JPH04501600A - 水蒸気凝縮方法及びその装置 - 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】 水蒸気凝縮方法及びその装置 本発明の背景 蓄熱器を効果的にかつ恒久的に既存の熱交換システム又はボイラー装置に組み込 むやり方が、従来研究されて来た。

エネルギーのコストが増大するにつれて、エネルギーの節約のために、廉価な夜 間のエネルギーを昼間の使用に転用する試みが実際の装置でなされた。昼間の使 用のために廉価な夜間の電力エネルギーを鉄に転換し、蓄積する方法は、接触式 蓄熱器を記載した国際出願第０１８３３２７号等に開示されている。

別の国際出願第０１８３３２８は、冷却／加熱機械を備えた熱交換システムの蓄 熱器を開示している。

欧州特許出願第８３　９０３５９７．９号は、熱交換器と蓄熱器との組合せを開 示している。このような既知の方法は、貯蔵容器として例えば水タンクを使用し ている。それは、合理的な水準のエネルギー貯蔵容量を備えるには、高張る空間 と費用の掛かる構造を必要とする。他の既知のシステムも、廉価な夜間エネルギ ーの利点を相殺する複雑で効果な装置を必要とする。

従来の技術では、蓄熱器は、加熱システムに直列で連結されており、槽に匹敵す る程の大きさの熱移送パイプが蓄熱器ブロックに配置されている。

パイプは、蓄熱器ブロックから熱が移送されない時蒸気がチャムバーに生成され る寸法になっている。熱移送を再開すると、蒸気は各チャムバーから連続して排 出される。このような操作は、制御上の問題を引き起こす。

本発明の概要 制御されない蒸気配分の危険を低減するために、各チャムバーから出る蒸気の出 口のために凝縮器が蓄熱器の出口に設けられる。別のシステムは、膨張容器を含 む補助の蓄熱器、ポンプ、蓄熱器により加熱されるシステムの温度を検出するポ ンプ制御手段とを備える。

この発明は、蓄熱器における蒸発状態において熱移送材料として水を送出するた めのパイプに関する。

本発明は、水蒸気凝縮方法を提供し、熱制御装置により熱移送材料である水蒸気 を急速に凝縮して熱水にする装置を提供する。水板外の他の材料を熱移送材料と して使用できる。本発明の説明の便宜上、水を熱移送材料として使用する。蓄熱 器は、高い熱容量と高い融点を有する鋳鉄又はセラミックス等の材料製の本体を 備える。本体は、午後１０時から午前６時の夜間、熱交換の最高温度よりかなり 高い温度に電気エネルギーにより加熱されるようになっている。電気エネルギー により加熱された蓄熱器本体は保温のために断熱材で覆われている。午前９時か ら午後６時の昼間に、電気エネルギーが工場及び事務所で使用されているとき、 蓄熱器に貯蔵された熱は、家庭用使用のために熱水を作るために引き出される。

蓄熱器は、午前１２時から午後１時の昼食時夜間と同様に廉価な電気エネルギー により加熱される。

比較的沸点の低い水を移送する配管は、熱交換器と蓄熱器本体のための熱移送通 路として配置されている。

循環ポンプは、蓄熱器本体と熱交換器との間の水移送のための配管に配置されて いる。そのサクション側は膨張容器と連通ずる最大圧力に耐える配管を有し、温 度検出手段は、熱交換が予め決定した温度に到達するときポンプが停止するよう に配置されている。それにより、蓄熱器本体の配管の乾燥蒸気を膨張容器で発生 した中位の圧力の状態に維持する。

従って、蓄熱器本体と熱交換器との間の熱移送の再開のために、前記温度検出手 段から開始信号をポンプが受容するとき、蒸気は瞬間に送出されて配管に充満す る。

不必要な熱損失を防止するために、蒸気は、直ちに予め決めた温度の熱水に転換 される。熱交換器は膨張圧力に耐える開放型又は閉囲ループ型のいずれかの膨張 容器を有する。ポンプの制御装置は、熱交換器システムにおける即ち熱交換器の 入口又は出口の水の温度を検出するためのサーモスタット又はサイリスター装置 を備えている。熱交換器本体は、はぼ次の組成、即ち重量％で９０％のＭｇＯ， ４％の５ｉ０２．４％のＣａＯ及び２％の異なる種類の酸化物を備えるセラミッ クスから例えば製造されている。

蓄熱器は、セラミックス材料からなり、加熱線は、セラミックス材料の孔に配置 されており、電源に接続されている。蓄熱器本体に配置された熱パイプは、厚い 断熱材により覆われており、良好な熱保存のために熱反射層又は反射フィルムで 被覆することができる。

パイプは、水を通すために蓄熱器に装入され、蓄熱器本体とパイプシステムとの 間の熱を交換する。循環ポンプの循環速度は、入口バイブの温度又、は入口と出 口との間の温度差と関連するシステムのサーモスタット又はサイリスタにより制 御されることができる。

本発明は、蓄熱器及び熱交換器からなる蓄熱システムの蓄熱器のパイプの中を未 加熱システムのための交換器に流れる通過中の蒸気から及び高い温度の蒸気から 低い温度の熱水を作る方法及びその装置に関する。本発明は、蓄熱器に関係する ばかりでなく、全ての種類の熱移送システムの高い温度の水蒸気ら熱水を凝縮さ せる方法又は装置に関する。水蒸気凝縮方法及びその装置は、以下に説明される 。

本発明は、熱交換システムの閉囲室の加熱水蒸気に冷水を噴霧することにより、 急速に熱水を得る方法の関する。従来技術においては、数種の方法が蒸気から熱 水を作るために使用されたが、それは長時間を要した。

図面の簡単な説明 図１は、２本発明に係る蓄熱器のブロックダイアグラムである。

図２　（Ａ）（Ｂ）は、本発明に係る水蒸気凝縮の図解的ダイアダラムである。

図３と図４は、本発明に係る蓄熱器の他の実施例である。

図面の数値は、次の素子を指示する。１は蓄熱器を示し、２は電気加熱ワイヤー を示し、３と８はバイブを示し、４は断熱的な材料を示し、５と６は循環ポンプ を示し、７は補助蓄熱タンクを示し、３０は熱水タンクを示し、１６はラブイエ イタ−を示し、２０は制御装置を示し、２４はサーモスタットを示し、１４は蓄 熱システムを示し、２５は膨張チャムバーを示し、１７はコネクターを示し、１ ９は冷水バルブを示す。

本発明の詳細な説明 図１は、本発明に係る蓄熱器と熱交換器とを含む図解的ブロックダイアグラムを 示す。蓄熱器の蓄熱材料は、電力供給を制御する制御装置２０に連結された電気 加熱ワイヤー２により加熱される。蓄熱器１は６００”６時には８５０″Ｃに加 熱されることができる。熱は、鋳鉄又はセラミックス等の蓄熱材料に貯蔵される 。貯蔵された熱の使用のために、蓄熱器１のバイブ３の水は、循環ポンプ５．６ の作用により循環する。蓄熱器１に蓄熱された熱は、水蒸気凝縮装置１８を介し て熱水タンク３０に伝達される。入口３４を介して熱水タンク３０に充満された 冷水は、ファン９の助けでバイブ３の熱水により加熱され、台所又は浴場及び他 の用途に出口３５から供給される。

寝室又は居間を温めるためにバイブ３をラブイエイタ−１６に連結してもよい。

上述のように、膨張チャムバー２５はバイブ３に閉止型で又は別個に外部に開放 型で設置される。循環ポンプ５．６は温度の低い水を蓄熱器１に供給する。

夜間電力供給を制御する制御装置２０は、蓄熱器１を備える蓄熱システム１４を 構成する。蓄熱器１の容量を越えて６００°Ｃ時には８５０℃まで加熱される場 合、過剰の熱は、蓄熱の容量を増大するために複数備えられた補助蓄熱タンク７ に貯蔵される。蓄熱器１は蓄熱の容量を制御するために家又は加熱空間の寸法に 応じて直列又は並列に連結されることができる。

本発明に係る装置を詳細に説明するために、蓄熱器１の高い温度の水は循環ポン プ５．６の作用で蒸気状態で送出されて、蓄熱器１から水蒸気凝縮装置１８に引 き渡される。高温の水蒸気は、水蒸気凝縮装置１８に送られて急速に冷却される 。通常、冷却に長時間を要して熱交換システムの多くの問題を生む。

本発明は、図２（Ａ）、（Ｂ）に示すように問題を解決するために水蒸気凝縮装 置１日を提供する。水蒸気凝縮装置１８は、蓄熱器１のバイブに接続された水蒸 気凝縮装置１８の中心より高い位置にある高温の水蒸気を入れる入口と、入口１ ０の対向する側の地面近傍の出口１１と、第１操作中の空気を排気するための空 気排気バルブ１２から構成されている。循環ポンプ５から分岐された多くの孔を 有する噴霧バイブ１３は入口１０の正面に設置され、別の噴霧バイブ１３゛は水 蒸気凝縮袋Ｗ１８の上部に追加されて低温の冷水を入口に噴霧する。

従って、高温の水蒸気は、高温の熱水を急速に作るために低温の冷水と混合され る。熱水は出口３０を介してラブイエイタ−１６と熱水タンク３０に送出される 。

全システムに接続された水蒸気凝縮装置１８の操作は、図２（Ａ、）　（Ｂ）を 参照して次のように説明される。

図２（Ａ）では、循環ポンプ５が蓄熱器１に低温の冷水を供給するとき、蓄熱器 １の内部高温の為に、バイブ３から流れ出るいくらかの水蒸気がある。制御装置 ２０は、循環ポンプ５を制御して冷水バルブ１９を開放し、低温の冷水を水蒸気 凝縮装置１８に噴霧する。

次いで、循環ポンプ５の冷水バルブ１９の開放は、水蒸気凝縮装置１８に高温の 熱水の流入と一致する。水蒸気凝縮装置１８の出口１１を介して熱水タンク３０ に供給された水の温度が９０°Ｃ以上になるとき、サーモスタット３３が作動し て循環ポンプ５を停止して、かつ循環ポンプ５の代わりに循環ポンプ６を始動す る。高速循環ポンプ５は、初期の３０秒のみ使用され、低速循環ポンプ６が通常 の速度で動いて低温の水を供給する。蓄熱器１の設置の直後、循環の操作中バイ ブの空気により引き起こされた問題を取り除くために、空気排気バルブ１２は蓄 熱器１の空気泡を取り除くために押圧されなければならない。膨張チャムバー２ ５は、水蒸気により引き起こされた膨張を持続するために図面に示すような閉止 型又は外部の開放型で設置される。

図２（Ｂ）において、図２（Ａ）と同様に操作されるので説明は省略される。

本発明に係る実施例において、低温の冷水を噴霧する装置の構造は、入口１０か ら出て来る水蒸気に直接冷水を噴霧し、かつ同時に水蒸気凝縮装置１８の上部に 保持された水蒸気に冷水を噴霧するために形成されている。本発明の別の実施例 同様、水蒸気凝縮装置１８は、長方形に形成され、かつ頂部に多数の噴霧ノズル ２３′を備える水蒸気凝縮装置１８の多数の冷水噴霧パイプ１３′と図３の底部 に多数の噴霧ノズル２３を備える水蒸気凝縮装置１８の多数のより低温の水の噴 霧バイブ１３とを有する。

本発明の他の実施例同様に、水蒸気凝縮装置１８はオブトング状（ｏｂｔｏｎｇ ｓｈａｐｅ）で、図４の多数Φ噴霧ノズルを有する長い冷水噴霧バイブ１３を有 する。上述のように、本発明に係る方法と装置は、装置の操作時間を減少するた めに蓄熱器１の有効性を最適にする利点を有し、かつ水蒸気凝縮装置１８の高温 水蒸気に冷水を噴霧することにより又は例えば未加熱システム等の加熱システム から戻された冷水を噴霧することにより適当な温度の熱水を作るために熱交換の 効率を増大する。

（Ａ） 補正書の写しく翻訳文）提出書（特許法第１８４条の８）平成３年５月２日

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. １．熱交換システムの水蒸気凝縮方法において、閉塞されたチヤムバーに入る温 度の高い水蒸気に冷水を噴霧することにより、予め設定された温度の熱水が素早 く得られることを特徴とする熱交換システムの水蒸気凝縮方法。
2. ２．閉塞された室に入る熱い水蒸気を急速に冷却して熱水を得るために、噴霧パ イプ（１３）を介して流入する冷水が噴霧されることを特徴とする熱交換システ ムの水蒸気凝縮装置。
3. ３．上部に空気排気パルプ（１２）が設けられ、入口（１０）は蓄熱器（１）か ら圧縮された水蒸気を導入し、室の底部より少々高く設置された熱水出口（１１ ）より高く配置されており、冷水噴霧パイプ（１３）は入口（１０）の正面に設 置されており、並びに補助冷水噴霧パイプ（１３′）は室の上部に設置されてい る、ことを特徴とする請求項２に記載の水蒸気凝縮装置。
4. ４．１個または２個以上の冷水噴霧パイプが、水蒸気を急速に凝縮するために水 蒸気凝縮装置に導入されている、ことを特徴とする請求項３に記載の水蒸気凝縮 装置。
5. ５．冷水を水蒸気に噴霧することにより熱水を作るために予めプログラムされた ようにシステムを運転するプロセスで、冷水の噴霧機能は、ソレノイド、圧力パ ルプ又は磁気バルブ（１９）により予め設定された時間の経過と共に制御される 、ことを特徴とする請求項２に記載の水蒸気凝縮装置。
6. ６．例えば床加熱システム等の加熱システムからの戻り水を冷水噴霧として使用 できることを特徴とする請求項２に記載の水蒸気凝縮装置。