JP2008175740A - 湿分分離器 - Google Patents

Abstract

【課題】湿分分離器において、湿分分離エレメント内での湿分の滞留を抑制して湿分排出性能を向上することで湿分分離性能の向上を図る。
【解決手段】胴体４０の一端部から加熱管群４４を挿通し、他端部に蒸気入口４１を設け、内部に蒸気入口４１に連通するマニホールド４９を配設し、マニホールド４９の側部に蒸気の吹出口５０を複数設け、胴体４０内の下部に第１支持板５１及び下支持枠５６を固定することで蒸気流動空間Ｓ₁とドレン通路５２を区画し、マニホールド４９に対応して湿分分離エレメント５３を設け、湿分分離エレメント５３により湿分が除去された蒸気を加熱管群４４により加熱して高温再熱蒸気として蒸気出口４２に流動させる一方、蒸気入口４１側の湿分分離エレメント５３ａに、湿分を流下流路Ｐ₁及びＵ字流路Ｐ₂からドレン通路５２に排出するように構成し、Ｕ字流路Ｐ₂にループシール６０を設けている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、蒸気から湿分を除去する湿分分離器に関するものであり、特に、原子力発電プラントなどに適用して好適である。

例えば、加圧水型原子力発電プラントでは、原子炉にて、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ものである。そして、この加圧水型原子炉は、高温高圧の一次冷却水の熱を蒸気発生器を介して二次冷却水に伝え、二次冷却水で水蒸気を発生させるものである。また、蒸気発生器は、多数の細い伝熱管の内側を一次冷却水が流れ、外側を流れる二次冷却水に熱を伝えて水蒸気を生成し、この水蒸気をタービン発電機に送給している。

一方、このタービン発電機では、高圧タービン及び低圧タービンを有する蒸気タービンと、この蒸気タービンの出力により発電する発電機を有している。この場合、高圧タービンと低圧タービンとの間には、一般的に、湿分分離器が設けられている。この湿分分離器は、高圧タービン〜排出される低圧蒸気に含まれる湿分を分離すると共に、低圧蒸気を再加熱して過熱蒸気として低圧タービンに供給することで、この低圧タービンの出口湿り度を低減させてエロージョンを防止すると共に、タービンプラントの熱効率を向上させている。

図１１は、従来の湿分分離器を表す概略図、図１２は、従来の湿分分離器の要部断面図である。

従来の湿分分離器において、図１１及び図１２に示すように、円筒形状をなす胴体００１は、一端部から加熱管００２が挿通され、他端部から２つのマニホールド００３が加熱管００２の下方両側に挿通されている。そして、加熱管００２には、蒸気発生器からの高圧加熱蒸気が供給される一方、各マニホールド００３には、高圧タービンからの湿分を含む低温再熱蒸気が供給され、側部に形成された多数の吹出口００４から蒸気を胴体００１内へ吹き出し可能となっている。

胴体内の下部には、水平な仕切底板００５が固定されることでその下方にドレン通路００６が区画され、胴体００１にこのドレン通路００６のドレン（湿分）を排出するドレン出口００７が形成されている。また、この仕切底板００５上に、各マニホールド００３に対応して左右一対の湿分分離エレメント００８がそれぞれ固定されている。この湿分分離エレメント００８は、波形をなすセパレータベーン００８ａが所定間隔で多数積層された状態で、上下の支持枠００８ｂ，００８ｃにより支持されて構成され、下支持枠００８ｃにドレンスリット００８ｄが形成されている。

そして、各湿分分離エレメント００８の上部には、左右一対の仕切側板００９が固定されており、この一対の仕切側板００９の間の上方には、上述した加熱管００２が位置しており、加熱管００２の上方に位置する胴体００１に、湿分が分離された蒸気を排出する蒸気出口０１０が形成されている。なお、この蒸気出口０１０から排出された高温再熱蒸気は、低圧タービンに送られる。

従って、高圧タービンからの低温再熱蒸気は、各マニホールド００３を通って多数の吹出口００４から胴体００１内へ吹き出され、内壁面にガイドされながら各湿分分離エレメント００８に導入される。すると、蒸気が湿分分離エレメント００８を通過するときに、湿分がセパレータベーン００８ａに衝突することで分離される。そして、湿分が分離された蒸気は、左右一対の仕切側板００９の間を通って上昇し、加熱管に接触することで加熱され、高温再熱蒸気となって蒸気出口０１０から排出される。一方、湿分分離エレメント００８で分離された湿分は、ドレンスリット００８ｄを通ってドレン通路００６に流下し、ドレン出口００７から外部に排出される。

このような湿分分離器としては、下記特許文献１、２、３に記載されたものがある。

特開２００２−１３０６０９号公報 実開平０４−０８２５０５号公報 特開２０００−３１０４０１号公報

上述した従来の湿分分離器では、低温再熱蒸気がマニホールド００３を通り、多数の吹出口００４から胴体００１内へ吹き出され、湿分分離エレメント００８を通過するときに蒸気から湿分が分離される。そして、湿分が分離された蒸気は、上昇して蒸気出口０１０から排出される一方、分離された湿分は、ドレンスリット００８ｄを通ってドレン通路００６に流下し、ドレン出口００７から外部に排出される。この場合、湿分分離エレメント００８は、セパレータベーン００８ａが多数積層された状態で支持枠００８ｂ，００８ｃにより支持され、下部にドレンスリット００８ｄが形成されて構成されることから、湿分分離エレメント００８の内部に淀み部が形成される。すると、積層されたセパレータベーン００８ａに導入された蒸気は、この淀み部で渦となり、ドレンスリット００８ｄからの湿分（ドレン）の排出を阻害してしまい、ドレン排出性能が低下し、その結果、蒸気の湿分分離性能が低下してしまうという問題がある。

また、上述した湿分分離器では、装置のコンパクト化が望まれており、そのためには胴体やマニホールドを小径化する必要がある。上述した従来の湿分分離器では、低温再熱蒸気がマニホールド００３を通り、多数の吹出口００４から胴体００１内へ吹き出され、湿分分離エレメント００８を通過するときに蒸気から湿分が分離される。この場合、マニホールド００３を小径化すると、このマニホールド００３内を流動する蒸気の流速が増大し、吹出口００４から吹き出された蒸気が胴体００１の先端側の隔壁に衝突して静圧回復することから、胴体００１内で圧力分布が生じてしまう。即ち、胴体００１内の圧力は、マニホールド００３の基端部側で低圧となり、先端部側で高圧となる。

このようにマニホールド００３内で圧力差が発生すると、ドレン通路００６の圧力は、マニホールド００３の先端部側の高圧に支配されることから、マニホールド００３における基端部側の圧力が低くなる。すると、ドレン通路００６内の蒸気がドレン（湿分）を伴ってドレンスリット００８ｄから湿分分離エレメント００８側へ吹き上がり、分離した湿分をドレン通路００６に排出することができないばかりか、湿分を分離した蒸気がドレンスリット００８ｄから吹き上がったドレンを持ち去ってしまい、湿分分離エレメント００８での湿分分離性能が低下してしまうという問題がある。

本発明は上述した課題を解決するものであり、湿分分離エレメント内での湿分の滞留を抑制して湿分排出性能を向上することで湿分分離性能の向上を図った湿分分離器を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するための請求項１の発明の湿分分離器は、中空形状をなす胴体と、該胴体の内部に湿分を含む蒸気を導入する蒸気入口と、前記胴体の内部に設けられて前記蒸気入口から供給された蒸気が通過することで湿分を分離する湿分分離エレメントと、前記胴体の上部に設けられて前記湿分分離エレメントにより湿分が分離された蒸気を排出する蒸気出口と、前記胴体の下部に設けられて前記湿分分離エレメントにより蒸気から分離された湿分を一時的に貯留するドレン通路と、前記湿分分離エレメントと前記ドレン通路とを連通する連通開口と、前記ドレン通路に貯留する湿分を排出するドレン出口とを具えた湿分分離器において、前記湿分分離エレメント内における蒸気の通過方向における両側に蒸気から分離した湿分を前記連通開口に導くガイド部材を設けることを特徴とするものである。

請求項２の発明の湿分分離器では、前記湿分分離エレメントを通過して前記蒸気出口に流動する蒸気流動空間と前記ドレン通路を区画する第１仕切壁が設けられ、該第１仕切壁に前記湿分分離エレメントにより分離された湿分を前記連通開口を通して前記ドレン通路に流すドレン流通路が設けられ、該ドレン流通路に前記ドレン通路の湿分が該ドレン流通路を通して前記蒸気流動空間側に吹き上がるのを抑制する吹き上がり抑制手段が設けられることを特徴としている。

請求項３の発明の湿分分離器では、前記湿分分離エレメントは、複数のエレメントが直線状に列設して構成され、前記エレメントに対してヘダーが固定され、前記エレメントと前記ヘダーとが前記連通開口により連通する一方、前記ドレン通路と前記ヘダーとが前記ドレン流通路により連通し、該ドレン流通路に前記吹き上がり抑制手段としてのループシールが設けられることを特徴としている。

請求項４の発明の湿分分離器では、前記エレメントは、波形をなす複数のセパレータベーンが所定間隔で積層され、この積層状態にあるセパレータベーンが上支持枠及び下支持枠により支持されてなり、前記ガイド部材は、前記セパレータベーンの端部により形成される前記下支持枠の隅部を埋めるように配置されることを特徴としている。

請求項５の発明の湿分分離器では、前記連通開口は、前記下支持枠の水平方向に沿って複数設けられることを特徴としている。

請求項６の発明の湿分分離器では、前記ガイド部材は、前記連通開口のない領域に設けられることを特徴としている。

請求項７の発明の湿分分離器では、前記ドレン流通路は、仕切板により複数の通路に分割され、該複数の通路に対応して前記連通開口が設けられることを特徴としている。

請求項８の発明の湿分分離器では、前記ループシールは、前記湿分分離エレメントの下方における前記第１仕切壁を貫通する流下流路と、該流下流路における前記ドレン通路側の端部に設けられたＵ字流路とを有することを特徴としている。

請求項９の発明の湿分分離器では、前記湿分分離エレメントと前記ドレン通路とを連通するガス抜き孔が前記連通開口より上方側に設けられることを特徴としている。

請求項１０の発明の湿分分離器では、前記吹き上がり抑制手段は、前記蒸気入口の近傍に位置する前記ドレン流通路に対して設けられることを特徴としている。

請求項１１の発明の湿分分離器では、前記胴体は横置き円筒形状をなし、長手方向における一端部に前記蒸気入口が形成され、内部に該蒸気入口に連通する２つのマニホールドが挿通され、該マニホールドの側部に前記胴体内へ蒸気を吹き出す複数の吹出口を有し、前記胴体内の下部に前記第１仕切壁が固定されることで前記蒸気流動空間と前記ドレン通路が区画され、該第１仕切壁上に前記２つのマニホールドに対応して前記湿分分離エレメントがそれぞれ設けられ、前記各マニホールドの吹出口から吹出された蒸気は、前記各湿分分離エレメントを通過することで湿分が除去され、湿分が除去された蒸気は前記蒸気出口に流動する一方、湿分は前記ドレン流通路から前記ドレン通路を通ってドレン出口に導かれることを特徴としている。

請求項１２の発明の湿分分離器では、前記胴体の長手方向における他端部から前記各マニホールドの上方に加熱管が挿通され、前記胴体内の両側部に前記湿分分離エレメントを境界とする第２仕切壁が固定されることで蒸気供給空間と蒸気排出空間とが区画され、前記各湿分分離エレメントを通過することで湿分が除去され蒸気は、前記蒸気排出空間から前記加熱管に接触して加熱されてから前記蒸気出口に流動することを特徴としている。

請求項１の発明の湿分分離器によれば、中空形状をなす胴体に対して内部に湿分を含む蒸気を導入する蒸気入口を設け、胴体の内部に蒸気入口から供給された蒸気が通過することで湿分を分離する湿分分離エレメントを設け、胴体の上部に湿分分離エレメントにより湿分が分離された蒸気を排出する蒸気出口を設ける一方、胴体の下部に湿分分離エレメントにより蒸気から分離された湿分を一時的に貯留するドレン通路を設け、湿分分離エレメントとドレン通路とを連通開口により連通し、ドレン通路に貯留する湿分を排出するドレン出口を設けて構成し、湿分分離エレメント内における蒸気の通過方向における両側に蒸気から分離した湿分を連通開口に導くガイド部材を設けている。

従って、蒸気入口から胴体内に導入された蒸気は、湿分分離エレメントを通過することで湿分が分離され、湿分が分離された蒸気は蒸気出口から排出される一方、蒸気から分離された湿分は、連通開口を通ってドレン通路に移動して一時的に貯留され、ドレン出口から排出されることとなり、このとき、湿分分離エレメント内で蒸気から分離された湿分は、ガイド部材により適正に連通開口に導かれることとなり、湿分分離エレメント内での湿分の滞留が抑制され、湿分排出性能を向上することで湿分分離性能の向上を図ることができる。

請求項２の発明の湿分分離器によれば、湿分分離エレメントを通過して蒸気出口に流動する蒸気流動空間とドレン通路を区画する第１仕切壁を設け、第１仕切壁に湿分分離エレメントにより分離された湿分を前記連通開口を通して前記ドレン通路に流すドレン流通路を設け、ドレン流通路にドレン通路の湿分がドレン流通路を通して蒸気流動空間側に吹き上がるのを抑制する吹き上がり抑制手段を設けるので、湿分がドレン流通路からドレン通路に移動してドレン出口から排出されるとき、蒸気流動空間にて蒸気の圧力分布が発生し、蒸気流動空間とドレン通路との間に圧力差が生じたとしても、吹き上がり抑制手段によりドレン通路の湿分がドレン流通路を通して蒸気流動空間側に吹き上がる現象が抑制されることとなり、ドレン通路から湿分分離エレメント側への湿分の逆流を抑制して湿分分離性能の向上を図ることができる。

請求項３の発明の湿分分離器によれば、前記湿分分離エレメントを複数のエレメントを直線状に列設して構成し、各エレメントに対してヘダーを固定し、エレメントとヘダーとを連通開口により連通する一方、ドレン通路とヘダーとを前記ドレン流通路により連通し、ドレン流通路に吹き上がり抑制手段としてのループシールを設けるので、ループシールという簡易な構成でドレン通路から湿分分離エレメント側への湿分の逆流を抑制することができる。

請求項４の発明の湿分分離器によれば、エレメントを、波形をなす複数のセパレータベーンを所定間隔で積層し、この積層状態にあるセパレータベーンを上支持枠及び下支持枠により支持して構成し、ガイド部材をセパレータベーンの端部により形成される下支持枠の隅部を埋めるように配置するので、ガイド部材により下支持枠の隅部が埋められることで、この隅部での渦の発生が抑制され、湿分排出性能を向上することができる。

請求項５の発明の湿分分離器によれば、連通開口を下支持枠の水平方向に沿って複数設けるので、湿分分離エレメント内で蒸気から分離された湿分は、ガイド部材により適正に連通開口に導かれ、複数連通開口からドレン通路へ移動することとなり、湿分分離エレメント内での湿分の滞留が抑制され、湿分排出性能を向上することができる。

請求項６の発明の湿分分離器によれば、ガイド部材を連通開口のない領域に設けるので、ガイド部材により適正に連通開口に導かれ、連通開口からドレン通路へ移動することとなり、湿分の流量が損減したときにも、湿分分離エレメント内での湿分の滞留が抑制され、湿分排出性能を向上することができる。

請求項７の発明の湿分分離器によれば、ドレン流通路を仕切板により複数の通路に分割し、この複数の通路に対応して連通開口を設けるので、湿分分離エレメント内で蒸気から分離された湿分は、ガイド部材により適正に連通開口に導かれ、通路ごとに連通開口からドレン通路へ移動することとなり、湿分分離エレメント内での湿分の滞留が抑制され、湿分排出性能を向上することで湿分分離性能の向上を図ることができる。

請求項８の発明の湿分分離器によれば、ループシールとして、湿分分離エレメントの下方における第１仕切壁を貫通する流下流路と、流下流路におけるドレン通路側の端部に設けられたＵ字流路とを設けるので、湿分分離エレメントにより分離された湿分は、流下流路からＵ字流路を通ってドレン通路に移動することとなり、このＵ字流路がここに貯留される湿分によりループシールを構成することで、このループシールにより湿分の吹き上がりを適正に抑制することができる。

請求項９の発明の湿分分離器によれば、湿分分離エレメントとドレン通路とを連通するガス抜き孔を連通開口より上方側に設けるので、流下流路内に圧力勾配が発生したとき、内部の圧力をガス抜き孔から開放することで内部の圧力を均一に維持することができると共に、起動直後に湿分の吹き上がりを湿分飛散防止壁により抑制することができる。

請求項１０の発明の湿分分離器によれば、吹き上がり抑制手段を蒸気入口の近傍に位置するドレン流通路に対して設けるので、湿分を含む蒸気が蒸気入口から胴体の内部に導入されるとき、胴体内にて、蒸気の流速により蒸気入口の近傍と奥部との間に圧力分布が発生しやすく、この場合、蒸気入口の近傍で蒸気流動空間とドレン通路との間に圧力差が生じるため、吹き上がり抑制手段により湿分の吹き上がりを適正に抑制することができる。

請求項１１の発明の湿分分離器によれば、胴体を横置き円筒形状とし、長手方向における一端部に蒸気入口を形成し、内部に蒸気入口に連通する２つのマニホールドを挿通し、マニホールドの側部に蒸気の吹出口を複数設け、胴体内の下部に第１仕切壁を固定することで蒸気流動空間とドレン通路を区画し、第１仕切壁上に２つのマニホールドに対応して湿分分離エレメントをそれぞれ設け、各マニホールドの吹出口から吹出された蒸気を各湿分分離エレメントを通過させることで湿分を除去し、湿分が除去された蒸気を蒸気出口に流動させる一方、湿分をドレン流通路からドレン通路を通ってドレン出口に導くので、胴体内に蒸気を効率的に流動して適性に湿分を分離することができる。

請求項１２の発明の湿分分離器によれば、胴体の長手方向における他端部から各マニホールドの上方に加熱管を挿通し、胴体内の両側部に湿分分離エレメントを境界とする第２仕切壁を固定することで蒸気供給空間と蒸気排出空間とを区画し、各湿分分離エレメントを通過させることで湿分が除去され蒸気を蒸気排出空間から加熱管に接触して加熱してから蒸気出口に流動するので、湿分を分離した蒸気を加熱してから排出することで、蒸気の有効利用を図ることができる。

以下に添付図面を参照して、本発明に係る湿分分離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い。

図１は、本発明の実施例１に係る湿分分離器を表す蒸気入口側の要部断面図、図２は、図１のII−II断面図、図３は、実施例１の湿分分離器におけるヘダーを表す概略図、図４は、実施例１の湿分分離器を表すドレン出口側の要部断面図、図５は、実施例１の湿分分離器を表す概略図、図６は、実施例１の湿分分離器を表す縦断面図、図７は、実施例１の湿分分離器の内部構造を表す切欠斜視図、図８は、実施例１の湿分分離器が適用された発電プラントの概略構成図である。

実施例の発電プラントは、例えば、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：Pressurized Water Reactor）やこれを改良した改良型加圧水型原子炉（ＡＰＷＲ：Advanced Pressurized Water Reactor）に適用することができるが、他の発電プラントにも適用可能である。

即ち、本実施例の発電プラントにおいて、図８に示すように、蒸気発生器１１は、蒸気タービン１２と冷却水配管１３を介して連結されており、この蒸気タービン１２は高圧タービン１４及び低圧タービン１５を有すると共に、発電機１６が接続されている。また、高圧タービン１４と低圧タービン１５との間には、湿分分離器１７が設けられており、高圧タービン１４と湿分分離器１７は低温再熱管１８により連結され、湿分分離器１７と低圧タービン１５は高温再熱管１９により連結されている。更に、蒸気タービン１２は、復水器２０を有しており、冷却水配管２１を介して蒸気発生器１１に連結されており、この冷却水配管２１には復水ポンプ２２が設けられている。

従って、蒸気発生器１１にて、高圧高温の軽水と熱交換を行って生成された蒸気は、冷却水配管１３を通して蒸気タービン１２（高圧タービン１４から低圧タービン１５）に送られ、この蒸気により蒸気タービン１２を駆動して発電機１６により発電を行う。この場合、蒸気発生器１１からの蒸気は、高圧タービン１４を駆動した後、湿分分離器１７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１５を駆動する。そして、蒸気タービン１２を駆動した蒸気は、復水器２０で冷却された後、冷却水配管２１を通して蒸気発生器１１に戻される。

上述した本実施例の湿分分離器１７において、図５乃至図７に示すように、胴体４０は、横置きの中空円筒形状をなし、一端部が閉塞されて他端部に湿分を含む蒸気（低温再熱蒸気）を導入する蒸気入口４１が形成されると共に、上部に湿分が分離されて加熱された蒸気（高温再熱蒸気）を排出する蒸気出口４２が形成される一方、下部に蒸気から分離された湿分（ドレン）を排出するドレン出口４３が形成されている。そして、図８に示すように、蒸気入口４１は、低温再熱管１８を介して高圧タービン１４に連結され、蒸気出口４２は、高温再熱管１９を介して低圧タービン１５に連結され、ドレン出口４３は、図示しないドレン配管を介してドレンタンクに連結されている。

この胴体４０は、図５乃至図７に示すように、その長手方向における一端部から加熱管群４４が挿通されている。この加熱管群４４は、胴体４０の外部に位置する蒸気室４５と、この蒸気室４５から胴体４０内に延出されたＵ字形状をなす複数の加熱管４６とから構成されている。この複数の加熱管４６は、胴体４０の内部に固定された一対の隔壁４７及びその間に固定された複数の支持壁４８により支持されている。そして、蒸気室４５は、内部が上下に分割され、複数の加熱管４６の一端部が連結される上側の入口管台４５ａに、蒸気発生器１１の冷却水配管１３から分岐された配管が連結される一方、複数の加熱管４６の他端部が連結される下側の出口管台４５ｂにドレンタンクに延出されるドレン配管が連結されている。

また、胴体４０は、その長手方向における他端部から、加熱管群４４の下方の両側に位置して左右一対のマニホールド４９が挿通されている。このマニホールド４９は、複数の支持壁４８を貫通すると共に、先端部が一方の隔壁４７に固定されて閉塞している。そして、マニホールド４９は、基端部が他方の隔壁４７に固定されると共に貫通し、蒸気入口４１に連通している。また、マニホールド４９は、胴体４０の壁面に対向する側部にこの胴体４０内へ蒸気を吹き出す複数の吹出口５０が形成されている。

胴体４０内の下部には、水平な第１支持板５１が固定され、この第１支持板５１の両側には、２つのマニホールド４９に対応して左右一対の湿分分離エレメント５３が設けられている。湿分分離エレメント５３は、マニホールド４９の各吹出口５０に対向して位置し、蒸気が通過することで湿分を分離することができる。即ち、この湿分分離エレメント５３は、波形をなすセパレータベーン５４が所定間隔で多数積層された状態で、上下の支持枠５５，５６により支持されて構成されている。本実施例では、下支持枠５６が第１支持板５１の両側部に一体に固定されると共に、胴体４０の内壁面に固定されることで、ドレン通路５２が区画されており、このドレン通路５２の下方に上述したドレン出口４３が設けられている。即ち、第１支持板５１と下支持枠５６により本発明の第１仕切壁が構成されることとなる。

この各湿分分離エレメント５３の上部には、左右一対の第２支持板５７が立設され、加熱管群４４の両側に沿って湾曲するように上方に延出され、上端部が胴体４０に連結される一方、下端部が上支持枠５５に連結されている。従って、胴体４０の内部空間は、上述した第１支持板５１と下支持枠５６により構成された第１仕切壁により、マニホールド４９の吹出口５０から吹出された蒸気が湿分分離エレメント５３を通過して蒸気出口４２に流動する蒸気流動空間Ｓ₁と、湿分分離エレメント５３により分離された湿分をドレン出口４３に導くドレン通路５２とに区画されている。また、蒸気流動空間Ｓ₁は、湿分分離エレメント５３を境界とする第２支持板５７及び上支持枠５５により、吹出口５０から吹出された蒸気が湿分分離エレメント５３に流動する蒸気供給空間Ｓ₂₁と、湿分分離エレメント５３により湿分が分離された蒸気を蒸気出口４２に流動する蒸気排出空間Ｓ₂₂とに区画されている。即ち、第２支持板５７と上支持枠５５により本発明の第２仕切壁が構成されることとなる。

なお、上述した湿分分離エレメント５３は、胴体４０の長手方向に沿って配設されているが、マニホールド４９の蒸気入口４１側にて、メンテナンス空間Ｓ₃により２つの湿分分離エレメント５３ａ，５３ｂの領域に分割されている。そして、各湿分分離エレメント５３ａ，５３ｂは、両者の間に複数のジャッキボルト５８が介装されることで支持されている。

そして、この湿分分離エレメント５３は、複数のエレメントが胴体４０の長手方向に沿って直線状に列設して構成されている。この各エレメントにて、図１乃至図３に示すように、波形をなす複数のセパレータベーン５４が所定間隔で積層され、上下の支持枠５５，５６により支持されており、マニホールド４９の吹出口５０から吹き出された蒸気がこの複数のセパレータベーン５４の間を通過することで、蒸気に含まれる湿分が衝突して分離される。下支持枠５６（第１仕切壁）は、蒸気供給空間Ｓ₂₁側に立設する縦壁部５６ａと、蒸気排出空間Ｓ₂₂側に立設する縦壁部５６ｂとを有している。そして、ドレン出口４３側に位置する湿分分離エレメント５３ｂにて、図４に詳細に示すように、湿分分離エレメント５３ｂ（蒸気流動空間Ｓ₁）とドレン通路５２とを連通するドレン開口（ドレン流通路）５９が形成されており、セパレータベーン５４で分離した湿分、つまり、ドレンをこのドレン開口５９を通してドレン通路５２に排出し、一時的に貯留することができる。

一方、蒸気入口４１側に位置する湿分分離エレメント５３ａにて、図１乃至図３に詳細に示すように、胴体４０内の圧力変動により、ドレン通路５２の湿分がドレン開口５９を通して蒸気流動空間Ｓ₁側に吹き上がるのを抑制する吹き上がり抑制手段として、ループシール６０が設けられている。この場合、図５及び図６に示すように、胴体４０内にてその長手方向で圧力変動が発生すると、マニホールド４９の蒸気入口４１側にて、蒸気流動空間Ｓ₁の圧力がドレン通路５２の圧力よりも低くなる現象が顕著となり、ドレン通路５２の湿分がドレン開口５９を通して蒸気流動空間Ｓ₁側に吹き上がるおそれがある。そのため、マニホールド４９の蒸気入口４１側に位置する湿分分離エレメント５３、つまり、メンテナンス空間Ｓ₃により分割された一方の湿分分離エレメント５３ａが配設された領域Ａにて、図１乃至図３に示すように、ループシール６０を設けている。

即ち、第１支持板５１の端部における湿分分離エレメント５３ａにて、下支持枠５６における蒸気排出空間Ｓ₂₂側の縦壁部５６ｂには、第１支持板５１上に箱型水平形状をなすヘダー６１が固定されると共に、このヘダー６１に対応する縦壁部５６ａに連通開口６２が形成されている。また、ヘダー６１の下部には、第１支持板５１を貫通するようにダクト６３が設けられ、上端部がヘダー６１に連通する一方、下端部に上方に開口する貯留部６４が形成され、この貯留部６４にガス抜き孔６５が形成されている。そして、ヘダー７１及びダクト７３により、ドレン流通路として、湿分分離エレメント５３ａ（蒸気排出空間Ｓ₂₂）の下方における第１支持板５１を貫通する流下流路Ｐ₁が設けられると共に、ダクト７３及び貯留部７４により、流下流路Ｐ₁におけるドレン通路５２側の端部にＵ字流路Ｐ₂が設けられ、この流下流路Ｐ₁とＵ字流路Ｐ₂によりループシール６０が構成されている。

また、湿分分離エレメント５３ａにて、ヘダー６１に対応する縦壁部５６ｂには、連通開口６２の上方に位置してガス抜き孔６６が形成されており、流下流路Ｐ₃の上端部が湿分分離エレメント５３ａ内に連通している。

なお、上述したヘダー６１は、その箱型形状の上部にガスを貯める空間を確保して、ドレンの円滑な流れを確保することを目的としている。即ち、箱型形状の上部にガスを貯める空間を確保する十分な高さを取り、且つ、ガス抜き孔６６を設けることで、ヘダー６１内の胴体４０の長手方向に均圧なガス空間を確保して、連通開口６２におけるドレン逆流を抑制するためである。また、湿分分離器１７の運転開始時において、貯留部６４にドレンが溜まるまでの間、貯留部６４内のガスをガス貯め空間に抜いて、連通開口６２からドレンが流入し易くするためでもある。

このヘダー６１の高さが十分に取れない場合、ヘダー６１内でドレンがガス抜き穴６６を閉塞し、ヘダー６１内の圧力が上昇するため、ダクト６３内を流下するドレンの流れを乱すことになる。また、連通開口６２から円滑なドレンの流入を阻害する原因にもなる。

また、連通開口６２は、胴体４０の長手方向で一対の隔壁４７の間に一定間隔で配置され、ヘダー６１は胴体４０の長手方向に連通開口６２が配置されている範囲に設けられる。ダクト６３は、ヘダー６１の長手方向の全長に渡って設ける必要はない。複数の連通開口６２に対応した位置に１つのヘダー６１を設置することが望ましい。胴体４０の長手方向に幅広のダクト６３を設けると、ダクト６３内で長手方向にドレンの液勾配が付いてシール高さが不均一となり、湿分（ドレン）を伴った蒸気が、ドレン通路５２側からダクト６３を経由してヘダー６１側へ吹き上がり易くなるからである。

更に、湿分分離エレメント５３ａにて、下支持枠５６における蒸気排出空間Ｓ₂₂側に立設する縦壁部５６ｂには、複数（本実施例では、３つ）の連通開口６２がこの下支持枠５６の水平方向に沿って形成されている。そして、この下支持枠５６内にて、湿分分離エレメント５３ａ内における蒸気の通過方向（図２にて、矢印方向）におけるその両側に、蒸気から分離した湿分を各連通開口６２に導くガイド部材として、渦防止ブロック６７が設けられている。この渦防止ブロック６７は、三角断面形状をなし、セパレータベーン５４の端部により形成される下支持枠５６の隅部を埋めるように、連通開口６２のない領域に所定高さまで配置されている。そして、渦防止ブロック６７は、下支持枠５６内の湿分を連通開口６２に導入する傾斜ガイド面６７ａを有している。

ここで、本実施例の湿分分離器１７による湿分分離の作用について、図１乃至図８を用いて詳細に説明する。

本実施例の湿分分離器１７による湿分分離において、図８に示すように、蒸気発生器１１で生成された加熱蒸気は、冷却水配管１３を通して蒸気タービン１２を構成する高圧タービン１４に送られると共に、湿分分離器１７に送られる。そして、高圧タービン１４を駆動した低温再熱蒸気は、低温再熱管１８を通して湿分分離器１７に送られ、ここで、蒸気に含まれる湿分が除去されると共に加熱されて高温再熱蒸気となり、高温再熱管１９を通して低圧タービン１５に送られる。

この湿分分離器１７では、図５乃至図７に示すように、蒸気発生器１１で生成された加熱蒸気が蒸気室４５の入口管台４５ａから加熱管群４４に供給され、胴体４０内に配設された複数の加熱管４６を通って蒸気室４５に戻され、出口管台４５ｂからドレンとして排出される。

一方、高圧タービンからの低温再熱蒸気は、各蒸気入口４１からマニホールド４９内に供給され、多数の吹出口５０から胴体４０の蒸気供給空間Ｓ₂₁へ吹き出される。この胴体４０の蒸気供給空間Ｓ₂₁内に吹き出された蒸気は、内壁面に沿って各湿分分離エレメント５３に案内される。すると、この湿分分離エレメント５３にて、蒸気が波形をなす複数のセパレータベーン５４の間を通過することで、この蒸気に含まれる湿分がセパレータベーン５４に衝突することで、ドレンとなって分離される。

そして、湿分分離エレメント５３により湿分が分離された蒸気は、左右の第２支持板５７により区画された蒸気排出空間Ｓ₂₂を通って上昇し、複数の加熱管４６の間を通過する際に、各加熱管４６内を通る加熱蒸気により加熱され、高温再熱蒸気となって蒸気出口４２から排出される。一方、湿分分離エレメント５３で蒸気から分離された湿分（ドレン）は、図４に示すように、ドレン開口５９を通ってドレン通路５２に流下し、ドレン出口４３から外部に排出される。

ところで、本実施例の湿分分離器１７では、装置のコンパクト化のために胴体４０やマニホールド４９の小径化が図られており、マニホールド４９内を流動する蒸気の流速が増大し、各吹出口５０から吹き出された蒸気がマニホールド４９の先端側、つまり、蒸気室４５側（図５にて左側）の隔壁４７に衝突して静圧回復することから、胴体４０内の長手方向で圧力分布が生じる。そして、胴体４０の長手方向にて、マニホールド４９の蒸気入口４１側の圧力に比べて、蒸気が多く流れる先端側の圧力が高くなり、この圧力が多数のドレン開口５９を通してドレン通路５２に作用する。そのため、胴体４０内におけるマニホールド４９の蒸気入口４１側では、高圧側となるドレン通路５２の蒸気が湿分（ドレン）を伴ってドレン開口５９から低圧側となる湿分分離エレメント５３側へ吹き上がり、この湿分分離エレメント５３による湿分分離性能を低下させてしまう。

しかし、本実施例では、図１乃至図２に示すように、胴体４０内におけるマニホールド４９の蒸気入口４１側に湿分分離エレメント５３ａにて、流下流路Ｐ₁とＵ字流路Ｐ₂により構成されるループシール６０が設けられている。従って、マニホールド４９の蒸気入口４１側に位置する湿分分離エレメント５３ａでは、ドレン開口５９がないため、流下流路Ｐ₁及びＵ字流路Ｐ₂を通ってドレン通路５２に流下し、ドレン出口４３から外部に排出される。即ち、マニホールド４９の蒸気入口４１側に位置する湿分分離エレメント５３ａにて、蒸気から分離された湿分（ドレン）は、連通開口６２からヘダー６１及びダクト６３内の流下流路Ｐ₁に流れ、この流下流路Ｐ₁から下方の貯留部６４に一時的に貯留された後、この貯留部６４の開口部からドレン通路５２に流下し、ドレン出口４３から外部に排出される。このとき、ダクト６３及び貯留部６４におけるＵ字流路Ｐ₂には、ループシール５０が形成され、本実施例での吹き上がり抑制手段が構成される。

そのため、マニホールド４９の各吹出口５０から胴体４０に吹き出された蒸気により圧力分布が生じ、胴体４０内におけるマニホールド４９の蒸気入口４１側にて、ドレン通路５２の蒸気が湿分分離エレメント５３ａ側へ吹き上がろうとしても、Ｕ字流路Ｐ₂及び流下流路Ｐ₁を通って湿分分離エレメント５３ａ側に吹き上がるのは困難であり、湿分を伴った蒸気の吹き上がりが阻止され、湿分分離エレメント５３ａによる湿分分離性能の低下が抑制される。そして、湿分分離エレメント５３ａで蒸気から分離された湿分は、連通開口７２から流下流路Ｐ₁及びＵ字流路Ｐ₂を通ってドレン通路５２に流下することとなり、ドレン出口４３から適正に排出される。この場合、Ｕ字流路Ｐ₂にループシールが形成されることで、ドレン通路５２の蒸気がＵ字流路Ｐ₂及び流下流路Ｐ₁を通って湿分分離エレメント５３側へ吹き上がることが阻止され、湿分分離エレメント５３ａによる湿分分離性能の低下が抑制される。

また、貯留部６４にドレンが溜まるまでは、Ｕ字流路Ｐ₂にループシールを形成することができず、ドレン通路５２の蒸気がＵ字流路Ｐ₂及び流下流路Ｐ₁を通って湿分分離エレメント５３側へ吹き上がるおそれがある。ところが、本実施例では、流下流路Ｐ₁の上方に位置するヘダー６１に湿分分離エレメント５３ａに連通するガス抜き孔６６が形成されている。そのため、ドレン通路５２の蒸気がＵ字流路Ｐ₂及び流下流路Ｐ₁を通って上昇しても、湿分分離エレメント５３ａに供給されて再び湿分が分離されることとなる。また、ガス抜き孔６６によりヘダー６１の内部の圧力を開放することで、Ｕ字流路Ｐ₂及び流下流路Ｐ₁の圧力を常時均一に維持することができる。

更に、本実施例では、胴体４０内におけるマニホールド４９の蒸気入口４１側に湿分分離エレメント５３ａにて、下支持枠５６内の左右の隅部に蒸気から分離した湿分を連通開口６２に導く渦防止ブロック６７が設けられ、淀み部がない形状となっている。従って、マニホールド４９の各吹出口５０から蒸気供給空間Ｓ₂₁へ吹き出された蒸気が、湿分分離エレメント５３ａを通過するとき、蒸気が各セパレータベーン５４に衝突することで、含有する湿分がドレンとなって分離され、下支持枠５６内に流れ落ち、各連通開口６２を通ってヘダー６１及びダクト６３内の流下流路Ｐ₁に流れる。このとき、下支持枠５６内のドレンは、左右の渦防止ブロック６７の各傾斜面６７ａにガイドされながら連通開口６２に導入されることとなり、下支持枠５６内の隅部で渦が発生することが抑制され、ドレンが滞留することなく、通開口６２から適正に流下流路Ｐ₁に流れる。

このように実施例１の湿分分離器１７にあっては、胴体４０の長手方向における一端部から加熱管群４４を挿通し、他端部に低温再熱蒸気の蒸気入口４１を設け、内部に蒸気入口４１に連通するマニホールド４９を配設し、このマニホールド４９の側部に蒸気の吹出口５０を複数設け、胴体４０内の下部に第１支持板５１及び下支持枠５６を固定することで蒸気流動空間Ｓ₁とドレン通路５２を区画し、マニホールド４９に対応して湿分分離エレメント５３を設け、湿分分離エレメント５３により湿分が除去された蒸気を加熱管群４４により加熱して高温再熱蒸気として蒸気出口４２に流動させる一方、ドレン出口４３側の湿分分離エレメント５３ｂでは、湿分をドレン開口５９からドレン通路５２に排出し、蒸気入口４１側の湿分分離エレメント５３ａでは、湿分を流下流路Ｐ₁及びＵ字流路Ｐ₂からドレン通路５２に排出するように構成し、Ｕ字流路Ｐ₂にループシール６０を設けている。

従って、マニホールド４９の吹出口５０から胴体４０内に導入された湿分を含む蒸気は、湿分分離エレメント５３を通過することで湿分が分離され、この湿分が分離された蒸気は加熱後に蒸気出口４２から排出される一方、湿分は、ドレン開口５９、流下流路Ｐ₁及びＵ字流路Ｐ₂からドレン通路５２に流下してドレン出口４３から排出される。このとき、胴体４０の蒸気流動空間Ｓ₁にて蒸気の圧力分布が発生し、蒸気流動空間Ｓ₁とドレン通路５２との間に圧力差が生じたとしても、蒸気入口４１側の湿分分離エレメント５３ａでは、ループシール６０が設けられていることから、ドレン通路５２から湿分分離エレメント５３ａ側への湿分を伴った蒸気の逆流を抑制することができ、湿分分離性能を向上することができる。

即ち、マニホールド４９の吹出口５０から胴体４０内に導入された湿分を含む蒸気は、湿分分離エレメント５３を通過することで湿分が分離され、この湿分が分離された蒸気は加熱後に蒸気出口４２から排出される一方、湿分は、ドレン開口５９からドレン通路５２に流下してドレン出口４３から排出される。この場合、マニホールド４９の蒸気入口４１側にある湿分分離エレメント５３ａでは、ドレン開口５９がないため、湿分は、流下流路Ｐ₁及びＵ字流路Ｐ₂からドレン通路５２に流下してドレン出口４３から排出される。そのため、胴体４０の蒸気流動空間Ｓ₁にて蒸気の圧力分布が発生し、蒸気流動空間Ｓ₁とドレン通路５２との間に圧力差が生じたとしても、Ｕ字流路Ｐ₂にループシール６０が形成されていることから、ドレン通路５２から湿分分離エレメント５３側への湿分を伴った蒸気の逆流を抑制することができ、湿分分離性能を向上することができる。また、分離された湿分は、連通開口６２から流下流路Ｐ₁及びＵ字流路Ｐ₂を通ってドレン通路５２に排出されることとなり、湿分分離エレメント５３ａ内に滞留して湿分分離性能を低下させることもない。

また、湿分分離エレメント５３ａで分離した湿分をドレン通路５２に排出する流下流路Ｐ₁及びＵ字流路Ｐ₂を、湿分分離エレメント５３ａより蒸気排出空間Ｓ₂₂側に設けている。従って、第１支持板５１から胴体４０の内壁面までに十分な高さを確保することで、貯留部６４の貯留されるドレンの高さを確保することができ、ドレン通路５２からＵ字流路Ｐ₂及び流下流路Ｐ₁を通って湿分分離エレメント５３側へ吹き上がる蒸気の逆流を確実に阻止することができる。

更に、マニホールド４９の蒸気入口４１側の湿分分離エレメント５３ａにて、流下流路Ｐ₁の上方に湿分分離エレメント５３ａに連通するガス抜き孔６７を設けている。従って、湿分分離器１７の運転開始時には、ループシール６０が形成されておらず、ドレン通路５２の蒸気がＵ字流路Ｐ₂及び流下流路Ｐ₁を通ってガス抜き孔６６から湿分分離エレメント５３ａに戻されることとなり、再び、蒸気から湿分を分離して処理することができ、このとき、流下流路Ｐ₁及びＵ字流路Ｐ₂の圧力も開放されることで、Ｕ字流路Ｐ₂及び流下流路Ｐ₁の圧力を常時均一に維持することができる。

そして、本実施例の湿分分離器１７では、胴体４０内におけるマニホールド４９の蒸気入口４１側に湿分分離エレメント５３ａにて、下支持枠５６内の左右の隅部に蒸気から分離した湿分を連通開口６２に導く渦防止ブロック６７を設けている。従って、この渦防止ブロック６７により下支持枠５６には淀み部がない形状となり、湿分分離エレメント５３ａで蒸気から分離された湿分がドレンとして下支持枠５６内に流れ落ち、連通開口６２を通って流下流路Ｐ₁に流れるとき、下支持枠５６内のドレンは、左右の渦防止ブロック６７の各傾斜面６７ａにガイドされながら連通開口６２に導入されることとなり、下支持枠５６内の隅部で渦が発生することが抑制され、ドレンが滞留することなく、連通開口６２から適正に流下流路Ｐ₁に流れることとなり、ドレン排出性能を向上することができる。

また、本実施例では、胴体４０を横置き円筒形状とし、内部に２つのマニホールド４９を配設すると共に、このマニホールド４９に対応して２つの湿分分離エレメント５３を配設し、胴体４０内に各マニホールド４９の上方に加熱管群４４を配設し、各マニホールド４９の吹出口５０から吹出された低温再熱蒸気を各湿分分離エレメント５３を通過させることで湿分を除去し、湿分が除去された蒸気を加熱してから蒸気出口４２に流動させる一方、湿分をドレン開口５９からドレン通路５２を通ってドレン出口４３に導くようにしている。従って、胴体４０内に蒸気を効率的に流動して適性に湿分を分離することができると共に、湿分を分離した蒸気を加熱してから排出することで、蒸気の有効利用を図ることができる。

図９は、本発明の実施例２に係る湿分分離器を表す蒸気入口側の水平断面図である。なお、本実施例の湿分分離器における全体構成は、上述した実施例１とほぼ同様であり、図１、図３乃至図８を用いて説明すると共に、この実施例で説明したものと同様の機能を有する部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。

実施例２において、図１及び図５乃至図９に示すように、湿分分離器１７は、胴体４０の一端部に蒸気入口４１を形成し、上部に蒸気出口４２を形成する一方、下部にドレン出口４３を形成し、この胴体４０の一端部から加熱管群４４が挿通され、内部に加熱管群４４の下方に２つのマニホールド４９が挿通され、胴体４０内の下部に第１支持板５１及び下支持枠５６が固定されることで蒸気流動空間Ｓ₁とドレン通路５２が区画され、各マニホールド４９の吹出口５０に対応して湿分分離エレメント５３が設けられ、各湿分分離エレメント５３における上支持枠５５の上部に第２支持板５７が立設されることで、上支持枠５５と第２支持板５７により蒸気流動空間Ｓ₁が蒸気供給空間Ｓ₂₁と蒸気排出空間Ｓ₂₂とに区画されて構成されている。

この湿分分離エレメント５３は、波形をなす複数のセパレータベーン５４が所定間隔で積層され、上下の支持枠５５，５６により支持されており、ドレン出口４３側にて、図４に示すように、下支持枠５６に湿分分離エレメント５３ｂとドレン通路５２とを連通するドレン開口５９が形成されており、セパレータベーン５４で分離した湿分をこのドレン開口５９を通してドレン通路５２に排出することができる。

一方、マニホールド４９の蒸気入口４１側に位置する湿分分離エレメント５３ａにおいて、下支持枠５６にドレン開口が形成されていない。そして、この湿分分離エレメント５３ａにおいて、ドレン流通路として、湿分分離エレメント５３ａ（蒸気排出空間Ｓ₂₂）の下方における第１支持板５１を貫通する流下流路Ｐ₁と、流下流路Ｐ₁におけるドレン通路５２側の端部に設けられたＵ字流路Ｐ₂とを設け、ここにループシール６０を設けている。

即ち、図１及び図９に示すように、第１支持板５１の端部における湿分分離エレメント５３ａにて、下支持枠５６における蒸気排出空間Ｓ₂₂側の縦壁部５６ｂには、第１支持板５１上に箱型水平形状をなすヘダー６１が固定されると共に、このヘダー６１に対応する縦壁部５６ａに連通開口７１が形成されている。また、ヘダー６１の下部には、第１支持板５１を貫通するダクト６３が設けられ、上端部がヘダー６１に連通する一方、下端部に上方に開口する貯留部６４が形成され、この貯留部６４にガス抜き孔６５が形成されている。そして、ヘダー６１及びダクト６３により流下流路Ｐ₁が構成される一方、ダクト６３及び貯留部６４によりＵ字流路Ｐ₂が構成され、Ｕ字流路Ｐ₂にループシール６０が設けられている。また、ヘダー６１に対応する縦壁部５６ｂに、連通開口７１の上方に位置してガス抜き孔６６が形成されており、流下流路Ｐ₃の上端部が湿分分離エレメント５３ａ内に連通している。

更に、湿分分離エレメント５３ａにて、下支持枠５６における縦壁部５６ｂに形成された連通開口７１は、縦壁部５６ｂの幅方向におけるほぼ全域にわたって形成されている。そして、この下支持枠５６内にて、湿分分離エレメント５３ａ内における蒸気の通過方向（図９にて、矢印方向）におけるその両側に、蒸気から分離した湿分を連通開口７１に導く渦防止ブロック６７が設けられている。この渦防止ブロック６７は、セパレータベーン５４の端部により形成される下支持枠５６の隅部を埋めるように、連通開口７１のない領域に配置されており、渦防止ブロック６７の傾斜ガイド面６７ａが連通開口７１の端面に連続するように位置している。

従って、胴体４０内に供給された蒸気は、湿分分離エレメント５３ａを通過することで、この蒸気に含まれる湿分がドレンとなって分離される。そして、湿分分離エレメント５３ａにより湿分が分離された蒸気は、蒸気排出空間Ｓ₂₂を通って上昇し、複数の加熱管４６の間を通過する際に加熱され、高温再熱蒸気となって蒸気出口４２から排出される。一方、湿分分離エレメント５３ａで蒸気から分離された湿分は、ドレンとなって連通開口７１からヘダー６１及びダクト６３内の流下流路Ｐ₁に流れ、この流下流路Ｐ₁から下方の貯留部６４に一時的に貯留された後、この貯留部６４の開口部からドレン通路５２に流下し、ドレン出口４３から外部に排出される。

このとき、マニホールド４９の各吹出口５０から胴体４０に吹き出された蒸気により圧力分布が生じ、胴体４０内におけるマニホールド４９の蒸気入口４１側にて、ドレン通路５２の蒸気が湿分分離エレメント５３側へ吹き上がろうとしても、Ｕ字流路Ｐ₂にループシール６０が設けられているため、このＵ字流路Ｐ₂及び流下流路Ｐ₁を通って蒸気が湿分分離エレメント５３ａ側に吹き上がるのは困難であり、湿分を伴った蒸気の吹き上がりが阻止され、湿分分離エレメント５３ａによる湿分分離性能の低下が抑制される。そして、湿分分離エレメント５３で蒸気から分離された湿分は、連通開口７１から流下流路Ｐ₁及びＵ字流路Ｐ₂を通ってドレン通路５２に流下することとなり、ドレン出口４３から適正に排出される。

また、湿分分離エレメント５３ａにて、下支持枠５６における縦壁部５６ｂに形成された連通開口７１は、その幅方向におけるほぼ全域にわたって形成されており、その両側に、蒸気から分離した湿分を連通開口７１に導く渦防止ブロック６７が設けられ、淀み部がない形状となっている。従って、マニホールド４９の各吹出口５０から蒸気供給空間Ｓ₂₁へ吹き出された蒸気が、湿分分離エレメント５３ａを通過するとき、蒸気が各セパレータベーン５４に衝突することで、含有する湿分がドレンとなって分離され、下支持枠５６内に流れ落ち、連通開口７１を通ってヘダー６１及びダクト６３内の流下流路Ｐ₁に流れる。このとき、下支持枠５６内のドレンは、左右の渦防止ブロック６７の各傾斜面６７ａにガイドされながら連通開口７１に確実に導入されることとなり、下支持枠５６内の隅部で渦が発生することが抑制され、ドレンが滞留することなく、連通開口７１から適正に流下流路Ｐ₁に流れる。

このように実施例２の湿分分離器１７にあっては、マニホールド４９の蒸気入口４１側の湿分分離エレメント５３ａにて、湿分分離エレメント５３ａの下方における第１支持板５１を貫通する流下流路Ｐ₁と、流下流路Ｐ₁におけるドレン通路５２側の端部に位置するＵ字流路Ｐ₂を設け、Ｕ字流路Ｐ₂にループシール６０を設けて構成し、連通開口７１を縦壁部５６ｂの幅方向におけるほぼ全域にわたって形成し、下支持枠５６内の左右の隅部に蒸気から分離した湿分を連通開口７１に導く渦防止ブロック６７を設けている。

従って、胴体４０内におけるマニホールド４９の蒸気入口４１側に湿分分離エレメント５３ａにて、渦防止ブロック６７により下支持枠５６には淀み部がない形状となり、湿分分離エレメント５３ａで蒸気から分離された湿分がドレンとして下支持枠５６内に流れ落ち、連通開口７１を通って流下流路Ｐ₁に流れるとき、下支持枠５６内のドレンは、左右の渦防止ブロック６７の各傾斜面６７ａにガイドされながら連通開口７１に導入されることとなり、下支持枠５６内の隅部で渦が発生することが抑制され、ドレンが滞留することなく、連通開口７１から適正に流下流路Ｐ₁に流れることとなり、ドレン排出性能を向上することができる。

図１０は、本発明の実施例３に係る湿分分離器を表す蒸気入口側の水平断面図である。なお、本実施例の湿分分離器における全体構成は、上述した実施例１とほぼ同様であり、図１、図３乃至図８を用いて説明すると共に、この実施例で説明したものと同様の機能を有する部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。

実施例２において、図１及び図１０に示すように、マニホールド４９の蒸気入口４１側に位置する湿分分離エレメント５３ａにおいて、下支持枠５６における蒸気排出空間Ｓ₂₂側の縦壁部５６ｂには、第１支持板５１上に箱型水平形状をなすヘダー６１が固定されると共に、このヘダー６１に対応する縦壁部５６ａに連通開口６２が形成されている。また、ヘダー６１の下部には、第１支持板５１を貫通するダクト６３が設けられ、上端部がヘダー６１に連通する一方、下端部に上方に開口する貯留部６４が形成され、この貯留部６４にガス抜き孔６５が形成されている。そして、ヘダー６１及びダクト６３により流下流路Ｐ₁が構成される一方、ダクト６３及び貯留部６４によりＵ字流路Ｐ₂が構成され、Ｕ字流路Ｐ₂にループシール６０が設けられている。また、ヘダー６１に対応する縦壁部５６ｂに、連通開口６２の上方に位置してガス抜き孔６６が形成されており、流下流路Ｐ₃の上端部が湿分分離エレメント５３ａ内に連通している。

更に、湿分分離エレメント５３ａにて、下支持枠５６における縦壁部５６ｂに形成された３つの連通開口６２に対向して、３つのヘダー６１及びダクト６３により流下流路Ｐ₁とＵ字流路Ｐ₂が形成されており、隔壁８１により分割したドレン流通路として構成されている。そして、この下支持枠５６内にて、湿分分離エレメント５３ａ内における蒸気の通過方向（図１０にて、矢印方向）におけるその両側に、蒸気から分離した湿分を連通開口７１に導く渦防止ブロック６７が設けられている。この渦防止ブロック６７は、セパレータベーン５４の端部により形成される下支持枠５６の隅部を埋めるように、連通開口６２のない領域に配置されており、渦防止ブロック６７の傾斜ガイド面６７ａが連通開口６２の端面に連続するように位置している。

従って、胴体４０内に供給された蒸気は、湿分分離エレメント５３ａを通過することで、この蒸気に含まれる湿分がドレンとなって分離される。そして、湿分分離エレメント５３ａにより湿分が分離された蒸気は、蒸気排出空間Ｓ₂₂を通って上昇し、複数の加熱管４６の間を通過する際に加熱され、高温再熱蒸気となって蒸気出口４２から排出される。一方、湿分分離エレメント５３ａで蒸気から分離された湿分は、ドレンとなって連通開口６２からヘダー６１及びダクト６３内の流下流路Ｐ₁に流れ、この流下流路Ｐ₁から下方の貯留部６４に一時的に貯留された後、この貯留部６４の開口部からドレン通路５２に流下し、ドレン出口４３から外部に排出される。

このとき、マニホールド４９の各吹出口５０から胴体４０に吹き出された蒸気により圧力分布が生じ、胴体４０内におけるマニホールド４９の蒸気入口４１側にて、ドレン通路５２の蒸気が湿分分離エレメント５３側へ吹き上がろうとしても、Ｕ字流路Ｐ₂にループシール６０が設けられているため、このＵ字流路Ｐ₂及び流下流路Ｐ₁を通って蒸気が湿分分離エレメント５３ａ側に吹き上がるのは困難であり、湿分を伴った蒸気の吹き上がりが阻止され、湿分分離エレメント５３ａによる湿分分離性能の低下が抑制される。そして、湿分分離エレメント５３で蒸気から分離された湿分は、連通開口６２から流下流路Ｐ₁及びＵ字流路Ｐ₂を通ってドレン通路５２に流下することとなり、ドレン出口４３から適正に排出される。

また、湿分分離エレメント５３ａにて、下支持枠５６における縦壁部５６ｂに形成された連通開口６２は、流下流路Ｐ₁及びＵ字流路Ｐ₂に対応して形成され、且つ、仕切板８１により分割されており、その両側に、蒸気から分離した湿分を連通開口６２に導く渦防止ブロック６７が設けられ、淀み部がない形状となっている。従って、マニホールド４９の各吹出口５０から蒸気供給空間Ｓ₂₁へ吹き出された蒸気が、湿分分離エレメント５３ａを通過するとき、蒸気が各セパレータベーン５４に衝突することで、含有する湿分がドレンとなって分離され、下支持枠５６内に流れ落ち、各連通開口６２を通って各流下流路Ｐ₁に流れる。このとき、下支持枠５６内のドレンは、左右の渦防止ブロック６７の各傾斜面６７ａにガイドされながら連通開口６２に確実に導入されることとなり、下支持枠５６内の隅部で渦が発生することが抑制され、ドレンが滞留することなく、連通開口６２から適正に流下流路Ｐ₁に流れる。

このように実施例３の湿分分離器１７にあっては、マニホールド４９の蒸気入口４１側の湿分分離エレメント５３ａにて、湿分分離エレメント５３ａの下方における第１支持板５１を貫通する流下流路Ｐ₁と、流下流路Ｐ₁におけるドレン通路５２側の端部に位置するＵ字流路Ｐ₂を設け、Ｕ字流路Ｐ₂にループシール６０を設けて構成し、各連通開口６２に対応して流下流路Ｐ₁及びＵ字流路Ｐ₂を設け、仕切板８１により分割し、下支持枠５６内の左右の隅部に蒸気から分離した湿分を連通開口６２に導く渦防止ブロック６７を設けている。

従って、胴体４０内におけるマニホールド４９の蒸気入口４１側に湿分分離エレメント５３ａにて、渦防止ブロック６７により下支持枠５６には淀み部がない形状となり、湿分分離エレメント５３ａで蒸気から分離された湿分がドレンとして下支持枠５６内に流れ落ち、各連通開口６２を通って対応する流下流路Ｐ₁に流れるとき、下支持枠５６内のドレンは、左右の渦防止ブロック６７の各傾斜面６７ａにガイドされながら連通開口６２に導入されることとなり、下支持枠５６内の隅部で渦が発生することが抑制され、ドレンが滞留することなく、連通開口６２から適正に流下流路Ｐ₁に流れることとなり、ドレン排出性能を向上することができる。

なお、上述した各実施例では、第１支持板５１と下支持枠５６により第１仕切壁を構成し、第１支持板５１に湿分分離エレメント５３を連結し、ドレン流通路としてのドレン開口５９を下支持枠５６に形成して説明したが、第１支持板５１に対する湿分分離エレメント５３の支持構造に応じて第１支持板５１にドレン開口５９を形成してもよい。また、上述した各実施例では、マニホールド４９の蒸気入口４１側の領域Ａに位置する湿分分離エレメント５３ａに対して、本発明の吹き上がり抑制手段としてのループシール６０を設けたが、ドレン開口５９をなくして湿分分離エレメント５３ｂが設けられた全ての領域にループシール６０を設けてもよい。

また、上述した各実施例では、本発明の湿分分離器を湿分分離器として説明したが、胴体４０内に加熱管群４４を有しない湿分分離器であってもよい。更に、上述した各実施例では、本発明の湿分分離器を、胴体４０の一端部から２つのマニホールド４９を挿通し、このマニホールド４９の基端部に蒸気の蒸気入口４１を形成し、側部に吹出口５０を形成して構成したが、この構成に限定されるものではない。例えば、胴体における長手方向中間位置の下部に蒸気の蒸気入口を形成し、その上部に湿分分離エレメントを配設して構成してもよく、この場合であっても、胴体の小径化を図ると、胴体内を流動する蒸気の流速が増大し、蒸気が胴体の奥側の隔面に衝突して静圧回復することから、蒸気の蒸気入口の近傍と奥側で圧力分布が生じ、ドレン通路の蒸気が湿分（ドレン）を伴って湿分分離エレメント側へ吹き上がることが考えられ、本発明が有効的である。

本発明に係る湿分分離器は、湿分分離エレメント内での湿分の滞留を抑制して湿分排出性能を向上することで湿分分離性能の向上を図ったものであり、各種プラントの湿分分離器に適用することができる。

本発明の実施例１に係る湿分分離器を表す要部断面図である。 図１のII−II断面図である。 実施例１の湿分分離器におけるヘダーを表す概略図である。 実施例１の湿分分離器を表すドレン出口側の要部断面図である。 実施例１の湿分分離器を表す概略図である。 実施例１の湿分分離器を表す縦断面図である。 実施例１の湿分分離器の内部構造を表す切欠斜視図である。 実施例１の湿分分離器が適用された発電プラントの概略構成図である。 本発明の実施例２に係る湿分分離器を表す蒸気入口側の水平断面図である。 本発明の実施例３に係る湿分分離器を表す蒸気入口側の水平断面図である。 従来の湿分分離器を表す概略図である。 従来の湿分分離器の要部断面図である。

符号の説明

１１ 蒸気発生器
１２ 蒸気タービン
１３ 冷却水配管
１４ 高圧タービン
１５ 低圧タービン
１６ 発電機
１７ 湿分分離器
４０ 胴体
４１ 蒸気入口
４２ 蒸気出口
４３ ドレン出口
４４ 加熱管群
４６ 加熱管
４９ マニホールド
５０ 吹出口
５１ 第１支持板（第１仕切壁）
５２ ドレン通路
５３，５３ａ，５３ｂ 湿分分離エレメント
５５ 上支持枠
５６ 下支持枠
５７ 第２支持板
５９ ドレン開口（ドレン流通路）
６０ ループシール（吹き上がり抑制手段）
６１ ヘダー
６２，７１ 連通開口
６３ ダクト
６４ 貯留部
６５ ガス抜き孔
６６ ガス抜き孔
８１ 仕切板
Ｐ₁ 流下流路（ドレン流通路）
Ｐ₂ Ｕ字流路（ドレン流通路）
Ｓ₁ 蒸気流動空間
Ｓ₂₁ 蒸気供給空間
Ｓ₂₂ 蒸気排出空間

Claims (12)

1. 中空形状をなす胴体と、該胴体の内部に湿分を含む蒸気を導入する蒸気入口と、前記胴体の内部に設けられて前記蒸気入口から供給された蒸気が通過することで湿分を分離する湿分分離エレメントと、前記胴体の上部に設けられて前記湿分分離エレメントにより湿分が分離された蒸気を排出する蒸気出口と、前記胴体の下部に設けられて前記湿分分離エレメントにより蒸気から分離された湿分を一時的に貯留するドレン通路と、前記湿分分離エレメントと前記ドレン通路とを連通する連通開口と、前記ドレン通路に貯留する湿分を排出するドレン出口とを具えた湿分分離器において、前記湿分分離エレメント内における蒸気の通過方向における両側に蒸気から分離した湿分を前記連通開口に導くガイド部材を設けることを特徴とする湿分分離器。
2. 請求項１に記載の湿分分離器において、前記湿分分離エレメントを通過して前記蒸気出口に流動する蒸気流動空間と前記ドレン通路を区画する第１仕切壁が設けられ、該第１仕切壁に前記湿分分離エレメントにより分離された湿分を前記連通開口を通して前記ドレン通路に流すドレン流通路が設けられ、該ドレン流通路に前記ドレン通路の湿分が該ドレン流通路を通して前記蒸気流動空間側に吹き上がるのを抑制する吹き上がり抑制手段が設けられることを特徴とする湿分分離器。
3. 請求項２に記載の湿分分離器において、前記湿分分離エレメントは、複数のエレメントが直線状に列設して構成され、前記エレメントに対してヘダーが固定され、前記エレメントと前記ヘダーとが前記連通開口により連通する一方、前記ドレン通路と前記ヘダーとが前記ドレン流通路により連通し、該ドレン流通路に前記吹き上がり抑制手段としてのループシールが設けられることを特徴とする湿分分離器。
4. 請求項３に記載の湿分分離器において、前記エレメントは、波形をなす複数のセパレータベーンが所定間隔で積層され、この積層状態にあるセパレータベーンが上支持枠及び下支持枠により支持されてなり、前記ガイド部材は、前記セパレータベーンの端部により形成される前記下支持枠の隅部を埋めるように配置されることを特徴とする湿分分離器。
5. 請求項４に記載の湿分分離器において、前記連通開口は、前記下支持枠の水平方向に沿って複数設けられることを特徴とする湿分分離器。
6. 請求項４に記載の湿分分離器において、前記ガイド部材は、前記連通開口のない領域に設けられることを特徴とする湿分分離器。
7. 請求項４に記載の湿分分離器において、前記ドレン流通路は、仕切板により複数の通路に分割され、該複数の通路に対応して前記連通開口が設けられることを特徴とする湿分分離器。
8. 請求項２から７のいずれか一つに記載の湿分分離器において、前記ループシールは、前記湿分分離エレメントの下方における前記第１仕切壁を貫通する流下流路と、該流下流路における前記ドレン通路側の端部に設けられたＵ字流路とを有することを特徴とする湿分分離器。
9. 請求項８に記載の湿分分離器において、前記湿分分離エレメントと前記ドレン通路とを連通するガス抜き孔が前記連通開口より上方側に設けられることを特徴とする湿分分離器。
10. 請求項１から９のいずれか一つに記載の湿分分離器において、前記吹き上がり抑制手段は、前記蒸気入口の近傍に位置する前記ドレン流通路に対して設けられることを特徴とする湿分分離器。
11. 請求項１から１０のいずれか一つに記載の湿分分離器において、前記胴体は横置き円筒形状をなし、長手方向における一端部に前記蒸気入口が形成され、内部に該蒸気入口に連通する２つのマニホールドが挿通され、該マニホールドの側部に前記胴体内へ蒸気を吹き出す複数の吹出口を有し、前記胴体内の下部に前記第１仕切壁が固定されることで前記蒸気流動空間と前記ドレン通路が区画され、該第１仕切壁上に前記２つのマニホールドに対応して前記湿分分離エレメントがそれぞれ設けられ、前記各マニホールドの吹出口から吹出された蒸気は、前記各湿分分離エレメントを通過することで湿分が除去され、湿分が除去された蒸気は前記蒸気出口に流動する一方、湿分は前記ドレン流通路から前記ドレン通路を通ってドレン出口に導かれることを特徴とする湿分分離器。
12. 請求項１１に記載の湿分分離器において、前記胴体の長手方向における他端部から前記各マニホールドの上方に加熱管が挿通され、前記胴体内の両側部に前記湿分分離エレメントを境界とする第２仕切壁が固定されることで蒸気供給空間と蒸気排出空間とが区画され、前記各湿分分離エレメントを通過することで湿分が除去され蒸気は、前記蒸気排出空間から前記加熱管に接触して加熱されてから前記蒸気出口に流動することを特徴とする湿分分離器。

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