JPH0136017B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、貯湯槽の上部より高温湯を成層して
ゆく温水ボイラに係り、熱源よりの定常時の高温
湯を上部より、立上り時の低温湯を下部より噴出
させてなる温水ボイラ構造に関するものである。

従来例の構成とその問題点 従来の温水ボイラは、第１図に示すように構成
されている。すなわち、上部に出湯管１と下部に
給水管２を有する貯湯槽３と、貯湯槽３の下部よ
り、循環ポンプ４、熱源部５を順次連結管６，
７，８にて連結し、連結管８を貯湯槽３の略上部
に連結して、加熱回路を形成した構造である。

本構造では、熱源部５にて得られた高温湯を、
貯湯槽３の略上部より貯湯してゆく方式であるの
で、貯湯槽３内の水を高温に沸き上げる場合にお
いては、連結管８より貯湯槽３への噴出条件を相
当工夫しないと、貯湯槽３内の上下の温度分布が
不均一になる欠点がある。例えば、循環流量の流
速が速いと、貯湯槽３内で拡散が激しくなり、よ
り不均一となる。とくに、循環流量が大きい場合
には顕著である。この場合の性能を第２図に示
す。

さらに、沸き上げ後、しばらくしてから出湯す
る場合において、今、仮りに熱源部５の部分が外
気温（冬期０〜５℃）に近い状態下にて運転する
と、熱源に瞬間湯沸器を用いているので、定常状
態まで低温水が送り込まれることになり（第３図
に一般的な瞬間湯沸器の立上り性能を示す）、貯
湯槽３内の湯温が沸き上げた時の温度に対し低下
し出湯々温が部分的に急激にダウンする欠点があ
る。この性能の一例を第４図に示す。

また、熱源と貯湯槽を分離した構成であり、厳
寒期の凍結防止を考えた場合に、貯湯槽内よりも
加熱回路の方が凍結し易いものである。従つて熱
源部の要所に大容量の電気ヒータを付設し、オ
ン・オフ運転するか、加熱回路を、オン・オフ運
転するなどにて防御する手段が考えられるが、い
ずれの手段の場合も、凍結は防御できるが、貯湯
槽内の湯温分布については、加熱回路が一系路で
あれば、前記と同様に、貯湯槽内に断続的に低温
水が混入し、湯温が低下すると共に、温度分布が
大きくなる。この状態下にて出湯すると、湯温の
不均一な高温湯を出湯させることになる欠点があ
る。これらのことは、高温湯を上部より温度成層
する方式の特有の課題である。

発明の目的 本発明は、このような欠点を除去するもので、
とくに、循環流量の大きい場合における沸き上げ
時の湯温分布を極減することと、出湯時に、出
湯々温の急激なダウンおよび凍結を防御し、かつ
温湯の不均一な出湯を極減することを目的とする
ものである。

発明の構成 この目的を達成するために本発明は、熱源部と
貯湯槽を分離し循環ポンプにて強制対流させる方
式の温水ボイラにおいて、下部に給水管を備え、
上部に出湯管を引出した混合室を有する貯湯槽を
設け、この貯湯槽の下部より循環ポンプと熱源部
と流量制御弁を有する第１流路を引出し、貯湯槽
内上部の前記混合室内に同心状に設けられ有底の
中空筒状であつて周囲水平方向に多数の小孔を有
する流速減衰体と前記第１流路を連絡し、上記第
１流路の熱源部下流側より第２流路を分岐し、か
つオリフイス部を介して貯湯槽の下部に連絡し、
上記流量制御弁は流通する湯の温度が低温時に閉
じ、高温時に開く構成としたものである。これに
より、第１流路より貯湯槽の上部に高温湯を送り
込み、熱源の立上り時の低温湯を第２流路より貯
湯槽の下部に送り込む制御ができることと、前記
の流速減衰体にて、循環ポンプの力を減衰し貯湯
槽内で対流を生じさせない流速（例えば、動圧を
静圧に置換する）になるように条件設定している
こと、および、均一に分散噴出させることなどに
より、温度分布の極めて少ない、高温湯の上部温
度成層の成立と、出湯時の急激な温度低下および
厳寒期での温度分布の不均一化を生じることが、
解決できる。

実施例の説明 以下、本発明の一実施例について第５図〜第１
０図図面に基づき説明する。なお、図において、
従来例である第１図と同一部品は同一番号を付記
している。

図において、貯湯槽３は、下部に給水管２を備
え、他方下部より、入水管６を逆止弁１０を介し
て６ａ，６ｂの連結管に分岐し、夫々に、循環ポ
ンプ４ａ，４ｂ、連結管７ａ，７ｂ、熱源部５
ａ，５ｂ、連結管８ａ，８ｂの順に配設し、連結
管８ｃに集結している。

連結管８ｃの一方を流量制御弁１５を介して給
湯管８へ、他方をオリフイス部１６を介して給湯
管１７へ分岐している。

貯湯槽３は上端部を同心円状に中央を突出させ
た混合室１４を有するとともに、前記、給湯管８
の先端を前記の混合室１４を貫通し、混合室１４
内に設けた、有底なる中空円筒状の側壁に多数の
小孔１３を有する多孔質材料を用いた流速減衰体
１２に連結している。

さらに、混合室１４の一側壁に出湯管１を設け
るとともに、給湯管１７は、貯湯槽３の略下部に
連結している。

温度サーミスタ９は、貯湯槽３の下部側壁に具
備している。１１ａ，１１ｂは、流量調整コツク
で加熱回路の上流側に夫々設けている。

また、流量制御弁１５は、ワツクスを封入した
感温部１８に固定した円板状の可動板２０を、オ
リフイス板２２に近づけて位置させるようにし、
この円板状の可動板２０とスプリング固体板２１
との間にスプリング１９を配置し、かつ、感温部
１８の上端から伸縮自在に突出するピン２３の先
端をピン固定板２４に当接させて構成している。

また、オリフイス部１６は、小孔の孔を有する
円板状（図示せず）をなす構造としている。

次に、上記構成において、沸き上げ時と出湯時
に別けて動作説明する。

(1) 沸き上げ時の場合 貯湯槽３内の水温が設定湯温より低い場合、
温度サーミスタ９が感知して循環ポンプ４ａ，
４ｂに信号を送り駆動する。循環ポンプ４ａ，
４ｂが駆動すると、熱源部５ａ，５ｂに設けた
流量スイツチ（図示せず）の検知により熱源部
５ａ，５ｂが点火し水は循環加熱される。しか
る後に、貯湯槽３の下部の水温が設定湯温まで
上昇すると、温度サーミスタ９が感知して循環
ポンプ４ａ，４ｂを停止する。循環ポンプ４
ａ，４ｂが停止すると流量スイツチの検知によ
り熱源部５ａ，５ｂが消火する。

本構成では、循環ポンプ４ａ，４ｂの流量を
一定とし、熱源部５ａ，５ｂの燃焼量は連結管
８ａ，８ｂ中に設けた温度サーミスタ（図示せ
ず）が温度を検知し、流速減衰体１２の部分へ
の送り込む湯温が定常時に一定になるように、
燃焼量を比例制御している。

この沸き上げ過程において、流速減衰体１２
を混合室１４と同心円状に設定していること
と、有底なる中空円筒状の側壁を多孔質材料を
用いることにて、噴出面積を大きくしているこ
とにより、給湯管８よりの高温湯は、混合室１
４内にて垂直方向の噴出を水平方向に側壁の多
数の噴出小孔部全域より均一に噴出させ、しか
も、静圧に近い噴出条件とすることで、貯湯槽
３内での対流が防止でき温度分布のない高温湯
の上部成層が実現できる。この時の性能を第９
図に示す。

(2) 出湯時の場合 貯湯槽３内の湯が所定の温度（例えば80℃）
に沸き上げた後で、しばらくして、熱源部内の
湯を含めた加熱回路中の湯が外気温にて低下
し、水温に達している状態において出湯管の先
端での蛇口（図示せず）を開栓し出湯すると、
給水管より低温水が送り込まれ押し上げ方式に
て上部の出湯管より所定の温度の高温湯が送り
出される。

しかる後に、貯湯槽３の側壁に設けた温度サ
ーミスタ９が感知して循環ポンプ４ａ，４ｂに
信号を送り駆動する。循環ポンプ４ａ，４ｂが
駆動すると、熱源部５ａ，５ｂに設けた流量ス
イツチ（図示せず）の検知により熱源部５ａ，
５ｂが点火し始め追焚きが開始される。

この追焚きの初期に、熱源部５ａ，５ｂの立
上りの過渡時の低温水は、流量制御弁１５に用
いている。感温部１８が低温水を検知し、収縮
している状態（第７図）であり、スプリング１
９の伸展力により円板状の可動板２０を介し感
温部１８がスプリング固体板２１に対して第７
図のごとき上方に押され、オリフイス板２２と
円板状の可動板２０との間の流通路が閉塞され
ることになる。これにより低温水は、給湯管１
７をへて貯湯槽３の低温域の部分である下部に
送り込まれることになる。

従つて、貯湯槽３内の湯温を低下させること
なく、かつ、湯温分布を損うことがない。しか
る後に、熱源部よりの湯温が上昇してくると、
感温部１８が膨張し、上記と逆の動作をするこ
とにより、第８図のごとき状態となり流通路の
面積が拡大され、給湯管１７のオリフイス部１
６より抵抗が小さくなることで、給湯管８より
一定の高温湯が流速減衰体１２に送り込まれる
ことになる。この時、前記同様に流速減衰体１
２より、静圧に近い流速にて、分散噴出するの
で高温湯の上部温度成層が成立する。

さらに、厳寒期の凍結防止に対しては、熱源
部を含めた加熱回路をオン・オフ運転して防御
する方式としているが（図示せず）前記と同様
に、熱源部よりの一定の高温湯のみを給湯管８
を通じて流速減衰体１２へ、立上りの低温水〜
低温湯は貯湯槽３の下部より送り込む構成であ
ることから、貯湯槽３内の急激な温度低下がな
く、しかも湯温の均一化を維持しつつ、凍結防
止ができるものとなる。この時の性能の一例を
第１０図に示す。

なお、上記実施例では給湯管と出湯管とを同心
円状に配設したが、本発明はこの構成に限定され
るものではなく、給湯管と出湯管とを離して貯湯
槽に設けても良いことは言うまでもない。また上
述の突出した混合室は必要に応じて設ければよ
く、貯湯槽上部を兼用してもよい。

発明の効果 本発明の温水ボイラによれば、次の効果が得ら
れる。

(1) 沸き上げ時に、定常状態において、流速減衰
体に一定湯温を送り込むと共に、流速減衰体を
貯湯槽内上部に設けることにより、静圧に近い
噴出条件となり、貯湯槽内での対流が防止でき
沸き上げ時の温度分布の極めて少ない高温湯の
上部成層ができることから、短時間に高温湯を
得る（高温湯の早取りができること）ことが可
能となり、使い勝手の向上が図れる。

(2) 熱源部よりの定常時の高温湯を貯湯槽の上部
より、立上り時の低温水〜低温湯を貯湯槽の下
部より噴出させることにより、厳寒期の凍結を
防御し、しかも貯湯槽内の湯温の均一化を保つ
ことができるとともに、出湯々温の部分的なダ
ウンのない出湯々温の安定な温水ボイラを提供
できる。

(3) 熱源部よりの湯温を利用して上下に切替える
方式であることから、安価な構成で目的を達成
することができる。

(4) 貯湯槽の上部の混合室に流速減衰体を設け、
そして混合室より出湯管を取出しているから、
貯湯槽内が水であつても瞬間式給湯器として機
能でき、多量に貯湯しておく必要がないので経
済的であり、またこのことは貯湯しておいた湯
を使い果した時にも湯切れせずに湯を得ること
ができる。

(5) 湯温の安定な高温湯の多量出湯（貯湯式機
能）と、高温湯の上部成層方式による高温湯の
早取り（瞬間式機能）を有する熱エネルギ効率
の高いものにできる。

なお、加熱回路を並列にしているので、万一
故障がおきた場合においても、機能の完全スト
ツプがさけられるメンテナンス時の特長がある
とともに、家庭用から業務用まで対応できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の温水ボイラの構成図、第２図は
同沸き上げ性能図、第３図は一般的瞬間湯沸器の
場合の一般的な立上り性能図、第４図は従来例の
出湯々温性能図、第５図は本発明の一実施例の温
水ボイラの構成図、第６図は同要部分拡大断面
図、第７図は流量制御弁の感温部収縮時の内部構
造を示す断面図、第８図は同感温部膨張時の内部
構造を示す断面図、第９図は本発明の一実施例の
沸き上げ性能図、第１０図は同出湯々温性能図で
ある。 ３……貯湯槽、４ａ，４ｂ……循環ポンプ、５
ａ，５ｂ……熱源部、８……給湯管、１２……流
速減衰体、１３……噴出小孔、１４……混合室、
１５……流量制御弁、１６……オリフイス部、１
７……給湯管。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 下部に給水管を備え、上部に出湯管を引出し
   た混合室を有する貯湯槽を設け、この貯湯槽の下
   部より循環ポンプと熱源部と流量制御弁を有する
   第１流路を引出し、貯湯槽内上部の前記混合室内
   に同心状に設けられ有底の中空筒状であつて周囲
   水平方向に多数の小孔を有する流速減衰体と前記
   第１流路を連絡し、上記第１流路の熱源部下流側
   より第２流路を分岐し、かつオリフイス部を介し
   て貯湯槽の下部に連絡し、上記流量制御弁は流通
   する湯の温度が低温時に閉じ、高温時に開く構成
   とした温水ボイラ。