JP2015028392A - ボイラ装置 - Google Patents
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Description
まず、本発明の第1実施形態に係るボイラ装置1について説明する。
第1実施形態に係るボイラ装置1は、水を加熱して蒸気を生成する。ボイラ装置1は、図1に示すように、缶体10と、缶体10に空気を供給する送風機20と、送風機20から供給される空気が流通する給気ダクト30と、給気ダクト30に配置される空気減圧部材としてのパンチングメタル40と、給気ダクト30における、パンチングメタル40の上流側の圧力と下流側の圧力との差圧を検出する給気差圧検出部50と、給気ダクト30に燃料ガスを供給するガス供給ライン60と、ガス供給ライン60に配置される調整弁70と、ガス供給ライン60の調整弁70よりも下流側に配置される燃料ガス減圧部材としてのオリフィス80と、ガス供給ライン60における、オリフィス80の上流側の圧力と下流側の圧力との差圧を検出するガス差圧検出部90と、缶体10から排出される燃焼ガスが流通する排気筒100と、缶体10に水を供給する給水路(図示せず)と、給気ダクト30に供給される燃料ガスの量を制御する制御装置110と、を備える。
ボイラ筐体11は、缶体10の外形を構成し、平面視矩形形状の直方体状に形成される。このボイラ筐体11の長手方向の一端側に位置する第1側面11aには、給気口18が形成され、ボイラ筐体11の長手方向の他端側に位置する第2側面11bには、排気口19が形成される。
給気口18には、後述する給気ダクト30の先端部が接続される。排気口19には、後述の排気筒100の基端部が接続される。
本実施形態では、複数の水管12は、ボイラ筐体11の長手方向に延びる側部に沿って配置される外側水管群12aと、ボイラ筐体11の幅方向の中央部に、長手方向に沿って配置される中央水管群12bと、外側水管群12aと中央水管群12bとの間に配置される中間水管群12cと、に分類される。
連結壁13は、外側水管群12aにおいて隣り合って配置される水管12同士を連結する。
バーナ17は、給気口18に配置される。
パンチングメタル40は、貫通孔が形成された金属板である。パンチングメタル40は、給気ダクト30を流通する燃焼用空気を減圧する。
給気差圧検出部50は、パンチングメタル40の上流側の圧力と下流側の圧力との差圧を検出する差圧センサPD1を備える。差圧センサPD1は、検出した差圧を後述する制御装置110に出力する。
オリフィス80は、ガス供給ライン60を流通する燃料ガスを減圧する。オリフィス80は、ガス供給ライン60の圧力センサPSよりも上流側に配置される。
ガス差圧検出部90は、オリフィス80の上流側の圧力と下流側の圧力との差圧を検出する差圧センサPD2を備える。差圧センサPD2は、検出した差圧を後述する制御装置110に出力する。
制御装置110は、給気ダクト30に供給される燃料ガスの量を制御することで、缶体10の内部における燃焼ガスの燃焼状態を安定させる。
制御装置110は、制御部111と、記憶部112と、を備える。制御部111は、調整弁70の開度を制御する。また、制御部111は、第1制御部113と、第2制御部114と、を備える。
より詳しくは、まず、第2制御部114は、差圧センサPD2(ガス差圧検出部90)により検出された差圧から、前記給気ダクトに供給される燃料ガス供給量を算出する。
そして、第2制御部114は、燃料ガス供給量と、第1制御部113により算出された燃料ガス目標供給量との差((燃料ガス供給量)−(燃料ガス目標供給量))が所定の第1の閾値を上回っている場合には調整弁70の開度を小さくするように制御する。つまり、この場合は、実際の燃料ガスの供給量が、燃料ガス目標供給量を大幅に上回っている状態なので、調整弁70の開度を小さくすることで燃料ガスの供給量を少なくする。
一方、第2制御部114は、第1制御部113により算出された燃料ガス目標供給量と、燃料ガス供給量との差((燃料ガス目標供給量)−(燃料ガス供給量))が所定の第2の閾値を上回っている場合には調整弁70の開度を大きくするように制御する。つまり、この場合は、実際の燃料ガスの供給量が、燃料ガス目標供給量を大幅に下回っている状態なので、調整弁70の開度を大きくすることで燃料ガスの供給量を多くする。
初めに、ステップST1において、差圧センサPD1(給気差圧検出部50)によってパンチングメタル40の上流側の圧力と下流側の圧力との差圧を検出する。そして、差圧センサPD1は、検出した差圧を第1制御部113に出力する。
ステップST8において、第2制御部114は、調整弁の開度を小さくして、給気ダクト30に供給される燃料ガスの量を減少させる。ステップST8において、調整弁の開度を小さくした後には、一連の処理を終了する。
ステップST9において、第2制御部114は、調整弁の開度を大きくして給気ダクト30に供給される燃料ガスの量を増加させる。ステップST9において、調整弁の開度を大きくした後にも、処理を終了する。
(1)第1実施形態に係るボイラ装置1では、給気ダクト30に供給される燃料ガスの供給量が燃料ガス目標供給量となるように、第1制御部113に調整弁70の開度を制御させ、ガス差圧検出部90により検出された差圧に基づいて、第2制御部114に調整弁70の開度を補正させた。これにより、空燃比を一定に保つために必要な燃料ガス量と実際に給気ダクトに供給される燃料ガス量との間の誤差が大きくなることを防ぐことができる。従って、ボイラ装置1によれば、缶体10の内部における燃焼状態を安定させることができる。
一方、燃料ガス目標供給量と燃料ガス供給量との差((燃料ガス目標供給量)−(燃料ガス供給量))が所定の第2の閾値を上回っている場合には、第2制御部114に調整弁70の開度を大きくするように制御させた。これにより、実際に供給される燃料ガスの供給量が、燃料ガス目標供給量を大幅に下回った場合、調整弁70の開度を大きくすることで燃料ガスの供給を多くできる。従って、ボイラ装置1によれば、燃料ガス供給量と燃料ガス目標供給量との間に大幅なずれが生じず、空燃比を安定させることができる。
次に、本発明の第2実施形態に係るボイラ装置1Aついて説明する。
なお、第2実施形態に係るボイラ装置1Aについては、第1実施形態に係るボイラ装置1と異なる構成について説明し、同様の構成については説明を省略する。
図4は、本発明の第2実施形態に係るボイラ装置1Aを模式的に示す図である。
ガス差圧検出部90Aは、第1圧力センサPS1と、第2圧力センサPS2と、を備える。第1圧力センサPS1は、オリフィス80Aの上流側の圧力を検出する。第2圧力センサPS2は、オリフィス80Aの下流側の圧力を検出する。ここで、第2圧力センサPS2によって検出される圧力が所定の値を超えた場合に、調整弁70Aが閉止されるようにしてもよい。これにより、燃料ガスが供給過多になることを防ぐことができる。
第2実施形態においては、第2制御部114Aは、第1圧力センサPS1により検出された圧力と第2圧力センサPS2により検出された圧力との差に基づいて、調整弁70Aの開度を補正する。
次に、第2制御部114Aは、第1圧力センサPS1及び第2圧力センサPS2によりそれぞれ検出された圧力から、給気ダクト30に供給される燃料ガス供給量を算出する(図3のステップST5)。具体的には、第2制御部114Aは、第1圧力センサPS1及び第2圧力センサPS2により検出された圧力から、オリフィス80Aの上流側の圧力と下流側の圧力との差圧を算出する。続いて、第2制御部114Aは、算出された差圧から、更に給気ダクト30Aに供給される燃料ガス供給量を算出する。
第2制御部114Aは、この燃料ガス供給量を用いて調整弁70Aの開度を補正する(図3のステップST6〜9)。
(4)第2実施形態に係るボイラ装置1Aでは、ガス差圧検出部がガス減圧部材の上流側の圧力を検出する第1圧力センサPS1と、下流側の圧力を検出する第2圧力センサPS2と、を備えるものとした。また、第1圧力センサPS1により検出された圧力と第2圧力センサPS2により検出された圧力との差に基づいて、第2制御部114Aに調整弁70Aの開度を補正させた。これにより、例えば燃料ガスの供給過多を防ぐことを目的として既存のボイラ装置に設けられている圧力センサ(第2圧力センサPS2)に加えて、第1圧力センサPS1を取り付けることで、ガス差圧検出部90Aを構成できる。従って、既存のボイラ装置で空燃比を安定させることもできる。
上述の実施形態では、ボイラ装置1,1Aが、給気ダクト30,30Aに配置される空気減圧部材として、パンチングメタル40,40Aを備えるものとしたが、空気減圧部材としてはパンチングメタルに限定されない。例えば、給気ダクト30,30Aの一部の内径を縮小することができる部材を給気ダクト30,30Aに配置してもよい。
10,10A 缶体
20,20A 送風機
30,30A 給気ダクト
40,40A パンチングメタル(空気減圧部材)
50,50A 給気差圧検出部
60,60A ガス供給ライン
70,70A 調整弁
80,80A オリフィス(燃料ガス減圧部材)
90,90A ガス差圧検出部
100,100A 排気筒
110,110A 制御装置
111,111A 制御部
113,113A 第1制御部
114,114A 第2制御部
Claims (4)
- 缶体と、
前記缶体に空気を供給する送風機と、
前記缶体と前記送風機とを接続し、前記送風機から供給される空気が流通する給気ダクトと、
前記給気ダクトに配置され、該給気ダクトを流通する空気を減圧する空気減圧部材と、
前記給気ダクトにおける、前記空気減圧部材の上流側の圧力と下流側の圧力との差圧を検出する給気差圧検出部と、
前記給気ダクトに接続され、前記給気ダクトに燃料ガスを供給するガス供給ラインと、
前記ガス供給ラインに配置され、前記給気ダクトに供給される燃料ガスの量を調整する調整弁と、
前記ガス供給ラインの前記調整弁よりも下流側に配置され、該ガス供給ラインを流通する燃料ガスを減圧する燃料ガス減圧部材と、
前記ガス供給ラインにおける、前記燃料ガス減圧部材の上流側の圧力と下流側の圧力との差圧を検出するガス差圧検出部と、
前記調整弁の開度を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記給気差圧検出部により検出された差圧から前記給気ダクトに供給すべき燃料ガス目標供給量を算出し、前記給気ダクトに供給される燃料ガスの供給量が前記燃料ガス目標供給量となるように前記調整弁の開度を制御する第1制御部と、
前記ガス差圧検出部により検出された差圧に基づいて、前記調整弁の開度を補正する第2制御部と、を備えるボイラ装置。 - 前記ガス差圧検出部は、
前記燃料ガス減圧部材の上流側の圧力と下流側の圧力との差圧を検出する差圧センサを備え、
前記第2制御部は、前記差圧センサにより検出された差圧に基づいて、前記調整弁の開度を補正する請求項1記載のボイラ装置。 - 前記ガス差圧検出部は、
前記燃料ガス減圧部材の上流側の圧力を検出する第1圧力センサと、
前記燃料ガス減圧部材の下流側の圧力を検出する第2圧力センサと、を備え、
前記第2制御部は、前記第1圧力センサにより検出された圧力と前記第2圧力センサにより検出された圧力との差に基づいて、前記調整弁の開度を補正する請求項1記載のボイラ装置。 - 前記第2制御部は、
前記ガス差圧検出部により検出された差圧から、前記給気ダクトに供給される燃料ガス供給量を算出し、
前記燃料ガス供給量と前記燃料ガス目標供給量との差が所定の第1の閾値を上回っている場合には前記調整弁の開度を小さくし、前記燃料ガス目標供給量と前記燃料ガス供給量との差が所定の第2の閾値を上回っている場合には前記調整弁の開度を大きくするように制御する請求項1から3のいずれか記載のボイラ装置。
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