JP2016223653A

JP2016223653A - 潜熱回収型熱源機

Info

Publication number: JP2016223653A
Application number: JP2015108236A
Authority: JP
Inventors: 近藤　茂雄; Shigeo Kondo; 茂雄近藤; 順也綿貫; Junya Watanuki
Original assignee: Corona Corp
Current assignee: Corona Corp
Priority date: 2015-05-28
Filing date: 2015-05-28
Publication date: 2016-12-28

Abstract

【課題】中和器のメンテナンス時期の判定精度を高めた潜熱回収型熱源機を提供する。
【解決手段】ドレンが生成される熱交換部５と、導入口１７と排出口１８を有する中和器１３と、中和器１３内のドレン水位を検知する水位検知手段１４と、中和器１３の排出口１８に接続されたドレン排水管２３と、ドレン排水管２３を開閉する開閉手段２４と、水位検知手段１４がドレン水位を検知したとき、開閉手段２４を開成させ中和器１３から中和後のドレンを予め設定された一定量排水させた後に開閉手段２４を閉止させる制御手段３７とを備えたもので、前記一定量のドレンを排水させるときの開閉手段２４の開閉信号を出力する出力手段３８と、出力手段３８の出力信号を積算するカウンタ３９とを設け、制御手段３７は、カウンタ３９の積算回数が所定回数に到達した場合、中和器１３のメンテナンス時期が到来したことを報知する。
【選択図】図３

Description

この発明は、潜熱回収型熱源機の中和器のメンテナンス時期の判定に関するものである。

従来、この種の潜熱回収型熱源機では、熱交換部で生成されるドレン量を、バーナの燃焼積算時間や燃焼積算号数から推測することにより、中和器に充填された中和剤の消耗度合いを推定して、中和器のメンテナンス（中和剤の交換または補充、あるいは中和器自体の交換）時期の到来を報知するものがあった。（例えば、特許文献１参照。）

特開２００２−１９５６４５号公報

ところで、この従来の潜熱回収型熱源機は、バーナの燃焼積算時間や燃焼積算号数に基づいて熱交管部で生成されたドレン量を演算により推測するものであるが、燃焼時間が同じであっても強火力で燃焼させた場合と小火力で燃焼させた場合とで生成されるドレン量は異なることから、バーナの燃焼積算時間に基づいてドレン量を演算するものは中和器のメンテナンス時期の判定精度が良いとは言えず、また、熱交換部で生成されるドレン量は熱交換部は供給される水の温度によっても異なるものであり、それが考慮されていない燃焼積算号数に基づいてドレン量を演算するものは、中和器のメンテナンス時期の判定精度が良いとは言えない。

このように、演算によって熱交換部で生成されたドレン量を求めたとしても、あくまで推測量であって実際に生成されたドレン量とは誤差があり、中和器のメンテナンス時期の判定精度が悪くなるおそれがあった。

そこで、本発明は、中和器のメンテナンス時期の判定精度を高めた潜熱回収型熱源機を提供することを目的とする。

この発明は、上記課題を解決するために、特に請求項１ではその構成を、燃料を燃焼するバーナと、該バーナでの燃焼により発生した燃焼ガスが被加熱流体との熱交換によって露点以下になることによりドレンが生成される熱交換部と、該熱交換部で生成されたドレンを中和させるための中和剤が内部に充填され且つ前記熱交換部で生成されたドレンを導入させる導入口および中和後のドレンを排出させる排出口を有する中和器と、該中和器内のドレンが所定の貯留量となるとドレンの水位を検知する水位検知手段と、前記中和器の排出口に接続されたドレン排水管と、該ドレン排水管を開閉する開閉手段と、前記水位検知手段がドレン水位を検知したときに、前記開閉手段を開成させて前記中和器から中和されたドレンを予め設定された一定量排水させた後、前記開閉手段を閉止させるよう制御する制御手段とを備えた潜熱回収型熱源機であって、前記一定量のドレンを排水させるときの前記開閉手段の開閉信号を出力する出力手段と、該出力手段の出力する信号を積算するカウンタとを設け、前記制御手段は、前記カウンタの積算回数が予め設定された所定回数に到達した場合に、前記中和器のメンテナンス時期が到来したことを報知するものとした。

この発明の請求項１によれば、水位検知電極がドレン水位を検知したときに、開閉手段を開成してから開閉手段を閉止するまでに中和器から予め設定された一定量のドレンが排水され、出力手段によって開閉手段の開閉信号が出力されることで、出力手段によって出力信号が１回出力される毎に、中和処理されたドレンが必ず一定量排水されたことになるので、カウンタによって積算される出力信号の積算回数は中和処理された実際のドレンの積算量と同義であり、これにより中和剤の消耗度合いを正確に把握することができ、制御手段はカウンタの積算回数と予め設定された所定回数とを比較することにより中和器のメンテナンス時期を適切に判断でき、中和器のメンテナンス時期の判定精度を高めることができるものである。

この発明の一実施形態の潜熱回収型熱源機を示す概略構成図。同一実施形態の中和器からのドレン排水量を示す説明図。同一実施形態の中和器のメンテナンス時期報知制御を示すフローチャート。

次に、この発明の一実施形態の潜熱回収型熱源機を図１に基づき説明する。
１は本実施形態の潜熱回収型熱源機としての潜熱回収型給湯機、２は石油等の燃料を燃焼させるバーナ、３はバーナ２に燃焼用の空気を供給する送風機、４はバーナ２の上方に備えられた燃焼室、５は燃焼室４内に収容された熱交換部である。

前記熱交換部５は、バーナ２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６を流通する被加熱流体としての水を加熱するフィンチューブ式の一次熱交換器７と、一次熱交換器７を通過した燃焼ガスから潜熱を回収し二次受熱管８を流通する被加熱流体としての水を加熱する二次熱交換器９とから構成されており、一次熱交換器７、二次熱交換器９の順に通過した燃焼ガスは排気口１０より潜熱回収型給湯機１外に排気されるものである。

１１は燃焼ガス中の水蒸気が二次熱交換器９の二次受熱管８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強酸性のドレンを回収するドレン受けで、二次熱交換器９の下方に配置されているものである。また、１２はドレン受け１１で回収されたドレンを中和器１３に導くドレン導入管である。

前記中和器１３は、中和器１３内のドレンの水位を検知する水位検知手段としての一対の水位検知電極１４を備えた水位検知室１５と、水位検知室１５と連通し炭酸カルシウムからなる中和剤が充填され二次熱交換器９で発生したドレンを貯留して中和する中和室１６とを有しており、水位検知室１５の上壁にはドレン導入管１２からのドレンを水位検知室１５内に導入させる筒状の導入口１７が形成され、中和室１６の一側壁には中和室１６内に貯留され中和されたドレンを中和器１３外に排出させる水平方向に延設された筒状の排出口１８が形成されているものである。

前記中和室１６は、中和器１３上壁から中和器１３底壁に向かって延設された仕切壁１９によって、水位検知室１５と連通しドレンの流れ方向として上流側に位置する第１中和室２０と、ドレン流れ方向として下流側に位置する第２中和室２１とに区画され、仕切壁１９の下端側に第１中和室２０と第２中和室２１とを連通させる連通部２２が形成されているものである。また、前記中和室１６としての第２中和室２１の一側壁に形成された前記排出口１８は、仕切壁１９の下端の高さ位置よりも上側に位置し、且つ水位検知電極１４の下端の高さ位置よりも下側に位置するものである。

２３は排出口１８に接続され中和器１３から排出される中和後のドレンを外部に排水するドレン排水管、２４はドレン排水管２３の途中に設けられドレン排水管２３を開閉しドレンの排水の開始、停止を行う開閉手段としての開閉弁である。

２５は給水源から供給される水を熱交換器５に流通させる給水管、２６は熱交換器５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、２７は給水管２５から分岐した給水バイパス管である。

２８は給湯管２６と給水バイパス管２７との接続部に設けられ、給湯管２６からの湯と給水バイパス管２７からの水とを混合し、その混合比を可変できる混合弁、２９は給水管２５に設けられ給水温度を検出する給水温度センサ、３０は給水管２５に設けられ流量を検出する流量センサ、３１は給湯管２６に設けられ熱交換器５で加熱された湯の温度を検出する熱交出口温度センサ、３２は混合弁２８より下流側の給湯管２６に設けられ混合弁２８で混合された湯の温度を検出する給湯温度センサである。

３３は潜熱回収型給湯機１の操作指示を行うリモコンで、リモコン３３には、潜熱回収型給湯機１の運転のオンオフを指示する運転スイッチ３４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の操作部３５や、潜熱回収型給湯機１の状態や給湯設定温度などを表示する表示部３６を備えているものである。

３７はマイクロコンピュータを主体として、この潜熱回収型給湯機１の水位検知電極１４、給水温度センサ２９、流量センサ３０、熱交出口温度センサ３１、給湯温度センサ３２の信号やリモコン３３からの信号を受け、送風機３、開閉弁２４、混合弁２８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、前記制御手段３７は、中和器１３内の中和処理後のドレンを一定量排水するときに開閉させる開閉弁２４の開成および閉止の組み合わせ（開閉）信号を、開閉弁２４の閉止時に出力する出力手段３８と、出力手段３８の出力信号の出力回数を積算するカウンタ３９を有しているものである。

次に、この一実施形態の潜熱回収型給湯機１の動作について説明する。
前記リモコン３３の運転スイッチ３４がオン状態のときに、所定箇所に設けられた給湯栓（図示せず）が開栓され、流量センサ３０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３７が判断すると、送風機３および燃料ポンプ（図示せず）を駆動させバーナ２での燃焼を開始させるものである。

前記バーナ２の燃焼により発生した燃焼ガスは、一次熱交換器７を流通し、一次熱交換器７を通過した後、二次熱交換器９を流通し、二次熱交換器９を通過した後、排気口１０から潜熱回収型給湯機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２５から供給された水は、給水管２５から二次受熱管８に導かれ、二次受熱管８から一次受熱管６へ順に流通して、二次熱交換器９および一次熱交換器７にて燃焼ガスとの熱交換により加熱され、そして、一次受熱管６から給湯管２６へ導かれ、混合弁２８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９において、二次受熱管８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１１で回収されてドレン導入管１２を介して中和器１３に流入し、中和器１３内で中和処理された後、中和器１３外に排出され、所定箇所の下水に排水されるものである。

ここで、中和器１３でのドレンの中和処理について詳細に説明すると、まず、ドレン排水管２３に設けられている開閉弁２４は通常は閉止されており、バーナ２の燃焼により二次熱交換器９で生成されたドレンは中和器１３内に貯まっていき、中和剤により中和されていく。そして、中和器１３内のドレンが所定の貯留量となると、ドレンの水位を検知する一対の水位検知電極１４がドレン水位を検知し、その検知信号を制御手段３７が受け取ると、制御手段３７は開閉弁２４を開成させ、中和器１３内の中和処理されたドレンの排水を開始させる。

この時、ドレンは中和器１３から予め設定された一定量を排水させ、一定量が排水されると、制御手段３７は開閉弁２４を閉止してドレンの排水を停止するように制御するものであるが、前記一定量は、図２に示すように、排出口１８の下端から水位検知電極１４の下端までのドレン水位分を示した黒矢印に相当するドレン量を予め実験によって求めてそれを前記一定量としてもよく、または、開閉弁２４を開成してから閉止するまでの時間を予め設定しておき、その時間で排水されるドレン量を予め実験によって求めてそれを一定量としてもよいものであり、開閉弁２４が開成してから閉止するまでの開閉１回当たりに排水される中和処理されるドレン量が予め設定された一定量であればよいものである。

また、中和器１３のメンテナンス時期到来の判定について説明すると、前記中和器１３に充填される中和剤（炭酸カルシウム）の充填量は予め決められており、その充填量に対して中和可能な総ドレン量も中和剤（炭酸カルシウム）と水（ドレン）との化学反応式から容易に導出できるものであり、本実施形態では、先に説明したように、開閉弁２４を開成してから閉止するまでの開閉１回当たりに排水されるドレン量は予め設定された一定量と決まっていることから、開閉弁２４の開成および閉止の組み合わせ（開閉）を１回とカウントするものが何回行われたときに中和可能な総ドレン量に到達するのかを予め算出しておくことができ、それに基づいて中和器１３に充填された中和剤が全て消耗しない範囲で所定回数を予め設定し、この所定回数を制御手段３７に予め記憶しておき、開閉弁２４の開成および閉止の組み合わせ（開閉）信号の出力回数を積算するカウンタ３９の積算回数が前記所定回数に到達した場合に、制御手段３７は、中和剤の交換または補充、あるいは中和器１３自体の交換といった中和器１３のメンテナンス時期が到来したと判断しその旨を報知するものである。

次に、中和器１３のメンテナンス時期報知制御について、図３に示したフローチャートを用いて説明すると、前記制御手段３７は、一対の水位検知電極１４がドレン水位を検知し、その検知信号が出力されているか否か判断し（ステップＳ１）、水位検知電極１４から検知信号が出力されていると判断すると、開閉弁２４を開成させ（ステップＳ２）、中和器１３から中和処理後のドレンの排水を開始させる。

そして、制御手段３７は、中和器１３からドレンを一定量排水するための時間として、予め設定された所定時間（例えば５分）が経過したか否か判断し（ステップＳ３）、開閉弁２４が開成されてから所定時間が経過したと判断すると、中和器１３からドレンを一定量排水されたと判断し、開閉弁２４を閉止させて（ステップＳ４）、中和器１３から中和処理後のドレンの排水を停止させ、その時に出力手段３８が出力する開閉弁２４の開成および閉止の組み合わせ（開閉）信号をカウンタ３９にて積算し、今までの開閉弁２４の開成および閉止の組み合わせ（開閉）信号の積算回数ｎに１を加えて新しい積算回数ｎとし（ステップＳ５）、カウンタ３９の積算回数ｎが予め設定された所定回数Ｋ以上となったか否か判断する（ステップＳ６）。

前記制御手段３７は、前記ステップＳ６の処理において、カウンタ３９の積算回数ｎはしばらくの間は所定回数Ｋに到達しないため、ステップＳ１の処理に戻り、ステップＳ１からステップＳ５までの処理を繰り返し行い、カウンタ３９の積算回数ｎが所定回数Ｋ（例えば５万回）以上となったと判断すると、中和剤の交換または補充、あるいは中和器１３自体の交換といった中和器１３のメンテナンス時期が到来した旨を、リモコン３３の表示部３６から表示により報知する、またはリモコン３３から音声により報知する（ステップＳ７）。なお、業者による中和器１３のメンテナンスが完了し、リモコン３３等での操作によりリセット操作がなされると、リモコン３３の表示部３６に表示された報知内容が消えると共に、カウンタ３９の積算回数がゼロにリセットされ、これまでと同様に潜熱回収型給湯機１を使用することができるものである。

以上説明した中和器１３のメンテナンス時期報知制御において、水位検知電極１４によりドレン水位を検知した場合、開閉弁２４を開成してから開閉弁２４を閉止するまでに中和器１３から予め設定された一定量のドレンが排水され、開閉弁２４を閉止する時に出力手段３８によって開閉弁２４の開成および閉止の組み合わせ（開閉）信号が出力されることで、出力手段３８によって出力信号が１回出力される毎に、中和処理されたドレンが必ず一定量排水されたことになるので、カウンタ３９によって積算される出力信号の積算回数は中和処理された実際のドレンの積算量と同義であり、これにより中和剤の消耗度合いを正確に把握することができ、制御手段３７はカウンタ３９の積算回数と予め設定された所定回数とを比較することにより中和器１３のメンテナンス時期を適切に判断でき、中和器１３のメンテナンス時期の判定精度を高めることができるものである。

また、ドレンの中和処理において、開閉弁２４は通常は閉止されているので、中和器１３内にドレンが十分溜まっていない場合にドレン導入管１２を介して燃焼室４で発生した燃焼ガスが中和器１３内に進行したとしても、ドレン排水管２３から燃焼ガスが漏洩することがないものであり、潜熱回収型給湯機１が屋内設置された場合であっても、燃焼ガスの漏洩を心配することがないものである。

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なく、本実施形態では、潜熱回収型給湯機１を例に挙げて説明したが、床暖房パネルやパネルコンベクタ等の放熱端末を有し、バーナで加熱した温水を循環させて暖房運転を行える潜熱回収型の温水暖房装置に適用してもよいものである。

１潜熱回収型給湯機
２バーナ
５熱交換部
１３中和器
１４水位検知電極
１７導入口
１８排出口
２３ドレン排水管
２４開閉弁
３７制御手段
３８出力手段
３９カウンタ

Claims

燃料を燃焼するバーナと、該バーナでの燃焼により発生した燃焼ガスが被加熱流体との熱交換によって露点以下になることによりドレンが生成される熱交換部と、該熱交換部で生成されたドレンを中和させるための中和剤が内部に充填され且つ前記熱交換部で生成されたドレンを導入させる導入口および中和後のドレンを排出させる排出口を有する中和器と、該中和器内のドレンが所定の貯留量となるとドレンの水位を検知する水位検知手段と、前記中和器の排出口に接続されたドレン排水管と、該ドレン排水管を開閉する開閉手段と、前記水位検知手段がドレン水位を検知したときに、前記開閉手段を開成させて前記中和器から中和されたドレンを予め設定された一定量排水させた後、前記開閉手段を閉止させるよう制御する制御手段とを備えた潜熱回収型熱源機であって、前記一定量のドレンを排水させるときの前記開閉手段の開閉信号を出力する出力手段と、該出力手段の出力する信号を積算するカウンタとを設け、前記制御手段は、前記カウンタの積算回数が予め設定された所定回数に到達した場合に、前記中和器のメンテナンス時期が到来したことを報知するようにしたことを特徴とする潜熱回収型熱源機。