JPS6315510B2 - - 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、貯湯槽の形状と、高温湯
の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。

次に、熱源部にて得られた高温湯を貯湯槽の上
部より成層してゆく構造において、熱源の立上り
時の低温水の混入による出湯々温の部分的に急激
なダウンを緩和するために、第５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つて小孔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。従つて、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、貯湯槽のほゞ全域に亘つての低温水の混入
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１５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（有効貯湯量）
が減少することになる。しかし、第１図の例に比
べると多少は良い。この場合の性能例を第６図に
示す。この従来例は、暖房回路であるので少々の
悪条件は許されるものである。

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、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
貯湯槽を分離した方式で、上部中央を突出させ混
合室を有する貯湯槽とし、この貯湯槽下部より導
出した前記熱源部を有する流路を前記上部中央に
貫通させて前記混合室下方の流速減衰体に連結し
たものである。

本構成により、沸き上げた時は、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
湯温の部分的に急激なダウンについても、前記の
流速減衰体にて、初速が遅く、しかも分散噴出に
なるように構成していることで、熱源の立上り時
の低温水の貯湯槽内の広い範囲での拡散が防止で
き、急激な湯温低下が極減できる。

以上の、基本的性能の確保に対し、本発明のも
のは、貯湯槽の上端部を円心円状に中央を突出さ
せ、混合室にて、流速減衰体の取付け位置の傾き
などによる出湯管への偏流を防止する、いわゆ
る、助走区間となる混合室を備えることで、基本
性能の確保をより完璧を期すことができるもので
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、貯湯槽３の他方下部より、入水管６を逆止弁
１０を介して、６ａ，６ｂに分岐し、夫々、循環
ポンプ４ａ，４ｂ、熱源部５ａ，５ｂ、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。

有底なる中空円筒状の流速減衰体１２は、側壁
を多孔質材料とし多数の噴出小孔１３を有するも
ので、給湯管８と結合させ、貯湯槽３内の略上部
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ａ９は、貯湯槽３の下部側壁に
具備している。また、１１ａ，１１ｂは、流量調
整弁で、加熱回路の上流側に夫々設けている。

上記の基本構成において、貯湯槽３の上端部を
同心円状に中央を突出させた混合室１６を有する
とともに、前記、給湯管８を同心円状に貫通し、
前記出湯管１を混合室１６の上端側壁に設けたも
のである。

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内の水温が設定湯温より低い場合、
温度サーミスタａ９が感知して循環ポンプ４
ａ，４ｂに信号を送り駆動する。循環ポンプ４
ａ，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ａ９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ｂ（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
を貯湯槽の略上部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ａ９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が給湯管８より送り込ま
れる。

この過程において、流速減衰体１２を貯湯槽
３の上部に設けていることと、有底なる中空円
筒状で垂直上下方向の側壁に多数の噴出小孔を
設けていることより、静圧に近い流速で、しか
も、集中噴出でなく分散噴出となることから給
湯管８よりの過渡時の低温水は、貯湯槽３内で
の広い範囲での拡散が防止でき、出湯々温の急
激なダウンが極減できる。この時の性能を第１
０図に示す。

上記の基本作用および、性能において、流速
減衰体が何んらかの都合にて傾いたり、偏心し
たり、或いは、側壁の一方向がつまつた場合を
考えると、流速減衰体より偏流にて高温湯が送
り込まれることになる。この場合には、第９
図、第１０図の性能が多少悪くなることにな
る。従つて、この種の条件下においても、第９
図、第１０図の性能をほゞ維持するために、貯
湯槽の上端部に混合室を有している。

このことにより、流速減衰体より偏流が生じ
ても、流速減衰体の容積よりも大きい混合室に
て、偏流を直接的に出湯管に送り込むことなく
ミキシングしながら出湯管に送り込むことにな
るので、緩和されるものとなる。

発明の効果 以上のように、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
混合室下方に設け、かつ貯湯槽の上部中央に貫
通させた加熱源からの流路に連結することによ
り、静圧に近い噴出条件にすることにより、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) 流速減衰体を同上とし、垂直上下方向の側壁
に多数の噴出小孔を設けていることにより分散
噴出で、均一な静圧に近い噴出ができるので、
熱源の立上り時の低温水の混入による貯湯槽内
での拡散が防止でき、出湯時の湯温安定化が図
れる。

(3) 熱源にて得られた高温湯を貯湯槽の上部に設
けた混合室の上部中央より貫通し送り込むもの
である。したがつて、流速減衰体の位置が多少
振れたり、多少ゆがんだりして、流速減衰体よ
りの噴出条件が何んらかの都合にて偏流が生じ
た場合においても、混合室の部分にてミキシン
グし乍ら出湯管に送り込むので、上記、(1)、(2)
の性能を大巾に損なわずに目的が達成できる。

(4) 循環ポンプを立上りから定常状態までをリニ
ア制御したり、給湯管中に流量制御弁を設けた
りして、沸き上げ時、および、出湯時の性能を
確保する方法でなく、簡単な構成にて目的を達
するものであり、極めて安価で実現できる。

(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、家庭用〜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図は同上の出
湯々温性能図、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
同要部拡大断面図、第９図は同沸き上げ性能図、
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、１６……混合室。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 上部中央を突出させた混合室を有し、この混
   合室の上部より出湯管を引出した貯湯槽を備え、
   貯湯槽の下部より、循環ポンプと熱源部を有する
   流路を引出し、この流路を貯湯槽の前記上部中央
   に貫通させ前記混合室下方の流速減衰体に連結し
   た温水ボイラ。 ２ 混合室の直径の大きさを、流速減衰体の直径
   より、大きくした特許請求の範囲第１項記載の温
   水ボイラ。