JP7594982B2 - 蒸気乾燥器 - Google Patents

Description

本発明は蒸気乾燥器に関する。

一般に、沸騰水型原子炉の気水分離システムは、炉心で発生した蒸気と液体の混合流から、蒸気と液体を分離する気液分離器と、気液分離器で分離された湿り蒸気から液滴を除去する蒸気乾燥器とを備える。蒸気乾燥器を通過し液滴を除去された蒸気は、原子炉内から管路を介して蒸気タービンに送られ、タービンブレードを回転させる。

蒸気乾燥器は、気液分離器から放出され液滴を含む湿り蒸気をフードプレートにより誘導し多孔板で流量を配分した後、複数の波板の隣合う２枚の波板の間に形成された蒸気流路で湿り蒸気に含まれる液滴を分離する。

蒸気流路では、湿り蒸気に含まれる液滴が、波板に取り付けられた補助板に張り付き液膜となった後、重力や蒸気流により発生するせん断力によって、補助板に形成されたスリットに流れ込む。スリットに流れ込んだ液滴は、補助板と波板により形成されたドレン流路（液膜排出流路）内を液体となって降下し、湿り蒸気から分離される（例えば、特許文献１）。

この蒸気乾燥器は、横断面の形状が上下で大きく変わらず、短尺化しても基本構造への影響が小さい。そのため、蒸気乾燥器を短尺化して、圧力容器を小型化し、原子炉の製造コストを低減させることが考えられている。

特開２００４－２０５３０２号公報

しかしながら、蒸気乾燥器を短尺化すると蒸気流路やドレン流路も短尺化されるため、液滴を分離する性能が低下する懸念がある。即ち、気水分離器から放出される蒸気の質量流量が短尺化前と変わらない場合、蒸気乾燥器の蒸気流路を通過する単位高さあたりの蒸気の質量流量は短尺化前に比べて相対的に増加する。そのため、単位高さあたりのスリットに流入する液滴の量は相対的に増加し、単位高さあたりのドレン流路を降下する液体が相対的に増加する。

一方、ドレン流路の短尺化により、一旦ドレン流路内に収容され降下した液体が、ドレン流路の下部でスリットから蒸気流路に溢れ、蒸気流によって液滴になって蒸気流路内に再飛散し、蒸気乾燥器から蒸気タービンへ送出される蒸気の湿分が増加する可能性がある。

蒸気乾燥器から送出された蒸気が流入する蒸気タービンは、流入する蒸気の湿分が上限（要求値）より高いとタービンブレードにエロージョン（磨耗的腐食）が発生し、蒸気タービンの健全性を維持することが困難になる。

本発明の目的は、短尺化された蒸気乾燥器において、蒸気流路内からスリットを介してドレン流路に流入し液体となって降下する液滴が、スリットから蒸気流路内に再飛散することを抑制できる蒸気乾燥器を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明は、間隔を介して屹立する少なくとも２枚の板の間に形成されたドレン流路と、前記少なくとも２枚の板のいずれかに設けられ前記ドレン流路を蒸気流路と連通するスリットと、前記少なくとも２枚の板の間に架け渡され、前記ドレン流路において前記スリットに近い領域を上下に分割する横板と、前記横板において前記スリットの反対側に位置する端部から、当該端部を上端として下方に延びるとともに前記少なくとも２枚の板の間に架け渡され、前記ドレン流路を分割する縦板とを備える。

本発明によれば、ドレン流路内を横板と縦板で区切ることでドレン流路内を液体となって降下する液滴が、蒸気流路に再飛散することを抑制でき、蒸気乾燥器を短尺化しても蒸気乾燥器から放出される蒸気の湿分の増加を抑制できる。上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

本発明の第１実施形態に係る蒸気乾燥器が組み込まれた沸騰水型原子炉の原子炉内構造を示す縦断面図である。 本発明の第１実施形態に係る蒸気乾燥器の配置と構造を詳細に示すために一部を断面にした斜視図である。 本発明の第１実施形態に係る蒸気乾燥器が有する複数の蒸気乾燥器ユニットの１列の構造を詳細に示すために一部を断面にした斜視図である。 本発明の第１実施形態に係る蒸気乾燥器の蒸気乾燥器ユニットに備わる蒸気流路の一部分を示す拡大斜視図である。 図４のＡ－Ａ矢視図である。 図４のＢ－Ｂ矢視図である。 図５のＣ－Ｃ矢視図である。 本発明の第１実施形態に係る蒸気乾燥器の蒸気乾燥器ユニットで湿り蒸気から液滴が分離される状態を模式的に示す拡大斜視図である。 蒸気乾燥器において、出口における蒸気の湿分が蒸気タービンの要求値を満たすために必要な入口における蒸気の流速と湿分を示すグラフである。 本発明の第２実施形態に係る蒸気乾燥器の蒸気乾燥器ユニットに備わる蒸気流路の一部分を示す拡大斜視図である。 図１０のＡ１－Ａ１矢視図である。 図１０のＡ２－Ａ２矢視図である。 図１０のＡ３－Ａ３矢視図である。 図１０のＢ－Ｂ矢視図である。 図１１のＣ－Ｃ矢視図である。 本発明の第２実施形態に係る蒸気乾燥器の蒸気乾燥器ユニットの縦断面の模式図（Ａ）と、蒸気流路の入口の高さと湿り蒸気の流速との関係を示すグラフ（Ｂ）である。

以下、図面を用いて、本発明の第１、第２の実施形態による蒸気乾燥器の構成及び動作について説明する。なお、各図において、同一符号は同一部分を示す。

（第１実施形態）
図１は、本実施形態に係る蒸気乾燥器が組み込まれた沸騰水型原子炉の原子炉内構造を示す縦断面図である。

本実施形態に係る蒸気乾燥器１０を有する沸騰水型原子炉１００は、原子炉圧力容器１１０内の原子炉内の冷却水（炉水）を原子炉炉心１２０とダウンカマ１３０との間でインターナルポンプ１４０により循環させている。

その循環の途中で、炉水が原子炉炉心１２０で加熱され、水と蒸気との混合流体となる。その混合流体は、原子炉炉心１２０の真上に配備されている気水分離器１５０に流入し、水と湿り蒸気とに遠心分離される。

気水分離器１５０で分離された湿り蒸気は気水分離器１５０の上方に配備された蒸気乾燥器１０へ放出される。また、気水分離器１５０で分離された水は気水分離器１５０から排出されダウンカマ１３０に降下し、再度、原子炉炉心１２０を循環する炉水となる。気水分離器１５０で水が分離された湿り蒸気は、蒸気乾燥器１０で液滴が分離される。

図２は、本実施形態に係る蒸気乾燥器１０の構造を詳細に示すために一部を断面にした斜視図である。

蒸気乾燥器１０は、気水分離器１５０の側面を覆う円筒状のスカート１１と、スカート１１に載置され気水分離器１５０の上方を覆う円板状の隔離壁１２と、隔離壁１２に載置され隔離壁１２の開口を介してスカート１１の内側に下端が連通する複数（本実施形態では６列）の蒸気乾燥器ユニット１３とを有する。

スカート１１と隔離壁１２とにより、気水分離器１５０から排出される湿り蒸気は効率よく蒸気乾燥器ユニット１３に導かれる。

図３は、本実施形態に係る蒸気乾燥器１０が有する複数の蒸気乾燥器ユニット１３の１列の構造を詳細に示すために一部を断面にした斜視図である。

蒸気乾燥器ユニット１３は、気水分離器１５０から放出された液滴を含む湿り蒸気ＷＳを導入するフードプレート１と、フードプレート１内に導入された湿り蒸気の流量を配分する多孔板２と、多孔板２に対して垂直方向に配列された複数の波板３とを有しており、複数の波板３の隣合う２枚の波板３の間の間隙が、蒸気流路４になっている。

また、蒸気乾燥器ユニット１３の下部には、蒸気乾燥器ユニット１３から降下する液体を収集するドレン樋１４と、ドレン樋１４に収集された液体をダウンカマ１３０に導くドレンダクト１５が設けられている。

図４は、本実施形態に係る蒸気乾燥器１０の蒸気乾燥器ユニット１３に備わる蒸気流路４の一部分を示す拡大斜視図であり、図５は、図４のＡ－Ａ矢視図であり、図６は、図４のＢ－Ｂ矢視図であり、図７は、図５のＣ－Ｃ矢視図である。なお、図７におけるスリット７は矢視とは反対側の補助板５に設けられているため、２点鎖線で示す。

蒸気流路４を挟む２枚の波板３（第１波板３ａと第２波板３ｂ）の各々は、上下に延伸する屈曲部３１と平面部３２を複数有している。屈曲部３１は、蒸気流路４に対して突出する凸部３１ａと、蒸気流路４に対してへこむ凹部３１ｂとを有し、凸部３１ａと凹部３１ｂは平面部３２を挟んで交互に配列されている。

また、蒸気流路４を挟む２枚の波板３の各々の間には、横断面において凸部５１と凹部５２が交互に配列された２枚の補助板５（第１補助板５ａと第２補助板５ｂ）が設けられている。そのため、蒸気流路４は、詳細には第１補助板５ａに対して所定の間隔を隔てて配列される第２補助板５ｂと、第１補助板５ａとの間に形成されている。

また、第１補助板５ａにおける凹部５２は第１波板３ａにおける凹部３１ｂに接合し、第１補助板５ａにおける凸部５１は第１波板３ａにおける凸部３１ａに間隔を隔てて配置される。そして、ドレン流路６は、第１補助板５ａにおける凸部５１と、第１波板３ａにおける凸部３１ａとの間に形成される。

また、蒸気流路４とドレン流路６を連通するスリット７が、例えば、第１補助板５ａにおける凸部５１の蒸気流路４の蒸気流通方向（湿り蒸気ＷＳの矢印方向）における上流側に、第１補助板５ａの上端から下端にわたって形成されている。そのため、第１補助板５ａは複数のスリット７の各々により複数の板に分割されている。

なお、スリット７は、図４に示すように、第１補助板５ａの蒸気流路４の蒸気流通方向（湿り蒸気ＷＳの矢印方向）における上流側の先端５３と、第１波板３ａの凸部３１ａとの間にも形成されている。

また、第２補助板５ｂにおける凹部５２は第２波板３ｂにおける凹部３１ｂに接合し、第２補助板５ｂにおける凸部５１は第２波板３ｂにおける凸部３１ａに間隔を隔てて配置される。そして、ドレン流路６は、第２補助板５ｂにおける凸部５１と、第２波板３ｂにおける凸部３１ａとの間に形成される。

また、第２補助板５ｂにおける凸部５１の蒸気流路４の蒸気流通方向における上流側に、蒸気流路４とドレン流路６を連通するスリット７が第２補助板５ｂの上端から下端にわたって形成されている。そのため、第２補助板５ｂは複数のスリット７の各々により複数の板に分割されている。

ドレン流路６は、図５，６に示すように、湿り蒸気ＷＳに対して上流方向に備わる上流領域６ａと下流方向に備わる下流領域６ｂとを有し、上流領域６ａはスリット７に近い領域となる。上流領域６ａには、図５，７に示すように、少なくとも２枚の板（波板３と補助板５）の間に架け渡され、ドレン流路６においてスリット７に近い領域（上流領域６ａ）を上下（上側領域６ａａと下側領域６ａｂ）に分割する横板（止め板）８が設けられている。

また、横板８より下側のドレン流路６には、図５，７に示すように、横板８においてスリット７の反対側（上流領域６ａと下流領域６ｂの境目）に位置する端部８１から、下方に延びるとともに少なくとも２枚の板（波板３と補助板５）の間に架け渡され（図６参照）、ドレン流路６を分割する縦板（仕切り板）９が設けられている。

縦板９は、図７に示すように、上流領域６ａの下側領域６ａｂと、下流領域６ｂの下側領域６ｂｂとを分割する。これにより、下流領域６ｂの下側領域６ｂｂは、波板３と補助板５と縦板９により前後左右を囲まれている。

図８は、本実施形態に係る蒸気乾燥器１０の蒸気乾燥器ユニット１３で湿り蒸気ＷＳから液滴Ｄが分離される状態を模式的に示す拡大斜視図である。蒸気流路４を通過する湿り蒸気ＷＳに含まれる液滴Ｄは、遠心力により蒸気ＷＳから分離し、補助板５の凹部５２における蒸気流路４の蒸気流通方向（湿り蒸気ＷＳの矢印方向）における下流側に張り付き液膜ＬＦとなる。

液膜ＬＦは、蒸気ＷＳの圧力による剪断力と重力とにより、補助板５の表面を流れ落ち、スリット７から液滴Ｄとなってドレン流路６に流入する。

ドレン流路６は、上流領域６ａが横板８により上下の領域（上側領域６ａａと下側領域６ａｂ）に分割され、上流領域６ａの下側領域６ａｂと下流領域６ｂの下側領域６ｂｂとが縦板９により分割されている。

スリット７から上流領域６ａの上側領域６ａａに流入した液滴Ｄａは、横板８により上流領域６ａの下側領域６ａｂに降下できず、下流領域６ｂの上側領域６ｂａに流入し、上側領域６ｂａから液体Ｌａとなって下側領域６ｂｂに降下する。そして、液体Ｌａはドレン樋１４に降下する。また、スリット７から上流領域６ａの下側領域６ａｂに流入した液滴Ｄｂは、縦板９により下流領域６ｂの下側領域６ｂｂに流入できず液体Ｌｂとなってドレン樋１４に降下する。

［効果］
本実施形態の蒸気乾燥器１０は、上記のように下流領域６ｂの下側領域６ｂｂが、波板３と補助板５と縦板９により周囲を囲まれている。そのため、下流領域６ｂの下側領域６ｂｂを降下する液体Ｌ１は、スリット７から上流領域６ａの下側領域６ａｂに流入する湿り蒸気ＷＳと接しない。したがって、下流領域６ｂの下側領域６ｂｂを降下する液体Ｌ１は、湿り蒸気ＷＳの圧力によって下流領域６ｂの下側領域６ｂｂ内から吹き飛ばされない。よって、液体Ｌ１がスリット７から蒸気流路４に液滴となって再飛散することを抑制し、蒸気乾燥器１０から送出される蒸気の湿分の増加を抑制できる。

また、蒸気乾燥器１０を短尺化することにより、ドレン流路６を降下する液体Ｌの流量が増加し、ドレン流路６の下部で液体Ｌがオバーフローしてスリット７から溢れ、蒸気流によって液滴となって蒸気流路４に再飛散する可能性がある。しかし、本実施形態の蒸気乾燥器１０は、下流領域６ｂの下側領域６ｂｂが波板３と補助板５と縦板９により前後左右を囲まれているため、液体Ｌがスリット７から溢れること抑制し、蒸気流路４に液滴となって再飛散することを抑制できる。

また、凸部５１と凹部５２を有する第１補助板５ａと第２補助板５ｂとの間に蒸気流路４が形成されているため、湿り蒸気ＷＳが蒸気流路４の凹部５２から凸部５１に向かって流れる際に遠心力が働き、質量の大きい液滴Ｄは湿り蒸気ＷＳから分離される。したがって、湿り蒸気ＷＳから液滴Ｄを容易に分離することができる。

また、ドレン流路６が、第１補助板５ａにおける凸部５１と、波板３における凸部３１ａとの間に形成され、スリット７が、第１補助板５ａにおける凸部５１の蒸気流路４の蒸気流通方向における上流側に形成されている。そのため、湿り蒸気ＷＳから遠心力により分離された液滴Ｄを上流側に形成されたスリット７により効率よくドレン流路６に誘導することができる。

また、スリット７が、補助板５の上端から下端にわたって設けられているため、湿り蒸気ＷＳから液滴Ｄを上下方向の広範囲に分離しドレン流路６に誘導することができる。

図９は、蒸気乾燥器１０において、出口における蒸気の湿分が蒸気タービンの要求値を満たすために必要な入口における蒸気の流速と湿分を示すグラフである。

上述のとおり、本実施形態に係る蒸気乾燥器１０は、出口における蒸気の湿分の増加を抑制できる。したがって、図９に示す運転可能領域の減少を抑制することができる。

（第２実施形態）
図１０は、本発明の第２実施形態に係る蒸気乾燥器１０の蒸気乾燥器ユニット１３に備わる蒸気流路４の一部分を示す拡大斜視図である。また、図１１は、図１０のＡ１－Ａ１矢視図であり、図１２は、図１０のＡ２－Ａ２矢視図であり、図１３は、図１０のＡ３－Ａ３矢視図であり、図１４は、図１０のＢ－Ｂ矢視図であり、図１５は、図１１のＣ－Ｃ矢視図である。なお、図１５におけるスリット７は矢視とは反対側の補助板５に設けられているため、２点鎖線で示す。

本実施形態に係る蒸気乾燥器１０が第１実施形態に係る蒸気乾燥器と異なる点は、図１０に示すように、１つのドレン流路６に、複数の横板８（本実施形態では第１横板８ａと第２横板８ｂと第３横板８ｃ）と複数の縦板９（本実施形態では第１縦板９ａと第２縦板９ｂと第３縦板９ｃ）が設けられている点である。

第１横板８ａは、図１０，１５に示すように、複数の横板８のうち、最も上方に位置し蒸気流路４の蒸気流方向に最も長い横板８で、ドレン流路６（蒸気流路４）の下端から第１横板８ａの上面までの距離はｈｂとなっている。第１横板８ａは、図１１に示すように、少なくとも２枚の板（波板３と補助板５）の間に架け渡され、ドレン流路６のスリット７側の領域（第１領域６ａ１）を図１５に示すように上下に分割する。また、スリット７は、図１５に示すように第１横板８ａにより分割され、第１横板８ａの上方には第１開口部７ａが形成される。

第１横板８ａのスリット７の反対側に位置する端部８ａ１から下方に、ドレン流路６の下端まで延びる第１縦板９ａが設けられている（図１５参照）。第１縦板９ａは、図１２～１４に示すように、少なくとも２枚の板（波板３と補助板５）の間に架け渡され、ドレン流路６から第１流路６ｂ１を分割する。第１流路６ｂ１は、波板３と補助板５と第１縦板９ａにより前後左右を囲まれている。

第２横板８ｂは、図１０，１５に示すように、複数の横板８のうち、第１横板８ａと第３横板８ｃの間に位置し、蒸気流路４の蒸気流方向に第１横板８ａより短く第３横板８ｃより長い横板８で、ドレン流路６の下端から第２横板８ｂの上面までの距離がｈｃとなっている。

第２横板８ｂは、図１２に示すように、少なくとも２枚の板（波板３と補助板５）の間に架け渡され、第１縦板９ａによって分割されたドレン流路６のスリット７側の領域（図１２に示す第２領域６ａ２）を上下に分割する。また、スリット７は、図１５に示すように、第２横板８ｂにより分割され、第１横板８ａと第２横板８ｂの間には第２開口部７ｂが形成される。

第２横板８ｂのスリット７の反対側に位置する端部８ｂ１から、下方にドレン流路６の下端まで延びる第２縦板９ｂが設けられている（図１５参照）。第２縦板９ｂは、図１３，１４に示すように、少なくとも２枚の板（波板３と補助板５）の間に架け渡され、第１縦板９ａによって第１流路６ｂ１が分割されたドレン流路６から、第２流路６ｂ２を分割する。第２流路６ｂ２は、波板３と補助板５と第１縦板９ａと第２縦板９ｂにより前後左右を囲まれる。

第３横板８ｃは、図１０，１５に示すように、複数の横板８のうち最も下方に位置し蒸気流路４の蒸気流方向に最も短い横板８で、ドレン流路６の下端から第３横板８ｃの上面までの距離がｈｄとなっている。

第３横板８ｃは、図１３に示すように、少なくとも２枚の板（波板３と補助板５）の間に架け渡され、第１縦板９ａと第２縦板９ｂによって第１流路６ｂ１と第２流路６ｂ２とが分割されたドレン流路６のスリット７側の領域（図１３に示す第３領域６ａ３）を上下に分割する。また、スリット７は、図１５に示すように第３横板８ｃにより分割され、第２横板８ｂと第３横板８ｃの間には第３開口部７ｃが形成され、第３横板８ｃの下方には第４開口部７ｄが形成される。

第３横板８ｃのスリット７の反対側に位置する端部８ｃ１から、下方にドレン流路６（蒸気流路４）の下端まで延びる第３縦板９ｃが設けられている（図１５参照）。

第３縦板９ｃは、図１４に示すように、少なくとも２枚の板（波板３と補助板５）の間に架け渡され、第１縦板９ａと第２縦板９ｂによって第１流路６ｂ１と第２流路６ｂ２とが分割されたドレン流路６を、第３流路６ｂ３と第４流路６ｂ４に分割する。第３流路６ｂ３は、波板３と補助板５と第２縦板９ｂと第３縦板９ｃにより前後左右を囲まれ、第４流路６ｂ４は、第４開口部７ｄにより蒸気流路４と連通する。

したがって、本実施形態に係る蒸気乾燥器１０では、複数の横板８（第１横板８ａ～第３横板８ｃ）は、上方に位置する横板８ほどスリット７から端部８１（端部８ａ１～８ｃ１）までの長さが長い。

また、スリット７が上下方向に複数の開口部７ｉ（第１開口部７ａ～第４開口部７ｄ）に分割され、複数の開口部７ｉの各々に分割された複数のドレン流路６（第１流路６ｂ１～第４流路６ｂ４、以下、複数の分割流路６ｉ）が連通する。

即ち、図１５に示すように、第１横板８ａより上方を流れる湿り蒸気ＷＳに含まれる液滴Ｄ１は、第１開口部７ａに流入し第１流路６ｂ１を液体Ｌ１となって降下する。第１横板８ａと第２横板８ｂの間を流れる湿り蒸気ＷＳに含まれる液滴Ｄ２は、第２開口部７ｂに流入し、第２流路６ｂ２を液体Ｌ２となって降下する。第２横板８ｂと第３横板８ｃの間を流れる湿り蒸気ＷＳに含まれる液滴Ｄ３は、第３開口部７ｃに流入し、第３流路６ｂ３を液体Ｌ３となって降下する。第３横板８ｃより下方を流れる湿り蒸気ＷＳに含まれる液滴Ｄ４は、第４開口部７ｄに流入し、第４流路６ｂ４を液体Ｌ４となって降下する。

また、本実施形態のドレン流路６は、第１流路６ｂ１～第４流路６ｂ４（の各々を降下する液体Ｌの流量ＱＬが略均一となるように横断面積Ａａ～Ａｄが設計されている。なお、横断面積Ａａ～Ａｄは、第１横板８ａ～第３横板８ｃと第１縦板９ａ～第３縦板９ｃの大きさや幅によって変更可能である。

具体的には、第１流路６ｂ１～第４流路６ｂ４の各々を降下する液体Ｌの流速をＶＬｉ（ｉ＝ａ，ｂ，ｃ，ｄ）、第１流路６ｂ１～第４流路６ｂ４の各々の横断面積をＡｉ（ｉ＝ａ，ｂ，ｃ，ｄ）とすると、第１流路６ｂ１～第４流路６ｂ４の各々を降下する液体Ｌの流量ＱＬｉ（ｉ＝ａ，ｂ，ｃ，ｄ）は、下記の式（１）で表すことができる。

第１流路６ｂ１～第４流路６ｂ４の各々を降下する液体Ｌの流量ＱＬｉを均一にするためには、下記の式（２）を満たすように横断面積Ａｉを決定すればよい。

一方、第１流路６ｂ１～第４流路６ｂ４の各々を降下する液体Ｌの流速ＶＬｉは、第１流路６ｂ１～第４流路６ｂ４の各々に連通する第１開口部７ａ～第４開口部７ｄを流れる湿り蒸気ＷＳの流速Ｖｓｉと比例関係にあると考えられ、液体Ｌの流速ＶＬｉは下記の式（３）で表すことができる。

図１６は、本実施形態に係る蒸気乾燥器１０の蒸気乾燥器ユニット１３の縦断面の模式図（Ａ）と、蒸気流路４の入口の高さＨと湿り蒸気ＷＳの流速Ｖｓとの関係を示すグラフ（Ｂ）である。

気水分離器１５０から放出された液滴を含む湿り蒸気ＷＳは、図１６（Ａ）に示すように、縦断面が曲線となっているフードプレート１により進行方向が上向きから横向きに変えられる。そのため、湿り蒸気ＷＳには遠心力が作用し、多孔板２を通過しても蒸気流路４の入口では、図１６（Ｂ）に示すように、湿り蒸気ＷＳの流速Ｖｓは、蒸気流路４の入口の高さＨが高いほど速くなっていると考えられる。したがって、第１開口部７ａ～第４開口部７ｄを流れる湿り蒸気ＷＳの流速Ｖｓｉは、第１開口部７ａ～第４開口部７ｄの各々の上端と下端で異なると考えられる。

そのため、湿り蒸気ＷＳの流速Ｖｓｉにより算出した第１流路６ｂ１～第４流路６ｂ４の各々を降下する液体Ｌの流量ＱＬｉは、誤差ΔＱＬｉを有する。例えば、第１開口部７ａでは、上端の高さｈａにおける流速はＶｓａであるのに対し、下端の高さｈｂにおける流速はＶｓｂである。そのため、第１流路６ｂ１を降下する液体Ｌ１の流量ＱＬａの誤差ΔＱＬａは下記の式（４）で表せる。

また、第１開口部７ａ～第４開口部７ｄの各々を降下する液体Ｌの流量ＱＬｉの標準偏差ｓは下記の式（５）で表せる。

ここで，ｎは、分割流路６ｉの数（本実施形態ではｎ＝４）、Ｑｉは、第１流路６ｂ１～第４流路６ｂ４の各々を降下する液体Ｌの流量、Ｑｍは、第１流路６ｂ１～第４流路６ｂ４の各々を降下する液体Ｌの流量Ｑｉの平均値である。

この標準偏差ｓが誤差ΔＱＬｉより小さくなるように、第１流路６ｂ１～第４流路６ｂ４の各々の横断面積Ａｉを設計することにより、第１流路６ｂ１～第４流路６ｂ４の各々を降下する液体Ｌの流量ＱＬは略均一となる。

なお、湿り蒸気の流速Ｖｓｉが図１６（Ｂ）のように蒸気流路４の高さと比例関係にあり、第１開口部７ａ～第４開口部７ｄの各々の上下方向の幅が同一である場合、第２開口部７ｂ～第４開口部７ｄにおける誤差ΔＱＬｉは、（４）式に示す第１流路６ｂ１を降下する液体Ｌの流量ＱＬａの誤差ΔＱＬａと略同一値となると考えられる。したがって、標準偏差ｓは次式で表すことができる。

［効果］
本実施形態に係る蒸気乾燥器１０では、複数の横板８（第１横板８ａ～第３横板８ｃ）は、上方に位置する横板８ほど蒸気流路４の蒸気流方向に長く、スリット７から端部８１（端部８ａ１～８ｃ１）までの距離が長い。そのため、上方の開口部７ｉに連通する分割流路６ｉはスリット７から離れた位置に設けられ、蒸気流路４の上方で湿り蒸気ＷＳの流速が早い場合でも、液滴Ｄはスリット７から離れた分割流路６ｉに流れ込み、湿り蒸気ＷＳの圧力によってスリットから再飛散することが抑止される。

本実施形態の蒸気乾燥器１０は、縦板９により分割された複数の分割流路６ｉ（第１流路６ｂ１～第４流路６ｂ４）の各々から降下する液体Ｌの流量ＱＬが略均一となるように、複数の分割流路６ｉの各々の断面積Ａｉが設計されている。

そのため、降下する液体Ｌの流量に対して分割流路６ｉの断面が広く、流路スペースに無駄ができることを抑制できる。また、降下する液体Ｌの流量に対して分割流路６ｉが狭く、分割流路６ｉから液体Ｌがオバーフローし、スリット７の開口部７ｉから蒸気流路４に溢れ、湿り蒸気流によって再飛散することを抑制できる。

また、本実施形態の蒸気乾燥器１０は、横板８は、複数の横板８（第１横板８ａと第２横板８ｂと第３横板８ｃ）であり、縦板９は、複数の縦板９（第１縦板９ａと第２縦板９ｂと第３縦板９ｃ）であり、スリット７に近い領域６ａは、複数の横板８により上下に複数に分割され、ドレン流路６は、複数の縦板９により複数の分割流路６ｉ（第１流路６ｂ１～第４流路６ｂ４）に分離されている。そのため、複数の分割流路６ｉのうち最もスリット側の分割流路６ｉ以外の分割流路６ｉは、複数の縦板９の各々によってスリット７から分離されている。

また、複数の分割流路６ｉの各々を降下する液体Ｌの流量ＱＬが略均一である。そのため、スリット側の分割流路６ｉを降下する液体Ｌの流量を少なくすることができ、液体Ｌがスリット７から溢れ蒸気流路４に再飛散することを抑制し、蒸気乾燥器１０から放出される蒸気の湿分の増加を抑制できる。

また、本実施形態の蒸気乾燥器１０は、複数の分割流路６ｉの各々を降下する液体Ｌの流量ＱＬの平均値に対する複数の分割流路６ｉのいずれか１つの液体Ｌの流量ＱＬｉの標準偏差が、複数の分割流路６ｉのいずれか１つに連通するスリット７の開口部７ｉに流れ込む蒸気の流量Ｑｓの誤差ΔＱｓより小さくなるように複数の分割流路６ｉの横断面積が設計されている。

これにより、蒸気流路４を流れる湿り蒸気ＷＳの流速が上下方向に異なる場合でも、複数の分割流路６ｉの各々から排出される液体Ｌの流量ＱＬが略均一になるように複数の分割流路６ｉの横断面積を設計することができる。

そのため、降下する液体Ｌの流量に対して分割流路６ｉの断面が広く、流路スペースに無駄ができることを抑制できる。また、降下する液体Ｌの流量に対して分割流路６ｉが狭く、分割流路６ｉから液体Ｌがオバーフローし、スリット７の開口部から蒸気流路に溢れ、湿り蒸気流によって液滴として再飛散することを抑制できる。

また、本実施形態の蒸気乾燥器１０は、複数の分割流路６ｉのいずれか１つに連通するスリット７の開口部７ｉ（第１開口部７ａ～第４開口部７ｄ）に流れ込む蒸気の流量Ｑｓの誤差ΔＱｓが、スリット７の開口部７ｉの上端と下端を流れる湿り蒸気の流速により算出する。これは、湿り蒸気の流速Ｖｓｉが図１５（Ｂ）のように蒸気流路４の高さと比例関係にある場合に、容易かつ正確に複数の分割流路６ｉの各々から降下する液体Ｌの流量ＱＬが略均一になる断面積Ａｉを算出することができる。

なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上述した実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

なお、本発明の実施形態は、以下の態様であってもよい。スリット７が第１補助板５ａに形成されている実施形態を示したが、第１補助板５ａと波板３との間に形成させてもよい。

３，３ａ，３ｂ…波板、３１ａ…凸部、３１ｂ…凹部、４…蒸気流路、５，５ａ，５ｂ…補助板、５１…凸部、５２…凹部、６…ドレン流路、６ａ…上流領域、６ｂ１…第１流路、６ｂ２…第２流路、６ｂ３…第３流路、６ａ４…第４流路、６ｉ…分割流路、７…スリット、７ａ…第１開口部、７ｂ…第２開口部、７ｃ…第３開口部、７ｄ…第４開口部、７ｉ…開口部、８…横板、８ａ…第１横板、８ｂ…第２横板、８ｃ…第３横板、８１，８ａ１，８ｂ１，８ｃ１…端部、９…縦板、９ａ…第１縦板、９ｂ…第２縦板、９ｃ…第３縦板、１０…蒸気乾燥器

Claims (10)

1. 間隔を介して屹立する少なくとも２枚の板の間に形成されたドレン流路と、
   前記少なくとも２枚の板のいずれかに設けられ前記ドレン流路を蒸気流路と連通するスリットと、
   前記少なくとも２枚の板の間に架け渡され、前記ドレン流路において前記スリットに近い領域を上下に分割する横板と、
   前記横板において前記スリットの反対側に位置する端部から、当該端部を上端として下方に延びるとともに前記少なくとも２枚の板の間に架け渡され、前記ドレン流路を分割する縦板とを備えることを特徴とする蒸気乾燥器。
2. 請求項１に記載の蒸気乾燥器であって、
   前記横板は、上下方向に間隔を介して設けられた複数の横板であり、
   前記縦板は、前記複数の横板において前記スリットの反対側に位置する端部のそれぞれから、当該端部を上端として下方に延びる複数の縦板であることを特徴とする蒸気乾燥器。
3. 請求項２に記載の蒸気乾燥器であって、
   前記複数の横板は、上方に位置する横板ほど前記スリットから前記端部までの長さが長いことを特徴とする蒸気乾燥器。
4. 請求項１に記載の蒸気乾燥器であって、
   前記少なくとも２枚の板には、横断面において凸部と凹部が交互に配列された第１の補助板が含まれ、
   前記蒸気流路は、前記第１の補助板に対して所定の間隔を隔てて配列される第２の補助板と、前記第１の補助板との間に形成されていることを特徴とする蒸気乾燥器。
5. 請求項４に記載の蒸気乾燥器であって、
   前記少なくとも２枚の板には、さらに、前記第１の補助板における前記凹部が接合する凹部と、前記第１の補助板における前記凸部が間隔を隔てて配置される凸部とを有する波板が含まれ、
   前記ドレン流路は、前記第１の補助板における前記凸部と、前記波板における前記凸部との間に形成され、
   前記スリットが、前記第１の補助板における前記凸部の前記蒸気流路の蒸気流通方向における上流側に形成されていることを特徴とする蒸気乾燥器。
6. 請求項５に記載の蒸気乾燥器であって、
   前記スリットが、前記第１の補助板の上端から下端にわたって設けられていることを特徴とする蒸気乾燥器。
7. 請求項１に記載の蒸気乾燥器であって、
   前記縦板により分割された複数のドレン流路の各々から降下する液体の流量が略均一となるように、前記縦板により分割された複数のドレン流路の各々の断面積が設計されていることを特徴とする蒸気乾燥器。
8. 請求項７に記載の蒸気乾燥器であって、
   前記横板は、複数の横板であり、
   前記縦板は、複数の縦板であり、
   前記スリットと前記スリットに近い領域とは、前記複数の横板により上下に複数の開口部と領域とに分割され、
   前記ドレン流路は、前記複数の縦板により複数のドレン流路に分離されていることを特徴とする蒸気乾燥器。
9. 請求項８に記載の蒸気乾燥器であって、
   前記複数のドレン流路の各々を降下する液体の流量の平均値に対する前記複数のドレン流路のいずれか１つを降下する液体の流量の標準偏差が、前記複数のドレン流路のいずれか１つに連通するスリットの開口部に流れ込む蒸気の流量の誤差より小さくなるように前記複数のドレン流路の横断面積が設計されていることを特徴とする蒸気乾燥器。
10. 請求項９に記載の蒸気乾燥器であって、
    前記複数のドレン流路のいずれか１つに連通するスリットの開口部に流れ込む蒸気の流量の誤差が、前記複数のドレン流路のいずれか１つに連通するスリットの開口部の上端と下端を流れる湿り蒸気の流速により算出されることを特徴とする蒸気乾燥器。

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