(57)【要約】【課題】  周辺の雰囲気温度が低下しても中和器内のドレンが凍結することを抑止できる熱源機を提供すること。【解決手段】  燃焼装置により発生された燃焼ガスから熱回収を行って温水加熱を行う熱交換器と、熱回収によって生じるドレンを中和処理する中和器と、中和器内のドレンの排出可否を切り替える開閉弁と、を備えた熱源機であって、熱源機の周辺又は内部の雰囲気温度を検知する温度検知手段と、温度検知手段が所定の温度以下になったことを検知することで開閉弁を閉じるように制御する制御部と、をさらに備えている。【選択図】  図１
2019035569.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼装置により発生された燃焼ガスから熱回収を行って温水加熱を行う熱交換器と、
前記熱回収によって生じるドレンを中和処理する中和器と、
前記中和器内の前記ドレンの排出可否を切り替える開閉弁と、
を備えた熱源機であって、
前記熱源機の周辺又は内部の雰囲気温度を検知する温度検知手段と、
前記温度検知手段が所定の温度以下の温度を検知することで前記開閉弁を閉じるように制御する制御部と、
をさらに備えている、
ことを特徴とする熱源機。
【請求項２】
燃焼装置により発生された燃焼ガスから熱回収を行って温水加熱を行う熱交換器と、
前記熱回収によって生じるドレンを中和処理する中和器と、
前記中和器内の前記ドレンの排出可否を切り替える開閉弁と、
を備えた熱源機であって、
少なくとも前記熱源機の停止後の時間を計時する計時手段と、
前記計時手段の計時時間が所定の時間に達することで前記開閉弁を閉じるように制御する制御部と、
をさらに備えている、
ことを特徴とする熱源機。
【請求項３】
前記制御部は、前記燃焼装置が停止しているときに前記開閉弁を閉じるよう構成されている、
請求項１又は２に記載の熱源機。
【請求項４】
前記制御部は、前記燃焼装置が停止し、該燃焼装置に燃焼用空気を送り込む給気手段が停止しているときに前記開閉弁を閉じるよう構成されている、
請求項３に記載の熱源機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃焼装置の燃焼ガスを利用する二次熱交換器を備えた熱源機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、燃焼装置で発生させた燃焼ガスを一次熱交換器で温水加熱に利用した後、その燃焼ガスの排熱を二次熱交換器で温水加熱に利用する潜熱回収型の熱源機（給湯器など）が知られている。このような熱源機には、二次熱交換器で燃焼ガス中の水蒸気が凝縮して酸性の凝縮水（以下、「ドレン」という）が発生するため、そのドレンを中和するための中和器が備えられている。
【０００３】
上記中和器には、二次熱交換器から排出されるドレンとともに燃焼ガスが流れ込むため、中和器において燃焼ガスを水封するものがある。このような中和器には、中和器内に水封可能な量のドレンが溜るまで燃焼ガスが排出されないように下流側を閉鎖する開閉弁が設けられたものがある。そして、中和器内に水封可能な量のドレンが溜められた後、開閉弁が開放されて中和器で中和されたドレンが外部に排出される。
【０００４】
一方、このような熱源機は、設置されている地域によっては周辺の外気温度が低下して中和器内に溜められているドレンが凍結するおそれがある。例えば、外気温度が凍結温度まで下がった場合、開閉弁を介して中和器の内部に溜っているドレンが冷却されて凍結するおそれがある。中和器内のドレンが凍結した場合、熱源機の安定した運転が妨げられる。そのため、中和器内のドレンの凍結を防止するために専用の凍結防止ヒータを設けることが考えられる。
【０００５】
この種の先行技術として、外気温度が低くなって温度検出手段で凍結防止温度を検出すると、開閉手段を開いて給湯回路の水をドレン排水経路から中和器に通水させるものがある（例えば、特許文献１参照）。これにより、凍結防止ヒータを不要として電力消費とコストを削減している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第５５７１６１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、上記先行技術では、外気温度が凍結防止温度になったことを検出すると、給湯回路の水を常に中和器内に流してドレンが凍結しないようにするため、凍結防止温度を検出している間は凍結防止のために常に水を流す必要がある。このため、多くの水が必要となる。
【０００８】
一方、上記したように中和器のドレンの凍結を防止するために専用の凍結防止ヒータを設けている。この場合はドレンの凍結防止のための電力消費が増え、省エネルギの観点から好ましくない。さらに中和器のドレン凍結防止のためのヒータの設置位置により十分な凍結予防ができない場合があり、また設置スペースにより熱源機のコンパクト化の妨げにもなる。
【０００９】
そこで、本発明は、周辺の雰囲気温度が低下しても中和器内のドレンが凍結することを抑止できる熱源機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明は、燃焼装置により発生された燃焼ガスから熱回収を行って温水加熱を行う熱交換器と、前記熱回収によって生じるドレンを中和処理する中和器と、前記中和器内の前記ドレンの排出可否を切り替える開閉弁と、を備えた熱源機であって、前記熱源機の周辺又は内部の雰囲気温度を検知する温度検知手段と、前記温度検知手段が所定の温度以下になったことを検知することで前記開閉弁を閉じるように制御する制御部と、をさらに備えている。この明細書及び特許請求の範囲の書類中における「温度検知手段」は、感温素子で例えばサーミスタなど、雰囲気温度を検知できる手段を含む。
【００１１】
この構成により、熱源機の運転停止後、温度検知手段によって雰囲気温度が所定の温度以下となったことを検知すると開閉弁が閉じられて、中和器の内部と外部とが遮断される。これにより、中和器の内部に溜められたドレンが外気に冷却されて凍結することを抑止でき、熱源機の安定した運用ができる。
【００１２】
また、燃焼装置により発生された燃焼ガスから熱回収を行って温水加熱を行う熱交換器と、前記熱回収によって生じるドレンを中和処理する中和器と、前記中和器内の前記ドレンの排出可否を切り替える開閉弁と、を備えた熱源機であって、少なくとも前記熱源機の停止後の時間を計時する計時手段と、前記計時手段の計時時間が所定の時間に達することで前記開閉弁を閉じるように制御する制御部と、をさらに備えている。この明細書及び特許請求の範囲の書類中における「計時手段」は、制御部（マイクロコンピュータ）内のタイマーなど、燃焼装置の停止後からの経過時間を計時できる手段を含む。
【００１３】
この構成により、熱源機の運転停止後、所定時間を経過すると開閉弁が閉じられて、中和器の内部と外部とが遮断される。これにより、中和器の内部に溜められたドレンが外気に冷却されて凍結することを抑止でき、熱源機の安定した運用ができる。
【００１４】
また、前記制御部は、前記燃焼装置が停止しているときに前記開閉弁を閉じるよう構成されていてもよい。このように構成すれば、熱源機の運転を停止して燃焼装置が停止した後に開閉弁を閉じるので、燃焼装置の停止によって新たな燃焼ガスが発生することがない状態で中和器内のドレンの凍結抑止を図ることが安定してできる。
【００１５】
また、前記制御部は、前記燃焼装置が停止し、該燃焼装置に燃焼用空気を送り込む給気手段が停止しているときに前記開閉弁を閉じるよう構成されていてもよい。このように構成すれば、燃焼装置が停止した後、燃焼装置の下流側の燃焼ガスなどを掃気して給気手段が停止した後に開閉弁を閉じるので、給気手段が熱源機内の掃気手段を兼ねている構成において、熱源機の運転停止後に、燃焼ガスが熱源機内に滞留することなく中和器の凍結抑止を適切に図ることができる。さらに、中和器内のドレンが給気手段からの風圧を受けていない状態で開閉弁を閉じるようにできる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、熱源機の運転停止時に中和器内と外部とを連通させる開閉弁を閉鎖して、周辺の雰囲気温度が低下しても中和器内のドレンが外気に冷却されて凍結することを抑止することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係る熱源機を示す内部構成図である。
【図２】図２は、図１に示す熱源機の熱交換器と中和器とを含む一部構成の斜視図である。
【図３】図３は、図２に示す中和器の縦断面図である。
【図４】図４は、図１に示す開閉弁の制御フローチャートである。
【図５】図５は、図１に示す開閉弁の他の制御フローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。以下の実施形態では、温水加熱を行うオイル式の熱源機１を例に説明する。この明細書及び特許請求の範囲の書類中における上下左右方向の概念は、図１に示す熱源機１に向かった状態における上下左右方向の概念と一致するものとする。
【００１９】
（熱源機の構成）
図１は、一実施形態に係る熱源機１を示す内部構成図である。図２は、図１に示す熱源機１の熱交換器４，５と中和器２０とを含む一部構成の斜視図である。この実施形態では、温度検知手段たる温度計測部９によって熱源機１の筐体２内における雰囲気温度を計測する例となっている。
【００２０】
この実施形態の熱源機１は、筐体２の内部に、燃料（オイル）を燃焼させる燃焼装置３と、この燃焼装置３の上方に設けられた一次熱交換器４と、この一次熱交換器４の上方に設けられた二次熱交換器５と、を備えている。二次熱交換器５で潜熱回収された燃焼ガスは、筐体２の上部に設けられた排気口６から排気ダクト７を介して建屋外に排出される。燃焼装置３の側方には、燃焼装置３に燃焼用空気を送り込む給気手段たる給気ファン８が設けられている。二次熱交換器５で発生するドレンは、二次熱交換器５の斜め下方に設けられた中和器２０に流れ込むようになっている。
【００２１】
また、筐体２の内部には、制御部１０と燃料供給部１１とが備えられている。制御部１０は、プロセッサ、揮発性メモリ、不揮発性メモリ及びＩ／Ｏインターフェース等を有する。温度計測部９で検知された雰囲気温度は、制御部１０に入力される。燃焼装置３、給気ファン８、燃料供給部１１などは、制御部１０の不揮発性メモリに保存されたプログラムに基づいてプロセッサが揮発性メモリを用いて演算処理することで運転制御される。
【００２２】
図２に示すように、二次熱交換器５で発生したドレンはドレンホース１５を介して斜め下方に配置された中和器２０に流れ込み、中和器２０において中和処理されたドレンは、排水ホース３３と開閉弁５０とを介してドレン排水管５１から筐体２の外部に排出されるようになっている。開閉弁５０は、上記制御部１０からの信号によってドレンＷの排出可否を切り替えるように開閉制御される。中和器２０の詳細を、以下に説明する。
【００２３】
（中和器の構成）
図３は、図２に示す中和器２０の縦断面図である。この実施形態の中和器２０は、中空の容器２１を備えている。容器２１は、例えば、ブロー成形などで成形される。容器２１の上壁２２に、二次熱交換器５からのドレンホース１５が接続されている。
【００２４】
容器２１には、ドレンホース１５からドレンＷが流入する貯留部２３と、中和剤２８が封入された中和部２５と、中和部２５で中和されたドレンＷが排出される排出部３０とが備えられている。中和部２５と排出部３０との間の通水口２６と、貯留部２３と中和部２５との間の流出口２４とは、スリット状の開口（例えば、幅寸法が３ｍｍ〜５ｍｍ程度）となっており、塊状の中和剤２８が中和部２５から出ることはない。なお、容器２１の上部には、中和剤２８を中和部２５へ入れるときに開放する開閉蓋２７が設けられている。
【００２５】
中和器２０の貯留部２３へ流入したドレンＷは、矢印で示されるように、貯留部２３から流出口２４を介して中和部２５へと入り、中和部２５で中和されて下流方向へと流れ、通水口２６から排出部３０に排出される。排出部３０に排出されたドレンＷは、開閉弁５０が開弁状態のときに、排水口３２から排水ホース３３と開閉弁５０を介してドレン排水管５１から外部に排出される。
【００２６】
容器２１の上壁２２には、貯留部２３の位置にドレンＷが水封可能な水位に達したことを検知する一対の水封電極４５が設けられている。一対の水封電極４５は、水平方向に離れて配置されており、両方の電極下端の検知部４６がドレンＷに浸かることで通電して水位が検知されるようになっている。また、上壁２２には、容器２１内の水位が異常上昇したことを検知するオーバーフロー電極４０が設けられている。水封電極４５は、図２の紙面直交方向に並んで一対が設けられており、オーバーフロー電極４０は１本が設けられている。水封電極４５とオーバーフロー電極４０の配置は一例である。
【００２７】
一方、中和器２０の容器２１は、貯留部２３から中和部２５にドレンＷが流れ込む流出口２４の位置に対して、通水口２６の底辺部２６ａが上方に位置している。そして、水封電極４５でドレンＷを検知する水位（水封水位Ｍ）が、流出口２４よりも上方で、通水口２６の底辺部２６ａとなる喫水面Ｌに対して所定距離Ｇだけ下方に位置している。水封水位Ｍを喫水面Ｌよりも所定距離Ｇだけ下方とすることで、熱源機１の運転中は喫水面ＬまでドレンＷが溜められた状態となるので、水封電極４５の通電状態を安定して保つことができる。
【００２８】
水封電極４５で水封水位ＭまでドレンＷが溜っていることを検知すれば、中和部２５に溜められたドレンＷによって貯留部２３から中和部２５を介して下流側に燃焼ガスが流れない水封状態となっている。一対の水封電極４５の検知部４６で通電した信号は制御部１０に入力される。これにより、制御部１０が開閉弁５０を開弁状態として、中和部２５で中和されたドレンＷがドレン排水管５１から熱源機１の外部へ排出される状態となる。
【００２９】
なお、排出部３０の内部空間３１は一定量の容積を有しており、緩衝槽としての機能を備えている。排出部３０に緩衝槽としての機能を備えさせることで、水封電極４５で水位検知して開閉弁５０を開放することで排水ホース３３の内部のドレンＷが一時に流出しても、中和部２５に溜っているドレンＷが、いわゆるサイフォン現象で吸引されないようにしている。
【００３０】
（開閉弁の制御）
図４は、図１に示す開閉弁５０の制御フローチャートである。このフローチャートに基づいて、熱源機１の運転停止後に開閉弁５０を閉じる制御を説明する。このフローチャートでは、雰囲気温度による開閉弁５０の開閉について説明する。なお、図５は、開閉弁５０の他の制御フローチャートであり、以下の説明において必要に応じて説明する。
【００３１】
運転停止指示がされると（Ｓ１）、雰囲気温度が所定温度以下か否かが検出される（Ｓ２）。この雰囲気温度の検出は、上記筐体２の内部に設けられた温度計測部９からの温度信号に基づいて行うことができる。雰囲気温度の検知は、例えば、筐体２の外部や、筐体２の内部における複数の箇所において行ってもよい。所定温度としては、例えば、２℃〜５℃程度に設定できる。
【００３２】
そして、雰囲気温度が所定温度以下であれば、開閉弁５０が閉じられる（Ｓ３）。雰囲気温度のみで開閉弁５０を閉じる場合、例えば、図５に示すように、熱源機１の運転停止後に所定時間を経過し（Ｓ１０）、温度計測部９において雰囲気温度が計測され（Ｓ１１）、その雰囲気温度が所定温度以下であることで閉じられる（Ｓ３）。
【００３３】
一方、図４に示すように、上記雰囲気温度が所定温度以下でない場合、燃焼装置３が停止しているか否かが検知される（Ｓ４）。燃焼装置３の停止は、燃焼のための燃料の供給が停止され、燃焼火炎がなく炎が検知されない状態を燃焼装置３の停止とできる。燃焼装置３が停止していない場合、上記雰囲気温度が所定温度以下であるか否かの判断（Ｓ２）に戻る。燃焼装置３が停止している場合、給気ファン８が停止しているか否かが検知される（Ｓ５）。給気ファン８の停止は、ファンの回転が停止した状態を給気ファン８の停止とできる。給気ファン８が停止していない場合、給気ファン８が停止するまで待たれる。給気ファン８は、熱源機１内の掃気手段を兼ねており、給気ファン８が停止することで熱源機１内の掃気も完了する。そして、給気ファン８が停止すると、開閉弁５０が閉じられて終了する（Ｓ３）。
【００３４】
この例では、開閉弁５０を閉じるタイミングを給気ファン８が停止した後としたことで、中和器２０内のドレンＷが給気ファン８からの風圧で押し出されていない平衡状態で開閉弁５０を閉じることができる。これにより、排出部３０及び排水ホース３３、ドレン排水管５１などにドレンＷが滞留しない状態で開閉弁５０が閉じられるため、排水通路の凍結を防止することができる。
【００３５】
以上のように、熱源機１の周辺の雰囲気温度が低く、熱源機１の運転停止が確認された後、又は運転停止後に燃焼装置３と給気ファン８が停止したことが確認された後、開閉弁５０が閉じられて中和器２０の容器２１内部と熱源機１の外部とを連通させる排水経路が遮断される。このように熱源機１が停止している状態で雰囲気温度が低い場合には、開閉弁５０を閉じるように制御される。これによって、中和器２０の内部に溜められたドレンＷが外気に冷却されて凍結することを抑止できる。
【００３６】
また、上記実施形態では、温度計測部９からの温度信号に基づいて中和器２０の下流側に設けられた開閉弁５０を閉じて外部と遮断しているが、熱源機１に備えられている凍結予防ヒータ（図示略）が作動して凍結予防運転となった場合に、同様に開閉弁５０を閉じるようにしてもよい。この場合、通常、中和器２０内のドレンＷが凍結することがない気温であるが、季節によってドレンが凍結する気温になるような場合には、その時に開閉弁５０を閉じて中和器２０の内部を外部と遮断するようにできる。このようにすれば、中和器２０の内部のドレン凍結予防を、必要最小限のヒータの電力で行うことが可能となる。
【００３７】
さらに、上記実施形態では、熱源機１の内部における雰囲気温度を温度計測部９（温度検知手段）によって検知して開閉弁５０を閉じる制御の例であるが、図５に二点鎖線で示すように、熱源機１の運転停止後（Ｓ１）、所定時間経過（Ｓ１０）によって開閉弁５０を閉じる（Ｓ３）ように制御してもよい。この場合の所定時間としては、例えば、熱源機１の運転停止後に給気ファン８による掃気時間を予め含む時間に設定することができる。この時間は、計時手段（タイマー）によって計時することができる。これにより、熱源機１の運転停止後に計時時間が所定時間に達したら、開閉弁５０を閉じるように制御できる。このようにしても、熱源機１の運転停止後、中和器２０の内部と外部とが遮断されるので、中和器２０の内部に溜められたドレンが外気に冷却されて凍結することを抑止でき、熱源機１の安定した運用が可能となる。
【００３８】
一方、開閉弁５０の開放は、熱源機１が運転され、中和器２０の水封電極４５が通電状態となって中和器２０の内部で水封が担保された状態となれば、開閉弁５０が開放されて中和器２０で中和されたドレンＷが排出される通常運転となる。なお、熱源機１が運転された状態で水封電極が通電していなければ、中和器２０の内部が水封されていないとして開閉弁５０は閉じられた状態で運転される。そして、水封電極４５が通電すれば、開閉弁５０が開放される。
【００３９】
（総括）
以上のように、上記熱源機１によれば、運転停止後、温度検知手段によって熱源機１の周辺又は内部の雰囲気温度が所定の温度以下になったことを検知することで開閉弁５０が閉じられるので、中和器２０の内部に溜められたドレンＷが外気に冷却されて凍結することを抑止でき、熱源機１の安定した運用が可能となる。しかも、中和器２０の凍結防止のために新たな電力や設置スペースを必要としない。
【００４０】
また、熱源機１の運転停止後、給気ファン８が回転停止してから開閉弁５０を閉じることで、中和器２０の下流側における排水ホース３３、開閉弁５０及びドレン排水管５１にドレンＷが無くなった状態で開閉弁５０を閉じるので、これらの内部でドレンＷが凍結するおそれもなくなる。よって、中和器２０内とその周辺でドレンＷが凍結することを抑止して、熱源機１の安定した運用が可能となる。
【００４１】
（変形例）
上記した熱源機１の構成は一例であり、熱源機１に中和器２０が備えられ、中和器２０で中和したドレンＷを、開閉弁５０を介して排出する構成であれば同様に適用でき、熱源機１の構成は上記実施形態に限定されるものではない。
【００４２】
また、上記した実施形態における中和器２０は一例であり、貯留部２３と中和部２５とが一体となった構造のものや、中和部２５の中和剤２８を封入する構造が異なるものでもよく、構造は上記した実施形態に限定されるものではない。
【００４３】
さらに、上記した実施形態は一例を示しており、中和器２０の形状、開閉弁５０との位置関係などは一例であり、上記した形状、配置関係以外でもよく、本発明の要旨を損なわない範囲での種々の構成を変更することは可能であり、本発明は上記した実施形態に限定されるものではない。
【符号の説明】
【００４４】
１  熱源機
２  筐体
３  燃焼装置
４  一次熱交換器
５  二次熱交換器
８  給気ファン
９  温度計測部（温度検知手段）
１０  制御部（計時手段）
２０  中和器
２１  容器
２３  貯留部
２４  流出口
２５  中和部
２６  通水口
２６ａ  底辺部
３０  排出部
３３  排水ホース
４５  水封電極
４６  検知部
５０  開閉弁
５１  ドレン排水管
Ｗ  ドレン（凝縮水）
Ｌ  喫水面
Ｍ  水封水位
Ｇ  所定距離
【図１】
2019035569.tif 000003
【図２】
2019035569.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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