JP5170524B2 - 温度成層型蓄熱槽及びこの槽の給水乃至排水流路の末端構造 - Google Patents
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Description
温度成層型蓄熱槽の内部又は外部に配管した主管から延びる分岐管に、分配器モード又は集水器モードとして利用可能に形成した、給水乃至排水流路の末端構造であって、
少なくとも一本の分岐管10の先端部10aと、
分岐管の先端部と連結したヘッド部材14とで形成され、
ヘッド部材14は、上部及び下部の一方に分岐管10の先端部10aを接続し、他方に開口部28を形成した中空体であって、上記先端部10aから開口部28に至る通水路20を含み、
この通水路20を、分岐管の先端部10a付近を除いて単一の流路とするとともに、流路断面積が分岐管の先端との連続口で最小に、かつ開口部28で最大になるように形成し、
さらに通水路20内に減速手段34を施してなり、この減速手段は、流路断面積の拡大e1…による圧力損失と、流路断面積の拡大箇所の、分配器モードでの下流に存する流
路の曲りc1…に伴う摩擦抵抗の組み合わせにより形成し、
かつ通水性の繊維塊で形成した摩擦層42を通水路の流路形成面に沿って形成した。
上記通水路20を画成する流路形成面のうち、通水路の曲り箇所の外側部分に、その周囲に比べて摩擦作用の大きい抵抗部38を流路形成面に沿って形成している。
上記通水路20は、分岐管の先端部10aから開口部28に向かって、流路断面積が急拡大する箇所と、流路が屈曲或いは湾曲する曲り箇所とを繰り返すように構成している。
上記通水路20は、相互に重なる複数の流路部分20a…からなり、一つの流路部分から次の流路部分へ折り返すように形成し、
かつこれら流路部分は、柱形に形成した最初の一つの流路部分を中心に、内側から外側へ同心環状に折り返すようにしている。
上記ヘッド部材14は、
垂直方向へ延びる分岐管10の先端に付設した水平な外向きフランジ状壁48と、
この外向きフランジ状壁の外縁から分岐管と同じ方向に突出した筒壁50と、
上記主管8内部から、分岐管10内を通って筒壁50内へ突出した支持棒52と、
この支持棒の上端に付設するとともに外向きフランジ状壁48との間に一定間隙を存して筒壁内面側へ延長した邪魔板54とを具備し、
上記支持棒52は、分岐管内面に触れないように分岐管の軸に沿って延びるとともに、
支持棒52外面と分岐管10内面との距離L1、及び邪魔板54外縁と筒壁50内面との距離L2をそれぞれ周方向に一定としている。
温度成層型蓄熱槽の内部又は外部に配管した主管から延びる分岐管に、分配器モード又は集水器モードで利用可能に設けられ、少なくとも一本の分岐管の先端部と、この分岐管の先端部と連結したヘッド部材とで形成される、給水乃至排水流路の末端構造であって、
上記ヘッド部材14は、
上下両端面の一方を開口部28とすると共に他方を閉塞した背高の大径筒部16と、
上下両端面の一方を閉塞すると共に他方を連通口24とする背低の小径筒部18と、
を具備し、大径筒部16の閉塞端部と小径筒部18の連通口24とが向かい合うように、大径筒部16の奥部内に小径筒部18を同心状に挿入させてなる中空体であって、
これら大径筒部16及び小径筒部18の適所を貫通して分岐管10の先端部10aを突入させ、
この先端部から小径筒部の内部及び小径筒部と大径筒部との各筒壁の間隙を経て上記開口部28に至る通水路20を形成している。
上記ヘッド部材14のうち開口部28と反対側の部分に、蓄熱槽2内に水を充填するとき又は蓄熱槽2から水を吸い出すときに開き、蓄熱時又は放熱時には閉じる、水抜き用及びエア抜き用の弁機構60を設けている。
槽内の上部及び下部の一方に給水用主管8を、他方に排水用主管8を配管するとともに、給水側の主管8からの分岐管10の先端に分配器E1を、排水側の主管8からの分岐管10の先端に集水器E2をそれぞれ付設してなる温度成層型蓄熱槽において、
上記分配器E1及び集水器E2を第1の手段から第7の手段のいずれかに記載の給水乃至排水流路の末端構造とし、
分配器E1乃至集水器E2の開口部28のうち、下側の主管8と連なるものは蓄熱槽2の底面に向かい合わせて下向きに、上側の主管8と連なるものは蓄熱槽2の上端面に向かい合わせて上向きに配向している。
○通水路20を単一流路としたから、複数に枝分かれした流路の如く各枝分かれ部分毎に流れの遅速を生じることがなく、速度分布のコントロールが容易である。
○通水路20は、流路断面積が分岐管の先端との連続口で最小にかつ開口部28で最大になるように形成したから、給水の際に流出速度を抑制でき、これにより低水深の槽を用いて温度成層型蓄熱槽を実現することができる。
○減速手段は、流路断面積の拡大と拡大箇所の下流の流体摩擦とを組み合わせたから、高流速の上流側でも低流速の下流側でも効果的に減勢作用を発揮する。
○流体摩擦を減速手段とするために流路の曲り箇所での遠心力を利用するので、流路の拡大によりゆっくりとなった流れに対して効果的に減勢することができる。
○繊維塊による摩擦層を通水路の流路形成面に沿って形成したから、普通の粗面に比べてダイナミックな減勢作用が得られる。
○曲り箇所の外側部分に周囲よりも摩擦作用の大きい抵抗部を設けたから、遠心力を有効に利用して摩擦力が増大し、効果的に減速することができる。
○抵抗部は流路形成面に沿っているから、流れを撹乱することがなく、均質性の高いゆっくりした流れを作ることに適している。
○折り返しているので遠心力を利用した摩擦効果が高まる。
○環状に折り返したから、最初の流路部分に比べて2番目以降の流路部分の流路断面積を大きく水路幅を狭く設計することが容易であり、流路拡大及び摩擦抵抗による減速効果を十分に確保できる。
○同心状にしたから、同一流路面内断面の流速分布のばらつきを少なくすることができる。
○分岐管内から突出した支持棒52の先端に邪魔板54を付設したから、分岐管10内から筒壁50の先端まで流路が仕切られない完全な単一流路として設計することができる。○分岐管と支持棒との距離、邪魔板54外縁と筒壁50内面との距離を周方向にそれぞれ一定とし、かつ邪魔板54と外向きフランジ状壁とを一定にしたから、更に流速分布の均一性を高いレベルで保障できる。
の主管8と連なるものは蓄熱槽2の底面に向かい合わせて下向きに、上側の主管8と連なるものは蓄熱槽2の上端面に向かい合わせて上向きに配向したから、蓄熱槽2の下面及び上面(又は水面)が流路規制板(邪魔板)の代わりになって、水の流れを水平方向とすることができ、槽の水深を低くすることができるとともに、構成を簡易にすることができる。
[実施例]
図12に記載した上向きの末端構造の好適な実施例の詳細を記載する。この実施例は後述の実験の試験体として利用したものであるので、寸法などのデータを詳しく既述する。前述の通り図12の構造では、摩擦層42は大径筒部の周壁下部内面にのみ形成されている。表1に記載した通り、摩擦層の上下長は100mm、厚さ25mmであり、空隙率は95%である。試験体として図12の構成を選んだのは、摩擦層の付設範囲をあまり大きく出来ない場合にどの程度の減速の抵抗作用が期待できるかを調べるためである。
○いずれのケースでも全体の平均流速±8mm/sec以下で8方向に流出していた。
○ケース1に比べて測定データの変動幅(最大値と最小値の幅)が大きくなるが、殆どは流速8mm/sec以下であった。
6B…排水用流路 8…主管 10…分岐管 10a…同先端部
12…末端構造 14…ヘッド部材 16…大径筒部 18…小径筒部
20…通水路 20a…上流部分 20b…中流部分 20c…下流部分
22…曲り箇所 24…連通口 26…隔壁 28…開口部
30…支持部 32…通水フィルター 34…減速手段 38…抵抗部
40…隅部 42…摩擦層
48…外向きフランジ状壁 50…筒壁 52…支持棒 54…邪魔板
60…水抜き及びエア抜き用弁機構 62…水抜き弁 64…エア抜き弁
66…弁筒 68…弁座 70A、70B…弁体 72…バルブ
74…給水管 75…排水管
80…治具 82…速度センサー
E1…分配器 E2…集水器 v…流路切替バルブ p…蓄熱/放熱ポンプ
e1…流路断面積の拡大 c1…流路の曲り
Claims (8)
- 温度成層型蓄熱槽の内部又は外部に配管した主管から延びる分岐管に、分配器モード又は集水器モードとして利用可能に形成した、給水乃至排水流路の末端構造であって、
少なくとも一本の分岐管(10)の先端部(10a)と、
分岐管の先端部と連結したヘッド部材(14)とで形成され、
ヘッド部材(14)は、上部及び下部の一方に分岐管(10)の先端部(10a)を接続し、他方に開口部(28)を形成した中空体であって、上記先端部(10a)から開口部(28)に至る通水路(20)を含み、
この通水路(20)を、分岐管の先端部(10a)付近を除いて単一の流路とするとともに、流路断面積が分岐管の先端との連続口で最小に、かつ開口部(28)で最大になるように形成し、
さらに通水路(20)内に減速手段(34)を施してなり、この減速手段は、流路断面積の拡大(e1 )…による圧力損失と、流路断面積の拡大箇所の、分配器モードでの下流に存する流
路の曲り(c1 )…に伴う摩擦抵抗の組み合わせにより形成し、
かつ通水性の繊維塊で形成した摩擦層(42)を通水路の流路形成面に沿って形成したことを特徴とする、温度成層型蓄熱槽の給水乃至排水流路の末端構造。 - 上記通水路(20)を画成する流路形成面のうち、通水路の曲り箇所(22)の外側部分に、その周囲に比べて摩擦作用の大きい抵抗部(38)を流路形成面に沿って形成したことを特徴とする、請求項1記載の温度成層型蓄熱槽の給水乃至排水流路の末端構造。
- 上記通水路(20)は、分岐管の先端部(10a)から開口部(28)に向かって、流路断面積が急拡大する箇所と、流路が屈曲或いは湾曲する曲り箇所とを繰り返すように構成したことを特徴とする、請求項1又は請求項2に記載の温度成層型蓄熱槽の給水乃至排水流路の末端構造。
- 上記通水路(20)は、相互に重なる複数の流路部分(20a)…からなり、一つの流路部分から次の流路部分へ折り返すように形成し、
かつこれら流路部分は、柱形に形成した最初の一つの流路部分を中心に、内側から外側へ同心環状に折り返すようにしたことを特徴とする、請求項3記載の温度成層型蓄熱槽の給水乃至排水流路の末端構造。 - 上記ヘッド部材(14)は、
垂直方向へ延びる分岐管(10)の先端に付設した水平な外向きフランジ状壁(48)と、
この外向きフランジ状壁の外縁から分岐管と同じ方向に突出した筒壁(50)と、
上記主管(8)内部から、分岐管(10)内を通って筒壁(50)内へ突出した支持棒(52)と、
この支持棒の上端に付設するとともに外向きフランジ状壁(48)との間に一定間隙を存して筒壁内面側へ延長した邪魔板(54)とを具備し、
上記支持棒(52)は、分岐管内面に触れないように分岐管の軸に沿って延びるとともに、
支持棒(52)外面と分岐管(10)内面との距離(L1 )、及び邪魔板(54)外縁と筒壁内面(50)との距離(L2 )をそれぞれ周方向に一定としたことを特徴とする、請求項1又は請求項3に記載の温度成層型蓄熱槽の給水乃至排水流路の末端構造。 - 温度成層型蓄熱槽の内部又は外部に配管した主管から延びる分岐管に、分配器モード又は集水器モードで利用可能に設けられ、少なくとも一本の分岐管の先端部と、この分岐管の先端部と連結したヘッド部材とで形成される、給水乃至排水流路の末端構造であって、
上記ヘッド部材(14)は、
上下両端面の一方を開口部(28)とすると共に他方を閉塞した背高の大径筒部(16)と、
上下両端面の一方を閉塞すると共に他方を連通口(24)とする背低の小径筒部(18)と、
を具備し、大径筒部(16)の閉塞端部と小径筒部(18)の連通口(24)とが向かい合うように、大径筒部(16)の奥部内に小径筒部(18)を同心状に挿入させてなる中空体であって、
これら大径筒部(16)及び小径筒部(18)の適所を貫通して分岐管(10)の先端部(10a)を突入させ、
この先端部から小径筒部の内部及び小径筒部と大径筒部との各筒壁の間隙を経て上記開口部(28)に至る通水路(20)を形成したことを特徴とする、温度成層型蓄熱槽の給水乃至排水流路の末端構造。 - 上記ヘッド部材(14)のうち開口部(28)と反対側の部分に、蓄熱槽(2)内に水を充填するとき又は蓄熱槽(2)から水を吸い出すときに開き、蓄熱時又は放熱時には閉じる、水抜き用及びエア抜き用の弁機構(60)を設けたことを特徴とする、請求項1から請求項6のいずれかに記載の温度成層型蓄熱槽の給水乃至排水流路の末端構造。
- 槽内の上部及び下部の一方に給水用主管(8)を、他方に排水用主管(8)を配管するとともに、給水側の主管(8)からの分岐管(10)の先端に分配器(E1 )を、排水側の主管(8)からの分岐管(10)の先端に集水器(E2 )をそれぞれ付設してなる温度成層型蓄熱槽において、
上記分配器(E1 )及び集水器(E2 )を請求項1から請求項7のいずれかに記載の給水乃至排水流路の末端構造とし、
分配器(E1 )乃至集水器(E2 )の開口部(28)のうち、下側の主管(8)と連なるものは蓄熱槽(2)の底面に向かい合わせて下向きに、上側の主管(8)と連なるものは蓄熱槽(2)の上端面に向かい合わせて上向きに配向したことを特徴とする、温度成層型蓄熱槽。
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JP2007292651A Active JP5170524B2 (ja) | 2007-11-09 | 2007-11-09 | 温度成層型蓄熱槽及びこの槽の給水乃至排水流路の末端構造 |
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