JPH06201143A

JPH06201143A - セントラル給湯システム

Info

Publication number: JPH06201143A
Application number: JP98093A
Authority: JP
Inventors: Noboru Maruyama; 昇丸山
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1993-01-07
Filing date: 1993-01-07
Publication date: 1994-07-19
Anticipated expiration: 2013-01-21
Also published as: JP2700847B2

Abstract

(57)【要約】【目的】制御系統が簡単であって設置コストが低廉で
あり、さらに各層における各給湯負荷部に供給する熱水
に温度差が生じて不公平になるというようなことのない
セントラル給湯システムを提供する。【構成】加熱器に接続された２つの第１，２閉ループ
管路を有し、第１，２閉ループ管路はそれぞれ送り主管
及び還り主管と、これらに設けられた加熱液体循環ポン
プとを有し、第１，２閉ループ管路には各階の給湯負荷
部に導かれる分岐管を接続し、第１閉ループ管路は、基
準レベルＬ₀とそれよりも高い第１設定レベルＬ₁との間
に設けられ、第２閉ループ管路は基準レベルＬ₀と第１
設定レベルＬ₁よりも高い第２設定レベルＬ₂との間に設
けられ、送り主管及び還り主管の加熱器から、第１設定
レベルＬ₁で各階に向けて上下に方向変換するまでの部
分を平行にして一束とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明はマンション等の集合住
宅、ホテル、一般ビルディング等多数の居住室を有する
建築物の給湯システムに関し、特に高層建築物に有効な
セントラル給湯システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】上記のようなセントラル給湯システムに
おいて、加熱器の制御系統が簡単であって、設置コスト
が安価なものとして、この出願の出願人がさきに特開平
2-115627号として提案している。これは図８に示すよう
なものであって、加熱器１と、この加熱器１に接続され
た少なくとも２つの第１，２閉ループ管路10，20を有
し、これらの第１，２閉ループ管路10，20はそれぞれ送
り主管２，12及び還り主管３，13と、これらに設けられ
た熱水を循環させるポンプ４，14とを有し、第１，２閉
ループ管路10，20には各階の給湯負荷部６，16に導かれ
る分岐管５，15を接続し、第１閉ループ管路10は、基準
レベルＬ₀とそれよりも高い第１設定レベルＬ₁との間に
設けられて、基準レベルＬ₀で所定以下の圧力水頭をも
ち、第２閉ループ管路20は基準レベルＬ₀と第１設定レ
ベルＬ₁よりも高い第２設定レベルＬ₂との間に設けられ
て、第１設定レベルＬ₁で所定以下の圧力水頭をもち、
各給湯負荷部６，16に導かれる分岐管５，15が第１閉ル
ープ管路10において、基準レベルＬ₀と第１設定レベル
Ｌ₁との間、及び第２閉ループ管路20において第１設定
レベルＬ₁と、第２設定レベルＬ₂との間にそれぞれ設け
たものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このようなセントラル
給湯システムは、加熱器の制御系統が簡単であって、設
置コストが安価であるという所期の目的は達成したので
あるが、低層階の第１閉ループ管路10の管路長より高層
階の第２閉ループ管路20の管路長の方がどうしても大き
くなり、一方管路における管外放熱損失は、管路長に比
例するものであることは周知のところである。このよう
なことから加熱器１において同じように加熱された熱水
が使用場所である各給湯負荷部６，16において、温度差
を生じて不公平になるという問題がある。

【０００４】そこでこの発明の目的は、上記のような従
来のセントラル給湯システムのもつ問題を解消し、制御
系統が簡単であって設置コストが低廉であり、さらに各
層における各給湯負荷部に供給する熱水に温度差が生じ
て不公平になるというようなことのないセントラル給湯
システムを提供するにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
め、請求項１の発明は、加熱器１と、この加熱器１に接
続された少なくとも２つの第１，２閉ループ管路10，20
を有し、これらの第１，２閉ループ管路10，20はそれぞ
れ送り主管２，12及び還り主管３，13と、これらに設け
られた熱水を循環させるポンプとを有し、第１，２閉ル
ープ管路10，20には各階の給湯負荷部６，16に導かれる
分岐管５，15を接続し、第１閉ループ管路10は、基準レ
ベルＬ₀とそれよりも高い第１設定レベルＬ₁との間に設
けられ、第２閉ループ管路20は基準レベルＬ₀と第１設
定レベルＬ₁よりも高い第２設定レベルＬ₂との間に設け
られている高層建築物用給湯システムにおいて、送り主
管２，12及び還り主管３，13の加熱器１から、第１設定
レベルＬ₁で各階に向けて上下に方向変換するまでの部
分を平行にして一束としたことを特徴とするものであ
る。請求項２の発明は、請求項１の発明において、送り
主管２，12及び還り主管３，13の平行して設けられた部
分を断熱材で被覆したものである。請求項３の発明は、
請求項１の発明において、加熱器１の内部に設置された
燃焼ガス流路22は、一側下部に燃焼器の給炎口33が開口
していて、その反対側下部に排気口34が設けられ、その
中間が逆Ｕ字形となっているものである。

【０００６】

【作用】前記のような給湯システムにおいて、第１、第
２閉ループ管路10，20に給水してこれを満たし、循環ポ
ンプ４，14を作動して第１、第２閉ループ管路10，20中
の水を循環させ、同時に加熱器１を作動して水の加熱を
開始する。このようにして加熱された水が加熱器１から
各階層の給湯負荷部６，16へ熱水を供給することとなる
が、それを行う送り主管２，12及び還り主管３，13は、
加熱器１から、第１設定レベルＬ₁で各階に向けて上下
に方向変換するまでの部分が平行になっていて一束とさ
れていることから、低層階の第１閉ループ管路10の管路
長と、高層階の第２閉ループ管路20の管路長が等しくな
り、したがって両閉ループ管路10，20における管外放熱
損失も等しくなって、加熱器１において加熱された熱水
が使用場所である各給湯負荷６，16において、温度差を
生じて不公平となることがない。またこれらの送り主管
２，12及び還り主管３，13の一束とされた部分が断熱材
17で被覆されていることから、これらの管路部分におけ
る管外放熱損失が減少することとなる。さらに加熱器１
の燃焼ガス流路22は一側下部に燃焼器19の給炎口33が開
口していて、その反対側下部に排気口34が設けられ、そ
の中間が逆Ｕ字形となっているので、加熱器１が作動す
ると燃焼器19で発生した燃焼ガスが、燃焼ガス流路22の
上昇部41内を上昇し、上部流通部43に入った後反転して
下降部42を下降し、排気口34を経て排気管から外部に排
出されることとなり、このようにして燃焼ガスは燃焼ガ
ス流路22加熱室内を上昇下降する間に、その外表面にあ
る液体との間で熱交換が行われ、この熱交換によって特
に下降部内の燃焼ガスは、その下降流動性が高められ、
この間加熱器１内の液体は上昇下降する対流を発生し
て、燃焼ガスと液体との熱交換率を高め、さらに加熱器
１の作動停止中であっても燃焼ガスは加熱器１の内部に
滞留して、外部からの冷気の侵入を防止する。

【０００７】

【実施例】図面に示すこの発明の実施例において、前記
従来のシステムと同様の部分には、同一の符号を付して
説明を省略し、主として異なる部分について説明する。
第１閉ループ管路10は基準レベルＬ₀とそれよりも圧力
水頭Ｈぶんだけ高い第１設定レベルＬ₁との間に設置さ
れ、圧力水頭Ｈは給湯負荷部６の耐圧強度に対応してい
る。第２閉ループ管路20は基準レベルＬ₀と第１設定レ
ベルＬ₁よりも圧力水頭Ｈぶんだけ高い第２設定レベル
Ｌ₂との間に設置される。この実施例では２つの閉ルー
プ管路10，20が示されているが、建築物の高さや使用す
る給熱負荷部を勘案して、３つ以上の閉ループ管路とし
てもよい。

【０００８】送り主管２，12及び還り主管３，13は、加
熱器１から、第１設定レベルＬ₁で各階に向けて上下に
方向変換するまでの、図１において鎖線Ａで示す部分が
平行になっていて一束とされ、これらの送り主管２，12
及び還り主管３，13の一束とされた部分を、図２に示す
ように共通の断熱材17で被覆している。送り主管２，12
には加熱器１の下流において燃焼器19の作動を制御する
熱センサ９が設けられている。各階において送り主管
２，12と還り主管３，13との中間に保温調整弁30が設け
られて、送り主管２，12のそれより上流と還り主管３，
13の下流とを分岐管５，15で連結し、この分岐管５，15
に各階の複数（この実施例では２個）の給湯負荷部６，
16が、レベルＬ₀，Ｌ₁間及びＬ₁，Ｌ₂間においてそれぞ
れ接続されており、給湯負荷部６，16にはそれぞれ給湯
器31、暖房器32及び図示しないその他の負荷器具が設け
られ、分岐管５，15の復流部には熱量計36が設けられて
いる。そして給湯器31と熱量計36との間の管路にモータ
弁35が、また給湯器31への給水管路には圧力スイッチ38
がそれぞれ設けられており、還り主管３，13には弁を具
えた給水路29が連結されている。

【０００９】加熱器１は高層建築物の例えば最下階に設
置されていて缶体21を具え、この缶体21には給水部28が
設けられていて、その内部には図３に示すように、一側
下部に燃焼器19の給炎口33が開口していて、その反対側
下部に排気口34が設けられ、これらの中間に逆Ｕ字の形
燃焼ガス流路22が形成されている。加熱器１は各閉ルー
プ管路ごとに個別に設けてもよいが、図示のように閉ル
ープ管路10，20に共通の加熱器１を用いることによりそ
の設置数を少くすることができ、またその制御も簡単に
なる。

【００１０】前記のような給湯システムにおいて、保温
調整弁30を全開し、弁26を開口して給水路29を介して第
１、第２閉ループ管路10，20に給水してこれを満たした
後弁26を閉鎖し、循環ポンプ４，14を作動して第１、第
２閉ループ管路10，20中の水を循環させ、同時に加熱器
１を作動して水の加熱を開始する。このようにして加熱
された水が所定の温度に到達すると、保温調整弁30をい
ったん全閉し、その前後に設けられた温度・圧力計39，
40によって前後の圧力差及び温度が予め設定された最小
限の流量となる開度に保温調整弁30を開口する。これは
給湯負荷部６，16における熱水の消費がない無負荷時に
おいても熱水の循環が必要なのであるが、加熱器１と給
湯負荷部６，16との流路を含む全閉ループ管路の長さが
長大であるためその循環流量を多くすると、管外放熱損
失が循環流量に比例して増大することから、それを流れ
る熱水の放熱による熱損失が大きくなるので、無負荷時
において流れる熱水の流量をできるだけ小さくしてこれ
を防止することと、負荷時における給湯負荷部６，16へ
の熱水の供給を迅速に行うために保温調整弁30の上流側
と下流側との間に大きな差圧を発生させることのためで
ある。そして給湯器31において給湯栓45が開口して熱水
が消費されると、圧力スイッチ38を通って水道水が補給
されると同時に、圧力スイッチ38からの信号がモータ弁
35に送られてこのモータ弁35が開口し、給湯器31に熱水
が供給されてこの熱水と補給された水道水との間で瞬時
に熱交換されて、給湯栓45から熱水が供給される。一方
暖房器32は利用時には、弁47を開口してこれに熱水を流
入させ、休止時には弁47を閉鎖して熱水が流入しないよ
うになっている。このようにして利用された熱水は、熱
量計36を通過することによって各給湯負荷部６，16にお
ける消費熱量として把握されることとなる。

【００１１】この際熱センサ９には所定の温度が設定さ
れていて、送り主管２，12内の熱水がこの設定温度より
低くなると、熱センサ９からの信号によって加熱器１が
作動して缶体21内に給水部28から供給された液体を加熱
し、この加熱された液体と逆Ｕ字の形燃焼ガス流路22を
流れる燃焼ガスとの間で熱交換が行われてこの液体が熱
水となり、反対に缶体21内の液体が設定温度より高くな
ると、ハイリミットセンサ37からの信号によって加熱器
１が作動を中止して、缶体21内に給水部28から供給され
た液体の加熱を停止する。これらの間循環ポンプ４，14
は常時作動して絶えず熱水を閉流路中を循環させてい
る。

【００１２】前記の際図３に示す加熱器１が作動する
と、燃焼器19で発生した燃焼ガスは逆Ｕ字の形燃焼ガス
流路22の上昇部41内を上昇し、上部流通部43に入った後
反転して下降部42を下降し、排気口34を経て排気管から
外部に排出されることとなる。このようにして燃焼ガス
は燃焼ガス流路22内を上昇下降する間に、その外表面に
ある液体との間で熱交換が行われ、この熱交換によって
特に下降部内の燃焼ガスは、その下降流動性が高めら
れ、この間加熱器１内の液体は上昇下降する対流を発生
して、燃焼ガスと液体との熱交換率を高めるものであ
る。このような加熱器１はこの出願人が提案した実公昭
55-42216号公報に開示されているようなものがあって、
燃焼ガスの昇降流動と呼ばれる現象が発生し、これを図
４を参照して説明することとする。図３に示す加熱器１
では燃焼器19で発生した燃焼ガスは、燃焼ガス流路22の
上昇部41と、これと同じ高さＨの下降部42とを有する場
合には、発熱点をＵ、中間点をＭ、排気点をＤとした場
合、外気の状態とは無関係につぎの式（１），（２）に
示される内部通気力Pchが生ずる。 Pch＝（γd−γu）・H…………………………………(１) Pch＝PH/R（１/Td−１/Tu）…………………………(２) ここで、γｄ：下降部42における燃焼ガス比重量 γｕ：上昇部41における燃焼ガス比重量Ｈ：中間点Ｍの発熱点Ｕからの高さＰ：燃焼ガス圧力Ｒ：燃焼ガス定数 Td ：下降部42における燃焼ガス温度 Tu ：上昇部41における燃焼ガス温度そして加熱器１の作動時においては、常にTu＞Tdとなっ
ていることから、（１/Td−１/Tu）＞０となって、燃焼
ガスは発熱点Ｕ→中間点Ｍ→排気点Ｄの方向に流れる。
これに対して加熱器１の作動停止中は、Tu＝Td＝周囲の
貯留水温度ということになり、したがって内部通気力Pc
h＝０となって、燃焼ガス通路内の燃焼ガスの流れが停
止して燃焼ガス流路22内に滞留し、外部からの冷気の侵
入を防止して保温作用をすることとなる。

【００１３】図５，７には加熱器１の他の２例（以下例
２，３という）が示されており、この例は設置される建
築物の構造上図６に示すように、発熱点Ｕより排気点Ｄ
がｈだけ下方となっていることから、前記の数式
（１），（２）において、図６に示すように排気点Ｄは
発熱点Ｕより距離ｈだけ下方に位置していることから、
各点Ｕ，Ｍ，Ｄの圧力をPu，Pm，Pdとすると、 Pd＝Pm＋∫γd・dH…………………………………(３) Pu＝Pm＋∫γu・dH＝Pm＋γu・H＋γd・h…………(４) となり、ここでPdは大気に解放されているから、Pd＝Po
（大気圧）となる。したがって、 Po＝Pm＋γd・H＋γd・h……………………………(５) Pm＝Po−γd・H−γd・h……………………………(６) となる。そこで式（５）を式（６）に代入すると、 Pu＝Po−∫γd・H−γd・h＋∫u・dH＝Po−γd・H−γu・h＋γu・H……(７) となる。ここで加熱器１の作動停止中はγd＝γuという
ことから、Pu＝Po＋γd・h、すなわちPu−Po＝γd・h＜
０となって常にPu＜Poという関係が持続し、燃焼ガス通
路22内の燃焼ガスは同燃焼ガス通路内に滞留することな
く、排気点Ｕ→中間点Ｍ→加熱点Ｕというように、加熱
器１の作動時とは反対方向に流れて装置外に流出して、
外気の侵入を防止することがなくて、缶体21内の温湯の
熱を外部に放熱することになるという問題がある。しか
しながらこれらの２例は給炎口33に燃焼器19が設置され
て封止してその流通を抑止するので、燃焼ガスは燃焼ガ
ス流路22の内部に滞留し、外部からの冷気の侵入を防止
して、保温作用をすることによって缶体21内の温湯の熱
を外部に放熱することがない。なお例３は下降部42が缶
体21の外部に位置し、この下降部42は断熱材44で被覆さ
れている。

【００１４】前記のようにして、加熱器１から各給湯負
荷部６，16へ熱水を供給するに際して、それを行う送り
主管２，12及び還り主管３，13は、加熱器１から、第１
設定レベルＬ₁で各階に向けて上下に方向変換するまで
の部分が平行になっていて一束とされていることから、
低層階の第１閉ループ管路10の管路長と、高層階の第２
閉ループ管路20の管路長が等しくなり、したがって両閉
ループ管路10，20における管外放熱損失も等しくなっ
て、加熱器１において加熱された熱水が使用場所である
各給湯負荷部６，16において、温度差を生じて不公平と
なることがない。さらにこれらの送り主管２，12及び還
り主管３，13の一束とされた部分が共通の断熱材17で被
覆されていることから、これらの管路部分における管外
放熱損失が減少することとなる。

【００１５】

【発明の効果】この発明は上記のようであって、請求項
１の発明は、加熱器１と、この加熱器１に接続された少
なくとも２つの第１，２閉ループ管路10，20を有し、こ
れらの第１，２閉ループ管路10，20はそれぞれ送り主管
２，12及び還り主管３，13と、これらに設けられた加熱
液体を循環させるポンプとを有し、第１，２閉ループ管
路10，20には各階の給湯負荷６，16に導かれる分岐管
５，15を接続し、第１閉ループ管路10は、基準レベルＬ
₀とそれよりも高い第１設定レベルＬ₁との間に設けら
れ、第２閉ループ管路20は基準レベルＬ₀と第１設定レ
ベルＬ₁よりも高い第２設定レベルＬ₂との間に設けられ
ている高層建築物用給湯システムにおいて、送り主管
２，12及び還り主管３，13の加熱器１から、第１設定レ
ベルＬ₁で各階に向けて上下に方向変換するまでの部分
を平行にして一束としたので、制御系統が簡単であって
設置コストが低廉であり、さらに各層における各給湯負
荷部に供給する熱水に温度差が生じて不公平になるとい
うようなことがないという効果がある。請求項２の発明
は、請求項１の発明において、送り主管２，12及び還り
主管３，13の平行して設けられた部分を断熱材で被覆し
たので、請求項１の発明と同様な効果を有するのに加え
て、これらの管路部分における管外放熱損失を減少する
という効果がある。請求項３の発明は、請求項１の発明
において、加熱器１の内部に設置された燃焼ガス流路22
は、一側下部に燃焼器の給炎口33が開口していて、その
反対側下部に排気口34が設けられ、その中間が逆Ｕ字形
となっているので、請求項１の発明と同様な効果を有す
るのに加えて、燃焼ガスは燃焼ガス流路22内を上昇下降
する間に、その外表面にある液体との間で熱交換が行わ
れ、この熱交換によって特に下降部内の燃焼ガスは、そ
の下降流動性が高められ、この間加熱器１内の液体は上
昇下降する対流を発生して、燃焼ガスと液体との熱交換
率を高めるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例を示す概略的な系統図であ
る。

【図２】同上の線２−２による断面図である。

【図３】同上の加熱器の第１例の縦断面図である。

【図４】同上の燃焼ガスによる熱交換状態を説明するた
めの説明図である。

【図５】同上の加熱器の第２例の縦断面図である。

【図６】同上の燃焼ガスによる熱交換状態を説明するた
めの説明図である。

【図７】同上の加熱器の第３例の縦断面図である。

【図８】この発明と同種の従来例を示す概略的な系統図
である。

【符号の説明】

１加熱器２送り主管３還り主管４ポンプ５分岐管６給熱負荷部 10 第１閉ループ管路 12 送り主管 13 還り主管 14 ポンプ 15 分岐管 16 給熱負荷部 17 断熱材 19 燃焼器 20 第２閉ループ管路 21 缶体 22 燃焼ガス流路 41 燃焼ガス上昇部 42 燃焼ガス下降部 43 上部流通部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】加熱器１と、この加熱器１に接続された
少なくとも２つの第１，２閉ループ管路10，20を有し、
これらの第１，２閉ループ管路10，20はそれぞれ送り主
管２，12及び還り主管３，13と、これらに設けられた熱
水を循環させるポンプ４，14とを有し、第１，２閉ルー
プ管路10，20には各階の給湯負荷部６，16に導かれる分
岐管５，15を接続し、第１閉ループ管路10は、基準レベ
ルＬ₀とそれよりも高い第１設定レベルＬ₁との間に設け
られて、第２閉ループ管路20は基準レベルＬ₀と第１設
定レベルＬ₁よりも高い第２設定レベルＬ₂との間に設け
られている高層建築物用給湯システムにおいて、送り主
管２，12及び還り主管３，13の加熱器１から、第１設定
レベルＬ₁で各階に向けて上下に方向変換するまでの部
分を平行にして一束としたことを特徴とするセントラル
給湯システム。
【請求項２】送り主管２，12及び還り主管３，13の平
行して設けられた部分を断熱材で被覆した請求項１のセ
ントラル給湯システム。
【請求項３】加熱器の内部に設置された燃焼ガス流路
は、一側下部に燃焼器の給炎口が開口していて、その反
対側下部に排気口が設けられ、その中間が逆Ｕ字形とな
っている請求項１のセントラル給湯システム。