JP2000266359A - 給水・給湯システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 給湯・給水システムを最適に設計することに
より、湯待ち時間等の問題を解消する。 【解決手段】 給湯器１は屋外に設置されており、高温
出湯型のものである。ヘッダー部２は、できるだけ湯の
使用場所に近い屋内に設けられ、循環ポンプ６により、
湯が、給湯器１と、給湯ヘッダー３、戻り湯ヘッダー４
の間を循環するようになっている。水栓７には、給湯ヘ
ッダー４と給水ヘッダー３から、それぞれ湯と水が供給
されている。水栓７はサーモスタット式のものであるの
で、給湯ヘッダー４内の湯の温度が変わっても、目的の
温度の湯を供給することができる。また、各ヘッダーと
水栓７の間の距離が短い上、湯と水が別々の配管から供
給されるので、給湯配管の径を細くすることができ、こ
れらの結果として湯待ち時間を短くすることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、給湯・給水システ
ムに関するものであり、さらに詳しくは、屋外等使用場
所と離れた位置に設置された給湯器から屋内の水栓に湯
を供給したり、暖房機器の加熱や風呂の追い焚きを行う
給湯・給水システムに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】給水・給湯システムは、「元水圧、配
管、給湯器、リモコン（温度調節器）、水栓、シャワー
ヘッド」を中心要素として組立てられ、この他に、室内
暖房、床暖房機器や、風呂の追い焚きシステムが加わる
場合がある。給水・給湯システムの機能を最適化し、十
分に機能を発揮させるためには、これらの機能の組合せ
（マッチング）を最適化する必要がある。従来において
は、これらの機能の最適化には十分な考慮が払われてお
らず、各々の要素が、見た目の高級感、施工のしやす
さ、価格等によって選定されていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このように、従来の給
湯・給水システムにおいては、システム全体としての最
適化が考慮されなかったために、以下のような問題点が
あった。 水栓を開けたり、暖房用機器に給湯を開始したり、風
呂の追い焚きを開始したりしてから、湯が実際に供給さ
れるまでの時間、すなわち湯待ち時間が長くなる場合が
あった。 暖房用機器に給湯を行ったり、風呂の追い焚きを行っ
たりする場合には、湯の循環加熱を行わなければならな
い。このための循環ポンプや、循環を行わせるための装
置（バルブ等）が、給湯器内に設置されていた。よっ
て、これらの機能を有する給湯器と機能を有しない給湯
器とでは互換性がなく、循環加熱が必要になった場合に
給湯器を交換しなければならないことがあった。 水栓から出る湯の温度が安定しなかったり、始めに温
水が出てその後冷水に代わり、それから再び温水が供給
されるという冷水サンドイッチ現象が発生することがあ
った。

【０００４】本発明はこのような問題点を解決するため
になされたもので、給湯・給水システムを最適に設計す
ることにより、前記の諸問題を解決することを課題とす
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
の第１の手段は、給湯器から各機器に集中的に温水を供
給する給水・給湯システムであって、給湯器から離れた
場所に給湯ヘッダーを設け、前記給湯器と前記給湯ヘッ
ダーとの間で加熱水の循環を行わせるようにしたことを
特徴とする給水・給湯システム（請求項１）である。

【０００６】給湯器は、一般に屋外やユーティリティ室
等、湯の使用場所から離れた場所に設けられる場合が多
いが、本手段においては、給湯器から離れた場所に給湯
ヘッダーを設け、給湯器と給湯ヘッダーとの間で加熱水
の循環を行わせるようにしている。この場合、給湯ヘッ
ダーは、可能な限り湯の使用場所に近い位置に設けるこ
とが好ましいことは言うまでもない。このようにするこ
とにより、給湯ヘッダーには、常に温水が供給されてい
る。そして、給湯ヘッダーから給湯ヘッダーに接続され
る水栓までの配管は細く、かつ短くすることができるの
で、湯待ち時間を短くすることができる。一方、給湯器
と給湯ヘッダーの間の配管は、給湯ヘッダーに接続され
る全機器に湯を供給するだけの太さとする必要がある
が、この間では加熱水の循環が行われているため、この
ことにより湯待ち時間が長くなることはない。

【０００７】前記課題を解決するための第２の手段は、
前記第１の手段であって、加熱水循環のための循環ポン
プを、給湯器の外部に設けたことを特徴とするもの（請
求項２）である。

【０００８】従来の加熱水循環が可能な給湯器は、循環
ポンプを給湯器内に持っていたが、それにより機器が大
きくなるばかりでなく、加熱水循環が可能でない給湯器
との互換性が無かった。本手段においては、加熱水循環
のための循環ポンプを、給湯器の外部に設けているの
で、給湯器を小さくすることができると共に、加熱水循
環が可能でない給湯器との互換性を高めることができ
る。なお、循環ポンプは、給湯ヘッダー近傍に設けた
り、給湯ヘッダーと一体化することが、スペース効率上
や施工上から好ましい。

【０００９】前記課題を解決するための第３の手段は、
前期第２の手段であって、加熱水循環のために必要な機
器類を、給湯器の外部に設けたことを特徴とするもの
（請求項３）である。

【００１０】加熱水循環のためには、循環ポンプの他に
逆止弁等の機器を必要とする。このような機器は、給湯
器の内部においても、循環ポンプほどのスペースは取ら
ないが、本手段においては、これらの機器をも給湯器の
外部に設けることにより、給湯器をさらに小型化すると
共に、給湯器の互換性を完全なものとすることができ
る。

【００１１】前記課題を解決するための第４の手段は、
前記第１の手段から第３の手段のいずれかであって、暖
房用機器、風呂等に温水を循環供給する温水循環系統が
別に設けられ、これら別の温水循環系統と、給湯器とヘ
ッダー間の温水循環系統の間に熱交換器が設けられてい
ることを特徴とするもの（請求項４）である。

【００１２】本手段においては、水栓への給湯系統と、
暖房用機器への温水循環系統、風呂の追い焚き用の温水
循環系統等が別系統になっているので、両者の温水が混
合することがない。また、これら別の温水循環系統の配
管は、熱交換器まで行えばよく、給湯器まで行う必要が
ないので、配管を短くすることができ、湯待ち時間が短
くなる。

【００１３】前記課題を解決するための第５の手段は、
前記第１の手段から第４の手段のいずれかであって、給
湯器が高温出湯型給湯器であり、水栓がサーモスタット
式のものであることを特徴とするもの（請求項５）であ
る。

【００１４】本手段においては、給湯器を高温出湯型と
している。高温出湯型とは、通常使用される湯の温度よ
りも高い温度の湯を供給するものであり、一般的には60
〜70℃の温度の湯を供給する。従って、使用の際には、
水栓等で水と混合して使用する。高温出湯型給湯器を使
用しているので、給湯ヘッダーから供給する湯の量を少
なくすることができ、配管を細くできるので、湯待ち時
間が短くなる。また、暖房用機器の暖房速度や、風呂の
追い焚き速度を速めることができる。

【００１５】一方、水栓としては、サーモスタット式の
ものを使用しているので、給水の温度が安定し、高温出
湯型給湯器からの湯を供給してもやけどをすることがな
い。さらに、ヘッダーに供給される湯の温度が高いの
で、給湯ヘッダーから給水栓までの配管で湯の温度が低
下しても、まだ十分高い温度となっており、冷水サンド
イッチ現象を避けることができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態の例を
図を用いて説明する。図１は、本発明の第１の実施の形
態を示す配管系統図である。図１において、１は給湯
器、２はヘッダー部、３は給水ヘッダー、４は給湯ヘッ
ダー、５は戻り湯ヘッダー、６は循環ポンプ、７はサー
モスタット式水栓、８は予備接続口、９は床暖房システ
ム、１０は熱交換器である。なお、以下の各図におい
て、同じ構成要素には同じ符号を付して、重複した説明
を省略する。

【００１７】水は、給湯器１に供給されると共に、ヘッ
ダー部２内の給水ヘッダー３に供給される。給湯器１は
屋外に設置されており、高温出湯型のものである。給湯
器１自体には、温度調節機能を持たせるが、設定温度は
固定又は半固定型でよく、リモートコントール等により
出湯温度を調整可能とする必要はない。極端な場合に
は、最低出湯温度と最高出湯温度を設定したオンオフ式
のものでもよい。

【００１８】供給される水の水圧は、通常の水道水の水
圧である0.2〜0.3ＭPaであり、給湯器１等は低圧損型で
ある。そのためには、各給水、給湯配管もできるだけ圧
力損失が小さいものが好ましく、かつ、施工性の良い樹
脂配管とし、接続はカプラ−方式とすることが好まし
い。図１に示されるように、本実施の形態では、ヘッダ
ー方式を採用しているので、配管の分岐が少なく、チー
ズ等を設ける場所が少ないので、施工性が良い。

【００１９】ヘッダー部２は屋内に設けられるが、設置
場所は、家屋全体のレイアウトを考慮した上で、できる
だけ湯の使用場所に近い位置にすることが好ましい。ヘ
ッダー部には前記給水ヘッダー３の他に、給湯ヘッダー
４、戻り湯ヘッダー５が設けられ、循環ポンプ６によ
り、湯が、給湯器１と、給湯ヘッダー３、戻り湯ヘッダ
ー４の間を循環するようになっている。よって、給湯ヘ
ッダー３には、常に高温の湯が供給されている。給湯器
１と給湯ヘッダー３との間の配管径は、給水系全体で使
用される湯の量に基づいて、湯の使用場所で十分な圧力
が得られるように定められる。戻り湯ヘッダー４と給湯
器１との間の配管径は、循環される湯の量に基づいて、
圧力損失が許容範囲内に入るように定められる。

【００２０】水栓７には、給湯ヘッダー４と給水ヘッダ
ー３から、それぞれ湯と水が供給されている。水栓７は
サーモスタット式のものであるので、給湯ヘッダー４内
の湯の温度が変わっても、目的の温度の湯を供給するこ
とができる。また、各ヘッダーと水栓７の間の距離が短
い上、湯と水が別々の配管から供給されるので、給湯配
管の径を細くすることができ、これらの結果として湯待
ち時間を短くすることができる。さらに、給湯器１が高
温給湯型のものであるので、給湯ヘッダー４内の湯温が
高く保たれる。よって、湯を一時的に使用しない場合
に、給湯ヘッダー４と水栓７との間の配管の湯温が低下
しても、なお、使用温度よりも高い温度に保たれるの
で、冷水サンドイッチ現象を回避することができる。

【００２１】予備接続口８は、既設の水栓とは別の配管
により給湯ヘッダー４、給水ヘッダー３に接続されてい
るので、いわゆる先分岐方式の配管と異なり、分岐点が
ないのでチーズ等の分岐金具を必要とせず、施工が容易
である。また、配管が別々になっているので、元から細
い１本の配管を引くだけで済み、太い配管の部分がない
ので、湯待ち時間が少なくて済む。

【００２２】床暖房システム９は、床に敷設された温水
配管により床暖房を行うものであり、温水配管へ供給さ
れる温水は循環して使用されている。しかし、本実施の
形態においては、この循環水は給湯器１まで戻されるこ
とはなく、熱交換器１０により、戻り湯ヘッダー５内の
湯と熱交換されて加熱され、床暖房システム内で循環す
る。これにより、循環経路が短くなって応答時間が早く
なるばかりでなく、水栓７に供給される水（飲料として
使用される場合もある）と、床暖房に使用される水とが
混じり合うことがない。よって、途中に逆止弁等を設け
て、これらの混合を防ぐ必要がない。

【００２３】図２は、図１の配管系統で示された給湯器
１の構成の概要を示す図である。実際の給湯器は、もう
少し複雑な制御系統を有し、多くの制御弁等を有してい
るが、図２においては、本発明に関係のある部分のみを
図示している。図２において、１１はガス量調節弁、１
２は燃焼室、１３はバーナー、１４は逆止弁、１５は入
水温度計、１６は水量計、１７は熱交換器、１８は熱交
換器出側温度計、１９はバイパス制御弁、２０はバイパ
ス、２１は水量制御弁、２２は出湯温度計、２３は循環
水止め弁である。

【００２４】燃料であるガスは、ガス量調節弁１１を通
って燃焼室１２内のバーナー１３で燃焼する。水は、逆
止弁１４を通って循環水と混合され、入水温度計１５で
測温され、水量計１６を通って熱交換器１７に入り、バ
ーナー１３の燃焼ガスによって加熱される。加熱された
湯の温度は、熱交換器出側温度計１８で測定される。そ
して、バイパス制御弁１９により、必要に応じてバイパ
ス２０からの水と混合されて、水量制御弁２１を通り、
出湯温度計２２で温度を測定されて給湯される。

【００２５】給湯される湯の温度は、以下のようにして
調節される。給湯器１の立ち上げ時においては、入水温
度計１５で測定された温度と、水量計１６で測定された
水量に基づいて、制御装置（マイクロコンピューター）
が、目標出湯温度を得るために必要なガス量を算出し、
それに基づいてガス量調節弁１１の開度を調整するフィ
ードフォワード制御を行う。

【００２６】その後、出湯温度計２２の出力が安定した
時点で、出湯温度計２２の出力を目標値にするようなフ
ィードバック制御が行われる。このフィードバック制御
は、通常はバイパス制御弁１９によりバイパス２０から
の流量を０とし、ガス量を調節することによって行われ
る。すなわち、出湯温度計２２の出力が目標値になるよ
うにガス量を調節する。

【００２７】ガス量が安定燃焼可能な最低量に達しても
出湯温度計２２で測定された温度が目標値より高い場合
は、バイパス制御弁１９を開けて、バイパス２０を通っ
た水を混合することにより温度を低下させる。すなわ
ち、ガス量を安定燃焼が可能な最低値としたまま、出湯
温度計で測定される温度が目標値になるように、バイパ
ス制御弁１９の開度を調整する。

【００２８】このような制御の他に、熱交換器出側温度
計１８を使用してガス量を操作し、出湯温度計２２を使
用してバイパス流量を操作するフィードバック制御もで
きる。すなわち、熱交換器出側温度計１８で測定される
温度が目標出湯温度となるようにガス量を制御すると共
に、出湯温度計２２で測定された温度が出湯温度となる
ように、バイパス制御弁の開度を調整する。このように
すると、ガス量が安定燃焼可能な最低量に達する前は、
熱交換器出側温度計１８で測定される温度が目標出湯温
度に保たれる。

【００２９】この場合は、バイパス２０からの流量を０
にすると、出湯温度計２２で測定された温度も目標出湯
温度になる（熱交換器出側温度計１８から出湯温度計２
２までの間で温度の低下はほとんどない）ので、制御装
置は、バイパス制御弁１９を調節して、バイパス２０か
らの流量を０とする。

【００３０】ガス量が安定燃焼可能な最低量に達しても
熱交換器出側温度計１８測定された温度が目標値より高
くなる場合は、熱交換器出側温度計１８でのフィードバ
ック制御をその状態に固定する。すると、出湯温度計２
２で測定される温度が目標値より高くなるので、制御装
置は、バイパス制御弁１９を調節して、出湯温度計で測
定される出湯温度を目標値に制御する。

【００３１】水量制御弁２１は、逆にガス量が安定燃焼
可能な最大量に達しても、出湯温度が目標値に達しない
場合に使用される。すなわち、この場合には、ガス量を
安定燃焼可能な最大量に保ったまま、出湯温度計２２で
測定される湯温が目標値になるように、水量制御弁２１
の開度を調整する。

【００３２】また、循環水の温度をオンオフ的に制御す
ることもできる。これは、たとえば出湯温度計２２の検
出温度が第１の所定値以上になった場合には、ガス量調
節弁を１１をオフとして燃焼を中断し、循環水の循環の
みを行い、出湯温度計２２の検出温度が第２の所定値以
下になった場合には、再びガス量調節弁２２を開として
燃焼を開始し、循環水の加熱を行うものである。

【００３３】逆止弁１４は、循環水が給水系統に流れ込
むのを防止するためのものであり、給水系統が水道水の
ような公共用水につながっている場合には必須のもので
ある。また、このように逆止弁が必要なので、循環水の
圧力は水の圧力よりも低くしておかなければならない。
循環水止め弁３は、この給湯器１を、循環水を使用しな
い場所で使用するときに、循環水の系統を閉鎖するため
に使用される。

【００３４】このように、この実施の形態で示される給
湯器１は、循環ポンプを有しないので、循環水の系統を
有しない場所で使用しても、あまり無駄になる部分が少
なく、また、図１に示したような配管系統であれば、後
に循環水の系統を新設しても、そのまま使用できるとい
う利点を有する。

【００３５】図３に、本発明の他の実施の形態に使用す
る他の給湯器１’の概要図を示す。この給湯器は、図２
の給湯器１に比して、給水系統に逆止弁を有しない点が
異なっているのみであるので、この部分のみについて説
明し、他の部分については説明を省略する。前述のよう
に、給水系統が水道水のような公共用水につながってい
る場合には、循環水が公共用水に流れ込むのを防止する
ために逆止弁が必要である。この実施の形態における給
湯器１’は、逆止弁を給湯器の外部に設けたものであ
る。

【００３６】すなわち、給湯器１’を使用する場合に
は、給湯・給水システムの配管を図４に示す例のように
する。図４において、２４は逆止弁、２５は浴槽であ
る。図４に示す配管系等と、図１に示す配管系統では、
逆止弁２４が設けられている点と、床暖房システムが浴
槽に代わっている点が異なるだけであるので、これらの
点についてのみ説明を行う。

【００３７】この配管系統においては、給湯器１’に供
給される水の配管の途中に逆止弁２４が設けられてい
る。よって、給湯器１’の中で、給水配管と循環水配管
がつながっていても、循環水が給水系統に流れ込むこと
がない。また、床暖房システムの変わりに、浴槽２５が
設けられているが、これにより、風呂の追い焚きが可能
となる。この場合にも、風呂の水は、熱交換器１０によ
って、循環水の系統とは混じりあわないようになってい
るので、水栓７から風呂の水が出ることはない。また、
熱交換器１０から浴槽２５までの距離が短いので、追い
焚きの速度を上げることができる。

【００３８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のうち請求
項１に係る発明においては、給湯器から離れた場所に給
湯ヘッダーを設け、前記給湯器と前記給湯ヘッダーとの
間で加熱水の循環を行わせるようにしているので、湯待
ち時間を短くすることができる。

【００３９】請求項２に係る発明においては、加熱水循
環のための循環ポンプを、給湯器の外部に設けているの
で、給湯器を小さくすることができると共に、加熱水循
環が可能でない給湯器との互換性を高めることができ
る。

【００４０】請求項３に係る発明においては、加熱水循
環のために必要な機器類を、給湯器の外部に設けている
ので、給湯器をさらに小型化すると共に、給湯器の互換
性を完全なものとすることができる。

【００４１】請求項４に係る発明においては、水栓への
給水系統と、暖房用機器への温水循環系統、風呂の追い
焚き用の温水循環系統等が別系統になっているので、両
者の温水が混合することがない。また、これら別の温水
循環系統の配管は、熱交換器まで行えばよく、給湯器ま
で行う必要がないので、配管を短くすることができ、湯
待ち時間が短くなる。

【００４２】請求項５に係る発明においては、高温出湯
型給湯器を使用しているので、給湯器から供給する湯の
量を少なくすることができ、配管を細くできるので、湯
待ち時間が短くなる。一方、水栓としては、サーモスタ
ット式のものを使用しているので、給水の温度が安定
し、高温出湯型給湯器からの湯を供給してもやけどをす
ることがない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態を示す配管系統図で
ある。

【図２】図１の配管系統で示された給湯器１の構成の概
要を示す図である。

【図３】本発明の他の実施の形態に使用する他の給湯器
の概要を示す図である。

【図４】図３に示す給湯器を使用した、本発明の実施の
形態の他の例を示す配管系統図である。

【符号の説明】

１…給湯器、２…ヘッダー部、３…給水ヘッダー、４…
給湯ヘッダー、５…戻り湯ヘッダー、６…循環ポンプ、
７…サーモスタット式水栓、８…予備接続口、９…床暖
房システム、１０…熱交換器、１１…ガス量調節弁、１
２…燃焼室、１３…バーナー、１４…逆止弁、１５…入
水温度計、１６…水量計、１７…熱交換器、１８…熱交
換器出側温度計、１９…バイパス制御弁、２０…バイパ
ス、２１…水量制御弁、２２…出湯温度計、２３…循環
水止め弁、２４…逆止弁、２５…浴槽

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 給湯器から各機器に集中的に温水を供給
   する給水・給湯システムであって、給湯器から離れた場
   所に給湯ヘッダーを設け、前記給湯器と前記給湯ヘッダ
   ーとの間で加熱水の循環を行わせるようにしたことを特
   徴とする給水・給湯システム。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の給水・給湯システムで
   あって、加熱水循環のための循環ポンプを、給湯器の外
   部に設けたことを特徴とする給水・給湯システム。
3. 【請求項３】 請求項２に記載の給水・給湯システムで
   あって、加熱水循環のために必要な機器類を、給湯器の
   外部に設けたことを特徴とする給水・給湯システム。
4. 【請求項４】 請求項１から請求項３のうちいずれか１
   項に移載の給水・給湯システムであって、暖房用機器、
   風呂等に温水を循環供給する温水循環系統が別に設けら
   れ、これら別の温水循環系統と、給湯器とヘッダー間の
   温水循環系統の間に熱交換器が設けられていることを特
   徴とする給水・給湯システム。
5. 【請求項５】 請求項１から請求項４のうちいずれか１
   項に移載の給水・給湯システムであって、給湯器が高温
   出湯型給湯器であり、水栓がサーモスタット式のもので
   あることを特徴とする給水・給湯システム。