JP4184424B1 - 蒸気タービンシステム - Google Patents

Abstract

【課題】 蒸気タービンの効率を低下させることなくシステムを簡易に構成するとともに、ボイラに給水される水の温度を高める。
【解決手段】 給水された水を受けて水蒸気を発生させるボイラＢと、ボイラＢにより発生させられた水蒸気により作動させられる蒸気タービンＴと、蒸気タービンＴから排出される水蒸気を冷却する復水器１と、復水器１から水が送給されるとともに水を高温化させてボイラＢに給水する給水加熱管３０と、復水器１から水を給水加熱管３０に送給する送給経路４０とを備えた蒸気タービンシステムＳにおいて、復水器１を垂直方向の軸線２を有した塔状に形成し、給水加熱管３０を給水加熱管３０の水の入口３１が復水器１の下端３側に位置し、給水加熱管３０の水の出口３２が復水器１の上端４側に位置するように復水器１内に配設し、復水器１の下側部２０に、冷却水が供給されて復水器１を冷却する冷却部５０を設けた。
【選択図】図１

Description

本発明は、タービン、特に蒸気タービンによって動力を発生させる蒸気タービンシステムに関する。

従来、蒸気タービンＴから排出される水蒸気によって、復水した水を高温化させる蒸気タービンシステムＳａとしては、例えば、特許文献１（特開２００４−１５６５１７号公報）に記載されたものが知られている。
これは、図６に示すように、給水された水を受けて水蒸気を発生させるボイラＢと、ボイラＢにより発生させられた水蒸気により作動させられる蒸気タービンＴと、蒸気タービンＴから排出される水蒸気を冷却して水にする復水器１１０と、復水器１１０内を脱気して真空状態にする真空ポンプ１１１と、復水器１１０により復水された水を冷却する空冷装置１１２と、空冷装置１１２により冷却された水が送給されるとともに蒸気タービンＴから排出される水蒸気との熱交換により水を高温化させてボイラＢに給水する給水加熱管１１３と、復水器１１０により冷却された水を給水加熱管１１３に送給する送給経路１１４とを備えてなる。給水加熱管１１３は、蒸気タービンＴの排出口の直下に設けられており、蒸気タービンＴから排出される水蒸気によって、復水した水を高温化させてボイラＢに給水するようにしている。

即ち、ボイラＢで発生させられた水蒸気は、蒸気タービンＴに導入され、蒸気タービンＴから排出された水蒸気は、復水器１１０に流入される。この復水器１１０内では、蒸気タービンＴから排出された水蒸気が給水加熱管１１３内に送給される水によって冷却される。復水器１１０内は、真空ポンプ１１１によって脱気されて真空状態になっているので、水蒸気が急激に冷却されて復水し、そのため、蒸気タービンＴの効率が向上される。復水した水は、空冷装置１１２により冷却される。冷却された水は、送給経路１１４を経て給水加熱管１１３に送給される。即ち、復水した水は水蒸気によって高温化され、水蒸気は自らの復水によって冷却される。

特開２００４−１５６５１７号公報

しかしながら、この従来の蒸気タービンシステムＳａにおいては、水蒸気は給水加熱管１１３内の水によってのみ冷却されるので、給水加熱管１１３内の水の温度を低くしなければならないが、水蒸気は自らの復水によってのみ熱交換を行なうので、水蒸気が復水した時点の水の温度は比較的高温であり、そのため、復水器１１０外に空冷装置１１２等の冷却装置を設けて、復水した水を冷却しなければならず、それだけ、システムが煩雑になるという問題があった。また、蒸気タービンＴの効率を向上させるために、真空ポンプ１１１を用いているので、この点においても、システムが煩雑になるという問題があった。更に、空冷装置１１２により冷却されて低温になった水と水蒸気とを熱交換させなければならないので、給水加熱管１１３を通ってボイラＢに給水される際の水の温度が低くなり、そのため、ボイラＢで水蒸気を発生させる際の効率が悪いという問題もあった。

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたもので、蒸気タービンの効率を低下させることなくシステムを簡易に構成するとともに、ボイラに給水される水の温度を高める蒸気タービンシステムを提供することを目的とする。

このような目的を達成するため、本発明の蒸気タービンシステムは、給水された水を受けて水蒸気を発生させるボイラと、該ボイラにより発生させられた水蒸気により作動させられる蒸気タービンと、該蒸気タービンから排出される水蒸気を冷却して水にする復水器と、該復水器により冷却された水が送給されるとともに上記排出される水蒸気との熱交換により該水を高温化させて上記ボイラに給水する給水加熱管と、上記復水器により冷却された水を上記給水加熱管に送給する送給経路とを備えた蒸気タービンシステムにおいて、上記復水器を、上記蒸気タービンの直下に設けられ該蒸気タービンから排出された水蒸気が真下に向けて降下するように垂直方向の軸線を有した塔状に形成し、上記給水加熱管を、該給水加熱管の水の入口が上記復水器の下端側に位置し、該給水加熱管の水の出口が上記復水器の上端側に位置するように上記復水器内に配設し、上記復水器の下側部に、冷却水が供給されて該復水器を冷却する冷却部を設け、該冷却部を、冷却水が供給される冷却水管と、上記冷却水管に冷却水を供給する供給経路と、上記冷却水管から冷却水を排水する排水経路とを備えて構成し、上記冷却水管を、該冷却水管の冷却水の入口が上記復水器の下端側に位置し、該冷却水管の冷却水の出口が上記復水器の下側部の上方部に位置するように上記復水器内に配設した構成としている。

これにより、ボイラで発生させられた水蒸気は、蒸気タービンに送られ、この水蒸気により蒸気タービンが作動させられる。蒸気タービンから排出された水蒸気は、復水器に送られる。復水器は、垂直方向の軸線を有した塔状に形成されているので、復水器に送り込まれた水蒸気は、真下に向けて降下するように進んでいく。このとき、復水器の上側部では、水蒸気と復水器内に配設された給水加熱管内を流れている水との間で熱交換が行なわれ、水蒸気が冷却される。冷却された水蒸気は、復水器の下側部に進み、給水加熱管内を流れている水及び冷却部に供給されている冷却水との間で熱交換が行なわれ、水蒸気は復水する。この下側部では、冷却水により水蒸気を急激に冷却するので、下側部内は真空状態になり、そのため、蒸気タービンの効率を向上させることができる。また、給水加熱管内に流れている水と冷却水とで水蒸気を冷却するため、復水した時点での水の温度が低くなり、空冷装置などの外部装置を用いなくても良いので、システムを比較的簡易にすることができる。

そして、復水した水は、送給経路を経由して復水器の下端側に位置している給水加熱管の水の入口に送給され、復水器の上端に向けて上昇するように進んでいく。このとき、復水器の下側部では、給水加熱管内の水と水蒸気との間で熱交換が行なわれ、水は加熱される。加熱された水は、復水器の上側部に進み、蒸気タービンから排出された水蒸気との間で熱交換が行なわれる。上側部の水蒸気は、下側部の水蒸気よりも高温であるため、この上側部において、水は高温化される。このとき、水は下側部で加熱されているため、上側部での熱交換効率が向上される。高温化された水は、復水器の上端に位置されている給水加熱管の水の出口からボイラに給水される。ボイラには高温化された水が給水されるので、ボイラで水蒸気を発生させる際の効率が向上する。この水の一連の流れによって、蒸気タービンは連続して回転し、動力を得ることができる。即ち、復水器内において、水蒸気と水との進行方向が、復水器の軸方向に沿って逆になるので、水蒸気の冷却及び水の加熱の効率が向上させられ、給水加熱管の入口から入る水はより低温になり、給水加熱管の出口から出る水はより高温になる。

そして、必要に応じ、上記給水加熱管を、複数本設けた構成としている。これにより、水蒸気と給水加熱管とが接する熱交換部の面積が大きくなり、それだけ、熱交換効率を向上させることができる。

また、必要に応じ、上記給水加熱管を、螺旋状に形成した構成としている。これにより、給水加熱管を直線状に形成した場合と比較して、給水加熱管を長くすることができ、そのため、熱交換部の面積が大きくなり、熱交換効率を向上させることができる。

更に、必要に応じ、上記復水器の上側部を構成する外壁を囲繞する外郭を設け、上記上側部の外壁と上記外郭との間に該外壁の熱を水に伝達する為の給水加熱通路を設け、該給水加熱通路の下部を上記給水加熱管に接続し、上記給水加熱通路の出口を上記給水加熱通路の上部に接続した構成としている。これにより、復水器の上側部の外周にも給水加熱管内に流れている水と同じ水が流れるようになるので、復水器内外で水蒸気と水との熱交換が行なわれるようになり、水蒸気の冷却及び水の加熱が効率よく行なわれるようになる。また、給水加熱通路の出口を給水加熱通路の上部に接続したので、給水加熱管の出口近傍に接続されるようになり、給水加熱管内の水と給水加熱通路内の水とを合流させてボイラに給水することが可能になるので、それだけ、ボイラへの給水が容易になる。

更にまた、必要に応じ、上記給水加熱通路の上記外郭に、断熱材を設けた構成としている。これにより、給水加熱通路と外気との熱交換が遮断されるので、給水加熱通路内の水の温度低下が防止され、水の温度を保ってボイラに給水することができる。

そしてまた、必要に応じ、上記上側部を構成する外壁の横断面の形状を、波形に形成した構成としている。これにより、上側部の外壁と給水加熱通路とが接する熱交換部の面積が大きくなり、それだけ、熱交換効率を向上させることができる。

また、必要に応じ、上記冷却部を、冷却水が供給される冷却水管と、上記冷却水管に冷却水を供給する供給経路と、上記冷却水管から冷却水を排水する排水経路とを備えて構成し、上記冷却水管を、該冷却水管の冷却水の入口が上記復水器の下端側に位置し、該冷却水管の冷却水の出口が上記復水器の下側部の上方部に位置するように上記復水器内に配設した構成としている。これにより、蒸気タービンから排出された水蒸気は、冷却水管内の冷却水と熱交換を行なって冷却され、復水する。冷却水により水蒸気を急激に冷却するので、下側部内は真空状態になり、そのため、蒸気タービンの効果を向上させることができる。一方、冷却水は、供給経路を経由して冷却水管の冷却水の入口から冷却水管内に供給され、蒸気タービンから排出された水蒸気と熱交換を行なって、加熱される。加熱された冷却水は、冷却水管の冷却水の出口から排水経路を経由して復水器外に排水される。高温化された冷却水は復水器外に排水されるので、冷却水管内の冷却水は、常に低温の水が流れている状態となり、そのため、水蒸気を確実に冷却させることができる。即ち、復水器の下側部内において、水蒸気と冷却水との進行方向が、復水器の軸線に沿って逆になるので、水蒸気の冷却効率が向上され、冷却水の熱吸収率が向上し、そのため、水蒸気を急激に冷却することができる。

更に、必要に応じ、上記冷却水管を、複数本設けた構成としている。これにより、水蒸気と冷却水管とが接する熱交換部の面積が大きくなり、それだけ、水蒸気の冷却効率を向上させることができる。

更にまた、必要に応じ、上記冷却水管を、螺旋状に形成した構成としている。これにより、冷却水管を直線状に形成した場合と比較して、冷却水管を長くすることができ、そのため、熱交換部の面積が大きくなり、水蒸気の冷却効率を向上させることができる。

そして、また、必要に応じ、上記復水器の下側部を構成する外壁を囲繞する外部郭を設け、上記下側部の外壁と上記外部郭との間に該外壁の熱を水に伝達する為の冷却水通路を設け、該冷却水通路の下部を上記供給経路に接続し、上記冷却水通路の出口を上記冷却水通路の上部に接続した構成としている。これにより、復水器の下側部の外周にも冷却水管内に流れている冷却水と同じ水が流れるようになるので、復水器内外で水蒸気と冷却水との熱交換が行なわれるようになり、水蒸気の冷却が効率よく行なわれるようになる。また、冷却水通路の出口を冷却水通路の上部に接続したので、冷却水管の出口近傍に接続されるようになり、冷却水管内の冷却水と冷却水通路内の冷却水とを合流させて排水することが可能になるので、それだけ、排水経路を簡易に構成することができる。

また、必要に応じ、上記供給経路を、冷却水が貯留される冷却水貯留槽と、上記冷却水管及び上記冷却水通路の入口に接続され上記冷却水貯留槽から上記冷却水管及び上記冷却水通路に冷却水を供給する冷却水供給管とを備えて構成し、上記冷却水貯留槽を、上記排水経路の位置よりも高い位置に配置した構成としている。これにより、冷却水は、冷却水貯留槽に一定量貯留され、冷却水供給管を通過して冷却水管及び冷却水通路の入口から冷却水管内及び冷却水通路内に自然落下により供給させることができる。即ち、冷却水は冷却水貯留槽から自然落下させられてその水圧が増し、この冷却水の水圧で、冷却水は冷却水管及び冷却水通路の入口から供給されて、復水器の下端から上昇していき、排水経路を経由して復水器外に排水される。このとき、冷却水貯留槽を排水経路の位置よりも高い位置に配置することにより、冷却水が排水経路の高さまで上昇するようになるので、確実に冷却水を排水できるようになる。そのため、冷却水供給管に、例えば、高圧ポンプ等の装置を介装し、この装置によって冷却水を強制的に送出した場合と比較して、システムを簡易化させることができる。

更に、必要に応じ、上記送給経路を、上記復水器の水を該復水器から送出する送出口と、該送出口から送出された水を貯留する水貯留槽と、該水貯留槽から水を上記給水加熱管に送給する水送給管と、該水送給管に介装され上記給水加熱管の水の入口に水を送給する高圧送給ポンプ装置とを備えた構成としている。これにより、復水器内で冷却されて復水した水は、送出口から復水器外に送出され、水貯留槽に貯留される。水貯留槽に貯留された水は、水送給管を通過して給水加熱管の水の入口に送給される。このとき、水送給管を通過する水は、水送給管に介装された高圧送給ポンプ装置によって高圧で送出され、復水器の下端から上端まで上昇させられる。

更にまた、必要に応じ、上記水貯留槽に貯留されている水が一定量以下になったとき、上記水貯留槽に所定量の水を補給する水補給装置を備えた構成としている。水は気化と復水とを繰り返すので、水貯留槽に貯留される水は徐々に減少していく。そして、貯留されている水が一定量以下になったとき、所定量の水を水補給装置から水貯留槽に補給する。これにより、水の気化，復水を何度でも繰り返して行なうことができる。

本発明の蒸気タービンシステムによれば、復水器を、垂直方向の軸線を有した塔状に形成し、給水加熱管が、この復水器の垂直方向の軸線に沿って配設されるようになるので、復水器内においては、水蒸気と水との進行方向が、復水器の軸方向に沿って逆になり、そのため、水蒸気の冷却及び水の加熱の効率が向上して、給水加熱管の入口から入る水はより低温になり、給水加熱管の出口から出る水はより高温になる。また、復水器の下側部に冷却部を設けたので、冷却水により水蒸気が急激に冷却されて、下側部内は真空状態になり、そのため、蒸気タービンの効率を向上させることができる。また、給水加熱管内に流れている水と冷却水とで水蒸気を冷却するため、復水した時点での水の温度が低くなり、空冷装置などの外部装置を用いなくても良いので、システムを比較的簡易にすることができる。そして、復水した水は、下側部で加熱されてから上側部に進んでくるため、上側部での熱交換効率が向上される。また、高温化された水がボイラに給水されるので、ボイラで水蒸気を発生させる際の効率が向上する。

以下、添付図面に基づいて本発明の実施の形態に係る蒸気タービンシステムを説明する。尚、上記と同様のものには同一の符号を付して説明する。
図１乃至図５には、本発明の実施の形態に係る蒸気タービンシステムＳを示している。本装置Ｓは、ボイラＢと、蒸気タービンＴと、復水器１と、給水加熱管３０と、送給経路４０と、冷却部５０と、水補給装置６０とを備えてなる。

ボイラＢは、図１に示すように、給水された水を受けて水蒸気を発生させるもので、発生させた水蒸気は、蒸気タービンＴに送られる。
蒸気タービンＴは、図１に示すように、ボイラＢにより発生させられた水蒸気により作動させられるもので、この蒸気タービンＴによって動力を得ることができる。

復水器１は、図１乃至図４に示すように、蒸気タービンＴから排出される水蒸気を冷却して水にするもので、垂直方向の軸線２を有した塔状に形成され、蒸気タービンＴの直下に設けられている。この復水器１の上側部１０の外壁１１は、その横断面の形状が、波形に形成されている。実施の形態では、星型正多角形に形成されている。また、復水器１の上側部１０には、上側部１０の外壁１１を囲繞する円形状の外郭１２が設けられ、上側部１０の外壁１１と外郭１２との間には、外壁１１の熱を水に伝達する為の給水加熱通路１３が設けられている。この給水加熱通路１３の下部１４は、後述の給水加熱管３０に接続され、出口１５は、給水加熱通路１３の上部１６に接続されている。更に、外郭１２を囲繞するように、断熱材１７が設けられている。

また、復水器１の下側部２０には、下側部２０の外壁２１を囲繞する円形状の外部郭２２が設けられ、下側部２０の外壁２１と外部郭２２との間には、外壁２１の熱を水に伝達する為の冷却水通路２３が設けられている。この冷却水通路２３の下部２４は、後述の供給経路５２に接続され、出口２５は、冷却水通路２３の上部２６に接続されている。

給水加熱管３０は、図１乃至図４に示すように、復水器１により冷却された水が送給されるとともに、排出される水蒸気との熱交換により水を高温化させて、ボイラＢに給水するもので、復水器１内に配設されている。この給水加熱管３０は、水の入口３１が復水器１の下端３側に位置され、出口３２が復水器１の上端４側に位置されている。実施の形態では、水の入口３１は、復水器１の底壁５から突出して位置され、水の出口３２は、給水加熱通路１３の出口１５に連通されて設けられている。また、この給水加熱管３０は、螺旋状に形成され、複数本設けられている。尚、給水加熱管３０は、一本一本螺旋のものが配設されているが、図１では、直線状に簡略に図示してある。これらの給水加熱管３０のうち、外壁１１，２１に近い位置に配設されている給水加熱管３０は、給水加熱通路１３の下部１４に接続されている。

送給経路４０は、図１及び図５に示すように、復水器１により冷却された水を給水加熱管３０に送給するもので、復水器１の水を復水器１から送出する送出口４１と、送出口４１から送出された水を貯留する水貯留槽４２と、水貯留槽４２から水を給水加熱管３０に送給する水送給管４３と、水送給管４３に介装され給水加熱管３０の水の入口３１に水を送給する高圧送給ポンプ装置４４とを備えて構成されている。

送出口は、図１に示すように、復水器１の下端３側に設けられている。実施の形態では、復水器１の下端３に、復水器１の外壁２１及び冷却水通路２３を貫通して設けられている。

高圧送給ポンプ装置４４は、図１及び図５に示すように、モータ（図示せず）からの動力で回転させられるプーリ４５と、プーリ４５の回転により回転させられる第一歯車４６ａと、第一歯車４６ａに噛合され第一歯車４６ａの回転により回転させられる第二歯車４６ｂと、第二歯車４６ｂの中心軸に設けられ第二歯車４６ｂの回転により回転させられるクランクシャフト４７と、クランクシャフト４７に接続されクランクシャフト４７の回転により上下動させられるピストン４８と、水送給管４３内に設けられ水貯留槽４２から給水加熱管３０へ送られる水の水量を調節する開閉逆止弁４９とを備えて構成されている。開閉逆止弁４９は、水貯留槽側に設けられる第一開閉逆止弁４９ａと、給水加熱管３０側に設けられる第二開閉逆止弁４９ｂとの２つ設けられている。

冷却部５０は、図１及び図４に示すように、冷却水が供給されて、復水器１を冷却するもので、復水器１の下側部２０に設けられている。この冷却部５０は、冷却水が供給される冷却水管５１と、冷却水管５１に冷却水を供給する供給経路５２と、冷却水管５１から冷却水を排水する排水経路５３とを備えて構成されている。

冷却水管５１は、図１及び図４に示すように、冷却水の入口５４が復水器１の下端３側に位置され、出口５５が復水器１の下側部２０の上方部２７に位置されて、復水器１の下側部２０内に配設されている。実施の形態では、冷却水の入口５４は、復水器１の底壁５に貫通して位置され、冷却水の出口５５は、冷却水通路２３の出口２５に連通されて設けられている。また、この冷却水管５１は、螺旋状に形成され、複数本設けられている。尚、冷却水管５１は、一本一本螺旋のものが配設されているが、図１では、直線状に簡略に図示してある。

排水経路５３は、図１に示すように、冷却水管５１及び冷却水通路２３の出口２５と連通し、下側部２０の上方部２７に設けられている。

供給経路５２は、図１に示すように、冷却水が貯留される冷却水貯留槽５６と、冷却水管５１の入口５４及び冷却水通路２３の下部２４に接続され冷却水貯留槽５６から冷却水管５１及び冷却水通路２３に冷却水を供給する冷却水供給管５７とを備えて構成されている。冷却水貯留槽５６は、図１に示すように、排水経路５３の位置よりも高い位置に配置されている。

水補給装置６０は、図１に示すように、水貯留槽４２に貯留されている水が一定量以下になったとき、水貯留槽４２に所定量の水を補給するもので、補給水が貯留される補給水貯留槽６１と、補給水を浄化する浄化装置６２と、浄化した補給水を水貯留槽４２に補給する補給装置６３とを備えて構成されている。

従って、この実施の形態に係る蒸気タービンシステムＳを用いて、蒸気タービンＴから動力を得るときは、以下のようにする。
ボイラＢに水を給水し、水蒸気を発生させる。ボイラＢで発生された水蒸気を蒸気タービンＴに送り、蒸気タービンＴを作動させる。蒸気タービンＴから排出された水蒸気は、１５０℃〜１７０℃となり、復水器１に送られる。復水器１は、垂直方向の軸線２を有した塔状に形成されているので、復水器１に送り込まれた水蒸気は、真下に向けて降下するように進んでいく。

復水器１の上側部１０では、水蒸気と復水器１内に配設された給水加熱管３０内を流れている水との間で熱交換が行なわれる。熱交換されて冷却された水蒸気は、復水器１の下側部２０に進み、給水加熱管３０内を流れている水及び冷却水管５１内に流れている冷却水との間で熱交換が行なわれる。給水加熱管３０及び冷却水管５１は、螺旋状に形成され、複数本設けられているので、熱交換部の面積が大きくなり、それだけ、熱交換効率を向上させることができる。また、上側部１０の外壁１１の横断面の形状を、波型に形成しているので、この点でも、熱交換効率を向上させることができる。

また、冷却水は、冷却水貯留槽５６に一定量貯留される。そして、冷却水供給管５７を通過して冷却水管５１の入口５４及び冷却水通路２３の下部２４から冷却水管５１内及び冷却水通路２３内に供給される。冷却水は冷却水貯留槽５６から自然落下させられてその水圧が増す。この冷却水の水圧で、冷却水は冷却水管５１の入口５４及び冷却水通路２３の下部２４から供給されて、復水器１の下端３から上昇していき、排水経路５３を経由して復水器１外に排水される。このとき、冷却水貯留槽５６を排水経路５３の位置よりも高い位置に配置しているので、冷却水が排水経路５３の高さまで上昇するようになり、確実に冷却水を排水できるようになる。また、冷却水供給管５７に、例えば、高圧ポンプ等の装置を介装し、この装置によって冷却水を強制的に送出した場合と比較して、システムを簡易化させることができる。

この下側部２０では、給水加熱管３０内を流れている水と、この水よりも低温に設定された冷却水とにより水蒸気が冷却されるので、水蒸気は急激に冷却されて、約４０℃で復水する。給水加熱管３０及び冷却水管５１は、螺旋状に形成され、複数本設けられているので、熱交換部の面積が大きくなり、それだけ、熱交換効率を向上させることができる。また、水蒸気が急激に冷却されるので、下側部２０内は真空状態になり、そのため、蒸気タービンＴの効率を向上させることができる。また、給水加熱管３０内に流れている水と冷却水とで水蒸気を冷却するため、復水した時点での水の温度が低くなり、空冷装置などの外部装置を用いなくても良いので、システムを比較的簡易にすることができる。水蒸気と熱交換して高温化した冷却水は、排水経路５３を経由して、復水器１外に排水される。

そして、復水した水は、復水器１の底壁５に溜まっていき、送出口４１から送出される。送出された水は、水貯留槽４２に貯留され、水送給管４３を通過して、給水加熱管３０の水の入口３１に送給される。このとき、水送給管４３に介装された高圧送給ポンプ装置４４によって、水は高圧で送出される。詳しくは、水貯留槽４２から送られてくる水の水量を、第一開閉逆止弁４９ａの開閉によって調節し、一定量の水を、第一開閉逆止弁４９ａ及び第二開閉逆止弁４９ｂ間に溜める。そして、プーリ４５をモータ（図示せず）からの動力で駆動させる。プーリ４５の回転により、第一歯車４６ａ，第二歯車４６ｂ及びクランクシャフト４７が夫々連動して回転させられる。クランクシャフト４７の回転により、ピストン４８が上下動させられ、このピストン４８の運動によって第一開閉逆止弁４９ａ及び第二開閉逆止弁４９ｂ間の水が、高圧で送出されるようになる。水を高圧で送出させることにより、復水器１の下端３から送給された水は、復水器１の上端４まで上昇して進んでいく。

復水器１の下側部２０では、給水加熱管３０内の水と水蒸気との間で熱交換が行なわれる。熱交換されて加熱された水は、復水器１の上側部１０に進み、蒸気タービンＴから排出された水蒸気との間で熱交換が行なわれる。このとき、複数の給水加熱管３０のうち、外壁１１，２１に近い位置に配設されている給水加熱管３０は、給水加熱通路１３の下部１４に接続されているので、水は、給水加熱管３０内と給水加熱通路１３内とを通過していく。上側部１０の水蒸気は、下側部２０の水蒸気よりも高温であるため、この上側部１０において、水は高温化される。このとき、水は下側部２０で加熱されているため、上側部１０での熱交換効率が向上される。また、給水加熱通路１３の外郭１２には、断熱材１７が設けられているので、給水加熱通路１３と外気との熱交換が遮断され、給水加熱通路１３内の水の温度低下が防止される。熱交換して加熱された水は、１００℃以上の熱水となって、給水加熱管３０の出口３２及び給水加熱通路１３の出口１５から夫々送出される。給水加熱管３０内を流れている水が１００℃まで温度上昇しても、蒸気タービンＴから排出される水蒸気が１００℃以上であるので、水と水蒸気とは熱交換を行ない、１００℃以上の熱水となる。また、給水加熱管３０内を流れている水は高圧で流れているので、１００℃以上に加熱されても気化することがない。

給水加熱管３０の出口３２と給水加熱通路１３の出口１５とは連通されているので、送出された水は、合流してボイラＢに給水される。ボイラＢには高温化された水が給水されるので、ボイラＢで水蒸気を発生させる際の効率が向上する。

この水の一連の流れによって、蒸気タービンＴは連続して回転し、動力を得ることができる。即ち、復水器１内において、水蒸気と水との進行方向が、復水器１の軸線２に沿って逆になるので、水蒸気の冷却及び水の加熱の効率が向上され、給水加熱管３０の入口３１から入る水はより低温になり、給水加熱管３０の出口３２から出る水はより高温になる。

また、水が何度も気化と復水とを繰り返すと、水貯留槽４２に貯留される水は徐々に減少していく。貯留されている水が一定量以下になったとき、所定量の水を水補給装置６０から水貯留槽４２に補給する。詳しくは、補給水貯留槽６１に貯留されている補給水を、浄化装置６２で軟水に浄化し、浄化した補給水を補給装置６３によって、水貯留槽４２に補給する。補給水として、どのような水を用いても、浄化装置６２で浄化するので、不純物が除去される。即ち、復水器１を構成する管の内部に不純物が付着することがないので、復水器１をより長期間使用することが可能となる。また、水を補給することにより、水の気化，復水を何度でも繰り返して行なうことができる。

尚、上記実施の形態において、上側部１０の外壁１１の横断面の形状を波形に形成したが、必ずしもこれに限定されるものではなく、どのような形状でも良く、適宜変更して差支えない。
また、上記実施の形態において、外郭１２及び外部郭２２を円形状に形成したが、必ずしもこれに限定されるものではなく、どのような形状でも良く、適宜変更して差支えない。
更に、上記実施の形態において、高圧送給ポンプ装置４４を上記の構成としたが、必ずしもこれに限定されるものではなく、水を高圧で送出できれば良く、適宜変更して差支えない。

尚また、上記実施の形態において、冷却水を自然落下させて水圧を向上させたが、必ずしもこれに限定されるものではなく、冷却水供給管５７に、例えば、高圧ポンプ等の装置を介装し、この装置によって冷却水を強制的に送出しても良く、適宜変更して差支えない。この場合、冷却水貯留槽５６を配置する位置は、必ずしも排水経路５３の位置よりも高くなくても良い。
また、上記実施の形態において、水補給装置６０を上記の構成としたが、必ずしもこれに限定されるものではなく、水貯留槽４２に水を補給できれば良く、適宜変更して差支えない。

本発明の実施の形態に係る蒸気タービンシステムを示す図である。 本発明の実施の形態に係る復水器を示すＡ−Ａ断面図である。 本発明の実施の形態に係る復水器を示すＢ−Ｂ断面図である。 本発明の実施の形態に係る復水器を示すＣ−Ｃ断面図である。 本発明の実施の形態に係る高圧送給ポンプ装置を示す図である。 従来の蒸気タービンシステムの一例を示す図である。

符号の説明

Ｓ 蒸気タービンシステム
Ｂ ボイラ
Ｔ 蒸気タービン
１ 復水器
２ 軸線
３ 下端
４ 上端
５ 底壁
１０ 上側部
１１ 外壁
１２ 外郭
１３ 給水加熱通路
１４ 下部
１５ 出口
１６ 上部
１７ 断熱材
２０ 下側部
２１ 外壁
２２ 外部郭
２３ 冷却水通路
２４ 下部
２５ 出口
２６ 上部
２７ 上方部
３０ 給水加熱管
３１ 入口
３２ 出口
４０ 送給経路
４１ 送出口
４２ 水貯留槽
４３ 水送給管
４４ 高圧送給ポンプ装置
４５ プーリ
４６ａ 第一歯車
４６ｂ 第二歯車
４７ クランクシャフト
４８ ピストン
４９ 開閉逆止弁
５０ 冷却部
５１ 冷却水管
５２ 供給経路
５３ 排水経路
５４ 入口
５５ 出口
５６ 冷却水貯留槽
５７ 冷却水供給管
６０ 水補給装置
６１ 補給水貯留槽
６２ 浄化装置
６３ 補給装置

Claims (12)

1. 給水された水を受けて水蒸気を発生させるボイラと、該ボイラにより発生させられた水蒸気により作動させられる蒸気タービンと、該蒸気タービンから排出される水蒸気を冷却して水にする復水器と、該復水器により冷却された水が送給されるとともに上記排出される水蒸気との熱交換により該水を高温化させて上記ボイラに給水する給水加熱管と、上記復水器により冷却された水を上記給水加熱管に送給する送給経路とを備えた蒸気タービンシステムにおいて、
   上記復水器を、上記蒸気タービンの直下に設けられ該蒸気タービンから排出された水蒸気が真下に向けて降下するように垂直方向の軸線を有した塔状に形成し、
   上記給水加熱管を、該給水加熱管の水の入口が上記復水器の下端側に位置し、該給水加熱管の水の出口が上記復水器の上端側に位置するように上記復水器内に配設し、
   上記復水器の下側部に、冷却水が供給されて該復水器を冷却する冷却部を設け、該冷却部を、冷却水が供給される冷却水管と、上記冷却水管に冷却水を供給する供給経路と、上記冷却水管から冷却水を排水する排水経路とを備えて構成し、上記冷却水管を、該冷却水管の冷却水の入口が上記復水器の下端側に位置し、該冷却水管の冷却水の出口が上記復水器の下側部の上方部に位置するように上記復水器内に配設したことを特徴とする蒸気タービンシステム。
2. 上記給水加熱管を、複数本設けたことを特徴とする請求項１記載の蒸気タービンシステム。
3. 上記給水加熱管を、螺旋状に形成したことを特徴とする請求項１または２記載の蒸気タービンシステム。
4. 上記復水器の上側部を構成する外壁を囲繞する外郭を設け、上記上側部の外壁と上記外郭との間に該外壁の熱を水に伝達する為の給水加熱通路を設け、該給水加熱通路の下部を上記給水加熱管に接続し、上記給水加熱通路の出口を上記給水加熱通路の上部に接続したことを特徴とする請求項１乃至３何れかに記載の蒸気タービンシステム。
5. 上記給水加熱通路の上記外郭に、断熱材を設けたことを特徴とする請求項４記載の蒸気タービンシステム。
6. 上記上側部を構成する外壁の横断面の形状を、波形に形成したことを特徴とする請求項１乃至４何れかに記載の蒸気タービンシステム。
7. 上記冷却水管を、複数本設けたことを特徴とする請求項１乃至６何れかに記載の蒸気タービンシステム。
8. 上記冷却水管を、螺旋状に形成したことを特徴とする請求項１乃至７何れかに記載の蒸気タービンシステム。
9. 上記復水器の下側部を構成する外壁を囲繞する外部郭を設け、上記下側部の外壁と上記外部郭との間に該外壁の熱を水に伝達する為の冷却水通路を設け、該冷却水通路の下部を上記供給経路に接続し、上記冷却水通路の出口を上記冷却水通路の上部に接続したことを特徴とする請求項１乃至８何れかに記載の蒸気タービンシステム。
10. 上記供給経路を、冷却水が貯留される冷却水貯留槽と、上記冷却水管及び上記冷却水通路の入口に接続され上記冷却水貯留槽から上記冷却水管及び上記冷却水通路に冷却水を供給する冷却水供給管とを備えて構成し、上記冷却水貯留槽を、上記排水経路の位置よりも高い位置に配置したことを特徴とする請求項１乃至９何れかに記載の蒸気タービンシステム。
11. 上記送給経路を、上記復水器の水を該復水器から送出する送出口と、該送出口から送出された水を貯留する水貯留槽と、該水貯留槽から水を上記給水加熱管に送給する水送給管と、該水送給管に介装され上記給水加熱管の水の入口に水を送給する高圧送給ポンプ装置とを備えて構成したことを特徴とする請求項１乃至１０何れかに記載の蒸気タービンシステム。
12. 上記水貯留槽に貯留されている水が一定量以下になったとき、上記水貯留槽に所定量の水を補給する水補給装置を備えたことを特徴とする請求項１１記載の蒸気タービンシステム。

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