JP3845240B2 - Hot water circulation boiler - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は温水循環式ボイラに関し、熱交換器の煤付着等の異常を検知して安全動作させようとするものである。
【0002】
【従来の技術】
従来よりこの種の温水循環式ボイラに於いては、長期間の使用により、排気経路や熱交換器の伝熱面に煤が堆積してしまうものであった。熱交換器の伝熱面に煤が堆積すると、その断熱効果や排気経路の閉塞により燃焼に必要な空気が不足してバーナの燃焼効率が低下してしまい、不完全燃焼を引き起こすものであった。
【0003】
これを解決するため従来の給湯機に於いては、例えば特開平5−196229号公報に開示されているように、熱交換器を介した温水出湯口に内蔵した流量センサと温度センサの信号と、熱交換器の入口側に設けられた温度センサの信号とに基づいて計算される熱交換器での伝熱量と、バーナの燃焼量との演算により熱効率を演算し、この熱効率が極端に低下した場合に熱交換器に煤が堆積したと判断するものがあった。
【0004】
また、例えば特開平9−152128号公報に開示されているように、熱交換器出口の温度センサと計時手段により、検出温度の上昇速度を演算し、予め試験により設定した基準温度上昇速度と比較して、演算された上昇速度の方が遅い場合に熱交換器の異常を検知するものがあった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところでこの従来の特開平5−196229号公報に開示されたものでは、構成及び演算処理が複雑で、センサを多く必要とし、センサの精度が低いと正確な熱効率を演算することが出来ず、異常を検出するためのコストが高くなるものであった。
【0006】
また、特開平9−152128号公報に開示されたものでは、特に複雑な演算や高価なセンサは必要ないが、温水循環式ボイラのように複雑な負荷条件、使用環境にあるものに於いて、すべての条件にて一定の基準温度上昇速度を定めるのは非常に難しいものであった。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明はこの点に着目し、上記欠点を解決する為、特にその構成を、バーナと熱交換器とを備え循環管路にて温水を循環可能に接続し、リモコンと往き温度センサと戻り温度センサからの入力を受けて熱要求を計算し、計算された熱要求に応じた燃焼量でバーナを燃焼させる温水循環式ボイラに於いて、前記バーナの大火力燃焼の継続時間をカウントすると共に、カウントを開始した後に燃焼量が低下するとカウント時間をリセットする異常検出タイマを設け、該異常検出タイマが所定時間以上をカウントすると、熱交換器に煤等が堆積していると判断して燃焼を停止させる制御装置を備えたものである。
【0008】
【発明の実施の形態】
本発明によると、熱交換器14に煤が堆積してしまい熱交換率が低下し、循環温水の温度が上昇しないことによりいつまでも大火力燃焼を続けている場合に、異常検出タイマ29が大火力燃焼の継続時間をカウントし、この異常検出タイマ29が予め設定された所定時間(ここでは6時間)以上をカウントすると、制御装置28は熱交換器14の伝熱面に煤が堆積したとして安全のためバーナ15の燃焼を停止させ、また、単に負荷が大きかった場合に於いては、燃焼継続に伴う負荷の減少により燃焼量が低下した際に異常検出タイマ29のカウント時間をリセットするので、誤動作による不要な燃焼停止も行わないものである。
【0009】
【実施例】
本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。
図1に於いて、1は温水循環式のボイラであり、該ボイラ1で加熱された温水が往き管2及び往きヘッダー3を通過して地面に埋設された複数の融雪用の放熱器4に分流され、それぞれの融雪用の放熱器4を流通して歩道等に積もった雪を融かした後に、戻りヘッダー5で合流され、戻り管6を通過して再び前記ボイラ1へ循環流通する循環管路7を備えている。
【0010】
8は前記ボイラ1の運転の発停を指示するリモコンであり、運転スイッチ9を有していると共に、降雪センサ制御部10と接続されている。この降雪センサ制御部10には、水検知センサ及び外気温センサ(共に図示せず)より構成され降雪の有無を検知する降雪センサ11と、前記融雪用の放熱器4付近に埋設され地中温度を検出する地温センサ12とが接続されており、該降雪センサ制御部10は雪が降り始めると前記ボイラ1の運転を開始するよう、また、その後地中温度が一定温度以上まで昇温され且つ降雪が止むと前記ボイラ1の運転を停止するように前記リモコン8を介して前記ボイラ1へ指示するものである。
【0011】
次に、前記ボイラ1について説明する。
図2に於いて、13は前記戻り管6と接続され、融雪用の放熱器4で融雪に供されて温度の低下した温水が戻ってくる循環戻り口であり、14は下部にバーナ15を備え前記循環戻り口13から戻ってきた温水を加熱する貫流式の熱交換器であり、16は前記熱交換器14から出湯する温水温度の均一化を図るミキシングタンクであり、17は前記ミキシングタンク16の下流側の循環管路7中に位置し温水を循環させる循環ポンプであり、18は前記往き管2と接続され、前記熱交換器14で加熱された温水を融雪用の放熱器4へ流す循環往き口であり、19は加熱された温水の膨張を吸収する膨張タンクであり、20は前記熱交換器14の下流側に設けられて熱交換器14から出て行く温水の温度を検知する往き温度センサであり、21は前記放熱器4の下流側に設けられて前記熱交換器14に流入する温水の温度を検知する戻り温度センサである。
【0012】
前記バーナ15は、気化ヒータ22で加熱された気化器23に灯油を燃料ポンプ24で噴霧して気化し、この気化ガスと燃焼用送風機25からの燃焼用空気とを混合してバーナヘッド26で燃焼させ、燃焼ガスを前記貫流式の熱交換器14を通過させて温水を加熱し、前記熱交換器14上部に設けられた排気トップ27から排気するもので、このバーナ15は前記燃料ポンプ24及び燃焼用送風機25をそれぞれ能力制御して燃焼量を可変できるもので、ここでは熱要求に応じて「大」、「中」、「小」の三段階に燃焼量を可変できるよう構成している。
【0013】
尚、ここでは燃料に灯油を用いたバーナ15としたが、これに限らずガス燃料を用いる燃焼量可変のガスバーナでもよいもので、また、前記熱交換器14は貫流式のものとしたが、これに限らずフィンチューブ式の熱交換器でもよいものである。
【0014】
28はマイクロコンピュータ(図示せず)を主体としてこのボイラ1の制御を行う制御装置で、前記リモコン8と往き温度センサ20と戻り温度センサ21からの入力を受けて熱要求を計算し、計算された熱要求に応じた燃焼量でバーナにて燃焼させるよう前記気化ヒータ22と燃料ポンプ23と燃焼用送風機25と循環ポンプ17を駆動制御するものである。
【0015】
更に前記制御装置28は、燃焼量が「大」である時間をカウントすると共にカウントを開始した後に燃焼量が「大」から「中」以下に低下するとカウント時間をリセットする異常検出タイマ29を有し、大火力で燃焼しているのにも係わらず温水温度が上昇せずに大火力を継続し、前記異常検出タイマ29が試験等により予め定められた所定時間(ここでは6時間)をカウントすると、熱交換器14に煤や酸化物の堆積による異常が発生しているとして異常を表す出力を発生し、前記制御装置28はこの出力を受けてバーナ15の燃焼を停止し、更に表示器等(図示せず)に熱交換器の異常により運転を停止した旨の報知を行い安全を図るものである。
【0016】
次に、この実施例の作動を図4のフローチャートに基づいて説明する。
まず、ステップ1(以下S1と略す)で運転スイッチ9が投入されているかどうかをチェックする。運転スイッチ9が投入されていれば、次のS2で制御装置28が往き温度センサ20及び戻り温度センサ21の出力に応じて熱要求を計算する。熱要求が「大」だった場合はS3で「Yes」となり次のS4へ進み、バーナ15を大火力で燃焼させる。
【0017】
バーナ15が大火力燃焼を開始すると次のS5で異常検出タイマ29のカウントを開始する。異常検出タイマ29のカウントを開始した後、次のS6で新たに熱要求を計算し、継続して熱要求が「大」であるとバーナ15の大火力燃焼と異常検出タイマ29のカウントを継続し、S7で「Yes」となって次のS8へ進む。S8では異常検出タイマ29のカウント時間を試験等により予め設定された所定時間(ここでは6時間)と比較する。この時点では異常検出タイマ29のカウント時間は所定時間以下であるので前記S6へ戻り再び熱要求を計算する。
【0018】
大火力燃焼が継続し異常検出タイマ29のカウント時間が所定時間以上をカウントすると、前記S8で「Yes」となり次のS9へ進みバーナ15の燃焼を停止し、次のS10で表示器に熱交換器14に異常がある旨を報知する。この報知は、例えば熱交換器14に異常があることをセグメント表示器にエラーコードにて表示させたり、エラーコード表示と共にブザー音で異常が発生したことを報知したりすることができる。また運転停止と共に制御装置28をロックアウトさせ、使用者が単に運転スイッチ9を押しただけでは運転を開始させないようにし、修理業者等によるメンテナンスの後に運転開始できるようにするとさらに良い。
【0019】
次に前記S2で燃焼量が計算され、熱要求が「大」以外の場合はS3で「No」となりS11へ進む。前記S2で計算された熱要求が「中」であった場合はS11で「Yes」となりS12へ進みバーナ15を中火力で燃焼させると共に、次のS13で前記異常検出タイマ29のカウント時間をリセットするものである。
【0020】
また前記S2で計算された熱要求が「小」であった場合はS3、S11で「No」でS14へ進み、S14で「Yes」となりS15へ進みバーナ15を小火力燃焼させ次のS16で異常検出タイマ29をリセットする。また前記S2で計算された熱要求が無かった場合はS3、S11、S14で「No」でS17へ進みバーナ15を消火状態とし、次のS18で異常検出タイマ29をリセットする。
【0021】
また前記S2またはS6で計算された熱要求が「大」であってバーナ15が大火力燃焼していても、前記S6で新たに計算された熱要求が「中」以下となった場合にはS7で「No」となり、新たな熱要求に応じてバーナ15を燃焼させると共に異常検出タイマ29をリセットする。
【0022】
このように熱要求が「大」以下となるとそれぞれの熱要求に応じた燃焼量で燃焼させるかまたは消火して異常検出タイマ29をリセットし、再び前記S2へ戻り大火力燃焼の継続を監視し続けるものである。
【0023】
尚、本実施例は融雪用の温水循環式ボイラとして説明したが、本発明はこれに限らず暖房用に用いることもでき、例えば放熱器4として家屋床材内に蛇行して配設した温水パイプを用いた床暖房システムや、また、放熱器4として室内に設置したファンコンベクタやパネルラジエータ等により暖房を行う温風暖房装置にも本発明は有用なものである。
【0024】
【発明の効果】
以上のようにこの発明によれば、従来のように難しい演算や条件の設定が必要なく、大火力燃焼の継続時間をカウントする異常検出タイマのカウントが所定時間以上になると燃焼停止するようにしたので、簡単な制御及び条件設定で熱交換器の煤付着等の異常を確実に検知して安全動作をすることができ、また、単に負荷が大きかった場合に於いては、燃焼継続に伴う負荷の減少により燃焼量が低下した際に異常検出タイマのカウント時間をリセットするので、誤動作による不要な燃焼停止も行わないるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施例の概略構成図。
【図2】同実施例のボイラの概略構成図。
【図3】同実施例の制御装置のブロック図。
【図4】同実施例の作動を示すフローチャート。
【符号の説明】
1 ボイラ
4 放熱器
7 循環管路
14 熱交換器
15 バーナ
20 往き温度センサ
21 戻り温度センサ
28 制御装置
29 異常検出タイマ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a hot water circulating boiler, and is intended to detect an abnormality such as sticking of heat exchangers and perform a safe operation.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, in this type of hot water circulating boiler, soot has accumulated on the exhaust path and the heat transfer surface of the heat exchanger after long-term use. When soot accumulates on the heat transfer surface of the heat exchanger, the heat insulation effect and the exhaust path blockage cause insufficient air for combustion, reducing the combustion efficiency of the burner and causing incomplete combustion. .
[0003]
In order to solve this problem, in a conventional water heater, as disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 5-196229, the flow rate sensor built in the hot water outlet via the heat exchanger and the temperature sensor signal The heat efficiency is calculated by calculating the heat transfer amount in the heat exchanger calculated based on the signal from the temperature sensor provided on the inlet side of the heat exchanger and the burner combustion amount, and this heat efficiency is extremely reduced. In some cases, it was judged that soot had accumulated on the heat exchanger.
[0004]
Further, for example, as disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 9-152128, the temperature increase rate of the detected temperature is calculated by the temperature sensor at the outlet of the heat exchanger and the time measuring means, and compared with a reference temperature increase rate set in advance by a test. In some cases, an abnormality of the heat exchanger is detected when the calculated rising speed is slower.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the conventional one disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 5-196229, the configuration and calculation processing are complicated, a lot of sensors are required, and if the accuracy of the sensor is low, it is impossible to calculate an accurate thermal efficiency. The cost for detecting is increased.
[0006]
Further, in the one disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 9-152128, a complicated calculation and an expensive sensor are not necessary, but in a complicated load condition and usage environment such as a hot water circulating boiler, It was very difficult to set a constant reference temperature increase rate under all conditions.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The present invention pays attention to this point, and in order to solve the above-mentioned drawbacks, in particular, the configuration thereof is provided with a burner and a heat exchanger so that hot water can be circulated through a circulation pipe , and a remote controller, an outgoing temperature sensor and a return temperature In a hot water circulating boiler that burns the burner with a combustion amount corresponding to the calculated heat demand in response to an input from the sensor, the duration of the large burner combustion of the burner is counted, An abnormality detection timer is provided that resets the count time when the combustion amount decreases after the count starts. When the abnormality detection timer counts a predetermined time or more, it is determined that soot is accumulated on the heat exchanger and combustion is performed. A control device for stopping is provided.
[0008]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
According to the present invention, when the soot accumulates on the
[0009]
【Example】
An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a hot water circulation boiler, and hot water heated by the boiler 1 passes through a
[0010]
[0011]
Next, the boiler 1 will be described.
In FIG. 2, 13 is a circulation return port which is connected to the
[0012]
The
[0013]
Here, the
[0014]
A
[0015]
Further, the
[0016]
Next, the operation of this embodiment will be described based on the flowchart of FIG.
First, in step 1 (hereinafter abbreviated as S1), it is checked whether or not the
[0017]
When the
[0018]
When the large thermal power combustion continues and the count time of the
[0019]
Next, the combustion amount is calculated in S2, and if the heat demand is other than “large”, “No” is determined in S3, and the process proceeds to S11. If the heat demand calculated in S2 is “medium”, the answer is “Yes” in S11, and the process proceeds to S12 to burn the
[0020]
If the heat demand calculated in S2 is “Small”, “No” in S3 and S11, the process proceeds to S14, “Yes” in S14, the process proceeds to S15, and the
[0021]
In addition, when the heat demand calculated in S2 or S6 is “Large” and the
[0022]
When the heat demand becomes “large” or less in this way, combustion is performed at a combustion amount corresponding to each heat demand or the fire is extinguished and the
[0023]
Although the present embodiment has been described as a hot water circulation boiler for melting snow, the present invention is not limited to this, and can also be used for heating, for example, hot water that is meanderingly disposed in a house floor as the
[0024]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is not necessary to set difficult calculations and conditions as in the prior art, and combustion is stopped when the count of the abnormality detection timer that counts the duration of large thermal combustion exceeds a predetermined time. Therefore, it is possible to reliably detect abnormalities such as soot sticking to the heat exchanger with simple control and condition settings, and to perform safe operation. Since the count time of the abnormality detection timer is reset when the combustion amount is reduced due to the decrease in the amount of combustion, unnecessary combustion stop due to malfunction is not performed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic configuration diagram of a boiler according to the embodiment.
FIG. 3 is a block diagram of a control apparatus according to the embodiment.
FIG. 4 is a flowchart showing the operation of the embodiment.
[Explanation of symbols]
1
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