JP2014047993A - 伝熱管の隙間拡張治具及び振動抑制部材の配設方法 - Google Patents

Abstract

【課題】隣り合う伝熱管の隙間に振動抑制部材を好適に挿入するために用いられる伝熱管の隙間拡張治具、及びこの隙間拡張治具を用いた振動抑制部材の配設方法を提供する。
【解決手段】加熱されることで隙間を拡張可能に変形する形状記憶材料を含む治具本体８１と、治具本体８１を加熱可能なヒータ８２と、を備える隙間拡張治具８０を用いて、隣り合う伝熱管５の隙間に、伝熱管５の振動を抑制するための振動抑制部材を配設する振動抑制部材の配設方法であって、隣り合う伝熱管５の隙間に隙間拡張治具８０を挿入する治具挿入工程と、ヒータ８２により治具本体８１を加熱して、治具本体８１により隙間を拡張する隙間拡張工程と、拡張した隙間に第２振動抑制部材１４Ｂを挿入する部材挿入工程と、治具本体８１を冷まして、治具本体８１による隙間の拡張を解除する拡張解除工程と、隙間拡張治具８０を隙間から引き抜く治具引抜工程と、を備える。
【選択図】図６

Description

本発明は、隣り合う伝熱管の隙間を拡張する伝熱管の隙間拡張治具及び振動抑制部材の配設方法に関するものである。

従来、内部に複数の伝熱管を設けた蒸気発生器が知られている（例えば、特許文献１参照）。蒸気発生器に設けられた各伝熱管は、Ｕ字形状に形成されており、伝熱管の内部を冷却材等の流体が流通する。流体が伝熱管の内部を流通すると、Ｕ字形の伝熱管の円弧部では、流体の流通による振動（流体励起振動）が発生する。このため、蒸気発生器には、円弧部となる伝熱管の隙間に振動抑制部材としての振れ止め金具が挿入される。

ここで、特許文献１に記載の振れ止め金具は、複数の伝熱管の隙間を拡張している。つまり、振れ止め金具は、伝熱管の隙間に挿入され、この後、振れ止め金具の幅を伝熱管の隙間よりも若干広く拡張させて、伝熱管に接触させた状態としている。

特開昭６１−２９１８９６号公報

一方で、追設する振動抑制部材として棒状のものを用いる場合がある。この場合、振動抑制部材を伝熱管に接触させるためには、伝熱管の隙間とほぼ同じ厚さの振動抑制部材を挿入することが好ましい。しかしながら、各伝熱管のそれぞれの隙間は、円弧部における伝熱管扁平量のばらつき等による寸法公差に起因して、必ずしも一定にはなっていない。ここで、伝熱管扁平量とは、伝熱管の長手方向に直交する一断面における最大外径と最小外径との差をいう。このため、伝熱管の隙間は、振動抑制部材の厚さよりも狭くなる場合があり、この場合、振動抑制部材を伝熱管の隙間に挿入することが難しい。

そこで、本発明は、隣り合う伝熱管の隙間に振動抑制部材を好適に挿入するために用いられる伝熱管の隙間拡張治具、及びこの隙間拡張治具を用いた振動抑制部材の配設方法を提供することを課題とする。

本発明の伝熱管の隙間拡張治具は、隣り合う伝熱管の隙間に配置され、加熱されることで隙間を拡張可能に変形する形状記憶材料を含む治具本体と、治具本体の温度を調整可能な温度調整部と、を備える。

この構成によれば、温度調整部により治具本体を加熱することで、形状記憶材料を含む治具本体を、伝熱管の隙間を拡張するように変形させることができる。この状態で、伝熱管の隙間に振動抑制部材を挿入することができるため、振動抑制部材を好適に挿入することができる。なお、温度調整部は、治具本体を冷却してもよい。この場合、治具本体を自然冷却する場合に比して、治具本体を迅速に冷却することができるため、治具本体をより早く狭めることで、伝熱管の隙間の拡張を解除することが可能となる。

この場合、治具本体は、温度調整部による加熱前において隙間よりも小さくなっており、温度調整部による加熱後において隙間よりも大きくなることが好ましい。

この構成によれば、加熱前の治具本体を、伝熱管の隙間に容易に挿入することができる。また、治具本体を加熱させることで、伝熱管の隙間を確実に拡張することができる。

この場合、治具本体は、長手方向に延在すると共に、長手方向に直交する幅方向の中央において曲がっており、温度調整部は、治具本体を加熱することで、治具本体の幅方向の両端部を、幅方向に広がらせることが好ましい。

この構成によれば、治具本体を簡易な構成とすることができ、且つ、温度調整部により治具本体を加熱し、治具本体の幅方向の両端部を幅方向に広がらせることで、伝熱管の隙間を好適に拡張することができる。

この場合、温度調整部は、治具本体の長手方向に沿って設けられるヒータであり、ヒータは、治具本体を曲げることで形成された曲げ部の内側に設けられることが好ましい。

この構成によれば、幅方向中央の曲げ部の内側にヒータを設けることで、幅方向の中央から端部へ向けて治具本体を加熱することができる。このため、加熱された治具本体の温度分布を均一なものにすることができるため、治具本体を好適に変形させることができる。

この場合、温度調整部は、可撓性を有する薄板状のフラットヒータであり、フラットヒータは、曲げられた治具本体の内側全体に亘って設けられていることが好ましい。

この構成によれば、治具本体を全体に亘って均一に加熱することができるため、少ない熱量で治具本体を加熱することができ、また、治具本体を好適に変形させることができる。

この場合、治具本体は、幅方向の両端部が曲面に形成されていることが好ましい。

この構成によれば、治具本体の幅方向の両端部が伝熱管に接触しても、伝熱管を傷つけることなく、伝熱管の隙間を拡張することができる。また、緩衝材等を用いることがないため、伝熱管の隙間が狭い場合であっても、治具本体を好適に挿入することができる。

この場合、治具本体は、少なくとも幅方向の一端部に形成され、伝熱管を収容可能な収容溝を有することが好ましい。

この構成によれば、治具本体の幅方向の両端部を広げて伝熱管に接触させ、伝熱管の隙間を拡張するときに、伝熱管を収容溝に収容することができる。このため、伝熱管に対して治具本体を位置決めすることができるため、伝熱管の隙間を安定的に拡張することができる。なお、治具本体の幅方向の一端部に収容溝を形成し、治具本体の幅方向の他端部を平坦に形成することで、伝熱管の隙間への挿入の際、治具本体の他端部をガイドとして、挿入することができる。

本発明の振動抑制部材の配設方法は、上記の伝熱管の隙間拡張治具を用いて、隣り合う伝熱管の隙間に、伝熱管の振動を抑制するための振動抑制部材を配設する振動抑制部材の配設方法であって、隣り合う伝熱管の隙間に隙間拡張治具を挿入する治具挿入工程と、温度調整部により治具本体を加熱して、治具本体により隙間を拡張する隙間拡張工程と、拡張した隙間に振動抑制部材を挿入する部材挿入工程と、治具本体を冷まして、治具本体による隙間の拡張を解除する拡張解除工程と、隙間拡張治具を隙間から引き抜く治具引抜工程と、を備えることを特徴とする。

この構成によれば、隙間拡張治具を用いて伝熱管の隙間を拡張し、拡張した伝熱管の隙間に振動抑制部材を挿入することができる。このため、振動抑制部材を好適に挿入することができる。

図１は、実施例１の隙間拡張治具が用いられ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、中心面における伝熱管群の軸断面図である。 図６は、実施例１に係る加熱前の隙間拡張治具の斜視図である。 図７は、実施例１に係る加熱後の隙間拡張治具の斜視図である。 図８は、実施例１の隙間拡張治具を用いた振動抑制部材の配設方法に関する一例の説明図である。 図９は、実施例１の隙間拡張治具を用いた振動抑制部材の配設方法に関する一例の説明図である。 図１０は、実施例１の隙間拡張治具を用いた振動抑制部材の配設方法に関する一例の説明図である。 図１１は、実施例１の隙間拡張治具を用いた振動抑制部材の配設方法に関する一例の説明図である。 図１２は、実施例１の隙間拡張治具を用いた振動抑制部材の配設方法に関する一例の説明図である。 図１３は、実施例１の隙間拡張治具を用いた振動抑制部材の配設方法に関する一例の説明図である。 図１４は、振動抑制部材の配設方法に関するフローチャートである。 図１５は、実施例２に係る隙間拡張治具の斜視図である。 図１６は、実施例３に係る隙間拡張治具の治具本体の断面図である。 図１７は、実施例４に係る隙間拡張治具の平面図である。 図１８は、実施例５に係る隙間拡張治具の変形前の治具本体の断面図である。 図１９は、実施例５に係る隙間拡張治具の変形後の治具本体の断面図である。 図２０は、実施例６に係る隙間拡張治具の変形前の治具本体の断面図である。 図２１は、実施例６に係る隙間拡張治具の変形後の治具本体の断面図である。

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、実施例１の隙間拡張治具が用いられる蒸気発生器の側断面概略図である。伝熱管を内部に複数有するものとして、例えば、加圧水型原子炉（ＰＷＲ：Pressurized Water Reactor）に用いられる蒸気発生器１がある。この蒸気発生器１には、原子炉内を流通する原子炉冷却材及び中性子減速材としての一次冷却材（例えば、軽水）と、タービン内を流通する二次冷却材とが流入する。そして、蒸気発生器１では、高温高圧となった一次冷却材を、二次冷却材と熱交換させることにより、二次冷却材を蒸発させて蒸気を発生させ、かつ高温高圧となった一次冷却材を冷却している。

なお、詳細は後述するが、この蒸気発生器１に設けられた複数の伝熱管５には、蒸気発生器１の組み立て時に取り付けられた既設の第１振動抑制部材１４Ａと、蒸気発生器１の組み立て後（例えば、蒸気発生器１の設置後）に新たに追設される第２振動抑制部材１４Ｂとが取り付けられる。このとき、第２振動抑制部材１４Ｂの取り付けは、隙間拡張治具を用いて行われる。先ず、図１を参照して、蒸気発生器１について説明する。

蒸気発生器１は、上下方向に延在し、かつ密閉された中空円筒形状となっている。蒸気発生器１は、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字形状の円弧部が上方側に凸となるように配置され、下方側の両端部が管板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が挿通されている。

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７４が形成され、出室７２は、胴部２の外部に通じる出口ノズル７５が形成されている。そして、入口ノズル７４は、加圧水型原子炉から一次冷却材が送られる冷却水配管（図示せず）が連結され、出口ノズル７５は、熱交換された後の一次冷却材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、熱交換後の二次冷却材を蒸気（気相）と熱水（液相）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内に二次冷却材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材を、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材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において、加圧水型原子炉で加熱された一次冷却材は、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材は、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材と二次冷却材との間で熱交換が行われる。そして、冷却された一次冷却材は、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材と熱交換を行った二次冷却材は、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では、一次冷却材が各伝熱管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、伝熱管５の振動を抑制する複数の振動抑制部材１４が設けられている。

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。

伝熱管群５１の上端部は、逆Ｕ字形状となる複数の伝熱管５の円弧部が配置されることで、半球形状に形成されている。つまり、図３に示すように、各伝熱管５は、面内において所定の曲率半径で曲げられている。このため、伝熱管５は、その円弧部の中央となる頂点と曲率半径の中心とを通る伝熱管５の軸断面である中心面Ｃを挟んで、左右対称に形成される。そして、複数の伝熱管５は、各面内において曲率半径の径方向外側に向かうにつれて曲率半径が大きくなるように設けられると共に、軸方向が平行となるように並べて設けられることで伝熱管層５Ａとなる。

また、図２に示すように、伝熱管層５Ａは、その面内方向に直交する面外方向に所定の隙間を空けて平行に並べて設けられている。この複数の伝熱管層５Ａでは、面内において曲率半径の径方向の最外側にあるそれぞれの伝熱管５が、面外方向の外側に向かうにつれて曲率半径が小さくなっている。このように複数の伝熱管５が並べられることで、伝熱管群５１の上端部は半球形状に形成される。

図５は、中心面における伝熱管群の軸断面図である。上記のように設けられた伝熱管群５１は、その中心面Ｃにおける複数の伝熱管５の軸断面が、図５に示すような配置となっている。図５に示すように、中心面Ｃにおいて、積層された伝熱管層５Ａは、面内方向の上下に位置を異ならせて配置されている。このため、複数の伝熱管５は、中心面Ｃにおいて千鳥状に配置されている。そして、図５に示すように、複数の振動抑制部材１４及び後述する隙間拡張治具８０は、隣り合う伝熱管層５Ａの隙間に挿入される。

振動抑制部材１４は、例えば、ステンレス等の金属材で構成されている。また、複数の振動抑制部材１４は、上記したように、既設（既存）の複数の第１振動抑制部材１４Ａと、追設される複数の第２振動抑制部材１４Ｂとを有している。なお、図４では、追設される第２振動抑制部材１４Ｂの一部を例示したものであり、図４に示す配置に限定されない。

図３に示すように、第１振動抑制部材１４Ａは、矩形断面をなす棒体をほぼＶ字形状に折り曲げて形成されている。第１振動抑制部材１４Ａは、折り曲げられた屈曲部が伝熱管５の曲率半径における径方向の中心側（内側）に位置するように配置され、その両端部が径方向の外側に位置するように配置される。第１振動抑制部材１４Ａの両端部は、曲率半径の径方向の最外側にある伝熱管５から外側に突出している。

また、図３に示すように、複数の第１振動抑制部材１４Ａは、Ｖ字形状の大きい第１振動抑制部材１４Ａと、Ｖ字形状の小さい第１振動抑制部材１４Ａとを含んでいる。そして、Ｖ字形状の大きい第１振動抑制部材１４Ａの内側には、Ｖ字形状の小さい第１振動抑制部材１４Ａが配置されることで対を成している。対を成した第１振動抑制部材１４Ａは、面外方向に隣り合う（積層される）２層の伝熱管層５Ａの隙間において、例えば３組配設される。３組の対となる第１振動抑制部材１４Ａは、曲率半径の周方向に沿って設けられる。つまり、３組のうち、１組の対となる第１振動抑制部材１４Ａは、その屈曲部が中心面Ｃ上に位置するように中央に設けられ、中央の対となる第１振動抑制部材１４Ａの両側に、２組の対となる第１振動抑制部材１４Ａがそれぞれ設けられる。

上記のように、複数の第１振動抑制部材１４Ａが配設されることで、図４に示すように、複数の第１振動抑制部材１４Ａの端部は、伝熱管群５１の半球形状の円弧に沿って伝熱管層５Ａの面外方向に一列に並んで配置される。また、一列となる第１振動抑制部材１４Ａの端部は、伝熱管群５１の半球形状の円弧に沿って伝熱管層５Ａの面内方向に沿って所定の間隔を空けて複数列配設される。つまり、複数の第１振動抑制部材１４Ａの端部は、半球面において格子状に配置される。

そして、複数の第１振動抑制部材１４Ａの端部が格子状に配置されることにより、伝熱管層５Ａの隙間は、伝熱管層５Ａの面内方向に複数に区画されると共に、伝熱管層５Ａの面外方向に複数に区画される。つまり、伝熱管層５Ａの隙間は、複数の第１振動抑制部材１４Ａの端部によって、格子状となるように複数に区画される。このため、伝熱管層５Ａの隙間は、第１振動抑制部材１４Ａによって規定される。

各第１振動抑制部材１４Ａの両端部には、接合部材１５Ａがそれぞれ設けられている。この接合部材１５Ａは、図２から図４に示すように、後述する保持部材１６Ａに接合される。なお、接合部材１５Ａは、例えば、ステンレス等の金属材で構成されている。

保持部材１６Ａは、図２及び図４に示すように、伝熱管群５１の半球状の外周に沿って円弧状に形成された棒体である。この保持部材１６Ａは、伝熱管群５１の半球形状の円弧に沿って一列に並んだ各第１振動抑制部材１４Ａの端部を繋ぐように配置される。そして、この保持部材１６Ａには、各第１振動抑制部材１４Ａの端部に設けられた接合部材１５Ａが溶接等により接合される。また、この保持部材１６Ａには、後述する取付部材１７が溶接等により接合される。

取付部材１７は、ほぼコ字形状に形成され、曲率半径の径方向の最外側にある伝熱管５と、その内側の伝熱管５との間に挿入されている。そして、取付部材１７の両端部が溶接等により保持部材１６Ａに接合されることで、保持部材１６Ａが伝熱管群５１に取り付けられる。

なお、第１振動抑制部材１４Ａは、Ｖ字形状のものを用いたが、直方体形状（直線形状）のものを用いたり、あるいは、Ｖ字形状のものと直方体形状のものとを混在して用いたりしてもよく、特に限定されない。

図３に示すように、第２振動抑制部材１４Ｂは、矩形断面をなす直方体形状（直線形状）の棒体となっている。第２振動抑制部材１４Ｂは、その長手方向が曲率半径の径方向と同方向となるように配置される。つまり、第２振動抑制部材１４Ｂは、その長手方向の一端部が伝熱管５の曲率半径における径方向の中心側（内側）に位置するように配置され、その長手方向の他端部が径方向の外側に位置するように配置される。このため、第２振動抑制部材１４Ｂは、一端部側から伝熱管５の隙間に挿入される。また、第２振動抑制部材１４Ｂの他端部は、曲率半径の径方向の最外側にある伝熱管５から外側に突出している。

複数の第２振動抑制部材１４Ｂは、複数の第１振動抑制部材１４Ａの端部によって区画された格子状となる伝熱管層５Ａの複数の隙間に適宜設けられている。例えば、複数の第２振動抑制部材１４Ｂは、１組の対となる第１振動抑制部材１４Ａに対してそれぞれ３つ設けられ、また、３組の対となる第１振動抑制部材１４Ａの間に２つ設けられてもよい。１組の対となる第１振動抑制部材１４Ａに対して設けられた３つの第２振動抑制部材１４Ｂは、その１つがＶ字形状の小さい第１振動抑制部材１４Ａの内側に設けられている。残りの２つの第２振動抑制部材１４Ｂは、Ｖ字形状の小さい第１振動抑制部材１４Ａの両端部とＶ字形状の大きい第１振動抑制部材１４Ａの両端部との間にそれぞれ設けられる。また、３組の対となる第１振動抑制部材１４Ａの間に設けられた２つの第２振動抑制部材１４Ｂは、中央に設けられた１組の対となる第１振動抑制部材１４Ａとその両側に設けられた２組の対となる第１振動抑制部材１４Ａとの間にそれぞれ設けられる。なお、第２振動抑制部材１４Ｂは、断面矩形状に形成され、各伝熱管５は、丸管であることから、第２振動抑制部材１４Ｂと伝熱管５とは線接触となる。

上記のように、複数の第２振動抑制部材１４Ｂが配設されることで、図示は省略するが、第１振動抑制部材１４Ａと同様に、複数の第２振動抑制部材１４Ｂの端部は、伝熱管群５１の半球形状の円弧に沿って伝熱管層５Ａの面外方向に一列に並んで配置される。また、一列となる第２振動抑制部材１４Ｂの端部は、伝熱管群５１の半球形状の円弧に沿って伝熱管層５Ａの面内方向に沿って所定の間隔を空けて複数列配設される。

各第２振動抑制部材１４Ｂの他端部（径方向の外側の端部）には、接合部材１５Ｂがそれぞれ設けられている。この接合部材１５Ｂは、図２及び図３に示すように、後述する保持部材１６Ｂに接合される。なお、接合部材１５Ｂは、例えば、ステンレス等の金属材で構成されている。

保持部材１６Ｂは、図２に示すように、保持部材１６Ａとほぼ同様となっており、伝熱管群５１の半球状の外周に沿って円弧状に形成された棒体である。この保持部材１６Ｂは、伝熱管群５１の半球形状の円弧に沿って一列に並んだ各第２振動抑制部材１４Ｂの端部を繋ぐように配置される。このため、保持部材１６Ｂは、隣接する保持部材１６Ａの間に配置される。そして、この保持部材１６Ｂに、各第２振動抑制部材１４Ｂの他端部に設けられた接合部材１５Ｂが溶接等により接合される。

次に、図６及び図７を参照して、隙間拡張治具８０について説明する。図６は、実施例１に係る加熱前の隙間拡張治具の斜視図である。図７は、実施例１に係る加熱後の隙間拡張治具の斜視図である。なお、下記では、既設の蒸気発生器１に第２振動抑制部材１４Ｂを追設するときに、隙間拡張治具８０を用いる場合について説明する。しかしながら、隙間拡張治具８０は、この用い方に限定されない。例えば、蒸気発生器１の組み立て時に第２振動抑制部材１４Ｂを取り付ける場合に用いてもよい。なお、既設の蒸気発生器１に第２振動抑制部材１４Ｂを追設する場合、中性子の影響を低減すべく、複数の伝熱管５は、水中に没した環境（水中環境）となっていてもよい。このため、隙間拡張治具８０は、水中環境下で用いられる場合がある。

図６に示すように、隙間拡張治具８０は、治具本体８１と、ヒータ（温度調整部）８２とを備えている。治具本体８１は、形状記憶合金を用いて構成されている。治具本体８１は、長手方向に延在する板状の形状記憶合金を、長手方向に直交する幅方向の中央において曲げた形状となっており、長手方向から見た断面がＵ字形状となっている。つまり、治具本体８１は、長手方向に延在すると共に幅方向中央において曲がる曲げ部８１ａと、曲げ部８１ａの幅方向両側から突出する一対の端部８１ｂとを有している。なお、曲げ部８１ａは、湾曲して形成されている。また、治具本体８１は、長手方向における長さが、伝熱管層５Ａの最外側の伝熱管５から最内側の伝熱管５に至る長さとなっている。

この治具本体８１は、加熱前において図６に示す形状となるが、加熱後において図７に示す形状となる。つまり、治具本体８１は、加熱後において曲げ部８１ａを中心に一対の端部（両端部）８１ｂが広がる形状となり、長手方向から見た断面がＶ字形状となっている。加熱されて拡張した治具本体８１は、その端部８１ｂの先端に、伝熱管５が接触する。治具本体８１は、加熱前において伝熱管層５Ａの隙間よりも小さくなり、加熱後において伝熱管層５Ａの隙間よりも大きくなるように、形状記憶される。

ヒータ８２は、治具本体８１を加熱するものである。ヒータ８２は、棒状に形成されており、長手方向に延在する治具本体８１の曲げ部８１ａに沿って、曲げ部８１ａの内側に接触させて取り付けられている。このため、ヒータ８２は、治具本体８１を、その長手方向に沿って均一に加熱し、また、幅方向の中央（曲げ部８１ａ）から両端部８１ｂへ向けて加熱する。

次に、図８から図１４を参照し、既設の蒸気発生器１に対し、第２振動抑制部材１４Ｂを新たに追設する振動抑制部材１４の配設方法について説明する。図８から図１３は、実施例１の隙間拡張治具を用いた振動抑制部材の配設方法に関する一例の説明図である。図１４は、振動抑制部材の配設方法に関するフローチャートである。図８に示すように、第２振動抑制部材１４Ｂの配設前の既設の蒸気発生器１において、伝熱管群５１は、複数の伝熱管層５Ａ（図８では最外側の伝熱管５のみ図示）が所定の隙間を空けて配設されることで、最外側の複数の伝熱管５は平行に配置されている。また、複数の第１振動抑制部材１４Ａは、隣り合う伝熱管層５Ａの隙間に設けられており、複数の第１振動抑制部材１４Ａの端部は格子状に配置されている。このため、隣り合う伝熱管層５Ａの隙間の広さは、隙間に設けられた第１振動抑制部材１４Ａによって規定される。

この既設の蒸気発生器１に対して、第２振動抑制部材１４Ｂを追設する場合、先ず、図９に示すように、加熱前の治具本体８１を伝熱管５の所定の隙間に挿入する（治具挿入工程：図１４のステップＳ１）。この治具挿入工程Ｓ１では、図５に示す挿入経路で治具本体８１を挿入する。治具挿入工程Ｓ１では、治具本体８１の一対の端部８１ｂが、隣り合う第１振動抑制部材１４Ａの間の中央に位置するように、治具本体８１の曲げ部８１ａが、第１振動抑制部材１４Ａ側に位置するように、治具本体８１が挿入される。

治具本体８１の挿入後、図１０に示すように、ヒータ８２により治具本体８１が加熱される。治具本体８１が加熱されると、治具本体８１は、その曲げ部８１ａを中心に一対の端部（両端部）８１ｂが広がることで、一対の端部８１ｂの先端が伝熱管５に接触し、伝熱管５（伝熱管層５Ａ）の隙間を拡張する（隙間拡張工程：図１４のステップＳ２）。伝熱管５の隙間が拡張されると、図１１に示すように、隙間が拡張された状態で、第２振動抑制部材１４Ｂが挿入される（部材挿入工程：図１４のステップＳ３）。なお、第２振動抑制部材１４Ｂは、伝熱管５の隙間と同幅または伝熱管５の隙間よりも僅かに幅広に形成されている。

第２振動抑制部材１４Ｂが挿入されると、ヒータ８２による治具本体８１の加熱が停止される。このため、治具本体８１は自然冷却される。治具本体８１が冷やされると、図１２に示すように、治具本体８１は、その曲げ部８１ａを中心に一対の端部８１ｂが狭まることで、伝熱管５の隙間の拡張が解除される（拡張解除工程：図１４のステップＳ４）。治具本体８１による隙間の拡張が解除されると、挿入された第２振動抑制部材１４Ｂは、伝熱管５により挟持されることで、伝熱管５と接触する。そして、図１３に示すように、一対の端部８１ｂが狭まった治具本体８１は、伝熱管５の隙間よりも小さくなるため、この状態で、治具本体８１が伝熱管５の隙間から引き抜かれる（治具引抜工程：図１４のステップＳ５）。これにより、第２振動抑制部材１４Ｂの追設が終了する。これらの工程を繰り返し行うことで、複数の第２振動抑制部材１４Ｂの追設が行われる。

以上のように、実施例１の構成によれば、既設の第１振動抑制部材１４Ａに加え、隙間拡張治具８０を用いて、第２振動抑制部材１４Ｂを新たに配置することができる。このとき、隙間拡張治具８０は、ヒータ８２により治具本体８１を加熱することで、伝熱管５の隙間を拡張するように、治具本体８１を変形させることができる。伝熱管５の隙間を拡張した状態で、伝熱管５の隙間に第２振動抑制部材１４Ｂを挿入することができるため、第２振動抑制部材１４Ｂを好適に挿入することができる。そして、挿入された第２振動抑制部材１４Ｂは、各伝熱管５に接触させることができるため、各伝熱管５の振動を好適に抑制することが可能となる。よって、蒸気発生器１は、伝熱管５と振動抑制部材１４との接触部分における磨耗を低減することができる。

また、実施例１の構成によれば、治具本体８１を、加熱前において伝熱管５の隙間よりも小さくし、加熱後において伝熱管５の隙間よりも大きくすることができる。このため、加熱前の治具本体８１を、伝熱管５の隙間に容易に挿入することができる。また、治具本体８１を加熱させることで、伝熱管５の隙間を確実に拡張することができる。

また、実施例１の構成によれば、幅方向中央の曲げ部８１ａの内側にヒータ８２を設けることで、幅方向の中央から端部へ向けて治具本体８１を加熱することができる。このため、加熱された治具本体８１の温度分布を均一なものにすることができるため、治具本体８１を好適に変形させることができる。

なお、実施例１では、治具本体８１を形状記憶合金で構成したが、この構成に限らない。例えば、治具本体８１の曲げ部８１ａを形状記憶合金で構成し、曲げ部８１ａ以外の部位を他の材料で構成してもよい。

また、実施例１では、治具本体８１を断面Ｕ字状に形成したが、伝熱管５の隙間を拡張可能な形状であれば、この構成に限らず、例えば、治具本体８１を断面Ｃ字状に形成してもよい。

また、実施例１では、ヒータ８２を用いて治具本体８１を加熱したが、ヒータ８２に代えて、加熱及び冷却可能な温度調整機構を設けてもよい。この場合、治具本体８１を積極的に冷却させることができるため、自然冷却に比して、治具本体８１を迅速に冷却することができる。このため、治具本体８１をより早く狭めることができ、伝熱管５の隙間の拡張を解除する拡張解除工程の時間短縮を図ることが可能となる。

また、実施例１では、治具本体８１の曲げ部８１ａを湾曲させて形成したが、この構成に限らず、折り曲げて形成してもよい。

次に、図１５を参照して、実施例２に係る隙間拡張治具１００について説明する。なお、実施例２では、実施例１と重複する記載を避けるべく、実施例１と異なる部分についてのみ言及する。図１５は、実施例２に係る隙間拡張治具の斜視図である。実施例１の隙間拡張治具８０は、棒状のヒータ８２を曲げ部８１ａの内側に配置して治具本体８１を加熱したが、実施例２の隙間拡張治具１００は、治具本体１０１の内側全体に薄板状のフラットヒータ１０２を配置して治具本体１０１を加熱する。以下、図１５を参照して、実施例２の隙間拡張治具１００について説明する。

図１５に示すように、実施例２の隙間拡張治具１００は、治具本体１０１と、フラットヒータ（温度調整部）１０２とを備えている。なお、治具本体１０１は、実施例１と同様の構成であるため、説明を省略する。フラットヒータ１０２は、治具本体１０１を加熱するものである。フラットヒータ１０２は、可撓性を有する薄板状に形成されており、曲げられた治具本体１０１の内側の全域に亘って接触させて取り付けられている。このため、フラットヒータ１０２は、治具本体１０１の内側を、その長手方向及び幅方向に亘って均一に加熱する。

以上のように、実施例２の構成によれば、フラットヒータ１０２により治具本体１０１の内側を全体に亘って均一に加熱することにより、熱分布を一様にすることができるため、少ない熱量で治具本体１０１を加熱することができ、また、治具本体１０１を好適に変形させることができる。

次に、図１６を参照して、実施例３に係る隙間拡張治具１１０について説明する。なお、実施例３でも、実施例１と重複する記載を避けるべく、実施例１と異なる部分についてのみ言及する。図１６は、実施例３に係る隙間拡張治具の治具本体の断面図である。実施例３の隙間拡張治具１１０は、実施例１の治具本体８１の一対の端部８１ｂの先端を曲面にしたものである。以下、図１６を参照して、実施例３の隙間拡張治具１１０について説明する。

図１６に示すように、実施例３の隙間拡張治具１１０の治具本体１１１は、実施例１と同様に、長手方向から見た断面がＵ字形状となっており、曲げ部１１１ａと、一対の端部１１１ｂとを有している。各端部１１１ｂは、伝熱管５に接触する突出方向の先端が、曲面となっている。このため、各端部１１１ｂの先端は、長手方向から見た断面が、突出側に凸となる半円状に形成されている。

以上のように、実施例３の構成によれば、治具本体１１１が加熱されて、一対の端部１１１ｂが幅方向に広がることにより、治具本体１１１の各端部１１１ｂの先端が伝熱管５に接触しても、伝熱管５を傷つけることなく、伝熱管５の隙間を拡張することができる。このとき、緩衝材等を用いることがないため、伝熱管５の隙間が狭い場合であっても、治具本体１１１を好適に挿入することが可能となる。なお、少なくとも伝熱管５に接触する部分が曲面であればよい。

次に、図１７を参照して、実施例４に係る隙間拡張治具１２０について説明する。なお、実施例４でも、実施例１と重複する記載を避けるべく、実施例１と異なる部分についてのみ言及する。図１７は、実施例４に係る隙間拡張治具の平面図である。実施例４の隙間拡張治具１２０は、実施例１の治具本体８１の一方の端部８１ｂに収容溝１２５を設けたものである。以下、図１７を参照して、実施例４の隙間拡張治具１２０について説明する。

実施例４の隙間拡張治具１２０の治具本体１２１は、実施例１と同様に、長手方向から見た断面がＵ字形状となっており、曲げ部１２１ａと、一対の端部１２１ｂとを有している。図１７に示すように、一対の端部１２１ｂのうち、一方の端部１２１ｂの外側の表面には、複数の収容溝１２５が形成される一方で、他方の端部１２１ｂの外側の表面は、平坦となっている。

複数の収容溝１２５は、治具本体１２１の長手方向に沿って所定の間隔を空けて設けられている。具体的に、複数の収容溝１２５は、伝熱管層５Ａにおいて曲率半径の径方向に並ぶ複数の伝熱管５に対応させて設けられている。また、各収容溝１２５は、治具本体１２１の長手方向に対して直交する方向に延在するように形成されており、加熱時（拡張時）に接触する伝熱管５の軸方向と同方向となるように形成されている。各収容溝１２５は、治具本体１２１の表面に対して窪んで形成されており、延在する方向に直交する断面において曲面となっている。なお、各収容溝１２５は、伝熱管５の外径よりも大きな曲面となるように形成されることが好ましい。

このように構成された治具本体１２１は、治具挿入工程Ｓ１において、収容溝１２５が形成されていない他方側の平坦な端部１２１ｂを伝熱管５に押し当て、他方側の端部１２１ｂをガイドにしながら、伝熱管５の隙間に挿入される。

以上のように、実施例４の構成によれば、治具本体１２１の幅方向の両端部１２１ｂを広げて伝熱管５に接触させ、伝熱管５の隙間を拡張するときに、伝熱管５を収容溝１２５に収容することができる。このため、伝熱管５に対して治具本体１２１を位置決めすることができるため、伝熱管５の隙間を安定的に拡張することができる。

また、実施例４の構成によれば、治具本体１２１の幅方向の一端部１２１ｂに収容溝１２５を形成し、治具本体１２１の幅方向の他端部１２１ｂを平坦に形成することで、伝熱管５の隙間への挿入の際、治具本体１２１の他端部１２１ｂをガイドとして、挿入することができる。このため、複数の収容溝１２５が形成されている場合であっても、治具本体１２１の挿入時における抵抗を抑制することができる。

次に、図１８及び図１９を参照して、実施例５に係る隙間拡張治具１３０について説明する。なお、実施例５でも、実施例１と重複する記載を避けるべく、実施例１と異なる部分についてのみ言及する。図１８は、実施例５に係る隙間拡張治具の変形前の治具本体の断面図である。図１９は、実施例５に係る隙間拡張治具の変形後の治具本体の断面図である。実施例１の隙間拡張治具８０は、治具本体８１を断面Ｕ字状に形成したが、実施例５の隙間拡張治具１３０は、治具本体１３１を断面円形状に形成している。以下、図１８及び図１９を参照して、実施例５の隙間拡張治具１３０について説明する。

図１８に示すように、実施例５の隙間拡張治具１３０は、治具本体１３１と、温度調整部１３２とを備える。ここでは、温度調整部１３２は、例えばフラットヒータ１３２である。治具本体１３１は、形状記憶合金を用いて円筒状に形成されており、長手方向を軸方向として延在して形成されている。このため、治具本体１３１は、長手方向に直交する面で切った断面が円形となる。この治具本体１３１は、その直径が、伝熱管層５Ａの隙間よりも小さくなっている。

治具本体１３１は、加熱前において図１８に示す形状となるが、加熱後において図１９に示す形状となる。つまり、治具本体１３１は、加熱後において長手方向に直交する面で切った断面が楕円形となる。このとき、断面楕円形となる治具本体１３１の長軸は、伝熱管５が対向する方向となっており、治具本体１３１の短軸は、伝熱管５が対向する方向に直交する方向となる。このため、加熱された治具本体１３１は、その長軸の部位が伝熱管５に接触して、伝熱管５の隙間を拡張する。よって、治具本体１３１は、加熱前において伝熱管層５Ａの隙間よりも小さくなり、加熱後において伝熱管層５Ａの隙間よりも大きくなるように、形状記憶される。

フラットヒータ１３２は、治具本体１３１を加熱するものである。フラットヒータ１３２は、可撓性を有する薄板状に形成されており、円筒状の治具本体１３１の内周面の全域に亘って接触させて取り付けられている。このため、フラットヒータ１３２は、治具本体１３１の内周面を均一に加熱する。なお、フラットヒータ１３２に代えて、実施例１に示す棒状のヒータを適用してもよい。

以上のように、実施例５の構成によれば、フラットヒータ１３２により治具本体１３１の内周面を均一に加熱することで、断面円形状から断面楕円形状に変形させることができるため、伝熱管５の隙間を好適に拡張することができる。

次に、図２０及び図２１を参照して、実施例６に係る隙間拡張治具１４０について説明する。なお、実施例６でも、実施例１と重複する記載を避けるべく、実施例１と異なる部分についてのみ言及する。図２０は、実施例６に係る隙間拡張治具の変形前の治具本体の断面図である。図２１は、実施例６に係る隙間拡張治具の変形後の治具本体の断面図である。実施例１の隙間拡張治具８０は、治具本体８１を断面Ｕ字状に形成したが、実施例６の隙間拡張治具１４０は、治具本体１４１を板状に形成している。以下、図２０及び図２１を参照して、実施例６の隙間拡張治具１４０について説明する。

図２０に示すように、実施例６の隙間拡張治具１４０は、治具本体１４１と、温度調整部１４２とを備える。ここでは、温度調整部１４２は、例えばフラットヒータ１４２である。治具本体１４１は、長手方向に延在する板状の形状記憶合金である。このため、治具本体１４１は、長手方向に直交する面で切った断面が長方形となる。この治具本体１４１は、その厚みが、伝熱管層５Ａの隙間よりも小さくなっている。

治具本体１４１は、加熱前において図２０に示す形状となるが、加熱後において図２１に示す形状となる。つまり、治具本体１４１は、加熱後において長手方向に直交する面で切った断面が波形状となる。具体的に、治具本体１４１は、伝熱管５が対向する方向に直交する方向に進む横波の波板状に形成されており、断面波形状となる治具本体１４１の頂部が、伝熱管５に接触して、伝熱管５の隙間を拡張する。よって、治具本体１４１は、加熱前において伝熱管層５Ａの隙間よりも小さくなり、加熱後において伝熱管層５Ａの隙間よりも大きくなるように、形状記憶される。

フラットヒータ１４２は、治具本体１４１を加熱するものである。フラットヒータ１４２は、可撓性を有する薄板状に形成されており、断面波形状となる治具本体１４１の頂部以外の部位、つまり伝熱管５に接触する部位以外の部位に、接触させて取り付けられている。なお、フラットヒータ１４２に代えて、実施例１に示す棒状のヒータを適用してもよい。

以上のように、実施例６の構成によれば、フラットヒータ１４２により治具本体１４１を加熱することで、治具本体１４１を板状から波板状に変形させることができるため、伝熱管５の隙間を好適に拡張することができる。

１ 蒸気発生器
２ 胴部
３ 管群外筒
４ 管板
５ 伝熱管
５Ａ 伝熱管層
６ 管支持板
７ 水室
８ 隔壁
９ 気水分離器
１０ 湿分分離器
１１ 給水管
１２ 蒸気排出口
１４ 振動抑制部材
１４Ａ 第１振動抑制部材
１４Ｂ 第２振動抑制部材
１５Ａ 接合部材
１５Ｂ 接合部材
１６Ａ 保持部材
１６Ｂ 保持部材
１７ 取付部材
５１ 伝熱管群
７１ 入室
７２ 出室
７４ 入口ノズル
７５ 出口ノズル
８０ 隙間拡張治具
８１ 治具本体
８１ａ 曲げ部
８１ｂ 端部
８２ ヒータ
１００ 隙間拡張治具（実施例２）
１０１ 治具本体（実施例２）
１０２ フラットヒータ（実施例２）
１１０ 隙間拡張治具（実施例３）
１１１ 治具本体（実施例３）
１１１ａ 曲げ部（実施例３）
１１１ｂ 端部（実施例３）
１２０ 隙間拡張治具（実施例４）
１２１ 治具本体（実施例４）
１２１ａ 曲げ部（実施例４）
１２１ｂ 端部（実施例４）
１２５ 収容溝
１３０ 隙間拡張治具（実施例５）
１３１ 治具本体（実施例５）
１３２ フラットヒータ（実施例５）
１４０ 隙間拡張治具（実施例６）
１４１ 治具本体（実施例６）
１４２ フラットヒータ（実施例６）

Claims (8)

1. 隣り合う伝熱管の隙間に配置され、加熱されることで前記隙間を拡張可能に変形する形状記憶材料を含む治具本体と、
   前記治具本体の温度を調整可能な温度調整部と、を備えることを特徴とする伝熱管の隙間拡張治具。
2. 前記治具本体は、前記温度調整部による加熱前において前記隙間よりも小さくなっており、前記温度調整部による加熱後において前記隙間よりも大きくなることを特徴とする請求項１に記載の伝熱管の隙間拡張治具。
3. 前記治具本体は、長手方向に延在すると共に、前記長手方向に直交する幅方向の中央において曲がっており、
   前記温度調整部は、前記治具本体を加熱することで、前記治具本体の前記幅方向の両端部を、前記幅方向に広がらせることを特徴とする請求項１または２に記載の伝熱管の隙間拡張治具。
4. 前記温度調整部は、前記治具本体の前記長手方向に沿って設けられるヒータであり、
   前記ヒータは、前記治具本体を曲げることで形成された曲げ部の内側に設けられることを特徴とする請求項３に記載の伝熱管の隙間拡張治具。
5. 前記温度調整部は、可撓性を有する薄板状のフラットヒータであり、
   前記フラットヒータは、曲げられた前記治具本体の内側全体に亘って設けられていることを特徴とする請求項３に記載の伝熱管の隙間拡張治具。
6. 前記治具本体は、前記幅方向の両端部が曲面に形成されていることを特徴とする請求項３ないし５のいずれか１項に記載の伝熱管の隙間拡張治具。
7. 前記治具本体は、少なくとも前記幅方向の一端部に形成され、前記伝熱管を収容可能な収容溝を有することを特徴とする請求項３ないし６のいずれか１項に記載の伝熱管の隙間拡張治具。
8. 請求項１から７のいずれか１項に記載の伝熱管の隙間拡張治具を用いて、隣り合う前記伝熱管の隙間に、前記伝熱管の振動を抑制するための振動抑制部材を配設する振動抑制部材の配設方法であって、
   隣り合う前記伝熱管の隙間に前記隙間拡張治具を挿入する治具挿入工程と、
   前記温度調整部により前記治具本体を加熱して、前記治具本体により前記隙間を拡張する隙間拡張工程と、
   拡張した前記隙間に前記振動抑制部材を挿入する部材挿入工程と、
   前記治具本体を冷まして、前記治具本体による前記隙間の拡張を解除する拡張解除工程と、
   前記隙間拡張治具を前記隙間から引き抜く治具引抜工程と、を備えることを特徴とする振動抑制部材の配設方法。