JP6132568B2 - 蒸気乾燥器 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、湿り蒸気から液滴を分離する蒸気乾燥器に関する。

一般に、加圧水型原子炉（ＰＷＲ）の蒸気発生器や沸騰水型原子炉（ＢＷＲ）で発生した蒸気は湿り蒸気であり、蒸気乾燥器で湿り蒸気中に浮遊する液滴を除去された後に、蒸気タービンに供給される。すなわち、蒸気乾燥器は、蒸気タービンにおける翼のエロージョンの原因や、動翼との衝突で生じる制動損失の原因や、蒸気との速度差で生じる摩擦損失等の原因となる液滴を蒸気中から除去する機能を有する。

このような蒸気乾燥器としては、慣性力により蒸気から液滴を分離する原理のものが一般的に使用されている。

図２０は、一般的な蒸気乾燥器の構成を示す概略立断面図である。

蒸気乾燥器１０１は、蒸気乾燥器ユニット１０３と、入口側多孔パネル１０４と、出口側多孔パネル１０５と、ドレン樋１０６と、ドレンチャンネル１０８と、フード１０９と、支持板１１０と、支持部材１１３とを具備している。

蒸気乾燥器ユニット１０３は、慣性力により湿り蒸気から液滴を分離するための複数のベーン１０２を備えている。ベーン１０２は波板型であり、蒸気乾燥器ユニット１０３は、そのベーン１０２を互いに間隔をあけて複数配置して、入口側から出口側に向かうジグザグ流路と、ベーン１０２の壁面に開けられたベーンポケットとを形成している。

蒸気乾燥器ユニット１０３は、湿り蒸気中に含まれる液滴をベーン１０２の壁面に付着させて液膜としてベーンポケットに流入させ、その液膜を液滴水として重力により流下させる。また、蒸気乾燥器ユニット１０３は、湿り蒸気から液滴が分離された蒸気をジグザグ流路により水平方向に移送させる。

入口側多孔パネル１０４は、蒸気乾燥器ユニット１０３の入口側に配置された板であり、出口側多孔パネル１０５は、蒸気乾燥器ユニット１０３の出口側に配置された板である。入口側多孔パネル１０４および出口側多孔パネル１０５には、蒸気乾燥器ユニット１０３内の流速分布が均一となるように、開口率が高さ方向もしくは幅方向で異なる孔が複数設けられている。

入口側多孔パネル１０４の上端部、出口側多孔パネル１０５の上端部および蒸気乾燥器ユニット１０３の上端部は支持部材１１３により支持され、入口側多孔パネル１０４の下端部、出口側多孔パネル１０５の下端部および蒸気乾燥器ユニット１０３の下端部はドレン樋１０６の内幅内に設置されている。

支持板１１０には、湿り蒸気を入口側多孔パネル１０４に導くための貫通孔である蒸気入口開口部１１１が設けられ、蒸気入口開口部１１１、入口側多孔パネル１０４はフード１０９により覆われている。

ドレン樋１０６は、蒸気乾燥器ユニット１０３から流下した液滴水を捕集する。支持板１１０には、ドレン樋１０６内の液滴水をドレンチャンネル１０８内に導くための貫通孔であるドレン孔１０７が設けられている。ドレンチャンネル１０８は、ドレン樋１０６内の液滴水をドレン孔１０７から捕集し、その液滴水を支持板１１０の最外周部に導いて原子炉水面に排水する（特許文献１参照）。

米国特許出願公開第２０１１／０２１６８７２号明細書

図２は、液滴径（直径）と、一般的な蒸気乾燥器１０１の入口側における湿り蒸気の液滴径の存在割合（実線）、および、ベーン１０２での液滴捕獲率（点線）との関係を示す分布図である。

蒸気乾燥器ユニット１０３において、湿り蒸気中に含まれる液滴のうち、ある液滴径（以降、ｄ_ＬＬ［μｍ］として記述する）を超えるものは、慣性力によってベーン１０２の壁面に付着し、ベーンポケットに捕獲される。

一方で、ｄ_ＬＬよりも小さい液滴については１００％の捕獲率が得られず、また、液滴径が小さいほど慣性力が小さくなるために捕獲率が低下する。

このような課題を鑑み、本発明の実施形態は、湿り蒸気に存在する液滴の除去性能が向上された蒸気乾燥器の提供を目的とする。

上述の目的を達成するため、本発明の実施形態は、供給された蒸気中の液滴を捕集する複数の捕集手段を設けており、少なくとも一部が曲折した蒸気流路を相互間に形成する複数の蒸気流路形成部材を備えた蒸気乾燥器ユニットにより前記蒸気流路を通過する蒸気中の液滴を蒸気から除去する蒸気乾燥器において、前記蒸気乾燥器ユニットの上流側入口面に配置され、湿り蒸気から前記液滴を捕捉して前記液滴の径を増大させる液滴径増大部と、前記液滴径増大部の下流側に設けられて前記液滴径増大部から流入する前記液滴の液滴径をさらに増大させるとともに前記蒸気乾燥器ユニットに流出する際に前記液滴が破砕するのを抑制する液滴破砕抑制部とを有する液滴径分布改善部と、少なくとも前記蒸気乾燥器ユニットの出口側に配置され、前記蒸気乾燥器ユニット内の流速分布が均一となるように孔が複数設けられた多孔パネルと、前記蒸気乾燥器ユニットの下部に配置され、前記蒸気乾燥器ユニットから流下した液滴水を捕集するドレン樋と、前記ドレン樋内の液滴水を排水するドレンチャンネルと、具備し、前記蒸気乾燥器ユニットは、前記湿り蒸気から前記液滴を分離するためのベーンを互いに間隔をあけて複数配置し、前記液滴を液滴水として第１方向に流下させるとともに、前記液滴が分離した蒸気を前記第１方向に直交する第２方向に移送させることを特徴とする。

本発明の実施形態によれば、液滴除去性能を従来よりも向上させることができる。

第１の実施形態に係る蒸気乾燥器の構成を示す概略立断面図である。 液滴径（直径）と、一般的な蒸気乾燥器の入口側における湿り蒸気の液滴径の存在割合（実線）、および、ベーンでの液滴捕獲率（点線）との関係を示す分布図である。 図１のＩＩＩ−ＩＩＩ断面矢視平断面図である。 液滴径（直径）と、第１の実施形態に係る蒸気乾燥器の衝突型デミスタの入口側における湿り蒸気の液滴径の存在割合（細点線）、その衝突型デミスタの出口側における湿り蒸気の液滴径の存在割合（実線）、および、ベーンでの液滴捕獲率（太点線）との関係を示す分布図である。 図３の衝突型デミスタの液滴径増大部の構造の一例を示す平断面図である。 第２の実施形態に係る衝突型デミスタを含む構成を示す概略立断面図である。 図６のＶＩＩ−ＶＩＩ断面矢視側断面図である。 第３の実施形態に係る蒸気乾燥器の衝突型デミスタを含む構成を示す概略立断面図である。 衝突型デミスタの液滴径増大部の構成を示す図８のＩＸ−ＩＸ断面矢視一部立断面図である。 衝突型デミスタの液滴破砕抑制部の構成を示す図８のＸ−Ｘ断面矢視一部立断面図である。 図９のＸＩ−ＸＩ断面矢視一部側断面図であり、（ａ）は液膜が網目において形成された状態、（ｂ）は液滴が網目から離れた状態を示す。 図１０のＸＩＩ−ＸＩＩ断面矢視一部側断面図であり、（ａ）は液膜が網目において形成された状態、（ｂ）は液滴が網目から離れた状態を示す。 第４の実施形態に係る蒸気乾燥器の衝突型デミスタを含む構成を示す概略立断面図である。 衝突型デミスタの液滴破砕抑制部の構成を示す図１３のＸＩＶ−ＸＩＶ断面矢視一部立断面図である。 第４の実施形態に係る蒸気乾燥器の衝突型デミスタの液滴破砕抑制部を示す概略一部斜視図である。 第４の実施形態に係る蒸気乾燥器衝突型デミスタの液滴破砕抑制部の変形例を示す概略一部斜視図である。 第４の実施形態に係る蒸気乾燥器衝突型デミスタの液滴破砕抑制部の別の変形例を示す一部拡大縦断面図である。 第５の実施形態に係る蒸気乾燥器衝突型デミスタの液滴破砕抑制部を示す概略一部斜視図である。 第５の実施形態に係る蒸気乾燥器衝突型デミスタの液滴破砕抑制部の変形例を示す概略一部斜視図である。 一般的な蒸気乾燥器の構成を示す概略立断面図である。

以下、本発明に係る蒸気乾燥器の実施形態について、図面を参照して説明する。

［第１の実施形態］
図１は、第１の実施形態に係る蒸気乾燥器の構成を示す概略立断面図である。図３は、図１のＩＩＩ−ＩＩＩ断面矢視平断面図である。

第１の実施形態に係る蒸気乾燥器１は、蒸気乾燥器ユニット３と、出口側多孔パネル５と、ドレン樋６と、ドレンチャンネル８と、フード９と、支持板１０と、支持部材１３と、衝突型デミスタ２０とを具備している。

蒸気乾燥器ユニット３は、慣性力により湿り蒸気から液滴を分離するための複数のベーン２を備えている。ベーン２は波板型であり、蒸気乾燥器ユニット３は、そのベーン２を互いに間隔をあけて複数配置して、入口側から出口側に向かうジグザグ流路と、ベーン２の壁面に開けられたベーンポケット１２とを形成している。

蒸気乾燥器ユニット３は、湿り蒸気中に含まれる液滴をベーン２の壁面に付着させて液膜としてベーンポケット１２に流入させ、その液膜を液滴水として重力により下方向（第１方向）に流下させる。また、蒸気乾燥器ユニット３は、蒸気をジグザグ流路により水平方向（第１方向に直交する第２方向）に移送させる。

出口側多孔パネル５は、少なくとも蒸気乾燥器ユニット３の出口側に配置された板である。その出口側多孔パネル５には、蒸気乾燥器ユニット３内の流速分布が均一となるように、開口率が高さ方向もしくは幅方向で異なる孔が複数設けられている。

衝突型デミスタ２０は、蒸気乾燥器ユニット３の上流側入口面に配置されている。ここで、蒸気乾燥器ユニット３および衝突型デミスタ２０の上端部は支持部材１３により支持され、蒸気乾燥器ユニット３および衝突型デミスタ２０の下端部はドレン樋６の内幅内に設置されている。

支持板１０には、湿り蒸気を衝突型デミスタ２０の上流側に導くための貫通孔である蒸気入口開口部１１が設けられ、蒸気入口開口部１１および衝突型デミスタ２０の上流側はフード９により覆われている。

ドレン樋６は、蒸気乾燥器ユニット３から流下した液滴水を捕集する。支持板１０には、ドレン樋６内の液滴水をドレンチャンネル８内に導くための貫通孔であるドレン孔７が設けられている。ドレンチャンネル８は、ドレン樋６内の液滴水をドレン孔７から捕集し、その液滴水を支持板１０の最外周部に導いて原子炉水面に排水する。ドレンチャンネル８の底面は支持板１０の最外周部に向けて勾配をもたせてもよい。

衝突型デミスタ２０は、液滴を湿り蒸気から捕捉し、液滴径を増大させる液滴径増大部４０を有する。液滴径増大部４０は、多孔質体部分を有しており、この多孔質体を実現する部材（以下、細径構成材と称する）２３としては、以下のものが例示される。

細径構成材２３は、針金を編んで形成された金網を水平方向に積層させた構造（図示しない）、もしくは、複数の針金をよったワイヤを編んで形成された金網を水平方向に積層させた構造（図示しない）である。

また、細径構成材２３は、蒸気乾燥器１の入口側と出口側とを連通するように連続的につながった気泡が形成された発泡金属（図示しない）でもよい。

また、細径構成材２３は、繊維状の材料（例えばスチールウール）でもよい。図５は、図３の衝突型デミスタの液滴径増大部の構造の一例を示す平断面図である。
この場合、液滴径増大部４０は、少なくともその入口側と出口側とに支持構造としてそれぞれ第１金網１４および第２金網１５が配置され、第１金網１４と第２金網１５との間に繊維状の材料１６が配置され、繊維状の材料１６を第１金網１４および第２金網１５に編みつけて充填させる構造にすることが好ましい。

第１の実施形態に係る蒸気乾燥器１の作用について図２〜図４を用いて説明する。

図４は、液滴径（直径）と、第１の実施形態に係る蒸気乾燥器１の衝突型デミスタ２０の入口側における湿り蒸気の液滴径の存在割合（細点線）、その衝突型デミスタ２０の出口側における湿り蒸気の液滴径の存在割合（実線）、および、ベーン２での液滴捕獲率（太点線）との関係を示す分布図である。

蒸気入口開口部１１から流入した蒸気流３０、すなわち、衝突型デミスタ２０の上流の蒸気流３０には、図２の実線、および図４の細点線で示される液滴径の存在割合により液滴３１が含まれている。

液滴３１が衝突型デミスタ２０に流入することで、液滴３１は液滴径増大部４０内の細径構成材２３の表面に付着する。このとき、液滴径増大部４０の上流側に付着している液滴３２に対して次々に液滴３１が衝突し、液滴３２はその体積を増大させながら蒸気流３０によって液滴径増大部４０の下流側に押され移送され、液滴３３として液滴径増大部４０の出口側から蒸気乾燥器ユニット３のベーン２の入口側まで移送される。この際、液滴３３の液滴径はｄ_ＬＬを十分に上回る大きさへとシフトしている。したがって、液滴３１に含まれていたｄ_ＬＬよりも小さい液滴は、液滴径増大部４０によって他の液滴と合流することで、ｄ_ＬＬよりも大きい液滴の一部となる。

この液滴３３は慣性力が大きいために、衝突型デミスタ２０の下流側のベーン２の壁に付着して液膜となってベーンポケット１２に流入する。ベーンポケット１２内に入った液膜は、蒸気流３０から隔離されて重力によりドレン樋６まで流れ落ち、ドレン孔７を通してドレンチャンネル８に集められた後、蒸気乾燥器１の最外周部に導かれ、原子炉水面に排水される。

以上、説明したように、第１の実施形態に係る蒸気乾燥器１によれば、蒸気乾燥器ユニット３の入口面に設置された衝突型デミスタ２０の液滴径増大部４０により、湿り蒸気に含まれる液滴の径を蒸気乾燥器ユニット３に流入する前に増大させる。これにより、蒸気乾燥器ユニット３に流入する湿り蒸気に含まれる液滴のうち、ｄ_ＬＬ以下の液滴の存在割合が低減されるため、液滴除去性能が向上する。

また、第１の実施形態に係る蒸気乾燥器１によれば、多孔パネルに替えて、衝突型デミスタ２０を蒸気乾燥器ユニット３の入口面に設置し、蒸気乾燥器ユニット３への流入速度の均一化の機能を出口側多孔パネル５のみで行う構成とすることにより、蒸気乾燥器ユニット３への蒸気流３０の速度を緩和し、ベーン２に液滴３３が衝突した際の液滴径の微細化を防止し、蒸気乾燥器ユニット３での液滴捕獲効率の低下を抑制することができる。この場合、衝突型デミスタ２０は従来の入口側多孔パネル１０４よりも開口率が大きいこと、たとえば、開口率４０％以上であることが好ましい。

なお、下方向（第１方向）は、図１において鉛直下方向を表しているが、厳密には鉛直下方向でなくてもよい。すなわち、斜め下方向でもよい。

また、本実施形態で示した例においては、図４のようにほぼ１００％の液滴を除去できるものとして説明したが、ｄ_ＬＬの値、液滴捕獲率、液滴径分布等は原子力プラントの設計や運転状況によって変動するため、必ずしもほぼ１００％の液滴を除去できるとは限らない。しかし、何れにせよ衝突型デミスタ２０によってｄ_ＬＬを下回る液滴の存在割合が低減される効果は発揮されるため、液滴除去性能は従来よりも向上する。

［第２の実施形態］
第２の実施形態について、第１の実施形態からの変更点を中心に説明する。ここで、第１の実施形態と同一の構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

図６は、第２の実施形態に係る衝突型デミスタを含む構成を示す概略立断面図である。また、図７は図６のＶＩＩ−ＶＩＩ断面矢視側断面図である。

第２の実施形態に係る蒸気乾燥器１において、衝突型デミスタ２０は、最上段から最下段までのＮ段（Ｎは２以上の整数）の衝突型デミスタのセクションに分割されている。たとえばＮが３である場合、衝突型デミスタ２０は３段の衝突型デミスタセクション２０−１〜２０−３に分割されている。

３段の衝突型デミスタセクション２０−１〜２０−３のうちの最上段の衝突型デミスタである上から１段目の衝突型デミスタセクション２０−１の上端部は支持部材１３により支持されている。３段の衝突型デミスタセクション２０−１〜２０−３のうちの最下段の衝突型デミスタである上から３段目の衝突型デミスタセクション２０−３はドレン樋６の内幅内に設置されている。

第２の実施形態に係る蒸気乾燥器１は、さらに、（Ｎ−１）段の衝突型デミスタセクション用樋と、ドレン通水フレーム２２とを具備している。Ｎが３である場合、衝突型デミスタセクション用樋は２個設けられる。以下、２段の衝突型デミスタセクション用樋を衝突型デミスタセクション用樋２１−１、２１−２と称する。

２段の衝突型デミスタセクション用樋２１−１、２１−２のうちの上段の衝突型デミスタセクション用樋である上から１段目の衝突型デミスタセクション用樋２１−１は、最上段の衝突型デミスタセクション２０−１と、３段の衝突型デミスタセクション２０−１〜２０−３のうちの中段の衝突型デミスタセクションである上から２段目の衝突型デミスタセクション２０−２との間に設けられ、最上段の衝突型デミスタセクション２０−１から重力によって移送された液滴水を捕集する。２段の衝突型デミスタセクション用樋２１−１、２１−２のうちの下段の衝突型デミスタ用樋である上から２段目の衝突型デミスタ用樋２１−２は、中段の衝突型デミスタセクション２０−２と最下段の衝突型デミスタセクション２０−３との間に設けられ、中段の衝突型デミスタセクション２０−２から重力によって移送された液滴水を捕集する。ドレン樋６は、最下段の衝突型デミスタセクション２０−３から重力によって移送された液滴水を捕集する。

ドレン通水フレーム２２は、３段の衝突型デミスタセクション２０−１〜２０−３の両側に対して２段の衝突型デミスタセクション用樋２１−１、２１−２内の水が流入可能に設けられ、その水を下方向に流下させてドレン樋６に排水する。

２段の衝突型デミスタセクション用樋２１−１、２１−２の底面はドレン通水フレーム２２に向けて勾配をもたせてもよい。また、２段の衝突型デミスタセクション用樋２１−１、２１−２に集められた水の排水は、両側のドレン通水フレーム２２を使って排水してもよいし、片側のみを使って排水する構成としてもよい。

衝突型デミスタ２０に付着した液滴は径を増大させながら蒸気乾燥器ユニット３のベーン２側に移送されるが、重力によって下方向にも移送される。このため、衝突型デミスタ２０の下部では、付着した液滴に加えて上部から流下してくる液滴が存するため、最終的に蒸気乾燥器ユニット３を流れる湿り蒸気に含まれる液滴についても、上部に比べて下部が多くなってしまう。

そこで、第２の実施形態に係る蒸気乾燥器１では、最上段の衝突型デミスタセクション２０−１から重力によって移送された液滴水は上段の衝突型デミスタセクション用樋２１−１で捕集され、中段の衝突型デミスタセクション２０−２から重力によって移送された液滴水は下段の衝突型デミスタセクション用樋２１−２で捕集され、最下段の衝突型デミスタセクション２０−３から重力によって移送された液滴水はドレン樋６で捕集されることによって、衝突型デミスタ２０の下部に径が大きい液滴が集中し、蒸気乾燥器ユニット３の下部に負荷が偏るのを防ぐことができる。

また、第２の実施形態に係る蒸気乾燥器１では、重力によって移送された液滴水を２段の衝突型デミスタセクション用樋２１−１、２１−２で捕集することによって、２段の衝突型デミスタセクション用樋２１−１、２１−２内の水はベーン２側の樋壁によってベーン２側に流れ込むのを防ぐことができる。

以上の構成により、第２の実施形態に係る蒸気乾燥器１によれば、第１の実施形態の効果に加えて、蒸気乾燥器ユニット３の負荷が高さ方向に均一化される。この構成は蒸気乾燥器ユニット３の高さ寸法が大きい場合、もしくは蒸気流速が小さい場合に特に効果的である。

［第３の実施形態］
図８は、第３の実施形態に係る蒸気乾燥器の衝突型デミスタを含む構成を示す概略立断面図である。本実施形態は、第１の実施形態の変形であり、衝突型デミスタ２０は、液滴径増大部４０に加えてさらに液滴破砕抑制部５０を有する。

液滴破砕抑制部５０は、液滴径増大部４０の下流側であって蒸気乾燥器ユニット３の上流側に設けられている。

図９は、衝突型デミスタの液滴径増大部の構成を示す図８のＩＸ−ＩＸ断面矢視一部立断面図である。

液滴径増大部４０は、ワイヤ４１で形成された多孔質体を有する。すなわち、液滴径増大部４０は、互いに平行に並べられた２つのワイヤ４１の組が、互いに直角方向になるように重なったほぼ正方形状の網目４１ａを形成するメッシュを多孔質体として有する。

このメッシュが、蒸気の流れ方向、すなわち第２方向に積層されている。各網目４１ａは、流入する液滴３２の径の分布を考慮して、小さい径の液滴を捕集できるように面積を制限して設定される。

図１０は、衝突型デミスタの液滴破砕抑制部の構成を示す図８のＸ−Ｘ断面矢視一部立断面図である。液滴破砕抑制部５０は、互いに平行に並べられた２つのワイヤ５１の組が、互いに直角方向になるように重なったほぼ正方形状の網目５１ａを形成するメッシュを多孔質体として有する。

液滴破砕抑制部５０のワイヤ５１による網目５１ａは、その面積が、液滴径増大部４０のワイヤ４１による網目４１ａの面積よりも十分大きくなるように形成されている。すなわち、液滴径増大部４０で径が増大して流入してくる液滴が流れるような面積を有している。

このメッシュが、蒸気の流れ方向、すなわち第２方向に積層されて液滴破砕抑制部５０を構成している。

液滴破砕抑制部５０のワイヤ５１等の構成要素には、撥水処理が施されていてもよい。また、さらに液滴径増大部４０のワイヤ４１等の構成要素についても撥水処理が施されていてもよい。

図１１は、図９のＸＩ−ＸＩ断面矢視一部側断面図であり、（ａ）は液膜が網目において形成された状態、（ｂ）は液滴が網目から離れた状態を示す。

液滴３２が順次ワイヤ４１に接触してワイヤ４１に捕捉され捕捉量が増加する。この結果、図１１（ａ）に示すように、ワイヤ４１に囲まれた網目４１ａ（図９参照）に液膜３６が形成される。

液膜３６が形成されると、液滴３２は液膜３６にも捕捉され液膜３６の厚さが増加してくる。蒸気の流れによる液膜３６への圧力および液膜３６の自重により液膜３６をワイヤ４１から引き剥がそうとする力が、液膜３６の表面張力による網目４１ａ周囲のワイヤ４１との接着力を超えたときに液滴３６はワイヤ４１から離れ、液滴３３となって蒸気流に乗って下流側に移動する。

図１２は、図１０のＸＩＩ−ＸＩＩ断面矢視一部側断面図であり、（ａ）は液膜が網目において形成された状態、（ｂ）は液滴が網目から離れた状態を示す。

網目５１ａの面積は、図９における網目４１ａの面積よりも大きくなるように形成されているので、網目４１ａから流出して網目５１ａ（図１０参照）に流入する液滴３３は、網目５１ａに邪魔されて破砕することがない。

液滴３３が順次ワイヤ５１に接触してワイヤ５１に捕捉され捕捉量が増加する。この結果、図１２（ａ）に示すように、ワイヤ５１に囲まれた網目５１ａ（図１０参照）に液膜３７が形成される。

液膜３７が形成されると、液滴３３は液膜３７にも捕捉され液膜３７の厚さが増加してくる。蒸気の流れによる液膜３７への圧力および液膜３７の自重により液膜３７をワイヤ５１から引き剥がそうとする力が、液膜３７の表面張力による網目５１ａ周囲のワイヤ５１との接着力を超えたときに液滴３７はワイヤ５１から離れ、液滴３４となって蒸気流に乗って下流側に移動する。

ここで、ワイヤ５１には撥水処理が施されていることにより、液膜３７がワイヤ５１から剥がれる際に、周囲のワイヤ５１から均等に剥がれ液膜３７を分断することなく液滴３４を発生させることができる。

以上の構成により、第２の実施形態に係る蒸気乾燥器１によれば、第１の実施形態の効果に加えて、液滴破砕抑制部５０を設けることによって、液滴径増大部４０からの液滴３３を破砕することなく、その径をさらに増大させることができる。この結果、蒸気乾燥器ユニット３の液滴捕獲効率をさらに上昇させることができる。

［第４の実施形態］
図１３は、第４の実施形態に係る蒸気乾燥器の衝突型デミスタを含む構成を示す概略立断面図である。本実施形態は、第３の実施形態の変形である。本実施形態における衝突型デミスタ２０も、第３の実施形態と同様に、液滴径増大部４０の下流側に液滴破砕抑制部５０を有する。

図１４は、衝突型デミスタの液滴破砕抑制部の構成を示す図１３のＸＩＶ−ＸＩＶ断面矢視一部立断面図である。また、図１５は、第４の実施形態に係る蒸気乾燥器の衝突型デミスタの液滴破砕抑制部を示す概略一部斜視図である。

液滴破砕抑制部５０は、水平方向に互いに平行に並べられて鉛直方向に積層され、第２方向すなわち蒸気の流れ方向に延びた筒状の複数のひし形断面流路部材５２を有する。

ひし形断面流路部材５２は、ひし形の流路断面５２ａを有し、角部を鉛直方向下側になる様に配されている。流路断面５２ａの面積は、上流側の液滴径増大部４０から流入する液滴３３の径に比べて大きく形成されている。また、ひし形断面流路部材５２の内壁には撥水加工が施されていてもよい。

なお、図１４に示すひし形断面流路部材５２の断面形状は、ほぼ正方形で図示しているが、液滴の流況や圧力損失、および配置上の考慮等から、上下と左右の長さの比を設定すればよい。なお、ひし形断面流路部材５２は、液滴３４の流れを促進するために蒸気乾燥器ユニット３に向けて勾配をもたせてもよい。

本実施形態においては、液滴破砕抑制部５０に上流側の液滴径増大部４０から流入する液滴３３（図１１（ｂ）参照）は、流入先のひし形断面流路部材５２の面積が液滴３３の径に比べて十分に面積が大きいため、大部分はひし形断面流路部材５２に衝突して破砕することなく、流路に流入する。

ひし形断面流路部材５２内の流路に流入した液滴３３は、流路の断面がひし形であるため、重力によってひし形断面の下側部分に集まり易くなり、他の液滴３３と合体して粗大化しやすい。

また、ひし形断面流路部材５２の内壁、すなわち流路の内壁に撥水加工が施されているため、液滴は内壁から離脱しやすく、蒸気流に押し出されて流れている状態となる。

液滴３３の径はこのように増大しながら、ひし形断面流路部材５２の流路の底部を流れて、最終的には大径の液滴３４となってひし形断面流路部材５２から、蒸気乾燥器ユニット３側に流出する。

液滴３４がひし形断面流路部材５２から流出する際にも、ひし形断面流路部材５２の内壁に撥水加工が施されていることにより、ひし形断面流路部材５２から液滴３４が離脱しやすく、液滴３４は破砕することなく流出する。

以上の構成により、第４の実施形態に係る蒸気乾燥器１によれば、第３の実施形態の効果に加えて、液滴破砕抑制部５０を設けることによって、液滴破砕抑制部５０から流出する液滴３４を破砕することなく蒸気乾燥器ユニット３側に流出させることができる。

図１６は、第４の実施形態に係る蒸気乾燥器衝突型デミスタの液滴破砕抑制部の変形例を示す概略一部斜視図である。液滴破砕抑制部５０に筒状の部材を用いる場合、ひし形断面流路部材５２のようなひし形の流路断面５２ａに限定されない。たとえば、図１６に示す６角形断面流路部材５３のような６角形の流路断面５３ａでもよい。筒状の部材を積層する点からは、３角形、４角形、６角形などが適している。

図１７は、第４の実施形態に係る蒸気乾燥器衝突型デミスタの液滴破砕抑制部の別の変形例を示す一部拡大縦断面図である。筒状の部材を用いることに代えて板材を格子状に組み合わせて形成してもよく、たとえば、図１７に示すように、波板５３ｂを鉛直方向に積層して波板５３ｂ上を液滴が流れる方向に延びる連結板５３ｃで波板５３ｂを相互に連結して形成されるような形状であってもよい。また、これらの形状の組合せでもよい。

［第５の実施形態］
本実施形態は、第４の実施形態の変形である。図１８は、第５の実施形態に係る蒸気乾燥器衝突型デミスタの液滴破砕抑制部を示す概略一部斜視図である。

本実施形態においては、液滴破砕抑制部５０のそれぞれのひし形断面流路部材５２の底部には、蒸気乾燥器ユニット３に突出するように液滴ガイド部５４が接続されている。

液滴ガイド部５４の第２方向、すなわち蒸気および液滴３４の流れ方向に垂直な断面はＶ字形状である。液滴ガイド部５４は、液滴３４を蒸気乾燥器ユニット３内にガイドする。また、液滴ガイド部５４の上面には撥水処理が施されていてもよい。

このように構成されている本実施形態においては、液滴破砕抑制部５０のそれぞれのひし形断面流路部材５２の底部に液滴ガイド部５４を接続することによって、液滴破砕抑制部５０から流出する液滴３４をスムーズに蒸気乾燥器ユニット３内に流出させ、破砕することなく液滴３４の径を維持することができる。

また、液滴ガイド部５４の上面に撥水処理が施されていることにより、さらに液滴３４は、液滴破砕抑制部５０からり離脱しやすくなり、液滴３４の破砕は抑制される。

図１９は、第５の実施形態に係る蒸気乾燥器衝突型デミスタの液滴破砕抑制部の変形例を示す概略一部斜視図である。変形例の液滴ガイド部５５は、同様に、液滴ガイド部５５の第２方向、すなわち蒸気および液滴３４の流れ方向に垂直な断面Ｖ字形状であるが、先端すなわち蒸気乾燥器ユニット３側に行くほど幅が狭まり平面的には三角形の形状である。

このような形状であることにより、液滴３４は、さらに液滴破砕抑制部５０からスムーズに離脱し、液滴３４は破砕することなく径を維持しながら蒸気乾燥器ユニット３内に流出する。

［他の実施形態］
以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。

また、各実施形態の特徴を組み合わせてもよい。たとえば、衝突型デミスタ２０は、第３の実施形態ないし第５の実施形態における液滴破砕抑制部５０と、第１の実施形態における液滴径増大部４０とを組み合わせたものでもよい。

また、第３の実施形態ないし第５の実施形態における衝突型デミスタ２０と、第２の実施形態における衝突型デミスタ２０のセクションへの分割とを組み合わせてもよい。

さらに、これらの実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。

これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１…蒸気乾燥器、２…ベーン、３…蒸気乾燥器ユニット、５…出口側多孔パネル、６…ドレン樋、７…ドレン孔、８…ドレンチャンネル、９…フード、１０…支持板、１１…蒸気入口開口部、１２…ベーンポケット、１３…支持部材、１４…第１金網、１５…第２金網、１６…繊維状の材料、２０…衝突型デミスタ（液滴径分布改善部）、２０―１…衝突型デミスタセクション（最上段）（液滴径分布改善部セクション）、２０―２…衝突型デミスタセクション（中段）（液滴径分布改善部セクション）、２０―３…衝突型デミスタセクション（最下段）（液滴径分布改善部セクション）、２１―１…衝突型デミスタセクション用樋（上段）（液滴径分布改善部セクション用樋）、２１―２…衝突型デミスタセクション用樋（下段）（液滴径分布改善部セクション用樋）、２２…ドレン通水フレーム、２３…細径構成材、３０…蒸気流、３１…液滴、３２…液滴、３３…液滴、３４…液滴、３６、３７…液膜、４０…液滴径増大部、４１…ワイヤ、４１ａ…網目、５０…液滴破砕抑制部、５１…ワイヤ、５１ａ…網目、５２…ひし形断面流路部材、５２ａ…流路断面、５３…６角形断面流路部材、５３ａ…流路断面、５３ｂ…波板、５３ｃ…連結板、５４、５５…液滴ガイド部、１０１…蒸気乾燥器、１０２…ベーン、１０３…蒸気乾燥器ユニット、１０４…入口側多孔パネル、１０５…出口側多孔パネル、１０６…ドレン樋、１０７…ドレン孔、１０８…ドレンチャンネル、１０９…フード、１１０…支持板、１１１…蒸気入口開口部、１１３…支持部材

Claims (11)

1. 供給された蒸気中の液滴を捕集する複数の捕集手段を設けており、少なくとも一部が曲折した蒸気流路を相互間に形成する複数の蒸気流路形成部材を備えた蒸気乾燥器ユニットにより前記蒸気流路を通過する蒸気中の液滴を蒸気から除去する蒸気乾燥器において、
   前記蒸気乾燥器ユニットの上流側入口面に配置され、湿り蒸気から前記液滴を捕捉して前記液滴の径を増大させる液滴径増大部と、前記液滴径増大部の下流側に設けられて前記液滴径増大部から流入する前記液滴の液滴径をさらに増大させるとともに前記蒸気乾燥器ユニットに流出する際に前記液滴が破砕するのを抑制する液滴破砕抑制部とを有する液滴径分布改善部と、
   少なくとも前記蒸気乾燥器ユニットの出口側に配置され、前記蒸気乾燥器ユニット内の流速分布が均一となるように孔が複数設けられた多孔パネルと、
   前記蒸気乾燥器ユニットの下部に配置され、前記蒸気乾燥器ユニットから流下した液滴水を捕集するドレン樋と、
   前記ドレン樋内の液滴水を排水するドレンチャンネルと、
   を具備し、
   前記蒸気乾燥器ユニットは、前記湿り蒸気から前記液滴を分離するためのベーンを互いに間隔をあけて複数配置し、前記液滴を液滴水として第１方向に流下させるとともに、前記液滴が分離した蒸気を前記第１方向に直交する第２方向に移送させることを特徴とする蒸気乾燥器。
2. 前記液滴径増大部は、前記第２方向に積層させて針金を編みこんだ金網を有することを特徴とする請求項１に記載の蒸気乾燥器。
3. 前記液滴径増大部は、連続気泡が形成された発泡金属を有することを特徴とする請求項１に記載の蒸気乾燥器。
4. 前記液滴径増大部は、少なくともその入口側に支持構造として設けられた第１金網と、出口側に支持構造として設けられた第２金網と、前記第１金網と前記第２金網との間にあって前記第１金網および前記第２金網に編みつけて充填させた繊維状の材料と、を有することを特徴とする請求項１に記載の蒸気乾燥器。
5. 前記液滴破砕抑制部は、前記第２方向に積層させて前記液滴径増大部において前記液滴が通過する流路よりも広い流路を形成するように前記針金を編みこんだ金網を有することを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の蒸気乾燥器。
6. 前記液滴破砕抑制部は、前記液滴増大部から前記蒸気乾燥器ユニットへ伸びる多数の流路を備え、前記流路の断面が鉛直方向上側より鉛直方向下側が狭い形状であることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の蒸気乾燥器。
7. 前記液滴破砕抑制部は、前記多数の流路の出口に設けられて前多数の流路の底部に接続されて前記液滴を前記蒸気乾燥器ユニット内にガイドする液滴ガイド部を有することを特徴とする請求項６に記載の蒸気乾燥器。
8. 少なくとも前記液滴破砕抑制部は、表面に撥水加工がなされていることを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか一項に記載の蒸気乾燥器。
9. 前記液滴径分布改善部を支持する支持部材をさらに具備することを特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれか一項に記載の蒸気乾燥器。
10. 前記液滴径分布改善部の下端部は、前記蒸気乾燥器ユニットの下端部とともに前記ドレン樋の内幅内に設置されていることを特徴とする請求項１ないし請求項９のいずれか一項に記載の蒸気乾燥器。
11. 前記液滴径分布改善部は、最上段から最下段までのＮ段（Ｎは２以上の整数）の液滴径分布改善部セクションに分割され、
    前記ドレン樋は、前記最下段の液滴径分布改善部セクションである上からＮ段目の液滴径分布改善部セクションから重力によって移送された液滴水を捕集し、
    前記蒸気乾燥器は、
    前記Ｎ段の液滴径分布改善部セクションのうちの上からＪ段目（Ｊは１≦Ｊ≦Ｎ−１を満たす整数）の液滴径分布改善部セクションと（Ｊ＋１）段目の液滴径分布改善部セクションとの間に設けられ、前記Ｊ段目の液滴径分布改善部セクションから重力によって移送された液滴水を捕集する液滴径分布改善部用樋と、
    前記Ｎ段の液滴径分布改善部セクションの少なくとも一方の側部に対して前記液滴径分布改善部セクション用樋内の水が流入可能に設けられ、その水を前記第１方向に流下させて前記ドレン樋に排水するためのドレン通水フレームと、
    をさらに具備することを特徴とする請求項１ないし請求項１０のいずれか一項に記載の蒸気乾燥器。

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