JP2003042539A - 温排水熱回収装置 - Google Patents
温排水熱回収装置Info
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Abstract
率をより高めることのできる温排水熱回収装置を提供す
る。 【解決手段】 給湯器の給水経路に設けられ、湯の使用
量に応じた水を給湯器に供給すると共に、温湯を貯える
ことが可能な貯湯タンク1と、暖かい排水を一時的に蓄
える排水バッファタンク9と、排水バッファタンクに蓄
えられた排水の熱を吸収し、貯湯タンク内の水を加熱す
るヒートポンプサイクル7と、排水バッファタンク内の
水位を検出する水位センサ14と、排水バッファタンク
内の水温を検出する水温センサ15と、水位センサ14
によって検出された水位が所定値以上で、かつ、水温セ
ンサ15によって検出された水温が所定値以上であると
き、ヒートポンプサイクル7の運転を開始し、水温セン
サ14によって検出された水温が所定値より低下したと
き、ヒートポンプサイクル7の運転を停止する制御装置
100とを備える。
Description
又は台所等の湯を用いる設備から排出される暖かい排水
(以下、温排水という)から排熱を回収し、回収した排
熱で給水を加熱する温排水熱回収装置に関する。
配を利用して自然排水するようにしてある。そのため排
水路には、円滑な排水を阻害する水路抵抗の大きな熱交
換器を設けて排熱を回収することは難しいとされてい
た。
し得るものとして、例えば、特開平5−99501号公
報には、排水路に排水タンクと、この排水タンク内の温
排水を圧送するポンプとを設け、このポンプより下流側
の途中を排熱回収用熱交換器の高温側流路で形成し、そ
の循環路の一部を排熱回収用熱交換器の低温側流路と回
収熱放出用熱交換器の高温側流路とで構成すると共に、
循環路の適所に循環ポンプを設け、回収熱放出用熱交換
器の低温側流路を給水路の一部で形成した排水熱の回収
装置が開示されている。
開平5−99501号公報に開示された排水熱の回収装
置は、排水タンクの温排水の温度を検出しないまま排水
していたため、確実な熱回収運転ができず、結果的に利
用可能なエネルギーの損失が大きくなるという問題があ
った。
で、温排水の熱を確実に回収すると共に、回収効率をよ
り高めることのできる温排水熱回収装置を提供すること
を目的とする。
給湯器の給水経路に設けられ、湯の使用量に応じた水を
給湯器に供給すると共に、温湯を貯えることが可能な貯
湯タンクと、暖かい排水を一時的に蓄える排水バッファ
タンクと、排水バッファタンクに蓄えられた排水の熱を
吸収し、貯湯タンク内の水を加熱するヒートポンプサイ
クルと、排水バッファタンク内の水位を検出する水位セ
ンサと、排水バッファタンク内の水温を検出する水温セ
ンサと、水位センサによって検出された水位が所定値以
上で、かつ、水温センサによって検出された水温が所定
値以上であるとき、ヒートポンプサイクルの運転を開始
し、水温センサによって検出された水温が所定値より低
下したとき、ヒートポンプサイクルの運転を停止する制
御装置と、を備えた温排水熱回収装置である。
温排水熱回収装置において、排水バッファタンク内の水
を排水する排水バルブと、排水の水温を検出する排水温
度センサ及び排水流量を検出するフローセンサの少なく
とも一方と、を備え、制御装置は、ヒートポンプサイク
ルの運転停止時に排水バルブを開き、排水温度センサに
よって検出される排水の温度が所定値以上であるか、又
は、フローセンサによって検出される排水流量が略ゼロ
になったとき排水バルブを閉じるものである。
実施形態に基づいて詳細に説明する。図1は本発明に係
る温排水熱回収装置の一実施形態の構成を示す系統図で
ある。同図において、給湯器18の上流側に貯湯タンク
1が設けられている。この貯湯タンク1には、上水道か
ら給水すると共に、ポンプ2を介して貯湯タンク1内の
水を循環させる水循環サイクル3が設けられている。給
湯器18の出湯管は食堂などの厨房に導かれ、蛇口と呼
ばれる出湯栓19を介して、洗い場に給湯される。洗い
場の排水経路に、温排水を一時的に蓄える排水バッファ
タンク9が設けられ、この排水バッファタンク9の底部
に排水管12が接続されると共に、この排水管12の排
水バッファタンク9に近接した部位に排水バルブ13が
設けられている。また、排水バッファタンク9の上端に
近い側部にオーバーフロー管11の一端が接続され、そ
の他端が排水バルブ13の下流の排水管12に接続され
ている。
張機構6及び熱回収熱交換器10が順に管接続されてな
るヒートポンプサイクル7が設けられている。このう
ち、水熱交換器4にはポンプ2から貯湯タンク1に給水
する配管と、コンプレッサ5から冷媒を循環させる冷媒
配管とが通され、その内部に水が充填されたものでな
り、熱回収熱交換器10は排水バッファタンク9の中間
的な深さ位置に設置されている。このヒートポンプサイ
クル7は、コンプレッサ5から吐出したガス冷媒を水熱
交換器4で凝縮させ、熱回収熱交換器10で蒸発させる
ように循環させることにより、排水バッファタンク9の
温排水の熱を吸収し、水熱交換器4にその熱を放出す
る。これによって、ポンプ2を介して貯湯タンク1に供
給される水を加熱することになる。
バルブ13を適切に制御するために、貯湯タンク1の底
部に貯湯タンク水温センサ8が設けられ、排水バッファ
タンク9の熱回収熱交換器10よりも僅か上方の位置に
バッファタンク水位センサ14が設けられ、その近傍の
下部にバッファタンク水温センサ15が設けられてい
る。また、排水バッファタンク9と排水バルブ13とを
接続する経路に排水温度センサ16及びフローセンサ1
7が設けられている。
1、ポンプ2、水循環サイクル3、水熱交換器4及びコ
ンプレッサ5が熱回収ユニット20を構成しており、排
水バッファタンク9、熱回収熱交換器10、オーバーフ
ロー管11、排水管12及び排水バルブ13が排水バッ
ファタンクユニット30を構成している。
制御系統図であり、マイクロコンピュータを含んで構成
された制御装置100が、貯湯タンク水温センサ8の温
度信号Ts、バッファタンク水位センサ14の水位信号
Hb、バッファタンク水温センサ15の温度信号Tb、排
水温度センサ16の温度信号Td及びフローセンサ17
の流量信号Qdに基づいてポンプ2に運転指令Pdrを、
コンプレッサ5に運転指令Cdrを、排水バルブ13に開
放指令Vopをそれぞれ与えてこれらを運転するように構
成されている。
動作を説明し、その後で制御装置100の動作について
説明する。先ず、出湯栓19を開くと給湯器18が給湯
を開始し、洗い場で使用された後の温排水が排水バッフ
ァタンク9に蓄えられる。貯湯タンク1には湯の使用量
に対応して水道水が供給される。
ファタンク9の水位が上昇しバッファタンク水位センサ
14の設置位置を越えるようになる。この状態でバッフ
ァタンク水温センサ15によって排水バッファタンク9
内の温排水の温度が検出される。そして、バッファタン
ク水温センサ15の検出温度が、貯湯タンク水温センサ
8と図示省略の外気温度センサとの相関関係で決められ
る所定温度を超えた段階で、ヒートポンプサイクル7に
よる熱回収運転が行われる。これによって、排水バッフ
ァタンク9の水温は低下し、逆に、貯湯タンク1の水温
は上昇する。
値よりも低下するか、あるいは、貯湯タンク1の水温が
所定値以上になると、熱回収運転を終了する。なお、こ
のとき、排水バッファタンク9内の熱回収熱交換器10
より下の部分は冷却されるが、これより上の部分に温排
水が残ることになる。従って、熱回収熱交換器10より
も下の部分に存在する温排水の量と温度の積に対応した
熱量の減少分に応じて貯湯タンク1の水温が高められ
る。
すると、排水バルブ13が開かれて排水が開始される。
排水運転は、排水温度センサ16によって検出される排
水温度が所定値を超えるか、あるいは、フローセンサ1
7によって検出される排水量が所定値以下になったとき
中止され、排水バルブ13は閉じられる。
で使用された後の温排水が排水バッファタンク9に蓄え
られると、ヒートポンプサイクル7による2回目の熱回
収運転が行われる。そして、 排水バッファタンク9の
水温が所定値よりも低下するか、あるいは、貯湯タンク
1の水温が所定値以上になると、熱回収運転を終了し、
その後、排水運転が行われる。これにより貯湯タンク1
の水温は1回目の熱回収運転より上昇する。
湯運転、ヒートポンプサイクル7による熱回収運転、排
水バルブ13を開放する排水運転を順次繰り返すことに
よって、温排水の熱量を排水温度レベルから給水温度レ
ベルまで利用すれば、基本的には貯湯タンク1の水温を
排水バッファタンク9の温排水温度レベルまで加熱する
ことができる。
を実行するもので、その具体的な動作を図3のフローチ
ャートに基づいて説明する。ここで、最初のステップ1
01にて貯湯タンク水温センサ8の温度信号Ts、バッ
ファタンク水位センサ14の水位信号Hb、バッファタ
ンク水温センサ15の温度信号Tb、排水温度センサ1
6の温度信号Td及びフローセンサ17の流量信号Qdを
読取る。次にステップ102でバッファタンク水温セン
サ15の温度信号Tbが予め設定した基準値Tref1以上
であるか否かを判定し、基準値Tref1以上であればステ
ップ103にてバッファタンク水位センサ14の水位信
号Hbが予め設定した基準値Href以上であるか否かを判
定し、基準値Href以上であればステップ104にて、
ポンプ2及びコンプレッサ5を運転して上記の熱回収運
転を開始する。 なお、ステップ102にてバッファタ
ンク水温センサ15の温度信号Tbが基準値Tref1より
も小さいと判定した場合、あるいは、ステップ103に
てバッファタンク水位センサ14の水位信号Hbが基準
値Hrefより小さいと判定した場合にはステップ101
以下の処理を繰り返す。
水温センサ15の温度信号Tbが基準値Tref1よりも小
さいか否かの判定を繰り返し、温度信号Tbが基準値Tr
ef1よりも小さいことが確認されたとき、ステップ10
6にて、ポンプ2及びコンプレッサ5を運転して熱回収
運転を終了し、続いて、ステップ108で排水バルブ1
3を開放して排水運転を実行する。
6の温度信号Tdが予め設定した基準値Tref2(<Tref
1)よりも大きいか否かを判定し、大きい場合にはステ
ップ110で排水バルブ13を閉じる。一方、ステップ
108で排水温度センサ16の温度信号Tdが基準値Tr
ef2よりも大きくないと判定したとき、ステップ109
でフローセンサ17の流量信号Qdが予め設定したゼロ
に近い基準値Qref以下か否かを判定し、基準値Qref以
下である場合にはステップ110で排水バルブ13を閉
じる。これによって、排水の温度が所定値以上である
か、又は、排水流量が略ゼロになったとき排水バルブを
閉じる制御が行われる。 次に、ステップ111で外部
から排熱回収運転の停止指令が与えられたか否かを判定
し、与えられておれば制御動作を停止し、与えられてい
なければステップ101〜111の処理により排熱回収
運転を繰り返す。
ンク水温センサ8の温度信号Tsに関する処理を省略し
たが、もし必要であれば、温度信号Tsが予め設定した
基準値を超えたときに排熱回収運転を停止するようにす
ることもできる。
熱を確実に回収すると共に、従来装置と比較して回収効
率を格段に高めることができる。
8から出湯され、これを使用した温排水のみが排水バッ
ファタンク9に流れ込む場合について説明したが、排水
バッファタンク9に他の温排水が流れ込むものにも本発
明を適用することができる。
発明によれば、温排水の熱を確実に回収すると共に、従
来装置よりも回収効率を高めることのできる温排水熱回
収装置が提供される。
構成を示す系統図。
ック図。
すフローチャート。
Claims (2)
- 【請求項1】給湯器の給水経路に設けられ、湯の使用量
に応じた水を前記給湯器に供給すると共に、温湯を貯え
ることが可能な貯湯タンクと、 暖かい排水を一時的に蓄える排水バッファタンクと、 前記排水バッファタンクに蓄えられた排水の熱を吸収
し、前記貯湯タンク内の水を加熱するヒートポンプサイ
クルと、 前記排水バッファタンク内の水位を検出する水位センサ
と、 前記排水バッファタンク内の水温を検出する水温センサ
と、 前記水位センサによって検出された水位が所定値以上
で、かつ、前記水温センサによって検出された水温が所
定値以上であるとき、前記ヒートポンプサイクルの運転
を開始し、前記水温センサによって検出された水温が所
定値より低下したとき、前記ヒートポンプサイクルの運
転を停止する制御装置と、 を備えた温排水熱回収装置。 - 【請求項2】前記排水バッファタンク内の水を排水する
排水バルブと、 排水の水温を検出する排水温度センサ及び排水流量を検
出するフローセンサの少なくとも一方と、 を備え、前記制御装置は、前記ヒートポンプサイクルの
運転停止時に前記排水バルブを開き、前記排水温度セン
サによって検出される排水の温度が所定値以上である
か、又は、前記フローセンサによって検出される排水流
量が略ゼロになったとき前記排水バルブを閉じる請求項
1に記載の温排水熱回収装置。
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