(57)【要約】  【課題】給水ラインにブースターポンプを備えたボイラにおいて、ブースターポンプの耐用期間を延ばすことを目的とする。  【解決手段】本実施形態に係るボイラ１は、缶体２、送風機３、ダクト４、排気筒５、セパレータ６、給水ライン１０、制御器３０を備えている。給水ライン１０には、給水ポンプ１３、ブースターポンプ２０が設置され、セパレータ６には、ボイラ内圧力を検出するための圧力スイッチ２５が設置されている。制御器３０は、圧力スイッチ２５の出力に基づいて、ボイラ内圧力が所定値以上の場合にはブースターポンプ２０を作動し続けるように制御する。【選択図】図２
2011002116.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
缶体と、
ボイラ内圧力を検出するボイラ内圧力検出器と、
前記缶体に給水するための給水ポンプと、
前記給水ポンプによる給水圧を補助的に増圧するためのブースターポンプと、
前記ボイラ内圧力検出器の出力に基づいて、前記ボイラ内圧力が所定値以上の場合には前記ブースターポンプを作動し続けるよう制御する制御器と、
を備えることを特徴とするボイラ。
【請求項２】
前記所定値は、前記ブースターポンプの揚程に相当する圧力よりも大きく、前記ボイラの使用圧力の下限値以下であることを特徴とする請求項１記載のボイラ。
【請求項３】
前記ボイラのターンダウン比が１：４以上であることを特徴とする請求項１又は２記載のボイラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料を燃焼させて得た熱を水に伝え、水蒸気や温水に換える熱源機器であるボイラに関し、特に、ボイラの給水制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
ボイラでは、缶体内の水位を適切に保持するために、水位検出器により検出した缶体内の水位に基づいて、給水ポンプを有する給水ラインから缶体内へと給水が行われており、例えば、下記特許文献１及び２に示すような構成のボイラが提供されている。
【０００３】
ところで、給水温度が高くなると、給水ポンプによる急激な昇圧によってキャビテーションが発生してしまう場合がある。キャビテーションが発生すると、給水ラインの配管の損傷、給水能力の低下等の問題が発生するので、キャビテーションの発生を抑制するために、給水ポンプの給水圧を補助的に増圧するためのブースターポンプを給水ラインに設置し、二段階で昇圧することが行われている。下記特許文献３には、給水ラインにブースターポンプを設置した構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−３２２３０４号公報
【特許文献２】特開２００５−２３３５１０号公報
【特許文献３】特開２００４−７７０５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、ブースターポンプに使用されているリレーや開閉器の接点等には耐用回数があり、これを超えてしまうと、ブースターポンプが作動しなくなってしまう。したがって、ブースターポンプを頻繁に発停させると耐用期間が短くなってしまう。
【０００６】
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、給水ラインにブースターポンプを備えたボイラにおいて、ブースターポンプの耐用期間を延ばすことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明に係るボイラは、缶体と、ボイラ内圧力を検出するボイラ内圧力検出器と、前記缶体に給水するための給水ポンプと、前記給水ポンプによる給水圧を補助的に増圧するためのブースターポンプと、前記ボイラ内圧力検出器の出力に基づいて、前記ボイラ内圧力が所定値以上の場合には前記ブースターポンプを作動し続けるよう制御する制御器と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、ブースターポンプの発停回数を減らして、ブースターポンプの耐用期間を大きく延ばすことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、本発明の実施形態に係るボイラの構成を概略的に示す模式図である。
【図２】図２は、本実施形態に係る給水時の給水ポンプ及びブースターポンプの作動制御態様を示す図である。
【図３】図３は、本実施形態に係る圧力スイッチの圧力設定値P0を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態に係るボイラについて説明する。図１は、本実施形態に係るボイラの構成を概略的に示す模式図である。同図に示すように、ボイラ１は、缶体２、送風機３、ダクト４、排気筒５、セパレータ６、給水ライン１０、制御器３０を備えている。
【００１１】
ボイラ１では、送風機３から燃焼用空気が供給され、ダクト４において混合された燃料ガスと燃焼用空気が缶体２内で燃焼して缶体２内の上部ヘッダーと下部ヘッダーとを連結する多数の水管を加熱する。燃焼後の排気ガスは、排気筒５から外部へ排出される。セパレータ６は、蒸気取出ライン７によって上部ヘッダーと接続され、降水管８によって下部ヘッダーと接続されており、主蒸気弁９を開くことでセパレータ６から蒸気が取り出される。
【００１２】
缶体２に給水するための給水ライン１０は、缶体２の下部ヘッダーに接続されており、給水ライン１０には、缶体側から逆止弁１２、給水ポンプ１３、モーターバルブ１４、流量計１６、ストレーナ１７、ブースターポンプ２０が設置されている。セパレータ６には、ボイラ内圧を検出するボイラ内圧力検出器としての圧力スイッチ２５が設置されており、ボイラ内圧力が所定値以上となると、圧力スイッチ２５はＯＮ信号を出力する。
【００１３】
制御器３０は、主蒸気弁９、給水ポンプ１３、モーターバルブ１４、ブースターポンプ２０と接続されており、これらの作動を制御する。また、制御器３０は、流量計１６、圧力スイッチ２５と接続されており、これらの出力信号を受信する。なお、本実施形態に係るボイラ１は、燃焼量を、高燃焼、低燃焼、停止の三位置で制御するものであり、ターンダウン比は、１：５である。
【００１４】
以上、ボイラ１の構成について説明したが、続いて、ボイラ１における給水の制御態様について、図２を参照しながら説明する。図２は、本実施形態に係る給水時の給水ポンプ及びブースターポンプの作動制御態様を示す図である。通常、ブースターポンプ２０は、給水ポンプ１３の作動（ＯＮ）に連動して作動し、給水ポンプ１３の停止（ＯＦＦ）から所定時間遅れて停止するように制御されるが、本実施形態では、圧力スイッチ２５がＯＮの場合には、給水ポンプ１３の停止に関わらずブースターポンプを作動させるように制御することを特徴としている。
【００１５】
図２に示すように、まず、制御器３０からの給水指令によりt1で給水ポンプ１３がＯＮになると、これに連動して同時にブースターポンプ２０もＯＮ制御される。このように、給水ポンプ１３とブースターポンプ２０によって給水ラインの給水圧を二段階で昇圧するようにすれば、急激な昇圧を抑えて、キャビテーションの発生を防止することができる。
【００１６】
続いて、t2で制御器３０からの停止指令により給水ポンプ１３がＯＦＦになると、所定時間遅れてブースターポンプ２０もt3でＯＦＦ制御される。そして、t4でボイラ内圧が所定値以上になり圧力スイッチ２５がＯＮになると、圧力スイッチ２５のＯＮ出力を受けた制御器３０は、同時にブースターポンプ２０を作動（ＯＮ）させる。
【００１７】
次に、制御器３０からの作動指令で、t5で給水ポンプ１３がＯＮになると、既にＯＮになっているブースターポンプ２０も引き続きＯＮ制御される。そして、停止指令によりt6で給水ポンプ１３がＯＦＦになっても、圧力スイッチ２５がＯＮのままであるため、ブースターポンプ２０もＯＮのままに制御される。すなわち、従来であれば、t6で給水ポンプ１３がＯＦＦになると、所定時間遅れてt7でブースターポンプ２０がＯＦＦ制御されるが、本実施形態では、圧力スイッチ２５がＯＮである限り、ブースターポンプ２０もＯＮ制御される。
【００１８】
このように、本実施形態では、圧力スイッチ２５の出力に基づいて、ボイラ内圧が所定値以上あれば、ブースターポンプ２０を作動するように制御しているため、ブースターポンプ２０の発停回数を減らして、従来と比べて格段にブースターポンプ２０の耐用期間を伸ばすことができる。
【００１９】
ここで、ブースターポンプ２０を作動し続けるための条件を、ボイラ内圧が所定値以上であることとしたのは、ボイラ内圧力がブースターポンプ２０の揚程に相当する圧力以上であれば、ブースターポンプ２０の作動だけでは缶体２内への給水が行われないため、ブースターポンプ２０が作動し続けてもボイラ１の給水制御に支障がないからである。
【００２０】
次に、図３を参照しながら、本実施形態に係るブースターポンプ２０を作動し続けるための所定値（閾値）である、圧力スイッチ２５の圧力設定値について説明する。図３は、本実施形態に係る圧力スイッチの圧力設定値P0を説明するための図である。図３においては、縦軸が圧力Ｐ、横軸が流量Ｑを示している。P1から始まる実線がブースターポンプ２０の性能曲線であり、このP1がブースターポンプ２０の揚程に相当する揚程相当圧力である。
【００２１】
また、図３においては、本実施形態に係るボイラ１の使用圧力の下限値をP2、上限値をP3で示しており、P2及びP3で挟まれた範囲内のボイラ圧でボイラ１が運用される。ここで、圧力設定値P0が、揚程相当圧力P1以下であると、ボイラ内圧力が揚程相当圧力P1以下であってもブースターポンプ２０が作動してしまうことになってしまう。この場合、ブースターポンプ２０のみの作動で給水されてしまい、給水ポンプ１３による給水制御に支障をきたしてしまう。よって、圧力設定値P0は、揚程相当圧力P1よりも大きい値に設定する必要がある。
【００２２】
また、圧力設定値P0が、ボイラ１の使用圧力の下限値P2よりも大きいと、ボイラ１の使用圧力の範囲内で圧力スイッチ２５が頻繁にＯＦＦとなってしまい、ブースターポンプ２０を作動し続けることができなくなり、発停回数が増えてしまう。よって、圧力設定値P0は、ボイラ１の使用圧力の下限値P2以下に設定する必要がある。
【００２３】
このように、ブースターポンプ２０を作動し続けるための条件となるボイラ内圧力の所定値を、揚程相当圧力P1よりも大きく、ボイラ１の使用圧力の下限値P2以下に設定すれば、給水ポンプ１３が作動していないときに缶体２に給水することなく、且つ、ボイラ１の正常な作動中はブースターポンプ２０を作動し続けて発停回数を抑えることが可能となる。
【００２４】
なお、本実施形態では、揚程相当圧力P1が0.49MPa、ボイラ使用圧力の下限値P2が1MPa、上限値P3が2MPaである。よって、圧力スイッチ２５の圧力設定値P0は、0.49MPaよりも大きく、1MPaよりも小さい値に設定する必要があり、例えば、0.7MPaに設定することができる。
【００２５】
以上、本実施形態について詳細に説明したが、本実施形態によれば、ボイラ内圧力が所定値以上の場合にブースターポンプを作動し続けるように制御するので、ブースターポンプの発停回数を大幅に削減して、耐用期間を延ばすことができる。
【００２６】
なお、本発明の実施形態は上述した形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々の変形が可能である。例えば、上記実施形態では、ボイラ内圧力を検出するための圧力検出器として圧力スイッチを採用したが、圧力値を計測する圧力センサーを用いても良い。
【００２７】
また、上記実施形態では、圧力検出器（圧力スイッチ）をセパレータに設置したが、圧力検出器の設置場所はボイラ内圧力を検出できる場所であれば、適宜他の場所に設置して良く、例えば、水位検出器、缶体の上部ヘッダー、給水ポンプの二次側に設置することができる。
【００２８】
もちろん、ボイラのターンダウン比も適宜変更可能であるが、ターンダウン比が大きい場合に、給水ポンプ単独の場合の昇圧が急激となり、ブースターポンプの必要性が出てくるため、本発明はターンダウン比が１：４以上のボイラに対して特に有効でなる。
【符号の説明】
【００２９】
１              ボイラ
２              缶体
６              セパレータ
１０            給水ライン
１３            給水ポンプ
２０            ブースターポンプ
２５            圧力スイッチ
３０            制御器
【図１】
2011002116.tif 000003
【図２】
2011002116.tif 000004
【図３】
2011002116.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】平成22年2月9日(2010.2.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
缶体と、
ボイラ内圧力を検出するボイラ内圧力検出器と、
前記缶体に給水するための給水ポンプと、
前記給水ポンプによる給水圧を補助的に増圧するためのブースターポンプと、
前記ボイラ内圧力検出器の出力に基づいて、前記ボイラ内圧力が、前記ブースターポンプの揚程に相当する圧力よりも大きく、前記ボイラの使用圧力の下限値以下の所定値以上の場合には前記ブースターポンプを作動し続けるよう制御する制御器と、
を備えることを特徴とするボイラ。
【請求項２】
前記ボイラのターンダウン比が１：４以上であることを特徴とする請求項１記載のボイラ。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明に係るボイラは、缶体と、ボイラ内圧力を検出するボイラ内圧力検出器と、前記缶体に給水するための給水ポンプと、前記給水ポンプによる給水圧を補助的に増圧するためのブースターポンプと、前記ボイラ内圧力検出器の出力に基づいて、前記ボイラ内圧力が、前記ブースターポンプの揚程に相当する圧力よりも大きく、前記ボイラの使用圧力の下限値以下の所定値以上の場合には前記ブースターポンプを作動し続けるよう制御する制御器と、を備えることを特徴とする。