JP5065791B2 - 温水製造装置 - Google Patents

Description

本発明は、蒸気を熱源とした熱交換器により水道水等の冷水を加熱して熱水とし、この熱水と冷水とを混合させて温水とする温水製造装置に関するものである。

従来の温水製造装置としては、冷水を供給する冷水源と、蒸気を熱源とし冷水源から供給された冷水を加熱する熱交換器と、この熱交換器で加熱された熱水と冷水源から供給される冷水とを混合し温水とする混合部とを備えたものがある（例えば、特許文献１参照）。また、冷水を加熱する熱交換器路と、熱水を受け入れる熱水入口、冷水を受け入れる冷水入口、温水を送出する温水出口を備えた三方向混合弁とからなるものもある（例えば、特許文献２参照）。
実公平４−３５６４５号公報（明細書第１頁右欄第１０行〜第２頁左欄第３行、第１図） 実公昭５０−３８８１９号公報（明細書第１頁右欄第１２行〜第２０行、第２図）

一般に、この種の温水製造装置においては、熱交換器内に設けられ冷水を通過させる加熱チューブに、熱伝導率が良好で熱効率が高い銅等が用いられている。この加熱チューブの内壁には、使用しているうちに水中に溶融しているカルシウム、シリカ、マグネシウムの化合物であるスケールが付着・堆積する。スケールが付着・堆積すると、加熱チューブの熱伝導特性が低下したり、加熱チューブの断面積が狭くなるために温水流量が減少したり、堆積部の孔食によって加熱チューブが破損するおそれがあるため、これを取り除く必要がある。上述した従来の温水製造装置においては、熱交換器内に設けられている加熱チューブが熱交換器から取り外しができない構造であるため、交換することができなかった。このため、熱交換器に取り付けた状態で加熱チューブ内を特殊なブラシを用いて清掃しなければならないため、清掃に時間と費用が多くかかるという問題があった。また、加熱チューブ内を薬品を用いて洗浄する方法も提案されているが、薬液を加熱チューブ内に循環・洗浄させるための特殊の洗浄設備が必要となるため高価となるばかりではなく、処理時間も長くなるという問題があった。また、熱交換器と混合部とが分離された構造であるため、熱交換器と混合部との両方のメンテナンスを行う必要があり、メンテナンスの時間および作業が余計にかかり、かつ装置が大型化するという問題があった。

本発明は上記した従来の問題に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、メンテナンスの時間と費用とを低減するとともに装置を小型化した温水製造装置を提供するところにある。

この目的を達成するために、本発明は、蒸気を熱源とする熱交換部と、この熱交換部によって加熱される熱水と冷水とを混合し温水とする混合部とを備えた温水製造装置において、前記混合部と前記熱交換部とを一体的に形成し、前記熱交換部は冷水を通過させる加熱チューブと、この加熱チューブを収容する容器とを備え、これらチューブおよび容器を前記混合部に着脱自在に取り付けたものである。

また、本発明は、前記発明において、前記加熱チューブをＵ字状または螺旋状に形成したものである。

本発明によれば、加熱チューブを交換可能としたことにより、加熱チューブの清掃が不要になるため、メンテナンスが容易になるだけではなくメンテナンスにかかる時間と費用とを削減することができる。また、温水製造装置の稼動停止時間を最小限にすることができるため使い勝手が向上する。また、混合部と熱交換部とを一体的に形成したことにより、装置の小型化を図ることもできる。

以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。図１は本発明に係る温水製造装置の断面図、図２は同じく要部の断面図、図３は同じく加熱チューブの接続部を拡大して示す断面図であって、同図（Ａ）は導入管を示し、同図（Ｂ）は導出管を示し、図４は同じく冷水と熱水とが混合されている状態を示す断面図、図５は同じく加熱チューブを容器から取りだした状態を示す断面図、図６は同じく混合部から加熱チューブを取り外した状態を示す断面図である。

図１に全体を符号１で示す温水製造装置は、蒸気を熱源とする熱交換部２と、この熱交換部２によって加熱される熱水と冷水とを混合し温水とする混合部３とを備えている。熱交換部２は、冷水を通過させる二本の加熱チューブ５，５と、これら加熱チューブ５，５を収容する略有底円筒状に形成された容器６とを備えている。

加熱チューブ５は、両端部が直線状に形成され、一端部が冷水導入部７を形成し、他端部が熱水導出部８を形成しており、これら冷水導入部７と熱水導出部８との間に設けられた交換部９は螺旋状に形成されている。冷水導入部７の端部には、図３（Ａ）に示すようにシール部材１０が嵌合されている。１１Ａは後述する導出管３３のねじ部３３ｂに螺合するナットである。また、熱水導出部８の端部には、図３（Ｂ）に示すようにシール部材１０が設けられている。１１Ｂは後述する導入管３６のねじ部３６ｂに螺合するナットである。これらナット１１Ａと導出管３３のねじ部３３ｂおよびナット１１Ｂと導入管３６のねじ部３６ｂが管継手を構成している。

図１において、容器６の側部には、図示を省略した配管が接続され熱交換部２の熱源となる蒸気を容器６内に導入するための導入口１２と、図示を省略した配管が接続され容器６内から蒸気を排出するためのドレン口１３とが設けられている。容器６の上部開口端縁の全周には、ねじ孔１４が設けられた鍔１５が突設されている。

混合部３は、冷水室１７、熱水室１８および混合室１９を備えた室体２０と、この室体２０の上部にボルト２１によって取り付けられた蓋体２２と、冷水室１７から混合室１９への冷水の流入量と、熱水室１８から混合室１９への熱水の流入量とを制御する混合弁体２３とから概ね構成されている。室体２０の下端縁の全周には、挿通孔２５が設けられた鍔２６が突設されており、この鍔２６と上記した容器６の鍔１５を対接させ、挿通孔２５を挿通させたボルト２７をねじ孔１４に螺合することにより、室体２０に容器６が取り付けられ、熱交換部２と混合部３とが緊密的に一体的に形成される。

冷水室１７の側部には、図示を省略した配管を介して水道水の冷水を導入する冷水導入口２８と、冷水室１７内の冷水の圧力を連通管２９を介して後述する上部ダイヤフラム室４９に接続する連通口３０と、混合室１９に対応した冷水窓３１とが設けられている。上部ダイヤフラム室４９内の圧力は、後述するダイヤフラム４６を押し下げる方向に作用する。また、冷水室１７の底部には、各内周部にねじ部が形成された二つの排出口３２，３２が設けられている。

図３（Ａ）において、３３は加熱チューブ５と冷水室１７とを連通させる導出管であって、上部に排出口３２のねじ部に螺合するねじ部３３ａが形成されており、下部に上記したナット１１Ａが螺合するねじ部３３ｂが形成されている。このような構成において、導出管３３を排出口３２に取り付け、加熱チューブ５の冷水導入部７を導出管３３の中空部３３ｃ内に嵌入させる。次いで、ナット１１Ａを導出管３３のねじ部３３ｂに螺合させることにより、シール部材１０によって導出管３３と加熱チューブ５との間がシールされて、加熱チューブ５が導出管３３に取り付けられ、この導出管３３を介して加熱チューブ５と冷水室１７とが連通する。

上記した熱水室１８の側部の混合室１９に対応した部位には、熱水窓３４が設けられており、熱水室１８の底部には、各内周部にねじ部が形成された二つの導入口３５，３５が設けられている。図３（Ｂ）において、３６は加熱チューブ５と熱水室１８とを連通させる導入管であって、上部に導入口３５のねじ部に螺合するねじ部３６ａが形成されており、下部に上記したナット１１Ｂが螺合するねじ部３６ｂが形成されている。このような構成において、導入管３６を導入口３５に取り付け、加熱チューブ５の熱水導出部８を導入管３６の中空部３６ｃ内に嵌入させる。次いで、ナット１１Ｂを導入管３６のねじ部３６ｂに螺合させることにより、シール部材１０によって導入管３６と加熱チューブ５との間がシールされて、加熱チューブ５が導入管３６に取り付けられ、この導入管３６を介して加熱チューブ５と熱水室１８とが連通する。

図２において、３８は室体２０に設けられた温水室であって、この温水室３８と上記した混合室１９との間には互いに連通する連通口３９が設けられており、この連通口３９から温水室３８に導入された温水は、温水室３８の排出口３８ａに接続された配管（図示せず）を介して所定の場所へ給水される。この温水室３８の上部には、後述する下部ダイヤフラム室５０に連通された連通孔３９が設けられており、温水室３８内の温水の圧力はこの連通孔３９を介して下部ダイヤフラム室５０に接続されている。この下部ダイヤフラム室５０内の圧力は、ダイヤフラム４６を押し上げる方向に作用する。

上記した混合弁体２３は、図１に示すように、混合室１９内を上下動自在に支持されており、混合室１９の底部との間に弾装された圧縮コイルばね４１の弾発力によって上方に付勢されている。この混合弁体２３は略カップ状に形成されており、混合室１９に摺接する円筒部４２には、上記した冷水窓３１および熱水窓３４のそれぞれに対応した弁体冷水窓４３および弁体熱水窓４４と、連通口３９に連通する連通口４５とが設けられている。

ダイヤフラム４６は周縁部を室体２０と蓋体２２とに挟持されており、中央部が挟持部材４７，４８を介して混合弁体２３に取り付けられている。室体２０と蓋体２２との間に設けられた密閉空間は、ダイヤフラム４６によって上部ダイヤフラム室４９と下部ダイヤフラム室５０とに仕切られている。上部ダイヤフラム室４９には、連通管２９が接続された連通口５１が設けられている。５２は温度調整用プラグであって、ナット５３を緩めて高温側または低温側に回動操作することにより、混合室１９において混合される冷水の量と熱水の量とを変えることにより、供給される温水の温度を調整することが可能である。

このよう構成において、冷水室１７に供給される水道水の冷水は、導出管３３を介して加熱チューブ５に送られ、加熱チューブ５内を通過するときに蒸気によって加熱されて熱水となり、導入管３６を介して熱水室１８に供給される。この状態で、図２に示すように温水室３８の排出口３８ａから温水が供給されていないときは、圧縮コイルばね４１の弾発力によって混合弁体２３が図１に示すように上方に付勢されており、この混合弁体２３によって冷水窓３１と熱水窓３４とが閉じられている。したがって、冷水室１７から冷水窓３１を通しての混合室１９内への冷水の導入と、熱水室１８から熱水窓３４を通しての混合室１９内への熱水の導入とが規制されている。

一方、温水室３８の排出口３８ａから温水が供給されると、温水室３８内の温水の圧力が下がるため、連通口４０を通して下部ダイヤフラム５０内の圧力も下がる。このとき、上部ダイヤフラム４９内の圧力は、冷水室１７内に供給されている水道水の圧力によって一定に保たれている。したがって、上部ダイヤフラム４９内の圧力が下部ダイヤフラム５０内の圧力よりも大きくなるため、ダイヤフラム４６が押し下げられるように弾性変形し、混合弁体２３が、図４に示すように圧縮コイルばね４１の弾発力に抗して下方に移動する。

この移動によって、冷水窓３１に弁体冷水窓４３が対向するとともに、熱水窓３４に弁体熱水窓４４が対応し、冷水窓３１および熱水窓３４が開放されるため、冷水室１７から冷水が混合室１９内に導入され、熱水室１８から熱水が混合室１９内に導入される。したがって、混合室１９内において冷水と熱水とが混合されて温水となり、この温水は温水室３８の排出口３８ａから配管（図示せず）を介して所定の場所へ給水される。

ここで、長期間にわたっての使用などにより、給水される温水の流量が低下した場合や、温水の温度が許容範囲以上に低下した場合は、加熱チューブ５の内壁に水道水中に溶融しているスケールが許容量以上に付着・堆積していると判断し、加熱チューブ５の交換を行う。すなわち、温水製造装置１の冷水室１７の冷水導入口２８および温水室３８の排出口３８ａに接続されている配管（図示せず）を取り外し、温水製造装置１の混合部３を配管経路から分離する。

次いで、容器６のねじ孔１４からボルト２７の螺合を解除し、混合部３を上方に持ち上げて、混合部３を図５に示すように熱交換部２の容器６から取り外す。この状態で、ナット１１Ａと導出管３３のねじ部３３ｂとの螺合を解除することにより、図６に示すように加熱チューブ５，５の冷水導入部７を導出管３３，３３から取り外す。同時に、ナット１１Ｂと導入管３６のねじ部３６ｂとの螺合を解除することにより、加熱チューブ５，５の熱水導出部８を導入管３６，３６から取り外し、二本の加熱チューブ５，５を混合部３から取り外す。

しかる後、新しい加熱チューブ５の冷水導入部７を導出管３３の中空部３３ｃに嵌入させ、ナット１１Ａを導出管３３のねじ部３３ｂに螺合することにより、二本の加熱チューブ５，５の冷水導入部７を導出管３３，３３に接続する。同時に、これら加熱チューブ５，５の熱水導出部８を導入管３６の中空部３６ｃに嵌入させ、ナット１１Ｂを導入管３６のねじ部３６ｂに螺合することにより、熱水導出部８を導入管３６，３６に接続させ、図５に示すように二本の加熱チューブ５，５を混合部３に取り付ける。

次いで、容器６の鍔１５を室体２０の鍔２６に対接させ加熱チューブ５，５を容器６内に収容し、挿通孔２５に挿通させたボルト２７をねじ孔１４に螺合させることにより、室体２０に容器６を取り付け、加熱チューブ５の交換が終了する。このように、加熱チューブ５の交換を可能にしたことにより、加熱チューブ５の清掃が不要になるため、メンテナンスが容易になるだけではなく、メンテナンスにかかる時間と費用とを削減することができる。

特に、本実施例のように、熱交換機能を向上させるために加熱チューブ５を螺旋状に形成している場合はブラシ等による清掃が困難となるため、交換によるメンテナンスが有効な方法となる。また、メンテナンスにかかる時間を短縮することができることにより、温水製造装置１の稼動停止時間を最小限にすることができるため使い勝手が向上する。また、混合部３と熱交換部２とを一体的に形成したことにより、温水製造装置１の小型化を図ることもできる。

図７は本発明の第２の実施の形態を説明するための断面図である。この第２の実施の形態においては、上記した第１の実施の形態と同様に、熱交換機能を向上させるため加熱チューブ５をＵ字状に形成したものである。この第２の実施の形態においても、上述した第１の実施の形態と同様な方法で加熱チューブ５の交換が可能である。したがって、直線状ではなくＵ字状に形成された加熱チューブをブラシ等によって短時間で清掃することは困難であるが、本実施例のように交換によるメンテナンスの場合には、加熱チューブの形状の如何にかかわらず短時間で行うことができる。

なお、本実施の形態においては、加熱チューブ５の交換作業に当たって、予め温水製造装置１の冷水室１７の冷水導入口２８および温水室３８の排出口３８ａに接続されている配管（図示せず）を取り外し、温水製造装置１の混合部３を配管経路から分離してから行うようにしたが、混合部３を配管経路から分離せずに、熱交換部２の導入口１２とドレン口１３に接続されている配管を取り外して、熱交換部２を配管経路から分離して加熱チューブ５の交換作業を行うようにしてもよい。また、本実施の形態では、加熱チューブ５を二本使用した例を説明したが、一本でもよく、また三本以上でもよい。

本発明に係る温水製造装置の断面図である。 本発明に係る温水製造装置の要部の断面図である。 本発明に係る温水製造装置の加熱チューブの接続部を拡大して示す断面図であって、同図（Ａ）は導入管を示し、同図（Ｂ）は導出管を示す。 本発明に係る温水製造装置において、冷水と熱水とが混合されている状態を示す断面図である。 本発明に係る温水製造装置において、加熱チューブを容器から取りだした状態を示す断面図である。 本発明に係る温水製造装置において、混合部から加熱チューブを取り外した状態を示す断面図である。 本発明に係る温水製造装置の第２の実施の形態を示す断面図である。

符号の説明

１…温水製造装置、２…熱交換部、３…混合部、５…加熱チューブ、６…容器、７…冷水導入部、８…熱水導出部、９…交換部、１１Ａ，１１Ｂ…ナット、１７…冷水室、１８…熱水室、１９…混合室、２０…室体、２２…蓋体、２３…混合弁体、２７…ボルト、３１…冷水窓、３３…導入管、３４…熱水窓、３６…導出管、３８…温水室、４０…連通口、４１…圧縮コイルばね、４３…弁体冷水窓、４４…弁体熱水窓、４６…ダイヤフラム、４９…上部ダイヤフラム室、５０…下部ダイヤフラム室。

Claims (2)

1. 蒸気を熱源とする熱交換部と、この熱交換部によって加熱される熱水と冷水とを混合し温水とする混合部とを備えた温水製造装置において、
   前記混合部と前記熱交換部とを一体的に形成し、前記熱交換部は冷水を通過させる加熱チューブと、この加熱チューブを収容する容器とを備え、これら加熱チューブおよび容器を前記混合部に着脱自在に取り付けたことを特徴とする温水製造装置。
2. 前記加熱チューブをＵ字状または螺旋状に形成したことを特徴とする請求項１記載の温水製造装置。

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