(57)【要約】【課題】  蒸気の流速が上昇しても、高い乾き度を有する蒸気を得ることができる（高乾き度を維持可能な）、気水分離装置を提供することを課題とする。【解決手段】  本発明は、本体部１１と、前記本体部１１の上方位置に設けられた蒸気出口部２１と、前記本体部１１の下方位置に設けられた降水部２２とを有する気水分離装置１０であって、前記本体部１１の側方位置に設けられた蒸気入口部１９と、前記蒸気入口部１９に対向する前記本体部１１の側面近傍に設けられた遮蔽部１２とを備えたことを特徴としている。また、前記遮蔽部１２は、前記本体１１部の側面形状に沿った形状を有し、前記本体部１１と前記遮蔽部１２との間に、略均一な隙間が設けられている構成であることが好ましい。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
本体部と、前記本体部の上方位置に設けられた蒸気出口部と、前記本体部の下方位置に設けられた降水部とを有する気水分離装置であって、
前記本体部の側方位置に設けられた蒸気入口部と、前記蒸気入口部に対向する前記本体部の側面近傍に設けられた遮蔽部とを備えた
ことを特徴とする気水分離装置。
【請求項２】
前記遮蔽部が、前記本体部の側面形状に沿った形状を有し、
前記本体部と前記遮蔽部との間に、略均一な隙間が設けられている
請求項１に記載の気水分離装置。
【請求項３】
前記本体部が、円筒形状を有し、
前記遮蔽部が、断面円弧状の板状部材を用いて形成されている
請求項１または２に記載の気水分離装置。
【請求項４】
前記蒸気出口部近傍に、蒸気の流入方向に直交するバッフル板が設けられている
請求項１から３のいずれか１項に記載の気水分離装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載の気水分離装置を備えた
ことを特徴とするボイラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、気水分離装置、およびこの気水分離装置を用いて構成されたボイラに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、環状に配列された水管群を有する缶体を備えたボイラはよく知られており、このようなボイラにおいては、一般的に、その水管群の中央部にバーナ（燃焼装置）が配設されている。従来技術にかかるボイラにおいては、それぞれの水管表面を伝熱面として、燃焼装置にて生成された高温の燃焼ガスとの間で熱交換が行われ、水管内の水は加熱される。水管内の水は加熱されることによって蒸気となり、このようにして生成された蒸気は、水管郡の上方位置に設けられた上部ヘッダを介して、ボイラ外に取り出される。
【０００３】
取り出される蒸気は、その乾き度が高い方が好ましいが、場合によっては、ボイラの水管内にて沸騰した缶水が蒸気と共に取り出されることもある。そこで、一般的な蒸気ボイラにおいては、上部ヘッダの下流側に、気水分離装置（気水分離器）が設けられている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
水管内で発生した気水混合気は、上部ヘッダを介して気水分離装置に導入され、この気水分離装置においては、気水混合気が蒸気（乾き蒸気）と水分とに分離される。気水分離装置で分離された蒸気は、気水分離装置の上方から蒸気使用箇所に供給される。また、気水分離装置で分離された水分は、気水分離装置の下方から下部ヘッダを介して缶水として水管内に戻される。
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−５４０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来技術にかかる気水分離装置においては、ボイラの蒸発量が増えて、上部ヘッダを介して取り出される蒸気の流速が上昇すると、高い乾き度を有する蒸気を得ることができないという問題があった。
【０００７】
そこで、本発明は、上記従来技術の問題を解決するためになされたものであって、蒸気の流速が上昇しても、高い乾き度を有する蒸気を得ることができる（高乾き度を維持可能な）、気水分離装置を提供することを課題とする。また、本発明は、この気水分離装置を用いて構成されたボイラを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、本体部と、前記本体部の上方位置に設けられた蒸気出口部と、前記本体部の下方位置に設けられた降水部とを有する気水分離装置であって、前記本体部の側方位置に設けられた蒸気入口部と、前記蒸気入口部に対向する前記本体部の側面近傍に設けられた遮蔽部とを備えたことを特徴としている。
【０００９】
このような構成によれば、前記蒸気入口部から前記本体部内に導入された気水混合気は、前記蒸気入口部に対向する前記本体部の側面に衝突するが、この衝突した気水混合気は、そのまま巻き上がって前記蒸気出口部から取り出されるのではなく、一旦、前記本体部と前記遮蔽部との間に流入する。つまり、このような構成によれば、高速で前記本体部側面に衝突する気水混合気は、前記遮蔽部に遮られることによって、直接前記蒸気出口部に向かうのではなく、前記遮蔽部によって蒸気（乾き蒸気）と水分とに分離されることとなる。分離された蒸気（乾き蒸気）は、前記遮蔽部を回り込んで前記蒸気出口部から取り出され、分離された水分は、前記遮蔽部を伝って前記降水部に滴下する。本発明は、このように、前記蒸気入口部に対向する前記本体部の側面近傍に前記遮蔽部を有するため、上述したように、高速で前記本体部内に流入する気水混合気を効果的に蒸気と水分とに分離することができる。
【００１０】
また、本発明にかかる気水分離装置においては、前記遮蔽部が、前記本体部の側面形状に沿った形状を有し、前記本体部と前記遮蔽部との間に、略均一な隙間が設けられている構成が好ましい。
【００１１】
さらに、本発明にかかる気水分離装置においては、前記本体部が円筒形状を有し、前記遮蔽部が断面円弧状の板状部材を用いて形成されている構成が好ましい。
【００１２】
また、本発明にかかる気水分離装置においては、前記蒸気出口部近傍に、蒸気の流入方向に直交するバッフル板が設けられている構成が好ましい。
【００１３】
このような構成によれば、上述した前記遮蔽部に加えて、前記蒸気出口部近傍に前記バッフル板も設けられているため、さらに、気水分離効果を高めることができる。具体的には、前記蒸気出口部に向かって流入する蒸気（気水混合気）の一部が前記バッフル板の正面側に衝突すると共に、前記本体部の壁面に沿って前記本体部の上方位置に到達した蒸気（気水混合気）についても、前記バッフル板の裏面側に接触することとなる。つまり、このように、前記バッフル板に対して気水混合気が衝突および接触することによって、気水混合気が蒸気（乾き蒸気）と水分とに分離されることとなる。したがって、この好ましい構成によれば、前記遮蔽部と前記バッフル板とにより、より効果的に気水混合気の分離（蒸気と水分との分離）を行うことが可能となる。
【００１４】
本発明にかかるボイラは、上記課題を解決するためになされたものであって、上述したいずれかの構成を有する気水分離装置を備えたことを特徴としている。
【００１５】
このような構成によれば、蒸気の流速が上昇しても、高い乾き度を有する蒸気を得ることが可能な（高乾き度を維持可能な）、ボイラを得ることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、蒸気の流速が上昇しても、高い乾き度を有する蒸気を得ることが可能な（高乾き度を維持可能な）、気水分離装置を得ることができる。また、本発明によれば、この気水分離装置を用いることによって、高乾き度の蒸気を得ることが可能なボイラを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態について説明する。
【００１８】
まず、本実施形態の第一態様は、本体部と、この本体部の上方位置に設けられた蒸気出口部と、本体部の下方位置に設けられた降水部とを有する気水分離装置であって、本体部の側方位置に設けられた蒸気入口部と、この蒸気入口部に対向する本体部の側面近傍に設けられた遮蔽部とを備えたことを特徴としている。
【００１９】
また、本実施形態の第二態様にかかる気水分離装置は、第一態様において、遮蔽部が、本体部の側面形状に沿った形状を有し、本体部と遮蔽部との間に、略均一な隙間が設けられている。
【００２０】
さらに、本実施形態の第三態様にかかる気水分離装置は、第一態様または第二態様において、本体部が、円筒形状を有し、遮蔽部が、断面円弧状の板状部材を用いて形成されている。
【００２１】
また、本実施形態の第四態様にかかる気水分離装置は、第一態様から第三態様のいずれかにおいて、蒸気出口部近傍に、蒸気の流入方向に直交するバッフル板が設けられている。
【００２２】
次に、本実施形態の第五態様にかかるボイラは、上述した第一態様から第四態様のいずれかの構成を有する気水分離装置を備えたことを特徴としている。
【００２３】
＜第一実施例＞
以下、図面に基づき、本発明の第一実施例にかかる気水分離装置およびボイラについて説明する。
【００２４】
図１は、本発明の第一実施例にかかる気水分離装置を備えたボイラの概略図を示している。この図１において、気水分離装置１０は縦断面図として示されている。また、図２および図３は、本実施例にかかる気水分離装置の概略図を示したものである。ここで、図２は、本実施例にかかる気水分離装置の縦断面の説明図を示し、図３は、図２のIII−III線に沿う横断面の説明図を示している。
【００２５】
図１に示すように、本実施例においては、ボイラ１の上方位置に、ボイラ１内部で生成された蒸気を上部ヘッダを介して取り出すための蒸気取出管２が設けられており、この蒸気取出管２の下流側に気水分離装置１０が設けられている。
【００２６】
気水分離装置１０は、円筒形状の本体容器１１（本発明の「本体部」に相当）、この本体容器１１内に設けられた遮蔽板１２（本発明の「遮蔽部」に相当）、本体容器１１の側方位置に設けられた蒸気入口管１９（本発明の「蒸気入口部」に相当）、本体容器１１の上方位置に設けられた蒸気出口管２１（本発明の「蒸気出口部」に相当）、および本体容器１１の下方位置に設けられた降水管２２（本発明の「降水部」に相当）等を用いて構成されている。
【００２７】
本実施例にかかる遮蔽板１２は、図３等から明らかなように、本体容器１１の側面形状に沿った形状を有し、この本体容器１１と遮蔽板１２との間には、略均一な隙間が設けられている。より具体的には、遮蔽板１２は、断面円弧状の板状部材を用いて構成されている（図３参照）。また、この遮蔽板１２は、本体容器１１の内壁面に対して、固定板１３，１４を用いて取り付けられている。
【００２８】
本体容器１１の側方位置に設けられた蒸気入口管１９は、一方端部が本体容器１１内に開口されており、他方端部がフランジを用いて蒸気取出管２に接続されている。本実施例においては、この蒸気入口管１９を介して、ボイラ１にて生成された蒸気が気水分離装置１０を構成する本体容器１１内に導入される。また、この蒸気入口管１９は、本体容器１１に導入された蒸気が、本体容器１１内で旋回するように、本体容器１１に対して若干傾けた状態で取り付けられている。例えば、本体容器１１内面の接線方向に蒸気を導入可能なように、蒸気入口管１９を傾けて取り付けている。
【００２９】
本実施例にかかる蒸気出口管２１は、その下方端部が本体容器１１の上方位置に取り付けられており、上方端部が蒸気供給箇所に連通されている。また、本実施例にかかる降水管２２は、その上方端部が本体容器１１の下方位置に取り付けられており、下方端部がボイラ１の下部ヘッダに連通されている。
【００３０】
さて、本実施例にかかる気水分離装置１０およびボイラ１は、以上のように構成されており、その構成に基づき、次のような作用効果を有する。以下、図１乃至図３を参照しつつ、その作用効果を具体的に説明する。
【００３１】
本実施例にかかる気水分離装置１０においては、ボイラ１にて生成された蒸気（気水混合気）が、上部ヘッダ、蒸気取出管２、および蒸気入口管１９を介して、本体容器１１内へ導入される。そして、本体容器１１内に導入された気水混合気は、本体容器１１内を旋回する。
【００３２】
気水混合気を本体容器１１内にて旋回させると、比重の大きな水分Ｂは、遠心力と重力とにより、本体容器１１の内壁に沿って下方に滴下する。このように、気水混合気から分離された水分Ｂは、降水管２２およびボイラ１の下部ヘッダを介して缶水として水管内に戻される。
【００３３】
また、気水混合気を本体容器１１内にて旋回させることによって、大半の水分（飽和水）は分離（重力分離）され、その結果、気水混合気から蒸気が分離される。この分離された蒸気は、本体容器１１の中央部にて上向きの流れとなり、この上向きの蒸気Ｃは、蒸気出口管２１を介して、蒸気供給箇所に送られる。
【００３４】
さらに、本体容器１１内に導入された気水混合気の一部（気水混合気Ａ）は、旋回等しながら、蒸気入口管１９に対向する位置（１８０度反対の位置）に設けられた遮蔽板１２と本体容器１１壁面との間の隙間領域１５に導入される。このような構成によれば、遮蔽板１２によって、流体の動きが抑制されるため、本体容器１１の壁面に衝突して跳ね返ってきた気水混合気（水分を含んだ蒸気）が、そのまま蒸気出口管２１から流出することはない。
【００３５】
すなわち、本実施例によれば、蒸気入口管１９から本体容器１１内に導入された気水混合気は、蒸気入口管１９に対向する本体容器１１の側面に衝突するが、この衝突した気水混合気は、そのまま巻き上がって蒸気出口管２１から取り出されるのではなく、一旦、本体容器１１と遮蔽板１２との間に流入する。つまり、このような構成によれば、高速で本体容器１１側面に衝突等する気水混合気Ａは、遮蔽板１２に遮られることによって、直接蒸気出口管２１に向かうのではなく、遮蔽板１２によって蒸気（乾き蒸気）と水分とに分離されることとなる。分離された蒸気（乾き蒸気）は、遮蔽板１２を回り込んで蒸気出口管２１から取り出され、分離された水分Ｄは、遮蔽板１２を伝って降水管２２に滴下する。本実施例は、このように、蒸気入口管１９に対向する本体容器１１の側面近傍に遮蔽板１２を有するため、上述したように、高速で本体容器１１内に流入する気水混合気を効果的に蒸気と水分とに分離することができる。
【００３６】
また、本実施例によれば、遮蔽板１２を蒸気入口管１９の近傍に設置するのではなく、本体容器１１内において、蒸気入口管１９から最も離れた位置（蒸気入口管１９の設置箇所に対向する本体容器１１の側面近傍）に遮蔽板１２が設けられる。つまり、本実施例にかかる遮蔽板１２は、蒸気入口管１９と蒸気出口管２１との最短距離を遮る箇所には設けられておらず、蒸気の流れを阻害しないため、蒸気出口管２１から取り出される蒸気（乾き蒸気）の圧力損失を最低限に抑えることができる。
【００３７】
以上のように、本実施例によれば、遠心力および重力による気水分離に加え、遮蔽板１２を用いた気水分離を行うことが可能である。特に、ボイラ１にて多量の蒸気が生成されて（蒸発量が増えて）、蒸気入口管１９から高速の蒸気（飽和水を含んだ蒸気）が導入された際においても、遮蔽板１２を有することによって、この蒸気の跳ね返り等を抑えて、効率的に気水分離処理を行うことができる。したがって、本実施例によれば、蒸気の流速が上昇しても、高い乾き度を有する蒸気を得ることが可能な（高乾き度を維持可能な）、気水分離装置１０を得ることができる。また、この気水分離装置１０を用いることによって、高乾き度の蒸気を得ることが可能なボイラ１を得ることができる。
【００３８】
＜第二実施例＞
次に、図面に基づき、本発明の第二実施例にかかる気水分離装置およびボイラについて説明する。
【００３９】
図４は、本発明の第二実施例にかかる気水分離装置を備えたボイラの概略図を示している。この図４において、気水分離装置４０は縦断面図として示されている。また、図５および図６は、本実施例にかかる気水分離装置の概略図を示したものである。ここで、図５は、本実施例にかかる気水分離装置の縦断面の説明図を示し、図６は、図５のVI−VI線に沿う横断面の説明図を示している。
【００４０】
なお、本実施例においては、第一実施例と同様の構成要素については、同様の符号を付してその説明を省略し、以下においては、主に第一実施例と異なる構成要素について説明を行う。
【００４１】
図４に示すように、本実施例においては、ボイラ１の上方位置に、ボイラ１内部で生成された蒸気を上部ヘッダを介して取り出すための蒸気取出管２が設けられており、この蒸気取出管２の下流側に気水分離装置４０が設けられている。
【００４２】
気水分離装置４０は、円筒形状の本体容器４１（本発明の「本体部」に相当）、この本体容器４１内に設けられた遮蔽板１２（本発明の「遮蔽部」に相当）、本体容器４１の側方位置に設けられた蒸気入口管１９（本発明の「蒸気入口部」に相当）、本体容器４１の上方位置に設けられた蒸気出口管２１（本発明の「蒸気出口部」に相当）、本体容器４１の下方位置に設けられた降水管２２（本発明の「降水部」に相当）、および本体容器４１内における蒸気出口管２１近傍に設けられたバッフル板４７等を用いて構成されている。
【００４３】
本実施例にかかる気水分離装置４０においては、蒸気出口管２１の下方位置に、本体容器４１内に突出した垂直管４６が設けられており、この垂直管４６には、蒸気の流入方向に直交するバッフル板４７が設けられている。
【００４４】
なお、本体容器１１、遮蔽板１２、蒸気入口管１９、および蒸気出口管２１については、第一実施形態と同様の構成および機能を有している。
【００４５】
さて、本実施例にかかる気水分離装置４０およびボイラ１は、以上のように構成されており、その構成に基づき、次のような作用効果を有する。以下、図４乃至図６を参照しつつ、その作用効果を具体的に説明する。本実施例にかかる気水分離装置４０は、垂直管４６およびバッフル板４７を有する点以外、第一実施例と同様であるため、主に、これらの構成要素に基づく作用効果を説明する。
【００４６】
本実施例にかかる気水分離装置４０においても、第一実施例と同様に、ボイラ１にて生成された蒸気（気水混合気）が、上部ヘッダ、蒸気取出管２、および蒸気入口管１９を介して、本体容器１１内へ導入される。そして、本体容器１１内に導入された気水混合気は、本体容器１１内を旋回する。
【００４７】
気水混合気を本体容器１１内にて旋回させると、比重の大きな水分Ｂは、遠心力と重力とにより、本体容器１１の内壁に沿って下方に滴下する。このように、気水混合気から分離された水分Ｂは、降水管２２およびボイラ１の下部ヘッダを介して缶水として水管内に戻される。
【００４８】
また、気水混合気を本体容器１１内にて旋回させることによって、大半の水分（飽和水）は分離（重力分離）され、その結果、気水混合気から蒸気が分離される。この分離された蒸気は、本体容器１１の中央部にて上向きの流れとなり、この上向きの蒸気Ｃは、垂直管４６および蒸気出口管２１を介して、蒸気供給箇所に送られる。
【００４９】
ところで、本実施例によれば、上向きの流れとなった蒸気のうち、蒸気出口管２１の外側を流れた蒸気は、バッフル板４７の正面側に衝突するか、あるいはバッフル板４７の裏面側に回り込むこととなる。バッフル板４７の正面側に衝突しても、バッフル板４７の裏面側に回り込んだとしても、蒸気は垂直管４６の外側面およびバッフル板４７の少なくとも一方と接触することとなって、この接触によって、蒸気の気水分離が促進されることとなる。
【００５０】
つまり、バッフル板４７等と接触した後、気水分離された蒸気Ｅは、バッフル板４７や垂直管４６を回り込んで、垂直管４６および蒸気出口管２１を介して、蒸気供給箇所に送られる。一方、気水分離された水分Ｆは、垂直管４６およびバッフル板４７の少なくとも一方を伝って降水管２２に滴下する（図５参照）。
【００５１】
本実施例にかかる気水分離装置４０は、上述した機能を有する垂直管４６およびバッフル板４７を有すると共に、第一実施例にて説明した遮蔽板１２も有している。したがって、本実施例によれば、これらを用いることによって、より効果的にボイラ１から取り出した蒸気の気水分離処理を行うことができる。
【００５２】
以上のように、本実施例によれば、遠心力および重力による気水分離に加え、遮蔽板１２を用いた気水分離、およびバッフル板４７等を用いた気水分離を行うことが可能である。特に、ボイラ１にて多量の蒸気が生成されて（蒸発量が増えて）、蒸気入口管１９から高速の蒸気（飽和水を含んだ蒸気）が導入された際においても、遮蔽板１２を有することによって、この蒸気の跳ね返り等を抑えて、効率的に気水分離処理を行うことができる。したがって、本実施例によれば、蒸気の流速が上昇しても、高い乾き度を有する蒸気を得ることが可能な（高乾き度を維持可能な）、気水分離装置４０を得ることができる。また、この気水分離装置４０を用いることによって、高乾き度の蒸気を得ることが可能なボイラ１を得ることができる。
【００５３】
＜その他の実施例＞
なお、本発明は、上記実施形態および実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に適合し得る範囲で必要に応じて種々の変更を加えて実施することも可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に含まれる。
【００５４】
上記実施例においては、遮蔽板１２が断面円弧状（半円状）の板状部材を用いて構成される場合について説明したが、本発明はこの構成に限定されない。したがって、本発明は、遮蔽板が蒸気入口管１９に対向する本体容器の側面近傍に設けられた構成であれば（遮蔽板が蒸気入口管１９と蒸気出口管２１との最短距離を遮る箇所に設けられていなければ）、その形状は、半円状に限定されず、本体容器の側面（壁面）形状に沿った形状であれば、如何なる形状であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の第一実施例にかかる気水分離装置を備えたボイラの概略図である。
【図２】本発明の第一実施例にかかる気水分離装置の縦断面の説明図である。
【図３】図２のIII−III線に沿う横断面の説明図である。
【図４】本発明の第二実施例にかかる気水分離装置を備えたボイラの概略図である。
【図５】本発明の第二実施例にかかる気水分離装置の縦断面の説明図である。
【図６】図５のVI−VI線に沿う横断面の説明図である。
【符号の説明】
【００５６】
１…ボイラ
２…蒸気取出管
１０…気水分離装置
１１…本体容器
１２…遮蔽板
１３，１４…固定板
１５…隙間領域
１９…蒸気入口管
２１…蒸気出口管
２２…降水管
４０…気水分離装置
４１…本体容器
４６…垂直管
４７…バッフル板
【図１】
2008100125.tif 000003
【図２】
2008100125.tif 000004
【図３】
2008100125.tif 000005
【図４】
2008100125.tif 000006
【図５】
2008100125.tif 000007
【図６】
2008100125.tif 000008