JP2000121146A - ガス式液体加熱器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】熱効率の向上と排気中の大気汚染物質の減少を
図り、簡単な構成において、比較的廉価で高機能のガス
式液体加熱器を提供すること。 【解決手段】熱交換器を削除し、外気をほぼ遮断した状
態のチャンバーの中で、ファインな電子的制御により、
空気と燃料の予混合ガスの燃焼気体と噴霧状態の水等の
液体を直接接触させて加熱する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は気体燃料を用いて、
その燃焼熱により水等の液体を直接加熱する手段に関
し、比較的簡単な構成で熱利用効率の向上と、大気汚染
の防止を図るガス式液体加熱器の構成技術についてのも
のである。

【０００２】

【従来の技術】従来のガス式液体加熱器は、ガス湯沸器
やガス給湯器のように加熱すべき水等の液体を、熱交換
器を用いて外部からの燃焼熱を与えて間接的に加熱する
構造のものが一般的であり、外部への排気温度が高く熱
利用効率の向上や大気汚染への対応にも限界があった。
また、水を直接加熱する方法の提案も散見されるが、バ
ーナの燃焼方法や装置の信頼性や耐久性に難点があり、
且つ装置が複雑高価になったりして殆ど実用化されるに
至っていない。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来のこの
種加熱装置の欠点である熱利用効率の限界や排気中の窒
素酸化物その他の汚染物質の抑制限界を超越する高効率
で低汚染排気の液体加熱手段の提供を図ると共に、簡単
な構成により信頼性や耐久性が高く比較的廉価なガス式
液体加熱器を実現させることを課題とするものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するためになされたものであって、次のような作用と構
成にしたものである。

【０００５】即ち本発明は、請求項１については、ガス
燃料等の気体燃料を用いて水等の液体を加熱するいわゆ
るガス式液体加熱器において、水槽又は市水等からの供
給水はポンプにより吸い上げられて吸水管から噴出用の
ノズルを設けた噴水供給管に送り、熱交換を行うチャン
バー内に水等の液体を噴出霧化せしめる構成とし、この
チャンバーには内壁の一部に開口する排気分布板を設置
し、燃料ガスはガスコントローラを経て、送風機に供給
される燃焼に必要な空気と予め混合するように供給さ
れ、燃料と空気との混合気体は送風機によりバーナに送
られ、点火したバーナの炎からの高温排気ないし炎が前
記排気分布板を経てチャンバー内に噴出され、水噴出用
のノズルからの噴霧水と直接熱交換を行う構成とする。
チャンバー内で熱交換し加熱された水は出水管を経て再
び水槽に還流又は必要カ所に給湯されるが、一方温度の
低下した排気はチャンバーの一部に開口する排気の出口
から排気筒を経て外部に放出される。また、出湯水の温
度制御、燃料と燃焼用空気の制御、および噴水供給管へ
の水等の液体供給量制御等、この液体加熱器の運転に必
要な制御は、各部に設けたセンサーからの信号を受けて
作動する電子制御部からの出力信号により各要素を作動
制御することによってなされる等、上記の構成および機
能を備えたことを特徴とするものである。

【０００６】また、請求項２については、請求項１の発
明のガス式液体加熱器において、吸水管入口からポンプ
に至る水の通路の間には、水中の塵埃を除去するための
フィルターを設けたことを特徴とするものである。

【０００７】また、請求項３については、請求項１又は
請求項２の発明のガス式液体加熱器において、吸水管入
口からポンプに至る水の通路の間には、市水等の外部供
給水を逆止弁を経てポンプに供給できるような切替弁な
いし三方弁を設けたことを特徴とするものである。

【０００８】また、請求項４については、請求項１、２
又は請求項３の発明のガス式液体加熱器において、チャ
ンバー内の出水管に近い位置に複数のバッフル板を適当
な間隔を設けて配設し、熱交換効果の増幅と排気筒への
水の浸入を防止する手段を講じたことを特徴とするもの
である。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明のガス式液体加熱器では、
一般的なこの種加熱器の主要な要素である熱交換器を除
去し、チャンバー内の噴霧液体に直接燃焼排気又は炎を
接触せせることによって熱伝達の促進と、炎の温度が急
速に低下し且つ空気との接触が少なくなることによる窒
素酸化物等の有害な燃焼生成物発生の減少を主目的とし
て発明した実施形態となっている。

【００１０】そのため、先ず燃焼装置部分の構成として
は、燃料ガスと燃焼用空気とを予め混合させて、これを
送風機によりバーナに圧送し、バーナで燃焼した高温の
排気が排気分布板を経由して噴霧液体に対して効果的に
吹きつけられるようにしたものである。なお、本発明の
液体加熱器においては燃焼用空気に含まれる塵埃を除去
するため塵埃濾過用のフィルターを送風機のインレット
に付設するのが好ましい。

【００１１】この燃焼装置に用いるバーナは、比較的短
炎で燃焼させる方式のものが望ましいが、燃焼は二次空
気を必要としない予混合燃焼を前提としているため、既
に完全燃焼が終結しているので、燃焼状態の変化等によ
り炎が排気分布板より若干吹き出しても差し支えない。
なお、バーナの炎の分布を均一にするため混合気のバー
ナに至る通路内に整流板を配置することも考えられる。
また、燃料ガスは不純物の少ないＬＰガスや純度の高い
天然ガスないし精製されたガス燃料を使用すべきで、近
年それらの燃料は容易に入手できるので問題はない。

【００１２】次にチャンバー部の構成としては、加熱す
べき水等の液体をポンプによって噴水供給管を経て、こ
の供給管のチャンバー内に位置する部分に複数個設けた
固定式又はスプリンクラーのような回転式のノズルから
適当な角度と位置において噴出霧散させ、燃焼排気又は
炎と十分接触する構成とする。なお、熱交換能力の増幅
と排気筒への水滴の浸入を防止するためチャンバー内の
一部にバッフル板を設ける構成も考えられる。

【００１３】チャンバーおよびその内蔵部品は、噴霧液
体に燃焼排気中の二酸化炭素等のガスが吸収されて水素
イオン濃度が変化することが考えられる他、水に含まれ
る微量のハロゲン物質の影響等で金属への腐食性を示す
場合がある点を配慮して、耐蝕耐久性の高い例えばステ
ンレススチールのような素材を用いる。また、この部分
がコンパクトな構成となるよう送風機やポンプの吐出圧
力は適当に高く設定すべきである。

【００１４】本発明のガス式液体加熱器は、温水プール
やスパー又は浴槽の水の加熱に用いるのが効果的で、そ
の場合は水槽の水は循環加熱となるので、循環経路の一
部にフィルターを設ける構成とする。一般の給湯器のよ
うに出湯のみの用途も存在するし、循環加熱方式での利
用においても水の補給が必要な場合が多いので、外部か
らの水を切替弁ないし三方弁を経てポンプに供給できる
構成が必要となる。なお、水道水を供給する場合は、供
給管の水通路の一部に逆止弁を設ける構成が望ましい。

【００１５】本発明のガス式液体加熱器では、用途にも
よるが通常出湯水の温度制御、燃料と燃焼用空気の供給
制御および水等の液体供給量や水槽の温度制御等をファ
インに行う必要があり、これら運転に必要な制御は、各
部に設けたセンサーからの信号を受けて動作する電子的
な制御機構を持った電子制御部からの出力信号によっ
て、それぞれの要素の作動を制御する構成としている。

【００１６】

【実施例】次に本発明を以下実施例について図面を参照
しながら説明する。

【００１７】図１は、本発明の一実施例として一部を断
面で示した構成図である。図において、水槽１の水等の
液体は吸水管２からフィルター３と弁４を経てポンプ５
に汲み上げられ、噴水供給管６からチャンバー７内にて
開口する複数のノズル８に圧送されこのノズルからチャ
ンバー内の空間に噴霧水（点線で図示）として噴霧され
る。なお、図は固定式ノズルを示すが回転式のスプリン
クラーを用いる場合も存在する。

【００１８】一方、燃料ガスはガスコントローラ９から
送風機１０に、燃焼用空気と混合し得る状態のもとに供
給され、混合部（図示せず）にて十分に混合した混合気
体はバーナ１１に圧送され、点火装置（図示せず）によ
って点火し、炎１２を形成する。なお、送風機からバー
ナ１１に至る混合気の通路に整流板１８を設け炎１２の
均一な燃焼を得るように構成するのが効果的である。

【００１９】炎１２で完全燃焼した高温の排気は、多数
の通気孔を有する排気の分布板１３にてチャンバー７内
の噴霧液に十分接触できるような分布状態で噴出し、水
等の液体と直接接触し熱交換を行う。熱交換によって加
熱された温水は出水管１４から再び水槽１に戻され、こ
の循環作用により水槽の液体は順次所定の温度まで上昇
する。

【００２０】電子制御部１６は、水槽や出湯水の温度制
御、燃料と燃焼用空気の供給制御および水等の液体供給
量の制御等をファインに行うため、各部に設けたセンサ
ー（図示せず）からの信号を受けて動作する電子的な制
御機構を持った装置で、制御用出力信号によって、本発
明の構成にかかるそれぞれの要素の作動を制御するもの
である。

【００２１】なお、バッフル板１７は熱交換能力の増幅
と排気筒への水滴の進入を防止するためのもので、本発
明のガス式液体加熱器においては、燃焼熱の高利用効率
と併せて燃焼排気中の凝縮水および熱交換時に発生する
水蒸気の除去のために有効な装置である。なおバッフル
板で除去しきれなかった排気中の水蒸気は排気筒１５に
て自然に冷却されて水滴となり出水管に戻されるので、
熱交換器を有する特殊な高効率型のいわゆる潜熱回収式
給湯器のように燃焼排気からの凝縮水を別途処理する必
要がない。

【００２２】図中１９は、外部からの供給水を導入する
際に必要な逆止弁、２０は水槽の排水管、２１は排水管
に取り付けられた排水弁である。なお、図示しないが送
風機の空気取入れ口には塵埃除去用のフィルターを設け
るのが水の汚れ防止のために必要である。

【００２３】本発明の実施形態は、以上の実施例にとど
まらず、本発明の概念の範囲において種々の実施形態が
考えられる。例えば、チャンバー内で熱交換する液体は
水槽からのものではなく、外部から供給される場合もあ
り、また加熱された液体を水槽に戻すことなく外部に放
出することも存在する。さらに、噴霧水の噴霧方向につ
いても図のように側面からではなく例えば下から吹き上
げる形態も可能であるが、少なくとも請求項に示す構成
を維持することが不可欠である。

【００２４】

【発明の効果】本発明は、以上説明したような形態で実
施され、以下に示すような効果を奏する。

【００２５】チャンバー内で外気と接触することなく、
水等の液体と高温の燃焼排気または炎とが直接熱交換す
るので、熱利用効率が格段に向上し、且つ熱交換器が不
要となり構造が簡単となる。

【００２６】ガス燃料の燃焼方法が、燃焼用空気と燃料
の予混合方式であるため二次空気を必要とせず炎が外気
と接触することなく燃焼し、燃焼が短時間で終結するほ
か炎の温度が急速に低下する構成であるため、燃焼によ
る有害な窒素酸化物の発生が極めて少ない。

【００２７】高効率燃焼に伴い発生する燃焼排気中の水
蒸気の凝縮水について、特別の処理を必要としないた
め、装置が簡単となり且つ潜熱が殆ど全て利用できる。

【００２８】燃焼に伴い発生する二酸化炭素の一部が、
水等の加熱液体に吸収されるので、排気中の二酸化炭素
の総量を減少させる効果がある。

【００２９】燃焼や液体の温度および循環ないし給水量
等の制御は、電子的にファインに実施できるので、要求
される制御仕様を容易に満足でき、且つ種々の用途への
応用範囲が拡大できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】一実施例を示す構成図である。

【符号の説明】

１ 水槽 ２ 給水管 ３ フィルター ４ 弁 ５ ポンプ ６ 噴水供給管 ７ チャンバー ８ ノズル ９ ガスコントローラ １０ 送風機 １１ バーナ １２ 炎 １３ 排気の分布板 １４ 出水管 １５ 排気筒 １６ 電子制御部 １７ バッフル板 １８ 整流板 １９ 逆止弁 ２０ 排水管 ２１ 排水弁

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ガス燃料等の気体燃料を用いて水等の液体
   を加熱する装置において、水槽又は市水等からの供給水
   はポンプにより吸い上げられて吸水管から噴出用のノズ
   ルを設けた噴水供給管に送り、熱交換を行うチャンバー
   内に水等の液体を噴出霧化せしめる構成とし、このチャ
   ンバーには内壁の一部に開口する排気分布板を設置し、
   燃料ガスはガスコントローラを経て、送風機に供給され
   る燃焼に必要な空気と予め混合するように供給され、燃
   料と空気との混合気体は送風機によりバーナに送られ、
   点火したバーナの炎からの高温排気ないし炎が前記排気
   分布板を経てチャンバー内に噴出され、水噴出用のノズ
   ルからの噴霧水と直接熱交換を行う構成とする。チャン
   バー内で熱交換し加熱された水は出水管を経て再び水槽
   に還流又は必要カ所に給湯されるが、一方温度の低下し
   た排気はチャンバーの一部に開口する排気の出口から排
   気筒を経て外部に放出される。また、出湯水の温度制
   御、燃料と燃焼用空気の制御および噴水供給管への水等
   の液体供給量制御等、この液体加熱器の運転に必要な制
   御は、各部に設けたセンサーからの信号を受けて作動す
   る電子制御部からの出力信号により各要素を作動制御す
   ることによってなされる等、上記の構成および機能を備
   えたことを特徴とするガス式液体加熱器。
2. 【請求項２】吸水管入口からポンプに至る水の通路の間
   には、水中の塵埃を除去するためのフィルターを設けた
   ことを特徴とする請求項１記載のガス式液体加熱器。
3. 【請求項３】吸水管入口からポンプに至る水の通路の間
   には、市水等の外部供給水を逆止弁を経てポンプに供給
   できるような切替弁ないし三方弁を設けたことを特徴と
   する請求項１又は請求項２記載のガス式液体加熱器。
4. 【請求項４】チャンバー内の出水管に近い位置に複数の
   バッフル板を適当な間隔を設けて配設し、熱交換効果の
   増幅と排気筒への水の浸入を防止する手段を講じたこと
   を特徴とする請求項１、２又は請求項３記載のガス式液
   体加熱器。