JP5960297B2

JP5960297B2 - 復水器

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Publication number: JP5960297B2
Application number: JP2015002668A
Authority: JP
Inventors: 尚教永井; 賢平岡
Original assignee: Mitsubishi Hitachi Power Systems Ltd
Current assignee: Mitsubishi Power Ltd
Priority date: 2015-01-08
Filing date: 2015-01-08
Publication date: 2016-08-02
Anticipated expiration: 2030-11-29
Also published as: JP2015096802A

Description

この発明は、復水器に関し、さらに詳しくは、蒸気の凝縮効率を向上できる復水器に関する。

発電プラントの復水器は、複数の細管を束ねて成る細管ブロックと、この細管部を収容するハウジングとを備えている。そして、復水器は、タービンの排気室等からの蒸気をハウジング内に導入し、この蒸気と細管内を流れる冷媒との間で熱交換させて凝縮水を生成している。

ここで、復水器のハウジング内では、蒸気がハウジングの内壁面に沿って流れ易いため、細管ブロックとハウジングの内壁面との隙間を通る蒸気の流れが高速となる。すると、蒸気流れの高速領域が局所的に発生して、蒸気の凝縮効率が低下するおそれがある。

なお、蒸気の凝縮効率を向上させることを課題とした従来の復水器には、特許文献１〜４に記載される技術が知られている。

特開２００８−２４１２１１号公報特開２００２−３６４９８８号公報特開２００４−１００９８６号公報特開２００２−１９５７８６号公報

この発明は、蒸気の凝縮効率を向上できる復水器を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、この発明にかかる復水器は、蒸気の流路となるハウジングと、複数の細管を束ねて成ると共に前記細管の長手方向と前記蒸気の流れ方向とを交差させつつ前記ハウジングに収容される細管ブロックとを備え、前記ハウジング内を流れる蒸気と前記細管内を流れる冷媒との間で熱交換させて凝縮水を生成する復水器であって、前記蒸気の流れ方向に対向して相互に所定の隙間をあけつつ並列に配置されると共に前記ハウジングの内壁面との間に所定の隙間をあけて配置される複数の前記細管ブロックと、前記細管ブロックよりも蒸気の上流側に配置され、蒸気の上流側から下流側に向かって蒸気の流路を絞ると共に蒸気を前記ハウジング内の中央部にガイドするガイド部とを備え、且つ、前記ハウジングが矩形状の流路断面をもつ蒸気流入口を有すると共に、前記ガイド部が前記蒸気流入口の隅部に配置されることを特徴とする。

この発明にかかる復水器では、細管ブロックとハウジングの内壁面との隙間を流れる蒸気が、ダミー部材にあたって減速する。したがって、蒸気が高速となり易いハウジングの内壁面沿いの領域に、ダミー部材が配置されることにより、蒸気の局所的な高流速域が減少する。これにより、細管ブロックを通過する蒸気の流速が均一化されて、蒸気の凝縮効率が向上する利点がある。

図１は、この発明の実施例１にかかる復水器を示す斜視図である。図２は、図１に記載した復水器を示すＡ視断面図である。図３は、図１に記載した復水器の作用を示す説明図である。図４は、この発明の実施例２にかかる復水器を示す説明図である。図５は、この発明の実施例３にかかる復水器を示す説明図である。図６は、この発明の実施例４にかかる復水器を示す説明図である。図７は、この発明の実施例５にかかる復水器を示す説明図である。図８は、この発明の実施例６にかかる復水器を示す説明図である。図９は、図８に記載した復水器を示すＢ−Ｂ視断面図である。図１０は、図８に記載した復水器のガイド部を示す説明図である。図１１は、復水器の蒸気整流構造を備えるタービンを示す説明図である。図１２は、復水器を有する原子力発電プラントを示す説明図である。

以下、この発明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。また、この実施の形態の構成要素には、発明の同一性を維持しつつ置換可能かつ置換自明なものが含まれる。また、この実施の形態に記載された複数の変形例は、当業者自明の範囲内にて任意に組み合わせが可能である。

［原子力発電プラント］
図１２は、復水器を有する原子力発電プラントを示す説明図である。同図は、加圧水型原子炉（ＰＷＲ：Pressurized Water Reactor）を備える原子力発電プラントを示している。

この原子力発電プラント１では、原子炉格納容器１１内に、原子炉１２および蒸気発生器１３が格納される（図１２参照）。また、原子炉１２の出口側と蒸気発生器１３の入口側とが第一冷却水配管１４を介して相互に接続され、また、蒸気発生器１３の出口側と原子炉１２の入口側とが第二冷却水配管１５を介して相互に接続される。また、第一冷却水配管１４に加圧器１６が設けられ、また、第二冷却水配管１５に冷却水ポンプ１５ａが設けられる。

原子炉１２は、加圧水型原子炉である。この原子炉１２は、燃料（原子燃料）として低濃縮ウランまたはＭＯＸ（Mixed OXide）を使用し、また、一次冷却水および中性子減速材として軽水を使用する。また、原子炉１２は、燃料により一次冷却水を加熱して高温高圧水を生成する。このとき、炉心部における一次冷却水の沸騰を抑制するために、加圧器１６が一次冷却水を１５０〜１６０気圧程度の高圧状態に維持する。これにより、炉心全体にわたって沸騰しない高温高圧の一次冷却水が生成される。原子炉１２は、この高温高圧の一次冷却水を第一冷却水配管１４を介して蒸気発生器１３に供給する。

蒸気発生器１３は、原子炉１２からの一次冷却水を用いて二次冷却水を加熱し、蒸気を発生させる。また、蒸気発生器１３は、二次冷却水との熱交換により冷却された一次冷却水を、第二冷却水配管１５を介して原子炉１２に還流する。これにより、一次冷却水が原子炉１２と蒸気発生器１３との間を循環する。

また、蒸気発生器１３は、第三冷却水配管１８を介して蒸気タービン１７に接続される。蒸気タービン１７は、高圧タービン１９および低圧タービン２０を有し、これらのタービン１９、２０のロータを介して発電機２１に連結される。また、高圧タービン１９と低圧タービン２０との間には、湿分分離加熱器２２が配置される。そして、高圧タービン１９の入口部が第三冷却水配管１８を介して蒸気発生器１３の出口部に接続され、また、高圧タービン１９の出口部が低温再熱管２４を介して湿分分離加熱器２２の入口部に接続される。また、低圧タービン２０の入口部が高温再熱管２５を介して湿分分離加熱器２２の出口部に接続され、低圧タービン２０の出口部が復水器２６に接続される。

蒸気タービン１７は、蒸気発生器１３からの蒸気（二次冷却水）の熱エネルギーにより駆動トルクを発生して、ロータを介して発電機２１に出力する。これにより、発電機２１が駆動されて電力を発生する。具体的には、蒸気発生器１３からの蒸気が高圧タービン１９に供給されて、高圧タービン１９が駆動される。また、高圧タービン１９からの蒸気が湿分分離加熱器２２を介して低圧タービン２０に供給されて、低圧タービン２０が駆動される。そして、高圧タービン１９および低圧タービン２０に連結されたロータが回転して、発電機２１が駆動される。これにより、蒸気発生器１３からの蒸気が用いられて、発電が行われる。

復水器２６は、蒸気タービン１７からの蒸気（二次冷却水）と冷媒（例えば、海水）とを熱交換させて蒸気を凝縮させる。この復水器２６は、取水管２７および排水管２８と、循環水ポンプ２９とを有する。また、復水器２６は、循環水ポンプ２９で冷媒を汲み上げて取水管２７から取り込み、この冷媒で蒸気タービン１７からの蒸気を冷却して凝縮する。また、復水器２６は、熱交換後の冷媒を排水管２８から排出する。

また、復水器２６は、第四冷却水配管３０を介して脱気器３１に接続される。この第四冷却水配管３０には、復水ポンプ３２および低圧給水加熱器３３が設けられる。また、脱気器３１が、第五冷却水配管３４を介して蒸気発生器１３に接続される。この第五冷却水配管３４には、給水ポンプ３５および高圧給水加熱器３６が設けられる。

脱気器３１は、復水器２６からの凝縮水を脱臭処理する。例えば、脱気器３１は、凝縮水から溶存酸素や不凝結ガス（アンモニアガス）などの不純物を除去する。低圧給水加熱器３３は、低圧タービン２０から抽気した低圧蒸気を用いて、復水器２６からの凝縮水を加熱し、第四冷却水配管３０を介して脱気器３１に送る。高圧給水加熱器３６は、高圧タービン１９から抽気した高圧蒸気を用いて、脱気器３１からの凝縮水を加熱し、第五冷却水配管３４を介して蒸気発生器１３に供給する。これにより、二次冷却水が蒸気発生器１３と蒸気タービン１７との間を循環する。

［復水器］
図１は、この発明の実施例１にかかる復水器を示す斜視図である。同図は、復水器の内部構造を簡略化して示している。また、同図では、上方が鉛直上方に一致し、左右方向が水平方向に一致している。

この実施例１の復水器２６Ａは、ハウジング４１と、入口水室４２および出口水室４３と、熱交換部４４と、蒸気流入口４５および凝縮水出口（図示省略）とを備える（図１参照）。

ハウジング４１は、四角錐台の天井部４１１と長尺かつ箱型の底部４１２とを有する中空部材であり、底部４１２を鉛直下方にして配置される。

入口水室４２および出口水室４３は、冷媒（例えば、海水）の出入口となる水室である。入口水室４２は、一対の水室４２ａ、４２ｂを一組として構成され、ハウジング４１の底部４１２の長手方向（水平方向）の一端部に配置される。この入口水室４２は、ハウジング４１の内部に対して管板４２１を介して区画される。また、入口水室４２は、冷媒の取水管２７（図１２参照）に連通する。一方、出口水室４３は、一対の水室４３ａ、４３ｂを一組として構成され、ハウジング４１の底部４１２の長手方向の他端部に配置される。この出口水室４３は、ハウジング４１の内部に対して管板４３１を介して区画される。また、出口水室４３は、冷媒の排水管２８（図１２参照）に連通する。これにより、ハウジング４１の水平方向の両端部に、入口水室４２および出口水室４３がそれぞれ配置される。

熱交換部４４は、細管ブロック４４１と、支持部材４４２と、固定部材４４３とを有し、ハウジング４１に収容されて配置される。細管ブロック４４１は、複数の細管（冷却管）を束ねて構成される。この細管ブロック４４１は、一方の開口端部にて管板４２１を介して入口水室４２に連通し、他方の開口端部にて管板４３１を介して出口水室４３に連通する。これにより、入口水室４２と出口水室４３とが細管ブロック４４１を介して相互に連通する。支持部材４４２は、細管ブロック４４１を支持する板状部材あるいは枠状部材であり、細管ブロック４４１を挿通させる開口部を有する。この支持部材４４２は、ハウジング４１内に立設され、複数の固定部材４４３を介してハウジング４１の内壁に固定される。また、複数の支持部材４４２が、細管ブロック４４１の長手方向に所定間隔を隔てて配列され、その開口部に挿入された細管ブロック４４１を支持する。なお、この実施例１では、復水器２６Ａが一対の熱交換部４４ａ、４４ｂを有し、これらの熱交換部４４ａ、４４ｂが対応する入口水室４２ａ、４２ｂおよび出口水室４３ａ、４３ｂにそれぞれ連通して配置されている。

蒸気流入口４５は、タービン１７からの蒸気をハウジング４１に導入するための入口であり、ハウジング４１の天井部４１１に配置される。この実施例１では、ハウジング４１の天井部４１１が四角錐台形状を有し、この四角錐台の頂部に蒸気流入口４５が形成されている。また、蒸気流入口４５が低圧タービン２０の出口部（仕事後の蒸気の出口部）に接続されている。凝縮水出口（図示省略）は、ハウジング４１内で生成された凝縮水の出口である。この凝縮水出口は、第四冷却水配管３０（図１２参照）を介して脱気器３１に接続される。

この復水器２６Ａでは、冷媒が、取水管２７から入口水室４２に導入され、熱交換部４４の細管ブロック４４１を通ってハウジング４１内を長手方向（水平方向）に通過し、出口水室４３から排水管２８を介して排出される。また、タービン１７からの蒸気が、蒸気流入口４５からハウジング４１に導入されて、ハウジング４１内を上方から下方（鉛直方向）に向かって流れる。このとき、蒸気が、熱交換部４４を通過し、細管ブロック４４１内の冷媒と熱交換して凝縮水となる。そして、この凝縮水が凝縮水出口から第四冷却水配管３０を介して排出される。なお、この実施例１では、冷媒として海水が用いられている。

［復水器の蒸気整流構造］
図２は、図１に記載した復水器を示すＡ視断面図である。図３は、図１に記載した復水器の作用を示す説明図である。これらの図は、復水器２６Ａの蒸気整流構造およびその作用を示している。また、これらの図では、上方が鉛直上方に一致し、左右方向が水平方向に一致している。

上記のように、この実施例１の復水器２６Ａは、一対の熱交換部４４ａ、４４ｂを有する（図１および図２参照）。また、これらの熱交換部４４ａ、４４ｂが、細管の長手方向を揃えてハウジング４１の底部４１２に収容される。このとき、各熱交換部４４ａ、４４ｂの細管ブロック４４１ａ、４４１ｂが、その長手方向（水平方向）とハウジング４１内における蒸気の流れ方向（鉛直方向）とを交差させて配置される。具体的には、細管の長手方向に垂直な断面視（Ａ視断面）にて、細管ブロック４４１ａ、４４１ｂが、ハウジング４１の蒸気流入口４５の鉛直下方に配置されて蒸気の流路上に位置し、また、細管ブロック４４１ａ、４４１ｂの長手方向および幅方向が、蒸気流入口４５の中心軸（図示省略）に対して左右対称に配置される。また、これらの細管ブロック４４１ａ、４４１ｂが、相互に所定の隙間ｇ１をあけつつ水平方向に配置される。したがって、これらの細管ブロック４４１ａ、４４１ｂが、ハウジング４１内における蒸気に流れ方向に対向して相互に並列に配置される。また、各細管ブロック４４１ａ、４４１ｂが、ハウジング４１の内壁面との間に所定の隙間ｇ２をあけて配置される。これにより、タービン１７（２０）からの蒸気が、隣り合う細管ブロック４４１ａ、４４１ｂの隙間ｇ１ならびに各細管ブロック４４１ａ、４４１ｂとハウジング４１の内壁面との隙間ｇ２を通って左右対称に流れる。

なお、この実施例１では、１つの熱交換部４４ａ（４４ｂ）が一対の細管ブロック４４１_１ａ、４４１_２ａ（４４１_１ｂ、４４１_２ｂ）を有している（図２参照）。また、これらの細管ブロック４４１_１ａ、４４１_２ａ（４４１_１ｂ、４４１_２ｂ）が、細管の長手方向をハウジング４１の長手方向に向けつつ鉛直方向に隣り合い、相互に所定の隙間をあけて配置されている。また、１つの支持部材４４２ａ（４４２ｂ）に対して、一対の細管ブロック４４１_１ａ、４４１_２ａ（４４１_１ｂ、４４１_２ｂ）が挿通する。そして、複数の支持部材４４２ａ（４４２ｂ）が細管ブロック４４１_１ａ、４４１_２ａ（４４１_１ｂ、４４１_２ｂ）の長手方向に配置されて、細管ブロック４４１_１ａ、４４１_２ａ（４４１_１ｂ、４４１_２ｂ）を支持する。また、これらの支持部材４４２ａ（４４２ｂ）が複数の固定部材４４３を介してハウジング４１の内壁面（内側側面および内側底面）に固定される。そして、これらの細管ブロック４４１_１ａ、４４１_２ａ（４４１_１ｂ、４４１_２ｂ）が対応する入口水室４２ａ（４２ｂ）および出口水室４３ａ（４３ｂ）にそれぞれ連通する（図１参照）。

また、この復水器２６Ａは、複数のダミー部材５１ａ、５１ｂを備える（図１および図２参照）。これらのダミー部材５１ａ、５１ｂは、例えば、ステンレススチール製の棒状部材あるいは管状部材である。また、ダミー部材５１ａ（５１ｂ）は、隣り合う細管ブロック４４１ａ、４４１ｂの隙間ｇ１を流れる蒸気の流路上、ならびに、細管ブロック４４１ａ（４４１ｂ）とハウジング４１の内壁面との隙間ｇ２を流れる蒸気の流路上に、それぞれ配置される。

例えば、この実施例１では、復水器２６Ａが一対の熱交換部４４ａ、４４ｂを備え、１つの熱交換部４４ａ（４４ｂ）が一対の細管ブロック４４１_１ａ、４４１_２ａ（４４１_１ｂ、４４１_２ｂ）をそれぞれ有している（図２参照）。そして、１つの細管ブロック４４１_１ａ（４４１_２ａ、４４１_１ｂ、４４１_２ｂ）が４本のダミー部材５１ａ（５１ｂ）をそれぞれ有している。具体的には、細管の長手方向に垂直な断面視（Ａ視断面図）にて、細管ブロック４４１_１ａ（４４１_２ａ、４４１_１ｂ、４４１_２ｂ）が略矩形断面を有し、その１つの側面を蒸気の流れ方向上流側に向けて配置されている。また、４本のダミー部材５１ａ（５１ｂ）がこの細管ブロック４４１_１ａ（４４１_２ａ、４４１_１ｂ、４４１_２ｂ）の四隅の近傍にそれぞれ配置されている。言い換えると、細管ブロック４４１_１ａ（４４１_２ａ、４４１_１ｂ、４４１_２ｂ）の側面のうち蒸気の流れ方向上流側に向かって前側の側面の左右近傍および後側の側面の左右近傍に、ダミー部材５１ａ（５１ｂ）がそれぞれ配置されている。このため、ハウジング４１の内壁面沿いの隙間ｇ２では、合計４本のダミー部材５１ａ（５１ｂ）が蒸気の流れ方向に沿って縦列に配置されている。このとき、４本のダミー部材５１ａ（５１ｂ）が、細管ブロック４４１_１ａ、４４１_２ａ（４４１_１ｂ、４４１_２ｂ）の側面に沿って配列されている。また、隣り合う細管ブロック４４１_１ａ、４４１_１ｂ（４４１_２ａ、４４１_２ｂ）の隙間ｇ１では、２本を一組としたダミー部材５１ａ、５１ｂが蒸気の流れ方向に直交する方向に所定間隔をあけて配置され、また、４組のダミー部材５１ａ、５１ｂが蒸気の流れ方向に沿って配置されている。また、これらのダミー部材５１ａ（５１ｂ）が、隙間ｇ１（隙間ｇ２）の中央よりも細管ブロック４４１_１ａ、４４１_２ａ（４４１_１ｂ、４４１_２ｂ）寄りに配置されている。

また、ダミー部材５１ａ（５１ｂ）は、熱交換部４４ａ（４４ｂ）の支持部材４４２ａ（４４２ｂ）を補強する補強部材を兼ねる（図１および図２参照）。例えば、この実施例１では、複数の支持部材４４２ａ（４４２ｂ）が細管の長手方向に配列されて細管ブロック４４１ａ（４４１ｂ）を支持し、ロッド状のダミー部材５１ａ（５１ｂ）がこれらの支持部材４４２ａ（４４２ｂ）を貫通して補強している。また、４本のダミー部材５１ａ（５１ｂ）が１つの細管ブロック４４１_１ａ（４４１_２ａ、４４１_１ｂ、４４１_２ｂ）の四隅を囲んで配置されることにより、細管ブロック４４１_１ａ（４４１_２ａ、４４１_１ｂ、４４１_２ｂ）の周囲が強固に補強されている。

この復水器２６Ａでは、タービン１７（２０）からの蒸気が、蒸気流入口４５からハウジング４１に流入し、各細管ブロック４４１ａ、４４１ｂにて細管を流れる冷媒と熱交換して凝縮水となる（図３参照）。その後に、この凝縮水が、ハウジング４１の底部４１２にある凝縮水出口（図示省略）から回収されて、二次冷却水として再利用される。

ここで、ハウジング４１の内壁面沿いの領域には、局所的な蒸気の高流速域が発生する。この点において、この復水器２６Ａでは、細管ブロック４４１ａ（４４１ｂ）とハウジング４１の内壁面との隙間ｇ２にダミー部材５１ａ（５１ｂ）が配置されるので、ダミー部材５１ａ（５１ｂ）が抵抗体として機能して、この隙間ｇ２における蒸気流れを減速させる。これにより、ハウジング４１の内壁面沿いにおける細管ブロック４４１ａ、４４１ｂのエロージョンが抑制される。同時に、ダミー部材５１ａ（５１ｂ）が邪魔体として機能して、この隙間ｇ２における蒸気流れを拡散させる。これにより、この隙間ｇ２における蒸気の滞留時間が増加して、蒸気の凝縮効率が向上する。

また、隣り合う細管ブロック４４１ａ、４４１ｂの隙間ｇ１にダミー部材５１ａ、５１ｂが配置されるので、ダミー部材５１ａ、５１ｂが邪魔体として機能して、この隙間ｇ１における蒸気流れを拡散させる。これにより、この隙間ｇ１における蒸気の滞留時間が増加して、蒸気の凝縮効率が向上する。

また、水平方向（蒸気の流れ方向に交差する方向）に隣り合う細管ブロック４４１_１ａ、４４１_１ｂ（４４１_２ａ、４４１_２ｂ）の隙間ｇ１、ならびに、鉛直方向（蒸気の流れ方向）に隣り合う細管ブロック４４１_１ａ、４４１_２ａ（４４１_１ｂ、４４１_２ｂ）の隙間では、蒸気の渦が成長し易い。したがって、この位置にダミー部材５１ａ、５１ｂが配置されることにより、蒸気の渦が拡散されて小さくなり、蒸気流れが整流される。これにより、細管ブロック４４１ａ、４４１ｂ周りの蒸気流れが安定して、蒸気の凝縮効率が効果的に向上する。

さらに、細管ブロック４４１ａ、４４１ｂとハウジング４１の内壁面との隙間ｇ２および隣り合う細管ブロック４４１ａ、４４１ｂの隙間ｇ１の双方に、ダミー部材５１ａ、５１ｂが配置されることにより、細管ブロック４４１ａ、４４１ｂ周りの蒸気流れが拡散される。これにより、細管ブロック４４１ａ、４４１ｂ周りにおける蒸気の滞留時間が増加して、蒸気の凝縮効率が向上する。

図４は、この発明の実施例２にかかる復水器を示す説明図である。同図は、図１に記載した実施例１の復水器２６Ａの変形例を示している。同図において、実施例１の復水器２６Ａと同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。

図１の復水器２６Ａでは、上記のように、隣り合う細管ブロック４４１ａ、４４１ｂの隙間ｇ１および細管ブロック４４１ａ、４４１ｂとハウジング４１の内壁面との隙間ｇ２の双方に、ダミー部材５１ａ、５１ｂが配置されている（図２参照）。

これに対して、この実施例２の復水器２６Ｂでは、細管ブロック４４１ａ（４４１ｂ）とハウジング４１の内壁面との隙間ｇ２のみに、ダミー部材５１ａ（５１ｂ）が配置されても良い（図４参照）。かかる構成としても、ハウジング４１の内壁面沿いにおける細管ブロック４４１ａ、４４１ｂのエロージョンを抑制でき、また、蒸気の凝縮効率を向上できる。

図５は、この発明の実施例３にかかる復水器を示す説明図である。同図は、図１に記載した実施例１の復水器２６Ａとは異なる蒸気整流構造を有している。同図において、上記した実施例１の復水器２６Ａと同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。

図１の復水器２６Ａでは、隣り合う細管ブロック４４１ａ、４４１ｂの隙間ｇ１と、細管ブロック４４１ａ、４４１ｂとハウジング４１の内壁面との隙間ｇ２との関係に限定がない（図１および図２参照）。例えば、図２の構成では、隙間ｇ１が隙間ｇ２よりも大きく設定されている（ｇ１＞ｇ２）。また、これらの隙間ｇ１および隙間ｇ２には、ダミー部材５１ａ、５１ｂが配置されている。

これに対して、この実施例３の復水器２６Ｃでは、細管ブロック４４１ａ、４４１ｂとハウジング４１の内壁面との隙間ｇ２が、隣り合う細管ブロック４４１ａ、４４１ｂの隙間ｇ１よりも大きく設定される（ｇ１＜ｇ２）（図５参照）。例えば、この実施例３の復水器２６Ｃでは、実施例１の復水器２６Ａと比較して、左右の細管ブロック４４１ａ、４４１ｂがハウジング４１の中央部に寄せられて、その隙間ｇ１が狭められている。一方で、各細管ブロック４４１ａ、４４１ｂがハウジング４１の左右の内壁面から遠ざけられて、その隙間ｇ２が広げられている。これにより、隙間ｇ２における蒸気の流路断面積が、隙間ｇ１における蒸気の流路断面積よりも大きくなっている。また、隣り合う細管ブロック４４１ａ、４４１ｂとハウジング４１の内壁面との位置関係が蒸気の流れ方向に対して左右対称となっている。また、隙間ｇ１と隙間ｇ２との比ｇ２／ｇ１がｇ２／ｇ１＝２．０に設定されている。なお、この実施例３の復水器２６Ｃは、これらの隙間ｇ１および隙間ｇ２に、図１の復水器２６Ａのようなダミー部材５１ａ（５１ｂ）を備えていない。

かかる構成では、隣り合う細管ブロック４４１ａ、４４１ｂの隙間ｇ１が細管ブロック４４１ａ（４４１ｂ）とハウジング４１の内壁面との隙間ｇ２よりも大きい（ｇ１＜ｇ２）ので、ハウジング４１の内壁面に沿って流れる蒸気の流速が緩和される。これにより、ハウジング４１の内壁面沿いにおける細管ブロック４４１ａ、４４１ｂのエロージョンが抑制される。

なお、この実施例３の復水器２６Ｃでは、隙間ｇ１が隣り合う細管ブロック４４１ａ、４４１ｂ間の距離を意味し、隙間ｇ２が細管ブロック４４１ａ（４４１ｂ）とハウジング４１の内壁面との距離を意味する。また、これらの隙間ｇ１および隙間ｇ２が細管の長手方向にほぼ一様となっている。また、隙間ｇ１および隙間ｇ２における蒸気の流路断面積が、隙間ｇ１および隙間ｇ２に比例した大きさとなっている。

図６は、この発明の実施例４にかかる復水器を示す説明図である。同図は、図５に記載した実施例３の復水器２６Ｃの変形例を示している。同図において、上記した実施例３の復水器２６Ｃと同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。

実施例３の復水器２６Ｃでは、細管ブロック４４１ａ、４４１ｂとハウジング４１の内壁面との隙間ｇ２が、隣り合う細管ブロック４４１ａ、４４１ｂの隙間ｇ１よりも大きく設定される（図５参照）。しかし、これらの隙間ｇ１および隙間ｇ２には、図１の復水器２６Ａのようなダミー部材５１ａ、５１ｂが配置されていない。

これに対して、この実施例４の復水器２６Ｄは、実施例３の復水器２６Ｃにおいて、さらに、細管ブロック４４１ａ（４４１ｂ）とハウジング４１の内壁面との隙間ｇ２にダミー部材５１ａ（５１ｂ）を備える（図６参照）。かかる構成では、隙間ｇ１および隙間ｇ２の関係が適正化され（ｇ１＜ｇ２）、さらに、隙間ｇ２にダミー部材５１ａ（５１ｂ）が配置されるので、ハウジング４１の内壁面に沿って流れる蒸気の流速が効果的に緩和される。これにより、ハウジング４１の内壁面沿いにおける細管ブロック４４１ａ、４４１ｂのエロージョンが効果的に抑制される。

図７は、この発明の実施例５にかかる復水器を示す説明図である。同図は、図６に記載した実施例４の復水器２６Ｄの変形例を示している。同図において、上記した実施例４の復水器２６Ｄと同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。

この実施例５の復水器２６Ｅは、実施例４の復水器２６Ｄにおいて、さらに、隣り合う細管ブロック４４１ａ、４４１ｂの隙間ｇ１に、ダミー部材５１ａ、５１ｂを備える（図７参照）。かかる構成では、隙間ｇ１および隙間ｇ２の関係が適正化され（ｇ１＜ｇ２）、さらに、隙間ｇ１および隙間ｇ２にダミー部材５１ａ、５１ｂが配置されるので、隙間ｇ１および隙間ｇ２における蒸気流れが良好となり、蒸気の凝縮効率が向上する。

なお、この実施例５の復水器２６Ｅでは、一対の熱交換部４４ａ、４４ｂが合計４つの細管ブロック４４１_１ａ、４４１_２ａ、４４１_１ｂ、４４１_２ｂを有し、４本のダミー部材５１ａ（５１ｂ）が１つの細管ブロック４４１_１ａ（４４１_２ａ、４４１_１ｂ、４４１_２ｂ）の四隅を囲んで配置されている（図７参照）。このため、隙間ｇ１には、２本を１組としたダミー部材５１ａ、５１ｂが水平方向に配列され、また、４組のダミー部材５１ａ、５１ｂが蒸気の流れ方向に沿って鉛直方向に配列されている。

しかし、これに限らず、隙間ｇ１には、水平方向に１本のダミー部材のみが配置されても良い（図示省略）。かかる構成としても、同様の効果を得られる。

図８は、この発明の実施例６にかかる復水器を示す説明図である。図９は、図８に記載した復水器を示すＢ−Ｂ視断面図である。図１０は、図８に記載した復水器のガイド部を示す説明図である。これらの図は、図１に記載した実施例１の復水器２６Ａの変形例を示している。これらの図において、上記した実施例１の復水器２６Ａと同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。

この実施例６の復水器２６Ｆは、実施例１の復水器２６Ａにおいて、さらに、ガイド部５２を備える（図８〜図１０参照）。このガイド部５２は、細管ブロック４４１ａ、４４１ｂよりも蒸気の上流側に配置されて、蒸気をハウジング４１の中央部にガイドする部材である。ここで、ハウジング４１の中央部とは、ハウジング４１の内壁面沿いよりも内側の領域を意味する。かかる構成では、ガイド部５２が蒸気をハウジング４１の中央にガイドするので、ハウジング４１の内壁面に沿って流れる蒸気の流速が緩和される。これにより、ハウジング４１の内壁面沿いにおける細管ブロック４４１ａ、４４１ｂのエロージョンを抑制できる。

例えば、この実施例６の復水器２６Ｆでは、蒸気流入口４５が矩形の枠状形状を有し、ハウジング４１の頂部に配置されている。また、この蒸気流入口４５を介して、ハウジング４１とタービン１７（２０）とが接続されて、タービン１７（２０）からの蒸気がハウジング４１に流入している。また、ハウジング４１内では、蒸気が鉛直上方から下方に向かって流れている。

また、蒸気流入口４５の四隅に、ガイド部５２がそれぞれ配置されている。また、ガイド部５２が、三角形のフィン状部材から構成されている。また、ガイド部５２が、蒸気の下流側（鉛直下方）に向かってハウジング４１の中央部側に、その平面を傾斜させて配置されている。また、ガイド部５２が、蒸気流入口４５の開口断面積を蒸気の上流側から下流側に向かって狭めるように、その平面を傾斜させて配置されている。そして、ガイド部５２が蒸気をハウジング４１の中央にガイドすることにより、蒸気の流れがハウジング４１の壁面から剥離して、ハウジング４１の内壁面に沿う蒸気の流れが減速する。

なお、この実施例６の復水器２６Ｆでは、ガイド部５２が三角形のフィン状部材から成るが、ガイド部５２の形状および構造は、これに限定されない。例えば、ガイド部５２が蒸気を通過させる多孔部材から成り、その開口方向（孔からの蒸気の噴き出し方向）をハウジング４１の中央部に向けて配置されても良い（図示省略）。また、例えば、蒸気流入口４５が蒸気の上流側から下流側に向かって蒸気の流路を絞る（開口断面積を狭める）オリフィス構造を有しても良い（図示省略）。

また、この実施例６の復水器２６Ｆでは、蒸気流入口４５が４つのガイド部５２を有し、蒸気の流路断面を上流側から下流側に向かって八角形に狭める形状を有している（図１０参照）。しかし、これに限らず、蒸気流入口４５が円弧状端面のガイド部５２を有することにより、蒸気の流路断面を上流側から下流側に向かって円形あるいは楕円形に狭める形状を有してもよい（図示省略）。また、このとき、蒸気流入口４５の流路断面が細管ブロック４４１ａ、４４１ｂの長手方向に長尺となることが好ましい（図示省略）。

また、この実施例６の復水器２６Ｆは、隣り合う細管ブロック４４１ａ、４４１ｂの隙間ｇ１ならびに細管ブロック４４１ａ、４４１ｂとハウジング４１の内壁面との隙間ｇ２に、ダミー部材５１ａ、５１ｂを備えている（図８および図９参照）。かかる構成では、ダミー部材５１ａ、５１ｂとガイド部５２との相乗作用により、ハウジング４１の内壁面沿いにおける細管ブロック４４１ａ、４４１ｂのエロージョンが効果的に抑制される。しかし、これに限らず、これらのダミー部材５１ａ、５１ｂが省略されても良い（図示省略）。かかる構成としても、エロージョンの抑制効果が得られる。

図１１は、復水器の蒸気整流構造を備えるタービンを示す説明図である。同図は、図１に記載した実施例１の復水器２６Ａと、この復水器２６Ａの細管ブロック４４１ａ、４４１ｂの蒸気整流構造を備えるタービン１７（２０）との関係を示している。同図において、上記した実施例１の復水器２６Ａと同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。

実施例６の復水器２６Ｆは、細管ブロック４４１ａ、４４１ｂの蒸気整流構造として、蒸気をハウジング４１の中央にガイドするガイド部５２を蒸気流入口４５に備えている（図８〜図１０参照）。

しかし、これに限らず、タービン１７（２０）が、ガイド部５２の機能を有しても良い（図１１参照）。すなわち、タービン１７（２０）の排気ケーシング１７１が復水器２６Ａのハウジング４１との接続部（蒸気流入口４５）を絞った形状を有しても良い。かかる構成では、タービン１７（２０）からの蒸気が、復水器２６Ａのハウジング４１に流入するときに、排気ケーシング１７１によってハウジング４１内の中央部にガイドされる。これにより、ハウジング４１の内壁面に沿って流れる蒸気の流速が緩和されて、ハウジング４１の内壁面沿いにおける細管ブロック４４１ａ、４４１ｂのエロージョンが抑制される。

［効果］
以上説明したように、この復水器２６（２６Ａ）では、複数の細管ブロック４４１ａ、４４１ｂが蒸気の流れ方向に対向して相互に所定の隙間ｇ１をあけつつ並列に配置される（図１および図２参照）。また、細管ブロック４４１ａ、４４１ｂがハウジング４１の内壁面との間に所定の隙間ｇ２をあけて配置される。また、復水器２６は、細管ブロック４４１ａ（４４１ｂ）とハウジング４１の内壁面との隙間ｇ２を流れる蒸気の流路上にダミー部材５１ａ（５１ｂ）を備える。

かかる構成では、細管ブロック４４１ａ（４４１ｂ）とハウジング４１の内壁面との隙間ｇ２を流れる蒸気が、ダミー部材５１ａ（５１ｂ）にあたって減速する（図３参照）。したがって、蒸気が高速となり易いハウジング４１の内壁面沿いの領域に、ダミー部材５１ａ（５１ｂ）が配置されることにより、蒸気の局所的な高流速域が減少する。これにより、細管ブロック４４１ａ、４４１ｂを通過する蒸気の流速が均一化されて、蒸気の凝縮効率が向上する利点がある。

また、かかる構成では、ハウジング４１の内壁面沿いの隙間ｇ２における蒸気の流速を低減できるので、この隙間ｇ２に面する細管ブロック４４１ａ、４４１ｂのエロージョンを抑制できる利点がある。

また、この復水器２６（２６Ａ）では、上記の構成において、ダミー部材５１ａ（５１ｂ）が、隣り合う細管ブロック４４１ａ、４４１ｂの隙間ｇ１を流れる蒸気の流路上に配置される（図２参照）。かかる構成では、この隙間ｇ１を流れる蒸気が、ダミー部材５１ａ（５１ｂ）にあたって拡散される（図３参照）。これにより、この隙間ｇ１における蒸気流れが良好となり、蒸気の凝縮効率が向上する利点がある。

特に、隣り合う細管ブロック４４１ａ、４４１ｂの隙間ｇ１および細管ブロック４４１ａ、４４１ｂとハウジング４１の内壁面との隙間ｇ２の双方に、ダミー部材５１ａ、５１ｂが配置されることにより、細管ブロック４４１ａ、４４１ｂ周りの蒸気流れが良好となる。これにより、蒸気の凝縮効率が効果的に向上する利点がある。

また、この復水器２６（２６Ａ）は、上記の構成において、細管の長手方向に配列されて細管ブロック４４１ａ（４４１ｂ）を支持する複数の支持部材４４２ａ（４４２ｂ）を備える。そして、ダミー部材５１ａ（５１ｂ）がこれらの支持部材４４２ａ（４４２ｂ）の補強部材を兼ねる（図１および図２参照）。これにより、細管ブロック４４１ａ（４４１ｂ）の支持構造を補強できる利点がある。

また、この復水器２６（２６Ｄ、２６Ｅ）では、上記の構成において、隣り合う細管ブロック４４１ａ、４４１ｂの隙間ｇ１における蒸気の流路断面積が、細管ブロック４４１ａ（４４１ｂ）とハウジング４１の内壁面との隙間ｇ２における蒸気の流路断面積よりも小さい（図５〜図７参照）。かかる構成では、ハウジング４１の内壁面に沿って流れる蒸気の流速が緩和される。これにより、ハウジング４１内における蒸気流れが良好となり、蒸気の凝縮効率が向上する利点がある。また、かかる構成では、ハウジング４１の内壁面沿いの隙間ｇ２における細管ブロック４４１ａ、４４１ｂのエロージョンを抑制できる利点がある。

また、この復水器２６（２６Ｆ）では、上記の構成において、細管ブロック４４１ａ、４４１ｂよりも蒸気の上流側に配置されて蒸気をハウジング４１内の中央部にガイドするガイド部５２を備える（図８〜図１０参照）。かかる構成では、ガイド部５２が蒸気をハウジング４１の中央にガイドするので、ハウジング４１の内壁面に沿って流れる蒸気の流速が緩和される。これにより、ハウジング４１内における蒸気流れが良好となり、蒸気の凝縮効率が向上する利点がある。また、かかる構成では、ハウジング４１の内壁面沿いの隙間ｇ２における細管ブロック４４１ａ、４４１ｂのエロージョンを抑制できる利点がある。

以上のように、この発明にかかる復水器は、蒸気の凝縮効率を向上できる点で有用である。

１原子力発電プラント、１１原子炉格納容器、１２原子炉、１３蒸気発生器、１４第一冷却水配管、１５第二冷却水配管、１５ａ冷却水ポンプ、１６加圧器、１７蒸気タービン、１７１排気ケーシング、１８第三冷却水配管、１９高圧タービン、２０低圧タービン、２１発電機、２２湿分分離加熱器、２４低温再熱管、２５高温再熱管、２６、２６Ａ〜２６Ｆ復水器、２７取水管、２８排水管、２９循環水ポンプ、３０第四冷却水配管、３１脱気器、３２復水ポンプ、３３低圧給水加熱器、３４第五冷却水配管、３５給水ポンプ、３６高圧給水加熱器、４１ハウジング、４１１天井部、４１２底部、４２ａ、４２ｂ入口水室、４２１管板、４３ａ、４３ｂ出口水室、４３１管板、４４ａ、４４ｂ熱交換部、４４１ａ、４４１ｂ細管ブロック、４４２ａ、４４２ｂ支持部材、４４３固定部材、４５蒸気流入口、５１ａ、５１ｂダミー部材、５２ガイド部

Claims

蒸気の流路となるハウジングと、複数の細管を束ねて成ると共に前記細管の長手方向と前記蒸気の流れ方向とを交差させつつ前記ハウジングに収容される細管ブロックとを備え、前記ハウジング内を流れる蒸気と前記細管内を流れる冷媒との間で熱交換させて凝縮水を生成する復水器であって、
前記蒸気の流れ方向に対向して相互に所定の隙間をあけつつ並列に配置されると共に前記ハウジングの内壁面との間に所定の隙間をあけて配置される複数の前記細管ブロックと、
前記細管ブロックよりも蒸気の上流側に配置され、蒸気の上流側から下流側に向かって蒸気の流路を絞ると共に蒸気を前記ハウジング内の中央部にガイドするガイド部とを備え、且つ、
前記ハウジングが矩形状の流路断面をもつ蒸気流入口を有すると共に、前記ガイド部が前記蒸気流入口の隅部に配置されることを特徴とする復水器。
前記細管ブロックと前記ハウジングの内壁面との隙間を流れる前記蒸気の流路上に配置されたダミー部材を備える請求項１に記載の復水器。
隣り合う前記細管ブロックの隙間を流れる前記蒸気の流路上にダミー部材を備える請求項１または２に記載の復水器。
前記細管の長手方向に配列されて前記細管ブロックを支持する複数の支持部材を備え、且つ、前記ダミー部材が複数の前記支持部材の補強部材を兼ねる請求項２または３に記載の復水器。
隣り合う前記細管ブロックの隙間ｇ１における蒸気の流路断面積が、前記細管ブロックと前記ハウジングの内壁面との隙間ｇ２における蒸気の流路断面積よりも大きい請求項１〜４のいずれか一つに記載の復水器。
前記細管ブロックと前記ハウジングの内壁面との隙間における蒸気の流路断面積が、水平方向に隣り合う前記細管ブロックの隙間における蒸気の流路断面積よりも大きい請求項１〜４のいずれか一つに記載の復水器。
前記ガイド部が、前記蒸気流入口の全周において部分的に配置される請求項１〜６のいずれか一つに記載の復水器。