(57)【要約】【課題】内部の補強構造を簡素化しつつ内圧低下に対する強度を高めることができる直接接触式復水器を提供する。【解決手段】直接接触式復水器は、第１流通室と第１冷却水供給管を備える。第１流通室は水蒸気と不凝縮ガスとを含む混合気を第１の方向に流通させて冷却するためのものである。第１冷却水供給管は管部と第１放出部を有する。管部は混合気が第１流通室内を流通する第１の方向と交差し第１流通室の左右または上下の両壁に設けた穴に挿通し両壁を突っ張るように両壁に固定されている。第１放出部は外部から管部を通じて供給された冷却水を混合気に吹きかけるためのものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水蒸気と不凝縮ガスとを含む混合気を第１の方向に流通させて冷却するための第１流通室と、
前記混合気が前記第１流通室内を流通する前記第１の方向と交差し前記第１流通室の左右または上下の両壁に設けた穴に挿通し前記両壁を突っ張るように前記両壁に固定された管部と、外部から前記管部を通じて供給された冷却水を前記混合気に吹きかけるための第１放出部とを有する第１冷却水供給管と
を具備する直接接触式復水器。
【請求項２】
前記第１流通室の後段に配置され、前記第１流通室において前記混合気を凝縮させて残った不凝縮ガスを第２の方向に流通させて冷却するための第２流通室と、
前記不凝縮ガスが流通する前記第２の方向と交差し前記第２流通室の左右または上下の両壁に設けた穴に挿通し前記両壁を突っ張るように前記両壁に固定された管部と、外部から前記管部を通じて供給された冷却水を前記不凝縮ガスに吹きかけるための第２放出部とを有する第２冷却水供給管と
を具備する請求項１記載の直接接触式復水器。
【請求項３】
前記管部が、円管または楕円管である請求項１または請求項２いずれか記載の直接接触式復水器。
【請求項４】
前記管部の軸から垂線を引いた外周上の位置から前記蒸気が流れる方向の下流側に向けて、前記外周よりも内側に傾斜して配置された板状部材を具備する請求項１または請求項２いずれか記載の直接接触式復水器。
【請求項５】
前記板状部材を、前記管部の上下の外周に沿ってそれぞれ下流側へ向けて配置した請求項４記載の直接接触式復水器。
【請求項６】
上下の前記板状部材の下流側の一端を合わせた請求項５記載の直接接触式復水器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、直接接触式復水器に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的な地熱発電所に設置される直接接触式復水器は、蒸気タービンから排出された排気蒸気に冷却水を直接接触させて排気蒸気を凝縮させる機器である。復水器内部における冷却水の処理方式の一つに、冷却水をスプレー管から噴霧するスプレー式がある。
【０００３】
スプレー式の直接接触式復水器の従来の技術としては、例えば排気蒸気の圧力損失の低減を図るため、スプレー管を蒸気の流れの方向に沿って配置した構造のものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−２７０９２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の復水器の場合、排気蒸気の圧力損失低減を図ることができるものの、強度の面で弱く、例えば復水器の内部が真空になることによる大気の圧力により外壁が押しつぶされないための補強部材を復水器の内部に多数配置する必要がある。
【０００６】
本発明が解決しようとする課題は、内部の補強構造を簡素化しつつ内圧低下に対する強度を高めることができる直接接触式復水器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
実施形態の直接接触式復水器は第１流通室と第１冷却水供給管を備える。第１流通室は水蒸気と不凝縮ガスとを含む混合気を第１の方向に流通させて冷却するためのものである。第１冷却水供給管は管部と第１放出部を有する。管部は混合気が第１流通室内を流通する第１の方向と交差し第１流通室の左右または上下の両壁に設けた穴に挿通し両壁を突っ張るように両壁に固定されている。第１放出部は外部から管部を通じて供給された冷却水を混合気に吹きかけるためのものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、内部の補強構造を簡素化しつつ内圧低下に対する強度を高めることができる直接接触式復水器を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１実施形態の直接接触式復水器の構成を示す側面断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面の透視図である。
【図３】図１の上面透視図である。
【図４】スプレー管の形状の一例を示す図である。
【図５】第２実施形態の直接接触式復水器の構成を示す側面断面図である。
【図６】図５の上面透視図である。
【図７】スプレー管の形状の他の例を示す図である。
【図８】スプレー管の形状の変形例を示す図である。
【図９】スプレー管の形状の変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照して、実施形態を詳細に説明する。
（第１実施形態）
図１は第１実施形態の直接接触式復水器の構成を示す図、図２は図１のＡ−Ａ断面図、図３は図１の平面図、図４はスプレー管の断面図である。
図１乃至図３に示すように、この実施形態の直接接触式復水器は、地熱発電プラントなどの施設に設置される蒸気タービンの下流の循環系統に設置されるものであり、箱型の復水器本体胴容器２（以下「容器２」と称す）、スプレー管１、水室３、空気出口７、ホットウエル出口箱８、冷却水の出口であるドレン出口９などを有する。
【００１１】
容器２は、断面が矩形で、上部が一部半円形の形状の筐体であり、底部は矩形断面または一部が半円形とされている。容器２には、排気蒸気入口２ａ、ガス冷却水入口６、空気出口７、ホットウエル出口箱８、冷却水の出口であるドレン出口９などが設けられている。
【００１２】
容器２の内部は、導入室４ａ、第１流通室としての蒸気冷却室４ｂ、第２流通室としてのガス冷却室４ｃ、還水タンクとしてのホットウエルタンク４ｄなどに区画されている。
蒸気冷却室４ｂは、蒸気タービンから排気された蒸気Ｄ（以下「タービン排気蒸気Ｄ」と称す）を（図の破線の方向）第１の方向に流通させて冷却するための流通室である。タービン排気蒸気Ｄは水蒸気と不凝縮ガスとを含む混合気（混合ガス）である。
【００１３】
排気蒸気入口２ａは、タービン排気蒸気Ｄを容器２内に導入するための開口部である。タービン排気蒸気Ｄは水蒸気と不凝縮ガスとを含む混合気（混合ガス）である。
【００１４】
排気蒸気入口２ａから容器２の導入室４ａ内に導入されたタービン排気蒸気Ｄは破線で示される経路をたどり、蒸気冷却室４ｂに入り凝縮されて残った不凝縮ガス（ＮＣガスなど）がガス冷却室４ｃに入り空気出口７から排出される。空気出口７は残存した不凝縮ガス（ＮＣガスなど）を排出するための開口部である。
【００１５】
排気蒸気入口２ａは、容器２の正面に設けられており、タービン排気蒸気Ｄが水平方向に流入される。水室３は容器２の側部に設けられている。水室３には、蒸気冷却室４ｂに導入されるタービン排気蒸気Ｄを冷却するための冷却水が満たされる。
【００１６】
容器２の側面を構成する側板２ｄには、複数の穴が設けられており、各穴にスプレー管１が挿通され、水室３まで延伸されている。水室３の底部にはガス冷却水入口６が設けられている。ガス冷却水入口６から水室３内に冷却水が導入（流入）される。
【００１７】
ホットウエルタンク４ｄは、容器２内で凝縮されて落下した還水が一時的に貯留されるタンクである。ホットウエル出口箱８は、底部が塞がれた管状の筐体であり、容器２の下部の底板２ｃ（下板）の下部、つまりホットウエルタンク４ｄの下に設けられている。
【００１８】
ホットウエル出口箱８には、排出前の還水が貯留される。このホットウエル出口箱８の側面には凝縮水の出口であるドレン出口９が設けられており、ホットウエル出口箱８に一定量溜まった還水がドレン出口９から排出される。
【００１９】
ガス冷却室４ｃには、蒸気冷却室４ｂと同様の構造でスプレー管１が配置されている。なお、ガス冷却室４ｃは、蒸気冷却室４ｂに比べて空間が小さく蒸気冷却室４ｂの側面を構成する板への内圧低下の影響が少ないため、スプレー管１をタービン排気蒸気Ｄの流れの方向に沿って配置してもよい。
【００２０】
スプレー管１は、第１冷却水供給管であり、その長手方向に沿って所定間隔で配置された補強部材５により支持されている。スプレー管１は、管部１ａと第１放出部としてのスプレーノズル１ｂとを有する。
【００２１】
管部１ａは、タービン排気蒸気Ｄが蒸気冷却室４ｂを流通する方向と交差し蒸気冷却室４ｂの左右（または上下）の側板２ｄ（両壁）に設けた穴に挿通し、側板２ｄ（両壁）を突っ張る（支持する）ように側板２ｄ（両壁）に固定（固着）されている。
【００２２】
管部１ａの一端は、容器２の側壁である側板２ｄを貫通して水室３の仕切板に開けられた穴に接続されている。
【００２３】
管部１ａの他端は、容器２内から外部へ突出した位置で閉止されている。容器２内の管部１ａの中間部の外周面には、多数のスプレーノズル１ｂが多方向へ向けて所定間隔で突設されている。スプレーノズル１ｂは、外部から管部１ａを通じて供給された冷却水をタービン排気蒸気Ｄに吹きかけるためのものである。
【００２４】
スプレーノズル１ｂは、外部（水室３）から管部１ａを通じて供給された冷却水を、蒸気冷却室４ｂを流通するタービン排気蒸気Ｄに吹きかけるためのものである。第１放出部としては、ノズルの形状でなく、例えばスプレー管１の外周面に孔を設けてもよい。
【００２５】
スプレー管１は、タービン排気蒸気Ｄの流れと交差する方向（この例では直交する方向：垂直方向）でかつ容器２の左右の側板２ｄに設けられた穴を貫通して一端が水室３に延伸して取り付けられている。
【００２６】
スプレー管１は、容器２の左右の側板２ｄ（左右の両壁）を突っ張る（支持する）ように側板２ｄとの接続部分の周囲が溶接などで固定されており、タービン排気蒸気Ｄの冷却の機能と容器２の左右の側板２ｄの補強機能とを兼ね備えている。
【００２７】
図４に示すように、スプレー管１は、軸方向の断面が円環状の管、つまり円管であり、タービン排気蒸気Ｄの流れる方向（矢印）に対してなめらかな曲面が向けられており、圧力損失が少ないといえる。
【００２８】
続いて、この第１実施形態の直接接触式復水器の動作を説明する。  
この第１実施形態の場合、タービンから排出されたタービン排気蒸気Ｄは、排気蒸気入口２ａから容器２の導入室４ａ内に導入される。
【００２９】
そして、導入室４ａに導入されたタービン排気蒸気Ｄは、破線で示される経路をたどり、蒸気冷却室４ｂに入り蒸気冷却室４ｂにてスプレー管１から噴霧（噴出）された冷却水により凝縮されて、水蒸気が分離されて下のホットウエルタンク４ｄに落ち、残った不凝縮ガス（ＮＣガスなど）がガス冷却室４ｃに入り、このガス冷却室４ｃでもスプレー管等により噴霧された冷却水でさらに冷却されて空気出口７から排出される。
【００３０】
この直接接触式復水器の場合、運転時、つまりタービン排気蒸気Ｄが容器２内を流通する際に容器２内では内圧が低下し側板２ｄに圧力（負圧）がかかる。
【００３１】
この実施形態では、蒸気冷却室４ｂのスプレー管１は、補強部材５よりも直径が太く、スプレー管１を配置した部分では、スプレー管１の突っ張りで側板２ｄが補強されるので、この部分（空間）については、スプレー管１と同じ補強用としての補強部材５を配置する必要がなく、この分の補強部材５を削減することができる。
【００３２】
このようにこの第１実施形態によれば、タービン排気蒸気Ｄが流れる方向に対して直交（交差）する方向にスプレー管１を配置し、容器２の両側の側板２ｄをスプレー管１が突っ張って支持する構造とし、スプレー管１に冷却水の噴霧機能と側板２ｄの補強機能とを兼務（兼用）させることで、その分の補強部材５を省くことができ、容器２内部の補強構造を簡素化しつつ容器２の強度を高めることができる。
【００３３】
なお上記実施形態では、スプレー管１を、蒸気冷却室４ｂの左右の側板２ｄ（側壁）を貫通するように配置したが、タービン排気蒸気Ｄと交差（例えば直交）する方向であれば、蒸気冷却室４ｂの上下（上板２ｂと底板２ｃの両壁）を貫通するように配置してもよい。
【００３４】
（第２実施形態）
図５を参照して第２実施形態の直接接触式復水器を説明する。図５は第２実施形態の直接接触式復水器の構成を示す図である。なお上記第１実施形態と同じ構成には同一の符号を付しその説明は省略する。
【００３５】
図５に示すように、第２実施形態の直接接触式復水器は、ガス冷却室４ｃに第２冷却水供給管としてのスプレー管１０を上下の方向に向けて配置している。
【００３６】
ガス冷却室４ｃは、蒸気冷却室４ｂにおいてタービン排気蒸気Ｄを凝縮させて残った不凝縮ガスを矢印方向Ｅ（第２の方向）に流通させて冷却するための第２流通室である。
【００３７】
スプレー管１０は、管部１０ａと第２放出部としてのスプレーノズル１０ｂとを有する。
【００３８】
管部１０ａは、不凝縮ガスが流通する矢印Ｅの方向（第２の方向）と直交（交差）し、ガス冷却室４ｃの上板１１ａと下板１１ｂの両壁に設けた穴に挿通し、かつ両壁を突っ張るように上板１１ａと下板１１ｂの面と接する部分で上板１１ａと下板１１ｂに溶接して固定（固着）している。
【００３９】
スプレーノズル１０ｂは、スプレー管１０の外周上に所定間隔で突設された管である。スプレーノズル１０ｂは、外部から管部１０ａを通じて供給された冷却水を不凝縮ガスに吹きかけるためのものである。第２放出部としては、スプレー管１に孔を設けるだけでもよい。
【００４０】
すなわち、この第２実施形態は、蒸気冷却室４ｂの後段のガス冷却室４ｃの上板１１ａと下板１１ｂ（上下の両壁）を貫通しかつ両壁を突っ張る（支持する）ようにスプレー管１０を配置している。
【００４１】
この第２実施形態では、蒸気冷却室４ｂから不凝縮ガスがガス冷却室４ｃに導入されると、ガス冷却室４ｃにおいて不凝縮ガスを矢印方向Ｅ（第２の方向）に流通させ、スプレー管１０のスプレーノズル１０ｂから冷却水を不凝縮ガスに吹き付ける（噴霧する）ことで冷却し、冷却した不凝縮ガスを空気出口７から排出する。
【００４２】
この実施形態では、ガス冷却室４ｃのスプレー管１０は、補強部材５よりも直径が太く、スプレー管１０を配置した部分では、スプレー管１０の突っ張りで上板１１ａと下板１１ｂが補強されるので、この部分（領域）については、補強部材５を配置する必要がなく、この分の補強部材５を削減することができる。
【００４３】
このようにこの第２実施形態によれば、タービン排気蒸気Ｄが流れる方向に対して直交（交差）する方向にスプレー管１を配置し、ガス冷却室４ｃの上板と下板の両壁をスプレー管１０が突っ張って支持する構造とし、スプレー管１０に冷却水の噴霧機能と上板と下板の補強機能とを兼務させることで、その分の補強部材５を省くことができ、ガス冷却室４ｃ内部の補強構造を簡素化しつつガス冷却室４ｃの強度を高めることができる。
【００４４】
以上、上述した実施形態によれば、容器２の内部の補強構造を簡素化しつつ容器２の内圧低下に対する強度を高めることができる。
【００４５】
本発明の実施形態を説明したが、この実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。この新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。
【００４６】
例えば上記実施形態では、スプレー管１を円管としたが（図４参照）、図７に示すように、断面が楕円形のスプレー管２１（楕円管）としてもよい。この場合、タービン排気蒸気Ｄの流れの方向のスプレー管２１の直径に対して直交する方向（鉛直方向）のスプレー管２１の直径が小さくなるようにスプレー管２１を配置する。
【００４７】
例えばタービン排気蒸気Ｄの流れの方向が水平方向とすると、その方向と直交する方向（鉛直方向）の径（高さ）が狭くなるようにスプレー管２１を配置する。つまり、タービン排気蒸気Ｄの流れをできるだけ妨げないように楕円形のスプレー管２１を配置する。これにより、タービン排気蒸気Ｄが容器２内を流通する際の圧力損失（略して「圧損」と称す）を低減することができる。
【００４８】
また、図８に示すように、円形のスプレー管１の外周に沿ってタービン排気蒸気Ｄの流れの下流側に向けて伸ばすように圧損低減用の平坦な板状部材２２（以下「圧損低減板２２」と称す）を設けてもよい。この場合、２枚の圧損低減板２２をスプレー管１（管部１ａ）の上下の外周に沿って配置し、それぞれ下流側へ向けて傾斜して配置する。
【００４９】
つまり、スプレー管１（管部１ａ）中心を通る軸と直交する上下の外周の位置から、タービン排気蒸気Ｄの流れる方向の下流側に向けて、スプレー管１（管部１ａ）の軸と垂直な方向（高さ方向）の外径よりも内側に圧損低減板２２の面を傾斜させて圧損低減板２２をスプレー管１の外周に沿って配置する。これにより、タービン排気蒸気Ｄが容器２内を流通する際の圧損を低減することができる。
【００５０】
さらに、図９に示すように、スプレー管１（管部１ａ）の上下の外周に沿ってそれぞれ下流側へ向けて配置した２枚の圧損低減板２２の下流側の端部２３を合わせるように配置してもよい。
【００５１】
これら実施形態やその変形例は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００５２】
１…スプレー管、１ａ…管部、１ｂ…スプレーノズル、２…容器、２ａ…排気蒸気入口、２ｃ…底板、２ｄ…側板、３…水室、４ａ…導入室、４ｂ…蒸気冷却室、４ｃ…ガス冷却室、４ｄ…ホットウエルタンク、５…補強部材、６…ガス冷却水入口、７…空気出口、８…ホットウエル出口箱、９…ドレン出口、１０…スプレー管、１０ａ…管部、１０ｂ…スプレーノズル、２１…スプレー管、２２…板状部材（圧損低減板）、２３…端部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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