專利名稱:熱水供應(yīng)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及一種用于房屋、公寓、旅館等公用房屋及普通建筑的熱水供應(yīng)裝置,它還可用于另一種其中具有多個(gè)活動(dòng)室的建筑物,例如工廠等。
圖7和圖8示出了如上所述的已有技術(shù)的熱水供應(yīng)裝置,該裝置具有一熱產(chǎn)生部分1和一負(fù)載部分2,在熱水產(chǎn)生部分1和負(fù)載部分中分別形成一水流形成通道3和一負(fù)載流道4,水流形成通道3的出口以一朝外的流道4連接到負(fù)載流道4的入口上,負(fù)載流道4的出口以一具有循環(huán)泵7的朝內(nèi)的流道6連接至水流形成通道3的入口和這些流道形成一循環(huán)流道;該裝置還具有一有一閥26的輸入水道27,該輸入水道27連接到朝內(nèi)的流道6上。
在熱水產(chǎn)生部分1中設(shè)有多個(gè)其內(nèi)分別有一加熱器10的熱交換器11′—1,2,3(在本實(shí)施例中為3組)以及在其下游的水流形成通道3中分別設(shè)有熱傳感器12—1,2,3以控制加熱器10的工作情況。在負(fù)載部分2中的負(fù)載流道中在其上游和下游部分設(shè)有一隔熱/調(diào)節(jié)閥13,多個(gè)負(fù)載部件15(在本實(shí)施例中為2個(gè))和一支流道14相連,其中,一熱量表16設(shè)在支流道14的朝內(nèi)流動(dòng)區(qū)域。
圖8詳細(xì)地示出一熱水生產(chǎn)部分1的一部分,熱交換器11′—1,2,3分別有一加熱罐18,并且在該加熱罐18中設(shè)有一限制高溫的傳感器17,一供水部分21,和加熱室19′。該加熱室19′具有空心圓筒形的形狀,具有一燃燒器的加熱器10的火焰輸出口23口開在其下部的一側(cè),一空氣排出口24設(shè)在其另一側(cè)的上部,一空氣排出管20連接至該空氣排出口24上,朝外流道12的熱交換部22也位于其中并在加熱罐18的上部。在負(fù)載件15中分別設(shè)有一熱水供應(yīng)器31、未示出的一保暖器和其它負(fù)載裝置,同時(shí)具有一凈水器28和凈水泵29的凈水流道30連接在朝內(nèi)的流道6上。
在如上所述的傳統(tǒng)形式的熱水供應(yīng)裝置中,隔熱/調(diào)節(jié)閥13完全開啟且閥26打開以通過輸水管27將水供入循環(huán)流道直至該循環(huán)流道中裝滿水,然后關(guān)閉閥26,循環(huán)泵7和凈水泵29啟動(dòng)以使水在上述循環(huán)流道中循環(huán),同時(shí),各個(gè)熱交換器11′—1,2,3中的加熱器10啟動(dòng)以開始加熱水。
當(dāng)水溫被加熱至一預(yù)定值時(shí),隔熱/調(diào)節(jié)閥13先完全關(guān)閉,然后該閥13再打開至一定角度,使在隔熱/調(diào)節(jié)閥13前后的溫度/壓力計(jì)39.40有一壓力差,并且此時(shí)隔熱/調(diào)節(jié)閥13中的溫度指示一預(yù)定的最小流量值。這種操作之所以需要是由于以下的原因,即,盡管即使在負(fù)載部分2的負(fù)載件15中不耗用熱水的無負(fù)載狀態(tài)下熱水循環(huán)也是必要的,但由于包括在熱水產(chǎn)生部分和負(fù)載部分2中的流道的整個(gè)循環(huán)流道很長(zhǎng),如果循環(huán)流量太高,熱傳遞到管外所造成的熱損耗與循環(huán)流量成正比地增加,為此,其中的熱水流動(dòng)的熱傳遞造成的熱損耗也將較大,因此,為了防止熱損耗,在無負(fù)載狀態(tài)過程中熱水流量必須限制到盡可能低的程度,此外,為了盡快地將熱水輸送到在無負(fù)載狀態(tài)下的負(fù)載件15,也需要這種操作以在隔熱/調(diào)節(jié)閥13的上下游間產(chǎn)生一大的壓差。
如果熱水供應(yīng)器31中的熱水供應(yīng)閥35被打開并且其中有熱水被耗用,當(dāng)自來水從輸水管32通過壓力開關(guān)33被供應(yīng)時(shí),從壓力開關(guān)33有一個(gè)信號(hào)被同時(shí)送到一電動(dòng)機(jī)閥34,該電動(dòng)機(jī)閥34被打開,熱水被送到熱水供應(yīng)器31,立即在該熱水和所送的自來水間進(jìn)行熱交換,然后熱水被從熱水輸送閥輸出。另一方面,當(dāng)保溫器工作時(shí),閥36打開熱水流入其中,而當(dāng)保溫器關(guān)閉時(shí),閥36關(guān)閉以阻止熱水流入其中。
上述被利用的熱水流經(jīng)熱量表16,并測(cè)出負(fù)載部分2中的所耗用的熱量值。各熱傳感器12—1,2,3中有一預(yù)定的溫度值,并且當(dāng)形成流道3中的液體溫度低于所預(yù)定的溫度時(shí),加熱器10根據(jù)來自熱傳感器12—1,2,3的信號(hào)而被啟動(dòng)以加熱從供水部分21輸入熱交換器11′—1,2,3中的液體,在這一被加熱的液體和在形成流道道中的熱交換部22中流動(dòng)的液體間起熱交換作用以使該液體變熱,相反地,流道3中的液體溫度高于所預(yù)定的值時(shí),根據(jù)來自限制高溫傳感器17的信號(hào)加熱器10停止工作,而對(duì)從供水部分21輸入熱交換器11′—1,2,3中的液體停止加熱。在這些工作過程中,循環(huán)泵7連續(xù)地工作以使熱水在循環(huán)流道中循環(huán)。
在如上所述的傳統(tǒng)形式的熱水供應(yīng)裝置中,通過調(diào)節(jié)隔熱/調(diào)節(jié)閥13中的流量而將熱水溫度保持在一預(yù)定值上,且熱水能夠立即流入負(fù)載件15,但另一方面,由于熱交換器11′—1,2,3與循環(huán)泵7隔開設(shè)置,管子阻力越來越大,流過熱交換器的熱水流量相應(yīng)變小,(1)如果在其中設(shè)有安裝到最小流量的熱交換器11′—3上的熱傳感器12—3的形成流道3中流動(dòng)的熱水溫度由于因流量的過度降低引起的自然熱傳遞到管外而變得較低,盡管事實(shí)上加熱罐18內(nèi)的熱水溫并不太低,加熱器10的工作是不必要的但熱傳感器12—3仍輸出一信號(hào);(2)當(dāng)熱交換器22中的流量變得較低時(shí),由于液體從供水部分22輸入加熱罐18并通過對(duì)流循環(huán)熱水,熱水流到如圖8中點(diǎn)劃線所示的靠近熱交換器22的入口部位,在形成流道3中的熱水沿相反方向流動(dòng),從而使熱傳感器12—3輸出一信號(hào)。當(dāng)由熱傳感器12—3產(chǎn)生的信號(hào)被輸入加熱器10時(shí),加熱器10因此被啟動(dòng),加熱罐18中的熱水溫度變得反常地高,這除了會(huì)引起循環(huán)泵7的空轉(zhuǎn)和故障外,還可能損壞熱交換器11—3,為此,有時(shí)高溫限制傳感器做出溫度反常高的判斷,以迫使本不必停機(jī)的熱交換器停止工作。
鑒于上述情況,本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有熱水供應(yīng)裝置所存在的上述缺陷,即,水流形成通道中的液流不限制到一最小流量,加熱罐中的熱水溫度不會(huì)反常地高因而不會(huì)損壞熱交換器,不需停止熱交換器工作因而避免了不必要的停機(jī),不會(huì)因循環(huán)泵空轉(zhuǎn)而發(fā)生故障。
此外,本發(fā)明的目的還在于提供一種具有以下特征的熱水供應(yīng)裝置。當(dāng)啟動(dòng)熱交換器后在燃燒室中所產(chǎn)生的燃燒氣體在加熱室中先上升然后下降,并從排出口排到外部時(shí),在燃燒氣體和安裝在加熱室外表面上的加熱罐中的液體間產(chǎn)生熱交換,燃燒氣體通過該熱交換器將傳送給液體,由于向下流的流動(dòng)能力變高,燃燒效率提高,防止了不充分燃燒的發(fā)生,加熱罐中的液體產(chǎn)生對(duì)流并在加熱罐中上升和下降,因此改善了氣體和液體間的熱交換效率,液體的溫度在一較短的時(shí)間內(nèi)就能上升。
為達(dá)到上述目的,本發(fā)明提供了一種熱水供應(yīng)裝置,它具有一帶有一水流形成通道的熱水產(chǎn)生部分和帶有一負(fù)載流道的負(fù)載部分,其中,有一將上述水流形成通道連接至上述負(fù)載流道的連接流道,且在由這些流道構(gòu)成的循環(huán)流道中有一循環(huán)泵,其中有一加熱器的熱交換器和一設(shè)于水流形成通道中并控制加熱器的工作狀況的傳感器都設(shè)在熱水產(chǎn)生部分,一隔熱/調(diào)節(jié)閥設(shè)在負(fù)載流道中,還設(shè)有一支流道,用于在上述負(fù)載流道中連接隔熱閥的上游側(cè)和下游側(cè),還有一位于該支流道中的負(fù)載件,其中在上述連接流道中設(shè)有一旁通道,它具有一連接熱交換器的上游側(cè)至其下游側(cè)的流量控制閥。
本發(fā)明還提供了一種除了具有上述那些特征以外還具有別的特征的熱水供應(yīng)裝置,該特征為設(shè)在熱交換器中的一加熱室具有一口開在下部一側(cè)內(nèi)的加熱器火焰輸入口,一設(shè)在下部另一側(cè)的輸出口,火焰輸入口和輸出口間的中間部分呈倒U形。
此外,本發(fā)明提供了一熱水供應(yīng)裝置,其中,加熱室中加熱器的火焰輸入口位于輸出口上方,火焰輸入口由加熱器封閉。
在如上所述的本發(fā)明的熱水供應(yīng)裝置中,在隔熱/調(diào)節(jié)閥被完全打開以及包括旁通道的整個(gè)循環(huán)流道被完全充滿水之后,循環(huán)泵被啟動(dòng)以使水在循環(huán)流道中循環(huán),與此同時(shí),熱交換器被啟動(dòng)以加熱水,并當(dāng)如上述所加熱的水的溫度上升到一預(yù)定值時(shí),隔熱/調(diào)節(jié)閥打開到一預(yù)定角度使在隔熱/調(diào)節(jié)閥前后的熱水間的壓差以及其內(nèi)的溫度達(dá)到一預(yù)定的最小流量,當(dāng)水流形成通道中的液體溫度下降至低于預(yù)定值時(shí),熱交換器被啟動(dòng)加熱水,相反,當(dāng)水流形成通道中的液體溫度比預(yù)定值為高時(shí),熱交換器停機(jī),由此停止加熱水。
在這些步驟過程中,循環(huán)泵始終工作以使熱水在朝外的流道和朝內(nèi)的流道之間循環(huán),且使熱水流過旁流通道,通過這些工作過程,流入熱水產(chǎn)生部分的熱交換器中的熱水流量增加。在該步驟中,當(dāng)熱交換器中的加熱器被啟動(dòng)時(shí),產(chǎn)生在加熱室中的燃燒氣體先在加熱室中上升且然后下降,并通過輸出口從輸出管排到外部。因此當(dāng)燃燒氣體在加熱室中上升和下降的階段中,在燃燒氣體和加熱室的外表面上的加熱罐的液體之間進(jìn)行熱交換,由于這種熱交換,燃燒氣體,特別是在向下流的部分的燃燒氣體將熱量供給到其內(nèi)外的液體中,向下流動(dòng)性能得以提高,并且在這一步驟中,加熱罐中的液體發(fā)生對(duì)流,在加熱罐中上下流動(dòng),因此燃燒氣體和液體間的熱交換效率提高,另外,即使當(dāng)熱交換器的工作停止時(shí),燃燒氣體仍留在熱交換器中,因而防止了外界的冷空氣的流入。
以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明,其中
圖1為表示本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的管線示意圖;圖2為表示上述實(shí)施例中熱水產(chǎn)生部分的局部的垂直截面圖;圖3為表示由上述加熱室中的燃燒氣體所形成的熱交換狀況示意圖;圖4為表示另一實(shí)施例的熱水產(chǎn)生部分的局部的垂直截面圖;圖5為表示本發(fā)明的另一實(shí)施例的垂直截面圖;圖6為表示上述加熱室中的燃燒氣體所形成的熱交換狀況的示意圖;圖7為一種和本發(fā)明屬于同一類型的傳統(tǒng)熱水供應(yīng)裝置的管線示意圖;圖8為表示上述熱水產(chǎn)生裝置的局部的垂直截面圖。
圖1和圖2所示的本發(fā)明的實(shí)施例的大部分具有和上述傳統(tǒng)形式的熱水供應(yīng)裝置中的那些部分幾乎相同的結(jié)構(gòu),因此這些部分也用相同的標(biāo)號(hào)指出,并且此處省略對(duì)這些部分的描述,而主要對(duì)不相同的部分進(jìn)行描述。一旁流通道8被設(shè)在朝外流道5和朝內(nèi)流道6之間,它具有連接熱交換器11—1,2,3上游側(cè)和其下游側(cè)的流量控制閥9。另外,熱交換器11—1,2,3的加熱罐18內(nèi)部在其下部的一側(cè)上開有一加熱器10的火焰輸入口,而輸出口24設(shè)于其下部的另一側(cè),火焰輸入口和輸出口之間的中間部分呈倒U形以構(gòu)成加熱室19。
在上述的熱水供應(yīng)裝置中,和傳統(tǒng)形式的裝置一樣,在隔熱/調(diào)節(jié)閥被完全打開及整個(gè)循環(huán)流道完全充滿水之后,循環(huán)泵7啟動(dòng)以使水在循環(huán)流道中循環(huán),與此同時(shí),熱交換器11—1,2,3被啟動(dòng)以加熱水,并當(dāng)如上述所加熱的水溫上升到一預(yù)定值時(shí),隔熱/調(diào)節(jié)閥13打開一預(yù)定角度,以使閥13前后的熱水壓力差和閥13中的溫度示出一預(yù)定的最小流量。因此,當(dāng)水流形成通道3中液體溫度比預(yù)定值低時(shí),熱交換器11—1,2,3啟動(dòng)以加熱水,相反地,當(dāng)水流形成通道3中的液體溫度比預(yù)定值高時(shí),熱交換器11—1,2,3停止工作,停止對(duì)水的加熱。
在這些步驟過程中,循環(huán)泵7始終工作著以使熱水通過朝外流道5和朝內(nèi)流道6循環(huán),且還通過旁流通道8,在此情況下,流入熱水產(chǎn)生部分1中的水流量增加,這反過來又可以防止由于水流量不足而使加熱罐中所加熱的水被加熱到反常的高溫,因此,就沒有對(duì)熱交換器造成損害的可能性,避免不必要地停止熱交換器,同時(shí)也防止了由循環(huán)泵空轉(zhuǎn)而引起的故障。
如果如圖2所示的熱交換器11—1,2,3的加熱器10在上述步驟中被啟動(dòng),在加熱室19中產(chǎn)生的燃燒氣體上升通過上流部41,進(jìn)入上分配部43,然后繞彎通過下流部下42下降,并從輸出口通過輸出管到外部。由本申請(qǐng)人提出的并公開在日本實(shí)用新案No.55-42216的熱交換器與熱交換器11類似,在這種形式的熱交換器發(fā)生一所謂的燃燒氣體上/下流現(xiàn)象,以下結(jié)合圖3對(duì)這一現(xiàn)象進(jìn)行描述。
已知加熱器10啟動(dòng)后所產(chǎn)生的燃燒氣體形成與一氣體燃燒通道中的外界空氣狀態(tài)無關(guān)的內(nèi)部氣流力Pch,如下式(1)和(2)所示,該氣體燃燒能道具有向上流部分41和與在加熱室19中上流部分41具有相同高度H的向下流部分42;Pch=(γd—γu)·H(1)Pch=PH/R(1/Td—1/Tu)(2)其中γd向下流部分42中的燃燒氣體的比重γu向上流部分41中的燃燒氣體的比重H從熱量產(chǎn)生點(diǎn)U至中點(diǎn)M處的高度HP燃燒氣體的壓力R燃燒氣體的常量Td向下流部分42中的燃燒氣體溫度Tn向小流部分41中的燃燒氣體溫度當(dāng)熱交換器11工作時(shí),換句話說,當(dāng)加熱器10工作時(shí),Tu>Td這一關(guān)系總是能滿足的,這樣當(dāng)(1/Td—1/Tu)>0,并且燃燒氣體從熱產(chǎn)生點(diǎn)U流到中點(diǎn)M,然后到達(dá)輸出點(diǎn)D。與此相反,當(dāng)熱交換器11的操作停止時(shí),Tu與Td相等且和周圍水的溫度相等,為此,內(nèi)部氣流力Pch為零,且燃燒氣體流道中的燃燒氣體停止流動(dòng),從而防止冷空氣從外界流入而保持內(nèi)部溫度。
圖4和圖5所示為熱交換器11的另兩個(gè)例子(分別稱為例2和例3),在這些例子中,因建筑物的結(jié)構(gòu),其中的熱水輸送點(diǎn)安裝成如圖6所示的緣故,輸出點(diǎn)D位于一比熱量產(chǎn)生點(diǎn)低h的位置上,在圖6中輸出點(diǎn)D比熱量產(chǎn)生點(diǎn)低h,為此,點(diǎn)U、M和D處的壓力分別為Pu、Pm、和Pd如以下所示Pd=Pm+∫γd·dh--------(3)]]>Pn=Pm+∫γu·dH=Pm+γu·H-------(4)]]>并且其中Pd釋放入大氣,故Pd與Po(大氣壓)相等。因此有以下等式成立Po=Pm+γd·H+γd·H(5)Pm=Po—γd·H—γd·h(6)將等式(50和(6)代入等式(4),就得以下等式。
Pu=Po—γd·H—γd·h+u·dH=Po—γd·H(7)其中,當(dāng)熱交換器21停止時(shí),γd等于γu,故Pu=Po—γd·H,即Pu—Po=-γd·H<o(jì),因此,總能滿足Pu<Po的關(guān)系,這樣燃燒氣體流道中的燃燒氣體總是從輸出點(diǎn)D流到中點(diǎn)M然后到達(dá)熱量產(chǎn)生點(diǎn)U,而不會(huì)滯留在燃燒氣體流道中,這樣就不能防止外界空氣流入,加熱罐18中的熱水的熱量就會(huì)放射到外部。換句話說,當(dāng)加熱器10停機(jī)時(shí),在理論上內(nèi)部的燃燒氣體就將從輸出點(diǎn)D流到中點(diǎn)M然后進(jìn)入熱量產(chǎn)生點(diǎn)U,也就是,在與熱交換器2工作時(shí)的相反方向上,象已有技術(shù)的熱水供應(yīng)裝置那樣流出裝置之外。然而在這兩個(gè)例子中,加熱器10位于火焰輸出口23以防止氣體從其中擴(kuò)散,這樣燃燒氣體就滯留在加熱室19內(nèi),防止外部冷空氣流入并保持內(nèi)部溫度,這樣加熱罐18中的熱水溫度就不會(huì)傳遞到外界。應(yīng)當(dāng)注意,在例3中,向下流部分42位于加熱罐18的外部,且由一隔熱材料44覆蓋。
在如上所述的本發(fā)明的熱水供應(yīng)裝置中,一在一熱產(chǎn)生部分中的形成流道中由一連接流道與負(fù)載部分中負(fù)載流道連接,這些流道構(gòu)成一其中具有一循環(huán)泵的循環(huán)流道,在熱水產(chǎn)生部分中設(shè)有其中分別有一加熱器的熱交換器以及設(shè)在水流產(chǎn)生流道中并控制加熱器工作狀況的熱傳感器,在負(fù)載流道中設(shè)有一隔熱/調(diào)節(jié)閥,在負(fù)載流道中設(shè)有一連接在該隔熱/調(diào)節(jié)閥上、下游之間的支流通道,一負(fù)載件設(shè)在該支流通道中,在連接流道中設(shè)有一具有一連接在熱交換器上、下游間的流量控制閥的旁流通道,這樣,水流形成通道中的液流量就不是限定到最小流量,也就不會(huì)因加熱罐中的熱水的反常高溫而對(duì)熱交換器造成損壞,因此就可避免熱交換器的不必要的停機(jī),也可以防止由于循環(huán)泵空轉(zhuǎn)而發(fā)生故障。
除了上述特點(diǎn)以外,本發(fā)明的熱水供應(yīng)裝置的一設(shè)在熱交換器中的加熱室具有一口開在其下部一側(cè)的加熱器火焰輸入口,以及一位于其下部另一側(cè)的輸出口,火焰輸入口和輸出口之間的中間部分呈倒U形,因此,除了前述效果外,該熱水供應(yīng)裝置的優(yōu)點(diǎn)還在于,當(dāng)熱交換器啟動(dòng)燃燒室中所產(chǎn)生的燃燒氣體在加熱室中先上升而后下降并被從輸出口排到外部時(shí),在燃燒氣體與加熱罐中的液體在加熱室的外表面上進(jìn)行熱交換,加熱室中的燃燒氣體通過熱交換將熱量送到它的內(nèi)側(cè)和外側(cè)的液體中,改善了向下流動(dòng)的性能使燃燒效率提高并防止了不完全燃燒,另外加熱室中的液體上流/下流的對(duì)流循環(huán)提高了燃燒氣體和液體間的熱交換效率而使液體溫度能迅速上升,而且,即使當(dāng)熱交換器停止工作以及燃燒氣體要向外流動(dòng)時(shí),設(shè)在火焰輸入口中的一燃燒裝置也能防止燃燒氣體的擴(kuò)散,使燃燒氣體滯留在熱交換器中,從而防止外界冷空氣流入而將內(nèi)部溫度保持在一恒定值上。
權(quán)利要求
1. 一種熱水供應(yīng)裝置,包括一具有水流形成通道的熱水產(chǎn)生部分和一具有負(fù)載流道的負(fù)載部分,其中設(shè)有一將所述水流形成通道連接至所述負(fù)載流道上的連接流道,這些流道形成一具有一循環(huán)泵的循環(huán)流道,在所述熱水產(chǎn)生部分設(shè)有多個(gè)分別具有一加熱器的熱交換器,和設(shè)在水流形成通道中控制加熱器的工作狀態(tài)的熱傳感器,一隔熱/調(diào)節(jié)閥設(shè)在所述負(fù)載流道中,所述負(fù)載流道中設(shè)有一連接在所述隔熱/調(diào)節(jié)閥的上、下游之間的支流道,所述支流道中設(shè)有一負(fù)載件,另外在所述連接流道中設(shè)有一具有一流量控制閥的旁通流道,所述流量控制閥連接在熱交換器的上下游之間。
2. 如權(quán)利要求1所述的熱水供應(yīng)裝置,其特征在于,設(shè)在所述熱交換器內(nèi)的一加熱室具有一開口在其下部一側(cè)上的加熱器火焰輸入口,以及一設(shè)在其下部另一側(cè)的輸出口,火焰輸入口和輸出口間的中間部分呈倒U形。
3. 如權(quán)利要求2所述的熱水供應(yīng)裝置,其特征在于,一加熱室的加熱器火焰輸入口位于一輸出口上方,且該火焰輸出口由一加熱器封閉。
全文摘要
一種熱水供應(yīng)裝置,包括一具有水流形成通道的熱水產(chǎn)生部分和一具有負(fù)載流道的負(fù)載部分,連接它們的連接流道,這些流道形成一具有一循環(huán)泵的循環(huán)流道,在所述熱水產(chǎn)生部分設(shè)有具有一加熱器的熱交換器和熱傳感器,所述負(fù)載流道中設(shè)有一連接在所述隔熱/調(diào)節(jié)閥的上、下游之間的支流道,其中設(shè)有一負(fù)載件,連接流道中設(shè)有一具有一流量控制閥的旁通流道。
文檔編號(hào)F24D17/00GK1114735SQ9410832
公開日1996年1月10日 申請(qǐng)日期1994年7月4日 優(yōu)先權(quán)日1994年7月4日
發(fā)明者丸山升 申請(qǐng)人:丸山升