JP3879302B2 - 復水器 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は復水器に係り、特に複数の冷却管で構成された管巣が上下に2分割された二折流型の復水器に関する。
【0002】
【従来の技術】
二折流型の復水器に関する従来技術としては、例えば米国特許第4,967,833 号公報に、冷却面積が500〜2500m2 の小型の復水器が記載されている。この復水器は、上下に分離された管巣、下側管巣に設けられ不凝縮ガスを抽出する抽出系等を備えている。この従来技術では、容器の上部に蒸気流入口が設置され、上側管巣の管巣幅は下方に向けて増大し、下側管巣の管巣幅は下方に向けて減少している。即ち、管巣幅は、上側管巣の下端及び下側管巣の上端近傍で最大となっている。また、管巣を取り囲む蒸気流路の幅は、下方に向けて一旦減少し、その後増大している。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術では、上側管巣において蒸気と冷却水の温度差が小さくなる場合については、配慮されていない。この場合、上側管巣による蒸気の凝縮量が減少するため、上側管巣は蒸気流入口から流入した不凝縮ガスを含む蒸気の流れ(以下、単に蒸気流という)に対して、主に抵抗として作用する。従って、従来のように、管巣幅が上側管巣の下端近傍で最大となる場合には、蒸気と冷却水の温度差が大きく凝縮性能が高い下側管巣に至る蒸気流が著しく妨げられる。この結果、管巣全体で高い凝縮性能を確保できないという問題があった。
【0004】
本発明の目的は、冷却水を下部から導入する二折流型の復水器において、上側管巣で蒸気と冷却水の温度差が小さくなる場合でも、上側管巣の蒸気流に対する抵抗を低減でき、管巣全体で高い凝縮性能を確保できる復水器を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための第1の発明は、複数の冷却管が密集して配列された管巣が上下方向に2分割され、その下側管巣に冷却水を供給して、その上側管巣から前記冷却水を流出させる二折流型の復水器において、蒸気の流入口が前記管巣の上方に位置し、前記上側管巣の管巣幅は下方に向けて増大し、前記下側管巣の上端の管巣幅は前記上側管巣の下端の管巣幅以下であり、前記上側管巣及び前記下側管巣からなる前記管巣における最大管巣幅は、前記下側管巣の上端以外で、該下側管巣の上端と下端の間にあるように構成されている。
【0006】
尚、後述するように、管巣幅とは、管軸に垂直な断面(管巣断面)における管巣の横幅を指す。管巣の横幅とは、管巣の包絡線に対する横幅を指す。
【0007】
第2の発明は、蒸気の流入口を上部に有する容器と、該容器内で上下方向に2分割され複数の冷却管が密集して配列された上側管巣及び下側管巣と、前記容器の内壁と前記上側管巣及び下側管巣の外周との間に形成された第1蒸気流路とを備え、前記下側管巣に冷却水を供給して前記上側管巣から前記冷却水を流出させる二折流型の復水器において、前記上側管巣部の前記第1蒸気流路の幅は下方に向けて減少し、前記下側管巣の上端部の前記第1蒸気流路の幅は前記上側管巣の下端部の前記第1蒸気流路の幅以上であり、前記内壁と前記上側管巣及び下側管巣の外周で形成された第1蒸気流路の幅は、前記下側管巣部の上端以外で、該下側管巣部の上端と下端の間で最小となるように構成されている。
【0008】
尚、後述するように、上記第1蒸気流路の幅とは、管巣の包絡線と容器の内壁との間隔(距離)を指す。
【0009】
第3の発明は、第1又は第2の発明において、前記上側管巣はその上面から下方に延びた複数の第2蒸気流路を備え、該第2蒸気流路の幅は前記上側管巣を構成する冷却管の間隔よりも大きくなるように構成されている。
【0010】
第4の発明は、第1又は第2の発明において、前記下側管巣はその側面から横方向に延びた複数の第2蒸気流路を備え、該第2蒸気流路の幅は前記下側管巣を構成する冷却管の間隔よりも大きくなるように構成されている。
【0011】
第5の発明は、第3又は第4の発明において、前記第1蒸気流路の幅は、前記第2蒸気流路の幅よりも大きくなるように構成されている。
【0012】
第6の発明は、第1乃至第5の発明の何れかにおいて、前記蒸気に含まれる不凝縮ガスを抽出するための抽出管が、前記上側管巣と前記下側管巣の間の空間に配置されている。
【0013】
第7の発明は、第6の発明において、前記下側管巣の横断面での包絡線の面積に対する該下側管巣内の冷却管の総断面積の比である冷却管占有率が、前記下側管巣の前記冷却管の間隔を前記上側管巣の前記冷却管の間隔よりも大きくすることにより、または前記下側管巣の前記第2蒸気流路の幅と長さを調節することにより、または前記上側管巣の前記第2蒸気流路の数を増やすことにより前記上側管巣の前記冷却管占有率よりも小さくなるように構成されている。
【0014】
第8の発明は、第6の発明において、前記抽出管で抽出された未凝縮蒸気を凝縮するための蒸気冷却部が、前記下側管巣を構成する冷却管の一部で構成されている。
【0015】
第9の発明は、第8の発明において、前記蒸気冷却部が、前記下側管巣のうち前記冷却水の流入側に配置されている。
【0016】
第10の発明は、第8又は第9の発明において、前記蒸気冷却部から前記不凝縮ガスを排出するための排気管が、前記上側管巣と前記下側管巣の間の空間に配置されている。
【0017】
第11の発明は、第10の発明において、前記蒸気冷却部で凝縮された凝縮水を前記下側管巣の外側に導く排水管が、前記排気管とは別に設置されている。
【0018】
第12の発明は、水平方向に管軸を有し、互いに平行に配列された複数の冷却管と、密集して配置された前記複数の冷却管によって形成された第1管巣と、密集して配置された前記複数の冷却管によって形成され、前記第1管巣の上側に所定の空間を隔てて配置された第2管巣と、上部に蒸気の流入口を有し、前記第1管巣及び第2管巣を覆う容器と、前記空間に配置され、前記蒸気に含まれる不凝縮ガスを抽出するための抽出管と、前記第1管巣の冷却管から流出した冷却水を前記第2管巣の冷却管に供給する折返し手段とを備えた復水器において、前記第2管巣の管軸に垂直な横断面での横幅はその下端で最大となり、前記第1管巣の前記横断面での上端の横幅は、前記第2管巣の下端の横幅以下であり、前記第1管巣は、その上端以外に、前記第2管巣の下端の横幅よりも大きな前記横幅を有するように構成されている。
【0019】
第13の発明は、第12の発明において、前記第1管巣が、前記横断面においてその両側面から水平方向の内側に延びる複数の蒸気流路を有すると共に、前記第2管巣が、前記横断面においてその上面から鉛直方向の下側に延びる複数の蒸気流路を有し、前記水平方向及び前記鉛直方向に延びる蒸気流路の幅が、前記第1管巣及び前記第2管巣を形成する冷却管の間隔よりも大きくなるように構成されている。
【0020】
第14の発明は、第13の発明において、前記横断面において前記容器の内壁と前記第1管巣及び前記第2管巣の外周側面との間に形成される蒸気流路の幅が、前記水平方向及び前記鉛直方向に延びる蒸気流路の幅よりも大きくなるように構成されている。
【0021】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を二折流型の復水器に適用した第1実施例を、図1〜図3を用いて説明する。図2は第1実施例の概略縦断面図、図1は図2のA−A断面図(横断面図)、図3は図1の管巣内の冷却管の配列を示す図である。
【0022】
図2に示すように、本復水器は、蒸気流入口40を上部に有する容器2,蒸気を凝縮させる複数の冷却管10,蒸気に含まれる不凝縮ガスを抽出する抽出管5,蒸気の凝縮水
(復水)を排出する復水流出口3a,冷却水が流入する流入水室6,下側管巣から上側管巣に冷却水を供給する折返し水室7,冷却水を排出する流出水室8等から構成される。冷却管10は、抽出管5よりも下側に位置する冷却管10aと、抽出管5よりも上側に位置する冷却管10bからなる。
【0023】
容器2は、四角筒状の形状をしている。複数の冷却管10は、水平方向に管軸を有し、互いに平行に配列され、管軸方向の複数箇所で支持板9により支持されると共に、容器2の側壁を貫通している。冷却管10aは、一端(図2の左端)が流入水室6に連通し、他端(図2の右端)が折返し水室7に連通している。冷却管10bは、一端(図2の左端)が流出水室8に連通し、他端(図2の右端)が折返し水室7に連通している。
【0024】
抽出管5よりも下側に位置する複数の冷却管10aが下側管巣を形成し、抽出管5よりも上側に位置する複数の冷却管10bが上側管巣を形成している。下側管巣と上側管巣には、同数の冷却管が設けられている。これにより、両管巣における冷却水の速度をほぼ等しくしている。両管巣における冷却水の速度がほぼ等しくなる範囲であれば、両管巣の冷却管の数が異なっても良い。
【0025】
冷却水は、冷却水入口6aから流入水室6内に導入され、下側管巣の冷却管10a,折返し水室7,上側管巣の冷却管10b,流出水室8を経て、冷却水出口8aから排出される。仕切り7aが、折返し水室7内で冷却水の折返し流路を形成している。尚、図2では、構造を解り易くするために、冷却管10a及び10bの数を間引いて示している。実際は、後述する図3に示すように、多数の冷却管が密に配列されている。冷却管の数は、上下合わせて数千本〜1万本程度になる。
【0026】
容器2で形成される蒸気流路は、蒸気流入口40から上側管巣に向けて冷却管の管軸方向に拡張されている。これにより、速度が均一化された蒸気が上側管巣に流入する。管巣は複数の支持板9によって管軸方向に仕切られているので、管巣の内部では、管軸方向の蒸気流は支持板9によって抑制される。即ち、管巣内の蒸気流は、管軸に垂直な断面(管巣断面)における2次元的な流れとなる。
【0027】
図1に示すように、複数の冷却管は、下側管巣1a及び上側管巣1bを形成しており、1aと1bを合わせて管巣1と呼ぶ。実際には、図3に示すように、管巣1は、複数の冷却管10a及び10bがほぼ等間隔に配置されて構成されている。管巣断面における隣接する冷却管の相対位置は、互いに正三角形の頂点となる三角格子上に配置されている。即ち、図1で下側管巣1a及び上側管巣1bとして表した実線は、冷却管10a及び10bの包絡線を示している。
【0028】
図1に示すように、管巣1の外周側面と容器2の内側面の間に蒸気流路41が形成され、下側管巣1aの外周下面と容器底面3の間に蒸気流路42が形成されている。管巣1のうち冷却管が密集して配置された部分12a及び12bを管群と呼ぶ。これらの管群と管群の間にも、蒸気流路が形成されている。
【0029】
即ち、下側管巣1aの両側面(図1の左右側面)に、管群12aに上下を挟まれた蒸気流路11aが形成されている。蒸気流路11aは、水平方向(図1の横方向)に延びて形成されており、下側管巣1aの両側面にそれぞれ4個ずつ、合計8個が設けられている。また、上側管巣1bの上面に、管群12bに両側(左右)を挟まれた蒸気流路11bが形成されている。蒸気流路11bは、鉛直方向(図1の縦方向)に延びて形成されており、8個の蒸気流路11bが上側管巣1bの上面に設けられている。
【0030】
更に、管巣1の管群(図1で1a及び1bで示した実線)の内部にも、蒸気流路が存在する。即ち、図3に示すように、隣接する冷却管の間にも、蒸気流路13が形成されている。図1に示すように、管巣1及び蒸気流路は、容器2の鉛直方向に延びる中心線に対してほぼ左右対称に構成されている。
【0031】
このように、3種類の蒸気流路が容器2の内部に存在する。第1の蒸気流路は、管巣1の外周と容器2の間に形成されたものである。第2の蒸気流路は、管巣1の管群と管群の間に形成されたものである。第3の蒸気流路は、管群内の冷却管の間に形成されたものである。
【0032】
図1に示すように、第1の蒸気流路である蒸気流路41及び42の幅をそれぞれW1及びW2、第2の蒸気流路である蒸気流路11b及び11aの幅をそれぞれW3及びW4とする。また、図3に示すように、第3の蒸気流路である蒸気流路13の幅をW5とする。W1〜W5の大小関係は、例えば以下のようにする。
即ち、W3及びW4は、W5の数倍程度の大きさにする。W1及びW2は、W3及びW4の10倍程度の大きさにする。この結果、上側管巣1bの横幅は、容器2の内幅の約65%以下に縮小されている。このように、蒸気流路41及び42の幅を十分に広くすることにより、管巣1が蒸気を四方から取り込んで蒸気速度を低下できる。
【0033】
下側管巣1aと上側管巣1bの間には、冷却水が折返し水室7を介して流れの向きを変えたときに冷却水の流量分布を均一化するために、所定の幅の空間が設けられている。図1のように、空間の幅は、蒸気流路11a及び11bの幅よりも大きくしている。この空間の中心部には、抽出管5が配置されている。更に、蒸気が蒸気流路41から抽出管5に直接流入(バイパス)することを防ぐために、上記空間のうち抽出管5と蒸気流路41の間に、仕切り52が設けられている。
【0034】
図1に示すように、仕切り52は、構造の単純な箱状(四角筒状)の形状にしている。但し、蒸気の凝縮水が仕切り52の上面に溜まり抽出管5の孔を閉塞しないように、仕切り52と抽出管5の間にはある程度のギャップが設けられている。蒸気の水平方向のバイパスを防ぐためには、仕切り52を鉛直方向に立てたフィン群などで構成しても良い。この場合、凝縮水は仕切り52を通過して鉛直下方に落下するため、抽出管5の孔を閉塞することはない。
【0035】
タービン(図示せず)から排気された蒸気は、蒸気流入口40から復水器に流入し、蒸気流路41及び42を通って管巣1の周囲に導かれ、主に蒸気流路11a及び11bを通して管巣内部に導入される。図1に示すように、蒸気流入口40において、蒸気は容器2の側壁にほぼ平行に流れる。即ち、蒸気流入口40における蒸気流の方向は、鉛直方向となる。
【0036】
管巣内部では、蒸気のみが複数の冷却管10a及び10bの外表面で凝縮する。この凝縮により生じた凝縮水は、重力で下方に落下し、容器底面3に設けた復水流出口3aから流出する。管巣で凝縮しなかった未凝縮の蒸気及び不凝縮ガスは、抽出管5に設けた多数の孔(図示せず)から抽出管5内に流入し、真空ポンプ(図示せず)などを介して復水器の外部に排気される。
【0037】
ここで、蒸気流入口40から流入した蒸気流のうち、管巣1の左右の蒸気流路41を下降して、管巣1の下側の蒸気流路42に到達する成分(以下、下降蒸気成分という)に影響する蒸気流路の幅について説明する。下降蒸気成分に影響する蒸気流路41の幅としては、図1に破線で示す管群12a及び12bの包絡線14a及び14bと、容器2の側壁との間隔を考慮すれば良い。包絡線14a及び14bは、図3において、蒸気流路11a及び11bによる凹部を無視し、冷却管10a及び10bの外周部の形状を、凸型多角形で近似した線に対応する。また、包絡線14a及び14bは、下側管巣1a及び上側管巣1bの包絡線とも言える。
【0038】
図1に示すように、上側管巣1bの包絡線14bの横幅は、容器2の下方(蒸気流の方向)に向かって僅かに増大する。この結果、上側管巣1bの側方(横)において、下降蒸気成分に影響する蒸気流路41の幅は、容器2の下方に向かって僅かに減少する。即ち、上側管巣1bでは、下端部の横幅(以下、管巣幅という)が最大となり、この下端部の側方における蒸気流路41の幅が最小となる。
一方、下側管巣1aの上端部の管巣幅は、上側管巣1bの下端部の管巣幅とほぼ等しい。また、下側管巣1aの包絡線14aの横幅は、容器2の下方に向かって緩やかに(滑らかに)増大する。この結果、下側管巣1aの側方において、下降蒸気成分に影響する蒸気流路41の幅は、容器2の下方に向かって緩やかに減少する。即ち、下側管巣1aでは、管巣幅は容器2の下方に向かって徐々に増大し、管巣の側方における蒸気流路41の幅は容器2の下方に向かって徐々に減少する。
【0039】
上記した管巣幅の特徴を纏めると、次のようになる。即ち、上側管巣1bの管巣幅は、下端部で最大となる。下側管巣1aの上端部の管巣幅は、上側管巣1bの下端部の管巣幅とほぼ等しい。下側管巣1aの管巣幅は、容器2の下方に向かって徐々に増大し、下端部近傍で最大となる。図1では、上側管巣1bの下端部の管巣幅は容器2の内幅の約65%、下側管巣1aの最大管巣幅は容器2の内幅の約80%である。
【0040】
管巣全体としては、管巣幅は、容器2の下方に向かって徐々に増大し、下側管巣1aの下端部近傍で最大となる。但し、管巣全体で管巣幅が最大となる位置においても、蒸気流路41の幅は、蒸気流路11a及び11bの幅に比べて十分に大きい。
【0041】
このような特徴を有する本実施例によれば、蒸気流路41の幅を十分に広く確保しつつ、上側管巣1bの管巣幅を比較的狭くできるので、上側管巣1bの蒸気流に対する抵抗を低減できる。また、多くの蒸気が幅の広い蒸気流路41を通って下側管巣1aに到達できるので、蒸気と冷却水の温度差が大きな下側管巣1aに流入する蒸気量を増大して十分な凝縮性能を確保することができる。
【0042】
従って、上側管巣1bで蒸気と冷却水の温度差が小さくなる場合でも、上側管巣1bの蒸気流に対する抵抗を低減でき、管巣全体で高い凝縮性能を確保できる。また、下側管巣1aの管巣幅が容器2の下方に向かって徐々に増大していることにより、限られた高さにおける冷却管の占有率を低減でき、これも蒸気流に対する抵抗の低減に寄与している。
【0043】
更に、鉛直方向に延びた複数の蒸気流路11bを上側管巣1bに設けたことにより、上側管巣1bで内部に導入される蒸気流に対する抵抗を低減できる。同様に、水平方向に延びた複数の蒸気流路11aを下側管巣1aに設けたことにより、下側管巣1aで内部に導入される蒸気流に対する抵抗を低減できる。即ち、管巣内部の抵抗を低減できるので、圧力損失に伴う蒸気の飽和温度の低下を抑制し、伝熱性能を向上できる。
【0044】
本実施例の場合、下側管巣1aにおいて、蒸気の凝縮量は多く、蒸気速度は速い。図1では、蒸気流路11aの幅と長さを調節することにより、下側管巣1aの冷却管占有率(冷却管の総断面積/管巣断面積)を上側管巣1bの冷却管占有率よりも小さくし、下側管巣1aと上側管巣1bの圧力損失を同等にしている。ここで、管巣断面積とは、包絡線14a又は14bの面積である。
【0045】
下側管巣1aと上側管巣1bの圧力損失が同等になれば、抽出管5を低圧部にできる。この結果、不凝縮ガスは低圧部である抽出管5に集められ、速やかに排出される。これも高い凝縮性能の確保に寄与する。尚、下側管巣1aの冷却管占有率を上側管巣1bの冷却管占有率よりも小さくするためには、蒸気流路11bの数を増やしても良い。
【0046】
上記実施例では、下側管巣1aの上端部の管巣幅を、上側管巣1bの下端部の管巣幅とほぼ等しくした。蒸気流に対する管巣の抵抗を低減するためには、下側管巣1aの上端部の管巣幅を、上側管巣1bの下端部の管巣幅よりも小さくしても良い。
【0047】
また、上記実施例では、抽出管5を下側管巣1aと上側管巣1bの間の空間に設けることにより、空間を有効に使って装置の小型化が可能となる。しかし、抽出管5の位置は、上方又は下方に移しても良い。この場合、低圧部が抽出管5の位置となるように、蒸気流路11a及び11bの断面積及び形状を決定すれば良い。
【0048】
次に、本発明を二折流型の復水器に適用した第2実施例を、図4を用いて説明する。図4は、図1に対応する第2実施例の概略横断面図である。本実施例が第1実施例と異なる点は、下側管巣1aの蒸気流路11aの形状である。その他の構成は、第1実施例とほぼ同じであるので、ここでは説明を省略する。
【0049】
本実施例の蒸気流路11aは、管群12aの包絡線14aから下側管巣1aの内部に向けて斜め下方に延びている。このような蒸気流路11aが、下側管巣1aの両側面にそれぞれ3個ずつ、合計6個設けられている。
【0050】
本実施例の場合、下側管巣1aの下端部の形状は図1と多少異なるが、管巣幅に関する特徴は第1実施例と同じである。また、図4でも、下側管巣1aの冷却管占有率は、上側管巣1bの冷却管占有率よりも小さい。従って、第1実施例と同様な効果を得ることができる。
【0051】
次に、本発明を二折流型の復水器に適用した第3実施例を、図5を用いて説明する。図5は、図1に対応する第3実施例の概略横断面図である。本実施例が第1実施例と異なる点は、下側管巣1aの形状である。その他の構成は、第1実施例とほぼ同じであるので、ここでは説明を省略する。
【0052】
本実施例の場合、管群12aの包絡線14aの横幅は、容器2の下方に向かって一旦緩やかに(徐々に)増大して最大となり、その後緩やかに減少する。即ち、下側管巣1aの最大管巣幅は、鉛直方向(上下方向)の中間部に位置する。この場合も、下側管巣1aの最大管巣幅は、容器2の内幅の約80%にしている。
この結果、下側管巣1aの側方において、下降蒸気成分に影響する蒸気流路41の幅は、容器2の下方に向かって一旦徐々に減少して最小となり、その後徐々に増大する。図5でも、下側管巣1aの冷却管占有率は、上側管巣1bの冷却管占有率よりも小さい。
【0053】
従って、本実施例でも、第1実施例と同様な効果を得ることができる。更に、本実施例の場合、下側管巣1aの管巣幅の最大値が鉛直方向の中間部に位置することにより、管巣下部を回り込んで下側管巣1aに流入する蒸気流に対する抵抗を低減できる。
【0054】
次に、本発明を二折流型の復水器に適用した第4実施例を、図6を用いて説明する。図6は、図1に対応する第4実施例の概略横断面図である。本実施例は、図5の第3実施例において、上側管巣1b及び容器2の形状を変えた例である。その他の構成は、第3実施例とほぼ同じであるので、ここでは説明を省略する。
本実施例の場合、上側管巣1bの上面における包絡線14bの形状は、図1及び図5よりも滑らかな曲線(上に凸な曲線)となっている。この結果、包絡線14bの横幅が容器2の下方に向かって増大する割合は、図1及び図5よりも大きくなっている。また、容器底面3の断面形状が半円状になっている。この結果、下側管巣1aの側方において、下降蒸気成分に影響する蒸気流路41の幅は、下側管巣1aの下端部で最小となっている。更に、図5でも、下側管巣1aの冷却管占有率は、上側管巣1bの冷却管占有率よりも小さい。
【0055】
従って、本実施例でも、第1実施例と同様な効果を得ることができる。更に、本実施例の場合、容器底面3を円筒状にすることにより、第1実施例よりも耐圧性能(耐圧強度)が向上し、容器の製造コストを低減できる。この効果は、円筒形状を作り易い小型の復水器に対して有効である。
【0056】
次に、本発明を二折流型の復水器に適用した第5実施例を、図7を用いて説明する。図7は、図1に対応する第5実施例の概略横断面図である。本実施例は、図6の第4実施例において、蒸気流路11a及び11bにも冷却管を配置した例である。換言すれば、図6において、包絡線14a及び14bの形状をほとんど変えずに、管群のみで管巣を構成した例である。その他の構成は、第4実施例とほぼ同じであるので、ここでは説明を省略する。
【0057】
図7に示すように、本実施例では、抽出管5を低圧部とするために、蒸気凝縮量の多い下側管巣1aの冷却管10aの間隔W5aを、上側管巣1bの冷却管10bの間隔W5bよりも大きくしている。これにより、下側管巣1aの冷却管占有率を上側管巣1bの冷却管占有率よりも小さくして、蒸気に対する抵抗を低減している。
【0058】
本実施例でも、蒸気流路41の幅を十分に広く確保しつつ、上側管巣1bの管巣幅を比較的狭くできるので、上側管巣1bの蒸気流に対する抵抗を低減できる。また、多くの蒸気が幅の広い蒸気流路41を通って下側管巣1aに到達できるので、蒸気と冷却水の温度差が大きな下側管巣1aに流入する蒸気量を増大して十分な凝縮性能を確保することができる。従って、上側管巣1bで蒸気と冷却水の温度差が小さくなる場合でも、上側管巣1bの蒸気流に対する抵抗を低減でき、管巣全体で高い凝縮性能を確保できる。
【0059】
次に、本発明を二折流型の復水器に適用した第6実施例を、図8〜図10を用いて説明する。図9は第6実施例の概略縦断面図、図8は図9のA−A断面図、図10は図8の管巣内の冷却管の配列を示す図である。本実施例は、図1の第1実施例において、抽出管5内の未凝縮蒸気を凝縮するための凝縮部を、下側管巣1a内に設けた例である。その他の構成は、第1実施例とほぼ同じであるので、ここでは説明を省略する。
【0060】
本実施例の場合、蒸気流入口40から流入した蒸気を直接凝縮する第1凝縮部と、第1凝縮部で凝縮されなかった未凝縮蒸気を凝縮する第2凝縮部とを備える。第1凝縮部は、上側管巣1b及び下側管巣1aから構成される。第2凝縮部は、下側管巣1a内に配置された蒸気冷却部1cから構成される。
【0061】
図8に示すように、蒸気冷却部1cは、下側管巣1aの冷却管のうち抽出管5の直下に位置するものの一部を仕切板53で仕切ることにより形成されている。蒸気冷却部1cは、図8のように横断面が長方形状の領域である。図9に示すように、仕切板53の管軸方向の一端(図9の左端)は容器2の冷却水流入側の側壁に固定され、他端(図9の右端)は支持板9に固定されている。即ち、蒸気冷却部1cは、管軸方向において、支持板9で仕切られた2スパン分の領域に設置されている。尚、図9では、構造を解り易くするために、仕切板53の一部を切り欠いて表示している。
【0062】
実際には、図10に示すように、蒸気冷却部1cは多数の冷却管10cで構成されている。即ち、図8で蒸気冷却部1cとして表した実線は、冷却管10cの包絡線を示している。仕切板53は、その上端が抽出管5に接続され、その下端が排気管51に接続されている。排気管51は、容器2の冷却水流入側の側壁に隣接して設置されている。尚、図9でも、構造を解り易くするために、冷却管の数を間引いて示している。
【0063】
本実施例では、上側管巣1b及び下側管巣1aで凝縮されなかった未凝縮蒸気は、抽出管5に設けられた複数の孔(図示せず)から抽出管5内に流入し、この複数の孔のうち仕切板53で仕切られた空間に開口したものを通して蒸気冷却部1cに導入される。未凝縮蒸気は蒸気冷却部1cにおいてさらに凝縮され、残りのガス(不凝縮ガスを含む)が排気管51から外部へ排気される。この蒸気冷却部1cにおける未凝縮蒸気の凝縮の影響により、蒸気冷却部1cの圧力は管巣1の外周部よりも小さくなる。
【0064】
本実施例でも、図1と同じ管巣幅の特徴を備えており、下側管巣1aの冷却管占有率を上側管巣1bの冷却管占有率よりも小さくしているので、第1実施例と同様な効果を得ることができる。更に、本実施例の場合、上側管巣1b及び下側管巣1aで凝縮されなかった未凝縮蒸気を、流入水室6から流入した冷却水(復水器内で温度が最も低い冷却水)を用いて再度凝縮することができる。この蒸気冷却部1cでの凝縮の影響により、抽出管5で抽出される蒸気の流量が増えるので、蒸気に混入している不凝縮ガスの抽出効果がより高くなる。
【0065】
尚、本実施例では、蒸気冷却部1cを管軸方向の2スパン分の領域に設置した例について説明したが、2スパン分に限定されるものではない。即ち、必要に応じて、蒸気冷却部1cが占める管軸方向の長さを増減させても良い。
【0066】
次に、本発明を二折流型の復水器に適用した第7実施例を、図11を用いて説明する。図11は、図1に対応する第7実施例の概略横断面図である。本実施例は、図8の第6実施例において、蒸気冷却部1cの構造、排気管51の位置等を変えた例である。その他の構成は、第6実施例とほぼ同じであるので、ここでは説明を省略する。
【0067】
本実施例では、蒸気冷却部1cの横幅を図8よりも大きくし、図11のように蒸気冷却部1cの横幅方向の中央上部に仕切板53aを設けている。仕切板53aは、その上端が抽出管5に接続され、その下端と仕切板53との間に空間が形成されている。仕切板53aは、仕切板53と同様に管軸方向の2スパン分の領域に設置されている。即ち、蒸気冷却部1cは、仕切板53aにより第1冷却部1c1と第2冷却部1c2に領域分けされる。
【0068】
第1冷却部1c1の上部は抽出管5の複数の孔に連通し、第2冷却部1c2の上部は排気管51に接続されている。第1冷却部1c1と第2冷却部1c2は下端部で連通されており、この連通部の下端に凝縮液配管53bが接続されている。排気管51は、上側管巣1bと下側管巣1aの間の空間を通って容器2の側壁を貫通している。凝縮液配管53bは、下側管巣1aの下側まで延びており、その先端部はU字状に曲がっている。排気管51及び凝縮液配管53bは、例えば容器2の冷却水流入側の側壁に隣接して設置する。
【0069】
本実施例では、抽出管5に設けられた孔から蒸気冷却部1cに流入した未凝縮蒸気は、第1冷却部1c1内を下降し、その下端部で流れの向きを変え、第2冷却部1c2内を上昇する。この際、未凝縮蒸気は、第1冷却部1c1及び第2冷却部1c2において凝縮され、残りのガス(不凝縮ガスを含む)が排気管51から外部へ排気される。蒸気冷却部1cで生じた凝縮液は、重力により下降して凝縮液配管53b内に入り、その先端部であるU字部に一旦溜まり、U字部から溢れた分が容器底面3に溜まる。
【0070】
本実施例でも、下側管巣1aの冷却管占有率は、上側管巣1bの冷却管占有率よりも小さい。また、蒸気冷却部1cで未凝縮蒸気が凝縮するので、蒸気冷却部1cの圧力は管巣1の外周部よりも小さくなる。更に、凝縮液配管53bのU字部に凝縮液を溜めておくことにより、凝縮液配管53bを通して蒸気冷却部1c内に蒸気が流れ込むことを防止している。
【0071】
本実施例でも、第6実施例と同様な効果を得ることができる。更に、本実施例の場合、排気管51と凝縮液配管53bを分離したことにより、管巣より下側の蒸気流路42の幅が小さい場合でも、凝縮液配管53bの鉛直方向の長さを長く取れる。従って、熱負荷の変動などにより蒸気冷却部1cと管巣1の外周部の圧力差が過大となった場合でも、U字部に保持した凝縮液の排気管51への流れ込みを防ぐ効果がある。
【0072】
【発明の効果】
本発明によれば、蒸気流路の幅を広く確保しつつ上側管巣の管巣幅を比較的狭くできるので、上側管巣の蒸気流に対する抵抗を低減できる。また、幅の広い蒸気流路を通って下側管巣に到達する蒸気量を増大できるので、蒸気と冷却水の温度差が大きな下側管巣での凝縮量を増大できる。従って、上側管巣で蒸気と冷却水の温度差が小さくなる場合でも、管巣全体で高い凝縮性能を確保できる。
【0073】
また、上側管巣に下方に延びた複数の蒸気流路を設け、下側管巣に横方向に延びた複数の蒸気流路を設けることにより、上側管巣及び下側管巣で内部に導入される蒸気流に対する抵抗を低減できる。従って、圧力損失に伴う蒸気の飽和温度の低下を抑制し、伝熱性能を向上できる。
【0074】
また、下側管巣の冷却管占有率を上側管巣の冷却管占有率よりも小さくすることにより、上側管巣と下側管巣の圧力損失をほぼ同等にでき、上側管巣と下側管巣の間に配置した抽出管を低圧部にできる。従って、不凝縮ガスを抽出管に集めて速やかに排出できる。これも高い凝縮性能の確保に寄与する。
【0075】
また、抽出管を上側管巣と下側管巣の間の空間に配置したことにより、空間を有効に使って装置の小型化が可能となる。
【0076】
また、抽出管で抽出された未凝縮蒸気を凝縮するための蒸気冷却部を設けたことにより、抽出管で抽出される蒸気の流量が増えるので、蒸気に混入している不凝縮ガスの抽出効果を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図2のA−A断面図。
【図2】本発明を二折流型の復水器に適用した第1実施例の概略縦断面図。
【図3】図1の管巣内の冷却管の配列を示す図。
【図4】本発明を二折流型の復水器に適用した第2実施例の概略横断面図。
【図5】本発明を二折流型の復水器に適用した第3実施例の概略横断面図。
【図6】本発明を二折流型の復水器に適用した第4実施例の概略横断面図。
【図7】本発明を二折流型の復水器に適用した第5実施例の概略横断面図。
【図8】図9のA−A断面図。
【図9】本発明を二折流型の復水器に適用した第6実施例の概略縦断面図。
【図10】図8の管巣内の冷却管の配列を示す図。
【図11】本発明を二折流型の復水器に適用した第7実施例の概略横断面図。
【符号の説明】
1…管巣、1a…下側管巣、1b…上側管巣、1c…蒸気冷却部、2…容器、3…容器底面、3a…復水流出口、5…抽出管、6…流入水室、7…折返し水室、8…流出水室、9…支持板、10,10a,10b…冷却管、11a,11b,13,41,42…蒸気流路、12a,12b…管群、40…蒸気流入口、51…排気管、53,53a…仕切板。
Claims (14)
- 複数の冷却管が密集して配列された管巣が上下方向に2分割され、その下側管巣に冷却水を供給して、その上側管巣から前記冷却水を流出させる二折流型の復水器において、
蒸気の流入口が前記管巣の上方に位置し、前記上側管巣の管巣幅は下方に向けて増大し、前記下側管巣の上端の管巣幅は前記上側管巣の下端の管巣幅以下であり、前記上側管巣及び前記下側管巣からなる前記管巣における最大管巣幅は、前記下側管巣の上端以外で、該下側管巣の上端と下端の間にあるように構成されていることを特徴とする復水器。 - 蒸気の流入口を上部に有する容器と、該容器内で上下方向に2分割され複数の冷却管が密集して配列された上側管巣及び下側管巣と、前記容器の内壁と前記上側管巣及び下側管巣の外周との間に形成された第1蒸気流路とを備え、前記下側管巣に冷却水を供給して前記上側管巣から前記冷却水を流出させる二折流型の復水器において、
前記上側管巣部の前記第1蒸気流路の幅は下方に向けて減少し、前記下側管巣の上端部の前記第1蒸気流路の幅は前記上側管巣の下端部の前記第1蒸気流路の幅以上であり、前記内壁と前記上側管巣及び下側管巣の外周で形成された第1蒸気流路の幅は、前記下側管巣部の上端以外で、該下側管巣部の上端と下端の間で最小となるように構成されていることを特徴とする復水器。 - 請求項1又は2において、前記上側管巣はその上面から下方に延びた複数の第2蒸気流路を備え、該第2蒸気流路の幅は前記上側管巣を構成する冷却管の間隔よりも大きくなるように構成されていることを特徴とする復水器。
- 請求項1又は2において、前記下側管巣はその側面から横方向に延びた複数の第2蒸気流路を備え、該第2蒸気流路の幅は前記下側管巣を構成する冷却管の間隔よりも大きくなるように構成されていることを特徴とする復水器。
- 請求項3又は4において、前記第1蒸気流路の幅は、前記第2蒸気流路の幅よりも大きくなるように構成されていることを特徴とする復水器。
- 請求項1乃至5の何れかにおいて、前記蒸気に含まれる不凝縮ガスを抽出するための抽出管が、前記上側管巣と前記下側管巣の間の空間に配置されていることを特徴とする復水器。
- 請求項6において、前記下側管巣の横断面での包絡線の面積に対する該下側管巣内の冷却管の総断面積の比である冷却管占有率が、前記下側管巣の前記冷却管の間隔を前記上側管巣の前記冷却管の間隔よりも大きくすることにより、または前記下側管巣の前記第2蒸気流路の幅と長さを調節することにより、または前記上側管巣の前記第2蒸気流路の数を増やすことにより前記上側管巣の前記冷却管占有率よりも小さくなるように構成されていることを特徴とする復水器。
- 請求項6において、前記抽出管で抽出された未凝縮蒸気を凝縮するための蒸気冷却部が、前記下側管巣を構成する冷却管の一部で構成されていることを特徴とする復水器。
- 請求項8において、前記蒸気冷却部が、前記下側管巣のうち前記冷却水の流入側に配置されていることを特徴とする復水器。
- 請求項8又は9において、前記蒸気冷却部から前記不凝縮ガスを排出するための排気管が、前記上側管巣と前記下側管巣の間の空間に配置されていることを特徴とする復水器。
- 請求項10において、前記蒸気冷却部で凝縮された凝縮水を前記下側管巣の外側に導く排水管が、前記排気管とは別に設置されていることを特徴とする復水器。
- 水平方向に管軸を有し、互いに平行に配列された複数の冷却管と、密集して配置された前記複数の冷却管によって形成された第1管巣と、密集して配置された前記複数の冷却管によって形成され、前記第1管巣の上側に所定の空間を隔てて配置された第2管巣と、上部に蒸気の流入口を有し、前記第1管巣及び第2管巣を覆う容器と、前記空間に配置され、前記蒸気に含まれる不凝縮ガスを抽出するための抽出管と、前記第1管巣の冷却管から流出した冷却水を前記第2管巣の冷却管に供給する折返し手段とを備えた復水器において、
前記第2管巣の管軸に垂直な横断面での横幅はその下端で最大となり、前記第1管巣の前記横断面での上端の横幅は、前記第2管巣の下端の横幅以下であり、前記第1管巣は、その上端以外に、前記第2管巣の下端の横幅よりも大きな前記横幅を有するように構成されていることを特徴とする復水器。 - 請求項12において、前記第1管巣が、前記横断面においてその両側面から水平方向の内側に延びる複数の蒸気流路を有すると共に、前記第2管巣が、前記横断面においてその上面から鉛直方向の下側に延びる複数の蒸気流路を有し、前記水平方向及び前記鉛直方向に延びる蒸気流路の幅が、前記第1管巣及び前記第2管巣を形成する冷却管の間隔よりも大きくなるように構成されていることを特徴とする復水器。
- 請求項13において、前記横断面において前記容器の内壁と前記第1管巣及び前記第2管巣の外周側面との間に形成される蒸気流路の幅が、前記水平方向及び前記鉛直方向に延びる蒸気流路の幅よりも大きくなるように構成されていることを特徴とする復水器。
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