(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱媒油加熱管内の熱媒油を加熱する熱媒ボイラを複数台設置し、各熱媒ボイラから熱使用部へ熱媒油を送る共通の熱媒油集合管と、熱使用部から各熱媒ボイラへ熱媒油を戻す共通の熱媒油分配管を設置し、熱媒ボイラと熱使用部の間を熱媒油が循環することができるようにしている多缶設置の熱媒ボイラにおいて、熱媒油分配管と各熱媒ボイラの間を結ぶボイラ入口配管に循環ポンプを設け、各熱媒ボイラと熱媒油集合管の間を結ぶボイラ出口配管には制限した量の熱媒油が熱媒油集合管から熱媒ボイラへ逆流する熱媒油逆流路を設けたことを特徴とする熱媒ボイラ。                        
【請求項２】
請求項１に記載の熱媒ボイラにおいて、逆流用流路はボイラ出口配管を分岐させて途中にオリフィスを設けたものであることを特徴とする熱媒ボイラ。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の熱媒ボイラにおいて、熱媒油温度の上昇によって設置しているボイラの全てが燃焼停止になった場合には、一部ボイラの循環ポンプを強制運転する制御を行うものであることを特徴とする熱媒ボイラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は燃焼を行うことで熱媒油を加熱し、加熱した熱媒油を熱使用部との間で循環させることで熱の供給を行う熱媒ボイラに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
中央に空間を開けたコイル状の熱媒油加熱管によって側面を形成し、上下端は耐火材で断熱している円筒形の燃焼室を持ち、燃焼室内で燃焼を行うことで熱媒油加熱管内の熱媒油を加熱する熱媒ボイラが広く普及している。熱媒ボイラでは、熱使用部との間を熱媒油循環管で接続しておき、熱媒油を循環させることで熱使用部へ熱を供給する。熱媒油の循環は、熱使用部から戻ってきた熱媒油を熱媒ボイラ内へ送り込むボイラ入口配管に循環ポンプを設置しておき、循環ポンプを作動することで行う。熱媒ボイラの燃焼を行い、循環ポンプの作動を行うことで、加熱した高温の熱媒油を熱使用部へ送り、熱使用部で熱を放出することによって温度の低下した熱媒油は、熱媒ボイラに戻して再び加熱する循環を行うことで熱の供給を行う。
【０００３】
また、熱の必要量が多い場合には、複数台の熱媒ボイラを並列に設置し、各ボイラで加熱した熱媒油を合流させて熱交換器へ送るようにしておき、熱の必要量に応じて燃焼を行う熱媒ボイラの台数を制御する台数制御を行うようにしている。複数の熱媒ボイラを設置した多缶設置の場合、各熱媒ボイラで加熱した高温の熱媒油を集合させて熱使用部へ送る熱媒油集合管と、熱使用部で温度の低下した熱媒油を各熱媒ボイラに分配する熱媒油分配管を設けておく。循環ポンプは各ボイラに分岐した以降のボイラ入口配管に設けることで、熱媒ボイラごとに熱媒油の循環を行えるようにしておく。多缶設置の場合、熱の必要量が少なくなると、設置ボイラの一部は台数制御の対象から外し、対象から外れたボイラでは運転を停止させておき、残りのボイラのみで台数制御を行うことで効率を高めることも行っている。
【０００４】
熱媒ボイラの場合、特開平６−３４１６０６号公報に記載があるように、熱媒ボイラの燃焼時には耐火材に熱が蓄えられ、燃焼を停止しても耐火材から発する熱が熱媒油を加熱するということがある。この時に熱媒油の流動が停止していると、耐火材の熱を受けやすい箇所における熱媒油では、過熱されることで劣化（炭化）することがある。熱媒ボイラによる熱供給運転中は燃焼の有無に関係なく循環ポンプを作動するため、熱媒油が過熱されることはないが、熱供給の必要が無くなって熱媒ボイラの運転を停止した場合、運転停止と同時に循環ポンプを停止したのでは熱媒油が過熱されることになる。そのため、熱媒ボイラ運転停止時には、ボイラの温度が十分下がるまで冷却運転を行う必要があった。特開平６−３４１６０６号公報では、燃焼停止後の経過時間と熱媒温度を検出しておき、ボイラ停止後所定時間経過し、かつ熱媒温度があらかじめ設定した温度以下になるまで送風機及び循環ポンプの稼働を行うことで熱媒油の劣化を防止している。
【０００５】
しかし、熱の供給を行っていない場合に循環ポンプの作動を行うということは、その分だけ電力消費量が増大するということであるため、熱媒油の劣化を防止しながら無駄な電力消費を抑えることが望まれていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平６−３４１６０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明が解決しようとする課題は、多缶設置した熱媒ボイラのうち、一部の熱媒ボイラを運転停止時した場合に熱媒油が過熱されることを防止し、かつ電力消費量の増大を抑制することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に記載の発明は、熱媒油加熱管内の熱媒油を加熱する熱媒ボイラを複数台設置し、各熱媒ボイラから熱使用部へ熱媒油を送る共通の熱媒油集合管と、熱使用部から各熱媒ボイラへ熱媒油を戻す共通の熱媒油分配管を設置し、熱媒ボイラと熱使用部の間を熱媒油が循環することができるようにしている多缶設置の熱媒ボイラにおいて、熱媒油分配管と各熱媒ボイラの間を結ぶボイラ入口配管に循環ポンプを設け、各熱媒ボイラと熱媒油集合管の間を結ぶボイラ出口配管には制限した量の熱媒油が熱媒油集合管から熱媒ボイラへ逆流する熱媒油逆流路を設けたことを特徴とする。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、前記の熱媒ボイラにおいて、逆流用流路はボイラ出口配管を分岐させて途中にオリフィスを設けたものであることを特徴とする。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、前記の熱媒ボイラにおいて、熱媒油温度の上昇によって設置しているボイラの全てが燃焼停止になった場合には、一部ボイラの循環ポンプを強制運転する制御を行うものであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
運転を停止して循環ポンプを停止した熱媒ボイラでも熱媒油を流動させることができるため、熱媒油が過熱されて劣化することの防止と、電力消費量の抑制を両立させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明を実施している熱媒ボイラと熱使用部のフロー図
【図２】図１において循環ポンプ強制運転となった場合のフロー図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の一実施例を図面を用いて説明する。図１は並列設置した３台の熱媒ボイラと熱使用部のフロー図である。熱媒ボイラ１は、中央に空間を開けたコイル状の熱媒油加熱管３によって側面を形成した円筒形の燃焼室を持ち、加熱した熱媒油を熱使用部２へ供給するものである。熱媒ボイラ１は、中央上部に燃焼装置を持っており、燃焼装置から燃焼室に向けて燃焼を行うことで、熱媒油加熱管３内の熱媒油を加熱する。燃焼室の上部と下部には耐火材５を設置しており、耐火材５によって断熱している。
【００１４】
各熱媒ボイラ１には、運転制御装置８を設けており、運転制御装置８によって熱媒ボイラ１の各装置の作動を制御する。熱媒ボイラ１で発生させた熱は、熱媒油を通じて移送するようにしており、熱使用部２と熱媒ボイラ１の間を熱媒油が循環することができるようにしておく。各熱媒ボイラ１では、個別のボイラ出口配管１３を通じて熱媒油を送り出すようにしており、ボイラ出口配管１３は共通の熱媒油集合管１１と接続している。熱媒油集合管１１は熱使用部２と接続しており、熱媒ボイラ１から送り出された高温の熱媒油は熱媒油集合管１１を通して熱使用部２へ送られる。熱使用部２で熱を奪われた熱媒油は、共通の熱媒油分配管１２とボイラ入口配管１４を通じて各熱媒ボイラ１へ戻すようにしており、熱媒油分配管１２と各熱媒ボイラ１の間をボイラ入口配管１４にて接続している。循環ポンプ４は、各熱媒ボイラ１に分岐した後のボイラ入口配管１４に設けておく。
【００１５】
ボイラ出口配管１３には、途中を分岐させることで並列部を設け、並列部の一方を熱媒油逆流路６として途中にオリフィスを設け、並列部の他方側には逆止弁７を設けている。逆止弁７を設けている部分では、熱媒油は熱媒ボイラ側から熱媒油集合管１１の方向へしか流れない。しかしオリフィスを設けている熱媒油逆流路６の部分では、熱媒油の流量は制限されるが、熱媒ボイラ１から熱媒油集合管１１に向けてでも、熱媒油集合管１１から熱媒ボイラ１に向けてでも流れることができる。
【００１６】
複数台設置している熱媒ボイラ１は、負荷の状況に基づいて燃焼台数を増減することで出力を調節する。熱媒油集合管１１での熱媒油温度を検出する熱媒油温度検出装置９と、熱媒油温度検出装置９で検出した熱媒油温度に基づき、熱媒ボイラ１の燃焼台数を決定する台数制御装置１０を設けておき、熱媒油温度が高くなった場合には燃焼台数を減少することで出力量を減少し、熱媒油温度が低くなった場合には燃焼台数を増加することで出力量を増加する台数制御を行う。台数制御装置１０から熱媒ボイラ１の運転制御装置８に対して、燃焼要求信号が出力されると、運転制御装置８は熱媒ボイラ１の各部を作動させて燃焼を行い、燃焼要求信号が途切れると熱媒ボイラ１の燃焼を停止する。
【００１７】
熱媒ボイラ１での燃焼を行うことで、熱媒ボイラの燃焼室内にある熱媒油加熱管３を加熱し、熱媒油加熱管内の熱媒油を加熱する。この時、循環ポンプ４の運転を行うと、加熱した高温の熱媒油は、ボイラ出口配管１３と熱媒油集合管１１を通って熱使用部２へと送られる。ボイラ出口配管１３では、熱媒油逆流路６を設けているが、循環ポンプ４の作動を行っている場合には、熱媒油にかかる圧力は熱媒ボイラ１内の方が熱媒油集合管１１よりも高くなるため、熱媒油逆流路６でも熱媒ボイラ１から熱媒油集合管１１へ向けて熱媒油が流れることになり、逆流は発生しない。熱使用部２へ送られた高温の熱媒油は、熱使用部２で熱を奪われることで温度を低下させ、低温の熱媒油は熱媒ボイラ１へ戻る。
【００１８】
熱使用部２での熱使用量が減少すると、熱使用部２での熱媒油温度低下量が少なくなるため、熱媒油の温度が上昇し、熱媒油温度検出装置９で検出している熱媒油温度の検出値が高くなる。台数制御装置１０では、熱の供給量が過剰であって熱媒油温度が高くなった場合には、熱媒ボイラ１の燃焼台数を減少する。台数制御装置１０から燃焼停止の指令が送られてきた熱媒ボイラでは、燃焼を停止する。図１では、中央の熱媒ボイラが運転を停止し、左右の熱媒ボイラは燃焼を行っている状態のものである。運転を停止した中央の熱媒ボイラでは、循環ポンプ４の作動を停止する。
【００１９】
このとき、燃焼装置による燃焼は停止しても、耐火材には熱が蓄積されており、耐火材の熱は付近の熱媒油加熱管３を加熱する。熱媒ボイラ１の運転停止中に発生する熱媒油の劣化は、熱媒油が移動しないことによって耐火材５からの熱が特定箇所に集中し、熱媒油温度を通常より高い温度まで過熱してしまうことが原因であり、熱媒油を流動させて熱の集中をなくすことで熱媒油の劣化を防止することができる。この場合に必要な熱媒油の流動は、熱媒油の過熱を防止するためだけのものであるため、熱使用部２へ熱を送る場合の流動量よりも少ないものでよい。
【００２０】
図１では、左右２台の熱媒ボイラ１は燃焼させており、２台の循環ポンプ４は作動している。循環ポンプ４は各熱媒ボイラの入口部に設けているため、循環ポンプ４を作動している熱媒ボイラでは熱媒ボイラ内の熱媒油加熱管３に大きな圧力がかかり、この圧力によって熱媒油は熱媒油集合管１１を通って熱使用部２へと送られる。循環ポンプ４の作動を行っていない熱媒ボイラではこの圧力上昇がないため、熱媒油加熱管内の圧力は熱媒油集合管内の圧力よりも低くなる。
【００２１】
ボイラ出口配管１３には熱媒油逆流路６を設けているため、運転を停止している熱媒ボイラ１の出口部では、熱媒油集合管１１から熱媒ボイラ１へ熱媒油が逆流することになる。逆流する熱媒油量は、熱媒油逆流路６にオリフィスを設けているために制限された量になるが、逆流が発生することで熱媒油加熱管３に熱媒油の流れが発生する。熱媒油の流動が発生すると、耐火材５からの熱は熱媒油内で分散することになり、部分的に高温となって熱媒油が劣化するということはなくなる。
【００２２】
熱媒油の過熱を防止するための熱媒油の流動は、むやみに多くしても効果は変わらず、逆に熱媒油の逆流量が多くなった場合には、熱使用部２へ送られる熱媒油量が減少することになってしまう。そのため、熱媒油逆流路６にはオリフィスを設け、熱媒油の逆流量が多くなり過ぎることを防止している。なお、熱媒油逆流路６での逆流量の調節にはオリフィス以外ものを用いてもよいが、経済性の面からはオリフィスの設置が最も優れている。
【００２３】
燃焼を停止した熱媒ボイラでは、熱媒油を逆流することで熱媒油の過熱による劣化を防止することができ、この時には循環ポンプ４の作動を停止することで循環ポンプ４での電力消費量を削減することができる。
【００２４】
また、図１では燃焼を停止したボイラは１台であって、他の２台のボイラは燃焼を行っているが、熱媒油温度が大きく上昇した場合には設置しているボイラの全てが燃焼を停止することがある。全てのボイラが燃焼を停止して、全ての循環ポンプ４が作動を停止した場合には、熱媒ボイラの入口部と出口部での圧力差はなくなるため、熱媒油逆流路６を設けていても熱媒油の逆流を発生させることはできない。その場合には図２に記載しているように１台の循環ポンプを強制運転する。図２では左端に設置しているボイラの循環ポンプ１４を運転しており、左端の熱媒ボイラでは熱媒油が入口側から出口側へ流れる。そして循環ポンプ１４の運転を行っていることで熱媒ボイラの入口部と出口部の間に圧力差が発生し、運転していない中央と右端の熱媒ボイラでは、熱媒油の逆流が発生する。このようにすることで、熱媒油温度の上昇によって全ての熱媒ボイラを停止した場合でも熱媒油が過熱されることを防止することができる。
【符号の説明】
【００２５】
１  熱媒ボイラ        
２  熱使用部          
３  熱媒油加熱管          
４  循環ポンプ          
５  耐火材          
６  熱媒油逆流路          
７  逆止弁              
８  運転制御装置            
９  熱媒油温度検出装置        
１０  台数制御装置 
１１  熱媒油集合管 
１２  熱媒油分配管
１３  ボイラ出口配管
１４  ボイラ入口配管   
【図１】
0005417297.tif 000002
【図２】
0005417297.tif 000003