JP7097060B2 - ポンプユニットおよび給湯システム - Google Patents

Description

本発明は、複数の熱源機が併設されて給湯する給湯システムのポンプユニットに関する。

ホテルなど、給湯需要の多い施設では、複数の熱源機を併設した給湯システムが用いられる。斯かる給湯システムでは、給湯需要に応じて熱源機を選択して動作させるなどの給湯制御が行われる。
斯かる給湯システムに関し、給湯先から帰還水を熱源機に戻し、その温度に応じて循環ポンプの動作を制御することが知られている（たとえば、特許文献１）。また、複数の熱源機を備えたシステムでは、給湯器本体とポンプユニットを共通のユニットに構成し、各ユニットを架台に設置し、システム意匠の統一を確保するシステムとし、給湯器本体を集約的に制御する制御装置が備えられる（たとえば、特許文献２）。

特開２００６－３２９５７６号公報 特開２０１３－００２７８６号公報

ところで、複数の給湯器およびポンプユニットをユニット化しても、給湯器を統合的に制御する制御装置は給湯器やポンプユニットと独立した筐体で構成されている。給湯器やポンプユニットをコンパクト化しても、制御装置を異なる筐体で構成すれば、システム全体が制御装置の筐体のために嵩張り、設置面積が大きくなる、ポンプユニットと制御装置の間を接続するための配線が必要となる、そのための作業が必要であり、面倒であるなどの課題がある。
そこで、本発明の目的は、上記課題に鑑み、システムの筐体構成や配線の簡略化を図ることにある。

上記目的を達成するため、本発明のポンプユニットの一側面によれば、複数の熱源機ユニットを備えて給湯する給湯システムに設置されるポンプユニットであって、各熱源機ユニット筐体に搭載された給湯制御部による制御を統合し、循環路に給水または前記各熱源機ユニットで生成された湯を循環させる給湯循環を制御する統合制御部をポンプユニット筐体に備える。
このポンプユニットにおいて、前記ポンプユニット筐体は前記熱源機ユニット筐体と共通化され、前記熱源機ユニットと共通の架台に設置されてよい。
上記目的を達成するため、本発明の給湯システムの一側面によれば、複数の熱源機ユニットを備えて給湯する給湯システムであって、前記ポンプユニット筐体を備える。

本発明のポンプユニットまたは給湯システムによれば、次のいずれかの効果が得られる。

(1) 給湯システムの設置工事を簡略化できる。
(2) 各熱源機を集約的に制御するための制御装置を収容する独立した筐体が不要であり、給湯システムの設置面積を縮小できる。
(3) 制御装置とポンプユニットの外部配線が不要であり、配線を簡略化できる。

一実施の形態に係るポンプユニットを備える給湯システムを示す図である。 一実施例に係る給湯システムを示す図である。 マルチ制御部、給湯制御部およびリモコン制御部を示す図である。 ポンプユニットの内部構造を説明するための前面図である。 ポンプユニットの内部構造を説明するための平面図である。 Ａは給湯システムを示す正面図、Ｂはその平面図である。

図１は、一実施の形態に係るポンプユニットを備える給湯システムを示している。図１に示す構成は一例であって、斯かる構成に本発明が限定されるものではない。
この給湯システム２には、４台の給湯器４－１、４－２、４－３、４－４とともに、ひとつのポンプユニット６が設置されている。給湯器４－１、４－２、４－３、４－４は、複数の熱源機ユニットの一例である。

この給湯システム２には、給湯器４－１、４－２、４－３、４－４から給湯箇所１０に給湯する循環路８が備えられる。各給湯器４－１、４－２、４－３、４－４から給湯箇所１０への給湯は、ポンプユニット６を通して循環するため、この循環路８には各給湯器４－１、４－２、４－３、４－４が並列に、ポンプユニット６が直列に接続されている。

ポンプユニット６は、第１および第２の循環ポンプ１２－１、１２－２、逆止弁１４－１、１４－２、気水分離器１６、膨張タンク１８、温度センサー２０とともに、マルチ制御部２２が備えられる。循環ポンプ１２－１、１２－２は何れか一方または双方を駆動し、循環路８に給水Ｗまたは温水ＨＷを循環させる。逆止弁１４－１、１４－２は循環路８の給水Ｗまたは温水ＨＷの逆流を防止する。気水分離器１６は循環路８内に流れる気泡を循環水と分離して外気に放出する。膨張タンク１８は循環路８内の圧力を調整する。温度センサー２０はポンプユニット６内の循環路８を循環する循環水の温度を検出する。

マルチ制御部２２は、給湯器４－１、４－２、４－３、４－４の各給湯制御部２４を統合する統合制御部の一例であり、循環ポンプ１２－１、１２－２により循環路８の給湯循環を制御する。この給湯循環には加熱前の給水Ｗの循環も含まれる。循環路８の帰還側には逆止弁２６を介して給水Ｗが供給される。給水Ｗはたとえば、上水である。

＜一実施の形態の効果＞
この一実施の形態によれば、次の効果が得られる。
(1) 各給湯器の制御を統合するマルチ制御部がポンプユニットに内蔵されたので、マルチ制御部のための筐体を削減でき、給湯システムの設置工事を簡略化できる。
(2) マルチ制御部には独立した筐体が不要であり、ポンプユニットの設置でマルチ制御部が設置されるので、給湯システムの設置面積を縮小できる。
(3) マルチ制御部とポンプユニットとの間における外部配線が不要であり、配線およびその配線工事を簡略化できる。

＜給湯システム２＞
図２は、一実施例に係る給湯システムを示している。図２において、図１と同一部分には同一符号を付してある。
各給湯器４－１、４－２、４－３、４－４には一次熱交換器２８、二次熱交換器３０、水制御弁３２、水量センサー３４、混合弁３６、温度センサー３８、４０、バーナー４２、給湯制御部２４、給水路４４、給湯路４６、ガス制御弁４７が備えられる。各給湯器４－１、４－２、４－３、４－４には循環路８から給水路４４を通して給水Ｗまたは循環水が流れ込み、各給湯器４－１、４－２、４－３、４－４による熱交換後の温水ＨＷまたは循環水が給湯路４６から循環路８に流れる。
一次熱交換器２８は、二次熱交換器３０および混合弁３６を通過した給水Ｗまたは循環水にバーナー４２の燃焼排気の主として顕熱を熱交換する。

二次熱交換器３０は、循環路８からの給水Ｗまたは循環水にバーナー４２の燃焼排気の主として潜熱を熱交換する。この二次熱交換器３０による熱交換は、一次熱交換器２８の熱交換前の給水Ｗまたは循環水に対して行われる。
水制御弁３２は、循環路８から給水路４４に流れ込む給水量、つまり、給湯路４６から循環路８に流れる出湯量を制御する。

混合弁３６は、一次熱交換器２８の上流側に設置されている。この混合弁３６では、一次熱交換器２８側の開度と、バイパス路４８側の開度の比率により、一次熱交換器２８で加熱された温水ＨＷとバイパス路４８側の給水Ｗまたは循環水とが混合される。したがって、混合弁３６の開度比率により、一次熱交換器２８による熱交換で加熱された温水ＨＷと、バイパス路４８に流れる温水ＨＷとの混合が行われ、給湯路４６からの給湯温度が調整される。
水量センサー３４は給水路４４に流れる流量を検出する。温度センサー３８は、給水路４４の入側温度を検出する。温度センサー４０は給湯路４６の出側温度を検出する。

そして、マルチ制御部２２には各給湯制御部２４が接続されるとともに、リモコン装置５０が接続されている。給湯制御部２４は、マルチ制御部２２の制御出力により水制御弁３２の開度を調整するとともに、水量センサー３４の検出流量、温度センサー３８、４０の検出温度を受け、設定温度に応じて混合弁３６の開度比率を調整するなどの制御を行う。
リモコン装置５０は、駆動開始入力やマルチ制御部２２に対する設定温度などの入力の他、マルチ制御部２２や各給湯制御部２４の初期設定などにも用いられる。

＜マルチ制御部２２、各給湯制御部２４およびリモコン制御部５２＞
図３は、マルチ制御部２２、各給湯制御部２４およびリモコン制御部５２のハードウェアを示している。
マルチ制御部２２は通信機能を備えるコンピュータで構成され、通信部５４、プロセッサ５６、メモリ部５８、タイマー部６０、表示部６２、入出力（Ｉ／Ｏ）部６４が備えられる。通信部５４は、ケーブル６６－１により各給湯制御部２４に接続され、ケーブル６６－２によりリモコン制御部５２に接続され、各給湯制御部２４またはリモコン制御部５２とのデータの送受信に用いられる。通信部５４の接続形態には有線接続の他、無線接続を用いてもよい。

プロセッサ５６は温度センサー２０の検出温度、給湯制御部２４やリモコン制御部５２の制御情報を受け、給湯器４－１、４－２、４－３、４－４の統合制御を行うとともに、循環ポンプ１２－１、１２－２の駆動制御を行う。
メモリ部５８には設定情報を含む制御情報が格納される。このメモリ部５８にはＲＯＭ（Read-Only Memory）、ＲＡＭ（Random-Access Memory）、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory ）などが含まれる。
タイマー部６０は動作時間などの計時を行う。表示部６２は通常動作の他、メンテナンスなどにおいて、動作情報などを表示する。
Ｉ／Ｏ部６４はプロセッサ５６の制御により、温度センサー２０の検出温度の取込み、循環ポンプ１２－１、１２－２の動作情報の出力に用いられる。

給湯制御部２４はマルチ制御部２２やリモコン制御部５２と通信可能な通信機能を備えるコンピュータで構成され、通信部６８、プロセッサ７０、メモリ部７２、Ｉ／Ｏ部７４が備えられる。通信部６８は、マルチ制御部２２にケーブル６６－１を介して接続され、データの送受信に用いられる。通信部６８の接続形態には有線接続の他、無線接続を用いてもよい。

プロセッサ７０は水量センサー３４の検出水量、温度センサー３８、４０の検出温度、マルチ制御部２２やリモコン制御部５２の制御情報を受け、水制御弁３２、混合弁３６、ガス制御弁４７などの個別制御を行う。
メモリ部７２には設定情報を含む制御情報が格納される。このメモリ部７２にはＲＯＭ、ＲＡＭ、ＥＥＰＲＯＭなどが含まれる。
Ｉ／Ｏ部７４はプロセッサ７０の制御により、水量センサー３４の検出水量の取込み、温度センサー３８、４０の検出温度の取込み、水制御弁３２、混合弁３６またはガス制御弁４７を制御する制御情報の出力に用いられる。

リモコン制御部５２にはマルチ制御部２２や給湯制御部２４と通信可能な通信機能を備えるコンピュータで構成され、通信部７８、プロセッサ８０、メモリ部８２、Ｉ／Ｏ部８４、表示部８６、操作入力部８８が備えられる。通信部７８は、マルチ制御部２２にケーブル６６－２を介して接続され、データの送受に用いられる。通信部７８の接続形態には有線接続の他、無線接続を用いてもよい。

プロセッサ８０はマルチ制御部２２や各給湯制御部２４の制御情報、操作入力部８８の操作入力を受け、マルチ制御部２２などの統括制御を行う。
メモリ部８２には操作入力部８８からの設定情報を含む制御情報が格納される。このメモリ部８２にはＲＯＭ、ＲＡＭ、ＥＥＰＲＯＭなどが含まれる。
Ｉ／Ｏ部８４はプロセッサ８０の制御により、表示部８６の表示出力に用いられる。
表示部８６はたとえば、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）が用いられ、設定情報や制御情報が表示される。制御情報には給湯動作や制御の表示、検出温度などが含まれる。操作入力部８８には、電源スイッチ、設定スイッチなど、電源投入、温度設定などを行うための複数のスイッチが含まれる。

＜ポンプユニット６＞
図４は、前面板を外したポンプユニット６の内部構造を示している。図５は、天井板を省略してポンプユニット６の内部構造を示している。図４および図５において、図１と同一部分には同一符号を付してある。
このポンプユニット６にはユニット筐体９０が備えられる。このユニット筐体９０の形状はたとえば、正方形で偏平形であり、鋼板やステンレス板などで形成されている。このユニット筐体９０の上縁部および下縁部には前面板の取付け部９２－１、９２－２が備えられる。

このユニット筐体９０の底部には循環ポンプ１２－１、１２－２、入側ポート部９４、出側ポート部９６が固定されている。
循環ポンプ１２－１、１２－２の上側にはユニット筐体９０の側面に隣接して膨張タンク１８が設置されている。この膨張タンク１８は、循環路８に接続された管路９８に接続されている。
出側ポート部９６にはユニット筐体９０の側面側角部（図５）に隣接して気水分離器１６が設置されている。この気水分離器１６には循環ポンプ１２－１、１２－２が循環路８の一部である管路１００－１、１００－２を介して接続されている。
気水分離器１６と出側ポート部９６との間には循環路８の一部である管路１０２が接続されている。

したがって、循環ポンプ１２－１、１２－２の駆動により、循環路８からの循環水が入側ポート部９４から循環ポンプ１２－１、１２－２に引き込まれ、管路１００－１、１００－２を通して気水分離器１６に至る。気水分離を経た循環水は管路１０２を通して出側ポート部９６から循環路８に出て給湯器４－１、・・・、４－４に至る。
そして、ユニット筐体９０の内部には膨張タンク１８と気水分離器１６の間に空間部１０４が形成されている。この空間部１０４にはマルチ制御部２２が設置されている。このマルチ制御部２２にはたとえば、断熱材で形成された制御ケースが備えられ、この制御ケースに既述のハードウェアを搭載した回路基板が実装されている。

＜給湯システム２の設置形態＞
図６のＡは正面から見た給湯システム２を示し、図６のＢは上面から見た給湯システム２を示している。
この給湯システム２には、４台の給湯器４－１、・・・、４－４および１台のポンプユニット６の設置が可能な第１および第２の架台１０６－１、１０６－２が備えられる。
架台１０６－１は給湯器４－１、・・・、４－４を設置するための支持部材であり、架台１０６－２はポンプユニット６を設置するための支持部材の一例である。これらは別部材で構成してもよいが、一体型の支持部材としてもよい。
架台１０６－１の前面側には給湯器４－１、４－２が掛けられ、この架台１０６－１の背面側には給湯器４－１、４－２と背面側を対向させて共通の給湯器４－３、４－４が掛けられている。給湯器４－１、４－２、４－３、４－４の下部にはパイプケース部１０８が設置されている。

各給湯器４－１、・・・、４－４は共通のユニット筐体を備える給湯器ユニットで構成され、これに対応してポンプユニット６のユニット筐体９０も共通化されている。
この例では、架台１０６－２にポンプユニット６が掛けられ、このポンプユニット６と給湯器４－２との間に循環路８のフランジ締結部１１０が設置されている。このフランジ締結部１１０が設置された空間部はポンプユニット６と給湯器４－２との熱的絶縁空間として機能している。
そして、ポンプユニット６には既述のように、マルチ制御部２２が設置されている。つまり、マルチ制御部２２はポンプユニット６のユニット筐体９０の内部に一体的に設置されているので、マルチ制御部２２には独立した筐体は不要である。

＜実施例の効果＞
この一実施例によれば、次の効果が得られる。
(1) この一実施例によれば、複数の熱源機として給湯器４－１、・・・、４－４を並列に配置し、ホテルなど、小容量から大容量の給湯需要に対応する給湯システムを構築でき、即湯に対応するための循環路を備えたシステムを実現できる。
(2) 斯かるシステムでは、給湯箇所など、消費設備につながる配管を備えた架台１０６－１に複数の給湯器４－１、・・・、４－４、架台１０６－２にポンプユニット６を架け、配管と接続するとともに配管から消費設備に至るまでを施工現場で配管工事を行い、循環路８を形成でき、工事の簡略化を図ることができる。

(3) ポンプユニット６には、給湯循環に必要な循環ポンプ１２－１、１２－２、膨張タンク１８、気水分離器１６などを備え、循環路８への設置や接続は現場施工で行える。
(4) 複数の給湯器４－１、・・・、４－４を制御するマルチ制御部２２は独立筐体とする必要がなく、ポンプユニット６に備え、マルチ制御部２２のための配置などの複雑な施工は不要である。
(5) マルチ制御部２２を独立筐体とする必要はないので、給湯器などの筐体との整合を図る必要もない。

(6) マルチ制御部２２は循環ポンプ１２－１、１２－２や膨張タンク１８などをユニット化したポンプユニット６のユニット筐体９０内に設置し、システム構成の簡略化を図ることができる。
(7) マルチ制御部２２をポンプユニット６内に設置したことにより、設置工事の簡略化、マルチ制御部２２を独立して収納するための筐体の不要化、システムの設置面積の縮小などを図ることができる。

(8) マルチ制御部２２とポンプユニット６との配線およびその工事が不要となり、通信信号線のみの接続で、配線回路や設置工事の簡略化を図ることができる。
(9) ポンプユニット６内にマルチ制御部２２を備えたことで、ポンプユニット６内のデッドスペースを有効活用できるとともに、ポンプユニット６のメンテナンスなどに対応し、ポンプユニット６のみでマルチ制御部２２を含めた動作確認が可能であるとともに、マルチ制御部２２を活用したポンプユニット６の動作確認を容易に行うことができる。マルチ制御部２２の表示部６２には動作確認中の制御情報などを表示でき、信頼性の高い動作確認やメンテナンスを行うことができる。

〔他の実施の形態〕
(1) 上記実施の形態では、４台の給湯器を備えるシステムを例示したが、４台未満または４台を超える給湯器を備えた構成としてもよい。
(2) 上記実施の形態では、単一の一次熱交換器２８を備えた給湯器４－１、４－２、４－３、４－４を例示したが、一次熱交換器などの複数の熱交換手段を備えた給湯器を用いてもよい。
(3) 熱源にバーナーなどの燃焼熱を利用しているが、燃焼熱以外の太陽光エネルギーや電熱を利用する構成でもよい。
(4) 上記一実施の形態や実施例では、ポンプユニット筐体と熱源機ユニット筐体を共通に構成し、架台への取付けを共通化しているが、異なる形態の筐体を用いて取付位置などを共通化してもよい。

以上説明したように、本発明の最も好ましい実施の形態等について説明した。本発明は、上記記載に限定されるものではない。特許請求の範囲に記載され、または発明を実施するための形態に開示された発明の要旨に基づき、当業者において様々な変形や変更が可能である。斯かる変形や変更が、本発明の範囲に含まれることは言うまでもない。

本発明は、ポンプユニット内にマルチ制御部を設置したので、給湯システムのコンパクト化、簡略化、設置工事やメンテナンスの容易化などを実現でき、有用である。

２ 給湯システム
４－１、４－２、４－３、４－４ 給湯器
６ ポンプユニット
８ 循環路
１０ 給湯箇所
１２－１、１２－２ 循環ポンプ
１４－１、１４－２ 逆止弁
１６ 気水分離器
１８ 膨張タンク
２０ 温度センサー
２２ マルチ制御部
２４ 給湯制御部
２６ 逆止弁
２８ 一次熱交換器
３０ 二次熱交換器
３２ 水制御弁
３４ 水量センサー
３６ 混合弁
３８、４０ 温度センサー
４２ バーナー
４４ 給水路
４６ 給湯路
４７ ガス制御弁
４８ バイパス路
５０ リモコン装置
５２ リモコン制御部
５４ 通信部
５６ プロセッサ
５８ メモリ部
６０ タイマー部
６２ 表示部
６４ 入出力（Ｉ／Ｏ）部
６６－１、６６－２ ケーブル
６８ 通信部
７０ プロセッサ
７２ メモリ部
７４ Ｉ／Ｏ部
７８ 通信部
８０ プロセッサ
８２ メモリ部
８４ Ｉ／Ｏ部
８６ 表示部
８８ 操作入力部
９０ ユニット筐体
９２－１、９２－２ 取付け部
９４ 入側ポート部
９６ 出側ポート部
９８ 管路
１００－１、１００－２ 管路
１０２ 管路
１０４ 空間部
１０６－１、１０６－２ 架台
１０８ パイプケース部
１１０ フランジ締結部

Claims (3)

1. 複数の熱源機ユニットを備えて給湯する給湯システムに設置されるポンプユニットであって、
   各熱源機ユニット筐体に搭載された給湯制御部による制御を統合し、循環路に給水または前記各熱源機ユニットで生成された湯を循環させる給湯循環を制御する統合制御部をポンプユニット筐体に備えることを特徴とするポンプユニット。
2. 前記ポンプユニット筐体は前記熱源機ユニット筐体と共通化され、前記熱源機ユニットと共通の架台に設置されたことを特徴とする請求項１に記載のポンプユニット。
3. 複数の熱源機ユニット筐体を備えて給湯する給湯システムであって、請求項１または請求項２に記載のポンプユニットを備えることを特徴とする給湯システム。

Images