(57)【要約】【課題】  溶存酸素に起因した水柱管内面の腐食を防止できるとともに、水柱管の底部側に付着・堆積する固形物に起因した水柱管内面の腐食も防止できるボイラーの水面測定装置等を提供する。【解決手段】  蒸気連絡管１４と水連絡管１５とを介して、ボイラー本体１０１内に連通するように取り付けられ、内部の保有水Ｗ１の水位をボイラー本体１０１内のボイラー水Ｗ０の水位と一致させている水柱管１０を有すとともに、この水柱管１０の底部１０ｄに取り付けられたブロー管１６に水連絡管１５が接続されているボイラーの水面測定装置１において、水柱管１０内に、内部の保有水Ｗ１が変動する場合に、この保有水Ｗ１を、水柱管１０の内面Ａ，Ｂに沿うように移動させる水流形成手段１１を設けている。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
蒸気連絡管と水連絡管とを介して、ボイラー本体内に連通するように取り付けられ、内部の保有水の水位をボイラー本体内のボイラー水の水位と一致させている水柱管を有すとともに、この水柱管の底部に取り付けられたブロー管に前記水連絡管が接続されているボイラーの水面測定装置において、
前記水柱管内に、内部の保有水の水位が変動する場合に、この保有水を、前記水柱管の内面に沿うように移動させる水流形成手段を設けていることを特徴とするボイラーの水面測定装置。
【請求項２】
前記水流形成手段が、前記水柱管の内側面及び内底面と一定の隙間を有した状態で、この水柱管内の保有水中に配置され、この水柱管の前記内底面に対向する筒部の下端面側が、開口を有する覆い部で塞がれた有底の筒部材から形成されていることを特徴とする請求項１記載のボイラーの水面測定装置。
【請求項３】
前記水流形成手段が、前記水柱管の内側面及び内底面と一定の隙間を有した状態で、この水柱管内に配置され、蒸気側に配置される筒部の上端面側に、前記蒸気連絡管が内部に連通するように接続され、かつ、保有水側に配置される前記水柱管の前記内底面に対向した前記筒部の下端面側が、開口を有する覆い部で塞がれた有底の筒部材から形成されており、
さらに、前記有底の筒部材の前記覆い部に近接した保有水側の前記筒部に、水の流通を確保して、この有底の筒部材内の保有水が、前記ボイラー本体内のボイラー水の水位をボイラーの運転に支障が生じないように迅速に示すための複数の開口が形成されていることを特徴とする請求項１記載のボイラーの水面測定装置。
【請求項４】
蒸気連絡管と水連絡管とを介して、ボイラー本体に連通するように取り付けられ、内部の保有水の水位をボイラー本体内のボイラー水の水位と一致させている水柱管を有すとともに、この水柱管の底部に取り付けられたブロー管に前記水連絡管が接続されている水面測定装置を備え、この水面測定装置によって、前記ボイラー本体内の水位が測定される丸ボイラーにおいて、
前記水面測定装置の前記水柱管内に、内部の保有水の水位が変動する場合に、この保有水を、前記水柱管の内面に沿うように移動させる水流形成手段を設けていることを特徴とする丸ボイラー。
【請求項５】
前記水流形成手段が、前記水柱管の内側面及び内底面と一定の隙間を有した状態で、この水柱管内の保有水中に配置され、この水柱管の前記内底面に対向する筒部の下端面側が、開口を有する覆い部で塞がれた有底の筒部材から形成されていることを特徴とする請求項４記載の丸ボイラー。
【請求項６】
前記水流形成手段が、前記水柱管の内側面及び内底面と一定の隙間を有した状態で、この水柱管内に配置され、蒸気側に配置される筒部の上端面側に、前記蒸気連絡管が内部に連通するように接続され、かつ、保有水側に配置される前記水柱管の前記内底面に対向した前記筒部の下端面側が、開口を有する覆い部で塞がれた有底の筒部材から形成されており、
さらに、前記有底の筒部材の前記覆い部に近接した保有水側の前記筒部に、水の流通を確保して、この有底の筒部材内の保有水が、前記ボイラー本体内のボイラー水の水位をボイラーの運転に支障が生じないように迅速に示すための複数の開口が形成されていることを特徴とする請求項４記載の丸ボイラー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、蒸気発生用のボイラー本体に取り付けられて、このボイラー本体内のボイラー水の水位の測定を行うボイラーの水面測定装置、及びこれを備えた丸ボイラーに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、蒸気発生用の炉筒煙管ボイラーには、ボイラー本体（ボイラー胴）内のボイラー水の水位を測定する水面測定装置に、水柱管を用いたものも多い。このような水面測定装置では、水柱管が蒸気連絡管と水連絡管とを介して、ボイラー本体に連通するように取り付けられており、例えば、この水柱管にガラス水面計が取り付けられて、ボイラー本体内の水位を表示させたり、例えば、この水柱管の内部に水位検出用の複数の電極が配置されて、ボイラー本体内の水位の高レベルや低レベルが検出されている。
【０００３】
一方、この水柱管には、内面の腐食が問題となる場合も多い。水柱管内のボイラー水、すなわち、保有水には溶存酸素のような腐食成分を含む場合が多いからであり、水柱管内には、腐食の原因となるかまどろ等の固形物が付着したり、堆積しやすいからである。また、水柱管には内圧がかかるため、これをステンレス鋼のような耐食鋼で形成しても応力割れが生じ易く、したがって、水柱管は、耐食鋼を避けて通常の炭素鋼により形成されているからである。
【０００４】
ところで、ボイラーの水面測定装置は、ボイラー本体の水位を正しく反映しているか否かを確認するために、１日に１回以上の頻度で、内部の保有水を外部に排出（ブロー）した後、再びボイラー本体内のボイラー水を内部に導く操作がなされる。このため、水柱管も、内部の保有水がボイラー本体内の高アルカリ性で防食成分を含む新たなボイラー水で入れ替えられ、水柱管内の腐食が防止される。また、水柱管の内側面や内底面に付着・堆積した固形物がブローによって外部に排出され、酸素濃淡電池の形成による腐食が防止される。なお、水柱管内に水位検出用の電極が配置されている場合には、水柱管と電極間に流れる電流によって電食が発生する場合があるので、その対策として、電極間には交流電圧が印加されている場合も多い。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、このような水面測定装置では、ブローによって水柱管内の保有水の入れ替えがなされているにもかかわらず、保有水の入れ替えから次の入れ替えまでの間に、酸素を伴う蒸気が水柱管内で次第に凝縮し、水柱管内の保有水の上部側の溶存酸素濃度が大きく上昇してしまう場合がある。この場合、この溶存酸素を含む保有水により、水柱管の内面が腐食され、水柱管に、減肉を生じさせたり、破孔による水漏れを生じさせてしまうという問題があった。
【０００６】
また、このような水面測定装置では、１日１度以上実施されるブローによっても、水柱管の底部側内面に付着・堆積した固形物を充分に排出できず、この水柱管の底部側内面において酸素濃淡電池による孔食が発生し、これが進行して、水柱管に上記と同様な問題を生じさせてしまうという問題があった。
【０００７】
そして、以上の問題は、ボイラー給水に対する脱酸素処理が充分になされず、発生した蒸気に酸素を含み、かつ、ボイラー給水の軟化処理も薬液注入によってなされ、ボイラー水中にかまどろ等の固形物を生じさせやすい丸ボイラーに多く生じる。
【０００８】
この発明は、以上の点に鑑み、溶存酸素に起因した水柱管内面の腐食を防止できるとともに、水柱管の底部側内面に付着・堆積した固形物に起因した水柱管内面の腐食も防止できるボイラーの水面測定装置及びこれを備えた丸ボイラー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】
この発明の請求項１記載の発明は、蒸気連絡管と水連絡管とを介して、ボイラー本体内に連通するように取り付けられ、内部の保有水の水位をボイラー本体内のボイラー水の水位と一致させている水柱管を有すとともに、この水柱管の底部に取り付けられたブロー管に前記水連絡管が接続されているボイラーの水面測定装置において、前記水柱管内に、内部の保有水の水位が変動する場合に、この保有水を、前記水柱管の内面に沿うように移動させる水流形成手段を設けていることを特徴とする。
【００１０】
この発明では、ボイラー本体内のボイラー水の水位が昇降して、水柱管内の保有水の水位が変動すると、水流形成手段によって形成される水柱管の内面に沿った流れによって、この水柱管の底部側内面に付着・堆積した固形物が保有水中に浮遊するように攪拌される。また、この発明では、水柱管内の保有水の水位が変動すると、水流形成手段によって形成される水柱管の内面に沿った流れによって、水柱管内で保有水の上部側に生じた蒸気の凝縮水も他の保有水とともに攪拌される。
【００１１】
この発明の請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明の場合において、前記水流形成手段が、前記水柱管の内側面及び内底面と一定の隙間を有した状態で、この水柱管内の保有水中に配置され、この水柱管の前記内底面に対向する筒部の下端面側が、開口を有する覆い部で塞がれた有底の筒部材から形成されていることを特徴とする。
【００１２】
この発明では、水柱管内の保有水の水位が下降する場合には、水柱管内では、一部の保有水は有底の筒部材（以下有底筒部材という）の覆い部開口を通ってブロー管側に移動するが、残りの多くの保有水のうち、水柱管の内側面側のものは、この内側面に沿って下降し、この内側面と有底筒部材の筒部外側面との隙間を通って水柱管の内底面に達し、有底筒部材上方側のものは、水柱管の内側面側のものと合流後、水柱管の内底面に達する。そして、水柱管の内底面に達した保有水は、有底筒部材の覆い部外面と水柱管の内底面との間の隙間を通って、すなわち、水柱管の内底面に沿ってブロー管側に移動する。したがって、水柱管の底部側における保有水の流れによって、水柱管の底部側内面に付着・堆積した固形物は、攪拌され、保有水中を浮遊する。また、水柱管の内側面に沿って下降する保有水は、水柱管上部の内側面側の保有水を引き込むようにするので、水柱管の上部側の保有水は攪拌される。
【００１３】
また、水柱管内の保有水の水位が上昇する場合には、水連絡管、ブロー管を介して、ボイラー本体内のボイラー水が、水柱管の底部からこの水柱管内に導かれる。この場合、一部のボイラー水は、有底筒部材の覆い部開口からこの有底筒部材内に導かれた後、水柱管の上部側に移動していくが、残りの多くのボイラー水は、有底筒部材の覆い部に当たった後、この覆い部下面と水柱管の内底面との間の隙間を通って、すなわち、水柱管の内底面に沿って水柱管内を移動していく。そして、水柱管の内側面に突き当たったこのボイラー水は、この内側面に沿って、この内側面と有底筒部材の筒部外側面間を上昇する。したがって、水柱管の底部側における保有水の流れによって、水柱管の底部側内面に付着・堆積した固形物は、攪拌され、保有水内を浮遊する。また、水柱管の内側面に沿ったボイラー水は、その後、一部は有底筒部材の上方側に移動するが、残りのものは、水柱管の内側面に沿ってそのまま上昇し、水柱管の上部側の保有水を攪拌する。
【００１４】
この発明の請求項３記載の発明は、請求項１記載の発明の場合において、前記水流形成手段が、前記水柱管の内側面及び内底面と一定の隙間を有した状態で、この水柱管内に配置され、蒸気側に配置される筒部の上端面側に、前記蒸気連絡管が内部に連通するように接続され、かつ、保有水側に配置される前記水柱管の前記内底面に対向した前記筒部の下端面側が、開口を有する覆い部で塞がれた有底の筒部材から形成されており、さらに、前記有底の筒部材の前記覆い部に近接した保有水側の前記筒部に、水の流通を確保して、この有底の筒部材内の保有水が、前記ボイラー本体内のボイラー水の水位をボイラーの運転に支障が生じないように迅速に示すための複数の開口が形成されていることを特徴とする。
【００１５】
この発明では、水柱管内の保有水の水位が下降する場合には、水柱管内では、一部の保有水は有底筒部材の覆い部開口を通ってブロー管側に移動するが、残りの多くの保有水のうち、有底筒部材の外方のものは、水柱管の内側面に沿いつつ、この内側面と筒部の外側面間の隙間を通って水柱管の内底面に達し、有底筒部材の内方のものは、有底筒部材の筒部開口を通過して水柱管の内側面に沿うものと合流後、水柱管の内底面に達する。そして、水柱管の内底面に達した残りの多くの保有水は、有底筒部材の覆い部外面と水柱管の内底面との間の隙間を通って、すなわち、水柱管の内底面に沿ってブロー管側に移動する。したがって、水柱管の底部側における保有水の流れによって、水柱管の底部側内面に付着・堆積した固形物は、攪拌され、保有水中を浮遊する。また、水柱管の内側面に沿って下降する保有水によって、有底筒部材外方の、水柱管の上部側の保有水は攪拌される。
【００１６】
また、水柱管内の保有水の水位が上昇する場合には、一部のボイラー水は、有底筒部材の覆い部開口からこの有底筒部材内に導かれた後、水柱管の上部側に移動していくが、残りの多くのボイラー水は、有底筒部材の覆い部に当たった後、この覆い部下面と水柱管の内底面との間の隙間を通って、すなわち、水柱管の内底面に沿って水柱管内を移動していく。そして、水柱管の内側面に突き当たったこのボイラー水は、この内側面に沿って、この内側面と有底筒部材の筒部外側面間を上昇する。したがって、水柱管の底部側における保有水の流れによって、水柱管の底部側内面に付着・堆積した固形物は、攪拌され、保有水中を浮遊する。また、水柱管の内側面に沿ったボイラー水は、その後、一部は有底筒部材の筒部開口を通って有底筒部材内に入り、この有底筒部材内を上昇するが、残りのものは、水柱管の内側面に沿って、この内側面と有底筒部材の筒部外側面間をそのまま上昇し、水柱管の上部側の保有水を攪拌する。
【００１７】
一方、この発明では、蒸気連絡管が有底筒部材内と直接つながっているので、ボイラー本体内の蒸気は、有底筒部材内方に導かれた後、多くのものがこの有底筒部材内で凝縮して凝縮水となる。したがって、有底筒部材の外方、すなわち、水柱管の内側面がわの蒸気の凝縮水量は抑えられる。
【００１８】
この発明の請求項４記載の発明は、蒸気連絡管と水連絡管とを介して、ボイラー本体に連通するように取り付けられ、内部の保有水の水位をボイラー本体内の水位と一致させている水柱管を有すとともに、この水柱管の底部に取り付けられたブロー管に前記水連絡管が接続されている水面測定装置を備え、この水面測定装置によって、前記ボイラー本体内の水位が測定される丸ボイラーにおいて、前記水面測定装置の前記水柱管内に、内部の保有水がブローされる場合に、この水柱管内の底部側の保有水を、この水柱管の内面に沿うように移動させて排出する水流形成手段を設けていることを特徴とする。
【００１９】
この発明の請求項５記載の発明は、請求項４記載の発明の場合において、前記水流形成手段が、前記水柱管の内側面及び内底面と一定の隙間を有した状態で、この水柱管内の保有水中に配置され、この水柱管の前記内底面に対向する筒部の下端面側が、開口を有する覆い部で塞がれた有底の筒部材から形成されていることを特徴とする。
【００２０】
この発明の請求項６記載の発明は、請求項４記載の発明の場合において、前記水流形成手段が、前記水柱管の内側面及び内底面と一定の隙間を有した状態で、この水柱管内に配置され、蒸気側に配置される筒部の上端面側に、前記蒸気連絡管が内部に連通するように接続され、かつ、保有水側に配置される前記水柱管の前記内底面に対向した前記筒部の下端面側が、開口を有する覆い部で塞がれた有底の筒部材から形成されており、さらに、前記有底の筒部材の前記覆い部に近接した保有水側の前記筒部に、水の流通を確保して、この有底の筒部材内の保有水が、前記ボイラー本体内のボイラー水の水位をボイラーの運転に支障が生じないように迅速に示すための複数の開口が形成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
この発明の請求項１乃至６記載の発明によれば、水柱管内の保有水の水位の変動時に、水柱管内に付着・堆積した固形物が保有水中に浮遊するように攪拌されるので、水柱管内の保有水がブローされる場合に、水柱管内の固形物が保有水とともに容易に排出され、水柱管内の固形物に起因した水柱管内面の腐食、すなわち酸素濃淡電池に基づく腐食を防止でき、水柱管の減肉や水柱管の破孔による水漏れを防止できる。また、これらの発明によれば、水柱管内の保有水の水位の変動時に、水柱管上部の保有水を攪拌できるので、蒸気の凝縮水が溶存酸素を有する場合でも、この凝縮水が蓄積される水柱管内の保有水上部の溶存酸素濃度が局所的に高くなることはなく、溶存酸素に起因した水柱管の腐食を防止できる。
【００２２】
また、この発明の請求項３又は６記載の発明によれば、有底筒部材の内方側と外方側とで、保有水やボイラー水の流れを分け、有底筒部材の外方側の流れを速くできるので、水柱管の内側面がわの保有水をより攪拌でき、かつ、蒸気の凝縮水が溶存酸素を有する場合でも、有底筒部材外方、すなわち、水柱管の内側面がわに、蒸気の凝縮水によって持ち込まれる溶存酸素量を減少できるので、その分、溶存酸素に起因した水柱管の腐食を防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、この発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。
実施形態１．
図１は、炉筒煙管ボイラ１００のボイラー本体１０１に取り付けられる、この発明の一実施の形態に係るボイラーの水面測定装置１を示している。
【００２４】
炉筒煙管ボイラ１００は、蒸気発生用のボイラー本体１０１内に、燃焼ガスを発生させる炉筒や、発生した燃焼ガスを熱交換のために通過させる多数の煙管が設けられたもので、いわゆる丸ボイラーと呼ばれるものである。ボイラー本体１０１は、下部側のボイラー水Ｗ０を加熱して発生した上部側の蒸気Ｓを所定圧で他の設備に供給するが、内部のボイラー水Ｗ０の水位が所定レベルより下がると、不図示のボイラー給水装置から、ボイラー給水の補給がなされる。なお、ボイラー水Ｗ０には、腐食防止用のｐＨ調整剤が加えられていて、そのｐＨ値が高められているとともに、スケールの付着を防止する軟化剤が加えられていて、給水中の硬度成分が不溶性の化合物（かまどろ）に変えられている。
【００２５】
水面測定装置１は、例えば、炉筒煙管ボイラ１００のボイラー本体１０１に取り付けられて、ボイラー本体１０１内のボイラー水Ｗ０の水位を測定するものであり、図１で示されるように、水柱管１０と、水流形成手段としての有底筒部材１１と、スペーサ１２と、水位検出電極１３と、蒸気連絡管１４と、水連絡管１５と、ブロー管１６と、ガラス液面計設備２０とから構成されている。
【００２６】
水柱管１０は、図１で示されるように、蒸気連絡管１４と水連絡管１５とを介して、上部側と下部側とがボイラー本体１０１に連通した状態で、このボイラー本体１０１に取り付けられており、内部の保有水Ｗ１の水位を、ボイラー本体１０１内のボイラー水Ｗ０の水位と一致させるものである。この水柱管１０は、大径の垂直管部１０ａと、垂直管部１０ａの上端側を一対のフランジ部１０ｂ，１０ｂを介して覆う上部側の蓋部１０ｃと、垂直管部１０ａの下端側を覆う平らな底部１０ｄとから形成されている。なお、水柱管１０は、炭素鋼により形成されている。
【００２７】
水柱管１０の蓋部１０ｃには、下向きに水位検出電極１３が取り付けられている。水位検出電極１３は、ボイラー本体１０１のボイラー水Ｗ０の高レベルＬ１を検出する電極１３Ａと、低レベルＬ２を検出する電極１３Ｂと、警報用低レベルＬ３を検出する電極１３Ｃと、共通電極となる電極１３Ｄとを有している。水位検出電極１３が、低レベルＬ１を検出すると、ボイラー本体１０１内への給水がなされ、水位検出電極１３が、高レベルＬ２を検出すると、ボイラー本体１０１内への給水が停止され、水位検出電極１３が、警報用低レベルＬ３を検出すると、ボイラー運転者に低レベルの警報が発せられる。
【００２８】
水柱管１０の上部側の蒸気Ｓで満たされる部分、すなわち、垂直管部１０ａの上部には、蒸気連絡管１４が接続されている。また、垂直管部１０ａの底部１０ｄには、下向きにブロー管１６が取り付けられ、このブロー管１６に水連絡管１５が取り付けられている。蒸気連絡管１４、水連絡管１５、及びブロー管１６は、パイプ１４ａ，１５ａ，１６ａと、このパイプ１４ａ，１５ａ，１６ａ中に設けられたバルブ１４ｂ、１５ｂ、１６ｂとから構成されている。なお、ブロー管１６のバルブ１６ｂは、水連絡管１５との接合部より下流側に設けられている。
【００２９】
水柱管１０には、ガラス液面計設備２０が、例えば２組取り付けられている。このガラス液面計設備２０は、水柱管１０の上部側の蒸気Ｓで満たされる部分（垂直管部１０ａの上部）に取り付けられる蒸気連通管２１と、水柱管１０の下部側の保有水Ｗ１（ボイラー水Ｗ０に蒸気Ｓの凝縮水が加わったもの）で満たされる部分（垂直管部１０ａの下部）に取り付けられる水連通管２２と、蒸気連通管２１及び水連通管２２に連通するように取り付けられるガラス液面計２３等とから構成されている。このガラス液面計設備２０は、ボイラー運転者が、ボイラー本体１０１内のボイラー水Ｗ０の液面レベルを目視するために設けられている。
【００３０】
有底筒部材１１は、水柱管１０内を移動する保有水Ｗ１やボイラー水Ｗ０を、この水柱管１０の内面に沿うように移動させるものであり、上端が開放されている筒部１１０の下端側を下向き円錐状の覆い部１１１で塞ぎ、この覆い部１１１の下端に、ノズル部１１２を介して、開口１１２ａを下向きに設けたものである。この有底筒部材１１は、水柱管１０の内底面Ａ上に、３つの底スペーサ１２を介して載置されており（図１０参照）、水柱管１０の保有水Ｗ１中に配置される。この場合、覆い部１１１の水平に対する傾斜角度は小さいため、覆い部１１１の下面１１１ａと水柱管１０の内底面Ａとは略一定の隙間Ｈ１を有する状態となっている。また、有底筒部材１１は、筒部１１０の外側面１１０ａと水柱管１０の内側面Ｂとが略一定の隙間Ｈ２を有するように、水柱管１０の中心部に配置される。
【００３１】
ここで、ノズル部１１２は、ブロー管１６の上方に配置されるが、開口１１２ａの流路面積が、ブロー管１６の流路面積の、例えば１／５〜１／１０程度しかなく、したがって、ノズル部１１２を介して有底筒部材１１に出入りするボイラー水Ｗ０や保有水Ｗ１の量は極めて限られたものとなる。なお、この開口１１２ａは、覆い部１１１上に溜まった固形物Ｔをブロー管１６側に排出する働き等を有するものである。
【００３２】
底スペーサ１２は、有底筒部材１１と水柱管１０とが電気的に接続されるのを防止する役割と、水柱管１０の内底面Ａと有底筒部材１１の下面１１１ａとの間に、保有水Ｗ１やボイラー水Ｗ０の速い流れ（例えば、ブロー管１６を出て内底面Ａと下面１１１ａ間を進み始めたボイラー水Ｗ０が、ブロー管１６内の流速を維持する程度の流れ）を形成する役割とを有するものである。このため、底スペーサ１２は、電気伝導度の低いテフロン（登録商標）材から形成されており、隙間Ｈ１を作るための高さが、１０〜２０ｍｍ程度になるように形成されている。なお、有底筒部材１１は、その筒部１１０の外側面１１０ａと水柱管１０の内側面Ｂ間の隙間Ｈ２が、この部分を流れる保有水Ｗ１やボイラー水Ｗ０の速い流れを維持するために、上記隙間Ｈ１と略同じになるよう、その大きさ（外径）が定められている。
【００３３】
つぎに、この水面測定装置１の作用効果を、水柱管１０や有底筒部材１１の作用効果を中心に説明する。まず、図５で示されるような、水柱管１０内に有底筒部材１１等を有さない従来の水面測定装置２００について説明する。
【００３４】
水柱管１０内の保有水Ｗ１の水位が低下し、水位検出電極１３が保有水Ｗ１の低レベルＬ１を検知すると、ボイラー本体１０１内への給水がなされ、ボイラー本体１０１内のボイラー水Ｗ０が、水連絡管１５とブロー管１６とを介して、水柱管１０内へも導かれるので、水柱管１０内の保有水Ｗ１の水位が上昇してくる。そして、水柱管１０内の保有水Ｗ１の水位が高レベルＬ２に達すると、水位検出電極１３がこれを検知し、ボイラー本体１０１への給水が停止される。そして、他の設備への蒸気Ｓの供給にともない、ボイラー本体１０１内のボイラー水Ｗ０水位が低下してくると、水柱管１０内の保有水Ｗ１は、ブロー管１６と水連絡管１５とを介して、ボイラー本体１０１内に移動し、水柱管１０内の保有水Ｗ１の水位も低下してくる。このような、水柱管１０内の水位の変動（昇降）は、炉筒煙管ボイラ１００の運転と共に継続的に繰り返される。
【００３５】
ここで、ボイラー水Ｗ０中には、ｐＨ調整剤や軟化剤が加えられているので、多くのかまどろ等の固形物Ｔを含んでおり、これが、ボイラー水Ｗ０と共に水柱管１０内に運ばれ、水柱管１０の底部１０ｄがわ内面（内底面Ａや内側面Ｂ下部）に沈殿して堆積し、付着する。このため、この水面測定装置１では、１日に１回以上、と水連絡管１５のバルブ１５ｂを閉じ、ブロー管１６のバルブ１６ｂを開けて、水柱管１０の保有水Ｗ１のブローがなされ、保有水Ｗ１とともに、かまどろ等の固形物Ｔも外部に排出している。ところが、従来の水面測定装置２００では、水柱管１０内の固形物Ｔが充分に排出されないため、水柱管１０の底部１０ｄ周りに酸素濃淡電池による腐食を引き起こしていた。なお、このことは、水柱管１０の内底面Ａを下向きに傾斜させても（下向きの円錐状にしても）充分に改善されなかった。
【００３６】
また、蒸気Ｓ中に酸素を含んでいると、この蒸気Ｓが、蒸気連絡管１４を介して水柱管１０内に導入された後、水柱管１０の放熱によって凝縮すると、この凝縮水中には溶存酸素が含まれることとなる。そして、この蒸気Ｓの凝縮水は、水柱管１０内で継続的に作られ、かつ、水柱管１０内に蓄積されることとなる。このため、水柱管１０内の保有水Ｗ１の上部側の溶存酸素濃度は増加し、水柱管１０内のブローが行われるまでの間に、水柱管１０に腐食を生じさせていた。
【００３７】
つぎに、有底筒部材１１等を有する水面測定装置１の作用効果を説明する。水柱管１０の保有水Ｗ１の水位が上昇している場合、ブロー管１６から水柱管１０に入ったボイラー水Ｗ０は、図２で示されるように、一部が、ノズル部１１２の開口１１２ａから有底筒部材１１内に入るが、残りの大部分のものは、覆い部１１１の下面１１１ａに突き当たりつつ、水柱管１０の内底面Ａに沿って、この下面１１１ａと内底面Ａとの間を水柱管１０の内側面Ｂに向かって進む。その後、水柱管１０の内側面Ｂに当たったボイラー水Ｗ０は、この内側面Ｂに沿って、この内側面Ｂと有底筒部材１１の外側面１１０ａ間を上昇し、有底筒部材１１の筒部１１０が無くなると、一部がこの筒部１１０上方にも移動する。
【００３８】
このため、水柱管１０の内底面Ａに沿って進むボイラー水Ｗ０は、水柱管１０の内底面Ａに付着・堆積した固形物Ｔを押し上げ、この堆積物Ｔを攪拌して、保有水Ｗ１中に浮遊させるとともに、水柱管１０の内側面Ｂに当たった後、これに沿って進むボイラー水Ｗ０も、この内側面Ｂに付着した固形物Ｔを引き剥がし、これを保有水Ｗ１中に浮遊させる。このことにより、保有水Ｗ１のブロー時に、水柱管１０の底部１０ｄ側に付着・堆積した固形物Ｔが容易に排出できるようになる。また、水柱管１０の内側面Ｂに沿って上昇するボイラー水Ｗ０は、保有水Ｗ１の上部側に達して、この保有水Ｗ１の上部側を攪拌するとともに、有底筒部材１１の上方に達したボイラー水Ｗ０は、この有底筒部材１１の上方、すなわち、保有水Ｗ１の中程を攪拌する。このことにより、蒸気Ｓ中に酸素を有し、その凝縮水が溶存酸素を有する場合でも、この凝縮水は、水柱管１０内で防食性を有する他のボイラー水Ｗ０と攪拌され、この凝縮水の蓄積により保有水Ｗ１中の溶存酸素濃度が大きく上昇することはなく、結果として、水柱管１０に溶存酸素に起因した腐食が発生するのが防止される。
【００３９】
水柱管１０の保有水Ｗ１の水位が下降している場合には、保有水Ｗ１は、図３で示されるように、これが上昇している場合とほぼ逆の流れで、ブロー管１６側に移動する。すなわち、水柱管１０内の上部側の保有水Ｗ１は、水柱管１０の内側面Ｂに近い部分のものが下に行くほど速い流れとなり、これが筒部１１０外側面１１０ａがわを通過するときに最大流速となって、水柱管１０の内底面Ａに向かって進む。そして、底部１０ｄ（内底面Ａ）に突き当たった保有水Ｗ１は、この内底面Ａに沿って、有底筒部材１１の覆い部１１１の下方を通過し、ブロー管１６内に移動する。また、有底筒部材１１の上方の保有水Ｗ１は、一部がノズル部１１２の開口１１２ａを通って、ブロー管１６側に移動するが、多くのものは、筒部１１０の上方から水柱管１０の内側面Ｂ側に移動し、この内側面Ｂ側の流れと合流する。
【００４０】
このため、水柱管１０の内側面Ｂに沿って進む保有水Ｗ１は、この内側面Ｂへ付着した固形物Ｔを引き剥がし、これを保有水Ｗ１中に浮遊させる。また、水柱管１０の底部１０ｄに突き当たり、水柱管１０の内底面Ａに沿ってブロー管１６側に進む保有水Ｗ１は、内底面Ａに付着・堆積した固形物Ｔを押し上げ、この固形物Ｔを攪拌して、保有水Ｗ１中に浮遊させる。このことにより、保有水Ｗ１のブロー時に、水柱管１０内の固形物Ｔが容易に排出できるようになる。また、水柱管１０の内側面Ｂに沿って下降する保有水Ｗ１は、水柱管１０内の上部側の保有水Ｗ１を下部側に引き込むとともに、水柱管１０内の中程の保有水Ｗ１を下部側に引き込んで、攪拌するので、凝縮水が溶存酸素を有する場合でも、この凝縮水は、水柱管１０内で防食性を有する他のボイラー水Ｗ０と攪拌され、この凝縮水の蓄積により保有水Ｗ１中の溶存酸素濃度が大きく上昇することはなく、結果として、水柱管１０の溶存酸素に起因した腐食が防止される。
【００４１】
水柱管１０内の保有水Ｗ１をブローする場合の作用は、水柱管１０の保有水Ｗ１の水位が下降している場合と同一である。すなわち、図４で示されるように、水柱管１０の内底面Ａや内側面Ｂに沿って移動する保有水Ｗ１により、内底面Ａに付着・堆積した固形物Ｔが押し上げられ、攪拌されて、保有水Ｗ１中に浮遊するとともに、水柱管１０の内側面Ｂに付着した固形物Ｔが引き剥がされ、保有水Ｗ１中に浮遊する。そして、このブローにより、水柱管１０内の保有水Ｗ１の昇降によって、水柱管１０の内底面Ａや内側面Ｂから離れ又は離れやすくなった固形物Ｔが、残すことなく外部に排出される。なお、水柱管１０内に新たなボイラー水Ｗ０を導入する場合の作用は、水柱管１０の水位が上昇している場合と同一である。
【００４２】
以上のように、この水面測定装置１では、水柱管１０内に、この水柱管１０の内面と一定の隙間Ｈ１，Ｈ２を有した状態で、この水柱管１０の保有水Ｗ１中に配置される筒部１１０の、この水柱管１０の底部１０ｄに対向する下端面側が、開口１１２ａを有する覆い部１１１で塞がれた有底筒部材１１を設けているので、水柱管１０内の保有水Ｗ１の変動時において、この水柱管１０内の底部１０ｄ側の保有水Ｗ１を、この水柱管１０の内面に沿うように移動させて、水柱管１０の底部１０ｄ側に付着・堆積した固形物Ｔを保有水Ｗ１中に浮遊させることができる。このため、この水面測定装置１では、ボイラー水Ｗ０中のかまどろ等の固形物Ｔを水柱管１０の底部１０ｄ側内面に付着・堆積させないように、又は、付着・堆積しても容易に分離できるようにすることができ、水柱管１０内の保有水Ｗ１のブロー時に、これらの固形物Ｔをより充分に外部に排出することができる。
【００４３】
また、この場合、水柱管１０内の保有水Ｗ１は、その水位の変動時において攪拌されるので、蒸気Ｓ中に酸素を有し、その凝縮水が溶存酸素を有する場合でも、この凝縮水は、水柱管１０内で防食性を有する他のボイラー水Ｗ０と攪拌され、その溶存酸素が水柱管１０内で大きく濃縮されることはない。したがって、この水面測定装置１では、蒸気Ｓの凝縮水中の溶存酸素に起因して、水柱管１０に腐食が生じるのを防止できる。
【００４４】
なお、図示していないが、有底筒部材１１の筒部１１０の周方向に、後述の図６に示すような複数の開口部（開口１８０ｂ）を設けるようにしてもよい。
【００４５】
実施形態２．
つぎに、この発明の他の実施形態に係る水面測定装置２について説明する。この水面測定装置２と実施形態１の水面測定装置１とは、水流形成手段に関する部分が異なるのみであるので、主に、これについて説明する。なお、実施形態１の水面測定装置１と同一機能を有するものには同一符号を付し、その説明を省略する。
【００４６】
水流形成手段となる有底筒部材１８は、図６で示されるように、水柱管１０内を移動するボイラー水Ｗ０や保有水Ｗ１を、この水柱管１０の内面に沿うように移動させるものであり、上端が開放されている筒部１８０の下端側を下向き円錐状の覆い部１８１で塞ぎ、この覆い部１８１の下端に、ノズル部１８２を介して、開口１８２ａを下向きに設けているという点、及び、水柱管１０の内底面Ａ上に、３つの底スペーサ１２を介して載置されており、覆い部１８１の下面１８１ａと水柱管１０の内底面Ａとが略一定の隙間Ｈ１を有した状態で、下部が水柱管１０の保有水Ｗ１中に配置されているという点、及び、ノズル部１８２は、ブロー管１６の上方に配置されているという点、及び、筒部１８０の外側面１８０ａと水柱管１０の内側面Ｂとが、隙間Ｈ１にほぼ等しい、略一定の隙間Ｈ２を有するように、水柱管１０の中心部に配置されるという点に関しては、実施形態１の有底筒部材１１と同である。
【００４７】
一方、有底筒部材１８は、筒部１８０が、水柱管１０の蒸気Ｓで満たされる部分まで達するように、長く形成され、内部に、水位検出電極１３が内面に触れない状態で配置されている。有底筒部材１８は、筒部１８０の外側面１８０ａの上部に、底スペーサ１２と同様にテフロン材から形成された、例えば３つの横スペーサ１９が周方向に等間隔に接着されていて、水柱管１０内で、筒部１８０の外側面１８０ａと水柱管１０の内側面Ｂとが、略一定の隙間Ｈ２を有するように配置される。有底筒部材１８の筒部１８０の上端開口側には、蒸気連絡管１４の一端が連通するように接続されている。この場合、有底筒部材１８は、この上部を傾けることにより、蒸気連絡管１４との連結状態を解除して、これを水柱管１０に対して着脱できるようになっている。なお、横スペーサ１９は、図１０で示されるように、底スペーサ１２と干渉して保有水Ｗ１の流れを乱さないように、底スペーサ１２とは角度をずらして取り付けられている。
【００４８】
さらに、有底筒部材１８には、筒部１８０の保有水Ｗ１と接する下部に、周方向に同一形状の複数（例えば１０個）の開口１８０ｂが等間隔で形成されている。これらの開口１８０ｂは、有底筒部材１８０内への保有水Ｗ１やボイラー水Ｗ０の出入りを容易にして、有底筒部材１８０内の保有水Ｗ１が、ボイラー本体１０１内のボイラー水Ｗ０の水位を、炉筒煙管ボイラー１００の運転に支障が生じないように迅速に示せるようにするためのものである。
【００４９】
つぎに、この水面測定装置２の有底筒部材１８に関する作用効果を説明する。
有底筒部材１８の下部は、有底筒部材１１の下部と同一の形状に形成され、かつ、水柱管１０内に同じ状態で配置されているので、有底筒部材１１の下部と同じ作用をなす。すなわち、水柱管１０内の保有水Ｗ１の水位が上昇している場合には、図７で示されるように、ブロー管１６から出たボイラー水Ｗ０は、一部がノズル部１８２の開口１８２ａから有底筒部材１８内に入るが、残りの大部分のものは、水柱管１０の内底面Ａに沿って、この内底面Ａと有底筒部材１８の覆い部１８１の下面１８１ａとの間を進み、水柱管１０の内側面Ｂに突き当たった後、この内側面Ｂに沿って、この内側面Ｂと有底筒部材１８の外側面１８０ａとの間を上昇する。そして、水柱管１０の内側面Ｂに沿って上昇するボイラー水Ｗ０の一部は、複数の開口１８０ａを通って有底筒部材１８内に入るが、残りのものは、水柱管１０の内側面Ｂに沿ってそのまま上昇し、上部側の保有水Ｗ１と混ざり合う。
【００５０】
また、水柱管１０内の保有水Ｗ１の水位が下降している場合や、水柱管１０内の保有水Ｗ１がブローダウンされている場合には、図８や図９で示されるように、有底筒部材１８外方の保有水Ｗ１は、水柱管１０の内側面Ｂに沿って下降し、有底筒部材１８内方の保有水Ｗ１は、一部がノズル部１８２の開口１８２ａからブロー管１６側に移動するが、大部分のものは、複数の開口１８０ｂを通って、水柱管１０の内側面Ｂに沿った流れと合流する。そして、水柱管１０の内側面Ｂに沿った合流後の保有水Ｗ１は、水柱管１０の内底面Ａに突き当たった後、この内底面Ａに沿って、この内底面Ａと有底筒部材１８の覆い部１８１の下面１８１ａ間をブロー管１６側に移動する。
【００５１】
さらに、ボイラー本体１０１内の蒸気Ｓは、蒸気連絡管１４を通って水柱管１０内に移動するが、この場合、まず、有底筒部材１８内に入り、その後、この上端開口からあふれた蒸気Ｓが有底筒部材１８の外側面１８０ａと水柱管１０の内側面Ｂ間に達する。このため、有底筒部材１８外方の蒸気Ｓの凝縮量は、有底筒部材１８内方の蒸気Ｓ場合に比べて相対的に少なく、蒸気Ｓ中に酸素を有している場合には、有底筒部材１８外方の保有水Ｗ１に溶存酸素の濃縮は生じにくい。一方、水柱管１０内の水位が変動する場合には、水柱管１０の内側面に沿った保有水Ｗ１やボイラー水Ｗ０の流れによって、有底筒部材１８外方の保有水Ｗ１は攪拌される。したがって、有底筒部材１８の外方の保有水Ｗ１には、凝縮水の量の観点からも、保有水Ｗ１の攪拌の観点からも、溶存酸素の濃縮は生じにくい。なお、有底筒部材１８の内面側には溶存酸素に起因した腐食が生じ易いが、この場合、必要に応じ有底筒部材１８を交換してやれば問題は生じない。
【００５２】
以上のように、この水面測定装置２では、水柱管１０内に、この水柱管１０の内側面Ｂ及び内底面Ａと一定の隙間Ｈ１，Ｈ２を有した状態で、この水柱管１０内に配置され、水柱管１０の底部１０ｄに対向する保有水Ｗ１側の筒部１８０の下端面側が、開口１８２ａを有する覆い部１８２で塞がれた有底筒部材１８を設け、さらに、この有底筒部材１８の覆い部１８２に近接した保有水Ｗ１側の筒部１８０に、保有水Ｗ１が容易に流通できる複数の開口１８２ａを形成している。したがって、この水面測定装置２では、水柱管１０内の保有水Ｗ１の変動時において、有底筒部材１８内の保有水Ｗ１の水位に支障を生じさせることなく、この水柱管１０内の底部１０ｄ側の保有水Ｗ１を、この水柱管１０の内面に沿うように移動させて、水柱管１０の底部１０ｄ側に付着・堆積した固形物Ｔを保有水Ｗ１中に浮遊させることができる。このため、この水面測定装置１では、ボイラー水Ｗ０中のかまどろ等の固形物Ｔを水柱管１０の底部１０ｄ側に付着・堆積させないように、又は、付着・堆積しても容易に分離できるようにすることができ、水柱管１０内の保有水Ｗ１のブロー時に、これらの固形物Ｔをより充分に外部に排出することができる。
【００５３】
また、この場合、水柱管１０内側面Ｂ側の保有水Ｗ１は、その水位の変動時において攪拌されるので、蒸気Ｓ中に酸素を有し、その凝縮水が溶存酸素を有する場合でも、この凝縮水は、水柱管１０内で防食性を有する他のボイラー水Ｗ０と攪拌され、その溶存酸素が水柱管１０内で大きく濃縮されることはない。したがって、蒸気Ｓの凝縮水中の溶存酸素に起因して、水柱管１０に腐食が生じるのを防止できる。
【００５４】
さらに、この水面測定装置２では、有底筒部材１８に関して、筒部１８０を長く形成して、上端側を蒸気Ｓ側に配置し、有底筒部材１８の内方側と外方側とで、保有水Ｗ１やボイラー水Ｗ０の流れを分けているとともに、蒸気Ｓ側に配置される筒部１８０の上端面側に、蒸気連絡管１４を内部に連通するさせるように接続し、水柱管１０の内側面Ｂ側における蒸気Ｓの凝縮量を抑えるようにしている。このため、この水面測定装置２では、有底筒部材１８外方の水柱管１０の内側面Ｂに沿った保有水Ｗ１やボイラー水Ｗ０の流れを速くでき、水柱管１０の内側面Ｂ側の保有水Ｗ１をより攪拌でき、かつ、水柱管１０の内側面Ｂ側に持ち込まれる溶存酸素量を減少できるので、これらの点でも、溶存酸素に起因した水柱管１０の腐食を防止できる。
【００５５】
実施形態３．
つぎに、この発明の他の実施形態に係る水面測定装置３について説明する。この水面測定装置３では、図１１で示されるように、水流形成手段として、有底筒部材１１，１８の替わりに複数の攪拌羽根（フィン）１７を用いている。なお、実施形態１，２の水面測定装置１，２と同一機能を有するものには同一符号を付し、その説明を省略する。
【００５６】
この水面測定装置３では、水柱管１０の下部の保有水Ｗ１と接触する内側面Ｂに、保有水Ｗ１の水位の変動時に、この保有水Ｗ１を水柱管１０の内面（水柱管１０の内底面Ａや内側面Ｂ）に沿って旋回させる複数（例えば、５枚以上）の攪拌羽根１７を周方向に等ピッチ取り付けている。このため、この水面測定装置３でも、保有水Ｗ１のブロー時に、水柱管１０の底部１０ｄ側に付着・積物した固形物Ｔを保有水Ｗ１中に浮遊させつつ充分に排出でき、酸素濃淡電池に起因した水柱管１０の腐食に関して、水面測定装置１，２と同様な効果を達成できる。また、この水面測定装置３では、水位の変動時等に、水柱管１０中の保有水Ｗ１の上部側も攪拌できるので、保有水Ｗ１上部側の溶存酸素を有する凝縮水が充分に攪拌され、溶存酸素に起因した水柱管１０の腐食に関しても、水面測定装置１，２と同様な効果を達成できる。
【００５７】
ここで、実施形態１、２、３の水面測定装置１，２，３は、蒸気Ｓ中に比較的多くの酸素を有しており、かつ、ボイラー水Ｗ０中に多くのかまどろ等の固形物Ｔが発生するボイラー、すなわち、ボイラー給水に対する脱酸素処理が充分になされず、かつ、ボイラー水の軟化処理も薬液注入によってなされる炉筒煙管ボイラー１００のような丸ボイラーに適している。すなわち、この水面測定装置１，２，３は、炉筒煙管ボイラ１００に取り付けられることにより、その効果を充分に発揮できる。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】この発明の実施形態１に係る水面測定装置等の部分的断面図である。
【図２】実施形態１の水面測定装置の水位が上昇している場合の作用説明図である。
【図３】実施形態１の水面測定装置の水位が下降している場合の作用説明図である。
【図４】実施形態１の水面測定装置のブローをしている場合の作用説明図である。
【図５】実施形態１の水面測定装置から有底筒部材等を取り除いた従来の水面測定装置の作用説明図である。
【図６】この発明の実施形態２に係る水面測定装置等の部分的断面図である。
【図７】実施形態２の水面測定装置の水位が上昇している場合の作用説明図である。
【図８】実施形態２の水面測定装置の水位が下降している場合の作用説明図である。
【図９】実施形態２の水面測定装置のブローをしている場合の作用説明図である。
【図１０】図６のＸ−Ｘ矢視断面図である。
【図１１】この発明の実施形態３に係る水面測定装置の断面図である。
【符号の説明】
【００５９】
１，２，３  水面測定装置
１０    水柱管
１０ｄ  底部
１１，１８  有底筒部材（水流形成手段）
１００  炉筒煙管ボイラ（丸ボイラー）
１１０，１８０  筒部
１１１，１８１  覆い部
１１２ａ，１８２ａ  開口（覆い部開口）
１８０ｂ  開口（筒部開口）
Ａ  内底面
Ｂ  内側面
Ｗ０  ボイラー水
Ｗ１  保有水
【図１】
2008286442.tif 000003
【図２】
2008286442.tif 000004
【図３】
2008286442.tif 000005
【図４】
2008286442.tif 000006
【図５】
2008286442.tif 000007
【図６】
2008286442.tif 000008
【図７】
2008286442.tif 000009
【図８】
2008286442.tif 000010
【図９】
2008286442.tif 000011
【図１０】
2008286442.tif 000012
【図１１】
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