JPH0670523B2 - 温水ボイラ - 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、瞬間式熱源部にて得
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、加熱回路中に
流量調整弁、流速減衰体を具備した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、循環流量の流速いと、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。

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、沸
き上げ途中での給湯特性の向上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、設定温度の湯を貯
湯して下部からの給水で貯湯を押し上げ、上部から出湯
する貯湯槽の下部から循環ポンプで貯水を吸入し、流量
調整弁で吸入量を調節し、温度センサで加熱湯温を検出
し、瞬間式熱源部で前記設定温度に加熱制御した湯を調
節槽上部の給湯管接続口に循環供給し、前記供給管接続
口内部に、小孔部を複数個有する分散噴出板とカップ状
整流体を距離をもって対向固定した流速減衰体を挿入固
定したものである。

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。

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4
a,4b、流量調整弁11a,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4a,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のフロースイッチが検知
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で給
湯量が多量得られるものである。従って、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4a,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
ースイッチが検知し、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で給
湯量が多量得られるものである。従って、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の先端を貯湯槽３の上部の流速減衰体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内に臨む位置にて流速を極減さ
せ、円筒形のカップ状の整流板14にて貯湯槽に対し垂直
方向の流れを低流速にて水平方向にほゞ均一に噴出させ
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。

２出湯時の場合 貯湯槽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）を開栓し出
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,11
b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、給湯管から入水管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、逆に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なり、
温度分布が一層大きなる。

従って、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防御するため
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11a,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。従って、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.流速減衰体は、小孔部を複数個有する分散噴出板とカ
ップ状の整流体とにより、給湯管より送り込まれる湯が
偏流なく均一に給湯接続口より貯湯槽に送湯できる。こ
れにより、貯湯槽内の周方向（水平方向）に対し偏流す
ることなく、均一的に分散噴出し、よりうまく流速が減
衰され貯湯槽中の上方で水と湯が攪拌されるのが防止で
きる。これにより、同等の効果を出すために、焼結金
属、金網などを用いて偏流を防止する方法に比べると安
価である。

2.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。

3.沸き上げ後の運転停止時に、加熱回路中に高温湯を少
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、機能の完全ストップがさけられる、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により家庭用
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
一実施例である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、4a,4b……循環ポンプ、5a,5b……熱源
部、８……給湯管、11a,11b……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……小孔量孔、18……フロート部、
22……給湯管接続口、23a,23b……水圧応動部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 水田 悟郎 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 金崎 幸一 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (56)参考文献 実開 昭57−2354（ＪＰ，Ｕ) 実公 昭48−19163（ＪＰ，Ｙ１)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】設定温度の湯を貯湯して下部からの給水で
   貯湯を押し上げ、上部から出湯する貯湯槽の下部から循
   環ポンプで貯水を吸入し、流量調整弁で吸入量を調節
   し、温度センサで加熱湯温を検出し、瞬間式熱源部で前
   記設定温度に加熱制御した湯を貯湯槽上部の給湯管接続
   口に循環供給し、前記給湯接続口内部に、小孔部を複数
   個有する分散噴出板とカップ状整流体を距離をもって対
   向固定した流速減衰体を挿入固定してなる温水ボイラ。