JPH0518608A - 蒸気発生器付き蓄熱型給湯器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 温水の供給と併せて蒸気の供給を行うことの
できる給湯器を提供することを目的とする。 【構成】 蓄熱体１の上部にヒートパイプ設置部である
空間部１１を断熱した状態に形成し、その内部に一部を
配置したヒートパイプ１２の他の部分を、前記空間部１
１の上方に設置した蒸気発生器１４の内部に配置し、さ
らにそのヒートパイプ１２の途中に開閉弁１７を設け
る。開閉弁１７を開くことにより、蓄熱体１の有する熱
をヒートパイプ１２が蒸気発生器１４に運んで、水を加
熱することにより蒸気を発生させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は蓄熱体の有する熱をヒ
ートパイプによって温水用熱交換器に運んで温水を得る
形式の給湯器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、中小規模の施設における給湯器と
して、出湯の要求のあることによって供給水の加熱を行
う形式のものや、予め加熱して貯溜しておいた温水を出
湯の要求によって送り出す形式のものが知られている。
前者の形式の給湯器は、全体構成をコンパクト化するこ
とができるが、要求された温度の温水が出るまでのタイ
ムラグが長く、また熱効率が必しも良くないなどの不都
合があった。また後者の形式では、深夜電力などの余剰
電力を利用できるので運転コストの低廉化を図ることが
できるが、使用する施設の大きさに応じて大型の貯湯タ
ンクを必要とするので、設備が大型化し、また広いスペ
ースを必要とする不都合がある。

【０００３】上述した各形式の給湯器の利点を併せもっ
た蓄熱型の給湯器の一例が、特開昭１−２５２８９８号
公報に記載されている。これは、金属ブロックやセラミ
ックブロックなどの高融点材料を顕熱蓄熱体として用
い、この蓄熱体と温水用の熱交換器とをループ型のヒー
トパイプで連結し、その温水用熱交換器から蓄熱体側に
作動液が戻るヒートパイプ管路の途中に、作動液の流通
を止める開閉弁を設けたものである。このような構成の
給湯器によれば、蓄熱を行う時間帯を自由に選ぶことが
できるので、深夜電力を利用して運転コストを下げるこ
とができ、またヒートパイプは優れた熱輸送能力を備え
ているから出湯のタイムラグが短く、さらに蓄熱温度を
高くすることにより蓄熱体の容積を小さくし、コンパク
トな設備とすることができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述した給湯器におい
ては、蓄熱温度を相当高くするが、必要とする温水の温
度は蓄熱温度に比較してかなり低いので、ヒートパイプ
や温水用熱交換器としては、目的とする温度の温水を可
及的に効率良く得るよう構成したものが使用される。換
言すれば、それらの構成は温水を得るために特化したも
のである。しかるに温水と併せて、加湿や暖房等のため
に蒸気をも必要とする施設においては、上述した給湯器
が高温の熱源を備えていても給湯にしか使用できないの
で、蒸気を得るためには他の熱源および設備を設けなけ
ればならない問題があった。

【０００５】この発明は上記の事情に鑑みてなされたも
ので、単一の蓄熱体から温水および蒸気を得ることので
きる蓄熱型給湯器を提供することを目的とするものであ
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明は、上記の目的
を達成するために、蓄熱体と温水用熱交換器とをヒート
パイプによって連結した蓄熱型給湯器において、前記蓄
熱体の上部に、外部への放熱を遮断するよう断熱処理を
施したヒートパイプ設置部が設けられるとともに、その
ヒートパイプ設置部の上側に、供給された水を加熱して
蒸気に変える蒸気発生器が設けられ、前記ヒートパイプ
設置部に他のヒートパイプの一部が配置されるとともに
該他のヒートパイプの他の部分が前記蒸気発生器中に配
置され、さらに前記蓄熱体から蒸気発生器への前記他の
ヒートパイプを介した熱移動を選択的に遮断する遮断機
構が設けられていることを特徴とするものである。

【０００７】またこの発明の給湯器では、前記ヒートパ
イプ設置部を前記蓄熱体の上端側に形成された空間部と
し、また前記他のヒートパイプを、その空間部と前記蒸
気発生器の内部とを貫通するループ型ヒートパイプと
し、さらに前記遮断機構を、そのループ型ヒートパイプ
の途中に介装された開閉弁とすることができる。

【０００８】さらにこの発明では、前記他のヒートパイ
プを単管構造のものとし、かつ前記遮断機構を、その空
間部内に配置した前記他のヒートパイプの一部と前記蓄
熱体とを選択的に断熱するよう前記空間部内に設けられ
た開閉式遮断層とすることができる。

【０００９】

【作用】この発明の給湯器では、蓄熱体に蓄えられた熱
が、ヒートパイプを介して温水用熱交換器に運ばれるの
で、温水用熱交換器に給水することにより温水を得るこ
とができる。また蓄熱体の上部に設けたヒートパイプ設
置部も蓄熱体によって加熱されるので、前記他のヒート
パイプはこのヒートパイプ設置部に配置した部分を蒸発
部として動作する。すなわち該他のヒートパイプは、ヒ
ートパイプ設置部から蒸気発生器に熱を運ぶので、蒸気
発生器では供給された水が加熱されて水蒸気となる。そ
してこの水蒸気の発生および停止は遮断機構を動作させ
ることにより切換えることができる。

【００１０】したがってこの発明の給湯器によれば、単
一の蓄熱体から温水と併せて蒸気を得ることができる。

【００１１】そしてこの発明によれば、蒸気用のヒート
パイプが蓄熱体を貫通するものではないから、このヒー
トパイプおよび蒸気発生器を所謂後付けすることがで
き、したがって蒸気発生機能の有無を選択可能な給湯器
とすることができる。

【００１２】

【実施例】図１はこの発明の一実施例を示す系統図であ
って、蓄熱体１と温水用熱交換器２とがループ型ヒート
パイプ３によって連結されている。この蓄熱体１は、金
属ブロックやセラミックブロックなどからなる顕熱蓄熱
体であって、その内部に、ループ型ヒートパイプ３の蒸
発管４が埋設されている。他方、温水用熱交換器２は、
ループ型ヒートパイプ３の一部をなす凝縮部５から放出
される熱によって水を加熱して温水を得るものであっ
て、この凝縮部５の流入口と前記蒸発管４の上部流出口
とが蒸気流管６によって連通され、また凝縮部５の流出
口と蒸発管４の下部流入口とが液戻り管７によって連通
されている。この液戻り管７の途中には、リザーバタン
ク８と開閉弁９とが順に介装されている。そして蒸発管
４および凝縮管５ならびにこれらを連通する蒸気流管
６、液戻り管７からなる密閉循環路の内部にフロンやア
ルコールなどの作動流体が封入されている。

【００１３】他方、前記蓄熱体１の上部には、水蒸気を
得るための装置が設けられている。図２はその一例を示
すものであって、蓄熱体１の上部には、断熱材１０によ
って外部への放熱を防止したヒートパイプ設置部である
空間部１１が設けられており、この空間部１１には、コ
ンテナが循環路を形成するよう構成された第２のループ
型ヒートパイプ（以下、仮に水蒸気用ヒートパイプと記
す）１２の蒸発部１３が設置されている。この空間部１
１より上方に蒸気発生器１４が設けられており、水蒸気
用ヒートパイプ１２の凝縮部１５がその蒸気発生器１４
の内部に設置されている。この蒸気発生器１４は、供給
された水を凝縮部１５から放出する熱によって蒸発させ
るものであって、煙管ボイラや水管ボイラなどの従来知
られている各種の形式と類似した形式のものを使用する
ことができる。

【００１４】なお、水蒸気用ヒートパイプ１２は、前述
したループ型ヒートパイプ３と同様に、内部に封入した
作動流体がその蒸発潜熱として熱を輸送するものであっ
て、凝縮部１５で液化した作動流体が蒸発部１３に還流
する管流路の途中に、液溜め部１６および開閉弁１７な
らびに逆止弁１８が順に介装されている。この逆止弁１
８はその管流路における蒸発部１３から凝縮部１５側へ
の逆流を防止するためのものである。

【００１５】また図２に示すように、水蒸気用ヒートパ
イプ１２は、蓄熱体１に埋設するものではないので、前
記空間部１１を画成する断熱材１０と併せて、蓄熱体１
に追加設置するよう構成されている。

【００１６】したがって図１および図２に示す給湯器で
は、ループ型ヒートパイプ３における開閉弁９を開くこ
とによりリザーバタンク８内の作動液が蒸発管４に流入
するので、その作動液が蓄熱体１の有する熱によって加
熱されて蒸発し、その蒸気が蒸気流管６を通って凝縮部
５に流れるとともに、ここで放熱して水を加熱し、その
結果、所定の温度の温水が得られる。また凝縮した作動
流体はリザーバタンク８に還流する。

【００１７】他方、水蒸気を必要する場合には、水蒸気
用ヒートパイプ１２における開閉弁１７を開いて蒸気発
生器１４において水蒸気を発生させる。すなわち蓄熱体
１の上部に形成した空間部１１は、蓄熱体１からの熱放
射や内部の空気の対流によって蓄熱体１により加熱され
ているから、開閉弁１７を開くことにより作動液が液溜
め部１６から蒸発部１３に流入し、その結果、作動液が
ここで蒸発して蒸気発生器１４内の凝縮部１５に流れ
る。その作動流体蒸気は充分高温であり、したがって蒸
気発生器１４の内部では供給された水が沸点以上に加熱
されて水蒸気となる。そして放熱して凝縮した作動液は
液溜め部１６に還流する。なお、蒸気の発生を止めるに
は、開閉弁１７を閉じればよい。その場合、水蒸気用ヒ
ートパイプ１２は所謂空炊き状態になるが、ループ型の
ものであって全体が連通しているから、局部的に高圧に
なることはない。

【００１８】図３ないし図５はこの発明の他の実施例を
示すものであって、これらの図に示す給湯器は、蒸気発
生器１４に熱を送るヒートパイプを単管形のものとし、
かつ遮断機構としてヒートパイプを蓄熱体から遮断する
開閉式遮断層を設けたものである。すなわち蓄熱体１の
上部には断熱材１０で外表面を覆った空間部１１が形成
されており、その空間部１１のうち蓄熱体１側の部分に
は、蓄熱体１によって加熱された空気の流通する流通孔
１９を開閉する開閉式遮断層２０が設けられている。供
給された水を加熱して蒸発させる蒸気発生器１４は前述
した実施例と同様に、空間部１１の上方に設置されてい
る。そして複数本の単管形のヒートパイプ２１の下端部
すなわち蒸発部２２が、前記空間部１１のうち開閉式遮
断層２０の上側に配置され、かつそのヒートパイプ２１
の上端部すなわち凝縮部２３が蒸気発生器１４の内部に
挿入されている。

【００１９】なお、図３ないし図５に示す実施例では、
給湯のための構造は図１に示す実施例と同様である。

【００２０】したがって図３ないし図５に示す給湯器で
は、開閉式遮断層２０により流通孔１９を開け、かつ蒸
気発生器１４内に給水すれば、蓄熱体１によって加熱さ
れた空気が空間部１１内に流入してヒートパイプ２１の
蒸発部２２を加熱するので、その熱をヒートパイプ２１
が蒸気発生器１４に運んで水を加熱し、その結果、蒸気
が発生する。また蒸気発生器１４への給水を止めれば、
蒸気の発生を止めることができ、その場合、図５に示す
ように開閉式遮断層２０によって流通孔１９を閉じれ
ば、蓄熱体１と空間部１１との間での空気の対流がなく
なるので、ヒートパイプ２１に熱が与えられず、したが
ってヒートパイプ２１が空炊き状態になるものの、ヒー
トパイプ２１が破壊する温度までは高温とならず、ヒー
トパイプ２１の保護を図ることができる。なお、開閉式
遮断層２０の断熱特性が良好であれば、これを閉じるこ
とによって蒸気の発生を止めることができる。

【００２１】このように図３ないし図５に示す給湯器に
おいても、温水の供給と蒸気の供給とを単一の熱源によ
って行うことができ、また空間部１１を画定する断熱材
１０やヒートパイプ２１あるいは蒸気発生器１４等は、
蓄熱体１の上側に設置するものであるから、これらは必
要に応じて追加設置することができる。

【００２２】

【発明の効果】以上説明したようにこの発明の給湯器に
よれば、温水と併せて蒸気を発生させることができるの
で、単一の蓄熱体を熱源として給湯と共に室内の加湿あ
るいは暖房などを行うことができる。また蓄熱体から蒸
気発生器への熱伝達は、ヒートパイプを介して行うの
で、熱応答性のよい蒸気の発生を行うことができる。さ
らに蒸気発生器に熱を送るヒートパイプは、蓄熱体に埋
設せずに蓄熱体の上側に形成した空間部に配置するか
ら、蒸気を発生させるための機構は蓄熱体に対して必要
に応じて脱着し得る構成とすることができ、付加機能の
選択可能なものとすることができるなどの利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の一実施例を示す系統図。

【図２】 その蒸気発生のための構成を示す部分模式
図。

【図３】 この発明の他の実施例を示す系統図。

【図４】 その蒸気発生器の動作状態の部分模式図。

【図５】 その蒸気発生器の非動作状態の部分模式図。

【符号の説明】

１…蓄熱体、 ２…温水用熱交換器、 ３…ループ型ヒ
ートパイプ、 １０…断熱材、 １１…空間部、 １２
…水蒸気用ヒートパイプ、 １４…蒸気発生器、 １７
…開閉弁、 ２０…開閉式遮断層、 ２１…ヒートパイ
プ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 杉田 吉秀 東京都千代田区内幸町一丁目１番３号 東 京電力株式会社内 (72)発明者 岡田 純 東京都千代田区内幸町一丁目１番３号 東 京電力株式会社内 (72)発明者 吉田 昭太郎 東京都江東区木場一丁目５番１号 藤倉電 線株式会社内 (72)発明者 望月 正孝 東京都江東区木場一丁目５番１号 藤倉電 線株式会社内 (72)発明者 益子 耕一 東京都江東区木場一丁目５番１号 藤倉電 線株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 蓄熱体と温水用熱交換器とをヒートパイ
   プによって連結した蓄熱型給湯器において、 前記蓄熱体の上部に、外部への放熱を遮断するよう断熱
   処理を施したヒートパイプ設置部が設けられるととも
   に、そのヒートパイプ設置部の上側に、供給された水を
   加熱して蒸気に変える蒸気発生器が設けられ、前記ヒー
   トパイプ設置部に他のヒートパイプの一部が配置される
   とともに該他のヒートパイプの他の部分が前記蒸気発生
   器中に配置され、さらに前記蓄熱体から蒸気発生器への
   前記他のヒートパイプを介した熱移動を選択的に遮断す
   る遮断機構が設けられていることを特徴とする蒸気発生
   器付き蓄熱型給湯器。
2. 【請求項２】 前記ヒートパイプ設置部が前記蓄熱体の
   上端側に形成された空間部であり、また前記他のヒート
   パイプが、その空間部と前記蒸気発生器の内部とを貫通
   するループ型ヒートパイプであり、さらに前記遮断機構
   が、そのループ型ヒートパイプの途中に介装された開閉
   弁であることを特徴とする請求項１に記載の蒸気発生器
   付き蓄熱型給湯器。
3. 【請求項３】 前記ヒートパイプ設置部が前記蓄熱体の
   上端側に形成された空間部であり、かつ前記遮断機構
   が、その空間部内に配置した前記他のヒートパイプの一
   部と前記蓄熱体とを選択的に断熱するよう前記空間部内
   に設けられた開閉式遮断層であることを特徴とする請求
   項１に記載の蒸気発生器付き蓄熱型給湯器。