JP2010526980A - 給湯システム - Google Patents

Abstract

本発明は、ユーザによって設定される温度に達するまでの時間を最大限に短縮するように水を加熱する予熱−循環システムを含み、予熱エネルギーの一部を加熱に用いるように設計され、予熱−循環によって、冬期中のパイプラインの凍結や破裂を防止する給湯システムに関する。上記目的を達成するために、本発明は、流入口に流入する水を貯蔵する水タンクと、流入した水を加熱する熱交換器と、水が流れるパイプライン内の所定の位置に配置された温度センサによって測定された温度と設定した予熱温度とを比較し、熱交換器の動作を制御する制御器と、熱交換器と流出口とを接続するパイプライン内に配置された第１のノードと、流入口と水タンクとを接続するパイプライン内に配置された第２のノードとを接続するパイプライン内に配置されたポンプとを含む給湯システムを提供する。

Description

本発明は、給湯システム、特に、流入口に流入する冷水を、ユーザによって設定される温度に加熱し、次いで、加熱した水を流出口から供給する給湯システムであって、設定温度に達するまでの時間を最大限に短縮する予熱−循環システムを含み、予熱エネルギーの一部を加熱に用いるように設計され、予熱した水を循環させることによって、冬期中のパイプラインの凍結や破裂を防止する給湯システムに関する。

一般に、給湯システムは、ユーザによって設定された温度に水を短時間で加熱し、次いで、加熱した水を供給するように設計されている。給湯システムにおいて、システムの性能を決定する重要な要因は、ユーザによって設定された温度に水を加熱するのに要する時間、および、使用される水の量が変化した場合でも、設定レベルに維持された温度で水を供給可能かどうかである。

図１は、従来技術における給湯システムの構成を示す図である。

従来技術における給湯システム１０の構成によると、流入口１１に流入する水が熱交換器１５を通過する際に、熱交換器１５に備えられる加熱装置（バーナー）によって加熱され、温水が流出口１７からユーザへ供給される。

水の流れおよび温度を検出する流れセンサ１４、流入温度センサ１３、および流出温度センサ１６が、流入口１１から流出口１７までのパイプライン内に配置されている。

制御器１８は、センサによって検出された温度と、温度設定装置１９を用いてユーザによって設定された温度とを比較し、比較結果に応じて熱交換器１５内の加熱装置の燃焼強度を決定することによって、水を設定温度に維持する。

従来技術における給湯システム１０は、熱交換器１５によって加熱して得られる大きな熱エネルギーを即座に提供することによって、設定温度に加熱された温水を短時間で供給するが、冬期中等の外気温が低い場合、流入口１１に流入する水は低温となるため、熱交換器１５内で低温の水を加熱することによって高温の水を供給するのに要する時間を短縮することには限界がある。

また、給湯システム１０が冬期中、所定の期間連続的に用いられない場合、パイプラインの凍結や破裂が起こる場合がある。パイプラインの破裂を防止するために別の加熱装置を備える場合、これに伴ってさらなるエネルギー損失が発生する。

本発明は、上記の問題を解決するために発明されたものであり、ユーザによって設定された温度に達するまでの時間を最大限に短縮する予熱−循環システムを有し、温水が使用されているか否かに基づいて、予熱−循環システムを流れる水の経路を変更することによって、流れる温水の熱エネルギーを加熱に用い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。

上記目的を達成するために、本発明は、流入口に流入する低温の水を高温に加熱し、温水を流出口から供給する給湯システムであって、流入口に流入した水を貯蔵する水タンクと、流入した水を加熱する熱交換器と、水が流れるパイプライン内の所定の位置に配置された温度センサによって測定された温度と所定の予熱温度とを比較し、熱交換器の動作を制御する制御器と、第１のノードと第２のノードとを接続するパイプライン上に配置されたポンプとを含み、第１のノードが、熱交換器と流出口とを接続するパイプライン上に配置され、第２のノードが、流入口と水タンクとを接続するパイプライン上に配置された給湯システムを提供する。

また、ポンプと第２のノードとを接続するパイプライン上に配置される逆止弁がさらに含まれる。

また、第３のノードが、第１のノードと流出口とを接続するパイプライン上に配置され、三方弁が第１のノードとポンプとの間に配置され、予熱した水が、第３のノードと三方弁とを接続する別のパイプライン内に配置された放熱器を通過する。

上記のように、本発明の給湯システムによると、所定量の水を貯蔵する水タンクが給湯システムに含まれ、温水が使用されない時でも、水タンクに貯蔵される水およびパイプライン内に残存する水が予熱されるため、ユーザが温水を使用したい時はいつでも、設定温度に加熱された温水を、より短時間で供給可能であり、冬期中のパイプラインの凍結や破裂を防止することが可能である。

また、給湯システム内に残存する水を予熱することに加えて、三方弁を手動で操作することによって、水が外部の放熱器を通過するように、予熱−循環プロセスにおける水の流路が制御されるため、１つのみの内部ポンプを用いて給湯システムを加熱装置として用いることが可能である。

図１は、従来技術における給湯システムの構成を示す図である。

図２は、本発明の第１の実施形態に係る給湯システムの構成を示す図である。

図３は、本発明の第１の実施形態に従って予熱している間の水の流路を示す図である。

図４は、本発明の第１の実施形態に従って温水を使用している間の水の流路を示す図である。

図５は、本発明の第２の実施形態に係る給湯システムの構成を示す図である。

図６は、本発明の第２の実施形態に従って予熱している間の水の流路を示す図である。

図７は、本発明の第２の実施形態に従って温水を使用している間の水の流路を示す図である。

以下に、本発明の好適な実施形態の構成および動作を、添付の図面を参照して詳細に説明する。

図２は、本発明の第１の実施形態に係る給湯システムの構成を示す図であり、図３は、予熱している間の水の流路を示す図であり、図４は、温水を使用している間の水の流路を示す図である。

図２に示すように、本発明の第１の実施形態に係る給湯システム２０は、流入口２１に流入する水を貯蔵する水タンク２２、水を加熱する熱交換器２５、水タンク２２と熱交換器２５とを接続するパイプライン上に配置された温度センサ２３および流れセンサ２４、熱交換器２５と流出口３２とを接続するパイプライン上に配置された第１のノード４１と、流入口２１と水タンク２２とを接続するパイプライン上に配置された第２のノード４２とを接続するパイプライン上に配置されたポンプ２８、ならびに逆流を防止する逆止弁２９を含む。

第１の実施形態に係る給湯システム２０は、流入口２１と流出口３２とを接続するパイプラインの閉じた内部循環経路を有する。したがって、ユーザが温水を使用しない間、給湯システム２０内に残存する水が予熱されるため、ユーザが温水の使用を開始する際に、ユーザによって設定された温度に水を短時間で加熱することが可能となる。

流入口２１に流入する約２リットルの水が、水タンク２２に貯蔵される。水タンク２２に貯蔵される水および給湯システム２０の内部パイプライン内に残存する水は、ユーザが温水を使用しない間予熱されるので、ユーザが温水の使用を開始する際に、予熱した水の温度が所望の高温に短時間で達する。

図３は、ユーザが温水を使用しない間、予熱された水の流路を示す図である。温水が使用されない間、流出口３２が閉じられ、ポンプ２８により太字で示される経路を流れる水が予熱される。

温度センサ２３が、水タンク２２と熱交換器２５とを接続するパイプライン内に配置される。予熱中、温度センサ２３に接続された制御器３０が、温度センサ２３によって測定された温度とユーザによって設定された所定の予熱温度とを比較する。例えば、ユーザによって予熱温度が４０℃に設定された場合、制御器３０は、温度センサ２３によって測定された温度が設定した予熱温度よりも＋５℃以上高くなると、熱交換器２５における加熱を停止させるよう制御を行い、温度センサ２３によって測定された温度が設定した予熱温度よりも−５℃以上低くなると、熱交換器２５における加熱を開始させるよう制御を行う。上記の設定温度および温度範囲がユーザによって変更可能であることは、当業者には明らかである。

また、温度センサ２３は、水が流れるパイプライン内のいかなる箇所にも配置され得るが、温度センサ２３を熱容量が大きい水タンク２２の直後のパイプライン内の位置に配置し、当該位置で測定された温度を、水の基準温度とすることが好ましい場合がある。

図４は、流入口２１に流入する水が水タンク２２を通過し、熱交換器２５によって加熱される、温水を使用している間の水の流路を示す図である。次いで、水は、流出口３２を通じて排出され、ユーザに供給される。

ユーザが温水を使用するために流出口３２のバルブを開くと、第１のノード４１に到達した全ての水が、圧力差によって流出口３２から排出され、図３に示すような内部循環は、もはや成立しない。

流れセンサ２４が、水タンク２２と熱交換器２５とを接続するパイプライン内に配置され、水の流れが検出されると、流れセンサ２４が検出信号を制御器３０に送り、制御器３０が熱交換器２５を作動させる。

第１の実施形態に係る予熱構成によって、冬期中のパイプラインの凍結や破裂を防止する機能的効果を得ることが可能である。

図５は、本発明の第２の実施形態に係る給湯システムの構成を示す図であり、図６は、予熱している間の水の流路を示す図であり、図７は、温水を使用している間の水の流路を示す図である。

図５に示すように、本発明の第２の実施形態に係る給湯システム２０の構成では、第１の実施形態に係る構成に加えて、第１のノード４１と第２のノード４２とを接続するパイプライン上に配置された三方弁２７をさらに含む。また、第３のノード４３が、第１のノード４１と流出口３２とを接続するパイプライン上に配置され、放熱器２６が、第３のノード４３と三方弁２７とを接続する別のパイプライン上に配置される。三方弁２７は、２つの流入口２７ａおよび２７ｂ、ならびに１つの流出口２７ｃを有し、水の流路を変更可能である。

図６に示すように、第２の実施形態に係る予熱−循環プロセスにおいて、ユーザが温水を使用しない間、図示した経路によって水の内部循環が形成されるように、三方弁２７の第１の流入口２７ａおよび流出口３２が閉じられ、三方弁２７の第２の流入口２７ｂおよび流出口２７ｃが開かれている。

給湯システム２０の構成を用いて、冬期中のゼロより低い温度におけるパイプラインの凍結や破裂を防止することが可能である。また、給湯システム２０は、温水の熱を放熱器２６に移すことによって、加熱装置として用いることが可能である。

また、本発明は、図６に示すように、１つのみのポンプ２８を用いて水を循環させることによって、温水を供給し、外部を加熱することが可能であることを特徴とする。

図７は、図４に示す第１の実施形態と同様に、ユーザが温水を使用している間の水の流路を示す図である。

本発明によると、ユーザによって設定された温度に達するまでの時間を最大限に短縮することが可能な予熱−循環システムを含み、予熱エネルギーの一部を加熱に用いるように設計され、予熱−循環によって、冬期中のパイプラインの凍結や破裂を防止する給湯システムが提供される。

Claims (3)

1. 流入口に流入する低温の水を高温に加熱し、温水を流出口から供給する給湯システムであって、
   流入口に流入した水を貯蔵する水タンクと、
   流入した水を加熱する熱交換器と、
   水が流れるパイプライン内の所定の位置に配置された温度センサによって測定される温度と設定した予熱温度とを比較し、熱交換器の動作を制御する制御器と、
   第１のノードと第２のノードとを接続するパイプライン内に配置されたポンプとを含み、
   前記第１のノードが、前記熱交換器と前記流出口とを接続するパイプライン上に配置され、前記第２のノードが、前記流入口と前記水タンクとを接続するパイプライン上に配置された給湯システム。
2. 前記ポンプと前記第２のノードとを接続するパイプライン上に配置された逆止弁をさらに含む、請求項１に記載の給湯システム。
3. 第３のノードが、前記第１のノードと前記流出口とを接続するパイプライン上に配置され、
   三方弁が、前記第１のノードと前記ポンプとの間に配置され、予熱した水が、前記第３のノードと前記三方弁とを接続する別のパイプライン上に配置された放熱器を通過する、請求項１または２に記載の給湯システム。

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