| 【発明の名称】 |
流体循環用ヘッダーユニット及び流体循環用配管系 |
| 【発明者】 |
【氏名】中山 潔
【氏名】福山 健次郎
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| 【要約】 |
【課題】配管系統を複雑にすることなく、各流体使用機器に供給する流体流量が変化した場合でも、安定して流体の供給ができると共に、現場において配管作業が容易な流体循環用ヘッダーユニット及び流体循環用配管系を提供する。
【解決手段】媒体である水は、供給ヘッダー２に入り、２方弁３を介して各流体使用機器に分岐供給される。流体使用機器で使用された水は、戻りヘッダー４に集められ、その後熱源機等に戻されるようになっている。バイパス６中に設けられた差圧制御弁７は、供給ヘッダー２の圧力と戻りヘッダー４の圧力の差を所定範囲に保つように制御する。これにより、供給ヘッダー１に流れ込む水の流量は、使用される流体使用機器の台数によらずほぼ一定となる。よって、熱源機やポンプの負荷をほぼ一定に保つことができる。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 流体を循環させて使用する場合に使用されるヘッダーユニットであって、流体供給ヘッダー、流体戻りヘッダー、流体供給ヘッダーから各流体使用機器に供給する流体を制御する２方弁を有すると共に、流体供給ヘッダーと流体戻りヘッダーを、これらの圧力差を所定範囲に調整する差圧制御弁を介して接続するバイパスを有し、これらの機器がユニット化されていることを特徴とする流体循環用ヘッダーユニット。
【請求項２】 流体を循環させて使用する場合に使用されるヘッダーユニットであって、流体供給ヘッダー、流体戻りヘッダー、流体供給ヘッダーから各流体使用機器に供給する流体を制御する２方弁を有すると共に、流体供給ヘッダーと流体戻りヘッダーを、流体供給ヘッダーに供給する流体の量を所定範囲に調整する流量制御弁を介して接続するバイパスを有し、これらの機器がユニット化されていることを特徴とする流体循環用ヘッダーユニット。
【請求項３】 請求項１又は請求項２に記載の流体循環用ヘッダーユニットであって、流体使用機器で使用した後の流体の温度を検出する温度計、ゲートバルブ、自動エア抜き弁、圧力計のうち、少なくとも１つをユニット内に組みこんだことを特徴とする流体循環用ヘッダーユニット。
【請求項４】 請求項１から請求項３に記載の流体循環用ヘッダーユニットであって、戻り流体ヘッダーの代わりに戻り配管を設け、各流体使用機器からの戻り流体を、直接戻り配管に結合したことを特徴とする流体循環用ヘッダーユニット。
【請求項５】 流体を各流体使用機器に供給して循環使用するための配管系であって、行き止まりの流体供給配管と、流体供給配管より分岐して各流体使用機器に使用する流体を供給するための分岐供給配管と、各流体使用機器で使用した流体を戻すための分岐戻り配管と、分岐戻り配管からの流体を集めて戻すための流体戻り配管と、分岐供給配管又は分岐戻り配管に設けられ、各流体使用機器に供給する流体を調整する２方弁と、流体供給配管と流体戻り配管を、両者の圧力差を所定範囲に調整する差圧制御弁を介して結合するバイパス配管とを有してなることを特徴とする流体循環用配管系。
【請求項６】 流体を各流体使用機器に供給して循環使用するための配管系であって、行き止まりの流体供給配管と、流体供給配管より分岐して各流体使用機器に使用する流体を供給するための分岐供給配管と、各流体使用機器で使用した流体を戻すための分岐戻り配管と、分岐戻り配管からの流体を集めて戻すための流体戻り配管と、分岐供給配管又は分岐戻り配管に設けられ、各流体使用機器に供給する流体を調整する２方弁と、流体供給配管と流体戻り配管を、流体供給配管に供給する流体流量を所定範囲に調整する流量制御弁を介して結合するバイパス配管とを有してなることを特徴とする流体循環用配管系。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、流体を各流体使用機器に供給して循環使用するために使用される流体循環用ヘッダーユニット及び流体循環用配管系に関するものであり、さらに詳しくは、配管系統を複雑にすることなく、各流体使用機器に供給する流体流量が変化した場合でも、安定して流体の供給ができる流体循環用ヘッダーユニット及び流体循環用配管系に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】たとえば冷暖房システムにおいては、各冷暖房機器に冷暖房媒体である温水や冷水を循環させて使用する。この場合に、各冷暖房機器に均等に冷暖房媒体を分配する手段としてヘッダーが用いられることが多い。ヘッダーを用いた場合の配管系等の第１の例を図５に示す。熱源機２１からの冷暖房媒体は、ポンプ２２によって、３方弁２３を介して供給ヘッダー２４に供給される。３方弁２３は、冷暖房媒体を供給ヘッダー２４に供給するかバイパスを通して戻すかを決定するものであり、バイパスには定流量弁２５が設けられ、冷暖房媒体が供給ヘッダー２４に供給される場合と、供給ヘッダー２４に供給されずにバイパスを通して戻されるときとで、３方弁２３に供給される冷暖房媒体の量が変わらないようにされている。
【０００３】供給ヘッダー２４に供給された冷暖房媒体は、分岐管を介して各冷暖房機器２６に供給される。そして、使用済みの冷暖房用媒体は、戻りヘッダー２７に集められ、戻り配管を通して熱源機２１に戻され、循環使用される。
【０００４】ヘッダーを用いた場合の配管系等の第２の例を図６に示す。この例においては、熱源機２１からの冷暖房媒体は、ポンプ２２によって、供給ヘッダー２４に供給される。供給ヘッダー２４からは、各分岐管に分岐され、２方弁２８を介して各冷暖房機器２６に供給される。使用済みの冷暖房媒体は、戻りヘッダー２７に集められ、戻り配管を通して熱源機２１に戻される。
【０００５】ヘッダーを用いた場合の配管系等の第３の例を図７に示す。この例においては、熱源機２１からの冷暖房媒体は、ポンプ２２によって、供給ヘッダー２４に供給される。供給ヘッダー２４からは、各分岐管に分岐され、３方弁２３を介して各冷暖房機器２６に供給される。３方弁２３は、冷暖房媒体を各冷暖房機器２６に供給するかバイパスを通して戻すかを決定するものであり、バイパスには定流量弁２５が設けられ、冷暖房媒体が各暖房機器２６に供給される場合と、各暖房機器２６に供給されずにバイパスを通して戻されるときとで、３方弁２３に供給される冷暖房媒体の量が変わらないようにされている。よって、供給ヘッダー２４に供給される冷暖房媒体の流量は、３方弁２３のオンオフ状態にかかわらず一定である。使用済みの冷暖房媒体は、戻りヘッダー２７に集められ、戻り配管を通して熱源機２１に戻される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、以上のような配管系統には以下のような問題点がある。図５に示した第１の例においては、熱源機２１からの冷暖房媒体の流量はほぼ一定に保たれるが、制御は供給ヘッダー２４毎に行われるので、供給ヘッダー２４以後の各暖房機器２６を個別に制御することができない。
【０００７】図６に示す第２の例においては、各暖房機器２６の制御は可能であるが、各暖房機器２６の使用状態に応じて熱源機２１の負荷状態（冷暖房媒体の流量）が変化し、熱源機２１やポンプ２２への負担が大きくなるという問題点がある。
【０００８】図７に示す第３の例においては、以上に述べたような問題点はないが、分岐配管毎の配管が複雑になるので、ヘッダー後の配管の施工が困難になる他、メンテナンスも困難になるという問題点がある。
【０００９】この他、ヘッダーを建築物に現場設置する場合、物件毎に設計検討が必要となり、熟練した設計者でなければ設計が難しいという問題点がある。また、ヘッダーは建築物のデッドスペースに設置されることが多いため、実際の施工における配管作業においては、狭いスペースにおいて他の障害物をよけて施工することが必要となり、施工が困難であるという問題点もある。
【００１０】本発明は以上のような事情に鑑みてなされたもので、配管系統を複雑にすることなく、各流体使用機器に供給する流体流量が変化した場合でも、安定して流体の供給ができると共に、現場において配管作業が容易な流体循環用ヘッダーユニット及び流体循環用配管系を提供することを課題とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するための第１の手段は、流体を循環させて使用する場合に使用されるヘッダーユニットであって、流体供給ヘッダー、流体戻りヘッダー、流体供給ヘッダーから各流体使用機器に供給する流体を制御する２方弁を有すると共に、流体供給ヘッダーと流体戻りヘッダーを、これらの圧力差を所定範囲に調整する差圧制御弁を介して接続するバイパスを有し、これらの機器がユニット化されていることを特徴とする流体循環用ヘッダーユニット（請求項１）である。
【００１２】本手段においては、各流体使用機器に供給される流体は２方弁によって制御され、３方弁を使用した場合と異なって、各流体使用機器毎には戻り配管を要せず、１ヘッダーに１系統のバイパスを設けるだけで済むので、配管構成が簡単になる。流体供給ヘッダーと流体戻りヘッダーは、差圧制御弁を有するバイパスによって結合されているので、各流体使用機器に供給される流体の流量が変化しても、その変化分はバイパスを通って流れるため、流体供給ヘッダーに供給される流体の流量はほぼ一定となって、熱源機やポンプの負荷が変化することがない。さらに、３方弁を使用する場合のように、定流量弁を分岐管毎に設ける必要がないので、この面でも構造が簡単となる。加えて、全体がユニット化されているので、施工現場での配管が少なくなって施工が容易であり、設計も容易になる。
【００１３】前記課題を解決するための第２の手段は、流体を循環させて使用する場合に使用されるヘッダーユニットであって、流体供給ヘッダー、流体戻りヘッダー、流体供給ヘッダーから各流体使用機器に供給する流体を制御する２方弁を有すると共に、流体供給ヘッダーと流体戻りヘッダーを、流体供給ヘッダーに供給する流体の量を所定範囲に調整する流量制御弁を介して接続するバイパスを有し、これらの機器がユニット化されていることを特徴とする流体循環用ヘッダーユニット（請求項２）である。
【００１４】本手段は、前記第１の手段の差圧制御弁を流量調整弁に代えたものである。本手段においては、たとえば、各２方弁のオンオフ状態を検出し、それによって各流体使用機器に流れている流体の量を推定し、この量に応じて流量制御弁の開度を調整することにより、流体供給ヘッダーに供給する流体の量を所定範囲に調整する。よって、前記第１の手段より多少複雑な制御を必要とするが、作用効果は請求項１と同じものが得られる。
【００１５】前記課題を解決するための第３の手段は、前記第１の手段又は第２の手段であって、流体使用機器で使用した後の流体の温度を検出する温度計、ゲートバルブ、自動エア抜き弁、圧力計のうち、少なくとも１つをユニット内に組みこんだことを特徴とするものである。
【００１６】本手段においては、これら付属機器がユニット内に組みこまれているので、これらの付属機器への、設置現場での配管、配線作業を省略することができる。
【００１７】前記課題を解決するための第４の手段は、前記第１の手段から第３の手段であって、戻り流体ヘッダーの代わりに戻り配管を設け、各流体使用機器からの戻り流体を、直接戻り配管に結合したことを特徴とするもの（請求項４）である。
【００１８】本手段においては、戻り流体ヘッダーを設けず、各流体制御機器からの配管を順次戻り配管に接続するようにしている。この場合には、前記第１の手段から第３の手段（請求項１から請求項３）において、「戻り流体ヘッダー」を「戻り配管」と読みかえればよい。なお、戻り配管は、管を接続したものでなく、マニホールド内に開けられた穴として設け、それに各流体機器からの戻り流体配管を接続するようにしてもよい。また、流体供給ヘッダーと戻り配管の差圧を所定範囲にする差圧制御弁を設ける場合は、流体供給ヘッダーの圧力と、全ての各流体機器からの戻り流体配管が接続された点より下流の戻り配管の圧力との差圧を所定範囲に制御することが好ましい。
【００１９】前記課題を解決するための第５の手段は、流体を各流体使用機器に供給して循環使用するための配管系であって、行き止まりの流体供給配管と、流体供給配管より分岐して各流体使用機器に使用する流体を供給するための分岐供給配管と、各流体使用機器で使用した流体を戻すための分岐戻り配管と、分岐戻り配管からの流体を集めて戻すための流体戻り配管と、分岐供給配管又は分岐戻り配管に設けられ、各流体使用機器に供給する流体を調整する２方弁と、流体供給配管と流体戻り配管を、両者の圧力差を所定範囲に調整する差圧制御弁を介して結合するバイパス配管とを有してなることを特徴とする流体循環用配管系（請求項５）である。
【００２０】本手段においては、配管系にヘッダーが設けられておらず、流体供給配管から直接分岐配管に流体を供給し、使用済みの流体を流体戻り配管に集めて循環させるようになっている。ヘッダーを有しない他は、前記第１の手段と同じ配管系統となっており、前記第１の手段と同様の作用効果が得られる。
【００２１】前記課題を解決するための第６の手段は、流体を各流体使用機器に供給して循環使用するための配管系であって、行き止まりの流体供給配管と、流体供給配管より分岐して各流体使用機器に使用する流体を供給するための分岐供給配管と、各流体使用機器で使用した流体を戻すための分岐戻り配管と、分岐戻り配管からの流体を集めて戻すための流体戻り配管と、分岐供給配管又は分岐戻り配管に設けられ、各流体使用機器に供給する流体を調整する２方弁と、流体供給配管と流体戻り配管を、流体供給配管に供給する流体流量を所定範囲に調整する流量制御弁を介して結合するバイパス配管とを有してなることを特徴とする流体循環用配管系（請求項６）である。
【００２２】本手段においても、前記第５の手段と同様、、配管系にヘッダーが設けられておらず、流体供給配管から直接分岐配管に流体を供給し、使用済みの流体を流体戻り配管に集めて循環させるようになっている。ヘッダーを有しない他は、前記第２の手段と同じ配管系統となっており、前記第２の手段と同様の作用効果が得られる。
【００２３】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態の例を図を用いて説明する。図１は、本発明の実施の形態の第１の例を示す配管系統図であり、ヘッダー部を１つのユニット内に組み込んだものである。図１において、１はヘッダーケーシングユニット、２は供給ヘッダー、３は２方弁、４は戻りヘッダー、５は戻り流体温度計、６はバイパス、７は差圧制御弁、８は圧力検出配管、９は端子台、１０はゲートバルブである。なお、以後の図において、同じ構成要素は同じ符号を付して、重複した説明を省略する。
【００２４】図に示すように、各機器はヘッダーケーシングユニット１内に取り付けられ、各機器間の配管、配線は、ケーシングユニット内でなされており、現場においてこれらの配管、配線を行う必要はない。
【００２５】媒体である水は、供給ヘッダー２に入り、２方弁３を介して各流体使用機器に分岐供給される。図においては、４つの流体使用機器が接続可能とされている。流体使用機器で使用された水は、戻りヘッダー４に集められ、その後熱源機等に戻されるようになっている。各戻り分岐配管には戻り流体温度計５が設けられており、戻ってくる水の温度を測定して外部コントローラーに出力するようになっている。２方弁３が連続制御方式のものであれば、外部コントローラーはこの温度を監視して、２方弁の開度を制御することが可能であるが、全ての実施の形態においては、単純化のために、２方弁３はオンオフ形式のものとする。
【００２６】供給ヘッダー２と戻りヘッダー４はバイパス６で結合されており、バイパス６中には、差圧制御弁７が設けられている。そして、差圧制御弁７には、供給ヘッダー２の圧力と戻りヘッダー４の圧力が、圧力検出配管８を通して導かれており、差圧制御弁７は、これらの圧力差を所定範囲に保つように制御する。差圧制御弁として、それ自体の入側圧力と出側圧力の差を所定範囲に保つような機能を有するものを使用すれば、圧力検出配管８を省略することができる。
【００２７】使用される流体使用機器の台数が多い場合は、供給ヘッダー２と戻りヘッダー４の差圧は小さくなるので、差圧調整弁７の開度が小さくなり、バイパス６を流れる水の量が減少する。逆に使用される流体使用機器の台数が多い場合は、供給ヘッダー２と戻りヘッダー４の差圧は大きくなるので、差圧調整弁７の開度が大きくなり、バイパス６を流れる水の量が増加する。これにより、供給ヘッダー１に流れ込む水の流量は、使用される流体使用機器の台数によらずほぼ一定となる。よって、熱源機やポンプの負荷をほぼ一定に保つことができる。
【００２８】なお、図１において端子台９には、２方弁３を制御するための配線、戻り流体温度計５からの配線がまとまっており、外部配線作業はこの端子台につなぎ込むことにより行うことができる。ゲートバルブ１０は、このユニットを使用しない時期に、全体の配管系統からユニットを切り離しておくために使用される。
【００２９】図２は、本発明の実施の形態の第２の例を示す配管系統図であり、ヘッダー部を１つのユニット内に組み込んだものである。図２において、１１は流量制御弁である。この実施の形態は、図１に示したものとほとんど同じであり、図１における差圧制御弁７が流量制御弁１１に変わっている点のみが異なっているので、異なっている部分のみについて説明する。
【００３０】２方弁３は、外部コントローラーの指令に応じてオンオフされるので、外部コントローラーは、どの流体使用機器に水が供給されているかを把握している。そして、どの流体使用機器がどの程度の水を使用するかも予め分かっているので、外部コントローラーは、２方弁３のオンオフ状態によって、どの程度水が流体使用機器全体に流れているかをも把握している。外部コントローラーは、これらの情報に応じて、常に所定範囲の水が供給ヘッダー２に流れ込むように、流量制御弁１１の開度を決定する。流量制御の精度はラフなものでよいので、流量制御弁１１の開度指令を与えるオープンループ制御で十分であるが、もし必要であれば、供給ヘッダー２に流れ込む水の量を流量計により測定し、それが所定範囲となるように流量制御弁１１の開度を制御するようにしてもよい。
【００３１】この実施の形態においては、外部コントローラーとの信号のやりとりが多い分、第１の実施の形態に比して複雑となっているが、第１の実施の形態と同様の作用効果が得られる。
【００３２】なお、第１の実施の形態、第２の実施の形態において、自動エア抜き弁、圧力計等の図示を省略してあるが、これらの補助機器のうち必要なものは、ヘッダーケーシングユニット１内に組みこんでおくことが好ましい。これにより、取り付け現場において、これらの機器への配管、配線作業を省略することができる。
【００３３】図３は、本発明の実施の形態の第３の例を示す配管系統図であり、ヘッダーを使用せず、直接配管から分岐配管を分岐させ、各流体使用機器への流体の供給を行うものである。図３において１２は供給配管、１３は戻り配管である。
【００３４】供給配管１２、戻り配管１３とも行き止まりになっており、供給配管１２からは分岐配管がチーズ等により分岐されている。各分岐配管には２方弁３が設けられている点は、第１の実施の形態と同じである。各流体使用機器からの戻り水用の配管は、チーズ等により戻り配管１３に結合されている。各分岐配管の圧力を大きく変えないなためには、供給配管１２、戻り配管１３とも、元で太く、分岐点がある毎に細くなるようにすることが好ましい。
【００３５】供給配管１２と戻り配管１３はバイパス６で結合されており、バイパス６中には差圧制御弁７が設けられている。そして、供給配管１２と戻り配管１３の圧力は圧力検出配管８を介して差圧制御弁７に導かれている。差圧制御弁７は、供給配管１２と戻り配管１３の圧力差を所定範囲に保つように制御を行う。
【００３６】本実施の形態は、ヘッダーがなく、かつ、ユニット化されていない点で、第１の実施の形態ほど優れたものではないが、このようなものでも、熱源機やモーターの負荷をほぼ一定に保つことができる。なお、バイパス６は、図において行き止まりとなっている供給配管１２と戻り配管１３の右端を接続するようにし、各々の配管の行き止まりの点に於ける差圧を制御するようにしてもよい。
【００３７】図４は、本発明の実施の形態の第４の例を示す配管系統図であり、ヘッダーを使用せず、直接配管から分岐配管を分岐させ、各流体使用機器への流体の供給を行うものである。
【００３８】本実施の形態は、第３の実施の形態とは、図３における差圧制御弁７が流量制御弁１１に変わっている点のみが異なっている。この違いは、第１の実施の形態と第２の実施の形態の違いと同じものである。すなわち、本実施の形態の作用効果は、第２の実施の形態とほとんど同じであり、当業者には説明を要しないと思われるので、説明を省略する。
【００３９】本実施の形態も、ヘッダーがなく、かつ、ユニット化されていない点で、第２の実施の形態ほど優れたものではないが、このようなものでも、熱源機やモーターの負荷をほぼ一定に保つことができる。
【００４０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のうち請求項１に係る発明においては、各流体使用機器に供給される流体の流量が変化しても、その変化分はバイパスを通って流れるため、流体供給ヘッダーに供給される流体の流量はほぼ一定となって、熱源機やポンプの負荷が変化することがない。さらに、３方弁を使用する場合のように、定流量弁を分岐管毎に設ける必要がないので、この面でも構造が簡単となる。加えて、全体がユニット化されているので、施工現場での配管が少なくなって施工が容易であり、設計も容易になる。
【００４１】請求項２に係る発明においても、請求項１に示したものと同様の効果が得られる。
【００４２】請求項３に係る発明においては、付属機器がユニット内に組みこまれているので、これらの付属機器への、設置現場での配管、配線作業を省略することができる。
【００４３】請求項４に係る発明においては、戻りヘッダーを設けなくても、請求項１から請求項３に係る発明と同等の効果が得られる。
【００４４】請求項５に係る発明、請求項６に係る発明においては、各流体使用機器に供給される流体の流量が変化しても、その変化分はバイパスを通って流れるため、流体供給配管に供給される流体の流量はほぼ一定となって、熱源機やポンプの負荷が変化することがない。さらに、３方弁を使用する場合のように、定流量弁を分岐管毎に設ける必要がないので、この面でも構造が簡単となる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００２２０２６２
【氏名又は名称】東京瓦斯株式会社
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| 【出願日】 |
平成１１年３月１９日（１９９９．３．１９） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００９４８４６
【弁理士】
【氏名又は名称】細江 利昭
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| 【公開番号】 |
特開２０００−２６６２９８（Ｐ２０００−２６６２９８Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１２年９月２６日（２０００．９．２６） |
| 【出願番号】 |
特願平１１−７５３４６ |
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