热水供应装置 本发明涉及一种用于房屋、公寓、旅馆等公用房屋及普通建筑的热水供应装置，它还可用于另一种其中具有多个活动室的建筑物，例如工厂等。
图7和图8示出了如上所述的已有技术的热水供应装置，该装置具有一热产生部分1和一负载部分2，在热水产生部分1和负载部分中分别形成一水流形成通道3和一负载流道4，水流形成通道3的出口以一朝外的流道4连接到负载流道4的入口上，负载流道4的出口以一具有循环泵7的朝内的流道6连接至水流形成通道3的入口和这些流道形成一循环流道；该装置还具有一有一阀26的输入水道27，该输入水道27连接到朝内的流道6上。
在热水产生部分1中设有多个其内分别有一加热器10的热交换器11′—1，2，3(在本实施例中为3组)以及在其下游的水流形成通道3中分别设有热传感器12—1，2，3以控制加热器10的工作情况。在负载部分2中的负载流道中在其上游和下游部分设有一隔热/调节阀13，多个负载部件15(在本实施例中为2个)和一支流道14相连，其中，一热量表16设在支流道14的朝内流动区域。
图8详细地示出一热水生产部分1的一部分，热交换器11′—1，2，3分别有一加热罐18，并且在该加热罐18中设有一限制高温地传感器17，一供水部分21，和加热室19′。该加热室19′具有空心圆筒形的形状，具有一燃烧器的加热器10的火焰输出口23口开在其下部的一侧，一空气排出口24设在其另一侧的上部，一空气排出管20连接至该空气排出口24上，朝外流道12的热交换部22也位于其中并在加热罐18的上部。在负载件15中分别设有一热水供应器31、未示出的一保暖器和其它负载装置，同时具有一净水器28和净水泵29的净水流道30连接在朝内的流道6上。
在如上所述的传统形式的热水供应装置中，隔热/调节阀13完全开启且阀26打开以通过输水管27将水供入循环流道直至该循环流道中装满水，然后关闭阀26，循环泵7和净水泵29启动以使水在上述循环流道中循环，同时，各个热交换器11′—1，2，3中的加热器10启动以开始加热水。
当水温被加热至一预定值时，隔热/调节阀13先完全关闭，然后该阀13再打开至一定角度，使在隔热/调节阀13前后的温度/压力计39.40有一压力差，并且此时隔热/调节阀13中的温度指示一预定的最小流量值。这种操作之所以需要是由于以下的原因，即，尽管即使在负载部分2的负载件15中不耗用热水的无负载状态下热水循环也是必要的，但由于包括在热水产生部分和负载部分2中的流道的整个循环流道很长，如果循环流量太高，热传递到管外所造成的热损耗与循环流量成正比地增加，为此，其中的热水流动的热传递造成的热损耗也将较大，因此，为了防止热损耗，在无负载状态过程中热水流量必须限制到尽可能低的程度，此外，为了尽快地将热水输送到在无负载状态下的负载件15，也需要这种操作以在隔热/调节阀13的上下游间产生一大的压差。
如果热水供应器31中的热水供应阀35被打开并且其中有热水被耗用，当自来水从输水管32通过压力开关33被供应时，从压力开关33有一个信号被同时送到一电动机阀34，该电动机阀34被打开，热水被送到热水供应器31，立即在该热水和所送的自来水间进行热交换，然后热水被从热水输送阀输出。另一方面，当保温器工作时，阀36打开热水流入其中，而当保温器关闭时，阀36关闭以阻止热水流入其中。
上述被利用的热水流经热量表16，并测出负载部分2中的所耗用的热量值。各热传感器12—1，2，3中有一预定的温度值，并且当形成流道3中的液体温度低于所预定的温度时，加热器10根据来自热传感器12—1，2，3的信号而被启动以加热从供水部分21输入热交换器11′—1，2，3中的液体，在这一被加热的液体和在形成流道道中的热交换部22中流动的液体间起热交换作用以使该液体变热，相反地，流道3中的液体温度高于所预定的值时，根据来自限制高温传感器17的信号加热器10停止工作，而对从供水部分21输入热交换器11′—1，2，3中的液体停止加热。在这些工作过程中，循环泵7连续地工作以使热水在循环流道中循环。
在如上所述的传统形式的热水供应装置中，通过调节隔热/调节阀13中的流量而将热水温度保持在一预定值上，且热水能够立即流入负载件15，但另一方面，由于热交换器11′—1，2，3与循环泵7隔开设置，管子阻力越来越大，流过热交换器的热水流量相应变小，(1)如果在其中设有安装到最小流量的热交换器11′—3上的热传感器12—3的形成流道3中流动的热水温度由于因流量的过度降低引起的自然热传递到管外而变得较低，尽管事实上加热罐18内的热水温并不太低，加热器10的工作是不必要的但热传感器12—3仍输出一信号；(2)当热交换器22中的流量变得较低时，由于液体从供水部分22输入加热罐18并通过对流循环热水，热水流到如图8中点划线所示的靠近热交换器22的入口部位，在形成流道3中的热水沿相反方向流动，从而使热传感器12—3输出一信号。当由热传感器12—3产生的信号被输入加热器10时，加热器10因此被启动，加热罐18中的热水温度变得反常地高，这除了会引起循环泵7的空转和故障外，还可能损坏热交换器11—3，为此，有时高温限制传感器做出温度反常高的判断，以迫使本不必停机的热交换器停止工作。
鉴于上述情况，本发明的目的在于解决现有热水供应装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，加热罐中的热水温度不会反常地高因而不会损坏热交换器，不需停止热交换器工作因而避免了不必要的停机，不会因循环泵空转而发生故障。
此外，本发明的目的还在于提供一种具有以下特征的热水供应装置。当启动热交换器后在燃烧室中所产生的燃烧气体在加热室中先上升然后下降，并从排出口排到外部时，在燃烧气体和安装在加热室外表面上的加热罐中的液体间产生热交换，燃烧气体通过该热交换器将传送给液体，由于向下流的流动能力变高，燃烧效率提高，防止了不充分燃烧的发生，加热罐中的液体产生对流并在加热罐中上升和下降，因此改善了气体和液体间的热交换效率，液体的温度在一较短的时间内就能上升。
为达到上述目的，本发明提供了一种热水供应装置，它具有一带有一水流形成通道的热水产生部分和带有一负载流道的负载部分，其中，有一将上述水流形成通道连接至上述负载流道的连接流道，且在由这些流道构成的循环流道中有一循环泵，其中有一加热器的热交换器和一设于水流形成通道中并控制加热器的工作状况的传感器都设在热水产生部分，一隔热/调节阀设在负载流道中，还设有一支流道，用于在上述负载流道中连接隔热阀的上游侧和下游侧，还有一位于该支流道中的负载件，其中在上述连接流道中设有一旁通道，它具有一连接热交换器的上游侧至其下游侧的流量控制阀。
本发明还提供了一种除了具有上述那些特征以外还具有别的特征的热水供应装置，该特征为设在热交换器中的一加热室具有一口开在下部一侧内的加热器火焰输入口，一设在下部另一侧的输出口，火焰输入口和输出口间的中间部分呈倒U形。
此外，本发明提供了一热水供应装置，其中，加热室中加热器的火焰输入口位于输出口上方，火焰输入口由加热器封闭。
在如上所述的本发明的热水供应装置中，在隔热/调节阀被完全打开以及包括旁通道的整个循环流道被完全充满水之后，循环泵被启动以使水在循环流道中循环，与此同时，热交换器被启动以加热水，并当如上述所加热的水的温度上升到一预定值时，隔热/调节阀打开到一预定角度使在隔热/调节阀前后的热水间的压差以及其内的温度达到一预定的最小流量，当水流形成通道中的液体温度下降至低于预定值时，热交换器被启动加热水，相反，当水流形成通道中的液体温度比预定值为高时，热交换器停机，由此停止加热水。
在这些步骤过程中，循环泵始终工作以使热水在朝外的流道和朝内的流道之间循环，且使热水流过旁流通道，通过这些工作过程，流入热水产生部分的热交换器中的热水流量增加。在该步骤中，当热交换器中的加热器被启动时，产生在加热室中的燃烧气体先在加热室中上升且然后下降，并通过输出口从输出管排到外部。因此当燃烧气体在加热室中上升和下降的阶段中，在燃烧气体和加热室的外表面上的加热罐的液体之间进行热交换，由于这种热交换，燃烧气体，特别是在向下流的部分的燃烧气体将热量供给到其内外的液体中，向下流动性能得以提高，并且在这一步骤中，加热罐中的液体发生对流，在加热罐中上下流动，因此燃烧气体和液体间的热交换效率提高，另外，即使当热交换器的工作停止时，燃烧气体仍留在热交换器中，因而防止了外界的冷空气的流入。
以下结合附图对本发明作进一步说明，其中：
图1为表示本发明一个实施例的管线示意图；
图2为表示上述实施例中热水产生部分的局部的垂直截面图；
图3为表示由上述加热室中的燃烧气体所形成的热交换状况示意图；
图4为表示另一实施例的热水产生部分的局部的垂直截面图；
图5为表示本发明的另一实施例的垂直截面图；
图6为表示上述加热室中的燃烧气体所形成的热交换状况的示意图；
图7为一种和本发明属于同一类型的传统热水供应装置的管线示意图；
图8为表示上述热水产生装置的局部的垂直截面图。
图1和图2所示的本发明的实施例的大部分具有和上述传统形式的热水供应装置中的那些部分几乎相同的结构，因此这些部分也用相同的标号指出，并且此处省略对这些部分的描述，而主要对不相同的部分进行描述。一旁流通道8被设在朝外流道5和朝内流道6之间，它具有连接热交换器11—1，2，3上游侧和其下游侧的流量控制阀9。另外，热交换器11—1，2，3的加热罐18内部在其下部的一侧上开有一加热器10的火焰输入口，而输出口24设于其下部的另一侧，火焰输入口和输出口之间的中间部分呈倒U形以构成加热室19。
在上述的热水供应装置中，和传统形式的装置一样，在隔热/调节阀被完全打开及整个循环流道完全充满水之后，循环泵7启动以使水在循环流道中循环，与此同时，热交换器11—1，2，3被启动以加热水，并当如上述所加热的水温上升到一预定值时，隔热/调节阀13打开一预定角度，以使阀13前后的热水压力差和阀13中的温度示出一预定的最小流量。因此，当水流形成通道3中液体温度比预定值低时，热交换器11—1，2，3启动以加热水，相反地，当水流形成通道3中的液体温度比预定值高时，热交换器11—1，2，3停止工作，停止对水的加热。
在这些步骤过程中，循环泵7始终工作着以使热水通过朝外流道5和朝内流道6循环，且还通过旁流通道8，在此情况下，流入热水产生部分1中的水流量增加，这反过来又可以防止由于水流量不足而使加热罐中所加热的水被加热到反常的高温，因此，就没有对热交换器造成损害的可能性，避免不必要地停止热交换器，同时也防止了由循环泵空转而引起的故障。
如果如图2所示的热交换器11—1，2，3的加热器10在上述步骤中被启动，在加热室19中产生的燃烧气体上升通过上流部41，进入上分配部43，然后绕弯通过下流部下42下降，并从输出口通过输出管到外部。由本申请人提出的并公开在日本实用新案No.55-42216的热交换器与热交换器11类似，在这种形式的热交换器发生一所谓的燃烧气体上/下流现象，以下结合图3对这一现象进行描述。
已知加热器10启动后所产生的燃烧气体形成与一气体燃烧通道中的外界空气状态无关的内部气流力Pch，如下式(1)和(2)所示，该气体燃烧能道具有向上流部分41和与在加热室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中的燃烧气体的比重
γu：向上流部分41中的燃烧气体的比重
H：从热量产生点U至中点M处的高度H
P：燃烧气体的压力
R：燃烧气体的常量
Td：向下流部分42中的燃烧气体温度
Tn：向小流部分41中的燃烧气体温度
当热交换器11工作时，换句话说，当加热器10工作时，Tu＞Td这一关系总是能满足的，这样当(1/Td—1/Tu)＞0，并且燃烧气体从热产生点U流到中点M，然后到达输出点D。与此相反，当热交换器11的操作停止时，Tu与Td相等且和周围水的温度相等，为此，内部气流力Pch为零，且燃烧气体流道中的燃烧气体停止流动，从而防止冷空气从外界流入而保持内部温度。
图4和图5所示为热交换器11的另两个例子(分别称为例2和例3)，在这些例子中，因建筑物的结构，其中的热水输送点安装成如图6所示的缘故，输出点D位于一比热量产生点低h的位置上，在图6中输出点D比热量产生点低h，为此，点U、M和D处的压力分别为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释放入大气，故Pd与Po(大气压)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)将等式(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，当热交换器21停止时，γd等于γu，故Pu＝Po—γd·H，即Pu—Po＝-γd·H＜o，因此，总能满足Pu＜Po的关系，这样燃烧气体流道中的燃烧气体总是从输出点D流到中点M然后到达热量产生点U，而不会滞留在燃烧气体流道中，这样就不能防止外界空气流入，加热罐18中的热水的热量就会放射到外部。换句话说，当加热器10停机时，在理论上内部的燃烧气体就将从输出点D流到中点M然后进入热量产生点U，也就是，在与热交换器2工作时的相反方向上，象已有技术的热水供应装置那样流出装置之外。然而在这两个例子中，加热器10位于火焰输出口23以防止气体从其中扩散，这样燃烧气体就滞留在加热室19内，防止外部冷空气流入并保持内部温度，这样加热罐18中的热水温度就不会传递到外界。应当注意，在例3中，向下流部分42位于加热罐18的外部，且由一隔热材料44覆盖。
在如上所述的本发明的热水供应装置中，一在一热产生部分中的形成流道中由一连接流道与负载部分中负载流道连接，这些流道构成一其中具有一循环泵的循环流道，在热水产生部分中设有其中分别有一加热器的热交换器以及设在水流产生流道中并控制加热器工作状况的热传感器，在负载流道中设有一隔热/调节阀，在负载流道中设有一连接在该隔热/调节阀上、下游之间的支流通道，一负载件设在该支流通道中，在连接流道中设有一具有一连接在热交换器上、下游间的流量控制阀的旁流通道，这样，水流形成通道中的液流量就不是限定到最小流量，也就不会因加热罐中的热水的反常高温而对热交换器造成损坏，因此就可避免热交换器的不必要的停机，也可以防止由于循环泵空转而发生故障。
除了上述特点以外，本发明的热水供应装置的一设在热交换器中的加热室具有一口开在其下部一侧的加热器火焰输入口，以及一位于其下部另一侧的输出口，火焰输入口和输出口之间的中间部分呈倒U形，因此，除了前述效果外，该热水供应装置的优点还在于，当热交换器启动燃烧室中所产生的燃烧气体在加热室中先上升而后下降并被从输出口排到外部时，在燃烧气体与加热罐中的液体在加热室的外表面上进行热交换，加热室中的燃烧气体通过热交换将热量送到它的内侧和外侧的液体中，改善了向下流动的性能使燃烧效率提高并防止了不完全燃烧，另外加热室中的液体上流/下流的对流循环提高了燃烧气体和液体间的热交换效率而使液体温度能迅速上升，而且，即使当热交换器停止工作以及燃烧气体要向外流动时，设在火焰输入口中的一燃烧装置也能防止燃烧气体的扩散，使燃烧气体滞留在热交换器中，从而防止外界冷空气流入而将内部温度保持在一恒定值上。