JP3214097B2 - 給湯装置 - Google Patents

給湯装置

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JP3214097B2
JP3214097B2 JP26849992A JP26849992A JP3214097B2 JP 3214097 B2 JP3214097 B2 JP 3214097B2 JP 26849992 A JP26849992 A JP 26849992A JP 26849992 A JP26849992 A JP 26849992A JP 3214097 B2 JP3214097 B2 JP 3214097B2
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  • Domestic Hot-Water Supply Systems And Details Of Heating Systems (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は集合住宅等に利用される
住棟セントラルの給湯装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来の住棟セントラル用の給湯装置の例
としては図3に示すものがある。
【0003】図5は熱源となる熱媒を各住戸に向けて循
環させ、各住戸で熱媒と熱交換して給湯を得るもので、
住棟セントラル熱媒用の熱媒加熱器1に住棟の各階およ
び各住戸に向けて熱媒往管2が配管されるとともに、熱
媒往管2の端部で連結される熱媒復管3が配管されて熱
媒循環路4を構成し、この熱媒循環路4に熱媒循環ポン
プ5を設けている。6,6′は、各住戸内給湯装置であ
り、給湯用熱交換器7および混合栓8,8′を有してい
る。この給湯用熱交換器7の一次側流路7aの一端は熱
媒往管2に連結され、他端は熱媒復管3に連結されてい
る。また、一次側流路7aと熱交換関係にある二次側流
路7bの一端は給水管9aに、他端は給湯管10を介し
て混合栓8,8′に接続されている。
【0004】以上の住棟セントラルの給湯装置は熱媒加
熱器1にて高温湯(70〜85℃)を作り、熱媒循環ポ
ンプ5にて住棟全体の各住戸に循環させ、各住戸で熱媒
と給水を熱交換して給湯利用するものである。この方式
の給湯装置は住棟全体を循環する高温高圧(住棟の建築
階数が高層となるほど高圧を要する)の熱媒が各住戸内
の出湯口に接続されない構成のため、万一の事故の時に
も安全であるため高層の集合住宅等では特に有効であ
る。
【0005】しかし、この方式では給湯管10が長い場
合は混合栓8,8′の出湯口8a,8a′から適温の湯
が出始めるまでの時間が長くかかり、即湯性がなく不便
であると共に停止中に出湯管10内に溜り放熱により冷
え切った水を捨てるなどのムダを生じていた。
【0006】これを解決するため、図6に示す給湯装置
がある。図6は、燃焼装置11により加熱される熱交換
器12の出口側の給湯管13に出湯栓14,14′を設
けると共に、戻り管15、電動機駆動の循環ポンプ1
6、温度検知器17、燃料供給弁18、制御装置19を
設けて構成している。
【0007】この給湯装置は給湯管13内の湯温低下を
温度検知器17で検知すると制御装置19を介して電動
機駆動の循環ポンプ16の運転と燃焼装置11による加
熱を行ない給湯管13内の湯の昇温を行なうものであ
る。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の各戸に燃焼装置と循環ポンプを設ける構成では、高
層の集合住宅には安全上および低騒音化上において課題
があり、上記従来の熱媒循環方式に従来の電動機駆動の
循環ポンプを加えるだけでは不充分で、各住戸の給湯装
置に電気工事を加えなければならず、工事コストが高く
つき、電動の循環ポンプ運転によりランニングコストが
高くなる等の課題があった。
【0009】本発明は上記課題を解決するもので、住棟
セントラル用等の給湯装置として、即湯性がありイニシ
ャルおよびランニングコストの安い給湯装置を提供する
ことをもとに、出湯時は熱媒流量を多量にし、即湯用循
環ポンプの運転時は熱媒流量を少なくなるように熱媒流
量を制御することを第1の目的としている。
【0010】第2の目的は、住棟セントラル用等の給湯
装置として、即湯性があり、イニシャルおよびランニン
グコストの安い給湯装置を提供するとともに、即湯用循
環ポンプの能力と即湯のための循環加熱時の熱交換量の
両方を同時に熱媒流量を分配制御し実現することにあ
る。
【0011】第3の目的は、住棟セントラル用等の給湯
装置として、即湯性があり、イニシャルおよびランニン
グコストの安い給湯装置を提供するとともに、即湯用循
環ポンプの能力が大きく、即湯のための循環加熱時の熱
交換量を大きくして実現することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明の第1技術手段は
上記第1の目的を達成するために熱源側熱媒通路に接続
した一次側通路と入口側を給水管に連通する二次側流路
とを熱交換関係にした給湯熱交換器と、前記二次側流路
の出口、給湯往管、出湯栓、給湯復管、前記二次側流路
の入口を順次結合して形成した環状路と、駆動側流体通
路に設けた駆動羽根車と被動側流体通路に設けた被動羽
根車とを動力伝達可能に連結し、かつ、前記被動側流体
通路を前記給湯復管の途中に連結するとともに、一部に
電動二方弁Aとオリフィスを備えた駆動側流体通路の先
端を前記熱源側熱媒通路に直列接続した即湯循環ポンプ
と、前記駆動側流体通路と並列に接続した電動二方弁B
を有するバイパス熱源側熱媒通路を備えた構成としてい
る。
【0013】また、第2の目的を達成するために、本発
明の第2技術手段は一部に水量制御弁を備えた駆動側流
体通路の先端を前記熱源側熱媒通路に並列接続するとと
もに、前記熱源側熱媒通路に電動二方弁を備えた構成と
している。
【0014】さらに、第3の目的を達成するために、本
発明の第3技術手段は前記熱源側熱媒通路に三方弁を設
け、前記三方弁と前記即湯循環ポンプの駆動側流体通路
とを直列接続するとともに、前記駆動側流体通路と並列
に電動二方弁を有するバイパス熱源側熱媒通路を接続し
た構成としている。
【0015】
【作用】本発明は上記構成により、熱源側熱媒の流動す
る力で即湯循環ポンプを駆動して循環路内の湯を循環さ
せて給湯熱交換器で加熱して給湯往管内の湯温の低下を
防止し、出湯栓を開くとすぐに湯が出る即湯性を実現す
るもので、第1の技術手段のものは即湯循環ポンプを駆
動する駆動側流体の熱媒の流量を出湯時は大流量に、即
湯用循環ポンプ駆動時は駆動用流体の熱媒量と熱交換器
用熱媒量が同一で小流量になるように制御している。ま
た、第2の技術手段のものは即湯用循環ポンプを駆動す
る駆動側流体の熱媒流量が少ないことにより即湯用循環
ポンプ能力が小さい。この時、給湯用熱交換器への熱媒
流は増大し即湯のための循環加熱時の熱交換量は大きく
なる。逆に、駆動側流体の熱媒流量を増やすとポンプ能
力が大きくなる反面、熱交換量が減るように制御してい
る。さらに、第3の技術手段のものは、即湯用循環ポン
プを駆動する駆動側流体の熱媒流量が多いことにより即
湯用循環ポンプ能力が大きい。そして、同様に熱媒の流
量が大きいことにより即湯のための循環加熱時の熱交換
量が大きくなり、急速加熱型を示すものである。
【0016】
【実施例】以下本発明の実施例を図1,図2によって説
明する。
【0017】図1において、21は給湯熱交換器であ
り、その一次側流路22は熱源側熱媒通路23に接続さ
れ、その二次側流路24は入口25側で給水管26が接
続されて、一次側流路22と二次側流路24が熱交換関
係に保たれている。27,27′は出湯栓であり、給湯
接続口27a,27a′、給水接続口27b,27b′
および出湯口27c,27c′を有している。そして、
この出湯栓27,27′は給湯接続口27a,27a′
が給湯往管28により二次側流路24の出口29に接続
されている。30は出湯栓給水管であり、給水接続口2
7c,27c′に接続されている。31は給湯往管28
の端部と二次側流路24の入口25とを接続する給湯復
管32により環状接続された循環路である。
【0018】33は即湯循環ポンプ、34は逆止弁、3
5は住棟セントラル給湯用の熱媒往管、36は住棟セン
トラル給湯用の熱媒復管であり、この熱媒往管35、熱
媒復管36は熱媒加熱部(図示せず)および熱媒圧送部
(図示せず)に接続されている。前記、即湯循環ポンプ
33は駆動羽根車37を有する駆動側流体通路38を備
えている。この駆動側流体通路38は通路中にオリフィ
ス39と電動二方弁A40を有し、前記熱源側熱媒通路
23に直列接続している。また前記駆動側流体通路38
をバイパスし、電動二方弁B41を有するバイパス熱源
側熱媒通路42を備えた構成としている。
【0019】次に即湯循環ポンプ33について図2で説
明する。37は駆動側流体通路38に設けた駆動羽根車
であり、43は被動側流体通路44に設けた被動羽根車
である。45は駆動羽根車37に保持具46を介して一
体的に取付けられた円筒状の駆動側マグネット、47は
駆動側マグネット45に対向する位置に設けられるとと
もに被動羽根車43に一体的に取付けられた被動側マグ
ネット、48は駆動側マグネット45と被動側マグネッ
ト47の間を仕切るとともに駆動側流体通路38と被動
側流体通路44の間を気密に仕切る隔壁である。
【0020】49は駆動羽根車37を回転自在にする駆
動回転軸であり、一端は隔壁48の凹部に設けた軸受5
0に、他端は駆動側ケーシング51に設けた軸受52に
支えられている。53は被動羽根車43を回転自在にす
る被動回転軸であり、その一端は隔壁48の凹部に設け
た軸受54に、他端は被動側ケーシング54に設けた軸
受56に支えられている。
【0021】駆動羽根車37と被動羽根車43は駆動側
マグネット45と被動側マグネット47により磁力によ
って連結されて動力伝達可能に構成されている。
【0022】57および58は駆動側流体通路38の入
口側および出口側に設けた駆動側流体入口および駆動側
流体出口である。59および60は被動側流体通路44
の入口側および出口側に設けた被動側流体入口および被
動側流体出口である。
【0023】61は駆動羽根車37の上流の駆動側流体
通路38に設けた熱媒の噴出孔である。
【0024】上記のように即湯循環ポンプ33を構成す
るとともに各住戸用の給湯を構成している。
【0025】次に、動作について述べる。出湯時は電動
二方弁41が開栓し熱源側熱媒通路23の高温湯と給水
とが給湯熱交換器21にて熱交換され給湯往管28を経
由して出湯栓27に送られる。この時、出湯栓27にて
給水と混合し所望の湯を得ることになる。そして、出湯
後は電動二方弁41が閉栓される。しかる後に給湯往管
28、給湯復管32よりなる循環路31内の湯温が放熱
にてある一定温度以下になると、電動二方弁40が開栓
し熱源側熱媒通路23の高温湯が駆動側流体通路38に
送り込まれ駆動羽根車37を回転させることにより被動
羽根車43が回転し即湯循環ポンプ33が機能し給湯復
管32内の湯を循環させて給湯熱交換器21にて加温し
給湯往管28に送り入れることにより温度復帰し出湯栓
27を開くとすぐに湯が得られる即湯性を実現するもの
である。
【0026】以上の構成において、即湯循環ポンプ33
の能力を可能な限り小さくし即湯用のために保温型にて
循環加熱する実施例を示すもので、即湯循環ポンプ33
の駆動時は駆動側流体通路38に設けたオリフィス39
により熱媒量を、低流量にするとともに、直列接続の熱
源側熱媒通路23の流量も少なくなり即湯用循環ポンプ
33としては小能力にて運転することになる。つまり、
即湯循環ポンプ33は熱源側熱媒通路23を流れる熱媒
(図1,図2で白抜き矢印で示す)が駆動側流体通路3
8に導入され駆動羽根車37を回転させて駆動側流体出
口58より流出する。駆動羽根車37の回転により駆動
側マグネット45が回転し、磁力により駆動側マグネッ
ト45に結合されている被動側マグネット47の回転に
よって被動羽根車43が回転する。すなわち熱源側熱媒
の流動する力で、即湯循環ポンプ33の被動羽根車43
を駆動し回転させるもので、この被動羽根車43の回転
によりポンプ作用を発生させて循環路31内の給湯水を
循環(図1,図2で実線矢印で示す)させ、給湯熱交換
器21で高温の熱源側熱媒により加熱昇温して給湯往管
28内の給湯水を保温する。
【0027】このために出湯栓27を開くと給湯接続口
27aに即時に昇温した湯が入るため出湯口27cから
湯が直ちに出せ、即湯性が確保できる。
【0028】さらに、熱源側熱媒の流体力によるポンプ
駆動のため従来の電動機駆動方式に生じる電気代が不要
となるためランニングコストが安くなり、そのうえ本給
湯装置では電気を不要にできるので、集合住宅等では各
戸の配管スペースであり、給湯装置設置場所となるパイ
プシャフトへの電気工事が不要となり省工事によるイニ
シャルコストの低減ができる。
【0029】また電動機の回転により従来発生していた
騒音がなくなることにより低騒音化できるため、給湯装
置が集中して多数設置されることのある集合住宅等では
特に低騒音化による快適性向上に有効である。
【0030】さらに、駆動羽根車37と被動羽根車43
を同一の軸で直接連結せずに磁力によるマグネット結合
として隔壁44により熱源側熱媒と給湯水の両流体を気
密に分離でき、給湯水への熱媒の混入防止が図れるため
衛生的で安全な装置が実現できる。
【0031】また、本実施例では駆動側流体の熱媒量を
少なくし、即湯循環ポンプ33の羽根車37,43の回
転数を少なくして目的を達成していることにより長寿命
化が図れるものである。
【0032】さらに、出湯栓27,27′を開いて出湯
する場合は給水管26を通って流入する給水(図1の被
線矢印で示す)の力で給湯熱交換器21に流入させ高温
の熱源側熱媒と熱交換して昇温させ、さらに出湯栓2
7,27′で出湯栓給水管30からの給水(図1の破線
矢印で示す)と混合させて任意の湯温にして出湯させ
る。この出湯に際しては、駆動側流体通路38の電動二
方弁A40は閉じ、バイパス熱源側熱媒通路42の電動
二方弁B41が開である。そして、即湯用循環ポンプの
運転時は熱源側熱媒通路23の流量は少なかったが、こ
の出湯時は流量を大きくし、熱交換量が大きく得られる
ように構成していることより、大能力化出湯と小能力化
保温式即湯の両立が実現できたものである。
【0033】この実施例では即湯循環ポンプ33の駆動
側流体通路38を給湯熱交換器21の一次側流路22の
出口側に直列に接続した例を示したが、入口側に接続し
ても同様の効果が得られる。
【0034】次に、図3に示す他の実施例を説明する。
給湯熱交換器21、熱源側熱媒通路23、給湯往管2
8、給湯復管32、即湯循環ポンプ33などの主要部品
にて構成する各住戸用の給湯装置としては前記図1の実
施例と同一で、同一符号を付して詳細な説明を省略して
ある。以下に図1との違いを述べる。即湯循環ポンプ3
3は駆動羽根車37を有する駆動側流体通路38を備え
ている。この駆動側流体通路38は通路中に流量の大小
設定と通路の開閉ができる水量制御弁40aを有し、前
記熱源側熱媒通路23に並列接続している。そして、前
記熱源側熱媒通路23には駆動側流体通路38との接続
箇所と一次側流路22の間に電動二方弁41aを備えた
回路構成としている。
【0035】前記即湯循環ポンプ33の構成は図2と全
く同一で同一符号を付してある。以上の構成において、
即湯循環ポンプ33の能力が大小切替えが可能なように
する実施例を示すもので、即湯循環ポンプ33の能力を
大にしたい時には水量制御弁40aが全開気味となり駆
動側流体通路38を通過する熱媒量が多く流れて能力大
となる。逆に、水量制御弁40aを閉じ気味にすること
により駆動側流体通路38を通過する熱媒量が少なくな
り、即湯循環ポンプ33の能力が少となる。この時の即
湯循環ポンプ33の動作は前記図1の実施例記載と同一
である。
【0036】本実施例では、給湯往管28、給湯復管3
2が出湯負荷の都合より太管の場合と逆に細管の場合、
外気温が低い寒冷地の場合と温暖地の場合などでは即湯
循環ポンプ33の能力に差が生じる。これら即湯循環ポ
ンプ33の能力の大小に対応できるようにしたものであ
り、機器としてのユニバーサル性がよいものとなる。
【0037】なお、出湯栓27,27′を開いて出湯す
る場合の動作は前記図1の実施例と全く同一である。
【0038】次に、図4に示す他の実施例を説明する。
給湯熱交換器21、熱源側熱媒通路23、給湯往管2
8、給湯復管32、即湯循環ポンプ33などの主要部品
にて構成する各住戸用の給湯装置としては前記図1の実
施例と同一で、同一符号を付して詳細な説明を省略して
ある。そして、以下に図1との違いを中心にして述べ
る。即湯循環ポンプ33は駆動羽根車37を有する駆動
側流体通路38を備えている。この熱源側熱媒通路23
の出口側に三方弁40bを設け、一方を前記駆動側流体
通路38と直列接続している。さらに前記駆動側流体通
路38をバイパスし電動二方弁41bを有するバイパス
熱源側熱媒通路42を備えた構成としている。
【0039】前記即湯循環ポンプ33の構成は図2と全
く同一で、同一符号を付して詳細な説明を省略してあ
る。
【0040】以上の構成において、即湯循環ポンプ33
の能力を可能な限り大きくし即湯用のために短時間運転
にて実現しようとする実施例を示すもので、即湯循環ポ
ンプ33の駆動時は大流量の熱媒が熱源側熱媒通路2
3、駆動側流体通路38の順に送り込まれ即湯循環ポン
プ33は大能力となる。この時の即湯循環ポンプ33の
動作は前記図1の実施例記載と同一である。
【0041】さらに、出湯栓27,27′を開いて出湯
する場合は給水管26を通って流入する給水(図1の破
線矢印で示す)の力で給湯熱交換器21に流入させ高温
の熱源側熱媒と熱交換して昇温させ、さらに出湯栓2
7,27′で出湯栓給水管30からの給水(図1の破線
矢印で示す)と混合させて任意の湯温にして出湯させ
る。この出湯に際しては、三方弁40bは熱源側熱媒通
路23に切換っていることと、バイパス熱源側熱媒通路
42の電動二方弁41bが開栓されていることにより大
能力出湯が可能となる。
【0042】本実施例では、即湯循環ポンプ33の能力
を大きくするように駆動側流体通路38を通過する熱媒
流量を熱源側熱媒通路23と同系路であり大流量として
いる。これにより即湯のための即湯循環ポンプ33の運
転時間が短縮できるので寿命を長くすることができる。
【0043】また、即湯循環ポンプ33の能力が大きい
ことは、熱媒往管35を循環させる温水の温度が70〜
85℃の高温湯より低い温度(例えば55〜60℃)の
場合において、循環流量を高めて伝熱量を得ることがで
きる(伝熱量=伝熱係数×温度差×伝熱面積)ものであ
り、利用範囲の広い手段のひとつである。
【0044】
【発明の効果】以上のように本発明の給湯装置は、熱源
側熱媒と給水とを伝熱関係とした給湯熱交換器と出湯栓
を給湯往管と給湯復管とで環状に接続して環状路を形成
するとともに、給湯復管に熱源側熱媒の流体力を駆動源
とする即湯循環ポンプを設けた構成としているので、環
状路の湯を循環させる即湯循環ポンプを運転させるため
の電気工事の省施工化および実使用時の電気代が不要と
なりイニシャルコストおよびランニングコストを安価に
できる。また、騒音発生源となる電動機を使わないため
低騒音化が図れ快適性が向上するという利点もある。
【0045】さらに、オリフィスにより熱源側熱媒の流
量を少なくすることにより、即湯循環ポンプの回転数を
低下させた運転にでき、その寿命を長くすることができ
る。
【0046】また請求項2の給湯装置によれば即湯循環
ポンプの能力が大能力、小能力に対応できるように駆動
流量を制御することができるから、機器として汎用性が
生まれる。一機種にて各種ニーズに対応できるものであ
る。
【0047】さらに請求項3の給湯装置によれば、即湯
循環ポンプの能力を大型化したもので短時間運転にて即
湯のための循環加熱を終えることが可能となり長寿命が
可能となる。さらに、熱媒としての温水温度が高温水タ
イプのみならず中温水タイプにも応用できるなど利用範
囲が広いものにできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例における給湯装置のシステム
構成図
【図2】同装置における即湯循環ポンプの断面図
【図3】同装置における第二実施例のシステム構成図
【図4】同装置における第三実施例のシステム構成図
【図5】従来の給湯装置のシステム構成図
【図6】従来の給湯装置の即湯システム構成図
【符号の説明】
21 給湯熱交換器 22 一次側流路 23 熱源側熱媒通路 24 二次側流路 25 入口 26 給水管 27,27′ 出湯栓 28 給湯往管 29 出口 31 循環路 32 給湯復管 33 即湯循環ポンプ 37 駆動羽根車 38 駆動側流体通路 39 オリフィス 40 制御弁A 40a 水量制御弁 40b 三方弁 41 制御弁B 41a 電動二方弁 41b 電動二方弁 42 バイパス熱源側熱媒通路 43 被動羽根車 44 被動側流体通路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平3−291428(JP,A) 特開 昭49−130046(JP,A) 特開 平4−126924(JP,A) 特開 昭62−223537(JP,A) 特開 平3−13743(JP,A) 特開 平2−213620(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F24D 17/00

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】熱源側熱媒通路に接続した一次側通路と入
    口側を給水管に連通する二次側流路とを熱交換関係にし
    た給湯熱交換器と、前記二次側流路の出口、給湯往管、
    出湯栓、給湯復管、前記二次側流路の入口を順次結合し
    て形成した環状路と、駆動側流体通路に設けた駆動羽根
    車と被動側流体通路に設けた被動羽根車とを動力伝達可
    能に連結し、かつ、前記被動側流体通路を前記給湯復管
    の途中に連結するとともに、一部に電動二方弁Aとオリ
    フィスを備えた前記駆動側流体通路の先端を前記熱源側
    熱媒通路に直列接続した即湯循環ポンプと、前記駆動側
    流体通路と並列に接続した電動二方弁Bを有するバイパ
    ス熱源側熱媒通路を備えた給湯装置。
  2. 【請求項2】熱源側熱媒通路に接続した一次側通路と入
    口側を給水管に連通する二次側流路とを熱交換関係にし
    た給湯熱交換器と、前記二次側流路の出口、給湯往管、
    出湯栓、給湯復管、前記二次側流路の入口を順次結合し
    て形成した環状路と、駆動側流体通路に設けた駆動羽根
    車と被動側流体通路に設けた被動羽根車とを動力伝達可
    能に連結し、かつ、前記被動側流体通路を給湯復管の途
    中に連結するとともに、一部に水量制御弁を備えた前記
    駆動側流体通路を前記熱源側熱媒通路に並列接続した即
    湯循環ポンプと、前記熱源側熱媒通路に電動二方弁を備
    えた給湯装置。
  3. 【請求項3】熱源側熱媒通路に接続した一次側通路と入
    口側を給水管に連通する二次側流路とを熱交換関係にし
    た給湯熱交換器と、前記二次側流路の出口、給湯往管、
    出湯栓、給湯復管、前記二次側流路の入口を順次結合し
    て形成した環状路と、駆動側流体通路に設けた駆動羽根
    車と被動側流体通路に設けた被動羽根車とを動力伝達可
    能に連結し、かつ、前記被動側流体通路を給湯復管の途
    中に連結するとともに、前記駆動側流体通路を前記熱源
    側熱媒通路に三方弁を設け、この三方弁に直列接続した
    即湯循環ポンプと、前記駆動側流体通路と並列に接続し
    た電動二方弁を有するバイパス熱源側熱媒通路を備えた
    給湯装置。
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