JP4437987B2 - 熱湯循環システム - Google Patents

Description

本発明は、屋内風呂や露天風呂の入浴施設に熱湯を循環させて供給する循環路を有する熱湯循環システムに関し、特に、熱湯循環に際してその熱源の高効率化及び省エネルギー化を図るために構築された熱湯循環システムに関する。

従来、入浴施設においては、浴槽内から返湯口を介して戻される熱湯を循環させて加熱し再利用する熱湯循環が一般的に行なわれている。この熱湯循環における加熱に対する熱源は、通常、石炭や石油等の化石燃料を利用した加熱ボイラーを使用している。

しかしながら、近年の化石燃料の涸渇に伴い省エネルギー化が促進されるとともに、これら燃料の燃焼により排出される二酸化炭素等が地球環境に影響を与えることが懸念され、化石燃料を使用する加熱ボイラーに代わる熱源が望まれていた。

また、近年の温泉ブームにおいて、入浴施設として露天風呂が好まれているが、露天風呂において、加熱ボイラーを使用して熱湯循環を行なうには、屋内風呂に比較して約５倍の燃料費が必要であるとの試算もあり、省エネ志向に逆行するとともに、露天風呂に改造するには改造費用の他に多額のランニングコストがかかるという問題があった。

本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、熱湯循環における加熱熱源としての加熱ボイラーに対してヒートポンプを併用することで高効率且つ省エネルギーな熱湯循環システムを提供することを目的としている。

上記目的を達成するため請求項１の発明は、屋内風呂１や露天風呂２の入浴施設に給湯ボイラー１５を介して熱湯を供給する給水路１０と、屋内風呂１や露天風呂２において熱湯を循環させて供給する循環路３と、加熱ボイラー６により加熱された循環媒体が流れる加熱路５と、前記循環路３を流れる熱湯を前記加熱路の前記循環媒体で加熱する熱交換器４と、前記入浴施設からの廃湯を貯蔵する返湯タンク９１と、該返湯タンクから廃湯を放流する放流路１１とを有する熱湯循環システムに対して、次の構成を含むことを特徴としている。
前記加熱路５において加熱ボイラー６に対してヒートポンプ７を直列に接続するとともに、加熱路５の一部について弁８１を備えたバイパス路８とする。
前記放流路１１に対して熱交換器１２を介して熱が伝達される温水路１３を設ける。
前記給水路１０に対して給湯ボイラー１５の前段位置に前記温水路１３の熱で予熱を行う予熱熱交換器１６を設ける。
前記ヒートポンプ７は、外気を熱源とする空冷熱交換手段と、前記温水路１３を流れる廃湯を熱源とする水冷熱交換手段を有する。

請求項２の発明は、請求項１の熱湯循環システムにおいて、前記加熱路（５）において、複数のヒートポンプを互いに並列に接続して成ることを特徴としている。

本発明の熱湯循環システムによれば、加熱ボイラー６とヒートポンプ７とが直列に配列された加熱路５とすることにより、年間を通じて加熱が必要な固定負荷分をヒートポンプ７により行い、変動分の加熱を加熱ボイラー６で行うことにより省エネルギー効果が得られる。
また、ヒートポンプ７は空冷及び水冷の両方を熱源としているので、季節に応じて熱源を選択でき、高効率な加熱を行なうことができる。

また、本発明の熱湯循環システムによれば、入浴施設からの廃湯により温水路１３に存在する熱を再利用手段によりヒートポンプ７の熱源として利用することで、熱湯循環システムにおいて省エネ且つ効率良い運転を行なうことができる。

また、本発明の熱湯循環システムによれば、入浴施設に熱湯を給水路１０を介して供給する場合に、給水路１０において温水路１３の熱を予熱として利用できるので、更なる省エネ効果を得ることができる。

本発明の実施の形態の一例について、図面を参照しながら説明する。
本発明の熱湯循環システムは、入浴施設としての屋内風呂１及び露天風呂２に対して、各風呂の返湯口６１を介して戻される熱湯を循環させて各風呂の流入口６２に戻す循環路３を有している。循環路３には熱湯を循環させるためのポンプ３１、熱湯中の不純物を濾過するための濾過器３２、循環する熱湯を高温に維持するための熱交換器４が設けられている。

熱交換器４は、前記した循環路３との間で、循環湯を熱交換により加熱する加熱路５が接続されている。加熱路５は、その内部に循環媒体を循環させるための循環ポンプ５１が接続され、この循環ポンプ５１に対して加熱ボイラー６とヒートポンプ７とが直列に配置するように接続されている。加熱ボイラー６は、灯油等の燃料により循環媒体を加熱するものであり、常時運転するのではなく、必要な負荷が生じた場合に循環媒体を加熱する運転を行なうようになっている。
熱交換器４においては、循環路３の熱湯と加熱路５の循環媒体とが反対方向に流れることで熱交換が効率良く行なわれるようになっている。

ヒートポンプ７は、外気を利用した空冷熱交換手段と後述する廃湯を使用した水冷熱交換手段を内部に有し、それぞれ外気又は廃湯を熱源として循環媒体を加熱するものであり、年間を通じて最小限に必要な固定負荷分をカバーするような常時運転（２４時間）が行なわれる。このヒートポンプ７で加熱される循環媒体の温度はヒートポンプ７内の制御手段（図示せず）によりその出口側において５５℃になるように設定されている。
また、ヒートポンプ７から出力される循環媒体は、加熱ボイラー６に導かれるが、その入口側に循環媒体の温度を検知するセンサー（図示せず）が設けられ、この温度が５５℃に満たないときには加熱ボイラー６を運転して循環媒体の温度が５５℃にすることが行なわれる。

ヒートポンプ７の熱交換作用は通常のヒートポンプが有する構成、すなわち冷媒ガスを断熱圧縮して高温・高圧ガスにする圧縮器、圧縮器からの高温・高圧ガスを外気（廃湯）との間で熱交換することにより凝縮させて液化する凝縮器、凝縮器で液となった冷媒を膨張させて低温・低圧の液とする膨張弁、低温・低圧の冷媒を伝熱媒体との間で熱交換させて蒸発させる蒸発器を備えた構成により行なわれる。

また、ヒートポンプ７は、図１の点線で示されたように、複数個のヒートポンプ７´を並列に接続してもよい。循環ポンプ５１と加熱ボイラー６との間には、ヒートポンプ７の点検用のバイパス路８が設けられ、このバイパス路８は通常の状態においては弁８１により循環媒体の流れが遮断されている。

上述の構造によれば、加熱ボイラー６とヒートポンプ７とが直列に配列された加熱路５とすることにより、年間を通じて加熱が必要な固定負荷分をヒートポンプ７により行い、夏季以外の期間において循環媒体に必要となる変動分の加熱を加熱ボイラー６で行うことにより常時加熱ボイラー６を使用しないため省エネ化を図ることができる。

入浴施設に対しては、洗い場から廃湯を排出するための排水路９及び洗い場で使用する熱湯を供給する給水路１０が設けられている。給水路１０の先端には、熱湯や水を供給させる給水手段６３が接続されている。排水路９には、廃湯を一時的に貯蔵する返湯タンク９１が設けられ、この返湯タンク９１には放流用ポンプ９２を介して廃湯を放流する放流路１１が接続されている。そして、この放流路１１途中に設置された熱交換器１２を介して放流路１１中の廃湯の熱が伝達される温水路１３を設けている。温水路１３には管内に循環媒体を循環させるための循環ポンプ１４が接続され、ヒートポンプ７の内部に設けた熱交換手段により温水路１３の熱を利用して循環水を加熱することが行われる。

給水路１０には、給湯ボイラー１５が接続され、この給湯ボイラー１５の前段位置に前記温水路１３の熱で予熱を行う熱交換器１６が設けられている。

上記構成によれば、入浴施設からの廃湯により温水路１３に蓄熱された熱をヒートポンプ７における熱源として利用することができる。すなわち、温水路１３の熱をヒートポンプ７内での熱交換に利用するので、廃湯をヒートポンプ７における固定熱源とし、廃湯が減少した等の場合には、空冷熱交換手段を駆動することで外気を利用した熱交換を行なって不足分をカバーするので、熱湯循環システムにおいて省エネ且つ効率良い運転を行なうことができる。

また、入浴施設に給水路１０から熱湯を供給する場合に、温水路１３の熱で予熱を行った後に給湯ボイラー１５で所望の熱まで加熱するので、加熱に際してエネルギーを節約でき省エネ効果を得ることができる。

既存の入力施設が存在しているような場合には、図１の改造部２０以外の構成が既に形成されている。このような施設に対しては、改造部（配管及びヒートポンプ等）２０を付け加えることで本発明の熱湯循環システムに容易に改造することができる。この場合、既存配管はバイパス路８として利用することができる。
また、熱湯循環システム全体を使用する場合は、同様のフローで構成される。

また、上記構造の熱湯循環システムを新設する場合、又は、既存の熱湯循環システムにおける設備を上記構造に改造する場合において、浴室規模、給水量、外気温度等をパラメータとして年間のランニングコストをパソコン上で算出するソフトを作成し、各パラメータを入力するようにすれば、新設の場合の年間維持コスト及び既設の場合の省エネコスト（現状コストとの比較）が容易に算出できるので、新設及び既備における年間維持コストを容易に確認することが可能となる。

本発明の実施の形態の一例を示す熱湯循環システムの構成説明図である。

符号の説明

１ 屋内風呂
２ 露天風呂
３ 循環路
４ 熱交換器
５ 加熱路
６ 加熱ボイラー
７ ヒートポンプ
８ バイパス路
９ 排水路
１０ 給水路
１１ 放流路
１２ 熱交換器
１３ 温水路
１４ 循環ポンプ
１５ 給湯ボイラー
１６ 熱交換器
２０ 改造部
３１ 循環ポンプ
３２ 濾過器
５１ 循環ポンプ
６１ 返湯口
６２ 流出口
６３ 給水手段
８１ 弁
９１ 返湯タンク
９２ 循環ポンプ

Claims (2)

1. 屋内風呂（１）や露天風呂（２）の入浴施設に給湯ボイラー（１５）を介して熱湯を供給する給水路（１０）と、屋内風呂（１）や露天風呂（２）において熱湯を循環させて供給する循環路（３）と、加熱ボイラー（６）により加熱された循環媒体が流れる加熱路（５）と、前記循環路（３）を流れる熱湯を前記加熱路の前記循環媒体で加熱する熱交換器（４）と、前記入浴施設からの廃湯を貯蔵する返湯タンク（９１）と、該返湯タンクから廃湯を放流する放流路（１１）とを有する熱湯循環システムに対して、
   前記加熱路（５）において加熱ボイラー（６）に対してヒートポンプ（７）を直列に接続するとともに、加熱路（５）の一部について弁（８１）を備えたバイパス路（８）とし、
   前記放流路（１１）に対して熱交換器（１２）を介して熱が伝達される温水路（１３）を設け、
   前記給水路（１０）に対して給湯ボイラー（１５）の前段位置に前記温水路（１３）の熱で予熱を行う予熱熱交換器（１６）を設け、
   前記ヒートポンプ（７）は、外気を熱源とする空冷熱交換手段と、前記温水路（１３）を流れる廃湯を熱源とする水冷熱交換手段を有する
   ことを特徴とする熱湯循環システム。
2. 前記加熱路（５）において、複数のヒートポンプを互いに並列に接続して成る請求項１に記載の熱湯循環システム。

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