(57)【要約】【課題】伝熱管群での伝熱管の面外方向の振動だけでなく、面内方向の振動を効果的に防止できるようにする。【解決手段】実施形態の蒸気発生器では、伝熱管１４の面外方向に隣接する伝熱管１４の間を直線状に延びる面外方向支持棒２０からなる複数の第１支持棒列と、伝熱管１４の面内方向に隣接する伝熱管１４の間を直線状に延びる面内方向支持棒２２からなる少なくとも２以上の第２支持棒列と、から構成される伝熱管曲管部の支持構造を備えている。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｕ字形の曲管部を有する伝熱管を複数集合させた伝熱管群と、
前記伝熱管の前記曲管部において面外方向に隣接する伝熱管の間を直線状に延びる面外方向支持棒からなる複数の第１支持棒列と、
前記伝熱管の前記曲管部において面内方向に隣接する伝熱管の間を直線状に延びる面内方向支持棒からなる少なくとも２以上の第２支持棒列と、を備えたことを特徴とする蒸気発生器。
【請求項２】
前記伝熱管群における前記伝熱管の管軸に垂直な断面での配置が三角配列であり、
前記面内方向支持棒のそれぞれは面内方向に隣接する伝熱管の間を本体軸方向に対して斜め方向に延びるように配列されていることを特徴とする請求項１に記載の蒸気発生器。
【請求項３】
前記伝熱管群における前記伝熱管の管軸に垂直な断面での配置が正方配列であり、
各面内方向支持棒は面内方向に隣接する伝熱管の間を本体軸方向と垂直な方向に延びるように配列されていることを特徴とする請求項１に記載の蒸気発生器。
【請求項４】
前記支持構造は、
前記伝熱管群の曲管部の表層にそって湾曲しながら面外方向に延び、その延伸方向に配列される前記第１支持棒列の各面外方向支持棒の一端がそれぞれ連結部材を介して保持される第１保持部材と、
前記伝熱管群の曲管部の表層にそって湾曲しながら面外方向に延び、その延伸方向に配列される前記第１支持棒列の各面内方向支持棒の一端がそれぞれ連結部材を介して保持される第２保持部材と、
を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかの項に記載の蒸気発生器。
【請求項５】
前記第２保持部材の両端は、前記伝熱管群が収容される管群外筒に接合されていることを特徴とする請求項４に記載の蒸気発生器。
【請求項６】
前記面内方向支持棒の一端は、前記第２保持部材に替えて、前記第１保持部材に接合されていることを特徴とする請求項４に記載の蒸気発生器。
【請求項７】
記面外方向支持棒は、前記面内方向支持棒の先端が当接する箇所に前記面内方向支持棒の先端が嵌合可能な受け部を有することを特徴とする請求項２に記載の蒸気発生器。
【請求項８】
前記面内方向支持棒には、二次冷却水の二相流が通過可能な複数の貫通穴が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の蒸気発生器。
【請求項９】
前記面内方向支持棒は、前記第２保持部材と溶接性の良い材料からなる前記連結部材を介して前記第２保持部材に溶接により接合されていることを特徴とする請求項１に記載の蒸気発生器。
【請求項１０】
Ｕ字形の曲管部を有する伝熱管を複数集合させた伝熱管群の前記伝熱管の面外方向に隣接する伝熱管の間を直線状に延びる面外方向支持棒からなる複数の第１支持棒列を前記伝熱管群に配置し、面外方向に隣り合った前記面外方向支持棒により前記伝熱管の面外方向の変位を規制し、
前記伝熱管の面内方向に隣接する伝熱管の間を直線状に延びる面外方向支持棒からなる少なくとも２以上の第２支持棒列を前記伝熱管群に配置し、面内方向に隣り合った前記面内方向支持棒により前記伝熱管の面内方向の変位を規制することを特徴とする伝熱管支持方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、加圧水型原子炉等に設けられる蒸気発生器に関する。
【背景技術】
【０００２】
加圧水型原子力発電プラントでは、原子炉の炉心で加熱された一次冷却水は、蒸気発生器に送られ、この蒸気発生器で二次冷却水と熱交換される。蒸気発生器で発生した蒸気は、タービンに送られ、発電機で電気エネルギーに転換される。
【０００３】
加圧水型原子炉で用いられている蒸気発生器は、逆Ｕ字形などの形状をした伝熱管群からなる伝熱管部を備えた熱交換器であり、立置きで設置されることが多い。伝熱管には、Ｕ字形に曲げた伝熱管が用いられている。伝熱管の直管部は、蒸気発生器の下部にある管支持板によって支持され、多数の、例えば数千本以上もの伝熱管から逆Ｕ字形の伝熱管群が構成されている。
【０００４】
一次冷却水は、伝熱管群を構成している各伝熱管の管内を流れ、伝熱管群内を上昇する二次冷却水に熱を伝達する。高温高圧の二次冷却水は、一次冷却水に伝熱する過程で、伝熱管の外面に沿って沸騰する気液二相流となって流れることになる。このような大量の二次冷却水の流動によって、伝熱管群の伝熱管には振動が発生する。この振動は流体励起振動と呼ばれている。
【０００５】
蒸気発生器の伝熱管群においては、各伝熱管下部の直管部は管支持板によって支持されている。さらに、上部の彎曲した曲管部は、流体励起振動による影響が大きいことから、従来から、例えば振止め金具と呼ばれる部材を用いて支持することが行われている。
【０００６】
ところで、伝熱管群における方向には、伝熱管の面内方向と面外方向とがある。このうち、伝熱管の面内方向は、Ｕ字形の伝熱管がなす平面と平行な方向（平面内の方向）と定義され、この平面の法線方向が伝熱管の面外方向と定義される。このような面内方向、面外方向と関連付けると、伝熱管に発生する流体励起振動については、面内方向の振動と面外方向の振動とに分けて考えることができる。
【０００７】
従来の蒸気発生器にあっては、伝熱管の曲管部を支持する振止め金具は、一般に面外方向の振動を有効に防止することはできるが、面内方向の振動については伝熱管と振止め金具の接触による摩擦力で間接的に防止していたにすぎなかった。
【０００８】
このため、従来から流体励起振動に抗して伝熱管を支持する振止め金具の様々な改良が行われており、例えば、特許文献１では、突起を付けることで面外方向の振動だけでなく面外方向の振動に対しても伝熱管を拘束できるようにした突起付きの伝熱管振止め金具が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００９−２４９９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
近年、蒸気発生器の高性能化が進んでおり、二次冷却水がより高温高圧になり、かつ伝熱管群内部の流動が複雑化してきている。このような厳しい熱流動条件下では、伝熱管群に発生する流体励起振動には、面外方向の振動に加えて、面内方向の振動を伴う流体励起振動が発生する可能性がある。
【００１１】
ところが、従来の蒸気発生器においては、上述したように、伝熱管の曲管部を振止め金具によって支持し、主に、面外方向の振動を防止しているため、面内方向の振動をより効果的に防止することが重要な課題になってきている。
【００１２】
本発明は、前記従来技術に係る問題点に鑑みなされたものであって、伝熱管群での伝熱管の面外方向の振動だけでなく、面内方向の振動を効果的に防止できるようにした蒸気発生器および伝熱管支持方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
前記の目的を達成するために、本発明の蒸気発生器は、Ｕ字形の曲管部を有する伝熱管を複数集合させた伝熱管群と、前記伝熱管の前記曲管部において面外方向に隣接する伝熱管の間を直線状に延びる面外方向支持棒からなる複数の第１支持棒列と、前記伝熱管の前記曲管部において面内方向に隣接する伝熱管の間を直線状に延びる面内方向支持棒からなる少なくとも２以上の第２支持棒列と、を備えたことを特徴とするものである。
【００１４】
また、本発明の伝熱管支持方法は、Ｕ字形の曲管部を有する伝熱管を複数集合させた伝熱管群の前記伝熱管の面外方向に隣接する伝熱管の間を直線状に延びる面外方向支持棒からなる複数の第１支持棒列を前記伝熱管群に配置し、面外方向に隣り合った前記面外方向支持棒により前記伝熱管の面外方向の変位を規制し、前記伝熱管の面内方向に隣接する伝熱管の間を直線状に延びる面外方向支持棒からなる少なくとも２以上の第２支持棒列を前記伝熱管群に配置し、面内方向に隣り合った前記面内方向支持棒により前記伝熱管の面内方向の変位を規制することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の実施形態によれば、伝熱管に発生する面外方向の流体励起振動に加えて、面内方向の流体励起振動を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施形態による蒸気発生器の伝熱管群を示す斜視図である。
【図２】図１の伝熱管群の平面図である。
【図３】図１の伝熱管群を面外方向からみた正面図である。
【図４】本発明が適用される蒸気発生器の概要を示す模式図である。
【図５】本発明の第１実施形態による蒸気発生器の伝熱管群の曲管部の中央部を面外方向と平行かつ管軸と垂直な平面で切った断面での模式図。
【図６】本発明の第２実施形態による蒸気発生器の伝熱管群の曲管部の中央部を面外方向と平行かつ管軸と垂直な平面で切った断面での模式図。
【図７】本発明の第３実施形態による蒸気発生器の伝熱管群の曲管部の中央部を面外方向と平行かつ管軸と垂直な平面で切った断面での模式図。
【図８】本発明の第４実施形態による蒸気発生器の伝熱管群の曲管部の中央部を面外方向と平行かつ管軸と垂直な平面で切った断面での模式図。
【図９】本発明の第５実施形態による蒸気発生器の伝熱管群の曲管部の中央部を面外方向と平行なかつ管軸と垂直な平面で切った断面での模式図。
【図１０】本発明の第６実施形態による蒸気発生器において、伝熱管群内部で面内方向支持棒の先端が面外方向支持棒に当接する箇所を示す斜視図である。
【図１１】図１１において、面内方向支持棒の先端が面外方向支持棒に当接する箇所を拡大して示す断面図である。
【図１２】本発明の第７実施形態による蒸気発生器において、面内支持棒に設けられた貫通穴を示す平面図である。
【図１３】本発明の第８実施形態による蒸気発生器において、面内方向支持棒を第２保持部材に接合する連結部材を示す斜視図である。
【図１４】伝熱管群における伝熱管の面内方向と面外方向を示す模式図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明による蒸気発生器および伝熱管支持方法の一実施形態について、添付の図面を参照しながら説明する。
【００１８】
（第１実施形態）
図４は、本発明が適用される蒸気発生器の一実施形態の概要を示す図である。
図４において、参照番号１０は、蒸気発生器を示す。本実施形態では立置きの蒸気発生器１０を用いて説明するが、本発明は横置きの蒸気発生器１０にも適用できる。この蒸気発生器１０の胴部２には、管群外胴３が収納されている。この管群外胴３の内部には、多数のＵ字形のＮｉ基合金を材料とする伝熱管１４を集合させてなる伝熱管群１５が収容されている。伝熱管１４の直管部の端部（下端）がそれぞれ固定されている管板４の下側（水室側）には、水室として一次冷却水の入口室５と一次冷却水の出口室６が区画されている。水室の入口室５に流入した一次冷却水は、伝熱管群１５の各伝熱管１４の管内を通って、水室の出口室６に導出される。なお、以下では伝熱管１４の直管部の管軸方向を、「本体軸方向」と記す。
【００１９】
一方、蒸気発生器１０では、胴部２の上部に二次冷却水用の給水ノズル７が設けられており、この給水ノズル７から導入された二次冷却水は、胴部２と管群外胴３の間に形成されている環状通路を下降する。その後、二次冷却水は管板４上で管群外胴３の内部に入り込み、伝熱管群１５内を上昇する。この間、伝熱管１４を流れる一次冷却水との間で熱交換が行われ、二次冷却水は蒸気と水の混じった気液二相流となって上昇する。
【００２０】
管群外胴１２の上部（蒸気出口側）には、気液分離器８が配置されており、この気液分離器８で、蒸気と水の混合二相流は蒸気と水に分離される。分離された蒸気は湿分分離器９により湿分を取り除かれてから、図示しないタービンに供給される。残った水は、給水ノズル７から流入する二次冷却水と混合されて再循環する。
【００２１】
次に、伝熱管群１５の構成を説明するに先だって、伝熱管群１５内部での方向を規定する伝熱管１４の面内方向と面外方向について、図１４を参照して説明する。
【００２２】
伝熱管群１５は、Ｕ字形に曲がった伝熱管１４を逆Ｕ字形に立てた状態で、大きさの様々な伝熱管１４の三次元的配列から構成されている。この実施形態では、伝熱管１４はＮｉ基合金を材料とする管が用いられて伝熱管群１５の上部は、伝熱管１４の曲管部の連続配列により全体として半球面に近い形状を呈するようになっている。なお、以下では、伝熱管１４の曲管部の中央、すなわちＵ字型の伝熱管１４が９０°曲げられた位置を「頂部」とし、また伝熱管１４、および伝熱管群１５において本体軸方向の蒸気出口側を「頂部側」、本体軸方向の水室側を「端部側」と記す。
【００２３】
伝熱管群１５においては、各伝熱管１４は、無秩序に配列されているのではなく、所定の秩序で配列されている。
【００２４】
１つ１つの伝熱管１４において、Ｕ字形の伝熱管１４のなす平面に平行な方向を面内方向とし、この平面の法線方向を面外方向とすると、すべての伝熱管１４はそれがなす平面は平行になるように配列されており、面外方向もすべて同じ方向である。したがって、伝熱管群１５全体では、面内方向、面外方向は、図１４に示すようになる。
【００２５】
次に、図１は、本実施形態による蒸気発生器１０における伝熱管群１５を示す斜視図である。この図１では、伝熱管群１５の上部（頂部側）である曲管部が示されており、直管部の図示は省略されている。図２は、図１の伝熱管群１５を上（頂部側）からみた平面図である。図３は、図１の伝熱管群１５を面外方向からみた正面図である。
【００２６】
伝熱管群１５は、数千本から１万本以上ものＵ字形の伝熱管１４から構成され、伝熱管群１５の内部にも多数の伝熱管１４がぎっしりと面内方向および面外方向に配列されている。
【００２７】
このような伝熱管群１５の曲管部には、二次冷却水の気液二相流の流動によって引き起こされる励起振動に抗して伝熱管１４を支持するために、次のような支持構造物が設けられている。
【００２８】
ここで、図５は、図１の伝熱管群１５の曲管部を、伝熱管１４の面外方向と平行かつ伝熱管１４の管軸に垂直な平面（以下、単に「垂直面」と記す）で切った断面において、伝熱管１４の支持構造を模式的に示す模式図である。図５の模式図は、伝熱管群１５の曲管部を伝熱管１４の管軸に垂直な平面（垂直面）で切った断面の図を１枚に重ね合わせたものを示している。なお図６では、理解しやすくするために、伝熱管１４の断面を誇張して大きく、その本数も極端に少なく描かれている。上記の通り、図５および図６における上側（頂部側）は蒸気発生器１０の本体軸方向の蒸気出口側に、下側（端部側）は本体軸方向の水室側にそれぞれ一致する。
【００２９】
この図５において、参照番号２０は、個々の伝熱管１４の面外方向の変位を規制する面外方向支持棒を示しており、参照番号２２は、個々の伝熱管１４の面内方向の変位を規制する面内方向支持棒を示している。この実施形態では、面外方向支持棒２０と面外方向支持棒２２とを組み合わせて伝熱管１４を支持することで、伝熱管１４は面外方向だけでなく、面内方向にも拘束されるようになっている。
【００３０】
そこで、まず、面外方向支持棒２０について説明する。
【００３１】
この面外方向支持棒２０は、この実施形態では矩形断面を有する細長い棒状の部材で、ステンレス鋼を材料とする部材である。この面外方向支持棒２０の一端は、第１保持部材２４に連結されており、これによって面外方向支持棒２０の脱落が防止されている。
【００３２】
図１乃至図３に示されるように、伝熱管群１５の曲管部表層では、伝熱管１４の曲率周方向に所定の間隔をおくようにして、複数の第１保持部材２４が設けられている。第１保持部材２４は、伝熱管群１５の曲管部の表層にそって湾曲しながら面外方向に延びるＮｉ基合金を材料とする細長い部材である。このような第１保持部材２４に多数の面外方向支持棒２０が保持されて第１の支持棒列を構成している。
【００３３】
次に、図５に示されるように、この実施形態での伝熱管群１５における伝熱管１４の管軸に垂直な断面での配列の仕方は、いわゆる三角配列である。伝熱管１４が三角配列されている場合、伝熱管１４は面内方向に上下（本体軸方向）に隣接するようになっている。他方、面外方向では、伝熱管１４は斜めに隣接するようになっている。
【００３４】
面外方向に隣り合った伝熱管１４の間には、それぞれ上下方向（本体軸方向）に連続する隙間が形成されている。面外方向支持棒２０は、この隙間を直線状に延びるように本体軸方向、すなわち伝熱管１４の直管部の管軸方向に沿って配置される。面外方向支持棒２０を一の隙間に通したら、面外方向の隣の隙間というように、頂部側から１本ずつ挿入していくことで隈無く配置することができる。これによって、各々の伝熱管１４は、隣り合う面外方向支持棒２０によって面外方向の変位が規制されることになる。配置の終わった面外方向支持棒２０の端部は、Ｎｉ基合金を材料とする連結部材２３を介して第１保持部材２４に溶接により固定され、これを第１保持部材２４が延伸する方向の全ての面外方向支持棒２０について行い、第１支持棒列の１列分が構成される。
【００３５】
次に、伝熱管１４の面内方向の変位を規制する面内方向支持棒２２について説明する。
【００３６】
図５に示されるように、面内方向に上下（本体軸方向）に隣り合った伝熱管１４の間には、それぞれ本体軸方向（すなわち、伝熱管１４の直管部の管軸方向）に対して斜め方向に連続する隙間が形成されている。この実施形態の場合、それぞれの面内方向支持棒２２は、ステンレス鋼を材料とした矩形断面の細長い棒状の部材で、その先端部（図５における内側）が本体軸方向の頂部側に対して６０°（１２０°）程度の角度をなすように頂部側から端部側に向けて斜め方向に挿入され、上述の斜め方向に連続する隙間を直線状に延びるように配置される。図５において、例えば、左下の低い位置（すなわち、端部側（水室側））の面内方向支持棒２２から順番に１本ずつ挿入される。
【００３７】
なお、蒸気発生器を横置き状態としてこれらの面内方向支持棒２２を挿入する際には、下側から挿入することとなる面内方向支持棒２２が重力により落下することを防止するために、図示しない仮止め用の保持部材を用いて仮止めしておくことが好ましい。この場合、下側から挿入することとなる半数の面内方向支持棒２２の挿入が終わったら、仮止め状態を解き、各面内方向支持棒２２の端部はＮｉ基合金からなる連結部材２５を介して同じくＮｉ基合金を材料とする第２保持部材２６に溶接により固定される。
【００３８】
残り半数の面内方向支持棒２２についても、同様に、図５において例えば、右下の低い位置（すなわち、端部側（水室側））の面内方向支持棒２２から順番に１本ずつ、その先端部（図５における内側）が本体軸方向の頂部側に対して６０°（１２０°）程度の角度をなすように頂部側から端部側に向けて斜め方向から挿入される。
【００３９】
なお、蒸気発生器を横置き状態として面内方向支持棒２２を挿入する際には、これらの上側から挿入される残り半数の面内方向指示棒２２については、重力による落下の恐れがないため仮止めを省略できる。
【００４０】
全部の面内方向支持棒２２の配置が終わったら、連結部材２５を介して各面内方向支持棒２２の端部（図５における外側）を第２保持部材２６に固定する。
【００４１】
このようにして、面内方向支持棒２２は、それぞれが第２保持部材２６に接続・固定されて、面内方向に隣り合う伝熱管１４の間の隙間を埋めるように隈無く第２保持部材２６の延伸する方向に配列され、第２支持棒列の１列分が構成される。各々の伝熱管１４では、面内方向の変位は面内方向に隣り合う面内方向支持棒２２によって規制されることになる。なお、面内方向支持棒２２の下端は固定されておらず自由端であるが、伝熱管１４が接触して面圧がかかっているため変位が抑えられる。
【００４２】
図１乃至図３に示されるように、面内方向支持棒２２の配列を保持している第２保持部材２６は、伝熱管群１５の外周側に、伝熱管群１５の曲管部の表層に沿って面外方向に少なくとも２本延びるように、伝熱管群１５の頂部（すなわち図２における横方向の中心線）に対して互いに対称に配置される。この実施形態では第２支持棒列は対称に配置された２列の１対分が設けられている。なお、図１では、面内方向支持棒２２は図示の限界から間隔を大きく空けて描かれているが、実際は遙かに密に配列されている。
【００４３】
蒸気発生器１０の運転状況によっては、より高い振動数の流体励起振動に対応して変位を抑える場合には、第２保持部材２６の第２支持列の列数をさらに増やして、より多くの面内方向支持棒２２を配置するようにしてもよい。
【００４４】
本実施形態による蒸気発生器は、以上のように構成されるものであり、次に、その作用及び効果について説明する。  
図４において、二次冷却水が管群外胴３の内部に入り込み、伝熱管群１５の内部を頂部方向に向けて上昇し曲管部を経て端部方向に下降していくと、伝熱管１４の管内を流れる一次冷却水との間で熱交換が行われる。そして、二次冷却水は蒸気と水の混じった気液二相流となって伝熱管１４の外面に沿って流動していくと、伝熱管１４には振動が励起される。
【００４５】
本実施形態による蒸気発生器１０の伝熱管群１５では、図５に示されるように、伝熱管１４の面外方向の変位を規制する面外方向支持棒２０と、面内方向の変位を規制する面内方向支持棒２２とによって、各伝熱管１４を支持することで、伝熱管１４が面外方向だけでなく、面内方向にも拘束されるようになっている。
【００４６】
このため、伝熱管１４に発生する面外方向の流体励起振動は、面外方向支持棒２０で効果的に抑制することができる。これに加えて、厳しい熱流動条件下においては、面内方向の振動を伴う流体励起振動が発生する可能性があるが、この場合にも、面内方向の振動を面内方向支持棒２２により確実に抑制することが可能になる。
【００４７】
しかも、この実施形態において、面外方向支持棒２０は、従来から伝熱管群１５で用いられてきた伝熱管振止め金具と構造的には変更を要せず利用できるので、面外方向の支持構造を変更することなく、面内方向の振動抑制を実現できる利点がある。
【００４８】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態による蒸気発生器について、図６を参照して説明する。なお、第１実施形態の図５と同一の構成要素には同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。
【００４９】
この第２実施形態では、第１実施形態と同様に伝熱管群１５における伝熱管１４の管軸に垂直な断面での配列はいわゆる三角配列であり、面外方向支持棒２０の配置の仕方も同じである。
【００５０】
第１実施形態では、面内方向支持棒２２の先端部が、本体軸方向の頂部側に対して６０°（１２０°）程度の角度をなすように頂部側から端部側に向けて斜め方向に挿入され、面内方向に隣接する伝熱管１４の隙間を延びるようになっているのに対して、この第２実施形態では、面内方向支持棒２２の先端部が、本体軸方向の水室側に対して６０°（１２０°）程度の角度をなすように端部側から頂部側に向けて斜め方向に挿入されて延びるように配置されている。
【００５１】
以上のような第２実施形態によっても、面内方向支持棒２２の配列が異なるだけで、第１実施形態と同様に、伝熱管１４に発生する可能性のある面内方向の振動を面内方向支持棒２２により確実に抑制することが可能になる。
【００５２】
（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態による蒸気発生器について、図７を参照して説明する。なお、第１実施形態の図５と同一の構成要素には同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。
【００５３】
この第３実施形態は、伝熱管群１５における伝熱管１４の管軸に垂直な断面での配列がいわゆる正方配列の伝熱管群１５に本発明を適用した実施形態である。
【００５４】
伝熱管１４が正方配列されている伝熱管群１５の場合、面内方向には伝熱管１４が本体軸方向に隣接し、面外方向では、伝熱管１４は同じ本体軸方向の位置が同位置で隣接するようになっている。  
図７に示されるように、面内方向に本体軸方向に隣り合った伝熱管１４の間には、本体軸方向と垂直な方向に連続する隙間が形成されている。この実施形態の場合、面内方向支持棒２２は、本体軸方向と垂直な方向にこれらの隙間に一本ずつ挿入され、すべての面内方向支持棒２２が水平に延びるように配置されている。
【００５５】
この実施形態のように、伝熱管１４が正方配列されていると、面内方向支持棒２２は伝熱管群１５を本体軸方向に垂直な方向、すなわち伝熱管１４の直管部の管軸に垂直な方向に貫通することができるため、面内方向支持棒２２の両端部を第２保持部材２６に連結部材２５を介して固定することができる。
【００５６】
以上のような第３実施形態によれば、第１実施形態と同様に、伝熱管１４に発生する可能性のある面内方向の振動を面内方向支持棒２２により確実に抑制することが可能になるほか、面内方向支持棒２２の両端部は固定されているため、面内方向支持棒２２が安定する利点がある。
【００５７】
（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態による蒸気発生器について、図８を参照して説明する。なお、第１実施形態の図６と同一の構成要素には同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。
【００５８】
この第４実施形態では、面内方向支持棒２２を保持する第２保持部材２６の両端部が、蒸気発生器１０の胴部２の内側に設置され、伝熱管群１５を収容している管群外胴３に接合されている。
【００５９】
以上のような第４実施形態によれば、第１実施形態と同様に、伝熱管１４に発生する可能性のある面内方向の振動を面内方向支持棒２２により確実に抑制することが可能になるほか、第２保持部材２６が管群外筒３に接合されることで、伝熱管群１５は、面内方向支持棒２２および第２保持部材２６を介して、管群外筒３と一体化した構造となるため、伝熱管群１５の剛性が向上する。このため、地震時の加速度に対しても振動を抑制することが可能になる。
【００６０】
なお、図８では、伝熱管群１５における伝熱管１４の管軸に垂直な断面での配列を三角配列としているが、第３実施形態の図８のように、正方配列であってもよい。
【００６１】
（第５実施形態）
次に、本発明の第５実施形態による蒸気発生器について、図９を参照して説明する。なお、第１実施形態の図５と同一の構成要素には同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。
【００６２】
これまで説明した第１乃至第４実施形態では、面内方向に隣接する伝熱管１４の間に配置される面内方向支持棒２２の端部は連結部材２５を介して第２保持部材２６に固定されている。
【００６３】
これに対して、この第５実施形態では、第２保持部材２６を用いずに、面外方向支持棒２０を保持する第１保持部材２４に面内方向支持棒２２が保持されている。この場合、面内方向支持棒２２の端部は連結部材２５を介して第１保持部材２４に接合されている。
【００６４】
以上のような第５実施形態によれば、第２保持部材２６を不要としながら、第１実施形態と同様に、伝熱管１４に発生する可能性のある面内方向の振動を面内方向支持棒２２により確実に抑制することが可能になる。
【００６５】
（第６実施形態）  
次に、本発明の第６実施形態による蒸気発生器について、図１０、１１を参照して説明する。なお、第１実施形態の図６と同一の構成要素には同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。  
【００６６】
第１実施形態のように、伝熱管１４が三角配列されている伝熱管群１５では、面内方向支持棒２２は斜め方向に延びるように配置されており、この面内方向支持棒２２の伝熱管群１５内部まで延びている先端は自由端になっている。
【００６７】
これに対して、この第６実施形態では、図１０に示されるように、伝熱管群１５の内部において、面内方向支持棒２２の先端が面外方向支持棒２０と当接している箇所を利用して、面内方向支持棒２２の先端が固定されるように構成されている。
【００６８】
図１０おいて、面外方向支持棒２０は、面外方向に隣り合う伝熱管１４の間を通って延びている。この図１１では、伝熱管１４の一部を切り欠いて示しており、面内方向支持棒２２の先端が面外方向支持棒２０に当接している箇所が示されている。図１１に示されるように、面外方向支持棒２０には凹状の受け部３０が形成されており、この受け部３０に面内方向支持棒２０の先端が嵌合するようになっている。
【００６９】
以上のような第６実施形態によれば、面内方向支持棒２２の一方の端部を、第２保持部材２６に固定し、他方の端部を面外方向支持棒２０に固定するというように、面内方向支持棒２２の両端部を固定することができる。これにより、面内方向支持棒２２によって伝熱管１４の面内方向の変位を安定して抑えられるので、第１実施形態よりも、伝熱管１４に発生する面内方向の振動を効果的に抑制することができる。
【００７０】
（第７実施形態）
次に、本発明の第７実施形態による蒸気発生器について、図５並びに図１２を参照して説明する。なお、第１実施形態の図５と同一の構成要素には同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。
【００７１】
図５において、二次冷却水と、伝熱管１４の内部を流れる一次冷却水との間で熱交換が行われる過程では、二次冷却水は蒸気と水の混じった気液二相流となって蒸気発生器１０の蒸気出口側に上昇する。伝熱管群１５内部のこのような気液二相流の流れに対して、面内方向支持棒２２は気液二相流の流れがぶつかる位置に配置されている。面内方向支持棒２２によって、二相流流動に対する抵抗が増加すると、熱交換効率が低下して好ましくない。
【００７２】
そこで、第７実施形態では、図１２に示されるように、二相流流路と重なる位置に配置されている面内方向支持棒２２には、二相流が通り抜け可能な複数の貫通穴３２を設けるようにしている。このような貫通穴３２を設けることによって、面内方向支持棒２２によって塞がる二相流流路断面積の増加をできるだけ抑えることができる。
【００７３】
以上のような第７実施形態によれば、第１実施形態と同様に、面内方向支持棒２２により伝熱管１４の面内方向の振動を抑制することが可能になるほか、伝熱管群１５の内部を流動する気液二相流に対する面内方向支持棒２２を原因とする流動抵抗の増加を低減することができる。
【００７４】
（第８実施形態）
次に、本発明の第８実施形態による蒸気発生器について、図１３を参照しながら説明する。なお、第１実施形態と同一の構成要素には同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。
【００７５】
図１３は、面内方向支持棒２２の端部を第２保持部材２６に接合する際に使用される連結部材２５を示す。
【００７６】
この第８実施形態では、連結部材２５には、第２保持部材２６と溶接性の良い材料、例えば、第２保持部材２６の材料と同じ材料から構成されており、連結部材２５を第２保持部材２６に効率的に溶接することができる。また連結部材２５を用いることで、連結部材２５を第２保持部材２６に溶接する際には、熱は連結部材２５から面内方向支持棒２２に伝わり難くなっている。
【００７７】
以上のような第８実施形態によれば、伝熱管群１５を組み立てる工程で、連結部材２５と第２保持部材２６の溶接性を向上し、さらに連結部材２５を第２保持部材２６に溶接する際には、面内方向支持棒２２の熱変形を防止することができる。
【００７８】
以上、本発明に係る蒸気発生器について、好適な実施形態を挙げて説明したが、これらの実施形態は、例示として挙げたもので、発明の範囲の制限を意図するものではない。もちろん、明細書に記載された新規な装置、方法およびシステムは、様々な形態で実施され得るものであり、さらに、本発明の主旨から逸脱しない範囲において、種々の省略、置換、変更が可能である。請求項およびそれらの均等物の範囲は、発明の主旨の範囲内で実施形態あるいはその改良物をカバーすることを意図している。
【符号の説明】
【００７９】
１０…蒸気発生器、２…胴部、３…管群外筒、４…管板、５…入口室、６…出口室、７…給水ノズル、８…気水分離器、９…湿分分離器、１４…伝熱管、１５…伝熱管群、２０…面外方向支持棒、２２…面内方向支持棒、２３…連結部材、２４…第１保持部材、２５…連結部材、２６…第２保持部材、３０…受け部、３２…貫通穴
【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１】
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