JP6294844B2

JP6294844B2 - 湿分分離器

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Publication number: JP6294844B2
Application number: JP2015035671A
Authority: JP
Inventors: 圭吾西田; 笠原　二郎; 二郎笠原; 太一中村
Original assignee: Mitsubishi Hitachi Power Systems Ltd
Current assignee: Mitsubishi Power Ltd
Priority date: 2015-02-25
Filing date: 2015-02-25
Publication date: 2018-03-14
Anticipated expiration: 2035-02-25
Also published as: JP2016155104A

Description

本発明は、例えば、原子力発電プラントなどにて、蒸気から湿分を除去する湿分分離器に関するものである。

例えば、原子力発電プラントでは、原子炉で生成した蒸気をタービン発電機へ送って発電し、使用後の蒸気を復水器で冷却し、復水として原子炉に戻している。このタービン発電機は、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。そして、高圧タービンと低圧タービンは、その間に湿分分離器が設けられている。この湿分分離器は、高圧タービンから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、この過熱蒸気を低圧タービンに供給している。そのため、低圧タービンの出口における蒸気の湿り度を低減させてエロージョンを防止すると共に、プラントの熱効率を向上することができる。

このような湿分分離器としては、例えば、下記特許文献に記載されたものがある。特許文献１に記載された湿分分離加熱器は、低温再熱蒸気入口部における蒸気入口管端部の周縁にドレンキャッチャを設け、このドレンキャッチャの下部にドレン管を接続したものである。また、特許文献２に記載された湿分分離器は、蒸気流入室に蒸気入口に対向して内部に導入される蒸気が衝突する耐侵食性を有する受衝板を設けたものである。

実公平０６−０１２３２９号公報特開２００８−１４４７１６号公報

湿分分離器は、蒸気に含まれる湿分を分離すると共に再加熱することで、過熱蒸気を生成するものである。ところが、特許文献１に記載された湿分分離加熱器にあっては、内部に導入される直前の蒸気のうち、蒸気入口管の内側面に沿って流れる液膜状の水分を捕集することができるが、蒸気（気相）に同伴する液滴を捕集することは困難である。また、特許文献２に記載された湿分分離器は、流入室に流入した蒸気を受衝板により衝突させて迂回させるものであり、蒸気に同伴する液滴を捕集することはできない。

本発明は、上述した課題を解決するものであり、内部に導入される蒸気に同伴する湿分を効率的に分離することでエロージョンを抑制すると共にプラントの熱効率の向上を図る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本発明の湿分分離器は、中空形状をなして長手方向の端部に蒸気入口が設けられると共に上部に蒸気出口が設けられる胴体と、前記胴体内に設けられて前記蒸気入口から導入された蒸気から湿分を分離する湿分分離エレメントと、前記湿分分離エレメントにおける蒸気の流動方向の上流側に設けられて複数の貫通孔が設けられる整流板と、前記複数の貫通孔に設けられるドレンキャッチャと、を有することを特徴とすることを特徴とするものである。

従って、蒸気は、蒸気入口から胴体内に流入され、整流板の各貫通孔を通過することで整流された後、湿分分離エレメント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、蒸気出口から排出される。このとき、蒸気入口から胴体内に流入した蒸気は、整流板の各貫通孔を通過する際に、含有する液滴がドレンキャッチャに衝突することで分離され、このドレンキャッチャにより捕集される。そして、液滴が分離された蒸気は、各貫通孔を通って湿分分離エレメントに流入する。そのため、蒸気に同伴する湿分を効率的に分離することで、エロージョンを抑制することができると共に、プラントの熱効率を向上することができる。

本発明の湿分分離器では、前記ドレンキャッチャは、前記貫通孔に連通する筒部と、前記整流板の平面部から所定距離だけ離間して前記筒部における軸心方向の端部に設けられて鍔部とを有することを特徴としている。

従って、蒸気が筒部及び貫通孔を通して整流されることで、適正に湿分分離エレメントに供給することができ、筒部の外側及び鍔部により蒸気を整流板の平面部に衝突させて液滴を分離することができる。

本発明の湿分分離器では、前記鍔部は、前記整流板の平面部側に延出する返し部が設けられることを特徴としている。

従って、蒸気は、筒部の外側及び鍔部により整流板の平面部に衝突して液滴が分離された後、返し部により液滴の再飛散を防止することができる。

本発明の湿分分離器では、前記ドレンキャッチャは、前記貫通孔に嵌合して固定されることを特徴としている。

従って、ドレンキャッチャを貫通孔に嵌合して固定することで、ドレンキャッチャの取付を容易として作業性を向上することができる。

本発明の湿分分離器では、前記ドレンキャッチャは、前記貫通孔から蒸気の流動方向の下流側に突出することを特徴としている。

従って、蒸気は、貫通孔より長いドレンキャッチャ内を通過することで、直進性が向上し、適正に整流されて湿分分離エレメントに供給することができる。

本発明の湿分分離器では、前記ドレンキャッチャにおける蒸気の流動方向の上流側に蒸気の通路断面積が縮小する縮小部が設けられることを特徴としている。

従って、ドレンキャッチャの蒸気入口部に縮小部が設けられることで、蒸気が整流板の平面部に衝突しやすくなり、蒸気に含有する液滴を効率良く分離することができる。

本発明の湿分分離器では、前記ドレンキャッチャにおける蒸気の流動方向の下流側に蒸気の通路断面積が拡大する拡大部が設けられることを特徴としている。

従って、ドレンキャッチャの蒸気出口部に拡大部が設けられることで、ドレンキャッチャを通った蒸気の流速が低下するため、蒸気を適正に湿分分離エレメントに供給することができる。

本発明の湿分分離器では、前記貫通孔と前記ドレンキャッチャの少なくともいずれか一方に軸心方向の位置決め部が設けられることを特徴としている。

従って、ドレンキャッチャを位置決め部を用いて容易に貫通孔に取付けることができ、取付作業性を向上することができる。

本発明の湿分分離器では、前記整流板は、蒸気の流動方向の上流側の平面部に前記複数の貫通孔を連通する第１溝部が設けられることを特徴としている。

従って、蒸気に含有する液滴は、ドレンキャッチャにより整流板の平面部に衝突することで分離された後、第１溝部に集められ、この第１溝部を通って落下することとなり、捕集した液滴の再飛散を防止することができる。

本発明の湿分分離器では、前記整流板は、蒸気の流動方向の上流側の平面部に前記複数の貫通孔の周囲に沿って第２溝部が設けられることを特徴としている。

従って、蒸気に含有する液滴は、ドレンキャッチャにより整流板の平面部に衝突することで分離された後、第２溝部を介して第１溝部に集められ、この第１溝部を通って落下することとなり、捕集した液滴の再飛散を防止することができる。

本発明の湿分分離器によれば、湿分分離エレメントより上流側にある整流板の複数の貫通孔にドレンキャッチャを設けるので、蒸気に同伴する湿分を効率的に分離し、エロージョンを抑制することができると共に、プラントの熱効率を向上することができる。

図１は、第１実施形態の湿分分離器を表す縦断面図である。図２は、湿分分離器の内部構造を表す図１のII−II断面図である。図３は、整流板の断面図である。図４は、整流板の正面図である。図５は、ドレンキャッチャを表す斜視図である。図６は、第１実施形態の変形例を表すドレンキャッチャの断面図である。図７は、第２実施形態の湿分分離器における整流板の断面図である。図８は、第２実施形態の変形例を表すドレンキャッチャの断面図である。図９は、第３実施形態の湿分分離器における整流板の断面図である。図１０は、整流板の正面図である。図１１は、第４実施形態の湿分分離器における整流板の断面図である。図１２は、第５実施形態の湿分分離器における整流板の断面図である。図１３は、第５実施形態の変形例を表すドレンキャッチャの断面図である。

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形態を詳細に説明する。なお、この実施形態により本発明が限定されるものではなく、また、実施形態が複数ある場合には、各実施形態を組み合わせて構成するものも含むものである。

［第１実施形態］
第１実施形態の湿分分離器は、加圧水型原子炉（ＰＷＲ：Pressurized Water Reactor）を有する原子力発電プラントに適用される。この原子力発電プラントは、原子炉格納容器内に配置される原子炉及び蒸気発生器と、蒸気タービン発電設備とを有している。

蒸気発生器は、蒸気タービンに連結されており、蒸気タービンは、高圧タービンと低圧タービンを有すると共に、発電機が接続されている。高圧タービンと低圧タービンは、その間に湿分分離器が設けられている。蒸気タービンは、復水器を有しており、復水器は、蒸気発生器に連結されている。

そのため、蒸気発生器は、原子炉で加熱された一次冷却材により二次冷却材を加熱することで蒸気を生成し、高圧タービンは、この蒸気により駆動する。湿分分離器は、高圧タービンで使用された蒸気に含まれる湿分を除去し、低圧タービンは、この再生された蒸気により駆動する。ここで蒸気タービンは、発電機による発電を行う。復水器は、蒸気タービンを駆動した蒸気を冷却した後、蒸気発生器に戻す。

ここで、第１実施形態の湿分分離器について説明する。図１は、第１実施形態の湿分分離器を表す縦断面図、図２は、湿分分離器の内部構造を表す図１のII−II断面図である。

第１実施形態の湿分分離器は、図１及び図２に示すように、胴体１０と、湿分分離エレメント２０を有している。胴体１０は、横置きの中空円筒形状をなし、一端部（図１にて、左端部）が閉塞され、他端部（図１にて、右端部）に湿分を含む蒸気（低温再熱蒸気）を導入する蒸気入口１１が形成されている。また、胴体１０は、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１２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１３が形成されている。

胴体１０は、長手方向における一端部から加熱管群１４が挿通されている。この加熱管群１４は、胴体１０の外部に位置する蒸気室１５と、この蒸気室１５から胴体１０内に延出されたＵ字形状をなす複数の加熱管１６とから構成されている。この複数の加熱管１６は、胴体１０の内部に固定された一対の仕切壁１７，１８により支持されている。そして、蒸気室１５は、内部が上下に分割され、複数の加熱管１６の一端部が連結される上側の入口管台１５ａが蒸気発生器からの配管に連結される一方、複数の加熱管１６の他端部が連結される下側の出口管台１５ｂがドレン管を介してドレンタンクに連結されている。

また、胴体１０は、内部の下部に水平な第１支持板１９が固定され、この第１支持板１９の両側に左右一対の湿分分離エレメント２０が設けられており、この湿分分離エレメント２０は、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２０は、波形をなすセパレータベーン２１が所定間隔で多数積層された状態で、上下の支持枠２２，２３により支持されて構成されている。そして、下支持枠２３は、第１支持板１９の両側部に一体に固定されると共に、胴体１０の内壁面に固定されており、第１支持板１９の下方にドレン出口１３が設けられている。そして、下支持枠２３は、蒸気から分離した湿分（ドレン）を排出するドレン開口２４が形成されている。

湿分分離エレメント２０は、上部に左右一対の第２支持板２５が鉛直方向に沿って立設され、加熱管群１４の両側に鉛直方向に沿って上方に延出され、上端部が胴体１０に連結される一方、下端部が上支持枠２２に連結されている。そして、各第２支持板２５は、両側の上部に胴体１０との間に水平な第３支持板２６が架設され、両側の下部に胴体１０との間に胴体１０側に向けて下方に傾斜した第４支持板２７が架設されている。なお、第１、第２、第３、第４支持板１９，２５，２６，２７は、長手方向における各端部が仕切壁１７，１８に固定されている。また、加熱管群１４は、端部が仕切壁１８を貫通しており、この貫通した端部は、仕切壁１８に固定されたカバー２８により被覆されている。

そのため、胴体１０は、内部空間が、第２、第３、第４支持板２５，２６，２７により区画された加熱管群１４の両側に位置する蒸気通路Ｓ_１と、第１、第４支持板１９，２７及び湿分分離エレメント２０により区画された蒸気流動空間Ｓ_２と、第１、第２支持板１９，２５及び湿分分離エレメント２０により区画された蒸気排出空間Ｓ_３と、第１支持板１９及び湿分分離エレメント２０により区画されたドレン通路Ｓ_４とに区画されている。

また、胴体１０は、内部空間に仕切壁１８により蒸気流入室Ｓ_５が形成されており、この蒸気流入室Ｓ_５に蒸気入口１１が形成されると共に、蒸気通路Ｓ_１の一端部が仕切壁１８に形成された連通開口２９を介して連通している。なお、蒸気通路Ｓ₁は、他端部が仕切壁１７により閉塞されている。更に、第４支持板２７は、その長手方向に沿って複数の吹出口３０が形成されており、蒸気通路Ｓ_１と蒸気流動空間Ｓ_２は、この複数の吹出口３０により連通されている。

また、本実施形態の湿分分離器は、湿分分離エレメント２０における蒸気の流動方向の上流側に整流板３１が設けられている。図３は、整流板の断面図、図４は、整流板の正面図、図５は、ドレンキャッチャを表す斜視図である。

図３から図５に示すように、整流板３１は、所定の板厚を有し、板厚方向に沿って複数の円形状をなす貫通孔３２が形成されている。この複数の貫通孔３２は、互いに所定の間隔をもって配置され、鉛直方向及び水平方向に並んで格子状に配置されるか、または、千鳥状に配置されている。

複数の貫通孔３２は、ドレンキャッチャ３３が装着されている。このドレンキャッチャ３３は、円筒部３４と、鍔部３５とから構成されている。円筒部３４は、外径が貫通孔３２の内径より若干小さい寸法に設定され、軸心方向の長さが貫通孔３２の軸心方向の長さ（整流板３１の板厚）より長く設定されている。鍔部３５は、リング形状をなし、円筒部３４における軸心方向の一端部に一体に設けられている。鍔部３５は、円筒部３４の一端部から径方向の外側に円板形状をなすように配置されている。

このドレンキャッチャ３３は、蒸気の流動方向の上流側から貫通孔３２に装着されている。円筒部３４は、貫通孔３２内に挿入されることで連通し、鍔部３５は、整流板３１における蒸気の流動方向の上流側の平面部３１ａから所定距離Ｌ１だけ離間した位置に配置されている。ドレンキャッチャ３３は、円筒部３４が貫通孔３２に嵌合し、溶接により固定されている。

この場合、ドレンキャッチャ３３は、円筒部３４の先端部３４ａが整流板３１における蒸気の流動方向の下流側の平面部３１ｂに対して、軸心方向の同位置に位置している。また、ドレンキャッチャ３３は、鍔部３５が整流板３１における蒸気の流動方向の上流側の平面部３１ａに対して所定距離Ｌ１だけ離間して位置していることから、鍔部３５と平面部３１ａとの間に空間部Ｓが設けられている。

なお、上述の説明にて、ドレンキャッチャ３３は、円筒部３４が貫通孔３２内に嵌合し、先端部３４ａを平面部３１ｂと同位置に位置させたが、この構成に限定されるものではない。図６は、第１実施形態の変形例を表すドレンキャッチャの断面図である。

図６に示すように、貫通孔３２は、蒸気の流動方向の上流側に貫通孔３２の内径より大きい段付部３１ａが形成されている。ドレンキャッチャ４１は、円筒部４２と、鍔部４３とから構成されている。円筒部４１は、外径が段付部３１ａの内径より若干小さい寸法に設定され、内径が貫通孔３２の内径と同じ寸法に設定されている。鍔部４３は、リング形状をなし、円筒部４２における軸心方向の一端部に一体に設けられている。鍔部３５は、円筒部３４の一端部から径方向の外側に円板形状をなすように配置されている。

このドレンキャッチャ４１は、蒸気の流動方向の上流側から貫通孔３２に装着されている。円筒部４２は、貫通孔３２の段付部３２ａに挿通されることで連通し、鍔部４３は、整流板３１の平面部３１ａから離間した位置に配置されている。ドレンキャッチャ４１は、円筒部４２が段付部３２ａに嵌合し、溶接により固定されている。この場合、ドレンキャッチャ３３は、円筒部４２の先端部４２ａが段付部３２ａに当接することで、貫通孔３２に対して軸心方向の位置決めがなされる。即ち、段付部３２ａが本発明の位置決め部として機能する。

ここで、本実施形態の湿分分離器の作用について説明する。

蒸気発生器で生成された加熱蒸気は、高圧タービンに送られると共に、湿分分離器に送られる。そして、高圧タービンを駆動した低温再熱蒸気は、この湿分分離器に送られ、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、低圧タービンに送られる。

この湿分分離器にて、図１及び図２に示すように、蒸気発生器で生成された加熱蒸気は、蒸気室１５の入口管台１５ａから加熱管群１４に供給され、胴体１０内に配設された複数の加熱管１６を通って蒸気室１５に戻され、出口管台１５ｂ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、蒸気入口１１から蒸気流入室Ｓ_５を介して蒸気通路Ｓ_１内に供給され、多数の吹出口３０から胴体１０の蒸気流動空間Ｓ_２へ吹き出される。この胴体１０の蒸気流動空間Ｓ_２内に吹き出された蒸気は、複数の吹出口３０を通り、整流板３１により整流されて各湿分分離エレメント２０に案内される。すると、この湿分分離エレメント２０は、蒸気が波形をなす複数のセパレータベーン２１の間を通過するとき、この蒸気に含まれる湿分がセパレータベーン２１に衝突することで、ドレンとなって分離することができる。

そして、湿分分離エレメント２０により湿分が分離された蒸気は、左右の第２支持板２５により区画された蒸気排出空間Ｓ_３を通って上昇し、複数の加熱管１６の間を通過する際に、各加熱管１６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１２から排出される。一方、湿分分離エレメント２０で蒸気から分離された湿分（ドレン）は、ドレン開口２４を通ってドレン通路Ｓ_４に流下し、ドレン出口１３から外部に排出される。

このとき、蒸気流動空間Ｓ_２から複数の吹出口３０を通って整流板３１に導かれた蒸気は、図３に示すように、一部がドレンキャッチャ３３の鍔部３５により空間部Ｓに導かれることで、含有する液滴が整流板３１の平面部３１ａや円筒部３４の外周面に衝突して蒸気から分離され、整流板３１やドレンキャッチャ３３に付着して捕集される。即ち、蒸気は、ドレンキャッチャ３３の鍔部３５により空間部Ｓに向けて９０度屈曲するように湾曲して流れる。すると、蒸気に含まれる液滴は、蒸気の粒子より大径であることから、慣性力により整流板３１の平面部３１ａや円筒部３４の外周面に接触して分離される。そして、ドレンキャッチャ３３により捕集された液滴は、整流板３１の平面部３１ａを伝って下方に流れ、ドレン開口２４（図２参照）を通してドレン通路Ｓ_４に流れ、ドレン出口１３から外部に排出される。一方、液滴が分離された蒸気は、整流板３１の各貫通孔３２（円筒部３４）を通って湿分分離エレメント２０（図２参照）に流入する。

このように第１実施形態の湿分分離器にあっては、中空形状をなして長手方向の端部に蒸気入口１１が設けられると共に上部に蒸気出口１２が設けられる胴体１０と、胴体１０内に設けられて蒸気入口１１から導入された蒸気から湿分を分離する湿分分離エレメント２０と、湿分分離エレメント２０における蒸気の流動方向の上流側に設けられて複数の貫通孔３２が設けられる整流板３１と、複数の貫通孔３２に設けられるドレンキャッチャ３３（４１）とを設けている。

従って、蒸気は、蒸気入口１１から胴体１０内に流入され、整流板３１の各貫通孔３２を通過することで整流された後、湿分分離エレメント２０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、蒸気出口１２から排出される。このとき、蒸気入口１１から胴体１０内に流入した蒸気は、整流板３１の各貫通孔３２を通過する際に、含有する液滴がドレンキャッチャ３３に衝突することで分離され、このドレンキャッチャ３３により捕集される。そして、液滴が分離された蒸気は、各貫通孔３２を通って湿分分離エレメント２０に流入する。そのため、蒸気に同伴する湿分を効率的に分離することで、エロージョンを抑制することができると共に、プラントの熱効率を向上することができる。

第１実施形態の湿分分離器では、ドレンキャッチャ３３は、貫通孔３２に連通する円筒部３４（４２）と、整流板３１の平面部３１ａから所定距離Ｌ１だけ離間して円筒部３４における軸心方向の端部に設けられて鍔部３５（４３）とを有している。従って、蒸気が円筒部３４（貫通孔３２）を通して整流されることで、適正に湿分分離エレメント２０に供給することができ、円筒部３４の外側及び鍔部３５により蒸気を整流板３１の平面部３１ａに衝突させて液滴を分離することができる。

第１実施形態の湿分分離器では、ドレンキャッチャ３３は、円筒部３４が貫通孔３２に嵌合して固定される。従って、ドレンキャッチャ３３の取付けを容易として作業性を向上することができる。

第１実施形態の湿分分離器では、貫通孔にドレンキャッチャ４１の軸心方向の位置決め部としての段付部３２ａを設けている。従って、ドレンキャッチャ４１を段付部３２ａを用いて容易に貫通孔３２に取付けることができ、取付作業性を向上することができる。

［第２実施形態］
図７は、第２実施形態の湿分分離器における整流板の断面図である。なお、上述した実施形態と同様の機能を有する部材には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。

第２実施形態の湿分分離器にて、図７に示すように、整流板３１は、板厚方向に沿って複数の貫通孔３２が形成されており、この複数の貫通孔３２にドレンキャッチャ５１が装着されている。このドレンキャッチャ５１は、円筒部５２と、鍔部５３とから構成されている。円筒部５２は、外径が貫通孔３２の内径より若干小さい寸法に設定され、軸心方向の長さが貫通孔３２の軸心方向の長さ（整流板３１の板厚）より長く設定されている。鍔部５３は、リング形状をなし、円筒部５２における軸心方向の一端部に一体に設けられている。

このドレンキャッチャ５１は、蒸気の流動方向の上流側から貫通孔３２に装着されている。円筒部５２は、貫通孔３２内に嵌合して固定され、鍔部５３は、整流板３１の平面部３１ａから所定距離だけ離間した位置に配置されている。このドレンキャッチャ５１は、円筒部５２が貫通孔３２から蒸気の流動方向の下流側に突出している。即ち、円筒部５２は、先端部５２ａが整流板３１における蒸気の流動方向の下流側の平面部３１ｂに対して、所定距離Ｌ２だけ軸心方向に離間した位置に位置している。また、ドレンキャッチャ３３は、鍔部３５が整流板３１の平面部３１ａに対して所定距離Ｌ１だけ離間して位置していることから、鍔部３５と平面部３１ａとの間に空間部Ｓが設けられている。

なお、上述の説明にて、ドレンキャッチャ５１は、円筒部５２が貫通孔３２内に嵌合し、先端部３４ａが平面部３１ｂから離間した位置に位置させたが、この構成に限定されるものではない。図８は、第２実施形態の変形例を表すドレンキャッチャの断面図である。

図８に示すように、ドレンキャッチャ６１は、円筒部６２と、鍔部６３とから構成されている。円筒部６２は、外径が貫通孔３２の内径より若干小さい寸法に設定されている。そして、円筒部６２は、先端部６２ａが貫通孔３２から蒸気の流動方向の下流側に突出している。鍔部６３は、リング形状をなし、円筒部６２における軸心方向の一端部に一体に設けられている。また、円筒部６２は、鍔部６３側に外径が貫通孔３２の内径より大きい寸法の段付部（大径部）６２ｂが設けられている。

このドレンキャッチャ６１は、円筒部６２が蒸気の流動方向の上流側から貫通孔３２に装着され、段付部６２ｂが整流板３１の平面部３１ａに当接して固定され、鍔部６３は、整流板３１の平面部３１ａから離間した位置に配置されている。この場合、ドレンキャッチャ６１は、円筒部４２の段付部６２ｂが整流板３１の平面部３１ａに当接することで、貫通孔３２に対して軸心方向の位置決めがなされる。即ち、段付部６２ｂが本発明の位置決め部として機能する。

そのため、図７に示すように、整流板３１に導かれた蒸気は、一部がドレンキャッチャ５１の鍔部５３により空間部Ｓに導かれることで、含有する液滴が整流板３１の平面部３１ａや円筒部５２の外周面に衝突して蒸気から分離され、整流板３１やドレンキャッチャ５１に付着して捕集される。そして、ドレンキャッチャ５１により捕集された液滴は、整流板３１の平面部３１ａを伝って下方に流れ、ドレン開口２４（図２参照）を通してドレン通路Ｓ_４に流れ、ドレン出口１３から外部に排出される。一方、液滴が分離された蒸気は、整流板３１の各貫通孔３２（円筒部５２）を通って湿分分離エレメント２０（図２参照）に流入する。このとき、ドレンキャッチャ５１は、円筒部５２が貫通孔３２から蒸気の流動方向の下流側に突出していることから、円筒部５２内を通過する蒸気の直進性が向上し、適正に整流される。

このように第２実施形態の湿分分離器にあっては、湿分分離エレメント２０における蒸気の流動方向の上流側に設けられて複数の貫通孔３２が設けられる整流板３１と、複数の貫通孔３２に設けられるドレンキャッチャ５１（６１）とを設け、円筒部５２（６２）が貫通孔３２から蒸気の流動方向の下流側に突出している。

従って、蒸気は、整流板３１の各貫通孔３２を通過する際に、含有する液滴がドレンキャッチャ５１に衝突することで分離され、このドレンキャッチャ５１により捕集される。そして、液滴が分離された蒸気は、各貫通孔３２を通って湿分分離エレメント２０に流入する。そのため、蒸気に同伴する湿分を効率的に分離することで、エロージョンを抑制することができると共に、プラントの熱効率を向上することができる。また、蒸気は、貫通孔３２より長いドレンキャッチャ５１の円筒部５２内を通過することで、直進性が向上し、適正に整流されて湿分分離エレメント２０に供給することができる。

［第３実施形態］
図９は、第３実施形態の湿分分離器における整流板の断面図、図１０は、整流板の正面図である。なお、上述した実施形態と同様の機能を有する部材には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。

第３実施形態の湿分分離器にて、図９及び図１０に示すように、整流板３１は、板厚方向に沿って複数の貫通孔３２が形成されており、この複数の貫通孔３２にドレンキャッチャ７１が装着されている。このドレンキャッチャ７１は、円筒部７２と、鍔部７３とから構成されている。円筒部７２は、外径が貫通孔３２の内径より若干小さい寸法に設定され、軸心方向の長さが貫通孔３２の軸心方向の長さ（整流板３１の板厚）より長く設定されている。鍔部７３は、リング形状をなし、円筒部７２における軸心方向の一端部に一体に設けられている。

このドレンキャッチャ７１は、蒸気の流動方向の上流側から貫通孔３２に装着されている。円筒部７２は、貫通孔３２内に嵌合して固定され、鍔部７３は、整流板３１の平面部３１ａから所定距離だけ離間した位置に配置されていることから、鍔部３５と平面部３１ａとの間に空間部Ｓが設けられている。

また、整流板３１は、蒸気の流動方向の上流側の平面部３１ａに複数の貫通孔３２を連通する第１溝部７４が設けられている。この第１溝部７４は、平面部３１ａに所定幅で、且つ、所定深さを有するものであり、上下に隣接する貫通孔３２を連通するように設けられている。なお、整流板３１に、図１０に二点鎖線で示すように、平面部３１ａに複数の貫通孔３２の周囲に沿って第２溝部７５を設けてもよい。また、水平方向に隣接する貫通孔３２を連通するように第１溝部７４を設けてもよい。

そのため、図９及び図１０に示すように、整流板３１に導かれた蒸気は、一部がドレンキャッチャ７１の鍔部７３により空間部Ｓに導かれることで、含有する液滴が整流板３１の平面部３１ａや円筒部７２の外周面に衝突して蒸気から分離され、整流板３１やドレンキャッチャ７１に付着して捕集される。そして、ドレンキャッチャ７１により捕集された液滴は、整流板３１の第１溝部７４を通って下方に流れる。また、ドレンキャッチャ７１により捕集された液滴は、整流板３１の第２溝部７５により集められ、第１溝部７４を通って下方に流れた後、第２溝部７５で合流し、円筒部７２を回り込んで下方に流れる。そして、この液滴は、ドレン開口２４（図２参照）を通してドレン通路Ｓ_４に流れ、ドレン出口１３から外部に排出される。一方、液滴が分離された蒸気は、整流板３１の各貫通孔３２（円筒部５２）を通って湿分分離エレメント２０（図２参照）に流入する。

このように第３実施形態の湿分分離器にあっては、湿分分離エレメント２０における蒸気の流動方向の上流側に設けられて複数の貫通孔３２が設けられる整流板３１と、複数の貫通孔３２に設けられるドレンキャッチャ７１と、整流板３１の平面部３１ａに複数の貫通孔３２を連通するように設けられる第１溝部７４とを設けている。

従って、蒸気は、整流板３１の各貫通孔３２を通過する際に、含有する液滴がドレンキャッチャ７１に衝突することで分離され、このドレンキャッチャ７１により捕集される。そして、ドレンキャッチャ７１により捕集された液滴は、整流板３１の第１溝部７４を通って下方に流れる。一方、液滴が分離された蒸気は、各貫通孔３２を通って湿分分離エレメント２０に流入する。そのため、蒸気から分離された液滴は、第１溝部７４に集められ、この第１溝部７４を通って落下することとなり、捕集した液滴の再飛散を防止することができる。

第３実施形態の湿分分離器では、整流板３１における平面部３１ａに複数の貫通孔３２の周囲に沿った第２溝部７５を設けている。従って、蒸気から分離された液滴は、第２溝部７５を介して第１溝部７４に集められ、この第１溝部７４を通って落下することとなり、捕集した液滴の再飛散を防止することができる。

［第４実施形態］
図１１は、第４実施形態の湿分分離器における整流板の断面図である。なお、上述した実施形態と同様の機能を有する部材には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。

第４実施形態の湿分分離器にて、図１１に示すように、整流板３１は、板厚方向に沿って複数の貫通孔３２が形成されており、この複数の貫通孔３２にドレンキャッチャ８１が装着されている。このドレンキャッチャ８１は、円筒部８２と、鍔部８３と、返し部８４とから構成されている。円筒部８２は、外径が貫通孔３２の内径より若干小さい寸法に設定され、軸心方向の長さが貫通孔３２の軸心方向の長さ（整流板３１の板厚）より長く設定されている。鍔部８３は、リング形状をなし、円筒部８２における軸心方向の一端部に一体に設けられている。返し部８４は、短い円筒形状をなし、鍔部８３の外周部から平面部３１ａ側に延出するように設けられている。

このドレンキャッチャ８１は、蒸気の流動方向の上流側から貫通孔３２に装着されている。円筒部８２は、貫通孔３２内に嵌合して固定され、鍔部８３は、整流板３１の平面部３１ａから所定距離だけ離間した位置に配置されていることから、鍔部３５と平面部３１ａとの間に空間部Ｓが設けられている。また、返し部８４は、鍔部８３のから平面部３１ａ側に延出し、平面部３１ａと所定距離Ｌ３だけ離間している。

そのため、図１１に示すように、整流板３１に導かれた蒸気は、一部がドレンキャッチャ８１の鍔部８３により空間部Ｓに導かれることで、含有する液滴が整流板３１の平面部３１ａや円筒部７２の外周面に衝突して蒸気から分離され、整流板３１やドレンキャッチャ７１に付着して捕集される。このとき、鍔部８３に返し部８４が設けられていることから、蒸気から分離された液滴の飛散がこの返し部８４により防止される。そして、ドレンキャッチャ８１により捕集された液滴は、整流板３１の平面部３１ａを伝って下方に流れ、ドレン開口２４（図２参照）を通してドレン通路Ｓ_４に流れ、ドレン出口１３から外部に排出される。一方、液滴が分離された蒸気は、整流板３１の各貫通孔３２（円筒部８２）を通って湿分分離エレメント２０（図２参照）に流入する。

このように第４実施形態の湿分分離器にあっては、湿分分離エレメント２０における蒸気の流動方向の上流側に設けられて複数の貫通孔３２が設けられる整流板３１と、複数の貫通孔３２に設けられるドレンキャッチャ８１とを設け、ドレンキャッチャ８１は、円筒部８２と鍔部８３と返し部８４とから構成されている。

従って、蒸気は、整流板３１の各貫通孔３２を通過する際に、含有する液滴がドレンキャッチャ８１に衝突することで分離され、このドレンキャッチャ８１により捕集される。このとき、蒸気は、鍔部８３により空間部Ｓに導かれることで、含有する液滴が整流板３１の平面部３１ａや円筒部７２の外周面に衝突して蒸気から分離され、返し部８４により液滴の飛散を防止することができる。

［第５実施形態］
図１２は、第５実施形態の湿分分離器における整流板の断面図である。なお、上述した実施形態と同様の機能を有する部材には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。

第５実施形態の湿分分離器にて、図１２に示すように、整流板３１は、板厚方向に沿って複数の貫通孔３２が形成されており、この複数の貫通孔３２にドレンキャッチャ９１が装着されている。このドレンキャッチャ９１は、円筒部９２と、鍔部９３とから構成されている。円筒部９２は、外径が貫通孔３２の内径より若干小さい寸法に設定され、軸心方向の長さが貫通孔３２の軸心方向の長さ（整流板３１の板厚）より長く設定されている。鍔部９３は、リング形状をなし、円筒部９２における軸心方向の一端部に一体に設けられている。

このドレンキャッチャ９１は、蒸気の流動方向の上流側から貫通孔３２に装着されている。円筒部９２は、貫通孔３２内に嵌合して固定され、鍔部９３は、整流板３１の平面部３１ａから所定距離だけ離間した位置に配置されている。このドレンキャッチャ９１は、円筒部９２が貫通孔３２から蒸気の流動方向の下流側に突出している。

また、ドレンキャッチャ９１は、蒸気の流動方向の上流側に蒸気の通路断面積が縮小する縮小部９４が設けられている。更に、ドレンキャッチャ９１は、蒸気の流動方向の下流側に蒸気の通路断面積が拡大する拡大部９５が設けられている。即ち、ドレンキャッチャ９１は、円筒部９２から鍔部９３に向けて通路断面積が縮小する縮小部９４が設けられ、円筒部９２から先端部側に向けて通路断面積が拡大する拡大部９５が設けられている。

なお、上述の説明にて、ドレンキャッチャ９１は、円筒部９２と鍔部９３との間に縮小部９４を一体に設けると共に、円筒部９２の先端部に拡大部９５を一体に設けたが、この構成に限定されるものではない。図１３は、第５実施形態の変形例を表すドレンキャッチャの断面図である。

図１３に示すように、ドレンキャッチャ１０１は、円筒部１０２と、鍔部１０３とから構成されている。そして、ドレンキャッチャ１０１は、蒸気の流動方向の上流側に蒸気の通路断面積が縮小する縮小部１０４が設けられ、蒸気の流動方向の下流側に蒸気の通路断面積が拡大する拡大部１０５が設けられている。この場合、ドレンキャッチャ１０１は、円筒部１０２の先端部側に拡大部１０５を密着し、円筒形状をなす接続具１０６とボルト１０７を用いて円筒部１０２と拡大部１０５を接続している。

すると、ドレンキャッチャ１０１は、円筒部１０２を整流板３１の平面部３１ａ側から貫通孔３２内に嵌合した後、整流板３１の平面部３１ｂ側から円筒部１０２に拡大部１０５を接続すればよく、ドレンキャッチャ１０１の取付性を向上することができる。

そのため、整流板３１に導かれた蒸気は、一部がドレンキャッチャ９１の鍔部９３により空間部Ｓに導かれることで、含有する液滴が整流板３１の平面部３１ａや円筒部９２の外周面に衝突して蒸気から分離され、整流板３１やドレンキャッチャ９１に付着して捕集される。そして、ドレンキャッチャ９１により捕集された液滴は、整流板３１の平面部３１ａを伝って下方に流れ、ドレン開口２４（図２参照）を通してドレン通路Ｓ_４に流れ、ドレン出口１３から外部に排出される。一方、液滴が分離された蒸気は、整流板３１の各貫通孔３２（円筒部９２）を通って湿分分離エレメント２０（図２参照）に流入する。

このとき、ドレンキャッチャ９１は、入口側に縮小部９４が設けられていることから、蒸気が円筒部９２内に直接入りにくくなり、鍔部９３により蒸気から液滴が効率良く分離される。また、ドレンキャッチャ９１は、出口側に拡大部９５が設けられていることから、円筒部９２内を通過する蒸気の直進性が向上すると共に、流速が低下することとなり、適正に整流される。

このように第５実施形態の湿分分離器にあっては、湿分分離エレメント２０における蒸気の流動方向の上流側に設けられて複数の貫通孔３２が設けられる整流板３１と、複数の貫通孔３２に設けられるドレンキャッチャ９１（１０１）とを設け、蒸気の流動方向の上流側に縮小部９４（１０４）を設け、蒸気の流動方向の下流側に拡大部９５（１０５）を設けている。

従って、蒸気は、整流板３１の各貫通孔３２を通過する際に、含有する液滴がドレンキャッチャ９１に衝突することで分離され、このドレンキャッチャ９１により捕集される。そして、液滴が分離された蒸気は、各貫通孔３２を通って湿分分離エレメント２０に流入する。そのため、蒸気に同伴する湿分を効率的に分離することで、エロージョンを抑制することができると共に、プラントの熱効率を向上することができる。

また、ドレンキャッチャ９１の蒸気入口部に縮小部９４が設けられることで、蒸気が整流板３１の平面部３１ａに衝突しやすくなり、蒸気に含有する液滴を効率良く分離することができる。更に、ドレンキャッチャ９１の蒸気出口部に拡大部９５が設けられることで、ドレンキャッチャ９５を通った蒸気の流速が低下するため、蒸気を適正に湿分分離エレメント２０に供給することができる。

なお、上述した実施形態にて、貫通孔を円形状とし、ドレンキャッチャにおける筒部を円筒部としたが、この形状に限るものではなく、貫通孔と筒部は、多角形状と多角筒形状としてもよい。また、貫通孔と筒部は、同形状に限るものではなく、貫通孔を円形状とし、筒部を四角筒形状としてもよい。更に、筒部を貫通孔に嵌合するようにしたが、筒部を整流板の平面部に密着されて固定してもよい。

また、上述した実施形態にて、ドレンキャッチャにおける鍔部を整流板の平面部と平行にしたが、この形状に限るものではなく、筒部と鍔部の連結部の角度を鋭角としたり、鈍角としたりしてもよい。

１０胴体
１１，４１蒸気入口
１２蒸気出口
１３ドレン出口
１４加熱管群
１５蒸気室
１６加熱管
１７，１８仕切壁
１９第１支持板
２０湿分分離エレメント
２１セパレータベーン
２２上支持枠
２３下支持枠
２４ドレン開口
２５第２支持板
２６第３支持板
２７第４支持板
２８カバー
２９連通開口
３０吹出口
３１整流板
３１ａ，３１ｂ平面部
３２貫通孔
３３，４１，５１，６１，７１，８１，９１，１０１ドレンキャッチャ
３４，４２，５２，６２，７２，８２，９２，１０２円筒部（筒部）
３４ａ，４２ａ，５２ａ先端部
３４ｂ，６２ｂ段付部
３５，４３，５３，６３，７３，８３，９３，１０３鍔部
７４第１溝部
７５第２溝部
８４返し部
９４，１０４縮小部
９５，１０５拡大部
１０６接続具
Ｓ空間部
Ｓ_１蒸気通路
Ｓ_２蒸気流動空間
Ｓ_３蒸気排出空間
Ｓ_４ドレン通路
Ｓ_５蒸気流入室

Claims

中空形状をなして長手方向の端部に蒸気入口が設けられると共に上部に蒸気出口が設けられる胴体と、
前記胴体内に設けられて前記蒸気入口から導入された蒸気から湿分を分離する湿分分離エレメントと、
前記湿分分離エレメントにおける蒸気の流動方向の上流側に設けられて複数の貫通孔が設けられる整流板と、
前記複数の貫通孔に設けられるドレンキャッチャと、
を有し、
前記整流板は、蒸気の流動方向の上流側の平面部に前記複数の貫通孔を連通する第１溝部が設けられる、
ことを特徴とする湿分分離器。
前記整流板は、蒸気の流動方向の上流側の平面部に前記複数の貫通孔の周囲に沿って第２溝部が設けられることを特徴とする請求項１に記載の湿分分離器。
前記ドレンキャッチャは、前記貫通孔に連通する筒部と、前記整流板の平面部から所定距離だけ離間して前記筒部における軸心方向の端部に設けられて鍔部とを有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の湿分分離器。
前記鍔部は、前記整流板の平面部側に延出する返し部が設けられることを特徴とする請求項３に記載の湿分分離器。
前記ドレンキャッチャは、前記貫通孔に嵌合して固定されることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の湿分分離器。
前記ドレンキャッチャは、前記貫通孔から蒸気の流動方向の下流側に突出することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の湿分分離器。
前記ドレンキャッチャにおける蒸気の流動方向の上流側に蒸気の通路断面積が縮小する縮小部が設けられることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の湿分分離器。
前記ドレンキャッチャにおける蒸気の流動方向の下流側に蒸気の通路断面積が拡大する拡大部が設けられることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の湿分分離器。
前記貫通孔と前記ドレンキャッチャの少なくともいずれか一方に軸心方向の位置決め部が設けられることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の湿分分離器。