JP2535854B2 - 温水循環装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は循環ポンプを用いずバーナで加熱した温水
を放熱器に供給することができる蒸気圧を利用する温水
循環装置に関するものである。

［従来の技術］ 従来湯沸缶で加熱した温水を放熱器に循環させる循環
ポンプに代わって蒸気圧を利用するものがある。

即ち、実公昭57-53929号には密閉した湯沸缶をバーナ
で加熱し、発生した蒸気圧で放熱器を介して湯沸缶より
も高位置にある開放タンクに湯沸缶の温水を押出すと共
に、開放タンクに貯った水は弁を介して湯沸缶に戻す構
造が示されている。そして弁は電磁開閉弁で構成し、湯
沸缶内に少量の温水を残すような液位検出器の信号で電
磁開閉弁を開閉操作している。

［発明が解決しようとする課題］ ところで、開放タンクに貯った水を湯沸缶に戻す時、
もし湯沸缶が完全に空焚状態となってしまうと弁を強制
的に開路して開放タンクから湯沸缶へ水を送ると、該湯
沸缶内で水が瞬間的に気化して内圧を高めるので、該開
放タンクの水は湯沸缶に流入できずエアロック現象を起
すものであり、温水の循環が不能になるトラブルが起る
ものである。

この為、従来構造では前記したように液位検出器で温
水が残っている間に弁の切換しているが、この確実性の
高い液位検出器を用いる方法は、バーナが加熱中である
から湯沸缶は多量の水蒸気が発生中であり、湯沸缶は高
圧力となっているから蒸気圧を逃す為に管路を太くした
り、逃し管を追加するなどの工夫が必要で、蒸気圧を逃
がせばエネルギー損失となり効率低下はさけられなかっ
た。

また、湯沸缶の温水が送り出されて空焚きになってか
らバーナの燃焼を停止し、湯沸缶が冷却してから開放タ
ンクの水を湯沸缶に流入する方法もあるが、この場合、
エネルギー損失は防げるものの１サイクルに要する時間
が非常に長くなり、移動できる時間当たりの熱エネルギ
ーがごくわずかで、実用性が劣るものであった。

［課題を解決するための手段］ この発明は従来の液位検出器の代わる他の検出器によ
って開閉弁の開路操作を行なうもので、開放タンク１
と、開放タンク１より低位置に設けたバーナ８で加熱さ
れる湯沸缶２と、湯沸缶２の温水が供給される放熱器３
とを設け、開放タンク１・湯沸缶２・放熱器３・開放タ
ンク１を循環パイプ４で連通すると共に、開放タンク１
・湯沸缶２を連通する循環パイプ４′に弁５を取付け、
弁５の開路時に開放タンク１の水を湯沸缶２を流入せし
め、弁５の閉路時に湯沸缶２の温水を放熱器３を介して
開放タンク１に圧送し、開閉を繰返す弁５によって連続
して循環パイプ４に温水を流す循環装置において、弁５
は空焚開始時開路となる弁で構成し、かつ弁５を取付け
た循環パイプ４′を上り勾配で湯沸缶２に接続し、循環
パイプ４′内に水を保持するようにしたものである。

また、空焚きを検出して弁５を開くために、湯沸缶２
と連通して圧力スイッチ６を設け、弁５は湯沸缶２の圧
力スイッチ６が低圧検出時に開路となる電磁開閉弁で構
成したものである。

更に、空焚きを検出して弁５を開く他の手段として、
弁５は開放タンク１から湯沸缶２へ流入させる逆止弁で
構成し、弁５に空焚開始検出機能を内蔵させたものであ
る。

また、開放タンク１の水を湯沸缶２に供給する循環パ
イプ４′には、オリフィス７を取付けて流量制限したか
ら、湯沸缶２の水位上昇がゆるやかになったものであ
る。

［作用の説明］ 叙上の構成に示すように、開放タンク１の水を湯沸缶
２に供給する弁５は、湯沸缶２が空焚を開始した時に開
路となるように設定してあり、空焚を開始すると発生す
る水蒸気が減少し、かつ湯沸缶２は循環パイプ４と放熱
器３を介して開放タンク１に接続されて大気開放である
から、湯沸缶２の圧力が低下する。そして、この時に弁
５をあけると低圧となった湯沸缶２に流入した水は、湯
沸缶２内の水蒸気を凝縮するから湯沸缶２内の圧力は負
圧力まで下がり、引き続いて開放タンク１の水を吸引す
るように湯沸缶２に流入させるものである。

ところで、上記の様に理論的には温水の循環が可能で
あるが、湯沸缶２の温度がバーナ８の加熱によって高温
度となってしまうと、湯沸缶２に流入した水は水蒸気を
凝縮するよりもただちに沸騰して逆に多量の水蒸気を発
生し、湯沸缶２はすぐに高圧となり、開放タンク１から
の水の流入を止めてしまうものであり、この様な場合温
水の循環はできなくなる。

上記の問題点を発生させない手段は、正確に空焚開始
を検出して弁５を開くことにあるが、この発明は配管路
の形状を特定することによって弁５を開く時期が多少遅
れても確実に循環サイクルが起きるようにしたものであ
り、開放タンク１から湯沸缶２への循環パイプ４′を上
り勾配で湯沸缶２に接続している。この為、湯沸缶２が
空焚を開始した時にはまだ循環パイプ４′内には水が残
っており、弁５が開かれると同時に循環パイプ４′の水
を湯沸缶２内に送ることができ、湯沸缶２内の水蒸気を
急冷できるようになった。

また、従来では循環サイクルの停止が起きないように
多量の水を素早く湯沸缶２に供給することが行われてい
たが、一度に多量の水を流入させると大きく波立って湯
沸缶２が必要以上に冷却されたり、多量の水蒸気を発生
して循環水量が低下するものである。

この発明では確実に循環サイクルが可能となったの
で、循環パイプ４′にオリフィス７を取付けて流入量の
制限ができるようになり、湯沸缶２の水位をゆっくり上
昇させることが可能となった。

［実施例］ 図に示す実施例によってこの発明を説明すると、１は
開放タンク、２は開放タンク１の水位よりも低位置に設
けた湯沸缶、３は湯沸缶２で得た温水が供給される放熱
器であり、開放タンク１・湯沸缶２・放熱器３・開放タ
ンク１は循環パイプ４で閉水路を構成している。５は開
放タンク１・湯沸缶２を連通する循環パイプ４′に取付
けた弁、８は湯沸缶２を加熱するバーナであり、該弁５
は湯沸缶２が空焚開始時に開路となる。

該湯沸缶２の空焚開始は湯沸缶２や循環パイプ４の温
度上昇によって検出できるが、湯沸缶２の圧力を検出す
る方法が正確である。６は湯沸缶２の圧力を検出する圧
力スイッチであり、弁５は電磁開閉弁で構成され、切換
圧力をほぼ大気圧とする圧力スイッチ６が高圧検出時に
弁５を閉路とし、ほぼ大気圧に低下した時開路とする。

また、他の実施例として湯沸缶２の圧力スイッチ６と
電磁開閉弁の代りに、弁５を逆止弁で構成し、湯沸缶２
が高圧の時に弁５を閉ざし、低圧の時に弁５が開くよう
にしてもよい。

一方、湯沸缶２の空焚開始時に弁５を開く時、循環パ
イプ４′の流路抵抗や弁５の流路抵抗によって、該弁５
を開いてから湯沸缶２に水が届くまでに時間がかかる時
がある。この発明では弁５が取付けられる循環パイプ
４′は湯沸缶２とは上り勾配で接続されており、湯沸缶
２の温水が放熱器３に送り出されたあとでも、この循環
パイプ４′内に水が保持されているから、弁５が開いた
時にはすぐに循環パイプ４′内の水が湯沸缶２に送ら
れ、湯沸缶２が完全に空焚状態となってから水を流入す
ることを原因とするエアロック現象が防止でき、安定し
た温水循環が得られたものである。

７は開放タンク１から湯沸缶２を接続する循環パイプ
４′に取付けたオリフィスであり、従来の構造は循環パ
イプ４′や弁５の流路抵抗を減らして早く湯沸缶２に水
が届く構造をねらっていたが、この発明の循環パイプ
４′を上り勾配とすることによって弁５の開路とほとん
ど同時に湯沸缶２に水が流入できるようになり、オリフ
ィス７の使用が可能となった。

この為、湯沸缶２は波立たずゆっくり水位上昇するよ
うになり、波立ちによって湯２の上部缶壁まで必要以上
冷却して、次回の温水が送り出されるまでの加熱に長時
間を必要としたり、異常に水蒸気が発生して充分湯沸缶
２に水が流入しないのに温水の送り出しが開始され、単
位時間当りの循環水量が減少するトラブルが防止できた
ものである。

９は開放タンクの下部を構成する水室でおおわれた空
間で構成する燃焼室であり、該燃焼室９内に湯沸缶２を
装置している。

［効果の説明］ この発明は湯沸缶２の空焚開始時に弁５を開路にし
て、水を開放タンク１から湯沸缶２に供給する様にした
から加熱蒸気の放出によるエネルギーロスもなく、また
循環水量が多くなり、強制循環ポンプを用いない温水循
環装置が実用化できたものである。

また、上記温水循環装置を実用化するとき、湯沸缶２
の水位低下と共に循環パイプ４′内の水が湯沸缶２に流
れ込んでしまう循環パイプ形状では、空焚を始めた時に
弁５を開いたのでは湯沸缶２に水が届くまでに時間がか
かり、湯沸缶２は過熱状態となって温水循環サイクルが
停止してしまうトラブルになる。この為、空焚開始を検
出するセンサーの微調節によって、水が空焚を始めた時
に湯沸缶２に届くようにして温水循環サイクルを可能に
しているが、実際はバーナ８の燃焼量や放熱器３の通過
流量を変えるなどの条件が変わると温水循環サイクルが
止りやすいものであった。

この発明では湯沸缶２の上面に循環パイプ４′を接続
せず、缶側壁や底面に湯沸缶２へ向って上がり勾配で循
環パイプ４′を取付けたから、循環パイプ４′の中には
湯沸缶２が空焚を開始した時にもまだ水が残っており、
空焚を開始した時に弁５を開けばただちに湯沸缶２の中
に水を供給できるようになった。この為、空焚開始時に
弁５を開くタイミングが変化しても、開放タンク１の水
は湯沸缶２が完全空焚状態になる前に給水できる様にな
り、温水循環装置の異常停止を防ぐことができた。

また、湯沸缶２の空焚を検出する為に圧力スイッチ６
を使ったから、湯沸缶２と圧力スイッチ６とが連通する
条件さえ満足すれば、湯沸缶２から離れた位置に圧力ス
イッチ６を設置してもよく、圧力変化を検出して精度よ
く弁５を開くと共に、圧力スイッチ６の固定位置の選択
に巾ができて便利なものである。

一方、この発明では空焚が実際に開始した時に弁５を
開いても確実に開放タンク１の水を湯沸缶２に流入させ
ることが可能となり、温水循環不能のトラブルが完全に
防止できたから、空焚検出は非常にラフなシステムであ
ってもトラブルなく温水循環が可能となり、例えば弁５
として従来では連続運転が不可能であった圧力スイッチ
と電磁弁と組合せた働きの逆止弁を用いても充分実用に
なるもので、装置のコストは格段に安くなるものであ
る。

また、開放タンク１から湯沸缶２に急速に水が流入す
ると、波立ちによって缶体が必要以上に冷却したり、多
量の水蒸気が発生して循環流量が減少するトラブルが起
こりやすいものであったが、この発明では弁５の開路と
ほぼ同時に湯沸缶２に給水できるから、オリフィシ７の
使用が可能となり、湯沸缶２の水位がゆっくり上昇して
波立ちが少なくなり、一回当りの温水の送り出し量が増
加し、単位時間当りの循環水量が増加するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図・第２図はこの発明品の実施例を示す断面図であ
る。 １……開放タンク、２……湯沸缶、３……放熱器 ４……循環パイプ、５……弁、６……圧力スイッチ、７
……オリフィス、８……バーナ

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】開放タンク１と、開放タンク１より低位置
   に設けたバーナ８で加熱される湯沸缶２と、湯沸缶２の
   温水が供給される放熱器３とを設け、開放タンク１・湯
   沸缶２・放熱器３・開放タンク１を循環パイプ４で連通
   すると共に、開放タンク１・湯沸缶２を連通する循環パ
   イプ４′に弁５を取付け、弁５の開路時に開放タンク１
   の水を湯沸缶２に流入せしめ、弁５の閉路時に湯沸缶２
   の温水を放熱器３を介して開放タンク１に圧送し、開閉
   を繰返す弁５によって連続して循環パイプ４に温水を流
   す循環装置において、弁５は空焚開始時開路となる弁で
   構成し、かつ弁５を取付けた循環パイプ４′を上り勾配
   で湯沸缶２に接続し、循環パイプ４′内に水を保持する
   ことを特徴とする温水循環装置。
2. 【請求項２】弁５は湯沸缶２の圧力スイッチ６が低圧検
   出時に開路となる電磁開閉弁で構成することを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載の温水循環装置。
3. 【請求項３】弁５は開放タンク１から湯沸缶２へ流入さ
   せる逆止弁で構成し、弁５に空焚開始検出機能を内蔵し
   たことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の温水循
   環装置。
4. 【請求項４】湯沸缶２に接続する循環パイプ４′にオリ
   フィス７を取付けたことを特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載の温水循環装置。