JP6826932B2

JP6826932B2 - 中和装置およびこれを有する燃焼装置

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Publication number: JP6826932B2
Application number: JP2017062769A
Authority: JP
Inventors: 聡古舘; 行隆中村; 裕明永井
Original assignee: Corona Corp
Current assignee: Corona Corp
Priority date: 2017-03-28
Filing date: 2017-03-28
Publication date: 2021-02-10
Anticipated expiration: 2037-03-28
Also published as: JP2018164874A

Description

この発明は、ドレンを中和する中和装置およびこの中和装置を有する燃焼装置に関するものである。

従来この種の燃焼装置では、燃焼部と、燃焼部の燃焼により発生した燃焼ガスと熱交換する熱交換器と、熱交換器での熱交換によって生成されたドレンを中和する中和装置とを備え、中和器装置は、中和剤を内部に収容した容器を備え、且つこの容器の上壁部に、起立形成された筒状のドレン導入部が設けられ、ドレン導入部の先端には、ドレンを導入するため開口としてのドレン導入口が形成されているものであった。（例えば、特許文献１参照。）

特開２００７−３０９４号公報

ところで、このような燃焼装置では、燃焼に伴ってドレンが生成されると共に、燃焼により煤も発生し、中和装置にはドレンおよび煤が流れ込むことになり、ドレン導入口の開口面積が小さいと、長期使用においてドレン導入口に煤等の不純物が徐々に堆積していき、ドレン導入口が閉塞されて詰まり、ドレンが中和装置に流れていかずに熱交換器側に溜まってしまい、それに起因した燃焼不良などの不具合が生じるおそれがあった。

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、燃焼ガスが露点以下の温度となることにより生成されるドレンを、中和剤が充填された容器内を流通させることで中和する中和装置において、前記容器には、前記ドレンを前記容器内に流入させるドレン導入口を有する筒状のドレン導入部が設けられ、前記ドレン導入部は、前記ドレンを前記容器内へ案内するドレン配管より径が小さく、かつ鉛直上方へ延びた状態で前記ドレン配管と嵌合接続し、前記ドレン導入部の先端は、斜めにカットした形状に形成され、前記ドレン導入口が略楕円状に形成されているものとした。

また、請求項２では、燃焼部と、該燃焼部の燃焼により発生した燃焼ガスと熱交換する熱交換器と、該熱交換器での熱交換によって生成されたドレンを中和する中和装置とを有する燃焼装置であって、前記中和装置として、請求項１記載の中和装置を用いるものとした。

この発明の請求項１によれば、ドレン導入部の先端部は、斜めにカットした形状に形成され、ドレン導入口が略楕円状に形成されていることで、ドレン導入口の開口面積が大きくなり、ドレン導入口の内縁に煤等の不純物が付着、堆積しても閉塞されにくく、仮に閉塞しそうになるまで堆積物が成長してもドレンにより容易に流し落とすことができ、ドレン導入口の煤等の不純物による詰まりを抑制することができるものである。

請求項２によれば、燃焼部と、該燃焼部の燃焼により発生した燃焼ガスと熱交換する熱交換器と、熱交換器での熱交換によって生成されたドレンを中和する中和装置とを有する燃焼装置であって、中和装置として、請求項１記載の中和装置を用いたことで、上述の効果を奏する中和装置を有した燃焼装置を提供することができるものである。

この発明の一実施形態の中和装置を有する燃焼装置の概略構成図。同一実施形態の中和装置の要部断面図。同一実施形態の中和装置におけるドレン導入部および第１比較例の中和装置におけるドレン導入部を拡大して説明した図。

本発明に係る中和装置の一実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の一実施形態の中和装置を有する燃焼装置の概略的な構成図であり、以下に詳細を説明する。

１は燃焼装置としての潜熱回収型給湯装置、２は石油等の燃油を気化する気化器、３は気化器２に備えられ燃油を気化可能な温度まで加熱する気化ヒータ、４は気化器２の温度を検出する気化温度センサ、５は気化器２と連通し気化器２で気化された気化ガスと一次空気とを予混合する混合室、６は混合室５底部に設けられ混合室５を加熱する混合室ヒータ、７は混合室５の温度を検出する混合室温度センサ、８は混合室５と連通し混合室５で予混合された予混合ガスを燃焼させる燃焼部としてのバーナ、９は気化器２の背面でバーナ８上に突出された複数個の吸熱フィンで、燃焼熱を気化器２にフィードバックして、気化ヒータ３および混合室ヒータ６の通電量を極力抑えるものである。

１０は気化器２に燃油を噴霧するノズル、１１はノズル１０に送油管１２を介して燃油を圧送する電磁ポンプ、１３は燃焼ファンで送風路１４を介して気化器２の入口及びバーナ８とカバー枠１５との間の空気室１６とに連通し、吸込口１７より吸引した燃焼空気を気化器２には予混合用の一次空気として供給し、空気室１６には気化器２側方を通り混合室５の下方からバーナ８で燃焼される二次空気として供給するものである。

１８は燃焼室１９内に収容された熱交換器で、この熱交換器１８は、バーナ８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２０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２１と、一次熱交換器２１を通過した後の燃焼ガスから潜熱を回収し二次受熱管２２を流通する水を加熱する二次熱交換器２３から構成され、バーナ８の上方に一次熱交換器２１が配置され、一次熱交換器２１の上方に二次熱交換器２３が配置されているものであり、一次熱交換器２１、二次熱交換器２３の順に通過した燃焼ガスは排気口２４より潜熱回収型給湯装置１外に排気されるものである。

２５は燃焼ガス中の水蒸気が二次熱交換器２３の二次受熱管２２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ドレンを回収するドレン受けで、ドレン受け２５は、一次熱交換器２１の上方且つ二次熱交換器２３の下方に配置されているものであり、ここでは、二次熱交換器２３を構成する耐食性を有する筐体（図示せず）の底板がドレン受け２５となっているものである。また、２６はドレン受け２５で回収されたドレンを中和装置２７に導くドレン配管である。

２８は給水源から供給される水を熱交換器１８に流通させる給水管、２９は熱交換器１８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、３０は給水管２８から分岐した給水バイパス管であり、一次受熱管２０と二次受熱管２２と給水管２８と給湯管２９と給水バイパス管３０とで水が流通する給湯回路を構成するものである。

３１は給湯管２９と給水バイパス管３０との接続部に設けられ、給湯管２９からの湯と給水バイパス管３０からの水とを混合し、その混合比を可変できる混合弁、３２は給水管２８に設けられ給水温度を検出する給水温度センサ、３３は給水管２８に設けられ流量を検出する流量センサ、３４は給湯管２９に設けられ熱交換器１８で加熱された湯の温度を検出する熱交出口温度センサ、３５は給湯管２９に設けられ混合弁３１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。

３６は潜熱回収型給湯装置１内に内蔵され、マイクロコンピュータを主体としてこの潜熱回収型給湯装置１の各センサの信号を受け、気化ヒータ３や混合室ヒータ６や燃焼ファン１３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。

３７は前記制御手段３６と通信可能に接続され、潜熱回収型給湯装置１の遠隔操作を行うリモコンで、リモコン３７は潜熱回収型給湯装置１の運転のオンオフを指示する運転スイッチ３８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からなる操作部３９を備えているものである。

次に、前記中和装置２７について、図２〜図３を用いて説明すると、４０は箱形の容器で、合成樹脂製のブロー成型品であり、容器４０内には中和剤（炭酸カルシウム等の粒体からなる中和剤）が充填されている。

前記容器４０の上壁部４０ａには、二次熱交換器２３で生成されたドレンを中和装置２７の容器４０内に流入させるためのドレン導入部４１が設けられ、ドレン導入部４１は上壁部４０ａから上方向に延びる筒状の管体であり、その先端にはドレンを流入させるための開口としてドレン導入口４１ａが形成されている。なお、ドレン導入部４１にはドレン配管２６が接続され、ドレン配管２６を介してドレンがドレン導入部４１に供給されるものである。

４２はドレン導入部４１と連通し、容器４０内のドレンの水位が異常に上昇した際に水位異常を検出するための水位検出室であり、水位検出室４２にはドレンの水位を検出するための一対の電極４３が挿設されているものである。なお、水位検出室４２には中和剤は充填されていないものである。

４４は狭窄形状のスリット４５を介して水位検出室４２と連通する第１中和室で、４６は容器４０内下部に形成された連通路４７を介して第１中和室４４と連通する第２中和室である。なお、第１中和室４４および第２中和室４６には中和剤が充填されており、ここでドレンが中和されるものである。

また、第２中和室４６のドレン流れ方向最下流側の側壁には、中和されたドレンを排出するためのドレン排出部４８が設けられており、底部には、容器４０内のドレンを抜くための水抜部４９が設けられている。なお水抜部４９は通常時は栓がされて閉状態となっているものである。

ここで、本発明の要部となる本実施形態の中和装置２７のドレン導入部４１と、第１比較例としての従来（引用文献１記載）の中和装置のドレン導入部１０１との関係を図３を用いて説明する。

図３（ａ）は、図２における中和装置２７のドレン導入部４１周辺の要部拡大図とドレン導入部４１の拡大斜視図であり、図３（ａ）に示されているように、ドレン導入部４１は筒状であり、且つその先端を斜めにカットした形状に形成され、ドレン導入部４１の先端面（斜めカット面）と面一にドレン導入口４１ａが形成されるものであり、ドレン導入口４１ａは開口面積Ｓの略楕円状の開口となるものである。なお、ドレン導入部４１は全体としては竹槍のような形状をなしている。

そして、図３（ｂ）は、従来の中和装置のドレン導入部１０１周辺の要部拡大図とドレン導入部１０１の拡大斜視図であり、図３（ｂ）に示されているように、ドレン導入部１０１は筒状であり、且つその先端は水平にカットした形状に形成され、ドレン導入部１０１の先端面（水平面）と面一にドレン導入口１０１ａが形成されるものであり、ドレン導入口１０１ａは開口面積Ｔの開口となるものである。ここで、ドレン導入部１０１とドレン導入部４１との外径および内径は同一で、相違点がその先端のカット形状のみであったとすると、本実施形態のドレン導入口４１ａの（楕円の）短半径は第１比較例のドレン導入口１０１ａの内径と同一長さであるが、本実施形態のドレン導入口４１ａの（楕円の）長半径は第１比較例のドレン導入口１０１ａの内径より長くなるため、略楕円状のドレン導入口４１ａの方が面積が大きくなるので、第１比較例のドレン導入口１０１ａの開口面積Ｔよりも本実施形態のドレン導入口４１ａの開口面積Ｓの方が大きくなるものである。

次に、本実施形態の中和装置２７を有する潜熱回収型給湯装置１の動作について説明する。
前記リモコン３７の運転スイッチ３８がオンされると、制御手段３６は、気化温度センサ４の検出する温度に基づき気化ヒータ３を制御すると共に、混合室温度センサ７の検出する温度に基づき混合室ヒータ６を制御し、気化器２および混合室５の予熱を行い、気化器２が燃油を気化可能な温度、例えば気化器２の温度が２２０℃〜２５０℃に維持され、混合室５の温度が１２５℃〜１３０℃に維持されるスタンバイ状態となる。このスタンバイ状態では、燃焼要求が発生した場合には素早くバーナ８を着火でき、必要最低限の温度を維持することでスタンバイ時の消費電力を低減することができるものである。

前記スタンバイ状態において、給湯栓が開栓され、流量センサ３３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制御手段３６が判断すると、気化ヒータ３および混合室ヒータ６を強制的にオンして着火性を良くし、電磁ポンプ１１および燃焼ファン１３を駆動させて、気化器２で気化された気化ガスと一次空気とを混合室５で予混合し、予混合ガスをバーナ８より噴出して燃焼を開始させるものである。

前記バーナ８の燃焼により発生した燃焼ガスは、一次熱交換器２１を流通し、一次熱交換器２１を通過した後、二次熱交換器２３を流通し、二次熱交換器２３を通過した後、排気口２４から潜熱回収型給湯装置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２８から二次受熱管２２に導かれ、二次受熱管２２から一次受熱管２０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２０から給湯管２９へ導かれ、混合弁３１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２３において、二次受熱管２２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２５で回収され、ドレン配管２６を介して、中和装置２７（容器４０）内に流入するものであるが、燃焼に伴って生成されるのはドレンだけでなく、燃焼により煤も発生しているため、中和装置２７にはドレンおよび煤が流れ込むことになる。ここで、中和装置２７のドレン導入部４１は、その先端が斜めにカットされた形状に形成され、ドレン導入口４１ａが略楕円状に形成されているので、先に説明したのと同様に、本実施形態のドレン導入口４１ａの（楕円の）短半径は第１比較例のドレン導入口１０１ａの内径と同一長さであるが、本実施形態のドレン導入口４１ａの（楕円の）長半径は第１比較例のドレン導入口１０１ａの内径より長くなるため、ドレン導入口４１ａの開口面積Ｓが大きくなり、ドレン導入口４１ａの内縁に煤等の不純物（主に煤）が付着、堆積しても閉塞されにくく、仮に閉塞しそうになるまで堆積物が成長してもドレンにより容易に流し落とすことができ、ドレン導入口４１ａの煤等の不純物による詰まりを抑制することができるものであり、結果として燃焼不良などの不具合を抑制することができるものであり、さらに、ドレン導入部４１の先端を斜めにカットした形状に形成し、ドレン導入口４１ａを略楕円状に形成するという方法で、ドレン導入部４１の外径、内径の寸法を変更することなく、ドレン導入口４１ａの煤等による閉塞を抑制することができるものである。

そして、ドレン導入部４１から容器４０内に流入したドレンは、第１中和室４４および第２中和室４６を流通することで中和処理され、その後ドレン排出部４８から容器４０外に排出され、所定箇所の下水に排水されるものである。

なお、本発明の中和装置２７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、所定箇所に設けられた給湯栓で使用される湯を生成する潜熱回収型給湯装置１に、本発明の中和装置２７を適用したが、本発明の中和装置２７は、被空調空間を暖房する床暖房パネル等の放熱端末で使用される温水を生成する潜熱回収型温水暖房装置に適用してもよいものであり、また、潜熱回収型給湯装置１または上記潜熱回収型温水暖房装置で使用する燃料についても石油等の燃油の代わりに都市ガスやプロパンガスといったガス燃料を用いてもよいものである。

１潜熱回収型給湯装置（燃焼装置）
８バーナ（燃焼部）
１８熱交換器
２７中和装置
４０容器
４１ドレン導入部
４１ａドレン導入口

Claims

燃焼ガスが露点以下の温度となることにより生成されるドレンを、中和剤が充填された容器内を流通させることで中和する中和装置において、前記容器には、前記ドレンを前記容器内に流入させるドレン導入口を有する筒状のドレン導入部が設けられ、前記ドレン導入部は、前記ドレンを前記容器内へ案内するドレン配管より径が小さく、かつ鉛直上方へ延びた状態で前記ドレン配管と嵌合接続し、前記ドレン導入部の先端は、斜めにカットした形状に形成され、前記ドレン導入口が略楕円状に形成されていることを特徴とする中和装置。
燃焼部と、該燃焼部の燃焼により発生した燃焼ガスと熱交換する熱交換器と、該熱交換器での熱交換によって生成されたドレンを中和する中和装置とを有する燃焼装置であって、前記中和装置として、請求項１記載の中和装置を用いたことを特徴とする燃焼装置。