(57)【要約】【課題】湿分分離器において、小さな圧力損失かつ容易な施工により微小液滴を除去する。【解決手段】実施形態によれば、湿り蒸気から液滴を分離する湿分分離器は、湿り蒸気が通過する流路を形成する筐体と、筐体中の流路方向に垂直な断面にわたり設けられた少なくとも１枚のワイヤメッシュ１１０を有する。ワイヤメッシュ１１０は、互いに平行に互いに第１の間隔をあけて配され長手方向に延びる複数の第１のワイヤ１１１と、互いに平行に互いに第２の間隔をあけて配され第１のワイヤ１１１に直交する方向に延びて第１のワイヤ１１１と互いに交互に前後するように織り合わされた複数の第２のワイヤ１１２とを有する。互いに隣接する第１のワイヤ１１１と互いに隣接する第２のワイヤ１１２によってそれぞれ流路区画１１５が形成される。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
湿り蒸気から液滴を分離する湿分分離器であって、
前記湿り蒸気が通過する流路を形成するように前記流路を包囲して入口側および出口側が開放された筐体と、
前記筐体中の前記流路方向に垂直な断面にわたり設けられた少なくとも１枚のワイヤメッシュと、
を備え、
前記ワイヤメッシュは、
互いに平行に互いに第１の間隔をあけて配され長手方向に延びる複数の第１のワイヤと、
互いに平行に互いに第２の間隔をあけて配され前記第１のワイヤに直交する方向に延びて前記第１のワイヤと互いに交互に前後するように織り合わされた複数の第２のワイヤと、
を有し、
互いに隣接する前記第１のワイヤと互いに隣接する前記第２のワイヤによってそれぞれ流路区画が形成されることを特徴とする湿分分離器。
【請求項２】
前記第１の間隔と前記第２の間隔はほぼ等しいことを特徴とする請求項１に記載の湿分分離器。
【請求項３】
前記ワイヤメッシュを２枚以上備え、
前記複数のワイヤメッシュは、前記複数のワイヤメッシュを前記流路の方向に投影した場合に、前記複数のワイヤメッシュの前記第１のワイヤと前記第２のワイヤとによって区画された複数の流路区画が互いにほぼ同じ大きさを有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の湿分分離器。
【請求項４】
前記第１のワイヤは鉛直方向に延びて親水処理を施していることを特徴とする請求項１ないし請求項３の少なくとも一項に記載の湿分分離器。
【請求項５】
前記第２のワイヤは水平方向に延びて撥水処理を施していることを特徴とする請求項１ないし請求項４の少なくとも一項に記載の湿分分離器。
【請求項６】
湿り蒸気を受け入れて前記湿り蒸気の流路断面にわたり設けられた少なくとも１枚のワイヤメッシュを有して前記湿り蒸気から液滴を分離する湿分分離器と、
前記湿分分離器で前記液滴が分離された液滴分離後蒸気を受け入れて湿分を除去して湿分除去後の蒸気を流出させる波板またはサイクロン型の湿分分離器と、
前記湿分除去後の蒸気を受け入れて加熱用蒸気で加熱する加熱器と、
を備え、
前記ワイヤメッシュは、
互いに平行に互いに第１の間隔をあけて配され長手方向に延びる複数の第１のワイヤと、
互いに平行に互いに第２の間隔をあけて配され前記第１のワイヤに直交する方向に延びて前記第１のワイヤと互いに交互に前後するように織り合わされた複数の第２のワイヤと、
を有し、
互いに隣接する前記第１のワイヤと互いに隣接する前記第２のワイヤによってそれぞれ流路区画が形成されることを特徴とする湿分分離加熱器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、湿り蒸気から液滴を分離する湿分分離器、およびこれを用いた湿分分離加熱器に関する。
【背景技術】
【０００２】
原子力プラントでは、熱効率を向上させるため、再生再熱サイクルが採用されるのが一般的である。再生サイクルとは、復水器で放出される熱量を少なくするために、蒸気タービンの途中段から蒸気を抽出し、その熱で復水および給水を加熱する方式である。
【０００３】
再熱サイクルとは、高圧タービンで仕事をした湿り度の高い蒸気を湿分分離器によって湿分を除去した後、加熱器によって過熱蒸気とし、これを低圧タービンへ導入する方式である。この再熱サイクルで用いられるのが湿分分離器と加熱器が一体となった湿分分離加熱器（ＭＳＲ：Ｍｏｉｓｔｕｒｅ  Ｓｅｐａｒａｔｏｒ  Ｒｅｈｅａｔｅｒ）である。ＭＳＲは、最新型の原子力プラントでは、ＢＷＲ（Ｂｏｉｌｉｎｇ  Ｗａｔｅｒ  Ｒｅａｃｔｏｒ）、ＰＷＲ（Ｐｒｅｓｓｕｒｉｚｅｄ  Ｗａｔｅｒ  Ｒｅａｃｔｏｒ）を問わず採用されている。
【０００４】
ＭＳＲでは、湿分分離器に波板が使用されている。この波板の特性としてある粒径以下の微小液滴が除去できない、すなわちキャリーオーバが発生してしまうという課題がある。このため波板出口において湿り度を０％にすることは困難である。
【０００５】
ＭＳＲでは、キャリーオーバした液滴を含んだ蒸気を加熱器によって加熱することで、液滴を蒸発させるとともに蒸気を過熱蒸気の状態にする。このため、キャリーオーバ分の液滴を気化させるためのエネルギーが余分に消費される。この課題を解決するために、ワイヤメッシュ積層構造を波板入口に設けることで、液滴を粗大化させ、波板出口での湿り度を０％まで低減させる技術が知られている。しかしながら、ワイヤメッシュの具体的な構成についての技術は知られていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１１／０２１６８７２号明細書
【特許文献２】米国特許出願公開第２０１２／０１３１８９１号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来の波板を用いた湿分分離器は、長期間の使用に耐え得る信頼性があるが、数十μｍ以下の微小液滴が捕獲できない。このため、湿分分離器からのキャリーオーバが発生し、蒸気タービンにおいて湿り損失を発生させてしまうという課題がある。そこで、液滴径を粗大化させるための装置を、波板による湿分分離器の上流側に設置することで微小液滴除去を行うことを考える。この際、施工が容易で製造コストも安く、圧損も比較的小さなワイヤメッシュ積層構造を採用したい。ところが、従来はコストが高くつく複雑なワイヤの編み方により微小液滴除去を行っていた。
【０００８】
そこで本発明の実施形態は、湿分分離器において、小さな圧力損失かつ容易な施工により微小液滴を除去することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述の目的を達成するため、本実施形態は、湿り蒸気から液滴を分離する湿分分離器であって、前記湿り蒸気が通過する流路を形成するように前記流路を包囲して入口側および出口側が開放された筐体と、前記筐体中の前記流路方向に垂直な断面にわたり設けられた少なくとも１枚のワイヤメッシュと、を備え、前記ワイヤメッシュは、互いに平行に互いに第１の間隔をあけて配され長手方向に延びる複数の第１のワイヤと、互いに平行に互いに第２の間隔をあけて配され前記第１のワイヤに直交する方向に延びて前記第１のワイヤと互いに交互に前後するように織り合わされた複数の第２のワイヤと、を有し、互いに隣接する前記第１のワイヤと互いに隣接する前記第２のワイヤによってそれぞれ流路区画が形成されることを特徴とする。
【００１０】
また、本実施形態に係る湿分分離加熱器は、湿り蒸気を受け入れて前記湿り蒸気の流路断面にわたり設けられた少なくとも１枚のワイヤメッシュを有して前記湿り蒸気から液滴を分離する湿分分離器と、前記湿分分離器で前記液滴が分離された液滴分離後蒸気を受け入れて湿分を除去して湿分除去後の蒸気を流出させる波板またはサイクロン型の湿分分離器と、前記湿分除去後の蒸気を受け入れて加熱用蒸気で加熱する加熱器と、を備え、前記ワイヤメッシュは、互いに平行に互いに第１の間隔をあけて配され長手方向に延びる複数の第１のワイヤと、互いに平行に互いに第２の間隔をあけて配され前記第１のワイヤに直交する方向に延びて前記第１のワイヤと互いに交互に前後するように織り合わされた複数の第２のワイヤと、を有し、互いに隣接する前記第１のワイヤと互いに隣接する前記第２のワイヤによってそれぞれ流路区画が形成されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の実施形態によれば、湿分分離器において、小さな圧力損失かつ容易な施工により微小液滴の除去が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第１の実施形態に係る湿分分離加熱器を含むタービンシステムの構成を示す系統図である。
【図２】第１の実施形態に係る湿分分離加熱器の構成を示す立断面図である。
【図３】第１の実施形態に係る湿分分離器のワイヤメッシュの構成を示す立面図である。
【図４】第１の実施形態に係る湿分分離器のワイヤメッシュの断面について説明するための図３のＩＶ−ＩＶ線矢視立断面であり、（ａ）は円形断面、（ｂ）は楕円断面の場合である。
【図５】第１の実施形態に係る湿分分離器のワイヤメッシュの積層構造を示す立面図である。
【図６】第１の実施形態に係る湿分分離器の積層されたワイヤメッシュの断面について説明するための図５のＶＩ−ＶＩ線矢視立断面である。
【図７】第１の実施形態に係る湿分分離器のワイヤメッシュの隙間間隔の決定方法を説明するためのグラフである。
【図８】第１の実施形態に係る湿分分離器のワイヤメッシュでの液滴径粗大化効果を確認する試験体系を示す立断面図である。
【図９】第１の実施形態に係る湿分分離器のワイヤメッシュの隙間間隔の影響に関する実験結果を示すグラフである。
【図１０】第２の実施形態に係る湿分分離器のワイヤメッシュの構成を示す立面図である。
【図１１】第２の実施形態に係る湿分分離器のワイヤメッシュの親水ワイヤでの作用を説明する斜視図である。
【図１２】第２の実施形態に係る湿分分離器のワイヤメッシュの撥水ワイヤでの作用を説明する斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係る湿分分離器および湿分分離加熱器について説明する。ここで、互いに同一または類似の部分には、共通の符号を付して、重複説明は省略する。
【００１４】
［第１の実施形態］
図１は、第１の実施形態に係る湿分分離器を含むタービンシステムの構成を示す系統図である。ＢＷＲでは原子炉圧力容器（図示せず）、あるいはＰＷＲでは蒸気発生器（図示せず）で発生した蒸気は、主蒸気管１からタービンシステム５０に流入する。主蒸気管１から流入した湿り蒸気は、分岐して、一方は、高圧タービン２に流入する。他方は、加熱器２００に流入し、湿分分離器１００から流入する湿分除去後の蒸気を加熱した後に、高圧給水加熱器９に加熱用として流入し、ドレンとなる。
【００１５】
高圧タービン２に流入した蒸気の湿り度は僅かであるが、高圧タービン２で仕事をすることにより、エンタルピが低下、エントロピが増大する。この結果、湿り度が増大し湿り蒸気となる。高圧タービン２から排出された湿り蒸気は、湿分分離加熱器５００に流入する。湿分分離加熱器５００では、まず、湿分分離器１００で湿分を除去され、この後、加熱器２００において前述の主蒸気と熱交換し、加熱される。
【００１６】
湿分分離加熱器５００で、湿分を除去され加熱された蒸気は、低圧タービン３に流入し、仕事をした後、復水器５において冷却されて復水となる。復水器５から流出した復水は、復水ポンプ６により低圧給水加熱器７に送水され加熱される。低圧給水加熱器７で加熱された復水は、給水ポンプ８により加圧され、給水として高圧給水加熱器９に送られる。高圧給水加熱器９において加熱された給水は、ＢＷＲでは原子炉圧力容器（図示せず）、あるいはＰＷＲでは蒸気発生器（図示せず）に送水される。
【００１７】
図２は、湿分分離加熱器５００の構成を示す立断面図である。湿分分離加熱器５００は、湿分分離器１００、加熱器２００、およびこれらを収納する筐体５１０を有する。筐体５１０は、入口開口５１１および出口開口５１２が形成されており、蒸気は入口開口５１１から流入し、筐体５１０内を水平に流れ、出口開口５１２から流出可能に構成されている。湿分分離器１００は、ワイヤメッシュ１１０、および液滴除去部１５０を有する。入口開口５１１から、ワイヤメッシュ１１０、液滴除去部１５０、加熱器２００の順に配列されている。
【００１８】
ワイヤメッシュ１１０は、流入する液滴を捕獲して液膜として集積する。この液膜は離脱し粗大化した液滴となってワイヤメッシュ１１０から蒸気の流れに乗って流出する。液滴除去部１５０は、ワイヤメッシュで粗大化された液滴を含む蒸気を受け入れて、液滴を蒸気から分離して、ドレンとして下方に排出する。液滴除去部１５０は、たとえば、サイクロン型や波板型などである。粗大化され直径が大きくなった液滴は、遠心力や慣性力が働きやすいことから、液滴を粗大化させることは、湿分分離器における湿分の分離効率を向上させる。
【００１９】
図３は、湿分分離器１００のワイヤメッシュ１１０の構成を示す立面図である。ワイヤメッシュ１１０は、複数の第１のワイヤ１１１、および複数の第２のワイヤ１１２を有する。複数の第１のワイヤ１１１は、互いに平行に所定の間隔を持って水平方向に配列されている。また、複数の第２のワイヤ１１２も、互いに平行に所定の間隔を持って鉛直方向に配列されている。第１のワイヤ１１１と第２のワイヤ１１２は互いに直交している。
【００２０】
また、第１のワイヤ１１１と第２のワイヤ１１２とは、平織りに織り合わされている。すなわち、一定のピッチで配列された第１のワイヤ１１１と、一定のピッチで配列された第２のワイヤ１１２とが１本ずつ互いに交わるように織り合わされている。
【００２１】
互いに隣接する第１のワイヤ１１１と、互いに隣接する第２のワイヤ１１２とは、これらに囲まれた流路区画１１５を形成する。いずれの流路区画１１５も同じ大きさに形成されている。ここで、同じ大きさとは、形状が相似で、かつ互いに対応する辺の長さが等しいことをいうものとする。
【００２２】
第１のワイヤ１１１の断面は、円形である。ただし、円形には限定されず、多角形状、あるいは楕円形でもよい。ただし、扁平の度合いは小さい方が望ましい。
【００２３】
なお、第１のワイヤ１１１が水平で、第２のワイヤ１１２が鉛直方向に配列されている例を示したが、相互の関係を維持しながら、全体として面内で回転した状態に配列されていてもよい。
【００２４】
図４は、ワイヤメッシュの断面について説明するための図３のＩＶ−ＩＶ線矢視立断面であり、（ａ）は円形断面、（ｂ）は楕円断面の場合である。ただし、断面をとった部分のみ表示し、その後方にある第２のワイヤ１１２の図示を省略している。たとえば、図４（ａ）に示すように、上流側から蒸気の流れに乗って、複数の液滴７１１がメッシュに流入してくる。今、複数の液滴７１１が、メッシュに付着し小さな液膜７２１が形成される。それにさらに液滴７１１が付着して成長すると、第１のワイヤ１１１の両側から成長した液膜７２１同士が結合して、互いに隣接する２本の第１のワイヤ１１１および互いに隣接する２本の第２のワイヤ１１２（図３）に囲まれた空間を塞ぐような液膜７２１が形成される。
【００２５】
この液膜７２１には、気流による圧力がかかる。一方、液膜７２１は、液膜７２１と第１のワイヤ１１１間の付着力で第１のワイヤ１１１に付着している。この付着力は、図４（ａ）で太く表示した液膜７２１と第１のワイヤ１１１間の付着部７３１でのせん断応力と付着部７３１の面積の積にほぼ等しい力とバランスしている。図４（ｂ）で示した断面形状が楕円形のワイヤ１１３の場合も、液膜７２３に掛かる力は、図４（ｂ）で太く表示した液膜７２３とワイヤ１１３間の付着部７３３でのせん断応力と付着部７３３の面積の積にほぼ等しい力とバランスしている。
【００２６】
せん断応力の限界値は、円形断面の場合も楕円形断面の場合も同じと考えられる。付着部の面積が大きいほど、せん断応力と付着部の面積の積で近似される付着力は大きくなる。すなわち、円形断面の方が、より大きな付着力を有し、液膜の厚さが厚くなるまで、ワイヤで保持可能ということになる。
【００２７】
なお、ワイヤの直径とワイヤ間の間隔は、対象とする液滴の直径に対して最も効果的な寸法を、実験等によって選定すればよい。
【００２８】
複数の第１のワイヤ１１１間の間隔（第１の間隔）と、複数の第２のワイヤ１１２間の間隔（第２の間隔）は、ほぼ等しい。なお、等しくない場合でもよいが、等しい方が好ましい。
【００２９】
図５は、ワイヤメッシュの積層構造を示す立面図である。図５は、流れの上流から、第１のワイヤメッシュ１１０ａ、第２のワイヤメッシュ１１０ｂ、第３のワイヤメッシュ１１０ｃ、および第４のワイヤメッシュ１１０ｄの順に並べて重ね合わせたものである。第１のワイヤメッシュ１１０ａの第１のワイヤ１１１ａの第１の間隔と第２のワイヤ１１２ａの第２の間隔は等しい。第２のワイヤメッシュ１１０ｂ、第３のワイヤメッシュ１１０ｃおよび第４のワイヤメッシュ１１０ｄは、第１のワイヤメッシュ１１０ａと同一構造である。
【００３０】
第２のワイヤメッシュ１１０ｂの複数の第１のワイヤ１１１ｂのそれぞれは、第１のワイヤメッシュ１１０ａの第１のワイヤ１１１ａに平行に配され、第１のワイヤメッシュ１１０ａの互いに隣接する２本の第１のワイヤ１１１ａ間の中間の位置に配される。同様に、第２のワイヤメッシュ１１０ｂの複数の第２のワイヤ１１２ｂのそれぞれは、第１のワイヤメッシュ１１０ａの第２のワイヤ１１２ａに平行に配され、第１のワイヤメッシュ１１０ａの互いに隣接する２本の第２のワイヤ１１２ａ間の中間の位置に配される。
【００３１】
すなわち、第１のワイヤメッシュ１１０ａと第２のワイヤメッシュ１１０ｂを流路の方向に投影した場合に、第１のワイヤメッシュ１１０ａの第１のワイヤ１１１ａと第２のワイヤ１１２ａ、および第２のワイヤメッシュ１１０ｂの第１のワイヤ１１１ｂと第２のワイヤ１１２ｂとによって区画された複数の流路区画１１５が互いに同じ大きさを有する。
【００３２】
また、第３のワイヤメッシュ１１０ｃの第１のワイヤ１１１ｃと第２のワイヤ１１２ｃのそれぞれは、第１のワイヤメッシュ１１０ａの第１のワイヤ１１１ａと第２のワイヤ１１２ａのそれぞれに重なるような位置に配される。同様に、第４のワイヤメッシュ１１０ｄの第１のワイヤ１１１ｄと第２のワイヤ１１２ｄのそれぞれは、第２のワイヤメッシュ１１０ｂの第１のワイヤ１１１ｂと第２のワイヤ１１２ｂのそれぞれに重なるように配される。
【００３３】
ここで、積層されるワイヤメッシュの数は４枚には限らない。２枚以上であればよい。この場合、流れ方向に積層された複数のワイヤメッシュのうち、入口から奇数番目のワイヤメッシュは、流路の方向に投影した場合、第１のワイヤメッシュ１１０ａと重なるように配設される。同様に、入口から偶数番目のワイヤメッシュは、第２のワイヤメッシュ１１０ｂと重なるように配設される。したがって、ワイヤメッシュが３枚以上のいずれの場合であっても、流路方向に投影した場合は、図３に示したものと同様の配置となる。
【００３４】
なお、以上は、流れ方向から投影したワイヤメッシュの位置が２種類の場合であるが、これには限定されない。３種類以上の配置で、流路方向に投影した位置を互いにずらした結果、互いに隣接する図５の上下方向のワイヤと、互いに隣接する図５の左右方向のワイヤとに区画された流路区画１１５が、いずれも互いに同じ大きさであるように配列すれば、３種類以上の配置の場合でもよい。
【００３５】
図６は、図５のＶＩ−ＶＩ線矢視立断面である。ただし、断面をとった部分のみ表示し、その後方にある第２のワイヤ１１２ａ等の図示を省略している。図６に示すように、第３のワイヤメッシュ１１０ｃの第１のワイヤ１１１ｃは、上記の流路方向において、第１のワイヤメッシュ１１０ａの第１のワイヤ１１１ａの後方に配されている。
【００３６】
この結果、流れ方向に移動する液滴７１１が付着可能な個所が付着部７３１ａのみでなく、付着部７３１ｃが加わるため、液滴７１１のワイヤへの付着の確率が増加する。また、液滴７１１が第１のワイヤ１１１ａ、１１１ｃに付着して液膜７２２となった状態では、付着部が、付着部７３１ａおよび付着部７３１ｃと広がっていることから付着面積が増加する。
【００３７】
図７は、第１の実施形態に係る湿分分離器のワイヤメッシュの隙間間隔の決定方法を説明するためのグラフである。横軸は、ワイヤの間隔、すなわち、互いに同じ方向に配列され互いに隣接するワイヤの間隔である。具体的には、ワイヤ間隔Ｄは、ワイヤ間のスパンすなわち中心間距離をＳ、ワイヤ直径をｗとした場合、Ｄ＝Ｓ−ｗである。
【００３８】
縦軸は、平均液滴径ｄａｖおよび圧力損失Δｐである。ワイヤメッシュから流出する液滴の平均値である平均液滴径ｄａｖのワイヤ間隔Ｄへの依存性は、図７の実線の曲線Ａで示されている。ワイヤ間隔Ｄが大きすぎると、ワイヤと衝突する割合が小さくなり、液滴がワイヤメッシュを素通りすることから、ワイヤ間隔Ｄが大きい領域では、ほぼ流入する液滴径ｄｉｎのまま流出することになる。ワイヤ間隔Ｄを狭めていくと、あるワイヤ間隔Ｄ近傍で急に液膜の形成が促進される。このため、ワイヤ間隔Ｄの減少と共に平均液滴径ｄａｖが急増する特性となる。
【００３９】
圧力損失Δｐのワイヤ間隔Ｄへの依存性は、図７の破線Ｂで示されている。圧力損失Δｐは、ワイヤ間隔Ｄが減少するとともに増加する特性となる。
【００４０】
以上のような特性の条件のもとで、圧力損失Δｐを所定の値Δｐｍａｘ以内に抑えるワイヤ間隔Ｄの領域を求めると、Δｐｍａｘに対応するワイヤ間隔ＤをＤｐとすれば、ワイヤ間隔ＤがＤｐ以上の領域である。また、平均液滴径ｄａｖを所定の値ｄａｖｍｉｎ以上とするワイヤ間隔Ｄの領域を求めると、ｄａｖｍｉｎに対応するワイヤ間隔ＤをＤｄａｖとすれば、ワイヤ間隔ＤがＤｄａｖ以下の領域である。この結果、ワイヤ間隔Ｄが、Ｄｐ以上でかつＤｄａｖ以下の領域が必要範囲となる。したがって、ワイヤ間隔Ｄは、この範囲の両端から余裕をとって、曲線Ａおよび曲線Ｂの特性を考慮して決定することになる。
【００４１】
図８は、第１の実施形態に係る湿分分離器のワイヤメッシュでの液滴径粗大化効果を確認する試験体系を示す立断面図である。水平方向に設けられ、両端が開放された円筒状の筐体５１０ａ内に、流れ方向に垂直に流路を塞ぐようにワイヤメッシュ１１０ｔが設けられている。また、ワイヤメッシュ１１０ｔの下流で、筐体５１０ａの断面の中央の位置Ｐに液滴分布測定部８００が設けられている。ワイヤメッシュ１１０ｔは６層である。ワイヤメッシュのワイヤの直径は、０．１ｍｍ程度であり、間隔は１．５ｍｍ程度である。
【００４２】
試験は、筐体５１０ａの入口開口５１１ａから筐体５１０ａ内に、空気中に水を噴霧した噴霧流を流入させ、出口開口５１２ａから流出させた定常状態において液滴分布検出部８００で測定している。
【００４３】
図９は、ワイヤメッシュの隙間間隔の影響に関する実験の結果を示すグラフである。横軸は液滴径［μｍ］、縦軸は質量頻度［％］である。ワイヤメッシュが設けられていない場合、すなわち流入する噴霧流内の液滴の直径の分布は、約２００μｍ付近にピークを有する。一方、ワイヤメッシュ１１０ｔを通過した噴霧流内の液滴の直径の分布は、ピーク位置が約７００μｍ付近にピークを有する。すなわち、液滴径の分布のピークは、約２００μｍから約７００μｍに増大している。
【００４４】
以上のように、本実施形態による湿分分離器１００は、比較的単純な構成であるワイヤメッシュ１１０によって、流入する液滴を粗大化させることから、液滴除去部１５０での湿分の分離効率の向上を図ることができる。このように、小さな圧力損失で、構造が複雑ではなく、容易な施工により、湿分除去効率を確保できる。
【００４５】
［第２の実施形態］
図１０は、第２の実施形態に係る湿分分離器のワイヤメッシュ１２０の構成を示す立面図である。ワイヤメッシュ１２０は、親水ワイヤ１２１、および撥水ワイヤ１２２を有する。親水ワイヤ１２１は、表面に親水加工を施したワイヤである。複数の親水ワイヤ１２１は、互いに平行に一定の間隔（水平方向の間隔）をもって配列され、鉛直方向に延びている。
【００４６】
撥水ワイヤ１２２は、表面に撥水加工を施したワイヤである。複数の撥水ワイヤ１２２は、互いに平行に一定の間隔（鉛直方向の間隔）をもって配列され、水平方向に延びている。ワイヤメッシュ１２０は平織りに織られている。鉛直間隔と水平間隔はほぼ等しく形成されている。
【００４７】
図１１は、親水ワイヤでの作用を説明する斜視図である。液膜７２４が、親水ワイヤ１２１に付着している状態である。液膜７２４の付着部の中の点Ｐにおける外的荷重による状態を考える。いま、湿り蒸気の流れ方向をｙ方向、これに垂直な液膜の広がり方向のうち、鉛直上方をｚ方向、残る方向をｘ方向とする。まず、蒸気の流れによる液膜７２４への力により生ずるのは、点Ｐにおいて、流れ方向（ｙ方向）のせん断力（τｙ）である。また、液膜７２４の自重による力により生ずるのは鉛直下方のせん断力（−τｚ）である。すなわち、いずれも付着面に平行方向である。
【００４８】
図１２は、撥水ワイヤでの作用を説明する斜視図である。液膜７２５が、撥水ワイヤ１２２に付着している状態である。液膜７２５の付着部の中の点Ｑにおける外的荷重による状態を考える。座標方向は、図１１と同様である。まず、蒸気の流れによる液膜７２５への力により生ずるのは、点Ｑにおいて、流れ方向（ｙ方向）のせん断力（τｙ）である。また、液膜７２５の自重による力により生ずるのは鉛直下方の引っ張り応力（−σｚ）である。すなわち、付着面に垂直な方向に液膜７２５を引き剥がそうとする応力が生じている。
【００４９】
ワイヤから液膜が剥がれる際には、剥がれることによって微小な液滴が発生することは好ましくない。付着面に平行な方向のせん断力によって剥がれるよりも、付着面に垂直方向に引き剥がそうとする力が働いたときの方が、液膜の剥がれる際の微小な液滴の発生は多いと考えられる。
【００５０】
このため、付着面に垂直方向に引き剥がそうとする力が働く方の水平方向に延びるワイヤには、撥水ワイヤ１２２が用いられている。他方、鉛直方向に延びるワイヤは、できるだけ液膜を保持できることが望ましいことから、親水ワイヤ１２１が用いられている。
【００５１】
以上のように、本実施形態による湿分分離器は、撥水ワイヤと親水ワイヤとを用いたワイヤメッシュを用いることによって、液滴粗大化の際の微小液滴の発生を抑制する。この結果、液滴除去部１５０での液滴除去効率を向上させる。
【００５２】
［その他の実施形態］
以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。また、各実施形態の特徴を組み合わせてもよい。さらに、これらの実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００５３】
１…主蒸気管、２…高圧タービン、３…低圧タービン、５…復水器、６…復水ポンプ、７…低圧給水加熱器、８…給水ポンプ、９…高圧給水加熱器、５０…タービンシステム、１００…湿分分離器、１１０…ワイヤメッシュ、１１０ａ…第１のワイヤメッシュ、１１０ｂ…第２のワイヤメッシュ、１１０ｃ…第３のワイヤメッシュ、１１０ｄ…第４のワイヤメッシュ、１１０ｔ…ワイヤメッシュ、１１１、１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃ、１１１ｄ…第１のワイヤ、１１２、１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃ、１１２ｄ…第２のワイヤ、１１３…ワイヤ、１１５…流路区画、１２０…ワイヤメッシュ、１２１…親水ワイヤ、１２２…撥水ワイヤ、１５０…液滴除去部、２００…加熱器、５００…湿分分離加熱器、５１０、５１０ａ…筐体、５１１…入口開口、５１１ａ…入口開口、５１２…出口開口、５１２ａ…出口開口、７１１…液滴、７２１、７２２、７２３、７２４、７２５…液膜、７３１、７３１ａ、７３１ｃ、７３３…付着部、８００…液滴分布測定部
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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