JP2014037965A - Hot water generating device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、蒸気の熱で冷水を加熱することにより温水を生成する温水生成装置に関する。 The present invention relates to a hot water generator that generates hot water by heating cold water with the heat of steam.
従来の温水生成装置としては、例えば特開2010−25394号公報に示されたものがある。これは、コルゲートスパイラルチューブ式熱交換器に、複数のスパイラルチューブに連通する冷水取入管と温水取出管とを接続すると共に、熱交換器のシェルに連通する蒸気供給管とドレン排出管とを接続したものである。 As a conventional warm water production | generation apparatus, there exists a thing shown by Unexamined-Japanese-Patent No. 2010-25394, for example. This is to connect a corrugated spiral tube heat exchanger with a cold water intake pipe and a hot water discharge pipe communicating with a plurality of spiral tubes, and a steam supply pipe and a drain discharge pipe communicating with the shell of the heat exchanger. It is a thing.
上記従来の温水生成装置は、冷水取入管からの冷水流量が低下すると、複数のスパイラルチューブ内の冷水流速が低下し、複数のスパイラルチューブ内での冷水の乱流が生じ難くなるために、冷水と蒸気との熱交換効率が低下して温水が設定温度以下に低下するおそれがあった。また、冷水取入管からの冷水流量が十分ある場合において、温水取出管からの温水取出量が減少すると、スパイラルチューブ全体の伝熱面積が過剰となるために、冷水と蒸気との熱交換が過剰となり、温水が設定温度以上に上昇するおそれがあった。 In the conventional hot water generator, when the flow rate of the cold water from the cold water intake pipe decreases, the flow rate of the cold water in the plurality of spiral tubes decreases, and the turbulent flow of the cold water in the plurality of spiral tubes hardly occurs. There was a risk that the heat exchange efficiency between water and steam would decrease and the hot water would fall below the set temperature. In addition, when there is a sufficient amount of cold water flow from the cold water intake pipe, if the amount of hot water taken out from the hot water discharge pipe decreases, the entire heat transfer area of the spiral tube becomes excessive, resulting in excessive heat exchange between the cold water and steam. As a result, the hot water may rise above the set temperature.
したがって本発明が解決しようとする課題は、冷水取入管からの冷水流量が低下した場合に温水が設定温度以下に低下することを防止できると共に、温水取出管からの温水取出量が減少した場合に温水が設定温度以上に上昇することを防止できる温水生成装置を提供することである。 Accordingly, the problem to be solved by the present invention is that when the flow rate of cold water from the cold water intake pipe is reduced, it is possible to prevent the hot water from dropping below the set temperature, and when the amount of hot water taken out from the hot water discharge pipe is reduced. An object of the present invention is to provide a warm water generator that can prevent warm water from rising above a set temperature.
上記の課題を解決するために、本発明の温水生成装置は、コルゲートスパイラルチューブ式熱交換器に、複数のスパイラルチューブに連通する冷水取入管と温水取出管とを接続すると共にシェルに連通する蒸気供給管とドレン排出管とを接続したものにおいて、前記冷水取入管と前記複数のスパイラルチューブとの間に、前記冷水取入管と前記複数のスパイラルチューブの一部とを連通する連通路を設けるとともに、前記冷水取入管と前記複数のスパイラルチューブの他部とを前記冷水取入管側から作用する力が前記複数のスパイラルチューブの他部側から作用する力よりも大きくなったときに連通し小さくなったときに遮断する弁を設けたことを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, a hot water generating apparatus according to the present invention connects a corrugated spiral tube heat exchanger with a cold water intake pipe and a hot water extraction pipe that communicate with a plurality of spiral tubes and a steam that communicates with a shell. In the one in which the supply pipe and the drain discharge pipe are connected, a communication path is provided between the cold water intake pipe and the plurality of spiral tubes to communicate the cold water intake pipe and a part of the plurality of spiral tubes. When the force acting on the cold water intake pipe and the other part of the plurality of spiral tubes from the cold water intake pipe side becomes larger than the force acting on the other part side of the plurality of spiral tubes, the communication becomes smaller. It is characterized in that a valve is provided that shuts off when it is turned off.
本発明によれば、冷水取入管からの冷水流量が低下すると、冷水取入管側から作用する力が減少して複数のスパイラルチューブの他部側から作用する力よりも小さくなるので、弁が冷水取入管と複数のスパイラルチューブの他部との間を遮断する。これにより、連通路を通して冷水が複数のスパイラルチューブの一部にのみ供給され、複数のスパイラルチューブの一部内の冷水流速の低下を防止できるので、温水が設定温度以下に低下することがないという効果を奏する。 According to the present invention, when the flow rate of cold water from the cold water intake pipe decreases, the force acting from the cold water intake pipe side decreases and becomes smaller than the force acting from the other side of the plurality of spiral tubes. Blocks between the intake pipe and the other parts of the plurality of spiral tubes. Thereby, cold water is supplied only to a part of the plurality of spiral tubes through the communication passage, and a decrease in the flow rate of the cold water in a part of the plurality of spiral tubes can be prevented, so that the hot water does not drop below the set temperature. Play.
また、温水取出管からの温水取出量が減少すると、複数のスパイラルチューブの他部側から作用する力が増加して冷水取入管側から作用する力が複数のスパイラルチューブの他部側から作用する力よりも小さくなるので、弁が冷水取入管と複数のスパイラルチューブの他部との間を遮断する。これにより、連通路を通して冷水が複数のスパイラルチューブの一部にのみ供給され、伝熱面積が過剰となることを防止できるので、温水が設定温度以上に上昇することがないという効果を奏する。 Further, when the amount of hot water taken out from the hot water take-out pipe decreases, the force acting from the other side of the plurality of spiral tubes increases, and the force acting from the cold water take-in pipe side acts from the other side of the plurality of spiral tubes. Since the pressure is smaller than the force, the valve blocks between the cold water intake pipe and the other parts of the plurality of spiral tubes. Thereby, cold water is supplied to only some of the plurality of spiral tubes through the communication passage, and it is possible to prevent the heat transfer area from becoming excessive, so that there is an effect that the hot water does not rise above the set temperature.
以下、本発明の実施の形態について、図1乃至図3を参照して説明する。図1は本発明の実施の形態に係る温水生成装置の熱交換器断面図を含む構成図であり、図2は図1の弁の断面図であり、図3は図2の弁の平面図である。コルゲートスパイラルチューブ式熱交換器1に、複数のスパイラルチューブ101に連通する冷水取入管4と温水取出管5とを接続すると共に熱交換器1のシェル(胴体の内部側空間)に連通する蒸気供給管2とドレン排出管3とを接続する。蒸気供給管2に上流側から、開閉弁6、気液分離器7、操作弁としての電動弁8、安全弁9、制御弁10を取り付ける。ドレン排出管3にヘッダータンク11を接続する。ヘッダータンク11は熱交換器1から排出されるドレンを一時的に溜め置くものである。ヘッダータンク11にドレン流入管12を接続し、ドレン流入管12に上流側から逆止弁13、ドレン圧送ポンプ14を取り付ける。逆止弁13はヘッダータンク11からドレン圧送ポンプ14への流体の通過を許容し、反対方向の通過を阻止するものである。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 3. 1 is a configuration diagram including a heat exchanger cross-sectional view of a hot water generator according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a cross-sectional view of the valve of FIG. 1, and FIG. 3 is a plan view of the valve of FIG. It is. Steam supply that connects the corrugated spiral
ドレン圧送ポンプ14はドレン流入口15、ドレン圧送口16、蒸気導入口17、蒸気排出口18を有する。ドレン流入口15に逆止弁13を介してドレン流入管12を接続する。ドレン圧送口16にドレン圧送管19を接続し、ドレン圧送管19に上流側から逆止弁20、開閉弁21を取り付ける。逆止弁20はドレン圧送ポンプ14から開閉弁21への流体の通過を許容し、反対方向の通過を阻止するものである。蒸気導入口17に蒸気供給管2から分岐した蒸気導入管22を接続し、蒸気導入管22に上流側から開閉弁23、ストレーナ24、減圧弁25を接続する。蒸気導入管22の減圧弁25の前後に圧力計26と圧力計27を設ける。蒸気導入管22の蒸気導入口17への接続部から分岐するドレン排除管28をドレン圧送管19に接続し、ドレン排除管28に上流側から蒸気トラップ29、逆止弁30を取り付ける。蒸気トラップ29は蒸気を排出することがなくドレンを自動的に下流側の逆止弁30側に排出するものである。逆止弁30は蒸気トラップ29からドレン圧送管19への流体の通過を許容し、反対方向の通過を阻止するものである。蒸気排出口18は下記の初期空気排出管33の排気弁34の上流側に排気管43で接続する。
The
ドレン圧送ポンプ14は内部に配置した図示しないフロートが下方部に位置する場合に、蒸気導入口17を閉口し蒸気排出口18を開口して、ヘッダータンク11に溜まったドレンを逆止弁13を介してドレン流入口15から内部に流下させる。そして、内部にドレンが溜まって図示しないフロートが所定上方部に位置すると、蒸気排出口18を閉口し、蒸気導入口17を開口して、蒸気導入管22の蒸気を蒸気導入口17から内部に流入させることにより、内部に溜まったドレンをドレン圧送口16からドレン圧送管19を通して所望の圧送先に圧送する。ドレンの圧送により内部の液位が低下すると、再び蒸気導入口17を閉口し蒸気排出口18を開口して、ドレンをドレン流入口15から内部に流下させる。このような作動サイクルを繰り返すことにより、ドレン圧送ポンプ14はヘッダータンク11からのドレンを所望の圧送先に圧送する。
When the float (not shown) disposed inside is located at the lower part, the drain
気液分離器7のドレン排出口31をドレン排除管28の蒸気トラップ29と逆止弁30との間にドレン排除管32で接続する。ドレン排出管3から分岐する初期空気排出管33をドレン排除管32に接続する。初期空気排出管33に排気弁34と逆止弁35を取り付ける。排気弁34はヘッダータンク11の初期空気を排気するものである。逆止弁35は排気弁34からドレン排除管32への流体の通過を許容し、反対方向の通過を阻止するものである。冷水取入管4にフロースイッチ36を設ける。温水取出管5に温度センサ37を設け、温水利用先に開閉弁38を取り付ける。熱交換器1の冷水取入管4側に冷水溜部42を設ける。冷水溜部42は熱交換器1と一体に形成したり熱交換器1とは別体に熱交換器1と冷水取入管4の間に設けたりすることができる。
A
冷水取入管4と複数のスパイラルチューブ101との間に、冷水取入管4と複数のスパイラルチューブの他部101bとを連通したり遮断したりする弁44を設ける。
A
図2乃至図3に示すように、弁44は、冷水取入管4と複数のスパイラルチューブの一部101aとを連通する連通路46を備えており、スパイラルチューブ側フランジと冷水溜部側フランジの間に配置され図示しないボルトとナットからなる締結手段によって移動不能に挟持される。なお、図2乃至図3において、複数のスパイラルチューブ101は、それぞれ断面が円形状をなしており、複数のスパイラルチューブの一部101a及び複数のスパイラルチューブの他部101bとして図示している。
As shown in FIGS. 2 to 3, the
また、図示しているスパイラルチューブの一部101a及び複数のスパイラルチューブの他部101bは、複数のスパイラルチューブ101の全てを示したものではなく、実際には各チューブ間にもスパイラルチューブが密に詰まって存在する。なお、各スパイラルチューブの断面形状は、円形以外の形状であってもよい。例えば、各スパイラルチューブの断面形状は、断面が六角形等の多角形状であってもよい。
Further, the
弁44の弁ケーシング47に入口48と環状弁座49と出口50とを形成する。弁ケーシング47の内周壁に弁体45の外周を案内するリブ51を複数個例えば4個設ける。環状弁座49の出口50側にディスク状の弁体45を配置する。リブ51の溝に、中心に流体通過用孔を有するばね受け52の外周を嵌めて配置し、弁体45とばね受け52との間に弁体45を環状弁座49に付勢するコイルばね53を配置する。
An
弁44は、冷水取入管4側から作用する流体圧力による力が、複数のスパイラルチューブの他部101b側から作用する流体圧力とコイルばね53の弾性力と弁体45の自重とを合わせた力よりも大きくなったときに、冷水取入管4と複数のスパイラルチューブの他部101bとを連通させる。
In the
一方、弁44は、冷水取入管4側から作用する流体圧力による力が、複数のスパイラルチューブの他部101b側から作用する流体圧力とコイルばね53の弾性力と弁体45の自重とを合わせた力よりも小さくなったときに、冷水取入管4と複数のスパイラルチューブの他部101bとの連通を遮断する。
On the other hand, in the
弁44は、コイルばね53を省略することができ、この場合、冷水取入管4側から作用する流体圧力による力が、複数のスパイラルチューブの他部101b側から作用する流体圧力と弁体45の自重とを合わせた力よりも大きくなったときに、冷水取入管4と複数のスパイラルチューブの他部101bとを連通させ、複数のスパイラルチューブの他部101b側から作用する流体圧力と弁体45の自重とを合わせた力よりも小さくなったときに、冷水取入管4と複数のスパイラルチューブの他部101bとの連通を遮断するようにすることもできる。
The
連通路46は弁44の外周の弁ケーシング47に複数個例えば4個設ける。なお、連通路46は、弁44と一体に形成したり弁44とは別体に弁44の外側に設けたりすることができる。
A plurality of, for example, four
冷水取入管4からの冷水流量が低下すると、冷水取入管4側から作用する力が減少して、冷水取入管4側から作用する力が複数のスパイラルチューブの他部101b側から作用する力(複数のスパイラルチューブの他部101b側から作用する流体圧力とコイルばね53の弾性力と弁体45の自重とを合わせた力)よりも小さくなるので、弁体45が環状弁座49に着座し、弁44が冷水取入管4と複数のスパイラルチューブの他部101bとの間を遮断する。これにより、連通路46を通して冷水が複数のスパイラルチューブの一部101aにのみ供給され、複数のスパイラルチューブの一部101a内の冷水流速の低下を防止できるので、温水が設定温度以下に低下することがない。
When the flow rate of cold water from the cold
また、温水取出管5からの温水取出量が減少すると、複数のスパイラルチューブ側から作用する力が増加して、冷水取入管4側から作用する力が複数のスパイラルチューブの他部101b側から作用する力(複数のスパイラルチューブの他部101b側から作用する流体圧力とコイルばね53の弾性力と弁体45の自重とを合わせた力)よりも小さくなるので、弁体45が環状弁座49に着座することにより、弁44が冷水取入管4と複数のスパイラルチューブの他部101bとの間を遮断する。これにより、連通路46を通して冷水が複数のスパイラルチューブの一部にのみ供給され、伝熱面積が過剰となることを防止できるので、温水が設定温度以上に上昇することがない。
Further, when the amount of hot water taken out from the hot water take-out pipe 5 is reduced, the force acting from the plurality of spiral tubes increases, and the force acting from the cold water take-in
制御弁10は温度センサ37で検出される温水の温度が設定温度よりも上昇すると開度が小さくされ設定温度よりも低下すると開度が大きくされる。操作弁としての電動弁8は制御弁10の制御範囲以下により或いは制御弁10の故障により、温度センサ37で検出される温水の温度が設定温度よりも所定温度上昇すると閉じられる。また、操作弁としての電動弁8は温水の取出が停止されてフロースイッチ36で冷水の流下が検出されなくなった場合に或いはフロースイッチ36の故障により温度センサ37で検出される温水の温度が設定温度よりも所定温度上昇した場合に閉じられる。温水の取出が停止されてフロースイッチ36で冷水の流下が検出されなくなった場合に、操作弁としての電動弁8を閉弁することにより、電動弁8を早期に閉弁することができ、温水の取出が再開された場合に、比較的低温の温水を取出すことができる。
The opening of the
本発明の別の実施の形態について、図4乃至図5を参照して説明する。図4は本発明の別の実施の形態に係る弁の断面図であり、図5は図4の弁の平面図である。図4乃至図5において、冷水取入管4と複数のスパイラルチューブとの間に、冷水取入管4と複数のスパイラルチューブの他部102bとを連通したり遮断したりする弁64を設ける。
Another embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 4 is a cross-sectional view of a valve according to another embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a plan view of the valve of FIG. 4 to 5, a
図4乃至図5に示すように、弁64は、冷水取入管4と複数のスパイラルチューブの一部102aとを連通する連通路66を備えており、スパイラルチューブ側フランジと冷水溜部側フランジの間に配置され図示しないボルトとナットからなる締結手段によって移動不能に挟持される。
As shown in FIGS. 4 to 5, the
弁64の弁ケーシング67に入口68と環状弁座69と出口70とを形成する。弁ケーシング67の内周壁に弁体65の外周を案内するリブ71を複数個例えば4個設ける。環状弁座69の出口70側にディスク状の弁体65を配置する。リブ71の溝に、中心に流体通過用孔を有するばね受け72の外周を嵌めて配置し、弁体65とばね受け72との間に弁体65を環状弁座69に付勢するコイルばね73を配置する。
An
弁64は、冷水取入管4側から作用する流体圧力による力が、複数のスパイラルチューブの側から作用する流体圧力とコイルばね73の弾性力と弁体65の自重とを合わせた力よりも大きくなったときに、冷水取入管4と複数のスパイラルチューブの他部102bとを連通させる。
In the
一方、弁64は、冷水取入管4側から作用する流体圧力による力が、複数のスパイラルチューブの側から作用する流体圧力とコイルばね73の弾性力と弁体65の自重とを合わせた力よりも小さくなったときに、冷水取入管4と複数のスパイラルチューブの他部102bとの連通を遮断する。
On the other hand, in the
弁64は、コイルばね73を省略することができ、この場合、冷水取入管4側から作用する流体圧力による力が、複数のスパイラルチューブの側から作用する流体圧力と弁体65の自重とを合わせた力よりも大きくなったときに、冷水取入管4と複数のスパイラルチューブの他部102bとを連通させ、複数のスパイラルチューブの側から作用する流体圧力と弁体65の自重とを合わせた力よりも小さくなったときに、冷水取入管4と複数のスパイラルチューブの他部102bとの連通を遮断するようにすることもできる。
The
なお、連通路66は、弁64の弁体65の中心に開けた貫通孔66aと弁体65に溶接により固着した内側円筒66bの内側とばね受け72に溶接により固着するとともに内側円筒66bが気密的に摺動する外側円筒66cの内側とで形成する。
The
本発明は、蒸気の熱で冷水を加熱することにより温水を生成する温水生成装置に利用することができる。 INDUSTRIAL APPLICATION This invention can be utilized for the warm water production | generation apparatus which produces | generates warm water by heating cold water with the heat of steam.
1 コルゲートスパイラルチューブ式熱交換器
2 蒸気供給管
3 ドレン排出管
4 冷水取入管
5 温水取出管
6 開閉弁
7 気液分離器
8 操作弁としての電動弁
9 安全弁
10 制御弁
11 ヘッダータンク
12 ドレン流入管
13 逆止弁
14 ドレン圧送ポンプ
15 ドレン流入口
16 ドレン圧送口
17 蒸気導入口
18 蒸気排出口
19 ドレン圧送管
20 逆止弁
21 開閉弁
22 蒸気導入管
23 開閉弁
24 ストレーナ
25 減圧弁
26 圧力計
27 圧力計
28 ドレン排除管
29 蒸気トラップ
30 逆止弁
31 ドレン排出口
32 ドレン排除管
33 初期空気排出管
34 排気弁
35 逆止弁
36 フロースイッチ
37 温度センサ
38 開閉弁
42 冷水溜部
43 排気管
44 弁
45 弁体
46 連通路
47 弁ケーシング
48 入口
49 環状弁座
50 出口
51 リブ
52 ばね受け
101 スパイラルチューブ
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