JP2005274062A - 給湯システム - Google Patents

Abstract

【課題】 高温湯を貯蔵する貯湯タンクと、複数の加熱装置とを配管により並列に接続してなる給湯システムについて、凍結を防止する方法を提供することである。
【解決手段】 高温湯を貯蔵する貯湯タンクと、複数の加熱装置とを配管により並列に接続してなる給湯システムであって、前記配管は貯湯タンクに接続されるタンク接続配管と、加熱装置に接続される加熱装置接続配管とからなり、前記タンク接続配管を、それぞれの前記加熱装置接続配管に対して分岐する分岐装置を具備し、前記分岐装置は、内部に電動弁を内蔵して、前記電動弁を動作させることにより、前記タンク接続配管に対してそれぞれの前記加熱装置接続配管の導通状態を切替えることのできるものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、高温湯を貯蔵する貯湯タンクと、複数の加熱装置とを配管により並列に接続してなる給湯システムに関するものである。

従来から加熱装置により加熱した高温湯を貯湯タンクに貯蔵した後に、浴槽や暖房用として高温湯を供給する給湯システムが使用されている。最近、大量の高温湯が使用できるように、貯湯タンクを大型化することがなされている。このような給湯システムとして、貯湯タンクと複数の加熱装置とを配管により並列に接続したものが、例えば、特開平１１―８３２３３号公報（特許文献１）に開示されている。

このような給湯システムの構成の例を図６に示す。このものは、複数の加熱装置１ａ、１ｂ、１ｃを備え、貯湯タンク５に対して、これらの加熱装置を配管により並列に接続したものである。この給湯システムでは、多量の高温湯を使用するときには、複数の加熱装置を同時に運転させて多量の湯を貯湯タンクに供給し、少量の高温湯しか使用しないときには、１台の加熱装置のみを運転させて少量の湯を貯湯タンクに供給している。この場合、高温湯を貯湯タンク５にのみ供給するようにするために（つまり、運転していない加熱装置に水や高温湯が入れ込まないようにする）、加熱装置１ａ、１ｂ、１ｃにそれぞれ接続されている往路用加熱装置接続配管６ａ、６ｂ、６ｃには、一方向にしか水を流せないようにする逆止弁２１ａ、２１ｂ、２１ｃが取り付けられている。

また、外部の温度が低下した場合に、加熱装置と貯湯タンクとを接続する循環配管が凍結することを防止するために、循環ポンプ２ａ、２ｂ、２ｃを運転して貯湯タンクをバイパスして、水を循環させることが、特許２００２―４８３９９号公報（特許文献２）や特許２００２―２１３８２１号公報（特許文献３）に開示されている。この循環方式では、往路用加熱装置接続配管６と復路用加熱装置接続配管７とを直接に接続するバイパス管２２を設け、凍結が予測される場合には、加熱装置１ａ、１ｂ、１ｃ→復路用加熱装置接続配管７→バイパス管２２→往路用加熱装置接続配管６（６ａ、６ｂ、６ｃ）→加熱装置１ａ、１ｂ、１ｃの経路で、水を循環させることにより凍結を防止している。このように、貯湯タンク５に給湯する状態と、凍結防止用に水を循環させる状態とを切替えるために、往路用加熱装置接続配管６とバイパス管２２との接続部分、及び復路用加熱装置接続配管７とバイパス管２２との接続部分とにバイパス切替弁２３ａ、２３ｂを設けている。
特開平１１―８３２３３号公報 特許２００２―４８３９９号公報 特許２００２―２１３８２１号公報

前述したように、貯湯タンクに対して複数の加熱装置が並列に配管により接続されると、逆止弁を配管に取り付けることが必要になり、さらに、凍結防止のためのバイパス管や切替弁を取り付けることが必要になり、この結果として、構成や制御方式が複雑となっていた。

本発明は、上記背景技術に鑑みて発明されたものであり、複数の加熱装置が並列に配管により接続された給湯システムについて、逆止弁やバイパス管を取り付ける必要のない、簡易な構成により、加熱装置への高温湯の逆流を防止するとともに、凍結を防止できる給湯システムを提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明の給湯システムは、高温湯を貯蔵する貯湯タンクと、複数の加熱装置とを配管により並列に接続してなる給湯システムであって、配管は貯湯タンクに接続されるタンク接続配管と、加熱装置に接続される加熱装置接続配管とからなり、タンク接続配管を、それぞれの加熱装置接続配管に対して分岐する分岐装置を具備し、分岐装置は、内部に電動弁を内蔵して、電動弁を動作させることにより、タンク接続配管に対してそれぞれの前記加熱装置接続配管の導通状態を切替えることのできる。

本発明の給湯システムは、電動弁を内蔵する分岐装置によって、高温湯を貯蔵する貯湯タンクに複数の加熱装置を並列に接続してなる給湯システムであっても、簡易な構成により、加熱装置への高温湯の逆流を防止するとともに、凍結防止のための水循環が可能となっている。

本実施形態の給湯システムを図１〜５に基づいて説明する。図１〜４に示すように、本実施形態の給湯システムでは、４台の加熱装置１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄと、それぞれの加熱装置に内蔵されている循環ポンプ２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄと、これらの運転を制御する制御部３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄとを具備している。ここで、加熱装置としては、ヒートポンプが使用されることが多いが、これに限られるものではない。そして、加熱装置１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄには、それぞれ、加熱装置に低温水を供給するための往路用加熱装置接続配管６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄと、加熱装置から高温湯を供給するための復路用加熱装置接続配管７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄとが接続されている。往路用加熱装置接続配管６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄの加熱装置１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄとの反対側の端部は第１の分岐装置４ａに接続され、復路用加熱装置接続配管７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄの加熱装置１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄとの反対側の端部は第２の分岐装置４ｂに接続されている。そして、第１の分岐装置４ａ、第２の分岐装置４ｂの反対側には、それぞれ、往路用タンク接続配管８と、復路用タンク接続配管９とが接続されている。また、往路用タンク接続配管８の他端は貯湯タンク５の下部に接続され、復路用タンク接続配管９は貯湯タンク５の上部に接続されている。さらに、貯湯タンク５の上部には、給湯管（図示せず）が接続されていて、これを通じて、浴槽や暖房等に高温湯が供給されている。

次に、第１の分岐装置４ａ、第２の分岐装置４ｂの構造について説明する。このものは、図５に示すように、直方体の形状をしていて、上面に往路用加熱装置接続配管６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ又は復路用加熱装置接続配管７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄが取り付けられる加熱装置接続配管取付け口１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄを有し、右側面に往路用タンク接続配管８又は復路用タンク接続配管９が取り付けられるタンク接続配管取付け口１２を有している。内部には、電動弁１３ａ、１３ｂ、１３ｃを有して、これらが動作することによって、内部の仕切り構造が変化するようになっている。ここで、電動弁１３ａ、１３ｂ、１３ｃは、バネ１５ａ、１５ｂ、１５ｃを介して電磁石１４ａ、１４ｂ、１４ｃに吸引されることにより、移動するようになっている。電磁石１４ａ、１４ｂ、１４ｃに電流が通電されると、図５（ｃ）に示すように、電動弁１３ａ、１３ｂ、１３ｃは、上部に固定され、この状態では、すべての往路用加熱装置接続配管６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ（又は復路用加熱装置接続配管７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ）と往路用タンク接続配管８（又は復路用タンク接続配管９）とが導通することになる。また、制御部３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄからの電気信号によって、電磁石１４ａ、１４ｂ、１４ｃに通電される電流がＯＮ／ＯＦＦされて、電動弁１３ａ、１３ｂ、１３ｃのいずれかが下部に移動して、仕切の状態が変化する。つまり、図１（ｂ）に示すように、電動弁１３ａが下部に移動した状態では、往路用加熱装置接続配管６ａ（又は復路用加熱装置接続配管７ａ）のみと往路用タンク接続配管８（又は復路用タンク接続配管９）とが導通することになる。次に、図２（ｂ）に示すように、電動弁１３ｂのみが下部に移動した状態では、往路用加熱装置接続配管６ａ、６ｂ（又は復路用加熱装置接続配管７ａ、７ｂ）と往路用タンク接続配管８（又は復路用タンク接続配管９）とが導通することになる。さらに、図３（ｂ）に示すように、電動弁１３ｃのみが下部に移動した状態では、往路用加熱装置接続配管６ａ、６ｂ、６ｃ（又は復路用加熱装置接続配管７ａ、７ｂ、７ｃ）と往路用タンク接続配管８（又は復路用タンク接続配管９）とが導通することになる。

以下に、本実施形態の給湯システムの動作を説明する。１台の加熱装置のみを運転させるには、図１に示すように、加熱装置１ａとその循環ポンプ２ａを運転させる。このとき、制御部３ａからの電気信号により、第１の分岐装置４ａは、電動弁１３ａのみが下部に固定されている状態となり、往路用タンク接続配管８は往路用加熱装置接続配管６ａのみと導通していて、他の往路用加熱装置接続配管６ｂ、６ｃ、６ｄとは導通していない。また、第２の分岐装置４ｂも、電動弁１３ａのみが下部に固定されている状態となり、復路用タンク接続配管９は復路用加熱装置接続配管７ａのみと導通していて、他の復路用加熱装置接続配管７ｂ、７ｃ、７ｄとは導通していない。そして、貯湯タンク５から往路用タンク接続配管８と往路用加熱装置接続配管６ａを通じて加熱装置１ａに供給された低温水は、ここで加熱されて高温湯となった後に、復路用加熱装置接続配管７ａと復路用タンク接続配管９を通じて、貯湯タンク５に供給されて貯蔵される。このとき、加熱装置１ｂ、１ｃ、１ｄ、往路用加熱装置接続配管６ｂ、６ｃ、６ｄ、復路用加熱装置接続配管７ｂ、７ｃ、７ｄは、前述した低温水と高温湯とが循環する経路とは分離されているので、低温水や高温湯が、加熱装置１ｂ、１ｃ、１ｄ、往路用加熱装置接続配管６ｂ、６ｃ、６ｄに入り込むおそれがない。また、外部が低温となって、運転していない加熱装置１ｂ、１ｃ、１ｄとこれらに接続している往路用加熱装置接続配管６ｂ、６ｃ、６ｄ、復路用加熱装置接続配管７ｂ、７ｃ、７ｄが凍結するおそれがあるときには、循環ポンプ２ｂ、２ｃ、２ｄのいずれかを運転させることにより、内部にある低温水が、加熱装置１ｂ、１ｃ、１ｄ、往路用加熱装置接続配管６ｂ、６ｃ、６ｄ、復路用加熱装置接続配管７ｂ、７ｃ、７ｄを適当な経路で循環するので、凍結を防止することができる。

次に、２台の加熱装置を運転するには、図２に示すように、加熱装置１ａ、１ｂとその循環ポンプ２ａ、２ｂを運転させる。このとき、制御部３ａ、３ｂからの電気信号により、第１の分岐装置４ａは、電動弁１３ｂのみが下部に固定されている状態となり、往路用タンク接続配管８は往路用加熱装置接続配管６ａ、６ｂと導通していて、他の往路用加熱装置接続配管６ｃ、６ｄとは導通していない。また、第２の分岐装置４ｂも、電動弁１３ｂのみが下部に固定されている状態となり、復路用タンク接続配管９は復路用加熱装置接続配管７ａ、７ｂと導通していて、他の復路用加熱装置接続配管７ｃ、７ｄとは導通していない。この状態で、加熱装置１ａ、１ｂとその循環ポンプ２ａ、２ｂを運転すると、１台の加熱装置のみを運転した場合と同様に、貯湯タンク５から供給された低温水を加熱装置１ａ、１ｂで加熱して、貯湯タンク５に高温湯を供給することになる。この状態では、運転していない加熱装置加熱装置１ｃ、１ｄとこれらに接続している往路用加熱装置接続配管６ｃ、６ｄ、復路用加熱装置接続配管７ｃ、７ｄとは、分離されているので、低温水や高温湯が、入り込むおそれがない。また、外部が低温となって、運転していない加熱装置１ｃ、１ｄとこれらに接続している往路用加熱装置接続配管６ｃ、６ｄ、復路用加熱装置接続配管７ｃ、７ｄが凍結するおそれがあるときには、循環ポンプ２ｃを運転させることにより、内部にある低温水が、加熱装置１ｃ→復路用加熱装置接続配管７ｃ→復路用加熱装置接続配管７ｄ→加熱装置１ｄ→往路用加熱装置接続配管６ｄ→往路用加熱装置接続配管６ｃ→加熱装置１ｃの順序で循環することにより、凍結を防止することができる。

さらに、３台の加熱装置を運転するには、図３に示すように、加熱装置１ａ、１ｂ、１ｃとその循環ポンプ２ａ、２ｂ、２ｃを運転させる。このとき、制御部３ａ、３ｂ、３ｃからの電気信号により、第１の分岐装置４ａは、電動弁１３ｃのみが下部に固定されている状態となり、往路用タンク接続配管８は往路用加熱装置接続配管６ａ、６ｂ、６ｃと導通していて、他の往路用加熱装置接続配管６ｄのみと導通していない。また、第２の分岐装置４ｂも、電動弁１３ｃのみが下部に固定されている状態となり、復路用タンク接続配管９は復路用加熱装置接続配管７ａ、７ｂ、７ｃと導通していて、他の復路用加熱装置接続配管７ｄのみとは導通していない。この状態で、加熱装置１ａ、１ｂ、１ｃとその循環ポンプ２ａ、２ｂ、２ｃを運転すると、１台の加熱装置のみを運転した場合と同様に、貯湯タンク５から供給された低温水を加熱装置１ａ、１ｂ、１ｃで加熱して、貯湯タンク５に高温湯を供給することになる。この状態では、運転していない加熱装置加熱装置１ｄとこれらに接続している往路用加熱装置接続配管６ｄ、復路用加熱装置接続配管７ｄとは、分離されているので、低温水や高温湯が入り込むおそれがない。

加えて、４台のそれぞれの加熱装置を運転するには、図４に示すように、加熱装置１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄとその循環ポンプ２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄを運転させる。このとき、制御部３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄからの電気信号により、第１の分岐装置４ａは、すべての電動弁１３ａ、１３ｂ、１３ｃが上部に固定されている状態となり、往路用タンク接続配管８は往路用加熱装置接続配管６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄと導通している。また、第２の分岐装置４ｂも、電動弁１３ａ、１３ｂ、１３ｃが上部に固定されている状態となり、復路用タンク接続配管９は復路用加熱装置接続配管７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄと導通している。この状態で、加熱装置１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄとその循環ポンプ２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄを運転することにより、すべての加熱装置を並列運転させることができる。

本実施形態の給湯システムは、高温湯を貯蔵する貯湯タンクに複数の加熱装置を並列に接続してなる給湯システムであって、貯湯タンクに接続されるタンク接続配管と、加熱装置に接続される加熱装置接続配管を具備し、タンク接続配管用のタンク接続配管用取付け口と、複数の加熱装置用取付け口とを有し、それぞれの加熱装置接続配管の経路ごとに仕切ることのできる電動弁を内蔵する分岐装置を具備し、前記分岐装置によってタンク接続配管と加熱装置接続配管とを接続してなるので、高温湯を貯蔵する貯湯タンクに複数の加熱装置を並列に接続してなる給湯システムであっても、逆止弁のような構成を備えることなく、運転していない加熱装置への高温湯の逆流を防止することができる。

また、分岐装置の電動弁の状態と、前記複数の加熱装置の運転とを制御することのできる制御部を有し、前記制御部からの制御信号により、加熱装置の運転台数に応じて、稼動している加熱装置に応じて給湯システム用配管分岐装置の電動弁を制御しているので、複雑な配管系統を備えることなく、複数の加熱装置の並列運転が用意に可能とすることができる。

さらに、加熱装置、往路用加熱装置接続配管、分岐装置又、復路用加熱装置接続配管との間で低温水又は高温湯を循環することのできるものであるので、バイパス配管を備えることなく、凍結を防止することができる。

本実施形態の給湯システムで、１台の加熱装置が運転している状態を示すもので、（ａ）はブロック図で、（ｂ）は分岐装置の断面図である。 本実施形態の給湯システムで、２台の加熱装置が運転している状態を示すもので、（ａ）はブロック図で、（ｂ）は分岐装置の断面図である。 本実施形態の給湯システムで、３台の加熱装置が運転している状態を示すもので、（ａ）はブロック図で、（ｂ）は分岐装置の断面図である。 本実施形態の給湯システムで、４台の加熱装置が運転している状態を示すもので、（ａ）はブロック図で、（ｂ）は分岐装置の断面図である。 本実施形態の給湯システムで使用される分岐装置を示すもので、（ａ）は斜視図で、（ｂ）は上面図で、（ｃ）はＹ−Ｙ断面図で、（ｄ）はＸ−Ｘ断面図である。 従来の給湯システムの基本ブロック図である。

符号の説明

１ａ〜１ｄ 加熱装置
２ａ〜２ｄ 循環ポンプ
３ａ〜３ｄ 制御部
４ａ 第１の分岐装置
４ｂ 第２の分岐装置
５ 貯湯タンク
６ａ〜６ｄ 往路用加熱装置接続配管
７ａ〜７ｄ 復路用加熱装置接続配管
８ 往路用タンク接続配管
９ 復路用タンク接続配管
１１ａ〜１１ｄ 加熱装置接続配管取付け口
１２ タンク接続配管取付け口
１３ａ〜１３ｄ 電動弁
１４ａ〜１４ｄ 電磁石
１５ａ〜１５ｄ バネ

Claims (3)

1. 高温湯を貯蔵する貯湯タンクと、複数の加熱装置とを配管により並列に接続してなる給湯システムであって、
   前記配管は貯湯タンクに接続されるタンク接続配管と、それぞれの加熱装置に接続される加熱装置接続配管とからなり、
   前記タンク接続配管をそれぞれの前記加熱装置接続配管に分岐する分岐装置を具備し、前記分岐装置は、内部に電動弁を内蔵して、前記電動弁を動作させることにより、前記タンク接続配管に対してそれぞれの前記加熱装置接続配管の導通状態を切替えることのできるものであることを特徴とする給湯システム。
2. 前記分岐装置の電動弁の動作と、それぞれの前記加熱装置の運転とを制御することのできる制御部を有し、前記制御部からの制御信号により、加熱装置の運転台数に応じて前記分岐装置の電動弁を制御することを特徴とする請求項１記載の給湯システム。
3. 貯湯タンクに接続されて加熱装置に低温水を供給する往路用タンク接続配管と、
   貯湯タンクに接続されて貯湯タンクに高温湯を供給する復路用タンク接続配管と、
   加熱装置に接続されて加熱装置に低温水を供給する往路用加熱装置接続配管と、
   加熱装置に接続されて貯湯タンクに高温湯を供給する復路用加熱装置接続配管と、
   往路用タンク接続配管をそれぞれの往路用加熱装置接続配管に分岐する第１の分岐装置と、
   復路用タンク接続配管をそれぞれの復路用加熱装置接続配管に分岐する第２の分岐装置と、を具備し、
   加熱装置、往路用加熱装置接続配管、第１の分岐装置又は第２の分岐装置、復路用加熱装置接続配管との間で低温水又は高温湯を循環することのできるものであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の給湯システム。
   
   

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