JP3142931B2 - ガス／液体分離器 - Google Patents
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- G21C—NUCLEAR REACTORS
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- G21C15/16—Cooling arrangements within the pressure vessel containing the core; Selection of specific coolants comprising means for separating liquid and steam
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
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- B01D—SEPARATION
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F22—STEAM GENERATION
- F22B—METHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
- F22B37/00—Component parts or details of steam boilers
- F22B37/02—Component parts or details of steam boilers applicable to more than one kind or type of steam boiler
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Description
【０００１】
【発明の背景】この発明は自然循環を利用する沸騰水形
原子炉（ＢＷＲ）、更に具体的に云えば、この様な原子
炉の設計に於ける蒸気の分離を改善することに関する。
原子炉（ＢＷＲ）、更に具体的に云えば、この様な原子
炉の設計に於ける蒸気の分離を改善することに関する。
【０００２】蒸気分離器集成体は、ドーム形又は平坦な
頭部を持つ基部の上に立ち管の配列を溶接し、例えば３
段蒸気分離器を各々の立ち管の頂部に設けて構成するこ
とが出来る。立ち管の１つの作用は、直径が一層大きい
蒸気分離器を離隔することである。こう云う分離器は一
般的に特に密に詰込んだ配置として配置されており、隣
合った分離器の外径は互いに触合うばかりであり、この
為、分離器の底から吐出された、分離された液体冷却材
は、原子炉の縦軸線から外向きに一層「開放した」流路
を持っていて、原子炉圧力容器（ＲＰＶ）に対する内側
の周縁にある下降管環状領域へと出て行く。機械的な蒸
気分離器を利用した大出力自然循環原子炉に於ける立ち
管の２番目の目的は、立ち管の内側にある２相（従って
低い密度の）冷却材の垂直領域によって自然循環を促進
する並置された領域を、所謂「下降管領域」で立ち管の
外側にある単一相の液体冷却材と並置することである。
この下降管領域では、高さが、原子炉内で冷却材の流れ
を循環させる為の自然循環による駆動水頭全体のかなり
重要な部分となる。
頭部を持つ基部の上に立ち管の配列を溶接し、例えば３
段蒸気分離器を各々の立ち管の頂部に設けて構成するこ
とが出来る。立ち管の１つの作用は、直径が一層大きい
蒸気分離器を離隔することである。こう云う分離器は一
般的に特に密に詰込んだ配置として配置されており、隣
合った分離器の外径は互いに触合うばかりであり、この
為、分離器の底から吐出された、分離された液体冷却材
は、原子炉の縦軸線から外向きに一層「開放した」流路
を持っていて、原子炉圧力容器（ＲＰＶ）に対する内側
の周縁にある下降管環状領域へと出て行く。機械的な蒸
気分離器を利用した大出力自然循環原子炉に於ける立ち
管の２番目の目的は、立ち管の内側にある２相（従って
低い密度の）冷却材の垂直領域によって自然循環を促進
する並置された領域を、所謂「下降管領域」で立ち管の
外側にある単一相の液体冷却材と並置することである。
この下降管領域では、高さが、原子炉内で冷却材の流れ
を循環させる為の自然循環による駆動水頭全体のかなり
重要な部分となる。
【０００３】各々の分離器で、立ち管（立ち管領域）の
中を上昇する蒸気／水混合物が羽根に衝突し、これらの
羽根が混合物に旋回作用を加え、こうして渦が出来る様
にし、遠心力が３段の各々で蒸気から水を分離する。蒸
気はこの集成体の頂部で分離器から出て行き、乾燥機の
下方にある湿式蒸気高圧室へ入る。分離された水は分離
器の各段の下端から出て行き、立ち管を取巻くプール
「下降管領域」に入り、下降管の流れとして一緒にな
る。全ての分離器から出て来た蒸気は同じ水平平面内に
あってもよいし、或いは、立ち管を取囲むプールの中高
の水勾配を補償する様に、中心を若干中高に配置しても
よい。米国特許第３，９０２，８７６号、及びＡＳＭＥ
論文番号７３−ＷＡ／Ｐｗｒ−４、１９７３年１１月号
所載のウルフ他の論文「沸騰水形原子炉に対する蒸気−
水分離器の進歩」を参照されたい。
中を上昇する蒸気／水混合物が羽根に衝突し、これらの
羽根が混合物に旋回作用を加え、こうして渦が出来る様
にし、遠心力が３段の各々で蒸気から水を分離する。蒸
気はこの集成体の頂部で分離器から出て行き、乾燥機の
下方にある湿式蒸気高圧室へ入る。分離された水は分離
器の各段の下端から出て行き、立ち管を取巻くプール
「下降管領域」に入り、下降管の流れとして一緒にな
る。全ての分離器から出て来た蒸気は同じ水平平面内に
あってもよいし、或いは、立ち管を取囲むプールの中高
の水勾配を補償する様に、中心を若干中高に配置しても
よい。米国特許第３，９０２，８７６号、及びＡＳＭＥ
論文番号７３−ＷＡ／Ｐｗｒ−４、１９７３年１１月号
所載のウルフ他の論文「沸騰水形原子炉に対する蒸気−
水分離器の進歩」を参照されたい。
【０００４】「単純化沸騰水形原子炉」（ＳＢＷＲ）と
呼ばれる現在設計中のＢＷＲの炉心の上側高圧室領域に
は、その他の機械的な装置、パイプ又は構造が実質的に
ない。これに対して、「高級沸騰水形原子炉」（ＡＢＷ
Ｒ）と呼ばれる別の設計の炉心の上側高圧室は、一般的
に炉心の吹付けの為のスパージャ及びノズルと、炉心溢
流装置の為の分配ヘッダを収容している。何れの種類の
原子炉でも、こう云うスパージャ／ヘッダは、炉心の上
側高圧室の外周に設けられ、炉心のシュラウド・フラン
ジより下方に取付けられていて、スパージャ／ヘッダが
周辺燃料集成体の燃料補給用の取出し通路に触れない様
にし、こうして炉心の燃料補給作業の間、取外されるこ
とがないようにしている。
呼ばれる現在設計中のＢＷＲの炉心の上側高圧室領域に
は、その他の機械的な装置、パイプ又は構造が実質的に
ない。これに対して、「高級沸騰水形原子炉」（ＡＢＷ
Ｒ）と呼ばれる別の設計の炉心の上側高圧室は、一般的
に炉心の吹付けの為のスパージャ及びノズルと、炉心溢
流装置の為の分配ヘッダを収容している。何れの種類の
原子炉でも、こう云うスパージャ／ヘッダは、炉心の上
側高圧室の外周に設けられ、炉心のシュラウド・フラン
ジより下方に取付けられていて、スパージャ／ヘッダが
周辺燃料集成体の燃料補給用の取出し通路に触れない様
にし、こうして炉心の燃料補給作業の間、取外されるこ
とがないようにしている。
【０００５】特に自然循環形ＳＢＷＲについて云うと、
冷却材の循環を助ける循環ポンプがないことが認められ
よう。炉心内での蒸気の発生により、蒸気と水の混合物
が発生され、蒸気の空所がない為、これは飽和した又は
過冷却された水よりも密度が小さい。その為、炉心内で
の沸騰作用により、浮力が発生し、これが炉心冷却材を
上向きに上昇する様に促し、炉心の下側高圧室領域内
で、炉心より下方から到着する空所のない冷却材と連続
的に置き換わる。冷却材が炉心を出て行くにつれて、冷
却材が炉心の上側高圧室領域の中を上昇し、その後立ち
管領域を通り、最後に蒸気分離器に入る。こう云う立ち
管内部の空所を持つ混合物は、立ち管の外部にある空所
のない冷却材よりも引続いて密度が一層小さくなり、そ
の結果余分の浮力を発生して、冷却材の循環を更に推進
する。この過程が冷却材の循環を促進するのに非常に効
果があることは、冷却材循環ポンプを運転を停止にした
強制循環形発電用原子炉で行なわれた、報告された試験
からも認めることが出来る。蒸気分離器の立ち管を比較
的短くしても、２５％と云う原子炉の出力レベル及び定
格流量の３５％と云う冷却材の流量を容易に且つ安全に
維持することが出来る。
冷却材の循環を助ける循環ポンプがないことが認められ
よう。炉心内での蒸気の発生により、蒸気と水の混合物
が発生され、蒸気の空所がない為、これは飽和した又は
過冷却された水よりも密度が小さい。その為、炉心内で
の沸騰作用により、浮力が発生し、これが炉心冷却材を
上向きに上昇する様に促し、炉心の下側高圧室領域内
で、炉心より下方から到着する空所のない冷却材と連続
的に置き換わる。冷却材が炉心を出て行くにつれて、冷
却材が炉心の上側高圧室領域の中を上昇し、その後立ち
管領域を通り、最後に蒸気分離器に入る。こう云う立ち
管内部の空所を持つ混合物は、立ち管の外部にある空所
のない冷却材よりも引続いて密度が一層小さくなり、そ
の結果余分の浮力を発生して、冷却材の循環を更に推進
する。この過程が冷却材の循環を促進するのに非常に効
果があることは、冷却材循環ポンプを運転を停止にした
強制循環形発電用原子炉で行なわれた、報告された試験
からも認めることが出来る。蒸気分離器の立ち管を比較
的短くしても、２５％と云う原子炉の出力レベル及び定
格流量の３５％と云う冷却材の流量を容易に且つ安全に
維持することが出来る。
【０００６】ＳＢＷＲ原子炉は強制循環形ＢＷＲとの違
いはそれ程大きくはなく、最も目立った違いは、立ち管
領域がＳＢＷＲでは（一層大きな差の水頭を発生する為
に）かなり長くすることであり、炉心の全高は幾分短く
することが出来（例えば、最近の強制循環形原子炉で燃
料の有効長が１２．５呎であるのに対し、燃料の有効長
が８又は９呎である）、炉心の出力密度が若干低いこと
である。ＢＷＲ燃料束の入口に於けるオリフィス（これ
は流体力学的な安定性を促進する手段である）の激しさ
を軽減することが出来る。燃料束は例えば６×６の棒配
列として、一層直径の大きい燃料棒を使うことが出来る
が、これに対して強制循環形原子炉の場合の棒配列は、
８×８の棒配列である場合が多い。燃料束当たりの設計
流量及び蒸気分離器当たりの流量は、ＳＢＷＲ形の設計
では幾分低下する。２つの設計で、燃料出口での蒸気の
品質は大体同じである。ＳＢＷＲ形原子炉の設計では、
スパージャ又は吐出ヘッダが炉心の上側高圧室内にを設
けられないが、ＡＢＷＲ原子炉では、スパージャ又は吐
出ヘッダが上側炉心高圧室内に設けられる。
いはそれ程大きくはなく、最も目立った違いは、立ち管
領域がＳＢＷＲでは（一層大きな差の水頭を発生する為
に）かなり長くすることであり、炉心の全高は幾分短く
することが出来（例えば、最近の強制循環形原子炉で燃
料の有効長が１２．５呎であるのに対し、燃料の有効長
が８又は９呎である）、炉心の出力密度が若干低いこと
である。ＢＷＲ燃料束の入口に於けるオリフィス（これ
は流体力学的な安定性を促進する手段である）の激しさ
を軽減することが出来る。燃料束は例えば６×６の棒配
列として、一層直径の大きい燃料棒を使うことが出来る
が、これに対して強制循環形原子炉の場合の棒配列は、
８×８の棒配列である場合が多い。燃料束当たりの設計
流量及び蒸気分離器当たりの流量は、ＳＢＷＲ形の設計
では幾分低下する。２つの設計で、燃料出口での蒸気の
品質は大体同じである。ＳＢＷＲ形原子炉の設計では、
スパージャ又は吐出ヘッダが炉心の上側高圧室内にを設
けられないが、ＡＢＷＲ原子炉では、スパージャ又は吐
出ヘッダが上側炉心高圧室内に設けられる。
【０００７】研究中のある形のＳＢＷＲ原子炉では、立
ち管が非常に長く、炉心の上側高圧室が短い。別の形で
は、その逆である。この発明は何れの形にも同じ様に用
いると共に、強制循環形ＢＷＲにも用いることが出来
る。
ち管が非常に長く、炉心の上側高圧室が短い。別の形で
は、その逆である。この発明は何れの形にも同じ様に用
いると共に、強制循環形ＢＷＲにも用いることが出来
る。
【０００８】原子力ボイラからの蒸気出力がタービン発
電機に結合され、この発電機が回路網に電気的に結合さ
れる。原子力ボイラの圧力調整制御装置が設けられ、そ
の作用によってタービン蒸気制御弁の位置を代えて、原
子炉の蒸気ドームで測定した原子力ボイラ圧力を一定に
保つ様にする。
電機に結合され、この発電機が回路網に電気的に結合さ
れる。原子力ボイラの圧力調整制御装置が設けられ、そ
の作用によってタービン蒸気制御弁の位置を代えて、原
子炉の蒸気ドームで測定した原子力ボイラ圧力を一定に
保つ様にする。
【０００９】自然循環形ＢＷＲの設計では、あらゆる非
可逆的な圧力降下を減少する様に特に注意を払わなけれ
ばならない。大部分の抵抗が発生する２相領域では、特
にそれが必要である。ＳＢＷＲ内の蒸気分離器は、自然
循環ループ内での非可逆損失の１／３乃至１／２の原因
になるので、特に改良を要する主な候補者である。自然
循環形原子炉の蒸気分離器の最適の設計は、強制循環形
の原子炉の設計とは異なる。これは、キャリーオーバ及
びキャリーアンダの値が高くなると云う犠牲を払って
も、圧力降下を最小限に抑えるべきだからである。自由
な面の分離があらゆる抵抗を取除き、これはＳＢＷＲで
は限界的に可能である。
可逆的な圧力降下を減少する様に特に注意を払わなけれ
ばならない。大部分の抵抗が発生する２相領域では、特
にそれが必要である。ＳＢＷＲ内の蒸気分離器は、自然
循環ループ内での非可逆損失の１／３乃至１／２の原因
になるので、特に改良を要する主な候補者である。自然
循環形原子炉の蒸気分離器の最適の設計は、強制循環形
の原子炉の設計とは異なる。これは、キャリーオーバ及
びキャリーアンダの値が高くなると云う犠牲を払って
も、圧力降下を最小限に抑えるべきだからである。自由
な面の分離があらゆる抵抗を取除き、これはＳＢＷＲで
は限界的に可能である。
【００１０】立ち管と炉心の上側高圧室の間に移行部材
を設けることにより、流れの予備分離を高めることが出
来る。立ち管内の流れ方式はピストン流れであり、環状
ミスト流に近付く。両方の種類の流れは既に若干分離さ
れている。蒸気分離器の設計では、既に分離されている
ものが再び混合されない様に注意を払わなければならな
い。前に引用した米国特許第３，９０２，８７６号に記
載されている様に、蒸気分離の設計では、混合が行なわ
れる幾つかの点がある。立ち管と分離胴の間で面積変化
がある。更に、入口の旋回装置はかなり大きなハブを持
っており、ピックオフ・リングが渦を導入するが、これ
は非可逆的な圧力損失の原因になるだけでなく、予め分
離された相の間の混合の原因にもなる。
を設けることにより、流れの予備分離を高めることが出
来る。立ち管内の流れ方式はピストン流れであり、環状
ミスト流に近付く。両方の種類の流れは既に若干分離さ
れている。蒸気分離器の設計では、既に分離されている
ものが再び混合されない様に注意を払わなければならな
い。前に引用した米国特許第３，９０２，８７６号に記
載されている様に、蒸気分離の設計では、混合が行なわ
れる幾つかの点がある。立ち管と分離胴の間で面積変化
がある。更に、入口の旋回装置はかなり大きなハブを持
っており、ピックオフ・リングが渦を導入するが、これ
は非可逆的な圧力損失の原因になるだけでなく、予め分
離された相の間の混合の原因にもなる。
【００１１】
【発明の要約】この発明は自然循環を利用する沸騰水形
原子炉の炉心を出て行く蒸気を分離するのに特に適した
ガス−液体分離器を対象とする。この分離器は、縦軸線
及び幅を持つ胴を持ち、入口及び出口を持ち、環状流れ
吐出通路と流体が連通する相隔たる複数個のピックオフ
・リングを有する。この発明の分離器は、ピックオフ・
リングが曲線の形を持っていて、流体の流れを流れ吐出
通路へ送込む様になっている。捩ったストリップの形態
の流れ旋回装置が胴の軸線に沿って最初のピックオフ・
リングの後に位置ぎめされていて、胴の幅全体には及ば
ない。リングと分離胴の頂部との間に小さい広がり角(e
xpansion angle) があることが有利である。
原子炉の炉心を出て行く蒸気を分離するのに特に適した
ガス−液体分離器を対象とする。この分離器は、縦軸線
及び幅を持つ胴を持ち、入口及び出口を持ち、環状流れ
吐出通路と流体が連通する相隔たる複数個のピックオフ
・リングを有する。この発明の分離器は、ピックオフ・
リングが曲線の形を持っていて、流体の流れを流れ吐出
通路へ送込む様になっている。捩ったストリップの形態
の流れ旋回装置が胴の軸線に沿って最初のピックオフ・
リングの後に位置ぎめされていて、胴の幅全体には及ば
ない。リングと分離胴の頂部との間に小さい広がり角(e
xpansion angle) があることが有利である。
【００１２】この発明の利点は、分離器の設計として、
非可逆的な圧力降下を最小限にすることである。別の利
点は、分離器の設計として、自然循環形ＢＷＲの設計哲
学の範囲内で容易に構成することが出来ることである。
別の利点は、この分離器の設計が、液体としての水から
蒸気を分離するのに効果的であることである。上記並び
にその他の利点は、以下説明する所から、当業者に明ら
かになろう。
非可逆的な圧力降下を最小限にすることである。別の利
点は、分離器の設計として、自然循環形ＢＷＲの設計哲
学の範囲内で容易に構成することが出来ることである。
別の利点は、この分離器の設計が、液体としての水から
蒸気を分離するのに効果的であることである。上記並び
にその他の利点は、以下説明する所から、当業者に明ら
かになろう。
【００１３】
【発明の詳しい説明】図１に示す胴形分離器１０は、自
然循環形ＢＷＲに於ける蒸気／水分離に利用する為に束
にされる複数個の分離器の代表である。ＡＢＷＲに使う
胴形分離器１０の直径は、約２００mmであり、前に述べ
たＳＢＷＲ原子炉に於ける下側の循環流に対する上向き
の流れ及び横方向の流れの面積を最適にする様に、胴は
３００mmの三角形ピッチである。分離器１０が立ち管１
２の上に取付けられることが示されている。立ち管は、
ＢＷＲの炉心の上側高圧室を出て行く液体としての水か
ら蒸気を分離する為に、２相混合物を通す。胴形分離器
１０が外側スカート部１４で形成されており、これは管
状であることが望ましい。分離器１０は軸線１６を有す
る。
然循環形ＢＷＲに於ける蒸気／水分離に利用する為に束
にされる複数個の分離器の代表である。ＡＢＷＲに使う
胴形分離器１０の直径は、約２００mmであり、前に述べ
たＳＢＷＲ原子炉に於ける下側の循環流に対する上向き
の流れ及び横方向の流れの面積を最適にする様に、胴は
３００mmの三角形ピッチである。分離器１０が立ち管１
２の上に取付けられることが示されている。立ち管は、
ＢＷＲの炉心の上側高圧室を出て行く液体としての水か
ら蒸気を分離する為に、２相混合物を通す。胴形分離器
１０が外側スカート部１４で形成されており、これは管
状であることが望ましい。分離器１０は軸線１６を有す
る。
【００１４】図面に示した分離器１０の設計が、ピック
オフ・リング１８，２０，２２を持つことが判る。必要
に応じて、望ましければ又はそれが便宜であれば、使う
ピックオフ・リングの数をこれより大きくしても少なく
してもよい。同じ説明が、ピックオフ・リング２０，２
２についても当てはまると云う了解のもとに、ピックオ
フ・リング１８を詳しく説明する。ピックオフ・リング
１８は曲面２４を持ち、これは分離器１０の内部から環
状水吐出通路２６へ流れを連通させる。通路２６は外側
スカート部１４及び導流部(vane)２８によって構成され
る。ピックオフ・リング１８の輪郭２４を曲線、好まし
くは円筒形にすることにより、渦が避けられる。通路２
６を通る下向きの流れに対する抵抗は、外側スカート部
１４と導流部２８の間のすき間と、ＢＷＲ内でのこのス
カート部の外側の水位とによって調整することが出来
る。ピックオフ・リング自体が分離器として作用する。
これは、蒸気は分離器１０の中心の方に向きを変える
が、液体としての水は、ピックオフ・リング１８の曲面
２４にぶつかるまで、その通路を辿るからである。分離
の程度は、分離器１０の残りの部分を通る下向きの流れ
及び上向きの流れに対する抵抗の比によって大いに左右
される。
オフ・リング１８，２０，２２を持つことが判る。必要
に応じて、望ましければ又はそれが便宜であれば、使う
ピックオフ・リングの数をこれより大きくしても少なく
してもよい。同じ説明が、ピックオフ・リング２０，２
２についても当てはまると云う了解のもとに、ピックオ
フ・リング１８を詳しく説明する。ピックオフ・リング
１８は曲面２４を持ち、これは分離器１０の内部から環
状水吐出通路２６へ流れを連通させる。通路２６は外側
スカート部１４及び導流部(vane)２８によって構成され
る。ピックオフ・リング１８の輪郭２４を曲線、好まし
くは円筒形にすることにより、渦が避けられる。通路２
６を通る下向きの流れに対する抵抗は、外側スカート部
１４と導流部２８の間のすき間と、ＢＷＲ内でのこのス
カート部の外側の水位とによって調整することが出来
る。ピックオフ・リング自体が分離器として作用する。
これは、蒸気は分離器１０の中心の方に向きを変える
が、液体としての水は、ピックオフ・リング１８の曲面
２４にぶつかるまで、その通路を辿るからである。分離
の程度は、分離器１０の残りの部分を通る下向きの流れ
及び上向きの流れに対する抵抗の比によって大いに左右
される。
【００１５】導流部３０，３２が、米国特許第３，９０
２，８７６号に詳しく述べられている様に、膨張損失を
最小限に抑える為に、小さい広がり角、望ましくは約３
°乃至５°を有する。例えば通路３４を流れる水は、開
口３６から分離器１０の外へ流れる。吐出通路３８にも
同様な開口が設けられている。
２，８７６号に詳しく述べられている様に、膨張損失を
最小限に抑える為に、小さい広がり角、望ましくは約３
°乃至５°を有する。例えば通路３４を流れる水は、開
口３６から分離器１０の外へ流れる。吐出通路３８にも
同様な開口が設けられている。
【００１６】軸線１６に沿って捩ったストリップの流れ
旋回装置４０が設けられている。分離器１０の本体に流
れ旋回装置４０を取付ける様子は、図面に示してない
が、普通の形で設けるものとする。流れ旋回装置４０
は、混合物が入口４２から出口４４へ通る時に最初に出
会うピックオフ・リングであるピックオフ・リング１８
より後で始まっていることに注意されたい。流れ旋回装
置４０の幅が分離器１０の直径の約８０％であることが
好ましい。ストリップ形の流れ旋回装置４０の長さは、
当業者が実験的に決定することが出来、ピッチも同様で
あるが、このピッチは下端に於けるゼロからその上端に
於ける最大値まで単調に増加する。これはピックオフ・
リングの間の間隔についても云えることである。分離器
１０の幅全体に及ばない流れ旋回装置を使うと、流れ旋
回装置の外側にある水は直接的に回転状態にならないの
で、圧力損失が更に減少する。回転は、その中を通過す
る流体の剪断によって間接的に起るだけである。更に、
流れ旋回装置４０が滑かに捩った形であることにより、
流れ面積を最大にした時の非可逆的な圧力損失が減少す
る。流れ旋回装置を流れの方向における最初のピックオ
フ・リングより上方に配置したことにより、流れ旋回装
置が処理する質量流量が、この最初のピックオフ・リン
グ、即ち図面に示したピックオフ・リング１８によって
方向転換された水量だけ減少するので、非可逆的な圧力
損失が更にかなり減少する。最後に、約２０°乃至６０
°の開口角を持つ移行部材４６を炉心の上側高圧室と立
ち管１２の間に用いて、境界層が壁から剥離しない様に
保証することが出来る。
旋回装置４０が設けられている。分離器１０の本体に流
れ旋回装置４０を取付ける様子は、図面に示してない
が、普通の形で設けるものとする。流れ旋回装置４０
は、混合物が入口４２から出口４４へ通る時に最初に出
会うピックオフ・リングであるピックオフ・リング１８
より後で始まっていることに注意されたい。流れ旋回装
置４０の幅が分離器１０の直径の約８０％であることが
好ましい。ストリップ形の流れ旋回装置４０の長さは、
当業者が実験的に決定することが出来、ピッチも同様で
あるが、このピッチは下端に於けるゼロからその上端に
於ける最大値まで単調に増加する。これはピックオフ・
リングの間の間隔についても云えることである。分離器
１０の幅全体に及ばない流れ旋回装置を使うと、流れ旋
回装置の外側にある水は直接的に回転状態にならないの
で、圧力損失が更に減少する。回転は、その中を通過す
る流体の剪断によって間接的に起るだけである。更に、
流れ旋回装置４０が滑かに捩った形であることにより、
流れ面積を最大にした時の非可逆的な圧力損失が減少す
る。流れ旋回装置を流れの方向における最初のピックオ
フ・リングより上方に配置したことにより、流れ旋回装
置が処理する質量流量が、この最初のピックオフ・リン
グ、即ち図面に示したピックオフ・リング１８によって
方向転換された水量だけ減少するので、非可逆的な圧力
損失が更にかなり減少する。最後に、約２０°乃至６０
°の開口角を持つ移行部材４６を炉心の上側高圧室と立
ち管１２の間に用いて、境界層が壁から剥離しない様に
保証することが出来る。
【００１７】従って、この発明のガス−液体分離器の設
計が、特に蒸気／水混合物、一般的にはガス／液体の低
圧の滴の分離を行なう点で一貫性を持つことが理解され
よう。この発明の範囲内で変更を加えることが出来るか
ら、こゝで説明したことは、この発明を制約するもので
はなく、例示するものであることを承知されたい。
計が、特に蒸気／水混合物、一般的にはガス／液体の低
圧の滴の分離を行なう点で一貫性を持つことが理解され
よう。この発明の範囲内で変更を加えることが出来るか
ら、こゝで説明したことは、この発明を制約するもので
はなく、例示するものであることを承知されたい。
【図１】この発明による分離器の一部分を縦断面で示し
た側面図。
た側面図。
１４ 胴 １６ 縦軸線 １８，２０，２２ ピックオフ・リング ２６，３４，３８ 環状流れ吐出通路 ４２ 入口 ４４ 出口
Claims (10)
- 【請求項１】 縦軸線（１６）及び幅を持ち、且つ入口
（４２）及び出口（４４）を含むガス／液体流路を定め
る分離胴を有し、該分離胴は、それぞれ前記ガス／液体
流路内へ内向きに伸びる複数個の軸方向に間隔を置いて
配置されたピックオフ・リング（１８，２０，２２）を
含むと共に、該分離胴との間にそれぞれ環状の液体流れ
吐出通路（２６，３４，３８）を定める複数個の軸方向
に間隔を置いて配置された導流段（３０，３２）を備
え、各々のピックオフ・リングが前記ガス／液体流路か
ら流体連通するその対応する前記環状の液体流れ吐出通
路へ液体を外向きに差し向けるように構成されているガ
ス／液体分離器に於て、前記ガス／液体流路内に配置さ
れていて、ガス／液体流れの方向において最初のピック
オフ・リング（１８）の位置から上向きに軸方向に延在
する流れ旋回装置（４０）を有することを特徴とするガ
ス／液体分離器。 - 【請求項２】 前記流れ旋回装置が前記胴の幅全体に及
んでいない請求項１記載のガス／液体分離器。 - 【請求項３】 前記流れ旋回装置が前記胴の幅の約８０
％に及んでいる請求項２記載のガス／液体分離器。 - 【請求項４】 ３つのピックオフ・リングを有する請求
項１記載のガス／液体分離器。 - 【請求項５】 前記導流段が相次ぐ各々のピックオフ・
リングの間に設けられていて、所定の広がり角を有して
いる請求項１記載のガス／液体分離器。 - 【請求項６】 前記導流段の広がり角が約３°乃至５°
の範囲である請求項５記載のガス／液体分離器。 - 【請求項７】 前記胴の形状が管状である請求項１記載
のガス／液体分離器。 - 【請求項８】 前記ピックオフ・リングが曲線の形を持
っていて、流れを前記流れ吐出通路へ送込む請求項１記
載のガス／液体分離器。 - 【請求項９】 前記流れ旋回装置が前記胴の幅全体に及
ばず、前記導流段が 相次ぐ各々のピックオフ・リングの
間に設けられていて、所定の広がり角を有している請求
項８記載のガス／液体分離器。 - 【請求項１０】 前記胴の入口が約２０°乃至６０°の
開口を持つ移行部材に接続されている請求項１記載のガ
ス／液体分離器。
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| US4322233A (en) * | 1979-05-02 | 1982-03-30 | Westinghouse Electric Corp. | Apparatus for separating entrained liquid from a liquid gas mixture |
| FR2472946A1 (fr) * | 1980-01-04 | 1981-07-10 | Commissariat Energie Atomique | Dispositif de separation des phases liquide et vapeur d'un fluide et generateur de vapeur comprenant des dispositifs de ce type |
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-
1990
- 1990-12-20 US US07/633,749 patent/US5130082A/en not_active Expired - Fee Related
-
1991
- 1991-12-11 EP EP91311518A patent/EP0495304A1/en not_active Withdrawn
- 1991-12-18 JP JP03353133A patent/JP3142931B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
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| US5130082A (en) | 1992-07-14 |
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