JP2536487B2 - 温水循環装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は循環ポンプを用いずバーナで加熱した温水
を放熱器に供給することができる蒸気圧を利用する温水
循環装置に関するものである。

〔従来の技術〕

従来湯沸缶で加熱した温水を放熱器に循環させる構造
として、循環ポンプに代って電源の供給のないところで
も使用できる蒸気圧を利用するものがある。

即ち、特開昭52−141044号や、実公昭57−53929号、
出願人の提案に係る特開昭57−23731号には、密閉可能
の貯水缶体を形成する湯沸缶をバーナで加熱し、湯沸缶
で発生した蒸気圧によって、湯沸缶と放熱器とを連通す
る循環パイプで湯沸缶の温水を放熱器へ圧送すると共
に、放熱器と開放タンクとを連通する循環パイプは直接
開放タンクに開口し、湯沸缶から圧送された温水が放熱
器を経由して湯沸缶よりも高位置にある開放タンクに押
出され、更に、開放タンクに貯った水は開閉弁を介して
湯沸缶に戻す構造が記載されている。

そして、開放タンクの水を湯沸缶に戻す周知の弁構造
として、実公昭57−53929の従来構造や、特開昭57−237
31号では逆止弁が開示され、逆止弁を使うことは一般的
となっていた。

一方、この種の温水循環システムの最大の問題点は安
定した動作が得にくい点であり、従来公知の逆止弁を使
う時には、バーナの発熱量を大きくすると、開放タンク
の水が湯沸缶に少し入っただけで瞬間的に沸騰して多量
の蒸気を発生するものであり、この蒸気圧は逆止弁を閉
ざすから循環不能の最悪状態になってしまうものであっ
た。そして、逆止弁で安定した温水循環を得るものは、
湯沸缶の容量に比べてバーナの発熱量を小さくする必要
があり、循環水の圧送間隔が長くなって、循環水量は極
端に少ないものであった。

この為、この逆止弁を実公昭57−53929号では液面ス
イッチで制御する電磁弁に代える提案をしており、同様
に特開昭52−141044号も液面スイッチの制御のもとで電
磁弁（ソレノイド駆動の開閉弁）を使用する提案を開示
しており、湯沸缶にまだ温水が残っている間に液面スイ
ッチの信号で開閉弁を開けば、高圧蒸気が開放タンクを
介して外部へ逃げるものの、確実に開放タンクの水が湯
沸缶に流入し、安定した温水循環が可能になることがわ
かった。

また、開閉弁に逆止弁を使う構成として、密閉した湯
沸缶と開放タンクの上部空間を連通する開放管を設け、
湯沸缶にまだ温水が残っている状態で切換わる液面スイ
ッチの信号で作動する圧力抜弁を開放管に取付けること
によって、湯沸缶から確実に蒸気が抜けるので、逆止弁
を使ってもエアロックを起こすことなく、開放タンクの
水が湯沸缶に流入できるようになった。

〔発明が解決しようとする課題〕 ところで、循環ポンプを用いない温水循環システム
で、最悪状態である循環不能を避ける為には、湯沸缶に
まだ温水が残っている状態で開放タンクに注水すること
であり、前掲の従来例はすべて液面検出によって直接ま
たは間接的に弁を開路とするものである。

そして、これらのシステムによって最悪状態である循
環不能を避けることはできたが、このシステムでは１サ
イクル当り放熱器へ送り出される温水量は液面検出部の
高位と低位の差に該当する水量であり、湯沸缶の大きさ
に比べて少なく、また、開放タンクに貯った水を湯沸缶
に戻す時に、大量の蒸気圧が湯沸缶から逃げる構造であ
るから、一定時間内の圧送サイクルの回数や流量を増や
すことは困難であった。

また、放熱器から温水が戻される開放タンクは、スト
レージタンクの働きをしており、一部排気ガス中の熱で
予熱される構成になっているが、放熱器で熱交換して冷
却した水の主たる加熱部分は湯沸缶だけであり、放熱し
て冷却した低温度の水が湯沸缶に送られるので、温水の
圧送開始まで長時間かかることは避けることができなか
った。

〔課題を解決するための手段〕

この発明は一定時間あたりの循環水量を向上して運転
効率を高めるものであり、大気と連絡する開放タンク１
と、開放タンク１より低位置に設けた密閉可能の貯水缶
体を形成する湯沸缶２と、湯沸缶２の温水が供給される
放熱器３とを設け、開放タンク１・湯沸缶２・放熱器３
・開放タンク１を循環パイプ４で連通し、該循環パイプ
４によって水の循環路を形成すると共に、循環パイプ４
の中で開放タンク１と湯沸缶２とを連通する部分の循環
パイプ４′に開閉弁５を取付け、該開閉弁５開路時に高
位置の開放タンク１の水を湯沸缶２に流入し、開閉弁５
閉路時に湯沸缶２で発生した蒸気圧によって温水を放熱
器３経由で開放タンク１に圧送し、開閉を繰返す開閉弁
５によって間欠動作で循環路を形成する循環パイプ４内
に温水が流れる循環装置に於て、バーナ７の燃焼ガス流
路に湯沸缶２を設置し、かつ、開放タンク１は湯沸缶２
の外周に形成した筒状の下部タンク６と、湯沸缶２の上
方に位置して、下部タンク６と連通する貯水槽を形成し
た上部タンク６′とで構成し、該循環パイプ４の途中で
前記放熱器３の出口側の部分に位置した循環パイプ４″
を下部タンク６の底部に接続した構成としている。

また、開放タンク１を構成する湯沸缶２の外周に設け
た下部タンク６の上部は、湯沸缶２の上方に設けた上部
タンク６′の下部と連続して構成し、一体となった開放
タンク１を湯沸缶２と共にバーナ７で加熱することで、
湯沸缶２に流入する開放タンク１の水温の上昇を速くす
るものである。

〔作用〕

この発明は、開放タンク１から湯沸缶２へ水を流入す
る時に、蒸気が開放タンク１に抜ける構成であっても、
湯沸缶２から放熱器３に温水を圧送するサイクルを速く
することによって、循環水量が増加して運転効率を向上
させるものであり、具体的には湯沸缶２はバーナ７の燃
焼ガス流路に設置し、かつ、開放タンク１は湯沸缶２の
外周で燃焼ガスの通路間隔をおいて形成した下部タンク
６と、湯沸缶２の上方で貯水槽を形成する上部タンク
６′とで構成したものである。そして、循環パイプ４の
中で放熱器３の出口側の部分に位置した循環パイプ４″
を下部タンク６に接続することによって、放熱器３で放
熱して冷却した温水は、下部タンク６で加熱されながら
上部タンク６′へ拡散するから、開放タンク１内の温水
温度が高く維持できるものである。

この為、開放タンク１から湯沸缶２へ流入する水は高
温度になり、湯沸缶２に流入する高温水が直ちに放熱器
３へ送られるようになり、圧送サイクルが非常に速くな
るものである。

〔実施例〕

この発明の実施例を示す図によって説明すると、１は
大気と連絡する開放タンク、２は開放タンク１より低位
置に設けた密閉可能の貯水缶体を形成する湯沸缶、３は
湯沸缶２で得た温水が供給される放熱器であり、開放タ
ンク１・湯沸缶２・放熱器３・開放タンク１は循環パイ
プ４で連通し循環路を構成している。

５は循環パイプ４の内で開放タンク１と湯沸缶２とを
連通する循環パイプ４′に取付けた開閉弁であり、使用
に先だって開閉弁５を開路とし、開放タンク１に注水す
ると開閉弁５を介して水は湯沸缶２・放熱器３・循環パ
イプ４に流入し、開放タンク１に少量水が貯った時に注
水をやめる。

７は湯沸缶２を加熱するバーナであり、該開閉弁５を
閉路としてバーナ７に着火すると湯沸缶２は加熱され、
発生した水蒸気の逃げ道がなくなって蒸気圧は湯沸缶２
の水面を加圧して温水を放熱器３に圧送し、該放熱器３
で冷却した水が開放タンク１に戻される。

このように、湯沸缶２の温水が放熱器３に送られる
と、液面スイッチなどの信号によって開閉弁５が開路に
なり、上位置にある開放タンク１の水が湯沸缶２に流入
する。そして、湯沸缶２の水位上昇によって湯沸缶２の
上部空間の体積が減少しても、湯沸缶２の上部空間はほ
とんど水蒸気でしめられているので、水蒸気の結露の進
行と共に、空間容積が小さくなって湯沸缶２の全体に水
が補給できるものである。

また、放熱器３及び温水の循環路を形成する循環パイ
プ４には温水が送られているので放熱器３を経由する循
環路の流路抵抗が大きく、湯沸缶２の内圧が低下しても
放熱器３側から逆流せず、開放タンク１の水が湯沸缶２
に流入する。

10は液面スイッチなどの信号で開路となった開閉弁５
に閉路の信号を出す開放タンク１に取り付けた液位検出
器であり、湯沸缶２の満量を液位検出器10で検出して開
閉弁５を閉路とすれば、再び湯沸缶２は加圧される。こ
の時、湯沸缶２の満量を、液位検出器９の代わりに間接
的に開放タンク１の水位低下に要する時間経過をタイマ
ーによって検出してもよく、開閉弁５が閉路になれば再
び湯沸缶２の温水が放熱器３に送られ、該開閉弁５が開
閉を繰返すことにより循環水サイクルが形成される。

ところで、湯沸缶２の温水が放熱器３に送られて開閉
弁５を開路にすると、開放タンク１の水は湯沸缶２に流
入するが、この水は高温の湯沸缶２によって水蒸気を発
生させるものであり、この蒸気の発生量はバーナ７の発
熱量と関係があり、小さな発熱量ではわずかであるの
で、湯沸缶２に流入した多量の水によって水蒸気が冷や
されて凝縮し、湯沸缶２の圧力上昇は抑えられ、引き続
き開放タンク１から水が流入できる。

しかし、バーナ７の発熱量が大きい時には開放タンク
１の水が湯沸缶２に流入すれば直ちに多量の水蒸気が発
生し、一部の水蒸気が凝縮できても蒸気の発生量が多い
から、湯沸缶２の圧力上昇が速くなり、開放タンク１か
ら水が流入できない温水循環不能のトラブルになる。

この為、従来では湯沸缶２にまだ水が残っている時
に、液面スイッチが水位低下を検出して開閉弁５を開路
にしており、高圧の蒸気圧を開放タンク１を介して放出
することによって、エネルギー効率が悪くなるものの、
温水循環の確実性が得られるものである。

この発明は温水循環量を増加することによって運動効
率の向上を得るものであり、前記湯沸缶２はバーナ７の
直上部で燃焼ガスの流路に設置している。６は湯沸缶２
の外周に燃焼ガスの通過間隔を介して設置した筒状の下
部タンク、６′は湯沸缶の上方に位置して中央に燃焼ガ
スの排出筒を設けた上部タンクであり、前記開放タンク
１は下部タンク６と上部タンク６′とで構成している。

８は下部タンク６と上部タンク６′とを別タンクで形
成する時に、両タンク６・６′を連通する接続パイプで
あり、第２図の実施例のように下タンク６の上部と上タ
ンク６′の下部とを連続して一個の缶体で開放タンク１
を形成する時には使用しない。

４″は温水の循環路を形成する循環パイプ４の中で、
放熱器３の出口側の部分に位置して放熱器３と開放タン
ク１とを連通する循環パイプであり、該循環パイプ４″
の端は下部タンク６の底部に接続しており、放熱器３か
ら熱交換後の水が下部タンク１に送られる。該下部タン
ク６はバーナ７の燃焼ガスによって湯沸缶２と共に急速
に加熱されるので、放熱器３で熱交換した水は高温とな
り、この高温水が貯水層を形成する上部タンク６′に送
られるものである。

従って、上部タンク６′の液面上昇と共に開放タンク
１に貯えられる水の温度が高くなり、次回の開閉弁５が
開かれる時に湯沸缶２に送られる温水の温度が高くなっ
ているので、湯沸缶２は直ちに多量の水蒸気を発生し、
温水を放熱器３に送ることができる。

４′は温水の循環路を形成する循環パイプ４の中で、
開放タンク１の貯水室を形成する上部タンク６′と湯沸
缶２とを連通する部分の循環パイプであり、該循環パイ
プ４′に開閉弁５が取付けてある。下部タンク６と上部
タンク６′とを接続パイプ８で連通する時は、下部タン
ク６の中央に位置した湯沸缶２と上部タンク６′との間
に余裕ができて、前記循環パイプ４′の取付けが簡単に
なるが、接続パイプ８は流路抵抗が大きく、上部タンク
６′の温度上昇が遅れる恐れがある。

また、第２図のように下部タンク６の上部と上部タン
ク６′の下部とを連続させて、開放タンク１を一個の缶
体で構成する時は、上部タンク６′の温度上昇は速やか
に行なわれるが、湯沸缶２が下部タンク６の内側に位置
する為には、循環パイプ４′の取付け作業は難しく複雑
になるものであり、製造事業所に設置されている設備の
状況によって任意に選択できるものである。

９は開放タンク１の水を湯沸缶２に供給する為に、湯
沸缶２もしくは湯沸缶２の近傍に取付けた開閉弁５の開
路信号を発生する切換スイッチであり、具体的な切換ス
イッチ９としては、第１図の実施例では、循環パイプ４
の中で湯沸缶２と放熱器３とを連通する部分に位置した
循環パイプ４に取付けた温度スイッチ９′で形成し、
液体温度から蒸気温度に変わった時に開閉弁５を開路に
する。

また、第２図の実施例は切換スイッチ９を湯沸缶２に
取付けた圧力スイッチ９″で形成し、湯沸缶２が正圧か
ら大気圧に降下する時に開閉弁５を開路とする。尚、前
記液位検出器10が高液面で切り変わる接点を有する時に
は、該接点に切換スイッチ９の働きをさせて、開閉弁５
を開路にしてもよい。

11は湯沸缶２の上部と開放タンク１の上部とを連通す
る開放管、12は開放管11に取付けた液位検出器10と連動
する圧力抜弁、５′は切換スイッチ９と連動する開閉弁
５の働きをする逆止弁であり、該逆止弁５′はバーナ７
の発熱量が非常に小さい時に単体で開閉弁５に代わって
利用できるが、バーナ７の発熱量が大きい時にはそのま
ま使用することができない。

従って、第１図の実施例のように開閉弁５に代わって
逆止弁５′を使う時には、切換スイッチ９によって開放
管11の圧力抜弁12を開路にすると、湯沸缶２の圧力は開
放タンク１に抜けて大気圧になるので逆止弁５′を押し
開く圧力差が生まれ、開放タンク１から湯沸缶２に水を
流入させることができる。尚、圧力抜弁12は主として気
体の流路を開閉するものであるから、安価で小形のもの
が利用でき、逆止弁５′と組み合わせても安価に構成で
きる。

〔発明の効果〕

以上のようにこの発明では放熱器３で冷却した水は開
放タンク１及び湯沸缶２の外周をおおう下部タンク６で
加熱されて温水となるものであり、また、下部タンク６
は常にバーナ７で加熱され高温水となっているから、放
熱器３で冷却した水は、高温水と混合して直ちに温度上
昇して、開放タンク１の水温が非常に高温に維持できる
ようになったものである。

この為、開閉弁５が開路となった時に湯沸缶２に流入
する水は既に高温になっており、開閉弁５が閉路となる
と直ちに湯沸缶２は蒸気を発生させ、温水が放熱器３に
送り出されるようになった。

また、湯沸缶２は周囲が下部タンク６でおおわれてい
るから、放熱もなく、バーナ７で与えられた熱エネルギ
ーは主として開放タンク１から流入する温水を放熱器３
に送り出すポンプ作用に使われており、一サイクルに要
する時間が非常に短くなり、一定時間当たりの循環水量
が増加して、暖房能力が著しく向上したものである。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図はこの発明品の実施例を示す断面図であ
る。 １……開放タンク、２……湯沸缶、３……放熱器、４…
…循環パイプ、５……開閉弁、６……下部タンク、６′
……下部タンク、７……バーナ

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】大気と連絡する開放タンク１と、開放タン
   ク１より低位置に設けた密閉可能の貯水缶体を形成する
   湯沸缶２と、湯沸缶２の温水が供給される放熱器３とを
   設け、 開放タンク１・湯沸缶２・放熱器３・開放タンク１を循
   環パイプ４で連通し、該循環パイプ４によって水の循環
   路を形成すると共に、 循環パイプ４の中で開放タンク１と湯沸缶２とを連通す
   る部分の循環パイプ４′に開閉弁５を取付け、 開閉弁５開路時に高位置の開放タンク１の水を湯沸缶２
   に流入し、 開閉弁５閉路時に湯沸缶２で発生した蒸気圧によって温
   水を放熱器３経由で開放タンク１に圧送し、 開閉を繰返す開閉弁５によって間欠動作で循環路を形成
   する循環パイプ４内に温水が流れる循環装置に於て、 バーナ７の燃焼ガス流路に流沸缶２を設置し、 かつ、開放タンク１は湯沸缶２の外周に形成した筒状の
   下部タンク６と、湯沸缶２の上方に位置して、下部タン
   ク６と連通する貯水槽を形成した上部タンク６′とで構
   成し、 該循環パイプ４の途中で前記放熱器３の出口側の部分に
   位置した循環パイプ４″を下部タンク６の底部に接続し
   たことを特徴とする温水循環装置。
2. 【請求項２】開放タンク１を構成する湯沸缶２の外周に
   設けた下部タンク６の上部は、湯沸缶２の上方に設けた
   上部タンク６′の下部と連続して構成し、一体となった
   開放タンク１を湯沸缶２と共にバーナ７で加熱すること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の温水循環装
   置。