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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-07-07
(45)【発行日】2023-07-18
(54)【発明の名称】直接接触式復水器および直接接触式復水器の製造方法
(51)【国際特許分類】
F28B 3/04 20060101AFI20230710BHJP
F28B 1/02 20060101ALI20230710BHJP
【ＦＩ】
F28B3/04
F28B1/02
【請求項の数】
5
(21)【出願番号】P 2019118835
(22)【出願日】2019-06-26
(65)【公開番号】P2021004704
(43)【公開日】2021-01-14
【審査請求日】2022-02-07
(73)【特許権者】
【識別番号】000003078
【氏名又は名称】株式会社東芝
(73)【特許権者】
【識別番号】317015294
【氏名又は名称】東芝エネルギーシステムズ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100091982
【弁理士】
【氏名又は名称】永井 浩之
(74)【代理人】
【識別番号】100091487
【弁理士】
【氏名又は名称】中村 行孝
(74)【代理人】
【識別番号】100105153
【弁理士】
【氏名又は名称】朝倉 悟
(74)【代理人】
【識別番号】100107582
【弁理士】
【氏名又は名称】関根 毅
(74)【代理人】
【識別番号】100150717
【弁理士】
【氏名又は名称】山下 和也
(72)【発明者】
【氏名】鈴木 大樹
(72)【発明者】
【氏名】根本 晃
(72)【発明者】
【氏名】津田 将太
【審査官】▲高▼藤 啓
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１５－０５２４４３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００６－２４７５５８（ＪＰ，Ａ）
【文献】実開昭５５－０２９３７５（ＪＰ，Ｕ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｆ２８Ｂ １／０２
Ｆ２８Ｂ ３／０４
Ｆ２８Ｂ ９／０４
Ｆ２８Ｂ ９／０８
Ｆ２８Ｆ ２５／００－２５／１２
Ｆ０１Ｋ ９／００
Ｂ０１Ｄ ５／００
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
蒸気タービンから排出された排出蒸気を本体胴の内部に流入させ、冷却水との接触により前記排出蒸気を凝縮させる直接接触式復水器であって、前記本体胴の内壁に付着した前記冷却水を前記内壁から分離して落下させる冷却水落下部を備え、
前記冷却水落下部は、前記本体胴の側部における前記内壁に設けられた、前記内壁から内側に突出した第２突出部を含み、
前記第２突出部は、上方を向く案内面であって、前記冷却水を前記本体胴の内側に案内する案内面を有し、
前記案内面の先端部分に、上方に起立した堰部が設けられ、
前記案内面に、前記第２突出部を貫通した複数の貫通孔が設けられ、
前記案内面は、前記排出蒸気が流れる方向において上流側に向かって下方に傾斜し、
前記貫通孔は、前記本体胴内で凝縮されなかった前記排出蒸気を前記本体胴内から流出させる流出部よりも前記本体胴内に前記排出蒸気を流入させる流入部の側に設けられている、直接接触式復水器。
【請求項2】
前記冷却水落下部は、前記本体胴の上部における前記内壁に設けられた、前記内壁から内側に突出した第１突出部を含み、前記第１突出部は、棒状または先細状に形成されている、請求項１に記載の直接接触式復水器。
【請求項3】
前記案内面の先端部分に、上方から見たときに凹状に切り欠かれるとともに前記第２突出部を貫通した切り欠き部が形成されている、請求項１または２に記載の直接接触式復水器。
【請求項4】
前記冷却水落下部は、前記本体胴内に前記排出蒸気を流入させる流入部よりも前記本体胴内で凝縮されなかった前記排出蒸気を前記本体胴内から流出させる流出部の側に設けられている、請求項１から３のいずれか一項に記載の直接接触式復水器。
【請求項5】
蒸気タービンから排出された排出蒸気を本体胴の内部に流入させ、冷却水との接触により前記排出蒸気を凝縮させる直接接触式復水器の製造方法であって、前記本体胴の内壁に付着した前記冷却水を前記内壁から分離して落下させる冷却水落下部を準備する準備工程と、
前記本体胴の前記内壁に前記冷却水落下部を取り付ける取付工程と、を備え、
前記冷却水落下部は、前記本体胴の側部における前記内壁に設けられた、前記内壁から内側に突出した第２突出部を含み、
前記第２突出部は、上方を向く案内面であって、前記冷却水を前記本体胴の内側に案内する案内面を有し、
前記案内面の先端部分に、上方に起立した堰部が設けられ、
前記案内面に、前記第２突出部を貫通した複数の貫通孔が設けられ、
前記案内面は、前記排出蒸気が流れる方向において上流側に向かって下方に傾斜し、
前記貫通孔は、前記本体胴内で凝縮されなかった前記排出蒸気を前記本体胴内から流出させる流出部よりも前記本体胴内に前記排出蒸気を流入させる流入部の側に設けられている、直接接触式復水器の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明の実施の形態は、直接接触式復水器および直接接触式復水器の製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
地熱エネルギーは、環境に与える影響が少ない再生可能エネルギーの一つとして注目されている。地熱エネルギーを利用して発電を行う地熱発電プラントにおいて、復水器は、蒸気タービンから排出された排出蒸気を、冷却水との熱交換により凝縮させて復水を生成する機器である。地熱発電プラントでは、復水を再び蒸気タービンの駆動に用いることがないため、構造が簡単でかつ熱交換効率の良い直接接触式復水器が用いられることが多い。
【0003】
直接接触式復水器として、蒸気の動圧によりトレイから落下する冷却水を微細化するトレイ式の直接接触式復水器と、スプレーノズルにより冷却水を微細化して噴出するスプレー式の直接接触式復水器と、が知られている。このうちスプレー式の直接接触式復水器は、本体胴内に設けられたスプレーノズルにより微細化した霧状の冷却水を噴出して、蒸気タービンからの排出蒸気と直接接触させる。これにより、蒸気タービンからの排出蒸気を効率的に冷却し凝縮させることができ、排出蒸気を負圧に維持して排出蒸気の排出効率向上を図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特開２０１０－２７０９２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、スプレーノズルから噴出された冷却水の一部は、蒸気タービンの排出蒸気と十分に熱交換しないまま本体胴の内壁に付着することがある。本体胴の内壁に付着した冷却水は液膜を形成し、そのまま内壁に留まったり、内壁を伝って本体胴の下部に落下したりし、その後も排出蒸気との熱交換に十分に寄与しない場合がある。このような熱交換に寄与しない冷却水が存在することにより、直接接触式復水器の熱交換効率が低下するおそれがある。
【0006】
本発明は、このような点を考慮してなされたものであり、熱交換効率を向上させることができる直接接触式復水器および当該直接接触式復水器の製造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】
【0007】
実施の形態による直接接触式復水器は、蒸気タービンから排出された排出蒸気を本体胴の内部に流入させ、冷却水との接触により排出蒸気を凝縮させる直接接触式復水器である。直接接触式復水器は、本体胴の内壁に付着した冷却水を内壁から分離して落下させる冷却水落下部を備える。
【0008】
また、実施の形態による直接接触式復水器の製造方法は、蒸気タービンから排出された排出蒸気を本体胴の内部に流入させ、冷却水との接触により排出蒸気を凝縮させる直接接触式復水器の製造方法である。直接接触式復水器の製造方法は、本体胴の内壁に付着した冷却水を内壁から分離して落下させる冷却水落下部を準備する準備工程を備える。また、直接接触式復水器の製造方法は、本体胴の内壁に冷却水落下部を取り付ける取付工程を備える。
【発明の効果】
【0009】
本実施の形態によれば、熱交換効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下、図面を参照して実施の形態による直接接触式復水器および直接接触式復水器の製造方法について説明する。
【0012】
【0013】
ここでは、まず、図１を参照して、本実施の形態による直接接触式復水器が用いられる発電プラントについて説明する。本実施の形態による発電プラントは、地熱エネルギーを利用して発電を行う地熱発電プラントである。
【0014】
図１に示すように、本実施の形態による発電プラント１は、蒸気により駆動される蒸気タービン２と、蒸気タービン２により駆動されて発電を行う発電機３と、蒸気タービン２から排出された排出蒸気Ｓを凝縮させて復水を生成する復水器４（直接接触式復水器）と、を備えている。
【0015】
蒸気タービン２には、蒸気供給ラインＬ１が接続されている。この蒸気供給ラインＬ１により、不図示の生産井から採取された地熱流体から分離された蒸気が、蒸気タービン２に供給される。この蒸気には、水蒸気の他に、二酸化炭素（ＣＯ２）や硫化水素（Ｈ２Ｓ）などの不凝縮ガスが含まれる。蒸気タービン２は、この蒸気供給ラインＬ１から供給された蒸気により駆動されるように構成されている。蒸気タービン２は、タービンロータ５を有している。蒸気タービン２は、蒸気供給ラインＬ１から供給された蒸気の流体エネルギーを、不図示の動翼と静翼とでタービンロータ５の回転エネルギーに変換する。タービンロータ５の回転エネルギーは、発電機３に伝達される。また、蒸気タービン２には、静翼および動翼を通過した蒸気が排出蒸気Ｓとして排出される蒸気排出ラインＬ２が接続されている。蒸気タービン２から排出された排出蒸気Ｓは、この蒸気排出ラインＬ２により復水器４に供給される。
【0016】
発電機３には、上述したタービンロータ５が連結されている。発電機３は、タービンロータ５から伝達された回転エネルギーを電気エネルギーに変換することで発電を行うように構成されている。
【0017】
復水器４には、上述した蒸気排出ラインＬ２が接続されている。復水器４は、蒸気タービン２から排出された排出蒸気Ｓを冷却し凝縮させて復水を生成するように構成されている。復水器４の構成の詳細は後述する。また、復水器４には、不凝縮ガス排出ラインＬ３が接続されている。蒸気タービン２からの排出蒸気Ｓのうち復水器４で凝縮されなかった、不凝縮ガスを含む排出蒸気Ｓは、この不凝縮ガス排出ラインＬ３に排出される。この排出蒸気Ｓは、その後、大気に放出される。また、復水器４には、冷却水供給ラインＬ４が接続されている。この冷却水供給ラインＬ４により、復水器４の後述するスプレーノズル３０に冷却水ＣＷが供給される。また、復水器４には、液体排出ラインＬ５が接続されている。排出蒸気Ｓを冷却するために用いた冷却水ＣＷと排出蒸気Ｓが凝縮された復水とを含む液体（温水ＨＷ）は、この液体排出ラインＬ５に排出される。この液体は、不図示の冷却塔に供給され、冷却されて、冷却水ＣＷとして用いられてもよい。
【0018】
次に、図２～図８を参照して、本実施の形態による復水器４の構成の詳細について説明する。ここでは一例として、スプレーノズル３０により冷却水ＣＷを噴出して、排出蒸気Ｓを冷却水ＣＷと直接接触させて凝縮させるスプレー式の直接接触式復水器について説明する。
【0019】
図２および図３に示すように、本実施の形態による復水器４は、復水器本体１００と、後述する冷却水落下部５０と、を備えている。このうち復水器本体１００は、本体胴１０と、本体胴１０内に排出蒸気Ｓを流入させる流入部２０と、本体胴１０内で冷却水ＣＷを噴出するスプレーノズル３０と、排出蒸気Ｓを本体胴１０内から流出させる流出部４０と、を備えている。
【0020】
本体胴１０は、長手方向に延びる中空の略円筒状の構造物であり、内部を排出蒸気Ｓが流れるようになっている。本実施の形態では、本体胴１０の長手方向は、水平方向である。本体胴１０の内部には、区画部材１２が設けられている。この区画部材１２によって、本体胴１０の内部空間は、本体胴１０の長手方向の一側（図３における左側）に設けられた凝縮空間１３と、長手方向の他側（図３における右側）に設けられた不凝縮ガス冷却空間１４と、に区画されている。凝縮空間１３と不凝縮ガス冷却空間１４とは、連通部１５を通じて流体的に連通しており、排出蒸気Ｓは、凝縮空間１３から連通部１５を通って不凝縮ガス冷却空間１４に流れるようになっている。本体胴１０の下部には、冷却水ＣＷと復水とを含む液体（温水ＨＷ）を貯留するホットウェル１１が設けられている。ホットウェル１１には、上述した液体排出ラインＬ５が接続されており、ホットウェル１１内の液体は、この液体排出ラインＬ５に排出される。なお、ホットウェル１１は、設けられていなくてもよい。この場合、本体胴１０の下部に液体排出ラインＬ５が直接接続されていてもよく、温水ＨＷは、復水器４内に貯留されずに、この液体排出ラインＬ５に排出されてもよい。
【0021】
流入部２０は、本体胴１０の上部に設けられている。この流入部２０は、本体胴１０のうち長手方向の一側（図３における左側）に配置されている。流入部２０には、上述した蒸気排出ラインＬ２が接続されている。流入部２０は、この蒸気排出ラインＬ２からの排出蒸気Ｓを本体胴１０内の凝縮空間１３に流入させるように構成されている。
【0022】
スプレーノズル３０は、本体胴１０内の凝縮空間１３に複数設けられている。スプレーノズル３０は、微細化した霧状の冷却水ＣＷを噴出するように構成されている。各スプレーノズル３０は、冷却水供給管３１を介して上述した冷却水供給ラインＬ４に連結されており、冷却水供給ラインＬ４からの冷却水ＣＷが、冷却水供給管３１を通って、各スプレーノズル３０に供給されるようになっている。冷却水供給管３１は、不凝縮ガス冷却空間１４から区画部材１２を貫通して凝縮空間１３に延びている。図３では、本体胴１０の長手方向において本体胴１０の一端から他端に渡って延びている。
【0023】
図２に示すように、冷却水供給管３１は、本体胴１０内に複数設けられている。すなわち、復水器４を正面（図２における手前側であって、図３における左側）から見たときの本体胴１０内の中央部分、左側部分および右側部分にそれぞれ冷却水供給管３１が設けられており、それぞれの冷却水供給管３１に複数のスプレーノズル３０が配置されている。本体胴１０内の中央部分に設けられた冷却水供給管３１には、本体胴１０の上部、下部、左側部および右側部に向けて冷却水ＣＷを噴出するようにスプレーノズル３０が配置されている。また、本体胴１０内の左側部分および右側部分に設けられた冷却水供給管３１には、本体胴１０の内側に向けて斜め上方および斜め下方に向けて冷却水ＣＷを噴出するようにスプレーノズル３０が配置されている。このような方向に冷却水ＣＷを噴出するスプレーノズル３０が、図３に示すように、本体胴１０の長手方向に複数配置されている。
【0024】
このような複数のスプレーノズル３０により霧状の冷却水ＣＷを噴出し、排出蒸気Ｓと接触させることで、凝縮空間１３において排出蒸気Ｓを冷却し凝縮させることができる。なお、スプレーノズル３０は、不凝縮ガス冷却空間１４にも設けられていてもよく、凝縮空間１３で凝縮されなかった、不凝縮ガスを含む排出蒸気Ｓを、不凝縮ガス冷却空間１４において冷却水ＣＷを噴出することにより冷却するようにしてもよい。
【0025】
流出部４０は、本体胴１０の上部に設けられている。この流出部４０は、本体胴１０のうち長手方向の他側（図３における左側）に配置されている。流出部４０は、排出蒸気Ｓが流れる方向において流入部２０の下流側に設けられている。流出部４０には、上述した不凝縮ガス排出ラインＬ３が接続されている。流出部４０は、流入部２０から本体胴１０内に流入した排出蒸気Ｓのうち凝縮空間１３で凝縮されなかった、不凝縮ガスを含む排出蒸気Ｓを、本体胴１０内の不凝縮ガス冷却空間１４からこの不凝縮ガス排出ラインＬ３に流出させるように構成されている。
【0026】
また、図２および図３に示すように、復水器４は、本体胴１０の内壁１０ａに付着した冷却水ＣＷを内壁１０ａから分離して落下させる冷却水落下部５０を備えている。冷却水落下部５０は、本体胴１０の上部における内壁１０ａに設けられた第１突出部５１と、本体胴１０の側部における内壁１０ａに設けられた第２突出部５２と、を含んでいる。
【0027】
図４に示すように、第１突出部５１は、本体胴１０の上部における内壁１０ａから内側に突出している。第１突出部５１は、棒状に形成されている。なお、図４においては、第２突出部５２の図示は省略されている。図４では、第１突出部５１が円柱状に形成されている例を示しているが、これに限定されず角柱状など任意の形状で形成されていてもよい。第１突出部５１は、内壁１０ａから法線方向（内壁１０ａと第１突出部５１との接続点における内壁１０ａの接線方向に垂直な方向）に延びている。このように第１突出部５１は、概略的には本体胴１０の下方に向けて延びている。第１突出部５１は、重力方向に沿うように鉛直方向下方に延びていてもよい。このような第１突出部５１が、本体胴１０の内壁１０ａの上部において、本体胴１０の周方向に離間して複数配列されているとともに、本体胴１０の長手方向に離間して複数配列されている。なお、第１突出部５１は配列されていなくてもよい。本実施の形態においては、第１突出部５１は、本体胴１０の長手方向において、凝縮空間１３の全体に渡って設けられている
【0028】
図２および図５に示すように、第２突出部５２は、本体胴１０の側部における内壁１０ａから内側に突出している。なお、図５においては、第１突出部５１の図示は省略されている。第２突出部５２は、上方を向く案内面５３を有している。案内面５３は、平坦状に形成されていてもよく、内壁１０ａから水平方向に延びていてもよい。また、第２突出部５２は、平板状に形成されていてもよい。この場合、案内面５３は、第２突出部５２を構成する板材の板面になる。図２に示すように、第２突出部５２は、復水器４を正面から見たときの本体胴１０の左側部における内壁１０ａおよび右側部における内壁１０ａにそれぞれ設けられていてもよい。左側部に設けられた第２突出部５２は、本体胴１０内の左側部分に設けられた冷却水供給管３１の下方に配置されていてもよい。また、右側部に設けられた第２突出部５２は、本体胴１０内の右側部分に設けられた冷却水供給管３１の下方に配置されていてもよい。第２突出部５２は、上方から見たときに、ホットウェル１１の一部と重なる位置まで延びていてもよい。本実施の形態においては、図３に示すように、第２突出部５２は、本体胴１０の長手方向において、凝縮空間１３の全体に渡って（区画部材１２から本体胴１０の正面板まで）形成されている。
【0029】
図５および図６に示すように、案内面５３の先端部分５４に、上方から見たときに凹状に切り欠かれるとともに第２突出部５２を貫通した切り欠き部５５が形成されていてもよい。本実施の形態においては、図６に示すように、案内面５３の先端部分５４に、切り欠き部５５が複数形成されており、本体胴１０の長手方向に略等間隔に配置されている。このように、案内面５３の先端部分５４が、櫛歯状に形成されていてもよい。切り欠き部５５は、上方から見たときに数ｍｍ程度の深さ寸法および幅寸法を有していてもよく、このような切り欠き部５５が、本体胴１０の長手方向に数ｍｍ程度の間隔で配置されていてもよい。
【0030】
なお、本体胴１０の上部とは、図７に示すように、本体胴１０を正面から見たときに本体胴１０の鉛直方向に延びる鉛直中心線１６から左方向に角度θ１で、かつ鉛直中心線１６から右方向に角度θ２の角度範囲内に存在する部分であってもよい。図７においては、鉛直中心線１６に対して、左右対称に第１突出部５１が配置されている。例えば、角度θ１および角度θ２はそれぞれ４５°であってもよいが、これに限定されることはない。角度θ１と角度θ２は異なる角度であってもよい。なお、図７においては、角度θ１および角度θ２の中心は、本体胴１０の中央部分に設けられた冷却水供給管３１の中心点Ｏであるが、これに限定されることはない。角度θ１および角度θ２の中心は、本体胴１０の中心点であってもよい。
【0031】
また、本体胴１０の側部とは、図８に示すように、本体胴１０を正面から見たときに本体胴１０の水平方向に延びる水平中心線１７から上方向に角度θ３で、かつ水平中心線１７から下方向に角度θ４の角度範囲内に存在する部分であってもよい。例えば、角度θ３および角度θ４はそれぞれ４５°であってもよいが、これに限定されることはない。角度θ３と角度θ４は異なる角度であってもよい。なお、図８においては、角度θ３および角度θ４の中心は、本体胴１０の中央部分に設けられた冷却水供給管３１の中心点Ｏであるが、これに限定されることはない。角度θ３および角度θ４の中心は、本体胴１０の中心点であってもよい。図８においては、図面を簡略化するために、本体胴１０内の左側部分に設けられた冷却水供給管３１および当該冷却水供給管３１に配置されたスプレーノズル３０の図示は省略されている。
【0032】
次に、このような構成からなる本実施の形態による復水器４の製造方法について説明する。本実施の形態による復水器４の製造方法は、蒸気タービン２から排出された排出蒸気Ｓを本体胴１０の内部に流入させ、冷却水ＣＷとの接触により排出蒸気Ｓを凝縮させる直接接触式復水器の製造方法である。本実施の形態による復水器４の製造方法は、冷却水落下部５０を準備する準備工程と、復水器本体１００の本体胴１０の内壁１０ａに冷却水落下部５０を取り付ける取付工程と、を含んでいる。
【0033】
まず、準備工程として、上述したような、復水器本体１００の本体胴１０の内壁１０ａに付着した冷却水ＣＷを内壁１０ａから分離して落下させる冷却水落下部５０を準備する。
【0034】
より具体的には、棒状に形成された複数の第１突出部５１を準備する。また、案内面５３を有し、案内面５３の先端部分５４に切り欠き部５５が形成された第２突出部５２を準備する。
【0035】
続いて、取付工程として、復水器本体１００の本体胴１０の内壁１０ａに、上述したような、冷却水落下部５０が取り付けられる。
【0036】
より具体的には、図４に示すように、本体胴１０の上部における内壁１０ａに、第１突出部５１が、内壁１０ａから法線方向に延びるように取り付けられる。第１突出部５１は、例えば溶接により内壁１０ａに固定されてもよい。しかしながら、このことに限定されず、第１突出部５１は、例えばボルト結合により取り付けられるようにしてもよい。
【0037】
また、図５に示すように、本体胴１０の側部における内壁１０ａに、第２突出部５２が、内壁１０ａから水平方向に延びるように取り付けられる。第２突出部５２は、案内面５３が上方を向き、切り欠き部５５が形成された先端部分５４が本体胴１０内の内側に配置されるように取り付けられる。第２突出部５２は、例えば溶接により内壁１０ａに固定されてもよい。しかしながら、このことに限定されず、例えばボルト結合により取り付けられるようにしてもよい。第２突出部５２は、復水器本体１００を正面から見たときの本体胴１０の左側部における内壁１０ａおよび右側部における内壁１０ａにそれぞれ取り付けられる。
【0038】
このようにして、図２および図３に示すような、第１突出部５１および第２突出部５２を含む冷却水落下部５０を備えた復水器４を得ることができる。なお、上述した復水器４の製造方法は一例であり、他の異なる方法、手順によって、本実施の形態による復水器４が製造されてもよい。
【0039】
次に、このような構成からなる本実施の形態の作用について説明する。
【0040】
発電プラント１が稼働すると、図１に示す蒸気供給ラインＬ１により、不図示の生産井から採取された地熱流体から分離された蒸気が、蒸気タービン２に供給される。蒸気が蒸気タービン２に供給されると、タービンロータ５が回転して、発電機３を駆動し、発電機３による発電が行われる。蒸気タービン２から排出された排出蒸気Ｓは、蒸気排出ラインＬ２により復水器４に供給される。
【0041】
復水器４に供給された排出蒸気Ｓは、図３に示す流入部２０により本体胴１０の上部から本体胴１０内の凝縮空間１３に鉛直方向に流入する。凝縮空間１３に鉛直方向に流入した排出蒸気Ｓは、流れの向きを変えて、本体胴１０内を長手方向の一側（図３における左側）から長手方向の他側（図３における右側）に向かって概略的には水平方向に流れる。凝縮空間１３では、複数のスプレーノズル３０が、微細化した霧状の冷却水ＣＷを噴出し、排出蒸気Ｓは、スプレーノズル３０から噴出された霧状の冷却水ＣＷと接触する。これにより、排出蒸気Ｓと冷却水ＣＷとの間で熱交換が行われ、排出蒸気Ｓは冷却されて凝縮され、復水が生成される。復水は、本体胴１０の下部に設けられたホットウェル１１に落下し、貯留される。また、排出蒸気Ｓを冷却するために用いた冷却水ＣＷの一部は、ホットウェル１１に落下する。
【0042】
排出蒸気Ｓのうち凝縮空間１３で凝縮されなかった、不凝縮ガスを含む排出蒸気Ｓは、連通部１５を通って不凝縮ガス冷却空間１４に流れる。その後、排出蒸気Ｓは、流出部４０により本体胴１０の上部から流出する。本体胴１０から流出した排出蒸気Ｓは、不凝縮ガス排出ラインＬ３に排出され、その後、大気に放出される。
【0043】
一方、本体胴１０内において、スプレーノズル３０から噴出した冷却水ＣＷの一部は、排出蒸気Ｓと十分に熱交換しないまま本体胴１０の内壁１０ａに付着して液膜ＬＦを形成し得る（図７および図８参照）。本体胴１０の内壁１０ａに付着した冷却水ＣＷは、冷却水落下部５０によって本体胴１０の内壁１０ａから分離されて落下する。落下している間、冷却水ＣＷは、排出蒸気Ｓと接触して熱交換し、排出蒸気Ｓを冷却する。
【0044】
より具体的には、図７に示すように、本体胴１０の上部における内壁１０ａに付着した冷却水ＣＷは、冷却水落下部５０を構成する第１突出部５１において内壁１０ａから分離され、棒状の第１突出部５１を伝って先端部分に案内される。第１突出部５１の先端部分に到達した冷却水ＣＷは、液滴ＬＤとしてホットウェル１１に落下する。この間、冷却水ＣＷは、凝縮空間１３を流れる排出蒸気Ｓと接触する。このことにより、落下する冷却水ＣＷと排出蒸気Ｓとの間で熱交換が行われる。
【0045】
ここで、本体胴１０の上部における内壁１０ａに付着した冷却水ＣＷは、内壁１０ａを伝って流れるよりも鉛直方向に落下しようとする傾向にある。このため、棒状の第１突出部５１によって、本体胴１０の上部における内壁１０ａに付着した冷却水ＣＷを、液滴ＬＤとして落下させることを容易に誘発させることができる。
【0046】
また、図８に示すように、本体胴１０の側部における内壁１０ａに付着した冷却水ＣＷは、内壁１０ａを伝って下方に流れる。冷却水落下部５０を構成する第２突出部５２の近傍においては、冷却水ＣＷは、内壁１０ａから分離され、第２突出部５２の案内面５３を伝って本体胴１０の内側（先端部分５４の側）に案内される。
【0047】
ここで、本体胴１０の側部における内壁１０ａに付着した冷却水ＣＷは、内壁１０ａを沿うようにして流れようとする傾向にある。このため、上述したような、上方を向く案内面５３を有する第２突出部５２によって、本体胴１０の側部における内壁１０ａに付着した冷却水ＣＷを、内壁１０ａから効果的に分離することができる。
【0048】
案内面５３の先端部分５４に到達した冷却水ＣＷは、切り欠き部５５を通過し、案内面５３上で液膜ＬＦを形成するように流れていた冷却水ＣＷが分断される。これにより、冷却水ＣＷは、液滴ＬＤとしてホットウェル１１に落下する。この間、冷却水ＣＷは、凝縮空間１３を流れる排出蒸気Ｓと接触する。このことにより、落下する冷却水ＣＷと排出蒸気Ｓとの間で熱交換が行われる。
【0049】
このように、本体胴１０の内壁１０ａに付着した冷却水ＣＷは、第１突出部５１および第２突出部５２によって、内壁１０ａから分離され、液滴ＬＤとして落下し、排出蒸気Ｓと熱交換される。
【0050】
ホットウェル１１に落下した冷却水ＣＷは、生成された復水とともに、ホットウェル１１に貯留される。ホットウェル１１内の液体（温水ＨＷ）は、図３に示す液体排出ラインＬ５に排出される。この液体は、不図示の冷却塔により冷却されて、冷却水ＣＷとして、冷却水供給ラインＬ４により復水器４の各スプレーノズル３０に供給されるようにしてもよい。
【0051】
このように本実施の形態によれば、復水器４は、本体胴１０の内壁１０ａに付着した冷却水ＣＷを内壁１０ａから分離して落下させる冷却水落下部５０を備えている。このことにより、本体胴１０の内壁１０ａに付着した冷却水ＣＷを、内壁１０ａから分離して落下させることができる。このため、落下する冷却水ＣＷを排出蒸気Ｓと接触させて、排出蒸気Ｓと熱交換させることができる。この結果、復水器４の熱交換効率を向上させることができる。
【0052】
また、本実施の形態によれば、冷却水落下部５０は、本体胴１０の上部における内壁１０ａに設けられた、内壁１０ａから内側に突出した第１突出部５１を含み、第１突出部５１は、棒状に形成されている。このことにより、第１突出部５１を、内壁１０ａから下方に向かって突出させることができ、本体胴１０の上部における内壁１０ａに付着した冷却水ＣＷを、内壁１０ａから分離して落下させることができる。このため、冷却水ＣＷを、排出蒸気Ｓと接触させて排出蒸気Ｓと熱交換させることができ、復水器４の熱交換効率を向上させることができる。また、冷却水ＣＷを、棒状の第１突出部５１を伝って先端部分に案内し、その先端部分から落下させることで、液滴ＬＤとして落下させることができる。すなわち、棒状の第１突出部５１によって、第１突出部５１の先端部分から落下する冷却水ＣＷを液滴化させやすくすることができる。このため、落下する冷却水ＣＷと排出蒸気Ｓとの接触面積を増大させることができ、復水器４の熱交換効率をより一層向上させることができる。
【0053】
また、本実施の形態によれば、冷却水落下部５０は、本体胴１０の側部における内壁１０ａに設けられた、内壁１０ａから内側に突出した第２突出部５２を含み、第２突出部５２は、上方を向く案内面５３であって、冷却水ＣＷを本体胴１０の内側に案内する案内面５３を有している。このことにより、本体胴１０の側部における内壁１０ａに付着した冷却水ＣＷを、本体胴１０の内側に案内するように内壁１０ａから分離して、先端部分５４から落下させることができる。このため、冷却水ＣＷを、排出蒸気Ｓと接触させて排出蒸気Ｓと熱交換させることができ、復水器４の熱交換効率を向上させることができる。
【0054】
また、本実施の形態によれば、案内面５３の先端部分５４に、上方から見たときに凹状に切り欠かれるとともに第２突出部５２を貫通した切り欠き部５５が形成されている。このことにより、案内面５３上で液膜を形成するように流れていた冷却水ＣＷが、切り欠き部５５を通過することで分断され、液滴ＬＤとして落下することができる。すなわち、切り欠き部５５によって、先端部分５４から落下する冷却水ＣＷを液滴化させやすくすることができる。このため、落下する冷却水ＣＷと排出蒸気Ｓとの接触面積を増大させることができ、復水器４の熱交換効率をより一層向上させることができる。
【0055】
なお、上述した実施の形態では、冷却水落下部５０として、第１突出部５１と第２突出部５２の両方が設けられている例を示した。しかしながら、このことに限定されず、第１突出部５１と第２突出部５２のうちいずれか一方が設けられて、他方が設けられていなくてもよい。この場合においても、本体胴１０の内壁１０ａに付着した冷却水ＣＷを、第１突出部５１または第２突出部５２によって、内壁１０ａから分離して落下させることができる。このことにより、冷却水ＣＷを、排出蒸気Ｓと接触させて排出蒸気Ｓと熱交換させることができ、復水器４の熱交換効率を向上させることができる。
【0056】
また、上述した実施の形態では、第１突出部５１が棒状に形成されている例を示した。しかしながら、このことに限定されず、第１突出部５１が、先細状に形成されていてもよい。例えば、第１突出部５１が、円錐状または角錐状に形成されていてもよい。この場合、落下する冷却水ＣＷの液滴ＬＤを微細化することができる。このため、落下する冷却水ＣＷと排出蒸気Ｓとの接触面積をより一層増大させることができ、復水器４の熱交換効率をより一層向上させることができる。
【0057】
また、上述した実施の形態では、切り欠き部５５が、上方から見たときに矩形状に切り欠かれている例を示した。しかしながら、このことに限定されず、切り欠き部５５が、上方から見たときに三角形状に切り欠かれていてもよい。例えば、案内面５３の先端部分５４が、鋸歯状に形成されていてもよい。
【0058】
また、上述した実施の形態において、第２突出部５２の案内面５３に、第２突出部５２を貫通した複数の貫通孔が設けられていてもよい。貫通孔は、数ｍｍ程度の直径を有していてもよく、このような貫通孔が、数ｍｍ程度の間隔で複数配置されていてもよい。この場合、案内面５３を流れる冷却水ＣＷの一部が、貫通孔を通過して、液滴ＬＤとして第２突出部５２の下方に落下することができる。すなわち、冷却水ＣＷを、貫通孔を通過させることで、液滴化することができる。このため、落下する冷却水ＣＷと排出蒸気Ｓとの接触面積を増大させることができ、復水器４の熱交換効率をより一層向上させることができる。
【0059】
また、上述した実施の形態では、第１突出部５１および第２突出部５２によって、冷却水ＣＷが液滴ＬＤとして落下する例を示した。しかしながら、このことに限定されず、冷却水ＣＷは、液滴ＬＤとして落下しなくてもよい。すなわち、冷却水ＣＷは、液状に連続して落下してもよい。上述したような第１突出部５１および第２突出部５２を用いた場合であっても、スプレーノズル３０からの冷却水ＣＷの噴出量等によっては、本体胴１０の内壁１０ａに付着した冷却水ＣＷは、液滴ＬＤとしてではなく、液状に連続して落下することも考えられる。このような場合においても、本体胴１０の内壁１０ａに付着した冷却水ＣＷを、内壁１０ａから分離して排出蒸気Ｓと接触させて、排出蒸気Ｓと熱交換させることができ、復水器４の熱交換効率を向上させることができる。
【0060】
また、上述した実施の形態では、本体胴１０が略円筒状の構造物である例を示した。しかしながら、このことに限定されず、本体胴１０が直方体状やその他任意の形状であってもよい。このような場合であっても、本体胴１０内の内壁１０ａに上述したような冷却水落下部５０を設けることにより、復水器４の熱交換効率を向上させることができる。
【0061】
また、上述した実施の形態では、流入部２０が本体胴１０の上部に設けられている例を示した。しかしながら、このことに限定されず、図９に示すように、流入部２０が本体胴１０の正面（図９における左側）に設けられていてもよい。この場合、復水器４に供給された排出蒸気Ｓは、流入部２０により本体胴１０の正面から本体胴１０内の凝縮空間１３に水平方向に流入する。凝縮空間１３に水平方向に流入した排出蒸気Ｓは、流れの向きを変えずに、そのまま本体胴１０内を長手方向の一側（図９における左側）から長手方向の他側（図９における右側）に向かって概略的には水平方向に流れる。このように、流入部２０は、任意の位置に設けられていてもよい。流出部４０についても同様である。このような場合であっても、本体胴１０内の内壁１０ａに上述したような冷却水落下部５０を設けることにより、復水器４の熱交換効率を向上させることができる。
【0062】
【0063】
図１０および図１１に示す第２の実施の形態においては、案内面の先端部分に、上方に起立した堰部が設けられ、案内面に、第２突出部を貫通した複数の貫通孔が設けられている点が主に異なり、他の構成は、図１～図８に示す第１の実施の形態と略同一である。なお、図１０および図１１において、図１～図８に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【0064】
本実施の形態では、図１０および図１１に示すように、第２突出部５２の案内面５３の先端部分５４に、上方に起立した堰部５６が設けられている。堰部５６は、案内面５３の先端部分５４に折り曲げ加工を行うことで形成されてもよく、案内面５３を構成する部材とは別の部材で形成されて溶接などで取り付けられていてもよい。このように、第２突出部５２は、樋状に形成されていてもよい。
【0065】
また、第２突出部５２の案内面５３に、第２突出部５２を貫通した複数の貫通孔５７が設けられている。図示された例においては、貫通孔５７は、本体胴１０の長手方向および短手方向に複数並んで配置されている。貫通孔５７は、数ｍｍ程度の直径を有していてもよく、このような貫通孔５７が、数ｍｍ程度の間隔で複数配置されていてもよい。
【0066】
なお、本実施の形態において、本体胴１０の上部における内壁１０ａに、第１の実施の形態と同様の第１突出部５１が設けられていてもよい。図１０においては、第１突出部５１の図示は省略されている。また、図１１においては、図面を簡略化するために、本体胴１０内の左側部分に設けられた冷却水供給管３１および当該冷却水供給管３１に配置されたスプレーノズル３０の図示は省略されている。
【0067】
本体胴１０内において、スプレーノズル３０から噴出した冷却水ＣＷの一部は、排出蒸気Ｓと十分に熱交換しないまま本体胴１０の内壁１０ａに付着する。図１１に示すように、本体胴１０の側部における内壁１０ａに付着した冷却水ＣＷは、内壁１０ａを伝って下方に流れる。第２突出部５２の近傍において、冷却水ＣＷは、内壁１０ａから分離され、第２突出部５２の案内面５３を伝って本体胴１０の内側（先端部分５４の側）に案内される。
【0068】
案内面５３を流れる冷却水ＣＷの一部は、貫通孔５７を通過して、液滴ＬＤとして第２突出部５２の下方に落下する。一方、案内面５３を流れる冷却水ＣＷの一部は、案内面５３の先端部分５４に到達する。案内面５３の先端部分５４に到達した冷却水ＣＷは、堰部５６で堰き止められ、案内面５３上に留まる。しかしながら、案内面５３上に留められた冷却水ＣＷは、やがて貫通孔５７を通過して、液滴ＬＤとして第２突出部５２の下方に落下する。落下した冷却水ＣＷは、排出蒸気Ｓと熱交換される。
【0069】
このように本実施の形態においても、本体胴１０の側部における内壁１０ａに付着した冷却水ＣＷを、本体胴１０の内側に案内するように内壁１０ａから分離して落下させることができる。このため、落下する冷却水ＣＷを排出蒸気Ｓと接触させて、排出蒸気Ｓと熱交換させることができる。この結果、復水器４の熱交換効率を向上させることができる。また、冷却水ＣＷを、貫通孔５７を通過させることで、液滴ＬＤとして落下させることができる。このため、落下する冷却水ＣＷと排出蒸気Ｓとの接触面積を増大させることができ、復水器４の熱交換効率をより一層向上させることができる。
【0070】
（第３の実施の形態）
次に、図１２を参照して、第３の実施の形態による直接接触式復水器および直接接触式復水器の製造方法について説明する。
次に、図１２を参照して、第３の実施の形態による直接接触式復水器および直接接触式復水器の製造方法について説明する。
【0071】
図１２に示す第３の実施の形態においては、冷却水落下部は、流入部よりも流出部の側に設けられている点が主に異なり、他の構成は、図１～図８に示す第１の実施の形態と略同一である。なお、図１２において、図１～図８に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【0072】
本実施の形態では、図１２に示すように、冷却水落下部５０は、本体胴１０の内壁１０ａのうち流入部２０よりも流出部４０の側の領域に設けられている。すなわち、第１の実施の形態と同様の第１突出部５１は、凝縮空間１３において、流入部２０の側（図１２における左側）には設けられておらず、流出部４０の側（図１２における右側）にのみ設けられている。また、第１の実施の形態と同様の第２突出部５２は、凝縮空間１３において、流入部２０の側には設けられておらず、流出部４０の側にのみ設けられている。図１２においては、第１突出部５１および第２突出部５２は、凝縮空間１３のうち流出部４０の側に位置する半分程度の領域に設けられている。
【0073】
上述したように、蒸気タービンから排出された排出蒸気Ｓには、水蒸気の他に、二酸化炭素（ＣＯ２）や硫化水素（Ｈ２Ｓ）などの不凝縮ガスが含まれている。凝縮空間１３のうち流入部２０の側では、排出蒸気Ｓに含まれる不凝縮ガスの濃度は比較的低い。このため、流入部２０の側では、冷却水ＣＷと排出蒸気Ｓとの間で十分な熱交換が行われる。一方、凝縮空間１３のうち流出部４０の側では、排出蒸気Ｓ中の水蒸気の多くが既に復水になっているため、排出蒸気Ｓに含まれる不凝縮ガスの濃度が比較的高い。このため、流出部４０の側では、排出蒸気Ｓと十分に熱交換せずに本体胴１０の内壁１０ａに付着する冷却水の量が多くなると考えられる。
【0074】
これに対して本実施の形態によれば、冷却水落下部５０は、流入部２０よりも流出部４０の側に設けられている。このことにより、本体胴１０の内壁１０ａに付着する冷却水ＣＷの量が多い流出部４０の側で、冷却水ＣＷを、内壁１０ａから分離して排出蒸気Ｓと接触させて、排出蒸気Ｓと熱交換させることができる。このため、復水器４の熱交換効率を効果的に向上させることができる。一方、冷却水落下部５０は、流入部２０の側には設けられていない。このことにより、冷却水落下部５０による圧力損失の増大を抑制することができる。また、復水器４の製造コストの増大を抑制することができる。
【0075】
（第４の実施の形態）
次に、図１３を参照して、第４の実施の形態による直接接触式復水器および直接接触式復水器の製造方法について説明する。
次に、図１３を参照して、第４の実施の形態による直接接触式復水器および直接接触式復水器の製造方法について説明する。
【0076】
図１３に示す第４の実施の形態においては、案内面は、上流側に向かって下方に傾斜し、貫通孔は、流出部よりも流入部の側に設けられている点が主に異なり、他の構成は、図１０および図１１に示す第２の実施の形態と略同一である。なお、図１３において、図１０および図１１に示す第２の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【0077】
本実施の形態では、図１３に示すように、第２突出部５２の案内面５３は、排出蒸気Ｓが流れる方向において上流側（図１３における左側）に向かって下方に傾斜している。また、貫通孔５７は、案内面５３のうち流出部４０よりも流入部２０の側の領域に設けられている。すなわち、複数の貫通孔５７は、案内面５３において、流出部４０の側（図１３における右側）には設けられておらず、流入部２０の側（図１３における左側）にのみ設けられている。図１３においては、複数の貫通孔５７は、案内面５３のうち流入部２０の側に位置する半分程度の領域に設けられている。
【0078】
本体胴１０内において、スプレーノズル３０から噴出した冷却水ＣＷの一部は、排出蒸気Ｓと十分に熱交換しないまま本体胴１０の内壁１０ａに付着する。本体胴１０の側部における内壁１０ａに付着した冷却水ＣＷは、内壁１０ａを伝って下方に流れる。第２突出部５２の近傍において、冷却水ＣＷは、内壁１０ａから分離され、第２突出部５２の案内面５３を伝って本体胴１０の内側（先端部分５４の側）に案内される。
【0079】
案内面５３は、上流側（図１３における左側）に向かって下方に傾斜しているため、案内面５３において、冷却水ＣＷは、上流側に向かって流れる。案内面５３を流れる冷却水ＣＷは、流入部２０の側において、貫通孔５７を通過して、液滴ＬＤとして第２突出部５２の下方に落下する。落下した冷却水ＣＷは、排出蒸気Ｓと熱交換される。このように、冷却水ＣＷを流入部２０の側に移動させて、流入部２０の側で排出蒸気Ｓと熱交換させることができる。
【0080】
第３の実施の形態でも説明したように、流出部４０の側では、排出蒸気Ｓに含まれる不凝縮ガスの濃度は比較的高い。このため、流出部４０の側では、排出蒸気Ｓと十分に熱交換せずに本体胴１０の内壁１０ａに付着する冷却水ＣＷの量が多くなると考えられる。一方、流入部２０の側では、排出蒸気Ｓに含まれる不凝縮ガスの濃度は比較的低い。このため、流入部２０の側では、冷却水ＣＷと排出蒸気Ｓとの間で熱交換が行われやすいと考えられる。そこで、本実施の形態によれば、流出部４０の側の内壁１０ａに付着した冷却水ＣＷを、流入部２０の側に移動させて落下させることができる。このため、不凝縮ガスの濃度が比較的低い流入部２０の側で冷却水ＣＷを排出蒸気Ｓと熱交換させることで、熱交換効率を向上させることができる。
【0081】
このように本実施の形態によれば、案内面５３は、上流側に向かって下方に傾斜し、貫通孔５７は、流出部４０よりも流入部２０の側に設けられている。このことにより、流出部４０の側の内壁１０ａに付着した冷却水ＣＷを、流入部２０の側の凝縮空間１３で落下させることができる。このため、不凝縮ガスの濃度が比較的低い流入部２０の側で冷却水ＣＷを排出蒸気Ｓと熱交換させることができる。この結果、復水器４の熱交換効率をより一層向上させることができる。
【0082】
以上、本発明のいくつかの実施の形態を説明したが、これらの実施の形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これらの新規な実施の形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施の形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【0083】
２：蒸気タービン、４：復水器、１０：本体胴、１０ａ：内壁、２０：流入部、３０：スプレーノズル、４０：流出部、５０：冷却水落下部、５１：第１突出部、５２：第２突出部、５３：案内面、５４：先端部分、５５：切り欠き部、５６：堰部、５７：貫通孔、ＣＷ：冷却水、Ｓ：排出蒸気
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】