JP5216777B2 - ボイラーの排気管における凝結防止方法 - Google Patents

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Description

本発明は、比例制御ボイラーの排気管における蒸気の凝結を防止する方法に関するものであり、より詳しくは、外気温度が所定温度と同等又はそれより低い時に、空間加熱用水の温度を上昇させ、送風機を回転し、温風を排気管に通して排出させることにより、ボイラーの排気管の端部に蒸気の凝結と氷柱ができるのを防ぐ方法に関する。
図１は、従来のボイラーの排気構造を図解した概略図である。従来のボイラーでは、空気供給パイプ１０を通して導入された外気は、送風機２０によって燃料と共にバーナー３０へ供給される。そして、バーナー３０の燃焼によって発生した排気ガスは、メイン熱交換器４０において、循環ポンプ５０から流入した空間加熱用水との間で熱交換される。そして、熱交換された排気ガスは排気管６０を通ってボイラーの外部、つまり大気中へ放出される。
排気ガスは相当な量の水分を含んでおり、そして排気ガスの温度は通常１００℃か又はそれより高温である。従って、排気ガスに含まれる水分は排気管を通過する過程で凝縮されずに、蒸気の状態で外部に放出される。
しかしながら、例えば冬季のように外気温度が非常に低い時には、排気管６０の端部の温度も相当低くなる。外気温度が約４０℃〜５５℃の露点温度と同等又はそれよりも低くなると、排気ガスに含まれる蒸気が凝縮し始め、排気管の端部に凝結を発生する。
さらに、冬季に大気温度が０℃以下になると、排気管の端部に凝縮した蒸気が凍結して氷柱を形成する。氷柱は美観を損なうだけでなく、もし氷柱が高層ビルの上層階から落下すれば、生命や財産に損害を与えるおそれを生じる。
従来、排気管の端部に氷柱ができるのを防ぐために排気ガスの温度を上昇させる方法と、排気管端部の温度低下を防ぐために排気管の外部を断熱する方法が提案されている。
ここで、排気ガスの温度はボイラーの運転効率に関連する。しかしながら、従来の氷柱防止方法の様に、排気ガスの温度を上げるとボイラー運転効率の低下が避けられず、それによってエネルギーの浪費を生じる。さらに、排気管の外部を断熱する従来の方法は、複雑な構造と断熱材の使用が必要であることから出費が増えるため、それを適用するのは容易ではない。
従って、本発明は上記の問題を考慮してなされたものであり、その目的は、外気温度が所定温度と同等又はそれより低い時に、空間加熱用水の温度を上昇させたのち、送風機を回転し、温風を排気管に通して排出することにより、ボイラーの排気管端部における蒸気の凝結及び氷柱の生成を防止できる方法を提供することにある。
上記の問題を解決するために、本発明は、送風機により外気をバーナーに供給し、循環ポンプにより空間加熱用水を熱交換器に供給し、バーナーの燃焼に伴って発生した排気ガスを熱交換器内で空間加熱用水と熱交換し、熱交換後の空間加熱用水を三方弁に通して空間加熱パイプに供給し、排気ガスを排気管に通して大気中に放出するボイラーにおいて、排気管における凝結を防止する方法を提示する。この方法は、バーナーを作動させ、燃焼行程を実行するステップ、外気温度検出センサーによって測定された外気温度が排気管の端部で結氷を発生させる所定温度と同等又はそれより低いかどうかを確定するステップ、測定された外気温度が所定温度と同等又はそれより低いときに、三方弁を温水循環位置に切り替え、空間加熱用水を熱交換器に循環させるステップ、空間加熱用水の温度が所定温度に達したときに、バーナーの消火行程を実行するステップ、及び、バーナーの消火状態で、循環ポンプと送風機を作動させ、熱交換器内で外気と空間加熱用水との間で熱交換を行い、温風を排気管に通して排出するステップを備えたことを特徴とする。
上記方法において、三方弁が温水循環位置に切り替えられているときに、循環ポンプの作動により、空間加熱用水を循環ポンプ、熱交換器、三方弁、温水熱交換器、及び拡張タンクを含む閉回路に通して循環させることが好ましい。
さらに、バーナーの消火行程を実行するときの空間加熱用水の所定温度は、三方弁を温水循環位置に切り替えた状態において、拡張タンクを含む空間加熱用水の循環閉回路を昇温可能な最高温度であることが好ましい。
上述したように、本発明の凝結防止方法によれば、空間加熱用水の温度を上昇させたのちに、送風機を回転し、温風を排気管に通して排出する。そして、温風の熱でボイラーの排気管の端部を加温することで、蒸気の凝結及び氷柱の生成を防止することができ、さらには、氷柱の落下による生命や財産の損害を未然に防止することができる。
図１は、従来のボイラーの排気構造を図解する概略図である。 図２は、本発明の凝結防止方法が実施されるボイラーの構造を図解する概略図である。 図３は本発明の凝結防止方法を図解したフローチャートである。
以下に、本発明の好ましい態様について添付図面を参照して説明する。以下の記述と図面では、同一又は類似の構成部分を示すものに同じ参照数字が使用されており、同一又は類似の構成部分に関する記述の反復は省略する。
図２は、本発明の凝結防止方法が実施されるボイラーの構造を図解した概略図である。図３は本発明の凝結防止方法を説明したフローチャートである。
本発明によるコントロールを実行するために、ボイラーにおける空気供給用送風機２０の入口又は屋外には、外気温度を検出するためのセンサー（図示せず）が取り付けられている。
まず、ボイラーを作動させ、燃焼行程を実行する（Ｓ２０１）。この作動モードには、（空間加熱用水をバーナー３０で加熱する）加熱モードと、（加熱された温水を空間加熱用パイプ１００に供給する）温水モードの両方が含まれている。次に、温度センサーによって検出された外気温度が０℃、つまり排気管６０の端部で凝縮した水が凍結する温度以下に低下すると（Ｓ２０３）、コントローラは三方弁９０を温水循環位置に切り替える（Ｓ２０５）。これにより、温水熱交換器８０から空間加熱用パイプ１００への温水の流出が防止されるとともに、空間加熱用パイプ１００から温水熱交換器８０への冷水の戻りが防止される。この状態で、バーナー３０は燃焼状態を維持し、燃焼行程を実行する（Ｓ２０７）。
この時、循環ポンプ５０の作動によって、空間加熱用水を循環ポンプ５０、メイン熱交換器４０、三方弁９０，温水熱交換器８０，及び拡張タンク７０を含む閉回路を通して循環させることが好ましい。こうすれば、空間加熱用水が必然的に拡張タンク７０を経由する流路構造において、本発明の方法を好ましく実施することができる。
拡張タンク７０は、例えば、約４〜８リットルの空間加熱用水を蓄えることができる。さらに、三方弁９０を温水循環位置に切り替えた状態で燃焼が起きることにより、閉回路を循環する空間加熱用水が（メイン熱交換器４０で）加熱され、拡張タンク７０が排気ガスの排出口側端部における氷結を防止するに充分な熱エネルギーを蓄積する。
続いて、温水温度測定センサー（図示せず）はパイプに流れる空間加熱用水の温度を検出する。そして、コントローラは、空間加熱用水の検出温度が所定温度に達したかどうかを確認し（Ｓ２０９）、所定温度に達したときに、この温度で排気ガスの排出口側端部における氷結を防止できると確定し、消火行程を実行する（Ｓ２１１）。
ここで、バーナー３０の消火行程を実行するときの空間加熱用水の所定温度は、三方弁９０を温水循環位置にシフトした状態で、拡張タンク７０を含む加熱用水循環閉回路を昇温可能な最高温度であることが好ましい。一般的には、ボイラー内部の空間加熱用水の温度は８０〜８５℃まで上昇させることが可能である。
しかしながら、上記温度に限定されず、空間加熱用水が循環する流路構造が特定されていれば、その構造に応じて最高温度を実験で決定できる。
消火行程が実行されると、次に、循環ポンプ５０と送風機２０が作動する（Ｓ２１３）。そして、送風機２０によって供給された空気は、メイン熱交換器４０の内部を通過する空間加熱用水と熱交換され、温度が上昇して温風になる。この温風は、外部へ排出されるときに、排気管６０の端部で蒸気又は凝縮した水滴と接触し、その氷結を防止する。
以上では、本発明を目下のところ最も実用的で好ましいと考えられる態様に関して説明してきたが、本発明は、開示された態様と図面のみに限定されず、添付されたクレームの精神と範囲内に様々な改良と変更を含むことを意図してなされたものであることを理解されたい。
上述したように、本発明の方法によれば、外気温度が所定温度と同等又はそれより低いときに、ボイラー排気管の端部における蒸気の凝結及び氷柱の生成を防止することができる。

Claims (3)

  1. 送風機により外気をバーナーに供給し、循環ポンプにより空間加熱用水を熱交換器に供給し、バーナーの燃焼に伴って発生した排気ガスを熱交換器内で空間加熱用水と熱交換し、熱交換後の空間加熱用水を三方弁に通して空間加熱パイプに供給し、排気ガスを排気管に通して大気中に放出するボイラーにおいて、排気管における凝縮を防止する方法であって、
    バーナーを作動させ、燃焼行程を実行するステップ、
    外気温度検出センサーによって測定された外気温度が排気管の端部で結氷を発生させる所定温度と同等又はそれより低いかどうかを確認するステップ、
    前記測定された外気温度が前記所定温度と同等又はそれより低いときに、三方弁を温水循環位置に切り替え、空間加熱用水を熱交換器に循環させるステップ、
    空間加熱用水の温度が所定温度に達したときに、バーナーの消火行程を実行するステップ、
    及び、バーナーの消火状態で、循環ポンプと送風機を作動させ、熱交換器内で外気と空間加熱用水との間で熱交換を行い、温風を排気管に通して排出するステップ、を含む方法。
  2. 前記三方弁が前記温水循環位置へ切り替えられているときに、前記循環ポンプの作動により、前記空間加熱用水を循環ポンプ、前記熱交換器、前記三方弁、温水熱交換器、及び拡張タンクを含む閉回路に通して循環させる、請求項１に記載の方法。
  3. 前記バーナーの消火行程を実行するときの空間加熱用水の前記所定温度が、前記三方弁を前記温水循環位置に切り替えた状態において、前記拡張タンクを含む前記加熱用水の循環閉回路を昇温可能な最高温度である、請求項２に記載の方法。
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