JP2014190569A - 温水装置 - Google Patents

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伸幸 山本
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政彦 嶋津
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Abstract

【課題】潜熱回収型の補助熱源機を備えた温水装置において、容易な構造で且つ低コストで加圧ポンプに起因する振動音を抑制可能な構造を備えたもの、等を提供すること。
【解決手段】温水装置1は、潜熱回収用熱交換器3dと、この潜熱回収用熱交換器3dに接続された補助熱源機往き通路部12b(供給水路)と、この補助熱源機往き通路部12bに設置され且つ潜熱回収用熱交換器3dへ湯水を送る為の加圧ポンプ20とを備え、補助熱源機往き通路部12bは、加圧ポンプ20から潜熱回収用熱交換器3dに至る配管部分21を有し、配管部分21の一部が、その他の配管部分21の内径よりも内径が拡大された拡管部22で構成され、配管部分21における加圧ポンプ20と拡管部22との間にオリフィス部26が設けられている。
【選択図】図3

Description

本発明は温水装置に関し、特に熱源機へ加圧ポンプを駆動して湯水を送る際に発生する振動音を低減可能な構造を備えたものに関する。
従来から、貯湯、給湯、床暖房パネル等の温水暖房端末への温水の供給、風呂への給湯及び追い焚き等の機能を備えた温水装置が広く一般に普及している。この温水装置は、外部熱源機により加熱された湯水を貯留する貯湯タンク、貯湯タンクに低温の上水を供給する給水通路、貯湯タンクに貯留された湯水を給湯栓等の所望の給湯先に供給する給湯通路、暖房水を床暖房パネル等の温水暖房機器に供給する温水暖房回路、風呂への給湯及び追い焚きを行う風呂給湯追焚回路、温水暖房回路や風呂給湯追焚回路を加熱する熱利用循環回路等を備えている。
上記の温水装置において、各種の通路及び各種の回路を構成する配管内に気泡を含んだ湯水が流れる場合があり、この場合、通水音により騒音が発生するという問題がある。このような問題を解決するため、以下に示すような騒音を抑制した構造を備えたものが種々の文献に開示されている。
例えば、特許文献1には、温水暖房回路に温水暖房機器をバイパスするバイパス配管が設置された構造が開示され、このバイパス配管に発生する通水音を抑制するため、バイパス配管の途中部に、その両端部に設けられた流入部の内径よりも大きな内径を有する拡大部を設けた構造が開示されている。この構造によれば、拡大部により湯水の流速が低減し、湯水に含まれる気泡同士がくっついて成長し、気泡同士の衝突頻度を低減することで通水音を低減することができる。
ところで、上記の温水装置においては、貯湯タンク内の湯水の温度が低い場合に湯水を再加熱する補助熱源機を備えたものも実用化されている。この温水装置に組み込まれた補助熱源機は、燃焼ガスの顕熱を利用する熱交換器を備えたものだけでなく、顕熱回収後の燃焼排気ガスの潜熱を利用して熱効率の向上を図った潜熱回収型の熱交換器を備えたものも適用される。
上記の補助熱源機を稼動する場合には、貯湯タンクに過度の入水圧が作用しないように従来から給水通路に減圧装置が設置されている構造上、補助熱源機へ供給される湯水の流量が減圧装置によって少量になる虞がある。このため、補助熱源機に接続された供給水路に加圧ポンプを設置して、この加圧ポンプによって湯水を加圧して補助熱源機へ送る必要が生じる。
特開平8−285296号公報
しかし、補助熱源機へ湯水を加圧ポンプによって圧送すると、加圧ポンプの振動が供給水路を構成する配管や配管内の湯水を伝播して、補助熱源機の熱交換器へ直接伝播されてしまう。
このため、補助熱源機が潜熱回収型の熱交換器を備えた構造である場合、潜熱回収型の熱交換器は、一般的に、硬い材質であるステンレスで形成されているため、加圧ポンプの振動に同期して潜熱回収型の熱交換器が振動してしまい、この振動が排気口から外部に騒音として漏れるという問題が生じる。
本発明の目的は、潜熱回収型の補助熱源機を備えた温水装置において、容易な構造で且つ低コストで加圧ポンプに起因する振動音を抑制可能な構造を備えたもの、等を提供することである。
請求項1の温水装置は、潜熱回収型の熱交換器と、この熱交換器に接続された供給水路と、この供給水路に設置され且つ前記熱交換器へ湯水を送る為の加圧ポンプとを備えた温水装置において、前記供給水路は、前記加圧ポンプから前記熱交換器に至る配管部分を有し、前記配管部分の一部が、その他の配管部分の内径よりも内径が拡大された拡管部で構成されたことを特徴としている。
請求項2の温水装置は、請求項1の発明において、前記配管部分における前記加圧ポンプと前記拡管部との間にオリフィス部が設けられたことを特徴としている。
請求項3の温水装置は、請求項1又は2の発明において、前記拡管部に少なくとも1つの屈曲部が設けられたことを特徴としている。
請求項1の発明によれば、供給水路は、加圧ポンプから熱交換器に至る配管部分を有し、配管部分の一部が、その他の配管部分の内径よりも内径が拡大された拡管部で構成されたので、内径が拡大された拡管部によって、加圧ポンプから吐出された湯水の流速が低下し、湯水の水圧を低減させることができる。
従って、拡管部によって、加圧ポンプから吐出された湯水の流速を低下させ、水圧を低減させることで、加圧ポンプから湯水に伝播した振動の振動エネルギを減衰させることができ、加圧ポンプから湯水に伝播した振動が潜熱回収型の熱交換器を介して外部に漏れるのを極力防止することができ、故に、加圧ポンプに起因する振動音の抑制を容易な構造で且つ低コストで実現できる。
請求項2の発明によれば、配管部分における加圧ポンプと拡管部との間にオリフィス部が設けられたので、加圧ポンプから吐出された湯水の振動をオリフィス部によって減衰させることができ、故に、振動エネルギの減衰効果が一層向上し、加圧ポンプに起因する振動音の抑制効果が向上する。
請求項3の発明によれば、拡管部に少なくとも1つの屈曲部が設けられたので、屈曲部による湯水の流れ方向の変更によって振動エネルギの減衰効果がより向上し、加圧ポンプに起因する振動音の抑制効果がより一層向上する。
温水装置の概略構成図である。 補助熱源機と加圧ポンプと配管部分の斜視図である。 図2の配管部分から断熱材を取り外した状態の斜視図である。 補助熱源機と加圧ポンプと断熱材を取り外した状態の配管部分の側面図である。 継手部材の断面図である。 オリフィス管部材の断面図である。
以下、本発明を実施するための形態について実施例に基づいて説明する。
次に、本発明の温水装置1の全体構成について説明する。
図1に示すように、温水装置1は、貯湯、給湯、床暖房パネル等の温水暖房端末への温水の供給、風呂への給湯及び追い焚き等の機能を有するものであり、貯湯タンク2、補助熱源機3、第1,第2熱交換器4,5、給水通路6、給湯通路7、加熱循環回路8、風呂給湯追焚回路9、温水暖房回路11、熱利用循環回路12、制御ユニット13等を備え、これら大部分は外装ケース14内に一体的に収納されて構成されている。
尚、この温水装置1は、外部熱源機として熱交換器による貯湯タンク2内の湯水を加熱可能な燃料電池発電装置の排熱回収熱交換器と、この燃料電池発電装置と温水装置1との間に湯水を循環させる為の加熱循環回路8等と組み合わせることで燃料電池コージェネレーションシステムが構成されるが、温水装置1以外の構成の詳細な説明は省略する。
次に、貯湯タンク2について説明する。
図1に示すように、貯湯タンク2は、外部熱源機で加熱された高温の温水(例えば、80〜90℃)を貯留可能な密閉タンクで構成され、貯留された湯水の放熱を防ぐ為にタンク周囲は断熱材で覆われている。
次に、補助熱源機3について説明する。
図1に示すように、補助熱源機3は、熱利用循環回路12に設けられ、燃料ガスを燃焼して湯水の加熱を行う公知のガス給湯器で構成されている。補助熱源機3は、燃焼用空気を供給する為の送風ファン3aと、燃料ガスを燃焼させるバーナーユニット3bと、燃焼ガスの主として顕熱を回収する顕熱回収用熱交換器3cと、顕熱回収後の燃焼排気ガスの主として潜熱を回収する潜熱回収用熱交換器3d等を備えている。
補助熱源機3は、貯湯タンク2内の湯水温度が設定温度以下の場合や熱利用循環回路12を循環する湯水の温度が不足する等の特別な場合に限り、主制御ユニット13から指令が送信されて燃焼作動され、熱利用循環回路12を流れる湯水を再加熱するものである。補助熱源機3に供給された湯水は、潜熱回収用熱交換器3dにおいて燃焼排気ガスの潜熱により加熱された後、顕熱回収用熱交換器3cに供給され、その顕熱回収用熱交換器3cにより加熱された後、熱利用循環回路12に供給される。
次に、第1,第2熱交換器4,5について説明する。
第1熱交換器4は、風呂給湯追焚回路9を流れる風呂のお湯を加熱するものであり、熱利用循環回路12の一部となる熱交換通路部4a、風呂給湯追焚回路9の一部となる内部通路部4bを有している。第1熱交換器4において、熱利用循環回路12を流れる高温の湯水と風呂給湯追焚回路9を流れる風呂のお湯との間で熱交換され、風呂のお湯は加熱され、湯水は冷却される。
第2熱交換器5は、温水暖房回路11を流れる暖房水を加熱するものであり、熱利用循環回路12の一部となる熱交換通路部5a、温水暖房回路11の一部となる熱交換通路部5bを有している。第2熱交換器5において、熱利用循環回路12を流れる高温の湯水と温水暖房回路11を流れる暖房水との間で熱交換され、暖房水が加熱され、湯水は冷却される。
次に、加熱循環回路8について説明する。
図1に示すように、加熱循環回路8は、貯湯タンク2と外部熱源機との間に湯水を循環させる閉回路であり、往き側循環通路部8a、戻り側循環通路部8bを有し、貯湯タンク2の下部に上流端が接続され、外部熱源機を経由して、貯湯タンク2の上部に下流端が接続されている。往き側循環通路部8aから戻り側循環通路部8bに接続するバイパス通路部8cが分岐され、この分岐部には、貯湯切換弁8dが設置されている。
通常の加熱循環運転では、図1に示すように、貯湯切換弁8dはバイパス通路部8cを遮断する側に切り換えられ、貯湯タンク2から循環ポンプ(図示略)を介して湯水が、往き側循環通路部8aを通り、外部熱源機に送られ加熱され、加熱された湯水は、戻り側循環通路部8bを通って貯湯タンク2に戻される。
次に、給水通路6と給湯通路7について説明する。
給水通路6は、上水源から低温の上水を貯湯タンク2に供給するものであり、上流給水通路部6a、中間給水通路部6b、下流給水通路部6cを有し、上水源に上流端が接続され、貯湯タンク2の下部に下流端が接続されている。上流給水通路部6aには、減圧弁6d(減圧装置)が設置され、中間給水通路部6bには、逆止弁6eが設置されている。
給水通路6において、中間給水通路部6bと下流給水通路部6cとの間から熱利用循環回路12に接続するバイパス通路部16が分岐され、この分岐部には、蓄熱切換弁6gが設置されている。このバイパス通路部16により、低温の上水を熱利用循環回路12に供給することができ、また逆に、熱利用循環回路12から湯水を貯湯タンク2に戻すことができる。
給湯通路7は、貯湯タンク2内に貯湯された湯水を風呂等の所望の給湯先に供給するものであり、高温の湯水が流れる上流給湯通路部7a、混合湯水が流れる下流給湯通路部7bを有し、貯湯タンク2の上部に上流端が接続され、給湯栓に下流端が接続されている。上流給湯通路部7aと下流給湯通路部7bとの間には、混合弁7cが設置され、この混合弁7cに上流給水通路部6aから分岐したバイパス通路部17が接続されている。バイパス通路部17には、逆止弁17aが設置されている。
バイパス通路部17から混合弁7cを介さずに下流給湯通路部7bへ直接接続するバイパス通路部18が分岐され、このバイパス通路部18には、高温回避電磁弁18aが設置されている。このバイパス通路部18によって、下流給湯通路部7bに上水源から低温の上水を直接供給することができる。下流給湯通路部7bの途中部には、出湯水比例弁19aが設置され、この出湯水比例弁19aの下流側から風呂給湯追焚回路9へ接続する風呂出湯通路19が分岐されている。風呂出湯通路19には、注湯電磁弁19b、逆止弁19c等が順に一体的に設置されている。
次に、風呂給湯追焚回路9と温水暖房回路11について説明する。
図1に示すように、風呂給湯追焚回路9は、風呂のお湯を追い焚きする回路であり、風呂戻り通路部9a、風呂往き通路部9bを有している。風呂戻り通路部9aと風呂往き通路部9bとの間には、第1熱交換器4の内部通路部4bが接続され、風呂戻り通路部9aには、風呂循環ポンプ9cが設置されている。
温水暖房回路11は、床暖房パネルや浴室乾燥機等の温水暖房端末に供給される暖房水を循環させる回路であり、暖房戻り通路部11a、暖房高温往き通路部11b、暖房低温往き通路部11cを有している。暖房戻り通路部11aには、膨張タンク11dと暖房循環ポンプ11eとが設置されている。暖房高温往き通路部11bには、第2熱交換器5の熱交換通路部5bが介装されている。
次に、熱利用循環回路12について説明する。
熱利用循環回路12は、湯水を循環させて温水暖房回路11や風呂給湯追焚回路9との間で熱交換を行う閉回路であり、湯水往き通路部12a、補助熱源機往き通路部12b(供給水路に相当する)、熱交換器往き通路部12c、湯水戻り通路部12dを有している。
湯水往き通路部12aの上流端が貯湯タンク2の上部に接続され、湯水往き通路部12aの下流端と補助熱源機往き通路部12bの上流端と湯水戻り通路部12dの下流端との合流部には、三方弁12eが設置されている。湯水往き通路部12aには、逆止弁12fが設置され、補助熱源機往き通路部12bには、潜熱回収用熱交換器3dへ湯水を送る為の加圧ポンプ20と流量センサ12gが設置されている。
補助熱源機往き通路部12bと熱交換器往き通路部12cとの間に、補助熱源機3の潜熱回収用熱交換器3dと顕熱回収用熱交換器3cとが接続されている。熱交換器往き通路部12cの下流側部分の1対の分岐通路と湯水戻り通路部12dの上流側部分の1対の分岐通路との間に、第1,第2熱交換器4,5の熱交換通路部4a,5aが夫々接続されている。湯水戻り通路部12dの1対の分岐通路に風呂熱交出口電磁弁12hと暖房熱交出口電磁弁12iが夫々設置されている。
熱交換器往き通路部12cから給湯通路7に接続する出湯通路部12jが分岐され、出湯通路部12jには、タンク水比例弁12kが設置されている。この出湯通路部12jによって、貯湯タンク2内で温度が低下した湯水や、給水通路6からバイパス通路部16を介して導入された低温の上水を補助熱源機3で加熱し、高温の湯水として給湯通路7に供給することができる。
次に、本発明に係る補助熱源機往き通路部12bの具体的構造について説明する。
図2〜図4に示すように、補助熱源機往き通路部12bは、加圧ポンプ20から潜熱回収用熱交換器3dに至る配管部分21を有している。この配管部分21の一部は、その他の配管部分21の内径よりも内径が拡大された拡管部22で構成されている。
つまり、補助熱源機往き通路部12bの配管部分21は、加圧ポンプ20の接続部20aに接続される上流側小径管部21a、この上流側小径管部21aの下流端部に接続される拡管部22、この拡管部22の下流端部に接続され且つ潜熱回収用熱交換器3dに接続される下流側小径管部21bから構成されている。
拡管部22を構成する配管の内径Rは、上流側及び下流側小径管部21bを構成する配管の内径rよりも大径に構成されている。例えば、拡管部22を、内径20mm(外径22.0mm)の配管で構成し、上流側及び下流側の小径管部21a,21bを、内径11.5mm(外径12.7mm)の配管で構成している。
図2〜図4に示すように、拡管部22には、少なくとも1つの屈曲部22aが設けられている。つまり、拡管部22を構成する配管の途中部分は屈曲され、この屈曲部22aの角度は、直角となるように設定されているが、特にこの角度に限定する必要はない。
上流側及び下流側の小径管部21a,21b及び拡管部22を構成する配管の周囲は、流れる湯水の放熱を防ぐ為に断熱材23で覆われている(図2参照)。上流側小径管部21aの途中部には、温水装置1の外部に湯水を排出可能な水抜き栓12lが設けられている。下流側小径管部21bの途中部には、流量センサ12gが設置されている。
次に、拡管部22と上流側及び下流側の小径管部21a,21bとを接続する1対の継手部材24について説明する。
図5に示すように、拡管部22の両端部は、上流側小径管部21aの下流端部及び下流側小径管部21bの上流端部と継手部材24を介して夫々接続されている。これら継手部材24は、金属製(例えば、真鍮製)の略円筒形状に夫々形成され、外径の異なる配管同士を接続可能に構成されている。1対の継手部材24は、夫々同じ構造のものであるので、以下では、上流側の継手部材24について説明する。
継手部材24の内部には、上流側から下流側に向けて順に、小径管部21a,21bと略同じ外径を有する小径装着孔24a、この小径装着孔24aの端部に連通し且つ小径管部21a,21bと略同じ内径を有する円筒孔24b、この円筒孔24bの端部に連通し且つ下流側ほど大径化するテーパ孔24c、このテーパ孔24cの端部に連通し且つ拡管部22と略同じ外径を有する大径装着孔24dとが形成されている。
この継手部材24を介して拡管部22と上流側小径管部21aの下流端部とを接続する場合、継手部材24の小径装着孔24aに上流側小径管部21aの下流端部を嵌入し、大径装着孔24dに拡管部22の上流端部を嵌入し、継手部材24と小径管部21aとの隙間及び継手部材24と拡管部22との隙間をロウ付けにより夫々接合することで、継手部材24を介して小径管部21a及び拡管部22とを接続する。拡管部22と下流側小径管部21bの上流端部との接続も同様である。
次に、オリフィス管部材25について説明する。
図2〜図4に示すように、補助熱源機往き通路部12bの配管部分21における加圧ポンプ20と拡管部22との間に、加圧ポンプ20から吐出された湯水の水圧を上昇させる為のオリフィス部26を備えたオリフィス管部材25が設けられている。
図6に示すように、オリフィス管部材25は、金属製(例えば、真鍮製)の略円筒形状に形成され、加圧ポンプ20の吐出口と一体形成された接続部20aと上流側小径管部21aの上流端部とを接続可能に構成されている。
オリフィス管部材25は、加圧ポンプ20の接続部20aが外嵌される小径筒部25a、この小径筒部25aの端部に形成された環状突部25b、この環状突部25bの端部から下流側に向って延びる大径筒部25cとから一体的に形成されている。小径筒部25aの外周部には環状溝25dが形成され、この環状溝25dに合成樹脂製のOリング27が装着されている。
オリフィス管部材25の内周側には、上流側から下流側に向って、オリフィス部26と、このオリフィス部26の端部に連なり且つ上流側小径管部21aの上流端部が収納される収容孔25eが形成されている。オリフィス部26は、下流側に向って軸心側へ移行するように傾斜した環状テーパ孔26a、この環状テーパ孔26aの端部に連なる円筒孔26b、この円筒孔26bの端部に連なり且つ環状テーパ孔26aと逆方向に緩やかに傾斜した環状テーパ孔26cにより形成されている。
このオリフィス管部材25を介して加圧ポンプ20と上流側小径管部21aの上流端部とを接続する場合、加圧ポンプ20の接続部20aに対して、オリフィス管部材25の小径筒部25aを環状突部25bが接続部20aの先端鍔部20bに当接するまで嵌入し、オリフィス管部材25の収容孔25eに上流側小径管部21aの上流端部を嵌入し、環状突部25bと先端鍔部20bを挟持するように固定部材28(所謂、クイックファスナー)を装着し、オリフィス管部材25と上流側小径管部21aとの隙間をロウ付けにより接合することで、オリフィス管部材25を介して加圧ポンプ20と上流側小径管部21aとを接続する。
次に、本発明に温水装置1の作用及び効果について説明する。
熱利用循環回路12において、加圧ポンプ20の駆動を介して、湯水が補助熱源機往き通路部12bから補助熱源機3に送られ必要に応じて再加熱され、補助熱源機3を通った湯水は、熱交換器往き通路部12cを通って第1,第2熱交換器4,5に送られ、この第1,第2熱交換器4,5で熱交換された湯水は、湯水戻り通路部12dを通って補助熱源機往き通路部12bに戻される循環流が形成される。
このとき、補助熱源機往き通路部12bにおいては、加圧ポンプ20が駆動されると、加圧ポンプ20の接続部20aから吐出された湯水は、オリフィス部26を通過する際に水圧が上昇されると共に加圧ポンプ20に起因する振動エネルギが減衰され、上流側小径管部21aを経由して拡管部22に流入する。拡管部22に流入した湯水は、流速が低下して湯水の水圧が低減することで振動エネルギが減衰する。拡管部22から送り出された湯水は、下流側小径管部21bを経由して潜熱回収用熱交換器3dへ送り込まれる。
以上説明したように、補助熱源機往き通路部12b(供給水路)は、加圧ポンプ20から潜熱回収用熱交換器3dに至る配管部分21を有し、配管部分21の一部が、その他の配管部分21(小径管部21a,21b)の内径よりも内径が拡大された拡管部22で構成されたので、内径が拡大された拡管部22によって、加圧ポンプ20から吐出された湯水の流速が低下し、湯水の水圧を低減させることができる。
従って、拡管部22によって、加圧ポンプ20から吐出された湯水の流速を低下させ、水圧を低減させることで、加圧ポンプ20から湯水に伝播した振動の振動エネルギを減衰させることができ、加圧ポンプ20から湯水に伝播した振動が潜熱回収用熱交換器3dを介して外部に漏れるのを極力防止することができ、故に、加圧ポンプ20に起因する振動音の抑制を容易な構造で且つ低コストで実現できる。
また、配管部分21における加圧ポンプ20と拡管部22との間にオリフィス部26が設けられたので、加圧ポンプ20から吐出された湯水の振動をオリフィス部26によって減衰させることができ、故に、振動エネルギの減衰効果が一層向上し、加圧ポンプ20に起因する振動音の抑制効果が向上する。
さらに、拡管部22に少なくとも1つの屈曲部22aが設けられたので、屈曲部22aによる湯水の流れ方向の変更によって振動エネルギの減衰効果がより向上し、加圧ポンプ20に起因する振動音の抑制効果がより一層向上する。
次に、前記実施例を部分的に変更した形態について説明する。
[1]前記実施例において、外部熱源機として、燃料電池発電装置の排熱回収熱交換器について説明したが、これに限定する必要はなく、ヒートポンプ式加熱装置、ガスエンジン等を採用しても良いし、これら以外にも種々の公知なものを採用可能である。
[2]前記実施例において、拡管部22には、1つの屈曲部22aが設けられた構造について説明したが、特に屈曲部22aは1つに限定する必要はなく、複数の屈曲部22aが設けられた構造であっても良い。
[3]その他、当業者であれば、本発明の趣旨を逸脱することなく、前記実施例に種々の変更を付加した形態で実施可能であり、本発明はそのような変更形態を包含するものである。
1 温水装置
3 補助熱源機
3d 潜熱回収用熱交換器
12 熱利用循環回路
12b 補助熱源機往き通路部
20 加圧ポンプ
21 配管部分
22 拡管部
22a 屈曲部
26 オリフィス部

Claims (3)

  1. 潜熱回収型の熱交換器と、この熱交換器に接続された供給水路と、この供給水路に設置され且つ前記熱交換器へ湯水を送る為の加圧ポンプとを備えた温水装置において、
    前記供給水路は、前記加圧ポンプから前記熱交換器に至る配管部分を有し、
    前記配管部分の一部が、その他の配管部分の内径よりも内径が拡大された拡管部で構成されたことを特徴とする温水装置。
  2. 前記配管部分における前記加圧ポンプと前記拡管部との間にオリフィス部が設けられたことを特徴とする請求項1に記載の温水装置。
  3. 前記拡管部に少なくとも1つの屈曲部が設けられたことを特徴とする請求項1又は2に記載の温水装置。
JP2013064343A 2013-03-26 2013-03-26 温水装置 Pending JP2014190569A (ja)

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