JPH02146463A - 生活排水熱利用ヒートポンプ給湯システム - 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】 ［産業上の利用分野］ この発明は、生活排水熱利用ヒートポンプ給湯システム
に関するものであり、特に冬場に於て、同−建物或は建
物群の中で熱をクローズド化し、且つ、使用済の温排水
の熱を約７℃まで回収して反覆利用することができるよ
うにした生活排水熱利用ヒートポンプ給湯システトに関
するものである。

１従来の技術］ 従来、建物或は建物ｎＴで利用していた温水（主に給湯
）はガス、浦、電気利用によるホイラーにより製造され
、そして、使用後は排水として熱を保有した侭の形態で
捨て去っていた。例えばホテルに於ては、給湯用として
供給した熱エネルギーを１００％とした場合、そのうち
約６５％が温排水の形態で未利用の侭下水道に放流され
ているのが現状である。

１−発明が解決しようとする課題］ 上記従来の温排水が未利用の侭下水道に放流されるのは
極めて不経済である。

そこで、建物或は建物群の中にあって、温水を使用した
後は、無為に捨て去ることなく之をヒートポンプの熱源
として利用し、且つ、該温排水の熱源の外は、補助熱源
を必要とすることなく、経済的給湯システムを提供する
ために解決せらるべき技術的課題が生じてくるのであり
、この発明は該課題を解決することを目的とする。

［課題を解決するための手段１ この発明は、上記目的を達成せんとして提案せられたも
のであり、建物或は建物群の使用済の温排水を排水管を
介して熱源水槽に貯留せしめ、該熱源水槽内の温排水は
ヒートポンプの蒸発器を通過する熱媒にて所定量の熱を
奪われて再び熱源水槽に還流し、更に該温排水はその温
度が約７℃に降下するまで反覆利用されると共に、上水
を前記ヒートポンプの凝縮器にて液化される前記熱媒に
て約６０℃近傍まで加熱して貯湯槽に貯留し、該貯湯槽
から湯水を供給できるようにしたことを特徴とする生活
排水熱利用ヒートポンプ給湯システムを提供せんとする
ものである。

し作用］ 建物或は建物群の中にあって、特に冬場に於て、ボイラ
ー等の手段によって製造された使用済の温排水は排水管
を介して熱源水槽に貯留される。そこで、この熱源水槽
内の該温排水は熱源水ポンプにて汲み上げられてヒート
ポンプの蒸発器と接触する。このとき、該蒸発器内の熱
媒は温排水の定の熱（温度差約５℃）をΩっで気化し、
そして、凝縮器に流れ該凝縮器によって液化されると共
に、該液化によって凝縮器に接触している上水に該熱媒
のａする熱を転嫁し、再び前記蒸発器に還流して前記加
熱サイクルを構成するのである。一方、一定の熱（温度
差約５℃）を専われだ温排水は熱源水槽内に還流し、再
び前記熱源水ポンプにて前記ヒートポンプの蒸発器側に
汲みＬげられて該蒸発器と接触し、該温排水の有する熱
の約５℃か［りび奪われて熱源水槽内に還流する。

而して、該温排水は該温排水の温度が約７℃近傍に１降
下するまで反覆利用され、ヒートポンプを駆動するため
に投入したエネルギーが該温排水から回収した熱量に加
算され、ヒートポンプの凝縮器に接触している上水を約
６１１　℃まで昇温せしめ、そして、昇温した該上水は
貯湯槽内に貯留され、該貯湯槽より適宜該昇温水が供給
されるのである。

依って、特に冬場に於て、同一の建物或は建物ＩＩＴの
中にあって、−度ボイラー等の手段にて温水が製造され
れば、該温水の使用後も該温排水の熱を利用し、他の補
助熱源を必要とせずして温水の製造が可能となった。

［実施例］ 以下、本発明の一実施例を別紙添付図面に従って詳述す
る。第１図のシステム図に於て、（１）は排水管である
。この排水管（１）は高温側の熱源水槽（２）に連結さ
れる。そこで、使用済の温排水は該排水管（＋）を介し
て高温側の熱源水槽（２）に貯留される。

（３）は熱源水ポンプであり、首記熱源水槽（２）内の
温排水を汲上げてヒートポンプ（４）の蒸発器（４ａ）
ニ接触せしめる。又、この蒸発器（４ａ）はヒートポン
プ（４）の凝縮器（４ｂ）と連結され、他の機器と共に
加熱サイクルを構成する。即ち、このヒートポンプ（４
）内にフレオンガス等の熱媒が充填されており、該熱媒
は前記蒸発器（４ａ）にて気化するとき、温排水の熱を
約５℃奪って気化する。更に、気化された熱媒は凝縮器
（４ｂ）によって液化せられる。このとき、該凝縮器（
４ｂ）に接触している上水に熱媒の有している熱を転嫁
して自らが液化するのである。

そして、該液化された熱媒は再び蒸発器（４ａ）によっ
て気化され、以て、前記の作動を反覆することになる。

又、前記高温側の熱源水槽（２）に対して低温側の熱源
水槽（う）が並設されており、そして、２等双方の熱源
水槽（２）及び（５）と蒸発器（４ａ）間には夫々前記
熱源水ポンプ（３）による汲上げ側のバイブライン（Ｇ
ａＨ６ｂ）が設けられる。又、該蒸発器（４ａ）には高
温側の熱源水槽（２）に還流するためのバイブライン（
７ａ）ど低温側の熱源水槽（５）に還流するためのパイ
プライン（７ｂ）が連設されている。又、前記汲上げ側
のバイブライン（ＧａＨ６ｂ）には夫々電磁バルブ（８
ａ）（８ｂ）が設けられ、そして、還流側のバイブライ
ン（７ａ）（７ｂ）にも夫々電磁バルブ（９ａ）（９ｂ
）が設けられている。又、前記低温側の熱源水槽（５）
には放流ポンプ（１０）が備えられ、放流バイブ（１１
）によって下水道に放流できるように構成されている。

又、第１貯湯槽（１２と第２貯湯槽Ｏ■とがパイプライ
ン（ゆにて連結されて設けられており、而も、この第１
貯湯槽（１功には」二本の補給部（１２ａ）が設けられ
て適宜補給せられる。更に、ｉ’ｉｉｉ記凝縮器（４ｂ
）の左右にはパイプライン（＋５２）（＋５ｂ）が連結
され、左方のバイブライン（１５ａ）は前記第１貯湯槽
（■の下郎と連結され、そして、右方のバイブライン（
１５ｂ　’）は第１貯湯槽（＋、６−Ｊｆ；びに第２貯
湯槽（１傍の夫々の上部と電磁バルブ（１６ａＨ１６ｂ
）を介して連結されている。

又、前記バイブライン（１５ａ）と（１５ｂ）　ｎ”ｒ
にはバイパスライン（１５ｃ）が介設され、且つ、この
バイパスライン（＋５ｃ）　　と前記バイブライン（１
５ａ）　　との連結部位は三方弁（ｒｔ）を介して連結
されている。　又、第１貯湯槽（ｌ功及び第２貯湯槽（
１摩には夫々温度検知器（ＴＩ＞、　（Ｔ２）、　（Ｔ
３）、　（Ｔ４）が夫々備えられ、該槽内の水温が所定
温度になったとき、該温度検知器が作動してポンプ（Ｉ
及び電磁バルブ（１６ａ）（１６ｂ）その他を操作し、
後述の所定の加熱サイクルが駆動されるように構成され
ている。

尚、第２貯湯槽θ■内の湯は略６０℃に加熱されて給湯
部（＋９）より取出されて使用先に供給される。

この発明の一実施例に用いる装置は上述せる如き構成に
係るから、建物或は建物群の１４月こ於て使用済の温排
水（約４０℃）は排水管（＋）を流下し乍ら、若干の温
度低下を伴い高温側の熱源水槽（２）内に貯留する。そ
して、この貯留した温排水は熱源ポンプ（３）によって
汲上げられてヒートポンプ（４）の蒸発器（４ａ）に接
触する。そして、先ず第１ステツプとして第１図に於て
、電磁バルブ（８ａ）及び（９ｂ）を開にし、同（８ｂ
）及び（９ａ）を閑とした破線にて示す回路（Ａ）によ
りヒートポンプ（４）の蒸発器（４ａ）へ送水され、こ
こで約５℃の熱を奪われ低温側の熱源水槽（５）に送ら
れる。この時、低温側の熱源水槽（５）の初期水位はＯ
ｍｍであり序々に水位を増し、満水になった段階で第２
ステツプとして電磁バルブ（８ｂ）及び（９ｂ）を開と
し、同（８ａＨ９ａ）を閉とした実線にＣ示す回路（０
）によりヒートポンプ（４）の蒸発器（イａ）へ送水さ
れ、ここで約５℃の熱を再び奪われ、［すび低温側の熱
源水槽（５）に送られる。斯くの如く前記回路（Ｂ）に
よる運転で必要な利用温度（約７℃）まで熱を奪い取る
。斯くして熱を奪い取られた温排水は放流ポンプθ０）
により放流パイプから下水道へ放流される。又、この間
に於てへ第３ステツプとして電磁バルブ（８ａＨ９ａ）
を開とし、同（８ｂ）（９ｂ）を閑とした二点鎖線にて
示す回路（Ｃ）により高温側の熱源水槽（２）内の温排
水にて前記の連続的な熱回収が行われるのである。而し
て、６７ｒ記第１ステツプ乃至第３ステツプの工程を反
覆し乍ら、ｄ。１排水の保有する熱エネルギーを無駄な
く回収し、貯湯槽０■（１■に貯留された上水（冬５℃
１夏２５℃程度）を前記ヒートポンプ（４）の凝縮器（
４ｂ）に通水することにより約６０℃まで昇温せしめ、
使用先に供給するのである。

次に、第２図の回路図に従って上水の各加熱工程の実施
例を説明する。先ず、同図（＾）に示す如く、第１貯湯
槽（１功内の水温検知器（月）が設定温度（６０−−α
）℃以下“になった時は、ヒートポンプ（４）か起動し
、三方弁（ｒ７）をオフにして定流量運転モードにて第
１貯湯槽（１の内の上水を順次加熱する。このときは、
電磁バルブ（１６ａ）を開とし、同（１６ｂ）を閉とす
る。次に、同図（ＩＩ）に示す如く、第１貯湯槽（ｌ■
内の水温検知器（Ｔ２）が設定温度（６０−β）℃以上
になった時、前記ヒートポンプ（４）は停止する。

又、同図（Ｃ）にて示す如く、第２貯湯槽（１等内の水
温検知器（Ｔ３）か設定温度（６０−α）℃以下になっ
た時は、三方弁（ｒ７１をオンにして直接加熱モードに
より第２貯湯槽（１■内の上水を加熱する（ヒートポン
プの出口温度は６０℃）。このとき、電磁バルブ（１６
３）は閉で、同（＋６ｂ）は開である。更に、第２貯湯
槽（日内の水温検知器（Ｔ４）が６０’Ｃを検知してい
るときには、同図（Ａ）に示す順次加熱モードに切替え
るのである。

上述した方式にて、同−建物又は建物群の中にあって熱
のクローズド（閉回路化）を実現するのであるが、特に
冬場に於て、本システムに於ては温排水の保有する熱エ
ネルギーを無駄なく回収し、之をヒートポンプの熱源と
して利用できる約７℃まで確実に熱を奪い取った後に放
流するのである。

而して、ヒートポンプは機器の特性」ユ、前記回収した
熱量の１１〜１．２倍の熱出力が得られるのであるが、
之はヒートポンプを駆動するために投入されるエネルギ
ーが温排水から回収した熱量に加算されるからである。

依って、 温水として供給した熱量≦温排水から回収した熱ｆｆ１
Ｘ（１，１〜１．２）・・・・・・・・・・・・式１と
なる関係上、上記同一建物又は建物群の中にあって熱の
クローズド化が可能となるのである。

更に、第３図のグラフは、ホテルで稼動中の本システム
の実測データを基にして作成したものであるが、同図に
示す如く温排水の利用温度を約７℃（又は７℃以下）に
設定すれば、条件の悪い冬期に於ても前記の式ｌが成立
し、ヒートポンプ駆動用の動力にエネルギーを投入する
以外には、熱源としての他のエネルギーを投入すること
なしに温水の供給が１００％可能となったのである。

尚、本発明は、本発明の精神を逸脱しない限り種々の改
変を為す事ができ、そして、本発明が該改変せられたも
のに及ぶことは当然である。

［発明の効果］ 本発明は、上記一実施例に於て詳述せる如く、同一の建
物又は建物群の中にあって、当初、特に冬場に於て、ボ
イラー等の手段で温水を製造すれば、・爾後は使用済の
温排水の熱を利用し、且つ、該温排水の熱の利用温度を
約７℃に設定して該温排水を可能な限り反覆利用するこ
とにより、排水管路で発生する損失エネルギーとヒート
ポンプ駆動用に投入されるエネルギーがバラン５スし、
依って本発明のシステムにて前記温排水からの回収熱エ
ネルギーのみで温水を製造し、之を使用先に供給できる
。即ち、同−建物又は建物群の中に於て、熱のクローズ
ド化によって温排水を最も効率よく利用できるので極め
て経済的となる。又、温排水はヒートポンプによって熱
を奪われ、冷却して放流されることになり、都市の熱汚
染防止にも役立つ等正に諸種の著大なる効果を奏する発
明である。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の一実施例を示し、第１図は全体の回路図、
第２図（Ａ）　（Ｂ）　（Ｃ）は夫々各システムの動作
１順を示す回路図である。第３図はシステム依存率と利
用温度の関係を示すグラフである。 （１）・・・・・・排水管　　　　　（２）（５）・・
・・・・熱源水槽（３）・・・・・・熱源ポンプ　　　
（４）・・・・・・ヒートポンプ（４ａ）・・・・・・
蒸発器　　　　（４ｂ）・・団・凝縮器（６ａ）（６ｂ
）（？ａ）（？ｂＬ−・パイプライン（すθ→・・・・
・・貯湯槽 第３図 特許　出願人　東京電力株式会社 同　　　　　　株式会社　熊　谷　組 機域の限界温度 システム依存率と利用温度の関係

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 建物或は建物群の使用済の温排水を排水管を介して熱源
   水槽に貯留せしめ、該熱源水槽内の温排水はヒートポン
   プの蒸発器を通過する熱媒にて所定量の熱を奪われて再
   び熱源水槽に還流し、更に該温排水はその温度が約７℃
   に降下するまで反覆利用されると共に、上水を前記ヒー
   トポンプの凝縮器にて液化される前記熱媒にて約６０℃
   近傍まで加熱して貯湯槽に貯留し、該貯湯槽から湯水を
   供給できるようにしたことを特徴とする生活排水熱利用
   ヒートポンプ給湯システム。