JPS6315511B2 - - 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、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に対して、貯湯槽３の
下部より循環ポンプ４、熱源部５、給湯管８を順
次連結管６，７に結合すると共に、給湯管８の先
端を貯湯槽３の略上部に連結し加熱回路を形成し
た温水ボイラ構造である。 この構造においては、貯湯槽３の上部より高温
湯を噴出し温度成層してゆく方式であるので、貯
湯槽３内の水を高温湯に沸き上げる過程におい
て、給湯管８よりの高温湯の噴出条件を相当工夫
して低流速化しないと対流が激しくなり貯湯槽３
内の上下の温度分布が均一にならないものであ
る。（第２図に性能の一例を示す） 次に、沸き上げ後の追焚きの場合に、加熱源と
して瞬間湯沸器を用いていることから、定常状態
に達するまでの過渡時は所定の温度以下の低温水
が噴出されることになり、（第３図に一般的な瞬
間湯沸器の立上り性能を示す）高温湯に沸き上げ
られた貯湯槽内の上部湯温が部分的に急激な低下
をきたすことになる。従つて、この状態下で出湯
すると、出湯々温が部分的に所定温度以下となり
出湯性能を悪化させるなどの問題点がある（第４
図に性能の一例を示す）。 さらに、後者の出湯性能の悪化を緩和する従来
例として第５図に示すものがある。構成の概要と
しては、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を有する底のない分配筒１５
を貯湯槽３の鉛直方向に上から下までの高さに設
けた構成のものがある。 この構成において、瞬間湯沸器の立上りにおけ
る過渡時の低温水が分配筒１５の上部から下部向
けて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場合と、もともと分配筒１５
内に存在していた高温湯を貯湯槽３内下部に送り
込むことから、貯湯槽３下部での温度分布を乱す
ことになり湯温の安定な領域を減少させることに
なる場合など、噴出条件次第にていずれかの場合
の問題点が生じるものである。 発明の目的 本発明はかかる従来の問題点を解決するもので
あり、第１の目的は沸き上げ時の貯湯槽内の湯温
分布を極減することにある。さらに、第２の目的
は出湯々温の急激な低下をなくすることである。
さらに、第３の目的としては、循環ポンプの制御
とか、流量制御せずに簡単な構成にて実現するこ
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、貯湯槽の
略上部より高温湯を噴出し温度成層してゆく温水
ボイラにおいて、貯湯槽内の略上部に接続した給
湯管の先端に、逆円錐台形状で側壁に多数の小透
孔を形成した有底筒状の流速減衰体を貯湯槽に対
し鉛直方向に連通したものである。 本構成により、沸き上げ時に流速減衰体にて循
環ポンプの圧力および流速の減衰と、貯湯槽内に
水平方向に均一に噴出することで対流が防止でき
高温湯の温度成層が実現できると共に、過渡時の
低温水を低流速でしかも、面状でなく線状に下部
に噴出することにて貯湯槽内での拡散が防止で
き、出湯々温の急激な低下が極減できるものであ
る。 実施例の説明 以下、本発明の実施例について第６図〜第９図
の図面に基ずき説明する。なお、図において従来
例である第１図、第５図と同一部品は同一番号を
付記している。 図において、下部に給水管２を有する貯湯槽３
の他方下部より、入水管６を逆止弁１０を介して
連結管６ａ，６ｂに分岐し、夫々に、循環ポンプ
４ａ，４ｂ、熱源部５ａ，５ｂ、連結管８ａ，８
ｂの順に配設させ最後に給湯管８に集結すると共
に、給湯管８を貯湯槽３内の略上部に位置させて
加熱回路を形成している。 この基本構成において、給湯管８の先端に設け
た流速減衰体１２は側壁を多孔質材料として多数
の噴出小孔１３を有し、有底筒状の逆円錐台形状
にすると共に、貯湯槽３の略上部で、しかも、貯
湯槽３に対し、鉛直方向に位置させている。 次に、貯湯槽３は上端部に同心円状に中央を突
出させた混合室１７を有すると共に、混合室１７
の側壁より出湯管１を取り出している。さらに、
下部側壁に温度サーミスタａ９を備えている。 また、１１ａ，１１ｂは流量調整コツクで熱源
部８ａ，５ｂと循環ポンプ４ａ，４ｂの間に夫々
設けると共に、熱源部５ａ，５ｂの下流側の連結
管８ａ，８ｂに温度サーミスタｂ１６ａ，１６ｂ
を備えている。 以下に動作・作用面について、沸き上げ時と出
湯時に分けて説明する。 １ 沸き上げ時の場合 貯湯槽３内の水温が所定湯温より低い場合
に、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（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の下部が所定湯温に
達すると温度サーミスタａ９が感知して循環ポ
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。 この沸き上げ過程において、本実施例のもの
は循環ポンプ４ａ，４ｂの能力を一定とし（流
量が一定のこと）、熱源部５ａ，５ｂの燃焼量
を比例制御し給湯管８への送り込む湯温を一定
にしている。つまり、温度サーミスタｂ１６
ａ，１６ｂは、所定湯温以上になると燃焼量を
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）常に所定湯温とす
るものである。 以上のことから、給湯管８より送り込まれる
温湯は、逆円錐台形状の流速減衰体にて循環ポ
ンプの力を減衰し、流速も減衰することにて静
止に近い噴出となることと、貯湯槽内への噴出
分布については、噴出圧力分布が流速減衰体の
上下方向にほゞ均一になるように逆円錐台形状
にしていることから、水平方向に均一に噴出す
る。一般に有底筒状の流速減衰体で入口近傍よ
り先端部に向けて設けた小孔の噴出面積、流体
の通過する筒状体内部の横断面積が一定である
場合には次のような問題が生じる。すなわち、
流速減衰体内の圧力は入口より先端に向けてし
だいに低下していく変化になるとともに先端に
おける圧力は入口部分が静圧だけであるのに対
し動圧が加わることにより高くなる（圧力は入
口部分＜先端部分）。このようなことから、

【式】 でも明らかなように、流速も先端の方が大とな
る。これにより、入口から先端の間において流
速分布に差が生じるものとなり、均一な噴出が
小孔から得られない。 これに対し本発明のように流速減衰体の入口
部分より先端部分に向けて噴出面積と内部の通
過断面積を、しだいに小さくすることにより、
上記した側における問題点を解決するものであ
る。すなわち、流速減衰体内の各部分の圧力
は、これによりほぼ一定となる。つまり先端に
おいて動圧の受けにくい横断面積の小さいもの
にしてある。以上のことより、流速減衰体の入
口部分から先端部分に向けての流速分布のない
ものになり、均一な噴出が得られるものであ
る。貯湯槽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方式が成立する。この場
合の性能を第８図に示す。 ２ 出湯時の場合 貯湯槽３内の湯が所定の温度に沸き上げた後
でしかも、加熱回路中の湯が外気温にて低下し
水温（冬期でで一般的に５℃）に達している状
態において出湯管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
より所定の高温湯が送り出される。 しかる後に、貯湯槽の下部側壁に設けた温度
サーミスタａ９が感知して循環ポンプ４ａ，４
ｂに信号を送り駆動する。循環ポンプ４ａ，４
ｂが駆動すると、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の立上りにおける過渡時の低温
水が流速減衰体１２に送り込まれるものとな
る。 この状況下において、逆円錐台形状の流速減
衰体にて静圧に近い噴出条件にしていること
と、側壁の開口面積および直径を下部向けて小
さくなる方向にて位置していることから、低温
水を面状に噴出させずに線状に下部向けて噴出
させるようにしている。などのことにより、貯
湯槽内での広い範囲での拡散が防止でき出湯時
の出湯々温の急激な低下が極減できる（第９図
に示す）ものとなり、湯温の安定な高温湯が得
られる温水ボイラを提供することができる。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 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 流速減衰体にて静圧に近い噴出と、水平方向
に均一に噴出することができるので貯湯槽内の
温度分布を極減することができることから、短
時間に湯温の安定な高温が得られ使い勝手の向
上が図れる。 ２ 逆円錐台形状の流速減衰体にて低温水を線状
でしかも、静圧に近い噴出により貯湯槽内での
拡散がないことから出湯々温の安定な高温湯が
得られる。 ３ 循環ポンプを立上りから定常状態までをリニ
ア制御する方式、または、熱応動弁などを用い
た方式でなく、流速減衰体の如き簡単な構成に
て目的が達成できるので安価な温水ボイラを提
供することが可能となる。 ４ 貯湯機能としての湯温の安定な高温湯の多量
出湯と、短時間に高温湯が出湯できる瞬間式機
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概略図、第２図は
同上の沸き上げ性能図、第３図は瞬間湯沸器の一
般的な立上り性能図、第４図は同上の出湯性能
図、第５図は他の従来例の概略図、第６図は本発
明の一実施例の温水ボイラの構成図、第７図は同
上の要部拡大断面図、第８図は同上の沸き上げ性
能図、第９図は同上の出湯性能図である。 １……出湯管、３……貯湯槽、４ａ，４ｂ……
循環ポンプ、５ａ，５ｂ……熱源部、８……給湯
管、１２……流速減衰体、１３……噴出小孔。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 上部に出湯管、下部に給水管を備えた貯湯槽
   の他方下部より入水管、循環ポンプ、連結管、熱
   源部、給湯管の順に接続するとともに前記給湯管
   の先端を前記貯湯槽内の略上部に接続して加熱回
   路を形成し、前記給湯管の先端には逆円錐台形状
   で側壁に多数の小透孔を形成した有底筒状の流速
   減衰体を貯湯槽に対し鉛直方向に連通してなる温
   水ボイラ。