JP2021521402A - ボイラー加熱システム - Google Patents

Abstract

一態様では、本発明は、その中に加熱されるべき水を貯蔵するための中空壁シリンダと、中空壁シリンダ内部でその垂直壁から離れて配設されたシリンダ形状の隔壁であって、隔壁の内側と隔壁の外側との間で水の移行を可能にするための上部水路及び下部水路を有する、隔壁と、中空壁シリンダの内部空間内に配設された加熱素子と、中空壁シリンダの下側に配設された吸水口と、中空壁シリンダの上側に配設された排水口と、を備え、それにより、（ａ）加熱素子と水とを直接接触させることなく水を加熱することを可能にし、その結果、湯垢の堆積を全く生じさせず、（ｂ）上昇する水と下降する水とを分離して、それにより水の加温を加速する、ボイラー加熱システムを対象とする。

Description

本発明は、ボイラー加熱技術の分野に関する。

現在、ボイラー加熱システムは、主に電気加熱及びガス加熱に基づいている。これらのシステムは、多くの欠点を有することを特徴とする。例えば、欠点のうちの１つは加熱速度であり、このため、水の加温速度を向上させるための多くの試みがなされてきた。

加えて、電気加熱素子を用いた数回の加熱セッションの後で、加熱素子上に湯垢が堆積される。湯垢は加熱されるべき水から加熱素子を隔離するため、加温速度が低下するだけでなく、より多くのエネルギーが消費される。

要約すると、現行の水加熱技術は、遅い加熱速度、エネルギーの浪費、減価償却、及びメンテナンスを特徴とする。

本発明のその他の目的及び利点は、説明が進むと共に明らかになるであろう。

一態様では、本発明は、その中に加熱されるべき水を貯蔵するための中空壁シリンダ（１２）と、中空壁シリンダ（１２）内部でその垂直壁から離れて配設されたシリンダ形状の隔壁（１３）であって、隔壁の内側（チャンバＨ）と隔壁の外側（チャンバＡ）との間で水の移行を可能にするための上部水路（１８）及び下部水路（１９）を有する、隔壁（１３）と、中空壁シリンダの内部空間（チャンバＣ）内に配設された加熱素子（１５）と、中空壁シリンダ（１２）の下側に配設された吸水口（１０）と、中空壁シリンダ（１２）の上側に配設された排水口（１１）と、を備え、それにより、（ａ）加熱素子と水とを直接接触させることなく水を加熱することを可能にし、その結果、湯垢の堆積を全く生じさせず、（ｂ）上昇する水と下降する水とを分離して、それにより水の加温を加速する、ボイラー加熱システム（１００）を対象とする。

システムは、システムの加熱速度を調節するために、その中に加熱素子（１５）が配設される内部空間（チャンバＣ）の蓋（１７）を更に備え得る。

システムは、入れ子形態の隔壁などの、隔壁内の空間を調節してそれにより水の加熱速度を調節するための手段（図示せず）を更に備え得る。

加熱素子は、電気的のみならず、火炎などの燃焼に基づくものであってもよい。

本発明の一実施形態によれば、チャンバＡの空間は、それぞれ孔（２５）を有する隔壁（２４）によって分割され、それにより加熱された水の冷却速度を抑える。

本発明の一実施形態によれば、加熱素子（１５）は渦巻き線形態である。

参照番号は、本発明の理解を容易にするため、本明細書で説明及び図示される実施形態中の要素を指摘するために用いられている。これらは単に例示的なものであり、限定するものではない。また、本発明の前述の実施形態が、そのシステム及び方法と共に説明及び図示されているが、これらは単に例示的なものであり、限定するものではない。

本発明の好ましい実施形態、機構、態様、及び利点を、以下の図面と併せて本明細書で説明する。
本発明の一実施形態による、ボイラー加熱システム１００を図示する。 ボイラー加熱システムの断面図である。 断面Ａ−Ａがその中で画定される、ボイラー加熱システムの正面図である。 断面Ａ−Ａの斜視図である。 断面Ａ−Ａの正面図である。 その水の循環が例示される、断面Ａの正面図である。 本発明の更なる一実施形態による、ボイラー加熱システムの断面図である。

図面は必ずしも縮尺通りに描かれているわけではないことを理解されたい。

本発明は、説明的であることが意図され、限定的ではない、以下の好ましい実施形態の詳細な説明（「最良の形態」）から理解されよう。簡潔さのために、いくつかの周知される機構、方法、システム、手順、構成要素、回路などは詳細に説明しない。

システムの構造
システム１００の槽は、水を貯蔵する、中空壁を有する垂直シリンダの形態である。
したがって、従来技術のボイラーは容器形態の槽を有するが、本発明による水槽は、中空壁を有する垂直シリンダであり、その中に水が配設される。したがって、槽の中心は中空のシリンダである。

中空のシリンダの中心内の空間内部に加熱素子が配置される。したがって、加熱素子は渦巻き線など電気的であってもよく、又は更には火であってもよい。

シリンダの中空壁の空間は、垂直シリンダ形態の隔壁によって分割される。それでもなお、隔壁シリンダは、本明細書の下記で詳述するように、循環を可能にするために、その上側及びその下側からの水の通過を可能にする。

図１は、本発明の一実施形態による、ボイラー加熱システム１００を図示する。

図２は、ボイラー加熱システムの断面図である。

図３は、断面Ａ−Ａがその中で画定される、ボイラー加熱システムの正面図である。

図４は、断面Ａ−Ａの斜視図である。

図５は、断面Ａ−Ａの正面図である。

水槽は、それぞれ外部シリンダ壁１２、及び内部シリンダ壁１４、並びに上部及び下部「蓋」２２及び２３によって閉じ込められる。

水槽の内部には、垂直シリンダ１３形態の隔壁が配設される。隔壁は、それを通した水の通過を防ぐ。隔壁１３は「蓋」２２及び２３と会合せず、より具体的には、シリンダ１３と「蓋」２２及び２３との間には、間隙を通した水の通過を可能にするための間隙１８及び１９が存在する。間隙は図５でより良好に見られる。

本発明の一実施形態によれば、隔壁１３は「蓋」２２及び２３と会合し、間隙は、隔壁１３の上側及び下側内の孔に置き換えられている。簡潔さのために、この実施形態は例示しない。

こうして、この構造体は３つのチャンバを画定する；
−シリンダ１４の内面であるチャンバＣ（チャンバＣは、本明細書では燃焼チャンバと称される）、
−シリンダ１３及び１４によって閉じ込められたチャンバＨ、すなわち、隔壁１３とシリンダ１４との間の空間（このチャンバは、本明細書では加熱チャンバと称される）、及び
−シリンダ１２とシリンダ１４によって閉じ込められた空間であり、チャンバＨの空間を除外するチャンバＡ（このチャンバは、本明細書では堆積チャンバと称される）。

槽は、チャンバＡ及びＨの空間である。

参照番号１０は、それを通して加熱されていない水がボイラーの水槽に入る入口を表し、参照番号１１は、それを通して加熱された水が槽の外に出る槽からの出口を表す。

システムの動作 図６は、例示されるシステムの水の循環が例示される、断面Ａ−Ａの正面図である。

シリンダ１４は加熱素子１５によって加熱される。その結果、チャンバＨ内に配設された水は加熱され、したがって上方に移動する。

隔壁１３と「蓋」２２及び２３との間の開口部１８及び１９のために、チャンバＨの加熱された水はチャンバＡの水と接触する。その結果、チャンバＨの水よりも温度が低いチャンバＡの水は、下方に移動する。そのため、槽内の水は、この図面内で矢印によって示されるように循環する。

加熱チャンバＨの空間と堆積チャンバＡの空間との間の関係が、槽内の水の加熱速度を決定する。

本発明においては、槽の水が加熱素子１５と直接接触しないため、湯垢は全く発生しない。その結果、このシステムは、水が加熱素子と直接接触しながら加熱されるシステムよりも長時間持続する。更に、従来技術のボイラーにおける主なメンテナンス活動は堆積した湯垢に起因するものであるため、本発明において必要とされるメンテナンス活動はより少なくなる。

本発明は、同じ特徴を備える従来技術のボイラーよりも短い時間でボイラーの水を加熱するため、本発明によって消費されるエネルギーは、従来技術のボイラーと比較してより少ない。その理由は、上昇する水が下降する水と混合されることにより相互に干渉する従来技術のボイラーとは対照的な、ボイラーの内部における上昇する水と下降する水との分離である。

図１を再度参照すると、蓋１７は、燃焼チャンバＣを閉じて、それによって加熱された空気を燃焼チャンバ内に維持し、そのためボイラーを加熱するのにより少ないエネルギーを用いるために使用される。蓋１７は、蓋と「ネック部」１６との間に生じる開口部が調節されて、それによりボイラーの水の加熱速度が調節されるように、部分的に解放されてもよい。

本発明の好ましい実施形態によれば、隔壁１３の寸法は調節可能である。隔壁１３の寸法を調節することによって、チャンバＡの容積とチャンバＨとの関係が変更され、したがってシステムの加熱速度が変更される。

隔壁の寸法の調節は、様々な方法で実施することができる。例えば、隔壁１３は、入れ子式として設計されてもよく、したがってその長さは調節可能である。入れ子式シリンダの延長の制御は、小平面２３又は２４のうちの１つから突出するように入れ子式シリンダの一部分に接続されたロッドによって実施することができる。

図７は、本発明の更なる一実施形態による、ボイラー加熱システムの断面図である。

図７は、更に、システムの一部分の拡大図を示す。

示されるように、複数の隔壁２４がチャンバＡ内に設置されている。各隔壁は、サブチャンバ間の水の水路として用いられる穴２５を備える。隔壁は、チャンバＡの空間を、サブチャンバＡ１、Ａ２、．．．．、Ａｎへと分割する。

サブチャンバは互いから分離しているため、この配置は、加熱された水の冷却速度を抑える若干の隔離を提供する。

好ましくは、シリンダ１２、１３、及び１４、並びに小平面２２及び２３は、金属から製造されるが、当然ながら、ボイラー産業において既知のその他の材料を用いてもよい。

本明細書の図面及び／又は発明の詳細な説明において、以下の参照番号及び文字（参照符号リスト）が言及された；
−番号１００は、本発明の一実施形態によるボイラー加熱システムを表す。
−文字Ｃは燃焼チャンバを表す。
−文字Ｈは加熱チャンバを表す。
−文字Ａは堆積チャンバを表す。
−番号１０は、加熱システム１００への入口を表す。
−番号１１は、加熱システム１００からの出口を表す。
−番号１２は、第１のシリンダを表す。
−番号１３は、隔壁として動作可能な第２のシリンダを表す。
−番号１４は、第３のシリンダを表す。
−番号１５は加熱素子を表す。
−番号１６は、蓋１７に対応するネックを表す。
−番号１７は蓋を表す。
−番号１８は、第２のシリンダ１３の上縁部とチャンバＡの上部壁との間の空間を表す。
−番号１９は、第２のシリンダ１３の下縁部とチャンバＡの下部壁との間の空間を表す。
−番号２０は水の線を表す。
−番号２１はボイラー内の水を表す。
−番号２２は、シリンダ１２と１４との間に閉じ込められた垂直シリンダの上部「蓋」（小平面）を表す。
−番号２３は、シリンダ１２と１４との間に閉じ込められた垂直シリンダの下部「蓋」（小平面）を表す。
−番号２４は、チャンバＡをサブチャンバへと分離する隔壁を表す。
−番号２５は、隔壁２４のそれぞれにおける水路を表す。

本発明の実施形態の前述の説明及び例示は、例示を目的に提示したものである。これは、いかなる形であれ、網羅的であることを意図するものでもなく、本発明を上記の説明に限定することを意図するものでもない。

上記で定義され、かつ特許請求の範囲で用いられる任意の用語は、この定義にしたがって解釈されるべきである。

Claims (7)

1. その中に加熱されるべき水を貯蔵するための中空壁シリンダと、
   前記中空壁シリンダ内部でその垂直壁から離れて配設されたシリンダ形状の隔壁であって、前記隔壁の内側と前記隔壁の外側との間で水の移行を可能にするための上部水路及び下部水路を有する、隔壁と、
   前記中空壁シリンダの内部空間内に配設された加熱素子と、
   前記中空壁シリンダの下側に配設された吸水口と、
   前記中空壁シリンダの上側に配設された排水口と、
   前記隔壁内の空間を調節するための手段と、を備え、
   それにより、（ａ）前記加熱素子と前記水とを直接接触させることなく前記水を加熱することを可能にし、その結果、湯垢の堆積を全く生じさせず、（ｂ）上昇する水と下降する水とを分離し、（ｃ）前記水の加熱速度を調節して、その結果、前記水の加温を加速する、ボイラー加熱システム。
2. 前記システムの加熱速度を調節するために、その中に前記加熱素子が配設される前記内部空間の蓋を更に備える、請求項１に記載のシステム。
3. 前記隔壁内の空間を調節するための前記手段は、入れ子形態の前記隔壁である、請求項１に記載のシステム。
4. 前記加熱素子は電気的である、請求項１に記載のシステム。
5. 前記加熱素子は燃焼に基づくものである、請求項１に記載のシステム。
6. 前記隔壁の前記外側の空間は、孔を備える隔壁によって分割され、それにより加熱された水の冷却速度を抑える、請求項１に記載のシステム。
7. 前記加熱素子は渦巻き線形態である、請求項１に記載のシステム。

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