JP2017150727A

JP2017150727A - 熱媒を用いた給湯装置あるいは熱交換装置

Info

Publication number: JP2017150727A
Application number: JP2016032989A
Authority: JP
Inventors: 万八佐々木; Kazuya Sasaki
Original assignee: Nihon Risuiken Co Ltd
Current assignee: Nihon Risuiken Co Ltd
Priority date: 2016-02-24
Filing date: 2016-02-24
Publication date: 2017-08-31

Abstract

【課題】公知のアーク加熱による水中昇温装置を改良し、新規な熱媒を用い、タンク内に該熱媒を入れ、タンク内の水と熱交換して給湯する給湯装置か、或いは、新規な熱媒を用い、タンク内に該熱媒を入れ、タンク外に設けた熱交換器内で水と熱交換する熱交換装置を開発・提供する。
【解決手段】ポリエチレングリコールに、水酸化ナトリウムを混ぜて、ポリエチレングリコールよりも導電率の高い熱媒、または、ポリエチレングリコールに、イオン液体を混ぜて、ポリエチレングリコールよりも導電率の高い熱媒Ｘを使用する熱媒昇温タンク１を設け、該熱媒昇温タンクに水Ｙを満たすとともに、熱媒昇温タンク内にはスパイラル状のシリコンホース３、又はステンレスパイプを設け、これらシリコンホース、又はステンレスパイプ内に熱媒を入れ、該熱媒を耐熱循環ポンプ８で循環させ、昇温タンク内を高温水で満たすことを特徴とする熱媒を用いた給湯装置
【選択図】図１

Description

この発明は、熱媒を用いた給湯装置あるいは熱交換装置に関するものである。

従来、タンク内の水を、熱源に高温アークを用いて加熱する水中昇温装置があり、この装置はクリーンエネルギーである電力によるもので燃料費も他の燃料に比べて安価であり、これを貯湯槽として活用されて好評を得ている。

そして、このアーク加熱による水中昇温装置は、本願発明者が開発し、既に特許（特許第５７５０４７９号公報）を既に取得している。特許文献１のように。

特許第５７５０４７９号公報

しかし、このアーク加熱による水中昇温装置は、大容量のタンクであり、しかも加熱した湯水は、かなりの高温水（陽極は約３５００°Ｃ、陰極では２８００°Ｃ）となっているが、給湯装置の場合は、通常、カラン出る湯水は、８０°〜９０°程度の温度があれば十分である。

そこで、本願発明は、公知のアーク加熱による水中昇温装置の温度を下げ、しかも小型（例えば、直径：５００ｍｍ、高さ：５００ｍｍ）の容器に改良し、新規な熱媒をアーク加熱して水道水と熱交換することにより、適度な温度の湯水を得る熱媒および熱媒を用いた給湯装置あるいは熱交換装置の出現が希求されている。

そこで、この発明の課題は、公知のアーク加熱による水中昇温装置を改良し、新規な熱媒を用い、タンク内に該熱媒を入れ、タンク内の水と熱交換して給湯する給湯装置か、或いは、新規な熱媒を用い、タンク内に該熱媒を入れ、タンク外に設けた熱交換器内で水と熱交換する熱交換装置を開発・提供することにある。

この発明の熱媒を用いた給湯装置は、
ポリエチレングリコールに、水酸化ナトリウムを混ぜて、ポリエチレングリコールよりも導電率の高い熱媒、
または、ポリエチレングリコールに、イオン液体を混ぜて、ポリエチレングリコールよりも導電率の高い熱媒を使用する熱媒昇温タンクを設け、
該熱媒昇温タンクに水を満たすとともに、
熱媒昇温タンク内にはスパイラル状のシリコンホース、又はステンレスパイプを設け、これらシリコンホース、又はステンレスパイプ内に熱媒を入れ、該熱媒を耐熱循環ポンプで循環させ、
昇温タンク内を高温水で満たす
ことを特徴とする。

また、この発明の熱媒を用いた熱交換装置は、
ポリエチレングリコールに、水酸化ナトリウムを混ぜて、ポリエチレングリコールよりも導電率の高い熱媒、
または、ポリエチレングリコールに、イオン液体を混ぜて、ポリエチレングリコールよりも導電率の高い熱媒を使用する熱媒昇温タンクを設け、
該熱媒昇温タンクとは、別個に、熱交換器を設け、
該熱交換器内には、スパイラル状のシリコンホース、又はステンレスパイプを設け、
該シリコンホース、又はステンレスパイプ内に、熱媒昇温タンクからの熱媒を連通管を介してラインポンプで循環させ、
前記交換器内にはホース内に、塩水または温泉水等の液体を流通させ、
前記熱媒で、前記液体を再加熱させる
ことを特徴とする。

この発明によると、この熱媒は、必要最小限の導電率を得たものであり、この新たな熱媒をシリコンホース内あるいはタンク本体内に設けて使用することにより、アーク加熱を低い温度に設定しても可能であり、安価な給湯あるいは熱交換が行なえる等の極めて有益なる効果を奏する。

さらに、この熱媒を使用する給湯装置や熱交換装置を設けることにより、電極棒の本数を減らして稼働し、アーク加熱の熱量を加減することにより、低電力で装置が稼働できる等の有益なる効果を奏する。

この発明に使用する給湯装置の一実施例を示す一部欠截正面図である。この発明に使用するシリコンホースの一部欠截正面図である。この発明に使用する熱交換装置の一実施例を示す一部欠截正面図である。

以下、この発明について詳細に説明する。尚、この発明においては、以下の記述に限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲においては適宜変更可能である。

先ず、この発明の第１項の発明の一実施例を詳述すると、ポリエチレングリコールに、水酸化ナトリウムを混ぜて、ポリエチレングリコールよりも導電率の高い熱媒、または、ポリエチレングリコールに、イオン液体を混ぜて、ポリエチレングリコールよりも導電率の高い熱媒（Ｘ）を使用する熱媒昇温タンク（１）を設け、該熱媒昇温タンク（１）に水（Ｙ）を満たし、給水口及び給湯口を設けると共に、バルブ（図示せず）を取付け、給湯温度を調節して給湯し、且つ熱媒昇温タンク（１）内にはスパイラル状のシリコンホース（３）、又はステンレスパイプを設け、これらシリコンホース、又はステンレスパイプ内に熱媒（Ｘ）を充填し、該熱媒を耐熱循環ポンプ（８，８）で循環させることにより、熱媒昇温タンク（１）内の水（Ｙ）を高温水することを特徴とする熱媒を用いた給湯装置から構成される。

次に、この発明の第２の発明の一実施例を詳述すると、ポリエチレングリコールに、水酸化ナトリウムを混ぜて、ポリエチレングリコールよりも導電率の高い熱媒、または、ポリエチレングリコールに、イオン液体を混ぜて、ポリエチレングリコールよりも導電率の高い熱媒（Ｘ′）を使用する熱媒昇温タンク（１）を設け、該熱媒昇温タンクとは、別個に、熱交換器（16）を設け、該熱交換器内には、スパイラル状のシリコンホース、又はステンレスパイプ（３′）を設け、該シリコンホース、又はステンレスパイプ内に、熱媒昇温タンク（１）からの熱媒（Ｘ′）を連通管（Ｚ）を介してラインポンプ（８）（８）で循環させ、前記交換器（16）内にはホース（17）内に、塩水または温泉水等の液体（Ｙ′）を流通させ、前記熱媒（Ｘ′）で、前記液体（Ｙ′）を再加熱させることを特徴とする熱媒を用いた熱交換装置から構成されるものである。

なお、前記熱媒（Ｘ），（Ｘ′）を説明すると、ポリエチレングリコールに、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウムを混ぜて、ポリエチレングリコールよりも導電率の高い熱媒（Ｘ）を得るものである。

また、ポリエチレングリコールは、具体的には「ＰＥＧ−３００」〔商品名：三洋化成工業株式会社製（京都市）〕を使用し、導電率０．０４７ｍｓ／ｍであり、沸点１６０°Ｃを有するものである。エチレングリコールや水にエチレンオキシドを付加すると得られる。

そして、前記ポリエチレングリコールに対し、水酸化ナトリウム（２５パーセント）を２０：１の割合で混ぜたものである。その導電率は１３．７４でｍｓ／ｍであり、沸点は１６０°Ｃである。

次に、他の熱媒の一実施例を詳述すると、ポリエチレングリコールに、イオン液体を混ぜて、ポリエチレングリコールよりも導電率の高い熱媒（Ｘ′）が得られるものである。

尚、前記イオン液体とは、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ−３００）＝６に対し、トリメチルプロビルアンモニウム（ビスイミド）＝１の比率で混ぜたイオン液体である。

さらに、他の実施例としては、２５パーセントに薄めた水酸化ナトリウム水溶液＝１に対し、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ−３００）＝２０の比率で混ぜた液体である。

なお、前記ポリエチレングリコールは、ＰＥＧと呼ばれ、エチレングリコールや水にエチレンオキシドを付加して得られるポリエチレングリコール（Polyethylene glycol ）の略称で、次の一般式で表される。
ＨＯ（ＣＨ₂ ＣＨ₂ Ｏ）_n ＣＨ₂ ＣＨ₂ ＯＨ
（商品名：ＰＥＧ−２００〜ＰＥＧ−１５００）である。
電気導電率は、０．０４７ｍｓ／ｍ
沸点１６０°Ｃ

また、トリメチルプロピルアンモニウム＝ビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミド分子式Ｃ６Ｈ１６Ｎ・Ｃ２Ｆ６ＮＯ４Ｓ２
イオン液体であって、電気導電率４４．３ｍｓ／ｍである。

次に、この発明を実施する給湯装置を図１に基づいて詳述すると、熱媒昇温タンク（１）内に、電極棒（２）をセットし、該タンク本体内に、水（Ｙ）を入れ、且つ、該タンク（１）本体内にシリコンホース（３）（または、ステンレスパイプであってもよい。）を配し、該シリコンホース内には熱媒（Ｘ）を入れ、該シリコンホースの流入口（４）は、前記タンクの下部に設け、排出口（５）はタンクの上部に設け、該排出口（５）は耐熱循環ポンプ（８）を介して熱媒（Ｘ）を連通した昇温アーク加熱による給湯装置から構成されるものである。

前記シリコンホース（３）（または、ステンレスパイプであってもよい。）内は熱媒（Ｘ）が設けられており、図２に示すように、シリコンを素材とし、該ホース（３）の外周であって、該シリコンホース（３）の長さ方向に沿って１または複数のステンレス製の帯板（６）をそれぞれ設け、これら帯板（６）にはステンレス製のフィン（７）を巻回し、該フィン（７）と帯板（６）とをスポット溶接との固定手段にて固定したことを特徴とする熱媒を用いる昇温アーク加熱による給湯装置である。

また、熱媒昇温タンク（１）は、上部開口部にフランジ（１ａ）を設け、該フランジ（１ａ）と蓋体（１ｂ）とをボルト・ナット等で開口、閉塞自在に固定している。蓋体（１ｂ）には水（Ｙ）を投入する投入口（９）を設け、タンク本体（１）の下部には水（Ｙ）を取り出すドレン（10）を設けている。

さらに、蓋体（１ｂ）には、熱媒を計測する温度計（11）、タンク内の圧力を測定する圧力計（12）、熱媒昇温タンク内の圧力を調整する安全弁（13）、温度センサー（14）を設け、例えば、１２０°ＣにスイッチがＯＮし、１５０°ＣでスイッチがＯＦＦするよう構成し、また、電極棒（２）の接続端子版（Ｒ．Ｓ．Ｔ）と絶縁体素子等を納めた収納室（15）を設けている。

次に、この発明を実施する装置の実施例を図３に基づいて説明すると、熱媒昇温タンク（１′）内に、電極棒（２′）をセットし、該タンク（１′）内に、熱媒（Ｘ′）を入れ、且つ、該タンク（１′）下部に熱媒（Ｘ′）がタンク（１′）内に戻る流入口（４′）を設け、前記タンク（１′）の上部には熱媒（Ｘ′）が電極棒（２′）で熱せられ、熱交換器（16）へ向かう排出口（５′）を設けている。

そして、前記交換器（16）は、前記タンク（１′）外に設けており、該熱交換器には内部に水，水道水等の液体（Ｙ′）が流動するホース（17）が設けられ、該ホース（17）の周囲にシリコンホース（３′）をスパイラルに設けており、前記熱交換器（16）の上部には熱媒（Ｘ′）の流入口（18）と下部には排出口（19）を設けており、熱媒（Ｘ′）は、耐熱循環ポンプ（８，８）により、強制的に前記熱交換器（16）と前記タンク（１′）との間を循環している。

なお、熱媒昇温タンク（１′）の排出口（５′）と熱交換器（16）の流入口（18）、そして、熱交換器（16）の排出口（19）と前記熱媒昇温タンク（１′）の流入口（４′）のそれぞれ間には連通管（Ｚ）で熱媒（Ｘ′）が耐熱循環ポンプ（８）（８）により循環するよう構成したものである。また、連通管（Ｚ）の中途にそれぞれ逆止弁（20）を設け、熱媒（Ｘ′）が一方方向に流動するよう構成されている。

また、前記熱媒昇温タンク（１′）には、上部開口部にフランジ（１ａ′）を設け、該フランジ（１ａ′）と蓋体（１ｂ′）とをボルト・ナット等で開口、閉塞自在に固定している。蓋体（１ｂ′）には熱媒を投入する投入口（９′）を設け、タンク本体（１′）の下部には熱媒（Ｘ′）を取り出すドレン（10′）を設けている。

また、前記交換器（16）内に設けたホース（17）には、さらに別個に設けた温泉装置（図示せず）と循環する液体（Ｙ′）が設けられており、前記液体（Ｙ′）とは、具体的には、温泉装置の浴槽（図示せず）内の塩水や温泉水であり、前記ホース（17）は、浴槽（図示せず）と連通する。また、シリコンホース（３′）には前記熱媒昇温タンク（１′）内から移動する熱媒（Ｘ′）が挿通しており、図２に示すように、シリコンを素材とし、該ホース（３′）の外周であって、該シリコンホース（３′）の長さ方向に沿って１または複数のステンレス製の帯板（６）をそれぞれ設け、これら帯板（６）にはステンレス製のフィン（７）を巻回し、該フィン（７）と帯板（６）とをスポット溶接等の固定手段にて固定したことを特徴とする熱媒を用いる昇温アーク加熱による熱交換装置である。

さらに、蓋体（１ｂ′）には、熱媒（Ｘ′）を計測する温度計（11）、タンク内の圧力を測定する圧力計（12）、タンク内の圧力を調整する安全弁（13）、温度センサー（14）を設け、例えば、１２０°ＣにスイッチがＯＮし、１５０°ＣでスイッチがＯＦＦするよう構成し、また、電極棒（２）の接続端子版（Ｒ．Ｓ．Ｔ）と絶縁体素子等を納めた収納室（15）を設けている。なお、電極棒（２）は前記の新規な熱媒（Ｘ，Ｘ′）を使用することにより本数を減らして稼働しても十分な熱を得られるものである。

この発明の熱媒および熱媒を用いた給湯装置あるいは熱交換装置の技術を確立し、実施することにより、産業上利用できるものである。

１，１′ 熱媒昇温タンク
１ａ′ フランジ
１ｂ，１ｂ′蓋体
２，２′電極棒
３，３′シリコンホース
４，４′流入口
５，５′排出口
６帯板
７フィン
８耐熱循環ポンプ
９，９′投入口
10，10′ ドレン
11 温度計
12 圧力計
13 安全弁
14 温度センサー
15 収納室
16 熱交換器
17 ホース
18 流入口
19 排出口
20 逆止弁
Ｘ，Ｘ′熱媒
Ｙ水
Ｙ′液体
Ｚ連通管

Claims

ポリエチレングリコールに、水酸化ナトリウムを混ぜて、ポリエチレングリコールよりも導電率の高い熱媒、または、ポリエチレングリコールに、イオン液体を混ぜて、
ポリエチレングリコールよりも導電率の高い熱媒を使用する熱媒昇温タンクを設け、
該熱媒昇温タンクに水を満たすとともに、
熱媒昇温タンク内にはスパイラル状のシリコンホース、又はステンレスパイプを設け、これらシリコンホース、又はステンレスパイプ内に熱媒を入れ、該熱媒を耐熱循環ポンプで循環させ、
昇温タンク内を高温水で満たす
ことを特徴とする熱媒を用いた給湯装置。
ポリエチレングリコールに、水酸化ナトリウムを混ぜて、ポリエチレングリコールよりも導電率の高い熱媒、または、ポリエチレングリコールに、イオン液体を混ぜて、
ポリエチレングリコールよりも導電率の高い熱媒を使用する熱媒昇温タンクを設け、
該熱媒昇温タンクとは、別個に、熱交換器を設け、
該熱交換器内には、スパイラル状のシリコンホース、又はステンレスパイプを設け、
該シリコンホース、又はステンレスパイプ内に、熱媒昇温タンクからの熱媒を連通管を介してラインポンプで循環させ、
前記交換器内にはホース内に、塩水または温泉水等の液体を流通させ、
前記熱媒で、前記液体を再加熱させる
ことを特徴とする熱媒を用いた熱交換装置。