JP2001311526A - 給湯システム - Google Patents

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。