(57)【要約】【課題】ボイラで生成された高温の蒸気が流通しても圧力開閉弁のシール性能が低下するのを抑制することが可能な圧力開閉弁装置を提供すること。【解決手段】圧力開閉弁装置８であって、ボイラで生成された蒸気が流通する蒸気流路に配置され、前記蒸気流路の圧力に応じて開閉を行う圧力開閉弁８０と、前記圧力開閉弁８０を加熱する加熱ヒータ８５と、前記加熱ヒータ８５を制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記ボイラが起動された場合又は冷態上限温度未満である場合に、前記加熱ヒータ８５による加熱を開始するように構成されていることを特徴とする。【選択図】図２
2019148378.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボイラで生成された蒸気が流通する蒸気流路に配置され、前記蒸気流路の圧力に応じて開閉を行う圧力開閉弁と、
前記圧力開閉弁を加熱する加熱手段と、
前記加熱手段を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記ボイラの起動と缶水温度が冷態上限温度未満であることの少なくともいずれか一方を検知した場合に、前記加熱手段による加熱を開始するように構成されていることを特徴とする圧力開閉弁装置。
【請求項２】
請求項１に記載の圧力開閉弁装置であって、
前記圧力開閉弁の温度を測定する温度センサを備え、
前記制御部は、
前記温度センサが検知した温度に基づいて、前記圧力開閉弁が設定目標温度となるように前記加熱手段による加熱制御をするように構成されていることを特徴とする圧力開閉弁装置。
【請求項３】
請求項２に記載の圧力開閉弁装置であって、
前記制御部は、
前記温度センサが検知した温度が設定上限温度に到達した場合に、前記加熱手段による加熱制御を停止するように構成されていることを特徴とする圧力開閉弁装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の圧力開閉弁装置であって、
前記圧力開閉弁を保温する保温材を備え、
前記加熱手段は、
前記保温材の内部に配置されていることを特徴とする圧力開閉弁装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボイラで生成された蒸気が流通する蒸気流路に配置される圧力開閉弁装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
周知のように、ボイラで生成された蒸気を蒸気消費設備等に供給する蒸気流路には、安全弁をはじめとする種々の圧力開閉弁が配置されている。
これら圧力開閉弁は、蒸気流路が形成された弁座と、弁座を開閉する弁体とを備えていることが一般的であるが、蒸気流路を高温の蒸気が流通することから、熱による劣化を抑制するために、例えば、金属材料で構成されたメタルタッチ式のものが広く用いられている。
【０００３】
しかしながら、金属材料で形成したメタルタッチ式の圧力開閉弁を用いても、蒸気流路に蒸気が流通している場合には圧力開閉弁は高温となり、蒸気が流通しなくなると温度が低下するため、冷態起動時における圧力開閉弁の内部と外部の温度差が大きくなり、熱変形による歪みが弁体や弁座に生じ、この歪みによって生じた隙間から蒸気漏れが発生する場合がある。
そこで、従来の圧力開閉弁に関して、内部と外部の温度差を小さくして蒸気漏れを防止するために種々の技術が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１６−１２５６６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載された技術においては、圧力開閉弁の設置に際して制約が大きいうえ、内部と外部で約２０℃の温度差があることから圧力開閉弁のシール性能の低下をより効果的に抑制する技術が望まれる。
【０００６】
そこで、本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、ボイラで生成された高温の蒸気が流通しても圧力開閉弁のシール性能が低下するのを抑制することが可能な圧力開閉弁装置を提供することを目的とする。
【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、この発明は以下の手段を提案している。
請求項１に記載の発明は、圧力開閉弁装置であって、ボイラで生成された蒸気が流通する蒸気流路に配置され、前記蒸気流路の圧力に応じて開閉を行う圧力開閉弁と、前記圧力開閉弁を加熱する加熱手段と、前記加熱手段を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記ボイラの起動と缶水温度が冷態上限温度未満であることの少なくともいずれか一方を検知した場合に、前記加熱手段による加熱を開始するように構成されていることを特徴とする。
【０００８】
本発明に係る圧力開閉弁装置によれば、ボイラが起動された場合又は冷態上限温度未満である場合に、加熱手段により圧力開閉弁の加熱を開始するように構成されているので、圧力開閉弁の温度が上昇し、低温状態の圧力開閉弁を蒸気が流通するのを抑制することができる。
その結果、ボイラで生成された高温の蒸気が流通しても圧力開閉弁のシール性能が低下するのを抑制することができる。
【０００９】
ここで、ボイラの起動とは、例えば、運転指示（シーケンス動作開始等）又は燃焼指示が出た場合をいう。また、冷態上限温度とは、缶体内の水が高温になっていないと判断するために設定する上限温度であり任意に設定することができる。なお、例えば、水から蒸気が生成される沸点に設定することが好適である。
また、蒸気流路とは、ボイラにおいて生成された蒸気が蒸気消費装置に至るまでのボイラ内の配管及びボイラから蒸気消費装置までの配管等を含むものとする。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の圧力開閉弁装置であって、前記圧力開閉弁の温度を測定する温度センサを備え、前記制御部は、前記温度センサが検知した温度に基づいて、前記圧力開閉弁が設定目標温度となるように前記加熱手段による加熱制御をするように構成されていることを特徴とする。
【００１１】
本発明に係る圧力開閉弁装置によれば、制御部が、温度センサが検知した温度に基づいて、圧力開閉弁が設定目標温度となるように加熱手段による加熱制御をするので、圧力開閉弁の温度を適切に制御することができる。
その結果、圧力開閉弁におけるシール性能の低下を効率的に抑制することができる。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の圧力開閉弁装置であって、前記制御部は、前記温度センサが検知した温度が設定上限温度に到達した場合に、前記加熱手段による加熱制御を停止するように構成されていることを特徴とする。
【００１３】
本発明に係る圧力開閉弁装置によれば、制御部が、温度センサが検知した温度が設定上限温度に到達した場合に、加熱手段による加熱制御を停止するように構成されているので、圧力開閉弁が過熱されるのを抑制することができる。また、過熱に起因して無駄なエネルギーが発生するのを抑制することができる。
【００１４】
請求項４記載の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の圧力開閉弁装置であって、前記圧力開閉弁を保温する保温材を備え、前記加熱手段は、前記保温材の内部に配置されていることを特徴とする。
【００１５】
本発明に係る圧力開閉弁装置によれば、加熱手段が保温材の内部に配置されているので圧力開閉弁を短時間で昇温させることができる。また、加熱制御する際に無駄なエネルギーが消費されるのを抑制することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係る圧力開閉弁装置によれば、ボイラで生成された高温の蒸気が流通しても圧力開閉弁のシール性能が低下するのを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１実施形態に係るボイラの概略構成を説明する図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る圧力開閉弁装置の概略構成を説明する図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る圧力開閉弁制御部による加熱制御の概略の一例を説明するフローチャートである。
【図４】本発明の第１実施形態に係る圧力開閉弁制御部による加熱制御開始の概略を説明するフローチャートであり、（Ａ）はボイラが起動された場合の例を、（Ｂ）は冷態上限温度未満である場合の例を示している。
【図５】本発明の第１実施形態に係る圧力開閉弁制御部による予熱の概略を説明するフローチャートである。
【図６】本発明の第１実施形態に係る圧力開閉弁制御部による目標温度制御の概略を説明するフローチャートである。
【図７】本発明の第１実施形態に係る圧力開閉弁制御部による蒸気圧に基づく加熱制御の概略を説明するフローチャートである。
【図８】本発明の第１実施形態に係る圧力開閉弁制御部による加熱制御解除の概略を説明するフローチャートである。
【図９】本発明の第１実施形態に係るボイラにおける缶水温度、蒸気の温度及び圧力の変化の概略の一例を説明する概念図である。
【図１０】本発明の第１実施形態に係る圧力開閉弁装置の加熱パターンの一例を示す概念図である。
【図１１】本発明の第２実施形態に係る圧力開閉弁装置の加熱パターンの一例を示す概念図である。
【図１２】本発明の第３実施形態に係る圧力開閉弁装置の加熱パターンの一例を示す概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
＜第１実施形態＞
以下、図１〜図１０を参照して、本発明の第１実施形態について説明する。
図１は、本発明の第１実施形態に係るボイラの概略構成を説明する図であり、図２は、圧力開閉弁装置の概略構成を説明する図である。図において、符号１００はボイラを、符号８は圧力開閉弁装置を示している。
【００１９】
第１実施形態に係るボイラ１００は、図１に示すように、例えば、缶体１と、送風機２と、ダクト３と、バーナ４と、燃焼ガス排出ダクト５と、エコノマイザ６と、蒸気供給部７と、圧力開閉弁装置８と、制御部９とを備え、缶体１で生成された蒸気を蒸気供給部７を通じて蒸気消費装置（不図示）に供給するようになっている。
【００２０】
缶体１は、例えば、水管群１Ａと、水管群１Ａの下方に位置する下部管寄せ１Ｂと、水管群１Ａの上方に位置する上部管寄せ１Ｃとを備え、バーナ４で生成された燃焼ガスが水管群１Ａ内の燃焼ガス通路を通じて燃焼ガス排出ダクト５に移動されるようになっている。
水管群１Ａには、水管の温度（缶水温度）を測定するためのスケールモニタ用の温度センサ１Ｔが配置されている。
また、上部管寄せ１Ｃには、缶体１内の蒸気の圧力を検知する圧力センサ１Ｐが接続されている。
【００２１】
送風機２は、燃焼用空気をダクト３内の給気通路に移送するとともに、給気通路内において燃料ガスと混合して生成された予混合ガスをバーナ４に供給するようになっている。
【００２２】
バーナ４は、例えば、水管群１Ａに向けて複数のノズル孔が形成された箱型バーナとされていて供給された予混合ガスが燃焼するようになっている。
【００２３】
燃焼ガス排出ダクト５は、燃焼ガス通路の末端に接続され燃焼ガスをボイラ１００の外部に排出するようになっている。また、燃焼ガス排出ダクト５内にはエコノマイザ６が配置されている。
【００２４】
エコノマイザ６は、燃焼ガス排出ダクト５に導かれた燃焼ガスの廃熱を利用して缶体１に供給する水を加熱して省エネルギーを図るものであり、熱交換部により燃焼ガスと缶体１に供給する水を熱交換して加熱し、加熱された水が缶体１の下部管寄せ１Ｂに供給されるようになっている。
【００２５】
蒸気供給部７は、例えば、導入管７１と、セパレータ７２と、蒸気供給管７３と、蒸気弁７４とを備え、導入管７１、セパレータ７２、蒸気供給管７３、蒸気弁７４は上部管寄せ１Ｃからこの順に配置されていて、導入管７１、セパレータ７２、蒸気供給管７３は蒸気流路を構成している。
【００２６】
導入管（蒸気流路）７１は、缶体１で生成された蒸気をセパレータ７２に導入する配管であり、上流側端部が上部管寄せ１Ｃに接続されて下流側端部はセパレータ７２に接続されている。
【００２７】
セパレータ７２は、例えば、蒸気供給管７３に流通される蒸気を気液分離する旋回式の気液分離器とされていて、上部管寄せ１Ｃから導入管７１を介して流入された気液混合体が分離筒内で旋回され気液分離されるようになっている。そして、気液分離された水は降水管７２Ａを介してセパレータ７２から排出され下部管寄せ１Ｂに移送されるようになっている。
【００２８】
蒸気供給管７３は、上流側端部がセパレータ７２に接続され気液分離された蒸気を蒸気弁７４を介して蒸気消費装置（不図示）に供給するようになっている。
【００２９】
蒸気弁７４は、例えば、蒸気供給管７３に配置されていて、蒸気供給管７３の蒸気流路を開閉するようになっていて下流側が蒸気ヘッダを介して蒸気消費装置（不図示）に接続されている。
【００３０】
圧力開閉弁装置８は、図２に示すように、例えば、圧力開閉弁８０と、保温材８４と、加熱ヒータ（加熱手段）８５と、温度センサ８６とを備えていて、内部に蒸気流入口８Ａから蒸気流出口８Ｂに向かって蒸気が流通可能とされる蒸気流路が形成されるようになっている。
【００３１】
この実施形態において、圧力開閉弁８０は、例えば、取付配管７５を介してセパレータ７２に接続され、セパレータ７２で気液分離された蒸気が設定圧力を超えた場合に開放されるように構成されている。
また、圧力開閉弁８０は、例えば、メタルタッチ式安全弁とされステンレス鋳物（ＳＣＳ）で形成されている。なお、ステンレス鋳物（ＳＣＳ）に代えて、ステンレス鋼（ＳＵＳ）によって形成し、又は他の適用可能な材料によって形成してもよい。
【００３２】
圧力開閉弁８０は、例えば、蒸気流入口８Ａと連通する蒸気流路８０Ｓの周囲に形成された弁座８１と、弁座８１を密閉可能に構成された弁体８２と、弁体８２を弁座８１側に付勢するとともに弁座８１に対して弁体８２を進退可能とするコイルスプリング８２Ａと、ケーシング８３とを備えている。
【００３３】
弁座８１は、例えば、ケーシング８３と一体とされ蒸気流路８０Ｓの周囲に形成され、蒸気流出口８Ｂと連通する蒸気流路８３Ｓに伸びる円筒形状部の先端部（端面）により構成されている。
【００３４】
弁体８２は、弁座８１と当接した場合に面接触可能な当接面を備えていて、この当接面が弁座８１と当接して弁座８１を密閉することにより、蒸気流路８０Ｓと蒸気流路８３Ｓの間を閉塞するように構成されている。
【００３５】
保温材８４は、例えば、ケーシング８３の長手方向において、少なくとも弁座８１及び弁体８２と対応する範囲の外周を囲むように配置されたガラス繊維等の保温材料により形成されていて、保温材８４の内方には加熱ヒータ（加熱手段）８５及び温度センサ８６が配置されている。
【００３６】
加熱ヒータ（加熱手段）８５は、例えば、シース線により構成されていて、ケーシング８３の長手方向において、少なくとも弁座８１及び弁体８２と対応する範囲の周囲に巻回されている。そして、制御部９から出力された信号により圧力開閉弁８０を加熱するようになっている。
その結果、例えば、弁座８１を構成する円筒形状部の外周面と内周面の温度差を小さくして、弁座８１における歪の発生が抑制される。
【００３７】
温度センサ８６は、例えば、熱電対により構成されていて、ケーシング８３の長手方向において弁座８１及び弁体８２の近傍に配置されている。そして、圧力開閉弁８０の温度を検知して制御部９に送信するようになっている。
【００３８】
制御部９は、例えば、入力部９１と、起動スイッチ９１Ａと、出力部９２と、演算部９３と、ハードディスク９４と、メモリ（不図示）とを備え、入力部９１、出力部９２、演算部９３、ハードディスク９４、メモリが通信線によって相互に通信可能に接続され、バーナ４の燃焼量、缶体１に給水する水の給水量等を制御するように構成されている。また、ハードディスク９４にはデータベース（不図示）が格納されている。
【００３９】
入力部９１は、例えば、キーボード等のデータ入力機器（不図示）を有していて設定等を演算部９３に出力可能とされるとともに、起動スイッチ９１Ａ、及び圧力センサ１Ｐ、温度センサ１Ｔ、温度センサ８６等の種々のセンサから入力された信号を演算部９３に出力するように構成されている。
出力部９２は、演算部９３からの信号を外部に出力するようになっている。
【００４０】
演算部９３は、メモリの記憶媒体（例えば、ＲＯＭ）に格納されたプログラムを読み込んで実行して、入力部９１からの入力に基づいて、種々の制御量を算出するようになっている。
また、演算部９３は、温度センサ８６が検知した温度に基づいて、圧力開閉弁８０が設定目標温度なるように加熱ヒータ８５に出力するヒータ電流を算出するようになっている。
【００４１】
また、演算部９３は、例えば、起動スイッチ９１ＡがＯＮとされてボイラ１００が起動された場合と温度センサ１Ｔが測定した水管の温度（缶水温度）が冷態上限温度未満である場合のいずれか一方又は双方を検知すると、加熱ヒータ８５による加熱を開始するように構成されている。
【００４２】
また、演算部９３は、加熱制御を解除する条件を満足した場合に、加熱制御を解除（停止）するようになっている。
【００４３】
また、演算部９３は、例えば、予熱、目標温度制御、蒸気圧に基づく加熱制御等の加熱制御を行うことが可能に構成されている。
予熱は、例えば、予め設定したヒータ電流を加熱ヒータ８５に供給するようになっている。なお、加熱パターンを設定した予熱を行ってもよい。
【００４４】
目標温度制御は、温度センサ８６が検知した圧力開閉弁８０の温度に基づいて、圧力開閉弁８０の温度が予め設定した目標温度（設定目標温度）となるように加熱ヒータ８５にヒータ電流を供給するようになっている。
【００４５】
蒸気圧に基づく加熱制御は、暖態状態（缶水温度≧冷態上限温度）であるかどうかを判断し、暖態状態である場合は、圧力センサ１Ｐが検知した缶体１の蒸気の圧力をデータベース（不図示）に参照して、蒸気の圧力を基準とする飽和蒸気の蒸気温度を算出し、算出した飽和蒸気の蒸気温度を設定目標温度として加熱ヒータ８５に供給するヒータ電流を算出するようになっている。
【００４６】
次に、図３〜図８を参照して、第１実施形態に係る圧力開閉弁制御部の動作の概略の一例について説明する。図３は、第１実施形態に係る圧力開閉弁制御部による加熱制御の概略の一例を説明するフローチャートであり、図４〜図８は、圧力開閉弁制御部による加熱制御における動作を示すフローチャートである。
【００４７】
制御部９による加熱制御は、図３に示すように、例えば、加熱制御開始（Ｓ０１）、予熱（Ｓ０２）、目標温度制御（Ｓ０３）、蒸気圧に基づく加熱制御（Ｓ０４）、加熱制御解除（Ｓ０５）の手順で実施するようになっている。
なお、上記手順に関しては、省略し又は別の手順を付加する構成としてもよい。
【００４８】
＜加熱制御開始＞
以下、図４を参照して、加熱制御開始（Ｓ０１）の詳細について説明する。
図４は、第１実施形態に係る圧力開閉弁制御部による加熱制御開始の概略を説明するフローチャートであり、図４（Ａ）はボイラが起動された場合の例を、図４（Ｂ）は缶水温度が冷態上限温度未満である場合の例を示している。加熱制御は、例えば、ボイラが起動された場合と缶水温度が冷態上限温度未満である場合の少なくともいずれかを検知して開始する。なお、ボイラが起動された場合と缶水温度が冷態上限温度未満である場合のいずれを切り替えスイッチ等により切換えて適用する構成としてもよいし、ボイラの起動と缶水温度が冷態上限温度未満であることの双方を検知した場合に、加熱制御する構成してもよい。
【００４９】
まず、図４（Ａ）を参照して、ボイラが起動された場合の例について説明する。
（１）まず、ボイラが起動されているかどうかを判断する（Ｓ１１）。
Ｓ１１において、ボイラが起動されていない場合（Ｓ１１：Ｎｏ）はＳ１１に移行し、ボイラが起動されている場合（Ｓ１１：Ｙｅｓ）はＳ１２に移行する。
（２）加熱制御を開始する（Ｓ１２）。
Ｓ１２を実施したらフローを終了する。
【００５０】
次に、図４（Ｂ）を参照して、缶水温度が冷態上限温度未満である場合の例について説明する。
（１）まず、缶水温度  ＜  冷態上限温度であるかどうかを判断する（Ｓ１１Ａ）。
Ｓ１１Ａにおいて、缶水温度  ＜  冷態上限温度でない場合（Ｓ１１Ａ：Ｎｏ）はＳ１１Ａに移行し、缶水温度  ＜  冷態上限温度である場合（Ｓ１１Ａ：Ｙｅｓ）はＳ１２Ａに移行する。
（２）加熱制御を開始する（Ｓ１２Ａ）。
Ｓ１２Ａを実施したらフローを終了する。
【００５１】
＜予熱＞
以下、図５を参照して、予熱（Ｓ０２）の詳細について説明する。図５は、第１実施形態に係る圧力開閉弁制御部による予熱の概略を説明するフローチャートである。
なお、予熱温度及び温度傾斜は、例えば、蒸気流路を蒸気が通過し始めるときに、圧力開閉弁８０の弁座８１の内外の温度差で生じる歪が、弁体８２が当接したときに蒸気漏れの原因とならない程度であることを許容値として設定することが好適である。
（１）まず、予熱（加熱制御）を開始する（Ｓ２１）。
（２）次に、圧力開閉弁温度≧設定温度であるかどうかを判断する（Ｓ２２）。
Ｓ２２において、圧力開閉弁温度≧設定温度でない場合（Ｓ２２：Ｎｏ）はＳ２１に移行し、圧力開閉弁温度≧設定温度である場合（Ｓ２２：Ｙｅｓ）はフローを終了する。
【００５２】
＜目標温度制御＞
以下、図６を参照して、目標温度制御（Ｓ０３）の詳細について説明する。図６は、第１実施形態に係る圧力開閉弁制御部による目標温度制御の概略を説明するフローチャートである。
（１）まず、圧力開閉弁温度≧設定温度であるかどうかを判断する（Ｓ３１）。
Ｓ３１において、圧力開閉弁温度≧設定温度でない場合（Ｓ３１：Ｎｏ）はＳ３１に移行し、圧力開閉弁温度≧設定温度である場合（Ｓ３１：Ｙｅｓ）はＳ３２に移行する。
（２）目標温度制御を開始する（Ｓ３２）。
（３）次に、缶水温度≧冷態上限温度であるかどうかを判断する（Ｓ３３）。
Ｓ３３において、缶水温度≧冷態上限温度でない場合（Ｓ３３：Ｎｏ）はＳ３２に移行し、缶水温度≧冷態上限温度である場合（Ｓ３３：Ｙｅｓ）はフローを終了する。
【００５３】
＜蒸気圧に基づく加熱制御＞
以下、図７を参照して、蒸気圧に基づく加熱制御（Ｓ０４）の詳細について説明する。図７は、第１実施形態に係る圧力開閉弁制御部による蒸気圧に基づく加熱制御の概略を説明するフローチャートである。
（１）まず、缶水温度≧冷態上限温度であるかどうかを判断する（Ｓ４１）。
Ｓ４１において、缶水温度≧冷態上限温度でない場合（Ｓ４１：Ｎｏ）はＳ４１に移行し、缶水温度≧冷態上限温度である場合（Ｓ４１：Ｙｅｓ）はＳ４２に移行する。
（２）蒸気圧に基づく加熱制御を開始する（Ｓ４２）。
（３）次に、圧力開閉弁温度≧設定上限温度かどうかを判断する（Ｓ４３）。
Ｓ４３において、圧力開閉弁温度≧設定上限温度でない場合（Ｓ４３：Ｎｏ）はＳ４２に移行し、圧力開閉弁温度≧設定上限温度である場合（Ｓ４３：Ｙｅｓ）はフローを終了する。
【００５４】
＜加熱制御解除＞
以下、図８を参照して、加熱制御解除（Ｓ０５）の詳細について説明する。図８は、第１実施形態に係る圧力開閉弁制御部による加熱制御解除の概略を説明するフローチャートである。
（１）まず、圧力開閉弁温度≧設定上限温度であるかどうかを判断する（Ｓ５１）。
Ｓ５１において、圧力開閉弁温度≧設定上限温度でない場合（Ｓ５１：Ｎｏ）はＳ５１に移行し、圧力開閉弁温度≧設定上限温度である場合（Ｓ５１：Ｙｅｓ）はＳ５２に移行する。
（２）加熱制御を解除する（Ｓ５２）。
Ｓ５２を実施したらフローを終了する。
【００５５】
次に、図９、図１０を参照して、第１実施形態に係るボイラにおける缶水温度、蒸気の温度及び圧力の変化の概略と、圧力開閉弁装置の加熱パターンの一例について説明する。なお、文中に図１〜図８に示した符号を用いている。
図９は、本発明の第１実施形態に係るボイラにおける缶水温度、蒸気の温度及び圧力の変化の概略の一例を説明する概念図であり、図１０は圧力開閉弁装置の加熱パターンの一例を示す概念図である。
【００５６】
まず、ボイラにおける缶水温度、蒸気の温度及び圧力の変化について説明する。
図９において、横軸はボイラを起動してからの経過時間を、縦軸は缶水温度及び蒸気の温度、蒸気圧力を示しており、（×）を結ぶ線は缶水温度を、（○）を結ぶ線は蒸気の温度を、（□）を結ぶ線は蒸気の圧力を示している。また、Ｔ１は缶水温度が冷態上限温度に到達するタイミングであり、Ｔ２は蒸気が定常圧力に到達するタイミングである。なお、第１実施形態では、冷態上限温度は蒸気が生成される沸点に設定されている。
【００５７】
缶水温度は、図９に示すように、ボイラを起動してから時間経過とともに上昇してＴ１において冷態上限温度（沸点）に到達する。その後、Ｔ２において一定温度に到達する。
また、蒸気の温度は、Ｔ１に到達してから時間経過とともに上昇してＴ２において定常温度に到達する。なお、Ｔ１に到達するまで蒸気が生成されていないので蒸気の温度は計測されないが、便宜上ボイラ起動時の缶水温度と等しく表示した。
また、蒸気の圧力は、ボイラを起動してからＴ１に到達するまではゼロであり、Ｔ１に到達してから時間経過とともに上昇してＴ２において定常圧力まで上昇する。
【００５８】
次に、圧力開閉弁装置の加熱パターンの一例について説明する。
図１０において、横軸はボイラを起動してからの経過時間を、縦軸は圧力開閉弁８０の温度、及び弁（加熱ヒータ）に流す電流（ヒータ電流）を示しており、（○）を結ぶ線は第１実施形態に係る圧力開閉弁の温度を、（◇）を結ぶ線は従来の圧力開閉弁の温度を、（△）を結ぶ線はヒータ電流を示している。Ｔ１、Ｔ２は図９と同様のタイミングを示している。
【００５９】
図１０に示すように、従来の圧力開閉弁の温度は、ボイラを起動してからＴ１に到達するまでは常温であり、Ｔ１に到達した後は時間経過とともに上昇する。その後、Ｔ２に到達した後に所定の温度まで上昇する。その後、蒸気が流れている間、概ね所定の温度が維持される。
第１実施形態に係る圧力開閉弁８０は、以下のように加熱制御される。
（１）まず、ボイラが起動されると加熱制御が開始（Ｓ０１）されて加熱ヒータ８５にヒータ電流が流される。
その結果、圧力開閉弁８０の温度は時間経過とともに上昇する。そして、例えば、経過時間Ｔ３において設定温度（例えば、１００℃）まで昇温される。温度センサ８６が設定温度まで昇温されたのを検知すると予熱が終了する。
（２）次に、温度センサ８６が設定温度まで昇温したのを検知すると目標温度制御（Ｓ０３）が開始されて、圧力開閉弁８０を設定目標温度（例えば、１００℃）とするためのヒータ電流が流される。
その結果、圧力開閉弁８０の温度は、設定目標温度で維持される。
その後、例えば、Ｔ１において缶水温度が冷態上限温度まで上昇すると目標温度制御が終了する。
（３）次いで、蒸気圧に基づく加熱制御（Ｓ０４）が開始されて、圧力センサ１Ｐが検知した蒸気の圧力を基準とする飽和蒸気の蒸気温度が算出されて圧力開閉弁８０を蒸気圧に基づいて加熱制御するためのヒータ電流が流される。
その結果、圧力開閉弁８０の温度は時間経過とともに上昇する。そして、例えば、経過時間Ｔ４において設定上限温度（例えば、１５０℃）まで昇温される。温度センサ８６が設定上限温度まで昇温されたのを検知すると蒸気圧に基づく加熱制御が終了する（解除される）。
（４）Ｔ４において加熱制御が解除されると、加熱ヒータ８５による圧力開閉弁８０の加熱はなくなるが、蒸気流路を蒸気が流れるので蒸気の熱により概ね蒸気の定常温度近傍まで昇温される。
【００６０】
第１実施形態に係る圧力開閉弁装置８によれば、ボイラ１００が起動された場合と缶水温度が冷態上限温度未満である場合のいずれか一方又は双方を満足する場合に、加熱制御を開始するように構成されているので、圧力開閉弁８０の温度が上昇し、低温状態の圧力開閉弁８０を蒸気が流通するのを抑制することができる。
その結果、ボイラ１００で生成された高温の蒸気が流通しても圧力開閉弁８０のシール性能が低下するのを抑制することができる。
【００６１】
第１実施形態に係る圧力開閉弁装置８によれば、制御部９が、温度センサ８６が検知した温度に基づいて、圧力開閉弁８０が設定目標温度となるように加熱制御をするので、圧力開閉弁８０の温度を適切に制御することができる。
【００６２】
第１実施形態に係る圧力開閉弁装置８によれば、制御部９が、圧力センサ１Ｐが検知した缶体１内の蒸気圧力にも基づく飽和蒸気の蒸気温度を設定目標温度として加熱制御するので、圧力開閉弁８０が通過する蒸気と近い温度に加熱制御される。その結果、蒸気と圧力開閉弁８０との温度差に起因する蒸気漏れが発生するのを効率的に抑制することができる。
【００６３】
第１実施形態に係る圧力開閉弁装置８によれば、制御部９が、温度センサ８６が検知した温度が設定上限温度に到達した場合に加熱制御を解除するので、圧力開閉弁８０が過熱されるのを抑制することができる。また、過熱に起因して無駄なエネルギーが発生するのを抑制することができる。
【００６４】
第１実施形態に係る圧力開閉弁装置８によれば、加熱ヒータ８５が保温材８４の内部に配置されているので、圧力開閉弁８０を短時間で昇温させることができる。また、加熱制御する際に無駄なエネルギーが消費されるのを抑制することができる。
【００６５】
＜第２実施形態＞
次に、図１１を参照して、第２実施形態に係る圧力開閉弁装置の加熱パターンの一例について説明する。
図１１は、第２実施形態に係る圧力開閉弁装置の加熱パターンの一例を示す概念図である。なお、ボイラにおける缶水温度、蒸気の温度及び圧力の変化は第１実施形態と同様であるので説明を省略する。また、第１実施形態で説明した事項については説明を省略する場合がある。
【００６６】
第２実施形態が第１実施形態と相違するのは、第２実施形態が、図３における加熱制御開始（Ｓ０１）、予熱（Ｓ０２）、目標温度制御（Ｓ０３）、加熱制御解除（Ｓ０５）を備え、蒸気圧に基づく加熱制御（Ｓ０４）を備えていない点と、図８において加熱制御解除を判断（Ｓ５１）する場合に、圧力開閉弁温度≧設定上限温度であるかどうかに代えて、缶水温度≧冷態上限温度であるかどうかを用いる点である。
【００６７】
第２実施形態に係る圧力開閉弁８０は、以下のように加熱制御される。
（１）まず、ボイラが起動されると加熱制御が開始（Ｓ０１）されて加熱ヒータ８５にヒータ電流が流されて予熱（Ｓ０２）される。
その結果、圧力開閉弁８０の温度は時間経過とともに上昇する。そして、例えば、経過時間Ｔ３において設定温度（例えば、１００℃）まで昇温される。温度センサ８６が設定温度まで昇温されたのを検知すると予熱が終了する。
（２）次に、温度センサ８６が設定温度まで昇温したのを検知すると目標温度制御（Ｓ０３）が開始されて、圧力開閉弁８０を設定目標温度（例えば、１００℃）とするためのヒータ電流が流される。
その結果、圧力開閉弁８０の温度は、設定目標温度で維持される。
その後、例えば、Ｔ１において缶水温度が冷態上限温度まで上昇すると加熱制御が終了する（解除される）。
（３）Ｔ１において加熱制御が解除されると、加熱ヒータ８５にはヒータ電流が流れなくなるので、圧力開閉弁８０の温度は一旦下降するが、しばらくすると蒸気流路を流れる蒸気の熱により概ね蒸気の定常温度近傍まで昇温される。
【００６８】
＜第３実施形態＞
次に、図１２を参照して、第３実施形態に係る圧力開閉弁装置の加熱パターンの一例について説明する。
図１２は、第３実施形態に係る圧力開閉弁装置の加熱パターンの一例を示す概念図である。なお、ボイラにおける缶水温度、蒸気の温度及び圧力の変化は第１実施形態と同様であるので説明を省略する。また、第１実施形態で説明した事項については説明を省略する場合がある。
【００６９】
第３実施形態が第１実施形態と相違するのは、第３実施形態が、図３における加熱制御開始（Ｓ０１）、予熱（Ｓ０２）、目標温度制御（Ｓ０３）、加熱制御解除（Ｓ０５）を備え、蒸気圧に基づく加熱制御（Ｓ０４）を備えていない点である。また、図６において目標温度制御を終了するかどうかを判断（Ｓ３３）する場合に、缶水温度≧冷態上限温度であるかどうかに代えて、圧力開閉弁温度≧設定上限温度を用いる点である。
【００７０】
第３実施形態に係る圧力開閉弁８０は、以下のように加熱制御される。
（１）まず、ボイラが起動されると加熱制御が開始（Ｓ０１）されて加熱ヒータ８５にヒータ電流が流されて予熱（Ｓ０２）される。
その結果、圧力開閉弁８０の温度は時間経過とともに上昇する。そして、例えば、経過時間Ｔ３において設定温度（例えば、１００℃）まで昇温される。温度センサ８６が設定温度まで昇温されたのを検知すると予熱が終了する。
（２）次に、温度センサ８６が設定温度まで昇温したのを検知すると目標温度制御（Ｓ０３）が開始されて、圧力開閉弁８０を設定目標温度（例えば、１００℃）とするためのヒータ電流が流される。
その結果、圧力開閉弁８０の温度は、設定目標温度で維持される。
その後、例えば、Ｔ１において缶水温度が冷態上限温度まで上昇する。第３実施形態では、缶水温度が冷態上限温度まで上昇しても目標温度制御を継続する。
圧力開閉弁８０は、例えば、Ｔ５まで目標温度制御されると蒸気流路を流れる蒸気の熱により設定目標温度を超えるためヒータ電流が流れなくなり、その後は蒸気の熱により経過時間とともに昇温され、Ｔ４において設定上限温度（例えば、１５０℃）まで昇温される。
（３）温度センサ８６が設定上限温度まで昇温されて、圧力開閉弁温度≧設定上限温度であることを検知すると目標温度制御が終了する（解除される）。
（４）Ｔ４において加熱制御が解除されると、加熱ヒータ８５による圧力開閉弁８０の加熱はなくなるが、蒸気流路を蒸気が流れるので圧力開閉弁８０の温度は蒸気の熱により概ね蒸気の定常温度近傍で維持される。
【００７１】
なお、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
【００７２】
例えば、上記実施形態においては、制御部９が、温度センサ８６が測定した温度に基づき、加熱ヒータを加熱制御する場合について説明したが、ボイラ１００が起動された場合又は缶水温度が冷態上限温度未満である場合に、加熱手段により目標温度を有しない加熱（予熱）のみを開始してもよい。
【００７３】
また、上記実施形態においては、圧力開閉弁装置８がメタルタッチ式安全弁である場合について説明したが、安全弁に限定されないことはいうまでもなく、弁座と弁体の形式についても任意に設定可能であり、例えば、弁体が付勢手段に代えてアクチュエータ等により作動する圧力開閉弁装置に適用してもよい。
【００７４】
また、上記実施形態においては、冷態上限温度が沸点に設定され、沸点未満で加熱制御（予熱）を開始する場合について説明したが、冷態上限温度については任意に設定することができる。
【００７５】
また、上記実施形態においては、設定温度、設定目標温度を１００℃に設定する場合について説明したが、設定温度、設定目標温度については任意に設定することが可能であり１００℃以外に設定してもよい。
また、設定温度と設定目標温度は、異なる温度に設定してもよい。
【００７６】
また、上記実施形態においては、制御部９が、缶体内の蒸気圧力に基づく飽和蒸気の温度を設定目標温度として加熱制御する場合について説明したが、かかる加熱制御をするかどうかは任意に設定可能であり、飽和蒸気の温度に対して補正した温度を設定目標温度として加熱制御してもよい。
【００７７】
また、上記実施形態においては、設定上限温度を１５０℃に設定する場合について説明したが、加熱制御を解除する温度については任意に設定することができる。
【００７８】
また、上記実施形態においては、制御部９が、Ｔ１において缶水温度が冷態上限温度に到達する前に予熱を終了する場合について説明したが、例えば、圧力開閉弁８０を緩やかに予熱することによりＴ１において缶水温度が冷態上限温度に到達した後に予熱が終了するように制御してもよい。
【００７９】
また、上記実施形態においては、加熱手段が加熱ヒータ８５である場合について説明したが、加熱手段については任意に設定することが可能であり、例えば、加熱ヒータ８５に代えて温水等が流通するジャケットを用いてもよい。
【００８０】
また、上記実施形態においては、圧力開閉弁装置８が保温材８４を備える場合について説明したが、保温材８４を備えるかどうかは任意に設定することができる。
【００８１】
また、図３〜図８は本発明を実施するフローチャートは一例であり、他のアルゴリズムに基づくフローチャートを任意に設定することができる。
【産業上の利用可能性】
【００８２】
この発明に係る圧力開閉弁装置によれば、ボイラで生成された高温の蒸気が流通しても圧力開閉弁のシール性能が低下するのを抑制することができるので、産業上利用可能である。
【符号の説明】
【００８３】
１    缶体
１Ｐ    圧力センサ
１Ｔ    温度センサ（缶水温度、スケールモニタ用）
７  蒸気供給部
８  圧力開閉弁装置
８０  圧力開閉弁
８１  弁座
８２  弁体
８２Ａ  コイルスプリング（付勢手段）
８４  保温材
８６  温度センサ
８５  加熱ヒータ（加熱手段）
１００  ボイラ
【図１】
2019148378.tif 000003
【図２】
2019148378.tif 000004
【図３】
2019148378.tif 000005
【図４】
2019148378.tif 000006
【図５】
2019148378.tif 000007
【図６】
2019148378.tif 000008
【図７】
2019148378.tif 000009
【図８】
2019148378.tif 000010
【図９】
2019148378.tif 000011
【図１０】
2019148378.tif 000012
【図１１】
2019148378.tif 000013
【図１２】
2019148378.tif 000014