JPS5943908A - 竪型蒸気アキユムレ−タ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は蒸気を高温、高圧の飽和水として貯蔵し、こ
の飽和水を自己蒸発させて放出させる竪型の蒸気アキュ
ノ、レークに関するものである。

蒸気アキュムレータは圧力容器内に満たした水の中に、
蒸気吹込みノズル１外部から蒸気を注入し、容器内で蒸
気が凝縮するときに生ずる潜熱によって容器内の水温を
上列（この水温上列にともなって圧力も上昇する）させ
て、蒸気を高温、高圧の飽和水として貯蔵するものであ
り、その貯蔵蒸気の取出しは前記容器内の圧力を低下さ
せることによって飽和水の一部が自己蒸発して外部に放
出されることで行なわれる。

ところで、蒸気アキームレータは横型のものと竪型のも
のに大別されるが、狭い敷地内に犬芥量の蒸気貯蔵が行
なえる点で後者の竪型蒸気アキュムレータが有利であり
、多く用いられている。

第１図はこの竪型蒸気アキュムレータの代表的な従来構
造を示すものであって、Ｊ）１部に蒸気流出管７を有す
る圧力容器１と、この容器内の中心位置に配設された吹
込み上昇管３と、この吹込み上昇償、ブの外９１］にこ
れをＪｌｌ囲むように同ノし・的に配設されたアキ−ム
レ−タ内筒２と、吹込み上昇′１３の内部」一方に配植
され蒸気流入管６を介して外部から蒸気が送給される蒸
気吹込みノズル５と、ア片ニームレーク内匍２の上刃に
配置ｌ＋’ｉ、−ａれた蒸気及び水６ｆＬを案内−」る
カサ４とを具備し、０；」記ンを器ノ円にはカサ４か沈
むレベルまで水〜Ｖが７．ｆｉされている。間し１、こ
のような＋ｔｊｉ造の竪型によ気アキームｌ／−夕にお
ける蒸気の貯蔵と、貯ｌ畝蒸気の放出取出しは次のよう
にして行なわれる。

ＩＪｌ」ち、蒸気貯蔵時に寂いては、蒸気１）　−／、
（’ｈ％気流入１ｈ６から蒸気吹込みノズル５に送給し
て、該ノズルから第１図（Ａ）のように上向きに注入ぢ
ぜる。そうｊ−ると、この注入蒸気は水中を」二昇する
隙に冷却さ；ｌ’Ｌ％縮すると同時に、その近傍の水を
加熱していく。この除、容器Ｉ内にｌＪ前記ノズル５か
らの癌気吹き込みによる吹込み上昇管３内の本巻上は作
用（インゼクター効果）と、吹込み上昇官３内に気泡が
存在することによる水Ｗの内外密１屍差（上昇管３内の
密度がその外側水の密度より小さく々る）とによって、
第１図（Ａ）の矢印で示すような水循環が発生する。

この水循環はアキュムレータ内の水Ｗの温度の均一化を
助け、これによって蒸気蓄熱量が増大し、多量の蒸気が
最終的に高温、高圧の飽和水として貯蔵される。−力、
この貯蔵蒸気の放出取出しは前記容器１円の圧力を低寸
させた時に、飽和水の一部が自己蒸発して蒸気流出管７
を介して外部に放出されることで行なわれるが、この場
合、前記容器１内の水Ｗ（飽和水）は第１図（ＢＪの矢
印で示すように水循環する。この水循環の発生メカニズ
ノ、を詳細に可視化モデルによシ調べてみると、先す蒸
気放出の運転開始ＩＧ後は容器１内の全域（第１図（Ｃ
）の横断面Ｓ　１．Ｓ２゜Ｓ３で示す内部全域）にわた
って突沸的に不安定な自己蒸発が起るが、内筒２の外側
域Ｓ１で生じた気泡の多くは水中を上昇する際にカサ４
の内側に引き寄せられて、内筒２及び上昇管３の内部で
生じた気泡と共に水面に達する。このため前記各；（Ｓ
）内の水Ｗ（飽第１１水）は内筒２及び上昇ＴＩ３の内
ｆｌｌｌ域Ｓ２．Ｓ３が上昇流、内油２の外１１１１１
域Ｓノが一部ぼ１・流となる水循環が徐々に形成をれる
。ぞしてこの過該現象ゲバ、−トた後最終的には自己蒸
発が内１ｉ　２、上夕１看３及びカル４の内側のみで起
り、外側］域８７との密度差が循環力となっ−こ第１図
（■３）の矢印で示すような水循環が安定し°Ｃ持続す
るようになる。この際の１Ｊｎ環ｖＩＬ速は蒸気１保出
しｆｉｉ：　（ｋｙ／ｈ　）に見合ってさ寸ってくる。

以上、１況明しブこように、従来の竪型蒸気アキューム
レークでは、蒸気財力゛表・蒸気放出運転１ｊ、ｆの安
矩時間内では次表のような形態の水イ泊埋が形成されて
いる。

暑 しかしながら、上記従来のアキュムレータは次のような
問題があった。

（１）蒸気貯蔵時において、注入蒸気（気泡）の凝縮ゾ
ーンが細い吹込み上昇％・３内のノズル５の直上に限ら
れるため、太流搦の蒸気を吹込むと凝縮しきれずに蒸発
スペース１で到達し、アキュムレータ内圧力はすぐに上
昇してしまう。

従って結果的に大流量の蒸気吹込みを長時間持続させる
ことができず、蒸気の貯蔵量がｈ器体槓に比べて低いも
のとなる。

（２）蒸気放出運転の開始［α後に突沸的な蒸発が発生
するため、液面が大きく盛り上ると同時に、多量の水筒
が取出し蒸気甲に同伴婆れるキャリーオーバー現象を生
じる（蒸気中に水滴を含んでいると、蒸気タービンによ
って発霜〕を行なうような場合にトラブルの原因となる
）。

そこで、本発明者は蒸気放出時に第１図（ＢＪに示した
水循環の形成過程について更に評しく調べだ結果、安定
な水循環が形成されるまでの過渡時間は初期のアキュム
レータ内の水温温度差に依存し、この過渡時間を短縮す
るためには予め液温の均一化を図ることが必要であるこ
とをつきとめた。更にまた、蒸気放出運転の直前におい
て、アキュムレータ内の水に対して蒸気放出時と同様の
水循環（第１図の（１３）に示す水循環）を予め形成し
ておくと、史に一層過渡時間を短縮でき、スムーズに蒸
気放出運転を開始し侑ることが分った。

このような初期液温の均一化と、初期水循環の形成を、
新だな攪拌機幅″や１駆動機枯を設りることなく行なう
簡便な方法として、蒸気吹込みノズル５から高圧の蒸気
を吹き込んで、器内水の流動攪拌と循環形成ケ行なう方
法が考えられる。

しかしなから、従来の竪型アキュムレータでは自己蒸発
が発生する重要部分でめる内筒内仰］域Ｓ２の循環方向
が蒸気放出運転時と蒸気貯蔵運転時とで第１図（Ａ）　
、　（Ｂ）の如く逆方向となっているため、蒸気放出開
始時の直前に前記ノズル５から高圧蒸気を吹き込むと、
水Ｗの流れが同図（Ａ）の蒸気貯蔵時の流れとなってし
まい、蒸気放出時の同図（Ｂ）に示す水循環を形成する
ことができない。

この発明は上記のような事情に鑑みなされたもので、従
来の竪型蒸気アキュムレータにおける吹込み」二昇骨を
なりシ、太い内筒の上部内側に大流量の蒸気吹込みｋ　
ｉ’Ｊ能とした蒸気吹込みノズルを配置して、蒸気貯蔵
時における凝縮ゾーンの拡大に」：り大量の蒸気貯蔵を
可能としたこと、蒸気放出運転の開始直前に前記ノズル
から高圧の蒸気を吹込んで、蒸気放出運転時と同一方向
の水循環を予め形成できるようにしたことを娯旨とする
。

以下、この発明の一実施例を第２図（Ａ）　、　（Ｂ）
の図面ｌに従い説明すると、この竪型蒸気アキュムレー
タは頂部に蒸気流出管２を有し内部に水Ｗが収容される
圧力容器１と、この容器１内に同心的に配設された上下
端が開口する径の太い内筒２と、この内筒２の上部内側
に配置され蒸気流入管６を介して供給された蒸気を上向
きに吹き出す大流量の蒸気注入が可能な従来のものより
大形の蒸気吹込みノズル５と、前記内筒２の上方に配置
された気泡及び水流を第２図（Ａ）　、　（Ｂ）の如く
案内する１個又は俵！ｃｙ、餉（図示例は２１＋青＋　
ｊのカサ４とを具備する。即ち、この竪型蒸気アキュム
レータは第１図（Ａ）　、　（Ｂ）　、　（Ｃ）に示し
た従来のアキュムレータ構造においで、径の小つい吹込
み上昇管３をなくして、径の太い内筒２と圧力容器１に
よる二乗円筒構造とし、前記内筒２が蒸気貯蔵時の上荷
雷と、蒸気放出運転時の上昇筒の両方の役割を果すよう
にしている。

このようなアギームレータ構造にすると、第２図（Ａ）
に示す蒸気貯蔵時においても、また第２図（Ｂ）に示す
貯蔵蒸気の放出時においても、水の循環形態は内筒２内
で上昇流、内筒２と容器１間で下降流となる。そして、
蒸気貯蔵時においてｔまノズル５から吹き込丑れる注入
蒸気の（ｖ縮ゾーンが太い内筒２の上方域で、第１図（
Ａ）に示した従来のものより大きく広けられるため、大
流ｆＪ＋−の蒸気貯蔵運転を長時間、安定して持続させ
ることかでき、大量の蒸気貯蔵が可能となる。

また蒸気貯蔵の運転時と、貯蔵蒸気の放出運転時におけ
る水循環の形態が第２図（Ａ）　、　（Ｂ）に示すよう
に全く同じになることから、蒸気放出運転の開始時直前
に前記ノズル５から高圧の蒸気を吹き込むことによって
、蒸気放出時と同一の水循環を予め形成することがｏＪ
能となり、この事前の水循環によって水を流動攪拌し、
不安定な突沸現象の原因となる蒸気取出し初期の水温温
ＩＷ差をなくして、正常な蒸気放出運転に移行する過渡
時間を短縮し、スムーズな蒸気放出運転を開始すること
ができる。

更に、従来の吹込み上昇管を省いた二重円筒構造によっ
て、アキュムレータの内部構造を簡略化し得る利点もあ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ）は従来の竪型蒸気アキュムレータを蒸気貯
蔵時の循環状態、として示した概略ｄ兄明図、第１図（
Ｂ）は同アギームレータの蒸気放出時の循環状態を示し
た説明図、第１図（Ｃ）は第１図（Ａ）のａ−ａ′線に
沿う横断面図、第２図（Ａ）はこの発明の竪型蒸気アキ
エムレータを蒸気貯蔵時の循環状態として示１．た概略
説明図、第２図（Ｂ）は同アキ、ムレータの蒸気放出時
の循環状態を示した詣、四国である。 Ｉ・・・圧力容器、２・・・内筒（アキュムレータ円筒
、）、３・・・吹込み上昇管、４・・・カサ、５・・・
蒸気吹込みノズル、６・・・蒸気流入管、７・・・蒸気
流出前、Ｗ・水（飽オ［１水）。 出ｊ叫人代理人　　弁坤士　；１６　　江　武　彦第２ （Ａ） （Ｂ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 頂部に蒸気流出管を有し内部に水が収容される圧力容器
   と、この容器内に同心的に配設された径の太い内筒と、
   この内筒の上部内側に配置され蒸気流入’ｆ４’に介し
   て供給された蒸気を上向きに吹き出す大流４Ａの蒸気注
   入がＤＪ能な蒸気吹込みノズルと、前記内筒の上方に配
   置された気泡及び水流を案内するカザとを具備してなシ
   、蒸気貯蔵時及び貯蔵蒸気放出時の水循環形態を同じに
   し蒸気放出開始８匂血前に上記ノズルから高圧の蒸気を
   吹き込んで、内筒内に上昇流、前記容器と内筒間に下降
   流の水循環を形成させるようにしたことを特徴とする竪
   型蒸気アキュムレータ。