JP2002126429A - 湿分分離器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】湿分分離効率をより高めること。 【解決手段】供給された湿り蒸気Ｓが通過する少なくと
も一部分が曲折した複数の流路７を備えた湿分分離器に
おいて、流路７の非曲折部に備えられた開口部１９を介
して、流路７を通過する湿り蒸気Ｓに含まれる液滴を補
集するポケット９を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば原子力発電
所に適用される湿分分離器に係り、更に詳しくは、蒸気
発生側から供給される湿り蒸気から液滴を分離する湿分
分離器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、原子力発電所で用いられている湿
分分離器は一般に、蒸気発生側から供給される湿り蒸気
から液滴を分離し、タービン側に乾いた蒸気を供給する
のに用いられている。これによってタービンの回転効率
を上げ、発電の効率が向上される。

【０００３】この蒸気発生側とは、沸騰水型原子炉（Bo
iling Water Reactor。以下「ＢＷＲ」と称する）を適
用する原子力発電所の場合には、原子炉に相当する。Ｂ
ＷＲでは、炉心内で冷却水が蒸気となり、この蒸気が湿
分分離器によって液滴が除去された後に、タービンに供
給される。一方、加圧水型原子炉（Pressurized Water
Reactor。以下、「ＰＷＲ」と称する）を適用する原子
力発電所の場合、この蒸気発生側とは、蒸気発生器に相
当する。ＰＷＲでは、炉心が加圧されており、炉心では
冷却水は蒸気とはならないが、蒸気発生器において、こ
の冷却水が熱源として用いられ２次ループ内を流れる水
から蒸気が生成される。

【０００４】この種の従来から用いられている湿分分離
器１の全体構成を示す斜視図を図９に示す。

【０００５】フードプレート２の下部側から供給された
湿り蒸気Ｓ（液滴を含む）は、多孔板４の表面に設けら
れた孔５から、図中矢印に示す方向に従って波板６によ
って形成された流路を通過して、反対側から流出する。

【０００６】図１０は、このような波板６によって形成
される流路７の断面形状の一部を示す詳細図である。

【０００７】波板６によって構成されるジグザグ形状の
流路７には、孔５を介して流路入口８から液滴を含んだ
湿り蒸気Ｓが供給され、その蒸気Ｓは流路７に沿って流
れる。

【０００８】また、流路７には、ポケット９が備えられ
ている。そして、図１１に示すメカニズムにしたがって
蒸気Ｓに含まれる液滴Ｍがポケット９に補集される。す
なわち、ジグザグ形状の流路７に沿って流れている蒸気
Ｓのうち、比重の重い液滴Ｍは、波板６の壁面１０に衝
突し、液膜１２が壁面１０に付着する。

【０００９】壁面１０に付着した液膜１２は、蒸気Ｓの
流通に沿って蒸気Ｓの流通方向に移動するが、ポケット
９の曲面によって戻されることによって渦１３が形成さ
れ、このポケット９の曲面近傍で旋回する。このように
して液滴Ｍがポケット９に補集されることによって湿分
が分離された蒸気Ｓが、流路出口１４を介して流路７か
ら流出し、タービン側に供給される。

【００１０】なお、ポケット９に補集され、液膜１２を
形成している液滴Ｍは、自重によって図９に示すドレン
とい１６まで落下し、更にドレン管１７を介して湿分分
離器１の外部へドレンされる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の湿分分離器では、以下のような問題がある。

【００１２】すなわち、図１０に示すような構成の波板
６を備えた湿分分離器１では、流路７に沿って流れてく
る液滴Ｍが、図１１に示すように、壁面１０に直接的に
衝突するために、この衝突によって、ポケット９の曲面
部近傍に形成されている液滴Ｍの渦１３が撹乱される。

【００１３】これによって、液滴Ｍの渦１３が乱れ、液
滴Ｍの一部が再飛散によってポケット９から流路７に戻
り蒸気Ｓと再合流することにより、ポケット９による液
滴Ｍの補集効率が低下するので、それに伴って湿分分離
効率も低下するという問題がある。

【００１４】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
ものであり、ポケットにおける液滴の補集効率を高め、
もって、湿分分離効率をより高めることが可能な湿分分
離器を提供することを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明では、以下のような手段を講じる。

【００１６】すなわち、請求項１の発明では、供給され
た湿り蒸気が通過する少なくとも一部分が曲折した複数
の流路を備えた湿分分離器において、流路の非曲折部に
備えられた開口部と、開口部を介して、流路を通過する
湿り蒸気に含まれる液滴を補集する液滴補集部とを備え
る。

【００１７】請求項２の発明では、請求項１の発明の湿
分分離器において、液滴補集部を、流路の外側に、流路
の流路方向とほぼ平行となるように備え、開口部を介し
て、流路を通過する湿り蒸気に含まれる液滴を、流路方
向における液滴補集部最上流側から補集する。

【００１８】請求項３の発明では、請求項１の発明の湿
分分離器において、液滴補集部を、流路の外側に、流路
の流路方向とほぼ平行となるように備え、開口部を介し
て、流路を通過する湿り蒸気に含まれる液滴を、流路方
向における液滴補集部中央部側から補集する。

【００１９】請求項４の発明では、請求項１乃至３のう
ちいずれか１項の発明の湿分分離器において、開口部
に、流路を通過する湿り蒸気に含まれる液滴を流路側か
ら液滴補集部側へと導くガイド部を備える。

【００２０】請求項５の発明では、供給された湿り蒸気
が通過する少なくとも一部分が曲折した複数の流路を備
えた湿分分離器において、流路の非曲折部に、流路の流
路方向を含む面に対して直交する方向に延設された一対
の開口部と、各開口部を介して、流路を通過する湿り蒸
気に含まれる液滴を補集する液滴補集部と、各開口部に
備えられ、流路を通過する湿り蒸気に含まれる液滴を流
路側から液滴補集部側へと導くガイド部とを備える。

【００２１】請求項６の発明では、供給された湿り蒸気
が通過する少なくとも一部分が曲折した複数の流路を備
えた湿分分離器において、流路の非曲折部に、流路の流
路方向を含む面に対して直交する方向に沿って延設され
た複数の開口部からなる第１の開口部群と、流路の非曲
折部に、流路の流路方向を含む面に対して直交する方向
に沿って延設された複数の開口部からなる第２の開口部
群と、第１および第２の開口部群の各開口部を介して、
流路を通過する湿り蒸気に含まれる液滴を補集する液滴
補集部と、各開口部に備えられ、流路を通過する湿り蒸
気に含まれる液滴を流路側から液滴補集部側へと導くガ
イド部とを備える。

【００２２】請求項７の発明では、請求項６の発明の湿
分分離器において、第１の開口部群の各開口部と第２の
開口部群の各開口部との寸法形状をほぼ同一とし、第１
の開口部群の各開口部と第２の開口部群の各開口部とを
互いに並設させる。

【００２３】請求項８の発明では、請求項１乃至７のう
ちいずれか１項の発明の湿分分離器において、液滴補集
部内において、液滴補集部に補集された液滴によって、
渦を形成させる。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の各実施の形態に
ついて図面を参照しながら説明する。

【００２５】なお、以下の各実施の形態の説明に用いる
図中の符号は、図９から図１１と同一部分については同
一符号を付して示すことにする。

【００２６】（第１の実施の形態）本発明の第１の実施
の形態を図１から図２を用いて説明する。

【００２７】図１は、第１の実施の形態に係る湿分分離
器１の流路７の一部断面形状を示す平面図である。

【００２８】図１に示すように、本実施の形態に係る湿
分分離器１は、図１０に示す従来技術による湿分分離器
１と同様に、少なくとも一部分を曲折した波板６によっ
て、ジグザグ形状に構成した流路７を備えている。図１
では、代表的に１部分の流路７を示しているが、実際に
は、少なくとも一部分を曲折した波板６を複数枚平行に
備えた複数の流路７からなる。

【００２９】そして、この波板６の非曲折部（直線部）
には、蒸気Ｓに含まれる液滴Ｍをポケット９に導く開口
部１９を備えた構成としている。

【００３０】ポケット９は、図１に示すように、流路７
の外側に、流路７に沿って備えている。なお、図１で
は、流路７の曲折部内側を含むように略Ｌ字形状をなし
ているポケット９を一例として示しているが、ポケット
９の形状はこれに限るものではなく、図示しないが、波
板６の非曲折部（直線部）と平行に設けられた長辺形状
であってもよい。

【００３１】このような構成とすることによって、図２
に示すように、流路７内を流通する蒸気Ｓのうちの液滴
Ｍは、流路７のジグザグ形状によって遠心力を受けるこ
とにより、波板６の壁面１０に衝突し、壁面１０に液膜
１２ａとして付着する。この液膜１２ａは、蒸気Ｓの流
れに沿って蒸気Ｓの流通方向に移動し、開口部１９に至
ると、そこからポケット９の内部に入り、ポケット９の
内部において、開口部１９よりも流路７の上流側におけ
る渦１３ａと、開口部１９よりも流路７の下流側におけ
る渦１３ｂ、１３ｃとを形成する。このように開口部１
９よりも上流側および下流側のそれぞれにおいて渦１３
を発生させるポケット９のことをダブルポケットと称し
ている。

【００３２】これらの渦１３ａ〜１３ｃによって、蒸気
Ｓからの液滴Ｍの分離を促進させるとともに、ポケット
９の内部に取り込んだ液滴Ｍの、ポケット９内における
補集効率を高めている。これによって、ポケット９内に
も液膜１２ｂ、１２ｃを生成することによって、液滴Ｍ
を効率よく蒸気Ｓから除去するようにしている。

【００３３】このようにしてポケット９に補集された液
滴Ｍは、自重によってドレンとい１６まで落下し、ドレ
ン管１７よってドレンされ、湿分分離器１から外部へ排
出されるようにしている。

【００３４】また、開口部１９は、波板６の曲折部には
備えておらず、ポケット９に液滴Ｍが直接的に入ること
がないようにしているので、従来技術の問題点で指摘し
たような、ポケット９に液滴Ｍが直接入る衝撃によって
渦１３が撹乱されることがないようにしている。

【００３５】次に、以上のように構成した本実施の形態
に係る湿分分離器１の作用について説明する。

【００３６】流路入口８から流路７に導入された蒸気Ｓ
は、波板６によって構成されるジグザグ形状に沿って流
路７内を流路出口１４に向かって流れる。

【００３７】蒸気Ｓは、このジグザグ形状によって遠心
力が与えられ、この蒸気Ｓに含まれている液滴Ｍは、自
重が重いので、図２に示すように、次の曲折部近傍にお
いて波板６の壁面１０に衝突し、液膜１２ａが形成され
る。

【００３８】この液膜１２ａは、蒸気Ｓの流れに沿って
蒸気Ｓの流通方向に移動され、開口部１９に至ると、そ
こからポケット９に内部に入り、ポケット９に補集され
る。

【００３９】ポケット９の内部では、このようにポケッ
ト９に補集された液滴Ｍによって、開口部１９よりも流
路７の上流側における渦１３ａと、開口部１９よりも流
路７の下流側における渦１３ｂ、１３ｃとがそれぞれ形
成される。

【００４０】これらの渦１３ａ〜１３ｃによって、蒸気
Ｓからの液滴Ｍの分離が促進されるとともに、ポケット
９の内部に取り込まれた液滴Ｍもまた、ポケット９内に
おいて効率よく保持される。そして、ポケット９の内部
の壁面において液膜１２ｂ、１２ｃが生成され、この液
膜１２ｂ、１２ｃが液滴Ｍの自重によってドレンとい１
６まで落下することによって蒸気Ｓから液滴Ｍが効率よ
く分離される。

【００４１】また、開口部１９は、波板６の曲折部には
備えておらず、波板６が直線である部である非曲折部に
備えているので、流路７に沿って流れてくる液滴Ｍが、
ポケット９の内部に直接的に流入することがないので、
ポケット９に一旦補集された液滴Ｍは撹乱されない。こ
れによって、液滴Ｍは常に安定し、ポケット９の内部に
保持されるので、高い液滴補集効果が得られる。

【００４２】上述したように、本実施の形態に係る湿分
分離器に１おいては、上記のような作用により、各ポケ
ット９における液滴Ｍの補集効果を高めることができ
る。

【００４３】これによって、より湿分分離効率の高い湿
分分離器を実現することが可能となる。

【００４４】（第２の実施の形態）本発明の第２の実施
の形態を図３と図４とを用いて説明する。

【００４５】第２の実施の形態に係る湿分分離器１は、
その流路７の一部断面形状の詳細を図３および図４に示
すように、ポケット９の最上流側から開口部１９を備え
た構成としたことを除いては、第１の実施の形態に係る
湿分分離器１とその構成を同一とする。なお、図３およ
び図４は、図１および図２と同一部分には同一符号を付
している。

【００４６】また、このように、開口部１９をポケット
９の最上流側に備えることによって、図４に示すよう
に、ポケット９の内部で発生する渦１３ｄ〜１３ｆの回
転方向が、図２に示す渦１３ａ〜１３ｃの回転方向と逆
になる。これは、流路７の曲折部の壁面１０に付着した
液膜１２ａがポケット９の内部に流入する場合に、ポケ
ット９の最上流側の壁面に沿って流入するからである。
ただし、渦１３ｄ〜１３ｆの回転方向と、ポケット９に
よる液滴の補集効率との関連性は小さい。

【００４７】このような構成とすることによっても、第
１の実施の形態と同様の作用効果を奏することができ
る。

【００４８】（第３の実施の形態）本発明の第３の実施
の形態を図５から図８を用いて説明する。

【００４９】第３の実施の形態に係る湿分分離器１は、
その流路７の一部断面形状の詳細を図５に示すように、
開口部１９の両側に、湿り蒸気Ｓに含まれる液滴Ｍを流
路７側からポケット９側へと導くガイドであるルーバ２
１を備えている。その他の構成については、第１の実施
の形態に係る湿分分離器とその構成を同一とし、図１お
よび図２と同一部分には同一符号を付している。

【００５０】図６から図８は、ルーバ２１の配置例を示
す図であって、図５中に示すＡ部における断面方向に沿
った詳細図である。

【００５１】図６は、開口部１９の両端に、湿分分離器
１の全高とその高さがほぼ等しいルーバ２１を備えた例
を含むものである。図７は、開口部１９の両端に、湿分
分離器１の全高よりもその高さが低いルーバ２１を複数
備えた例を示すものである。また、図８は、図８に示す
配置例の変形例であって、開口部１９の両端に備えた複
数のルーバ２１の配置高さが互いに異なる例を示すもの
である。

【００５２】このように、ルーバ２１は、実質的に、流
路７内を流通する蒸気Ｓに含まれる液滴Ｍをポケット９
に導く構成であれば、その寸法及び配置場所等について
は特に問わない。また、このルーバ２１によって、一旦
ポケット９に補集された液滴Ｍの流路７側への戻りを極
力小さくしている。これによって、流路７を流通する蒸
気Ｓから、液滴Ｍをポケット９の中に効率よく導くこと
を可能としている。

【００５３】このような構成とすることによっても、第
１の実施の形態と同様の作用効果を奏することができ
る。

【００５４】以上、本発明の好適な実施の形態につい
て、添付図面を参照しながら説明したが、本発明はかか
る構成に限定されない。特許請求の範囲の発明された技
術的思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更
例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及
び修正例についても本発明の技術的範囲に属するものと
了解される。

【００５５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ポケットにおける液滴の補集効率を高めることができ
る。

【００５６】以上により、湿分分離効率をより高めるこ
とが可能な湿分分離器を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施の形態に係る湿分分離器の流路の一
部断面形状を示す平面図

【図２】第１の実施の形態に係る湿分分離器において蒸
気と液滴の流れを説明するための模式図

【図３】第２の実施の形態に係る湿分分離器の流路の一
断面形状を示す平面図

【図４】第２の実施の形態に係る湿分分離器において蒸
気と液滴の流れを説明するための模式図

【図５】第３の実施の形態に係る湿分分離器の流路の一
断面形状を示す平面図

【図６】ルーバの断面方向における配置例を示すＡ部詳
細図（例１）

【図７】ルーバの断面方向における配置例を示すＡ部詳
細図（例２）

【図８】ルーバの断面方向における配置例を示すＡ部詳
細図（例３）

【図９】従来から用いられている湿分分離器の全体構成
を示す斜視図

【図１０】従来から用いられている湿分分離器の流路の
一断面形状を示す平面図

【図１１】従来から用いられている湿分分離器において
蒸気と液滴の流れを説明するための模式図

【符号の説明】

Ｓ…蒸気 Ｍ…液滴 １…湿分分離器 ２…フードプレート ４…多孔板 ５…孔 ６…波板 ７…流路 ８…流路入口 ９…ポケット １０…壁面 １２…液膜 １３…渦 １４…流路出口 １７…ドレン管 １９…開口部 ２１…ルーバ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 平野 廣 兵庫県神戸市兵庫区和田崎町一丁目１番１ 号 三菱重工業株式会社神戸造船所内 (72)発明者 水谷 敏行 兵庫県神戸市兵庫区和田崎町一丁目１番１ 号 三菱重工業株式会社神戸造船所内 (72)発明者 井上 智之 兵庫県神戸市兵庫区和田崎町一丁目１番１ 号 三菱重工業株式会社神戸造船所内 (72)発明者 泉 薫 兵庫県神戸市兵庫区和田崎町一丁目１番１ 号 三菱重工業株式会社神戸造船所内 (72)発明者 児玉 淳一郎 兵庫県高砂市荒井町新浜２丁目８番19号 高菱エンジニアリング株式会社内 Ｆターム(参考） 4D031 AB06 BA07 EA01 4D052 AA00

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 供給された湿り蒸気が通過する少なくと
   も一部分が曲折した複数の流路を備えた湿分分離器にお
   いて、 前記流路の非曲折部に備えられた開口部と、 前記開口部を介して、前記流路を通過する前記湿り蒸気
   に含まれる液滴を補集する液滴補集部とを備えたことを
   特徴とする湿分分離器。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の湿分分離器において、 前記液滴補集部を、前記流路の外側に、前記流路の流路
   方向とほぼ平行となるように備え、前記開口部を介し
   て、前記流路を通過する前記湿り蒸気に含まれる液滴
   を、前記流路方向における液滴補集部最上流側から補集
   するようにしたことを特徴とする湿分分離器。
3. 【請求項３】 請求項１に記載の湿分分離器において、 前記液滴補集部を、前記流路の外側に、前記流路の流路
   方向とほぼ平行となるように備え、前記開口部を介し
   て、前記流路を通過する前記湿り蒸気に含まれる液滴
   を、前記流路方向における液滴補集部中央部側から補集
   するようにしたことを特徴とする湿分分離器。
4. 【請求項４】 請求項１乃至３のうちいずれか１項に記
   載の湿分分離器において、 前記開口部に、前記流路を通過する前記湿り蒸気に含ま
   れる液滴を前記流路側から前記液滴補集部側へと導くガ
   イド部を備えたことを特徴とする湿分分離器。
5. 【請求項５】 供給された湿り蒸気が通過する少なくと
   も一部分が曲折した複数の流路を備えた湿分分離器にお
   いて、 前記流路の非曲折部に、前記流路の流路方向を含む面に
   対して直交する方向に延設された一対の開口部と、 前記各開口部を介して、前記流路を通過する前記湿り蒸
   気に含まれる液滴を補集する液滴補集部と、 前記各開口部に備えられ、前記流路を通過する前記湿り
   蒸気に含まれる液滴を前記流路側から前記液滴補集部側
   へと導くガイド部とを備えたことを特徴とする湿分分離
   器。
6. 【請求項６】 供給された湿り蒸気が通過する少なくと
   も一部分が曲折した複数の流路を備えた湿分分離器にお
   いて、 前記流路の非曲折部に、前記流路の流路方向を含む面に
   対して直交する方向に沿って延設された複数の開口部か
   らなる第１の開口部群と、 前記流路の非曲折部に、前記流路の流路方向を含む面に
   対して直交する方向に沿って延設された複数の開口部か
   らなる第２の開口部群と、 前記第１および第２の開口部群の各開口部を介して、前
   記流路を通過する前記湿り蒸気に含まれる液滴を補集す
   る液滴補集部と、 前記各開口部に備えられ、前記流路を通過する前記湿り
   蒸気に含まれる液滴を前記流路側から前記液滴補集部側
   へと導くガイド部とを備えたことを特徴とする湿分分離
   器。
7. 【請求項７】 請求項６に記載の湿分分離器において、 前記第１の開口部群の各開口部と前記第２の開口部群の
   各開口部との寸法形状をほぼ同一とし、前記第１の開口
   部群の各開口部と前記第２の開口部群の各開口部とを互
   いに並設させるようにしたことを特徴とする湿分分離
   器。
8. 【請求項８】 請求項１乃至７のうちいずれか１項に記
   載の湿分分離器において、 前記液滴補集部内において、前記液滴補集部に補集され
   た液滴によって、渦を形成させるようにしたことを特徴
   とする湿分分離器。