JP2011106739A - 給水制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】管内の液位を一層正確に検出することができる給水制御装置を提供する。
【解決手段】燃焼機器１に収容される第１液管２１ａに装着する第１液位検出電極棒７と、燃焼機器１に配置される第２液管２１ｂに装着する第２液位検出電極棒６と、燃焼機器１の内部を加熱するバーナ２４と、燃焼機器１に給水する給水ポンプ８と、給水ポンプ８の起動及び停止を制御する制御部９と、を備え、第１液管２１ａは、燃焼機器１の内部における高受熱領域に配置され、前記第２液管２１ｂの外周面は、燃焼機器１の外部に配置される外部外周面２１ｂ１と、燃焼機器１の内部に配置される内部外周面２１ｂ２とを有し、内部外周面２１ｂ２は、高受熱領域よりも受熱量が低い低受熱領域に配置され、制御部９は、第１液位検出電極棒７により検出される第１液管２１ａの液位及び第２液位検出電極棒６により検出される第２液管２１ｂの液位に基づいて給水ポンプ８の制御を行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、給水制御装置に関する。

従来より、ボイラ装置においては、伝熱部である液管の加熱を防止すると共に、生成される蒸気を所定の乾き度にするために、液管内部の水（以下、「缶水」ともいう）の液位（以下、「管内液位」ともいう）を所定の範囲内に維持する給水制御が行われている。このような給水制御においては、通常、液位検出電極棒が用いられ、液位検出電極棒をボイラ装置の缶水と直接的又は間接的に接触させることにより、管内液位を検出する。ボイラ装置は、この液位検出電極棒により所定の管内液位を検出し、検出した管内液位に基づき、管内液位を所定の範囲内に維持するように構成されている。

ところで、上述のボイラ装置は、例えば、加熱バーナの作動中においては、缶水が沸騰して液管の内部に大きな気泡が大量に発生する。そのため、液位検出電極棒を液管に装着し、管内液位を直接検出する場合においては、液位検出電極棒が気泡と接触することにより、実際の管内液位よりも高い液位を検出する場合がある。これにより、ボイラ装置は、目標の液位を満たしていないにもかかわらず、目標の液位を液位検出電極棒が検出してしまい、目標の水位を正確に検出できないおそれがあった。

これに対しては、液管内部に装着される液位検出電極棒により特定の液位が検出されてから、管内液位が目標の液位に至るように所定時間が経過するまで給水を行う技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１に記載のボイラ装置によれば、液位検出電極棒が実際の液位よりも高い液位を検出した場合においても、所定時間が経過するまで給水を行うことにより、実際の液位を目標液位まで上昇させることが可能になる。

特開平７−１２７８１０号公報

しかし、特許文献１に記載のボイラ装置においても、例えば、管内液位を検出する液管において局部的に受熱量が高くなる場合には、沸騰して発生する気泡により、管内の液位を正確に検出できないおそれがあるという問題がある。

本発明は、上記問題に鑑みなされたものであって、２本の液位検出電極棒それぞれを特定の液管に装着し、液位検出電極棒が装着された各液管の液位に基づいて給水制御を行う給水制御装置において、管内の液位を一層正確に検出することができる給水制御装置を提供することを目的とする。

本発明の給水制御装置は、燃焼機器に収容される第１液管に装着する第１液位検出電極棒と、前記燃焼機器に配置される第２液管に装着する第２液位検出電極棒と、前記燃焼機器の内部を加熱するバーナと、前記燃焼機器に給水する給水ポンプと、前記給水ポンプの起動及び停止を制御する制御部と、を備え、前記第１液管は、前記燃焼機器の内部における高受熱領域に配置され、前記第２液管の外周面は、前記燃焼機器の外部に配置される外部外周面と、前記燃焼機器の内部に配置される内部外周面とを有し、該内部外周面は、前記高受熱領域よりも受熱量が低い低受熱領域に配置されており、前記制御部は、前記第１液位検出電極棒により検出される前記第１液管の液位及び前記第２液位検出電極棒により検出される前記第２液管の液位に基づいて前記給水ポンプの制御を行うことを特徴とする。

また、前記第１液管は、前記バーナから噴射される火炎に埋没される第１領域に配置され、前記第２液管は、前記第１領域とは異なる第２領域に配置されることが好ましい。

また、前記第１液管は、前記バーナと対向する第１位置に配置され、前記第２液管は、前記第１位置とは異なる第２位置に配置されることが好ましい。

また、前記燃焼機器は、前記バーナの廃熱を排出可能な煙道部を更に備え、前記第２液管は、前記煙道部の近傍に配置されることが好ましい。

また、前記燃焼機器は、ボイラであることが好ましい。

本発明によれば、２本の液位検出電極棒それぞれを特定の液管に装着し、液位検出電極棒が装着された各液管の液位に基づいて給水制御を行う給水制御装置において、管内の液位を一層正確に検出することができる給水制御装置を提供することができる。

本発明の実施形態に係るボイラ装置の概略構成を示す概略図である。 本発明の実施形態に係るボイラ装置の液管と上部ヘッダの連結部の概略構成を示す概略図である。 本発明の実施形態に係るボイラ装置の液管のガスバーナから噴射される火炎との関係を示す概略図である。 本発明の実施形態に係るボイラ装置の液管と上部ヘッダの連結部を側面側から見た概略構成を示す概略図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
まず、図１から図４を参照して本発明の実施形態に係る給水制御装置５が装着される燃焼機器としてのボイラ装置１について説明する。図１は、本発明の実施形態に係る給水制御装置を有するボイラ装置１の概略構成を示す概略図である。図２は、前記実施形態に係るボイラ装置１の液管と上部ヘッダの連結部分の概略図である。図３は、前記実施形態に係るボイラ装置１の液管とガスバーナから噴射される火炎との関係を示す概略図である。図４は、前記実施形態に係るボイラ装置１の液管と上部ヘッダの連結部分を側面側から見た概略図である。

図１に示すように、ボイラ装置１は、ボイラ本体２と、気水分離器３と、液位検出装置４と、給水制御装置５と、を主体に構成されている。

本実施形態に係るボイラ装置１は、液位検出装置４及び給水制御装置５を使用することにより、いわゆる２連式の液位制御を行うことが可能になる。また、本実施形態においては、ボイラ装置１は、給水制御装置５における電極棒として、第１液管２１ａに装着され、第１液管２１ａの液位を検出する第１液位検出電極棒７と、第２液管２１ｂに装着され、第２液管２１ｂの液位を検出する第２液位検出電極棒６と、を用いて給水制御を行うように構成されている。以下、ボイラ装置１について詳述する。

ボイラ本体２は、ボイラ缶体２０と、複数の液管２１と、下部ヘッダ２２と、上部ヘッダ２３と、ガスバーナ２４と、を備えて構成されている。

ボイラ缶体２０は、矩形箱状に形成されている。ボイラ缶体２０は、ボイラ本体２の外観を構成すると共に、内部に収容される複数の液管２１の燃焼室を構成する。複数の液管２１は、所定の間隔で離間した状態で立設されている。複数の液管２１は、ボイラ缶体２０の内部に収容されているか、あるいは、ボイラ缶体２０の内部と外部とに跨って配置されている。

本実施形態においては、複数の液管２１のうち、第１液管２１ａは、受熱量が高く、加熱されやすい領域（高受熱領域）に配置されている。言い換えると、第１液管２１ａは、ガスバーナ２４が噴射する火炎に埋没される領域（第１領域）に配置される。具体的には、第１液管２１ａは、ガスバーナ２４と対向する位置（第１位置）に配置される（図３参照）。

一方、第２液管２１ｂは、前記高受熱領域よりも受熱量が低く、加熱されにくい領域（低受熱領域）に配置される。言い換えると、第２液管２１ｂは、ガスバーナ２４が噴射する火炎に埋設されない領域（第２領域）に配置される。具体的には、第２液管２１ｂは、ガスバーナ２４と対向しない位置（第２位置）に配置される（図３参照）。

詳述すると、第２液管２１ｂの外周面は、ボイラ缶体２０の外部に配置される外部外周面２１ｂ１と、ボイラ缶体２０の内部に配置される内部外周面２１ｂ２と、を有する。内部外周面２１ｂ２は前記低受熱領域に配置されている。本実施形態においては、第２液管２１ｂの延びる方向に視た場合に、外部外周面２１ｂ１の周長は、第２液管２１ｂの外周面の周長（全周長）の約５０％である。
なお、外部外周面２１ｂ１の周長は、全周長の約５０％に制限されず、例えば、全周長の３０％以上であり、全周長の５０％以上であることが好ましく、全周長の７０％以上であることが更に好ましい。

下部ヘッダ２２は、ボイラ缶体２０の下部に設けられ、複数の液管２１の下端に連結されている。下部ヘッダ２２には、給水ライン８ａの一方側が接続されている。給水ライン８ａの他方側には、給水タンク（図示せず）に接続された給水ポンプ８が接続されている。下部ヘッダ２２には、給水タンクに貯留された水が給水ポンプ８によって給水ライン８ａを介して導入される。下部ヘッダ２２に導入された水は、更に下部ヘッダ２２に連結された複数の液管２１に導入される。このように、本実施形態に係るボイラ装置１は、いわゆる貫流ボイラを構成する。

また、下部ヘッダ２２には、ブローライン２２ａが接続されている。ブローライン２２ａには、ブローバルブ２２ｂが設けられている。下部ヘッダ２２は、ブローバルブ２２ｂを開放することにより、給水ポンプ８により導入された水及び／又は下部ヘッダ２２に導入された缶水を全量又は所定量、排出可能に構成されている。

上部ヘッダ２３は、ボイラ缶体２０の上部に設けられ、複数の液管２１の上端に連結されている。また、図２に示すように、上部ヘッダ２３には、複数の液管２１の上端と連通し、液位検出電極棒を取り付け可能な複数の取付座２５が設けられている。取付座２５は、液管２１の上端のそれぞれに設けられている。また、取付座２５は、それぞれの高さが異なるように形成されている。具体的には、第２液管２１ｂのような受熱量の低い液管と連通する取付座２５ｂは、その高さが、第１液管２１ａのような受熱量の高い液管と連通する取付座２５ａよりも低くなるように形成されている。

更に、上部ヘッダ２３は、上部ヘッダ２３における複数の液管２１との連結面２３ｆが傾斜状に形成されている。具体的には、図４に示すように、連結面２３ｆは、ガスバーナ２４側に向かって下り傾斜するように形成されている。言い換えると、連結面２３ｆは、受熱量の高い第１液管２１ａと連通する取付座２５ａ側から受熱量の低い第２液管２１ｂと連通する取付座２５ｂ側に向かって、下り傾斜するように形成されている。

また、上部ヘッダ２３には、気水ライン２３ａの一方側が接続されている。気水ライン２３ａの他方側には、気水分離器３が接続されている。上部ヘッダ２３は、ガスバーナ２４により複数の液管２１で生成された気水混合気（蒸気）を集め、気水ライン２３ａを介して気水分離器３へ送り出す。

ガスバーナ２４は、ボイラ缶体２０の側面に設けられ、ボイラ缶体２０の側面から複数の液管２１を加熱するように構成されている。ガスバーナ２４は、複数の液管２１を加熱することにより内部に導入された缶水を沸騰させ、気水混合気（蒸気）を生成させる。また、ガスバーナ２４は、燃料ライン２４ａを介して燃料タンク（図示せず）と接続されている。燃料ライン２４ａには、流量調整弁２４ｂが設けられている。ガスバーナ２４の燃焼量は、流量調整弁２４ｂの開度調整により連続的又は段階的に調整されるように構成されている。例えば、ガスバーナ２４は、流量調整弁２４ｂの開度を例えば１００％の高燃焼、開度が５０％の低燃焼又は開度が０％の停止等に調整することが可能に構成されている。

気水分離器３は、気水ライン２３ａを介して上部ヘッダ２３と接続されている。気水分離器３は、ガスバーナ２４により生成され上部ヘッダ２３から送り出された気水混合気（蒸気）を、乾き蒸気と水分とに分離させる。また、気水分離器３は、所定の蒸気使用機器（図示せず）に接続された蒸気連絡ライン３１ａに接続されている。気水分離器３により分離された乾き蒸気は、蒸気連絡ライン３１ａを介して所定の蒸気使用機器に送り出される。なお、所定の蒸気使用機器への乾き蒸気の送り出しの量は、蒸気連絡ライン３１ａに設けられる開閉バルブ３１ｂの開閉により調整される。

一方、気水分離器３により分離された水分は、気水分離器３と下部ヘッダ２２とを連結する降水ライン３２ａを介して、下部ヘッダ２２に送り出される。ここで、降水ライン３２ａには、濃縮ブローライン３３ａが接続されている。濃縮ブローライン３３ａには、濃縮ブローバルブ３３ｂが設けられている。ボイラ装置１は、濃縮ブローバルブ３３ｂを開放することにより気水分離器３により分離された所定の水（高濃度缶水等）及び／又はボイラ装置１の起動時における水等を排水可能に構成されている。また、降水ライン３２ａにおける濃縮ブローライン３３ａの下流側には、電気伝導度測定センサ３４が設けられている。電気伝導度測定センサ３４は、ボイラ装置１の起動時に給水する水の電気伝導度及びボイラ装置１の長時間運転等により濃縮した缶水の濃縮度等を測定する。

液位検出装置４は、導通可能な金属により形成される液位制御筒４０と、高液位電極棒４１と、中液位電極棒４２と、低液位電極棒４３と、制御部（図示せず）とを備えて構成されている。液位検出装置４は、液位制御筒４０の内部において、高液位電極棒４１、中液位電極棒４２及び低液位電極棒４３により間接的に検出される複数の液管２１の管内液位に基づいて、制御部により給水ポンプ８の起動及び停止を行う。

液位制御筒４０は、両端が封止された略円筒形状に形成されている。液位制御筒４０の上端部には、連通パイプ４ａが接続されている。連通パイプ４ａは、上部ヘッダ２３に接続されている。また、液位制御筒４０の下端部には、連通パイプ４ｂが接続されている。連通パイプ４ｂは、下部ヘッダ２２に接続されている。液位制御筒４０は、その上端部及び下端部が上部ヘッダ２３及び下部ヘッダ２２を介して複数の液管２１と連通することにより、複数の液管２１に導入される缶水と同様の管内液位を液位制御筒４０の内部に実現させる。

高液位電極棒４１は、液位制御筒４０の内部における高液位を検出する。なお、高液位とは、ボイラ本体２の通常運転時に給水する場合の目標液位である。すなわち、液位検出装置４は、高液位電極棒４１と缶水とが接触すると、高液位を検出し、給水ポンプ８による給水を停止させる。高液位電極棒４１は、その一端側に設けられる外部接続端子４１ａと、その他端側に設けられる電極部４１ｂと、を備えて構成されている。高液位電極棒４１は、外部接続端子４１ａが液位制御筒４０の外部に突出し、電極部４１ｂが液位制御筒４０の内部に収容されるように配置されている。高液位電極棒４１は、筒状の絶縁体（図示せず）により、液位制御筒４０の上端部に保持されている。

また、高液位電極棒４１においては、外部接続端子４１ａは、所定の電源部（図示せず）の一方側に接続されており、電極部４１ｂは、ステンレスにより棒状に形成されている。所定の電源部の他方側は液位制御筒４０に接続されている。そのため、例えば、液位制御筒４０の内部の水が高液位に達し、電極部４１ｂが缶水と接触すると、外部接続端子４１ａと液位制御筒４０との間の通電状態が変化する。これにより、高液位が検出される。

中液位電極棒４２は、液位制御筒４０の内部における中液位を検出する。なお、中液位とは、中液位電極棒４２と缶水とが接触しなくなる（液位制御筒４０の内部の缶水が中液位を満たさなくなる）ことを条件に、ボイラ缶体２０に給水を開始させる制御が行われる液位である。中液位電極棒４２は、その一端側に設けられる外部接続端子４２ａと、その他端側に設けられる電極部４２ｂと、を備えて構成されている。中液位電極棒４２は、外部接続端子４２ａが液位制御筒４０の外部に突出し、電極部４２ｂが液位制御筒４０の内部に収容されるように配置されている。中液位電極棒４２は、筒状の絶縁体（図示せず）により、液位制御筒４０の上端部に保持されている。

また、中液位電極棒４２においては、外部接続端子４２ａは、所定の電源部（図示せず）の一方側に接続されており、電極部４２ｂは、ステンレスにより棒状に形成されている。所定の電源部の他方側は液位制御筒４０に接続されている。そのため、例えば、液位制御筒４０の内部の水が中液位よりも減少し、電極部４２ｂが缶水と接触しなくなると、外部接続端子４２ａと液位制御筒４０との間の通電状態が変化する。これにより、中液位が検出される。

低液位電極棒４３は、液位制御筒４０の内部における低液位を検出する。なお、低液位とは、低液位電極棒４３と缶水とが接触しなくなる（液位制御筒４０の内部の水が低液位を満たさなくなる）ことを条件に、ボイラ本体２にインターロック等をかけ、ボイラ本体２の稼働を停止させる制御が行われる液位である。低液位電極棒４３は、その一端側に設けられる外部接続端子４３ａと、その他端側に設けられる電極部４３ｂと、を備えて構成されている。低液位電極棒４３においては、外部接続端子４３ａは、液位制御筒４０の外部に突出しており、電極部４３ｂは、液位制御筒４０の内部に収容されるように配置されている。低液位電極棒４３は、筒状の絶縁体（図示せず）により、液位制御筒４０の上端部に保持されている。

また、低液位電極棒４３においては、外部接続端子４３ａは、所定の電源部（図示せず）の一方側に接続されており、電極部４３ｂは、ステンレスにより棒状に形成されている。所定の電源部の他方側は液位制御筒４０に接続されている。そのため、例えば、液位制御筒４０の内部の水が低液位よりも減少し、電極部４３ｂが缶水と接触しなくなると、外部接続端子４３ａと液位制御筒４０との間の通電状態が変化する。これにより、低液位が検出される。

前記制御部は、所定の回線（図示せず）を介して、高液位電極棒４１、中液位電極棒４２、低液位電極棒４３及び給水ポンプ８に接続されている。制御部は、液位制御筒４０の内部において、高液位電極棒４１、中液位電極棒４２及び低液位電極棒４３により間接的に検出される複数の液管２１の管内液位に基づいて、給水ポンプ８の起動及び停止の制御を行う。具体的には、制御部は、液位制御筒４０の内部において、中液位電極棒４２と缶水とが接触しなくなることを条件に、給水ポンプ８を起動し、ボイラ缶体２０に給水を開始させる。そして、給水により液位制御筒４０の液位が上昇し、高液位電極棒４１と缶水とが接触すると、給水ポンプ８を停止させ、給水を停止させる。また、制御部は、低液位電極棒４３と缶水とが接触しなくなることを条件に、ボイラ本体２にインターロック等をかけ、ボイラ本体２の稼働を停止させる制御を行う。

次に、本実施形態に係る給水制御装置５について説明する。図１に示すように、給水制御装置５は、第１液位検出電極棒７と、第２液位検出電極棒６と、給水ポンプ８と、制御部９と、検知部１０と、を備えて構成されている。

第１液位検出電極棒７は、外部端子７ａと電極部７ｂとを備えて構成されている。電極部７ｂは、ステンレスにより形成されている。また、電極部７ｂは、直径が５．３ｍｍの棒状に形成されている。電極部７ｂの一方側は上部ヘッダ２３側に露出している。電極部７ｂの他方側は、第１液管２１ａの内部に収容されるように、取付座２５ａに取り付けられている。更に、電極部７ｂには、直径が５３ｍｍの円環状に形成された調整板であるバッフルプレート７１が設けられている。バッフルプレート７１は、ステンレスにより形成されている。バッフルプレート７１は、第１液位検出電極棒７を取付座２５ａに取り付けたときに取付座２５ａと対向するように、上部ヘッダ２３側に露出する電極部７ｂに接合されている。

第１液管２１ａの内部に収容される電極部７ｂの表面は、エンジニアプラスチックによる絶縁皮膜により覆われている。絶縁皮膜としては、例えば、耐熱性、耐高圧性及び耐薬品性の高いエンジニアプラスチックが好ましく、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルケトン、ポリエーテルケトンケトン、ポリアリルエーテルケトン等のケトン系合成樹脂材料、又は耐熱性の高いポリエーテルエーテルケトンが例示できる。

また、第１液管２１ａの内部に収容される電極部７ｂは、第１液管２１ａの内部に導入される缶水における特定の液位を検出可能に、所定の長さに形成されている。つまり、電極部７ｂは、第１液管２１ａの内部において、特定の液位を満たすように導入された缶水と接触可能な長さを有している。

上記のように構成された第１液位検出電極棒７においては、外部端子７ａを所定の電源部（図示せず）の一方側に接続し、電源部の他方側を金属製の第１液管２１ａに接続させて通電することにより、第１液管２１ａの内部において、電極部７ｂはコンデンサとなる。また、第１液位検出電極棒７は、電極部７ｂの表面に被覆された絶縁皮膜を誘電体として、電極部７ｂと第１液管２１ａとの間の静電容量を測定可能となる。そして、第１液位検出電極棒７は、測定して得られた静電容量により、第１液管２１ａの内部で電極部７ｂと接触する缶水の液位を検出することが可能となると共に、測定された静電容量の変化によって第１液管２１ａの内部の缶水の液位の変化を検知することが可能となる。

第２液位検出電極棒６は、外部端子６ａと電極部６ｂとを備えて構成されている。電極部６ｂは、ステンレスにより形成されている。また、電極部６ｂは、直径が１０ｍｍの棒状に形成されている。電極部６ｂの一方側は上部ヘッダ２３側に露出している。電極部６ｂの他方側は、第２液管２１ｂの内部に収容されるように、取付座２５ｂに取り付けられている。更に、電極部６ｂには、直径が５３ｍｍの円環状に形成された調整板であるバッフルプレート６１が設けられている。バッフルプレート６１は、ステンレスにより形成されている。バッフルプレート６１は、第２液位検出電極棒６を取付座２５ｂに取り付けたときに取付座２５ｂと対向するように、上部ヘッダ２３側に露出する電極部６ｂに接合されている。

外部端子６ａは、上部ヘッダ２３側に露出した電極部６ｂの端部に設けられている。また、外部端子６ａは、所定の電源部（図示せず）の一方側に接続されている。そして、電源部の他方側は第２液管２１ｂに接続されている。そのため、第２液管２１ｂの液位が変化し、電極部６ｂが缶水と接触すると、外部端子６ａと第２液管２１ｂとの間の通電状態が変化する。これにより、第２液管２１ｂの所定の液位が検出可能となる。

検知部１０は、第２液位検出電極棒６に設けられている。検知部１０は、その一方側が外部端子６ａを介して第２液位検出電極棒６の電極部６ｂと接続されており、その他方側が制御部９に接続されている。検知部１０は、電極部６ｂやバッフルプレート６１に付着した所定の水滴等を検知する。具体的には、検知部１０は、水滴等が電極部６ｂやバッフルプレート６１に付着することにより検出される所定の抵抗値（例えば、１０から４０ｋΩ）により、水滴等の付着を検知する。

給水ポンプ８は、給水ライン８ａを介して下部ヘッダ２２と接続されている。また、給水ライン８ａには、逆止弁８ｂが設けられている。逆止弁８ｂは、下部ヘッダ２２から給水ポンプ８側へ水が逆流することを防止する。なお、給水ポンプ８と給水タンク（図示せず）との間には、薬注タンク（図示せず）が、薬注ポンプ（図示せず）を介して接続されている。薬注タンク及び薬注ポンプは、缶水の電気伝導度に応じて所定の薬剤を注入可能に構成されている。

制御部９は、回線９ａを介して第２液位検出電極棒６に設けられる検知部１０、第１液位検出電極棒７、及び給水ポンプ８に接続されている。制御部９は、第１液位検出電極棒７が検出する第１液管２１ａの管内液位及び／又は第２液位検出電極棒６が検出する第２液管２１ｂの管内液位に基づいて、給水ポンプ８の起動及び停止を行う。また、制御部９は、第１液管２１ａ及び／又は第２液管２１ｂにおける蒸気圧力及び第１液管２１ａ及び第２液管２１ｂに給水される給水温度に基づいて、給水ポンプ８の起動時間を決定し、起動時間の経過後に給水ポンプ８を停止させる制御を行う。更に、制御部９は、第２液位検出電極棒６に設けられる検知部１０が所定の水滴等を検知した場合には、給水ポンプ８を停止し、給水を終了させる制御を行う。

以下、本実施形態に係る給水制御装置５の制御部９による給水制御処理について詳述する。
まず、ボイラ装置１により給水制御装置５が起動されると、制御部９は、第１液位検出電極棒７により第１液位が検出されたか否かの判断を行う。なお、第１液位とは、例えば、第１液管２１ａ又は第２液管２１ｂ内部の管内液位が下降することにより、目標の水位を正確に検出できなくなるおそれを解消するために第１液管２１ａ又は第２液管２１ｂに給水を必要とする水位を含む。

ここで、第１液位検出電極棒７により第１液位が検出された場合（水なし）には、制御部９は、給水ポンプ８の給水時間（Ｔ１）の設定を行う。なお、起動時間（Ｔ１）の設定は、第１液位が検出された第１液管２１ａの蒸気圧力及び給水ポンプ８により給水される水の温度（給水温度）に基づいて行われる。

一方、第１液位検出電極棒７において第１液位が検出されなかった場合（水あり）には、制御部９は、第２液位検出電極棒６により第１液位が検出されたか否かの判断に移る。つまり、制御部９は、第２液位検出電極棒６により、第１液位が検出されたか否かの判断を行う。ここで、第２液位検出電極棒６により第１液位が検出されなかった場合（水あり）には、第１液管２１ａ及び第２液管２１ｂは、共に第１液位を満たしていることとなる。その場合には、制御部９は、給水制御装置５が停止されるまで、第１液位検出電極棒７及び／又は第２液位検出電極棒６による第１液位の検出の判断を繰り返す。

一方、第２液位検出電極棒６により第１液位が検出された場合（水なし）には、制御部９は、給水ポンプ８の起動時間（Ｔ１）の設定を行う。なお、起動時間（Ｔ１）の設定は、第１液位が検出された第２液管２１ｂの蒸気圧力及び給水ポンプ８により給水される水の温度（給水温度）に基づいて行われる。

制御部９により給水ポンプ８の起動時間（Ｔ１）が設定されると、制御部９は、給水ポンプ８を起動させる。制御部９により給水ポンプ８が起動されると、制御部９は、検知部１０に第２液位検出電極棒６及び／又はバッフルプレート６１に所定の水滴等の付着があるか否かの判断を行わせる。ここで、第２液位検出電極棒６に所定の水滴等の付着があった場合には、生成された蒸気の乾き度が低下しているおそれがある。つまり、第１液管２１ａの内部の水が高液位で沸騰して上部ヘッダ近傍の蒸気の乾き度を低下させているおそれがある。そのため、制御部９は、給水ポンプ８を停止させる。一方、第２液位検出電極棒６及び／又はバッフルプレート６１に所定の水滴等の付着がない場合には、制御部９は、給水ポンプ８の起動時間（Ｔ１）が経過するまで、第２液位検出電極棒６への所定の水滴等の付着の有無の判断を繰り返す。

給水ポンプ８の起動時間（Ｔ１）が経過すると、制御部９は給水ポンプ８を停止させる。制御部９により給水ポンプ８が停止されると、制御部９は、給水制御装置５に停止の指示があるか否かの判断を行う。ここで、給水制御装置５の停止の指示がある場合には、制御部９は給水制御処理を終了させる。一方、給水制御装置５に停止の指示がない場合には、給水制御装置５に停止の指示があるまで、第１液位検出電極棒７及び／又は第２液位検出電極棒６による上述の第１液位の検出、及び検知部１０による所定の水滴等の付着の検出の判断を繰り返す。

以上のような構成を有する本実施形態に係る給水制御装置５によれば、以下の効果を奏する。

本実施形態に係る給水制御装置５においては、第１液管２１ａは、高受熱領域に配置されている。また、第２液管２１ｂの外周面は、ボイラ缶体２０の外部に配置される外部外周面２１ｂ１と、ボイラ缶体２０の内部に配置される内部外周面２１ｂ２とを有し、内部外周面２１ｂ２は、前記高受熱領域よりも受熱量が低い低受熱領域に配置されている。これにより、第２液管２１ｂは、火炎から直接熱を受けにくい外部外周面２１ｂ１を有するため、例えば、第２液管２１ｂの内部外周面２１ｂ２において局部的に受熱量が高くなったとしても、第２液管２１ｂの全体として、加熱されにくい。そのため、沸騰して発生する気泡により管内液位を正確に検出できないこと自体を抑制することができる。従って、管内液位を一層正確に検出することができる。

また、本実施形態に係る給水制御装置５は、低受熱領域に配置される第２液管２１ｂに装着される第２液位検出電極棒６が検出する液位に基づいて、給水の制御を行う。そのため、例えば、高受熱領域に配置される第１液管２１ａの水が沸騰して、第１液位検出電極棒７が気泡と接触することにより、実際の管内液位よりも高い液位を検出した場合においても、受熱量の低い第２液管２１ｂに装着される第２液位検出電極棒６が検出する液位と比較して給水をするか否かを決定することにより、目標の液位を満たしていないにもかかわらず、給水を停止することを防止することが可能になる。これにより、例えば、広範囲で液位を調整可能（高いターンダウン）な給水制御を行うことが可能になる。

また、例えば、ボイラ装置を大容量化（高出力化）した場合に噴射される火炎の大きさが変動した場合においても、第１液位検出電極棒７を受熱量の高い火炎の先端領域に配置される第１液管２１ａに装着させて給水制御を行うことにより、小容量のボイラ装置と同様に給水制御を行うことが可能になる。つまり、ボイラ装置の高出力化に容易に対応させることが可能になる。

また、本実施形態に係る給水制御装置５は、第１液位検出電極棒７として、静電容量を測定して液位を検出する電極棒を用いて、第１液管２１ａの液位を検出するように構成している。そのため、例えば、広範囲で液位を調整可能（高いターンダウン）な給水制御を行うことが可能になる。

なお、本発明の実施形態は、上記実施形態になんら限定されることはなく、本発明の技術的範囲は、これに限定されるものではない。

例えば、本実施形態においては、ボイラ缶体２０の側面にガスバーナ２４を配置させ、立設される複数の液管２１の側方からそれぞれの液管２１を加熱する構成としたが、本発明においてはこれに限らない。例えば、複数の液管２１をボイラ缶体２０の円周方向に所定の間隔で立設させると共に、略中央部に燃焼室を設け、燃焼室の上方にガスバーナ２４を配置させる構成としてもよい。

また、本実施形態においては、第２液位検出電極棒６においては、電極部６ｂに、直径が１０ｍｍの棒状のステンレスを用いているが、本発明はこれに限らない。例えば、第２液位検出電極棒６の電極部６ｂの直径は、第１液位検出電極棒７の電極部７ｂの直径よりも大きければよく、５から１５ｍｍであることが好ましい。電極部６ｂの直径を大きくすることにより、電極部６ｂの表面積が大きくなり、所定の水滴等をより多く検知することが可能になる。

また、本実施形態においては、第１液位検出電極棒７として、静電容量を測定することにより液位を検知する液位検出電極棒を用いているが、本発明はこれに限らない。例えば、第１液位検出電極棒７は、第２液位検出電極棒６のように電極部６ｂと第２液管２１ｂとの間の通電状態の変化により液位を検出する構成のものであってもよい。つまり、第１液位検出電極棒７は、第１液管２１ａの内部の水についての特定の液位を検出可能な構成であればよい。

同様に、本実施形態においては、第２液位検出電極棒６として、電極部６ｂと第２液管２１ｂとの間の通電状態の変化により液位を検出する液位検出電極棒を用いているが、本発明はこれに限らない。例えば、第２液位検出電極棒６は、第１液位検出電極棒７のように静電容量を測定することにより液位を検知する構成のものであってもよい。つまり、第２液位検出電極棒６は、第２液管２１ｂの内部の水についての特定の液位を検出可能な構成であればよい。

また、本実施形態においては、電極棒として、液位検出電極棒を用いているが、本発明はこれに限らない。例えば、電極棒として、水位検出電極棒を用いてもよい。

１ ボイラ装置（燃焼機器）
２ ボイラ本体
３ 気水分離器
４ 液位検出装置
５ 給水制御装置
６ 第２液位検出電極棒
７ 第１液位検出電極棒
８ 給水ポンプ
９ 制御部
１０ 検知部
２０ ボイラ缶体
２１ 液管
２１ａ 第１液管
２１ｂ 第２液管
２１ｂ１ 外部外周面
２１ｂ２ 内部外周面
２４ ガスバーナ（バーナ）
６１，７１ バッフルプレート

Claims (5)

1. 燃焼機器に収容される第１液管に装着する第１液位検出電極棒と、
   前記燃焼機器に配置される第２液管に装着する第２液位検出電極棒と、
   前記燃焼機器の内部を加熱するバーナと、
   前記燃焼機器に給水する給水ポンプと、
   前記給水ポンプの起動及び停止を制御する制御部と、を備え、
   前記第１液管は、前記燃焼機器の内部における高受熱領域に配置され、
   前記第２液管の外周面は、前記燃焼機器の外部に配置される外部外周面と、前記燃焼機器の内部に配置される内部外周面とを有し、該内部外周面は、前記高受熱領域よりも受熱量が低い低受熱領域に配置されており、
   前記制御部は、前記第１液位検出電極棒により検出される前記第１液管の液位及び前記第２液位検出電極棒により検出される前記第２液管の液位に基づいて前記給水ポンプの制御を行うことを特徴とする給水制御装置。
2. 前記第１液管は、前記バーナから噴射される火炎に埋没される第１領域に配置され、
   前記第２液管は、前記第１領域とは異なる第２領域に配置されることを特徴とする請求項１に記載の給水制御装置。
3. 前記第１液管は、前記バーナと対向する第１位置に配置され、
   前記第２液管は、前記第１位置とは異なる第２位置に配置されることを特徴とする請求項１又は２に記載の給水制御装置。
4. 前記燃焼機器は、前記バーナの廃熱を排出可能な煙道部を更に備え、
   前記第２液管は、前記煙道部の近傍に配置されることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の給水制御装置。
5. 前記燃焼機器は、ボイラであることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の給水制御装置。

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