JPS5938548A - 温水ボイラ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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噴出し温度成層し
てゆく温水ボイラに係り、温度による噴出量の側脚と、
噴出部に流速減衰体を具備した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の路上部に連結して、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
の路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、循環流用が大きい場合
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５０部分が外気温（冬期Ｑ
〜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
ることになシ（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内の湯温か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。従って、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
り、前記と同様に、貯湯槽内に断続的に低温水が混入し
、湯温か低下すると共に、温度分布が大きくなる。この
状態下にて出湯すると、湯温の不均一な高湯温を出湯さ
せることになる欠点がある。

次に、凍結防止運転時のように、頻繁にオン・オフする
ことを考えなければ、第６図に示すような従来例がある
。つまり、給湯管８の先端に、中空円筒状で側壁に全域
に亘って小孔１４を有し、底のない分配筒１５を設け、
貯湯槽３の上から下までの高さにて構成されている。こ
れは、循環ポンプ４にて強制対流していることから、貯
湯槽３内へはすべて動圧となる。従って、噴出流速が大
きい場合には、立上りの過渡時および、定常時ともに分
配筒１５の下部より噴出することになる。

これは、貯湯槽のはゾ全域に回っての低温水の混入によ
る急激なダウンは防止できるが、貯湯槽内の水を沸き上
げる時に高温湯を上部より成層することにならない。

また、噴出流速が小さい場合には、定常時の高温湯の上
部成層が成立するが、立上りの過渡時の低温水は、分配
筒１５の上部から下部に送り込まれる過程で、貯湯槽３
内の高温湯と熱交換され温度上昇することになり、途中
で、部分的に噴出することになるか、分配筒１６内の高
温湯を貯湯槽下部に送り込むことから、貯湯槽下部での
温度分布が大きくなり、湯温の安定な領域が減少するこ
とになる。この場合の性能の一例を第６図に示すが、第
１図に示す従来例よりは多少良い程度である。しかし、
上記のように、凍結防止運転時のように、頻繁にオン・
オフすることを考えると、第６図に示す性能を維持でき
なくなり、目的を果すことができなくなる。

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、凍結を防菌し、がっ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、下部に結氷管を備え、上端中央を突出させ混
合室を形成した貯湯槽を設け、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流路を引き出し、こ
の流路を貯湯槽内の上部の流速減衰体に連結したもので
ある。

本構成により、沸き上げ時は、前記、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
条件設定することと、垂直方向の流れを、流速減衰体に
て水平方向に極めて均一に噴出させることで、高温湯の
温度成層が成立し温度分布が極減できる。

さらに、出湯時の熱源部の立上り時の低温水の混入によ
る急激な温度低下および、凍結運転時における頻繁なオ
ン・オフによる温度低下については、流量制薗弁にて、
熱源部よりの低温水を微少流量しか貯湯槽の上部に送り
こまない制御をしていることと、流速減衰体との組合せ
により、解決したものである。

実施例の説明 以下、本発明の一実施例について第７図〜第１２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イ：Ｊ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１ｏ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
ｙａ　、　７ｂ、熱源部ｔｓａ、５ｂ、連結管８ａ、８
ｂの順に配設し、連結管８ｃに集結している。

連結管８ｃを流量制御弁１６を介して給湯管８に連結し
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
１７を有するとともに、前記、給湯管８の先端を有底な
る中空円筒状の側壁に多数の噴出小孔１３を有する多孔
質材を用いた流速減衰体１２に結合し、貯湯槽３の路上
部にのぞませている。

出湯管１は混合室１７の一側壁に設けているものである
。

有底なる中空円筒状の流速減衰体１２は、側壁に多数の
噴出小孔１３を有するもので、多孔質材とじ貯湯槽３内
の路上部で、給湯管８の高温湯を貯湯槽３に対し垂直方
向に上から下向けて送り込むようにし、噴出方向として
は、貯湯槽３に対し水平方向になるように配設している
。

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、流量調節コックで、加熱回路の
Ｊｃ流側に夫々設けている。

を また、流量制御弁１６はワックス！封入した感温部１８
に固定した円板状の可動板２ｏをオリフィス板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
スプリング固定板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の先端をビン固定板２４に当接させている。

オリフィス板２２には、小孔部２５を有して因る。

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ジ低い場合、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　、　６ｂに設けた流量
スイッチ（図示せず）の検知により熱源部ｓａ、ｓｂが
点火し水は循環加熱される。この時、熱源部５ａ、５ｂ
の立上り時の初期は、流量制御弁１６の感熱部１８の検
知により、オリフィス板２２の小孔部２５よシ微少流量
のみ貯湯槽３内に送り込まれることになり、熱源部５ａ
、５ｂの湯温か定常に達すれば所定の流量が貯湯槽３内
に送り込まれることになる。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４ａ、４ｂが停止すると流量スイッチの検知により熱
源部ｓａ　、　６ｂ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ｓａ、ｓｂ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か定常時に一定にな
るように、燃焼量を比例側倒している。

この沸き上げ過程において、流速減衰体１２を混合室１
７と同心円状に設定していることと、有底なる中空円筒
状の側壁を多孔質祠料を用いることにて、噴出面積を大
きくしていることより、給湯管８よりの高温湯は、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もこの時の性能を第１１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た押し上げ方式に
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、５
ｂに設けた流量スイッチ（図示せず）の検知により熱源
部５ａ。

６ｂが点火し始め追焚きが開始される。

この追焚きの初期に、前記の沸き上げ時と同様であるが
、詳述すると熱源部６ａ、５ｂの立上りの過渡時の低温
水は、流量制倒弁１６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９図）であり、スプ
リング１つの伸展力により円板状の可動板２０を介し感
温部１８がスプリング固定板２１に対して第９図のごと
き上方に押され、オリフィス板２２と円板状の可動板２
０との間の流通路が閉塞され、開口部としては、オリフ
ィス板２２の小孔部２６のみとなる。

従って、熱源部の立上り時の低温水は、極く微少しか給
湯管８に送られない。しかも、流速減衰体にて、低流速
にて分散噴出させることになり、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、熱源部の湯温か上昇してくると、感温部１
８が膨張し、上記と逆の動作をすることにより、第１ｏ
図のごとき状態となり流通路の面積が拡大され、給湯管
８より所定の大流量なる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１２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、熱源部よりの立上りの
低温湯を貯湯槽に噴出する量を微少にしている構成によ
り、貯湯槽３内の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１２図に
示す。

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の路上
部で、有底なる中空円筒状の側壁に多孔質材料を用いる
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）温度により噴出量を制菌することで熱源部の低温
水の噴出を微少にでき、しかも、流速減衰体との組合せ
により、厳寒期の凍結を防□□□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）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、家庭用〜業務用までの対応ができるものとなる
。

（４）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図は夛従来の温水ボイラの構成図、第２図は同上の
沸き上げ性能図、第３図は瞬間湯沸器の場合の一般的な
立上り性能図、第４図は同出揚々温性能図、第５図は他
の従来例の構成図、第６図は他の従来例の出湯々温性能
図、第７図は本発明の一実施例の温水ボイラの構成図、
第８図は同貯湯槽上部の部分拡大断面図、第９図は同流
量制倒弁の感温部収縮時の内部構造を示す断面図、第１
０図は同感温部膨張時の内部構造を示す断面図、第１“
１図は沸き上げ性能図、第１２図は同出湯々温性能図で
ある。 ３・・・・・・貯湯槽、４ａ、４ｂ・・・・・・循環ポ
ンプ、５ａ、ｓｂ・・・・・・熱源部、８・・・・・・
給湯管、１２・・・・・・流速減衰体、１３・・・・・
・噴出小孔、１７・・・・・・混合室、１６・・・・・
・流量制倒弁。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第１
図 ！ 第２図　　　第３図 ５易邊　　　　ｉＪＤ然將関 第　４５！Ｊ 士涌ＩＩ＝！Ｆ−関 第５図 第６図 去涌持関 ７図 第８図 第９図 第１１図 ３％ミ裁 第１２図 出得持閘 特許庁長官殿 １事件の表示 昭和５７年特許願第１５０５７３号 ２発明の名称 温水ボイラ ３補正をする者 ４１件との関係　　　　　　特　　許　　出　　願　　
火柱　所　　太阪府門真市太字門真１００６番地名　称
　（５８２）松下電器産業株式会社代表者　　　　　　
　山　　　下　　　俊　　　彦４代理人　〒５７１ 住　所　　大阪府門真市太字門真１００６番ｊ也松下電
器産業株式会社内 ６補正の対象 ６、補正の内容 （１）明細書の特許請求の範囲の項を別紙のとおり補正
し捷す。 （２）同第６頁第１８行目の［上端中央を〜貯湯槽］を
「上部に出湯管を備えだ貯湯槽」に補正します。 （３）同第１２頁第１６行目の「１２図に示す。」の次
に法文を挿入します。 「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１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。」２、特許請求の範囲 （１）下部に給水管を備え、上部に出湯管を備えだ貯湯
槽を設け、上記貯湯槽の下部より循環ポンプ、熱源部、
流量制御弁を有する流路を引出し、との流路を貯湯槽内
の上部に設けた流速減衰体と連結した温水ボイラ。 （２）流速減衰体は、貯湯槽と同心円状とし、高温湯の
噴出方向を貯湯槽に対し、水平方向になるように配設し
た特許請求の範囲第１項記載のｔ品水ボイラ〇

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）下部に給水管を備え、上端中央を突出させ混合室
   を形成した貯湯槽を設け、上記貯湯槽の下部より循環ポ
   ンプ、熱源部、流量制御弁を有する流路を引出し、この
   流路を貯湯槽の向上部に設けた流速減衰体と連結した温
   水ボイラ〇
2. （２）流速減衰体は、混合室と同心円状とし、高温湯の
   噴出方向を貯湯槽に対し、水平方向になるように配設し
   た特許請求の範囲第１項記載の温水ボイラ。