JP2021004681A - 凝縮器および非凝縮性ガス影響低減方法 - Google Patents

Abstract

【課題】凝縮器における非凝縮性ガスの影響を低減して熱交換効率を向上させる。【解決手段】実施形態によれば、凝縮器２０は、蒸気タービン１０から排出されるタービン排気を器内ガスとして受け入れその流路となる主凝縮器本体胴容器３１と主凝縮器内空間３１ａで器内ガス中の水蒸気を凝縮する主凝縮器冷却水散布構造３５とを有する主凝縮器３０と、主凝縮器本体胴容器３１から流出する器内ガスを受け入れその流路となる補助凝縮器本体胴容器４１と補助凝縮器内空間４１ａで器内ガス中の水蒸気を凝縮する補助凝縮器内冷却構造４５とを有する補助凝縮器４０と、主凝縮器内空間３１ａと補助凝縮器内空間４１ａを連通し、主凝縮器内空間３１ａから補助凝縮器内空間４１ａに器内ガス中の非凝縮性ガスを排出するバイパス管１１０を有するバイパス構造１００と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、蒸気タービン用の凝縮器および非凝縮性ガス影響低減方法に関する。

凝縮性の作動ガス、たとえば水蒸気を用いたランキンサイクルを利用した発電システムでは、蒸気タービンの出口部の圧力を低下させて出力増加を達成するために凝縮器が設けられる。凝縮器では、蒸気タービンから排出される水蒸気を冷却部または冷却流体と接触させ、当該作動ガスの飽和温度まで温度を低下させることで水蒸気の液化が生じる。

凝縮器に用いられる液化手法には、中空管の内部に冷却液を流動させて当該中空管の外面で水蒸気を凝縮させる表面接触式、スプレーノズル等を用いて冷却液を水蒸気へ向けて噴射して気液接触により水蒸気を凝縮させる直接接触式などがある。

前者の表面接触式は、火力・原子力発電システム等に広く用いられており、この方式では、蒸発器供給水の性状に対する制約から、水蒸気と冷却液は混合されない。後者の直接接触式は、主に地熱発電システムで用いられており、伝熱管を介さずに水蒸気と冷却液の混合により熱交換が行われることから伝熱性能に優れる。

直接接触式の場合、蒸気タービンの回転軸と凝縮器の位置関係によって、凝縮器内部における非凝縮性のガスの濃度場、すなわち非凝縮性のガスの濃度勾配の状況が異なる。蒸気タービンが凝縮器の上方に位置する場合には、凝縮器内部には概ね下向きに非凝縮性ガスの濃度勾配が形成される。一方で、タービン回転軸の延長線上に凝縮器が設けられる軸方向排気方式の場合、概ね流れ方向に非凝縮性ガスの濃度勾配が形成される。しかしながら、実際は、単純に流れ方向に沿った勾配とはなっておらず、複雑な様相を呈していると考えられる。

凝縮器は、蒸気タービンから排出され受け入れた器内ガス中の水蒸気の大部分を凝縮させる主凝縮器、および主凝縮器から排出された残存水蒸気を効果的に凝縮させる補助凝縮器から構成される場合がある。後者は、ガス冷却器と呼ばれる場合がある。これは、水蒸気とともに流入する非凝縮性ガスの濃度が補助凝縮器の内部で上昇するため、結果的に水蒸気分圧が低下して、水蒸気温度が低下することに由来する。凝縮器には、蒸気タービンの出力を増大させることを目的として、器内圧力を低く抑えることが要求される。

特開２０１８−４４７０３号公報

前述のように、凝縮器には、蒸気タービン出力の増大を目的としてその器内圧力を低く抑える性能が要求される。しかしながら、凝縮器の器内圧力上昇へと至らしめる要因の一つとして、水蒸気とともに凝縮器へ流入する非凝縮性ガスの存在が挙げられる。

地熱発電システムにおいては、非凝縮性ガスの影響が強く現れる場合がある。地熱蒸気には、水蒸気に加えて二酸化炭素、硫化水素などの非凝縮性ガスが混入している。このため、凝縮器内で水蒸気が凝縮するにつれて、非凝縮性ガスの濃度が次第に増加していく。全混合ガスに占める非凝縮性ガスの濃度が大きくなると、水蒸気の分圧が低下するため、水蒸気温度が低下する。

水蒸気と冷却水の熱交換において、冷却水の温度は水蒸気との熱交換に伴って上昇するが、冷却水の温度が周囲の水蒸気の温度を超えることはない。すなわち、非凝縮性ガスの濃度増加による水蒸気温度の低下は、熱交換量の低下、凝縮量の低下をもたらす。

凝縮器の形状を決定する際は、非凝縮性ガスの存在に伴う凝縮量の低下と言う点については、その内部における非凝縮性ガス濃度の不均一性を考慮する必要がある。非凝縮性ガス濃度の不均一性は、水蒸気の流動の様相や冷却水の噴射特性と密接に関連すると考えられ、特に、軸流排気タービンと組み合わせて用いられる直接接触式の場合に考慮すべき事項である。すなわち、このような組み合わせでは、水蒸気流の流動方向と重力の作用する方向とが直交するため、凝縮器の内部に複雑な器内ガスの温度場、温度勾配、および冷却水の温度場、温度勾配が形成される。

凝縮器内部における水蒸気の流量分布および噴射される冷却水の分布はともに均一ではなく、両者のバランスが局所的に不一致となる場所が存在する。水蒸気量に対して冷却水量が過多となる場合は、水蒸気の凝縮が促進されて非凝縮性ガス濃度が非常に高くなり、水蒸気温度が極端に低い箇所（ガス滞留部）が局所的に出現する。ガス滞留部の存在により、冷却水の冷却能力が有効に機能せず、凝縮量の低下、延いては器内圧力の上昇へと至る。このように、凝縮器内部に形成されるガス滞留部を如何に解消または緩和するかは凝縮器を設計する上での課題である。

そこで、本発明の実施形態は、凝縮器における非凝縮性ガスの影響を低減して熱交換効率を向上させることを目的とする。

上述の目的を達成するため、本実施形態に係る凝縮器は、蒸気タービンから排出されるタービン排気を器内ガスとして受け入れその流路となる主凝縮器本体胴容器と、前記主凝縮器本体胴容器内の主凝縮器内空間で前記器内ガス中の水蒸気を凝縮する主凝縮器冷却水散布構造とを有する主凝縮器と、前記主凝縮器本体胴容器から流出する前記器内ガスを受け入れその流路となる補助凝縮器本体胴容器と、前記補助凝縮器本体胴容器内の補助凝縮器内空間で前記器内ガス中の水蒸気を凝縮する補助凝縮器内冷却構造とを有する補助凝縮器と、前記主凝縮器内空間と前記補助凝縮器内空間を連通し、前記主凝縮器内空間から前記補助凝縮器内空間に前記器内ガス中の非凝縮性ガスを排出するバイパス管を有するバイパス構造と、を備えることを特徴とする。

また、本実施形態に係る非凝縮性ガス影響低減方法は、温度検出器および圧力検出器により器内ガスの温度測定値および圧力測定値を得る測定ステップと、前記温度測定値に基づいて飽和圧力を算出する飽和圧力算出ステップと、前記飽和圧力と、前記圧力測定値に基づいて前記器内ガス中の非凝縮性ガス濃度を算出する濃度算出ステップと、前記非凝縮性ガス濃度に基づいて動作部に指令信号を発する指令ステップと、を有することを特徴とする。

本発明によれば、凝縮器における非凝縮性ガスの影響を低減して熱交換効率を向上させることができる。

第１の実施形態に係る凝縮器の構成を示す立断面図である。 第１の実施形態に係る凝縮器のバイパス管の吸引部の位置を概念的に説明する立断面図である。 第２の実施形態に係る凝縮器の構成を示す立断面図である。 第２の実施形態に係る凝縮器の演算制御装置の構成を示すブロック図である。 第２の実施形態に係る凝縮器の演算制御装置の記憶部に収納された飽和圧力特性データを示す概念的なグラフである。 第２の実施形態に係る凝縮器の流量調節装置の第１の例を示すブロック図である。 第２の実施形態に係る凝縮器の流量調節指令算出部の第１の例を示すブロック図である。 第２の実施形態に係る凝縮器の流量調節装置の第２の例を示すブロック図である。 第２の実施形態に係る凝縮器の流量調節指令算出部の第２の例を示すブロック図である。 第２の実施形態に係る凝縮器の非凝縮性ガス影響低減方法の手順を示すフロ―図である。 第３の実施形態に係る凝縮器の構成を示す立断面図である。 第３の実施形態に係る凝縮器の演算制御装置の構成を示すブロック図である。 第３の実施形態に係る凝縮器の吸引部選択装置の構成を示すブロック図である。 第３の実施形態に係る凝縮器の排出部選択装置の構成を示すブロック図である。 第３の実施形態に係る凝縮器における変形例としての吸引部選択装置の構成を示すブロック図である。 第３の実施形態に係る凝縮器における変形例としての排出部選択装置の構成を示すブロック図である。 第３の実施形態に係る凝縮器の切り替え選択部での処理の例を示すブロック図である。 第３の実施形態に係る凝縮器の非凝縮性ガス影響低減方法の手順を示すフロ―図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係る凝縮器および非凝縮性ガス影響低減方法について説明する。ここで、互いに同一または類似の部分には、共通の符号を付して、重畳する説明は省略する。

［第１の実施形態］
図１は、第１の実施形態に係る凝縮器の構成を示す立断面図である。

凝縮器２０は、主凝縮器３０、補助凝縮器４０、およびバイパス構造１００を有する。凝縮器２０は、蒸気タービン１０を挟んで、発電機１５と反対側に設けられている。

主凝縮器３０は、主凝縮器本体胴容器３１、流入部３２、および主凝縮器冷却水散布構造３５を有する。

主凝縮器本体胴容器３１は、鉛直方向に延びて水平方向に拡がる４つの側板と、これらの上下を塞ぐ上板および底板を有する箱状の容器である。４つの側板のうち、蒸気タービン１０側の第１の側板３１ｆには、その上方の部分に流入部３２と接続する流入開口３２ａが形成されている。また、第１の側板３１ｆに対向する第２の側板３１ｇには、その下方の部分でかつ流入開口３２ａより低い位置に設けられた流出開口３３が形成されている。

主凝縮器本体胴容器３１は、流入開口３２ａが流入部３２を介して蒸気タービン１０と連通し、蒸気タービン１０からの排気蒸気を器内ガスとして受け入れ、器内ガスの流路となる。器内ガス中には、排気蒸気以外に、たとえば、二酸化炭素、硫化水素などの非凝縮性ガスが含まれている。

主凝縮器冷却水散布構造３５は、主凝縮器内空間３１ａ内に配置されたスプレーノズル３５ａとスプレーノズル３５ａに冷却水を供給する配管を有する。主凝縮器冷却水散布構造３５は、主凝縮器本体胴容器３１に囲まれた主凝縮器内空間３１ａ内に冷却水を散布して非凝縮性ガスを冷却し、水蒸気を凝縮させ復水として落下させる。水蒸気が冷却されて凝縮し落下した復水は、主凝縮器本体胴容器３１の底部に形成されたホットウェル３４内に一時貯留された後にホットウェル３４から流出する。非凝縮性ガスおよび凝縮しなかった残りの水蒸気を含む器内ガスは、主凝縮器本体胴容器３１から流出開口３３を経て補助凝縮器４０側に流出する。

補助凝縮器４０は、補助凝縮器本体胴容器４１内に収納された補助凝縮器内冷却構造４５を有する。

補助凝縮器本体胴容器４１は、上下に伸びる筒状の容器で、底部近傍の側面には、主凝縮器本体胴容器３１の流出開口３３に接続される流入部４２を有する。また、補助凝縮器本体胴容器４１の頂部には、排出部４３を有する。補助凝縮器本体胴容器４１は、主凝縮器３０からの器内ガスを受け入れ、その流路となる。器内ガスは、流入部４２から補助凝縮器本体胴容器４１に囲まれた補助凝縮器内空間４１ａ内に流入し、補助凝縮器内空間４１ａ内を上昇しながら補助凝縮器内冷却構造４５により冷却された後に、非凝縮性ガスおよびここでも凝縮しなかった残りの水蒸気を含む器内ガスが、上方の排出部４３から、図示しない空気抽出機あるいは真空ブロワ側に排出される。

補助凝縮器内冷却構造４５は、冷却促進部材４５ａおよび冷却水散布部４５ｂを有する。冷却促進部材４５ａは、不規則的充填材または規則充填材から構成される。冷却水散布部４５ｂは、冷却促進部材４５ａの上方に配され、冷却水を下方に向けて散布し、あるいは落下させるように構成されている。具体的には、たとえば、ノズルあるいは樋状流路などを用いることができる。このように、冷却水および器内ガスが共に冷却促進部材４５ａを通過することにより、両者の接触面積が拡大するため、熱交換能力が確保される。

なお、補助凝縮器内冷却構造４５は、冷却促進部材４５ａおよび冷却水散布部４５ｂの組み合わせに限定されない。上述のように、熱交換能力が確保されれば、たとえば、主凝縮器３０における主凝縮器冷却水散布構造３５と同様に、空間内にスプレーノズルを配置して冷却する方式のものでもよい。また、その際に、スプレーノズルを取り付ける配管を主凝縮器冷却水散布構造３５と共有するものであってもよい。

補助凝縮器本体胴容器４１に下方から流入し補助凝縮器内空間４１ａ内を上昇する器内ガスは、補助凝縮器内冷却構造４５により上方から落下する冷却水によって冷却される。すなわち、補助凝縮器４０においては、対向流での熱交換が行われる。

バイパス構造１００は、バイパス管１１０を有する。バイパス管１１０は、主凝縮器内空間３１ａと補助凝縮器内空間４１ａとを連通するように配されている。ここで、バイパス管１１０の、主凝縮器内空間３１ａに開放された第１の端部の開口を吸引部１１５、補助凝縮器内空間４１ａに開放された第２の端部の開口を排出部１１６と呼ぶこととする。なお、吸引部１１５は、主凝縮器内空間３１ａに開放されていれば、主凝縮器内空間３１ａの内部に存在しなくともよい。たとえば、主凝縮器本体胴容器３１の側板あるいは上板に形成された開口を兼ねている場合であってもよい。排出部１１６についても同様に補助凝縮器内空間４１ａの内部でなくともよい。

吸引部１１５と排出部１１６間のバイパス管１１０の経路に関しては、その全てが凝縮器２０の内部のみを通過する場合、またはバイパス管１１０の一部が凝縮器２０の外部を通過する場合のどちらでもよい。前者を選択した場合、凝縮器２０の外部の構造は簡素化されるが、内部の構造物が増加するため水蒸気の流動抵抗増大へ繋がる。後者を選択した場合、外部構造は複雑化するが、凝縮器２０の内部における流動抵抗低減に加えて、凝縮器２０の外部からのバイパス管１１０の保守が容易になる等の効果も期待される。

吸引部１１５および排出部１１６の設置位置、バイパス管１１０の全長および断面形状は、ガス滞留部の発生位置、当該部位における非凝縮性ガス濃度およびバイパス流量を予め見積もった上で、それぞれ決定されてもよい。

なお、バイパス管１１０の一部が凝縮器２０の外部を通過する場合の、バイパス管１１０の主凝縮器本体胴容器３１および補助凝縮器本体胴容器４１の貫通部は、たとえば管台形式を用いた溶接などによりリークタイトに形成される。

蒸気タービン１０から排気されて主凝縮器３０に受け入れられた器内ガスは、主凝縮器３０を通過した後に補助凝縮器４０を通過する。主凝縮器３０内の主凝縮器冷却水散布構造３５等の内部の構造物、あるいは、主凝縮器内空間３１ａから補助凝縮器内空間４１ａへの流路の形状等が圧力降下要因となるため、主凝縮器内空間３１ａの圧力が補助凝縮器内空間４１ａの圧力よりこれらの圧力損失の分だけ高い。したがって、バイパス管１１０においても、器内ガスが主凝縮器３０側から補助凝縮器４０側に向かう流れとなる。

主凝縮器３０の内部は冷却水、水蒸気および非凝縮性ガスからなる混相流動場となっていることから、吸引部１１５の開口方向を鉛直方向下向きとすることで、気相のみを選択的に抽出する構成としてもよい。また、吸引部１１５に下向きに開いたたとえばベルマウス等を取り付けて、吸引の圧力損失の抑制を図ってもよい。

なお、バイパス管１１０は、図１では１本のみを示しているが、複数本が設けられていてもよい。また、それぞれのバイパス管１１０の吸引部１１５の位置が、互いに異なるものであってもよいし、排出部１１６の位置が、互いに異なるものであってもよいし、いずれもが異なるものであってもよい。

図２は、第１の実施形態に係る凝縮器２０のバイパス管１１０の吸引部１１５の位置を概念的に説明する立断面図である。ここで、主凝縮器内空間３１ａにおいて、流入開口３２ａの上端部と流出開口３３の上端部とを接続する面を含む平面を上端面Ｓａとする。また流入開口３２ａの下端部と流出開口３３の下端部とを接続する面を含む平面を下端面Ｓｂとする。

この結果、主凝縮器内空間３１ａは、上端面Ｓａと下端面Ｓｂとにより、３つの空間に分割される。すなわち、上端面Ｓａより上側の第１の空間３１ｘ、上端面Ｓａと下端面Ｓｂに挟まれた第２の空間３１ｙ、下端面Ｓｂより下側の第３の空間３１ｚに分割される。

このうち、第２の空間３１ｙは、少なくとも主凝縮器内空間３１ａ内を流れる器内ガスの主流が流れる空間である。一方、第１の空間３１ｘおよび第３の空間３１ｚにおいては、第２の空間３１ｙに隣接するある範囲の部分では器内ガスの主流が流れる。しかし、その外側、すなわち、第１の空間３１ｘ内の上部と第３の空間３１ｚの下部においては、器内ガスの流速が遅くなっている。このように主流から離れた位置では、水蒸気流速が低下することにより冷却による凝縮が加速し、水蒸気の濃度が特に低下する。すなわち、このような箇所は、非凝縮性ガスの濃度が大きなガス滞留部が生じやすくなる。

第１の空間３１ｘあるいは第３の空間３１ｚ内のこのような位置に、バイパス管１１０の吸引部１１５を配することにより、効率的に主凝縮器内空間３１ａから非凝縮性ガスを排出することができる。

次に、バイパス管１１０の排出部１１６の位置については、図１および図２では、補助凝縮器内空間４１ａ内の補助凝縮器内冷却構造４５の下方、すなわち、補助凝縮器内冷却構造４５の上流側に設けられている場合を示している。ただし、これに限定されない。たとえば、後述するように、吸引部１１５からの器内ガスの温度が低い場合には、補助凝縮器内冷却構造４５の途中の位置、あるいは、補助凝縮器内冷却構造４５の上方、すなわち補助凝縮器内冷却構造４５の下流側の位置の場合であってもよい。

排出部１１６の位置をこれらのいずれにするかは、主凝縮器内空間３１ａ内の吸引部１１５の位置における器内ガスの温度Ｔ３と、バイパス管１１０による流れが無いとした場合の補助凝縮器内空間４１ａ内の温度Ｔ４（ｈ）に基づいて決定することができる。すなわち、主凝縮器内空間３１ａ内の吸引部１１５の位置における器内ガス中の蒸気分圧が極端に低い場合、吸引する器内ガスの温度Ｔ３が低くなっている。

たとえば、補助凝縮器内空間４１ａ内の補助凝縮器内冷却構造４５の上流側の温度Ｔ４（ｈ）が温度Ｔ３より高い場合、排出部１１６を補助凝縮器内冷却構造４５の上流側に設けると、補助凝縮器４０内の熱交換の効率を低下させることになる。したがって、この場合は、吸引する器内ガスの温度Ｔ３が、補助凝縮器内空間４１ａ内における器内ガスの温度に近くなるような補助凝縮器内空間４１ａ内の位置に設置することが適切である。

このように、バイパス管１１０による流れが無いとした場合の補助凝縮器内空間４１ａ内の鉛直方向の高さ位置ｈに対する温度Ｔ４（ｈ）が、器内ガスの温度Ｔ３と近い温度となるような高さ位置ｈに排出部１１６を設けることが適切である。ここで、高さ位置ｈについては、補助凝縮器内冷却構造４５が設けられている領域以外においては、補助凝縮器内冷却構造４５の上流または下流側の場合は、その範囲のいずれかの位置でよい。

以上のように、主凝縮器内空間３１ａと補助凝縮器内空間４１ａとを連通するバイパス管１１０を設けることにより、主凝縮器３０のこの領域における器内ガス中の水蒸気の分圧を回復させ、器内ガスの温度を回復させることにより効率的な熱交換が可能となる。

また、主凝縮器内空間３１ａ内の吸引部１１５の位置における器内ガスの温度Ｔ３と、バイパス管１１０による流れが無いとした場合の補助凝縮器内空間４１ａ内の温度Ｔ４（ｈ）に基づいて排出部１１６の位置を決めることにより、補助凝縮器４０における熱交換効率の低下を抑制することができる。

［第２の実施形態］
図３は、第２の実施形態に係る凝縮器の構成を示す立断面図である。

本第２の実施形態は、第１の実施形態の変形である。本第２の実施形態に係る凝縮器２０のバイパス構造１００ａは、バイパス管１１０に加えて、温度検出器１２１、圧力検出器１２２、流量調節装置１３０、および演算制御装置２００をさらに有する。その他の点では、第１の実施形態と同様である。

温度検出器１２１および圧力検出器１２２は、それぞれ検出端が主凝縮器内空間３１ａ内の、バイパス管１１０の吸引部１１５の近傍に設けられており、吸引部１１５の近傍の器内ガスの温度および圧力を検出し、演算制御装置２００に出力する。ただし、圧力検出器１２２が静圧を測定する方式の場合には、吸引部１１５に近すぎると流速が早く、静圧と全圧との差が有意の大きさとなることから、測定箇所を流速の低い位置まで離すものとする。

動作部１８０としての流量調節装置１３０は、バイパス管１１０の主凝縮器本体胴容器３１の外側の部分に介設され、バイパス管１１０を流れる器内ガスの流量を増加または減少させる。

演算制御装置２００は、主凝縮器本体胴容器３１の外側に設置され、温度検出器１２１からの温度信号および圧力検出器１２２からの圧力信号を受け入れて、後述する演算を実施した後に、流量調節装置１３０に指令信号を出力する。

図４は、第２の実施形態に係る凝縮器２０の演算制御装置２００の構成を示すブロック図である。

演算制御装置２００は、演算部２１０、記憶部２２０、入力部２３０、出力部２４０、および制御部２５０を有する。演算制御装置２００は、たとえば、計算機システムである。ただし、それぞれが、あるいは、あるまとまった範囲が、互いに独立した機器、演算器等で、それらが、互いに情報を授受する形態であってもよい。

入力部２３０は、温度検出器１２１からの温度信号および圧力検出器１２２からの圧力信号を受け入れて、必要に応じて、ＡＤ変換、スパン調整などの信号処理を施した上で、信号処理された温度測定値Ｔｍおよび圧力測定値Ｐｍを演算部２１０、記憶部２２０に出力する。ここで、圧力測定値Ｐｍは、前述のように、実質、静圧である。

図５は、第２の実施形態に係る凝縮器２０の演算制御装置２００の記憶部２２０に収納された飽和圧力特性データ２２１を示す概念的なグラフである。横軸は、水蒸気の温度（℃）、縦軸は、水蒸気の飽和圧力（ＭＰａ）である。曲線は、水蒸気の温度に対する飽和圧力の依存特性を示す。なお、記憶部２２０に収納される飽和圧力特性データ２２１の形態は、図５に示す特性曲線を近似した近似式の形態であってもよい。あるいは、離散的な温度の値とそれに対する飽和圧力の値の組み合わせの集合形式で、温度が離散的な温度の値の間にある場合は、直線的あるいは多次元曲線等で内挿可能に構成されている形態であってもよい。

演算部２１０は、飽和圧力導出部２１１、非凝縮性ガス濃度算出部２１２、および流量調節指令算出部２１３を有する。

飽和圧力導出部２１１は、入力部２３０が温度検出器１１１から受け入れて信号処理された温度測定値Ｔｍに基づいて、記憶部２２０に収納された飽和圧力特性データ２２１を用いて、温度測定値Ｔｍに対応する水蒸気の飽和圧力Ｐｓを導出する。

非凝縮性ガス濃度算出部２１２は、入力部２３０から受け入れた圧力測定値Ｐｍおよび飽和圧力導出部２１１が導出した飽和圧力Ｐｓに基づいて、次の式（１）を用いて、吸引部１１５の近傍の器内ガス中の非凝縮性ガスの濃度である非凝縮性ガス濃度ｘを算出する。
非凝縮性ガス濃度ｘ＝（Ｐｍ−Ｐｓ）／Ｐｍ ・・・（１）

流量調節指令算出部２１３は、非凝縮性ガス濃度算出部２１２が算出した非凝縮性ガス濃度ｘに基づいて、流量調節装置１３０への指令ｙを算出する。なお、流量調節指令算出部２１３の具体的な内容については、流量調節装置１３０の具体例に対応して後に説明する。

出力部２４０は、流量調節指令算出部２１３が算出した流量調節装置１３０への指令ｙを、具体的に流量調節装置１３０に出力する必要な信号の形態に変換して、流量調節装置１３０へ指令信号として出力する。変換は、たとえば、電圧信号と電流信号の相互の変換、ゼロ点あるいはスパンの変更、レベル値からパルス数への変換などである。

制御部２５０は、演算制御装置２００内の各要素間の情報の授受の制御、処理の進行の統括的な制御などを行う。

図６は、第２の実施形態に係る凝縮器２０の流量調節装置１３０の第１の例を示すブロック図である。

動作部１８０としての流量調節装置１３０の第１の例は、流量調節装置１３０が、バイパス管１１０を流れる器内ガスの流量を増加させる側に機能する増流部１３１の場合である。図６では、増流部１３１の例として、ブロワ１３２ａとその駆動部１３２ｂの場合を示している。ブロワ１３２ａは、バイパス管１１０に介設され、回転数を増すごとにバイパス管１１０内の器内ガスを駆動し流量を増大させる。駆動部１３２ｂは、たとえば、電動機とインバータ、あるいは電動機とサーボユニットが一体となったドライブユニットであり、演算制御装置２００からの指令に応じて、ブロワ１３２ａの回転数を制御する。

図７は、第２の実施形態に係る凝縮器２０の流量調節指令算出部２１３の第１の例を示すブロック図である。

流量調節指令算出部２１３の第１の例は、流量調節装置１３０の第１の例すなわち増流部１３１の場合に対応するものである。流量調節指令算出部２１３は、第１の指令特性データを収納している。図７は、第１の指令特性データを概念的にグラフの形で示している。横軸は、非凝縮性ガス濃度ｘである。縦軸は、増流部１３１への指令ｙ１である。第１の指令特性データでは、後述する第２の指令特性データで用いる非凝縮性ガス濃度の閾値ｘ１より大きな閾値ｘ２を用いている。非凝縮性ガス濃度ｘが閾値ｘ２より小さな場合は、増流部１３１への指令ｙ１はゼロである。非凝縮性ガス濃度ｘが閾値ｘ２より大きな場合は、増流部１３１への指令ｙ１は（ｘ−ｘ２）に比例した値となる。なお、この場合の比例定数、および閾値ｘ２の値は、可変であり、予め、解析で求めた値を使用できる。また、運転実績によりより適切な値に変更できる。

流量調節指令算出部２１３は、非凝縮性ガス濃度算出部２１２が算出した非凝縮性ガス濃度ｘを入力として受け入れて、第１の指令特性データを用いて増流部１３１への指令ｙ１を出力する。演算制御装置２００の出力部２４０は、流量調節指令算出部２１３が算出した増流部１３１への指令ｙ１に基づいて、増流部１３１の駆動部１３２ｂに、ブロワ１３２ａの回転数指令を出力する。なお、非凝縮性ガス濃度ｘが閾値ｘ２より小さく増流部１３１への指令ｙ１がゼロの場合は、ブロワ１３２ａは、停止したままであり、この場合は、バイパス管１１０内の器内ガスは、停止状態のブロワ１３２ａの羽根の間を素通りして流れる。

図８は、第２の実施形態に係る凝縮器２０の流量調節装置１３０の第２の例を示すブロック図である。

動作部１８０としての流量調節装置１３０の第２の例は、流量調節装置１３０ａが、バイパス管１１０を流れる器内ガスの流量を減少させる側に機能する減流部１３５の場合である。図８では、減流部１３５の例として、調節弁本体１３６ａとポジショナ１３６ｂの場合を示している。調節弁本体１３６ａは、バイパス管１１０に介設され、開度が全開から減少、すなわち閉じる方向に動くことによりバイパス管１１０内の器内ガスの流量を減少させる。ポジショナ１３６ｂは、サーボ機構であり、演算制御装置２００からの指令に応じて、調節弁本体１３６ａの開度を調節する。

図９は、第２の実施形態に係る凝縮器２０の流量調節指令算出部２１３の第２の例を示すブロック図である。

流量調節指令算出部２１３の第２の例は、流量調節装置１３０の第２の例すなわち減流部１３５に対応するものである。流量調節指令算出部２１３は、第２の指令特性データを収納している。図９は、第２の指令特性データを概念的にグラフの形で示している。横軸は、非凝縮性ガス濃度ｘである。縦軸は、減流部１３５への指令ｙ２である。第２の指令特性データでは、非凝縮性ガス濃度ｘについてｘ１を閾値としている。非凝縮性ガス濃度ｘが閾値ｘ１より大きな場合は、減流部１３５への指令ｙ２は全開値である。非凝縮性ガス濃度ｘが閾値ｘ１より小さな場合は、減流部１３５への指令ｙ２は非凝縮性ガス濃度ｘに比例した値となる。なお、この閾値ｘ１の値は、可変であり、予め、解析で求めた値を使用できる。また、運転実績によりより適切な値に変更できる。また、非凝縮性ガス濃度ｘが０から閾値ｘ１までの間の特性は、直線的ではなく、たとえば、調節弁本体１３６ａの開度−Ｃｖ値特性の逆関数を用いて、非凝縮性ガス濃度ｘと流量とが比例関係に近づくようにしてもよい。

流量調節指令算出部２１３は、非凝縮性ガス濃度算出部２１２が算出した非凝縮性ガス濃度ｘを入力として受け入れて、第２の指令特性データを用いて減流部１３５への指令ｙ２を出力する。演算制御装置２００の出力部２４０は、流量調節指令算出部２１３が算出した減流部１３５への指令ｙ２に基づいて、減流部１３５のポジショナ１３６ｂに、調節弁本体１３６ａの開度指令を出力する。なお、非凝縮性ガス濃度ｘが閾値ｘ１より大きい場合は、調節弁本体１３６ａは全開状態となる。

なお、動作部１８０としての流量調節装置１３０が、増流部１３１および減流部１３５の両方を備えていてもよい。この場合、流量調節指令算出部２１３が有する特性は、図７に示す特性と図９に示す特性の両者を合わせたものとなる。

図１０は、第２の実施形態に係る凝縮器２０の非凝縮性ガス影響低減方法の手順を示すフロ―図である。

まず、温度検出器１２１および圧力検出器１２２による測定状態とする（ステップＳ１０）。すなわち、温度検出器１２１および圧力検出器１２２により、バイパス管１１０の吸引部１１５の近傍の温度および圧力が測定され、演算制御装置２００がこれらの測定値を受け入れている状態とする。

次に、演算制御装置２００が、温度測定値Ｔｍおよび圧力測定値Ｐｍに基づいて演算制御を行う（ステップＳ２０）。

詳細には、まず、温度測定値Ｔｍに基づいて飽和圧力Ｐｓを導出する（ステップＳ２１）。具体的には、飽和圧力導出部２１１が、入力部２３０を介して受け入れた温度測定値Ｔｍに基づいて、記憶部２２０に収納された飽和圧力データを用いて、温度測定値Ｔｍに対応する水蒸気の飽和圧力Ｐｓを導出する。

次に、非凝縮性ガスの濃度を算出する（ステップＳ２２）。具体的には、非凝縮性ガス濃度算出部２１２が、入力部２３０から受け入れた圧力測定値Ｐｍおよび飽和圧力導出部２１１が導出した飽和圧力Ｐｓに基づいて、式（１）を用いて、吸引部１１５の近傍の器内ガス中の非凝縮性ガス濃度ｘを算出する。

次に、流量調節指令を算出し、出力する（ステップＳ２３）。具体的には、流量調節指令算出部２１３が、非凝縮性ガス濃度算出部２１２が算出した非凝縮性ガス濃度ｘに基づいて、流量調節装置１３０への指令ｙ１またはｙ２を算出する。

次に、動作部１８０としての流量調節装置１３０により、バイパス管１１０を通過する器内ガスの流量調節が行われる（ステップＳ３０）。

以上述べたように、本実施形態による凝縮器２０においては、主凝縮器３０の主凝縮器内空間３１ａの吸引部１１５の近傍の温度及び圧力を測定することにより、その結果に応じて、主凝縮器内空間３１ａから補助凝縮器内空間４１ａにバイパスされる器内ガスの流量が調節される。

たとえば、出力の変更時には、凝縮器２０内の流れの様相が変化する。あるいは、たとえば地熱発電の場合には、タービン排気に含有される非凝縮性ガスの濃度等も時間的に変動している。本実施形態による凝縮器２０においては、このように、器内ガスの状況が変動している場合においても、非凝縮性ガスの排出を適切に行うことができる。

［第３の実施形態］
図１１は、第３の実施形態に係る凝縮器２０の構成を示す立断面図である。

本第３の実施形態は、第２の実施形態の変形である。本第３の実施形態に係る凝縮器２０のバイパス構造１００ｂは、複数の吸引配管１１１ａ、１１１ｂ、複数の排出配管１１２ａ、１１２ｂ、結合管１１３、主凝縮器本体胴容器３１の外側に設置された吸引部選択装置１４０および排出部選択装置１５０を有する。また、これに伴い、演算制御装置２００の一部が、第２の実施形態と異なる。

吸引部選択装置１４０には、複数の吸引配管１１１ａ、１１１ｂと結合管１１３が接続されている。吸引部選択装置１４０は、演算制御装置２００ａからの指令に応じて、結合管１１３が吸引配管１１１ａと連通する状態と、結合管１１３が吸引配管１１１ｂと連通する状態とを相互に切り替える。

吸引配管１１１ａの主凝縮器本体胴容器３１の外側の部分に、吸引配管１１１ａ内の器内ガスのそれぞれ温度と圧力を測定するための温度検出器１２１ａおよび圧力検出器１２２ａが取り付けられている。また、吸引配管１１１ｂの主凝縮器本体胴容器３１の外側の部分に、吸引配管１１１ｂ内の器内ガスのそれぞれ温度と圧力を測定するための温度検出器１２１ｂおよび圧力検出器１２２ｂが取り付けられている。

排出部選択装置１５０には、吸引部選択装置１４０から延びた結合管１１３と、複数の排出配管１１２ａ、１１２ｂが接続されている。排出部選択装置１５０は、演算制御装置２００ａからの指令に応じて、結合管１１３が排出配管１１２ａと連通する状態と、結合管１１３が排出配管１１２ｂと連通する状態とを相互に切り替える。

図１１では、吸引配管１１１ａの吸引部１１５ａが主凝縮器内空間３１ａ内の上流部分に、また、吸引配管１１１ｂの吸引部１１５ｂが主凝縮器内空間３１ａ内の下流部分に配されている場合を示しているが、これに限定されない。たとえば、いずれも上流側の互いに異なる位置、あるいはいずれも下流側の互いに異なる位置など、予測解析や運転状況に基づいて設定すればよい。また、排出配管１１２ａの排出部１１６ａが補助凝縮器内空間４１ａ内の補助凝縮器内冷却構造４５の上流側に、また、排出配管１１２ｂの排出部１１６ｂが補助凝縮器内空間４１ａ内の補助凝縮器内冷却構造４５の下流側に配されている場合を示しているが、これに限定されず、同様に、予測解析や運転状況に基づいて設定すればよい。

図１２は、第３の実施形態に係る凝縮器２０の演算制御装置２００ａの構成を示すブロック図である。

演算制御装置２００ａは、演算部２１０ａが、第２の実施形態における流量調節指令算出部２１３に代えて、切り替え選択部２１４を有する。切り替え選択部２１４は、吸引部選択装置１４０の吸引配管１１１ａ、１１１ｂの切り替え、排出部選択装置１５０の排出配管１１２ａ、１１２ｂの切り替えについての指令を導出する。

飽和圧力導出部２１１および非凝縮性ガス濃度算出部２１２は、それぞれ、温度検出器１２１ａおよび圧力検出器１２２ａの測定値に基づく演算と、温度検出器１２１ｂおよび圧力検出器１２２ｂの測定値に基づく演算の両方を実施する。吸引部１１５ａおよび１１５ｂの両方の位置の器内ガスの測定を可能とするため、吸引配管１１１ａおよび１１１ｂの選択されない側の配管内も、微小流量が流れるように吸引部選択装置１４０が構成される。なお、微小流を流す必要がないように、温度検出器１２１ａおよび圧力検出器１２２ａの測定位置を吸引配管１１１ａの内部ではなく吸引部１１５ａの近傍に、また、温度検出器１２１ｂおよび圧力検出器１２２ｂを吸引配管１１１ｂの内部ではなく吸引部１１５ｂの近傍に設けることでもよい。

図１３は、第３の実施形態に係る凝縮器２０の吸引部選択装置１４０の構成を示すブロック図である。

動作部１８０としての吸引部選択装置１４０は、三方弁１４１である。三方弁１４１は、シリンダ１４１ａと、ピストンロッド１４１ｂに取り付けられた第１ピストン１４１ｃおよび第２ピストン１４１ｄとを有する。シリンダ１４１ａの側面には、吸引配管１１１ａが接続する第１ポート１４１ｆ、吸引配管１１１ｂが接続する第２ポート１４１ｇ、および結合管１１３と接続する第３ポート１４１ｈが形成されている。ピストンロッド１４１ｂはピストン駆動部１４２に結合している。ピストン駆動部１４２は、演算制御装置２００ａからの指令により、ピストンロッド１４１ｂ位置を軸方向に変化させる。図１３において、ピストンロッド１４１ｂが左側にあるときは、第１ポート１４１ｆと第３ポート１４１ｈが連通するので、結合管１１３は吸引配管１１１ａと連通する。また、図１３において、ピストンロッド１４１ｂが右側にあるときは、第２ポート１４１ｇと第３ポート１４１ｈが連通するので、結合管１１３は吸引配管１１１ｂと連通する。

なお、結合管１１３が、吸引配管１１１ａまたは吸引配管１１１ｂの一方と連通する時に、他方にも微小流量を流すことは、たとえば、第１ピストン１４１ｃと第２ピストン１４１ｄとの間隔を、第１ポート１４１ｆと第２ポート１４１ｇの一方の全体をちょうどカバーした状態で他方の一部をカバーするように調整することにより可能である。

図１４は、第３の実施形態に係る凝縮器２０の排出部選択装置１５０の構成を示すブロック図である。

動作部１８０としての排出部選択装置１５０は、三方弁１５１である。三方弁１５１は、シリンダ１５１ａ、ピストンロッド１５１ｂ、およびピストンロッド１５１ｂに取り付けられた第１ピストン１５１ｃ、第２ピストン１５１ｄを有する。シリンダ１５１ａの側面には、結合管１１３と接続する第１ポート１５１ｆ、排出配管１１２ａが接続する第２ポート１５１ｇ、および排出配管１１２ｂが接続する第３ポート１５１ｈが形成されている。ピストンロッド１５１ｂはピストン駆動部１５２に結合している。ピストン駆動部１５２は、演算制御装置２００ａからの指令により、ピストンロッド１５１ｂ位置を軸方向に変化させる。図１４において、ピストンロッド１５１ｂが左側にあるときは、第１ポート１５１ｆと第２ポート１５１ｇが連通するので、結合管１１３は排出配管１１２ａと連通する。また、図１４において、ピストンロッド１５１ｂが右側にあるときは、第３ポート１５１ｈと第３ポート１４１ｈが連通するので、結合管１１３は排出配管１１２ｂと連通する。

なお、結合管１１３が、排出配管１１２ａまたは排出配管１１２ｂの一方と連通する時に、他方にも微小流量を流すことについては、吸引部選択装置１４０と同様の方法で可能である。

図１５は、第３の実施形態に係る凝縮器２０における変形例としての吸引部選択装置１４０ａの構成を示すブロック図である。

本変形例においての動作部１８０としての吸引部選択装置１４０ａは、ヘッダ１４５、第１電磁弁１４６ａおよび第２電磁弁１４６ｂを有する。

ヘッダ１４５には、吸引配管１１１ａ、吸引配管１１１ｂ、および結合管１１３が接続されている。吸引配管１１１ａおよび吸引配管１１１ｂには、それぞれ第１電磁弁１４６ａおよび第２電磁弁１４６ｂが設けられている。

第１電磁弁１４６ａおよび第２電磁弁１４６ｂは、演算制御装置２００ａの切り替え選択部２１４からの指令により、一方が開状態、他方が閉状態となるように開閉動作をする。この結果、吸引配管１１１ａと結合管１１３との連通状態、吸引配管１１１ｂと結合管１１３との連通状態の相互の切り替えが可能である。

図１６は、第３の実施形態に係る凝縮器２０における変形例としての排出部選択装置１５０ａの構成を示すブロック図である。

本変形例においての動作部１８０としての排出部選択装置１５０ａは、ヘッダ１５５、第１電磁弁１５６ａおよび第２電磁弁１５６ｂを有する。

ヘッダ１５５には、結合管１１３、排出配管１１２ａ、および排出配管１１２ｂが接続されている。排出配管１１２ａおよび排出配管１１２ｂには、それぞれ第１電磁弁１５６ａおよび第２電磁弁１５６ｂが設けられている。

第１電磁弁１５６ａおよび第２電磁弁１５６ｂは、演算制御装置２００ａの切り替え選択部２１４からの指令により、一方が開状態、他方が閉状態となるように開閉動作をする。この結果、結合管１１３と排出配管１１２ａとの連通状態、結合管１１３と排出配管１１２ｂとの連通状態の相互の切り替えが可能である。

なお、電磁弁が閉止状態でも、温度測定および圧力測定のために微小流量を流すことは、たとえば、弁棒にストッパを設けて、全閉信号で微小開状態とすることにより可能である。

図１７は、第３の実施形態に係る凝縮器２０の切り替え選択部２１４での処理の例を示すブロック図である。

切り替え選択部２１４は、吸引側を選択する第１選択要素２１４ａと、排出先を選択する第２選択要素２１４ｂを有する。図１７では、それぞれの内容を概念的なグラフで示している。

第１選択要素２１４ａの概念的なグラフは、横軸が非凝縮性ガス濃度差（ｘａ−ｘｂ）である。ここで、非凝縮性ガス濃度ｘａは、吸引配管１１１ａ側の温度検出器１２１ａおよび圧力検出器１２２ａの出力に基づいて、非凝縮性ガス濃度算出部２１２が算出した非凝縮性ガス濃度である。また、非凝縮性ガス濃度ｘｂは、吸引配管１１１ｂ側の温度検出器１２１ｂおよび圧力検出器１２２ｂの出力に基づいて、非凝縮性ガス濃度算出部２１２が算出した非凝縮性ガス濃度である。

第１選択要素２１４ａの概念的なグラフの縦軸は、吸引配管選択指令ｚ１で、選択すべき対象の吸引配管を示している。１１１ａ側との表示は、吸引配管１１１ａと結合管１１３とを連通させることを意味する。同様に、１１１ｂ側との表示は、吸引配管１１１ｂと結合管１１３とを連通させることを意味する。

すなわち、たとえば、吸引配管１１１ａ側の非凝縮性ガス濃度ｘａが、吸引配管１１１ｂ側の非凝縮性ガス濃度ｘｂより大きい場合は、（ｘａ−ｘｂ）は正の値となることから１１１ａ側が選択され、吸引配管１１１ａ側から吸引する、というように選択がなされる。すなわち、第１選択要素２１４ａは、非凝縮性ガス濃度ｘが大きな側から吸引するように選択を行う。

次に、第２選択要素２１４ｂの概念的なグラフは、横軸が非凝縮性ガス濃度ｍａｘ（ｘａ，ｘｂ）である。ここで、非凝縮性ガス濃度ｍａｘ（ｘａ，ｘｂ）は、吸引配管１１１ａおよび１１１ｂのうち第１選択要素２１４ａで選択された側の非凝縮性ガス濃度ｘである。縦軸は、排出配管選択指令ｚ２であり、選択すべき対象の排出配管を示している。１１２ａ側との表示は、結合管１１３と排出配管１１２ａとを連通させることを意味する。同様に、１１２ｂ側との表示は、結合管１１３と排出配管１１２ｂとを連通させることを意味する。ここで、排出配管１１２ａの排出部１１６ａと排出配管１１２ｂの排出部１１６ｂが、図１１に示すように、補助凝縮器内冷却構造４５の、それぞれ上流側および下流側に設けられている場合を想定している。このように、排出部１１６ａと排出部１１６ｂの位置に応じて、選択ロジックを設定すればよい。

所定の閾値ｘｔを超える非凝縮性ガス濃度ｘの場合、水蒸気分圧が低くその飽和温度が、補助凝縮器内冷却構造４５の下流側の温度以下となっている可能性が大きい。したがって、非凝縮性ガス濃度ｘが所定の閾値ｘｔを超える場合は、結合管１１３と排出配管１１２ｂとを連通させ、補助凝縮器内冷却構造４５の下流側に排出する。

以上のように、切り替え選択部２１４で、吸引配管選択指令ｚ１および排出配管選択指令ｚ２を出力する。

演算制御装置２００ａの出力部２４０は、切り替え選択部２１４からの吸引配管選択指令ｚ１および排出配管選択指令ｚ２に基づいて、動作部１８０に具体的な指令を出力する。たとえば、動作部１８０が、吸引部選択装置１４０および排出部選択装置１５０の場合は、それぞれ、三方弁１４１のピストン駆動部１４２および三方弁１５１のピストン駆動部１５２へのピストン位置の指令を出力する。また、動作部１８０が、吸引部選択装置１４０ａおよび排出部選択装置１５０ａの場合は、第１電磁弁１４６ａと第２電磁弁１４６ｂ、および、第１電磁弁１５６ａと第２電磁弁１５６ｂへのオン・オフ信号を出力する。

図１８は、第３の実施形態に係る凝縮器２０の非凝縮性ガス影響低減方法の手順を示すフロ―図である。

まず、温度検出器１２１および圧力検出器１２２による測定状態とする（ステップＳ１０）。すなわち、吸引配管１１１ａについて温度検出器１２１ａ、圧力検出器１２２ａにより、また、吸引配管１１１ｂについて温度検出器１２１ｂおよび圧力検出器１２２ｂにより、それぞれの温度、圧力が測定され、演算制御装置２００ａが測定値を受け入れている状態とする。

次に、演算制御装置２００ａが、温度および圧力の測定値に基づいて演算制御を行う（ステップＳ２０）。

詳細には、まず、温度測定値に基づいて飽和圧力を導出する（ステップＳ２１）。具体的には、飽和圧力導出部２１１が、入力部２３０を介して受け入れた温度検出器１２１ａおよび温度検出器１２１ｂによる温度測定値に基づいて、記憶部２２０に収納された飽和圧力データを用いて、それぞれの温度測定値に対応する水蒸気の飽和圧力Ｐｓａ、Ｐｓｂを導出する。

次に、非凝縮性ガスの濃度を算出する（ステップＳ２２）。具体的には、非凝縮性ガス濃度算出部２１２が、入力部２３０から受け入れた圧力検出器１２２ａによる圧力測定値Ｐｍａ、圧力検出器１２２ｂによる圧力測定値Ｐｍｂ、および飽和圧力導出部２１１が導出した飽和圧力Ｐｓａおよび飽和圧力Ｐｓｂに基づいて、式（１）を用いて、吸引配管１１１ａおよび１１１ｂ内の器内ガス中の非凝縮性ガスの非凝縮性ガス濃度ｘａ、ｘｂを算出する。

次に、切り替え状態を選択し、出力する（ステップＳ２４）。具体的には、切り替え選択部２１４が、非凝縮性ガス濃度算出部２１２が算出した非凝縮性ガス濃度ｘａ、ｘｂに基づいて、動作部１８０への指令としての吸引配管選択指令 ｚ１および排出配管選択指令ｚ２を算出する。

次に、選択先への切り替えが行われる（ステップＳ４０）。具体的には、動作部１８０により、吸引配管１１１ａと吸引配管１１１ｂのいずれかと結合管１１３との連通状態、結合管１１３と排出配管１１２ａと排出配管１１２ｂのいずれかとの連通状態への切り替えが行われる。なお、切り替えの必要がない場合は、それまでの状態が継続される。

以上述べたように、本実施形態による凝縮器２０においては、複数の吸引部１１５ａ、１１５ｂと、複数の排出部１１６ａ、１１６ｂを設け、連通状態を切り替えることにより、主凝縮器内空間３１ａから補助凝縮器内空間４１ａへの非凝縮性ガスをバイパスすることの効果をさらに確実にすることができる。

［その他の実施形態］
以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、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。たとえば、実施形態では、タービン回転軸の方向に凝縮器が設けられた軸方向排気方式の場合を例にとって示したが、これに限定されない。たとえば、タービン回転軸の方向の側方に凝縮器が設けられる側方排気方式の場合についても同様に適用可能である。また、第３の実施形態においては、吸引配管と排出配管のいずれもが複数設けられている場合を示したが、一方のみが複数の場合であってもよい。

また、各実施形態の特徴を組み合わせてもよい。たとえば、第３の実施形態の特徴である複数の吸引配管および排出配管を設け、第２の実施形態の特徴である流量調節装置を、第３の実施形態におけるたとえば結合管に設けることでもよい。

さらに、これらの実施形態は、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。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、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ものである。

１０…蒸気タービン、１５…発電機、２０…凝縮器、３０…主凝縮器、３１…主凝縮器本体胴容器、３１ａ…主凝縮器内空間、３１ｆ…第１の側板、３１ｇ…第２の側板、３１ｘ…第１の空間、３１ｙ…第２の空間、３１ｚ…第３の空間、３２…流入部、３２ａ…流入開口、３３…流出開口、３４…ホットウェル、３５…主凝縮器冷却水散布構造、３５ａ…スプレーノズル、４０…補助凝縮器、４１…補助凝縮器本体胴容器、４１ａ…補助凝縮器内空間、４２…流入部、４３…排出部、４５…補助凝縮器内冷却構造、４５ａ…冷却促進部材、４５ｂ…冷却水散布部、１００、１００ａ、１００ｂ…バイパス構造、１１０…バイパス管、１１１ａ、１１１ｂ…吸引配管、１１２ａ、１１２ｂ…排出配管、１１３…結合管、１１５、１１５ａ、１１５ｂ…吸引部、１１６、１１６ａ、１１６ｂ…排出部、１２１、１２１ａ、１２１ｂ…温度検出器、１２２、１２２ａ、１２２ｂ…圧力検出器、１３０、１３０ａ…流量調節装置、１３１…増流部、１３２ａ…ブロワ、１３２ｂ…駆動部、１３５…減流部、１３６ａ…調節弁本体、１３６ｂ…ポジショナ、１４０、１４０ａ…吸引部選択装置、１４１…三方弁、１４１ａ…シリンダ、１４１ｂ…ピストンロッド、１４１ｃ…第１ピストン、１４１ｄ…第２ピストン、１４１ｆ…第１ポート、１４１ｇ…第２ポート、１４１ｈ…第３ポート、１４２…ピストン駆動部、１４５…ヘッダ、１４６ａ…第１電磁弁、１４６ｂ…第２電磁弁、１５０、１５０ａ…排出部選択装置、１５１…三方弁、１５１ａ…シリンダ、１５１ｂ…ピストンロッド、１５１ｃ…第１ピストン、１５１ｄ…第２ピストン、１５１ｆ…第１ポート、１５１ｇ…第２ポート、１５１ｈ…第３ポート、１５２…ピストン駆動部、１５５…ヘッダ、１５６ａ…第１電磁弁、１５６ｂ…第２電磁弁、１８０…動作部、２００、２００ａ…演算制御装置、２１０、２１０ａ…演算部、２１１…飽和圧力導出部、２１２…非凝縮性ガス濃度算出部、２１３…流量調節指令算出部、２１４…切り替え選択部、２１４ａ…第１選択要素、２１４ｂ…第２選択要素、２２０…記憶部、２２１…飽和圧力特性データ、２３０…入力部、２４０…出力部、２５０…制御部

Claims (7)

1. 蒸気タービンから排出されるタービン排気を器内ガスとして受け入れその流路となる主凝縮器本体胴容器と、前記主凝縮器本体胴容器内の主凝縮器内空間で前記器内ガス中の水蒸気を凝縮する主凝縮器冷却水散布構造とを有する主凝縮器と、
   前記主凝縮器本体胴容器から流出する前記器内ガスを受け入れその流路となる補助凝縮器本体胴容器と、前記補助凝縮器本体胴容器内の補助凝縮器内空間で前記器内ガス中の水蒸気を凝縮する補助凝縮器内冷却構造とを有する補助凝縮器と、
   前記主凝縮器内空間と前記補助凝縮器内空間を連通し、前記主凝縮器内空間から前記補助凝縮器内空間に前記器内ガス中の非凝縮性ガスを排出するバイパス管を有するバイパス構造と、
   を備えることを特徴とする凝縮器。
2. 前記バイパス管は、その第１の端部である吸引部が前記主凝縮器内空間に、また、その第２の端部である排出部が前記補助凝縮器内空間にあるように設けられており、
   前記バイパス構造は、
   前記主凝縮器内空間内の前記吸引部の近傍の温度を測定する温度検出器と、
   前記主凝縮器内空間内の前記吸引部の近傍の圧力を測定する圧力検出器と、
   前記バイパス管上に設けられ前記バイパス管を流れる前記器内ガスの流量を調節する流量調節装置と、
   前記温度検出器の出力と前記圧力検出器の出力とに基づいて、前記吸引部の近傍の前記器内ガス中の非凝縮性ガスの濃度を算出し、前記流量調節装置へ指令を出力する演算制御装置と、
   を有することを特徴とする請求項１に記載の凝縮器。
3. 前記演算制御装置は、
   水蒸気の飽和圧力の温度依存性に関する飽和圧力特性データを記憶する記憶部と、
   前記温度検出器から受け入れた温度測定値に基づいて、前記記憶部に記憶された前記飽和圧力特性データを用いて、水蒸気の飽和圧力を算出する飽和圧力導出部と、
   前記圧力検出器から受け入れた圧力測定値と、前記飽和圧力導出部で算出された飽和圧力に基づいて、非凝縮性ガス濃度を算出する非凝縮性ガス濃度算出部と、
   前記非凝縮性ガス濃度算出部で算出された前記非凝縮性ガス濃度に基づき前記流量調節装置への指令信号を算出する流量調節指令算出部と、
   を有することを特徴とする請求項２に記載の凝縮器。
4. 前記流量調節装置は、前記バイパス管内の器内ガスの流量を増加させる側に機能する増流部、または、前記バイパス管内の器内ガスの流量を減少させる側に機能する減流部のいずれかを有することを特徴とする請求項２または請求項３に記載の凝縮器。
5. 前記バイパス管は、複数の吸引配管と少なくとも一つの排出配管とを有し、
   前記複数の吸引配管のそれぞれは、その一方の端部である吸引部が前記主凝縮器内空間にあるように設けられており、
   前記排出配管は、その一方の端部である排出部が前記補助凝縮器内空間にあるように設けられており、
   前記バイパス構造は、
   前記主凝縮器内空間内の前記吸引部の近傍の温度を測定する温度検出器と、
   前記主凝縮器内空間内の前記吸引部の近傍の圧力を測定する圧力検出器と、
   前記複数の吸引配管と前記少なくとも一つの排出配管との間に設けられ、前記複数の吸引配管の一つと前記少なくとも一つの排出配管とを連通させる吸引部選択装置と、
   前記温度検出器の出力と前記圧力検出器の出力とに基づいて、前記吸引部の近傍の前記器内ガス中の非凝縮性ガスの濃度を算出し、前記吸引部選択装置へ指令を出力する演算制御装置と、
   を有することを特徴とする請求項１に記載の凝縮器。
6. 前記演算制御装置は、
   水蒸気の飽和圧力の温度依存性に関する飽和圧力特性データを記憶する記憶部と、
   前記温度検出器から受け入れた温度測定値に基づいて、前記記憶部に記憶された前記飽和圧力特性データを用いて、水蒸気の飽和圧力を算出する飽和圧力導出部と、
   前記圧力検出器から受け入れた圧力測定値と、前記飽和圧力導出部で算出された飽和圧力に基づいて、非凝縮性ガス濃度を算出する非凝縮性ガス濃度算出部と、
   前記非凝縮性ガス濃度算出部で算出された前記非凝縮性ガス濃度に基づき前記吸引部選択装置への指令信号を算出する切り替え選択部と、
   を有することを特徴とする請求項５に記載の凝縮器。
7. 温度検出器および圧力検出器により器内ガスの温度測定値および圧力測定値を得る測定ステップと、
   前記温度測定値に基づいて飽和圧力を算出する飽和圧力算出ステップと、
   前記飽和圧力と、前記圧力測定値に基づいて前記器内ガス中の非凝縮性ガス濃度を算出する濃度算出ステップと、
   前記非凝縮性ガス濃度に基づいて動作部に指令信号を発する指令ステップと、
   を有することを特徴とする非凝縮性ガス影響低減方法。

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