JPH0641798B2 - 気液二相流体分配器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は気液二相流体分配器、殊にボイラの蒸気・水二
相流体の分配に用いられる分配器、又は冷媒や化学プロ
セスにおける種々の気液二相流体を取扱う熱交換器など
に設けられる分配器に関する。

従来の技術 従来の気液二相流体分配器を第２図及び第３図に基づい
て説明する。

これらの図において、円筒容器21の一端は閉じており、
他端は直径が小さくなって流入管22が流体密に接続され
ている。そして、この円筒容器21の側壁には円筒中心か
ら放射状に多数の流出孔23が穿設され、これらの流出孔
23の夫々には中心が円筒容器21の軸に垂直な同一の断面
上にある流出管24がそれぞれ流体密に接続されている。

しかして、円筒容器21はその閉じた端面が上方に、流入
管22が下方になるように設置され、気液二相流体は流入
管22を通って下方から円筒容器21内に流入する。気液二
相流体は円筒容器21の内部において、気体と液体の密度
差のために気体と液体に分離し、流出孔23のレベルに液
面25が形成される。

この液面25下の液体中には気泡が存在し、また気泡が下
方から液面25を破って上昇する際に液体をはね上げるの
で、液面25上方の気体中には液滴が存在するが、液面25
下の気泡が直接流出管24へ流出する量や液面25上の液滴
が直接流出管24へ流出する量は全体に比べると比較的少
なく、各流出管24へは、おもに液面25上から気体が、液
面25下から液体が、流出孔23を通って流出する。

このような従来の分配器において、流入管22から流入す
る気液二相流体の気体と液体とが一様に混合している
か、またはそれらに分布があっても流入管22の軸に対し
て対称、すなわち全周均一である場合には、円筒容器21
の内部の状態も全周均一になり、液面25は半径方向には
高低は生じることはあっても周方向には同じ高さとな
り、流出孔23に対する液面25の高さはすべての流出孔23
について同じになる。したがって、各流出管24へ流出す
る気体、液体の量はすべての流出管24で同じになり、気
液二相流体は均等に各流出管24へ分配される。

発明が解決しようとする問題点 しかしながら、このような従来の分配器においては、た
とえば流入管22の途中に曲りがある場合、この曲り部で
の遠心力によって密度が大きい液体は曲りの外側の方
へ、密度の小さい気体は曲り内側の方へ片寄った流れと
なるが、このように気体、液体が片寄ったままで円筒容
器21に流入した場合には、液面25にも片寄りが生じて全
周均一とはならず、たとえばある流出孔23の側には液面
25が低く、この流出孔23のほぼ全体が液面25上にあり、
反対側の流出孔23の側は液面25が高く、この流出孔23の
ほぼ全体が液面25下にあるといった状態になる。この場
合、流出管24には気体が多く流出し、反対側の流出管24
には液体が多く流出するので、気液二相流体の均一な分
配はできないという問題がある。

問題点を解決するための手段 そこで、本発明は、上記問題点を解決するために、上端
を閉じた円筒容器を垂直に立て、その下端に流入管を接
続するとともに、その側壁に円筒中心から放射状に多数
の流出孔を穿設し、これら各流出孔に流出管をそれぞれ
接続してなる気液二相流体分配器において、前記円筒容
器よりも小径の、上端が閉じた内筒を前記円筒容器の中
に同心的に配置するとともに、その下端を前記流入管に
接続し、かつこの内筒側壁の、前記流出孔よりも上方の
部分に多数の小孔を穿設したものである。

作用 このような手段によれば、流入管から流入した片寄った
流れの気液二相流体は、内筒側壁に穿設されている多数
の小孔の流動抵抗のために内筒内部で均一化され、前記
小孔を通って内筒外面と円筒容器内面との間に形成され
ている環状空間部を流れる際の流動抵抗によりさらに均
一化される。また、多数の小孔は流出孔よりも上方の内
筒側壁部分に穿設されているので、気液二相流体が流入
管ないで逆流しても、流出管での流動変動を増大させる
ことはない。

実施例 以下第１図を参照して、本発明の実施例について説明す
る。

第１図において、円筒容器11は従来のものと同様で、上
端は閉じており、また下端は直径が小さくなって流入管
12が流体密に接続されている。そして、この円筒容器11
の側壁の下方部分には多数の流出孔13が円筒中心から放
射状に穿設され、これらの流出孔13には流出管14がそれ
ぞれ流体密に接続されている。この流出孔13及び流出管
14の横断面内での配置は従来の分配器と同様である。

しかして、円筒容器11の内部には、この円筒容器よりも
小径の内筒16が、同心的にかつその閉じている上端が流
出孔13のレベルよりも上方になるようにして配置され、
かつその下端が流入管12に流体密に接続されている。そ
して、この内筒側壁の、流出孔13よりも上方の部分には
多数の小孔17が内筒16の円周方向及び軸方向に一様な密
度で穿設されている。

したがって、流入管12から内筒16へ片寄って流入した気
液二相流体は、この内筒16の側壁に穿設している多数の
小孔17の流動抵抗のために内筒内部で均一化され、さら
に小孔17を通って内筒16の外面と円筒容器11の内面との
間に形成されている環状空間部18を流れる際の流動抵抗
によってより一層均一化されるので、液面15はすべての
流出孔13に対して同じ高さになり、気液二相流体はすべ
ての流出管14へ均等に分配される。

また、気液二相流体が流入管12内で逆流しても、流出管
14での流量変動を増大させることはない。すなわち、気
液二相流体の流れは本質的に脈動を伴うものであり、気
体や液体の流量が増減したり、ときには逆流することも
あるが、液面15は環状空間部18の流出孔13のレベルに形
成され、この位置は内筒16の側壁に穿設された小孔17よ
り低いので、流入管12内で逆流が起こっても、環状空間
部18の液面15下に溜っている液体が小孔17を通って流入
管12へ逆流することはない。

したがって、気液二相流体が流入管12で逆流していると
きには液面15下の流体が流出管14へ流出するものの、液
面15は流出孔13の下の縁より下がることはなく、次に流
入管12内で気液二相流体が順流になって小孔17を通り環
状空間部18に入ると、気体は直接流出孔13から流出管14
へ流出し、液体は液面15に落下して液面15を上昇させて
流出孔13から流出管14へ流出する。このように、液面15
の低下がほとんどないので、流入管12での気液二相流体
の逆流が流出管14での流量変動を増大させることはな
い。

発明の効果 以上詳述したように、本発明によれば、内筒の側壁に穿
設した多数の小孔及びこの内筒外面と円筒容器内面との
間に形成される環状空間部におけるそれぞれの流動抵抗
によって気液二相流体の片寄りをなくして均一化し、気
液二相流体をすべての流出管へ均等に分配することがで
きる。また、多数の小孔は流出孔よりも上方の内筒側壁
部分に穿設されているので、気液二相流体が流入管内で
逆流しても、流出管での流動変動を増大させることはな
い。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明による気液二相流体分配器の一例を示す
縦断面図、第２図は従来の気液二相流体分配器を示す縦
断面図、第３図は第２図のIII−III線断面図である。 11……円筒容器、12……流入管、13……流出孔、14……
流出管、15……液面、16……内筒、17……小孔、18……
環状空間部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山本 健次郎 東京都千代田区丸の内２丁目５番１号 三 菱重工業株式会社内 (56)参考文献 実公 昭56−1600（ＪＰ，Ｙ２)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】上端を閉じた円筒容器を垂直に立て、その
   下端に流入管を接続するとともに、その側壁に円筒中心
   から放射状に多数の流出孔を穿設し、これらの各流出孔
   に流出管をそれぞれ接続してなる気液二相流体分配器に
   おいて、前記円筒容器よりも小径の、上端が閉じた内筒
   を前記円筒容器の中に同心的に配置するとともに、その
   下端を前記流入管に接続し、かつこの内筒側壁の、前記
   流出孔よりも上方の部分に多数の小孔を穿設したことを
   特徴とする気液二相流体分配器。