JP5400263B2 - 空冷復水器 - Google Patents

Description

本発明は、空気により蒸気を凝縮する空冷復水器に関する。

空冷復水器は、互いに並行に配設された管（パイプ）要素を含んで構成されていることは周知である。互いに並行に配設された管要素は、いわゆる管束であり、凝縮される蒸気が供給される。この際、このような管束の全２列は、一般的に、切妻状に鋭角で相互に傾斜を有するように配設されている。これを側面から見ると、三角形の輪郭を形成しており、そのベースには、管束に空気を供給するファンが設けられている。ファンは、蒸気と空気との熱交換が行われるように、蒸気よりも冷たい空気を管束へ送風する。これによって、管束では、全管の内側で蒸気を凝縮（復水）するようになる。

しかし、このような三角形状の構造を有する空冷復水器は、高い冷却性能が要求される場合、大空間且つ非常に高い設置高さを必要とするため、複雑な基礎構造を必要とする。加えて、このような空冷復水器は、蒸気を全ての管束に対して均一に分布させることが困難である。

したがって、本発明の課題は、小空間に設置することができ、費用効果に優れ、管束に蒸気を均一に分布させることができると共に、経済性に優れ、高冷却性能を備えた空冷復水器を提供することにある。

このような課題を解決する本発明の空冷復水器は、蒸気供給管と、凝縮される蒸気が供給される少なくとも１つの管束と、凝縮された蒸気を排水する凝縮水ドレインと、前記管束の外表面に空気を供給するファンと、を含んで構成された空冷復水器であって、前記管束が、前記ファンよりも下方位置で、前記空冷復水器の側壁（１８）に前記ファンの直径に応じた規模で配列されたことを特徴とする。

管束を側壁に側方配列することにより、第１に、空冷復水器の設置高さが明らかに減少する。第２に、管束の重量は、空冷復水器の設置高さが低減することで、その比較的低い設置高さに従って、空冷復水器全体の支持構造を軽量化することができるので、経済的に有利である。さらに、空冷復水器の側壁における管束の配列は、前述した三角形状の構造がカバーできる管束の面積よりも大きな面積を提供することを可能にする。従って、設置に小空間を要求する空冷復水器の高冷却性能を達成することができる。

この場合、前記管束が、前記空冷復水器の上部から下部にかけて鉛直方向に延設されて、前記空冷復水器の全側面を取り囲む円形構造の閉じたジャケットを形成するとよい。これによれば、空冷復水器の底部上の全ジャケット面を管束用に用いることができるとともに、管束に対して均一な空気流れを提供することができるので好ましい。

また、前記管束は、前記側壁の鉛直方向に対して、±３０°の範囲で傾斜しているとよい。例えば、管束が−３０°の傾斜角度を有していれば、その管束が形成する構造は、空冷復水器の下部（底部）の断面積が上部（頂部）の断面積よりも小さい漏斗形状になる。これによれば、空冷復水器の基礎構造よりも大きな直径を有するファンの設置を可能にする。従って、空冷復水器が最小の基礎構造を有する場合であっても、可能な限り大きなサイズのファンを提供することができ、空冷復水器の最大空冷性能を達成することができるようになる。この±３０°の角度範囲は、空冷復水器のフレーム構造を安定設計するために必要なその他の構造を比較的少なくするので、費用効果に優れた安価なフレーム構造を提供することができる。

また、本発明の空冷復水器は、前記蒸気供給管に接続されて供給される蒸気を上方へ案内する少なくとも１つの上昇管と、前記管束に接続されて上昇管から分配された蒸気が供給される、前記空冷復水器の上部領域に設けられて前記管束に接続された分配室と、をさらに含んで構成され、凝縮される蒸気が、前記上昇管を介して前記分配室に導かれて前記管束へ案内されるようにするとよい。これによれば、熱膨張が、上昇管と管束との間の温度差によって、本発明のような上昇管がなく、蒸気が直接管束に供給される構造の空冷復水器よりも、良好に補償される。このような縦断面Ｕ字形状を有する構造は、弾力性をもった比較的大きな変形を許容する。なお、前記上昇管は、前記管束毎にそれぞれ独立して複数本を設けるようにしてもよい。

さらに、本発明の空冷復水器は、前記管束の下部に設けられた凝縮水収集室から供給された残存する蒸気を凝縮する残存蒸気上昇管をさらに含んで構成されることを特徴とする。残存蒸気上昇管は、凝縮水収集室における凝縮水から、蒸気及び不活性ガスを分離するものである。

さらにまた、本発明の空冷復水器は、前記残存蒸気上昇管の上端部から供給された凝縮されていない蒸気を排気する残存蒸気排気管をさらに含んで構成される。

さらにまた、本発明の空冷復水器では、前記管束の外側が密閉されているとよい。これによれば、ファンからの空気が、管束の外側（外表面又は管周囲）に対して確実に供給されるようになる。

さらにまた、本発明の空冷復水器は、前記ファンにディフューザ（１９）が設けられていることを特徴とする。これによりファンの空気供給率が向上する。

以下、添付図面に基づき本発明を説明する。図１及び図２に示したように、本発明の一実施形態に係る空冷復水器１において、蒸気は、蒸気の供給管２を介して供給される。この際、蒸気は、上昇管３を通じて上方へ流れ、複数の分配管４を介して、それぞれに接続された分配室５へと分配される。図２では、上昇管３を１本として示しているが、これは複数本設ける構成であってもよい。また、図２では、分配管４を単に図式的に示している。従って、分配管４を扇状にしたり、分配室５へ向かう複数の管に分割して設けるようにしてもよい。

分配室５は、空冷復水器の上部領域に配置している。分配室５の下方には、図中において符合６で示した管束が配設されている。この１以上の管束は、側壁１８毎にファンの直径に応じて設けられている。管束内の熱い蒸気は、管周囲を流れる空気との熱交換によって凝縮（復水）される。

管束内で凝縮された液体（凝縮水）は、管束に沿って下に流れ、管束の下部に設けられた凝縮水収集室７に集められる。この凝縮水収集室７には、空冷復水器の外部まで延設された凝縮水ドレイン２０が設けられており、ここを通じて凝縮された蒸気の凝縮水が排水される。

残留する残存蒸気（凝縮されなかった蒸気）と不活性ガスは、凝縮水収集室７から残存蒸気上昇管８に導かれ、上方へと案内される。このように、管束６は管束のプライマリ部（primary part）を形成し、残存蒸気上昇管８は管束のセカンダリ部（secondary part）を形成する。このセカンダリ部８は、管束６と同様に管束の一部を形成することは明らかである。

空気流１２が、プライマリ部６の周囲を流れると同時にセカンダリ部８の周囲をも流れることで、セカンダリ部８内の上昇する残存蒸気の一部が凝縮されるようになる。この凝縮された残存蒸気の一部は、凝縮水として凝縮水収集室７に戻り、不活性ガスを含む凝縮されなかった残存蒸気は、セカンダリ部８の上端部に設けられた残存蒸気室９に到達する。残存蒸気室９の残存蒸気及び不活性ガスは、図１に点線で示した残存蒸気排気管１０を介して空冷復水器１から排気される。

セカンダリ部８は、空冷復水器１のあらゆる管束に設けることができる。これに応じて、空冷復水器には複数の残存蒸気室９を備えさせて、そこから残存蒸気を空冷復水器の外部へと排気させることができる。この場合、それぞれの残存蒸気室９に設けられた残存蒸気排気管１０を相互に連結すると好ましい。

図１、図２に示した本発明の一実施形態による空冷復水器１では、管束を側壁１８に設けている。複数の側壁１８は、図示したように、空冷復水器１の上部から下部にかけて鉛直方向に延設されて、多角形状（図では六角形状）に配列されており、空冷復水器１の全側面を取り囲む閉じたジャケット１３を形成する。このような側壁１８の配列は隣接する側壁の繰り返しであり、これによって空冷復水器１の対照的な構造が達成される。そして、本発明の一実施形態による、このような対象構造によれば、ファン１１によって、全ての側壁１８を介した均一な空気の流路が形成されるようになる。ジャケット１３の多角形構造は、その内側における角（側壁１８と側壁１８とがなす角）を丸めた構造を採用することもできる。すなわち、空冷復水器１の平面図において、ジャケット１３の内壁を、ほぼ円形構造にすることもできる。この構造によれば、管束６に対して均一な空気流れを提供することが可能となるので好ましい。なお、本発明の一実施形態では、ファン１１の吸い込み効果を高めるために、空冷復水器１にディフューザ１９を設けている。

本発明の他の実施形態を図３に示す。図３では、六角形状の空冷復水器１を示しているが、図１及び図２に示した実施形態と異なり、空冷復水器に蒸気を供給する上昇管を備えていない。本実施形態では、蒸気は、空冷復水器の上部から直接供給され、それぞれの分配室５から管束（図示略）へと案内される。これは、空冷復水器の上部領域に、なんらかの工業装置に接続された蒸気供給管を設ける装置構成の場合に有利である。この構成にすれば、空冷復水器１の下部領域まで迂回させる蒸気供給管のルートが不要となるからである。

本発明の一実施形態に係る空冷復水器の正面図。 図１に示した実施形態に係る空冷復水器のＡ−Ａ線平断面図。 本発明の他の実施形態に係る空冷復水器の斜視図。

符号の説明

１ 空冷復水器
２ 蒸気供給管
３ 上昇管
４ 分配管
５ 分配室
６ 管束
７ 凝縮水収集室
８ 残存蒸気上昇管
９ 残存蒸気室
１０ 残存蒸気排気管
１８ 側壁
１１ ファン（送風機）
１３ ジャケット
２０ 凝縮水ドレイン

Claims (5)

1. 蒸気供給管（２）と、凝縮される蒸気が供給される複数の管束（６）と、凝縮された蒸気を排水する凝縮水ドレイン（２０）と、前記管束（６）の外表面に空気を供給するファン（１１）と、を含んで構成され、空気によって蒸気を凝縮する空冷復水器（１）であって、
   前記管束（６）が、前記ファン（１１）よりも下方位置で、前記空冷復水器（１）の側壁（１８）に前記ファン（１１）の直径に応じた規模で配列され、前記凝縮される蒸気を上方から下方へ通すように前記空冷復水器（１）の上部から下部にかけて鉛直方向に延設されて、前記空冷復水器（１）の全側面を取り囲む円形構造の閉じたジャケット（１３）を形成すると共に、
   前記蒸気供給管（２）に接続されて供給される蒸気を、前記管束（６）毎にそれぞれ独立して上方へ案内する複数の上昇管（３）と、前記管束（６）に接続されて上昇管（３）から分配された蒸気が供給される、前記空冷復水器（１）の上部領域に設けられて前記管束（６）に接続された複数の分配室（５）と、前記上昇管（３）と前記分配室（５）とを接続する複数の扇状の分配管（４）と、をさらに含んで構成され、凝縮される蒸気が、前記上昇管（３）及び前記分配管（４）を介して前記分配室（５）に導かれて前記管束（６）へ案内される、
   ことを特徴とする空冷復水器（１）。
2. 前記管束（６）は、前記側壁（１８）の鉛直方向に対して、±３０°の範囲で傾斜していることを特徴とする請求項１に記載の空冷復水器（１）。
3. 前記管束（６）の下部に設けられた凝縮水収集室（７）から供給された残存する蒸気を凝縮する残存蒸気上昇管（８）をさらに含んで構成されたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の空冷復水器（１）。
4. 前記残存蒸気上昇管（８）の上端部から供給された凝縮されていない蒸気を排気する残存蒸気排気管（１０）をさらに含んで構成されたことを特徴とする請求項３に記載の空冷復水器（１）。
5. 前記ファン（１１）にはディフューザ（１９）が設けられていることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の空冷復水器（１）。

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