(57)【要約】  伝熱管の振動抑制部材及び伝熱管の振動抑制部材の製造方法、伝熱管の振動抑制装置及び方法、蒸気発生器において、伝熱管（６６）の外面を支持する第１支持面（１１２）を有する第１支持部材（１１１）と、第１支持面（１１２）に対して所定の傾斜角度をして互いに異なる傾斜角度に設定されて伝熱管（６６）の外面を支持する第２支持面（１３２，１３５）及び第３支持面（１３３，１３６）を有すると共に第１支持部材（１１１）の取付面（１１３）に固定される第２支持部材（１２１）とで第２振止部材（１０２）を構成することで、伝熱管（６６）の振動を適正に抑制することができる。
2014174692.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方面側に伝熱管の外面を支持する第１支持面を有する第１支持部材と、
一方面側に前記第１支持面に対して所定の傾斜角度をして互いに異なる傾斜角度に設定されて前記伝熱管の外面を支持する第２支持面及び第３支持面を有すると共に他方面側が前記第１支持部材の他方面側に固定される第２支持部材と、
を有することを特徴とする伝熱管の振動抑制部材。
【請求項２】
前記第１支持部材は、所定長さを有する平板形状をなし、前記第１支持面は、前記一方面側に連続して形成された平面であり、前記第２支持部材は、所定長さを有すると共に長手方向に沿って凹部と凸部が交互に複数連続した形状をなし、前記第２支持面及び前記第３支持面は、前記凹部に対向して形成された平面であることを特徴とする請求項１に記載の伝熱管の振動抑制部材。
【請求項３】
前記凹部と前記凸部は、互いに逆方向を向く台形状をなすことを特徴とする請求項２に記載の伝熱管の振動抑制部材。
【請求項４】
前記第２支持部材は、複数の前記凹部が断続的に前記第１支持部材に固定されることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の伝熱管の振動抑制部材。
【請求項５】
前記第２支持部材の前記凹部と前記第１支持部材とが固定されない位置に所定隙間が設けられることを特徴とする請求項４に記載の伝熱管の振動抑制部材。
【請求項６】
前記第２支持部材は、前記凹部がスペーサを介して前記第１支持部材に固定されることを特徴とする請求項５に記載の伝熱管の振動抑制部材。
【請求項７】
前記第２支持部材は、前記第１支持部材に固定される第１凹部の両側に前記第１支持部材に固定されない第２凹部が配置される第２支持部材分割ユニットが複数直列に配置されて構成されることを特徴とする請求項５に記載の伝熱管の振動抑制部材。
【請求項８】
前記第１支持面と前記第２支持面及び前記第３支持面は、液体を保持可能なパターンになっていることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか一つに記載の伝熱管の振動抑制部材。
【請求項９】
前記パターンは、前記支持面に対して窪んで形成されていることを特徴とする請求項８に記載の伝熱管の振動抑制部材。
【請求項１０】
前記パターンは、複数の窪みを有するディンプルであることを特徴とする請求項８または請求項９に記載の伝熱管の振動抑制部材。
【請求項１１】
一方面側に伝熱管の外面を支持する第１支持面を有する第１支持部材を製作する工程と、
一方面側に前記第１支持面に対して所定の傾斜角度をして互いに異なる傾斜角度に設定されて前記伝熱管の外面を支持する第２支持面及び第３支持面を有する第２支持部材を製作する工程と、
前記第１支持部材の他方面側に前記第２支持部材の他方面側を固定する工程と、
を有することを特徴とする伝熱管の振動抑制部材の製造方法。
【請求項１２】
長手方向に沿って凹部と凸部が交互に複数連続して加工することで前記第２支持面及び前記第３支持面を形成し、前記凹部を断続的に前記第１支持部材に固定することを特徴とする請求項１１に記載の伝熱管の振動抑制部材の製造方法。
【請求項１３】
前記第１支持部材と前記第２支持部材を溶接により固定することを特徴とする請求項１１または請求項１２に記載の伝熱管の振動抑制部材の製造方法。
【請求項１４】
伝熱管がその径方向に所定間隔で複数配列されることで伝熱管層が形成され、前記伝熱管層が所定間隔で複数積層されて伝熱管群が形成され、隣接する前記伝熱管層は、前記伝熱管が配列方向にずれて配置され、前記複数の伝熱管層の間に振動抑制部材が配置され、
前記振動抑制部材は、
一方面側に伝熱管の外面を支持する第１支持面を有する第１支持部材と、
一方面側に前記第１支持面に対して所定の傾斜角度をして互いに異なる傾斜角度に設定されて前記伝熱管の外面を支持する第２支持面及び第３支持面を有すると共に他方面側が前記第１支持部材の他方面側に固定される第２支持部材と、
を有することを特徴とする伝熱管の振動抑制装置。
【請求項１５】
前記第１支持部材は、所定長さを有する平板形状をなし、前記第１支持面は、前記一方面側に連続して形成された平面であり、前記第２支持部材は、所定長さを有すると共に長手方向に沿って凹部と凸部が交互に複数連続した形状をなし、前記第２支持面及び前記第３支持面は、前記凹部に対向して形成された平面であり、前記伝熱管層の積層方向に隣接する前記第２支持部材は、前記凹部と前記凸部が対向して配置されることを特徴とする請求項１４に記載の伝熱管の振動抑制装置。
【請求項１６】
前記第２支持部材は、複数の前記凹部が断続的に前記第１支持部材に固定され、前記第２支持部材の前記凹部と前記第１支持部材とが固定されない位置に所定隙間が設けられることを特徴とする請求項１５に記載の伝熱管の振動抑制装置。
【請求項１７】
前記伝熱管は、前記第１支持面と前記第２支持面と前記第３支持面に押圧支持されることを特徴とする請求項１６に記載の伝熱管の振動抑制装置。
【請求項１８】
前記第１支持部材に固定されない前記凹部に支持される前記伝熱管における押圧支持前の装着位置は、前記第１支持部材に固定される前記凹部に支持される前記伝熱管における押圧支持前の装着位置より、前記第２支持部材から離間する側にずれていることを特徴とする請求項１７に記載の伝熱管の振動抑制装置。
【請求項１９】
前記複数の振動抑制部材は、複数の保持部材により連結保持されることを特徴とする請求項１４から請求項１８のいずれか一つに記載の伝熱管の振動抑制装置。
【請求項２０】
伝熱管がその径方向に所定間隔で複数配列されることで伝熱管層が形成され、前記伝熱管層が所定間隔で複数積層されると共に前記伝熱管が配列方向にずれて配置されて伝熱管群が形成され、
前記伝熱管は、前記伝熱管層の間に配置された振動抑制部材の少なくとも３個の支持面により押圧支持される、
ことを特徴とする伝熱管の振動抑制方法。
【請求項２１】
中空密閉形状をなす胴部と、
前記胴部内に逆Ｕ字形状をなすように配設されて一次冷却材が流動する複数の伝熱管からなる伝熱管群と、
前記胴部内の下部に固定されて前記複数の伝熱管の端部を支持する管板と、
前記胴部の下端部に設けられて前記複数の伝熱管の各端部にそれぞれ連通する入口側水室鏡及び出口側水室鏡と、
前記胴部内に二次冷却水を供給する給水部と、
前記胴部の上端部に設けられる蒸気出口と、
前記請求項１４から請求項１９のいずれか一つの伝熱管の振動抑制装置と、
を有することを特徴とする蒸気発生器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱交換器に用いられる多数の伝熱管の振動を抑制するための伝熱管の振動抑制部材及び伝熱管の振動抑制部材の製造方法、伝熱管の振動抑制装置及び方法、並びに、この伝熱管の振動抑制装置が適用された蒸気発生器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
原子力発電プラントは、例えば、原子炉、蒸気タービン、発電機などにより構成されている。そして、原子炉として加圧水型原子炉（ＰＷＲ：Pressurized  Water  Reactor）を適用した場合、加圧水型原子炉は、軽水を原子炉冷却材及び中性子減速材として使用し、炉心全体にわたって沸騰しない高温高圧水を生成する。蒸気発生器は、この高温高圧水（一次冷却水）と二次冷却水との間で熱交換し、蒸気を生成する。そして、蒸気タービンは、この蒸気によりタービンを駆動し、発電機はこの駆動力により発電する。【０００３】
この蒸気発生器は、中空密閉形状をなす胴部内に、その内壁面と所定間隔をもって管群外筒が配設され、この管群外筒内に逆Ｕ字形状をなす複数の伝熱管が配設され、各伝熱管の端部が管板に支持され、胴部の下端部に一次冷却水の入口側水室鏡と出口側水室鏡が形成されている。また、胴部は、内部に管群外筒の上方に位置して二次冷却水の入口部が設けられると共に、気水分離器及び湿分分離器が上下に並んで配設され、その上方に蒸気出口が設けられている。従って、複数の伝熱管に一次冷却水が供給される一方、胴部内に二次冷却水が供給されると、一次冷却水（熱水）と二次冷却水（冷水）との間で熱交換が行われ、二次冷却水が熱を吸収して水蒸気を生成することができる。【０００４】
ところで、蒸気発生器は、複数の伝熱管内に一次冷却水としての高圧水が供給され、外部の二次冷却水を加熱して蒸気を生成することから、この伝熱管が振動しやすい。この場合、伝熱管は、下端部が管板に支持され、中間部が複数の管支持板に支持され、上部のＵベンド部が複数の振れ止め金具により支持されている。この振れ止め金具は、各伝熱管の間に配置され、伝熱管の面外方向（伝熱管の積層方向）と面内方向（伝熱管の長手方向）の振動を抑制可能となっている。【０００５】
ところが、この振れ止め金具は、伝熱管と振れ止め金具との摩擦により伝熱管の面内方向の振動を抑制するものである。そのため、伝熱管や振れ止め金具の組付精度が良くないと、伝熱管の振動を十分に抑制することが困難となる。【０００６】
このような問題を解決するものとして、例えば、下記特許文献に記載されてものがある。特許文献１に記載された熱交換器は、上下の押え板の平面部により伝熱管を挟持するものである。特許文献２に記載された蒸気発生器伝熱管支持構造は、伝熱管Ｕ字部支持部材として、平板、波形取付板、ブロック付平板を使用するものである。特許文献３に記載された突起付きのＵ字管支持体は、管を対向する突起の管接触面により挟持するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開昭６０−０８６３９３号公報
【特許文献２】特開昭６２−２４２７９６号公報
【特許文献３】特開２００９−０２４９９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１の熱交換器は、上下の押え板の平面部により伝熱管を挟持するものであるが、伝熱管の外面を２点で支持するため、伝熱管の振動を十分に抑制することができないおそれがある。特許文献２の蒸気発生器伝熱管支持構造は、波形取付板やブロック付平板により伝熱管を挟持するものであり、特許文献３の突起付きのＵ字管支持体は、管を対向する突起の管接触面により挟持するものであるが、伝熱管の外面を面支持するため、接触面に不純物が堆積して腐食が発生するおそれがある。【０００９】
本発明は、上述した課題を解決するものであり、伝熱管の振動を適正に抑制することができる伝熱管の振動抑制部材及び伝熱管の振動抑制部材の製造方法、伝熱管の振動抑制装置及び方法、蒸気発生器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の目的を達成するための本発明の伝熱管の振動抑制部材は、一方面側に伝熱管の外面を支持する第１支持面を有する第１支持部材と、一方面側に前記第１支持面に対して所定の傾斜角度をして互いに異なる傾斜角度に設定されて前記伝熱管の外面を支持する第２支持面及び第３支持面を有すると共に他方面側が前記第１支持部材の他方面側に固定される第２支持部材と、を有することを特徴とするものである。【００１１】
従って、第１支持面を有する第１支持部材に第２支持面及び第３支持面を有する第２支持部材を固定して振動抑制部材を構成することで、複数の伝熱管の間にこの振動抑制部材を配置すると、伝熱管は、隣接する一方の振動抑制部材における第１支持部材の第１支持面と、隣接する他方の第２支持部材の第２支持面及び第３支持面に支持されることとなり、伝熱管における径方向の振動を抑制することが可能となり、伝熱管の振動を適正に抑制することができる。【００１２】
本発明の伝熱管の振動抑制部材では、前記第１支持部材は、所定長さを有する平板形状をなし、前記第１支持面は、前記一方面側に連続して形成された平面であり、前記第２支持部材は、所定長さを有すると共に長手方向に沿って凹部と凸部が交互に複数連続した形状をなし、前記第２支持面及び前記第３支持面は、前記凹部に対向して形成された平面であることを特徴としている。【００１３】
従って、第１支持部材を平板形状とすることで第１支持面を形成し、第２支持部材を凹凸形状とすることで第２支持面及び第３支持面を形成するため、３つの支持面を容易に形成することが可能となり、構造の簡素化及び低コスト化を可能とすることができる。【００１４】
本発明の伝熱管の振動抑制部材では、前記凹部と前記凸部は、互いに逆方向を向く台形状をなすことを特徴としている。【００１５】
従って、凹部と凸部を容易に形成することができる。【００１６】
本発明の伝熱管の振動抑制部材では、前記第２支持部材は、複数の前記凹部が断続的に前記第１支持部材に固定されることを特徴としている。【００１７】
従って、第１支持部材と第２支持部材との固定箇所を断続的にすることで、各支持部材に部分的な弾性機能を付加することが可能となり、伝熱管を弾性支持して振動を適正に抑制することができる。【００１８】
本発明の伝熱管の振動抑制部材では、前記第２支持部材の前記凹部と前記第１支持部材とが固定されない位置に所定隙間が設けられることを特徴としている。【００１９】
従って、第１支持部材と第２支持部材との間に所定隙間を確保することで、各支持部材は、その所定隙間量だけ弾性変形することが可能となり、伝熱管を弾性支持して振動を適正に抑制することができる。【００２０】
本発明の伝熱管の振動抑制部材では、前記第２支持部材は、前記凹部がスペーサを介して前記第１支持部材に固定されることを特徴としている。【００２１】
従って、第２支持部材の凹部がスペーサを介して第１支持部材に固定されることで、複数の凹部の形状を同一に設定することができ、第２支持部材の製造を容易として製造工程の簡略化及び低コスト化を可能とすることができる。【００２２】
本発明の伝熱管の振動抑制部材では、前記第２支持部材は、前記第１支持部材に固定される第１凹部の両側に前記第１支持部材に固定されない第２凹部が配置される第２支持部材分割ユニットが複数直列に配置されて構成されることを特徴としている。【００２３】
従って、第２支持部材を分割ユニットとすることで、第２支持部材の製造を容易として製造工程の簡略化及び低コスト化を可能とすることができる。【００２４】
本発明の伝熱管の振動抑制部材では、前記第１支持面と前記第２支持面及び前記第３支持面は、液体を保持可能なパターンになっていることを特徴としている。【００２５】
従って、伝熱管と各支持面との接触部分は、液相の状態となり易く、液体によるダンピング効果を発揮し易くなり、伝熱管の振動抑制の効果をより好適に作用させることができるため、伝熱管の振動を好適に抑制することができる。また、伝熱管と各支持面との接触部分を液相状態に維持することができるため、伝熱管と各支持面との接触部分が気相状態になることで、析出するコンタミネーションの発生を抑制することができ、コンタミネーションによる伝熱管の腐食等の不具合も抑制することが可能となる。【００２６】
本発明の伝熱管の振動抑制部材では、前記パターンは、前記支持面に対して窪んで形成されていることを特徴としている。【００２７】
従って、各支持面から突出する突起部による伝熱管への損傷を生ずることがなく、伝熱管に対して損傷等を与えることなく、好適に接触させることができる。【００２８】
本発明の伝熱管の振動抑制部材では、前記パターンは、複数の窪みを有するディンプルであることを特徴としている。【００２９】
従って、簡易な構成により各支持面に液体を好適に保持することができる。【００３０】
また、本発明の伝熱管の振動抑制部材の製造方法にあっては、一方面側に伝熱管の外面を支持する第１支持面を有する第１支持部材を製作する工程と、一方面側に前記第１支持面に対して所定の傾斜角度をして互いに異なる傾斜角度に設定されて前記伝熱管の外面を支持する第２支持面及び第３支持面を有する第２支持部材を製作する工程と、前記第１支持部材の他方面側に前記第２支持部材の他方面側を固定する工程と、を有することを特徴とするものである。【００３１】
従って、第１支持部材と第２支持部材を所定長さの平板材料を用いて製作することができ、製作性を向上することができると共に、加工コストを低減することができる。【００３２】
本発明の伝熱管の振動抑制部材の製造方法では、長手方向に沿って凹部と凸部が交互に複数連続して加工することで前記第２支持面及び前記第３支持面を形成し、前記凹部を断続的に前記第１支持部材に固定することを特徴としている。【００３３】
従って、第１支持部材と第２支持部材との固定箇所を断続的にすることで、加工コストを低減することができると共に、伝熱管を弾性支持して振動を適正に抑制することができる。【００３４】
本発明の伝熱管の振動抑制部材の製造方法では、前記第１支持部材と前記第２支持部材を溶接により固定することを特徴としている。【００３５】
従って、加工コストを低減することができ、この場合、レーザ溶接を適用することで、溶接による熱変形を抑制することができる。【００３６】
また、本発明の伝熱管の振動抑制装置は、伝熱管がその径方向に所定間隔で複数配列されることで伝熱管層が形成され、前記伝熱管層が所定間隔で複数積層されて伝熱管群が形成され、隣接する前記伝熱管層は、前記伝熱管が配列方向にずれて配置され、前記複数の伝熱管層の間に振動抑制部材が配置され、前記振動抑制部材は、一方面側に伝熱管の外面を支持する第１支持面を有する第１支持部材と、一方面側に前記第１支持面に対して所定の傾斜角度をして互いに異なる傾斜角度に設定されて前記伝熱管の外面を支持する第２支持面及び第３支持面を有すると共に他方面側が前記第１支持部材の他方面側に固定される第２支持部材と、を有することを特徴とするものである。【００３７】
従って、複数の伝熱管層の間に振動抑制部材が配置されると、伝熱管は、隣接する一方の振動抑制部材における第１支持部材の第１支持面と、隣接する他方の第２支持部材の第２支持面及び第３支持面に支持されることとなり、伝熱管における径方向の振動を抑制することが可能となり、伝熱管の振動を適正に抑制することができる。【００３８】
本発明の伝熱管の振動抑制装置では、前記第１支持部材は、所定長さを有する平板形状をなし、前記第１支持面は、前記一方面側に連続して形成された平面であり、前記第２支持部材は、所定長さを有すると共に長手方向に沿って凹部と凸部が交互に複数連続した形状をなし、前記第２支持面及び前記第３支持面は、前記凹部に対向して形成された平面であり、前記伝熱管層の積層方向に隣接する前記第２支持部材は、前記凹部と前記凸部が対向して配置されることを特徴としている。【００３９】
従って、第１支持部材を平板形状とすることで第１支持面を形成し、第２支持部材を凹凸形状とすることで第２支持面及び第３支持面を形成するため、３つの支持面を容易に形成することが可能となり、構造の簡素化及び低コスト化を可能とすることができ、また、積層方向に隣接する第２支持部材の凹部と凸部が対向することで、各支持部材に弾性機能を付加することが可能となり、伝熱管を弾性支持して振動を適正に抑制することができる。【００４０】
本発明の伝熱管の振動抑制装置では、前記第２支持部材は、複数の前記凹部が断続的に前記第１支持部材に固定され、前記第２支持部材の前記凹部と前記第１支持部材とが固定されない位置に所定隙間が設けられることを特徴としている。【００４１】
従って、第１支持部材と第２支持部材との間に所定隙間を確保することで、各支持部材は、その所定隙間量だけ弾性変形することが可能となり、伝熱管を弾性支持して振動を適正に抑制することができる。【００４２】
本発明の伝熱管の振動抑制装置では、前記伝熱管は、前記第１支持面と前記第２支持面と前記第３支持面に押圧支持されることを特徴としている。【００４３】
従って、伝熱管を押圧支持することで、伝熱管の振動を適正に抑制することができる。【００４４】
本発明の伝熱管の振動抑制装置では、前記第１支持部材に固定されない前記凹部に支持される前記伝熱管における押圧支持前の装着位置は、前記第１支持部材に固定される前記凹部に支持される前記伝熱管における押圧支持前の装着位置より、前記第２支持部材から離間する側にずれていることを特徴としている。【００４５】
従って、第１支持部材に固定されない凹部に支持される伝熱管と第１支持部材に固定される凹部に支持される伝熱管に対してほぼ同様の押圧力を確保することが可能となり、伝熱管を適正に押圧支持して伝熱管の振動を抑制することができる。【００４６】
本発明の伝熱管の振動抑制装置では、前記複数の振動抑制部材は、複数の保持部材により連結保持されることを特徴としている。【００４７】
従って、保持部材により複数の振動抑制部材を連結保持することで、各振動抑制部材を適正位置に保持して伝熱管の振動を抑制することができる。【００４８】
また、本発明の伝熱管の振動抑制方法は、伝熱管がその径方向に所定間隔で複数配列されることで伝熱管層が形成され、前記伝熱管層が所定間隔で複数積層されると共に前記伝熱管が配列方向にずれて配置されて伝熱管群が形成され、前記伝熱管は、前記伝熱管層の間に配置された振動抑制部材の少なくとも３個の支持面により押圧支持される、ことを特徴とするものである。【００４９】
従って、伝熱管における径方向の振動を抑制することが可能となり、伝熱管の振動を適正に抑制することができる。【００５０】
また、本発明の蒸気発生器は、中空密閉形状をなす胴部と、前記胴部内に逆Ｕ字形状をなすように配設されて一次冷却材が流動する複数の伝熱管からなる伝熱管群と、前記胴部内の下部に固定されて前記複数の伝熱管の端部を支持する管板と、前記胴部の下端部に設けられて前記複数の伝熱管の各端部にそれぞれ連通する入口側水室鏡及び出口側水室鏡と、前記胴部内に二次冷却水を供給する給水部と、前記胴部の上端部に設けられる蒸気出口と、前記伝熱管の振動抑制装置と、を有することを特徴とするものである。【００５１】
従って、複数の伝熱管の内部に一次冷却水としての高圧水が流動し、胴部内を流れる二次冷却水を加熱して蒸気を生成するとき、伝熱管が振動しやすい。このとき、複数の伝熱管層の間に振動抑制部材が配置されていることから、伝熱管は、隣接する一方の振動抑制部材における第１支持部材の第１支持面と、隣接する他方の第２支持部材の第２支持面及び第３支持面に支持されることとなり、伝熱管における径方向の振動を抑制することが可能となり、伝熱管の振動を適正に抑制することができる。
【発明の効果】
【００５２】
本発明の伝熱管の振動抑制部材及び伝熱管の振動抑制部材の製造方法、伝熱管の振動抑制装置及び方法、蒸気発生器によれば、第１支持面を有する第１支持部材に第２支持面及び第３支持面を有する第２支持部材を固定して振動抑制部材を構成するので、伝熱管を３つの支持面に支持されることとなり、伝熱管における径方向の振動を抑制することが可能となり、伝熱管の振動を適正に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】図１は、本発明の実施例１に係る伝熱管の振動抑制装置を表す断面図である。
【図２】図２は、実施例１の伝熱管の振動抑制装置を表す平面図である。
【図３】図３は、第２振止部材による伝熱管の初期支持状態を表す概略図である。
【図４】図４は、第２振止部材による伝熱管の支持状態を表す概略図である。
【図５】図５は、原子力発電プラントの概略構成図である。
【図６】図６は、蒸気発生器を表す概略構成図である。
【図７】図７は、伝熱管群を表す平面図である。
【図８】図８は、伝熱管群を表す正面図である。
【図９】図９は、伝熱管群を表す斜視図である。
【図１０】図１０は、本発明の実施例２に係る伝熱管の振動抑制装置を表す断面図である。
【図１１】図１１は、本発明の実施例３に係る伝熱管の振動抑制装置を表す断面図である。
【図１２】図１２は、本発明の実施例４に係る伝熱管の振動抑制部材の製造方法を表すフローチャートである。
【図１３】図１３は、第２抑止部材の製造方法を表すプレイ加工機の概略図である。
【図１４】図１４は、第２抑止部材の分解斜視図である。
【図１５】図１５は、第２抑止部材の組立図である。
【図１６】図１６は、第２抑止部材の接合図である。
【図１７】図１７は、本発明の実施例５に係る伝熱管の振動抑制装置を表す概略図である。
【図１８】図１８は、第１支持部材の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００５４】
以下に添付図面を参照して、本発明に係る伝熱管の振動抑制部材及び伝熱管の振動抑制部材の製造方法、伝熱管の振動抑制装置及び方法、蒸気発生器の好適な実施例を詳細に説明する。なお、この実施例により本発明が限定されるものではなく、また、実施例が複数ある場合には、各実施例を組み合わせて構成するものも含むものである。
【実施例１】
【００５５】
図５は、原子力発電プラントの概略構成図、図６は、蒸気発生器を表す概略構成図、図７は、伝熱管群を表す平面図、図８は、伝熱管群を表す正面図、図９は、伝熱管群を表す斜視図である。【００５６】
実施例１の原子炉は、軽水を原子炉冷却材及び中性子減速材として使用し、炉心全体にわたって沸騰しない高温高圧水とし、この高温高圧水を蒸気発生器に送って熱交換により蒸気を発生させ、この蒸気をタービン発電機へ送って発電する加圧水型原子炉（ＰＷＲ）である。【００５７】
実施例１の加圧水型原子炉を有する原子力発電プラントにおいて、図５に示すように、原子炉格納容器１１は、内部に加圧水型原子炉１２及び蒸気発生器１３が格納されており、この加圧水型原子炉１２と蒸気発生器１３とは高温側送給配管１４と低温側送給配管１５を介して連結されており、高温側送給配管１４に加圧器１６が設けられ、低温側送給配管１５に一次冷却水ポンプ１７が設けられている。この場合、減速材及び一次冷却水（冷却材）として軽水を用い、炉心部における一次冷却水の沸騰を抑制するために、一次冷却系統は加圧器１６により１５０〜１６０気圧程度の高圧状態を維持するように制御している。【００５８】
従って、加圧水型原子炉１２にて、燃料（原子燃料）として低濃縮ウランまたはＭＯＸにより一次冷却水として軽水が加熱され、高温の一次冷却水が加圧器１６により所定の高圧に維持された状態で、高温側送給配管１４を通して蒸気発生器１３に送られる。この蒸気発生器１３では、高温高圧の一次冷却水と二次冷却水との間で熱交換が行われ、冷やされた一次冷却水は低温側送給配管１５を通して加圧水型原子炉１２に戻される。【００５９】
蒸気発生器１３は、加熱された二次冷却水、つまり、蒸気を送給する配管３１を介して蒸気タービン３２と連結されており、この配管３１に主蒸気隔離弁３３が設けられている。蒸気タービン３２は、高圧タービン３４と低圧タービン３５を有すると共に、発電機（発電装置）３６が接続されている。また、高圧タービン３４と低圧タービン３５は、その間に湿分分離加熱器３７が設けられており、配管３１から分岐した冷却水分岐配管３８が湿分分離加熱器３７に連結される一方、高圧タービン３４と湿分分離加熱器３７は低温再熱管３９により連結され、湿分分離加熱器３７と低圧タービン３５は高温再熱管４０により連結されている。【００６０】
更に、蒸気タービン３２の低圧タービン３５は、復水器４１を有しており、この復水器４１は、配管３１からバイパス弁４２を有するタービンバイパス配管４３が接続されると共に、冷却水（例えば、海水）を給排する取水管４４及び排水管４５が連結されている。この取水管４４は、循環水ポンプ４６を有し、排水管４５と共に他端部が海中に配置されている。【００６１】
そして、この復水器４１は、配管４７が接続されており、復水ポンプ４８、グランドコンデンサ４９、復水脱塩装置５０、復水ブースタポンプ５１、低圧給水加熱器５２が接続されている。また、配管４７は、脱気器５３が連結されると共に、主給水ポンプ５４、高圧給水加熱器５５、主給水制御弁５６が設けられている。【００６２】
従って、蒸気発生器１３にて、高温高圧の一次冷却水と熱交換を行って生成された蒸気は、配管３１を通して蒸気タービン３２（高圧タービン３４から低圧タービン３５）に送られ、この蒸気により蒸気タービン３２を駆動して発電機３６により発電を行う。このとき、蒸気発生器１３からの蒸気は、高圧タービン３４を駆動した後、湿分分離加熱器３７で蒸気に含まれる湿分が除去されると共に加熱されてから低圧タービン３５を駆動する。そして、蒸気タービン３２を駆動した蒸気は、復水器４１で海水を用いて冷却されて復水となり、グランドコンデンサ４９、復水脱塩装置５０、低圧給水加熱器５２、脱気器５３、高圧給水加熱器５５などを通して蒸気発生器１３に戻される。【００６３】
このように構成された原子力発電プラントの蒸気発生器１３において、図６に示すように、胴部６１は、密閉された中空円筒形状をなし、上部に対して下部が若干小径となっている。この胴部６１は、その下部に内壁面と所定間隔をもって円筒形状をなす管群外筒６２が配設されている。この管群外筒６２は、内部に所定の高さ位置に対応して複数の管支持板６３が配設されると共に、この管支持板６３の下方に管板６４が固定されており、各管支持板６３は、管板６４から上方に延設された複数のステーロッド６５により支持されている。そして、この管群外筒６２は、内部に逆Ｕ字形状をなす複数の伝熱管６６からなる伝熱管群６７が配設されている。【００６４】
伝熱管群６７にて、各伝熱管６６は、上部がＵ字形状部としてのＵベンド部６８が構成され、下端部が管板６４に拡管して支持されると共に、中間部（中途部）が複数の管支持板６３により支持されている。Ｕベンド部６８は、複数の伝熱管６６が管群外筒６２の内外方向（上下方向）に略平行をなして配置されると共に、管群外筒６２の径方向（水平方向）に略平行をなして配置されている。【００６５】
また、胴部６１は、下部が球面形状をなし、管板６４の下方に隔壁７０により入室７１と出室７２が区画形成されると共に、入口ノズル７３及び出口ノズル７４が形成され、各伝熱管６６の一端部が入室７１に連通し、他端部が出室７２に連通している。【００６６】
また、胴部６１は、伝熱管群６７の上方に給水を蒸気と熱水とに分離する気水分離器７５と、この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７６が設けられている。また、胴部６１は、伝熱管群６７と気水分離器７５との間に、内部に二次冷却水の給水を行う給水管７７が連結される一方、天井部に蒸気出口７８が形成されている。即ち、給水管７７から内部に給水された二次冷却水は、管群外筒６２との間を流下し、管板６４にて上方に循環し、伝熱管群６７内を上昇するときに各伝熱管６６内を流れる熱水（一次冷却水）との熱交換を行う。【００６７】
従って、図５及び図６に示すように、加圧水型原子炉１２で加熱された一次冷却水が高温側送給配管１４を通して蒸気発生器１３の入室７１に送られ、多数の伝熱管６６内を通って循環して出室７２に至る。一方、復水器４１で冷却された二次冷却水が配管４７を通して蒸気発生器１３の給水管７７に送られ、胴部６１内を通って伝熱管６６内を流れる熱水（一次冷却水）と熱交換を行う。即ち、胴部６１は、内部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、冷やされた一次冷却水は出室７２から低温側送給配管１５を通して加圧水型原子炉１２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６１内を上昇し、気水分離器７５で蒸気と熱水とに分離され、湿分分離器７６でこの蒸気の湿分を除去され、蒸気出口７８から配管３１を通して蒸気タービン３２に送られる。【００６８】
このように構成された蒸気発生器１３において、一次冷却水が各伝熱管６６内を通過するとき、Ｕベント部６８で流体励起振動が発生しやすい。そのため、蒸気発生器１３は、このＵベント部６８に振動抑制装置１００が設けられている。【００６９】
伝熱管群６７は、その上端部に伝熱管６６のＵベンド部６８が配置されている。即ち、伝熱管６６は、図７から図９に示すように、中心から外周側に向けて径が大きるなるものを順に配列して伝熱管層を形成し、この伝熱管層を配列方向に直交する方向に積層すると共に最外周径を変えることで、伝熱管群６７が形成され、上端部が半球形状となっている。【００７０】
振動抑制装置１００は、複数の第１振止部材１０１と第２振止部材（振動抑制部材）１０２により構成されている。第１振止部材１０１は、積層された伝熱管６６の伝熱管層の間にそれぞれ挿入されている。第１振止部材１０１は、矩形断面をなし、略Ｖ字形状に折り曲げて形成され、折り曲げ部が配列された各伝熱管６６における中心部側に配置され、両端部が最も大きい径の伝熱管６６のＵベンド部６８の外側に突出しており、この第１振止部材１０１の端部は、伝熱管群６７の半球形状の円弧に沿って一列に並んで配置される。また、第１振止部材１０１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６６の半円部分に、例えば、３つ配置されている。この第１振止部材１０１は、伝熱管６６の振動を抑止するのに好ましい金属材（例えば、ステンレス４０５、または、ステンレス４１０）で形成されている。【００７１】
第２振止部材１０２は、積層された伝熱管６６の伝熱管層の間にそれぞれ挿入されている。第２振止部材１０２は、後述する第１支持部材１１１と第２支持部材１２１（図１参照）とからなり、略Ｖ字形状に折り曲げて形成され、折り曲げ部が配列された各伝熱管６６における中心部側に配置され、両端部が最も大きい径の伝熱管６６のＵベンド部６８の外側に突出しており、この第２振止部材１０２の端部は、伝熱管群６７の半球形状の円弧に沿って一列に並んで配置される。また、第２振止部材１０２は、Ｕベンド部６８の頂上部に一つだけ配置されている。この第２振止部材１０２は、伝熱管６６の振動を抑止するのに好ましい金属材（例えば、ステンレス４０５、または、ステンレス４１０）で形成されている。【００７２】
また、第１振止部材１０１は、Ｕベンド部６８の外側に突出されている各端部に接合部材１０３が設けられ、第２振止部材１０２は、Ｕベンド部６８の外側に突出されている各端部に接合部材１０４が設けられている。この各接合部材１０３，１０４は、保持部材１０５，１０６が溶接により固定されている。各接合部材１０３，１０４と各保持部材１０５，１０６は、同一の金属材であって、高温雰囲気での耐食性に優れた金属材（例えば、インコネル６９０など）で形成されている。各保持部材１０５，１０６は、伝熱管群６７のＵベンド部６８の外周に沿って取付けられた棒状のものであり、最外周の伝熱管６６とその内側の伝熱管６６との間に挿入されたほぼコ字形状の取付部１０７，１０８の両端に溶接されることで伝熱管群６７に取付けられている。このように振動抑制装置１００は、複数の振止部材１０１，１０２が各伝熱管６６の間に挿入された形態で、伝熱管群６７に配設されて構成されている。【００７３】
ここで、振動抑制装置１００及び第２振止部材１０２について詳細に説明する。図１は、本発明の実施例１に係る伝熱管の振動抑制装置を表す断面図、図２は、実施例１の伝熱管の振動抑制装置を表す平面図、図３は、第２振止部材による伝熱管の初期支持状態を表す概略図、図４は、第２振止部材による伝熱管の支持状態を表す概略図である。【００７４】
第２振止部材１０２は、図１及び図２に示すように、第１支持部材１１１と第２支持部材１２１とを有している。第１支持部材１１１は、所定幅及び所定長さを有する平板形状をなし、一方面側（図１にて、下面側）に伝熱管６６の外面を支持する第１支持面１１２が形成され、この第１支持面１１２は、一方面側に連続して形成された平面となっている。また、第１支持部材１１１は、他方面側（図１にて、上面側）に第２支持部材１２１の取付面１１３が形成されている。【００７５】
第２支持部材１２１は、所定幅及び所定長さを有する平板を、例えば、プレス加工により長手方向に沿って凹部１２２，１２３と凸部１２４が交互に複数連続して形成された形状をなし、この凹部１２２，１２３と凸部１２４は、互いに逆方向を向く台形状をなしている。即ち、第２支持部材１２１は、一方面側（図１にて、上面側）に第１支持面１１２に対して所定の傾斜角度をして互いに異なる傾斜角度に設定されて伝熱管６６の外面を支持する第２支持面及び第３支持面を有すると共に、他方面側（図１にて、下面側）が第１支持部材１１１の他方面側（図１にて、上面側）に固定される。【００７６】
第２支持部材１２１は、長手方向に沿って第１凹部１２２、凸部１２４、第２凹部１２３、凸部１２４、第２凹部１２３、凸部１２４が順に形成され、この６個の凹部１２２，１２３と凸部１２４が１ユニットとして、長手方向に沿って複数ユニットが連続して直列に配置されている。【００７７】
第１凹部１２２は、底面１３１と、この底面１３１の両側に接続される第２支持面１３２及び第３支持面１３３とから構成されている。底面１３１は、第１支持部材１１１の第１支持面１１２と略平行をなす。第２支持面１３２及び第３支持面１３３は、第１凹部１２２に対向して形成された平面であり、第１支持部材１１１の第１支持面１１２と所定の傾斜角度θ２，θ３をなしている。この場合、第２支持面１３２及び第３支持面１３３の傾斜角度θ２，θ３は、同じであり、９０度より小さい角度（６０度±１５度）に設定されている。【００７８】
第２凹部１２３は、底面１３４と、この底面１３４の両側に接続される第２支持面１３５及び第３支持面１３６とから構成されている。底面１３４は、第１支持部材１１１の第１支持面１１２と略平行をなす。第２支持面１３５及び第３支持面１３６は、第２凹部１２３に対向して形成された平面であり、第１支持部材１１１の第１支持面１１２と所定の傾斜角度θ１２，θ１３をなしている。この場合、第２支持面１３５及び第３支持面１３６の傾斜角度θ１２，θ１３は、同じであり、９０度より小さい角度に設定されている。【００７９】
そして、第２支持部材１２１は、複数の凹部１２２，１２３のうちの第１凹部１２２が断続的に第１支持部材１１１に固定されている。また、第２支持部材１２１は、第２凹部１２３と第１支持部材１１１とは、固定されておらず、この第２凹部１２３と第１支持部材１１１との間に所定隙間が設けられている。即ち、第２支持部材１２１は、第１凹部１２２の下面１３７が第１支持部材１１１の取付面１１３に溶接により固定されている。また、第２支持部材１２１は、第２凹部１２３の下面１３８と第１支持部材１１１の取付面１１３との間に所定隙間Ｓ１が設定されている。【００８０】
上述したように蒸気発生器１３は、Ｕベンド部６８にて、伝熱管６６がその径方向に所定間隔で複数配列されることで伝熱管層が形成され、この伝熱管層が所定間隔で複数積層されて伝熱管群６７が形成されている。この伝熱管群６７にて、複数の伝熱管６６は、平面視にて、千鳥状に配置されている。即ち、積層された伝熱管層間において、直線部を平面視で三角形を基準とする三角配置となっている。具体的に、積層方向に隣接する伝熱管６６は、配列方向に隣接する伝熱管６６の距離Ｐの半分の距離（ずれ量）０．５Ｐ（Ｐ／２）だけずれて配置されている。【００８１】
上述した第１振止部材１０１及び第２振止部材１０２は、径方向に複数配列されて形成された各伝熱管層の間に配置されることで、振動抑制装置１００を構成している。【００８２】
この場合、第２振止部材１０２は、平板形状をなす第１支持部材１１１と凹凸形状をなす第２支持部材１２１が連結されて構成されることから、伝熱管層の積層方向に隣接する第２支持部材１２１は、千鳥状に配置された複数の伝熱管６６に応じて、凹部１２２，１２３と凸部１２４とが対向して配置される。そして、伝熱管層の積層方向に隣接する第２支持部材１２１同士は、配列方向に隣接する伝熱管６６の距離Ｐの１．５倍（距離Ｐ＋ずれ量０．５Ｐ）の距離１．５Ｐだけずれて配置されている。そのため、伝熱管層の積層方向に隣接する第２支持部材１２１は、第１凹部１２２が第２凹部１２３の間に位置する凸部１２４と対向することとなる。【００８３】
そして、複数の第１振止部材１０１は、接合部材１０３を介して保持部材１０５により保持されていることから、各伝熱管６６は、各第１振止部材１０１と接触状態に保持される。一方、複数の第２振止部材１０２は、接合部材１０４を介して保持部材１０６により保持されていることから、伝熱管６６は、各第２振止部材１０２の第１支持面１１２と第２支持面１３２と第３支持面１３３により押圧支持状態に保持される。【００８４】
即ち、千鳥状に配置される複数の伝熱管６６の間に第２振止部材１０２が配置されると、図４に示すように、第１凹部１２２内に配置される伝熱管６６は、外面が第１凹部１２２の第２支持面１３２と第３支持面１３３と第１支持部材１１１の第１支持面１１２に線接触して３点支持される。また、第２凹部１２３内に配置される伝熱管６６は、外面が第２凹部１２３の第２支持面１３５と第３支持面１３６と第１支持部材１１１の第１支持面１１２に線接触して３点支持される。【００８５】
伝熱管６６が各凹部１２２，１２３で３点支持された状態で、この伝熱管６６は、第２振止部材１０２の各支持部材１１１，１２１が弾性変形することで、第１支持面１１２と第２支持面１３２と第３支持面１３３により押圧支持される。【００８６】
そのため、図３に示すように、第２振止部材１０２にて、伝熱管６６が第２支持部材１２１の第１凹部１２２に支持されるとき、実際の伝熱管６６における取付面１１３からの支持高さ（装着位置）をＨに対して、押圧支持される前の伝熱管６６における取付面１１３からの支持高さ（装着位置）をＨが高さＳ２だけ大きく設定されている。また、第２振止部材１０２にて、伝熱管６６が第２支持部材１２１の第２凹部１２３に支持されるとき、実際の伝熱管６６における取付面１１３からの支持高さ（装着位置）をＨに対して、押圧支持される前の伝熱管６６における取付面１１３からの支持高さ（装着位置）をＨが高さＳ３だけ大きく設定されている。【００８７】
そして、第１支持部材１１１に固定されない第２凹部１２３に支持される伝熱管６６における押圧支持される前の支持高さ（装着位置）Ｈ＋Ｓ３は、第１支持部材１１１に固定される第１凹部１２２に支持される伝熱管６６における押圧支持される前の支持高さ（装着位置）Ｈ＋Ｓ２より大きく、その位置は第２支持部材１２１から離間する側にずれている。即ち、高さＳ２＜高さＳ３に設定されている。但し、高さＳ３＜所定隙間Ｓ１に設定されている。【００８８】
この高さＳ２＜高さＳ３を設定する方法としては、例えば、第１凹部１２２における第２支持面１３２及び第３支持面１３３の傾斜角度θ２，θ３に対して、第２凹部１２３における第２支持面１３５及び第３支持面１３６の傾斜角度θ１２，θ１３を大きく設定すればよい。また、その他の方法としては、第１凹部１２２における第２支持面１３２と第３支持面１３３との距離に対して、第２凹部１２３における第２支持面１３５と第３支持面１３６との距離を短くしたりすればよい。【００８９】
その結果、図４に示すように、複数の伝熱管６６は、伝熱管層の間にそれぞれ第２振止部材１０２が配置された状態で、第１凹部１２２内に配置される伝熱管６６は、距離（高さ）Ｓ２だけ押し付けられる。つまり、隣接する第２振止部材１０２の各第１支持部材１１１と第２支持部材１２１が弾性変形して押圧力が発生する。そのため、伝熱管６６は、外面が第１凹部１２２の第２支持面１３２と第３支持面１３３と第１支持部材１１１の第１支持面１１２の３点Ａ１，Ｂ１，Ｃ１に接触し、且つ、各点Ａ１，Ｂ１，Ｃ１から押圧力Ｆ１を受けて支持されることとなる。【００９０】
また、第２凹部１２３内に配置される伝熱管６６は、距離（高さ）Ｓ３だけ押し付けられる。つまり、隣接する第２振止部材１０２の各第１支持部材１１１と第２支持部材１２１が弾性変形して押圧力が発生する。そのため、伝熱管６６は、外面が第２凹部１２３の第２支持面１３５と第３支持面１３６と第１支持部材１１１の第１支持面１１２の３点Ａ２，Ｂ２，Ｃ２に接触し、且つ、各点Ａ２，Ｂ２，Ｃ２から押圧力Ｆ２を受けて支持されることとなる。【００９１】
このように実施例１の伝熱管の振動抑制部材にあっては、伝熱管６６の外面を支持する第１支持面１１２を有する第１支持部材１１１と、第１支持面１１２に対して所定の傾斜角度をして互いに異なる傾斜角度に設定されて伝熱管６６の外面を支持する第２支持面１３２，１３５及び第３支持面１３３，１３６を有すると共に第１支持部材１１１の取付面１１３に固定される第２支持部材１２１とで第２振止部材１０２を構成している。【００９２】
従って、複数の伝熱管６６の間に第２振止部材１０２を配置すると、伝熱管６６は、隣接する一方の第２振止部材１０２における第１支持部材１１１の第１支持面１１２と、隣接する他方の第２支持部材１２１の第２支持面１３２，１３５及び第３支持面１３３，１３６に支持されることとなる。そのため、伝熱管６６は、その径方向の振動が第２振止部材１０２により抑制されることとなり、伝熱管６６の振動を適正に抑制することができる。【００９３】
実施例１の伝熱管の振動抑制部材では、第１支持部材１１１を所定長さを有する平板形状とし、第１支持面１１２を平面とし、一方、第２支持部材１２１を所定長さを有すると共に長手方向に沿って凹部１２２，１２３と凸部１２４が交互に複数連続した形状とし、第２支持面１３２，１３５及び第３支持面１３３，１３６を凹部１２２，１２３に対向して形成された平面としている。従って、３個の支持面１１２，１３２，１３３，１３５，１３６を容易に形成することが可能となり、構造の簡素化及び低コスト化を可能とすることができる。【００９４】
この場合、伝熱管６６は、第１支持面１１２と第２支持面１３２，１３５と第３支持面１３３，１３６により３点支持されることとなり、伝熱管６６と各支持部材１１１，１２１との面接触箇所をなくして腐食の発生を抑制することができる。【００９５】
実施例１の伝熱管の振動抑制部材では、凹部１２２，１２３と凸部１２４を互いに逆方向を向く台形状としている。従って、凹部１２２，１２３と凸部１２４を容易に形成することができる。【００９６】
実施例１の伝熱管の振動抑制部材では、第２支持部材１２１の凹部１２２を断続的に第１支持部材１１１に固定している。従って、第１支持部材１１１と第２支持部材１２１との固定箇所を断続的にすることで、各支持部材１１１，１２１に部分的な弾性機能を付加することが可能となり、伝熱管６６を弾性支持して振動を適正に抑制することができる。【００９７】
実施例１の伝熱管の振動抑制部材では、第２支持部材１２１の凹部１２３と第１支持部材１１１とが固定されない位置に所定隙間Ｓ１を設けている。従って、各支持部材１１１，１２１は、その所定隙間Ｓ１の量だけ弾性変形することが可能となり、伝熱管６６を弾性支持して振動を適正に抑制することができる。【００９８】
この場合、伝熱管６６は、各支持部材１１１，１２１により弾性支持されることとなり、各支持部材１１１，１２１を高精度に製造する必要はなく、製造コストを低減することができる。即ち、伝熱管６６を複数の支持部材により接触支持することで振動を抑制しようとすると、複数の伝熱管の間隔に合わせて各支持部材を高精度に製造する必要がある。そして、各支持部材を伝熱管の間隔に合わせて製造できないと、伝熱管と支持部材との間に隙間が発生して伝熱管の振動を抑制することができなかったり、伝熱管群６７が膨らみすぎにより収容することができなくなったりする。ここでは、伝熱管６６を各支持部材１１１，１２１により弾性支持するため、各支持部材１１１，１２１の製造誤差をこの弾性量で吸収することとなり、製造が容易となる。【００９９】
また、実施例１の伝熱管の振動抑制装置にあっては、伝熱管６６がその径方向に所定間隔で複数配列されることで伝熱管層が形成され、この伝熱管層が所定間隔で複数積層されて伝熱管群６７が形成され、隣接する伝熱管層の伝熱管６６が配列方向に所定距離０．５Ｐだけずれて配置され、複数の伝熱管層の間に第２振止部材１０２を配置している。【０１００】
従って、複数の伝熱管層の間に第２振止部材１０２が配置されると、伝熱管６６は、隣接する一方の第２振止部材１０２における第１支持部材１１１の第１支持面１１２と、隣接する他方の第２支持部材１２１の第２支持面１３２，１３５及び第３支持面１３３，１３６に支持されることとなり、伝熱管６６における径方向の振動を抑制することが可能となり、伝熱管６６の振動を適正に抑制することができる。【０１０１】
実施例１の伝熱管の振動抑制装置では、伝熱管６６を第１支持面１１２と第２支持面１３２，１３５と第３支持面１３３，１３６により押圧支持している。従って、伝熱管６６を押圧支持することで、伝熱管６６の振動を適正に抑制することができる。【０１０２】
実施例１の伝熱管の振動抑制装置では、第１支持部材１１１に固定されない第２凹部１２３に支持される伝熱管６６における押圧支持前の装着位置を、第１支持部材１１１に固定される第１凹部１２２に支持される伝熱管６６における押圧支持前の装着位置より、第２支持部材１２１から離間する側にずらしている。従って、伝熱管６６に対してほぼ同様の押圧力を確保することが可能となり、伝熱管６６を適正に押圧支持して伝熱管６６の振動を抑制することができる。【０１０３】
実施例１の伝熱管の振動抑制装置では、複数の第２振止部材１０２を複数の保持部材１０６により連結保持している。従って、保持部材１０６により複数の第２振止部材１０２を連結保持することで、各第２振止部材１０２を適正位置に保持して伝熱管６６の振動を抑制することができる。【０１０４】
また、実施例１の伝熱管の振動抑制方法にあっては、伝熱管６６を伝熱管層の間に配置された第２振止部材１０２における３個の支持面１１２，１３２，１３３，１３５，１３６により押圧支持している。従って、伝熱管６６における径方向の振動を抑制することが可能となり、伝熱管６６の振動を適正に抑制することができる。【０１０５】
また、実施例１の蒸気発生器にあっては、伝熱管６６の間に各振止部材１０１，１０２を配置することで、伝熱管６６の振動を適正に抑制することができる。
【実施例２】
【０１０６】
図１０は、本発明の実施例２に係る伝熱管の振動抑制装置を表す断面図である。なお、上述した実施例と同様の機能を有する部材には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。【０１０７】
実施例２において、図１０に示すように、蒸気発生器における伝熱管群のＵベンド部に振動抑制装置２００が設けられている。この振動抑制装置２００は、複数の第１振止部材１０１と第２振止部材（振動抑制部材）２０２により構成されている。第２振止部材２０２は、積層された伝熱管６６の伝熱管層の間にそれぞれ挿入されており、第１支持部材２１１と第２支持部材２２１とからなり、略Ｖ字形状に折り曲げて形成されている。【０１０８】
第１支持部材２１１は、実施例１の第１支持部材１１１（図１参照）とほぼ同様の構成をなし、伝熱管６６の外面を支持する第１支持面２１２と、第２支持部材２２１の取付面２１３が形成されている。【０１０９】
第２支持部材２２１は、長手方向に沿って凹部２２２と凸部２２４が交互に複数連続して形成された形状をなし、この凹部２２２と凸部２２４は、互いに逆方向を向く台形状をなしている。凹部２２２は、底面２３１と、この底面２３１の両側に接続される第２支持面２３２及び第３支持面２３３とから構成されている。底面２３１は、第１支持部材２１１の第１支持面２１２と略平行をなす。第２支持面２３２及び第３支持面２３３は、凹部２２２に対向して形成された平面であり、第１支持部材２１１の第１支持面２１２と所定の傾斜角度をなしている。【０１１０】
そして、第２支持部材２２１は、複数の凹部２２２のうちの一部が断続的に第１支持部材２１１に固定されている。また、第２支持部材２２１は、複数の凹部２２２のうちの一部が第１支持部材２１１とは、固定されておらず、所定隙間Ｓ１が設けられている。即ち、第２支持部材２２１は、一部の凹部２２２の下面２３４と第１支持部材２１１の取付面２１３との間にスペーサ２４１が介装され、第２支持部材２２１とスペーサ２４１と第１支持部材２１１が溶接により固定されている。また、第２支持部材２２１は、固定された凹部２２２の間にある２個の凹部２２２の下面２３４と第１支持部材２１１の取付面２１３との間に所定隙間Ｓ１が設定されている。【０１１１】
そして、複数の第２振止部材２０２は、スペーサ２４１を介して第１支持部材２１１と第２支持部材２２１が溶接により固定された凹部２２２においては、伝熱管６６を第１支持面２１２と第２支持面２３２と第３支持面２３３により押圧支持している。即ち、千鳥状に配置される複数の伝熱管６６の間に第２振止部材２０２が配置されると、固定された箇所での凹部２２２内に配置される伝熱管６６は、外面が第２支持面２３２と第３支持面２３３と第１支持面２１２に線接触して３点支持される。伝熱管６６が３点支持された状態で、この伝熱管６６は、第２振止部材２０２の各支持部材２１１，２２１が弾性変形することで、第１支持面２１２と第２支持面２３２と第３支持面２３３により押圧支持される。この弾性支持方法は、実施例１と同様であるが、所定隙間Ｓ１＞高さＳ２（図３参照）に設定されている。また、本実施例においては、常時、高さＳ３＝高さＳ２＜所定隙間Ｓ１に設定されている。通常、隣接する凹部２２２と凸部２２４の形状は、ほとんど同一形状に製作できるものと期待できるので、この場合は、固定された箇所以外の凹部２２２内に配置される伝熱管６６に対しても実質的に３点支持されることとなる。【０１１２】
このように実施例２の伝熱管の振動抑制部材にあっては、伝熱管６６の外面を支持する第１支持面２１２を有する第１支持部材２１１と、第１支持面２１２に対して所定の傾斜角度をして互いに異なる傾斜角度に設定されて伝熱管６６の外面を支持する第２支持面２３２及び第３支持面２３３を有すると共に第１支持部材２１１の取付面２１３に固定される第２支持部材２２１とで第２振止部材２０２を構成している。【０１１３】
従って、複数の伝熱管６６の間に第２振止部材２０２を配置すると、伝熱管６６は、隣接する一方の第２振止部材２０２における第１支持部材２１１の第１支持面２１２と、隣接する他方の第２支持部材２２１の第２支持面２３２及び第３支持面２３３に支持されることとなる。そのため、伝熱管６６は、その径方向の振動が第２振止部材２０２により抑制されることとなり、伝熱管６６の振動を適正に抑制することができる。【０１１４】
実施例２の伝熱管の振動抑制部材では、第２支持部材２２１の凹部２２２がスペーサ２４１を介して第１支持部材２１１に固定されている。従って、複数の凹部２２２の形状を全て同一に設定することができ、第２支持部材２２１の製造を容易として製造工程の簡略化及び低コスト化を可能とすることができる。
【実施例３】
【０１１５】
図１１は、本発明の実施例３に係る伝熱管の振動抑制装置を表す断面図である。なお、上述した実施例と同様の機能を有する部材には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。【０１１６】
実施例３において、図１１に示すように、蒸気発生器における伝熱管群のＵベンド部に振動抑制装置３００が設けられている。この振動抑制装置３００は、複数の第１振止部材１０１と第２振止部材（振動抑制部材）３０２により構成されている。第２振止部材３０２は、積層された伝熱管６６の伝熱管層の間にそれぞれ挿入されており、第１支持部材３１１と第２支持部材３２１とからなり、略Ｖ字形状に折り曲げて形成されている。【０１１７】
第１支持部材３１１は、実施例１の第１支持部材１１１（図１参照）とほぼ同様の構成をなし、伝熱管６６の外面を支持する第１支持面１１２と、第２支持部材３２１の取付面１１３が形成されている。【０１１８】
第２支持部材３２１は、長手方向に沿って凹部１２２，１２３と凸部１２４が交互に複数連続して形成された形状をなし、この凹部１２２，１２３と凸部１２４は、互いに逆方向を向く台形状をなしている。第１凹部１２２は、底面１３１と、この底面１３１の両側に接続される第２支持面１３２及び第３支持面１３３とから構成されている。第２凹部１２３は、底面１３４と、この底面１３４の両側に接続される第２支持面１３５及び第３支持面１３６とから構成されている。【０１１９】
そして、第２支持部材３２１は、第１凹部１２２の下面１３７と第１支持部材３１１の取付面１１３が溶接により固定されている。また、第２支持部材３２１は、第２凹部１２３の下面１３８と第１支持部材３１１の取付面１１３との間に所定隙間Ｓ１が設定されている。【０１２０】
そして、複数の第２振止部材３０２は、伝熱管６６を第１支持面１１２と第２支持面１３２，１３５と第３支持面１３３，１３６により押圧支持している。即ち、千鳥状に配置される複数の伝熱管６６の間に第２振止部材３０２が配置されると、各凹部１２２，１２３内に配置される伝熱管６６は、外面が第２支持面１３２，１３５と第３支持面１３３，１３６と第１支持面１１２に線接触して３点支持される。伝熱管６６が３点支持された状態で、この伝熱管６６は、第２振止部材３０２の各支持部材３１１，３２１が弾性変形することで、第１支持面１１２と第２支持面１３２，１３５と第３支持面１３３，１３６により押圧支持される。この弾性支持方法は、実施例１と同様である。【０１２１】
また、本実施例にて、第２支持部材３２１は、第１支持部材３１１に固定される第１凹部１２２の両側に第１支持部材３１１に固定されない第２凹部１２３が配置される分割ユニット（第２支持部材分割ユニット）３２２が複数直列に配置されて構成されている。即ち、分割ユニット３２２は、所定幅及び所定長さを有する平板を、例えば、プレス加工により長手方向に沿って凹部１２２，１２３と凸部１２４が形成された形状に加工する。このとき、分割ユニット３２２は、中央部に第１凹部１２２が位置し、この第１凹部１２２の両側に凸部１２４を介して第２凹部１２３が位置するものである。第２支持部材３２１は、この分割ユニット３２２を第１支持部材３１１上に複数直立して載置し、各第１凹部１２２を第１支持部材３１１に固定することで構成される。【０１２２】
なお、分割ユニット３２２は、第１凹部１２２により第１支持部材３１１に固定されるが、長手方向における各端部は、隣接配置される分割ユニット３２２の端部とは接続されずに隙間が確保されており、第２振止部材３０２が弾性変形しやすい構造となっている。そのため、複数の第２振止部材３０２により伝熱管を効率良く弾性支持できる。但し、分割ユニット３２２の各端部を、隣接配置される分割ユニット３２２の端部と接続してもよい。【０１２３】
このように実施例３の伝熱管の振動抑制部材にあっては、第１支持部材３１１に固定される第１凹部１２２の両側に第１支持部材３１１に固定されない第２凹部１２３が配置される分割ユニット３２２を複数直列に配置することで第２支持部材３２１を構成している。【０１２４】
従って、第２支持部材３２１を分割ユニット３２２により構成することで、第２支持部材３２１の製造を容易として製造工程の簡略化及び低コスト化を可能とすることができる。
【実施例４】
【０１２５】
図１２は、本発明の実施例４に係る伝熱管の振動抑制部材の製造方法を表すフローチャート、図１３は、第２抑止部材の製造方法を表すプレイ加工機の概略図、図１４は、第２抑止部材の分解斜視図、図１５は、第２抑止部材の組立図、図１６は、第２抑止部材の接合図である。なお、本実施例の伝熱管の振動抑制装置の基本的な構成は、上述した実施例３とほぼ同様の構成であり、図１１を用いて説明すると共に、上述した実施例と同様の機能を有する部材には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。【０１２６】
実施例４において、図１１に示すように、第２振止部材３０２は、第１支持部材３１１と第２支持部材３２１とからなる。第１支持部材３１１は、伝熱管６６の外面を支持する第１支持面１１２と第２支持部材３２１の取付面１１３が形成されている。第２支持部材３２１は、長手方向に沿って凹部１２２，１２３と凸部１２４が交互に複数連続して形成された形状をなし、第２支持面１３２及び第３支持面１３３とから構成されている。そして、第２支持部材３２１は、第１凹部１２２の下面１３７と第１支持部材３１１の取付面１１３が溶接により固定され、第２凹部１２３の下面１３８と第１支持部材３１１の取付面１１３との間に所定隙間Ｓ１が設定されている。【０１２７】
また、第２支持部材３２１は、第１支持部材３１１に固定される第１凹部１２２の両側に第１支持部材３１１に固定されない第２凹部１２３が配置される分割ユニット３２２が複数直列に配置されて構成されている。【０１２８】
実施例４の伝熱管の振動抑制部材の製造方法は、図１２に示すように、一方面側に伝熱管６６の外面を支持する第１支持面１１２を有する第１支持部材３１１を製作する工程Ｓ１１と、一方面側に第１支持面１１２に対して所定の傾斜角度をして互いに異なる傾斜角度に設定されて伝熱管６６の外面を支持する第２支持面１３２，１３５及び第３支持面１３３，１３６を有する第２支持部材３２１（分割ユニット３２２）を製作する工程Ｓ１２と、第１支持部材３１１の他方面（取付面）１１３に第２支持部材の他方面（凹部１２２，１２３）を固定する工程Ｓ１３とを有している。【０１２９】
また、本実施例では、長手方向に沿って凹部１２２，１２３と凸部１２４が交互に複数連続して加工することで第２支持面１３２，１３５及び第３支持面１３３，１３６を形成し、凹部１２２，１２３を断続的に第１支持部材３１１に固定している。そして、第１支持部材３１１と第２支持部材３２１を溶接により固定している。この場合、溶接は、スポット溶接、アーク溶接、レーザ溶接が好適であり、レーザ溶接であれば、溶接熱による変形（歪）を抑制することが可能である。【０１３０】
第２支持部材３２１（分割ユニット３２２）の製作は、プレス加工によって行う。図１３に示すように、プレス加工機４０１は、上型４１１と下型４１２を有し、下型４１２に対して上型４１１が昇降可能となっている。そして、上型４１１及び下型４１２は、第２支持部材３２１（分割ユニット３２２）の第１凹部１２２に対応する凸型４１１ａ及び凹型４１２ａと、第２凹部１２３に対応する凸型４１１ｂ及び凹型４１２ｂと、凸部１２４に対応する凹型４１１ｃ及び凸型４１２ｃとを有している。この場合、凸型４１１ａと凸型４１１ｂとの間に所定隙間Ｓ１と同等の高さが確保され、凹型４１２ａと凹型４１２ｂとの間に所定隙間Ｓ１と同等の高さが確保されている。【０１３１】
従って、このプレス加工機４０１において、下型４１２上に第２支持部材３２１（分割ユニット３２２）の材料として所定長さ及び所定幅の平板材Ｂを載置し、上型４１１を下降することで、  第２支持部材３２１（分割ユニット３２２）の製作することができる。【０１３２】
即ち、図１４から図１６に示すように、第１支持面１１２と取付面１１３を有する第１支持部材３１１と、凹部１２２，１２３と凸部１２４により第２支持面１３２，１３５及び第３支持面１３３，１３６が形成された第２支持部材３２１（分割ユニット３２２）を用意し、第１支持部材３１１の取付面１１３に第２支持部材の凹部１２２，１２３を溶接Ｗにより固定することで、第２振止部材３０２が製造される。【０１３３】
このように実施例４の伝熱管の振動抑制部材の製造方法にあっては、伝熱管６６を支持する第１支持面１１２を有する第１支持部材３１１を製作する工程Ｓ１１と、互いに異なる傾斜角度に設定されて伝熱管６６を支持する第２支持面１３２，１３５及び第３支持面１３３，１３６を有する第２支持部材３２１（分割ユニット３２２）を製作する工程Ｓ１２と、第１支持部材３１１の取付面１１３に第２支持部材の凹部１２２，１２３を固定する工程Ｓ１３とを有している。【０１３４】
従って、第１支持部材３１１と第２支持部材３２１を所定長さの平板材料を用いて製作することができ、製作性を向上することができると共に、加工コストを低減することができる。【０１３５】
実施例４の伝熱管の振動抑制部材の製造方法では、第２支持部材３２１の長手方向に沿って凹部１２２，１２３と凸部１２４を交互に複数連続して加工することで第２支持面１３２，１３５及び第３支持面１３３，１３６を形成し、凹部１２２を断続的に第１支持部材３１１に固定している。従って、第１支持部材３１１と第２支持部材３２１との固定箇所を断続的にすることで、加工コストを低減することができると共に、伝熱管６６を弾性支持して振動を適正に抑制することができる。【０１３６】
実施例４の伝熱管の振動抑制部材の製造方法では、第１支持部材３１１と第２支持部材３２１を溶接Ｗにより固定している。従って、加工コストを低減することができ、この場合、レーザ溶接を適用することで、溶接Ｗによる熱変形を抑制することができる。
【実施例５】
【０１３７】
図１７は、本発明の実施例５に係る伝熱管の振動抑制装置を表す概略図、図１８は、第１支持部材の概略図である。なお、本実施例の伝熱管の振動抑制装置の基本的な構成は、上述した実施例１とほぼ同様の構成であり、図１を用い、上述した実施例と同様の機能を有する部材には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。【０１３８】
実施例５において、図１に示すように、第２振止部材１０２は、第１支持部材１１１と第２支持部材１２１とからなる。第１支持部材１１１は、伝熱管６６の外面を支持する第１支持面１１２と第２支持部材１２１の取付面１１３が形成されている。第２支持部材１２１は、長手方向に沿って凹部１２２，１２３と凸部１２４が交互に複数連続して形成された形状をなし、第２支持面１３２及び第３支持面１３３とから構成されている。そして、第２支持部材１２１は、第１凹部１２２の下面１３７と第１支持部材１１１の取付面１１３が溶接により固定され、第２凹部１２３の下面１３８と第１支持部材１１１の取付面１１３との間に所定隙間Ｓ１が設定されている。【０１３９】
即ち、図１７及び図１８に示すように、第１、第２支持部材１１１，１２１は、伝熱管６６と接触する接触面となる第１、第２、第３支持面１１２，１３５，１３６（１１２，１３２，１３３）に、複数の窪み５０１ａを有するディンプル５０１が形成されている。この場合、伝熱管６６は、３つの支持面１１２，１３５，１３６（１１２，１３２，１３３）により支持されていることから、少なくとも１つの支持面にディンプル５０１を形成すればよい。【０１４０】
ディンプル５０１は、複数の窪み５０１ａが千鳥状に配置されている。また、ディンプル５０１は、各窪み５０１ａが、支持面１１２，１３５，１３６（１１２，１３２，１３３）に対して窪んで形成される半球状の有底穴となっている。各窪み５０１ａは、その大きさが、表面張力によって液体を保持可能な大きさとなっている。なお、各窪みの５０１ａの大きさは、蒸気発生器の内部温度、各支持部材１１１，１２１に付着する液体の粘性係数等の各種パラメータに応じて適宜決定される。このように形成されたディンプル５０１は、伝熱管群を通過する二次冷却材の液相を保持可能なパターン形状となる。【０１４１】
このように実施例５の伝熱管の振動抑制部材にあっては、各支持部材１１１，１２１の支持面１１２，１３５，１３６（１１２，１３２，１３３）を液体を保持可能なパターンであるディンプル５０１としている。【０１４２】
従って、伝熱管６６と各支持部材１１１，１２１との接触部分は、液相の状態を保持し易くすることができ、液体によるダンピング効果を発揮し易くなる。これにより、第２振止部材１０２による振動抑制の効果をより好適に作用させることができるため、伝熱管６６の振動を好適に抑制することができる。また、伝熱管６６と第２振止部材１０２との接触部分を液相状態に維持することができるため、伝熱管６６と第２振止部材１０２との接触部分が気相状態になることで析出するコンタミネーションの発生を抑制することができる。このため、コンタミネーションによる伝熱管６６の腐食等の不具合も抑制することが可能となる。【０１４３】
実施例５の伝熱管の振動抑制部材では、ディンプル５０１の各窪み５０１ａを支持面１１２，１３５，１３６（１３２，１３３）に対して窪ませて形成している。従って、支持面１１２，１３５，１３６（１３２，１３３）から突出する突起部による伝熱管６０への損傷を生ずることがなく、伝熱管６６に対して損傷等を与えることなく、好適に接触させることができる。【０１４４】
実施例５の伝熱管の振動抑制部材では、液体を保持可能なパターンとして、ディンプル５０１としている。従って、簡易な構成により、支持面１１２，１３５，１３６（１３２，１３３）において液体を好適に保持することができる。【０１４５】
この実施例５では、液体を保持可能なパターンとし、ディンプル５０１を適用したが、この構成に限定されることはない。液体を保持可能なパターンとして、例えば、複数の溝を適用してもよく、複数の溝を平行に並べて形成してもよいし、複数の溝を格子状に形成してもよい。【０１４６】
なお、上述した実施例では、第１支持部材１１１，２１１，３１１に固定される第２支持部材１２１，２２１，３２１の凹部１２２，２２２に対して、その間に、第１支持部材１１１，２１１，３１１に固定されない第２支持部材１２１，２２１，３２１の凹部１２３，２２２を２個配置したが、この配置に限定されるものではなく、第２支持部材１２１，２２１，３２１の凹部１２２，２２２に対して、その間に、第２支持部材１２１，２２１，３２１の凹部１２３，２２２を１個配置してもよく、また、３個以上配置してもよい。【０１４７】
また、上述した実施例では、凹部１２２，１２３，２２２と凸部１２４，２２４を台形状としたが、三角形状としてもよく、また、凹部と凸部を異なる形状としてもよい。【０１４８】
また、上述した実施例では、第２支持部材１２１，２２１，３２１の凹部１２３，２２２と第１支持部材１１１，２１１，３１１との間に所定隙間Ｓ１を設けることで、伝熱管を３つの支持面１１２，１３２，１３３，１３５，１３６，２１２，２３２，２３３により押圧支持したが、第１支持部材１１１，２１１，３１１と第２支持部材１２１，２２１，３２１を高精度に製造することができれば、所定隙間Ｓ１を設けなくてもよい。【０１４９】
また、上述した実施例では、振動抑制装置１００，２００，３００を第１振止部材１０１と第２振止部材１０２，２０２，３０２により構成したが、第２振止部材１０２，２０２，３０２の数は実施例に限定されるものではなく、手儀設定すればよく、第２振止部材１０２，２０２，３０２だけで構成してもよい。また、第２振止部材１０２，２０２，３０２は、その全長にわたって凹部１２２，１２３，２２２と凸部１２４，２２４を設ける必要はなく、伝熱管６６の振動しやすいＵベンド部６８の外周側だけに設けてもよい。更に、第２振止部材１０２，２０２，３０２は、Ｖ字形状に限らず、Ｉ字（棒）形状などとしてもよい。
【符号の説明】
【０１５０】
１３  蒸気発生器
６１  胴部
６２  管群外筒
６３  管支持板
６４  管板
６６  伝熱管
６７  伝熱管群
６８  Ｕベンド部
１００，２００，３００  振動抑制装置
１０１  第１振止部材
１０２，２０２，３０２  第２振止部材（振動抑制部材）
１０３，１０４  接合部材
１０５，１０６  保持部材
１１１，２１１，３１１  第１支持部材
１１２，２１２  第１支持面
１１３，２１３  取付面
１２１，２２１，３２１  第２支持部材
１２２  第１凹部
１２３  第２凹部
１２４，２２４  凸部
１３１，１３４，２３１  底面
１３２，１３５，２３２  第２支持面
１３３，１３６，２３３  第３支持面
１３７，１３８，２３４  下面
２２２  凹部
２４１  スペーサ
３２２  分割ユニット
４０１  プレス加工機
５０１  ディンプル
５０１ａ  窪み
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【国際調査報告】
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