JPH03110306A - ボイラ系の安全装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 この発明は、例えば缶水の加熱制御系の断続制御を行な
うボイラ系の安全装置、特に缶水の蒸気圧が所定値を超
えたときに作動する安全装置の改良に関するものである
。

〈従来の技術〉 従前、この発明の構成の付設可能な典型的ポイラ系とし
ては、例えば特公昭８３−３７８４１号公報に記載され
るようなものが知られている。

第１Ａ図は、かかるボイラ系の構成を示すブロック図で
あり、ボイラｌはその断面が示されている。

第１Ｂ図は第１Ａ図におけるＡ−Ａ断面図である。

図において、ボイラｌの内部には、壁１ａの内周面に沿
って多数の水管１ｂが立設され、水管１ｂは中空筒状体
から成り、その下端は環状の下部管寄せＩｃ（氷室）に
、そして、その上端部は同じく環状の上部管寄せ１ｄ（
ｉ気室）にそれぞれ連通し、下部管寄せ１ｃ及び水管１
ｂの下部には缶水が収納される。

水管１ｂで囲まれたボイラ１の中心部には、燃焼室１ｅ
が形成される。ボイラｌの上部には、電動機１ｒで駆動
されるプロア１ｇに連通ずる風道１ｈが設けられ、風道
ｌｈ内には、ノズル林１１と電極棒１ｊが垂設されて、
加熱装置Ｆが形成される。

燃焼室１ｅの下端部は、多数の水管１ｂの中空部を経て
煙道１ｋに連通ずる。上部管寄せ１ｄからは、連通管１
ｆＬが壁ｌｄ外に延びて下部管寄せｌｃに連通ずる。

連通管ｌｆＬの中間部には１缶水水位を目視可能に表示
する水位ゲージｌ■と水位検出部２が介装される。水位
検出部２には、給水制御部３が接続され、その出力端子
は給水ポンプ４を駆動する電動機４ａに接続される。給
水ポンプ４の導入管は図示しない水源に連通し、その吐
出管は下部管寄せ１ｃに連通ずる。

更に、連通管１１の上部には、圧力検出部５が接続され
、その出力端子は燃焼制御部６に接続される。燃焼制御
部６からは、制御信号線８ａ”〜６ｃ’が延びて電動機
１ｆ、電極棒１ｊ、燃料ポンプ８ｄ’　のそれぞれに接
続される。燃料ポンプ８ｄ’の導入管は図示しない燃料
タンクに連通し、その吐出管はノズル棒！ｉに連通ずる
。そして、下部管寄せｌｃからはブロー管Ｉｎが延びて
、ブローコックｉｐを介して図示しない排水路に連通し
、上部管寄せ１ｄからは蒸気管１ｑが延びて図示しない
所望の蒸気負荷に連通ずる。

蒸気ボイラ系の構成では、蒸気を発生させるに際しては
、電動機１ｆで駆動されるブロア１ｇから成る送風手段
を介して風道ｌｈ内に空気を圧送しつつ電極棒１ｊに高
電圧を印加してノズル棒１１の先端から噴射させる燃料
を着火させ、これを燃焼室ｌｃ内で燃焼させる。かかる
燃焼により生じた高温度の燃焼ガスは、燃焼室１ｅ下端
部から水管ｔｂの中空部に進入し、これを通過して煙道
１ｋに至り排気される。この間に、熱交換が行われて水
管ｌｂ中の缶水が加熱されて蒸気となり、これが上部管
寄せｌｄにて収集、蓄積され、蒸気管１ｑを通じて蒸気
負荷に供給されるものである。

そして、燃焼制御に関しては、上部管寄せｌｄ内の蒸気
圧を連通管１１を通じて抽出して、圧力検出部５に供給
し、圧力検出部５は上部管寄せｌｄ内の蒸気圧が予め設
定された下限蒸気圧に達したことを検出したときには、
下限蒸気圧信号を、同様に、上限蒸気圧に達したことを
検出したときには、上限蒸気圧信号を燃焼制御部６に送
る。

燃焼制御部６は、蒸気の消費が続行して上部管寄せｌｄ
内の蒸気圧が降下し、圧力検出部５から下限蒸気圧信号
を受けたときには、制御信号８ａ’　を通じて電動＠１
ｒを始動させて、プロア１ｇにより風道１ｈを空気パー
ジしてから制御信号ｍ　ｅｂ’　を通じて電極棒１ｊに
高電圧を印加するとともに、制御信号線８ｃ’　を通じ
て燃料ポンプ８ｄ’を始動させて、ノズル棒１ｉから噴
射される燃料に点火し燃焼を開始させて、更に、蒸気の
発生が続行して蒸気圧が上昇し、圧力検出部５から上限
気圧信号を受けたときには、制御信号線８ｃ’　を通じ
て燃料ポンプ８ｄ’　を停止させて、燃料供給を断つこ
とにより、燃焼を停止させるとともに、燃焼ガスの排出
を待って、制御信号線８ａ’を通じて電動機ｉｆを停止
させてブロア１ｇからの送風を断つ。

かくして、かかる燃焼の断続制御により、上部管寄せｌ
ｄ内の蒸気圧を上下限蒸気圧として予め設定された前圧
力値の間の圧力値に保つことができるものである。

なお、簡便な装置では、電動機ｉｆ、燃料ポンプ６ｄ″
の始動・停止制御、及び電極棒１ｊへの高電圧の印加を
同時的に行ってもよい。

更に、給水制御に関しては、連通管ｌｆＬ内の気水境界
面、即ち、水管ｔｂ中の缶水水位の変化を水位検出部２
に伝達し、水位検出部２は缶水水位が予め設定された下
限水位に達したことを検出したときには、下限水位信号
を、同様に、上限水位に達したことを検出したときには
、上限水位信号を給水制御部３に送る。

給水制御部３は、革気の消費により水管中の缶水水位が
降下し、水位検出部２から下限水位信号を受けたときに
は、電動機４ａを始動させて給水ポンプ４により下部管
寄せ１ｃを通じて水管１ｂへの給水を開始させ、給水が
続行して缶水水位が上昇し、水位検出部２から上限水位
信号を受けたときには、７Ｍ、動ｆｉ４ａを停止させて
、水管１ｂへの給水を断つ。

かくして、かかる給水の断続制御により、水管ｌｂ内の
缶水水位を上下限水位として予め設定された内水゛位値
の間の水位値に保つことができるものである。

そして、上記の給水の断続制御と、前記の燃焼の断続制
御は、互いに別個独立に行われるものである。

また、缶水のブローに際しては、ブローコックｔｐを開
くことにより、排水管１ｎを通じて下部管寄せ１ｃ及び
水管ｌｂ中の缶水の一部あるいは全部をブローすること
ができるものである。

なお、蒸気管１ｑには、ボイラｌの蒸気圧が上昇し過ぎ
てボイラｌが危険な状態になる以前に、上部管寄せｌｄ
中の蒸気を排出して、そこでの圧力上昇を抑制すべく、
燃焼の断続制御に関連する上限圧力よりも相当に高い非
常高圧で開弁するような安全弁１ｚが設けられている。

しかるところ、安全弁１２は、あくまでも非常事態に備
えて設けられているのであり、それの開弁は、ボイラ系
の運転不能状態につながる虞れがあるばかりか、多量の
高温蒸気がボイラ外に排出されてしまうので、機能停止
の不利益の面からも、排出による熱損失の面からも多大
の経済的負担を伴うものである。

そこで、かかるボイラ系においては、例えば第２図に示
すような安全装置を設けている例もある。即ち、燃焼制
御ｉ’ｌ１６の電源供給端子と電源線ＢＬとの間に電磁
切換スイッチ７を設け、該電磁切換スイッチ７の駆動端
子に対して連通管１文に設けられた異常高圧検出部８を
接続した構成であって、異常高圧検出部８が燃焼制御に
係わる既述のに限蒸気圧以上の、予め設定された異常高
圧を超えるような連通管１ｉ内の蒸気圧を検出すると、
′ｒＬ磁切換スイッチ７の可動接点７ａが常閉接点７ｂ
との接続状態から常開接点７Ｃとの接続状態に切換えら
れて、燃焼制御部６が電源線ＢＬから切離されることで
、そこでの電源供給が断たれ、これにより、ボイラｌの
運転が停止するように作動するものである。

〈発明が解決しようとする問題点〉 しかしながら、上記従来技術の構成では、特に、使用蒸
気量が少なく熱容量の小さなボイラにおいては、上述の
ような、異常高圧検出部８と電磁切換スイッチ７の協働
による燃焼停止が行なわれても、燃焼室ｌｅ内の熱容量
が相対的に大きいことから、ここでの高熱によってさら
に蒸気圧が。

前述の異常高圧以上の非常高圧まで上昇し続け、その結
果、異常高圧検出部８の作動に留まらず。

蒸気管ｔｑ中の安全弁１ｚも開弁してしまう虞れがあり
、この場合、安全弁１ｚの復帰までの期間、ボイラが運
転不能に陥るばかりか、該安全弁から多量の熱が流失す
るという問題点に遭遇する。

かかる問題点を緩和するものとして、第２図の想像線（
−点鎖線）にて示すように、電磁切換スイッチ７の常開
接点７Ｃを、逃し弁制帽１６経由で電磁弁１７の制御端
子１７ａに接続し、該電磁弁１７を逃し弁体１８に連結
させることで、非常高圧以下の異常高圧で開弁可能な逃
し弁を構成した安全装置が提案されている。かかる提案
の安全装置では、電磁切換スイッチ７の可動接点７ａが
、常開接点７ｃに接続されると、電磁弁１７が駆動され
て、逃し弁体１８を強制的に開弁させる。これにより、
異常高正時の燃焼停止と連動して、ボイラｌの蒸気が逃
しｊｒ体１８経由で排出されるので、蒸気圧がより急峻
に低下し、結果的に、安全弁１ｚの開弁が阻止される。

しかしながら、かかる改善された提案の安全装置の場合
、逃し弁体Ｉ８が強制的に開弁されてしまい、その際通
常的な逃し弁では通過蒸気による騒ｒ丁を伴うので、必
要以上の蒸気の排出が行なわれ、結局、消音器が必要な
ことから設備面で複雑になり、且つボイラ系の熱効率が
低下するという問題点に遭遇する。

く問題点を解決するための手段〉 請求項１の発明は、上記従来技術における安全ブＣの頻
繁な開弁による弊害や上記提案技術における逃しｊＦか
らの蒸気排出による多大の熱損失の弊害という問題点に
鑑み、水管からの蒸気が上限蒸気圧よりも高く、かつ、
非常高圧よりも低い異常高圧まで上昇したことを検出す
る異常高圧検出手段と、該検出手段により検出される異
常高圧時には、燃焼制御手段による加熱装置の始動停止
に優先させて、送風手段を強制的に駆動する強制送風駆
動手段とを付設することにより、上記問題点を解決し、
ボイラの蒸気圧の異常な上昇を有効に抑制可能であるに
も拘らず、安全弁や逃し弁の動作頻度を極端に低く押え
るようにした優れたボイラ系の安全装置を提供せんとす
るものである。

請求項２の発明は、請求項１の発明と同様に。

上記安全弁の開弁頻度や蒸気排出時の消音と熱損失の問
題点に鑑みなされたものであるが、請求項１の発明の強
制送風駆動手段と協働して、送風手段の強制的駆動動作
を所定期間に限定するためのタイマ手段をさらに付設す
ることにより、上記問題点を解決するばかりでなく、省
電力と機器の損耗防止をも達成する優れたボイラ系の安
全装とを提供せんとするものである・ く作　用〉 請求項１の発明の構成は、第３図を参照すれば理解容易
であるが、燃焼制御手段６による加熱装ｍＦの作動停止
を支配する上限蒸気圧とそれよりも相当に高い非常高圧
に設定されている安全弁ＩＺの動作圧力との間に異常高
圧が設定されていて、異常高圧検出手段８が蒸気圧の異
常高圧までの上昇を検出すると、加熱装置Ｆに含まれて
いて該加熱装δ自体はもとより、該加熱装置が臨んでい
る水管に対しても送風可能な送風手段１ｆ、　Ｉｇを強
制送風駆動手段７が燃焼制御手段６による加熱装置Ｆの
始動停止に優先させて、強制的に駆動することで、加熱
装置Ｆ自体と、水管１ｂとを空冷するように作用する。

請求項２の発明の構成は、例えば第６図に示されるとこ
ろにより理解容易であるが、請求項１の発明の構成を示
す第３図において、強制送風駆動手段７が異常高圧検出
手段８の作動により駆動されると、その駆動と同時にタ
イマ手段１８が作動し、このタイマ手段１８の作動時間
の間だけに限って送風手段ｌＦ、　１ｇが強制的に駆動
される。

〈実施例〉 ＄３図はこの発明の第１の実施例の構成を示すブロック
図であり、従来技術の説明に用いられた第１Ａ図、第１
Ｂ図及び第２図中の構成要素と同一の構成要素には、同
一の符号が付されている。

強制送風駆動手段としての電磁切換スイッチ７の常開接
点７ｃは、送風制御線１２経由で送風手段としての、ブ
ロアＩｇとそれを駆動する電動機１ｆにも接続される。

上記のように構成された第１の実施例は作動に際して、
上部管寄せ１ｄひいては連通管１１中の蒸気圧が上昇し
て、これが、燃焼制御に係わる上限蒸気圧以上の異常高
圧を越えると、そのことを異常高圧検出部８が検出して
電磁切換スイッチ７を駆動し、その可動接点７ａを常開
接点７ｃ側に切換える動作は、第２図の提案構成のもの
と同じであるが、この場合、送風制御線１２経由で電源
線ＢＬから電動機１ｆに給電されるので、該切換スイッ
チ７が強制送風駆動手段として機能し、ブロアＩｇが強
制的に駆動される。

かくて、電磁切換スイッチ７の常閉接点７ｂの開成によ
り、燃焼制御部６への給電が断たれることで、加熱装置
Ｆでの燃焼が停止されるにも拘らず、ブロアＩｇが強制
的に駆動されて、加熱装２２Ｆ経由で燃焼室ｌｃ内に向
けての送風が継続されるので、ボイラ全体ひいては水管
１ｂが空冷されてその温度が速効的に降下し、その結果
、上部管寄せ！ｄ内の蒸気圧も急速に降下する。

第４図は、この発明の第２の実施例の構成を示すブロッ
ク図であり、第３図に示された第１の実施例の構成と自
動ブロー弁体ＩＰ’を自動制御して缶水を排出するよう
にした構成との結合構成を示し、第３図中の構成要素と
同一の構成要素には。

同一の符号が付されている。そして、第４図中、？ｌｉ
磁切換スイッチ７の常開接点７ｃが、自動ブロー弁体１
ｐ’駆動用の電磁弁９の制御端子８ａに接続され、該電
磁弁９が電磁開閉スイッチｌＯの常閉接点１０ａを介し
て自動ブロー制御部１１に接続され、該開閉スイッチ１
０の駆動端子が常開接点７ｃ経由で電源線ＢＬに対して
接続可能である。

異常高圧検出部８の作動時には、第１の実施例の場合と
同様に、電磁切換スイッチ７が駆動され、順に、ブロア
Ｉｇが強制的に駆動され続け、その結果、燃焼室１ｅへ
の送風も続行されるが、この場合、これと同時に、電磁
切換スイッチ７の可動接点７ａが常開接点７ｃに接続さ
れることで、電磁開閉スイッチ１０が駆動されて、その
常閉接点１０ａが開成し、自動ブロー制御部１１による
自動ブロー弁体ｔｐ’の自動制御が停止されると共に、
電磁弁９も駆動されて、自動ブロー弁体１ｐ’を強制的
に開弁させるので、ここ経由で下部毎寄せｌｃからの缶
水の排出が協働的に行われて、これにより、蒸気圧の降
下傾向がさらに促進強化される。

第５図は、この発明の第３の実施例の構成を示すブロッ
ク図であり、上部管寄せ１ｄから延びる蒸気管１ｑに気
水分離器１３が連結され、該気水分離器の底部は降水管
１５経由で下部管寄せｌｃに連結され、該降水管中には
、逆止弁１４が設けられている。さらに、電磁切換弁７
の常開接点７Ｃからは逃し弁制帽１Ｂが途中分岐で電磁
弁１７の制御端子に延び、該弁電磁弁１７は、気水分離
器１３に設けられた逃し弁体１８に連結されて、これを
開閉制御可能である。他の構成要素は第３図に示す第１
の実施例において同一の符号の付されている構成要素と
それぞれ同一である。

ボイラ動作時に、気水分離器１３は、蒸気管１ｑ経出で
上部管寄せ１ｄから導入される蒸気中の水分を滴下分離
してこれを降水管１５と逆止弁１４経由で一方向的に下
部管１ｃに環流回収することで、蒸気負荷機器（図示せ
ず）の損傷防止と熱損失の逓減を同時的に達成するもの
として公知である。

そして、異常高圧検出部８の動作時には、電磁切換スイ
−７チ７が駆動され、順にブロア１ｑが強制的に駆動さ
れ続けるのは、第１の実施例の場合と同様であるが、こ
のとき同時に、電磁切換スイッチ７の閉成した常開接点
７ｃと逃し弁制御線１６経由で電磁弁１７に給電される
ので該電磁弁１７が励磁されて逃し弁体１８を駆動し、
これを開弁する。かくして、安全弁１ｚの動作圧力であ
る非常圧力よりは低い圧力に選定される異常高圧検出部
８での異常高圧まで蒸気圧が上昇した時点で逃し弁１８
を開弁することで、上部管寄せｌｄ内の蒸気を一気に放
出できるので、蒸気圧の急激な降下が達成される。

第６図は、この発明の第４の実施例の構成を示すブロッ
ク図であり、第１の実施例を示す第３図の構成要素と同
一の構成要素については、同一の符号が付されている。

強制送風駆動手段としての電磁切換スイッチ７の常開接
点７ｃには、タイマ手段としての単安定接点保持回路１
９（典型的には、単安定マルチバイブレータで駆動され
る継電器）の制御端子が接続され、この単安定接点保持
回路１９の出力端子はブロア１ｇ駆動用の電動機１ｆに
接続されている。

したがって、異常高圧検出部８の動作時に電磁切換スイ
ッチ７が駆動されると、これに協働して単安定接点保持
回路１９は、所定期間、典型的には、単安定マルチバイ
ブレータの準安定時間として設定される所定期間だけ電
動機Ｉｆを強制的に駆動してこの間、ブロア１ｇによる
加熱装置Ｆ経由の燃焼室１ｅへの送風が行われ、該所定
期間の経過後にそれが停止される。つまり、燃焼室１ｅ
への送風は予め好適に設定された所定期間に限られるの
で、電動機１ｆへの無用な電力供給が防止されるばかり
か、無用の運転に伴う機械的損耗が防止され、さらには
ボイラ全体の過冷却も回避される。

付言するならば、各実施例において異常高圧検出部８は
、蒸気圧が上下限圧力間の制御範囲内の圧力にまで降下
した時点で自動的に復帰し、送風手段（ブロア１ｇと電
動機Ｉｆ）の制御を燃焼制御部６に委ねるように作動す
る。

く効　果〉 以上のように請求項１の発明によれば、水管からの蒸気
が上限蒸気圧よりも高く、かつ、非常高圧よりも低い異
常高圧まで上昇したことを検出する異常高圧検出手段と
、該検出手段により検出される異常高圧時には、燃焼制
御手段による加熱装置の始動停止に優先させて、送風手
段を強制的に駆動する強制送風駆動手段とを付設する構
成としたことにより、蒸気圧が上限蒸気圧以上に上昇し
て異常高圧に達したとぎには、蒸気圧がさらに上昇して
、非常高圧に達し、安全弁が開弁する以前に、停止中の
加熱装置経由で水管に対して、強制的に空冷が施される
ので、蒸気圧のそれ以上の上昇を抑制し、安全弁の動作
頻度を極端に低く押えることが可能で、その結果、安全
弁の開弁によるしばしばの運転停止が極限的に減少する
という優れた効果が奏される。

その上、自動ブロー弁体の自動開放動作を異常高圧依存
で行う場合でも、異常高圧時に水管が空冷されて、速効
的な圧力低下が達成されるので、その分だけ、自動ブロ
ー弁体経由の缶水排出量が極小化することで、缶水排出
による熱損失の方も極小化可能であるという利点もある
。

そして、上記の利点は、異常高圧依存で開弁する逃し弁
経由で上部管寄せ中の蒸気を排出する場合でも、同様に
確保されるので、その分だけ、逃し弁経由の蒸気排出量
が極小化することで、熱損失の方も極小化可能である。

それに加えて、逃し弁の消音装備を省略できるという利
点もある。

請求項２の発明によれば、請求項１の発明における強制
送風駆動手段と協働して、送風手段の強制的駆動動作の
動作を予め設定された所定期間に限定するためのタイマ
手段を付設する構成としたことにより、請求項１の発明
の効果に加え、必要以上の強制送風動作の継続を防止す
ることができるので、省電力と機械的損耗の防止が同時
的に達成され、その上、ボイラ全体の過冷却防止にょる
熱効率の大幅向上にも貢献できるという優れた効果が奏
される。

【図面の簡単な説明】

第１Ａ図、第１Ｂ図は、本願発明の適用可能な従来のボ
イラに関するものであり、第１Ａ図はその構成を示す断
面図、第１Ｂ図は第１Ａ図のＡ−Ａ断面図である。第２
図は提案技術に関するもので、第１Ａ図の構成に加筆さ
れたブロック図である。 ｉ３図〜第６図はこの発明の実施例に関するものであり
、第３図は第１の実施例の構成を示すブロック図、第４
図は第２の実施例の構成を示すブロック図、第５図は第
３の実施例の構成を示すブロック図、第６図は第４の実
施例の構成を示すブロック図である。 ｌｂ、、、、水管 １ｇ、、、、ブロア Ｆ　、、、、加熱装置 ６、、、、燃焼制御手段 ７　、、、、強制送風駆動手段 ８　、、、、異常高圧検出手段 １９、、、、タイマ手段 １Ｆ００．、電動機 ｌｚ、、、、安全弁 ５　、、、、圧力検出手段

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）水管１ｂを加熱する加熱装置Ｆに含まれ、該水管
   に臨んで送風可能な送風手段１ｆ、１ｇと、水管１ｂか
   らの蒸気圧を検出する圧力検出手段５と、 圧力検出手段５が上限蒸気圧を検出したときに、ボイラ
   の加熱装置Ｆを停止させ、該検出手段５が下限蒸気圧を
   検出したときに、該加熱装置Ｆを始動させる燃焼制御手
   段６と、 水管１ｂからの蒸気圧が上限蒸気圧よりも相当に高い非
   常高圧まで上昇したことを検出して開弁する安全弁１ｚ
   と を少なくとも有するボイラ系において、 水管１ｂからの蒸気圧が上限蒸気圧よりも高く、かつ、
   非常高圧よりも低い異常高圧まで上昇したことを検出す
   る異常高圧検出手段８と、 異常高圧検出手段８が異常高圧を検出したときに、燃焼
   制御手段６による加熱装置Ｆの始動停止に優先させて、
   送風手段１ｆ、１ｇを強制的に駆動する強制送風駆動手
   段７を付設したことを特徴とするボイラ系の安全装置。
2. （２）前記強制送風駆動手段７と協働して、前記送風手
   段１ｆ、１ｇを予め設定された所定時間だけ強制的に駆
   動させるタイマ手段１９を備えている請求項１記載のボ
   イラ系の安全装置。