JP3152262U - 給湯循環システム - Google Patents

Abstract

【課題】給湯直後から温水を供給することができ、高いエネルギー効率が得られると共に、節水が可能な給湯循環システムを提供する。【解決手段】加熱源部を有する給湯器本体、この給湯器本体から延設され、かつ少なくとも３つの給湯口を有する給湯管、この給湯管の略全体に渡って内挿され、かつループ状に接続された熱媒往路管及び熱媒復路管、この熱媒往路管及び熱媒復路管に充填された熱媒、この熱媒を循環させる循環ポンプ、並びに上記給湯器本体の加熱源部及び循環ポンプの運転開始時刻を設定するためのタイマーを備える。このタイマーで設定される運転開始時刻に、給湯器本体の加熱源部による熱媒の加熱及び循環ポンプによる熱媒の循環が開始されるように構成されている。上記給湯管における各々の給湯口の近傍に、温度検出器が配設されていてよい。【選択図】図１

Description

本考案は、給湯直後から温水を供給することができ、快適な使用感が得られると共に、節水が可能な給湯循環システムに関する。

秋期から春期にかけての気温が低い季節に、給湯器から温水を給湯する場合、給湯口（蛇口）から給水される湯水は、供給開示時点で低温であり、その後しばらくして温水になる。このように、温水が給湯されるまでに時間を要する場合には、快適な使用感が得られず、また水を浪費することになる。従って、給湯口からの湯水の開始時点から適温の温水が供給可能である給湯器が求められている。

特開平５−４４９９３号公報には、給湯器と給湯管との間に設置された即湯タンク内の湯水を所望温度以上になるようにヒーターで加熱しておき、給湯器と即湯タンクとの間の配水管内の湯温を監視しながら、必要に応じて、給湯する温水の切替えを行う給湯装置が開示されている。この給湯装置によれば、給湯器と即湯タンクとの間の配水管内の湯温が所望温度以上である場合には、この配水管内の湯水と即湯タンク内との湯水を混合することなく、配水管内の温水を直ちに給湯できる。しかし、この給湯装置は、給湯の有無や時間に係わらず、即湯タンク内の湯水を所望温度以上になるようにヒーターで常に加温する必要があり、エネルギー消費量が大きくなる。また、この給湯装置の構成では、即湯タンクと給湯口との間の配管内の水を加熱することができないため、配管内に溜まった水が全て給湯口から排出されて温水が供給されるまである程度の時間を要するという不都合がある。

特開２００７−３３３２３９号公報には、貯湯タンクを備え、内部を流れる湯水を貯湯タンク内の温水との間で熱交換させる熱交換管、及び給湯管と熱交換管との間の湯水の循環系統を有する給湯装置が開示されている。この給湯装置によれば、貯湯タンク内の湯水に蓄積された熱エネルギーを湯水の循環系統に伝熱させて温めることができ、エネルギー効率が改善される。しかし、この給湯装置は、熱交換を行う貯湯タンクと給湯口との間の距離が長い場合には、給油口で所望温度の湯水を得るために余分な熱エネルギーが必要となる。また、この給湯装置においては、湯水の循環系統の中途箇所に給湯口が設けられているため、給湯口を使用する際には循環系統の配管内の圧力が解放されて、ポンプによる湯水の循環が十分に行えず、複数の給湯口を設けるのが困難であるという不都合がある。従って、給湯の時点から温水を供給することができると共に、エネルギーの効率を高く保ちつつ複数の給湯口を設けることができる給湯装置の開発が強く望まれている。

一方、山間の地方や北日本などの寒冷地では、冬期に水道管内の水が凍結することによって、水道管の破損・破裂が生じることがある。このような水道管の凍結に対する対策としては、就寝前に水道管から水を抜くなどの煩雑な作業が必要とされる。あるいは、水道管の凍結の可能性を低減するために、夜間を通して少量の水を蛇口から流出させ続けることも行われているが、水の浪費につながっている。従って、煩雑な作業を必要とせず、また水を浪費することもない水道管の凍結防止策が求められている。

特開平５−４４９９３号公報 特開２００７−３３３２３９号公報

本考案はこれらの不都合に鑑みてなされたものであり、その主な目的は、給湯時点から温水を供給することができ、高いエネルギー効率が得られると共に、水の浪費を抑制することが可能な給湯装置を提供することである。

上記課題を解決するためになされた考案は、
加熱源部を有する給湯器本体、
この給湯器本体から延設され、かつ少なくとも３つの給湯口を有する給湯管、
この給湯管の略全体に渡って内挿され、かつループ状に接続された熱媒往路管及び熱媒復路管、
この熱媒往路管及び熱媒復路管に充填された熱媒、
この熱媒を循環させる循環ポンプ、並びに
上記給湯器本体の加熱源部及び循環ポンプの運転開始時刻を設定するためのタイマー
を備え、
このタイマーで設定される運転開始時刻に、給湯器本体の加熱源部による熱媒の加熱及び循環ポンプによる熱媒の循環が開始されるように構成されている給湯循環システムである。

当該給湯循環システムは、給湯器本体から延設され、かつ少なくとも３つの給湯口を有する給湯管、及び給湯管の略全体に渡って内挿され、かつループ状に接続された熱媒往路管及び熱媒復路管を備えるため、熱媒往路管及び熱媒復路管に充填された熱媒が循環することによって、給湯管内の湯水全体を満遍なく効率的に加熱することができる。また、当該給湯循環システムは、給湯器本体の加熱源部及び循環ポンプの運転開始時刻を設定するためのタイマーを備え、タイマーで設定される運転開始時刻に、給湯器本体の加熱源部による熱媒の加熱及び循環が開始されるように構成されているため、使用者が希望する時刻に湯水の加熱を開始することが可能となり、給湯時点から温水を供給することができ、快適な使用感が達成される。このような給湯循環システムによれば、湯水の使用が予定されていない時間帯には熱媒の加熱等を行わない一方、湯水の使用時には給湯時点から温水を供給することができるため、結果としてエネルギー及び水の消費の節減が可能となる。なお、当該給湯循環システムは、湯水を軽油や灯油等の炭化水素類に置換することにより、工業的な用途に応用することも可能である。

当該給湯循環システムは、さらに、給湯管における各々の給湯口の近傍に、温度検出器が配設され、温度検出器によって検出される湯温が第一設定温度以上となった場合に熱媒の加熱及び循環が停止され、温度検出器によって検出される湯温が第二設定温度以下となった場合に熱媒の加熱及び循環が開始されるように構成されていることが好ましい。このように、給湯口の近傍に温度検出器を配設し、使用者によって任意に設定される第一設定温度及び第二設定温度を、熱媒の加熱及び循環の停止並びに開始の閾値温度として規定することにより、快適な使用感を保ちつつ、より大きな省エネルギー効果を達成することが可能となる。

当該給湯循環システムは、さらに、給湯口の少なくとも１つから湯水が排出される時点で、熱媒の加熱及び循環が開始され、その後の所定時間に渡って、熱媒の加熱及び循環が継続されるように構成されていることが好ましい。また、当該給湯循環システムは、上記給湯口の各々に設置された流量メータのうちの少なくとも１つが湯水の使用を検知した時点で、熱媒の加熱及び循環が開始され、その後の所定時間に渡って、熱媒の加熱及び循環が継続されるように構成されていることが好ましい。これらの構成を有することにより、タイマーで設定されていない使用時間帯においても、断続的な使用を開始する時点で、湯水の加熱及び循環が開始・継続され、二度目以降の使用時には、給湯時点から温水を供給することが可能となり、快適な使用感が得られる。

当該給湯循環システムにおいては、給湯管が、少なくとも一部において水道管と接するように配設されていることが好ましい。このように給湯管と水道管とが接するように配設され、給湯管内の湯水の温度が適度に保たれることによって、寒冷地における冬期の水道管の凍結を効果的に防止することが可能となり、水抜きなどの煩雑な作業が不要となる。

当該給湯循環システムにおいては、給湯管、又は、給湯管及びこの給湯管と接するように配設されている水道管が、断熱材で被覆されていてもよい。このように、給湯管や水道管を断熱材で被覆することによって、これらの管内の湯水に蓄積された熱エネルギーの散逸を抑制し、より省エネルギー効果を高めることが可能となる。

以上説明したように、本考案の給湯循環システムは、給湯管の略全体に渡って内挿されたループ状の熱媒往路管及び熱媒復路管を備えるため、給湯管内の湯水全体を満遍なく効率的に加熱することができる。また、この給湯循環システムは、給湯器本体の加熱源部及び循環ポンプの運転開始時刻を設定するためのタイマーを備え、設定時刻に熱媒の加熱及び循環が開始されるように構成されているため、希望時刻に湯水の加熱を開始することが可能となり、給湯時点から温水を供給することができ、エネルギー及び水の消費が節減される。

図１は、本考案の一実施形態に係る給湯循環システムを示す模式図である。 図２は、図１の給湯循環システムの給湯管及び熱媒往路管並びに熱媒復路管の模式的断面図である。 図３は、図１とは別の実施形態に係る給湯循環システムの給湯管、熱媒往路管、熱媒復路管、及び給湯管に接する水道管、並びにこれらの周囲を被覆する断熱材の模式的断面図である。

以下、適宜図面を参照しつつ本考案の実施の形態を詳説する。

図１の給湯循環システム１は、主に給湯器本体２、加熱源部３、給湯管４、給湯口５、熱媒往路管６、熱媒復路管７、熱媒８、循環ポンプ９、タイマー１０、温度検出器１１及び制御部１２を備えている。

給湯器本体２の内部には加熱源部３が設置されている。加熱源部３によって加熱可能な位置には、熱媒往路管６と熱媒復路管７とが、互いに接続されて屈曲形状あるいは螺旋形状に配設されている。加熱源部３は、熱媒往路管６及び熱媒復路管７に充填された熱媒、並びに水道管（図示せず）から供給される水に熱エネルギーを付与する機能を有する。加熱源部３のエネルギー源は、都市ガス、プロパンガス、電気のいずれであってもよい。

給湯管４は、例えば、家庭内の台所、洗面所及び風呂場等の複数の箇所に向けて、３箇所以上で分枝するような形態で、給湯器本体２から延設される。給湯管４が分枝した各先端位置には、給湯口（蛇口）５が設けられている。水道管から供給される水は、加熱源部３によって加熱された後、給湯管４を通じて、各々の給湯口５まで達する。給湯口５は、給湯管４の分枝数に合わせて３箇所以上に設置される。給湯管４の形状や大きさは、給湯システムの規模や配管の設置位置によって大幅に異なるが、典型的には、内径が１５ｍｍ以上４０ｍｍ以下の断面円形のものが用いられる。

熱媒往路管６及び熱媒復路管７は、給湯管のほぼ全体に渡って内挿されており、給湯管内部の湯水を全体的に加熱することが可能なように構成されている。このように熱媒往路管６及び熱媒復路管７は、給湯器本体２内部の加熱源部３によって加熱可能な位置から、給湯管４の先端位置の近く（給湯口５の設置箇所の付近の位置）にまで延設されており、それらの位置で互いに接続されてループ状となっている。熱媒往路管６及び熱媒復路管７の材質は、特に限定されないが、熱交換率及び加工容易性の観点から、銅又は銅合金が好ましい。また、耐食性をさらに高める観点から、錫メッキを施した銅又は銅合金が、さらに好ましい。熱媒往路管６及び熱媒復路管７の形状や大きさは、給湯システムの規模や給湯管４のサイズによって大幅に異なるが、典型的には、内径が５ｍｍ以上２０ｍｍ以下の断面円形のものが用いられる。図２は、熱媒８が内部に充填された熱媒往路管６並びに熱媒復路管７と、給湯管４との模式的断面図である。図示されるように、熱媒往路管６と熱媒復路管７とは、施工性の観点から、同一の断面形状（図中では円形を例示）及び大きさを有していることが好ましい。

熱媒８は、熱媒往路管６及び熱媒復路管７に充填されており、加熱源部３から供与された熱エネルギーを給湯管４の内部に存在する湯水に伝達（熱伝導）する機能を有する。熱媒８としては、揮発性が低く、加熱源部３から供与された熱エネルギーを十分蓄積することが可能な比熱容量を有するものである限り特に限定されるものではないが、安全性及び汎用性の面から、通常は水（温水）が用いられる。

循環ポンプ９は、熱媒８に適当な圧力を加えることによって、熱媒８を熱媒往路管６及び熱媒復路管７の全体に循環させる機能を有する。循環ポンプ９の配置箇所は、特に限定されないが、典型的には、熱媒往路管６の加熱源部３に比較的近い位置であってよい。循環ポンプ９の種類は、特に限定されないが、例えば、遠心ポンプ、斜流ポンプ、軸流ポンプなどの非容積式ポンプ、あるいは往復ポンプ、回転ポンプなどの容積式ポンプを用いることができる。また、循環ポンプ９は、騒音を低減するために、消音カバー又は振動吸収材を備えていてよい。循環ポンプ９の揚程は、熱媒往路管６及び熱媒復路管７の全体に熱媒８を循環させることが可能であることが必要とされ、その数値は、熱媒往路管６及び熱媒復路管７の内径、一方の端部から他方の端部までの長さ、配管の高低差などによって設計される。

タイマー１０は、加熱源部３及び循環ポンプ９に電気的に接続されており、使用者が予め設定しておいた時刻（例えば起床予定時刻や帰宅予定時刻）になると、加熱源部３及び循環ポンプ９が起動するように構成されている。すなわち、タイマー１０で設定された時刻に、加熱源部３による熱媒の加熱及び循環ポンプ９による熱媒の循環が開始される。タイマー１０は、加熱源部３及び循環ポンプ９による熱媒の加熱・循環の開始時刻だけではなく、その停止時刻も設定することができるように構成されている。また、タイマー１０は、熱媒の加熱・循環の開始時刻及び停止時刻を設定するための入力部、及びこれらの設定時刻と現在時刻とを表示する表示部を有する。熱媒の加熱・循環時の設定温度及び経時温度は、別途、加熱源部３に接続され、給湯器本体２の外面上に設けられた表示部において、設定又はモニタリングすることができる。

温度検出器１１は、給湯管４における各々の給湯口５の近傍に配設され、湯水の温度を検出する機能を有する。これらの温度検出器１１は、制御部１２を介して、加熱源部３及び循環ポンプ９に電気的に接続されている。制御部１２は、給湯口５から供給される温水の上限温度（第一設定温度）及び下限温度（第二設定温度）を、任意に設定可能なように構成されている。すなわち、制御部１２は、温度検出器１１によって検出される湯温が第一設定温度以上となった場合に熱媒の加熱及び循環を停止し、温度検出器１１によって検出される湯温が第二設定温度以下となった場合に熱媒の加熱及び循環を開始するように、加熱源部３及び循環ポンプ９を制御する。例えば、使用者が、第一設定温度を４５℃、第二設定温度を２５℃に設定している際には、温度検出器１１によって検出される湯温が４５℃以上となった場合に熱媒の加熱及び循環が停止され、湯温が徐々に低下して、温度検出器１１によって検出される湯温が２０℃以下となった場合に熱媒の加熱及び循環が再開される。このような第一設定温度及び第二設定温度による加熱・循環の制御は、タイマー１０で設定された熱媒の加熱・循環の開始時刻と停止時刻との間に行われる。

温度検出器１１は、温度に加えて圧力を検出する機能も有する。また、制御部１２は、上記の第一設定温度及び第二設定温度に加えて、所定の閾値圧力を設定可能なように構成されている。制御部１２は、温度検出器１１により検出される給湯管４内部の湯水の圧力が、給湯口からの湯水の使用によって低下して所定の閾値圧力以下となった場合に、熱媒の加熱及び循環を開始するように、加熱源部３及び循環ポンプ９を制御する。このような制御機構によれば、例えば、起床時や帰宅時などの断続的な使用を開始する時点で、湯水の加熱及び循環が開始・継続され、これ以降の使用時には、給湯時点から温水が供給されることになる。

本実施形態の給湯循環システムによれば、給湯管内の湯水全体を満遍なく効率的に加熱することができると共に、使用者が希望する時刻に湯水の加熱を開始することが可能となり、エネルギー効率が改善されると同時に、節水が可能となり、また給湯時点から温水を供給することができ、快適な使用感が達成される。さらに、当該給湯循環システムによれば、所定の上限温度以上となった場合に熱媒の加熱及び循環が停止され、所定の下限温度以下となった場合に熱媒の加熱及び循環が再度開始されるように構成されていることによって、さらなるエネルギー効率の向上が可能となる。

図３の給湯循環システムは、上記とは異なる実施形態に係り、給湯管４が、一部において水道管１３と接するように配設されており、さらに断熱材１４を備える。この給湯循環システムは、このように、給湯管４が水道管１３と接するように配設されていること、及び断熱材１４を備えていること以外は、上記の実施形態と同様の構成を有する。

給湯管４と水道管１３との接触面積は、伝熱効率向上の観点から、可能な限り大きくすることが好ましい。給湯管４と水道管１３とは、単にその外面同士が接するようにしてもよく、接触箇所を溶接することによって確実に固着してもよい。

断熱材１４は、給湯管４及び水道管１３の全体をカバーするように、給湯管４及び水道管１３を被覆する。断熱材の厚みは、特に限定されないが、３ｍｍ以上２０ｍｍ以下が好ましく、また、給湯管４又は水道管１３の直径の３分の１以上であることが好ましい。

断熱材の材質の例としては、ポリエチレンフォーム、ポリスチレンフォーム、ポリウレタンフォーム等の有機系の断熱材、グラスウール、ロックウール、珪酸カルシウムを主成分とする発泡成型品等の無機系の断熱材が挙げられる。これらの断熱材は、１種又は複数種のものを用いることができる。

本実施形態の給湯循環システムによれば、給湯管と水道管とが接しているため、熱媒を加熱・循環させて給湯管内の湯水の温度を適温に保つことにより、水道管内の水温を確実に凝固温度以上に保持することが可能となり、寒冷地における冬期の水道管の凍結を効果的に防止することができる。このように水道管を給湯管によって加熱し、水の凝固を防止することができることにより、水道管の水抜きなどの煩雑な作業が必要なくなると共に、夜間を通して水を流出させ続けることによる水の浪費を防止することが可能となる。さらには、給湯管及び水道管の周囲が断熱材で被覆されていることによって、これらの管内の湯水に蓄積された熱エネルギーの散逸を抑制し、より少ないエネルギーによって、湯水の加熱及び水道管への伝熱が可能となり、より省エネルギー効果が高められる。

本考案の給湯循環システムは、上記の実施形態に限定されるものではない。例えば、当該給湯循環システムは、その用途次第で、上記のような第一設定温度及び第二設定温度による熱媒の加熱・循環の制御機能を有していなくてもよい。また、当該給湯循環システムは、湯水の使用開始時の圧力低下による熱媒の加熱・循環の開始機能を有していなくてもよい。また、当該給湯循環システムにおいて、給湯管と水道管とは一体的に成型されていてもよく、あるいは、特に凍結しやすい一部の箇所でのみ接するように配設されていてもよい。さらに、当該給湯循環システムにおける上記の断熱材は、給湯管及び水道管のいずれかのみを被覆するように構成してもよい。加えて、当該給湯循環システムは、給湯口の各々に設置された流量メータのうちの少なくとも１つが湯水の使用を検知した時点で、熱媒の加熱及び循環が開始され、その後の所定時間に渡って、熱媒の加熱及び循環が継続されるように構成されていてもよい。なお、当該給湯循環システムは、生活用水の加熱・給湯だけではなく、軽油や灯油等の炭化水素類を加熱、供給するための用途に応用することもできる。

本考案の給湯循環システムは、快適な使用感が得られると共に、省エネルギー及び節水が可能であるため、特に家庭用として好適に使用されうる。

１ 給湯循環システム
２ 給湯器本体
３ 加熱源部
４ 給湯管
５ 給湯口
６ 熱媒往路管
７ 熱媒復路管
８ 熱媒
９ 循環ポンプ
１０ タイマー
１１ 温度検出器
１２ 制御部
１３ 水道管
１４ 断熱材

Claims (6)

1. 加熱源部を有する給湯器本体、
   この給湯器本体から延設され、かつ少なくとも３つの給湯口を有する給湯管、
   この給湯管の略全体に渡って内挿され、かつループ状に接続された熱媒往路管及び熱媒復路管、
   この熱媒往路管及び熱媒復路管に充填された熱媒、
   この熱媒を循環させる循環ポンプ、並びに
   上記給湯器本体の加熱源部及び循環ポンプの運転開始時刻を設定するためのタイマー
   を備え、
   このタイマーで設定される運転開始時刻に、給湯器本体の加熱源部による熱媒の加熱及び循環ポンプによる熱媒の循環が開始されるように構成されている給湯循環システム。
2. さらに、上記給湯管における各々の給湯口の近傍に、温度検出器が配設され、
   この温度検出器によって検出される湯温が第一設定温度以上となった場合に熱媒の加熱及び循環が停止され、温度検出器によって検出される湯温が第二設定温度以下となった場合に熱媒の加熱及び循環が開始される請求項１に記載の給湯循環システム。
3. さらに、上記給湯口の少なくとも１つから湯水が排出される時点で、熱媒の加熱及び循環が開始され、その後の所定時間に渡って、熱媒の加熱及び循環が継続されるように構成されている請求項１又は請求項２に記載の給湯循環システム。
4. さらに、上記給湯口の各々には流量メータが設置されており、少なくとも１つの流量メータが湯水の使用を検知した時点で、熱媒の加熱及び循環が開始され、その後の所定時間に渡って、熱媒の加熱及び循環が継続されるように構成されている請求項１、請求項２又は請求項３に記載の給湯循環システム。
5. 上記給湯管が、少なくとも一部において、水道管と接するように配設されている請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の給湯循環システム。
6. 給湯管、又は、給湯管及びこの給湯管と接するように配設されている水道管が、断熱材で被覆されている請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の給湯循環システム。

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