JP2006322683A

JP2006322683A - 蒸気発生器

Info

Publication number: JP2006322683A
Application number: JP2005147916A
Authority: JP
Inventors: Yoshiyuki Kondo; 喜之近藤; Jiro Kasahara; 二郎笠原
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2005-05-20
Filing date: 2005-05-20
Publication date: 2006-11-30
Also published as: EP1901002A1; CN101936521A; CN101268307B; WO2006123746A1; EP1901002A8; US7734158B2; CN101268307A; EP1901002A4; US20090022484A1; CN101936521B

Abstract

【課題】蒸気発生器において、気液二相流の流れを均質化することで流れの変動を抑制して高精度な流量制御を可能とする。
【解決手段】中空形状をなす容器１２の下側部に水を供給する供給口１３を設ける一方、上端部に気液二相流を排出する排出口１５を設け、この容器１２内に水を加熱して気液二相流を生成する複数のヒータ１７を設けると共に、容器１２の上端部に気液二相流の気液分布を均質化する整流手段としての多数の貫通孔２０を有する円筒部材１９を設ける。
【選択図】図１

Description

本発明は、ボイラや原子炉などに使用され、流体を加熱することで蒸気を発生させ、この流体と蒸気の気液二相流を生成して排出する蒸気発生器に関する。

ボイラや原子炉などに使用される蒸気発生器にあっては、容器内に導入した流体をヒータや伝熱管などにより加熱することで蒸気（気泡）を発生され、この気泡を含んだ流体、つまり、気液二相流を外部に排出している。その後、この気液二層流は、用途に応じて、気液分離器により蒸気と流体が分離されて使用される。

このような蒸気発生器が適用されたボイラとしては、下記特許文献１に記載されたものがある。この特許文献１に記載されたボイラでは、給水ポンプにより流体を蒸気ドラムに供給し、この蒸気ドラムに供給した流体を循環ポンプにより蒸気発生器に供給し、この蒸気発生器で流体を加熱することで気液二相流の加熱水とし、この気液二相流の加熱水を再び蒸気ドラムに戻し、この蒸気ドラムで気液二相流の加熱を蒸気と高温の液体とに分離し、蒸気を各種の蒸気使用負荷に供給するようにしている。

特開平８−２８５２０４号公報

上述した従来のボイラにあっては、蒸気発生器にて、流体を加熱することで気液二相流の加熱水を生成し、この気液二相流の加熱水を配管を通して蒸気ドラムに戻している。この場合、蒸気発生器内の気液二相流の加熱水が配管に排出されるとき、通路断面積が急激に縮小されるため、気液二相流が縮流して流れが変動してしまうという問題がある。即ち、蒸気発生器で流体が加熱されると、気泡（蒸気）が発生して気液二相流となり、この気泡を含んだ流体が配管に流入するが、このとき、流体中の気泡の量が変動することで振動が発生し、気液二相流の流れが変動する。その結果、気液二相流の振動により静粛性を確保することができず、また、配管内で気液二相流の変動が発生すると、吐出流量をコントロールすることが困難となり、システム全体の効率が低下してしまう。

本発明は上述した課題を解決するものであり、気液二相流の流れを均質化することで流れの変動を抑制して高精度な流量制御を可能とした蒸気発生器を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するための請求項１の発明の蒸気発生器は、下部に流体を供給する供給口が形成されると共に上部に気液二相流を排出する排出口が形成された容器と、該容器内に供給された流体を加熱して気液二相流を生成する加熱手段と、前記容器内にて気液二相流の気液分布を均質化する整流手段とを具えたことを特徴とするものである。

請求項２の発明の蒸気発生器では、前記整流手段は、前記排出口から前記容器内に突出して設けられた多孔を有する円筒部材により構成されたことを特徴としている。

請求項３の発明の蒸気発生器では、前記整流手段は、前記排出口に設けられたオリフィスにより構成されたことを特徴としている。

請求項４の発明の蒸気発生器では、前記整流手段は、前記容器の上部に設けられた多孔を有する整流板により構成されたことを特徴としている。

請求項５の発明の蒸気発生器では、前記整流手段は、前記容器の上部に設けられて一対の固定板により挟持された複数の球体により構成されたことを特徴としている。

請求項６の発明の蒸気発生器では、前記整流手段は、前記容器の上部に設けられた第１整流手段と、前記排出口に設けられた第２整流手段とを有することを特徴としている。

請求項７の発明の蒸気発生器では、前記第１整流手段は、オリフィスにより構成され、前記第２整流手段は、前記排出口から前記容器内に突出して設けられた多孔を有する円筒部材、または多孔を有する整流板、または一対の固定板により挟持された複数の球体により構成されたことを特徴としている。

請求項８の発明の蒸気発生器では、前記第１整流手段は、前記排出口から前記容器内に突出して設けられた多孔を有する円筒部材により構成され、前記第２整流手段は、多孔を有する整流部材により構成され、前記第２整流手段における開口面積を前記第１整流手段における開口面積より小さく設定したことを特徴としている。

請求項９の発明の蒸気発生器では、前記整流手段は前記容器の上部に設けられ、該整流手段により整流された気液二相流を前記排出口に導く円錐形状をなすガイド板が設けられたことを特徴としている。

請求項１の発明の蒸気発生器によれば、下部に流体を供給する供給口が形成されると共に上部に気液二相流を排出する排出口が形成された容器を設け、この容器内に供給された流体を加熱して気液二相流を生成する加熱手段を設けると共に、容器内にて気液二相流の気液分布を均質化する整流手段を設けたので、供給口から容器内に流体が供給されると、加熱手段によりこの流体が加熱されることで気泡を含んだ気液二相流が生成され、整流手段によりこの気液二相流の気液分布が均質化されてから排出口から排出されることとなり、排出口で気液二相流の流れが変動することはなく、高精度な流量制御を可能とすることができる。

請求項２の発明の蒸気発生器によれば、整流手段を、排出口から容器内に突出して設けられた多孔を有する円筒部材としたので、容器内にて生成された気液二相流は、円筒部材の各孔を通過するときに、含有する気泡の大きさが均一化されることとなり、排出口での気液二相流の流れの変動を抑制することができる。

請求項３の発明の蒸気発生器によれば、整流手段を、排出口に設けられたオリフィスとしたので、容器内にて生成された気液二相流は、オリフィスを通過するときに、その圧力が変化することで含有する気泡の分布が均質化されることとなり、排出口での気液二相流の流れの変動を抑制することができる。

請求項４の発明の蒸気発生器によれば、整流手段を、容器の上部に設けられた多孔を有する整流板としたので、容器内にて生成された気液二相流は、整流板の各孔を通過するときに含有する気泡の大きさが均一化されることとなり、排出口での気液二相流の流れの変動を抑制することができる。

請求項５の発明の蒸気発生器によれば、整流手段を、容器の上部に設けられて一対の固定板により挟持された複数の球体としたので、容器内にて生成された気液二相流は、各球体の間隙を通過するときに含有する気泡の大きさが均一化されることとなり、排出口での気液二相流の流れの変動を抑制することができる。

請求項６の発明の蒸気発生器によれば、整流手段を、容器の上部に設けられた第１整流手段と、排出口に設けられた第２整流手段とにより構成したので、容器内にて生成された気液二相流は、２つの整流手段により段階的に均質化されることとなり、排出口での気液二相流の流れの変動を抑制することができる。

請求項７の発明の蒸気発生器によれば、第１整流手段をオリフィスにより構成し、第２整流手段を、排出口から容器内に突出して設けられた多孔を有する円筒部材、または多孔を有する整流板、または一対の固定板により挟持された複数の球体としたので、容器内にて生成された気液二相流は、オリフィスを通過するときに、その圧力が変化することで含有する気泡の分布が均質化され、次に、円筒部材の各孔を通過するときに含有する気泡の大きさが均一化されることとなり、排出口での気液二相流の流れの変動を確実に抑制することができる。

請求項８の発明の蒸気発生器によれば、第１整流手段を排出口から容器内に突出して設けられた多孔を有する円筒部材とし、第２整流手段を、多孔を有する整流部材とし、第２整流手段における開口面積を第１整流手段における開口面積より小さく設定したので、容器内にて生成された気液二相流は、円筒部材の小さい各孔を通過するときに含有する気泡の大きさが均一化され、次に、整流部材の大きな各孔を通過するときに含有する気泡の大きさが再び均一化されることとなり、気泡を事前に小さく均一化して排出口での気液二相流の流れの変動を確実に抑制することができる。

請求項９の発明の蒸気発生器によれば、整流手段を容器の上部に設け、この整流手段により整流された気液二相流を排出口に導く円錐形状をなすガイド板を設けたので、容器内にて生成された気液二相流は、整流手段により均質化されてからガイド板により排出口に導かれて排出されることとなり、気液二相流を均質化した状態で確実に排出口から排出することで、気液二相流の流れの変動を確実に抑制することができる。

以下に添付図面を参照して、本発明に係る蒸気発生器の好適な実施例を詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。

図１は、本発明の実施例１に係る蒸気発生器を表す縦断面図である。

実施例１の蒸気発生器において、図１に示すように、架台１１上には、上端部が球面形状をなす円筒中空形状の容器１２が固定されており、この容器１２の下側部には、流体としての水を供給する供給口１３を有する供給配管１４が固定される一方、容器１２の上端部には、内部で生成した気液二相流を排出する排出口１５を有する排出配管１６が固定されている。また、この容器１２内には、容器１２内に供給された水を加熱して気液二相流を生成する加熱手段として、複数本のヒータ１７が立設され、下端部が架台１１に支持されると共に、上部が複数の支持板１８に支持されている。なお、図示しないが、各支持板１８には、流体が上下に流動可能な多数の連通孔が形成されている。

また、容器１２内には、この容器１２内にて生成された気液二相流の気液分布を均質化する整流手段が設けられ、気液二相流を均質化した後に排出口１５から排出するようにしている。即ち、容器１２内にて、排出配管１６の基端部には容器１２の下方に突出するように円筒部材１９が連結されており、この円筒部材１９は、外周部１９ａと底部１９ｂとからなり、基端部が排出配管１６の排出口１５と連通している。そして、円筒部材１９の外周部１９ａ及び底部１９ｂには、同径をなす多数の貫通孔２０が形成されている。

従って、図示しない供給ポンプにより水が供給口１３から容器１２の内部に供給されると、この流体は複数のヒータ１７によって加熱され、多数の気泡が発生することで高温水に蒸気が混入した気液二相流が生成される。すると、この気泡を含んだ気液二相流は、容器１２内を排出口１５に向かって上昇し、円筒部材１９の各貫通孔２０を通って排出口１５に流出する。

この場合、容器１２内で発生する気泡の大きさや量にはばらつきがあり、容器１２の上端部に滞留し、または気泡同士が合体することで大きな気泡となり、ガス溜まりが発生しやすくなる。すると、この大きな気泡が断続的に排出口１５に流出することとなり、気液二相流中の気泡の量が変動することで振動が発生し、気液二相流の流れが変動してしまう。

ところが、本実施例では、容器１２から排出口１５に至る導入部に多数の貫通孔２０を有する円筒部材２０が設けられているため、容器１２の上端部に気泡が滞留しても、滞留した気泡は、円筒部材２０の各貫通孔２０により通過する大きさとその量が規制されることとなり、容器１２内の大きな気泡が断続的に排出口１５に流出することはない。そのため、容器１２内にて生成された気液二相流は、円筒部材１９の各貫通孔２０を通過するときに、含有する気泡の大きさが均一化されることとなり、排出口１５での気液二相流の流れの変動を抑制することができる。

このように実施例１の蒸気発生器によれば、中空形状をなす容器１２の下側部に水を供給する供給口１３を設ける一方、上端部に気液二相流を排出する排出口１５を設け、この容器１２内に水を加熱して気液二相流を生成する複数のヒータ１７を設けると共に、容器１２の上端部に気液二相流の気液分布を均質化する整流手段としての多数の貫通孔２０を有する円筒部材１９を設けている。

従って、多数の貫通孔２０を有する円筒部材１９により容器１２内の気液二相流の気液分布が均質化されてから排出口１５から排出されることとなり、排出口１５で気液二相流の流れが変動することはなく、高精度な流量制御を可能とすることができる。

また、容器１２内にて、排出配管１６の基端部に容器１２の下方に突出するように円筒部材１９を連結し、この円筒部材１９の外周部１９ａと底部１９ｂに多数の貫通孔２０を形成している。従って、容器１２内にて生成された気液二相流は、容器１２内に突出した円筒部材１９の各貫通孔２０から効率的に排出口１５に流入し、気泡が円筒部材１９の各貫通孔２０を通過するときにその大きさが均一化されることとなり、排出口１５での気液二相流の流れの変動を確実に抑制することができる。

図２は、本発明の実施例２に係る蒸気発生器を表す縦断面図である。なお、前述した実施例で説明したものと同様の機能を有する部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。

実施例２の蒸気発生器において、図２に示すように、架台１１上には容器１２が固定されており、この容器１２の下側部に供給口１３を有する供給配管１４が固定される一方、容器１２の上端部に排出口１５を有する排出配管１６が固定されている。この容器１２内には水を加熱する複数本のヒータ１７が立設され、下端部が架台１１に支持されて上部が複数の支持板１８に支持されている。

また、容器１２に連通する排出口１５には、この容器１２内にて生成された気液二相流の気液分布を均質化する整流手段が設けられ、気液二相流を均質化した後に排出口１５から排出するようにしている。即ち、排出配管１６の中途部にはオリフィス２１が設けられており、排出口１５の流路の一部が狭くなっている。

従って、図示しない供給ポンプにより水が供給口１３から容器１２の内部に供給されると、この流体は複数のヒータ１７によって加熱され、多数の気泡が発生することで高温水に蒸気が混入した気液二相流が生成される。すると、この気泡を含んだ気液二相流は、容器１２内を排出口１５に向かって上昇し、排出口１５から外部に流出する。

この場合、容器１２内で発生する気泡の大きさや量にはばらつきがあり、異なる大きな気泡が断続的に排出口１５を通過して外部に流出することとなり、気液二相流中の気泡の量が変動することで振動が発生し、気液二相流の流れが変動してしまう。

ところが、本実施例では、排出配管１６にオリフィス２１が設けられているため、異なる大きな気泡を含んだ気液二相流中は、このオリフィス２１を通過するとき、排出口１５での流動抵抗が増大して流速が上がることで、ダンピング効果によりオリフィス２１の上流側、つまり、容器１２内の気液二相流の流れの変動が下流側に伝播されることはない。そのため、オリフィス２１の下流側では、気液二相流における気液分布が均質化されることとなり、排出口１５での気液二相流の流れの変動を抑制することができる。

このように実施例２の蒸気発生器によれば、中空形状をなす容器１２の下側部に水を供給する供給口１３を設ける一方、上端部に気液二相流を排出する排出口１５を設け、この容器１２内に水を加熱して気液二相流を生成する複数のヒータ１７を設けると共に、排出配管１６に気液二相流の気液分布を均質化する整流手段としてのオリフィス２１を設けている。

従って、容器１２内の気液二相流がオリフィス２１を通過するとき、この気液二相流の気液分布が均質化されてから排出口１５から排出されることとなり、排出口１５で気液二相流の流れが変動することはなく、高精度な流量制御を可能とすることができる。また、整流手段をオリフィス２１とすることで、簡単な構成で気液二相流の流れの変動を確実に抑制することができる。

図３は、本発明の実施例３に係る蒸気発生器を表す縦断面図である。なお、前述した実施例で説明したものと同様の機能を有する部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。

実施例３の蒸気発生器において、図３に示すように、架台１１上には容器１２が固定されており、この容器１２の下側部に供給口１３を有する供給配管１４が固定される一方、容器１２の上端部に排出口１５を有する排出配管１６が固定されている。この容器１２内には水を加熱する複数本のヒータ１７が立設され、下端部が架台１１に支持されて上部が複数の支持板１８に支持されている。

また、容器１２内には、この容器１２内にて生成された気液二相流の気液分布を均質化する整流手段が設けられ、気液二相流を均質化した後に排出口１５から排出するようにしている。即ち、容器１２の上部であって各ヒータ１７と排出口１５との間には、水平をなす整流板３１が固定されており、この整流板３１には同径をなす多数の貫通孔３２が形成されている。

従って、図示しない供給ポンプにより水が供給口１３から容器１２の内部に供給されると、この流体は複数のヒータ１７によって加熱され、多数の気泡が発生することで高温水に蒸気が混入した気液二相流が生成される。すると、この気泡を含んだ気液二相流は、容器１２内を排出口１５に向かって上昇し、整流板３１の各貫通孔３２を通って排出口１５から外部に流出する。

このとき、容器１２内で発生する気泡はその大きさや量にばらつきがあるが、この気泡を含んだ気液二相流が整流板３１の各貫通孔３２を通過するとき、含有する気泡が分離してその大きさが均一化される。そのため、気泡の大きさが均一化された気液二相流は、整流板３１を通過して更に上昇し、排出口１５からスムースに流出することとなり、この排出口１５での気液二相流の流れの変動を抑制することができる。

このように実施例３の蒸気発生器によれば、中空形状をなす容器１２の下側部に水を供給する供給口１３を設ける一方、上端部に気液二相流を排出する排出口１５を設け、この容器１２内に水を加熱して気液二相流を生成する複数のヒータ１７を設けると共に、容器１２の上部に気液二相流の気液分布を均質化する整流手段としての多数の貫通孔３２を有する整流板３１を設けている。

従って、容器１２内にて生成された気液二相流は、整流板３１の各貫通孔３２を通過するときに気泡の大きさが均一化され、気液二相流の気液分布も均質化されてから排出口１５から排出されることとなり、排出口１５で気液二相流の流れが変動することはなく、高精度な流量制御を可能とすることができる。

図４は、本発明の実施例４に係る蒸気発生器を表す縦断面図である。なお、前述した実施例で説明したものと同様の機能を有する部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。

実施例４の蒸気発生器において、図４に示すように、架台１１上には容器１２が固定されており、この容器１２の下側部に供給口１３を有する供給配管１４が固定される一方、容器１２の上端部に排出口１５を有する排出配管１６が固定されている。この容器１２内には水を加熱する複数本のヒータ１７が立設され、下端部が架台１１に支持されて上部が複数の支持板１８に支持されている。

また、容器１２内には、この容器１２内にて生成された気液二相流の気液分布を均質化する整流手段が設けられ、気液二相流を均質化した後に排出口１５から排出するようにしている。即ち、容器１２の上部であって各ヒータ１７と排出口１５との間には、水平をなす一対の固定板４１，４２が所定の間隔で固定され、この一対の固定板４１，４２の間に同径をなす複数の球体４３が挟持された状態で位置することで、ここに、ほぼ同径をなす複数の連通路が形成される。なお、各固定板４１，４２には、球体４３の径より小さく、連通路より大きい径の貫通孔４１ａ，４２ａが形成されている。

従って、図示しない供給ポンプにより水が供給口１３から容器１２の内部に供給されると、この流体は複数のヒータ１７によって加熱され、多数の気泡が発生することで高温水に蒸気が混入した気液二相流が生成される。すると、この気泡を含んだ気液二相流は、容器１２内を排出口１５に向かって上昇し、複数の球体４３により形成された各連通路を通って排出口１５から外部に流出する。

このとき、容器１２内で発生する気泡はその大きさや量にばらつきがあるが、この気泡を含んだ気液二相流が複数の球体４３により形成された各連通路を通過するとき、含有する気泡が分離してその大きさが均一化される。そのため、気泡の大きさが均一化された気液二相流は、この連通路を通過して更に上昇し、排出口１５からスムースに流出することとなり、この排出口１５での気液二相流の流れの変動を抑制することができる。

このように実施例４の蒸気発生器によれば、中空形状をなす容器１２の下側部に水を供給する供給口１３を設ける一方、上端部に気液二相流を排出する排出口１５を設け、この容器１２内に水を加熱して気液二相流を生成する複数のヒータ１７を設けると共に、容器１２の上部に気液二相流の気液分布を均質化する整流手段として、複数の球体４３を一対の固定板４１，４２で挟持して形成した複数の連通路を設けている。

従って、容器１２内にて生成された気液二相流は、複数の球体４３により形成した複数の連通路を通過するときに気泡の大きさが均一化され、気液二相流の気液分布も均質化されてから排出口１５から排出されることとなり、排出口１５で気液二相流の流れが変動することはなく、高精度な流量制御を可能とすることができる。

図５は、本発明の実施例５に係る蒸気発生器を表す縦断面図である。なお、前述した実施例で説明したものと同様の機能を有する部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。

実施例５の蒸気発生器において、図５に示すように、架台１１上には容器１２が固定されており、この容器１２の下側部に供給口１３を有する供給配管１４が固定される一方、容器１２の上端部に排出口１５を有する排出配管１６が固定されている。この容器１２内には水を加熱する複数本のヒータ１７が立設され、下端部が架台１１に支持されて上部が複数の支持板１８に支持されている。

そして、本実施例では、容器１２内にて生成された気液二相流の気液分布を均質化する整流手段が２組設けられている。即ち、排出配管１６の中途部には、第１整流手段としてオリフィス２１が設けられており、排出口１５の流路の一部が狭くなっている。また、排出配管１６の基端部には、第２整流手段として多数の貫通孔２０が形成された円筒部材１９が容器１２の下方に突出するように設けられている。

このとき、容器１２内で発生する気泡はその大きさや量にばらつきがあり、気液二相流中の気泡が容器１２の上端部に滞留するおそれがあるが、滞留した気泡は円筒部材２０の各貫通孔２０を通過するときにその大きさとその量が規制され、その大きさが均一化される。また、気泡の大きさが均一化された気液二相流が上昇し、排出口１５に流入すると、気泡を含んだ気液二相流中は、オリフィス２１を通過するときに排出口１５での流動抵抗が増大して流速が上がることで、ダンピング効果により気液二相流における気液分布が均質化される。その結果、排出口１５での気液二相流の流れの変動を確実に抑制することができる。

このように実施例５の蒸気発生器によれば、中空形状をなす容器１２の下側部に水を供給する供給口１３を設ける一方、上端部に気液二相流を排出する排出口１５を設け、この容器１２内に水を加熱して気液二相流を生成する複数のヒータ１７を設けると共に、気液二相流の気液分布を均質化する２つの整流手段として、複数の貫通孔２０を有する円筒部材１９とオリフィス２１を設けている。

従って、容器１２内の気液二相流が円筒部材１９の各貫通孔２０を通過するときに気泡の大きさが均一化され、また、気液二相流がオリフィス２１を通過するときに気液分布が均質化されることとなり、排出口１５での気液二相流の流れの変動を抑制して高精度な流量制御を可能とすることができる。

なお、この実施例５では、第２整流手段として複数の貫通孔２０を有する円筒部材１９を適用したが、これに限らず、上述した実施例３で説明した多数の貫通孔３２を有する整流板３１、または、実施例４で説明した一対の固定板４１，４３により挟持した複数の球体４３などを適用してもよい。

図６は、本発明の実施例６に係る蒸気発生器を表す縦断面図である。なお、前述した実施例で説明したものと同様の機能を有する部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。

実施例６の蒸気発生器において、図６に示すように、架台１１上には容器１２が固定されており、この容器１２の下側部に供給口１３を有する供給配管１４が固定される一方、容器１２の上端部に排出口１５を有する排出配管１６が固定されている。この容器１２内には水を加熱する複数本のヒータ１７が立設され、下端部が架台１１に支持されて上部が複数の支持板１８に支持されている。

そして、本実施例では、容器１２内にて生成された気液二相流の気液分布を均質化する整流手段が２組設けられている。即ち、排出配管１６の基端部には、第１整流手段として多数の貫通孔２０が形成された円筒部材１９が容器１２の下方に突出するように設けられている。また、容器１２の上部には、第２整流手段として多数の貫通孔３２が形成された整流板３１が固定されている。そして、整流板３１における各貫通孔３２開口面積を、円筒部材１９における各貫通孔２０の開口面積より小さく設定している。

このとき、容器１２内で発生する気泡はその大きさや量にばらつきがあるが、この気泡を含んだ気液二相流が整流板３１の各貫通孔３２を通過するとき、含有する気泡が分離してその大きさが均一化される。また、気液二相流中の気泡は容器１２の上端部に滞留するおそれがあるが、この気泡が円筒部材２０の各貫通孔２０を通過するときにその大きさとその量が規制され、その大きさが再び均一化される。その結果、排出口１５での気液二相流の流れの変動を確実に抑制することができる。

このように実施例６の蒸気発生器によれば、中空形状をなす容器１２の下側部に水を供給する供給口１３を設ける一方、上端部に気液二相流を排出する排出口１５を設け、この容器１２内に水を加熱して気液二相流を生成する複数のヒータ１７を設けると共に、気液二相流の気液分布を均質化する２つの整流手段として、複数の貫通孔２０を有する円筒部材１９と複数の貫通孔３２を有する整流板３１を設け、整流板３１における各貫通孔３２開口面積を円筒部材１９における各貫通孔２０の開口面積より小さく設定している。

従って、容器１２内の気液二相流が整流板３１の各貫通孔３２を通過するときに気泡の大きさが均一化され、また、円筒部材１９の各貫通孔２０を通過するときにも気泡の大きさが均一化されることとなり、更に、上流側の各貫通孔３２開口面積を下流側の各貫通孔２０の開口面積より小さく設定しており、通路面積の狭い円筒部材１９での圧力損失を防止しながら、排出口１５での気液二相流の流れの変動を確実に抑制して高精度な流量制御を可能とすることができる。

図７は、本発明の実施例７に係る蒸気発生器を表す縦断面図である。なお、前述した実施例で説明したものと同様の機能を有する部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。

実施例７の蒸気発生器において、図７に示すように、架台１１上には容器１２が固定されており、この容器１２の下側部に供給口１３を有する供給配管１４が固定される一方、容器１２の上端部に排出口１５を有する排出配管１６が固定されている。この容器１２内には水を加熱する複数本のヒータ１７が立設され、下端部が架台１１に支持されて上部が複数の支持板１８に支持されている。

そして、本実施例では、容器１２内にて生成された気液二相流の気液分布を均質化する整流手段が２組設けられている。即ち、排出配管１６の基端部には、第１整流手段として多数の貫通孔２０が形成された円筒部材１９が容器１２の下方に突出するように設けられている。また、容器１２の上部には、第２整流手段として一対の固定板４１，４２により複数の球体４３を挟持して形成した複数の連通路が設けられている。

このとき、容器１２内で発生する気泡はその大きさや量にばらつきがあるが、この気泡を含んだ気液二相流が複数の球体４３により形成された連通路を通過するとき、含有する気泡が分離してその大きさが均一化される。また、気液二相流中の気泡は容器１２の上端部に滞留するおそれがあるが、この気泡が円筒部材２０の各貫通孔２０を通過するときにその大きさとその量が規制され、その大きさが再び均一化される。その結果、排出口１５での気液二相流の流れの変動を確実に抑制することができる。

このように実施例７の蒸気発生器によれば、中空形状をなす容器１２の下側部に水を供給する供給口１３を設ける一方、上端部に気液二相流を排出する排出口１５を設け、この容器１２内に水を加熱して気液二相流を生成する複数のヒータ１７を設けると共に、気液二相流の気液分布を均質化する２つの整流手段として、複数の貫通孔２０を有する円筒部材１９と連通路を形成するために固定板４１，４２で挟持した複数の球体４３を設けている。

従って、容器１２内の気液二相流が複数の球体４３により形成された連通路を通過するときに気泡の大きさが均一化され、また、円筒部材１９の各貫通孔２０を通過するときにも気泡の大きさが均一化されることとなり、排出口１５での気液二相流の流れの変動を確実に抑制して高精度な流量制御を可能とすることができる。なお、上流側の各連通路の開口面積を下流側の各貫通孔２０の開口面積より小さく設定することで、通路面積の狭い円筒部材１９での圧力損失を防止することもできる。

図８は、本発明の実施例８に係る蒸気発生器を表す縦断面図である。なお、前述した実施例で説明したものと同様の機能を有する部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。

実施例８の蒸気発生器において、図８に示すように、架台１１上には容器１２が固定されており、この容器１２の下側部に供給口１３を有する供給配管１４が固定される一方、容器１２の上端部に排出口１５を有する排出配管１６が固定されている。この容器１２内には水を加熱する複数本のヒータ１７が立設され、下端部が架台１１に支持されて上部が複数の支持板１８に支持されている。

容器１２内には、この容器１２内にて生成された気液二相流の気液分布を均質化する整流手段として、容器１２の上部に整流板３１が固定され、この整流板３１には多数の貫通孔３２が形成されている。また、容器１２内にて、整流板３１と排出口１５との間には、円錐形状をなすガイド板５１が固定されている。このガイド板５１は、整流板３１で整流された気液二相流を容器１２の上端部に滞留させることなく排出口１５に導くためのものである。

このとき、容器１２内で発生する気泡はその大きさや量にばらつきがあるが、この気泡を含んだ気液二相流が整流板３１の各貫通孔３２を通過するとき、含有する気泡が分離してその大きさが均一化される。そして、気泡の大きさが均一化された気液二相流は、ガイド板５１に沿って上昇し、排出口１５にスムースに流入することとなり、この排出口１５での気液二相流の流れの変動を抑制することができる。

このように実施例８の蒸気発生器によれば、中空形状をなす容器１２の下側部に水を供給する供給口１３を設ける一方、上端部に気液二相流を排出する排出口１５を設け、この容器１２内に水を加熱して気液二相流を生成する複数のヒータ１７を設けると共に、容器１２の上部に気液二相流の気液分布を均質化する整流手段としての多数の貫通孔３２を有する整流板３１を設け、この整流板３１の上方に整流された気液二相流を排出口１５に導くガイド板５１を設けている。

従って、容器１２内にて生成された気液二相流は、整流板３１の各貫通孔３２を通過するときに気泡の大きさが均一化され、均一化された気液二相流はガイド板５１に沿って対理由することなく上昇し、排出口１５からスムースに排出されることとなり、排出口１５で気液二相流の流れが変動することはなく、高精度な流量制御を可能とすることができる。

なお、上述した各実施例にて、本発明の整流手段を円筒部材１９、オリフィス２１、整流板３１、複数の球体４３により構成したが、これらの構成に限るものではなく、容器１２や排出口１５などに超音波発信装置などを設けてもよく、整流手段の個数も１つや２つに限らず、３つ以上設けてもよい。

本発明に係る蒸気発生器は、容器内にて生成された気液二相流の気液分布を均質化してから排出するようにしたものであり、いずれの種類の蒸気発生器にも適用することができる。

本発明の実施例１に係る蒸気発生器を表す縦断面図である。本発明の実施例２に係る蒸気発生器を表す縦断面図である。本発明の実施例３に係る蒸気発生器を表す縦断面図である。本発明の実施例４に係る蒸気発生器を表す縦断面図である。本発明の実施例５に係る蒸気発生器を表す縦断面図である。本発明の実施例６に係る蒸気発生器を表す縦断面図である。本発明の実施例７に係る蒸気発生器を表す縦断面図である。本発明の実施例８に係る蒸気発生器を表す縦断面図である。

符号の説明

１１架台
１２容器
１３供給口
１５排出口
１７ヒータ（加熱手段）
１９円筒部材（整流手段）
２０貫通孔
２１オリフィス（整流手段）
３１整流板（整流手段）
３２貫通孔
４１，４２固定板
４３球体（整流手段）
５１ガイド板

Claims

下部に流体を供給する供給口が形成されると共に上部に気液二相流を排出する排出口が形成された容器と、該容器内に供給された流体を加熱して気液二相流を生成する加熱手段と、前記容器内にて気液二相流の気液分布を均質化する整流手段とを具えたことを特徴とする蒸気発生器。
請求項１に記載の蒸気発生器において、前記整流手段は、前記排出口から前記容器内に突出して設けられた多孔を有する円筒部材により構成されたことを特徴とする蒸気発生器。
請求項１に記載の蒸気発生器において、前記整流手段は、前記排出口に設けられたオリフィスにより構成されたことを特徴とする蒸気発生器。
請求項１に記載の蒸気発生器において、前記整流手段は、前記容器の上部に設けられた多孔を有する整流板により構成されたことを特徴とする蒸気発生器。
請求項１に記載の蒸気発生器において、前記整流手段は、前記容器の上部に設けられて一対の固定板により挟持された複数の球体により構成されたことを特徴とする蒸気発生器。
請求項１に記載の蒸気発生器において、前記整流手段は、前記容器の上部に設けられた第１整流手段と、前記排出口に設けられた第２整流手段とを有することを特徴とする蒸気発生器。
請求項６に記載の蒸気発生器において、前記第１整流手段は、オリフィスにより構成され、前記第２整流手段は、前記排出口から前記容器内に突出して設けられた多孔を有する円筒部材、または多孔を有する整流板、または一対の固定板により挟持された複数の球体により構成されたことを特徴とする蒸気発生器。
請求項６に記載の蒸気発生器において、前記第１整流手段は、前記排出口から前記容器内に突出して設けられた多孔を有する円筒部材により構成され、前記第２整流手段は、多孔を有する整流部材により構成され、前記第２整流手段における開口面積を前記第１整流手段における開口面積より小さく設定したことを特徴とする蒸気発生器。
請求項１に記載の蒸気発生器において、前記整流手段は前記容器の上部に設けられ、該整流手段により整流された気液二相流を前記排出口に導く円錐形状をなすガイド板が設けられたことを特徴とする蒸気発生器。