JP2009195854A - 湿分分離器 - Google Patents

Abstract

【課題】セパレータに供給される蒸気の流量に偏りが生じることを抑制可能な湿分分離器を提供する。
【解決手段】湿分分離器１０は、筒状をなすハウジング１２と、ハウジング１２の長手方向と直交する一方側に設けられ、当該長手方向に複数配列された蒸気入口１４，１４ｓと、ハウジング１２の長手方向において各蒸気入口１４，１４ｓの間に配列され、湿分を分離するセパレータ４０と、セパレータ４０に沿って長手方向に延びており、各蒸気入口１４，１４ｓからの蒸気をセパレータ４０に分配可能な分配通路３３とを有している。分配通路３３には、蒸気入口１４，１４ｓからの蒸気流を整流する整流部材として多孔板６０が設けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、蒸気タービン等に用いられ、蒸気から湿分を分離して加熱する湿分分離器に関し、詳細には、湿分分離器の内部構造に関する。

原子力発電プラントや火力発電プラント等には、一般的に、蒸気発生器や高圧蒸気タービンからの蒸気の湿分を分離し、加熱して、蒸気を低圧蒸気タービンに供給する湿分分離加熱器等の湿分分離加熱器が設けられている。湿分分離加熱器は、通常、蒸気から湿分を分離するセパレータと、湿分が分離された蒸気を再び加熱する伝熱管とを有している。

加えて、湿分分離加熱器には、蒸気入口から流入した蒸気を、セパレータになるべく均等に分配するよう、セパレータに対応して湿分分離加熱器の長手方向に延びており、蒸気入口からの蒸気流を各セパレータに分配する通路（以下、分配通路と記す）が、内部に設けられたものがある（例えば、特許文献１参照）。

下記の特許文献１に記載の湿分分離加熱器には、蒸気入口の上方（直下流側）にＵ字形断面の受衝体が設けられており、湿分分離加熱器の胴体（ハウジング）の内面に、胴体の長手方向に沿って一対の三角形断面の蒸気案内板が設けられている。この蒸気案内板により、受衝体と胴体内面との間において蒸気流の速度分布の偏りを抑制することが提案されている。

特許第３３５４７０６号明細書

ところで、比較的大型の湿分分離器には、蒸気入口が複数設けられたものがある。例えば、図１５に断面図を示すように、複数の蒸気入口１４，１４ｓを有する湿分分離器１００においては、各蒸気入口１４，１４ｓから流入する蒸気の流量が均一でないことがある。各蒸気入口１４，１４ｓで流量が均一でないと、流量が比較的高い蒸気入口１４の近くに設けられたセパレータ４０においては、他のセパレータ４０ｓに比べて高い流量の蒸気流が通過する、すなわち多量の湿分を分離することとなる。このため、各蒸気入口１４，１４ｓに均一な流量の蒸気流が流入する場合に比べて、蒸気流の圧力損失が大きくなるという問題が生じる。

また、蒸気入口１４の近傍に設けられた分配通路３３においては、蒸気入口１４から湿分分離加熱器１００の長手方向に直交して入口近傍の通路３１を流れる蒸気流が、矢印Ｂで示すように、湿分分離器の長手方向に延びる分配通路３３に流入するときに、セパレータ４０に蒸気を分配する分配孔３６が形成された壁体３４から、蒸気流が剥離するという問題が生じる虞がある。このように蒸気流の剥離が生じると、分配通路３３内において蒸気流の偏りが生じ、当該分配通路３３に対応して設けられたセパレータ４０に均一な流量で蒸気を供給することができなくなるという問題が生じる。

このように、湿分分離器１００において、セパレータ４０，４０ｓに供給される蒸気流の流量、すなわちセパレータ４０，４０ｓにおいて分離される湿分（水分）に偏りが生じると、分離される湿分が他に比べて多量となる部位において侵食（エロージョン）が生じる虞がある。このため、湿分分離器１００においては、セパレータ４０，４０ｓに供給される蒸気の流量に偏りが生じることを抑制する技術が求められている。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、セパレータに供給される蒸気の流量に偏りが生じることを抑制可能な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に、本発明に係る湿分分離器は、筒状をなすハウジングと、ハウジングの長手方向と直交する一方側に設けられ、当該長手方向に複数配列された蒸気入口と、ハウジングの長手方向において各蒸気入口の間に配列され、湿分を分離するセパレータと、セパレータに沿って長手方向に延びており、各蒸気入口からの蒸気をセパレータに分配可能な分配通路と、を有する湿分分離器であって、分配通路には、蒸気入口からの蒸気流を整流する整流部材が設けられていることを特徴とする。

本発明に係る湿分分離器において、整流部材は、分配通路のうち少なくとも長手方向の端部に、当該分配通路の横断面に沿って設けられ、複数の貫通孔が配列された多孔板であるものとすることができる。

本発明に係る湿分分離器において、分配通路のうち長手方向の略中央に多孔板が設けられているものとすることができる。

本発明に係る湿分分離器において、整流部材は、分配通路にいて長手方向の蒸気流を絞る絞り部材であるものとすることができる。

本発明に係る湿分分離器において、絞り部材は、分配通路の横断面に沿って延びており、蒸気流の流路となる貫通孔が略中央に単数形成されて構成されているものとすることができる。

本発明に係る湿分分離器において、絞り部材は、分配通路のうち少なくとも長手方向の端部に設けられているものとすることができる。

本発明に係る湿分分離器において、セパレータと分配通路との間には、当該分配通路の蒸気をセパレータに分配する分配孔が複数設けられており、整流部材は、長手方向に延びる板状部材であり、分配孔に面してセパレータと連通するセパレータ側通路と、分配孔に面していない非セパレータ側通路に、分配通路を仕切る仕切板であるものとすることができる。

本発明に係る湿分分離器において、分配通路は、セパレータに沿って長手方向に複数設けられており、仕切板は、長手方向内側の分配通路から長手方向外側の分配通路まで延びているものとすることができる。

本発明に係る湿分分離器において、仕切板のうち少なくとも一部には、セパレータ側通路と、非セパレータ側通路とを連通させる貫通孔が設けられているものとすることができる。

本発明に係る湿分分離器において、蒸気入口の直下流側には、湿分分離器の横断面において蒸気入口側に底を有する略Ｕ字形状に湾曲し、蒸気入口から流入した蒸気流を２つの流れに分流する受衝体が設けられており、蒸気入口は、開口から受衝体に向かうに従って流路断面積が大きくなるよう構成されているものとすることができる。

本発明に係る湿分分離器において、受衝体は、Ｕ字形状の底から端まで、曲率の中心に対して９０度以上に亘って湾曲するよう構成されているものとすることができる。

本発明に係る湿分分離器において、外装を構成するハウジングと受衝体との間隔が、蒸気入口の開口径と略同一となるよう構成されているものとすることができる。

本発明に係る湿分分離器によれば、分配通路には、蒸気入口からの蒸気流を整流する整流部材が設けられているものとしたので、分配通路において蒸気流を整流して、分配通路からセパレータに分配される蒸気流の流量に偏りが生じることを抑制することができる。

本発明に係る湿分分離器において、整流部材は、分配通路のうち少なくとも長手方向の端部に、当該分配通路の横断面に沿って設けられ、複数の貫通孔が配列された多孔板であるものとすることで、蒸気入口から分配通路に流入する蒸気流に剥離が生じることを抑制することができる。

本発明に係る湿分分離器において、分配通路のうち長手方向の略中央に多孔板が設けられているものとすることで、多孔板を通過して分配通路に流入した蒸気流に、さらに、多孔板により流路抵抗を付与して整流することができる。これにより、分配通路内における蒸気流の速度分布の偏りを抑制して、分配通路からセパレータに供給される蒸気の流量に偏りが生じることを、より確実に抑制することができる。

本発明に係る湿分分離器において、整流部材は、分配通路にいて長手方向の蒸気流を絞る絞り部材であるものとすることで、分配通路内の蒸気流の速度分布の偏りすなわち分配通路内における圧力の偏りを抑制することができる。

本発明に係る湿分分離器において、絞り部材は、分配通路の横断面に沿って延びており、蒸気流の流路となる貫通孔が略中央に単数形成されて構成されているものとすることで、分配通路の横断面に沿って延びる部材に貫通孔を単数形成するだけで、長手方向の蒸気流を絞る絞り部材を容易に実現することができる。

本発明に係る湿分分離器において、絞り部材は、分配通路のうち少なくとも長手方向の端部に設けられているものとすることで、分配通路に流入する蒸気流に剥離が生じることを抑制することができる。

本発明に係る湿分分離器において、整流部材は、長手方向に延びる板状部材であり、分配孔に面してセパレータと連通するセパレータ側通路と、分配孔に面していない非セパレータ側通路に、分配通路を仕切る仕切板であるものとすることで、セパレータ側通路からセパレータに蒸気を供給すると共に、流入する蒸気流量が高く高圧な蒸気入口からの蒸気流を、非セパレータ側通路により、流入する蒸気流量が少なく低圧な蒸気入口に向けて導くことができる。

本発明に係る湿分分離器において、分配通路は、セパレータに沿って長手方向に複数設けられており、仕切板は、長手方向内側の分配通路から長手方向外側の分配通路まで延びているものとすることで、長手方向外側にあるセパレータに供給される蒸気の流量が、長手方向内側にあるセパレータに供給される蒸気の流量に比べて低くなることを抑制することができる。

本発明に係る湿分分離器において、仕切板のうち少なくとも一部には、セパレータ側通路と、非セパレータ側通路とを連通させる貫通孔が設けられているものとすることで、セパレータ側通路と、対応する非セパレータ側通路との間において、圧力が高い領域から圧力の低い領域に向かう流れを形成して、セパレータ側通路からセパレータに供給される蒸気の流量を、より均一なものとすることができる。

本発明に係る湿分分離器において、蒸気入口の直下流側には、湿分分離器の横断面において蒸気入口側に底を有する略Ｕ字形状に湾曲し、蒸気入口から流入した蒸気流を２つの流れに分流する受衝体が設けられており、蒸気入口は、開口から受衝体に向かうに従って流路断面積が大きくなるよう構成されているものとすることで、開口から流入した蒸気流を、蒸気入口内で減速して、受衝体に向けて流すことができる。これにより、受衝体において、蒸気流の剥離等による渦流が形成されることを抑制することができる。

本発明に係る湿分分離器において、受衝体は、Ｕ字形状の底から端まで、曲率の中心に対して９０度以上に亘って湾曲するよう構成されているものとすることで、受衝体の端において蒸気流が剥離して渦流が生じてしまうことを抑制することができる。

本発明に係る湿分分離器において、外装を構成するハウジングと受衝体との間隔が、蒸気入口の開口径と略同一となるよう構成されているものとすることで、蒸気入口から流入して受衝体とハウジングとの間を流れる蒸気流に、流路断面積の変化に起因する剥離や渦流が生じることを抑制することができる。

以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。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、当業者が容易に想定できるもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。

本実施例に係る湿分分離加熱器について、図１〜図４を用いて説明する。図１は、湿分分離加熱器のセパレータ及び分配通路を通る切断線による断面図である。図２は、湿分分離加熱器の縦断面図である。図３は、図２のＸ−Ｘ線による横断面図である。図４は、図２のＹ−Ｙ線による横断面図である。

図１及び図２に示すように、湿分分離加熱器１０は、その外装形状を構成する円筒状のハウジング１２と、蒸気から湿分を分離するセパレータ４０，４０ｓと、湿分が分離された蒸気を再び加熱する加熱器として伝熱管５０，５２が設けられている。セパレータ４０，４０ｓは、湿分分離加熱器１０のハウジング１２の長手方向（以下、単に「長手方向」と記す）に複数配列されている。一方、伝熱管５０，５２は、長手方向外側から中央に向けて延びている。

湿分分離加熱器１０は、ハウジング１２の長手方向の一方側（鉛直下側）に設けられ、当該長手方向に複数配列された複数の蒸気入口１４，１４ｓを有している。湿分分離加熱器１０の長手方向の略中央には、蒸気入口１４が設けられており、蒸気入口１４より長手方向外側、すなわち湿分分離加熱器１０の端部側には、蒸気入口１４ｓが設けられている。蒸気入口１４，１４ｓには、図示しない高圧蒸気タービンや蒸気発生器から蒸気が流入する。セパレータ４０は、ハウジング１２の長手方向において、各蒸気入口１４，１４ｓの間に配列されている。

また、湿分分離加熱器１０には、長手方向の略中央の蒸気入口１４に対応して蒸気出口５５が設けられており、長手方向外側にある蒸気入口１４ｓに対応して蒸気出口５５ｓが設けられている。すなわち、蒸気出口５５，５５ｓは、湿分分離加熱器１０の軸心を挟んで、対応する蒸気入口１４，１４ｓと対向するよう配置されている。

また、図１及び図３に示すように、湿分分離加熱器１０には、蒸気入口１４，１４ｓからの蒸気を、セパレータ４０，４０ｓに導く蒸気流路として、蒸気入口１４，１４ｓと連続して長手方向と略直交する方向を蒸気出口５０，５０ｓ側に延びている入口通路３１，３１ｓと、入口通路３１，３１ｓから長手方向にセパレータ４０，４０ｓに沿って長手方向に延びており、各蒸気入口１４，１４ｓから入口通路３１，１ｓに流入した蒸気をセパレータ４０，４０ｓに分配する分配通路３３，３３ｓが設けられている。なお、湿分分離加熱器１０において、セパレータ４０，４０ｓは、分配通路３３，３３ｓに対して鉛直下側に位置するよう配設されている。

図３に示すように、湿分分離加熱器１０のハウジング１２内には、蒸気入口１４に対して蒸気流の流動方向の直下流側すなわち蒸気出口５５側には、蒸気入口１４から流入した蒸気流を、２つの流れに分流する壁体（以下、受衝体と記す）２０が設けられている。受衝体２０は、湿分分離加熱器１０の横断面において、蒸気入口１４側に底を有する略Ｕ字形状に湾曲して設けられており、湿分分離加熱器１０の縦断面を規定する仮想平面（図に一点鎖線Ｂで示す）について線対称な形状で構成されている。

なお、本実施例において「横断面」とは、湿分分離加熱器１０の長手方向すなわち軸心に対して直交する断面である。これに対して「縦断面」とは、湿分分離加熱器１０を含むよう長手方向に延びており、蒸気入口１４，１４ｓ及び蒸気出口５５，５５ｓを通る断面である。

受衝体２０は、蒸気入口１４，１４ｓからの蒸気流を、２つの流れに分流して、矢印Ａで示すように、ハウジング１２と受衝体２０との間に流すこととなる。このようにして、湿分分離加熱器１０のハウジング１２と受衝体２０との間には、蒸気入口１４からの蒸気流を、分配通路３３に導く入口通路３１が形成されている。入口通路３１は、図３に示すように、ハウジング１２と、蒸気出口５５を覆う壁体２２，２３に囲まれて構成されている。なお、図１及び図２に示す蒸気入口１４ｓの直下流側には、蒸気入口１４と同様に、受衝体２０ｓが設けられており、ハウジング１２との間に、入口通路３１ｓが形成されている。

一方、分配通路３３は、図４に示すように、ハウジング１２と、セパレータ４０側に設けられた壁体３４と、当該壁体３４に結合され上下方向に延びる壁体２４と、当該壁体２４の端とハウジング１２とを結合する壁体２３に囲まれて構成されている。これら壁体２３，２４，３４により、分配通路３３は、伝熱管５０，５２が通る空間４４と仕切られている。分配通路３３を区画する壁体２３，２４，３４のうち、セパレータ４０側の壁体３４には、分配通路３３とセパレータ４０側の空間とを連通させる孔であり、分配通路３３を流れる蒸気を、各セパレータ４０に分配する分配孔３６が形成されている。

このようにして横断面が構成された分配通路３３は、図１に示すように、長手方向に延びており、セパレータ４０に沿って形成されている。分配通路３３のうち長手方向外側の端部、詳細には、分配通路３３のうち中央側の入口通路３１に開口する端と，長手方向外側の入口通路３１ｓに開口する端には、それぞれ複数の貫通孔６２が形成された多孔板６０が設けられている。多孔板６０は、板状の部材であり、分配通路３３を塞ぐように当該分配通路３３の横断面に沿って延びている。多孔板６０は、その全面に亘って複数の貫通孔６２が配列されている。分配通路３３と入口通路３１及び入口通路３１ｓは、多孔板６０の貫通孔６２を介して連通している。

以上のように構成された湿分分離加熱器１０は、図３に示すように、蒸気入口１４から蒸気が流入すると、受衝体２０により２つの蒸気流に分流され、矢印Ａで示すように、入口通路３１により分配通路３３に向けて多孔板６０に導かれる。蒸気流は、図１に矢印Ｂで示すように、多孔板６０の貫通孔６２を通って分配通路に流入する。多孔板６０は、複数の貫通孔６２を通過する蒸気流に流路抵抗を付与して整流することで、入口通路３１から分配通路３３に流入する蒸気流の剥離及び速度分布の偏りを抑制する。

整流された蒸気流は、図１及び図４に矢印Ｃで示すように、壁体３４の分配孔３６を通ってセパレータ４０に向けて流れ、図４に矢印Ｄで示すように当該セパレータ４０を通過する。セパレータ４０は、蒸気に含まれる湿分を分離して水として湿分分離加熱器１０外に排出する。セパレータ４０を通過した蒸気流は、湿分が分離されて湿り度が低下する。この蒸気は、伝熱管５０，５２を有する空間４４に流れる。図２に矢印Ｅで示すように、湿分が分離された蒸気は、蒸気出口５５又は蒸気出口５５ｓに向けて、伝熱管５０，５２に沿って空間４４を流れ、当該伝熱管５０，５２により加熱されて過熱蒸気となる。この蒸気は、矢印Ｆで示すように、蒸気出口５５から湿分分離加熱器１０外に流出して、低圧蒸気タービン（図示せず）等に供給される。

以上に説明したように本実施例に係る湿分分離加熱器１０は、筒状をなすハウジング１２と、ハウジング１２の長手方向と直交する一方側に設けられ、当該長手方向に複数配列された蒸気入口１４，１４ｓと、ハウジング１２の長手方向において各蒸気入口１４，１４ｓの間に配列され、湿分を分離するセパレータ４０と、セパレータ４０に沿って長手方向に延びており、各蒸気入口１４，１４ｓからの蒸気をセパレータ４０に分配可能な分配通路３３とを有し、分配通路３３には、蒸気入口１４，１４ｓからの蒸気流を整流する整流部材として多孔板６０が設けられている。分配通路３３において蒸気流を整流することで、分配通路３３からセパレータ４０に分配される蒸気流の流量に偏りが生じることを抑制することができる。

湿分分離加熱器１０は、分配通路３３のうち少なくとも長手方向の端部には、当該分配通路３３の横断面に沿って設けられ、複数の貫通孔６２が配列された多孔板６０を有するものとしたので、蒸気入口１４，１４ｓから分配通路３３に流入する蒸気流に剥離が生じることを抑制することができる。分配通路３３を流れる蒸気流を整流されたものとすることができ、セパレータ４０に分配される蒸気流の流量に偏りが生じることを抑制することができる。

本実施例に係る湿分分離加熱器について、図５を用いて説明する。図５は、湿分分離加熱器のセパレータ及び分配通路を通る切断線による断面図である。なお、実施例１に係る湿分分離加熱器と略共通の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。

図５に示すように、本実施例に係る湿分分離加熱器１０Ｂにおいては、分配通路３３の長手方向の略中央に、多孔板６０Ｂが設けられている。多孔板６０Ｂの構成は、分配通路３３の端部に設けられた多孔板６０と略同一であり、複数の貫通孔６２が形成されている。

このように構成された湿分分離加熱器１０Ｂは、入口通路３１から多孔板６０を通過して分配通路３３に流入した蒸気流に、さらに、多孔板６０Ｂにより流路抵抗を付与して整流することができる。これにより、分配通路３３内における蒸気流の速度分布の偏りを抑制して、分配通路３３からセパレータ４０に分配される蒸気流の流量に偏りが生じることを、より確実に抑制することができる。

本実施例に係る湿分分離加熱器について、図６及び図７を用いて説明する。図６は、湿分分離加熱器のセパレータ及び分配通路を通る切断線による断面図である。図７は、図６のＹ−Ｙ線による横断面図である。なお、実施例１に係る湿分分離加熱器と略共通の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。

図６及び図７に示すように、本実施例に係る湿分分離加熱器１０Ｃにおいては、当該分配通路３３を流れる蒸気流を絞る絞り部材６６，６６Ｂが設けられている。分配通路３３のうち長手方向の端部には、絞り部材６６が設けられており、長手方向の略中央には、絞り部材６６Ｂが設けられている。絞り部材６６，６６Ｂは、貫通孔６８が略中央に単数形成された平板状又はブロック状の部材であり、分配通路３３を塞ぐように当該分配通路３３の横断面に沿って延びている。

湿分分離加熱器１０Ｃにおいて、入口通路３１からの蒸気流は、絞り部材６６により流れを絞られて、分配通路３３内に流入する。絞り部材６６より蒸気流に流路抵抗を付与し、貫通孔６８により絞って分配通路３３内に流すことで、分配通路３３内における蒸気流の速度分布の偏り、すなわち分配通路３３内における圧力の偏りを抑制することが可能となる。

このように本実施例に係る湿分分離加熱器１０Ｃにおいては、蒸気入口１４，１４ｓからの蒸気流を整流する整流部材として、分配通路３３において長手方向の蒸気流を絞る絞り部材６６，６６Ｂが設けられているものとしたので、分配通路３３内の蒸気流の速度分布の偏りすなわち分配通路３３内における圧力の偏りを抑制することができる。

また、本実施例に係る湿分分離加熱器１０Ｃにおいて、絞り部材６６，６６Ｂは、分配通路の横断面に沿って延びており、蒸気流の流路となる貫通孔６８が略中央に単数形成されて構成されているものとすることで、分配通路３３の横断面に沿って延びる部材に、貫通孔６８を単数形成するだけで、長手方向の蒸気流を絞る絞り部材６６，６６Ｂを容易に実現することができる。

本実施例に係る湿分分離加熱器について、図８及び図９を用いて説明する。図８は、湿分分離加熱器のセパレータ及び分配通路を通る切断線による断面図である。図９は、図８のＹ−Ｙ線による横断面図である。なお、実施例１に係る湿分分離加熱器と略共通の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。

図８及び図９に示すように、本実施例に係る湿分分離加熱器１０Ｄにおいては、鉛直下側に設けられ、分配通路３３，３３ｓの蒸気をセパレータ４０，４０ｓに分配する分配孔３６に面しており、セパレータ４０，４０ｓと連通している通路３３ａ，３３ｓａ（以下、セパレータ側通路と記す）と、セパレータ４０，４０ｓを有しない側すなわち鉛直上側に設けられ、分配孔３６に面していない通路３３ｃ，３３ｓｃ（以下、非セパレータ側通路と記す）に、上述の分配通路３３，３３ｓを仕切る水平仕切板７０が設けられている。

水平仕切板７０は、板状の部材であり、図９に示すように横断面において壁体３４と略平行に延びている。セパレータ側通路３３ａ，３３ｓａは、この横断面を規定する壁体３４に形成された分配孔３６を介してセパレータ４０，４０ｓと直接、連通している。

また、水平仕切板７０は、図８に示すように、長手方向に延びており、水平仕切板７０の長手方向内側の端７０ａは、長手方向の略中央にある入口通路３１に達しており、長手方向外側の端７０ｃは、長手方向外側の入口通路３１ｓより外側に延びている。つまり、水平仕切板７０は、長手方向内側の分配通路３３（３３ａ，３３ｃ）から、長手方向外側の分配通路３３ｓ（３３ｓａ，３３ｓｃ）まで、複数の分配通路３３、３３ｓに亘って延びている。

以上のように構成された湿分分離加熱器１０Ｄにおいては、図８に示すように、蒸気入口１４から入口通路３１に蒸気が流入すると、水平仕切板７０の長手方向内側の端７０ａにおいて、蒸気流をセパレータ側通路３３ａと非セパレータ側通路３３ｃに分流して、長手方向外側に向けて流すことができる。セパレータ側通路３３ａを流れる蒸気は、図９に示すように、分配孔３６から長手方向内側のセパレータ４０に分配される。

一方、入口通路３１から非セパレータ側通路３３ｃに流入した蒸気は、入口通路３１ｓよりも長手方向外側にある非セパレータ通路３３ｓｃに流れ、水平仕切板７０の長手方向外側の端７０ｃから、入口通路３１ｓより長手方向外側にあるセパレータ通路３３ｓａに流入する。そして、セパレータ通路３３ｓａから分配孔３６を介して長手方向外側にあるセパレータ４０ｓに分配される。なお、長手方向外側にある蒸気入口１４ｓから入口通路３１ｓに流入した蒸気は、長手方向内側のセパレータ通路３３ａと長手方向外側の非セパレータ通路３３ｃに分流されて、それぞれ長手方向内側のセパレータ４０と長手方向外側のセパレータ４０ｓに分配される。

このように本実施例に係る湿分分離加熱器１０Ｄにおいては、長手方向内側の分配通路３３（３３ａ，３３ｃ）から長手方向外側の分配通路３３ｓ（３３ｓａ，３３ｓｃ）まで延びる水平仕切板７０を設けることで、長手方向外側に配設されたセパレータ４０ｓに、長手方向内側の蒸気入口１４ｓからの蒸気に加えて、長手方向の略中央にある蒸気入口１４からの蒸気を導くことができる。これにより、長手方向外側にあるセパレータ４０ｓに供給される蒸気の流量が、長手方向内側にあるセパレータ４０に供給される蒸気の流量に比べて低くなることを抑制することができる。

本実施例に係る湿分分離加熱器について、図１０及び図１１を用いて説明する。図１０は、湿分分離加熱器のセパレータ及び分配通路を通る切断線による断面図である。図１１は、図１０のＹ−Ｙ線による横断面図である。なお、実施例４に係る湿分分離加熱器と略共通の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。

図１０及び図１１に示すように、本実施例に係る湿分分離加熱器１０Ｅにおいては、鉛直下側のセパレータ側の通路３３ａと、鉛直上側の非セパレータ側の通路３３ｃに仕切る水平仕切板７０Ｂには、セパレータ側の通路３３ａと非セパレータ側の通路３３ｃを連通させる複数の貫通孔７２が形成されている。貫通孔７２は、水平仕切板７０Ｂの全面に亘って配列されている。これにより、セパレータ側通路３３ａ，３３ｓａと、それぞれ対応する非セパレータ側通路３３ｃ，３３ｓｃとの間において、圧力が高い領域から圧力の低い領域に向かう流れを形成することができる。

これにより、湿分分離加熱器１０Ｅにおいては、各セパレータ側通路３３ａ，３３ｓａにおける圧力を、貫通孔７２を有しない場合に比べて、より均一なものとすることができる。すなわちセパレータ側通路３３ａからセパレータ４０に供給される蒸気の流量と，セパレータ側通路３３ｓａからセパレータ４０ｓに供給される蒸気の流量を、より均一なものにすることができる。

本実施例に係る湿分分離加熱器について、図１２及び図１３を用いて説明する。図１２は、湿分分離加熱器のセパレータ及び分配通路を通る切断線による断面図である。図１３は、図１２のＹ−Ｙ線による横断面図である。なお、実施例１と略共通の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。

図１３に示すように、本実施例に係る湿分分離加熱器１０Ｆにおいては、セパレータ４０に蒸気流を分配する分配孔３６に面するセパレータ側通路であり、分配通路のうち外側を構成する通路３３ｆ（以下、単に「外側通路」と記す）と、分配孔３６に面しない非セパレータ側通路であり、分配通路のうち伝熱管５２を有する側すなわち内側を構成する通路３３ｅ（以下、単に「内側通路」と記す）に、分配通路（３３ｅ，３３ｆ）を内外に仕切る垂直仕切板８０が設けられている。垂直仕切板８０は、板状の部材であり、外側通路３３ｆと内側通路３３ｅとを連通させる貫通孔８２が、全面に亘って設けられている。なお、長手方向外側にある垂直仕切板８０ｓも、上述の垂直仕切板８０と同様に構成されている。

垂直仕切板８０，８０ｓは、図１２に示すように、長手方向に延びる板状の部材であり、それぞれセパレータ４０，４０ｓに対応して延びている。垂直仕切板８０は、セパレータ４０に沿って、長手方向内側の端８０ａが入口通路３１に達し、且つ長手方向外側の端８０ｃが長手方向外側の入口通路３１ｓに達するよう延びている。垂直仕切板８０ｓは、垂直仕切板８０と同様に、長手方向内側の端８０ｓａが入口通路３１ｓに達するよう延びている。

以上のように構成された湿分分離加熱器１０Ｆにおいては、長手方向略中央にある蒸気入口１４から流入する蒸気の流量が、長手方向外側にある蒸気入口１４ｓに比べて多量である場合、すなわち入口通路３１内の圧力が入口通路３１ｓ内に比べて高い場合、入口通路３１に流入した蒸気を、垂直仕切板８０の端８０ａにおいて蒸気流を内側通路３３ｅと外側通路３３ｆに分流して、長手方向外側に向けて流すことができる。外側通路３３ｆを流れる蒸気は、分配孔３６からセパレータ４０に分配される。内側通路３３ｅを流れる蒸気は、一部が貫通孔８２を介して外側通路３３ｆ内に流れ、残りが、そのまま長手方向外側に流れて、長手方向外側の入口通路３１ｓに流入する。

一方、長手方向外側にある入口通路３１ｓ内の圧力が、長手方向略中央にある入口通路３１内に比べて高い場合、湿分分離加熱器１０Ｆは、入口通路３１ｓに流入した蒸気を、垂直仕切板８０の長手方向外側の端８０ｃで分流して、長手方向内側に向けて流すことができる。外側通路３３ｆを流れる蒸気は、分配孔３６からセパレータ４０に分配される。一方、内側通路３３ｅを流れる蒸気は、一部が貫通孔８２から外側通路３３ｆ内に流れ、残りが、そのまま長手方向内側に流れて、長手方向略中央の入口通路３１に流入する。

このように本実施例に係る湿分分離加熱器１０Ｆにおいても、分配孔３６に面しているセパレータ側通路である外側通路３３ｆと、分配孔３６に面していない非セパレータ側通路である内側通路３３ｅに分配通路（３３ｆ，３３ｅ）を仕切る垂直仕切板８０，８０ｓを設けることで、外側通路３３ｆからセパレータ４０に蒸気を供給すると共に、内側通路３３ｅにより、入口通路３１と入口通路３１ｓのうち、圧力の高い通路から圧力の低い通路に向けて蒸気流を導くことができる。これにより、長手方向内側にあるセパレータ４０と、長手方向外側にあるセパレータ４０ｓとの間で、供給される蒸気の流量に偏りが生じることを抑制することができる。

また、本実施例に係る湿分分離加熱器１０Ｆにおいては、垂直仕切板８０，８０ｓには、全面に亘って貫通孔８２が形成されているものとしたので、内側通路３３ｅを流れる蒸気の一部を、貫通孔８２から外側通路３３ｆに流すことができる。これにより、分配通路（３３ｆ，３３ｅ）内における圧力分布の偏りを抑制して、セパレータ４０に分配される蒸気の流量に偏りが生じることを抑制することができる。

なお、本実施例において、垂直仕切板８０，８０ｓには、断面が略円形をなす貫通孔８２が形成されているものとしたが、貫通孔の態様は、これに限定されるものではない。内側通路３３ｅと外側通路３３ｆとを連通させることができれば良く、例えば、貫通孔を、所定の方向に長さを有するスリット状に形成しても良い。また、貫通孔を通過する蒸気流を絞るように断面を構成するものとしても良い。

本実施例に係る湿分分離加熱器について図１４を用いて説明する。図１４は、図３のＸ−Ｘ線による横断面図である。なお、実施例１と略共通の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。

図１４に示すように、本実施例に係る湿分分離加熱器１０Ｇにおいて、蒸気入口１５は、蒸気の流動方向下流側の端１５ｃの内径が、上流側の開口端１５ａの内径すなわち蒸気入口１５の開口径（図に寸法Ｄ１で示す）に比べて、大きく設定された径違い配管、いわゆるレデューサ（ｒｅｄｕｃｅｒ）として構成されている。蒸気入口１５は、上流側の端１５ａすなわち開口から、下流側の端１５ｃすなわち受衝体２０に向かうに従って、流路断面積が大きくなるよう構成されている。上流側の端１５ａから流入した蒸気は、蒸気入口１５内を下流側の端１５ｃに向けて流れるに従って、流速が低下することとなる。

また、湿分分離加熱器１０Ｇの外装を構成するハウジング１２内には、蒸気入口１５から流入した蒸気流を、２つの流れに分流する受衝体２０が設けられている。受衝体２０は、侵食（エロージョン）の発生を抑制するよう、ステンレス鋼（ＳＵＳ）で構成されている。受衝体２０は、湿分分離加熱器１０Ｇの横断面において、蒸気入口１５側に底２０ｃを有する略Ｕ字形状に湾曲して設けられており、湿分分離加熱器１０Ｇの縦断面を規定する仮想平面（図に一点鎖線Ｂで示す）について線対称な形状で構成されている。

受衝体２０は、Ｕ字形状の底２０ｃから端２０ｅまで、湾曲形状の曲率の中心（図に点Ｇで示す）に対して、図に角度θで示すように９０度以上に亘って湾曲するよう構成されている。このように構成された受衝体２０は、ハウジング１２の内面との間隔、すなわちハウジング１２との間に形成される入口通路３１の間隔（図に寸法Ｄ２で示す）が、蒸気入口１５の上流側の端１５ａの内径Ｄ１と略等しくなるように配設されている。

このように本実施例に係る湿分分離加熱器１０Ｇにおいて、蒸気入口１５は、下流側の端１５ｃの内径が、上流側の端１５ｃすなわち開口の内径（Ｄ１）に比べて大きく設定されているものとしたので、上流側の端１５ａから流入した蒸気流を、蒸気入口１５内で減速して下流側の端１５ｃから受衝体２０に向けて流出させることができる。受衝体２０とハウジング１２との間の入口通路３１を流れる蒸気流を減速することで、受衝体２０、特に端２０ｅにおいて、蒸気流の剥離等により渦流が形成されることを抑制することができ、渦流の発生による圧力損失の増大を抑制することができる。

本実施例に係る湿分分離加熱器１０Ｇにおいて、受衝体２０は、Ｕ字形状の底２０ｃから端２０ｅまで、曲率の中心Ｇに対して９０度以上に亘って湾曲するよう構成されているものとすることで、受衝体２０の端２０ｅにおいて蒸気流が剥離して渦流が生じてしまうことを抑制することができる。

また、本実施例に係る湿分分離加熱器１０Ｇにおいて、ハウジング１２と受衝体２０との間隔Ｄ２が、蒸気入口１５の開口径Ｄ１と略同一となるよう構成されているものとしたので、蒸気入口１５からに流入して受衝体２０とハウジング１２との間を流れる蒸気流に、流路断面積の急激な変化に起因して蒸気流に剥離や渦流が生じることを抑制することができる。

なお、上述した各実施例において、分配通路内の蒸気流を整流する整流部材は、上述した多孔板６０；６０Ｂや、絞り部材６６；６６Ｂ、水平仕切板７０；７０Ｂ、垂直仕切板８０；８０ｓに限定されるものではない。分配通路内の蒸気流に流路抵抗を付与して整流することができれば、様々な形状の構造部材を用いることができる。

また、上述した各実施例において、複数の蒸気入口は、長手方向の略中央にある蒸気入口１４と、長手方向外側にある２つの蒸気入口１４ｓであるものとしたが、複数の蒸気入口の配列の態様は、これに限定されるものではない。湿分分離加熱器の長手方向に複数の蒸気入口が配列されているものであれば、本発明を適用することができる。

以上のように、本発明は、蒸気タービン等に用いられる湿分分離加熱器に有用である。

実施例１に係る湿分分離加熱器のセパレータ及び分配通路を通る切断線による断面図である。 実施例１に係る湿分分離加熱器の縦断面図である。 実施例１に係る湿分分離加熱器の横断面図であり、図２のＸ−Ｘ線による横断面図である。 実施例１に係る湿分分離加熱器の横断面図であり、図２のＹ−Ｙ線による横断面図である。 実施例２に係る湿分分離加熱器のセパレータ及び分配通路を通る切断線による断面図である。 実施例３に係る湿分分離加熱器のセパレータ及び分配通路を通る切断線による断面図である。 実施例３に係る湿分分離加熱器の横断面図であり、図６のＹ−Ｙ線による断面図である。 実施例４に係る湿分分離加熱器のセパレータ及び分配通路を通る切断線による断面図である。 実施例４に係る湿分分離加熱器の横断面図であり、図８のＹ−Ｙ線による断面図である。 実施例５に係る湿分分離加熱器のセパレータ及び分配通路を通る切断線による断面図である。 実施例５に係る湿分分離加熱器の横断面図であり、図１０のＹ−Ｙ線による断面図である。 実施例６に係る湿分分離加熱器のセパレータ及び分配通路を通る切断線による断面図である。 実施例６に係る湿分分離加熱器の横断面図であり、図１２のＹ−Ｙ線による断面図である。 実施例７に係る湿分分離加熱器の横断面図であり、図３のＸ−Ｘ線による横断面図である。 湿分分離加熱器のセパレータ及び分配通路を通る切断線による断面図である。

符号の説明

１０，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ，１０Ｅ，１０Ｆ，１０Ｇ 湿分分離加熱器（湿分分離器）
１２ ハウジング
１４，１４ｓ 蒸気入口
１５ 蒸気入口
２０，２０ｓ 受衝体
３１，３１ｓ 入口通路
３３，３３ｓ 分配通路
３３ａ，３３ｓａ 分配通路（セパレータ側通路）
３３ｃ，３３ｓｃ 分配通路（非セパレータ側通路）
３３ｅ 内側通路（非セパレータ側通路）
３３ｆ 外側通路（セパレータ側通路）
３４ 壁体
３６ 分配孔
４０，４０ｓ セパレータ
５０，５２ 伝熱管（加熱器）
５５，５５ｓ 蒸気出口
６０，６０Ｂ 多孔板
６６，６６Ｂ 絞り部材
７０，７０Ｂ 水平仕切板（仕切板）
８０ 垂直仕切板（仕切板）

Claims (12)

1. 筒状をなすハウジングと、
   ハウジングの長手方向と直交する一方側に設けられ、当該長手方向に複数配列された蒸気入口と、
   ハウジングの長手方向において各蒸気入口の間に配列され、湿分を分離するセパレータと、
   セパレータに沿って長手方向に延びており、各蒸気入口からの蒸気をセパレータに分配可能な分配通路と、
   を有する湿分分離器であって、
   分配通路には、蒸気入口からの蒸気流を整流する整流部材が設けられてい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、
   整流部材は、
   分配通路のうち少なくとも長手方向の端部に、当該分配通路の横断面に沿って設けられ、複数の貫通孔が配列された多孔板である
   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、
   分配通路のうち長手方向の略中央に多孔板が設けられている
   ことを特徴とする湿分分離器。
4. 請求項１に記載の湿分分離器において、
   整流部材は、
   分配通路にいて長手方向の蒸気流を絞る絞り部材である
   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、
   絞り部材は、
   分配通路の横断面に沿って延びており、蒸気流の流路となる貫通孔が略中央に単数形成されて構成されている
   ことを特徴とする湿分分離器。
6. 請求項４又は５に記載の湿分分離器において、
   絞り部材は、
   分配通路のうち少なくとも長手方向の端部に設けられている
   ことを特徴とする湿分分離器。
7. 請求項１に記載の湿分分離器において、
   セパレータと分配通路との間には、当該分配通路の蒸気をセパレータに分配する分配孔が複数設けられており、
   整流部材は、
   長手方向に延びる板状部材であり、分配孔に面してセパレータと連通するセパレータ側通路と、分配孔に面していない非セパレータ側通路に、分配通路を仕切る仕切板である
   ことを特徴とする湿分分離器。
8. 請求項７に記載の湿分分離器において、
   分配通路は、セパレータに沿って長手方向に複数設けられており、
   仕切板は、長手方向内側の分配通路から長手方向外側の分配通路まで延びている
   ことを特徴とする湿分分離器。
9. 請求項７又は８に記載の湿分分離器において、
   仕切板のうち少なくとも一部には、セパレータ側通路と、非セパレータ側通路とを連通させる貫通孔が設けられている
   ことを特徴とする湿分分離器。
10. 請求項１に記載の湿分分離器において、
    蒸気入口の直下流側には、湿分分離器の横断面において蒸気入口側に底を有する略Ｕ字形状に湾曲し、蒸気入口から流入した蒸気流を２つの流れに分流する受衝体が設けられており、
    蒸気入口は、開口から受衝体に向かうに従って流路断面積が大きくなるよう構成されている
    ことを特徴とする湿分分離器。
11. 請求項１０に記載の湿分分離器において、
    受衝体は、Ｕ字形状の底から端まで、曲率の中心に対して９０度以上に亘って湾曲するよう構成されている
    ことを特徴とする湿分分離器。
12. 請求項１０又は１１に記載の湿分分離器において、
    外装を構成するハウジングと受衝体との間隔が、蒸気入口の開口径と略同一となるよう構成されている
    ことを特徴とする湿分分離器。

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