液位検出装置
【課題】作業負担の軽減及び放熱ロスによる出力低下の抑制が可能な水位制御装置３を提供すること。
【解決手段】容器内部の液位を検出する液位検出装置３であって、前記液位を検出する液位検出電極棒３０と、内部に前記液位検出電極棒３０を収容する液位制御筒７と、を備え、前記液位制御筒７は、その内径が前記液位検出電極棒３０の外径の６倍以下の大きさに形成されることを特徴とする。
【解決手段】容器内部の液位を検出する液位検出装置３であって、前記液位を検出する液位検出電極棒３０と、内部に前記液位検出電極棒３０を収容する液位制御筒７と、を備え、前記液位制御筒７は、その内径が前記液位検出電極棒３０の外径の６倍以下の大きさに形成されることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、容器内部の液位を検出する液位検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ボイラにおいては、水管内部の水の水位制御は、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行われている。そして、乾いた良質の蒸気を得るため、及び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望ましい。
【０００３】
このようなことから、従来より、ボイラにおいては、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な水位を複数設定しておき、複数の水位検出電極棒によりそれぞれ最適な水位を検出しながら、ボイラの運転時における燃焼量、蒸気圧力、給水温度及び電気伝導度等に応じた水位となるように、水管内部への給水制御が行われている（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】特開平８−１７８２０６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、例えば、特許文献１に記載のボイラの水位検出装置を含む従来の水位検出装置は、複数の水位を設定し、この設定された水位の中で水管内の水の水位制御を行っているが、１本の水位検出電極棒では１つの水位しか検出できない。そのため、水位を細かく制御しようとすると、水位制御筒は、その筒径を大きくして多数の水位検出電極棒をその内部に収容可能にしなければならなかった。
【０００６】
しかしながら、かかる水位制御筒の筒径を大きくすると、水位制御筒の周面が大きくなり外気との接触面積が増加するため、水位制御筒の周面から外気への放熱量が増加する。そのため、ボイラが接地される設置場所における周辺温度が上昇し、作業者の負担が増加するおそれがあった。
また、水位制御筒から外気への放熱が増加すると水位制御筒内部の水の温度が低下するため、水管に供給される缶水の温度も低下してしまう。これにより、缶水の温度低下はボイラの出力を低下させるおそれがあった。
【０００７】
本発明は、上記問題に鑑みなされたものであって、作業負担の軽減及び放熱ロスによる出力低下の抑制が可能な水位制御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】
【０００８】
本発明の液位制御装置は、容器内部の液位を検出する液位検出装置であって、前記液位を検出する液位検出電極棒と、内部に前記液位検出電極棒を収容する液位制御筒と、を備え、前記液位制御筒は、その内径が前記液位検出電極棒の外径の６倍以下の大きさに形成されることを特徴とする。
【０００９】
また、液位検出装置は、更に、特定の液位を検出する補助液位検出電極棒を備え、前記補助液位検出電極棒は、前記液位制御筒の周壁から前記液位制御筒の内部に装着されることが好ましい。
【００１０】
また、前記液位制御筒には、前記液位制御筒の内部に流入される流体の圧力を抑制する圧損部が設けられることが好ましい。
【００１１】
前記圧損部は、前記液位制御筒の下端部に設けられており、前記下端部に向かって筒径が細くなるように形成されることが好ましい。
【００１２】
前記圧損部は、前記流体が流入される流入口と対向するように設けられる圧損プレートにより構成されることが好ましい。
【００１３】
また、前記液位制御筒は、金属により形成され、前記液位検出電極棒には、絶縁皮膜が形成されることが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、作業負担の軽減及び放熱ロスによる出力低下の抑制が可能な水位制御装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態に係る水位検出装置が装着されたボイラ装置の概略構成を示す概略図である。
【図２】前記実施形態に係る水位検出装置の外観を示す外観斜視図である。
【図３】図２に示す水位検出装置のＸ−Ｘ断面図である。
【図４】前記実施形態に係る水位検出装置に装着された水位検出電極棒の装着状態を示す水位検出装置の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００１７】
まず、図１を参照して本実施形態に係る液位検出装置である水位検出装置３が装着されるボイラ装置１について説明する。図１は、本発明の実施形態に係る水位検出装置３が装着されたボイラ装置１の概略構成を示す概略図である。図１に示すように、ボイラ装置１は、容器であるボイラ本体２と、水位検出装置３と、給水ポンプ４と、気水分離器５と、を主体に構成されている。
【００１８】
本実施形態に係るボイラ装置１は、ボイラ本体２の運転時における燃焼量、蒸気圧力、給水ポンプ４から給水される水の給水温度及びボイラ本体２に導入された水（以下、「缶水」という）の電気伝導度に応じて、給水ポンプ４による給水量を調整し、ボイラ本体２に収容されている後述の水管２１の破損を防止すると共に、良質の蒸気が得られるようにボイラ本体２への給水制御を行っている。
【００１９】
図１に示すように、ボイラ本体２は、ボイラ缶体２０と、複数の水管２１と、下部ヘッダ２２と、上部ヘッダ２３と、加熱バーナ２４と、を備えて構成されている。
【００２０】
ボイラ缶体２０は、略円筒状に形成されており、ボイラ本体２の外観を構成する。複数の水管２１は、ボイラ缶体２０の内部に収容されており、ボイラ缶体２０の円周方向に所定の間隔で立設されている。また、複数の水管２１は、ボイラ缶体２０の略中央部に設けられた燃焼室２５を区画する。つまり、複数の水管２１は、ボイラ缶体２０の内部において、燃焼室２５を囲むようにボイラ缶体２０の円周方向に所定間隔で立設されている。
【００２１】
加熱バーナ２４は、燃焼室２５の上方に設けられている。加熱バーナ２４は、複数の水管２１の内部に導入された缶水を加熱して、気水混合気（蒸気）を生成させる。また、加熱バーナ２４は、燃料ライン２４ａを介して燃料タンク（図示せず）と接続されている。燃料ライン２４ａには流量調整弁２４ｂが設けられている。加熱バーナ２４の燃焼量は、流量調整弁２４ｂの開度を調整することにより、連続的又は段階的に調整されるように構成されている。例えば、加熱バーナ２４は、流量調整弁２４ｂの開度が１００％の高燃焼、開度が５０％の低燃焼及び開度が０％の停止等に調整可能に構成されている。
【００２２】
下部ヘッダ２２は、ボイラ缶体２０の下部に設けられ、複数の水管２１の下端に連結されている。下部ヘッダ２２には、給水ライン４ａの一方側が接続されており、給水ライン４ａの他方側には、給水ポンプ４が接続されている。給水ポンプ４には、給水タンク（図示せず）が接続されており、下部ヘッダ２２には、給水タンクに貯留された水が給水ポンプ４によって給水ライン４ａを介して導入される。下部ヘッダ２２に導入された水は、更に下部ヘッダ２２に連結された複数の水管２１に導入される。このように、本実施形態に係るボイラ装置１は、いわゆる貫流ボイラを構成している。
【００２３】
また、下部ヘッダ２２には、ブローライン２２ａが接続されている。ブローライン２２ａにはブローバルブ２２ｂが設けられている。下部ヘッダ２２は、ブローバルブ２２ｂを開放することにより、給水ポンプ４により導入された水及び／又は下部ヘッダ２２に導入された缶水を全量又は所定量排出可能に構成されている。
【００２４】
上部ヘッダ２３は、ボイラ缶体２０の上部に設けられ、複数の水管２１の上端に連結されている。上部ヘッダ２３には、気水ライン２３ａの一方側が接続されており、気水ライン２３ａの他方側には気水分離器５が接続されている。上部ヘッダ２３は、加熱バーナ２４により複数の水管２１で生成された気水混合気（蒸気）を集め、気水ライン２３ａを介して気水分離器５へ送り出す。
【００２５】
気水分離器５は、気水ライン２３ａを介して上部ヘッダ２３と接続されている。気水分離器５は、加熱バーナ２４により生成され、上部ヘッダ２３から送り出された気水混合気（蒸気）から乾き蒸気と水分とに分離させる。また、気水分離器５は、所定の機器（図示せず）に接続された蒸気連絡ライン５１ａに接続されている。気水分離器５により分離された乾き蒸気は、蒸気連絡ライン５１ａを介して所定の機器に送り出される。なお、所定の機器への乾き蒸気の送り出しの量は、蒸気連絡ライン５１ａに設けられる開閉バルブ５１ｂの開閉により調整される。
【００２６】
一方、気水分離器５により分離された水分は、気水分離器５と下部ヘッダ２２とを連結する降水ライン５２を介して下部ヘッダ２２に送り出される。ここで、降水ライン５２には、濃縮ブローライン５３ａが接続されている。濃縮ブローライン５３ａには、濃縮ブローバルブ５３ｂが設けられている。ボイラ装置１は、濃縮ブローバルブ５３ｂを開放することにより気水分離器５により分離された所定の水（高濃度缶水等）及び／又はボイラ装置１の起動時における水等を排水可能に構成されている。
【００２７】
また、降水ライン５２における濃縮ブローライン５３ａの下流側には、電気伝導度測定センサ５４が設けられている。電気伝導度測定センサ５４は、ボイラ装置１の起動時に給水する水の電気伝導度及びボイラ装置１の長時間運転等により濃縮した缶水の濃縮度等を測定する。
【００２８】
給水ポンプ４は、給水ライン４０を介して下部ヘッダ２２と接続されている。また、給水ライン４０には、逆止弁４６が設けられており、逆止弁４６は下部ヘッダ２２から給水ポンプ４側へ水が逆流することを防止する。なお、給水ポンプ４と給水タンクとの間には、薬注タンク（図示せず）が薬注ポンプ（図示せず）を介して接続されており、缶水の電気伝導度に応じて所定の薬剤が注入される構成となっている。
【００２９】
制御部６は、回線６ａを介して、給水ポンプ４、ブローバルブ２２ｂ、濃縮ブローバルブ５３ｂ及び電気伝導度測定センサ５４に接続されている。制御部６は、給水ポンプ４の起動及び停止、ブローバルブ２２ｂの開閉、及び電気伝導度測定センサ５４により入力される電気伝導度に基づく濃縮ブローバルブ５３ｂの開閉等の制御を行う。例えば、電気伝導度測定センサ５４が測定した数値が電気伝導度測定センサ５４において予め設定した数値に達すると、電気伝導度測定センサ５４は、所定の制御信号を制御部６に送信する。制御部６は、電気伝導度測定センサ５４から送信された制御信号を受信すると、濃縮ブローバルブ５３ｂを開弁させて高濃度缶水等を外部に排水させ、同時に給水ポンプ４を起動させて下部ヘッダ２２に給水を開始する。そして、缶水全体の濃縮度が低下し、電気伝導度測定センサ５４が測定した数値が規定値以下の数値になると、制御部６は濃縮ブローバルブ５３ｂを閉弁させて、制御を終了する。
【００３０】
次に、図２から図４を参照して本実施形態に係る水位検出装置３について説明する。図２は、本実施形態に係る水位検出装置の外観を示す外観斜視図である。図３は、図２に示す水位検出装置のＸ−Ｘ断面図である。図４は、本実施形態に係る水位検出装置に装着された水位検出電極棒の装着状態を示す水位検出装置の断面図である。
【００３１】
図２から図４に示すように、水位検出装置３は、液位制御筒である水位制御筒７と、液位検出電極棒である水位検出電極棒３０と、補助液位検出電極棒である第１補助電極棒３１及び第２補助電極棒３２と、水位制御筒７をボイラ缶体２０に固定支持する固定支持部３５と、を主体に構成されている。
【００３２】
本実施形態に係る水位検出装置３は、ボイラ缶体２０の内部に配置される上部ヘッダ２３及び下部ヘッダ２２を介して、上部ヘッダ２３及び下部ヘッダ２２に連結される複数の水管２１それぞれと水位制御筒７とを連通させることにより、複数の水管２１に導入される缶水と同様の水位を水位制御筒７の内部に実現させている。そして、水位検出電極棒３０を用いて水位制御筒７内部の缶水の水位を検出することにより、水管２１内部の缶水の特定の水位を検出可能に構成されている。
【００３３】
図２に示すように、水位制御筒７は、円筒状に形成された本体部７０と、本体部７０の軸方向における下端に設けられる圧損部７１と、本体部７０の軸方向における上部側に設けられる連通部７２と、本体部７０の周壁に設けられる第１校正部７３及び第２校正部７４と、を備えて構成されている。
【００３４】
本体部７０は、導通可能な金属により形成されており、軸方向における上端には挿入部７０ａが設けられている。挿入部７０ａは、水位検出電極棒３０を軸方向内部に挿入可能に形成されると共に、本体部７０の内部に挿入された水位検出電極棒３０を保持する。
【００３５】
また、図３に示すように、本体部７０は、その内径が水位検出電極棒３０の外径の６倍以下の大きさに形成されている。言い換えると、本体部７０は、本体部７０の内径に対して水位検出電極棒３０の外径が２６．４％以下の大きさになるように形成されている。本実施形態においては、外径の大きさがφ１４ｍｍの水位検出電極棒３０に対して、内径がφ５２．９ｍｍの鋼管、いわゆる５０Ａの鋼管を用いて本体部７０が形成されている。
【００３６】
なお、本体部７０の軸方向の長さは、装着するボイラ装置１の大きさ、水位検出電極棒３０の長さ等により、適宜、変更可能である。
【００３７】
圧損部７１は、本体部７０の軸方向における下端に設けられている。また、圧損部７１は、連通パイプ７１ａにより下部ヘッダ２２に連結されており（図１参照）、下部ヘッダ２２に導入された缶水は、連通パイプ７１ａを介して、圧損部７１から本体部７０に導入されるように構成されている。なお、圧損部７１は、水位制御筒７の筒径が本体部７０側から連通パイプ７１ａ側に向かって細くなるように形成されている。言い換えると、圧損部７１は、軸方向における下端側の口径が上端側の口径よりも小さくなるように形成されている。これにより、圧損部７１は、例えば、本体部７０への缶水の急速な流入を抑制させることが可能になる。
【００３８】
連通部７２は、本体部７０の軸方向における上部側の周壁において、周壁から本体部７０の内部に貫通するように形成されている。また、連通部７２は、連通パイプ７２ａにより上部ヘッダ２３に連結されており（図１参照）、連通部７２の内部と上部ヘッダ２３の内部とは、連通パイプ７２ａにより連通されている。
【００３９】
このように、水管２１と水位制御筒７とは、上部ヘッダ２３及び下部ヘッダ２２と圧損部７１及び連通部７２とが連通パイプ７１ａ，７２ａを介して連結されることにより水管２１の内部と水位制御筒７の内部とが連通されるように構成されている。
【００４０】
図４に示すように、第１校正部７３は、本体部７０の周壁において、周壁から本体部７０の内部に貫通するように形成されている。第１校正部７３には、第１補助電極棒３１が装着される。具体的には、第１校正部７３は、第１補助電極棒３１が本体部７０の周壁から本体部７０の内部に本体部７０の軸方向と直交する方向に挿入可能に形成されている。同様に、第２校正部７４は、本体部７０の周壁において、周壁から本体部７０の内部に貫通するように形成されている。第２校正部７４には、第２補助電極棒３２が装着される。具体的には、第２校正部７４は、第２補助電極棒３２が本体部７０の周壁から本体部７０の内部に本体部７０の軸方向と直交する方向に挿入可能に形成されている。
【００４１】
なお、第１校正部７３及び第２校正部７４は、本体部７０側の口径が挿入口側の口径よりも大きくなるように略円錐形状に形成されている。そのため、第１校正部７３及び第２校正部７４の内部は、挿入口７３ａ，７４ａ側から本体部７０側に向かって傾斜する形状になる（図４参照）。これにより、第１校正部７３及び第２校正部７４は、挿入口７３ａ，７４ａ側から本体部７０側の途中に水たまりができることを防止することが可能になる。これにより、第１校正部７３及び第２校正部７４において、第１補助電極棒３１及び第２補助電極棒３２が不要な水と接触することがなくなり、第１補助電極棒３１及び第２補助電極棒３２の不要な水との接触により生じる誤作動を防止することが可能になる。
【００４２】
水位検出電極棒３０は、一端側に設けられる外部接続端子３０ａと、他端側に設けられる水位検出電極部３０ｂと、を備えて構成されている。水位検出電極棒３０は、外部接続端子３０ａが水位制御筒７の外部に突出し、水位検出電極部３０ｂが水位制御筒７の内部に収容されるように配置されており、筒状の絶縁体３３により水位制御筒７の挿入部７０ａに保持されている。
【００４３】
水位検出電極部３０ｂは、棒状に形成されたステンレスにより構成されており、その表面は、エンジニアプラスチックによる絶縁皮膜に覆われている。絶縁皮膜としては、例えば、耐熱性、耐高圧性及び耐薬品性の高いエンジニアプラスチックが好ましく、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、又は耐熱性の高いポリエーテルエーテルケトンが例示できる。
【００４４】
また、水位検出電極部３０ｂは、水位制御筒７内部に導入される缶水の特定の水位を検出可能に所定の長さに形成されている。つまり、水位検出電極部３０ｂは、水位制御筒７の内部において、特定の水位を満たすように導入された缶水と接触可能な長さを有するものであればよい。
【００４５】
上記のように構成された水位検出電極棒３０は、外部接続端子３０ａを所定の電源部（図示せず）の一方側に接続し、電源部の他方側を金属製の水位制御筒７に接続させて通電することにより、水位制御筒７の内部において缶水と接触した水位検出電極部３０ｂの接触部分がコンデンサとなり、水位検出電極部３０ｂの表面に被覆された絶縁皮膜を誘電体として、水位検出電極部３０ｂと水位制御筒７との間の静電容量を測定可能となる。そして、測定された静電容量により、水位制御筒７の内部における缶水の水位を検出することが可能となると共に、測定された静電容量の変化によって水位制御筒７の内部の缶水の水位の変化を検知することが可能なる。
【００４６】
第１補助電極棒３１は、一端側に設けられる外部接続端子３１ａと、他端側に設けられる第１補助電極部３１ｂと、を備えて構成されている。第１補助電極棒３１は、外部接続端子３１ａが第１校正部７３の外部に突出し、第１補助電極部３１ｂが第１校正部７３の内部に収容されるように配置されており、筒状の絶縁体３４により第１校正部７３の端部に保持されている。
【００４７】
同様に、第２補助電極棒３２は、一端側に設けられる外部接続端子３２ａと、他端側に設けられる第２補助電極部３２ｂと、を備えて構成されている。第２補助電極棒３２は、外部接続端子３２ａが第２校正部７４の外部に突出し、第２補助電極部３２ｂが第２校正部７４の内部に収容されるように配置されており、筒状の絶縁体３４により第２校正部７４の端部に保持されている。
【００４８】
上記のように構成された第１補助電極棒３１及び第２補助電極棒３２は、外部接続端子３１ａ及び外部接続端子３２ａが所定の電源部（図示せず）の一方側に接続され、電源部の他方側が水位制御筒７に接続されている。これにより、第１補助電極部３１ｂ及び第２補助電極部３２ｂが水に接触すると、外部接続端子３１ａ及び外部接続端子３２ａと水位制御筒７との間の通電状態が変化し、水位制御筒７内の水が特定の水位に達したことを検出することが可能になる。そして、第１補助電極棒３１及び第２補助電極棒３２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検出電極棒３０の特定の水位との差を求め、この差を基に、静電容量を測定して検出した水位検出電極棒３０による特定の水位を適正に補正することが可能になる。
【００４９】
固定支持部３５は、矩形板状の接合板３５ａと、一対の脚部３５ｂと、を備えて構成されている。接合板３５ａは、長手方向が本体部７０の軸方向と一致するように一対の脚部３５ｂにより本体部７０の周壁に接合されている。また、接合板３５ａは、水位制御筒７（本体部７０）の軸方向がボイラ缶体２０の軸方向と一致するようにボイラ缶体２０の周壁に接合される（図１参照）。水位検出装置３は、接合板３５ａをボイラ缶体２０に接合することにより、ボイラ缶体２０に固定支持される。
【００５０】
以上のような構成を有する本実施形態に係る水位検出装置３によれば、以下の効果を奏する。
【００５１】
本実施形態に係る水位検出装置３は、水位制御筒７の内径が水位検出電極棒３０の外径に対して６倍以下の大きさに形成されているため、例えば、８０Ａ以下の鋼管を用いて水位制御筒７を製造することが可能になる。つまり、従来よりも管径の細い鋼管を用いることが可能になる。これにより、例えば、水位制御筒７の製造コストを抑制することが可能になる。
【００５２】
また、本実施形態に係る水位検出装置３は、８０Ａ以下の水位制御筒７を用いることにより、従来の水位制御筒７よりも外気と接触する周面の面積を小さくすることが可能になる。そのため、周囲に対する水位制御筒７からの放熱を抑制することが可能になる。これにより、例えば、ボイラ装置１の設置場所における周辺温度の上昇を抑制させることが可能になり、作業者等の負担を軽減させることが可能になる。
【００５３】
また、本実施形態に係る水位検出装置３は、周囲に対する水位制御筒７からの放熱を抑制することにより、水位制御筒７からの放熱ロスを軽減させることが可能になる。そのため、水管２１に供給される缶水の温度低下を抑制することが可能になる。これにより、ボイラ装置１の出力の低下を抑制することが可能になる。
【００５４】
また、本実施形態に係る水位検出装置３は、水位制御筒７が金属により形成され、水位検出電極棒３０には絶縁皮膜が設けられている。つまり、水位検出装置３は、絶縁皮膜を介して水位制御筒７と水位検出電極棒３０との間の静電容量を測定することにより、水位を検知することが可能になる。そのため、一本の水位検出電極棒３０で複数の水位を検知することが可能になる。これにより、例えば、水位を細かく制御する場合においても複数本の水位検出電極棒を用いる必要がなくなり、水位検出電極棒３０を装着する水位制御筒７を小さくすることが可能になる。
【００５５】
また、本実施形態に係る水位検出装置３は、水位検出電極棒３０を校正するための第１補助電極棒３１及び第２補助電極棒３２を水位制御筒７の周壁から内部に装着するように構成されている。つまり、従来のように水位制御筒７の頂部から取り付け及び取り外しを行うのではなく、周壁から取り付け及び取り外しを行う構成としている。そのため、第１補助電極棒３１及び第２補助電極棒３２の取り付け及び取り外し位置を従来よりも低い位置に設けることが可能になる。これにより、例えば、メンテナンス時における安全性を向上させることが可能になる。
【００５６】
また、本実施形態に係る水位検出装置３は、第１補助電極棒３１及び第２補助電極棒３２それぞれを個別に取り付ける構成としているため、例えば、第１補助電極棒３１及び第２補助電極棒３２の個別の点検が容易となる。
【００５７】
更に、本実施形態に係る水位検出装置３は、水位検出電極棒３０が静電容量を測定することにより水位を検知する構成としているため、第１補助電極棒３１及び第２補助電極棒３２は、特定の水位の検知のみで足りる。そのため、例えば、水位制御筒７の軸方向における所定の校正位置に第１補助電極棒３１及び第２補助電極棒３２を周壁から装着することにより、水位検出電極棒３０の校正が可能になる。また、特定の水位の検知のみで足りるため、長さの長い第１補助電極部３１ｂ及び第２補助電極部３２ｂも必要としない。これにより、水位制御筒７の筒径を大きくすることなく第１補助電極棒３１及び第２補助電極棒３２を装着させることが可能になる。
【００５８】
また、本実施形態に係る水位検出装置３は、水位制御筒７の下端部に水位制御筒７の筒径が連通パイプに向かって細くなる圧損部７１が設けられている。そのため、連通パイプ７１ａからの水の進入が抑制される。これにより、例えば、水の進入時に生成されうる気泡（泡立ち）の発生を抑制させることが可能になると共に、水面の波打ちも抑制させることが可能になる。
【００５９】
なお、本発明の実施形態は、上記実施形態になんら限定されることはなく、本発明の技術的範囲は、これに限定されるものではない。例えば、本実施形態においては、複数の水管２１をボイラ缶体２０の円周方向に所定の間隔で立設させると共に、略中央部に燃焼室２５を設け、燃焼室２５の上方に加熱バーナ２４を配置させる構成としたが本発明においてはこれに限らない。例えば、ボイラ缶体２０の周面に加熱バーナ２４を配置させ、立設される複数の水管２１の側方からそれぞれの水管２１を加熱する構成としてもよい。
【００６０】
また、本実施形態においては、外径がφ１４ｍｍの水位検出電極棒３０に対して、内径がφ５２．９ｍｍの鋼管、いわゆる５０Ａの鋼管を用いて本体部７０を形成したが、本発明においてはこれに限らない。例えば、本体部７０は、内径がφ８０．７ｍｍ以下の鋼管、いわゆる８０Ａ以下の鋼管を用いることができる。言い換えると、本体部７０は、水位検出電極棒３０の外径の６倍以下の内径を有する鋼管であればよい。更に言い換えると、本体部７０は、本体部７０の内径に対して水位検出電極棒３０の外径が１７．３％以下の大きさの鋼管であればよい。なお、本体部７０としては、５０Ａから２５Ａの鋼管を用いることが好ましい。
【００６１】
また、本実施形態においては、補助水位検出電極棒として第１補助電極棒３１及び第２補助電極棒３２の２つの電極棒を用いて説明したが、本発明においてはこれに限らない。例えば、１本又は多数本の補助水位検出電極棒を用いる構成としてもよい。補助水位検出電極棒は、校正する水位の数により、適宜、変更してもよい。
【００６２】
また、本実施形態においては、圧損部７１は、水位制御筒７の筒径が本体部７０側から連通パイプ７１ａ側に向かって細くなるように先細り形状に形成したが、本発明においてはこれに限らない。例えば、圧損部７１の少なくとも一部に筒径が細くなる細径部を設けてもよい。また、例えば、圧損部７１は、連通パイプ７１ａ、７２ａそれぞれの連通穴と対向するように圧損プレートを設ける構成としてもよい。つまり、本体部７０への缶水の急速な流入を抑制可能な圧損部を有する構成であればよい。
【００６３】
また、本実施形態においては、水位検出電極棒として、静電容量を測定することにより水位を検知する水位検出電極棒３０を用いて説明したが、本発明においてはこれに限らない。水位検出電極棒は、例えば、第１補助電極棒３１のように第１補助電極部３１ｂと水位制御筒７との間の通電状態の変化により水位を検出する構成のものであってもよい。つまり、水位検出電極棒は、水位制御筒７の内部の水の水位を検出可能な構成であればよい。
【００６４】
また、本実施形態においては、第１補助電極棒３１及び第２補助電極棒３２を本体部７０の軸方向と直交する方向に挿着するように第１挿着部８及び第２挿着部９を形成したが、本発明においてはこれに限らない。例えば、第１補助電極棒３１及び第２補助電極棒３２は、本体部７０の軸方向における下部側に向かって傾斜するように挿着させてもよい。また、例えば、第１補助電極棒３１及び第２補助電極棒３２を本体部７０の軸方向に挿着させてもよい。本発明においては、第１補助電極棒３１及び第２補助電極棒３２を本体部７０の周壁から内部に挿着する構成であればよい。
【００６５】
また、本実施形態においては、連通部７２が連通パイプ７１ａにより上部ヘッダ２３に連結された水位制御筒７を用いて説明したが、本発明においてはこれに限らない。例えば、水位制御筒７は、連通部７２が連通パイプ７１ａにより気水分離器５に連結される構成であってもよい。
【００６６】
また、本実施形態においては、ボイラ装置を用いて説明したが、本発明においてはこれに限らない。例えば、ボイラ装置は、再生機等の液体加熱装置であればよく、例えば、吸収冷却機であってもよい。
【符号の説明】
【００６７】
１ ボイラ装置
２ ボイラ本体（容器）
３ 水位検出装置（液位検出装置）
４ 給水ポンプ
５ 気水分離器
６ 制御部
７ 水位制御筒
２０ ボイラ缶体
２１ 水管
２２ 下部ヘッダ
２３ 上部ヘッダ
２４ 加熱バーナ
３０ 水位検出電極棒（液位検出電極棒）
３１ 第１補助電極棒（補助液位検出電極棒）
３２ 第２補助電極棒（補助液位検出電極棒）
７１ 圧損部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、容器内部の液位を検出する液位検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ボイラにおいては、水管内部の水の水位制御は、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行われている。そして、乾いた良質の蒸気を得るため、及び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望ましい。
【０００３】
このようなことから、従来より、ボイラにおいては、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な水位を複数設定しておき、複数の水位検出電極棒によりそれぞれ最適な水位を検出しながら、ボイラの運転時における燃焼量、蒸気圧力、給水温度及び電気伝導度等に応じた水位となるように、水管内部への給水制御が行われている（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】特開平８−１７８２０６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、例えば、特許文献１に記載のボイラの水位検出装置を含む従来の水位検出装置は、複数の水位を設定し、この設定された水位の中で水管内の水の水位制御を行っているが、１本の水位検出電極棒では１つの水位しか検出できない。そのため、水位を細かく制御しようとすると、水位制御筒は、その筒径を大きくして多数の水位検出電極棒をその内部に収容可能にしなければならなかった。
【０００６】
しかしながら、かかる水位制御筒の筒径を大きくすると、水位制御筒の周面が大きくなり外気との接触面積が増加するため、水位制御筒の周面から外気への放熱量が増加する。そのため、ボイラが接地される設置場所における周辺温度が上昇し、作業者の負担が増加するおそれがあった。
また、水位制御筒から外気への放熱が増加すると水位制御筒内部の水の温度が低下するため、水管に供給される缶水の温度も低下してしまう。これにより、缶水の温度低下はボイラの出力を低下させるおそれがあった。
【０００７】
本発明は、上記問題に鑑みなされたものであって、作業負担の軽減及び放熱ロスによる出力低下の抑制が可能な水位制御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】
【０００８】
本発明の液位制御装置は、容器内部の液位を検出する液位検出装置であって、前記液位を検出する液位検出電極棒と、内部に前記液位検出電極棒を収容する液位制御筒と、を備え、前記液位制御筒は、その内径が前記液位検出電極棒の外径の６倍以下の大きさに形成されることを特徴とする。
【０００９】
また、液位検出装置は、更に、特定の液位を検出する補助液位検出電極棒を備え、前記補助液位検出電極棒は、前記液位制御筒の周壁から前記液位制御筒の内部に装着されることが好ましい。
【００１０】
また、前記液位制御筒には、前記液位制御筒の内部に流入される流体の圧力を抑制する圧損部が設けられることが好ましい。
【００１１】
前記圧損部は、前記液位制御筒の下端部に設けられており、前記下端部に向かって筒径が細くなるように形成されることが好ましい。
【００１２】
前記圧損部は、前記流体が流入される流入口と対向するように設けられる圧損プレートにより構成されることが好ましい。
【００１３】
また、前記液位制御筒は、金属により形成され、前記液位検出電極棒には、絶縁皮膜が形成されることが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、作業負担の軽減及び放熱ロスによる出力低下の抑制が可能な水位制御装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態に係る水位検出装置が装着されたボイラ装置の概略構成を示す概略図である。
【図２】前記実施形態に係る水位検出装置の外観を示す外観斜視図である。
【図３】図２に示す水位検出装置のＸ−Ｘ断面図である。
【図４】前記実施形態に係る水位検出装置に装着された水位検出電極棒の装着状態を示す水位検出装置の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００１７】
まず、図１を参照して本実施形態に係る液位検出装置である水位検出装置３が装着されるボイラ装置１について説明する。図１は、本発明の実施形態に係る水位検出装置３が装着されたボイラ装置１の概略構成を示す概略図である。図１に示すように、ボイラ装置１は、容器であるボイラ本体２と、水位検出装置３と、給水ポンプ４と、気水分離器５と、を主体に構成されている。
【００１８】
本実施形態に係るボイラ装置１は、ボイラ本体２の運転時における燃焼量、蒸気圧力、給水ポンプ４から給水される水の給水温度及びボイラ本体２に導入された水（以下、「缶水」という）の電気伝導度に応じて、給水ポンプ４による給水量を調整し、ボイラ本体２に収容されている後述の水管２１の破損を防止すると共に、良質の蒸気が得られるようにボイラ本体２への給水制御を行っている。
【００１９】
図１に示すように、ボイラ本体２は、ボイラ缶体２０と、複数の水管２１と、下部ヘッダ２２と、上部ヘッダ２３と、加熱バーナ２４と、を備えて構成されている。
【００２０】
ボイラ缶体２０は、略円筒状に形成されており、ボイラ本体２の外観を構成する。複数の水管２１は、ボイラ缶体２０の内部に収容されており、ボイラ缶体２０の円周方向に所定の間隔で立設されている。また、複数の水管２１は、ボイラ缶体２０の略中央部に設けられた燃焼室２５を区画する。つまり、複数の水管２１は、ボイラ缶体２０の内部において、燃焼室２５を囲むようにボイラ缶体２０の円周方向に所定間隔で立設されている。
【００２１】
加熱バーナ２４は、燃焼室２５の上方に設けられている。加熱バーナ２４は、複数の水管２１の内部に導入された缶水を加熱して、気水混合気（蒸気）を生成させる。また、加熱バーナ２４は、燃料ライン２４ａを介して燃料タンク（図示せず）と接続されている。燃料ライン２４ａには流量調整弁２４ｂが設けられている。加熱バーナ２４の燃焼量は、流量調整弁２４ｂの開度を調整することにより、連続的又は段階的に調整されるように構成されている。例えば、加熱バーナ２４は、流量調整弁２４ｂの開度が１００％の高燃焼、開度が５０％の低燃焼及び開度が０％の停止等に調整可能に構成されている。
【００２２】
下部ヘッダ２２は、ボイラ缶体２０の下部に設けられ、複数の水管２１の下端に連結されている。下部ヘッダ２２には、給水ライン４ａの一方側が接続されており、給水ライン４ａの他方側には、給水ポンプ４が接続されている。給水ポンプ４には、給水タンク（図示せず）が接続されており、下部ヘッダ２２には、給水タンクに貯留された水が給水ポンプ４によって給水ライン４ａを介して導入される。下部ヘッダ２２に導入された水は、更に下部ヘッダ２２に連結された複数の水管２１に導入される。このように、本実施形態に係るボイラ装置１は、いわゆる貫流ボイラを構成している。
【００２３】
また、下部ヘッダ２２には、ブローライン２２ａが接続されている。ブローライン２２ａにはブローバルブ２２ｂが設けられている。下部ヘッダ２２は、ブローバルブ２２ｂを開放することにより、給水ポンプ４により導入された水及び／又は下部ヘッダ２２に導入された缶水を全量又は所定量排出可能に構成されている。
【００２４】
上部ヘッダ２３は、ボイラ缶体２０の上部に設けられ、複数の水管２１の上端に連結されている。上部ヘッダ２３には、気水ライン２３ａの一方側が接続されており、気水ライン２３ａの他方側には気水分離器５が接続されている。上部ヘッダ２３は、加熱バーナ２４により複数の水管２１で生成された気水混合気（蒸気）を集め、気水ライン２３ａを介して気水分離器５へ送り出す。
【００２５】
気水分離器５は、気水ライン２３ａを介して上部ヘッダ２３と接続されている。気水分離器５は、加熱バーナ２４により生成され、上部ヘッダ２３から送り出された気水混合気（蒸気）から乾き蒸気と水分とに分離させる。また、気水分離器５は、所定の機器（図示せず）に接続された蒸気連絡ライン５１ａに接続されている。気水分離器５により分離された乾き蒸気は、蒸気連絡ライン５１ａを介して所定の機器に送り出される。なお、所定の機器への乾き蒸気の送り出しの量は、蒸気連絡ライン５１ａに設けられる開閉バルブ５１ｂの開閉により調整される。
【００２６】
一方、気水分離器５により分離された水分は、気水分離器５と下部ヘッダ２２とを連結する降水ライン５２を介して下部ヘッダ２２に送り出される。ここで、降水ライン５２には、濃縮ブローライン５３ａが接続されている。濃縮ブローライン５３ａには、濃縮ブローバルブ５３ｂが設けられている。ボイラ装置１は、濃縮ブローバルブ５３ｂを開放することにより気水分離器５により分離された所定の水（高濃度缶水等）及び／又はボイラ装置１の起動時における水等を排水可能に構成されている。
【００２７】
また、降水ライン５２における濃縮ブローライン５３ａの下流側には、電気伝導度測定センサ５４が設けられている。電気伝導度測定センサ５４は、ボイラ装置１の起動時に給水する水の電気伝導度及びボイラ装置１の長時間運転等により濃縮した缶水の濃縮度等を測定する。
【００２８】
給水ポンプ４は、給水ライン４０を介して下部ヘッダ２２と接続されている。また、給水ライン４０には、逆止弁４６が設けられており、逆止弁４６は下部ヘッダ２２から給水ポンプ４側へ水が逆流することを防止する。なお、給水ポンプ４と給水タンクとの間には、薬注タンク（図示せず）が薬注ポンプ（図示せず）を介して接続されており、缶水の電気伝導度に応じて所定の薬剤が注入される構成となっている。
【００２９】
制御部６は、回線６ａを介して、給水ポンプ４、ブローバルブ２２ｂ、濃縮ブローバルブ５３ｂ及び電気伝導度測定センサ５４に接続されている。制御部６は、給水ポンプ４の起動及び停止、ブローバルブ２２ｂの開閉、及び電気伝導度測定センサ５４により入力される電気伝導度に基づく濃縮ブローバルブ５３ｂの開閉等の制御を行う。例えば、電気伝導度測定センサ５４が測定した数値が電気伝導度測定センサ５４において予め設定した数値に達すると、電気伝導度測定センサ５４は、所定の制御信号を制御部６に送信する。制御部６は、電気伝導度測定センサ５４から送信された制御信号を受信すると、濃縮ブローバルブ５３ｂを開弁させて高濃度缶水等を外部に排水させ、同時に給水ポンプ４を起動させて下部ヘッダ２２に給水を開始する。そして、缶水全体の濃縮度が低下し、電気伝導度測定センサ５４が測定した数値が規定値以下の数値になると、制御部６は濃縮ブローバルブ５３ｂを閉弁させて、制御を終了する。
【００３０】
次に、図２から図４を参照して本実施形態に係る水位検出装置３について説明する。図２は、本実施形態に係る水位検出装置の外観を示す外観斜視図である。図３は、図２に示す水位検出装置のＸ−Ｘ断面図である。図４は、本実施形態に係る水位検出装置に装着された水位検出電極棒の装着状態を示す水位検出装置の断面図である。
【００３１】
図２から図４に示すように、水位検出装置３は、液位制御筒である水位制御筒７と、液位検出電極棒である水位検出電極棒３０と、補助液位検出電極棒である第１補助電極棒３１及び第２補助電極棒３２と、水位制御筒７をボイラ缶体２０に固定支持する固定支持部３５と、を主体に構成されている。
【００３２】
本実施形態に係る水位検出装置３は、ボイラ缶体２０の内部に配置される上部ヘッダ２３及び下部ヘッダ２２を介して、上部ヘッダ２３及び下部ヘッダ２２に連結される複数の水管２１それぞれと水位制御筒７とを連通させることにより、複数の水管２１に導入される缶水と同様の水位を水位制御筒７の内部に実現させている。そして、水位検出電極棒３０を用いて水位制御筒７内部の缶水の水位を検出することにより、水管２１内部の缶水の特定の水位を検出可能に構成されている。
【００３３】
図２に示すように、水位制御筒７は、円筒状に形成された本体部７０と、本体部７０の軸方向における下端に設けられる圧損部７１と、本体部７０の軸方向における上部側に設けられる連通部７２と、本体部７０の周壁に設けられる第１校正部７３及び第２校正部７４と、を備えて構成されている。
【００３４】
本体部７０は、導通可能な金属により形成されており、軸方向における上端には挿入部７０ａが設けられている。挿入部７０ａは、水位検出電極棒３０を軸方向内部に挿入可能に形成されると共に、本体部７０の内部に挿入された水位検出電極棒３０を保持する。
【００３５】
また、図３に示すように、本体部７０は、その内径が水位検出電極棒３０の外径の６倍以下の大きさに形成されている。言い換えると、本体部７０は、本体部７０の内径に対して水位検出電極棒３０の外径が２６．４％以下の大きさになるように形成されている。本実施形態においては、外径の大きさがφ１４ｍｍの水位検出電極棒３０に対して、内径がφ５２．９ｍｍの鋼管、いわゆる５０Ａの鋼管を用いて本体部７０が形成されている。
【００３６】
なお、本体部７０の軸方向の長さは、装着するボイラ装置１の大きさ、水位検出電極棒３０の長さ等により、適宜、変更可能である。
【００３７】
圧損部７１は、本体部７０の軸方向における下端に設けられている。また、圧損部７１は、連通パイプ７１ａにより下部ヘッダ２２に連結されており（図１参照）、下部ヘッダ２２に導入された缶水は、連通パイプ７１ａを介して、圧損部７１から本体部７０に導入されるように構成されている。なお、圧損部７１は、水位制御筒７の筒径が本体部７０側から連通パイプ７１ａ側に向かって細くなるように形成されている。言い換えると、圧損部７１は、軸方向における下端側の口径が上端側の口径よりも小さくなるように形成されている。これにより、圧損部７１は、例えば、本体部７０への缶水の急速な流入を抑制させることが可能になる。
【００３８】
連通部７２は、本体部７０の軸方向における上部側の周壁において、周壁から本体部７０の内部に貫通するように形成されている。また、連通部７２は、連通パイプ７２ａにより上部ヘッダ２３に連結されており（図１参照）、連通部７２の内部と上部ヘッダ２３の内部とは、連通パイプ７２ａにより連通されている。
【００３９】
このように、水管２１と水位制御筒７とは、上部ヘッダ２３及び下部ヘッダ２２と圧損部７１及び連通部７２とが連通パイプ７１ａ，７２ａを介して連結されることにより水管２１の内部と水位制御筒７の内部とが連通されるように構成されている。
【００４０】
図４に示すように、第１校正部７３は、本体部７０の周壁において、周壁から本体部７０の内部に貫通するように形成されている。第１校正部７３には、第１補助電極棒３１が装着される。具体的には、第１校正部７３は、第１補助電極棒３１が本体部７０の周壁から本体部７０の内部に本体部７０の軸方向と直交する方向に挿入可能に形成されている。同様に、第２校正部７４は、本体部７０の周壁において、周壁から本体部７０の内部に貫通するように形成されている。第２校正部７４には、第２補助電極棒３２が装着される。具体的には、第２校正部７４は、第２補助電極棒３２が本体部７０の周壁から本体部７０の内部に本体部７０の軸方向と直交する方向に挿入可能に形成されている。
【００４１】
なお、第１校正部７３及び第２校正部７４は、本体部７０側の口径が挿入口側の口径よりも大きくなるように略円錐形状に形成されている。そのため、第１校正部７３及び第２校正部７４の内部は、挿入口７３ａ，７４ａ側から本体部７０側に向かって傾斜する形状になる（図４参照）。これにより、第１校正部７３及び第２校正部７４は、挿入口７３ａ，７４ａ側から本体部７０側の途中に水たまりができることを防止することが可能になる。これにより、第１校正部７３及び第２校正部７４において、第１補助電極棒３１及び第２補助電極棒３２が不要な水と接触することがなくなり、第１補助電極棒３１及び第２補助電極棒３２の不要な水との接触により生じる誤作動を防止することが可能になる。
【００４２】
水位検出電極棒３０は、一端側に設けられる外部接続端子３０ａと、他端側に設けられる水位検出電極部３０ｂと、を備えて構成されている。水位検出電極棒３０は、外部接続端子３０ａが水位制御筒７の外部に突出し、水位検出電極部３０ｂが水位制御筒７の内部に収容されるように配置されており、筒状の絶縁体３３により水位制御筒７の挿入部７０ａに保持されている。
【００４３】
水位検出電極部３０ｂは、棒状に形成されたステンレスにより構成されており、その表面は、エンジニアプラスチックによる絶縁皮膜に覆われている。絶縁皮膜としては、例えば、耐熱性、耐高圧性及び耐薬品性の高いエンジニアプラスチックが好ましく、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、又は耐熱性の高いポリエーテルエーテルケトンが例示できる。
【００４４】
また、水位検出電極部３０ｂは、水位制御筒７内部に導入される缶水の特定の水位を検出可能に所定の長さに形成されている。つまり、水位検出電極部３０ｂは、水位制御筒７の内部において、特定の水位を満たすように導入された缶水と接触可能な長さを有するものであればよい。
【００４５】
上記のように構成された水位検出電極棒３０は、外部接続端子３０ａを所定の電源部（図示せず）の一方側に接続し、電源部の他方側を金属製の水位制御筒７に接続させて通電することにより、水位制御筒７の内部において缶水と接触した水位検出電極部３０ｂの接触部分がコンデンサとなり、水位検出電極部３０ｂの表面に被覆された絶縁皮膜を誘電体として、水位検出電極部３０ｂと水位制御筒７との間の静電容量を測定可能となる。そして、測定された静電容量により、水位制御筒７の内部における缶水の水位を検出することが可能となると共に、測定された静電容量の変化によって水位制御筒７の内部の缶水の水位の変化を検知することが可能なる。
【００４６】
第１補助電極棒３１は、一端側に設けられる外部接続端子３１ａと、他端側に設けられる第１補助電極部３１ｂと、を備えて構成されている。第１補助電極棒３１は、外部接続端子３１ａが第１校正部７３の外部に突出し、第１補助電極部３１ｂが第１校正部７３の内部に収容されるように配置されており、筒状の絶縁体３４により第１校正部７３の端部に保持されている。
【００４７】
同様に、第２補助電極棒３２は、一端側に設けられる外部接続端子３２ａと、他端側に設けられる第２補助電極部３２ｂと、を備えて構成されている。第２補助電極棒３２は、外部接続端子３２ａが第２校正部７４の外部に突出し、第２補助電極部３２ｂが第２校正部７４の内部に収容されるように配置されており、筒状の絶縁体３４により第２校正部７４の端部に保持されている。
【００４８】
上記のように構成された第１補助電極棒３１及び第２補助電極棒３２は、外部接続端子３１ａ及び外部接続端子３２ａが所定の電源部（図示せず）の一方側に接続され、電源部の他方側が水位制御筒７に接続されている。これにより、第１補助電極部３１ｂ及び第２補助電極部３２ｂが水に接触すると、外部接続端子３１ａ及び外部接続端子３２ａと水位制御筒７との間の通電状態が変化し、水位制御筒７内の水が特定の水位に達したことを検出することが可能になる。そして、第１補助電極棒３１及び第２補助電極棒３２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検出電極棒３０の特定の水位との差を求め、この差を基に、静電容量を測定して検出した水位検出電極棒３０による特定の水位を適正に補正することが可能になる。
【００４９】
固定支持部３５は、矩形板状の接合板３５ａと、一対の脚部３５ｂと、を備えて構成されている。接合板３５ａは、長手方向が本体部７０の軸方向と一致するように一対の脚部３５ｂにより本体部７０の周壁に接合されている。また、接合板３５ａは、水位制御筒７（本体部７０）の軸方向がボイラ缶体２０の軸方向と一致するようにボイラ缶体２０の周壁に接合される（図１参照）。水位検出装置３は、接合板３５ａをボイラ缶体２０に接合することにより、ボイラ缶体２０に固定支持される。
【００５０】
以上のような構成を有する本実施形態に係る水位検出装置３によれば、以下の効果を奏する。
【００５１】
本実施形態に係る水位検出装置３は、水位制御筒７の内径が水位検出電極棒３０の外径に対して６倍以下の大きさに形成されているため、例えば、８０Ａ以下の鋼管を用いて水位制御筒７を製造することが可能になる。つまり、従来よりも管径の細い鋼管を用いることが可能になる。これにより、例えば、水位制御筒７の製造コストを抑制することが可能になる。
【００５２】
また、本実施形態に係る水位検出装置３は、８０Ａ以下の水位制御筒７を用いることにより、従来の水位制御筒７よりも外気と接触する周面の面積を小さくすることが可能になる。そのため、周囲に対する水位制御筒７からの放熱を抑制することが可能になる。これにより、例えば、ボイラ装置１の設置場所における周辺温度の上昇を抑制させることが可能になり、作業者等の負担を軽減させることが可能になる。
【００５３】
また、本実施形態に係る水位検出装置３は、周囲に対する水位制御筒７からの放熱を抑制することにより、水位制御筒７からの放熱ロスを軽減させることが可能になる。そのため、水管２１に供給される缶水の温度低下を抑制することが可能になる。これにより、ボイラ装置１の出力の低下を抑制することが可能になる。
【００５４】
また、本実施形態に係る水位検出装置３は、水位制御筒７が金属により形成され、水位検出電極棒３０には絶縁皮膜が設けられている。つまり、水位検出装置３は、絶縁皮膜を介して水位制御筒７と水位検出電極棒３０との間の静電容量を測定することにより、水位を検知することが可能になる。そのため、一本の水位検出電極棒３０で複数の水位を検知することが可能になる。これにより、例えば、水位を細かく制御する場合においても複数本の水位検出電極棒を用いる必要がなくなり、水位検出電極棒３０を装着する水位制御筒７を小さくすることが可能になる。
【００５５】
また、本実施形態に係る水位検出装置３は、水位検出電極棒３０を校正するための第１補助電極棒３１及び第２補助電極棒３２を水位制御筒７の周壁から内部に装着するように構成されている。つまり、従来のように水位制御筒７の頂部から取り付け及び取り外しを行うのではなく、周壁から取り付け及び取り外しを行う構成としている。そのため、第１補助電極棒３１及び第２補助電極棒３２の取り付け及び取り外し位置を従来よりも低い位置に設けることが可能になる。これにより、例えば、メンテナンス時における安全性を向上させることが可能になる。
【００５６】
また、本実施形態に係る水位検出装置３は、第１補助電極棒３１及び第２補助電極棒３２それぞれを個別に取り付ける構成としているため、例えば、第１補助電極棒３１及び第２補助電極棒３２の個別の点検が容易となる。
【００５７】
更に、本実施形態に係る水位検出装置３は、水位検出電極棒３０が静電容量を測定することにより水位を検知する構成としているため、第１補助電極棒３１及び第２補助電極棒３２は、特定の水位の検知のみで足りる。そのため、例えば、水位制御筒７の軸方向における所定の校正位置に第１補助電極棒３１及び第２補助電極棒３２を周壁から装着することにより、水位検出電極棒３０の校正が可能になる。また、特定の水位の検知のみで足りるため、長さの長い第１補助電極部３１ｂ及び第２補助電極部３２ｂも必要としない。これにより、水位制御筒７の筒径を大きくすることなく第１補助電極棒３１及び第２補助電極棒３２を装着させることが可能になる。
【００５８】
また、本実施形態に係る水位検出装置３は、水位制御筒７の下端部に水位制御筒７の筒径が連通パイプに向かって細くなる圧損部７１が設けられている。そのため、連通パイプ７１ａからの水の進入が抑制される。これにより、例えば、水の進入時に生成されうる気泡（泡立ち）の発生を抑制させることが可能になると共に、水面の波打ちも抑制させることが可能になる。
【００５９】
なお、本発明の実施形態は、上記実施形態になんら限定されることはなく、本発明の技術的範囲は、これに限定されるものではない。例えば、本実施形態においては、複数の水管２１をボイラ缶体２０の円周方向に所定の間隔で立設させると共に、略中央部に燃焼室２５を設け、燃焼室２５の上方に加熱バーナ２４を配置させる構成としたが本発明においてはこれに限らない。例えば、ボイラ缶体２０の周面に加熱バーナ２４を配置させ、立設される複数の水管２１の側方からそれぞれの水管２１を加熱する構成としてもよい。
【００６０】
また、本実施形態においては、外径がφ１４ｍｍの水位検出電極棒３０に対して、内径がφ５２．９ｍｍの鋼管、いわゆる５０Ａの鋼管を用いて本体部７０を形成したが、本発明においてはこれに限らない。例えば、本体部７０は、内径がφ８０．７ｍｍ以下の鋼管、いわゆる８０Ａ以下の鋼管を用いることができる。言い換えると、本体部７０は、水位検出電極棒３０の外径の６倍以下の内径を有する鋼管であればよい。更に言い換えると、本体部７０は、本体部７０の内径に対して水位検出電極棒３０の外径が１７．３％以下の大きさの鋼管であればよい。なお、本体部７０としては、５０Ａから２５Ａの鋼管を用いることが好ましい。
【００６１】
また、本実施形態においては、補助水位検出電極棒として第１補助電極棒３１及び第２補助電極棒３２の２つの電極棒を用いて説明したが、本発明においてはこれに限らない。例えば、１本又は多数本の補助水位検出電極棒を用いる構成としてもよい。補助水位検出電極棒は、校正する水位の数により、適宜、変更してもよい。
【００６２】
また、本実施形態においては、圧損部７１は、水位制御筒７の筒径が本体部７０側から連通パイプ７１ａ側に向かって細くなるように先細り形状に形成したが、本発明においてはこれに限らない。例えば、圧損部７１の少なくとも一部に筒径が細くなる細径部を設けてもよい。また、例えば、圧損部７１は、連通パイプ７１ａ、７２ａそれぞれの連通穴と対向するように圧損プレートを設ける構成としてもよい。つまり、本体部７０への缶水の急速な流入を抑制可能な圧損部を有する構成であればよい。
【００６３】
また、本実施形態においては、水位検出電極棒として、静電容量を測定することにより水位を検知する水位検出電極棒３０を用いて説明したが、本発明においてはこれに限らない。水位検出電極棒は、例えば、第１補助電極棒３１のように第１補助電極部３１ｂと水位制御筒７との間の通電状態の変化により水位を検出する構成のものであってもよい。つまり、水位検出電極棒は、水位制御筒７の内部の水の水位を検出可能な構成であればよい。
【００６４】
また、本実施形態においては、第１補助電極棒３１及び第２補助電極棒３２を本体部７０の軸方向と直交する方向に挿着するように第１挿着部８及び第２挿着部９を形成したが、本発明においてはこれに限らない。例えば、第１補助電極棒３１及び第２補助電極棒３２は、本体部７０の軸方向における下部側に向かって傾斜するように挿着させてもよい。また、例えば、第１補助電極棒３１及び第２補助電極棒３２を本体部７０の軸方向に挿着させてもよい。本発明においては、第１補助電極棒３１及び第２補助電極棒３２を本体部７０の周壁から内部に挿着する構成であればよい。
【００６５】
また、本実施形態においては、連通部７２が連通パイプ７１ａにより上部ヘッダ２３に連結された水位制御筒７を用いて説明したが、本発明においてはこれに限らない。例えば、水位制御筒７は、連通部７２が連通パイプ７１ａにより気水分離器５に連結される構成であってもよい。
【００６６】
また、本実施形態においては、ボイラ装置を用いて説明したが、本発明においてはこれに限らない。例えば、ボイラ装置は、再生機等の液体加熱装置であればよく、例えば、吸収冷却機であってもよい。
【符号の説明】
【００６７】
１ ボイラ装置
２ ボイラ本体（容器）
３ 水位検出装置（液位検出装置）
４ 給水ポンプ
５ 気水分離器
６ 制御部
７ 水位制御筒
２０ ボイラ缶体
２１ 水管
２２ 下部ヘッダ
２３ 上部ヘッダ
２４ 加熱バーナ
３０ 水位検出電極棒（液位検出電極棒）
３１ 第１補助電極棒（補助液位検出電極棒）
３２ 第２補助電極棒（補助液位検出電極棒）
７１ 圧損部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
容器内部の液位を検出する液位検出装置であって、
前記液位を検出する液位検出電極棒と、
内部に前記液位検出電極棒を収容する液位制御筒と、を備え、
前記液位制御筒は、その内径が前記液位検出電極棒の外径の６倍以下の大きさに形成されることを特徴とする液位検出装置。
【請求項２】
更に、特定の液位を検出する補助液位検出電極棒を備え、
前記補助液位検出電極棒は、前記液位制御筒の周壁から前記液位制御筒の内部に装着されることを特徴とする請求項１に記載の液位検出装置。
【請求項３】
前記液位制御筒には、前記液位制御筒の内部に流入される流体の圧力を抑制する圧損部が設けられることを特徴とする請求項１又は２に記載の液位検出装置。
【請求項４】
前記圧損部は、前記液位制御筒の下端部に設けられており、
前記下端部に向かって筒径が細くなるように形成されることを特徴とする請求項３に記載の液位検出装置。
【請求項５】
前記圧損部は、前記流体が流入される流入口と対向するように設けられる圧損プレートにより構成されることを特徴とする請求項３に記載の液位検出装置。
【請求項６】
前記液位制御筒は、金属により形成され、
前記液位検出電極棒には、絶縁皮膜が形成されることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の液位検出装置。
【請求項１】
容器内部の液位を検出する液位検出装置であって、
前記液位を検出する液位検出電極棒と、
内部に前記液位検出電極棒を収容する液位制御筒と、を備え、
前記液位制御筒は、その内径が前記液位検出電極棒の外径の６倍以下の大きさに形成されることを特徴とする液位検出装置。
【請求項２】
更に、特定の液位を検出する補助液位検出電極棒を備え、
前記補助液位検出電極棒は、前記液位制御筒の周壁から前記液位制御筒の内部に装着されることを特徴とする請求項１に記載の液位検出装置。
【請求項３】
前記液位制御筒には、前記液位制御筒の内部に流入される流体の圧力を抑制する圧損部が設けられることを特徴とする請求項１又は２に記載の液位検出装置。
【請求項４】
前記圧損部は、前記液位制御筒の下端部に設けられており、
前記下端部に向かって筒径が細くなるように形成されることを特徴とする請求項３に記載の液位検出装置。
【請求項５】
前記圧損部は、前記流体が流入される流入口と対向するように設けられる圧損プレートにより構成されることを特徴とする請求項３に記載の液位検出装置。
【請求項６】
前記液位制御筒は、金属により形成され、
前記液位検出電極棒には、絶縁皮膜が形成されることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の液位検出装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１０−７８５８７（Ｐ２０１０−７８５８７Ａ）
【公開日】平成２２年４月８日（２０１０．４．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１０６２６１（Ｐ２００９−１０６２６１）
【出願日】平成２１年４月２４日（２００９．４．２４）
【出願人】（０００１７５２７２）三浦工業株式会社 (1,055)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年４月８日（２０１０．４．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年４月２４日（２００９．４．２４）
【出願人】（０００１７５２７２）三浦工業株式会社 (1,055)
【Ｆターム（参考）】
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