KR101841508B1

KR101841508B1 - 열매 보일러

Info

Publication number: KR101841508B1
Application number: KR1020147002784A
Authority: KR
Inventors: 료타 미야자키; 카즈노부 이노우에; 야스쿠니 다나카; 히로시 오자와; 타카유키 아미
Original assignee: 미우라고교 가부시키카이샤
Priority date: 2011-10-13
Filing date: 2012-01-20
Publication date: 2018-03-23
Also published as: JP5370457B2; JP2013087958A; KR20140077878A; WO2013054546A1; CN103782101B; CN103782101A

Abstract

보일러 배기 가스와 연소용 공기를 열교환하여 연소용 공기를 예열하는 레큐퍼레이터(11)를 구비한 열매 보일러(1)로서, 버너(2)에 기체 연료를 공급하는 연료 가스 공급 라인(12)과, 송풍기(8)의 회전수를 바꾸는 인버터(9)와, 연료 가스 유량 조정 밸브(13)와, 연료 가스 유량 조정 밸브(13)를 제어하는 제어 수단(16)과, 레큐퍼레이터(11)의 전후의 차압을 구하는 차압 검출 수단(15)을 설치하고, 제어 수단(16)은 검출된 차압에 의해 연소용 공기량을 연산하고, 이 연소용 공기량에 따라 연료 가스 유량 조정 밸브(13)를 제어하여, 연소용 공기량의 변화가 소정 범위를 넘으면 인버터(9)의 주파수를 조정함과 아울러 연소용 공기량에 맞춰서 연료 가스 유량 조정 밸브(13)를 제어할 수 있도록 했다.

Description

열매 보일러{HEAT MEDIUM BOILER}

본 발명은 기체 연료를 연소시키는 보일러로부터 배출되는 배기 가스와 송풍기를 사용하여 버너에 보내는 연소용 공기를 열교환해서 연소용 공기를 예열하는 레큐퍼레이터를 구비한 열매 보일러에 관한 것이다. 본원은 2011년 10월 13일에 일본에 출원된 특허출원 2011-225475호에 의거하여 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.

열매 보일러는 고온의 열매유가 갖는 열을 간접적으로 이용하는 장치(부하 기기)와 열매 보일러 사이를 순환시키면서 필요한 온도(250℃~300℃)로 열매유를 가열하는 장치이다. 열매 보일러는 이용되는 온도가 높은 것도 있으며, 가열되는 열매유의 온도는 300℃ 근방이 되기 때문에 열매 보일러로 가열한 후의 배기 가스 온도가 350℃ 이상이 되어 소실되는 에너지가 크다. 예를 들면, 소형 관류형의 증기 보일러의 보일러 효율이 92% 정도인데 대하여 열매 보일러에서는 보일러 효율이 80% 정도로 열효율이 낮다. 열매 보일러의 효율을 높이기 위해서는 보일러 배기 가스와 연소용 공기의 열교환에 의한 배기 가스 온도의 저감 방법이 사용되고 있다(예를 들면, 특허문헌 1, 특허문헌 2 참조).

일본 특허 공개 평 7-243605호 공보 일본 특허 공개 평 8-312944호 공보

그러나, 예를 들면 열매 보일러의 열효율을 92% 정도로 높이려고 하면 배기 가스와 열교환한 연소용 공기의 온도가 높아져서 연소용 공기의 팽창에 의한 체적의 증가 때문에 압력 손실이 커져서 연소용 공기량이 감소한다. 그 결과, 연료에 대하여 연소용 공기가 부족해 버려 연소 상태가 악화된다는 문제가 있었다.

본 발명의 목적은 레큐퍼레이터를 이용하여 배기 가스와 열교환하는 것에 의해 연소용 공기의 온도가 상승함으로써 레큐퍼레이터부의 압력 손실이 높아져 연소용 공기량이 감소하는 것에 의한 연소성의 악화를 방지하고, 안정된 연소 상태를 유지할 수 있는 열매 보일러를 제공하는 것에 있다.

상기 목적을 달성하기 위해 청구항 1에 기재된 발명은, 기체 연료를 연소시키는 보일러로부터 배출되는 배기 가스와 송풍기를 사용하여 버너에 보내는 연소용 공기를 열교환하여 연소용 공기를 예열하는 레큐퍼레이터를 구비한 열매 보일러로서, 버너에 기체 연료를 공급하는 연료 가스 공급 라인과, 상기 송풍기의 회전수를 바꾸는 인버터와, 연료 가스 유량 조정 밸브와, 연료 가스 유량 조정 밸브를 제어하는 제어 수단과, 상기 레큐퍼레이터 전후의 압력을 검출하여 차압을 구하는 차압 검출 수단을 설치하고, 상기 제어 수단은 상기 차압 검출 수단에서 검출된 차압에 의해 연소용 공기량을 연산하고, 이 연소용 공기량에 따라서 상기 연료 가스 유량 조정 밸브를 제어하여, 상기 연소용 공기량의 변화가 소정 범위를 넘으면 상기 제어 수단은 연소용 공기량이 소정 범위 내로 되도록 인버터의 주파수를 조정함과 아울러 상기 연소용 공기량에 맞춰서 연료 가스 유량 조정 밸브를 제어하는 것을 특징으로 한다.

청구항 1에 기재된 발명에 의하면, 레큐퍼레이터에 의해 배기 가스와 열교환하여 연소용 공기가 고온이 되어 레큐퍼레이터의 입구측과 출구측의 압력차에 변화가 생겼을 때, 상기 제어 수단이 상기 차압 검출 수단에서 검출된 차압에 의해 연소용 공기량을 연산하고, 이 연소용 공기량에 따라서 상기 연료 가스 유량 조정 밸브를 제어하여 감소한 연소용 공기량에 따라서 연료 가스 유량을 감소시키므로 안정된 연소 상태를 유지할 수 있다. 또한, 상기 연소용 공기량의 변화가 소정 범위를 넘더라도 상기 제어 수단이 연소용 공기량을 소정 범위 내로 되도록 인버터의 주파수를 조정함과 아울러 상기 연소용 공기량에 맞춰서 연료 가스 유량 조정 밸브를 제어하므로 연소량이 크게 변화하지 않고, 안정된 연소성을 유지할 수 있음과 아울러 열매유의 온도를 소정 온도로 가열할 수 있다.

청구항 2에 기재된 발명은, 기체 연료를 연소시키는 보일러로부터 배출되는 배기 가스와 송풍기를 사용하여 버너로 보내는 연소용 공기를 열교환하여 연소용 공기를 예열하는 레큐퍼레이터를 구비한 열매 보일러로서, 버너에 기체 연료를 공급하는 연료 가스 공급 라인과, 상기 송풍기의 회전수를 바꾸는 인버터와, 연료 가스 유량 조정 밸브와, 연료 가스 유량 조정 밸브를 제어하는 제어 수단과, 상기 레큐퍼레이터의 전후의 압력을 검출하여 차압을 구하는 차압 검출 수단을 설치하고, 상기 제어 수단은 특정의 연소량, 열매 온도에 대응한 상기 레큐퍼레이터의 입구측과 출구측의 차압, 차압에 대응한 인버터의 주파수 각각의 수치를 기억하고, 상기 인버터의 주파수를 상기 검출된 차압에 대응하는 주파수로 제어하는 기능을 갖는 것을 특징으로 한다.

청구항 2에 기재된 발명에 의하면, 레큐퍼레이터에 의해 배기 가스와 열교환하여 연소용 공기가 고온이 되어 레큐퍼레이터의 입구측과 출구측의 압력차에 변화가 생겼을 때, 상기 제어 수단이 상기 인버터의 주파수를 상기 차압 검출 수단에서 검출된 차압에 대응한 상기 기억하고 있는 수치의 주파수로 제어하므로, 연소량이 일정한 상태에서 연소용 공기량을 연소량에 추종시킬 수 있어 안정된 연소성을 유지함과 아울러 열매유의 온도를 소정 온도로 가열할 수 있다.

(발명의 효과)

본 발명에 의하면, 레큐퍼레이터의 입구측과 출구측의 압력차에 의거해서 연소용 공기량을 연산하고, 연소용 공기의 온도 변화에 의해 상기 연소용 공기량에 변화가 생겼을 때 변화된 연소용 공기에 따라서 공연비가 일정하게 되도록 연료 가스 유량을 변화시키므로 안정된 연소 상태를 유지할 수 있다. 또한, 상기 연소용 공기량의 변화가 소정 범위를 넘으면, 연소용 공기량을 소정 범위 내로 되도록 인버터의 주파수를 조정함과 아울러 상기 연소용 공기량에 맞춰서 연료 가스 유량을 조절하므로 연소량이 크게 변화하지 않고, 안정된 연소성을 유지할 수 있음과 아울러 열매유의 온도를 소정 온도로 가열할 수 있다.

또한, 특정의 연소량, 열매유의 온도에 대응한 상기 레큐퍼레이터의 입구측과 출구측의 차압, 차압에 대응한 인버터의 주파수 각각의 수치를 기억하고, 상기 인버터의 주파수를 상기 검출한 레큐퍼레이터의 입구측과 출구측의 차압에 대응한 상기 기억하고 있는 수치의 주파수로 통제하므로, 연소량이 일정한 상태에서 연소용 공기량을 연소량에 추종시킬 수 있어 안정된 연소성을 유지함과 아울러 열매유의 온도를 소정 온도로 가열할 수 있다.

도 1은 본 발명에 의한 열매 보일러의 실시형태의 일례를 나타내는 개략 구성도이다.

이하, 본 발명에 의한 열매 보일러를 실시하기 위한 형태를 도면에 나타내는 실시예를 참조하여 상세하게 설명한다.

본 예의 열매 보일러(1)는 상부에 버너(2)가 배치되고, 열매유 가열관(3)을 코일 형상으로 형성한 통체(can body)(4)의 내측에 연소실(5)을 형성하고 있다. 버너(2)는 통체(4)의 상부에 설치된 윈드 박스(6)에 부착되어 있고, 윈드 박스(6)에 공기 공급 덕트(7)를 통하여 연소용 공기를 보내는 송풍기(8)를 구비하고 있다. 송풍기(8)에는 인버터(9)가 구비되어 있고, 인버터(9)의 주파수를 제어함으로써 송풍기(8)의 회전수를 제어하여 연소용 공기량을 제어할 수 있게 되어 있다. 통체(4)에는 연소실(5)에서 연소되어 코일 형상의 열매유 가열관(3)의 간극을 통과한 배기 가스를 대기로 방출하는 배기 가스 덕트(10)가 접속되어 있다.

또한, 배기 가스 덕트(10)와 공기 공급 덕트(7)에 접속되는 레큐퍼레이터(11)를 구비하고 있고, 배기 가스 덕트(10)를 유통하는 배기 가스와 공기 공급 덕트(7)를 유통하는 연소용 공기를 열교환하여 연소용 공기를 예열하게 되어 있다.

버너(2)에는 연료 가스를 공급하는 연료 가스 공급 라인(12)이 접속되어 있다. 연료 가스 공급 라인(12)에는 버너(2)에 연료 가스를 공급하는 연료 가스 유량 조정 밸브(13)가 설치되어 있다.

또한, 공기 공급 덕트(7)에는 레큐퍼레이터(11)의 입구측과 출구측에 설치한 압력 센서(14)로 구성된 차압 검출 수단(15)이 설치되어 있고, 차압 검출 수단(15)에서 공기 공급 덕트(7)를 흐르는 레큐퍼레이터(11)의 입구측과 출구측의 연소용 공기의 압력을 검출하여 그 차압을 구하고, 제어 수단(16)에 발신하게 되어 있다.

이 제어 수단(16)은 차압 검출 수단(15)에서 검출된 레큐퍼레이터(11)의 입구측과 출구측의 차압에 의해 연소용 공기량을 연산하고, 이 연소용 공기량에 따라서 연료 가스 유량 조정 밸브(13)를 제어하여 연소용 공기량에 따른 연료 가스를 버너(2)에 공급시키고, 연소용 공기량의 변화가 소정 범위를 넘으면 연소용 공기량이 소정 범위 내로 되도록 인버터(9)의 주파수를 조정함과 아울러 연소용 공기량에 맞춰서 연료 가스 유량 조정 밸브(13)를 제어하는 제 1 기능을 갖고 있다. 상기 연소용 공기량에 관한 소정 범위란 열매유의 온도를 유지하기 위해 필요로 되는 연소 량이며, 이 연소량에 대하여 소정의 공연비로 되는 연소용 공기량의 범위를 가리킨다.

또한, 상기 제어 수단(16)은 특정의 연소량, 열매 온도에 대응한 레큐퍼레이터(11)의 입구측과 출구측의 차압, 차압에 대응한 인버터(9)의 주파수 각각의 수치를 기억하고 있고, 인버터(9)의 주파수를 검출된 차압에 대응하는 주파수로 제어하여 소망의 열매유의 온도로 가열하기 위해 필요한 연소량에 따라 공급되는 연료 가스 유량에 대하여 공연비가 일정하게 되도록 연소용 공기량을 공급시키는 제 2 기능을 갖고 있다.

그리고, 상기 제 1 기능과 제 2 기능의 우선 순위에 있어서는 임의로 선택할 수 있게 되어 있다.

이와 같이 구성한 본 예의 열매 보일러(1)에 따르면, 레큐퍼레이터(11)에서 배기 가스 덕트(10)를 유통하는 배기 가스와 공기 공급 덕트(7)를 유통하는 연소용 공기를 열교환하여 연소용 공기를 예열하면, 고온으로 된 연소용 공기는 팽창하여 체적이 증가하고, 유속이 빨라져 레큐퍼레이터(11)부의 압력 손실이 커져서 풍량이 감소한다.

본 예에서는, 레큐퍼레이터(11)의 입구측과 출구측에 설치된 압력 센서(14)로 구성된 차압 검출 수단(15)에 의해 공기 공급 덕트(7)를 흐르는 레큐퍼레이터(11)의 입구측과 출구측의 연소용 공기의 압력을 검출하여 그 차압을 구하고, 제어 수단(16)에 발신한다.

제어 수단(16)에 있어서 제 1 기능이 선택되어 있는 경우에는, 차압 검출 수단(15)에서 검출된 레큐퍼레이터(11)의 입구측과 출구측의 차압에 의해 연소용 공기량을 연산하고, 산출된 연소용 공기량에 따라서 연료 가스 유량 조정 밸브(13)를 제어한다. 즉, 배기 가스와 열교환하여 고온으로 되어서 팽창하여 체적이 증가하고, 유속이 빨라져 감소한 연소용 공기량에 따라서 연료 가스 유량을 감소시킨다.

또한, 상기 연소용 공기량의 변화가 소정 범위를 넘으면, 즉 연소용 공기량의 감소가 특정의 연소량, 열매 온도를 유지하기 위해 필요로 되는 연소용 공기량의 범위를 넘으면, 연소용 공기량이 소정 범위 내로 되도록 인버터(9)의 주파수를 조정함과 아울러 연소용 공기량에 맞춰서 연료 가스 유량 조정 밸브(13)를 제어하여 특정의 연소량, 열매 온도를 유지하기 위해 필요로 되는 연소용 공기량으로 함과 아울러 이 연소용 공기량에 따른 연료 가스 유량으로 조정한다.

제어 수단(16)에 있어서 제 2 기능이 선택되어 있는 경우, 차압 검출 수단(15)에서 검출된 레큐퍼레이터(11)의 입구측과 출구측의 차압을 제어 수단(16)에 발신하면, 제어 수단(16)은 인버터(9)의 주파수를 차압 검출 수단(15)에서 검출된 레큐퍼레이터(11)의 입구측과 출구측의 차압에 대응한 상기 기억하고 있는 수치의 주파수로 제어한다. 즉, 배기 가스와 열교환하여 고온으로 된 연소용 공기는 팽창하여 체적이 증가하고, 유속이 빨라져 압력 손실이 커짐으로써 감소한 연소용 공기량을 특정의 연소량, 열매 온도에 따라서 공급되는 연료 가스 공급량에 따른 양으로 증가시킨다.

1: 열매 보일러 2: 버너
3: 열매유 가열관 4: 통체
5: 연소실 6: 윈드 박스
7: 공기 공급 덕트 8: 송풍기
9: 인버터 10: 배기 가스 덕트
11: 레큐퍼레이터 12: 연료 가스 공급 라인
13: 연료 가스 유량 조정 밸브 14: 압력 센서
15: 차압 검출 수단 16: 제어 수단

Claims

기체 연료를 연소시키는 보일러로부터 배출되는 배기 가스와 송풍기를 사용하여 버너에 보내는 연소용 공기를 열교환하여 연소용 공기를 예열하는 레큐퍼레이터를 구비한 열매 보일러로서,
버너에 기체 연료를 공급하는 연료 가스 공급 라인과, 상기 송풍기의 회전수를 바꾸는 인버터와, 연료 가스 유량 조정 밸브와, 연료 가스 유량 조정 밸브를 제어하는 제어 수단과, 상기 레큐퍼레이터의 전후의 압력을 검출하여 차압을 구하는 차압 검출 수단을 설치하고, 상기 제어 수단은 상기 차압 검출 수단에서 검출된 차압에 의해 연소용 공기량을 연산하고, 이 연소용 공기량에 따라 상기 연료 가스 유량 조정 밸브를 제어하여, 상기 연소용 공기량의 변화가 소정 범위를 넘으면 상기 제어 수단은 연소용 공기량이 소정 범위 내로 되도록 인버터의 주파수를 조정함과 아울러 상기 연소용 공기량에 맞춰서 연료 가스 유량 조정 밸브를 제어하며
상기 차압 검출 수단은 상기 레큐퍼레이터의 입구측과 출구측에 각각 설치된 것을 특징으로 하는 열매 보일러.
기체 연료를 연소시키는 보일러로부터 배출되는 배기 가스와 송풍기를 사용하여 버너에 보내는 연소용 공기를 열교환하여 연소용 공기를 예열하는 레큐퍼레이터를 구비한 열매 보일러로서,
버너에 기체 연료를 공급하는 연료 가스 공급 라인과, 상기 송풍기의 회전수를 바꾸는 인버터와, 연료 가스 유량 조정 밸브와, 연료 가스 유량 조정 밸브를 제어하는 제어 수단과, 상기 레큐퍼레이터의 전후의 압력을 검출하여 차압을 구하는 차압 검출 수단을 설치하고, 상기 제어 수단은 특정의 연소량, 열매 온도에 대응한 상기 레큐퍼레이터의 입구측과 출구측의 차압, 차압에 대응한 인버터의 주파수 각각의 수치를 기억하고, 상기 인버터의 주파수를 상기 검출된 차압에 대응하는 주파수로 제어하는 기능을 가지며,
상기 차압 검출 수단은 상기 레큐퍼레이터의 입구측과 출구측에 각각 설치된 것을 특징으로 하는 열매 보일러.