(57)【要約】  燃料を燃焼させて給水を加熱するボイラ本体（２）と、ボイラ本体（２）に燃焼用空気を供給する送風機（３）と、ボイラ本体（２）に接続され、ボイラ本体（２）に供給される給水が流通する給水ライン（６）と、給水ライン（６）に配置され、給水を昇圧してボイラ本体（２）に供給する給水ポンプ（７）と、送風機（３）及び給水ポンプ（７）の駆動を制御する制御部（９１）と、を備えるボイラ装置（１）であって、制御部（９１）は、送風始動要求に応じて送風機（３）を駆動させる送風機始動部（９１１）と、給水始動要求に応じて給水ポンプ（７）を駆動させる給水ポンプ始動部（９１２）と、送風始動要求を受けてから第１の時間Ｔ１、給水始動要求を受けても給水ポンプ（７）を駆動させず、第１の時間Ｔ１経過後に給水ポンプ（７）を駆動させる始動制御部（９１３）と、を備える。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料を燃焼させて給水を加熱するボイラ本体と、
前記ボイラ本体に燃焼用空気を供給する送風機と、
前記ボイラ本体に接続され、前記ボイラ本体に供給される給水が流通する給水ラインと、
前記給水ラインに配置され、前記給水を昇圧して前記ボイラ本体に供給する給水ポンプと、
前記送風機及び前記給水ポンプの駆動を制御する制御部と、を備えるボイラ装置であって、
前記制御部は、
送風始動要求に応じて前記送風機を駆動させる送風機始動部と、
給水始動要求に応じて前記給水ポンプを駆動させる給水ポンプ始動部と、
前記送風始動要求を受けてから第１の時間が経過するまで又は前記送風機の駆動が安定するまでは前記給水始動要求を受けても前記給水ポンプを駆動させず、第１の時間経過後又は前記送風機の駆動が安定した後に前記給水ポンプを駆動させる始動制御部と、を備えるボイラ装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記ボイラ装置の起動時に、前記給水始動要求を受けてから第２の時間が経過するまで又は前記給水ポンプの駆動が安定するまでは前記送風始動要求を受けても前記送風機を駆動させず、第２の時間経過後又は前記給水ポンプの駆動が安定した後に前記送風機を駆動させる起動時制御部を更に備える請求項１に記載のボイラ装置。
【請求項３】
第１の時間及び第２の時間は、それぞれ前記送風機及び前記給水ポンプの始動電流継続時間である請求項１又は２に記載のボイラ装置。
【請求項４】
前記送風機及び前記給水ポンプの駆動の安定は、それぞれの駆動電流値が定格電流になることで判定する請求項１又は２に記載のボイラ装置。
【請求項５】
燃料を燃焼させて給水を加熱するボイラ本体と、
前記ボイラ本体に燃焼用空気を供給する送風機と、
前記ボイラ本体に接続され、前記ボイラ本体に供給される給水が流通する給水ラインと、
前記給水ラインに配置され、前記給水を昇圧して前記ボイラ本体に供給する給水ポンプと、
前記送風機及び前記給水ポンプの駆動を制御する制御部と、を備えるボイラ装置の制御方法であって、
送風始動要求に応じて前記送風機を駆動させるステップと、
給水始動要求に応じて前記給水ポンプを駆動させるステップと、
前記送風始動要求を受けてから第１の時間が経過するまで又は前記送風機の駆動が安定するまでは前記給水始動要求を受けても前記給水ポンプを駆動させず、第１の時間経過後又は前記送風機の駆動が安定した後に前記給水ポンプを駆動させるステップと、を備えるボイラ装置の制御方法。
【請求項６】
前記ボイラ装置の起動時に、前記給水始動要求を受けてから第２の時間が経過するまで又は前記給水ポンプの駆動が安定するまでは前記送風始動要求を受けても前記送風機を駆動させず、第２の時間経過後又は前記給水ポンプの駆動が安定した後に前記送風機を駆動させるステップを更に備える請求項５に記載のボイラ装置の制御方法。
【請求項７】
第１の時間及び第２の時間は、それぞれ前記送風機及び前記給水ポンプの始動電流継続時間である請求項５又は６に記載のボイラ装置の制御方法。
【請求項８】
前記送風機及び前記給水ポンプの駆動の安定は、それぞれの駆動電流値が定格電流になることで判定する請求項５又は６に記載のボイラ装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボイラ装置に関する。本願は、２０１５年２月１９日に日本に出願された特願２０１５−０３０７６５号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
【背景技術】
【０００２】
従来、燃焼室において燃料を燃焼させて発生させた燃焼ガスにより給水を加熱するボイラ装置が知られている。ボイラ装置は、燃焼用空気を供給する送風機や、給水を供給するための給水ポンプ等を備える。このようなボイラ装置においては、送風機や給水ポンプを駆動させるために電気が消費される（例えば、特許文献１等参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−６３４９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、送風機や給水ポンプ等の電気機器に電源を投入した際には、一時的に大電流（始動電流）が流れることが知られている。従って、従来のボイラ装置では、モータやポンプ等の始動電流が重畳してしまう可能性も考慮して、遮断容量の大きい遮断器を選定していた。このように、遮断容量の大きい遮断器を用いると、コストが高くなってしまうことが問題である。【０００５】
本発明は、遮断容量の小さい遮断器の選定によるコストの抑制を可能にしたボイラ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】
【０００６】
本発明は、燃料を燃焼させて給水を加熱するボイラ本体と、前記ボイラ本体に燃焼用空気を供給する送風機と、前記ボイラ本体に接続され、前記ボイラ本体に供給される給水が流通する給水ラインと、前記給水ラインに配置され、前記給水を昇圧して前記ボイラ本体に供給する給水ポンプと、前記送風機及び前記給水ポンプの駆動を制御する制御部と、を備えるボイラ装置であって、前記制御部は、送風始動要求に応じて前記送風機を駆動させる送風機始動部と、給水始動要求に応じて前記給水ポンプを駆動させる給水ポンプ始動部と、前記送風始動要求を受けてから第１の時間が経過するまで又は前記送風機の駆動が安定するまでは前記給水始動要求を受けても前記給水ポンプを駆動させず、第１の時間経過後又は前記送風機の駆動が安定した後に前記給水ポンプを駆動させる始動制御部と、を備えるボイラ装置に関する。【０００７】
また、前記制御部は、前記ボイラ装置の起動時に、前記給水始動要求を受けてから第２の時間が経過するまで又は前記給水ポンプの駆動が安定するまでは前記送風始動要求を受けても前記送風機を駆動させず、第２の時間経過後又は前記給水ポンプの駆動が安定した後に前記送風機を駆動させる起動時制御部を更に備えることが好ましい。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、遮断容量の小さい遮断器の選定によるコストの抑制を可能にしたボイラ装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施形態に係るボイラ装置を模式的に示す図である。
【図２】上記実施形態における制御部の構成を示すブロック図である。
【図３】上記実施形態に係るボイラ装置の起動時における、送風機及び給水ポンプの駆動の制御について説明するフロー図である。
【図４】上記実施形態に係るボイラ装置の運転中における、送風機及び給水ポンプの駆動の制御について説明するフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の一実施形態について図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係るボイラ装置１を模式的に示す図である。ボイラ装置１は、水を加熱して蒸気を生成する蒸気ボイラであり、図示しない負荷機器に蒸気を供給するものである。なお、本明細書における「ライン」とは、流路、経路、管路等の流体の流通が可能なラインの総称である。
【００１１】
図１に示すように、ボイラ装置１は、燃料を燃焼させて給水を加熱するボイラ本体２と、ボイラ本体２に燃焼用空気を供給する送風機３と、ボイラ本体２と送風機３とを接続し燃焼用空気が流通する給気ダクト４と、給気ダクト４に燃料ガスを供給する燃料供給ライン５と、ボイラ本体２に接続され、ボイラ本体２に供給される給水が流通する給水ライン６と、給水ライン６に配置される給水ポンプ７と、ボイラ本体２に接続され、ボイラ本体２から排出される燃焼ガス（排ガス）が流通する排気筒８と、制御装置９と、を備える。
【００１２】
ボイラ本体２は、缶体２１と、バーナ２５と、を備える。また、缶体２１は、複数の水管２２と、下部ヘッダ２３と、上部ヘッダ２４と、を含んで構成される。
【００１３】
缶体２１は、ボイラ本体２の外形を構成し、平面視矩形形状の直方体状に形成される。この缶体２１の長手方向の一端側に位置する第１側面２１ａには、バーナ取付部２６が形成され、缶体２１の長手方向の他端側に位置する第２側面２１ｂには、排気口２７が形成される。
【００１４】
複数の水管２２は、缶体２１の内部に上下方向に延びて配置されるとともに、缶体２１の長手方向及び幅方向に所定の間隔をあけて配置される。下部ヘッダ２３には、複数の水管２２の下端部が接続される。上部ヘッダ２４には、複数の水管２２の上端部が接続される。
【００１５】
バーナ２５は、バーナ取付部２６に配置される。バーナ２５によって燃料ガスと燃焼用空気との混合気が燃焼し、水管２２の水が加熱されて蒸気が発生する。
【００１６】
送風機３は、図示しないファンが回転することで、ボイラ本体２に燃焼用空気を供給する。
給気ダクト４は、上流側の端部が送風機３に接続され、下流側の端部がバーナ取付部２６に接続される。給気ダクト４は、送風機３から送り込まれた燃焼用空気をボイラ本体２に供給する。
【００１７】
燃料供給ライン５は、上流側が図示しない燃料供給源に接続され、その下流側が給気ダクト４に接続される。燃料供給ライン５は、燃料供給源から供給された燃料ガス（例えばＬＮＧ）を給気ダクト４に供給する。燃料供給ライン５には、流量調整弁５１が配置される。流量調整弁５１は、開度が調整可能に構成される。流量調整弁５１によって燃料供給ライン５を流れる燃料ガスの流量が調整される。
【００１８】
給水ライン６は、上流側の端部が図示しない給水源に接続され、下流側の端部がボイラ本体２の下部ヘッダ２３に形成される給水導入口に接続される。給水ライン６には、給水源から供給される給水が流通する。
【００１９】
給水ポンプ７は、給水ライン６を流通する給水を、昇圧してボイラ本体２に供給する。
【００２０】
排気筒８は、筒状に形成され、基端側が排気口２７に接続される。排気筒８は、ボイラ本体２で発生した燃焼ガス（排ガス）を外部に排出する。
【００２１】
制御装置９は、送風機３及び給水ポンプ７の駆動を制御する制御部９１と、各種の情報が記憶された記憶部９２と、を備える。
制御部９１は、ボイラ装置１の起動時にボイラ装置１の状態に応じて送風始動要求及び給水始動要求を出力する。例えば、ボイラ装置１の起動時に、上部ヘッダ２４内部の圧力を検出する図示しない圧力検出計によって検出される圧力が所定の値を下回るとともに、ボイラ本体２の備える図示しない水位センサによって検出される水管２２内の水位が所定の値を下回る場合に、制御部９１は送風始動要求及び給水始動要求を同時に出力する。
【００２２】
また、制御部９１は、ボイラ装置１の運転時における、燃料ガスの燃焼が行われていない待機状態から燃料ガスの燃焼が行われる燃焼状態に移行する際にも、送風始動要求を出力する。より具体的には、制御部９１は、上部ヘッダ２４内部の圧力を検出する図示しない圧力検出計によって検出される圧力が所定の値を下回った場合（負荷機器の要求負荷が大きくなった場合）に送風始動要求を出力する。更に、制御部９１は、ボイラ装置１の運転時においては、ボイラ本体２の備える図示しない水位センサによって検出される水管２２内の水位が所定の値を下回った場合にも給水始動要求を出力する。
【００２３】
図２は、制御部９１の構成を示すブロック図である。
図２に示すように、制御部９１は、送風機始動部９１１と、給水ポンプ始動部９１２と、始動制御部９１３と、起動時制御部９１４と、を備える。
【００２４】
送風機始動部９１１は、送風始動要求に応じて送風機３を駆動させる。送風機始動部９１１は、送風機３からボイラ本体２に供給される燃焼用空気の流量が所定の流量になるように、図示しないインバータを介して送風機３を駆動させる。
【００２５】
給水ポンプ始動部９１２は、給水始動要求に応じて給水ポンプ７を駆動させる。給水ポンプ始動部９１２は、給水ライン６を流通する給水が所定の流量になるように給水ポンプ７を駆動させる。
【００２６】
始動制御部９１３は、送風始動要求を受けてから第１の時間Ｔ１、給水始動要求を受けても給水ポンプ７を駆動させず、第１の時間Ｔ１経過後に給水ポンプ７を駆動させる。具体的には、第１の時間Ｔ１は、送風機３の始動電流継続時間である。始動電流継続時間とは、電気機器の駆動を開始した際に、一時的に流れる大電流が継続する時間である。換言すれば、始動電流継続時間とは、電気機器の駆動から電流が定常状態になるまでの時間である。送風機３の始動電流継続時間（第１の時間Ｔ１）は、例えば５秒である。
【００２７】
起動時制御部９１４は、ボイラ装置１の起動時に、給水始動要求を受けてから第２の時間Ｔ２、送風始動要求を受けても送風機３を駆動させず、第２の時間Ｔ２経過後に送風機３を駆動させる。具体的には、第２の時間Ｔ２は、給水ポンプ７の始動電流継続時間である。なお、ボイラ装置１の起動時には、通常、送風始動要求及び給水始動要求が同時に出力される。給水ポンプ７の始動電流継続時間（第２の時間Ｔ２）は、例えば１秒である。
【００２８】
なお、制御部９１は、上部ヘッダ２４内部の圧力を検出する図示しない圧力検出計によって検出される圧力（負荷機器の要求負荷）に応じて、流量調整弁５１も制御する。
記憶部９２は、送風機３の始動電流継続時間である第１の時間Ｔ１や、給水ポンプ７の始動電流継続時間である第２の時間Ｔ２等を記憶する。
【００２９】
以上のボイラ装置１によれば、送風機３により給気ダクト４に送り込まれた燃焼用空気は、燃料供給ライン５から供給された燃料ガスと混合される。そして、燃料ガスと燃焼用空気との混合ガスは、バーナ１７から缶体１０の内部に噴出され、燃焼する。
【００３０】
一方、給水は、給水ライン６を通じて給水ポンプ７により、ボイラ本体２の下部ヘッダ２３に供給される。給水は、下部ヘッダ２３を通じてから複数の水管１２の内部に供給され、混合ガスの燃焼に伴って発生する熱により加熱される。加熱された給水は蒸気となり、上部ヘッダ２４に集合された後、図示しない蒸気導出管を介して負荷機器に供給される。また、混合ガスの燃焼により生じた燃焼ガスは、排気筒８を通じて外部に排出される。
【００３１】
続いて、制御部９１による、送風機３及び給水ポンプ７の駆動の制御について説明する。まずは、ボイラ装置１の起動時に送風始動要求及び給水始動要求が同時に出力された場合における、送風機３及び給水ポンプ７の駆動の制御について説明する。図３は、ボイラ装置１の起動時における、送風機３及び給水ポンプ７の駆動の制御について説明するフロー図である。
【００３２】
まず、ステップＳＴ１１において、ボイラ装置１が起動される。そして、ボイラ装置１の起動時に、上部ヘッダ２４内部の圧力が所定の値を下回るとともに、水管２２内の水位が所定の値を下回る場合に、送風始動要求及び給水始動要求が同時に出力される。ボイラ装置１が起動時に送風始動要求及び給水始動要求が同時に出力された後、ステップＳＴ１２に進む。
ステップＳＴ１２において、給水ポンプ始動部９１２は、給水始動要求を受けて給水ポンプ７を駆動させる。給水ポンプ７が駆動した後、ステップＳＴ１３に進む。
【００３３】
ステップＳＴ１３において、起動時制御部９１４は、ステップＳＴ１２における給水ポンプの駆動の開始からの経過時間が記憶部９２に記憶された第２の時間Ｔ２を超えたか否かを判定する。ステップＳＴ１３において、給水ポンプ７の駆動の開始からの経過時間が、給水ポンプ７の始動電流継続時間である第２の時間Ｔ２を超えていないと判定された場合（ＮＯ）、ステップＳＴ１３を繰り返す。
【００３４】
一方、ステップＳＴ１３において、給水ポンプ７の駆動の開始からの経過時間が、第２の時間Ｔ２を超えたと判定された場合（ＹＥＳ）、ステップ１４に進む。
ステップＳＴ１４において、起動時制御部９１４は送風機３を駆動する。ステップＳＴ１４において送風機３を駆動させることで、ボイラ装置１の起動時における一連の処理は終了する。これにより、給水ポンプ７の始動電流と送風機３の始動電流との重畳を避けることができる。
【００３５】
続いて、ボイラ装置１の運転中における、送風機３及び給水ポンプ７の駆動の制御について説明する。図４は、ボイラ装置１の運転中における、送風機３及び給水ポンプ７の駆動の制御について説明するフロー図である。
【００３６】
まず、ステップＳＴ２１において、送風機始動部９１１は、送風始動要求が出力されたか否かを判定する。ステップＳＴ２１において、送風始動要求が出力されていないと判定された場合（ＮＯ）、ステップＳＴ２１を繰り返す。
一方、ステップＳＴ２１において、送風始動要求が出力されたと判定された場合（ＹＥＳ）、ステップＳＴ２２に進む。
【００３７】
ステップＳＴ２２において、送風機始動部９１１は、送風始動要求を受けて送風機３を駆動させる。送風機３を駆動させた後。ステップＳＴ２３に進む。
【００３８】
ステップＳＴ２３において、給水ポンプ始動部９１２は、給水始動要求が出力されたか否かを判定する。ステップＳＴ２３において、給水始動要求が出力されていないと判定された場合（ＮＯ）、ステップＳＴ２３を繰り返す。
一方、ステップＳＴ２３において、給水始動要求が出力されたと判定された場合（ＹＥＳ）、ステップＳＴ２４に進む。
【００３９】
ステップＳＴ２４において、給水ポンプ始動部９１２は、ステップＳＴ２２における送風機３の駆動の開始からの経過時間が記憶部に記憶された第１の時間Ｔ１を超えたか否かを判定する。ステップＳＴ２４において、送風機３の駆動の開始からの経過時間が、送風機３の始動電流継続時間である第１の時間Ｔ１を超えていないと判定された場合（ＮＯ）、ステップＳＴ２４を繰り返す。
【００４０】
一方、ステップＳＴ２４において、送風機３の駆動の開始からの経過時間が第１の時間Ｔ１を超えたと判定された場合（ＹＥＳ）、ステップＳＴ２５に進む。
ステップＳＴ２５において、給水ポンプ始動部９１２は給水ポンプ７を駆動する。
ステップＳＴ２５において給水ポンプ７を駆動させることで、ボイラ装置１の運転中において送風始動要求を受けた場合における一連の処理は終了する。これにより、送風機３の始動電流と給水ポンプ７の始動電流との重畳を避けることができる。
【００４１】
以上説明した本実施形態に係るボイラ装置１は、以下のような効果を奏する。
（１）本実施形態においては、送風始動要求を受けてから第１の時間Ｔ１が経過するまでは給水始動要求を受けても給水ポンプ７を駆動させず、第１の時間Ｔ１経過後に給水ポンプ７を駆動させる始動制御部９１３を備えるものとした。
これにより、ボイラ装置１の運転中において、送風機３の始動電流継続時間中に給水ポンプ７は駆動しない。従って、本実施形態においては、ボイラ装置１の運転時に送風始動要求を受けた直後に給水始動要求を受けても、送風機３の始動電流と給水ポンプ７の始動電流との重畳を避けることができる。送風機３の始動電流と給水ポンプ７の始動電流との重畳を避けることにより、遮断容量を抑えた遮断器を選定できるので、コストを抑制できる。
【００４２】
（２）また、本実施形態においては、ボイラ装置１の備える制御部９１が、ボイラ装置１の起動時に、給水始動要求を受けてから第２の時間Ｔ２が経過するまで送風始動要求を受けても送風機３を駆動させず、第２の時間Ｔ２（給水ポンプ７の始動電流継続時間）経過後に送風機３を駆動させる起動時制御部９１４を更に備える。
これにより、ボイラ装置１の起動時に、送風始動要求及び給水始動要求が同時に出力された場合、給水ポンプ７の始動電流継続時間中に送風機３は駆動しない。従って、本実施形態においては、ボイラ装置１の起動時においても、給水ポンプ７の始動電流と送風機３の始動電流との重畳を避けることができる。ボイラ装置１の起動時においても、給水ポンプ７の始動電流と送風機３の始動電流との重畳を避けることで、遮断容量を抑えた遮断器の選定がより容易になる。なお、ボイラ装置は通常、起動後にボイラ本体２（水管２２）における給水の水位が所定以上になるまでは、燃料ガスに着火されないように制御される。本実施形態においては、ボイラ装置１の起動時において、給水ポンプ７を送風機３よりも先に駆動させることで、給水の水位の上昇が遅延するのを防ぐことができる。
【００４３】
以上、本発明の一実施形態に係るボイラ装置１について説明したが、本発明は、上述の実施形態に制限されるものではなく、適宜変更が可能である。
例えば、第１の時間Ｔ１及び第２の時間Ｔ２を予め記憶部９２に格納した形態に換えてあるいはそのような形態と共に、送風機３及び給水ポンプ７のそれぞれに駆動電流測定器（図示せず）を備え付け、制御装置９によりこれらの駆動電流測定器の電流値が定格電流または所定時間、所定範囲内となったときに送風機３及び給水ポンプ７の駆動が安定したと判定し、送風機３の始動電流と給水ポンプ７の始動電流との重畳を避けるように構成してもよい。
また、送風機３の駆動が安定したかどうかの他の判定方法としては、給気ダクト４内に風量測定器を設置し送風機３の風量が所定時間、所定範囲内となったかどうかで判断してもよい。同様に給水ポンプ７の駆動が安定したかどうかの他の判定方法としては、給水ライン６内に流量測定器を設置し給水ポンプ７の流量が所定時間、所定範囲内となったかどうかで判断してもよい。
また、上記実施形態においては、ボイラ装置１をガス焚きのボイラとしたが、本発明はこれに限定されず、油焚きのボイラに適用することもできる。
【符号の説明】
【００４４】
１…ボイラ装置
２…ボイラ本体
３…送風機
６…給水ライン
７…給水ポンプ
９１…制御部
９１１…送風機始動部
９１２…給水ポンプ始動部
９１３…始動制御部
９１４…起動時制御部
【図１】
2016132604.tif 000003
【図２】
2016132604.tif 000004
【図３】
2016132604.tif 000005
【図４】
2016132604.tif 000006
【国際調査報告】
2016132604.tif 000007
2016132604.tif 000008
2016132604.tif 000009
2016132604.tif 000010