JP2008095994A - Hot water supply system - Google Patents
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Abstract
Description
貯湯タンクに貯えた温水を給湯配管を介して給湯する給湯システムに関する。 The present invention relates to a hot water supply system that supplies hot water stored in a hot water storage tank via a hot water supply pipe.
近年、大型店舗や集合住宅等での給湯用に、高効率の大型加熱装置で生成した温水を各使用箇所に送る配管を備えた給湯システムが数多く導入される。しかしながら、このような大規模な給湯システムでは、配管が長くなり配管に貯留されている温水が冷めてしまい、給湯口への温水の到着までに長時間を必要とすることから,多くの場合給湯配管内のお湯を常時循環しており,加熱装置自体の熱効率が高くとも給湯システム全体では効率が高くならないとの問題がある。 In recent years, many hot water supply systems equipped with piping for supplying hot water generated by a high-efficiency large-sized heating device to each use location are introduced for hot water supply in large stores and apartment houses. However, in such a large-scale hot water supply system, the hot water stored in the pipe becomes long and the hot water stored in the pipe is cooled, and it takes a long time to arrive at the hot water supply port. The hot water in the pipe is constantly circulated, and there is a problem that the efficiency of the whole hot water supply system does not increase even if the heat efficiency of the heating device itself is high.
また、常時循環をしない場合には,温水の使用をしばらくの間停止した後に温水の使用を再開したとき、配管内で冷めてしまった多量の水が存在することから、温水が出てくるまでに時間がかかるので、温水の使用者が待たされるとの問題もある。 If the water is not constantly circulated, the use of hot water is stopped for a while and then resumed. When there is a large amount of water that has cooled in the piping, Because it takes time, there is a problem that the user of hot water is kept waiting.
ちなみに、このような課題に対して特許文献1では、給湯配管がペアチューブ又は二重管であって、出湯開始直後にあっては一方の配管を介して温水を送水し、その後は両方の配管を介して温水を送水する技術が開示されている。
本発明は、このような課題に対して、温水が配管内にあるときの熱損失を抑制するとともに断熱材等給湯配管のコストを低減することが可能な給湯システムを提供することを目的とする。 This invention aims at providing the hot water supply system which can reduce the cost of hot water supply piping, such as a heat insulating material, while suppressing the heat loss when warm water exists in a piping with respect to such a subject. .
第一の発明は、温水を貯留する貯湯タンクと、前記貯湯タンクに貯留された温水を給湯口へ供給するための給湯配管と前記給湯配管に接続され給湯口への配管を分岐させる給湯母管を備える給湯システムであって、
前記給湯配管は、前記貯湯タンク側の部位に比べて前記給湯口側の部位が小径となるように構成されていることを特徴とする給湯システムである。
The first invention includes a hot water storage tank for storing hot water, a hot water supply pipe for supplying hot water stored in the hot water storage tank to a hot water supply port, and a hot water supply pipe connected to the hot water supply pipe and branching the pipe to the hot water supply port A hot water supply system comprising:
The hot water supply pipe is a hot water supply system configured such that a portion on the hot water supply port side has a smaller diameter than a portion on the hot water storage tank side.
第二の発明は、前記給湯配管に、温水を加圧して前記給湯口側へ送り出すためのポンプを備えることを特徴とする第一の発明に記載の給湯システムである。 A second aspect of the invention is the hot water supply system according to the first aspect of the invention, wherein the hot water supply pipe is provided with a pump for pressurizing hot water and sending it to the hot water supply port side.
第三の発明は、前記給湯配管は、前記ポンプよりも前記給湯口側の部位が、前記ポンプよりも前記貯湯タンク側の部位に比べて小径となるように構成されていることを特徴とする第二の発明に記載の給湯システムである。 In a third aspect of the present invention, the hot water supply pipe is configured such that a portion of the hot water supply port side of the pump has a smaller diameter than a portion of the hot water storage tank side of the pump. It is a hot-water supply system as described in 2nd invention.
第四の発明は、前記給湯配管の前記給湯口近傍に設置した給湯口への配管を分岐させる給湯母管部位と、前記貯湯タンクとを接続する循環配管を備えることを特徴とする第一から第三の発明のうち何れかに記載の給湯システムである。 4th invention is provided with the circulation piping which connects the hot water supply pipe | tube part which branches the piping to the hot water supply port installed in the vicinity of the hot water supply port of the hot water supply piping, and the hot water storage tank from the first It is a hot-water supply system in any one of 3rd invention.
第五の発明は、前記給湯母管の水温が、第1の所定温度を下回った場合はポンプを起動し、前記第1の所定温度より高い第2の所定温度を上回った場合はポンプを停止する温度制御手段を備えることを特徴とする第一から第四の発明のうち何れかに記載の給湯システムである。 According to a fifth aspect of the present invention, the pump is started when the water temperature of the hot water supply main pipe is lower than the first predetermined temperature, and is stopped when the water temperature is higher than the second predetermined temperature higher than the first predetermined temperature. The hot water supply system according to any one of the first to fourth inventions, further comprising a temperature control means for performing the operation.
第六の発明は、前記温度制御手段が、前記給湯母管内の水温に応じてポンプの駆動を切り換え可能な温度継電器であることを特徴とする第一から第五の発明のうち何れかに記載の給湯システムである。 According to a sixth aspect of the present invention, in any one of the first to fifth aspects, the temperature control means is a temperature relay capable of switching the driving of the pump in accordance with the water temperature in the hot water supply main pipe. It is a hot water supply system.
第七の発明は、前記給湯母管の圧力が、第1の所定圧力を下回った場合はポンプを起動し、前記第1の所定圧力より高い第2の所定圧力を上回った場合はポンプを停止する圧力制御手段を備えることを特徴とする第一から第六の発明のうち何れかに項記載の給湯システムである。 The seventh aspect of the invention starts the pump when the pressure of the hot water supply main pipe falls below the first predetermined pressure, and stops the pump when the pressure exceeds the second predetermined pressure higher than the first predetermined pressure. A hot water supply system according to any one of the first to sixth inventions, comprising pressure control means for performing the above operation.
第八の発明は、前記圧力制御手段が、前記給湯母管内の圧力に応じてポンプの駆動を切り換え可能な圧力継電器であることを特徴とする第一から第七の発明のうち何れかに記載の給湯システムである。 The eighth invention is the pressure relay according to any one of the first to seventh inventions, wherein the pressure control means is a pressure relay capable of switching the driving of the pump in accordance with the pressure in the hot water supply main pipe. It is a hot water supply system.
第九の発明は、前記ポンプをバイパスする連成管を備えることを特徴とする第一から第八の発明のうち何れかに記載の給湯システムである。 A ninth aspect of the present invention is the hot water supply system according to any one of the first to eighth aspects, further comprising a compound pipe that bypasses the pump.
本発明によれば、温水が配管内にあるときの熱損失を抑制することが可能な給湯システムを提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the hot water supply system which can suppress the heat loss when warm water exists in piping can be provided.
図1は、本発明の一実施形態である給湯システム1の全体構成図である。同図に示すように、本実施形態の給湯システム1は、加熱器10、貯湯タンク20、ポンプ30、給湯配管40、給湯母管50、給湯口60、循環配管70、制御部80などを備える。
FIG. 1 is an overall configuration diagram of a hot water supply system 1 according to an embodiment of the present invention. As shown in the figure, the hot water supply system 1 of the present embodiment includes a
加熱器10は、水道水等の冷水を加熱して温水を生成する機器であって、例えば、ヒートポンプ、ガス焚き加熱器、又は電気ヒータ加熱器などである。
The
貯湯タンク20は、加熱器10で生成された温水を貯留するタンクである。
The hot
ポンプ30は、貯湯タンク20に貯留されている温水を給湯母管50や給湯口60へ圧送するものであり、パルス振幅波形変調方式のインバータポンプのように水の使用量の多少によらず水圧を一定にできるタイプのものを用いるのが好ましい。なお、ポンプ30は、貯湯タンク20と給湯配管40との接続箇所に設けられていてもよく、また給湯配管40の途中に設けられていてもよい。
The
給湯配管40は、貯湯タンク20から給湯母管50へ温水を送る配管である。給湯配管40および給湯母管50は、温水が冷めにくいように、断熱材で蔽うのが好ましい。
The hot water supply pipe 40 is a pipe that sends hot water from the hot
ポンプ30が給湯配管40の途中に設置されている場合、ポンプ30と給湯母管50との間の給湯配管40bは、貯湯タンク20とポンプ30との間の給湯配管40aよりも細くなっており、配管の距離当りの表面積が小さくなっている。このため、給湯配管40bの断面積も小さくなるが、それを補うべく、ポンプ30で加圧することにより温水の流速を上げて、給湯口60で必要とする給湯量を確保している。なお、ポンプ30は、基本的には給湯口60での温水の使用等により給湯配管40b内又は給湯母管50内の水圧が低下した場合に駆動し、給湯口60での温水の使用停止等により給湯配管40b,給湯母管50内の水圧が所定の圧力となっている場合は駆動を停止するよう制御する。
When the
ポンプ30の前後の給湯配管40a、40bの間を小断面の連成管100でバイパスをかけ導通状態にすることにより,給湯口60での温水の使用停止時において貯湯タンク20と同じ水圧を給湯母管50にかけるようにすることも可能であり、この場合、給湯口60で少量使用する場合はポンプ30の駆動を省略できる。なお、チェッキバルブ101を循環配管70及び連成管100の適正な位置に設置することでポンプ駆動による逆流を防止することができる。
By bypassing the hot
給湯母管50は、複数の給湯口60(例えば、集合住宅であれば各戸毎)に共通の配管であって、それらの給湯口60の近傍に設置される。給湯母管50には、温度計52が備えられており、これにより給湯母管50内の温水の温度Tを検出する。
The hot water supply
循環配管70は、貯湯タンク20と給湯配管40bの給湯口60近傍の部位給湯母管50等とを接続する配管である。循環配管70は、給湯配管40及び給湯母管50内の温水が冷めてしまうのを防止するために、給湯配管40及び給湯母管50内の温水を給湯タンク20に戻すことにより、温水を循環させる小径管の管路である。循環配管70も、給湯配管40と同様に、温水が冷めにくいように断熱材で蔽うのが好ましい。
The
圧力センサー90は、給湯母管50内の圧力を測定する(以下、測定した圧力値を「圧力P」と言う)。制御部80は、圧力Pに基づき、ポンプ30の駆動と停止の制御を行う。すなわち、制御部80は、圧力Pが所定の圧力Puを越えるとポンプ30を停止させ、圧力Pが圧力Pl以下であればポンプ30を駆動させる。さらに、給湯母管50には圧力調整タンク91が接続されており、圧力調整タンク91内の圧力が圧力Puを越え一定の値に達すると安全弁92が開き、給湯母管50内の圧力が安全な値以内に保たれるよう調整する。なお、圧力センサー90に代えて、給湯母管50内の圧力に応じて接点が開閉する圧力継電器を給湯母管50設けて、この圧力継電器によりポンプ30の駆動・停止を制御してもよい。
The
ところで、給湯口60で温水を使用しない場合であっても、給湯母管50内の温水が冷めたときは、ポンプ30が駆動することにより、温水は配管40と給湯母管50と貯湯タンク20と循環配管70との間を循環する。すなわち、制御部80は、温度計52が検出した水温Tに基づき、ポンプ30の駆動と停止の制御を行う。より具体的には、制御部80は、給湯母管50内の温水の温度がある所定の温度Ta(例えば40℃)未満となった場合はポンプ30を駆動させ、給湯母管50内の温水の温度が別の所定の温度Tb(Tb≧Taであって、例えば50℃)以上となった場合はポンプ30を停止させる。なお、温度計52に代えて、給湯母管50内の温度に応じて接点が開閉する温度継電器を給湯母管50に設けて、この温度継電器によりポンプ30の駆動・停止を制御してもよい。
By the way, even when hot water is not used at the hot
以上の通り、本実施形態の給湯システム1によれば、給湯配管40を細くするとともに、ポンプ30で温水を加圧して給湯配管40に送り込むことで、給湯配管40の表面積を小さくしつつ、給湯配管40内での温水の流速をあげることができる。これにより、給湯配管40の温水流量を確保しながら、温水からの放熱面積を小さくすることができ、もって温水が配管内にあるときの熱損失を抑制することができる。
As described above, according to the hot water supply system 1 of the present embodiment, the hot water supply pipe 40 is thinned, and hot water is pressurized by the
具体的には、給湯配管での放熱量は、給湯配管の内外の温度差を一定と仮定すると、温水の流量が一定の場合、次のように計算することができる。すなわち、式(1)に示す通り、給湯配管40での放熱量Qは、給湯配管40の表面積Sに比例し、温水の給湯配管40内滞留時間Tに比例する。
Q∝S・T ・・・(1)
ここで、配管表面積Sは給湯配管40の半径Rに比例する(S∝2πR)。また、温水の流量が一定であるため流速は給湯配管40の断面積に反比例する、すなわち半径Rの二乗に反比例するので、温水の滞留時間Tは半径Rの二乗に比例する(T∝R2)。これらを式(1)に代入すると、式(2)に示す通りとなる。
Q∝2πR3 ・・・(2)
式(2)が示す通り、半径Rが大きくなれば、給湯配管40bからの放熱量Qは径Rの三乗に比例して増加する。よって、給湯配管40bを細くすることで、温水が給湯配管40b内にあるときの熱損失を効果的に抑制することができる。
Specifically, assuming that the temperature difference between the inside and outside of the hot water supply pipe is constant, the heat radiation amount in the hot water supply pipe can be calculated as follows when the flow rate of hot water is constant. That is, as shown in Expression (1), the heat dissipation amount Q in the hot water supply pipe 40 is proportional to the surface area S of the hot water supply pipe 40 and is proportional to the residence time T in the hot water hot water supply pipe 40.
Q∝S · T (1)
Here, the pipe surface area S is proportional to the radius R of the hot water supply pipe 40 (S∝2πR). Further, since the flow rate of the hot water is constant, the flow rate is inversely proportional to the cross-sectional area of the hot water supply pipe 40, that is, inversely proportional to the square of the radius R, so the residence time T of the warm water is proportional to the square of the radius R (T∝R 2 ). Substituting these into equation (1) results in equation (2).
Q ∝ 2πR 3 (2)
As shown in the equation (2), when the radius R increases, the heat dissipation amount Q from the hot
さらに、一般に断熱材は高価であるが、給湯配管40bを細ければ、断熱材の量も削減することができ、もって給湯システム1のコストを削減することができる。
Furthermore, although the heat insulating material is generally expensive, if the hot
一方、循環配管70を設けることで、給湯口60で温水を使用しない場合に給湯母管50内の温度が所定の値以下になるとポンプ30が作動して、給湯配管40及び給湯母管50内の温水を給湯タンク20に戻して温水を循環させる。給湯母管50内の温水が冷めてしまっても、貯湯タンク20内の熱い温水が給湯配管40等に供給されることにより、給湯配管40及び給湯母管50内の温水を常時循環することなく所定の温度以上に保つことができる。よって、温水の利用者は、しばらく時間をおいて温水を使用する場合であっても、給湯口60を開ければ直ちに温水を使用することができる。
On the other hand, by providing the
また、給湯口60で温水を使用しない場合にあっても、給湯配管40bが細くすることにより給湯配管40bの表面積を小さくすることができ、よって給湯配管40bの内部に滞留しているお湯からの放熱量を削減することができる。また、給湯システムの使用状況によっては、ポンプ30を作動させて給湯配管40bに僅かな圧力をかけることで常時少量のお湯を循環させておくことも勿論可能である。
Even when hot water is not used at the hot
さらに、給湯口60でしばらく温水を使用せず、給湯配管40内の温水が冷めてしまった場合であっても、給湯配管40bが細ければ給湯口60を開くと同時に貯湯タンク20の温かい温水は速い流速によりすばやく給湯口60に到達するので、利用者は給湯口60であまり待たされることなく温水を利用することができる。
Furthermore, even if hot water is not used at the hot
なお、以上の実施形態の説明は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明はその趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に本発明にはその等価物が含まれることは勿論である。 In addition, the description of the above embodiment is for making an understanding of this invention easy, and does not limit this invention. It goes without saying that the present invention can be changed and improved without departing from the gist thereof, and that the present invention includes equivalents thereof.
1 給湯システム
10 加熱器
20 給湯タンク
30 ポンプ
40 給湯配管
50 給湯母管
60 給湯口
70 循環配管
80 制御部
90 圧力調整弁
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Hot-
Claims (9)
前記給湯配管は、前記貯湯タンク側の部位に比べて前記給湯口側の部位が小径となるように構成されていることを特徴とする給湯システム。 A hot water supply system comprising a hot water storage tank for storing hot water, a hot water supply pipe for supplying hot water stored in the hot water storage tank to a hot water supply port, and a hot water supply pipe connected to the hot water supply pipe for branching the pipe to the hot water supply port. And
The hot water supply system is configured such that the hot water supply port side portion has a smaller diameter than the hot water storage tank side portion.
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