JP5667540B2

JP5667540B2 - 燃焼装置

Info

Publication number: JP5667540B2
Application number: JP2011208273A
Authority: JP
Inventors: 佐藤　政人; 政人佐藤; 阿部　進; 進阿部
Original assignee: Corona Corp
Current assignee: Corona Corp
Priority date: 2011-09-24
Filing date: 2011-09-24
Publication date: 2015-02-12
Anticipated expiration: 2031-09-24
Also published as: JP2013068373A

Description

この発明は、潜熱回収を可能とする熱交換器を有する燃焼装置に関するものである。

従来の燃焼装置では、バーナの燃焼により発生する燃焼ガスから顕熱を回収する一次熱交換器と、一次熱交換器通過後の燃焼ガスから潜熱を回収する二次熱交換器と、この二次熱交換器で発生するドレンを中和する炭酸カルシウム等の中和剤を充填した中和器と、中和器内を洗浄するための洗浄手段を備え、燃焼装置を一定期間運転する毎に、洗浄手段により中和器内を洗浄する洗浄運転を行うものがあった。

特開２００１−２７２１１０号公報

ところで、この従来の燃焼装置において、燃焼装置の一定運転期間毎に中和器内に侵入し中和剤に付着する不純物が同量であると仮定した場合、中和器内に充填された中和剤は、二次熱交換器で発生するドレンを中和していくにつれて徐々に小さくなっていくものであるため、初回の洗浄運転が行われるまでの期間において、中和剤に不純物が付着した状態でドレンが接触できる中和剤の面積に比べて、それより後の期間において、中和剤に不純物が付着した状態でドレンが接触できる中和剤の面積は小さくなるので、燃焼装置を一定期間運転する毎に洗浄運転を行った場合、最初の洗浄運転が行われるまでの期間に比べて、それより後の期間において中和能力が低下するおそれがあった。

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、燃料を燃焼させるバーナの燃焼により発生した燃焼ガスから顕熱を回収する一次熱交換器と、該一次熱交換器を通過した後の前記燃焼ガスから潜熱を回収する二次熱交換器と、該二次熱交換器で発生したドレンを排水するドレン排水経路と、該ドレン排水経路途中に設けられ前記ドレンを中和する中和剤が充填された中和器と、該中和器を注水により洗浄する洗浄手段とを備えた燃焼装置であって、該燃焼装置の運転情報を積算する積算手段を設け、該積算手段で積算した積算値に基づく所定の間隔毎に、前記洗浄手段によって前記中和器を洗浄する洗浄運転を行うものにおいて、初回の間隔よりも２回目の間隔の方が短くなるようにした、または、初回の間隔よりも３回目以降の間隔の方が短くなるものとした。

この発明の請求項１によれば、燃焼装置の運転情報を積算する積算手段を設け、積算手段で積算した積算値に基づく所定の間隔毎に、洗浄手段によって中和器を洗浄する洗浄運転を行うものにおいて、初回の間隔よりも２回目の間隔の方が短くなるようにした、または、初回の間隔よりも３回目以降の間隔の方が短くなるようにしたことで、中和能力が低下する前に洗浄運転が行われるので、ドレンが接触する中和剤の面積を十分に確保でき、中和能力の低下を防止することができるものである。

この発明の一実施形態の燃焼装置を示す概略構成図。同一実施形態の燃焼装置の洗浄運転を示したタイムチャート。

次に、この発明の一実施形態の燃焼装置を図１に基づき説明する。
１は本実施形態の潜熱回収型の燃焼装置、２は灯油等を燃料とし、燃料を燃焼させて下向きに火炎を発生させるバーナ、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の下方に備えられた燃焼室である。

５は燃焼室４内に収容された熱交換器で、この熱交換器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を通過した後の燃焼ガスから潜熱を回収し二次受熱管８を流通する水を加熱する二次熱交換器９から構成されているものである。また、１０は燃焼室４と連通する排気部で、排気部１０は内部に吸音材（図示せず）を有し、燃焼ガスの騒音を低減させ、燃焼室４を通過してきた燃焼ガスを燃焼装置１外に排気する部分である。

１１は二次熱交換器９での熱交換によって生じたドレンを集めて排水するための排水経路で、このドレン排水経路１１は、二次熱交換器９で発生したドレンが流入するドレン流入管１２と、内部に炭酸カルシウム等の固形塩基性物質からなる中和剤が充填され、ドレン流入管１２から流入される強酸性のドレンを貯留して中和する中和器１３と、中和器１３内で中和されたドレンを燃焼装置１外に排水するドレン流出管１４とから構成されているものであり、ドレン流入管１２から中和器１３に流入したドレンは、仕切壁によって少なくとも２つに仕切られた中和器１３内を屈曲して流れつつ中和剤によって中和され、ドレン流出管１４から燃焼装置１外に排水され、下水道といった一般排水通路へ排出されるものである。

１５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、１６は熱交換器５で加熱された湯を流通させる給湯管、１７は給水管１５から分岐した給水バイパス管であり、一次受熱管６と二次受熱管８と給水管１５と給湯管１６と給水バイパス管１７とで水が流通する給湯回路１８を構成するものである。

１９は給湯管１６と給水バイパス管１７との接続部に設けられ、給湯管１６からの湯と給水バイパス管１７からの水とを混合し、その混合比を可変できる混合弁、２０は給水管１５に設けられ給水温度を検出する給水温度センサ、２１は給水管１５に設けられ流量を検出する流量検出手段としての流量センサ、２２は給湯管１６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、２３は混合弁１９より下流の給湯管１６に設けられ混合弁１９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。

２４は給水管１５から分岐してドレン流入管１２と接続し、給水管１５と中和器１３より上流側のドレン排水経路１１としてのドレン流入管１２とを連通する連通路で、連通路２４には、連通路２４を開閉する開閉手段としての開閉弁２５が設けられており、開閉弁２５を開くことで、給水管１５から連通路２４を介してドレン排水経路１１に注水し、中和器１３内を洗浄する洗浄運転が行われるものであり、連通路２４と開閉弁２５とで中和器１３内を洗浄する洗浄手段２６を構成するものである。

２７は燃焼装置１内に内蔵され、マイクロコンピュータを主体として給水温度センサ２０等の各センサの信号を受け、バーナ２や送風機３等の各アクチュエータの駆動を制御する制御手段である。

前記制御手段２７は、燃焼装置１の運転情報として、例えばバーナ２の燃焼時間、バーナ２の点火回数、バーナ２への燃料供給量、バーナ２の燃焼量、燃焼装置１の通電時間、熱交換器５に通水される通水量等を積算する積算手段２８を有しており、この積算手段２８で積算された積算値に基づいて、所定の間隔毎に中和器１３内を所定時間洗浄する前記洗浄運転を行うするものである。

次に、この一実施形態の燃焼装置１の動作について説明する。
今、適宜箇所に設置された給湯栓（図示せず）が開栓されて給湯が開始されると、この水の流れを流量センサ２１が検出し、流量センサ２１がバーナ２の燃焼を開始させる最低作動流量以上の流量を検出すると、制御手段２７は燃焼要求ありと判断し、バーナ２の燃焼を開始させる。

こ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、排気部１０から燃焼装置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１５から二次受熱管８に導入され、二次受熱管８から一次受熱管６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６から給湯管１６へ導かれ、混合弁１９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前記給湯栓から給湯されるものである。なお、二次熱交換器９では二次受熱管８を流れる水と燃焼ガスとの熱交換によって燃焼ガス中の潜熱が回収され、それによって二次熱交換器９にドレンが発生し、発生したドレンは中和器１３に流入し中和器１３内に充填された中和剤によって中和処理されるものである。

上記の給湯動作が行われている時、前記積算手段２８は、例えばバーナ２の燃焼時間を積算しており、積算手段２８によって積算された積算値が、中和器１３内を洗浄する洗浄運転を実行するための予め設定された設定値に到達したか否かを制御手段２７が判断するものである。

ここで、図２のタイムチャートに示すように、積算手段２８によって積算された積算値が洗浄運転を実行するための予め設定された第１設定値（４万時間）に到達したと制御手段２７が判断すると、制御手段２７は、開閉弁２５を開いて初回の洗浄運転を行うものであり、水は給水圧によって給水管１５から連通路２４を介してドレン排水経路１１に注水され、ドレン排水経路１１であるドレン流入管１２、中和器１３、ドレン流出管１４を通って燃焼装置１外に排出されるものである。この時、中和器１３内に溜まったゴミ等の不純物、中和剤に付着した不純物が洗い流され除去されるものである。

所定時間洗浄運転が行われると、制御手段２７は開閉弁２５を閉じ、初回の洗浄運転を終了し、続けて、積算手段２８によって積算された積算値が洗浄運転を実行するために予め設定された第２設定値（６万時間）に到達したか否かを判断するものである。

そして、積算手段２８によって積算された積算値が洗浄運転を実行するための予め設定された第２設定値（６万時間）に到達したと制御手段２７が判断すると、制御手段２７は、開閉弁２５を開いて２回目の洗浄運転を行うものであり、水は給水圧によって給水管１５から連通路２４を介してドレン排水経路１１であるドレン流入管１２、中和器１３、ドレン流出管１４を通水し、燃焼装置１外に排出されるものである。この時、中和器１３内に溜まったゴミ等の不純物、中和剤に付着した不純物が洗い流され除去されるものである。

このように、制御手段２７は、積算手段２８で積算された積算値に基づいて、所定の間隔毎に中和器１３内を所定時間洗浄する前記洗浄運転を行うようにしたものであり、積算を開始してから初回の洗浄運転を実行するまでの初回の間隔（４万時間）よりも、初回の洗浄運転を実行してから２回目の洗浄運転を実行するまでの２回目の間隔（２万時間）の方が短くなるようにしたことで、中和能力が低下する前、すなわち中和剤に付着する不純物が少ないうちに洗浄運転が実行されるので、ドレンが接触する中和剤の面積を十分に確保し、中和能力の低下を防止することができるものである。

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、積算を開始してから初回の洗浄運転を実行するまでの初回の間隔よりも、初回の洗浄運転を実行してから２回目の洗浄運転を実行するまでの２回目の間隔が短くなるようにしたが、例えば、初回の間隔が４万時間、２回目の間隔も４万時間、そして、２回目の洗浄運転を実行してから３回目の洗浄運転を実行するまでの３回目の間隔が２万時間、３回目の洗浄運転を実行してから４回目の洗浄運転を実行するまでの４回目の間隔が２万時間というように、初回の間隔より３回目以降の間隔の方が短くなるようにしてもよく、そうすることで、中和能力が低下する前、すなわち中和剤に付着する不純物が少ないうちに洗浄運転が実行されるので、ドレンが接触する中和剤の面積を十分に確保でき、中和能力の低下を防止することができるという、先に説明したものと同様の効果を発揮するものである。

また、本実施形態では、積算手段２８は継続して積算するものとしたが、積算手段２８は、洗浄運転を実行するための予め設定された設定値に到達したら積算手段２８の積算値をリセットして、そこから次の設定値に到達するまで積算を行うような構成のものであっってもよいものである。

また、本実施形態では、積算手段２８は燃焼装置１の運転情報として、バーナ２の燃焼時間を積算するものとしたが、上記の初回の間隔よりも、２回目の間隔または３回目以降の間隔の方が短くなるようにしていれば、積算手段２８は燃焼装置１の運転情報として、バーナ２の点火回数、バーナ２への燃料供給量、バーナ２の燃焼量、燃焼装置１の通電時間、熱交換器５に通水される通水量を積算するものであってもよく、特に限定されるものではない。

また、本実施形態では、積算手段２８によって積算された積算値が洗浄運転を実行するための予め設定された設定値に到達したら洗浄運転を行うようにしたが、積算手段２８によって積算された積算値が設定値に到達した時に、給湯動作が継続している場合は、バーナ２の燃焼停止または流量センサ２１の検出流量が最低作動流量未満になるのを待って、その後で洗浄運転を行うようにしてもよいものであり、そうすることで、給湯動作中の給湯流量や温調を崩すことがないものである。

また、本実施形態では、連通路２４は給湯回路１８を構成する給水管１５と中和器１３より上流側のドレン排水経路１１としてのドレン流入管１２と接続しているが、連通路２４は給湯回路１８のうち、給湯管１６とドレン流入管１２とを接続するものであってもよく、または一次受熱管６とドレン流入管１２とを接続するものであってもよく、または二次受熱管８とドレン流入管１２とを接続するものであってもよいものであり、給湯回路１８の何れかから分岐して中和器１３に注水できる構成であればよいものである。

また、本実施形態では、連通路２４は給水管１５から分岐して中和器１３より上流側のドレン排水経路１１としてのドレン流入管１２と接続しているが、連通路２４は給水管１５から分岐して中和器１３に直接接続し、給水管１５と中和器１３とを連通するものであってもよいものである。

また、本実施形態では、燃焼装置１を給湯機の形態で説明したが、一次熱交換器、二次熱交換器、中和器を備え、一次熱交換器および二次熱交換器にて加熱された温水を暖房端末に循環させる温水ボイラーにおいて、中和器を注水により洗浄できるような形態のものを燃焼装置１としてもよいものである。

２バーナ
７一次熱交換器
９二次熱交換器
１１ドレン排水経路
１３中和器
２６洗浄手段
２８積算手段

Claims

燃料を燃焼させるバーナの燃焼により発生した燃焼ガスから顕熱を回収する一次熱交換器と、該一次熱交換器を通過した後の前記燃焼ガスから潜熱を回収する二次熱交換器と、該二次熱交換器で発生したドレンを排水するドレン排水経路と、該ドレン排水経路途中に設けられ前記ドレンを中和する中和剤が充填された中和器と、該中和器を注水により洗浄する洗浄手段とを備えた燃焼装置であって、該燃焼装置の運転情報を積算する積算手段を設け、該積算手段で積算した積算値に基づく所定の間隔毎に、前記洗浄手段によって前記中和器を洗浄する洗浄運転を行うものにおいて、初回の間隔よりも２回目の間隔の方が短くなるようにした、または、初回の間隔よりも３回目以降の間隔の方が短くなるようにしたことを特徴とする燃焼装置。