JP3211379B2 - 給湯装置 - Google Patents

給湯装置

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  • Domestic Hot-Water Supply Systems And Details Of Heating Systems (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は集合住宅等に利用される
住棟セントラルの給湯装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来の住棟セントラル用の給湯装置の例
としては図4に示すものがある。
【0003】図4は熱源となる熱媒を各住戸に向けて循
環させ、各住戸で熱媒と熱交換して給湯を得るもので、
住棟セントラル熱媒用の熱媒加熱器1に住棟の各階およ
び各住戸に向けて熱媒往管2が配管されるとともに、熱
媒往管2の端部で連結される熱媒復管3が配管されて熱
媒循環路4を構成し、この熱媒循環路4に熱媒循環ポン
プ5を設けている。6、6′は各住戸内給湯装置であ
り、給湯用熱交換器7および混合栓8、8′を有してい
る。この給湯用熱交換器7の一次側流路7aの一端は熱
媒往管2に連結され、他端は熱媒復管3に連結されてい
る。また、一次側流路7aと熱交換関係にある二次側流
路7bの一端は給水管9aに、他端は給湯管10を介し
て混合栓8、8′に接続されている。
【0004】以上の住棟セントラルの給湯装置は熱媒加
熱器1にて高温湯(70〜85℃)を作り、熱媒循環ポ
ンプ5にて住棟全体の各住戸に循環させ、各住戸で熱媒
と給水を熱交換して給湯利用するものである。この方式
の給湯装置は住棟全体を循環する高温高圧(住棟の建築
階数が高層となるほど高圧を要する)の熱媒が各住戸内
の出湯口に接続されない構成のため、万一の事故の時に
も安全であるため高層の集合住宅等では特に有効であ
る。
【0005】しかし、この方式では給湯管10が長い場
合は混合栓8、8′の出湯口8a、8a′から適温の湯
が出始めるまでの時間が長くかかり、即湯性がなく不便
であると共に停止中に出湯管10内に溜り放熱により冷
え切った水を捨てるなどのムダを生じていた。
【0006】これを解決するため、図5に示す給湯装置
がある。図5は、燃焼装置11により加熱される熱交換
器12の出口側の給湯管13に出湯栓14、14′を設
けると共に、戻り管15、電動機駆動の循環ポンプ1
6、温度検知器17、燃料供給弁18、制御装置19を
設けて構成している。
【0007】この給湯装置は給湯管13内の湯温低下を
温度検知器17で検知すると制御装置19を介して電動
機駆動の循環ポンプ16の運転と燃焼装置11による加
熱を行ない給湯管13内の湯の昇温を行なうものであ
る。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の各戸に燃焼装置と循環ポンプを設ける構成では、高
層の集合住宅には安全上および低騒音化上において課題
があり、上記従来の熱媒循環方式に従来の電動機駆動の
循環ポンプを加えるただけでは各住戸の給湯装置に電気
工事を加えなければならず、工事コストが高くつき、電
動の循環ポンプ運転によりランニングコストが高くなる
等の課題があった。
【0009】本発明は上記課題を解決するもので、住棟
セントラル用等の給湯装置として、即湯性がありイニシ
ャルおよびランニングコストの安い給湯装置を提供する
ことを目的としたものである。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、熱源側熱媒通路に接続した一次側流路と給
水管に連通する二次側流路とを伝熱関係にした給湯熱交
換器と、前記二次側流路の出口、出湯栓、前記二次側流
路の入口を給湯往管および給湯復管で環状接続した循環
路を有するとともに、加熱流体通路をもつ蒸発器と前記
給湯復管を放熱部にもつ凝縮器とを環状接続して気液相
変化する作動媒体を封入した作動媒体回路に収納した駆
動羽根車と前記給湯復管に接続した被動流体通路に収納
した被動羽根車とを隔壁を介して気密に分離し、かつ動
力伝達可能に連結した即湯循環ポンプを有し、前記給湯
復管に設けた感温部により開閉される開閉制御弁を有す
る導入管により前記加熱流体通路を前記熱源側熱媒通路
に接続した構成としている。
【0011】
【作用】本発明は上記構成により、給湯復管の温度が所
定値以下に低下すると開閉制御弁が開き加熱流体通路に
高温の熱源側熱媒が流れ、この熱媒で作動媒体を加熱し
て蒸発気化させ、この気化膨張で生じた圧力を駆動羽根
車に加えて駆動することにより被動羽根車を動かす。こ
の被動羽根車の動きにより循環路内の湯を循環させ、給
湯熱交換器で熱源側熱媒で加熱して昇温させ湯温の低下
を防止する。
【0012】この循環路内の湯の循環加熱により給湯復
管の感温部が所定温度以上になると開閉制御弁が閉じて
加熱流体通路への熱源側熱媒の流入が停止し、作動媒体
への加熱停止となり駆動羽根車が停止する。このため循
環路内の湯の循環加熱作用が停止する。
【0013】以上のようにして循環路内の湯温を所定値
以上に保ち即湯性を実現するものである。
【0014】
【実施例】以下本発明の実施例を図1、図2により説明
する。
【0015】図1において、21は給湯熱交換器であ
り、その一次側流路22は熱源側熱媒通路23に接続さ
れ、二次側流路24は入口25側で給水管26が接続さ
れて、一次側流路22と二次側流路24が伝熱関係に保
たれている。27、27′は出湯栓であり、給湯接続口
27a、27′a、給水接続口27b、27′bおよび
出湯口27c、27′cを有している。この出湯栓2
7、27′は給湯接続口27a、27′aが給湯往管2
8により二次側流路24の出口29に接続されている。
30は出湯栓給水管であり、給水接続口27c、27′
cに接続されている。31は給湯往管28の端部と二次
側流路24の入口25とを接続する給湯復管32と給湯
往管28により環状接続された循環路である。
【0016】33は即湯循環ポンプ、34は逆止弁、3
5は住棟セントラル給湯用の熱媒往管、36は住棟セン
トラル給湯用の熱媒復管であり、この熱媒往管35、熱
媒復管36は熱媒加熱部(図示せず)および熱媒圧送部
(図示せず)に接続されている。
【0017】次に、即湯循環ポンプ33について図1、
図2で説明する。駆動羽根車37と被動流体通路38に
設けられた被動羽根車39とは隔壁40を介して気密に
分離されるが、駆動羽根車37に保持具41を介して一
体的に取付けられた駆動側マグネット42と被動羽根車
39に一体的に取付けられた被動マグネット43とで磁
力により動力伝達可能に連結されている。
【0018】44は加熱流体通路45をもつ蒸発器で、
46は加熱流体通路45に設けた伝熱ファンである。4
7は蒸発器44と凝縮器48をガス往管49と液戻り管
50で環状に連結して気相・液相に相変化するフロン冷
媒などの作動媒体を封入した作動媒体回路であり、51
は液戻り管50に設けた逆止弁である。
【0019】駆動羽根車37は上記の作動媒体回路47
に収納位置せしめたもので、蒸発器44と一体的に構成
した駆動側ケーシング52で形成される駆動流体通路5
3に収納されている。この駆動流体通路53の入口側は
蒸発器44の加熱されて蒸発気化した作動媒体が溜るガ
ス相部44aに噴出孔54を介して連通し、出口側はガ
ス往管49により凝縮器48に接続されている。
【0020】凝縮器48の放熱部48aは給湯復管32
に接続され、給湯復管32と作動媒体回路47とは伝達
関係に保持されている。また、被動側ケーシング55で
形成され被動羽根車39を収納する被動流体通路38は
給湯復管32に接続される。
【0021】56は駆動羽根車37を回転自在にする駆
動支持軸であり、一端は隔壁40の凹部に設けた軸受5
7に、他端は駆動側ケーシング52に設けた軸受58に
支えられている。59は被動羽根車39を回転自在にす
る被動支持軸であり、その一端は隔壁40の凹部に設け
た軸受60に、他端は被動側ケーシング55に設けた軸
受61に支えられている。
【0022】上記のように駆動羽根車37と被動羽根車
39は各々回転自在に支持されているが、隔壁40を介
して互いに対向する位置に設けられた駆動側マグネット
42と被動側マグネット43による磁力結合により間接
的ではあるが一体に連結されている。
【0023】図1の62は導入管63に設けたワックス
サーモ内蔵などの温度駆動型の開閉制御弁であり、温度
を検知する感温部64は給湯復管32で熱的に接して設
けられている。
【0024】加熱流体通路45は蒸発器44において液
体の作動媒体が溜る液相部44bに位置するとともに、
開閉制御弁62を有する導入管63により熱源側熱媒通
路23に給湯熱交換器21と並列に接続している。
【0025】以上の構成において即湯循環ポンプ33の
動作を説明する。図3に示すように、給湯復管32の温
度が時間経過とともに放熱して低下し、時間t1 で感温
部64が開弁温度TON以下に低下すると導入管63に設
けた開閉制御弁62が開成される。この開閉制御弁62
が開くと加熱流体通路45に高温の熱源側熱媒が流れ、
この熱媒で液体の作動媒体が加熱されて蒸発気化する。
気化してその容積を膨張した作動媒体はガス相部44a
より噴出孔54を通り駆動羽根車37に向って激しく噴
出して駆動羽根車37を回転させてガス往管49を通っ
て凝縮器48に向う。
【0026】駆動羽根車37の回転により一体となった
駆動側マグネット42が回転し、磁力により結合されて
いる被動側マグネット43を回転させることにより被動
羽根車39が回転する。この被動羽根車39の回転によ
りポンプ作用を発生させて循環路31内の給湯水を循環
(図1、図2で実線矢印で示す)させ、給湯熱交換器2
1で高温の熱源側熱媒により加熱昇温して給湯往管28
内の給湯水を保温する。
【0027】駆動羽根車37を回転させガス往管49よ
り流出した気体の作動媒体は、凝縮器48に入り放熱部
48aを流れる給湯水に放熱して凝縮液化する。液体と
なった作動媒体は液戻り管50および逆止弁51を通っ
て蒸発器44の液相部44bに環流する。このように作
動媒体は、熱源側熱媒による加熱気化と、給湯水への放
熱液化による相変化サイクルを作動媒体回路47内を循
環(図1、図2で黒抜き矢印で示す)して繰返す。
【0028】駆動羽根車37による被動羽根車39の回
転によって循環する循環路31内の給湯水が昇温し、図
3に示すように時間t2 で給湯復管32に設けた感温部
64が閉弁温度TOFF 以上に上昇すると導入管63に設
けた開閉制御弁62が閉成される。このため導入管63
を通り加熱流体通路45を流れていた熱源側熱媒の流れ
が停止し、作動媒体の加熱気化動作の停止とともに作動
媒体の循環が止まり即湯循環ポンプ33の運転が停止す
る。
【0029】循環路31内の給湯水は循環加熱の停止に
より、放熱により徐々に湯温が低下し、感温部64の温
度が再び開弁温度TON以下に低下すると上述の循環加熱
運転が繰返される。
【0030】以上のように給湯往管28内の給湯水を保
温するため、出湯栓27、27′を開くと給湯接続口2
7a、27′aに即時に昇温した湯が入るため出湯口2
7c、27′cから湯を直ちに出せ、即湯性が確保でき
る。
【0031】また、熱源側熱媒の熱を利用して即湯循環
ポンプを駆動するため、従来の電動機駆動方式で生じる
電気代が不要となりランニングコストが安くなる。
【0032】そのうえ即湯循環ポンプの発停は、ワック
スサーモなどの温度駆動型の開閉制御弁とすることによ
り電気を使わずに自動発停制御ができ、制御が容易とな
り信頼性が向上する。
【0033】さらに、本給湯装置では電気を不要とでき
るので集合住宅等では各戸の配管スペースで、給湯装置
設置場所となるパイプシャフトでの電気工事が不要とな
り省工事によるイニシャルコストの低減をはかることが
できる。
【0034】また、高温の熱源側熱媒(70〜85℃)
の熱を利用し作動媒体の相変化による圧力で即湯循環ポ
ンプを高効率で駆動できるため熱源側熱媒の流量を少な
くでき、熱源側熱媒通路23の圧力損失が小さくなり、
また給湯熱交換器21への熱源側熱媒の流量低下が少な
くなるため安定した給湯能力が確保できる。
【0035】さらに、従来電動機の回転により発生して
いた循環ポンプ駆動の騒音がなくなることにより低騒音
化できるため、給湯装置が集中して多数設置されること
の多い集合住宅等では特に低騒音化による快適性向上に
有効である。
【0036】なお、出湯栓27、27′を開いて出湯す
る場合は給水管26を通って流入する給水(図1の破線
矢印で示す)の力で給湯熱交換器21に流入させ、高温
の熱源側熱媒と熱交換して昇温した湯を出湯栓27、2
7′で出湯栓給水管30からの給水(図1の破線矢印で
示す)と混合して任意の湯温にして出湯させる。
【0037】
【発明の効果】以上のように本発明の給湯装置は、熱源
側熱媒と給水とを伝熱関係とした給湯熱交換器と出湯栓
とを給湯往管と給湯復管とで環状に接続し、熱源側熱媒
の高温の熱を相変化する作動媒体に加えて作動媒体の気
化で生じた圧力を駆動源とする即湯循環ポンプを給湯復
管に設けるとともに、この即湯循環ポンプの駆動源とな
る熱源側熱媒の流れを制御するため給湯復管に感温部を
設けた開閉制御弁を設けた構成としているので、即湯循
環ポンプを運転のための実使用時の電気代が不要となり
ランニングコストが安く、温度駆動型の開閉制御弁によ
るポンプ駆動用熱媒の自動発停制御により制御が容易で
信頼性が向上し、さらに電気を不要にできるので電気工
事の省施工化による省工事性が向上する。
【0038】また、即湯循環ポンプを駆動するための熱
源側熱媒の流量を少なくでき給湯熱交換器への熱源側熱
媒の流量低下が少なく安定した給湯能力が保証でき、さ
らに電動機の運転による循環ポンプの騒音を無くせるた
め低騒音化が図れ快適性が向上するという利点もある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の給湯装置のシステム構成図
【図2】本発明の一実施例の即湯循環ポンプの断面図
【図3】本発明の開閉制御弁の動作説明図
【図4】従来の給湯装置のシステム構成図
【図5】従来の給湯装置の即湯システム構成図
【符号の説明】
21 給湯熱交換器 22 一次側流路 23 熱源側熱媒通路 24 二次側流路 25 入口 26 給水管 27、27′ 出湯栓 28 給湯往管 29 出口 31 循環路 32 給湯復管 33 即湯循環ポンプ 37 駆動羽根車 38 被動流体通路 39 被動羽根車 40 隔壁 44 蒸発器 45 加熱流体通路 47 作動媒体回路 48 凝縮器 48a 放熱部 62 開閉制御弁 63 導入管 64 感温部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平3−291428(JP,A) 特開 昭49−130046(JP,A) 特開 平4−126924(JP,A) 特開 平3−13743(JP,A) 特開 平2−213620(JP,A) 実開 昭61−38415(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F24D 17/00

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】熱源側熱媒通路に接続した一次側流路と給
    水管に連通する二次側流路とを伝熱関係にした給湯熱交
    換器と、前記二次側流路の出口、出湯栓、前記二次側流
    路の入口を給湯往管および給湯復管で環状に接続した循
    環路を有するとともに、加熱流体通路をもつ蒸発器と前
    記給湯復管を放熱部にもつ凝縮器とを環状に接続して気
    液相変化する作動媒体を封入した作動媒体回路に収納し
    た駆動羽根車と、前記給湯復管に接続した被動流体通路
    に収納した被動羽根車とを隔壁を介して気密に分離し、
    かつ動力伝達可能に連結した即湯循環ポンプを有し、前
    記給湯復管に設けた感温部により開閉される開閉制御弁
    を有する導入管により前記加熱流体通路を前記熱源側熱
    媒通路に接続した給湯装置。
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