特開 2022-130858 復水器及び地熱発電プラント並びに復水器の運転方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022130858

(43)【公開日】2022-09-07

(54)【発明の名称】復水器及び地熱発電プラント並びに復水器の運転方法

(51)【国際特許分類】

   F01K 9/00 20060101AFI20220831BHJP

   F01D 25/28 20060101ALI20220831BHJP

   F01K 27/00 20060101ALI20220831BHJP

   F01K 13/00 20060101ALI20220831BHJP

【ＦＩ】

F01K9/00 A

F01D25/28 Z

F01K27/00 Z

F01K13/00 B

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021029494

(22)【出願日】2021-02-26

(71)【出願人】

【識別番号】000006208

【氏名又は名称】三菱重工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100112737

【弁理士】

【氏名又は名称】藤田 考晴

(74)【代理人】

【識別番号】100140914

【弁理士】

【氏名又は名称】三苫 貴織

(74)【代理人】

【識別番号】100136168

【弁理士】

【氏名又は名称】川上 美紀

(74)【代理人】

【識別番号】100172524

【弁理士】

【氏名又は名称】長田 大輔

(72)【発明者】

【氏名】安西 健二郎

【テーマコード（参考）】

3G081

【Ｆターム（参考）】

3G081BC15

3G081DA16

(57)【要約】      （修正有）

【課題】転倒し難く、かつ軽量化することができる復水器及び地熱発電プラント並びに復水器の運転方法を提供する。
【解決手段】復水器１０は、地熱坑井から噴出した蒸気により所定方向に延在する回転軸線Ｒを中心として回転駆動する軸流タービンから排出された蒸気が蒸気ダクト３１を介して供給される復水器１０である。復水器１０は、水平面で切断した際の断面の外形が円形であって、蒸気ダクト３１が接続され、蒸気ダクト３１を介して軸流タービンから排出された蒸気が供給され、内部で蒸気を冷却することで蒸気を凝縮させる本体部１０ａと、本体部１０ａを固定する固定部１０ｂと、を備えている。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

地熱坑井から噴出した蒸気により所定方向に延在する回転軸線を中心として回転駆動する軸流タービンから排出された前記蒸気が蒸気ダクトを介して供給される復水器であって、
水平面で切断した際の断面の外形が円形であって、前記蒸気ダクトが接続され、前記蒸気ダクトを介して前記軸流タービンから排出された前記蒸気が供給され、内部で前記蒸気を冷却することで前記蒸気を凝縮させる本体部と、
前記本体部を固定する固定部と、を備える復水器。

【請求項2】

前記固定部は、前記本体部を地面に固定する請求項１に記載の復水器。

【請求項3】

前記固定部は、複数設けられ、
前記本体部は、平面視した際に、中心点上に前記回転軸線が重複するように配置され、
複数の前記固定部は、前記本体部の外周面に周方向に沿って配置されるとともに、前記回転軸線を基準として対称となるように配置されている請求項１または請求項２に記載の復水器。

【請求項4】

前記固定部は、複数設けられ、
前記本体部は、平面視した際に、中心点上に前記回転軸線が重複するように配置され、
複数の前記固定部は、前記本体部の外周面に周方向に沿って設けられるとともに、前記回転軸線に最も近い回転軸線側固定部と、前記回転軸線に直交する交差線に最も近い交差線側固定部と、前記回転軸線側固定部と前記交差線側固定部との間に設けられる中間固定部と、を有し、
前記中間固定部は、前記交差線側固定部よりも前記回転軸線側固定部の近くに配置されている請求項１から請求項３のいずれかに記載の復水器。

【請求項5】

前記本体部には、前記本体部の半径方向外側に設けられる他の装置が固定されている請求項１から請求項４のいずれかに記載の復水器。

【請求項6】

前記他の装置は、接続部を介して前記本体部に固定され、
前記接続部は、前記本体部の外周面であって前記軸流タービンと反対側に接続されている請求項５に記載の復水器。

【請求項7】

地熱坑井から噴出した前記蒸気により回転駆動する前記軸流タービンと、
前記軸流タービンに連結し、前記軸流タービンの駆動力によって発電する発電機と、
前記軸流タービンから排出された前記蒸気を冷却することで復水を生成する請求項１から請求項６のいずれかに記載の復水器と、を備えた地熱発電プラント。

【請求項8】

地熱坑井から噴出した蒸気により所定方向に延在する回転軸線を中心として回転駆動する軸流タービンから排出された前記蒸気が蒸気ダクトを介して供給される復水器の運転方法であって、
前記復水器は、
水平面で切断した際の断面の外形が円形であって、前記蒸気ダクトが接続され、前記蒸気ダクトを介して前記軸流タービンから排出された前記蒸気が供給される本体部と、
前記本体部を固定する固定部と、を備え、
前記本体部の内部で前記蒸気を冷却することで前記蒸気を凝縮させる工程を備える復水器の運転方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、復水器及び地熱発電プラント並びに復水器の運転方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

地熱発電プラントでは、坑井から噴気する地熱流体（主として蒸気及び熱水の混合流体）から分離した蒸気を蒸気タービンに導入して発電を行っている。また、蒸気タービンにおいて仕事を終えた蒸気は、復水器に導かれる。復水器へ導かれた蒸気は、冷却水と熱交換することで凝縮される。発電プラントに設けられる蒸気タービン及び復水器として、例えば、特許文献１に記載されたものが知られている。

【0003】

特許文献１には、復水器胴と中間胴とを有する復水器が記載されている。復水器胴と中間胴とは、タービン回転軸方向に沿ってタービン回転軸方向と平行に配置されている。中間胴のタービン接続開口部に、基礎上に設置された蒸気タービンが連結されている。また、復水器胴は、蒸気タービンから流入させたタービン排気を凝縮させる。復水器胴は、水平面で切断した際の断面が角形となる形状とされている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１６－２２３３０９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

一般的に、地熱発電プラントでは、蒸気タービンの排気方向に応じて復水器の外形を選定しており、排気方向がタービンの軸と平行である軸流タービンを採用した場合には、特許文献１に記載されている復水器のような、水平面で切断した際の断面が角形となる復水器（以下、「角型復水器」と称する。）を選定していた。

【0006】

軸流タービンの運転時において、回転駆動に起因して発生する真空荷重の影響により、蒸気タービンとの接続部に対して、水平方向に引っ張り応力（真空荷重）が作用する。このため、復水器全体に転倒モーメントが発生することから、この転倒モーメントに耐え得る構造及び頑丈な補強を有する角型復水器が採用されていた。

【0007】

しかしながら、角型復水器は、頑丈な構造であるがゆえに、丸形復水器（水平面で切断した際の断面が円形となる復水器）と比較して、重量が約２倍となり、工場における製造コスト、材料費、輸送費及び現地における据付工事費などのコストが増大するという問題があった。一方、丸型復水器は、角型復水器と比較して運転時の真空に対する補強が少なくて済むため、重量を低減することができるメリットがあるものの、軽量であるがゆえに、転倒モーメントが作用すると転倒し易いという問題があった。このため、丸型復水器を軸流タービンに接続することは難しかった。

【0008】

本開示は、このような事情に鑑みてなされたものであって、軽量化することができる復水器及び地熱発電プラント並びに復水器の運転方法を提供することを目的とする。
また、転倒し難い復水器及び地熱発電プラント並びに復水器の運転方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

上記課題を解決するために、本開示の復水器及び地熱発電プラント並びに復水器の運転方法は以下の手段を採用する。
本開示の一態様に係る復水器は、地熱坑井から噴出した蒸気により所定方向に延在する回転軸線を中心として回転駆動する軸流タービンから排出された前記蒸気が蒸気ダクトを介して供給される復水器であって、水平面で切断した際の断面の外形が円形であって、前記蒸気ダクトが接続され、前記蒸気ダクトを介して前記軸流タービンから排出された前記蒸気が供給され、内部で前記蒸気を冷却することで前記蒸気を凝縮させる本体部と、前記本体部を固定する固定部と、を備える。

【0010】

本開示の一態様に係る復水器の運転方法は、地熱坑井から噴出した蒸気により所定方向に延在する回転軸線を中心として回転駆動する軸流タービンから排出された前記蒸気が蒸気ダクトを介して供給される復水器の運転方法であって、前記復水器は、水平面で切断した際の断面の外形が円形であって、前記蒸気ダクトが接続され、前記蒸気ダクトを介して前記軸流タービンから排出された前記蒸気が供給される本体部と、前記本体部を固定する固定部と、を備え、前記本体部の内部で前記蒸気を冷却することで前記蒸気を凝縮させる工程を備える。

【発明の効果】

【0011】

本開示によれば、復水器を軽量化することができる。また、復水器を転倒し難くすることができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本開示の実施形態に係る地熱発電プラントの概略構成を示す図である

【図2】本開示の実施形態に係る復水系統の概略構成を示す図である。

【図3】本開示の実施形態に係る蒸気タービン及び復水器を示す模式的な正面図である。

【図4】本開示の実施形態に係る復水器及びガスクーラを示す模式的な斜視図である。

【図5】本開示の実施形態に係る復水器の横断面図である。

【図6】図５の補強脚を矢印Ｂ方向から見た図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下に、本開示に係る復水器及び地熱発電プラント並びに復水器の運転方法の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、復水器１０は、坑井２から噴気される地熱流体によって発電を行う地熱発電プラント１であれば幅広く適用できるものであって、以下に説明する構成の地熱発電プラント１のみに適用を限定されるものではない。

【0014】

図１は、本開示の第１実施形態に係る地熱発電プラント１の概略構成を示す図である。本実施形態では、坑井２及び還元井３をそれぞれ１つ設ける場合について説明するが、坑井２及び還元井３はそれぞれ複数設けることとしてもよい。なお、図１に示す地熱発電プラント１は、フラッシュサイクル型の地熱発電プラントであるが、復水器１０は、バイナリサイクル型など他の構成の地熱発電プラントであっても同様に適用することが可能である。また、復水器１０は、地熱発電プラントに限らず、例えば地熱蒸気などの硫化硫黄を含む高温流体を熱利用する場合であっても同様に適用することが可能である。

【0015】

本実施形態に係る地熱発電プラント１は、図１に示すように、地熱流体輸送管（気液二相流体輸送管）５と、噴気流量調整弁（以下、単に「流量調整弁」という）４と、気水分離器（以下、「セパレータ６」という）６と、熱水管７と、蒸気管８と、蒸気タービン（軸流タービン）９と、復水系統２０とを主な構成として備えている。

【0016】

地熱流体輸送管５は、坑井（地熱坑井、生産井）２から噴出された地熱流体をセパレータ６へ導く管である。坑井２の地下にはマグマ溜りが形成されており、地下に浸透した雨水や流入した地下水等がマグマ溜りの熱によって加熱され、地熱貯留層が形成される。地熱貯留層には、地熱流体が溜まっており、坑井２によって地上へ取り出される。地熱流体輸送管５は、坑井２を介して地熱貯留層からセパレータ６へ地熱流体を輸送している。なお、地熱流体とは、主として蒸気と熱水からなる気液二相混合流体である。

【0017】

流量調整弁（噴気流量調整弁）４は、地熱流体輸送管５上に設けられており、坑井２からセパレータ６へ流入する地熱流体の総流量（噴気量、蒸気と熱水の合計流量）を調整している。なお、流量調整弁４の調整により坑井２の坑口圧力を調整することもできる。

【0018】

また、地熱流体輸送管５上における地熱流体流れの上流側（坑井２出口付近）に、開閉弁（不図示）を設け、地熱流体の導通状態（導通状態または非導通状態）を制御することとしてもよい。

【0019】

セパレータ６は、地熱流体輸送管５により供給された気液二相混合流体である地熱流体を、蒸気と熱水に分離する装置である。セパレータ６によって分離された熱水は熱水管７に導かれ、セパレータ６によって分離された蒸気は蒸気管８へ導かれる。

【0020】

熱水管７は、セパレータ６によって分離された熱水を還元井３へ導く管である。還元井３を介して地下の地熱貯留層に熱水を還すことで、地下の地熱貯留層における地熱流体の枯渇を抑制する。セパレータ６によって分離された熱水は熱水管７、例えばポンプ（不図示）を介して還元井３へ圧送される。還元井３が複数設けられることとしてもよい。

【0021】

蒸気管８は、セパレータ６によって分離された蒸気を蒸気タービン９へ導く管である。セパレータ６が複数設けられている場合、各セパレータ６によって分離された蒸気は、蒸気管８で合流して蒸気タービン９へ供給される。

【0022】

蒸気タービン９は、坑井２から噴出された地熱流体がタービン翼に仕事を行うことにより回転駆動する。具体的には、セパレータ６によって熱水と分離されて蒸気管８により供給された蒸気のエネルギーによって回転軸（不図示）を中心にタービン翼（不図示）を回転駆動させ、タービン翼の回転軸に連結して接続された発電機（不図示）を回転駆動して発電を行う。

【0023】

復水系統２０は、蒸気タービン９において仕事を終えた蒸気を復水するための系統である。図２は、復水系統２０の概略構成を示す図である。図２に示すように、復水器１０と、冷却塔１６と、ガスクーラ（ガス冷却器）１１と、インターコンデンサ（中段冷却器）１３と、アフターコンデンサ（後段冷却器）１５とを備えている。なお、ガスクーラ１１は復水器１０の一部として一体に構成されていても良い。復水器１０、ガスクーラ１１、インターコンデンサ１３、アフターコンデンサ１５は、熱交換器となる。

【0024】

図２において、冷却水が流通する系統は冷却水系統となる。復水系統２０では冷却水が使用されているため、復水系統２０において冷却水が流通する系統が冷却水系統となる。より具体的には、復水器１０と、冷却塔１６と、ガスクーラ１１と、インターコンデンサ１３と、アフターコンデンサ１５と、循環系統１７と、供給系統１８と（その他冷却水が流通する配管等を含む）により冷却水系統が構成されている。なお、本実施形態では、冷却水系統を図２に示す構成としているが、冷却水系統の構成は図２に限定されず、冷却水が流通する系統が冷却水系統となる。

【0025】

復水器１０は、蒸気タービン９から排出された蒸気を冷却水と接触させて復水する。具体的には、復水器１０は、蒸気タービン９においてタービン翼（不図示）を回転駆動させる仕事をし終えた蒸気（タービン排気蒸気）に冷却水を散布して、蒸気を冷却して凝縮して復水する装置である。すなわち、復水器１０は直接接触式である。蒸気タービン９から排出された蒸気には、非凝縮ガス（二酸化炭素や硫化水素など）が含まれているため、以下の説明では、蒸気タービン９から排出された流体を、「ガス」もしくは「蒸気（ガス）」といい、説明を行う。復水された水は、復水ポンプ１９により、循環系統１７を介して冷却塔１６へ供給される。また、凝縮されなかった非凝縮ガスを含む蒸気（ガス）は、ガスクーラ１１へ供給される。

【0026】

冷却塔１６は、復水器１０において復水された水を蒸発冷却する装置である。具体的には、冷却塔１６に供給された水は冷却塔１６の上部から散布される。散布された水は、冷却塔１６の送風機２１によって流通する空気と接触することで一部が蒸発し、この蒸発に伴う潜熱によって他の水が冷やされる。冷やされた水は、冷却塔水として冷却塔１６の水槽に貯水される。水槽に貯水されている冷却塔水は、供給系統１８を介して冷却水として復水器１０へ供給される。また、供給系統１８は、ガスクーラ１１、インターコンデンサ１３、及びアフターコンデンサ１５へも接続されており、各装置に冷却水を供給する。

【0027】

ガスクーラ（他の装置）１１は、復水器１０に対してガス流れの下流側に設けられている。ガスクーラ１１は、上部に冷却水を供給する供給系統１８が接続されている。そして、ガスクーラ１１では、冷却水を用いてガスを冷却し凝縮する。ガスクーラ１１は、図２に示すようにトレイ式である。なお、図２では、トレイ式の一例として３段のトレイ（上段トレイ，中段トレイ，下段トレイ）の構造を示したが、トレイは少なくとも１段あればよく、３段のトレイに限定するものではない。なお、充填層式等の他の構成のガスクーラ１１を適用することも可能である。ガスクーラ１１において、ガスクーラ１１の筐体上部から冷却水が供給され、上段トレイ（第１トレイ）Ｔ１に冷却水が溜まる（液相）。そして、冷却水は、上段トレイＴ１に設けられた複数の穴から、上段トレイＴ１の下方側へ雨のように分散されて落下する。落下した冷却水は、中段トレイ（第２トレイ）Ｔ２へ溜まり、上段トレイＴ１と同様に冷却水は中段トレイＴ２に設けられた複数の穴から分散されて落下する。そして、落下した冷却水は、下段トレイ（第３トレイ）Ｔ３へ溜まり、上段トレイＴ１および中段トレイＴ２と同様に冷却水はトレイＴ３に設けられた複数の穴から分散されて落下する。

【0028】

このようにガスクーラ１１内を落下する冷却水と、ガスとが接触し、ガスの冷却が行われる。冷却水と、凝縮により生じた水は、ガスクーラ１１下部に溜まり、循環系統１７によって冷却塔１６へ供給される。

【0029】

インターコンデンサ１３は、ガスクーラ１１に対してガス流れの下流側に設けられている。ガスクーラ１１から排出されたガスは、エジェクタ１２によりインターコンデンサ１３へ圧送される。エジェクタ１２へは、図１に示すように蒸気管８から分岐した配管によって一部蒸気が供給されており、該蒸気を用いてガスを圧送する。インターコンデンサ１３では、上部から冷却水が散布され、ガスと接触してガスの冷却が行われる。冷却水と、蒸気の凝縮により生じた水は、インターコンデンサ１３下部に溜まり、ドレンとしてインターコンデンサ１３から排出される。なお、インターコンデンサ１３から排出されたドレンは、循環系統１７により冷却塔１６に供給されることとしてもよい。ガスは、インターコンデンサ１３から後述するアフターコンデンサ１５へ排出される。

【0030】

アフターコンデンサ１５は、インターコンデンサ１３に対してガス流れの下流側に設けられている。インターコンデンサ１３から排出されたガスは、エジェクタ１４によりアフターコンデンサ１５へ圧送される。エジェクタ１４へは、図１に示すように蒸気管８から分岐した配管によって一部蒸気が供給されており、該蒸気を用いてガスを圧送する。アフターコンデンサ１５では、上部から冷却水が散布され、ガスと接触してガスの冷却が行われる。冷却水と、蒸気とガスの凝縮により生じた水は、アフターコンデンサ１５下部に溜まり、ドレンとしてアフターコンデンサ１５から排出される。なお、アフターコンデンサ１５から排出されたドレンは、循環系統１７により冷却塔１６に供給されることとしてもよい。ガスは、アフターコンデンサ１５から大気中へ排出される。なお、エジェクタ１４は例えば水封真空ポンプに置き換えられてもよく、その場合、アフターコンデンサ１５はシール水セパレータとなる。

【0031】

アフターコンデンサ１５から排出されたガスは、各装置によって水蒸気が除去されているため、非凝縮ガス成分の構成比が高い状態となっている。アフターコンデンサ１５から排出されたガスは、冷却塔１６で冷却に用いた空気と共に大気放出されることとしてもよいし、その他処理が行われることとしてもよい。

【0032】

次に、蒸気タービン９、復水器１０及びガスクーラ１１の詳細について図３から図６を用いて説明する。

【0033】

図３に示すように、蒸気タービン９は、地面１００に形成された基礎３０の上に設けられている。蒸気タービン９は、地熱坑井から噴出した蒸気（ガス）により所定方向に延在する回転軸線Ｒを中心として回転駆動する。蒸気タービン９は、回転軸線Ｒと平行に流通するように、蒸気を排出する。蒸気タービン９は、いわゆる軸流タービンである。

【0034】

蒸気タービン９の下流側には蒸気ダクト３１の上流端が接続されている。蒸気ダクト３１の内部には、蒸気タービン９から排出された蒸気（ガス）が流通している。蒸気ダクト３１は、図３及び図４に示すように、流路断面が略円形状のダクトである。蒸気ダクト３１は、回転軸線Ｒに沿って、直線状に延在している。すなわち、蒸気ダクト３１は、該蒸気ダクト３１の中心軸線が、回転軸線Ｒと同軸となるように配置されている。
図４に示すように、蒸気ダクト３１の途中位置には、大気放出板３２（安全弁）が設けられている。蒸気ダクト３１の内部の圧力が過度に上昇した際に大気放出板３２を開状態とすることで、内部を減圧することができる。
蒸気ダクト３１の下流端部は、復水器１０の本体部１０ａに接続している。詳細には、蒸気ダクト３１の下流端部の下部には、ダクト開口（不図示）が形成されており、このダクト開口が、復水器１０の本体部１０ａの上端に形成された復水器開口（不図示）と接続されている。

【0035】

蒸気タービン９から排出された蒸気（ガス）は、図３の矢印Ｇ１で示すように、回転軸線Ｒに沿って蒸気ダクト３１内を流通する。蒸気ダクト３１内を流通した蒸気（ガス）は、矢印Ｇ２で示すように、下方に流通方向を変化させ、ダクト開口及び復水器開口を通過して、上方から復水器１０内に流入する。このように、復水器１０には、蒸気タービン９から排出された蒸気（ガス）が蒸気ダクト３１を介して供給される。

【0036】

図３に示すように、復水器１０は、地面１００に立設している。図４に示すように、復水器１０は、内部で蒸気（ガス）を冷却することで蒸気（ガス）を凝縮させる本体部１０ａと、本体部１０ａを地面１００に固定する複数の固定脚（固定部）１０ｂとを有している。

【0037】

本体部１０ａは、図５に示すように、水平面で切断した際の断面の外形が円形状をしている。本体部１０ａは、図３及び図４に示すように、中心軸線Ｃが上下方向に沿って延在する円筒状の部材である。本体部１０ａは、内部に空間が形成されている。本体部１０ａは、図２に示すように、内部で蒸気（ガス）に冷却水を散布する。これにより、蒸気（ガス）を冷却することで凝縮させ、復水を生成する。このように、本実施形態に係る復水器１０は、復水を生成する本体部１０ａが水平面で切断した際の断面の外形が円形状とされる、いわゆる丸型復水器である。
本体部１０ａの外周面には、該外周面から突出する３本のリブ１０ｃが設けられている。各リブ１０ｃは、周方向の略全域に亘って設けられている。３本のリブ１０ｃは、上下方向に略間隔で並んで配置されている。各リブ１０ｃは、本体部１０ａを補強している。

【0038】

本体部１０ａの上端部には、蒸気ダクト３１が接続されている。図５に示すように、本体部１０ａと蒸気ダクト３１とは、平面視した際に、本体部１０ａの中心点Ｐ上に、蒸気ダクト３１の中心軸線（すなわち、回転軸線Ｒ）が重複するように配置されている。また、図４に示すように、本体部１０ａの上端には、上端から下方に凹むように切り欠きが形成されている。この切欠きに、蒸気ダクト３１が嵌合している。本体部１０ａと蒸気ダクト３１とは、間に隙間が生じないように溶接等で固定されている。

【0039】

図４に示すように、本体部１０ａの上部の側面には、２本の供給系統１８が接続されている。図２に示すように、供給系統１８によって、本体部１０ａに冷却水が供給される。また、図４に示すように、本体部１０ａの下部の側面には、２本の循環系統１７が接続されている。図２に示すように、循環系統１７によって、本体部１０ａ内で生成された復水を冷却塔１６へ導いている。また、本体部１０ａの下部の側面には、非凝縮ガスダクト（接続部）３３が接続されている。詳細には、非凝縮ガスダクト３３は、本体部１０ａの側面のうち、蒸気タービン９が存在する側とは反対側に接続されている。また、非凝縮ガスダクト３３は、本体部１０ａを平面視した際に、中心軸線が、蒸気ダクト３１の中心軸線（すなわち、回転軸線Ｒ）と同軸となるように配置されている。非凝縮ガスダクト３３は、復水器１０とガスクーラ１１とを接続している。非凝縮ガスダクト３３は、復水器１０で凝縮しなかった蒸気（ガス）をガスクーラ１１へ導く。

【0040】

固定脚１０ｂは、図４及び図５に示すように、本体部１０ａの外周面の下部に設けられている。複数（本実施形態では、一例として、１０個）の固定脚１０ｂは、周方向に沿って並んで配置されている。複数の固定脚１０ｂは、不等間隔に配置されている。また、複数の固定脚１０ｂは、図５に示すように、回転軸線Ｒを基準として対称となるように配置されている。また、複数の固定脚１０ｂは、交差線Ｌを基準として、対称となるように配置されている。交差線Ｌとは、中心点Ｐを通過するとともに回転軸線Ｒと直交する仮想線である。

【0041】

また、複数の固定脚１０ｂは、回転軸線Ｒに最も近い回転軸線側固定脚（回転軸線側固定部）１０ｂＡと、交差線Ｌに最も近い交差線側固定脚（交差線側固定部）１０ｂＢと、回転軸線側固定脚１０ｂＡと交差線側固定脚１０ｂＢとの間に設けられる中間固定脚（中間固定部）１０ｂＣと、を有している。本実施形態では、交差線側固定脚１０ｂＢは、一例として、交差線Ｌと重複するように設けられている。各固定脚１０ｂは、中間固定脚１０ｂＣが、交差線側固定脚１０ｂＢよりも回転軸線側固定脚１０ｂＡの近くに配置されている。すなわち、中間固定脚１０ｂＣと回転軸線側固定脚１０ｂＡとの周方向の距離の方が、中間固定脚１０ｂＣと交差線側固定脚１０ｂＢとの周方向の距離よりも短い。換言すれば、回転軸線Ｒ側の領域（交差線Ｌよりも回転軸線Ｒに近い領域）において、固定脚１０ｂを設ける間隔が短くなっている。なお、循環系統１７やガスクーラ１１等の復水器１０の外周面に配置するものに支障がないように、複数の固定脚１０ｂを設けることが好ましく、交差線側固定脚１０ｂＢは必ずしも交差線Ｌと重複するように設ける必要はなく、また、回転軸線側固定脚１０ｂＡは回転軸線Ｒ上を含めて設けてもよい。

【0042】

各固定脚１０ｂの構造は同一であるので、以下では代表として一つの固定脚１０ｂについて説明する。
固定脚１０ｂは、図４及び図６に示すように、鉛直方向に延在する２枚の鉛直板部１０ｂａと、２枚の鉛直板部１０ｂａの下端同士を接続する底面部１０ｂｂと、２枚の鉛直板部１０ｂａの上端同士を接続する上面部１０ｂｃと、を一体的に有している。

【0043】

２枚の鉛直板部１０ｂａは、復水器１０の周方向に所定距離離間して配置されている。各鉛直板部１０ｂａは、本体部１０ａの外周面から半径方向外側に突出する板状の部材である。各鉛直板部１０ｂａは、板面が鉛直面となるように配置されている。各鉛直板部１０ｂａの内端は、本体部１０ａの外周面に固定されている。図６に示すように、各鉛直板部１０ｂａは、側面視で、上縁の半径方向の長さが下縁の半径方向の長さよりも短い台形状をしている。各鉛直板部１０ｂａの下端は、底面部１０ｂｂの上面に固定されている。各鉛直板部１０ｂａの上端は、上面部１０ｂｃの下面に固定されている。

【0044】

底面部１０ｂｂは、本体部１０ａの外周面から半径方向外側に突出する板状の部材である。底面部１０ｂｂは、板面が水平面となるように配置されている。底面部１０ｂｂは、下面が地面１００と接触するように配置されている。底面部１０ｂｂは、上下方向に貫通する複数のボルト（不図示）によって、地面１００に固定されている。

【0045】

上面部１０ｂｃは、本体部１０ａの外周面から半径方向外側に突出する板状の部材である。上面部１０ｂｃは、板面が水平面となるように配置されている。

【0046】

ガスクーラ１１は、図４に示されているように、復水器１０を挟んで、蒸気タービン９が存在する側とは反対側に配置および固定されている。すなわち、ガスクーラ１１は、復水器１０の半径方向外側に設けられている。

【0047】

ガスクーラ１１は、復水器１０と対向する側面に、非凝縮ガスダクト３３が接続している。非凝縮ガスダクト３３は、復水器１０を挟んで、蒸気タービン９が存在する側とは反対側に配置および固定されている。ガスクーラ１１は、水平面で切断した際の断面の外形が円形状をしている。ガスクーラ１１は、中心軸線が上下方向に沿って延在する円筒状の部材である。ガスクーラ１１の上端は天井面部１１ｂによって閉鎖されている。ガスクーラ１１は、内部に閉空間が形成されている。天井面部１１ｂには、上面にリブ１１ｃが設けられている。リブ１１ｃは、天井面部１１ｂの上面に立設している。リブ１１ｃは、板状のリブが格子状に配置されている。リブ１１ｃは、天井面部１１ｂを補強している。ガスクーラ１１もしくは非凝縮ガスダクト３３が復水器１０の半径方向外側に配置されているため、その重量によって本体部１０ａを転倒し難くすることができる。また、ガスクーラ１１もしくは非凝縮ガスダクト３３が復水器１０を挟んで蒸気タービン９が存在する側とは反対側に配置および固定されているため、より効果的に転倒を防ぐことができる。

【0048】

ガスクーラ１１の外周面には、該外周面から突出する２本のリブ１１ａが設けられている。各リブ１１ａは、周方向の略全域に亘って設けられている。２本のリブ１１ａは、上下方向に所定の間隔で並んで配置されている。各リブ１１ａは、ガスクーラ１１を補強している。

【0049】

ガスクーラ１１の上部の側面には、ガス配管３５が接続されている。図２に示すように、ガス配管３５によって、ガスクーラ１１でも凝縮しなかった蒸気（ガス）をエジェクタ１２へ導く。また、ガスクーラ１１の天井面部１１ｂには、供給系統１８が接続されている。図２に示すように、供給系統１８によって、ガスクーラ１１に冷却水が供給される。

【0050】

本実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
以下では、水平断面の外形が円形状を為す本体部１０ａを有する復水器を「丸型復水器」と称する。また、水平断面の外形が角形状を為す本体部を有する復水器を「角型復水器」と称する。

【0051】

本実施形態では、復水器１０が丸型復水器とされている。これにより、例えば、復水器１０として角型復水器を採用する場合と比較して、内外圧力差に対する本体部１０ａの強度を向上させることができる。したがって、内外圧力差に対する強度を向上させるための構造（例えば、板厚の増大や補強材）を設ける必要がない分、本体部１０ａを軽量化することができる。また、本体部１０ａの製造コストを低減することができる。ひいては、復水器を軽量化することができるとともに、復水器の製造コスト及び地熱発電プラント１の設置コストを低減することができる。

【0052】

また、軸流タービンである蒸気タービン９が回転駆動すると、蒸気タービン９の回転駆動に起因して発生する真空荷重の影響により、蒸気ダクト３１に引張荷重（図３の矢印Ａ１参照）が作用する。このため、蒸気ダクト３１が接続されている本体部１０ａにも、蒸気ダクト３１を介して引張荷重が作用する。この引張荷重によって、本体部１０ａには転倒モーメント（図３の矢印Ａ２参照）が作用するが、本実施形態では本体部１０ａを複数の固定脚１０ｂによって地面１００に固定しているので、本体部１０ａを転倒し難くすることができる。

【0053】

以上述べたように、一般的に、丸型復水器は、軽量である等の理由から、軸流タービンと接続した場合には転倒モーメントによって転倒し易いが、本実施形態では、丸型復水器である復水器１０を固定脚１０ｂによって地面１００に固定しているので、軸流タービンである蒸気タービン９と接続した場合であっても、復水器１０を転倒し難くすることができる。このように本実施形態では、復水器１０の転倒を抑制する構造を設けることで、軸流タービンである蒸気タービン９に接続する復水器１０として、丸型復水器を採用可能とし、復水器１０の軽量化及び製造コストを低減することができる。ひいては、地熱発電プラント１の設置コストを低減することができる。

【0054】

また、本実施形態では、複数の固定脚１０ｂが、本体部１０ａの外周面に周方向に沿って並んで配置されるとともに、回転軸線Ｒを基準として対称となるように配置されている。これにより、各固定脚１０ｂに作用する荷重が均一化される。したがって、局所的な荷重の集中を抑制することができるので、本体部１０ａをより強固に固定することができる。

【0055】

また、本実施形態では、中間固定脚１０ｂＣが、交差線側固定脚１０ｂＢよりも回転軸線側固定脚１０ｂＡに近くなるに配置されている。すなわち、回転軸線Ｒ側の領域（交差線Ｌよりも回転軸線Ｒに近い領域）において、固定脚１０ｂを設ける間隔が短くなっている。これにより、大きな転倒モーメントが作用する回転軸線Ｒ近傍において、固定脚１０ｂの数が多くなる。したがって、本体部１０ａをより強固に固定することができる。

【0056】

また、本実施形態では、非凝縮ガスダクト３３によって、本体部１０ａの半径方向外側に設けられるガスクーラ１１と、本体部１０ａとが接続されている。これにより、ガスクーラ１１の重量によって、本体部１０ａを転倒し難くすることができる。

【0057】

なお、本開示は、上記各実施形態にかかる発明に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、適宜変形が可能である。

【0058】

例えば、上記実施形態では、蒸気ダクト３１が１０ａの上端部に接続され、復水器１０の本体部１０ａに対して上方から蒸気を供給する例について説明したが、本開示はこれに限定されない。例えば、蒸気ダクト３１が本体部１０ａの側部に接続され、復水器１０の本体部１０ａに対して側方から蒸気を供給してもよい。

【0059】

また、例えば、上記実施形態では、本体部１０ａが、水平面で切断した際の断面の外形が円形となる形状である例について説明したが、本開示はこれに限定されない。例えば、本体部１０ａは、水平面で切断した際の断面の外形が楕円や長円や矩形となる形状であってもよい。

【0060】

また、例えば、上記実施形態では、固定脚１０ｂの数を１０個としたが、本開示はこれに限定されない。例えば、９個以下であってもよく、１１個以上であってもよい。なお、丸型復水器である復水器１０を固定するためには、固定脚１０ｂを８個以上設けると好適に復水器１０を地面１００に固定することができる。

【0061】

以上説明した実施形態に記載の復水器及び地熱発電プラント並びに復水器の運転方法は、例えば以下のように把握される。
本開示の一態様に係る復水器は、地熱坑井（２）から噴出した蒸気により所定方向に延在する回転軸線（Ｒ）を中心として回転駆動する軸流タービン（９）から排出された前記蒸気が蒸気ダクト（３１）を介して供給される復水器（１０）であって、水平面で切断した際の断面の外形が円形であって、前記蒸気ダクト（３１）が接続され、前記蒸気ダクト（３１）を介して前記軸流タービン（９）から排出された前記蒸気が供給され、内部で前記蒸気を冷却することで前記蒸気を凝縮させる本体部（１０ａ）と、前記本体部（１０ａ）を固定する固定部（１０ｂ）と、を備える。

【0062】

上記構成では、本体部が水平面で切断した際の断面（以下、「水平断面」と称する。）の外形が円形をしている。これにより、例えば、水平断面の外形が角形の場合と比較して、内外圧力差に対する本体部の強度を向上させることができる。したがって、内外圧力差に対する強度を向上させるための構造（例えば、板厚の増大や補強材）を設ける必要がない分、本体部を軽量化することができる。また、本体部の製造コストを低減することができる。ひいては、復水器を軽量化することができるとともに、復水器の製造コストを低減することができる。
軸流タービンが回転駆動すると、軸流タービンの回転駆動に起因して発生する真空荷重の影響により、蒸気ダクトに引張荷重が作用する。このため、蒸気ダクトが接続されている本体部にも、蒸気ダクトを介して引張荷重が作用する。この引張荷重によって、本体部には転倒モーメントが作用するが、上記構成では本体部を固定部によって固定しているので、本体部を転倒し難くすることができる。
以上述べたように、水平断面の外形が円形である本体部は、軽量である等の理由から、軸流タービンと接続した場合には転倒モーメントによって転倒し易いが、上記構成では、固定部によって本体部を固定しているので、軸流タービンと接続した場合であっても、本体部を転倒し難くすることができる。このように上記構成では、本体部を転倒し難くすることで、軸流タービンに接続する復水器として、水平断面の外形が円形である本体部を採用可能とし、復水器の軽量化及び製造コストを低減することができる。
なお、軸流タービンとは、回転軸と平行の方向に流入した蒸気が、タービンのブレードと衝突し、蒸気の持つエネルギーを回転体に伝え、軸と平行の方向に排出される装置である。

【0063】

また、本開示の一態様に係る復水器は、固定部（１０ｂ）は、前記本体部を地面に固定する。
上記構成では、本体部を地面に固定することができる。これにより、本体部を強固に固定することができ、より本体部を転倒し難くすることができる。

【0064】

また、本開示の一態様に係る復水器は、前記固定部（１０ｂ）は、複数設けられ、前記本体部（１０ａ）は、平面視した際に、中心点（Ｐ）上に前記回転軸線（Ｒ）が重複するように配置され、複数の前記固定部（１０ｂ）は、前記本体部（１０ａ）の外周面に周方向に沿って配置されるとともに、前記回転軸線（Ｒ）を基準として対称となるように配置されている。

【0065】

上記構成では、複数の固定部が、本体部の外周面に周方向に沿って並んで配置されるとともに、回転軸線を基準として対称となるように配置されている。これにより、各固定部に作用する荷重が均一化される。したがって、局所的な荷重の集中を抑制することができるので、本体部をより強固に固定することができる。
なお、回転軸線とは、軸流タービンに含まれる回転軸線及び軸流タービンに含まれる回転軸線を延長した線の両方を含む。

【0066】

また、本開示の一態様に係る復水器は、前記固定部（１０ｂ）は、複数設けられ、前記本体部（１０ａ）は、平面視した際に、中心点（Ｐ）上に前記回転軸線（Ｒ）が重複するように配置され、複数の前記固定部（１０ｂ）は、前記本体部（１０ａ）の外周面に周方向に沿って設けられるとともに、前記回転軸線（Ｒ）に最も近い回転軸線側固定部（１０ｂＡ）と、前記回転軸線（Ｒ）に直交する交差線（Ｌ）に最も近い交差線側固定部（１０ｂＢ）と、前記回転軸線側固定部（１０ｂＡ）と前記交差線側固定部（１０ｂＢ）との間に設けられる中間固定部（１０ｂＣ）と、を有し、前記中間固定部（１０ｂＣ）は、前記交差線側固定部（１０ｂＢ）よりも前記回転軸線側固定部（１０ｂＡ）の近くに配置されている。

【0067】

上記構成では、中間固定部が、交差線側固定部よりも回転軸線側固定部に近くなるに配置されている。すなわち、回転軸線側の領域（交差線よりも回転軸線に近い領域）において、固定部を設ける間隔が短くなっている。これにより、大きな転倒モーメントが作用する回転軸線近傍において、固定部の数が多くなる。したがって、本体部をより強固に固定することができる。

【0068】

また、本開示の一態様に係る復水器は、前記本体部（１０ａ）には、前記本体部（１０ａ）の半径方向外側に設けられる他の装置（１１）が固定されている。

【0069】

上記構成では、本体部の半径方向外側に設けられる他の装置と、本体部とが固定されている。これにより、他の装置の重量によって、本体部を転倒し難くすることができる。
なお、他の装置の一例としては、復水器で凝縮されなかった非凝縮ガスを含む蒸気を冷却するガスクーラが挙げられる。

【0070】

また、本開示の一態様に係る復水器は、前記他の装置（１１）は接続部（３３）を介して前記本体部（１０ａ）に固定され、接続部（３３）は、前記本体部の外周面であって前記軸流タービン（９）と反対側に接続されている。

【0071】

上記構成では、接続部を介して他の装置が軸流タービンと反対側に接続されている。これにより、軸流タービンからの引張荷重によって作用する転倒モーメントに対して、本体部をより転倒し難くすることができる。

【0072】

また、本開示の一態様に係る地熱発電プラントは、地熱坑井（２）から噴出した前記蒸気により回転駆動する前記軸流タービン（９）と、前記軸流タービン（９）に連結し、前記軸流タービン（９）の駆動力によって発電する発電機と、前記軸流タービン（９）から排出された前記蒸気を冷却することで復水を生成する上記いずれかに記載の復水器（１０）と、を備えている。

【0073】

また、本開示の一態様に係る復水器の運転方法は、地熱坑井（２）から噴出した蒸気により所定方向に延在する回転軸線（Ｒ）を中心として回転駆動する軸流タービン（９）から排出された前記蒸気が蒸気ダクト（３１）を介して供給される復水器（１０）の運転方法であって、前記復水器（１０）は、水平面で切断した際の断面の外形が円形であって、前記蒸気ダクト（３１）が接続され、前記蒸気ダクト（３１）を介して前記軸流タービン（９）から排出された前記蒸気が供給される本体部（１０ａ）と、前記本体部（１０ａ）を固定する固定部（１０ｂ）と、を備え、前記本体部（１０ａ）の内部で前記蒸気を冷却することで前記蒸気を凝縮させる工程を備える復水器（１０）の運転方法。

【符号の説明】

【0074】

１ ：地熱発電プラント
２ ：坑井
３ ：還元井
４ ：流量調整弁
５ ：地熱流体輸送管
６ ：セパレータ
７ ：熱水管
８ ：蒸気管
９ ：蒸気タービン（軸流タービン）
１０ ：復水器
１０ａ ：本体部
１０ｂ ：固定脚（固定部）
１０ｂＡ ：回転軸線側固定脚（回転軸線側固定部）
１０ｂＢ ：交差線側固定脚（交差線側固定部）
１０ｂＣ ：中間固定脚（中間固定部）
１０ｂａ ：鉛直板部
１０ｂｂ ：底面部
１０ｂｃ ：上面部
１０ｃ ：リブ
１１ ：ガスクーラ（他の装置）
１１ａ ：リブ
１１ｂ ：天井面部
１１ｃ ：リブ
１２ ：エジェクタ
１３ ：インターコンデンサ
１４ ：エジェクタ
１５ ：アフターコンデンサ
１６ ：冷却塔
１７ ：循環系統
１８ ：供給系統
１９ ：復水ポンプ
２０ ：復水系統
２１ ：送風機
３０ ：基礎
３１ ：蒸気ダクト
３２ ：大気放出板
３３ ：非凝縮ガスダクト
３５ ：ガス配管
１００ ：地面
Ｔ１ ：上段トレイ
Ｔ２ ：中段トレイ
Ｔ３ ：下段トレイ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】