JPS6235581B2 - - 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噴出し温
度成層してゆく温水ボイラに係り、熱源部を含め
た加熱回路中の高温湯のみを、噴出させてなる温
水ボイラの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Ｆ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
下し出湯湯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
部の要所の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
湯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しかつ、温温の安定な
領域（有効貯湯量）に悪影響を及ぼさないことを
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、下部に給
水管を備え、上部に出湯管を設けた貯湯槽の下部
より循環ポンプと熱源部と第１電動二方弁を有す
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、熱源部と第１電動二方弁の
間を第２電動二方弁を介して、貯湯槽下部に連結
し、熱源部の立上り特性に応じて前記第１、第２
電動二方弁の切替えを行なうタイマを設けてなる
構成で、第１、第２電動二方弁のタイマによる切
替えにより貯湯槽の上部に送られるのは、そのほ
とんどが高温湯となる。

実施例の説明 以下、本発明の一実施例について第５図〜第８
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の一方を第１の電動二方弁１５を介
して給湯管８へ、他方の第２の電動二方弁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、貯湯槽３内
の略上部に設けた、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の一側壁上端部より出湯管
１を設けるとともに、給湯管１７は入水管６より
も下方部の位置にて貯湯槽３に連結している。

また、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、
多孔質材とし、貯湯槽内の略上部で、給湯管８よ
りの高温湯を貯湯槽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
備し入水管６より上部に設けている。１１ａ，１
１ｂ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。

さらに、前記の電動二方弁１５，１６は、回路
的に（図示せず）連動させ、電動二方弁１６をタ
イマ運転させ、閉じると、電動二方弁１５が開と
なる回路構成としている。

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。この
時、熱源部５ａ，５ｂの立上り時の初期は、電
動二方弁１５の閉に対し、電動二方弁１６が開
であり、結湯管１７より貯湯槽３の最下部に送
り込まれる。タイマ作動後は、電動二方弁１６
が閉じ、電動二方弁１５が開となり、貯湯槽３
の上部に高温湯が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に多孔質材料を
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
る。この時の性能を第７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、前記の沸き上げと同様
であるが、詳述すると熱源部５ａ，５ｂの立上
りの過渡時の低温水は、電動二方弁１５が閉
じ、電動二方弁１６が開いていることから、給
湯管１７より貯湯槽３の入水管６より下方部に
送り込まれる。しかる後に、加熱回路として用
いる熱源部の立上り特性に応じて設定されてい
るタイマよりの信号により、電動二方弁１５が
開くとともに、電動二方弁１６が閉じることに
なる。

従つて、追い焚き時に貯湯槽３には高温湯の
みを送ることになり、温湯を低下させることが
なく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８図に示す。

また、熱源部の立上り時の低温水を、貯湯槽
３に設けた温度サーミスタ９より下部の入水管
６よりも下部に送り込むことから、温度サーミ
スタ９近傍の湯温に悪影響を及ぼすことがない
ので、湯温の安定な領域を確保しつつ、追焚き
時、および、凍結防止運転時における本発明の
目的を達成することができる。

なお、上記実施例では給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
貯湯槽の略上部で、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) 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、出湯湯温の部分的なダウンのな
い出湯湯温の安定な温水ボイラを提供できる。

(3) 熱源部よりの立上り時の低温水を貯湯槽の最
下部に送り込むことにより、有効貯湯量に悪影
響を及ぼすことなく目的が達せられる。

(4) 熱源部よりの高温湯および低温水の切替え
を、第１、第２電動二方弁にて制御する方式で
あり、機械的な駆動部が少なくて済む。

(5) 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
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。

(6) 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図は従来例の出
湯湯温性能図、第５図は本発明の一実施例の温水
ボイラの構成図、第６図は同要部の拡大断面図、
第７図は本発明の一実施例の沸き上げ性能図、第
８図は同上の出湯湯温性能図である。 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……第１電動二方弁、１６……第２電動二方
弁、１７……給湯管。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 下部に給水管を備え、上部に出湯管を設けた
   貯湯槽の下部より循環ポンプと熱源部と第１電動
   二方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、熱源部と第１
   電動二方弁の間を第２電動二方弁を介して、貯湯
   槽下部に連結し、熱源部の立上り特性に応じて、
   前記第１、第２電動二方弁の切替えを行なうタイ
   マを設けてなる温水ボイラ。 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。