(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸線がほぼ水平な筒状の胴体と、前記胴体内に設けられ複数の管支持板によって支持された伝熱管群と、前記伝熱管群の前記軸線方向中央部に貫設され不凝縮ガスを器外に抽出する不凝縮ガス抽出路と、を備えた給水加熱器において、
前記伝熱管群内に伝熱管の未配置箇所を設け、前記不凝縮ガス抽出路への蒸気流量分布を均一にする圧力バランスゾーンを形成すると共に、
前記不凝縮ガス抽出路は、水平に設置され、下面に開放部を有する不凝縮ガス箱と、前記開放部に固設される平板とからなり、
前記平板は、ドレン排出口に向って下降傾斜し、その下端端部にドレン排出口が設けられると共に長手方向に沿って不凝縮ガス抽出用の複数の小孔が備えられ、
当該不凝縮ガス抽出路が不凝縮ガス抽出ダクトの接続部に向ってその断面積が次第に拡大して不凝縮ガスが滞留しにくく構成したことを特徴とする給水加熱器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、給水加熱器に関し、さらに詳しくは、不凝縮ガスを効率良く抽出して伝熱性能を向上させることができるとともに、アンモニアアタックを防止できる給水加熱器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
蒸気タービンを駆動する蒸気の一部は、給水加熱蒸気として蒸気タービンから抽気され、給水加熱器に導入される。給水加熱器に導入された蒸気は、伝熱管内を流れる給水と熱交換してドレンとなるが、このとき蒸気中に含まれる不凝縮ガスは給水加熱器の胴体内に残留し、当該熱交換作用を妨げる。したがって、この残留不凝縮ガスを、効率良く器外に抽出し、排出することができるか否かが、給水加熱器の性能に大きな影響を及ぼすこととなる。
【０００３】
かかる従来における給水加熱器の一例を図面を参照しつつ説明する。図９は、従来における給水加熱器を模式的に示す部分縦断面図、図１０は、従来における給水加熱器を模式的に示す横断面図、図１１は、不凝縮ガス箱による不凝縮ガス抽出通路を示す横断面図、図１２は、管長手方向における各部の圧力を示すグラフ図である。
【０００４】
胴体１は、図９に示すように、軸線がほぼ水平な筒状に形成され、内部に仕切板を有した水室２、タービン抽気を導入する蒸気入口管台３、給水入口管台４、給水出口管台５を備えている。また、胴体１内には、図示しない複数の管支持板によって支持され、多数のＵベンドチューブよりなる伝熱管群６を備えている。この伝熱管群６の軸線方向中央部には、不凝縮ガスを器外に抽出する不凝縮ガス抽出通路７が貫設されている。この不凝縮ガス抽出通路７の水室２側端部には、捕集された不凝縮ガスを路外に導出する不凝縮ガス抽出ダクト８が設けられている。
【０００５】
また、不凝縮ガス抽出通路７は、図１０および図１１に示すように、断面コ字状に形成された不凝縮ガス箱９と伝熱管群６とによって形成されている。なお、不凝縮ガス箱９をこのような形状にしたのは、蒸気の下降流が上昇流よりも優勢であり、不凝縮ガス抽出通路７に効率良く不凝縮ガスを抽出させるためである。また、図１０には、蒸気の伝熱管群６外面（外郭）の圧力Ｐ１と、伝熱管群６内面（内郭）の圧力Ｐ２と、不凝縮ガス抽出通路７内の圧力Ｐ３とを示してある。
【０００６】
このように構成された給水加熱器において、給水は、給水入口管台４から水室２内に入り、伝熱管群６を流通して給水出口管台５から流出する。一方、蒸気は、蒸気入口管台３から胴体１内に流入し、伝熱管群６内に流入する。そして、この蒸気は、伝熱管群６を介した給水との熱交換によってドレンとなって胴体１内の底部に溜まり、図示しないドレン出口管台から排出される。
【０００７】
また、蒸気中に随伴して胴体１内に流入した不凝縮ガスは、蒸気の流れに伴って胴体１内を流動し、不凝縮ガス抽出通路７によって捕集され、不凝縮ガス抽出ダクト８から給水加熱器外に排出される。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の給水加熱器では、図１２に示すように、不凝縮ガス抽出通路７と伝熱管群６の内・外面との圧力差が大きくないために、不凝縮ガス抽出通路７内の圧力が不凝縮ガス抽出ダクト８に向かって下がっていない場合があり、不凝縮ガスの抽出不良によって不凝縮ガス溜まり１０（図９参照）が生じ、伝熱性能が劣化するとともに、銅系の伝熱管群６ではアンモニアアタックが発生してしまうという問題点があった。
【０００９】
かかる要因を、図１２を参照して詳細に説明する。蒸気の伝熱管群６外面の圧力Ｐ１のうち、給水入口管台３に対応する箇所には、圧力のピーク１１，１２が生じている。これに起因して、不凝縮ガス抽出通路７内にも圧力分布にピーク１１，１２が存在する。確実な不凝縮ガス抽出のためには、不凝縮ガス抽出通路７内の圧力は、抽出点（水室２側）に向かって下がっていかなければならない。このピークの存在は、当該ピークより下流側の不凝縮ガスの抽出を不確実なものとする。
【００１０】
なお、他の従来技術として、特開昭５８−８６３０２号公報、特開昭５５−３８４１０号公報、特開平６−１４７４０６号公報に開示されたものがある。
【００１１】
この発明は、上記に鑑みてなされたものであって、不凝縮ガスを効率良く抽出して伝熱性能を向上させるとともに、アンモニアアタックを防止できる給水加熱器を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するために、この発明の請求項１にかかる給水加熱器は、
軸線がほぼ水平な筒状の胴体と、前記胴体内に設けられ複数の管支持板によって支持された伝熱管群と、前記伝熱管群の前記軸線方向中央部に貫設され不凝縮ガスを器外に抽出する不凝縮ガス抽出路と、を備えた給水加熱器において、
前記伝熱管群内に伝熱管の未配置箇所を設け、前記不凝縮ガス抽出路への蒸気流量分布を均一にする圧力バランスゾーンを形成すると共に、
前記不凝縮ガス抽出路は、水平に設置され、下面に開放部を有する不凝縮ガス箱と、前記開放部に固設される平板とからなり、
前記平板は、ドレン排出口に向って下降傾斜し、その下端端部にドレン排出口が設けられると共に長手方向に沿って不凝縮ガス抽出用の複数の小孔が備えられ、
当該不凝縮ガス抽出路が不凝縮ガス抽出ダクトの接続部に向ってその断面積が次第に拡大して不凝縮ガスが滞留しにくく構成したことを特徴とする。
【００１３】
給水は、給水入口管台から水室内に入り、伝熱管群を流通して給水出口管台から流出する。一方、蒸気は、蒸気入口管台から胴体と伝熱管群との隙間に流入し、伝熱管群内に流入する。そして、この蒸気は、伝熱管群を介した給水との熱交換によってドレンとなって胴体内の底部に溜まり、ドレン出口管台から排出される。
【００１４】
また、蒸気中に随伴して胴体内に流入した不凝縮ガスは、蒸気の流れに伴って胴体内を流動し、不凝縮ガス抽出路によって捕集され、不凝縮ガス抽出ダクトから給水加熱器外に排出される。このとき、不凝縮ガス抽出路は小孔によってチョークされ、所望の管内圧力に下げられているので、不凝縮ガスを確実に抽出し伝熱不作用管の発生を防止して伝熱性能が劣化するのを回避し、伝熱管群が銅系金属にて形成されていてもアンモニアアタックを防止する。
【００１６】
また、この発明の請求項３にかかる給水加熱器は、軸線がほぼ水平な筒状の胴体と、前記胴体内に設けられ複数の管支持板によって支持された伝熱管群と、前記伝熱管群の前記軸線方向中央部に貫設され不凝縮ガスを器外に抽出する不凝縮ガス抽出路と、を備えた給水加熱器において、
前記伝熱管群内に伝熱管の未配置箇所を設け、前記不凝縮ガス抽出路への蒸気流量分布を均一にする圧力バランスゾーンを形成すると共に、
前記不凝縮ガス抽出路は、断面屋根型又は山型の上部覆いを構成する傾斜板の下部にドレン排出口に向って下降傾斜すると共に長手方向に沿って複数の小孔を備えた平板を固設して形成したことを特徴とする。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、この発明にかかる給水加熱器の実施の形態につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００２２】
（実施の形態１）
図１は、この発明の実施の形態１にかかる給水加熱器を模式的に示す部分縦断面図、図２は、不凝縮ガス抽出管を示す横断面図、図３は、管長手方向における各部の圧力を示すグラフ図である。なお、既に説明した部材と同一もしくは相当する部材には、同一の符号を付して重複説明を省略もしくは簡略化する。
【００２３】
図１および図２に示すように、不凝縮ガス抽出管２０は、上述した不凝縮ガス抽出通路７を内部に形成するために、丸パイプ部材により形成され、その底部には長手方向に沿って多数の小孔２１が設けられている。なお、図１においては、説明の便宜上、不凝縮ガス抽出管２０の手前側の側面に小孔２１を図示してある。この小孔２１の径、配設ピッチ、個数等は、凝縮量の大きな箇所では大きく、あるいは密に形成することが好ましい。
【００２４】
このように形成された不凝縮ガス抽出管２０の水室２側の端部には、オリフィス８ａを有した不凝縮ガス抽出ダクト８が設けられ、図示しない復水器あるいは脱気器に接続されている。そして、この不凝縮ガス抽出管２０は、当該小孔２１によってチョークし、管内圧力を下げて所望の抽出量を得られるように形成されている。すなわち、図３に示すように、小孔２１によってチョークさせることで、伝熱管群６内面の圧力Ｐ２と不凝縮ガス抽出通路７内の圧力Ｐ３の差を大きくとることによって、不凝縮ガス溜まり１０が生じるのを防止したものである（図１２および図９も併せて参照）。
【００２５】
なお、図示しないその他の構成部材は、周知・慣用技術によって形成されているので、説明を省略する。
【００２６】
このように構成された給水加熱器において、給水は、給水入口管台４から水室２内に入り、伝熱管群６を流通して給水出口管台５から流出する。一方、蒸気は、蒸気入口管台３から胴体１と伝熱管群６との隙間に流入し、伝熱管群６内に流入する。そして、この蒸気は、伝熱管群６を介した給水との熱交換によってドレンとなって胴体１内の底部に溜まり、ドレン出口管台２２から排出される。
【００２７】
また、蒸気中に随伴して胴体１内に流入した不凝縮ガスは、蒸気の流れに伴って胴体１内を流動し、不凝縮ガス抽出管２０によって捕集され、不凝縮ガス抽出ダクト８から給水加熱器外に排出される。このとき、不凝縮ガス抽出管２０は、小孔２１によってチョークされ、所望の管内圧力に下げられているので、伝熱管群６内面の圧力Ｐ２の圧力と不凝縮ガス抽出通路７内の圧力Ｐ３の差を大きくとることができ、これによって、不凝縮ガスを確実に抽出でき、不凝縮ガス溜まり１０が生じるのを防止できる。
【００２８】
以上のように、この実施の形態１にかかる給水加熱器によれば、不凝縮ガスたる不凝縮ガスを効率良く抽出して伝熱性能を向上させることができるとともに、伝熱管群６が銅系金属にて形成されていてもアンモニアアタックを防止できる。また、小孔２１を不凝縮ガス抽出管２０の底面に設けたので、下降流よりも劣勢な上昇流中の不凝縮ガスをバランス良く抽出できるとともに、ドレンの不凝縮ガス抽出部への流れ込みを容易に防止できる。
【００２９】
（実施の形態２）
図４は、この発明の実施の形態２にかかる給水加熱器の伝熱管未配置部を模式的に示す横断面図である。本実施の形態２は、上記実施の形態１における伝熱管群６内に伝熱管未配置部２５（伝熱管を同心円状に間引いた部分）を形成し、これによって不凝縮ガス抽出管２０への蒸気流量分布を均一にする圧力バランスゾーンを形成したものである。
【００３０】
すなわち、この圧力バランスゾーンによって、伝熱管群６内に不凝縮ガス溜まりが生じにくくなり、伝熱性能を向上させることができるとともに、伝熱管群６が銅系金属にて形成されていてもアンモニアアタックを防止できる。
【００３１】
なお、本実施の形態２においては、上記実施の形態１における伝熱管群６内に伝熱管未配置部２５を形成するものとして説明したが、これに限定されず、従来の不凝縮ガス箱９による不凝縮ガス抽出通路７を備えた給水加熱器に適用してもよく、上記と同様の効果を期待できる。
【００３２】
（実施の形態３）
図５は、この発明の実施の形態３にかかる傾斜板を設けた不凝縮ガス抽出通路を示す斜視図、図６は、図５に示した不凝縮ガス抽出通路を示す横断面図である。本実施の形態３は、長手方向に沿って複数の小孔２１を備えた平板２０ａの上部を覆うように屋根型の傾斜板２７を設けることによって不凝縮ガス抽出通路を形成したものであり、上方からの蒸気流量（下降流量）を調節し、下方からの蒸気流量（上昇流）との圧力バランスをとることによって、当該不凝縮ガス抽出通路への蒸気流量分布が均一となるようにしたものである。
【００３３】
これによって、伝熱管群６内に不凝縮ガス溜まりが生じにくくなり、伝熱性能を向上させることができるとともに、伝熱管群６が銅系金属にて形成されていてもアンモニアアタックを防止できる。
【００３４】
（実施の形態４）
図７は、この発明の実施の形態４にかかる不凝縮ガス抽出通路を示す側面図、図８は、図７に示した不凝縮ガス抽出通路を示す横断面図である。本実施の形態４は、断面コ字状の不凝縮ガス箱９の下面開放部を、長手方向に沿って複数の小孔２１を備えた平板２０ａで覆うと共に該平板２０ａをドレン出口側が下向きになるように長手方向に傾斜させることによって不凝縮ガス抽出通路を形成したものであり、伝熱管群６の最内周部の圧力変化が不凝縮ガス箱９内の圧力（不凝縮ガス抽出通路内圧力）に影響を及ばさないようにすると共に不凝縮ガス箱９内で発生するドレンを確実に排出してドレンが小孔２１に溜まって不凝縮ガス抽出に悪影響がないようにしたものである。
【００３５】
これによって、伝熱管群６内に不凝縮ガス溜まりが生じにくくなり、伝熱性能を向上させることができるとともに、伝熱管群６が銅系金属にて形成されていてもアンモニアアタックを防止できる。
【００３６】
（実施の形態５）
本実施の形態５は、上記実施の形態１における管支持板（図示せず）に、蒸気流量分配を調節する流量分配調節孔（図示せず）を設け、不凝縮ガス抽出管２０等への蒸気流量分布が所定のものとなるようにしたものである。
【００３７】
これによって、伝熱管群６内に不凝縮ガス溜まりが生じにくくなり、伝熱性能を向上させることができるとともに、伝熱管群６が銅系金属にて形成されていてもアンモニアアタックを防止できる。なお、本発明は、上記実施の形態２〜４にも適用でき、同様の効果を期待できる。
【００３８】
（実施の形態６）
本実施の形態６は、図１に示した受衝板２８に、蒸気流量分配を調節する流量分配調節孔２８ａを設け、入口蒸気の圧力バランスを調節することによって、不凝縮ガス抽出管２０等への蒸気流量分布が所定のものとなるようにしたものである。
【００３９】
これによって、伝熱管群６内に不凝縮ガス溜まりが生じにくくなり、伝熱性能を向上させることができるとともに、伝熱管群６が銅系金属にて形成されていてもアンモニアアタックを防止できる。なお、本発明は、上記実施の形態２〜５にも適用でき、同様の効果を期待できる。
【００４０】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明にかかる給水加熱器（請求項１）によれば、軸線がほぼ水平な筒状の胴体と、前記胴体内に設けられ複数の管支持板によって支持された伝熱管群と、前記伝熱管群の前記軸線方向中央部に貫設され不凝縮ガスを器外に抽出する不凝縮ガス抽出路と、を備えた給水加熱器において、前記伝熱管群内に伝熱管の未配置箇所を設け、前記不凝縮ガス抽出路への蒸気流量分布を均一にする圧力バランスゾーンを形成すると共に、前記不凝縮ガス抽出路は、水平に設置され、下面に開放部を有する不凝縮ガス箱と、前記開放部に固設される平板とからなり、前記平板は、ドレン排出口に向って下降傾斜し、その下端端部にドレン排出口が設けられると共に長手方向に沿って不凝縮ガス抽出用の複数の小孔が備えられ、当該不凝縮ガス抽出路が不凝縮ガス抽出ダクトの接続部に向ってその断面積が次第に拡大して不凝縮ガスが滞留しにくく構成したので、伝熱管群内に不凝縮ガス溜まりを生じることなく不凝縮ガスを効率良く抽出して伝熱性能を向上させることができるとともに、伝熱管群が銅系金属にて形成されていてもアンモニアアタックを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１にかかる給水加熱器を模式的に示す部分縦断面図である。
【図２】不凝縮ガス抽出管を示す横断面図である。
【図３】管長手方向における各部の圧力を示すグラフ図である。
【図４】この発明の実施の形態２にかかる給水加熱器の伝熱管未配置部を模式的に示す横断面図である。
【図５】この発明の実施の形態３にかかる傾斜板を設けた不凝縮ガス抽出通路を示す斜視図である。
【図６】図５に示した不凝縮ガス抽出通路を示す横断面図である。
【図７】この発明の実施の形態４にかかる不凝縮ガス抽出通路を示す側面図である。
【図８】図７に示した不凝縮ガス抽出通路を示す横断面図である。
【図９】従来における給水加熱器を模式的に示す部分縦断面図である。
【図１０】従来における給水加熱器を模式的に示す横断面図である。
【図１１】不凝縮ガス箱による不凝縮ガス抽出通路を示す横断面図である。
【図１２】管長手方向における各部の圧力を示すグラフ図である。
【符号の説明】
１  胴体
２  水室
３  蒸気入口管台
４  給水入口管台
５  給水出口管台
６  伝熱管群
７  不凝縮ガス抽出通路
８  不凝縮ガス抽出ダクト
９  不凝縮ガス箱
Ｐ１  伝熱管群外面の圧力
Ｐ２  伝熱管群内面の圧力
Ｐ３  不凝縮ガス抽出通路内の圧力
２０  不凝縮ガス抽出管
２０ａ  平板
２１  小孔
２２  ドレン出口管台
２５  伝熱管未配置部
２７  傾斜板
２８  受衝板
２８ａ  流量分配調節孔
【図１】
0004562853.tif 000002
【図２】
0004562853.tif 000003
【図３】
0004562853.tif 000004
【図４】
0004562853.tif 000005
【図５】
0004562853.tif 000006
【図６】
0004562853.tif 000007
【図７】
0004562853.tif 000008
【図８】
0004562853.tif 000009
【図９】
0004562853.tif 000010
【図１０】
0004562853.tif 000011
【図１１】
0004562853.tif 000012
【図１２】
0004562853.tif 000013