JP2013242118A - 配管装置 - Google Patents

Abstract

【課題】残り湯をいわゆる中水として他の用途へ利用することである。この際、排水のために水圧を印加する機能を得るためのポンプを別途に必要とはしない。
【解決手段】ヒートポンプ１で加熱された熱源たる水は、貯湯タンク２に蓄えられる。当該水は熱交換器４によって熱交換されて、その温度が第１温度Ｔ１から第２温度Ｔ２へ低下する。浴槽６中の水は、熱交換器４によって熱源たる水と熱交換される。熱交換器４と浴槽６との間に配管装置５が接続される。湯張り、追い焚き時には三方弁５０が配管５２及び配管５３を相互に連通させ、これらを介して熱交換器４から浴槽６へと水が移動する。排水時には三方弁５０が配管５２及び配管５４を相互に連通させる。いずれの場合においてもポンプ５５が、浴槽６から配管５１へと水を移動させるので、湯張り、追い焚き時と排水時とで個別にポンプを設ける必要がない。
【選択図】図１

Description

この発明は、熱交換器と浴槽との間に接続される配管装置に関する。

特許文献１には、浴槽の残り湯を水中モータで汲み上げ、雨水タンクへ入れる技術が開示されている。

特許文献１には、雨水タンクから浴槽へと水を供給する技術が開示されている。

特開２００９−１２７２５６号公報 特開平７−１２７９１７号公報

しかしながら、特許文献１の技術では別途に水中ポンプが必要であり、特許文献２の技術では浴槽の残り湯は必ずしも再利用されはしない。

また浴槽の残り湯の熱量を考慮することなく、単にその体積のみが考慮されている。従って当該熱量の有効利用がなされていなかった。

よって本願発明の第１の目的は、残り湯をいわゆる中水として他の用途へ利用することである。この際、排水のために水圧を印加する機能を得るためのポンプを別途に必要とはしない。

また本願発明の第２の目的は、浴槽の水を排水に供される前に、熱交換器によって熱媒の冷却に供することにある。

この発明にかかる配管装置（５）は、水が蓄えられる浴槽（６）と、貯蔵タンク（２）に貯蔵される熱媒と前記浴槽に蓄えられた前記水との熱交換を行う熱交換器（４）と、の間に接続される。

そしてその第１の態様は、前記浴槽に蓄えられていた水が前記浴槽から前記熱交換器へと移動する往き配管（５１；５７，５８）と、前記熱交換器から前記浴槽へと水が移動する戻り配管（５２，５３；５６）と、前記往き配管及び前記戻り配管のいずれかにおいて設けられ、前記水を分岐して排出可能な排水機構（５０，５４）と、前記浴槽から前記往き配管へと前記水を移動させるポンプ（５５）とを備える。

この発明にかかる配管装置の第２の態様は、その第１の態様であって、前記熱媒を加熱するヒートポンプを更に備える。そして前記排水機構は、入口（５０ａ）と第１出口（５０ｂ）と第２出口（５０ｃ）を有し、前記入口が前記第１出口及び第２出口に対して排他的に連通する三方弁（５０）と、前記第２出口に接続されて前記水を排出する第１配管（５４）とを有する。

そして前記戻り配管は、前記熱交換器において前記熱媒と前記熱交換が行われた水が前記入口へと移動する第２配管（５２）と、前記第１出口と前記浴槽とを接続する第３配管（５３）とを有する。

そして、前記ポンプは前記往き配管もしくは前記第２配管に設けられる。

この発明にかかる配管装置の第３の態様は、その第１の態様又は第２の態様であって、前記熱交換器における前記熱媒の循環が停止し、その後に前記ポンプによって前記水が一旦前記戻り配管及び前記往き配管の間を前記熱交換器を経由して循環した後に、前記排水機構から前記水が排出される。

この発明にかかる配管装置の第１の態様によれば、入浴で使用されて浴槽に残された水、いわゆる残り湯を分岐して排出するので、排出された残り湯は、いわゆる中水として他の用途へ利用することができる。この際、ポンプは、循環ポンプとしての機能のみならず、排水のために水圧を印加する機能をも兼ねるので、別途に排水用に水圧を印加するポンプは不要となる。

この発明にかかる配管装置の第２の態様によれば、ヒートポンプによって熱媒を加熱する場合、貯蔵タンクの熱媒の温度勾配が大きい方が加熱効率は高まる。よって浴槽の水は、排水に供される前に、熱交換器によって熱媒の冷却に供されることで、ヒートポンプの加熱効率が高まる。

この発明にかかる配管装置の第３の態様によれば、熱交換器内に留まる熱媒の温度を下げることができる。特に第２の態様にあって第３の態様が採用される場合、ヒートポンプの加熱効率がより一層高まる。

この発明の一実施の形態にかかる配管装置の構成を示すブロック図である。 この発明の一実施の形態にかかる配管装置の他の構成を示すブロック図である。

図１は、この発明の一実施の形態にかかる配管装置５の構成を示すブロック図である。配管装置５は、熱交換器４と浴槽６との間に接続される。浴槽６には水（温度が高く、湯として把握される場合も含む：以下同様）が蓄えられる。図中、各配管に並んで記載された矢印は水が流れる向きを示す。熱交換器４は、貯湯タンク２に貯蔵される熱媒と浴槽６に蓄えられた水との熱交換を行う。

熱交換器４は、高温側配管４１と低温側配管４２とを介して、貯湯タンク２と接続される。高温側配管４１は貯湯タンク２の高温側から第１温度Ｔ１の熱媒たる水を熱交換器４に供給する。低温側配管４２は熱交換器４から第２温度Ｔ２（＜Ｔ１）の水を貯湯タンク２の低温側へ供給する。熱媒の温度が第１温度Ｔ１から第２温度Ｔ２まで低下するのは、熱交換器４が貯湯タンク２から得られる水と、浴槽６から得られる水との熱交換を行うことに起因する。

このような、高温側配管４１を介しての貯湯タンク２から熱交換器４への水の移動、及び低温側配管４２を介しての熱交換器４から貯湯タンク２への水の移動を行わせるために、低温側配管４２には循環ポンプ４３が設けられている。循環ポンプ４３は高温側配管４１に設けられてもよい。

貯湯タンク２には熱源たるヒートポンプ１で加熱された水が貯蔵される。より具体的にはヒートポンプ１は、低温側配管１２を介して貯湯タンク２の低温側から得られる水を加熱し、加熱された水を高温側配管１３を介して貯湯タンク２の高温側へ供給する。

このような、高温側配管１３を介してのヒートポンプ１から貯湯タンク２への水の移動、及び低温側配管１２を介しての貯湯タンク２からヒートポンプ１への水の移動を行わせるために、低温側配管１２には循環ポンプ１１が設けられている。循環ポンプ１１は高温側配管１３に設けられてもよい。

貯湯タンク２では、その高温側が低温側よりも高く配置される。よって高温側配管１３，４２及び低温側配管１２，４１によって貯湯タンク２へ水が流入出しても、貯湯タンク２内では高温側から低温側へと温度が低下する勾配が維持される。

配管装置５は、配管５１，５２，５３，５４、循環ポンプ５５を備えている。配管５１は往き配管であって、浴槽６に蓄えられていた水が浴槽６から熱交換器４へと移動する。配管５２，５３は、三方弁５０を介して接続された戻り配管を構成し、当該戻り配管では熱交換器４から浴槽６へと水が移動する。三方弁５０には配管５４も接続されており、両者相まって排水機構として把握することができる。当該排水機構は、戻り配管において設けられ、水を分岐して排出可能である。

具体的には三方弁５０は入口５０ａと第１出口５０ｂと第２出口５０ｃを有しており、それぞれが配管５２、配管５３、配管５４と接続される。三方弁５０は入口５０ａが第１出口５０ｂ及び第２出口５０ｃに対して排他的に連通する。

ポンプ５５は往き配管たる配管５１上に設けられ、浴槽６から配管５１へと水を移動させる。

入浴時、あるいはその準備の段階では、浴槽６中の水の温度を高めるため、三方弁５０は配管５２と配管５３とを連通させ、配管５４を配管５２及び配管５３のいずれとも遮断する。より具体的には、配管５２と配管５３とが三方弁５０によって連通して戻り配管として機能するときには（即ち入口５０ａと第１出口５０ｂとが連通するときには）、ポンプ５５は水を浴槽６と熱交換器４との間で循環させる循環ポンプとして機能する。

そしてポンプ５５が循環ポンプとして機能し、熱交換器４の作用により、往き配管たる配管５１から得られた浴槽６中の水が加温され、戻り配管たる配管５２，５３を介して浴槽６へと供給される。これは通常の湯張り、あるいは追い焚きと呼ばれる処理である。

浴槽６から熱交換器４へと入水する水の温度は第２温度Ｔ２よりも更に低い第３温度Ｔ３である。また熱交換器４から浴槽６へと出水する水の温度は第３温度Ｔ３よりは高いものの、第１温度Ｔ１よりは必ず低い。例えば第１温度Ｔ１、第２温度Ｔ２、第３温度Ｔ３、第４温度Ｔ４はそれぞれ６５℃、４５℃、３０℃、５０℃程度である。

入浴後、湯張りや追い焚きが不要となれば、熱交換器４による熱交換器能が不要となるので、循環ポンプ４３は停止し、浴槽６中の水は放熱する。通常、熱交換器４よりも浴槽６の方が放熱が早い。よって入浴後、しばらくの間、例えば二時間程度は第１温度Ｔ１、第２温度Ｔ２、第３温度Ｔ３、第４温度Ｔ４の高低関係は、湯張りや追い焚きにおけるそれと変わらない。

このとき、三方弁５０は配管５２と配管５４とを連通させ、配管５３を配管５２及び配管５４のいずれとも遮断する。より具体的には、配管５２と配管５４とが三方弁５０によって連通するときには（即ち入口５０ａと第２出口５０ｃとが連通するときには）、ポンプ５５は水を浴槽６から配管５１，熱交換器４，配管５２及び三方弁５０を介して配管５４から排水させる排水ポンプとして機能する。

このように三方弁５０は配管装置５内で配置されるので、ポンプ５５は湯張りや追い焚きのときの循環ポンプとして機能するばかりではなく、配管５４から排水する排水ポンプとしても機能する。配管５４から排水された浴槽６中の水は、特許文献１のように雨水タンクへの貯水に資することができる。

図２は、この発明の一実施の形態にかかる配管装置５の他の構成を示すブロック図である。熱交換器４から見てヒートポンプ１側の構成は図１と同様であるので説明は省略する。

図２では、配管装置５が配管５６，５７，５８及び循環ポンプ５５を備えている。配管５６では熱交換器４から浴槽６へと水が移動し、戻り配管として機能する。

ポンプ５５は配管５７上に設けられ、浴槽６から配管５７へと水を移動させる。

配管５７，５８は三方弁５０を介して接続されており、三方弁５０には配管５４も接続されている。具体的には三方弁５０の入口５０ａ、第１出口５０ｂ、第２出口５０ｃには、それぞれ配管５７、配管５８、配管５４が接続される。

このように配管５７，５８は、両者が連通することによって浴槽６に蓄えられていた水が浴槽６から熱交換器４へと移動するので、往き配管として機能する。他方、三方弁５０と配管５４とは両者相まって、往き配管から水を分岐して排出する排水機構として把握することができる。

湯張り、あるいは追い焚きの際には、三方弁５０は配管５７，５８を連通させてこれらに配管５１（図１参照）と同様に、往き配管として機能させる。そして配管５４を配管５７，５８のいずれとも遮断する。即ち、配管５７，５８が三方弁５０によって相互に連通して往き配管として機能するときには（即ち入口５０ａと第１出口５０ｂとが連通するときには）、ポンプ５５は水を浴槽６と熱交換器４との間で循環させる循環ポンプとして機能する。

そしてポンプ５５が循環ポンプとして機能し、熱交換器４の作用により、配管５７，５８から得られた浴槽６中の水が加温され、戻り配管たる配管５６を介して浴槽６へと供給される。

入浴後、湯張りや追い焚きが不要となれば、熱交換器４による熱交換器能が不要となるので、循環ポンプ４３は停止し、浴槽６中の水は放熱する。このとき、三方弁５０は配管５７と配管５４とを連通させ、配管５８を配管５７及び配管５４のいずれとも遮断する。即ち、配管５７と配管５４とが三方弁５０によって連通するときには（即ち入口５０ａと第２出口５０ｃとが連通するときには）、ポンプ５５は水を浴槽６から配管５７及び三方弁５０を介して配管５４から排水させる排水ポンプとして機能する。

このようにして、図１に示された構成と同様にして、ポンプ５５は循環ポンプとして機能するばかりではなく、排水ポンプとしても機能する。

以上のように配管装置５は、入浴で使用されて浴槽６に残された水、いわゆる残り湯を分岐して排出するので、排出された残り湯は、いわゆる中水として他の用途へ利用することができる。ポンプ５５は、湯張りや追い焚き時に循環ポンプとして機能するのみならず、排水のために水圧を印加する機能をも兼ねるので、別途に排水用に水圧を印加するポンプは不要となる。

以上のように、排水の観点からは、水を分岐して排出可能な排水機構（これは三方弁５０及び配管５４で構成される）は、図１に示されるように戻り配管（これは配管５２，５３で構成される）に設けてもよいし、図２に示されるように往き配管（これは配管５７，５８で構成される）に設けられてもよい。

但し、特に熱源としてヒートポンプ１が採用される場合には、その効率を高めるべく、排水機構は戻り配管に設けられることが望ましい。より具体的には、図１に示された構造において配管５２では、熱交換器４において熱媒たる水（貯湯タンク２からの水）と熱交換が行われた水が、三方弁５０の入口５０ａへと移動する。そして配管５３が第１出口５０ｂと浴槽６とを接続する。

配管５４は三方弁５０の第２出口５０ｃに接続されているので、入口５０ａと第２出口５０ｃが連通するとき、浴槽６の水は下記の経路で配管５４から排水される：浴槽６→配管５１→熱交換器４→配管５２→三方弁５０→配管５４。

上述の通り、配管５１から熱交換器４へと流入する水の第３温度Ｔ３は第１温度Ｔ１及び第２温度Ｔ２のいずれよりも低い。よって上記経路で配管５４から排水されるとき、熱交換器４のうち高温側配管４１と低温側配管４２とに接続されている内部配管の水は冷却されることになる。よって、排水後に改めて湯張り、追い焚きをする場合には、当該冷却された水が低温側配管４２を介して貯湯タンク２へと流入することになる。

ヒートポンプ１によって熱媒（ここでは水）を加熱する場合、貯湯タンク２中の熱媒の温度勾配が大きい方が加熱効率は高まる。より具体的には、貯湯タンク２の低温側の温度を低下させることになり、低温側配管１２を介してヒートポンプ１に流入する水の温度も下がることで、ヒートポンプ１における加熱効率が高まる。

このようにして、浴槽６の水が排水に供される前に、熱交換器４によって熱媒の冷却に供されることで、ヒートポンプ１の加熱効率が高まる。

かかる観点からは、以下の手順で処理を進めることも望ましい排水方法の一態様である。即ち、熱交換器４における水の循環が停止し、その後にポンプ５５によって水が一旦給水配管及び第１配管の間を、熱交換器４を経由して循環させる。その後に、排水機構から水を排出する。

このようにすれば、熱交換器４中で高温側配管４１と低温側配管４２とに接続されている内部配管に溜まる水を冷却する効果が高まる。よってヒートポンプ１の加熱効率がより一層高まる。

もちろん、かかる手順は図２に示された構成においても採用することができる。この場合にも、図１に示された構成において採用する場合でも、配管５４から排出される水の温度を下げることができるという効果がある。植物への水遣りのために供される排水としては、その温度が低い方が望ましいので、かかる手順の採用が望ましい。

１ ヒートポンプ（熱源）
２ 貯湯タンク（貯蔵タンク）
４ 熱交換器
５ 配管装置
５０ 三方弁
５０ａ 入口
５０ｂ 第１出口
５０ｃ 第２出口
５１，５２，５３，５４，５６，５７，５８ 配管
５５ ポンプ
６ 浴槽

Claims (3)

1. 水が蓄えられる浴槽（６）と、貯蔵タンク（２）に貯蔵される熱媒と前記浴槽に蓄えられた前記水との熱交換を行う熱交換器（４）と、の間に接続される配管装置（５）であって、
   前記浴槽に蓄えられていた水が前記浴槽から前記熱交換器へと移動する往き配管（５１；５７，５８）と、
   前記熱交換器から前記浴槽へと水が移動する戻り配管（５２，５３；５６）と、
   前記往き配管及び前記戻り配管のいずれかにおいて設けられ、前記水を分岐して排出可能な排水機構（５０，５４）と、
   前記浴槽から前記往き配管へと前記水を移動させるポンプ（５５）と
   を備える配管装置。
2. 前記熱媒を加熱するヒートポンプを更に備え、
   前記排水機構は、
   入口（５０ａ）と第１出口（５０ｂ）と第２出口（５０ｃ）を有し、前記入口が前記第１出口及び第２出口に対して排他的に連通する三方弁（５０）と、
   前記第２出口に接続されて前記水を排出する第１配管（５４）と
   を有し、
   前記戻り配管は、
   前記熱交換器において前記熱媒と前記熱交換が行われた水が前記入口へと移動する第２配管（５２）と、
   前記第１出口と前記浴槽とを接続する第３配管（５３）と
   を有し、
   前記ポンプは前記往き配管もしくは前記第２配管に設けられる、請求項１記載の配管装置。
3. 前記熱交換器における前記熱媒の循環が停止し、その後に前記ポンプによって前記水が一旦前記戻り配管及び前記往き配管の間を前記熱交換器を経由して循環した後に、前記排水機構から前記水が排出される、請求項１又は請求項２に記載の配管装置。

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