JP2001521132A - 空冷コンデンサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 空冷コンデンサは、凝縮されるべき蒸気状媒体を分配する上側ヘッダ（１１）、凝縮液を集める下側ヘッダ（１３）、離間され外部フィンを備えたフィン付チューブ（１）であって、上側ヘッダ（１１）と下側ヘッダ（１３）との間に平行に接続され冷却空気流（３）によって冷却されるフィン付チューブ（１）、下側ヘッダ（１３）から凝縮液を排液する手段、および、コンデンサから非凝縮性ガスを除去する抽出手段を備えている。下側ヘッダ（１３）はまた蒸気状媒体をフィン付チューブ（１）に分配するのに用いられ、結果として、蒸気状媒体はフィン付チューブ（１）に上側および下側ヘッダ（１１，１３）の両方を介して供給され、そして、抽出手段はフィン付チューブ（１）の各々にその冷却空気流（３）に面する部分で接続されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 （技術分野） 本発明は、蒸気状媒体、好ましくは、水蒸気を凝縮する空冷コンデンサに関し
、該コンデンサは蒸気状媒体を分配する上側ヘッダ、凝縮液を集める下側ヘッダ
、離間され外部フィンを備えたフィン付チューブであって、上側ヘッダと下側ヘ
ッダとの間に平行に接続され冷却空気流によって冷却されるフィン付チューブ、
下側ヘッダから凝縮液を排液する手段、および、コンデンサから非凝縮性ガスを
除去する抽出手段を備えている。

【０００２】 (背景技術） コンデンサは製造、化学およびエネルギ産業において広く用いられている。直
接システムの空冷コンデンサはコンデンサの特殊な一形式であり、一般に、真空
下で冷却液無しで作動する。すなわち、蒸気状媒体が冷却空気流により直接に凝
縮される。

【０００３】 空冷コンデンサは、通常、上側ヘッダと下側ヘッダとの間に平行に接続された
多数のフィン付チューブから成る。フィン付チューブの内側では、蒸気状媒体、
好ましくは、水蒸気が下側ヘッダの方向に流れ、冷却空気はこれらに対しほぼ直
交してフィン付チューブの外側を流れる。フィン付チューブの外側では、空気の
低熱伝達係数を補償するために、フィンが空気側の表面を増大するよう形成され
ている。フィン付チューブ内の水蒸気は冷却空気流により凝縮され、凝縮液は重
力により下側ヘッダに集められ、そして、凝縮液は排液され、通常、ポンプによ
り作動回路に戻される。空冷コンデンサは真空下で作動するので、スタートのと
き空気はコンデンサから除去されねばならない。

【０００４】 純粋の水蒸気がフィン付チューブに入るのみならず、少量の非凝縮性ガス、主
に空気が入ることはよく知られている。非凝縮性ガスの一部は水蒸気により運ば
れ、一方、大部分は作動回路の漏洩の結果として水蒸気内に入り込む。可能な漏
洩の一例は、蒸気タービンの分割面である。空気は非凝縮性ガスであるから、こ
の空気の量はコンデンサのフィン付チューブ内に集中され、熱伝達の効率を阻害
する。すなわち、所定の温度差において熱の伝達が少なくなる。それ故に、空気
は連続的に除去されねばならず、これは、通常、連続運転の真空ポンプによって
実行されている。

【０００５】 フィン付チューブ内で凝縮されている水蒸気は、次第に量を減じつつ連続して
移動し、そして、フィン付チューブ内に水蒸気の速度がゼロの点が少なくとも一
つ存在する。この少なくとも一つの点は鬱血点と呼ばれる。鬱血点は、水蒸気が
全ての方向からそこに流れるが、水蒸気はそこからどの方向にも移動しないこと
で特徴付けられる。この鬱血点の場所は、主に熱交換器のジオメトリ、冷却空気
流の速度および温度等の多くのファクタに依存する。

【０００６】 水蒸気が、極めて少量、例えば、水蒸気量に関して約０．０１％の非凝縮性ガ
ス、主に空気を含んでいるとすると、空気は上述の鬱血点に正確に向かって移行
するであろう。空気がこの点に集中されないことを確実とし、そして、いわゆる
エアポケットの形成をさけるためには、それは連続的に除去されねばならない。
すなわち、鬱血点はフィン付チューブの外に変位されねばならない。もしもこれ
がなされないと、以下の帰結に面さざるを得なくなる。

【０００７】 - エアポケットは次第に拡大し、水蒸気側の熱伝達係数を低下させる。

【０００８】 - それは内側表面を凝縮中の水蒸気からブロックすることにより、フィン付 チューブの有効内表面を減少させる。

【０００９】 - 寒冷気候時には、フィン付チューブの表面を過冷却することになり、凍結 を生じさせかもしれない。

【００１０】 - 最後に、空気の部分圧を増大させることにより、エアポケットは凝縮温度 およびそれによる熱交換の二つの側の間の温度差、すなわち、熱交換の駆動力を
低減させる。

【００１１】 空気をフィン付チューブから除去するのに最も適した場所は、正に上述の鬱血
点である。もしも鬱血点の場所がフィン付チューブ内で一定なら、これは簡単で
あろう。残念ながら、そうではない。というのも、この場所は種々の作動状態下
で異なり得るからである。加えて、作動状態における変化のみならず、不可避的
な流れの非対称性が鬱血点の場所を不確定にしている。全ての作動状態の下およ
び全てのフィン付チューブ内において、鬱血点がフィン付チューブの外の所定の
場所にあることを確実にするには、水蒸気の流れの速さと方向とが決定され、そ
して、空気の抽出近傍において充分に高くなるような幾何学的デザインが実施さ
れねばならない。一般的な解法は特定され得ず、各熱交換器のジオメトリ毎に異
なる取組みがなされよう。

【００１２】 上記説明から、空気の抽出によっては空気のみならず水蒸気も抽出されねばな
らないことは明らかである。何故なら、このような方法でのみ、水蒸気速度が何
処でも適切となること、すなわち、エアポケットがどの点でも発生されないこと
が保証され得るからである。一つの既知の解法は、水蒸気量の大部分を空気抽出
内に導入することである。この場合における不利は、大きな熱量が水蒸気−空気
の混合体から除去されねばならないことである。替りに、他の既知の解法が一般
に選ばれ、これによれば、いわゆる、主コンデンサの後流にアフタクーラが接続
されている。

【００１３】 アフタクーラは比較的大量、一般に、水蒸気の１５ないし２５％を凝縮し、こ
れにより空気抽出での適切な速度および所定の流れ方向を保証している。効率お
よび凍結の危険の観点から避けられるべきである凝縮液の冷却が過剰とならない
ことを確実とするために、アフタクーラは通常逆の流れに接続されている。すな
わち、凝縮液はアフタクーラの壁を、次第に空気の集中を増しながら上向きに流
れている水蒸気に対し逆方向の下向きに流れる。水蒸気の大半が既に凝縮されて
いるアフタクーラの終端では、集中された空気−水蒸気の混合体が通常真空ポン
プによって抽出される。

【００１４】 冷却空気の流れの方向に一列を超えるフィン付チューブが存する場合、および
、一列のフィン付チューブのみが存するが、それらが分離壁により別々の内部チ
ャンネルに分割されている場合には、第１のフィン付チューブ／チャンネルの列
は冷却空気の流れの方向において次の列よりもより冷たい冷却空気を受ける。従
って、それは、他のフィン付チューブ／チャンネルよりもより短い経路で進入水
蒸気を凝縮する。故に、鬱血点がそこに生じ、それに向かって他のフィン付チュ
ーブ／チャンネルからの水蒸気が下側ヘッダを介して上向きに流れよう。引続く
フィン付チューブ／チャンネルにおいて鬱血点と上側ヘッダとの間の距離が次第
に増大する第２等のフィン付チューブ／チャンネルの列の場合も同様である。水
蒸気内に空気が存する場合には、それは上述の鬱血点の方向に流れ、暫くした後
、鬱血点の下の部分を満たす。このエアポケットは、上述のように、寒冷気候時
にフィン付チューブの凍結となるかもしれない。

【００１５】 このようなエアポケットを排除するために、既知の解法によれば、第１のフィ
ン付チューブ/チャンネル内の鬱血点を下側ヘッダに移すに充分な水蒸気量が下 側ヘッダに接続されている抽出パイプを介して除去されるという方法によって、
鬱血点が変位されている。これは、第１のフィン付チューブ/チャンネル内の鬱 血点において熱交換器を切り、そして上記量の水蒸気をアフタクーラに移したの
と同等と考えることができる。このような空冷コンデンサはＤＥＧＭ７８１２３
７３に記載されており、これによれば、コンデンサに連続して接続された別のア
フタクーラが設けられている。この解法はいくつかの不利を有している。まず第
一に、別のアフタクーラがデザインされねばならないことである。第二に、冷却
システムの摩擦損失が二つの理由により増大することである。その一つは、水蒸
気が移行する経路がより長い。高速で流れる水蒸気はフィン付チューブ内でより
大きな圧力損失を受け、結果として、フィン付チューブに沿う水蒸気の温度が低
下され、それで水蒸気と冷却空気との間の温度差もそうである。この差は熱交換
器の効率に比例する。他は、コンデンサに連続して接続されたアフタクーラ用に
確保された熱交換器表面がコンデンサの熱交換器表面を減少させ、これにより水
蒸気の入口断面を低減させている。

【００１６】 この後者の不利はＷＯ９８／３３０２８に記載された既知の解法によって避け
得る。この解法によれば、いわゆる一体型多チャンネルのフィン付チューブを有
する空冷コンデンサが提供されており、このフィン付チューブは例えば押出しに
より生産できる。フィン付チューブの外側のフィンは、チューブから機械加工に
よって作られ、溶接ないしはろう付けにより押出されたチューブに固着され得る
。アフタクーラは、既述の鬱血点の近傍で適切なチャンネルに閉鎖エレメントが
配列される方法で、多チャンネルのチューブに一体化されるか、または別体にさ
れている。閉鎖エレメントの近傍には、チャンネルの分離壁に形成された通孔が
存し、これは水蒸気を隣のチャンネルに向かわせる。通行はまた、エアポケット
の上方に生じた凝縮液が下側ヘッダに排出されるのを保証している。アフタクー
ラをコンデンサ部分から分離している分離壁は通孔を有さず、これは水蒸気−空
気の混合体の空気抽出に向かう所定の流れ方向を保証している。アフタクーラの
分離壁およびコンデンサの分離壁には、水蒸気の隣接するチャンネル間での自由
な流れを許容するさらなる通孔が存する。この構造の利点は、一体化されたアフ
タクーラはフィン付チューブの進入水蒸気断面を減少させず、水蒸気側の圧力低
下が低減される。また、水蒸気により移動されるべき経路が比較的長く、これは
熱伝達の効率に対し有害である。

【００１７】 （発明の開示） 本発明の主たる目的は、蒸気状媒体のための入口断面が可能な限り大きく、全
フィン付チューブの断面が限られたものであっても水蒸気側の圧力低下が比較的
小さく、これにより、温度差および空冷コンデンサの効率を可能な限り高くし、
非凝縮性ガスが安全に抽出される空冷コンデンサを提供することにある。

【００１８】 さらに、簡単でコスト効率的であり、凝縮液が安全に排出される空冷コンデン
サを提供することもまた本発明の目的である。

【００１９】 かくて、本発明は、凝縮されるべき蒸気状媒体を分配する上側ヘッダ、凝縮液
を集める下側ヘッダ、離間され外部フィンを備えたフィン付チューブであって、
上側ヘッダと下側ヘッダとの間に平行に接続され冷却空気流によって冷却される
フィン付チューブ、下側ヘッダから凝縮液を排液する手段、および、コンデンサ
から非凝縮性ガスを除去する抽出手段を備えている空冷コンデンサである。

【００２０】 本発明によれば、下側ヘッダはまた蒸気状媒体をフィン付チューブに分配する
のに用いられ、結果として、蒸気状媒体はフィン付チューブに上側および下側ヘ
ッダの両方を介して供給され、そして、抽出手段はフィン付チューブの各々にそ
の冷却空気流に面する部分で接続されている。

【００２１】 蒸気状媒体に利用可能なより大きな入口断面および蒸気状媒体により移動され
るべきより短い経路が、フィン付チューブ内の圧力低下およびそれで温度差を低
減し、かくて熱交換器の効率が可能な限り最大となる。高効率はコンデンサをよ
り少ない熱交換表面を有するようデザインすることを可能とする。このようにし
て、従来の空冷コンデンサよりも簡単でコスト効率的な空冷コンデンサが提供さ
れる。

【００２２】 本発明による空冷コンデンサはまた、下側ヘッダに集められた凝縮液の温度が
進入する蒸気状媒体の圧力に関連する飽和温度と同じ、すなわち、過冷却がない
ことを保証する。これは、より高い温度の凝縮液を予熱するにはより少ない水蒸
気が蒸気タービンから取り出されればよく、処理回路の効率改善となるので、有
利である。

【００２３】 本発明の好ましい実施の形態は、各々が冷却空気流に概ね平行に配列された二
つのほぼ平坦な側壁、冷却空気流に面する第１の閉鎖表面および第２の逆の閉鎖
表面であって、側壁がこの第１および第２の閉鎖表面により接続されているフィ
ン付チューブを備え、ここで、前記抽出手段がフィン付チューブに第１の閉鎖表
面で接続された各フィン付チューブ用の少なくとも一つ抽出パイプを備えている
。フィン付チューブの閉鎖表面は好ましくは円弧状である。この形式のフィン付
チューブは本発明による空冷コンデンサに有利に用いられ得る。

【００２４】 本発明の他の好ましい実施の形態では、フィン付チューブの各々は側壁に接続
されフィン付チューブの内部空間を長手方向に平行なチャンネルに分割している
少なくとも一つの長手方向分離壁を有しており、前記少なくとも一つの分離壁に
は隣り合うチャンネル間での媒体の流れを許容する通孔が存している。分離壁は
フィン付チューブがその外側および内側間の圧力差に耐え、且つ、フィンを担持
する能力を改善する。通孔は前記少なくとも一つの分離壁にほぼ等間隔に形成さ
れている。

【００２５】 好ましくは、空冷コンデンサは各々が側壁に直交してフィン付チューブを二分
割する中央面に対しほぼ対称にデザインされたフィン付チューブを備え、一つの
抽出パイプはフィン付チューブの各々に中央面で接続されている。このようにし
て、簡単でコスト効率的なフィン付チューブが提供される。

【００２６】 他の好ましい実施の形態では、フィン付チューブの各々は空気流の方向に第１
のチャンネル内に形成され分離されたアフタクーラを有し、アフタクーラは第１
のチャンネルの端部に配列された閉鎖エレメント、および、第１のチャンネルの
分離壁の隣接する連続部分によりフィン付チューブの残りの部分から分離されて
おり、一つの抽出パイプが前記閉鎖エレメントの近傍で第１のチャンネルの各々
に接続されている。閉鎖エレメントは好ましくは第１のチャンネルの上端部か、
第１のチャンネルの下端部に配置され、この場合、抽出パイプと閉鎖エレメント
との間にアフタクーラから凝縮液を排液するドレンパイプが存する。

【００２７】 他の好ましい実施の形態によれば、空冷コンデンサは、各々がフィン付チュー
ブを側壁に直交して二分割する中央面に対してほぼ対称にデザインされたフィン
付チューブに備えられた第１の部分と、各々が空気流の方向における第１のチャ
ンネル内に形成された分離アフタクーラを有するフィン付チューブに備えられた
第２の部分とを有し、該アフタクーラは、第１のチャンネルの端部に配列された
閉鎖エレメントおよび第１のチャンネルの分離壁の隣接する連続部分によってフ
ィン付チューブの残りの部分から分離されており、ここで、第１の部分では一つ
の抽出パイプがフィン付チューブの各々にほぼ中央面で接続され、第２の部分で
は一つの抽出パイプが前記閉鎖エレメントの近傍で第１のチャンネルの各々に接
続され、そして、第１の部分の抽出パイプは共通の移送パイプを介して第２の部
分のフィン付チューブの第１のチャンネルの各々に第１のチャンネルのほぼ中間
部分において接続されている。フィン付チューブのこの組合せにより極めて効率
的な空気抽出がもたらされる。

【００２８】 さらに好ましい実施の形態では、フィン付チューブの各々は多数の分離壁を有
し、ここで、フィン付チューブの各々はチャンネル内に形成された閉鎖エレメン
トおよび閉鎖エレメントの近傍で分離壁に形成されたさらなる通孔により、主コ
ンデンサと媒体を主コンデンサから少なくとも一つの抽出パイプに導通させる少
なくとも一つのアフタクーラとに分割されている。

【００２９】 好ましくは、フィン付チューブの各々内には一つのアフタクーラと一つの抽出
パイプが存し、ここで、閉鎖エレメントの各々が上側ヘッダからある距離に配置
され、前記距離は冷却空気流の方向において第１のチャンネルから始まりフィン
付チューブの内部に向かって引続き増大し、閉鎖エレメントの近傍の通孔が媒体
を隣り合うチャンネルに向け、そして、抽出パイプが第１のチャンネルの部分に
その閉鎖エレメントと下側ヘッダとの間で前記閉鎖エレメントの近傍において接
続されている。好ましくは、第１のチャンネルから始めてチャンネルの約半分に
前記閉鎖エレメントが設けられている。

【００３０】 他の好ましい実施の形態では、フィン付チューブの各々に一対の対称配列のア
フタクーラと二つの対応する抽出パイプが存し、ここで、対の閉鎖エレメントが
フィン付チューブの中央面に対し対称に且つそれからある距離に配置され、前記
距離は冷却空気流の方向において第１のチャンネルから始まりフィン付チューブ
の内部に向かって引続き減少し、閉鎖エレメントの近傍の通孔が媒体を隣り合う
チャンネルに向け、抽出パイプが第１のチャンネルの部分にその対応する閉鎖エ
レメントと中央面との間で対応する閉鎖エレメントの近傍において接続され、そ
して、下側抽出パイプと対応する閉鎖エレメントとの間に下側のアフタクーラか
ら凝縮液を排液するドレンパイプが存している。

【００３１】 別の好ましい実施の形態では、フィン付チューブの各々が主コンデンサと少な
くとも一つのアフタクーラとに側壁に接続された少なくとも一つの分離壁によっ
て分割され、該少なくとも一つの分離壁は第１の閉鎖表面からフィン付チューブ
の中心に向かい閉鎖表面に対して鋭角に延び、ここで、少なくとも一つの抽出パ
イプの少なくとも一つのアフタクーラへの接続が少なくとも一つの分離壁と第１
の閉鎖表面との間の結合点の近傍でなされている。好ましくは、フィン付チュー
ブの各々には、下側ヘッダに向かって延びる一つの分離壁によって形成された一
つのアフタクーラが存するか、または、側壁に直交してフィン付チューブを二分
割する中央面に対し対称に配列された一対の分離壁を備え対称に配列された一対
のアフタクーラが存し、この場合には、下側の抽出パイプと対応する結合点との
間に下側アフタクーラから凝縮液を排液するドレンパイプが存している。

【００３２】 さらに好ましい実施の形態では、フィン付チューブの各々が多数の分離壁を有
し、ここで、冷却空気流の方向において、第１の分離壁が通孔無しで形成され且
つ残りの分離壁が通孔を備えて形成されされることにより、各フィン付チューブ
が第１のチャンネルと残りの部分とに分離され、そして、第１のチャンネルに第
１の閉鎖表面のほぼ中間部分で接続された第１の抽出パイプと、残りの部分に第
１の分離壁のほぼ中間部分で接続された第２の抽出パイプとが存している。

【００３３】 本発明によるコンデンサは、好ましくは、下側ヘッダへの蒸気状媒体の流れを
制御する第１のバルブと上側ヘッダへの蒸気状媒体の流れを制御する第２のバル
ブとを有している。さらに、コンデンサはまたフィン付チューブへの冷却空気流
を駆動する手段および駆動手段とフィン付チューブとの間に配列され冷却空気流
を制御するルーバを備えている。

【００３４】 （発明を実施する最良の形態） 図１において、上側ヘッダ１１、下側ヘッダ１３および上側ヘッダ１１と下側
ヘッダ１３との間に平行に接続され離間されたフィン付チューブ１を備え、冷却
空気流３によって冷却される空冷コンデンサが示されている。凝縮液はドレンパ
イプ６を介してポンプ１０により下側ヘッダ１３から排液される。

【００３５】 図１において、フィン付チューブ１の一つが長手方向断面で示されている。フ
ィン付チューブ１のＡ−Ａ面での横断面が図２に示されている。フィン付チュー
ブは、冷却空気流３に平行に配列された二つの平行でほぼ平坦な側壁と側壁を接
続し対向する円弧状の閉鎖表面とを有することが分かる。フィン付チューブ１は
また、側壁に接続されフィン付チューブ１の内部空間を長手方向に平行なチャン
ネル２５に分割している分離壁１４を有している。分離壁１４には、媒体の隣り
合うチャンネル２５間での流れを許容する通孔１６が存している。図示の実施の
形態では、通孔１６は分離壁１４にほぼ等間隔に形成されている。図１および図
２におけるフィン付チューブ１は、側壁に直交してフィン付チューブ１を二分割
する中央面に対しほぼ対称にデザインされている。フィン付チューブ１の側壁上
には外部フィン４が配列されている。

【００３６】 前に説明した既知の解法との最も重要な差異は、下側ヘッダ１３もまたフィン
付チューブ１に水蒸気を分配するのに用いられていることであり、従って、水蒸
気は上側および下側のヘッダ１１，１３を介してフィン付チューブ１に供給され
る。水蒸気の流れは矢印２によって示されている。非凝縮性ガス、主に空気の抽
出の目的で、抽出パイプ８がフィン付チューブ１に接続されている。幾何学的お
よび流れの対称性の結果として、この解法は、いわゆる鬱血領域がフィン付チュ
ーブ１の中央面、特に冷却空気流３に面する閉鎖表面の近傍、すなわち、第１の
チャンネル２５内に生じる。抽出パイプ８が冷却空気流３に面する閉鎖表面で中
央面に配置されている理由である。

【００３７】 不釣合いな流れを排除し且つ空気の自由な除去を保証するために、第２、第３
等のチャンネル２５は通孔１６によって接続されている。第１のチャンネルは最
も冷たい冷却空気を受けるので、最大量の水蒸気が第１のチャンネル２５で凝縮
され、結果として、最大の圧力低下が第１のチャンネル２５に存する。チューブ
の内方に向かう引続くチャンネル２５の冷却は、冷却空気流３が暖まるにつれ次
第に減少し、従って、そこでの圧力低下は減少する。チャンネル２５間の圧力差
が水蒸気の一部を通孔１６を介して第１のチャンネル２５内に駆動し、順に空気
を運ぶ。このようにして、抽出パイプ８の近傍に高度に空気の集中した水蒸気−
空気混合体７が集中され、そして、実際に一体的なアフタクーラ１２がそこに現
出される。

【００３８】 両ヘッダから供給されるフィン付チューブを備える上記空冷コンデンサの利点
は以下の通りである。

【００３９】 − 水蒸気のために利用可能な入口断面が２倍の大きさであり、同時に、水蒸
気により移動されるべき経路が半分に低下する。フィン付チューブ内の圧力低下
は水蒸気の速度の２乗に比例し且つ移動されるべき経路の長さに反比例するので
、フィン付チューブでの圧力低下は１／８に減少される。従って、温度差および
これによるコンデンサの効率が可能な限り最大となる。

【００４０】 − 下側ヘッダ１３に集められる凝縮液の温度は侵入する水蒸気の圧力に関連
する飽和温度と同じである。すなわち、過冷却が存しない。これは、より高い温
度の凝縮液に対してはより少ない水蒸気が蒸気タービンから取出されねばならず
、効率の改善に帰結するので有利である。

【００４１】 − 水蒸気の入口速度が低いことにより、フィン付チューブに内表面への凝縮
液の滞留現象が生じない、すなわち、凍結の危険性がより少ない。

【００４２】 − 流れの対称性の結果として、非対称性により発生される再循環が防止され
、鬱血点の移動もまた防止される。

【００４３】 他の可能な実施の形態が図３に示されており、対向流一体型アフタクーラ１２
が空気流３の方向で第１のチャンネル２５の上部に、フィン付チューブ１の主コ
ンデンサ１９から分離されている。アフタクーラ１２は、第１のチャンネル２５
の上端部に配列された閉鎖エレメント１５および第１のチャンネル２５の分離壁
の隣合う連続部分１４Ａによって分離されている。抽出パイプ８は閉鎖エレメン
ト１５の近傍で第１のチャンネル２５に接続されている。

【００４４】 この実施の形態の有利な点は、それが水蒸気の全く主要部分を主コンデンサ１
９から抽出し、それにより、矢印で示された空気抽出の方向における所定の方向
の流れおよび速度を保証することである。凝縮液５は、アフタクーラ１２内にお
いて水蒸気-空気混合体７の流れに対抗して逆流の下向きに流れる。

【００４５】 凍結の危険性により正当化される寒冷天候条件下では、アフタクーラ１２およ
び抽出パイプ８は下側ヘッダ１３位置でフィン付チューブ１内に適合されてもよ
い。この方法では対向流アフタクーラの利点は無くなる、すなわち、凝縮液の予
熱がないが、凝縮液の滞留により生じ得る凍結の危険性が回避され得る。アフタ
クーラ１２の底部において、凝縮液５は過冷却されるが、これは凍結の危険性を
意味しない。というのも、分離壁１４Ａがフィン付チューブ１の第２のチャンネ
ルから凝縮液を暖め、その凍結を防止するからである。この場合、分離壁１４Ａ
の通孔１６をフィン付チューブ１の中間に配置するのが賢明である。この実施の
形態では、抽出パイプ８と閉鎖エレメント１５との間に、アフタクーラ１２から
凝縮液を排液するためのドレンパイプ６Ａが存している。

【００４６】 類似の実施の形態が図４に示されており、ここではアフタクーラ１２が段階的
デザインのものである。フィン付チューブ１内に多数の分離壁１４，１４Ａが存
し、フィン付チューブ１はチャンネル２５内に形成された閉鎖エレメント１５お
よび閉鎖エレメント１５に隣接して分離壁１４に形成されたさらなる通孔１７，
１８によって、主コンデンサ１９およびアフタクーラ１２に分離され、主コンデ
ンサ１９からの媒体を抽出パイプ８まで導通させている。分離壁１４Ａには通孔
は存しない。閉鎖エレメント１５は、上側ヘッダ１１からある距離に配置されて
おり、前記距離は第１のチャンネル２５から始めて、フィン付チューブ１の内側
に向かう冷却空気流３の方向において引続き増大している。抽出パイプ８は第１
のチャンネル２５の閉鎖エレメント１５と下側ヘッダ１３との間で閉鎖エレメン
ト１５の近傍の第１のチャンネル２５の部分に接続されている。

【００４７】 アフタクーラ１２の段数は任意であり、一段のみでもよい。この場合、唯一の
閉鎖エレメント１５が第１のチャンネル２５に備えられる。また、アフタクーラ
１２が第２のチャンネル２５から配列され、そして、抽出パイプ８がこの第２の
チャンネル２５に接続されるようににして、アフタクーラ１２をデザインするこ
とも可能である。

【００４８】 図５の実施の形態は、一対の段階式アフタクーラ１２、１２Ａとフィン付チュ
ーブ１の中央面に対称に配列された二つの対応する抽出パイプ８、８Ａとを含ん
でいる。フィン付チューブ１内には、二対の閉鎖エレメント１５が中央面に対称
に且つある距離に配置されている。前記距離は第１のチャンネル２５から始めて
、フィン付チューブ１の内側に向かう冷却空気流３の方向において引続き減少し
ている。抽出パイプ８、８Ａは、対応する閉鎖エレメント１５と中央面との間で
対応する閉鎖エレメント１５の近傍の第１のチャンネル２５の部分に接続されて
いる。そして、下側の抽出パイプ８Ａと対応する閉鎖エレメント１５との間には
下側のアフタクーラ１２Ａから凝縮液を排液するためのさらなるドレンパイプ６
Ａが存している。

【００４９】 図６において、図５の実施の形態に用いられる閉鎖エレメント１５の一つが示
されている。それは、二つの側板１５Ａ、１５Ｂと側板１５Ａ、１５Ｂを接続し
ている傾斜中間板１５Ｃからなる。

【００５０】 いわゆる単一チャンネルのフィン付チューブ１を有する空冷コンデンサの例が
図７に示されている。この実施の形態では、アフタクーラ１２の入口が、下側ヘ
ッダ１３から進入する水蒸気の凝縮のための充分な空間を提供すべく、フィン付
チューブ１の中間部周りに配置されている。フィン付チューブは主コンデンサ１
９とアフタクーラ１２とに側壁に接続された一つの分離壁１４Ａにより分割され
ている。分離壁１４Ａは、冷却空気流３に面する閉鎖表面から下側ヘッダ１３に
向かい閉鎖表面に対して鋭角に延びている。

【００５１】 図８は再度、図５と同じく対称にアフタクーラ１２が配列されている、単一チ
ャンネルのフィン付チューブ１を有する空冷コンデンサを示す。この解法の利点
は、主コンデンサ１９と両アフタクーラ１２、１２Ａとの両者が水蒸気の流れの
方向に狭まる断面、結果として、水蒸気−空気混合体の所定の流れ速度をもたら
すことである。

【００５２】 図９および１０は、空冷コンデンサの側面および断面をそれぞれ示し、ここで
、空冷コンデンサは図３によるフィン付チューブ１を有している。その数本が右
側に示されている。図１０において、断面が示され、図示の部分は拡大されてい
る。空冷コンデンサは、平行に接続された多数のフィン付チューブ１の束を二つ
備えている。二つの束２７は互いに角度付けられ、各々は共通の上側ヘッダ１１
とそれぞれの下側ヘッダ１３とを接続している。図１１は、アフタクーラ１２に
接続された抽出パイプライン９が上側ヘッダ１１内に配置されている実施の形態
を示している。

【００５３】 フィン付チューブ１内には６つのチャンネル２５が存し、第１のチャンネルの
上半分にはアフタクーラ１２が配列されているので、フィン付チューブの上半分
には１/６部分のアフタクーラと５/６部分の主コンデンサが存する。下半分では
フィン付チューブ１の１００％が主コンデンサ１９である。図９において、太い
矢印が水蒸気の流れ方向を示し、一方、アフタクーラ１２および空気抽出パイプ
ライン９内の水蒸気−空気混合体７の流れが細い矢印で示されている。下側ヘッ
ダ１３においては底部に凝縮液が集められ、ドレンパイプ６を介してポンプ１０
により不図示の水蒸気発生装置まで排液される。

【００５４】 冬季における凍結の危険性を回避する極めて好意的な状況が図９に示されるバ
ルブ２２および２３によってもたらされており、これらは好ましくは蝶型バルブ
である。寒冷な天候時には、空冷コンデンサは、水蒸気が下側ヘッダ１３から導
入されるのみで、下向きに流れている凝縮液に対抗して流すことにより冷たい熱
交換表面を次第に加熱し、一方、凝縮液が加熱されたフィン付チューブ面に常に
さらされるようにして、安全に始動され得る。このために、冬季の始動時には、
バルブ２２が開かれて保たれ、バルブ２３が閉じられて保たれる。この作動状態
では、非凝縮性の空気は抽出パイプ８Ｂを介して除去される。

【００５５】 このシステムはまた、大きな入口断面にもかかわらず下側ヘッダ１３から進入
する水蒸気の速度が所望よりも高くなったとき、蝶型バルブ２２を閉じ且つ蝶型
バルブ２３を開いたままに保つことにより、極めて寒い天候時に凝縮液が滞留す
るのを防止することを保証する。これらの二つのバルブ２２、２３を設置し、そ
れらの一方を制限して絞ることにより、前に述べた鬱血点の移動の防止を可能と
するか、または、この作用を低減する。

【００５６】 図１および３に示された実施の形態の組合せが、本発明による空冷コンデンサ
の側面図である図１２に示されている。この配列の利点は、図３によるアフタク
ーラを備えるフィン付チューブを含む、中間に配置されたフィン付チューブの束
２８が、図１によるフィン付チューブの他の束２７から抽出された水蒸気−空気
混合体７の水蒸気成分を最小にまで減少させることである。束２７から抽出され
た水蒸気−空気混合体７は、共通の移送パイプ２６を介して束２８におけるフィ
ン付チューブ１の第１のチャンネル２５の各々にそのほぼ中間部分において移送
される。中間におけるフィン付チューブの束２８は、分離壁２０によって他の束
２７から分離されてもよい。このようにして、両形式の束２７，２８は別々の冷
却空気流制御装置、例えば、ルーバ２４および／またはファン２１を有すること
ができ、これは冬季の作動状態下では有利となろう。

【００５７】 図１３は、多数の分離壁１４，１４Ｂを備えたフィン付チューブ１を有する空
冷コンデンサの断面を示す。この実施の形態は図１のものと類似しているが、冷
却空気流３の方向において、第１の分離壁１４Ｂが通孔無しで形成され且つ残り
の分離壁１４が通孔を備えて形成されされることにより、各フィン付チューブ１
が第１のチャンネル２５と残りの部分とに分離されている。第１の抽出パイプ８
は第１のチャンネル２５にそのほぼ中間部分で接続され、第２の抽出パイプ８Ａ
は残りの部分に第１の分離壁１４Ｂのほぼ中間部分で接続されている。冬季の運
転においては、抽出パイプ８Ａ内での絞りを制御することによりエアポケットを
第２および次のチャンネル２５内に生じさせることができ、このようにして、効
果的な熱伝達面および効率が低下され、そして任意に制御され得る。抽出パイプ
８を介しては、全ての空気が第１のチャンネル２５から除去され得る。結果は、
加熱された冷却空気流３が第２のチャンネル２５に移送されるので、第２および
次のチャンネル２５に蓄積されるエアポケットにもかかわらず、凍結の危険性は
存しないことである。創生されたエアポケットの形状が小さなドットでしめされ
ている。この実施の形態は、-極めて寒冷な天候状態で必要とされたとき-最初の
二つの分離されたチャンネル２５を共に抽出パイプ８に、且つ、通孔を備える分
離壁を有する他を抽出パイプ８Ａに接続することにより実施されてもよい。この
解法は、自然通気冷却塔の場合に特に有利である。何故なら、それは高価なルー
バを用いる必要無く極めて単純な性能変動率を許容するからである。

【００５８】 物理的プロセスおよび先行技術の説明は動力プラントの水蒸気コンデンサおよ
び水蒸気を凝縮することに当てたが、勿論、本発明はこの形式のコンデンサに限
られず、他の場所および空冷コンデンサが必要とされる他の蒸気媒体用に用いら
れ得る。

【００５９】 上記開示は例示のみであり、且つ、種々の他の代替、適合および変更が特許請
求の範囲により定められた本発明の範囲内でなされ得ることは当業者には明らか
であろう。

【図面の簡単な説明】

本発明が図面に示された好ましい実施の形態に基づき以下説明される。

【図１】 内部の分離壁、内部のチャンネルおよび分離壁の通孔を有するフィン付チュー
ブが固着された好ましい実施の形態の一部の断面図である。

【図２】 図１のフィン付チューブのＡ-Ａ面での断面図である。

【図３】 本発明によるコンデンサの他の好ましい実施の形態の断面図である。

【図４】 本発明によるコンデンサのさらに好ましい実施の形態の断面図である。

【図５】 二つのアフタクーラを備えたフィン付チューブを有する本発明によるコンデン
サの他の好ましい実施の形態の断面図である。

【図６】 図５の実施の形態の一つの閉鎖エレメントの拡大斜視図である。

【図７】 内部の長手方向チャンネルの無いフィン付チューブを有する他の好ましい実施
の形態の断面図である。

【図８】 二つのアフタクーラを備えたフィン付チューブを有するさらなる好ましい実施
の形態の断面図である。

【図９】 図３によるフィン付チューブが固着された空冷コンデンサの側面図である。

【図１０】 図９の空冷コンデンサのＡ-Ａ面での拡大一部破断断面図である。

【図１１】 図９の空冷コンデンサの空気抽出の他の実施の形態である。

【図１２】 異なるフィン付チューブを有する空冷コンデンサの側面図である。

【図１３】 二つの空気抽出パイプを有するさらなる好ましい実施の形態の断面図である。

【図１４】 断面図による他の好ましい実施の形態である。

【図１５】 断面図によるさらに好ましい実施の形態である。

Claims (20)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 凝縮されるべき蒸気状媒体を分配する上側ヘッダ、凝縮液を
   集める下側ヘッダ、離間され外部フィンを備えたフィン付チューブであって、上
   側ヘッダと下側ヘッダとの間に平行に接続され冷却空気流によって冷却されるフ
   ィン付チューブ、下側ヘッダから凝縮液を排液する手段、および、コンデンサか
   ら非凝縮性ガスを除去する抽出手段を備えている空冷コンデンサであって、 下側ヘッダ（１３）はまた蒸気状媒体をフィン付チューブ（１）に分配するの
   に用いられ、結果として、蒸気状媒体はフィン付チューブ（１）に上側および下
   側ヘッダ（１１，１３）の両方を介して供給され、そして、抽出手段はフィン付
   チューブ（１）の各々にその冷却空気流に面する部分で接続されていることを特
   徴とする空冷コンデンサ。
2. 【請求項２】 各々が冷却空気流（３）に概ね平行に配列された二つのほぼ
   平坦な側壁、冷却空気流（３）に面する第１の閉鎖表面および第２の逆の閉鎖表
   面であって、側壁がこの第１および第２の閉鎖表面により接続されているフィン
   付チューブ（１）を備え、ここで、前記抽出手段がフィン付チューブ（１）に第
   １の閉鎖表面で接続された各フィン付チューブ（１）用の少なくとも一つ抽出パ
   イプ（８，８Ａ）を備えていることを特徴とする請求項１の空冷コンデンサ。
3. 【請求項３】 フィン付チューブ（１）の閉鎖表面は円弧状であることを特
   徴とする請求項２の空冷コンデンサ。
4. 【請求項４】 各々が側壁に接続されフィン付チューブ（１）の内部空間を
   長手方向に平行なチャンネル（２５）に分割している少なくとも一つの長手方向
   分離壁（１４、１４Ａ）を有しており、前記少なくとも一つの分離壁（１４、１
   ４Ａ）には隣り合うチャンネル（２５）間での媒体の流れを許容する通孔（１６
   ）が存しているフィン付チューブ（１）を備えていることを特徴とする請求項２
   の空冷コンデンサ。
5. 【請求項５】 通孔（１６）は前記少なくとも一つの分離壁（１４）にほぼ
   等間隔に形成されていることを特徴とする請求項４の空冷コンデンサ。
6. 【請求項６】 各々が側壁に直交してフィン付チューブ（１）を二分割する
   中央面に対しほぼ対称にデザインされたフィン付チューブ（１）を備え、一つの
   抽出パイプ（８）はフィン付チューブ（１）の各々に該中央面で接続されている
   ことを特徴とする請求項４の空冷コンデンサ。
7. 【請求項７】 各々が冷却空気流（３）の方向における第１のチャンネル（
   ２５）内に形成され分離されたアフタクーラ（１２）を有し、アフタクーラ（１
   ２）は第１のチャンネル（２５）の端部に配列された閉鎖エレメント（１５）、
   および、第１のチャンネル（１）の分離壁（１４Ａ）の隣接する連続部分により
   フィン付チューブ（１）の残りの部分から分離されているフィン付チューブ（１
   ）を備え、一つの抽出パイプ（８）が前記閉鎖エレメント（１５）の近傍で第１
   のチャンネル（２５）の各々に接続されていることを特徴とする請求項４の空冷
   コンデンサ。
8. 【請求項８】 閉鎖エレメント（１５）は、第１のチャンネル（２５）の上
   端部に配置されていることを特徴とする請求項７の空冷コンデンサ。
9. 【請求項９】 閉鎖エレメント（１５）は、第１のチャンネル（２５）の下
   端部に配置され、抽出パイプ（８）と閉鎖エレメント（１５）との間にアフタク
   ーラ（１２）から凝縮液（５）を排液するドレンパイプ（６Ａ）が存することを
   特徴とする請求項７の空冷コンデンサ。
10. 【請求項１０】 各々がフィン付チューブ（１）を側壁に直交して二分割す
    る中央面に対してほぼ対称にデザインされたフィン付チューブ（１）に備えられ
    た第１の部分と、各々が空気流（３）の方向における第１のチャンネル（２５）
    内に形成された分離アフタクーラ（１２）を有するフィン付チューブ（１）に備
    えられた第２の部分とを有し、該アフタクーラ（１２）は、第１のチャンネル（
    ２５）の端部に配列された閉鎖エレメント（１５）および第１のチャンネル（２
    ５）の分離壁の隣接する連続部分（１４Ａ）によってフィン付チューブ（１）の
    残りの部分から分離されており、ここで、第１の部分では一つの抽出パイプ（８
    ）がフィン付チューブ（１）の各々にほぼ中央面で接続され、第２の部分では一
    つの抽出パイプ（８）が前記閉鎖エレメント（１５）の近傍で第１のチャンネル
    （１）の各々に接続され、そして、第１の部分の抽出パイプ（８）は共通の移送
    パイプ（２６）を介して第２の部分のフィン付チューブ（１）の第１のチャンネ
    ル（２５）の各々に第１のチャンネル（２５）のほぼ中間部分において接続され
    ていることを特徴とする請求項４の空冷コンデンサ。
11. 【請求項１１】 フィン付チューブ（１）の各々は多数の分離壁（１４、１
    ４Ａ）を有し、ここで、フィン付チューブ（１）の各々はチャンネル（２５）内
    に形成された閉鎖エレメント（１５）および閉鎖エレメント（１５）の近傍で分
    離壁（１４）に形成されたさらなる通孔（１７、１８）により、主コンデンサ（
    １９）と媒体を主コンデンサ（１９）から少なくとも一つの抽出パイプ（８、８
    Ａ）に導通させる少なくとも一つのアフタクーラ（１２、１２Ａ）とに分割され
    ていることを特徴とする請求項４の空冷コンデンサ。
12. 【請求項１２】 フィン付チューブ（１）の各々内には一つのアフタクーラ
    （１２）と一つの抽出パイプ（８）が存し、ここで、閉鎖エレメント（１５）の
    各々が上側ヘッダ（１１）からある距離に配置され、前記距離は冷却空気流の方
    向において第１のチャンネル（２５）から始まりフィン付チューブ（１）の内部
    に向かって引続き増大し、閉鎖エレメント（１５）の近傍の通孔（１７，１８）
    が媒体を隣り合うチャンネル（２５）に向け、そして、抽出パイプ（８）が第１
    のチャンネル（２５）の部分にその閉鎖エレメント（１５）と下側ヘッダ（１３
    ）との間で前記閉鎖エレメント（１５）の近傍において接続されていることを特
    徴とする請求項１１の空冷コンデンサ。
13. 【請求項１３】 第１のチャンネル（２５）から始めてチャンネル（２５）
    の約半分に前記閉鎖エレメント（１５）が設けられていることを特徴とする請求
    項１２の空冷コンデンサ。
14. 【請求項１４】 フィン付チューブ（１）の各々に一対の対称配列のアフタ
    クーラ（１２，１２Ａ）と二つの対応する抽出パイプ（８，８Ａ）が存し、ここ
    で、対の閉鎖エレメント（１５）がフィン付チューブ（１）の中央面に対し対称
    に且つそれからある距離に配置され、前記距離は冷却空気流（３）の方向におい
    て第１のチャンネル（２５）から始まりフィン付チューブ（１）の内部に向かっ
    て引続き減少し、閉鎖エレメント（１５）の近傍の通孔（１７，１８）が媒体を
    隣り合うチャンネル（２５）に向け、抽出パイプ（８，８Ａ）が第１のチャンネ
    ル（２５）の部分にその対応する閉鎖エレメント（１５）と中央面との間で対応
    する閉鎖エレメント（１５）の近傍において接続され、そして、下側の抽出パイ
    プ（８Ａ）と対応する閉鎖エレメント（１５）との間に下側のアフタクーラ（１
    ２Ａ）から凝縮液（５）を排液するドレンパイプ（６Ａ）が存していることを特
    徴とする請求項１１の空冷コンデンサ。
15. 【請求項１５】 フィン付チューブ（１）の各々が主コンデンサ（１９）と
    少なくとも一つのアフタクーラ（１２、１２Ａ）とに側壁に接続された少なくと
    も一つの分離壁（１４Ａ）によって分割され、該少なくとも一つの分離壁（１４
    Ａ）は第１の閉鎖表面からフィン付チューブ（１）の中心に向かい閉鎖表面に対
    して鋭角に延び、ここで、少なくとも一つの抽出パイプ（８，８Ａ）の少なくと
    も一つのアフタクーラ（１２，１２Ａ）への接続が少なくとも一つの分離壁（１
    ４Ａ）と第１の閉鎖表面との間の結合点の近傍でなされていることを特徴とする
    請求項２の空冷コンデンサ。
16. 【請求項１６】 フィン付チューブ（１）の各々には、下側ヘッダ（１３）
    に向かって延びる一つの分離壁（１４Ａ）によって形成された一つのアフタクー
    ラ（１２）が存することを特徴とする請求項１５の空冷コンデンサ。
17. 【請求項１７】 フィン付チューブ（１）の各々には、側壁に直交してフィ
    ン付チューブ（１）を二分割する中央面に対し対称に配列された一対の分離壁（
    １４Ａ）を備え対称に配列された一対のアフタクーラ（１２，１２Ａ）が存し、
    下側の抽出パイプ（８Ａ）と対応する結合点との間に下側のアフタクーラ（１２
    Ａ）から凝縮液（５）を排液するドレンパイプ（６Ａ）が存していることを特徴
    とする請求項１５の空冷コンデンサ。
18. 【請求項１８】 フィン付チューブ（１）の各々が多数の分離壁（１４，１
    ４Ｂ）を有し、ここで、冷却空気流（３）の方向において、第１の分離壁（１４
    Ｂ）が通孔無しで形成され且つ残りの分離壁（１４）が通孔（１６）を備えて形
    成されされることにより、各フィン付チューブ（１）が第１のチャンネル（２５
    ）と残りの部分とに分離され、そして、第１のチャンネル（２５）に第１の閉鎖
    表面のほぼ中間部分で接続された第１の抽出パイプ（８）と、残りの部分に第１
    の分離壁（１４Ｂ）のほぼ中間部分で接続された第２の抽出パイプ（８Ａ）とが
    存していることを特徴とする請求項４の空冷コンデンサ。
19. 【請求項１９】 下側ヘッダ（１３）への蒸気状媒体の流れを制御する第１
    のバルブ（２２）と上側ヘッダ（１１）への蒸気状媒体の流れを制御する第２の
    バルブ（２３）とを有していることを特徴とする請求項１の空冷コンデンサ。
20. 【請求項２０】 さらに、フィン付チューブ（１）への冷却空気流（３）を
    駆動する手段および駆動手段とフィン付チューブ（１）との間に配列され冷却空
    気流（３）を制御するルーバ（２４）を備えることを特徴とする請求項１の空冷
    コンデンサ。