JP6587691B2 - 給湯システム - Google Patents
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Description
[給湯システム]
図1は、この発明の実施の形態1に係る給湯システムを模式的に記載した図であり、図2は、図1に記載の水配管のスケール捕捉体が配設された領域の断面を模式的に記載した図である。なお、図1では、この実施の形態の理解を容易にするために、水配管7のスケール捕捉体72が配設された領域70について、断面を模式的に記載してある。この実施の形態の例の給湯システム100は、水回路12の水を循環させながら加熱し、加熱した水が利用されるものである。給湯システム100は、例えば、第1流体回路11と水回路12と加熱部4とを備えている。
第1流体回路11は、第1流体を循環させるものであり、熱源1と、ポンプ3と、加熱部4の第1流体流路42と、が配管2で接続されて形成されている。第1流体回路11は、第1流体が密封された密閉回路である。第1流体回路11に循環させる第1流体は、例えば水またはブライン等であるが、他の流体であってもよい。熱源1は、第1流体を加熱するものであり、例えば電気ヒータまたはボイラー等を含んで構成されている。ポンプ3は、第1流体回路11に第1流体を循環させるものである。
水回路12は、水を循環させるものであり、貯湯タンク5と、循環ポンプ6と、加熱部4の水流路41と、が水配管7で接続されて形成されている。貯湯タンク5は、加熱部4で加熱された水を貯留するものである。貯湯タンク5には、貯湯タンク5の水を供給先へ導く供給配管9と、外部からの水を貯湯タンク5に導入する導入配管10と、が接続されている。なお、外部から貯湯タンク5に導入する水は、例えば水道水である。循環ポンプ6は、水回路12に水を循環させるものである。水配管7は、水流路41の下流側と貯湯タンク5とを接続する高温水配管7−1と、貯湯タンク5と水流路41の上流側とを接続する低温水配管7−2と、を有している。高温水配管7−1は、加熱部4で加熱された高温の水を、貯湯タンク5に導くものである。低温水配管7−2は、貯湯タンク5から流出した水を、加熱部4に導くものである。
加熱部4は、水流路41に流れる水を加熱するものである。この実施の形態の例の加熱部4は、水流路41と第1流体流路42とを有し、水流路41に流れる水と第1流体流路42に流れる第1流体とを熱交換させることで、水流路41に流れる水を加熱する熱交換器である。例えば、水流路41は、水が効率良く加熱されるように、水配管7と比較して、小さい流路断面積を有している。なお、この実施の形態の例の加熱部4を形成する熱交換器は、例えばプレート熱交換器であるが、シェルアンドチューブ熱交換器等の他のタイプの熱交換器であってもよい。
次に、給湯システム100の動作の一例について説明する。
次に、スケール捕捉体72について説明する。水回路12を循環する水には、例えば炭酸カルシウム等のスケールの発生源となる物質が含まれており、水回路12に循環する水の温度が高くなると、スケールが析出しやすくなる。スケールが析出すると、析出したスケールが水回路12の流路に付着し、また、析出したスケールの周囲にスケールが次々と析出してスケールが大型に成長する。スケールは、水回路12の流路の閉塞を引き起こすおそれがある。また、スケールが、加熱部4の水流路41に付着した場合には、加熱部4での加熱効率が低下するという問題点もある。この実施の形態の例の水回路12では、水が給湯等の用途で利用されて水回路12の外部に排出されると、外部からの新たな水が水回路12に導入されるため、水回路12にはスケールの発生源が供給され続けることとなる。したがって、この実施の形態の例の水回路12では、上記のようなスケールの影響が大きい。そこで、この実施の形態では、水配管7の内部に、スケールを捕捉するスケール捕捉体72を配設してある。
図3は、図2の変形例であり、実施の形態1の変形例1を模式的に記載した図である。変形例1では、図3に示すように、スケール捕捉体72Aは、その上流側(図3における右側)と比較して、下流側(図3における左側)の密度が大きく形成されている。つまり、図2に記載の実施の形態1の例では、スケール捕捉体72が、水が流れる方向の上流から下流にかけて、実質的に同じ充填率を有するものであったが、変形例1のスケール捕捉体72Aでは、図3に示すように、水が流れる方向の下流側の充填率が、上流側の充填率と比較して、大きくなっている。変形例1のように、スケール捕捉体72Aが、上流側を粗とし、下流側を密として形成されることによって、スケール捕捉体72Aが、その全長に渡って、スケールを均一的に捕捉することができる。なぜなら、スケール捕捉体72Aが配設された領域70Aにおいて、スケールは下流側に流れながら徐々に捕捉されていくため、上流側の方が下流側と比較してスケールの量が多く、さらに上流側の温度が下流側の温度と比較して高いため、スケールは、スケール捕捉体72Aの上流側で捕捉されやすい。したがって、スケール捕捉体72Aの上流側を粗とし、下流側を密とすることによって、スケールがスケール捕捉体72Aの全長に渡って均一的に捕捉される。その結果、この実施の形態によれば、スケール捕捉体72Aの上流側での、捕捉したスケールよって引き起こされる、流動抵抗の増加のおそれ、および流路の閉塞のおそれ等が抑制される。したがって、変形例1によれば、スケール捕捉体72の長寿命化が実現されている。さらに、変形例1によれば、スケール捕捉体72Aの下流側が密に形成されているため、スケールの捕捉が確実化されている。
図4は、図1の変形例であり、実施の形態1の変形例2を模式的に記載した図であり、図5は、図4に記載の水配管のスケール捕捉体が配設された領域の断面を模式的に記載した図である。変形例2では、図4および図5に示すように、水配管7が曲部を有し、スケール捕捉体72が、水配管7の曲部を含む領域70Bに配設されている。つまり、図1に記載の実施の形態1の例は、スケール捕捉体72が、水配管7の直線形状部の領域70に配設されたものであったが、変形例2では、図4および図5に示すように、スケール捕捉体72が、水配管7の曲部を含む領域70Bに配設されている。上記のように、スケール捕捉体72が変形自在に形成されることによって、変形例2のように、スケール捕捉体72を水配管7の曲部を含む領域70Bに配設することができる。したがって、変形例2によれば、水配管7のスケール捕捉体72が配設される領域の自由度が向上されているため、水配管7の引き回しの制約等が低減されている。その結果、この実施の形態によれば、給湯システム100の構造上の制約が低減されており、さらに給湯システム100の小型化が実現されている。また、変形例2では、スケール捕捉体72が、水配管7の曲部を含む領域70Bに配設されているため、スケール捕捉体72が水配管7の内部に安定的に配設されている。なお、変形例2においては、スケール捕捉体72が芯線74を含んで構成されることによって、スケール捕捉体72の水配管7への設置が容易となり、さらに捕捉体76の密度が変化するおそれが抑制される。
図6は、図4の変形例であり、実施の形態1の変形例3を模式的に記載した図である。図4に記載の変形例2では、スケール捕捉体72が、水配管7の部分的な領域70Bに配設されていたが、変形例3では、図6に示すように、スケール捕捉体72が、水配管7のうちの、水流路41の下流側と貯湯タンク5とを接続する高温水配管7−1の実質的に全体に渡って配設されている。スケール捕捉体72が、高温水配管7−1の内部に配設されることで、スケールが効率良く捕捉され、さらにスケールの大型化が抑制される。さらに、スケール捕捉体72が、高温水配管7−1の実質的に全体に渡って配設されることによって、スケール捕捉体72が配設された領域70B−1における、スケール捕捉体72の充填率を低減させることができるため、流動抵抗の増加のおそれおよび流路の閉塞のおそれを抑制しつつ、スケールの捕捉を確実化することができる。
図7は、図1の変形例であり、実施の形態1の変形例4を模式的に記載した図である。図1に記載の実施の形態1の例では、ヒータまたはボイラー等の熱源1で加熱された水またはブライン等の第1流体を利用して、水回路12の水を加熱する給湯システム100の例について説明したが、変形例4の給湯システム100Aでは、冷媒を利用して、水回路12の水を加熱する。つまり、変形例4の熱源1Aは、膨脹装置31と熱源側熱交換器32と圧縮機33とを含んで構成されており、給湯システム100Aは、熱源1Aと、加熱部4の冷媒流路42Aと、が冷媒配管2Aで接続された冷媒回路11Aを有している。圧縮機33で圧縮された高温の冷媒は、冷媒流路42Aを流れて、水流路41の水を加熱して、凝縮する。冷媒流路42Aを流れて凝縮した冷媒は、膨脹装置31で膨脹されて、熱源側熱交換器32に流れる。熱源側熱交換器32を流れて蒸発した冷媒は、圧縮機33に流入し再び圧縮される。
Claims (10)
- 水を加熱する加熱部の水流路と、前記加熱部で加熱された前記水を貯留する貯湯タンクと、が水配管で接続され、前記水が循環する水回路を有し、
前記水配管の内部に位置調整自在に配設され、スケールを捕捉するスケール捕捉体を備え、
前記スケール捕捉体は、その上流側と比較して、下流側の密度が大きい、
給湯システム。 - 前記スケール捕捉体は、前記水配管の内径と同じ大きさの外径を有する、
請求項1に記載の給湯システム。 - 前記スケール捕捉体は、芯線と、前記芯線に固定され、前記芯線の周囲を覆う捕捉体と、を含む、
請求項1または請求項2に記載の給湯システム。 - 前記捕捉体は、前記芯線に固定され、前記芯線から外方に突出するブラシを含む、
請求項3に記載の給湯システム。 - 前記スケール捕捉体は、捻られた前記芯線に、前記ブラシが狭持されたネジリブラシである、
請求項4に記載の給湯システム。 - 前記スケール捕捉体が、前記水配管のうちの、前記水流路の下流側と前記貯湯タンクとを接続する高温水配管の内部に配設された、
請求項1〜請求項5の何れか一項に記載の給湯システム。 - 前記水流路は、前記水配管と比較して、流路断面積が小さい、
請求項1〜請求項6の何れか一項に記載の給湯システム。 - 前記スケール捕捉体が配設された領域における、前記水配管の流路の体積のうちの、前記スケール捕捉体が占める割合が5%以下である、
請求項1〜請求項7の何れか一項に記載の給湯システム。 - 前記水配管は曲部を有し、
前記スケール捕捉体が、前記曲部を含む領域に配設された、
請求項1〜請求項8の何れか一項に記載の給湯システム。 - 前記スケール捕捉体が、前記水配管のうちの、前記水流路の下流側と前記貯湯タンクとを接続する高温水配管の全体に渡って配設されている、
請求項1〜請求項9の何れか一項に記載の給湯システム。
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