ボイラ
【課題】本発明は、給水ラインにおけるボイラ水の逆流を素早く確実に検知できる機能を備えたボイラを提供することを目的とする。
【解決手段】本実施形態に係るボイラ１は、ボイラ本体１０、給水タンク１５、給水タンク１５とボイラ本体１０との間の給水ラインを構成する配管２０、給水ポンプ２２、流量計３０及び逆止弁２３を備えている。流量計３０には、羽根車３３、サーミスタ４０、２つのホールＩＣ４１が設置されている。流量計制御回路４５は、サーミスタ４０の出力に基づいて、温度上昇率により給水ラインにおける逆流検知を行うと共に、ホールＩＣ４１の出力に基づいて、羽根車３３の逆回転信号数検出により給水ラインにおける逆流検知を行う。
【解決手段】本実施形態に係るボイラ１は、ボイラ本体１０、給水タンク１５、給水タンク１５とボイラ本体１０との間の給水ラインを構成する配管２０、給水ポンプ２２、流量計３０及び逆止弁２３を備えている。流量計３０には、羽根車３３、サーミスタ４０、２つのホールＩＣ４１が設置されている。流量計制御回路４５は、サーミスタ４０の出力に基づいて、温度上昇率により給水ラインにおける逆流検知を行うと共に、ホールＩＣ４１の出力に基づいて、羽根車３３の逆回転信号数検出により給水ラインにおける逆流検知を行う。
【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、蒸気や温水に変える熱源機器であるボイラに関し、特に、給水ラインにおける逆流を検知する機能を備えたボイラに関する。
【背景技術】
【０００２】
通常、ボイラの給水ラインには、ボイラ水（缶水）の逆流を防止するために逆止弁が設置されている。ところが、逆止弁に異物が噛み込む等の不具合が発生し、ボイラ水が逆流してしまった場合には、給水ポンプ内部にボイラ水が流入し、腐食やキャビテーションによって給水ポンプの性能が低下したり、給水ラインのその他の箇所の破損を生じさせたりしてしまう。
【０００３】
このため、従来のボイラでは、給水ラインの逆止弁の上流側に、逆流を検知するためのセンサを設けたものが提供されている。例えば、下記特許文献１には、給水ラインにおいて、給水ポンプと逆止弁との間に給水温度を検出する給水温度検出器を設置し、給水温度が所定値以上上昇したときに逆流であると判断する給水逆流検知装置が開示されている。
【０００４】
ところで、下記特許文献１では、給水温度が上昇すれば逆流であると判断しているため、流れの方向を検知することができない。よって、順方向に高温の給水が流れた場合にも逆流であると誤検知してしまうおそれがある。
【０００５】
これに対して、下記特許文献２では、給水ライン上の給水ポンプと逆止弁との間に設置された羽根車の回転方向を検知することでボイラ水の逆流を検知する方法が開示されている。また、特許文献２には、給水ポンプと逆止弁との間にさらに温度センサを設置し、温度センサによる逆流検知を組み合わせることで、逆流検知の精度を上げることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平６−３４１６０５号公報
【特許文献２】特開２００９−１３９０２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
このような特許文献２に開示されたボイラにおいては、逆流検知の精度を上げることは可能であるが、特許文献２の逆流検知方法では、検知判断するまでにある程度時間がかかってしまう。このため、大流量の逆流が発生した場合には、逆流検知の時間遅れにより、ボイラ水がかなり上流位置まで逆流してしまうケースも発生してしまう。
【０００８】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、給水ラインにおけるボイラ水の逆流を素早く確実に検知することで、大流量の逆流にも対応することのできるボイラ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】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明に係るボイラは、ボイラ本体と、給水タンクと前記ボイラ本体とを接続する給水ラインと、前記給水ラインに設置された給水ポンプと、前記給水ポンプの下流側において前記給水ラインに設置された逆止弁と、を備えるボイラにおいて、前記給水ラインの前記給水ポンプと前記逆止弁との間に設置された羽根車と、前記羽根車の回転方向を検出する回転検出センサと、前記給水ポンプの停止後、前記回転検出センサの出力に基づいて、所定の時間内に前記羽根車の逆回転信号を所定の数検出したときに、前記ボイラ本体から前記給水ラインにボイラ水が逆流したと判定する制御手段と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明に係るボイラは、ボイラ本体と、給水タンクと前記ボイラ本体とを接続する給水ラインと、前記給水ラインに設置された給水ポンプと、前記給水ポンプの下流側において前記給水ラインに設置された逆止弁と、を備えるボイラにおいて、前記給水ラインの前記給水ポンプと前記逆止弁との間に設置された温度センサと、前記給水ポンプの停止後、前記温度センサの出力に基づいて、単位時間当たりの温度上昇率が所定値以上であるときに、前記ボイラ本体から前記給水ラインにボイラ水が逆流したと判定する制御手段と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係るボイラによれば、給水ラインにおけるボイラ水の逆流を素早く確実に検知することができ、大流量の逆流にも対応することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【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ブロック図である。
【図２】図２は、本実施形態に係る流量計の正面図である。
【図３】図３は、本実施形態に係る流量計の右側面図である。
【図４】図４は、図３のＢ−Ｂ線による断面図である。
【図５】図５は、図２のＡ−Ａ線による断面図である。
【図６】図６は、本実施形態に係るサーミスタを用いた温度による逆流検知の処理の流れを示すフローチャートである。
【図７】図７は、本実施形態に係るホールＩＣを用いた羽根車の回転検出による逆流検知の処理の流れを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について詳細に説明する。まず、図１に基づいて、本実施形態に係るボイラの構成について説明する。図１は、本実施形態に係るボイラの構成を概略的に示すブロック図である。
【００１４】
図１に示すように、本実施形態に係るボイラ１は、ボイラ本体１０、給水タンク１５とボイラ本体１０との間の給水ラインを構成する配管２０、給水ポンプ２２、流量計３０及び逆止弁２３を備えている。
【００１５】
ボイラ本体１０はボイラ制御回路１１、流量計３０は流量計制御回路４５を備えている。図１に点線で示すように、ボイラ制御回路１１は、給水ポンプ２２及び流量計制御回路４５と配線で接続されており、給水ポンプ２２の動作を制御すると共に、流量計制御回路４５から流量計３０を通過する給水の流量・温度や逆流検知を示す信号を受信するように構成されている。また、後述する流量計３０に設置された各種センサと流量計制御回路４５が、配線４６で接続されている。
【００１６】
続いて、図２〜図５を参照しながら本実施形態に係る流量計の構成について説明する。本実施形態では、流量計３０に逆流を検知するための各種センサを設置している。図２は、本実施形態に係る流量計の正面図、図３は、本実施形態に係る流量計の右側面図、図４は、図３のＢ−Ｂ線による断面図、図５は、図２のＡ−Ａ線による断面図である。
【００１７】
図２〜図５に示すように、流量計３０は、ハウジング３１、Ｏリング３２、羽根車３３、軸受け３５、六角ネジ３８、サーミスタ４０、２つのホールＩＣ４１，４１及び配線４６を備えている。ハウジング３１は、ほぼ円筒状のハウジングＡ３１−１とハウジングＢ３１−２とを、Ｏリング３２を挟んで、４つの六角ネジ３８で同軸上に固定接続して構成されている。
【００１８】
ハウジング３１内には、給水が流れる流路が形成されており、図２及び図４において、左側が給水ポンプ２２及び給水タンク１５へとつながる上流側であり、右側が逆止弁２３及びボイラ本体１０へとつながる下流側である。ハウジング３１の流路内には、羽根車３３が設置されており、羽根車３３の軸は、ハウジング３１のリブ３１ａ，３１ｂに固定された２つの軸受け３５によって回転可能に保持されている。そして、流路内を水が流れると、羽根車３３が回転する。上流から下流へと流れる正流の場合と、下流から上流へと流れる逆流の場合とでは、羽根車３３は逆方向に回転する。
【００１９】
リブ３１ａは、ハウジングＡ３１−１に一体に形成され、リブ３１ｂは、ハウジングＢ３１−２に一体に形成されており、図３〜図５に示すように、120度間隔で３つのリブ板が、ハウジング３１の中心軸近傍から外壁まで延在している。このリブ３１ａ，３１ｂは、流路内を流れる流体を整流する作用も奏している。
【００２０】
サーミスタ４０は、図３及び図４に示すように、そのセンサ部分が流路内のリブ３１ｂの下流側に隣接して位置するように、ハウジングＢ３１−２に固定されている。このように、流量計３０の下流側の端部付近にサーミスタ４０を設置することで、逆流発生時に素早くその検知を行うことができる。もちろん、サーミスタ４０の設置位置は上記位置に限られることなく、自由に変更可能である。例えば、リブ３１ｂの内部に設置しても良い。但し、羽根車３３の回転特性を劣化させたり、圧損を大きく増加させたりするような位置には設置しないことが望ましい。
【００２１】
サーミスタ４０は、配線４６によって流量計制御回路４５に接続されている。流量計制御回路４５は、サーミスタ４０の出力信号から流路内の温度を算出し、後述する処理によりボイラ水（缶水）の逆流を検知する。流量計制御回路４５は、サーミスタ４０の出力からボイラ水が逆流するのを検知すると、逆流検知信号をボイラ制御回路１１へと出力するように構成されている。
【００２２】
２つのホールＩＣ４１，４１は、図５に示すように、羽根車３３の外周部分に対向する位置において、樹脂製のホルダ３７に保持され、同一円周上に45度間隔で設置されている。羽根車３３は、プラスチックと磁性粉を混合して形成された4つの羽根を有し、この4つの羽根は軸周りに90度間隔で設置されると共に、各羽根は交互にＳ極又はＮ極に磁化されている。
【００２３】
よって、羽根車３３が回転すると、ホールＩＣ４１，４１近傍の磁界が変化し、ホールＩＣ４１，４１から磁界の変化を示すデジタル信号が出力される。２つのホールＩＣ４１，４１は、配線４６によって流量計制御回路４５に接続されている。流量計制御回路４５は、２つのホールＩＣ４１，４１からの出力信号に基づいて、羽根車３３の回転方向及び回転速度を算出するように演算処理を行う。この回転方向から流量計３０内の流路を流れる流体の方向を検知し、回転速度から流量を検知することができる。
【００２４】
そして、流量計制御回路４５は、ホールＩＣ４１，４１の出力から下流側から上流側へとボイラ水が逆流するのを検知すると、逆流検知信号をボイラ制御回路１１へと出力するように構成されている。
【００２５】
ここで、ホールＩＣ４１，４１の設置位置は、45度間隔に限定されるものでなく、同様の波形出力が得られる135度間隔でも良いし、流体が順方向と逆方向に流れた場合とで出力波形が異なり、流体の流れる方向を検知できるのであれば、任意の位置に設置することができる。
【００２６】
以上、本実施形態に係るボイラの構成ついて説明したが、続いて、本実施形態における逆流検知の処理の流れについて図面を参照しながら説明する。本実施形態では、サーミスタ４０を用いた温度測定による逆流検知と、ホールＩＣ４１，４１を用いた羽根車の回転検出による逆流検知とを並行して行っている。まず、サーミスタ４０による温度測定により逆流を検知する場合について説明する。図６は、本実施形態に係るサーミスタを用いた温度による逆流検知の処理の流れを示すフローチャートである。
【００２７】
まず、Ｓ１１において、給水ポンプ２２がＯＦＦとなると、逆流の監視が始まり、Ｓ１２〜Ｓ１５において、流量制御回路４５が逆流判定の条件を満たすか否かを監視する。具体的には、Ｓ１２では、まず、T1<90℃であるか否かを判定し、T1が90℃未満である場合には、Ｓ１３へ進んで逆流の監視が行われる。ここで、T1[℃]は、Ｓ１１の給水ポンプ２２の停止から所定の時間（例えば、6秒）後のサーミスタ４０による測定温度であり、流量計制御回路４５内のメモリに記憶されている。
【００２８】
一方、Ｓ１２において、T1<90℃でない場合には、Ｓ１４に進み、T1<100℃であるか否かを判定し、T1が100℃未満（すなわち、90℃≦T1<100℃）である場合には、Ｓ１５に進んで逆流の監視が行われる。Ｓ１４でT1≧100℃の場合には、Ｓ１２に戻り、T1が100℃以上の間は温度測定による逆流検知は行わない。
【００２９】
続いて、Ｓ１３における逆流監視では、流量計制御回路４５が、T2≧T1+10℃又は(T2-T1)/Δt≧5℃/secであるか否かを監視する。ここで、T2[℃]は、現在のサーミスタ４０による測定温度であり、Δt[sec]は、サーミスタ４０による温度測定のサンプリング周期である。T2≧T1+10℃を満たせば、ボイラ本体１０内の高温のボイラ水がサーミスタ４０の位置まで逆流してきたために測定温度が10℃以上上昇したと判断できる。
【００３０】
また、(T2-T1)/Δt≧5℃/secを満たせば、高温のボイラ水がサーミスタ４０の位置まで逆流してきたために、測定温度が1秒間に5℃以上の温度上昇率で急激に上昇したと判断できる。よって、Ｓ１３では、T2≧T1+10℃又は(T2-T1)/Δt≧5℃/secであるか否かを監視することで、給水ラインにおけるボイラ水の逆流を検知することができる。
【００３１】
Ｓ１３において、T2≧T1+10℃又は(T2-T1)/Δt≧5℃/secと判定された場合には、Ｓ１６に進み、給水ポンプ２２を所定の時間t1（例えば、3秒間）駆動させて、逆流の回避動作を行う。具体的には、Ｓ１６において、流量計制御回路４５が逆流検知信号をボイラ制御回路１１へと出力し、逆流検知信号を受信したボイラ制御回路１１が、給水ポンプ２２をt1秒間駆動させる。
【００３２】
ボイラ水が逆流するのは、逆止弁２３内に異物が詰まってしまうことで弁が閉まらなくなっていることが原因の場合が多い。よってＳ１６では、逆止弁２３に噛み込んでいる異物を除去すべく、給水ポンプ２２をt1秒間駆動させて逆止弁２３内に順方向に給水を流している。
【００３３】
Ｓ１６の回避動作後、Ｓ１８へと進み、逆流が回避されているか否かをチェックする。すなわち、Ｓ１８において、T4≧T3+10℃又は(T4-T3)/Δt≧5℃/secであるか否かを再度監視する。ここで、T3[℃]は、Ｓ１６でt1秒間作動した給水ポンプ２２が停止してから所定の時間（例えば、6秒）後のサーミスタ４０による測定温度であり、流量計制御回路４５内のメモリに記憶されている。また、T4[℃]は、現在のサーミスタ４０による測定温度である。
【００３４】
Ｓ１８において、T4≧T3+10℃又は(T4-T3)/Δt≧5℃/secであると判断された場合には、逆流状態が回避されていないことを意味するため、Ｓ２２へと進み、ボイラ制御回路１１が、給水ポンプ２２を低回転にて駆動させて逆流を回避する動作を行わせると共に、逆流発生のアラームを鳴らす。
【００３５】
具体的には、Ｓ１８において、流量計制御回路４５が、T4≧T3+10℃又は(T4-T3)/Δt≧5℃/secであると検知したときに、２回目の逆流検知信号をボイラ制御回路１１へと出力し、２回目の逆流検知信号を受診したボイラ制御回路１１が、給水ポンプ２２を低回転にて継続して駆動させる低回転運転を行うと共に、アラームを鳴らすように制御する。Ｓ２２へと進んだ後は、給水ポンプ２２を除いてボイラ１は停止し、ボイラの保守点検員等によって修理が行われることになる。
【００３６】
Ｓ１８による逆流が回避されたか否かの監視は、所定の時間t2（例えば、20秒間）行われ（Ｓ１９）、t2秒間「T4≧T3+10℃又は(T4-T3)/Δt≧5℃/sec」の条件を満たさなければ、逆流が回避されたとして、Ｓ１２へと進み、次に給水ポンプ２２がＯＮされるまで、Ｓ１２〜Ｓ１５の監視を続ける。
【００３７】
一方、Ｓ１４からＳ１５に進んだ場合には、Ｓ１５における逆流監視により、流量計制御回路４５が、T2>100℃又は(T2-T1)/Δt≧2.5℃/secであるか否かを監視する。Ｓ１５に進んだのであれば、90℃≦T1<100℃であるから、T2>100℃を満たせば、ボイラ本体１０内の高温のボイラ水がサーミスタ４０の位置まで逆流してきたために測定温度が100℃を超える温度に上昇したと判断できる。
【００３８】
また、(T2-T1)/Δt≧2.5℃/secを満たせば、高温のボイラ水がサーミスタ４０の位置まで逆流してきたために、測定温度が1秒間に2.5℃以上の上昇率で急激に上昇したと判断できる。なお、逆流と判定する温度の上昇率をＳ１３では5℃/secであるのに対して、Ｓ１５では2.5℃/secとしたのは、90〜100℃の給水であれば、例えば100℃以上のボイラ水が逆流してきたとしても温度上昇率が小さくなってしまうが、このような場合でも確実に逆流を検知するためである。
【００３９】
このように、Ｓ１５では、T2>100℃又は(T2-T1)/Δt≧2.5℃/secであるか否かを監視することで、給水ラインにおける逆流を検知することができる。Ｓ１５において上記条件を満たすと判定された場合には、Ｓ１７に進み、上述したＳ１６と同様に逆流回避動作が行われる。
【００４０】
Ｓ１７の回避動作後は、Ｓ２０へと進み、逆流が回避されているか否かがチェック、すなわち、T4>100℃又は(T4-T3)/Δt≧2.5℃/secであるか否かが再度監視される。Ｓ２０において、この条件を満たすと判断された場合には、逆流状態が回避されていないことを意味するため、上述したＳ２２へと進み、給水ポンプ２２を低回転運転させたうえでアラームが鳴らされる。
【００４１】
Ｓ２０による逆流が回避されたか否かの監視は、Ｓ１８と同様にt2秒間行われ（Ｓ２１）、t2秒間経過して逆流が回避されたと判定されれば、Ｓ１２へと戻り、上述したＳ１２〜Ｓ１５の監視が続行される。
【００４２】
以上、温度測定による逆流検知の処理の流れについて説明したが、本実施形態では、サーミスタ４０によるT2、T4の温度測定のサンプリング周期は、100msecに設定されている。そして、Ｓ１３、Ｓ１５、Ｓ１８及びＳ２０における判定は、100msec毎に測定される測定温度T2，T4が5回連続して各条件を満たした場合にのみ各ステップにおける条件を満たすものとして扱っている。
【００４３】
このように、各判定において連続した複数回の条件合致を要求することで、突発的な異常値による誤判定を防止できる。もちろん、サンプリング周期と、各条件を満たすと判定するための回数は、それぞれ適宜所定の値に設定できる。
【００４４】
本実施形態に係る温度測定による逆流検知によれば、T2≧T1+10℃やT2>100℃といった温度上昇値条件と、(T2-T1)/Δt≧5℃/secや(T2-T1)/Δt≧2.5℃/secといった温度上昇率条件とのＯＲ条件により逆流検知を行うことで、確実に逆流の検知を行うことができる。
【００４５】
また、本逆流検知によれば、上述した従来の温度測定による逆流検知と比較して、給水の温度によらず、広い温度領域で検知時間を短縮することができる。例えば、サンプリング周期が100msecであって、連続して5回温度上昇率の条件を満たすか否かを判定するのであれば、最短0.6秒で逆流検知を行うことができる。
【００４６】
また、本逆流検知では、温度上昇率により逆流を検知することで、従来の温度測定による逆流検知では時間がかかり対応することが困難であった大流量の逆流発生に対しても、短時間で検知して対応することができる。
【００４７】
また、従来の逆流判定方法では、給水温度が高温になるドレン回収ボイラでボイラ水の逆流が発生したとしても、温度の上昇幅が小さいために逆流検知が困難であったが、本実施形態では、T1が90℃以上の場合に90℃未満の場合と判定条件を変えることで、給水温度が90℃以上となるようなボイラであっても確実に逆流検知を行うことができる。なお、Ｓ１４に示すように、本実施形態においては、給水温度が100℃以上になる場合（クローズド型のドレン回収ボイラ）は、温度測定による逆流検知の対象外としている。
【００４８】
続いて、ホールＩＣ４１，４１による羽根車３３の回転検出により逆流を検知する場合について説明する。図７は、本実施形態に係るホールＩＣを用いた羽根車の回転検出による逆流検知の処理の流れを示すフローチャートである。
【００４９】
まず、Ｓ３１において、給水ポンプ２２がＯＦＦとなると、逆流の監視が始まり、Ｓ３２において、流量計制御回路４５が、ホールＩＣ４１，４１の出力に基づいて、所定の時間t3（例えば、6秒）内に羽根車３３の逆回転時のパルスを所定の数x（例えば3つ）検出するか否かを監視する。ボイラ水が逆流した場合には、ボイラ水が流量計３０内を下流側から上流側へと流れることになるので、羽根車３３の逆回転を監視すれば、逆流を検知することができる。
【００５０】
なお、本実施形態に係る羽根車３３は交互にＳ極又はＮ極に磁化された4つの羽根を有しているので、流量制御回路４５は、羽根車３３が1回転する毎に2つのパルスを受信する。よって、流量制御回路４５が逆回転時のパルスを3つ検出することは、羽根車３３が一回転半逆回転したことを示す。
【００５１】
Ｓ３２において、t3秒以内にxパルスを検出した場合には、Ｓ３３に進み、給水ポンプ２２を所定の時間t1（例えば、3秒間）駆動させて、上述した逆流の回避動作を行う。具体的には、流量計制御回路４５は、Ｓ３３において、逆流検知信号をボイラ制御回路１１へ出力し、逆流検知信号を受信したボイラ制御回路１１が、給水ポンプ２２を制御してt1秒間駆動させる。
【００５２】
Ｓ３３の回避動作後、Ｓ３４へと進み、逆流が回避されているか否かをチェックする。すなわち、Ｓ３４において、再度、t3秒以内に羽根車３３の逆回転時のパルスをx検出するか否かを監視する。Ｓ３４において、逆回転時のパルスをx検出したと判定された場合には、逆流状態が回避されていないことを意味するため、Ｓ３６へと進み、ボイラ制御回路１１が、給水ポンプ２２を低回転にて駆動させて逆流を回避する動作を行わせると共に、逆流発生のアラームを鳴らす。Ｓ３６へと進んだ後は、ボイラの保守点検員等によって修理が行われることになる。
【００５３】
Ｓ３４による逆流が回避されたか否かの監視は、所定の時間t2（例えば、20秒間）行われ（Ｓ３５）、t2秒間「t3秒以内に羽根車３３の逆回転時のパルスをx検出する」の条件を満たさなければ、逆流が回避されたとして、Ｓ３２へと進み、次に給水ポンプ２２がＯＮされるまで、Ｓ３２の監視を続ける。
【００５４】
以上、羽根車の回転検出による逆流検知の処理の流れについて説明したが、本実施形態では、xパルス検出した時点で逆流を検知することができるので、短時間での逆流検知が可能である。特に、大流量の逆流が発生した場合、逆流検知が遅れると、高温のボイラ水がかなり上流側まで逆流してしまい、機器の破損範囲が拡大してしまうおそれがあるが、本実施形態のように短時間で逆流検知できれば、逆流量を最小限に抑えることができる。
【００５５】
さらに、本実施形態では、所定時間（t3秒）以内にxパルス検出することを逆流検知の条件とすること、すなわち時間を制限することで、ホールＩＣ４１，４１による出力波形が不安定となる小流量時の逆流の誤検知を防止し、正確な逆流検知が可能となる。もちろん、所定時間t3の値や、逆流と判定するパルスの数x（上記では3パルス）は適宜変更可能である。
【００５６】
以上、詳細に説明した図６及び図７に示す処理は、制御手段としてのボイラ制御回路１１及び流量計制御回路４５内のメモリに格納されているプログラムを各制御回路１１，４５内の演算回路が実行することで実現される。
【００５７】
なお、本実施形態においては、上述したサーミスタ４０による逆流検知とホールＩＣ４１，４１による逆流検知とを並行して行っており、給水ポンプＯＦＦ（Ｓ１１、Ｓ３１）後の逆流監視状態において、先にＳ１２〜Ｓ１５又はＳ３２によって逆流を検知した方の処理に基づいて、引き続き後続の回避処理を行う。
【００５８】
本実施形態によれば、温度測定による逆流検知と、羽根車の逆回転検出による逆流検知を並行して行っており、様々な逆流のケースに対応して、素早く確実に逆流を検知することができる。例えば、温度測定による逆流検知だけでは、流れの方向を検知できないので、順方向（正流方向）に給水が流れた場合に誤検知するのを防ぐために、給水ポンプがＯＦＦした後に所定期間を置いて温度測定をする必要があり、逆流検知の開始に時間がかかってしまう。これに対して、羽根車の逆回転検出によれば、逆流により羽根車が逆回転するのを検知するだけで、逆流を検知できるので、給水ポンプのＯＦＦ後も即座に逆流監視を開始することができる。
【００５９】
また、羽根車の逆回転検出だけでは、羽根車が逆回転しないほど逆流流量が微量である場合に、逆流を検知することができないが、温度による逆流検知であれば、このような場合にも検知が可能である。
【００６０】
さらに、一般的なボイラに設置されている流量計には、もともと給水ラインを流れる給水の流量を測定するために、磁化された羽根車やホールＩＣが設置されている。本実施形態では、このようにもともと設置されている流量計の羽根車やホールＩＣを、逆流検知に流用しており、低コストで羽根車を利用した逆流検知を実現できる。
【００６１】
また、給水ラインには、給水温度測定のためのサーミスタがもともと設置されており、この給水温度測定のためのサーミスタを、本実施形態に係る逆流検知用のセンサとして兼用することができるので、低コストで温度による逆流検知を実現できる。
【００６２】
また、上記実施形態では、温度測定による逆流検知において、温度の上昇率に基づいて判定しており、温度測定による逆流検知の場合でも従来と比較して短時間での検知が可能となっている。さらに、羽根車の逆回転検出による逆流検知において、所定時間内に羽根車の逆回転信号を所定数検出することを逆流検知の条件としており、短時間で確実な逆流検知を実現している。
【００６３】
以上、本実施形態について詳細に説明したが、本発明の実施の形態は、上記実施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、流量計の流路内の温度を測定する温度センサとしてサーミスタを用いたが、熱電対その他の温度センサを使用できることは言うまでもない。また、磁化された羽根車の回転を検出する磁気センサとしても、ホールＩＣだけでなく、ＭＲセンサ、その他の磁気センサを用いても良い。
【００６４】
また、ボイラ制御手段としてのボイラ制御回路１１と、流量計制御手段としての流量計制御回路４５とを別々の制御回路としたが、単一の制御手段（制御回路）で両制御回路の機能を実現しても良い。
【００６５】
また、本実施形態では、給水ラインにおける逆流を検知するための各種センサを流量計内に設置したが、給水ポンプと逆止弁との間であれば、給水ライン上のその他の場所に適宜設置しても良い。
【符号の説明】
【００６６】
１ ボイラ
１０ ボイラ本体
１１ ボイラ制御回路
１５ 給水タンク
２０ 配管
２２ 給水ポンプ
２３ 逆止弁
３０ 流量計
３１ ハウジング
３２ Ｏリング
３３ 羽根車
３５ 軸受け
４０ サーミスタ
４１ ホールＩＣ
４５ 流量計制御回路
４６ 配線
【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、蒸気や温水に変える熱源機器であるボイラに関し、特に、給水ラインにおける逆流を検知する機能を備えたボイラに関する。
【背景技術】
【０００２】
通常、ボイラの給水ラインには、ボイラ水（缶水）の逆流を防止するために逆止弁が設置されている。ところが、逆止弁に異物が噛み込む等の不具合が発生し、ボイラ水が逆流してしまった場合には、給水ポンプ内部にボイラ水が流入し、腐食やキャビテーションによって給水ポンプの性能が低下したり、給水ラインのその他の箇所の破損を生じさせたりしてしまう。
【０００３】
このため、従来のボイラでは、給水ラインの逆止弁の上流側に、逆流を検知するためのセンサを設けたものが提供されている。例えば、下記特許文献１には、給水ラインにおいて、給水ポンプと逆止弁との間に給水温度を検出する給水温度検出器を設置し、給水温度が所定値以上上昇したときに逆流であると判断する給水逆流検知装置が開示されている。
【０００４】
ところで、下記特許文献１では、給水温度が上昇すれば逆流であると判断しているため、流れの方向を検知することができない。よって、順方向に高温の給水が流れた場合にも逆流であると誤検知してしまうおそれがある。
【０００５】
これに対して、下記特許文献２では、給水ライン上の給水ポンプと逆止弁との間に設置された羽根車の回転方向を検知することでボイラ水の逆流を検知する方法が開示されている。また、特許文献２には、給水ポンプと逆止弁との間にさらに温度センサを設置し、温度センサによる逆流検知を組み合わせることで、逆流検知の精度を上げることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平６−３４１６０５号公報
【特許文献２】特開２００９−１３９０２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
このような特許文献２に開示されたボイラにおいては、逆流検知の精度を上げることは可能であるが、特許文献２の逆流検知方法では、検知判断するまでにある程度時間がかかってしまう。このため、大流量の逆流が発生した場合には、逆流検知の時間遅れにより、ボイラ水がかなり上流位置まで逆流してしまうケースも発生してしまう。
【０００８】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、給水ラインにおけるボイラ水の逆流を素早く確実に検知することで、大流量の逆流にも対応することのできるボイラ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】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明に係るボイラは、ボイラ本体と、給水タンクと前記ボイラ本体とを接続する給水ラインと、前記給水ラインに設置された給水ポンプと、前記給水ポンプの下流側において前記給水ラインに設置された逆止弁と、を備えるボイラにおいて、前記給水ラインの前記給水ポンプと前記逆止弁との間に設置された羽根車と、前記羽根車の回転方向を検出する回転検出センサと、前記給水ポンプの停止後、前記回転検出センサの出力に基づいて、所定の時間内に前記羽根車の逆回転信号を所定の数検出したときに、前記ボイラ本体から前記給水ラインにボイラ水が逆流したと判定する制御手段と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明に係るボイラは、ボイラ本体と、給水タンクと前記ボイラ本体とを接続する給水ラインと、前記給水ラインに設置された給水ポンプと、前記給水ポンプの下流側において前記給水ラインに設置された逆止弁と、を備えるボイラにおいて、前記給水ラインの前記給水ポンプと前記逆止弁との間に設置された温度センサと、前記給水ポンプの停止後、前記温度センサの出力に基づいて、単位時間当たりの温度上昇率が所定値以上であるときに、前記ボイラ本体から前記給水ラインにボイラ水が逆流したと判定する制御手段と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係るボイラによれば、給水ラインにおけるボイラ水の逆流を素早く確実に検知することができ、大流量の逆流にも対応することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【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ブロック図である。
【図２】図２は、本実施形態に係る流量計の正面図である。
【図３】図３は、本実施形態に係る流量計の右側面図である。
【図４】図４は、図３のＢ−Ｂ線による断面図である。
【図５】図５は、図２のＡ−Ａ線による断面図である。
【図６】図６は、本実施形態に係るサーミスタを用いた温度による逆流検知の処理の流れを示すフローチャートである。
【図７】図７は、本実施形態に係るホールＩＣを用いた羽根車の回転検出による逆流検知の処理の流れを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について詳細に説明する。まず、図１に基づいて、本実施形態に係るボイラの構成について説明する。図１は、本実施形態に係るボイラの構成を概略的に示すブロック図である。
【００１４】
図１に示すように、本実施形態に係るボイラ１は、ボイラ本体１０、給水タンク１５とボイラ本体１０との間の給水ラインを構成する配管２０、給水ポンプ２２、流量計３０及び逆止弁２３を備えている。
【００１５】
ボイラ本体１０はボイラ制御回路１１、流量計３０は流量計制御回路４５を備えている。図１に点線で示すように、ボイラ制御回路１１は、給水ポンプ２２及び流量計制御回路４５と配線で接続されており、給水ポンプ２２の動作を制御すると共に、流量計制御回路４５から流量計３０を通過する給水の流量・温度や逆流検知を示す信号を受信するように構成されている。また、後述する流量計３０に設置された各種センサと流量計制御回路４５が、配線４６で接続されている。
【００１６】
続いて、図２〜図５を参照しながら本実施形態に係る流量計の構成について説明する。本実施形態では、流量計３０に逆流を検知するための各種センサを設置している。図２は、本実施形態に係る流量計の正面図、図３は、本実施形態に係る流量計の右側面図、図４は、図３のＢ−Ｂ線による断面図、図５は、図２のＡ−Ａ線による断面図である。
【００１７】
図２〜図５に示すように、流量計３０は、ハウジング３１、Ｏリング３２、羽根車３３、軸受け３５、六角ネジ３８、サーミスタ４０、２つのホールＩＣ４１，４１及び配線４６を備えている。ハウジング３１は、ほぼ円筒状のハウジングＡ３１−１とハウジングＢ３１−２とを、Ｏリング３２を挟んで、４つの六角ネジ３８で同軸上に固定接続して構成されている。
【００１８】
ハウジング３１内には、給水が流れる流路が形成されており、図２及び図４において、左側が給水ポンプ２２及び給水タンク１５へとつながる上流側であり、右側が逆止弁２３及びボイラ本体１０へとつながる下流側である。ハウジング３１の流路内には、羽根車３３が設置されており、羽根車３３の軸は、ハウジング３１のリブ３１ａ，３１ｂに固定された２つの軸受け３５によって回転可能に保持されている。そして、流路内を水が流れると、羽根車３３が回転する。上流から下流へと流れる正流の場合と、下流から上流へと流れる逆流の場合とでは、羽根車３３は逆方向に回転する。
【００１９】
リブ３１ａは、ハウジングＡ３１−１に一体に形成され、リブ３１ｂは、ハウジングＢ３１−２に一体に形成されており、図３〜図５に示すように、120度間隔で３つのリブ板が、ハウジング３１の中心軸近傍から外壁まで延在している。このリブ３１ａ，３１ｂは、流路内を流れる流体を整流する作用も奏している。
【００２０】
サーミスタ４０は、図３及び図４に示すように、そのセンサ部分が流路内のリブ３１ｂの下流側に隣接して位置するように、ハウジングＢ３１−２に固定されている。このように、流量計３０の下流側の端部付近にサーミスタ４０を設置することで、逆流発生時に素早くその検知を行うことができる。もちろん、サーミスタ４０の設置位置は上記位置に限られることなく、自由に変更可能である。例えば、リブ３１ｂの内部に設置しても良い。但し、羽根車３３の回転特性を劣化させたり、圧損を大きく増加させたりするような位置には設置しないことが望ましい。
【００２１】
サーミスタ４０は、配線４６によって流量計制御回路４５に接続されている。流量計制御回路４５は、サーミスタ４０の出力信号から流路内の温度を算出し、後述する処理によりボイラ水（缶水）の逆流を検知する。流量計制御回路４５は、サーミスタ４０の出力からボイラ水が逆流するのを検知すると、逆流検知信号をボイラ制御回路１１へと出力するように構成されている。
【００２２】
２つのホールＩＣ４１，４１は、図５に示すように、羽根車３３の外周部分に対向する位置において、樹脂製のホルダ３７に保持され、同一円周上に45度間隔で設置されている。羽根車３３は、プラスチックと磁性粉を混合して形成された4つの羽根を有し、この4つの羽根は軸周りに90度間隔で設置されると共に、各羽根は交互にＳ極又はＮ極に磁化されている。
【００２３】
よって、羽根車３３が回転すると、ホールＩＣ４１，４１近傍の磁界が変化し、ホールＩＣ４１，４１から磁界の変化を示すデジタル信号が出力される。２つのホールＩＣ４１，４１は、配線４６によって流量計制御回路４５に接続されている。流量計制御回路４５は、２つのホールＩＣ４１，４１からの出力信号に基づいて、羽根車３３の回転方向及び回転速度を算出するように演算処理を行う。この回転方向から流量計３０内の流路を流れる流体の方向を検知し、回転速度から流量を検知することができる。
【００２４】
そして、流量計制御回路４５は、ホールＩＣ４１，４１の出力から下流側から上流側へとボイラ水が逆流するのを検知すると、逆流検知信号をボイラ制御回路１１へと出力するように構成されている。
【００２５】
ここで、ホールＩＣ４１，４１の設置位置は、45度間隔に限定されるものでなく、同様の波形出力が得られる135度間隔でも良いし、流体が順方向と逆方向に流れた場合とで出力波形が異なり、流体の流れる方向を検知できるのであれば、任意の位置に設置することができる。
【００２６】
以上、本実施形態に係るボイラの構成ついて説明したが、続いて、本実施形態における逆流検知の処理の流れについて図面を参照しながら説明する。本実施形態では、サーミスタ４０を用いた温度測定による逆流検知と、ホールＩＣ４１，４１を用いた羽根車の回転検出による逆流検知とを並行して行っている。まず、サーミスタ４０による温度測定により逆流を検知する場合について説明する。図６は、本実施形態に係るサーミスタを用いた温度による逆流検知の処理の流れを示すフローチャートである。
【００２７】
まず、Ｓ１１において、給水ポンプ２２がＯＦＦとなると、逆流の監視が始まり、Ｓ１２〜Ｓ１５において、流量制御回路４５が逆流判定の条件を満たすか否かを監視する。具体的には、Ｓ１２では、まず、T1<90℃であるか否かを判定し、T1が90℃未満である場合には、Ｓ１３へ進んで逆流の監視が行われる。ここで、T1[℃]は、Ｓ１１の給水ポンプ２２の停止から所定の時間（例えば、6秒）後のサーミスタ４０による測定温度であり、流量計制御回路４５内のメモリに記憶されている。
【００２８】
一方、Ｓ１２において、T1<90℃でない場合には、Ｓ１４に進み、T1<100℃であるか否かを判定し、T1が100℃未満（すなわち、90℃≦T1<100℃）である場合には、Ｓ１５に進んで逆流の監視が行われる。Ｓ１４でT1≧100℃の場合には、Ｓ１２に戻り、T1が100℃以上の間は温度測定による逆流検知は行わない。
【００２９】
続いて、Ｓ１３における逆流監視では、流量計制御回路４５が、T2≧T1+10℃又は(T2-T1)/Δt≧5℃/secであるか否かを監視する。ここで、T2[℃]は、現在のサーミスタ４０による測定温度であり、Δt[sec]は、サーミスタ４０による温度測定のサンプリング周期である。T2≧T1+10℃を満たせば、ボイラ本体１０内の高温のボイラ水がサーミスタ４０の位置まで逆流してきたために測定温度が10℃以上上昇したと判断できる。
【００３０】
また、(T2-T1)/Δt≧5℃/secを満たせば、高温のボイラ水がサーミスタ４０の位置まで逆流してきたために、測定温度が1秒間に5℃以上の温度上昇率で急激に上昇したと判断できる。よって、Ｓ１３では、T2≧T1+10℃又は(T2-T1)/Δt≧5℃/secであるか否かを監視することで、給水ラインにおけるボイラ水の逆流を検知することができる。
【００３１】
Ｓ１３において、T2≧T1+10℃又は(T2-T1)/Δt≧5℃/secと判定された場合には、Ｓ１６に進み、給水ポンプ２２を所定の時間t1（例えば、3秒間）駆動させて、逆流の回避動作を行う。具体的には、Ｓ１６において、流量計制御回路４５が逆流検知信号をボイラ制御回路１１へと出力し、逆流検知信号を受信したボイラ制御回路１１が、給水ポンプ２２をt1秒間駆動させる。
【００３２】
ボイラ水が逆流するのは、逆止弁２３内に異物が詰まってしまうことで弁が閉まらなくなっていることが原因の場合が多い。よってＳ１６では、逆止弁２３に噛み込んでいる異物を除去すべく、給水ポンプ２２をt1秒間駆動させて逆止弁２３内に順方向に給水を流している。
【００３３】
Ｓ１６の回避動作後、Ｓ１８へと進み、逆流が回避されているか否かをチェックする。すなわち、Ｓ１８において、T4≧T3+10℃又は(T4-T3)/Δt≧5℃/secであるか否かを再度監視する。ここで、T3[℃]は、Ｓ１６でt1秒間作動した給水ポンプ２２が停止してから所定の時間（例えば、6秒）後のサーミスタ４０による測定温度であり、流量計制御回路４５内のメモリに記憶されている。また、T4[℃]は、現在のサーミスタ４０による測定温度である。
【００３４】
Ｓ１８において、T4≧T3+10℃又は(T4-T3)/Δt≧5℃/secであると判断された場合には、逆流状態が回避されていないことを意味するため、Ｓ２２へと進み、ボイラ制御回路１１が、給水ポンプ２２を低回転にて駆動させて逆流を回避する動作を行わせると共に、逆流発生のアラームを鳴らす。
【００３５】
具体的には、Ｓ１８において、流量計制御回路４５が、T4≧T3+10℃又は(T4-T3)/Δt≧5℃/secであると検知したときに、２回目の逆流検知信号をボイラ制御回路１１へと出力し、２回目の逆流検知信号を受診したボイラ制御回路１１が、給水ポンプ２２を低回転にて継続して駆動させる低回転運転を行うと共に、アラームを鳴らすように制御する。Ｓ２２へと進んだ後は、給水ポンプ２２を除いてボイラ１は停止し、ボイラの保守点検員等によって修理が行われることになる。
【００３６】
Ｓ１８による逆流が回避されたか否かの監視は、所定の時間t2（例えば、20秒間）行われ（Ｓ１９）、t2秒間「T4≧T3+10℃又は(T4-T3)/Δt≧5℃/sec」の条件を満たさなければ、逆流が回避されたとして、Ｓ１２へと進み、次に給水ポンプ２２がＯＮされるまで、Ｓ１２〜Ｓ１５の監視を続ける。
【００３７】
一方、Ｓ１４からＳ１５に進んだ場合には、Ｓ１５における逆流監視により、流量計制御回路４５が、T2>100℃又は(T2-T1)/Δt≧2.5℃/secであるか否かを監視する。Ｓ１５に進んだのであれば、90℃≦T1<100℃であるから、T2>100℃を満たせば、ボイラ本体１０内の高温のボイラ水がサーミスタ４０の位置まで逆流してきたために測定温度が100℃を超える温度に上昇したと判断できる。
【００３８】
また、(T2-T1)/Δt≧2.5℃/secを満たせば、高温のボイラ水がサーミスタ４０の位置まで逆流してきたために、測定温度が1秒間に2.5℃以上の上昇率で急激に上昇したと判断できる。なお、逆流と判定する温度の上昇率をＳ１３では5℃/secであるのに対して、Ｓ１５では2.5℃/secとしたのは、90〜100℃の給水であれば、例えば100℃以上のボイラ水が逆流してきたとしても温度上昇率が小さくなってしまうが、このような場合でも確実に逆流を検知するためである。
【００３９】
このように、Ｓ１５では、T2>100℃又は(T2-T1)/Δt≧2.5℃/secであるか否かを監視することで、給水ラインにおける逆流を検知することができる。Ｓ１５において上記条件を満たすと判定された場合には、Ｓ１７に進み、上述したＳ１６と同様に逆流回避動作が行われる。
【００４０】
Ｓ１７の回避動作後は、Ｓ２０へと進み、逆流が回避されているか否かがチェック、すなわち、T4>100℃又は(T4-T3)/Δt≧2.5℃/secであるか否かが再度監視される。Ｓ２０において、この条件を満たすと判断された場合には、逆流状態が回避されていないことを意味するため、上述したＳ２２へと進み、給水ポンプ２２を低回転運転させたうえでアラームが鳴らされる。
【００４１】
Ｓ２０による逆流が回避されたか否かの監視は、Ｓ１８と同様にt2秒間行われ（Ｓ２１）、t2秒間経過して逆流が回避されたと判定されれば、Ｓ１２へと戻り、上述したＳ１２〜Ｓ１５の監視が続行される。
【００４２】
以上、温度測定による逆流検知の処理の流れについて説明したが、本実施形態では、サーミスタ４０によるT2、T4の温度測定のサンプリング周期は、100msecに設定されている。そして、Ｓ１３、Ｓ１５、Ｓ１８及びＳ２０における判定は、100msec毎に測定される測定温度T2，T4が5回連続して各条件を満たした場合にのみ各ステップにおける条件を満たすものとして扱っている。
【００４３】
このように、各判定において連続した複数回の条件合致を要求することで、突発的な異常値による誤判定を防止できる。もちろん、サンプリング周期と、各条件を満たすと判定するための回数は、それぞれ適宜所定の値に設定できる。
【００４４】
本実施形態に係る温度測定による逆流検知によれば、T2≧T1+10℃やT2>100℃といった温度上昇値条件と、(T2-T1)/Δt≧5℃/secや(T2-T1)/Δt≧2.5℃/secといった温度上昇率条件とのＯＲ条件により逆流検知を行うことで、確実に逆流の検知を行うことができる。
【００４５】
また、本逆流検知によれば、上述した従来の温度測定による逆流検知と比較して、給水の温度によらず、広い温度領域で検知時間を短縮することができる。例えば、サンプリング周期が100msecであって、連続して5回温度上昇率の条件を満たすか否かを判定するのであれば、最短0.6秒で逆流検知を行うことができる。
【００４６】
また、本逆流検知では、温度上昇率により逆流を検知することで、従来の温度測定による逆流検知では時間がかかり対応することが困難であった大流量の逆流発生に対しても、短時間で検知して対応することができる。
【００４７】
また、従来の逆流判定方法では、給水温度が高温になるドレン回収ボイラでボイラ水の逆流が発生したとしても、温度の上昇幅が小さいために逆流検知が困難であったが、本実施形態では、T1が90℃以上の場合に90℃未満の場合と判定条件を変えることで、給水温度が90℃以上となるようなボイラであっても確実に逆流検知を行うことができる。なお、Ｓ１４に示すように、本実施形態においては、給水温度が100℃以上になる場合（クローズド型のドレン回収ボイラ）は、温度測定による逆流検知の対象外としている。
【００４８】
続いて、ホールＩＣ４１，４１による羽根車３３の回転検出により逆流を検知する場合について説明する。図７は、本実施形態に係るホールＩＣを用いた羽根車の回転検出による逆流検知の処理の流れを示すフローチャートである。
【００４９】
まず、Ｓ３１において、給水ポンプ２２がＯＦＦとなると、逆流の監視が始まり、Ｓ３２において、流量計制御回路４５が、ホールＩＣ４１，４１の出力に基づいて、所定の時間t3（例えば、6秒）内に羽根車３３の逆回転時のパルスを所定の数x（例えば3つ）検出するか否かを監視する。ボイラ水が逆流した場合には、ボイラ水が流量計３０内を下流側から上流側へと流れることになるので、羽根車３３の逆回転を監視すれば、逆流を検知することができる。
【００５０】
なお、本実施形態に係る羽根車３３は交互にＳ極又はＮ極に磁化された4つの羽根を有しているので、流量制御回路４５は、羽根車３３が1回転する毎に2つのパルスを受信する。よって、流量制御回路４５が逆回転時のパルスを3つ検出することは、羽根車３３が一回転半逆回転したことを示す。
【００５１】
Ｓ３２において、t3秒以内にxパルスを検出した場合には、Ｓ３３に進み、給水ポンプ２２を所定の時間t1（例えば、3秒間）駆動させて、上述した逆流の回避動作を行う。具体的には、流量計制御回路４５は、Ｓ３３において、逆流検知信号をボイラ制御回路１１へ出力し、逆流検知信号を受信したボイラ制御回路１１が、給水ポンプ２２を制御してt1秒間駆動させる。
【００５２】
Ｓ３３の回避動作後、Ｓ３４へと進み、逆流が回避されているか否かをチェックする。すなわち、Ｓ３４において、再度、t3秒以内に羽根車３３の逆回転時のパルスをx検出するか否かを監視する。Ｓ３４において、逆回転時のパルスをx検出したと判定された場合には、逆流状態が回避されていないことを意味するため、Ｓ３６へと進み、ボイラ制御回路１１が、給水ポンプ２２を低回転にて駆動させて逆流を回避する動作を行わせると共に、逆流発生のアラームを鳴らす。Ｓ３６へと進んだ後は、ボイラの保守点検員等によって修理が行われることになる。
【００５３】
Ｓ３４による逆流が回避されたか否かの監視は、所定の時間t2（例えば、20秒間）行われ（Ｓ３５）、t2秒間「t3秒以内に羽根車３３の逆回転時のパルスをx検出する」の条件を満たさなければ、逆流が回避されたとして、Ｓ３２へと進み、次に給水ポンプ２２がＯＮされるまで、Ｓ３２の監視を続ける。
【００５４】
以上、羽根車の回転検出による逆流検知の処理の流れについて説明したが、本実施形態では、xパルス検出した時点で逆流を検知することができるので、短時間での逆流検知が可能である。特に、大流量の逆流が発生した場合、逆流検知が遅れると、高温のボイラ水がかなり上流側まで逆流してしまい、機器の破損範囲が拡大してしまうおそれがあるが、本実施形態のように短時間で逆流検知できれば、逆流量を最小限に抑えることができる。
【００５５】
さらに、本実施形態では、所定時間（t3秒）以内にxパルス検出することを逆流検知の条件とすること、すなわち時間を制限することで、ホールＩＣ４１，４１による出力波形が不安定となる小流量時の逆流の誤検知を防止し、正確な逆流検知が可能となる。もちろん、所定時間t3の値や、逆流と判定するパルスの数x（上記では3パルス）は適宜変更可能である。
【００５６】
以上、詳細に説明した図６及び図７に示す処理は、制御手段としてのボイラ制御回路１１及び流量計制御回路４５内のメモリに格納されているプログラムを各制御回路１１，４５内の演算回路が実行することで実現される。
【００５７】
なお、本実施形態においては、上述したサーミスタ４０による逆流検知とホールＩＣ４１，４１による逆流検知とを並行して行っており、給水ポンプＯＦＦ（Ｓ１１、Ｓ３１）後の逆流監視状態において、先にＳ１２〜Ｓ１５又はＳ３２によって逆流を検知した方の処理に基づいて、引き続き後続の回避処理を行う。
【００５８】
本実施形態によれば、温度測定による逆流検知と、羽根車の逆回転検出による逆流検知を並行して行っており、様々な逆流のケースに対応して、素早く確実に逆流を検知することができる。例えば、温度測定による逆流検知だけでは、流れの方向を検知できないので、順方向（正流方向）に給水が流れた場合に誤検知するのを防ぐために、給水ポンプがＯＦＦした後に所定期間を置いて温度測定をする必要があり、逆流検知の開始に時間がかかってしまう。これに対して、羽根車の逆回転検出によれば、逆流により羽根車が逆回転するのを検知するだけで、逆流を検知できるので、給水ポンプのＯＦＦ後も即座に逆流監視を開始することができる。
【００５９】
また、羽根車の逆回転検出だけでは、羽根車が逆回転しないほど逆流流量が微量である場合に、逆流を検知することができないが、温度による逆流検知であれば、このような場合にも検知が可能である。
【００６０】
さらに、一般的なボイラに設置されている流量計には、もともと給水ラインを流れる給水の流量を測定するために、磁化された羽根車やホールＩＣが設置されている。本実施形態では、このようにもともと設置されている流量計の羽根車やホールＩＣを、逆流検知に流用しており、低コストで羽根車を利用した逆流検知を実現できる。
【００６１】
また、給水ラインには、給水温度測定のためのサーミスタがもともと設置されており、この給水温度測定のためのサーミスタを、本実施形態に係る逆流検知用のセンサとして兼用することができるので、低コストで温度による逆流検知を実現できる。
【００６２】
また、上記実施形態では、温度測定による逆流検知において、温度の上昇率に基づいて判定しており、温度測定による逆流検知の場合でも従来と比較して短時間での検知が可能となっている。さらに、羽根車の逆回転検出による逆流検知において、所定時間内に羽根車の逆回転信号を所定数検出することを逆流検知の条件としており、短時間で確実な逆流検知を実現している。
【００６３】
以上、本実施形態について詳細に説明したが、本発明の実施の形態は、上記実施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、流量計の流路内の温度を測定する温度センサとしてサーミスタを用いたが、熱電対その他の温度センサを使用できることは言うまでもない。また、磁化された羽根車の回転を検出する磁気センサとしても、ホールＩＣだけでなく、ＭＲセンサ、その他の磁気センサを用いても良い。
【００６４】
また、ボイラ制御手段としてのボイラ制御回路１１と、流量計制御手段としての流量計制御回路４５とを別々の制御回路としたが、単一の制御手段（制御回路）で両制御回路の機能を実現しても良い。
【００６５】
また、本実施形態では、給水ラインにおける逆流を検知するための各種センサを流量計内に設置したが、給水ポンプと逆止弁との間であれば、給水ライン上のその他の場所に適宜設置しても良い。
【符号の説明】
【００６６】
１ ボイラ
１０ ボイラ本体
１１ ボイラ制御回路
１５ 給水タンク
２０ 配管
２２ 給水ポンプ
２３ 逆止弁
３０ 流量計
３１ ハウジング
３２ Ｏリング
３３ 羽根車
３５ 軸受け
４０ サーミスタ
４１ ホールＩＣ
４５ 流量計制御回路
４６ 配線
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボイラ本体と、給水タンクと前記ボイラ本体とを接続する給水ラインと、前記給水ラインに設置された給水ポンプと、前記給水ポンプの下流側において前記給水ラインに設置された逆止弁と、を備えるボイラにおいて、
前記給水ラインの前記給水ポンプと前記逆止弁との間に設置された羽根車と、
前記羽根車の回転方向を検出する回転検出センサと、
前記給水ポンプの停止後、前記回転検出センサの出力に基づいて、所定の時間内に前記羽根車の逆回転信号を所定の数検出したときに、前記ボイラ本体から前記給水ラインにボイラ水が逆流したと判定する制御手段と、を備えることを特徴とするボイラ。
【請求項２】
ボイラ本体と、給水タンクと前記ボイラ本体とを接続する給水ラインと、前記給水ラインに設置された給水ポンプと、前記給水ポンプの下流側において前記給水ラインに設置された逆止弁と、を備えるボイラにおいて、
前記給水ラインの前記給水ポンプと前記逆止弁との間に設置された温度センサと、
前記給水ポンプの停止後、前記温度センサの出力に基づいて、単位時間当たりの温度上昇率が所定値以上であるときに、前記ボイラ本体から前記給水ラインにボイラ水が逆流したと判定する制御手段と、を備えることを特徴とするボイラ。
【請求項３】
前記給水ラインの前記給水ポンプと前記逆止弁との間に設置された温度センサをさらに備え、
前記制御手段は、さらに、前記給水ポンプの停止後、前記温度センサの出力に基づいて、単位時間当たりの温度上昇率が所定値以上であるときに、前記ボイラ本体から前記給水ラインにボイラ水が逆流したと判定することを特徴とする請求項１記載のボイラ。
【請求項４】
前記制御手段は、さらに、前記給水ポンプの停止後、前記温度センサの出力に基づいて、測定温度が前記給水ポンプの停止から所定の時間後の測定温度よりも所定値以上上昇したときに、ボイラ本体から前記給水ラインに前記ボイラ水が逆流したと判定することを特徴とする請求項２又は３記載のボイラ。
【請求項５】
前記給水ラインの前記給水ポンプと前記逆止弁との間に設置された温度センサをさらに備え、
前記制御手段は、さらに、前記給水ポンプの停止後、前記温度センサの出力に基づいて、測定温度が前記給水ポンプの停止から所定の時間後の測定温度よりも所定値以上上昇したときに、ボイラ本体から前記給水ラインに前記ボイラ水が逆流したと判定することを特徴とする請求項１記載のボイラ。
【請求項６】
前記制御手段は、前記ボイラ水の逆流を検知すると、前記給水ポンプを駆動させて逆流を回避するよう制御することを特徴とする請求項１乃至５何れか１項に記載のボイラ。
【請求項１】
ボイラ本体と、給水タンクと前記ボイラ本体とを接続する給水ラインと、前記給水ラインに設置された給水ポンプと、前記給水ポンプの下流側において前記給水ラインに設置された逆止弁と、を備えるボイラにおいて、
前記給水ラインの前記給水ポンプと前記逆止弁との間に設置された羽根車と、
前記羽根車の回転方向を検出する回転検出センサと、
前記給水ポンプの停止後、前記回転検出センサの出力に基づいて、所定の時間内に前記羽根車の逆回転信号を所定の数検出したときに、前記ボイラ本体から前記給水ラインにボイラ水が逆流したと判定する制御手段と、を備えることを特徴とするボイラ。
【請求項２】
ボイラ本体と、給水タンクと前記ボイラ本体とを接続する給水ラインと、前記給水ラインに設置された給水ポンプと、前記給水ポンプの下流側において前記給水ラインに設置された逆止弁と、を備えるボイラにおいて、
前記給水ラインの前記給水ポンプと前記逆止弁との間に設置された温度センサと、
前記給水ポンプの停止後、前記温度センサの出力に基づいて、単位時間当たりの温度上昇率が所定値以上であるときに、前記ボイラ本体から前記給水ラインにボイラ水が逆流したと判定する制御手段と、を備えることを特徴とするボイラ。
【請求項３】
前記給水ラインの前記給水ポンプと前記逆止弁との間に設置された温度センサをさらに備え、
前記制御手段は、さらに、前記給水ポンプの停止後、前記温度センサの出力に基づいて、単位時間当たりの温度上昇率が所定値以上であるときに、前記ボイラ本体から前記給水ラインにボイラ水が逆流したと判定することを特徴とする請求項１記載のボイラ。
【請求項４】
前記制御手段は、さらに、前記給水ポンプの停止後、前記温度センサの出力に基づいて、測定温度が前記給水ポンプの停止から所定の時間後の測定温度よりも所定値以上上昇したときに、ボイラ本体から前記給水ラインに前記ボイラ水が逆流したと判定することを特徴とする請求項２又は３記載のボイラ。
【請求項５】
前記給水ラインの前記給水ポンプと前記逆止弁との間に設置された温度センサをさらに備え、
前記制御手段は、さらに、前記給水ポンプの停止後、前記温度センサの出力に基づいて、測定温度が前記給水ポンプの停止から所定の時間後の測定温度よりも所定値以上上昇したときに、ボイラ本体から前記給水ラインに前記ボイラ水が逆流したと判定することを特徴とする請求項１記載のボイラ。
【請求項６】
前記制御手段は、前記ボイラ水の逆流を検知すると、前記給水ポンプを駆動させて逆流を回避するよう制御することを特徴とする請求項１乃至５何れか１項に記載のボイラ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−７７４８（Ｐ２０１２−７７４８Ａ）
【公開日】平成２４年１月１２日（２０１２．１．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１４１１９３（Ｐ２０１０−１４１１９３）
【出願日】平成２２年６月２２日（２０１０．６．２２）
【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２４年１月１２日（２０１２．１．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年６月２２日（２０１０．６．２２）
【出願人】（０００１７５２７２）三浦工業株式会社 (1,055)
【Ｆターム（参考）】
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