(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水流量が比較の上で多く蒸気流量が比較の上で少ないコールドレグ領域に対応して配置される第１気水分離器群と、
水流量が比較の上で少なく蒸気流量が比較の上で多いホットレグ領域に対応して配置される第２気水分離器群とを含み、
前記第１気水分離器群は、複数の第１気水分離器単位を要素とし、
前記第１気水分離器単位は、
筒状の第１ライザと、
前記第１ライザの第１出口側に第１開口端が位置づけられる第１オリフィスと、
前記第１ライザと前記第１開口端を囲む第１ダウンカマバレルとを備え、
前記第１ライザの内周面を流動する第１液分は、前記第１ライザの第１後流側端縁を経由して、前記第１ライザの外周面と前記第１ダウンカマバレルの内周面とを流動し、
前記第１オリフィスの前記開口端と前記第１ライザの開口端との間に第１隙間幅が与えられ、
前記第２気水分離器群は、複数の第２気水分離器単位を要素とし、
前記第２気水分離器単位は、
筒状の第２ライザと、
前記第２ライザの第２出口側に第２開口端が位置づけられる第２オリフィスと、
前記第２ライザと前記第２開口端を囲む第２ダウンカマバレルとを備え、
前記第２ライザの内周面を流動する第２液分は、前記第２ライザの第２後流側端縁を経由して、前記第２ライザの外周面と前記第２ダウンカマバレルの内周面とを流動し、
前記第２オリフィスの前記開口端と前記第２ライザの開口端との間に第２隙間幅が与えられ、
前記第１気水分離機器群及び前記第２気水分離器群は、伝熱管群に対して鉛直方向上方側に配置され、
前記伝熱管群は、多数のＵ字管から構成され、
各前記Ｕ字管は、その一方の管端から熱交換前の熱交換媒体が導入され、他方の管端から熱交換後の前記熱交換媒体が導出され、
前記伝熱管群の配置領域を２分する鉛直面の両側に前記ホットレグ領域と前記コールドレグ領域とが分かれて位置し、
前記ホットレグ領域の側の前記伝熱管群の中の前記熱交換媒体の温度は前記コールドレグ領域の側の前記伝熱管群の中の前記熱交換媒体の温度よりも高く、
前記第１ライザの第１内径は前記第２ライザの第２内径に等しく、
前記第１オリフィスの外径を第１外径とし、
前記第２オリフィスの外径を第２外径とし、
複数の前記第１気水分離器単位のうちの少なくとも１つの前記第１外径は、複数の前記第２気水分離器単位のうちの少なくとも１つの前記第２外径よりも小さい気水分離器群。
【請求項２】
前記第１ライザに軸心線方向に導入される第１気水混合流に前記軸心線方向に直交する成分を与えて前記第１気水混合流を旋回させる第１旋回羽根と、
前記第２ライザに軸心線方向に導入される第２気水混合流に前記軸心線方向に直交する成分を与えて前記第２気水混合流を旋回させる第２旋回羽根とを含み、
前記第１旋回羽根は前記第１ライザの内周面に固着され、前記第２旋回羽根は前記第２ライザの内周面に固着される請求項１の気水分離器群。
【請求項３】
前記第１ライザの内周面を流動する前記第１液分と前記第１ライザの外周面又は前記第１ダウンカマバレルの内周面を流動する第１液分とは逆方向に流動し、
前記第２ライザの内周面を流動する前記第２液分と前記第２ライザの外周面又は前記第２ダウンカマバレルの内周面を流動する第２液分とは逆方向に流動する請求項１又は２の気水分離器群。
【請求項４】
複数の前記第１気水分離器単位の任意の１つの前記第１外径は、複数の前記第２気水分離器単位の任意の１つの前記第２外径よりも小さい請求項１又は２の気水分離器群。
【請求項５】
複数の前記第１気水分離器単位のうちの前記ホットレグ領域により遠い前記第１気水分離器単位の前記第１外径は、複数の前記第１気水分離器単位のうちの前記ホットレグ領域により近い前記第１気水分離器単位の前記第１外径よりも小さい請求項１又は２の気水分離器群。
【請求項６】
複数の前記第２気水分離器単位のうちの前記コールドレグ領域により遠い前記第２気水分離器単位の前記第２外径は、複数の前記第２気水分離器単位のうちの前記コールドレグ領域により近い前記第２気水分離器単位の前記第２外径よりも大きい請求項１又は２の気水分離器群。
【請求項７】
複数の前記第１気水分離器単位のうちの前記ホットレグ領域により遠い前記第１気水分離器単位の前記第１外径は、複数の前記第１気水分離器単位のうちの前記ホットレグ領域により近い前記第１気水分離器単位の前記第１外径よりも小さく、
複数の前記第２気水分離器単位のうちの前記コールドレグ領域により遠い前記第２気水分離器単位の前記第２外径は、複数の前記第２気水分離器単位のうちの前記コールドレグ領域により近い前記第２気水分離器単位の前記第２外径よりも大きい請求項１又は２の気水分離器群。
【請求項８】
前記第１ライザの外周面と前記第１ダウンカマバレルの内周面との間で流動する前記第１液分の流動に抵抗を与える第１流量制限構造と、
前記第２ライザの外周面と前記第２ダウンカマバレルの内周面との間で流動する前記第２液分の流動に抵抗を与える第２流量制限構造を更に含み、
複数の前記第１気水分離器単位のうちの少なくとも１つの前記第１流量制限構造の抵抗は、複数の前記第２気水分離器単位のうちの少なくとも１つの前記第２流量制限構造の抵抗よりも大きい請求項１〜７から選択される１請求項の気水分離器群。
【請求項９】
複数の前記第１気水分離器単位の複数の前記第１外径は互いに等しく、複数の前記第２気水分離器単位の複数の前記第２外径は互いに等しい請求項１の気水分離器群。
【請求項１０】
請求項１〜９から選択される１請求項の気水分離器群と、
原子炉の一次系からの冷却水を前記熱交換媒体とする前記伝熱管群と、
湿分分離器とを含む蒸気発生器。
【請求項１１】
コールドレグ領域に対応して配置される複数の第１筒の中に前記コールドレグ領域で生成される第１気水混合流をそれぞれに形成すること、
前記第１気水混合流の蒸気流分を前記第１気水混合流の後流側に配置される複数の第１オリフィスに導入すること、前記第１気水混合流の水流分を前記複数の第１筒と前記複数の第１オリフィスとの間にそれぞれに形成される複数の第１環状隙間に導入すること、
ホットレグ領域に対応して配置される複数の第２筒の中に前記ホットレグ領域で生成される第２気水混合流を形成すること、
前記第２気水混合流の蒸気流分を前記第２気水混合流の後流側に配置される複数の第２オリフィスに導入すること、
前記第２気水混合流の水流分を前記第２筒と前記第２オリフィスとの間にそれぞれに形成される複数の第２環状隙間に導入することとを含み、
前記複数の第１筒及び前記複数の第２筒は、伝熱管群に対して鉛直方向上方側に配置され、
前記伝熱管群は、多数のＵ字管から構成され、
各前記Ｕ字管は、その一方の管端から熱交換前の熱交換媒体が導入され、他方の管端から熱交換後の前記熱交換媒体が導出され、
前記伝熱管群の配置領域を２分する鉛直面の両側に前記ホットレグ領域と前記コールドレグ領域とが分かれて位置し、
前記ホットレグ領域の側の前記伝熱管群の中の前記熱交換媒体の温度は前記コールドレグ領域の側の前記伝熱管群の中の前記熱交換媒体の温度よりも高く、
前記複数の第１筒の複数の第１内径は互いに等しく、前記複数の第２筒の複数の第２内径は互いに等しく、前記第１内径は前記第２内径に等しく、
前記複数の第１オリフィスの複数の第１外径の各々は、前記複数の第２オリフィスの複数の第２外径のうちの最小のものよりも小さい気水分離方法。
【請求項１２】
前記複数の第１外径が互いに等しく、前記複数の第２外径は互いに等しい請求項１１の気水分離方法。
【請求項１３】
前記複数の第１筒の各々は、その内周面に第１旋回羽根が固着され、
前記複数の第２筒の各々は、その内周面に第２旋回羽根が固着される請求項１１又は１２の気水分離方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、気水分離器群、及び、気水分離方法に関し、特に、タービン発電機のように水蒸気を用いる設備の気水分離器の気水分離効率が改善される気水分離器群、及び、気水分離方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
タービン発電機のように水蒸気を用いて発電する発電設備を構成する蒸気発生器は、エロージョン防止とエネルギー伝達効率低下の防止のために、気水分離器を備えている。図４は、原子力プラントで用いられている蒸気発生器を示し、概略多数本のＵ字管群１０１と気水分離器群１１１、及び、湿分分離器群１１２とで構成されている。Ｕ字管群１０１は、コールドレグ領域１０１Ａとホットレグ領域１０１Ｂに亘って配置されている。図５は、多数本のＵ字管の集合体であるＵ字管群１０１の配置領域の上方領域に配置される多数の気水分離器要素１０２の集合を示している。Ｕ字管群１０１の一方の各管端には、原子炉の炉心、火力発電の燃焼炉のような蒸気発生部で発生した高温の加圧水が流入し、他方の各管端から流出する。Ｕ字管群１０１の配置領域に２次的に導入される水１０３は、図４，５に示されるように、Ｕ字管群１０１の外側面で加熱され蒸発する。水の一部は、このように激しく蒸発する蒸気に撹拌され蒸気に随伴し粒径が様々に異なる水滴になって、蒸気とともに気水分離器群１１１の気水分離器要素１０２に２相流として流入する。このような２相流から液部分を分離して蒸気をタービン部に送ることが重要である。図４に示されるように、一次冷却水（熱交換媒体）は、ホットレグ領域１０１ｂの下方部位１１３から導入され、上方のＵ字部で転回してコールドレグ領域１０１Ａの下方部位１１４から導出される。気水分離器群１１１により湿分が除かれた蒸気１１４は、この蒸気発生器の頂部１１５から取り出される。二次冷却媒体１１６は、Ｕ字管の間にあって一次冷却媒体と熱交換する。
【０００３】
Ｕ字管群１０１の管内を通る高温加圧水は、Ｕ字管の前半部分と後半部分では、当然に温度が異なり、且つ、Ｕ字管群１０１の中心面Ｓで分割される右半分領域と左半分領域で管外へ加えられる熱量が異なる。管外において水流量が小であり、且つ、蒸気流量が大である領域はホットレグ領域といわれ、水流量が大であり、且つ、蒸気流量が小である領域は、コールドレグ領域といわれる。ホットレグ領域とコールドレグ領域とでは、それぞれの２相流の水と蒸気の割合が異なっている。
【０００４】
気水分離器要素１０２は、蒸気／水で表される比に関係してその気水分離性能が異なる。気水分離器要素１０２の設計は、分離して取り除く液分が蒸気／水の比に対応して適正であることが望まれる。今後により高性能化が求められる高性能気水分離器は、ホットレグ領域とコールドレグ領域とで区分けされて設計され両領域で分離性能が個別に適正化され、気液分離効率がより改善されることが望まれる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、気液分離効率がより改善される気水分離器群、及び、気水分離方法を提供することにある。
本発明の他の課題は、蒸気／水の比に基づいて分離性能が個別的に適正化されて、気液分離効率がより改善される気水分離器群、及び、気水分離方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
その課題を解決するための手段が、下記のように表現される。その表現中に現れる技術的事項には、括弧（）つきで、番号、記号等が添記されている。その番号、記号等は、本発明の実施の複数・形態又は複数の実施例のうちの少なくとも１つの実施の形態又は複数の実施例を構成する技術的事項、特に、その実施の形態又は実施例に対応する図面に表現されている技術的事項に付せられている参照番号、参照記号等に一致している。このような参照番号、参照記号は、請求項記載の技術的事項と実施の形態又は実施例の技術的事項との対応・橋渡しを明確にしている。このような対応・橋渡しは、請求項記載の技術的事項が実施の形態又は実施例の技術的事項に限定されて解釈されることを意味しない。
【０００７】
本発明による気水分離器群は、水流量が比較の上で多く蒸気流量が比較の上で少ないコールドレグ領域（４）に対応して配置される第１気水分離器群と、水流量が比較の上で少なく蒸気流量が比較の上で多いホットレグ領域（３）に対応して配置される第２気水分離器群とを含んでいる。第１気水分離器群は、複数の第１気水分離器単位（８ｃ）を要素としている。第１気水分離器単位（８ｃ）は、筒状の第１ライザ（１１）と、第１ライザ（１１）の第１出口側に第１開口端が位置づけられる第１オリフィス（１２）と、第１ライザ（１１）と第１開口端を囲む第１ダウンカマバレル（９）とを備えている。第１ライザ（１１）の内周面を流動する第１液分（１６）は、第１ライザ（１１）の第１後流側端縁を経由して、第１ライザ（１１）の外周面と第１ダウンカマバレル（９）の内周面とを流動し、第１オリフィス（１２）の開口端と第１ライザ（１１）の開口端との間に第１隙間幅（Ａ−Ｄ）が与えられている。第２気水分離器群は、複数の第２気水分離器単位（８ｈ）を要素としている。第２気水分離器単位（８ｈ）は、筒状の第２ライザ（１１）と、第２ライザ（１１）の第２出口側に第２開口端が位置づけられる第２オリフィス（１２）と、第２ライザ（１１）と第２開口端を囲む第２ダウンカマバレル（９）とを備え、第２ライザ（１１）の内周面を流動する第２液分（１６）は、第２ライザ（１１）の第２後流側端縁を経由して、第２ライザ（１１）の外周面と第２ダウンカマバレル（９）の内周面とを流動し、第２オリフィス（１２）の開口端と第２ライザ（１１）の開口端との間に第２隙間幅（Ａ−Ｄ）が与えられ、複数の第１気水分離器単位のうちの少なくとも１つの第１隙間幅（Ａ−Ｄ）は、複数の第２気水分離器単位のうちの少なくとも１つの第２隙間幅（Ａ−Ｄ）よりも大きい。コールドレグ領域（４）では、ホットレグ領域との比較の上で、その蒸気流分に対する水流分の比がより多い。このように多い流量の水流は、より広い（より大きい）第１隙間幅の環状隙間を通って第１ダウンカマバレル（９）に適正に流入し、その環状隙間の領域で水流が停滞せず、第１オリフィス（１２）内に侵入する水分の量が有効に少なく制限される。
【０００８】
第１ライザ（１１）に軸心線方向に導入される同伴の２相流に軸心線方向に直交する成分を与えて２相流を旋回させる第１旋回羽根が追加されることが好ましい。第２ライザ（１１）に軸心線方向に導入される同伴の２相流に軸心線方向に直交する成分を与えて２相流を旋回させる第２旋回羽根も同様に追加される。第１ライザ（１１）の内周面を流動する第１液分（１６）と第１ライザ（１１）の外周面又は第１ダウンカマバレル（９）の内周面を流動する第２液分とは逆方向に流動し、特に、鉛直下方に流動し、第２ライザ（１１）の内周面を流動する第２液分と前記第２ライザの外周面又は前記第２ダウンカマバレルの内周面を流動する第２液分とは逆方向に流動し、特に、鉛直下方に流動する。このような鉛直下方の流動は、第１，第２ダウンカマバレル（９）に適正に流入する蒸気流により促進される。
【０００９】
複数の第１気水分離器単位の任意の１つの第１隙間幅（Ａ−Ｄ）は、複数の第２気水分離器単位の任意の１つの第２隙間幅（Ａ−Ｄ）よりも大きい。隙間幅（Ａ−Ｄ）が大きいことは、その断面積が広いことを含む。又は、複数の第１気水分離器単位のうちのホットレグ領域により遠い第１気水分離器単位の第１隙間幅は、複数の第１気水分離器単位のうちのホットレグ領域により近い第１気水分離器単位の第１隙間幅よりも大きい。更には、複数の第２気水分離器単位のうちのコールドレグ領域により遠い第２気水分離器単位の第２隙間幅は、複数の第２気水分離器単位のうちのコールドレグ領域により近い第１気水分離器単位の第２隙間幅よりも小さい。更には、複数の第１気水分離器単位のうちのホットレグ領域により遠い第１気水分離器単位の第１隙間幅は、複数の第１気水分離器単位のうちのホットレグ領域により近い第１気水分離器単位の第１隙間幅よりも大きく、且つ、複数の第２気水分離器単位のうちのコールドレグ領域により遠い第２気水分離器単位の第２隙間幅は、複数の第２気水分離器単位のうちのコールドレグ領域により近い第１気水分離器単位の第２隙間幅よりも小さい。
【００１０】
第１ライザ（１１）の外周面と第１ダウンカマバレル（９）の内周面との間で流動する第１液分の流動に抵抗を与える第１流量制限構造と、第２ライザ（１１）の外周面と第２ダウンカマバレル（９）の内周面との間で流動する第２液分の流動に抵抗を与える第２流量制限構造が更に追加される。複数の第１気水分離器単位のうちの少なくとも１つの第１流量制限構造の抵抗は、複数の第２気水分離器単位のうちの少なくとも１つの第２流量制限構造の抵抗よりも大きい。その抵抗がより大きければ、より多くの水分が適正に流動して、環状空間（１４）の中の蒸気流動を適正に抑制する。抵抗が小さいことは、流量制限構造が特別に設けられないことを含む。
【００１１】
複数の第１気水分離器単位の複数の第１隙間幅（Ａ−Ｄ）は互いに等しく、複数の第２気水分離器単位の複数の第２隙間幅（Ａ−Ｄ）は互いに等しいことは否定されない。隙間幅の調整は、ホットレグ領域とコールドレグ領域でそれぞれに均等に行われることは否定されない。既述の気水分離器の集合が用いられて、蒸気発生器が組み立てられる。
【００１２】
本発明による気水分離方法は、コールドレグ領域（４）に対応して配置される複数の第１筒（１１）の中にコールドレグ領域（４）で生成される第１気水混合流（７）をそれぞれに形成すること、第１気水混合流（７）の蒸気流分を第１気水混合流（７）の後流側に配置される複数の第１オリフィス（１２）に導入すること、第１気水混合流（７）の水流分を複数の第１筒（１１）と複数の第１オリフィス（１２）との間にそれぞれに形成される複数の第１環状隙間（１５）に導入すること、ホットレグ領域（３）に対応して配置される複数の第２筒（１１）の中にホットレグ領域（３）で生成される第２気水混合流（７）を形成すること、第２気水混合流（７）の蒸気流分を第２気水混合流（７）の後流側に配置される複数の第２オリフィス（１２）に導入すること、第２気水混合流（７）の水流分を第２筒（１１）と第２オリフィス（１２）との間にそれぞれに形成される複数の第２環状隙間（１５）に導入することとを含んでいる。複数の第１環状隙間（１５）の複数の断面積のうちの１つの断面積は、複数の第２環状隙間（１５）の複数の断面積のうちの最大の断面積よりも大きい。複数の第１環状隙間（１５）の複数の断面積が互いに等しく、複数の第２環状隙間（１５）の複数の断面積は互いに等しいことは否定されない。
【００１３】
本発明による気水分離方法は、複数の筒（１１）の中に複数の気水混合流（７）をそれぞれに形成すること、気水混合流（７）の蒸気流分を気水混合流（７）の後流側に配置される複数のオリフィス（１２）にそれぞれに導入すること、気水混合流（７）の水流分を複数の筒（１１）と複数のオリフィス（１２）との間にそれぞれに形成される複数の環状隙間（１５）にそれぞれに導入することとを含み、蒸気流分の量と水流分の量との比は、環状隙間（１５）の断面積の広狭に対応している。比である（前記水流分の量）／（前記蒸気流分の量）のより大きい値に対応する１つの断面積は、（前記水流分の量）／（前記蒸気流分の量）のより小さい値に対応する１つの断面積より広い。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図に対応して、本発明による気水分離器群の実施の形態は、伝熱管群が気水分離器群とともに蒸気発生器の容器の中に設けられている。その伝熱管群１と気水分離器群２とは、図１に示されるように、図示されない蒸気発生器の容器壁の中に配置されている。気水分離器群２は、伝熱管群１に対して鉛直方向上方側に配置されている。伝熱管群１は、多数のＵ字管から構成されるＵ字管集合体である。各Ｕ字管は、その一方の管端から熱交換前の熱交換用媒体が導入され他方の管端から熱交換後のその媒体が導出される。その熱交換用媒体は、ボイラー、炉心のような蒸気発生源とＵ字管とから構成される循環路の中で循環している。
【００１５】
伝熱管群１が配置されている配置領域には、既述の蒸気発生器の容器壁の外側から２次熱交換媒体が導入される。２次熱交換媒体として、通常は水が用いられる。２次熱交換媒体は、蒸気発生器の中で概ね全体的に、伝熱管群１の配置領域の下方領域からその上方領域に流れる。その２次熱交換媒体は、伝熱管群１の各管の管壁面に接触して蒸気化する。気化した蒸気は、自らの蒸気圧により出口側に配置されている気水分離器群２に向かって上昇する。その蒸気には、粒径が多様に異なる液滴の状態の液分が含まれ、その液分は蒸気に随伴して蒸気に同伴して上昇する。
【００１６】
伝熱管群１の配置領域を２分する鉛直中心面Ｓの両側に、ホットレグ領域３とコールドレグ領域４が分かれて位置している。ホットレグ領域３の側の伝熱管群１の中の熱交換媒体の温度はコールドレグ領域４の側の伝熱管群１の中の熱交換媒体の温度よりも高いので、ホットレグ領域３の側の２次熱交換媒体の蒸気割合はコールドレグ領域４の側の２次熱交換媒体よりも多い。水流量（液状水の流量）５は、比較上、ホットレグ領域３の側で少なくコールドレグ領域４の側で多い。蒸気流量６は、比較上、ホットレグ領域３の側で多くコールドレグ領域４の側で少ない。
【００１７】
このような気水混合の同伴２相流７は、気水分離器群２の単位気水分離器８に流入する。単位気水分離器８は、ホットレグ領域３に配置される複数の高温側単位気水分離器８ｈと、コールドレグ領域４に配置される複数の低温側単位気水分離器８ｃとから構成されている。単位気水分離器８は、図２に示されるように、円筒状の本体筒を構成するダウンカマバレル９と、ダウンカマバレル９中にダウンカマバレル９に同軸に配置されるライザ１１と、オリフィス１２と、旋回羽根１３とから構成されている。旋回羽根１３は、ライザ１１の内周面に固着される静翼であり、ライザ１１の下端開口から導入される同伴２相流７にライザ１１の中心軸心線のまわりの回転力を与える。旋回羽根１３を通過した２相流は、旋回しながらライザ１１の中で上昇する。
【００１８】
オリフィス１２の下端開口縁の高さ位置は、ライザ１１の上端開口縁の高さ位置に一致し、又は、概ね一致している。図中に、オリフィス１２の外径、特に、その下端開口縁のオリフィス外径は、Ｄで表されている。ライザ１１の内径、特に、その上端開口縁の内径は、Ａで表されている。ダウンカマバレル９とライザ１１の間の環状空間１４は、オリフィス１２又はその下端開口縁とダウンカマバレル９又はその上端開口縁との間の環状隙間１５を介して、ライザ１１の内部の空間に接続・連通している。
【００１９】
図１中に、各単位気水分離器８の各オリフィス外径Ｄが示されている。低温側単位気水分離器８ｃのオリフィス外径Ｄｃ１〜Ｄｃ３は、互いに異なるか又は同じである。以下の記述では、低温側単位気水分離器８ｃのオリフィス外径Ｄｃ１〜Ｄｃ３は同じであり、Ｄｃで代表される。高温側単位気水分離器８ｈのオリフィス外径Ｄｈ１〜Ｄｈ３は、互いに異なるか又は同じである。以下の記述では、高温側単位気水分離器８ｈのオリフィス外径Ｄｈ１〜Ｄｈ３は同じであり、Ｄｈで代表される。全ての単位気水分離器８のライザ１１の内径Ａが共通であれば、下記関係が設定される。
Ｄｃ＜Ｄｈ
但し、下記関係等は否定されない。
Ｄｃ３＜Ｄｃ２＜Ｄｃ１＜Ｄｈ３＜Ｄｈ＜Ｄｈ１
【００２０】
上式は、内径Ａが共通である場合、下記式に等価である。
Ａ−Ｄｃ＞Ａ−Ｄｈ
一般的には、ライザ１１とオリフィス１２との間の環状隙間１５を流れる単位時間当たりの流量がホットレグ領域３の側で少なくコールドレグ領域４の側で多くなるように、外径Ｄと内径Ａとが規定される。
【００２１】
同伴２相流７は、ライザ１１に侵入して旋回羽根１３により回転力を与えられて旋回しながら上昇する過程で、水分（液分）は遠心力によりライザ１１の内周面に押し付けられてその面に吸着し、このようにライザ１１の内周面に吸着する水分１６はその内周面上で蒸気流から随伴力を受けて上昇する。蒸気はライザ１１の中心領域にその多くが分布し、その液分１６はライザ１１の内表面にその多くが分布する。このように吸着して上昇する水分１６の流れは、層流又は液膜１６を形成する。液膜１６の上端部の厚さが環状隙間１５の半径方向幅よりも大きい（広い）場合、液膜の一部は環状空間１４に流入しないで、オリフィス１２の内部に侵入する。このようなことがないように、環状隙間１５の幅は適正に大きく（広く）設定されている。液膜１６の上端部の厚さが環状隙間１５の半径方向幅よりも過度に小さい場合、蒸気分の一部はオリフィス１２に流入しないで、環状空間１４に侵入する。このようなことがないように、環状隙間１５の幅は適正に小さく設定されている。
【００２２】
環状空間１４に侵入する液分１６は、ダウンカマバレル９の内周面とライザ１１の外周面に吸着して下方に流下する。このように流下する液分１６は、図示されない循環路を通されて再び伝熱管群１の下方領域に戻される。
【００２３】
ライザ１１の内周面に吸着する液膜１６の厚さは、単位気水分離器８に流入する水流量と単位気水分離器８に流入する蒸気流量の比に依存する。水流量の割合が蒸気流量の割合に対してより大きい場合、その液膜１６の膜厚はより厚い。水流量の割合が蒸気流量の割合に対してより小さい場合、その液膜１６の膜厚はより薄い。従って、液膜１６の厚さは、比較上、ホットレグ領域３の側でより薄くコールドレグ領域４の側でより厚い。環状隙間１５の幅は、比較上、ホットレグ領域３の側でより薄く（狭く）コールドレグ領域４の側でより厚い（広い）ので、液膜１６の上端部の内周面とオリフィス１２の下端部の外周面との間の隙間は、ホットレグ領域３の側とコールドレグ領域４の側でともに適正に規定され、ホットレグ領域３の側のオリフィス１２に流入する液分が多くなることが適正に抑制され、コールドレグ領域４の側の環状空間１４に流入する蒸気分が多くなってダウンカマバレル９から多くの蒸気分がキャリアンダすることが適正に抑制されている。このように、未分離水のオリフィス１２からの流出と、蒸気のダウンカマバレル９へのキャリアンダが有効に抑制・低減され、気水分離性能が向上している。下降水のキャリアンダの低減は、円滑な下降水の流れを有効に維持することができる。
【００２４】
図３は、本発明による気水分離器群の実施の追加的形態を示している。本実施の形態は、既述の実施の形態に更に流量制限構造２１が追加されている。ダウンカマバレル９とライザ１１の間に環状の流量制限構造体が配置されている。環状空間１４の中で流下する液分の流れは、流量制限構造２１により抵抗を受けて、その液分の流量が適正に維持される。流量制限構造２１の抵抗は、比較上、ホットレグ領域３の側でより小さくコールドレグ領域４の側でより大きい。
【００２５】
このような抵抗値がホットレグ領域３の側とコールドレグ領域４の側とで異なるので、環状空間１４に液が滞留して液がダウンカマバレル９から溢れてオリフィス１２に侵入することが抑制され、更に、環状空間１４の他に同伴する蒸気（キャリアンダ蒸気）が過度に多くなることが抑制される。
【００２６】
環状隙間１５の幅が適正に規定されて環状空間１４に流入する適正な量の液分は、流量制限構造２１により適正な量に制限され、分離された液分の流れが適正に制御され、液分がオリフィス１２に流入する量が適正に制限され、且つ、分離された蒸気のうち環状空間１４の中で同伴流下するキャリアンダ蒸気の量が適正に制限される。
【００２７】
【発明の効果】
本発明による気水分離器群、及び、気水分離方法は、液分を導出する隙間幅が異なる領域で適正に調整され、気液分離効率がより高い。流量制限構造は、その気液分離効率を更に高くする。
【００２８】
また、このような気水分離器群を備えた蒸気発生器により、より湿分の少ない蒸気を発生させ供給することができることになり、タービン発電機のタービン部でのエロージョン防止に有効となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明による気水分離器群の実施の形態を示す断面図である。
【図２】図２は、気液分離器の単位を示す断面図である。
【図３】図３は、気液分離器の他の単位を示す断面図である。
【図４】図４は、原子力プラントで一般に用いられている蒸気発生器の一例を示す断面図である。
【図５】図５は、公知の気液分離器を示す断面図である。
【符号の説明】
４…コールドレグ領域
３…ホットレグ領域
８ｃ…第１気水分離器単位
８ｈ…第２気水分離器単位
１１…第１ライザ（第２ライザ）
１２…第１オリフィス（第２オリフィス）
１４…環状空間
１５…第１環状隙間（第２環状隙間）
１６…第１液分（第２液分
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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