JP2018009723A - 凝縮器 - Google Patents

Abstract

【課題】凝縮器内に滞留する非凝縮性ガスを、動的機器を用いずに排出させ、下方の伝熱管位置での窒素濃度の増加を抑制して、小型でありながら冷却性能を向上可能な凝縮器を実現する。【解決手段】凝縮器は複数の水平伝熱管1a、1bと、水平管1a、1bを４つの側面で取り囲み、上下面が上面開口部6及び下面開口部7により開口する角筒状のケーシング2を備える。ケーシング2は仕切り板10により上側領域4と下側領域5との２領域に分割され上側領域4でケーシング2の奥行き方向の互いに対向する側面のそれぞれの下方位置に上側領域4の排気口8a1、8a2が設けられる。上側領域4と下側領域5のそれぞれにヘッダ3が形成され、ヘッダ3により水平伝熱管1a、1b内に冷却媒体が流される。下側領域5でケーシング2の横方向に互いに対向する側面のそれぞれの上方位置に下側領域5の吸気口9a1、9a2が設けられる。【選択図】図１

Description

本発明は、非凝縮性ガスを含む混合ガスを冷却する水平伝熱管を有する凝縮器に関する。

例えば、非凝縮性ガスを含む蒸気を凝縮器により凝縮させる場合、蒸気のみが凝縮するため、凝縮器内に非凝縮性ガスが滞留して、熱伝達率が低下する。非凝縮性ガスの滞留による熱伝達率の低下を抑制するため、特許文献１に記載の技術では、非凝縮性ガスが滞留しやすい伝熱管群の中央部に非凝縮性ガスを集積しやすい形状をした案内板を有したベント管を備え、エジェクタ等の動的機器を用いて非凝縮性ガスを効率的に体系外に排出して熱伝達率の低下を防止している。

特開平６−１４７４０６号公報

例えば、原子力発電プラントでの事故時に、格納容器の過圧を抑制するために、格納容器内に凝縮器を設置する場合を考える。

沸騰水型原子力発電プラントでは、通常運転時に格納容器内は窒素で置換されているため、非凝縮性ガスである窒素を含む蒸気を凝縮器により凝縮させることで格納容器の過圧を抑制する。凝縮器内では、窒素濃度が上昇し熱伝達率が低下するが、事故時に使用することを考慮すると、特許文献１に記載のようなエジェクタ等の動的機器を用いて非凝縮性ガスを排出しなくても十分な冷却性能を有する凝縮器が望ましい。

蒸気と比較して窒素は密度が大きいため、凝縮器内で蒸気が凝縮して窒素濃度が高くなった混合ガスの密度は周囲の混合ガスよりも大きくなり、凝縮器を下方に流れるため、凝縮器下部に非凝縮性ガスを排出する排気口を設けると窒素の滞留を抑制できる。

一般的に、凝縮器は水平方向および鉛直方向に複数の伝熱管を並べて構成される。混合ガスが下方に流れる場合、上段の伝熱管で凝縮する分、下段の伝熱管位置での窒素濃度が上昇して、下方の伝熱管ほど熱伝達率が低下する。このため、大きな冷却性能を達成するためには多数の伝熱管が必要となり、凝縮器が大型化するという課題があった。特に、原子炉格納容器内に凝縮器を設置することができるスペースは限られており、凝縮器の大型化による冷却性能の向上には限界があった。

本発明の目的は、非凝縮性ガスを含む混合ガスを凝縮させる凝縮器において、凝縮器内に滞留する非凝縮性ガスを、動的機器を用いずに排出させ、下方の伝熱管位置での窒素濃度の増加を抑制して、小型でありながら冷却性能を向上可能な凝縮器を実現することである。

上記目的を達成するために、本発明は、次のように構成される。

複数の伝熱管が配置され、これら複数の伝熱管を取り囲み、上面および下面が開放されたケーシングを有する凝縮器であって、上記ケーシングを鉛直方向に複数の領域に分割する仕切り板と、上記仕切り板により分割された上側領域の上記ケーシングの側面に形成された排気口と、上記上側領域内に配置される第1伝熱管と、上記仕切り板により分割された下側領域に形成され、上記排気口が形成された上記ケーシングの上記側面とは異なる側面に形成された吸気口と、上記下側領域内に配置された第２伝熱管とを備える。

本発明によれば、下方の伝熱管に非凝縮性ガス濃度の低い混合ガスを供給することができ、凝縮器全体として冷却性能が向上する。このため、凝縮器内に滞留する非凝縮性ガスを、動的機器を用いずに排出させ、下方の伝熱管位置での窒素濃度の増加を抑制して、小型でありながら冷却性能を向上可能な凝縮器を実現することができる。

本発明の第１実施例による凝縮器の概略構成図である。 本発明の第１実施例による凝縮器の部分断面図である。 伝熱管の上段から下段に向けての窒素濃度の変化の一例を示し、本発明による凝縮器と従来の凝縮器とを比較するグラフである。 伝熱管の上段から下段に向けての除熱量の変化を示し、本発明による凝縮器と従来の凝縮器とを比較するグラフである。 本発明の第２実施例による凝縮器の概略構成を示す図である。 本発明の第３実施例による凝縮器の概略構成図である。 本発明の第３実施例による凝縮器の部分断面図である。 本発明の第４実施例による凝縮器の概略構成図である。 本発明の第４実施例による凝縮器の断面図である。 本発明の第５実例による凝縮器の概略構成図である。 本発明の第６実施例による凝縮器の概略構成図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。

＜第１実施例＞
（構成）
図１は、本発明の第１実施例による凝縮器の概略構成図である。

図１に示すように、第１実施例による凝縮器は、複数の水平伝熱管１ａ、１ｂと、水平伝熱管１ａ、１ｂを４つの側面で取り囲み、上面が上面開口部６により開口し、下面が下面開口部７により開口する角筒状のケーシング２を備えている。

ケーシング２は、仕切り板１０によって上側領域４と下側領域５との２領域に分割され、仕切り板１０よりも上の位置の上側領域４で、ケーシング２の図１の奥行き方向の互いに対向する側面のそれぞれの下方位置に、上側領域４の排気口８ａ１、８ａ２が設けられている。

水平伝熱管１ａ（第1伝熱管）は、上側領域４内に配置され、水平伝熱管１ｂ（第２伝熱管）は、下側領域５内に配置されている。

上側領域４と下側領域５とのそれぞれにヘッダ３が形成されており、ヘッダ３から水平伝熱管１ａ、１ｂ内に冷却媒体が供給される。

また、仕切り板１０よりも下の位置の下側領域５で、ケーシング２の図１の横方向に互いに対向する側面のそれぞれの上方位置に下側領域５の吸気口９ａ１、９ａ２が設けられている。

このように、排気口８ａ１、８ａ２を互いに対向する側面に形成し、吸気口９ａ１、９ａ２を排気口８ａ１、８ａ２が形成された側面とは異なる側面であって、互いに対向する側面に形成することが第１実施例の一つの特徴である。

図２は、図１に示した凝縮器の部分断面図である。図２に示すように、排気口８ａ１、８ａ２は上側領域４の伝熱管群１ａよりも下になる位置に設けられ、吸気口９ａ１、９ａ２は下側領域５の伝熱管群１ｂよりも上になる位置に設けられている。

（動作）
第１実施例の凝縮器を沸騰水型原子力発電プラントの格納容器内に設置した場合の動作について説明する。

通常運転時、格納容器は窒素で置換されている。事故時に原子炉燃料から発生する熱を発電プラント外部のヒートシンク（例えば海）に放出できなくなると、格納容器内に蒸気が充満し、格納容器内の圧力が上昇する。このため、凝縮器により蒸気を凝縮させて圧力上昇を抑制し、格納容器の過圧破損を防ぐ。

格納容器に設置された本発明の第１実施例による凝縮器は、窒素と蒸気の混合ガスを取り込み、蒸気を凝縮させて冷却を行う。蒸気と窒素では、窒素の方が、密度が大きい。このため、凝縮器に取り込まれた混合ガスは、蒸気が凝縮すると窒素濃度が増加し、凝縮器内部の混合ガスの密度は周囲の混合ガスの密度よりも大きくなる。このため、凝縮器内の混合ガスは下向きに流れる。

このようにして、非凝縮性ガスである窒素の密度が蒸気の密度より大きいため、自然に凝縮器を上から下に向かう循環流が形成され、凝縮器内に蒸気を含む混合ガスを取り込んで継続的に冷却を行うことができる。

一般的に、凝縮器は水平方向および鉛直方向に複数の伝熱管を並べて構成される。先述した循環流により、混合ガスは凝縮器内を上から下に流れる。上段の伝熱管で蒸気が凝縮していくため、下段の伝熱管ほど窒素濃度が高くなる。窒素濃度が高くなると、蒸気の分圧が下がり混合ガスの温度が低下する。伝熱管内を流れる冷却水と混合ガスとの温度差が小さくなるため、窒素濃度が高くなると冷却性能が低下する。このため、凝縮性ガスよりも密度の大きい非凝縮性ガスを含む混合ガスの凝縮では、伝熱管を水平方向になるべく多く配置するのがよい。

しかし、本発明と異なり、一般の凝縮器においては、設置スペースの関係で鉛直方向に配置する場合、下段の伝熱管の冷却性能が小さいため、水平方向に設置する場合と比較して、より多くの伝熱管本数が必要となり、凝縮器が大型化する。

本発明の第１実施例では、凝縮器のケーシング２を仕切り板１０により上側領域４と下側領域５との２領域に分けて、上側領域４に伝熱管１ａを設置し、下側領域５に伝熱管１ｂを設置している。図示していないが、伝熱管１ａ、１ｂに、伝熱を促進するためのフィンを取り付けてもよい。上側領域４の排気口８ａ１、８ａ２が、仕切り板１０よりも上の位置でケーシング２の側面に設けられている。また、下側領域５の吸気口９ａ１、９ａ２が仕切り板１０よりも下の位置で、排気口８ａ１、８ａ２とは異なる側面に設けられている。

図１に示すように、上側領域４では、ケーシング２の上面開口部６から破線矢印で示すように、蒸気と窒素の混合ガスが流入する。そして、伝熱管１ａで蒸気が凝縮し、混合ガスは窒素濃度を増加させながら下方向に流れる。仕切り板１０に到達した混合ガスは、排気口８ａ１、８ａ２に向かって流れ、破線矢印で示すように、排気口８ａ１、８ａ２から凝縮器の外に排出される。排気口８ａ１、８ａ２は伝熱管群１ａよりも下になる位置に設けられているため、仕切り板１０に沿って排気口８ａ１、８ａ２に向かう流れを伝熱管１ａが阻害することがないため、外部にスムーズに排出される。

下側領域５では、破線矢印で示すように、混合ガスが吸気口９ａ１、９ａ２から凝縮器内に流入する。吸気口９ａ１、９ａ２は下側領域５の伝熱管群１ｂよりも上になる位置に設けられているため、吸気口９ａ１、９ａ２から流入した混合ガスが仕切り板１０に沿って凝縮器中央に向かう流れを阻害することがなく、スムーズに吸気することができる。そして、伝熱管１ｂで蒸気が凝縮し、混合ガスは窒素濃度を増加させながら下方向に流れる。凝縮器下方に到達した混合ガスは、破線矢印で示すように、ケーシング５の下面開口部７から凝縮器の外に排出される。

吸気口９ａ１、９ａ２ら流入する混合ガスの窒素濃度は、ケーシング２の上面開口部６から流入する混合ガスの窒素濃度と同等である。したがって、下側領域５の伝熱管１ｂは、上側領域４の伝熱管１ａと同じ窒素濃度の混合ガスを凝縮することができ、上側領域４と同じ冷却性能を得ることができる。

吸気口９ａ１、９ａ２が排気口８ａ１、８ａ２と同側面に上下方向に並んで形成されているとすれば、排気口８ａ１、８ａ２から排出された窒素濃度の高い混合ガスが吸気口９ａ１、９ａ２から下側領域５に吸い込まれる可能性があるため、吸気口９ａ１、９ａ２は排気口８ａ１、８ａ２とは異なる側面に配置し、窒素濃度の低い混合ガスが流入するように構成している。

図３は、伝熱管１ａおよび伝熱管１ｂの上段から下段に向けての窒素濃度の変化の一例を示すグラフであり、本発明による凝縮器と従来の凝縮器とを比較するグラフである。図３に示した例は、ケーシング２の上面開口部６から窒素濃度３０％の混合ガスが流入するとした例である。仕切り板１０のない伝熱管群が鉛直方向に２０段配置した場合の鉛直方向の窒素濃度変化を白抜きの丸のプロットで示している。上段の伝熱管で蒸気が凝縮することにより下段にいくほど窒素濃度が単調に増加していき、伝熱管を２０段通過した混合ガスの窒素濃度は６０％以上に上昇する。

一方、本発明の第１実施例による凝縮器の窒素濃度の変化を黒三角のプロットで示す。第１実施例では、上側領域４および下側領域５にそれぞれ鉛直方向に８段ずつ伝熱管を配置している。ケーシング２の上面開口部６から窒素濃度３０％の混合ガスが流入し、下段側に向けて２０段の凝縮器と同じように窒素濃度が増加していく。第１実施例では、８段の伝熱管を通過して窒素濃度が増加した混合ガスは上側領域４の排気口８ａ１、８ａ２から排出され、下側領域５の吸気口９ａ１、９ａ２から窒素濃度の低い周囲の混合ガスを吸い込むため、９段目からは再び窒素濃度３０％の混合ガスを凝縮することができる。

図４は、伝熱管１ａおよび１ｂの上段から下段に向けての除熱量の変化を示すグラフであり、本発明による凝縮器と従来の凝縮器とを比較するグラフである。図３と同様に、仕切り板１０のない伝熱管群が鉛直方向に２０段配置した場合を白抜きの丸のプロットで示し、本発明の第１実施例による凝縮器の場合の変化を黒三角のプロットで示す。

また、図４においては、最上段の伝熱管の除熱量を基準とした鉛直方向の各段での伝熱管の除熱量の割合を表している。

窒素濃度の上昇により伝熱が阻害されるため、仕切り板のない凝縮器では、下段方向に単調に除熱量が低下する。

これに対して、仕切り板１０のある第１実施例では、上側領域４にある８段目までは、仕切り板のない凝縮器と同じ除熱量となるが、ケーシング２の上面開口部６から流入する混合ガスと同じ窒素濃度で吸気口９ａ１、９ａ２から混合ガスが流入する９段目からの除熱量は、上側領域４の伝熱管１ａと同じ除熱量まで回復する。

各段の伝熱管の除熱量の合計が凝縮器全体の除熱量となるが、本発明の第１実施例では、１５段目で仕切り板のない凝縮器の２０段の除熱量の合計に到達する。すなわち、本発明の第１実施例では、２０段の伝熱管で構成された仕切り板のない凝縮器と同じ冷却性能を１５段の伝熱管で得ることができ、伝熱管本数を２５％削減することができる。

（効果）
本発明の第１実施例は、仕切り板１０により凝縮器のケーシング２を上側領域４と下側領域５の２領域に分割して、下側領域５の吸気口９ａ１、９ａ２から窒素濃度の低い混合ガスを流入させることにより、下段の伝熱管１ｂの除熱量を向上させることができる。このため、伝熱管本数を削減することができ、凝縮器の小型化、コスト低減が可能となる。

つまり、小型でありながら冷却性能を維持または向上可能な凝縮器を実現することができる。

＜第２実施例＞
（構成）
図５は、本発明の第２実施例による凝縮器の概略構成を示す図である。第１実施例と異なるところは、排気口８ａ１、８ａ２の脇に鉛直方向に延びるガイド２１を設けたことである。つまり、排気口８ａ１、８ａ２が形成された側面の水平方向の両側にガイド２１を設けている。

（動作）
第２実施例においても、基本的な動作は第１実施例と同じである。ケーシング２の上面開口部６から流入した窒素と蒸気の混合ガスは、上側領域４で蒸気が凝縮し窒素濃度が上昇して排気口８ａ１、８ａ２から排出される。この窒素濃度が高い排出ガスが吸気口９ａ１、９ａ２からケーシング２の下側領域５に取り込まれると、下側領域５の窒素濃度が高くなり、除熱量が低下する。このため、ガイド２１を設けることによって排気口８ａ１、８ａ２から排出された窒素濃度の高い混合ガスが吸気口９ａ１、９ａ２に巻き込まれるのを防止することができる。

（効果）
第２実施例によれば、第１実施例と同様な効果が得られる他、排気口８ａ１、８ａ２から排出される窒素濃度の高い混合ガスが吸気口９ａ１、９ａ２から下側領域５に流入することをより確実に防止することができる。

図５に示した例では、ガイド２１は、ケーシング２の側面の上端部から下端部まで延長して形成されているが、排気口８ａ１、８ａ２の近辺のみに形成してもよいし、８ａ１、８ａ２の近辺および吸気口９ａ１、９ａ２の近辺に形成してもよく、これらも第２実施例に含まれるものである。また、吸気口９ａ１、９ａ２が形成された側面の水平方向の両側に設けてもよい。

＜第３実施例＞
（構成）
図６は、本発明の第３実施例による凝縮器の概略構成図である。第１実施例と異なるところは、排気口８ａ１、８ａ２から下に向かう排気ダクト２２を設けたことである。なお、図６には、排気口８ａ１にのみ、排気ダクト２２が設けられているが、排気口８ａ２にも排気ダクト２２が設けられているものである。

図７は、排気ダクト２２の部分断面図である。混合ガスは、排気口８ａ１からケーシング２の外側に設置された排気ダクト２２を通って、ケーシング２の下方外部に排気される。

（動作）
第３実施例においても、基本的動作は第１実施例と同じである。ケーシング２の上面開口部６から流入した窒素と蒸気の混合ガスは、上側領域４で蒸気が凝縮し窒素濃度が上昇して排気口８ａ１、８ａ２から排出される。この窒素濃度が高い排出ガスが吸気口９ａ１、９ａ２からケーシング２の下側領域５内に取り込まれると、下側領域５の窒素濃度が高くなり、除熱量が低下する。このため、排気口８ａ１、８ａ２から下に向かう排気ダクト２２を設け、排気口８ａ１、８ａ２からの排出ガスを、排気ダクト２２を通して凝縮器の下部の排気ダクト出口２３から排出する。

上部領域４からの排気ガスは排気ダクト２２を通って凝縮器の下方に排出されるため、吸気口９ａ１、９ａ２に巻き込まれることがない。また、排気ダクト２２内の窒素濃度が高いため、混合ガスの密度は周囲よりも大きく、周囲との密度差によって排気ダクト２２の高さ分、下向きの煙突効果が得られる。

すなわち、混合ガスに下向きの力が加わり、ケーシング２の上面開口部６からの混合ガスの流入速度が増加する。一般的に、流入速度が増加すると伝熱管周囲の乱れが大きくなり伝熱が促進される。このため、上側領域４の除熱量が向上する。

（効果）
第１実施例と同様な効果を得ることができる他、排気口８ａ１、８ａ２から排出される窒素濃度の高い混合ガスが吸気口９ａ１、９ａ２から下側領域５に流入することを防止し、下側領域５での除熱量低下を防止することができる。さらに、排気ダクト２２による下向きの煙突効果により、ケーシング２の上面開口部６からの混合ガス流入速度が増加し、上側領域４の除熱量を向上させることができ、伝熱管本数を削減し、コストを低減することが可能となる。

＜第４実施例＞
（構成）
図８は、本発明の第４実施例による凝縮器の概略構成図であり、図９は、第４実施例の凝縮器の断面図である。第１実施例と異なるところは、ケーシング２に上側領域４の側面には排気口がなく、上側領域４側の仕切り板１０に形成された開口部から下側領域５を通って、ケーシング２の開放された下面に延び、上側領域４を凝縮器の下方空間に向けて開放する排気流路２５を排出流路形成板２４で形成していることである。第４の実施例では、一例として排気流路２５を下側領域５の中央に設けているが（ケーシング２の中央部を貫通するように配置される）、下側領域５の両端に設ける等、排気流路２５の位置は製作のしやすさを考慮して決定してよい。また、排気口がケーシング２の側面にないため、吸気口９ａ１、９ａ２はケーシング２のどの側面に形成してもよい。

図８の例では、ヘッダ３と異なる側面に吸気口９ａ１、９ａ２を形成しているが、例えば、排気流路２５に重ならないように、ヘッダ３のあるケーシング２の側面に吸気口９ａ１、９ａ２を設置してもよく、全側面に吸気口を設置してもよい。

（動作）
第４実施例においても、基本的動作は第１実施例と同じである。ケーシング２の上面開口部６から流入した窒素と蒸気との混合ガスは、上側領域４で蒸気が凝縮し窒素濃度が上昇して仕切り板１０の上に移動する。第１〜第３実例では、排気口８ａ１、８ａ２からケーシング２の外に混合ガスを排出していたが、第４実施例では、下側領域５を貫通する排気流路２５を通して上側領域４で窒素濃度が高くなった混合ガスを凝縮器２の外へ排出する。

排気流路２５を通過する混合ガスが、吸気口９ａ１、９ａ２に巻き込まれることはないため、上側領域４の排気ガスが下側領域５の除熱量を阻害することはない。

また、第４実施例においても、第３実施例と同様に、排気流路２５により下向きの煙突効果が得られ、ケーシング２の上面開口部６からの混合ガスの流入速度が増加する。

このため、上側領域４の除熱量が増加する。第３実施例では、凝縮器の外部に排気ダクト２２のスペースが必要となるが、第４実施例では、排気ダクト２２と同等の機能を有する排出流路２５が凝縮器の内部にあるため、排気ダクト２５の上の空間を活用することができ、上側領域４により多くの伝熱管１ａを配置することが可能となる。

（効果）
第４実施例は、第１実施例と同様な効果を得ることができる他、上側領域４から排出される窒素濃度の高い混合ガスが吸気口９ａ１、９ａ２から下側領域５に流入することを防止し、下側領域５での除熱量低下を防止することができる。

さらに、下向きの煙突効果によりケーシング２の上面開口部６からの混合ガス流入速度が増加し、上側領域４の除熱量を向上させることができ、伝熱管本数を削減し、コストを低減することが可能となる。

＜第５実施例＞
（構成）
図１０は、本発明の第５実施例による凝縮器の断面図である。第４実施例と異なるところは、仕切り板１０とケーシング２との接続部３１の位置が、仕切り板１０と排気流路形成板２４との接続部３２の位置よりも高い位置になるように配置されている。つまり、仕切り板１０が、ケーシング２の側面から仕切り板１０に形成された接続部３１に向けて下方に傾斜し、吸気口９ａ１、９ａ２は、下側領域５におけるケーシング２の側面の最上部に形成され、吸気口９ａ１、９ａ２の上端は、仕切り板１０に形成された接続部３１の位置より上方に位置する。

なお、図１０に示した例は、接続部３１と接続部３２との間を結ぶ仕切り板１０を直線状の平板としているが、混合ガス流れに沿った曲面としてもよい。

（動作）
第５実施例においては、基本的動作は第４実施例と同じである。ケーシング２の上面開口部６から流入した窒素と蒸気との混合ガスは、上側領域４で蒸気が凝縮し窒素濃度が上昇して仕切り板１０の上に移動する。第４実施例と比較すると、第５実施例においては、仕切り板１０がケーシング２の側面から中央の排気流路２５の入口に向かって下方に傾斜しているため、窒素濃度が上昇して密度が大きくなった混合ガスをスムーズに排気流路２５に導くことができる。これにより、混合ガスがスムーズに排気されるため、上面開口部６からの混合ガスの流入量を増加させることができる。

また、仕切り板１０とケーシング２の側面との接続部３１の位置が、第４実施例と比較して上方に移動しており、吸気口９ａ１、９ａ２の断面積を広くすることができ、吸気口９ａ１、９ａ２における混合ガスの流動抵抗が低減できるため、下側領域５に流入する混合ガスの流量を増加させることができる。

（効果）
第４実施例と同様な効果が得られる他、上側領域４から窒素濃度の高くなった混合ガスをスムーズに排出するとともに、吸気口９ａ１、９ａ２での流動抵抗を低減できるため、下側領域４への混合ガス流入量を増加させることができ、除熱量を向上させることができる。これにより、伝熱管本数を削減し、コストを低減することが可能となる。

＜第６実施例＞
（構成）
図１１は、本発明の第６実施例による凝縮器の概略構成図である。第６実施例では、第１仕切り板１０ａと第２仕切り板１０ｂにより凝縮器を３つの領域に分割している。それぞれの領域を上から順に第１領域（上側領域）３３、第２領域（中間領域）３４、第３領域（下側領域）３５と呼ぶこととする。

第１仕切り板１０ａは第１領域３３と第２領域３４とを隔てており、第１仕切り板１０ａよりも上の位置で、ケーシング２の側面に第１領域３３の第１排気口８ａ１、８ａ２が設けられている。

また、第１仕切り板１０ａよりも下の位置で、ケーシング２の側面に第２領域３４の第１吸気口９ａ１、９ａ２が設けられている。第１排気口８ａ１、８ａ２と、第１吸気口９ａ１、９ａ２とは、それぞれケーシング２の異なる側面に形成されている。

また、第２仕切り板１０ｂは第２領域３４と第３領域３５とを隔てており、第２仕切り板１０ｂよりも上の位置で、ケーシング２の側面に第２領域３４の第２排気口８ｂ１、８ｂ２が設けられている。

また、第２仕切り板１０ｂよりも下の位置で、ケーシング２の側面に第３領域３５の第２吸気口９ｂ１、９ｂ２が設けられている。

第２排気口８ｂ１、８ｂ２と第２吸気口９ｂ１、９ｂ２は、それぞれケーシング２の異なる側面に形成されている。

そして、第１排気口８ａ１と第２排気口８ｂ１はケーシング２の同じ側面に形成され、第１排気口８ａ２と第２排気口８ｂ２はケーシング２の同じ側面に形成されている。

また、第１吸気口９ａ１と第２吸気口９ｂ１とは、ケーシング２の同じ側面に形成され、第１吸気口９ａ２と第２吸気口９ｂ２は、ケーシング２の同じ側面に形成されている。

また、排気口８ａ１、８ａ２、８ｂ１、８ｂ２から排気した混合ガスが吸気口９ａ１、９ａ２、９ｂ１、９ｂ２に巻き込まれないように、排気口８ａ１、８ａ２、８ｂ１、８ｂ２が形成されたケーシング２の側面の両側に鉛直方向に延びるガイド２１を設けている。

なお、仕切り板を増加させることにより、ケーシング２を４つ以上の領域に分割して、図１１に示した例と同様の構成とすることもできる。

（動作）
第６実施例においても、基本的動作は第１実施例と同様であり、第１領域３３の第１伝熱管１ａ、第２領域３４の第２伝熱管１ｂ、第３領域３５の第３伝熱管１ｃで蒸気が凝縮して混合ガスの密度が大きくなることにより、下向きの流れが発生する。ケーシング２の上面開口部６から流入した混合ガスは、第１領域３３内の伝熱管１ａで蒸気を凝縮させながら第１仕切り板１０ａに到達し、窒素濃度の高い混合ガスは第１排気口８ａ１、８ａ２により凝縮器外へ排出される。

第１吸気口９ａ１、９ａ２から第２領域３４に流入した混合ガスは、第２領域３４内の伝熱管１ｂで蒸気を凝縮させながら第２仕切り板１０ｂに到達し、濃度の高い混合ガスは第２排気口８ｂ１、８ｂ２より凝縮器外へ排出される。

第２吸気口９ｂ１、９ｂ２から第３領域３３に流入した混合ガスは、第３領域３５内の伝熱管１ｃで蒸気を凝縮させながらケーシング２の下方向に移動し、濃度の高い混合ガスはそのままケーシング２の下面開口部７より凝縮器外へ排出される。

第１排気口８ａ１と第２排気口８ｂ１をケーシング２の同じ側面に配置し、第１排気口８ａ２と第２排気口８ｂ２をケーシング２の同じ側面に配置し、第１吸気口９ａ１、９ａ２と第２吸気口９ｂ１、９ｂ２を排気口８ａ１、８ａ２、８ｂ１、８ｂ２とはケーシング２の異なる側面に形成している。さらに、排気口８ａ１、８ａ２、８ｂ１、８ｂ２が形成された側面の両側に鉛直方向に延びるガイド２１を設けているので、排気口８ａ１、８ａ２、８ｂ１、８ｂ２から排出された窒素濃度の高い混合ガスが吸気口９ａ１、９ａ２、９ｂ１、９ｂ２に巻き込まれることがない。

このため、第２領域３４および第３領域３５にも、ケーシング２の上面開口部６から流入する混合ガスと同程度の窒素濃度の混合ガスを流入させることができる。

（効果）
第６実施例においては、複数の仕切り板１０ａ、１０ｂにより凝縮器を少なくとも３領域に分割して、排気口８ａ１、８ａ２、８ｂ１、８ｂ２と吸気口９ａ１、９ａ２、９ｂ１、９ｂ２を、ケーシング２の同一側面又は異なる側面に形成し、排気口８ａ１、８ａ２、８ｂ１、８ｂ２から排出された混合ガスが吸気口９ａ１、９ａ２、９ｂ１、９ｂ２に巻き込まれるのを防止するガイド２１を設けたことにより、下側領域である第２領域３４、第３領域３５の吸気口９ａ１、９ａ２、９ｂ１、９ｂ２から窒素濃度の低い混合ガスを流入させることができ、下段の伝熱管１ａ、１ｂ、１ｃの除熱量を向上させることができる。このため、伝熱管本数を削減することができ、凝縮器の小型化、コスト低減が可能となる。

なお、図１１に示した例に図６に示した排気ダクト２２を取り付けることも可能である。この場合は、ガイド２１は不要である。

また、図１１に示した例に、図８又は図１０に示した例のような排気流路２５を形成することも可能である。この場合は、ガイド２１、排気口８ａ１、８ａ２、８ｂ１、８ｂ２は不要である。

以上のように、本発明によれば、凝縮器内に滞留する非凝縮性ガスを、動的機器を用いずに排出させ、下方の伝熱管位置での窒素濃度の増加を抑制して、小型でありながら冷却性能を向上可能な凝縮器を実現することができる。

なお、上述した例においては、上側領域４の排気口８ａ１、８ａ２は、伝熱管１ａより下方部に形成されているが、排気口８ａ１、８ａ２を、伝熱管１ａの配置位置まで含むように、上側領域４の側面の鉛直方向の大部分を開口させることも可能であり、このような形態も本発明の実施例に含まれる。

また、上述した例においては、下側領域５の吸気口９ａ１、９ａ２は、伝熱管１ｂより上方部に形成されているが、吸気口９ａ１、９ａ２を、伝熱管１ｂの配置位置まで含むように、下側領域５の側面の鉛直方向の大部分を開口させることも可能であり、このような形態も本発明の実施例に含まれる。

また、第１〜第６実施例では、凝縮器を仕切り板で２領域または３領域に分割した例を示したが、仕切り板を増やして同様の構造で４領域以上に分割することも可能であり、冷却性能をさらに向上させることができる。

１ａ、１ｂ、１ｃ・・・伝熱管、２・・・ケーシング、３・・・ヘッダ、４・・・上側領域、５・・・下側領域、６・・・上面開口部、７・・・下面開口部、８ａ１、８ａ２、８ｂ１、８ｂ２・・・排気口、９ａ１、９ａ２、９ｂ１、９ｂ２・・・吸気口、１０・・・仕切り板、２１・・・ガイド、２２・・・排気ダクト、２３・・・排気ダクト出口、２４・・・排気流路形成板、２５・・・排気流路、３１・・・仕切り板とケーシングの接続部、３２・・・仕切り板と排気流路入口の接続部、３３・・・第１領域、３４・・・第２領域、３５・・・第３領域

Claims (11)

1. 複数の伝熱管が配置され、これら複数の伝熱管を取り囲み、上面および下面が開放されたケーシングを有する凝縮器であって、
   上記ケーシングを鉛直方向に複数の領域に分割する仕切り板と、
   上記仕切り板により分割された上側領域の上記ケーシングの側面に形成された排気口と、
   上記上側領域内に配置される第1伝熱管と、
   上記仕切り板により分割された下側領域に形成され、上記排気口が形成された上記ケーシングの上記側面とは異なる側面に形成された吸気口と、
   上記下側領域内に配置された第２伝熱管と、
   を備えることを特徴とする凝縮器。
2. 請求項１に記載の凝縮器において、
   上記第1伝熱管は、上記排気口の上方に位置し、上記第２伝熱管は、上記吸気口の下方に位置することを特徴とする凝縮器。
3. 請求項１または請求項２に記載の凝縮器において、
   上記排気口が形成された上記ケーシングの側面と上記吸気口が形成された上記ケーシングの側面との間を隔てる鉛直方向に延びたガイドを備えることを特徴とする凝縮器。
4. 請求項１または請求項２に記載の凝縮器において、
   上記排気口を覆い、鉛直方向に延び、下面部が開放されたダクトを備えることを特徴とする凝縮器。
5. 複数の伝熱管が配置され、これら複数の伝熱管を取り囲み、上面および下面が開放されたケーシングを有する凝縮器であって、
   上記ケーシングを鉛直方向に少なくとも上側領域と下側領域との複数の領域に分割する仕切り板と、
   上記仕切り板に形成された開口部から上記下側領域を通って上記ケーシングの開放された下面に延びる排気流路と、
   上記上側領域内に配置される第1伝熱管と、
   上記仕切り板により分割された下側領域の上記ケーシングの側面に形成された吸気口と、
   上記下側領域内に配置される第２伝熱管と、
   を備えることを特徴とする凝縮器。
6. 請求項５に記載の凝縮器において、
   上記第２伝熱管は、上記吸気口の下方に位置することを特徴とする凝縮器。
7. 請求項６に記載の凝縮器において、
   上記排気流路は、上記ケーシングの中央部を貫通するように配置され、上記仕切り板は、上記ケーシングの側面から、上記開口部に向かって下方向に傾斜して配置されていることを特徴とする凝縮器。
8. 請求項７に記載の凝縮器において、
   上記吸気口は、上記下側領域における上記ケーシングの側面の最上部に形成され、上記吸気口の上端は、上記仕切り板に形成された開口部の位置より上方に位置することを特徴とする凝縮器。
9. 複数の伝熱管が配置され、これら複数の伝熱管を取り囲み、上面および下面が開放されたケーシングを有する凝縮器であって、
   上記ケーシングを鉛直方向に複数の領域に分割する複数の仕切り板と、
   上記仕切り板で分割された各領域内に配置された伝熱管と、
   上記領域毎に上記仕切り板より上方に形成された排気口と、
   上記仕切り板より下方に形成され、上記排気口とは異なる上記ケーシング側面に形成された吸気口と、
   を備えることを特徴とする凝縮器。
10. 請求項９に記載の凝縮器において、
    上記各領域の上記伝熱管が排気口の上方に位置し、吸気口の下方に位置することを特徴とする凝縮器。
11. 請求項９または請求項１０に記載の凝縮器において、
    上記排気口が形成された上記ケーシング側面と、上記吸気口が形成された上記ケーシング側面との間を隔てる鉛直方向に延びたガイドを備えることを特徴とする凝縮器。

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