WO2010084620A1 - 熱交換システム - Google Patents

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WO2010084620A1
WO2010084620A1 PCT/JP2009/051208 JP2009051208W WO2010084620A1 WO 2010084620 A1 WO2010084620 A1 WO 2010084620A1 JP 2009051208 W JP2009051208 W JP 2009051208W WO 2010084620 A1 WO2010084620 A1 WO 2010084620A1
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supply water
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範昭 角
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Sumi Noriaki
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    • F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D17/00—Domestic hot-water supply systems
    • F24D17/0005—Domestic hot-water supply systems using recuperation of waste heat
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D21/00—Heat-exchange apparatus not covered by any of the groups F28D1/00 - F28D20/00
    • F28D21/0001—Recuperative heat exchangers
    • F28D21/0012—Recuperative heat exchangers the heat being recuperated from waste water or from condensates
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E03—WATER SUPPLY; SEWERAGE
    • E03C—DOMESTIC PLUMBING INSTALLATIONS FOR FRESH WATER OR WASTE WATER; SINKS
    • E03C1/00—Domestic plumbing installations for fresh water or waste water; Sinks
    • E03C2001/005—Installations allowing recovery of heat from waste water for warming up fresh water
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D2200/00—Heat sources or energy sources
    • F24D2200/16—Waste heat
    • F24D2200/20—Sewage water
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    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B30/00—Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]
    • Y02B30/18—Domestic hot-water supply systems using recuperated or waste heat
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    • Y02B30/00—Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]
    • Y02B30/56—Heat recovery units

Definitions

  • This invention relates to a heat exchange system for exchanging heat using hot water discharged from a bathtub or shower.
  • Patent Document 1 As this type of apparatus, the apparatus described in Patent Document 1 has been conventionally known.
  • hot water discharged from a bathtub or a washing place is once stored in a drainage tank, and the discharged hot water in the tank is led to a heat exchanger.
  • the heat exchanger is provided on the upstream side of the hot water storage tank, and heat is exchanged between the supply water led to the hot water storage tank and the discharged hot water.
  • the hot water storage tank is provided with an electric heater so that the water in the tank is warmed by using nighttime power.
  • FIG. 12 shows a conventional heat exchange system for a shower different from the above-mentioned Patent Document 1, where there are a plurality of shower rooms, and each shower room is equipped with a mixed faucet 1 and a shower 2. Is shown. And the hot water supply flow path 3 and the supply water flow path 4 are connected in parallel to each of the mixing faucets 1, and each of the hot water supply flow paths 3 is parallel to the heater 5. It is connected to a supply water source 7 through a heat exchanger 6. On the other hand, the supply water flow path 4 is directly connected to the supply water source 7, and each supply water flow path 4 is in parallel with the supply water source 7.
  • each of the shower rooms is provided with a drain port 8 for discharging hot water ejected from the shower 2, and these drain ports 8 are connected in parallel to the heat exchanger 6. Therefore, the hot water ejected from the shower 2 is collected in the heat exchanger 6 through the drain port 8.
  • the supply water introduced from the supply water source 7 to the heat exchanger 6 is warmed by the heat exchanger 6 and led to the heater 5. Since the supply water is preheated by the heat exchanger 6 in this way, the load on the heater 5 can be reduced accordingly. It should be noted that all the hot water ejected from each shower 2 is concentrated in one heat exchanger 6 because the heat exchanger 6 must be enlarged in order to increase its heat exchange efficiency. Therefore, it is difficult to associate the enlarged heat exchanger 6 with each shower 2.
  • An object of the present invention is to provide a heat exchange system that can reduce heat loss and has a simple structure.
  • the 1st invention provides the waste water flow path which guides the warm water which flows out out of a warm water spout, and the supply water flow path where supply water is guide
  • the feed water channel is preheated through the feed water channel by allowing heat exchange between the feed water channel and the feed water channel, and the feed water channel is connected to the upstream side of the hot water outlet through the preheat water channel.
  • the hot water outlet is a concept including a drain of a bathtub, a currant, and a shower.
  • 2nd invention is equipped with the warm water supply flow path which supplies warm water via a heat source, and the said preheating water flow path which does not go through a heat source, The warm water which passed through the said warm water supply flow path, and the said preheated water flow path It is characterized in that preheated water is joined and ejected from the hot water outlet.
  • a plurality of hot water outlets connected in parallel to the heat source, a plurality of drain outlets individually corresponding to each hot water outlet, and a surface between the hot water outlet and the drain outlet are provided.
  • a plurality of supply water channels that are connected in parallel to the supply water source and exchange heat with each of the exhaust water flow channels.
  • Each of these supply water channels is a preheated water channel. It is characterized in that it is connected to the upstream side of the corresponding hot water outlet through the.
  • a base on which a series of supply water flow channel grooves constituting the supply water flow channel is formed, and a series of exhaust warm water flow channel grooves constituting the exhaust warm water flow channel.
  • a convex portion corresponding to the groove shape on the opposite side surface, and a surface plate that can be fitted into the supply water flow channel groove. The surface plate is superimposed on the base, and the convex portion is supplied. It is characterized in that the supply water flow path is formed on the back surface of the exhaust hot water flow path groove while being fitted in the water flow path groove.
  • the fifth invention is characterized in that a slope inclined toward the drain outlet is used as a drainage hot water flow path, and a pipe as a supply water flow path is laid on the slope constituting the drainage hot water flow path.
  • the sixth aspect of the invention is characterized in that a series of drainage water channel grooves constituting the drainage water channel are formed, and a pipe as a supply water channel is laid in the drainage water channel groove.
  • the seventh invention is characterized in that the base is a portable mat.
  • the exhaust water flow path for guiding the hot water flowing out from the hot water outlet and the supply water path for supplying the supply water are provided on the bottom surface between the hot water outlet and the drain outlet.
  • the hot water ejected from the jet outlet can be directly used before it is stopped, so that the supplied water can be preheated. In this way, since the supplied water can be preheated by using the hot water ejected from the hot water jetting port without stopping, the thermal efficiency is improved accordingly.
  • the supply water preheated by the exhaust hot water merges with the warm water warmed by the heat source and the upstream of the hot water outlet, so the energy of the heat source is reduced by the amount of the supply water preheated by the exhaust hot water It can be made smaller and energy saving can be achieved.
  • the third aspect of the invention as long as hot water is ejected from the individual hot water outlets, efficient heat exchange is possible. For example, when the waste water from the drain 8 is concentrated on one heat exchanger 6 as in the prior art, when only one of the hot water outlets is used, It is conceivable that the flow path length becomes long. Further, since the amount of hot water discharged at that time is smaller than when hot water is ejected from all hot water outlets, there is a possibility that a further shortage of heat will occur. On the other hand, in the third invention, since the hot water ejected from the hot water jet outlet used as described above is directly used for heat exchange, the flow path length to the heat exchanger is conventionally reduced. The problem of lengthening does not occur. In addition, since the supply water preheated by using the hot water ejected from the currently used hot water outlet is supplied to the hot water outlet being used, there is no shortage of hot water for preheating.
  • the system can be easily configured, and the construction thereof can be extremely simplified.
  • an exhaust hot water channel and a supply water channel are provided in association with individual hot water jets such as a shower, the simplicity of the construction is a great advantage.
  • the configuration is simple, cleaning can be easily performed.
  • the base is made a portable mat, it can be easily installed at a necessary place at any time.
  • FIG. 1 is a conceptual diagram of the first embodiment used for a plurality of shower rooms. Based on this conceptual diagram, an outline of the heat exchange system of this embodiment will be described, and then the heat shown in FIGS. The exchange structure will be specifically described.
  • Each of the shower chambers is provided with a shower 10 which is a hot water outlet of the present invention, and each of these showers 10 is connected to a mixing faucet 11.
  • a hot water supply channel 12 and a preheated water channel 13 are connected to the mixing faucet 11 in parallel.
  • each mixing faucet 11 is connected in parallel to a heater 14 which is a heat source of the present invention via a hot water supply flow path 12, and this heater 14 is connected to a supply water source 15. . Therefore, tap water is directly supplied to the heater 14.
  • a drain hot water channel 17 is provided on the bottom surface 16 of each shower room provided with the individual shower 10, and hot water ejected from the shower 10 flows into the drain warm water channel 17, The hot water is led to the drain port 18.
  • a water supply channel 19 is provided on the lower surface of the exhaust warm water channel 17 at a position facing the exhaust warm water channel 17, and each of these supply water channels 19 is connected in parallel to the supply water source 15.
  • the preheated water flow channel 13 is connected to the downstream side of the water supply flow channel 19.
  • the hot water ejected from the shower 10 is immediately discharged into the warm water. It flows into the flow path 17.
  • the supply water from the supply water source 15 is supplied to the supply water channel 19.
  • the supply water flowing through the supply water channel 19 is exchanged with the exhaust hot water channel 17 and flows into the preheated water channel 13.
  • the preheated water that has flowed into the preheated water flow path 13 as described above is mixed with warm water from the heater 14 by the mixing faucet 11, and this mixed water is adjusted to a predetermined temperature according to the opening degree of the mixing faucet 11. And ejected from the shower 10. And the warm water spouted from the shower 10 flows into the exhaust warm water flow path 17, and is heat-exchanged with the supply water which flows through a supply water flow path similarly to the above.
  • the hot water ejected from the shower 10 immediately flows into the exhaust hot water flow path 17, and the hot water exchanges heat with the supply water. There is almost no cooling in the process leading to the exhaust hot water flow path 17. Since the hot water ejected from the shower 10 can be used for heat exchange with almost no cooling, the thermal efficiency becomes very good. Further, the preheated water preheated with the exhaust water is supplied to the mixing faucet 11 corresponding to the supply water passage 19 via the preheated water passage 13, but each supply water passage 19 is individually connected to each mixing faucet 11. Therefore, the preheated water flow path 13 needs only a minimum length. Therefore, the preheated water is not extremely cooled here, and it helps to maintain high thermal efficiency.
  • the shower 10 is the hot water outlet of the present invention, but the hot water outlet may be a drain of a bathtub or a currant.
  • the heater 14 is a heat source.
  • the heat source of the present invention may be a boiler. In short, any heat source may be used as long as it is means for heating tap water to a predetermined temperature.
  • the heat exchange structure includes a base 20 and a surface plate 21 that is superposed on the base 20.
  • the base 20 forms a feed water introduction port 22 connected to the feed water source 15 and a preheat water outlet port 23 connected to the preheat water flow path 13.
  • a series of supply water flow channel grooves 24 that communicate with each other are formed.
  • the feed water channel groove 24 is spirally continued from the feed water introduction port 22 located on the inner side to the preheat water lead-out port 23 located on the outside, and the groove depth is preheated from the feed water introduction port 22. It gradually becomes shallower toward the water introduction port 23.
  • the surface plate 21 has a drainage water channel groove 25 formed on the surface thereof, and a back surface corresponding to the drainage water channel groove 25 is a convex portion 26.
  • the surface plate 21 configured as described above is overlapped with the substrate 20 so that the convex portion 26 is fitted into the supply water flow channel groove 24 of the substrate 20, but by overlapping the surface plate 21 with the substrate 20 in this way.
  • a supply water channel 19 is formed between the supply water channel groove 24 and the convex portion 26, and a drainage water channel 17 comprising a drainage water channel groove 25 corresponding to the supply water channel 19 in the vertical direction. Is configured.
  • the depth of the drainage water flow channel groove 25 is such that the outer end corresponding to the preheated water outlet port 23 is shallowest and gradually becomes deeper toward the inner end corresponding to the feed water introduction port 22. I have to. Therefore, the warm water drained from the shower 10 onto the surface plate 21 naturally flows along the slope of the warm water channel groove 25 to the inner end.
  • the groove depth of the supply water passage groove 24 is gradually increased from the preheated water outlet port 23 toward the supply water introduction port 22 in the same manner as the exhaust warm water passage groove 25.
  • the supply water channel 19 constituted by the supply water channel groove 24 the supply water flows from the supply water introduction port 22 having a deep groove depth toward the preheat water outlet port 23 having a shallow groove depth. Since the water supply pressure is applied to the supply water flowing through the supply water flow path 19, the supply water can flow from the deeper side to the shallower side as described above.
  • the supply water supplied from the supply water source 15 as described above flows in from the supply water introduction port 22, flows out of the preheated water outlet port 23 via the vortexed supply water flow path 19, and the preheated water flow path described above. 13 is supplied to the mixing faucet 11.
  • the discharged warm water that has flowed from the shower 10 to the surface plate 21 flows through the discharged warm water flow path 17.
  • the discharged water corresponds to the supply water introduction port 22 from the shallow side corresponding to the preheated water outlet port 23. It flows toward the shallow side. That is, the waste water and the supply water are so-called countercurrents in which their flows are opposite.
  • the waste heat water having a large amount of heat immediately after being discharged from the shower 10 faces the supply water having the lowest temperature immediately after being led from the supply water source 15. Thus, the preheating efficiency of the supplied water is improved.
  • the base 20 made as described above is not particularly limited in its material, but a resin material such as vinyl chloride or a metal material which is a material having high water resistance and heat resistance can be used.
  • a resin material such as vinyl chloride or a metal material which is a material having high water resistance and heat resistance
  • the base plate 20 is also required to have a certain degree of heat insulation, it is desirable to provide a heat insulating layer on the bottom surface of the base plate 20 when a high thermal conductivity material such as a metal material is used for the base plate 20.
  • the base 20 may be integrated with the floor of the building.
  • the surface plate 21 be made of a material having high thermal conductivity, capable of being subjected to a surface treatment that is not easily corroded, and capable of withstanding strength even when stepped on by a person.
  • the heat conductivity of the surface plate 21 is high and the skin directly touches the surface plate 21 in a state where the supply water is not sufficiently preheated, a person will feel cold.
  • an enlarged portion 27 a is formed at the head of the boundary wall 27 constituting the supply water flow channel groove 24.
  • the enlarged portion 27a is shaped so as to be in close contact with the back surface of the front surface protruding portion 25a constituting the exhaust hot water flow channel groove 25 of the surface plate 21.
  • the enlarged portion 27a is in close contact with the surface protrusion 25a, at least the surface portion of the surface protrusion 25a is not directly cooled by the supply water.
  • the heat exchange mechanism can be configured simply by superimposing the surface plate 21 on which the exhaust warm water flow channel groove 25 is formed on the base 20 on which the supply water flow channel groove 24 is formed as described above, the structure of the heat exchange mechanism is provided. Will be extremely simple. Even if hot water, soap residue, or the like is deposited or adhered to the surface plate 21, the surface plate 21 can be easily washed away with a floor brush or the like.
  • the base 20 is partially provided around the drain port 18 in the shower room.
  • substrate 20 forms the feed water introduction port 22 connected to the feed water source 15, and the preheat water derivation
  • the base 20 is formed with a series of supply water flow channel grooves 24 communicating with both the ports 22 and 23.
  • the feed water flow channel groove 24 is spirally continued from the feed water introduction port 22 located on the inside to the preheat water lead-out port 23 located on the outside, and the groove depth is preheated from the feed water introduction port 22. It gradually becomes shallower toward the water introduction port 23.
  • the surface plate 21 has a drainage water channel groove 25 formed on the surface thereof, and the back surface corresponding to the drainage water channel groove 25 is a convex portion 26.
  • the surface plate 21 configured as described above is overlapped with the substrate 20 so that the convex portion 26 is fitted into the supply water flow channel groove 24 of the substrate 20, but by overlapping the surface plate 21 with the substrate 20 in this way.
  • a supply water channel 19 is formed between the supply water channel groove 24 and the convex portion 26, and a drainage water channel 17 comprising a drainage water channel groove 25 corresponding to the supply water channel 19 in the vertical direction. Is configured.
  • the depth of the drainage water flow channel groove 25 is such that the outer end corresponding to the preheated water outlet port 23 is the shallowest and gradually becomes deeper toward the inner end corresponding to the feed water introduction port 22. I have to. Therefore, the warm water drained from the shower 10 onto the surface plate 21 naturally flows along the slope of the warm water channel groove 25 to the inner end. Further, the flow of the warm water and the supply water is the same as in the first embodiment.
  • a drainage water channel groove 25 constituting the drainage water channel 17 is formed in the base 20, and a pipe constituting the supply water channel 19 is formed in the drainage water channel groove 25.
  • the other is the same as in the second embodiment.
  • the supply water introduced from the supply water introduction port 22 is supplied from the preheat water outlet port to the preheat water flow path through the pipe 28.
  • the water channel is not shown. Further, the flow of the warm water and the supply water is the same as in the first embodiment.
  • a slope 29 that decreases toward the drain port 18 is formed on the base 20, and this slope 29 is used as the waste water flow path 17. Then, a pipe 30 serving as a supply water flow path 19 is laid on the slope 29 constituting the exhaust warm water flow path 17. Also in the fourth embodiment, the feed water introduced from the feed water introduction port 22 is supplied from the preheat water outlet port to the preheat water flow path through the pipe 30. The water channel is not shown. Further, the flow of the warm water and the supply water is the same as in the first embodiment.
  • the base is a mat 31, and the mat 31 forms a slope 33 that decreases toward the drain port 32, and around the drain port 32, A drainage water channel groove 25 constituting the drainage water channel 17 similar to that of the third embodiment is formed, and a pipe 28 constituting the supply water channel 19 is embedded in the drainage water channel groove 25.
  • the supply water introduced from the supply water introduction port 22 is supplied to the preheating water flow path 13 from the preheating water outlet port 23 through the pipe 28. Further, the flow of the warm water and the supply water is the same as in the first embodiment.
  • This invention is most suitable for sports clubs and hot bath facilities.
  • a shower in a sports club uses a large amount of hot water of about 100 liters per person, and the current situation is that such hot water is disposable.
  • the heat exchange system of the present invention is used, fuel consumption can be saved and energy saving can be realized.

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Abstract

熱交換効率が良く、しかも、構造が簡単な熱交換システムを提供する。 シャワー１０（温水噴出口）と排水口１８との間における底面１６にシャワー１０から流出する温水を導く排温水流路１７と、供給水が導かれる供給水流路１９とを設けている。そして、これら排温水流路１７と供給水流路１９間で熱交換可能にして供給水流路１９を流通する供給水を予熱するとともに、供給水流路１９は、予熱水流路１３を介して上記混合水栓１１の上流側に接続している。  

Description

熱交換システム
　この発明は、浴槽やシャワーなどから排出される温水を利用して熱交換する熱交換システムに関する。
　この種の装置として、特許文献１に記載されたものが従来から知られている。この従来の装置は、浴槽や洗い場から排出された温水を排水タンクにいったん溜めるとともに、このタンク内の排温水を熱交換器に導くものである。そして、熱交換器は、貯湯タンクの上流側に設けるとともに、この貯湯タンクに導く供給水と上記排出温水との間で熱交換をするようにしている。
　なお、上記貯湯タンクには電気ヒーターを備え、夜間電力を利用して当該タンク内の水を温めるようにしている。
　図１２は、上記特許文献１とは別の従来のシャワーの熱交換システムを示したもので、シャワー室が複数あって、各シャワー室に混合水栓１とシャワー２とが設備されている状況を示している。そして、混合水栓１のそれぞれには温水供給流路３と供給水流路４とを並列に接続し、上記各温水供給流路３はヒーター５に対して並列にしているが、ヒーター５は、熱交換器６を介して供給水源７に接続している。一方、上記供給水流路４は供給水源７に直接接続するとともに、各供給水流路４は供給水源７に対して並列にしている。
　さらに、上記シャワー室そのそれぞれには、シャワー２から噴出された温水を排出する排水口８を設けているが、これら排水口８は上記熱交換器６に対して並列に接続している。したがって、シャワー２から噴出した温水は排水口８を経由して熱交換器６に集められる。
　また、供給水源７から熱交換器６に導かれた供給水は、熱交換器６で暖められてヒーター５に導かれる。このように供給水が熱交換器６で予熱されるので、その分、ヒーター５の負荷を小さくできる。
　なお、各シャワー２から噴出される温水のすべてを、ひとつの熱交換器６に集中させるようにしたのは、熱交換器６が、その熱交換効率を上げるために大型化せざるをえないので、その大型化した熱交換器６を個々のシャワー２に対応付けるのが難しいからである。
特開平６－２８８６１５号公報
　上記のようにした特許文献１に記載された従来の装置は、浴槽や洗い場の排温水を、いったん排水タンクに溜め、それを熱交換器に導くようにしているので、浴槽や洗い場などの排温水源から熱交換器までの流路長さが長くなり、それだけ熱の損失が大きくなるという問題があった。
　また、図１２に示した従来の熱交換システムでは、各シャワー室の排温水をひとつの熱交換器６に集中させなければならないので、排水口８から熱交換器６までの流通路を必要とする。そのために、排水口８から熱交換器６に至る流通過程で、排温水が冷えてしまい、熱交換効率が悪くなるという問題があった。
　また、上記したように熱交換器６が大型化する傾向にあるが、その内部構造も、熱交換効率を上げるために複雑化する傾向にあった。しかし、熱交換器内には、排水に含まれる湯アカや石鹸カスなどが沈殿したり付着したりするが、熱交換器が大型化してしかも内部構造が複雑化すると、その清掃が困難になるとともに、その清掃を怠れば、熱交換効率が悪くなるという問題もあった。
　この発明の目的は、熱損失を小さくでき、しかも構造が簡単な熱交換システムを提供することである。
　第１の発明は、温水噴出口と排水口との間における面に温水噴出口から流出する温水を導く排温水流路と、供給水が導かれる供給水流路とを設け、これら排温水流路と供給水流路間で熱交換可能にして供給水流路を流通する供給水を予熱するとともに、上記供給水流路は、予熱水流路を介して上記温水噴出口の上流側に接続した点に特徴を有する。
　なお、上記温水噴出口とは、浴槽の排水口、カランおよびシャワーを含んだ概念である。
　第２の発明は、熱源を介して温水を供給する温水供給流路と、熱源を経由しない上記予熱水流路とを備え、上記温水供給流路を経由した温水と、上記予熱水流路を経由した予熱水を合流して上記温水噴出口から噴出させる構成にした点に特徴を有する。
　第３の発明は、熱源に対して並列に接続した複数の温水噴出口と、各温水噴出口と個別に対応する複数の排水口と、これら温水噴出口と排水口との間における面に設けた排温水流路と、供給水源に対して並列に接続するとともに上記各排温水流路との間で熱交換する複数の供給水流路とを備え、これら供給水流路のそれぞれは、予熱水流路を介して対応する温水噴出口の上流側に接続した点に特徴を有する。
　第４の発明は、上記供給水流路を構成する一連の供給水流路溝を形成した基盤と、排温水流路を構成する一連の排温水流路溝を形成するとともに、この排温水流路溝の反対側面を溝形状と対応させた凸部とし、この凸部を上記供給水流路溝にはめ込み可能にした表面板とを備え、上記基盤に表面板を重ね合わせて、上記凸部を上記供給水流路溝にはめ込んだ状態で、排温水流路溝の裏面に供給水流路が形成される構成にした点に特徴を有する。
　第５の発明は、排水口に向かって傾斜する斜面を排温水流路とするとともに、この排温水流路を構成する上記斜面に供給水流路としてのパイプを敷設した点に特徴を有する。
　第６の発明は、上記排温水流路を構成する一連の排温水流路溝を形成するとともに、この排温水流路溝に供給水流路としてのパイプを敷設した点に特徴を有する。
　第７の発明は、上記基盤が、持ち運び可能なマットである点に特徴を有する。
　第１の発明によれば、温水噴出口と排水口との間における底面に温水噴出口から流出する温水を導く排温水流路と、供給水が導かれる供給水流路とを設けたので、温水噴出口から噴出された温水を、さめないうちに直接利用して、供給水を予熱することができる。このように温水噴出口から噴出された温水をさめないうちに利用して供給水を予熱できるので、その分、熱効率が良くなる。
　第２の発明によれば、排温水によって予熱された供給水が、熱源で暖められた温水と温水噴出口の上流で合流するので、供給水が排温水によって予熱された分だけ熱源のエネルギーを小さくでき、省エネルギー化を達成できる。
　第３の発明によれば、個々の温水噴出口から温水が噴出されている限り、効率的な熱交換が可能になる。例えば、従来のようにひとつの熱交換器６に排水口８からの排温水を集中させた場合に、複数あるうちのひとつの温水噴出口だけを使用しているときに、熱交換器までの流路長さが長くなることが考えられる。また、その時に排出される温水の量は、すべての温水噴出口から温水を噴出している場合よりも少なくなるので、さらに熱量不足を生じる可能性がある。
　これに対して、第３の発明では、上記したように使用している温水噴出口から噴出した温水を直接利用して熱交換するので、従来のように熱交換器までの流路長さが長くなるといった問題は発生しない。しかも、現在使用している温水噴出口から噴出された温水を利用して予熱された供給水は、その使用中の温水噴出口に供給されるので、予熱用の温水が不足したりもしない。
　第４～６の発明によれば、当該システムを簡単に構成できるので、その施工がきわめて簡単にできる。特に、シャワー等の個々の温水噴出口に対応付けて排温水流路と供給水流路とを設ける場合に、その施工の簡単さは大きな利点になる。
　また、構成が簡単な分、清掃も簡単にできることになる。
　第７の発明によれば、基盤を持ち運び可能なマットにしたので、いつでも必要な場所に簡単に設置することができる。
発明を実施するための形態
　図１は複数のシャワー室に用いた第１実施形態の概念図であり、この概念図に基づいてこの実施形態の熱交換システムの概略を説明し、その後に、図２～４に示した熱交換構造を具体的に説明する。
　上記シャワー室のそれぞれには、この発明の温水噴出口であるシャワー１０を設けているが、これらシャワー１０のそれぞれは混合水栓１１に接続している。混合水栓１１には、温水供給流路１２と予熱水流路１３とを並列に接続している。
　また、上記各混合水栓１１は、温水供給流路１２を介して、この発明の熱源であるヒーター１４に対して並列に接続しているが、このヒーター１４は供給水源１５に接続している。したがって、ヒーター１４には水道水が直接供給される。
　一方、個別のシャワー１０を備えた個々のシャワー室の底面１６には、排温水流路１７を設けているが、この排温水流路１７にはシャワー１０から噴出された温水が流れるとともに、その温水を排水口１８に導くものである。
　また、排温水流路１７の下面であってこの排温水流路１７と対向する位置に給水流路１９を設けているが、これら供給水流路１９のそれぞれは供給水源１５に対して並列に接続するとともに、給水流路１９の下流側には上記した予熱水流路１３を接続している。
　したがって、ヒーター１４から温水供給流路１２に温水を供給するとともに、混合水栓１１を開いて所定の温度の温水をシャワー１０から噴出させると、そのシャワー１０から噴出された温水は、直ちに排温水流路１７に流れる。また、このときには供給水源１５からの供給水が供給水流路１９に供給される。この供給水流路１９に流れる供給水は、排温水流路１７との間で熱交換されて予熱水流路１３に流れる。
　上記のように予熱水流路１３に流れた予熱水は、混合水栓１１でヒーター１４からの温水と混合するとともに、この混合水は混合水栓１１の開度に応じて所定の温度に調整されてシャワー１０から噴出される。
　そして、シャワー１０から噴出された温水は、排温水流路１７に流れて、上記したと同様に供給水流路を流れる供給水と熱交換される。
　上記したようにこの実施形態によれば、シャワー１０から噴出された温水は直ちに排温水流路１７に流れて、その温水が供給水との間で熱交換されるので、熱交換される温水が排温水流路１７に至る過程で冷やされることはほとんどない。シャワー１０から噴出される温水がほとんど冷やされることなく熱交換用に使えるので、熱効率が非常に良くなる。
　また、排温水で予熱された予熱水は、この供給水流路１９に対応した混合水栓１１に予熱水流路１３を介して供給されるが、各供給水流路１９は各混合水栓１１に個別に対応させているので、予熱水流路１３も最小限の長さで足りる。したがって、ここでも予熱水が極端に冷やされたりせず、高い熱効率を維持するのに役立つ。
　なお、上記実施形態では、シャワー１０をこの発明の温水噴出口としたが、温水噴出口としては、浴槽の排水口やカランなどであっても良い。また、この実施形態では、ヒーター１４を熱源としたが、この発明の熱源としては、ボイラーであってもかまわない。要するに水道水を所定の温度まで加熱する手段であれば、熱源はどのようなものでも良い。
　次に、図２～４に基づいて熱交換構造を具体的に説明する。
　熱交換構造は、基盤２０とこの基盤２０上に重ね合わせる表面板２１とからなる。
　上記基盤２０は、図２，３に示すように、供給水源１５に接続する供給水導入ポート２２と、予熱水流路１３に接続する予熱水導出ポート２３とを形成するとともに、これら両ポート２２，２３を連通する一連の供給水流路溝２４を形成している。そして、上記供給水流路溝２４は、内側に位置する供給水導入ポート２２から外側に位置する予熱水導出ポート２３にまで渦状に連続させるとともに、その溝深さを、供給水導入ポート２２から予熱水導入ポート２３に向かって徐々に浅くしている。
　また、上記表面板２１は、その表面に排温水流路溝２５を形成しているが、この排温水流路溝２５に対応する裏面を凸部２６としている。
　上記のようにした表面板２１は、その凸部２６を、基盤２０の供給水流路溝２４にはめるようにして基盤２０に重ね合わせるが、このように基盤２０に表面板２１を重ね合わせることによって、供給水流路溝２４と上記凸部２６との間に、供給水流路１９が形成されるとともに、この供給水流路１９に上下方向において対応した排温水流路溝２５からなる排温水流路１７が構成される。
　さらに、上記排温水流路溝２５の溝深さは、予熱水導出ポート２３に対応する外側端部をもっとも浅くし、供給水導入ポート２２に対応する内側端部に向かって徐々に深くなるようにしている。したがって、シャワー１０から表面板２１上に排水された排温水は、上記排温水流路溝２５の傾斜に沿って上記内側端部に自然に流れることになる。
　なお、上記供給水流路溝２４も、上記排温水流路溝２５と同様に予熱水導出ポート２３から供給水導入ポート２２に向かってその溝深さを徐々に深くしている。ただし、この供給水流路溝２４によって構成される供給水流路１９には、溝深さが深い供給水導入ポート２２から、溝深さが浅い予熱水導出ポート２３に向かって供給水が流れるが、供給水流路１９に流れる供給水には、水道圧が作用しているので、上記のように溝深さが深い側から浅い側に供給水が流れることができる。
　上記のように供給水源１５から供給された供給水は、供給水導入ポート２２から流入し、渦状にした供給水流路１９を経由して予熱水導出ポート２３から流出するとともに、前記した予熱水流路１３を通って混合水栓１１に供給される。
　一方、シャワー１０から表面板２１に流れた排温水は、排温水流路１７を流れるが、このときには、予熱水導出ポート２３に対応する深さが浅い側から、供給水導入ポート２２に対応する浅い側に向かって流れる。
　つまり、排温水と供給水とは、それらの流れが反対になるいわゆる向流となる。このように排温水と供給水とが向流するので、シャワー１０から排出された直後の熱量の大きな排温水が、供給水源１５から導かれた直後の温度が最も低い供給水と対向することになり、供給水の予熱効率が良くなる。
　上記のようにした基盤２０は、それを構成する材質は特に限定されないが、耐水性や耐熱性の高い材質である塩化ビニールなどの樹脂材や金属材を用いることができる。ただし、この基盤２０にはある程度の断熱性も求められるので、基盤２０に金属材などの熱伝導性の高いものを用いたときには、この基盤２０の下面に断熱層を設けるのが望ましい。
　また、上記基盤２０は、それ自体を建造物の床面と一体施工してもよい。
　さらに、表面板２１は、熱伝導率が高く、腐食しにくい表面処理が可能であって、人に踏まれても強度的に耐えられる材質であることが望ましい。ただし、表面板２１の熱伝導率が高いと、しかも供給水が十分に予熱されていない状態で、表面板２１に肌が直接触れると、人が冷たさを感じてしまう。
　そこで、この実施形態では、図３に示すように、供給水流路溝２４を構成する境界壁２７の頭部に拡大部２７ａを形成している。この拡大部２７ａは、表面板２１の排温水流路溝２５を構成する表面突出部２５ａの裏面にぴったりと接触させる形状にしている。このように拡大部２７ａを表面突出部２５ａにぴったりと接触させているので、少なくとも表面突出部２５ａの表面部分は、供給水によって直接冷やされることはなくなる。
　また、上記のように供給水流路溝２４を形成した基盤２０に、排温水流路溝２５を形成した表面板２１を重ね合わせるだけで、熱交換機構を構成できるので、その熱交換機構の構造は極めてシンプルなものになる。
　また、表面板２１に湯アカや石鹸カスなどが沈殿したり付着したりしても、表面板２１を床ブラシ等で簡単に洗い流すことができる。
　図５～７に示した第２実施形態は、上記基盤２０をシャワー室における排水口１８の周囲に部分的に設けたものである。そして、上記基盤２０は、第１実施形態と同様に表面板２１を重ね合わせるとともに、供給水源１５に接続する供給水導入ポート２２と、予熱水流路１３に接続する予熱水導出ポート２３とを形成している。さらに、基盤２０には、上記両ポート２２，２３を連通する一連の供給水流路溝２４を形成している。また、上記供給水流路溝２４は、内側に位置する供給水導入ポート２２から外側に位置する予熱水導出ポート２３にまで渦状に連続させるとともに、その溝深さを、供給水導入ポート２２から予熱水導入ポート２３に向かって徐々に浅くしている。
　さらに、上記表面板２１は、その表面に排温水流路溝２５を形成しているが、この排温水流路溝２５に対応する裏面を凸部２６としている。
　上記のようにした表面板２１は、その凸部２６を、基盤２０の供給水流路溝２４にはめるようにして基盤２０に重ね合わせるが、このように基盤２０に表面板２１を重ね合わせることによって、供給水流路溝２４と上記凸部２６との間に、供給水流路１９が形成されるとともに、この供給水流路１９に上下方向において対応した排温水流路溝２５からなる排温水流路１７が構成される。
　また、上記排温水流路溝２５の溝深さは、予熱水導出ポート２３に対応する外側端部をもっとも浅くし、供給水導入ポート２２に対応する内側端部に向かって徐々に深くなるようにしている。したがって、シャワー１０から表面板２１上に排水された排温水は、上記排温水流路溝２５の傾斜に沿って上記内側端部に自然に流れることになる。また、排温水や供給水の流れは、上記第１実施形態と同じである。
　図８に示した第３実施形態は、基盤２０に排温水流路１７を構成する排温水流路溝２５を形成するとともに、この排温水流路溝２５に、供給水流路１９を構成するパイプ２８を埋設したもので、その他は第２実施形態と同様である。
　なお、この第３実施形態においても、供給水導入ポート２２から導入された供給水は、上記パイプ２８を通って予熱水導出ポートから予熱水流路に供給されるが、これら予熱水導出ポート、予熱水流路は図示していない。また、排温水や供給水の流れは、上記第１実施形態と同じである。
　図９に示した第４実施形態は、基盤２０に排水口１８に向かって低くなる斜面２９を形成し、この斜面２９を排温水流路１７としている。そして、この排温水流路１７を構成する上記斜面２９に、供給水流路１９としてのパイプ３０を敷設したものである。
　なお、この第４実施形態においても、供給水導入ポート２２から導入された供給水は、上記パイプ３０を通って予熱水導出ポートから予熱水流路に供給されるが、これら予熱水導出ポート、予熱水流路は図示していない。また、排温水や供給水の流れは、上記第１実施形態と同じである。
　図１０，１１に示した第５実施形態は、基盤をマット３１としたもので、このマット３１は、排水口３２に向かって低くなる斜面３３を形成するとともに、排水口３２の周囲に、第３実施形態と同様の排温水流路１７を構成する排温水流路溝２５を形成するとともに、この排温水流路溝２５に、供給水流路１９を構成するパイプ２８を埋設したものである。
　なお、この第５実施形態においても、供給水導入ポート２２から導入された供給水は、上記パイプ２８を通って予熱水導出ポート２３から予熱水流路１３に供給される。また、排温水や供給水の流れは、上記第１実施形態と同じである。
　この発明は、スポーツクラブや温浴施設などに最適である。例えば、スポーツクラブのシャワーなどは、一人当たり１００リッター前後の大量の温水を使用するが、それらの温水を使い捨てにしているのが現状である。このような現状に対して、この発明の熱交換システムを使用すれば、燃料消費を節約でき、省エネルギーを実現できる。
第１実施形態の概念図である。 第１実施形態の基盤に表面板を重ね合わせた状態の平面図である。 第１実施形態の断面図である。 第１実施形態の表面板の斜視図である。 第２実施形態を概念的に示した斜視図である。 第２実施形態の基盤に表面板を重ね合わせた状態の平面図である。 第２実施形態の断面図である。 第３実施形態の断面図である。 第４実施形態の断面図である。 第５実施形態を概念的に示した斜視図である。 第５実施形態の断面図である。 従来の熱交換システムの概念図である。
符号の説明
１０　　　シャワー
１２　　　温水供給流路
１４　　　ヒーター
１５　　　供給水源
１６　　　底面
１７　　　排温水流路
１８　　　排水口
１９　　　供給水流路
２０　　　基盤
２１　　　表面板
２４　　　供給水流路溝
２５　　　排温水流路溝
２６　　　凸部
２８　　　パイプ
２９　　　斜面
３０　　　パイプ
３１　　　マット

Claims (7)

  1. 　温水噴出口と排水口との間における面に、温水噴出口から流出する温水を導く排温水流路と、供給水が導かれる供給水流路とを設け、これら排温水流路と供給水流路間で熱交換可能にして供給水流路を流通する供給水を予熱するとともに、上記供給水流路は、予熱水流路を介して上記温水噴出口の上流側に接続する熱交換システム。
  2. 　熱源を介して温水を供給する温水供給流路と、熱源を経由しない上記予熱水流路とを備え、上記温水供給流路を経由した温水と、上記予熱水流路を経由した予熱水とを合流させて上記温水噴出口から噴出させる構成にした請求項１記載の熱交換システム。
  3. 　熱源に対して並列に接続した複数の温水噴出口と、各温水噴出口と個別に対応する複数の排水口と、上記温水噴出口と排水口との間における面に設けた排温水流路と、供給水源に対して並列に接続するとともに上記各排温水流路との間で熱交換する複数の供給水流路とを備え、これら供給水流路のそれぞれは、予熱水流路を介して対応する温水噴出口の上流側に接続した請求項１又は２に記載の熱交換システム。
  4. 　上記供給水流路を構成する一連の供給水流路溝を形成した基盤と、排温水流路を構成する一連の排温水流路溝を形成するとともに、この排温水流路溝の反対側面を溝形状と対応させた凸部とし、この凸部を上記供給水流路溝にはめ込み可能にした表面板とを備え、上記基盤に表面板を重ね合わせて、上記凸部を上記供給水流路溝にはめ込んだ状態で、排温水流路溝の裏面に供給水流路が形成される構成にした請求項１～３のいずれかに記載の熱交換システム。
  5. 　排水口に向かって傾斜する斜面を排温水流路とするとともに、この排温水流路を構成する上記斜面に供給水流路としてのパイプを敷設した請求項１～３のいずれかに記載の熱交換システム。
  6. 　上記排温水流路を構成する一連の排温水流路溝を形成するとともに、この排温水流路溝に供給水流路としてのパイプを敷設した請求項１～３のいずれかに記載の熱交換システム。
  7. 　上記基盤が、持ち運び可能なマットである請求項１～３のいずれかに記載の熱交換システム。
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