JPS58115257A - 太陽熱利用給湯装置 - 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】 本発明は入浴済みの浴槽湯の排熱を回収して再利用でき
、しかも風呂の追焚きゃ貯湯槽の肺上げも可能とする太
陽熱利用給湯装置に関するものである。

従来のこの回の太陽熱利用給湯装置は第１図のように構
成されている。すなわち、太陽熱コレクタ（１）内で昇
温して得られた湯は循環ポンプ（３）を作動することで
貯湯槽（２）内に貯湯される。そこで貯湯槽（２）のＬ
部から給湯装ぽ＠によシ浴槽αＱ内に給湯される。更ｔ
ζ、浴槽Ｈの排水孔Ｉこは温度感知器［Ｆ］）を装備し
た排水導入管（６）が連設され、差温制御バルブ（４）
へと連結されている。差温制御バルブ（４）から配管は
分岐され、一方は連結管（ｉ）を介して貯湯槽（２）に
設けた熱交換器（５）へと連絡され、更に排出管（９）
へと連絡されて貯湯槽（２）外の排水口（ロ）付近に案
内されている。この熱交換器（５）を通る流路が排熱回
収流路である。他方は差温制御バルブ（４）から貯湯槽
（２）外の放流管（８）に連絡される放流路を構成して
いる。また、貯湯槽（２）内には、熱交換器（５）付近
に温度感知器（４）が装備され、温度感知器（Ｂ）と共
に差温制御バルブ（４）に連絡されている。即ち、温度
感知器（Ａ）の示す温度′ｒＡが温度感知器（［３）の
示す温度ＴＢより高いか同じ場合（１゛Ａ≧Ｔｈ　）に
は、浴槽０６から出る排水は差温制御バルブ（４）によ
シ放ｂＩＬ管（８）を通る放流路にτ工かれ、低い場合
（ＴＡ＜ＴＢ）には、熱交換２５　（５）を通る排熱回
収流路に導かれるように連動している。ここで放流路に
導かれた排水はそのまま排水溝に放流されるが、排熱回
収流路に導かれた排水は熱交換器（５）付近の水（又は
覇）と熱交換し、熱交換器（５）付近の水が暖められ、
排水溝αηに放流される。

この場合の欠点としては （１）浴槽の排水経路中に熱交換器（５）や差温制御バ
ルブを設けているため、浴槽内で生じた湯あかが熱交換
器（５）及び差温制御バルブ（４）内に付着してンコシ
交換性能を著しく低下したシ、また差温制御バルブ（４
）及び熱、交換器（５）内にっまシを生ぜしめて排水不
能になるなど実用上の面で重大欠点を有していた。

、（２）浴槽湯の排水過程で排熱回収を行なうもの（３
） であるから、熱交換器（５）の伝熱面積を十分確保する
必要があシ、熱交換器が大型となってコスト高となって
いた。

（３）浴槽消の排熱回収時に毎回浴槽０を排水する構成
であるから、洗清用等に水の再利用かで久ず不経済であ
った。

（４）　　太陽熱コレクタに直痔水を循環せしめる構成
のため冬期に凍結する恐れがあった。

（５）　　風呂追焚き構能や貯湯槽の補助加熱装置が全
く具備されていないため、浴槽の湯温が低下した場合の
追焚き高温湯の浴槽への落し込みかで久ない他、冬期に
おける貯湯槽への高温湯の確保ができず、給湯装置とし
ては使い勝手が極めて悪いものであった。

など多くの欠点を有していた。

本発明はこのような従来の欠点を解消するもので、入浴
済の浴槽湯の排熱を回収して再利用でき、しかも風呂の
追焚きや貯湯槽内の湯の沸上げも可能とする太陽熱利用
給湯装置を提供することを目的としている。

（４） この目的を達成するために、本発明は太陽熱コレクタ内
で昇温しで得られた熱媒体を貯湯槽内の熱交換器に強制
循環せしめるようにしたものであって、太陽熱コレクタ
と三方弁間を連絡する戻シ管の途中に熱媒体加熱装置を
設け、この熱媒体加熱装置の下流側の前記三方弁を介１
ノで戻シ管と、排熱回収経路を兼ねた風呂追？、訝ｖ３
のバイパス経路とに分岐され、Ｑｉ＋記バイパス経路の
途中に浴槽湯の自然循環式熱交換装厨を設け、前記バイ
パス経路の出口管を戻月１こ合流して貯湯槽内の熱交換
器の入口部に接続して構成している。

この構成によると、 （１）浴槽側の排Ｍ回収の場合 三方弁により戻り管側の閉塞し、同時にバイパス経船側
大・閂放しく即ち排熱回収経路を開放）、静媒体加熱装
置の運転を停止した状態で循環ポンプを運転するととで
、貯湯桟内の水と熱交換された低泥の熱媒体が第２図に
示した如くバイパス経路側に導かれ、自然循環式熱交換
装置内で浴槽局と間接的に熱交換を行ない、昇温した熱
媒体が貯湯槽内の熱交換器に導かれ、熱交換器付近の水
と熱交換し、この熱交換サイクルをある時間繰返す過程
で排熱が貯湯槽内に回収される。

（２）　　風呂の追焚きの場合 三方弁の開閉は前記同様にしてバイパス経路側（この場
合追焚き経路となる）に熱媒体が流れるようにして循環
ポンプを駆動し熱媒体加熱装置を運転すると、熱媒体加
熱装置にて加熱された高濁度の熱媒体が三方弁を介して
バイパス経路側に導かれ、自然循環式熱交換装置内で自
然対流によシ浴槽湯と熱交換し、風呂の追焚きができる
。

（３）貯湯槽の沸上げの場合 冬期における太陽熱寄与率が悪い場合、或は大量の安定
した高温湯を必要とする場合においては、三方弁にてバ
イパス経路側を閉塞し、同時に戻シ管側を開放させる。

次に循環ポンプを駆動して、熱媒体加熱装置を運転する
ことで、熱媒体加熱装置内で加熱された高温の熱媒体は
貯湯槽内の熱交換器で近傍の水と熱交換する。この際貯
湯槽内の湯がゆるやかな自然対流とポンプの循環流によ
シ沸き上げられるために熱交換詔上方の貯湯槽が均−湯
温に沸き上げられる。

以下、本発明の一実施例を第２図、第３図、第４図を用
いて説明する。なお、第８図、第４図中第２図と同一部
品Ｅこついては同一番号を付している。図において、（
至）は貯湯槽で、上部に設けた出湯口α→と、下部に減
圧逆止弁００を介して設けた給水口０Ｑと、内部下方に
配設した熱交換器α力とを有している。（ト）は太陽熱
コレクタ、ＯＩは熱媒体の循環ポンプであシ、この循環
ポンプＨは太陽熱コレクタ（的と熱交換器αηの出口部
を接続する往管（イ）の途中に設けられている。Ｑｐは
熱媒体加熱装置であシ、太陽熱コレクタ（ト）と三方弁
に）を連絡する戻シ管（イ）の一部に設けられ、熱交換
器（ハ）とバーナに）等からなる。三方弁（イ）は熱媒
体加熱装置Ｑつの下流側に設けられ、流路が８又状に分
れ、一方はバイパス往管に）、熱交換器（ハ）、バイパ
ス戻シ管翰よ多構成されるバイパス経路軸へと連絡され
る。他方は連結管ｃ３ηを介して前記バイパス戻シ管（
イ）と合流し、再び戻シ管（ハ）を形成して熱交換器σ
カの入口部に接続される。以上で熱媒体循環経路が構成
されている。

次に、循環ポンプａ０を運転し、三方弁（イ）と熱媒体
加熱装置Ｑυを制御することで各々の熱交換器を介して
貯湯槽０内に貯湯されるものである。に）は浴槽の一側
部に設けた自然循環式熱交換装置で内部には前記熱交換
器（ハ）が配設され、前記熱交換器（ハ）の周囲に浴槽
湯が自然対流するよう２本の連絡管−を介して浴槽（財
）の側部に接続されている。そして貯湯槽Ｑ１上部の出
湯口α→から給湯管（ハ）を介して蛇口（至）及び各々
給湯栓（図示せず）に給湯されている。（財）は循環ポ
ンプ（１１の運転による熱媒体流の流れを示し、に）は
浴槽内の勘の自然循環流を示す０ また、本実施例では、熱媒体としてエチレングリコール
等の不凍液を用いて熱媒体循環経路の冬期における凍結
や腐食の防止を行なっている。

次にその動作について説明する。

（１）浴槽場の排熱回収の場合 入浴時においては、一般の平均家庭の易の使用量は２５
０〜８００　ｌ／４５°Ｃであシ、例えば貯湯槽（至）
の貯ｎ　ｆＡ　２００１８０°Ｃとすると、貯湯量（至
）の貯湯量の約ＩＡ強が使用されていることになシ、即
ち貯湯槽０３の略中間位置下方は冷水が入っている状態
となる。この状態で三方弁（イ）を動作して連結管０り
を閉塞すると同時にバイパス往管に）を開放しく即ち排
熱回収流路側へ連通し）、かつ熱媒体加熱装置Ｑυは停
止状態で循環ポンプ０呻をある時間運転すると、熱交換
器Ｑηで貯湯槽Ｑ３内下方の水と熱交換された低温の熱
媒体が、循環ポンプＯすを介して太陽熱コレクタ（至）
、熱媒体加熱装置ａ３三方弁に）を通ってバイパス経路
（至）側に導かれ、熱交換器（ハ）に低温の熱媒体が通
過する過程で、自然循環式熱交換装置（至）内で高温の
浴槽局と間接的に熱交換を行なう。自然循環式熱交換装
置（イ）内で熱交換され低温度になった湯は密度が大浅
くなるため下方の連絡管（至）よシ貯湯槽（至）下方へ
と導かれる。この詩、上部の連絡管（至）より高温湯が
前記熱交換装置（財）内に導かれることで、第２図の矢
印（至）に示した如く自然循環流が形成される。このよ
うにして昇温された熱媒体がバイパス戻シ管（イ）から
戻シ管（ホ）、熱交換器０ηの入口部を通して、貯湯槽
０■内下方の熱交換器αηに導かれ、熱交換型αη周辺
の水と熱交換を行なう。前記熱交換廿イクルを、例えば
タイマ制御、或いは熱媒体温度検知制御（図示せず）等
である時間行なわしめるととで、浴槽■内の高温湯の排
熱が貯湯ｆ＊　０３内に完全に回収可能となり、エネル
ギの大巾な節約ができる。

の自然循環式熱交換装置に）における相対平均温度差が
大きくなシ、排熱回収率が高くなシ、年間を連じて省エ
ネルギを発揮することができる。

また自然循環式熱交換器（２）内で浴槽湯と熱媒体が間
接的に熱交換を行なうから熱交換器（ホ）内に湯あかが
詰まる恐れも全くなく、さらに湯あか何着に伴なう熱交
換性能の劣化も少なく、長期に渡って安定した排熱回収
性能が維持できる。

さらに浴槽場の自然循環によシ排熱回収を行なうため、
排熱回収経路の浴槽湯を洗濯等Ｆζ再利用ができ、節水
効果も発揮するととができる。

また太陽コレウラ０綿の戻シ管経路の途中で排熱回収経
路によシ排熱回収を行ならものであるから、熱・媒体に
回収された排熱が直接貯湯槽α東向の下方の水と熱交換
されることとな力、熱媒体に回収された排熱が太陽コレ
クタ（ロ）、熱媒体加熱装置（財）等を含む熱媒体循環
経路中で放熱することはなく、貯ｌｌＪｍＱ、３内に有
効に回収される結果、排熱回収率を高めることができる
。

（２）風呂追焚きの場合 浴槽湯温が低下し追焚きを必要とする場合は、第８図の
ようにまず、三方弁（イ）の開閉状態を前記と同様に連
結管０ηを閉塞してバイパス経路（至）側（即ち追焚経
路側）に熱媒体が流れるようにし、循環ポンプα場を駆
動し、熱媒体加熱装置（ハ）を運転すると、熱媒体循環
量＠Ｑ］）にて加熱された高温度の熱媒体が三方弁（イ
）を介してバイパス往管に）、熱交換器（ロ）、バイパ
ス戻り管（イ）のバイパス経路側に導かれ、自然循環式
熱交換装置に）内で浴槽湯と自然対流によシ熱交換する
。この際、自然循環式熱交換装＠（イ）内で熱媒体と熱
交換し、高温度になった浴槽湯は低密度となって上昇し
、上方の連絡管に）よシ浴槽（ロ）内に流出し、逆に浴
槽（ロ）下方の易が下方連絡情勢よシ熱交換器（イ）内
に導かれるため、第３図の矢印ばの流れ（即ち排熱回収
時とは逆方向の流れ）の自然対流が行なわれ、追焚きが
行なわれる。

また、追焚き能力の設定は熱媒体加熱装置（ハ）のバー
ナ（ハ）の燃焼量、熱媒体循環量、各熱交換器の伝熱面
積を設定することで任意に設定することができる。

さらに、例えば下方連絡管（至）の一部に温度検知器（
図示せず）を設け、風呂の排上シを検知して追焚きを自
動停止することも可能である。

（３）貯湯槽の佛上げの場合 冬期や雨天等で太＠熱の寄与率が悪い場合や、或いは大
量の高温の安定出湯を必要とする場合においては、第４
図のように、三方弁（イ）の切換動作によ）バイパス経
路（至）の流れを閉塞し、同時に連結管６η側を連通し
た状態で、循環ポンプＱ呻と熱媒体加熱装置（ロ）を運
転すると、熱媒体加熱装置（財）で加熱された高温の熱
媒体は、貯湯槽（至）内の熱交換器αη近傍にて水また
は低温の湯と熱交換する。この時、貯湯槽α１内でゆる
やかな自然対流と循環ポンプＯｏによる循環流によう沸
き上げられるので、貯湯槽（至）内の湯が均一湯温とな
シ、大量の安定出湯が可能となる。

また排土湯温の検知は、貯湯槽に）の下方に設けたサー
ミスタ等の温度検知器（図示せず）多こよシ任意に設定
し、沸上げを自動的に停止することもできる。

以上のように本発明の太陽熱利用給湯装置は、太陽熱フ
レフタと三方弁間の戻シ管途中に熱媒体加熱装置を設け
、この熱媒体加熱装置の下流側の前記三方弁を介して熱
交換Ｒｔζ連通したバイパス経路を構成し、前記バイパ
ス経路途中に浴槽溌の自然循環式熱交換装置を設けたこ
とによシ次の効果を奏する。

（１）　　本発明は循環ポンプによシ熱媒体を強制循環
せしめ、かつ自然循環式熱交換装置にて間接的に浴槽湯
の排熱回収を行なうものであるから、従来のように、排
水経路中に熱交換器を具備するものに比し、熱交換器内
に湯あかが詰まυ排水不能になったシ、湯あか何着によ
る伝熱性の悪化に伴ない排熱回収効率が低下したシする
ことが少なく、長期にわた多安定した浴槽湯の排熱回収
が可能となシ、大巾なエネルギの節約が達成できる。

（２）　　自然循環式熱交換装置内に熱媒体を強制循環
させ排熱を回収するものであるから、従来のようｌこ排
水過程で排熱を回収するものに較べ、伝熱面積が小さく
て済み、熱交換器の小型化が図れる。また排熱回収済の
浴槽湯を洗濯等に再利用でき、節水が可能となる。

（３）　　太陽熱コレクタの戻シ管経路の途中に自然循
環式熱交換装置を設け、浴槽湯の排熱を回収し戻シ管を
介して貯湯槽内に排熱を回収するものであるから、太陽
熱コレクタや熱媒体加熱装置等における熱媒体循環経路
中での排熱の放熱が全くなく、有効に貯湯槽内に排熱が
回収できるので、排熱回収効率を高めることができる。

（４）　　従来、浴槽湯温が低下し風呂の追焚きを必要
とする場合は、風呂釜を別設した）、他の給湯機を設置
して高温湯を落し込み等によシ給勘していたが、本発明
では太陽熱コレクタの戻シ管経路途中に熱媒体加熱装置
と追焚き機能を有しかつ排熱回収機能を兼用せしめた自
然循環式熱交換装置を設けることで、一つのシステムで
風呂の追焚きと浴槽湯の排熱回収が可能となシ、極めて
使い勝手の良♂湯装置を提供できる。

さらに自然循環式熱交換器が前記両機能を兼用できるの
で安価に製作できる。

（５）冬期や雨天等で太陽熱の寄与率が悪い場合や、或
は大量の高温安定出場を必要とする場合は従来のシステ
ムではできないが、本発明では、太陽Ｌ′（コレクタ戻
）管途中に設けかつ風呂追焚き用加熱装置と兼用させた
熱媒体加熱装置を設けたので、三方弁の切換えにて直接
貯湯槽下方の熱交換器にて熱交換して、貯湯槽内の自然
対流とポンプの強制循環流にて均一に沸上げられるとと
が可能となシ、高温の大量安定出湯を可能とするもので
ある。

さらに熱媒体加熱装置が風呂追焚き用と、貯湯槽沸上用
として兼用できる構成のため、加熱装置を別設するもの
に比し、極めて安価に製作することができる。

（６）　　熱媒体として不凍液（例えばエチレングリコ
ール等）を用いることができ、冬期においても熱媒体循
環経路中で凍結を起することなく年間を通じて安定した
給＠機能を維持することができる。

すなわち本発明では、−システム機器で前記の如く、浴
槽鴻の排熱回収機能、風呂の追焚機能。

貯湯槽の安定環上機能を共有せしめたので、極めて使い
勝手良く、かつ従来の欠点を解消し得る采賜熱利用給湯
装百を得るに至ったものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来例を示す略断面図、第２図は本発明の一実
施例の排熱回収状態を示す略断面図、第３図は本実施例
における風呂追焚状態を示す略断面図、第４図は本発明
実施例における貯湯槽環上状態を示す略断面図である。 、０３・・・貯湯槽、ｏメ・・・熱交換器、（至）・・
・太陽熱コレクタ、０ト・・循環ポンプ、Ｑ］）・・・
熱媒体加熱装置、（イ）・・・三方弁、（ハ）・・・戻
シ管、（ハ）・・・熱交換器、（至）・・・バイパス経
路、０乃・・・連結管、（イ）・・・自然循環式熱交換
装置、（至）１．・連絡管、（ロ）・・・熱・吸体流、
＠げ・・・自然循環流代理人　森本義弘

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　太陽熱コレクタ内の熱媒体を貯湯槽内の熱交換器
   に強制循環させる循環ポンプを設け、太陽熱コレクタと
   三方弁間とを連絡する戻シ管の途中に熱媒体加熱装置を
   配設するとともに、前記熱媒体加熱装置の下流側の前記
   三方弁を介してバイパス経路を構成し、前記バイパス経
   路の途中に浴槽湯の自然循環式熱交換装置を配設した太
   陽熱利用給湯装置。 ２、浴槽湯の自然循環式熱交換器ｆこて排熱回収熱交換
   器と虱呂追焚き用熱交換器を兼用せしめた特許請求の範
   囲＠１項記載の太陽熱利用給湯装「。 ３、　熱媒体加熱装置にて風呂追焚き用と貯湯槽沸上げ
   用熱源部を兼用せしめた特許請求の範囲ｇｒ！１項記載
   の太陽熱利用給湯装置。