(57)【要約】      （修正有）【課題】  貫流ボイラの水管と連通する金属製の容器に収容された水の正確な水位をアナログ的に検出することができるようにし、品質の良い蒸気の生成とともに安全性の向上を図れるようにした貫流ボイラの水位検出方法を得る。【解決手段】  水位検出電極部１の表面に絶縁被膜２が形成された水位検出用電極棒５をボイラ缶体３内と連通する金属製の容器４に取り付け、水位検出電極部１の表面に形成した絶縁被膜２を誘電体として水位検出電極部１と容器４との間の静電容量を測定し、この静電容量により容器４内における水位を検出し、また、容器４に特定の水位を検出する補正用水位検出用電極棒７を併設し、この補正用水位検出用電極棒７が検出した水位と、静電容量を測定して検出した水位との差を求め、この差を基に、静電容量を測定して検出する水位を適正に補正する。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水位検出電極部の表面に耐熱性、耐高圧性、耐薬品性の高いエンジニアリングプラスチックによる絶縁被膜が形成された水位検出用電極棒をボイラ缶体内と連通する金属製の容器に取り付け、電源の一方を前記水位検出用電極棒の外部電源接続端子部と接続し、前記電源の他方を前記容器と接続して通電し、前記水位検出電極部の表面に形成した絶縁被膜を誘電体として、前記水位検出電極部と前記容器との間の静電容量を測定し、この静電容量により前記容器内における前記水位検出電極部と接触する水の水位を検出し、また、前記容器に、前記水位検出電極部により検出可能な水位の範囲内における前記容器内の特定の水位を検出する補正用水位検出用電極棒を併設し、この補正用水位検出用電極棒が検出した特定の水位と、前記静電容量を測定して検出した水位との差を求め、この差を基に、前記静電容量を測定して検出する水位を適正に補正することを特徴とする貫流ボイラの水位検出方法。
【請求項２】
水位検出電極部の表面に誘電体となる耐熱性、耐高圧性、耐薬品性の高いエンジニアリングプラスチックによる絶縁被膜が形成され、ボイラ缶体内と連通する金属製の容器に取り付けられる水位検出用電極棒と、
前記水位検出電極部と前記容器との間を通電することにより前記水位検出電極部と前記容器との間に発生する静電容量を測定し、測定した静電容量を水位に変換して前記容器内の水位を検出する水位検出手段と、
前記容器に取り付けられ、前記水位検出電極部により検出可能な水位の範囲内における前記容器内の特定の水位を検出する補正用水位検出用電極棒と、
前記補正用水位検出用電極棒と前記容器との間を通電することにより前記容器内の水の水位が特定の水位に達したことを検出する補正用水位検出手段と、
前記水位検出手段で検出した水位と前記補正用水位検出手段で検出した水位との差を基に、前記水位検出手段で検出した水位を適正に補正する適正水位検出手段とを備えたことを特徴とする貫流ボイラの水位検出装置。
【請求項３】
前記補正用水位検出用電極棒が検出する特定の水位は、前記容器の上位の水位であることを特徴とする請求項２に記載の貫流ボイラの水位検出装置。
【請求項４】
前記補正用水位検出用電極棒が検出する特定の水位は、前記容器の中位の水位であることを特徴とする請求項２に記載の貫流ボイラの水位検出装置。
【請求項５】
前記補正用水位検出用電極棒が検出する特定の水位は、前記容器の下位の水位であることを特徴とする請求項２に記載の貫流ボイラの水位検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水位検出用電極棒を使用した貫流ボイラの水位検出方法及び水位検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
蒸気の生成に貫流ボイラが多く使用されているが、貫流ボイラでは、加熱により水管内で発生した泡が上部管寄せに接続されるヘッダ部位を超える状態であるとき、生成された蒸気内に水が混ざり、得られる蒸気は、水分の多い湿った品質の悪い蒸気となる。また、水管内で発生した泡がヘッダ部位まで達しない状態であるとき、生成された蒸気内に水が混ざらず、得られる蒸気は乾いた品質の良い蒸気となるが、水管内で発生した泡の位置が低く、水管のヘッダ部位に泡による水膜が形成できない場合、水管が鉄で製造されているため水管の上部、更にはヘッダ部位が火炎により加熱され溶けて破損するといった事態が生じる。そのため、品質の良い蒸気の生成と安全性の観点から水管内の水位を、加熱により水管内で発生した泡がヘッダを超えず、水管のヘッダ部分に水膜ができる程度の水位に制御することが求められている。
【０００３】
前記水管内の水位は加熱により発生する泡の大きさによって求められる。即ち、発生する泡が大きい時は水位を低くし、泡が小さい時は水位を高くする。発生する泡の大きさは、貫流ボイラの運転時における燃焼量、蒸気圧力、給水温度及び缶水の電気伝導度等によって異なる。
【０００４】
このようなことから、貫流ボイラでは、燃焼量、蒸気圧力、給水温度及び缶水の電気伝導度等に応じて、最適の水位を設定しておき、水管内の水位をセンサーとなる水位検出用電極棒により検出しながら、貫流ボイラの運転時における燃焼量、蒸気圧力、給水温度及び缶水の電気伝導度等に応じた水位となるように、水管内への給水、給水停止を行うことにより水管内の水位を制御している。
【０００５】
従来の貫流ボイラの水位検出方法では、水管内における水位の検出は、次のようにして行われている。  
前記水位検出用電極棒は、電源に接続される外部電源接続端子部と水と接する水位検出電極部を備え、絶縁体を介して貫流ボイラの水管と連通する水位検出用の金属製の容器に取り付けられている。貫流ボイラの水管と連通する容器は、貫流ボイラの水管と共通する水を収容し、収容した水は水管の水位と共通の水位となる。そして、電源の一方を水位検出用電極棒の外部電源接続端子部と接続し、電源の他方を容器と接続して通電し、外部電源接続端子部と容器との間の導通状態の変化により、容器内の水位が水位検出電極部に達したことを検出し、これにより水管内における水位を検出している。
【０００６】
前記容器には、燃焼量と蒸気圧力と給水温度と缶水の電気伝導度とにより設定された水位に対応したそれぞれ長さの異なる複数の水位検出用電極棒が取り付けられており、各水位検出用電極棒で検出された前記容器内の水位が水位制御装置に送信され、水管内の水位が、貫流ボイラの運転時における燃焼量、蒸気圧力、給水温度及び缶水の電気伝導度等に応じて設定された水位となるように、給水制御されて、水管内の水位が所定の水位に制御されるようになっている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開平６−１４７４０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
貫流ボイラでは、水管内の水位制御は、貫流ボイラの運転時における燃焼量、蒸気圧力、給水温度及び缶水の電気伝導度等に応じて制御されるが、良質な蒸気を得るため、また水管の破損を防止するためには、燃焼量、蒸気圧力、給水温度及び缶水の電気伝導度等に応じて細かく水位を設定して制御することが好ましい。
【０００８】
しかし、従来の貫流ボイラの水位検出方法では、水管内の水位の検出は前記のように長さの異なる複数の水位検出用電極棒により検出しており、１本の水位検出用電極棒で１つの水位しか検出できないため、燃焼量、蒸気圧力、給水温度及び缶水の電気伝導度等に応じて水位を細かく制御しようとすると、容器に取り付ける水位検出用電極棒の本数も多くなり、その分装置も大きくなり、またコストもアップするといった問題がある。
【０００９】
そのため、従来の貫流ボイラの水位検出方法では、３〜４通りの水位を設定し、この設定された水位の中で、水管内の水位を制御している。前記特許文献１では、燃焼量と蒸気圧力、また燃焼量と缶水の電気伝導度を組み合わせた４通りの水位を設定し、この４通りの水位の中で水管内の水位を制御することが記載されている。しかし、前記３〜４通りの水位の中での水位の制御では、水管内の水位を、必ずしも良質な蒸気を得るため、また水管の破損を防止するための水位とすることは難しい。
【００１０】
そこで、上記の問題点を解決するものとして、水位検出用電極棒の水位検出電極部の表面に誘電体となる絶縁被膜を形成し、容器内で水が水位検出電極部に接触する部分をもってコンデンサとし、通電して水位検出電極部に接触する水の変化による水位検出電極部と容器との間の静電容量を測定すれば、この測定された静電容量により容器内における水位検出電極部と接触する水の水位をアナログ的に検出することができ、これにより水管内の水位の細かな制御ができることが考えられる。
【００１１】
しかし、貫流ボイラの水管内は、高温、高圧、高ＰＨの環境にあり、高温、高圧、高ＰＨに耐える絶縁材で水位検出電極部の表面に誘電体となる絶縁被膜を形成した水位検出用電極棒は無かった。
【００１２】
そこで、本発明者等は、試験研究の結果、耐高温性、耐高圧性、耐高ＰＨ性（耐薬品性）の高い絶縁材を見出し、高温、高圧、高ＰＨに耐える絶縁材で水位検出電極部の表面に誘電体となる絶縁被膜を形成した水位検出用電極棒の製作に成功し、この水位検出用電極棒を使用して、貫流ボイラの水管と連通する金属製の容器に収容された水の水位をアナログ的に検出することを可能にした。しかし、容器に収容された水内に混在した芥等が水位検出電極部へ付着したり、或いは水位検出電極部におけるその他の故障原因により静電容量に変化が生じ、検出した水の水位に誤差が生じ、前記容器内における水の正確な水位を検出することができなくなる場合がある、といった懸念もある。
【００１３】
本発明者等は、更に試験研究を重ねた結果、水位検出電極部の表面に誘電体となる絶縁被膜を形成した水位検出用電極棒とともに補正用水位検出用電極棒を併設することに着目し、本発明を完成するに至った。
【００１４】
本発明の目的は、貫流ボイラの水管と連通する金属製の容器に収容された水の正確な水位をアナログ的に検出することができるようにし、品質の良い蒸気の生成とともに安全性の向上を図れるようにした貫流ボイラの水位検出方法及び水位検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記の目的を達成するために請求項１に記載の貫流ボイラの水位検出方法は、水位検出電極部の表面に耐熱性、耐高圧性、耐薬品性の高いエンジニアリングプラスチックによる絶縁被膜が形成された水位検出用電極棒をボイラ缶体内と連通する金属製の容器に取り付け、電源の一方を前記水位検出用電極棒の外部電源接続端子部と接続し、前記電源の他方を前記容器と接続して通電し、前記水位検出電極部の表面に形成した絶縁被膜を誘電体として、前記水位検出電極部と前記容器との間の静電容量を測定し、この静電容量により前記容器内における前記水位検出電極部と接触する水の水位を検出し、また、前記容器に、前記水位検出電極部により検出可能な水位の範囲内における前記容器内の特定の水位を検出する補正用水位検出用電極棒を併設し、この補正用水位検出用電極棒が検出した特定の水位と、前記静電容量を測定して検出した水位との差を求め、この差を基に、前記静電容量を測定して検出する水位を適正に補正することを特徴とする。
【００１６】
請求項２に記載の貫流ボイラの水位検出装置は、水位検出電極部の表面に誘電体となる耐熱性、耐高圧性、耐薬品性の高いエンジニアリングプラスチックによる絶縁被膜が形成され、ボイラ缶体内と連通する金属製の容器に取り付けられる水位検出用電極棒と、前記水位検出電極部と前記容器との間を通電することにより前記水位検出電極部と前記容器との間に発生する静電容量を測定し、測定した静電容量を水位に変換して前記容器内の水位を検出する水位検出手段と、前記容器に取り付けられ、前記水位検出電極部により検出可能な水位の範囲内における前記容器内の特定の水位を検出する補正用水位検出用電極棒と、前記補正用水位検出用電極棒と前記容器との間を通電することにより前記容器内の水の水位が特定の水位に達したことを検出する補正用水位検出手段と、前記水位検出手段で検出した水位と前記補正用水位検出手段で検出した水位との差を基に、前記水位検出手段で検出した水位を適正に補正する適正水位検出手段とを備えたことを特徴とする。
【００１７】
請求項３に記載の貫流ボイラの水位検出装置は、請求項２に記載の、前記補正用水位検出用電極棒が検出する特定の水位は、前記容器の上位の水位であることを特徴とする。
【００１８】
請求項４に記載の貫流ボイラの水位検出装置は、請求項２に記載の、前記補正用水位検出用電極棒が検出する特定の水位は、前記容器の中位の水位であることを特徴とする。
【００１９】
請求項５に記載の貫流ボイラの水位検出装置は、請求項２に記載の、前記補正用水位検出用電極棒が検出する特定の水位は、前記容器の下位の水位であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
請求項１に記載の貫流ボイラの水位検出方法では、水位検出電極部の表面に耐熱性、耐高圧性、耐薬品性の高いエンジニアリングプラスチックによる絶縁被膜が形成された水位検出用電極棒をボイラ缶体内と連通する金属製の容器に取り付け、電源の一方を前記水位検出用電極棒の外部電源接続端子部と接続し、前記電源の他方を前記容器と接続して通電し、前記水位検出電極部の表面に形成した絶縁被膜を誘電体として、前記水位検出電極部と前記容器との間の静電容量を測定し、この静電容量により前記容器内における前記水位検出電極部と接触する水の水位を検出するので、前記水位検出用電極棒の前記水位検出電極部の表面に形成した絶縁被膜は、前記容器内の高温、高圧、薬品に耐えることができる。そして、前記容器内で水が前記水位検出電極部に接触する部分がコンデンサとなり、通電して水が接触する前記水位検出電極部と前記容器との間の静電容量を測定することにより、前記容器内における前記水位検出電極部と接触する水の水位を検出することができる。この測定された静電容量の変化によって前記水位の変化をアナログ的に検出することができ、前記水位の変化を検出することにより、貫流ボイラの水管内の水位をアナログ的に検出することができる。
【００２１】
そして、前記容器に、前記水位検出電極部により検出可能な水位の範囲内における前記容器内の特定の水位を検出する補正用水位検出用電極棒を併設し、この補正用水位検出用電極棒が検出した特定の水位と、前記静電容量を測定して検出した前記水位との差を求め、この差を基に、前記静電容量を測定して検出する前記水位を適正に補正するようにしたので、前記容器に収容された水内に混在した芥等が前記水位検出電極部へ付着したり、或いは前記水位検出電極部におけるその他の故障原因により静電容量に変化が生じ、前記水位検出用電極棒で検出した水位に誤差が生じても、前記容器内における水の正確な水位を検出することができる。
【００２２】
このような水位検出方法を貫流ボイラの水位の制御に使用することにより、貫流ボイラの運転時における燃焼量、蒸気圧力、給水温度及び缶水の電気伝導度等に応じて、水管内の水の水位を細かく制御することが容易となり、水管内の水を常に最適な水位とすることができ、良質な蒸気を得ることができるとともに、水管の破損を有効に防止することができ、安全性の向上を図ることができる。
【００２３】
請求項２に記載の貫流ボイラの水位検出装置では、水位検出電極部の表面に誘電体となる耐熱性、耐高圧性、耐薬品性の高いエンジニアリングプラスチックによる絶縁被膜が形成され、ボイラ缶体内と連通する金属製の容器に取り付けられる水位検出用電極棒と、前記水位検出電極部と前記容器との間を通電することにより前記水位検出電極部と前記容器との間に発生する静電容量を測定し、測定した静電容量を水位に変換して前記容器内の水位を検出する水位検出手段を備えたので、前記水位検出用電極棒の前記水位検出電極部の表面に形成した前記絶縁被膜は、前記容器内の高温、高圧、薬品に耐えることができ、前記水位検出用電極棒の前記水位検出電極部と前記容器との間を通電すると、前記容器内で水が前記水位検出電極部に接触する部分がコンデンサとなり、前記水位検出電極部と前記容器との間に静電容量が発生し、この静電容量を前記水位検出手段が測定し、測定した静電容量を水位に変換して前記容器内の水位を検出することから、測定した静電容量の変化によって前記水位の変化をアナログ的に検出することができ、前記水位の変化を検出することにより、貫流ボイラの水管内の水位をアナログ的に検出することができる。
【００２４】
更に、前記容器に取り付けられ、前記水位検出電極部により検出可能な水位の範囲内における前記容器内の特定の水位を検出する補正用水位検出用電極棒と、前記補正用水位検出用電極棒と前記容器との間を通電することにより前記容器内の水の水位が特定の水位に達したことを検出する補正用水位検出手段を備えたので、前記補正用水位検出用電極棒と前記容器との間を通電すると、前記補正水位検出手段が前記容器内の水の水位が特定の水位に達したことを検出することができ、安全性の向上を図ることができる。
【００２５】
更に、前記水位検出手段で検出した水位と前記補正用水位検出手段で検出した水位との差を基に、前記水位検出手段で検出した水位を適正に補正する適正水位検出手段とを備えたので、前記容器に収容された水内に混在した芥等が前記水位検出電極部へ付着したり、或いは前記水位検出電極部におけるその他の故障原因により静電容量に変化が生じ、前記水位検出用電極棒を使用した水位検出手段で検出した水位に誤差が生じても、検出した水位を適正水位検出手段によって適正に補正するので、前記容器内における水の正確な水位を検出することができる。
【００２６】
このような水位検出装置を貫流ボイラの水位の制御に使用することにより、貫流ボイラの運転時における燃焼量、蒸気圧力、給水温度及び缶水の電気伝導度等に応じて、水管内の水の水位を細かく制御することが容易となり、水管内の水を常に最適な水位とすることができ、良質な蒸気を得ることができるとともに、水管の破損を有効に防止することができる。
【００２７】
請求項３に記載の貫流ボイラの水位検出装置では、請求項２に記載の、前記補正用水位検出用電極棒が検出する特定の水位が、前記容器の上位の水位であるので、例えば、前記水位検出電極部と前記容器との間の静電容量により、前記容器内における水位を検出し、前記容器内における水位を制御するとき、前記補正用水位検出用電極棒が前記容器内の水位を検出し、且つ前記補正用水位検出用電極棒が検出した前記容器内の水位と前記水位検出電極部により測定した静電容量により検出した水位との差が認められたときに、この差を基に、前記静電容量を測定して検出する前記水位を補正することにより、前記容器内における水の正確な水位を検出し、前記容器内における水位を正確に制御することができ、更に、前記水位検出電極部に故障が発生していることを予測することができる。このことは、前記水位検出電極部に故障が発生が発生した場合、前記容器に収容された水による静電容量は減る方向になり、その結果、より水位が上がらないと所定の静電容量にならないので、前記容器内の水位が上がるように制御されることによる。
【００２８】
請求項４に記載の貫流ボイラの水位検出装置では、請求項２に記載の、前記補正用水位検出用電極棒が検出する特定の水位が、前記容器の中位の水位であるので、例えば、前記水位検出電極部と前記容器との間の静電容量により、前記容器内における水位を検出し、前記容器内における水位を制御するとき、前記補正用水位検出用電極棒が検出する特定の水位は、前記容器内の水位の常用範囲であって、水位の変動が水有りと水無しを繰り返す領域に存在し、この結果、前記水位検出用電極棒で検出した前記容器内の水位の誤差を補正する回数が多くなることから、前記容器内における水位の検出精度を高めることができ、前記容器内における水位を一層正確に制御することができる。
【００２９】
請求項５に記載の貫流ボイラの水位検出装置では、請求項２に記載の、前記補正用水位検出用電極棒が検出する特定の水位が、前記容器の下位の水位であるので、例えば、前記水位検出電極部と前記容器との間の静電容量により、前記容器内における水位を検出し、前記容器内における水位を制御するとき、前記容器内の水位は、必ず一度は前記補正用水位検出用電極棒により検出され、前記水位検出用電極棒で検出した前記容器内の水位の誤差が補正されることになり、前記容器内における水の正確な水位を検出し、前記容器内における水位を正確に制御することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、本発明に係る貫流ボイラの水位検出方法及び水位検出装置を実施するための最良の形態を説明する。
【００３１】
先ず、本発明に係る貫流ボイラの水位検出方法の実施の形態を説明する。  
本発明に係る貫流ボイラの水位検出方法は、水位検出電極部の表面に耐熱性、耐高圧性、耐薬品性の高いエンジニアリングプラスチックによる絶縁被膜が形成された水位検出用電極棒をボイラ缶体内と連通する金属製の容器に取り付ける。
【００３２】
そして、電源の一方を水位検出用電極棒の外部電源接続端子部と接続し、電源の他方を容器と接続して通電し、水位検出電極部の表面に形成した絶縁被膜を誘電体として、水位検出電極部と容器との間の静電容量を測定し、この静電容量により前記容器内における前記水位検出電極部と接触する水の水位を検出する。
【００３３】
また、容器に、水位検出電極部により検出可能な水位の範囲内における特定の水位を検出する補正用水位検出用電極棒を併設し、この補正用水位検出用電極棒が検出した特定の水位と、静電容量を測定して検出した水位との差を求め、この差を基に、静電容量を測定して検出した水位を適正に補正する。補正用水位検出用電極棒が検出する特定の水位は、水位検出電極部により検出可能な水位の範囲内であれば、特に限定されない。
【００３４】
前記本発明に係る貫流ボイラの水位検出方法によれば、水位検出用電極棒の水位検出電極部の表面に形成されている絶縁被膜は耐熱性、耐高圧性、耐薬品性の高いエンジニアリングプラスチックにより形成されているので、容器内の高温、高圧、薬品に耐えることができ、水位検出用電極棒の外部電源接続端子部と容器を通電し、水位検出電極部の表面に形成された絶縁被膜を誘電体として、水位検出電極部と容器との間の静電容量を測定し、この静電容量により容器内における水位検出電極部と接触する水の水位を検出するので、容器内で水が水位検出電極部に接触する部分がコンデンサとなり、通電して水が接触する水位検出電極部と容器との間の静電容量を測定することにより、容器内における水位検出電極部と接触する水の水位を検出でき、この測定された静電容量の変化によって水位の変化をアナログ的に検出でき、この水位を検出することにより、貫流ボイラの水管内の水位をアナログ的に検出できる。
【００３５】
そして、容器に補正用水位検出用電極棒を併設し、この補正用水位検出用電極棒が検出した特定の水位と、静電容量を測定して検出した水位との差を求め、この差を基に、静電容量を測定して検出する水位を適正に補正するようにしたので、容器に収容された水内に混在した芥等が水位検出電極部へ付着したり、或いは水位検出電極部におけるその他の故障原因により静電容量に変化が生じ、水位検出用電極棒で検出した水位に誤差が生じても、容器内における正確な水位を検出することができる。
【００３６】
また、前記のように、補正用水位検出用電極棒が検出する特定の水位にあっては、水位検出電極部により検出可能な水位の範囲内であれば、特に限定されるものではない。補正用水位検出用電極棒が検出する特定の水位が前記容器の上位の水位であると、例えば、前記水位検出電極部と前記容器との間の静電容量により、前記容器内における水位を検出し、前記容器内における水位を制御するとき、前記補正用水位検出用電極棒が前記容器内の水位を検出し、且つ前記補正用水位検出用電極棒が検出した前記容器内の水位と前記水位検出電極部により測定した静電容量により検出した水位との差が認められたときに、この差を基に、前記静電容量を測定して検出する前記水位を適正に補正することにより、前記容器内における水の正確な水位を検出し、前記容器内における水位を正確に制御することができ、更に、前記水位検出用電極棒の前記水位検出電極部に故障が発生していることを予測することができる。このことは、前記水位検出用電極棒の前記水位検出電極部に故障が発生した場合、前記容器に収容された水による静電容量は減る方向になり、その結果、より水位が上がらないと所定の静電容量にならないので、前記容器内の水位が上がるように制御されることによる。
【００３７】
また、補正用水位検出用電極棒が検出する特定の水位が前記容器の中位の水位であると、例えば、前記水位検出電極部と前記容器との間の静電容量により、前記容器内における水位を検出し、前記容器内における水位を制御するとき、前記補正用水位検出用電極棒が検出する特定の水位は、前記容器内の水位の常用範囲であって、水位の変動が水有りと水無しを繰り返す領域に存在し、この結果、前記水位検出用電極棒で検出した前記容器内の水位の誤差を適正に補正する回数が多くなることから、前記容器内における水位の検出精度を高めることができ、前記容器内における水位を一層正確に制御することができる。
【００３８】
また、補正用水位検出用電極棒が検出する特定の水位が前記容器の中位の水位であると、例えば、前記水位検出電極部と前記容器との間の静電容量により、前記容器内における水位を検出し、前記容器内における水位を制御するとき、前記容器内の水位は、必ず一度は前記補正用水位検出用電極棒により検出され、前記水位検出用電極棒で検出した前記容器内の水位の誤差が適正に補正されることになり、前記容器内における水の正確な水位を検出し、前記容器内における水位を正確に制御することができる。
【００３９】
次に、本発明に係る水位検出装置の実施の形態を説明する。  
図１、図２は、本発明に係る水位検出装置の実施の形態の第１例を示すもので、図１は、第１例の概略構成を示す説明図、図２は、第１例の水位検出用電極棒の一例を示す一部断面正面図である。
【００４０】
本例の貫流ボイラの水位検出装置は、水位検出電極部１の表面に誘電体となる耐熱性、耐高圧性、耐薬品性の高いエンジニアリングプラスチックによる絶縁被膜２が形成され、ボイラ缶体３内と連通する金属製の容器４に取り付けられる水位検出用電極棒５と、水位検出電極部１と容器４との間を通電することにより水位検出電極部１と容器４との間に発生する静電容量を測定し、測定した静電容量を水位に変換して容器４内の水位を検出する水位検出手段６と、容器４に取り付けられ、水位検出電極部１により検出可能な水位の範囲内における容器４内の特定の水位を検出する補正用水位検出用電極棒７と、補正用水位検出用電極棒７と容器４との間を通電することにより容器４内の水位が特定の水位に達したことを検出する補正用水位検出手段８と、水位検出手段６で検出した水位と補正用水位検出手段８で検出した水位との差を基に、水位検出手段６で検出した水位を適正に補正する適正水位検出手段９とを備えている。
【００４１】
ボイラ缶体３にあっては、本例では、円周方向へ所定の間隔で立設された複数の水管１０と、この複数の水管１０の下端に接続され、給水ポンプ１１から給水管１２を介して水を導入し複数の水管１０へ供給する下部管寄せ１３と、複数の水管１０の上端に接続され、水管１０で生成された蒸気を集め蒸気管１４から負荷側へ送りだす上部管寄せ１５と、複数の水管１０により包囲されて形成された燃焼室１６とで構成されている。
【００４２】
容器４は、下部管寄せ１３及び上部管寄せ１５に、連通管１７，１８を介して、ボイラ缶体３内、即ち水管１０内と連通するようにボイラ缶体３に接続している。
【００４３】
容器４に取り付けられている水位検出用電極棒５は容器４内の水位を検出するものであり、水位検出用電極棒５は、一端側に外部電源接続端子部１９を、他端側には水位検出電極部１を備えており、筒状の絶縁体２０で保持され、この絶縁体２０を介して、外部電源接続端子部１９が容器４の外側へ突出し、そして水位検出電極部１が容器４の内側へ突出するように容器４に取り付けられている。
【００４４】
水位検出電極部１にあっては、ステンレスで形成され、その表面に、耐熱性、耐高圧性、耐薬品性の高いエンジニアリングプラスチックによる絶縁被膜２が形成されている。エンジニアリングプラスチックとしては、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルケトン、ポリエーテルケトンケトン、ポリアリルエーテルケトン等のケトン系合成樹脂材料が使用されるが、特に、耐熱性の高いポリエーテルエーテルケトンが好ましい。
【００４５】
前記のように、その表面に、耐熱性、耐高圧性、耐薬品性の高いエンジニアリングプラスチックによる絶縁被膜２が形成されている水位検出電極部１は、その長さが、少なくとも必要最低水位を検出できる長さに設定されている。
【００４６】
容器４に、水位検出用電極棒５とともに取り付けられている補正用水位検出用電極棒７は、水位検出電極部１により検出可能な水位の範囲内における容器４内の特定の水位を検出するものであり、本例では、容器４内における上位の水位を検出するようになっている。容器４内における上位の水位とは、容器４内の水位の常用範囲の上側を意味する。
【００４７】
補正用水位検出用電極棒７は、一端側に外部電源接続端子部２１を、他端側には補正用水位検出電極部２２を備えており、筒状の絶縁体２３で保持され、この絶縁体２３を介して、外部電源接続端子部２１が容器４の外側へ突出し、そして補正用水位検出電極部２２が容器４の内側へ突出するように容器４へ取り付けられている。
【００４８】
水位検出手段６にあっては、水位検出用電極棒５の外部電源接続端子部１９に電源２４の一方を接続し、電源２４の他方を容器４と接続した電源回路に、通電により水位検出電極部１の表面に形成された絶縁被膜２を誘電体として、水位検出電極部１と容器４との間の静電容量を測定する測定回路部２５と、予め設定した静電容量と水管１０内の水位の関係が記憶され、測定回路部２５で測定した静電容量を水管１０内の水位に変換するプログラムを備え、静電容量から変換した水位を検出し適正水位検出手段９に送信する水位検出回路部２６とを接続した構成となっている。電源２４にあっては、本例では交流電源が使用されている。
【００４９】
補正用水位検出手段８にあっては、補正用水位検出用電極棒７の外部電源接続端子部２１に電源２７の一方を接続し、電源２７の他方を容器４と接続した電源回路に、通電により補正用水位検出電極部２２の下端に水が接触することによる外部電源接続端子部２１と容器４との間の導通状態の変化により、容器４内の水が補正用水位検出電極部２２の下端に達したこと、即ち、容器４内の水が容器４の上位の水位に達したことを検出し適正水位検出手段９に送信する補正用水位検出回路部２８を接続した構成となっている。電源２７にあっては、本例では交流電源が使用されている。
【００５０】
適正水位検出手段９にあっては、容器４内の水が補正用水位検出用電極棒７の補正用水位検出電極部２２の下端に水が接触して容器４内の水位が補正用水位検出回路部２８で検出されたことが送信されてきたとき、この補正用水位検出回路部２８で検出された容器４内の水位と、このとき水位検出回路部２６から送信されてきた水位との差を求め、該差を基に水位検出回路部２６に記憶されている静電容量と水管１０内の水位の関係を適正に補正するプログラムを備え、適正に補正した静電容量と水管１０内の水位の関係を水位検出回路部２６に送信し、水位検出回路部２６で検出される水位を適正に補正する適正水位検出回路部２９により構成されている。
【００５１】
なお、図中、３０は水位設定部であり、燃焼量と蒸気圧力と給水温度と缶水の電気伝導度とにより水管１０内の水位を設定するものである。３１は水位制御部であり、貫流ボイラの現実の運転時における燃焼量、蒸気圧力、給水温度及び缶水の電気伝導度等の入力により水位設定部３０から適正な水位を求め、水位検出回路部２６から適正に補正された容器４内の、即ち水管１０内の水位信号を受けながら、給水ポンプ１１を駆動して水管１０内へ水を供給し、又は給水ポンプ１１を停止して水管１０内への水の供給を停止し、水管１０内の水位を、水位設定部３０で求められた水位に制御するものである。
【００５２】
以上のように構成したから、水位検出用電極棒５の外部電源接続端子部１９と容器４との間を通電すると、水位検出電極部１と水が接触しているとき、水位検出電極部１の表面に形成された絶縁被膜２が誘電体となり、容器４内で水と接触する水位検出電極部１の接触部分がコンデンサとなる。そして、水位検出用電極棒５の外部電源接続端子部１９と容器４との間を通電することにより、水位検出電極部１と容器４との間の静電容量が測定回路部２５で測定され、この測定された静電容量が水位検出回路部２６で水位に変換されて検出され、静電容量の変化による水位の変化がアナログ的に検出される。そして、水位検出回路部２６で検出された水位は適正水位検出回路部２９へ送信される。
【００５３】
また、水位検出用電極棒５の外部電源接続端子部１９と容器４との間を通電するとともに、補正用水位検出用電極棒７の外部電源接続端子部２１と容器４との間を通電すると、容器４内の水が補正用水位検出電極部２２の下端に達したとき、補正用水位検出回路部２８により、容器４内の水が容器４の上位の水位に達したことが検出されるとともに適正水位検出回路部２９へ送信される。
【００５４】
そして、適正水位検出回路部２９に補正用水位検出回路部２８から容器４内の水位を検出したことが送信されてくると、適正水位検出回路部２９により、この補正用水位検出回路部２８で検出された容器４内の水位と、このとき水位検出回路部２６から送信されてきた水位との差が求められ、該差を基に水位検出回路部２６に記憶されている静電容量と水管１０内の水位の関係が適正に補正されて水位検出回路部２６に送信され、水位検出回路部２６で検出される水位が適正に補正される。
【００５５】
特に、本例では、水位検出回路部２６で検出した水位と、補正用水位検出回路部２８により検出した容器４の上位の水位との差が求められ、この差を基に水位検出回路部２６で検出した水位が適正な水位に補正されるので、例えば、容器４内における水位を検出し、容器４内における水位を制御するとき、容器４内における水位を正確に制御することができ、更に、水位検出電極部１に故障が発生していることを予測することができる。
【００５６】
このことは、水位検出電極部１に故障が発生した場合、容器４に収容された水による静電容量は減る方向になり、その結果、より水位が上がらないと所定の静電容量にならないので、水位制御部３１が静電容量を測定して検出される水位を基に発信される容器４内の、即ち水管１０内の水の水位信号を受けながら、所定の静電容量になるまで給水ポンプ１１を駆動して水管１０内に水を供給する、即ち、容器４内の水位が上がるように制御することによる。
【００５７】
図３は、本発明に係る水位検出装置の実施の形態の第２例の概略構成を示す説明図である。本例では、補正用水位検出用電極棒７が検出する容器４内の水位は、容器４の中位の水位であり、その他の構成は第１例と同一であるので、同一の構成については第１例の説明を援用する。
【００５８】
補正用水位検出用電極棒７で検出される容器４内における中位の水位とは、容器４内の水位の常用範囲を意味する。また、第２例を示す概略構成を示す説明図は、補正用水位検出用電極棒７の長さが相違する以外は、図１に示す第１例の概略構成と同様の構成となっている。
【００５９】
上記のように構成した第２例によれば、第１例と同様に、水位検出用電極棒５の水位検出電極部１の表面に形成されている絶縁被膜２が耐熱性、耐高圧性、耐薬品性の高いエンジニアリングプラスチックにより形成されているので、容器４内の高温、高圧、薬品に耐えることができる。そして、水位検出用電極棒５の外部電源接続端子部１９と容器４との間を通電し、水位検出電極部１の表面に形成された絶縁被膜２を誘電体として、水位検出電極部１と容器４との間の静電容量を測定することにより、容器４内における水位検出電極部１と接触する水の水位を検出できる。そして、この測定された静電容量の変化によって水位の変化をアナログ的に検出でき、この水位の変化を検出することにより、貫流ボイラの水管１０内の水位をアナログ的に検出できる。
【００６０】
更に、補正用水位検出用電極棒７により検出した容器４の中位の水位と、静電容量を測定して検出した水位との差を求め、この差を基に、静電容量を測定して検出する水位を適正な水位に補正するようにしたので、容器４内における水の正確な水位を検出することができる。
【００６１】
本例では、補正用水位検出用電極棒７により検出する水位は、容器４の中位の水位であり、この水位は容器４内の水位の常用範囲であって、水位の変動が水有りと水無しを繰り返す領域に存在することになり、この結果、水位検出用電極棒５で検出した容器４内の水位の誤差を適正に補正する回数が多くなることから、容器４内における水位の検出精度を高めることができ、容器４内における水位を一層正確に制御することができる。
【００６２】
図４は、本発明に係る水位検出装置の実施の形態の第３例の概略構成を示す説明図である。本例では、補正用水位検出用電極棒７が検出する容器４内の水位は、容器４の下位の水位であり、その他の構成は第１例と同一であるので、同一の構成については第１例の説明を援用する。
【００６３】
補正用水位検出用電極棒７で検出される容器４内における下位の水位とは、容器４内の水位の常用範囲の下側を意味する。また、第３例を示す概略構成を示す説明図は、補正用水位検出用電極棒７の長さが相違する以外は、図１に示す第１例の概略構成と同様の構成となっている。
【００６４】
上記のように構成した第３例によれば、第１例と同様に、水位検出用電極棒５の水位検出電極部１の表面に形成されている絶縁被膜２が耐熱性、耐高圧性、耐薬品性の高いエンジニアリングプラスチックにより形成されているので、容器４内の高温、高圧、薬品に耐えることができる。そして、水位検出用電極棒５の外部電源接続端子部１９と容器４との間を通電し、水位検出電極部１の表面に形成された絶縁被膜２を誘電体として、水位検出電極部１と容器４との間の静電容量を測定することにより、容器４内における水位検出電極部１と接触する水の水位を検出できる。そして、この測定された静電容量の変化によって水位の変化をアナログ的に検出でき、この水位の変化を検出することにより、貫流ボイラの水管１０内の水位をアナログ的に検出できる。
【００６５】
更に、補正用水位検出用電極棒７により検出した容器４の下位の水位と、静電容量を測定して検出した水位との差を求め、この差を基に、静電容量を測定して検出する水位を適正な水位に補正するようにしたので、容器４内における水の正確な水位を検出することができる。
【００６６】
本例では、補正用水位検出用電極棒７により検出する水位は、容器４の下位の水位であり、この水位は容器４内の水位の常用範囲の下側であるので、容器４内の水位は、必ず一度は補正用水位検出用電極棒７により検出され、水位検出用電極棒５で検出した容器４内の水位の誤差が適正に補正されることになり、容器４内における水の正確な水位を検出し、容器４内における水位を正確に制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明に係る水位検出装置の実施の形態の第１例の概略構成を示す説明図。
【図２】第１例の水位検出用電極棒の一例を示す一部断面正面図。
【図３】本発明に係る水位検出装置の実施の形態の第２例の概略構成を示す説明図。
【図４】本発明に係る水位検出装置の実施の形態の第３例の概略構成を示す説明図。
【符号の説明】
【００６８】
１  水位検出電極部
２  絶縁被膜
３  ボイラ缶体
４  容器
５  水位検出用電極棒
６  水位検出手段
７  補正用水位検出用電極棒
８  補正用水位検出手段
９  適正水位検出手段
１０  水管
１１  給水ポンプ
１２  給水管
１３  下部管寄せ
１４  蒸気管
１５  上部管寄せ
１６  燃焼室
１７，１８  連通管
１９  外部電源接続端子部
２０  絶縁体
２１  外部電源接続端子部
２２  補正用水位検出電極部
２３  絶縁体
２４  電源
２５  測定回路部
２６  水位検出回路部
２７  電源
２８  補正用水位検出回路部
２９  適正水位検出回路部
３０  水位設定部
３１  水位制御部
【図１】
2008014617.tif 000003
【図２】
2008014617.tif 000004
【図３】
2008014617.tif 000005
【図４】
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