JP2023116916A - ボイラ - Google Patents

Abstract

【課題】ボイラの燃焼量が低い段階であっても缶水を持ち出して缶水の導電率を極力正確に算出できるボイラを提供することである。【解決手段】ボイラであって、当該ボイラの燃焼量が所定量以下の所定の燃焼段階（例えば、低燃焼段階）に一定時間以上継続して制御されており、かつ、導電率算出部により算出された導電率が変化しておらず、缶水が持ち出されていない虞がある場合には、基準水位よりも高い特定水位を目標水位に設定する上乗水位制御を行う。【選択図】図２

Description

本発明は、ボイラに関する。

従来より、ボイラ本体からの蒸気のうち、セパレータによって分離された水分の導電率を算出し、当該導電率に基づいて燃焼段階を変化させることによりボイラ本体内への給水量の制御を行うものがあった（例えば、特許文献１）。

特開２０２０－００３０９４号公報

ところで、ボイラの燃焼量が低い段階においては、ボイラ本体内における缶水の沸騰が緩慢になり、缶水がセパレータ側に持ち出され難くなる。その結果、例えば、導電率を算出する算出部に缶水が到達し難くなり、実際の缶水の導電率を算出できないといった不具合を生じさせてしまう虞があった。

本発明は、かかる実情に鑑み考え出されたものであり、その目的は、ボイラの燃焼量が低い段階であっても缶水を持ち出して缶水の導電率を極力正確に算出できるボイラを提供することである。

上記目的を達成するために、本発明のある局面に従うボイラは、燃料を燃焼させることにより、缶水を加熱して蒸気を生成する本体と、燃焼量が異なる複数の燃焼段階のうちのいずれかに制御する燃焼段階制御部と、前記缶水の水位が前記燃焼段階制御部により制御されている燃焼段階に基づいて定められている基準水位となるように、前記本体へ供給する給水量を制御する給水制御部と、前記缶水に応じた水の導電率を算出可能とする導電率算出部とを備え、前記給水制御部は、前記複数の燃焼段階のうち燃焼量が所定量以下の所定の燃焼段階に一定時間以上継続して制御されており、かつ、前記導電率算出部により算出された導電率が変化していない場合に、前記缶水の水位を当該所定の燃焼段階に基づいて定められている基準水位よりも高い水位とする上乗水位制御を行う。

上記の構成によれば、ボイラの燃焼量が所定量以下の所定の燃焼段階に一定時間以上継続して制御されており、かつ、導電率算出部により算出された導電率が変化しておらず、缶水が持ち出されていない虞がある場合には、基準水位よりも高い水位とする上乗水位制御が行われる。これにより、缶水が持ち出されやすくなり、缶水の導電率を極力正確に算出できる。

好ましくは、前記給水制御部は、前記燃焼段階制御部によって燃焼量が前記所定量を超える燃焼段階に制御される場合、上乗水位制御を解除する。

上記の構成によれば、燃焼量が所定量を超える燃焼段階に制御されることにより缶水が持ち出されやすくなる場合には、上乗水位制御が解除される。これにより、燃焼量に対して缶水が過度に持ち出されてしまい乾き度の低い蒸気が供給されてしまうことを防止できる。

好ましくは、前記給水制御部は、前記導電率算出部により算出された導電率が変化する場合、上乗水位制御を解除する。

上記の構成によれば、導電率算出部により算出された導電率が変化して缶水が持ち出されたと推測できる場合には、上乗水位制御が解除される。これにより、缶水が持ち出され過ぎてしまい燃焼効率を極端に低下させてしまうことなどを防止できる。

ボイラ装置の概略構成を説明するための図である。 給水制御処理の一例を説明するためのフローチャートである。 給水制御処理の別の一例を説明するためのフローチャートである。

＜概略構成について＞
以下に、図面を参照しつつ、本発明の実施形態について説明する。まず、図１を参照して、本実施の形態に係るボイラ装置１の概略構成について説明する。ボイラ装置１は、図１に示すように、ボイラ本体２と、ボイラ本体２内に空気を送り込む送風機３と、ボイラ本体２に燃料を供給する燃料供給ライン２１とを備える。燃料は、油である例について説明するが、油などの液体に限らず、ガスなどの気体であってもよい。

燃料供給ライン２１には、ボイラ本体２に供給する燃料の流量を調整可能である圧力調整弁として機能するとともに遮断機能を備える燃料調整弁２１ａが設けられている。燃料調整弁２１ａは、例えば、モータバルブにより構成されるが、燃料の流量を調整するものであればモータバルブに限らず、空気式制御弁であってもよい。燃料供給ライン２１から供給される燃料は、ボイラ本体２内のバーナ２０に供給され、送風機３から送風される燃焼用空気と混合されて燃焼する。燃焼用空気の流量の調整は、空気供給路に設けられているダンパの開度か、これに代えてまたはこれに加えて、インバータを用いて送風機３のファンの回転速度（周波数）により行う。

ボイラ本体２は、略円筒状に形成されており、その内部にバーナ２０、水管１２、上部ヘッダ１３、および、下部ヘッダ１１などを備えている。下部ヘッダ１１は、ボイラ本体２の下部に設けられ、複数の水管１２の下部と連結されている。下部ヘッダ１１は、給水配管２４と接続されている。給水配管２４には、給水ポンプ２２と逆止弁２３が設けられている。給水ポンプ２２から給水配管２４を介して下部ヘッダ１１へ給水され、給水された水は水管１２において加熱される。上部ヘッダ１３は、ボイラ本体２の上部に設けられ、複数の水管１２の上部と連結されている。上部ヘッダ１３は、複数の水管１２において生成した蒸気を集め、連結管４を介してセパレータ５へ導出する。

ボイラ装置１は、ボイラ本体２内のバーナ２０で燃料を燃焼させ缶水を加熱・沸騰させることにより蒸気を生成する。生成した蒸気は、沸き上がった缶水とともに上部ヘッダ１３から連絡管４を介してセパレータ５に流入して、当該セパレータ５により分離されて蒸気配管６から取り出される。また、セパレータ５の下部とボイラ本体２の下部とを接続する降水管７が設けられており、セパレータ５により分離された缶水は、降水管７を介して下部ヘッダ１１に戻される。これにより、ボイラ本体２内の缶水が循環される。

降水管７には、導電率算出部９が設けられている。導電率算出部９は、例えば、抵抗値を検知するセンサー（電極）を備え、抵抗値から降水管７内における水の導電率を算出する。導電率算出部９は、制御部１０と電気的に接続されており、算出した降水管７内の導電率を特定するための導電率情報を制御部１０に入力することができる。

また、降水管７には、途中にボイラ本体２の缶水を排出するブロー配管８が接続されている。ブロー配管８にはブロー弁８ａが設けられている。例えば、導電率算出部９により算出された導電率が所定値を超えたときに、ボイラ本体の缶水が濃縮されているとみなし、ブロー弁８ａを開くことにより、ボイラ本体２内の缶水の排出（ブロー）を行うことができる。

制御部１０は、内部にメモリ、タイマ、および演算処理部を含むコンピュータにより実現され、ボイラ１の運転・動作等を制御するものであり、例えば、着火時および停止時の動作、蒸気負荷に応じて燃焼量が異なる複数種類の燃焼段階（例えば、低燃焼段階、中燃焼段階、高燃焼段階など）、給水ポンプ２２の動作（給水制御）を制御する。制御部１０には、送風機３、燃料調整弁２１ａ、ブロー弁８ａ、導電率算出部９、および給水ポンプ２２が電気的に接続されている。

また、制御部１０は、給水制御処理を実行することにより、複数種類の燃焼段階や、降水管７内における水の導電率の変化に基づいて、水管１２内の目標水位を設定する。制御部１０は、水管１２内の水位が設定された目標水位となるように、給水量を制御するための処理を行う。目標水位には、複数種類の燃焼段階毎に定められている基準水位のうち、制御されている燃焼段階に対応する基準水位が設定される。たとえば低燃焼段階においては、目標水位として、低燃基準水位が設定される。中燃焼段階においては、目標水位として、中燃基準水位が設定される。高燃焼段階においては、目標水位として、高燃基準水位が設定される。水位の高さは、図１に示されるように、低燃基準水位＞中燃基準水位＞高燃基準水位となる。なお、複数種類の燃焼段階毎に定められている基準水位は、各燃焼段階に応じた過熱限界水位と乾き度限界水位との間における水位が予め定められている。

また、本実施形態においては、導電率算出部９により算出された導電率に基づいて缶水の排出などの所定の処理を行うものにおいて生じ得る課題を解決するために、低燃焼段階において目標水位として設定され得る水位に、低燃基準水位よりも高い特定水位が定められている。すなわち、導電率算出部により算出された導電率に基づいて所定の処理を行うものにおいては、例えば、燃焼量が低い燃焼段階（例えば、低燃焼段階）では、沸騰が緩やかとなるために沸き上がりによって缶水がセパレータ側に持ち出され難くなり、導電率を算出する対象部位（算出部）に缶水が到達し難くなる。その結果、本体内の缶水の実際の導電率と、導電率算出部により算出される導電率との乖離が大きくなり、適切に所定の処理を行うことができない虞がある。

このような課題を解決するために、本実施形態においては、低燃基準水位よりも高い特定水位を定め、例えば低燃焼段階に一定時間以上継続（連続）して制御されており、かつ、導電率算出部９により算出された導電率に基づいて、降水管７内の水の導電率が変化していないことを条件として、目標水位として特定水位を強制的に設定することにより、缶水がボイラ本体２からセパレータ側に持ち出されやすくなるような給水制御処理を行う。その結果、本体内の缶水の実際の導電率に近い導電率を算出可能（缶水の導電率を極力正確に算出可能）となり、缶水の排出などの所定の処理を適切に行うことができる。なお、特定水位としては、例えば低燃基準水位よりも１０ｍｍ程度高い水位が定められている。以下に、本実施形態における給水制御処理について詳細に説明する。

＜給水制御処理について＞
図２は、給水制御処理の一例を説明するためのフローチャートである。制御部１０は、一定期間（例えば１秒）毎に給水制御処理を開始するものであって、一旦開始された給水制御処理を終了するまで実行する。

ステップＳ０１では、低燃焼段階中であって当該低燃焼段階での稼働時間（連続稼働時間）が一定時間（例えば１時間）に到達しており、かつ、導電率算出部９により算出された導電率に基づいて、降水管７内の水の導電率が所定時間に亘って変化していないか否かを判定する。所定時間は、例えば、一定時間と同じ時間である例について説明する。このため、ステップＳ０１では、低燃焼段階での稼働時間が一定時間以上であり、かつ、導電率が変化してからその後一定時間以上に亘って変化していないか否かが判定されることとなる。ステップＳ０１において、低燃焼段階中であって当該低燃焼段階での稼働時間が一定時間に到達しておらず（例えば、低燃焼段階中であるが一定時間経過していないとき、中・高燃焼段階中であるときなど）、かつ、導電率算出部９により算出される導電率に基づき、降水管７内の水の導電率が所定時間に亘って変化していないと判定されなかったとき（例えば、低燃焼段階中であるが一定時間経過していないか導電率が変化しているとき、中・高燃焼段階中であるときなど）には、ステップＳ０３に移行する。ステップＳ０３では、目標水位として、特定水位が設定されているか否かを判定する。ステップＳ０３において、目標水位として、特定水位が設定されていると判定されなかったとき（例えば、低・中・高燃基準水位のいずれかが設定されているとき）には、ステップＳ０８に移行する。

ステップＳ０８では、負荷（蒸気負荷）に応じて燃焼段階が変化したか否かを判定する。この判定は、目標水位がいずれの水位が設定されている場合であっても（例えば、後述するように特定水位が設定されている場合であっても）行われる。ステップＳ０８において、負荷に応じて燃焼段階が変化したと判定されなかったときには、ステップＳ１０において、水管１２内の水位が現在設定されている目標水位となるように給水量（給水ポンプ２２）を制御し、給水制御処理を終了する。これにより、制御されている燃焼段階に応じた基準水位となるように給水制御が行われる。

一方、ステップＳ０８において、負荷に応じて燃焼段階が変化したと判定されたときには、ステップＳ０９において、変化後の燃焼段階に基づいて定められている基準水位を目標水位に設定する。これにより、ステップＳ１０において、変化後の燃焼段階に応じた基準水位となるように給水制御が行われる。

ステップＳ０１に戻り、ステップＳ０１において低燃焼段階での稼働時間が一定時間に到達しており、かつ、導電率算出部９により算出された導電率に基づいて、降水管７内の水の導電率が所定時間に亘って変化していないと判定されたときには、ステップＳ０２Ａに移行し、目標水位として低燃基準水位が設定されているか否かを判定する。ステップＳ０２Ａにおいて、目標水位として低燃基準水位が設定されていると判定されたときには、ステップＳ０２Ｂに移行する。

低燃焼段階での稼働時間が一定時間に到達しており、かつ、導電率算出部９により算出される導電率に基づき、降水管７内の水の導電率が所定時間に亘って変化していないときには、缶水が持ち出されておらず、缶水の実際の導電率と導電率算出部９により算出される導電率との乖離が大きく開いている虞があるため、ステップＳ０２Ｂでは、低燃基準水位よりも高い水位である特定水位を、水管１２内の目標水位に設定し、ステップＳ０８に移行する。このように、ステップＳ０１およびステップＳ０２ＡにおいてＹＥＳと判定されたときには、導電率算出部９により算出される導電率の値（例えば高い値であるか低い値であるかなど）にかかわらず、ステップＳ０２Ｂにおいて強制的に特定水位が設定される。なお、特定水位が設定されると、低燃焼段階での稼働時間および導電率が変化していない時間はリセットされる。また、特定水位が設定された後においても、燃焼段階は低燃焼段階のままで維持される。

ステップＳ０２Ｂを経由した直後のステップＳ０８では、燃焼段階が変化していると判定されず、ステップＳ１０に移行し、水管１２内の水位が特定水位となるように給水制御が行われる。これにより、低燃焼段階であっても、缶水が本体２の外部に持ち出されやすくなり、セパレータ５へ缶水が流入し、本体内の缶水の実際の導電率に近い導電率を算出可能となり、缶水の排出などの所定の処理を適切に行うことができる。また、缶水が濃縮されすぎてしまうことなどを防止することができる。本体２の外部であってセパレータ５に流入した水は、缶水に応じた水の一例である。

特定水位が設定されると、前述したとおり低燃焼段階での稼働時間および導電率が変化していない時間はリセットされるため、ステップＳ０１では、ＮＯと判定され、ステップＳ０３ではＹＥＳと判定され、ステップＳ０４へ移行する。ステップＳ０４では、導電率算出部９により算出された導電率に基づいて、降水管７内の水の導電率が変化（例えば特定水位設定前の導電率と比較して変化）したか否かを判定する。ステップＳ０４では、降水管７内の水の導電率が変化したか否かにより、間接的に缶水が実際にセパレータ５側へ持ち出されたか否かを判定している。ステップＳ０４において、降水管７内の導電率が変化したと判定されたときには、缶水が実際にセパレータ５側へ持ち出されたとみなして、ステップＳ０５において、低燃基準水位を水管１２内の目標水位に設定する。その後、ステップＳ０８に移行し、上述した流れによってステップＳ１０において給水量を制御し、給水制御処理を終了する。このように、導電率算出部９により算出された導電率が変化して、缶水がボイラ本体２の外部に持ち出されたと推測できる場合には、特定水位を目標水位とする設定は解除される。これにより、乾き度の低い蒸気が供給されてしまうことを極力防止できる。

一方、ステップＳ０４において、降水管７内の水の導電率が変化していると判定されなかったときには、ステップＳ０８に移行し、上述した流れによってステップＳ１０において給水量を制御し、給水制御処理を終了する。なお、ステップＳ０８では、特定水位が設定されているときであっても、負荷に応じて燃焼段階が変化したか否かが判定される。このため、特定水位が設定されているときであっても、負荷に応じて中燃焼段階等に変化したときには、ステップＳ０９にて変化後の燃焼段階に応じた基準水位が設定されることにより、特定水位の設定が解除される。

また、ステップＳ０１において、低燃焼段階での稼働時間が一定時間に到達しており、かつ、導電率算出部９により算出された導電率に基づいて、降水管７内の水の導電率が所定時間に亘って変化していないと判定され、かつ、ステップＳ０２Ａにおいて、目標水位として低燃基準水位が設定されていると判定されなかったときには、既に特定水位が設定されているため、そのままステップＳ０８に移行し、上述した流れによってステップＳ１０において給水量を制御し、給水制御処理を終了する。すなわち目標水位として既に特定水位が設定されている場合には、導電率算出部９により算出された導電率が変化するか、もしくは、燃焼段階が変化するまで、目標水位として特定水位が設定された状態が継続する。

本実施形態においては、図２のステップＳ０１、Ｓ０２ＡおよびＳ０２Ｂで示したように、ボイラの燃焼量が低い低燃焼段階での稼働が一定時間以上継続されており、かつ、導電率算出部９により算出された導電率に基づいた降水管７内の水の導電率が所定時間に亘って変化しておらず、缶水がセパレータ５側に持ち出されていない虞がある場合には、導電率算出部９により算出される導電率の値（例えば高い値であるか低い値であるかなど）にかかわらず、水管１２内の目標水位を基準水位よりも高い特定水位に設定する。これにより、缶水がボイラ本体２の外部に持ち出されやすくなる。その結果、例えば実際の缶水の導電率が導電率算出部９により算出（実際の缶水の導電率を極力正確に算出）されやすくなるため、当該導電率に基づいて缶水の排出などの所定の処理を適切に行うことができる。また、缶水が濃縮されすぎてしまうことなどを防止することができる。

また、図２のステップＳ０８およびＳ０９で示したように、特定水位が設定されていたとしても、負荷に応じて低燃焼段階から中燃焼段階あるいは高燃焼段階に変化して、低燃焼段階であるときよりも缶水がボイラ本体２の外部に持ち出されやすくなる場合には、導電率算出部９により算出される導電率の値などにかかわらず、変化後の燃焼段階に基づく基準水位が目標水位に設定されて、特定水位の設定が解除される。これにより、缶水が過度に持ち出されてしまい乾き度の低い蒸気が供給されてしまうことを極力防止できる。

また、図２のステップＳ０４およびＳ０５で示したように、特定水位が設定されているときに、降水管７内の水の導電率に変化があった場合は、特定水位の設定は解除され、低燃焼段階に基づいた基準水位が目標水位に設定される。これにより、缶水がボイラ本体２の外部に持ち出され過ぎてしまい燃焼効率を極端に低下させてしまうことなどを極力防止できる。

本発明は、上記の実施の形態に限られず、種々の変形、応用が可能である。以下、本発明に適用可能な上記の実施の形態の変形例などについて説明する。

上記の実施形態においては、低燃基準水位よりも高い水位として特定水位を定めた例を説明した。しかし、図１に示すように特定水位よりも高い特別水位を、特定水位に加えて定めても良い。例えば、特定水位が設定されている低燃焼段階において、降水管７内の水の導電率が変化せずに、所定時間が経過したことを条件として、目標水位として特別水位を強制的に設定することにより、さらに缶水がボイラ本体２からセパレータ側に持ち出されやすくなるような給水制御処理を行う。なお、特別水位は、例えば特定水位よりもさらに１０ｍｍ程度高い水位が定められている。

図３は、上記の実施形態に加えてさらに特別水位を定めた場合における給水制御処理の一例を説明するためのフローチャートである。なお、上記の実施形態と同じ部分は同一符号で示し説明を繰り返さない。ステップＳ０１において、低燃焼段階中であって当該低燃焼段階での稼働時間が一定時間に到達しておらず、かつ、導電率算出部９により算出される導電率に基づき、降水管７内の水の導電率が所定時間に亘って変化していないと判定されなかったときには、ステップＳ０３Ａに移行する。ステップＳ０３Ａでは、特定水位または特別水位が設定されているか否かを判定する。ステップＳ０３Ａにおいて、目標水位として、特定水位または特別水位が設定されていると判定されなかったときには、ステップＳ０８Ａに移行する。

ステップＳ０８Ａでは、負荷（蒸気負荷）に応じて燃焼段階が変化したか否かを判定する。この判定は、目標水位がいずれの水位が設定されている場合であっても（例えば、特定水位だけでなく特別水位が設定されている場合であっても）行われる。ステップ０８Ａにおいて、負荷に応じて燃焼段階が変化したと判定されなかったときには、ステップＳ１０において給水量を制御し、給水制御処理を終了する。一方ステップＳ０８Ａにおいて、負荷に応じて燃焼段階が変化したと判定されたときには、ステップＳ０９に移行し、ステップＳ１０において給水量を制御し、給水制御処理を終了する。

また、特定水位が既に設定されている場合に、ステップＳ０１において、低燃焼段階中であって当該低燃焼段階での稼働時間が一定時間に到達しており、かつ、導電率算出部９により算出される導電率に基づき、降水管７内の水の導電率が所定時間に亘って変化していないと判定され、ステップＳ０２Ａに移行したときには、目標水位として低燃基準水位が設定されていないと判定されるため、ステップＳ０２Ｃに移行し、特定水位よりも高い水位である特別水位を目標水位として設定する。その後、ステップＳ０８Ａに移行し、上述した流れによってステップＳ１０において、水管１２内の水位が特別水位となるように給水制御が行われ、給水制御処理を終了する。このように、目標水位を特定水位に設定した後においても、低燃焼段階での稼働時間が一定時間に到達し、かつ、導電率算出部９により算出された導電率が所定時間に亘って変化しておらず（図３では特定水位を設定する条件と同じ条件が成立したとき）、未だに缶水がボイラ本体２の外部に持ち出されていないと推測できる場合には、特定水位よりも高い水位である特別水位が設定される。これにより、より確実に缶水がボイラ本体２の外部に持ち出されやすくなる。その結果、導電率算出部９により実際の缶水の導電率が算出されやすくなり、缶水が濃縮されすぎてしまうことを防ぐことができる。なお、特別水位が設定されると、低燃焼段階での稼働時間および導電率が変化していない時間はリセットされる。また、特別水位が設定された後においても、燃焼段階は低燃焼段階のままで維持される。

一方、ステップＳ０３Ａにおいて、目標水位として、特定水位又は、特別水位が設定されていると判定されたときには、ステップＳ０４に移行する。ステップＳ０４において、降水管７内の水の導電率が変化していると判定されなかったときには、ステップＳ０８Ａに移行し、上述した流れによってステップＳ１０において給水量を制御し、給水制御処理を終了する。すなわち、目標水位として既に特別水位が設定されている場合には、導電率算出部９により算出された導電率が変化するか、もしくは、燃焼段階が変化するまで、目標水位として特別水位が設定された状態が継続する。

一方、ステップＳ０４において、降水管７内の水の導電率が変化していると判定されたときには、ステップＳ０５Ａに移行する。ステップＳ０５Ａでは、目標水位として特定水位が設定されているか否かを判定する。ステップＳ０５Ａにおいて、目標水位として特定水位が設定されていると判定されなかったとき、すなわち目標水位として特別水位が設定されている場合には、Ｓ０５Ｃに移行し、特定水位を水管１２内の目標水位に設定する。その後ステップＳ０８Ａに移行し、上述した流れによってステップＳ１０において給水量を制御し、給水制御処理を終了する。

また、ステップＳ０５Ａにおいて、目標水位として特定水位が設定されていると判定されたときには、Ｓ０５Ｂに移行し、低燃基準水位が目標水位に設定され、ステップＳ０８Ａに移行し、上述した流れによってステップＳ１０において給水量を制御し、給水制御処理を終了する。このように、特別水位が設定されているときにステップＳ０４にて導電率が変化したと判定されたときであっても、まずは、特定水位が設定され、当該特定水位が設定されてからさらに導電率が変化したときに低燃基準水位が設定されるように、導電率の変化に応じて段階的に低い水位が設定される。しかし、これに限らず、特別水位が設定されているときに、ステップＳ０４において導電率が変化したと判定されれば、段階を経ず低燃基準水位が設定されるようにしてもよい。

なお、ステップＳ０８Ａでは、特別水位等が設定されているときであっても、負荷に応じて中燃焼段階等に変化したときには、ステップＳ０９にて変化後の燃焼段階に応じた基準水位が設定されることにより、特別水位等の設定が解除される。

上記の実施形態においては、特定水位等を設定するための条件のうちの（Ｓ０１）、降水管７内の水の導電率が変化していない所定時間が、低燃焼段階での稼働時間である一定時間と同じである場合について例示した。しかし、特定水位等を設定するための条件のうちの降水管７内の水の導電率が変化していない所定時間は、低燃焼段階での稼働時間である一定時間と異なるものでもよい。例えば、条件成立と判断される降水管７内の水の導電率が変化していない所定時間が、低燃焼段階での稼働時間についての一定時間（１時間）よりも短い時間が定められているものでもよい。この場合、例えば低燃焼段階への移行初期段階には降水管７内の水の導電率が変化していたが、低燃焼段階の稼働時間が一定時間経過しているときであって直近の所定時間（例えば、１０分）に亘り、降水管７内の水の導電率が変化していない場合に特定水位等を設定するための条件が成立するものであってもよい。

また、特定水位を設定するための条件のうちの低燃焼段階での稼働時間である一定時間と、特別水位を設定するための条件のうちの低燃焼段階での稼働時間である一定時間とは、同じ時間である例について説明したが、これに限らず、双方異なる時間が定められているものであってもよい。例えば、特別水位を設定するための条件のうちの低燃焼段階での稼働時間である一定時間は、目標水位を特定水位に設定してから、通常の環境下であれば、水管１２内の水位が特定水位に到達し、さらに缶水が外部に持ち出されるまでに要する平均的な時間よりも長い時間としての一定時間（１時間）よりも短い時間が定められているものであってもよい。

さらに、前述のステップＳ０１における一定時間と同様に、特定水位を設定するための条件のうちの降水管７内の水の導電率が変化していない所定時間と、特別水位を設定するための条件のうちの降水管７内の水の導電率が変化していない所定時間とは、同じ時間である例について説明したが、これに限らず、双方異なる時間が定められているものであってもよく、例えば、特別水位を設定するための条件のうちの降水管７内の水の導電率が変化していない所定時間は、特定水位を設定するための条件のうちの降水管７内の水の導電率が変化していない所定時間よりも短い時間が定められているものであってもよい。

上記実施の形態においては、特定水位等を設定するための条件が成立することにより基準水位よりも高い水位を設定し得る「燃焼量が所定量以下の所定の燃焼段階」として、図２のステップＳ０１で示すように、燃焼量が最も低い「低燃焼段階」を例示したが、缶水の沸騰が緩慢であるために缶水が例えばセパレータ５に流入しにくい状態となる燃焼量以下であればこれに限らず、例えば「低燃焼段階」および「中燃焼段階」としてもよい。この場合、中燃焼段階での稼働時間が一定時間以上に到達しかつ導電率が変化していないときには、ステップＳ０２Ｂにおいて、中燃基準水位よりも高い水位が目標水位に設定される。なお、上記実施の形態においては、「燃焼量が所定量を超える燃焼段階」として「中燃焼段階」および「高燃焼段階」を例示したが、前述のように「燃焼量が所定量以下の所定の燃焼段階」が「低燃焼段階」および「中燃焼段階」となる場合、「燃焼量が所定量を超える燃焼段階」は「高燃焼段階」となる。

上記実施の形態においては、ボイラ装置１が、低燃焼段階、中燃焼段階、高燃焼段階、および燃焼停止段階のいずれかに制御可能となるいわゆる四位置制御ボイラにより構成される例について説明した。しかし、ボイラ装置１を構成するボイラは、これに限らず、例えば、四位置制御ボイラに加えて、低燃焼段階、高燃焼段階、および燃焼停止段階のいずれかに制御可能となるいわゆる三位置制御ボイラであってもよい。三位置制御ボイラの場合、燃焼量が所定量以下の燃焼段階を低燃焼段階とし、燃焼量が所定量を超える燃焼段階を高燃焼段階とする。

また、ボイラ装置１を構成するボイラは、例えば、負荷率を１０％～１００％の間で比例的に制御可能となるようなボイラであってもよい。この場合、図２のステップＳ０１における判定基準となる所定量の燃焼量は、例えば、負荷率が２０％となる燃焼量とし、２０％以下での稼働時間が一定時間に到達したときにステップＳ０２Ａに移行されるようにしてもよい。この場合、負荷率が１０％での稼働時間が一定時間以上に到達したとき（かつ導電率が所定時間に亘って変化していないとき）には、ステップＳ０２Ｂに対応する処理として、１０％に基づく基準水位よりも高い水位が目標水位に設定され、負荷率が２０％での稼働時間が一定時間以上に到達したとき（かつ導電率が所定時間に亘って変化していないとき）には、ステップＳ０２Ｂに対応する処理として、２０％に基づく基準水位よりも高い水位が目標水位に設定される。

上記の実施形態における基準水位と特定水位との差、および、特定水位と変形例において説明した特別水位との差は、いずれも１０ｍｍである場合について例示した。しかし、基準水位と特定水位との差、および、特定水位と特別水位の差は、各々、目標水位を高くすることで缶水がボイラ本体２の外部に持ち出されやすくなる水位差であればこれに限らず、例えば５ｍｍ～１５ｍｍの間のいずれかの水位差となるものであってもよい。また、特定水位および特別水位は、いずれも燃焼段階（例えば、低燃焼段階）に応じた乾き度限界水位以下となる水位であってもよく、特定水位のみ乾き度限界水位以下となる水位であり特別水位は乾き度限界水位よりも低くなる水位である一方、特別水位は乾き度限界水位よりも高い水位であってもよい。

上記の実施形態においては、ステップＳ０１における、低燃焼段階での稼働時間が一定時間に到達したか否かを判定する一定時間として、１時間を例示したが、これに限らず、２時間などであってもよい。また、ステップＳ０１における一定時間は、例えば、低燃焼段階において缶水が高濃縮になるまでに要する平均的な時間よりも短い時間であってもよい。また、導電率算出部９により算出される導電率が特定時間（例えば、１時間）に亘って変化しなかった（一定であった）ときに、導電率算出部９の故障の可能性を知らせて点検させるためにアラーム報知する処理を行うボイラにおいては、ステップＳ０１における一定時間が、特定時間よりも短い時間（例えば、５０分など）に定められているものが好ましい。これにより、ステップＳ０１において一定時間に到達したと判定されてステップＳ０２により特定水位が設定されることにより、缶水がボイラ本体２の外部に持ち出されやすくなるために、導電率算出部９が故障していなければ導電率が変化してアラーム報知を回避できる一方、特定水位が設定されても導電率が変化していない場合には導電率算出部９が故障している可能性が高まるため、アラーム報知の正確性を高めることができる。

また、上述した導電率算出部９の故障の可能性を知らせて点検させるためにアラーム報知する処理を行うボイラにおいては、図２における、特定水位が設定されてから予め定められた特定時間（例えば、通常の環境下であれば、水管１２内の水位が特定水位に到達し、さらに缶水が外部に持ち出されるまでに要する平均的な時間よりも長い予め定められた時間）が経過した後においても、導電率算出部９により算出される導電率が変化しなかった場合には、導電率算出部９が故障している可能性があるため、その旨を報知するようにしてもよい。同様に図３の場合においても、特別水位が設定されてから予め定められた特別時間（例えば、通常の環境下であれば、水管１２内の水位が特別水位に到達し、さらに缶水が外部に持ち出されるまでに要する平均的な時間よりも長い予め定められた時間）が経過した後においても、導電率算出部９により算出される導電率が変化しなかった場合には、導電率算出部９が故障している可能性があるため、その旨を報知するようにしてもよい。これにより、ステップＳ０１において一定時間に到達したと判定されて図２におけるステップＳ０２Ｂ、および図３におけるＳ０２Ｃにより特定水位等が設定されることにより、缶水がボイラ本体２の外部に持ち出されやすくなる状況であるにもかかわらず導電率が変化していない場合においてアラーム報知されることにより、適切なタイミングで、導電率算出部９が故障している可能性を示唆できる。

上記の実施形態においては、特定水位を設定するための条件に、導電率算出部９により算出される導電率がいずれの値であるかにかかわらず、導電率が所定時間に亘って変化していないことを含む例について説明したが、これに限らず、所定時間内における導電率の履歴に基づき導電率の変化幅が所定範囲内に限られている（導電率が所定範囲を超えて変化していない）ことなどを含む条件であってもよい。

上記の実施の形態では、図２のステップＳ０４において、降水管７内の水の導電率が変化したか否かを判定する例について説明したが、これに限らず、例えば、降水管７内の水の導電率が所定値（例えば５０Ｓ／ｍ）以上変化したか否かを判定するようにしてもよい。

上記の実施形態においては、図２のステップＳ０１およびＳ０２Ｂなどで示したように、ボイラの燃焼量が低い低燃焼段階での稼働が一定時間以上継続されており、かつ、導電率算出部９により算出された導電率に基づいた降水管７内の水の導電率が所定時間に亘って変化していない場合には、目標水位を基準水位よりも高い水位に設定する例について説明したが、これに限らず、ボイラの燃焼量が低い低燃焼段階での稼働が一定時間以上継続されているときには、降水管７内の水の導電率が変化しているときであっても目標水位を基準水位よりも高い水位に設定するようにしてもよく、また、低燃焼段階において導電率算出部９により算出された導電率に基づいた降水管７内の水の導電率が所定時間に亘って変化していないときには、低燃焼段階での稼働が一定時間以上継続していないときであっても目標水位を基準水位よりも高い水位に設定するようにしてもよい。

上記の実施形態においては、導電率算出部９が備える導電率センサ（抵抗値を検知するセンサー）が、降水管７内に設けられ、降水管７内の水の導電率を算出可能とする場合について例示した。しかし、導電率算出部９が備える導電率センサは、下部ヘッダ１１内に設けられ、下部ヘッダ１１内の水の導電率を算出可能とするものであってもよい。本体２の外部に持ち出されてセパレータ５を介して下部ヘッダ１１内に流入した水は、缶水に応じた水の一例である。この場合、導電率算出部９が備える導電率センサは、例えば、下部ヘッダ１１と降水管７との接続位置に隣接して設けられるものであってもよい。これにより、給水されたばかりの水と降水管７を介した水とが混同され難くなるため、降水管７から下部ヘッダ１１に流入した水の導電率を算出可能となり、その結果、実際の缶水の導電率を極力正確に算出可能となる。

上記の実施の形態では、ボイラ本体２を１台有するボイラ装置１の例について説明した。しかし、本発明は、ボイラ本体を複数台設置した多缶設置システムにも適用することができる。多缶設置システムにおいては、負荷状況に応じて運転台数を制御する台数制御方法が採用される。この台数制御方法では、各ボイラ本体には運転の優先順位があらかじめ設定されており、優先順位の高いボイラ本体が高燃焼段階で運転されている際に、優先順位の低いボイラ本体については低燃焼段階で待機を続けることが生じうる。その場合、前記の低燃焼段階で待機を続けるボイラ本体については、上記の実施の形態で示すように缶水の沸騰が緩慢になるため導電率が精度良く判定できない場合がある。このボイラ本体について、本発明を適用することで、ボイラ本体内における缶水が濃縮されているか否かを精度良く判定することが可能となる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものでないと考えられるべきである。この発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ ボイラ装置
２ ボイラ本体
３ 送風機
４ 連絡管
５ セパレータ
６ 蒸気配管
７ 降水管
８ ブロー配管
８ａ ブロー弁
９ 導電率算出部
１０ 制御部
１１ 下部ヘッダ
１２ 水管
１３ 上部ヘッダ
２０ バーナ
２１ 燃料供給ライン
２１ａ 燃料調整弁
２２ 給水ポンプ
２３ 逆止弁
２４ 給水配管

Claims (3)

1. 燃料を燃焼させることにより、缶水を加熱して蒸気を生成する本体と、
   燃焼量が異なる複数の燃焼段階のうちのいずれかに制御する燃焼段階制御部と、
   前記缶水の水位が前記燃焼段階制御部により制御されている燃焼段階に基づいて定められている基準水位となるように、前記本体へ供給する給水量を制御する給水制御部と、
   前記缶水に応じた水の導電率を算出可能とする導電率算出部とを備え、
   前記給水制御部は、前記複数の燃焼段階のうち燃焼量が所定量以下の所定の燃焼段階に一定時間以上継続して制御されており、かつ、前記導電率算出部により算出された導電率が変化していない場合に、前記缶水の水位を当該所定の燃焼段階に基づいて定められている基準水位よりも高い水位とする上乗水位制御を行う、ボイラ。
2. 前記給水制御部は、前記燃焼段階制御部によって燃焼量が前記所定量を超える燃焼段階に制御される場合、上乗水位制御を解除する、請求項１に記載のボイラ。
3. 前記給水制御部は、前記導電率算出部により算出された導電率が変化する場合、上乗水位制御を解除する、請求項１または請求項２に記載のボイラ。
   
   

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