(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部が真空空間となされた缶体と、前記缶体の頂部に設けられ、水を流通させる温水流通管と、前記缶体の底部に設けられ、熱媒液を貯留する貯留部と、前記貯留部に貯留された熱媒液を加熱して媒体蒸気を発生させる加熱部とを有する真空式温水機であって、
前記缶体内部の真空空間に、前記加熱部とは別の燃焼システムからの排ガスが内部を流通する伝熱管を設けるとともに、
熱媒液を前記伝熱管に供給する熱媒液供給部と、
前記熱媒液供給部の熱媒液供給の有無を制御する熱媒液供給制御部とを設けてある真空式温水機。
【請求項２】
前記熱媒液供給部が、前記貯留部の熱媒液を前記伝熱管に散布供給する第一散布装置を備えている請求項１記載の真空式温水機。
【請求項３】
媒体蒸気が前記温水流通管内を流通する水と熱交換することで凝縮して発生する熱媒液を貯留することができる凝縮熱媒液受皿を、前記温水流通管の下方に設けるとともに、
前記熱媒液供給部が、前記凝縮熱媒液受皿に貯留された熱媒液を、前記伝熱管に散布供給する第二散布装置を備えている請求項１記載の真空式温水機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内部が真空空間となされた缶体の底部に熱媒液を貯留する貯留部を設けるとともに、前記貯留部に貯留された熱媒液を加熱して媒体蒸気を発生させる加熱部と、前記缶体の頂部に設けられ、水を流通させる温水流通管とを設けてある真空式温水機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
真空温水機は、図４に示すように、熱媒液（熱媒水）が封入されるとともに内部が真空即ち減圧状態となされた缶体１０と、缶体１０内の下部に熱媒水中に浸漬された状態で配置された燃焼室３２とを有し、缶体１０内の真空空間に配置されかつ内部に水が流通させられる温水流通管４０とを備えている。
燃焼室３２の一端は缶体１０の外部に開口しており、この開口部に各種気体燃料や各種液体燃料を燃料とするバーナー３１が配置されている。また、燃焼室３２の他端には、燃焼排ガス排出口３３からバーナー３１の燃焼に伴う燃焼排ガスを排出する煙道が設けられている。
【０００３】
この真空温水機は、バーナー３１が作動させられることにより缶体１０内の熱媒水が加熱され、加熱された熱媒水は蒸発気化して上昇し缶体１０の真空空間に至り、水蒸気が温水流通管４０の表面において温水流通管４０内部を流通する水に放熱して液化し、温水流通管４０の表面で液化した熱媒水は重力で下方に流下する。
そして、温水流通管４０は、水蒸気の相変化による潜熱により加熱され、これにより温水流通管４０内部を流れる水が加熱され、給湯もしくは暖房のために送り出される。
【０００４】
さて、上述した真空温水機の近傍に焼却装置などの燃焼システムが設置されている場合、燃焼システムから排出される高温の排ガスの熱エネルギーを利用し、前記缶体１０の底部に貯留された熱媒水を加熱する際において加熱エネルギーの節約を行う場合がある。
【０００５】
排ガスを利用して熱媒水を加熱する真空温水機は、燃焼システムから排出される排ガスが、前記缶体１０の内部の貯留部２０に貯留された熱媒水と熱交換可能とするように、排ガスが流通する排ガス管路が前記貯留部２０に貯留された熱媒水内を通過可能と構成されたものであった。
【０００６】
ここで、真空温水機の運転を停止状態にする場合は、前記温水流通管４０内の水が暖められた媒体蒸気と熱交換を行うことを防止するため、バーナー３１の点火を停止するのみならず、排ガスが貯留部２０に貯留された熱媒水と熱交換することを停止させる必要が有るのは当然である。
そのため、かかる場合、燃焼システムからの排ガスを、貯留部２０に貯留された熱媒水内を経由せずに別ルートで排出可能となるように、排ガス管路の管路を切替可能に構成すると共に、管路切替に伴い前記排ガス管路には複数のダンパが設けてあった。図４に示すように、真空温水機は、前記燃焼システムから燃焼システム外の排ガス清浄器等へ排ガスを排出させる第一排ガス管路８１と、前記第一排ガス管路８１の途中の第一分岐部Ｂ１で分岐し、真空温水機の缶体１０内の貯留部２０に貯留された熱媒水内を通過し、第二分岐部Ｂ２で再び前記第一排ガス管路８１に合流する第二排ガス管路８２と、前記第一分岐部Ｂ１と前記第二分岐部Ｂ２との間にあるダンパＤ３と、前記第一分岐部と真空温水機との間にあるダンパＤ１と、前記第二分岐部と真空温水機との間にあるダンパＤ２とを有するように構成されていた。運転停止状態においては、燃焼システムからの排ガスを、真空温水機の缶体１０内の貯留部２０に貯留された熱媒水内を経由せずに、直接燃焼システム外へ排出可能となるようにダンパＤ１及びダンパＤ２を閉じ、ダンパＤ３を開くのである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、排ガス管路内を流れる排ガスの温度は、高い場合には約５００℃程度にも達する場合があり、仮に高温の排ガスが漏洩した場合は非常に危険である。しかも、排ガスの漏洩は、排ガス管路に設けられたダンパ部から発生する可能性が高く、排ガス管路に設けられたダンパ部の設計には、高い気密性が要求されていた。さらには、燃焼システムから排出される排ガスの性状は、燃焼される物体の性状によって変動する場合があり、腐食性ガスが発生する場合も十分に考えられ、排ガス管路のダンパ部の腐食による劣化を防止する必要性があった。
排ガス管路のダンパ部の気密性を担保するためには、定期的に点検を行う必要があり、ランニングコストの上昇につながっていた。また、高い気密性を有するダンパ部を製造することは真空温水機の製造コストの上昇にもつながっていた。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、燃焼システムから排出される排ガスを利用することで、缶体底部に貯留された熱媒水の加熱を行う際の加熱エネルギーを節約できながら、燃焼システムから排出される排ガスの漏洩を、複雑な切替構造及びダンパ部を設けること無しに、簡単な構造で防止できる真空式温水機を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するための本願発明に係る真空式温水機は、請求項１に記載の如く、内部が真空空間となされた缶体と、前記缶体の頂部に設けられ、水を流通させる温水流通管と、前記缶体の底部に設けられ、熱媒液を貯留する貯留部と、前記貯留部に貯留された熱媒液を加熱して媒体蒸気を発生させる加熱部とを有する真空式温水機であって、前記缶体内部の真空空間に、排ガスが内部を流通する伝熱管を設けるとともに、熱媒液を前記伝熱管に供給する熱媒液供給部と、前記熱媒液供給部の熱媒液供給の有無を制御する熱媒液供給制御部とを設けてある。
【００１０】
また、前記目的を達成するための本願発明に係る真空式温水機は、請求項２に記載の如く、請求項１記載の発明において、前記熱媒液供給部が、前記貯留部の熱媒液を前記伝熱管に散布供給する第一散布装置を備えている。
【００１１】
また、前記目的を達成するための本願発明に係る真空式温水機は、請求項３に記載の如く、請求項１記載の発明において、媒体蒸気が前記温水流通管内を流通する水と熱交換することで凝縮して発生する熱媒液を貯留することができる凝縮熱媒液受皿を、前記温水流通管の下方に設けると共に、前記熱媒液供給部が、前記凝縮熱媒液受皿に貯留された熱媒液を、前記伝熱管に散布供給する第二散布装置を備えている。
【００１２】
[作用]
缶体底部に貯留された熱媒液を加熱部で加熱して媒体蒸気を発生させることで、缶体頂部に設けられた温水流通管内部を流通する水と前記媒体蒸気との熱交換を行うことができる。そして、缶体内部の真空空間に前記加熱部とは別の燃焼システムからの排ガスを流通させる伝熱管を設けるとともに、熱媒液供給部から熱媒液を前記伝熱管に供給する制御を熱媒液供給制御部で行うことで、前記熱媒液と排ガスとの熱交換が可能になり、熱媒水が熱交換で昇温されるから、加熱部の熱エネルギーが節約できる。
【００１３】
伝熱管内を流通する排ガスと熱媒液との熱交換を行わない場合は、熱媒液供給部から熱媒液を前記伝熱管に供給しない制御を熱媒液供給制御部で行う。係る場合において、排ガスが流通する伝熱管の流路の切替は行わないので、流路切換部分を設けることに伴うダンパ部からの排ガス漏洩はありえない。
【００１４】
また、前記伝熱管内の排ガスの熱は前記真空空間を伝導し難いから、熱媒液供給部から前記伝熱管への熱媒液の供給を停止することで、仮令前記伝熱管内を排ガスが流通していたとしても、温水流通管内部を流通する水が昇温されることはほとんど無い。尚ここで真空とは減圧状態をいう。
【００１５】
前記熱媒液供給部が、前記貯留部の熱媒液を前記伝熱管に散布供給する第一散布装置である場合にあっては、前記第一散布装置によって熱媒液が噴霧状態で前記伝熱管に散布されるから、熱媒液を前記伝熱管の全体に偏ること無く浸すことができ、その結果的確に伝熱管内を流通する排ガスと熱媒液との熱交換を行うことが可能である。
【００１６】
媒体蒸気が前記温水流通管と接触し、前記温水流通管内を流通する水と熱交換を行うことで、媒体蒸気が凝縮して再び熱媒液に戻るが、凝縮熱媒液受皿を前記温水流通管の下方に設けることで、凝縮して発生する熱媒液を貯留することができる。そして、前記凝縮熱媒液受皿に貯留された熱媒液を、前記伝熱管に散布供給する第二散布装置を備えることで、前記第二散布装置によって熱媒液が噴霧状態で前記伝熱管に散布され、伝熱管内を流通する排ガスと熱媒液との熱交換を行うことが可能である。
【００１７】
【発明の効果】
その結果、燃焼システムから排出される排ガスを利用することで、缶体底部に貯留された熱媒水の加熱を行う際の加熱エネルギーを節約しながら、排ガスの漏洩を防止できる真空式温水機を提供できた。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を示すが、本発明はこれらによって限定されるものではない。
【００１９】
〔第一実施形態〕
本願発明に係る真空式温水機は、図１に示すように、内部が真空空間となされた缶体１０と、前記缶体１０の底部にあって熱媒液としての熱媒水を貯留する貯留部２０と、前記貯留部２０に貯留された熱媒水を加熱することにより、媒体蒸気としての水蒸気を発生させる加熱部３０と、前記缶体１０の頂部に設けられ、内部に水を流通させる温水流通管４０と、前記缶体１０内部の真空空間に設けられ、排ガスが内部を流通する伝熱管５０と、熱媒水を前記伝熱管５０に供給する熱媒液供給部６０と、前記熱媒液供給部の熱媒液供給の有無を制御する熱媒液供給制御部８０とを有する。前記加熱部３０は、加熱装置としてのバーナー３１と燃焼室３２とからなり、前記バーナー３１の燃焼排ガスを排出するための燃焼排ガス排出口３３が前記燃焼室３２に設けられている。
【００２０】
前記熱媒液供給部６０は第一散布装置６１で構成され、前記第一散布装置６１は、前記貯留部２０に貯留された熱媒水を、前記貯留部に設けられ熱媒水を排出可能とする熱媒水排出口から前記伝熱管５０の上方まで供給する第一配管６２と、前記第一配管６２の途中に設けられ、前記貯留部２０から前記伝熱管５０の上方までの熱媒水の流れを形成するポンプ６３と、前記第一配管６２の端部に設けられ、前記伝熱管５０に熱媒水を散布供給する第一散布部６４とから構成される。そして、前記熱媒液供給制御部８０は前記ポンプ６３の可動の有無を制御する。
【００２１】
真空式温水機を運転する場合は、前記バーナー３１を点火することで前記貯留部２０に貯留された熱媒水を加熱し昇温させる。缶体内部は真空状態即ち減圧状態にあるため、熱媒水の温度が約４０〜５０℃で水蒸気が発生し始めるが、前記バーナー３１は前記貯留部２０の熱媒水の温度が約９０℃程度を保つように加熱を行う。水蒸気は前記缶体１０内部を充填し、前記水蒸気は前記缶体１０の頂部に設けられた温水流通管４０内を流通する水と熱交換する。前記温水流通管内部を流れる水は約６０℃まで暖められ、種々の用途に利用できる。前記温水流通管内部を流れる水と熱交換した水蒸気は凝縮し再び熱媒水に状態変化する。凝縮した熱媒水は重力で落下し前記貯留部２０に再び貯留される。尚、熱媒水としては水道水若しくは純粋を利用できる。
【００２２】
前記貯留部２０に貯留された熱媒水は、前記第一配管６２の中を流通して前記伝熱管５０の上方近傍から前記第一散布部６４を通して前記伝熱管５０に散布供給される。前記第一散布部６４における熱媒水を排出する排出口には、シャワー状に熱媒水を排出可能なように小径の孔が多数設けられて構成されている。前記伝熱管５０内部を流通する排ガスの温度は約２００〜５００℃程度であるから、前記伝熱管５０内部を流れる排ガスと熱交換した熱媒水は十分に昇温され、その結果前記バーナー３１の火力を減少させることができ、熱エネルギーを省力できるのである。
【００２３】
尚、燃焼システムから排出される排ガスが不定期に排出され、常に前記伝熱管５０内部を流れていない場合も考えられる。しかし、前記伝熱管５０内部を排ガスが流れていない場合にあっても、前記バーナー３１を点火していることで本発明に係る真空式温水機の運転には支障が無い。
【００２４】
一方、真空式温水機の運転を行わない場合、即ち、前記温水流通管４０内を流れる水を昇温させる必要性が無い場合は、前記バーナー３１の点火を停止させると共に、前記熱媒液供給制御部８０で前記ポンプ６３の運転を停止させる。前記バーナー３１の点火を停止させることで前記貯留部２０に貯留された熱媒水は室温状態温度であり、水蒸気は発生しないので水蒸気と前記温水流通管４０内部を流れる水との熱交換は無い。また、前記ポンプ６３の運転を停止させることで、前記第一散布部６４から前記伝熱管５０へ熱媒水は供給されることは無いから、前記熱媒水と前記伝熱管５０内部を流れる排ガスとの熱交換は無く、前記熱媒水が昇温されることは無い。尚、仮令前記伝熱管５０内部を高温の排ガスが流通していたとしても、前記伝熱管５０は前記缶体１０の真空空間中に設けられており、前記伝熱管５０と前記温水流通管４０との間には真空空間があるから、前記伝熱管５０の内部を流れる排ガスの熱が前記温水流通管内部を流通する水に伝達することは困難であり、前記温水流通管４０内部を流れる水が昇温されることは無い。
【００２５】
本願発明に係る真空式温水機では、前記温水流通管４０内を流れる水を昇温させる場合にせよ、昇温させない場合にせよ、排ガスが流れる前記伝熱管５０の管路の切換を行うことは無く、前記伝熱管５０に管路切換に伴うダンパも設けられていないから、前記伝熱管５０から高温の排ガスが漏洩する危険性は無い。
【００２６】
前記熱媒液供給部６０から供給される熱媒液が、前記伝熱管内を流通する排ガスと熱交換を行う前に、前記貯留部２０に貯留された熱媒水が前記加熱部３０で暖められて発生する水蒸気と熱交換をすることを防止するために遮蔽ケース７０を設けることができる。
前記第一散布部６４の熱媒液が排出される排出口と伝熱管５０のうち供給される熱媒液と接触する部分とを収納するように遮蔽ケース７０が設けられ、前記遮蔽ケース７０の上方面には水蒸気が排出できるように水蒸気排出口７１が設けられ、また前記遮蔽ケース７０の下方面には熱交換した後熱媒液が排出可能になるように熱媒液排出口７２が設けられている。係る構成を採用することで、前記熱媒液供給部６０から供給される熱媒液と前記伝熱管５０内を流通する排ガスとの熱交換率をさらに向上させることができる。
【００２７】
〔第二実施形態〕
図２及び図３に示すように、前記熱媒液供給部６０を第二散布装置６５で構成することも可能である。前記第二散布装置６５は、前記温水流通管４０の下方に設けられた凝縮熱媒液受皿６６と、前記凝縮熱媒液受皿６６に貯留された熱媒液を、前記伝熱管５０に散布供給する第二散布部６７と、前記凝縮熱媒液受皿６６に貯留された熱媒液を前記第二散布部６７まで供給させる第二配管６８と、前記第二配管６８の中途に設けられ、熱媒液の流れを抑止可能な弁６９とを備えて構成することも可能である。前記熱媒液供給制御部８０は前記弁６９の開閉を制御する。
【００２８】
真空式温水機を運転する場合は、前記バーナー３１を点火することで前記貯留部２０に貯留された熱媒水を加熱し昇温させ、水蒸気を前記缶体１０内部に充填させ、前記水蒸気を前記温水流通管４０内を流通する水と熱交換する。前記温水流通管４０内部を流れる水と熱交換した水蒸気は凝縮し再び熱媒水に状態変化し、凝縮した熱媒水は重力で落下して、前記凝縮熱媒液受皿６６に貯留される。前記熱媒液供給制御部８０で前記弁６９を開き前記第二配管６８を経由して、前記凝縮熱媒液受皿６６に貯留された熱媒水を前記第二散布部６７で前記伝熱管５０に散布供給することで、前記伝熱管５０内部を流れる排ガスと熱媒水との熱交換をすることができ、その結果熱媒水は昇温され、前記バーナー３１の火力を減少させることができ、熱エネルギーを省力できるのである。尚、前記第二散布部６７における熱媒水を排出する排出口には、シャワー状に熱媒水を排出可能なように小径の孔が多数設けられて構成されている。
【００２９】
一方、真空式温水機の運転を行わない場合は、前記バーナー３１の点火を停止させると共に、前記熱媒液供給制御部８０で前記弁６９を閉じる。前記バーナー３１の点火を停止させることで水蒸気は発生しないので、水蒸気と前記温水流通管４０内部を流れる水との熱交換は無い。また、前記弁６９を閉じることで、前記第二配管６８を経由して前記第二散布部６７から前記伝熱管５０へ熱媒水は供給されることは無いから、前記熱媒水と前記伝熱管５０内部を流れる排ガスとの熱交換は無く、熱媒水が昇温されることは無い。
【００３０】
前記凝縮熱媒液受皿６６の横縁上端部の平面視における断面外周は、前記温水流通管４０の平面視における断面外周を含むように構成することが好ましい。このように構成することで前記温水流通管４０の如何なる部分にて熱媒液が凝縮発生したとしても、前記凝縮熱媒液受皿６６でそれを受止めることができる。
【００３１】
[ 別実施形態]
第二実施形態において、凝縮熱媒液受皿６４に貯留された熱媒水を前記貯留部２０に流出させるためのオーバーフロー管９０を設けることができる。前記オーバーフロー管９０の一方の管端部は、前記凝縮熱媒液受皿６４の横縁上端部よりも若干深い位置に設けてある。これにより前記凝縮熱媒液受皿６４に多量に熱媒液が貯留し、前記凝縮熱媒液受皿６４の横縁上端部を越えて熱媒液が溢れる前に、熱媒液が前記オーバーフロー管９０の管上端部に注ぎ込まれるから、多量に熱媒液が前記凝縮熱媒液受皿６４に貯留したとしても熱媒液が溢れない。また、前記オーバーフロー管９０の他方の管下端部は前記貯留部２０近傍に設けられ、熱媒液が前記貯留部２０に供給されるように設定されている。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願発明に係る真空式温水機を説明する図
【図２】本願発明に係る真空式温水機を説明する図
【図３】本願発明に係る真空式温水機を説明する図
【図４】従来の真空式温水機を説明する図
【符号の説明】
１０    缶体
２０    貯留部
３０    加熱部
３１    バーナー
４０    温水流通管
５０    伝熱管
６０    熱媒液供給部
６１    第一散布装置
６２    第一配管
６３    ポンプ
６４    第一散布部
６５    第二散布装置
６６    凝縮熱媒液受皿
６７    第二散布部
６８    第二配管
６９    弁
７０    遮蔽ケース
８０    熱媒液供給制御部
９０    オーバーフロー管
【図１】
0003810239.tif 000002
【図２】
0003810239.tif 000003
【図３】
0003810239.tif 000004
【図４】
0003810239.tif 000005