JP2576480B2 - 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操作をしているが、この液
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、しかも湯沸缶は高
圧力となっているから循環パイプを太くしたり、温水循
環不能をさける為の安全装置として、別に蒸気の逃し管
を設けて管路を開閉するなどの工夫が必要であり、蒸気
圧を逃がせばエネルギー損失となって効率低下はさけら
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、湯沸缶の冷却を待って開放タ
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一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７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′に温度センサー６を取付け、該温度セ
ンサー６が給水温度以上の高温を検出時に安全装置が作
動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８を設け、弁５は湯沸缶２の圧
力スイッチ８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、循環パイプ４′に取付けた異常を検出する温度
センサー６の信号で作動する安全装置は湯沸缶２を加熱
するバーナ７の燃焼量を低下させて温水循環不能を防止
したものである。

［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、上記の様に温水が湯沸缶２に送られること
によって理論的には循環が可能であるが、湯沸缶２の温
度がバーナ７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
に高圧となって開放タンク１から湯沸缶２への水の流入
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、この発明は上記の
トラブルを素早く検出し、異常状態を取扱者に知らせ、
また、温水循環装置のコントローラに働きかけて安全性
を確保する操作が行われる様にしたもので、弁５を取付
けた循環パイプ４′に温度センサー６を取付け、該温度
センサー６が給水温度以上の高温を検出時に安全装置が
作動するようにしたものである。

即ち、空焚開始を検出して弁５が開路となった時、循
環パイプ４′内に水があって循環パイプ４′が給水の温
度を保っておれば、弁５が開かれると同時にまだ低温度
の湯沸缶２の中へ水が送られ、湯沸缶２から放熱器３へ
温水循環が可能になる。しかし、空焚開始時までの間に
循環パイプ４′内の水が湯沸缶２に流れ込んでしまって
いると、循環パイプ４′は湯沸缶２の蒸気が侵入して高
温になっており、弁５が開かれて循環ポンプ４′に水が
送られても、この水が湯沸缶２に届いた時にはすでに湯
沸缶２は温度上昇を始めており、水はすぐに水蒸気とな
り、温水循環不能のトラブルになることがわかった。し
たがって、トラブルの発生と循環パイプ４′の温度は重
大な関連があり、循環パイプ４′の温度上昇を温度セン
サー６によって検出して安全装置を作動させることによ
って、異常を取扱者に知らせたり温水循環装置を安全サ
イドに操作することができるようになった。

［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、７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。８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８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８と
電位開閉弁の代りに、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、空焚開
始時までの間に湯沸缶２の圧力微変動などで循環パイプ
４′内の水が湯沸缶２に流れ込んでしまって、循環パイ
プ４′内に高温の蒸気が侵入している時がある。この状
態になると弁５を開いてから湯沸缶２に水が届くまでに
時間がかかり、湯沸缶２が完全に空焚き状態となってか
ら水が入ると多量の水蒸気が発生して圧力が上昇し、エ
アロック現象が発生する。また、給水に代わって蒸気が
侵入した循環パイプ４′が高温の蒸気温度になると、水
は循環パイプ４′を冷却しながら流れ、循環パイプ４′
内で発生した水蒸気は気泡となって水の流れの抵抗とな
り、湯沸缶２に水が届くまでに更に時間がかかるもので
あり、循環パイプ４′内の水が湯沸缶２に全部流入する
ことは温水循環不能のトラブルの原因になるものであっ
た。

６は弁５が取付けられた循環パイプ４′に取付けた温
度センサーであり、循環パイプ４′の中の水が失われた
状態を温度上昇で検出し、安全装置を作動するから、安
全装置が作動しない時は循環パイプ４′内に水が保持さ
れており、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。

安全装置は警報音や警報ランプで取扱者に知らせるも
のや、従来の蒸気圧を利用する温水循環装置で利用され
ている逃し管を用いて蒸気圧を逃がす構成の他に、バー
ナコントローラに働きかけてバーナ７の燃焼を停止した
り、発熱量を低下させるものでもよい。この構成ではバ
ーナコントローラはバーナ７の制御を目的としているか
ら、温度センサー６の信号で温度循環装置が異常状態に
自動的に対応することができる。

特に今まで正常に作動していた温水循環装置が急に異
常を発生させた時には湯沸缶２の加熱の進み具合が少し
早くなった為と考えられるので、バーナ７の発熱量を低
下させる対策は非常に効果があり、空焚き開始から湯沸
缶２が過熱状態になるまでの時間が長くなるので開放タ
ンク１の水が湯沸缶２に流入でき、温水循環が復帰する
ものである。

［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７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。

この発明では開放タンク１と湯沸缶２とを接続する弁
５を取付けた循環パイプ４′に温度センサー６を取付
け、該温度センサー６によって湯沸缶２が空焚を開始し
た時に循環パイプ４′内の水の有無を確認でき、水のな
い時には安全装置を作動してトラブルを防止する対策が
行われるから、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に相当する逆止弁を用いても、
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、安全装置として湯沸缶２を加熱するバーナ７の
燃焼量を低下する手段を設けたので、空焚開始から完全
空焚に至る時間が長くなり、開放タンク１から湯沸缶２
に確実に給水できるようになった。また蒸気圧を逃がす
様な仕組でなく、バーナコントローラの制御下で実現で
きるから、自動的に効率よくトラブル防止対策が実現で
き、長時間の実用運転が可能となった。

【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……温度センサー、７……
バーナ、８……圧力スイッチ

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７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′に温度センサー６を取付け、該
   温度センサー６が給水温度以上の高温を検出時に安全装
   置が作動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８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】安全装置は湯沸缶２を加熱するバーナ７の
   燃焼量を低下させ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。