JPH0457937B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、貯湯槽と熱源を分離し、瞬間式熱源
にて得られた高温湯を循環ポンプにて貯湯槽の上
部より噴出させて高温湯を成層してゆく温水ボイ
ラに係り、貯湯槽を複数個列設したマルチタイプ
の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、逆止弁１０、熱源部５、給湯管
８の順にて加熱回路を構成し、給湯管８の先端を
貯湯槽３の略上部に連結した構造である。そし
て、貯湯槽３の下部に設けたサーミスタ９にてオ
ン、オフ運転をするものである。

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温度成層方式で
あるので、貯湯槽３内の水を高温湯に沸き上げる
場合においては、給湯管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。この場合の性能を第２図に示
す。

さらに、外気温の低い冬期において、沸き上げ
て、数時間経過後出湯する場合に、出湯々温が急
激にダウンする欠点がある。（この性能の一例を
第３図に示す。）これは、沸き上げ後に加熱回路
中に逆止弁１０を設けていることにより、外気温
により時々刻々加熱回路中の湯温が低下すること
になり、やがて水温レベルに達してしまうこと
と、熱源部５に瞬間式湯沸器を用いているので、
加熱開始後定常状態まで低温水（設定湯温以下）
が送り込まれる。（第４図に一般的な瞬間式湯沸
器の立上り性能を示す。）ことになるからである。

また、温水ボイラの使途次第（例えば業務用）
では、加熱回路が故障すると大変な不便さ、損害
に結びつくなどの欠点が生じる場合がある。

次に、この種の温水ボイラにおいて、使途次第
（例えば業務用）では、出湯能力の大型化が望ま
れることになる。この際、単一の温水ボイラを２
ユニツトおよび、３ユニツト揃え対応する手段が
あるが、価格的に高くなる欠点がある。また、貯
湯槽を極端に大容量にする手段があるが、設置ス
ペースが極大することと外形寸法の大型化による
搬送上の欠点が生じるものである。

以上のこととは別に、高温湯の上部成層方式の
場合は、定常状態に沸き上げる過程において、熱
源部の出口部にサーミスタなどを設け、給湯管よ
り送り込む湯温を一定に保つように熱源部およ
び、循環量を制御しないと基本的に貯湯槽内の上
下の温度の均一化が図れない欠点が生じるもので
ある。

発明の目的 本発明は、このような従来の欠点を除去するも
ので、第１の目的は沸き上げ時の湯温分布の減少
であり、第２の目的は出湯々温の急激なダウン防
止であり、第３の目的は加熱回路中に故障が生じ
ても運転の完全な停止を防御することであり、第
４の目的として、大容量な出湯能力に対し、設置
スペース・外形寸法・価格面にて優れた温水イラ
を提供することにある。

発明の構成 この目的を達成するために本発明は、上部に出
湯管と内部に流速減衰体を挿入固定した給湯管接
続口を、下記に給水管を備えた貯湯槽の他方下部
より、入水管を分岐し、それぞれに循環ポンプ、
流量調整弁、水圧応動部、瞬間式熱源部、サーミ
スタを有する複数の流路を設け、これらの複数の
流路を単一の給湯管に集結し、前記給湯管接続口
と結合する構成としたもので、前記の貯湯槽と同
構成の貯湯槽を別設し、別設の貯湯槽に設けた出
湯管、給水管、給湯管、入水管を、前記貯湯槽
と、それぞれを連結した貯湯槽をマルチタイプと
した構成である。

本構成により、流速減衰体にて循環流速を極減
することと、水平方向に均一に貯湯槽内に噴出す
ることおよび、熱源部をサーミスタと連動し比例
制御することにて高温湯の上部温度成層が成立し
温度分布が極減できる。さらに、流量調整弁を完
全逆止（閉止）でなく小流量孔を有する構成によ
り停止時に高温湯が加熱回路中を少量逆対流する
ことで加熱回路中の湯温を保つことになり出湯時
の急激なダウンを除去している。また、加熱回路
を複数にし、それぞれの循環量を同一にするため
に流量調整弁にて調整することで、加熱回路の故
障時の運転の完全停止を防御している。

さらに、別設の貯湯槽にも前記と同様に高温湯
を上部成層することが出来ることで、出湯能力の
大きい場合への対応ができる。

実施例の説明 以下、本発明の一実施例について第５図〜第９
図々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。

第５図において貯湯槽３は、上部に出湯管１、
下部に入水管６を介して、６ａ，６ｂに分岐し、
それぞれ循環ポンプ４ａ，４ｂ、流量調整弁１１
ａ，１１ｂ、水圧応動部２３ａ，２３ｂ、熱源部
５ａ，５ｂ、サーミスタ１６ａ，１６ｂ、給湯管
８の分岐管８ａ，８ｂ、給湯管８の順に配設し加
熱回路を形成している。

流量調整弁１１ａ，１１ｂは、内部の通路部の
中心部に小流量孔１７を有するフロート部１８を
有すると共に、通路部と直交方向にネジ部２０を
備え、このネジ部２０に調整ビス部２１を挿入し
たものであり、１９は押え金具である。

水圧応動部２３ａ，２３ｂは、フロート部とス
イツチ部（図示せず）にて構成されている。

また、貯湯槽３の上部には内部に流速減衰体１
２を挿入固定した給湯管接続口２２を設けると共
に、前記給湯管８と連結している。

流速減衰体１２は、小孔部１３ａを複数個有す
る分散噴出板１３と同筒形のカツプ状の整流板１
４を距離を有し、Ｅリングの如き止め金具１５に
て対向固定して構成し、整流板１４を貯湯槽３内
に臨む位置に設定している。上記の基本構成に加
えて、前記貯湯槽３とは別に、貯湯槽３′を備え
ている。貯湯槽３′の構成は前記貯湯槽３と同様
である。

つまり、上部に出湯管１′と、流速減衰体１
２′を内部に設けた給湯管接続口２２′を設け、下
部に給水管２′と、入水管６′を設けている。そし
て、出湯管１′を前記貯湯槽３の出湯管１へ、給
湯管接続口２２′を前記貯湯槽３の給湯管８へ、
給水管２′を前記貯湯槽３の給水管２へ、入水管
６′を前記貯湯槽３の入水管６にそれぞれ連結し
たものである。

また、１１ｃは、貯湯槽３の給湯管８に設けた
流量調整弁であり、２４は加熱回路と貯湯槽３を
収納した本体ケース。２５は別設貯湯槽３′を収
納した本体ケースである。

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内の水温が設定温度より低い場合、温
度サーミスタ９が検知して循環ポンプ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、水圧応動部２３ａ，２３ｂに設けた
フロースイツチが作動し熱源部５ａ，５ｂに信号
を送り点火〜燃焼が開始され水は循環加熱され
る。熱源部５ａ，５ｂにて得られた高温湯は、給
湯管８より、貯湯槽３および、貯湯槽３′のそれ
ぞれの給湯管接続口８，８′に送り込まれ貯湯槽
３，３′の上部より温度成層される。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
（高温湯が貯湯槽の上部より下部向けて降下する）
と、温度サーミスタ９が感知して循環ポンプ４
ａ，４ｂを停止する。循環ポンプ４ａ，４ｂが停
止すると、水圧応動部２３ａ，２３ｂのフロート
スイツチが検知し、熱源部５ａ，５ｂが消火す
る。

この沸き上げ過程において、本発明のものは、
循環ポンプ４ａ，４ｂの流量を一定とし、熱源部
５ａ，５ｂの燃焼量を比例制御し給湯管８に送り
込む湯温を一定にしている。つまり、貯湯槽３の
下部向けて高温湯を成層してゆく方式であり、可
能な限り貯湯槽３全体を高温層とすることが給湯
量が多量得られるものである。従つて、この場合
において沸き上がり寸前（貯湯槽の下部まで高温
湯が成層してきた状態）になると多少温度境界層
があることから、入口管より流入する水の温度が
水温でなく少し温度上昇した湯となるため、給湯
管８への送り込む湯温が設定温度以上となるの
で、熱源部５ａ，５ｂの出口に設けたサーミスタ
１６ａ，１６ｂが検知し、燃焼量を調整する比例
弁（図示せず）に信号を送り、燃焼量を低下させ
（TDR燃焼）、常に設定湯温とすることができ、
貯湯槽３および３′内の湯温の均一化を図るため
の基本条件が成立する。

次に、給湯管８，８′の先端を貯湯槽３および
３′の上部の流速減衰体１２，１２′の分散噴出板
１３に設けた小孔部１３ａにて噴出条件を均一化
すると共に、貯湯槽３および３′内に臨む位置に
て流速を極減させ、円筒形のカツプ状の整流板１
４にて貯湯槽に対し垂直方向の流れを低流速に水
平方向にほぼ均一に噴出させることで、貯湯槽３
内での拡散が防止でき、高温湯の上部温度成層が
成立し、貯湯槽３および３′内の上下の温度分布
が極減できるものである。この時の性能を第８図
に示す。この際貯湯槽３と貯湯槽３′へ高温湯を
送り込む量が同一となるように、流量調整弁１１
ｃにて調整設定している。

(2) 出湯時の場合 貯湯槽３および３′内の湯を所定の温度（例え
ば80℃）に沸き上げた後で出湯管１の先端での蛇
口（図示せず）を開発し出湯すると、給水管２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１より所定の温度の高温湯がそれぞれの貯湯
槽より合成されて大量に送り出される。そして、
連続的に出湯すれば、やがて、貯湯槽３の側壁に
設けた温度サーミスタ９付近まで給水量がが増大
してくると、その給水温度を検知して循環ポンプ
４ａ，４ｂに信号を送り駆動すると共に、沸き上
げ時と同様に水圧応動部２３ａ，２３ｂが検知
し、熱源部５ａ，５ｂが点火〜燃焼（追焚き）が
開始されることになる。

出湯過程としては上記の通りであるが、沸き上
げ後に、冬期において、外気温が極めて低い条件
下で加熱回路中の湯温低下を極力さける工夫を促
している。

つまり、沸き上げ後の熱源部５ａ，５ｂ、循環
ポンプ４ａ，４ｂの停止時において、加熱回路中
に設けた流量調整弁１１ａ，１１ｂを完全な逆止
（閉止）機能でなく、小流量孔１７を設けている
ものであり、この小流量孔１７により、外気温の
影響にて加熱回路中の湯温が沸き上げ後より低下
してくると比重量が大きくなり、給湯管８，８′
から入水管６，６′向けて僅かに逆対流を意識的
に行なわせることにより、加熱回路中の湯温を大
巾に低下（従来例では水温となる。）することが
無いので、追い焚き時に熱源部５ａ，５ｂの過渡
時の低温水の混入による出湯々温の急激なダウン
を極減することができる。この時の性能を第９図
に示す。この際、逆対流量を増大すれば、出湯々
温の急激なダウンについては解決できるが、放熱
量が大きくなることと、貯湯槽３内下部に温度の
高い湯が混入してくることにより、温度分布が一
層大きくなる。

従つて、両者の兼ね合いにおいて逆対流量を設
定するものとなる。

(3) 故障時の場合 加熱回路中の故障時に機能の完全停止を無くす
るために、加熱回路を複数個にするとともに、循
環量のばらつきを無くするために流量調整弁１１
ａ，１１ｂに設けた調整ビス部２１にて調整する
ことにより複数の加熱回路を成立させている。従
つて、万が一片方の加熱回路に故障が生じた場合
には、残りの加熱回路にて、1/2の機能を果すこ
とができ、機能の完全停止がさけられるものとな
る。

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、定常状態において燃焼量を比
例制御することにより流速減衰体に一定湯温を
送り込むと共に、低流速化することで貯湯槽内
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) 流速減衰体は、分散噴出板と整流板とにより
構成し、整流板を貯湯槽内に臨ませることであ
り、しかも、給湯管接続口に挿入固定すること
で目的が達成できるものであり、焼結金属、金
網などを用いる手段に比べて安価である。

(3) 沸き上げ後の運転停止時に、加熱回路中を高
温湯を少量逆対流させることにより、放熱量を
少なくしかも、貯湯槽内下部の温度分布を増大
すること無くて、出湯々温の安定化が図れる。

(4) 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、本温水ボイラによれば、加熱回路を単一
から複数個にすることより家庭用から業務用ま
での対応ができるものとなる。

(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
の高い温水ボイラ提供できる。

(6) 貯湯槽をマルチタイプにすることにて、低価
格で済むことと、外形寸法（背丈）が大きくな
いことと、別設の貯湯槽の設置のフリー性があ
る出湯能力の大型な温水ボイラが提供できる。

【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図は同出湯湯温性能図、
第４図は瞬間湯沸器の場合の一般的な立上り性能
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図は同流速減衰体の拡大断面図、第７
図は同流量調整弁の拡大断面図、第８図は同沸き
上げ性能図、第９図は同出湯湯温性能図である。 ３……貯湯槽、３′……別設の貯湯槽、４ａ，
４ｂ……循環ポンプ、５ａ，５ｂ……熱源部、８
……給湯管、１１ａ，１１ｂ，１１ｃ……流量調
整弁、１２……流速減衰体、１３……分散噴出
板、１４……整流板、１６ａ，１６ｂ……サーミ
スタ、１７……小流量孔、１８……フロート部、
２２……給湯管接続口、２３ａ，２３ｂ……水圧
応動部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 上部に出湯管および内部に流速減衰体を挿入
   固定した給湯管接続口を、下部に給水管を備えた
   貯湯槽の下部より、入水管を分岐し、それぞれ、
   循環ポンプ、流量調整弁、水圧応動部、瞬間式熱
   源部、サーミスタを有する複数の流路を設け、こ
   れらの複数の流路を単一の給湯管に集結し、前記
   給湯管接続口と給合し、前記貯湯槽と同構成の貯
   湯槽を別設し、この別設の貯湯槽に設けた出湯
   管、給水管、給湯管、入水管を、前記貯湯槽のそ
   れぞれと連結した温水ボイラ。