(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱源と、前記熱源に接続された第１の通水管と、前記第１の通水管に接続されたループ管と、前記ループ管から分岐した第１の分岐管と、前記第１の分岐管に接続された排水装置と、前記排水装置と前記ループ管との間に接続された第２の分岐管と、前記ループ管と前記熱源との間に接続された第２の通水管とを備え、前記熱源から流出した水の少なくとも一部が前記第１の通水管と前記ループ管と前記第１の分岐管と前記排水装置と前記第２の分岐管と前記第２の通水管とを通過して前記熱源に戻る給水設備であって、
前記第１の分岐管および前記第２の分岐管は、前記ループ管よりも断面積が小さく、
前記ループ管は、
前記第１の通水管に接続される第１の循環部と、
前記第１の循環部に接続され、前記第１の分岐管が分岐する分岐部と、
前記分岐部に接続され、前記第１の循環部よりも圧力損失が高い圧力損失部と、
前記圧力損失部に接続され、前記第２の分岐管が合流する合流部と、
前記合流部に接続される第２の循環部とを備える、給水設備。
【請求項２】
前記圧力損失部は、
前記分岐部に接続される第１の接続部と、
前記第１の接続部に接続され、かつ、前記第１の循環部および前記第２の循環部よりも前記水の流路の断面積が小さい、狭隘部と、
前記狭隘部と前記合流部とに接続される第２の接続部とを有する、請求項１に記載の給水設備。
【請求項３】
前記狭隘部は、
前記第１の接続部に接続され、前記第１の接続部からの距離に比例して内径が減少する縮径部と、
前記縮径部に接続され、内径が一定の筒部と、
前記筒部に接続され、前記筒部からの距離に比例して内径が増加する拡径部とを有する、請求項２に記載の給水設備。
【請求項４】
前記圧力損失部は内面に障壁が設けられた継手を有する、請求項１に記載の給水設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、給水設備に関し、特に、熱損失を低く抑えることが可能な給水設備に関する。
【背景技術】
【０００２】
非特許文献１および非特許文献２は、湯を循環させるループ配管システムをそれぞれ開示する。これらのループ配管システムにおいて、１つの水栓に接続された２本の分岐管は、１つのループ管に接続されている。
【０００３】
非特許文献１および非特許文献２に開示されたループ配管システムによると、水栓が開かれたとき、直ちに湯を吐出させることができる。
【非特許文献１】「住戸内給湯における快適性検討のための一考察《第１報》ループ配管システムにおける即湯機能の適用評価」、空気調和・衛生工学会大会学術講演論文集、２００７年９月１２日、ｐ．６９５−６９８
【非特許文献２】「住戸内給湯における快適性検討のための一考察《第１報》ループ配管システムにおける即湯循環の流量検証」、空気調和・衛生工学会大会学術講演論文集、２００７年９月１２日、ｐ．６９９−７０２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、非特許文献１および非特許文献２に開示されたループ配管システムでは、エネルギー損失において改善の余地があるという問題点がある。これらのシステムにおいては、ループ管から分岐した２本の分岐管を１つの水栓に接続させることで熱損失をかなり抑えているが、それでもある程度の熱損失は避けられないためである。
【０００５】
本発明は上述の問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、熱損失を低く抑えることが可能な給水設備をを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明のある局面に従うと、給水設備は、熱源と、熱源に接続された第１の通水管５４と、第１の通水管５４に接続されたループ管５６と、ループ管５６から分岐した第１の分岐管８０と、第１の分岐管８０に接続された排水装置８２と、排水装置８２とループ管５６との間に接続された第２の分岐管８４と、ループ管５６と熱源との間に接続された第２の通水管６４とを備える。この給水設備において、熱源から流出した水の少なくとも一部が第１の通水管５４とループ管５６と第１の分岐管８０と排水装置８２と第２の分岐管８４と第２の通水管６４とを通過して熱源に戻る。第１の分岐管８０および第２の分岐管８４は、ループ管５６よりも断面積が小さい。ループ管５６は、第１の通水管５４に接続される第１の循環部７０と、第１の循環部７０に接続される分岐部７２と、分岐部７２に接続される圧力損失部７４と、圧力損失部７４に接続される合流部７６と、合流部７６に接続される第２の循環部７８とを備える。第１の分岐管８０は、分岐部７２から分岐する。圧力損失部７４の圧力損失は、第１の循環部７０よりも高い。合流部７６には、第２の分岐管８４が合流する。
【０００７】
また、上述の圧力損失部７４は、分岐部７２に接続される第１の接続部９０と、第１の接続部９０に接続される狭隘部９２と、狭隘部９２と合流部７６とに接続される第２の接続部９４とを有することが望ましい。このとき、狭隘部９２における水の流路の断面積は、第１の循環部７０および第２の循環部７８よりも小さい。
【０００８】
もしくは、上述の狭隘部９２は、第１の接続部９０に接続される縮径部１００と、縮径部１００に接続される筒部１０２と、筒部１０２に接続される拡径部１０４とを有することが望ましい。縮径部１０２は、第１の接続部９０からの距離に比例して内径が減少する。筒部１０２は内径が一定である。拡径部１０４は、筒部１０２からの距離に比例して内径が増加する。
【０００９】
もしくは、上述の圧力損失部は、内面に障壁が設けられた継手を有することが望ましい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る給水設備は、熱損失を低く抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同一である。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。
【００１２】
図１は本発明の実施の一形態である給水設備の配管系統図である。図２は上記給水設備のうち分岐部分の概念図である。図３は圧力損失部の断面図である。
【００１３】
本実施形態に係る給水設備は、貯水槽５０と、給湯ポンプ５２と、第１の通水管５４と、ループ管５６と、第１の給水系統５８と、第２の給水系統６０と、第３の給水系統６２とを備える。
【００１４】
貯水槽５０は、水を加熱するための熱源であるとともに、加熱された湯を蓄える水槽でもある。給湯ポンプ５２は、貯水槽５０から流出した湯をループ管５６などに送出する。第１の通水管５４および第２の通水管６４は、ループ管５６に湯を供給したり、ループ管５６を通過した湯を貯水槽５０に戻したりする。ループ管５６は、第１の給水系統５８や第２の給水系統６０や第３の給水系統６２に湯を供給し、かつ、それらから戻った水を通過させる。なお、本実施形態におけるループ管５６は円を描いているが、ループ管５６は円を描くものに限られない。たとえば、矩形を描くものであってもよい。第１の給水系統５８、第２の給水系統６０、および、第３の給水系統６２は、湯を供給する。三方弁６６は、第１の通水管５４および第２の通水管６４の中において湯が流れる方向を切り替える。
【００１５】
図２を参照して、ループ管５６の構成を説明する。本実施形態におけるループ管５６は、第１の循環部７０と、分岐部７２と、圧力損失部７４と、合流部７６と、第２の循環部７８とを有する。これらは、第１の通水管５４あるいは第２の通水管６４が供給した湯を通過させる。第１の循環部７０は、直接的あるいは間接的に第１の通水管５４に接続されている。本実施形態において、第１の循環部７０は、１３Ａ（内径１２．８ｍｍ）のポリブテン管に厚さ２０ｍｍのポリエチレンフォームを被覆したものである。分岐部７２は、第１の循環部７０に接続される。圧力損失部７４は、分岐部７２に接続される。圧力損失部７４の圧力損失は、後述するような構造となっているため、第１の循環部７０よりも高い。合流部７６は、圧力損失部７４に接続される。第２の循環部７８は、合流部７６に接続される。本実施形態においては、第２の循環部７８も、１３Ａ（内径１２．８ｍｍ）のポリブテン管に厚さ２０ｍｍのポリエチレンフォームを被覆したものである。そして、第２の循環部７８は、直接的あるいは間接的に第２の通水管６４に接続されている。
【００１６】
図２を参照して、第１の給水系統５８、第２の給水系統６０、および、第３の給水系統６２の構成を説明する。本実施形態においては、第１の給水系統５８、第２の給水系統６０、および、第３の給水系統６２の構成は、ループ管５６から排水装置８２までの距離が異なることを除けば、すべて同一である。第１の給水系統５８、第２の給水系統６０、および、第３の給水系統６２は、第１の分岐管８０と、排水装置８２と、第２の分岐管８４とを有する。第１の分岐管８０は、分岐部７２から分岐し、かつ、排水装置８２に接続される。排水装置８２は、第１の分岐管８０あるいは第２の分岐管８４を通過した湯を排出する。第２の分岐管８４は、排水装置８２に接続され、合流部７６においてループ管５６に合流する。本実施形態において、第１の分岐管８０と第２の分岐管８４とは、１０Ａ（内径９．８ｍｍ）のポリブデン管である。これらは、厚さ２０ｍｍのポリエチレンフォーム８６によって被覆されている。
【００１７】
排水装置８２は、チーズ１１０と、水栓１１２とからなる。チーズ１１０は、第１の分岐管８０と、水栓１１２と、第２の分岐管８４とに接続される。チーズ１１０は、第１の分岐管８０および第２の分岐管８４と水栓１１２との間に湯を通過させる。水栓１１２は、湯を排出する。
【００１８】
なお、本実施形態において、ループ管５６は、３つの部分からなっており、それらの部分それぞれが、第１の循環部７０と、分岐部７２と、圧力損失部７４と、合流部７６と、第２の循環部７８とからなっている。そして、第２の給水系統６０に接続されるそのグループの第１の循環部７０は、第１の給水系統５８に接続されるグループの第２の循環部７８を兼ねており、第２の給水系統６０に接続されるそのグループの第２の循環部７８は、第３の給水系統６２に接続されるグループの第１の循環部７０を兼ねている。
【００１９】
ちなみに、本実施形態において、第１の給水系統５８の排水装置８２からループ管５６までの距離は、６．２ｍである。第２の給水系統６０の排水装置８２からループ管５６までの距離は、１．９ｍである。第３の給水系統の排水装置８２からループ管５６までの距離は、３．２ｍである。
【００２０】
図３を参照して、圧力損失部７４の構成を説明する。本実施形態において、圧力損失部７４は、第１の接続部９０と、狭隘部９２と、第２の接続部９４とを有する。本実施形態における第１の接続部９０は、１３Ａのポリブテン管と１３Ａのソケットの一端とが溶着されることによって形成されたものである。第１の接続部９０は、分岐部７２に接続されている。狭隘部９２は、上述した１３Ａのソケットの中に挿入された樹脂製の部材であり、上述した１３Ａのポリブテン管に密着している。狭隘部９２は、縮径部１００と、筒部１０２と、拡径部１０４とを有する。縮径部１００は、第１の接続部９０に接続されており、第１の接続部９０からの距離に比例して内径が減少する部分である。本実施形態において、圧力損失部７４の中心軸に対する縮径部１００の表面の傾きはπ／４ラジアンである。筒部１０２は、内径が一定の部分である。本実施形態においては、筒部１０２の内径を６．５ｍｍとしている。この内径は、１０ｍｍ以下であることが望ましい。拡径部１０４は、筒部１０２からの距離に比例して内径が増加する部分である。本実施形態においては、圧力損失部７４の中心軸に対する拡径部１０４の表面の傾きもまた、π／４ラジアンである。本実施形態における第２の接続部９４は、上述したポリブデン管とは異なる１３Ａのポリブテン管と上述した１３Ａのソケット型継手の他端とが溶着されることにより形成されたものである。第２の接続部９４は、合流部７６に接続されている。
【００２１】
以上のような構造による、給水設備での湯の流れについて説明する。
【００２２】
貯水槽５０にて加熱され蓄えられていた湯は、給湯ポンプ５２によって送出される。この場合、第１の通水管５４を通ってループ管５６に供給されることとする。
【００２３】
ループ管５６に流入した湯は、第１の循環部７０から分岐部７２に流入する。分岐部７２において、その湯の一部は、第１の給水系統５８の第１の分岐管８０に流入する。湯の残りは、圧力損失部７４に流入する。ただし、圧力損失部７４における圧力損失が第１の循環部７０よりも高いので、圧力損失が同等の場合に比べ、第１の分岐管８０に流入する湯の割合は高くなる。
【００２４】
第１の分岐管８０に流入した湯は、排水装置８２を通過して、第２の分岐管８４に流入する。水栓１１２が開いているとき、第１の分岐管８０に流入した湯の一部は水栓１１２から排出される。第２の分岐管８４に流入した湯は、圧力損失部７４を通過した湯と合流し、第２の循環部７８に流入する。第２の循環部７８に流入した湯は、第２の給水系統６０および第３の給水系統６２を通過するなどして、第２の通水管６４に流入し、貯水槽５０に戻る。
【００２５】
以上のようにして、本実施形態にかかる給水設備は、圧力損失部７４における圧力損失が第１の循環部７０と同等の場合に比べ、第１の分岐管８０により多くの湯を供給する。これにより、温度が低下した湯が滞留することが防止される。その結果、貯水槽５０に戻った湯はそれほど温度が低下していない。温度が低下していないので、貯水槽５０に戻った湯の再加熱に要するエネルギーは少なくてすむ。その結果、熱損失を低く抑えることができる給水設備を提供することができる。
【００２６】
今回開示された実施形態はすべての点で例示である。本発明の範囲は上述した実施形態に基づいて制限されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更をしてもよいのはもちろんである。
【００２７】
たとえば、圧力損失部７４は、図３に示したような一体構造でなくともよい。その具体例として、両端にレジューサが接続された１本の管が考えられる。この例において、それらのレジューサは分岐部７２と合流部７６とに接続される。その管の内径は第１の循環部７０や第２の循環部７８の内径よりも小さい。
【００２８】
また、図３に示したような圧力損失部７４に代え、それとは異なる構造の圧力損失部が設けられていても良い。そのような具体例としては、上述した１３Ａのソケットに代え、管内の中央部分に障壁９６を設けた継手を用いたものが考えられる。図４は、そのようなものを用いた圧力損失部７５の断面図である。
【００２９】
また、第１の給水系統５８、第２の給水系統６０、および、第３の給水系統６２の構成は、互いに異なっているものでもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の実施形態に係る給水設備の配管系統図である。
【図２】本発明の実施形態に係る給水設備のうち分岐部分の概念図である。
【図３】本発明の実施形態に係る圧力損失部の断面図である。
【図４】本発明の変形例に係る圧力損失部の断面図である。
【符号の説明】
【００３１】
５０  貯水槽
５２  給湯ポンプ
５４  第１の通水管
５６  ループ管
５８  第１の給水系統
６０  第２の給水系統
６２  第３の給水系統
６４  第２の通水管
６６  三方弁
７０  第１の循環部
７２  分岐部
７４，７５  圧力損失部
７６  合流部
７８  第２の循環部
８０  第１の分岐管
８２  排水装置
８４  第２の分岐管
８６  ポリエチレンフォーム
９０  第１の接続部
９２  狭隘部
９４  第２の接続部
９６  障壁
１００  縮径部
１０２  筒部
１０４  拡径部
１１０  チーズ
１１２  水栓
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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