(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状のライザ内に導入された気水混合流を遠心分離して、分離された水は前記ライザの上方に配設されたデッキプレートの下面と前記ライザの上端との間に設けられた隙間から前記ライザの外周面と前記ライザの外周に同軸状に配設された降水胴の内周面との間に環状に形成されたダウンカマー空間に排出し、一方分離された蒸気は前記デッキプレートに蒸気流出口として形成されたオリフィスを通って器外へ放出するようにした気水分離器において、
前記ダウンカマー空間内に鉛直方向に延びる旋回防止板と、
前記降水胴の半径方向外側の位置において前記デッキプレートに貫設されたベント管と、
前記ライザ上面に配置されたデッキプレートの前記オリフィスの上部に配設された気水分離箱とを備え、
該気水分離箱は、前記オリフィスの上方に整列するように天井壁に固定支持された別のオリフィスと、
該別のオリフィス及び前記オリフィスの内径より大きな内径を有し、前記別のオリフィス及び前記オリフィス間に配置される筒状部とを備え、
該筒状部の上端を前記天井壁の下面から離すと共に該筒状部の下端を前記デッキプレートの上面から離すことにより、該筒状部及び前記天井壁間、並びに、該筒状部及び前記デッキプレート間に各々流路を画成する気水分離器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、蒸気発生器に使用される気水分離器に関し、特に加圧水型原子炉用蒸気発生器内に設けられて好適な気水分離器の構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
加圧水型原子炉において一般に使用される竪形蒸気発生器は、タービン駆動用の飽和蒸気を発生させるが、その上部に気水分離器と湿分分離器が設けられている。その気水分離器の構造を図３乃至図５を参照して説明すると、図示しない蒸気発生器内の液面近傍にあって上方へ延出した気水上昇管１は、内部に旋回ベーン３を備え、下方の沸騰領域から蒸気Ｓと熱水Ｗとの混合流Ｍを受け入れて遠心分離操作を行う。これにより、比較的熱水Ｗの多い混合流Ｍ１は気水上昇管１の内面に押し付けられて旋回しつつ上昇し、殆ど蒸気Ｓである混合流Ｍ２は中心部を上昇する。そして、気水上昇管１の上方には水平なデッキプレート５が設けられていて、気水上昇管１の中心部に開口したオリフィス７を通って混合流Ｍ２の部分が上昇し、図示しない湿分分離器へ向かう。
【０００３】
一方、気水上昇管１の内面に沿って上昇した混合流Ｍ１は、オリフィス７の周辺のデッキプレート５の下面に衝突した後、降水胴９に囲まれたダウンカマー空間１１内に流入し、その内の熱水Ｗの大部分は重力によりダウンカマー空間１１内を落下し、蒸気発生器内の加熱沸騰領域に戻る。混合流Ｍ２の蒸気Ｓの一部は旋回力を受けているので混合流Ｍ１に巻き込まれ、デッキプレート５の下方を半径方向外向きにダウンカマー空間１１内に入るが、降水胴９の上端部に設けた接線ノズル１３を通して気水混合流として流出する。その気水混合流の大部分は蒸気Ｓであり、デッキプレート５にあるベント管を通って上方へ向かう。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前述した従来の気水分離器においては、旋回ベーン及び接線ノズルの分離作用により、気体である蒸気Ｓは液体である熱水Ｗから分離され、熱水Ｗがダウンカマー空間内を下降するようになっているのであるが、分離作用に旋回流を利用しているため、気／水剪断力により下降熱水に蒸気が巻き込まれて蒸気発生器内の液面下に戻る。このため、加熱沸騰領域の上部にある熱水の中に蒸気気泡が入り込み、液面を上昇させる。このような液面上昇が急激に起こると、液滴を含む蒸気の上昇流速が増し、ベント管からベースプレートの上方に吹上げ、結果として気水分離機能を低下する虞れがある。
更に、オーバーロードや蒸気発生器内の沸騰給水流の偏りにより、大量の気水混合流が気水分離器の気水上昇管に流入した場合、熱水がオリフィスを越えて上昇し、気水分離機能が低下する恐れがある。
従って、本発明の課題は、分離された熱水への蒸気の伴流を防止し得ると共にオーバーロード等でも気水分離機能が高く保持される気水分離器を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
如上の課題を解決するため、本発明によれば、気水分離器は、内部に旋回ベーンが設けられた気水上昇管と、この気水上昇管を囲んで設けられた該気水上昇管との間に環状のダウンカマー空間を画成する降水胴と、前記気水上昇管及び前記降水胴の上端に狭い間隔を置いて対向すると共に該気水上昇管の中心部に整列するオリフィスを備えたデッキプレートとを有し、前記ダウンカマー空間内に鉛直方向に延びる旋回防止板を設けると共に、前記降水胴の半径方向外側の位置において前記デッキプレートにベント管を貫設し、さらに、前記オリフィスの上部側に、該オリフィスの上方に整列するように天井壁に固定支持された別のオリフィスと、該別のオリフィス及び前記オリフィスの内径より大きな内径を有し、前記別のオリフィス及び前記オリフィス間に配置される筒状部とを備え、該筒状部の上端を前記天井壁の下面から離すと共に下端を前記デッキプレートの上面から離すことにより、該筒状部及び前記天井壁間、並びに、該筒状部及び前記デッキプレート間に各々流路を画成する気水分離箱が設けられて構成される。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下添付の図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
図１及び図２を参照するに、気水分離器２０は、通常１基の蒸気発生器内に、複数、例えば１８乃至２０個、設けられるのであるが、そのライザ即ち気水上昇管２１は、下部が蒸気発生器内の給水中に延出しているが、内部に旋回ベーン２３を備え、上昇する気水混合流（蒸気Ｓと熱水Ｗとからなる。）を受け入れるようになっている。気水上昇管２１を囲んで降水胴２５が設けられ、降水胴２５と気水上昇管２１の間に環状のダウンカマー空間２７が画成されている。ダウンカマー空間２７の上部には旋回防止板２９が、特に図２に示すように、円周方向に等間隔を置いて配設され、更には降水胴２５の下部に設けられた排出口３１を介して蒸気発生器内の給水空間に連通している。又、降水胴２５と気水上昇管２１の上方には、ダウンカマー空間２７を覆うようにデッキプレート３３が水平に設けられ、気水上昇管２１に整列すると共にこれより小さい内径を有する筒状オリフィス３５がデッキプレート２１を貫いて設けられている。そして、デッキプレート３３に貫設されたベント管３７は、降水胴２５の半径方向外側に位置すると共にその下端入口は、降水胴２５の上端より下方に位置している。尚、デッキプレート３３には、降水胴２５から離れてドレン管４５が垂下支持され、ドレン穴４７が設けられている。
【０００７】
降水胴２５のデッキプレート３３側端部には、スロット３９が形成され、このスロット３９の前面を覆う形で内鍔４１がデッキプレート３３の下面に固定されて設けられている。更にデッキプレート３３の上面に立設された接続金具４３によって気水分離箱５０がオリフィス３５の上方に設けられている。
気水分離箱５０の詳細構造を説明すると、筒状オリフィス３５に整列したオリフィス５１が円板状の天井壁５３に固定支持され、天井壁５３の外周に側壁５５が垂下して形成されている。そして天井壁５３から下方に垂下した接続金具５７に円筒５９が支持されている。円筒５９の内径は、筒状オリフィス３５及びオリフィス５１の内径より大きく、且つその上端は天井壁５３の下面から離れて、両者の間に流路を形成している。
【０００８】
以上の構成の気水分離器２０において，気水混合流（蒸気Ｓと熱水Ｗとからなる。）は、旋回ベーン２３によって旋回運動が与えられ、比重の大きい熱水は、気水上昇管２１に押し付けられて液膜流となり上昇し、塗りつぶし矢印に示すようにダウンカマー空間２７に流入し、落下して排出口３１から蒸気発生器内の給水中に戻る。その際、液膜流に巻き込まれていた蒸気成分は、白抜き矢印に示すように、降水胴２５のスロット３９を通り外向きに流れ、ベント管３７を通ってデッキプレート３３の上方へ流出する。前記気水混合流の蒸気成分の大部分は、質量が小さいから旋回ベーン２３によっても旋回運動が与えられず、直進して上昇し、筒状オリフィス３５及び気水分離箱５０のオリフィス５１を貫流して上昇する。
【０００９】
而して、蒸気発生器内に発生した上昇給水流に偏りが生じたり、或いはオーバーロードによって、気水上昇管２１内に流入して上昇する気水混合流の熱水成分の割合が大きくなると、旋回ベーン２３により発生した液膜流がオーバーフローして筒状オリフィス３５内に入る。この状態では、分離液膜流はその内面に沿って上昇するが、遠心力が作用しているので先ず、筒状オリフィス３５の上端を乗り越え、内筒５９の内面に衝突し、塗りつぶし矢印に示すようにデッキプレート３３の上面に落下する。更に、内筒５９の上端を乗り越えた液膜流は、側壁５５の内面に衝突し、同様にデッキプレート３３の上に落下する。このように、デッキプレート３３の上に落下した熱水は、ドレン穴４７及びドレン管４５を通って下方の給水空間に戻る。尚、液膜流の衝突に際し、伴流していた蒸気成分は、分離されて上昇する。
【００１０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、分離されてダウンカマー空間を流れる熱水主体の気水混合流から旋回防止板によって同伴蒸気が除去され、熱水のみを下方に戻して液位の変動を抑制することができる。更に、オーバーロードなどにより気水上昇管内に流入する熱水部分が相対的に多くなっても、気水分離箱内での衝突作用により熱水と蒸気を分離するので、気水分離効率を高く維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の要部を示す立断面図である。
【図２】図１のII−II線に沿う平断面図である。
【図３】従来の装置の一部切欠き斜視図である。
【図４】図３に示された装置の上面図である。
【図５】図４のＶ−Ｖ線に沿う断面図である。
【符号の説明】
２０  気水分離器
２１  気水上昇管
２３  旋回ベーン
２５  降水胴
２７  ダウンカマー空間
２９  旋回防止板
３１  排出口
３３  デッキプレート
３５  オリフィス
３７  ベント管
３９  スロット
４１  内鍔
４３  接続金具
４５  ドレン管
４７  ドレン穴
５０  気水分離箱
５１  オリフィス
５３  天井壁
５５  側壁
５７  接続金具
５９  内筒
【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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