JPS59183246A - 貯蔵式温水ヒ−タ装置 - 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】 本発明は、一般家庭用水がガスバーナの如きバーナによ
って加熱される、貯蔵式温水ヒータ装置に関する。

貯蔵タンクまたはシリンダと、循環ポンプを含んでいて
且つ該タンクまたはシリンダによυ閉じられた一次回路
とを含んでいる貯蔵式温水ヒータ装置は、家庭用の水加
熱の分野においてよく知られている。この種装置のバー
ナ煙道は該タンクから前記−次回路を通過する水を予熱
するための熱交換器を含んでいてもよい。しかしながら
、こめような公知の貯蔵式温水ヒータ装置によシ達成さ
れる燃焼生成物中の水蒸気の凝結は不十分であり且つ前
記水を加熱するための一次回路水に伝達される熱も不十
分である。

本発明の主目的は、改良した貯蔵式温水ヒータ装置を提
供することにある。また本発明の目的は、燃焼生成物中
の水蒸気の凝結を最大にし、該燃焼生成物から一次回路
水への熱伝達を最適にし且つ該−次回路水を加熱するた
めに使用されるバーナの停止中の熱損失を最小にする復
水型貯蔵式温水ヒータ装置を提供することにある。

本発明によシ提供される貯蔵式温水ヒータ装置は、貯蔵
タンクまたはシリンダと、循環ポンプを含んでいて且つ
二つの異なる点で該貯蔵タンクまたはシリンダと連結さ
れていて該貯蔵タンクまたはシリンダにより閉じられた
一次回路と、実質的に垂直な煙道の上端に連結された倒
立型バーナと、該貯蔵タンクまたはシリンダから該−次
回路全通遇する水を加熱するための突出した熱交換器装
置とを含んでいる３、該熱交換器装置は煙道内に同軸的
に配設されていて、該熱交換器は該煙道を通過する燃焼
生成物の流れの方向と反対方向に流れる−　次回銘水を
有している。本発明の好適実施例においては、煙道は貯
蔵タンクまたはシリンダ内に同心状に配設された管路か
ら構成されている。

−次回銘水への非常に高い熱伝達率が、ａ）倒立型バー
ナ、 ｂ）押出成形された熱交換器装置を使用して貯蔵タンク
またはシリンダの頂部から底部への燃焼生成物を捕える
実質的に垂直な煙道、 Ｃ）底部で該熱交換器装置に進入する水を例えば１５゛
″Ｃの低温から直接的に例えば６０°Ｃの高温まで加熱
して低いバーナ熱入力のものにすることを可能にする、
該熱交換器装置と同心の管路を通る加熱されるべき一次
回路水の逆流、 の組合せによる燃焼生成物の凝結熱の回復により達成さ
れる。このような装置によシ凝結せしめられる水蒸気の
量は多く、燃焼生成物は該熱交換器装置内で冷水の逆流
によシその露点以下に冷却される。例えば４５°Ｃの下
限まで一次回路水の温度を上げるために必要とされるバ
ーナ熱入力及び水の流量が低いから、バーナは長時間に
亘って作動し続は従来の貯蔵式温水ヒータ装置の場合は
ど頻繁には点火され且つ消火されない、というのが本発
明の一つの特徴である。

本発明の特徴の一つによれば、突出したアルミニウム合
金製の熱交換器を使用することによって熱交換が最適に
なり且つ排ガス熱交換器の製造コストが低減され、該ア
ルミニウム合金は好ましくは該熱交換器内に生成される
凝結物による腐食に対する高い抵抗力を有している。該
熱交換器材料は該熱交換器を腐食に対して保護し且つ腐
食生成物の沈殿を阻止するために陽極酸化されていても
よい。−次回銘水が飲料水の品質でなければならないか
ら、該水は熱交換器管によって直接的に運ばれるのでは
なく該熱交換器の中心ボアを通過する銅製管路によって
運ばれ、該熱交換器内の銅製管路は鋼管から成る一次回
路の他の要素への連結のために取伺けられている。

本発明の好適で簡単な実施例において、冷水入に１は貯
蔵タンクまたはシリンダの底部領域において、該貯蔵タ
ンク寸たはシリンダの上方領域において該熱交換器装置
の出口で該貯蔵タンクまたはシリンダ内に開口している
一次回路と連結されておシ、冷水は該熱交換器装置の水
路匠進入し燃焼生成物の流れの方向と反対の流れの方向
に該熱交換器装置を通過して該燃焼生成物を露点温度以
下の温度に冷却せしめる。

本発明の他の特徴によれば、バーナはｌ乃至２ｍｍ好ま
しくは１．８ｍｍの直径の多数の燃料／空気オリフィス
を含んでいる円形のバーナ板を取付けた燃料希薄式バー
ナであって、該バーナ板は該熱交換器装置の上端に取付
けられておシ、−次回銘水の管路は該バーナ板を貫通し
ていて、熱が該バーナ板を冷却するために該管路から該
バーナ板に伝達される。該バーナ板の好適実施例におい
ては、該オリフィスが該バーナ板に円形パターン状に配
設されており、バーナ板と管路とは同心である。

本発明の主題である貯蔵式温水ヒータ装置のための特に
簡単な制御装置は、貯蔵タンクまたはシリンダの下方領
域における水温が一つの温度測定装置により測定され、
該貯蔵タンクまたはシリンダの上方領域における水温が
第二の温度測定装置によシ測定され、該温度測定装置が
バーナ制御ループに組込まれた接点またはスイッチを作
動せしめ、さらに第一の温度測定装置により測定された
温度が例えば５５°Ｃの下限温度以下であるときバーナ
が該第−の温度測定装置により点火され、第二の温度測
定装置により測定された温度が前記下限温度より高い例
えば６０°Ｃの上限温度以上であるときバーナが該第二
の温度測定装置により止められることを特徴としている
。上述の簡単な制御装置は比較的長いバー　す作動時間
と比較的回数の少ないバーナ点火及び消火作動を達成し
、−次回路内の水の流量が小さい。

本発明の他の特徴によれば、−次回路内の水の流量が調
整可能な流量制御装置によって貯蔵タンクまたはシリン
ダ内の温度勾配の関数として制崗１されてもよく、該流
量制御装置は前記貯蔵タンクまたはシリンダへ帰還せし
められる水の温度が低いと流量を減少せしめ同時に該貯
蔵タンクまたは／リンダ内の温度が先づ作動温度レベル
に加熱されたときまたは温水が一次回路から抽出されて
いるときまたは同様の場合に貯蔵式温水ヒータ装置に冷
水が付加され、該流量制御装置は該タンクまたはシリン
ダに帰還する一次回路水の温度が高いときまたは該タン
クまたはシリンダ内の水が再加熱されるときまたは同様
の場合に全開せしめられるので、異なる温度勾配が異な
る一次回路水の流液を生せしめる。上述の簡単な実施例
において、二次回路は、該二次回路から水が抽出される
ときに一次回路流垢［を設定流量に減少せしめる前記流
量制御装置のアクチュエータを制御するだめのループ内
に組込まれたスイッチを含んでいる。この好適実施例に
おいては、別の温度測定装置が貯蔵タンク捷たはシリン
ダの下方領域において冷水入口の付近に備えられていて
、該温度測定装置は制御ループによって前記流量制御装
置のアクチュエータの底部で冷水温度に等しい温度が測
定されると一次回路内の流量が設定流量まで減少せしめ
られる。

本発明の他の実施例においては、簡単且つ効果的なオン
オフ型貯蔵式温水ヒータ装置制御が、−次回路内の流量
制御装置の必要性を排除する、連続式または調節式バー
ナ制御装置または無段階式循環ポンプ制御装置により置
き換えられ得る。

本発明のさらに他の目的、特徴及び付随する利点は、本
発明に従って構成された好適実施例に関する以下の詳細
な説明から当業者にとって明らかになるであろう。

第１図は本発明の主題である貯蔵式温水ヒータ装置の好
適実施例の主要構成要素を示す概略図である。

上記実施例において約２００６の水を収容する貯蔵シリ
ンダ１が直立した位置に配設されている。

該シリンダは異なる温度の水の成層を最適にするために
比較的背が高く且つ細い。燃料希薄混合気バーナ２が該
シリンダ１の頂部に取付けられていて且つ該シリンダ１
の中心を通る垂直な煙道３と連結されており、該煙道は
貯蔵シリンダｌに収容された水から溶接によシ密閉され
ている。

熱交換器装置４が該煙道３内に同軸的に配設されていて
、該熱交換器装置は中空であ）、該熱交換器装置の中空
部に銅製管路５が配設されておシ、銅は、通常鋼管から
成る他の一次回路の管路との連結を容易にし且つ該−次
回路の管路内で不純物が飲料水に入ることを阻止するた
めに該管路に対して使用される。上述の好適実施例にお
いて、熱交換器装置４は該熱交換器装置内に生成される
凝結物による腐食に耐え得る突出したアルミニウム合金
から作られていて、燃焼生成物と接する該熱交換器の表
面は腐食に対する保護のためにそして腐食生成物の堆積
を阻止するために陽極酸化されている。本発明の他の実
施例においては、通常のそして好ましくは陽極酸化され
たフィン付管が、そのフィンが熱伝達のために水管路と
接しているように使用されていてもよい。

第２図に示されているように、燃料希薄混合気バーナ２
は煙道３に直接的にフランジにょ）取行けられた円形の
バーナ板２ｏを備えている。該バーナ板２０は１乃至２
間好ましくは１．８ｍｍの直径の多数の燃料／空気混合
気オリスイスを含んでいる。

熱交換器装置４のバッフルまたはフィン４ｏは該円形バ
ーナ板２０の直下で終わっている。該熱交換器内の銅製
管路５は熱の通過を許すジヨイントによりバーナ板２ｏ
と連結されている。該銅製管路５が一次回路に組込まれ
ているから、使用される構成のバーナが冷却を必要とす
るときに該管路は前記バーナ板２ｏを冷却する。

バーナ２が倒立型バーナであシ且っ燃焼生成物が如何な
る浮力効果にも曝されないから、比較的低い定格の燃焼
空気ファン６が本発明にょシ提供された貯蔵式温水ヒー
タ装置に組込まれている、。

燃料希薄ガス／空気混合体がファン６がらの燃焼空気と
ガス管からの燃料とを混合する混合装置７内で得られる
。該混合装置７は天然ガス及び液化石油ガスの燃料に対
して調整するだめの孔あき板全備えていてもよい。第１
図には自動バーナ制御装置８により制御されるガス遮断
弁は示されていない。燃料希薄ガス／空気混合体は混合
装置７から混合管を通ってバーナ板２０に達する。

冷水管と連結された冷水入口９は貯蔵シリンダｌの底部
領域に開口していて且つ熱交換器装置４内の銅製管路５
の下端でそれと連結されている一次回路の一部を形成し
ている。貯蔵シリンダ１の底部領域及び／捷たけ冷水管
からの冷水は循環ポンプ１０によシ熱交換器３　、４　
、５ｉ通って矢印Ｂの方向に汲み上げられ帰還管１１及
び流量制御装置１２及び温水人口１３を通って貯蔵シリ
ンダ１の上方領域に帰還せしめられ、該流量制御装置１
２は本発明のこの実施例においてはソレノイド弁である
。該流量制御装置１２は、鎖線により示された制御ルー
プ１４によシ以下に述べるように成る作動条件の下で閉
じられ且つ成る他の作動条件の下で開かれる。

バーナ２の倒立配置及び構成、細く且つ背の高い貯蔵シ
リンダ１内での熱交換器装置４の同心的配置そして矢印
Ｂにより示された加熱されるべき水と矢印Ａにより示さ
れた燃焼生成物の対向する流れが与えられると、入口９
即ち冷水管からの冷水は一次回路の帰還管１１内で例え
ば１５°Ｃの低温から例えば６０°Ｃの高温に加熱され
得る。４５゜Ｃまでの温度上昇の如き要求される温度上
昇は、低い一次回路の流量を考慮して約４ＫＷＯ熱入力
に対して定格されたバーナ２によシ達成され得、長いバ
ーナ作動時間と比較的回数の少ないバーナ点火及び消火
作動を生ぜしめ、熱交換器の下端の低い水温及び比較的
長い熱交換器内の最適な熱交換が、効果的な水の加熱と
燃焼生成物に含まれる凝結熱の効果的な回復を可能にす
る。このように生成された凝結物は第１図により示され
ているように煙道の下端で抽出され、燃焼生成物は部屋
から密閉された煙道装置１５を通って大気中に排出され
る。

上述の本発明の実施例においては、バーナ２゜循環ポン
プｌＯ及び流量制御装置１・２は二次回路１６に組込ま
れた三つの温度測定装置２１　、２２及び２３とスイッ
チ２４とを使用して制御される。

温度測定装置２１は貯蔵シリンダ１の下方領域における
水温を測定するために使用され且つ、測定された温度が
例えば５５°Ｃの設定下限温度より低いときに、バーナ
及び循環ポンプ制御ル−プに組込捷れたリレーＳ２１　
によりノく−ナ２及び循環ポンプ１０をスイッチオンす
る。温水人口１３に近接した第二の温度測定装置２２は
、該貯蔵シリンダ゛の」二方領域における水温が例えば
６０°Ｃの上限温度より高く水が５°Ｃの範囲を越えて
加熱され且つ全開された流量制御装置１２を通る流量が
多いときに、リレーＳ２□を使用してノく−ナ２及び循
環ポンプ１０をスイッチオンし加熱作動を停止せしめる
。

第三の温度測定装置２３が貯蔵シリンダ１の底部で冷水
入［］９に近接して位置しており、該温度測定装置は−
・次回路流量を例えば７０Ｃ／ｈの小流量または例えば
７００６／ｈの大流量に設定するために流量制御装置１
２の制御ループに組込まれたリレーＳ２３　と連結され
ている。該温度測定装置２３により測定された温度が例
えば１５°Ｃ以下の冷水温度に等しいと、リレー８２３
は開いて流量制御装置１２の制御ループを遮断し管１１
内の流量を減少せしめる。該温度測定装置２３により測
定された温度が前記冷水温度より高いと、リレー８２３
は閉じられる。温水が管１６を介して抽出されると、ス
イッチ２４はリレー８２４により流量制御装置１２０制
御ループを遮断して該流量制御装置１２を通る流量を減
少せしめる。

過熱保護のために、温度ＩＪミッタ２５がノ（−す板２
０に近接して水管路に備えられていて、水温が例えば９
０°Ｃの限界温度を越えるとリレーＳ２゜によりバーナ
２をスイッチオンする。

水が最初加熱されまたは水が加熱されて且つ冷水が貯蔵
シリンダｌの底部領域から熱交換器装置を通って汲み上
げられると、流量制御装置１２を通る水の流量が例えば
７０１／ｈの流量の如き低いレベルに減少せしめられ且
つ冷水は例えば１５°Ｃの冷水温度から例えば６０°Ｃ
の温度に加熱されて温水人口１３を通って貯蔵シリンダ
内に帰還せしめられる。水温が例えば５°Ｃの設定温度
だけ低下したために貯蔵シリンダ１内の水が加熱される
と、流量、制御装＃１２はリレーＳ２３及び３２４が閉
じられることにより全開せしめられ、−次回路内の流量
は例えば７００１　、／　ｈという高いレベルに増大せ
しめられて、温度上昇が達成されると冷水を加熱するた
めに必要とされる温度上昇から例えば５°Ｃの温度上昇
の如き貯蔵シリンダ内の温度全保持するために必要とさ
れる温度上昇へ例えば１：１０の小流量及び大流量の比
で減少せしめられる。

水加熱時に二次回路から水が抽出されると、流量割出１
装置１２０制御ループはリレーＳ２４により遮断される
。水が貯蔵シリンダｌから管１６を通って抽出されると
き、−次回路５．１０．１１及び１２内の水は例えば７
０ｇ、／ｈの小流量で即座に加熱されて貯蔵シリンダの
容量に付加される。

上述した貯蔵式温水ヒータ装置においては、燃焼生成物
は熱交換器装置４を使用し且つ優れた水加熱効率と、熱
損失が従来の貯蔵式温水ヒータの場合におけるよりもか
なり低いことを考慮すれば、高い全体効率とを達成する
対向流の利点を得て露点以下の温度に直接的に冷却され
る。

本発明は、上述され且つ図示された実施例に限定されず
特許請求の範囲内のすべての変形例を含むことが理解さ
れるべきである。

【図面の簡単な説明】

第１図は自動バーナ制御装置と燃料及び空気管路との間
の一般的な連結を示していない本発明による復水型貯蔵
式温水ヒータ装置の概略図、第２図は本発明に従って構
成された貯革シリンダの頂部、バーナの外形及び熱交換
器装置の断面図である。 １・・・・貯蔵シリンダ、２・・・・バーナ、３・・・
・煙道、４・・・・熱交換器装置、５・・・・銅製管路
、６・・・・燃焼空気ファン、７・・・・混合装置、８
・・・・自動ノ（−す制御装置、９・・・・冷水入口、
１０・・・・循環ポンプ、１１・・、・帰還管、１２・
・・・流量制御装置、１３・・・・温水入口、１４・・
・・制御ループ、１５°・・・煙道装置、１６・・・・
管、２０・・・・バーナ板、２１゜２２．２３・・・・
温度測定装置、２４・・・・スイッチ、２５・・・・温
度リミッタ、４０・・・・フィン、ｓ、、、　＋Ｓ２２
．Ｓ２３．Ｓ２４．Ｓ２５・・・・リレー。 代理人弁理士　篠原泰司　゛ −０′

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）貯蔵タンクまたはシリンダと、 循環ポンプを含んでいて且つ二つの異なる点で該貯蔵タ
   ンクまたはシリンダに連結されていて該貯蔵タンクまた
   はシリンダを通る閉じたループを有している一次回路と
   、 倒立型バーナとして備えられていて且つ実質的に垂直な
   煙道の上端の中に組込まれまたは該上端に連結されてい
   るバーナ　装置と、 −次回路水が燃焼生成物の流れの方向と反対の流れの方
   向に熱交換器を通過するように前記煙道内に同心的に配
   設されている突出した熱交換器を含んでいる、前記貯蔵
   タンクまたはシリンダから該−次回路を通って循環する
   水を予熱するための熱交換器装置と、 実質的に一定の温度で本貯蔵式温水ヒータ装置により温
   水が有効に生ぜしめられるように前記バーナ装置及び／
   または前記−次回路の流速を制御するために該タンクま
   たはシリンダ内に配設され庭少なくとも一つの温度測定
   装置を含んでいる制御装置と、 から構成されている貯蔵式温水ヒータ装置。 （２）煙道がシリンダと同心であることを特徴とする特
   許請求の範囲（１）に記載の貯蔵式温水ヒータ装置。 （３）熱交換器が煙道内で生成される凝結物による腐食
   に耐える突出したアルミニウム合金材料から作られてい
   て、該熱交換器装置内に組込まれた銅製管路が一次回路
   の一部を形成していることを特徴とする特許請求の範囲
   （１）または（２）に記載の貯蔵式温水ヒータ装置。 （４）−次回路が貯蔵タンクまたはシリンダの底部にお
   いて冷水入口と連結されていて、該冷水入口が熱交換器
   の入口と連結されており且つ加熱された水が該タンクま
   たはシリンダの上方領域において該タンクまたはシリン
   ダ内に進入することを特徴とする特許請求の範囲（２）
   に記載の貯蔵式温水ヒータ装置。 （５）バーナが燃料希薄混合気を燃焼せしめ且つ１乃至
   ２　ｍｍ好ましくは１．８ｍｍ直径の多数の燃料／空気
   混合気オリフィスを備えた実質的に円形のバーナ板を組
   込んでいて、該バーナ板が熱交換器装置の上端付近で煙
   道に取付けられており、−次回路水用管路が該バーナ板
   を実質的に垂直方向に貫通していて該バーナ板を冷却す
   ることを特徴とする特許請求の範囲（４）に記載の貯蔵
   式温水ヒータ装置。 （６）　　オリスイスがバーナ板で環状パターンを形成
   していて、該バーナ板が管路を同心状に組込んでいるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲（５）に記載の貯蔵式温
   水ヒータ装置。 （７）　　−次回路の帰還管路が貯蔵タンクまたはシリ
   ンダの上方領域に開口する温水出口と連結されているこ
   とを特徴とする特許請求の範囲（４）に記載の貯蔵式温
   水ヒータ装置。 （８）制御装置が、貯蔵タンクまたはシリンダの下方領
   域における水温を測定するための一つの温度測定装置と
   、該貯蔵タンクまたはシリンダの上方領域における温度
   を測定するための第二の温度測定装置とを含んでいて、
   該温度測定装置がバーナを操作するだめのスイッチを作
   動せしめ、該バーナが下限温度以下の温度を測定する第
   一の温度測定装置によシ点火され且つ該下限温度より高
   い上限温度以上の温度を測定する前記第二の温度測定装
   置により止められることを特徴とする特許請求の範囲（
   １）に記載の貯蔵式温水ヒータ装置。 （９）−次回路が調整可能な流量制御装置を含んでいる
   ことを特徴とする特許請求の範囲（１）に記載の貯蔵式
   温水ヒータ装置。 （１０）二次回路が、制御ループによって流量制御装置
   のアクチュエータと連結されたスイッチを含んでいて、
   該二次回路から水が抽出されるとき一次回路を通る流量
   が設定流量に減少せしめられることを特徴とする特許請
   求の範囲（９）に記載の貯蔵式温水ヒータ装置。 （ｌυ　別の温度測定装置が貯蔵タンクまたはシリンダ
   の底部領域において冷水入口の付近に配設されていて、
   該温度測定装置が制御ループによって流量制御装置のア
   クチュエータと連結されており、該貯蔵タンクまたはシ
   リンダの底部で冷水温度に等しい温度が測定されると一
   次回路内の流量が設定流：ｌ：に減少ぜしめられること
   を特徴とする特許請求の範囲（１＠に記載の貯蔵式温水
   ヒータ装置。 ｔ＋２）　　バーナが温度の関数として点火、消火そし
   て／または制御されることを特徴とする特許請求の範囲
   （１）に記載の貯蔵式温水ヒータ装置。 （１３）循環ポンプが無段階制御装置により水温の関数
   として制御されることを特徴とする特許請求の範囲（１
   ）に記載の貯蔵式温水ヒータ装置。