JP6021511B2 - 熱交換器及び振動抑制部材の追設方法 - Google Patents

Description

本発明は、内部に複数の伝熱管を有する熱交換器及び熱交換器に設けられる振動抑制部材の追設方法に関するものである。

従来、Ｕ字形の伝熱管を内部に複数設けた蒸気発生器等の熱交換器が知られている（例えば、特許文献１参照）。この熱交換器では、複数の伝熱管が平行に設けられており、熱媒等の流体が各伝熱管の内部を流通する。流体が伝熱管の内部を流通すると、伝熱管のＵ字形の円弧部では、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、熱交換器には、円弧部となる伝熱管の隙間にＶ字形状の振れ止め金具が振動抑制部材として挿入される。そして、挿入された振動抑制部材が伝熱管に当接することで、流体励起振動を抑制している。

特開昭６１−２９１８９６号公報

ここで、振動抑制部材は、隣り合う伝熱管の隙間に挿入されることから、伝熱管の両側に配置されることとなる。通常、伝熱管の両側に配置された振動抑制部材は、軸方向において同位置となっている。このとき、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、複数の振動抑制部材のうち、一部の振動抑制部材が振動抑制部材に当接しておらず、振動抑制部材と伝熱管との間に隙間が生じる。この場合、伝熱管の振動を抑制することが難しくなるため、振動により伝熱管と振動抑制部材とが接触し、接触部分が磨耗する可能性がある。

そこで、本発明は、複数の伝熱管の振動を好適に抑制することができる熱交換器及び振動抑制部材の追設方法を提供することを課題とする。

本発明の熱交換器は、所定の隙間を空けて並べて設けられた複数の伝熱管と、隙間に設けられ、各伝熱管を挟んで両側に設けられた少なくとも一対の振動抑制部材と、を備え、一対の振動抑制部材は、一方の振動抑制部材と他方の振動抑制部材とが、伝熱管の軸方向において異なる位置に設けられ、一方の振動抑制部材は、伝熱管を押圧して設けられ、他方の振動抑制部材は、一方の振動抑制部材とは反対側から伝熱管を押圧して設けられていることを特徴とする。

この構成によれば、一対の振動抑制部材により、各伝熱管を、その軸方向に沿って互い違いに押圧することができる。このため、一対の振動抑制部材を、各伝熱管に隙間なく接触させることができるため、一対の振動抑制部材は、各伝熱管の振動を好適に抑制することが可能となる。よって、伝熱管と振動抑制部材との接触部分における磨耗を低減することができる。

この場合、振動抑制部材は、隙間に複数設けられ、複数の振動抑制部材は、既設の複数の第１振動抑制部材と、新たに追設される複数の第２振動抑制部材とを含んでおり、各伝熱管を挟んで両側に設けられる第２振動抑制部材は、各伝熱管の軸方向において異なる位置に設けられていることが好ましい。

この構成によれば、既設の第１振動抑制部材に、第２振動抑制部材を新たに追設することで、複数の振動抑制部材により、各伝熱管を、その軸方向に沿って互い違いに押圧することができる。このため、第２振動抑制部材を追設するだけで、複数の振動抑制部材を各伝熱管に隙間なく接触させることができるため、各伝熱管の振動を好適に抑制することが可能となる。

この場合、第２振動抑制部材は、隣り合う伝熱管が対向する方向である幅方向における長さが、第１振動抑制部材に比して長いことが好ましい。

この構成によれば、追設する第２振動抑制部材を、第１振動抑制部材よりも幅広にすることができる。このため、伝熱管の隙間に第１振動抑制部材と第２振動抑制部材とが配設されると、第２振動抑制部材は、第１振動抑制部材に比して隙間を押し広げる、つまり、第１振動抑制部材に比して伝熱管をより押圧することが可能となる。このため、新たに追設される第２振動抑制部材により、伝熱管を積極的に押圧することができるため、各伝熱管の振動を好適に抑制することが可能となる。

この場合、第２振動抑制部材は、隙間へ挿入される挿入方向に直交する面で切った断面が矩形状に形成されていることが好ましい。

この構成によれば、伝熱管と第２振動抑制部材との接触部分を線接触にできるため、接触部分を大きくすることができ、第２振動抑制部材の伝熱管に対する押圧の負荷を分散させることができる。

この場合、第２振動抑制部材は、隙間へ挿入される挿入方向に直交する面で切った断面が円形状に形成されていることが好ましい。

この構成によれば、伝熱管と第２振動抑制部材との接触部分を点接触にできるため、接触部分を小さくすることができ、第２振動抑制部材の挿入時における摩擦抵抗を低減することができる。

この場合、第２振動抑制部材は、隙間へ挿入される挿入方向の後端側から先端側に向かって先細りとなるテーパ状に形成されていることが好ましい。

この構成によれば、挿入方向の先端側が細くなっているため、第２振動抑制部材は、伝熱管の隙間に挿入し易いものとすることができる。

本発明の振動抑制部材の追設方法は、所定の隙間を空けて並べて設けられた複数の伝熱管と、隙間に設けられた複数の第１振動抑制部材とを備える既設の熱交換器に対し、第２振動抑制部材を新たに追設する振動抑制部材の追設方法であって、複数の第１振動抑制部材は、各伝熱管を挟んで両側に設けられ、且つ、各伝熱管の軸方向において同じ位置に設けられ、複数の第２振動抑制部材は、各伝熱管を挟んで両側に設けられ、伝熱管の軸方向において隣り合う第１振動抑制部材の間に設けられ、且つ、各伝熱管の軸方向において異なる位置に設けられることを特徴とする。

この構成によれば、複数の伝熱管及び複数の第１振動抑制部材を備える既設の熱交換器に、第２振動抑制部材を新たに追設することで、複数の第２振動抑制部材により、各伝熱管を、その軸方向に沿って互い違いに押圧することができる。このため、第２振動抑制部材を追設するだけで、複数の第２振動抑制部材を、各伝熱管に隙間なく接触させることができるため、各伝熱管の振動を好適に抑制することが可能となる。よって、伝熱管と各振動抑制部材との接触部分における磨耗を低減することができる。

図１は、実施例１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、伝熱管群の一部を上方側から見た平面図である。 図６は、第２振動抑制部材の配設前の伝熱管群の一部を上方側から見た平面図である。 図７は、実施例２に係る蒸気発生器の伝熱管群の一部を上方側から見た平面図である。 図８は、実施例３に係る蒸気発生器の伝熱管群の一部を上方側から見た平面図である。 図９は、実施例４に係る蒸気発生器の伝熱管群に配設される第２振動抑制部材の三面図である。 図１０は、実施例５に係る蒸気発生器の伝熱管群の一部を上方側から見た平面図である。 図１１は、振動抑制部材の追設方法に関するフローチャートである。

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に係る蒸気発生器の側断面概略図である。内部に複数の伝熱管を有する熱交換器として、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。

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。図５は、伝熱管群の一部を上方側から見た平面図である。図６は、第２振動抑制部材の配設前の伝熱管群の一部を上方側から見た平面図である。

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部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４に示すように、複数の振動抑制部材１４は、平行に並んだ複数の伝熱管層５Ａの間にそれぞれ挿入される。各振動抑制部材１４は、例えば、ステンレス等の金属材で構成されている。複数の振動抑制部材１４は、蒸気発生器１の組み立て時に配設される複数の第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）に配設される複数の第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の両側にそれぞれ、１組の対となる第１振動抑制部材１４Ａが設けられる。

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、つまり伝熱管５が対向する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、各伝熱管５を挟んで両側に設けられる第１振動抑制部材１４Ａの端部は、各伝熱管５の軸方向において同じ位置に設けられていることから、複数の第１振動抑制部材１４Ａの端部は、格子状に配置されることとなる。

そして、図５および図６に示すように、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５の軸方向に複数に区画されると共に、伝熱管５が並んでいる方向に複数に区画されている。つまり、伝熱管層５Ａの隙間は、格子状となるように複数の領域Ｓ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、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及び図５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。つまり、第２振動抑制部材１４Ｂは、隙間へ挿入される挿入方向に直交する面で切った断面が矩形状に形成されている。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、長手方向の一端部側が挿入方向の先端側となり、長手方向の他端側が挿入方向の後端側となることから、一端側から伝熱管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、面外方向において所定の伝熱管層５Ａの両側（図３の前後方向）にそれぞれ形成される２つの隙間において、例えば１１つ配設されており、複数の第１振動抑制部材１４Ａの間にそれぞれ配置されている。具体的に、１１つの第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つ設けられている。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。

この１１つの第２振動抑制部材１４Ｂは、一方（図３の前方）の隙間に５つ設けられ、他方（図３の後方）の隙間に６つ設けられる。一方の隙間に設けられた５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の内側に設けられた３つの第２振動抑制部材１４Ｂと、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とで構成される。他方の隙間に設けられた６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た６つの第２振動抑制部材１４Ｂで構成される。

このため、図３及び図５に示すように、面外方向において所定の伝熱管層５Ａの両側にそれぞれ形成される２つの隙間において、１１つの第２振動抑制部材１４Ｂは、各伝熱管５を挟んで両側に設けられ、伝熱管５の軸方向に沿って所定の間隔を空けて交互に配置される。換言すれば、各伝熱管５を挟んで両側に設けられた第２振動抑制部材１４Ｂは、伝熱管５の軸方向において異なる位置に設けられる。つまり、複数の第２振動抑制部材１４Ｂは、千鳥状に配置される。

このとき、第２振動抑制部材１４Ｂは、隣り合う伝熱管５が対向する方向である幅方向における長さ、つまり、面外方向における長さが、第１振動抑制部材１４Ａの幅方向における長さに比して長く形成されている。つまり、第２振動抑制部材１４Ｂは、第１振動抑制部材１４Ａに比して幅広に形成される。

以上から、図５に示すように、複数の第１振動抑制部材１４Ａは格子状に配置され、複数の第２振動抑制部材１４Ｂは千鳥状に配置され、また、第２振動抑制部材１４Ｂは第１振動抑制部材１４Ａに比して幅広に形成される。このため、複数の第２振動抑制部材１４Ｂは、伝熱管５を挟んで一方側の第２振動抑制部材１４Ｂと他方側の第２振動抑制部材１４Ｂとが、伝熱管５の軸方向において異なる位置に設けられ、一方側の第２振動抑制部材１４Ｂは、伝熱管５を押圧して設けられ、他方側の第２振動抑制部材１４Ｂは、一方側の第２振動抑制部材１４Ｂとは反対側から伝熱管５を押圧して設けられている。これにより、複数の第２振動抑制部材１４Ｂは、伝熱管５の軸方向の異なる位置において、伝熱管５が対向する方向に、つまり伝熱管層５Ａの面外方向に、各伝熱管５を互い違いに押圧することができる。換言すれば、各伝熱管５は、その両側に設けられた複数の第２振動抑制部材１４Ｂにより、伝熱管５の軸方向に沿って交互に押圧される。

ここで、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とは線接触する。なお、図５では、複数の第２振動抑制部材１４Ｂによって押圧される各伝熱管５がＳ字状に歪んで図示されているが、これは、伝熱管５が押圧されている事象を平易に説明するために図示したものであって、実際の伝熱管５は図５に示すような歪みとはなっていない。

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５、図６及び図１１を参照し、設置された既設の蒸気発生器１に対し、複数の第２振動抑制部材１４Ｂを新たに追設する振動抑制部材の追設方法について説明する。図１１は、振動抑制部材の追設方法に関するフローチャートである。

図６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６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、複数の伝熱管５は平行となる。また、Ｖ字状となる複数の第１振動抑制部材１４Ａを、隣り合う伝熱管層５Ａの隙間に設けることで、複数の第１振動抑制部材１４Ａの端部は格子状に配置される。また、隣り合う伝熱管層５Ａの隙間は、格子状に設けられた複数の第１振動抑制部材１４Ａの端部により、格子状となる複数の領域Ｓに区画される。

図５に示すように、複数の第２振動抑制部材１４Ｂは、格子状となる複数の領域Ｓに対して千鳥状に挿入される（部材挿入工程：図１１のステップＳ１１）。具体的に、第２振動抑制部材１４Ｂは、伝熱管層５Ａの所定の隙間に挿入された後、面外方向に隣接する伝熱管層５Ａの所定の隙間に挿入する。そして、この挿入を複数回繰り返すことで、複数の第２振動抑制部材１４Ｂを、格子状となる複数の領域Ｓに対して千鳥状に配置する。

先ず、伝熱管層５Ａの所定の隙間において、第２振動抑制部材１４Ｂは、伝熱管５の軸方向に沿って複数に区画された領域Ｓに対し、第２振動抑制部材１４Ｂが挿入される領域Ｓと第２振動抑制部材１４Ｂが挿入されない領域Ｓとが伝熱管５の軸方向に沿って交互となるように挿入される。このとき、第２振動抑制部材１４Ｂは、伝熱管５の軸方向において、領域Ｓの中央に１つ配置される。なお、第２振動抑制部材１４Ｂを隙間に挿入する場合、隙間は、所定の治具を用いて事前に押し広げてもよいし、挿入する第２振動抑制部材１４Ｂにより押し広げてもよい。

この後、伝熱管層５Ａの所定の隙間に第２振動抑制部材１４Ｂを挿入すると、続いて、面外方向に隣接する伝熱管層５Ａの所定の隙間に第２振動抑制部材１４Ｂを挿入する。面外方向に隣接する伝熱管層５Ａの所定の隙間において、第２振動抑制部材１４Ｂは、伝熱管５の軸方向に沿って複数に区画された領域Ｓに対し、第２振動抑制部材１４Ｂが挿入される領域Ｓと第２振動抑制部材１４Ｂが挿入されない領域Ｓとが伝熱管５の軸方向に沿って交互となるように挿入される。このとき、第２振動抑制部材１４Ｂは、伝熱管層５Ａの面外方向においても、第２振動抑制部材１４Ｂが挿入される領域Ｓと第２振動抑制部材１４Ｂが挿入されない領域Ｓとが交互となるように挿入される。

そして、伝熱管層５Ａの所定の隙間への第２振動抑制部材１４Ｂの挿入と、所定の隙間に対して面外方向に隣接する伝熱管層５Ａの所定の隙間への第２振動抑制部材１４Ｂの挿入とが繰り返し行われることで、格子状となる複数の領域Ｓに対し、複数の第２振動抑制部材１４Ｂが千鳥状となるように配置される。千鳥状に配置された複数の第２振動抑制部材１４Ｂの他端部は、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と共に、伝熱管層５Ａの面内方向に所定の間隔を空けて複数列に並んで配置される。

複数の第２振動抑制部材１４Ｂの挿入が終了すると、続いて、保持部材１６Ａの間に保持部材１６Ｂをそれぞれ配置する。保持部材１６Ａの間に配置されたそれぞれの保持部材１６Ｂには、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が接合される（部材接合工程：図１１のステップＳ１２）。これをもって、第２振動抑制部材１４Ｂの追設が終了する。

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、第２振動抑制部材１４Ｂを千鳥状に新たに追設することで、各伝熱管５の両側に複数の第２振動抑制部材１４Ｂを押圧するように配置することができる。このとき、複数の第２振動抑制部材１４Ｂは、伝熱管５の軸方向において異なる位置となっていることから、各伝熱管５を、その軸方向に沿って互い違いに押圧することができる。このため、第２振動抑制部材１４Ｂは、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、第２振動抑制部材１４Ｂを、第１振動抑制部材１４Ａよりも幅広に形成することができる。このため、伝熱管５の隙間に第１振動抑制部材１４Ａと第２振動抑制部材１４Ｂとが配設されると、第２振動抑制部材１４Ｂは、第１振動抑制部材１４Ａに比して隙間を押し広げる、つまり、第１振動抑制部材１４Ａに比して伝熱管５をより押圧することが可能となる。このため、新たに追設される第２振動抑制部材１４Ｂにより、伝熱管５を積極的に押圧す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。

また、実施例１の構成によれば、第２振動抑制部材１４Ｂを断面矩形状に形成することができるため、伝熱管５との接触部分を線接触にすることができる。このため、伝熱管５と第２振動抑制部材１４Ｂとの接触部分を大きくすることができ、第２振動抑制部材１４Ｂの伝熱管５に対する押圧の負荷を分散させることができる。

次に、図７を参照して、実施例２に係る蒸気発生器８０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７は、実施例２に係る蒸気発生器の伝熱管群の一部を上方側から見た平面図である。実施例１の蒸気発生器１では、第２振動抑制部材１４Ｂを断面矩形状に形成したが、実施例２の蒸気発生器８０では、第２振動抑制部材８１を断面円形状に形成している。以下、図７を参照して、実施例２の蒸気発生器８０について説明する。

実施例２の蒸気発生器８０において、第２振動抑制部材８１は、円形断面となる円柱形状の棒体となっている。つまり、第２振動抑制部材８１は、隙間へ挿入される挿入方向に直交する面で切った断面が円形状に形成されている。また、第２振動抑制部材８１は、その直径が、第１振動抑制部材１４Ａの幅方向（面外方向）における長さに比して長く形成されている。ここで、各伝熱管５は、丸管であることから、第２振動抑制部材８１と伝熱管５とは点接触する。このため、伝熱管層５Ａの隙間に第２振動抑制部材８１が挿入されると、第２振動抑制部材８１は、各伝熱管５と点接触しながら挿入される。

以上のように、実施例２の構成によれば、第２振動抑制部材８１を円形断面に形成することができるため、伝熱管５との接触部分を点接触にすることができる。このため、蒸気発生器８０では、伝熱管５と第２振動抑制部材８１との接触部分を小さくできることから、摩擦抵抗を小さくすることができるため、第２振動抑制部材８１を挿入し易くすることができる。

次に、図８を参照して、実施例３に係る蒸気発生器９０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８は、実施例３に係る蒸気発生器の伝熱管群の一部を上方側から見た平面図である。実施例１の蒸気発生器１では、伝熱管層５Ａの隙間における各領域Ｓに、第２振動抑制部材１４Ｂを１つ配置したが、実施例３の蒸気発生器９０では、第２振動抑制部材１４Ｂを各領域Ｓに複数配置している。以下、図８を参照して、実施例３の蒸気発生器９０について説明する。

実施例３の蒸気発生器９０において、第２振動抑制部材１４Ｂは、複数の第１振動抑制部材１４Ａの端部により区画された格子状に配置される複数の領域Ｓに対し、第２振動抑制部材１４Ｂが挿入される領域Ｓと第２振動抑制部材１４Ｂが挿入されない領域Ｓとが、面内方向および面外方向に沿って交互となるように千鳥状に挿入される。このとき、第２振動抑制部材１４Ｂは、各領域Ｓに２つ挿入され、２つの第２振動抑制部材１４Ｂは、伝熱管５の軸方向（面内方向）に並べて設けられ、且つ、２つの第２振動抑制部材１４Ｂの面内方向の外側にある２つの第１振動抑制部材１４Ａの端部側にそれぞれ寄せて設けられている。

以上のように、実施例３の構成によれば、第１振動抑制部材１４Ａの端部により区画された各領域Ｓが面内方向に長い場合であっても、２つの第２振動抑制部材１４Ｂは、各領域Ｓの面内方向の両側において、各伝熱管５を面外方向に適切に押圧することができる。このため、第２振動抑制部材１４Ｂは、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９０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。

次に、図９を参照して、実施例４に係る蒸気発生器１００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９は、実施例４に係る蒸気発生器の伝熱管群に配設される第２振動抑制部材の三面図である。実施例１の蒸気発生器１では、断面矩形状となる長方体形状の第２振動抑制部材１４Ｂを配置したが、実施例４の蒸気発生器１００では、テーパ形状となる第２振動抑制部材１０１を配置している。以下、図９を参照して、実施例４の蒸気発生器１００について説明する。

実施例４の蒸気発生器１００において、第２振動抑制部材１０１は、図９に示すように、面内方向における長さが、他端側（後端側）から一端側（先端側）に向かって同じ長さとなる直線形状に形成される。一方で、第２振動抑制部材１０１は、幅方向（面外方向）において、他端側から一端側に向かって先細りとなるテーパ状に形成されている。つまり、第２振動抑制部材１０１は、面外方向における両側面がテーパ面１０１ａとなっており、テーパ面１０１ａは他端側から一端側に向かって内側に向かう傾斜面となっている。この第２振動抑制部材１０１は、細く形成された一端部の面外方向における長さが、第１振動抑制部材１４Ａの面外方向における長さに比して短く（薄く）なっている。一方で、第２振動抑制部材１０１は、太く形成された他端部の面外方向における長さが、第１振動抑制部材１４Ａの面外方向における長さに比して長く（厚く）なっている。

以上のように、実施例４の構成によれば、第２振動抑制部材１０１を、他端側から一端側に向かって先細りとなるテーパ状に形成することができる。このため、第２振動抑制部材１０１を伝熱管層５Ａの隙間に挿入する場合、第２振動抑制部材１０１の一端部が薄くなっていることから、第２振動抑制部材１０１の一端部を伝熱管層５Ａの隙間に容易に挿入することができる。そして、第２振動抑制部材１０１をさらに挿入することで、第２振動抑制部材１０１の他端部を伝熱管層５Ａの隙間に位置させることができるため、第２振動抑制部材１０１の他端部により伝熱管５を好適に押圧することができる。なお、第２振動抑制部材１０１は、面内方向（幅方向に直交する方向）において、他端側から一端側に向かって先細りとなるテーパ状に形成してもよい。

次に、図１０を参照して、実施例５に係る蒸気発生器１１０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１０は、実施例５に係る蒸気発生器の伝熱管群の一部を上方側から見た平面図である。実施例１の蒸気発生器１では、既設の蒸気発生器１に、第２振動抑制部材１４Ｂを新たに追設することで、第２振動抑制部材１４Ｂを千鳥状に配置したが、実施例５の蒸気発生器１１０では、蒸気発生器１１０の組み立て時に振動抑制部材１１１を千鳥状に配設している。以下、図１０を参照して、実施例５の蒸気発生器１１０について説明する。

実施例５に係る蒸気発生器１１０において、複数の振動抑制部材１１１は、図１０に示すように、面外方向に隣り合う伝熱管層５Ａの隙間にそれぞれ挿入される。複数の振動抑制部材１１１は、面外方向において所定の伝熱管層５Ａの両側にそれぞれ形成される２つの隙間のうち、一方の隙間に、複数の第１振動抑制部材１１１Ａが設けられ、他方の隙間に、複数の第２振動抑制部材１１１Ｂが設けられる。

なお、実施例１では、第２振動抑制部材１４Ｂが、第１振動抑制部材１４Ａに比して幅広に形成されたが、実施例５では、第２振動抑制部材１１１Ｂと第１振動抑制部材１１１Ａとが同幅となっている。

複数の第１振動抑制部材１１１Ａは、実施例１の第１振動抑制部材１４Ａと同様の構成となっており、３組の対となる第１振動抑制部材１４Ａが、伝熱管層５Ａにおける曲率半径の周方向に沿って設けられる。

複数の第２振動抑制部材１１１Ｂは、実施例１の第２振動抑制部材１４Ｂと同様の構成となっており、１１つの第２振動抑制部材１１１Ｂが、１組の対となる第１振動抑制部材１１１Ａ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１１１Ａの間に２つ設けられている。このとき、実施例１では、１１つの第２振動抑制部材１４Ｂを、面外方向において所定の伝熱管層５Ａの両側にそれぞれ形成される２つの隙間の一方に５つ、他方に６つ設けたが、実施例５では、１１つの第２振動抑制部材１１１Ｂを伝熱管層５Ａの他方の隙間に設けている。

そして、複数の第１振動抑制部材１１１Ａが設けられた隙間と、複数の第２振動抑制部材１１１Ｂが設けられた隙間とが、伝熱管層５Ａの面外方向において交互になっている。このため、図１０に示すように、複数の第１振動抑制部材１１１Ａと複数の第２振動抑制部材１１１Ｂとは、各伝熱管５を挟んで両側に設けられ、伝熱管５の軸方向に沿って所定の間隔を空けて交互に配置されている。換言すれば、各伝熱管５を挟んで両側に設けられた複数の振動抑制部材１１１は、伝熱管５の軸方向において異なる位置に設けられる。つまり、複数の振動抑制部材１１１は、千鳥状に配置される。

以上のように、実施例５の構成によれば、蒸気発生器１１０の組み立て時において、複数の振動抑制部材１１１を千鳥状に配置することで、各伝熱管５の両側に複数の振動抑制部材１１１を押圧するように配置することができる。このとき、複数の振動抑制部材１１１は、各伝熱管５の軸方向において異なる位置となっていることから、各伝熱管５を、その軸方向に沿って互い違いに押圧することができる。このため、複数の振動抑制部材１１１は、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１１０は、伝熱管５と振動抑制部材１１１との接触部分における磨耗を低減することができる。

なお、実施例１から５では、複数の第２振動抑制部材１４Ｂ、８１、１０１または複数の振動抑制部材１１１を、千鳥状に配置したが、この構成に限らず、少なくとも一対の振動抑制部材を、伝熱管５を挟んで径方向の両側に設けると共に、伝熱管５の軸方向において異なる位置に設けていればよい。

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 蒸気発生器（実施例２）
８１ 第２振動抑制部材（実施例２）
９０ 蒸気発生器（実施例３）
１００ 蒸気発生器（実施例４）
１０１ 第２振動抑制部材（実施例４）
１１０ 蒸気発生器（実施例５）
１１１ 振動抑制部材（実施例５）
１１１Ａ 第１振動抑制部材（実施例５）
１１１Ｂ 第２振動抑制部材（実施例５）
Ｓ 領域

Claims (7)

1. 所定の隙間を空けて並べて設けられた複数の伝熱管と、
   前記隙間に設けられ、前記各伝熱管を挟んで両側に設けられた複数の振動抑制部材と、を備え、
   複数の前記振動抑制部材は、既設の複数の第１振動抑制部材と、新たに追設される複数の第２振動抑制部材とを含んでおり、
   複数の前記第１振動抑制部材は、前記各伝熱管を挟んで一方側に設けられる複数の前記第１振動抑制部材と、前記各伝熱管を挟んで他方側に設けられる複数の前記第１振動抑制部材とが、前記各伝熱管の軸方向において同じ位置に設けられ、
   前記伝熱管の前記隙間は、複数の前記第１振動抑制部材によって、前記伝熱管の軸方向に複数に区画されると共に、前記伝熱管が並んでいる方向に複数に区画されることで、格子状となる複数の領域に区画され、
   複数の前記第２振動抑制部材は、前記各伝熱管を挟んで一方側に設けられる複数の前記第２振動抑制部材と、前記各伝熱管を挟んで他方側に設けられる複数の前記第２振動抑制部材とが、前記各伝熱管の軸方向において異なる位置に設けられ、
   一方側の複数の前記第２振動抑制部材は、前記伝熱管を押圧して設けられると共に、前記伝熱管の軸方向に沿って複数に区画された前記領域に対し、前記第２振動抑制部材が挿入される領域と前記第２振動抑制部材が挿入されない領域とが前記伝熱管の軸方向に沿って交互となるように配置され、
   他方側の複数の前記第２振動抑制部材は、一方の前記振動抑制部材とは反対側から前記伝熱管を押圧して設けられると共に、前記伝熱管の軸方向に沿って複数に区画された前記領域に対し、前記第２振動抑制部材が挿入される領域と前記第２振動抑制部材が挿入されない領域とが前記伝熱管の軸方向に沿って交互となるように配置され、
   複数の前記第２振動抑制部材は、隣り合う前記伝熱管が対向する方向において、前記第２振動抑制部材が挿入される領域と前記第２振動抑制部材が挿入されない領域とが交互となるように配置されることで、千鳥状に配置されることを特徴とする熱交換器。
2. 前記第２振動抑制部材は、隣り合う前記伝熱管が対向する方向である幅方向における長さが、前記第１振動抑制部材に比して長いことを特徴とする請求項１に記載の熱交換器。
3. 前記第２振動抑制部材は、前記領域に、複数設けられることを特徴とする請求項１または２に記載の熱交換器。
4. 前記第２振動抑制部材は、前記隙間へ挿入される挿入方向に直交する面で切った断面が矩形状に形成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の熱交換器。
5. 前記第２振動抑制部材は、前記隙間へ挿入される挿入方向に直交する面で切った断面が円形状に形成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の熱交換器。
6. 前記第２振動抑制部材は、前記隙間へ挿入される挿入方向の後端側から先端側に向かって先細りとなるテーパ状に形成されていることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の熱交換器。
7. 所定の隙間を空けて並べて設けられた複数の伝熱管と、前記隙間に設けられた複数の第１振動抑制部材とを備える既設の熱交換器に対し、第２振動抑制部材を新たに追設する振動抑制部材の追設方法であって、
   複数の前記第１振動抑制部材は、前記各伝熱管を挟んで両側に設けられ、且つ、前記各伝熱管の軸方向において同じ位置に設けられ、
   前記伝熱管の前記隙間は、複数の前記第１振動抑制部材によって、前記伝熱管の軸方向に複数に区画されると共に、前記伝熱管が並んでいる方向に複数に区画されることで、格子状となる複数の領域に区画され、
   複数の前記第２振動抑制部材は、前記各伝熱管を挟んで一方側に設けられる複数の前記第２振動抑制部材と、前記各伝熱管を挟んで他方側に設けられる複数の前記第２振動抑制部材とが、前記各伝熱管の軸方向において異なる位置に設けられ、
   一方側の複数の前記第２振動抑制部材は、前記伝熱管を押圧して設けられると共に、前記伝熱管の軸方向に沿って複数に区画された前記領域に対し、前記第２振動抑制部材が挿入される領域と前記第２振動抑制部材が挿入されない領域とが前記伝熱管の軸方向に沿って交互となるように挿入され、
   他方側の複数の前記第２振動抑制部材は、一方の前記振動抑制部材とは反対側から前記伝熱管を押圧して設けられると共に、前記伝熱管の軸方向に沿って複数に区画された前記領域に対し、前記第２振動抑制部材が挿入される領域と前記第２振動抑制部材が挿入されない領域とが前記伝熱管の軸方向に沿って交互となるように挿入され、
   複数の前記第２振動抑制部材は、隣り合う前記伝熱管が対向する方向において、前記第２振動抑制部材が挿入される領域と前記第２振動抑制部材が挿入されない領域とが交互となるように配置されることで、千鳥状に配置されることを特徴とする振動抑制部材の追設方法。

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