特表 2024-542388 ボイラーアクセスポイントの保護装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-11-15

(54)【発明の名称】ボイラーアクセスポイントの保護装置

(51)【国際特許分類】

   F23J 3/02 20060101AFI20241108BHJP

   F04D 27/00 20060101ALI20241108BHJP

【ＦＩ】

F23J3/02 Z

F04D27/00 H

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2024525793

(86)(22)【出願日】2022-11-01

(85)【翻訳文提出日】2024-06-25

(86)【国際出願番号】 EP2022080465

(87)【国際公開番号】W WO2023078877

(87)【国際公開日】2023-05-11

(31)【優先権主張番号】21206023.0

(32)【優先日】2021-11-02

(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】520374818

【氏名又は名称】エクスプロ エンジニアリング アーゲー

(71)【出願人】

【識別番号】520375697

【氏名又は名称】マーティン ゲーエムベーハー フュア ウンベルト－ウント エネギーテクニーク

(71)【出願人】

【識別番号】520374830

【氏名又は名称】ヒタチ ゾウセン イノヴァ アーゲー

(74)【代理人】

【識別番号】110002354

【氏名又は名称】弁理士法人平和国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】ハンガートナー，マルク ペーター

(72)【発明者】

【氏名】リマッチャー－レナー，ダニエラ

【テーマコード（参考）】

3H021

3K261

【Ｆターム（参考）】

3H021AA01

3H021BA05

3H021CA01

3H021EA10

3K261HA02

(57)【要約】

ボイラーアクセスポイントの保護装置は、ファン（１０）、圧力センサ（２０）、及び逆止弁（３０）を備え、ファン（１０）は、周囲の空気を吸引する吸引口（５）を介して周囲環境に接続され、、圧力センサ（２０）は、気密接続部（６）を介してファンの下流に接続され、逆止弁（３０）は、追加の気密接続部（７）を介して圧力センサの下流に接続される。圧力センサー（２０）に接続された制御ユニットには、圧力値に対する少なくとも低い第１の閾値及び高い第２の閾値が記憶されるデータメモリが設けられている。圧力センサー（２０）によって測定され、制御ユニットに転送された圧力センサ信号が第１の閾値を下回るか、又は第２の閾値を超える場合、制御ユニットによって異常の存在を検出することができる。
【選択図】 図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ファン（１０）と逆止弁（３０）とを備え、
前記ファン（１０）は、周囲の空気を吸引する吸引口（５）を介して周囲環境に接続され、
前記逆止弁（３０）は、気密接続部（６、７）を介して前記ファン（１０）の下流に接続され、
前記逆止弁（３０）は、圧力ホース（８）を介してボイラー壁を貫通するボイラーアクセスポイントに接続され、
前記逆止弁（３０）は、前記圧力ホース（８）の流体圧力が前記ファン（１０）の流体圧力よりも大きいときに閉鎖し、
前記気密接続部（６、７）は、周囲出口（１６）を有し、
圧力センサ（２０）に接続された制御ユニットには、少なくとも低い第１の圧力閾値（１０３）及び高い第２の圧力閾値（１０４）が記憶されるデータメモリが設けられ、
前記圧力センサ（２０）によって測定され、前記制御ユニットに転送された圧力センサ信号が前記第１の圧力閾値（１０３）を下回る場合、前記制御ユニットによって異常レンジ（１３０、１４０）に異常の存在が検出され、
前記圧力センサ（２０）によって測定され、前記制御ユニットに転送された圧力センサ信号が前記第２の圧力閾値（１０４）を超える場合、前記制御ユニットによって過圧レンジ（１１０）に異常の存在が検出される、
ボイラーアクセスポイントの保護装置。

【請求項2】

前記過圧レンジ（１１０）は、前記制御ユニットによって前記逆止弁（３０）の閉鎖に割り当てられており、前記制御ユニットには時間間隔が記憶され、
前記過圧レンジ（１１０）の圧力センサ信号が所定の時間間隔を超えた場合にのみ、異常信号が発せられる、
請求項１に記載のボイラーアクセスポイントの保護装置。

【請求項3】

前記第１の圧力閾値（１０３）よりも低い第３の圧力閾値（１０２）が前記制御ユニットに記憶され、前記制御ユニットは、前記圧力センサ（２０）によって測定され、前記制御ユニットに転送された圧力センサ信号が前記第３の圧力閾値（１０２）を下回る場合に、漏れ、センサの故障、又はファンの故障を区別して、異常レンジ（１３０、１４０）における異常の存在を示す、
請求項１又は２に記載のボイラーアクセスポイントの保護装置。

【請求項4】

前記周囲出口（１６）は、前記気密接続部（６、７）の壁に設けられた穴である、
請求項１～３のいずれか一項に記載のボイラーアクセスポイントの保護装置。

【請求項5】

この装置は、さらに、前記気密接続部（６、７）内に配設された圧力センサ（２０）を備える、
請求項１～４のいずれか一項に記載のボイラーアクセスポイントの保護装置。

【請求項6】

前記周囲出口（１６）は、前記ファン（１０）と前記圧力センサ（２０）との間の前記気密接続部（６）に配設される、
請求項１～５のいずれか一項に記載のボイラーアクセスポイントの保護装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ボイラーアクセスポイントの保護装置であって、当該装置を介して、高振幅の圧力波を導入するボイラー洗浄装置などの外部装置が、ボイラー壁を貫いてボイラーに接続されるボイラーアクセスポイントの保護装置に関する。

【背景技術】

【0002】

特に、ボイラーを洗浄するために、高振幅の圧力波を発生させる装置及び方法が、特許文献１から知られている。当該装置は、燃焼チャンバー内で発生させたガス圧をダイレクトに放出する開口部を備えている。この開口部（ドレン開口部）の末端は、通常、中空シリンダーとされ、ボイラー壁のボイラーアクセスポイントを通って清掃対象のボイラー内に至る。ボイラー、特に、運転中のボイラーを洗浄するために、前述した高振幅の圧力波を装置内で発生させて、それをボイラー容積内に導入する。

【0003】

ここでの欠点は、アグレッシブなガスが、ボイラー壁のボイラーアクセスポイントを通って、ボイラーから中空シリンダーに流れ込み、そこを通ってドレン開口部、ひいてはピストンバルブシートに至る可能性があることである。これらのガスは、バルブシートの品質を低下させて、ボイラーの洗浄に有利な急激な圧力上昇が損なわれるほどに、気密性を損ねる可能性がある。

【0004】

特許文献２は、請求項１のプレアンブルの特徴を備えたボイラーアクセスポイントの保護装置を開示する。同様の保護装置が、特許文献３から知られている。

【0005】

特許文献４には、逆止弁を備えた超高圧油圧式安全弁が開示されており、パイプアクセス開口部がバルブシートに形成されている。バルブハウジングの上部に、キャビティの側壁にドレン孔を備える圧力リリーフキャビティが形成されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】国際公開第２０１９／１７５７３６号

【特許文献2】独国特許出願公開第２８３２０７６号明細書

【特許文献3】中国実用新案第２１２００４４０９号明細書

【特許文献4】中国実用新案第２１０９５００６０号明細書

【発明の概要】

【0007】

本発明は、この従来技術に基づいて、特に、中空シリンダーを備える高振幅圧力波発生装置において、そのようなアグレッシブなガスが、ボイラーからボイラーアクセスポイントを通って、ドレン開口部、ひいてはピストンバルブシートに流れ込むのを防ぎ、簡単な制御ユニットによって正常に機能しているかを監視できるボイラーアクセスポイントの保護装置を提供することを目的とする。

【0008】

この目的は、ファンと逆止弁とを備え、ファンは、周囲の空気を吸引する吸引口を介して周囲環境に接続され、逆止弁は、気密接続部を介してファンの下流に接続され、そして、圧力ホースを介してボイラー壁を貫通するボイラーアクセスポイントに接続され、逆止弁は、圧力ホースの流体圧力がファンの流体圧力よりも大きいときに閉鎖するように取り付けられており、気密接続部には周囲出口が設けられており、データメモリを備えた制御ユニットが圧力センサに接続されており、その制御ユニットには、少なくとも低い第１の圧力閾値及び高い第２の圧力閾値が記憶されていることを特徴とするボイラーアクセスポイントの保護装置によって達成される。制御ユニットは、圧力センサによって測定された圧力センサ信号を受信し、それらを記憶されている圧力閾値と比較する。圧力センサ信号が第１の圧力閾値を下回る場合、異常レンジに異常の存在が検出される。

【0009】

圧力センサによって測定され、制御ユニットに転送された圧力センサ信号が、第２の圧力閾値を超える場合、過圧レンジに異常の存在が検出される。過圧レンジでの異常は、逆止弁の閉鎖又は圧力ホースの詰まりに対応する。過圧レンジが、制御ユニットによって逆止弁の閉鎖に割り当てられている場合、制御ユニットには時間間隔が記憶されているのが好ましく、過圧レンジの圧力センサ信号が所定の時間間隔を超えた場合にのみ、異常信号が発せられる。ここで説明する装置を、ボイラーアクセスポイントを通して圧力波を導入するボイラー洗浄装置に使用した場合に、この圧力上昇により、爆発衝撃に対応する時間間隔で、正常な動作機能に対応して逆止弁が閉じられて、その結果、この状態が対応する所定の時間間隔後に終了し、逆止弁が再び開くのであれば、異常はない。

【0010】

当該異常レンジは、通常、好ましくは制御ユニットに記憶された第１の圧力閾値よりも低い、第３の圧力閾値を以て、２つの異なる異常レンジに分けることができる。そして、制御ユニットは、圧力センサ信号が圧力センサによって測定され、制御ユニットに転送されると、前述した異常レンジを２つのサブレンジに分割する。圧力値が第３の圧力閾値を下回る場合には、異常レンジの下位のレンジにおける異常の存在は、ファンの故障又はセンサの故障として検出され、それ以外の場合には、漏れ又はフィルタの問題が推測される。圧力測定と体積流量を関連付けた図では、異常レンジの下位のレンジの異常についてはファンの故障のみが示されている。これは、センサの故障でも同じ測定値が示されるものの、これは依然として存在する空気の流れにおける実際の体積流量とは相関しないためである。

【0011】

この気密接続部に圧力センサを配設することで、ファンと逆止弁の機能を簡単に監視できる。

【0012】

ファンという用語は、軸流ファンやブロワーなど、吸気側と排気側とを備え、吸気側から入ってきた空気が圧縮されて排気されるすべての形式のファンをいうものとする。

【0013】

これにより、外部のガス供給源にアクセスすることなく、ボイラーアクセスポイントを周囲の空気から簡単に保護することができ、このアクセスポイントからの流体が、ボイラー洗浄装置などの保護対象の外部システムに到達しないようにすることができる。

【0014】

周囲出口は、例えば、気密接続の壁の穴であってもよい。さらなる実施形態は、従属請求項に記載されている。

【図面の簡単な説明】

【0015】

本発明の好ましい実施形態が図面を参照して以下に説明されるが、図面は説明のためにのみに参照され、限定的に解釈されるべきものではない。

【0016】

【図1】図１は、本発明の実施形態に係る装置の概略を示すブロック図である。

【図2】図２は、図１の装置の動作に関するファン特性曲線を示す図である。

【図3】図３は、図１の装置の動作のための制御ユニットのセンサ値レンジを示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

図１は、本発明の実施形態に係る装置の概略を示すブロック図である。吸気管５にはファン１０が接続されており、ファン１０は、吸気管５から吸引したボイラー洗浄装置の周囲の空気を圧縮して、接続部６に送るように設置されている。ファン１０は、これに連続する接続部６内に、８０～２００ミリバールの過圧を発生できるように設計することができる。

【0018】

連続する接続部６は、空気の流れに及ぼす影響が少ない中空の円筒状部材として設計されている。その側面には出口１６が設けられており、ファン１０によって発生した空気の流れが分配される。一部は出口１６を通って周囲環境に放出され、残りはこの接続部６を経由して圧力センサ２０に送られる。

【0019】

圧力センサ２０は、特に、０～１バールの圧力差を検出することができる。下限値は必須であり、上限値としては、ファン１０によって達成できない値を選択するのが好ましい。

【0020】

圧力センサ２０の下流では、周囲の空気が加圧下に逆止弁３０と圧力ホース８とを経由して、前述した装置のバルブシートとボイラー壁との間の領域にある前述した中空シリンダーの内部に供給される。換言すれば、例えば、圧力ホース８などを経由する供給は、ボイラーアクセスポイントの外側で行われるため、加圧下に導入された周囲の空気が、このアクセスポイントとボイラー壁とを通って、ボイラー内のガスに向かって流れ込む。

【0021】

唯一の条件は、このようにして周囲の空気をボイラー内に吹き込むために、ファン１０が十分に強力であり、ファン１０によって生成される過圧は、ボイラー内の圧力よりも高くなければならない、ということである。

【0022】

逆止弁３０は、洗浄爆発が発生したときに、ボイラー内のドレン開口部において、洗浄爆発による反応ガスが、図１に示す当該装置内に入り込んでしまうのを防止する。急激な圧力の上昇により、圧力ホース８の供給ライン内の逆止弁３０の手前にも気柱が残る。

【0023】

図２は、図１の装置の動作に関するファン特性曲線を示している。ｘ軸は、単位時間当たりの体積流量５０を示しており、ここでは、０～１，０００リットル／分（０～３ｍ^３／分）である。一方、ｙ軸は、圧力センサ２０によって測定された過圧６０を示しており、ここでは、０～１４０ミリバールである。体積流量６０と過圧５０は、いずれも例示的な実施形態として示している。他の用途では、より高速の送風速度を有するファン１０を使用することによって、最大１０ｍ^３／分又は最大１００ｍ^３／分の体積流量６０を生成することもできる。この体積流量６０が、ボイラー、すなわち、ボイラー通路に及ぼす過圧は、接続部の形状や開口部１６の形状に依存する。この圧力は最大１バールとすることが可能であるが、通常、２００又は５００ミリバールまでの過圧で十分である。

【0024】

符号５１は、フリーで駆動するファン１０のファン特性曲線、すなわち、単位時間当たりに送風される空気量によって生成される過圧を示す。図１の装置にファン１０を取り付けることによって、種々の動作モードが実現される。

【0025】

符号６１は、逆止弁３０が開いているときのファンの特性点を示しており、したがって、領域６の開始点では、ファンから毎分４７０リットルの体積流量６０のダイレクトな送風が可能となり、それによって、ファン１０のすぐ後ろにある圧力センサによって、約８０ミリバールの加圧が測定される。しかしながら、逆止弁３０の上流の領域には、より少ない約２２０リットル／分の体積流量６０が到達するに過ぎず、その余の空気は開口部１６を通って接続部から流出する。圧力センサは同じ気柱を測定するため、逆止弁３０が開いているときの圧力は、同様に約８０ミリバールである。

【0026】

洗浄装置の動作中に圧力波が引き起こされると、この圧力波は、洗浄装置からボイラーに向かう途中で圧力ホース８に戻り、逆止弁３０を閉じる。

【0027】

逆止弁３０が閉じられると、搬送される周囲の空気のすべてが開口部１６を通って外部の環境に戻されつつ、圧力センサ２０によって測定される圧力がより高くなり、ファン１０を通る毎分３２０単位の流量に相当する特性点６２になる。これにより、圧力が約１１０ミリバールまで上昇する。

【0028】

ただし、これは、逆止弁３０が閉じられた時点での体積流量が、点７１に対応する約２２０リットル／分から、逆止弁３０が閉じている状態の０リットル／分の体積流量７２に減少することにダイレクトに対応している。

【0029】

換言すれば、圧力ホース８内に実際に存在する体積流量の減少は、矢印７５に対応する点７１の値から点７２に変化する。これは、圧力センサ２０における、矢印６５に対応する点６１と点６２との間の体積流量の減少によって相殺され、圧力が、８０ミリバールから１００ミリバールを少し超える程度に増加する。ここでも、逆止弁３０における実際の圧力は、この測定された圧力に等しい。

【0030】

周囲出口としての開口部１６は、例えば、３ｍｍ～７．５ｍｍの直径とすることができる。しかしながら、開口部１６の直径は、流出する流量や、閉じられた逆止弁３０の上流での圧力増加に応じて、１ｍｍ～２ｃｍとすることもできる。開口部の直径や、環境への接続部のタイプと長さの選択は、望ましい過圧と体積流量にも依存する。制御ユニットを使用する場合、以下に説明するように、図３に示すような測定ポイントの基本的な配置が評価に不可欠である。

【0031】

図２では、１０ミリバール、６５ミリバール、及び９５ミリバールの３つの圧力閾値１１２，１１３，１１４が、例として概略的に示されている。これらは、動作レンジと異常レンジに応じて、制御ユニットの機能を説明するときに使用される圧力値を示している。

【0032】

図１の装置は、ファン１０の性能を制御することができ、圧力センサ２０のセンサ値をダイレクトに監視値に変換することができる制御ユニットを備えているのが好ましく、これにより、結果としてデバイスの機能がダイレクトに示される。

【0033】

図３は、圧力センサ２０のセンサ値のレンジを示しており、これらのレンジは、指標として、又は、例えば、洗浄装置又はボイラーの機能を停止するために、図１に示す装置の動作に関する圧力閾値を介して制御ユニット内で分析される。センサ値のレンジは、矢印１００に応じて、０～、例えば、１バールに至る。本発明者らは、圧力センサ２０の測定値をダイレクトに監視値に変換できることを見い出した。０バールの圧力値１０１から圧力値１０２まで、例えば、図２に示す第１の圧力閾値１１２としての２０ミリバールまでにあっては、圧力センサ又はファンが故障したと推測することができ、装置は自己診断を実行して、それに応じて異常レンジ１４０を示す。

【0034】

オプションのフィルタがいずれかの接続部６，７に取り付けられている場合、異常レンジ１４０の上限値１０２と、次の上限値１０３、例えば、９０ミリバールとの間では、フィルタに問題があり得る。この値のレンジ１３０は、フィルタの問題、又は接続部６，７の漏れのいずれかと見做される。上限値１０３は、図２に圧力閾値１１３として示されている。圧力閾値１１２，１１３を区別することは、故障の検出に役に立ち、機能を監視するには２つの圧力閾値のうち高い方の値で十分である。

【0035】

圧力値１０３と圧力値１０４との間のレンジの圧力では、システムの正常値に対応する動作レンジ１２０が存在する。動作レンジは、ボイラーの動作と解され、清掃が必要な場合のボイラー機能の休止期間ではない。この上限値１０４を超えると、システムの閉塞に対応する過圧レンジ１１０に到達する。そのため、図１に示す接続部５，６，７、８を通ってガスは流れなくなり、すなわち、通常は、逆止弁３０の応答によって引き起こされる、本装置による保護機能が働かなくなる。これは、冒頭で述べたタイプのボイラー洗浄装置内で爆発衝撃が引き起こされ、当然に、ボイラー壁の上流の圧力ホース８にも入り得る場合に、本装置が短時間の間に正常に機能していることに相当し得る。

【0036】

したがって、差圧センサ２０を用いた簡単な圧力測定によって、監視レンジ１１０，１２０、及び監視レンジ１３０，１４０を付帯的に又は個別に選択することにより、前述した圧力閾値１０３，１０４と必要に応じて圧力閾値１０２を介して、換気システムの作動状態を監視することができる。

【0037】

周囲の空気を供給源として利用することにより、対応する工業用ガスの加圧ガス容器からの保護ガスの供給を大幅に省略できる。

【符号の説明】

【0038】

５ 吸気管
６ 接続部
７ 接続部
８ 圧力ホース
１０ ファン
１６ 出口／開口部
２０ 圧力センサ
３０ 逆止弁
５０ 体積流量
５１ フリー駆動のファン特性
６０ 過圧
６１ ファンの特性点／逆弁を開く動作点
６２ ファンの特性点／逆弁を閉じる動作点
６３ ファン故障の特性点
６４ 漏れ又はフィルタ問題の特性点
６５ ファンの測定値変化
７１ 逆止弁の特性点（開）
７２ 逆止弁の特性点（閉）
７５ 逆止弁の測定値変化
１００ 圧力範囲（上昇値）
１０１ 圧力値０ｂａｒ
１０２ 第３の圧力閾値
１０３ 第１の圧力閾値
１０４ 第２の圧力閾値
１１０ 過圧レンジ
１１２ 第３の圧力レベル閾値
１１３ 第１の圧力レベル閾値
１１４ 第２の圧力レベル閾値
１２０ 動作レンジ
１３０ 異常レンジ－フィルタの問題又は漏れ
１４０ 異常レンジ－センサの故障又はファンの故障

【図1】

【図2】

【図3】

【国際調査報告】