JP5066627B2 - 排気ガス逆流を防止するマルチボイラー及びその制御方法 - Google Patents

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Description

本発明は、一般に、排気ガス逆流を防止するマルチボイラー又はマルチ温水器（以下、「マルチボイラー」と略記する。）及びその制御方法に関し、特に、ダンパーを設置せずに、各ボイラーに設置された風圧センサーと制御器を利用して排気ガス逆流を防止するマルチボイラー及びその制御方法に関する。
一般的に、ボイラー又は温水器のような燃焼装置は、所定の容量を有するように設計される。一方、必要によっては、多数の小さな容量を有するボイラー又は温水器を並列に設置する方法もある。例えば、200,000ｋcal/hのボイラーが必要な場合、５台の40,000ｋcal/hのボイラーを並列に設置する。このように、多数のボイラー又は温水器を設置したボイラー又は温水器をマルチボイラー又はマルチ温水器という。
マルチボイラーは、狭い空間に設置することができ、維持補修と管理が容易である。更に、多数のボイラーのうち、１台のボイラーが故障しても、正常の他のボイラーを制御することで、使用上の不便を軽減することができ、必要な容量に応じて多数のボイラーを個別的に運転させることでエネルギーを節減することもできる。
図１は、従来のマルチボイラーを示す概略図である。
図示されたように、従来のマルチボイラーを構成する各ボイラーは、燃焼室１０へ流入する空気の風圧を測定する風圧センサー２０と、測定された風圧に基づいて燃焼室１へ空気を供給する送風機の回転数を制御する制御器３０を有する。制御器は、このような機能以外にもボイラーの運転に必要な様々な制御を行うことができる。各ボイラー３０に設置された制御器には、各制御器間の通信を可能にするために通信線５０によって接続される。
従来のマルチボイラーは、必要な暖房容量に応じて多数のボイラーのうち一部のボイラーのみが運転する場合が多く、この場合、運転中のボイラーの排気ガスが排気ラインを通して非運転中のボイラーの燃焼室への逆流が多々発生する。例えば、図１において一番左側のボイラーが運転中で、他のボイラーが非運転中の場合、矢印で示されたように、一番左側のボイラーから排出された排気ガスが他のボイラーの燃焼室内へ流入することがある。
運転中のボイラーから排出された排気ガスが非運転中のボイラーの燃焼室内へ逆流したまま該当ボイラーが運転すると、流入した排気ガスのため酸素が十分に供給されず、非点火又は爆発点火が発生する恐れがある。排気ガス逆流を防止するために、通常、各ボイラーの排気ポート４０にダンパー６０を設置することで、排気ガスを一方向に排出し、その逆方向には流入しないようにする。
図２は、従来のマルチボイラーに設置されたダンパーの一実施形態を示す概略図であり、図３は、従来のマルチボイラーに設置されたダンパーの他の実施形態を示す概略図である。図２のダンパー６１は、ヒンジによって固定され、燃焼室から排出される排気ガスの圧力によって排気ポート４０が開放されるが、反対方向には開放されない。図３のダンパー６２は、燃焼室から排出される排気ガスの圧力によって上げられ排気ガスを排出し、排出後には排気ポート４０が閉鎖される。
しかしながら、従来のマルチボイラーに設置されたダンパー６１、６２は機械的に作動されるので、長期間使用すると性能が低下し、結局、ダンパーとしての機能を果たさなくなる問題点がある。この場合、排気ガス逆流によって危険な被害をもたらす恐れさえある。
本発明は、このような従来技術の問題点を解決するために工夫したものであり、別途の機械的なダンパーを設置せず、各ボイラーに設置された風圧センサーと制御器を利用して排気ガス逆流を防止することができるマルチボイラー及びその制御方法を提供することを課題とする。
上記課題を解決するための本発明の一つの特徴に従ったマルチボイラーにおいて排気ガス逆流を防止する制御方法は、多数のボイラーが並列に連結され、前記各ボイラーは、燃焼室へ流入する空気の風圧を測定する風圧センサーと、前記風圧センサーによって測定された風圧に基づいて前記燃焼室へ空気を供給する送風機の回転数を制御する制御器と、を含み、前記制御器のうち一つは主制御器として設定され、他の制御器は副制御器として設定され、各制御器間の通信を可能にするために通信線によって接続されるマルチボイラーにおいて排気ガス逆流を防止する制御方法であって、運転中のボイラーの制御器で前記風圧センサーによって燃焼室へ流入する空気の風圧を測定する段階、及び前記主制御器が、前記運転中のボイラーの制御器で測定した風圧に関する情報を受け、運転中のボイラーの平均風圧を計算し、前記平均風圧に基づいて非運転中のボイラーの送風機の制御風量を決定し、決定した制御風量に従って非運転中のボイラーの送風機を運転させる段階、を有する。
本発明の他の特徴に従ったマルチボイラーにおいて排気ガス逆流を防止する制御方法は、前記非運転中のボイラーの送風機の運転による風圧は、前記測定された風圧の１/３乃至２/３である。
本発明の更に他の特徴に従ったマルチボイラーにおいて排気ガス逆流を防止する制御方法は、前記非運転中のボイラーの送風機の運転による風圧は、前記測定された風圧の１/２である。
本発明の更に他の特徴に従ったマルチボイラーにおいて排気ガス逆流を防止する制御方法は、多数のボイラーが並列に連結され、前記各ボイラーは、送風機のＲＰＭ測定センサーと、前記ＲＰＭ測定センサーによって測定されたＲＰＭに基づいて送風機のＲＰＭを制御する制御器と、を含み、前記制御器のうち一つは主制御器として設定され、他の制御器は副制御器として設定され、各制御器間の通信を可能にするために通信線によって接続されるマルチボイラーにおいて排気ガス逆流を防止する制御方法であって、運転中のボイラーの制御器で前記ＲＰＭ測定センサーによって送風機のＲＰＭを測定する段階、及び前記主制御器が、前記運転中のボイラーの制御器で測定した送風機のＲＰＭに関する情報を受け、運転中のボイラーの送風機の平均ＲＰＭを計算し、前記平均ＲＰＭに基づいて非運転中のボイラーの送風機のＲＰＭを決定し、決定したＲＰＭに従って非運転中のボイラーの送風機を運転させる段階を有する。
本発明の更に他の特徴に従ったマルチボイラーにおいて排気ガス逆流を防止する制御方法は、前記非運転中のボイラーの送風機のＲＰＭは、前記測定されたＲＰＭの１/３乃至２/３である。
本発明の更に他の特徴に従ったマルチボイラーにおいて排気ガス逆流を防止する制御方法は、前記非運転中のボイラーの送風機のＲＰＭは、前記測定されたＲＰＭの１/２である。
上記課題を解決するための本発明の一つの特徴に従ったマルチボイラーは、多数のボイラーが並列に連結され、前記各ボイラーは、燃焼室へ流入する空気の風圧を測定する風圧センサーと、前記風圧センサーによって測定された風圧に基づいて前記燃焼室へ空気を供給する送風機の回転数を制御する制御器と、を含み、前記制御器のうち一つは主制御器として設定され、他の制御器は副制御器として設定され、各制御器間の通信を可能にするために通信線によって接続されるマルチボイラーであって、前記主制御器が、運転中のボイラーの制御器で測定した風圧に関する情報を受け、前記運転中のボイラーの平均風圧を計算し、前記平均風圧に基づいて非運転中のボイラーの送風機の制御風量を決定し、決定した制御風量に従って非運転中のボイラーの送風機を運転させる。
本発明の他の特徴に従ったマルチボイラーは、前記非運転中のボイラーの送風機の運転による風圧は、前記風圧センサーで測定した風圧の１/３乃至２/３である。
本発明の更に他の特徴に従ったマルチボイラーは、前記非運転中のボイラーの送風機の運転による風圧は、前記風圧センサーで測定した風圧の１/２である。
本発明の更に他の特徴に従ったマルチボイラーは、多数のボイラーが並列に連結され、前記各ボイラーは、送風機のＲＰＭ測定センサーと、前記ＲＰＭ測定センサーによって測定されたＲＰＭに基づいて送風機のＲＰＭを制御する制御器と、を含み、前記制御器のうち一つは主制御器として設定され、他の制御器は副制御器として設定され、各制御器間の通信を可能にするために通信線によって接続されるマルチボイラーであって、前記主制御器が、前記運転中のボイラーの制御器で測定した送風機のＲＰＭに関する情報を受け、運転中のボイラーの送風機の平均ＲＰＭを計算し、前記平均ＲＰＭによって非運転中のボイラーの送風機のＲＰＭを決定し、決定したＲＰＭに従って非運転中のボイラーの送風機を運転させる。
本発明の更に他の特徴に従ったマルチボイラーは、前記非運転中のボイラーの送風機のＲＰＭは、前記測定されたＲＰＭの１/３乃至２/３である。
本発明の更に他の特徴に従ったマルチボイラーは、前記非運転中のボイラーの送風機のＲＰＭは、前記測定されたＲＰＭの１/２である。
本発明に従ったマルチボイラー及びその制御方法は、排気ガス逆流を防止するために別途のダンパーを設置せず、運転中のボイラーの風圧センサーによって測定された風圧に基づいて非運転中のボイラーの送風機を回転させることにより、ダンパーの設置及び維持補修にかかる費用を発生させず、長期間使用しても故障の恐れがない。
図１は、従来のマルチボイラーを示す概略図である。 図２は、従来のマルチボイラーに設置されたダンパーの一実施形態を示す概略図である。 図３は、従来のマルチボイラーに設置されたダンパーの他の実施形態を示す概略図である。 図４は、本発明に従ったマルチボイラーを示す概略図である。 図５は、本発明に従ったマルチボイラーの制御方法を表すフローチャートである。
以下、添付された図を参照しながら本発明の望ましい実施形態の構造及び作用を説明する。各図において同一の構成要素に対しては、同一の符号を記載する。
図４は、本発明に従ったマルチボイラーを示す概略図であり、５台のボイラー又は温水器（以下、「ボイラー」と略記する。）が並列に設置されたマルチボイラー１００を示す。
本発明に従ったマルチボイラー１００を構成する各ボイラー１０１、１０２、１０３、１０４、１０５は、燃焼室へ空気を送風する送風機１１１、１１２、１１３、１１４、１１５と、燃焼室へ流入する空気の圧力（以下、「風圧」と略記する。）を測定する風圧センサー１２１、１２２、１２３、１２４、１２５と、バーナー１３１、１３２、１３３、１３４、１３５と、風圧センサーによって測定された風圧によって送風機の回転数を制御する制御器１４１、１４２、１４３、１４４、１４５とを含む。各制御器１４１、１４２、１４３、１４４、１４５は、制御器間の通信を可能にするために通信線１５０によって接続されている。一般的に、各ボイラーに設置された制御器のうち一つは主制御器として設定され、他の制御器は副制御器として設定される。例えば、図４において一番右側の制御器１４５が主制御器として設定された場合、他の四つの制御器１４１、１４２、１４３、１４４は、副制御器として設定される。一方、ボイラーを構成する他の構成要素に関する詳細な説明を省略する。
本発明に従ったマルチボイラーの制御方法は、図４に示されたように、送風機１１１、１１２、１１３、１１４、１１５によって強制的に排気する強制排気式（ＦＥ式）ボイラーに主に利用する。一方、本発明に従ったマルチボイラーの制御方法は、強制給排気式（ＦＦ式）ボイラーに利用することもできるが、強制給排気式ボイラーの場合は、給気ラインが大気に連通され、排気ガスが燃焼室へ逆流したとしても新しい空気が容易に供給されるので、逆流による影響が大きくない。
本発明に従ったマルチボイラー１００の制御方法は、ダンパーを設置せず、従来のボイラー１０１、１０２、１０３、１０４、１０５に設置された風圧センサー１２１、１２２、１２３、１２４、１２５によって運転中のボイラーの風圧を測定する。主制御器は、測定結果に基づいて運転中のボイラーの平均風圧を計算し、平均風圧の１/３乃至２/３の風圧を発生させるように送風機の制御風量を計算し、制御風量に従って非運転中のボイラーの送風機を回転させる信号を出す。望ましくは、運転中のボイラーの平均風圧の１/２の風圧を発生させるように、非運転中のボイラーの送風機を回転させる。
このように非運転中のボイラーの送風機が所定の風量で回転するので、運転中のボイラーからの排気ガスが燃焼室内へ逆流せず、たとえ逆流したとしても、非運転中のボイラーの送風機によって逆流した排気ガスを排出することができる。
図５は、本発明に従ったマルチボイラーの制御方法を表すフローチャートである。ここで、図４に示された一番右側のボイラー１０５の制御器１４５が主制御器として設定されたとして説明する。
まず、主制御器１４５は、マルチボイラー１００を構成するボイラー１０１、１０２、１０３、１０４、１０５のうち一部が、現在、運転中か否かを判断する（Ｓ１０１)。
例えば、左側の二つのボイラー１０１、１０２が運転中の場合、運転中のボイラー１０１、１０２の個数を計算する（Ｓ１０２）。ここでは、二つである。
次に、主制御器１４５は、運転中のボイラー１０１、１０２の風圧センサー１２１、１２２が測定した風圧に関する情報を受け、全体風圧を運転中のボイラー１０１、１０２の個数で割ることで、運転中のボイラーの平均風圧を計算する（Ｓ１０３)。
主制御器１４５は、運転中のボイラー１０１、１０２の平均風圧に基づいて非運転中のボイラー１０３、１０４、１０５の送風機１１３、１１４、１１５の制御風量を計算する（Ｓ１０４)。このとき、送風機の制御風量は、運転中のボイラー１０１、１０２の平均風圧の１/３乃至２/３の風圧を発生させるように計算し、制御風量に従って送風機１１３、１１４、１１５の回転数を計算する。望ましくは、運転中のボイラー１０１、１０２の平均風圧の１/２の風圧を発生させるように送風機１１３、１１４、１１５の制御風量を計算する。例えば、運転中のボイラー１０１、１０２の平均風圧が送風機の最大風圧の７０％の場合、非運転中のボイラー１０３、１０４、１０５の送風機１１３、１１４、１１５の制御風量は、最大風圧の３５％になるように計算する。
次に、主制御器１４５は、計算した制御風量に基づいて非運転中の送風機１１３、１１４、１１５の風量、即ち、送風機の回転数を制御する（Ｓ１０５)。
本発明の他の実施形態では、運転中のボイラーの送風機による風圧の代りに、センサーによって送風機のＲＰＭを測定し、主制御器は、ＲＰＭに関する情報を受け、運転中のボイラーの送風機の平均ＲＰＭを計算し、平均ＲＰＭの１/３乃至２/３、望ましくは、１/２に送風機の制御ＲＰＭを計算し、これによって非運転中のボイラーの送風機を回転させる信号を出す。
本発明の他の実施形態に従ったマルチボイラーは、風圧センサー１２１、１２２、１２３、１２４、１２５の代りに、ＲＰＭ測定センサー及び制御器によりＲＰＭを制御する構成を有することを除いては、図３に示されたマルチボイラーの構成と同様である。
また、本発明の他の実施形態に従ったマルチボイラーの制御方法は、図５に表したフローチャートと同様であり、運転中のボイラーの送風機の風圧の代わりに、送風機のＲＰＭを測定すること、非運転中のボイラーの送風機のＲＰＭを制御することのみが異なる。送風機のＲＰＭ測定センサー及び制御器によるＲＰＭ制御は、本発明の属する技術分野に公知されているので、詳細な説明を省略する。
本発明に従ったマルチボイラーの制御方法は、ダンパーを設置せず、従来のマルチボイラーを構成する各ボイラーに設置された風圧センサーと制御器を利用することにより、運転中のボイラーの排気ガスが非運転中のボイラーの燃焼室内へ逆流することを效率的に防止できる。また、運転中のボイラーの送風機のＲＰＭを測定し、これによって非運転中のボイラーの送風機のＲＰＭを制御することにより、排気ガス逆流を防止することができる。よって、ダンパーの設置及び維持補修にかかる費用を発生させず、長期間の使用によるダンパーの故障もなくなる。
更に、本発明に従ったマルチボイラーの制御方法では、非運転中のボイラーの送風機の回転による消費電力が小さく、マルチボイラーの維持費用への影響が少ない。
以上、本発明に従った望ましい実施形態について説明したが、本発明は、この実施形態に限定されず、本発明の技術分野に属する通常の知識を有する者であれば、本発明の範囲及び要旨を外れずに種々の変形及び変更が可能であることは自明である。
６０、６１、６２ ダンパー
１００ マルチボイラー
１０１、１０２、１０３、１０４、１０５ ボイラー
１１１、１１２、１１３、１１４、１１５ 送風機
１２１、１２２、１２３、１２４、１２５ 風圧センサー
１３１、１３２、１３３、１３４、１３５ バーナー
１４１、１４２、１４３、１４４、１４５ 制御器
１５０ 通信線

Claims (12)

  1. 多数のボイラーが並列に連結され、前記各ボイラーは、燃焼室へ流入する空気の風圧を測定する風圧センサーと、前記風圧センサーによって測定された風圧に基づいて前記燃焼室へ空気を供給する送風機の回転数を制御する制御器と、を含み、前記制御器のうち一つは主制御器として設定され、他の制御器は副制御器として設定され、各制御器間の通信を可能にするために通信線によって接続されるマルチボイラーにおいて排気ガス逆流を防止する制御方法であって、
    運転中のボイラーの制御器で前記風圧センサーによって燃焼室へ流入する空気の風圧を測定する段階、及び
    前記主制御器が、前記運転中のボイラーの制御器で測定した風圧に関する情報を受け、運転中のボイラーの平均風圧を計算し、前記平均風圧に基づいて非運転中のボイラーの送風機の制御風量を決定し、決定した制御風量に従って非運転中のボイラーの送風機を運転させる段階、
    を有することを特徴とするマルチボイラーにおいて排気ガス逆流を防止する制御方法。
  2. 前記非運転中のボイラーの送風機の運転による風圧は、前記測定された風圧の１/３乃至２/３である
    ことを特徴とする請求項１に記載のマルチボイラーにおいて排気ガス逆流を防止する制御方法。
  3. 前記非運転中のボイラーの送風機の運転による風圧は、前記測定された風圧の１/２である
    ことを特徴とする請求項２に記載のマルチボイラーにおいて排気ガス逆流を防止する制御方法。
  4. 多数のボイラーが並列に連結され、前記各ボイラーは、送風機のＲＰＭ測定センサーと、前記ＲＰＭ測定センサーによって測定されたＲＰＭに基づいて送風機のＲＰＭを制御する制御器と、を含み、前記制御器のうち一つは主制御器として設定され、他の制御器は副制御器として設定され、各制御器間の通信を可能にするために通信線によって接続されるマルチボイラーにおいて排気ガス逆流を防止する制御方法であって、
    運転中のボイラーの制御器で前記ＲＰＭ測定センサーによって送風機のＲＰＭを測定する段階、及び
    前記主制御器が、前記運転中のボイラーの制御器で測定した送風機のＲＰＭに関する情報を受け、運転中のボイラーの送風機の平均ＲＰＭを計算し、前記平均ＲＰＭに基づいて非運転中のボイラーの送風機のＲＰＭを決定し、決定したＲＰＭに従って非運転中のボイラーの送風機を運転させる段階、
    を有することを特徴とするマルチボイラーにおいて排気ガス逆流を防止する制御方法。
  5. 前記非運転中のボイラーの送風機のＲＰＭは、前記測定されたＲＰＭの１/３乃至２/３である
    ことを特徴とする請求項４に記載のマルチボイラーにおいて排気ガス逆流を防止する制御方法。
  6. 前記非運転中のボイラーの送風機のＲＰＭは、前記測定されたＲＰＭの１/２である
    ことを特徴とする請求項５に記載のマルチボイラーにおいて排気ガス逆流を防止する制御方法。
  7. 多数のボイラーが並列に連結され、前記各ボイラーは、燃焼室へ流入する空気の風圧を測定する風圧センサーと、前記風圧センサーによって測定された風圧に基づいて前記燃焼室へ空気を供給する送風機の回転数を制御する制御器と、を含み、前記制御器のうち一つは主制御器として設定され、他の制御器は副制御器として設定され、各制御器間の通信を可能にするために通信線によって接続されるマルチボイラーであって、
    前記主制御器が、運転中のボイラーの制御器で測定した風圧に関する情報を受け、前記運転中のボイラーの平均風圧を計算し、前記平均風圧に基づいて非運転中のボイラーの送風機の制御風量を決定し、決定した制御風量に従って非運転中のボイラーの送風機を運転させる
    ことを特徴とするマルチボイラー。
  8. 前記非運転中のボイラーの送風機の運転による風圧は、前記風圧センサーで測定した風圧の１/３乃至２/３である
    ことを特徴とする請求項７に記載のマルチボイラー。
  9. 前記非運転中のボイラーの送風機の運転による風圧は、前記風圧センサーで測定した風圧の１/２である
    ことを特徴とする請求項８に記載のマルチボイラー。
  10. 多数のボイラーが並列に連結され、前記各ボイラーは、送風機のＲＰＭ測定センサーと、前記ＲＰＭ測定センサーによって測定されたＲＰＭに基づいて送風機のＲＰＭを制御する制御器と、を含み、前記制御器のうち一つは主制御器として設定され、他の制御器は副制御器として設定され、各制御器間の通信を可能にするために通信線によって接続されるマルチボイラー、
    前記主制御器が、前記運転中のボイラーの制御器で測定した送風機のＲＰＭに関する情報を受け、運転中のボイラーの送風機の平均ＲＰＭを計算し、前記平均ＲＰＭによって非運転中のボイラーの送風機のＲＰＭを決定し、決定したＲＰＭに従って非運転中のボイラーの送風機を運転させる
    ことを特徴とするマルチボイラー。
  11. 前記非運転中のボイラーの送風機のＲＰＭは、前記測定されたＲＰＭの１/３乃至２/３である
    ことを特徴とする請求項１０に記載のマルチボイラー。
  12. 前記非運転中のボイラーの送風機のＲＰＭは、前記測定されたＲＰＭの１/２である
    ことを特徴とする請求項１１に記載のマルチボイラー。
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