JP2017003138A

JP2017003138A - 潜熱回収型温水暖房装置

Info

Publication number: JP2017003138A
Application number: JP2015114560A
Authority: JP
Inventors: 拓馬柄澤; Takuma Karasawa; 栄明大塚; Eimei Otsuka
Original assignee: Corona Corp
Current assignee: Corona Corp
Priority date: 2015-06-05
Filing date: 2015-06-05
Publication date: 2017-01-05

Abstract

【課題】中和器排出口に接続されたドレン排水管を開閉する開閉手段の固着を防止する潜熱回収型温水暖房装置を提供する。【解決手段】バーナ２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５と、放熱端末２５と、熱交換部５で加熱された被加熱流体を放熱端末２５に循環させる循環ポンプと、熱交換部５で生成されたドレンを導入させる導入口１７および中和後のドレンを排出させる排出口１８を有する中和器１３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、これらの作動を制御する制御手段３８とを備えた潜熱回収型温水暖房装置１であって、時間をカウントする計時手段３９を設け、制御手段３８は、計時手段３９のカウント時間が予め設定された所定時間に達したら開閉手段２４を開成するようにした。【選択図】図２

Description

この発明は、ドレンを中和するための中和器を備えた潜熱回収型温水暖房装置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、バーナと、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、熱交換部で生成されたドレンを中和する中和器と、中和器のドレン排出用の排出口に接続された配管部と、配管部を開閉する開閉弁と、ドレンの水位を検知するための水位検知センサとを備え、水位検知センサの検知信号に基づいてドレンが所定の水位以上滞留していると判断した場合に開閉弁を開成するものがあった。（例えば、特許文献１参照。）

特開２００８−１８５２９６号公報

ところで、この従来の潜熱回収型熱源機を温水暖房装置として使用した場合、暖房運転の立ち上がり時等の被加熱流体の温度が低いときは熱交換部でドレンが発生するが、床暖房等の端末が設置された被空調空間の暖房負荷が小さくなると、端末側から戻ってくる被加熱流体の温度と熱交換部で加熱された被加熱流体との温度差が小さくなるため、熱交換部で生成されるドレンはかなり少ない、またはドレンが生成されない状態となり、ドレンが中和器内に溜まっていくペースも遅くなる。このようなドレンが生成されない状態で暖房運転が継続した場合、バーナによる燃焼は行われるため、中和器内に流入する燃焼ガスにより中和器内のドレンが加熱されてそのドレンが蒸発することも考えられ、ドレンが中和器内に溜まっていくペースがより遅くなることが想定される。

そうすると、水位検知センサが検知信号を出力するドレン水位となる機会が少なく、それに併せて、開閉弁を開成する頻度も少なくなるものである。

また、中和器は燃焼ガスが流通する熱交換部等の燃焼ガス流路と連通しており、中和器内にはドレンの他に、燃焼ガスに起因する煤や、その他のゴミ等が流入するものであり、水位検知センサから検知信号が出力されて開閉弁が開成され、中和器からドレンが排水されるときは、ドレンと共に、煤や、中和剤の粉および削りカスや、その他のゴミ等の不純物が開閉弁を通過して排水されるものである。

ここで、水位検知センサから検知信号が出力されて開閉弁が開成されて、中和器内のドレンが所定量排水された後、開閉弁が閉止された場合、上述したようにドレンが中和器内に溜まっていくペースが遅く、次に開閉弁が開成されるまでにはかなりの間隔が空くことになることから、その期間に、ドレンが排水されたときに開閉弁の弁体に付着した煤等の不純物が固まってしまうと、上記不純物によって開閉弁の弁体が固着して開閉弁を開成することができなくなるおそれがあり、水位検知センサから検知信号が出力されて開閉弁の開成指示が出されても開成せず、中和器内のドレン水位異常で器具がエラー停止してしまうという問題点を有するものであった。

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、放熱端末と、前記熱交換部で加熱された被加熱流体を前記放熱端末に循環させる循環ポンプと、前記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、これらの作動を制御する制御手段とを備えた潜熱回収型温水暖房装置であって、時間をカウントする計時手段を設け、前記制御手段は、前記計時手段のカウント時間が予め設定された所定時間に達したら前記開閉手段を開成するものとした。

また、請求項２では、前記計時手段は、前記開閉手段が閉止しているときの時間をカウントするものとした。

また、請求項３では、前記計時手段のカウント時間が前記所定時間に達したときに前記バーナの燃焼が行われている場合、前記制御手段は、前記バーナの燃焼停止後に前記開閉手段を開成するものとした。

この発明の請求項１によれば、制御手段は、計時手段のカウント時間が予め設定された所定時間に達したら開閉手段を開成するようにしたことで、所定時間に達すれば開閉手段を開成させるので、開閉手段を動作させる頻度が上がり、中和器からドレンと共に排出される燃焼ガスに起因する煤や、中和剤の粉や削りカスや、ゴミ等の不純物による開閉手段の弁体の固着を防止することができるものである。

また、請求項２によれば、計時手段は、開閉手段が閉止しているときの時間をカウントするものとしたことで、開閉手段が閉止している時間に基づき開閉手段を開成させるので、開閉手段を動作させる頻度が上がり、長い間開閉手段が閉止していることがなく、中和器からドレンと共に排出される燃焼ガスに起因する煤や、中和剤の粉や削りカスや、ゴミ等の不純物による開閉手段の弁体の固着を防止することができるものである。

また、請求項３によれば、計時手段のカウント時間が所定時間に達したときにバーナの燃焼が行われている場合、制御手段は、バーナの燃焼停止後に開閉手段を開成することで、燃焼ガスが流通する熱交換部等の燃焼ガス流路と連通する中和器を通じて外部へ燃焼ガスが漏洩する心配がなく、安全性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温水暖房装置を示す概略構成図。同第１の実施形態の開閉弁の開閉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温水暖房装置を図１に基づき説明する。
１は本実施形態の潜熱回収型温水暖房装置、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の上方に備えられ燃焼ガスが流通する燃焼室、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循環液（不凍液や水等）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を流通する循環液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より潜熱回収型温水暖房装置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を流通する循環液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内に貯留された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内部を仕切る仕切壁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は内部を流れる循環液の保有熱を放熱し被空調空間を暖房する床暖房パネルやパネルコンベクタ等の放熱端末、２６は放熱端末２５の出水側と二次受熱管８の入水側とを接続し、放熱端末２５から流出した循環液を二次受熱管８に導く暖房戻り管、２７は一次受熱管６の出水側と放熱端末２５の入水側とを接続し、放熱端末２５に一次熱交換器７および二次熱交換器９で加熱された循環液を導く暖房往き管、２８は二次受熱管８の出水側と一次受熱管６の入水側を接続する連結管である。なお、放熱端末２５と暖房戻り管２６と二次受熱管８と連結管２８と一次受熱管６と暖房往き管２７とで循環液が循環する循環回路２９が形成されているものである。

３０は暖房往き管２７に設けられ一次熱交換器７および二次熱交換器９で加熱された循環液を放熱端末２５に循環させる循環ポンプ、３１は暖房往き管２７に設けられ循環液中の空気と循環液を分離する気水分離器、３２は循環回路２９を循環する循環液が高温となって体積膨張したときにその体積膨張分を吸収すると共に、逆に循環液が低温となって体積収縮したときにその体積収縮分を補充する膨張タンク、３３は一次熱交換器７および二次熱交換器９で加熱された循環液の温度を検出する温度センサである。

３４は潜熱回収型温水暖房装置１の操作指示を行うリモコンで、リモコン３４には、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て循環液を加熱すると共に循環ポンプ３０を駆動させて、放熱端末２５から戻される循環液を二次受熱管８から一次受熱管６へ流通させて再び放熱端末２５に循環させて室内等の被空調空間の暖房を行わせる暖房運転の開始または停止を指示する運転スイッチ３５と、熱交換部５で加熱され循環回路２９を循環させる循環液の温度を設定する温度設定スイッチなどの操作部３６と、潜熱回収型温水暖房装置１の状態や操作部３６の温度設定スイッチで設定した温度等を表示する表示部３７とを備えているものである。

３８はマイクロコンピュータを主体として、この潜熱回収型温水暖房装置１の水位検知電極１４、温度センサ３３の信号やリモコン３４からの信号を受け、送風機３、開閉弁２４、循環ポンプ３０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、制御手段３８は、開閉弁２４が閉止しているときの時間をカウントする計時手段としてのカウンタ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温水暖房装置１の動作について説明する。
前記リモコン３４の運転スイッチ３５が操作され、暖房運転開始の指示がなされると、制御手段３８は、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、一次熱交換器７および二次熱交換器９で循環液を加熱すると共に、循環ポンプ３０を駆動させ、放熱端末２５に加熱された循環液の循環させるものである。

前記制御手段３８は、暖房運転中、温度センサ３３の検出する循環液の温度がリモコン３４の操作部３６で設定された設定温度付近の温度になるように、バーナ２の燃焼の実行または停止、燃焼量の調整により適宜制御しているものである。また、暖房運転中は、バーナ２の燃焼が実行されているかバーナ２の燃焼が停止しているかに関わらず、循環ポンプ３０の駆動は行われており放熱端末２５に循環液が継続的に循環されるものである。

前記暖房運転中にバーナ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から外部へ排出されるものであるが、この時、二次熱交換器９において、二次受熱管８を流通する循環液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内に溜まっていき、中和剤により中和されていく。そして、中和器１３内のドレンの水位が、所定の高さ以上すなわち一対の水位検知電極１４の下端の高さ以上となると、一対の水位検知電極１４がドレンの水位を検知し、その検知信号を制御手段３８が受け取ると、制御手段３８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３８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。前記一定量は、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に相当するドレン量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。なお、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、燃焼室４で発生した燃焼ガスがドレン導入管１２を介して中和器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、潜熱回収型温水暖房装置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。

また、開閉弁２４が開成されるのは、先に説明した一対の水位検知電極１４がドレン水位を検知したときだけに限らず、カウンタ３９でカウントされる開閉弁２４が閉止している時間が予め設定された所定時間に到達した場合にも開閉弁２４が開成され、この時、中和器１３の排出口１８よりもドレンの水位の方が高い場合はドレンは排水されるものである。

次に、開閉弁２４の開閉制御について、図２に示したフローチャートを用いて説明すると、まず、潜熱回収型温水暖房装置１に電源が供給されると、制御手段３８は、開閉弁２４を開閉させて開閉弁２４の弁体を所定の初期位置に移動させるイニシャライズ処理を実行し（ステップＳ１）、イニシャライズ処理において開閉弁２４が閉止されると、カウンタ３９はカウントをスタートし（ステップＳ２）、カウンタ３９のカウントするカウント時間が予め設定された所定時間（ここでは２４時間）に到達したか否かを判断し（ステップＳ３）、カウンタ３９のカウントするカウント時間が予め設定された所定時間に到達していない場合は、前記ステップＳ３の処理を繰り返し行い、ステップＳ３において、カウンタ３９のカウントするカウント時間が予め設定された所定時間に到達したと判断した場合は、バーナ２による燃焼が停止しているか否かを判断し（ステップＳ４）、バーナ２による燃焼が行われていると判断した場合は、バーナ２による燃焼が停止されるまで前記ステップＳ４の処理を繰り返し行い、ステップＳ４において、バーナ２による燃焼が停止していると判断した場合は、開閉弁２４を開成させるものである（ステップＳ５）。

前記ステップＳ５において、制御手段３８は、開閉弁２４を開成させると、カウンタ３９のカウント時間をゼロにクリアーし（ステップＳ６）、開閉弁２４が開成されてから一定時間（ここでは２分）が経過したか否か判断し（ステップＳ７）、一定時間が経過したと判断すると、開閉弁２４を閉止させ（ステップＳ８）、ステップＳ２の処理に戻り、カウンタ３９は再びカウントをスタートさせるものである。

以上説明した開閉弁２４の開閉制御について、本実施形態のような潜熱回収型の温水暖房装置では、暖房運転の立ち上がり時や暖房負荷が大きい時以外は、熱交換部５で生成されるドレンはかなり少ない、またはドレンが生成されない状態となり、水位検知電極１４から検知信号が出力されたときに開閉弁２４を開成する制御だけでは、開閉弁２４を動作させる頻度が少なく、開閉弁２４を開成して中和器１３からドレンが排水されるときに、ドレンと共に排出される燃焼ガスに起因する煤や、中和剤の粉および削りカスや、その他のゴミ等の不純物が開閉弁２４の弁体に付着して固まってしまった場合、水位検知電極１４から検知信号が出力され開閉弁２４を開成しようとしても、この不純物によって開閉弁２４の弁体が固着して開成できなくなるおそれがあるが、開閉弁２４が閉止しているときの時間をカウントするカウンタ３９のカウント時間が予め設定された所定時間に到達したら、開閉弁２４を開成するようにしたことで、開閉弁２４が閉止している時間に基づき開閉弁２４を開成させるので、開閉弁２４を動作させる頻度が上がり、長い間開閉弁２４が閉止していることがなく、中和器１３からドレンと共に排出される燃焼ガスに起因する煤や、中和剤の粉や削りカスや、ゴミ等の不純物による開閉弁２４の弁体の固着を防止することができるものである。

また、カウンタ３９のカウント時間が所定時間に到達したときに、バーナ２の燃焼が行われている場合、制御手段３８は、バーナ２の燃焼停止後に、開閉弁２４を開成するようにしたものであるが、カウンタ３９のカウント時間が所定時間に到達した時点で、中和器１３内のドレンの貯留量が少量であり連通部２２がドレンで封止され燃焼ガスの通過を阻止可能な水封状態となっていないときに、開閉弁２４が開成されると、燃焼ガスが中和器１３内を通過してドレン排水管２３から外部に漏洩されてしまい、仮に潜熱回収型温水暖房装置１が屋内設置だった場合に、燃焼ガスが屋内に排出されるおそれがあるが、本実施形態では、カウンタ３９のカウント時間が所定時間に到達したときに、バーナ２の燃焼が行われている場合、制御手段３８は、バーナ２の燃焼停止後に開閉弁２４を開成するようにしたので、燃焼ガスが流通する熱交換部５等の燃焼ガス流路と連通する中和器１３を通じて外部へ燃焼ガスが漏洩する心配がなく、安全性を高めることができるものである。

さらに、本実施形態では、予め設定された所定時間を２４時間としたが、２４時間に限定されるものでなく、二次熱交換器９にてドレンが最大量発生する条件において、水位検知電極１４が所定の高さ以上のドレン水位を検知するまでの最短時間よりも短い時間を所定時間と設定する等、水位検知電極１４が故障した場合でも、中和器１３からドレンが溢れない適切なタイミングで開閉弁２４を開成することができる時間を所定時間として設定すればよいものである。

また、本実施形態では、カウンタ３９のカウント時間に基づいて開閉弁２４を開閉する制御を単独で行っているが、水位検知電極１４が所定の高さ以上のドレン水位を検知しその検知信号を制御手段３８が受け取ったときに開閉弁２４の開閉する制御と絡めて行ってもよく、その場合、カウンタ３９のカウント時間が所定時間に到達する前に水位検知電極１４から検知信号が出力された場合、開閉弁２４を開成し、カウンタ３９のカウント時間をゼロにクリアーするようにしてもよいものであり、そのような制御に変形したとしても、先に説明した図２に示す制御のものと同様の効果を奏するものとなる。

１潜熱回収型温水暖房装置
２バーナ
５熱交換部
１３中和器
１７導入口
１８排出口
２３ドレン排水管
２４開閉弁
２５放熱端末
３０循環ポンプ
３８制御手段
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、放熱端末と、前記熱交換部で加熱された被加熱流体を前記放熱端末に循環させる循環ポンプと、前記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、これらの作動を制御する制御手段とを備えた潜熱回収型温水暖房装置であって、時間をカウントする計時手段を設け、前記制御手段は、前記計時手段のカウント時間が予め設定された所定時間に達したら前記開閉手段を開成するようにしたことを特徴とする潜熱回収型温水暖房装置。
前記計時手段は、前記開閉手段が閉止しているときの時間をカウントするようにしたことを特徴とする請求項１に記載の潜熱回収型温水暖房装置。
前記計時手段のカウント時間が前記所定時間に達したときに前記バーナの燃焼が行われている場合、前記制御手段は、前記バーナの燃焼停止後に前記開閉手段を開成するようにしたことを特徴とする請求項１または２に記載の潜熱回収型温水暖房装置。