JP2001311526A - 給湯システム - Google Patents

給湯システム

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 給湯循環枝管路内の空気溜まりに起因した循
環ポンプの空転による給湯水の循環不全の解消および循
環ポンプの焼損を防止することができ、その循環不全解
消や循環ポンプ焼損防止のために空気分離器や空気抜き
弁を必要としない給湯システムを得ることにある。 【解決手段】 給湯主管路1,2に接続された給湯循環
枝管路4に設置した給湯水流量計測手段14による管内
流量の計測値に基づいて給湯水循環手段6を制御するよ
うに構成した。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、例えば集合住宅
等に適用する給湯システムに関するものである。
【0002】
【従来の技術】例えば、集合住宅等において、給湯主管
路より分岐して各住戸に給湯を供給し、各住戸毎の給湯
使用量を給湯メータにてそれぞれ計量する中央式給湯シ
ステムとして、以下のシステムがあり、そのシステムに
はそれぞれ問題点があった。 (1)住戸内給湯枝管を、給湯往側主管から分岐して住
戸内の各給湯使用箇所を経由した後に給湯還側主管に合
流する循環経路とし、前記分岐直後と前記合流直前の二
箇所に給湯メータを接続し、その二つの給湯メータの差
を給湯使用量して計量するシステム。このシステムで
は、二つの給湯メータを使用することにより、各給湯メ
ータには測定誤差が生じ、常時給湯水が循環する経路で
は、前記二つの給湯メータによる正確な給湯使用量を算
出できない(給湯を使用していない場合でも給湯メータ
の誤差で誤って積算計量されてしまう)という問題点が
あった。 (2)住戸内給湯枝管を、給湯往側主管から分岐して給
湯水を住戸内の各給湯使用箇所に供給するが、前記住戸
内給湯枝管を給湯水の循環路とはせずに給湯還側主管へ
は給湯水を返さず、前記給湯往側主管からの住戸内給湯
枝管の分岐直後に給湯メータを設置して給湯使用量を計
量するシステム。このシステムの場合、給湯往側主管か
らの住戸内給湯枝管の分岐後は給湯水が循環していない
ため、給湯水を長時間使用していない状態から給湯水を
使用すると、その使い始めに冷めた給湯水が吐出される
という問題点があった。
【0003】そこで、上記の問題点を解決するために、
特開平3−291428号公報に開示された給湯システ
ム(以下、先願の給湯システムという)が提案されてい
る。この先願の給湯システムは、住戸内枝管路を給湯主
管から独立した循環路として給湯水を循環ポンプで強制
循環し、熱交換器により給湯主管との熱交換を常時行
い、また、給湯主管と住戸内枝管路を補給水管で接続
し、その補給水管に給湯メータを設置する構成としたも
のである。
【0004】このような先願の給湯システムによれば、
給湯水を長時間使用せずとも、住戸内枝管路の給湯水は
常時暖められるため、使い始めの給湯水が冷えているよ
うなことがなく、また、給湯使用量の計量を行う補給水
管は給湯水の循環路ではないので、給湯使用量の計量誤
差の問題も起こらないという効果が得られる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】先願の給湯システムは
以上のように構成されているので、その給湯システムを
使用した際に以下のような問題点が生じる。 一般に給水管内の水には空気が溶け込んでおり、この
水を熱交換器などの昇温手段で昇温すると、水中の空気
が分離する現象(空気分離現象)が起こる。給湯環枝管
路内では、給湯栓などの給湯使用箇所での給湯水使用量
に対応して給水管から水が補給され、その都度、補給水
が熱交換器で昇温されて空気分離現象が起こるため、管
路内に空気が次第に蓄積されるという、いわゆる空気溜
まりが発生する。 一般的な中央式給湯システムでは、給湯循環路内に循
環ポンプを設置して給湯水を強制循環させているが、上
述のように管路内に溜まった空気を循環ポンプが吸い込
んだ場合、循環ポンプが空転して給湯水を強制循環でき
なくなり、その結果、一定の給湯水温を保てなくなって
しまう。また、循環ポンプは空転により過負荷となり、
その結果、循環ポンプの羽根車を回す電動機が焼損して
しまう。 これを防止するために、前記中央式給湯システムで
は、空気抜き弁や空気分離器を設置して、管路内の空気
を系外に排出する手段をとっている。ただし、空気抜き
弁や空気分離器で空気を排出する場合、若干の給湯水と
ともに排出することとなる。よって、給湯水排出用のド
レン管を設けることと、ドレン管から排水管への給湯水
の排水は、ドレン管を一度大気開放し、距離を隔てて排
水受けを接続した排水管に間接的に排水することが必要
である。 上述のような空気抜き弁や空気分離器などの手段を用
いても若干の空気溜まりは管路内に残ってしまうが、そ
れは給湯水の循環には影響を与えない程度であるために
通常は問題ない。 先願の給湯システムにおいては、給湯栓等の給湯使用
手段にて給湯循環枝管路内の給湯水が使用されたとき、
給湯主管路より補給水管を経由して給湯水が補給され
る。このとき、給湯主管路内の溜まり空気が混入するこ
とがある。給湯循環枝管路の管径は、給湯主管路の管径
に比べて細いため、給湯主管路内では問題が生じない程
度の空気溜まりでも、給湯循環枝管路内の循環ポンプを
空転させてしまうため、管路内の給湯水が循環不全を起
こしたり、最悪の場合、循環ポンプの電動機や羽根車の
軸受を焼損させてしまう。 これを防止するために、上述のような空気抜き弁や空
気分離器を給湯循環枝管路中に設置することも考えられ
る。しかし、空気分離器は一般に大形であり、中央式給
湯システムのような大規模な循環管路では設置スペース
を確保可能であるが、小規模な給湯システムでは設置が
困難である。一方、空気抜き弁の設置は、スペース的に
は可能であるが、しかし、上述のようにドレン管や排水
管を設ける必要があり、また、間接的な排水を行う際、
空気と給湯水が混入した状態でドレン管から吐出するた
め、排水受けから飛散して床面を濡らすことがあるた
め、住戸内などの部屋内に設置する給湯システムには適
さない。更に空気抜き弁は、径年使用による劣化により
機能しなくなることも多く、それによって空気溜まりが
解消されない現象も起こる。 また、給湯システムの保守点検等に際して、一旦循環
ポンプを停止し、再度復旧したときに、多量の空気が混
入し、循環ポンプを空転させて焼損することがある。ま
た、保守点検の際に、循環ポンプを停止したことを忘れ
た場合にも循環ポンプが空転して焼損することがある。
【0006】この発明は上記のような課題を解決するた
めになされたもので、給湯循環枝管路内の空気溜まりに
起因した循環ポンプの空転による給湯水の循環不全の解
消および循環ポンプの焼損を防止することができ、その
循環不全解消や循環ポンプ焼損防止のために空気分離器
や空気抜き弁を必要としない給湯システムを得ることを
目的とする。
【0007】また、この発明は、給湯水の実使用量を正
確に計量することができる給湯システムを得ることを目
的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】この発明に係る給湯シス
テムは、一次側室と二次側室を有する熱交換手段の前記
一次側室に給湯水供給用の給湯主管路を接続し、かつ、
前記二次側室には給湯使用手段に給湯水を供給する給湯
循環枝管路を接続し、この給湯循環枝管路には、前記給
湯主管路から分岐した給湯水供給用の補給水管を接続す
るとともに、給湯水を強制循環させる給湯水循環手段と
給湯水流量計測手段を設け、この給湯水流量計測手段に
より前記給湯循環手段を制御する制御手段を備えたもの
である。
【0009】この発明に係る給湯システムが備える制御
手段は、給湯水流量計測手段の給湯循環枝管路内の給湯
水流量計測値が設定値以下のとき給湯水循環手段の動作
を設定時間停止させる制御機能を有するものである。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の一形態を
説明する。実施の形態1.図1はこの発明の実施の形態
1による給湯システム全体を示す概略構成図であり、同
図において、1は一次側の給湯主管路、2は二次側の給
湯主管路、3は熱交換器(熱交換手段)であり、この熱
交換器3は一次側室と二次側室(いずれも図示せず)を
有する構成となっており、前記一次側室に前記給湯主管
路1,2が接続されている。
【0011】4は前記熱交換器3の二次側室に接続され
た給湯循環枝管路、5a,5b,5cは前記給湯循環枝
管路4から分岐して給湯水が供給される給湯使用手段と
しての給湯栓であり、これらの給湯栓5a,5b,5c
は前記給湯循環枝管路4上であれば、何カ所であっても
よく、また、設置個所も特定されるものではない。6は
前記給湯循環枝管路4に設けられて給湯水を強制循環さ
せる給湯水循環手段としての循環ポンプであり、この循
環ポンプ6の場合も設置個所は前記給湯循環枝管路4上
であれば何処でもよい。
【0012】7は一次側の給湯主管路1から分岐して給
湯循環枝管路4に接続された補給水管であり、この補給
水管7は前記給湯主管路1からの前記給湯循環枝管路4
に供給するもので、給湯用計量手段としての量水器8
と、この量水器8の二次側に位置する逆止弁9とを有し
ている。ここで、補給水管7上にて上述のように量水器
8の二次側に位置する逆止弁9は、給湯循環枝管路4か
ら給湯主管路1への逆流を防止する逆流防止手段となる
ものである。
【0013】10,11は前記給湯循環枝管路4に設置
された開閉弁、12は前記補給水管7に設けられた開閉
弁、13は前記循環ポンプ6の動作を制御する制御盤
(制御手段)であり、この制御盤13は、前記給湯循環
枝管路4に設置された流量センサ(給湯水流量計測手
段)14および温度センサ15のそれぞれから計測信号
を入力して循環ポンプ6を制御するもので、図示しない
制御回路とタイマー1を内蔵し、かつ、図2のフローチ
ャートで説明する制御機能を有するものである。
【0014】以上のように構成された給湯システムの循
環ポンプ制御方法を図2のフローチャートに従って説明
する。通常時、制御盤13内の制御回路は、循環ポンプ
6の電源を常時オン状態にしており、循環ポンプ6を稼
動させている(ステップST1)。また、制御盤13の
制御回路は、一定の周期で流量センサ14から流量計測
信号を入力して給湯循環枝管路4の管内流量Qmを取得
している(ステップST2)。
【0015】この状況において、給湯使用箇所(給湯栓
5a〜5c)から給湯循環枝管路4内の給湯水を使用す
ると、給湯循環枝管路4の管内圧力が低下するが、この
とき、補給水管7に設置された逆止弁9が給湯主管路1
の管内圧力との圧力差で開き、給湯主管路1から給湯循
環枝管路4に給湯水が補給される。この場合、補給され
る給湯水とともに空気溜まりも混入してくることがあ
る。一度あるいは数度にわたって空気溜まりが給湯循環
枝管路4内に混入してくると、その空気溜まりが給湯循
環枝管路4の給湯水循環方向に流れ、循環ポンプ6内に
流入したとき、その循環ポンプ6の羽根車が空転する。
それにより、給湯水の循環流量が徐々に低下し、最終的
には殆ど微量な流量に低下する。
【0016】そこで、ステップST3では、前記ステッ
プST2で計測・取得した給湯循環枝管路4の管内流量
計測値Qmと、前記制御盤13に予め設定された設定流
量値(循環ポンプ6の正常機能時における給湯循環枝管
路4内の給湯水循環流量値)Q0とを比較することによ
り、前記管内流量計測値Qmが前記設定流量値Q0以下
であるか(YES)否か(NO)を判定する。その判定
の結果がYESの場合には、循環ポンプ6が空転してい
るとみなし、ステップST4に進んで循環ポンプ6を停
止させる。前記判定の結果がNOの場合は、タイマー1
の作動回数N1=0としてステップST2に戻る。ここ
で、前記ステップST4での循環ポンプ6の停止の都
度、その停止と同時に制御盤13内のタイマー1を起動
させて循環ポンプ6の停止時間をカウントするが、前記
ステップST4での循環ポンプ6の停止時点で起動させ
るタイマー1の作動回数が何回目であるかを、タイマー
1の設定最大作動回数N1maxとの比較によって判定
する(ステップST5)。すなわち、ステップST5で
は、前記ステップST4での循環ポンプ6の停止と同時
に起動させるタイマー1の作動回数が設定最大作動回数
N1max以内である(YES)か否(NO)かを判定
する。その判定の結果がYESの場合にはステップST
6に進み、NOの場合には異常警報を発する。
【0017】ステップST6では、制御盤13内のタイ
マー1を起動させ、タイマー1の作動回数N1に1を加
え、循環ポンプ6の停止時間をカウント開始する。ここ
で、タイマー1が循環ポンプ6の停止時間をカウント中
に、給湯使用手段(以下、給湯栓という)5a〜5cを
開いて給湯水を使用した場合、給湯循環枝管路4内の給
湯水の流れが給湯栓5a〜5cに向かうため、空気溜ま
りもそれに導かれて系外に排出される。同時に、給湯栓
5a〜5cを開くことにより、給湯循環枝管路4の管内
圧力が低下するため、補給水管7の逆止弁9が開き、給
湯主管路1から給湯水が補給される。逆止弁9の開状態
は、給湯水の使用分、給湯循環枝管路4内に補給される
まで継続する。
【0018】ステップST7では、タイマー1によるカ
ウント時間(循環ポンプ6の停止時間)Tc1≦設定時
間t1であるか否かのYES・NO判定を行う。その判
定の結果がNOの場合、すなわち、前記タイマー1のカ
ウント時間Tc1が設定時間t1を超えたときには、ス
テップST1に戻って循環ポンプ6を再起動させ、タイ
マー1のカウント時間Tc1を0にリセットする。その
後、再び流量センサ14によって給湯循環枝管路4内の
流量値Qmを計測させる。ステップST7での判定結果
がYESの場合には、タイマー1のカウント時間Tc1
に1を加えることにより、ステップST7での前記カウ
ント時間Tc1と設定時間t1との比較判定を繰り返
す。
【0019】タイマー1のカウント中に給湯栓5a,5
b,5cの少なくとも1つが開かれて給湯循環枝管路4
内の空気溜まりが系外に排出された場合、循環ポンプ6
は正常に機能するため、流量値Qmが設定流量値Q0を
超える。この場合、そのまま循環ポンプ6を動作状態に
しておき、タイマー1の作動回数N1をそれぞれリセッ
トし、ステップST1に戻る。
【0020】タイマー1のカウント中に給湯栓5a,5
b,5cが開かれなかった場合、また、開いた時間が短
く給湯循環枝管路4内の空気溜まりが系外に排出されな
かった場合、循環ポンプ6が空転するため、前記流量値
Qmが設定流量値Q0以下になってしまう。この場合
は、再び循環ポンプ6の動作を停止させ、タイマー1を
起動させる。また、タイマー1の作動回数N1に1を加
える。
【0021】以上の制御プロセスによって、循環ポンプ
6の焼損を防止することができるが、給湯循環枝管路4
内の給湯水が十分な温度であるときに、循環ポンプ6を
作動させておくことは、電気代やポンプ摩耗度などを考
慮すると、ランニングコスト的に無駄である。これを解
決するために、給湯循環枝管路4に温度センサ15を設
置し、その給湯温度計測値を制御盤13に取り込むよう
に構成したことにより、循環ポンプ6の焼損防止の制御
と同時に、給湯温度によっても制御する給湯システムを
得ることができる。この給湯システムでは、制御盤13
を共有できるので、イニシャルコスト的にもランニング
コスト的にも有利な結果が得られる。
【0022】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、給湯主管路に接続された給湯循環枝管路に設置する
給湯水流量計測手段による管内流量の計測値に基づいて
給湯水循環手段を制御するように構成したので、給湯循
環枝管路内の空気溜まりに起因した循環ポンプの空転に
よる給湯水の循環不全の解消および循環ポンプの焼損を
防止することができるという効果がある。また、前記循
環不全解消や循環ポンプ焼損防止のために空気分離器や
空気抜き弁を必要としないので、設置スペースの問題が
生じるようなこともなく、さらには、ドレン管や排水受
けを接続した排水管に間接排水を行う必要もなく、か
つ、空気混入の給湯水で床面を濡らす心配がなく、信頼
性の高い給湯システムを得ることができるという効果が
ある。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施の形態1による給湯システム示
す概略的構成図である。
【図2】この発明の実施の形態1による給湯システムの
循環ポンプ制御動作を説明するためのフローチャート図
である。
【符号の説明】
1,2 給湯主管路 3 熱交換器(熱交換手段) 4 給湯循環枝管路 5a,5b,5c 給湯栓(給湯使用手段) 6 循環ポンプ(給湯水循環手段) 7 補給水管 8 量水器(給湯用計量手段) 9 逆止弁(逆流防止手段) 10〜12 開閉弁 13 制御盤(制御手段) 14 流量センサ 15 温度センサ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 村中 武美 東京都大田区北糀谷一丁目14番4号302号 室 (72)発明者 古宮 正人 神奈川県横浜市都築区早渕一丁目18番8号 コンドレア勝田A201 Fターム(参考) 3L073 AA01 AA14 AB02 AC07 AD08 AE04

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 給湯水を供給する給湯主管路と、給湯水
    を給湯使用手段へ供給する給湯循環枝管路と、前記給湯
    主管路より分岐して前記給湯循環枝管路に接続し、給湯
    水を供給する補給水管と、前記給湯主管路に接続される
    一次側室および前記給湯循環枝管路に接続される二次側
    室で構成される熱交換手段と、前記給湯循環枝管路に設
    置する給湯水循環手段と、前記給湯循環枝管路に設置す
    る給湯水流量計測手段により前記給湯水循環手段を制御
    する制御手段とを備えることを特徴とする給湯システ
    ム。
  2. 【請求項2】 制御手段は、給湯水流量計測手段の給湯
    循環枝管路内の給湯水流量計測値が設定値以下のとき給
    湯循環手段の動作を設定時間停止させる制御機能を有し
    ていることを特徴とする請求項1記載の給湯システム。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN103234580A (zh) * 2013-04-08 2013-08-07 马锡林 冰盐水冷却系统的非正常损耗预警装置
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