(57)【要約】【課題】一つのタンクから複数のボイラーに給水するボイラー配管において、位置によって腐食が発生しやすくなるのを回避する。【解決手段】軟水タンク１から複数個のボイラー２〜６に軟水を供給するボイラー配管７を、前記ボイラー２〜６への給水を軟水タンク１に循環させる循環路を構成するように配設する。望ましくは、該ボイラー配管７に循環ポンプを設置する。ボイラー配管７に電磁水処理装置３０を設置してもよい。【効果】ボイラーへの給水に拘わりなく、ボイラー配管を通して水を循環させ、配管の位置によって錆の発生程度が異なるのを防止する。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軟水タンクから複数個のボイラーに軟水を供給するボイラー配管であって、前記ボイラーへの給水を軟水タンクに循環させる循環路を構成するように配設されるものであることを特徴とするボイラー配管。
【請求項２】
前記循環路の中途に電磁水処理装置が組み込まれていることを特徴とする請求項１記載のボイラー配管。
【請求項３】
前記電磁水処理装置は、ボイラー配管内を通過する軟水を挟んで配置される、対極となる電極または異極となる磁場発生手段の一方または両方からなることを特徴とする請求項１または２に記載のボイラー配管。
【請求項４】
前記ボイラーが貫流式であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のボイラー配管。
【請求項５】
前記循環路に、給水方向に沿って軟水を送る循環ポンプが設置されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のボイラー配管。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、蒸気を発生させるためのボイラーに軟水を供給するボイラー配管に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
蒸気ボイラーといえば、これまでは炉筒煙管ボイラーや水管ボイラーが主流であった。しかし、以下の理由により小型の貫流ボイラーが次第に主流となってきている。
１）イニシャルコストが安い。
２）ボイラー検査を受ける必要がない、特級ボイラー資格等ボイラーを運転する人に有資格者が要らない等ランニングコストが安い。
その結果、大量の蒸気を必要とする工場でさえ、小型貫流ボイラーを１０台以上設置するところも数多く見られるようになっている。
従来、この小型貫流ボイラーを複数台数設置する場合、図４に示す配管がなされている。具体的には、軟水タンク１に接続されたボイラー配管１０に並列してボイラー２〜６が接続されている。この配管を簡単に説明する。
【０００３】
水道水または工業用水にはカルシウムイオンやマグネシウムイオンを含んでおり、この水をそのまま供給するとボイラー缶内に炭酸カルシウム等のスケールが付着し、ボイラー効率を落とすだけでなく、付着量が多くなるとボイラーの爆発にもつながる。そのため、軟水処理したものをボイラーに供給する。軟水処理された水は一旦軟水タンク１に溜められ、ボイラー缶内の水量が規定量以下になるとボイラー内蔵ポンプが稼働し軟水がボイラー配管１０を介して各ボイラー（２〜６）缶内に送られる。その際、軟水タンク０と各ボイラー２〜６はただ水が供給されれば良いという考え方から、図４のように配管されている（例えば特許文献１。）。
【０００４】
次に動作について説明する。
ボイラーの動作には大きく２つの流れがある。１つは給水動作であり、もう１つは燃焼動作である。
まず給水動作だが、ある液面（下限）以下になると給水がスタートし、ある液面（上限）以上になると給水をストップさせる。その給水頻度は蒸気の使用量と蒸気を供給するボイラー能力のバランスで決まるが、ボイラー本体には通常蒸発量の２倍前後の供給能力を有するポンプを組み込んでいるので、蒸気を連続使用した場合、１日の内５０％すなわち１２時間給水されることになる。しかし、蒸気は工場では通常大切な役目を果たすため、必要能力に対し安全をみて、ボイラーを過剰に設置する傾向があるため、実際には５０％よりもかなり少ない給水率（時間）となっている。
次に燃焼動作だが、ボイラーは重油、灯油、プロパンガス等の燃料を燃焼させ、そのエネルギーで水を蒸発させるわけである。通常の貫流ボイラーは蒸気の使用圧力とその圧力＋１ｋｇ／ｃｍ２程度で燃焼が管理・運転されている。すなわち蒸気圧力が使用圧力より低くなれば燃焼がスタートし、使用圧力＋１ｋｇ／ｃｍ２以上となれば燃焼をストップさせる。
【０００５】
【特許文献１】
特開平６−２２９５０８号公報（第２頁−３頁）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の小型貫流ボイラーは以上のように配管され、かつ動作するので、例えば１つの軟水タンクから５台のボイラーに給水され、それぞれのボイラー給水率を２５％とすると、軟水が配管を流れる時間（頻度）は図５に示すように、軟水タンク１に近い配管部分ほど水の流れる頻度は大きく、軟水タンク１から離れるほど水が流れる時間が短くなる。
この現象を図６に基づいて説明する。その際の仮定として各ボイラーへの給水は１日に２回とし（１回の給水率は１２．５％）、各ボイラーとも給水は、０〜３時、３〜６時、６〜９時、９〜１２時、１２〜１５時、１５〜１８時、１８〜２１時、２１〜２４時のいずれかの時間帯に行われるものとする。図５に示すように各ボイラーに対応させて配管を５つに区分し、軟水タンク１からもっとも遠い側から順に配管区Ｉ、II、III、IV、Ｖとする。
【０００７】
ここで、配管区Ｉでは、ボイラー６の１台がぶら下がっているのみであるので、流れ頻度率は給水率と同じなる（２５％）。
次に、配管区IIでは、ボイラー５、６の２台がぶら下がっている。
２台のボイラーに同時に給水される場合（８枠の給水タイミングの内、２枠で給水される場合）には、図６に示すようにケース▲１▼〜▲３▼の状況があり、ケース▲１▼で２８通りで各頻度率が２５％、ケース▲２▼では５６通りで各頻度率が３７．５％、ケース▲３▼では７０通りで各頻度率が５０％となる。したがって全体での流れ頻度率は、（２５×２５＋３７．５×５６＋５０×７０）／１５４≒４１％となる。
【０００８】
次に、配管区IIIでは、ボイラー４、５、６の３台がぶら下がっている。
３台のボイラーに同時に給水されるケース▲１▼（８枠の給水タイミングの内、２枠で給水される場合）では、２８通りで各頻度が２５％となる。
また、８枠の給水タイミングの内３枠で給水されるケース▲２▼では、５６通りで各頻度３７．５％となる。８枠の給水タイミングの内４枠で給水されるケース▲３▼では、７０通りで各頻度５０％、８枠の給水タイミングの内５枠で給水されるケース▲４▼では、５６通りで各頻度６２．５％となる。さらに８枠の給水タイミングの内６枠で給水されるケース▲５▼では、２８通りで各頻度７５％となる。
全体では、上記平均によって流れ頻度率５０％が算出される。
【０００９】
さらに配管区IVでは、ボイラー３、４、５、６の４台がぶら下がっている。この配管区IVでは、ケース▲５▼までは、配管区IIIと同様であり、ケース▲６▼以降を示す。
すなわち、８枠の給水タイミングの内７枠で給水されるケース▲６▼では、８通りで各頻度は８７．５％となる。全てのボイラーがすべてタイミングの異なる時間帯に供給されるケース▲７▼では、１通りで頻度は１００％である。したがってケース▲１▼〜▲７▼の全体では、頻度約５１％が算出される。
配管区Ｖでは、ボイラー５台がぶら下がっている。上記のように配管区IVでは、全ての給水時間帯を使っているので、配管区Ｖも配管区IVと同じになる。したがって流れ頻度率は５１％である。
上記のように、軟水タンクから遠いほど流れ頻度率は低くなる。
【００１０】
例えば学校やアパート等で使う頻度の低い蛇口を回し水を出すと、最初、配管の腐食によって発生した錆を含んだ真っ赤な水が出たりすることがある。腐食とは鉄がイオンとして水に溶解していく現象で、溶解していく部分がアノードとなった１つの電気回路が形成されていることを意味する。
特にボイラーの配管では、以下の現象等が腐食を発生させる原因になっているのではないかと考えられる。
１）水が流れる配管部と水の流れない配管部で腐食電位が異なり、この間で電池ができ腐食する。
２）配管は同サイズでなされるのが通常なので、軟水タンクに近い配管ほど流速が速い。流速の差で腐食電位の差が生じ、この間で電池ができ腐食する。
いずれにせよ、上記のように水がよどんでいる箇所での腐食速度が大きいことは経験的に理解されるところである。当然であるが、ボイラーの稼働率が低くなればなるほど腐食しやすく、防食用薬品等の添加等によるランニングコストが嵩むという問題がある。
【００１１】
本発明は、上記のような従来のものの課題を解決するためになされたものであり、水のよどむ確率をできるだけ等しくすることにより、防食用薬品等ランニングコストをかけずに配管の腐食を抑えることを目的とするものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため本発明のボイラー配管のうち、請求項１記載の発明は、軟水タンクから複数個のボイラーに軟水を供給するボイラー配管であって、前記ボイラーへの給水を軟水タンクに循環させる循環路を構成するように配設されるものであることを特徴とする。
【００１３】
請求項２記載のボイラー配管の発明は、請求項１記載の発明において、前記循環路の中途に電磁水処理装置が組み込まれていることを特徴とする。
【００１４】
請求項３記載のボイラー配管の発明は、請求項１または２に記載の発明において、前記電磁水処理装置は、ボイラー配管内を通過する軟水を挟んで配置される、対極となる電極または異極となる磁場発生手段の一方または両方からなることを特徴とする。
【００１５】
請求項４記載のボイラー配管の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の発明において、前記ボイラーが貫流式であることを特徴とする。
【００１６】
請求項５記載のボイラー配管の発明は、請求項１〜４のいずれかに記載の発明において、前記循環路に、給水方向に沿って軟水を送る循環ポンプが設置されていることを特徴とする。
【００１７】
すなわち、本発明では、軟水タンクより最も遠いボイラー配管の最終端より軟水タンクへ戻る配管を追加し、軟水を循環させる循環路を構成することにより、軟水タンクから離れた水のよどみやすい箇所の腐食を抑えることを可能としたものである。循環路には好適にはポンプを追加設置する。
【００１８】
なお、錆等の発生をより効果的に防止するために、ボイラー配管に、電磁水処理装置を組み込むのが望ましい。該電磁水処理装置は、対極となる電極または異極となる磁場発生手段の一方または両方からなるものにより構成することができる。
また、本発明のボイラー配管により構成される循環路には、給水方向に沿って軟水を送る循環ポンプを設置するのが望ましい。該循環ポンプでは、ボイラーへ軟水の給水に拘わらず、水を循環させるのが望ましい。水の循環は連続的に行ってもよく、また、間欠的に行ってもよい。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の一実施形態を図１に基づいて説明する。
軟水を貯留する軟水タンク１に、循環路からなるボイラー配管７の給水端側および返流端側がそれぞれ接続されており、該ボイラー配管７に、並列にボイラー２〜６が接続されている。また、ボイラー配管７には、返流側に循環ポンプ８が接続されている。
【００２０】
上記装置の動作を以下に説明する。
市水または工業用水を軟水処理した軟水を軟水タンク１に供給し、一旦溜める。該軟水タンク１からは軟水が各ボイラーに供給される。軟水タンク１では、タンク１内で軟水が下限として設定している水位を下回れば軟水器（図示しない）が作動し、軟水を製造し軟水タンク１に供給し貯水する。軟水タンク１に溜められた軟水は、連続運転される循環ポンプ８により各ボイラーへの給水に関係なく、配管ボイラー７を循環される。
その結果、各ボイラーの手前までのボイラー配管７に水が留まることはなく、かつ各ボイラーの稼働率はほぼ同じであるから、総じてボイラーのシステムにおいて水の流れが等しい状況が生まれる。そのため、これまで腐食で悩まされたボイラー配管７、特に軟水タンク１より距離的に離れた箇所のボイラー配管７、の腐食を抑えることができる。
【００２１】
さらに、図２のように電磁水処理装置３０をこのボイラー配管７の中途（望ましくは返流側）に設置すれば、防錆用薬品を使用しなくてもその防食効果はより向上される。
電磁水処理装置３０は、上下隔壁３１、３２と、異極が対向するように配置される対の永久磁石３３、３４とによって水通路を構成し、ボイラー配管７を流れる水が、この水通路を流れるように設置する。また、上下隔壁３１、３２には、互いに異種金属からなる対の電極３１ａ、３２ａとを水通路に露出するように取り付ける。
この装置では、上記水通路を流れる水に、永久磁石３３、３４による磁場と、電極３１ａ、３２ａ間に流れる微弱電流による電場が作用し、その結果として、スケールや錆の発生及び付着が効果的に防止されるものである。
【００２２】
【実施例】
以下、本発明の一実施例を説明する。
某工場において、蒸気発生量２Ｔｏｎ／ｈｒの貫流ボイラー２０台を設置し、図４と同じような配置で貫流ボイラー２０台と軟水タンクをボイラー配管とを接続し、運転を開始したところ、１年間もたたない内に、軟水タンクから距離的に遠い幾つかのボイラー缶水中の全鉄濃度の高い値は６ｐｐｍとなった。一方、軟水タンクから距離的に近いボイラー缶水中全鉄濃度は１ｐｐｍ以下で推移した。異常な全鉄濃度となったボイラー缶内を観察したところ、管壁に若干の錆は発生していたが、ボイラーに給水するラインの腐食が激しく、その結果、錆を含んだ軟水がボイラーに供給されていたことがわかった。この時のボイラー２０台の平均給水率は約１５％であった。
そこで、腐食が激しい箇所の配管を新しいものに交換し、図１に示す本発明のボイラー配管に変更して循環路を構成するように変更したところ、１年以上たっても、２０台すべてのボイラー缶水中全鉄濃度は１ｐｐｍ以下で推移し、腐食が抑えられていることが確認された。
【００２３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば軟水タンクから最も距離的に離れたボイラーでの配管において、最終端から軟水タンクへの配管を追加し、また好適には追加設置した循環ポンプにて、ボイラーへの給水があるないにかかわらず軟水を循環させることにより、配管内に水のよどみの差をなくすように構成したので、ボイラーへの給水配管の腐食を抑える効果がある。水のよどみの多い箇所では相当ひどい腐食現象が生じているが、特にこの腐食には抑える効果が大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態によるボイラー配管を示すフロー図である。
【図２】本発明の他の実施形態によるボイラー配管を示すフロー図である。
【図３】同じくボイラー配管に取り付けた水処理装置を示す斜視図である。
【図４】従来のボイラー配管を示すフロー図である。
【図５】同じく、配管での給水の流れ頻度を示す図である。
【図６】同じく、配管での給水の流れ頻度の算出を説明する図である。
【符号の説明】
１    軟水タンク
２    ボイラー
３    ボイラー
４    ボイラー
５    ボイラー
６    ボイラー
７    ボイラー配管
８    循環ポンプ
１０    ボイラー配管
３０    電磁水処理装置
３１ａ  電極
３２ａ  電極
３３    永久磁石
３４    永久磁石
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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