(57)【要約】【課題】燃焼段階数が同じでターンダウン比が異なるボイラでも容易に熱出力を計測すること。【解決手段】ボイラ２に備えられる複数の被計測対象機器７の通電状態から燃焼量の変化を表す状態信号を入力して燃焼量の値を表わす燃焼量信号に変換して出力する信号変換手段５と、信号変換手段５からの燃焼量信号に基づき熱出力を算出する熱出力算出手段６とを備えるボイラの熱出力計測装置であって、信号変換手段５は、状態信号を入力する２以上の入力端子２２と、出力端子２３と、被計測対象機器７毎に各燃焼段階のターンダウン比を任意に設定可能なターンダウン比調整器２４と、状態信号およびターンダウン比信号を入力して設定されたターンダウン比を反映した燃焼量信号を出力端子２３へ出力する信号変換部２５とを備える。【選択図】図１
2014040972.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼量が３段階以上に調整可能なボイラに備えられる複数の被計測対象機器の通電状態を検出して燃焼量の変化を表す状態信号を出力する信号検出部と、前記信号検出部からの状態信号を入力して燃焼量の値を表わす燃焼量信号に変換して出力する信号変換手段と、前記信号変換手段からの燃焼量信号に基づき、熱出力を算出する熱出力算出手段とを備えるボイラの熱出力計測装置であって、
前記信号変換手段は、
前記各信号検出部からの状態信号を入力する２以上の入力端子と、
前記燃焼量信号を出力する出力端子と、
前記被計測対象機器毎に各燃焼段階のターンダウン比を任意に設定可能なターンダウン比調整器と、
前記信号検出部からの状態信号および前記ターンダウン比調整器からのターンダウン比信号を入力して設定されたターンダウン比を反映した前記燃焼量信号を前記出力端子へ出力する信号変換部とを含んで構成される
ことを特徴とするボイラの熱出力計測装置。
【請求項２】
前記ボイラの燃焼量が４段階以上に調整可能とされ、
前記入力端子が３以上であることを特徴とする請求項１に記載のボイラの熱出力計測装置。
【請求項３】
前記燃焼量信号を、燃焼量の変化がパルス周期の変化で表わされるパルス信号と、燃焼量の変化が出力電圧の大きさで表わされるアナログ信号とに選択可能な切換手段を備えたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のボイラの熱出力計測装置。
【請求項４】
前記燃焼量信号が、燃焼量の変化を出力電圧の大きさで表わすアナログ信号であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のボイラの熱出力計測装置。
【請求項５】
前記燃焼量信号が、燃焼量の変化をパルス周期の変化で表すパルス信号であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のボイラの熱出力計測装置。
【請求項６】
前記ターンダウン比調整器が可変抵抗器で構成されることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載のボイラの熱出力計測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、蒸気流量計を用いることなく蒸気量を計測するボイラの蒸気量計測装置などの熱出力計測装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、蒸気流量計を用いることなく蒸気量を計測する簡易蒸気量計測装置は、特許文献１にて知られている。特許文献１の装置は、燃焼量が多段階に調整可能なボイラに備えられ燃焼量の変化を表わす状態信号を計測可能な複数の燃料弁（被計測対象機器）の状態信号を計測する信号検出部と、信号検出部からの信号を入力して燃焼量の値を表わす燃焼量信号に変換して出力するパルス変換器（信号変換手段）と、信号変換手段からの燃焼量信号に基づき、蒸気流量（熱出力）を算出する演算器（熱出力算出手段）とを備えている。
【０００３】
特許文献１の熱出力計測装置は、燃焼段階が停止と低燃と高燃の３段階（３位置）で、高燃焼と低燃焼との燃料流量の比であるターンダウン比が１：０．５に固定されている。しかしながら、既設ボイラの熱出力を計測する場合には、燃焼段階が同じでもターンダウン比が1：０．５ではない場合がある。また、燃焼段階が中燃などを含む燃焼段階数が４以上の場合もある。
【０００４】
こうした場合には、特許文献１の計測装置では熱出力を計測できなくなるか、計測データの解析時に補正計算が必要になったり、プログラムの修正などが必要となったりするため、容易に計測できなくなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３１６８９１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
この発明が解決しようとする主課題は、燃焼段階数が同じでターンダウン比が異なるボイラでも容易に熱出力を計測することである。また、副課題は、燃焼段階数が４（４位置）以上で、ターンダウン比が異なるボイラでも容易に熱出力を計測することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明は、前記課題を解決するためになされたもので、請求項１に記載の発明は、
燃焼量が３段階以上に調整可能なボイラに備えられる複数の被計測対象機器の通電状態を検出して燃焼量の変化を表す状態信号を出力する信号検出部と、前記信号検出部からの状態信号を入力して燃焼量の値を表わす燃焼量信号に変換して出力する信号変換手段と、前記信号変換手段からの燃焼量信号に基づき、熱出力を算出する熱出力算出手段とを備えるボイラの熱出力計測装置であって、
前記信号変換手段は、
前記各信号検出部からの状態信号を入力する２以上の入力端子と、
前記燃焼量信号を出力する出力端子と、
前記被計測対象機器毎に各燃焼段階のターンダウン比を任意に設定可能なターンダウン比調整器と、
前記信号検出部からの状態信号および前記ターンダウン比調整器からのターンダウン比信号を入力して設定されたターンダウン比を反映した前記燃焼量信号を前記出力端子へ出力する信号変換部とを含んで構成される
ことを特徴としている。
【０００８】
請求項１に記載の発明によれば、前記ターンダウン比調整器により前記ボイラの実際のターンダウン比に合わせてターンダウン比を設定することにより、ターンダウン比が異なるボイラでも容易に熱出力を計測することができる。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１において、
前記ボイラの燃焼量が４段階以上に調整可能とされ、前記入力端子が３以上であることを特徴としている。
【００１０】
請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明による効果に加えて、前記ターンダウン比調整器により前記ボイラの実際のターンダウン比に合わせてターンダウン比を設定することにより、燃焼段階数が４（４位置）以上で、ターンダウン比が異なるボイラでも容易に熱出力を計測することができるという効果を奏する。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２において、
前記燃焼量信号を、燃焼量の変化がパルス周期の変化で表わされるパルス信号と、燃焼量の変化が出力電圧の大きさで表わされるアナログ信号とに選択可能な切換手段を備えたことを特徴としている。
【００１２】
請求項３に記載の発明によれば、請求項１または請求項２に記載の発明による効果に加えて、必要に応じて前記信号変換手段を市販のパルス入力型データ記録器（データロガ）または市販のアナログ入力型データ記録器に接続して、これを利用することができるという効果を奏する。
【００１３】
請求項４に記載の発明は、請求項１または請求項２において、
前記燃焼量信号が、燃焼量の変化を出力電圧の大きさで表わすアナログ信号であることを特徴としている。
【００１４】
請求項４に記載の発明によれば、請求項１または請求項２に記載の発明による効果に加えて、前記信号変換手段を市販のアナログ入力型データ記録器に接続して、これを利用することができるという効果を奏する。
【００１５】
請求項５に記載の発明は、請求項１または請求項２において、
前記燃焼量信号が、燃焼量の変化をパルス周期の変化で表すパルス信号であることを特徴としている。
【００１６】
請求項５に記載の発明によれば、請求項１または請求項２に記載の発明による効果に加えて、前記信号変換手段を市販のパルス入力型データ記録器に接続して、これを利用することができるという効果を奏する。
【００１７】
請求項６に記載の発明は、請求項１〜請求項５において、
前記ターンダウン比調整器が可変抵抗器で構成されることを特徴としている。
【００１８】
請求項６に記載の発明によれば、請求項１〜請求項５に記載の発明による効果に加えて、前記可変抵抗器を調整することで前記ターンダウン比調整器のターンダウン比を容易に調整することができるという効果を奏する。
【発明の効果】
【００１９】
この発明によれば、燃焼段階数が３以上のターンダウン比が異なるボイラでも容易に熱
出力を計測することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】この発明を実施した蒸気量計測装置の実施例１の概略構成図である。
【図２】同実施例１の要部の電気的概略構成を模式的に説明する図である。
【図３】同実施例１の要部の機械的概略構成を模式的に説明する平面図である。
【図４】同実施例１の制御プログラムを説明するフローチャート図である。
【図５】この発明を実施した蒸気量計測装置の実施例２の概略構成図である。
【図６】同実施例２の要部の電気的概略構成を模式的に説明する図である。
【図７】この発明を実施した蒸気量計測装置の実施例３の要部の機械的概略構成を模式的に説明する平面図である。
【図８】この発明を実施した蒸気量計測装置の実施例４の要部の電気的概略構成を模式的に説明する図である。
【図９】この発明を実施した蒸気量計測装置の実施例５の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
この発明の実施形態の熱出力計測装置としての蒸気量計測装置は、燃焼量が３段階（３位置）以上に多段階に調整可能なボイラの蒸気の流出路からの熱出力である蒸気量の時間的変動を計測するものである。ボイラは、ガス燃料，液体燃料，固体燃料を燃焼させるボイラを含み、特定の型式のものに限定されない。
【００２２】
そして、この蒸気量計測装置は、ボイラに備えられる複数の被計測対象機器の通電状態を検出して燃焼量の変化を表す状態信号を出力する信号検出部と、信号検出部からの状態信号を入力して燃焼量の値を表わす燃焼量信号に変換して出力する信号変換手段と、信号変換手段からの燃焼量信号に基づき、熱出力を算出する熱出力算出手段とを備えている。「燃焼量の値を表わす」は、燃焼量に比例したと言い換えることができる。
【００２３】
以上の構成は、特許文献１の蒸気量計測装置と同様であるが、この実施の形態の蒸気量計測装置の特徴とするところは、信号変換手段の構成にある。すなわち、この信号変換手段は、各信号検出部からの状態信号を入力する２以上の入力端子と、燃焼量信号を熱出力算出手段へ出力する一つの出力端子と、被計測対象機器毎に各燃焼段階のターンダウン比を任意に設定可能なターンダウン比調整器と、信号検出部からの状態信号および前記ターンダウン比調整器からのターンダウン比信号を入力して設定されたターンダウン比を反映した燃焼量信号を出力端子へ出力する第一信号変換部とを含んで構成されるところにある。
【００２４】
ここで、ボイラは、燃焼量の燃焼段階数が３以上のもの、好ましくは、４以上のものである。また、各被計測対象機器は、燃焼量の各燃焼段階に対応した状態信号を計測可能なもので、燃焼量を段階的に制御する燃料弁または燃料弁の通電を制御するリレーや、段階的な燃焼量を表示する燃焼表示器または表示器の通電を制御するリレーや、燃焼量に対応して開閉する接点などが含まれる。
【００２５】
被計測対象機器を燃料弁とした場合、燃焼量が４段階であると、燃焼量を４段階に制御する燃料弁として、互いに並列接続される第一燃料弁，第二燃料弁，第三燃料弁の３つが必要となる。燃焼量を４段階に制御する形態には、つぎの二つの形態が含まれる。
【００２６】
燃料弁制御の第一の形態は、各燃料弁に燃焼量を対応させるもので、第一燃料弁，第二燃料弁，第三燃料弁をそれぞれ低燃焼用，中燃焼用，高燃焼用とする。そして、低燃焼時には、第一燃料弁のみを開き、他の燃料弁を閉じ、中燃焼時には、第二燃料弁のみを開き、他の燃料弁を閉じ、高燃焼時には、第三燃料弁のみを開き、他の燃料弁を閉じ、燃焼停止時に全ての燃料弁を閉じるように構成する。この場合、各燃料弁を設けた流路における流量が、それぞれ低燃焼用流量，中燃焼流量，高燃焼流量に対応するように設定しておく。
【００２７】
この燃料弁制御の第一の形態および後で説明する第二の形態において、信号検出部により各燃料弁にて計測（検出）される信号は、各燃料弁が通電中かどうかの信号（通電信号）である。信号検出部は、公知のクランプセンサなどの電流検出センサを含んで構成される。そして、信号検出部は、第一燃料弁通電有りの信号を検出して低燃焼であることを表わす状態信号を出力し、第二燃料弁通電有りの信号を検出して中燃焼であることを表わす状態信号を出力し、第三燃料弁通電有りの信号を検出して高燃焼であることを表わす状態信号を出力する。この第一の形態では、各状態信号が各燃焼段階を表わしている。
【００２８】
燃料弁制御の第二の形態は、低燃焼時には、第一燃料弁のみを開き、他の燃料弁を閉じ、中燃焼時には、第二燃料弁および第二燃料弁を開き、第三燃料弁を閉じ、高燃焼時には、全ての燃料弁を開き、燃焼停止時には、全ての燃料弁を閉じるように構成する。この場合、第一燃料弁を設けた流路における流量が低燃焼用流量に対応し，第二燃料弁を設けた流路における流量に第三燃料弁を設けた流路における流量を加えた流量が中燃焼流量に対応し，各燃料弁を設けた流路を流れる流量の合計が高燃焼流量に対応するように設定しておく。
【００２９】
この燃料弁制御の第二の形態においては、各信号検出部からの状態信号が直ちに燃焼段階を表わすものではないので、各信号検出部からの状態信号の組合せ（パターン）により、信号変換手段において燃焼段階（低燃焼，中燃焼，高燃焼）を判定するように構成される。
【００３０】
また、被計測対象機器を燃焼表示器とする場合は、燃料弁制御の第一の形態と同様に、各信号検出部により、状態信号を得る。燃焼表示器は、たとえば燃焼量が４段階の場合、高燃焼中であることを表示する高燃焼表示ランプ，中燃焼中であることを表示する中燃焼表示ランプ，低燃焼中であることを表示する低燃焼表示ランプから構成される。
【００３１】
また、被計測対象機器を燃料電磁弁ではなく、燃焼状態に対応した挙動をもつ（開閉する）任意の接点とする場合につき説明する。この接点は、燃焼量がたとえば４段階の場合、ボイラの制御器が低燃焼，中燃焼，高燃焼を指示すると閉じる（または開く）低燃焼用の接点，中燃焼用の接点，高燃焼用の接点とから構成される。
【００３２】
信号検出部からの状態信号は、信号変換手段の入力端子に入力される。この入力端子は、被測定対象機器の数に対応した数，すなわちボイラの燃焼量の段階数（３以上）から１を引いた数だけ必要となる。たとえば、燃焼段階数が高燃焼、中燃焼，低燃焼，停止の４段階（４位置）のボイラの蒸気量計測に対応するには、（燃焼段階数−１），すなわち高燃焼用入力端子、中燃焼用入力端子，低燃焼用入力端子の３つの入力端子が必要となる。入力端子が３つあれば、そのうちの高燃焼用入力端子、中燃焼用入力端子を用いて燃焼段
階数が３の３位置ボイラの蒸気量計測も可能である。燃焼段階数が５以上のボイラに対応するには、４以上の入力端子を設ける。
【００３３】
つぎに、ターンダウン比調整器について説明する。ターンダウン比とは、この出願においては、最大燃焼量である高燃焼（定格燃焼）の燃料流量に対する燃焼量を絞った燃焼（たとえば中燃焼および低燃焼）の燃料流量の割合を意味する。ターンダウン比調整器は、被計測対象のボイラによって、各燃焼段階のターンダウン比が異なるので、被計測対象のボイラのターンダウン比に対応させて、ターンダウン比を設定するものである。ターンダウン比調整器としては、好ましくは、ターンダウン比をアナログ的に設定する音響機器などで用いる可変抵抗器とするが、これに限定されるものではなく、ディジタル的に設定するものとすることもできる。
【００３４】
つぎに、信号変換手段内の第一信号変換部において生成される燃焼量信号について説明する。燃焼量信号は、ボイラの蒸気量を算出する元データとしての燃料流量信号に相当するものである。燃焼量信号は、燃焼段階情報とターンダウン比情報とに基づき算出することができる。燃焼段階情報は、信号検出部による状態信号，すなわち被計測対象機器の通電の有無の信号から得、ターンダウン比情報は、ターンダウン比調整器から得る。すなわち、第一信号変換部は、予め記憶した燃焼量算出プログラムに基づき、信号検出部からの信号およびターンダウン比調整器からの信号を入力して、設定されたターンダウン比に応じた燃焼量信号を生成する。
【００３５】
この燃焼量信号は、燃焼量（具体的には燃料流量）の値を判定できる信号として信号変換手段の一つの出力端子から出力され、好ましくは、燃焼量が大きくなるに連れて周期が短くなるパルス信号，または燃焼量が大きくなるに連れて出力電圧が大きくなるアナログ信号とされる。
【００３６】
前者のパルス信号とする場合、たとえば、燃焼段階４のボイラにおいて、高燃焼（ターンダウン比１００％）、中燃焼（ターンダウン比５０％）、低燃焼（ターンダウン比２０％）とすると、第一信号変換部は、パルス信号用の燃焼信号算出プログラムにより、燃焼量が大きくなるに連れて周期が短くなる，換言すれば、単位時間当たりのパルス数が多くなるパルス信号からなる燃焼量信号を生成して出力する。具体的には、所定ターンダウン比をＸ％とし、ターンダウン比１００％のパルス数／secをＰ０とすると、所定ターンダウン比のパルス数Ｐ／secは、次式で算出される。
Ｐ＝Ｐ０×Ｘ／１００
【００３７】
後者のアナログ信号とする場合は、第一信号変換部は、アナログ信号用の燃焼信号算出プログラムにより、燃焼量，すなわち負荷率が大きくなるに連れて出力電圧が大きくなるアナログ信号からなる燃焼量信号を出力する。負荷率とは、所定計測間隔における全期間高燃焼の燃焼量に対する比率である。
【００３８】
燃焼量信号は、信号変換手段の出力端子から直接、熱出力算出手段へ取り込むことも可能であるが、通常は、被計測対象のボイラの近傍に信号変換手段を設置して、信号変換手段に接続したデータ記録器（データ計測器と称することができる。）に燃焼量信号を取り込み、その後、データ記録器を熱出力算出手段の近くに移動させて、熱出力算出手段に接続することで、データ記録器から熱出力算出手段へ入力して熱出力としての蒸気量を算出する。この信号変換手段の一つの出力端子から市販のデータ記録器への計測データのやり取りを行うことができる。
【００３９】
データ記録器から熱出力算出手段への計測データの受け渡しは、通常有線で行うが、無線で行うことができる。無線で行う場合、データ記録器を相互に無線通信可能な親機と子
機とから構成して、親機を信号変換手段に接続し、子機を熱出力算出手段側に接続することで、親機で燃焼量信号を記録しながら、子機経由で熱出力算出手段に送信するように構成することができる。
【００４０】
この実施の形態の信号変換手段は、入力端子の数、燃焼量信号の種類、信号検出部の種類、熱出力算出手段とのデータの受け渡しの方法などの組合せにより、以下に説明する実施例１〜実施例５のように、種々展開可能である。
【実施例１】
【００４１】
＜実施例１の構成の説明＞
この実施例１の蒸気量計測装置１は、燃焼量が停止，低燃焼，中燃焼，高燃焼と４段階（４位置）に調整可能なボイラ２の蒸気の流出路３からの蒸気量の時間的変動を計測するものである。
【００４２】
この蒸気量計測装置１は、信号検出部４（第一信号検出部４Ａ，第二信号検出部４Ｂ，第三信号検出部４Ｃを含む）と信号変換手段５と熱出力算出手段６とを主要部として備えている。信号検出部４は、ボイラ２に設けた被計測対象機器としての低燃焼用の第一燃料弁７Ａ，中燃焼用の第二燃料弁７Ｂ，高燃焼用の第三燃料弁７Ｃの通電状態を計測して燃焼量の変化を表わす状態信号を出力するように構成されている。また、信号変換手段５は、信号検出部４からの状態信号を入力して燃焼量の値を表わす燃焼量信号に変換して出力するものである。熱出力算出手段は、信号変換手段からの燃焼量信号などに基づき、熱出力としての蒸気量を算出するものである。
【００４３】
ボイラ２は、バーナ８，蒸気を生成する缶体９，バーナ８へ燃焼用空気を供給する給気手段１０，バーナ８へ燃料を供給する燃料供給手段１１，バーナ８への空気と燃料との混合比率を燃焼段階に応じて所定の空気比に調整する空気比調整手段（図示省略），缶体９への給水手段１２などを備えている。
【００４４】
燃料供給手段１１は、互いに並列接続される第一燃料流路１４Ａ，第二燃料流路１４Ｂ，第三燃料流路１４Ｃを含む燃料流路１４と、各燃料流路１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃに設けた第一燃料弁７Ａ，第二燃料弁７Ｂ，第三燃料弁７Ｃとを含んでいる。
【００４５】
第一燃料弁７Ａ，第二燃料弁７Ｂ，第三燃料弁７Ｃは、それぞれ低燃焼用，中燃焼用，高燃焼用としている。そして、ボイラ２の制御器（図示省略）は、低燃焼時には、第一燃料弁７Ａのみを開き、他の燃料弁７Ｂ，７Ｃを閉じ、中燃焼時には、第二燃料弁７Ｂのみを開き、他の燃料弁７Ａ，７Ｃを閉じ、高燃焼時には、第三燃料弁７Ｃのみを開き、他の燃料弁７Ａ，７Ｂを閉じ、燃焼停止時には全ての燃料弁７Ａ，７Ｂ，７Ｃを閉じるように構成している。この構成において、各燃料弁７Ａ，７Ｂ，７Ｃを設けた各燃料流路１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃにおける流量が、それぞれ低燃焼用流量，中燃焼流量，高燃焼流量に対応するように設定しておく。
【００４６】
給気手段１０は、給気路１３および送風機１４を含んで構成されている。給水手段１２は、給水路１５と給水ポンプ１６とを含んでいる。符号１７は、缶体９内の蒸気圧力を検出する圧力検出手段としての圧力センサであり、符号１８は、給水路１７の給水温度を検出する水温検出手段としての水温センサである。
【００４７】
各信号検出部４Ａ，４Ｂ，４Ｃは、各燃料弁７Ａ，７Ｂ，７Ｃ弁が通電中かどうかの通電信号を検出し、それぞれ燃焼量の変化を表わす第一状態信号，第二状態信号を出力する。第一状態信号は、ボイラ２が低燃焼状態であることを示す信号であり、第二状態信号は、ボイラ２が中燃焼状態であることを示す信号であり、第三状態信号は、ボイラ２が高燃
焼状態であることを示す信号である。このように、各状態信号が各燃焼段階を表わしている。
【００４８】
各信号検出部４Ａ，４Ｂ，４Ｃは、図２の一点鎖線で示すように、電流検出センサ１９（１９Ａ，１９Ｂ，１９Ｃ）と、変換部２０（２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ）とを含んで構成されている。この変換部２０は、後述の信号変換手段５内に備える第一信号変換部に対して第二信号変換部と称する。
【００４９】
電流検出センサ１９Ａ，１９Ｂ，１９Ｃは、各燃料弁７Ａ，７Ｂ，７Ｃ弁が通電中かどうかに応じて、通電有りでＨｉｇｈ（Ｈ）の電圧信号を、通電無しでＬｏｗ（Ｌ）の信号を出力する。
【００５０】
第二信号変換部２０は、電流検出センサ１９による検出信号に基づきたとえば、検出信号：通電有りでＨ，検出信号：通電無しでＬの電圧に変換して、信号線ＬＡ，ＬＢ，ＬＣを通して第一信号変換部２５へ出力するもので、電池による直流電源にて作動する増幅器などを含む公知の回路が用いられる。この実施例１では、直流電源は、第一信号変換部２５などへ電力を供給する信号変換手段５の電源２１としている。電流検出センサ１９は、通電の有無を磁気の変化で検出するクランプセンサとしているが、これに限定されるものではない。
【００５１】
つぎに、この発明の特徴とする信号変換手段５の構成について説明する。図２を参照して、信号変換手段５は、各信号検出部４Ａ，４Ｂ，４Ｃからの信号を入力する３の入力端子２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃと、燃焼量信号を熱出力算出手段６へ出力する一つの出力端子２３と、各燃焼段階の燃焼量のターンダウン比を任意に設定可能なターンダウン比（以下、ＴＤＲと称する。）調整器２４（第一ＴＤＲ調整器２４Ａ，第二ＴＤＲ調整器２４Ｂを含む）と、各信号検出部４Ａ，４Ｂ，４Ｃからの状態信号およびＴＤＲ調整器２４からのＴＤＲ信号を入力して設定されたＴＤＲを反映した燃焼量信号を出力端子２３へ出力する第一信号変換部２５とを含んで構成されている。
【００５２】
入力端子２２は、燃料弁７Ａ，７Ｂ，７Ｃの数と同数の数であって、ボイラ２の燃焼量の段階数：４から１を引いた数の低燃焼用の第一入力端子２２Ａ、中燃焼用の第二入力端子２２Ｂ，高燃焼用の第三入力端子２２Ｃの３つの入力端子を基板５Ａに設けている。
【００５３】
ＴＤＲ調整器２４は、被計測対象のボイラ２によって各燃焼段階のＴＤＲが異なるので、ボイラ２のＴＤＲに対応させて、ＴＤＲを設定するものである。このＴＤＲ調整器２４は、高燃焼のＴＤＲが１００％に固定であるので、高燃焼用のＴＤＲ調整器を備えておらず、低燃焼用の第一ＴＤＲ調整器２４Ａと中燃焼用の第二ＴＤＲ調整器２４Ｂとを含んで構成されている。第一ＴＤＲ調整器２４Ａ，第二ＴＤＲ調整器２４Ｂは、それぞれ第二信号変換部２０Ａ，２０Ｂの出力信号線である信号電ＬＡ，ＬＢに接続されている。
【００５４】
そして、ＴＤＲ調整器２４は、ＴＤＲを摘み２６（２６Ａ，２６Ｂを含む）（図３参照）と、これによりＴＤＲを０〜１００％にアナログ的に設定可能な可変抵抗器２３Ｂとを含んで構成されている。中燃焼，低燃焼は、定格（１００％）より低い燃焼負荷であるため、ＴＤＲの調整範囲は、０〜１００％よりも狭い範囲とすることができる。
【００５５】
第一信号変換部２５は、マイクロコンピュータからなり、予め記憶した燃焼量信号算出プログラム（燃焼量信号算出手段２５Ａ）により、各信号検出部４Ａ，４Ｂ，４Ｃからの状態信号およびＴＤＲ調整器２４からのＴＤＲ信号を入力し、ＴＤＲ調整器２４にて設定されたＴＤＲを反映した燃焼量信号を、信号線ＬＤを通して、出力端子２３へ出力する。「設定されたＴＤＲを反映した」は、「設定されたＴＤＲに応じた」と言い換えることが
できる。前記の信号変換プログラムは、前記の状態信号およびＴＤＲ信号から燃焼量の値を表わす燃焼量信号を生成して、出力する。燃焼量信号は、燃料流量など燃焼量に比例する量，すなわち燃焼量相当量の信号である。
【００５６】
この実施例１の燃焼量信号は、燃焼量が大きくなるに連れて周期が短くなるパルス信号と、燃焼量が大きくなるに連れて出力電圧が大きくなるアナログ信号とを切り換えて出力できるように構成している。パルス信号とするか、アナログ信号とするかは図３に示す切換手段としての切換スイッチ２７による切換操作によって行う。
【００５７】
より具体的には、第一信号変換部２５は、切換スイッチ２７をパルス側へ切り換えると、パルス信号用の燃焼量信号算出プログラムにより、燃焼量に比例して単位時間当たりのパルス数が多くなるパルス信号からなる燃焼量信号を生成して出力する。この燃焼量信号は、たとえばＴＤＲ：１００％の高燃焼時には１Ｐ（パルス）／sec、ＴＤＲ：５０％の中燃焼時には０．５Ｐ／sec、ＴＤＲ：２０％の低燃焼時には０．２Ｐ／secの信号とする。これらのターンダウン比，パルス周期の数値は、一例であり、これに限定されるものではない。
【００５８】
また、第一信号変換部２５は、切換スイッチ２７をアナログ側へ切り換えると、アナログ信号用の燃焼信号算出プログラムにより、燃焼量が大きくなるに連れて出力電圧が大きくなるアナログ信号からなる燃焼量信号を出力する。この燃焼量信号は、たとえば、（ＤＣ４Ｖ×負荷率＋１Ｖ）で計算される負荷率に比例したアナログ電圧を出力するように構成されている。ＤＣ４Ｖおよび１Ｖは、一例であり、これに限定されるものではない。
【００５９】
図１を参照して、出力端子２３から出力される燃焼量信号は、出力端子２３に接続される第一データ記録器２８に取り込まれる。第一データ記録器２８がパルス信号を取り込む形式のものである場合は、切換スイッチ２７をパルス側に切り換え、第一データ記録器２８がアナログ信号を取り込む形式のものである場合は、切換スイッチ２７をアナログ側に切り換えて使用する。パルス信号型の第一データ記録器２８としては、日置電機株式会社製のＬＲ５０６１などを用い、アナログ信号型の第一データ記録器２８としては、日置電機株式会社製のＨＩＯＫＩ３６７２などを用いることができる。
【００６０】
熱出力算出手段６は、マイクロコンピュータなどを含み、予め記憶した熱出力算出プログラム（熱出力算出手段６Ａ）に基づき、データ記録器２８を介して入力される燃焼量信号と圧力センサ１７からの圧力信号と、水温センサ１８からの水温信号などを入力して、蒸気量を算出する。熱出力算出プログラムの一例を図４に示す。熱出力算出手段６はパーソナルコンピュータなどから構成され、マイクロプロセッサ（図示省略）と入力部２９と表示部３０とを備えている。
【００６１】
圧力センサ１７からの圧力信号および水温センサ１８からの水温信号は、それぞれ公知のセンサケーブル（図示省略）を介してアナログ信号型の第二データ記録器３１，第三データ記録器３２に取り込み、データ記録器３１，３２を介して熱出力算出手段６に取り込まれる。熱出力算出プログラムの一例を図４に示す。なお、圧力信号および水温信号は、熱出力としての蒸気量を正確に算出する場合には必要であるが、そうでない場合、たとえば、熱出力を蒸気量として算出せず、エネルギー量や設備負荷率として算出する場合には不要である。
【００６２】
図３を参照して、符号３３は、信号変換手段５の電源ランプであり、電源スイッチ（図示省略）を投入すると点灯する。
【００６３】
＜実施例１の動作の説明＞
（計測準備）
つぎに、実施例１の動作を図面に基づき説明する。今、ボイラ２の燃焼段階数が４で、高燃焼のＴＤＲが１００％、中燃焼のＴＤＲが５０％、低燃焼のＴＤＲが２０％であったとし、第一データ記録器２８をパルス入力型のものを使用するものとする。
【００６４】
計測作業者は、図３に示す、各信号検出部４Ａ，４Ｂ，４Ｃを各入力端子２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃに接続し、各電流検出センサ１９Ａ，１９Ｂ，１９Ｃを各燃料弁７Ａ，７Ｂ，７Ｃの通電路にセットする。そして、第一データ記録器２８を出力端子２３に接続し、第二データ記録器３１，第三データ記録器３２をそれぞれ圧力センサ１７，水温センサ１８にセットする。
【００６５】
ついで、信号変換手段５において、摘み２６Ａを回して２５％に設定し、摘み２６Ｂを回して、５０％に設定すると共に、切換スイッチ２７をパルス側に切り換えて、信号変換手段５の電源スイッチを投入する。この操作により、蒸気量の算出に必要なデータの計測および蓄積が開始される。
【００６６】
（信号変換手段５の動作）
ここで、信号変換手段５の動作を説明する。今、ボイラ２の燃焼停止の状態では、各電流検出センサ１９Ａ，１９Ｂ，１９Ｃから通電ありの電圧信号（Ｈ信号）が検出されないので、各第二信号変換部２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃの出力は、全てＬであり、第一信号変換部２５は、無パルスの燃焼量信号を出力する。また、ボイラ２の燃焼が低燃焼の状態では、電流検出センサ１９Ａのみから通電ありの電圧信号（Ｈ信号）が検出され、第二信号変換部２０Ａの出力がＨとなり、ＴＤＲ調整器２４の設定（２５％）に応じた電圧（調整器２４の抵抗値により変化した電圧）のＨ信号が、第一信号変換部２５へ入力される。その結果、第一信号変換部２５からＴＤＲ調整器２４の設定（２５％）に応じた０．２Ｐ（パルス）／secの燃焼量信号を出力する。また、ボイラ２の燃焼が中燃焼の状態では、電流検出センサ１９Ｂのみから通電ありの信号が検出され、第二信号変換部２０Ｂの出力がＨとなり、ＴＤＲ調整器２４の設定（５０％）に応じた電圧のＨ信号が、第一信号変換部２５へ入力される。その結果、第一信号変換部２５からＴＤＲ調整器２４の設定（５０％）に応じた０．５Ｐ／secの燃焼量信号を出力する。同様にして、ボイラ２の燃焼が高中燃焼の状態では、第一信号変換部２５から１Ｐ／secの燃焼量信号を出力する。
【００６７】
この燃焼量信号は、燃料流量に比例するボイラ２の負荷率を表わしている。すなわち，計測間隔を３０秒とした場合、３０Ｐがカウントされると、負荷率１００％（３０秒間高燃焼を継続）となり、１５Ｐがカウントされると、負荷率５０％（３０秒間中燃焼を継続）であり、６Ｐがカウントされると、負荷率２０％（３０秒間低燃焼を継続）となる。こうして、パルス合計数／計測間隔から、ボイラ２の負荷率，すなわち燃料流量を算出することができる。
【００６８】
つぎに、データ記録器２８をアナログ型とした場合は、切換スイッチ２７をアナログ側に切り換える。第一信号変換部２５は、各第二信号変換部２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃからの出力を入力し、計測間隔３０秒間における各第二信号変換部２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃの出力がＨの時間を積算し、負荷率を算出する。今、計測間隔３０秒のうち、１０秒間が高燃焼で、残り２０秒間が中燃焼であったとすると、負荷率＝（１００×１０＋５０×２０）÷１００×３０で算出され、約６６．７％となる。
【００６９】
ついで、第一信号変換部２５は、（４Ｖ×負荷率＋１Ｖ）の計算式で、３．７Ｖのアナログ電圧を算出して出力する。なお、３０秒間の全期間が燃焼停止，低燃焼，中燃焼，高燃焼であると、出力電圧がそれぞれ１Ｖ，１．８Ｖ，３Ｖ，５Ｖとなる。
【００７０】
信号変換手段５の出力端子２３から出力される燃焼量信号は、データ記録器２８に取り込まれ、記憶される。記憶された燃焼量信号は、データ記録器２８の出力端子（図示省略）から有線で熱出力算出手段６に取り込まれる。
【００７１】
（熱出力算出手段６の動作）
つぎに、信号変換手段５から燃焼量信号を利用した熱出力算出手段６による蒸気量の算出について、図４に基づき説明する。Ｓ１（以下、ステップＳＮを単にＳＮという。）で、ボイラ効率を取り込む（計測作業者による入力部２３からの入力による）。Ｓ２では、水温センサ１８から給水温度および飽和水のエンタルピを取り込み、Ｓ３では、圧力センサ１４から蒸気圧力および飽和蒸気のエンタルピを取り込む。
【００７２】
Ｓ４では、データ記録器２８を経由した信号変換手段５からの燃焼量信号に基づき、３０秒毎の燃料流量を演算する。
【００７３】
Ｓ５では、入熱量の演算を行う。缶内蒸気圧力がほぼ一定であるとすると、入熱分の熱量が全て蒸気発生に費やされる。
Ｓ４で算出した燃料流量から、入熱量は、次式で演算される。
入熱量＝燃料流量×比重×燃料の発熱量
【００７４】
ついで、Ｓ６では、蒸気量を次式で演算する。
蒸気量＝入熱量×ボイラ効率
なお、缶内蒸気圧力下降時（缶内蒸気圧力が下降しているとき）は、自己蒸発量分を加算し、缶内蒸気圧力上昇時（缶内蒸気圧力が上昇しているとき）は、ボイラの保有水量分のエンタルピ上昇に必要な熱量を差し引いて計算する。
【００７５】
こうして算出した蒸気量を適宜の時間間隔で積算すれば、ボイラ２の蒸気負荷を推定することができる。
【００７６】
＜実施例１の効果＞
以上説明した実施例１によれば、ＴＤＲ調整器２４によりボイラ２の実際のＴＤＲに合わせてＴＤＲを設定することにより、ＴＤＲが異なるボイラでも容易に熱出力を計測することができる。また、一つの出力端子２３から燃焼量信号を出力するように構成しているので、この出力端子に市販の第一データ記録器２８を接続することで、燃焼量信号を市販のデータ記録器に記録して利用することができる。
【００７７】
また、入力端子２２を三つ備えているので、ＴＤＲ調整器２４によりボイラの実際のＴＤＲに合わせて設定することにより、燃焼段階数が４で、ＴＤＲが異なるボイラでも容易に熱出力を計測することができる。また、二つの入力端子２２を用いることにより、燃焼段階数が３で、ＴＤＲが異なるボイラでも容易に熱出力を計測することができる。
【００７８】
また、切換スイッチ２７を切り換えることにより、信号変換手段５を市販のパルス入力型データ記録器（データロガー）または市販のアナログ入力型データ記録器に接続して、これを利用することができる。
【００７９】
さらに、ＴＤＲ調整器２４を可変抵抗器にて構成しているので、可変抵抗器を調整することでＴＤＲを容易に調整することができる。
【実施例２】
【００８０】
この発明は、前記実施例１に限定されるものではなく、図５および図６に示す実施例２を含むものである。この実施例２において、実施例１と異なるのは、信号変換手段５の入
力端子２２を２２Ａ，２２Ｃの二つにした点であり、実施例２は、燃焼段階数が３のボイラ２の蒸気量を計測することができる。入力端子２２の数が異なるだけで、同じ構成要素には同じ符号を付してその説明を省略する。また、実施例２の動作も実施例１と同様であるので、その説明を省略する。
【実施例３】
【００８１】
また、この発明は、図７に示す実施例３を含むものである。この実施例３において、実施例１と異なるのは、切換スイッチ２７を備えていない点であり、実施例３は、出力端子２３から実施例１のパルス信号のみを出力するように構成している。実施例３において、実施例１と同じ構成要素には同じ符号を付してその説明を省略する。また、実施例３の動作も実施例１と同様であるので、その説明を省略する。さらに、この発明は、出力端子２３から実施例１のアナログ信号のみを出力するように構成することができる。
【実施例４】
【００８２】
つぎに、この発明の実施例４を図８に基づき説明する。図８に示す実施例４において、実施例１と異なるのは、信号検出部４の構成である。実施例１では、信号検出部４の一部を構成する第二信号変換部２０を信号変換手段５内に設けているが、実施例４では、第二信号変換部２０を信号変換手段５外に設けている。その他の構成は、実施例１と同じであるので、同じ構成要素には同じ符号を付してその説明を省略する。第二信号変換部２０の電源は、信号変換手段５内の電源２１から供給される。この実施例４においては、信号検出部４を取り外して、前述の燃焼状態に対応して開閉する接点を接続して、接点に印加する電圧の通電状態（電圧のＨｉｇｈ-Ｌｏｗ）から、接点の開閉時間に相当する信号を取り込むことができる。
【実施例５】
【００８３】
また、この発明の実施例５を図９に基づき説明する。図９に示す実施例５において、実施例１と異なる構成について説明する。実施例１では、第一データ記録器２８で取り込んだ燃焼量信号を有線で熱出力算出手段６へ送信するように構成している。これに対して、実施例５では、第一データ記録器２８を相互に無線通信可能な、信号変換手段５に接続される親機２８Ａと、熱出力算出手段６に接続される子機２８Ｂとから構成することで、信号変換手段５からの燃焼量信号を、親機２８Ａに記録しながら熱出力算出手段６へ送信するように構成している。
【００８４】
また、第二データ記録器３１，第三データ記録器３２も同様にそれぞれ親機３１Ａおよび子機３１Ｂ，親機３２Ａおよび子機３２Ｂから構成して、データを親機３１Ａ，３２Ａで記録しながら、熱出力算出手段６へ送信するように構成している。
【００８５】
なお、この発明は、前記実施例１〜５に限定されるものではなく、種々変更可能である。たとえば、ボイラ２は、蒸気ボイラに限定されるものではなく、温水ボイラとするができる。そして、熱出力計測装置をボイラ２から流出する温水流量である温水出力を計測するように構成することができる。また、前記実施例１では、信号検出部４は、信号変換手段５に対して着脱自在としているが、信号変換手段５に一体的に備える構成とすることができる。
【符号の説明】
【００８６】
１                蒸気量計測装置（熱出力計測装置）
２                ボイラ
４                信号検出部
５                信号変換手段
６                熱出力算出手段
７                燃料弁（被測定対象機器）
２２                入力端子
２３                出力端子
２４                ターンダウン比調整器
２５                第一信号変換部（信号変換部）
２６                摘み
２７                切換スイッチ（切換手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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