JPH0355461A - 熱水タンクおよび熱水タンクを備えた熱水供給設備 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、熱水タンク、すなわち、加圧されたある量の
熱水を収容し、相応する熱を貯蔵するための密閉タンク
に関し、なお特に、収容量が一般に約１（１０２２ぐら
いであり、温度は一般に５０ないし８０℃であって、衛
生用水のために用いられる熱水タンクに関する． 本発明はなお、このようなタンクを備えた設備に関する
。

［従来の技術］ 公知の実施例においては、標記の種類のタンクには２本
の管が取付けられており、その１つは、取入れ用とされ
て加圧された冷水系から水の供給を受けるもので、それ
はタンクの中の下部で開口しており、他の１つは，取出
し用とされて少なくとも１つの熱水供給タップに接続さ
れていてタンクの中の上部で開口している． タップが開けられるヒきはいつでも、熱水はタンクの上
部から取出されて送出され、取出された水の量は、それ
に等しい量の加圧される冷水がタンク内の下部に取入れ
られることで自動的に補償される． タンク内に収容された水を加熱するために必要な熱量の
、少なくとも大部分は、一般には、閉じた独立の水の回
路により斉らされるが、この水の回路は、タンク内に浸
漬しているコイルと、循環ボンブと、ボイラのバーナー
のような熱源と一体の熱交換器とが直列につながって成
るものである。

前記コイルは比較的に高価であり、実現可能な熱交換の
効率は低い。

このような欠点を克服するために、上記の型式のタンク
であって、タンク内に浸漬されたコイルがなく、このコ
イルの両端に接続されていた加熱用配管の両端が直接に
タンク内に開口しているタンクを備えた太陽熱利用の設
備が提案されている。

この試みは、さきに述べたものよりも好ましい熱バラン
スを招く． しかし、この試みでもやはり欠点がある．それは、タン
クに取付けられる冷水と熱水用の４本の管がそれぞれシ
ールされてタンクの壁を貫通する４つの別々の接続部を
必要としていることである。

［発明が解決しようとする課題］ 本発明は、このような接続部の数を３つにとどめること
により、この欠点を少なくするものである。

［課題を解決するための手段］ この目的のために、本発明の前記の種類のタンクは、タ
ンク内部の下部で開口しているいわゆる冷水取入管と、
タンク内部の上部で開口している熱水取出し管と、タン
ク内部の取出し管よりも低い位置で開口している第３の
管としての加熱および再熱管とが設けられていて、タン
クに取付けられる水の管の総数が３本であることを本質
的な特徴とするものである。

本発明の前記設備について言えば、その設備は、第３の
管が、一次側を熱源とする熱交換器の二次側と、水をタ
ンクに向う方向に流させる循環ポンプとに直列に取付け
られており、この第３の管の上流側の端は、いわゆる冷
水取入管に接続されている、ことを本質的な特徴とする
ものである。

望ましい実施例において、なお次に述べるうちの１つお
よび／または他の装備が必要とされる。

いわゆる冷水取入管の、タンクの中におけるそれの開口
と、この管に第３の管の上流側の端が接続されている所
との間の部分において、この部分を通って水がタンクか
ら離れる方向にのみ流れるように、逆止部材が取付けら
れていること．その二次側が第３の管と直列につながっ
ている熱交換器が、熱交換能力の高い熱交換器であり、
この熱交換器の一次側が、ボイラの熱交換器と接続され
、なおこのボイラの熱交換器が第２の循環ボンブを含ん
で１つの閉じた回路を形成していること。

２つの循環ボンブの作業を制御するため、タンク内の温
度が所定のレベルになったとき温水の温度を感知するサ
ーモスタット手段が設けられていること． 直径が４００ｍｍないし５００ｎｕａの円筒形のタンク
に関して、タンク内部で開口している第３の管の端が、
いわゆる冷水取入管の開口の平均のレベルからの垂直距
離が０ｍｍないし２００ｍｍの所に位置していること． タンク内部で開口している第３の管の端が閉じられてい
て、側方向のスリットが形成されており、端のスリット
の幅がスリット相互の間隔よりも大きいこと． 本発明はこれら主な装備以外に、同時に用いられること
が望ましい幾つかの装備を包含するものであって、それ
ら装備については以下において、さらに詳しく説明する
． ［実施例］ 以降においては、本発明の望ましい実施例を、添，付の
図面を参照して説明するが、もちろんこれは本発明をこ
の方法に限定するものでない。

自明のこととして知られるように、タンク１は、ある量
の加圧された熱水を収容するとともに、適当な熱絶縁に
よってこの収容された水の熱を保持するに適しており、
その水量は例えば１００βである． タンク１には、その中の下部で開口しているいわゆる“
冷水取入管”　（ただし、後述するように、これは常に
取入れ用に用いられるものとは限らない）と呼ばれる第
１の管２と、タンク内の上部で開口している水取出し用
の第２の管３が設けられている． 管３の下流側の端は、取出し用タップ６に接続されてい
る． なお、サーモスタット手段７．８として、これは、所定
のレベルにあるタンク内の水の温度が所定のしきい値を
下回ったとき、直ちにタンク内の水の加熱をコントロー
ルするためアクアスタット７とユーザー回路８とが組合
わされている．さらに、タンク内の中間のレベル、ただ
し普通にはタンクの底にかなり近寄ったレベルにおいて
開口している第３の管すなわち加熱および再加熱管９が
設けられていて、その開口のレベルは、タンクが直径が
４（１０ｆｆＩｆｆｌないし５（１０ｍｍの円筒形であ
る場合、いわゆる冷水取入管２の開口の平均のレベルか
らの垂直距離Ｈが０ｍｍないし２００ｍｍの所に位置し
ているのが普通である． タンク内の水を再熱するための前記の管９と、水をタン
クの方へと送るように接続された循環ボンプ１１を含ん
で成る流れの経路は、熱交換器１ｏを通っており、そこ
は、その熱交換器の二次側１０２となっている。

管９の上流側の端は、点Ｐにおいて管２に接続されてい
て、管２におけるその点Ｐは、普通には温水タンクｌの
下方にある安全ユニット４の下流側に位置している． 熱交換器１０が、ボイラの直接の加熱要素そのものすな
わち熱交換器の一次側であることもあり得る．その場合
，この熱交換器は、適当な燃料の燃焼で生じた熱ガスに
触れるように置かれた種々の流路で形威される． ここに示した実施例では、この熱交換器１０は、熱効率
の良い熱交換器であって、それの一次側１０Ｉは、今述
べたようなボイラ１３の熱交換器１２と直列に接続され
ていて、その熱交換器１２、および第２の循環ポンブｌ
５とともに、１つの閉じた短い方の回路１４を形成して
いる． 回路１４に関しては、本設備が混用加熱設備、すなわち
、ラジエーターｌ７に熱水を通してのセントラルヒーテ
ィングと衛生用水の取出しとの両用の目的のための設備
である場合には、蒸気の回路１４が“短い”方のループ
を形威し、ラジエーター１７が設けられたこの設備の“
長い“方の回路ｌ６が、回路１４と並列につまりそれを
バイパスするように取り付けられ、これら２つの回路の
一方から他方への切替えが三方弁１８によって自動的に
制御されるので好都合である． 前述した設備の操作は次のようである．スタートアップ
時には、タンク内に収容される水の温度は冷く、すなわ
ちユーザー回路８で設定された基準温度よりも低い． したがって前記回路が作動し、その結果２つのボンブ１
１，　１５が同時に駆動され、バルブｌ８は、“取出し
“の位置すなわち短い方の回路１４がボイラ１３の熱交
換器１２と接続されるような位置に置かれる． ボンプｌ５が駆動されると、ボイラ１３のパーナ１９が
点火されるので、熱交換器１０と回路１４の中の水がボ
イラで加熱されることになる． ボンブ１１が駆動されると、管９（および前記ボンブｌ
１と熱交換器１０の二次側１０！）と、タンク１の下部
と、管２の下流部分が直列に接続されて成る閉じた回路
を通して水が流れる．ここで管２の下流部分とは、点Ｐ
と、タンクの中で開口しているこの管の端との間の部分
であって、”下流部分”という言葉は、第２図に示し、
後述するように水の抜き出しの後に冷水がタンクの中に
取入れられるそのときの流れの方向に関して用いられて
いる． 前記の水は、タンク１の最も温度に低い下方の領域から
取り出され、熱交換器ＩＯで加熱されて、管９の下流端
からタンクへ戻され、このようにして再加熱される． タンクの再加熱を行っているこのような運転は、水用サ
ーモスタット７によって検出される温度が所定のしきい
値に達するまで続く。温度がそこに達した後には回路８
がポンブ１１を停止させる。ボンブｌ５が別の目的で使
われていない限り、それをも停止させる。

それ以降では、熱水を取り出すためには、タップ６を開
けさえすればよい． 第２図に見られるように、管３を通して取り出されたこ
の水は、それと等しい量の冷水が管２を通してタンクの
下部に取入れられることによって直ちに補償される． 今述べたように二通りの機能があることになるが、それ
は大抵の場合別々の時期に起こる．その理由は、１つに
は、取出しも再加熱も、その継続時間が実際上は比較的
に短いから重なることがないこと、そしてまた１つには
、タンクの上部にいつでも使われるように存在する熱水
の量は、この設備のユーザーが必要とする熱水の種々の
量を供給するために普通には十分であることによる．し
かし、熱水の取出しと、タンク内の水の再加熱という二
通りの機能をするが、全く同時に起こることもある．そ
の場合は、取り出された熱水を補償するための冷水の供
給は、点Ｐ以降並列に取付けられている２つの管２と管
９とに分配されることになり、それら２つの管路を流れ
る水量の相対的比率は、流入する冷水の圧力と、取り出
される熱水の流量と、ボンブの能力とによって決まる。

上記の二重の運転状態が起こったとして、その場合にタ
ンクの加熱すなわち再加熱を加速するような１つの変形
実施例においては、さきに説明した管２の“下流部分”
すなわち点Ｐとこの管のタンク１の中での開口との間の
部分に、この部分を通って水がタンクから離れる方向に
のみ流れるように向けられた逆止部材が設けられている
ことにより、水系統５からタンクｌに入れられる冷水の
全量が熱交換器１０を通ることを強制される．この逆止
部材２１は、第１図において鎖線で示されている。

この部材は、管２の開口部に設けてもよい．もちろん、
これらいずれの場合も、管２は管への“冷水の取入れ“
のためのものではなくなる。

その故に前述においてはこの管を、“いわゆる冷水取入
れ管”という名称にしているのである。

このタンク内の水において自然に形成されている温度の
層形成が、再熱された水をタンクに取り入れることによ
って乱されることを可能な限り防止するために、管９の
下流側の端は、この端から流出する水が、第１図の矢印
Ｇで示してあるように、水平方向に配分されるようにな
っているので好都合である． このために、第３図でわかるように、例えば、前記端は
軸方向には閉じられていて、半径方向に水平なスリット
２０が側壁に形成されている．これらスリット２０は、
再加熱された水の流出速度が減少するように、端のスリ
ット幅βがスリット相互間隔ｅより大きいのが有利であ
り、例えば、管９の直径が約１５ｍｍないし１８ｍｍの
場合、前者は２ｍｍ，後者は１．　５ｍｍとされる． 水平なスリットを設けた構造は、タンク内で開口してい
る管２の端にも用いられ、それが有利である．それを第
１図および第２図において矢印Ｆで示してある．この場
合のスリットの幅と相互間隔の関係は、一般には前述と
は逆にされる．どの実施例を採用するとしても、構造も
操作も十分に前述のとおりになる、タンクを具備した熱
水供給設備が最終的には得られることになる。

この設備は、従来公知のものに比べて多くの利点を有し
ており、特に挙げれば次のとおりである． タンクに取り付けられる水の管の数が４本から３本に減
っているので、これら管のためにタンクの壁（一般に下
部の壁）をシールされて貫通する流路の数が同様に減っ
ていること． タンクには、通常のコイルがないこと。

熱効率の極めて高い構造の熱交換器を選定することがで
きるので、設備全体の熱効率が優れており、その効率は
、タンク内の水とそのタンク内に浸漬されたコイルの中
を流れる水との間での熱交換における効率に比べてかな
り高くなる。すなわち、タンクとボイラとで成っていて
熱出力が約２２ｋＷである熱水供給設備を考えると、従
来公知の構造によれば７ｋＷを超える熱出力の回収が困
難であるのに対し、前記推奨される構造によれば、ボン
ブ！ｌが作動するときの再加熱水の流量を５０（ｌｌ’
ｈ４ ないし８００４／ｈとした場合であるが、約１５ｋＷの
熱田力を回収することが可能である． 自明のことであり、さらに前述したことからも明らかに
されているように、本発明は決して、上記において特に
示した適用モードとか実施例に限定されるものではなく
、それとは逆にそれらのすべての変形をも包含するもの
である．

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の熱水タンクおよびそれを備えた熱水
供給設備の衛生用に用いられる場合の概略図であって、
その設備において水の再加熱が行われていて、取出しが
行われていない場合を示している図、 第２図は第１図の設備の一部を示す同様の図であって、
熱水の取出しが行われていて再加熱が行われていない場
合を示す図、 第３図は前記タンクの細部を示す図である．１・・・・
熱水タンク、 ２・・・・いわゆる冷水取入管、 ３・・・・熱水取出し管、 ４・・・・安全ユニット、 ５・・・・水系統、 ６・・・・タップ、 ７・・・・サーモスタット手段（アクアスタット８・・
・・サーモスタット手段（ユーザー回路）９・・・・加
熱および再熱管（第３の管）、１０．　１２・・・・熱
交換器、 １０Ｉ・・・・一次側、 ！（ｈ・・・・二次側、 １１．　１５・・・・循環ボンブ、 １３・・・・ボイラ、 １４・・・・短い方の回路、 ｌ６・・・・長い方の回路、 １７・・・・ラジエーター ｌ８・・・・三方弁、 ｌ９・・・・バーナー ２０・・・・スリット、 ２１・・・・逆止め部材、 ａ・・・・幅、 ｅ・・・・相互間隔、 ） Ｈ・・・・垂直距離、 Ｐ・・・・点、 Ｆ． Ｇ・・・・矢印．

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、タンク内部の下部で開口しているいわゆる冷水取入
   管（２）と、タンク内部の上部で開口している熱水取出
   し管（３）と、タンク内部で取出し管よりも低い位置で
   開口している第３の管としての加熱および再熱管（９）
   とが設けられている熱水タンク（１）において、タンク
   に取付けられた水の管の総数が、３本であることを特徴
   とする熱水タンク。 ２、直径が４００ｍｍないし５００ｍｍの円筒形タンク
   に関して、タンク内部で開口している第３の管である加
   熱および再熱管（９）の端が、いわゆる冷水取入管の開
   口の平均のレベルからの垂直距離（Ｈ）が０ｍｍないし
   ２００ｍｍの所に位置している、請求項１に記載の熱水
   タンク。 ３、タンク内部で開口している加熱および再加熱管（９
   ）の端が閉じられていて、側方にスリット（２０）が形
   成されており、端のスリットの幅（ｌ）はスリット相互
   の間隔（ｅ）よりも大きい、請求項１または２に記載の
   熱水タンク。 ４、加熱および再加熱管（９）が、一次側（１０＿１）
   を熱源とする熱交換器（１０）の二次側（１０＿２）　
   と、水をタンク（１）に向う方向に流させる循環ポンプ
   （１１）とに直列に取付けられており、この第３の管の
   上流側の端が、いわゆる冷水取入管（２）に接続されて
   いることを特徴とする、請求項１ないし３のいずれか１
   項に記載の熱水タンクを備えた熱水供給設備。 ５、タンク（１）の中におけるいわゆる冷水取入管の開
   口と、この管に加熱および再加熱管（９）の上流側の端
   が接続されている点（Ｐ）との間の部分において、この
   部分を通って水がタンクから離れる方向にのみ流れるよ
   うに、逆止部材（２１）が前記冷却水取入管の部分に取
   付けられている、請求項４に記載の熱水タンクを備えた
   熱水供給設備。 ６、二次側（１０＿２）が加熱および再加熱管（９）と
   直列に取付けられている熱交換器（１０）が、熱交換能
   力の高い熱交換器であり、それの一次側（１０＿１）自
   身が、ボイラ（１３）の熱交換器（１２）と接続され、
   なお第２の循環ポンプ（１５）を含んで閉じた短かい方
   の回路（１４）を形成している、請求項４または５に記
   載の熱水タンクを備えた熱水供給設備。 ７、２つの循環ポンプ（１１、１５）の作動を制御する
   ためタンク内の温度が所定のレベルになったときに温水
   の温度を感知するようにサーモスタット手段（７、８）
   が設けられている、請求項６に記載の熱水タンクを備え
   た熱水供給設備。