JP5223753B2

JP5223753B2 - 有水式ガスホルダの余剰水排出装置及び余剰水排出方法

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Publication number: JP5223753B2
Application number: JP2009084121A
Authority: JP
Inventors: 武広中山; 修一原田
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2009-03-31
Filing date: 2009-03-31
Publication date: 2013-06-26
Anticipated expiration: 2029-03-31
Also published as: JP2010236592A

Description

本発明は、内部に水を貯留して内部のガスのシールを行う有水式ガスホルダで発生する余剰水を排出する、余剰水排出装置及び余剰水排出方法に関する。

例えば製鉄所においては、高炉や転炉から発生する可燃性の副生ガスをエネルギー源として有効利用するために、当該副生ガスを一旦貯蔵する有水式ガスホルダが設置されている。有水式ガスホルダは、水を貯留した水槽の内部に、上下に移動自在な、複数のテレスコープ型ガス槽を有し、隣接するガス槽の間にシールカップと封水板による水封部を設けた構造となっている。そして、ガス貯蔵量が増加するとガス槽内の圧力が上昇すると共に各ガス槽が上昇し、ガス貯蔵量が減少するとガス槽内の圧力が下降すると共に各ガス槽が下降するようになっている（例えば、特許文献１）。

水槽に貯留されている水は、例えば水槽とガス槽との間の開放部から流入する雨水や、副生ガスに飽和状態で含まれている水分が有水式ガスホルダ内に入った際、放熱により温度が低下し凝縮したものである。したがって、降雨時や副生ガスの有水式ガスホルダへの流入時には水槽内に水が流入し、水槽内の水位が上昇する。また、水槽内の水位は、ガス貯蔵量の変化に伴うガス槽内の圧力変動によっても変動する。

水位が上昇すると、水槽の上部全体からこの凝縮水が溢れ出し、有水式ガスホルダの周辺に配置された機器を汚損してしまう。したがって、この水位の上昇に対応するため、通常は図７に示すように、水槽１００の側板１０１の上部にオーバーフロー管１０２が直接設けられている。そして、例えば有水式ガスホルダ内に流入する副生ガスからの凝縮水により水槽１００の水位が上昇した際に、当該オーバーフロー管１０２から水１０３を余剰水として排出することで、水槽１００の上部全体から水１０３が溢れ出すことを防止している。

特開平１１−６３３９２号公報

ところで、上述のオーバーフロー管１０２は、水槽１００の水位の上昇に伴い発生する余剰水の量に見合った量の水１０３を排出できるようにその口径が決定されている。しかしながら、水槽１００の水位の上昇過程において、図７及び図８に示すように水槽１００の水位がオーバーフロー管１０２の上端部に達していない状態では、オーバーフロー管１０２から排出される水１０３の量は、水槽１００の水位、即ちオーバーフロー管１０２内を流れる水１０３の高さＨにつれて変化し、オーバーフロー管１０２内の水面より上方は水１０３の流れのない未使用領域Ｕとなってしまう。

したがって、オーバーフロー管１０２内を水３が満水の状態で流れることを前提としてオーバーフロー管１０２の口径を決定した場合、図７に示すように、水槽１００の水位がオーバーフロー管１０２の上端位置に達していない状態においては、図８に示すようにオーバーフロー管１０２の上部に水１０３の流れのない未使用領域Ｕが生じ、オーバーフロー管１０２を流れる水１０３の量が計画値を下回ってしまう。この傾向は、オーバーフロー管１０２の断面形状が円形であるため、オーバーフロー管１０２内を流れる水１０３の高さＨが低いほど顕著である。そして、このようにオーバーフロー管１０２の排水能力が不足した状態で、例えばガス槽の内圧が上昇し水槽１００の水位がさらに上昇すると、オーバーフロー管１０２から排出しきれていなかった水１０３が水槽１００の上部全体から溢れ出て、有水式ガスホルダ周辺の機器を汚損してしまう可能性がある。

オーバーフロー管１０２の排水能力不足を解消するためには、オーバーフロー管１０２の口径を大きくすることが考えられるが、口径を大きくすると、オーバーフロー管１０２を接続するために側板１０１に設ける開口が大きくなる。その場合、側板１０１の強度が低下するとともに側板１０１とオーバーフロー管１０２との溶接の範囲が広くなり、有水式ガスホルダの内圧に変化に伴う側板１０１への繰り返し応力により、強度の低下した箇所や溶接部に損傷が発生する可能性がある。また、開口を大きくすると、開口部の補強や、開口の大きさに合わせて側板１０１の上端部１０１ａも上方に延長する必要があるため、設備費用の増加につながる。したがって、開口の大きさは極力小さなものとすることが望ましい。

開口の大きさを小さくするためには、オーバーフロー管１０２の口径を大きくすることなく側板１０１に複数設けることも考えられる。しかしながら、オーバーフロー管１０２の口径をより小さなものとするためには、水１０３がオーバーフロー管１０２内部を流れる際の圧力損失を小さく抑えることが重要であるためオーバーフロー管１０２は有水式ガスホルダの外部に設けられた排水側溝の直上に設けることが望ましく、複数のオーバーフロー管１０２を排水側溝の直上に設けた場合、側板１０１の狭い範囲に複数のオーバーフロー管１０２が集中的に配置されることとなるため、口径を大きくした場合と同様の問題が生じる。また、複数のオーバーフロー管１０２同士の距離を離して配置した場合、オーバーフロー管１０２が水平方向に延伸する距離が長くなるためオーバーフロー管１０２の配管抵抗が増大し、オーバーフロー管１０２一本当たりの排水能力が低下する。したがって、より多くのオーバーフロー管１０２の設置が必要となり、やはり溶接箇所の増加及び設備費用の増加につながってしまう。

また、オーバーフロー管１０２に代えて水槽１００の側板１０１に堰のごとく矩形の開口を設けることで、断面形状が円形であるため特に低水位において排水能力が低下してしまうという従来のオーバーフロー管１０２の問題を緩和することができるが、依然として未使用領域Ｕは存在し、必要な排水能力を確保するには、やはり開口を大きくすることは避けられない。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、水槽の側板に大きな開口を設けることなく有水式ガスホルダからのオーバーフロー量を確保し、水槽の上部全体から水が溢れることを防止することを目的としている。

上記目的を達成するための本発明は、有水式ガスホルダ底部の水槽の外部に取り付けられ、水槽内の余剰な水を排出する余剰水排出装置であって、前記水槽の外方に設けられ、前記水槽内の最低水位より低い位置で前記水槽に連通する密閉箱と、前記密閉箱内を前記水槽に連通する第1の領域と前記水槽に連通しない第２の領域とに仕切り、上端が前記最低水位より上方にある溢流堰と、前記第２の領域であって、前記溢流堰の高さより低い位置に上端側が接続されたオーバーフロー管と、前記オーバーフロー管の下端側近傍に設けられ、前記オーバーフロー管の下端側を気密に塞ぐシール機構と、を有することを特徴としている。

本発明者らは、水槽の水位に依らずオーバーフロー管の上端部を水槽内の水に没した状態にすることができれば、オーバーフロー管の未使用領域をなくすことができるため、側板に設ける開口の面積を小さくできる点に注目した。本発明はこの発想に基づくものであり、本発明によれば、密閉箱が水槽の最低水位より低い位置で連通し、密閉箱内に、その上端が前記最低水位より上方にある溢流堰が設けられているので、密閉箱が水槽と連通する箇所が常時水中に没した状態とすることができる。このため、当該連通する箇所から密閉箱に流れ込む水の量は、従来のオーバーフロー管のように水槽内の水位の変動により変化することがない。このため、従来のオーバーフロー管を用いた場合に、未使用領域が生じ、計画した排水量が確保できていなかった水位においても、計画通りの水量を密閉箱の第１の領域に流すことができる。そして、密閉箱の第１の領域に流れ込んだ水は、溢流堰の幅に見合った量が第２の領域へ排出されるが、水槽と密閉箱が連通する箇所と溢流堰とは独立しているので、排出される水の量を増やすために溢流堰の幅を大きくしても、側板に設ける開口の大きさには影響しない。したがって、密閉箱が水槽と連通する箇所の断面積、すなわち水槽の側板の開口を大きくすることなく、水槽の水位の上昇速度に見合う量の水を排出することが可能となり、水槽の上部全体から水が溢れることを防止することができる。

また、前記シール機構は、前記オーバーフロー管の下端側を水没させるシールボックスであってもよい。

別な観点による本発明は、前記の余剰水排出装置を用いて、余剰水を排出する方法であって、前記水槽の外方で且つ前記水槽内の最低水位より低い位置で前記密閉箱を前記水槽と連通させて取り付け、前記密閉箱の中に、当該密閉箱内を前記水槽に連通する第1の領域と前記水槽に連通しない第２の領域とに仕切り、上端が前記最低水位より上方にある溢流堰を設け、前記第２の領域であって、前記溢流堰の高さより低い位置にオーバーフロー管を設け、前記オーバーフロー管の下端側近傍に前記オーバーフロー管の下端側を気密に塞ぐシール機構を設け、前記水槽の水面が前記溢流堰の高さを越えた際に、前記溢流堰の上からオーバーフロー管を通って余剰水の排水を行うことを特徴としている。

本発明によれば、水槽の側板に大きな開口を設けることなく有水式ガスホルダからのオーバーフロー量を確保し、水槽の上部全体から水が溢れることを防止することができる。

本実施の形態にかかる余剰水排出装置を有する有水式ガスホルダの構成の概略を示す縦断面図である。本実施の形態にかかる余剰水排出装置を有する有水式ガスホルダの構成の概略を示す縦断面図である。余剰水排出装置の構成の概略を示す縦断面図である。余剰水排出装置の構成の概略を示す横断面図である。水が溢流堰をオーバーフローしている状態を示す縦断面図である。他の実施の形態にかかる余剰水排出装置の構成の概略を示す平面図である。従来のオーバーフロー管近傍の構成の概略を示す縦断面図である。従来のオーバーフロー管内に未使用領域が生じている状態を示す縦断面図である。

以下、本発明の実施の形態について説明する。図１は本実施の形態にかかる余剰水排出装置を有するガスホルダ１の構成の概略を示す縦断面図である。

有水式ガスホルダ１は、水２を貯留する水槽１０と、水槽１０の内部に昇降自在に設けられた複数のガス槽である外槽１１、中槽１２及び内槽１３と、水槽１０の外面に設けられた余剰水排出装置１４と、水槽１０の周囲に垂直に配置され外槽１１、中槽１２及び内槽１３の昇降動作を案内する複数の基柱１５と、を有している。なお、図１は有水式ガスホルダ１の内部にガスが供給される前の状態を示しており、全てのガス槽が水槽１０の底面に着座している。

水槽１０は、有水式ガスホルダ１の底部に配置され内部に水を貯留するための槽であって、この水がガスシールの役割を担う。水槽１０は、例えば、底面が略円形で、蓋の無い略円筒形に形成されている。また、水槽１０には、例えば転炉からの副生ガスをガス槽内に供給すると共に、当該副生ガスを需要先に排出するガス配管（図示せず）が、水槽１０の底面を貫通し、水面上まで延伸して設けられている。

外槽１１は水槽１０の内部に、中槽１２は外槽１１の内部に、内槽１３は中槽１２の内部それぞれ昇降自在に設けられている。外槽１１及び中槽１２は、例えば、底面及び蓋の無い略円筒形に形成されている。外槽１１の直径は水槽１０よりも、中槽１２の直径は外槽１１よりも、それぞれ一回り小さくなっている。このため、外槽１１は水槽１０の内部に、中槽１２は外槽１１の内部にそれぞれ挿入可能となっている。内槽１３は、有頂で底の無い略円筒形に形成され、中槽１２よりも一回り小さい直径となっている。このため、内槽１３は中槽１２の内部に挿入可能となっている。

隣接する外槽１１と中槽１２及び中槽１２と内槽１３との間には、それぞれ下カップ封水板３０及び上カップ封水板３１よる水封部３２が設けられている。下カップ封水板３０は中槽１２と内槽１３の外周面下端部に設けられ、上方が開口した略Ｕ字状の断面形状を有している。上カップ封水板３１は、外槽１１と中槽１２の内周面上端部に設けられ、下カップ封水板３０とは反対に、下方が開口した略Ｕ字状の断面形状を有している。このため、相対する略Ｕ字状の形状を有する下カップ封水板３０と上カップ封水板３１とは互いに係合することができる。したがって、有水式ガスホルダ１内のガス貯蔵量が増加し、有水式ガスホルダ１の内圧が上昇した際に、内槽１３の上昇力は中槽１２に伝達され、中槽１２の上昇力は外槽１１に伝達される。これにより、内槽１３は中槽１２及び外槽１２を上方に牽引し、例えば図２に示すように中槽１２及び外槽１１を上昇、下降させることができる。

各下カップ封水板３０内には、水槽１０内に着座中に水２が貯留された状態となっており、中槽１２及び内槽１３が上昇すると、各上カップ封水板３１が各下カップ封水板３０内の水２の水面より下方に挿入される。これにより、中槽１２及び内槽１３内部のガスが槽外に漏洩しない構造となっている。外槽１１は、その下端部が水槽１０の水２の水面より下方に没することにより、外槽１１内部から槽外に副生ガスの漏洩を防止することができる。

なお、有水式ガスホルダ１に貯留される副生ガスの圧力は、水面より上方に位置するガス槽の総質量を当該ガス槽の面積で除したものに等しくなる。したがって、例えば有水式ガスホルダ１に貯留される副生ガスが増加し各ガス槽が上昇し、水２による各ガス槽への浮力が減少すると、水面より上方に位置するガス槽の総重量が増加するため、それに伴いガス槽内の副生ガスの圧力も上昇する。その際、上昇しているガス槽の内部と、そのガス槽の外方の大気側Ａとの間に圧力差が生じるため、ガス槽内では内圧により水位が低下し、大気側Ａでは水位が上昇する。このため、例えば内槽１３が水槽１０の底面の着座位置からごく僅かでも上昇した状態、すなわち有水式ガスホルダ１内に副生ガスが貯留され有水式ガスホルダ１が運転されている状態においては、大気側Ａの水位は、内槽１３が着座している場合の水位（着座水位Ｂ）より上昇する。そして、有水式ガスホルダ１の運転中であれば、大気側Ａにおける水２の水位は、内槽１３が着座位置からごく僅かに上昇した場合の水位（最低水位Ｌ）より低下することがない。

余剰水排出装置１４は、図３及び図４に示すように、水槽１０の側板１０ａの外周面上端部近傍に取り付けられた、矩形の密閉箱４０と、密閉箱４０の底面に水槽１０の側板１０ａの外周面接線方向に平行に設けられ、鉛直上方に所定の高さまで延伸する溢流堰４２と、密閉箱４０に設けられた開口部４３に上端が接続され、鉛直下方に延伸するオーバーフロー管４４と、オーバーフロー管４４下端の排出口４５近傍に設けられ、オーバーフロー管４４の排出口４５を気密に塞ぐシール機構であるシールボックス４６を有している。

密閉箱４０と水槽１０とは、その上端が最低水位Ｌより低く位置するように形成された矩形状のオーバーフロー口４７を介して連通している。オーバーフロー口４７は、水槽１０の水位上昇に伴い発生する余剰水を排出することができる大きさの開口である。なお、オーバーフロー口４７の形状は、矩形に限定されるものではなく、例えば円形等であってもよいし、あるいは水槽１０を貫通して設けられた配管や角ダクトであってもよい。

溢流堰４２は、密閉箱４０内を、オーバーフロー口４７を介して水槽１０に連通している領域である第1の領域Ｓ１と、第１の領域Ｓ１の溢流堰４２を挟んだ反対側の領域である第２の領域Ｓ２とに仕切っている。溢流堰４２は、その上端が水平に形成され、密閉箱４０の底面から最低水位Ｌより高く、密閉箱４０の上面と接触しない高さまで鉛直上方に延伸している。これにより、オーバーフロー口４７を介して密閉箱４０の第１の領域Ｓ１に流入する水２は、溢流堰４２により堰き止められ、水槽１０側の水位と等しい水位で密閉箱４０内に滞留する。このため、オーバーフロー口４７は有水式ガスホルダ１の運転中は常に水２に没した状態となる。

オーバーフロー管４４が接続される開口部４３は、密閉箱４０の第２の領域Ｓ２の底面に形成されている。有水式ガスホルダ１内に副生ガスが流入することで各ガス槽が上昇し、それに伴い水槽１０の大気側Ａの水２の水位が溢流堰４２上端部の高さを超えると、オーバーフロー口４７から密閉箱４０の第１の領域Ｓ１に流入する水２は、溢流堰４２からオーバーフローして第２の領域Ｓ２に流入する。第２の領域Ｓ２に流入した水２は、オーバーフロー管４４により密閉箱４０から排出される。なお、開口部４３は、溢流堰４２から水２が第２の領域Ｓ２へのオーバーフローが発生した際に、速やかに第２の領域Ｓ２の水２を排出することができる位置に形成されていればよい。したがって、開口部４３の位置は密閉箱４０の底面に限定されるものではなく、例えば溢流堰４２の上端よりも低い位置であれば、密閉箱４０の第２の領域Ｓ２の側面に設けていてもよい。また、オーバーフロー管４４からの水２の排出量はオーバーフロー管４４の内径とオーバーフロー管４４の勾配とにより決まるので、溢流堰４２からオーバーフローする水２を適切に排水できれば、オーバーフロー管４４は、鉛直下方ではなく、斜め下方に配置されていてもよく、また形状も、例えば矩形状であってもよい。

なお上述のとおり、水槽１０の大気側Ａの水位と密閉箱４０の第１の領域Ｓ１の水位は等しくなるので、溢流堰４２の上端部の高さは、当然ながら水槽１０の上端部よりも低くなるように形成されている。そして、図５に示すように溢流堰４２を越えて密閉箱の第１の領域Ｓ１から第２の領域Ｓ２へオーバーフローする際の水２の流量は、溢流堰４２の上端部をオーバーフローする水２の水面までの高さＷと、溢流堰４２の長手方向の幅Ｄとを乗じたものとなる。したがって、溢流堰４２の上端部の高さ及び長手方向の幅Ｄは、水２が溢流堰４２の上端部をオーバーフローする際の水面高さＷが、水槽１０の上端部の高さを越えないように設定されている。

シールボックス４６は、底面を有する円筒状に形成された容器である。シールボックス４６は、内周面がオーバーフロー管４４の外径よりも大きくなっている。オーバーフロー管４４下端の排出口４５は、図３に示すようにシールボックス４６の上端部より下方の位置に挿入されている。このため、図５に示すようにオーバーフロー管４４の排出口４５から水２が排出されると、水２はシールボックス４６からオーバーフローして、図示しない排水側溝に流れ込む。そして、オーバーフロー管４４からの水２の排出が終了した後、オーバーフロー管４４の排出口４５は、シールボックス４６内に滞留する水２に没して水封された状態となる。これにより、排水口４５はシールボックス４６により気密に塞がれた状態で維持される。

基柱１５は、水槽１０の周囲に垂直に等間隔で複数本配置されている。なお、図１では図示の都合上、水槽１０の中心を対称に配置された２本の基柱１５のみを、模式的に示している。この基柱１５は、外槽１１、中槽１２及び内槽１３の外周上方に設けられた上部ガイドローラ５０と当接し、各ガス槽が昇降する際にガイドする役割を担う。

本実施の形態にかかる余剰水排水装置１４を有する有水式ガスホルダ１は以上のように構成されており、次にこの有水式ガスホルダ１における余剰水排出装置１４の動作について説明する。

先ず、ガス配管から副生ガスが有水式ガスホルダ１の内槽１３内に流入すると、それに伴い内槽１３が上昇する。内槽１３が上昇すると内槽１３の内圧が上昇し、内槽１３内においては水槽１０の水２の水位が低下する一方、内槽１３の外方の大気側Ａでは、水位が着座水位Ｂから最低水位Ｌまで上昇する。また、それと並行して、有水式ガスホルダ１内で副生ガスの温度が低下することで、当該副生ガスに含まれる水分が凝縮し、これによって水槽１０のガス槽側及び大気側Ａの水位がさらに上昇する。

大気側Ａでの水位の上昇に伴い、密閉箱４０の第1の領域Ｓ１にはオーバーフロー口４７を介して水２が流入する。この際、オーバーフロー口４７は、その上端まで水２に没した状態となっているので、オーバーフロー口４７を流れる水２の流量は水槽１０の水位に依らず、オーバーフロー口４７の断面積に見合ったものとなる。そして、有水式ガスホルダ１内での副生ガスの貯蔵量の増加に伴う内圧上昇、あるいは副生ガス中の水分の凝縮や水槽１０と外槽１１の槽間の大気側Ａ上方からの雨水流入により、大気側Ａでの水位がさらに上昇し、当該水位が溢流堰４２の上端部の高さを越えると、第１の領域Ｓ１の水２は余剰水として密閉箱４０の第２の領域Ｓ２に流れ込む。第２の領域Ｓ２に流れ込んだ水２はオーバーフロー管４４から排出口４５、シールボックス４６を介して排水側溝に排出される。この際、溢流堰４２の長手方向の幅Ｄは、オーバーフロー口４７を介して密閉箱４０の第１の領域Ｓ１に流入した水２が溢流堰４２を越えて第２の領域Ｓ２にオーバーフローする際、その水面高さＷが水槽１０の上端部の高さを越えないように設定されているので、水槽１０の大気側Ａにおける水位は水槽１０の上端部を越えることはない。

その後、有水式ガスホルダ１内での副生ガスの貯蔵量が減少し、外槽１１と中槽１２とが水槽１０の底面に着座すると、大気側Ａでの水位は、概ね最低水位Ｌまで低下する。この際、密閉箱４０に連通するオーバーフロー口４７は最低水位Ｌより下方に設けられているので、オーバーフロー口４７は水２に没したままの状態で維持され、副生ガスの流入等により再び水槽１０の水位が上昇した場合においても、水槽１０から密閉箱４０に流入する水の量は、常にオーバーフロー口４７の断面積に見合ったものとなる。

また、密閉箱４０に接続されているオーバーフロー管４４の排出口４５も、シールボックス４６内に貯留される水２に没した状態で維持されている。このため、密閉箱４０は水封シールされた状態となる。その結果、オーバーフロー管４４内に水２が流入していない間に、オーバーフロー管４４内に付着した水２が蒸発しても、その蒸気が密閉箱４０及びオーバーフロー管４４内から排出されず、オーバーフロー管４４内はウェットな雰囲気が維持される。そして、オーバーフロー管４４内は、有水式ガスホルダ１への副生ガスの流入及び有水式ガスホルダ１からの副生ガスの需要先への供給によって、水槽１０内の水位が変動する間も、常にウェットな状態に維持される。

以上の実施の形態によれば、密閉箱４０の水槽１０の最低水位Ｌより低い位置にオーバーフロー口４７が設けられ、密閉箱４０内に、その上端が最低水位Ｌより上方にある溢流堰４２が設けられているので、密閉箱が水槽と連通する箇所が常時水中に没した状態となる。このため、オーバーフロー口４７を介して水槽１０から密閉箱４０に流れ込む水の量は、従来用いられているオーバーフロー管のように水槽１０内の水位の変動により変化することがない。このため、従来のオーバーフロー管を用いた場合に、未使用領域Ｕが生じ、計画の排水量が確保できていなかった水位においても、計画通りの水量を密閉箱の第１の領域に流すことができる。そして、密閉箱４０の第１の領域Ｓ１に流れ込んだ水は、溢流堰４２の幅Ｄに見合った量が第２の領域Ｓ２へ排出されるが、溢流堰４２とオーバーフロー口４７とは独立しているので、溢流堰４２を越えて排出される水２の量を増やすために溢流堰４２の幅を大きくしても、側板１０ａに設けるオーバーフロー口４７大きさには影響しない。これにより、密閉箱４０が水槽１０と連通する箇所の断面積、すなわち水槽１０の側板１０ａのオーバーフロー口４７を大きくすることなく、水槽１０の水位の上昇に伴い発生する余剰水の量に見合う量の水を排出することが可能となり、水槽１０の上部全体から水２が溢れることを防止することができる。

また、水槽１０内に貯留される水２の発生源である副生ガスは、断続的且つ短時間に発生するため、余剰水の発生は断続的なものとなり、且つ副生ガスから発生する凝縮水は温水であるため、従来のオーバーフロー管においては、オーバーフロー管による余剰水の排出後にオーバーフロー管内に付着していた凝縮水が蒸発し、オーバーフロー管からの余剰水のオーバーフローが発生していない間に、オーバーフロー管内は乾燥雰囲気となっていた。そして、オーバーフローの発生と、オーバーフロー後のオーバーフロー管内の乾燥が繰り返し起こることにより、凝縮水中のダスト成分がスケールとして徐々に析出し、ついにはオーバーフロー管内を閉塞させるという事象が発生していた。この場合、経時的にオーバーフロー管からの余剰水の排出量の減少により水位の上昇に見合うだけのオーバーフロー量が確保できなくなり、その結果、水槽の上部全体から凝縮水が溢れ出て、ガスホルダ周辺の機器を汚損してしまうという問題があった。

このような点についても、以上の実施の形態の本発明によれば、図３に示すように、密閉箱４０の第２の領域Ｓ２の底面に設けられたオーバーフロー管４４の排出口４５がシールボックス４６により水封されているので、オーバーフロー管４４内に水２が流入していない間に、オーバーフロー管４４内に付着した水２が蒸発しても、その蒸気が密閉箱４０及びオーバーフロー管４４内から排出されることがない。このため、オーバーフロー管４４内は溢流堰４２からのオーバーフローの発生の有無に関係なく、常にウェットな状態に維持される。その結果、オーバーフロー管４４内での、水２の乾湿の繰り返しによるスケールの析出が抑制され、オーバーフロー管４４内がスケールで閉塞することを防止できる。

さらには、有水式ガスホルダ１内の副生ガスの貯留量が急激に増加し、それにより水槽１０の水２の水位が急激に上昇しても、密閉箱４０がバッファとして機能するので、水槽１０の上端部から余剰な水２が外部に溢れ出ることがない。この場合、オーバーフロー口４７や密閉箱４０を大きくすれば、より急激な水位の上昇にも対応することができる。

なお、以上の実施の形態においては、密閉箱４０に設けられた２つの開口であるオーバーフロー口４７と開口部４３が水封されており、大気側Ａとの空気の出入りが起こらないため、水槽１０の大気側Ａの水位に変動に伴い、密閉箱４０内の水２の水位が変動すると、密閉箱４０内の空気の体積が変化することで圧力が変動する。このため、密閉箱４０内の空気の圧力と大気圧との差により、密閉箱４０の第１の領域Ｓ１の水位と大気側Ａとの水位が厳密には完全に一致しなくなることが考えられる。特に水槽１０の水位上昇により密閉箱４０内の圧力が上昇すると、水槽１０の水位が溢流堰４２の上端部の高さに到達しても、密閉箱４０では水２の水位が溢流堰４２の上端部まで到達していないということが起こり得る。

そのような場合、水槽１０の水２の水位が当初想定していた高さ、すなわち溢流堰４２の上端部の上方まで水位が上昇する可能性がある。また、有水式ガスホルダ１における副生ガスの貯留量が急激に増加し、それにより水位が急激に上昇した場合、溢流堰４２からのオーバーフローの僅かな時間的な遅れにより水槽１０における水位が異常なレベルまで上昇してしまう可能性がある。

したがって、密閉箱４０にこの圧力変動を吸収するための圧力調整機構として、例えば図３に破線で示すように、密閉箱４０の外部と連通するベント管６０を設けることが好ましい。この場合、ベント管６０は溢流堰４２からのオーバーフロー発生時に水没しないように、溢流堰４２より高い位置に設けられることが好ましい。また、ベント管６０の口径を大きくすると、オーバーフロー管４４及び密閉箱４０内の雰囲気が容易にベント管６０を介して換気されるので、ベント管６０の口径は極力小さいものとするか、あるいはオリフィス等によって流量制限を行うことが好ましい。

なお、圧力調整機構としては、水槽１０の水位と密閉箱４０との水位の差を運用上問題ない程度に抑えることができるものであればよく、例えばベント管６０に代えて、十分大きな容量を備えた、例えばアキュームレータ等の、圧力変動を吸収できる容器を用いてもよい。また、密閉箱４０内の圧力が上昇した際に外部に圧力上昇分を逃がすための逆止弁であってもよい。逆止弁を用いた場合、密閉箱４０内の水位が低下した際に、密閉箱４０内が負圧になることが考えられるが、負圧となった場合でも、密閉箱４０の第１の領域Ｓ１の水位が水槽１０側の水位に比べて上昇するだけで、余剰水排出の観点からは問題とはならない。

以上の実施の形態では、シール機構として、排出口４５を水没させることで水封するシールボックス４６を用いたが、シール機構は排出口４５を気密に塞ぐことができるものであればよく、例えばオーバーフロー管４４の排出口４５の近傍をＵ字状に曲げて形成した、いわゆるＵシールであってもよい。

なお、圧力調整機構及びシール機構は、必ずしも外部からの動力を要しないものとする必要はなく、例えばシール機構として、遠隔操作可能な遮断弁、圧力調整機構として、遠隔操作可能な遮断弁を備えたベント管６０を用いてもよい。かかる場合、例えば密閉箱４０の第１の領域Ｓ１あるいは水槽１０の大気側Ａの水位を測定する測定機構を設け、当該測定機構の測定結果に基づき、各遮断弁を開閉してもよい。

以上の実施の形態では、密閉箱４０は矩形状に構成されていたが、上述の溢流堰４２、オーバーフロー口４７、開口部４３を適切に配置できるものであれば、その形状は矩形である必要はなく、例えば球状等であってもよい。

以上の実施の形態では、溢流堰４２は水槽１０の外周の接線方向に平行に設けられていたが、溢流堰４２は密閉箱４０内を第１の領域Ｓ１と第２の領域Ｓ２に仕切り、第１の領域Ｓ１に水２を滞留させることができればどのように配置してもよく、例えば図６に示すように、水槽１０の外周に直交するように設けてもよい。

また、溢流堰４２の上端部は必ずしも水平である必要はなく、傾斜していたり、あるいは一部が切り欠いたりしてあっても、必要なオーバーフロー量を確保できていればよい。また、溢流堰４２そのものも鉛直上方に延伸している必要はなく、斜め上方向きに設けられていてもよい。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

本発明は、有水式ガスホルダの余剰水を排出する際に有用である。

１有水式ガスホルダ
２水
１０水槽
１０ａ側板
１１外槽
１２中槽
１３内槽
１４余剰水排出装置
１５基柱
３０下カップ封水板
３１上カップ封水板
３２水封部
４０密閉箱
４２溢流堰
４３開口部
４４オーバーフロー管
４５排出口
４６シールボックス
４７オーバーフロー口
５０上部ガイドローラ
６０ベント管
Ｓ１第１の領域
Ｓ２第２の領域

Claims

有水式ガスホルダ底部の水槽の外部に取り付けられ、水槽内の余剰な水を排出する余剰水排出装置であって、
前記水槽の外方に設けられ、前記水槽内の最低水位より低い位置で前記水槽に連通する密閉箱と、
前記密閉箱内を前記水槽に連通する第1の領域と前記水槽に連通しない第２の領域とに仕切り、上端が前記最低水位より上方にある溢流堰と、
前記第２の領域であって、前記溢流堰の高さより低い位置に上端側が接続されたオーバーフロー管と、
前記オーバーフロー管の下端側近傍に設けられ、前記オーバーフロー管の下端側を気密に塞ぐシール機構と、を有することを特徴とする、余剰水排出装置。
前記シール機構は、前記オーバーフロー管の下端側を水没させるシールボックスであることを特徴とする、請求項１に記載の余剰水排出装置。
請求項１または２のいずれかの余剰水排出装置を用いて、余剰水を排出する方法であって、
前記水槽の外方で且つ前記水槽内の最低水位より低い位置で前記密閉箱を前記水槽と連通させて取り付け、
前記密閉箱の中に、当該密閉箱内を前記水槽に連通する第1の領域と前記水槽に連通しない第２の領域とに仕切り、上端が前記最低水位より上方にある溢流堰を設け、
前記第２の領域であって、前記溢流堰の高さより低い位置にオーバーフロー管を設け、
前記オーバーフロー管の下端側近傍に前記オーバーフロー管の下端側を気密に塞ぐシール機構を設け、
前記水槽の水面が前記溢流堰の高さを越えた際に、前記溢流堰の上からオーバーフロー管を通って余剰水の排水を行うことを特徴とする、余剰水排出方法。
前記シール機構は、前記オーバーフロー管の下端側を水没させるシールボックスであることを特徴とする、請求項３に記載の余剰水排出方法。