JP7183575B2 - 温水装置 - Google Patents
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Description
同文献に記載の温水装置は、バーナによって発生される燃焼ガスから熱交換器を利用して熱回収を行なうことにより湯水加熱を行なう構成であるが、前記熱回収に伴って発生する強酸性のドレンを、炭酸カルシウムなどの中和剤が収容された中和器に導いて中和させるようにしている。ここで、中和剤は、ドレンの中和処理を行なうに連れて消耗する。これに対し、特許文献1においては、バーナの燃焼熱量と燃焼時間との積を、中和剤消費量対応値(中和剤の消費量の予測値)とし、この中和剤消費量対応値の積算値が所定の基準値に達すると、中和剤の使用寿命あるいは補充・交換時期が到来したものとし、その旨が報知されるように構成されている。
このような構成によれば、中和剤の使用寿命が到来した後においても、それ以前と同様に、中和器をそのまま使用し続けるといった不具合を回避することが可能である。
このようなことから、従来においては、演算で求めた中和剤消費量対応値が、中和剤の実際の消費量とは正確に対応しない場合がある。これでは、中和剤の寿命あるいは補充・交換時期を適切に判断することができず、未だ改善の余地がある。
すなわち、中和剤消費量対応値Qを、バーナの駆動燃焼の継続時間の長さ、バーナの停止時間の長さ、またはバーナの駆動燃焼時におけるドレン発生量の多さに基づいて、中和剤の実際の消費量と大きな誤差を生じない正確な値に補正することが可能である。このため、これを積算した中和剤積算消費量対応値ΣQの値についても、中和剤の実際の積算消費量に正確に対応したものとすることができ、中和剤の寿命または補充・交換時期を、従来よりも精度よく判断し得るものとすることが可能である。その結果、中和剤の寿命が尽きているにも拘わらず、中和器をそのまま使用し続けたり、あるいは中和剤の補充・交換時期が到来していないにも拘わらず、中和剤を過度に早期に補充・交換するといったことを解消することができる。
すなわち、中和剤の実際の消費量は、バーナの駆動燃焼の初期(バーナの駆動燃焼の継続時間が短い時間帯)よりも、その後の中・後期(バーナの駆動燃焼が長い時間帯)の方が、少なくなるのが一般的である。これに対し、前記第1の補正値は、そのようなことを反映するものとなっている。したがって、バーナの駆動燃焼の継続時間の長短に起因して、中和剤消費量対応値Qが中和剤の実際の消費量に対して大きくずれたものにならないようにすることが可能である。
すなわち、バーナの駆動燃焼が終了した後であっても、中和器内には先に流れ込んだドレンが滞留し、このドレンに中和剤が接触し続ける場合があるが、このような場合には、バーナが駆動燃焼を終了してからその後の停止時間が長くなるほど、中和剤の実際の消費量は多くなる。これに対し、前記第2の補正値は、そのようなことを反映している。したがって、バーナの停止時間の長短に起因して、中和剤消費量対応値Qが中和剤の実際の消
費量に対して大きくずれたものにならないようにすることが可能である。
すなわち、すなわち、中和剤の実際の消費量は、ドレン発生量の影響を受けて変化する。具体的には、ドレン発生量が少ない場合は、多い場合よりも、ドレンの単位量当たりの中和剤消費量は多くなる。これに対し、前記第4の補正値は、そのようなことを反映するものとなっている。したがって、ドレン発生量の多さに起因して、中和剤消費量対応値Qが中和剤の実際の消費量に対して大きくずれたものにならないようにすることが可能である。
この温水装置WHは、缶体1内の下部に配されたバーナ2、このバーナ2に燃焼用空気を供給するためのファン3、1次および2次の熱交換器4a,4b、中和器5、および制御部6を備えている。バーナ2は、たとえば燃料ガスを燃焼させるガスバーナである。1次および2次の熱交換器4a,4bは、たとえばフィン付チューブなどの伝熱管を備えており、バーナ2により発生された燃焼ガスから顕熱および潜熱をそれぞれ回収することにより、伝熱管を通過する湯水を加熱することが可能である。中和器5は、粒状の中和剤50が容器51内に収容された構成であり、2次熱交換器4bによる潜熱回収に伴って発生する強酸性のドレンは、ドレン受け部10、およびドレン用流路11を介して中和器5の導入口51aに導かれるようになっている。中和剤50は、たとえば粒状の炭酸カルシウムまたは塩化マグネシウムである。中和器5内に流入した強酸性のドレンは、中和剤50との接触によって中和されてから、中和器5の流出口51bから外部に排水される。
制御部6は、温水装置WHの各部の動作制御や各種のデータ処理を実行するものであり、本発明でいう制御手段の一例に相当する。この制御部6は、後述するように、中和剤50の寿命あるいは補充・交換時期を推定する処理、およびこれに付属する処理を実行するように構成されている。
一方、中和剤積算消費量対応値ΣQが基準値に達していない場合において、バーナ2の駆動燃焼が継続していれば、中和剤消費量対応値Q、および中和剤積算消費量対応値ΣQの算出処理などが継続して実行される(S3:NO,S5:NO,S2)。これとは異なり、バーナ2の駆動燃焼が終了すれば、最初に戻り、以下前記したのと同様な一連の処理が繰り返される(S5:YES,S1)。
図3(a)に示すように、バーナ2が時間Taだけ継続して駆動燃焼する場合、制御部6においては、この駆動燃焼時における中和剤消費量対応値Q(Q1)が算出される。た
だし、この際には、第1の補正値α1が設定され、バーナ2の駆動燃焼の継続時間の長さに応じて中和剤50の消費量が変化することに対応する補正がなされる。
具体的には、中和剤消費量対応値Qは、次の式1で求められる。
Q=G・Ta・α1 …式1
G:燃焼熱量〔号数〕
Ta:駆動燃焼の継続時間
α1:第1の補正値(後述する)
ただし、
中和剤消費量対応値Qを実際に求める場合には、単位時間当たりの中和剤消費量対応値ΔQが繰り返し求められ、その積算値として、中和剤消費量対応値Qが求められる(この点は、後述する他の場合も同様)。ΔQは、次の式2で求められる。
ΔQ=ΔG・α1 …式2
ΔG:単位時間当たりの燃焼熱量
なお、図3(b)に示した第1の補正値α1としての3段階の数値は、本実施形態を理解するための一例であり、これに限定されるものではない。第1の補正係数α1の数値を、よりきめ細かく多段階で設定するなどし、中和剤消費量対応値Qを中和剤50の消費量の変化に対して、より正確に対応させるようにしてもよいことは勿論である。
図3(b)に示したような第1の補正値α1のデータは、制御部6に記憶されている。なお、補正値のデータが制御部6に記憶されている点、および例示された補正値のデータは、各実施形態を理解するためのものであり、これに限定されるものでない点については、後述する他の第2ないし第4の補正値α2~α4などについても同様である。
図5(a)おいて、時刻taに、バーナ2を駆動燃焼させる場合、前回の駆動燃焼の終了時から今回の駆動燃焼の開始時刻taに至るまでのバーナ2の停止時間Tbに応じた補正処理が実行される。この補正処理は、前回の駆動燃焼によって発生したドレンが中和器5内に滞留し、停止時間Tbに、中和剤50が前記ドレンに接触し続けることによって消費されることに対応するための処理であり、たとえば図5(b)に示すような第2の補正値α2が用いられる。
前回の駆動燃焼時における中和剤消費量対応値Qは、次の式2で求められる。
Q=G・Ta・α2 …式3
なお、式3は、第1の補正値α1を含んでいないが、この第1の補正値α1を含ませたものとすることもできる。
中期においては、中和剤50の消費量は徐々に増加していく。ただし、駆動燃焼の終了時からある程度以上の時間が経過すると、その後は中和剤50の消費量は略一定となる。このような中和剤50の消費量の変化は、今回の駆動燃焼時における中和剤50の消費量に影響を及ぼす。
図7(a)において、時刻taにバーナ2を駆動燃焼させる場合、直前のバーナ2の停止時間Tbに加え、今回のバーナ2の駆動燃焼の継続時間Taをも同時に考慮して設定される第3の補正値α3を用いて、中和剤消費量対応値Qが求められる。この場合、中和剤消費量対応値Qは、次の式4で求められる。
Q=G・Ta・α3 …式4
本処理においては、図8(a)に示すように、バーナ2が時間Taにわたって駆動燃焼する場合、中和剤消費量対応値Q、および単位時間当たりの中和剤消費量対応値ΔQは、第4の補正値α4を用いた次の式5,式6で求められる。
Q=G・Ta・α4 …式5
ΔQ=ΔG・α4 …式6
を比較すると、θa<θbの関係にある。このため、ドレン発生量が多い方が、中和剤50の単位時間当たりの消費量が一定化するまでの時間は短く、駆動燃焼の初期において中和剤50の消費量が早期に減少する(ドレン発生量が少ない方が、中和剤50の消費量が多い状態が長く続く)。
なお、ドレン発生量は、流量センサを用いて計測してもよいが、たとえば特開平10-122666号公報に記載されているような演算式、あるいはこれを簡略化した演算式により算出することが可能である。
また、ドレン発生量は、熱交換器4a,4bを利用した熱交換効率に左右されるため、ドレン発生量に対応する値として、熱交換効率を用いることもできる。
本発明でいう温水装置は、一般給湯用に限らず、風呂給湯用、暖房給湯用、および融雪用などを含む概念である。
Q 中和剤消費量対応値
ΣQ 中和剤積算消費量対応値
α,α1~α4 第1ないし第4の補正値(補正値)
2 バーナ
4a,4b 熱交換器
5 中和器
50 中和剤
6 制御部(制御手段)
Claims (4)
- バーナと、
このバーナにより発生された燃焼ガスから熱回収を行なうことにより湯水を加熱するための熱交換器と、
前記熱回収に伴って発生するドレンを、中和剤を用いて中和させてから排水可能な中和器と、
前記バーナの燃焼熱量と駆動燃焼時間との積に基づいて、前記中和剤の消費量に対応する中和剤消費量対応値Qを求め、かつこれを積算した中和剤積算消費量対応値ΣQが所定の基準値に達したか否かを判断する処理を実行可能な制御手段と、
を備えている、温水装置であって、
前記制御手段は、前記バーナの駆動燃焼の継続時間、前記バーナの停止時間、および前記バーナの駆動燃焼時におけるドレン発生量もしくはこれに対応する値のうち、少なくともいずれか1つのパラメータに基づいて、前記中和剤消費量対応値Qを補正するための補正値を設定し、この補正値を用いて前記中和剤消費量対応値Qを補正可能とされており、
前記補正値として、前記バーナの駆動燃焼の継続時間に基づいて設定される第1の補正値があり、
この第1の補正値は、前記バーナの駆動燃焼の開始初期よりもその後の所定時間経過時の方が、前記中和剤消費量対応値Qを小さくする値とされていることを特徴とする、温水装置。 - バーナと、
このバーナにより発生された燃焼ガスから熱回収を行なうことにより湯水を加熱するための熱交換器と、
前記熱回収に伴って発生するドレンを、中和剤を用いて中和させてから排水可能な中和器と、
前記バーナの燃焼熱量と駆動燃焼時間との積に基づいて、前記中和剤の消費量に対応する中和剤消費量対応値Qを求め、かつこれを積算した中和剤積算消費量対応値ΣQが所定の基準値に達したか否かを判断する処理を実行可能な制御手段と、
を備えている、温水装置であって、
前記制御手段は、前記バーナの駆動燃焼の継続時間、前記バーナの停止時間、および前記バーナの駆動燃焼時におけるドレン発生量もしくはこれに対応する値のうち、少なくともいずれか1つのパラメータに基づいて、前記中和剤消費量対応値Qを補正するための補正値を設定し、この補正値を用いて前記中和剤消費量対応値Qを補正可能とされており、
前記補正値として、前記バーナの停止時間に基づいて設定される第2の補正値があり、
この第2の補正値は、前記バーナの停止時間が短い場合よりも長い場合の方が、前記中和剤消費量対応値Qを大きくする値とされていることを特徴とする、温水装置。 - バーナと、
このバーナにより発生された燃焼ガスから熱回収を行なうことにより湯水を加熱するための熱交換器と、
前記熱回収に伴って発生するドレンを、中和剤を用いて中和させてから排水可能な中和器と、
前記バーナの燃焼熱量と駆動燃焼時間との積に基づいて、前記中和剤の消費量に対応する中和剤消費量対応値Qを求め、かつこれを積算した中和剤積算消費量対応値ΣQが所定の基準値に達したか否かを判断する処理を実行可能な制御手段と、
を備えている、温水装置であって、
前記制御手段は、前記バーナの駆動燃焼の継続時間、前記バーナの停止時間、および前記バーナの駆動燃焼時におけるドレン発生量もしくはこれに対応する値のうち、少なくともいずれか1つのパラメータに基づいて、前記中和剤消費量対応値Qを補正するための補正値を設定し、この補正値を用いて前記中和剤消費量対応値Qを補正可能とされており、
前記補正値として、前記ドレン発生量もしくはこれに対応する値に基づいて設定される第4の補正値があり、
この第4の補正値は、前記ドレン発生量もしくはこれに対応する値が小さい場合よりも大きい場合の方が、前記バーナの駆動燃焼開始初期の所定期間中における前記中和剤消費量対応値Qを小さくする値とされていることを特徴とする、温水装置。 - 請求項1ないし3のいずれかに記載の温水装置であって、
前記補正値として、前記バーナの駆動燃焼が実行された場合に、前記バーナの前回の駆動燃焼の終了時点から今回の駆動燃焼の開始時点までの前記バーナの停止時間と、今回の駆動燃焼の継続時間と、の双方に基づいて設定される第3の補正値があり、
前記バーナの今回の駆動燃焼における中和剤消費量対応値Qは、前記第3の補正値により補正されるように構成されている、温水装置。
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