液位検出器
【課題】液位の誤検出を防止すると共に、製作や設置が容易で、取付強度も保てる液位検出器を提供する。
【解決手段】ボイラの水位制御に用いられる液位検出器１であり、外筒３０に内筒３１が上下に貫通して設けられる。外筒３０には、内筒３１より外側に電極棒３６が差し込まれる。内筒３１は、上部が気相側連通管を介して上部管寄せに接続され、下部が液相側連通管を介して下部管寄せに接続される。外筒３０内の上下において、内筒３１の周側壁に連通穴３４，３５が開けられる。
【解決手段】ボイラの水位制御に用いられる液位検出器１であり、外筒３０に内筒３１が上下に貫通して設けられる。外筒３０には、内筒３１より外側に電極棒３６が差し込まれる。内筒３１は、上部が気相側連通管を介して上部管寄せに接続され、下部が液相側連通管を介して下部管寄せに接続される。外筒３０内の上下において、内筒３１の周側壁に連通穴３４，３５が開けられる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボイラ、吸収式冷凍機の再生器など、液体が入れられ加熱される機器と共に用いられ、その機器内の液位を検出する液位検出器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ボイラの缶体の水位制御では、水位を下げ過ぎると、水管が過熱するおそれがある一方、水位を上げ過ぎると、導出される蒸気の乾き度が落ちるおそれがある。そこで、水管の過熱を防止しつつ、乾き度の高い蒸気を得るために、適正範囲に水位を維持する必要がある。
【０００３】
そのために、下記特許文献１や下記特許文献２に開示されるように、従来から、ボイラには、電極式水位検出器が設けられている。従来の電極式水位検出器は、水位検出筒に、複数の電極棒が下端部の高さ位置を互いに異ならせて差し込まれて構成される。水位検出筒は、上端部が気相側連通管を介して上部管寄せまたは気水分離器に接続される一方、下端部が液相側連通管を介して下部管寄せに接続される。
【０００４】
そして、各電極棒の下端部における水位検出の有無により、ボイラが制御される。具体的には、水位未検出となると給水ポンプを作動させる給水開始電極棒と、これより高い位置で水位検出するよう設けられ水位検出すると給水ポンプを停止させる給水停止電極棒とにより、缶体内の水位が調整される。また、前記給水開始電極棒より低い位置に、低水位検出電極棒が設けられており、万一この低水位検出電極棒が水位を検出しなくなれば、ボイラの燃焼が停止される。
【０００５】
なお、その他の背景技術として、本出願の優先権主張の基礎である国際出願（ＰＣＴ／ＪＰ２００８／７３４５８）の国際調査報告で引用された下記特許文献３〜５を挙げる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平８−１７８２０６号公報
【特許文献２】特開２０００−５５３０５号公報
【特許文献３】特開平１０−２８１８５３号公報
【特許文献４】特開平４−２３６３３１号公報
【特許文献５】特開平８−８２４０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来の電極式水位検出器では、上部管寄せまたは気水分離器から水位検出筒への気相側連通管は、水位検出筒の上壁において下方へ開口するか、水位検出筒の上壁から差し込まれて下方へ開口するか、水位検出筒の周側壁において開口している。いずれの場合も、気相側連通管の軸線方向において、気相側連通管の中空穴がそのまま開口されており、上部管寄せまたは気水分離器からの蒸気やそれに伴う水分は、気相側連通管内の流れに沿って、そのまま吐出されることになる。従って、上部管寄せまたは気水分離器からの蒸気やそれに伴う水分の他、その蒸気が水位検出筒内に入り込んで冷やされて生じる凝縮水が、電極棒に当たりやすく、水位を誤検出するおそれがある。
【０００８】
また、従来の電極式水位検出器では、水位検出筒の上部に気相側連通管が接続される一方、水位検出筒の下部に液相側連通管が接続されるため、水位検出筒、気相側連通管および液相側連通管の各軸線を平行にしにくい上、製作上や設置強度の点からも改善の余地がある。さらに、前記特許文献３の図２に示されるように、水位検出筒の周側壁に気相側連通管を接続する場合、製作や設置強度の他、設置スペースの点からも改善の余地がある。
【０００９】
本発明が解決しようとする課題は、液位の誤検出を防止すると共に、製作や設置が容易で、取付強度も保てる液位検出器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、前記課題を解決するためになされたもので、請求項１に記載の発明は、液体が入れられ加熱される箇所を液位検出対象とする液位検出器であって、上下方向へ沿って配置される外筒と、この外筒に上下に貫通して設けられ、上端部が前記液位検出対象の気相部に気相側連通管を介して接続される一方、下端部が前記液位検出対象の液相部に液相側連通管を介して接続される内筒と、この内筒より外側において前記外筒に差し込まれ、前記外筒の上部に絶縁材を介して保持される電極棒とを備え、前記各連通管内と前記外筒内とを連通させる穴を、前記外筒内の上下において前記内筒の周側壁に開けたことを特徴とする液位検出器である。
【００１１】
請求項１に記載の発明によれば、外筒を上下に貫通して内筒を設け、外筒内の上下において内筒の周側壁に穴を開けて構成されるので、内筒の軸線方向と略直交する方向で、各連通管内と外筒内とが連通されることになる。これにより、気相側連通管から外筒内へ勢いよく蒸気やそれに伴う液分が入り込むのが防止され、液分が電極棒に当たることによる液位の誤検出を防止できる。また、本請求項に記載の発明によれば、内筒が外筒を貫通することで、内筒は外筒の上下でガイドされる。これにより、外筒の軸線と平行に内筒を確実に取り付けることができ、製作や設置が容易である。しかも、設置強度も高く、設置スペースもとらない。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、前記内筒の周側壁に開けられる上下の穴の内、下側の穴は、その下端部が前記外筒内の下端部と対応して形成されることを特徴とする請求項１に記載の液位検出器である。
【００１３】
請求項２に記載の発明によれば、内筒と外筒との液体の流通を円滑に行うことができる。
【００１４】
請求項３に記載の発明は、前記内筒の周側壁に開けられる上下の穴の内、上側の穴は、その上端部が前記外筒内の上端部よりも下方に形成されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の液位検出器である。
【００１５】
外筒の上部には絶縁材を介して電極棒が保持されるが、請求項３に記載の発明によれば、内筒の周側壁に開けられる上側の穴は、外筒内の上端部よりも下方に形成されるので、前記絶縁部に液分が当たるのを防止できる。これにより、液位の誤検出を防止できる。
【００１６】
請求項４に記載の発明は、前記内筒の周側壁に開けられる上下の穴の内、上側の穴は、前記電極棒と前記外筒との絶縁部へ対向しないよう形成されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の液位検出器である。
【００１７】
外筒の上部には絶縁材を介して電極棒が保持されるが、請求項４に記載の発明によれば、内筒の周側壁に開けられる上側の穴は、電極棒と外筒との絶縁部へ対向しないよう形成されるので、前記絶縁部に液分が当たるのを防止できる。これにより、液位の誤検出を防止できる。
【００１８】
さらに、請求項５に記載の発明は、上部管寄せと下部管寄せとの間が水管で接続された缶体と、この缶体外において前記上部管寄せと前記下部管寄せとに接続された気水分離器とを備え、前記上部管寄せからの蒸気は前記気水分離器を介して蒸気使用設備へ供給される蒸気ボイラの水位制御に用いられ、前記内筒は、上端部が前記気相側連通管を介して前記上部管寄せまたは前記気水分離器と接続される一方、下端部が前記液相側連通管を介して前記下部管寄せと接続されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の液位検出器である。
【００１９】
請求項５に記載の発明によれば、ボイラの缶体の水位制御を、正確に行うことができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の液位検出器によれば、液位の誤検出を防止することができる。また、製作や設置が容易で、取付強度も保つことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の液位検出器の実施例１を備えるボイラの一例を示す概略図であり、一部を断面にして示している。
【図２】本発明の液位検出器の実施例１を示す概略斜視図である。
【図３】図２の液位検出器の概略縦断面図である。
【図４】図３におけるIV−IV断面図である。
【図５】図３におけるＶ−Ｖ断面図である。
【図６】図１のボイラの変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の具体的実施例を図面に基づいて詳細に説明する。本発明の液位検出器は、液体が入れられ加熱される機器と共に用いられ、その機器内の液位を検出する装置である。液位検出器の用途や、液体の種類は特に問わない。以下の実施例では蒸気ボイラの水位制御に用いる例について説明するが、たとえば吸収式冷凍機の再生器などにも同様に用いることができる。
【実施例１】
【００２３】
図１は、本発明の液位検出器１の実施例１を備えるボイラ２の一例を示す概略図であり、一部を断面にして示している。このボイラ２は、ボイラ本体としての缶体３が円筒状とされた多管式貫流ボイラである。缶体３は、上部管寄せ４と下部管寄せ５との間を、円筒状に配列された多数の水管６，６，…で接続して構成される。
【００２４】
上部管寄せ４と下部管寄せ５とは、互いに同径の円環状に形成されている。この円環は、内部が中空に形成されており、各部における断面は、本実施例では略矩形状とされている。上部管寄せ４と下部管寄せ５とは、同一軸線上に、上下に離隔して平行に配置される。
【００２５】
各水管６は、上下に細長い管から構成され、上端部が上部管寄せ４に接続される一方、下端部が下部管寄せ５に接続される。各水管６は、上部管寄せ４と下部管寄せ５との周方向へ順次に配置されることで、円筒状の水管列７を構成する。図示例では、水管列７は、一列とされるが、所望により同心円筒状に二列またはそれ以上とされてもよい。
【００２６】
このようにして各管寄せ４，５と各水管６とを接続した状態で、上部管寄せ４および下部管寄せ５には、耐火材８が設けられる。この際、耐火材８は、下部管寄せ５の中央部をも閉塞するように設けられる。また、図示していないが、耐火材８は、各管寄せ４，５と各水管６との接続部を覆うように設けられる。さらに、上部管寄せ４と下部管寄せ５との間は、水管列７を取り囲んで、缶体カバー３Ａが設けられる。
【００２７】
上部管寄せ４の中央部には、下方へ向けてバーナ９が設けられる。本実施例では、油焚きのボイラとされており、バーナ９において、給油路１０からの燃料がノズルチップ（図示省略）を介して噴霧されると共に、送風機１１からの燃焼用空気がウィンドボックス１２を介して吐出される。そして、円筒状の水管列７の内側において、燃料の燃焼が図られる。従って、水管列７の内側は、燃焼室１３として機能する。
【００２８】
燃焼室１３での燃料の燃焼による燃焼ガスは、設定された経路で缶体３内を流通した後、缶体３外へ導出される。この間、燃焼ガスは、各水管６内の水と熱交換し、各水管６内の水の加熱を図る。これにより、上部管寄せ４から蒸気を取り出すことができ、その蒸気は気水分離器１４を介して、蒸気使用設備（図示省略）へ送られる。一方、缶体３外へ導出された排ガスは、煙道（図示省略）および煙突（図示省略）を介して、外部へ放出される。
【００２９】
ボイラ２は、負荷に応じて、たとえば、高燃焼（１００％燃焼）、低燃焼（５０％燃焼）および停止の三位置で、燃焼量を制御される。そのために、図示例のボイラ２では、給油路１０に燃料弁１５が設けられており、この燃料弁１５の開度を調整することで、ノズルチップから噴霧する燃料の流量を調整可能とされている。但し、給油路１０を並列に二本設けておき、それぞれの給油路１０に設けた燃料弁１５の内、一方のみを開くか、両方を開くかにより、バーナ９から噴霧する燃料の量を変えてもよい。燃料の量に応じて、送風機１１および／またはダンパ（図示省略）を制御して、燃焼室１３へ供給する空気量が調整される。
【００３０】
本実施例のボイラ２は、遠心式の気水分離器１４を備えている。この気水分離器１４は、縦向き円筒状の胴１６を備え、その側部に蒸気入口管１７、上部に蒸気出口管１８、下部に分離水戻し管１９が設けられる。
【００３１】
蒸気入口管１７は、上部管寄せ４と胴１６の側部とを接続して、上部管寄せ４からの蒸気を胴１６内へ供給する。蒸気出口管１８は、胴１６の上端部から外方へ延出して設けられ、気水分離器１４により乾き度を向上した蒸気を外部へ導出する。分離水戻し管１９は、胴１６の下端部と下部管寄せ５とを接続して、気水分離器１４により分離された水を下部管寄せ５へ導出する。
【００３２】
上部管寄せ４からの蒸気は、蒸気入口管１７から胴１６内へ接線方向で導入される。上部管寄せ４からの蒸気は、気水混合体としての湿り飽和蒸気であるが、胴１６内へ接線方向で導入されることで、胴１６内で旋回して気水分離を図られる。すなわち、旋回による遠心力で、水分は外周部へ飛ばされて下方へ脱落する一方、そのような遠心分離により乾き度を向上された蒸気は、胴１６の上端部に設けた蒸気出口管１８から導出され、主蒸気弁２０や蒸気ヘッダ（図示省略）を介して、適宜の配管で蒸気使用設備（図示省略）へ送られる。そして、気水分離器１４により分離された水は、分離水戻し管１９を介して、下部管寄せ５へ戻される。
【００３３】
缶体３の各水管６内へは、給水管２１を介して水が供給可能とされる。具体的には、軟水器（図示省略）からの軟水は、給水ポンプ２２および逆止弁２３を介して、下部管寄せ５から各水管６内へ供給される。上部管寄せ４と下部管寄せ５とに接続した液位検出器１に基づき、缶体３内（具体的には各水管６内）の水位を監視して、給水ポンプ２２の作動を制御することで、缶体３内の水位は適正範囲に維持される。
【００３４】
下部管寄せ５には、主排水管２４が接続される。主排水管２４に設けた主排水弁２５を開くことで、缶体３内の水は全量または所望量、外部へ排出（ブローと呼ばれる）できる。一方、気水分離器１４から下部管寄せ５への分離水戻し管１９には、濃縮排水管２６が接続される。濃縮排水管２６に設けた濃縮排水弁２７を開くことで、分離水戻し管１９内の水を外部へ排出（濃縮ブローと呼ばれる）できる。
【００３５】
分離水戻し管１９には、その管内の水の電気伝導度を計測する電気伝導度センサ２８が設けられる。従って、電気伝導度センサ２８により缶体３内の水の電気伝導度を監視することで、缶体３内の水の濃縮具合を把握することができる。そして、ボイラ２の運転に伴い、缶体３内の水が所定より濃縮した場合、濃縮排水弁２７を開けて、分離水戻し管１９から濃縮水を外部へ排出すればよい。また、ボイラ２の起動時には、缶体３内を満水にして各水管６の過熱を防止するが、それに伴い乾き度の低い蒸気が蒸気出口管１８へ導出されないように、缶体３内の水の昇温に伴って、濃縮排水弁２７を開いて缶体３内の水を外部へ排出することも行われる。
【００３６】
給水ポンプ２２、主排水弁２５および濃縮排水弁２７などの他、液位検出器１および電気伝導度センサ２８などは、それぞれ制御器２９に接続される。制御器２９は、液位検出器１に基づき給水ポンプ２２を制御して、缶体３内の水位を適正範囲に維持する。また、制御器２９は、万一、缶体３内の水位が設定よりも下がったことを液位検出器１により検知した場合には、燃料弁１５を閉じて、バーナ９の燃焼を停止させる。また、制御器２９は、ボイラ２の運転中、電気伝導度センサ２８による水の濃縮度を監視し、缶体３内の水の電気伝導度が設定値を超えると、濃縮排水弁２７を開くことで、濃縮水を外部へ排水する。さらに、制御器２９は、所望により、主排水弁２５を開いて缶体３内からの排水を図った後、給水管２１を介して再給水することで、缶体３内の水の一部または全部の入れ替えを図ることができる。その他、制御器２９は、缶体３内の蒸気圧に基づき、燃料弁１５や送風機１１などを制御して、バーナ９の燃焼量を制御する。
【００３７】
次に、本実施例１の液位検出器１について、さらに詳細に説明する。図２から図５は、本実施例１の液位検出器１を示す概略図であり、図２は斜視図、図３は縦断面図、図４はIV−IV断面図、図５はＶ−Ｖ断面図である。
【００３８】
本実施例の液位検出器１は、液位検出筒を構成する外筒３０と、この外筒３０を上下に貫通して設けられる内筒３１とを備える。外筒３０は、上下方向へ沿って配置される円筒状で、上部開口は上蓋３２で閉塞され、下部開口は底蓋３３で閉塞される。本実施例では、上蓋３２および底蓋３３は、それぞれ外筒３０と溶接されて、両者の隙間が封止される。外筒３０は、たとえば鋼管などの導電性材料により形成される。
【００３９】
内筒３１は、外筒３０よりも細長い円筒状で、その軸線を外筒３０と平行に、上下方向へ沿って配置される。この際、内筒３１は、外筒３０の上蓋３２と底蓋３３とを貫通して、その上蓋３２および底蓋３３よりも上下へ延出して設けられる。また、内筒３１の外周面と上蓋３２との間、および内筒３１の外周面と底蓋３３との間は、それぞれ溶接されて隙間が封止される。図３に示すように、内筒３１の周側壁には、外筒３０内の上下において、それぞれ内筒３１の内外を連通させる連通穴（上連通穴３４，下連通穴３５）が形成される。
【００４０】
図４および図５に示すように、平面視において、内筒３１は外筒３０と偏心して配置される。本実施例では、内筒３１の外径が外筒３０の内径の半分よりも小さく形成されると共に、内筒３１の外周面が外筒３０の内周面に近接して配置される。このようにして、図４に示すように、平面視において、外筒３０の内側空間の内、略半分の領域に内筒３１が配置され、残り半分の領域に、一または複数の電極棒３６が設けられる。本実施例では、三つの電極棒３６が設けられる。
【００４１】
液位検出器１による液位検出対象は、本実施例ではボイラ２の缶体３である。ボイラ２の缶体３の水位制御では、水位を下げ過ぎると、水管６が過熱するおそれがある一方、水位を上げ過ぎると、導出される蒸気の乾き度が落ちるおそれがある。そこで、水管６の過熱を防止しつつ、乾き度の高い蒸気を得るために、缶体３内の水位は、適正範囲に維持する必要がある。これに伴い、ボイラ２の運転中、缶体３の上部は、蒸気で満たされた気相部となり、缶体３の下部は、水で満たされた液相部となる。そして、液位検出器１は、前記気相部と気相側連通管３７を介して接続される一方、前記液相部と液相側連通管３８を介して接続される（図１）。具体的には、本実施例では、内筒３１の上端部が、気相側連通管３７を介して上部管寄せ４と接続される一方、内筒３１の下端部が、液相側連通管３８を介して下部管寄せ５と接続される。内筒３１の上下両端部には、ネジ部３９，３９が形成されており、このネジ部３９，３９を用いて、内筒３１に前記各連通管３４，３５を接続することができる。
【００４２】
このようにして、缶体３外において、上部管寄せ４と下部管寄せ５とに連通して、液位検出器１が設けられる。前述したように、液位検出器１の外筒３０には、複数の電極棒３６が、その下端部の高さ位置を互いに異ならせて差し込まれている。各電極棒３６は、上蓋３２を貫通して上方から外筒３０内に差し込まれ、上端部が絶縁性材料のガイシ４０を介して外筒３０の上蓋３２に保持される。
【００４３】
本実施例では、三本の電極棒３６が設けられる。その際、図４に示すように、各電極棒３６は、平面視において、外筒３０の周方向に等間隔に配置される。各電極棒３６は、導電性材料により形成された細長い棒材である。本実施例では、給水停止電極棒、給水開始電極棒および低水位検出電極棒が、順に下端部の高さ位置を低くして、外筒３０内に挿入されている。そして、各電極棒３６および外筒３０は制御器２９に電気的に接続される。具体的には、外筒３０の上蓋３２から上方へ突出する各電極棒３６の上端部と、外筒３０の周側壁上部に径方向外側へ突出するアース取付部４１とが、それぞれ制御器２９に電気的に接続される。このような構成であるから、各電極棒３６は、その下端部が水に浸かれば、外筒３０との間で電気的な導通が確保される。これにより、制御器２９は、各電極棒３６に流れる電流の有無によって、各電極棒３６の下端部に水位があるか否かを検出する。
【００４４】
制御器２９は、各電極棒３６による水位検出の有無に基づき、ボイラ２を制御する。具体的には、制御器２９は、給水開始電極棒が水を検出しないと、給水ポンプ２２を作動させて缶体３内への給水を開始する一方、給水停止電極棒が水を検出すると、給水ポンプ２２を停止して缶体３内への給水を停止する。これにより、缶体３内の水位は、給水開始電極棒の下端部と、給水停止電極棒の下端部との間で維持される。一方、ボイラ２の運転中、万一、低水位検出電極棒が水を検出しなくなると、制御器２９はバーナ９の燃焼を停止する。
【００４５】
前述したように、外筒３０内の上下において、内筒３１の周側壁には、上連通穴３４と下連通穴３５とが形成される。本実施例では、各連通穴３４，３５として、同一の大きさの二つの丸穴が上下にそれぞれ形成される。但し、内筒３１に形成する連通穴３４，３５の大きさや形状および個数は、適宜に変更可能である。
【００４６】
上連通穴３４は、電極棒３６と対向しない配置で形成されるのがよい。特に、電極棒３６と外筒３０との絶縁部へ対向しない配置で形成されるのがよい。すなわち、上連通穴３４は、その上端部が外筒３０内の上端部よりも下方に形成されるか、それに代えてまたはそれに加えて、平面視において各電極棒３６と対向しないよう形成されるのがよい。これにより、上部管寄せ４からの蒸気やそれに伴う水分の他、その蒸気が液位検出器１内に入り込んで冷やされて生じる凝縮水が、電極棒３６や前記絶縁部に直接に当たるのが防止され、水位の誤検出が防止される。
【００４７】
本実施例では、図４に示す平面視において、上連通穴３４は、内筒３１の中心から前記各電極棒３６が配置された領域と遠ざかる方向へ開口するよう形成される。すなわち、図４において、外筒３０内の空間の内、左半分に内筒３１が配置され、右半分に三つの電極棒３６が配置されるが、上連通穴３４は、内筒３１の中心を通る前後方向の線よりも左側へ向けて開口される。このような構成の場合、上連通穴３４と電極棒３６との間に、内筒３１の周側壁が配置されることになる。言い換えれば、気相側連通管３７からの配管（具体的には内筒３１）が液位検出筒（具体的には外筒３０）内へ開口する開口部（具体的には上連通穴３４，３４）と、前記各電極棒３６との間に、壁体（具体的には内筒３１の周側壁の内、図４において右側部）３１ａが配置されることになる。従って、上部管寄せ４からの蒸気やそれに伴う水分の他、その蒸気が液位検出器１内に入り込んで冷やされて生じる凝縮水が、電極棒３６に直接に当たるのが防止され、水位の誤検出が防止される。
【００４８】
また、上連通穴３４が前記絶縁部に向かないように、上連通穴３４は、その上端部が外筒３０内の上端部よりも下方に形成されるのがよい。但し、図２に示すように、上連通穴３４は、その上端部が外筒３０内の上端部と対応して形成されてもよい。つまり、上連通穴３４は、外筒３０の上蓋３２と接するような配置で、内筒３１の周側壁に開けられてもよい。この場合、外筒３０内の上部に空気や蒸気が溜まるのが防止される。
【００４９】
一方、下連通穴３５は、その下端部が外筒３０内の下端部と対応して形成されるのがよい。つまり、下連通穴３５は、外筒３０の底蓋３３と接するような配置で、内筒３１の周側壁に開けられるのがよい。これにより、内筒３１と外筒３０との水の流通を円滑に行うことができる。但し、場合により、下連通穴３５は、その下端部が外筒３０内の下端部よりも上方に形成されてもよい。
【００５０】
ところで、各上連通穴３４は、前述したように、各電極棒３６やその絶縁保持部と対向しない配置で形成するのが好ましいが、各下連通穴３５は、その形成位置を特に問わない。これは、外筒３０内に差し込まれる各電極棒３６の下端部が、通常、外筒３０内の下端部まで達しないからである。これに伴い、上連通穴３４は、内筒３１の径方向両側に貫通させないが、下連通穴３５は、内筒３１の径方向両側に貫通させて形成してもよい。二つの上連通穴３４の内の一方を形成する際、それと同一方向に、下連通穴３５の両方を貫通形成すれば、製作が容易となる。
【００５１】
但し、電極棒３６が外筒３０内の下端部付近まで延びる場合、下連通穴３５も、電極棒３６と対向しない配置とするのがよい。これにより、水面の揺れを抑制して、電極棒３６による水位検出の有無のチャタリングを防止できる。下連通穴３５よりも下方に配置される内筒３１、その内筒３１と接続される液相側連通管３８、または内筒３１と液相側連通管３８との接続部などに、オリフィス（図示省略）を設ければ、水面の揺れを一層抑制することができる。この際、オリフィスに限らず、内筒３１または液相側連通管３８の一部において、その管径を小さくした圧損部を設けるだけでもよい。
【００５２】
外筒３０には、外筒３０内の液位を目視で確認可能に、液面計４２が設けられる。この液面計４２は、従来公知の平形反射式液面計とされる。また、外筒３０の下端部には、水抜き穴４３が形成されており、この水抜き穴４３にはプラグ４４が着脱可能に設けられる。従って、このプラグ４４を取り外すことで、外筒３０内の水を外部へ排水することができる。さらに、内筒３１の周側壁下端部には、ソケット４５が設けられている。図示例では、ソケット４５はプラグ４６で閉塞されているが、所望によりソケット４５に各種センサなどを取り付けて使用することができる。
【実施例２】
【００５３】
図６は、本発明の液位検出器１の実施例２を備えるボイラ２の一例を示す概略図であり、一部を断面にして示している。本実施例２のボイラ２および液位検出器１は、基本的に前記実施例１と同様の構成である。そこで、以下では、両者の異なる点を中心に説明し、対応する箇所には同一の符号を付して説明する。
【００５４】
前記実施例１では、液位検出器１は、内筒３１の上端部が気相側連通管３７を介して上部管寄せ４に接続される一方、内筒３１の下端部が液相側連通管３８を介して下部管寄せ５に接続されたが、本実施例２では、内筒３１の上端部が気相側連通管３７を介して気水分離器１４に接続される一方、内筒３１の下端部が実施例１と同様に液相側連通管３８を介して下部管寄せ５に接続される。
【００５５】
気水分離器１４は、前記実施例１と同様に、胴１６を備え、この胴１６には、蒸気入口管１７、蒸気出口管１８および分離水戻し管１９が設けられる。そして、蒸気入口管１７は、胴１６の側部上方と上部管寄せ４の上部とを接続する。また、蒸気出口管１８は、胴１６の上端部から外方へ延出して設けられる。さらに、分離水戻し管１９は、胴１６の下端部と下部管寄せ５とを接続する。
【００５６】
そして、本実施例２では、液位検出器１は、内筒３１の上端部が気相側連通管３７を介して、気水分離器１４の胴１６と接続される。この際、気相側連通管３７は、胴１６の周側部に接続されてもよいし、胴１６の上端部に接続されてもよい。このようにして、液位検出器１は、気相側連通管３７、気水分離器１４および蒸気入口管１７を介して、上部管寄せ４に接続される。なお、液位検出器１は、内筒３１の下端部が液相側連通管３８を介して、下部管寄せ５と接続される。
【００５７】
ボイラ２および液位検出器１について、その他の構成および制御は、前記実施例１と同様のため、説明は省略する。ところで、前記実施例１の液位検出器１に代えてではなく、それに加えて本実施例２の液位検出器１を設けてもよい。その場合、第一の液位検出器１は、上部管寄せ４と下部管寄せ５とに接続され、第二の液位検出器１は、気水分離器１４と下部管寄せ５とに接続される。
【００５８】
本発明の液位検出器１は、前記各実施例の構成に限らず適宜変更可能である。特に、前記各実施例では、給水停止電極棒、給水開始電極棒および低水位検出電極棒の三つの電極棒３６を用いたが、液位検出筒（外筒）３０に設ける電極棒３６の本数や、各電極棒３６による水位検出結果をボイラ２の制御にどのように利用するかについては、適宜に変更可能なことは言うまでもない。
【００５９】
また、前記各実施例では、各電極棒３６と液位検出筒（外筒）３０との間での電気的な導通の有無により、各電極棒３６の下端部における液の有無を検知する構成であったが、液位に比例した出力を得ることができる静電容量式の電極棒を用いてもよい。
【００６０】
また、前記各実施例において、ボイラ２の構成（特に缶体３の構造）および制御は、一例であり、その他のボイラにも利用可能である。たとえば、前記各実施例では、油焚きのボイラに用いた例について説明したが、ガス焚きのボイラや、電気ボイラなどにも同様に適用可能である。さらに、本発明の液位検出器は、ボイラ以外にも幅広く用いることができる。
【符号の説明】
【００６１】
１ 液位検出器
２ ボイラ
３ 缶体（液位検出対象）
４ 上部管寄せ
５ 下部管寄せ
６ 水管
１４ 気水分離器
３０ 外筒
３１ 内筒
３４ 上連通穴
３５ 下連通穴
３６ 電極棒
３７ 気相側連通管
３８ 液相側連通管
４０ ガイシ（絶縁材）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボイラ、吸収式冷凍機の再生器など、液体が入れられ加熱される機器と共に用いられ、その機器内の液位を検出する液位検出器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ボイラの缶体の水位制御では、水位を下げ過ぎると、水管が過熱するおそれがある一方、水位を上げ過ぎると、導出される蒸気の乾き度が落ちるおそれがある。そこで、水管の過熱を防止しつつ、乾き度の高い蒸気を得るために、適正範囲に水位を維持する必要がある。
【０００３】
そのために、下記特許文献１や下記特許文献２に開示されるように、従来から、ボイラには、電極式水位検出器が設けられている。従来の電極式水位検出器は、水位検出筒に、複数の電極棒が下端部の高さ位置を互いに異ならせて差し込まれて構成される。水位検出筒は、上端部が気相側連通管を介して上部管寄せまたは気水分離器に接続される一方、下端部が液相側連通管を介して下部管寄せに接続される。
【０００４】
そして、各電極棒の下端部における水位検出の有無により、ボイラが制御される。具体的には、水位未検出となると給水ポンプを作動させる給水開始電極棒と、これより高い位置で水位検出するよう設けられ水位検出すると給水ポンプを停止させる給水停止電極棒とにより、缶体内の水位が調整される。また、前記給水開始電極棒より低い位置に、低水位検出電極棒が設けられており、万一この低水位検出電極棒が水位を検出しなくなれば、ボイラの燃焼が停止される。
【０００５】
なお、その他の背景技術として、本出願の優先権主張の基礎である国際出願（ＰＣＴ／ＪＰ２００８／７３４５８）の国際調査報告で引用された下記特許文献３〜５を挙げる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平８−１７８２０６号公報
【特許文献２】特開２０００−５５３０５号公報
【特許文献３】特開平１０−２８１８５３号公報
【特許文献４】特開平４−２３６３３１号公報
【特許文献５】特開平８−８２４０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来の電極式水位検出器では、上部管寄せまたは気水分離器から水位検出筒への気相側連通管は、水位検出筒の上壁において下方へ開口するか、水位検出筒の上壁から差し込まれて下方へ開口するか、水位検出筒の周側壁において開口している。いずれの場合も、気相側連通管の軸線方向において、気相側連通管の中空穴がそのまま開口されており、上部管寄せまたは気水分離器からの蒸気やそれに伴う水分は、気相側連通管内の流れに沿って、そのまま吐出されることになる。従って、上部管寄せまたは気水分離器からの蒸気やそれに伴う水分の他、その蒸気が水位検出筒内に入り込んで冷やされて生じる凝縮水が、電極棒に当たりやすく、水位を誤検出するおそれがある。
【０００８】
また、従来の電極式水位検出器では、水位検出筒の上部に気相側連通管が接続される一方、水位検出筒の下部に液相側連通管が接続されるため、水位検出筒、気相側連通管および液相側連通管の各軸線を平行にしにくい上、製作上や設置強度の点からも改善の余地がある。さらに、前記特許文献３の図２に示されるように、水位検出筒の周側壁に気相側連通管を接続する場合、製作や設置強度の他、設置スペースの点からも改善の余地がある。
【０００９】
本発明が解決しようとする課題は、液位の誤検出を防止すると共に、製作や設置が容易で、取付強度も保てる液位検出器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、前記課題を解決するためになされたもので、請求項１に記載の発明は、液体が入れられ加熱される箇所を液位検出対象とする液位検出器であって、上下方向へ沿って配置される外筒と、この外筒に上下に貫通して設けられ、上端部が前記液位検出対象の気相部に気相側連通管を介して接続される一方、下端部が前記液位検出対象の液相部に液相側連通管を介して接続される内筒と、この内筒より外側において前記外筒に差し込まれ、前記外筒の上部に絶縁材を介して保持される電極棒とを備え、前記各連通管内と前記外筒内とを連通させる穴を、前記外筒内の上下において前記内筒の周側壁に開けたことを特徴とする液位検出器である。
【００１１】
請求項１に記載の発明によれば、外筒を上下に貫通して内筒を設け、外筒内の上下において内筒の周側壁に穴を開けて構成されるので、内筒の軸線方向と略直交する方向で、各連通管内と外筒内とが連通されることになる。これにより、気相側連通管から外筒内へ勢いよく蒸気やそれに伴う液分が入り込むのが防止され、液分が電極棒に当たることによる液位の誤検出を防止できる。また、本請求項に記載の発明によれば、内筒が外筒を貫通することで、内筒は外筒の上下でガイドされる。これにより、外筒の軸線と平行に内筒を確実に取り付けることができ、製作や設置が容易である。しかも、設置強度も高く、設置スペースもとらない。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、前記内筒の周側壁に開けられる上下の穴の内、下側の穴は、その下端部が前記外筒内の下端部と対応して形成されることを特徴とする請求項１に記載の液位検出器である。
【００１３】
請求項２に記載の発明によれば、内筒と外筒との液体の流通を円滑に行うことができる。
【００１４】
請求項３に記載の発明は、前記内筒の周側壁に開けられる上下の穴の内、上側の穴は、その上端部が前記外筒内の上端部よりも下方に形成されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の液位検出器である。
【００１５】
外筒の上部には絶縁材を介して電極棒が保持されるが、請求項３に記載の発明によれば、内筒の周側壁に開けられる上側の穴は、外筒内の上端部よりも下方に形成されるので、前記絶縁部に液分が当たるのを防止できる。これにより、液位の誤検出を防止できる。
【００１６】
請求項４に記載の発明は、前記内筒の周側壁に開けられる上下の穴の内、上側の穴は、前記電極棒と前記外筒との絶縁部へ対向しないよう形成されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の液位検出器である。
【００１７】
外筒の上部には絶縁材を介して電極棒が保持されるが、請求項４に記載の発明によれば、内筒の周側壁に開けられる上側の穴は、電極棒と外筒との絶縁部へ対向しないよう形成されるので、前記絶縁部に液分が当たるのを防止できる。これにより、液位の誤検出を防止できる。
【００１８】
さらに、請求項５に記載の発明は、上部管寄せと下部管寄せとの間が水管で接続された缶体と、この缶体外において前記上部管寄せと前記下部管寄せとに接続された気水分離器とを備え、前記上部管寄せからの蒸気は前記気水分離器を介して蒸気使用設備へ供給される蒸気ボイラの水位制御に用いられ、前記内筒は、上端部が前記気相側連通管を介して前記上部管寄せまたは前記気水分離器と接続される一方、下端部が前記液相側連通管を介して前記下部管寄せと接続されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の液位検出器である。
【００１９】
請求項５に記載の発明によれば、ボイラの缶体の水位制御を、正確に行うことができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の液位検出器によれば、液位の誤検出を防止することができる。また、製作や設置が容易で、取付強度も保つことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の液位検出器の実施例１を備えるボイラの一例を示す概略図であり、一部を断面にして示している。
【図２】本発明の液位検出器の実施例１を示す概略斜視図である。
【図３】図２の液位検出器の概略縦断面図である。
【図４】図３におけるIV−IV断面図である。
【図５】図３におけるＶ−Ｖ断面図である。
【図６】図１のボイラの変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の具体的実施例を図面に基づいて詳細に説明する。本発明の液位検出器は、液体が入れられ加熱される機器と共に用いられ、その機器内の液位を検出する装置である。液位検出器の用途や、液体の種類は特に問わない。以下の実施例では蒸気ボイラの水位制御に用いる例について説明するが、たとえば吸収式冷凍機の再生器などにも同様に用いることができる。
【実施例１】
【００２３】
図１は、本発明の液位検出器１の実施例１を備えるボイラ２の一例を示す概略図であり、一部を断面にして示している。このボイラ２は、ボイラ本体としての缶体３が円筒状とされた多管式貫流ボイラである。缶体３は、上部管寄せ４と下部管寄せ５との間を、円筒状に配列された多数の水管６，６，…で接続して構成される。
【００２４】
上部管寄せ４と下部管寄せ５とは、互いに同径の円環状に形成されている。この円環は、内部が中空に形成されており、各部における断面は、本実施例では略矩形状とされている。上部管寄せ４と下部管寄せ５とは、同一軸線上に、上下に離隔して平行に配置される。
【００２５】
各水管６は、上下に細長い管から構成され、上端部が上部管寄せ４に接続される一方、下端部が下部管寄せ５に接続される。各水管６は、上部管寄せ４と下部管寄せ５との周方向へ順次に配置されることで、円筒状の水管列７を構成する。図示例では、水管列７は、一列とされるが、所望により同心円筒状に二列またはそれ以上とされてもよい。
【００２６】
このようにして各管寄せ４，５と各水管６とを接続した状態で、上部管寄せ４および下部管寄せ５には、耐火材８が設けられる。この際、耐火材８は、下部管寄せ５の中央部をも閉塞するように設けられる。また、図示していないが、耐火材８は、各管寄せ４，５と各水管６との接続部を覆うように設けられる。さらに、上部管寄せ４と下部管寄せ５との間は、水管列７を取り囲んで、缶体カバー３Ａが設けられる。
【００２７】
上部管寄せ４の中央部には、下方へ向けてバーナ９が設けられる。本実施例では、油焚きのボイラとされており、バーナ９において、給油路１０からの燃料がノズルチップ（図示省略）を介して噴霧されると共に、送風機１１からの燃焼用空気がウィンドボックス１２を介して吐出される。そして、円筒状の水管列７の内側において、燃料の燃焼が図られる。従って、水管列７の内側は、燃焼室１３として機能する。
【００２８】
燃焼室１３での燃料の燃焼による燃焼ガスは、設定された経路で缶体３内を流通した後、缶体３外へ導出される。この間、燃焼ガスは、各水管６内の水と熱交換し、各水管６内の水の加熱を図る。これにより、上部管寄せ４から蒸気を取り出すことができ、その蒸気は気水分離器１４を介して、蒸気使用設備（図示省略）へ送られる。一方、缶体３外へ導出された排ガスは、煙道（図示省略）および煙突（図示省略）を介して、外部へ放出される。
【００２９】
ボイラ２は、負荷に応じて、たとえば、高燃焼（１００％燃焼）、低燃焼（５０％燃焼）および停止の三位置で、燃焼量を制御される。そのために、図示例のボイラ２では、給油路１０に燃料弁１５が設けられており、この燃料弁１５の開度を調整することで、ノズルチップから噴霧する燃料の流量を調整可能とされている。但し、給油路１０を並列に二本設けておき、それぞれの給油路１０に設けた燃料弁１５の内、一方のみを開くか、両方を開くかにより、バーナ９から噴霧する燃料の量を変えてもよい。燃料の量に応じて、送風機１１および／またはダンパ（図示省略）を制御して、燃焼室１３へ供給する空気量が調整される。
【００３０】
本実施例のボイラ２は、遠心式の気水分離器１４を備えている。この気水分離器１４は、縦向き円筒状の胴１６を備え、その側部に蒸気入口管１７、上部に蒸気出口管１８、下部に分離水戻し管１９が設けられる。
【００３１】
蒸気入口管１７は、上部管寄せ４と胴１６の側部とを接続して、上部管寄せ４からの蒸気を胴１６内へ供給する。蒸気出口管１８は、胴１６の上端部から外方へ延出して設けられ、気水分離器１４により乾き度を向上した蒸気を外部へ導出する。分離水戻し管１９は、胴１６の下端部と下部管寄せ５とを接続して、気水分離器１４により分離された水を下部管寄せ５へ導出する。
【００３２】
上部管寄せ４からの蒸気は、蒸気入口管１７から胴１６内へ接線方向で導入される。上部管寄せ４からの蒸気は、気水混合体としての湿り飽和蒸気であるが、胴１６内へ接線方向で導入されることで、胴１６内で旋回して気水分離を図られる。すなわち、旋回による遠心力で、水分は外周部へ飛ばされて下方へ脱落する一方、そのような遠心分離により乾き度を向上された蒸気は、胴１６の上端部に設けた蒸気出口管１８から導出され、主蒸気弁２０や蒸気ヘッダ（図示省略）を介して、適宜の配管で蒸気使用設備（図示省略）へ送られる。そして、気水分離器１４により分離された水は、分離水戻し管１９を介して、下部管寄せ５へ戻される。
【００３３】
缶体３の各水管６内へは、給水管２１を介して水が供給可能とされる。具体的には、軟水器（図示省略）からの軟水は、給水ポンプ２２および逆止弁２３を介して、下部管寄せ５から各水管６内へ供給される。上部管寄せ４と下部管寄せ５とに接続した液位検出器１に基づき、缶体３内（具体的には各水管６内）の水位を監視して、給水ポンプ２２の作動を制御することで、缶体３内の水位は適正範囲に維持される。
【００３４】
下部管寄せ５には、主排水管２４が接続される。主排水管２４に設けた主排水弁２５を開くことで、缶体３内の水は全量または所望量、外部へ排出（ブローと呼ばれる）できる。一方、気水分離器１４から下部管寄せ５への分離水戻し管１９には、濃縮排水管２６が接続される。濃縮排水管２６に設けた濃縮排水弁２７を開くことで、分離水戻し管１９内の水を外部へ排出（濃縮ブローと呼ばれる）できる。
【００３５】
分離水戻し管１９には、その管内の水の電気伝導度を計測する電気伝導度センサ２８が設けられる。従って、電気伝導度センサ２８により缶体３内の水の電気伝導度を監視することで、缶体３内の水の濃縮具合を把握することができる。そして、ボイラ２の運転に伴い、缶体３内の水が所定より濃縮した場合、濃縮排水弁２７を開けて、分離水戻し管１９から濃縮水を外部へ排出すればよい。また、ボイラ２の起動時には、缶体３内を満水にして各水管６の過熱を防止するが、それに伴い乾き度の低い蒸気が蒸気出口管１８へ導出されないように、缶体３内の水の昇温に伴って、濃縮排水弁２７を開いて缶体３内の水を外部へ排出することも行われる。
【００３６】
給水ポンプ２２、主排水弁２５および濃縮排水弁２７などの他、液位検出器１および電気伝導度センサ２８などは、それぞれ制御器２９に接続される。制御器２９は、液位検出器１に基づき給水ポンプ２２を制御して、缶体３内の水位を適正範囲に維持する。また、制御器２９は、万一、缶体３内の水位が設定よりも下がったことを液位検出器１により検知した場合には、燃料弁１５を閉じて、バーナ９の燃焼を停止させる。また、制御器２９は、ボイラ２の運転中、電気伝導度センサ２８による水の濃縮度を監視し、缶体３内の水の電気伝導度が設定値を超えると、濃縮排水弁２７を開くことで、濃縮水を外部へ排水する。さらに、制御器２９は、所望により、主排水弁２５を開いて缶体３内からの排水を図った後、給水管２１を介して再給水することで、缶体３内の水の一部または全部の入れ替えを図ることができる。その他、制御器２９は、缶体３内の蒸気圧に基づき、燃料弁１５や送風機１１などを制御して、バーナ９の燃焼量を制御する。
【００３７】
次に、本実施例１の液位検出器１について、さらに詳細に説明する。図２から図５は、本実施例１の液位検出器１を示す概略図であり、図２は斜視図、図３は縦断面図、図４はIV−IV断面図、図５はＶ−Ｖ断面図である。
【００３８】
本実施例の液位検出器１は、液位検出筒を構成する外筒３０と、この外筒３０を上下に貫通して設けられる内筒３１とを備える。外筒３０は、上下方向へ沿って配置される円筒状で、上部開口は上蓋３２で閉塞され、下部開口は底蓋３３で閉塞される。本実施例では、上蓋３２および底蓋３３は、それぞれ外筒３０と溶接されて、両者の隙間が封止される。外筒３０は、たとえば鋼管などの導電性材料により形成される。
【００３９】
内筒３１は、外筒３０よりも細長い円筒状で、その軸線を外筒３０と平行に、上下方向へ沿って配置される。この際、内筒３１は、外筒３０の上蓋３２と底蓋３３とを貫通して、その上蓋３２および底蓋３３よりも上下へ延出して設けられる。また、内筒３１の外周面と上蓋３２との間、および内筒３１の外周面と底蓋３３との間は、それぞれ溶接されて隙間が封止される。図３に示すように、内筒３１の周側壁には、外筒３０内の上下において、それぞれ内筒３１の内外を連通させる連通穴（上連通穴３４，下連通穴３５）が形成される。
【００４０】
図４および図５に示すように、平面視において、内筒３１は外筒３０と偏心して配置される。本実施例では、内筒３１の外径が外筒３０の内径の半分よりも小さく形成されると共に、内筒３１の外周面が外筒３０の内周面に近接して配置される。このようにして、図４に示すように、平面視において、外筒３０の内側空間の内、略半分の領域に内筒３１が配置され、残り半分の領域に、一または複数の電極棒３６が設けられる。本実施例では、三つの電極棒３６が設けられる。
【００４１】
液位検出器１による液位検出対象は、本実施例ではボイラ２の缶体３である。ボイラ２の缶体３の水位制御では、水位を下げ過ぎると、水管６が過熱するおそれがある一方、水位を上げ過ぎると、導出される蒸気の乾き度が落ちるおそれがある。そこで、水管６の過熱を防止しつつ、乾き度の高い蒸気を得るために、缶体３内の水位は、適正範囲に維持する必要がある。これに伴い、ボイラ２の運転中、缶体３の上部は、蒸気で満たされた気相部となり、缶体３の下部は、水で満たされた液相部となる。そして、液位検出器１は、前記気相部と気相側連通管３７を介して接続される一方、前記液相部と液相側連通管３８を介して接続される（図１）。具体的には、本実施例では、内筒３１の上端部が、気相側連通管３７を介して上部管寄せ４と接続される一方、内筒３１の下端部が、液相側連通管３８を介して下部管寄せ５と接続される。内筒３１の上下両端部には、ネジ部３９，３９が形成されており、このネジ部３９，３９を用いて、内筒３１に前記各連通管３４，３５を接続することができる。
【００４２】
このようにして、缶体３外において、上部管寄せ４と下部管寄せ５とに連通して、液位検出器１が設けられる。前述したように、液位検出器１の外筒３０には、複数の電極棒３６が、その下端部の高さ位置を互いに異ならせて差し込まれている。各電極棒３６は、上蓋３２を貫通して上方から外筒３０内に差し込まれ、上端部が絶縁性材料のガイシ４０を介して外筒３０の上蓋３２に保持される。
【００４３】
本実施例では、三本の電極棒３６が設けられる。その際、図４に示すように、各電極棒３６は、平面視において、外筒３０の周方向に等間隔に配置される。各電極棒３６は、導電性材料により形成された細長い棒材である。本実施例では、給水停止電極棒、給水開始電極棒および低水位検出電極棒が、順に下端部の高さ位置を低くして、外筒３０内に挿入されている。そして、各電極棒３６および外筒３０は制御器２９に電気的に接続される。具体的には、外筒３０の上蓋３２から上方へ突出する各電極棒３６の上端部と、外筒３０の周側壁上部に径方向外側へ突出するアース取付部４１とが、それぞれ制御器２９に電気的に接続される。このような構成であるから、各電極棒３６は、その下端部が水に浸かれば、外筒３０との間で電気的な導通が確保される。これにより、制御器２９は、各電極棒３６に流れる電流の有無によって、各電極棒３６の下端部に水位があるか否かを検出する。
【００４４】
制御器２９は、各電極棒３６による水位検出の有無に基づき、ボイラ２を制御する。具体的には、制御器２９は、給水開始電極棒が水を検出しないと、給水ポンプ２２を作動させて缶体３内への給水を開始する一方、給水停止電極棒が水を検出すると、給水ポンプ２２を停止して缶体３内への給水を停止する。これにより、缶体３内の水位は、給水開始電極棒の下端部と、給水停止電極棒の下端部との間で維持される。一方、ボイラ２の運転中、万一、低水位検出電極棒が水を検出しなくなると、制御器２９はバーナ９の燃焼を停止する。
【００４５】
前述したように、外筒３０内の上下において、内筒３１の周側壁には、上連通穴３４と下連通穴３５とが形成される。本実施例では、各連通穴３４，３５として、同一の大きさの二つの丸穴が上下にそれぞれ形成される。但し、内筒３１に形成する連通穴３４，３５の大きさや形状および個数は、適宜に変更可能である。
【００４６】
上連通穴３４は、電極棒３６と対向しない配置で形成されるのがよい。特に、電極棒３６と外筒３０との絶縁部へ対向しない配置で形成されるのがよい。すなわち、上連通穴３４は、その上端部が外筒３０内の上端部よりも下方に形成されるか、それに代えてまたはそれに加えて、平面視において各電極棒３６と対向しないよう形成されるのがよい。これにより、上部管寄せ４からの蒸気やそれに伴う水分の他、その蒸気が液位検出器１内に入り込んで冷やされて生じる凝縮水が、電極棒３６や前記絶縁部に直接に当たるのが防止され、水位の誤検出が防止される。
【００４７】
本実施例では、図４に示す平面視において、上連通穴３４は、内筒３１の中心から前記各電極棒３６が配置された領域と遠ざかる方向へ開口するよう形成される。すなわち、図４において、外筒３０内の空間の内、左半分に内筒３１が配置され、右半分に三つの電極棒３６が配置されるが、上連通穴３４は、内筒３１の中心を通る前後方向の線よりも左側へ向けて開口される。このような構成の場合、上連通穴３４と電極棒３６との間に、内筒３１の周側壁が配置されることになる。言い換えれば、気相側連通管３７からの配管（具体的には内筒３１）が液位検出筒（具体的には外筒３０）内へ開口する開口部（具体的には上連通穴３４，３４）と、前記各電極棒３６との間に、壁体（具体的には内筒３１の周側壁の内、図４において右側部）３１ａが配置されることになる。従って、上部管寄せ４からの蒸気やそれに伴う水分の他、その蒸気が液位検出器１内に入り込んで冷やされて生じる凝縮水が、電極棒３６に直接に当たるのが防止され、水位の誤検出が防止される。
【００４８】
また、上連通穴３４が前記絶縁部に向かないように、上連通穴３４は、その上端部が外筒３０内の上端部よりも下方に形成されるのがよい。但し、図２に示すように、上連通穴３４は、その上端部が外筒３０内の上端部と対応して形成されてもよい。つまり、上連通穴３４は、外筒３０の上蓋３２と接するような配置で、内筒３１の周側壁に開けられてもよい。この場合、外筒３０内の上部に空気や蒸気が溜まるのが防止される。
【００４９】
一方、下連通穴３５は、その下端部が外筒３０内の下端部と対応して形成されるのがよい。つまり、下連通穴３５は、外筒３０の底蓋３３と接するような配置で、内筒３１の周側壁に開けられるのがよい。これにより、内筒３１と外筒３０との水の流通を円滑に行うことができる。但し、場合により、下連通穴３５は、その下端部が外筒３０内の下端部よりも上方に形成されてもよい。
【００５０】
ところで、各上連通穴３４は、前述したように、各電極棒３６やその絶縁保持部と対向しない配置で形成するのが好ましいが、各下連通穴３５は、その形成位置を特に問わない。これは、外筒３０内に差し込まれる各電極棒３６の下端部が、通常、外筒３０内の下端部まで達しないからである。これに伴い、上連通穴３４は、内筒３１の径方向両側に貫通させないが、下連通穴３５は、内筒３１の径方向両側に貫通させて形成してもよい。二つの上連通穴３４の内の一方を形成する際、それと同一方向に、下連通穴３５の両方を貫通形成すれば、製作が容易となる。
【００５１】
但し、電極棒３６が外筒３０内の下端部付近まで延びる場合、下連通穴３５も、電極棒３６と対向しない配置とするのがよい。これにより、水面の揺れを抑制して、電極棒３６による水位検出の有無のチャタリングを防止できる。下連通穴３５よりも下方に配置される内筒３１、その内筒３１と接続される液相側連通管３８、または内筒３１と液相側連通管３８との接続部などに、オリフィス（図示省略）を設ければ、水面の揺れを一層抑制することができる。この際、オリフィスに限らず、内筒３１または液相側連通管３８の一部において、その管径を小さくした圧損部を設けるだけでもよい。
【００５２】
外筒３０には、外筒３０内の液位を目視で確認可能に、液面計４２が設けられる。この液面計４２は、従来公知の平形反射式液面計とされる。また、外筒３０の下端部には、水抜き穴４３が形成されており、この水抜き穴４３にはプラグ４４が着脱可能に設けられる。従って、このプラグ４４を取り外すことで、外筒３０内の水を外部へ排水することができる。さらに、内筒３１の周側壁下端部には、ソケット４５が設けられている。図示例では、ソケット４５はプラグ４６で閉塞されているが、所望によりソケット４５に各種センサなどを取り付けて使用することができる。
【実施例２】
【００５３】
図６は、本発明の液位検出器１の実施例２を備えるボイラ２の一例を示す概略図であり、一部を断面にして示している。本実施例２のボイラ２および液位検出器１は、基本的に前記実施例１と同様の構成である。そこで、以下では、両者の異なる点を中心に説明し、対応する箇所には同一の符号を付して説明する。
【００５４】
前記実施例１では、液位検出器１は、内筒３１の上端部が気相側連通管３７を介して上部管寄せ４に接続される一方、内筒３１の下端部が液相側連通管３８を介して下部管寄せ５に接続されたが、本実施例２では、内筒３１の上端部が気相側連通管３７を介して気水分離器１４に接続される一方、内筒３１の下端部が実施例１と同様に液相側連通管３８を介して下部管寄せ５に接続される。
【００５５】
気水分離器１４は、前記実施例１と同様に、胴１６を備え、この胴１６には、蒸気入口管１７、蒸気出口管１８および分離水戻し管１９が設けられる。そして、蒸気入口管１７は、胴１６の側部上方と上部管寄せ４の上部とを接続する。また、蒸気出口管１８は、胴１６の上端部から外方へ延出して設けられる。さらに、分離水戻し管１９は、胴１６の下端部と下部管寄せ５とを接続する。
【００５６】
そして、本実施例２では、液位検出器１は、内筒３１の上端部が気相側連通管３７を介して、気水分離器１４の胴１６と接続される。この際、気相側連通管３７は、胴１６の周側部に接続されてもよいし、胴１６の上端部に接続されてもよい。このようにして、液位検出器１は、気相側連通管３７、気水分離器１４および蒸気入口管１７を介して、上部管寄せ４に接続される。なお、液位検出器１は、内筒３１の下端部が液相側連通管３８を介して、下部管寄せ５と接続される。
【００５７】
ボイラ２および液位検出器１について、その他の構成および制御は、前記実施例１と同様のため、説明は省略する。ところで、前記実施例１の液位検出器１に代えてではなく、それに加えて本実施例２の液位検出器１を設けてもよい。その場合、第一の液位検出器１は、上部管寄せ４と下部管寄せ５とに接続され、第二の液位検出器１は、気水分離器１４と下部管寄せ５とに接続される。
【００５８】
本発明の液位検出器１は、前記各実施例の構成に限らず適宜変更可能である。特に、前記各実施例では、給水停止電極棒、給水開始電極棒および低水位検出電極棒の三つの電極棒３６を用いたが、液位検出筒（外筒）３０に設ける電極棒３６の本数や、各電極棒３６による水位検出結果をボイラ２の制御にどのように利用するかについては、適宜に変更可能なことは言うまでもない。
【００５９】
また、前記各実施例では、各電極棒３６と液位検出筒（外筒）３０との間での電気的な導通の有無により、各電極棒３６の下端部における液の有無を検知する構成であったが、液位に比例した出力を得ることができる静電容量式の電極棒を用いてもよい。
【００６０】
また、前記各実施例において、ボイラ２の構成（特に缶体３の構造）および制御は、一例であり、その他のボイラにも利用可能である。たとえば、前記各実施例では、油焚きのボイラに用いた例について説明したが、ガス焚きのボイラや、電気ボイラなどにも同様に適用可能である。さらに、本発明の液位検出器は、ボイラ以外にも幅広く用いることができる。
【符号の説明】
【００６１】
１ 液位検出器
２ ボイラ
３ 缶体（液位検出対象）
４ 上部管寄せ
５ 下部管寄せ
６ 水管
１４ 気水分離器
３０ 外筒
３１ 内筒
３４ 上連通穴
３５ 下連通穴
３６ 電極棒
３７ 気相側連通管
３８ 液相側連通管
４０ ガイシ（絶縁材）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体が入れられ加熱される箇所を液位検出対象とする液位検出器であって、
上下方向へ沿って配置される外筒と、
この外筒に上下に貫通して設けられ、上端部が前記液位検出対象の気相部に気相側連通管を介して接続される一方、下端部が前記液位検出対象の液相部に液相側連通管を介して接続される内筒と、
この内筒より外側において前記外筒に差し込まれ、前記外筒の上部に絶縁材を介して保持される電極棒とを備え、
前記各連通管内と前記外筒内とを連通させる穴を、前記外筒内の上下において前記内筒の周側壁に開けた
ことを特徴とする液位検出器。
【請求項２】
前記内筒の周側壁に開けられる上下の穴の内、下側の穴は、その下端部が前記外筒内の下端部と対応して形成される
ことを特徴とする請求項１に記載の液位検出器。
【請求項３】
前記内筒の周側壁に開けられる上下の穴の内、上側の穴は、その上端部が前記外筒内の上端部よりも下方に形成される
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の液位検出器。
【請求項４】
前記内筒の周側壁に開けられる上下の穴の内、上側の穴は、前記電極棒と前記外筒との絶縁部へ対向しないよう形成される
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の液位検出器。
【請求項５】
上部管寄せと下部管寄せとの間が水管で接続された缶体と、この缶体外において前記上部管寄せと前記下部管寄せとに接続された気水分離器とを備え、前記上部管寄せからの蒸気は前記気水分離器を介して蒸気使用設備へ供給される蒸気ボイラの水位制御に用いられ、
前記内筒は、上端部が前記気相側連通管を介して前記上部管寄せまたは前記気水分離器と接続される一方、下端部が前記液相側連通管を介して前記下部管寄せと接続される
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の液位検出器。
【請求項１】
液体が入れられ加熱される箇所を液位検出対象とする液位検出器であって、
上下方向へ沿って配置される外筒と、
この外筒に上下に貫通して設けられ、上端部が前記液位検出対象の気相部に気相側連通管を介して接続される一方、下端部が前記液位検出対象の液相部に液相側連通管を介して接続される内筒と、
この内筒より外側において前記外筒に差し込まれ、前記外筒の上部に絶縁材を介して保持される電極棒とを備え、
前記各連通管内と前記外筒内とを連通させる穴を、前記外筒内の上下において前記内筒の周側壁に開けた
ことを特徴とする液位検出器。
【請求項２】
前記内筒の周側壁に開けられる上下の穴の内、下側の穴は、その下端部が前記外筒内の下端部と対応して形成される
ことを特徴とする請求項１に記載の液位検出器。
【請求項３】
前記内筒の周側壁に開けられる上下の穴の内、上側の穴は、その上端部が前記外筒内の上端部よりも下方に形成される
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の液位検出器。
【請求項４】
前記内筒の周側壁に開けられる上下の穴の内、上側の穴は、前記電極棒と前記外筒との絶縁部へ対向しないよう形成される
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の液位検出器。
【請求項５】
上部管寄せと下部管寄せとの間が水管で接続された缶体と、この缶体外において前記上部管寄せと前記下部管寄せとに接続された気水分離器とを備え、前記上部管寄せからの蒸気は前記気水分離器を介して蒸気使用設備へ供給される蒸気ボイラの水位制御に用いられ、
前記内筒は、上端部が前記気相側連通管を介して前記上部管寄せまたは前記気水分離器と接続される一方、下端部が前記液相側連通管を介して前記下部管寄せと接続される
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の液位検出器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１０−７８５８９（Ｐ２０１０−７８５８９Ａ）
【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２００９−１０８５８８（Ｐ２００９−１０８５８８）
【出願日】平成２１年４月２８日（２００９．４．２８）
【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２８日（２００９．４．２８）
【出願人】（０００１７５２７２）三浦工業株式会社 (1,055)
【Ｆターム（参考）】
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