JP2007057165A - 貯湯槽 - Google Patents

Abstract

【課題】 従来の貯湯槽は、温湯から気泡を除去するために、貯湯槽とは別個に気液分離装置を付設することが必要とされてきたので、この発明は、貯湯槽の温湯出口で気泡を取り除くことができるように給湯出口を改造し、気液分離装置の付設を不要にする。
【解決手段】 貯湯槽Ｌとして丸胴形の密閉された容器を用い、別に付設した加熱装置との間で温湯を循環させて湯温を一定に保っている貯湯槽Ｌにおいて、貯湯槽Ｌの上端に外管１１と内管１２と排気管１３とからなる排気兼送湯口Ｘを付設し、外管１１は下端が容器の上端部に穿設された孔の周りに気密に固定されて上方に向かって開口し、開口は板１５によって閉塞され、内管１２は板１５を貫通して固定され下端が外管１１の下端より容器内に突出しており、排気管１３は板１５を貫通して固定され下端を板１５に近接させて上端に自動空気抜き弁を備えている構造にする。
【選択図】 図３

Description

この発明は貯湯槽に関するものである。とくに、この発明は、離れたところに位置する多数の湯口へ、必要なときいつでも温湯を供給することができるように、常に温湯を貯えている貯湯槽に関するものである。

ホテル、病院、養護老人ホームなどでは、多数の階を備えた建物とし、各階が広くて多数の部屋を備えたものとし、しかもこれら各部屋では必要なとき、何時でも温湯を使用できるようにすることが要求されている。この要求を満たすためには建物内に貯湯槽を設置して、常に貯湯槽内に温湯を貯えておくことが必要である。このためには貯湯槽を密閉形の容器とし、別にボイラーのような加熱装置を設けて、貯湯槽と加熱装置との間に温湯を循環させて温湯の温度を常に一定に保っておくことが必要とされる。

また、貯湯槽では、各部屋で消費された温湯の量だけ新たな水を補給することが必要とされる。このために、貯湯槽には給水入口を設けて、給水入口から消費された量だけ水道水又は地下水が補給されるようになっている。この補給される水は、通常空気その他の気体を含んでいる。

気体を含んだ水が加熱装置で加熱されると水は気泡を生じる。この気泡は一般に微小なものである。微小な気泡は集まって大きな気泡となることもあるが、微小な気泡のままでいることが多い。大きな気泡は水中を浮上するので、水から分離し易いが、小さな気泡は容易に浮上せず、従って水から分離し難い。

小さな気泡を含んだ温湯が貯湯槽から湯口へ供給されると、温湯は色々な障害を起こす。例えば、温湯が貯湯槽から湯口まで配設された管内を流れるとき、管を振動させて騒音を発したり、管を腐蝕したりする。そのため、貯湯槽から湯口へ向かう配管の途中には、これまで気液分離装置を付設して、温湯から気泡を除くようにされてきた。

配管の途中にこれまで付設されてきた気液分離装置には色々な形式のものがある。その中には温湯を密閉した容器に導き、容器内には障壁を付設しておき、温湯を障壁に衝突させることにより気泡を温湯から分離し、分離した気体を容器の孔から放出し、沈下した温湯を取り出す、という形式のものが多い。しかしこの種の気液分離装置は、比較的大きな体積を持ったものとなり、しかも貯湯槽とは別のものとして設置しなければならないものとなるから、設置に費用と手間とを要し、従って経済的でない、という問題を伴なっていた。

この発明は、上述の問題を解消しようとするものである。すなわち、この発明は貯湯槽における給湯出口を改造することによって、給湯出口で気泡を除くことができるようにし、これによってこれまで必要とされてきた気液分離装置の設置を不必要にしようとするものである。

この発明者は貯湯槽として丸胴形の容器を用い、丸胴の中心軸を横に向けて水平から僅かに傾斜させて容器を設置し、この容器の下部から加熱によって気泡を生じた温湯を導入し、容器の上端から温湯を取り出すことを試みた。すると意外にも、気泡を含んだ温湯が容器の傾斜した壁面に沿って流れる間に、気泡が自然に徐々に温湯から分離するに至ることを見出した。

そこで、この発明者は傾斜した丸胴形容器の丸胴部の上端部分に丸穴をあけ、丸穴の周りに上方に向かって開口する短い円形の外管を溶接し、外管の先にキャップ又は板を溶接して外管の開口を塞ぎ、キャップを貫通して外管内に内管を固定し、内管の下端を容器内に突出させて貯湯槽とした。この貯湯槽の下部から気泡を含んだ温湯を流入させ、内管から温湯を取り出すことを試みた。すると、温湯が容器内を流れる間に、気泡が温湯から分離して浮上し、内管と外管との間のキャップ面に接して溜まることを見出した。そこで、キャップ面に孔をあけて、そこに排気管を付設すると、温湯中に存在していた気泡を排気管から取り除くことができることを確認した。こうして、この発明者は、外管と内管と排気管とを用いて、気液分離装置と送湯口とを兼ねた排気兼送湯口を貯湯槽に簡単に付設できることを見出した。

この発明者は、さらに丸胴形容器を縦にして用いた場合には、容器上端の鏡板が中高に傾斜を持つために、格別に容器を傾斜させて設置しなくても、上述の原理で容易に温湯から気泡を分離できることを見出した。すなわち、丸胴形容器の中心軸を垂直にして設置した場合には、上端に中高の鏡板が位置することとなるので、鏡板の中心に上述の外管と内管と排気管とからなる排気兼送湯口を設けると、前述の場合と同様に、容易に温湯から気泡を分離できることを見出した。この発明は、このような知見に基づいて完成されたものである。

この発明は、離れたところに設けられた多数の湯口へ温湯を供給するための貯湯槽であって、密閉された丸胴形の容器からなり、別の加熱装置との間で温湯を循環させて湯温を一定に保っている貯湯槽において、貯湯槽の上端に外管と内管と排気管とを用いて排気と送湯とを兼ねた排気兼送湯口を付設し、その場合、上記外管はその下端が容器の上端部に穿設された孔の周りに気密に固定されて上方に向かって開口し、その開口が板によって閉塞されており、上記内管は上記板を貫通して固定され、下端を外管の下端より容器内へ突出させており、排気管は上記板を貫通して固定され、下端を上記板に近接させており、上端に自動空気抜き弁を備えることにより、排気兼送湯口が構成されていることを特徴とする、貯湯槽を提供するものである。

この発明では、丸胴形の容器を縦に付設することができるが、また、横に寝かせて付設することもできる。縦に付設するというのは、丸胴の中心軸が垂直に延びるように付設することを指し、横に寝かせるというのは、丸胴の中心軸がほぼ水平に延びるように付設することを指している。横に寝かせて付設する場合には、中心軸が水平から僅かに傾斜するように付設することが必要である。その傾斜程度は２００分の１ないし７５分の１とすることが望ましい。

丸胴形容器を僅かに傾斜させて横に寝かせて付設するときは、容器の上端には丸胴と鏡板との接続部が位置している。しかし、この接続部に跨って孔を穿設することは容易でない。そこで、この場合には、丸胴の上側に位置する部分に孔を穿設して、この孔の周りに外管を固定する。他方、丸胴形容器を縦にして付設するときは、容器の上端には鏡板が位置することになる。鏡板は中心ほど高くなる勾配を持っているから、この場合には、鏡板の中心に孔を穿設して、この孔の周りに外管の下端を溶接して固定する。

この発明によれば、丸胴形容器を貯湯槽として用いるので、丸胴形容器を横に寝かせて付設した場合には、容器内へ導入された気泡含有の温湯は容器の上方へ集まり、丸胴壁面に沿って進み、外筒内へ入る。この間に、小気泡は徐々に温湯の上部へ集まり、外管内へ進入して外管内の上部に溜まる。このとき、内管から温湯を取り出して湯口へ供給するようにすると、内管の下端が外管の下端より容器内へ突出しているから、気泡を含んだ温湯は供給されないで、気泡のない温湯が供給されることとなる。また、外管内に溜まった気体は排気管内を上昇し、自動空気抜き弁から自動的に排出される。従って、この貯湯槽によれば、外管と内管と排気管とで簡単な排気兼送湯口を作ることができ、これによって気泡を含まない温湯を湯口に供給することができる。

また、丸胴形容器を縦に付設した場合にも全く同様の効果が得られる。すなわち、容器内へ導入された気泡含有の温湯は、容器の上方へ集まり鏡板に沿って進み外筒内へ入る。あとは丸胴形容器を横に寝かせて付設した場合と全く同様にして、気泡は外管内の上部に集められるので、温湯を内管から供給することにより、気泡を含まない温湯を湯口に供給することができ、排気管から外管内に溜まった気体を自動的に放出することができる。

こうして、この発明によれば、貯湯槽とは別に気液分離装置を付設しないでも、貯湯槽に設けた簡単な排気兼送湯口によって、気泡を含まない温湯を湯口に供給できる、という実用上の大きな利益がもたらされる。とくに、これによって水中に溶存している酸素量を低減させ、水道水中に含有されていた塩素を除去することができるので、その効果は大きい。

初めに、従来の貯湯槽の一例と、これを用いた場合の温湯供給システムを具体的に説明する。そのあとで、この発明に係る貯湯槽の一例を図面に基づいて具体的に説明する。その場合、図１は、従来の貯湯槽の側面図である。図２は、図１の貯湯槽を用いて温湯を湯口へ供給する場合の温湯供給システムの模型図である。図３は、この発明に係る貯湯槽の一部切欠側面図である。図４は、この発明に係る他の貯湯槽の一部切欠側面図である。

図１において、貯湯槽Ｂは丸胴形の密閉容器で作られている。図中、１は給湯出口、２は温水出口、３は温水入口、４は返湯入口、５は給水入口、６はドレン排出口である。給湯出口１は単に管が付設されているだけであって、管の下端は丸胴壁に溶接されている。貯湯槽Ｂ内に貯えられた温湯は温水出口２から出てボイラーによって加熱され、温水入口３から貯湯槽Ｂ内に入って循環され、適当な温度を保っている。貯えられた温湯は給湯出口１から出て、図示していない送湯管を経て湯口で消費される。湯口で消費されて減った温湯量だけ、新たな水が給水入口５から補充される。

図１に示した従来の貯湯槽Ｂは、図２に示したような温湯供給システムに組み込まれて使用される。図２では、ボイラーＡで加熱された温湯が、貯湯槽Ｂに入り、次いで気液分離装置Ｃに入れられて気泡を除去され、こうして気泡の除去された温湯が送湯管Ｄを通って、建物の各階に付設された分配管Ｅに入れられ、分配管Ｅに付設された湯口Ｇから供給される。

図２に示したように、湯口Ｇが多数あって広い範囲に分散されているときには、湯口Ｇの中には貯湯槽Ｂから遠く離れたところに位置しているものもある。このような湯口Ｇにおいて温湯を使用しようとすると、初めに送湯管Ｄ及び分配管Ｅ中に滞溜して冷却された水が流出し、温湯が暫らく流出しないことが起きる。このような事態を避けるために、各階の分配管Ｅには返湯管Ｆが付設されて、温湯が送湯管Ｄから分配管Ｅを経て返湯管Ｆへ流される、という別の温湯循環経路が形成されている。

次に図３は、この発明に係る１つの貯湯槽Ｌを示している。貯湯槽Ｌは、通常ステンレス板で作られる。その大きさは、例えば丸胴部の直径が５００ｍｍで軸方向の長さが１３００ｍｍであって、鏡板のふくらみも含めた軸方向の長さが１５４２ｍｍとされる。貯湯槽Ｌは、図１に示した従来の貯湯槽Ｂに似ている。貯湯槽Ｌが貯湯槽Ｂと異なるのは、排気兼送湯口Ｘとされている点だけであって、その余の部分、すなわち、温水出口２、温水入口３、返湯入口４、給水入口５、及びドレン排出口６は従来の貯湯槽Ｂと全く同じように設けられている。

排気兼送湯口Ｘは、外管１１と、内管１２と、排気管１３とで構成されている。そのうちの外管１１は、従来の貯湯槽Ｂにおいて、給湯出口１を構成している管よりも大径で且つ短いものである。外管１１は、従来の貯湯槽Ｂにおける給湯出口１と同様に、丸胴形容器に付設されている。すなわち、外管１１は、その下端を容器の上端部に穿設された孔の周りに溶接されて、気密に固定されている。従って、温湯が容器から外管１１内へ流れる際に、温湯の流れを妨げるような障壁は全く存在していない。外管１１は上方に向かって開口し、その上端にフランジ１４が設けられ、フランジ１４には板１５が当接されて、外管１１の開口は板１５によって閉塞されている。

図３に示した排気兼送湯口Ｘでは、内管１２が板１５を貫通して板１５に固定されている。内管１２の下端は外管１１の下端よりも容器内へ突出している。内管１２は、従来の貯湯槽において給湯出口１を構成していた管に等しい直径を持つものとされる。また、排気兼送湯口Ｘでは排気管１３が板１５を貫通して板１５に固定されている。排気管１３の下端は板１５に近接した位置に置かれている。排気管１３は、その直径が内管１２の直径よりも小さいものとされている。

排気管１３の上端には公知の自動空気抜き弁が付設される。公知の空気抜き弁は、例えば図５に示したように、上端を閉じた管３１の中に気体と液体とが共存しているようにし、そこに浮子３２を浮かべ、浮子３２の上方に弁体３３を付設し、他方、管３１がわには弁体３３を受け入れる弁座３４を付設し、弁座３４の中央には排気孔３５を設けて構成されている。この空気抜き弁では、気体の量が少ない間は浮子３２が上昇しているので、弁体３３が弁座３４に嵌まり、排気孔３５が閉じられているから気体は放出されない。ところが、気体の量が多くなると、浮子３２が降下するので、弁体３３が弁座３４から離れ、排気孔３５が開くから気体が放出される。こうして、自動的に気体を抜き出すことができる。

図３において、外管１１の直径Ｔと高さＱとは、その中に滞溜する気泡量を考慮して定める。直径Ｔと高さＱの各長さが大きいときは大量の気体を溜めることができるので好ましいが、逆に気体の少ないときは外管１１内に溜まって全く流動しない温湯量が多くなるので、好ましくないことになる。他方、上記ＴとＱの各長さが小さいときは、外管１１内に溜められる気体量が少なくなるので、気泡が内管１２内に吸い込まれて送湯管へ流出するおそれが出てくる。これらの関係を考慮すると直径Ｔは内管１２の直径の２〜３倍とし、高さＱは５０〜３００ｍｍとするのが好ましい。

図３において、内管１２の直径Ｒは、従来の給湯出口の直径にほぼ等しくする。また内管１２が外管１１の下端より突出する長さＳは、気泡を含んだ温湯が内管１２の下端から吸い込まれないことを基準にして定める。その長さＳは２０〜３００ｍｍの範囲内とすることが好ましい。

排気管１３の直径は内管１２の直径よりも小さくする。例えば排気管１３として直径が２０〜３２ｍｍ程度の管を用いる。

図３では外管１１の開口端を板１５で塞ぐこととしたが、その代わりに外管１１としてキャップ状のものを用いて初めから開口を塞いでおいてもよい。外管１１の開口を塞ぐことにより、外管１１内には流動しない温湯が溜まることになる。このため、外管１１内に溜まった温湯には雑菌の繁殖するおそれがある。そこで、板１５と内管１２と排気管１３とは、これを銅製とすることが好ましい。銅製にすると、銅は一般に細菌の繁殖を押さえる効果があるから、雑菌による支障を避けることができる。

図３に示した貯湯槽Ｌは、従来の貯湯槽と同様に配管して使用されるが、図３に示した貯湯槽Ｌを使用した場合には、貯湯槽Ｌに気液分離の機能を持った排気兼送湯口Ｘが付設されているから、図３で必要とされている気液分離装置を省略することができる。この点で、この発明に係る貯湯槽は大きな利益をもたらすものとなっている。

図４は、この発明に係る別の貯湯槽Ｍを示している。貯湯槽Ｍは縦に設置するものである点で、図３に示した貯湯槽Ｌとは大きく異なっている。縦に設置するのに伴ない、貯湯槽Ｍでは温水入口３は貯湯槽の丸胴上部に設け、温水出口２、返湯入口４、給水入口５は丸胴下部に設け、ドレン排出口６を下部鏡板の中央部に設けている点で、貯湯槽Ｌと僅かに異なっている。また、排気兼送湯口Ｘの取付位置も丸胴形容器の鏡板の中央になっている点で異なっている。しかし、貯湯槽Ｍの排気兼送湯口Ｘの構造及び作用は、貯湯槽Ｌと全く同じである。従って、貯湯槽Ｍの詳細な構造については説明を省略する。

図４に示した貯湯槽Ｍは、丸胴形容器の中心軸を鉛直に向けて付設することが好ましいが、中心軸は厳密に鉛直に向く必要はなく、鉛直から多少ずれていてもよい。なぜならば、外管１１は丸胴形容器の鏡板の中央部に付設されており、鏡板は中高となっているので、中心軸が鉛直からずれていても、外管１１の周りには中央部に近づくに従って次第に高くなる内壁面が存在しているからであり、従って、気泡の分離される過程が充分に存在しているからである。

また、貯湯槽Ｍでは、図６に図４のＶＩ−ＶＩ線断面を示したように、加熱装置に連結される温水出口２及び温水入口３の先端部分を約４５度だけ互いに逆方向に湾曲させて、貯湯槽Ｍ内に流入した温湯が容器の円周面に沿って円を描いて流れるようにすることが好ましい。

図４に示した貯湯槽Ｍも、貯湯槽Ｌと同様に、排気兼送湯口Ｘを備えているから、これを使用するときには気液分離装置を用いる必要がない点で、すぐれた効果をもたらすものである。

従来の貯湯槽の側面図である。 従来の貯湯槽を用いた場合の配管システムの模型図である。 この発明に係る貯湯槽の一部切欠側面図である。 この発明に係る別の貯湯槽の一部切欠側面図である。 公知の自動空気抜き弁の断面図である。 図４に示した貯湯槽のＶＩ−ＶＩ線断面図である。

符号の説明

Ａ ボイラー
Ｂ 従来の貯湯槽
Ｃ 気液分離装置
Ｄ 送湯管
Ｅ 分配管
Ｆ 返湯管
Ｇ 湯口
Ｌ、Ｍ この発明の貯湯槽
Ｐ ポンプ
Ｘ 排気兼送湯口
１ 給湯出口
２ 温水出口
３ 温水入口
４ 返湯入口
５ 給水入口
６ ドレン排出口
１１ 外管
１２ 内管
１３ 排気管
１４ フランジ
１５ 板
３１ 管
３２ 浮子
３３ 弁体
３４ 弁座
３５ 排気孔

Claims (4)

1. 離れたところに設けられた多数の湯口へ温湯を供給するための貯湯槽であって、密閉された丸胴形の容器からなり、別の加熱装置との間で温湯を循環させて湯温を一定に保っている貯湯槽において、貯湯槽の上端に外管と内管と排気管とを用いて排気と送湯とを兼ねた排気兼送湯口を付設し、その場合、上記外管はその下端が容器の上端部に穿設された孔の周りに気密に固定されて上方に向かって開口し、その開口が板によって閉塞されており、上記内管は、上記板を貫通して固定され、下端を外管の下端より容器内へ突出させており、排気管は、上記板を貫通して固定され、下端を上記板に近接させており、上端に自動空気抜き弁を備えることにより、排気兼送湯口が構成されていることを特徴とする貯湯槽。
2. 排気兼送湯口が丸胴形容器の丸胴部の一端に付設されており、貯湯槽は排気兼送湯口を上にして、丸胴形容器の中心軸を傾斜させて付設されるものであることを特徴とする、請求項１に記載の貯湯槽。
3. 排気兼送湯口が丸胴形容器の鏡板の中央部に付設されており、貯湯槽は排気兼送湯口を上にして丸胴形容器の中心軸を鉛直に向けて付設されるものであることを特徴とする、請求項１に記載の貯湯槽。
4. 外管の開口を閉塞する板、内管及び排気管のうち、少なくとも１つが銅で作られていることを特徴とする、請求項１−３の何れか１つの項に記載の貯湯槽。
   

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