に湾曲した支持棒を配置し、この支持棒に各振止金具の外側端部を溶接によって固定するものである。

また、振止金具の外側端を一体化する他の方法として、例えば、特許文献２に示されるようなネジを用いたものが提案されている。
これは、ネジと、スペーサと、ナットとからなる固定手段である。
ネジは、振止金具に嵌合する溝を有する頭部および溝から突出したネジ部を備えている。スペーサは振止金具の幅と同じ高さを持つ円筒で、一端面にネジ穴が、他端面に突出したネジ部を備えている。
ネジのネジ部を振止金具に設けられた穴に通し、頭部の溝に振止金具を嵌合させる。スペーサのネジ穴にネジのネジ部を合せ、スペーサを回転して、ネジ、振止金具およびスペーサを締結する。次の振止金具の穴を、スペーサのねじ部に通し、ナットによって次の振止金具を締結する。これを繰り返して全ての振止金具を固定するものである。

米国特許３００７６７９号公報 米国特許５５１４２５０号公報

しかしながら、特許文献１に示されるものは、溶接を用いているので溶接の熱によって支持棒が伸び、それが冷えると縮むが、場所によって伸び縮み量が異なるため、振止金具間の隙間がばらつくという問題があった。振止金具の間隔がばらつくと振止金具と伝熱管との間の隙間を生じ、運転中に振止金具がして損傷される恐れがあった。
特許文献２に示されるものは、１本の振止金具を取付けるために、２ヶ所のネジ止め作業を行なう必要があるし、振止金具の取り付けは１本毎に行なう必要がある等、取付作業には長時間を要するという問題がある。
また、複数の振止金具で、スペーサの取付位置が同じ場合、構造的に中間の振止金具にはネジが設置できない。このため、中間の振止金具には、回転方向の移動を規制するネジの頭部が係合していないので、振止金具が運転中に回転動作をする可能性がある。
さらに、スペーサが振止金具の先端よりも内側に取り付けられているので、振止金具の先端部分が自由端を形成している。このため、振止金具の先端部分が伝熱管の周囲を流れる流体によって振動し、全体の振動に影響を及ぼす恐れがある。
また、頭部およびナットが余分の出っ張りとなり、その分流体の流れを阻害している。

本発明は、上記問題点に鑑み、振止金具の間隔を確実に所要値とし、その移動を確実に阻止し、かつ組立が容易な振動防止装置およびこれを用いた熱交換器を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を採用する。
すなわち、本発明にかかる振動防止装置は、両端部が管板に固定され、Ｕ字形の自由端を有する複数の伝熱管の間に、隣接する伝熱管にそれぞれ接触するように装着される振止金具と、隣り合う前記振止金具の間に介装され、一方の前記振止金具に対向する対向面に前記振止金具が嵌合する溝部を有するスペーサと、前記振止金具およびこれを挟んで隣り合う前記スペーサを連結する締付手段と、が備えられていることを特徴とする。

本発明によれば、伝熱管の間に装着された振止金具は、スペーサの溝部に嵌合させられ、次のスペーサの溝部と反対側の面によって挟まれた状態で、締付手段で連結される。
次の振止金具は前記次のスペーサの溝部に嵌合させられ、その次のスペーサの溝部と反対側の面によって挟まれた状態で、締付手段で連結される。これを繰り返すことで振止金具の固定作業が行われる。この固定作業は、振止金具の設置作業と一緒に、あるいは設置後に別途行なうことができる。
このように、全ての振止金具はスペーサによって間隔を規定されるので、スペーサの寸法を調節することによって所要の間隔を確実に確保することができる。
また、全ての振止金具はスペーサの溝部に嵌合された状態で組み立てられるので、振止金具が回転する等の移動を行なう可能性を確実に防止することができる。
これらによって、振止金具と伝熱管との間に隙間を生じることを防止できるので、伝熱管の振動を有効に防止することができる。
さらに、一本の振止金具を固定するのに締結作業は一回で済むので、振動防止装置の組立を容易に短時間に行なうことができる。

また、本発明にかかる振動防止装置では、前記締付手段はボルトであり、該ボルトの頭部と反対側に位置する前記スペーサにのみ該ボルトと螺合されるネジ穴が設けられていることを特徴とする。

このように、締付手段はボルトであり、ボルトの頭部と反対側に位置するスペーサにのみボルトと螺合されるネジ穴が設けられているので、スペーサの間に振止金具を挟持した状態で、一方のスペーサからボルトを挿入し、ボルトを他方のスペーサのネジ穴に螺合させることで、振止金具の固定が行なえる。
したがって、振動防止装置の組立を容易に短時間に行なうことができる。
スペーサに振止金具の回転等の移動を防止する溝部が備えられているので、ボルトの頭部は必要最低限の大きさでよい。また、ネジ穴が設けられているスペーサがナットの機能を奏するので、別個ナットを設ける必要がない。
このため、余分な突起物が少なくなるので、流体の流れを阻害する恐れを最小に留めることができる。また、部材点数が低減できるので、振止装置を安価に製造することができる。

また、本発明にかかる振動防止装置は、相互に隣り合う３個以上の前記スペーサの締付位置が略同一のところでは、前記ボルトの頭部と反対側に位置する前記スペーサの内最も離れている前記スペーサにのみ該ボルトと螺合されるネジ穴が設けられていることを特徴とする。

このように、相互に隣り合う３個以上のスペーサの締付位置が略同一のところでは、ボルトの頭部と反対側に位置するスペーサの内最も離れているスペーサにのみボルトと螺合されるネジ穴が設けられているので、スペーサの各間に振止金具を挟持した状態で、一端側のスペーサからボルトを挿入し、ボルトを他端のスペーサのネジ穴に螺合させことで複数の振止金具を一度にボルトによって固定することができる。
これにより、振動防止装置の組立を一層容易に短時間に行なうことができる。

また、本発明にかかる振動防止装置は、隣り合う両側の前記スペーサで締付位置の異なる中間に位置する前記スペーサには、一方の前記スペーサおよび前記振止金具を締付けるための前記ネジ穴と、他方の前記スペーサと協同して締付ける前記ボルトが貫通する貫通穴とが備えられていることを特徴とする。

本発明によれば、一のスペーサの溝部に振止金具を嵌合させ、ネジ穴と貫通穴とを備えた二のスペーサによって振止金具を挟持させ、一のスペーサ側からボルトを挿入し、二のスペーサのネジ穴に螺合させる。次いで、二のスペーサの溝部に振止金具を嵌合させ、三のスペーサによってこの振止金具を挟持し、ボルトを二のスペーサの貫通穴から挿入し、三のスペーサのネジ穴に螺合させる。
このように、中間のスペーサに貫通穴とネジ穴を設けることによって締付位置の異なるところでも、一回のボルト締結によって一本の振止金具を固定することができる。
また、貫通穴とネジ穴との間隔を調整することによって、締付位置の違いに対応することができる。

また、本発明にかかる振動防止装置では、前記スペーサは、その端部が前記振止金具の端部と略同一位置に配置されていることを特徴とする。

このように、スペーサは、その端部が振止金具の端部と略同一位置に配置されているので、振止金具がスペーサの端部から突出して自由端を形成することがない。
このため、振止金具の先端部分が伝熱管の周囲を流れる流体によって振動し、全体の振動に影響を及ぼす恐れを防止することができる。

また、本発明にかかる熱交換器では、請求項１から請求項５のいずれかに記載の振動防止装置を備えていることを特徴とする。

このように、請求項１から請求項５のいずれかに記載の振動防止装置を備えているので、伝熱管と振止金具との隙間は所要の範囲、要すれば無隙間、に納めることができる。
これにより、運転中に伝熱管が振動することを防止できるので、伝熱管が損傷する等の事故を防止でき、安定した運転を長期間にわたり行うことができる。

本発明によれば、全ての振止金具はスペーサによって間隔を規定されるので、スペーサの寸法を調節することによって所要の間隔を確実に確保することができる。
また、全ての振止金具はスペーサの溝部に嵌合された状態で組み立てられるので、伝熱管の振動を有効に防止することができる。
さらに、一本の振止金具を固定するのに締結作業は一回で済むので、振動防止装置の組立を容易に短時間に行なうことができる。

以下、本発明の一実施形態について、図１〜図１４を参照して説明する。
本実施形態は、本発明を加圧水型原子力発電所の蒸気発生器（熱交換器）１に適用したものである。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、この実施形態の構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、或いは実質的同一のものが含まれる。
図１は、蒸気発生器１の全体概略構造を示す縦断面図である。
蒸気発生器１には、略円筒形状の下部胴３と、略円筒形状の上部胴５とが備えられている。
下部胴３には、第一水室７と、第二水室９と、管板１１と、多数の伝熱管１３と、管群外筒１５とが備えられている。

第一水室７と第二水室９とは、下部胴３の下部を二分するように配置されている。第一水室７には、１次冷却材入口ノズル１７が設けられており、原子炉からの１次冷却材が導入される。
第二水室９には、１次冷却材出口ノズル１９が設けられている。蒸気発生器１で熱交換され第二水室９に回収された１次冷却材は、１次冷却材出口ノズル１９を通って原子炉へ向けて送り出される。

伝熱管１３は、Ｕ字形に曲げられた管である。
伝熱管１３の両端部は第一水室７および第二水室９の上部に設けられた管板１１にそれを貫通するように固定されている。伝熱管１３は、管板１１から上方に向けて延在している。
自由端である曲部２１は、下部胴３の上端部に位置している。
伝熱管１３の両端部の管板１１への取付位置は、一方が第一水室７に連通し、他方が第二水室９に連通する位置とされている。

伝熱管１３は、相互に平行な面に沿って配列されている。各面内では、伝熱管１３は曲部２１の曲率半径が内側から外側に向かって順次大きくなるように配列されている。言い換えると、曲部２１が年輪状を形成するように配置され、伝熱管群２３を形成している。
下部胴３の軸線中心に位置する伝熱管群２３と外側に位置する伝熱管群２３とでは、外側に向かうに連れて、構成する伝熱管１３の数が上側から順次減少している。
すなわち、外側に位置する伝熱管群１３の最上部を構成する伝熱管１３の曲部２１の曲率半径は外側に行くほど徐々に小さくなっている。
これによって、伝熱管１３の曲部２１は全体として略半球形状を形成している。

伝熱管１３の直管部分は、上下方向に間隔を空けて複数設けられた管支持板２５によって支持されている。
管群外筒１５は、全ての伝熱管１３を覆うように設けられている。
略半球形状に形成された曲部２１の集合体には、伝熱管１３の振動を防止する振動防止装置２７が取り付けられている。
振動防止装置には、各伝熱管群２３の間に挿入され、隣り合う伝熱管群２３を構成する伝熱管１３に接触するように取り付けられる振止金具２９が備えられている。

上部胴５には、給水リング３１と、気水分離器３３と、湿分分離器３５と、蒸気室３７と、が備えられている。
給水リング３１は、上部胴５の下部に、リング状に設けられた配管であり、給水入口ノズル３９を通って送られる２次冷却系の水を管群外筒１５の外側に供給する機能を奏する。
気水分離器３３は、下部胴３から送られる水混じりの蒸気を蒸気と水に粗分離するものである。気水分離器３３で分離された水は、給水ラインに戻される。
気水分離器３３で粗分離された蒸気は湿分分離器３５に導入され、蒸気中に含まれる湿分を分離される。
湿分を分離された蒸気は、蒸気室３７から蒸気出口ノズル４１を通って２次系のタービンに送られる。

次に、振動防止装置２７について、図２〜図１４に基づいて説明する。
図２は図１のＸ−Ｘ断面図であり、振動防止装置２７の取付状態を示している。図４は図２のＡ部を拡大して示す拡大断面図である。図５は図４の右側面図である。図６は図２のＢ部を拡大して示す拡大断面図である。
振動防止装置２７には、複数の振止金具２９と、複数のスペーサ４３と、複数のボルト（締結手段）４５とが備えられている。

振止金具２９は、インコネル製の細長い板状体である。振止金具２９はその中央部分で滑らかに曲げられ、全体として略Ｖ字形を形成している。（図１参照）
振止金具２９は、隣り合う伝熱管群２３の間に挿入されている。振止金具２９は、厚さが、隣り合う伝熱管群２３を構成する伝熱管１３間の隙間と略同じ大きさとされているので、両方の面部４７はそれぞれ隣り合う伝熱管群２３を構成する伝熱管１３に接触する。
振止金具２９の端部は、装着された位置の伝熱管群２３より外方に突出している。
振止金具２９の端部には、幅方向の略中央部にボルト４５が貫通する貫通穴４９が設けられている。

スペーサ４３には、端型スペーサ４２および中間スペーサ４４の２種類が備えられている。端型スペーサ４２および中間スペーサ４４は、ブロック体であり、例えば、ステンレスで形成されている。
端型スペーサ４２について図７〜図９により説明する。
端型スペーサ４２には、略矩形状をした間隔保持部５１と、略矩形状をしたボルト係合部５３とが設けられている。
間隔保持部５１の一面とボルト係合部５３の一面とは、面一であり、嵌合面（対向面）５５を形成している。嵌合面５５には、長手方向に沿って振止金具２９が嵌合する嵌合溝（溝部）５７が形成されている。

嵌合溝５７の幅は、振止金具２９の幅と略同一とされている。嵌合溝５７の深さは、振止金具２９の厚さよりも若干小さくされている。
間隔保持部５１には、嵌合面５５に対向する当接面５９が設けられている。嵌合溝５７の底部と当接面５９との距離は、振止金具２９同士の間隔、すなわち、伝熱管１３の径と略同一となるように設定されている。
間隔保持部５１には、当接面５９の幅方向略中央部に、軸線中心が当接面５９に直交するネジ穴６１が嵌合溝５７まで貫通するように設けられている。ネジ穴６１はボルト４５と螺合するものである。
なお、ネジ穴６１はボルト４５の螺合寸法を確保できればよいので、場合によってネジ穴６１は貫通させなくてもよい。

ボルト係合部５３には、振止金具２９の貫通穴４９に対応する位置に、軸線中心が嵌合面５５に直交する貫通穴６３が設けられている。
貫通穴６３の径は、ボルト４５が貫通するような大きさとされている。
ボルト係合部５３の間隔保持部５１とは反対側の端部から貫通穴６３の軸線中心までの距離は、振止金具２９の端部から貫通穴４９の軸線中心までの距離と略同一になるように構成されている。
ボルト係合部５３の嵌合溝５７に沿う方向の長さは、嵌合溝５７に嵌合する振止金具２９の端部位置によって決められるので、設置場所に応じて種々の大きさに形成される。（図４、図６参照）

中間スペーサ４４について図１０〜図１２により説明する。
中間スペーサ４４は、例えば、ステンレス製で、略矩形状をしている。
中間スペーサ４４には、長手方向に沿って振止金具２９が嵌合する嵌合溝（溝部）６５が形成されている嵌合面（対向面）６７が設けられている。
嵌合溝６５の幅は、振止金具２９の幅と略同一とされている。嵌合溝６５の深さは、振止金具２９の厚さよりも若干小さくされている。

中間スペーサ４４には、嵌合面６５に対向する当接面６９が設けられている。嵌合溝６５の底部と当接面６９との距離は、振止金具２９同士の間隔、すなわち、伝熱管１３の径と略同一となるように設定されている。
中間スペーサ４４には、振止金具２９の貫通穴４９に対応する位置に、軸線中心が嵌合面５５に直交する貫通穴７１が設けられている。
貫通穴６３の径は、ボルト４５が貫通するような大きさとされている。
中間スペーサ４４の嵌合溝６７に沿う一端面から貫通穴６３の軸線中心までの距離は、振止金具２９の端部から貫通穴４９の軸線中心までの距離と略同一になるように構成されている。

ボルト４５について図１３および図１４により説明する。
ボルト４５は、例えば、ステンレス製で、頭部７３と、鍔７５とネジ部７７と、中間部７９とで構成されている。
ネジ部７７の長さは一定であるが、中間部７９の長さは係止するスペーサ４１および振止金具２９の数によって種々の大きさに決められる。

以上説明した本実施態様にかかる振動防止装置２７の組立方法について説明する。
蒸気発生器１は、軸線中心が略水平になるように、かつ、伝熱管群２３が略水平方向に延在するように寝かされた状態で組み立てられる。
この状態で、伝熱管１３は下側の伝熱管群２３から順次組み立てられる。
組み立てられた伝熱管群２３の曲部２１において、振止金具２９は、その端部が曲部２１から突出した状態で伝熱管群２３の間に装着される。

次に、振止金具２９の端部を固定する作業について説明する。
また、図２のＡ部（図４、図５）に示されるように、隣り合う伝熱管群２３の間で、構成する伝熱管１３の数があまり変化しない部分がある。
この部分では、伝熱管群２３から略一定長さ突出している振止金具２９はその端部位置が隣のものと略一定位置となるので、複数個の振止金具２９の端部位置を揃えるようにする。
この部分の振止金具２９の固定は、端型スペーサ４２および中間スペーサ４４を用いて行なわれる。

図４の左部に示された４個の振止金具２９ａ，２９ｂ，２９ｃ，２９ｄは、その端部位置が揃えられている。この振止金具２９ａ，２９ｂ，２９ｃ，２９ｄの固定について説明する。
まず、端型スペーサ４２ａの嵌合溝５７に振止金具２９ａを、その貫通穴４９がボルト係合部５３の貫通穴６３と一致するように嵌合させる。
次いで、中間スペーサ４４ａの当接面６７によってその貫通穴７１が貫通穴４９と一致するように振止金具２９ａを挟持させた後、中間スペーサ４４ａの嵌合溝６５に振止金具２９ｂを、その貫通穴４９が貫通穴７１と一致するように嵌合させる。

次いで、中間スペーサ４４ｂの当接面６９によってその貫通穴７１が貫通穴４９と一致するように振止金具２９ｂを挟持させた後、中間スペーサ４４ｂの嵌合溝６５に振止金具２９ｃを、その貫通穴４９が貫通穴７１と一致するように嵌合させる。
次いで、中間スペーサ４４ｃの当接面６７によってその貫通穴７１が貫通穴４９と一致するように振止金具２９ｃを挟持させた後、中間スペーサ４４ｃの嵌合溝６５に振止金具２９ｄを、その貫通穴４９が貫通穴７１と一致するように嵌合させる。
次いで、端型スペーサ４２ｂによってそのネジ穴６１が貫通穴４９と一致するように振止金具２９ｄを挟持させる。

次いで、中間部７９が長く形成されたボルト４５を端型スペーサ４２ａの貫通穴６３から挿入し、各貫通穴４９および各貫通穴７１を挿通し、ネジ部７７を端型スペーサ４２ｂのネジ穴６１に係合させる。
この状態で、ボルト４５を回してネジ部７７と端型スペーサ４２ｂのネジ穴６１とを螺合させ、端型スペーサ４２ａ、振止金具２９ａ、中間スペーサ４４ａ、振止金具２９ｂ、中間スペーサ４４ｂ、振止金具２９ｃ、中間スペーサ４４ｃ、振止金具２９ｄおよび端型スペーサ４２ｂを同時に締結する。
この時、端型スペーサ４２ｂは、ボルト４５に対してナットとして機能している。

これにより、振止金具２９ａ，２９ｂ，２９ｃ，２９ｄは所定の間隔、すなわち、伝熱管１３同士の間の間隔で固定される。
その後、端型スペーサ４２ａの当接面５９に接するボルト４５の鍔７５を当接面５９に複数箇所にわたり溶接する。（図５参照）
この溶接部８１により、ボルト４５の緩む可能性を確実に防止する。
このように、複数の振止金具２９ａ，２９ｂ，２９ｃ，２９ｄが一度のボルト締めによって固定できるので、振止金具２９の固定作業を効率的に行なうことができる。

また、図２のＢ部（図６）に示されるように、隣り合う伝熱管群２３の間で、構成する伝熱管１３の数が急激に変化する部分がある。
この部分では、伝熱管群２３から略一定長さ突出している振止金具２９はその端部位置が隣のものと大きくずれているので、振止金具２９の固定は、端型スペーサ４２を用いて行なわれる。
各端型スペーサ４２は、嵌合面５５と当接面５９とがそれぞれ隣り合う振止金具２９に対向し、ボルト係合部５３の長手方向に沿う両端部はそれぞれ両方の振止金具２９の端部と一致するように形成されている。
また、ボルト係合部５３の長手方向の長さは、両側の振止金具２９の端部位置によって設定されており、この部分では、相当長く形成されている。

端型スペーサ４２の嵌合溝５７に振止金具２９を、その貫通穴４９がボルト係合部５３の貫通穴６３と一致するように嵌合させる。
次いで、次の端型スペーサ４２によってそのネジ穴６１が貫通穴４９と一致するように振止金具２９を挟持させる。
次いで、ボルト４５を最初の端型スペーサ４２の貫通穴６３から挿入し、振止金具２９の貫通穴４９を挿通し、ネジ部７７を次の端型スペーサ４２のネジ穴６１に係合させる。
この状態で、ボルト４５を回してネジ部７７と次の端型スペーサ４２のネジ穴６１とを螺合させ、端型スペーサ４２、振止金具２９および次の端型スペーサ４２を同時に締結する。
この時、次の端型スペーサ４２は、ボルト４５に対してナットとして機能している。

そして、次の振止金具２９を次の端型スペーサ４２の嵌合溝５７に、振止金具２９の貫通穴４９がボルト係合部５３の貫通穴６３と一致するように嵌合させる。
次いで、その次の端型スペーサ４２によってそのネジ穴６１が貫通穴４９と一致するように振止金具２９を挟持させる。
ボルト４５を次の端型スペーサ４２の貫通穴６３から挿入し、次の振止金具２９の貫通穴４９を挿通し、ネジ部７７をその次の端型スペーサ４２のネジ穴６１に係合させる。
この状態で、ボルト４５を回してネジ部７７とその次の端型スペーサ４２のネジ穴６１とを螺合させ、次の端型スペーサ４２、振止金具２９およびその次の端型スペーサ４２を同時に締結する。
これを繰り返して、振止金具２９の端部を順次固定する。
その後、端型スペーサ４２の当接面５９に接するボルト４５の鍔７５を当接面５９に複数箇所にわたり溶接し、ボルト４５の緩みを防止する。

このように、隣り合う振止金具２９の端部位置（締付位置）が略同一であるところでは、端型スペーサ４２および中間スペーサ４４を用いて一本のボルト４５で複数の振止金具２９を固定することができる。また、隣り合う振止金具２９の端部位置（締付位置）が異なるところでは、端型スペーサ４２を用いて一本のボルト４５で振止金具２９を固定することができる。
したがって、一本の振止金具２９は少なくとも一回の締結作業で固定できるので、振止金具２９の固定作業は容易で、かつ、短時間に行なうことができる。

また、隣り合う振止金具２９間の間隔は、端型スペーサ４２あるいは中間スペーサ４４の嵌合溝５７，６５の底部と当接面５９，６９との距離によって規定されている。
この距離は伝熱管１３の径と略同一となるように設定されているので、振止金具２９は両側の伝熱管１３に接触する位置に確実に固定される。
また、全ての振止金具２９は、嵌合溝５７，６５に嵌合された状態で組み立てられているので、振止金具２９が面部４７の面内で移動することはない。
これらによって、振止金具２９と伝熱管１３との間に隙間を生じることを防止できるので、伝熱管１３の振動を有効に防止することができる。

さらに、ボルト係合部５３の間隔保持部５１とは反対側の端部から貫通穴６３の軸線中心までの距離および中間スペーサ４４の嵌合溝６７に沿う一端面から貫通穴６３の軸線中心までの距離は、振止金具２９の端部から貫通穴４９の軸線中心までの距離と略同一になるように構成されているので、端型スペーサ４２および中間スペーサ４４の端部位置と振止金具２９の端部位置とは略同一位置となる。
このように、端型スペーサ４２および中間スペーサ４４は、その端部が振止金具２９の端部と略同一位置に配置されているので、振止金具２９が端型スペーサ４２および中間スペーサ４４の端部から突出して自由端を形成することがない。
このため、振止金具２９の先端部分が伝熱管１３の周囲を流れる流体によって振動し、全体の振動に影響を及ぼす恐れを防止することができる。

次に、本実施態様にかかる蒸気発生器１の動作について説明する。
図示しない原子炉からの高温高圧の１次冷却材は、１次冷却材入口ノズル１７から第一水室７へ導入される。この１次冷却材は、第一水室７から各伝熱管１３の一端に導入され、各伝熱管１３中を循環し、各伝熱管１３の他端から第二水室９に排出される。１次冷却材は第二水室から原子炉に戻される。
この１次冷却材の循環によって、伝熱管１３は高温に維持される。

上部胴５の給水リング３１から供給される２次冷却系の水は、管群外筒１５の外側を通って管板１１近傍から下部胴３内に供給される。
２次冷却系の水は、高温に維持された伝熱管１３の周囲を上昇する際に気化されて蒸気を発生させる。
この蒸気まじりの水が気水分離器３３に導入され、蒸気と水とに粗分離される。
気水分離器３３によって粗分離された蒸気は、湿分分離器３５に導入され、含まれる湿分を除去される。

湿分分離器３５で湿分が分離された蒸気は、上部胴５の頭頂部に設置された蒸気出口ノズル４１から図示しない２次系のタービンに送られる。タービンはこの蒸気によって回転駆動され、この動力で発電機を駆動し発電を行なう。
蒸気発生器１の運転中、伝熱管１３の内外を高速の流体が通過するが、伝熱管１３は振動防止装置２７によって効果的に振動の発生を防止されている。
このように、伝熱管１３は振動しないので、振動に伴う伝熱管１３の損傷等の事故を防止でき、蒸気発生器１は長期間にわたり安定した運転を行うことができる。

本発明の一実施形態にかかる蒸気発生器の全体概略構造を示す縦断面図である。 図１のＸ−Ｘ断面図である。 本発明の一実施形態にかかる振止金具の端部を示す斜視図である。 図２のＡ部拡大図である。 図４の右側面図である。 図２のＢ部拡大図である。 本発明の一実施形態にかかる端型スペーサの正面図である。 図７の右側面図である。 図７の平面図である。 本発明の一実施形態にかかる中間スペーサの正面図である。 図１０の左側面図である。 図１０の平面図である。 本発明の一実施形態にかかるボルトの正面図である。 図１３の右側面図である。

符号の説明

１ 蒸気発生器
１１ 管板
１３ 伝熱管
２７ 振動防止装置
２９ 振止金具
４２ 端型スペーサ
４３ スペーサ
４４ 中間スペーサ
４５ ボルト
５５，６３ 嵌合面
５７，６５ 嵌合溝
６１ ネジ穴
６３，７１ 貫通穴
７３ 頭部

Claims (6)

1. 両端部が管板に固定され、Ｕ字形の自由端を有する複数の伝熱管の間に、隣接する伝熱管にそれぞれ接触するように装着される振止金具と、
   隣り合う前記振止金具の間に介装され、一方の前記振止金具に対向する対向面に前記振止金具が嵌合する溝部を有するスペーサと、
   前記振止金具およびこれを挟んで隣り合う前記スペーサを連結する締付手段と、
   が備えられていることを特徴とする振動防止装置。
2. 前記締付手段はボルトであり、該ボルトの頭部と反対側に位置する前記スペーサにのみ該ボルトと螺合されるネジ穴が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の振動防止装置。
3. 相互に隣り合う３個以上の前記スペーサの締付位置が略同一のところでは、前記ボルトの頭部と反対側に位置する前記スペーサの内最も離れている前記スペーサにのみ該ボルトと螺合されるネジ穴が設けられていることを特徴とする請求項２に記載の振動防止装置。
4. 隣り合う両側の前記スペーサで締付位置の異なる中間に位置する前記スペーサには、
   一方の前記スペーサおよび前記振止金具を締付けるための前記ネジ穴と、
   他方の前記スペーサと協同して締付ける前記ボルトが貫通する貫通穴とが備えられていることを特徴とする請求項２に記載の振動防止装置。
5. 前記スペーサは、その端部が前記振止金具の端部と略同一位置に配置されていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の振動防止装置。
6. 請求項１から請求項５のいずれかに記載の振動防止装置を備えていることを特徴とする熱交換器。
   
   

Images