JP2014095507A - ドレン排出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ドレン回収路又はドレンタンクからのドレンの漏れが放置されることを防止したドレン排出装置を提供する。
【解決手段】ドレン排出装置は、ドレン排出処理の終了時以降のバーナ２の積算熱量を算出するドレン発生量推定部８２と、バーナ２の積算熱量が、高水位電極５３の検出水位に基づいて設定された判定積算熱量以上となるまでの間に、前記ドレン排出処理が行われなかったときに、異常報知を行なう異常報知部８３とを備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、燃焼排ガスから熱を回収する熱交換器を備えた熱源機に設けられて、熱交換器で発生するドレンを排出するドレン排出装置に関する。

従来より、例えば、バーナの燃焼排ガスから潜熱を回収する潜熱熱交換器を備えた熱源機においては、潜熱熱交換器で発生する酸性のドレンを中和器で中和してドレンタンクに貯留している。そして、ドレンタンク内に貯まったドレンの水位を水位電極により検出し、ドレンタンク内に高水位のドレンが貯まったときに、ドレンポンプを作動させてドレンタンク内のドレンを排出するようにしている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１に記載された熱源機においては、ドレンポンプの作動開始時から所定時間以内にドレンタンク内のドレンの水位低下が検出されないときに、ドレンポンプを一時的に停止してから駆動を再開させる間欠駆動を行っている。そして、この間欠駆動によって生じるドレンタンク内や配管経路内の圧力変動により、軽微な詰りの解消やドレンポンプ内に流入した空気の排出を図って、ドレンポンプの能力を回復するようにしている。

また、この間欠駆動を行っても、ドレンタンク内のドレンの水位低下が検出されないときには、装置に異常があると判断して報知を行なうようにしている。そして、この異常の報知により、ドレン排出用の配管経路の詰りやドレンポンプ自体の故障によって、ドレンタンクからのドレンの排出が不能になっている状態が放置され、ドレンタンクからドレンが溢れてしまうことを防止している。

特開２００７−５４７８０号公報

特許文献１に記載された熱源機においては、ドレンタンク内に排出が必要なレベルのドレンが貯まらなければ、異常の判断が行われない。そのため、熱交換器で発生したドレンの回収路やドレンタンクの亀裂等によりドレンが漏れる異常に対しては異常報知がなされず、ドレンが漏れる状況が放置されてしまうという不都合があった。

本発明はかかる背景に鑑みてなされたものであり、ドレン回収路又はドレンタンクからのドレンの漏れが放置されることを防止することができるドレン排出装置を提供することを目的とする。

本発明は上記目的を達成するためになされたものであり、バーナの燃焼排ガスから熱を回収する熱交換器を備えた熱源機に設けられるドレン排出装置に関する。

そして、本発明のドレン排出装置は、
前記熱交換器で発生するドレンを回収するドレン回収路と、
前記ドレン回収路に接続されて、前記ドレン回収路により回収されたドレンを貯留するドレンタンクと、
前記ドレンタンク内に貯留されたドレンの水位を検出する水位検出部と、
前記ドレンタンク内のドレンを排出するドレンポンプと、
前記水位検出部の検出水位が所定の高水位以上になったときに、前記ドレンポンプを作動させて、前記ドレンタンク内のドレンを排出するドレン排出処理を行うドレン排出処理部と、
前記ドレン排出処理の終了時以降に前記熱交換器で発生するドレンの総量と相関性を有するドレン発生量参照値を算出するドレン発生量推定部と、
前記ドレン発生量推定部により算出されたドレン発生量参照値が、前記高水位までの前記ドレンタンクの容量に基づいて設定されたドレン排出判定値以上となるまでの間に、前記ドレン排出処理が所定回数以上実行されなかったときに、異常報知を行なう異常報知部とを備えたことを特徴とする（第１発明）。

第１発明において、前記ドレン回収路及び前記ドレンタンクからのドレンの漏れが生じていなければ、前記バーナの燃焼に伴って前記熱交換器で発生するドレンが、前記ドレン回収路を介して前記ドレンタンクに順次貯められ、前記ドレンタンク内のドレンの水位が前記高水位に達する毎に、前記ドレン排出処理が行われる。それに対して、前記ドレン回収路又は前記ドレンタンクからのドレンの漏れが生じているときには、前記ドレンタンク内のドレンの水位が前記高水位に達しないか、前記高水位に達するまでに発生するドレンの量がドレンの漏れ分だけ多くなる。

そこで、前記異常報知部は、前記ドレン発生量推定部により算出される前記ドレン発生量参照値（前記ドレン排出処理により前記ドレンタンクが空になった以降に、前記熱交換器で発生したドレンの総量と相関性を有する参照値）が、前記高水位までの前記ドレンタンクの容量に基づいて設定された前記ドレン排出判定値以上となるまでの間に、前記ドレン排出処理が所定回数以上実行されなかったときに、異常報知を行なう。そして、この異常報知により使用者に異常を認識させて、前記ドレン回収路又は前記ドレンタンクからドレンが漏れている状態を解消するための対応を促すことにより、ドレンの漏れが放置されることを防止することができる。

また、第１発明において、前記ドレン発生量推定部は、前記ドレン排出処理の終了時以降に前記バーナから放熱された累積熱量を、前記ドレン発生量参照値として算出することを特徴とする（第２発明）。

第２発明によれば、前記バーナから放熱された累積熱量が増加するに従って前記熱交換器で発生するドレンの総量が増加する。そのため、前記ドレン発生量推定部は、前記ドレン排出処理の終了時以降に前記バーナから放熱された累積熱量を、前記ドレン発生量参照値として用いることができる。

また、第１発明において、前記ドレン発生量推定部は、前記ドレン排出処理の終了時以降の前記バーナの累積燃焼時間を、前記ドレン発生量参照値として算出することを特徴とする（第３発明）。

第３発明によれば、前記バーナの累積燃焼時間が長くなるほど、前記熱交換器で発生するドレンの総量が増加する。そのため、前記ドレン発生量推定部は、前記ドレン排出処理の終了時以降の前記バーナの累積燃焼時間を、前記ドレン発生量参照値として用いることができる。

本発明のドレン排出装置が備えられた熱源機の構成図。 図１に示したドレン発生量推定部と異常報知部による処理のフローチャート。

本発明の実施形態について、図１〜図２を参照して説明する。

図１を参照して、本実施形態の熱源機は給湯装置であり、コントローラ８により熱源機の全体的な作動が制御される。コントローラ８は、図示しないＣＰＵ，メモリ等により構成された電子回路ユニットであり、メモリに保持された熱源機の制御用プログラムをＣＰＵで実行することによって熱源機の作動を制御し、後述するドレン排出処理部８１、ドレン発生量推定部８２、及び異常報知部８３として機能する。

コントローラ８には、熱源機を遠隔操作するためのリモコン３３がリモコンケーブル３４を介して接続されている。リモコン３３には、表示部３５と図示しない操作スイッチ群（給湯温度を設定する温度設定スイッチ等）が設けられている。

熱源機の本体１には、バーナ２（大バーナユニット２ａ、中バーナユニット２ｂ、小バーナユニット２ｃにより構成されている）を内蔵する缶体３が備えられている。缶体３は、バーナ２を収容する燃焼室３ａと、燃焼室３ａの上方に延びて燃焼排ガスが上昇する排気路３ｂとを形成しており、排気路３ｂの上端部で開口する排気口３ｃを備えている。

また、燃焼室３ａには、バーナ２に点火するための点火プラグ４と、バーナ２の着火を検知するフレームロッド５とが設けられている。缶体３の下部には、燃焼室３ａ内にバーナ２の燃焼用空気を供給する燃焼ファン７が設けられている。

バーナ２を構成する大バーナユニット２ａ、中バーナユニット２ｂ、小バーナユニット２ｃは、最大燃焼量が異なっており、燃焼させるバーナユニットの組合せを変更することによって、バーナ２全体の燃焼量を調節することができるようになっている。バーナ２には、燃料ガス供給管９を介して燃料ガスが供給される。燃料ガス供給管９には、その上流側から順に元ガス電磁弁１０及びガス比例弁１１が設けられている。

燃料ガス供給管９はガス比例弁１１の下流において３つの経路に分岐している。第１の経路が大バーナ用ガス電磁弁１２ａを介して大バーナユニット２ａに接続され、第２の経路が中バーナ用ガス電磁弁１２ｂを介して中バーナユニット２ｂに接続され、第３の経路が小バーナ用ガス電磁弁１２ｃを介して小バーナユニット２ｃに接続されている。

缶体３の内部において、バーナ２の直上位置には顕熱熱交換器１３が設けられ、顕熱熱交換器１３の上方位置となる排気路３ｂの内部には潜熱熱交換器１４（本発明の熱交換器に相当する）が設けられている。顕熱熱交換器１３の上方位置であって潜熱熱交換器１４の下方位置に、潜熱熱交換器１４で発生して滴下する酸性のドレンを集めるためのドレン受皿１５が設置されている。

ドレン受皿１５には、ドレン導出管１６を介して中和器４０が接続されており、中和器４０内の中和剤によって中和されたドレンがドレンタンク４１に貯留される。ドレンタンク４１は、ドレンポンプ４２を介してドレン排出管４３に接続されており、ドレンポンプ４２の作動によって、ドレンタンク４１に貯留されたドレンが強制的にドレン排出管４３に排出される。ドレンポンプ４２は、能力（出力）の変更が可能な、例えばＤＣモータであり、コントローラ８から出力される制御信号によりドレンポンプ４２の作動が制御される。

また、中和器４０には、中和器４０の水位上昇により排出詰りを検出する排出詰り電極５４，５５が設けられており、ドレンタンク４１には、ドレンタンク４１の水位を検出するアース電極５１と低水位電極５２及び高水位電極５３とが設けられている。なお、アース電極５１、低水位電極５２、及び高水位電極５３によって、本発明の水位検出部が構成されている。

排出詰り電極５４，５５と、アース電極５１と低水位電極５２及び高水位電極５３は、コントローラ８に接続されており、コントローラ８は、排出詰り電極５４，５５間の抵抗値の変化により、中和器４０の水位上昇を検出する。また、コントローラ８は、アース電極５１と低水位電極５２及び高水位電極５３間の抵抗値の変化により、ドレンタンク４１の水位（低水位、高水位）を検出する。

ドレン排出管４３には、ドレン排出管４３からドレンポンプ４２への逆流を禁止するための逆止弁４４が設けられている。また、ドレンタンク４１には、オーバーフローしたドレンを排出するためのオーバーフロー排出管４５が接続されている。

なお、ドレン受皿１５、ドレン導出管１６、及び中和器４０により、本発明のドレン回収路が構成されている。また、ドレン受皿１５、ドレン導出管１６、中和器４０、ドレンタンク４１、ドレンポンプ４２、ドレン排出管４３、アース電極５１、低水位電極５２、、高水位電極５３、及び、排出詰り電極５４，５５を含む図中Ｅの構成と、コントローラ８のドレン排出処理部８１、ドレン発生量推定部８２、及び異常報知部８３とにより、本発明のドレン排出装置が構成されている。

さらに、熱源機は、図示しない上水道に接続されて水が供給される給水路１９を備えている。顕熱熱交換器１３と潜熱熱交換器１４とは給水路１９の一部に直列に接続されている。顕熱熱交換器１３は、缶体３内の燃焼排ガスから顕熱を吸収して給水路１９を流通する水を加熱する。潜熱熱交換器１４は給水路１９における顕熱熱交換器１３の上流側に接続されて、顕熱熱交換器１３を通過して上昇する燃焼排ガスから潜熱を回収し、顕熱熱交換器１３に先立って給水路１９を流通する水を加熱する。

給水路１９は、潜熱熱交換器１４に給水する入水管２０と、顕熱熱交換器１３を経て加熱された湯が出湯される出湯管２１とからなる。入水管２０には、入水管２０の開度を調節する水量サーボ２２と、入水管２０からの給水流量を検出する水量センサ２３とが設けられている。出湯管２１における顕熱熱交換器１３の出口近傍には顕熱熱交換器１３による加熱直後の出湯温度を検知する第１出湯温度センサ２４が設けられている。

さらに、入水管２０と出湯管２１との間には、入水管２０に給水される給湯用水の一部を出湯管２１に混入させるバイパス管２５と、バイパス管２５の開度を調節するバイパスミキシング弁２６とが設けられている。バイパス管２５よりも下流側の出湯管２１には、出湯管２１からの出湯温度を検知する第２出湯温度センサ２７と、過剰な圧力を受けた際に減圧させる過圧安全弁を備える第１水抜き栓２８とが設けられ、更に下流には例えば使用者が操作する図示しない出湯栓（出湯カラン等）が設けられる。

また、顕熱熱交換器１３と潜熱熱交換器１４との間の給水路１９には、潜熱熱交換器用水抜き管２９がトラップ３０を介して接続されている。潜熱熱交換器用水抜き管２９の下流端には第２水抜き栓３１が設けられている。第２水抜き栓３１を開栓することにより、容易に潜熱熱交換器１４内部の水を抜き取ることができる。

さらに、顕熱熱交換器１３と第２水抜き栓３１との間における給水路１９には、顕熱熱交換器１３と前記潜熱熱交換器１４との間の水温（湯温）を検知する熱交換器間水温センサ３２が設けられている。

コントローラ８には、フレームロッド５、水量センサ２３、第１出湯温度センサ２４、第２出湯温度センサ２７、及び、熱交換器間水温センサ３２の検出信号が入力される。また、コントローラ８から出力される制御信号によって、点火プラグ４、燃焼ファン７、元ガス電磁弁１０、ガス比例弁１１、大バーナ用ガス電磁弁１２ａ、中バーナ用ガス電磁弁１２ｂ、小バーナ用ガス電磁弁１２ｃ、水量サーボ２２、及び、バイパスミキシング弁２６の作動が制御される。

コントローラ８は、熱源機に電源が投入されている状態で、出湯管２１の下流に接続されている出湯カラン等の出湯栓が使用者により開けられ、これに応じて、水量センサ２３により給湯下限流量以上の水流を検出したときに、給湯運転を実行する。

コントローラ８は、燃焼ファン７を回転させた状態で、元ガス電磁弁１０、及び小バーナ用ガス電磁弁１２ｃを開弁し、点火プラグ４を駆動して小バーナユニット２ｃに点火する。その後、コントローラ８は、第１出湯温度センサ２４、第２出湯温度センサ２７、及び水量センサ２３からの信号に基づいて、出湯管２１への出湯温度がリモコン３３で設定された給湯温度になるように、ガス比例弁１１や各ガス電磁弁１２ａ，１２ｂ，１２ｃの作動を制御してバーナ２の燃焼量を調節する。

そして、出湯カラン等の出湯栓が使用者により閉じられて、水量センサ２３による検出水量が給湯下限流量未満となったときに、コントローラ８は、元ガス電磁弁１０及び各ガス電磁弁１２ａ，１２ｂ，１２ｃを閉弁してバーナ２を消火し、給湯運転を終了する。

次に、ドレン排出処理部８１、ドレン発生量推定部８２、及び異常報知部８３による処理について説明する。

ドレン排出処理部８１は、ドレンタンク４１に貯まったドレンの水位を監視し、ドレンの水位が高水位電極５３による検出水位（高水位）以上になったときに、ドレンポンプ４２を作動させて、ドレンタンク４１内のドレンをドレン排出管４３に排出する「ドレン排出処理」を実行する。

ドレン発生量推定部８２は、潜熱熱交換器１４で発生するドレンの量を示す参照値として、バーナ２から放熱される累積熱量（本発明のドレン排出処理の終了時以降に熱交換器で発生するドレンの総量と相関性を有するドレン発生量参照値に相当する）を使用する。

そして、以下の式（１）により算出された、熱源機が１０日間使用されたときにバーナ２から放熱される累積熱量の想定値である判定累積熱量（本発明のドレン排出判定値に相当する）のデータが、メモリに保持されている。

判定累積熱量＝６００kcal/分×０．９５×６０分×１０日
＝３４２Mcal≒３５０Mcal ・・・・・（１）
但し、６００kcal/分：バーナ２の燃焼時に放熱される１分あたりの平均的な熱量の想定値、０．９５：熱源機の熱効率（９５％）、６０分：熱源機の１日あたりの平均的な使用時間の想定値。

ここで、本実施形態のドレンタンク４１の容量は６００mlである。そのため、バーナ２の燃焼時に発生するドレンの量を１０ml/分と想定すると、ドレン回収路及びドレンタンク４１からのドレンの漏れが生じていなければ、バーナ２が６０分間燃焼する毎に、ドレンタンク４１内のドレンが満水となって、「ドレン排出処理」が実行されることになる。

それに対して、ドレン回収路又はドレンタンク４１からドレンが漏れているときには、バーナ２が燃焼してもドレンタンク４１内にドレンが貯まらないか、ドレンタンク４１に貯まるドレンの増加率が低くなる。そこで、異常報知部８３は、バーナ２から放熱される累積熱量が判定累積熱量（３５０Mcal）以上になるまでの間に、「ドレン排出処理」が所定回数（本実施形態では１回）以上実行されなかったときに、異常報知を行なうようにしている。

次に、図２に示したフローチャートに従って、ドレン発生量推定部８２と、異常報知部８３による処理について説明する。

ＳＴＥＰ１で、ドレン発生量推定部８２は、ドレン排出処理部８１により「ドレン排出処理」が実行されているか否かを判断する。そして、「ドレン排出処理」が実行されているときはＳＴＥＰ１０に分岐し、ドレン発生量推定部８２は、「ドレン排出処理」が終了した時にバーナ２の累積熱量をクリアして、ＳＴＥＰ２に進む。

これにより、ドレン発生量推定部８２は、ドレンタンク４１が空になった時点からのバーナ２の累積熱量を算出する。一方、ＳＴＥＰ１で、ドレン排出処理部８１により「ドレン排出処理」が実行されていないときには、ＳＴＥＰ２に進む。

ＳＴＥＰ２で、ドレン発生量推定部８２は、バーナ２が燃焼中であるか否かを判断する。そして、バーナ２が燃焼中であるときはＳＴＥＰ２０に分岐し、バーナ２が燃焼を停止しているときにはＳＴＥＰ１に戻る。

ＳＴＥＰ２０で、ドレン発生量推定部８２は、バーナ２の燃焼状態に応じてバーナ２からの放熱量を算出し、バーナ２の累積熱量を更新する。続くＳＴＥＰ２１，ＳＴＥＰ２２は、異常報知部８３による処理である。ＳＴＥＰ２１で、異常報知部８３は、バーナ２が放熱した累積熱量が上記式（１）により算出された判定累積熱量以上となっているか否かを判断する。そして、バーナ２が放熱した累積熱量が判定累積熱量以上となっているときはＳＴＥＰ２２に進み、バーナ２が放熱した累積熱量が判定累積熱量未満であるときにはＳＴＥＰ１に分岐する。

ここで、ドレン回収路及びドレンタンク４１からの漏水が生じていなければ、バーナ２から放熱された累積熱量が判定累積熱量以上となる前に、ドレンタンク４１内のドレンの水位が高水位電極５３による検出水位以上となって、ドレン排出処理部８１により「ドレン排出処理」が実行され、ＳＴＥＰ１０で累積熱量がクリアされる。

そのため、ＳＴＥＰ２１で、バーナ２から放熱された累積熱量が判定累積熱量以上になっているときには、バーナ２から放熱された累積熱量が判定累積熱量以上になるまでの間に、「ドレン排出処理」が１回も実行されておらず、ドレン回収路又はドレンタンク４１からの漏水が生じていると想定される。そこで、異常報知部８３は、ＳＴＥＰ２２で、リモコン３３の表示部３５に異常表示すると共に、音声やブザー音による異常報知を行なう。

そして、この異常報知により、使用者にドレンの漏れが生じていることを認識させて対応を促すことにより、ドレン回収路又はドレンタンク４１からドレンが漏れている状態が放置されることを防止することができる。

なお、本実施形態では、熱源機として給湯装置を示したが、ドレンを回収する熱源機であれば、温水暖房用の熱源機、風呂追焚き用の熱源機等に設けられるドレン排出装置に対しても本発明の適用が可能である。

また、本実施形態では、ドレンの排出処理の終了時以降に潜熱熱交換器１４で発生するドレンの総量と相関性を有するドレン発生量参照値として、バーナ２から放熱される累積熱量を使用したが、バーナ２の累積燃焼時間を使用してもよい。この場合には、ドレンタンク４１内のドレンの水位が高水位電極５３以上になると想定されるバーナ２の累積燃焼時間を、判定累積燃焼時間として設定し、バーナ２の累積燃焼時間がこの判定累積燃焼時間以上になったときに、異常報知を行なうようにすればよい。

また、ドレン発生量参照値として、バーナ２から放熱される累積熱量、及びバーナ２の累積燃焼時間以外に、例えば、熱源機から供給される累積給湯量等を用いてもよい。

また、本実施形態では、バーナ２から放熱される累積熱量が判定累積熱量以上となるまでの間に、「ドレン排出処理」が１回も実行されなかったときに、異常報知部８３による異常報知を行なうようにしたが、判定累積熱量の設定の仕方によっては、「ドレン排出処理」が２回以上に設定した所定回数以上実行されなかったときに、異常報知部８３による異常報知を行なうようにしてもよい。

１…熱源機本体、２…バーナ、８…コントローラ、１３…顕熱熱交換器、１４…潜熱熱交換器、１５…ドレン受皿、１６…ドレン導出管、４０…中和器、４１…ドレンタンク、４２…ドレンポンプ、４２ａ…（ドレンポンプの）吐出口、４３…ドレン排出管、５２…低水位電極、５３…高水位電極、８１…ドレン排出処理部、８２…ドレン発生量推定部、８３…異常報知部。

Claims (3)

1. バーナの燃焼排ガスから熱を回収する熱交換器を備えた熱源機に設けられるドレン排出装置であって、
   前記熱交換器で発生するドレンを回収するドレン回収路と、
   前記ドレン回収路に接続されて、前記ドレン回収路により回収されたドレンを貯留するドレンタンクと、
   前記ドレンタンク内に貯留されたドレンの水位を検出する水位検出部と、
   前記ドレンタンク内のドレンを排出するドレンポンプと、
   前記水位検出部の検出水位が所定の高水位以上になったときに、前記ドレンポンプを作動させて、前記ドレンタンク内のドレンを排出するドレン排出処理を行うドレン排出処理部と、
   前記ドレン排出処理の終了時以降に前記熱交換器で発生するドレンの総量と相関性を有するドレン発生量参照値を算出するドレン発生量推定部と、
   前記ドレン発生量推定部により算出されたドレン発生量参照値が、前記高水位までの前記ドレンタンクの容量に基づいて設定されたドレン排出判定値以上となるまでの間に、前記ドレン排出処理が所定回数以上実行されなかったときに、異常報知を行なう異常報知部と
   を備えたことを特徴とするドレン排出装置。
2. 請求項１に記載のドレン排出装置において、
   前記ドレン発生量推定部は、前記ドレン排出処理の終了時以降に前記バーナから放熱された累積熱量を、前記ドレン発生量参照値として算出することを特徴とするドレン排出装置。
3. 請求項１に記載のドレン排出装置において、
   前記ドレン発生量推定部は、前記ドレン排出処理の終了時以降の前記バーナの累積燃焼時間を、前記ドレン発生量参照値として算出することを特徴とするドレン排出装置。

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