JPH02503027A - 外部熱源を用いて温水を準備するための装置 - Google Patents

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】 部熱　を　いて温　を準　するための　置本発明は、外部熱源１例えば、少なく とも１個の太陽熱収集装置を用いて水加熱器に温水を準備するための装置に関し 。

該装置°は、加熱器用水のための内部循環システムと、前記太陽熱収集装置の熱 媒体のための外部循環システムからなる熱交換器を結合している。

発明の背景 外部熱源を用いての温水の準備は、３つの異なるシステムに細別される。

第１のシステムによれば、冷水はヒーターの底部がら、該ヒーターの外部に備え られた熱交換器に流れ、該熱交換器内で加熱された水は、上昇し、ヒーターの上 部に供給される。

このシステムは、最も一般的な貯水槽が使用できる利点を有する。しかしながら 、太陽熱収集装置における高作動温度は。

結局低効率に終り、又、このシステムは貯水槽における高ピークの温度の持続調 整が困難である。

第２のシステムによれば、特別に形成された二重壁のヒーターが使用される。こ の場合、ヒーターは熱交換器として働く、このシステムも又、ヒーター内におい て、高ピークの温度の持続調整が難かしい、このシステムは、もちろん製造が高 価となり、太陽熱収集回路に大量の水を必要とする。

第３のシステムにおいて、熱交換器はヒーターの底部内側に配設される。このシ ステムは調整が容易で、低温の太陽熱収集で良い効率をあげる。しかしながら、 特別に設計されたヒーターが必要で、該ヒーターは高価であり、また、ヒーター 内に熱交換器が位置しているので、維持や補修がより困難である。

発明の目的および最も重要な特徴 本発明の目的は、上記のような不利益をこうむることなく、さらに、格別な低価 格で製造することのできる温水ヒーターを提供することにある。すなわち、一般 的な、例えば、既成の温水ヒーターや普通の熱交換器をわずかに改造することに より用いることができる。これらの課題は、熱交換器がヒーターの外部に配設さ れ、該熱交換器が冷水入口を介して入口管の一端にのみ接続され、該入口管の他 端は冷水導管に接続可能なこと、該入口管は内部循環システムの出口導管と同様 入口導管に接続され、該システムにより、出口導管は入口管の一端部を貫通し、 ゆとりをもって延長するように、がっ。

冷水入口は熱交換器で加熱される水の出口として配設されることにより解決され る。

図面の説明 本発明は、以後、添付された図面に示された実施例を参照して更に説明されるで あろう、第１図は、太陽熱収集システムに接続された本発明に従って、本装置を 図表的に示し、第２図は、本装置の熱交換器の斜視図を示し、第３図および第４ 図は、熱交換器の他の実施例の断面図を示している。

実施例の説明 第１図に示された温水加熱装置は、太陽熱収集装置ｌの形態の熱放射ユニットを 結合し、該太陽熱収集装置１は、好ましくは、熱伝導体のような流体で作動する 。太陽熱収集装置は、該装置の底部に連結した取水管２ａを介し、および、前記 太陽熱収集装置の上部に連結した放水管２ｂを介し熱交換器３と結合している０ 本発明によると、該熱交換器はヒーターの外側に配設され、該ヒーターから温水 を取り出すことができる。

循環ポンプ５は、熱媒体を、熱交換器３と太陽熱収集装置１間に循環させるため 、熱交換器３の外部循環回路１５内に備えられている。ヒーター４は、これは一 般的な型のものであるが、底部中央に配設された冷水取入口６と、貯水槽上部の 給水導管７を有し、該給水導管を通って、温水を水コツク８あるいは同等物を介 し、取り出すことができる。

太陽熱収集装置１と熱交換器３を温水ヒーター４に取りつける時、冷水導管１６ はパイプカップリング１７を取りはずして冷水取入口６から離される。太陽熱収 集装置の熱交換器３は、枝管（入口管）１８を有し、該枝管１８は、好ましくは 中央に位置し、冷水取入口６と同じ外径を有し、カップリング１７で締結され前 記冷水取入口６に接続される。内部循環回路１９は、該枝管１８に接続され、螺 旋状に巻回されたパイプ導管９よりなり、該パイプ導管の入口は接続導管１０を 介して、枝管の低部に接続され、一方前記パイブ導管９の出口は接続導管１１を 介し前記枝管１８の上部に接続している。従って、前記接続導管１１は漏水なく 枝管を貫通し、管床から軸方向に延び、該接続導管のノズルはヒーター４内の上 部に配設される。前記接続導管１１ａは、このように内部循環システム１９の出 口導管を形成し、前記枝管１８より小さい直径を有し、前記枝管の延長部すなわ ち、冷水取入口６は冷却されたヒーターの水の出口を形成する。該ヒーターの水 は、前記枝管１８を通って流れ落ち、内部循環システムの接続導管１０に流入す る。これより下の枝管１８は、温水ヒーターから離された冷水パイプ１６が、パ イプカップリング１７を介して接続されるよう設計されている。

第２図に示した実施例において、熱交換器３は主として、なめらかで卵形をした 管９よりなり、内部のひれ封管１２は、導管２ａおよび２ｂと接続している。こ のひれを取り付けた管１２は外側の管の内径より小さい外径なので、外側の管９ とひれをとりつけた管１２の間には、水で満たされたスペースが形成される。

上述した装置は次のように作動する。

冷却された冷水はヒーター４から、開口出口および入口管１８を通り、接続導管 １０を介して内部循環システム１９の外側の管９へと流れる。ヒーター４の底部 の水より高温の外部循環システム１５からの熱放射流体が流入すると、水は熱サ イフオン効果により運動を起こす、外側の管９で熱せられた水は、導管１１を通 ってヒーター４の上部へと上昇し、より冷たい水は入口管１８に流れ落ち、外側 の管９にもどる。

ヒーター４からの水の移動と共に、入口管１８を通って冷水導管１６から冷水が 徐々に供給される。該冷水は、一部は開口１３を通って上昇するが、導管１０， ９および１１を通ってヒーター４に達する。比重の差、すなわち、ヒーター４内 の水の成層により、より冷たい水は、ヒーターの底部を占める。

入口管１８および導管１１ａの寸法を適切にすることにより、熱交換器の過熱は 効果的に避けられ、同時に前述した上昇力により、通常、内部熱愛は取り循環回 路１９において循環ポンプを必要とすることなく加熱水が得られる。

実施例に示されるヒーター４では、上層は高温の水、下層はしだいに低温の水と なる。

ヒーター４内に延長する導管１１ａの長さを変えることにより、これらの層の度 合いを調整することができる。

温水ヒーター４が従来の型で、１あるいはそれ以上の投入電熱器を備えている場 合は、太陽熱収集装置からのエネルギーが十分でない時、エネルギーを放射する ことができる。貯水槽の下に設けた熱交換器は簡単で、省スペースの装置であり 、前記ヒーターに何ら干渉せず、はとんど全ての既成の温び秋の間は、太陽熱で 必要とする温水の大部分がまかなえる。

非常に重要な利点は、加熱された水の供給が熱サイフオン効果の利用によっての み起るので、熱交換器が貯水槽の水を冷却し得ないという点にある。夜間は温度 が下り、太陽熱収集装置の循環媒体は、ヒーターの水よりかなり低温になるので 、循環媒体を冷却する必要はなく、たとえ循環ポンプ５が作動されたとしても、 熱サイフオン効果はなくなる。

第３図は１本発明による熱交換器の他の実施例を示している。どの実施例は、熱 交換コイル１２が熱交換器コンテナ内に配設されている点で上述した実施例と異 なっている。熱交換コイル１２は、中央の入口管１８のまわりに配設される。

該入口管は、その底部が冷水入口１８ａの面前で閉じられ、側部開口として形成 された入口１４が備えられている。外側ケーシング９と入口管１８間のスペース は、熱交換器の上部で導管１１ａと連絡し、該導管１１ａは先に述べた実施例と 同じやり方で、入口管１８の開口１３を通って前記ヒーター４に延長している。

第４図に示される実施例は、上述した実施例と、次の点で異なっている。すなわ ち、熱交換器３の内部循環導管９が螺旋状で導管９は外部から外部循環導管１２ と熱交換接合しており、好ましくは、管９の外部に半田付けされている。

このようにして、高価でなく、効果的な熱交換器を得ることができ、目的とされ る。より大きな熱作用を容易に起こすことができる。２０は断熱材である。

装置に良い効率をもたらし、市場で見られる大部分の貯水槽と一緒に用いられる ことができる。これは、貯水槽のコストは一般的にプラントの価格に計算される 必要がないことを意味する。さらに、既成の温水コツクシステムに簡単に接続さ れる。主に、従来の設計の熱交換器を用いることが可能であることは勿論である 。

普通の入口管１８と該入口管内を通って延長して配設された小型の温水バイブ１ １．ｌｌａの配設により、太陽熱収集装置の良い効率を得るために、又、水が加 熱器のやや小さい出口１３から出入する時に局部的に沸騰するのを避けるために 、熱交換器の温度を低温に維持するという技術的問題が解決される。

ＩＧ　１ 国際調査報告

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．外部熱源、例えば、少なくとも１個の太陽熱収集装置（１）によって、ヒー ター（４）に温水を準備するための装置で、該装置は、ヒーター水のための内部 循環システム（１９）と、太陽熱収集装置の熱媒体のための外部循環システム（ １５）からなる熱交換器（３）を結合し、該熱交換器（３）は、前記ヒーター（ ４）の外部に配設され、かつ、冷水入口（６）を介して、入口管（１８）の一端 に接合し、該入口管（１８）の他端は、冷水導管（１６）に接合し、前記入口管 （１８）は、内部循環システム（１９）の出口導管と同様に入口（１４）に接合 され、出口導管（１１ａ）は、ゆとりを持って入口管（１８）の一端部を貫通し て延長し冷水取入口（６）を介してヒーターに配設され、かつ該冷水取入口（１ ３）は、熱交換器（３）で加熱する水のための出口として配設されていることを 特徴とするヒーターに温水を準備するための装置。 ２．内部循環システム（１９）のための熱交換器（３）がコイル状あるいは螺旋 状のパイプ導管（９）と、前記パイプ導管（９）にスペースを持って配設された 外部循環システム（１５）のための第２のパイプ導管（１２）からなることを特 徴とする請求項第１項に記載のヒーターに温水を準備するための装置。 ３．内部循環システム（１９）のための熱交換器（３）が螺旋状のパイプ導管（ ９）と、同じく螺旋状で、前記第１のパイプ導管（９）の外側壁面に固着させた 外部循環システム（１５）のパイプ導管（１２）よりなることを特徴とする請求 項第１項に記載のヒーターに温水を準備するための装置。 ４．内部循環システム（１９）の出口導管（１１ａ）が前記ヒーター（４）の上 部に延長して配設されていることを特徴とする請求項２又は３に記載のヒーター に温水を準備するための装置。