JP7303546B2 - circulation hot water system - Google Patents
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Description
本発明は、熱交換器からの熱水がユーザを経てタンクに戻される循環式の給湯システムに関するものである。 The present invention relates to a circulating hot water system in which hot water from a heat exchanger is returned to a tank through a user.
従来、冷水または温水を蒸気のような加熱流体で加熱することにより、温水または熱水を生成する加熱システムの一種である給湯装置が知られている(例えば、特許文献1)。生成された温水または熱水はユーザに供給される。このような給湯装置の一種として、循環式の給湯システムがある。循環式の給湯システムでは、熱交換器からの配管にタンクへの戻り管を設けることにより、温水または熱水を使用していない時でも温水または熱水を循環させて水温が一定に保たれている。このため、給湯装置から離れた場所であっても、ユーザは、ほぼ待ち時間なしで、温水または熱水を使用することができる。 2. Description of the Related Art Conventionally, there is known a water heater, which is a type of heating system that generates hot water or hot water by heating cold water or hot water with a heating fluid such as steam (for example, Patent Document 1). The generated hot or hot water is supplied to the user. As one type of such hot water supply apparatus, there is a circulating hot water supply system. In a circulating hot water system, by providing a return pipe to the tank in the pipe from the heat exchanger, hot or hot water is circulated to keep the water temperature constant even when it is not being used. there is Therefore, even at a place away from the water heater, the user can use warm water or hot water with almost no waiting time.
このような循環式の給湯システムにおいて、複数の温度による温水または熱水の供給を要望されることがある。循環式の給湯システムでは、循環が進むと、給湯システム内のタンク内の水温も、ユーザに供給される温水または熱水の温度まで上昇する。このため、ユーザに供給される温水または熱水の温度を低くする場合、放熱によりタンク内の水温も低くしなければならないが、タンク内の水温を自然放熱により低下させるには多大な待ち時間を要する。待ち時間をなくすために、タンク内の水温の設定温度の数だけタンクを設けたものもあるが、システムが複雑になり、費用も嵩む。 In such a circulating hot water supply system, it may be desired to supply hot water or hot water at a plurality of temperatures. In a circulating hot water system, as the circulation progresses, the temperature of the water in the tank in the hot water system also rises to the temperature of the hot or hot water supplied to the user. Therefore, when the temperature of hot or hot water supplied to the user is to be lowered, the water temperature in the tank must also be lowered by heat radiation, but a long waiting time is required to lower the water temperature in the tank by natural heat radiation. need. In order to eliminate the waiting time, some tanks are provided as many as the set temperature of the water in the tank, but the system becomes complicated and the cost increases.
本発明は、設定温度を低下させた場合でも、迅速に設定温度に到達させることができる循環式の給湯システムを提供することを目的としている。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a circulating hot water supply system that can quickly reach the set temperature even when the set temperature is lowered.
上記目的を達成するために、本発明の循環式の給湯システムは、温水が貯留されるタンクと、加熱流体と前記タンクから導出された温水との間の熱交換により熱水を生成する熱交換器とを備え、前記熱交換器からの熱水がユーザを経て前記タンクに戻される循環式の給湯システムであって、前記タンクから前記熱交換器に温水を供給する温水供給通路に設けられたポンプおよび温度センサと、冷水を前記タンクに混入させる冷水混入通路を開閉する冷水調節弁と、前記熱交換器の加熱流体の供給量を調節する加熱流体調節弁と、複数の温度設定値が選択可能であり、前記温度センサにより検出された温水温度が選択された温度設定値となるように前記加熱流体調節弁または前記冷水調節弁を開閉する温度設定手段とを備えている。前記加熱流体は、例えば、蒸気である。 In order to achieve the above object, the circulation type hot water supply system of the present invention is a heat exchange system in which hot water is generated by heat exchange between a tank in which hot water is stored and a heating fluid and hot water drawn out from the tank. A circulating hot water supply system in which hot water from the heat exchanger is returned to the tank through a user, and is provided in a hot water supply passage for supplying hot water from the tank to the heat exchanger a pump and a temperature sensor; a cold water control valve for opening and closing a cold water mixing passage for mixing cold water into the tank; a heating fluid control valve for adjusting the amount of heating fluid supplied to the heat exchanger; temperature setting means for opening and closing the hot fluid control valve or the cold water control valve such that the hot water temperature sensed by the temperature sensor is at a selected temperature set point. Said heating fluid is for example steam.
この構成によれば、前記温度センサにより検出された温水温度が選択された温度設定値となるように、温度設定手段が前記加熱流体調節弁または前記冷水調節弁を開閉する。これにより、設定温度を低下させた場合でも、迅速に設定温度に到達させることができる。したがって、タンク内の水温の設定温度の数だけタンクを設ける必要もない。 According to this configuration, the temperature setting means opens and closes the heating fluid control valve or the cold water control valve so that the hot water temperature detected by the temperature sensor becomes the selected temperature setting value. As a result, even when the set temperature is lowered, the set temperature can be reached quickly. Therefore, it is not necessary to provide as many tanks as the number of preset water temperatures in the tanks.
本発明において、前記冷水混入通路は、前記タンク内の水位が設定レベルよりも低下したときに冷水を前記タンクに補給する冷却水補給通路から分岐していてもよい。この構成によれば、冷水混入通路専用に別途給水口を設ける必要がないので、給水口が増加するのを抑制できる。 In the present invention, the cold water mixing passage may branch off from a cooling water supply passage for supplying cold water to the tank when the water level in the tank drops below a set level. According to this configuration, since it is not necessary to provide a separate water supply port exclusively for the cold water mixing passage, it is possible to suppress an increase in the number of water supply ports.
本発明の循環式の給湯システムによれば、設定温度を低下させた場合でも、迅速に設定温度に到達させることができる。 According to the circulating hot water supply system of the present invention, even when the set temperature is lowered, the set temperature can be reached quickly.
以下、本発明の好ましい実施形態について図面を参照しながら説明する。図1は本発明の第1実施形態に係る循環式の給湯システム1を示す概略構成図である。循環式の給湯システム1は、温水W1が貯留されるタンク2と、加熱流体F1とタンク2から導出された温水W1との間の熱交換により熱水W2を生成する熱交換器4とを備え、熱交換器4からの熱水W2がユーザを経てタンク2に戻されている。
Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a circulating hot
本実施形態では、ユーザに供給される熱水W2は98℃に設定されている。このような熱水W2は、例えば、食品メーカにおける殺菌、滅菌等の作業に用いられる。また、本実施形態では、加熱流体F1として、蒸気が用いられている。ただし、加熱流体F1は、蒸気に限定されず、例えば、高温高圧水であってもよい。 In this embodiment, the hot water W2 supplied to the user is set at 98°C. Such hot water W2 is used for operations such as sterilization and sterilization in food manufacturers, for example. Moreover, in this embodiment, steam is used as the heating fluid F1. However, the heating fluid F1 is not limited to steam, and may be high-temperature, high-pressure water, for example.
タンク2に、熱交換器4に温水W2を供給する温水供給通路6が接続されている。温水供給通路6に、ポンプ8および第1温度センサ10が設けられている。ポンプ8は、タンク2内の温水W1を圧送する。第1温度センサ10は、温水供給通路6内の温水W1の温度(温水温度)、つまり、タンク2内の温水温度を検出する。本実施形態では、第1温度センサ10は、ポンプ8の下流側で熱交換器4の上流側に配置されている。なお、温水供給通路6には、ポンプ8に供給される温水W1中の異物を除去するストレーナ12と、温水W1の流量を検出する流量計14も設けられている。
A hot
温水供給通路6の下流端が、熱交換器4の温水入口4aに接続されている。一方、熱交換器4の温水出口4bに熱水供給通路16の上流端が接続されている。温水入口4aから熱交換器4に流入した温水W1は、熱交換器4内において加熱流体F1との間で熱交換されて熱水W2となる。生成された熱水W2は、温水出口4bから熱水供給通路16に導出される。熱交換器4における加熱流体F1側の構成については後述する。
A downstream end of the hot
熱水供給通路16に、第2温度センサ18および圧力センサ19と、その上流側の逆止弁17が設けられている。第2温度センサ18は、熱水供給通路16内の熱水W2の温度を検出する。熱水供給通路16の下流端に、ユーザ側配管100の入口が接続されている。熱水供給通路16におけるユーザ側配管100の上流側には、安全装置20が設けられている。熱水供給通路16内の圧力異常を安全装置20が検知すると、安全装置20が自動開弁し、バイパス通路21を介して熱水W2がタンク2に戻される。
The hot
ユーザ側配管100の出口に、熱水戻り通路22が接続されている。ユーザ側配管100に供給された熱水W2は、熱水戻り通路22を介してタンク2に戻される。熱水戻り通路22に、電磁弁24が設けられている。電磁弁24は、例えば、ユーザ側配管100への熱水W2の供給を停止する場合に閉止される。
A hot
タンク2に冷却水補給通路26が接続されている。冷却水補給通路26の下流端部に、ボールタップ28が設けられている。つまり、冷却水補給通路26は、タンク2内の水位が設定レベルよりも低下したときに冷水W3をタンク2に補給して、水位を設定レベルに保つ。冷水W3は、例えば、水道水であり、冷却水補給通路26の入口である給水口26aから冷却水補給通路26に供給される。
A cooling
冷却水補給通路26から冷水混入通路30が分岐している。冷水混入通路30に、冷水調節弁32が設けられている。冷水調節弁32が開弁することで、タンク2に冷水W3が混入される。本実施形態の冷水調節弁32は電磁弁である。ただし、冷水調節弁32は、電磁弁に限定されず、例えば、電動ボール弁、油圧弁であってもよい。
A cold
熱交換器4における加熱流体(蒸気)F1側の構成について説明する。給湯システム1は、熱交換器4に加熱流体F1を供給する加熱流体供給通路34を有している。加熱流体供給通路34に、加熱流体調節弁36および第3温度センサ38が設けられている。加熱流体調節弁36は、熱交換器4への加熱流体f1の供給量を調節する。本実施形態の加熱流体調節弁36は電動ボール弁である。ただし、加熱流体調節弁36は、これに限定されない。第3温度センサ38は、加熱流体供給通路34内の加熱流体F1の温度を検出する。なお、加熱流体供給通路34には、加熱流体調節弁36に導入される加熱流体F1中の異物を除去するストレーナ40も設けられている。
The configuration of the heating fluid (steam) F1 side in the heat exchanger 4 will be described. The hot
加熱流体供給通路34の下流端が、熱交換器4の加熱流体入口4cに接続されている。一方、熱交換器4の加熱流体出口4dに加熱流体排出通路42の上流端が接続されている。加熱流体入口4cから熱交換器4に流入した加熱流体F1は、熱交換器4内において温水W1との間で熱交換して温水W1を加熱した後、加熱流体出口4dから加熱流体排出通路42に導出される。
A downstream end of the heating
加熱流体排出通路42に、第4温度センサ44が設けられている。第4温度センサ44は、加熱流体排出通路42内の加熱流体F1の温度を検出する。第1~第4温度センサ10,18,38,44により、熱交換器の作動状態、劣化状況等が判定される。加熱流体排出通路42の下流端に、スチームトラップ46が設けられている。スチームトラップ46により、加熱流体排出通路42中の復水(ドレン)F2がドレン通路48から排出される。
A
加熱流体供給通路34における加熱流体調節弁36の上流側に、ドレン取出用通路50が接続されている。ドレン取出用通路50の下流端にも、スチームトラップ52が設けられている。
A
給湯システム1の各機器は、制御装置54により制御されている。具体的には、第1~第4温度センサ10,18,38,44、圧力センサ20a等の出力値は制御装置54に入力され、ポンプ8、電磁弁24、冷水調節弁32、加熱流体調節弁36等の機器は制御装置54の指令により動作する。制御装置54は、リレー等からなる電気回路であってもよく、プログラムが実装された演算装置であってもよい。
Each device of hot
制御装置54は、温度調節手段56を備えている。温度調節手段56は、第1温度センサ10により検出された温水W1の温度が所定値T1を超えたときに、冷水調節弁32を開弁させて温水W1の温度を低下させる。本実施形態では、所定値T1は85℃である。ただし、所定値T1は、ポンプ8の入り口でキャビテーションが発生しない範囲であればよく、85℃に限定されない。
The
制御装置54は、さらに、温度設定手段58を備えている。本実施形態の循環式給湯システム1は、ユーザに供給される熱水W2の温度目標値が変更されたときにも対応可能に構成されている。つまり、本実施形態では、98℃の熱水W2がユーザに供給されているが、ユーザサイドの供給先の変更、作業内容の変更等により、熱水W2の温度目標値に対応する温水W1の温度設定値T2を変更できるように構成されている。温度設定手段58は、複数の温度設定値T2(例えば、85℃、60℃、40℃)が選択可能に構成されている。例えば、温水W1の温度設定値T2の85℃は熱水W2の温度目標値の95℃に、温水W1の温度設定値T2の60℃は熱水W2の温度目標値の70℃に、温水W1の温度設定値T2の40℃は熱水W2の温度目標値の50℃にそれぞれ対応している。
The
温度設定手段58は、さらに、第1温度センサ10により検出された温水W2の温度が選択された温度設定値T2となるように加熱流体調節弁38または冷水調節弁32を制御する。具体的には、温度設定値T2を上げるときは加熱流体調節弁38の開度を大きくして加熱流体F1の供給量を増やす。温度設定値T2を下げるときは冷水調節弁32を開弁してタンク2に冷水W3を混入する。これにより、自然放熱されるときに比べてタンク2内の温水W1の温度を速やかに低下させることができる。
The temperature setting means 58 further controls the heating fluid control valve 38 or the cold
温度設定手段58による温度設定値T2の変更は、遠方の外部端末60から設定可能である。外部端末60は、ハードスイッチであってもよく、タッチパネル等に表示されたソフトスイッチであってもよく、中央演算装置のキーボード、マウス等の入力手段であってもよい。制御装置54と外部端末60とは、電線、LANケーブル、光ファイバ等の配線62で接続される。また、熱水W2の温度目標値または温水W1の温度設定値T2を作業時間帯でプログラムにより自動的に変更するように構成されていてもよい。
The change of the temperature setting value T2 by the temperature setting means 58 can be set from the remote
つぎに、本実施形態の循環式給湯システム1の動作について説明する。システムが稼働すると、ポンプ8によりタンク2内の温水W1が熱交換器4に供給される。温水W1は、熱交換器4内で加熱流体F1との間で熱交換されて熱水W2が生成される。熱水W2は、ユーザ側配管100に供給され、熱水戻り通路22からタンク2に戻される。
Next, the operation of the circulation hot
タンク2に熱水W2が戻されると、タンク2内の温水W1の温度が上昇する。例えば、循環が進むと、熱水W2と同じ98℃に達することも起こり得る。第1温度センサ10で検出された温水温度Tが所定値T1(例えば85℃)を超えると、温度調節手段56は、冷水調節弁32を開弁させて、タンク2に冷水W3を混入させる。これにより、タンク2内の温水W1の温度が低下し、98℃に達することが避けられる。冷水W3の混入によりタンク2内の温水W1の水位が上限値を超えた場合、温水W1はオーバーフロー通路64から外部に排出される。冷水調節弁32の閉弁のタイミングは、タイマのような時限装置で設定されてもよく、温水温度Tが設定値(例えば、80℃)を下回ったときに閉弁するようにしてもよい。
When the hot water W2 is returned to the tank 2, the temperature of the hot water W1 in the tank 2 rises. For example, as the circulation progresses, it may reach 98° C., which is the same as the hot water W2. When the hot water temperature T detected by the
例えば、本実施形態の循環式給湯システム1の熱水W2の温度目標値を98℃から70℃に下げる場合、温度設定手段58が、温水W1の温度設定値T2=60℃を選択する。温度設定手段58が、第1温度センサ10により検出された温水温度T(例えば85℃)と、選択された温度設定値T2(60℃)を比較する。この場合、検出された温水温度Tが温度設定値T2よりも高いので(T>T2)、両者が同じ(T=T2)となるように冷水調節弁32を開弁する。
For example, when the temperature target value of the hot water W2 in the circulation hot
これにより、タンク内2に冷水W3が混入され、温水W1の温度が速やかに低下する。冷水W3の混入によりタンク2内の温水W1の水位が上限値を超えた場合、温水W1はオーバーフロー通路64から外部に排出される。両者が同じ(T=T2)となったら、冷水調節弁32を閉弁する。温水W1の温度設定値T2を高くする場合、熱交換器4の加熱流体調節弁36の開度を大きくして、熱交換器4からの熱水W2の温度を上昇させることにより、タンク2内の温水W1の温度を温度設定値T2まで速やかに上昇させる。このように、タンク2内の温水W1の温度を速やかに上下動させることができるので、温水W1の温度設定値T2を作業時間帯でプログラムにより自動的に変更する場合の追従性がよい。
As a result, the cold water W3 is mixed in the tank 2, and the temperature of the hot water W1 is quickly lowered. When the water level of the hot water W1 in the tank 2 exceeds the upper limit due to the mixing of the cold water W3, the hot water W1 is discharged to the outside through the
上記構成によれば、第1温度センサ10により検出された温水温度Tが所定値T1を超えると(T>T1)、温度調節手段56により冷水調節弁32が開弁されてタンク2内に冷水W3が混入される。これにより、ユーザ側配管100の熱水W2が98℃であっても、タンク2内の温水W1の温度は所定値T1(85℃)未満に抑制される。その結果、ポンプ8のキャビテーションの発生を防ぐことができる。
According to the above configuration, when the hot water temperature T detected by the
タンク2内の温水W1の温度設定値T2を下げる場合、第1温度センサ10により検出された温水温度Tが、選択された温度設定値T2となるように、温度設定手段58が冷水調節弁32を開弁する。これにより、タンク2内の温水W1の温度が低下する。その結果、温度設定値T2を低下させた場合でも、自然放熱の場合に比べて、温水W1の温度を迅速に温度設定値T2に到達させることができる。したがって、温度設定値T2の数、つまり、3台のタンクを設ける必要がない。
When lowering the temperature setting value T2 of the hot water W1 in the tank 2, the temperature setting means 58 operates the cold
冷水混入通路30は、冷却水補給通路26から分岐している。したがって、冷水混入通路専用に別途給水口を設ける必要がないので、給水口26aが増加するのを抑制できる。
The cold
上記実施形態では、加熱流体F1として蒸気が用いられているので、熱交換器4による温水W2の昇温を迅速に行うことができる。 In the above embodiment, since steam is used as the heating fluid F1, the heat exchanger 4 can quickly raise the temperature of the hot water W2.
本発明は、以上の実施形態に限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で、種々の追加、変更または削除が可能である。上記実施形態では、第1温度センサ10は、ポンプ8の下流側で熱交換器4の上流側に配置されていたが、第1温度センサ10は温水供給通路6に設けられていればよく、その配置は上記実施形態に限定されない。また、上記実施形態では、冷水混入通路30は、冷却水補給通路26から分岐されていたが、冷却水補給通路26とは別に独立して設けられてもよい。したがって、そのようなものも本発明の範囲内に含まれる。
The present invention is not limited to the above embodiments, and various additions, changes, or deletions are possible without departing from the scope of the present invention. In the above embodiment, the
1 循環式の給湯システム
2 タンク
4 熱交換器
6 温水供給通路
8 ポンプ
10 第1温度センサ(温度センサ)
26 冷却水補給通路
30 冷水混入通路
32 冷水調節弁
38 加熱流体調節弁
58 温度設定手段
F1 加熱流体
W1 温水
W2 熱水
W3 冷水
1 circulating hot water supply system 2 tank 4
26 cooling
Claims (2)
前記タンクから前記熱交換器に温水を供給する温水供給通路に設けられたポンプおよび温度センサと、
冷水を前記タンクに混入させる冷水混入通路を開閉する冷水調節弁と、
前記熱交換器の加熱流体の供給量を調節する加熱流体調節弁と、
複数の温度設定値が選択可能であり、前記温度センサにより検出された温水温度が選択された温度設定値となるように前記加熱流体調節弁または前記冷水調節弁を開閉する温度設定手段とを備え、
前記冷水混入通路は、前記タンク内の水位が設定レベルよりも低下したときに冷水を前記タンクに補給する冷却水補給通路から分岐している循環式の給湯システム。 A tank for storing hot water and a heat exchanger for generating hot water by heat exchange between the heating fluid and the hot water drawn from the tank, the hot water from the heat exchanger passing through the user A circulating hot water system that returns to a tank,
a pump and a temperature sensor provided in a hot water supply passage that supplies hot water from the tank to the heat exchanger;
a cold water control valve that opens and closes a cold water mixing passage for mixing cold water into the tank;
a heating fluid control valve for adjusting the amount of heating fluid supplied to the heat exchanger;
a plurality of temperature setting values can be selected, and temperature setting means for opening and closing the heating fluid control valve or the cold water control valve so that the hot water temperature detected by the temperature sensor reaches the selected temperature setting value; prepared,
The cold water mixing passage is a circulating hot water supply system in which the cold water supply passage branches off from a cooling water supply passage for supplying cold water to the tank when the water level in the tank drops below a set level.
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