(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
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ことを特徴とする温水循環式ボイラ。
【発明の詳細な説明】
【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
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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