JPS6127643B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は気液分離器の改良に関するものであ
る。

従来原子力発電用蒸気発生器で使用している気
水分離器を第１，２図に示した。まず第１図の気
水分離器から説明すると、ａがラツパa₁と、同ラ
ツパa₁の上部に設けたライザa₂（なお同ライザa₂
は１基の蒸気発生器に３〜16個程度ある）と、同
各ライザa₂内に設けた旋回羽根a₃と、同各ライザ
a₂の外周に距離をおいて設けたダウンカマー・バ
レルa₄と、デツキa₅と、同デツキa₅に設けたオリ
フイスa₆と、蒸気発生器容器a₇とを有する一次気
水分離器、ｂが二次気水分離器で、ラツパa₁内に
設けた伝熱管（図示せず）により加熱されて蒸気
と水との混相流Ａ（二点鎖線矢印参照）になつた
流体を各ライザa₂内へ導き、旋回羽根a₃により旋
回させて、蒸気と水とに分離する一方、分離した
水Ｂ（実線矢印参照）をダウンカマー・バレルa₄
を経て伝熱管部へ再び送るように、また分離した
蒸気Ｃ（破線矢印参照）をオリフイスa₆及び二次
気水分離器ｂを経て蒸気タービンへ送るようにな
つている。次に第２図の気水分離器を説明する
と、ａがラツパa₈と、同ラツパa₈の上部に設けた
複数のライザa₉と、同各ライザa₉内に設けた旋回
羽根a₁₀と、同各ライザa₉壁に設けた複数の穴a₁₁
と、蒸気発生器容器a₁₂とを有する一次気水分離
器、ｂが二次気水分離器（ドライヤー）で、ラツ
パa₈内の伝熱管により加熱されて蒸気と水との混
相流Ａになつた流体を各ライザa₉内へ旋回羽根
a₁₀により旋回させながら導いて、蒸気と水とに
分離する一方、分離した水Ｂを穴a₁₁を経て伝導
管部へ再び送るように、また分離した蒸気Ｃを二
次気水分離器ｂを経て蒸気タービンへ送るように
なつている。

前記第１，２図の気水分離器では、加熱されて
蒸気と水との混相流になつた流体を、旋回羽根に
より旋回させて、蒸気と水とに分離するので、分
離効率が悪くて、気水分離器を大型にするという
欠陥があつた。

本発明は前記の問題点に対処するもので、沸騰
蒸発部の上方に位置する水平な鏡板と、同鏡板に
並列状態に立設された複数の管状ノズルと、同各
管状ノズルの上端部に対向して配置された衝突板
と、同衝突板を上下方向に貫通するとともに同衝
突板に固定されて多数の穴を有する吸出部が上記
各管状ノズルの間に位置した複数の吸出管とを有
し、上記鏡板の周辺部に分離液落下口を形成した
ことを特徴とする気液分離器に係り、その目的と
する処は、分離効率を前記従来のものに比べると
格段に向上できて、小型化できる改良された気液
分離器を供する点にある。

次に本発明の気液分離器を第３，４図に示す一
実施例により説明すると、１がラツパ、２が同ラ
ツパ１の上部に取付けた鏡板、３が同鏡板２に取
付けた第１段ノズル、６が蒸気集め７を介して蒸
気発生器容器１４に取付けた第１段ラツパ、５が
同第１段ラツパ６の上部に取付けた第１段衝突
板、９が同第１段衝突板５に取付けた複数の第２
段ノズル、４が同各第２段ノズル９の下部に連設
した第１段吸出管、４ａが同第１段吸出管４壁を
ほぼ水平に貫通した多数の穴、８が前記蒸気集め
７に取付けた排気管、１２がブラケツト（図示せ
ず）を介して前記蒸気発生器容器１４に取付けた
第２段ラツパ、１１が同第２段ラツパ１２の上部
に取付けた第２段衝突板、１３が同第２段衝突板
１１に取付けた複数の最終段ノズル、１０が同各
第２段ノズル１３の下部に連設した第２段吸出
管、１６が二次気液分離器で、鏡板２から二次気
液分離器１６の底部までが一次気液分離器１５に
相当している。また同一次気液分離器１５のう
ち、鏡板２から第１段衝突板５までが第１段分離
部１５ａに、第１段衝突板５から第２段衝突板１
１までが第２段分離部１５ａに、第２段衝突板１
１から二次気液分離器１６の底部までが重力分離
部１５ｃに、それぞれ相当している。

次に前記気液分離器の作用を説明する。伝熱管
群を内蔵しているラツパ１中で発生した蒸気と水
との混相流Ａ（二点鎖線矢印参照）は、第１段ノ
ズル３へ入る。同第１段ノズル３内では、蒸気と
水との割合（ボイド率）に応じて、第７図のス
ラグ流（管路断面をほぼ満たすとともに周囲に水
膜のある砲弾形の大気泡と、小気泡のある水層部
とが交互に存在する流れ）や第７図のフロス流
（大気泡と、上記スラグ流の水層部よりは短いが
気体含有量は多い水層部とが交互に存在する流
れ）になつて、同第１段ノズル３内を鉛直方向上
向きに流れる。このとき同第１段ノズル３には、
ln₁の長さがあり、水量が多ければ、水の上昇速
度が遅くなり、同第１段ノズル３を出たときに
は、蒸気Ｃから直ちに分離して、同第１段ノズル
３の外側を下降し始めるし、水量が少なければ、
上昇速度が早くなつて、蒸気Ｃを通し易くする。
また同第１段ノズル３を出た蒸気Ｃとそれに含ま
れている比較的小さい水滴（破線矢印参照）と
は、鉛直方向上向きから横向きに流れの方向を変
えて、多数の穴４ａから第１段吸出管４内へ入
る。一方、前記第１段ノズル３を出た大きな水塊
や水滴の流れＢ（実線矢印参照）は、上昇速度が
遅ければ、前述のように直ちに下降に転じるし、
上昇速度が早ければ、前記蒸気流Ｃ中を鉛直方向
上向きに突き進み、第１段衝突板５に突き当つ
て、下降に転じ、再び前記蒸気流Ｃ中を第１段吸
出管４の外周面に沿いながら鉛直方向下向きに流
れる。このとき同水流Ｂに含まれている比較的小
さな気泡は、同水流Ｂから離脱して、多数の穴４
ａから第１段吸出管４内へ入るし、第１段吸出管
４の下端部に達した同水流Ｂは、同下端部と鏡板
２との間の第１段ノズル３間を横向きに流れる。
このとき同水流Ｂ中には、第５図Ａの固定渦B₁
や第５図Ｂの離脱渦B₂が生じるので、この段階
になつても未だに分離されていない小さな気泡
が、これらの渦B₁，B₂に取り込まれ、第６図に
示すように渦の中心に沿いながら上昇して、水流
Ｂから分離される。またこの小さな気泡を分離し
て、気泡含有量の少なくなつた水流Ｂは、ラツパ
１と蒸気発生器容器１４との間を下降する。また
前記のように多数の穴４ａから第１段吸出管４内
へ入つた蒸気Ｃに含まれている比較的小さな水滴
は、自重により第１段吸出管４内を落下して、前
記のように第１段吸出管４の下端部と鏡板２との
間を横向きに流れる水流Ｂに合流する。また以上
の気水分離作用を行つている第１段分離部１５ａ
の水位は、蒸気と水との流量に応じて変化する
が、蒸気流量が多くなつたり、水の流量が少なく
なつたりして、第１段分離部１５ａの水位が低下
し、そのため同水位が第１段ラツパ６の下端部よ
りも下ろうとすれば、第１段ラツパ６内を満して
いる蒸気Ｃの一部が第１段ラツパ６の下端部をく
ぐり抜けて、蒸気集め７内へ入り、さらに排気管
８を経て重力分離部１５ｃへ入る。なお上記蒸気
集め７は、第１段ラツパ６の下端部をくぐり抜け
た蒸気を排気管８へ導くときに、後述する第２段
分離部１５ｂからの下降水に曝されるのを防止す
るためにある。また前記のように第１段吸出管４
内へ入つた蒸気Ｃは、鉛直方向上向きに進んで、
第２段ノズル９へ入る。またこの蒸気流Ｃに含ま
れている小さな小滴の量は比較的多く、そのため
第２段ノズル９の内壁に集まつて、第７図の環
状噴霧流（管中央側の水滴を含む気相と、管壁側
の水膜とが存在する流れ）になる。またこの環状
噴霧流の水膜は、管壁との摩擦により上昇速度を
減じて、第２段ノズル９から出るので、出るとす
ぐ第２段ノズル９の外周面に沿いながら下降し
て、第１段衝突板５の上へ落下し、さらに第１段
ラツパ６と蒸気発生器容器１４との間を下降す
る。一方、第２段ノズル９を出た蒸気Ｃに含まれ
ている比較的小さな小滴は、蒸気流Ｃ中を鉛直方
向上向きに突き進み、第２段衝突板１１に突き当
つて、下降に転じ、再び上記蒸気流Ｃ中を第２段
吸出管１０の外周面に沿いながら鉛直方向下向き
に流れ、第１段衝突板５の上に落下して、第１段
ラツパ６と蒸気発生器容器１４との間を下降す
る。また第２段ノズル９を出て、微小の水滴のみ
を含むことになつた蒸気Ｃは、第２段吸出管１０
から最終段ノズル１３へ入る。このときまでに本
気液分離器としては充分な気水分離作用を行つて
おり、同最終段ノズル１３中では、第７図の噴
霧流（気相中に微小な水滴を含むが、管壁側に連
続した水膜のない流れ）になるので、二次気液分
離器１６を経て蒸気タービンへ送られる。なお第
２段吸出管１０中で第７図の環状噴霧流が形成
される場合には、第２段分離部１５ｂの下流側
に、同じ構造の第３段分離部若しくはそれ以下の
分離部を設けて、第７図の噴霧流を形成する。

本発明の気液分離器は前記のように沸騰蒸発部
の気液混相流を各管状ノズル内を経て上方へ導
き、気液分離を行つて、大きな水塊を同管状ノズ
ルの上端部から管状ノズルの外周面に沿い流下さ
せる一方、比較的小さな水滴を含む蒸気のうち、
上昇速度の遅い蒸気を同各管状ノズルの上端部か
ら各吸出管の吸出部に設けた多数の穴を経て同各
吸出管内へ導き、また上昇速度の早い蒸気をさら
に上昇させ、衝突板に衝突させて、下降に転じさ
せ、このとき、同蒸気流により、上記管状ノズル
の上端部から管状ノズルの外周面に沿い流下して
いる水流中から比較的小さな気泡を離脱させ、こ
の離脱した気泡を各吸出管の吸出部に設けた多数
の穴を経て同各吸出管内へ導く。また気泡の離脱
した水流を鏡板上を横向きに流し、ここで渦流を
生じさせ、未だ分離していない気泡を分離して、
気泡含有量の少なくなつた水流を鏡板の周辺部に
設けた分離液落下口から落下させる。また上記水
流から分離した気泡、及び衝突板に衝突して下降
に転じた蒸気を各吸出管の吸出部に設けた多数の
穴を経て同各吸出管内へ導き、同蒸気を含まれて
いる比較的小さな水滴を自重により落下させて、
上記鏡板上を横向きに流れている水流に合流させ
るので、気液の分離効率を前記従来の気液分離器
に比べると、格段に向上できて、気液分離器を小
型化できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１，２図は従来の気液分離器を示す説明図、
第３図は本発明に係る気液分離器の一実施例を示
す縦断側面図、第４図はその要部を拡大して示す
一部縦断側面図、第５図Ａ，Ｂは液体が吸出管の
下端部と鏡板との間の各ノズル管間を横向きに流
れるときに生ずる渦を示す平面図、第６図は上記
水流に含まれている気泡が渦の中心に沿いながら
上昇する状態を示す側面図、第７図乃至はス
ラグ流、フロス流、環状噴霧流、及び噴霧流を示
す説明図である。 ２……鏡板、３……管状ノズル、４……吸出
管、５……衝突板。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 沸騰蒸発部の上方に体置する水平な鏡板と、
   同鏡板に並列状態に立設された複数の管状ノズル
   と、同各管状ノズルの上端部に対向して配置され
   た衝突板と、同衝突板を上下方向に貫通するとと
   もに同衝突板に固定されて多数の穴を有する吸出
   部が上記各管状ノズルの間に位置した複数の吸出
   管とを有し、上記鏡板の周辺部に分離液落下口を
   形成したことを特徴とする気液分離器。