Device for generating a voltage for components of a gas heating type water heater

【発明の詳細な説明】 【０００１】 本発明は請求項１の上位概念によるガス加熱式湯沸かし器のコンポーネントのための電圧を発生するための装置から出発する。 【０００２】 【背景技術】 アメリカ国特許第４７４０７２５号明細書からは、湯沸かし器のためのガスバーナの点火のための点火電圧を発生させるために水圧式のマイクロタービン発電機を使用することが公知である。 その利点は、このことにより永久的な点火炎を省くことができることにある。 【０００３】 さらに、ヨーロッパ特許第３６１３３３Ｅ号明細書からは、家庭用衛生設備のための水流駆動式アーマチュアが出現しており、その場合、通流する水により負荷されて発電機を駆動するタービン羽根車が流れ通路内に設けられている。 その場合、タービン羽根車は水を案内する導管トレーンの流路内に直に配置されている。 発電機によって発生した電圧は蓄電池の充電のために使用され、この蓄電池が、給水器の弁を操作する制御装置に電圧を供給する。 【０００４】 発明の利点 請求項１の特徴概念に記載された特徴を有する本発明による装置は、タービンもしくは発電機の駆動に必要な流量が導管トレーン内の通流量に無関係にほぼコンスタントに維持されるという利点を有している。 このことにより、出口弁の位置に無関係に充分な電圧が湯沸かし器の電気消費器具に供給可能である。 【０００５】 従属請求項に記載された手段によれば、本発明による装置の有利な実施形が可能である。 出口弁をわずかに開くだけでも例えば１．５Ｖの充分な電圧を準備するために、タービン発電機のタービンが所要の流量によって通流された際に初めて絞り弁を介して導管トレーンを開くと特別有利である。 絞り弁がほぼ２５０ｍ
ｂａｒの圧力で初めて開かれるようにすると好都合である。 このことにより、タービンを介してほぼ２ないし３ｌ／ｍｉｎの流量が流れることが確実となり、この流量は所要の電圧を発生させるのに好都合であると認められる。 さらに、絞り弁の流れ横断面の圧力に依存した変化により、バイパスに負荷される圧力がほぼコンスタントに維持されることも保証される。 さらに、絞り弁は適当なばね特性を有する圧縮ばねによって負荷されている。 タービンを比較的わずかな流量で駆動するために、バイパス内にはタービンの手前に、ノズルギャップを備えたノズルが形成されている。 【０００６】 本発明はガス式連続湯沸かし器においてのみならず、ガスバーナによって加熱されるその他の湯沸かし器においても使用される。 【０００７】 実施例の説明 次に、本発明の１実施例を図面に示し、以下に詳細に説明する。 【０００８】 図１はガスバーナ１１と熱交換器１３とを備えたガス加熱式の湯沸かし器の略示図を示す。 ガスバーナ１１には燃料ガス２５が供給され、燃料ガスは燃焼室１
２内で燃焼する。 熱交換器１３は水を案内する導管トレーン１５によって貫通されており、導管トレーン１５は流れ方向で見て熱交換器１３の手前の入口側（冷水側）１６と、流れ方向で見て熱交換器の後方の出口側（温水側）１７とを有しており、出口側１７に出口弁（水栓）１８が配置されている。 【０００９】 入口側１６には流れ方向で見て熱交換器の手前にタービン発電機３０を備えたアーマチュア２０が設けられており、このタービン発電機は導管トレーン１５内を流れる水によって駆動されて電圧を発生する。 【００１０】 温水を取り出す際に出口弁１８が開かれ、その際、水は導管トレーン１５を通流する。 出口弁１８の開放により導管トレーン１５内を水が流れることによってタービン発電機が駆動され、そしてタービン発電機は電気的なコンポーネントに電流を供給するための電圧を発生する。 【００１１】 発生した電圧は本実施例では点火電極２１のための点火電圧として使用され、
その際、燃料ガス２５を点火する点火火花が点火電極２１に発生する。 発生した電圧はさらに電子制御装置への電流の供給に役立ち、電子制御装置は公知形式でガス弁２３を水弁２４の位置に依存して制御する。 さらに、図示されていないその他の制御エレメントおよびセンサにも電流を供給することができる。 【００１２】 図２は導管ケーシング３１と発電機ケーシング３２とを備えたアーマチュア２
０を断面した図を示す。 両方のケーシング部分３１，３２は例えばプラスチックから成る。 導管ケーシング３１は流入側区分３３と流出側区分３４とを有している。 流入側区分３３からはバイパス‐流入開口３５が分岐しており、流出側区分３４からはバイパス‐流出開口３６が分岐している。 さらに、導管ケーシング３
１には流入側と流出側とにおいて導管トレーン１５が結合されている。 導管ケーシング３１内の流れ方向は矢印で示されている。 【００１３】 導管ケーシング３１はバイパス‐開口３５，３６のところに平面部３８を有しており、この平面部内に、受容部７７のためのめ盲孔４２を備えた凹所４１が加工されている（図３および図８）。 平面部３８は付加的にアイ４３（図４）を備えており、これらのアイ内には、発電機ケーシング３２を固定するための固定手段が挿入係合する。 導管ケーシング３１に発電機ケーシング３２を密に固定するために、発電機ケーシング３２も平面部３９（図５）を備えており、この平面部３９が導管ケーシング３１の平面部３８に合わされる。 【００１４】 導管ケーシング３１内には図２によればさらに絞り弁４０が配置されており、
この絞り弁は弁座４４、弁皿４５および弁棒４６を備えている。 弁棒４６は、スポーク状の隔てエレメント４８を介して導管ケーシング３１の内壁に支持された案内部材４７内で案内されている。 弁皿４５は、流れの改善のために流れ方向とは逆の方向でテーパした円錐台形のキャップ６８を有している。 弁皿４５は圧縮ばね４９によってばね力負荷されており、その場合、圧縮ばね４９は、絞り弁４
０が例えば２５０ミリバールの圧力で初めて開くようなばね特性曲線を有してる。 このことにより、出口弁１８がわずかにしか開かれない場合でも、タービン発電機３０によって所要の電圧を発生させるために必要なほぼ２ないし３ｌ／ｍｉ
ｎの十分な水量が流れることが保証される。 しかし、出口弁１８がそれ相応に開かれていることが前提である。 【００１５】 図５によれば平面部３９にバイパス通路５０が加工されており、このバイパス通路が図６に平面図で示されている。 バイパス通路５０は流入開口３５と流出開口３６とへの適合のために半円形の始端部５２と半円形の終端部５３とを有している。 それらの間には、後で説明するタービン羽根６６を備えたタービン羽根車６０のための受容孔５５が位置している。 バイパス通路５０はさらに流入通路５
６と流出通路５７とを有している。 流入通路５６は始端部５２に位置する開口からノズルギャップ５８まで連続的に狭められている。 ノズルギャップ５８は横断面で見て傾斜５９を備えている。 この傾斜５９の延びが図７に明らかに示されている。 これによれば、傾斜５９は例えば２０度の角度でタービン羽根６６の相互間隔に適合していて、かつ１つのタービン羽根の頂部から合隣るタービン羽根の基部まで延びている。 このことにより、ノズルギャップ５８の横断面は２つの合隣るタービン羽根の間の流入面積のほぼ１．５倍に相応している。 流れ方向で見てノズルギャップ５８の後方には、半径方向でタービン羽根車６０のタービン羽根６６の方向に向いた湾曲した流れ面６１が設けられている。 【００１６】 タービン発電機３０の詳細が図８に示されている。 発電機ケーシング３２は室６２を有しており、この室はロータ側の室区分６３とステータ側の室区分６４とを備えている。 室６２内には、ステータ７１とロータ７２とを備えた発電機７０
が配置されている。 ロータ７２は半径方向に磁化された永久磁石７３から成り、
この永久磁石はタービン羽根車６０と一緒に定置の軸７５に回転可能に支承されている。 この場合、軸７５は受容部７７に固定的に結合されており、受容部は同様に固定的に導管ケーシング３１の盲孔４２内に座着している。 タービン羽根車６０に回動不能に結合された２つの軸受が軸７５上で回転する。 このことにより、タービン羽根車６０はロータ７２と一緒に軸７５上で回転する。 しかし、タービン羽根車６０とロータ７２とを回転不能に軸７５に配置し、軸７５を回転可能に支承することも同様に考えられる。 【００１７】 ステータ７１は、クローポール形の磁気誘導薄板８１を備えた励磁巻線８０を有しており、この磁気誘導薄板はそれぞれ半径方向区分８２と軸方向区分８３とを有している。 その場合、軸方向区分８３は軸方向で永久磁石７３を越えるまで延びており、かつ永久磁石７３の磁界を、この磁界の外側に位置する励磁巻線８
０へ誘導するのに役立っている。 【００１８】 ステータ７１とロータ７２との間にポット状の仕切キャップ９０が配置されており、この仕切キャップは軸方向区分９１と、半径方向のシールフランジ９２と、受容部９３とを備えている。 仕切キャップ９０はロータ側の室区分６３をステータ側の室区分６４から気密に仕切っている。 このことにより、ロータ側の室区分６３は水によって負荷されることができることが可能である。 仕切キャップ９
０に一体成形された受容部９３は定置の軸７５をステータ側で受容するのに役立っている。 このことにより、軸７５はステータ側の室区分６４へ向かってやはりシールされている。 それゆえ、本発明によるタービン発電機３０では、ステータ７１に対する、仕切キャップ９０による上述のシールが必要なだけである。 回転する部分のためのパッキンは不要である。 【００１９】 発電機ケーシング３２は室６２内に底部９５を有しており、この底部に環状の凹所９６が加工されており、この凹所内にシールリング９７が配置されている。
シールのために、発電機ケーシング３２の室６２内にはスリーブ９８が挿入されており、このスリーブは仕切キャップ９０のシールフランジ９２に圧着されている。 スリーブ９８の内壁は同時に、スリーブ９８と仕切キャップとの間に固定されている磁気誘導薄板８１の軸方向区分８３を受容するためにも役立っている。
磁気誘導薄板８１の間の磁気的な短絡が生じないように、磁気誘導薄板８１に結合している非磁性的な材料から成る構成部分は例えばプラスチックから形成されている。 【００２０】 仕切キャップ９０を固定するために、室６２は上方区分にねじ山９９を備えており、このねじ山内に、同様にねじ山を備えたカバー１００がねじ込み可能である。 カバー１０のねじ込みによってスリーブ９８は仕切キャップ９０のシールフランジ９２に圧着され、その結果、発電機ケーシング３２の底部９５におけるロータ側の室区分６３とステータ側の室区分６４との間に必要なシールが生じる。 【図面の簡単な説明】 【図１】 ガス加熱式湯沸かし器の略示図である。 【図２】 本発明による装置のためのアーマチュアの断面図である。 【図３】 アーマチュアのケーシング部分の断面図である。 【図４】 図３のケーシング部分の平面図である。 【図５】 発電機のための別のケーシング部分を示す図である。 【図６】 図５のケーシング部分を視線方向Ｘで見た図である。 【図７】 図６のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿った断面図である。 【図８】 図２の部分Ａの拡大断面図である。