復ふく水すい器き

変電へんでん所しょに設置せっちされた復ふく水すい器き

復ふく水すい器き（ふくすいき、英えい: condenser）とは、熱ねつ交換こうかん器きの一種いっしゅで、蒸気じょうきタービンやシリンダー内うちで仕事しごとを取とり出だした後のちの水蒸気すいじょうき（低圧ていあつの湿しめり蒸気じょうき）を冷却れいきゃくして凝縮ぎょうしゅくさせ、低圧ていあつの飽和ほうわ液えきに戻もどす装置そうちである。ここでできた飽和ほうわ液えき（水みず）は給水きゅうすいポンプへ行いく。

エア・コンディショナーや冷凍れいとう機きにも同おなじ原理げんりと働はたらきの「コンデンサー」が使つかわれる。ただし水みずではなく冷媒れいばいを用もちいるため「復ふく水すい器き」とは呼よばず「凝縮ぎょうしゅく器き」と呼よばれる。

復ふく水すい器きを含ふくむ熱ねつ力学りきがくサイクルにはランキンサイクルがある（ランキンサイクルの状態じょうたいで4→1の等とう圧あつ冷却れいきゃく過程かてい）。

種類しゅるい・形式けいしき

表面ひょうめん復ふく水すい器き

冷却れいきゃく水すいが復ふく水すい器き冷却れいきゃく管内かんないを通とおり、蒸気じょうきとは直接ちょくせつ接触せっしょくしないもの。ボイラーなどの配管はいかんを循環じゅんかんする水みずの清浄せいじょう度どを確保かくほするため、汽力発電はつでんなど多おおくのシステムで表面ひょうめん復ふく水すい器きが用もちいられる。

直接ちょくせつ接触せっしょく復ふく水すい器き

冷却れいきゃく水すいを復ふく水すい器き内ないに導入どうにゅうし、蒸気じょうきと混合こんごうするもの。地熱じねつ発電はつでん所ところでは、タービン蒸気じょうきが凝縮ぎょうしゅくした復ふく水すいをボイラーに供給きょうきゅうする必要ひつようがなく、復ふく水すいの清浄せいじょう度どに対たいする要求ようきゅうが厳きびしくないため、構造こうぞうが簡単かんたんで熱ねつ交換こうかんにも有利ゆうりな直接ちょくせつ接触せっしょく復ふく水すい器きが用もちいられることが多おおい。

構造こうぞう・性能せいのう

胴どう

鋼はがね製せいの箱はこ形容けいよう器きで、負ふ圧あつに耐たえるため内部ないぶに補強ほきょうが設もうけられる。大型おおがた発電はつでんプラントではタービンの真下ましたに配置はいちされ、低圧ていあつタービンの排気はいきを直接ちょくせつ受うけるが、小規模しょうきぼの地熱じねつ発電はつでんプラントではタービンの横よこに置おかれ、タービン排気はいきは配管はいかんにより導みちびかれることもある。胴どう下部かぶには凝縮ぎょうしゅくした飽和ほうわ液えきが溜たまるピットがあり、ホットウェルと呼よばれる。

冷却れいきゃく管かん

胴どうには数すう多おおくの冷却れいきゃく管かんが貫通かんつうしており、冷却れいきゃく管内かんない部ぶに冷却れいきゃく水すいを通過つうかさせて胴どう内ないの蒸気じょうきを冷却れいきゃくし、凝縮ぎょうしゅくさせる。火力かりょく発電はつでん所しょでは通常つうじょうはアルミニウムか黄銅こうどうが用もちいられるが、特とくに腐食ふしょくし易やすい部位ぶいにはチタンが用もちいられる場合ばあいがある。なお、直接ちょくせつ接触せっしょく復ふく水すい器きは冷却れいきゃく管かんの代かわりに冷却れいきゃく水すいを胴どう内ないに散布さんぷするノズルが数多かずおおく設もうけられ、冷却れいきゃく水すいと蒸気じょうきとを混合こんごうするもので、地熱じねつ発電はつでんプラントに用もちいられる。

真空しんくう度ど

復ふく水すい器き圧力あつりょくが低ひくくなるほどタービンの熱ねつ効率こうりつは高たかくなるが、復ふく水すい器きの伝つて熱ねつ面積めんせきや冷却れいきゃく水量すいりょうが増加ぞうかすることにより設備せつび費ひや運転うんてんコストが増大ぞうだいするため、復ふく水すい器き圧力あつりょくは両者りょうしゃのバランスを考慮こうりょして決定けっていされるが、主おもな決定けってい要因よういんは冷却れいきゃく水すい温度おんどである。日本にっぽんの事業じぎょう用よう火力かりょく発電はつでん所しょにおける復ふく水すい器き真空しんくう度どは、海水温かいすいおん度どの高たかい沖縄おきなわで低ひくく、海水温かいすいおん度どの低ひくい北海道ほっかいどうでは高たかく設計せっけい・運用うんようされており、その範囲はんいは概おおむね95 - 98 kPaである。また、地熱じねつ発電はつでんプラントでは蒸気じょうき中ちゅうに非ひ凝縮ぎょうしゅく性せいガスが含ふくまれていることから、復ふく水すい器き真空しんくう度どは火力かりょく・原子力げんしりょく発電はつでんプラントよりも低ひくく（復ふく水すい器き内ない圧力あつりょくとしては高たかく）設定せっていされる。〔参照さんしょう：火力かりょく・原子力げんしりょく発電はつでん所しょ設備せつび要覧ようらん（火力かりょく原子力げんしりょく発電はつでん技術ぎじゅつ協会きょうかい）〕

付属ふぞく設備せつび

空気くうき抽出ちゅうしゅつ器き

低圧ていあつタービンは負ふ圧あつとなっているため軸受じくうけ部ぶの隙間すきまなどからタービン内ないに微量びりょうの空気くうきが流入りゅうにゅうする。この空気くうきが復ふく水すい器き内ないに滞留たいりゅうすると、真空しんくう度どが悪化あっかし発電はつでん効率こうりつを低下ていかさせる。そのため、エゼクターや真空しんくうポンプなどの空気くうき抽出ちゅうしゅつ器きにより復ふく水すい器き内ないの空気くうきを除去じょきょしている。特とくに地熱じねつ発電はつでんでは蒸気じょうきに含ふくまれる非ひ凝縮ぎょうしゅく性せいガスが多おおいため、大型おおがたの空気くうき抽出ちゅうしゅつ器きが必要ひつようである。

鉄てつイオン注入ちゅうにゅう装置そうち

海水かいすいによる冷却れいきゃく管かんの腐食ふしょくを防止ぼうしするため復ふく水すい器き入口いりくち海水かいすいに微量びりょうの硫酸りゅうさん鉄てつ(II)を注入ちゅうにゅうして管内かんない面めんに保護ほご皮膜ひまくを形成けいせいする。

塩素えんそ注入ちゅうにゅう装置そうち

冷却れいきゃく管内かんないにムラサキイガイなどの海うみ生せい生物せいぶつが付着ふちゃく・繁殖はんしょくすることにより、冷却れいきゃく効率こうりつの低下ていか・圧あつ損そんの増加ぞうか・管かんの腐食ふしょくなどが発生はっせいするため、復ふく水すい器き入口いりくち海水かいすいに微量びりょうの塩素えんそを注入ちゅうにゅうして海うみ生せい生物せいぶつの繁殖はんしょくを防止ぼうししている。通常つうじょうは海水かいすいを電気でんき分解ぶんかいして発生はっせいさせる。

蒸気じょうき機関きかん車しゃの復ふく水すい器き

蒸気じょうき機関きかん車しゃでは通常つうじょう、ボイラーで作つくられた蒸気じょうきがシリンダーに送おくられて動輪どうりんを駆動くどうし、使つかい終おわった蒸気じょうきは煙けむり室しつ内うちにドラフトとして吹ふき出だして、火ひ室しつの空気くうきの流ながれを助たすけるために使用しようされる。このため水みずはサイクルを循環じゅんかんせず、一方いっぽう的てきに消費しょうひされて煙突えんとつから燃料ねんりょうの燃焼ねんしょうガスと一緒いっしょに外そとに吐はき出だされてしまう。これは、蒸気じょうき機関きかん車しゃの運行うんこうをするためには頻繁ひんぱんに水みずの補給ほきゅうをしなければならないことを意味いみする。

これに対たいして、水源すいげんの確保かくほが難むずかしく水みず補給ほきゅう設備せつびの少すくない乾燥かんそう地帯ちたいや、調達ちょうたつ可能かのうな水みずの水質すいしつ条件じょうけんが劣悪れつあくな戦場せんじょうなどでは、蒸気じょうき機関きかん車しゃを運行うんこうするために水みずの消費しょうひ量りょうを極力きょくりょく減へらしたいという需要じゅようがあった。

こうした地域ちいきでは給水きゅうすい用ように大型おおがたの水みずタンクを設置せっちし、さらにその水みずタンクに備蓄びちくする水みずを輸送ゆそうするためにタンク車しゃを連つらねた水みず輸送ゆそう列車れっしゃを定期ていき的てきに運行うんこうせねばならないなど、水みずの確保かくほに難渋なんじゅうする状況じょうきょうとなっていたのである。

そのため、蒸気じょうき機関きかん車しゃに復ふく水すい器きを搭載とうさいして水みずを循環じゅんかんさせるようにしたものがある。復ふく水すい器きで循環じゅんかんさせても漏もれる蒸気じょうきを完全かんぜんには無なくせないため全まったく水みずの補給ほきゅうを省略しょうりゃくできるようになるわけではなく、当然とうぜんに燃料ねんりょうの補給ほきゅうも必要ひつようとなるが、理論りろん上じょう一般いっぱん型がた機関きかん車しゃ比ひでおよそ90パーセント、実用じつよう例れいでは40パーセント程度ていどまで水みずの消費しょうひを削減さくげんできるため、一般いっぱん型がた機関きかん車しゃに比較ひかくしてかなり航続こうぞく距離きょりを伸のばすことや、各かく給水きゅうすい施設しせつの水みずの消費しょうひ量りょう軽減けいげんが可能かのうとなる。

もっとも、その一方いっぽうで排気はいき蒸気じょうきを回収かいしゅうしてしまうためこれをドラフトとして使用しようできず、ターボブロアファンなどの動力どうりょく式しきドラフト装置そうちを設置せっちするなどの代替だいたい措置そちが必要ひつようとなり、さらに復ふく水すい器きでの水分すいぶん凝結ぎょうけつに際さいしても冷却れいきゃくファンの駆動くどうが必要ひつようとなる。そのため、こうした補ほ機きに本来ほんらい走行そうこうに使用しようすべきエネルギーを消費しょうひされてしまう＝復ふく水すい器きを持もたない通常つうじょう型がたの機関きかん車しゃよりも性能せいのうが低下ていかしてしまうというデメリットがある。また、複雑ふくざつな復ふく水すい器きを搭載とうさいするため、機関きかん車しゃ自体じたいのサイズが大型おおがた化かするという問題もんだいもある。

復ふく水すい器きを使用しようした蒸気じょうき機関きかん車しゃはドイツのヘンシェル社しゃに実績じっせきがあり、第だい二に次じ世界せかい大戦たいせん前まえにアルゼンチン、ロシア向むけの復ふく水すい器き式しき蒸気じょうき機関きかん車しゃの納入のうにゅう実績じっせきがある。また第だい二に次じ世界せかい大戦たいせんの独どくソ戦せんでは、ドイツ自身じしんが復ふく水すい器き式しきに改造かいぞうしたBR52を使用しようした。第だい二に次じ世界せかい大戦たいせん後ごでは南みなみアフリカ国鉄こくてつ25型がた蒸気じょうき機関きかん車しゃの例れいがある。