JP3966643B2 - 湿分分離加熱器 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、湿り度の高い蒸気から湿分を除去し、さらにその蒸気を加熱するための湿分分離加熱器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、原子力発電プラントにおいては、高圧タービンで仕事を終えた蒸気には１２％程度の湿分が含まれている。この蒸気中の湿分を除去すると共に、より高温の過熱蒸気とするために湿分分離加熱器が使用されている。
【０００３】
従来の湿分分離加熱器について図６及び図７を参照して説明する。図６に示したように湿分分離加熱器１は、横向き円筒形状の本体容器１ａ内に湿分分離器２とその上方の加熱器３とを内蔵している。加熱器３は、高圧タービン抽気により加熱する第１段加熱器３ａと、原子炉から送られる主蒸気により加熱する第２段加熱器３ｂとから構成されている。この構造は、本体容器１ａの長手方向の中心位置にある仮想の中央面Ａ−Ａに関して対称に配置されている。
【０００４】
第１段及び第２段加熱器３ａ、３ｂは、内部を隔壁５ａ、５ｂによって隔離された加熱蒸気ヘッダ４ａ、４ｂと、本体容器１ａの長手方向に沿って設けられ、加熱蒸気ヘッダ４ａ、４ｂに接続されたＵ字状伝熱管６ａ、６ｂとから構成される。また、第１段及び第２段加熱器３ａ、３ｂには、器外との連絡のために本体容器１ａの鏡板４０を貫通する加熱蒸気管７ａ、７ｂ、ベント管８ａ、８ｂ、ドレン管９ａ、９ｂが接続されている。
【０００５】
本体容器１ａの内部は、鏡板４０側に設置された鏡側仕切板１０と、湿分分離加熱器１の中央部に設置された中央側仕切板１１と、によって仕切られている。加熱蒸気ヘッダ４ａ、４ｂは、鏡側仕切板１０と鏡板４０との間の空間（以下「ヘッダ空間」と言う。）４１に位置しており、また、湿分分離器２及びＵ字状伝熱管６ａ、６ｂの熱交換に寄与する直管部４８ａ、４８ｂは、鏡側仕切板１０と中央側仕切板１１との間の空間（以下「加熱空間」と言う。）４２に位置しており、さらに、Ｕ字状伝熱管６ａ、６ｂの曲管部（Ｕベンド部）４９ａ、４９ｂは、一対の中央側仕切板１１同士（図６には一方の中央側仕切板のみを示す。）の間の空間（以下「中央空間」と言う。）４３に位置している。
【０００６】
鏡側仕切板１０には第１及び第２の鏡側開口部４４ａ、４４ｂが形成され、中央側仕切板１１には第１及び第２の中央側開口部４５ａ、４５ｂが形成され、第１段及び第２段加熱器３ａ、３ｂは第１及び第２の鏡側開口部４４ａ、４４ｂ及び第１及び第２の中央側開口部４５ａ、４５ｂに挿通されている。
【０００７】
加熱器３と鏡側仕切板１０との間及び加熱器３と中央側仕切板１１との間には間隙が存在し、この間隙によって、高温蒸気による加熱器３の熱膨張を拘束しないようにすると共に、ヘッダ空間４１、加熱空間４２、及び中央空間４３の各空間同士の間の圧力バランスを保つようにしている。なお、本体容器１ａ内の加熱器３等の内部構造物が熱膨張する際の基点は、加熱蒸気管７ａ、７ｂ等が固定された本体容器１ａの鏡板４０の部分である。
【０００８】
また、図７に示したように、湿分分離器２は２台が傾斜対向して配置されている。湿分分離器２と第１段及び第２段加熱器３ａ、３ｂとに被加熱蒸気を導く通路は、湿分分離加熱器１下部の被加熱蒸気入口１２から上部の被加熱蒸気出口１３にかけて流路仕切板１４、１５ａ、１５ｂを順次配置して形成されている。そして、流路仕切板１４と流路仕切板１５ａとで囲まれた空間が湿分分離器２の下流側と連通し、流路仕切板１５ａと流路仕切板１５ｂとで囲まれた空間が第１段加熱器３ａの下流側と連通している。ドレン流路１６は、被加熱蒸気通路から隔離されており、底板１７及び天井板１８によって形成されている。
【０００９】
図６及び図７に示したように、第１段及び第２段加熱器３ａ、３ｂを構成するＵ字状伝熱管６ａ、６ｂは、それらの長手方向に沿って一定の間隔で配置された伝熱管支え板１９ａ、１９ｂと被加熱蒸気の流路を形成する管束側板２０ａ、２０ｂとによって支持され、さらに、管束側板２０ａ、２０ｂに固設されたインナーレール２１ａ、２１ｂが、流路仕切板１５ａ、１５ｂに固設されたアウターレール２２ａ、２２ｂによって支持されている。この構造は、高温の加熱蒸気の流入に伴う第１段及び第２段加熱器３ａ、３ｂの熱膨張を、アウターレール２２ａ、２２ｂ上でのインナーレール２１ａ、２１ｂの摺動により許容するものである。
【００１０】
上記構成より成る従来の湿分分離加熱器１においては、鏡側仕切板１０と中央側仕切板１１とで仕切られた加熱空間４２内で、被加熱蒸気入口１２から流入する被加熱蒸気を図７中矢印２３で示したように導き、湿分分離及び加熱により生成した過熱蒸気を被加熱蒸気出口１３から低圧タービンに向けて送り出す。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した従来の湿分分離加熱器１においては、図７において符号２３で示した正常な蒸気の流れの他に、正常な熱交換を損なう漏洩経路（ショートパス）による蒸気の流れが存在する。
【００１２】
すなわち、鏡側仕切板１０と加熱器３との間隙及び中央仕切板１１と加熱器３との間隙を通して、鏡側仕切板１０と中央側仕切板１１で仕切られた加熱空間４２の蒸気が、図６中矢印２４で示したようにヘッダ空間４１に流れる漏洩経路、及び矢印２５で示したように中央空間４３に流れる漏洩経路が存在する。また、従来の湿分分離加熱器１では、図６に示したように、加熱空間４２から中央空間４３に流入した蒸気が被加熱蒸気出口１３から直接器外に出ないようにするために、ショートパス防止用囲い板２６が設けられている。
【００１３】
また、湿分分離加熱器１内では、被加熱蒸気が円筒形本体容器１ａ下側を低温の飽和蒸気として流れ、円筒形本体容器１ａ上側を過熱蒸気として流れる。このため、円筒側本体容器１ａ及びその内部構造物は、上方に向かって高温になる温度勾配が生じ、その結果、本体容器中央部が本体容器両端部に比べて盛り上がる猫背変形を起こす。
【００１４】
このような運転状態において、管束側板２０ａ、２０ｂに設けられたインナーレール２１ａ、２１ｂは、流路仕切板１５ａ、１５ｂに設けられたアウターレール２２ａ、２２ｂよりも温度が高くなる傾向にあり、この温度差に起因して両レール中央部付近においては、熱変形量に差ができるために両レールの接触面においてギャップが発生し、図７において符号２７で示したような蒸気の漏洩が生じる。
【００１５】
前記の如く従来の湿分分離加熱器１においては、蒸気の加熱領域である加熱空間４２から、その両側のヘッダ空間４１及び中央空間４３への被加熱蒸気の漏洩経路（ショートパス）が多数存在し、湿分分離加熱器１の性能低下の要因となっていた。漏洩経路の存在にも係わらず所定の性能を満足させるためには、伝熱管本数を増やす必要があり、これは管束の大型化を引き起こす。管束の大型化は円筒型本体容器１ａの胴径の増大をもたらし、湿分分離加熱器１の大型化をもたらしてしまう。
【００１６】
そこで、本発明の目的は、本体容器内の加熱空間からの被加熱蒸気の漏洩を防止して高性能化及び小型化を図り得る湿分分離加熱器を提供することにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明による湿分分離加熱器は、両端が鏡板により封止された横向き円筒形状の本体容器と、前記本体容器内の中央部に配置された一対の中央側仕切板と、前記本体容器内の前記各鏡板の側に配置された一対の鏡側仕切板と、前記中央側仕切板と前記鏡側仕切板との間の加熱空間の底部に配置され、前記本体容器の底部から流入した被加熱蒸気の湿分を分離する湿分分離器と、前記湿分分離器の上方に配置された加熱器と、を備え、前記加熱器は、前記鏡側仕切板と前記鏡板との間のヘッダ空間に配置された加熱器ヘッダと、前記加熱器ヘッダに接続された複数のＵ字状伝熱管と、を有し、前記Ｕ字状伝熱管は、前記加熱空間に位置して前記湿分分離器を通過した前記被加熱蒸気の加熱に寄与する直管部と、一対の前記中央仕切板の間の中央空間に位置する曲管部と、から成り、前記鏡側仕切板には前記加熱器を挿通するための鏡側開口部が形成されており、前記中央側仕切板には前記加熱器を挿通するための中央側開口部が形成されており、複数の前記Ｕ字状伝熱管はそれらの長手方向に沿って適当間隔にて配設された複数の伝熱管支え板と前記Ｕ字状伝熱管の長手方向に沿って延設された管束側板とによって支持されており、前記鏡側開口部周囲の前記鏡側仕切板から延びる仕切板側ラビリンス板と前記鏡側仕切板に最も近い位置にある前記伝熱管支え板の周縁部から延びる支え板側ラビリンス板とによって、前記加熱器の熱膨張を前記鏡側仕切板にて拘束することなく、前記加熱空間から前記ヘッダ空間への前記鏡側開口部を介した前記被加熱蒸気の漏洩を抑制するラビリンス構造が形成されていることを特徴とする。
【００１８】
本発明による湿分分離加熱器は、両端が鏡板により封止された横向き円筒形状の本体容器と、前記本体容器内の中央部に配置された一対の中央側仕切板と、前記本体容器内の前記各鏡板の側に配置された一対の鏡側仕切板と、前記中央側仕切板と前記鏡側仕切板との間の加熱空間の底部に配置され、前記本体容器の底部から流入した被加熱蒸気の湿分を分離する湿分分離器と、前記湿分分離器の上方に配置された加熱器と、を備え、前記加熱器は、前記鏡側仕切板と前記鏡板との間のヘッダ空間に配置された加熱器ヘッダと、前記加熱器ヘッダに接続された複数のＵ字状伝熱管と、を有し、前記Ｕ字状伝熱管は、前記加熱空間に位置して前記湿分分離器を通過した前記被加熱蒸気の加熱に寄与する直管部と、一対の前記中央仕切板の間の中央空間に位置する曲管部と、から成り、前記鏡側仕切板には前記加熱器を挿通するための鏡側開口部が形成されており、前記中央側仕切板には前記加熱器を挿通するための中央側開口部が形成されており、複数の前記Ｕ字状伝熱管はそれらの長手方向に沿って適当間隔にて配設された複数の伝熱管支え板と前記Ｕ字状伝熱管の長手方向に沿って延設された管束側板とによって支持されており、前記鏡側開口部周囲の前記鏡側仕切板と前記鏡側仕切板に最も近い位置にある前記伝熱管支え板の周縁部との間を、伸縮部材を含む封止構造によって気密に連結すると共に、前記加熱空間と前記ヘッダ空間との間の圧力バランスを調整する圧力バランス孔を前記鏡側仕切板に形成し、前記加熱器の熱膨張を前記鏡側仕切板にて拘束することなく、前記加熱空間から前記ヘッダ空間への前記鏡側開口部を介した前記被加熱蒸気の漏洩を防止するようにしたことを特徴とする。
【００１９】
また、前記加熱器は上下二段に配置された第１段加熱器及び第２段加熱器から成り、前記鏡側開口部は前記第１段及び第２段加熱器がそれぞれ挿通される第１鏡側開口部及び第２鏡側開口部から成り、前記第１及び第２鏡側開口部のいずれか一方に前記封止構造が設置されると共に、前記第１及び第２鏡側開口部のいずれか他方は前記圧力バランス孔として機能するように構成することもできる。
【００２０】
本発明による湿分分離加熱器は、両端が鏡板により封止された横向き円筒形状の本体容器と、前記本体容器内の中央部に配置された一対の中央側仕切板と、前記本体容器内の前記各鏡板の側に配置された一対の鏡側仕切板と、前記中央側仕切板と前記鏡側仕切板との間の加熱空間の底部に配置され、前記本体容器の底部から流入した被加熱蒸気の湿分を分離する湿分分離器と、前記湿分分離器の上方に配置された加熱器と、を備え、前記加熱器は、前記鏡側仕切板と前記鏡板との間のヘッダ空間に配置された加熱器ヘッダと、前記加熱器ヘッダに接続された複数のＵ字状伝熱管と、を有し、前記Ｕ字状伝熱管は、前記加熱空間に位置して前記湿分分離器を通過した前記被加熱蒸気の加熱に寄与する直管部と、一対の前記中央仕切板の間の中央空間に位置する曲管部と、から成り、前記鏡側仕切板には前記加熱器を挿通するための鏡側開口部が形成されており、前記中央側仕切板には前記加熱器を挿通するための中央側開口部が形成されており、複数の前記Ｕ字状伝熱管はそれらの長手方向に沿って適当間隔にて配設された複数の伝熱管支え板と前記Ｕ字状伝熱管の長手方向に沿って延設された管束側板とによって支持されており、前記曲管部の周囲を気密に包囲する曲管部に沿った曲面にて形成された曲管部カバーを前記中央側開口部周囲の前記中央側仕切板に設けて、前記加熱器の熱膨張を前記中央側仕切板にて拘束することなく、前記加熱空間から前記中央空間への前記中央側開口部を介した前記被加熱蒸気の漏洩を防止すると共に、前記中央空間と前記加熱空間との間の圧力バランスを保持するために、前記中央空間と前記加熱空間とを連通する連絡流路を前記中央側仕切板の上部に形成したことを特徴とする。
【００２１】
本発明による湿分分離加熱器は、両端が鏡板により封止された横向き円筒形状の本体容器と、前記本体容器内の中央部に配置された一対の中央側仕切板と、前記本体容器内の前記各鏡板の側に配置された一対の鏡側仕切板と、前記中央側仕切板と前記鏡側仕切板との間の加熱空間の底部に配置され、前記本体容器の底部から流入した被加熱蒸気の湿分を分離する湿分分離器と、前記湿分分離器の上方に配置された加熱器と、を備え、前記加熱器は、前記鏡側仕切板と前記鏡板との間のヘッダ空間に配置された加熱器ヘッダと、前記加熱器ヘッダに接続された複数のＵ字状伝熱管と、を有し、前記Ｕ字状伝熱管は、前記加熱空間に位置して前記湿分分離器を通過した前記被加熱蒸気の加熱に寄与する直管部と、一対の前記中央仕切板の間の中央空間に位置する曲管部と、から成り、前記鏡側仕切板には前記加熱器を挿通するための鏡側開口部が形成されており、前記中央側仕切板には前記加熱器を挿通するための中央側開口部が形成されており、複数の前記Ｕ字状伝熱管はそれらの長手方向に沿って適当間隔にて配設された複数の伝熱管支え板と前記Ｕ字状伝熱管の長手方向に沿って延設された管束側板とによって支持されており、前記本体容器の底部から流入した前記被加熱蒸気がまず初めに前記湿分分離器に流入し、前記湿分分離器を通過した後に前記加熱器に流入するように前記加熱空間の内部が流路仕切板によって区画されており、前記管束側板に設けられたインナーレールを前記流路仕切板に設けられたアウターレール上に移動可能に載置すると共に、前記インナーレールの熱変形を防止するパッド部材を前記インナーレールに当接したことを特徴とする。
【００２２】
【発明の実施の形態】
第１実施形態
以下、本発明の第１実施形態による湿分分離加熱器について図１を参照して説明する。なお、本実施形態による湿分分離加熱器は図６及び図７に示した従来の湿分分離加熱器に構成を一部追加したものであり、以下では、従来の湿分分離加熱器と同一構成要素には同一符号を付すと共に従来の湿分分離加熱器と共通する部分については説明を省略する。
【００２３】
図１は、本実施形態による湿分分離加熱器の第１段加熱器３ａが鏡側仕切板１０の鏡側開口部４４ａを貫通する部分を示した縦断面図である。なお、第２段加熱器３ｂ（図６参照）においても図１と同様の構成が施されており、作用・効果も同様であるので、以下では、図１に示した第１段加熱器３ａを例にとって説明する。
【００２４】
図１に示したように本実施形態による湿分分離加熱器においては、鏡側開口部４４ａ周囲の鏡側仕切板１０からヘッダ空間４１側に向けて仕切板側ラビリンス板２８が延設されており、この仕切板側ラビリンス板２８は第１段加熱器３ａの管束全周にわたって設けられている。また、鏡側仕切板１０に最も近い位置にある伝熱管支え板１９ａの周縁部からヘッダ空間４１側に向けて断面コ字状の支え板側ラビリンス板２９が延設されており、この支え板側ラビリンス板２９は第１段加熱器３ａの管束全周にわたって設けられている。
【００２５】
そして、仕切板側ラビリンス板２８の凸形状と支え板側ラビリンス板２９の凹形状とによって、加熱空間４２からヘッダ空間４１への被加熱蒸気の漏洩を抑制するラビリンス構造４６が形成されている。また、仕切板側ラビリンス板２８と支え板側ラビリンス板２９との配置関係は、第１段加熱器３ａが熱膨張したときに両ラビリンス板２８、２９が接触しないように構成されている。
【００２６】
上記構成より成る本実施形態おいては、鏡側仕切板１０と伝熱管支え板１９ａとの間隙３０を介して矢印２４に示したように流れる被加熱蒸気は、両ラビリンス板２８、２９によるラビリンス構造４６内を通過することになるので、流路抵抗が大きくなり、これにより間隙３０を介した加熱空間４２からヘッダ空間４１への被加熱蒸気の漏洩を抑制することができる。
【００２７】
また、両ラビリンス板２８、２９は第１段加熱器３ａが熱膨張したときに接触しないように構成されているので、第１段加熱器３ａの熱膨張による変位が許容されると共に、加熱空間４２とヘッダ空間４１との間の圧力バランスが間隙３０を介して保持される。
【００２８】
第２実施形態
次に、本発明の第２実施形態による湿分分離加熱器について図２及び図３を参照して説明する。なお、本実施形態は、上述した第１実施形態に対して構成を一部追加したものであり、以下では、第１実施形態と共通する部分については説明を省略する。
【００２９】
図２に示したように本実施形態においては、支え板側ラビリンス板２９と鏡側仕切板１０との間が、伸縮自在の薄板状エキスパンション（伸縮部材）３１によって気密に連結されており、この薄板状エキスパンション３１及び両ラビリンス板２８、２９によって封止構造４７が構成されている。なお、封止構造４７は、第１及び第２の鏡側開口部４４ａ、４４ｂ（図６参照）の両方に設置されている。
【００３０】
また、加熱空間４２とヘッダ空間４１との間の圧力バランスを調整するために、図３に示したように鏡側仕切板１０の上部に圧力バランス孔３２が形成されている。なお、圧力バランス孔３２は、第１段加熱器３ａの上流側、第１段加熱器３ａと第２段加熱器３ｂとの間、又は湿分分離器２と第１段加熱器３ａとの間のいずれの位置に形成することもできる。
【００３１】
上記構成より成る本実施形態によれば、封止構造４７によって間隙３０からの被加熱蒸気の漏洩を完全に阻止することができる。また、第１加熱器３ａが熱膨張した場合にはその変位を薄板状エキスパンション３１で受けることができるので、第１加熱器３ａの熱膨張による変位が拘束されることがない。さらに、鏡側仕切板１０に圧力バランス孔３２を形成したので、間隙３０を薄板状エキスパンション３１により完全に密封しても器内の圧力バランスを保持することができる。
【００３２】
また、本実施形態においては第１及び第２の鏡側開口部４４ａ、４４ｂの両方に対して封止構造４７を設けるようにしたが、一変形例としては、第１及び第２の鏡側開口部４４ａ、４４ｂのいずれか一方にのみ封止構造４７を設置し、いずれか他方を圧力バランス孔３２として機能させることもできる。この場合には、鏡側仕切板１０に圧力バランス孔を別途形成する必要がなくなる。
【００３３】
第３実施形態
次に、本発明の第３実施形態による湿分分離加熱器について図４を参照して説明する。なお、本実施形態は、上述した第１又は第２実施形態に対して構成を一部追加したものであり、以下では、第１又は第２実施形態と共通する部分については説明を省略する。
【００３４】
図４に示したように本実施形態においては、曲管部（Ｕベンド部）４９ａ、４９ｂの周囲が、中央側開口部４５ａ、４５ｂ周囲の中央側仕切板１１に設けた曲管部カバー（Ｕベンドカバー）３３によって気密に包囲されている。また、中央空間４３と加熱空間４２とを連通する連絡流路５０が中央側仕切板１１の上部に形成されており、中央空間４３は被加熱蒸気出口１３及び加熱空間４２の上部領域と連通している。
【００３５】
上記構成より成る本実施形態によれば、曲管部カバー３３によって中央側開口部４５ａ、４５ｂを気密に封止するようにしたので、第１及び第２加熱器３ａ、３ｂの熱膨張を拘束することなく、加熱空間４２から中央空間４１への中央側開口部４５ａ、４５ｂを介した被加熱蒸気の漏洩を防止できると共に、従来必要であったショートパス防止用囲い板２６（図６参照）が不要となる。
【００３６】
また、中央空間４３と加熱空間４２とを連通する連絡流路５０が中央側仕切板１１の上部に形成されているので、中央空間４３と加熱空間４２との間の圧力バランスを保持することができる。
【００３７】
第４実施形態
次に、本発明の第４実施形態による湿分分離加熱器について図５を参照して説明する。なお、本実施形態は、上述した第１乃至第３実施形態に対して構成を一部追加したものであり、以下では、第１乃至第３実施形態と共通する部分については説明を省略する。
【００３８】
図５に示したように本実施形態においては、複数のＵ字状伝熱管６ａ、６ｂは、それらの長手方向に沿って適当間隔にて配設された複数の伝熱管支え板１９ａ、１９ｂとＵ字状伝熱管６ａ、６ｂの長手方向に沿って延設された管束側板２０ａ、２０ｂとによって支持されている。また、本体容器１ａの底部から流入した被加熱蒸気がまず初めに湿分分離器２に流入し、この湿分分離器２を通過した後に第１段加熱器３ａに流入し、しかる後に第２段加熱器３ｂに流入するように、加熱空間４２の内部が流路仕切板１４、１５ａ、１５ｂによって区画されている。
【００３９】
さらに、管束側板２０ａ、２０ｂにはインナーレール２１ａ、２１ｂが固設され、一方、流路仕切板１５ａ、１５ｂにはアウターレール２２ａ、２２ｂが固設されている。インナーレール２１ａ、２１ｂはアウターレール２２ａ、２２ｂ上に摺動可能に載置されている。これにより、第１段及び第２段加熱器３ａ、３ｂ及びインナーレール２１ａ、２１ｂの熱膨張による変位が、アウターレール２２ａ、２２ｂ上でのインナーレール２１ａ、２１ｂの摺動動作によって許容される。
【００４０】
そして、本実施形態においてはさらに、インナーレール２１ａ、２１ｂの熱変形を防止するためのパッド部材３４ａ、３４ｂが、インナーレール２１ａ、２１ｂの上方から複数箇所にて当接されている。パッド部材３４ａ、３４ｂは、流路仕切板１５ａ、１５ｂに固設されたパッド支持片３５ａ、３５ｂによって支持されている。
【００４１】
上記構成より成る本実施形態においては、インナーレール２１ａ、２１ｂの熱変形量がアウターレール２２ａ、２２ｂの熱変形量よりも大きいことに起因して生じるレール中央部での両レール間のギャップは、パッド部材３４ａ、３４ｂによりインナーレール２１ａ、２１ｂの変形（撓み）が拘束されるために生じなくなる。これにより、インナーレール２１ａ、２１ｂとアウターレール２２ａ、２２ｂとの間に生じたギャップからの被加熱蒸気の漏洩を防止することができる。
【００４２】
【発明の効果】
以上述べたように本発明による湿分分離加熱器によれば、鏡側開口部を介して流れる被加熱蒸気は、仕切板側ラビリンス板及び支え板側ラビリンス板によるラビリンス構造内を通過することになるので、流路抵抗が大きくなり、これにより加熱空間からヘッダ空間への被加熱蒸気の漏洩を抑制することができる。
【００４３】
本発明による湿分分離加熱器によれば、伸縮部材を含む封止構造によって、鏡側開口部を介した被加熱蒸気の漏洩を完全に阻止することができると共に、加熱器が熱膨張した場合にはその変位を伸縮部材で受けることができるので、加熱器の熱膨張による変位が拘束されることがない。
【００４４】
本発明による湿分分離加熱器によれば、曲管部カバーによって中央側開口部を気密に封止したので、加熱空間から中央空間への中央側開口部を介した被加熱蒸気の漏洩を防止できると共に、従来必要であったショートパス防止用囲い板が不要となる。
【００４５】
本発明による湿分分離加熱器によれば、インナーレールの熱変形量がアウターレールの熱変形量よりも大きいことに起因して生じるレール中央部での両レール間のギャップは、パッド部材によりインナーレールの変形が拘束されるために生じなくなり、これにより、インナーレールとアウターレールとの間に生じたギャップからの被加熱蒸気の漏洩を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態による湿分分離加熱器の要部を示した軸方向断面図。
【図２】本発明の第２実施形態による湿分分離加熱器の要部を示した軸方向断面図。
【図３】本発明の第２実施形態による湿分分離加熱器の圧力バランス孔の位置を示した縦断面図。
【図４】本発明の第３実施形態による湿分分離加熱器の要部を示した軸方向断面図。
【図５】本発明の第４実施形態による湿分分離加熱器の要部を示した縦断面図。
【図６】従来の湿分分離加熱器の概略構成を示した軸方向断面図。
【図７】図６に示した従来の湿分分離加熱器の縦断面図。
【符号の説明】
１ａ 本体容器
２ 湿分分離器
３、３ａ、３ｂ 加熱器
４ａ、４ｂ 加熱器ヘッダ
６ａ、６ｂ Ｕ字状伝熱管
１０ 鏡側仕切板
１１ 中央側仕切板
１４、１５ａ、１５ｂ 流路仕切板
１９ａ、１９ｂ 伝熱管支え板
２０ａ、２０ｂ 管束側板
２１ａ、２１ｂ インナーレール
２２ａ、２２ｂ アウターレール
２８ 仕切板側ラビリンス板
２９ 支え板側ラビリンス板
３１ 薄板状エキスパンション（伸縮部材）
３２ 圧力バランス孔
３３ 曲管部カバー（Ｕベンドカバー）
３４ａ、３４ｂ パッド部材
３５ａ、３５ｂ パッド支持片
４０ 鏡板
４１ ヘッダ空間
４２ 加熱空間
４３ 中央空間
４４ａ、４４ｂ 鏡側開口部
４５ａ、４５ｂ 中央側開口部
４６ ラビリンス構造
４７ 封止構造
４８ａ、４８ｂ 直管部
４９ａ、４９ｂ 曲管部（Ｕベンド部）
５０ 連絡流路
【発明の属する技術分野】
本発明は、湿り度の高い蒸気から湿分を除去し、さらにその蒸気を加熱するための湿分分離加熱器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、原子力発電プラントにおいては、高圧タービンで仕事を終えた蒸気には１２％程度の湿分が含まれている。この蒸気中の湿分を除去すると共に、より高温の過熱蒸気とするために湿分分離加熱器が使用されている。
【０００３】
従来の湿分分離加熱器について図６及び図７を参照して説明する。図６に示したように湿分分離加熱器１は、横向き円筒形状の本体容器１ａ内に湿分分離器２とその上方の加熱器３とを内蔵している。加熱器３は、高圧タービン抽気により加熱する第１段加熱器３ａと、原子炉から送られる主蒸気により加熱する第２段加熱器３ｂとから構成されている。この構造は、本体容器１ａの長手方向の中心位置にある仮想の中央面Ａ−Ａに関して対称に配置されている。
【０００４】
第１段及び第２段加熱器３ａ、３ｂは、内部を隔壁５ａ、５ｂによって隔離された加熱蒸気ヘッダ４ａ、４ｂと、本体容器１ａの長手方向に沿って設けられ、加熱蒸気ヘッダ４ａ、４ｂに接続されたＵ字状伝熱管６ａ、６ｂとから構成される。また、第１段及び第２段加熱器３ａ、３ｂには、器外との連絡のために本体容器１ａの鏡板４０を貫通する加熱蒸気管７ａ、７ｂ、ベント管８ａ、８ｂ、ドレン管９ａ、９ｂが接続されている。
【０００５】
本体容器１ａの内部は、鏡板４０側に設置された鏡側仕切板１０と、湿分分離加熱器１の中央部に設置された中央側仕切板１１と、によって仕切られている。加熱蒸気ヘッダ４ａ、４ｂは、鏡側仕切板１０と鏡板４０との間の空間（以下「ヘッダ空間」と言う。）４１に位置しており、また、湿分分離器２及びＵ字状伝熱管６ａ、６ｂの熱交換に寄与する直管部４８ａ、４８ｂは、鏡側仕切板１０と中央側仕切板１１との間の空間（以下「加熱空間」と言う。）４２に位置しており、さらに、Ｕ字状伝熱管６ａ、６ｂの曲管部（Ｕベンド部）４９ａ、４９ｂは、一対の中央側仕切板１１同士（図６には一方の中央側仕切板のみを示す。）の間の空間（以下「中央空間」と言う。）４３に位置している。
【０００６】
鏡側仕切板１０には第１及び第２の鏡側開口部４４ａ、４４ｂが形成され、中央側仕切板１１には第１及び第２の中央側開口部４５ａ、４５ｂが形成され、第１段及び第２段加熱器３ａ、３ｂは第１及び第２の鏡側開口部４４ａ、４４ｂ及び第１及び第２の中央側開口部４５ａ、４５ｂに挿通されている。
【０００７】
加熱器３と鏡側仕切板１０との間及び加熱器３と中央側仕切板１１との間には間隙が存在し、この間隙によって、高温蒸気による加熱器３の熱膨張を拘束しないようにすると共に、ヘッダ空間４１、加熱空間４２、及び中央空間４３の各空間同士の間の圧力バランスを保つようにしている。なお、本体容器１ａ内の加熱器３等の内部構造物が熱膨張する際の基点は、加熱蒸気管７ａ、７ｂ等が固定された本体容器１ａの鏡板４０の部分である。
【０００８】
また、図７に示したように、湿分分離器２は２台が傾斜対向して配置されている。湿分分離器２と第１段及び第２段加熱器３ａ、３ｂとに被加熱蒸気を導く通路は、湿分分離加熱器１下部の被加熱蒸気入口１２から上部の被加熱蒸気出口１３にかけて流路仕切板１４、１５ａ、１５ｂを順次配置して形成されている。そして、流路仕切板１４と流路仕切板１５ａとで囲まれた空間が湿分分離器２の下流側と連通し、流路仕切板１５ａと流路仕切板１５ｂとで囲まれた空間が第１段加熱器３ａの下流側と連通している。ドレン流路１６は、被加熱蒸気通路から隔離されており、底板１７及び天井板１８によって形成されている。
【０００９】
図６及び図７に示したように、第１段及び第２段加熱器３ａ、３ｂを構成するＵ字状伝熱管６ａ、６ｂは、それらの長手方向に沿って一定の間隔で配置された伝熱管支え板１９ａ、１９ｂと被加熱蒸気の流路を形成する管束側板２０ａ、２０ｂとによって支持され、さらに、管束側板２０ａ、２０ｂに固設されたインナーレール２１ａ、２１ｂが、流路仕切板１５ａ、１５ｂに固設されたアウターレール２２ａ、２２ｂによって支持されている。この構造は、高温の加熱蒸気の流入に伴う第１段及び第２段加熱器３ａ、３ｂの熱膨張を、アウターレール２２ａ、２２ｂ上でのインナーレール２１ａ、２１ｂの摺動により許容するものである。
【００１０】
上記構成より成る従来の湿分分離加熱器１においては、鏡側仕切板１０と中央側仕切板１１とで仕切られた加熱空間４２内で、被加熱蒸気入口１２から流入する被加熱蒸気を図７中矢印２３で示したように導き、湿分分離及び加熱により生成した過熱蒸気を被加熱蒸気出口１３から低圧タービンに向けて送り出す。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した従来の湿分分離加熱器１においては、図７において符号２３で示した正常な蒸気の流れの他に、正常な熱交換を損なう漏洩経路（ショートパス）による蒸気の流れが存在する。
【００１２】
すなわち、鏡側仕切板１０と加熱器３との間隙及び中央仕切板１１と加熱器３との間隙を通して、鏡側仕切板１０と中央側仕切板１１で仕切られた加熱空間４２の蒸気が、図６中矢印２４で示したようにヘッダ空間４１に流れる漏洩経路、及び矢印２５で示したように中央空間４３に流れる漏洩経路が存在する。また、従来の湿分分離加熱器１では、図６に示したように、加熱空間４２から中央空間４３に流入した蒸気が被加熱蒸気出口１３から直接器外に出ないようにするために、ショートパス防止用囲い板２６が設けられている。
【００１３】
また、湿分分離加熱器１内では、被加熱蒸気が円筒形本体容器１ａ下側を低温の飽和蒸気として流れ、円筒形本体容器１ａ上側を過熱蒸気として流れる。このため、円筒側本体容器１ａ及びその内部構造物は、上方に向かって高温になる温度勾配が生じ、その結果、本体容器中央部が本体容器両端部に比べて盛り上がる猫背変形を起こす。
【００１４】
このような運転状態において、管束側板２０ａ、２０ｂに設けられたインナーレール２１ａ、２１ｂは、流路仕切板１５ａ、１５ｂに設けられたアウターレール２２ａ、２２ｂよりも温度が高くなる傾向にあり、この温度差に起因して両レール中央部付近においては、熱変形量に差ができるために両レールの接触面においてギャップが発生し、図７において符号２７で示したような蒸気の漏洩が生じる。
【００１５】
前記の如く従来の湿分分離加熱器１においては、蒸気の加熱領域である加熱空間４２から、その両側のヘッダ空間４１及び中央空間４３への被加熱蒸気の漏洩経路（ショートパス）が多数存在し、湿分分離加熱器１の性能低下の要因となっていた。漏洩経路の存在にも係わらず所定の性能を満足させるためには、伝熱管本数を増やす必要があり、これは管束の大型化を引き起こす。管束の大型化は円筒型本体容器１ａの胴径の増大をもたらし、湿分分離加熱器１の大型化をもたらしてしまう。
【００１６】
そこで、本発明の目的は、本体容器内の加熱空間からの被加熱蒸気の漏洩を防止して高性能化及び小型化を図り得る湿分分離加熱器を提供することにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明による湿分分離加熱器は、両端が鏡板により封止された横向き円筒形状の本体容器と、前記本体容器内の中央部に配置された一対の中央側仕切板と、前記本体容器内の前記各鏡板の側に配置された一対の鏡側仕切板と、前記中央側仕切板と前記鏡側仕切板との間の加熱空間の底部に配置され、前記本体容器の底部から流入した被加熱蒸気の湿分を分離する湿分分離器と、前記湿分分離器の上方に配置された加熱器と、を備え、前記加熱器は、前記鏡側仕切板と前記鏡板との間のヘッダ空間に配置された加熱器ヘッダと、前記加熱器ヘッダに接続された複数のＵ字状伝熱管と、を有し、前記Ｕ字状伝熱管は、前記加熱空間に位置して前記湿分分離器を通過した前記被加熱蒸気の加熱に寄与する直管部と、一対の前記中央仕切板の間の中央空間に位置する曲管部と、から成り、前記鏡側仕切板には前記加熱器を挿通するための鏡側開口部が形成されており、前記中央側仕切板には前記加熱器を挿通するための中央側開口部が形成されており、複数の前記Ｕ字状伝熱管はそれらの長手方向に沿って適当間隔にて配設された複数の伝熱管支え板と前記Ｕ字状伝熱管の長手方向に沿って延設された管束側板とによって支持されており、前記鏡側開口部周囲の前記鏡側仕切板から延びる仕切板側ラビリンス板と前記鏡側仕切板に最も近い位置にある前記伝熱管支え板の周縁部から延びる支え板側ラビリンス板とによって、前記加熱器の熱膨張を前記鏡側仕切板にて拘束することなく、前記加熱空間から前記ヘッダ空間への前記鏡側開口部を介した前記被加熱蒸気の漏洩を抑制するラビリンス構造が形成されていることを特徴とする。
【００１８】
本発明による湿分分離加熱器は、両端が鏡板により封止された横向き円筒形状の本体容器と、前記本体容器内の中央部に配置された一対の中央側仕切板と、前記本体容器内の前記各鏡板の側に配置された一対の鏡側仕切板と、前記中央側仕切板と前記鏡側仕切板との間の加熱空間の底部に配置され、前記本体容器の底部から流入した被加熱蒸気の湿分を分離する湿分分離器と、前記湿分分離器の上方に配置された加熱器と、を備え、前記加熱器は、前記鏡側仕切板と前記鏡板との間のヘッダ空間に配置された加熱器ヘッダと、前記加熱器ヘッダに接続された複数のＵ字状伝熱管と、を有し、前記Ｕ字状伝熱管は、前記加熱空間に位置して前記湿分分離器を通過した前記被加熱蒸気の加熱に寄与する直管部と、一対の前記中央仕切板の間の中央空間に位置する曲管部と、から成り、前記鏡側仕切板には前記加熱器を挿通するための鏡側開口部が形成されており、前記中央側仕切板には前記加熱器を挿通するための中央側開口部が形成されており、複数の前記Ｕ字状伝熱管はそれらの長手方向に沿って適当間隔にて配設された複数の伝熱管支え板と前記Ｕ字状伝熱管の長手方向に沿って延設された管束側板とによって支持されており、前記鏡側開口部周囲の前記鏡側仕切板と前記鏡側仕切板に最も近い位置にある前記伝熱管支え板の周縁部との間を、伸縮部材を含む封止構造によって気密に連結すると共に、前記加熱空間と前記ヘッダ空間との間の圧力バランスを調整する圧力バランス孔を前記鏡側仕切板に形成し、前記加熱器の熱膨張を前記鏡側仕切板にて拘束することなく、前記加熱空間から前記ヘッダ空間への前記鏡側開口部を介した前記被加熱蒸気の漏洩を防止するようにしたことを特徴とする。
【００１９】
また、前記加熱器は上下二段に配置された第１段加熱器及び第２段加熱器から成り、前記鏡側開口部は前記第１段及び第２段加熱器がそれぞれ挿通される第１鏡側開口部及び第２鏡側開口部から成り、前記第１及び第２鏡側開口部のいずれか一方に前記封止構造が設置されると共に、前記第１及び第２鏡側開口部のいずれか他方は前記圧力バランス孔として機能するように構成することもできる。
【００２０】
本発明による湿分分離加熱器は、両端が鏡板により封止された横向き円筒形状の本体容器と、前記本体容器内の中央部に配置された一対の中央側仕切板と、前記本体容器内の前記各鏡板の側に配置された一対の鏡側仕切板と、前記中央側仕切板と前記鏡側仕切板との間の加熱空間の底部に配置され、前記本体容器の底部から流入した被加熱蒸気の湿分を分離する湿分分離器と、前記湿分分離器の上方に配置された加熱器と、を備え、前記加熱器は、前記鏡側仕切板と前記鏡板との間のヘッダ空間に配置された加熱器ヘッダと、前記加熱器ヘッダに接続された複数のＵ字状伝熱管と、を有し、前記Ｕ字状伝熱管は、前記加熱空間に位置して前記湿分分離器を通過した前記被加熱蒸気の加熱に寄与する直管部と、一対の前記中央仕切板の間の中央空間に位置する曲管部と、から成り、前記鏡側仕切板には前記加熱器を挿通するための鏡側開口部が形成されており、前記中央側仕切板には前記加熱器を挿通するための中央側開口部が形成されており、複数の前記Ｕ字状伝熱管はそれらの長手方向に沿って適当間隔にて配設された複数の伝熱管支え板と前記Ｕ字状伝熱管の長手方向に沿って延設された管束側板とによって支持されており、前記曲管部の周囲を気密に包囲する曲管部に沿った曲面にて形成された曲管部カバーを前記中央側開口部周囲の前記中央側仕切板に設けて、前記加熱器の熱膨張を前記中央側仕切板にて拘束することなく、前記加熱空間から前記中央空間への前記中央側開口部を介した前記被加熱蒸気の漏洩を防止すると共に、前記中央空間と前記加熱空間との間の圧力バランスを保持するために、前記中央空間と前記加熱空間とを連通する連絡流路を前記中央側仕切板の上部に形成したことを特徴とする。
【００２１】
本発明による湿分分離加熱器は、両端が鏡板により封止された横向き円筒形状の本体容器と、前記本体容器内の中央部に配置された一対の中央側仕切板と、前記本体容器内の前記各鏡板の側に配置された一対の鏡側仕切板と、前記中央側仕切板と前記鏡側仕切板との間の加熱空間の底部に配置され、前記本体容器の底部から流入した被加熱蒸気の湿分を分離する湿分分離器と、前記湿分分離器の上方に配置された加熱器と、を備え、前記加熱器は、前記鏡側仕切板と前記鏡板との間のヘッダ空間に配置された加熱器ヘッダと、前記加熱器ヘッダに接続された複数のＵ字状伝熱管と、を有し、前記Ｕ字状伝熱管は、前記加熱空間に位置して前記湿分分離器を通過した前記被加熱蒸気の加熱に寄与する直管部と、一対の前記中央仕切板の間の中央空間に位置する曲管部と、から成り、前記鏡側仕切板には前記加熱器を挿通するための鏡側開口部が形成されており、前記中央側仕切板には前記加熱器を挿通するための中央側開口部が形成されており、複数の前記Ｕ字状伝熱管はそれらの長手方向に沿って適当間隔にて配設された複数の伝熱管支え板と前記Ｕ字状伝熱管の長手方向に沿って延設された管束側板とによって支持されており、前記本体容器の底部から流入した前記被加熱蒸気がまず初めに前記湿分分離器に流入し、前記湿分分離器を通過した後に前記加熱器に流入するように前記加熱空間の内部が流路仕切板によって区画されており、前記管束側板に設けられたインナーレールを前記流路仕切板に設けられたアウターレール上に移動可能に載置すると共に、前記インナーレールの熱変形を防止するパッド部材を前記インナーレールに当接したことを特徴とする。
【００２２】
【発明の実施の形態】
第１実施形態
以下、本発明の第１実施形態による湿分分離加熱器について図１を参照して説明する。なお、本実施形態による湿分分離加熱器は図６及び図７に示した従来の湿分分離加熱器に構成を一部追加したものであり、以下では、従来の湿分分離加熱器と同一構成要素には同一符号を付すと共に従来の湿分分離加熱器と共通する部分については説明を省略する。
【００２３】
図１は、本実施形態による湿分分離加熱器の第１段加熱器３ａが鏡側仕切板１０の鏡側開口部４４ａを貫通する部分を示した縦断面図である。なお、第２段加熱器３ｂ（図６参照）においても図１と同様の構成が施されており、作用・効果も同様であるので、以下では、図１に示した第１段加熱器３ａを例にとって説明する。
【００２４】
図１に示したように本実施形態による湿分分離加熱器においては、鏡側開口部４４ａ周囲の鏡側仕切板１０からヘッダ空間４１側に向けて仕切板側ラビリンス板２８が延設されており、この仕切板側ラビリンス板２８は第１段加熱器３ａの管束全周にわたって設けられている。また、鏡側仕切板１０に最も近い位置にある伝熱管支え板１９ａの周縁部からヘッダ空間４１側に向けて断面コ字状の支え板側ラビリンス板２９が延設されており、この支え板側ラビリンス板２９は第１段加熱器３ａの管束全周にわたって設けられている。
【００２５】
そして、仕切板側ラビリンス板２８の凸形状と支え板側ラビリンス板２９の凹形状とによって、加熱空間４２からヘッダ空間４１への被加熱蒸気の漏洩を抑制するラビリンス構造４６が形成されている。また、仕切板側ラビリンス板２８と支え板側ラビリンス板２９との配置関係は、第１段加熱器３ａが熱膨張したときに両ラビリンス板２８、２９が接触しないように構成されている。
【００２６】
上記構成より成る本実施形態おいては、鏡側仕切板１０と伝熱管支え板１９ａとの間隙３０を介して矢印２４に示したように流れる被加熱蒸気は、両ラビリンス板２８、２９によるラビリンス構造４６内を通過することになるので、流路抵抗が大きくなり、これにより間隙３０を介した加熱空間４２からヘッダ空間４１への被加熱蒸気の漏洩を抑制することができる。
【００２７】
また、両ラビリンス板２８、２９は第１段加熱器３ａが熱膨張したときに接触しないように構成されているので、第１段加熱器３ａの熱膨張による変位が許容されると共に、加熱空間４２とヘッダ空間４１との間の圧力バランスが間隙３０を介して保持される。
【００２８】
第２実施形態
次に、本発明の第２実施形態による湿分分離加熱器について図２及び図３を参照して説明する。なお、本実施形態は、上述した第１実施形態に対して構成を一部追加したものであり、以下では、第１実施形態と共通する部分については説明を省略する。
【００２９】
図２に示したように本実施形態においては、支え板側ラビリンス板２９と鏡側仕切板１０との間が、伸縮自在の薄板状エキスパンション（伸縮部材）３１によって気密に連結されており、この薄板状エキスパンション３１及び両ラビリンス板２８、２９によって封止構造４７が構成されている。なお、封止構造４７は、第１及び第２の鏡側開口部４４ａ、４４ｂ（図６参照）の両方に設置されている。
【００３０】
また、加熱空間４２とヘッダ空間４１との間の圧力バランスを調整するために、図３に示したように鏡側仕切板１０の上部に圧力バランス孔３２が形成されている。なお、圧力バランス孔３２は、第１段加熱器３ａの上流側、第１段加熱器３ａと第２段加熱器３ｂとの間、又は湿分分離器２と第１段加熱器３ａとの間のいずれの位置に形成することもできる。
【００３１】
上記構成より成る本実施形態によれば、封止構造４７によって間隙３０からの被加熱蒸気の漏洩を完全に阻止することができる。また、第１加熱器３ａが熱膨張した場合にはその変位を薄板状エキスパンション３１で受けることができるので、第１加熱器３ａの熱膨張による変位が拘束されることがない。さらに、鏡側仕切板１０に圧力バランス孔３２を形成したので、間隙３０を薄板状エキスパンション３１により完全に密封しても器内の圧力バランスを保持することができる。
【００３２】
また、本実施形態においては第１及び第２の鏡側開口部４４ａ、４４ｂの両方に対して封止構造４７を設けるようにしたが、一変形例としては、第１及び第２の鏡側開口部４４ａ、４４ｂのいずれか一方にのみ封止構造４７を設置し、いずれか他方を圧力バランス孔３２として機能させることもできる。この場合には、鏡側仕切板１０に圧力バランス孔を別途形成する必要がなくなる。
【００３３】
第３実施形態
次に、本発明の第３実施形態による湿分分離加熱器について図４を参照して説明する。なお、本実施形態は、上述した第１又は第２実施形態に対して構成を一部追加したものであり、以下では、第１又は第２実施形態と共通する部分については説明を省略する。
【００３４】
図４に示したように本実施形態においては、曲管部（Ｕベンド部）４９ａ、４９ｂの周囲が、中央側開口部４５ａ、４５ｂ周囲の中央側仕切板１１に設けた曲管部カバー（Ｕベンドカバー）３３によって気密に包囲されている。また、中央空間４３と加熱空間４２とを連通する連絡流路５０が中央側仕切板１１の上部に形成されており、中央空間４３は被加熱蒸気出口１３及び加熱空間４２の上部領域と連通している。
【００３５】
上記構成より成る本実施形態によれば、曲管部カバー３３によって中央側開口部４５ａ、４５ｂを気密に封止するようにしたので、第１及び第２加熱器３ａ、３ｂの熱膨張を拘束することなく、加熱空間４２から中央空間４１への中央側開口部４５ａ、４５ｂを介した被加熱蒸気の漏洩を防止できると共に、従来必要であったショートパス防止用囲い板２６（図６参照）が不要となる。
【００３６】
また、中央空間４３と加熱空間４２とを連通する連絡流路５０が中央側仕切板１１の上部に形成されているので、中央空間４３と加熱空間４２との間の圧力バランスを保持することができる。
【００３７】
第４実施形態
次に、本発明の第４実施形態による湿分分離加熱器について図５を参照して説明する。なお、本実施形態は、上述した第１乃至第３実施形態に対して構成を一部追加したものであり、以下では、第１乃至第３実施形態と共通する部分については説明を省略する。
【００３８】
図５に示したように本実施形態においては、複数のＵ字状伝熱管６ａ、６ｂは、それらの長手方向に沿って適当間隔にて配設された複数の伝熱管支え板１９ａ、１９ｂとＵ字状伝熱管６ａ、６ｂの長手方向に沿って延設された管束側板２０ａ、２０ｂとによって支持されている。また、本体容器１ａの底部から流入した被加熱蒸気がまず初めに湿分分離器２に流入し、この湿分分離器２を通過した後に第１段加熱器３ａに流入し、しかる後に第２段加熱器３ｂに流入するように、加熱空間４２の内部が流路仕切板１４、１５ａ、１５ｂによって区画されている。
【００３９】
さらに、管束側板２０ａ、２０ｂにはインナーレール２１ａ、２１ｂが固設され、一方、流路仕切板１５ａ、１５ｂにはアウターレール２２ａ、２２ｂが固設されている。インナーレール２１ａ、２１ｂはアウターレール２２ａ、２２ｂ上に摺動可能に載置されている。これにより、第１段及び第２段加熱器３ａ、３ｂ及びインナーレール２１ａ、２１ｂの熱膨張による変位が、アウターレール２２ａ、２２ｂ上でのインナーレール２１ａ、２１ｂの摺動動作によって許容される。
【００４０】
そして、本実施形態においてはさらに、インナーレール２１ａ、２１ｂの熱変形を防止するためのパッド部材３４ａ、３４ｂが、インナーレール２１ａ、２１ｂの上方から複数箇所にて当接されている。パッド部材３４ａ、３４ｂは、流路仕切板１５ａ、１５ｂに固設されたパッド支持片３５ａ、３５ｂによって支持されている。
【００４１】
上記構成より成る本実施形態においては、インナーレール２１ａ、２１ｂの熱変形量がアウターレール２２ａ、２２ｂの熱変形量よりも大きいことに起因して生じるレール中央部での両レール間のギャップは、パッド部材３４ａ、３４ｂによりインナーレール２１ａ、２１ｂの変形（撓み）が拘束されるために生じなくなる。これにより、インナーレール２１ａ、２１ｂとアウターレール２２ａ、２２ｂとの間に生じたギャップからの被加熱蒸気の漏洩を防止することができる。
【００４２】
【発明の効果】
以上述べたように本発明による湿分分離加熱器によれば、鏡側開口部を介して流れる被加熱蒸気は、仕切板側ラビリンス板及び支え板側ラビリンス板によるラビリンス構造内を通過することになるので、流路抵抗が大きくなり、これにより加熱空間からヘッダ空間への被加熱蒸気の漏洩を抑制することができる。
【００４３】
本発明による湿分分離加熱器によれば、伸縮部材を含む封止構造によって、鏡側開口部を介した被加熱蒸気の漏洩を完全に阻止することができると共に、加熱器が熱膨張した場合にはその変位を伸縮部材で受けることができるので、加熱器の熱膨張による変位が拘束されることがない。
【００４４】
本発明による湿分分離加熱器によれば、曲管部カバーによって中央側開口部を気密に封止したので、加熱空間から中央空間への中央側開口部を介した被加熱蒸気の漏洩を防止できると共に、従来必要であったショートパス防止用囲い板が不要となる。
【００４５】
本発明による湿分分離加熱器によれば、インナーレールの熱変形量がアウターレールの熱変形量よりも大きいことに起因して生じるレール中央部での両レール間のギャップは、パッド部材によりインナーレールの変形が拘束されるために生じなくなり、これにより、インナーレールとアウターレールとの間に生じたギャップからの被加熱蒸気の漏洩を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態による湿分分離加熱器の要部を示した軸方向断面図。
【図２】本発明の第２実施形態による湿分分離加熱器の要部を示した軸方向断面図。
【図３】本発明の第２実施形態による湿分分離加熱器の圧力バランス孔の位置を示した縦断面図。
【図４】本発明の第３実施形態による湿分分離加熱器の要部を示した軸方向断面図。
【図５】本発明の第４実施形態による湿分分離加熱器の要部を示した縦断面図。
【図６】従来の湿分分離加熱器の概略構成を示した軸方向断面図。
【図７】図６に示した従来の湿分分離加熱器の縦断面図。
【符号の説明】
１ａ 本体容器
２ 湿分分離器
３、３ａ、３ｂ 加熱器
４ａ、４ｂ 加熱器ヘッダ
６ａ、６ｂ Ｕ字状伝熱管
１０ 鏡側仕切板
１１ 中央側仕切板
１４、１５ａ、１５ｂ 流路仕切板
１９ａ、１９ｂ 伝熱管支え板
２０ａ、２０ｂ 管束側板
２１ａ、２１ｂ インナーレール
２２ａ、２２ｂ アウターレール
２８ 仕切板側ラビリンス板
２９ 支え板側ラビリンス板
３１ 薄板状エキスパンション（伸縮部材）
３２ 圧力バランス孔
３３ 曲管部カバー（Ｕベンドカバー）
３４ａ、３４ｂ パッド部材
３５ａ、３５ｂ パッド支持片
４０ 鏡板
４１ ヘッダ空間
４２ 加熱空間
４３ 中央空間
４４ａ、４４ｂ 鏡側開口部
４５ａ、４５ｂ 中央側開口部
４６ ラビリンス構造
４７ 封止構造
４８ａ、４８ｂ 直管部
４９ａ、４９ｂ 曲管部（Ｕベンド部）
５０ 連絡流路
Claims (4)
- 両端が鏡板により封止された横向き円筒形状の本体容器と、前記本体容器内の中央部に配置された一対の中央側仕切板と、前記本体容器内の前記各鏡板の側に配置された一対の鏡側仕切板と、前記中央側仕切板と前記鏡側仕切板との間の加熱空間の底部に配置され、前記本体容器の底部から流入した被加熱蒸気の湿分を分離する湿分分離器と、前記湿分分離器の上方に配置された加熱器と、を備え、前記加熱器は、前記鏡側仕切板と前記鏡板との間のヘッダ空間に配置された加熱器ヘッダと、前記加熱器ヘッダに接続された複数のＵ字状伝熱管と、を有し、前記Ｕ字状伝熱管は、前記加熱空間に位置して前記湿分分離器を通過した前記被加熱蒸気の加熱に寄与する直管部と、一対の前記中央仕切板の間の中央空間に位置する曲管部と、から成り、前記鏡側仕切板には前記加熱器を挿通するための鏡側開口部が形成されており、前記中央側仕切板には前記加熱器を挿通するための中央側開口部が形成されており、複数の前記Ｕ字状伝熱管はそれらの長手方向に沿って適当間隔にて配設された複数の伝熱管支え板と前記Ｕ字状伝熱管の長手方向に沿って延設された管束側板とによって支持されており、前記鏡側開口部周囲の前記鏡側仕切板から延びる仕切板側ラビリンス板と前記鏡側仕切板に最も近い位置にある前記伝熱管支え板の周縁部から延びる支え板側ラビリンス板とによって、前記加熱器の熱膨張を前記鏡側仕切板にて拘束することなく、前記加熱空間から前記ヘッダ空間への前記鏡側開口部を介した前記被加熱蒸気の漏洩を抑制するラビリンス構造が形成されていることを特徴とする湿分分離加熱器。
- 両端が鏡板により封止された横向き円筒形状の本体容器と、前記本体容器内の中央部に配置された一対の中央側仕切板と、前記本体容器内の前記各鏡板の側に配置された一対の鏡側仕切板と、前記中央側仕切板と前記鏡側仕切板との間の加熱空間の底部に配置され、前記本体容器の底部から流入した被加熱蒸気の湿分を分離する湿分分離器と、前記湿分分離器の上方に配置された加熱器と、を備え、前記加熱器は、前記鏡側仕切板と前記鏡板との間のヘッダ空間に配置された加熱器ヘッダと、前記加熱器ヘッダに接続された複数のＵ字状伝熱管と、を有し、前記Ｕ字状伝熱管は、前記加熱空間に位置して前記湿分分離器を通過した前記被加熱蒸気の加熱に寄与する直管部と、一対の前記中央仕切板の間の中央空間に位置する曲管部と、から成り、前記鏡側仕切板には前記加熱器を挿通するための鏡側開口部が形成されており、前記中央側仕切板には前記加熱器を挿通するための中央側開口部が形成されており、複数の前記Ｕ字状伝熱管はそれらの長手方向に沿って適当間隔にて配設された複数の伝熱管支え板と前記Ｕ字状伝熱管の長手方向に沿って延設された管束側板とによって支持されており、前記鏡側開口部周囲の前記鏡側仕切板と前記鏡側仕切板に最も近い位置にある前記伝熱管支え板の周縁部との間を、伸縮部材を含む封止構造によって気密に連結すると共に、前記加熱空間と前記ヘッダ空間との間の圧力バランスを調整する圧力バランス孔を前記鏡側仕切板に形成し、前記加熱器の熱膨張を前記鏡側仕切板にて拘束することなく、前記加熱空間から前記ヘッダ空間への前記鏡側開口部を介した前記被加熱蒸気の漏洩を防止するようにしたことを特徴とする湿分分離加熱器。
- 前記加熱器は上下二段に配置された第１段加熱器及び第２段加熱器から成り、前記鏡側開口部は前記第１段及び第２段加熱器がそれぞれ挿通される第１鏡側開口部及び第２鏡側開口部から成り、前記第１及び第２鏡側開口部のいずれか一方に前記封止構造が設置されると共に、前記第１及び第２鏡側開口部のいずれか他方は前記圧力バランス孔として機能することを特徴とする請求項２記載の湿分分離加熱器。
- 前記本体容器の底部から流入した前記被加熱蒸気がまず初めに前記湿分分離器に流入し、前記湿分分離器を通過した後に前記加熱器に流入するように前記加熱空間の内部が流路仕切板によって区画されており、前記管束側板に設けられたインナーレールを前記流路仕切板に設けられたアウターレール上に移動可能に載置すると共に、前記インナーレールの熱変形を防止するパッド部材を前記インナーレールに当接したことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の湿分分離加熱器。
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| JP12017899A JP3966643B2 (ja) | 1999-04-27 | 1999-04-27 | 湿分分離加熱器 |
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| JP12017899A JP3966643B2 (ja) | 1999-04-27 | 1999-04-27 | 湿分分離加熱器 |
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-
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