JPH01107049A - 排気熱利用の副熱交換器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は浴槽（９）等の貯水（１０）に加熱する従来の
方法に加えて、熱源（３）の燃焼時に発生する排気熱を
再利用して貯水（１０）に加熱し、熱エネルギーの有効
利用と加熱時間の短縮を可能にする排気熱利用の熱交換
器に間してである。

（従来の方法） 今日はど資源の節約が問われている時代はありません。

自然界の限りある資源の有効利用は知恵を持つ人類の命
題といえます。

資源の利用方法の一つに石油　ガス　石炭を燃焼させて
熱源（３）として利用する方法が一般的でありまず。

たとえば、従来から家庭等の浴槽（９）で−船釣に採用
されている貯水（１０）の加熱温水化の方法は通称「風
呂ガマＪ　（第２図）と呼ばれる熱交換方式である。

これは水に熱を加えると水の対流現象が起こることを利
用した方法であり、これを浴槽（９）の横に設置して還
流パイプで接続し、そのパイプを　・集中加熱して、内
部の水を強制対流を起こさせる方法である。

この方法では、浴槽（９）の下部を直接に加熱する自然
対流を利用する方法と比較して熱交換の効率は大きく低
減する。

詳述すれば、従来の風呂ガマ（第２図）（１）は浴槽（
９）の底部を加熱する方法ではなく、住居構造の変化か
ら、最近では大半が浴槽（９）の横に設置する独立型で
それぞれを還流パイプで接続して、そのパイプ内にある
水の対流を利用する構造である。

水は温度は上昇すれば軽くなって上へ、冷たい水は下へ
移動する運動即ち対流現象が起こる。

浴槽（９）の中の貯水〈１０）の水位が風呂ガマ（１）
の主温水排出口（６）より高ければ、主冷水吸入口（５
）との中間にある主熱交換パイプ（４）の中は満水状態
である。

この状態で、主熱交換パイプ（４）を加熱すれば、この
パイプの中の水は温度が上昇し、同時に対流現象が始ま
る。即ち、主熱交換パイプ（４）が加熱されれば、その
パイプ中の水は温度が上昇し上昇水流となって主温水排
水パイプ（８）を経て主温水排出口（６）から貯水（１
０）に混じる。

同時に、主冷水吸入口（５）から貯水（１０）が吸い込
まれ主冷水給水パイプ（７）を経て主熱交換パイプ（４
）へ流入する。これを連続して長時間繰り返すことによ
って貯水（１０）の温度を上げるのである。

（従来の方法の問題点） このように、主熱交換パイプ（４）を中心に対流を利用
し浴槽（９）の中の貯水を温水化するのであるが、風呂
ガマ（１）の構造に関して、熱源（３）である火力の熱
量を温水に転化し、対流を起こさせる熱交換器としての
機能を発揮させるため、水の経路を還流が可能なパイプ
状にして、熱吸収を良くするため複雑な形状を採用して
いるが、排気熱の上昇をスムーズにするため、そのパイ
プ周囲に隙間を設けている。その隙間から相当量の熱量
が排気と一緒になって大気に拡散消滅している。

また、この排気熱は風呂ガマ（１）が浴槽（９）の横に
設置する構造であるため、上昇する排気熱を浴槽（９）
の中の貯水（１０）の温熱に有効に作用することはない
。

従って、浴槽（９）の中の貯水（１ｏ）の温熱のための
必要な熱量以上の熱量を加えなければその目的を達する
ことができない。

これでは与える熱量に対して、熱源の燃焼時間は必要以
上に要し、経済的な無駄は無視できない程度である。

（問題点を解決するための手段） 本発明は以上のような点に鑑みてなしたもので、従来か
らある風呂ガマ（第２図）　（１）に、補助的な機能を
もたせた排気熱の再利用の副熱交換器即ちコイル状集熱
パイプ（１３）と貯水層（１８）を風呂ガマ（第２図）
　（１）に組み合わせた方法であり、排気熱を最大限に
有効利用し、より少ない熱エネルギーで目的を達するこ
とができ、時間的経済的な無駄を省くことを目的として
いる。

（実施例） 主熱交換パイプ（４）とそれを加熱する熱源（３）、主
冷水給水パイプ（７）、主温水排水パイプ（８）及び排
気筒（１２）から構成している従来の風呂ガマ（１）に
対して、主熱交換パイプ（４）の上部に排気筒（１２）
を密着して取り囲む貯水槽（１８）を置き、主熱交換パ
イプ（４）の上部より排気筒（１２）の中に熱交換機能
をもつコイル状集熱パイプ（１３）を設置する。

更に、主冷水給水パイプ（７）と主温水給水パイプ（８
）との間に揚水ポンプ（１７）を置き、この揚水ポンプ
（１７）の吸水口を副冷水給水パイプ（２２）に接続し
て、これを主冷水吸入口（５）より主冷水給水パイプ（
７）の中を通し、貯水（１０）を吸水可能な構造にする
。

また、揚水ボン７（１７）より給水される冷水はコイル
状集熱パイプ（１３）を循環して、排気熱に暖められな
がら上昇し、コイル状集熱パイプく１３）の頂点より側
温水給水パイプ（１４）を経て降下し貯水槽（１８）に
溜まる。コイル状集熱パイプ（１３）で熱せられた温水
は更に貯水槽（１８）の底部に設けている集熱板（２）
が排気熱により熱せられ、これにより一層加熱される。

貯水槽（１８）の中の温水の温度は上部の方が高いので
、集熱板（２）を通して上部までつき出た副温水排水パ
イプ（２０）を設置し、主温水排水パイプ（８）に継ぎ
手を用いて接続する。この接続した副温水排水パイプ（
２０）を主温水排水パイプ（８）の中を通して主温水排
出口（６）に至る構造とし、側温水給水経路しする。

更に、コイル状集熱パイプ（１３）及び側温水給水パイ
プ（１４）の中の水が熱せられると、これらパイプの中
に空気が溜まり、その部分に水蒸気が発生しパイプに内
圧が加わるので、これを解消するため側温水給水パイプ
（〕４）の先端に位置する副温水給水口（１５）の内径
を側温水給水パイプ（１４）の内径より小さくして、揚
水ポンプ（１７）の給水圧力がこれらのパイプ全体に加
わるようにすれば空気溜まりができず、パイプ内の蒸気
圧の問題は解決する（第３図）。

また、貯水槽（１８）の中の副温水パイプ（２０）の先
端が浴槽（９）の中の貯水（１０）の水位（１つ）より
低い場合、揚水ポンプ（１７）が作動していないとき、
貯水（１０）の水圧が強くなり逆流して貯水槽（１８）
から外部に漏れることを防ぐため、完全密閉の構造とす
る。

副温水排水パイプ（２０）は主温水排水パイプ（８）と
接続して、このパイプ（８）の中を副温水排水パイプ（
２０）を通して副温水排出口（２１）に至り直接浴槽（
９）の貯水（１０）へ混じるようにする。この配管の構
造によって主温水排水パイプ（８）の温水の流れを妨げ
ないようにした。

揚水ポンプ（１７）の能力について、その動力源を電気
に求め、内臓するモーターの回転力を利用して水を揚水
し循環させる方法が容易であるが、その循環水量は主冷
水給水パイプ（７）や主温水排水パイプ（８）の循環水
量を上回る必要はないが、仮に上回っても支障はない構
造である。

また、実施するに当なり、揚水ポンプ（１７）の電源ス
ィッチやモーターの回転制御の機能を電気遠隔制御スイ
ッチ（２５）として、利便のため壁（１１）等に取り付
けている従来からある熱源遠隔制御レバー（２６）と一
つの機構に組み込むと便利さは勿論、つけ忘れ消し忘れ
の危険がない。

一方、貯水槽（１８）に水量計（２４）を設けて、水の
量や流れを監視できるようにし、排水栓（２３）を取り
付は水抜きできるようにして、清掃浄化ができるように
する。

（発明の効果） 都市ガスを熱源（３）として例をとれば、一般家庭の使
用している風呂ガマ（第２図）のガス消費景は１時間当
たり平均１５０００キロカロリーであるが、実際に貯水
（１０）の温熱のための熱エネルギーとして有効に働い
ている量即ち熱交換率は最大７０％前後とされている。

残り３０％は排気熱となって大気に拡散消滅している。

従って、この排気熱の３分の１約１５００キロカロリー
の熱量を本発明の方法によって、貯水（１０）への熱交
換が可能になれば、１時間に５０リツトルの水を３０度
Ｃ上昇させる熱量である。

一般家庭の浴槽（１０）の容積が平均３００リツトルで
あるから、この方法の排気熱の再利用により供給熱エネ
ルギーの１０％以上の節減ができる。

これは熱源（３）としての石油やガスなどがそれに比例
して大幅に節約できることであり、同時に時間的短縮か
つ経済的節減が実現できる。

また、本発明の構造は従来からある風呂ガマ（１）に装
置できるものであるため、利用中の風呂ガマ（第２図）
をそのまま使用できるので、利用者の新たな負担を要し
ない。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の基本的構造の断面図第２図は、従来
からある風呂ガマの基本的構造の断面図 第３図は、第１図の部分拡大の構造的断面図（１）風呂
ガマ　（２）集熱板　（３）熱源（４）主熱交換パイプ
　（５）主冷水吸入口（６）主温水排出口　（７）主冷
水給水パイプ（８）主温水排水バイ１　（９）浴槽 （１０）貯水　（１１）壁　（１２）排気筒（１３）コ
イル状集熱パイプ （１４）側温水給水パイプ　（１５）側温水給水口（１
６）副冷水吸入口　（１７）揚水ポンプ（１８）貯水槽
　（１９）水位 （２０）副温水排水パイプ　（２１）側温水排出口（２
２）副冷水給水パイプ　（２３）排水栓（２４）水量計
　（２５）電気遠隔制御スイッチ（２６）熱源遠隔制御
スイッチ （＼ ＼−１

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 従来の風呂ガマ（第２図）の上部排気筒（１２）の中に
   、コイル状集熱パイプ（１３）を配置し、主冷水吸入口
   （５）より主冷水給水パイプ（７）の中に副冷水給水パ
   イプ（２２）を通して、主冷水給水パイプ（７）の適当
   な位置から継ぎ手を経て揚水ポンプ（１７）へ接続し、
   これを給水経路とし、揚水ポンプ（１７）から揚水がコ
   イル状集熱パイプ（１３）を通って、排気筒（１２）の
   周囲に密着して装置した密閉構造の貯水槽（１８）へ溜
   まり、貯水槽（１８）の中に配置している副温水排水パ
   イプ（２０）を主温水排水パイプ（８）に継ぎ手で接続
   し、これを主温水排水パイプ（８）の中を主温水排出口
   （６）まで通して、排水経路とする。 浴槽（９）の中の貯水（１０）が揚水ポンプ（１７）の
   揚水力給水力を利用して、コイル状集熱パイプ（１３）
   を経て循環できるようにして、排気熱の再利用を可能に
   した方法。