JP2016061486A - 気化式石油給湯装置 - Google Patents

Abstract

【課題】一次熱交換器の受熱管を加熱する専用の凍結防止用ヒータを設けずに、受熱管内の滞留水の凍結を防止する気化式石油給湯装置を提供する。
【解決手段】バーナ１１に燃焼空気を供給する燃焼ファン１６と、該バーナ１１の燃焼により発生した燃焼ガスから顕熱を回収し一次受熱管２３を流通する水を加熱する一次熱交換器２４と、凍結防止の所定温度を検出する温度検出手段３７とを備え、前記バーナ１１の上方に前記一次熱交換器２４を配置した気化式石油給湯装置１であって、該気化式石油給湯装置１を遠隔操作するリモコン４１の運転スイッチ４２がオフされ、前記気化式石油給湯装置１の運転が停止している時に、前記温度検出手段３７が前記凍結防止の所定温度を検出した場合は、加熱用ヒータ４、６をオンして凍結防止運転すると共に、この凍結防止運転時の加熱用ヒータ４、６の制御温度を温度検出手段の検出温度が低くなる程高くなるように可変する。
【選択図】図１

Description

この発明は、気化式石油給湯装置の凍結防止に関するものである。

従来よりこの種の気化式石油給湯装置では、バーナに設けられている燃油を気化する加熱用ヒータを利用して、水流路である配管や熱交換器の凍結防止時に、通電させることで加熱用ヒータの熱でこれらの凍結を防止しようとしたものがあった（例えば、特許文献１参照。）。

特許第３６０６９３７号公報

ところで、この気化式石油給湯装置では、外気温度に関係なく確実に凍結防止をする為に、加熱用ヒータの制御温度は最高値である２２０℃近くを維持するように制御しているが、外気温がそれ程低くない時は、これ程高い温度は必要なく、電力が無駄で経済的ではないと言う課題を有するものであった。

この発明は、上記課題を解決する為に、特にその構成を、加熱用ヒータを備え燃油を気化させる気化部と、この気化部で気化させた燃油を燃焼させる燃焼部とで構成されるバーナと、このバーナに燃焼空気を供給する燃焼ファンと、該バーナの燃焼により発生した燃焼ガスから顕熱を回収し一次受熱管を流通する水を加熱する一次熱交換器と、凍結防止の所定温度を検出する温度検出手段とを備え、前記バーナの上方に前記一次熱交換器を配置した気化式石油給湯装置であって、該気化式石油給湯装置を遠隔操作するリモコンの運転スイッチがオフされ、前記気化式石油給湯装置の運転が停止している時に、前記温度検出手段が前記凍結防止の所定温度を検出した場合は、前記加熱用ヒータをオンして凍結防止運転すると共に、この凍結防止運転時の加熱用ヒータの制御温度を温度検出手段の検出温度が低くなる程高くなるように可変するようにしたものである。

この発明によれば、凍結防止専用のヒータを用意することなく、燃油気化用の加熱用ヒータを利用して凍結防止を行うので、特別な部品が必要なく安価で済むものであり、又この凍結防止運転時の加熱用ヒータの制御温度は、外気温が低くなる程高くなるように可変されるので、電力消費の無駄がなく経済的でありながら確実に凍結を防止することが出来るものである。

この発明の一実施形態の気化式石油給湯装置を示す概略構成図。 同凍結防止運転のフローチャート。

次に、この発明の一実施形態の給湯装置を図１に基づき説明する。
１は本実施形態の潜熱回収型の気化式石油給湯装置、２は石油等の燃油を気化するアルミダイキャスト製の気化器で、気化器２底部には気化ガスの流出口３を有しているものである。４は気化器２に備えられ燃油を気化可能な温度まで加熱する加熱用ヒータとしての気化器ヒータ、５は気化器２下部で流出口３と連通し気化器２で気化された気化ガスと一次空気とを予混合するアルミダイキャスト製の混合室、６は混合室５底部に設けられ混合室５を加熱して流出口３から流入してくる気化ガスの液化を防止し気化を促進する加熱用ヒータとしての混合室ヒータで、上述した気化器２と混合室５とで燃油を気化させる気化部７を形成するものである。

８は気化器２の温度を検出する気化温度センサ、９は混合室５の温度を検出する混合室温度センサ、１０は混合室５上部で気化器２の背面側に備えられ、混合室５で予混合された予混合ガスを燃焼させる燃焼部で、この燃焼部１０と気化部７とでバーナ１１を構成するものである。また、１２は気化器２と一体的に形成され、気化器２背面で燃焼部１０上に突出した複数個の吸熱フィンで、燃焼時には燃焼熱を気化熱として気化器２にフィードバックして、気化器ヒータ４の通電量を極力抑えるものである。

１３は気化器２に燃油を噴霧するノズル、１４はノズル１３に送油管１５を介して燃油を圧送する電磁ポンプ、１６は燃焼ファンで、送風路１７を介して気化器２の入口および燃焼部１０とカバー枠１８との間の空気室１９とに連通し、吸込口２０より吸引した燃焼空気を、気化器２には予混合用の一次空気として供給し、空気室１９には気化器２側方を通り混合室５の下方から燃焼部１０で燃焼される二次空気として供給するものである。

２１は燃焼室２２内に収容された熱交換器で、この熱交換器２１は、燃焼部１０の燃焼により発生した燃焼ガスから顕熱を回収し一次受熱管２３を流通する水を加熱するフィンチューブ式の一次熱交換器２４と、一次熱交換器２４を通過した後の燃焼ガスから潜熱を回収し二次受熱管２５を流通する水を加熱する二次熱交換器２６とから構成され、燃焼部１０の上方に一次熱交換器２４が配置され、一次熱交換器２４の上方に二次熱交換器２６が配置されているものであり、一次熱交換器２４、二次熱交換器２６の順に通過した燃焼ガスは排気口２７より給湯装置１外に排気されるものである。

２８は燃焼ガス中の水蒸気が二次熱交換器２６の二次受熱管２５を流通する水と熱交換して露点以下の温度となることにより生成されるドレンを回収するドレン受けで、ドレン受け２８は、一次熱交換器２４の上方且つ二次熱交換器２６の下方に配置されているものであり、ここでは、二次熱交換器２６を構成する耐食性を有する筐体（図示せず）の底板がドレン受け２８となっているものである。また、２９はドレン受け２８で回収されたドレンを中和装置３０に導くドレン配管である。

３１は給水源から供給される水を熱交換器２１に流通させる給水管、３２は熱交換器２１で加熱された湯を流通させ、所定箇所に設けられた給湯栓（図示せず）に湯を供給する給湯管、３３は給水管３１から分岐した給水バイパス管であり、一次受熱管２３と二次受熱管２５と給水管３１と給湯管３２と給水バイパス管３３とで水が流通する給湯回路を構成するものである。

３４は給湯管３２と給水バイパス管３３との接続部に設けられ、給湯管３２からの湯と給水バイパス管３３からの水とを混合し、その混合比を可変できる混合弁、３５は給水管３１に設けられ給水温度を検出する温度検出手段としての給水温度センサ、３６は給水管３１に設けられ流量を検出する流量センサ、３７は給湯管３２に設けられ熱交換器２１で加熱された湯の温度を検出する温度検出手段としての熱交出口温度センサで、運転停止時には凍結防止の所定温度を検出するものであり、３８は給湯管３２に設けられ混合弁３４で混合された湯の温度を検出する温度検出手段としての給湯温度センサであり、３９は燃焼ファン１６の吸引口２０近傍に備えられ燃焼空気温度を検出する空気サーミスタである。

４０はマイクロコンピュータを主体として、この潜熱回収型気化式石油給湯装置１の各センサの信号を受け、気化器ヒータ４や混合室ヒータ６や燃焼ファン１６等の各アクチュエータの駆動を制御する制御手段であり、給湯装置１の運転停止状態で外気温度が下がり凍結防止の所定温度を温度検出手段３７が検出するとこの制御手段４０が判断して、加熱用ヒータ４、６を通電させて発生した熱気を自然対流させ、配管や熱交換器２１の凍結を防止するものであり、また、制御手段４０は温度検出手段３７が検出する凍結防止の所定温度が低くなる程、加熱用ヒータ４、６の制御温度を高くするものであり、具体的には、温度検出手段３７が−５℃を検出すると気化温度センサ８によって加熱用ヒータ４、６の制御温度を１３０℃〜１４０℃に制御し、外気温度が更に下がり−１０℃に達すると１７０℃〜１８０℃に制御し、−３℃で元の制御温度に戻るもので、更に下がり−２０℃に達すると２２０℃〜２２５℃に制御し、−８℃で元の制御温度に戻るもので、無駄な電力消費をなくし効率が良くしかも確実に凍結防止が行われるようにしたものであり、外気温度が３℃になるとこの凍結防止運転は一旦停止されるものである。

４１は前記制御手段４０と通信可能に接続され、潜熱回収型気化式石油給湯装置１の遠隔操作を行うリモコンで、リモコン４１は潜熱回収型気化式石油給湯装置１の運転のオンオフを指示する運転スイッチ４２や、給湯温度を設定するための給湯温度設定スイッチなどからなる操作部４３や、潜熱回収型気化式石油給湯装置１の状態や給湯設定温度などを表示する表示部４４を備えているものである。

次に、この一実施形態の潜熱回収型気化式石油給湯装置１の動作について説明する。
前記リモコン４１の運転スイッチ４２がオンされると、前記制御手段４０は、気化温度センサ８の検出する温度に基づき気化器ヒータ４を制御すると共に、混合室温度センサ９の検出する温度に基づき混合室ヒータ６を制御し、気化器２および混合室５の予熱を行い、気化器２が燃油を気化可能な温度、例えば気化器２の温度が２２０℃〜２５０℃に維持され、混合室５の温度が１２５℃〜１３０℃に維持されるスタンバイ状態となる。このスタンバイ状態では、燃焼要求が発生した場合には素早くバーナ１１を着火でき、必要最低限の温度を維持することでスタンバイ時の消費電力を低減することができるものである。

前記スタンバイ状態において、給湯栓が開栓され、流量センサ３６が最低作動流量以上の流量を検出して燃焼要求が発生したと前記制御手段４０が判断すると、気化器ヒータ４および混合室ヒータ６を強制的にオンして着火性を良くし、電磁ポンプ１４および燃焼ファン１６を駆動させて、気化器２で気化された気化ガスと一次空気とを混合室５で予混合し、予混合ガスを燃焼部１０より噴出して燃焼を開始させるものである。

前記バーナ１１の燃焼により発生した燃焼ガスは、一次熱交換器２４を流通し、一次熱交換器２４を通過した後、二次熱交換器２６を流通し、二次熱交換器２６を通過した後、排気口２７から潜熱回収型気化式石油給湯装置１外へ排出されるものである。また、給水源から供給された水は、給水管３１から二次受熱管２５に導かれ、二次受熱管２５から一次受熱管２３へ順に流通して、ここで燃焼ガスとの熱交換により加熱され、そして、一次受熱管２３から給湯管３２へ導かれ、混合弁３４の開度調整によって給湯設定温度に温調された湯が最終的に給湯栓から給湯されるものである。

この時、二次熱交換器２６において、二次受熱管２５を流通する水と燃焼ガスとが熱交換され、燃焼ガス中の水蒸気が露点以下となることにより生成されたドレンはドレン受け２８で回収され、ドレン配管２９を介して、内部に中和剤が充填された中和装置３０に流入し、中和装置３０内で中和処理された後、中和装置３０外に排出され、所定箇所の下水に排水されるものである。

次に、低温環境下での潜熱回収型気化式石油給湯装置１の状況について図２に示すフローチャートで説明すると、冬季等で外気温度が低い時であって、リモコン４１の運転スイッチ４２がオフされて潜熱回収型気化式石油給湯装置１の運転が停止している状態が長時間続いた時、潜熱回収型気化式石油給湯装置１内の温度は潜熱回収型気化式石油給湯装置１外の外気温度に近似し、一次受熱管２３、二次受熱管２５では水の流通がないため、一次受熱管２３内および二次受熱管２５内に滞留している水は凍結する可能性がある。

ここで、上記のように、リモコン４１の運転スイッチ４２がオフされて潜熱回収型気化式石油給湯装置１の運転が停止している時において、温度検出手段３７（熱交出口温度センサ）の検出する温度が、凍結のおそれがある予め設定された所定温度の−５℃を検出した場合（ステップ４５）、ＹＥＳでステップ４６に進み前記制御手段４０は加熱用ヒータである気化器ヒータ４及び混合室ヒータ６をオンさせ、気化温度センサ８によって加熱用ヒータ４、６の制御温度を１３０℃〜１４０℃に制御し、気化器２の熱が燃焼部１０および吸熱フィン１２に伝熱し、燃焼部１０および吸熱フィン１２を介して効率的に放熱され、その熱によって燃焼部１０上の空気が加熱される。この加熱された空気は燃焼室２２内へ上昇し、燃焼部１０の上方すなわちバーナ１１の上方で燃焼室２２内に位置する一次受熱管２３および二次受熱管２５を加熱するものである。それによって、一次受熱管２３内に滞留する水および二次受熱管２５内に滞留する水の凍結防止を確実に行うことができ、燃油を気化するための気化器２に備えられた気化器ヒータ４及び混合室ヒータ６を凍結防止に使用するので、一次受熱管２３および二次受熱管２５内の水の凍結を防止するための専用の凍結防止用ヒータを設ける必要がなく部品コストを抑えることができると共に、凍結防止用ヒータの組み付け作業を不要とすることができ、さらに、凍結防止用ヒータを設ける必要がないことから部品故障のリスクを低減させることができるものである。

次にステップ４７で外気温度が更に下がり−１０℃に達すると、ＹＥＳでステップ４８に進み気化温度センサ８によって加熱用ヒータ４、６の制御温度を１７０℃〜１８０℃と高い温度に制御するが、ステップ４９で温度検出手段３７による検出温度が−３℃を検出するとステップ４６の元の制御温度に戻るもので、逆にステップ５０で更に温度検出手段３７の検出温度が下がり−２０℃を検出することで、ＹＥＳでステップ５１に進み気化温度センサ８によって加熱用ヒータ４、６の制御温度を２２０℃〜２２５℃と更に高い温度に制御するが、ステップ５２で温度検出手段３７による検出温度が−８℃を検出するとステップ４８の一つ前の制御温度に戻るもので、次にステップ５３で外気温温度が３℃になるとステップ５４で一旦凍結防止運転が停止されるが、再び外気温度が低下すれば凍結防止運転は再開されるものであり、無駄な電力消費をなくし効率が良くしかも確実に凍結防止が行われるようにしたものである。

なお、本発明は先に説明した一実施形態に限定されるものではなく、本実施形態では、凍結防止温度を検出する温度検出手段を熱交出口温度センサ３７としたが、温度検出手段は、冬季等で外気温度が低く、潜熱回収型気化式石油給湯装置１の運転が停止している時に、一次受熱管２３、二次受熱管２５内に滞留している水が凍結するおそれがあるか否かを判断するための温度を検出できるものであればよく、熱交出口温度センサ３７の代わりに、潜熱回収型気化式石油給湯装置１内の給水温度センサ３５や給湯温度センサ３８を凍結防止温度を検出する温度検出手段としてもよく、また、潜熱回収型気化式石油給湯装置１内の雰囲気温度を検出する専用の温度センサを設けて、それを凍結防止温度を検出する温度検出手段としてもよいものである。

また、本実施形態では、熱交出口温度センサ３７の検出する温度が、凍結のおそれがある予め設定された凍結防止温度を検出した場合、気化器ヒータ４及び混合室ヒータ６の両方をオンするようにしたが、気化器ヒータ４と混合室ヒータ６のどちらか一方を選択したり、温度検出手段３７の検出温度で変更するようにしてもよいものである。

１ 気化式石油給湯装置
２ 気化器
４ 気化器ヒータ（加熱用ヒータ）
５ 混合室
６ 混合室ヒータ（加熱用ヒータ）
７ 気化部
１０ 燃焼部
１１ バーナ
１６ 燃焼ファン
２３ 一次受熱管
２４ 一次熱交換器
３７ 熱交出口温度センサ（温度検出手段）
４０ 制御手段
４１ リモコン
４２ 運転スイッチ

Claims (1)

1. 加熱用ヒータを備え燃油を気化させる気化部と、この気化部で気化させた燃油を燃焼させる燃焼部とで構成されるバーナと、このバーナに燃焼空気を供給する燃焼ファンと、該バーナの燃焼により発生した燃焼ガスから顕熱を回収し一次受熱管を流通する水を加熱する一次熱交換器と、凍結防止の所定温度を検出する温度検出手段とを備え、前記バーナの上方に前記一次熱交換器を配置した気化式石油給湯装置であって、該気化式石油給湯装置を遠隔操作するリモコンの運転スイッチがオフされ、前記気化式石油給湯装置の運転が停止している時に、前記温度検出手段が前記凍結防止の所定温度を検出した場合は、前記加熱用ヒータをオンして凍結防止運転すると共に、この凍結防止運転時の加熱用ヒータの制御温度を温度検出手段の検出温度が低くなる程高くなるように可変するようにした事を特徴しする気化式石油給湯装置

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