JPH04343030A - 比較電極を用いた水位検出法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、水質，水温その他の
変動要素に関係なく、常に正確な水位を検出することが
可能な水位検出法に関するものである。この発明の検出
法は、ボイラーの缶内水位のように、温度や圧力の影響
を受ける水面のレベル検出器の外、各種の水面計に対し
て適用することができる。

【０００２】

【従来の技術】ボイラー、特に貫流式ボイラーにおいて
は、缶内水位が適正レベルに保たれていないと、水管の
局部過熱や破損を招いたり、発生蒸気の乾き度を悪下さ
せる等のトラブルを生じ易く、長期間に亙って良質の蒸
気を供給することができない。

【０００３】このため、缶体内部の水管に連通している
水面検出器に複数の（通常、１〜３本の）電極棒を内装
し、缶水のレベルをそれら電極棒で段階的に検出して制
御することが一般的に行われている。この場合の電極棒
は、各々の先端（検出点）が異なる高さ位置を占めるよ
うに設置されていて、給水ポンプ或いはバーナーのＯＮ
−ＯＦＦ作動点を任意に調整することができるようにな
っている。つまり、所定の高さの電極棒に対して缶水が
接触することによって、その電極棒と接地電極との間で
缶水を通して通電回路が形成され（ＯＮ状態）、同一回
路内に組み込まれているバーナー或いは給水ポンプが適
宜運転される訳である。

【０００４】このように、従来の電極棒による水位検出
方式は、複数の電極棒（検出電極）と接地電極間の各回
路のＯＮ−ＯＦＦ状態、言い換えると、定量的なコンダ
クタンスを検出して、缶水レベルを判定するものである
ため、それを細かく検出しようとするときは、検出点の
個数即ち電極棒を増やすことが必要となる。しかるに、
この方式によっては、いくら電極棒を増やしても、ディ
ジタル値でしか缶水レベルを検出することができない。

【０００５】そこで、一部の分野では、缶水レベルが特
定の電極棒に到達して、関連の通常回路がＯＮ状態にな
って後、水位がさらに上昇し、電極棒表面の通電領域が
高さ方向に増大するのに伴い、通電状態が比例的に変化
することに着目し、そのときのコンダクタンスの実測値
に基づいて、その電極棒先端からの水位高さを判定する
ことが試みられている。このようにすると、１本の電極
棒の使用により、水位の変化をアナログ値で検出するこ
とが可能になるけれども、それには、そのときどきの缶
水の電気伝導度のみならず、電極棒の継年変化によるコ
ンダクタンスの変動、さらには外的要因、例えば水温の
変化等について的確な補正値を付加することが求められ
る。

【０００６】一方、缶水は、様々な不純物を含み、濃縮
度に応じて電気伝導度に変化をきたすだけでなく、ボイ
ラーの運転時において、全ブローや濃縮ブローの操作の
たびに、新しい供給水と全体的又は部分的に入れ代えら
れるものである。このことは、ブロー操作によっても接
地電極と電極棒間のコンダクタンスが変動することを意
味する。

【０００７】従って、前段で述べたような手法を現実に
適用する場合は、ボイラーの運転状況を考慮して、接地
電極と電極棒間のコンダクタンスに関するさらに細かな
補正の作業を加えなければならず、この手法によっては
実際の水位を正確に検出することは困難である。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】この発明は、上述に鑑
みてなされたものであって、比較電極と検出電極の２本
１組とする電極棒の使用により、各種の要因によるコン
ダクタンスの変動を相殺することができる水位検出法を
提供することを目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】より詳細には、この発明
は、長さが異なる２本１組の電極棒及び接地電極と、こ
れらに接続した比較増巾器とを使用し、一方の長寸の電
極棒を比較電極、他方を検出電極、σＡ　を接地電極と
比較電極間のコンダクタンス、σＢ　を同じ接地電極検
出電極間のコンダクタンス、さらにｌＡを比較電極の先
端から測定した現実の水位高さ、ｌＢを同じく検出電極
の先端から測定した現実の水位高さとした場合に、検出
すべき水位ｌＢを、 の関係式により連続的に検出することを特徴とするもの
である。

【００１０】

【実施例】以下、図１に示すこの発明の実施例について
説明する。同図において、（１）　、（２）　は、それ
らを２本１組とする電極棒であり、一方の長寸の電極棒
が比較電極（１）　、他方が検出電極（２）　である。 これらの電極棒（１），（２）　は、同一材料により同
一直径となるように形成してあって、符号（５）　で示
す水面検出器のケーシングに対し、各上端部分（１’）
，（２’）に取り付けた螺子止具（６）　を介して高さ
調節が可能なように、そのケーシングの上壁部分（５ａ
）上に固定している。（３）　は、上記の電極棒（１）
　，（２）　との間で通電回路を形成するための接地電
極を示す。この接地電極は、図示する実施例では、ケー
シング（５）　の内側面に装着した円筒形の導電体で構
成してあり、その上端部のところにケーシング（５）　
外部に突出するアース端子（３’）を備えている。

【００１１】このような形態のケーシングは、図中の仮
想線で示すように、ボイラー本体（Ｘ）　に連結して使
用することを意図したものである。このため、その上下
両端部に設けた連結管（５’），（５”）をボイラー本
体（Ｘ）　の上下のヘッダー部（Ｘ’），（Ｘ”）に対
してそれぞれ連通状態としてあるけれども、それらと切
離して、ケーシング（５）を給水タンクのごとく単独で
使用することもできる。

【００１２】図示の構成においては、接地電極（３）　
に対し通電することにより、ケーシング（５）　内の水
、この例では缶水内部から導いた缶水を媒体として比較
電極（１）　並びに検出電極（２）　と接地電極（３）
　との間に電気的な閉回路が形成されることになる。こ
の場合、各電極間の通電距離（ｄ１），（ｄ２）を同一
にしておくことが肝要で、そうすることにより、下述す
るこの発明の方式（関係式）をより容易に適用すること
ができる。

【００１３】（１０）は、増巾器（１１）と比較器（１
２）とを具備して成る比較増巾手段で、この増巾手段は
、内蔵の増巾器（１１）に比較電極（３）　並びに検出
電極（１）　を接続した状態としてある。（１３）は、
比較増巾手段（１０）から取り出した出力信号にて作動
させるようにした給水ポンプ駆動用リレー、（１５）は
、電源を示す。尚、上記のリレーと並列にバーナー駆動
用リレー（図示していない）を設け、これにより比較増
巾器（１０）の出力信号で給水ポンプ或いはバーナー（
いずれも図示していない）を同期的に制御することも可
能である。

【００１４】この発明は、上述のような装置を使用して
、例えばボイラーの缶水を導入しているケーシング（５
）　内の水位を検出し、アナログ表示することができる
ようにしたものであるが、その検出要領は次式による。 即ち、接地電極（３）　と一方の長寸の比較電極（１）
　間のコンダクタンスをσＡ　とし、同じ接地電極（３
）　と他方の検出電極（１）　間のそれをσＢ　とし、
さらに比較電極（１）　の先端から測定した現実の水位
高さをｌＡ、同じく検出電極（２）　の先端から測定し
た現実の水位高さをｌＢとした場合、まず最初に、σＡ
　を求めると、 σＡ　＝Ｋ．ｌＡ　　…………………■となる。この■
式におけるＫは、缶水の電気伝導度を含んだ比例定数で
ある。同様にして、σＢ　は、検出電極（２）　の材料
、直径が比較電極（１）　と同一であることにより、同
一条件下の定数Ｋを用いて、 σＢ　＝Ｋ．ｌＢ　　…………………■によって与えら
れる。ここで、■式から■式を引けば、σＡ　−σＢ　
＝Ｋ（ｌＡ−ｌＢ） の式が得られる。この■式を■式に代入すれば、の関係
式を得る。

【００１５】上記の式は、前述の説明に明らかなように
、現実の水位レベルを検出電極（２）の先端Ｂを基準と
して表したものである。これに対して、同じ水位レベル
を比較電極（１）　の先端Ａを基準にして表すこともで
きる。その場合の関係式としては、次式が得られる（詳
細な説明は割愛する）。

【００１６】これにより、比較増巾器（１Ｂ）で比較電
極（１）　及び検出電極（２）　を流れる電流の値を測
定し、それぞれのコンダクタンスσＡ　，σＢ　を算出
し、■式の演算すると、検出すべき水位レベルｌＢ（又
はｌＡ）　を算定することができる。このときのｌＡ（
又はｌＢ）　の値は、ケーシング（５）　内部で連続的
に変化する現実の水位と対応する。勿論、ｌＡ−ｌＢは
、比較電極（１）　と検出電極（２）　の長さの差であ
り、ケーシング（５）　に対してそれらの電極（１）　
，（２）　を設置した時点で決定される既知数である。

【００１７】

【発明の効果】この発明は、以上のように、前記ケーシ
ング内の水その他の液体の電気伝導度が変動しても、前
記比較電極と接地電極間のコンダクタンスを測定し、こ
れと比較して前記検出電極と接地電極間のコンダクタン
スを算定することにより、種々の変動要因を相殺して、
現実の水位を検出するようにしたものであるので、水質
や水温、電極棒（検出電極）の継年変化によるコンダク
タンスの変動、或いはボイラーの缶水レベルを検出する
場合において、全ブローや濃縮ブローの各操作に関係な
く、常に正確な水位を検出することができる。しかも、
２本を１組とする電極棒を用い、これらに接続した比較
増巾器を併用するだけの比較的簡単な装置によって種々
の水面レベルをアナログ表示することができ、各種の水
位制御を自動的かつ経済的に実行することができるとい
う多大な使用上の効果を挙げ得るものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明を実施するための装置の実施例を示す
概略的な断面図である。

【符号の説明】

１　　電極棒（比較電極） ２　　電極棒（検出電極） ３　　接地電極

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　長さが異なる２本１組の電極棒（１）
   　，（２）　及び接地電極（３）と、これらに接続した
   比較増巾器（１０）とを使用し、一方の長寸の電極棒を
   比較電極（１）　、他方を検出電極（２）　、σＡ　を
   接地電極（３）　と比較電極（１）　間のコンダクタン
   ス、σＢ　を同じ接地電極（３）　と検出電極（２）　
   間のコンダクタンス、さらにｌＡを比較電極（１）　の
   先端から測定した現実の水位高さ、ｌＢを同じく検出電
   極（２）　の先端から測定した現実の水位高さとした場
   合に、次式により、検出すべき水位ｌＢを連続的に検出
   することを特徴とする比較電極を用いた水位検出法。