(57)【要約】      （修正有）【課題】各家庭の風呂排水等の低温排水の熱を効率的に回収して、利用する方法を提供する。【解決手段】風呂などの温水槽に浸漬した水中ポンプにより、同じく浸漬した多管円筒式熱交換器の管側に温水を循環し、胴側に、管側の温水循環量の半分以下の水道水を流して管内の温水により加熱する。汚れのある温水を清掃し易い管側としている。熱交換器の管側の出口温水は槽内に戻るので、温度差は小さくなるが、さらに水道水と熱交換可能である。多管円筒式熱交換器の管内には、伝熱促進素子を挿入して、回収効率を高める。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
多管円筒式熱交換器の管側に連結した水中ポンプの両方を温水槽に浸漬した状態で循環運転し、冷水の流量が循環量の半分以下を胴側に流して熱交換する熱回収方法。
【請求項２】
多管円筒式熱交換器の管内に伝熱促進素子を挿入した請求項１記載の熱回収方法。
【請求項３】
挿入する伝熱促進素子が３次元立体ワイヤー素子である請求項１記載の熱回収方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は低温排水から効率的に熱回収する方法に関し、従来は捨てられている熱、具体的には各家庭の風呂排水等の熱を回収し利用する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
いわゆるシェルアンドチューブ（胴＆管：多管円筒式）型熱交換器は、工業的分野の熱回収に非常に役立っているが、家庭内にその小型のものを見ることは全くない。
【０００３】
近年省エネルギーの形としてZEH（ゼロ・エネルギー・ハウス）が推進されており、家庭用温排水も熱回収の対象として重要な位置を占めていると考えられるが、夜間電力利用による温水貯蔵などはあるものの、排水からの熱回収方法は見当たらない。
【０００４】
本発明は家庭からほぼ毎日排水されている３９℃程度の風呂排水から、熱量を水道水のぬるま湯として回収する熱交換器とその使用方法に関する。
【０００５】
家庭用風呂の残り湯を有効利用する一つの方法は、１０リットル／分程度の能力のバスポンプを用いて洗濯機に移送し、この温水を用いて洗濯することが経済的であるとしているが、洗濯後のすすぎには、残り湯の臭いを防止するため清浄な水道水を使うことが推奨されている。
【０００６】
また近年普及している入浴剤は、洗剤の洗濯効果に対して無害であるといわれてはいるが、洗濯用のみとしての残り湯の活用は、主婦らの感覚的な嫌悪感も併せると非常に普及率は低く、この残り湯のほとんどは捨てられ、回収熱量は小さいといえる。
【０００７】
本発明の目的は、各家庭で毎日発生する残り湯の熱量を清浄な水道水に回収する装置と方法を提供することで、各家庭の熱エネルギーの効率化を図り、牽いてはその普及によって全体の省エネルギーに寄与することである。
【０００８】
そのための具体的な方策は、小型の高性能熱交換器の胴側に水道水の出入り口にホースを連結し、管側に浴槽内の残り湯を循環できるバスポンプの吐出を連結し、これらを浴槽内に沈めて運転することで実現できる。
【０００９】
ここで小型とは一般の浴槽に浸漬可能な大きさであり、長さは１ｍ以下好ましくは７０ｃｍ以下で、胴直径は１０ｃｍ以下程度が好ましく、小型で回収熱量を大きくするためには、管内には伝熱を促進するための素子が挿入されていることが好ましい。
【００１０】
この程度の小型の熱交換器は伝熱面積が小さく、通常の熱交換器の運転では熱回収量は微々たるものであり、管側に伝熱促進素子を挿入し、胴内の管本数を多くした発明者らの高性能熱交換器であっても、３９℃の温水槽から回収できる熱量は胴側水道水の温度にもよるが、３から５℃程度のもので、非常に小さい。
【００１１】
この熱交換器の若干温度の下がった出口温水を槽内に戻すことによって、温度差は小さくなるが、さらに水道水と熱交換することが出来、回収熱量を大きくすることが出来る。
【００１２】
このとき胴側水道水の流量は、温水側の循環流量の半分以下であることが好ましいが、循環流量が水道水流量より大きいことは、循環側の境膜伝熱係数が大きくなり、かつ水道水側の滞留時間が長くなることで、得られるぬるま湯の温度が高くなることである。
【００１３】
本発明の熱交換器の場合、温水を管側としているが、汚れのある温水を清掃し易い管側とすることと、熱交換器全体を浸漬することで、胴外側からもわずかな熱移動が期待できるためである。
【００１４】
胴側でぬるま湯となった水道水は、洗濯機の給水に繋ぐことで、洗い水、すすぎ水として使用が出来、温水貯槽型のタンクの場合には、供給水に繋ぐことにより、熱回収分の、電気代、ガス代を節約することが可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
特願２０１７−０４６５７７
【非特許文献】
【００１６】
渡部、酒井、「熱交換器の伝達を促進する管側３次元ワイヤー素子“hiTRAN”の活用（その５）」、化学装置、（株）工業通信、２０１６年６月、第５８巻第６号、ｐ６４−６９。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
家庭内の捨てられてしまう風呂残り湯から、熱を水道水に回収する簡便で、安価な方法を提供することで、省エネを達成する。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
水中ポンプ（バスポンプ）を管側入り口に繋いだ熱交換器を浴槽内に浸漬循環し、水道水を胴側入口に繋ぎ、出口からのぬるま湯水道水を洗濯機の洗い水、すすぎ水、あるいはタンク型給湯器の供給タンクへ繋いだ熱回収方法。
【００１９】
この熱交換器は、胴内には密度高い管本数を充填し、管内には伝熱促進素子を挿入し、浴槽に浸漬できるサイズであって、水道水の流量が少なくとも温水循環流量の半分以下である熱回収方法である。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】浴槽内にバスポンプと共に浸漬され、水道水とつながれた透視模式図
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下本発明の形態を示し、実施例によってその効果を説明する。
【実施例１】
【００２２】
管外径8mm、肉厚0．3mm長さ600mmの伝熱管の22本を、内径52mmの胴に収納し、両端が管流体と胴流体が混ざらないようにシールされ、管内部に３次元立体ワイヤー（商品名：ハイトラン）が挿入された熱交換器を39℃の温水180リットルの入った浴槽内に浸漬する。
【００２３】
この熱交換器の伝熱面積は0．311m2であり、39℃の温水と16℃の水道水を8リットル/分で向流熱交換した時の水道水出口温度は22．4℃であり、すべてのお湯の熱交換が実施されると、180リットルに温度差dT＝6、4℃を乗じた1152kcalが回収されることになる。
【００２４】
本発明の熱回収方法では、管側循環湯量を18リットル/分とし、水道水量を6リットル/分として、40リットル毎に洗濯機の洗濯水とすすぎ水2回に使用した。その時の40リットル3回の水道水温度は24．9、24．1、23．3℃であった。
【００２５】
さらに次の洗濯にも同じように熱交換した水道水の温度は、22．6、21．8、21．2℃であり、利用した水道水は合計240リットルであった。
【００２６】
この時の熱交換量は1670kcalと計算され、最後の40リットルの水道水も16℃から21．2℃と5℃以上の熱が回収されている。
【００２７】
実際には熱交換器出口の水道水は、洗濯機の水供給口にホースなどで直接繋ぐことによって、洗濯機の洗濯・すすぎのシーケンスに応じて供給されることになり、使用者は熱交換器とバスポンプを湯船に沈め、循環運転をするのみで良い。
【００２８】
東京都の水道水の水温は春秋で16℃、冬は8℃、夏は24℃程度と発表されているが、風呂残り湯との温度差の大きい場合の方が熱回収量は大きくなり、同じように240リットルの洗濯水を1日当たり使用すると、16℃で1670kcal（1。95kW・hr．）に対して、8℃では2260kcal（2．63kW・hr．）、24℃では1120kcal（1．3 kW・hr．）と計算された。
【００２９】
冬場の熱回収量は大きいが、洗濯機に供給される水道水の温度は15℃と低く、逆に夏場は27℃と高いが、熱回収量は小さくなる。
【００３０】
ここでは洗濯機に水道水を直接連結する方法について説明したが、保温タンクを保有している場合には、これに直接水道原水の代わりに供給することにより、東京でも1日平均2kW・hr．のエネルギーの節約が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
本発明が各家庭に普及によって莫大な省エネルギーを達成できることは明らかで、産業界においても同様の温水槽の存在する分野においても利用可能である。
【図１】
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