JPH02273564A - 気水分離器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 Ｃ産業上の利用分野〕 本発明１：Ｊ：、化学ブランＩ・等の液相と父、相が混
在して流動するシステムや、ボイラ、原子炉等のように
液体を加熱して発生した蒸気を取り出して発電等に利用
するシステムにおいて、液相ど気相を分離するのに用い
られる気水分ｎ器に係わり、特Ｉ：遠心力の差を利用し
て気液を分離する旋回式の気水分離器に関する。

〔従来の技術］ 科学ブラント等では、液相と気相が混在した三相流とし
て流動することが多く、気相と液相を分離する必要が生
ずることがある。またボイラーや原子炉などでは、作動
流体（−・般には水）を加熱し蒸気を発生させ、気液三
相流状態として気水分離器に導いて蒸気と液相に分離し
、分離した液相を再び加熱部に導くシステム構成となっ
ている。

従来の気水分離器は、たとえば火力発電技術協会線［原
子炉講座」の第３１頁や第３９頁に記載されているよう
に、旋回流方式と呼ばれる方法に基づいた構造を採用し
ているものが最も多い。この６式は、加熱された後の気
液三相流を該気水分離器内の入口に設けられた羽根によ
り旋回流として１−昇させるものである。こうして旋回
流となるにとで遠心力が発生し、密度の大きい液相は該
気水分離器の外周部に集まり、蒸気は中央部を、」上昇
するにのとき、該気水分離器の外周部に集まった液相は
、該気水弁Ｒ器壁に設けられた流路孔を通りそれまでと
は別の流路（１コ導かれ落下４る、τとで気液は分離さ
れる。そして分離された液相は再び加熱部へもどるとい
う循環が形成される。この、方式は原子炉ｔｑけでなく
化学プラント等″ｒも、＠５多く採用されている、 気水分離器の方式ど（、では、この他に、特開昭５１−
７０５６８号に記＊！！されているよう番、′１．自由
表向を形成するごとによつで三相流の流速を気泡の１−
昇速度よりも小さく１１．て、気液を分離する重力１１
式と呼ばれる方法、あるいは、特開昭５５−１０７８０
６号に記載されているように、気液二三相流を衝突板に
衝突させ液滴の運動エネルギーを失わせて気液分離する
衝突方式と呼ばれる方法がある。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明は上記３方式のうち旋回流方式に開するものであ
るが、火力発電技術協会纒「原Ｙ・炉講座」に記載され
４るような旋回流方式の気水分離器に示される従来技術
目１、気水分離効率、小型化といＩ）点について未だ十
分でない。

即ち、気水分離器としては、人口（Ｊ羽根などの流れに
旋回運動を与える構造と蒸気相と液相が子れぞれ分離し
て流ｔｌ、る複数の流路が必要である。

その１−５旋回流による気液分離の効率を上げるために
は、旋回流のト昇区間を長くする必要があるため、必然
として気水分離器の軸方向長さが長くなり、その結果と
１，５て気水骨１１ｍ！１６が大型化する。

また、遠心力によって外周部に集まり、旋回流路の内壁
面に付着し力液滴は、内壁面を流下し液滴回収流路に流
入する前に再び主流に巻き１−げられろため、気水分離
効率は低下する。一方、気水分離器はＷｌ環する流体の
流動抵抗となるため、気水分離器の大型化は循環ポンプ
の揚程を大きくする必要があり、ブランＩ・全体の大型
化にもつながる。

本発明の目的は、小型でかつ気水分離効率の良い気水分
離器を提供する。二とにある、〔課題髪解決するための
手段〕 −に起重的は７旋回流によって気液分１を行なう流路の
流路断面積をステップ状に拡大し２、この流路断面積の
拡大部に液漬を回収するための流路を接続する、Ｔとに
よって達成されるや 〔作用〕 旋回流路の流路断面積をステップ状に拡大することによ
り、旋回流路内を周方向に旋回しながら上昇する気液三
相流の旋回流路の外周部に集められだ液漬け、旋回流路
の拡大部に達すると）富心力により更に外周部に集めら
Ｉｔ’ｌｌ、拡大部の流路壁・内面に付着する８この流
路壁内面に付着した液滴１人流下し、拡大部に接続され
た液滴回収Ａ路により直ちに回収される。また、拡大部
の流路壁内面は拡大前の旋回流路の流路壁内面よりも旋
回流路の中心軸からの距離が遠いため、主流による液滴
の巻き込みは小さくなる。その結果、気水分離効率が向
上する。

〔実施例〕

以下、本発明を実施例により詳細に説明すイ）。

本発明の基本どなる一実施例による気水弁１１１器の構
造を第１図に示す。便１水分ｌｌｉ器は。気１ばに三相
流５の入口濠略１と、入１」流路】の下流側の入目ノズ
ル２の部分に設けら４］、た回転羽根３と、回転羽根３
によって生じた旋回流７が流れる旋回流、路１：３と、
旋回流路〕７：３に設けら１１４気液の遠心力の鎖によ
つ゛〔分離［７た液滴を回収する流路１４ａ。

１４１３と、同じく遠心力の差によって分離した蒸気Ｉ
３を導く流路］５とから構成され、旋回流路】：３及び
液滴回収′Ａ１１ｉ１４ａ、ｉ４ｂは最内壁９４１、中
間壁９　’ｂ及び最外壁９０によって画定されている。

そし、５て、最内壁上端部４ａは中間壁干。

端部４ｂ及び最外壁り端部４ｐｌこ対して図示のごとく
軸線方向に離わ１で位置１８２、最内壁」一端部４ａか
ら旋回流路１：３の流路断面積をステップ状に拡大し、
この拡大部に液滴回収流路１．．４　ａが接続される構
成となっている。

このように構成しｌ七本実施例においては、入口流路１
から流入した気液二三相流は入［］ノズル２Ｓ経て、回
転羽根３により周方向に旋回しながら旋回流路］、３内
什］−昇する。液滴は上昇に伴って、外周部に集められ
る。この液滴は最内壁９ａの１−。

端部４ａに達するど、流路断面積が拡大することから遠
心力により最内壁９ａ転越えて、さらに外周部に集めら
れ、中間壁９ｂに付着する。中間壁９ｂには液滴回収ｆ
！ｌ略１’４　ａが設けられているため、中間壁９１）
に付着した液滴はこの壁面に沿って流下ｊ７、液滴回収
流路１４ａを経て液滴流６ａどして直ちに回収される。

な才９、一部、液滴回収流路１．４　ｂにより液滴流６
ａとして、更に、蒸気８の流路１５においても液滴流６
　ｂとして回収される。

また、中間壁Ｑ　ｌｉに付着した液滴については、中間
壁９１１に付着した直後で液滴回収流路１．４　ａに達
する前の状態において、中間壁９ｈは最内壁９ａよりも
旋回流路】３の中心軸からの距離が遠いことから、上流
による液滴の巻き込みは小さくなる。

比較のため、第２図に従来の気水分離器の構造を示す、
従来の気水分離器では、旋回流１１３内に流路断面積の
拡大部がなく、外周部に集められた液滴はそのまま、液
滴回収流路】８４ａ及び１４）３に流入する構造となっ
ている。従って、液滴は最内壁９ａに付着し易いため、
最内壁９ａに沿って流下したり、流下した液滴が再び主
流に巻き上げら扛るため気液分離効率はイ・の分能下し
ていた。

このように本実施例によれば、気液分離効率を向上させ
ることがｅ″き、低水分ａＳの性能向」ユを図ることが
できる。このことは、結果的に旋回流路１；３の長さを
短くすることに繋がる。なお、旋回流路１．３の拡大部
の設置は、最内壁９ａ及び中間壁９１〕の−Ｉ一端４ａ
、４ｂの位Ｉ！を下げるだけでよいため、気水分離器の
半径方向の寸法は増大しない。従って、旋回流路１３の
長さを短くすることにより気水分離器の小型化を図るこ
とができ、更にポンプ容量等のブラントの小型化も達成
できるという効果がある。

第；３図に、本発明の他の実施例による気水分離器の旋
回流路及び液滴回収流路の構造を示す。第：３図は第１
図のＡ　−Ａ部の断面に相当する図である。本実施例が
第１図のものと異なる点は、中間壁り１）の内壁面が第
１図で目、平坦であるのに対して５本実施例では中心軸
ｊ１こ平行に複数個の溝１．　Ｏを設けた点にある。付
着した液滴は、１１１！１．０の中を流トするため、主
流によりをき込まれる液滴のｆｉを更にｔ滅する５′：
′どができる。このため、第１図に示した実施例に比べ
て気液分離効４！をよく高くすることが可能である。な
お０本実施例では、設けた溝の数は１６本としたが、気
水分離器の力Ｉ。

模や流量等によって適宜選択されるのは言うまでもない
。

第４図及び第５図に、本発明の更に他の実施例による気
水分離器の旋回流路及び液滴回収流路の構造を示す。第
４図は第３図と回し位置の水平新面を表わしたものであ
り、第５図は第４図の１３部の拡大図である。本実施例
が第２図の実施例と異なる点は、中間壁９ｂの内壁面に
中心軸に乎行な波状の形状１１を設けた。τとにある、
内壁面が平坦な場合は、付着した液滴が膜状ｉ、：、な
り、さらに液滴の持つ周方向のａ動量により液膜が波立
ち、主流による巻き込みが生じ易くなる、本実施例ｉぐ
よれば、液滴は波状の形状】】の凸部に衝突する、：と
により、効果的に運動エネルギーを失うとともに、付着
した液滴は四部に沿って流下するため、内壁面の付着Ｈ
滴による波立ちを防げ、主流による巻き込みの防止を図
る。：、とができる。このため、ｆ５；３図に示した実
施例に比べて気１水分離効率をさらに高くすることが可
能である。

本発明の更に他の実施例によるり、水分１１ｉ器の構造
を第６図に示す。本実施例が第３＠及び第４図の実施例
と異なる点は、中間壁９ｂの内壁面に複数個の液滴衝突
部ｊ２を設けたことにある。第７図に断面Ｃ−Ｃの詳細
図を示す２本実施例では５８個の液滴衝突部】２を設け
である。隣合う衝突部は中心軸から偏心させた円弧面に
より画定される段部から構成されている。液滴は衝突壁
１２に衝突して運動エネルギーを失い、また、内壁面上
の波立ちも衝突部１２により抑制する、：とができ、第
４図に示した実施例どほぼ同じ効果をノー、げることが
できる。また、本実ｍ例では、第４図の実施例よりも中
間壁９　ｂの内壁面の製作が容易であるため、よりコス
トの低い気水分離器を提供することができる。

第８図は５本発明のなお更に他の実施例による気水分離
機構の構造を示す。本実施例が第６図に示した実施例と
異なる点は４旋回流路１３における流路断面積の拡大部
を２か所設けたこと、及びそれぞれの流路面積拡大部の
内壁面９ｂ及び９ｃに第６図と同様な液滴衝突部１２ｂ
、１２ｅを設けた。：、とであるいこのような構成どす
ることにより、二段階にわたって、気水分がすることが
できるため、気水分離効率は一層向Ｊ二する。なお、本
実施例は第６図に示した例に適用した場合について説明
したが５第３図及び第４図＆Ｊ示す他の実施例にも適用
できることは言うまでもない。

［発明の効果］ 以上明らかなように、本発明によ第１．ば、旋回流路拡
大部の流路壁内面に効率的に液滴を付着させ、これを効
率的に回収するので、気水分離効率が向上すると共に、
気水分離効率の向上のため結果的に旋回流器の長さ髪短
くすることが可能であり、気水分離器の小型化を図るこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第】図は本発明の一実施例による気水分離器の縦ＴＩＲ
面図であり、第２図は従来の気水分子器の縦断面図であ
り、第３図は本発明の他の実施例による気水分離器の第
１図のＡ−Ａ線に相当する位置における水平断面図であ
り、第４図は本発明の更番、′、他の実施例による気水
分離器の水平断面図であり、第５図は第４図のＢ部の拡
大図であり、第６図は本発明のなお更に他の実施例によ
る気水分離器の縦断面図であり、第７図は第６図のＣ−
Ｃ線Ｌ７−沿った水平断面図であり、第８図は本発明の
また更に他の実施側番Ｊよる気水分離器の縦断面図であ
る。 １・・入口流路（流入部）、３・・・回転羽根、４ａ・
・・最内壁ｈａ部（ステップ状の拡大部）、５・・・三
相流、７・・・ぜんか慰留、１０・・・溝、１１・・・
波状形状。 １２７．１２　ａ　、　ｌ　２　ｂ−液滴衝突部、１４
　ａ　・・・内側液滴回収流路。 菓Ｉ日 応 Ｚ 閃 范４図 率５冒１ ｑα 窮６図 來８図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、気液三相流の流入部と、前記流入部の下流側に設け
   られた回転羽根と、前記回転羽根によつて生じた旋回流
   が流れる旋回流路と、前記旋回流路に設けられ気液の遠
   心力の差によつて分離した液滴を回収する流路と、同じ
   く遠心力の差によつて分離した蒸気を導く流路とから構
   成される旋回式の気水分離器において、前記旋回流路の
   流路断面積をステップ状に拡大し、前記流路断面積の拡
   大部に液滴を回収する流路を設けたことを特徴とする気
   水分離器。 ２、請求項１記載の気水分離器において、旋回流路の流
   路断面積をステップ状に拡大した部分の流路壁内面に、
   気水分離器の中心軸と平行な複数個の溝を設けたことを
   特徴とする気水分離器。 ３、請求項１記載の気水分離器において、旋回流路の流
   路断面積をステップ状に拡大した部分の流路壁内面を、
   気水分離器の中心軸に平行な波状の形状としたことを特
   徴とする気水分離器。 ４、請求項１記載の気水分離器において、旋回流路の流
   路断面積をステップ状に拡大した部分の流路壁内面に、
   気水分離器の中心軸と平行な突部を設けたことを特徴と
   する気水分離器。 ５、請求項１記載の気水分離器において、前記旋回流路
   に設けた流路断面積の拡大部を２か所以上設け、前記流
   路断面積がステップ状に拡大した部分の流炉壁内面の各
   々に、請求項２〜４項のいずれか１項に記載の構造を設
   けたことを特徴とする気水分離器。