JPS6073201A - 相分配タンク - 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】 イ、産業上の利用分野 本発明は、特許請求の範囲第１項の前文による気液混合
物の相分配タンクに関する。

口、従来の技術 この柚の相分配タンクは、例えば、多数の供給導管およ
びそれと同数または異なった数の排出導管が中に通じる
水平な管の形状をなす周知のものである。このタンクの
目的は、混合物の二つの相が全ての排出導管内で比率が
等しく且つ、個々の供給４管の間での異なった相の分配
の発生および／または導管内での単位時間当たりの変動
に関わりなく、依然として一定状態の作動を保つように
、それらを均等に分配することにある。これは次のよう
にして行われる。

（１）比軸的広いタンク内部では混合物の速度が比教的
低い値にまで下がり、流れは＠静し、主として異なる比
重のために混合物の分離が生じる。

（２）現在比’ｉｉｓ？的静かな液相は、排出噂′ｇへ
の開口部と交差する液面を形成する。速く流れる流出気
相は、この開口部の付近では、静かな液相よりも低い静
圧を有し、従って液相はここで気相によって部分的に伴
出される。排出導管の開口部はこうしてジェット・ボン
ダのように作用する。タンクの内部と排出導管との間に
、一定した液面と圧力条件とが与えられるならば、伴出
さ゛れる液体の量は一定であり、関連する構成要素の適
切な設ｈ１°によって、これを予め定めることができる
。流出する混合物内の両相の比重は、供＠導管の数が排
出、導管の数と相違していても、このようにして制御し
且つ一定に保つことができる。

既に知られている相分配タンクは、二つの主な不利点を
具えている。

（ａ）′＃、合物の入口速度が高い場合には、供給導管
への開口部の付近に激しい乱流が発生してタンク全体に
わたって広がり、従って単位時間についても、タンク全
体を通じても、一定の液面を保つことが不可能である。

（ｂ）供給管への開口部付近の比較的高い圧力と、排出
導管への開口部付−近の低い圧力とにより、混合物の入
口速度が低い場合でも、タンク全体にわたって異なつだ
液■が生成される。通常は、膜数の供給導管および／ま
たは排出導管があるので、この事態により、全ての排出
導管内で同等の相の分配を保持することは不可能となる
。

当該形式のタンクの有用性は、排出導管への開口部付近
での液面の乱れによってひどく損われることはあきらか
であり、極端な場合、タンクは完全に使用不能とさえな
り得る。

更にその上の乱れは、作動の状態によるものであるが、
今回はこれを水／蒸気に関する蒸気発生器について示す
。この柚の蒸気発生器の燃焼室はなるべく、言うまでも
ないが、垂直の管で形成することが望ましく、水はそこ
を上向きに流過し、燃焼室内の燃焼ガスによって加熱さ
れる。燃焼室内の熱分布は理想的ではないので、水によ
る熱吸収は個々の管について不平均であり、管の頂端を
離れる水〜蒸気の混合物はその状態に関してはかなりの
差異を有する。従って混合物は、管寄せの形をなした相
分配タンクに供給されるが、その目的は全ての排出導管
内に同一の状態の水〜然気混合物を得ることにある。し
かし、実際上は、所要の値とはかなりの開きが見られる
が、これは第１図から容易にあきらかとなろう。

第１図は、幾つかのよくある作動帯域を有する水／蒸気
の既知の圧力〜エンタルピ線図を示す。

二相帯域が線Ｘ　””　０、ｘ　＝　１間に延在するが
、Ｘは蒸気の比率を示し、水のみの場合ｘ　＝　Ｑ、蒸
気のみの場合ｘ−１である。コールド・スタートの間、
水〜蒸気の状態は（既ね帯域（Ａ）内を移動し、約８時
間の停止後のスタートの間、この状態はほぼ帯域（Ｂ）
の内部に延在するが、帯域（Ｃ）は（Ａ）と（Ｂ）とに
共通である。これらの作動・沿域においては混合物内の
水の比率が支配的要素をなし、その次が′Ｕ内の圧力水
頭損失である。これは、帯域（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）に
はとくに、個々の管を通る流れの停滞の恐れがあるとい
うことを意味する。帯域（Ｄ）では蒸気の量が支配的で
、次が摩擦圧力損失、主な問題は少爪の水の分配である
。蒸気しか存在しない帯域（Ｄ）では、温度を均等にす
るに充分な程に蒸気を分配しなければならない。従って
イロ分配タンクは、極めて異なったこれら全ての作業帯
域内の特有の柚々の目的を満足させることができなけれ
ばならない。

既知のタンクはこれらの帯域の一つだけで首尾よく作動
するが、その効率は他の帯域では良くない。

ハ０間雇を解決するための手段 従って本発明の目的は、設計と製造と費用とに関する支
出を低く保ちながら、あらゆる状態で先行技術よりも申
し分なく液面を一定に保ち且つ全ての前記帯域（Ａ）な
いしくＥ）において、例えば水と蒸気とのような、任意
の気液混合比に対して最適効率を以て作動する前述の種
類の相分前タンクを提供することにある。

この問題は、特許請求の範囲第１項に記述された特徴に
よって解決される。水〜空気混合物を用いて行われた実
験は、本発明の原理の驚くべき効果を印象的に示した（
第２図参照）。第２図は、排出縛ね・の入口における相
対空気量ＥＬに対する相対水ｂｆｇ　ｈｉの偏差μηを
示す。但し、Ｍ。

ΔＭｗ：排出導ｌσの入口における氷の質量流量の偏差
、ｋｔｉ／ｓｉｗ：排出導光・の入口における水の平均
全黄、ｊ１〆こ量、’　ｋｇ　／　ＢｖＬ：排出導Ｉｇ
の入口における空気の全体槓流景、ｍ３／ｓｖｗ　排出
導管の入口における水の全体槓流諷、　ｍ　３／Ｂ帯域
（Ｆ）は先行技術による相分配晋寄せの形式の相分前タ
ンクにおけるこれらの偏差を示し、帯域（（））は本発
明の特徴に従って修正−庭もだ上記管寄せにおける対応
偏差を示す。帯域ＣＦ）、（Ｇ）はＥｒ、値に対する４
迩々の測定の結果を包含し、このように、柚々の障害因
子によるばらつきが、先行技術による場合には本発明の
場合より約４倍大きく、それが本発明の有利さの付加的
証拠であることを示している１０この一連の実験におい
て本発明は先ず極めて大まかに実施されたが、本発明に
よるタンクを入念に設計することにより、更に良い結果
を期待することができる。

一つ以上の仕切りを付加することによって、既存の相分
前タンクに本発明の付加的な利点を信用することができ
る。別の付加的な利点は、仕切りによるタンクのかなり
な強さの強化であり、こうして更に軽い重量と更に安価
な構成方法とが得られる。

特許請求の範囲第２項は、前述の先行技術と同様な本発
明の好適な態様に関する。

特許請求の範囲第６項によるタンクの構造は、タンク全
体にわたる供給導管と排出導管との極めて有利な対称的
配列を助長させるもの・である。

イ１〒 特許請求の範囲第４項による構造により、供給導Ｖと排
出導管とを０１面に沿って互いに数１群に分離させるこ
とができるが、これはある場合性は極めて有利である。

この具体化は、特許請求の範囲第５項の特徴により極め
て簡単に達成することがで幸る。

特許請求の範囲第６項による供給導管の配列は、混合物
の２相の重力による在来の分離が、入口室の底部におけ
る流入混合物の遠心力による偏向によって更に助けられ
るので、２相の急速な分離を促進する。特許請求の範囲
第７項の特徴による供給導管と排出導管との配列により
、特許請求の範囲第６項によるタンクの有利な生産と、
出０室内の液面に関連する排出導管への開口部の良好な
配列とがもたらされる。

特許請求の範囲第８項による排出導管への開口部のＪし
状により、流出気体にさらされ墨液体表面が全てのレベ
ルで一定となり、従って気体により伴出される液体の量
は液面のわずかな差に応じてほぼ一定量を保つ。

本発明の故多くの好適な実施例を添付図面に示しである
が、これらは本発明のより良き理解に寄与するものであ
る。

二、実施例および作用 第６図および第４図に示す相分前タンクは基本的に、溶
接されてシールを形成する円板によって両端を閉ざされ
た水平な管状の相分前タンク１が゛ら成る。仕切り１５
は、タンク１の内側全体にわたって延在し、２枚の円板
４０に密接に溶接されたＵ字形のトラフを形成するよう
に曲げられる。

仕切り１５はタンク１の内％（１Ｓを二つの室仕切り１
５によって囲まれた入口室２と仕切り１５を囲む出口室
３、に分割する。タンク１と仕切り１５の垂直部分の頂
部帯域に沿った縁との間に二つのガス流通開口部１１が
設けられ、これらの開口部が室２．３を連通させる。こ
の二つの室はまた、入口室２の基底とし゛て作用する仕
切り１５の水平部分の円孔の形をなす液体液通開口部１
２によって連通される。供給導管２０はほぼ垂直に延在
し、タンク１の円形断面の中心に向がってゎずかに曲げ
られた後、入口室２内に至る。排出導管３０が・設けら
れ、矢張りほぼ垂直に延在するが、出口室３に入るｔ）
カに、タンク１の断面の中心に合わせて、供給導管２０
より急角度に曲げられる。供給導管２０および排出導管
３０は、タンク１の縦の軸線を通る垂直平面に対してそ
れぞれ対称に延在し、従って供給専管の全ての開口部と
排出導ｌ＃の全での開口部とは常に同じ高さに在る。

第６図および第４図に示す相分前タンク１は次のように
作動する。

液相と気相との混合物は、供給導管２０を流過して入口
室２に入る。流入する混合物の偏向と、この２相の異な
る比重とのために、この２相は室２内で互いに分離され
、入口室２内には一般に政しい乱れが存在する。分離さ
れた気相は狭いガス流通開口部１１を経て出口室３内に
漏出し、従ってそれが排出”Ｊ　’＃　３０に流入する
時にはほぼ鎮静・している。続いて、分離された液相は
、液体流通開口部１２を通り入口室、２を離れて出口室
３内に集まり、極端に制約された入口室２との連通と出
口室３内の液体の比較的大きい質量とのために、乱れは
、入口室２から出口室３へ伝達されることを防止される
。こうして、安定し且つ均等に分配された液面３１が出
口室３内の２相間に形成され、排出導管３０の各開口部
に流入する気相は正確に計られた量の液体を伴出する。

排出導管３０への開口部に達するに充分な液体が出口￥
３に集まるまでの、作動開始時の短期間は、言うまでも
なく、気相のみがタンク１から流出する。この時間は通
常極めて短い。しかし、排出導管３０への開口部の高さ
に達しない程液相の量が少ない場合、タンク１は単に液
体分離器として作動する。一方、液体の坦が極めて多い
場合、液面３１は急速に上昇し、排出導管３０への開口
部を次第に閉止する。

しかし、排出されるべき気体の量は依然としてほぼ一定
なため、ガスは、周知の連続の埋に従って、通過ｉｉＪ
能な＋ｊＩＩ記開口部の流通断面を次第に速度を増して
流過し、それに従って静圧は絶えず減少し、引き入れら
れる液体の量は絶えず増加する。従って、相分前タンク
１の各４Ｓ４ｉの導管および描成要素の妥当な寸法が定
められるならば、それによって得られる作動状態は、引
き入れられる液体の量が液体流通開口部１２を流過する
量に等しく、液面３１は一定に保たれるようになる。流
入混合物内の液体の量がなんらかの変動を生じた場合に
は、液面３１が移動し、それに従って排出導管３０内の
液体の比率が変化する。相の分配は所与の作動状態に対
して一定であり、排出：！’ｆｆＷ３０内に液体が無い
か、または液体のみが流れるか、にかかわらず、全ての
１Ｊト出導戦・３０に対して一定であるため、相分前タ
ンクの実際の機能はあらゆる場合に満足される。

第６図および第４図に示す独類の本発明による相分前タ
ンク１はまた、単−相に対する作動、例えば第１図の帯
域（Ｅ）における蒸気のみに対する作動、の場合におい
てさえも先行技術による相分前タンクよりも良く作動す
るが、それは、流入蒸気が入０室２から出口室３へ：Ｉ
■過する除非常に良く分配され、出口室で均一な温度を
有するためである。

第５図および第６図に示す慮似の実施例においては、各
供給導管２１に対して１０本の排出導管３０が設けられ
るが、その作動は、第６図および第４図の場合と全く同
じである。

第７図について説明する。供給導管２２と排出導管３０
とが、皆寄せのル状をなすタンク１の縦の軸線を辿る垂
直平面に対して対称に延在し、これらの導管は互いに同
一であり且つ各同数が設けられる。この場合、入口室２
′と出口室３′との間の仕切り１０′は単に、相分前タ
ンク１に沿って非対称且つ垂直に延在し、底部領域でわ
ずかに曲げられ且つ円孔のルをなす液体流通開口部１２
′をそなえたストリップを有する１枚の薄板金から成る
。

この薄板金は２枚のエンド・プレート４０に溶接される
。仕切り１０′の頂部帯域の縁とタンク１との間のスロ
ットはガス流通開口部１１′を形成する。

この実旭例は、第６図および第４図に示す実施例と全く
同様に作動する。

第１１図はこの構造の一つの特別な特徴を示す。

この場合、排出導管３０への開口部には、排出導管３０
に溶接され且つ長方形の開口部３５を有するカバー３６
が設けられる。この長方形の開口部３５の効果は、排出
導管３０への開口部の範囲の液面とはかかわりなく同じ
液体表面が常に気体の流れにさらされ、従って、振動ま
たは、例えば、衝撃による液面の小さい変動は実際的に
は、排出等管３０内での相の分配になんら影響を及ぼさ
ない、ということである。この構造の別の利点は、この
開口部の範囲が、対応する排出導管３０とは兵なった断
面をそなえることができ、従って更に好都合な気体の速
度が得られる、ということである。言うまでもなく、開
口部は、長方形以外の、例えは、円形、正方形または多
角形であっても良い。

第８図は、仕切り１０″が、タンク１の中心を通って対
称に配設され且つタンク１とエンド・プレート４０とに
溶接された垂直の薄板金から成るようにした本発明の別
の実施例を示す。長方形の気体流通開口１１′と液体流
通開口部−１２’とは、仕切り１０′の縁に沿って頂部
と底部とを切り取っである。供給導管２３は垂直に延在
し且つ仕切り１０′の一方の側でタンク１の壁を貫通し
、従って混合物は入口室２′内に下方から上方に向かっ
て入り、供給域’ｆｔ’　２３の開口部は入口室２′内
の液相によって覆われる。排出導管３２もまた垂直に延
在し、仕切り１０′の他方の側でタンク１を、そして出
口室３′内の液相の液面を貫通する。斜めの切断によっ
て各排出導管３２には傾いただ円の形状をなす開口部が
そなわり、そこを通って混合物の流出気相が種々の液面
３１を以て流れ、周知のようにして液相を伴出する。こ
の形式の構造は、混合物がかなりの比率の液相を有し且
つ比較的低い速度で入口室２“内に流れる場合にとくに
有利であるが、それは、この場合、入口室γの領域内の
液相から気相が容易に漏出し得るためである。供給導管
２３を離れる混合物は入口室２″内の液相によって遮ら
れ且つ分散されるので、液体はこの入口室２″の区域の
周りに飛散されず且つ分離された相の次の混合が回ｉｌ
ｌ　’ｉＦ５れる。本発明のこの構造は、その他の点で
は前述のそれと全く同様に作動する。

第９図および第１０図は、管状タンク１が縦方向にでは
なく、それと直角方向に分割されるようにした本発明の
一実施例を示す。この場合には、梗々の入口室２＃と出
口室３″とが順次に配設され、円板状の仕切り１６によ
って互いに分離される。

有し、底部領域は二つの液体流通開口部１２″を有する
。各が丸棒から作られた６本のロッｒ１Ｔが相分前タン
ク１に沿って延在し、仕切り１６を貫き且つエンド・グ
レート４０を貫いて延在し、互いに封止するように溶接
され、従ってそれらはエンド・プレート４０によって支
えられ、それが今度は仕切り１６を支える。供給導管２
４は垂直に延在して、各入口室２＃に６本ずつ、タンク
１の頂部帯域に至る。タンク１の縦の軸崖を通る垂直平
面と対称に、６本の排出導管３０が各出口Ｍ３ｍに至る
。この実施例は、第６図および第４図と、第５図および
第６図と、第７肉とに示した実施例と全く同様に作動す
る。

百うまでもなく、示した実施例は可能な幾多の実施例の
ごくわずかに過ぎない。本発明の原理は、本発明による
個々の問題の各を左右する明確な限界条件に依って、そ
の他の多くの変種を包含するものである。更に詳述すれ
ば、この場合に相分配タンク１として選択された管状の
形式は、この形状かしばし？、ｆ極めて有利であっても
、他の形状に極めて有利なものとして置き侠えられる場
合が多いので、これを強制的なものと見なしてはならな
い。

混合物の流入速度が高い場合、図示の路側の各の仕切り
を、仕切りとタンク壁との間の連結と、仕切り材料のた
めの厚さの厚い金属の選択との双方により、振動に対し
て更に一層強化することができる。これらの段階は、本
発明の有用性を何等妨げるものではない。

特別の生産材料を、腐食性媒質および／または極めて高
い温度の場合に用いることができる。

本発明に期用される用語「仕切りＪは、滑らかな単一の
薄板金の壁を表示するのみならず、例えば、波形または
ジグずグルの壁をも表示する。あるいはまた、仕切りは
平らなスタティック・ミキサーの構成要紫の形でも良い
。この実施例の場合に要求される全ては、出口蔓におけ
る安定した液面が入口室における乱れから適切に防ｉ＞
されること、である。

【図面の簡単な説明】

第１１Δは頻度の高い多数の作栗帯域を示す既述の水／
蒸気に対する圧力〜エンタルピ′＃、図、第２図は先行
技術（Ｆ）および本発明（Ｇ）による排出導管の入口に
おける相対空気流量に対する相対水流量の偏差を示し、
第６図および第４図は同数の供給４龜・と排出導管とを
そなえた本発明による管寄せの形をした相分配タンクを
示し、第６図は第４図の腺■−■についての断面、第５
図および第６図は第６図および第４図に示すものと同様
ながら供給導管１本につき１０本の排出尋常をそなえた
本発明による相分配タンクを示し、第５図は第６図の綴
ｖ−■についてのり「面、第７図は・管寄せの形をした
相分配タンクをそなえる本発明の別の借造の断面、第８
図は矢張り断面として示した本発明による管寄せの形を
した相分配タンクの別の実施例、第９図および第１０図
はこの場合管寄せの縦方向に対して垂直に配設された複
数の仕切りをそなえた本発明による相分配管寄せを示し
、第９図は第１０図のｇｌｒｘ−■についての断面、第
１１図は第７図の線Ｍ−Ｍについての排出４愼・への開
口部の大きく拡大された正面図である。 １：相分配タンク ２、．２’、　２’　、　２”′：入ロ室３　、３／、
　３１／、　３１１／　、出口室１１　、１１’、　１
１″ｔ、　１１／／／、　：気体流通θ１」口部１２．
１２’、１２”、１２’：液体流通開口部１５：仕切り １６：円板状仕切り １７：ロンド ２０．２１．２２．２３．２４　Ｆ供給導管３０．３２
：排出導管 ３１：液面 ３５：長方形開口部。 代理人　浅　村　皓

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）少なく共１本の供給専管と少なく共１本の、排出
   導管とに通じる気液混合物のための開口部をそなえ、排
   出導管に通じる開口部に液相と気相との間の液面が交差
   するようにした気液混合物の相分前タンクにおいて、相
   分前タンクが少なく共一つの入口室と、それから少なく
   共一つの仕切りによって分離された少なく共一つの出口
   室とから成り、供給専管が入口室に通じ且つ排出導管が
   出口至に通じ、排出導管への洲０部と交差する液面が出
   口室内の気体流通開口部の下方に延在し、少なく共一つ
   の気体流通開口部が混合物の気相のための仕切りの頂部
   帯域内に設けられ且つ少なく共一つの液体流通開口部が
   混合物の液相のための仕切りの底部帯域内に設けられ、
   入口室内のいかなる乱れも出口室内の液面に本質的に何
   等影響を及ぼさないことを特徴とする相分前タンク。 （２、特許請求の範囲第１項に記載の相分前タンクにお
   いて、タンクがほぼ水平な管から成ることを特徴とする
   相分前タンク。 （３）特許請求の範囲第２項に記載の相分前タンクにお
   いて、仕切りがタンクに全体にわたって延在するトラフ
   を形成することを特徴とする相分前タンク。 （４）特許請求の範囲第２項に記載の相分前タンクにお
   いて、仕切りが、形状がタンクＮｉ面にほぼ一致し且つ
   タンク縦方向に対して垂直に配設された少なく共１枚の
   円板から成ることを特徴とする相分前タンク。 （５）特許請求の範囲第４項に記載の相分前タンクにお
   いて、タンクの内部全体にわたり且つ円板を滑り得るよ
   うにしたことを特徴とする相分前タンク。 （６）特許請求の範囲第２項ないし第５項に記載の相分
   前タンクにおいて、供給導管が、相分配タンりの縦の軸
   線に向かい且つ、なるべく、垂直に延在しなから相分配
   タンクの頂部帯域に通じるようにしたことを特徴とする
   相分配タンク。 （７ン　特許請求の範囲第６ＪＡに記載の相分配タンク
   において、供給導管と排出導管とがタンクの縦方向に対
   して垂直に延在し且つタンクの縦方向に見た正面図にお
   いて２９°を超え且つ８６°未満の角°度をなすように
   したことを特徴とする相分配タンク。 （８）特許請求の範囲第２項から第７項のいずれか一つ
   の項に記載の相分配タンクにおいて、排出導管への開口
   部が長方形の形状で、その長方形の二つの辺が水平方向
   に延在するようにしたことを特徴とする相分配タンク。