JP2022104343A - Drain trap with heat exchange function - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、排水の熱を再利用することが可能な排水トラップに関する。 The present invention relates to a drain trap capable of reusing the heat of drain.
現在、政府主導のもと、ネット・ゼロ・エネルギー・ハウス(ZEH:ゼッチ)の普及に向けた取り組みが行われている。ZEHとは、「外皮の断熱性能等を大幅に向上させるとともに、高効率な設備システムの導入により、室内環境の質を維持しつつ大幅な省エネルギーを実現した上で、再生可能エネルギーを導入することにより、年間の一次エネルギー消費量の収支をゼロとすることを目指した住宅」である。経済産業省は、「2020年までにハウスメーカー等の建築する注文戸建住宅の過半数でZEHを実現すること」を目標に掲げており、ハウスメーカー等は、ZEHを実現するための様々な技術の開発を進めている。 Currently, under the initiative of the government, efforts are being made to popularize the Net Zero Energy House (ZEH). ZEH means "to significantly improve the heat insulation performance of the outer skin, and to introduce renewable energy after realizing significant energy saving while maintaining the quality of the indoor environment by introducing a highly efficient equipment system. This is a housing that aims to reduce the balance of annual primary energy consumption to zero. " The Ministry of Economy, Trade and Industry has set the goal of "realizing ZEH in the majority of custom-built detached houses built by house makers by 2020," and house makers and others have various technologies to realize ZEH. Is under development.
住宅において省エネルギー化を実現するための技術として、排水熱を再利用する技術が挙げられる(例えば、特許文献1参照)。特許文献1に記載された給湯装置は、上水道等の給水源からの水を湯沸器を介して給湯する給湯管路と、給水源からの水を湯沸器を経ることなく給水する給水管路とを備え、給湯管路からの温水と給水管路からの水とを湯水混合栓を介して混合させ或いは混合させることなく供給するように構成した給湯装置であって、給湯管路若しくは給水管路に、使用済みの温排水の熱を熱交換回収する排熱回収部を設け、該排熱回収部を経た水を、給湯管路若しくは給水管路を経て湯水混合栓に供給するように構成している。 As a technique for realizing energy saving in a house, there is a technique for reusing wastewater heat (see, for example, Patent Document 1). The hot water supply device described in Patent Document 1 includes a hot water supply pipeline that supplies water from a water supply source such as a water supply via a water heater, and a water supply pipe that supplies water from a water supply source without passing through a water heater. A hot water supply device provided with a passage and configured to supply hot water from a hot water supply pipeline and water from a water supply pipeline through a hot water mixing tap or without mixing, and is a hot water supply pipeline or water supply. An exhaust heat recovery unit is provided in the pipeline to exchange and recover the heat of used hot wastewater, and the water that has passed through the exhaust heat recovery unit is supplied to the hot water mixing tap via the hot water supply pipeline or the water supply pipeline. It is composed.
特許文献1に開示された給湯装置において、排熱回収部は、内管をなす排水管を外管をなす給水管が包囲する二重管構造の熱交換器となっており、排水管を流れる温排水の熱が、排水管および給水管を介して、給水管を流れる給水に伝導される。 In the hot water supply device disclosed in Patent Document 1, the exhaust heat recovery unit is a heat exchanger having a double pipe structure in which the drain pipe forming the inner pipe is surrounded by the water supply pipe forming the outer pipe, and flows through the drain pipe. The heat of the hot drainage is conducted to the water supply flowing through the water supply pipe through the drainage pipe and the water supply pipe.
しかしながら、特許文献1に開示された給湯装置では、通常は床面の下に配置される排水管に熱交換器を設ける構成となっているので、既存の浴室への後付け工事が容易ではないという課題がある。 However, in the hot water supply device disclosed in Patent Document 1, since the heat exchanger is usually provided in the drain pipe arranged under the floor surface, it is not easy to retrofit the existing bathroom. There are challenges.
本開示は、このような課題に鑑みてなされ、その目的は、浴室への取付工事が容易な新たな熱交換器構造を提供することにある。 The present disclosure has been made in view of such problems, and an object thereof is to provide a new heat exchanger structure that can be easily attached to a bathroom.
本開示に係る熱交換機能付き排水トラップは、内部に水を貯留して封水を形成することが可能なトラップ本体と、トラップ本体の天面に形成された洗い場排水流入口と、トラップ本体から排水を流出させるための流出口とを備える。トラップ本体の少なくとも一部が、トラップ本体内の排水の熱をトラップ本体外に伝熱する伝熱部材で形成される。この熱交換機能付き排水トラップは、伝熱部材と熱的に接触するように配置された給水管をさらに備える。 The drain trap with heat exchange function according to the present disclosure consists of a trap body capable of storing water inside to form a sealed water, a washing place drainage inlet formed on the top surface of the trap body, and the trap body. It is equipped with an outlet for draining wastewater. At least a part of the trap body is formed of a heat transfer member that transfers the heat of the drainage inside the trap body to the outside of the trap body. The drain trap with heat exchange function further includes a water supply pipe arranged so as to make thermal contact with the heat transfer member.
図1は、実施の形態に係る熱交換機能付き排水トラップを適用可能な給湯システムの一例を概略的に示す。 FIG. 1 schematically shows an example of a hot water supply system to which a drain trap with a heat exchange function according to an embodiment can be applied.
図1に示す給湯システム10は、水を供給するための給水管12、14と、給湯装置11により加温された湯を供給するための給湯管13と、排水を排出するための排水管18と、給水管14から供給される水を排水により加温するための熱交換機能付き排水トラップ20と、熱交換機能付き排水トラップ20により加温された水と給湯装置11により加温された湯とを混合した温水を供給するときに、温水の温度が維持されるように水および湯の流量を制御するための流量制御機構30とを備える。流量制御機構30により一定の温度に維持されて供給される温水は、例えば、浴室41に設置されたカラン16やシャワー17などから吐出され、使用者により使用される。
The hot
従来、浴室においては、一般に、使用者がカラン16やシャワー17などを使用しているとき、吐出された温水は、温度がほとんど下がらずに、すなわち、その熱がほとんど利用されることなく、浴室に設置された洗い場排水口19から排出されてきた。また、浴槽22から湯を抜くとき、その熱がほとんど利用されることなく、浴槽22の浴槽排水口21から排出されてきた。そこで、本開示に係る給湯システム10では、温かいまま排出される排水を熱交換機能付き排水トラップ20に導入し、使用中のカラン16やシャワー17などに供給する水を加温するために利用する。これにより、湯と混合される水の温度を高くし、吐出される温水の温度を維持するために必要な湯の量を少なくすることができるので、エネルギー消費を低減させることができる。
Conventionally, in a bathroom, generally, when a user is using a
前述したように、熱交換機能付き排水トラップ20において排水の熱により加温され、給水管15から供給される水の温度は、排水の温度や量などに応じて変動しうるが、給湯システム10では、流量制御機構30が水および湯の流量を自動的に制御して温水の温度を一定に維持するので、安定した温度の温水がカラン16やシャワー17から吐出される。これにより、使用者の利便性を向上させることができ、ひいては、エネルギー消費を低減させることが可能な給湯システム10の普及を促進することができる。
As described above, the temperature of the water heated by the heat of the drainage in the
流量制御機構30は、水または湯の流量を自動的に制御することができる機構であればよく、機械的または電気的に流量を制御するものであってもよい。流量を機械的に制御する機構として、例えば、サーモスタット式水栓が使用されてもよい。また、流量を電気的に制御する機構として、例えば、電磁弁や電動弁などの自動的に開閉を制御することが可能な弁が使用されてもよい。
The flow
図2は、実施の形態に係る熱交換機能付き排水トラップ20が配置された浴室41の概略斜視図である。
FIG. 2 is a schematic perspective view of the
図2に示すように、洗い場を形成する洗い場パン24と浴槽22間にエプロン26が立設され、このエプロン26側の洗い場パン24に洗い場排水口19が設置されている。洗い場排水口19では、洗い場パン24と一体に凹み状に排水枡28が形成されており、排水枡28の下部に熱交換機能付き排水トラップ20が連結されている。排水枡28の上部には排水口カバー27が覆設されている。
As shown in FIG. 2, an
熱交換機能付き排水トラップ20の側面には、排水パイプ29が接続されており、排水パイプ29は浴槽22の底面に設けられている浴槽排水口21に連通して、浴槽22内の浴槽排水が排水パイプ29を通り熱交換機能付き排水トラップ20内に流入される。
A
また、熱交換機能付き排水トラップ20には、洗い場パン24側からの排水が排水枡28を通り上方より流入される洗い場排水流入用の開口(洗い場排水流入口)が設けられており、熱交換機能付き排水トラップ20の周側面には排水管18が接続されて、排水管18を通し排水できるように構成されている。
Further, the
図3は、実施の形態に係る熱交換機能付き排水トラップ20の斜視図である。また図4は、実施の形態に係る熱交換機能付き排水トラップ20の分解斜視図である。また図5は、実施の形態に係る熱交換機能付き排水トラップ20の分解縦断面図である。
FIG. 3 is a perspective view of the
熱交換機能付き排水トラップは、内部に水を貯留して封水を形成することが可能なトラップ本体34を備える。トラップ本体34の天面には洗い場排水流入口43が形成されている。排水枡28にはフランジ部材32が取り付けられ、このフランジ部材32にネジでトラップ本体34の上端が取り付けられており、フランジ部材32内には上方から着脱可能にヘアキャッチャー36が取り付けられている。
The drain trap with a heat exchange function includes a
ヘアキャッチャー36は下方側へ向かって縮径する略円錐台形状をなし、トラップ本体34内に溜められる封水の封水面の直上にその下端の底面が位置するように取り付けられている。ヘアキャッチャー36は、渦流が上昇した際にもヘアキャッチャー36が浮き上がらないようにフランジ部材32に取り付けられている。
The
トラップ本体34の側面には、浴槽22からの排水をトラップ本体34に流入させるための浴槽排水流入口38(図6、図7参照)が形成されている。図6および図7は、浴槽排水流入口38の形状を例示するための図である。浴槽排水流入口38は、縦方向に延びる縦長状に形成されて(すなわち、流水口断面の横幅よりも縦幅の方が大きい)、流入される浴槽排水の流速が増すように、浴槽側からトラップ本体34側にかけて流路幅Wが狭くなるように形成されている。この浴槽排水流入口38には、外側へ突出状に接続部40が連続しており、この接続部40に浴槽22側から排水パイプ29が接続される。なお本実施形態において、接続部40は、トラップ本体の一部として形成されているが、水密性が保たれるなら接続部40は、独立の部材であってもよい。
A bathtub drainage inlet 38 (see FIGS. 6 and 7) for allowing drainage from the
また、トラップ本体34の側面には、浴槽排水流入口38と略反対側に、トラップ本体34から排水を流出させるための流出口42が形成されており、この流出口42には排水管18が接続される。
Further, on the side surface of the trap
流出口42の上流側には、トラップ本体34の底面より一体状に立ち上げて封水壁44が形成されており、この封水壁44の上端が封水面となる。この封水壁44の上流側には、トラップ本体34の天面33から遮蔽部材46が縦設されている。この遮蔽部材46は、下端側から上方側に向かって拡径状に傾斜して縦設されたものであり、トラップ本体34の内周面34aと連続して平面視略円形状の内周面を形成するように浴槽排水流入口38に対して湾曲状に配置されている。なお、遮蔽部材46はトラップ本体34内を流入室R1と流出室R2に区画するものであり、遮蔽部材46の下端とトラップ本体の底面との間には、流入室R1と流出室R2を連通させる連通部Pが形成されている。
On the upstream side of the
このような構成において、浴槽22の排水栓が開けられ、浴槽22内の浴槽水が一気に排水パイプ29を通り浴槽排水流入口38からトラップ本体34内に流入されると、浴槽排水はトラップ本体34の内周面34aと遮蔽部材46に沿って旋回して渦流となり、発生した渦流は、遮蔽部材46が下端側から上方側に向かって拡径状(傾斜面が斜め上を向く)に傾斜されているため、遮蔽部材46にガイドされて上昇渦流となり上昇する。この上昇渦流が排水枡28の上面の排水口カバー27付近まで上昇するように遮蔽部材46の傾斜角度が設定されていれば、上昇渦流により排水枡28の内周面やヘアキャッチャー36に付着しているゴミや髪の毛が良好に落とされて、ゴミや髪の毛は渦の中心に集められ、渦の中心から下方へ落下して、ゴミや髪の毛はヘアキャッチャー36の下端の底面中央部に良好に集められることとなる。これにより、ヘアキャッチャー36は、その中央部分以外に髪の毛が付着していない状態に保たれ、通水が良好となる。また、トラップ本体34の内周面34a等に付着しているヌメリも除去でき、渦流の一部は遮蔽部材46の下端と底面間の連通部Pを通り、封水壁44の内周面のヌメリをも除去できる。
In such a configuration, when the drain plug of the
実施の形態に係る熱交換機能付き排水トラップ20では、上述したように浴槽排水流入口38は縦長状(流水口断面の横幅よりも縦幅の方が大きい)に形成されているため、浴槽22からの排水が勢いを増して流入し、トラップ本体34内で発生する渦流を安定させることができる。
In the
一般的な排水トラップは、トラップ本体の略全てが樹脂部材で形成される。一方、実施の形態に係る熱交換機能付き排水トラップ20では、トラップ本体34の底面部34bが伝熱部材で形成され、トラップ本体34の他の部分は樹脂で形成される。伝熱部材は、銅やアルミニウムなどの熱伝導率の高い金属部材であってよい。例えば銅を用いた場合、ヌメリを低減できる。以下、伝熱部材で形成された底面部を「伝熱底面部34b」と呼ぶ。伝熱底面部34bは、トラップ本体34内の排水の熱をトラップ本体34外に伝熱する。このような一部が金属部材で形成された樹脂成形品は、インサート成形を行うことにより製造することができる。
In a general drain trap, almost all of the trap body is made of a resin member. On the other hand, in the
図4に示すように、伝熱底面部34bは、トラップ本体内側に複数のフィン48を備えてもよい。フィン48を設けることにより、熱交換効率を高めることができる。フィン48の形状、大きさ、配置などは、トラップ本体34内の渦流の発生に悪影響を与えないよう留意すべきである。
As shown in FIG. 4, the heat transfer
実施の形態に係る熱交換機能付き排水トラップ20はさらに、トラップ本体34の下部に給水管50を備える。給水管50は、トラップ本体34の伝熱底面部34bと熱的に接触するように配置される。伝熱底面部34bと熱接触する部分ができるだけ多くなるように、給水管50は、曲線部と直線部とを組み合わせた連続的に折り返す蛇行状に形成されている。
The
給水管50の一方の端部50aは給水管14(図1参照)に接続され、他方の端部50bは給水管15(図1参照)に接続される。給水管14から給水管50の一方の端部50aに供給された水は、給水管50を流れる間に伝熱底面部34bからの熱により加温され、給水管50の他方の端部50bから吐出される。給水管50の他方の端部50bから吐出された温水は、給水管15を介して流量制御機構30に供給される。
One
実施の形態に係る熱交換機能付き排水トラップ20はさらに、給水管50を覆う断熱部材52を備える。断熱部材52によって給水管50を覆うことにより、排水から給水への熱交換効率を高めることができる。
The
以上、実施の形態に係る熱交換機能付き排水トラップ20の構成について説明した。この熱交換機能付き排水トラップ20では、トラップ本体34の底面部を伝熱底面部34bとし、その伝熱底面部34bに熱的に接触するように給水管50を設けた。使用者がカラン16やシャワー17を使った際には、場排水流入口43から洗い場排水がトラップ本体34内に流入する。この洗い場排水の熱を伝熱底面部34bを介して給水管50を流れる給水に伝熱することができる。また、使用者が浴槽22から湯を抜く際には、浴槽排水流入口38から浴槽排水がトラップ本体34内に流入する。この浴槽排水の熱を伝熱底面部34bを介して給水管50を流れる給水に伝熱することができる。給水管50で加温された温水を給湯装置11(図1参照)により加温された湯と混合して使用することで、エネルギー消費を低減させることができる。
The configuration of the
実施の形態に係る熱交換機能付き排水トラップ20は、トラップ本体34の底面部を伝熱底面部34bとし、その伝熱底面部34bに熱的に接触するように給水管50を設けた構造のため、熱交換機能を有していない従来の排水トラップからの形状および大きさの変更は小さい。従って、大がかりな工事が必要なく、従来の排水トラップが設置されていた場所への取付工事が容易である。
The
また、実施の形態に係る熱交換機能付き排水トラップ20では、洗い場排水や浴槽排水を排水トラップで熱交換しているので、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を短くできる。これにより、排水の熱の損失が少なくなるので、排水トラップの下流に熱交換器を配置した場合と比較して、熱交換効率を高めることができる。
Further, in the
また、実施の形態に係る熱交換機能付き排水トラップ20では、排水流路と給水流路との間に伝熱底面部34bを介しているため、排水と給水との間のクロスコネクションを確実に防ぐことができる。
Further, in the
さらに、実施の形態に係る熱交換機能付き排水トラップ20では、浴槽排水流入口38からの浴槽排水によりトラップ本体34内に渦流を発生させる構成となっている。このような渦流を発生させた場合、渦流が発生しない場合と比較して熱交換効率を高めることができる。これは、渦流が発生することで流速が早くなるため、伝熱面付近の温度境界層厚さが減少し、伝熱量が増加するからである。
Further, the
上述の実施の形態では、トラップ本体34の底面部を伝熱部材で形成したが、トラップ本体34の少なくとも一部を伝熱部材で形成し、該一部と熱的に接触するように給水管50を配置してあればよい。例えば、トラップ本体34の底面部に加えて側面部も伝熱部材で形成し、該側面部と熱的に接触するように給水管50を配置してもよい。
In the above-described embodiment, the bottom surface of the
以上、本発明を実施の形態をもとに説明した。この実施の形態は例示であり、いろいろな変形および変更が本発明の特許請求範囲内で可能なこと、またそうした変形例および変更も本発明の特許請求の範囲にあることは当業者に理解されるところである。従って、本明細書での記述および図面は限定的ではなく例証的に扱われるべきものである。 The present invention has been described above based on the embodiments. It will be appreciated by those skilled in the art that this embodiment is exemplary and that various modifications and modifications are possible within the claims of the invention and that such modifications and modifications are also within the claims of the present invention. Where is it? Therefore, the descriptions and drawings herein should be treated as exemplary rather than limiting.
10 給湯システム、 11 給湯装置、 12,14,15,50 給水管、 16 カラン、 17 シャワー、 18 排水管、 20 排水トラップ、 21 浴槽排水口、 22 浴槽、 27 排水口カバー、 28 排水枡、 30 流量制御機構、 32 フランジ部材、 34 トラップ本体、 34b 伝熱底面部、 36 ヘアキャッチャー、 38 浴槽排水流入口、 41 浴室、 43 洗い場排水流入口、44 封水壁、 48 フィン、 52 断熱部材。 10 Hot water supply system, 11 Hot water supply device, 12, 14, 15, 50 Water supply pipe, 16 curan, 17 Shower, 18 Drain pipe, 20 Drain trap, 21 Drainage outlet, 22 Drainage outlet, 27 Drainage outlet cover, 28 Drainage basin, 30 Flow control mechanism, 32 Flange member, 34 Trap body, 34b Heat transfer bottom part, 36 Hair catcher, 38 Bath drainage inlet, 41 Bathroom, 43 Washroom drainage inlet, 44 Water seal wall, 48 fins, 52 Insulation member.
Claims (5)
前記トラップ本体の天面に形成された洗い場排水流入口と、
前記トラップ本体から排水を流出させるための流出口と、
を備え、
前記トラップ本体の少なくとも一部が、前記トラップ本体内の排水の熱をトラップ本体外に伝熱する伝熱部材で形成され、
前記伝熱部材と熱的に接触するように配置された給水管をさらに備えることを特徴とする熱交換機能付き排水トラップ。 A trap body that can store water inside and form a seal,
The washing place drainage inlet formed on the top surface of the trap body and
An outlet for draining drainage from the trap body,
Equipped with
At least a part of the trap body is formed of a heat transfer member that transfers the heat of the drainage inside the trap body to the outside of the trap body.
A drain trap with a heat exchange function, further comprising a water supply pipe arranged so as to be in thermal contact with the heat transfer member.
前記浴槽排水流入口からの排水により前記トラップ本体内に渦流を発生させる渦流発生部と、
をさらに備えることを特徴とする請求項1または2に記載の熱交換機能付き排水トラップ。 A bathtub drainage inlet for allowing drainage from the bathtub to flow into the trap body,
A vortex generating portion that generates a vortex in the trap body by drainage from the bathtub drainage inlet, and
The drain trap with a heat exchange function according to claim 1 or 2, further comprising.
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