JPH01306720A - 熱風暖房炉の制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、工場の建物内の暖房用の高温の熱風　　・を
供給する熱風暖房炉の制御方法に係わり、特に燃焼ガス
を浄化して外気と共に暖房に利用する熱効率の高い熱風
暖房炉の制御方法に関する。

〔従来の技術〕

従来、工場の建物内等の比較的大きい空間の暖房を行う
場合、燃焼炉にて燃料を燃焼させ、燃焼ガス通路である
煙道に形成された熱交換部で外気を加熱し、高温となっ
た外気を工場の建物内に導いて暖房に利用すると共に、
外気との熱交換により温度の下がった燃焼ガスは排気ガ
スとして大気へ放出していた。

第３図に、その従来の熱風暖房炉の一例を示す。

第３図において、符号５１は熱風暖房炉であり、符号５
２はこの熱風暖房炉５１の主要部をなす燃焼炉である。

この燃焼炉５２は、燃焼室を形成するシェル５３、及び
これに続く複数の煙管５４の周りをケーシング５５で囲
った形の２重構造となっており、燃焼炉５２自体が熱交
換器として作用する。

そして、バーナ５６により燃料が前記シェル５３内で燃
焼させられ、高温の燃焼ガスは前記煙管５４を通過する
時に周りの外気に熱を奪われ、燃焼ガス排出用の誘引フ
ァン５７で引かれて煙突５８より大気へ放出される。

一方、主送風機５９から供給される暖房用の外気は、ケ
ーシング５５内へ供給され、前記複数の煙管５４及びシ
ェル５３の周りを通る時に、燃焼ガスとの熱交換により
高温の熱風となって、燃焼炉５２から工場の建物６０へ
送られる。

なお、工場の建物６０内においてはミキシングファン６
１により、前記熱風暖房炉５１からの熱風と加熱されて
いない外気との混合を行い、建物６０の上方に設置され
た複数の吹き出しノズル６２から吹き出される暖房空気
の温度を調節している。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、通常の燃焼炉においては、燃料として石油系液
体燃料が使用されており、燃料中に含まれている硫黄分
が酸化されて硫黄酸化物が発生する。そこで、熱効率を
上げようとして、外気と燃焼ガスとの間の熱交換量を多
くし過ぎると、燃焼ガスの温度が酸露点以下まで低下し
、燃焼ガス中の水分の結露が生じる。その結果、燃焼ガ
ス中の硫黄酸化物が前記結露した水分に溶は込み、これ
が酸性化されて、燃焼ガスの排出通路の各部の腐食、す
なわち低温腐食を引き起こす。

そのため、現状では、前記低温腐食を防止するために、
熱交換後の燃焼ガスの温度が前記酸露点以上になるよう
に熱交換量を抑制しているので、比較的温度の高い状態
の燃焼ガスを大気へ放出することになり、大気に放出さ
れる熱損失が大きく、熱効率が低い欠点がある。

また、熱交換量を抑えているとはいっても、外気と燃焼
ガスとの温度差が大きく、熱交換量の絶対量としては多
いため、燃焼炉５２自体が大きくなり、設備費が高くな
ると共に大きな設置スペースを必要とする欠点がある。

さらに、シェル５３および煙管５４の外側を通る外気と
内側の燃焼ガスとの温度差が大きいので、前記シェル５
３および煙管５４の疲労が大きく、燃焼炉５２の寿命が
短いという欠点がある。

なお、触媒を用いて無害化された処理済みの燃焼ガスを
そのまま熱源として利用することにより、熱効率の向上
を図ったものとして、例えば時開５５−１４７１７０号
公報に開示されたような塗装焼付は乾燥炉があるが、こ
の技術は無人の塗装乾燥炉に関するものであり、作業者
が作業する場所としての作業環境については考慮されて
いない。

そして、この技術においては、無害化されたとはいって
も、触媒を通った後の燃焼ガスだけをそのまま乾燥炉に
送っているだけであり、乾燥炉内はほとんど前記燃焼ガ
スだけで充満されている。

そのため、作業者がその中で作業する場合の作業環境と
しては適さないと言える。

そこで、本出願人は、先に、触媒により燃焼ガス中の未
燃焼成分を完全燃焼させて無害化し、外気と混合して直
接暖房に利用するようにした熱風暖房炉を考案し、昭和
６３年５月２３日付の実用新案登録順（考案の名称：熱
風暖房炉）として出願した。

この熱風暖房炉においては、燃焼ガスの量および吸入外
気の量が一定であるため、外気の温度が変化すると、燃
焼ガスと外気との混合ガスの温度が変化してしまい一定
温度での暖房用空気の吹き出しが出来般くて、外気の温
度変化により暖房不足或いは過剰な暖房を行う欠点を有
していた。また、外気の温度に関係無く、燃焼ガスの量
すなわち燃料消費量が一定としているので、外気の温度
が上昇した時には、燃料を無駄に消費することになる。

したがって、本発明は、熱風暖房炉の熱効率の向上とと
もに、外気の温度に関係無く燃焼ガスと外気と混合ガス
の温度を一定に保つようにすることにより、最適な暖房
及び燃料消費量の低減を図ることを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

そこで、本発明は、触媒により燃焼ガス中の有害成分を
浄化して無害化された燃焼ガスと外気との混合ガスの温
度を検出し、この混合ガスの温度が所定の温度になるよ
うに燃料量を調整すると共に、燃焼炉内の圧力を検出し
てこの燃焼炉内の圧力が所定の圧力になるように燃焼ガ
ス通路のダンパ開度を調整するようにしたことを特徴と
する。

具体的には、燃料を燃焼させる燃焼炉の煙道の途中に触
媒を設置してこの触媒を通過する燃焼ガスを無害化し、
前記燃焼炉とミキシングファンとを接続する排気ダクト
の途中に一端が大気に開口した外気ダクトを接続して、
前記ミキシングファンによりこの無害化された燃焼ガス
と外気とを吸引・混合して暖房用空気として送給する熱
風暖房炉であって、前記排気ダクトの前記外気ダクトと
の接続部より上流側に設けた温度検出器で前記混合ガス
の温度を検出し、この温度検出器の出力信号に応じて前
記燃料の量を制御して前記混合ガスの温度を所定の温度
に保つと共に、前記燃焼炉内部の圧力を圧力検出器で検
出し、この圧力検出器の出力信号に応じて前記排気ダク
トの内部でかつ前記外気ダクトとの接続部より下流側に
設けた流量調整ダンパの開度を制御して燃焼炉内部の圧
力を所定の圧力に保つようにしたことを特徴とする。

〔作用〕

本発明の構成によれば、燃焼ガスは、その中の有害成分
が燃焼炉の途中に設置した触媒により無害化され外気と
混合してそのまま暖房用空気として利用されるので、燃
焼炉での燃焼および触媒での酸化反応で発生した熱エネ
ルギーを全て回収できる。

また、燃焼炉での燃料の量を調整して燃焼ガスと外気の
混合ガスの温度が所定の温度になるようにしているので
、一定温度での暖房が行われる。

さらに、排気ダクトの流量調整ダンパの開度を調整して
燃焼炉内の圧力が所定の圧力になるようにしているので
、燃料量が変化しても燃焼炉内の燃焼状態が安定になり
、火炎の失火や吹き飛びを防止できる。

〔実施例〕

次に、本発明の一実施例に係わる熱風暖房炉を図面に基
づき詳細に説明する。

第１図は本発明の一実施例に係わる熱風暖房炉模式断面
図、第２図は前記熱風暖房炉を用いた工場の暖房装置全
体の模式図である。

図において、符号１は本実施例に係わる熱風暖房炉であ
り、符号２は暖房の対象となる工場の建物である。

第１図に戻って、前記熱風暖房炉１は、高温の燃焼ガス
を発生させる燃焼炉３と、その付属の吸排気設備からな
る。

符号４は、燃料を燃焼させるバーナであり、符号５は、
このバーナ４がその内部に開口し燃焼室を形成する略円
筒状の炉ケーシングである。

この炉ケーシング５の内壁には耐熱性材料で形成された
キャスター６が内張すされている。

この炉ケーシング５の内部の燃焼室の一部を形成する煙
道７の途中に燃焼ガスの通路を塞ぐようにして酸化及び
還元作用を果たす触媒８が設置されている。

この触媒８により、燃焼ガス中の有害成分であるＣｏ、
ＨＣ，Ｎｏ、等を酸化あるいは還元して無害化する。こ
の触媒８は、アルミナのハニカム構造体に白金ロジウム
等の触媒物質を含浸させたものである。

この燃焼炉３の煙道７の下流側端部には排気ダクト９が
接続され、この排気ダクト９に燃焼ガスの吸引を行うミ
キシングファン１０の吸引側が接続されている。そして
、このミキシングファンＩＯの吐出側には温風ダクト１
１が接続されている。

前記排気ダクト９の途中に、外気ダクト１２が接続され
、この外気ダクト１２の一端は大気に開口している。

前記排気ダクト９及び外気ダクト１２には、それぞれ両
者の合流点の上流側にその通路の開口面積を調節する排
気誘引量調整用ダンパ１３および外気ミキシング！調整
用ダンパ１４が配置されている。

前記温風ダクト１１には、前記ミキシングファン１０か
らの混合ガスの温度を検出する温度センサ１５が設けら
れ、この温度センサ１５からの出力信号を受けて前記混
合ガスの温度が所定の温度になるようにバーナ燃焼量制
御用指示調節計１６が制御信号を出力する。このバーナ
燃焼量制御用指示調節計１６の制御信号を受けて、バー
ナ燃焼量調整用モジュトロールモータ１７の軸が回動し
て、これに連動して前記バーナ４の燃料消費量が調整さ
れる。

前記燃焼炉３には燃焼炉内の圧力を検出する炉内圧力検
出器１９が配管で接続され、この炉内圧力検出器１９の
出力信号を受けて前記燃焼炉３の内部の圧力が所定の圧
力になるように炉内圧制御用指示調節計２０が制御信号
を出力する。この炉内圧制御用指示調節計２０の制御信
号により、排ガス誘引量調整ダンパ用モジエトロールモ
ータ２１が作動し、これに連結された前記排気誘引量調
整用ダンパ１３が回動して、その開度が調節される。

そして、第２図に示されるように、本熱風暖房炉１は、
工場の建物２内の天井付近に設置され、前記温風ダクト
１１は、建物２内の天井付近を所望の位置に延びて配設
されている。そして、この温風ダク）１１の下側には、
適宜の間隔をおいて、複数の吹き出しノズル２２が設け
られ、下方に向けられている。

この吹き出しノズル２２には、吹き出し速度調整用ダン
パ２３が設けられ、この吹き出し速度調整用ダンパ２３
の回転軸に吹き出し速度調整ダンパ用モジュトロールモ
ータ２４が連結されその開度を制御するようになってい
る。

前記温風ダクト１１には、この温風ダクト１１内の混合
ガスの静圧を検出するミキシングファン出口部静圧検出
器２５が配管で接続され、このミキシングファン出口部
静圧検出器２５の出力信号を受けて吹出し速度制御用調
節計２６が、前記混合ガスの静圧を所定の圧力に保つよ
うに制御信号を出力し、この吹出し速度制御用調節計２
６からの制御信号を受けて前記吹き出し速度調整ダンパ
用モジュトロールモータ２４が作動する。

そして、この吹き出しノズル２２より、前記温風ダクト
１１を通って送られてきた暖房用空気が所定の温度、所
定の圧力で下方に向けて吹き出される。

次に、本実施例の作用について説明する。

燃焼炉３において、燃料がバーナ４により炉ケーシング
５内で燃焼させられて高温の燃焼ガスとなり、煙道７に
設けられている触媒８を通過する際に、その中のを害成
分が酸化、或いは還元されて無害化される。

この無害化された燃焼ガスは、排気ダクト９を通してミ
キシングファン１０で吸引される。そして、この排気ダ
クト９の途中で、外気ダクト１２からの外気と混合され
て燃焼ガス成分が希釈されて、前記ミキシングファン１
０の吐出側に接続された温風ダクト１１に送られる。

この温風ダクト１１に設けられた温度センサ１５の出力
信号に応じてバーナ４での燃料消費量が制御され、前記
混合ガスの温度が所定の温度に制御される。そして、こ
の燃料消費量の変動で燃焼炉３の内圧が変化しないよう
に、炉内圧力検出器１９の出力信号に応じて排気ダクト
９に設けられた排気誘引量調整用ダンパ１３の開度が調
整されて、前記燃焼炉３の内圧が所定の圧力に保たれる
。

さらにミキシングファン出口部静圧検出器２５の　　′
出力信号に応じて吹き出しノズル２２に設けられた吹き
出し速度調整用ダンパ２３の開度が制御され、前記温風
ダクト１１内の混合ガスの静圧が所定の圧力に調整され
る。

そして、建物２の天井付近に配設されたこの温風ダクト
１１の下側の吹き出しノズル２２より、所定の温度およ
び所定の圧力に調整された暖房用空気が建物２内の床に
向けて吹き出される。

ところで、燃焼ガスと外気との混合比率は、触媒８を通
過した後の燃焼ガス中の有害成分（Ｎ。

、、Ｇｏ、ＣＨ等）量を基準値以下まで下げる量、およ
び、工場内への必要な吹き出し温度に下げることの２点
で設計されており、その調節は外気ミキシング量調整用
ダンパ１４の開度調整で行われる。

本実施例によれば、燃焼ガス中の未燃焼成分を触媒８で
浄化して無害化し、外気と混合して暖房に利用している
ので、この触媒８での酸化埠座による発熱分も含め、従
来大気に放出していた熱エネルギーの損失を無くすこと
ができる。

しかも、無害化された燃焼ガスは、外気で十分に希釈し
ているので、建物２内の空気の汚れも低く抑えることが
できる。

また、ミキシングファン１０の吐出側で混合ガスの温度
を検出しているので、混合ガスが十分に拡販されその温
度が正確に図れる。そして、この正確な温度検出に基づ
き、燃料消費量を制御しているので、混合ガスの温度を
正確に調整できると共に、外気が高い場合の燃料消費量
の低減が図れる。

さらに、燃焼炉３の内圧を一定に保つよう制御している
ので、燃料消費量の変動に基づく燃焼炉３の内圧の変動
による失火（吹き飛び）を防止できる。

さらに、吹き出しノズル２２に設けた吹き出し速度調整
用ダンパ２３の開度を制御して温風ダクトｌｌ内の静圧
を一定に保っているので、吹き出しノズル２２から吹き
出される暖房用空気の吹き出し速度が確保され、確執に
床まで暖房用空気が届く。

本実施例の場合、ミキシングファン１０の上流側で触媒
８を通過した燃焼ガスと外気との混合をおこなっている
ので、高温の燃焼ガスがこの混合により温度が低下する
ので、ミキシングファン１０の耐熱性は余り考慮する必
要がなく、その分コストの低下につながる。

ところで、本発明においては、触媒で無害化するとはい
っても、燃焼ガスを直接暖房に利用するので、有害成分
の発生を極力抑えるためおよび触媒７の腐食を防止する
ために、燃料としては残留炭素、硫黄分、窒素骨の含有
量の低い燃料、例えば灯油あるいは気体燃料が望ましい
。また、必要に応じて、硫黄酸化物あるいは未燃カーボ
ン（煤）を除去する装置を設けることが望ましい。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明によれば、燃焼ガスと外気と
の熱交換により外気を加熱して暖房に利用するのではな
く、燃焼ガスを無害化して直接暖房に利用するので、熱
効率の大幅な向上が図れる。

また、塩交換部を廃止しているので、燃焼炉の大幅な小
型化が図れ、熱風暖房炉を建物内の天井付近の梁上に設
置することができ、従来屋外に設置していた場合に比べ
、暖房炉室の削減、及び、熱風暖房炉と建物との間を接
続する熱風用のダクトの取回しが不要となって、設備費
の大幅な低減、設置スペースの大幅な削減が可能になる
という優れた効果を奏する。

また、前記触媒を通過した後の燃焼ガスと外気との混合
ガスの温度が所定の温度に保たれ、外気の温度変化によ
らず、暖房用空気の温度が安定化するとともに、無駄な
燃料の消費が低減されるという優れた効果を奏する。

さらに、燃焼炉内の圧力を一定に保っているので、燃料
量の変動に拘わらず前記圧力は一定に保たれ、燃焼炉で
の失火（吹き飛び）を防止できるという優れた効果を奏
する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係わる熱風暖房炉の模式断
面図、第２図は第１図の熱風暖房炉を用いた暖房装置全
体の模式図、第３図は従来の熱風　　・暖房炉の模式断
面図を示す。 １　・・・・熱風暖房炉 ３　・・・・燃焼炉 ７　・・・・煙道 ８　・・・・触媒 ９　・・・・排気ダクト ｌＯ・・・・　ミキシングファン １２　・・・・外気ダクト １３　・・・・排気誘引量調整用ダンパ（流量調整ダン
パン １５　・・・・温度検出器

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）燃料を燃焼させる燃焼炉の煙道の途中に触媒を設
   置してこの触媒を通過する燃焼ガスを無害化し、前記燃
   焼炉とミキシングファンとを接続する排気ダクトの途中
   に一端が大気に開口した外気ダクトを接続して、前記ミ
   キシングファンによりこの無害化された燃焼ガスと外気
   とを吸引・混合して暖房用空気として送給する熱風暖房
   炉の制御方法であって、前記排気ダクトの前記外気ダク
   トとの接続部より上流側に設けた温度検出器で前記混合
   ガスの温度を検出し、この温度検出器の出力信号に応じ
   て前記燃料の量を制御して前記混合ガスの温度を所定の
   温度に保つと共に、前記燃焼炉内部の圧力を圧力検出器
   で検出し、この圧力検出器の出力信号に応じて前記排気
   ダクトの内部でかつ前記外気ダクトとの接続部より下流
   側に設けた流量調整ダンパの開度を制御して燃焼炉内部
   の圧力を所定の圧力に保つようにしたことを特徴とする
   熱風暖房炉の制御方法。