JPH09126483A - 給湯システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 熱効率を改善して燃料使用量を低減するとと
もに装置の寿命を延ばし、長期間にわたって安定した湯
水の供給を行なう給湯システムを提供すること。 【解決手段】 複数台の給湯装置２０１〜２０３と、該
各給湯装置から出湯される温度調整された加熱上水を合
流して循環ポンプ２１７で循環させて再び各給湯装置へ
還流する加熱上水循環経路２２６，２１５，２２０，２
２４と、該循環経路を一巡して還流してくる加熱上水を
給湯装置の出湯口側へバイパスするバイパス管２１９
と、該バイパス管への加熱上水の分岐流量を可変制御す
る流路調整弁２１８とを備え、循環経路への加熱上水の
出湯流量に応じて給湯装置の運転台数を変えるととも
に、循環経路を一巡して還流してくる加熱上水の温度が
高い時はバイパス管への分岐流量を増加し、循環経路を
一巡して還流してくる加熱上水の温度が低い時はバイパ
ス管への分岐流量を低減するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ホテル、病院、公
共施設などで用いられる大型の給湯システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の給湯装置としてはボイラーが一般
的であり、ボイラーで加熱した湯水を循環ポンプで各給
湯設備に循環させ、例えば各給湯設備に設けた蛇口から
出湯するように構成していた。

【０００３】ところで、ホテル、病院、公共施設などで
用いるボイラーは大型のものが必要であるが、大型のボ
イラーは出湯する湯水の温度が安定せず、また燃料使用
量を多くなるという欠点を有している。

【０００４】そこで、このような問題を解決するため
に、温度制御のしやすい容量の小さな給湯装置を複数台
並設し、各給湯装置に湯水を循環しながら加熱供給する
ように構成した給湯システムが提案されている（特開平
４−３９５３７号参照）。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記し
た給湯システムの場合、設定温度まで湯水を加熱して燃
焼を停止している給湯装置の熱交換器にも常時循環湯水
が流れており、非燃焼時にこの熱交換器から循環湯水の
熱が外部へ逃がされてしまい、熱効率が悪く、湯水の温
度低下が早いという欠点があった。このため、従来の給
湯システムでは、給湯装置の燃焼と消火が頻繁に繰り返
され、燃料使用量が大きくなるとともに装置の傷みも早
いという問題があった。

【０００６】本発明は、上記のような問題を解決するた
めになされたもので、熱効率を改善して燃料使用量を低
減するとともに装置の寿命を延ばし、長期間にわたって
安定した湯水の供給を行なうことが給湯システムを提供
することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記課題を解
決すために次のような手段を採用した。すなわち、請求
項１記載の発明は、複数台の給湯装置と、該各給湯装置
から出湯される温度調整された加熱上水を合流して循環
ポンプで循環させて再び各給湯装置へ還流する加熱上水
循環経路と、前記循環経路を一巡して還流してくる加熱
上水を前記給湯装置の出湯口側へバイパスするバイパス
管と、該バイパス管への加熱上水の分岐流量を可変制御
する流路調整弁とを備え、前記循環経路への加熱上水の
出湯流量に応じて前記給湯装置の運転台数を変えるとと
もに、前記循環経路を一巡して還流してくる加熱上水の
温度が高い時は前記バイパス管への分岐流量を増加し、
前記循環経路を一巡して還流してくる加熱上水の温度が
低い時は前記バイパス管への分岐流量を低減するように
したことを特徴とするものである。

【０００８】このような構成とした場合、加熱上水の出
湯流量に応じて給湯装置の運転台数が変わるので、余分
の給湯装置が無駄に燃焼されるようなことがなくなり、
燃料使用量を低減することができる。

【０００９】また、循環経路を一巡して還流してくる加
熱上水の温度が給湯装置で再加熱する必要がない程に高
温の場合には、循環経路を還流する加熱上水のほとんど
がバイパス管を通じてバイパスされるため、加熱上水が
給湯装置へ還流されることがほとんどなくなる。このた
め、従来のように還流する高温の加熱上水の熱が給湯装
置の熱交換器から外部へ放熱されるようなことがなくな
り、循環する加熱上水の湯温低下を防止することができ
る。

【００１０】さらに、請求項２記載の発明は、前記請求
項１記載の発明において、前記流路調整弁がサーモワッ
クスエレメントを用いた感熱型の弁からなることを特徴
とするものである。

【００１１】このような構成とした場合、流路調整弁の
弁開度を加熱上水の温度に応じて可変制御するための特
別の制御手段や回路がまったく不要となり、装置をより
簡潔に構成することができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照して説明する。図１に、本発明に係る給
湯システムの一例を示す。なお、この図１の例は、３台
の給湯装置２０１〜２０３を併設した場合の一例を示す
ものである。

【００１３】図において、第１給湯装置２０１は、熱交
換器２０７と、この熱交換器２０７を加熱するためのバ
ーナ２１１とを備えている。熱交換器２３５の入水端は
入水量センサ２０６、入水温センサ２０５を介して入水
管２０４に接続され、熱交換器２０７の出湯端は出湯温
センサ２０８、通水弁２０９を介して出湯管２１０に接
続されている。また、バーナ２１１には燃料元弁２１
２、燃料比例弁２１３を介して燃料が供給されている。

【００１４】第２給湯装置２０２および第３給湯装置２
０３も、前記第１給湯装置２０１とまったく同様の構成
になる。なお、この図１の例では、３台の給湯装置を併
設したが、併設台数は使用する最大上水量に応じて決定
されるものである。

【００１５】各給湯装置２０１〜２０３の入水管２０４
はそれぞれ給水管２２４に接続されており、この給水管
２２４、上水供給管２２３、逆止弁２２２、給水ポンプ
２２１を通じて上水が供給される。

【００１６】一方、各給湯装置２０１〜２０３の出湯管
２１０はそれぞれ給湯管２２６に接続されており、前記
給湯管２２６、還流管２１５、循環ポンプ２１７、回収
管２２０、給水管２２４の経路によって加熱上水が一巡
して還流する循環経路が構成されている。

【００１７】給水ポンプ２２１は、受水槽などに貯溜さ
れた上水を所定の圧力で前記循環経路に供給するもの
で、前記循環経路内の加熱上水が蛇口２２７などから外
部に取り出されたときなどに生じる圧力低下に応じて適
切な量の上水を前記循環経路に補給するものである。ま
た、前記循環経路には逆止弁２１４，２２５を設け、逆
流を防止している。

【００１８】２１９は回収管２２０と還流管２１５を結
ぶバイパス管であり、その分岐点には回収管２２０側に
還流する流量とバイパス管２１９側に分流する流量を調
節する流路調整弁２１８が設けられている。

【００１９】なお、各給湯装置単体には所定温度まで加
熱して出湯することのできる最大有効出湯量があり、給
湯システム全体として必要な最大出湯量を満足させるに
足る台数の給湯装置が併設される。例えば、給湯装置単
体の最大有効出湯量が１０リットル／分であり、給湯シ
ステム全体としての必要な最大出湯量が３０リットル／
分であれば、給湯装置は図示したように３台併設される
ことになる。

【００２０】また、循環ポンプ２１７にて循環させる上
水の循環流量は、３台の給湯装置２０１〜２０３が一斉
に燃焼を繰り返してその燃料使用量が増大することを防
止するために、通常３台の給湯装置のうちの１台または
２台が動作する程度の流量で循環させる。この循環する
加熱上水は循環経路内を循環するのみであるため、放熱
による損失を補う程度に加熱されればよい。

【００２１】また、蛇口２２７などから外部に上水が出
湯された場合は、循環経路内の圧力損失が開放されて流
量規制が解除されるので、外部への出湯量に応じて新し
い上水が給水ポンプ２２１によって補給され、さらにこ
の時の出湯流量に見合う台数の給湯装置が動作される。

【００２２】図２は、前記給湯システム２００の電気回
路のブロック図である。主制御装置３００は装置全体の
動作を制御するもので、各給湯装置２０１〜２０３の制
御部３０１〜３０３と、外部リモコン装置３０４が接続
されている。主制御装置３００は、各制御部３０１〜３
０３から送られてくる温度，水量などの検出データを受
け取り、各制御部３０１〜３０３に動作指令を与える。
各制御部３０１〜３０３は、この動作指令に基づき、そ
れぞれの給湯装置の通水弁２０９、燃料元弁２１２、燃
料比例弁２１３などに駆動指令を与える。

【００２３】図３は、前記主制御装置３００および外部
リモコン装置３０４の詳細なブロック図である。主制御
装置３００には、ＣＰＵ３１０、インターフェース用の
Ｉ／Ｏ装置３１１、データや各種情報を一時記憶するた
めのＲＡＭ３１２、全体の動作を制御する制御プログラ
ムや各種制御データが格納されたＲＯＭ３１３、故障警
告データなどを格納するためのＥＥＰＲＯＭ３１４が設
けられている。さらに、Ｉ／Ｏ装置３１１には、各制御
部３０１〜３０３との間でデータの送受を行なう送受信
装置３１５〜３１７、外部リモコン装置３０４との間で
通信を行なうための送受信回路３１８が接続されてい
る。

【００２４】外部リモコン制御部３０４には、ＣＰＵ３
２０、Ｉ／Ｏ装置３２１、ＲＡＭ３２２、ＣＰＵ１２１
を動作させるためのプログラムが格納されているＲＯＭ
３２３が設けられている。さらにＩ／Ｏ装置３２１に
は、運転スイッチ３２７のための起動回路３２４、上水
の温度を設定する温度設定スイッチ３２８のための温度
設定回路３２５、設定温度，各種故障警報などの情報を
報知する表示装置３２９を駆動するための表示回路３２
６が接続されている。

【００２５】図４は、給湯装置２０１（２０２，２０
３）の制御部３０１（３０２，３０３）の詳細なブロッ
ク図である。制御部３０１（３０２，３０３）には、Ｃ
ＰＵ３３０、Ｉ／Ｏ装置３３１、ＣＰＵ１０１に接続さ
れたＡ／Ｄ変換器３３２，３３３、データや各種情報を
一時記憶するためのＲＡＭ３３４、動作を制御する制御
プログラムや各種制御データが格納されたＲＯＭ３３５
が設けられている。Ａ／Ｄ変換器３３２，３３３には、
入水管２０４から熱交換器２０７に流入する上水の温度
を検出する入水温センサ２０５と、熱交換器２０７から
出湯管２１０に出湯される加熱後の上水の温度を検出す
るための出湯温センサ２０８が接続されている。

【００２６】Ｉ／Ｏ装置３３１には、通水弁２０９を駆
動する通水弁駆動回路３３６、燃料元弁２１２を駆動す
る燃料元弁駆動回路３３７、燃料比例弁２１３を駆動す
る燃料比例弁駆動回路３３８、入水量センサ２０６で検
出した熱交換器２０７への流量信号を制御に適した波形
信号に変換する波形整形回路３３９、主制御装置３００
との間でデータの送受を行なう送受信回路３４０が接続
されている。

【００２７】次に、前記構成になる給湯システム２００
の動作について詳細に説明する。まず、主制御装置３０
０は、第１給湯装置２０１に動作指令を出す。第１給湯
装置２０１の制御部３０１は、この動作指令によって通
水弁２０９を開かせる。すると給水管２２４、入水管２
０４を通って上水が熱交換器２０７に入水され、出湯管
２１０より出水される。この上水の流入を入水量センサ
２０６にて検出し、バーナ２１１の点火動作に移行する
とともに、検出した入水量を主制御装置３００に送信す
る。

【００２８】主制御装置３００は、第１給湯装置２０１
から送られてくる入水量を基に動作させるべき給湯装置
の台数を演算する。例えば、給湯装置１台の最大有効出
湯量が１０リットル／分で入水量が３０リットル／分の
場合には、３台の給湯装置を駆動する必要があると判断
し、第２給湯装置２０２、第３給湯装置２０３にも運転
指令を送信する。これにより、第２給湯装置２０２と第
３給湯装置２０３も運転を開始する。

【００２９】主制御装置３００から設定温度が各給湯装
置の制御部３０１〜３０３に送信され、各制御部はその
設定温度をＲＡＭ３３４に格納し、それぞれにて検出さ
れる入水温度、入水量、出湯温度と記憶された設定温度
とを基にそれぞれのバーナ２１１に供給する燃料量を演
算し、各燃料比例弁２１３の開度を調整して上水を加熱
する。設定温度まで加熱された各給湯装置の上水は、そ
れぞれ出湯管２１０より出湯し、給湯管２２６、回収管
２１５、循環ポンプ２１７、回収管２２０の循環経路を
通って一巡し、再び各給湯装置に還流される。

【００３０】さて、循環上水が設定温度にまで昇温する
と、各給湯装置２０１〜２０３は燃焼を停止して待機状
態になるが、循環ポンプ２１７による循環量はほぼ一定
に保たれているため、主制御装置３００は各給湯装置の
制御部３０１〜３０３に対して通水弁２０９を開くよう
に命令を出し続けている。このため、設定温度まで昇温
した上水は必ず各熱交換器２０７を通過して循環するこ
とになるが、この熱交換器を通過することにより逆に上
水の熱が多量に外部に放出されてしまい、上水の温度は
短時間のうちに低下してしまう。

【００３１】この結果、各バーナ２１１は点火と停止を
頻繁に繰り返し、加熱のための燃料消費量が多大になっ
てしまうとともに、湯水が常に熱交換器を通るため、熱
交換器に腐食などが発生しやすくなる。そこで、本発明
では循環経路にバイパス管２１９と流路調整弁２１８を
設け、循環する上水の温度に応じて循環する上水を還流
管２１５側へバイパスするように構成している。

【００３２】前記流路調整弁２１８は、図５に示すよう
に、熱によって膨張・収縮するワックスを封入したサー
モワックスエレメント３５０と、このサーモワックスエ
レメント３５０を内蔵した感熱部３５１と、押圧バネ３
５５とを備え、感熱部３５１の外周には分流量を調整す
るための２つの弁体３５３，３５４が形成されている。
そして、例えば前記サーモワックスエレメント３５０と
して５５℃〜７５℃の範囲で膨張・収縮するものを用
い、給湯装置の設定温度を６５℃に設定し、感熱部３５
１にて感熱する温度が６５℃を越えてくると感熱部３５
１が上方へ移動し、６５℃よりも低下してくると感熱部
３５１が下方へ移動するように、調整ネジ３５６を調整
する。

【００３３】弁内を通過する上水によって感熱部３５１
が温められると、サーモワックスエレメント３５０が膨
張してその先端の突き出しピン３５２が調整ねじ３５６
を押し、押圧バネ３５５に抗して感熱部３５１を上方へ
押し上げる。一方、上水の温度が低下すると、サーモワ
ックスエレメント３５０が収縮してその突き出しピン３
５２が引っ込み、押圧バネ３５５によって感熱部３５１
を下方へ押し下げる。

【００３４】したがって、上水の温度が上昇すれば、弁
体３５４側が開いてＡ方向の流量が増え、上水の温度が
低下すれば、弁体３５３側が開いてＢ方向への流量が増
える。さらに、すべての給湯装置２０１〜２０３の燃焼
が停止される程度まで上水の温度が高い場合には、循環
される上水のほとんどが流路調整弁２１８でバイパスさ
れ、回収管２２０側の流量が減少する。このため、高温
時には上水の熱が熱交換器２０７から外部へ逃がされる
ようなことがなくなり、せっかく加熱した上水の温度が
急激に低下するというようなことがなくなる。

【００３５】前記の点についてさらに詳しく説明する
と、給湯装置２０１〜２０３で加熱されて上水の温度が
上昇すると、前記流路調整弁２１８の作用によって給湯
装置２０１〜２０３に還流される上水量が減少する。主
制御部３００は、各給湯装置の入水量センサ２０６から
の合計流量を演算し、合計入水量が１０リットル／分未
満まで低下したら、第２および第３給湯装置２０２，２
０３の通水弁２０９を閉じて第２および第３給湯装置２
０２，２０３を停止させ、第１給湯装置２０１だけで加
熱する。

【００３６】そして、第１給湯装置２０１には循環する
上水の温度と水量を入水温センサ２０５と入水量センサ
２０６で常時検出させるために、上水の温度が設定温度
に達してその燃焼を停止させる場合でも、通水弁２０９
は閉止しないで開けたままにしておく。

【００３７】やがて循環する上水の温度が低下してくる
と、流路調整弁２１８はＢ方向への還流量を増大させ
る。第１給湯装置２０１の入水量センサ２０６で検出さ
れる水量が１０リットル／分以上になると、第２給湯装
置２０２が動作される。さらに、外部への出湯などによ
って出湯量が増え、第１および第２給湯装置２０１，２
０２にて検出される合計水量が２０リットル／分以上に
増加したら、第３給湯装置２０３も動作させる。このよ
うにして、燃料消費量を可能な限り少なくしながら、上
水を効率的に加熱することができる。

【００３８】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１記載の発
明によるときは、複数台の給湯装置と、該各給湯装置か
ら出湯される温度調整された加熱上水を合流して循環ポ
ンプで循環させて再び各給湯装置へ還流する加熱上水循
環経路と、前記循環経路を一巡して還流してくる加熱上
水を前記給湯装置の出湯口側へバイパスするバイパス管
と、該バイパス管への加熱上水の分岐流量を可変制御す
る流路調整弁とを備え、前記循環経路への加熱上水の出
湯流量に応じて前記給湯装置の運転台数を変えるととも
に、前記循環経路を一巡して還流してくる加熱上水の温
度が高い時は前記バイパス管への分岐流量を増加し、前
記循環経路を一巡して還流してくる加熱上水の温度が低
い時は前記バイパス管への分岐流量を低減するようにし
たので、加熱上水の出湯流量に応じて給湯装置の運転台
数を変えることができ、余分の給湯装置が無駄に燃焼さ
れるようなことがなくなる。このため、燃料使用量を低
減することができる。

【００３９】また、循環経路を一巡して還流してくる加
熱上水の温度が再加熱する必要がない程に高温の場合に
は、循環経路を還流する加熱上水のほとんどがバイパス
管を通じてバイパスされるため、加熱上水が給湯装置へ
還流されることがほとんどなくなり、従来のように還流
する高温の加熱上水の熱が給湯装置の熱交換器から外部
へ放熱されるようなことがなくなる。このため、循環す
る加熱上水の湯温低下が防止され、熱効率を改善して燃
料使用量を低減することができるとともに装置の寿命を
延ばすことができ、長期間にわたって安定した湯水の供
給を行なうことができる。

【００４０】さらに、請求項２記載の発明によるとき
は、前記流路調整弁がサーモワックスエレメントを用い
た感熱型の弁からなるので、流路調整弁の弁開度を加熱
上水の温度に応じて可変制御するための特別の制御手段
や回路がまったく不要となる。このため、装置をより簡
潔に構成することができ、低コスト化を図ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る給湯システムの一例を示す図であ
る。

【図２】給湯システムの電気回路のブロック図である。

【図３】主制御装置３００および外部リモコン装置３０
４の詳細なブロック図である。

【図４】給湯装置２０１（２０２，２０３）の制御部３
０１（３０１，３０２）の詳細なブロック図である。

【図５】流路調整弁２１８の構造を示す断面図である。

【符号の説明】

２００ 給湯システム ２０１〜２０３ 給湯装置 ２０４ 入湯管 ２０５ 入水温センサ ２０６ 入水量センサ ２０７ 熱交換器 ２０８ 出湯温センサ ２０９ 通水弁 ２１０ 出湯管 ２１１ バーナ ２１５ 還流管 ２１７ 循環ポンプ ２１８ 流路調整弁 ２１９ バイパス管 ２２０ 回収管 ２２１ 給水ポンプ ２２３ 上水供給管 ２２４ 給水管 ２２６ 給湯管 ２２７ 蛇口 ３００ 主制御装置 ３０１〜３０３ 各給湯装置の制御部 ３０４ 外部リモコン装置 ３５０ サーモワックスエレメント

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数台の給湯装置と、 該各給湯装置から出湯される温度調整された加熱上水を
   合流して循環ポンプで循環させて再び各給湯装置へ還流
   する加熱上水循環経路と、 前記循環経路を一巡して還流してくる加熱上水を前記給
   湯装置の出湯口側へバイパスするバイパス管と、 該バイパス管への加熱上水の分岐流量を可変制御する流
   路調整弁とを備え、 前記循環経路への加熱上水の出湯流量に応じて前記給湯
   装置の運転台数を変えるとともに、 前記循環経路を一巡して還流してくる加熱上水の温度が
   高い時は前記バイパス管への分岐流量を増加し、前記循
   環経路を一巡して還流してくる加熱上水の温度が低い時
   は前記バイパス管への分岐流量を低減するようにしたこ
   とを特徴とする給湯システム。
2. 【請求項２】 前記流路調整弁がサーモワックスエレメ
   ントを用いた感熱型の弁からなることを特徴とする請求
   項１記載の給湯システム。