蒸気使用量計測装置
【課題】負荷機器から発生するドレンの流量に基づいて蒸気の使用量を正確に計測することができる蒸気使用量計測装置を提供する。
【解決手段】タンク３６に貯留されたドレンがドレン排出弁３８を通ってドレンライン２０を流れている期間、ドレン流量算出手段５２Ａは、差圧検出器４０により検出された差圧に基づいて単位時間当たりのドレン流量を算出する。また、ドレン流量積算値算出手段５２Ｂは、ドレン流量算出手段５２Ａによって算出されたドレン流量を積算することによりドレン流量の積算値を算出する。蒸気使用量算出手段３４は、ドレン流量積算値算出手段５２Ｂによって算出されたドレン流量の積算値から蒸気の使用量の積算値を算出する。
【解決手段】タンク３６に貯留されたドレンがドレン排出弁３８を通ってドレンライン２０を流れている期間、ドレン流量算出手段５２Ａは、差圧検出器４０により検出された差圧に基づいて単位時間当たりのドレン流量を算出する。また、ドレン流量積算値算出手段５２Ｂは、ドレン流量算出手段５２Ａによって算出されたドレン流量を積算することによりドレン流量の積算値を算出する。蒸気使用量算出手段３４は、ドレン流量積算値算出手段５２Ｂによって算出されたドレン流量の積算値から蒸気の使用量の積算値を算出する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蒸気供給源から負荷機器に供給され該負荷機器で使用される蒸気の使用量を計測する蒸気使用量計測装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ボイラ（蒸気供給源）から供給される蒸気を利用する暖房装置や熱風乾燥機などの負荷機器がある。
ボイラから負荷機器に供給される蒸気流量、すなわち、負荷機器において使用される蒸気の使用量を計測することが行われている（特許文献１参照）。
この場合、蒸気流量の計測は、ボイラから負荷機器に蒸気を供給する蒸気供給ラインに介設した市販品の蒸気流量計を用いて行われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平３−３６４０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、市販品の蒸気流量計は、負荷機器における最大蒸気使用量に合わせて計測流量範囲を選定しており、その計測範囲には下限があるため、負荷機器が低負荷の場合は、蒸気流量を精度良く計測することが難しい。そのため、負荷機器における蒸気使用量を正確に把握することができない課題がある。
ところで、蒸気供給源から供給される蒸気を負荷機器が利用することによって負荷機器から発生するドレンの量は、負荷機器で使用される蒸気の使用量に対応する。ドレンの流量は比較的正確に測定できるため、ドレン流量に基づいて蒸気の使用量を計測することが考えられる。
本発明は上記のような点に鑑みなされたもので、負荷機器における蒸気の使用量を広い範囲にわたって正確に計測することができる蒸気使用量計測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】
【０００５】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、蒸気供給源から負荷機器に供給され該負荷機器で使用される蒸気の使用量を計測する蒸気使用量計測装置であって、前記蒸気供給源から供給される蒸気を前記負荷機器が利用することによって前記負荷機器から発生するドレンの流量を計測するドレン流量計測手段と、前記ドレン流量計測手段により計測されたドレンの流量から前記蒸気の使用量を算出する蒸気使用量算出手段とを備えることを特徴とする。
【０００６】
請求項１に記載の発明によれば、蒸気供給源から供給される蒸気を負荷機器が利用することによって負荷機器から発生するドレンの流量を計測し、計測したドレンの流量から負荷機器で使用される蒸気使用量を算出するようにした。したがって、蒸気使用量を広い範囲にわたって精度良く計測することができる。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、前記ドレン流量計測手段は、前記負荷機器から発生したドレンが流れるドレンラインに介設され前記ドレンを一時的に貯留するドレン貯留部と、前記ドレンラインのうち、前記ドレン貯留部よりも下流側の箇所に介設された流量制御手段と、前記ドレンラインの前記流量制御手段の上流側と下流側との差圧を検出する差圧検出手段と、前記ドレン貯留部に貯留されたドレンが前記流量制御手段を通って前記ドレンラインを流れている状態で前記差圧検出手段により検出された前記差圧に基づいて単位時間当たりのドレン流量を算出するドレン流量算出手段と、前記ドレン流量算出手段によって算出された前記ドレン流量を積算することによりドレン流量の積算値を算出するドレン流量積算値算出手段とを含んで構成され、前記蒸気使用量算出手段は、前記ドレン流量の積算値から蒸気の使用量の積算値を算出することを特徴とする。
【０００８】
請求項２に記載の発明によれば、差圧検出手段によって検出した差圧に基づいて算出された単位時間当たりのドレン流量からドレン流量の積算値を算出し、その積算値から蒸気の使用量の積算値を算出するようにした。したがって、差圧検出手段を設けるといった簡単な構成によって蒸気使用量の積算値を的確に計測することができ、構成の簡素化およびコストの低減化を図ることができる。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、前記ドレン流量計測手段は、前記負荷機器から発生したドレンが流れるドレンラインに介設され前記ドレンを一時的に貯留するドレン貯留部と、前記ドレン貯留部に予め定められた一定量のドレンが貯まるまでに要する到達時間を検出する時間検出手段と、前記一定量を前記到達時間で除することにより単位時間当たりのドレン流量を算出するドレン流量算出手段とを含んで構成され、前記蒸気使用量算出手段は、前記単位時間当たりのドレン流量から単位時間当たりの蒸気の使用量を算出することを特徴とする。
【００１０】
請求項３に記載の発明によれば、ドレンタンクに一定量のドレンが貯まるまでに要する到達時間を検出し、一定量を到達時間で除することにより単位時間当たりのドレン流量を算出し、単位時間当たりのドレン流量から単位時間当たりの蒸気の使用量を算出するようにした。したがって、簡素な構成により蒸気使用量を正確に計測することができ、構成の簡素化およびコストの低減化を図ることができる。
【００１１】
請求項４に記載の発明は、前記ドレン流量計測手段は、前記ドレン貯留部内における前記ドレンの液位が、予め定められた低液位に到達したこと、および、前記低液位よりも高い予め定められた高液位に到達したことを検出する液位検出手段をさらに含み、前記時間検出手段は、前記液位検出手段の検出結果に基づいて前記ドレンの液位が前記低液位から前記高液位に到達するまでに要する時間を前記到達時間として検出することを特徴とする。
【００１２】
請求項４に記載の発明によれば、液位検出手段の検出結果に基づいてドレンの液位が低液位から高液位に到達するまでに要する時間を到達時間として検出するようにした。したがって、液位検出手段を設けるという簡単な構成によって到達時間を検出することができるため、構成の簡素化およびコストの低減化を図ることができる。
【００１３】
請求項５に記載の発明は、前記ドレン流量計測手段は、前記ドレンラインのうち、前記ドレン貯留部よりも下流側の箇所に介設されたドレン排出弁と、前記液位検出手段の検出結果に基づいて、前記ドレンの液位が前記低液位を下回ったと判定したときに前記ドレン排出弁を閉状態とし、前記ドレンの液位が前記高液位に到達したと判定したときに前記ドレン排出弁を開状態とする弁制御手段と、前記ドレン排出弁が閉状態を継続し次いで開状態を継続する一連の工程を単位工程としたとき、前記単位工程に要する時間を単位工程時間として検出する単位工程時間検出手段と、前記単位工程時間と前記算出されたドレン流量と乗算することにより単位工程当たりのドレン流量を算出し、かつ、前記単位工程が繰り返される毎に前記単位工程当たりのドレン流量を積算することによりドレン流量の積算値を算出するドレン流量積算値算出手段とをさらに含み、前記蒸気使用量算出手段は、前記ドレン流量の積算値から蒸気の使用量の積算値を算出することを特徴とする。
【００１４】
請求項５に記載の発明によれば、単位工程時間と算出されたドレン流量と乗算することにより単位工程当たりのドレン流量を算出し、かつ、単位工程が繰り返される毎に単位工程当たりのドレン流量を積算することによりドレン流量の積算値を算出し、ドレン流量の積算値から蒸気の使用量の積算値を算出するようにした。したがって、蒸気使用量の積算値を的確に計測することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、負荷機器から発生するドレンの流量を計測し、計測したドレンの流量から負荷機器で使用される蒸気使用量を算出するようにしたので、蒸気使用量を広い範囲にわたって精度良く計測することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】第１の実施の形態における蒸気使用量計測装置３０の構成を示す構成図である。
【図２】第２の実施の形態における蒸気使用量計測装置３０の構成を示す構成図である。
【図３】第２の実施の形態における蒸気使用量計測装置３０の動作を説明するフローチャートである。
【図４】（Ａ）乃至（Ｄ）は第２の実施の形態における蒸気使用量計測装置３０の動作説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
（第１の実施の形態）
以下、本発明にかかる蒸気使用量計測装置の実施の形態について、図１を参照して説明する。
本実施の形態では、蒸気使用量計測装置３０が、負荷機器としての熱風乾燥機１０から発生するドレン流量を計測する場合について説明する。
まず、熱風乾燥機１０について説明する。
熱風乾燥機１０は、ダクト１２と、熱交換器１４と、乾燥室１６と、蒸気供給ライン１８と、ドレンライン２０と、温度センサ２２と、負荷機器制御部２４とを含んで構成されている。
【００１８】
ダクト１２は、例えば筒状を呈する側壁１２０２と、側壁１２０２の長手方向の一端に形成された上流側開口部１２０４と、他端に形成された下流側開口部１２０６とを備える。
熱交換器１４は、ダクト１２の内部に配設され、蒸気供給ライン１８を介して供給される蒸気と、ダクト１２の内部を流れる空気Ａとの間で熱交換を行うことにより、空気Ａを加熱するものである。
不図示の送風機から上流側開口部１２０４に空気Ａが供給されることにより、ダクト１２の内部を流れる空気Ａが熱交換器１４で加熱され、加熱された空気が下流側開口部１２０６から熱風Ａｈとして乾燥室１６に供給される。
乾燥室１６は、乾燥物を収容するものであり、供給された熱風Ａｈが乾燥室１６内を流れることにより乾燥物の乾燥がなされる。
【００１９】
蒸気供給ライン１８は、蒸気供給源としてのボイラ２６から供給される蒸気を熱交換器１４に供給するものである。
蒸気供給ライン１８には、減圧弁２８と、制御弁２９とが介設されている。
減圧弁２８は、下流側の蒸気の圧力（背圧）を一定に保つものである。
制御弁２９は、減圧弁２８の下流側に配置され、負荷機器制御部２４から供給される制御信号に基づいて開度調整がなされることにより蒸気供給ライン１８の蒸気流量を制御するものである。
【００２０】
温度センサ２２は、下流側開口部１２０６を通る熱風Ａｈの温度を検出してその検出結果を負荷機器制御部２４に供給するものである。
負荷機器制御部２４は、温度センサ２２で検出された熱風の温度が予め定められた目標温度に維持されるように制御弁２９に制御信号を与えてその開度を制御する。
【００２１】
ドレンライン２０は、蒸気が熱交換器１４を通ることで生じるドレンをドレン回収元に回収し、あるいは、ドレンを排出するものである。ドレンライン２０を介してドレン回収元に回収されたドレンは、例えば、ボイラ２６の給水として再利用される。
【００２２】
次に、蒸気使用量計測装置３０について説明する。
蒸気使用量計測装置３０は、ドレン流量計測手段３２と、蒸気使用量算出手段３４とを備える。
ドレン流量計測手段３２は、ボイラ２６から供給される蒸気を熱風乾燥機１０が利用することによって熱風乾燥機１０から発生するドレンの流量を計測するものである。
蒸気使用量算出手段３４は、ドレン流量計測手段３２により計測されたドレンの流量から熱風乾燥機１０で使用される蒸気の使用量を算出するものである。
【００２３】
ドレン流量計測手段３２は、ドレン貯留部としてのタンク３６と、ドレン排出弁３８と、差圧検出器４０と、温度センサ４４と、圧力センサ４６と、第１、第２の液位センサ４８、５０と、制御部５２とを含んで構成されている。
【００２４】
タンク３６は、ドレンライン２０に介設されドレンを一時的に貯留するものであり、ドレンに圧力をかけた状態で貯留する。図中、符号４２は、タンク３６の下部に設けられた開閉弁を示す。開閉弁４２は、通常は閉状態とされており、初期ドレン排出や保守作業などの目的でタンク３６に貯留されたドレンを全て排出する際に開状態とされる。
【００２５】
ドレン排出弁３８は、ドレンライン２０のうち、タンク３６よりも下流側の箇所に介設されており、制御部５２から供給される制御信号により開閉制御されるものであり、ドレン排出弁３８は、ドレンの流量を制御する流量制御手段を構成する。
本実施の形態では、ドレン排出弁３８は、制御信号によって開度が調整されるモータ弁あるいは比例弁で構成されている。
【００２６】
差圧検出器４０は、ドレンライン２０のドレン排出弁３８の上流側と下流側との差圧を検出してその検出結果を制御部５２に供給するものであり、差圧検出手段を構成する。
【００２７】
温度センサ４４は、タンク３６に貯留されたドレンの温度を検出してその検出結果を制御部５２に供給する。
圧力センサ４６は、タンク３６に貯留されたドレンの圧力を検出してその検出結果を制御部５２に供給する。
【００２８】
第１の液位センサ４８は、タンク３６内におけるドレンの液位が、予め定められた低液位Ｌに到達したか否かを検出し、その検出結果を制御部５２に供給する。
第２の液位センサ５０は、低液位Ｌよりも高い予め定められた高液位Ｈに到達したか否かを検出し、その検出結果を制御部５２に供給する。
第１、第２の液位センサ４８、５０としては、ドレンよりも比重が軽い浮子（フロート）の位置に基づいて液位を検出するフロート式の液位センサ、あるいは、電極がドレンに浸るか否かによって変化する静電容量を検出する静電容量式の液位センサなど従来公知のさまざまな液位センサが使用可能である。
【００２９】
なお、図中符号４１は、タンク３６とドレン排出弁３８および差圧検出器４０との間に介設されたサブクール用の熱交換器を示す。
サブクール用の熱交換器４１は、冷却水が供給されることによりタンク３６からドレンライン２０に流れるドレンの温度を下げることでフラッシュ（再蒸発）を防止する目的で設けられる。
フラッシュとは、ドレン排出弁３８を境にしてドレン排出弁３８の下流側では上流側に比べて圧力が下がるため、高温のドレンの一部が蒸気になる現象である。フラッシュが生じると、流量計測が正確にできなくなる他、配管が振動し配管の耐久性に悪影響を与えるおそれがある。
【００３０】
制御部５２は、ＣＰＵと、バスラインを介して接続されたＲＯＭ、ＲＡＭ、インタフェースなどを含むマイクロコンピュータで構成されている。ＲＯＭはＣＰＵが実行する制御プログラムなどを格納し、ＲＡＭはワーキングエリアを提供する。
制御部５２は、ＣＰＵが制御プログラムを実行することにより、差圧検出器４０、温度センサ４４、圧力センサ４６、第１、第２の液位センサ４８、５０からの検出結果を受け付けると共に、ドレン排出弁３８に制御信号を供給して開閉制御を行う。
また、制御部５２は、ＣＰＵが制御プログラムを実行することにより、前記の蒸気使用量算出手段３４と、ドレン流量算出手段５２Ａおよびドレン流量積算値算出手段５２Ｂとを実現する。
【００３１】
ドレン流量算出手段５２Ａは、タンク３６に貯留されたドレンがドレン排出弁３８を通ってドレンライン２０を流れている状態で差圧検出器４０により検出された差圧に基づいて単位時間当たりのドレン流量を算出する。
なお、ドレン流量は、流路断面積と差圧とに基づいて算出されるため、制御部５２は流路断面積を特定する必要がある。
本実施の形態では、ドレン排出弁３８が開度を調整可能であるため、制御部５２は、ドレン排出弁３８の開度を検出すると共に、開度から流路断面積を特定するためのマップを備えており、検出した開度からマップに基づいて流路断面積を特定する。
【００３２】
ドレン流量積算値算出手段５２Ｂは、ドレン流量算出手段５２Ａによって算出されたドレン流量を積算することによりドレン流量の積算値を算出する。
より詳細には、ドレン流量積算値算出手段５２Ｂは、ドレン排出弁３８が開状態となっている時間（ドレンがドレン排出弁３８を通過している時間）を計時し、その時間と、単位時間当たりのドレン流量とを乗算することにより、ドレン排出弁３８が開状態となっている間に流れるドレン流量の積算値を算出する。
【００３３】
次に、蒸気使用量計測装置３０の動作について説明する。
ボイラ２６から供給される蒸気を使用して熱風乾燥機１０が動作することにより熱風乾燥機１０から発生したドレンはドレンライン２０を介してタンク３６に貯留される。
タンク３６に貯留されるドレンの量が増加するに従ってドレンの液位は上昇し、やがて、第２の液位センサ５０によってドレンの液位が高液位Ｈに到達したことが検出されたならば、ドレン排出弁３８を閉状態から開状態に制御する。
これにより、タンク３６に貯留されていたドレンは、ドレン排出弁３８を通ってドレン回収元へ供給される。
【００３４】
タンク３６からドレンがドレン回収元へ供給されることによりタンク３６に貯留されるドレンの量が減少するに従ってドレンの液位は下降し、やがて、液位が低液位Ｌよりも低位となり、第１の液位センサ４８によってドレンの液位が検出されなくなる。
すると、制御部５２は、ドレン排出弁３８を開状態から閉状態に制御し、再び、タンク３６にドレンを貯留させる。
【００３５】
タンク３６に貯留されたドレンがドレン排出弁３８を通ってドレンライン２０を流れている期間、ドレン流量算出手段５２Ａは、差圧検出器４０により検出された差圧に基づいて単位時間当たりのドレン流量を算出する。
また、ドレン流量積算値算出手段５２Ｂは、ドレン流量算出手段５２Ａによって算出された単位時間当たりのドレン流量にそのときのドレン排出弁３８の開時間を乗算してその乗算値を積算することによりドレン流量の積算値を算出し、あるいは、単位時間当たりのドレン流量の時間に対する変化値を積分してその積分値を積算することによりドレン流量の積算値を算出する。
【００３６】
蒸気使用量算出手段３４は、ドレン流量積算値算出手段５２Ｂによって算出されたドレン流量の積算値から蒸気の使用量の積算値を算出する。
算出された蒸気使用量の積算値は、例えば、不図示のパーソナルコンピュータなどの外部装置に供給され、外部装置のディスプレイ装置に表示され、あるいは、外部装置の記憶媒体に格納される。
【００３７】
なお、ドレン排出弁３８は、全開と全閉とに切り替えられる電磁弁であってもよく、その場合には、ドレン流量算出手段５２Ａは、ドレン排出弁３８の全開状態での流路断面積と差圧とに基づいてドレン流量を算出すればよい。この場合には、電磁弁が流量制御手段を構成する。
また、ドレン排出弁３８の他にオリフィスをドレンライン２０に設け、オリフィスの上流側と下流側との差圧を差圧検出器４０で検出し、ドレン流量算出手段５２Ａは、検出された差圧とオリフィスの流路断面積とに基づいてドレン流量を算出するようにしてもよい。この場合には、オリフィスが流量制御手段を構成する。
【００３８】
以上説明したように、第１の実施の形態によれば、ボイラ２６から供給される蒸気を熱風乾燥機１０が利用することによって熱風乾燥機１０から発生するドレンの流量を計測し、計測したドレンの流量から熱風乾燥機１０で使用される蒸気使用量を算出するようにした。
すなわち、液相であるドレンの流量は、蒸気の流量に比較して正確に計測できることから、市販品の蒸気流量計によって蒸気の流量を計測する場合に比較して、蒸気使用量を広い範囲にわたって正確に計測することができる。
したがって、負荷機器が低負荷の場合であっても、蒸気使用量を精度良く計測することができる。
【００３９】
また、本実施の形態では、差圧検出器４０によってドレン排出弁３８の上流側と下流側との差圧を検出し、この差圧に基づいて算出された単位時間当たりのドレン流量からドレン流量の積算値を算出し、その積算値から蒸気の使用量の積算値を算出するようにした。
したがって、差圧検出手段を設けるといった簡単な構成によって蒸気使用量の積算値を的確に計測することができ、構成の簡素化およびコストの低減化を図ることができる。
【００４０】
（第２の実施の形態）
次に第２の実施の形態について説明する。
図２は第２の実施の形態における蒸気使用量計測装置３０の構成を示す構成図である。
以下の実施の形態において第１の実施の形態と同様あるいは同一の部分、部材については同一の符号を付してその説明を省略し、あるいは、説明を簡単に行う。
図２に示すように、蒸気使用量計測装置３０は、第１の実施の形態と同様に、ドレン流量計測手段３２と、蒸気使用量算出手段３４とを備えるが、ドレン流量計測手段３２の構成が第１の実施の形態と異なる。
図２に示すように、ドレン流量計測手段３２は、タンク３６と、ドレン排出弁３８と、時間検出手段５４Ａと、ドレン流量算出手段５４Ｂと、弁制御手段５４Ｃと、単位工程時間検出手段５４Ｄと、ドレン流量積算値算出手段５４Ｅとを含んで構成されている。
なお、蒸気使用量算出手段３４、時間検出手段５４Ａ、ドレン流量算出手段５４Ｂ、弁制御手段５４Ｃ、単位工程時間検出手段５４Ｄ、ドレン流量積算値算出手段５４Ｅは、制御部５２のＣＰＵが制御プログラムを実行することによって実現される。
【００４１】
タンク３６は、第１の実施の形態と同様に、ドレンライン２０に介設されドレンを一時的に貯留するものである。
ドレン排出弁３８は、第１の実施の形態と同様に、ドレンライン２０のうち、タンク３６よりも下流側の箇所に介設されており、制御部５２から供給される制御信号により開閉制御される。
【００４２】
時間検出手段５４Ａは、タンク３６に予め定められた一定量のドレンが貯まるまでに要する到達時間を検出するものである。
具体的には、制御部５２は計時動作を行うタイマを用いて到達時間の検出を行う。制御部５２がタイマを起動させることにより時間が計時され、制御部５２がタイマをリセットすることでタイマが初期化される。
第２の実施の形態では、前記一定量のドレンは、タンク３６内におけるドレンの液位が低液位Ｌから高液位Ｈに到達するまでに要するドレンの量である。
そして、時間検出手段５４Ａは、第１の液位センサ４８によりドレンの液位が低液位Ｌに到達したことが検出されてから、第２の液位センサ５０により高液位Ｈに到達したことが検出されるまでに要する時間を前記の到達時間として検出する。
したがって、第２の実施の形態では、第１、第２の液位センサ４８、５０は、タンク３６内におけるドレンの液位が、予め定められた低液位Ｌに到達したこと、および、低液位Ｌよりも高い予め定められた高液位Ｈに到達したことを検出する液位検出手段を構成する。
【００４３】
ドレン流量算出手段５４Ｂは、前記一定量を前記到達時間で除することにより単位時間当たりのドレン流量を算出するものである。
【００４４】
弁制御手段５４Ｃは、第１、第２の液位センサ４８、５０の検出結果に基づいて、ドレンの液位が低液位Ｌを下回ったと判定したときにドレン排出弁３８を閉状態とし、ドレンの液位が高液位Ｈに到達したと判定したときにドレン排出弁３８を開状態とするものである。
【００４５】
単位工程時間検出手段５４Ｄは、ドレン排出弁３８が閉状態を継続し次いで開状態を継続する一連の工程を単位工程としたとき、単位工程に要する時間を単位工程時間として検出するものである。
具体的には、制御部５２が前記のタイマを用いて単位工程時間の検出を行う。
【００４６】
ドレン流量積算値算出手段５４Ｅは、単位工程時間と算出されたドレン流量と乗算することにより単位工程当たりのドレン流量を算出し、かつ、単位工程が繰り返される毎に単位工程当たりのドレン流量を積算することによりドレン流量の積算値を算出するものである。
【００４７】
蒸気使用量算出手段３４は、ドレン流量算出手段５４Ｂによって算出された単位時間当たりのドレン流量から単位時間当たりの蒸気の使用量を算出し、ドレン流量積算値算出手段５４Ｅによって算出されたドレン流量の積算値から蒸気の使用量の積算値を算出する。
【００４８】
次に、蒸気使用量計測装置３０の動作について図３のフローチャート、図４の動作説明図を参照して説明する。
熱風乾燥機１０の動作が開始されると、まず、制御部５２は、計測動作の開始に先立って、ドレン排出弁３８を開状態としタンク３６内のドレンを排出させドレンの液位が低液位Ｌに到達したならば、ドレン排出弁３８を閉状態とする（ステップＳ１０）。そして、制御部５２はタイマを起動させる（ステップＳ１２）。
図４（Ａ）、（Ｂ）に示すように、熱風乾燥機１０の動作に伴い、ドレンライン２０を介してドレンがタンク３６に供給され、タンク３６内のドレンの液位が次第に上昇する。
【００４９】
制御部５２は、第２の液位センサ５０の検出結果に基づいてドレンの液位が高液位Ｈに到達したか否かを判定する（ステップＳ１４）。
制御部５２は、ステップＳ１４の判定結果がＮｏならばステップＳ１４を繰り返す。
図４（Ｃ）に示すように、ドレンの液位が高液位Ｈに到達してステップＳ１４の判定結果がＹｅｓならば、制御部５２は、図４（Ｄ）に示すように、ドレン排出弁３８を閉状態から開状態としてタンク３６からドレンを排出させる（ステップＳ１６：弁制御手段５４Ｃ）。そして、制御部５２は、タイマの計時結果に基づいて到達時間を検出する（ステップＳ１８：時間検出手段５４Ａ）。
そして、制御部５２は、前記一定量を到達時間で除することにより単位時間当たりのドレン流量を算出する（ステップＳ２０：ドレン流量算出手段５４Ｂ）。
そして、制御部５２は、単位時間当たりのドレン流量から単位時間当たりの蒸気使用量を算出する（ステップＳ２２：蒸気使用量算出手段３４）。
【００５０】
タンク３６内のドレンの液位が次第に下降する。制御部５２は、第１の液位センサ４８の検出結果に基づいてドレンの液位が低液位Ｌに到達したか否かを判定する（ステップＳ２４）。
制御部５２は、ステップＳ２４の判定結果がＮｏであればステップＳ２４を繰り返す。
図４（Ｅ）に示すように、ドレンの液位が低液位Ｌに到達してステップＳ２４の判定結果がＹｅｓならば、ドレン排出弁３８を開状態から閉状態とする（ステップＳ２６：弁制御手段５４Ｃ）。
そして、制御部５２は、タイマの計時結果に基づいて単位工程時間を検出する（ステップＳ２８：単位工程時間検出手段５４Ｄ）。ここで、単位工程時間は、ドレン排出弁３８が閉状態を継続し次いで開状態を継続する一連の工程（ステップＳ１２〜Ｓ２６）を単位工程としたときに要する時間に相当する。
次いで、制御部５２は、タイマをいったんリセットして初期化したのち、起動させ計時動作を再度開始させる（ステップＳ３０）。
【００５１】
制御部５２は、ステップＳ２８で検出した単位工程時間と、ステップＳ２０で算出された単位時間当たりのドレン流量とを乗算することにより単位工程当たりのドレン流量を算出し、かつ、単位工程当たりのドレン流量を積算することによりドレン流量の積算値を算出する（ステップＳ３２、Ｓ３４：ドレン流量積算値算出手段５４Ｅ）。
そして、制御部５２は、ドレン流量の積算値から蒸気使用量の積算値を算出する（ステップＳ３６：蒸気使用量算出手段３４）。
次いで、制御部５２は、ステップＳ１４に移行してステップＳ１４〜Ｓ３６の処理ループを繰り返す。したがって、この処理ループが実行される毎に（単位工程が繰り返される毎に）ステップＳ３４が実行されることにより、単位工程当たりのドレン流量が積算されることになる。
また、ステップＳ２２、Ｓ３６で算出された単位時間当たりの蒸気使用量、蒸気使用量の積算値は、例えば、不図示のパーソナルコンピュータなどの外部装置に供給され、外部装置のディスプレイ装置に表示され、あるいは、外部装置の記憶媒体に格納される。
なお、本実施の形態では、前記の単位工程内においては、ドレン排出弁３８の開状態が継続されてドレンが排出されている期間と、ドレン排出弁３８の閉状態が継続されている期間との双方においてタンク３６に流入するドレンの流量がほぼ同一であると仮定している。
【００５２】
以上説明したように、第２の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様に、熱風乾燥機１０から発生するドレンの流量を計測し、計測したドレンの流量から熱風乾燥機１０で使用される蒸気使用量を算出するようにした。
したがって、負荷機器が低負荷の場合であっても、蒸気使用量を広い範囲にわたって精度良く計測することができる。
【００５３】
また、第２の実施の形態では、タンク３６に予め定められた一定量のドレンが貯まるまでに要する到達時間を検出し、一定量を到達時間で除することにより単位時間当たりのドレン流量を算出し、単位時間当たりのドレン流量から単位時間当たりの蒸気の使用量を算出するようにした。
したがって、市販品の蒸気流量計によって蒸気の流量を計測する場合に比較して、蒸気使用量を広い範囲にわたって正確に計測することができる。
また、第１の実施の形態に比較して、ドレン排出弁３８の上流側と下流側との差圧を検出する差圧検出器４０が不要となるため、構成の簡素化およびコスト低減化を図ることができる。
【００５４】
また、第２の実施の形態では、第１、第２の液位センサ４８、５０の検出結果に基づいてドレンの液位が低液位Ｌから高液位Ｈに到達するまでに要する時間を到達時間として検出するようにした。
したがって、タンク３６に第１、第２の液位センサ４８、５０を設けるという簡単な構成によって到達時間を検出することができるため、構成の簡素化およびコスト低減化を図ることができる。
【００５５】
また、第２の実施の形態では、ドレン排出弁３８が閉状態を継続し次いで開状態を継続する一連の工程を単位工程としたとき、単位工程に要する時間を単位工程時間として検出し、単位工程時間と算出されたドレン流量と乗算することにより単位工程当たりのドレン流量を算出し、かつ、単位工程が繰り返される毎に単位工程当たりのドレン流量を積算することによりドレン流量の積算値を算出し、ドレン流量の積算値から蒸気の使用量の積算値を算出するようにした。
したがって、単位時間当たりのドレン流量に基づいて蒸気使用量の積算値を的確に計測することができる。
【００５６】
（第３の実施の形態）
次に第３の実施の形態について図２を流用して説明する。
第３の実施の形態は、市販の流量計（ドレン流量計）をドレンライン２０に介設することによりドレン流量を検出するようにしたものである。
流量計を介設する箇所は、図２に示すドレンライン２０上の箇所であればよく限定されない。
具体的には、負荷機器とタンク３６との間の箇所Ｘ、タンク３６とドレン排出弁３８との間の箇所Ｙ、ドレン排出弁３８よりも下流側の箇所Ｚの何れであっても良い。
ただし、ドレンの流量を正確に検出するためには、ドレンが受ける圧力変化が少ない方が好ましいという観点からみると、ドレン排出弁３８が閉状態から開状態に変化したときに圧力変化が生じやすい箇所Ｚよりも、圧力変化が少ない箇所Ｘ、箇所Ｙがより好ましい。
【００５７】
第３の実施の形態では、以下のようにして負荷機器から発生するドレンの流量を流量計によって検出し、検出したドレンの流量に基づいて蒸気の使用量を算出すればよい。
すなわち、流量計が前記の箇所Ｘに介設されている場合は、制御部５２は、負荷機器からドレンライン２０を介してタンク３６に供給されるドレンを流量計で検出し、検出されたドレンの流量の積算値を算出し、この流量の積算値から蒸気の使用量の積算値を算出すればよい。
また、流量計が前記の箇所Ｙ、箇所Ｚに介設されている場合は、制御部５２は、ドレン排出弁３８を開状態としたときに、タンク３６からドレンライン２０を介して排出されるドレンを流量計で検出し、検出されたドレンの流量の積算値を算出し、この流量の積算値から蒸気の使用量の積算値を算出すればよい。
このような第３の実施の形態においても第１の実施の形態と同様に、蒸気使用量を精度良く計測することができる。
【符号の説明】
【００５８】
１０……熱風乾燥機
２０……ドレンライン
２６……ボイラ
３０……蒸気使用量計測装置
３２……ドレン流量計測手段
３４……蒸気使用量算出手段
３６……タンク
３８……ドレン排出弁
４０……差圧検出器
４４……温度センサ
４６……圧力センサ
４８……第１の液位センサ
５０……第２の液位センサ
５２……制御部
５２Ａ……ドレン流量算出手段
５２Ｂ……ドレン流量積算値算出手段
５４Ａ……時間検出手段
５４Ｂ……ドレン流量算出手段
５４Ｃ……弁制御手段
５４Ｄ……単位工程時間検出手段
５４Ｅ……ドレン流量積算値算出手段
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蒸気供給源から負荷機器に供給され該負荷機器で使用される蒸気の使用量を計測する蒸気使用量計測装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ボイラ（蒸気供給源）から供給される蒸気を利用する暖房装置や熱風乾燥機などの負荷機器がある。
ボイラから負荷機器に供給される蒸気流量、すなわち、負荷機器において使用される蒸気の使用量を計測することが行われている（特許文献１参照）。
この場合、蒸気流量の計測は、ボイラから負荷機器に蒸気を供給する蒸気供給ラインに介設した市販品の蒸気流量計を用いて行われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平３−３６４０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、市販品の蒸気流量計は、負荷機器における最大蒸気使用量に合わせて計測流量範囲を選定しており、その計測範囲には下限があるため、負荷機器が低負荷の場合は、蒸気流量を精度良く計測することが難しい。そのため、負荷機器における蒸気使用量を正確に把握することができない課題がある。
ところで、蒸気供給源から供給される蒸気を負荷機器が利用することによって負荷機器から発生するドレンの量は、負荷機器で使用される蒸気の使用量に対応する。ドレンの流量は比較的正確に測定できるため、ドレン流量に基づいて蒸気の使用量を計測することが考えられる。
本発明は上記のような点に鑑みなされたもので、負荷機器における蒸気の使用量を広い範囲にわたって正確に計測することができる蒸気使用量計測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】
【０００５】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、蒸気供給源から負荷機器に供給され該負荷機器で使用される蒸気の使用量を計測する蒸気使用量計測装置であって、前記蒸気供給源から供給される蒸気を前記負荷機器が利用することによって前記負荷機器から発生するドレンの流量を計測するドレン流量計測手段と、前記ドレン流量計測手段により計測されたドレンの流量から前記蒸気の使用量を算出する蒸気使用量算出手段とを備えることを特徴とする。
【０００６】
請求項１に記載の発明によれば、蒸気供給源から供給される蒸気を負荷機器が利用することによって負荷機器から発生するドレンの流量を計測し、計測したドレンの流量から負荷機器で使用される蒸気使用量を算出するようにした。したがって、蒸気使用量を広い範囲にわたって精度良く計測することができる。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、前記ドレン流量計測手段は、前記負荷機器から発生したドレンが流れるドレンラインに介設され前記ドレンを一時的に貯留するドレン貯留部と、前記ドレンラインのうち、前記ドレン貯留部よりも下流側の箇所に介設された流量制御手段と、前記ドレンラインの前記流量制御手段の上流側と下流側との差圧を検出する差圧検出手段と、前記ドレン貯留部に貯留されたドレンが前記流量制御手段を通って前記ドレンラインを流れている状態で前記差圧検出手段により検出された前記差圧に基づいて単位時間当たりのドレン流量を算出するドレン流量算出手段と、前記ドレン流量算出手段によって算出された前記ドレン流量を積算することによりドレン流量の積算値を算出するドレン流量積算値算出手段とを含んで構成され、前記蒸気使用量算出手段は、前記ドレン流量の積算値から蒸気の使用量の積算値を算出することを特徴とする。
【０００８】
請求項２に記載の発明によれば、差圧検出手段によって検出した差圧に基づいて算出された単位時間当たりのドレン流量からドレン流量の積算値を算出し、その積算値から蒸気の使用量の積算値を算出するようにした。したがって、差圧検出手段を設けるといった簡単な構成によって蒸気使用量の積算値を的確に計測することができ、構成の簡素化およびコストの低減化を図ることができる。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、前記ドレン流量計測手段は、前記負荷機器から発生したドレンが流れるドレンラインに介設され前記ドレンを一時的に貯留するドレン貯留部と、前記ドレン貯留部に予め定められた一定量のドレンが貯まるまでに要する到達時間を検出する時間検出手段と、前記一定量を前記到達時間で除することにより単位時間当たりのドレン流量を算出するドレン流量算出手段とを含んで構成され、前記蒸気使用量算出手段は、前記単位時間当たりのドレン流量から単位時間当たりの蒸気の使用量を算出することを特徴とする。
【００１０】
請求項３に記載の発明によれば、ドレンタンクに一定量のドレンが貯まるまでに要する到達時間を検出し、一定量を到達時間で除することにより単位時間当たりのドレン流量を算出し、単位時間当たりのドレン流量から単位時間当たりの蒸気の使用量を算出するようにした。したがって、簡素な構成により蒸気使用量を正確に計測することができ、構成の簡素化およびコストの低減化を図ることができる。
【００１１】
請求項４に記載の発明は、前記ドレン流量計測手段は、前記ドレン貯留部内における前記ドレンの液位が、予め定められた低液位に到達したこと、および、前記低液位よりも高い予め定められた高液位に到達したことを検出する液位検出手段をさらに含み、前記時間検出手段は、前記液位検出手段の検出結果に基づいて前記ドレンの液位が前記低液位から前記高液位に到達するまでに要する時間を前記到達時間として検出することを特徴とする。
【００１２】
請求項４に記載の発明によれば、液位検出手段の検出結果に基づいてドレンの液位が低液位から高液位に到達するまでに要する時間を到達時間として検出するようにした。したがって、液位検出手段を設けるという簡単な構成によって到達時間を検出することができるため、構成の簡素化およびコストの低減化を図ることができる。
【００１３】
請求項５に記載の発明は、前記ドレン流量計測手段は、前記ドレンラインのうち、前記ドレン貯留部よりも下流側の箇所に介設されたドレン排出弁と、前記液位検出手段の検出結果に基づいて、前記ドレンの液位が前記低液位を下回ったと判定したときに前記ドレン排出弁を閉状態とし、前記ドレンの液位が前記高液位に到達したと判定したときに前記ドレン排出弁を開状態とする弁制御手段と、前記ドレン排出弁が閉状態を継続し次いで開状態を継続する一連の工程を単位工程としたとき、前記単位工程に要する時間を単位工程時間として検出する単位工程時間検出手段と、前記単位工程時間と前記算出されたドレン流量と乗算することにより単位工程当たりのドレン流量を算出し、かつ、前記単位工程が繰り返される毎に前記単位工程当たりのドレン流量を積算することによりドレン流量の積算値を算出するドレン流量積算値算出手段とをさらに含み、前記蒸気使用量算出手段は、前記ドレン流量の積算値から蒸気の使用量の積算値を算出することを特徴とする。
【００１４】
請求項５に記載の発明によれば、単位工程時間と算出されたドレン流量と乗算することにより単位工程当たりのドレン流量を算出し、かつ、単位工程が繰り返される毎に単位工程当たりのドレン流量を積算することによりドレン流量の積算値を算出し、ドレン流量の積算値から蒸気の使用量の積算値を算出するようにした。したがって、蒸気使用量の積算値を的確に計測することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、負荷機器から発生するドレンの流量を計測し、計測したドレンの流量から負荷機器で使用される蒸気使用量を算出するようにしたので、蒸気使用量を広い範囲にわたって精度良く計測することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】第１の実施の形態における蒸気使用量計測装置３０の構成を示す構成図である。
【図２】第２の実施の形態における蒸気使用量計測装置３０の構成を示す構成図である。
【図３】第２の実施の形態における蒸気使用量計測装置３０の動作を説明するフローチャートである。
【図４】（Ａ）乃至（Ｄ）は第２の実施の形態における蒸気使用量計測装置３０の動作説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
（第１の実施の形態）
以下、本発明にかかる蒸気使用量計測装置の実施の形態について、図１を参照して説明する。
本実施の形態では、蒸気使用量計測装置３０が、負荷機器としての熱風乾燥機１０から発生するドレン流量を計測する場合について説明する。
まず、熱風乾燥機１０について説明する。
熱風乾燥機１０は、ダクト１２と、熱交換器１４と、乾燥室１６と、蒸気供給ライン１８と、ドレンライン２０と、温度センサ２２と、負荷機器制御部２４とを含んで構成されている。
【００１８】
ダクト１２は、例えば筒状を呈する側壁１２０２と、側壁１２０２の長手方向の一端に形成された上流側開口部１２０４と、他端に形成された下流側開口部１２０６とを備える。
熱交換器１４は、ダクト１２の内部に配設され、蒸気供給ライン１８を介して供給される蒸気と、ダクト１２の内部を流れる空気Ａとの間で熱交換を行うことにより、空気Ａを加熱するものである。
不図示の送風機から上流側開口部１２０４に空気Ａが供給されることにより、ダクト１２の内部を流れる空気Ａが熱交換器１４で加熱され、加熱された空気が下流側開口部１２０６から熱風Ａｈとして乾燥室１６に供給される。
乾燥室１６は、乾燥物を収容するものであり、供給された熱風Ａｈが乾燥室１６内を流れることにより乾燥物の乾燥がなされる。
【００１９】
蒸気供給ライン１８は、蒸気供給源としてのボイラ２６から供給される蒸気を熱交換器１４に供給するものである。
蒸気供給ライン１８には、減圧弁２８と、制御弁２９とが介設されている。
減圧弁２８は、下流側の蒸気の圧力（背圧）を一定に保つものである。
制御弁２９は、減圧弁２８の下流側に配置され、負荷機器制御部２４から供給される制御信号に基づいて開度調整がなされることにより蒸気供給ライン１８の蒸気流量を制御するものである。
【００２０】
温度センサ２２は、下流側開口部１２０６を通る熱風Ａｈの温度を検出してその検出結果を負荷機器制御部２４に供給するものである。
負荷機器制御部２４は、温度センサ２２で検出された熱風の温度が予め定められた目標温度に維持されるように制御弁２９に制御信号を与えてその開度を制御する。
【００２１】
ドレンライン２０は、蒸気が熱交換器１４を通ることで生じるドレンをドレン回収元に回収し、あるいは、ドレンを排出するものである。ドレンライン２０を介してドレン回収元に回収されたドレンは、例えば、ボイラ２６の給水として再利用される。
【００２２】
次に、蒸気使用量計測装置３０について説明する。
蒸気使用量計測装置３０は、ドレン流量計測手段３２と、蒸気使用量算出手段３４とを備える。
ドレン流量計測手段３２は、ボイラ２６から供給される蒸気を熱風乾燥機１０が利用することによって熱風乾燥機１０から発生するドレンの流量を計測するものである。
蒸気使用量算出手段３４は、ドレン流量計測手段３２により計測されたドレンの流量から熱風乾燥機１０で使用される蒸気の使用量を算出するものである。
【００２３】
ドレン流量計測手段３２は、ドレン貯留部としてのタンク３６と、ドレン排出弁３８と、差圧検出器４０と、温度センサ４４と、圧力センサ４６と、第１、第２の液位センサ４８、５０と、制御部５２とを含んで構成されている。
【００２４】
タンク３６は、ドレンライン２０に介設されドレンを一時的に貯留するものであり、ドレンに圧力をかけた状態で貯留する。図中、符号４２は、タンク３６の下部に設けられた開閉弁を示す。開閉弁４２は、通常は閉状態とされており、初期ドレン排出や保守作業などの目的でタンク３６に貯留されたドレンを全て排出する際に開状態とされる。
【００２５】
ドレン排出弁３８は、ドレンライン２０のうち、タンク３６よりも下流側の箇所に介設されており、制御部５２から供給される制御信号により開閉制御されるものであり、ドレン排出弁３８は、ドレンの流量を制御する流量制御手段を構成する。
本実施の形態では、ドレン排出弁３８は、制御信号によって開度が調整されるモータ弁あるいは比例弁で構成されている。
【００２６】
差圧検出器４０は、ドレンライン２０のドレン排出弁３８の上流側と下流側との差圧を検出してその検出結果を制御部５２に供給するものであり、差圧検出手段を構成する。
【００２７】
温度センサ４４は、タンク３６に貯留されたドレンの温度を検出してその検出結果を制御部５２に供給する。
圧力センサ４６は、タンク３６に貯留されたドレンの圧力を検出してその検出結果を制御部５２に供給する。
【００２８】
第１の液位センサ４８は、タンク３６内におけるドレンの液位が、予め定められた低液位Ｌに到達したか否かを検出し、その検出結果を制御部５２に供給する。
第２の液位センサ５０は、低液位Ｌよりも高い予め定められた高液位Ｈに到達したか否かを検出し、その検出結果を制御部５２に供給する。
第１、第２の液位センサ４８、５０としては、ドレンよりも比重が軽い浮子（フロート）の位置に基づいて液位を検出するフロート式の液位センサ、あるいは、電極がドレンに浸るか否かによって変化する静電容量を検出する静電容量式の液位センサなど従来公知のさまざまな液位センサが使用可能である。
【００２９】
なお、図中符号４１は、タンク３６とドレン排出弁３８および差圧検出器４０との間に介設されたサブクール用の熱交換器を示す。
サブクール用の熱交換器４１は、冷却水が供給されることによりタンク３６からドレンライン２０に流れるドレンの温度を下げることでフラッシュ（再蒸発）を防止する目的で設けられる。
フラッシュとは、ドレン排出弁３８を境にしてドレン排出弁３８の下流側では上流側に比べて圧力が下がるため、高温のドレンの一部が蒸気になる現象である。フラッシュが生じると、流量計測が正確にできなくなる他、配管が振動し配管の耐久性に悪影響を与えるおそれがある。
【００３０】
制御部５２は、ＣＰＵと、バスラインを介して接続されたＲＯＭ、ＲＡＭ、インタフェースなどを含むマイクロコンピュータで構成されている。ＲＯＭはＣＰＵが実行する制御プログラムなどを格納し、ＲＡＭはワーキングエリアを提供する。
制御部５２は、ＣＰＵが制御プログラムを実行することにより、差圧検出器４０、温度センサ４４、圧力センサ４６、第１、第２の液位センサ４８、５０からの検出結果を受け付けると共に、ドレン排出弁３８に制御信号を供給して開閉制御を行う。
また、制御部５２は、ＣＰＵが制御プログラムを実行することにより、前記の蒸気使用量算出手段３４と、ドレン流量算出手段５２Ａおよびドレン流量積算値算出手段５２Ｂとを実現する。
【００３１】
ドレン流量算出手段５２Ａは、タンク３６に貯留されたドレンがドレン排出弁３８を通ってドレンライン２０を流れている状態で差圧検出器４０により検出された差圧に基づいて単位時間当たりのドレン流量を算出する。
なお、ドレン流量は、流路断面積と差圧とに基づいて算出されるため、制御部５２は流路断面積を特定する必要がある。
本実施の形態では、ドレン排出弁３８が開度を調整可能であるため、制御部５２は、ドレン排出弁３８の開度を検出すると共に、開度から流路断面積を特定するためのマップを備えており、検出した開度からマップに基づいて流路断面積を特定する。
【００３２】
ドレン流量積算値算出手段５２Ｂは、ドレン流量算出手段５２Ａによって算出されたドレン流量を積算することによりドレン流量の積算値を算出する。
より詳細には、ドレン流量積算値算出手段５２Ｂは、ドレン排出弁３８が開状態となっている時間（ドレンがドレン排出弁３８を通過している時間）を計時し、その時間と、単位時間当たりのドレン流量とを乗算することにより、ドレン排出弁３８が開状態となっている間に流れるドレン流量の積算値を算出する。
【００３３】
次に、蒸気使用量計測装置３０の動作について説明する。
ボイラ２６から供給される蒸気を使用して熱風乾燥機１０が動作することにより熱風乾燥機１０から発生したドレンはドレンライン２０を介してタンク３６に貯留される。
タンク３６に貯留されるドレンの量が増加するに従ってドレンの液位は上昇し、やがて、第２の液位センサ５０によってドレンの液位が高液位Ｈに到達したことが検出されたならば、ドレン排出弁３８を閉状態から開状態に制御する。
これにより、タンク３６に貯留されていたドレンは、ドレン排出弁３８を通ってドレン回収元へ供給される。
【００３４】
タンク３６からドレンがドレン回収元へ供給されることによりタンク３６に貯留されるドレンの量が減少するに従ってドレンの液位は下降し、やがて、液位が低液位Ｌよりも低位となり、第１の液位センサ４８によってドレンの液位が検出されなくなる。
すると、制御部５２は、ドレン排出弁３８を開状態から閉状態に制御し、再び、タンク３６にドレンを貯留させる。
【００３５】
タンク３６に貯留されたドレンがドレン排出弁３８を通ってドレンライン２０を流れている期間、ドレン流量算出手段５２Ａは、差圧検出器４０により検出された差圧に基づいて単位時間当たりのドレン流量を算出する。
また、ドレン流量積算値算出手段５２Ｂは、ドレン流量算出手段５２Ａによって算出された単位時間当たりのドレン流量にそのときのドレン排出弁３８の開時間を乗算してその乗算値を積算することによりドレン流量の積算値を算出し、あるいは、単位時間当たりのドレン流量の時間に対する変化値を積分してその積分値を積算することによりドレン流量の積算値を算出する。
【００３６】
蒸気使用量算出手段３４は、ドレン流量積算値算出手段５２Ｂによって算出されたドレン流量の積算値から蒸気の使用量の積算値を算出する。
算出された蒸気使用量の積算値は、例えば、不図示のパーソナルコンピュータなどの外部装置に供給され、外部装置のディスプレイ装置に表示され、あるいは、外部装置の記憶媒体に格納される。
【００３７】
なお、ドレン排出弁３８は、全開と全閉とに切り替えられる電磁弁であってもよく、その場合には、ドレン流量算出手段５２Ａは、ドレン排出弁３８の全開状態での流路断面積と差圧とに基づいてドレン流量を算出すればよい。この場合には、電磁弁が流量制御手段を構成する。
また、ドレン排出弁３８の他にオリフィスをドレンライン２０に設け、オリフィスの上流側と下流側との差圧を差圧検出器４０で検出し、ドレン流量算出手段５２Ａは、検出された差圧とオリフィスの流路断面積とに基づいてドレン流量を算出するようにしてもよい。この場合には、オリフィスが流量制御手段を構成する。
【００３８】
以上説明したように、第１の実施の形態によれば、ボイラ２６から供給される蒸気を熱風乾燥機１０が利用することによって熱風乾燥機１０から発生するドレンの流量を計測し、計測したドレンの流量から熱風乾燥機１０で使用される蒸気使用量を算出するようにした。
すなわち、液相であるドレンの流量は、蒸気の流量に比較して正確に計測できることから、市販品の蒸気流量計によって蒸気の流量を計測する場合に比較して、蒸気使用量を広い範囲にわたって正確に計測することができる。
したがって、負荷機器が低負荷の場合であっても、蒸気使用量を精度良く計測することができる。
【００３９】
また、本実施の形態では、差圧検出器４０によってドレン排出弁３８の上流側と下流側との差圧を検出し、この差圧に基づいて算出された単位時間当たりのドレン流量からドレン流量の積算値を算出し、その積算値から蒸気の使用量の積算値を算出するようにした。
したがって、差圧検出手段を設けるといった簡単な構成によって蒸気使用量の積算値を的確に計測することができ、構成の簡素化およびコストの低減化を図ることができる。
【００４０】
（第２の実施の形態）
次に第２の実施の形態について説明する。
図２は第２の実施の形態における蒸気使用量計測装置３０の構成を示す構成図である。
以下の実施の形態において第１の実施の形態と同様あるいは同一の部分、部材については同一の符号を付してその説明を省略し、あるいは、説明を簡単に行う。
図２に示すように、蒸気使用量計測装置３０は、第１の実施の形態と同様に、ドレン流量計測手段３２と、蒸気使用量算出手段３４とを備えるが、ドレン流量計測手段３２の構成が第１の実施の形態と異なる。
図２に示すように、ドレン流量計測手段３２は、タンク３６と、ドレン排出弁３８と、時間検出手段５４Ａと、ドレン流量算出手段５４Ｂと、弁制御手段５４Ｃと、単位工程時間検出手段５４Ｄと、ドレン流量積算値算出手段５４Ｅとを含んで構成されている。
なお、蒸気使用量算出手段３４、時間検出手段５４Ａ、ドレン流量算出手段５４Ｂ、弁制御手段５４Ｃ、単位工程時間検出手段５４Ｄ、ドレン流量積算値算出手段５４Ｅは、制御部５２のＣＰＵが制御プログラムを実行することによって実現される。
【００４１】
タンク３６は、第１の実施の形態と同様に、ドレンライン２０に介設されドレンを一時的に貯留するものである。
ドレン排出弁３８は、第１の実施の形態と同様に、ドレンライン２０のうち、タンク３６よりも下流側の箇所に介設されており、制御部５２から供給される制御信号により開閉制御される。
【００４２】
時間検出手段５４Ａは、タンク３６に予め定められた一定量のドレンが貯まるまでに要する到達時間を検出するものである。
具体的には、制御部５２は計時動作を行うタイマを用いて到達時間の検出を行う。制御部５２がタイマを起動させることにより時間が計時され、制御部５２がタイマをリセットすることでタイマが初期化される。
第２の実施の形態では、前記一定量のドレンは、タンク３６内におけるドレンの液位が低液位Ｌから高液位Ｈに到達するまでに要するドレンの量である。
そして、時間検出手段５４Ａは、第１の液位センサ４８によりドレンの液位が低液位Ｌに到達したことが検出されてから、第２の液位センサ５０により高液位Ｈに到達したことが検出されるまでに要する時間を前記の到達時間として検出する。
したがって、第２の実施の形態では、第１、第２の液位センサ４８、５０は、タンク３６内におけるドレンの液位が、予め定められた低液位Ｌに到達したこと、および、低液位Ｌよりも高い予め定められた高液位Ｈに到達したことを検出する液位検出手段を構成する。
【００４３】
ドレン流量算出手段５４Ｂは、前記一定量を前記到達時間で除することにより単位時間当たりのドレン流量を算出するものである。
【００４４】
弁制御手段５４Ｃは、第１、第２の液位センサ４８、５０の検出結果に基づいて、ドレンの液位が低液位Ｌを下回ったと判定したときにドレン排出弁３８を閉状態とし、ドレンの液位が高液位Ｈに到達したと判定したときにドレン排出弁３８を開状態とするものである。
【００４５】
単位工程時間検出手段５４Ｄは、ドレン排出弁３８が閉状態を継続し次いで開状態を継続する一連の工程を単位工程としたとき、単位工程に要する時間を単位工程時間として検出するものである。
具体的には、制御部５２が前記のタイマを用いて単位工程時間の検出を行う。
【００４６】
ドレン流量積算値算出手段５４Ｅは、単位工程時間と算出されたドレン流量と乗算することにより単位工程当たりのドレン流量を算出し、かつ、単位工程が繰り返される毎に単位工程当たりのドレン流量を積算することによりドレン流量の積算値を算出するものである。
【００４７】
蒸気使用量算出手段３４は、ドレン流量算出手段５４Ｂによって算出された単位時間当たりのドレン流量から単位時間当たりの蒸気の使用量を算出し、ドレン流量積算値算出手段５４Ｅによって算出されたドレン流量の積算値から蒸気の使用量の積算値を算出する。
【００４８】
次に、蒸気使用量計測装置３０の動作について図３のフローチャート、図４の動作説明図を参照して説明する。
熱風乾燥機１０の動作が開始されると、まず、制御部５２は、計測動作の開始に先立って、ドレン排出弁３８を開状態としタンク３６内のドレンを排出させドレンの液位が低液位Ｌに到達したならば、ドレン排出弁３８を閉状態とする（ステップＳ１０）。そして、制御部５２はタイマを起動させる（ステップＳ１２）。
図４（Ａ）、（Ｂ）に示すように、熱風乾燥機１０の動作に伴い、ドレンライン２０を介してドレンがタンク３６に供給され、タンク３６内のドレンの液位が次第に上昇する。
【００４９】
制御部５２は、第２の液位センサ５０の検出結果に基づいてドレンの液位が高液位Ｈに到達したか否かを判定する（ステップＳ１４）。
制御部５２は、ステップＳ１４の判定結果がＮｏならばステップＳ１４を繰り返す。
図４（Ｃ）に示すように、ドレンの液位が高液位Ｈに到達してステップＳ１４の判定結果がＹｅｓならば、制御部５２は、図４（Ｄ）に示すように、ドレン排出弁３８を閉状態から開状態としてタンク３６からドレンを排出させる（ステップＳ１６：弁制御手段５４Ｃ）。そして、制御部５２は、タイマの計時結果に基づいて到達時間を検出する（ステップＳ１８：時間検出手段５４Ａ）。
そして、制御部５２は、前記一定量を到達時間で除することにより単位時間当たりのドレン流量を算出する（ステップＳ２０：ドレン流量算出手段５４Ｂ）。
そして、制御部５２は、単位時間当たりのドレン流量から単位時間当たりの蒸気使用量を算出する（ステップＳ２２：蒸気使用量算出手段３４）。
【００５０】
タンク３６内のドレンの液位が次第に下降する。制御部５２は、第１の液位センサ４８の検出結果に基づいてドレンの液位が低液位Ｌに到達したか否かを判定する（ステップＳ２４）。
制御部５２は、ステップＳ２４の判定結果がＮｏであればステップＳ２４を繰り返す。
図４（Ｅ）に示すように、ドレンの液位が低液位Ｌに到達してステップＳ２４の判定結果がＹｅｓならば、ドレン排出弁３８を開状態から閉状態とする（ステップＳ２６：弁制御手段５４Ｃ）。
そして、制御部５２は、タイマの計時結果に基づいて単位工程時間を検出する（ステップＳ２８：単位工程時間検出手段５４Ｄ）。ここで、単位工程時間は、ドレン排出弁３８が閉状態を継続し次いで開状態を継続する一連の工程（ステップＳ１２〜Ｓ２６）を単位工程としたときに要する時間に相当する。
次いで、制御部５２は、タイマをいったんリセットして初期化したのち、起動させ計時動作を再度開始させる（ステップＳ３０）。
【００５１】
制御部５２は、ステップＳ２８で検出した単位工程時間と、ステップＳ２０で算出された単位時間当たりのドレン流量とを乗算することにより単位工程当たりのドレン流量を算出し、かつ、単位工程当たりのドレン流量を積算することによりドレン流量の積算値を算出する（ステップＳ３２、Ｓ３４：ドレン流量積算値算出手段５４Ｅ）。
そして、制御部５２は、ドレン流量の積算値から蒸気使用量の積算値を算出する（ステップＳ３６：蒸気使用量算出手段３４）。
次いで、制御部５２は、ステップＳ１４に移行してステップＳ１４〜Ｓ３６の処理ループを繰り返す。したがって、この処理ループが実行される毎に（単位工程が繰り返される毎に）ステップＳ３４が実行されることにより、単位工程当たりのドレン流量が積算されることになる。
また、ステップＳ２２、Ｓ３６で算出された単位時間当たりの蒸気使用量、蒸気使用量の積算値は、例えば、不図示のパーソナルコンピュータなどの外部装置に供給され、外部装置のディスプレイ装置に表示され、あるいは、外部装置の記憶媒体に格納される。
なお、本実施の形態では、前記の単位工程内においては、ドレン排出弁３８の開状態が継続されてドレンが排出されている期間と、ドレン排出弁３８の閉状態が継続されている期間との双方においてタンク３６に流入するドレンの流量がほぼ同一であると仮定している。
【００５２】
以上説明したように、第２の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様に、熱風乾燥機１０から発生するドレンの流量を計測し、計測したドレンの流量から熱風乾燥機１０で使用される蒸気使用量を算出するようにした。
したがって、負荷機器が低負荷の場合であっても、蒸気使用量を広い範囲にわたって精度良く計測することができる。
【００５３】
また、第２の実施の形態では、タンク３６に予め定められた一定量のドレンが貯まるまでに要する到達時間を検出し、一定量を到達時間で除することにより単位時間当たりのドレン流量を算出し、単位時間当たりのドレン流量から単位時間当たりの蒸気の使用量を算出するようにした。
したがって、市販品の蒸気流量計によって蒸気の流量を計測する場合に比較して、蒸気使用量を広い範囲にわたって正確に計測することができる。
また、第１の実施の形態に比較して、ドレン排出弁３８の上流側と下流側との差圧を検出する差圧検出器４０が不要となるため、構成の簡素化およびコスト低減化を図ることができる。
【００５４】
また、第２の実施の形態では、第１、第２の液位センサ４８、５０の検出結果に基づいてドレンの液位が低液位Ｌから高液位Ｈに到達するまでに要する時間を到達時間として検出するようにした。
したがって、タンク３６に第１、第２の液位センサ４８、５０を設けるという簡単な構成によって到達時間を検出することができるため、構成の簡素化およびコスト低減化を図ることができる。
【００５５】
また、第２の実施の形態では、ドレン排出弁３８が閉状態を継続し次いで開状態を継続する一連の工程を単位工程としたとき、単位工程に要する時間を単位工程時間として検出し、単位工程時間と算出されたドレン流量と乗算することにより単位工程当たりのドレン流量を算出し、かつ、単位工程が繰り返される毎に単位工程当たりのドレン流量を積算することによりドレン流量の積算値を算出し、ドレン流量の積算値から蒸気の使用量の積算値を算出するようにした。
したがって、単位時間当たりのドレン流量に基づいて蒸気使用量の積算値を的確に計測することができる。
【００５６】
（第３の実施の形態）
次に第３の実施の形態について図２を流用して説明する。
第３の実施の形態は、市販の流量計（ドレン流量計）をドレンライン２０に介設することによりドレン流量を検出するようにしたものである。
流量計を介設する箇所は、図２に示すドレンライン２０上の箇所であればよく限定されない。
具体的には、負荷機器とタンク３６との間の箇所Ｘ、タンク３６とドレン排出弁３８との間の箇所Ｙ、ドレン排出弁３８よりも下流側の箇所Ｚの何れであっても良い。
ただし、ドレンの流量を正確に検出するためには、ドレンが受ける圧力変化が少ない方が好ましいという観点からみると、ドレン排出弁３８が閉状態から開状態に変化したときに圧力変化が生じやすい箇所Ｚよりも、圧力変化が少ない箇所Ｘ、箇所Ｙがより好ましい。
【００５７】
第３の実施の形態では、以下のようにして負荷機器から発生するドレンの流量を流量計によって検出し、検出したドレンの流量に基づいて蒸気の使用量を算出すればよい。
すなわち、流量計が前記の箇所Ｘに介設されている場合は、制御部５２は、負荷機器からドレンライン２０を介してタンク３６に供給されるドレンを流量計で検出し、検出されたドレンの流量の積算値を算出し、この流量の積算値から蒸気の使用量の積算値を算出すればよい。
また、流量計が前記の箇所Ｙ、箇所Ｚに介設されている場合は、制御部５２は、ドレン排出弁３８を開状態としたときに、タンク３６からドレンライン２０を介して排出されるドレンを流量計で検出し、検出されたドレンの流量の積算値を算出し、この流量の積算値から蒸気の使用量の積算値を算出すればよい。
このような第３の実施の形態においても第１の実施の形態と同様に、蒸気使用量を精度良く計測することができる。
【符号の説明】
【００５８】
１０……熱風乾燥機
２０……ドレンライン
２６……ボイラ
３０……蒸気使用量計測装置
３２……ドレン流量計測手段
３４……蒸気使用量算出手段
３６……タンク
３８……ドレン排出弁
４０……差圧検出器
４４……温度センサ
４６……圧力センサ
４８……第１の液位センサ
５０……第２の液位センサ
５２……制御部
５２Ａ……ドレン流量算出手段
５２Ｂ……ドレン流量積算値算出手段
５４Ａ……時間検出手段
５４Ｂ……ドレン流量算出手段
５４Ｃ……弁制御手段
５４Ｄ……単位工程時間検出手段
５４Ｅ……ドレン流量積算値算出手段
【特許請求の範囲】
【請求項１】
蒸気供給源から負荷機器に供給され該負荷機器で使用される蒸気の使用量を計測する蒸気使用量計測装置であって、
前記蒸気供給源から供給される蒸気を前記負荷機器が利用することによって前記負荷機器から発生するドレンの流量を計測するドレン流量計測手段と、
前記ドレン流量計測手段により計測されたドレンの流量から前記蒸気の使用量を算出する蒸気使用量算出手段とを備える、
ことを特徴とする蒸気使用量計測装置。
【請求項２】
前記ドレン流量計測手段は、
前記負荷機器から発生したドレンが流れるドレンラインに介設され前記ドレンを一時的に貯留するドレン貯留部と、
前記ドレンラインのうち、前記ドレン貯留部よりも下流側の箇所に介設された流量制御手段と、
前記ドレンラインの前記流量制御手段の上流側と下流側との差圧を検出する差圧検出手段と、
前記ドレン貯留部に貯留されたドレンが前記流量制御手段を通って前記ドレンラインを流れている状態で前記差圧検出手段により検出された前記差圧に基づいて単位時間当たりのドレン流量を算出するドレン流量算出手段と、
前記ドレン流量算出手段によって算出された前記ドレン流量を積算することによりドレン流量の積算値を算出するドレン流量積算値算出手段とを含んで構成され、
前記蒸気使用量算出手段は、前記ドレン流量の積算値から蒸気の使用量の積算値を算出することを特徴とする、
請求項１に記載の蒸気使用量計測装置。
【請求項３】
前記ドレン流量計測手段は、
前記負荷機器から発生したドレンが流れるドレンラインに介設され前記ドレンを一時的に貯留するドレン貯留部と、
前記ドレン貯留部に予め定められた一定量のドレンが貯まるまでに要する到達時間を検出する時間検出手段と、
前記一定量を前記到達時間で除することにより単位時間当たりのドレン流量を算出するドレン流量算出手段とを含んで構成され、
前記蒸気使用量算出手段は、前記単位時間当たりのドレン流量から単位時間当たりの蒸気の使用量を算出することを特徴とする、
請求項１に記載の蒸気使用量計測装置。
【請求項４】
前記ドレン流量計測手段は、前記ドレン貯留部内における前記ドレンの液位が、予め定められた低液位に到達したこと、および、前記低液位よりも高い予め定められた高液位に到達したことを検出する液位検出手段をさらに含み、
前記時間検出手段は、前記液位検出手段の検出結果に基づいて前記ドレンの液位が前記低液位から前記高液位に到達するまでに要する時間を前記到達時間として検出することを特徴とする、
請求項３に記載の蒸気使用量計測装置。
【請求項５】
前記ドレン流量計測手段は、
前記ドレンラインのうち、前記ドレン貯留部よりも下流側の箇所に介設されたドレン排出弁と、
前記液位検出手段の検出結果に基づいて、前記ドレンの液位が前記低液位を下回ったと判定したときに前記ドレン排出弁を閉状態とし、前記ドレンの液位が前記高液位に到達したと判定したときに前記ドレン排出弁を開状態とする弁制御手段と、
前記ドレン排出弁が閉状態を継続し次いで開状態を継続する一連の工程を単位工程としたとき、前記単位工程に要する時間を単位工程時間として検出する単位工程時間検出手段と、
前記単位工程時間と前記算出されたドレン流量と乗算することにより単位工程当たりのドレン流量を算出し、かつ、前記単位工程が繰り返される毎に前記単位工程当たりのドレン流量を積算することによりドレン流量の積算値を算出するドレン流量積算値算出手段とをさらに含み、
前記蒸気使用量算出手段は、前記ドレン流量の積算値から蒸気の使用量の積算値を算出することを特徴とする、
請求項４に記載の蒸気使用量計測装置。
【請求項１】
蒸気供給源から負荷機器に供給され該負荷機器で使用される蒸気の使用量を計測する蒸気使用量計測装置であって、
前記蒸気供給源から供給される蒸気を前記負荷機器が利用することによって前記負荷機器から発生するドレンの流量を計測するドレン流量計測手段と、
前記ドレン流量計測手段により計測されたドレンの流量から前記蒸気の使用量を算出する蒸気使用量算出手段とを備える、
ことを特徴とする蒸気使用量計測装置。
【請求項２】
前記ドレン流量計測手段は、
前記負荷機器から発生したドレンが流れるドレンラインに介設され前記ドレンを一時的に貯留するドレン貯留部と、
前記ドレンラインのうち、前記ドレン貯留部よりも下流側の箇所に介設された流量制御手段と、
前記ドレンラインの前記流量制御手段の上流側と下流側との差圧を検出する差圧検出手段と、
前記ドレン貯留部に貯留されたドレンが前記流量制御手段を通って前記ドレンラインを流れている状態で前記差圧検出手段により検出された前記差圧に基づいて単位時間当たりのドレン流量を算出するドレン流量算出手段と、
前記ドレン流量算出手段によって算出された前記ドレン流量を積算することによりドレン流量の積算値を算出するドレン流量積算値算出手段とを含んで構成され、
前記蒸気使用量算出手段は、前記ドレン流量の積算値から蒸気の使用量の積算値を算出することを特徴とする、
請求項１に記載の蒸気使用量計測装置。
【請求項３】
前記ドレン流量計測手段は、
前記負荷機器から発生したドレンが流れるドレンラインに介設され前記ドレンを一時的に貯留するドレン貯留部と、
前記ドレン貯留部に予め定められた一定量のドレンが貯まるまでに要する到達時間を検出する時間検出手段と、
前記一定量を前記到達時間で除することにより単位時間当たりのドレン流量を算出するドレン流量算出手段とを含んで構成され、
前記蒸気使用量算出手段は、前記単位時間当たりのドレン流量から単位時間当たりの蒸気の使用量を算出することを特徴とする、
請求項１に記載の蒸気使用量計測装置。
【請求項４】
前記ドレン流量計測手段は、前記ドレン貯留部内における前記ドレンの液位が、予め定められた低液位に到達したこと、および、前記低液位よりも高い予め定められた高液位に到達したことを検出する液位検出手段をさらに含み、
前記時間検出手段は、前記液位検出手段の検出結果に基づいて前記ドレンの液位が前記低液位から前記高液位に到達するまでに要する時間を前記到達時間として検出することを特徴とする、
請求項３に記載の蒸気使用量計測装置。
【請求項５】
前記ドレン流量計測手段は、
前記ドレンラインのうち、前記ドレン貯留部よりも下流側の箇所に介設されたドレン排出弁と、
前記液位検出手段の検出結果に基づいて、前記ドレンの液位が前記低液位を下回ったと判定したときに前記ドレン排出弁を閉状態とし、前記ドレンの液位が前記高液位に到達したと判定したときに前記ドレン排出弁を開状態とする弁制御手段と、
前記ドレン排出弁が閉状態を継続し次いで開状態を継続する一連の工程を単位工程としたとき、前記単位工程に要する時間を単位工程時間として検出する単位工程時間検出手段と、
前記単位工程時間と前記算出されたドレン流量と乗算することにより単位工程当たりのドレン流量を算出し、かつ、前記単位工程が繰り返される毎に前記単位工程当たりのドレン流量を積算することによりドレン流量の積算値を算出するドレン流量積算値算出手段とをさらに含み、
前記蒸気使用量算出手段は、前記ドレン流量の積算値から蒸気の使用量の積算値を算出することを特徴とする、
請求項４に記載の蒸気使用量計測装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１２−１７３２３９（Ｐ２０１２−１７３２３９Ａ）
【公開日】平成２４年９月１０日（２０１２．９．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−３８１１９（Ｐ２０１１−３８１１９）
【出願日】平成２３年２月２４日（２０１１．２．２４）
【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２４年９月１０日（２０１２．９．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月２４日（２０１１．２．２４）
【出願人】（０００１７５２７２）三浦工業株式会社 (1,055)
【Ｆターム（参考）】
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