JPH062946A

JPH062946A - 熱水器

Info

Publication number: JPH062946A
Application number: JP4165081A
Authority: JP
Inventors: Kazutaka Goto; 和隆後藤
Original assignee: Japan Electronic Control Systems Co Ltd; Nippon Denshi Kiki Co Ltd
Current assignee: Hitachi Unisia Automotive Ltd; Nippon Denshi Kiki Co Ltd
Priority date: 1992-06-23
Filing date: 1992-06-23
Publication date: 1994-01-11

Abstract

(57)【要約】【目的】原水を加熱して熱水を得る熱水器において、
原水中に含まれる鉱物質の析出を防止し、かつ得られた
熱水の正確な温度管理を可能とする。【構成】ガスバーナー２の直上に管状をなす被加熱部
２１が形成され、かつ一部の細管７の周囲は被覆管２２
で覆われて二重管２３を形成している。更に、被加熱部
２１と被覆管２２とは管路２４，２５で連結され、これ
ら被加熱部２１、被覆管２２および管路２４，２５内に
は水よりも沸点が高い流体である熱媒２６が封入され、
被加熱部２１内に設けられた循環ポンプ２７により任意
の流速で循環可能となっている。この場合、水とガスバ
ーナー２との熱交換がガスバーナー２により加熱された
熱媒２６により間接的に行われるため、熱媒２６と水と
の間の温度差が小さくなる。しかも、熱媒２６の流速を
制御することにより熱水の温度が制御されるため、熱水
の温度管理が高精度に行われる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、給水源から供給された
水を熱交換して熱水を得る熱水器に係り、特に、前記熱
水に含まれる鉱物質の析出が防止され、かつ前記熱水の
正確な温度管理を可能とした熱水器に関する。

【０００２】

【従来の技術】水を加熱して熱水を得る熱水器として
は、従来より例えば図４ないし図６に示すようなものが
知られている。図４において、符号１は燃料となるガス
をガスバーナー２に導入する導入管、符号３はガスバー
ナー２への前記ガスの導入量を調節するガス制御弁、符
号４はガス制御弁３の開閉を調節してガスバーナー２の
燃焼を制御する燃焼制御装置である。

【０００３】一方、符号５は熱水器に原水を導入する導
水管で、その先端には開閉自在な水栓６の一端が取付け
られているとともに、水栓６の他端には金属製の細管７
が取り付けられている。この細管７はガスバーナー２の
直上に立設された金属筒８の周囲に巻回され、金属筒８
とともに熱交換部９を構成している。更に、金属筒８は
ガスバーナー２の排気筒をも兼ねている。なお、熱交換
部９の材質としては、熱伝導率が高くしかも耐熱性に優
れた、例えば銅等の金属が使用される。

【０００４】また、符号１０は熱水器への原水の流入量
を調節する流量制御弁、符号１１は熱水器への原水の流
入量を検知する流量センサー、符号１２は熱水器から流
出する熱水の温度を検知する温度センサーで、それらの
測定値はそれぞれ燃焼制御装置４に入力される。更に、
符号１３は目的とする熱水の温度を設定する温度設定装
置、符号１４は熱水を排出する排出口、符号１５は排出
口１４の手前に設けられた水栓である。

【０００５】そして、燃焼制御装置４をＯＮとし、水栓
６，１５を開いた状態で、必要な流量となるまで流量制
御弁１０を開く。すると、水が導水管５および細管７を
通って排出口１４から流出するとともに、流量センサー
１１が流水の有無およびその水量を検知し、その信号が
燃焼制御装置４に伝達される。そして、燃焼制御装置４
からの信号によりガス制御弁２が開き、図示しない着火
装置によりガスバーナー２が点火される。

【０００６】ガスバーナー２が点火されると、熱交換部
９が加熱され、細管７内を流れる水がガスバーナー２の
燃焼によって得られた高温の燃焼ガスと熱交換されて高
温の熱水となる。この熱水の温度は温度センサー１２に
より検知され、その測定値が温度設定装置１３の設定値
と等しくなるよう燃焼制御装置４がガス制御弁３の開閉
を制御することにより、ガスバーナー２におけるガスの
燃焼が調節され、一定温度の熱水が供給される。

【０００７】また、図５は一般に貯湯式と呼称される熱
水器の例である。この熱水器は、導水管５の途中に貯水
槽１６を設け、この貯水槽１６の中央に金属筒１７を立
設するとともに金属筒１７の側面に管路１８を貫通させ
て熱交換部９を形成し、更に金属筒１７の直下にガスバ
ーナー２を設置したもので、管路１８および金属筒１７
の内周面をガスバーナー２で加熱することにより、貯水
槽１６内の水が熱水となる。

【０００８】一方、図６は熱源として電気ヒーターを用
いた貯湯式熱水器の例である。貯水槽１６内に側面から
は電気ヒーター１９が突出し、この電気ヒーター１９は
図示しない電源に接続された加熱制御装置２０に連結さ
れている。この場合、加熱制御装置２０を用いて電気ヒ
ーター１９に通電し、電気ヒーター１９を発熱させるこ
とにより貯水槽１６内の水を熱水とする。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の熱水器では、熱交換部９あるいは電気ヒーター１９
と前記原水との温度差により、前記原水に含まれるカル
シウムを始めとする鉱物質が、熱交換部９または電気ヒ
ーター１９における水との接触面に析出付着していわゆ
るスケールを形成することがあった。その結果、これら
熱交換部９または電気ヒーター１９の熱的慣性が増加
し、熱交換効率が低下するという問題があった。

【００１０】また、業務用の食器洗浄器等においては、
食器の滅菌等衛生上の理由および洗浄後の食器の乾燥を
早める目的で、すすぎ用に水温８０℃以上の熱水を用い
ることが望ましいが、特に、図４および図５に示すよう
なガスバーナー２を用いた熱水器の場合、熱交換部９を
高温の燃焼ガスで直接加熱して熱水を得るため、熱水の
水温が沸点近くなると、ガスの燃焼制御だけでは熱水の
温度を細かく制御することが困難であった。しかも、熱
交換部９と水との境界熱伝導が円滑でないため、熱交換
部９と水との接触面周辺では局所的に水温が１００℃と
なり、部分的な沸騰が起こることがあった。

【００１１】中でも、図４のような細管７内の水を加熱
する熱水器の場合、細管７内で沸騰が起こると、その部
分で細管７が損傷し、中の熱水が洩れる可能性があっ
た。上記のような理由から、上記従来の熱水器では、水
温８０℃以上の熱水を直接得ることは困難とされてい
た。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は上記事情に鑑み
てなされたもので、加熱手段により熱媒を加熱し、この
熱媒と給水源から供給された水との間で熱交換を行って
熱水を得る熱水器であって、前記熱媒が水よりも沸点が
高い流体とされ、かつこの熱媒が任意の流速で前記熱水
器内を循環可能とされているものである。この場合、熱
交換は前記熱媒と水との間に設けた隔壁を介して行って
もよく、また、水に不溶かつ比重が水より大きい熱媒と
水を直接接触させて行ってもよい。

【００１３】

【作用】水と加熱装置との熱交換が加熱手段により加熱
された流体を熱媒として間接的に行われるため、前記熱
媒と水との間の温度差を小さくすることができる。しか
も、前記熱媒が任意の流速で前記熱水器内を循環可能と
されているため、前記熱媒の流速を制御することによ
り、熱水の温度管理がその水温に拘らず高精度に行われ
る。

【００１４】

【実施例】以下、図面に基づき、本発明の実施例につい
て更に詳しく説明する。なお、上記図４ないし図６に示
したものと同様の構成を有するものについては同一の符
号を賦してその説明を省略する。

【００１５】図１は、本発明の第一実施例を示す熱水器
の図である。図１において、符号１は導入管、符号２は
ガスバーナー（加熱手段）、符号３はガス制御弁であ
る。一方、符号５は導水管で、導水管５は水栓６を介し
て細管７と連結されている。また、水栓６の直後には流
量制御弁１０および流量センサー１１が設けられてい
る。

【００１６】また、本実施例の熱水器においては、ガス
バーナー２の直上に管状をなす被加熱部２１が形成され
るとともに、一部の細管７の周囲はより拡径された被覆
管２２で覆われ、二重管２３を形成している。更に、被
加熱部２１と被覆管２２とは管路２４，２５で連結さ
れ、これら被加熱部２１、被覆管２２および管路２４，
２５内には熱媒２６が封入されている。この熱媒２６は
水よりも沸点が高い流体で、被加熱部２１内に設けられ
た循環ポンプ２７の作用により、任意の流速で、被加熱
部２１−管路２４−被覆管２２−管路２５−再び被加熱
部２１の順に循環可能となっている。

【００１７】なお、符号２８は、温度設定装置１３の設
定値および温度センサー１２の測定値に基づき、ガス制
御弁３の開閉を調節してガスバーナー２の燃焼を制御す
るとともに、循環ポンプ２７の出力を制御する制御装置
であり、符号１４は排出口、符号１５は水栓である。

【００１８】上記構成を有する熱水器を作動させる場合
には、まず、制御装置２８をＯＮとし、水栓６，１５を
開いた状態で、必要な流量となるまで流量制御弁１０を
開く。すると、水が導水管５および細管７を通って排出
口１４から流出するとともに、流量センサー１１が流水
の有無およびその水量を検知し、その信号が制御装置２
８に伝達される。そして、制御装置２８の作用によりガ
ス制御弁３が開き、図示しない着火装置によりガスバー
ナー２が点火され、被加熱部２１内の熱媒２６が加熱さ
れるとともに循環ポンプ２７が作動し、熱媒２６が所定
の流速で循環を開始する。

【００１９】被加熱部２１内で加熱された高温の熱媒２
６は循環ポンプ２７の作用により管路２４から二重管２
３に至り、二重管２３において細管７内を流れる水と熱
交換され、細管７内の水が高温の熱水となる。この熱水
の温度は温度センサー１２により検知され、その測定値
が温度設定装置１３の設定値と等しくなるよう、制御手
段２８の作用によりガスバーナー２の燃焼および熱媒２
６の流速が調節され、その結果、供給される熱水の温度
は常時一定に保たれる。更に、二重管２３における熱交
換に伴い冷却された熱媒２６は、管路２５を介して再度
被加熱部２１に戻り、新たな加熱に使用される。

【００２０】本実施例の熱水器においては、まず、被加
熱部２１においてガスバーナー２の燃焼ガスと熱媒２６
との間で熱交換が行われ、ついで、二重管２３において
熱媒２６と水との間で熱交換が行われる。従って、熱媒
２６と水との間の温度差を、前記燃焼ガスとの間で直接
熱交換を行う場合に比べて小さくすることが可能とな
る。その結果、細管７の内周面における鉱物質の析出付
着が防止され、高い熱交換効率が常時安定的に維持され
る。しかも、ガスバーナー２の燃焼および熱媒２６の流
速を調節することにより熱水の温度管理が高精度に行わ
れるため、熱水の水温を沸点付近に設定した場合でも、
所望する水温の熱水を熱水器から直接得ることが可能で
ある。

【００２１】また、熱媒２５には水よりも沸点が高い流
体が使用されているため、熱媒の温度を１００℃程度と
した場合でも、被覆管２２内で熱媒２５が局部的に沸騰
することはない。

【００２２】本発明の第二実施例を図２に示す。これ
は、本発明を貯湯式の熱水器に適用したもので、貯水槽
１６の底部には開口部２９が形成され、開口部２９と被
加熱部２１とは管路２５で連結されている。また、管路
２４の先端は貯水槽１６の上方に水平に配置され、その
下端面には貯水槽１６の底部に向け複数の吐出口３０が
形成されている。また、本実施例の場合、熱媒２６とし
ては沸点が水より高く、しかも水に不溶かつ比重が水よ
り大きい流体、例えばシリコンオイル等が使用されてい
る。

【００２３】上記構成を有する熱水器では、ガスバーナ
ー２により被加熱部２１内で加熱された高温の熱媒２６
は循環ポンプ２７の作用により管路２４に送られ、吐出
口３０から貯水槽１６内に滴下される。この熱媒２６は
水に不溶かつ比重が水より大きいため、貯水槽１６に貯
留された水中を液滴となって落下するとともに水と熱交
換され、その結果貯水槽１６の水が高温の熱水となる。
この熱水の温度は温度センサー１２により検知され、そ
の測定値が温度設定装置１３の設定値と等しくなるよ
う、制御手段２８の作用によりガスバーナー２の燃焼お
よび熱媒２６の流速が調節され、その結果、供給される
熱水の温度は常時一定に保たれる。更に、貯水槽１６内
における熱交換に伴い冷却された熱媒２６は、貯水槽１
６に一旦蓄積した後、開口部２９および管路２５を介し
て再度被加熱部２１に戻り、新たな加熱に使用される。

【００２４】本実施例では、ガスバーナー２の燃焼およ
び熱媒２６の流速を調節することにより熱水の温度管理
が高精度に行われることに加え、熱媒２６と水との熱交
換が両者の直接的な接触により行われ、しかもこの双方
が流体であるため水中の鉱物質が析出しにくく、また、
もし析出した場合でも熱媒２６を交換すればよいので、
保守性が向上するという利点がある。

【００２５】図３は、本発明の第三実施例を示すもの
で、加熱手段として電気ヒーター１９を用いた貯湯式熱
水器への適用例である。貯水槽１６の底部には開口部２
９が形成され、開口部２９から延びる管路２４の先端は
貯水槽１６の上方に水平に配置され、その下端面には貯
水槽１６の底部に向け複数の吐出口３０が形成されてい
る。更に、管路２４の開口部２９近傍には貯水槽１６の
底面から突出する電気ヒーター１９と、電気ヒーター１
９により加熱された熱媒を管路２４内に吸引する循環ポ
ンプ２７が設けられている。そして、この電気ヒーター
１９および循環ポンプ２７は図示しない電源に接続され
た制御装置３１に連結されている。なお、本実施例にお
いても、熱媒２６としては沸点が水より高く、水に不溶
かつ比重が水より大きく、しかも電気絶縁性を持つ流体
が使用されている。

【００２６】この熱水器の場合、熱媒２６は循環ポンプ
２７の作用により開口部２９から管路２４に吸引され、
管路２４内で電気ヒーター１９により加熱され後、吐出
口３０から貯水槽１６内に滴下される。そして、熱媒２
６は貯水槽１６に貯留された水中を液滴となって落下す
るとともに水と熱交換され、その結果貯水槽１６の水が
高温の熱水となる。この熱水の温度は温度センサー１２
により検知され、その測定値が温度設定装置１３の設定
値と等しくなるよう、制御手段３１の作用により電気ヒ
ーター１９の発熱量および熱媒２６の流速が調節され、
その結果、供給される熱水の温度は常時一定に保たれ
る。更に、貯水槽１６内における熱交換に伴い冷却され
た熱媒２６は、貯水槽１６に一旦蓄積した後、再度開口
部２９から管路２４に吸引され、新たな加熱に使用され
る。よって、本実施例の熱水器でも、上記第二実施例と
同様の効果が得られる。

【００２７】

【発明の効果】以上説明した通り、本発明の熱水器にお
いては、熱媒と水との間の温度差を小さくすることが可
能である。従って、前記熱水器および熱媒に対する鉱物
質の析出および付着が防止され、高い熱交換効率が常時
安定的に維持される。更に、熱水の温度管理をその水温
に拘らず高精度に行うことが可能なため、水温を沸点付
近に設定した場合でも、所望する水温の熱水を前記熱水
器から直接得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一実施例における熱水器の構造を示
す図である。

【図２】本発明の第二実施例における熱水器の構造を示
す図である。

【図３】本発明の第三実施例における熱水器の構造を示
す図である。

【図４】従来の熱水器の構造の例を示す図である。

【図５】従来の熱水器の構造の例を示す図である。

【図６】従来の熱水器の構造の例を示す図である。

【符号の説明】

１導入管２ガスバーナー（加熱手段）３ガス制御弁４燃焼制御装置５導水管６，１５水栓７細管８，１７金属筒９，２１熱交換部１０流量制御弁１１温度センサー１２温度センサー１３温度設定装置１４排水口１６貯水槽１８，４，２５管路１９電気ヒーター（加熱手段）２０加熱制御装置２１被加熱部２２被覆管２３二重管２６熱媒２７循環ポンプ２８，３１制御装置２９開口部３０吐出口

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】加熱手段により加熱された熱媒と水との
間で熱交換を行って熱水を得る熱水器であって、前記熱媒を水よりも沸点が高い流体とし、かつこの熱媒
が任意の流速で前記熱水器内を循環可能とされているこ
とを特徴とする熱水器。
【請求項２】前記熱媒と水との間に隔壁が設けられ、
この隔壁を介して熱交換を行うことを特徴とする請求項
１記載の熱水器。
【請求項３】前記熱媒が水に不溶かつ比重が水より大
きい流体であって、かつ前記流体と水を直接接触させて
熱交換を行うことを特徴とする請求項１記載の熱水器。
【請求項４】前記加熱手段のエネルギー源として電気
が用いられ、かつ前記流体が電気絶縁性を有することを
特徴とする請求項３記載の熱水器。