(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）給湯水を供給する給湯主管路と、
（ｂ）給湯水を給湯使用手段へ供給する給湯循環枝管路と、
（ｃ）前記給湯主管路より分岐して前記給湯循環枝管路に接続し、給湯水を供給する補給水管と、
（ｄ）前記給湯主管路に接続される一次側室および前記給湯循環枝管路に接続される二次側室で構成される熱交換手段と、
（ｅ）前記給湯循環枝管路に設置する給湯水循環手段と、
（ｆ）前記給湯循環枝管路に設置する給湯水流量計量手段により前記給湯水循環手段を制御する制御手段と
を備えた給湯システムにおいて、
（ｇ）前記制御手段は、前記給湯水流量計測手段の給湯循環枝管路内の給湯水流量計測値が設定値以下のとき前記給湯水循環手段の動作を設定時間停止させる制御機能を有している
ことを特徴とする給湯システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば集合住宅等に適用する給湯システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、集合住宅等において、給湯主管路より分岐して各住戸に給湯を供給し、各住戸毎の給湯使用量を給湯メータにてそれぞれ計量する中央式給湯システムとして、以下のシステムがあり、そのシステムにはそれぞれ問題点があった。
（１）住戸内給湯枝管を、給湯往側主管から分岐して住戸内の各給湯使用箇所を経由した後に給湯還側主管に合流する循環経路とし、前記分岐直後と前記合流直前の二箇所に給湯メータを接続し、その二つの給湯メータの差を給湯使用量して計量するシステム。
このシステムでは、二つの給湯メータを使用することにより、各給湯メータには測定誤差が生じ、常時給湯水が循環する経路では、前記二つの給湯メータによる正確な給湯使用量を算出できない（給湯を使用していない場合でも給湯メータの誤差で誤って積算計量されてしまう）という問題点があった。
（２）住戸内給湯枝管を、給湯往側主管から分岐して給湯水を住戸内の各給湯使用箇所に供給するが、前記住戸内給湯枝管を給湯水の循環路とはせずに給湯還側主管へは給湯水を返さず、前記給湯往側主管からの住戸内給湯枝管の分岐直後に給湯メータを設置して給湯使用量を計量するシステム。
このシステムの場合、給湯往側主管からの住戸内給湯枝管の分岐後は給湯水が循環していないため、給湯水を長時間使用していない状態から給湯水を使用すると、その使い始めに冷めた給湯水が吐出されるという問題点があった。
【０００３】
そこで、上記の問題点を解決するために、特開平３−２９１４２８号公報に開示された給湯システム（以下、先願の給湯システムという）が提案されている。この先願の給湯システムは、住戸内枝管路を給湯主管から独立した循環路として給湯水を循環ポンプで強制循環し、熱交換器により給湯主管との熱交換を常時行い、また、給湯主管と住戸内枝管路を補給水管で接続し、その補給水管に給湯メータを設置する構成としたものである。
【０００４】
このような先願の給湯システムによれば、給湯水を長時間使用せずとも、住戸内枝管路の給湯水は常時暖められるため、使い始めの給湯水が冷えているようなことがなく、また、給湯使用量の計量を行う補給水管は給湯水の循環路ではないので、給湯使用量の計量誤差の問題も起こらないという効果が得られる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
先願の給湯システムは以上のように構成されているので、その給湯システムを使用した際に以下のような問題点が生じる。
▲１▼一般に給水管内の水には空気が溶け込んでおり、この水を熱交換器などの昇温手段で昇温すると、水中の空気が分離する現象（空気分離現象）が起こる。給湯環枝管路内では、給湯栓などの給湯使用箇所での給湯水使用量に対応して給水管から水が補給され、その都度、補給水が熱交換器で昇温されて空気分離現象が起こるため、管路内に空気が次第に蓄積されるという、いわゆる空気溜まりが発生する。
▲２▼一般的な中央式給湯システムでは、給湯循環路内に循環ポンプを設置して給湯水を強制循環させているが、上述のように管路内に溜まった空気を循環ポンプが吸い込んだ場合、循環ポンプが空転して給湯水を強制循環できなくなり、その結果、一定の給湯水温を保てなくなってしまう。また、循環ポンプは空転により過負荷となり、その結果、循環ポンプの羽根車を回す電動機が焼損してしまう。
▲３▼これを防止するために、前記中央式給湯システムでは、空気抜き弁や空気分離器を設置して、管路内の空気を系外に排出する手段をとっている。ただし、空気抜き弁や空気分離器で空気を排出する場合、若干の給湯水とともに排出することとなる。よって、給湯水排出用のドレン管を設けることと、ドレン管から排水管への給湯水の排水は、ドレン管を一度大気開放し、距離を隔てて排水受けを接続した排水管に間接的に排水することが必要である。
▲４▼上述のような空気抜き弁や空気分離器などの手段を用いても若干の空気溜まりは管路内に残ってしまうが、それは給湯水の循環には影響を与えない程度であるために通常は問題ない。
▲５▼先願の給湯システムにおいては、給湯栓等の給湯使用手段にて給湯循環枝管路内の給湯水が使用されたとき、給湯主管路より補給水管を経由して給湯水が補給される。このとき、給湯主管路内の溜まり空気が混入することがある。給湯循環枝管路の管径は、給湯主管路の管径に比べて細いため、給湯主管路内では問題が生じない程度の空気溜まりでも、給湯循環枝管路内の循環ポンプを空転させてしまうため、管路内の給湯水が循環不全を起こしたり、最悪の場合、循環ポンプの電動機や羽根車の軸受を焼損させてしまう。
▲６▼これを防止するために、上述のような空気抜き弁や空気分離器を給湯循環枝管路中に設置することも考えられる。しかし、空気分離器は一般に大形であり、中央式給湯システムのような大規模な循環管路では設置スペースを確保可能であるが、小規模な給湯システムでは設置が困難である。一方、空気抜き弁の設置は、スペース的には可能であるが、しかし、上述のようにドレン管や排水管を設ける必要があり、また、間接的な排水を行う際、空気と給湯水が混入した状態でドレン管から吐出するため、排水受けから飛散して床面を濡らすことがあるため、住戸内などの部屋内に設置する給湯システムには適さない。更に空気抜き弁は、径年使用による劣化により機能しなくなることも多く、それによって空気溜まりが解消されない現象も起こる。
▲７▼また、給湯システムの保守点検等に際して、一旦循環ポンプを停止し、再度復旧したときに、多量の空気が混入し、循環ポンプを空転させて焼損することがある。また、保守点検の際に、循環ポンプを停止したことを忘れた場合にも循環ポンプが空転して焼損することがある。
【０００６】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、給湯循環枝管路内の空気溜まりに起因した循環ポンプの空転による給湯水の循環不全の解消および循環ポンプの焼損を防止することができ、その循環不全解消や循環ポンプ焼損防止のために空気分離器や空気抜き弁を必要としない給湯システムを得ることを目的とする。
【０００７】
また、この発明は、給湯水の実使用量を正確に計量することができる給湯システムを得ることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る給湯システムは、一次側室と二次側室を有する熱交換手段の前記一次側室に給湯水供給用の給湯主管路を接続し、かつ、前記二次側室には給湯使用手段に給湯水を供給する給湯循環枝管路を接続し、この給湯循環枝管路には、前記給湯主管路から分岐した給湯水供給用の補給水管を接続するとともに、給湯水を強制循環させる給湯水循環手段と給湯水流量計測手段を設け、この給湯水流量計測手段により前記給湯水循環手段を制御する制御手段を備えた給湯システムにおいて、前記制御手段は、前記給湯水流量計測手段の給湯循環枝管路内の給湯水流量計測値が設定値以下のとき前記給湯水循環手段の動作を設定時間停止させる制御機能を有する構成としたものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の一形態を説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による給湯システム全体を示す概略構成図であり、同図において、１は一次側の給湯主管路、２は二次側の給湯主管路、３は熱交換器（熱交換手段）であり、この熱交換器３は一次側室と二次側室（いずれも図示せず）を有する構成となっており、前記一次側室に前記給湯主管路１，２が接続されている。
【００１１】
４は前記熱交換器３の二次側室に接続された給湯循環枝管路、５ａ，５ｂ，５ｃは前記給湯循環枝管路４から分岐して給湯水が供給される給湯使用手段としての給湯栓であり、これらの給湯栓５ａ，５ｂ，５ｃは前記給湯循環枝管路４上であれば、何カ所であってもよく、また、設置個所も特定されるものではない。６は前記給湯循環枝管路４に設けられて給湯水を強制循環させる給湯水循環手段としての循環ポンプであり、この循環ポンプ６の場合も設置個所は前記給湯循環枝管路４上であれば何処でもよい。
【００１２】
７は一次側の給湯主管路１から分岐して給湯循環枝管路４に接続された補給水管であり、この補給水管７は前記給湯主管路１からの前記給湯循環枝管路４に供給するもので、給湯用計量手段としての量水器８と、この量水器８の二次側に位置する逆止弁９とを有している。ここで、補給水管７上にて上述のように量水器８の二次側に位置する逆止弁９は、給湯循環枝管路４から給湯主管路１への逆流を防止する逆流防止手段となるものである。
【００１３】
１０，１１は前記給湯循環枝管路４に設置された開閉弁、１２は前記補給水管７に設けられた開閉弁、１３は前記循環ポンプ６の動作を制御する制御盤（制御手段）であり、この制御盤１３は、前記給湯循環枝管路４に設置された流量センサ（給湯水流量計測手段）１４および温度センサ１５のそれぞれから計測信号を入力して循環ポンプ６を制御するもので、図示しない制御回路とタイマー１を内蔵し、かつ、図２のフローチャートで説明する制御機能を有するものである。
【００１４】
以上のように構成された給湯システムの循環ポンプ制御方法を図２のフローチャートに従って説明する。通常時、制御盤１３内の制御回路は、循環ポンプ６の電源を常時オン状態にしており、循環ポンプ６を稼動させている（ステップＳＴ１）。また、制御盤１３の制御回路は、一定の周期で流量センサ１４から流量計測信号を入力して給湯循環枝管路４の管内流量Ｑｍを取得している（ステップＳＴ２）。
【００１５】
この状況において、給湯使用箇所（給湯栓５ａ〜５ｃ）から給湯循環枝管路４内の給湯水を使用すると、給湯循環枝管路４の管内圧力が低下するが、このとき、補給水管７に設置された逆止弁９が給湯主管路１の管内圧力との圧力差で開き、給湯主管路１から給湯循環枝管路４に給湯水が補給される。この場合、補給される給湯水とともに空気溜まりも混入してくることがある。一度あるいは数度にわたって空気溜まりが給湯循環枝管路４内に混入してくると、その空気溜まりが給湯循環枝管路４の給湯水循環方向に流れ、循環ポンプ６内に流入したとき、その循環ポンプ６の羽根車が空転する。それにより、給湯水の循環流量が徐々に低下し、最終的には殆ど微量な流量に低下する。
【００１６】
そこで、ステップＳＴ３では、前記ステップＳＴ２で計測・取得した給湯循環枝管路４の管内流量計測値Ｑｍと、前記制御盤１３に予め設定された設定流量値（循環ポンプ６の正常機能時における給湯循環枝管路４内の給湯水循環流量値）Ｑ０とを比較することにより、前記管内流量計測値Ｑｍが前記設定流量値Ｑ０以下であるか（ＹＥＳ）否か（ＮＯ）を判定する。その判定の結果がＹＥＳの場合には、循環ポンプ６が空転しているとみなし、ステップＳＴ４に進んで循環ポンプ６を停止させる。前記判定の結果がＮＯの場合は、タイマー１の作動回数Ｎ１＝０としてステップＳＴ２に戻る。
ここで、前記ステップＳＴ４での循環ポンプ６の停止の都度、その停止と同時に制御盤１３内のタイマー１を起動させて循環ポンプ６の停止時間をカウントするが、前記ステップＳＴ４での循環ポンプ６の停止時点で起動させるタイマー１の作動回数が何回目であるかを、タイマー１の設定最大作動回数Ｎ１ｍａｘとの比較によって判定する（ステップＳＴ５）。
すなわち、ステップＳＴ５では、前記ステップＳＴ４での循環ポンプ６の停止と同時に起動させるタイマー１の作動回数が設定最大作動回数Ｎ１ｍａｘ以内である（ＹＥＳ）か否（ＮＯ）かを判定する。その判定の結果がＹＥＳの場合にはステップＳＴ６に進み、ＮＯの場合には異常警報を発する。
【００１７】
ステップＳＴ６では、制御盤１３内のタイマー１を起動させ、タイマー１の作動回数Ｎ１に１を加え、循環ポンプ６の停止時間をカウント開始する。ここで、タイマー１が循環ポンプ６の停止時間をカウント中に、給湯使用手段（以下、給湯栓という）５ａ〜５ｃを開いて給湯水を使用した場合、給湯循環枝管路４内の給湯水の流れが給湯栓５ａ〜５ｃに向かうため、空気溜まりもそれに導かれて系外に排出される。同時に、給湯栓５ａ〜５ｃを開くことにより、給湯循環枝管路４の管内圧力が低下するため、補給水管７の逆止弁９が開き、給湯主管路１から給湯水が補給される。逆止弁９の開状態は、給湯水の使用分、給湯循環枝管路４内に補給されるまで継続する。
【００１８】
ステップＳＴ７では、タイマー１によるカウント時間（循環ポンプ６の停止時間）Ｔｃ１≦設定時間ｔ１であるか否かのＹＥＳ・ＮＯ判定を行う。その判定の結果がＮＯの場合、すなわち、前記タイマー１のカウント時間Ｔｃ１が設定時間ｔ１を超えたときには、ステップＳＴ１に戻って循環ポンプ６を再起動させ、タイマー１のカウント時間Ｔｃ１を０にリセットする。その後、再び流量センサ１４によって給湯循環枝管路４内の流量値Ｑｍを計測させる。ステップＳＴ７での判定結果がＹＥＳの場合には、タイマー１のカウント時間Ｔｃ１に１を加えることにより、ステップＳＴ７での前記カウント時間Ｔｃ１と設定時間ｔ１との比較判定を繰り返す。
【００１９】
タイマー１のカウント中に給湯栓５ａ，５ｂ，５ｃの少なくとも１つが開かれて給湯循環枝管路４内の空気溜まりが系外に排出された場合、循環ポンプ６は正常に機能するため、流量値Ｑｍが設定流量値Ｑ０を超える。この場合、そのまま循環ポンプ６を動作状態にしておき、タイマー１の作動回数Ｎ１をそれぞれリセットし、ステップＳＴ１に戻る。
【００２０】
タイマー１のカウント中に給湯栓５ａ，５ｂ，５ｃが開かれなかった場合、また、開いた時間が短く給湯循環枝管路４内の空気溜まりが系外に排出されなかった場合、循環ポンプ６が空転するため、前記流量値Ｑｍが設定流量値Ｑ０以下になってしまう。この場合は、再び循環ポンプ６の動作を停止させ、タイマー１を起動させる。また、タイマー１の作動回数Ｎ１に１を加える。
【００２１】
以上の制御プロセスによって、循環ポンプ６の焼損を防止することができるが、給湯循環枝管路４内の給湯水が十分な温度であるときに、循環ポンプ６を作動させておくことは、電気代やポンプ摩耗度などを考慮すると、ランニングコスト的に無駄である。これを解決するために、給湯循環枝管路４に温度センサ１５を設置し、その給湯温度計測値を制御盤１３に取り込むように構成したことにより、循環ポンプ６の焼損防止の制御と同時に、給湯温度によっても制御する給湯システムを得ることができる。この給湯システムでは、制御盤１３を共有できるので、イニシャルコスト的にもランニングコスト的にも有利な結果が得られる。
【００２２】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、給湯主管路に接続された給湯循環枝管路に設置した給湯水流量計測手段による管内流量の計測値に基づいて給湯水循環手段を制御する制御手段を備え、この制御手段によって、前記給湯水流量計測手段の給湯循環枝管路内の給湯水流量計測値が設定値以下のとき前記給湯水循環手段の動作を設定時間停止させるように構成したので、前記給湯水流量計測手段による給湯水流量計測値が設定値以下のときに、その都度、前記給湯水循環手段を停止させ、これを繰り返すことにより、前記給湯循環枝管路内の空気溜りに起因した循環ポンプ（給湯水循環手段）の空転による給湯水の循環不全の解消および循環ポンプの焼損を防止することができるという効果がある。また、前記循環不全解消や循環ポンプ焼損防止のために空気分離器や空気抜き弁を必要としないので、設置スペースの問題が生じるようなこともなく、さらには、ドレン管や排水受けを接続した配水管に間接排水を行う必要もなく、かつ、空気混入の給湯水で床面を濡らす心配がなく、信頼性の高い給湯システムを得ることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１による給湯システム示す概略的構成図である。
【図２】この発明の実施の形態１による給湯システムの循環ポンプ制御動作を説明するためのフローチャート図である。
【符号の説明】
１，２  給湯主管路
３  熱交換器（熱交換手段）
４  給湯循環枝管路
５ａ，５ｂ，５ｃ  給湯栓（給湯使用手段）
６  循環ポンプ（給湯水循環手段）
７  補給水管
８  量水器（給湯用計量手段）
９  逆止弁（逆流防止手段）
１０〜１２  開閉弁
１３  制御盤（制御手段）
１４  流量センサ
１５  温度センサ
【図１】
0003764026.tif 000002
【図２】
0003764026.tif 000003