(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
縦向き円筒状の胴と、
この胴の周側壁から前記胴内へ蒸気を導入する蒸気入口管と、
前記胴の上部から前記胴内へ突入して設けられ、前記胴外へ蒸気を導出する蒸気出口管と、
前記胴内へ導入された蒸気の旋回により分離された水を、前記胴の下部から前記胴外へ導出する分離水出口管とを備え、
前記蒸気出口管には、前記胴内への突入部の外周面に、下方へ行くに従って拡がる水切り部が設けられ、
この水切り部は、前記蒸気出口管の下端部から上方へ離隔した位置に設けられると共に、前記蒸気出口管と同軸で且つ頂角が鋭角な円錐台状に形成されており、
前記水切り部の下端部において、前記水切り部と前記蒸気出口管との間に隙間が開けられ、
前記胴内の下部には、前記蒸気出口管の下端部から下方へ離隔して、バッフル板が設けられ、
前記バッフル板の下部に、網状または多孔板状のストレーナが設けられ、
このストレーナは、上下に開口した筒状に形成されると共に周側壁のみが網状または多孔板状に形成されており、前記胴の底板中央から前記胴内へ突入して設けられ、
前記ストレーナを介した水が、前記分離水出口管へ導出され、
前記バッフル板は、前記ストレーナの上端部から上方へ離隔して設けられ、
前記バッフル板は、その外周部と前記胴の内周部との間に隙間を空けて、水平に保持される
ことを特徴とする気水分離器。
【請求項２】
前記水切り部は、頂角が３０°を超える鋭角な円錐台状に形成された
ことを特徴とする請求項１に記載の気水分離器。
【請求項３】
前記蒸気出口管は、前記胴と前記蒸気入口管との接続部よりも下方まで、前記胴の天板中央から前記胴内へ突入して設けられ、
前記水切り部は、前記胴と前記蒸気入口管との接続部よりも下方に設けられる
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の気水分離器。
【請求項４】
前記接続部の下端部と前記水切り部の下端部との上下方向離隔距離は、前記蒸気入口管の内径以上とされ、
前記水切り部の下端部と前記蒸気出口管の下端部との上下方向離隔距離は、前記蒸気入口管の内径の０．５倍以上とされる
ことを特徴とする請求項３に記載の気水分離器。
【請求項５】
前記バッフル板の上面と前記蒸気出口管の下端部との上下方向離隔距離は、前記蒸気入口管の内径以上とされる
ことを特徴とする請求項４に記載の気水分離器。
【請求項６】
前記胴の内径は、前記蒸気入口管の内径の２倍以上とされ、
前記蒸気出口管の内径は、前記蒸気入口管の内径と同一とされ、
前記水切り部は、頂角が６０°の円錐台状に形成され、
前記水切り部の下端部において、前記水切り部と前記蒸気出口管との間に隙間が開けられ、
前記接続部の下端部と前記水切り部の下端部との上下方向離隔距離は、前記蒸気入口管の内径の１．５倍とされ、
前記水切り部の下端部と前記蒸気出口管の下端部との上下方向離隔距離は、前記蒸気入口管の内径と同一とされ、
前記バッフル板の上面と前記蒸気出口管の下端部との上下方向離隔距離は、前記蒸気入口管の内径以上とされる
ことを特徴とする請求項５に記載の気水分離器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、気水分離器に関し、特に遠心式の気水分離器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
遠心式の気水分離器は、縦向き円筒状の胴内に蒸気を導入して旋回させ、その旋回による遠心力で、水分を胴の周側壁へ飛ばして脱落させることで、蒸気の乾き度を向上する。乾き度を向上された蒸気は、胴上部の蒸気出口管から導出される一方、分離された水は、胴下部の分離水出口管から導出される。
【０００３】
乾き度の一層の向上を図るために、従来から各種の提案がなされており、たとえば、下記特許文献１や下記特許文献２には、胴の上壁から蒸気出口管を僅かに胴内へ突入させ、その突入部の外周面にじゃま板またはスカートを設けることが開示されている。また、下記特許文献３には、胴の上壁から出口管を比較的長く胴内へ突入させ、その突入部の外周面に螺旋状の案内部材と円錐台状のカラーを設けることが開示されている。
【０００４】
しかしながら、特許文献１に開示されるように、蒸気出口管の下端部付近に、単に水平なじゃま板を設けるだけでは、蒸気出口管の外周面を下方へ垂れる水滴は、じゃま板の下面へまわり込んで、蒸気出口管内へ吸い込まれやすい。特許文献２に開示されるように、蒸気出口管の下端部までスカートの裾が達している場合には、なおさら、スカートの外周面を下方へ垂れる水滴が蒸気出口管内へ吸い込まれやすい。また、特許文献３に開示されるように、カラーの頂角が鈍角の場合、カラー内への気流が生じやすく、カラーの裾からの水滴がその気流に巻き込まれ、ひいては蒸気出口管内へ吸い込まれやすい。
【０００５】
ところで、気水分離器へ導入される蒸気中には、配管内の錆などの固形物が含まれるおそれがある。このような固形物も、気水分離器において水分と同様に分離除去される訳であるが、特許文献１に開示されるように、水平なじゃま板の場合や、特許文献３に開示されるように、カラーの頂角が鈍角である場合には、じゃま板やカラーの上面に固形物が堆積しやすい。
【０００６】
さらに、特許文献３に開示されるように、カラーの外径を胴の内径よりも僅かに小径として３ｍｍの環状隙間を残すだけでは、蒸気の圧力損失が大きくなってしまう不都合もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−２８４２１号公報
【特許文献２】実開平４−１０８１０６号公報
【特許文献３】特開昭６０−６８０２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明が解決しようとする課題は、蒸気出口管の外周面を垂れる水滴が蒸気出口管内へ吸い込まれて、蒸気の乾き度を悪化させるのを防止することにある。また、それを実現する際に、水分と同様に分離除去された錆などの固形物が堆積するのを防止することを課題とする。さらに、好ましくは、蒸気の圧力損失が大きくなるのを防止しつつ、蒸気の乾き度の向上と、錆などの固形物の堆積防止とを図ることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、前記課題を解決するためになされたもので、請求項１に記載の発明は、縦向き円筒状の胴と、この胴の周側壁から前記胴内へ蒸気を導入する蒸気入口管と、前記胴の上部から前記胴内へ突入して設けられ、前記胴外へ蒸気を導出する蒸気出口管と、前記胴内へ導入された蒸気の旋回により分離された水を、前記胴の下部から前記胴外へ導出する分離水出口管とを備え、前記蒸気出口管には、前記胴内への突入部の外周面に、下方へ行くに従って拡がる水切り部が設けられ、この水切り部は、前記蒸気出口管の下端部から上方へ離隔した位置に設けられると共に、前記蒸気出口管と同軸で且つ頂角が鋭角な円錐台状に形成されており、前記水切り部の下端部において、前記水切り部と前記蒸気出口管との間に隙間が開けられ、前記胴内の下部には、前記蒸気出口管の下端部から下方へ離隔して、バッフル板が設けられ、前記バッフル板の下部に、網状または多孔板状のストレーナが設けられ、このストレーナは、上下に開口した筒状に形成されると共に周側壁のみが網状または多孔板状に形成されており、前記胴の底板中央から前記胴内へ突入して設けられ、前記ストレーナを介した水が、前記分離水出口管へ導出され、前記バッフル板は、前記ストレーナの上端部から上方へ離隔して設けられ、前記バッフル板は、その外周部と前記胴の内周部との間に隙間を空けて、水平に保持されることを特徴とする気水分離器である。
【００１０】
請求項１に記載の発明によれば、蒸気出口管の外周面を垂れる水滴は、下方へ行くに従って拡がる水切り部により胴の周側壁へ飛ばされるので、蒸気出口管内へ吸い込まれるのが防止される。この際、水切り部は、蒸気出口管の下端部から上方へ離隔した位置に設けられるので、水切り部で外方へ飛ばされた水滴は、蒸気出口管の下部開口と対応する高さに達する前に、胴の周側壁に達して脱落させることができ、蒸気出口管内へ吸い込まれるのが防止される。また、水切り部は、頂角が鋭角な円錐台状に形成されるので、水切り部内への気流の発生を抑制して、蒸気出口管の外周面を垂れる水滴が水切り部の内側に吸い込まれるのを防止する。さらに、水切り部の下端部と蒸気出口管の外周面との間に隙間を開けるので、水切り部の下端部から外方へ水滴を確実に飛ばすことができる。その上、水切り部は、頂角が鋭角な円錐台状に形成されるので、水切り部の上面に錆などの固形物が留まることもない。このようにして、蒸気の乾き度の向上と、錆などの固形物の堆積防止とを図ることができる。
また、請求項１に記載の発明によれば、胴内下部にバッフル板を設置することにより、胴内下部の分離水や錆などが、胴内の旋回流で巻き上げられて再飛散するのが防止される。
さらに、請求項１に記載の発明によれば、胴内での蒸気の旋回により、「気体（蒸気）」と「液体（水）および固体（錆）」とに分けた後、後者をさらにストレーナにより、「液体（水）」と「固体（錆）」とに分けることができる。このようにして、「気体（蒸気）」、「液体（水）」および「固体（錆）」の三種に分離することができる。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、前記水切り部は、頂角が３０°を超える鋭角な円錐台状に形成されたことを特徴とする請求項１に記載の気水分離器である。
【００１２】
請求項２に記載の発明によれば、円錐台状の水切り部の頂角を３０°を超えるが鋭角に設定することで、錆などの固形物の堆積を防止しつつ、蒸気出口管の外周面を垂れる水滴が蒸気出口管内へ吸い込まれるのを一層確実に防止できる。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、前記蒸気出口管は、前記胴と前記蒸気入口管との接続部よりも下方まで、前記胴の天板中央から前記胴内へ突入して設けられ、前記水切り部は、前記胴と前記蒸気入口管との接続部よりも下方に設けられることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の気水分離器である。
【００１４】
請求項３に記載の発明によれば、胴と蒸気入口管との接続部よりも下方まで蒸気出口管を胴内へ突入させ、前記接続部よりも下方に水切り部を配置することで、蒸気入口管から胴内へ導入された蒸気中の水滴が蒸気出口管の外周面に衝突するのを利用して、蒸気の乾き度の向上を一層確実に図ることができる。
【００１５】
請求項４に記載の発明は、前記接続部の下端部と前記水切り部の下端部との上下方向離隔距離は、前記蒸気入口管の内径以上とされ、前記水切り部の下端部と前記蒸気出口管の下端部との上下方向離隔距離は、前記蒸気入口管の内径の０．５倍以上とされることを特徴とする請求項３に記載の気水分離器である。
【００１６】
請求項４に記載の発明によれば、水切り部は、胴と蒸気入口管との接続部よりも設定以上離隔して設けられるので、蒸気入口管から胴内へ導入された蒸気中の水滴が蒸気出口管の外周面に一通り衝突する距離を確保でき、これにより蒸気の乾き度を向上することができる。また、水切り部は、蒸気出口管の下部開口よりも設定以上離隔して設けられるので、水切り部で外方へ飛ばされた水滴が、蒸気出口管の下部開口と対応する高さに達する前に、胴の周側壁に達して脱落させることができ、これにより蒸気の乾き度を向上することができる。
【００１７】
請求項５に記載の発明は、前記バッフル板の上面と前記蒸気出口管の下端部との上下方向離隔距離は、前記蒸気入口管の内径以上とされることを特徴とする請求項４に記載の気水分離器である。
【００１８】
前述したように、胴内下部にバッフル板を設置することにより、胴内下部の分離水や錆などが、胴内の旋回流で巻き上げられて再飛散するのが防止される。しかも、請求項５に記載の発明によれば、このような作用効果は、バッフル板が蒸気出口管の下部開口から設定以上離隔して設けられるので確実になされる。
【００１９】
請求項６に記載の発明は、前記胴の内径は、前記蒸気入口管の内径の２倍以上とされ、前記蒸気出口管の内径は、前記蒸気入口管の内径と同一とされ、前記水切り部は、頂角が６０°の円錐台状に形成され、前記水切り部の下端部において、前記水切り部と前記蒸気出口管との間に隙間が開けられ、前記接続部の下端部と前記水切り部の下端部との上下方向離隔距離は、前記蒸気入口管の内径の１．５倍とされ、前記水切り部の下端部と前記蒸気出口管の下端部との上下方向離隔距離は、前記蒸気入口管の内径と同一とされ、前記バッフル板の上面と前記蒸気出口管の下端部との上下方向離隔距離は、前記蒸気入口管の内径以上とされることを特徴とする請求項５に記載の気水分離器である。
【００２０】
請求項６に記載の発明によれば、蒸気の圧力損失が大きくなるのを防止しつつ、蒸気の乾き度の向上と、錆などの固形物の堆積防止とを図ることができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の気水分離器によれば、蒸気出口管の外周面を垂れる水滴が蒸気出口管内へ吸い込まれて、蒸気の乾き度を悪化させるのを防止することができる。しかも、水分と同様に分離除去された錆などの固形物が、水切り部に堆積することもない。さらに、実施の形態により、蒸気の圧力損失が大きくなるのも防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の気水分離器の一実施例を示す概略縦断面図である。
【図２】図１の気水分離器の概略横断面図であり、図１におけるII−II断面図である。
【図３】図１の気水分離器のバッフル板を下方から見た概略斜視図である。
【図４】図１の気水分離器の変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の具体的実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
図１および図２は、本発明の気水分離器１の一実施例を示す概略図であり、図１は縦断面図、図２は横断面図（図１におけるII−II断面図）である。
【００２６】
本実施例の気水分離器１は、縦向き円筒状の胴２と、この胴２の周側部に設けられる蒸気入口管３と、前記胴２の上部に設けられる蒸気出口管４と、前記胴２の下部に設けられる分離水出口管５とを備える。
【００２７】
胴２は、円筒状でその軸線を上下方向へ沿って配置される。図示例では、胴２の下部は、下方へ行くに従って小径となる円錐台状部６に形成されているが、これとは逆に、下方へ行くに従って大径となる円錐台状部に形成されてもよい。あるいは、胴２は、全体が単なる真っ直ぐな円筒状に形成されてもよい。
【００２８】
胴２には、上部開口を閉塞するよう上端部に天板７が設けられる一方、下部開口を閉塞するよう下端部に底板８が設けられる。天板７および底板８は、平板状に形成されていてもよいし、胴２の上下方向外側へ膨出するよう形成されていてもよい。
【００２９】
天板７および底板８は、胴２に溶接などで一体化されるか、胴２に対し着脱可能に設けられる。本実施例では、天板７は、胴２の上端部に溶接されるが、底板８は、胴２の下端部に着脱可能に設けられる。具体的には、胴２の円錐台状部６の下端部には、フランジ９が設けられ、このフランジ９の下面に底板８が重ね合わされて、ボルトナット１０により着脱可能に保持される。フランジ９に底板８を取り付けた状態では、フランジ９と底板８との隙間は、その間に設けられたガスケット（図示省略）により封止される。
【００３０】
底板８を胴２に着脱可能に設ける場合、底板８には水抜き穴１１を開閉可能に設けておくのが好ましい。その理由は、胴２から底板８を取り外す前に、予め水抜き穴１１を開けることで、胴２内に溜まった水を排出しておくことができるからである。本実施例では、底板８に形成された水抜き穴１１は、プラグ１２が着脱可能にねじ込まれることで、開閉可能とされる。
【００３１】
蒸気入口管３は、胴２より小径の円筒状で、通常、胴２の半径かそれよりも小径の円筒状に形成される。そして、蒸気入口管３は、その中空穴が胴２内と連通するように、胴２の周側壁に接続される。この際、蒸気入口管３は、胴２の上下方向中央部よりも上方位置において、胴２の周側壁に接続される。また、後述するように、蒸気入口管３を介して胴２内へは蒸気が導入されるが、胴２内へ導入された蒸気が胴２内で旋回するように、胴２に対する蒸気入口管３の配置が決定される。
【００３２】
典型的には、蒸気入口管３は、胴２の上端部において、胴２の周側壁に対し接線方向に接続される。具体的には、図示の状態では、蒸気入口管３は、その軸線を左右方向へ沿って配置されており、軸方向一端部が胴２の周側壁に接続される。この際、図２において二点鎖線で示すように、蒸気入口管３は、その軸方向一端部において、周側壁後端部が胴２の周側壁後端部に配置される。
【００３３】
蒸気入口管３は、その軸方向他端部にフランジ１３を備える。このフランジ１３を用いて、蒸気入口管３には、蒸気の配管を接続することができる。これにより、蒸気入口管３を介して、蒸気を胴２内に接線方向で導入することができる。
【００３４】
蒸気出口管４は、胴２より小径の円筒状で、その軸線を上下方向へ沿って配置される。蒸気出口管４は、その中空穴が胴２内と連通するように、胴２の天板７の中央部に設けられる。この際、蒸気出口管４は、胴２の天板７を貫通して、天板７から上下へ突出して設けられる。
【００３５】
従って、蒸気出口管４の上部は、胴２から上方へ突出して設けられる。そして、蒸気出口管４の上端部には、フランジ１４が設けられる。このフランジ１４を用いて、蒸気出口管４には、蒸気使用設備（図示省略）への配管を接続することができる。
【００３６】
また、蒸気出口管４の下部は、胴２内へ突入して設けられる。この際、好ましくは、胴２と蒸気入口管３との接続部よりも下方まで突入して設けられる。この突入部の外周面には、下方へ行くに従って拡がる水切り部１５が設けられる。
【００３７】
水切り部１５は、蒸気出口管４と同軸で且つ頂角（２×θ２）が鋭角（つまり９０°未満）な円錐台状の筒状に形成される。そして、水切り部１５は、胴２と蒸気入口管３との接続部よりも下方に設けるのが好ましい。また、水切り部１５は、蒸気出口管４の下端部から上方へ離隔した位置に設けるのが好ましい。後述するように、水切り部１５の下端部において、水切り部１５と蒸気出口管４との間（ｂ２）には、１０ｍｍを超える隙間を開けるのが好ましい。
【００３８】
分離水出口管５は、胴２より小径の円管状で、その中空穴が胴２内と連通するように、胴２の底板８の中央部に設けられる。図示例では、分離水出口管５は、上下方向へ沿って配置される垂直管部１６と、その下端部から左右方向へ沿って配置される水平管部１７とで、略Ｌ字形状に形成されている。そして、垂直管部１６の上端部が、底板８に接続される一方、水平管部１７の先端部が、たとえばスチームトラップ（図示省略）、またはボイラの下部管寄せ（図示省略）に接続される。
【００３９】
胴２内への分離水出口管５の開口部には、ストレーナ１８を設けてもよい。図示例では、分離水出口管５の垂直管部１６と連続するように、筒状のストレーナ１８が底板８から胴２内へ突入して設けられる。このストレーナ１８は、上下へ開口した筒状に形成されると共に、周側壁が網状または多孔板状に形成されている。より具体的には、ストレーナ１８は、メッシュまたはパンチングメタルのパイプから構成され、このパイプは、その軸線を上下方向へ沿って配置され、分離水出口管５の垂直管部１６と連続的に設けられる。
【００４０】
胴２内の下部には、バッフル板１９を設けるのが好ましい。バッフル板１９は、胴２の内径よりも小径の円板状であり、胴２内の下部に水平に保持される。この際、バッフル板１９は、その中心が胴２の軸心と一致するよう配置される。これにより、バッフル板１９の外周部と胴２の内周部との間に、円環状の隙間が開けられる。また、バッフル板１９は、蒸気出口管４の下端部よりも下方へ離隔すると共に、分離水出口管５やその上部に設けられる筒状のストレーナ１８の上端部よりも上方へ離隔して設けられる。なお、本実施例では、バッフル板１９は、円錐台状部６の上端部と対応した高さに配置される。
【００４１】
図３は、本実施例の気水分離器１のバッフル板１９を下方から見た概略斜視図である。図１から図３に示すように、本実施例では、バッフル板１９は、周方向等間隔の複数箇所（図示例では三箇所）において、板状の支持脚２０によって胴２の周側壁に保持される。各支持脚２０は、細長い長方形の板材から形成され、その板面を垂直にして用いられる。各支持脚２０は、バッフル板１９の中央部付近から放射状に配置され、バッフル板１９の外周部から外方へ延出する。そして、この延出部の先端部が、胴２の周側壁に固定される。
【００４２】
各支持脚２０は、バッフル板１９の外周部の手前から前記延出部の先端部までの領域において、上部が長方形状に切り欠かれている。この切欠き２１の上下方向高さは、５ｍｍ以上に設定するのが好ましい。つまり、バッフル板１９の裏面と前記延出部の上端面（切欠き２１の底面）との上下方向離隔距離は、５ｍｍ以上に設定される。具体的には、図示例では、たとえば５〜６ｍｍに設定されている。
【００４３】
このように、本実施例では、支持脚２０の板面を水平ではなく垂直に配置すると共に、バッフル板１９の外周部において、バッフル板１９の裏面と支持脚２０の上端面との間に設定以上の隙間を開けた。従って、バッフル板１９の外周部と胴２の内周部との間に、連続的な円環状の隙間を開けることができる。これにより、胴２の内周面に沿って下方へ落ちる水滴や錆は、支持脚２０に当たって跳ね返ることが防止され、確実にバッフル板１９の下方へ脱落する。しかも、バッフル板１９があることで、旋回流に巻き上げられて再飛散することもない。
【００４４】
これに対し、もし、円板状のバッフル板１９の周方向複数箇所において、バッフル板１９の板面と連続する板片を外方へ延出させて、バッフル板１９を胴２に保持する場合には、胴２の内周面を下方へ垂れる水滴や錆が、その板片で跳ね返るおそれがある。また、支持脚２０の板面を水平に配置して、バッフル板１９と重ね合わせて用いる場合も同様である。さらに、胴２の底板８に立設された支持脚２０でバッフル板１９を支える場合には、分離水の排出と、錆の捕捉や排出とに、悪影響を及ぼすおそれもある。ところが、本実施例によれば、上述したとおり、簡易な構成で、これら不都合を解消することができる。
【００４５】
本実施例の気水分離器１は、以上のような構成であるから、蒸気入口管３からの蒸気は、胴２内に接線方向で導入される。これにより、胴２内において蒸気の旋回流が生じ、気水分離が図られる。具体的には、蒸気入口管３からの蒸気は、気水混合体としての湿り飽和蒸気とされるが、胴２内で旋回されることで、遠心力により気水分離が図られる。すなわち、遠心力により水分は外方へ飛ばされて下方へ脱落する一方、そのような遠心分離により乾き度を向上された蒸気は、上方の蒸気出口管４から導出される。
【００４６】
本実施例の気水分離器１は、蒸気出口管４に水切り部１５を設けているので、蒸気出口管４の外周面を垂れる水滴は、下方へ行くに従って拡がる水切り部１５により胴２の周側壁へ飛ばされ、蒸気出口管４内へ吸い込まれるのが防止される。この際、水切り部１５は、蒸気出口管４の下端部から上方へ離隔した位置に設けられるので、水切り部１５で外方へ飛ばされた水滴は、蒸気出口管４の下部開口と対応する高さに達する前に、胴２の周側壁に達して脱落することになり、蒸気出口管４内へ吸い込まれるのが防止される。
【００４７】
また、水切り部１５は、頂角が鋭角な円錐台状に形成されるので、水切り部１５内への気流の発生を抑制して、蒸気出口管４の外周面を垂れる水滴が水切り部１５の内側に吸い込まれるのを防止する。さらに、水切り部１５の下端部と蒸気出口管４の外周面との間に１０ｍｍを超える隙間を開けるので、水切り部１５の下端部から外方へ水滴を確実に飛ばすことができる。
【００４８】
また、胴２と蒸気入口管３との接続部よりも下方まで蒸気出口管４を胴２内へ突入させ、胴２と蒸気入口管３との接続部よりも下方に水切り部１５を配置することで、蒸気入口管３から胴２内へ導入された蒸気中の水滴が蒸気出口管４の外周面に衝突するのを利用して、蒸気の乾き度の向上を一層確実に図ることができる。
【００４９】
また、蒸気入口管３を介して胴２内へ導入される蒸気中の錆などの固形物も、胴２内での旋回により下方へ脱落する。この際、水切り部１５は、頂角が鋭角な円錐台状に形成されているので、水切り部１５の上面に錆などの固形物が留まることはない。このようにして、分離水と錆とが、バッフル板１９の下部領域へ導かれる。さらに、本実施例のように、胴２の下部にストレーナ１８を設けておけば、ストレーナ１８を介して水分だけを分離水出口管５へ排出することができる。
【００５０】
このようにして、本実施例の気水分離器１によれば、「気体（蒸気）」、「液体（水）」および「固体（錆）」の三種に分離することができる。そして、胴２内の下部には、錆が堆積することになるが、バッフル板１９を設置することにより、胴２内の気流により、錆が再飛散するのが防止される。捕捉した錆は、適宜、胴２の底板８を取り外すことで、胴２から排出することができる。この際、まず、底板８からプラグ１２を取り外すことで、胴２内に溜まった水を予め抜いておき、その後、胴２から底板８を取り外して作業することができる。
【００５１】
次に、本実施例の気水分離器１について行った気水分離性能の確認試験について説明する。この試験では、目視により気水分離性能を確認できるように、透明なアクリル製の気水分離器１を用いた。また、この試験では、送風機から蒸気入口管３へ空気を送り込みつつ、その空気に、ドレンに相当する水をノズルチップから噴霧して含ませた。このようにして、蒸気に相当する量の空気と、ドレンに相当する量の水とを、蒸気入口管３から胴２内へ導入した。そして、分離水出口管５から排出される水の量を測定し、蒸気入口管３から胴２内へ導入させた水の量と、分離水出口管５から排出される水の量とから捕獲率を求めた。
【００５２】
なお、ノズルチップにより水を噴霧するため、空気内へ水が多少蒸発するので、この蒸発量を考慮して捕獲率を求めた。つまり、捕獲率［％］＝捕獲量／（ノズルチップ噴霧量−蒸発量）×１００である。また、捕獲できなかった液滴は、蒸気出口管４の内壁を伝いながら上昇し、この液滴が目視で確認できない場合、捕獲率は９９．９％以上であることを確認した。そこで、測定を簡素化するために、目視により蒸気出口管４の内壁を伝いながら上昇する液滴の有無で、気水分離性能を評価することとした。
【００５３】
表１から表４は、本実施例の気水分離器１の気水分離性能の試験結果を示す表である。ここで、Ｄは胴２の内径、Ｈは天板７の下面とバッフル板１９の上面との上下方向離隔距離、ｈ１はバッフル板１９の上面と蒸気出口管４の下端部との上下方向離隔距離、ｂ１はバッフル板１９の外周部と胴２の内周部との間の径方向離隔距離、ｈ２は水切り部１５の下端部と蒸気出口管４の下端部との上下方向離隔距離を示している。また、ｂ２は、水切り部１５の下端部における、水切り部１５の外周部と蒸気出口管４の外周面との離隔距離（蒸気出口管４の径方向の離隔距離）を示し、θ２は、蒸気出口管４の外周面に対する水切り部１５の開き角であり、この開き角θ２の２倍の角度が、水切り部１５を構成する円錐台の頂角となる。さらに、ｈ３は、胴２と蒸気入口管３との接続部の下端部と、水切り部１５の下端部との上下方向離隔距離を示している。そして、各表中、捕獲状況の欄は、蒸気出口管４の内壁を伝いながら上昇する液滴が目視により確認されない場合を○、液滴が確認された場合を×とした。なお、蒸気入口管３は、内径が４０ｍｍのものを用い、蒸気出口管４は、蒸気入口管３と同じ内径のものを用いた。また、各表に示すように、胴２の内径は、蒸気入口管３の内径の２倍以上に設定される。
【００５４】
【表１】
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【００５５】
【表２】
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【００５６】
【表３】
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【００５７】
【表４】
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【００５８】
表１から分かるように、水切り部１５の下端部と蒸気出口管４の下端部との上下方向離隔距離ｈ２は、２０ｍｍ以上が好ましい。つまり、水切り部１５の下端部と蒸気出口管４の下端部との上下方向離隔距離ｈ２は、蒸気入口管３の内径の０．５倍以上が好ましい。これは、蒸気出口管４の下部開口よりも設定以上離隔して水切り部１５を設けることで、水切り部１５で外方へ飛ばした水滴が、蒸気出口管４の下部開口と対応する高さに達する前に、胴２の周側壁に達して脱落させることができることによるものと考えられる。
【００５９】
また、表２から分かるように、バッフル板１９の上面と蒸気出口管４の下端部との上下方向離隔距離ｈ１は、４０ｍｍ以上が好ましい。つまり、バッフル板１９の上面と蒸気出口管４の下端部との上下方向離隔距離ｈ１は、蒸気入口管３の内径以上が好ましい。これは、バッフル板１９を蒸気出口管４の下部開口から設定以上離隔して設けることで、胴２内下部の分離水や錆などが、胴２内の旋回流で巻き上げられて再飛散するのを防止できることによるものと考えられる。
【００６０】
また、表３から分かるように、胴２と蒸気入口管３との接続部の下端部と、水切り部１５の下端部との上下方向離隔距離ｈ３は、５５ｍｍは好ましかったが、３５ｍｍは好ましくなかった。つまり、蒸気入口管３の内径の１．３７５倍（＝５５／４０）では好ましいが、０．８７５倍（＝３５／４０）では好ましくない。従って、胴２と蒸気入口管３との接続部の下端部と、水切り部１５の下端部との上下方向離隔距離ｈ３は、蒸気入口管３の内径以上が好ましいと考えられ、１．５倍は確実に好ましい。これは、胴２と蒸気入口管３との接続部よりも設定以上離隔して水切り部１５を設けることで、蒸気入口管３から胴２内へ導入された蒸気中の水滴が蒸気出口管４の外周面に一通り衝突する距離を確保でき、これにより蒸気の乾き度を向上することができることによるものと考えられる。
【００６１】
また、表４および次に述べる説明から、蒸気出口管４の外周面に対する水切り部１５の開き角θ２は、１５°を超えるが４５°未満が好ましい。すなわち、開き角θ２が１５°以下では、水切り部１５は蒸気出口管４の外周面に沿うことになり、水切りの機能を果たさなくなるし、開き角θ２が４５°以上になると、水切り部１５内への気流の発生が生じやすく、蒸気出口管４の外周面を垂れる水滴が水切り部１５の内側に吸い込まれるおそれがあるからである。しかも、開き角θ２が４５°以上になると、水切り部１５の上面に錆などの固形物が堆積するおそれも出てくるからである。従って、水切り部１５は、頂角（＝２×θ２）が３０°を超えるが９０°未満の鋭角な円錐台状に形成されるのが好ましいといえる。
【００６２】
さらに、同じく表４から分かるように、水切り部１５の下端外周部と蒸気出口管４の外周面との径方向離隔距離ｂ２は、１０ｍｍを超えるのが好ましく、１５ｍｍを超えるとより好ましい。
【００６３】
本発明の気水分離器１は、前記実施例の構成に限らず、適宜変更可能である。たとえば、前記実施例では、水蒸気の乾き度を向上する場合について説明したが、本発明の気水分離器１は、その他の気液分離にも同様に適用可能である。つまり、蒸気として水蒸気以外の気液混合体を蒸気入口管３から胴２内へ導入し、胴２内での旋回により液滴や固形物を分離除去した後、乾き度を向上した気体を蒸気出口管４から導出する一方、分離された液体を分離水出口管５から導出してもよい。
【００６４】
また、前記実施例では、底板８に水抜き穴１１を設けたが、場合により水抜き穴１１を設けなくてもよい。また、前記実施例では、底板８の水抜き穴１１は、プラグ１２により開閉可能とされたが、バルブにより開閉可能とされてもよい。また、水抜き穴１１は、底板８を取り外す際の水抜き用であってもよいし、比較的大径に形成しておくことで、プラグ１２またはバルブを開けることで錆などの固形物を胴２外へ自然落下させる構成としてもよい。
【００６５】
また、前記実施例では、胴２内の下部にストレーナ１８を設けたが、ストレーナ１８は必ずしも必要ではない。また、ストレーナ１８を設ける場合でも、その形状や大きさは適宜に変更可能である。
【００６６】
また、前記実施例では、胴２の底板８に分離水出口管５を接続したが、分離水出口管５は、胴２の下部の周側壁に接続してもよい。たとえば、円錐台状部６の上部で、且つバッフル板１９より下方位置に、分離水出口管５を接続してもよい。この場合、胴２内の下部には水と錆とが溜まることになり、錆が含まれにくいオーバーフロー水が分離水出口管５へ導出される。これと同様の作用効果を得るために、分離水出口管５を胴２の底板８から胴２内へ突入させてもよい。つまり、図１において、ストレーナ１８の部分が、垂直管部１６と同じパイプとされてもよい。
【００６７】
また、前記実施例では、水切り部１５は、一つだけを設けたが、図４に示すように、複数設けてもよい。この際、上下に並ぶ水切り部１５は、互いに大きさが異なってもよいし、同じでもよい。また、上下に並ぶ水切り部１５は、上方の水切り部１５内に下方の水切り部１５の一部が突入されて配置されてもよいし、重なる高さではなく上下に離隔して配置されてもよい。
【００６８】
また、水切り部１５は、前記実施例では外周面が平滑な円錐台状としたが、場合により、外周面には、周方向複数箇所に、上下に延びる凹溝を形成してもよい。また、水切り部１５の下端部は、ギザギザに形成するなど、適宜の凹凸を付けてもよい。
【００６９】
さらに、前記実施例では、胴２と蒸気入口管３との接続部の下端部よりも下方まで、蒸気出口管４を胴２内へ突入させたが、場合により、胴２と蒸気入口管３との接続部の下端部よりも上方までの突入でも足りる。その場合でも、蒸気出口管４の外周面には、胴２内への突入部の内、上下方向中途部に水切り部１５を設けることで、蒸気の乾き度の向上を図ることができる。しかも、旋回流で舞う錆などの固形物が、水切り部１５の上に堆積するおそれもない。
【符号の説明】
【００７０】
１  気水分離器
２  胴
３  蒸気入口管
４  蒸気出口管
５  分離水出口管
７  天板
８  底板
１５  水切り部
１８  ストレーナ
１９  バッフル板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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