(57)【要約】【課題】エネルギー消費を低減させることが可能で、利便性の高い給湯システムを提供する。【解決手段】給湯システム１０は、水を供給するための給水管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装置２０と、熱交換装置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。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水を供給するための給水管と、
給湯装置により加温された湯を供給するための給湯管と、
排水を排出するための排水管と、
前記給水管から供給される水を前記排水により加温するための熱交換装置と、
前記熱交換装置により加温された水と前記給湯装置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、前記温水の温度が維持されるように前記水および前記湯の流量を制御するための流量制御機構と、
を備えることを特徴とする給湯システム。
【請求項２】
前記流量制御機構は、サーモスタット式水栓である請求項１に記載の給湯システム。
【請求項３】
前記水と前記湯の温度差が所定値よりも小さい場合、前記湯の温度を高くするよう前記給湯装置を制御する請求項２に記載の給湯システム。
【請求項４】
前記流量制御機構は、
前記給水管または前記給湯管に設けられた、電気的に開閉を制御可能な弁と、
前記弁を制御するための弁制御部と、
を備える請求項１に記載の給湯システム。
【請求項５】
前記熱交換装置は、プレート式熱交換器である請求項１から４のいずれかに記載の給湯システム。
【請求項６】
前記熱交換装置は、二重管式、多重管式、コイル式、またはスパイラル式の熱交換器である請求項１から４のいずれかに記載の給湯システム。
【請求項７】
前記排水管の前記熱交換装置よりも上流側に、前記熱交換装置からオーバーフローした排水を前記熱交換装置を介さずに排出するためのオーバーフロー用配管が設けられる請求項１から６のいずれかに記載の給湯システム。
【請求項８】
前記排水管から前記オーバーフロー用配管へ排水を導入するための開口は、前記排水管の上部に設けられる請求項７に記載の給湯システム。
【請求項９】
前記熱交換装置における排水および給水の流路は水平方向に設けられ、
前記熱交換装置における排水の流路は、前記熱交換装置に導入された排水により前記流路が満たされることがあるように設けられる請求項７または８に記載の給湯システム。
【請求項１０】
前記排水管の前記熱交換装置よりも上流側に、前記熱交換装置を洗浄するための水を前記熱交換装置に供給するための洗浄水用配管が設けられる請求項１から９のいずれかに記載の給湯システム。
【請求項１１】
前記洗浄水用配管と前記排水管との間に、クロスコネクション防止機構が設けられる請求項１０に記載の給湯システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、給湯技術に関し、とくに、排水の熱を再利用することが可能な給湯システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
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が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。
【０００３】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】登録実用新案第３１４９９６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載された給湯装置では、排熱回収部を経た水の温度が温排水の温度や量などに応じて刻々と変動しうるので、湯水混合栓から吐出される温水の温度も刻々と変動しうるという問題がある。
【０００６】
本発明は、このような課題に鑑みてなされ、その目的は、排水の熱を再利用することによりエネルギー消費を低減させることが可能な、利便性の高い給湯システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明のある態様の給湯システムは、水を供給するための給水管と、給湯装置により加温された湯を供給するための給湯管と、排水を排出するための排水管と、給水管から供給される水を排水により加温するための熱交換装置と、熱交換装置により加温された水と給湯装置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と、を備える。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、エネルギー消費を低減させることが可能で、利便性の高い給湯システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施の形態に係る給湯システムの構成を概略的に示す図である。
【図２】流量制御機構の一例であるサーモスタット式水栓の構造を概略的に示す図である。
【図３】サーモスタット式水栓を使用した流量制御機構の構成を示す図である。
【図４】流量制御機構の別の例である電磁弁を制御するための構成を示す図である。
【図５】熱交換装置としてプレート式熱交換器および多管式熱交換器を使用した場合の実験結果を示す図である。
【図６】熱交換装置に排水を導入するための配管の構成を概略的に示す図である。
【図７】熱交換装置に排水を導入するための配管の構成の別の例を概略的に示す図である。
【図８】図７に示した熱交換装置の断面を概略的に示す図である。
【図９】熱交換装置に排水を導入するための配管の構成の更に別の例を概略的に示す図である。
【図１０】熱交換装置に排水を導入するための配管の構成の更に別の例を概略的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１は、実施の形態に係る給湯システムの構成を概略的に示す。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装置２０と、熱交換装置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。
【００１１】
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、浴室などに設置された排水口から排出される。そこで、本実施の形態の給湯システム１０では、温かいまま排出される排水を熱交換装置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。
【００１２】
前述したように、熱交換装置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、本実施の形態の給湯システム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。
【００１３】
［流量制御機構］
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。
【００１４】
図２は、流量制御機構の一例であるサーモスタット式水栓の構造を概略的に示す。本実施の形態の給湯システム１０では、既存の一般的なサーモスタット式水栓４０を使用可能である。サーモスタット式水栓４０は、筒状の水栓本体４１と、温度調節用のハンドル４２と、流量調節用のハンドル４３と、給水管１５から供給される水が流入する水室４４と、給湯管１３から供給される湯が流入する湯室４５と、水室４４に流入した水と湯室４５に流入した湯とが混合される混合室４６と、温度の変化に応じて伸縮する感温伸縮体およびスプリングにより構成される弁４７とを備える。水室４４に流入した水の温度と湯室４５に流入した湯の温度に応じて感温伸縮体が伸縮することにより弁４７が移動し、水の流入口と湯の流入口の開口面積比が変化する。これにより、温度調節用のハンドル４２により設定された温度の温水となるように、水の流量と湯の流量が自動的に調整される。このように、サーモスタット式水栓４０を使用することにより、給水管１５から供給される水の温度が変動しても、湯と水の流量を自動的に調整して、吐出される温水の温度を一定に保つことができる。また、本実施の形態の給湯システム１０を設置するためのコストを低減させることができる。また、多大な設備投資を要することなく、本実施の形態の給湯システム１０を既存の住宅などに設置することができる。
【００１５】
本発明者は、流量制御機構３０としてサーモスタット式水栓４０を使用した給湯システム１０において、給水管１５から供給される水の温度が上昇したときに、給湯管１３から供給される湯の流量がどのように変化するかを実験した。実験条件は、下記の通りである。いずれの実験においても、温度調節用のハンドル４２により、吐出させる温水の温度を４０℃に設定し、流量調節用のハンドル４３により、吐出させる温水の流量を毎分１０Ｌに設定した。
＜実験１＞給湯装置１１の設定温度を４０℃とし、給湯管１３から４０℃の湯を供給しつつ、給水管１５から供給される水の温度を２０℃から４０℃に変化させた。
＜実験２＞給湯装置１１の設定温度を５０℃とし、給湯管１３から５０℃の湯を供給しつつ、給水管１５から供給される水の温度を２０℃から４０℃に変化させた。
【００１６】
いずれの実験においても、給水管１５から供給される水の温度が４０℃に上昇すると、給湯管１３から供給される湯を混合しなくても、設定された４０℃の温水を吐出させることができるので、理想的には、湯の流量を０とすることができることになる。しかし、実験２においては、湯の流量が約４５％減少したものの、実験１においては、湯の流量は約２１％減少したにとどまった。本発明者は、実験１においては、供給される湯の温度も、供給される水の温度も、吐出させる温水の温度とほぼ同じであるため、感温伸縮体により移動される弁４７の位置が期待されるほど移動せず、水の流入口と湯の流入口の開口面積比がさほど変化しなかったことが原因であると考えている。実験２により示されるように、給湯装置１１の設定温度が５０℃に設定されていて、給湯管１３から５０℃の湯が供給される場合には、給水管１５から供給される水を加温することにより湯の消費量を低減させる効果が期待できる。
【００１７】
図３は、サーモスタット式水栓を使用した流量制御機構の構成を示す。流量制御機構３０は、サーモスタット式水栓４０と、給湯管１３から供給される湯の温度を検知するための湯温センサ３１と、給水管１５から供給される水の温度を検知するための水温センサ３２と、給湯装置１１の設定温度を制御するための給湯温度制御部６１とを備える。給湯温度制御部６１は、マイコンなどの制御装置６０に備えられる。給湯温度制御部６１は、湯温センサ３１により検知された湯の温度と、水温センサ３２により検知された水の温度を取得して比較し、水と湯の温度差が所定値よりも小さい場合、給湯温度を高くするよう給湯装置１１に指示する。給湯温度制御部６１は、給湯装置１１の設定温度を、サーモスタット式水栓４０において設定された設定温度よりも十分高い温度、例えば、４５℃〜５０℃に変更するよう給湯装置１１に指示してもよい。これにより、給水管１５から加温された水が供給されたときの湯の流量を低減させ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。給湯温度制御部６１は、サーモスタット式水栓４０から温水が吐出されなくなってから所定時間が経過したときに、高い温度に変更していた給湯装置１１の設定温度を元の温度に戻してもよい。これにより、サーモスタット式水栓４０を使用していない間は給湯装置１１の設定温度を下げて、配管における熱損失などを抑え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。
【００１８】
給湯温度制御部６１は、サーモスタット式水栓４０の温度調節用のハンドル４２により設定された設定温度と、給湯装置１１に設定された給湯温度を取得し、両者の温度差が所定値よりも小さい場合、給湯温度を高くするよう給湯装置１１に指示してもよい。これによっても、給水管１５から加温された水が供給されたときの湯の流量を低減させ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。この場合は、湯温センサ３１および水温センサ３２は設けられなくてもよい。
【００１９】
図４は、流量制御機構の別の例である電磁弁を制御するための構成を示す。流量制御機構３０は、混合水栓５０と、給湯管１３から供給される湯の温度を検知するための湯温センサ３１と、給水管１５から供給される水の温度を検知するための水温センサ３２と、給湯管１３から供給される湯の流量を制御するための給湯管電磁弁５１と、給水管１５から供給される水の流量を制御するための給水管電磁弁５２と、湯および水の流量を決定する流量決定部６２と、給湯管電磁弁５１および給水管電磁弁５２の開閉を制御する電磁弁制御部６３と、給湯装置１１の設定温度を制御するための給湯温度制御部６１とを備える。給湯温度制御部６１、流量決定部６２、および電磁弁制御部６３は、マイコンなどの制御装置６０に備えられる。
【００２０】
流量決定部６２は、混合水栓５０に設定された吐出水の温度および流量、湯温センサ３１により検知された湯の温度、水温センサ３２により検知された水の温度に応じて、混合水栓５０に流入させるべき湯および水の流量を決定し、電磁弁制御部６３に通知する。電磁弁制御部６３は、流量決定部６２により決定された流量になるように、給湯管電磁弁５１および給水管電磁弁５２の開閉を制御する。これにより、水または湯の流量をより細かく制御することができ、湯と水を混合した温水で必要な温度を得つつ、排水の熱により加温された水をより多く利用できるように制御弁開度を設計すれば、エネルギー消費を低減させることができる。また、吐出される温水の温度をより細かく制御することができるので、使用者の利便性を向上させることができる。
【００２１】
給湯温度制御部６１は、給湯装置１１の設定温度を制御する。この例においては、サーモスタットの作動状態を調整するために給湯温度を制御する必要はないが、例えば、給水管１５から供給される水の温度が混合水栓５０に設定された温度に近い温度まで加温されたときに、混合水栓５０に設定された温度付近まで給湯装置１１の設定温度を下げるよう給湯装置１１に指示してもよい。これにより、給湯装置１１におけるエネルギー消費量を低減することができる。
【００２２】
［熱交換装置］
本実施の形態の給湯システム１０に使用される熱交換装置２０として、プレート式熱交換器、多管式熱交換器、二重管式熱交換器などの既存の一般的な熱交換器を使用可能である。エネルギー消費量を低減させるためには、熱回収率の高い熱交換器を使用することが望ましいが、シャワー１７などの使用中に排水の熱をその場で回収してシャワー１７で再利用することを可能とするためには、反応速度が高いことも求められる。
【００２３】
本発明者は、熱交換装置２０としてプレート式熱交換器および多管式熱交換器を使用した給湯システム１０において、シャワー１７から４０℃の温水を毎分６．５Ｌで吐出させたときに、排水と約１８℃の水道水を熱交換装置２０に導入し、熱交換能力、反応速度、熱回収率を測定した。
【００２４】
図５（ａ）は、熱交換装置としてプレート式熱交換器を使用した場合の実験結果を示す。シャワー１７により温水を吐出させ始めてから、熱交換装置２０の出口における水の温度が３０℃を超えるまでに要した時間は、約４５秒であった。熱交換能力は、平衡状態における瞬時値で約４４％であり、熱回収率は、５分間の積算値で約３８％であった。図５（ｂ）は、熱交換装置として多管式熱交換器を使用した場合の実験結果を示す。シャワー１７により温水を吐出させ始めてから、熱交換装置２０の出口における水の温度が３０℃を超えるまでに要した時間は、約１０５秒であった。熱交換能力は、平衡状態における瞬時値で約４１％であり、熱回収率は、５分間の積算値で約３０％であった。
【００２５】
プレート式熱交換器を使用した場合も、多管式熱交換器を使用した場合も、熱交換能力および熱回収率が十分高く、加温に要する時間も十分短いことが分かった。したがって、浴室でシャワー１７を浴びるために温水を使用したり、洗面所で洗顔するために温水を使用したり、台所で食器などを洗浄するために温水を使用したりするときなど、数分間程度継続して温水を吐出させる場合には、使用した後の排水の熱を即座に回収して給湯のために再利用することができる。したがって、排水の熱を効率良く再利用して、エネルギー消費を低減させることができる。プレート式熱交換器を使用する場合は、とくに、熱交換能力、熱回収率、および反応速度を高めることができるので、エネルギー消費をより低減させることができる。
【００２６】
一般に、熱回収率が高い熱交換器は、配管抵抗も高いので、大量の排水が排出されたときにオーバーフローする可能性がある。したがって、本実施の形態の給湯システム１０の熱交換装置２０として、配管抵抗の高い熱交換器を使用する場合は、排水管１８の熱交換装置２０よりも上流側に、熱交換装置２０からオーバーフローした排水を熱交換装置２０を介さずに排出するためのオーバーフロー用配管が設けられてもよい。
【００２７】
また、熱交換装置２０に排水を導入するため、熱交換装置２０内に排水、および排水に含まれる汚れや洗剤や石鹸やシャンプーなどのカスなどが、配管の汚れや詰まりの原因となりうる。したがって、本実施の形態の給湯システム１０には、排水管１８の熱交換装置２０よりも上流側に、熱交換装置２０を洗浄するための水を熱交換装置２０に供給するための洗浄水用配管が設けられてもよい。
【００２８】
図６は、熱交換装置２０に排水を導入するための配管の構成を概略的に示す。排水管１８の熱交換装置２０よりも上流側には、熱交換装置２０からオーバーフローした排水を熱交換装置２０を介さずに排出するためのオーバーフロー用配管２１が設けられる。これにより、プレート式熱交換器などの、熱交換効率が高く、配管抵抗が大きい熱交換器を熱交換装置２０として使用する場合に、大量の排水が一度に排出された場合であっても、オーバーフローした排水を適切に下水道等に排出することができる。また、熱交換装置２０に詰まりが生じるなどして排水が流れにくくなった場合であっても、オーバーフローした排水を適切に下水道等に排出することができる。なお、一般的な住宅の浴室においては、カラン１６やシャワー１７などから吐出された水を排出するための配管と、浴槽内に貯められた水を排出するための配管が共通化される場合が多いが、カラン１６やシャワー１７などから吐出された水を排出するための配管のみから熱交換装置２０に排水を導入する場合には、一度に大量の排水が排出される可能性が低いので、オーバーフロー用配管２１は設けられなくてもよい。
【００２９】
オーバーフロー用配管２１に、制御装置６０により制御される電磁弁が設けられてもよい。また、排水管１８に、排水の流量を検知するための流量センサが設けられてもよい。この場合、浴槽に貯められた水が排出されるときなど、一度に大量の排水が排出されたことが検知された場合に電磁弁を開き、それ以外のときには電磁弁を閉じてもよい。また、排水管１８に、排水の温度を検知するための排水温センサが設けられてもよい。この場合、排水の温度が所定値よりも高い場合は、オーバーフロー用配管２１の電磁弁を閉じて、排水の熱を再利用するために排水を熱交換装置２０に導入し、排水の温度が所定値よりも低い場合は、オーバーフロー用配管２１の電磁弁を開いて、排水をオーバーフロー用配管２１から排出してもよい。
【００３０】
排水管１８の熱交換装置２０よりも上流側には、さらに、熱交換装置２０を洗浄するための水を熱交換装置２０に供給するための洗浄水用配管２２が設けられる。これにより、熱交換装置２０の内部に排水、および排水に含まれる汚れや洗剤や石鹸やシャンプーなどのカスなどが滞留することを防ぎ、熱交換装置２０の配管の汚れや詰まりを抑えることができる。洗浄水用配管２２と排水管１８との間には、クロスコネクション防止機構として、逆止弁２３および吐水口空間２４が設けられる。これにより、排水管１８を通る排水が洗浄水用配管２２に逆流して上水が汚染されることを適切に防止することができる。洗浄水用配管２２は、オーバーフロー用配管２１よりも上流側で排水管１８に接続されることが望ましい。これにより、熱交換装置２０から排水がオーバーフローした場合であっても、洗浄水用配管２２まで排水が逆流するのを防ぐことができる。オーバーフロー用配管２１には、内径の大きな配管を使用することが望ましく、例えば、５０φの配管が使用されてもよい。
【００３１】
図７は、熱交換装置２０に排水を導入するための配管の構成の別の例を概略的に示す。本図の例では、熱交換装置２０として二重管式または多重管式の熱交換器が使用される。二重管式の熱交換器は、排水の流路を形成する排水管２５の周囲に、給水の流路を形成する給水管２６が着設された二重管構造を有する。排水管２５および給水管２６は、熱伝導率の高い金属などで形成されており、排水管２５の内部を流れる排水の熱が、排水管２５および給水管２６を介して、給水管２６の内部を流れる給水に伝導される。
【００３２】
本図に示した例では、排水管２５および給水管２６の流路が水平方向に形成されるように熱交換装置２０が設置される。これにより、熱交換装置２０の高さを抑えることができ、浴槽の下部や床下などに熱交換装置２０を設置することができるので、限られた空間を効率良く活用することができる。
【００３３】
図８は、図７に示した熱交換装置２０の断面を概略的に示す。図８（ａ）に示すように、円筒型の排水管２５の周囲に複数の給水管２６が着設される。給水管２６を複数設けることにより、給水管２６の内表面積を増大させることができるので、熱交換効率を向上させることができる。また、排水管２５の内部を円筒形状にすることにより、排水管２５の内部で頭髪、石鹸カス、皮脂、汚れなどにより詰まりが発生するのを低減させることができる。
【００３４】
図７に示した例では、水平方向に流路が形成されるように熱交換装置２０が設置されるので、流入した排水の量が排水管２５の容量に比して少量である場合、図８（ｂ）に示すように、排水管２５の下部のみに排水が流れる。この場合、排水管２５の下部に接する給水管２６を流れる給水は、排水の熱により効率良く加温されるが、排水管２５の上部に接する給水管２６を流れる給水は、十分に加温されないまま給水管１５に流出することになる。
【００３５】
本実施の形態では、二重管式または多重管式の熱交換器における熱交換効率を更に向上させるために、排水管１８から排水管２５に導入された排水により排水管２５が満たされることがあるように、より好ましくは、排水管２５に導入された排水により排水管２５が概ね満水になるように、排水管２５の内径、材質、配管抵抗、形状、曲がり数などが設計される。例えば、図８（ｃ）に示すように、排水管２５の内径を図８（ｂ）の場合よりも小さくすると、同じ量の排水が排水管２５に導入された場合にも排水管２５が満水になるので、排水管２５の上部に接する給水管２６を流れる給水も効率良く加温することができる。これにより、単位長あたり熱交換性能を向上させることができる。
【００３６】
排水管２５の内径を小さくすると、少ない量の排水でも排水管２５を満水にすることができるが、その反面、排水管２５が詰まりやすくなるので、予測される排水の量、流速、温度、排水に含まれる汚れの量などに応じて、排水管２５の内径、材質、配管抵抗、形状、曲がり数などが設計される。例えば、排水管２５の配管抵抗を排水管１８の配管抵抗よりも大きくし、排水管２５が満水にならない程度の量の排水が排水管２５に導入された場合に、排水管２５に排水がとどまりやすくして、排水管２５が満水になりやすいようにしてもよい。また、排水管２５の出口付近に流量を調整するための弁を設け、排水管２５が満水に近くなるまでは弁が閉じて排水管２５の内部に排水が溜まるようにしてもよい。
【００３７】
排水管１８からオーバーフロー用配管２１へ排水を導入するための開口は、排水管１８の上方に設けられる。これにより、排水管２５が満水になるまでは排水管１８から排水管２５へ排水が導入され、排水管２５が満水になってからオーバーフロー用配管２１へ排水が導入されるようにすることができるので、排水管２５が満水になる可能性を高め、熱交換効率を向上させることができる。
【００３８】
上記の技術は、二重管式および多重管式の熱交換器だけでなく、コイル式、スパイラル式などの熱交換器にも適用可能である。また、図９および図１０に示す熱交換器にも適用可能である。
【００３９】
図９は、熱交換装置２０に排水を導入するための配管の構成の更に別の例を概略的に示す。本図の例でも、熱交換装置２０として二重管式または多重管式の熱交換器が使用されるが、図７に示した例とは異なり、鉛直方向に流路が形成されるように熱交換装置２０が設置される。この場合、排水管２５の芯をずらして施工することにより、排水管２５の内周に沿って排水を流すことができるので、熱交換効率を向上させることができる。
【００４０】
図１０は、熱交換装置２０に排水を導入するための配管の構成の更に別の例を概略的に示す。本図の例では、排水口の内部に熱交換装置２０が設けられる。熱交換装置２０において、排水口に排出された排水は、給水管１４に直接接触して熱を給水に伝導し、排水管１８から排出される。
【００４１】
以上の実施形態、変形例により具体化される発明を一般化すると、以下の技術的思想が導かれる。
【００４２】
本発明のある態様の給湯システムは、水を供給するための給水管と、給湯装置により加温された湯を供給するための給湯管と、排水を排出するための排水管と、給水管から供給される水を排水により加温するための熱交換装置と、熱交換装置により加温された水と給湯装置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と、を備える。
【００４３】
この態様によると、排水の熱を効率良く再利用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。また、吐出される温水の温度が自動的に一定に保たれるので、使用者の利便性を向上させることができる。
【００４４】
流量制御機構は、サーモスタット式水栓であってもよい。この態様によると、この給湯システムを設置するためのコストを低減させることができる。また、多大な設備投資を要することなく、この給湯システムを既存の住宅に設置することができる。
【００４５】
水と湯の温度差が所定値よりも小さい場合、湯の温度を高くするよう給湯装置を制御してもよい。この態様によると、流量制御機構としてサーモスタット式水栓を使用する場合に、湯の流量を低減させ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。
【００４６】
流量制御機構は、給水管または給湯管に設けられた、電気的に開閉を制御可能な弁と、弁を制御するための弁制御部と、を備えてもよい。この態様によると、湯と水を混合した温水で必要な温度を得つつ、排水の熱により加温された水をより多く利用できるように制御弁開度を設計できる為、エネルギー消費を低減させることができる。
【００４７】
熱交換装置は、プレート式熱交換器であってもよい。この態様によると、熱交換装置における熱交換能力、熱回収率、および反応速度を高め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。
【００４８】
熱交換装置は、二重管式、多重管式、コイル式、またはスパイラル式の熱交換器であってもよい。この態様によっても、熱交換装置における熱交換能力、熱回収率、および反応速度を高め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。また、熱交換装置の配管の汚れや詰まりを抑えることができる。
【００４９】
排水管の熱交換装置よりも上流側に、熱交換装置からオーバーフローした排水を熱交換装置を介さずに排出するためのオーバーフロー用配管が設けられてもよい。この態様によると、熱交換能力、熱回収率が高く、配管抵抗が大きい熱交換装置を使用するときに、大量の排水が排出された場合であっても、オーバーフローした排水を適切に下水道等に排出することができる。
【００５０】
排水管からオーバーフロー用配管へ排水を導入するための開口は、排水管の上部に設けられてもよい。この態様によると、熱交換装置における排水の流路が満水になるまでは熱交換装置に排水を導入するようにすることができるので、熱交換効率を向上させることができる。
【００５１】
熱交換装置における排水および給水の流路は水平方向に設けられ、熱交換装置における排水の流路は、熱交換装置に導入された排水により流路が満たされることがあるように設けられてもよい。この態様によると、熱交換装置における排水の流路の上部においても効率良く熱交換をさせることができるので、熱交換効率を向上させることができる。
【００５２】
排水管の熱交換装置よりも上流側に、熱交換装置を洗浄するための水を熱交換装置に供給するための洗浄水用配管が設けられてもよい。この態様によると、熱交換装置の内部に排水、および排水に含まれる汚れや洗剤や石鹸やシャンプーなどのカスなどが滞留することを防ぎ、熱交換装置の配管の汚れや詰まりを抑えることができる。
【００５３】
洗浄水用配管と排水管との間に、クロスコネクション防止機構が設けられてもよい。この態様によると、排水により上水が汚染されることを適切に防止することができる。
【００５４】
以上、実施の形態に基づき本発明を説明したが、実施の形態は、本発明の原理、応用を示すにすぎない。また、実施の形態には、請求の範囲に規定された本発明の思想を逸脱しない範囲において、多くの変形例や配置の変更が可能である。
【００５５】
実施の形態においては、主に、浴室において温水が使用される例について説明したが、本実施の形態の給湯システムは、台所や洗面所など、温水が使用される任意の設備に適用可能である。また、複数の設備からの排水を熱交換装置に導入可能としてもよい。これにより、例えば、台所で温水を使用して食器を洗浄しているときに、浴槽に貯める水を加温するために、台所の排水の熱を再利用することができる。これにより、住宅において消費されるエネルギーをより低減させることができる。
【符号の説明】
【００５６】
１０  給湯システム、１１  給湯装置、１２  給水管、１３  給湯管、１４  給水管、１５  給水管、１６  カラン、１７  シャワー、１８  排水管、２０  熱交換装置、２１  オーバーフロー用配管、２２  洗浄水用配管、２３  逆止弁、２４  吐水口空間、２５  排水管、２６  給水管、３０  流量制御機構、３１  湯温センサ、３２  水温センサ、４０  サーモスタット式水栓、５０  混合水栓、５１  給湯管電磁弁、５２  給水管電磁弁、６０  制御装置、６１  給湯温度制御部、６２  流量決定部、６３  電磁弁制御部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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