JP6136719B2 - ボイラ - Google Patents

Description

本発明は、ボイラに関する。より詳細には、純度の高い水を使用するボイラに関する。

従来より、蒸気を生成するボイラとして、上部ヘッダと下部ヘッダとの間に複数の水管を接続した缶体を備える貫流ボイラが使用されている。貫流ボイラにおいて、缶体内の水位は、缶体と連通する水位検知筒に配置される電極棒により検出される。詳細には、缶体内の水位は、電極棒により検出された電気伝導率に基づいて検出される。

ここで、連続運転により缶体内の水（缶水）が濃縮され、缶水に含まれる不純物の濃度が高くなる場合がある。缶水に含まれる不純物の濃度が高くなると、各水管内におけるスケールの付着が生じる場合がある。そのため、ボイラにおいて、缶水の濃縮度を測定するセンサ等が必要である。

これに対し、水位を検出する電極棒を、水位検出だけでなく、濃縮度（不純物の濃度）測定にも利用するボイラが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００３−１３０３０７号公報

しかし、特許文献１のボイラにおいて、純度の高い水が使用される場合、電極棒では、不純物の濃度が高くなったことを検出することはできるが、不純物が低濃度である通常運転時における水位の検出が難しくなる場合がある。
ここで、例えば、缶体内における下限水位が検出されない場合、ボイラの破損等が生じる可能性もある。
また、コストやメンテナンスの点から、純度の高い水が使用された場合でも、缶体内における水の濃縮度及び水位の検出には、電極棒が使用されることが好ましい。
上述より、純度の高い水を使用する場合であっても、電極棒を利用して缶体内における水の濃縮度及び水位を検出することが可能なボイラが望まれていた。

本発明は、純度の高い水を使用する場合であっても、電極棒を利用して缶体内における水の濃縮度及び水位を検出することが可能なボイラを提供することを目的とする。

本発明は、筐体と、前記筐体の内部に配置され蒸気を発生させる複数の水管と、前記複数の水管における下端に連結され、前記複数の水管に水を供給する下部ヘッダと、前記複数の水管における上端に連結され、前記複数の水管において発生した蒸気が集められる上部ヘッダと、を有する缶体と、前記上部ヘッダに集められた蒸気を気水分離するセパレータと、前記上部ヘッダと前記セパレータとを連通させると共に、前記上部ヘッダに集められた蒸気を前記セパレータに導入する蒸気導入ラインと、前記セパレータと前記下部ヘッダとを連通させると共に、前記セパレータで分離された水を前記下部ヘッダに供給可能な降水ラインと、前記降水ラインにおける第１位置に配置され、水の濃縮度を検出するために電気伝導率を検出する第１電極棒と、前記降水ラインにおける第２位置に配置され、水位を検出するために電気伝導率を検出する電極棒であって、前記第１電極棒よりも高い感度で電気伝導率を検出可能な第２電極棒と、を備えるボイラに関する。

また、ボイラは、前記缶体と水平方向に並んで配置され、前記複数の水管内の水位を検出する水位検出装置であって、密閉状の収容部と、前記上部ヘッダと前記収容部とを連通させる第１連通ラインと、前記下部ヘッダと前記収容部とを連通させる第２連通ラインと、前記収容部に収容され、水位を検出するために電気伝導率を検出する複数の第３電極棒と、を有する運転用水位検出装置を更に備え、前記第２電極棒は、前記複数の第３電極棒における下端よりも下方に配置されることが好ましい。

また、ボイラは、前記缶体における内部の水を排出させる排出部と、前記下部ヘッダに水を供給する給水部であって、前記降水ラインにおける前記第１位置及び前記第２位置よりも下流側に連結される供給水ラインを有する給水部と、前記第１電極棒により検出された電気伝導率に基づいて、水の濃縮度を検出する濃縮度検出部と、前記第２電極棒により検出された電気伝導率に基づいて、水位を検出する水位検出部と、前記濃縮度検出部により検出された濃縮度が所定の濃縮度以上であると判定した場合、前記缶体における内部の水の排出を開始するよう前記排出部を制御し、前記水位検出部により検出された水位が所定水位よりも下方にあると判定した場合、前記缶体における内部の水の排出を終了させるよう前記排出部を制御すると共に、前記缶体の内部に水を供給するよう前記給水部を制御する制御部と、を備えることが好ましい。

本発明によれば、純度の高い水を使用する場合であっても、電極棒を利用して缶体内における水の濃縮度及び水位を検出することが可能なボイラを提供することができる。

本発明のボイラの一実施形態を模式的に示す図である。 本実施形態のボイラにおける動作の一例を説明するフローチャートである。

以下、本発明のボイラの好ましい一実施形態について図面を参照しながら説明する。図１は、本発明のボイラの一実施形態を模式的に示す図である。
本実施形態のボイラ１は、水を加熱して蒸気を生成する蒸気ボイラである。また、本実施形態のボイラ１は、純水を使用する蒸気ボイラである。

図１に示すように、ボイラ１は、缶体２０と、セパレータ５と、蒸気ヘッダ１０と、を備える。

図１に示すように、缶体２０は、ボイラ筐体２１（筐体）と、複数の水管２２と、下部ヘッダ２３と、上部ヘッダ２４と、燃焼室２５と、バーナ２６と、を備える。

ボイラ筐体２１は、缶体２０の外形を構成する。ボイラ筐体２１は、内部に複数の水管２２を収容する。ボイラ筐体２１は、下部ヘッダ２３及び上部ヘッダ２４を内部又は該ボイラ筐体２１の一部として収容する。ボイラ筐体２１は、内部に燃焼室２５を有する。

複数の水管２２は、ボイラ筐体２１の内部に上下方向に延びて配置される。
複数の水管２２は、蒸気を発生させる。複数の水管２２には、下部ヘッダ２３から水が供給される。複数の水管２２は、バーナ２６の燃焼により加熱されることで、蒸気を発生させる。発生した蒸気は、上部ヘッダ２４へ集められる。

下部ヘッダ２３は、ボイラ筐体２１の下部に配置される。下部ヘッダ２３には、複数の水管２２の下端部が接続される。下部ヘッダ２３は、複数の水管２２に水を供給する。
上部ヘッダ２４は、ボイラ筐体２１の上部に配置される。上部ヘッダ２４には、複数の水管２２の上端部が接続される。上部ヘッダ２４には、複数の水管２２において発生した蒸気が集められる。

燃焼室２５は、ボイラ筐体２１の内部であって、複数の水管２２に囲まれた空間により構成される。
バーナ２６は、燃料を燃焼させることによりボイラ筐体２１の内部を加熱する。バーナ２６は、燃料噴射ノズル及び空気供給ノズル（いずれも図示せず）を含んで構成される。バーナ２６は、燃料噴射ノズルから燃料をボイラ筐体２１の燃焼室２５に向けて噴射すると共に、空気供給ノズルから空気をボイラ筐体２１の燃焼室２５に供給して、燃料を燃焼させる。

セパレータ５は、上部ヘッダ２４に集められた蒸気を気水分離する装置である。セパレータ５は、上部ヘッダ２４から蒸気導入ラインＬ４を介して導入された蒸気ＳＭ１を、乾き蒸気ＳＭ２と水分（以下「分離水Ｗ４」ともいう）とに分離する装置である。
セパレータ５により分離された分離水Ｗ４は、後述する降水ラインＬ６を介して缶体２０に供給される（戻る）。セパレータ５により分離される分離水Ｗ４は、缶水Ｗ２の一部でもある。

蒸気ヘッダ１０は、ボイラ１からの蒸気を集合させて、集合した蒸気ＳＭ３を負荷機器（不図示）に供給する設備である。

また、ボイラ１は、供給水ラインＬ１（給水部の一部）と、燃料供給ラインＬ２と、排出ラインＬ３（排出部の一部）と、蒸気導入ラインＬ４と、蒸気送出ラインＬ５と、降水ラインＬ６と、を備える。本明細書における「ライン」とは、流路、経路、管路等の流体の流通が可能なラインの総称である。

供給水ラインＬ１は、供給水Ｗ１を缶体２０に供給するラインである。供給水ラインＬ１は、供給水Ｗ１を下部ヘッダ２３に供給するラインである。
供給水ラインＬ１は、接続部Ｊ１において、降水ラインＬ６に接続（連結）される。供給水ラインＬ１は、降水ラインＬ６における後述する第１電極棒４１及び第２電極棒４２よりも下流側に接続される。
供給水ラインＬ１は、降水ラインＬ６を介して、供給水Ｗ１を缶体２０に供給させるラインである。

供給水ラインＬ１には、供給源（不図示）側から順に、給水ポンプ４と、給水バルブ９１とが配置される。
給水ポンプ４（給水部の一部）は、供給源（不図示）から供給水Ｗ１（純水）を吸入し、供給水ラインＬ１を流通させて缶体２０に供給する。給水ポンプ４は、供給水Ｗ１を缶体２０に供給するオン状態と、供給しないオフ状態とに状態変化可能に構成される。
給水ポンプ４は、後述する制御部１１０に制御される。給水ポンプ４は、制御部１１０からの指示に基づいて、供給水Ｗ１を缶体２０に供給するオン状態と、供給しないオフ状態とのいずれかに状態変化されるよう構成される。

給水バルブ９１（給水部の一部）は、開閉可能に構成される。具体的には、給水バルブ９１は、供給水Ｗ１（純水）を缶体２０に供給させる開状態と、供給させない閉状態と、に状態変化可能に構成される。
給水バルブ９１は、後述する制御部１１０により制御される。給水バルブ９１は、制御部１１０からの指示に基づいて、開状態と、閉状態とのいずれかに状態変化されるよう構成される。

ここで、本実施形態において、供給水ラインＬ１、給水ポンプ４及び給水バルブ９１は、給水部を構成する。
給水部は、缶体２０の内部に供給水Ｗ１（純水）を供給する供給状態と、供給しない非供給状態とに、状態変化可能に構成される。
供給状態において、給水ポンプ４はオン状態であり、給水バルブ９１は開状態である。また、非供給状態において、給水ポンプ４はオフ状態である、給水バルブ９１は閉状態である。
また、給水部は、後述する制御部１１０により、缶体２０の内部に供給水Ｗ１（純水）を供給する供給状態と、供給しない非供給状態とに、状態変化するよう制御される。

燃料供給ラインＬ２は、バーナ２６により燃焼される燃料Ｆをバーナ２６に供給するラインである。燃料供給ラインＬ２には、燃料供給弁９２が配置される。

排出ラインＬ３（排出部の一部）は、缶体２０における内部の缶水Ｗ２を排出させるラインである。排出ラインＬ３は、缶体２０における底部に接続される。具体的には、排出ラインＬ３は、下部ヘッダ２３に接続される。

排出ラインＬ３には、排出バルブ９７が配置される。
排出バルブ９７（排出部の一部）は、開閉可能に構成される。具体的には、排出バルブ９７は、缶体２０における内部の缶水Ｗ２を排出させる開状態と、排出させない閉状態と、に状態変化可能に構成される。
排出バルブ９７は、後述する制御部１１０により制御される。排出バルブ９７は、制御部１１０からの指示に基づいて、開状態と、閉状態とのいずれかに状態変化されるよう構成される。

ここで、本実施形態において、排出ラインＬ３及び排出バルブ９９は、排出部を構成する。
排出部は、缶体２０における内部の缶水Ｗ２を排出させる排出状態と、排出させない非排出状態とに、状態変化可能に構成される。
排出状態において、排出バルブ９７は開状態である。また、非排出状態において、排出バルブ９７は閉状態である。
排出部は、後述する制御部１１０により、缶体２０における内部の缶水Ｗ２を排出させる排出状態と、排出させない非排出状態とに、状態変化するよう制御される。

蒸気導入ラインＬ４は、生成された蒸気ＳＭ１を、缶体２０から取り出して、セパレータ５に導入させるラインである。蒸気導入ラインＬ４は、上部ヘッダ２４とセパレータ５とを連通させると共に、上部ヘッダ２４に集められた蒸気をセパレータ５に導入するラインである。

蒸気送出ラインＬ５は、セパレータ５により分離された乾き蒸気ＳＭ２を、蒸気ヘッダ１０に向けて送り出すラインである。蒸気送出ラインＬ５には、蒸気弁９５が設けられている。

降水ラインＬ６は、セパレータ５により分離された分離水Ｗ４を、ボイラ筐体２１の下部ヘッダ２３に向けて流下させるラインである。降水ラインＬ６は、セパレータ５と下部ヘッダ２３とを連通させると共に、セパレータ５で分離された分離水Ｗ４を下部ヘッダ２３に供給可能なラインである。また、降水ラインＬ６における下流側の接続部Ｊ１には、上述の通り、供給水ラインＬ１が接続される。
ここで、降水ラインＬ６を流通する分離水Ｗ４は、高濃縮（高濃度）、かつ、高温である。例えば、分離水Ｗ４は、後述する水位検出筒３１の内部の水よりも高濃縮（高濃度）、かつ、高温である。

降水ラインＬ６には、セパレータ５側（上流側）から順に、第２電極棒４２と、第１電極棒４１とが配置される。降水ラインＬ６には、接続部Ｊ１よりも上流側に、第２電極棒４２と、第１電極棒４１とが配置される。

第１電極棒４１は、水の濃縮度を検出するために電気伝導率を検出する。第１電極棒４１は、検出した電気伝導率の情報を後述する濃縮度検出部１０２に出力する。

第１電極棒４１は、接続部Ｊ１よりも上流側であって、第２電極棒４２よりも下流側の第１位置に配置される。
第１電極棒４１は、供給水ラインＬ１からの供給水Ｗ１（純水）が供給される接続部Ｊ１よりも上流に配置される。第１電極棒４１は、純水が混合することで濃縮度（不純物の濃度）が変化（低くなる）するという影響を受けにくい位置に配置される。

第１電極棒４１は、第２電極棒４２よりも垂直方向において下方側に配置される。第１電極棒４１は、後述の下限水位よりも下方に位置するよう配置される。第１電極棒４１は、常時、水面よりも下に位置するよう配置される。

第２電極棒４２は、水位を検出するために電気伝導率を検出する。第２電極棒４２は、第１電極棒４１よりも高い感度で電気伝導率を検出可能な電極棒である。第２電極棒４２は、水の濃縮度が低い状態（不純物の濃度が低い状態）においても水位を検出する必要がある。そのため、第２電極棒４２として、第１電極棒よりも高い感度で電気伝導率を検出可能な電極棒が用いられる。
第２電極棒４２は、検出した電気伝導率の情報を後述する低水位検出部１０３（水位検出部）に出力する。

第２電極棒４２は、鉛直方向において、缶体２０内における下限水位の位置に配置される（第１位置）。本実施形態において、下限水位（低水位）とは、ボイラ１の運転自体における下限の水位である。例えば、水位が下限水位を下回った場合、ボイラ１の稼働は停止される。
第２電極棒４２は、鉛直方向において、後述する高水位電極棒３４及び中水位電極棒３５（第３電極棒）における下端よりも下方に配置される。また、第２電極棒４２は、接続部Ｊ１及び第１電極棒４１よりも上流側に配置される。

第２電極棒４２は、供給水ラインＬ１からの純水が供給される接続部Ｊ１よりも上流に配置される。第２電極棒４２は、純水が混合することで濃縮度（不純物の濃度）が変化（低くなる）するという影響を受けにくい位置に配置される。
第２電極棒４２は、高濃縮（高濃度）、かつ、高温、例えば、後述する水位検出筒３１の内部の水よりも高濃縮（高濃度）、かつ、高温である分離水Ｗ４が供給される位置に配置される。

また、ボイラ１は、運転用水位検出装置３０を備える。
運転用水位検出装置３０は、複数の水管２２内の水位を検出するための装置である。運転用水位検出装置３０は、缶体２０と水平方向に並んで配置される。
運転用水位検出装置３０は、密閉状の水位検出筒３１（収容部）と、上部ヘッダ２４と水位検出筒３１とを連通させる第１連通ライン３２と、下部ヘッダ２３と水位検出筒３１とを連通させる第２連通ライン３３と、水位検出筒３１に収容され、水位を検出するために電気伝導率を検出する高水位電極棒３４及び中水位電極棒３５（複数の第３電極棒、運転用の電極棒）と、を有する。

水位検出筒３１は、両端が封止された略円筒形状に形成されている。水位検出筒３１は、導通可能な金属により形成される。
水位検出筒３１において、上端部には上部ヘッダ２４と水位検出筒３１とを連通させる第１連通ライン３２が接続され、下端部には下部ヘッダ２３と水位検出筒３１とを連通させる第２連通ライン３３が接続される。
水位検出筒３１は、上端部及び下端部が上部ヘッダ２４及び下部ヘッダ２３を介して複数の水管２２と連通することにより、複数の水管２２内の缶水Ｗ２の水位と同じ水位を該水位検出筒３１の内部に実現させる。

高水位電極棒３４（第３電極棒、運転用の電極棒）は、水位検出筒３１に収容される。高水位電極棒３４は、下端が高水位に位置するよう水位検出筒３１における上端部に取り付けられる。本実施形態において、高水位とは、ボイラ１の通常運転時における上限の水位である。例えば、水位が高水位に到達した場合、缶体２０内への水の供給が停止される。
高水位電極棒３４は、水位を検出するために電気伝導率を検出する。高水位電極棒３４は、水位が高水位以上であるかを検出するために電気伝導率を検出する。
高水位電極棒３４は、検出した電気伝導率の情報を、後述する高水位検出部１０４に出力する。

中水位電極棒３５（第３電極棒、運転用の電極棒）は、水位検出筒３１に収容される。中水位電極棒３５は、下端が中水位に位置するよう水位検出筒３１における上端部に取り付けられる。本実施形態において、中水位とは、ボイラ１の通常運転時における下限の水位である。例えば、水位が中水位を下回った場合、缶体２０内への供給水Ｗ１の供給が開始される。
中水位電極棒３５は、水位を検出するために電気伝導率を検出する。中水位電極棒３５は、水位が中水位以上であるかを検出するために電気伝導率を検出する。
中水位電極棒３５は、検出した電気伝導率の情報を、後述する中水位検出部１０５に出力する。

ボイラ１は、濃縮度検出部１０２と、低水位検出部１０３（水位検出部）と、高水位検出部１０４と、中水位検出部１０５と、制御部１１０と、を有する。

濃縮度検出部１０２は、第１電極棒４１により検出された電気伝導率に基づいて、水の濃縮度を検出する。
濃縮度検出部１０２は、第１電極棒４１から出力された電気伝導率の情報に基づいて、分離水Ｗ４の濃縮度（不純物の濃度）を検出する。濃縮度検出部１０２は、例えば、所定間隔ごとに、第１電極棒４１から出力された電気伝導率の情報に基づいて、分離水Ｗ４の濃縮度（不純物の濃度）を検出する。
そして、濃縮度検出部１０２は、濃縮度に関する情報を制御部１１０に出力する。

低水位検出部１０３（水位検出部）は、第２電極棒４２により検出された電気伝導率に基づいて、水位を検出する。
低水位検出部１０３は、第２電極棒４２から出力された電気伝導率の情報に基づいて、分離水Ｗ４の水位が下限水位（低水位）を下回っているかを検出する。低水位検出部１０３は、例えば、所定間隔ごとに、第２電極棒４２から出力された電気伝導率の情報に基づいて、分離水Ｗ４の水位が下限水位を下回っているかを検出する。
そして、低水位検出部１０３は、水位に関する情報を制御部１１０に出力する。

高水位検出部１０４は、高水位電極棒３４により検出された電気伝導率に基づいて、水位を検出する。
高水位検出部１０４は、高水位電極棒３４から出力された電気伝導率の情報に基づいて、水位検出筒３１内の水位が設定された高水位以上であるかを検出する。高水位検出部１０４は、例えば、所定間隔ごとに高水位電極棒３４から出力された電気伝導率の情報に基づいて、水位検出筒３１内の水位が設定された高水位以上であるかを検出する。
そして、高水位検出部１０４は、水位に関する情報を制御部１１０に出力する。

中水位検出部１０５は、中水位電極棒３５により検出された電気伝導率に基づいて、水位を検出する。
中水位検出部１０５は、中水位電極棒３５から出力された電気伝導率の情報に基づいて、水位検出筒３１内の水位が中水位以上であるかを検出する。中水位検出部１０５は、例えば、所定間隔ごとに、中水位電極棒３５から出力された電気伝導率の情報に基づいて、水位検出筒３１内の水位が設定された中水位以上であるかを検出する。
そして、中水位検出部１０５は、水位に関する情報を制御部１１０に出力する。

制御部１１０は、ボイラ１を構成する各部と所定の回線を介して接続され、各部から各種情報を受け付け可能であると共に、各部に対して所定の指示を出力可能に構成される。

例えば、制御部１１０は、高水位検出部１０４、中水位検出部１０５や低水位検出部１０３からの水位に関する情報に基づいて、給水ポンプ４と、給水バルブ９１とを制御する。
具体的には、制御部１１０は、給水ポンプ４がオン状態、給水バルブ９１が開状態（供給部が供給状態）である場合において、高水位検出部１０４からの情報に基づいて、水位が高水位に達したと判定した場合、給水ポンプ４をオフ状態とし、かつ、給水バルブ９１を閉状態（供給部を非供給状態）とするよう給水ポンプ４及び給水バルブ９１を制御する。

また、具体的には、制御部１１０は、中水位検出部１０５からの情報に基づいて、水位が中水位を下回ったと判定した場合、給水ポンプ４をオン状態とし、かつ、給水バルブ９１を開状態（供給部を供給状態）とするよう給水ポンプ４及び給水バルブ９１を制御する。そして、制御部１１０は、所定時間後、再び、給水ポンプ４をオフ状態とし、かつ、給水バルブ９１を閉状態（供給部を非供給状態）とするよう給水ポンプ４及び給水バルブ９１を制御する。

また、具体的には、制御部１１０は、低水位検出部１０３からの情報に基づいて、水位が下限水位（低水位）を下回ったと判定した場合、後述する高濃縮時の調整動作中である場合を除いて、ボイラ１における全部又は一部の動作を停止するよう各部を制御する。

続けて、例えば、制御部１１０は、濃縮度検出部１０２及び低水位検出部１０３からの情報に基づいて、排出バルブ９７（排出部）と、給水ポンプ４及び給水バルブ９１（供給部）と、を制御する。
具体的には、制御部１１０は、濃縮度検出部１０２からの情報に基づいて、水の濃縮度（不純物の濃度）が所定以上であると判定した場合、高濃縮時の調整動作を行わせるよう排出バルブ９７（排出部）と、給水ポンプ４及び給水バルブ９１（供給部）と、を制御する。

詳細には、制御部１１０は、濃縮度検出部１０２により検出された濃縮度が所定の濃縮度以上であると判定した場合、缶体２０における内部の缶水Ｗ２の排出を開始するよう排出部を制御する。具体的には、制御部１１０は、開状態に状態変化させるよう排出バルブ９７を制御する。そして、制御部１１０は、缶体２０における内部の缶水Ｗ２の排出を開始するよう排出部を制御している状態において、低水位検出部１０３により検出された水位が下限水位（所定水位）よりも下方にあると判定した場合、缶体２０における内部の缶水Ｗ２の排出を終了させるよう排出部を制御すると共に、缶体２０の内部に供給水Ｗ１を供給するよう給水部を制御する。
具体的には、制御部１１０は、開状態に状態変化させるよう排出バルブ９７を制御している状態において、低水位検出部１０３からの情報に基づいて、水位が下限水位を下回っていると判定した場合、まず、開状態から開状態に状態変化させるよう排出バルブ９７を制御する。更に、制御部１１０は、給水ポンプ４をオン状態とし、かつ、給水バルブ９１を開状態（供給部を供給状態）とするよう給水ポンプ４及び給水バルブ９１を制御する。そして、制御部１１０は、所定時間後、再び、給水ポンプ４をオフ状態とし、かつ、給水バルブ９１を閉状態（供給部を非供給状態）とするよう給水ポンプ４及び給水バルブ９１を制御する。

続けて、図１を参照して、本実施形態のボイラ１の動作について説明する。図１に示すように、まず、給水ポンプ４を作動させることにより、供給源（不図示）に貯留された供給水Ｗ１は、供給水ラインＬ１を通して、ボイラ筐体２１の下部ヘッダ２３に向けて送り出される。そして、供給された供給水Ｗ１は、下部ヘッダ２３において、缶水Ｗ２として貯留される。

次に、燃料供給弁９２を閉状態から開状態に切り替えることで、バーナ２６に燃料を供給する。バーナ２６が着火されることで、バーナ２６は、燃焼を開始する。

下部ヘッダ２３及び各水管２２に貯留された缶水Ｗ２は、水管壁を通してバーナ２６により加熱されながら、各水管２２の内部を上昇していき、その後、蒸気ＳＭ１となる。そして、各水管２２の内部において生成された蒸気ＳＭ１は、上部ヘッダ２４に集められ、蒸気導入ラインＬ４を介して、セパレータ５に導入される。

セパレータ５に導入された蒸気ＳＭ１は、乾き蒸気ＳＭ２と分離水Ｗ４とに分離される。セパレータ５で分離された乾き蒸気ＳＭ２は、蒸気弁９５を閉状態から開状態に切り替えておくことにより、蒸気送出ラインＬ５を通じて、蒸気ヘッダ１０において集合される。セパレータ５で分離された分離水Ｗ４は、降水ラインＬ６を通じて下部ヘッダ２３に戻される。

続けて、本実施形態のボイラ１における高濃縮時の調整動作について説明する。図２は、本実施形態のボイラにおける動作の一例を説明するフローチャートである。
まず、ステップＳＴ１において、濃縮度検出部１０２は、第１電極棒４１からの電気伝導率の情報に基づいて、濃縮度（不純物の濃度）を検出する。ここで、第１電極棒４１は、高濃縮度（高濃度）かつ高温の分離水Ｗ４に常時接触している。また、第１電極棒４１は、水位が低下しても分離水Ｗ４の水位よりも上に位置することはない。また、第１電極棒４１は、降水ラインＬ６における供給水ラインＬ１が接続する接続部Ｊ１よりも上流に配置される。上述より、濃縮度検出部１０２は、濃縮された水の電気伝導率を好適に検出する。

続けて、ステップＳＴ２において、制御部１１０は、濃縮度検出部１０２からの情報に基づいて、水の濃縮度が所定の濃縮度以上であるか否かを判定する。制御部１１０は、水の濃縮度が所定の濃縮度以上であると判定した場合（ＳＴ２、ＹＥＳ）、処理をステップＳＴ３に進める。また、制御部１１０は、水の濃縮度が所定の濃縮度以上ではないと判定した場合（ＳＴ２、ＮＯ）、処理を終了させる。

続けて、ステップＳＴ３において、制御部１１０は、排出状態となるよう排出部を制御する。具体的には、制御部１１０は、開状態となるよう排出バルブ９７を制御する。これにより、缶体２０内部の缶水Ｗ２の排出が開始される。

続けて、ステップＳＴ４において、制御部１１０は、低水位検出部１０３からの情報に基づいて、水位が下限水位よりも下であるかを判定する。
ここで、第２電極棒４２は、高濃縮度（高濃度）かつ高温の分離水Ｗ４に常時接触している。また、第２電極棒４２は、降水ラインＬ６における供給水ラインＬ１が接続する接続部Ｊ１よりも上流に配置される。上述より、低水位検出部１０３は、濃縮度が低い場合においても（長時間連続運転されていない状態でも）水の電気伝導率を検出可能である。

制御部１１０は、開状態となるよう排出バルブ９７を制御している状態において、水位が下限水位よりも下であると判定した場合（ステップＳＴ４、ＹＥＳ）、処理をステップＳＴ５に進める。

また、制御部１１０は、開状態となるよう排出バルブ９７を制御している状態において、水位が下限水位よりも下ではない判定した場合（ステップＳＴ４、ＮＯ）、処理をステップＳＴ４の前に戻す。そして、制御部１１０は、所定時間後（所定間隔で）、低水位検出部１０３より受け付けた情報に基づいて、水位が下限水位よりも下であるかを判定する。

続けて、ステップＳＴ５において、制御部１１０は、排出状態から非排出状態に状態変化させるよう排出部を制御する。具体的には、制御部１１０は、開状態から閉状態となるよう排出バルブ９７を制御する。これにより、缶体２０内部の缶水Ｗ２の排出が停止される。

続けて、ステップＳＴ６において、制御部１１０は、供給状態となるよう供給部を制御する。具体的には、制御部１１０は、給水ポンプ４がオン状態、かつ、給水バルブ９１が開状態となるよう給水ポンプ４及び給水バルブ９１を制御する。そして、制御部１１０は、所定時間後（例えば、Ｔ秒後）、再び、給水ポンプ４がオフ状態、かつ、給水バルブ９１が閉状態となるよう給水ポンプ４及び給水バルブ９１を制御する。ここで、所定時間（例えば、Ｔ秒）として、水位が下限水位から十分に上昇（例えば、中水位より上まで上昇）するのに十分な供給水Ｗ１が供給されるために必要な時間を設定できる。
そして、制御部１１０は、処理を終了する。

以上説明したように、本実施形態のボイラ１によれば、例えば、次の効果が奏される。
本実施形態において、ボイラ１は、降水ラインＬ６における第１位置に配置され、水の濃縮度を検出するために電気伝導率を検出する第１電極棒４１と、降水ラインＬ６における第２位置に配置され、水位を検出するために電気伝導率を検出する電極棒であって、第１電極棒４１よりも高い感度で電気伝導率を検出可能な第２電極棒４２と、を備える。
そして、本実施形態において、第２位置は下限水位であり、第１位置は下限水位（第２位置）よりも下方の位置である。

これにより、第１電極棒４１は、高濃縮度（高濃度）かつ高温の分離水Ｗ４に常時接触している。また、第１電極棒４１は、水位が低下しても分離水Ｗ４の水位よりも上に位置することはない。また、これにより、ボイラ１は、好適に濃縮された水の電気伝導率を検出する。また、これにより、ボイラ１は、水管（ライン）内にスケールが付着すること等を抑制できる。

また、第２電極棒４２は、第１電極棒４１よりも高い感度で電気伝導率を検出可能である。これにより、ボイラ１は、濃縮度が低い場合においても（長時間連続運転されていない状態でも）水の電気伝導率を検出可能である。
また、第２電極棒４２は、高濃縮度（高濃度）かつ高温の分離水Ｗ４に常時接触している。これにより、ボイラ１は、濃縮度が低い場合においても（長時間連続運転されていない状態でも）水の電気伝導率を検出可能である。また、これにより、ボイラ１は、下限水位を好適に検出するので、缶体２０の破損等を抑制できる。

また、本実施形態によれば、純度の高い水（例えば、純水）を使用した場合であっても、電極棒を利用して缶体内における水の濃縮度及び水位を検出することが可能なボイラを提供することができる。

また、本実施形態において、供給水ラインＬ１は、降水ラインにおける第１位置及び第２位置よりも下流側に接続（連結）される。
第１電極棒４１は、降水ラインＬ６における供給水ラインＬ１が接続する接続部Ｊ１よりも上流に配置される。第１電極棒４１は、純水が混合することで濃縮度（不純物の濃度）が変化（低くなる）するという影響を受けにくい位置に配置される。これにより、ボイラ１は、好適に濃縮された水の電気伝導率を検出する。また、これにより、ボイラ１は、水管（ライン）内にスケールが付着すること等を抑制できる。

また、第２電極棒４２は、降水ラインＬ６における供給水ラインＬ１が接続する接続部Ｊ１よりも上流に配置される。第２電極棒４２は、純水が混合することで濃縮度（不純物の濃度）が変化（低くなる）するという影響を受けにくい位置に配置される。これにより、ボイラ１は、濃縮度が低い場合においても（長時間連続運転されていない状態でも）水の電気伝導率を検出可能である。また、これにより、ボイラ１は、下限水位を好適に検出するので、缶体２０の破損等を抑制できる。

また、本実施形態によれば、下限水位（低水位）を検出するための第２電極棒４２は、水位検出筒３１ではなく降水ラインＬ６に配置されている。これにより、ボイラ１は、水位検出筒３１を小型化可能である。これにより、ボイラ１は、小型化可能である。

以上、本発明のボイラの好ましい一実施形態について説明したが、本発明は、上述した実施形態に制限されるものではなく、適宜変更が可能である。

例えば、本実施形態において、供給水ラインＬ１は、降水ラインＬ６に接続されているが、これに限定されず、缶体２０に直接接続されていてもよい。

また、本実施形態において、第１電極棒４１は第２電極棒４２の下方に配置されているが、これに限定されず、第２電極棒４２の上方に配置されてもよく、第２電極棒４２と並んで配置されてもよい。

１ ボイラ
４ 給水ポンプ
５ セパレータ
２０ 缶体
２１ ボイラ筐体
２２ 水管
２３ 下部ヘッダ
２４ 上部ヘッダ
３０ 運転用水位検知装置
３１ 水位検出筒
３２ 第１連通ライン
３３ 第２連通ライン
３４ 高水位電極棒
３５ 中水位電極棒
４１ 第１電極棒
４２ 第２電極棒
９１ 給水バルブ
９７ 排出バルブ
１０２ 濃縮度検出部
１０３ 低水位検出部
１０４ 高水位検出部
１０５ 中水位検出部
１１０ 制御部
Ｌ１ 供給水ライン
Ｌ３ 排出ライン
Ｌ６ 降水ライン

Claims (3)

1. 筐体と、
   前記筐体の内部に配置され蒸気を発生させる複数の水管と、
   前記複数の水管における下端に連結され、前記複数の水管に水を供給する下部ヘッダと、
   前記複数の水管における上端に連結され、前記複数の水管において発生した蒸気が集められる上部ヘッダと、を有する缶体と、
   前記上部ヘッダに集められた蒸気を気水分離するセパレータと、
   前記上部ヘッダと前記セパレータとを連通させると共に、前記上部ヘッダに集められた蒸気を前記セパレータに導入する蒸気導入ラインと、
   前記セパレータと前記下部ヘッダとを連通させると共に、前記セパレータで分離された水を前記下部ヘッダに供給可能な降水ラインと、
   前記降水ラインにおける第１位置に配置され、水の濃縮度を検出するために電気伝導率を検出する第１電極棒と、
   前記降水ラインにおける第２位置に配置され、水位を検出するために電気伝導率を検出する電極棒であって、前記第１電極棒よりも高い感度で電気伝導率を検出可能な第２電極棒と、を備えるボイラ。
2. 前記缶体と水平方向に並んで配置され、前記複数の水管内の水位を検出する水位検出装置であって、
   密閉状の収容部と、
   前記上部ヘッダと前記収容部とを連通させる第１連通ラインと、
   前記下部ヘッダと前記収容部とを連通させる第２連通ラインと、
   前記収容部に収容され、水位を検出するために電気伝導率を検出する複数の第３電極棒と、を有する運転用水位検出装置を更に備え、
   前記第２電極棒は、前記複数の第３電極棒における下端よりも下方に配置される請求項１に記載のボイラ。
3. 前記缶体における内部の水を排出させる排出部と、
   前記下部ヘッダに水を供給する給水部であって、前記降水ラインにおける前記第１位置及び前記第２位置よりも下流側に連結される供給水ラインを有する給水部と、
   前記第１電極棒により検出された電気伝導率に基づいて、水の濃縮度を検出する濃縮度検出部と、
   前記第２電極棒により検出された電気伝導率に基づいて、水位を検出する水位検出部と、
   前記濃縮度検出部により検出された濃縮度が所定の濃縮度以上であると判定した場合、前記缶体における内部の水の排出を開始するよう前記排出部を制御し、
   前記水位検出部により検出された水位が所定水位よりも下方にあると判定した場合、前記缶体における内部の水の排出を終了させるよう前記排出部を制御すると共に、前記缶体の内部に水を供給するよう前記給水部を制御する制御部と、を備える請求項１又は２に記載のボイラ。

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