JP4299443B2 - 温水発生装置 - Google Patents
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- Heat-Pump Type And Storage Water Heaters (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高温蓄熱槽を利用した温水発生装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の高温蓄熱槽を用いた温水発生装置は、給湯停止したときの高温蓄熱槽における出熱、及び付属する温水製造器等における水及び蒸気の流れについて十分な配慮がなされておらず、圧力と温度が一時的に高くなり、危険な状態になるという問題や熱ロスが多くなるという不都合があった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記事情に基づいてなされたものであり、給湯を停止した際に、圧力及び温度が必要以上に上昇することを防止し、熱ロスを抑制すると共に安全性にも優れた温水発生装置を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明のうち請求項１記載の発明は、電気ヒータ及び第１伝熱管を配設する槽内に蓄熱材を備える高温蓄熱槽と、内部に水が一部に入って水部と蒸気部とに分かれ、且つ前記第１伝熱管の入口側と出口側とに各々連結する第１管路と第２管路が前記水部と前記蒸気部にそれぞれ連通し、さらに内部に有する第２伝熱管の一端側から送水し他端側より温水を供給する温水製造器と、前記第１管路の途中に設け且つ、温水製造器からの温水の検出温度信号によって弁の開閉を行なう電磁弁と、該電磁弁と第１伝熱管の入口側との間に第１管路から分岐して温水製造器内の蒸気部に連通する逃し管と、を備えていることを特徴とする。
【０００５】
電磁弁は設定温度（通常５５℃〜６０℃）より温水が低いと弁を開いて第１伝熱管の入口側へ水を供給し、また前記設定温度よりも高い場合には弁を閉じ、第１伝熱管の入口側への水の供給をストップするように制御されている。尚、電気ヒータへの通電時間帯については、特に限定するものではないが、電気料金が割安になる夜間時間帯（２３時〜７時）において行なうように設定しておくことが望ましい。
【０００６】
このように構成されているので、温水が必要なときには、水を第２伝熱管に供給すると同時に電磁弁を開いて、第１伝熱管内に温水製造器からの水を第１管路を介して送り込み、加熱された蓄熱材（例えば５００℃の高温になっている）中の通過によって蒸気を発生させ、第２管路により該蒸気を温水製造器の蒸気部に供給して第２伝熱管内を通る水を加熱し、温水を発生させる。温水の温度が設定温度よりも高くなると、電磁弁を閉じ、また設定温度よりも低くなると電磁弁を開いて温水製造器の蒸気部への蒸気の供給を制御することによって、温水の温度を設定温度に近づけるようになっている。
【０００７】
ところで給湯を停止すると、温水の検出温度が設定温度よりも高くなるので電磁弁が閉じるが、このとき、第１伝熱管内に残っている水は、蓄熱材からの加熱によって圧力が高くなると、逃し管を通して温水製造器内に戻されるので、第１伝熱管及び温水製造器内の温度や圧力はわずかな上昇に抑えられると共に、熱ロスも最小限にすることができる。換言すれば、逃し管が不存在であれば、第１伝熱管に残る水は蓄熱材からの加熱によって蒸気となり、この蒸気は第２伝熱管への送水の停止した温水製造器内では冷却による液化ができず、第１伝熱管や温水製造器内の温度が必要以上に高くなって圧力が高くなると共に、高温になった温水製造器からの熱放散も伴なって大きな熱ロスも生じることになる。
【０００８】
このように逃し管を備えた温水発生装置では、装置の安全性が向上し、熱ロスが抑制されるが、長時間給湯停止状態を保つと、前記逃し管では少しではあるが熱放散が生じて低温になり、管内に水滴が生じる。そしてこの水滴は第１伝熱管では加熱されて蒸気となり、煙突効果によって装置の内部に蒸気の流れが生じ、徐々に圧力・温度が上昇する原因となる。そこで本発明の請求項２記載の発明では、前記逃し管の途中に、温水製造器から第１伝熱管の入口側への水の流入を防止するための逆止弁を設けることによって、圧力・温度の上昇に伴なう新たな危険性と熱ロスの問題を解消するようにした。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本願発明の第１実施形態例を図１に基づき説明する。
符号１は高温蓄熱槽であり、該高温蓄熱槽１は、電気ヒータ２、第１伝熱管３、蓄熱材４、外部ケーシング５、内部ケーシング６及び断熱材７から構成されている。この内部ケーシング６内には、電気ヒータ２及び第１伝熱管３が配置され、蓄熱材４が投入されている。第１伝熱管３の入口側には第１管路８が、また第１伝熱管３の出口側には第２管路９がそれぞれ連結しており、第１管路８と第２管路９は温水製造器１０内に連通している。
【００１０】
温水製造器１０は内部の一部に水が入っていることによって水部１１と蒸気部１２に分かれており、この水部１１には前記第１管路８が、また蒸気部１２には前記第２管路９がそれぞれ連通している。さらに温水製造器１０内には一端側から水道水１３が供給される第２伝熱管１４が配置されている。
【００１１】
このように構成される高温蓄熱槽１と温水製造器１０との間では、水部１１から第１管路８を通して供給される水Ｗは第１伝熱管３内を流れるうちに高温蓄熱槽１で加熱され、第１伝熱管３の出口側から蒸気Ｓとなって第２管路９を通して温水製造器１０内の蒸気部１２に送られ、この蒸気Ｓは第２伝熱管１４の一端側から供給される水道水１３を加熱して第２伝熱管１４の他端側から温水１５を発生させると同時に、前記蒸気Ｓは冷却されて液化して水部１１に水Ｗとして戻される循環経路が形成される。
【００１２】
温水製造器１０から発生する温水１５の温度を設定温度（通常５５℃〜６０℃）に保つために、前記第１管路８の中間に電磁弁１６を介在し、該電磁弁１６は、温水１５の温度を検知し且つ検知した検出温度と設定温度とを比較して制御信号を発する温度制御器１７によって弁の開閉を行なうように構成されている。
【００１３】
そして、前記電磁弁１６と第１伝熱管３の入口側との間に第１管路８から分岐する逃し管１８を温水製造器の蒸気部１２に連通して設け、給湯の停止時に電磁弁１６が閉じた際に第１伝熱管３内に残っている水を逃し管１８を通して温水製造器１０内に戻すように構成し、第１伝熱管３及び温水製造器１０内の温度や圧力をわずかな上昇に抑えると共に、熱ロスも最小限にした。
【００１４】
次に本発明の温水発生装置の1実施例を示す。ここで使用した蓄熱槽1の仕様は、
電気ヒータの容量……………４．５Ｋｗ
蓄熱材……………マグネシア４５０Ｋｇ、硝酸塩６２Ｋｇ
蓄熱量……………４５Ｋｗｈ
熱出力……………１Ｋｗ
第１伝熱管………ステンレス鋼管（外形１５．０ｍｍ、肉厚１ｍｍ、長さ３０ｍ）である。
【００１５】
上記仕様により本発明を実施した結果は、図２に示すように、逃し管１８の対策を採ったことによって、温度制御器１７の温度を８０℃程度に抑えることができ、圧力は０．１ＭＰａであった。ちなみに、無対策の場合には温度制御器１７の温度は１５０℃まで上昇し圧力も０．５ＭＰａになった。
【００１６】
図３は本発明の第２実施形態例を示すもので、前述の第１実施形態例（図１参照）と相違するところは、逃し管１８の途中に、温水製造器１０から第１伝熱管３の入口側への水の流れを阻止する逆止弁１９を設けた点にある。このように逆止弁１９を設けて逃し管１８内の流れを第１伝熱管３入口側から温水製造器１０への流れに限定し、逆方向の流れを阻止するようにしたのは、長時間にわたって給湯停止状態が保たれることによって、逃し管１８が熱放散により低温となり、逃し管１８の管内に生じる水滴による水の第１伝熱管３への流れに起因して生じる蒸気の流れを未然に防止するためである。
【００１７】
【発明の効果】
本願発明のうち請求項１記載の発明によれば、装置内に第１伝熱管内に残った水を温水製造器内に戻すための逃し管を備えることによって、給湯停止時において第１伝熱管及び温水製造器内の必要以上の温度と圧力の上昇が防止できると共に、熱ロスも抑制でき、安全性にも貢献できる装置の提供が可能となる。
【００１８】
本願発明のうち請求項２記載の発明によれば、逃し管の途中に温水製造器から第１伝熱管の入口側への水の流れを阻止する逆止弁を備えることによって、給湯停止時間が長時間続いた場合であっても、新たな温度及び圧力上昇の防止と熱ロスが解消でき、より一層安全性の高い装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態を示す概略説明図である。
【図２】本発明の実施データを示すグラフである。
【図３】本発明の第２実施形態を示す概略説明図である。
【符号の説明】
１ 高温蓄熱槽
２ 電気ヒータ
３ 第１伝熱管
４ 蓄熱材
８ 第１管路
９ 第２管路
１０ 温水製造器
１１ 水部
１２ 蒸気部
１４ 第２伝熱管
１５ 温水
１６ 電磁弁
１８ 逃し管
１９ 逆止弁
【発明の属する技術分野】
本発明は、高温蓄熱槽を利用した温水発生装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の高温蓄熱槽を用いた温水発生装置は、給湯停止したときの高温蓄熱槽における出熱、及び付属する温水製造器等における水及び蒸気の流れについて十分な配慮がなされておらず、圧力と温度が一時的に高くなり、危険な状態になるという問題や熱ロスが多くなるという不都合があった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記事情に基づいてなされたものであり、給湯を停止した際に、圧力及び温度が必要以上に上昇することを防止し、熱ロスを抑制すると共に安全性にも優れた温水発生装置を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明のうち請求項１記載の発明は、電気ヒータ及び第１伝熱管を配設する槽内に蓄熱材を備える高温蓄熱槽と、内部に水が一部に入って水部と蒸気部とに分かれ、且つ前記第１伝熱管の入口側と出口側とに各々連結する第１管路と第２管路が前記水部と前記蒸気部にそれぞれ連通し、さらに内部に有する第２伝熱管の一端側から送水し他端側より温水を供給する温水製造器と、前記第１管路の途中に設け且つ、温水製造器からの温水の検出温度信号によって弁の開閉を行なう電磁弁と、該電磁弁と第１伝熱管の入口側との間に第１管路から分岐して温水製造器内の蒸気部に連通する逃し管と、を備えていることを特徴とする。
【０００５】
電磁弁は設定温度（通常５５℃〜６０℃）より温水が低いと弁を開いて第１伝熱管の入口側へ水を供給し、また前記設定温度よりも高い場合には弁を閉じ、第１伝熱管の入口側への水の供給をストップするように制御されている。尚、電気ヒータへの通電時間帯については、特に限定するものではないが、電気料金が割安になる夜間時間帯（２３時〜７時）において行なうように設定しておくことが望ましい。
【０００６】
このように構成されているので、温水が必要なときには、水を第２伝熱管に供給すると同時に電磁弁を開いて、第１伝熱管内に温水製造器からの水を第１管路を介して送り込み、加熱された蓄熱材（例えば５００℃の高温になっている）中の通過によって蒸気を発生させ、第２管路により該蒸気を温水製造器の蒸気部に供給して第２伝熱管内を通る水を加熱し、温水を発生させる。温水の温度が設定温度よりも高くなると、電磁弁を閉じ、また設定温度よりも低くなると電磁弁を開いて温水製造器の蒸気部への蒸気の供給を制御することによって、温水の温度を設定温度に近づけるようになっている。
【０００７】
ところで給湯を停止すると、温水の検出温度が設定温度よりも高くなるので電磁弁が閉じるが、このとき、第１伝熱管内に残っている水は、蓄熱材からの加熱によって圧力が高くなると、逃し管を通して温水製造器内に戻されるので、第１伝熱管及び温水製造器内の温度や圧力はわずかな上昇に抑えられると共に、熱ロスも最小限にすることができる。換言すれば、逃し管が不存在であれば、第１伝熱管に残る水は蓄熱材からの加熱によって蒸気となり、この蒸気は第２伝熱管への送水の停止した温水製造器内では冷却による液化ができず、第１伝熱管や温水製造器内の温度が必要以上に高くなって圧力が高くなると共に、高温になった温水製造器からの熱放散も伴なって大きな熱ロスも生じることになる。
【０００８】
このように逃し管を備えた温水発生装置では、装置の安全性が向上し、熱ロスが抑制されるが、長時間給湯停止状態を保つと、前記逃し管では少しではあるが熱放散が生じて低温になり、管内に水滴が生じる。そしてこの水滴は第１伝熱管では加熱されて蒸気となり、煙突効果によって装置の内部に蒸気の流れが生じ、徐々に圧力・温度が上昇する原因となる。そこで本発明の請求項２記載の発明では、前記逃し管の途中に、温水製造器から第１伝熱管の入口側への水の流入を防止するための逆止弁を設けることによって、圧力・温度の上昇に伴なう新たな危険性と熱ロスの問題を解消するようにした。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本願発明の第１実施形態例を図１に基づき説明する。
符号１は高温蓄熱槽であり、該高温蓄熱槽１は、電気ヒータ２、第１伝熱管３、蓄熱材４、外部ケーシング５、内部ケーシング６及び断熱材７から構成されている。この内部ケーシング６内には、電気ヒータ２及び第１伝熱管３が配置され、蓄熱材４が投入されている。第１伝熱管３の入口側には第１管路８が、また第１伝熱管３の出口側には第２管路９がそれぞれ連結しており、第１管路８と第２管路９は温水製造器１０内に連通している。
【００１０】
温水製造器１０は内部の一部に水が入っていることによって水部１１と蒸気部１２に分かれており、この水部１１には前記第１管路８が、また蒸気部１２には前記第２管路９がそれぞれ連通している。さらに温水製造器１０内には一端側から水道水１３が供給される第２伝熱管１４が配置されている。
【００１１】
このように構成される高温蓄熱槽１と温水製造器１０との間では、水部１１から第１管路８を通して供給される水Ｗは第１伝熱管３内を流れるうちに高温蓄熱槽１で加熱され、第１伝熱管３の出口側から蒸気Ｓとなって第２管路９を通して温水製造器１０内の蒸気部１２に送られ、この蒸気Ｓは第２伝熱管１４の一端側から供給される水道水１３を加熱して第２伝熱管１４の他端側から温水１５を発生させると同時に、前記蒸気Ｓは冷却されて液化して水部１１に水Ｗとして戻される循環経路が形成される。
【００１２】
温水製造器１０から発生する温水１５の温度を設定温度（通常５５℃〜６０℃）に保つために、前記第１管路８の中間に電磁弁１６を介在し、該電磁弁１６は、温水１５の温度を検知し且つ検知した検出温度と設定温度とを比較して制御信号を発する温度制御器１７によって弁の開閉を行なうように構成されている。
【００１３】
そして、前記電磁弁１６と第１伝熱管３の入口側との間に第１管路８から分岐する逃し管１８を温水製造器の蒸気部１２に連通して設け、給湯の停止時に電磁弁１６が閉じた際に第１伝熱管３内に残っている水を逃し管１８を通して温水製造器１０内に戻すように構成し、第１伝熱管３及び温水製造器１０内の温度や圧力をわずかな上昇に抑えると共に、熱ロスも最小限にした。
【００１４】
次に本発明の温水発生装置の1実施例を示す。ここで使用した蓄熱槽1の仕様は、
電気ヒータの容量……………４．５Ｋｗ
蓄熱材……………マグネシア４５０Ｋｇ、硝酸塩６２Ｋｇ
蓄熱量……………４５Ｋｗｈ
熱出力……………１Ｋｗ
第１伝熱管………ステンレス鋼管（外形１５．０ｍｍ、肉厚１ｍｍ、長さ３０ｍ）である。
【００１５】
上記仕様により本発明を実施した結果は、図２に示すように、逃し管１８の対策を採ったことによって、温度制御器１７の温度を８０℃程度に抑えることができ、圧力は０．１ＭＰａであった。ちなみに、無対策の場合には温度制御器１７の温度は１５０℃まで上昇し圧力も０．５ＭＰａになった。
【００１６】
図３は本発明の第２実施形態例を示すもので、前述の第１実施形態例（図１参照）と相違するところは、逃し管１８の途中に、温水製造器１０から第１伝熱管３の入口側への水の流れを阻止する逆止弁１９を設けた点にある。このように逆止弁１９を設けて逃し管１８内の流れを第１伝熱管３入口側から温水製造器１０への流れに限定し、逆方向の流れを阻止するようにしたのは、長時間にわたって給湯停止状態が保たれることによって、逃し管１８が熱放散により低温となり、逃し管１８の管内に生じる水滴による水の第１伝熱管３への流れに起因して生じる蒸気の流れを未然に防止するためである。
【００１７】
【発明の効果】
本願発明のうち請求項１記載の発明によれば、装置内に第１伝熱管内に残った水を温水製造器内に戻すための逃し管を備えることによって、給湯停止時において第１伝熱管及び温水製造器内の必要以上の温度と圧力の上昇が防止できると共に、熱ロスも抑制でき、安全性にも貢献できる装置の提供が可能となる。
【００１８】
本願発明のうち請求項２記載の発明によれば、逃し管の途中に温水製造器から第１伝熱管の入口側への水の流れを阻止する逆止弁を備えることによって、給湯停止時間が長時間続いた場合であっても、新たな温度及び圧力上昇の防止と熱ロスが解消でき、より一層安全性の高い装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態を示す概略説明図である。
【図２】本発明の実施データを示すグラフである。
【図３】本発明の第２実施形態を示す概略説明図である。
【符号の説明】
１ 高温蓄熱槽
２ 電気ヒータ
３ 第１伝熱管
４ 蓄熱材
８ 第１管路
９ 第２管路
１０ 温水製造器
１１ 水部
１２ 蒸気部
１４ 第２伝熱管
１５ 温水
１６ 電磁弁
１８ 逃し管
１９ 逆止弁
Claims (2)
- 電気ヒータ（２）及び第１伝熱管（３）を配設する槽内に蓄熱材（４）を備える高温蓄熱槽（１）と、
内部に水が一部に入って水部（１１）と蒸気部（１２）とに分かれ、且つ前記第１伝熱管（３）の入口側と出口側とに各々連結する第１管路（８）と第２管路（９）が前記水部（１１）と前記蒸気部（１２）にそれぞれ連通し、さらに内部に有する第２伝熱管（１４）の一端側から送水し他端側より温水（１５）を供給する温水製造器（１０）と、
前記第１管路（８）の途中に設け且つ、温水製造器（１０）からの温水（１５）の検出温度信号によって弁の開閉を行なう電磁弁（１６）と、
該電磁弁（１６）と第１伝熱管（３）の入口側との間に第１管路（８）から分岐して温水製造器（１０）内の蒸気部（１２）に連通する逃し管（１８）と、を備えていることを特徴とする温水発生装置。 - 前記逃し管（１８）の途中に、温水製造器（１０）から第１伝熱管（３）の入口側への水の流れを阻止する逆止弁（１９）を備えていることを特徴とする請求項１記載の温水発生装置。
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|---|---|---|---|
| JP2000251418A JP4299443B2 (ja) | 2000-08-22 | 2000-08-22 | 温水発生装置 |
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|---|---|---|---|
| JP2000251418A JP4299443B2 (ja) | 2000-08-22 | 2000-08-22 | 温水発生装置 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002061955A JP2002061955A (ja) | 2002-02-28 |
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|---|---|---|---|
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106123299A (zh) * | 2016-07-20 | 2016-11-16 | 马天才 | 一种瞬间热电热水器 |
-
2000
- 2000-08-22 JP JP2000251418A patent/JP4299443B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|---|---|---|
| CN106123299A (zh) * | 2016-07-20 | 2016-11-16 | 马天才 | 一种瞬间热电热水器 |
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|---|---|
| JP2002061955A (ja) | 2002-02-28 |
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