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锅炉

阅读：825发布：2021-03-02

IPRDB可以提供锅炉专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明提供一种能够抑制上部水箱的高度且同时获得所期望的干燥度的、保有水量少的无分离器锅炉。该锅炉具备：锅炉筒(20)，其在燃烧器(30)的燃烧停止时，成为水管(23)内的水位比所述水管(23)的上端低的状态；外部水位检测机构(50)，其对与上部水箱(24)及下部水箱(22)连通的锅炉筒内外部水位进行检测；控制机构(100)，其控制供水机构(70)的动作，当由外部水位检测机构(50)检测出的检测水位成为第一设定水位时，使锅炉筒(20)内水位降低，其中，具备水箱水位检测机构(60)，该水箱水位检测机构(60)通过水管(23)内的锅炉水被因其沸腾所产生的气泡上推而对存在于上部水箱(24)内的水位进行检测，控制机构(100)控制供水机构(70)的动作，当由水箱水位检测机构(60)检测出的检测水位成为第二设定水位时，使锅炉筒(20)内水位降低。，下面是锅炉专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种锅炉，该锅炉具备：锅炉筒，其由被燃烧器加热的多个水管连结上部水箱和下部水箱之间而构成，在所述燃烧器的燃烧停止时，成为所述水管内的水位比所述水管的上端低的状态；外部水位检测机构，其设置在所述锅炉筒的外部，经由连通管分别与所述上部水箱的内部空间及所述下部水箱的内部空间连通而对锅炉筒内外部水位进行检测；供水机构，其用于向所述锅炉筒内供给锅炉用水；控制机构，当由所述外部水位检测机构检测出的检测水位成为第一设定水位时，其以使所述锅炉筒内水位降低的方式对所述供水机构的动作进行控制，其特征在于，所述锅炉还具备水箱水位检测机构，该水箱水位检测机构通过所述水管内的锅炉水被因该锅炉水的沸腾而产生的气泡上推，从而对存在于所述上部水箱内的水位进行检测，当由所述水箱水位检测机构检测出的检测水位成为第二设定水位时，所述控制机构以使所述锅炉筒内水位降低的方式对所述供水机构的动作进行控制。

2.根据权利要求1所述的锅炉，其特征在于，

所述水箱水位检测机构包括：具有与所述上部水箱内上部及下部分别连通的连通孔的水位控制室；对所述水位控制室内的所述第二设定水位进行检测的电极。

3.根据权利要求2所述的锅炉，其特征在于，

当所述外部水位检测机构检测出所述第一设定水位、或所述水箱水位检测机构检测出所述第二设定水位时，所述控制机构以使所述锅炉筒内水位降低的方式对所述供水机构进行控制。

4.根据权利要求3所述的锅炉，其特征在于，

当所述外部水位检测机构未检测出所述第一设定水位、且所述水箱水位检测机构未检测出所述第二设定水位时，所述控制机构以使所述锅炉筒内水位上升的方式对所述供水机构进行控制。

5.根据权利要求4所述的锅炉，其特征在于，

所述外部水位检测机构包括：与所述上部水箱及下部水箱连通的水位控制室；对所述水位控制室内的所述第一设定水位进行检测的第一电极；对所述水位控制室内的比所述第一设定水位低的第三设定水位进行检测的第二电极，当所述第二电极未检测出所述第三设定水位时，所述控制机构以使所述锅炉筒内水位上升的方式对所述供水机构进行控制。

6.根据权利要求2至4中任一项所述的锅炉，其特征在于，

所述水箱水位检测机构的水位控制室设置在所述上部水箱的内部，且通过所述连通孔而与所述上部水箱内上部及下部连通。

7.根据权利要求2至4中任一项所述的锅炉，其特征在于，

所述水箱水位检测机构的水位控制室设置在所述上部水箱的外部，且分别通过连通管将所述上部水箱内上部及下部与所述各连通孔连接起来。

8.根据权利要求2至4中任一项所述的锅炉，其特征在于，

所述水箱水位检测机构具备对与不同的燃烧量对应的不同的多个所述第二设定水位进行检测的电极，当检测出与不同的燃烧量对应的所述第二设定水位时，所述控制机构以使所述锅炉筒内水位降低的方式对所述供水机构的动作进行控制。

9.根据权利要求2至4中任一项所述的锅炉，其特征在于，

所述锅炉还具备将所述上部水箱内下部与所述下部水箱连通起来的降水管。

10.根据权利要求2所述的锅炉，其特征在于，

在将存在于所述锅炉筒的内部的锅炉水向外部排出之后，

在所述燃烧器的燃烧时间未达到燃烧时间阈值的情况下，当所述外部水位检测机构检测出所述第一设定水位时，所述控制机构以使所述锅炉筒内水位降低的方式对所述供水机构进行控制，并且，在所述燃烧器的燃烧时间达到了所述燃烧时间阈值的情况下，当所述水箱水位检测机构检测出的检测水位为第二设定水位时，所述控制机构以使所述锅炉筒内水位降低的方式对所述供水机构的动作进行控制。

11.根据权利要求2所述的锅炉，其特征在于，

所述锅炉还具备对所述锅炉筒内的锅炉水的导电度进行测定的导电度测定机构，在由所述导电度测定机构测定出的锅炉水的导电度未达到导电度阈值的情况下，当所述外部水位检测机构检测出所述第一设定水位时，所述控制机构以使所述锅炉筒内水位降低的方式对所述供水机构进行控制，并且，在由所述导电度测定机构测定出的锅炉水的导电度达到了所述导电度阈值的情况下，当所述水箱水位检测机构检测出的检测水位为第二设定水位时，所述控制机构以使所述锅炉筒内水位降低的方式对所述供水机构的动作进行控制。

12.一种锅炉，该锅炉具备：锅炉筒，其由被燃烧器加热的多个水管连结上部水箱和下部水箱之间而构成，在所述燃烧器的燃烧停止时，成为所述水管内的水位比所述水管的上端低的状态；供水机构，其用于向所述锅炉筒内供给锅炉用水；控制机构，其用于控制所述供水机构的动作，其特征在于，所述锅炉还具备：

外部水位检测机构，其设置在所述锅炉筒的外部，经由连通管分别与所述上部水箱的内部空间及所述下部水箱的内部空间连通而对锅炉筒内外部水位进行检测；

水箱水位检测机构，其通过所述水管内的锅炉水被因该锅炉水的沸腾而产生的气泡上推，从而对存在于所述上部水箱内的水位进行检测，当由所述外部水位检测机构检测出的检测水位成为低浓缩设定水位、或成为比低浓缩设定水位低的设定水位时，所述控制机构以使所述锅炉筒内水位降低的方式对所述供水机构的动作进行控制，并且当由所述水箱水位检测机构检测出的检测水位成为高浓缩设定水位时，所述控制机构以使所述锅炉筒内水位降低的方式对所述供水机构的动作进行控制。

说明书全文

锅炉

技术领域

[0001] 本发明涉及一种锅炉筒的保有水量少的锅炉。本申请基于2011年12月22日向日本提出申请的特愿2011-281513号而主张优选权，并在此援引其内容。

背景技术

[0002] 在专利文献1等中已知有如下的锅炉，即，该锅炉具备：锅炉筒，其由被燃烧器加热的多个水管连结上部水箱和下部水箱之间而构成，在燃烧器的燃烧停止时，成为所述水管内的水位比水管的上端低的状态(锅炉水的保有水量比较少)；外部水位检测机构，其设置在锅炉筒的外部，经由连通管分别与上部水箱的内部空间及下部水箱的内部空间连通而对锅炉筒内外部水位进行检测；供水机构，其用于向锅炉筒内供给锅炉用水；控制机构，其对供水机构的动作进行控制，当由外部水位检测机构检测的检测水位成为第一设定水位时，使锅炉筒内水位降低。

[0003] 在先技术文献

[0004] 专利文献

[0005] 专利文献1：日本特开2010-78204号公报

[0006] 发明概要

[0007] 发明所要解决的课题

[0008] 专利文献1那样的保有水量比较少的锅炉(少保有水量锅炉)直至生成蒸汽的起蒸时间较短，并且相对于负载变动的随附性也良好，因此从锅炉的运转效率的观点来说是非常理想的。然而，当锅炉水高度地浓缩时，通过由在上部水箱及外部水箱之间连接的外部水位检测机构进行的外部水位控制，难以获得所期望的蒸汽的干燥度。因此，像专利文献1那样设有分离器。

[0009] 本申请的发明人等以减少部件件数且实现产品的低成本化为目的，从事于无分离器的所谓的无分离器锅炉的开发。少保有水量无分离器锅炉的最大的课题在于，在锅炉水高度地浓缩的情况下如何维持期望的蒸汽的干燥度。

[0010] 基于本申请的发明人等的研究结果可知，若增高上部水箱的高度、例如在蒸发量为2t/h的锅炉中设为600mm以上，则能够获得期望的蒸汽干燥度。然而，当上部水箱高度增高时，上部水箱的制作所需的铁板量增大，使得成本上升，失去设为无分离器的意义。

[0011] 然而，在专利文献1那样的少保有水量锅炉中，由于水管过热的问题而对水管内的锅炉水的举动进行观察，但由于干燥度通过分离器来确保，因此无法对上部水箱内的锅炉水的举动进行观察。即，作为与上部水箱内的锅炉水的举动相关的知识，在低浓缩时在上部水箱不存在水位，在高浓缩时包含锅炉水的大量的气泡侵入到上部水箱内的情况仅是推测的程度。而且，在保有水量较少的锅炉中，在设为无分离器时，为了防止干燥度的降低而以使上部水箱内不存在水位的方式进行外部水位控制被认为是常识。因而，使上部水箱内的水位存在、且检测该水位而控制干燥度的做法是根据现有为止的常识无论如何也无法想到的。

[0012] 本申请的发明人等以未采用现有常识作为前提，在无分离器锅炉的开发过程中，通过详细观察上部水箱内的锅炉水的举动，获得如下的新见解，从而创造出了本发明：通过在高浓缩时使上部水箱内的水位存在、并且检测该水位而控制供水机构，由此能够在上部水箱的内部空间中将包含气泡的锅炉水的上方部分(沸腾上表面)的水平面保持为所期望的水平面，从而获得所期望的蒸汽干燥度。

发明内容

[0013] 本发明所要解决的主要课题在于，提供一种能够抑制上部水箱的高度且同时获得所期望的干燥度的、保有水量少的无分离器锅炉、及在具备分离器的锅炉中使分离器小型化。

[0014] 解决方案

[0015] 本申请发明是为了解决上述课题而完成的，第一方面记载的发明提供一种锅炉，该锅炉具备：锅炉筒，其由被燃烧器加热的多个水管连结上部水箱和下部水箱之间而构成，在所述燃烧器的燃烧停止时，成为所述水管内的水位比所述水管的上端低的状态；外部水位检测机构，其设置在所述锅炉筒的外部，经由连通管分别与所述上部水箱的内部空间及所述下部水箱的内部空间连通而对锅炉筒内外部水位进行检测；供水机构，其用于向所述锅炉筒内供给锅炉用水；控制机构，当由所述外部水位检测机构检测出的检测水位成为第一设定水位时，其以使所述锅炉筒内水位降低的方式对所述供水机构的动作进行控制，其特征在于，所述锅炉还具备水箱水位检测机构，该水箱水位检测机构通过所述水管内的锅炉水被因该锅炉水的沸腾而产生的气泡上推，从而对存在于所述上部水箱内的水位进行检测，当由所述水箱水位检测机构检测出的检测水位成为第二设定水位时，所述控制机构以使所述锅炉筒内水位降低的方式对所述供水机构的动作进行控制。

[0016] 根据第一方面记载的发明，在锅炉水的浓缩度增高而所述水管内的锅炉水在因其沸腾所产生的气泡的作用下被上推时，所述水箱水位检测机构对存在于所述上部水箱内的水位进行检测，当该水位成为第二设定水位时，以使所述锅炉筒内水位降低的方式控制所述供水机构的动作，因此，能够将所述上部水箱的内部空间中的沸腾上表面保持为所期望的水平面，从而能够防止干燥度的降低而获得规定的干燥度。其结果是，利用基于所述水箱水位检测机构的供水控制，在并没有使上部水箱的高度那么增高的情况下，也能够获得规定的干燥度。

[0017] 另外，第二方面记载的发明在第一方面的基础上，其特征在于，所述水箱水位检测机构包括：具有与所述上部水箱内上部及下部分别连通的连通孔的水位控制室；对所述水位控制室内的所述第二设定水位进行检测的电极。

[0018] 根据第二方面记载的发明，除了基于第一方面记载的发明的效果以外，还可实现以下的效果，即，虽然锅炉水的高浓缩时的所述上部水箱的沸腾上表面不稳定，但在所述水位控制室内能够形成稳定的水位，从而能够稳定地进行基于所述水箱水位检测机构的第二设定水位的检测。

[0019] 另外，第三方面记载的发明在第二方面的基础上，其特征在于，当所述外部水位检测机构检测出所述第一设定水位、或所述水箱水位检测机构检测出所述第二设定水位时(第一控制条件)，所述控制机构以使所述锅炉筒内水位降低的方式对所述供水机构进行控制。

[0020] 根据第三方面记载的发明，除了基于第二方面记载的发明的效果以外，无需判断锅炉水的浓缩度，利用基于所述第一控制条件的水位控制，在锅炉水的高浓缩时能够利用所述水箱水位检测机构维持规定的干燥度，在锅炉水的低浓缩时能够利用所述外部水位检测机构维持规定的干燥度。

[0021] 另外，第四方面记载的发明在第三方面的基础上，其特征在于，当所述外部水位检测机构未检测出所述第一设定水位、且所述水箱水位检测机构未检测出所述第二设定水位时(第二控制条件)，所述控制机构以使所述锅炉筒内水位上升的方式对所述供水机构进行控制。

[0022] 根据第四方面记载的发明，除了基于第三方面记载的发明的效果以外，还可实现以下的效果，即，利用基于所述第二控制条件的水位控制，在所述水箱水位检测机构检测出所述第二设定水位的状态下，能够防止所述外部水位检测机构未检测出所述第一设定水位而驱动所述供水机构所引起的干燥度的降低，并且在所述水箱水位检测机构检测出第二设定水位的状态下，不会使基于所述供水机构的供水量增加，故能过在水管过热的风险小的状态下降低锅炉内外部水位。

[0023] 另外，第五方面记载的发明在第四方面的基础上，其特征在于，所述外部水位检测机构包括：与所述上部水箱及下部水箱连通的水位控制室；对所述水位控制室内的所述第一设定水位进行检测的第一电极；对所述水位控制室内的比所述第一设定水位低的第三设定水位进行检测的第二电极，当所述第二电极未检测出所述第三设定水位时，所述控制机构以使所述锅炉筒内水位上升的方式对所述供水机构进行控制。

[0024] 根据第五方面记载的发明，除了基于第四方面记载的发明的效果以外，还可实现以下的效果，即，当不满足所述第二控制条件的状态持续较长时，锅炉筒内水位过于下降，所述锅炉筒内压力过于上升，但当所述第二电极未检测出所述第三设定水位时，以使所述锅炉筒内水位上升的方式控制所述供水机构，故能够防止所述锅炉筒内压力过于上升。

[0025] 另外，第六方面记载的发明在第二～第四方面的基础上，其特征在于，所述水箱水位检测机构的水位控制室设置在所述上部水箱的内部，且通过所述连通孔而与所述上部水箱内上部及下部连通。

[0026] 根据第六方面记载的发明，除了基于第二～第四方面记载的发明的效果以外，还可实现以下的效果，即，与将所述水箱水位检测机构设于所述上部水箱外相比，用于将所述水位控制室与所述上部水箱连接起来的连通管变得不需要，并且能够减少设置所述水箱水位检测机构的空间，从而能够实现锅炉的小型化。

[0027] 另外，第七方面记载的发明在第二～第四方面的基础上，其特征在于，所述水箱水位检测机构的水位控制室设置在所述上部水箱的外部，且分别通过连通管将所述上部水箱内上部及下部与所述各连通孔连接起来。

[0028] 根据第七方面记载的发明，除了基于第二～第四方面记载的发明的效果以外，还可实现以下的效果，即，与将所述水箱水位检测机构设于所述上部水箱内相比，能够使更稳定的上部水箱内水位存在于所述水位控制室内，其结果是能够实现稳定的水位控制。

[0029] 另外，第八方面记载的发明在第二～第四方面的基础上，其特征在于，所述水箱水位检测机构具备对与不同的燃烧量对应的不同的多个所述第二设定水位进行检测的电极，当检测出与不同的燃烧量对应的所述第二设定水位时，所述控制机构以使所述锅炉筒内水位降低的方式对所述供水机构的动作进行控制。

[0030] 根据第八方面记载的发明，除了基于第二～第四方面记载的发明的效果以外，还可实现以下的效果，即，能够按照燃烧量进行所述上部水箱内的水位控制，即便燃烧量发生变化也能够维持规定的干燥度。

[0031] 另外，第九方面记载的发明在第二～第四方面的基础上，其特征在于，所述锅炉还具备将所述上部水箱内下部与所述下部水箱连通起来的降水管。

[0032] 根据第九方面记载的发明，除了基于第二～第四方面记载的发明的效果以外，还可实现以下的效果，即，能够防止所述上部水箱内存在过量的水位，并且能够确保锅炉水的规定的循环比。

[0033] 另外，第十方面记载的发明在第二方面的基础上，其特征在于，在将存在于所述锅炉筒的内部的锅炉水向外部排出之后，在所述燃烧器的燃烧时间未达到燃烧时间阈值的情况下，当所述外部水位检测机构检测出所述第一设定水位时，所述控制机构以使所述锅炉筒内水位降低的方式对所述供水机构进行控制，并且，在所述燃烧器的燃烧时间达到了所述燃烧时间阈值的情况下，当所述水箱水位检测机构检测出的检测水位为第二设定水位时，所述控制机构以使所述锅炉筒内水位降低的方式对所述供水机构的动作进行控制。

[0034] 根据第十方面记载的发明，除了基于第二方面记载的发明的效果以外，还可实现以下的效果，即，在所述燃烧器的燃烧时间未达到燃烧时间阈值的情况下，锅炉水的浓缩度较低，故通过进行基于所述外部水位检测机构的控制，能够获得规定的蒸汽的干燥度，并且在经过了燃烧时间阈值之后，利用所述水箱水位检测机构进行水位的控制，故对于浓缩度上升而水举动发生了变化的锅炉水而言，也能够防止蒸汽的干燥度降低。

[0035] 另外，第十一方面记载的发明在第二方面的基础上，其特征在于，所述锅炉还具备对所述锅炉筒内的锅炉水的导电度进行测定的导电度测定机构，在由所述导电度测定机构测定出的锅炉水的导电度未达到导电度阈值的情况下，当所述外部水位检测机构检测出所述第一设定水位时，所述控制机构以使所述锅炉筒内水位降低的方式对所述供水机构进行控制，并且，在由所述导电度测定机构测定出的锅炉水的导电度达到了所述导电度阈值的情况下，当所述水箱水位检测机构检测出的检测水位为第二设定水位时，所述控制机构以使所述锅炉筒内水位降低的方式对所述供水机构的动作进行控制。

[0036] 根据第十一方面记载的发明，除了基于第二方面记载的发明的效果以外，还可实现以下的效果，即，在导电度变低而锅炉水的浓缩度较低的情况下，进行基于所述外部水位检测机构的水位控制，从而能够获得规定的蒸汽的干燥度，并且在锅炉水的导电度上升而成为了导电度阈值以上的情况下，进行基于所述水箱水位检测机构的水位的控制，故对于浓缩度上升而水举动发生了变化的锅炉水而言，也能够防止蒸汽的干燥度降低。

[0037] 进而，第十二方面记载的发明提供一种锅炉，该锅炉具备：锅炉筒，其由被燃烧器加热的多个水管连结上部水箱和下部水箱之间而构成，在所述燃烧器的燃烧停止时，成为所述水管内的水位比所述水管的上端低的状态；供水机构，其用于向所述锅炉筒内供给锅炉用水；控制机构，其用于控制所述供水机构的动作，其特征在于，所述锅炉还具备：外部水位检测机构，其设置在所述锅炉筒的外部，经由连通管分别与所述上部水箱的内部空间及所述下部水箱的内部空间连通而对锅炉筒内外部水位进行检测；水箱水位检测机构，其通过所述水管内的锅炉水被因该锅炉水的沸腾而产生的气泡上推，从而对存在于所述上部水箱内的水位进行检测，当由所述外部水位检测机构检测的检测水位成为低浓缩设定水位、或成为比低浓缩设定水位低的设定水位时，所述控制机构以使所述锅炉筒内水位降低的方式对所述供水机构的动作进行控制，并且当由所述水箱水位检测机构检测的检测水位成为高浓缩设定水位时，所述控制机构以使所述锅炉筒内水位降低的方式对所述供水机构的动作进行控制。

[0038] 根据第十二方面记载的发明，在锅炉水的浓缩度增高而所述水管内的锅炉水在因其沸腾而产生的气泡的作用下被上推时，所述水箱水位检测机构对存在于所述上部水箱内的水位进行检测，当该水位成为高浓缩设定水位时，以使所述锅炉筒内水位降低的方式控制所述供水机构的动作，因此，能够将所述上部水箱的内部空间中的沸腾上表面保持为所期望的水平面，从而能够防止干燥度的降低而获得规定的干燥度。其结果是，利用基于所述水箱水位检测机构的供水控制，在并没有使上部水箱的高度那么增高的情况下，也能够获得规定的干燥度。

[0039] 发明效果

[0040] 根据本发明，可提供能够抑制上部水箱的高度且同时获得规定的干燥度的、保有水量少的无分离器锅炉。另外，可提供在具备分离器的锅炉中使分离器小型化的锅炉。

附图说明

[0041] 图1是表示本发明的实施例1所涉及的锅炉的简要结构的纵向剖面的说明图。

[0042] 图2是表示上述实施例1所涉及的锅炉的关于水位检测的示意结构的图。

[0043] 图3是说明上述实施例1所涉及的锅炉的控制顺序的流程图。

[0044] 图4是说明上述实施例1所涉及的锅炉的另一控制顺序的流程图。

[0045] 图5是表示本发明的实施例2所涉及的锅炉的关于水位检测的示意结构的图。

[0046] 图6是表示本发明的实施例3所涉及的锅炉的简要结构的纵向剖面的说明图。

[0047] 图7是说明上述实施例3所涉及的锅炉的控制顺序的流程图。

[0048] 图8是表示本发明的实施例4所涉及的锅炉的简要结构的纵向剖面的说明图。

[0049] 图9是说明上述实施例4所涉及的锅炉的控制顺序的流程图。

[0050] 图10是表示本发明的实施例5所涉及的锅炉的简要结构的纵向剖面的说明图。

具体实施方式

[0051] 接着，对本发明的锅炉的实施方式进行说明。本发明的实施方式适宜实施于少保有水量且无分离器的锅炉中。

[0052] 在说明本发明的实施方式之前，对于本申请中使用的术语进行说明。少保有水量是指燃烧器的燃烧停止时的、锅炉筒的水管的水位比水管的上端低。该定义中的“燃烧器的燃烧停止时”可又称为“起蒸时”，“比水管的上端低”可又称为“水管的中途”。另外，无分离器锅炉是指未设有分离器(也称之气液分离器或汽水分离器。)的锅炉。需要说明的是，在上部水箱的靠近蒸汽流出管的开口的多个水管的上端上方设有阻流板的锅炉由于不具有作为分离器的独立的空间，故包含于无分离器锅炉之中。

[0053] (实施方式)

[0054] 对本发明的实施方式进行具体的说明。该实施方式的锅炉具备：锅炉筒，其由被燃烧器加热的多个水管连结上部水箱和下部水箱之间而构成，在燃烧器的燃烧停止时，成为水管内的水位比水管的上端低的状态；外部水位检测机构，其设置在锅炉筒的外部，经由连通管分别与上部水箱的内部空间及下部水箱的内部空间连通而对锅炉筒内外部水位进行检测；供水机构，其用于向锅炉筒内供给锅炉用水；控制机构，当由外部水位检测机构检测出的检测水位成为第一设定水位时，其以使锅炉筒内水位降低的方式对供水机构的动作进行控制。由于是在燃烧器的燃烧停止时成为水管内的水位比水管的上端的低的状态的锅炉，故可以称为少保有水量锅炉。

[0055] (实施方式的主特征)

[0056] 并且，该实施方式的主要特征的目的在于，作为无分离器锅炉的课题的、维持规定(所期望)的干燥度及抑制上部水箱的高度变高。即，主要特征在于，该锅炉还具备水箱水位检测机构，该水箱水位检测机构通过水管内的锅炉水被因该锅炉水的沸腾而产生的气泡上推，从而对存在于上部水箱内的水位进行检测，当由水箱水位检测机构检测出的检测水位成为第二设定水位时，控制机构以使锅炉筒内水位降低的方式对供水机构的动作进行控制。本发明优选为未设有分离器的无分离器锅炉，但也可以设为具备该主特征且具备比以往小型(小容量)的分离器的锅炉。

[0057] 需要说明的是，第一设定水位既可以设为作为用于维持低浓缩时的规定的干燥度的上限水位的低浓缩时干燥度界限水位、或也可以设为比低浓缩时干燥度界限水位低的水位。另外，第二设定水位可以称为作为用于维持高浓缩时的规定的干燥度(例如，0.98以上)的上限水位的高浓缩时干燥度界限水位。另外，“以使锅炉筒内水位降低(或上升)的方式控制供水机构的动作”是指在供水机构以打开-关闭式来控制供水量的情况下关闭(或打开)供水机构，在供水机构呈多阶段或呈比例地控制供水量的情况下，使供水机构的供水量减少(或增加)。另外，“成为设定水位”包括成为设定水位以上的情况及超过设定水位的情况。进而，“以使锅炉筒内水位降低(或上升)的方式”可又称为“以使锅炉筒内外部水位降低(或上升)的方式”。

[0058] 在具备该结构的实施方式中，在锅炉水的浓缩度低的(低浓缩)状态下，当利用外部水位检测机构检测出第一设定水位时，以使锅炉筒内水位降低的方式控制供水机构的动作。通过该水位控制，能够在低浓缩时将干燥度维持为规定的干燥度(例如，0.98以上)。在低浓缩时，在上部水箱内不存在高浓缩时那样的水位，故基于水箱水位检测机构的干燥度界限水位控制困难。需要说明的是，“锅炉筒内外部水位”可又称为“锅炉筒内水位”或“水管水位”。并且，“锅炉筒内水位”由于即便在锅炉水的低浓缩时水管内的水位因锅炉水的沸腾而不明确，故利用“锅炉筒内外部水位”来进行检测。

[0059] 随着锅炉的运转，当锅炉水的浓缩度升高(高浓缩)时，水管内的锅炉水被因其沸腾而产生的气泡上推，从而在上部水箱内存在能够由水箱水位检测机构检测出的水位。并且，当利用水箱水位检测机构检测出第二设定水位时，以使锅炉筒内水位降低的方式控制供水机构的动作，因此能够在上部水箱的内部空间中将包含气泡的锅炉水的上方部分(沸腾上表面)保持为所期望的水平面，能够防止干燥度的降低而获得规定的干燥度。需要说明的是，锅炉水的浓缩度可以例如以300～400mS/m(并不局限于该数值)为界而分为低浓缩和高浓缩。

[0060] 另外，在不进行基于水箱水位检测机构的水位控制的情况下，例如在蒸发量2t/h的锅炉中，需要将上部水箱的高度设为600mm以上，但利用基于本实施方式的水箱水位检测机构的水位控制，能够抑制上部水箱的高度变高(例如，优选为400mm以下，进一步优选为300mm以下)。

[0061] 在以上说明的实施方式中，还可以具备向所述的主要特征组合一个或多个附加性的第一特征～第五特征。需要说明的是，附加性是指解决与主要特征的课题不同的课题的含义，并不是在制造销售的产品中不需要的含义。

[0062] (实施方式的附加性第一特征)

[0063] 第一特征的目的在于，使基于水箱水位检测机构的上部水箱内的水位稳定地存在，从而进行基于稳定地的第二设定水位的水位控制。即，第一特征在于，水箱水位检测机构包括：具有与上部水箱内上部及下部分别连通的连通孔的水位控制室；对水位控制室内的第二设定水位进行检测的电极。上部水箱内上部期望为上部水箱内的尽可能高的位置，上部水箱内下部期望为上部水箱内的尽可能低的位置。需要说明的是，“水位控制室”可以称为“水位控制容器”，优选将形状设为筒状，但并不局限于此。

[0064] 根据该第一特征，在水箱水位检测机构中能够经由上方的连通孔及下方的连通孔而设为与上部水箱的内部空间内的压力相同的压力，进而能够经由下方的连通孔而使锅炉水向水位控制室内流入。因此，能够将上部水箱内的锅炉水的水位设为与在水位控制室内检测出的锅炉水的水位大致相等的水位。并且，锅炉水的高浓缩时的上部水箱的沸腾上表面不稳定，但根据该第一特征，能够在水位控制室内形成稳定的水位，其结果是，能够稳定地进行基于水箱水位检测机构的第二设定水位的检测。

[0065] 实现该第一特征的方式包括以下两个方式。第一方式是水箱水位检测机构的水位控制室设置在上部水箱的内部且通过连通孔而与上部水箱内上部及下部连通的方式。第二方式是水箱水位检测机构的水位控制室设置在上部水箱的外部且分别通过连通管将上部水箱内上部及下部与各连通孔连接起来的方式。

[0066] 将水箱水位检测机构设于上部水箱外的第二方式需要用于将水位控制室与上部水箱连接起来的连通管。与其相对地，根据第一方式，无需连通管，并且无需将设置水箱水位检测机构的空间与上部水箱分体设置，故与第二方式相比能够减少设置空间。

[0067] 另外，将水箱水位检测机构设于上部水箱内的第二方式伴有气泡通过连通孔而向水位控制室内流入所引起的稍微的水面的不稳定。与其相对地，根据第二方式，与第一方式相比，能够使更稳定的上部水箱内水位存在于水位控制室内，其结果是能够实现稳定的水位控制。

[0068] (实施方式的附加性第二特征)

[0069] 第二特征是与基于低浓缩时的外部水位检测机构的干燥度界限水位控制(外部水位控制)和基于高浓缩时的水箱水位检测机构的干燥度界限水位控制(水箱水位控制)之间的切换控制的方式相关的方式。该第二特征的方式包括以下两个方式。

[0070] 第二特征的第一方式是根据外部水位检测机构检测出第一设定水位的条件和水箱水位检测机构检测出第二设定水位的条件的OR条件(第一控制条件)以使锅炉筒内水位降低的方式控制供水机构的方式。在该方式中，无需判断锅炉水的浓缩而自动地进行外部水位控制和水箱水位控制之间的切换。

[0071] 第二特征的第二方式是判断锅炉水的浓缩度而进行外部水位控制和水箱水位控制之间的切换的方式，包括以下的两个形态，但也包括除此以外的基于浓缩度的判断方法的形态。第一形态在于，通过存在于锅炉筒的内部的锅炉水向外部排出之后的燃烧器的燃烧时间是否达到燃烧时间阈值来判断浓缩度，第二形态在于，通过测定锅炉筒内的锅炉水的导电度的导电度测定机构来判断浓缩度。

[0072] 所述的第一形态构成为，具体而言，在燃烧器的燃烧时间未达到燃烧时间阈值的情况下，当外部水位检测机构检测出第一设定水位时，控制机构以使锅炉筒内水位降低的方式控制供水机构，并且在燃烧时间达到了阈值的情况下，当水箱水位检测机构检测出的检测水位为第二设定水位时，控制机构以使锅炉筒内水位降低的方式控制供水机构的动作。

[0073] 另外，第二形态构成为，具体而言，在由导电度测定机构测定出的锅炉水的导电度未达到导电度阈值的情况下，当外部水位检测机构检测出第一设定水位时，控制机构以使锅炉筒内水位降低的方式控制供水机构，并且在由导电度测定机构测定出的锅炉水的导电度达到了导电度阈值的情况下，当水箱水位检测机构检测出的检测水位为第二设定水位时，控制机构以使锅炉筒内水位降低的方式控制供水机构的动作。

[0074] (实施方式的附加性第三特征)

[0075] 第三特征为与以水管的过热防止为目的的结构、即以使锅炉筒内水位上升的方式控制供水机构的时序相关的结构。该第三特征包括以下三个方式。第一方式在于，将时序设为基于外部水位检测机构的检测水位下降而成为过热度界限外部水位(用于防止规定的水管过热的下限外部水位)的时刻。另外，第二方式在于，将所述的时序设为基于水箱水位检测机构的检测水位下降而成为设定水位(作为用于防止规定的水管过热的下限水箱水位的、比第二设定水位低的水位)的时刻。进而，第三方式在于，将所述的时序设为基于水箱水位检测机构的检测水位突破第二设定水位之后经过了规定时间的时间。该第三方式通过基于计时器的控制来实现。

[0076] 在第三特征的第一方式中，优选的是，兼用检测干燥度维持用的第一设定水位的电极和检测过热防止用的水位的电极。在如此兼用电极的情况下，通过对电极检测出水位之后或未检测出之后的经过时间进行调整，从而对不同的水位进行检测。但是，并不局限于此，也可以将检测干燥度维持用的水位的电极和检测过热防止用的水位的电极设为不同的电极。

[0077] 另外，在第三特征的第一方式中，优选的是，当外部水位检测机构未检测出第一设定水位且水箱水位检测机构未检测出第二设定水位(第二控制条件)时，以使锅炉筒内水位上升的方式控制供水机构。

[0078] 根据基于第二控制条件的供水量增加的结构，可实现以下的作用效果。即，在水箱水位检测机构对第二设定水位进行检测的状态下，当外部水位检测机构未检测出第一设定水位而驱动供水机构时，在上部水箱中水位存在于干燥度界限水位以上的状态下，当通过供水机构使供水量增大时，往往产生干燥度低的蒸汽从上部水箱流出的不良状况。但是，根据基于第二控制条件的供水量增加的结构，能够消除该不良状况，防止干燥度的降低。另外，在水箱水位检测机构对第二设定水位进行检测的状态下，即便外部水位检测机构未检测出第一设定水位也不会通过供水机构使供水量增加，因此，能够在水管过热风险小的状态下使锅炉内外部水位下降。

[0079] 进而，在基于该第二控制条件的供水量增加的结构中，优选的是，外部水位检测机构包括：与上部水箱及下部水箱连通的水位控制室；对水位控制室内的第二设定水位进行检测的第一电极；对水位控制室内的比第二设定水位低的第三设定水位进行检测的第二电极，当第二电极未检测出第三设定水位时，控制机构以使锅炉筒内水位上升的方式控制供水机构。

[0080] 通过如此构成，可实现以下的作用效果。当不满足第二控制条件的状态持续较长时，锅炉筒内水位过于下降，锅炉筒内压力过于上升。但是，当第二电极未检测出第三设定水位时，以使锅炉筒内水位上升的方式控制供水机构，故防止锅炉筒内压力过于上升，其结果是能够减少锅炉筒内压力的变动。需要说明的是，由所述的供水量的减少引起的锅炉筒内压力的上升可认为是基于供水的锅炉水的冷却量减少所引起的结果。

[0081] (实施方式的附加性第四特征)

[0082] 第四特征的目的在于，防止因当燃烧器的燃烧量阶段性地变化时即便是相同的锅炉水的浓缩度、锅炉水的沸腾也不同(燃烧量越多而沸腾越激烈)所引起的干燥度降低。该第四特征在于，水箱水位检测机构具备对与不同的燃烧量对应的不同的多个第二设定水位进行检测的第一电极，当检测出与不同的燃烧量对应的第二设定水位时，控制机构以使锅炉筒内水位降低的方式控制供水机构的动作。例如，燃烧量在高燃烧和低燃烧之间切换的锅炉中，具备对高燃第二设定水位进行检测的高燃第一电极和对比高燃第二设定水位高的低燃第二设定水位进行检测的低燃第一电极，在高燃烧时，当高燃第一电极检测出高燃第二设定水位时，在低燃烧时，当低燃第一电极检测出低燃第二设定水位时，分别以使锅炉筒内水位降低的方式控制供水机构的动作。

[0083] (实施方式的附加性第五特征)

[0084] 第五特征的目的在于使锅炉水的循环比提高，结构在于具备将上部水箱内下部与下部水箱连通起来的降水管。需要说明的是，循环比定义为(蒸发量+降水量)/(供水量)。蒸发量是来自上部水箱的蒸汽流出量，降水量是通过降水管而流下的锅炉水(循环水)的量。通过具备如此的结构，能够防止在上部水箱内存在过量的水位，并且能够确保锅炉水的规定的循环比。

[0085] 另外，当循环比低时，供给有pH低的供水的部分的pH变低，腐蚀的风险升高，但使循环比变高时，pH低的供水和通过降水管而向下部水箱供给的pH高的锅炉水混合而能够使锅炉筒内保持为适当的pH并降低腐蚀风险。进而，通过温度低的供水和温度高的锅炉水的混合，能够将锅炉水整体设为较高的温度分布，从而能够减少由溶解氧引起的腐蚀风险。

[0086] 在该第五特征中，为了提高循环比，优选的是，将以使锅炉筒内水位上升的方式控制供水机构的时序设为：确定比作为过热防止用的过热界限水位高的水位的目标循环比设定水位且水位降低至该目标循环比设定水位的时序。

[0087] 本发明并不局限于具备以上说明的主要特征的实施方式的表现(记载)，也包括基于以下的表现的实施方式的锅炉。该锅炉为分离器式锅炉，其具备：锅炉筒，其由被燃烧器加热的多个水管连结上部水箱和下部水箱之间而构成，在燃烧器的燃烧停止时，成为水管内的水位比水管的上端低的状态；供水机构，其用于向锅炉筒内供给锅炉用水；控制机构，其用于控制供水机构的动作，其特征在于，该分离器式锅炉还具备：外部水位检测机构，其设置在锅炉筒的外部，经由连通管分别与上部水箱的内部空间及下部水箱的内部空间连通而对锅炉筒内水位进行检测；水箱水位检测机构，其通过水管内的锅炉水被因该锅炉水的沸腾而产生的气泡上推，从而对存在于上部水箱内的水位进行检测，当由外部水位检测机构检测的检测水位成为低浓缩设定水位(相当于低浓缩时干燥度界限水位。)、或比低浓缩设定水位低的设定水位时，控制机构以使锅炉筒内水位降低的方式控制供水机构的动作，并且当由水箱水位检测机构检测的检测水位成为高浓缩设定水位(相当于高浓缩时干燥度界限水位。)时，控制机构以使锅炉筒内水位降低的方式控制供水机构的动作。

[0088] 在该表现的锅炉中也可实现与所述的实施方式相同的作用效果。另外，可以具备所述的附加性第一特征～第五特征中的一个或多个。

[0089] 在此，对构成以上说明的本发明的实施方式的锅炉的结构要素进行说明。需要说明的是，对于说明过的结构，省略其说明。锅炉筒并不局限于将多个水管排列成环状的所谓圆型锅炉筒，也包括将燃烧气体的流动方向呈直线性地形成，且沿着该燃烧气体的流动而配设有多个水管的所谓方型锅炉筒。圆型锅炉筒的燃烧气体(包括含有燃烧火焰的气体及废气)的流动并不局限于ω流等的水平方向的流动，也包括上下流动的锅炉筒。另外，上部水箱及下部水箱并不局限于圆环状、环状。进而，燃烧器及供水机构也并不局限于特定的结构、型式。

[0090] 实施例1

[0091] 接下来，根据附图对本发明的锅炉的实施例1进行说明。图1是表示本发明的实施例1所涉及的锅炉的简要结构的纵向剖面的说明图，图2是表示上述实施例1所涉及的锅炉的关于水位检测的示意结构的图，图3是说明上述实施例1所涉及的锅炉的控制顺序的流程图，图4是说明上述实施例1所涉及的锅炉的另一控制顺序的流程图。

[0092] (实施例1的结构)

[0093] 如图1所示，锅炉10具备锅炉筒20、燃烧器30、耐火件40、作为外部水位检测机构的外部水位检测装置50、作为水箱水位检测机构的水箱水位检测装置60、作为供水机构的供水泵70及作为控制机构的控制器100。这些之中，锅炉筒20将锅炉筒罩21、下部水箱22、水管23及上部水箱24设为主要的构成要素。锅炉10将燃烧器30的燃烧量包含零地调节为三个阶段，从而可控制地构成为停止、低燃烧、高燃烧这三个位置。需要说明的是，能够将低燃烧运转、高燃烧运转分别称作低负载运转、高负载运转。

[0094] 锅炉筒罩21是将板材形成为圆室状而成的，覆盖水管23而将水管23与外部隔离。下部水箱22形成为中空的环状，在该下部水箱22处连接有供水管80，能够经由该供水管80向下部水箱22供给锅炉用水。另外，在下部水箱22处也连接有主排水管81，在该主排水管81上设有主排水阀82。通过打开该主排水阀82，能够将下部水箱22内的锅炉水向外部排出(blow)。在此，锅炉水是指向锅炉筒20的内部(下部水箱22、水管23等)导入的锅炉用水。

[0095] 并且，在下部水箱22上连接有水管23的下端侧。该水管23是与下部水箱22和上部水箱24分别连通且贮存锅炉水的管状构件。另外，通过利用燃烧器30的燃烧来加热水管23，使该水管23的内部的锅炉水沸腾。各个水管23沿着垂直方向延伸。在本实施例1中，水管23配置有多个。在上述水管23的排列中存在沿着从锅炉筒20的径向的中心离开第一半径的第一圆周上配置的外侧水管列23A及沿着从锅炉筒20的径向的中心离开比第一半径小的第二半径的第二圆周上配置的内侧水管列23B。但是，水管23不限于具有外侧水管列23A与内侧水管列23B这两列，可以仅具有一列，也可以具有三列以上。

[0096] 另外，各个水管23的上端侧连接于上部水箱24。上部水箱24是当锅炉水浓缩时在水管23内的锅炉水因其沸腾而产生的气泡的作用下被上推的部分，当描述其它表现时为供在水管23处沸腾的蒸汽及因沸腾时的气泡的存在而体积膨胀的锅炉水进入的部分。上部水箱24与上述的下部水箱22相同地形成为中空的环状。在此，在以下的说明中，将上部水箱24的形成中空的内部的空间设为内部空间24A。该内部空间24A与水管23的开口部分23s连通，另一方面与蒸汽流出管83的开口部分83s连通。另外，在以下的说明中，将下部水箱22的形成中空的内部的空间称作内部空间22A。

[0097] 另外，在本实施例1中，上部水箱24的高度比现有的上部水箱24高(垂直方向上的尺寸较大)。例如，在蒸发量为2t/h的锅炉中，当将现有的上部水箱24的高度设为150mm时，其高度为300mm。即，在本实施例1的锅炉10中，作为没有设置分离器的无分离器，在后述的水箱水位控制装置60的干燥度界限水位控制的作用下，即便为无分离器，也构成为抑制分离器的高度增高，且获得规定的干燥度。

[0098] 并且，在上部水箱24内设有阻流板25。该阻流板25的功能在于，避免使来自靠近蒸汽流出管83的水管23的沸腾的锅炉水的气泡直接从蒸汽流出管83流出，因此，在本实施例中，以覆盖上部水箱24的靠近蒸汽流出管83的开口侧的一半(圆环的一半)的范围的水管23的上方的方式设置该阻流板25。该阻流板25能够根据需要而省略或增减其面积(覆盖多个水管23的范围)。

[0099] 需要说明的是，增高上部水箱24的内部空间24A的高度是指，增大从位于上部水箱24的底面的水管23的开口部分23s到与上部水箱24的顶板24B连接的蒸汽流出管83的开口部分83s为止的流路的距离。并且，扩大两个开口部分之间(开口部分23s与开口部分83s之间)的流路的距离与实现气液分离的功能相关联。然而，仅通过增高内部空间24A的高度，在蒸发量为2t/h的锅炉中，高度形成为600mm以上。因此，在本实施例1中，利用后述的过热界限水位控制，抑制内部空间24A的高度、即上部水箱24的高度。

[0100] 另外，如图2所示，上部水箱24的内部空间24A的下部与降水管84的上端侧连通。该降水管84使存在于内部空间24A的锅炉水(该锅炉水大多处于浓缩的情况下)向下部水箱22返回。因此，降水管84的下端侧与下部水箱22的内部空间22A连通。并且，在该降水管84连接有浓缩排水管85，在该浓缩排水管85上设有浓缩排水阀86。通过打开该浓缩排水阀86，能够将浓缩后的锅炉水向外部排出。

[0101] 另外，在锅炉筒20的上部侧设有燃烧器30。燃烧器30位于上部水箱24的形成环状的环孔(省略附图标记)内，在锅炉筒罩21的内部中的、由水管23包围周围的内侧(以下设为燃烧室21A)形成火焰。为了该燃烧室21A内的燃烧，向燃烧器30供给燃料及燃烧用的空气。燃料由具备燃料阀31的燃料配管32来供给，空气由鼓风机33来供给。

[0102] 另外，在锅炉筒20的下部侧设有耐火件40。通过耐火件40闭塞锅炉筒20的下部(水管23的下部侧所处于的部分(水管缩径部分)及比其靠内侧的部分)，由此使比内侧水管列23B靠径向的中心侧成为燃烧室21A。并且，耐火件40也设置在锅炉筒罩21的内侧中的上方侧中的、水管23的上部侧所处的部分(水管缩径部分)。

[0103] 接下来，图1及图2所示的外部水位检测装置50是将导入到锅炉筒20的内部(下部水箱22、水管23等)的锅炉水的水位(称作锅炉筒内水位。)作为外部水位进行检测的装置。该外部水位检测装置50具备作为水位控制室的水位控制筒51及多个棒状的电极52。

[0104] 水位控制筒51利用可导通的金属而形成为两端封闭的大致圆筒形状。该水位控制筒51的上端部与连通管87a的下端进行连接，连通管87a的上端与上部水箱24连接。另外，水位控制筒51的下端部与连通管87b的上端连接，连通管87b的下端与下部水箱22连接。由此，水位控制筒51的上端部及下端部经由上部水箱24及下部水箱22而分别与水管23连通，因而在水位控制筒51的内部实现与向水管23导入的锅炉水对应的锅炉内水位(锅炉内外部水位)。

[0105] 并且，电极52构成为包括分别检测水位控制筒51的不同水位的低燃用第一电极52S、高燃用第一电极52M、第三电极52L。低燃用第一电极52S对作为低燃烧时的锅炉水的低浓缩时的干燥度界限水位(低浓缩时干燥度界限水位)的低燃第一设定水位H1S进行检测。该低燃第一设定水位H1S设定为比低燃烧时的锅炉水的低浓缩时的过热度界限水位高的水位，并且也是低燃烧时的锅炉水的低浓缩时的目标循环比设定水位。另外，高燃用第一电极52M对作为高燃烧时的锅炉水的低浓缩时的干燥度界限水位(低浓缩时干燥度界限水位)的高燃第一设定水位H1M(比低燃第一设定水位HS低的水位)进行检测。该高燃第一设定水位H1M设定为比高燃烧时的锅炉水的低浓缩时的过热度界限水位高的水位，并且也是高燃烧时的锅炉水的高浓缩时的目标循环比设定水位(与低浓缩时的目标循环比设定水位大致相等)。另外，第三电极52L对比水管过热防止用的高燃第一设定水位H1M低的第三设定水位H3L进行检测。以上说明的各设定水位预先通过实验来确定。

[0106] 另外，水箱水位检测装置60是检测上述的上部水箱24的内部空间24A中的锅炉水的高浓缩时的水位的装置。图2示出该水箱水位检测装置60中的锅炉水的高浓缩时的水位的检测状态。参照图2，在水管23内的锅炉水沸腾的情况下，在水管23内产生许多气泡K，在包含气泡K的锅炉水的上方部分(沸腾上表面)，气泡K逐个呈现而飞散。在该状态下，在气泡K之中具有进入到内部空间24A的部分。并且，在内部空间24A的内部中，由于进入的气泡K的破裂，内部空间24A的内壁面及水管23的上部内表面处于被破裂的液滴的膜(水膜)覆盖的状态。此时，在内部空间24A的下部存在具有不稳定的沸腾上表面的水位。另一方面，气泡K的一部分从连通管88b(后述)向水位控制筒61内进入，并且气泡K破裂的液滴也从连通管88b(后述)向水位控制筒61内流入，处于将这些作为水量进行检测的状态，在水位控制筒61内，作为水位而显现。因而，水箱水位检测装置60检测在水位控制筒61内显现的水位。

[0107] 该水箱水位检测装置60也具有与上述的外部水位检测装置50相同的结构。即，水箱水位检测装置60具备作为水位控制室的水位控制筒61及多个电极62。水位控制筒61的上端部的连通孔64a与连通管88a的下端连接，连通管88a的上端与上部水箱24的上部连接。另外，水位控制筒61的下端部的连通孔64b与连通管88b的上端连接，连通管
88b的下端与下部水箱22的下部连接。

[0108] 电极62构成为包括分别检测水位控制筒61的不同水位的低燃用第二电极62S、高燃用第二电极62M。低燃用第二电极62S对作为低燃烧时的锅炉水的高浓缩时的干燥度界限水位(高浓缩时干燥度界限水位)的低燃第二设定水位H2S进行检测。另外，高燃用第二电极62M对作为高燃烧时的锅炉水的高浓缩时的干燥度界限水位(高浓缩时干燥度界限水位)的高燃第二设定水位H2M(比低燃第二设定水位H2S低的水位)进行检测。低燃用第二电极62S、高燃用第二电极62M能够各自设置于不同的水位控制筒。

[0109] 另外，参照图1，在锅炉筒20中具备用于检测水管23内的水位的第四电极62D。第四电极62D对作为锅炉10的起蒸(并不限定于冷态状态下的锅炉10的燃烧运转。)时的水位的第四设定水位H4D进行检测。当操作运转开始开关(省略图示)时，控制器100驱动供水泵70，从下部水箱22向水管23内供给锅炉水，当第四电极62D检测第四设定水位H4D时，供水泵70停止，向低燃烧运转转移。

[0110] 利用该起蒸时水位控制的结构，在起蒸时，水管23的水位上升至第四设定水位H4D，因此能够防止起蒸时的水管过热。另外，当在超过第四设定水位H4D而使锅炉水侵入上部水箱24内的状态下起蒸时，有可能产生大量的锅炉水从蒸汽流出管83流出的不良情况，但利用起蒸时水位控制的结构，能够防止该不良情况。

[0111] 另外，供水泵70为打开-关闭式的结构，经由供水管80而与下部水箱22连接，当利用控制器100的控制而使其动作时，开始向下部水箱22供给锅炉用水。并且，在下部水箱22与供水泵70之间的供水管80上设置止回阀89，防止锅炉水从下部水箱22侧向供水泵70侧逆流。

[0112] 控制器100被输入来自外部水位检测装置50的各电极、水箱水位检测装置60的各电极、第四电极等各种传感器的检测信号，并且根据该检测信号管理燃烧器30、供水泵70等驱动部位的动作。需要说明的是，控制机构100利用储存于存储装置(省略图示)的各种程序，执行燃烧控制顺序及水位控制顺序。在水位控制顺序中包含干燥度维持控制及过热防止控制顺序，高燃烧时、低燃烧时的水位控制顺序分别在图3、图4中表示。需要说明的是，在图3、图4中省略了之前说明过的由第四电极引起的起蒸时的水位控制顺序。

[0113] (实施例1的动作)

[0114] 以下，基于图1～图4对具有以上那样的结构的锅炉10的水位控制的动作进行说明。

[0115] 首先，基于图3来说明锅炉10的高燃烧运转时的水位控制。控制器100在步骤S1(以下，将步骤SN仅称作SN。)中，判断是否为高燃用第二电极62M无水(未检测到水位)且高燃用第一电极52M无水(未检测到水位)、即是否满足以AND为条件。

[0116] 当前，若锅炉水处于低浓缩的状态，则不形成利用水箱水位检测机构60的高燃用第二电极62M来检测水位的状态，而是利用外部水位检测机构50来检测锅炉筒内水位。若水位控制筒51的水位为不足H1M，则在S1处判断为是，移至S2而打开供水泵70。于是，向下部水箱22供给锅炉用水，锅炉筒20内的水位上升。

[0117] 接着，在S3中，判断是否为高燃用第二电极62M有水(检测出水位)或高燃用第一电极52M有水(检测出水位)、即判断是否满足以OR为条件(第一控制条件)。在该情况下，锅炉内水位上升，水位控制筒51的水位成为H1M以上，当高燃用第一电极52M检测有水时，在S3处判断为是，移至S4而关闭供水泵70。这样，在高燃烧运转中的低浓缩时，利用高燃用第一电极52M来维持规定的干燥度，并且进行不产生水管过热的水位控制。需要说明的是，构成为能够对到高燃用第一电极52M检测出有水而关闭供水泵70为止的时间及到高燃用第一电极52M检测出无水而打开供水泵70为止的时间进行调整。

[0118] 通过锅炉10的运转，进展锅炉水的浓缩，当形成高浓缩状态时，成为利用水箱水位检测机构60的高燃用第二电极62M几乎始终检测出水位的状态。其结果是，即便高燃用第一电极52M无水，若高燃用第二电极62M检测出有水，则在S3中判断为是，移至S4关闭供水泵70。于是，锅炉筒20内的水位降低。

[0119] 接着，移至S5，判断是否为第三电极52L无水。在否的情况下，返回S1。在S1处，若高燃用第一电极52M及高燃用第二电极62M均检测出无水(第二控制条件)，则移至S2，打开供水泵70。

[0120] 在S1处，根据在满足第二控制条件时打开供水泵70的结构，起到下述的作用效果。即，在高燃用第二电极62M检测出有水的状态下，若高燃用第一电极52M检测出无水而驱动供水泵70，在上部水箱24处水位存在于干燥度界限水位以上这样的状态下，利用供水泵70来增大供水量。于是，产生干燥度低的蒸汽从上部水箱24流出的不良情况。然而，根据基于第二控制条件的供水量增加的结构，能够消除该不良情况，能够防止干燥度的降低。另外，在高燃用第二电极62M检测出有水的状态下，即使高燃用第一电极52M检测出无水也不会利用供水泵使供水量增加，因此能够在水管过热的风险较少的状态下使锅炉筒20内水位降低。

[0121] 然后，往往继续高燃用第二电极62M的无水状态，继续在S1处判断为是。在该情况下，在S5中判断为是，移至S6，打开供水泵70。其结果是，能够防止由长时间关闭供水泵70造成的锅炉筒20内的压力上升，能够降低锅炉筒20内的压力变动。

[0122] 这样，高燃烧运转中的高浓缩时利用高燃用第二电极62M，将上部水箱24内的水位控制为干燥度界限水位以下的水位，因此即使在高燃烧、高浓缩状态下也维持规定的干燥度，且进行不产生水管过热的水位控制。

[0123] 另外，在高燃烧运转中的高浓缩时，在上部水箱24的下部存在的锅炉水通过降水管84而流下，向下部水箱22内回流。其结果是，能够防止在上部水箱24内存在过量的水位，并且能够确保锅炉水的规定的循环比。

[0124] 另外，打开供水泵70的时序、即高燃用第一电极52M的检测水位越增高，循环比越增高。当该检测水位变得过高时，干燥度降低。在本实施例1中，将高燃用第一电极52M的检测水位设定为比防止过热用的过热界限水位高的水位、即目标循环比设定水位，因此能够以规定的循环比进行水位控制。其结果是，将pH较低的供水与通过降水管而向下部水箱供给的pH较高的锅炉水适度地混合而将锅炉筒内保持为适当的pH，能够降低腐蚀风险。另外，能够利用温度较低的供水与温度较高的锅炉水之间的混合，将锅炉水整体设为较高的温度分布，能够降低基于溶解氧的腐蚀风险。

[0125] 需要说明的是，在锅炉水的浓缩度为中程度的状态下，根据锅炉水的沸腾状态，进行上述的低浓缩时的基于外部水位检测装置50的水位控制与高浓缩时的基于水箱水位检测装置60的水位控制中的任一者。

[0126] 接着，基于图4的控制顺序来控制锅炉10的低燃烧运转时的水位控制。在低燃烧运转时，与高燃烧时的不同之处在于，由于锅炉水的沸腾较弱，因此利用低燃用第二电极62S和低燃用第一电极52M整体上提高水位而控制干燥度、水管过热度、循环比。控制的流程与图3的控制顺序相同，图4的S11、S12、S13、S14、S15、S16分别与图3的S1、S2、S3、S4、S5、S6对应，因此省略其说明。

[0127] 实施例2

[0128] 接下来，基于图5对本发明的实施例2的锅炉10进行说明。在本实施例2中与所述实施例1的不同之处在于，将水箱水位检测装置60设置在上部水箱24内，其它结构与所述实施例1相同，因此对相同的构成要素标注相同的附图标记而省略说明。以下，仅对不同的结构进行说明。

[0129] 参照图5，将水箱水位检测装置60的水位控制筒61设置在所述上部水箱的内部。水位控制筒61为有底筒状的筒体，其上端侧的开口侧安装于上部水箱24的顶板24B。然后，在水位控制筒61的下端侧的与底部接近的高度位置处的周壁设有用于供内部空间24A内的气泡的一部分进入、并且供在内部空间24A内破裂的气泡的液滴流入的连通孔64b。该连通孔64b可以设置一个或多个。另外，水位控制筒61的底部的垂直方向上的高度位置成为与高燃用第二电极62M相比足够低的高度位置。

[0130] 另外，在水位控制筒61安装于顶板24B的关系方面，在水位控制筒61的内部水位上升时，为了使气体(空气、蒸汽等)从水位控制筒61的内部逸出，在水位控制筒61的与上端侧接近的高度位置处的周壁设有一个或多个连通孔64a。因而，水位控制筒61内经由上方的连通孔64a及下方的连通孔64b而与上部水箱24内的上部及下部连通，形成与内部空间24A内的压力相同的压力。

[0131] 并且，实施例2中的低燃用第二电极62S及高燃用第二电极62M与实施例1中的低燃用第二电极62S及高燃用第二电极62M形成相同的结构，因此省略详细说明。

[0132] 接下来，对实施例2的锅炉10的动作进行说明。实施例2的锅炉10利用图3及图4的控制顺序来控制，关于其动作，与实施例1的锅炉10进行大致相同的动作。

[0133] 在此，说明与所述实施例1的锅炉10的动作不同之处。在本实例2的锅炉10中，进入到内部空间24A内的气泡在内部空间24A内破裂，内部空间24A的内壁面及水管23的上部内表面被液滴的膜(水膜)覆盖。同时，气泡的一部分从连通孔64b向水位控制筒61内进入，并且气泡破裂而成的液滴也从流入孔64b向水位控制筒61内流入，成为将这些作为水量进行检测的状态，在水位控制筒61内，作为水位进行显现。因而，本实施例2的水箱水位检测装置60对显现在水位控制筒61内的水位进行检测。

[0134] 以上为相对于实施例1的不同点，对于此外的基于控制器100的控制等，与上述的第一实施方式相同。

[0135] 根据本实施例2，实施例1的连通管88a、88b变得不必要。另外，由于不需要与上部水箱24独立地设置用于设置水箱水位检测装置60的空间，因此与实施例1相比较而能够减少设置空间。

[0136] 实施例3

[0137] 接着，基于图6及图7而说明本发明的实施例3的锅炉10。与所述实施例1不同之处在于，在所述实施例1中构成为，不判断锅炉水的浓缩度，自动地进行基于外部水位检测装置50的外部水位控制与基于水箱水位检测装置60的水箱水位控制之间的切换，相对于此，在本实施例3中，构成为判断锅炉水的浓缩度而进行外部水位控制与水箱水位控制之间的切换。其它的结构与所述实施例1相同，因此对相同的构成要素标注相同的附图标记而省略说明。以下，仅对不同的结构进行说明。

[0138] 在本实施例3中，在水箱水位检测装置60具备当检测出作为水箱内上限水位的高浓缩干燥度界限水位HE时关闭供水泵70的第六电极62E、及当检测出作为比高浓缩干燥度界限水位HE低的水箱内下限水位的水位HF时打开供水泵70的第七电极62F。另外，在外部水位检测装置50具备当检测出作为水位控制筒内上限水位的低浓缩干燥度界限水位HG时关闭供水泵的第八电极52G、及当检测出作为比低浓缩干燥度界限水位HG低的水位控制筒内下限水位的水位HJ时打开供水泵70的第九电极52J。

[0139] 并且，控制器100构成为，通过存在于锅炉筒20的内部的锅炉水向外部排出之后的燃烧器30的燃烧时间是否达到燃烧时间阈值而判断浓缩度，在低浓缩时进行外部水位控制，在高浓缩时进行水箱水位控制。在图7中表示基于控制器100的水位控制顺序。

[0140] 接着，说明本实施例3的动作。参照图7，控制器100在S21中，利用内置计时器(省略图示)，测量全吹后的燃烧器30中的燃烧时间，判断是否达到规定的燃烧时间(燃烧时间阈值)。在否的情况下，移至S22，基于外部水位检测装置50的检测结果而进行水位的控制。另外，在S21处判断为是，即达到了规定的燃烧时间(燃烧时间阈值)的情况下，移至S23，基于水箱水位检测装置60的检测结果而进行水位的控制。在此，全吹是指将存在于锅炉筒20的内部的锅炉水的全部向外部排出。另外，在执行全吹以外，有时也执行将锅炉水的大致一半向外部排出的半吹。在这种情况下，也测量半吹后的燃烧时间，设定上述的燃烧时间阈值。

[0141] 即，在进行全吹之后的短暂的期间内，即便使燃烧器30燃烧，锅炉水的浓缩度也处于较低的状态。锅炉水的浓缩度较低的情况(低浓缩的情况)与锅炉水的浓缩度较高的情况(高浓缩的情况)相比，气泡的产生较少。即，锅炉水的水举动比较稳定，即使进行基于外部水位检测装置50处的检测结果的控制，也成为获得期望的蒸汽的干燥度的状态。然而，在进行全吹之后，随着燃烧器30的燃烧时间累积，锅炉水的浓缩度逐渐上升。然后，当浓缩度上升至锅炉水的导电度达到规定值的程度时，锅炉水的水举动急剧地变化，由于锅炉水的粘度的增加而使起泡变得剧烈，产生的气泡的数量也增多，并且气泡破裂时的飞沫(液滴)的直径增大等，因此干燥度降低。

[0142] 因此，在基于外部水位检测装置50的水位检测中，在引起无法获得期望干燥度的程度的水举动的变化的状态下，预先对应附加上述的燃烧时间阈值。于是，在全吹后开始燃烧器30的燃烧的时序下开始时间测量，在测量的时间达到燃烧时间阈值之前的期间内，利用外部水位检测装置50来进行水位检测，基于其检测结果，控制锅炉水的水位。另一方面，在测量的时间达到了燃烧时间阈值的情况下，通过测定水箱水位检测装置60的水位控制筒61的筒内水位来进行水位检测，基于其检测结果，控制锅炉水的水位。

[0143] 在此，“达到燃烧时间阈值”是指，可以是成为燃烧时间阈值以上的情况及超过燃烧时间阈值的情况中的任一者。另外，“未达到燃烧时间阈值”是指，可以是燃烧时间阈值以下的情况及小于燃烧时间阈值的情况中的任一者。

[0144] 并且，基于外部水位检测装置50的检测结果的控制以使水位控制筒51内的水位位于第八电极52G与第九电极52J之间的位置的方式进行控制。另外，基于水箱水位检测装置60的检测结果的控制以使水位控制筒61内的水位位于第六电极62E与第七电极62F之间的位置的方式进行控制。

[0145] 实施例4

[0146] 接下来，基于图8及图9对本发明的实施例4的锅炉10进行说明。与所述实施例3的不同之处在于，在所述实施例3中，通过燃烧时间来进行锅炉水的浓缩度的判断，但在本实施例4中，通过锅炉水的导电度来判断锅炉水的浓缩度。其它的结构与所述实施例3相同，因此对相同的构成要素标注相同的附图标记而省略说明。以下，仅对不同的结构进行说明。

[0147] 在本实施例4中，如图8所示，具备用于测定降水管84内的锅炉水的导电度的导电度测定传感器90。并且，通过基于控制器100的图9所示的水位控制顺序，该导电度未达到导电度阈值的情况下，基于外部水位检测装置50的检测结果而进行水位的控制。另外，在导电度测定传感器90所测定的导电度成为了导电度阈值以上的情况下，基于水箱水位检测装置60的检测结果而进行水位的控制。需要说明的是，导电度阈值与规定的浓缩度对应。

[0148] 参照图9，在S31处，判断导电度测定传感器90所测定的导电度是否达到导电度阈值。在S31处判断为否时，移至S32，进行基于外部水位检测装置50的检测结果的控制。在比导电度阈值低的情况下，成为锅炉水的浓缩度较低的状态。因此，锅炉水的水举动比较稳定，即使进行基于外部水位检测装置50的检测结果的控制，也成为获得期望的蒸汽的干燥度的状态。

[0149] 当浓缩度上升至导电度测定传感器90所测定的导电度成为导电度阈值以上的程度时，在S31处判断为是，移至S33，利用水箱水位检测装置60来进行筒内水位的检测，基于其检测结果而控制筒内水位。

[0150] 当浓缩度上升至导电度成为导电度阈值以上的程度时，锅炉水的水举动急剧变化，由于锅炉水的粘度的增加而使起泡变得剧烈，气泡K破裂时的飞沫(液滴)的直径变大等，因此干燥度降低。

[0151] 因此，在基于外部水位检测装置50的水位检测中，在引起无法获得期望干燥度的程度的水举动的变化的状态下，预先对应附加上述的导电度阈值。于是，在导电度测定传感器90所测定的导电度未达到导电度阈值的期间内，利用外部水位检测装置50来进行水位检测，基于其检测结果而控制锅炉水的水位。另一方面，在导电度测定传感器90所测定的导电度成为了导电度阈值以上的情况下，利用水箱水位检测装置60来进行筒内水位的检测，基于其检测结果来控制筒内水位。

[0152] 在此，“达到导电度阈值”是指，可以是成为导电度阈值以上的情况与超过导电度阈值的情况中的任一者。另外，“未达到导电度阈值”是指，可以是导电度阈值以下的情况与小于导电度阈值的情况中的任一者。

[0153] 实施例5

[0154] 接着，基于图10来说明本发明的实施例5的锅炉10。本发明不仅能够像上述实施例1～实施例4那样，适用于多个水管23排列成环状的构造的锅炉筒构造的锅炉，也可以同样地适用于图10所示的锅炉10那样、将多个水管23以呈长方体形状的方式排列而成的构造的锅炉。在以下的实施例5的说明中，以与实施例1不同的结构为中心进行说明，对与实施例1对应的构成要素标注相同的附图标记而省略其说明。

[0155] 从节约空间化等的观点来说，图10所示的锅炉10具备锅炉筒20，该锅炉筒20由长方体状的下部水箱22、同样的长方体状的上部水箱24及由立足于该两水箱22、24之间而垂直配设的多个水管23构成的水管组构成。在构成该锅炉筒20的水管组中，对于配置在长边方向上的两外侧的水管23而言，相邻的水管23彼此分别经由连结构件(省略图示)连接而形成一对水管壁(省略图示)。因而，锅炉筒20具备由下部水箱22、上部水箱24及一对水管壁形成的长方体状的划分室。该划分室相当于上述的各实施方式中的燃烧室21A，来自设于长边方向的一端侧的燃烧器30的火焰进行燃烧反应，朝向废气出口103流动。

[0156] 那么，在该图10所示的锅炉10中，虽省略图示但设有与上述的各实施例相同的降水管84。即，将浓缩后的锅炉水滞留的上部水箱24与供给有新的锅炉用水的下部水箱22通过降水管84来连接，设为使上部水箱24内的锅炉水自然循环的结构。在此，该图10所示的锅炉10的动作与上述的各实施例中的动作大致相同，省略其详细说明。

[0157] 另外，与上述的各实施例中的结构相同，外部水位检测装置50经由连通管87a、87b而与上部水箱24的内部空间24A和下部水箱22的内部空间22A各自连通。另外，水箱水位检测装置60经由连通管88a、88b而与上部水箱24的内部空间24A连通。

[0158] 本发明并不限定于上述的实施例1～5，包含下述方式的锅炉。在上述的实施例中，设为无分离器锅炉，但也可以构成为具备利用离心分离从蒸汽中分离出水滴(液滴)的小型的分离器。另外，在实施例1中，在图3的S1中，当检测出无水时，立即移至S2而打开供水泵70，但也能够构成为在检测出无水之后隔开规定的延迟时间而打开供水泵70。另外，在图3的S3中，当检测出有水时，立即移至S3而关闭供水泵70，但也能够构成为在检测出有水之后隔开规定的延迟时间而关闭供水泵70。这样，在隔开延迟时间而控制供水泵70的情况下，基于电极的检测水位与各种设定水位变得不同，各种设定水位成为延迟时间后的假定水位。

[0159] 附图标记说明如下：

[0160] 10...锅炉

[0161] 20...锅炉筒

[0162] 22...下部水箱

[0163] 22A、24A...内部空间

[0164] 23...水管

[0165] 23s、83s...开口部分

[0166] 24...上部水箱

[0167] 50...外部水位检测装置(与外部水位检测机构对应)51、61...水位控制筒[0168] 52、62...电极

[0169] 60...水箱水位检测装置(与水箱水位检测机构对应)

[0170] 70...供水泵(与供水机构的一部分对应)

[0171] 80...供水管(与供水机构的一部分对应)

[0172] 84a、84b...连通孔

[0173] 87a、87b...连通管

[0174] 88a、88b...连通管

[0175] 90...导电度测定传感器(与导电度测定机构对应)

[0176] 100...控制部(与控制机构对应)

[0177] 52S、52M...第一电极

[0178] 52L...第三电极

[0179] 61...水位控制筒(与水位控制室对应)

[0180] 62S、62M...第二电极

[0181] 64a、64b...连通孔

标题	发布/更新时间	阅读量
锅炉-专利编号CN1109842C	2020-05-11	232
燃气锅炉-专利编号CN106369588B	2020-05-12	387
燃气锅炉-专利编号CN106369588A	2020-05-12	102
锅炉-专利编号CN108800110B	2020-05-11	246
锅炉-专利编号CN108800110A	2020-05-11	259
沼气锅炉-专利编号CN102313280B	2020-05-13	731
余热锅炉-专利编号CN103032862A	2020-05-13	731
锅炉-专利编号CN109556111A	2020-05-11	255
热水锅炉-专利编号CN107084531A	2020-05-13	1034
高压锅炉-专利编号CN109163320A	2020-05-12	329

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