JPH0325044Y2

JPH0325044Y2 -

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Publication number: JPH0325044Y2
Application number: JP1985190158U
Authority: JP
Priority date: 1985-12-10
Filing date: 1985-12-10
Publication date: 1991-05-31
Also published as: JPS6297410U

Description

【考案の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本考案は熱媒による間接熱交換器に係わり、特
に複数の凝縮器から発生する温水の出口温度を一
定に保持すると共に暖房、給湯などの使用に好適
な温水ヒータに関する。

〔従来の技術〕

従来の温水ヒータは、第２図に示す如き構成を
有している。つなわち、容器１内には、熱媒
（水）５が封入されており、この熱媒５を加熱す
る加熱器２が設けられている。この熱媒５の上方
には暖房用凝縮器３と給湯用凝縮器４が配設され
ている。この暖房用凝縮器３には暖房器６が配管
されている。また、給湯用凝縮器４には水道水７
が直結されており、この水道水７から供給された
水が湯水となつて給湯器８から供給できるように
構成されている。

また、加熱器２の加熱にはバーナ９が用いられ
ている。このバーナ９には、燃料調節弁１０を介
して燃料が供給されている。

このように構成される温水ヒータの運転制御は
バーナ９を用い加熱器２で熱媒（水）５を加熱し
た結果、加熱によつて発生する蒸気圧力が1ataを
越えないように、容器１内に取りつけられている
圧力センサ（図示せず）からの圧力値に基づき、
圧力指示調節計１１によつて燃料調節弁１０を開
閉調節して供給燃料を調節し燃焼量を比例的に調
節するか、もしくはバーナ９をON・OFFして調
節していた。あるいは、圧力指示調節計１１の代
りに蒸気圧が加熱温度と相対関係があることから
加熱温度を温度指示調節計１２を用いて燃料調節
弁１０を開閉調節して供給燃料を調節し燃焼量を
比例的に調節していた。

〔考案が解決しようとする課題〕

したがつて、加熱器２や凝縮器３，４の伝熱バ
ランス設定において、給湯や暖房用水の入口温度
や流量がある一定値の条件下で加熱器２や凝縮器
３，４が設計され製作されると、この加熱器２や
凝縮器３，４は予め設定された条件に変化が生じ
ると凝縮器３，４の出口の温水温度は成り行きで
変化してしまい、はなはだ使用に不便であつた。
また、従来の温水ヒータは安全確保によりボイラ
及び第１種圧力容器の法規適用外とするため容器
１内は大気圧以下で温度は85℃〜95℃程度で運転
しなければならなかつたため、少しの負荷変動で
もバーナ９は起動・停止をくり返し極端な場合に
は１時間当り数十回の起動停止のくり返しを行う
必要があつた、このためバーナ９の燃焼の安全対
策としてバーナ９の起動及び停止時にバーナフア
ンから吐出される冷空気を用いて一定時間加熱器
炉内に残存する未燃燃料をパージしているが、こ
れにより容器１内の熱媒５が冷却され、累積的に
は非常に効率が悪く甚だ不経済であつた。この例
において給湯と暖房用の２つの凝縮器を有する場
合を例にとつたが、系路がさらに増加し凝縮器を
増加していくと系路が多くなるにしたがつて増々
効率が悪くなるという欠点を有している。

本考案の目的は、複数の凝縮器のそれぞれの用
途別にそれぞれ所定の温水温度を大きな流量変動
や入口温度変化があつても供給することができ、
かつ、温水取出が不必要な凝縮器がある場合には
その分の熱量を他の必要とする凝縮器で回収でき
る温水ヒータを提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

この考案においては、加熱器によつて加熱され
る熱媒を備えた容器内に複数個の凝縮器を設け、
該容器内熱媒を大気圧以下の圧力に対応した容器
内設定温度に加熱して蒸気を発生させ、その蒸気
を前記複数個の凝縮器により凝縮させることによ
り、各凝縮器に流入させた水に潜熱を与えて温水
を発生させる温水ヒータにおいて、上記容器を大
気圧以上で運転できる耐圧構造とし、上記凝縮器
に接続される入側と出側管路を開閉弁を備えたバ
イパス管路によつて接続し、上記開閉弁の開度を
調節して上記出側管路の上記バイパス管路より下
流側の出口温度を出側設定温度に制御する手段
と、上記各凝縮器に流入する水の入口温度と上記
バイパス管路より下流側の流量とを検出し、上記
出側設定温度と上記入口温度との差と、上記流量
との積に基いて、上記加熱器に与える燃料量を制
御する手段と、上記凝縮器の必要流量が増加して
設定流量を越えた時には、上記容器内設定温度を
高温側に自動変更する手段とを備えてなるもので
ある。

〔作用〕

この考案に係る温水ヒータにおいては、複数の
凝縮器を備えた容器が耐圧構造となつているか
ら、内圧が大気圧を越えても安全に動作する。従
つて凝縮器を小形にしても容器内圧力を高くする
ことができるから容器内温度も高くすることがで
き、これにより凝縮器の出口温度を高くできる。
また凝縮器の入側と出側にバイパス管路を設け、
このバイパス管路に調節弁（開閉弁）を介装し、
上記入側の水によつて出側の温水をうすめて調温
する。このうすめる量は上記調節弁を制御して行
う。

また上記入側の入口温度と、バイパス出側の温
水の出側設定温度の差と、この出側の流量の積の
総和に基づいて、加熱器に与える熱量（バーナの
燃料量）を制御するから燃料量に過不足がなくな
る。また特定の凝縮器のバイパス出側の流量が必
要流量を越えた時には、換言すれば出側設定温度
に達しない時には、容器内の設定温度を自動的に
高い方にシフトしてこれを補う。

従つて、容器内設定温度（又は設定圧力）を大
きくすることができるので、上記複数の凝縮器の
多様な負荷に対しても、小型であつても追従す
る。

また負荷量が減少すれば、上記容器内の設定温
度を下方にシフトさせて、無駄な加熱（バーナに
よる加熱）を防止する。

〔実施例〕

以下、本考案の実施例について説明する。

第１図には、本考案の一実施例が示されてい
る。

図において、容器１内には、熱媒（水）５が封
入されており、この熱媒５を加熱するための加熱
器２が設けられている。この加熱器２は、バーナ
９によつて燃料を燃焼して熱媒５を加熱してい
る。このバーナ９には、燃料調節弁１０によつて
燃料が制御されている。また、容器１内の熱媒５
の上方には、凝縮器２０，２１，２２が設けられ
ている。この凝縮器２０には温水系路２３が、凝
縮器２１には温水系路２４が、凝縮器２２には温
水系２５がそれぞれ接続されている。この温水系
路２３，２４，２５にはそれぞれバイパス路が設
けられており、このバイパス路には、それぞれバ
イパス調節弁３５，３６，３７が設けられてい
る。また、温水系路２３の給入路には、入口温度
計２６が、送出路には、流量指示計２９と温度指
示調節計３２が設けられている。また、温水系路
２４の給入路には、入口温度計２７が、送出路に
は、流量指示計３０と温度指示調節計３３が設け
られている。さらに、温水系路２５には、入口温
度計２８が、送出路には、流量指示計３１と温度
指示指示調節計３４が設けられている。

また、容器１には、蒸気管路３９が取り付けら
れており、この蒸気管路３９には蒸気取出弁４０
が設けられている。さらに、容器１内には、圧力
センサ又は温度センサが設けられており、このセ
ンサに圧力指示調節計１１又は温度指示調節計１
２が接続されている。

一方、容器１には、給水路４４が取り付けられ
ており、この給水路４４には給水調節弁４５が設
けられている。また、容器１には、熱媒（水）５
の水位を調節するレベル指示調節計４１が取り付
けられている。このレベル指示調節計４１によつ
て給水調節弁４５は制御される。また、この給水
路４４には、入口温度計４２と、流量指示計４３
が設けられている。なお、３８は安全弁である。

入口温度計２６，２７，２８，４２の検出値、
流量指示計２９，３０，３１，４３の指示値、圧
力指示調節計１１の指示値、温度指示調節計１
２，３２，３３，３４の指示値はそれぞれ制御装
置５０に入力される。また、燃料調節弁１０、バ
イパス調節弁３５，３６，３７、蒸気取出弁４０
はそれぞれ制御装置５０によつて制御される。

このように構成されるものでケーシングの耐圧
は従来−１Kg／cm²であつたものを必要に応じて10
Kg／cm²程度の耐圧を有するようにし、凝縮器に流
入する温水系路２３，２４，２５（本実施例にお
いては３系路になつているが、一般に系路数は必
要に応じて任意に設定できる）のそれぞれにバイ
パス調節弁３５，３６，３７を設け、温水出口の
温度指示調節計３２，３３，３４により制御装置
５０から指令される所定の出口温水温度になるよ
うにバイパス調節弁３５，３６，３７を自動開閉
し、入口側未加熱水を混合させるようにしてい
る。

一方燃料の制御は、それぞれの系路に凝縮器２
０，２１，２２に流入される流体の入口流体温度
を入口の温度計２６，２７，２８により検出し、
それぞれの系路内の流体の流量を流量指示計２
９，３０，３１により検出し、これらの値から、
それぞれの系路の出口温度設定値を基準としてそ
れぞれの系路に必要な燃料量とその総和を制御装
置５０において演算させ、燃料量を燃料調節弁１
０の開度調節により制御する。

次に、温水系路２３，２４の温水が不必要とな
る一方、例えば温水系路２５の温水熱量だけ多く
必要となつた場合、温水の流れが系路や凝縮器に
おける圧力損失を受け、その流量を増加できない
ので、必要な熱量を確保できなくなる。この熱量
の確保のために制御装置５０で温水系路２５の出
側設定温度を高くして更に容器１内の温度も高く
自動設定する。今80℃の温水を取り出す場合、容
器１内温度が92℃程度より上げられなかつた従来
に比らべて、132℃（器内圧力3ata）に設定する
と伝熱の推進力である対数平均温度差は約３倍と
なり、従つて熱伝達率と伝熱面積が一定であれば
伝熱量は３倍となり、回収熱量は器内温度92℃の
ときの３倍まで可能となる。なお加熱器２側の伝
面は増加するが、伝熱管としてフイン付管を使用
すれば装置は大きくならない。そして全体的に取
出温水熱量が少なくて良い時には、容器１内温度
を従来と同じく低く設定すれば（バーナ燃料量を
目安に器内温度を自動設定しても良い）、燃焼排
ガスの出口温度が低くなり、排ガス持ち去り顕熱
が少なく、熱効率が良くなる。

また、温水の他に、ボイラ機能として、温水ヒ
ータから蒸気を取り出したい場合は、給水調節弁
４５を通じてレベル指示調節計４１によりレベル
が一定となるよう軟水を供給して、蒸気取出弁４
０を容器１内の圧力を検出する圧力指示調節計１
１又は温度指示調節計１２により自動開閉して所
定の蒸気量が得られる。一方、必要燃料量は給水
温度の検出により制御装置５０において算出さ
せ、燃料調節弁１０で制御する。

また、余剰の熱量を回収する凝縮器の温水出口
温度はその流量が一定の場合、所定の温度より高
くする必要があるが、そのため、制御装置５０に
おいて出口温水温度を可変に手動調節できるよう
にするか、もしくは熱量を必要とする凝縮器の入
口流体温度は抵くなるため、（暖房用温水等クロ
ーズドサイクルで温水を用いる場合）その温度の
低下に反比例して出口温水温度を自動的に所定の
温度よりも高く設定できるようにする。そして出
口温水温度が高くなると共に容器内蒸気の潜熱を
余分に得られるように容器内温度（又は容器内圧
力）も高く自動又は手動設定できるようにしてあ
る。

以上説明したように、本実施例によれば、容器
内温度を高温設定することにより熱量が必要な系
路において、不必要な系路のものを回収すること
ができ、更にそのためバーナの起動停止回数を減
少することができ、プレパージ、ポストパージに
よる熱媒の冷却を少なくすることができ、熱効率
を向上することができる。ちなみに、バーナの起
動・停止の回数が10回／ｈ減少できることにより
最大負荷連続運転の約15％燃料を節約することが
できる。

さらに本考案によれば給湯やシヤワー等におい
て従来手操作により温度調節をして使用せざるを
得なかつた不便や、瞬時に温度が変化していく不
快感等の問題を解消することができる。

〔考案の効果〕

以上述べたように、本考案によれば、容器を耐
圧構造としたので、容器内の圧力と温度を高く設
定できる。従つて凝縮器の伝熱面積を小さくする
ことが出来る。また凝縮器の上流側と下流側をバ
イパス管路で連通し、この管路にバイパス調節弁
（開閉弁）を挿入し冷水によつて温水をうすめる
ようにしたので、多数の凝縮器の各々の設定温度
に対応して調温された温水を供給できる。また、
容器内圧力を大気圧以上に設定できるので、小型
でありながら熱容量を大きくすることができ然も
負荷熱量に自動追従するからバーナのON・OFF
動作をなくしてエアパージなどによる熱損失を少
くできる。更に、凝縮器に通常動作時以上の大き
い負荷が生じた場合でも、容器内の圧力を高い方
に自動シフトして、大きい負荷に追従することが
出来る効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の実施例を示す構成図、第２図
は従来の温水ヒータの構成図である。１……容器、２……加熱器、５……熱媒、９…
…バーナ、１０……燃料調節弁、２０，２１，２
２……凝縮器、２３，２４，２５……温水系路、
２６，２７，２８……入口温度計、２９，３０，
３１……流量指示計、３２，３３，３４……温度
指示調節計、３５，３６，３７……バイパス調節
弁、４０……蒸気取出弁、４５……給水調節弁。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

加熱器によつて加熱される熱媒を備えた容器内
に複数個の凝縮器を設け、該容器内熱煤を大気圧
以下の圧力に対応した容器内設定温度に加熱して
蒸気を発生させ、その蒸気を前記複数個の凝縮器
により凝縮させることにより、各凝縮器に流入さ
せた水に潜熱を与えて温水を発生させる温水ヒー
タにおいて、上記容器を大気圧以上で運転できる
耐圧構造とし、上記凝縮器に接続される入側と出
側管路を開閉弁を備えたバイパス管路によつて接
続し、上記開閉弁の開度を調節して上記出側管路
の上記バイパス管路より下流側の出口温度を出側
設定温度に制御する手段と、上記各凝縮器に流入
する水の入口温度と上記バイパス管路より下流側
の流量とを検出し、上記出側設定温度と上記入口
温度との差と、上記流量との積に基いて、上記加
熱器に与える燃料量を制御する手段と、上記凝縮
器の必要流量が増加して設定流量を越えたときに
は、上記容器内設定温度を高温側に自動変更する
手段とを備えてなることを特徴とする温水ヒー
タ。