JP2002243104A - ドラム内部装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ドラム内保有水の降水管へ流れる流量が大き
い場合でも、またドラム内の水位が渦防止板上端程度ま
で低下した場合でも、渦の発生を抑制して降水管への気
相の巻き込みを防止すること。 【解決手段】 半球形部を端部に有するドラム１におい
て、半球形部の下部に接続された降水管３の入口上方
に、ドラム内の水面に平行な半円状の平板８を設置する
ドラム内部装置。また、半球形部の下部に接続された降
水管の入口上方に、ドラム内の水面に平行な半円状の平
板を設置し、半円板状平板にドラム中央部に向けて矩形
状平板を付設して一体構造の平板とするドラム内部装
置。また、半円状平板の上側及び／又は下側に渦切り垂
直板９を設けること。また、ドラムへの給水装置出口を
半円状平板のレベルよりも下方に配置するドラム内部装
置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はドラム内部装置に係
わり、特に降水管への気相巻き込み防止性能に優れたド
ラム内部装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来技術における、ドラム内部装置の構
造とドラム内保有水の渦発生状況を図８〜図１０に基づ
いて説明する。図８に示すように、ドラム１、降水管
３、供水管４、水壁５及び上昇管７を巡る循環系統の一
般的構造において、ドラム１内の飽和水と節炭器出口給
水２の混合保有水１０が、降水管３を下降し水壁５にて
入熱６を受けて過熱されながら上昇し、気水混合となり
ドラム１に戻る循環系統を形成している。

【０００３】循環経路内のドラム内の保有水１０が降水
管３に流入する部分には、図９及び図１０に示すよう
に、垂直に設置された複数の板から成る渦防止板８が設
置されている（図１０の例では４個の渦防止板がその下
端をドラム底辺に固着されて垂直設置されている）。こ
の垂直板からなる渦防止板８は、ドラム１から降水管３
へ流れ込む流量を分割することで（ドラム内の保有水が
纏まって降水管入口に集中して流れ込むのを防いでい
て）、渦の発生を抑制して気相の巻き込みを防ぐ構造と
なっている。

【０００４】図１０において、ドラム１内の保有水１０
の渦発生に起因する気相巻き込み１１の状況を図示して
いるが、この現象が生じないように複数垂直板からなる
渦防止板８を降水管上方のドラム内に設置したものであ
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来構造は、
ドラム端部の半球形部分（図１０に示す例では、ドラム
１は、図示で左右方向の円柱構造と、その円柱構造の端
部の半球形部分とから成り、図１０では円柱構造左端の
半球形部分を示している）において、複数垂直板からな
る渦防止板８を設置し降水管への流れを分割させて気相
の巻き込みを防止する構造であるが、ボイラの負荷変動
等で給水が増大し、ドラム内保有水１０の降水管への流
量が増加すると降水管への吸引力が大きくなり、渦防止
板８の上から気相を巻き込んで渦が発生して降水管に気
相の巻き込みを生じる虞れがあった。

【０００６】また、ドラムレベル１２（ドラム内の水
位）が渦防止板の上端程度まで低下した際に、図１０に
示すように渦防止板の上方に渦が発生して気相巻き込み
の虞れがあった。

【０００７】また、従来構造においては、図８に示すよ
うに節炭器出口からドラムへ給水されるが、ドラム内で
の給水装置出口が、渦防止板８の近傍で且つ渦防止板上
端のレベルに相当する位置に配置される構造（図８〜図
１０に図示していないが、給水装置出口が渦防止板の上
端近くに配置されている）となっているが、ドラムレベ
ルが渦防止板の上端程度まで低下した際に、給水装置出
口の給水流れが保有水の水表面で気相の巻き込みを起こ
し、又は給水装置出口からの給水の流れがドラム内の飽
和水の流れと干渉して渦が発生して気相巻き込みを生
じ、降水管に気相が流れ込んで循環不良を生じる虞れが
あった。

【０００８】本発明は、ドラム内保有水の降水管へ流れ
る流量が大きい場合でも、またドラムレベル（ドラム内
の水位）が渦防止板上端程度まで低下した場合でも、渦
の発生を抑制して降水管への気相の巻き込みを防止し、
循環の信頼性向上を図ることを目的とする。

【０００９】また、本発明は、ドラムへの給水装置出口
が渦防止板近傍であってドラムレベル低下時であって
も、給水装置出口の給水流れが気相の巻き込みを起こさ
ないようにして、循環の信頼性向上を図ることを目的と
する。

【００１０】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明は主として次のような構成を採用する。半球
形部を端部に有するドラムにおいて、前記半球形部の下
部に接続された降水管の入口上方に、ドラム内の水面に
平行な半円状の平板を設置するドラム内部装置。

【００１１】また、半球形部を端部に有するドラムにお
いて、前記半球形部の下部に接続された降水管の入口上
方に、ドラム内の水面に平行な半円状の平板を設置し、
前記半円板状平板にドラム中央部に向けて矩形状平板を
付設して一体構造の平板とするドラム内部装置。

【００１２】また、半球形部を端部に有するドラムにお
いて、前記半球形部の下部に接続された降水管の入口上
方に、ドラム内の水面に平行な半円状の平板を設置し、
前記ドラムへの給水装置出口を前記半円状平板のレベル
よりも下方に配置するドラム内部装置。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明の第１の実施形態に係るド
ラム内部装置について、図１及び図２を用いて以下説明
する。第１の実施形態は、図に示すように降水管３の上
方に位置するドラム球形部分に対応して、半円板状の平
板８、即ち水面に略平行な水平板８を設置して渦防止板
とする。ドラムレベル１２が低下した場合に従来構造で
は、図１０に図示するように、渦防止板８の上方で渦が
発生したが（渦防止板上方から降水管入口に至る流れが
生じすることで渦発生）、半円板状の水平板を設けるこ
とで前記渦防止板上方（ドラム保有水の水表面）からの
直接の流れを無くして渦発生を防止する。

【００１４】更に、ドラム保有水の水表面からの直接の
流れは前記半円板状水平板で阻止するが、保有水の内部
水流による渦発生を無くするために、前記半円板状水平
板の上及び／又は下に渦切り垂直板９を２枚以上設け
る。この渦切り垂直板９によって降水管入口に至る内部
水流を分割して渦発生を防止している。

【００１５】次に、本発明の第２の実施形態に係るドラ
ム内部装置について、図３及び図４を用いて以下説明す
る。第２の実施形態は、図に示すように、降水管３上に
半円板状の水平板とドラム径Ｄの１／５以上の長さの矩
形板（図３（１）の右図参照）とを組み合わせた形状の
渦防止板８を設置することにより、渦防止水平板８より
もドラムレベル１２が低くならない限り、気相巻き込み
が発生しない構造である。

【００１６】半円状水平板に延長した形状の矩形板を設
ける理由は、ドラムから降水管入口への保有水流量が急
激に増加した場合に、図２の点線に示すように、半円状
水平板の渦防止板の右端上方（図２の図示例で）から気
相を巻き込む虞れがない訳ではない。渦切り垂直板を設
置していてもその渦防止効果が不十分であると、半円状
水平板の右端側で渦が発生する虞れが考えられ得る。従
って、このような渦発生の危険性を避けるために、半円
状水平板に付加された延長矩形板は、降水管への急激な
保有水の増強する流れを緩和して、渦発生を無くしよう
とするものである。

【００１７】即ち、第２の実施形態の渦防止板を設置す
ることにより、降水管から渦防止板端部の距離を大きく
し、ドラム内流量が増加した場合にでも渦の発生を抑止
して気相の巻き込みを生じないようにすることができ
る。

【００１８】また、図３の（１）に示す渦防止板８の近
傍に他のドラム内部材１６が存在する場合は、図３
（２）に示すように、ドラム内部材１６と干渉する部分
を切り欠いた形状の渦防止板８とすることで渦防止性能
を確保することができる。

【００１９】ここで、矩形板の延長長さをドラム径Ｄの
１／５以上とすることについて、短すぎても渦発生の虞
れが生じ、また、長すぎても他のドラム内部材の邪魔に
なることを勘案し、前記延長長さがドラム径に関係する
ことと、渦発生の虞れの無い長さ寸法の限定（１／５
Ｄ）は種々の実験によって確認した結果である。

【００２０】更に、本発明の第２の実施形態に係るドラ
ム内部装置の他の構造例を図４に示す。本実施形態では
降水管３上に半円状水平板とドラム径の１／５以上の長
さの矩形板を組み合わせた形状の渦防止板８を設置し、
加えて渦防止板８の上に開口部１７を有する渦切り垂直
板９を有するものである（渦切り垂直板の下部に開口部
１７を設ける）。図１に示すように、半円状水平板上に
２枚の渦切り垂直板９を設ける場合、渦切り垂直板によ
りドラム内保有水が仕切られて、仕切られた区画毎に水
面の高さが異なり、或る区画では部分的に水面が低下し
て渦を容易に発生させて気相の巻き込みを生じることも
危惧される。ここで、渦切り垂直板９の高さはドラム径
Ｄの１／１０以上の高さが好適であることを実験で確か
めた。この際、図１及び図２に示す第１の実施形態にお
ける垂直板９の高さについても、同様にドラム径Ｄの１
／１０以上の高さが好適である。

【００２１】図４に示す本実施形態は、開口部の無い渦
切り垂直板との対比において、ドラム内の保有水１０を
開口部１７を自由に通過させることによって渦切り垂直
板９間の水面の違いを解消しつつ（開口部１７をドラム
内の保有水が通過して渦切り垂直板９によって仕切られ
た区画毎に水面の違いを発生させずに）、渦防止板８と
渦切り垂直板９の相乗効果によって、渦防止板８よりも
ドラムレベルが低くならない限り、気相巻き込みが発生
しない構造である。

【００２２】また、渦防止板８の近傍に他のドラム内部
材１６が配置される場合には、図４（２）に示すように
ドラム内部材１６と干渉する部分について、渦防止板８
および渦切り垂直板９ともに切り欠いた形状にすること
で渦防止性能を確保することができる。

【００２３】次に、本発明の第３の実施形態に係るドラ
ム内部装置について、図５、図６及び図７を用いて以下
説明する。第３の実施形態は、図に示すように、給水装
置出口１４を水平板状渦防止板８のレベル（水平面）よ
りも下に設置することにより、渦防止板８よりもドラム
レベル（ドラムの水位）が低くならない限り、飽和水１
５の水表面からの気相巻き込みが発生しない構成とな
る。というのも、給水装置出口１４が水表面に近いか水
表面よりも上に位置した場合に、ドラムレベルが水平板
状渦防止板のレベルまで低下すると、給水装置出口１４
の給水流れ２が気相の巻き込みを起こし、又は給水装置
出口１４からの給水流れ２が渦防止板８の下側でドラム
内の飽和水１５の流れと干渉して渦が発生して気相巻き
込みを生じる可能性が考えられるからである。

【００２４】図５に示すように、給水装置出口１４を水
平板状渦防止板８のレベルよりも下に設置することによ
り、ドラム上方から水平板状渦防止板８の高さまでの範
囲でドラムレベルが変化しても、気相巻き込みが生じる
ことがなく、安定した循環が確保できる。

【００２５】第３の実施形態の他の構造例は、図６に示
すように、給水装置出口１４を門型のガイド状に突出形
成して、給水装置出口１４の先端が渦防止板８の下に位
置するように設置するものである。この構造によって、
渦防止板８よりもドラムレベルが低くならない限り気相
巻き込みが発生しないこととなる。この門型ガイド突出
形状の採用によって、給水装置１３自体を渦防止板８下
方に達するまで下方配置する必要がないので、ドラム１
内の飽和水１５の降水管３への流れを阻害することな
く、ドラムレベルが変化しても気相巻き込み１４が生じ
ない安定した循環が確保できる。

【００２６】また、第３の実施形態の更に他の構造例
は、図７に示すように、給水装置出口１４からの給水流
れを降水管３に向けることでドラム１内の飽和水１５の
流れと略平行に給水２を流入させる構造であり、具体的
には給水ガイド形状の向きを降水管に向けることであ
る。これによって、渦防止板８の下での流れを乱さずに
ドラム１内の飽和水１５と給水２を混合して降水管３に
導くことが可能となり、ドラムレベルが変化しても気相
巻き込みが生じない安定した循環が確保できる。

【００２７】以上のように、第３の実施形態では、ドラ
ム内に給水を流入させる給水装置を降水管上部に設置さ
れた渦防止板のレベルより下側に設置することにより、
給水装置出口と水面の距離を大きくし、給水の流れが気
相の巻き込みを生じないようにすることができる。ま
た、給水装置出口を門型のガイド状にして渦防止板のレ
ベルより下側にその先端を設置することで、給水装置に
よりドラム内の飽和水の流れを阻害することなく給水を
渦防止板の下に入れることにより、ドラム内の流れを安
定させたまま給水装置出口と水面の距離を大きくし、気
相巻き込みの発生を防ぐことができる。更に、給水装置
出口を降水管に向けることで渦防止板の下での飽和水の
流れと略平行に給水を流入させることができ、渦防止板
の下での流れを乱さずにドラム内の飽和水と給水を混合
して降水管を下降させることで気相巻き込みを防ぐこと
ができる。

【００２８】

【発明の効果】本発明によれば、ドラム内の流量が増加
した場合においても、またドラムレベルが低下した場合
においても、降水管への気相巻き込みを防ぐことができ
るため、ドラム、降水管、水壁による一連の循環の信頼
性を向上することが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態に係る渦防止構造を示
す斜視図である。

【図２】本発明の第１の実施形態に係る渦防止構造を示
す側面図及び平面図である。

【図３】本発明の第２の実施形態に係る渦防止構造の一
例を示す図である。

【図４】本発明の第２の実施形態に係る渦防止構造の他
例を示す図である。

【図５】本発明の第３の実施形態に係る渦防止構造の一
例を示す図である。

【図６】本発明の第３の実施形態に係る渦防止構造の他
例を示す図である。

【図７】本発明の第３の実施形態に係る渦防止構造の他
例を示す図である。

【図８】本発明の実施形態に関連するドラム、降水管及
び水壁を巡る循環系統の概略構成を示す図である。

【図９】降水管上方のドラム内に設置された渦防止板の
従来構造を示す図である。

【図１０】従来構造の渦防止板における課題を説明する
図である。

【符号の説明】

１ ドラム ２ 給水 ３ 降水管 ４ 供水管 ５ 水壁 ６ 入熱 ７ 上昇管 ８ 渦防止板 ９ 垂直板（渦切り板） １０ 保有水 １１ 気相巻き込み １２ 水位 １３ 給水装置 １４ 給水装置出口 １５ 飽和水 １６ ドラム内部材 １７ 開口部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 細井 宏昭 広島県呉市宝町６番９号 バブコック日立 株式会社呉事業所内 (72)発明者 福田 健一 広島県呉市宝町６番９号 バブコック日立 株式会社呉事業所内 (72)発明者 大野 一憲 広島県呉市宝町６番９号 バブコック日立 株式会社呉事業所内

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半球形部を端部に有するドラムにおい
   て、 前記半球形部の下部に接続された降水管の入口上方に、
   ドラム内の水面に平行な半円状の平板を設置することを
   特徴とするドラム内部装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載のドラム内部装置におい
   て、 前記半円状平板の上側及び／又は下側に渦切り垂直板を
   設けることを特徴とするドラム内部装置。
3. 【請求項３】 半球形部を端部に有するドラムにおい
   て、 前記半球形部の下部に接続された降水管の入口上方に、
   ドラム内の水面に平行な半円状の平板を設置し、 前記半円板状平板にドラム中央部に向けて矩形状平板を
   付設して一体構造の平板とすることを特徴とするドラム
   内部装置。
4. 【請求項４】 請求項３に記載のドラム内部装置におい
   て、 前記半円状平板と前記矩形状平板の一体構造平板の上側
   及び／又は下側に渦切り垂直板を設けることを特徴とす
   るドラム内部装置。
5. 【請求項５】 請求項４に記載のドラム内部装置におい
   て、 前記上側の渦切り垂直板の下部に開口部を設けることを
   特徴とするドラム内部装置。
6. 【請求項６】 半球形部を端部に有するドラムにおい
   て、 前記半球形部の下部に接続された降水管の入口上方に、
   ドラム内の水面に平行な半円状の平板を設置し、 前記ドラムへの給水装置出口を前記半円状平板のレベル
   よりも下方に配置することを特徴とするドラム内部装
   置。
7. 【請求項７】 請求項６に記載のドラム内部装置におい
   て、 前記給水装置出口を門型ガイドの突出形状とし、 前記ガイド突出形状の先端を前記半円状平板のレベルよ
   りも下方に配置することを特徴とするドラム内部装置。
8. 【請求項８】 請求項７に記載のドラム内部装置におい
   て、 前記ガイド突出形状のガイド方向を前記降水管入口に向
   けることを特徴とするドラム内部装置。