JPH02146459A

JPH02146459A - 給湯装置

Info

Publication number: JPH02146459A
Application number: JP63299709A
Authority: JP
Inventors: Akinori Kiyomiya; 清宮　明記; Kaoru Hosono; 細野　馨; Makoto Muramatsu; 村松　良
Original assignee: Ebara Corp; Nepon KK; Ebara Boiler Co Ltd
Current assignee: Ebara Corp; Nepon KK; Nippon Thermoener Co Ltd
Priority date: 1988-11-29
Filing date: 1988-11-29
Publication date: 1990-06-05
Anticipated expiration: 2011-08-28
Also published as: JP2527796B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、加熱流体循環路に、給湯用熱交換器及び被加
熱流体の温度により回転数が制御される循環ポンプを配
設し、被加熱流体路の前記給湯用熱交換器出口部に、冷
温水の混合を促進する定容積のミキシングタンクに配設
した給湯！Ａ置に関する。

［従来の技術］かかる従来の間接加熱式給湯装置においては、定格負荷
時すなわち定格給湯量時に所定の給湯温度が得られるよ
うに熱交換器の容量を選定していた。

［発明が解決しようとする課題］したがって、負荷が軽くなると、所定の給湯温度より高
くなることがあった。また、給湯温度を所定値に保持す
るためには、バーナの燃焼量を変えることにより加熱流
体の温度を変える方法や、ミキシングバルブ等で冷水を
混入させる方法が採られていたが、急激な負荷変動に対
する応答遅れにより給湯温度のオーバシュート現象や器
具の耐久性が低いなどの欠点があった。また、循環ポン
プの回転数制御において、比較的安価で汎用性のある周
波数変換方式を採用すると、ポンプ自体のＧＤ”　　（
振動モーメント）により極低周波数になると、三相誘動
電動機がスリップし、最低周波数が限定され広い負荷帯
において給湯温度を安定させることは困難であった。ま
た、給湯温度設定値を保持することが可能なターンダウ
ン比についても、低い負荷率では極めて誤差が多くなり
、実用的なターンダウン比は４０〜５０％程度であった
。

本発明は、極めて幅広い負荷帯にわたって設定給湯温度
保持を可能とする給湯装置を提供することを目的として
いる。

［課題を解決するための手段］本発明によれば、加熱流体循環路に、給湯用熱交換器及
び被加熱流体の温度により回転数が制御される循環ポン
プを配設し、被加熱流体路の前記給湯用熱交換器出口部
に、冷温水の混合を促進する定容積のミキシングタンク
に配設した給湯装置において、給湯温度を設定値に保つ
ように定格負荷量より被加熱流体の温度により定められ
る所定の低負荷値までは被加熱流体の温度に基づき前記
循環ポンプの回転数を連続動作制御し、前記所定の低負
荷値以下では負荷に応じた間隔で最低回転数と停止とを
繰返すオン・オフ不連続動作制御を行う制御手段を設け
ている。

更に本発明によれば、制御手段に、被加熱流体の給湯用
熱交換器入口部の温度を感知し、加熱流体の給湯用熱交
換器交換器入口部の温度を連続的又は段階的に変化させ
る制御１１１１ａ能を設けている。

更に本発明によれば、ミキシングタンクに、タンクシェ
ルと、被加熱流体路の給湯用熱交換器２次側を該タンク
シェル内に延長し先端をノズル孔を備えたプラグで閉じ
ラジアル方向に複数列の複数ノズル孔列を設けている。

［作用］上記のように構成された給湯装置において、定格負荷〜
低負荷帯では被加熱流体の温度に応じて循環ポンプの回
転数を連続動作制御し、低負荷帯以下の極低負荷帯では
最低回転と停止のオン・オフ不連続動作制御を行い給湯
温度を設定値に保持する。

また、被加熱流体の給湯用熱交換器入口部の温度に応じ
てバーナを制御し、加熱流体の給湯用熱交換器入口部温
度を変えて給湯温度を設定値に保持する。

また、ミキシングタンクは流入する被加熱流体をノズル
孔から吐出してシェルと衝突させ、タンク内部にスワー
ルを発生させて吐出した流体とタンク内の流体とを好適
に混合し、給湯温度を安定化する。

［実施例］以下図面を参照して本発明の詳細な説明する。

第１図において、加熱用流体である熱媒水を満たした加
熱タンク１内には加熱筒２が設けられ、その加熱筒２の
外部部分にはバーナ３が設けられている。この加熱タン
ク１の上部と下部とを連通ずる加熱流体循環回路Ｌ１に
は、給湯用熱交換器４と、周波数変換方式のモータで駆
動され循環ポンプ５とが介装されている。

他方、熱交換器４を介して給水源６と給湯光７とを接締
する被加熱流体回路Ｌ２が設けられている。その回路Ｌ
２の熱交換器４の２次側には、温度センサ８とミキシン
グタンク１３とが設けられている。その温度センサ８は
電気回路ｇ１により温度調節器９、周波数変換制御器１
０を介して循環ポンプ５に接続され、これら部材８〜１
０及び回路ｇ１により制御手段の一部であるポンプ制御
装置Ａが構成されている。

更に、被加熱体回路Ｌ２の熱交換器４の一次側にも、温
度センサ１１が設けられている。その温度センサ１１は
電気回路Ｑ２によりバーナ制御盤１２を介してバーナ３
の駆動部に接続され、これらの部材１１．１２及び回路
＋２２によりポンプ制御回路Ａと共に制御手段をなすバ
ーナ制御装置Ｂが構成されている。

第２図及び第３図において、ミキシングタンク１３は、
両端部が半球状な筒状の外シェル１４と、被加熱流体回
路Ｌ２の熱交換器４側の部分が外シェル１４の内部に延
長されたインナチューブ１５とからなり、外シェル１４
のインナーチューブ１５に対向する部分は、被加熱流体
回路Ｌ２の給湯光７側に接続されている。インナチュー
ブ１５の長さは外シェル１４の長さＱに対して（２／３
）Ｑが望ましく、外シェル１４の内径はインナチューブ
１５の内径りに対して５Ｄに採るのが好ましい。そのイ
ンナチューブ１５の先端部は、プラグ１６で閉じられ、
そのプラグ１６にはノズル孔１７が穿設されている。ま
た、インナチューブ１５のラジアル方向には、複数列（
図示の例では２列）の複数（図示の例では６個）ノズル
孔１８の列が穿設されている。これらのノズル孔１８の
孔径、個数は、インナチューブ１５と外シェル１４内壁
との距離と共に極低負荷時の液加ｆ！！、流体の流星に
おいても、タンク１３内にスワールＳを発生さぜるのに
十分なように形成されている。また、ミキシングタンク
１３の内容量、給湯設定温度にプラスする温度ｔ℃の設
定値、熱交換器４の被加熱側内容積、熱交換器４から温
度センサ８までの回路Ｌ２の内容積、循環ポンプ５の最
低回転数、熱交換器４の能力特性はいずれも相関関係が
あるので、目標とする給湯設定温度の誤差率と晟低負薄
率を考慮してそれぞれ設定される。

作動に際し負荷率が１００〜５０％の定格負荷〜所定の
低負荷帯においては、被加熱流体の温度を温度センサ８
で検知し、温度調節器９で検知温度を給湯設定値と比較
し、その比較結果に基ついて周波数変換制御器１０を介
して循環ポンプ５の回転数を連続的に変化させて給湯温
度を設定値に保持する（第４図に連続動作制御域Ｃで示
す）。

この際、ミキシングタンク１３は、負荷の変化に伴う被
加熱流体の一時的な温度の乱れをミキシングにより平滑
化し、給湯温度を安定した設定値に保持する。

負荷率が上記低負荷の５０％より低い１５〜１０％であ
る極低負荷帯においては、被加熱流体の温度があらかじ
め温度調節器９で設定された給湯温度プラスし１°Ｃに
なると、温度調節器９は循環ポンプ５を停止する。これ
によりミキシングタンク１３内で給湯設定温度プラスＪ
”Ｃの流体と、温度センサ８が給湯設定温度以下になっ
たことを検知するまでに熱交換器４及び温度センサ８ま
での回路Ｌ２に流入した加熱されていない被加熱流体と
が混合し、略設定値となって給湯される。

極低負荷帯の負荷が継続する場合には、循環ポンプ５は
温度調節器の制御により最低回転数と停止とを負荷に応
じて繰返し、その結果生じた被加熱流体の温度の変位差
は、ミキシングタンク１３で両温度の流体の混合が促進
され、略設定値となって給湯される（第４図に不３！！
！続動作制御域りで示す）。

また、連続動作制御域Ｃ又は不連続動作制御域りにおい
て、定められた被加熱流体の温度条件時の定格負荷足に
おける加熱流体温度すなわち熱媒水温度か１゛°Ｃのと
き、温度センサ１１は被加熱流体の熱交換器入口部の温
度を検知し、この検知信づに基づきバーナ制御盤１２は
バーナ１３を制御し、目標給湯設定温度範囲、熱媒水垢
Ｐ３量範囲、熱交換器４の伝熱面積及び総括的伝熱係数
よりあらかじめチャート化されな熱媒水温度を自動的に
選択設定する。例えば、目標給湯設定温度を４０〜４パ
１°Ｃとしたとき、給水温度が４〜１５°Ｃまでは熱媒
水設定温度をＴ’Ｃ１給水温度１６〜２５°Ｃまでは（
Ｔ−２）”Ｃ１給水温度２５°Ｃ以上では（Ｔ−４）”
Ｃと設定する。

また、ミキシングタンク１３において、インナチューブ
１５のノズル孔１８より吐出した流体は、早い速度で外
シェル１４の内壁に衝突し、タンク内部に複数のスワー
ルＳを形成する。これにより吐出した流体はタンク内の
流体と好適に混合される。この際、インナチューブ１２
と回路Ｌ２の出口部との間隙は吐出する流体のショート
バスを防止する。

［発明の効果］本発明は、以上説明したように構成されている−で、循
環ポンプの周波数変換による連続動作制御と、オン・オ
フの不連続動作制御とを同一制御装置に組み入れ、負荷
率が１００〜１０％の広い負荷帯にわたって給湯温度を
安定し、高ターンダウン比９０％を得ることができる。

また、熱媒水温度を自動的に選択設定制御し、年間を逆
じて給水温度変化、負荷量の変１ヒという外乱に対して
も給湯温度を安定することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す全体構成図、第２図は
ミキシングタンクの側断面図、第３図は第２図のＡ−Ａ
線矢視断面図、第４図は動作制御特性図である。Ａ・・・ポンプ制御装置　　Ｂ・・・バーナ制御波ｆｆ
ｉ　　　Ｌｌ　　・・・加熱流体循環回路　　Ｌ２・・
・被加熱流体口ｌｉ！８３・・・バーナ　　４・・・給
湯用熱交換器　　５・・・循環ポンプ８．１１・・・温
度センサ　　９：・・温度調節器　　１０・・・周波数
変換制御機　　１２・・・バーナｉｌ制御！　　　１３
・・・ミキシングタンク　　１４・・・外シェル　　１
５・・・インナチューブ　　１６・・・プラグ　　１７
．１８・・・ノズル孔第　２　図、　　　　　ＯＬ＋−町

Claims

【特許請求の範囲】

（１）加熱流体循環路に、給湯用熱交換器及び被加熱流
体の温度により回転数が制御される循環ポンプを配設し
、被加熱流体路の前記給湯用熱交換器出口部に、冷温水
の混合を促進する定容積のミキシングタンクを配設した
給湯装置において、給湯温度を設定値に保つように定格
負荷量より被加熱流体の温度により定められる所定の低
負荷値までは被加熱流体の温度に基づき前記循環ポンプ
の回転数を連続動作制御し、前記所定の低負荷値以下で
は負荷に応じた間隔で最低回転数と停止とを繰返すオン
・オフ不連続動作制御を行う制御手段を設けたことを特
徴とする給湯装置。
（２）制御手段に、被加熱流体の給湯用熱交換器入口部
の温度を感知し、加熱流体の給湯用熱交換器交換器入口
部の温度を連続的又は段階的に変化させる制御機能を設
けたことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の給湯
装置。
（３）ミキシングタンクに、タンクシェルと、被加熱流
体路の給湯用熱交換器２次側を該タンクシェル内に延長
し先端をノズル孔を備えたプラグで閉じラジアル方向に
複数列の複数ノズル孔列を設けたインナチューブとを設
けたことを特徴とする特許請求の範囲第１項又は第２項
記載の給湯装置。