JPS6153625B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、例えばボイラとその燃焼系などから
成る液体処理装置において、その燃焼系などの始
動または点火前に液面の状態を確認せしめること
を内容とする液体処理装置に関する。

（従来の技術） ボイラ内に水がないときに、燃料に点火し燃焼
を行うならばボイラは損傷したり、あるいは爆発
などして人命にもかかわる危険を招くおそれがあ
る。自動化されたプロセス、とくに安全な運転が
要求される液体処理プロセスについては、その始
動にあたつてプロセス内の液面位が正常か否かを
確認することはますます重要な必要事項となつて
いる。

（発明が解決しようとする問題点） 一般にボイラなどの水位の検出には通常フロー
ト型スイツチ抵抗型検出プローブあるいはこれに
類する装置が利用される。これらの装置が故障し
た場合実際には液体がないのにもかゝわらず、こ
れがあるかのような誤つた指示をすることがあ
る。また現在は装置の多くが自動化されたプロセ
ス制御、燃焼制御のもとで運転されこの場合には
電子部品を使つた回路装置がますます広く利用さ
れているが、こうした回路装置類もまた非安全な
故障の要因となる。プロセスの始動にあたつてボ
イラを例にとれば燃焼装置の起動前に、水位やシ
ステムの回路系統のチエツクを行う簡便な方法の
必要性はますます高まつている。

（問題点を解決するための手段） 本発明はどのような種類の液体処理システムに
も適用できるものであるが、ここではとくに水を
使用するボイラとその燃焼装置の制御に応用する
例について開示する。本発明はボイラ水位の検出
端部の水位あるいはその検出信号をいつたん見掛
け上ボイラ水位が所定の最低水位以下に低下した
ような状態をつくり次いで再び実際の水位測定状
態にもどすという考え方を導入している。プロセ
スもしくは燃焼装置を起動するにあたつては、毎
回この水位の低下と復帰のサイクルが液面検出器
およびその回路装置によつて正しく確認がなされ
た上で安全に起動が行われる。

本発明の第一の実施例では、ボイラ水タンクと
連通しかつ排水装置を備えた補助タンクを有する
ボイラの安全起動監視システムを開示している。
補助タンクの排水が行われ内部の水位が所定の位
置まで下がると、液面検出器はこれを検知し排水
を停止して水位はもとにもどる。補助タンクの容
量はボイラのタンク容量に比してきわめて小さい
ので排水損失がボイラに与える影響は無視でき
る。しかしこの僅かな排水量で生じた水位の変化
のサイクルは液面検出器により検出され、電気回
路系に組まれたプログラムを動作させて燃焼装置
の起動を可能とする。

本発明の他の実施例では、とくに排水装置を設
けることなく本来構造上で安全度の高い液面検出
器（以下安全型液面検出器と呼ぶ）を使用したボ
イラにおいて、この安全型液面計に接続された増
幅器内の電子回路装置を検出信号のサイクルでチ
エツクして起動する構成が開示されている。安全
型液面検出器としては例えば、特願昭51−117341
（特開昭52−43456、特公昭60−35613）の「液面
計」に開示されているようなものでよい。

本発明にこのような安全型液面検出器を利用し
たときは、水位測定用の補助タンクおよび排水装
置を必要とせずに安全起動監視システムを構成す
ることができる。すなわちこの実施例では測定水
位を上下させる代りに電気回路の一部を開成また
は閉成することでこれをシユミレートし、これに
よつて後段の増幅回路系のチエツタを可能として
いる。

（実施例） 以下本発明の実施例について図面を用いて詳細
に説明する。

第１図と第１ａ図とで一つの液体処理システム
が示される。

第１図では液体処理装置としてボイラタンク１
０、水１１および定常水位１２が示されている。
ボイラタンク１０は、その構成の一部に補助タン
ク１４をもち、また電気式排水装置１６が作動し
たとき、ボイラタンク１０からの流出流量を制限
するためのオリフイス１５が設けられている。電
気式排水装置１６は排水弁１７と、第１ａ図にも
示される導線２０および２１に接続された操作器
１８とから成つている。排水弁１７は水を排出口
２２に排出し、この水は通常のドレイン（図示せ
ず）を通じて処理されるかまたはポンプ（図示せ
ず）を介してボイラタンク１０に戻される。補助
タンク１４の上部には水１１の中に突き出したプ
ローブ２４が、絶縁部材２３を介して取り付けら
れている。プローブ２４は導線２５によつて、ま
た補助タンク１４の外筐は導線２６によつてとも
に液面検出回路部２７に接続されている。このプ
ローブ２４と液体検出回路部２７との組合せは、
ごく普通の抵抗式液面計として多くのボイラ装置
に使用されているものである。

あとでも述べるが、排水弁１７が操作器１８に
よつて開成されると補助タンク１４内の水は急速
に排出される。このとき、排水が速いこととオリ
フイス１５の存在によつてボイラタンク１０に対
しての影響はきわめて小さい。補助タンク１４内
の水位が液位３０（下限水位）まで下つてプロー
ブ２４が水面から離れると、プローブ２４と導線
２６の間にあつた水の存在による導通が絶たれ
る。これに対して液面検出回路部２７が応答し、
操作器１８が排水弁１７を閉じ、水面はふたたび
以前の水位にもどるとともに、プローブ２４と水
と導線２６を結ぶ導通回路がもとのように構成さ
れる。このサイクル動作がどのように行われ利用
されるかを第１ａ図により説明する。

第１ａ図において一対の導線３２および３３に
より電源３１から電力が液体検出回路部２７に供
給される。液体処理装置を起動するときすなわち
ボイラの燃焼装置に点火しようとするときは制御
開閉器３４を閉成する。液面検出回路部２７はリ
レー４０を出力回路にもち、このリレー４０は常
閉接点４１（第１接点）および常開接点４２（第
２接点）を有している。水を介してプローブ２４
と導線２６とが導通したとき液体検出回路部２７
はリレー４０を付勢し、第１ａ図に示すように常
閉接点４１を開に、また、常開接点４２を閉にす
る。リレー５０はスイツチング装置として常開接
点５１および５２のほか常閉接点５３を有し常開
接点５２は燃焼制御装置６２に接続された導線６
０および６１と直列に接続回路を構成している。

こゝで制御開閉器３４を閉成すると常閉接点５
３を介して電気式排水装置１６へ電力が供給さ
れ、電気式排水装置１６は直に動作して排水弁１
７を開き、補助タンク１４から水が排出される。
補助タンクの水面が下限水位３０以下になるとプ
ローブ２４と導線２６の間は導通がない状態とな
つて、液面検出回路２７はリレー４０を消勢す
る。消勢されたリレー４０は常閉接点４１を閉成
し、かつ常開接点４２を開成し、この常閉接点４
１の閉成によつてリレー５０が付勢される。リレ
ー５０は自己保持回路すなわち常開接点５１を閉
成して、付勢状態はその後保持される。また排水
装置１６は常閉接点５３の開成によつて消勢され
排水弁１７を閉じる。一方常開接点５２が閉成
し、そのまゝ保持されるので燃焼制御装置６２を
付勢するための回路が準備されたことになる。

排水弁１７が閉じると補助タンク１４の水位は
上昇し、ふたたびプローブと導線２６の間を導通
させ閉回路が形成されるので液体検出回路２７は
リレー４０を付勢し、これによつて常閉接点４１
（今は常開接点５１と並列に閉成している）を開
成し、また常開接点４２を閉成する。こゝで燃焼
制御装置６２に電力を供給する閉回路が形成さ
れ、ボイラの燃焼装置は正常に運転を始めること
になる。

こゝで明らかなように、燃焼制御装置６２を起
動するためには、補助タンク１４内の水位をいつ
たんプローブ２４の先端より下位に下げたのち、
ふたゝびもとに戻すことによつてリレー４０およ
び５０が各接点をシーケンス動作させ燃焼制御装
置６２への電源回路を形成させることが必要であ
る。もしボイラの始動のときあるいは燃焼中にボ
イラタンク１４内の水の量が不充分であるとき
は、リレー４０は消勢し常開接点４２が開成し燃
焼制御装置への電源回路が開成される。

本実施例ではプロセスの始動のとき、燃焼制御
装置６２の電源回路を閉成するようなシーケンス
動作を常開接点４２および５２とが行うように、
補助タンク内の水を、はじめプローブ２４と導線
２６の間を導通状態としている位置から、プロー
ブ２４の先端より下位の導通が絶たれる位置まで
下げ、ふたたび導通状態になる水位まで上げると
いうサイクル動作をさせることが必要である。

このようにして毎回の起動に際して、装置に必
要な水または液体が存在し正常なレベルにあるこ
とを確認する液体処理装置が得られる。第１図お
よび第１ａ図ではもつとも一般的な液面計を使用
した装置を示したが、本発明は液面計の形式には
とらわれず接点を含む回路装置の動作サイクルと
シーケンスを重要な事項とするものである。接点
はリレー接点として示してあるが、液体の処理動
作を始める前に液体の有無を確認するという本発
明の概念から逸脱することなく第１ａ図に示す回
路素子を半導体スイツチに置き換えることは容易
に可能であり本発明の技術的範囲に含まれるもの
である。

第２図においては他の形式の液面計が示されて
いる。こゝでは第１図と同様な水の入つた補助タ
ンク１４のほかにスイツチ装置７１を動作させる
フロート７０が開示されている。スイツチ装置７
１は第１ａ図の常閉接点４１および常開接点４２
に相当する接点を有し、第１ａ図に示す回路に直
接配線することができる。第２図の導線７２，７
３および７４はそれぞれ第１ａ図における導線７
２、常閉接点４１とリレー５０とを結ぶ導線７３
および常開接点４２と同５２の間の導線７４を示
している。それゆえに第２図に示すようなフロー
ト方式においては、第１ａ図の液面検出回路２７
およびリレー４０を接点を内蔵した簡単なフロー
ト作動型のスイツチ装置７１（第２図）に置き換
えることができる。したがつて常閉接点と常開接
点を有する液面計であればどんな型式のものであ
つても本発明に使用できることは明らかである。

第３図は第１図に示すように補助タンク１４を
設けないで、液面計として安全型液面検出器を使
用した液体処理装置を示している。この種の安全
型液面検出器７５は前述した本出願人による日本
特許出願の明細書に開示されている。この安全型
液面検出器７５は液位の不足を検出でき、さらに
通常液体が存在するとして誤つた出力をする原因
となるような検出素子へのスケール付着等による
検出回路の短絡をも検出でき、かつ、それらの状
態を区別することができるもので、検出器自体安
全性を保ちながらボイラタンク７７内で処理を受
ける液体７６の液面検出を行うことができる。こ
の安全型液面検出装置は検出器７５および増幅器
８４とから成つており導線８０および８１を介し
て第１ａ図と類似する回路の導線３２および３３
を通じて電源３１と接続される。装置の他の部分
に電力を与えるための制御開閉器３４が同様に設
けられる。安全型液面検出器７５の構造は、例え
ば棒状プローブと環状プローブとが一つの絶縁体
を介して同軸上に組みつけたものを他の絶縁体を
介して（金属）タンク７７の上部に取りつける。
各プローブは正常液位のときは棒状プローブが、
また上限の液位のときはさらに環状プローブが液
体７６に接するようにタンク内に突き出ている。
棒状プローブ、環状プローブおよびタンク７７は
それぞれ導線８２，８３および８６に接続され
る。液位が正常のときは、導線８２から８６を通
じて電流が流れこれを入力として増幅器８４はリ
レー９０を付勢する。上限液位によつて導線８３
および８６の間あるいはスケール等の付着によつ
て導線８３と８２あるいは導線８３と８６の間の
抵抗値が減少したときは増幅器８４に対する入力
電流が減少するよう回路が構成されており、その
場合増幅器８４はリレー９０を消勢して安全が保
持されるようになつている。

常開接点８５は導線８２の途中に設けられてい
るが、これは常開接点８５が最初開成状態にある
ことにより、あたかもタンク７７内には低水位の
液体しか存在していないように増幅器８４を判定
動作させるためである。したがつて第３図に示す
構成では測定用に補助タンクや排出装置は取りつ
けられていない。

リレー９０は第１ａ図における液面検出装置の
検出回路２７の出力リレー４０と同様に第３図に
おいて常閉接点４１および常開接点４２を有して
いる。またここでも前と同じく常開接点５１およ
び５２を有するリレー５０があり、さらにリレー
５０は常開接点８５を駆動する。また導線６０お
よび６１は液体処理装置の制御装置９１と接続さ
れており液面が安全なレベルにあることを確認し
て制御装置の起動が行われる。

第３図によつてこの装置の動作を説明すると、
まず制御開閉器３４が開成しているときは接点８
５は開成されており水位は正常のレベル以下であ
るとして、増幅器８４はリレー９０を付勢せず、
常閉接点４１および常開接点４２は第３図に示す
ようにそれぞれ閉成および開成している。次いで
制御開閉器３４を閉じると、常閉接点４１はリレ
ー５０を付勢し、常開接点５１の閉成により自己
保持が行われる。また常開接点５２は閉成する
が、常開接点４２は開成していて制御装置９１に
電力は供給されない。しかし、リレー５０の付勢
によつて常開接点８５が閉成され、この時タンク
７７内の液体が正常なレベルにあれば増幅器８４
はこれを検出してリレー９０を付勢し、常閉接点
４１は開成し、常開接点４２は閉成する。常開接
点５２は既に閉成状態に保持されているので導線
６０および６１を通じて制御装置９１に電力が供
給される。

このように第３図の実施例では、安全型液面検
出器７５は増幅器８４の回路系統をチエツクする
手段として利用されている。すなわち、液体処理
装置の起動に際してははじめ常開接点８５が開成
しており、液体がない状態がシユミレートされ回
路チエツクを行つている。増幅器８４はこの模擬
信号を検出するとリレー５０により常開接点８５
は閉成し、これによつて増幅器８４が正常に動作
していることが確認される。増幅器８４はリレー
９０を励磁し液体処理装置の制御回路９１に電力
を供給する。第３図の構成では処理装置に含まれ
る液体を捨てたり処分してしまう必要がないので
水を対象に使用するのみでなく、その他高価な液
体あるいは取り扱いの困難な液体を処理する装置
にとつては非常に有効なものである。それだけで
なく本実施例では、安全型液面検出器７５に用い
た増幅器８４の起動時チエツクがきわめて簡単に
可能である。

（発明の効果） 本発明によれば、液体処理装置の始動の度に、
予め、処理される液体の液位が正常レベルにある
か否かを所定の動作サイクルで確認した後、例え
ば、燃焼制御装置への給電を行うものであるか
ら、所謂、空焚きなどの危険を避けることができ
る。

以上の如く、本願に於いては、液面あるいは水
位を確認するための新規な実施例が三つ示されて
おり、この動作のもつ機能は各種の装置に応用が
できる。出願人は単に三つの実施例を示したに過
ぎず、本願発明の範囲内で、当業者なら種々変更
可能なことは明らかである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すためのボイラ
および補助タンクの計装図であり、第１ａ図は、
同実施例装置を駆動するための回路接続図であ
る。さらに、第２図は同実施例装置における他の
液面検出器を示す。また、第３図は本発明の他の
実施例装置であつて、安全型液面検出器を用いた
液体処理装置の計装図を示す。 １０……ボイラタンク、１４……補助タンク、
１６……電気式排水装置、２４……プローブ、２
７……液面検出回路、６２……燃焼制御装置、７
０……フロート、７７……ボイラタンク、７５…
…安全型液面検出器、８４……増幅器、９１……
制御装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 液体の処理操作を開始する前に、上記液体の
   液面状態を確認する液体処理装置に於いて、 液面が上記処理操作開始の際に必要とする所定
   レベル以上であるとの指示によつて開成され、以
   下であるとの指示によつて閉成される第１接点
   と、上記所定レベル以上であるとの指示によつて
   閉成され、以下であるとの指示によつて開成され
   る第２接点との少くとも２つの接点を有する液面
   計と、 上記液面が上記所定レベル以下であるとの指示
   によつて上記第１接点が閉成されるとこの第１接
   点を介して付勢され、一旦付勢されるとその状態
   を自己保持し、かつ、上記第２接点に直列接続さ
   れた制御接点を閉成するスイツチング装置とから
   成り、 上記スイツチング装置が付勢された後に、上記
   液面が上記所定レベル以上にあると、上記液面計
   の第２接点が閉成されて上記液体の処理操作を始
   動させることを特徴とする液体処理装置。