JPH06147408A - ボイラの水位制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 水管過熱の防止、適正水位帯の設定の容易
化、ポンプの発停回数が低減、水位制御器の燃焼負荷対
応電極が故障した場合でも水管過熱を生ずること無く運
転を継続できるようにすること。 【構成】 缶体の上部管寄せ及び下部管寄せ間に連通接
続される第１水位制御器内の低、高の水位を検出するよ
うに設けられる第１水位検出手段及び第２水位検出手段
と、セパレータ及び下部管寄せ間に連通接続される第２
水位制御器又は缶体内の所定水位を検出する第３水位検
出手段とを具備し、高燃焼時前記第１水位検出手段の水
位検出に基づいてポンプを制御して缶体内水位を所定の
高燃焼水位に、低燃焼時第２水位検出手段の水位検出に
基づいてポンプを制御して缶体内水位を所定の低燃焼水
位に制御すると共に、第３水位検出手段の検出水位を低
燃焼時及び高燃焼時の過熱限界水位の高い方に設定し、
第３水位検出手段が水無しを検出したとき給水ポンプを
ＯＮすることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、小型貫流型等のボイ
ラの水位制御装置に関するもので、特に低燃焼及び高燃
焼対応型（熱負荷対応型）の水位制御装置に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】従来の小型貫流式ボイラの水位制御方式
としては、貫流式ボイラのタイプに応じて次の２種類が
知られている。一つの方式は図３に示す円筒状缶体１を
有するボイラに適したもので、缶体１の上部管寄せ２と
下部管寄せ３とに連通接続される水位制御器４内にそれ
ぞれ水位制御器４内の所定の低、中、高の水位を検出す
るように低水位遮断用の第４水位検出電極Ｌ、給水ポン
プ５のＯＮ制御用の第１水位検出電極Ｍ、給水ポンプ５
のＯＦＦ制御用の第２水位検出電極Ｓを設け、缶体１内
に、起動時の缶内水位を所定の水位に引き上げる為の第
３水位検出電極Ｄを設け、低燃焼時には第３水位検出電
極Ｄが作動（低燃焼時以外にも作動可能）することで低
燃焼時の水管過熱防止を行ない熱負荷対応型の水位制御
を行うものである（従来例１）。又、別の方式は、図４
に示す角型缶体６を有する蒸気ボイラに適したもので、
上部管寄せ７及び下部管寄せ８間に連通接続するセパレ
ータ10と下部管寄せ８との間に水位制御器11を設け、こ
の水位制御器11内に低水位遮断用の第４水位検出電極
Ｌ、給水ポンプ12のＯＮ制御用の第１水位検出電極Ｍ、
給水ポンプ12のＯＦＦ制御用の第２水位検出電極Ｓを設
け、上部管寄せ７とセパレ−タ10との間の配管13の蒸気
流の圧力損失が低燃焼時と高燃焼時とで異なることを利
用して、熱負荷対応型の水位制御を行う。そして、水管
過熱保護の為に上部管寄せ７及び下部管寄せ８間に設け
た水位制御器14内に挿設するものである（従来例２）。
又、熱負荷対応型の水位制御方式として、特公昭５７−
３５３６１号公報に示されるように、図３に示すような
ボイラにおいて、水位検出器の低燃焼時の水位検出位置
と高燃焼時の水位検出位置とを切り替えることで熱負荷
対応型の水位制御を行うものも知られている（従来例
３）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記の従来例１によれ
ば、水位制御変更幅が狭い為に、低燃焼時の第３水位検
出電極Ｄの依存度が高くなり、この電極が故障した際に
は水管過熱を生ずる恐れがある、適正水位帯の設定が困
難、ポンプの発停回数が多い等の課題がある。又、従来
例２によれば、配管13の二層流の圧力損失にはバラツキ
があり、これにより負荷変動に対応しない水位変動を生
じてしまう問題がある。又、この従来例に用いる水位制
御用ＲＯＭと図３に示すボイラの水位制御用ＲＯＭとの
共通化ができないという課題がある。又、従来例３によ
れば、水位検出器が故障した場合、燃焼を停止せざるを
得ないという課題がある。本発明は、これらの課題を解
決することを目的としてなされたものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】この発明は、上部管寄せ
及び下部管寄せ間に略垂直の水管を接続した缶体と、前
記上部管寄せ及び下部管寄せ間に連通接続されるセパレ
ータと、前記上部管寄せ及び下部管寄せ間に連通接続さ
れる第１水位制御器と、前記セパレータ及び下部管寄せ
間に連通接続される第２水位制御器と、前記水管を少な
くとも高燃焼と低燃焼とに加熱するバーナと、前記缶体
に水を供給するポンプとを備える蒸気ボイラにおいて、
それぞれ前記第１水位制御器内の低、高の水位を検出す
るように設けられる第１水位検出手段と第２水位検出手
段と、前記第２水位制御器又は缶体内の所定水位を検出
する第３水位検出手段とを具備し、高燃焼時前記第１水
位検出手段の水位検出に基づいて前記ポンプを制御して
前記缶体内水位を所定の高燃焼水位に、低燃焼時前記第
２水位検出手段の水位検出に基づいて前記ポンプを制御
して前記缶体内水位を所定の低燃焼水位に制御すると共
に、前記第３水位検出手段の検出水位を低燃焼時及び高
燃焼時の過熱限界水位の高い方に設定し、第３水位検出
手段が水無しを検出した時前記ポンプをＯＮすることを
特徴とするものである。

【０００５】

【作用】この発明によれば、バーナの高燃焼時は第１水
位検出手段の検出水位に基づいて缶体内水位が低く制御
され、低燃焼時は第２水位検出手段の検出水位に基づい
て缶体内水位が高く制御される。第３水位検出手段は低
燃焼時及び高燃焼時の過熱限界水位の高い方に設定し、
第３水位検出手段が水無しを検出したときポンプをＯＮ
するように構成しているので、ポンプは、高燃焼時第１
水位検出手段又は第３水位検出手段によって、又、低燃
焼時は第２水位検出手段又は第３水位検出手段によって
ＯＮされることになり、第１、第２水位検出手段が故障
しても水管の過熱を防止できる。

【０００６】

【実施例】以下、この発明の具体的な実施例を図面に基
づいて詳細に説明する。図面に示す実施例は一例とし
て、角型貫流型の蒸気ボイラについて図示したもので、
図１は、この発明の一実施例の概略を示す説明図であ
る。

【０００７】図１において、20は長手方向（燃焼火炎及
び燃焼ガスが流れる方向Ａ）に沿う方向の両側面を覆う
缶体カバー（図示しない）を外した状態の角型缶体で、
上部管寄せ21及び下部管寄せ22間に多数の略垂直の水管
23、23を長手方向に複数列、短手方向（紙面に垂直方
向）に複数列連通接続し、長手方向一側端に平面燃焼バ
ーナ等のバーナ24を設け、他側端から燃焼ガス排出する
よう構成している。25は缶体20内に給水する給水用ポン
プである。

【０００８】26は上部管寄せ21と下部管寄せ22間に蒸気
取り出し管27、降水管28によって連通接続したセパレー
タ、29は上部管寄せ21と下部管寄せ22との間に設けた筒
状第１水位制御器で、それぞれの検出端が水位制御器29
内の所定の低、中、高の水位を検出するように第４、第
１、第２水位検出電極Ｌ、Ｍ、Ｓを挿設している。第１
水位検出電極Ｍはその検出水位に基づいてポンプ25をＯ
Ｎ（起動）−ＯＦＦ（停止）制御することで高燃焼時缶
体内水位を所定の低い水位に制御し、第２水位検出電極
Ｓはその検出水位に基づいてポンプ25をＯＮ（起動）−
ＯＦＦ（停止）制御することで低燃焼時缶体20内水位を
所定の高い水位に制御し、第４水位検出電極Ｌは水無し
を検出した際にバーナ24の燃焼をインターロック状態に
停止する低水位燃焼遮断用である。

【０００９】30は一端をセパレータ26上部に、他端を下
部管寄せ22下部に連通接続した筒状第２水位検出器で、
他端の連通接続の態様としては図示の如くセパレータ26
下部に接続しても良いし、降水管28又は下部管寄せ22に
直接接続してもよい。この第２水位制御器30内には第３
水位検出電極Ｄをその検出端が所定水位を検出するよう
に挿入されている。この検出端の位置、即ち検出水位は
低燃焼時及び高燃焼時の過熱限界水位の高い方に設定
し、水位検出端が水無しを検出したときポンプ25をＯＮ
するよう構成している。過熱限界水位とは缶体内その水
位を越えて低下すると水管過熱を生ずる限界水位をい
い、その缶体内水位を第２水位制御器30内の水位に置き
換えた水位に第３水位検出電極Ｄの検出端を設定する。

【００１０】31は、マイクロコンピュータ等で構成され
る主制御器で、予め記憶された処理手順に従い、操作器
32、第１、第２、第３、第４水位検出電極Ｍ、Ｓ、Ｄ、
Ｌ、缶体20内蒸気圧力を検出する圧力検出器33、給水温
度を検出する給水温度検出器34、水管23の過熱を検出す
る水管過熱サーモ35、等からの信号を入力し、バーナ24
の燃焼状態を制御すると共に、この燃焼状態、蒸気圧
力、給水温度、水管過熱温度に基づいてポンプ25を制御
する。ポンプ25は低燃焼時は電極Ｓを中心とした、即ち
電極Ｓの水検出に基づいたタイミングで制御され、高燃
焼時は電極Ｍを中心とした、即ち電極Ｍの水検出に基づ
いたタイミングで制御される。更に、具体的には低燃焼
時のポンプ25のＯＮ条件は電極ＳのＯＦＦ（水無し検
出）からＴ１経過又は電極ＭのＯＦＦという条件と電極
ＤのＯＦＦという条件のＯＲ条件であり、低燃焼時のＯ
ＦＦ条件は電極ＳのＯＮ（水有り検出）からＴ２経過と
いう条件と電極ＤのＯＮからＴ５（Ｔ６）経過という条
件のＡＮＤ条件である。又、高燃焼時のポンプ25のＯＮ
条件は電極ＭのＯＦＦからＴ３経過又は電極ＬのＯＦＦ
という条件と電極ＤのＯＦＦという条件とのＯＲ条件で
あり、高燃焼時のＯＦＦ条件は電極ＭのＯＮでＴ４経過
という条件と電極ＤのＯＮからＴ５（Ｔ６）経過という
条件とのＡＮＤ条件である。上記のタイミング（時間）
Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４は蒸気圧力と給水温度とに対応
して適切な値に設定され、タイミングテーブルとしてメ
モリ（図示しない）に記憶される。又、Ｔ６、Ｔ５はそ
れぞれ冷態起動時に過熱サーモ35温度が所定値以下の時
の第３水位検出電極ＤのＯＮからの経過時間、それ以外
の条件の時の第３水位検出電極ＤのＯＮからの経過時間
を示し、Ｔ５＜Ｔ６に設定される。尚、冷態起動時とは
缶水が所定温度以下の冷たい状態での起動（燃焼可能状
態とする）時を意味し、実施例では過熱サーモ35によっ
て水管温度を検出することで間接的に缶水温度を検出
し、その温度が所定値以下の起動時をいう。

【００１１】以上の構成において、上記実施例の動作を
説明する。 （低燃焼時）通常電極ＳのＯＦＦからＴ１経過若しくは
電極ＭがＯＦＦの条件でポンプ25がＯＮされ、電極Ｓの
ＯＮからＴ２経過し且つ電極ＤのＯＮからＴ５（または
Ｔ６）の条件でＯＦＦされ、缶体20内水位は低燃焼に適
した高い水位に制御される。何らかの原因で、電極Ｓが
異常となると、水位が低下し電極ＤがＯＦＦの条件が満
たされ、電極Ｄによってポンプ25が起動される。こうし
て、低燃焼用の電極Ｓは電極Ｄによってバックアップさ
れる。

【００１２】（高燃焼時）通常電極ＭのＯＦＦからＴ３
経過若しくは電極ＬがＯＦＦの条件でポンプ25がＯＮさ
れ、電極ＭのＯＮからＴ４経過し且つ電極ＤのＯＮから
Ｔ５（またはＴ６）の条件でＯＦＦされ、缶体20内水位
は高燃焼に適した低い水位に制御される。何らかの原因
で、電極Ｍが異常となると、水位が低下し電極ＤがＯＦ
Ｆの条件が満たされ、電極Ｄによってポンプ25が起動さ
れる。こうして、高燃焼用の電極Ｍは電極Ｄによってバ
ックアップされる。

【００１３】上記で、どの状態でも水位が電極Ｌを越え
て低下するとポンプ25は起動される。

【００１４】尚、本発明は上記実施例に限定されるもの
ではなく、図２に示すように円筒状缶体の蒸気ボイラに
も適用可能である。図２において図１に対応する構成要
素は同一符号を付して詳細な説明を省略する。図２で缶
体20は図３と同様の周知の円筒状缶体を用い、バーナ24
も周知のガンタイプバーナやそれに代わるガスバーナを
用いる。又、本発明の実施例としては図２において、第
３水位検出手段Ｄを第２水位検出器30内に設けるのでは
なく、図３の如く缶体20内に直接挿入したものを含む。
これら他の実施例水位制御の方式は図１と同じであり、
水位制御用ＲＯＭの共通化が可能となる。

【００１５】又、水位検出手段としては上記実施例のよ
うに別個の水位検出電極Ｌ，Ｓ，Ｍ，Ｄとするのではな
く、一体化された電極（図示しない）であってもよく、
従来例３の如きフロート式の水位検出手段であってもよ
い。又、高燃焼時前記第１水位検出手段の水位検出に基
づいて前記ポンプを制御して前記缶体内水位を所定の高
燃焼水位に、低燃焼時前記第２水位検出手段の水位検出
に基づいて前記ポンプを制御して前記缶体内水位を所定
の低燃焼水位に制御する方式としては上記実施例に限定
されるものではなく、高燃焼時前記第１水位検出手段Ｍ
の検出端を中心としたタイミング制御により前記ポンプ
を制御して前記缶体内水位を所定の高燃焼水位に、低燃
焼時は第１水位検出手段Ｍの水無し検出でポンプをＯＮ
し第２水位検出手段Ｓの水有り検出に基づいてポンプを
制御して前記缶体内水位を所定の低燃焼水位に制御する
方式としてもよい。更に、本発明の実施例としては第３
水位検出電極Ｄが水無しを検出すると直ちにポンプ25を
ＯＮする上述の実施例だけでなく、水無し検出から所定
時間経過後にポンプ25をＯＮする実施例も含む。

【００１６】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、第１
水位制御手段と第２水位制御手段とによって燃焼負荷に
対応した水位制御を行っているので、水位制御変更幅が
を広く取ることができ、適正水位帯の設定が容易とな
り、ポンプの発停回数を減少できるる。又、第３水位検
出手段が水無しを検出したときポンプをＯＮするように
構成しているので、ポンプは、高燃焼時第１水位検出手
段又は第３水位検出手段によって、又、低燃焼時は第２
水位検出手段又は第３水位検出手段によってＯＮされる
ことになり、第１、第２水位検出手段が故障しても第３
水位検出手段でバックアップでき、水管の過熱を防止で
きる。更に、上記従来例２の如き缶体とセパレータを結
ぶ配管の二層流の圧力損失により負荷変動に対応しない
水位変動を生じてしまうことが無いと共に、この缶体内
に第３水位制御手段を設けたボイラと水位制御用ＲＯＭ
との共通化ができるなど効果が大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例の概略を示す説明図であ
る。

【図２】この発明の他実施例の概略を示す説明図であ
る。

【図３】従来例の概略を示す説明図である。

【図４】他の従来例の概略を示す説明図である。

【符号の説明】

20 缶体 21 上部管寄せ 22 上部管寄せ 23 水管 24 バーナ 25 給水ポンプ 26 セパレータ 29 第１水位制御器 30 第２水位制御器 Ｍ 第１水位検出電極（水位検出手段） Ｓ 第２水位検出電極（水位検出手段） Ｄ 第３水位検出電極（水位検出手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 渡辺 茂広 愛媛県松山市堀江町７番地 三浦工業株式 会社内 (72)発明者 安藤 秀朗 愛媛県松山市堀江町７番地 三浦工業株式 会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 上部管寄せ及び下部管寄せ間に略垂直の
   水管を接続した缶体と、前記上部管寄せ及び下部管寄せ
   間に連通接続されるセパレータと、前記上部管寄せ及び
   下部管寄せ間に連通接続される第１水位制御器と、前記
   セパレータ及び下部管寄せ間に連通接続される第２水位
   制御器と、前記水管を少なくとも高燃焼と低燃焼とに加
   熱するバーナと、前記缶体に水を供給するポンプとを備
   える蒸気ボイラにおいて、それぞれ前記第１水位制御器
   内の低、高の水位を検出するように設けられる第１水位
   検出手段及び２水位検出手段と、前記第２水位制御器又
   は缶体内の所定水位を検出する第３水位検出手段とを具
   備し、高燃焼時前記第１水位検出手段の水位検出に基づ
   いて前記ポンプを制御して前記缶体内水位を所定の高燃
   焼水位に、低燃焼時前記第２水位検出手段の水位検出に
   基づいて前記ポンプを制御して前記缶体内水位を所定の
   低燃焼水位に制御すると共に、前記第３水位検出手段の
   検出水位を低燃焼時及び高燃焼時の過熱限界水位の高い
   方に設定し、第３水位検出手段が水無しを検出した時前
   記ポンプをＯＮすることを特徴とするボイラの水位制御
   装置。