(57)【要約】【課題】  変圧器などの排熱発生機器からの排熱を利用して効率的に湯を作ることができる給湯方法及びシステムを提供する。【解決手段】  変圧器（２）からの排熱の媒体である絶縁油と水との間で熱交換を行う熱交換器（５，３３，４３，４５）に水を供給し、熱交換器（５，３３，４３，４５）で排熱によって温められた水を電気給湯機（６）で加熱することによって給湯する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
変圧器などの排熱発生機器の側に水を供給し、該機器からの排熱で温められた水を給湯装置で加熱することによって給湯することを特徴とする給湯方法。
【請求項２】
請求項１記載の給湯方法において、前記排熱で温められた水をタンクへ送り、該タンクから供給される水を前記給湯装置で加熱することを特徴とする給湯方法。
【請求項３】
請求項２記載の給湯方法において、前記タンクから供給される水を、前記排熱で再度温めた後に前記給湯装置で加熱することを特徴とする給湯方法。
【請求項４】
給湯装置で加熱した温水を変圧器などの排熱発生機器の側に供給し、該機器からの排熱によって前記温水を湯として提供することを特徴とする給湯方法。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか記載の給湯方法において、前記給湯装置は、電気ヒータで水を加熱する給湯機、ヒートポンプ給湯機、ガスや石油等を燃料として水を加熱する給湯機、又は燃料電池等の分散型電源の排熱を利用して水を加熱する給湯装置であることを特徴とする給湯方法。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか記載の給湯方法において、前記排熱発生機器は変圧器であり、
該変圧器の冷却媒体である絶縁油と水との間で熱交換を行う熱交換器へ水を供給し、前記熱交換によって水を温め或いは温水を湯とすることを特徴とする給湯方法。
【請求項７】
変圧器などの排熱発生機器と、
該排熱発生機器からの排熱で温められた水を加熱する給湯装置と
を備えたことを特徴とする給湯システム。
【請求項８】
請求項７記載の給湯システムにおいて、湯及び前記排熱発生機器からの排熱で温められた水を貯留するタンクを備え、
前記給湯装置は前記タンクから供給される水を加熱することを特徴とする給湯システム。
【請求項９】
請求項８記載の給湯システムにおいて、
前記タンクは、前記排熱発生機器からの排熱で温められた水を前記排熱発生機器へ再度供給し、
前記給湯装置は、前記排熱発生機器からの排熱で再度温められた水を加熱することを特徴とする給湯システム。
【請求項１０】
変圧器などの排熱発生機器と給湯装置とを備え、前記給湯装置で加熱された温水を前記排熱発生機器からの排熱によって湯として提供することを特徴とする給湯システム。
【請求項１１】
請求項７乃至１０のいずれか記載の給湯システムにおいて、前記給湯装置は、電気ヒータで水を加熱する給湯機、ヒートポンプ給湯機、ガスや石油等を燃料として水を加熱する給湯機、又は燃料電池等の分散型電源の排熱を利用して水を加熱する給湯装置であることを特徴とする給湯システム。
【請求項１２】
請求項７乃至１１のいずれか記載の給湯システムにおいて、前記排熱発生機器は変圧器であり、
該変圧器からの排熱の媒体である絶縁油と水との間で熱交換を行う熱交換器を備え、
該熱交換器で前記排熱によって水を温め或いは温水を湯とすることを特徴とする給湯システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、変圧器などの排熱発生機器から出た排熱を利用して効率的に湯を作ることができる給湯方法及びシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
電化マンション、健老施設、ホテル又は給食センターなど、お湯を大量に消費する大型施設では、電気ヒータで水を加熱する給湯機（以下「電気給湯機」という。）で作ったお湯を大型の貯湯タンクに一旦貯め、そこからお湯を供給する場合がある。この電気給湯機では、一般に、水道水を電気熱源器で加熱してお湯を作るようになっている。
【０００３】
しかしながら、電気給湯機には、上記のように、電気によってお湯を作るという構造上の理由、及び水道水の温度が低い場合には加熱効率が低下するという理由等から、消費電力量が非常に大きくなるという問題がある。
【０００４】
一方、上記のような大型施設では、施設内で消費する電力や上記の電気給湯機で消費する電力は、屋上や専用スペースに設置した受電容量の大きい（例えば、５００ｋＷ）変圧器から供給されるようになっていることが多い。この変圧器は、一般に、変圧時に生ずる熱損失によって発熱するため、その温度を一定温度以下に保つために、冷却媒体としての絶縁油が変圧器の筐体の内側と外側を循環するようになっている。
【０００５】
上記の絶縁油の循環においては、絶縁油は、変圧器の排熱によって熱せられて筐体外へ送り出され、空気によって冷却された後に変圧器内へ送り込まれるというサイクルを繰り返すようになっている。また、この絶縁油は、変圧器の排熱によって９０℃程度の高温にまで熱せられるが、この熱エネルギーは、全く利用されることなく大気中へ放出されることが多い。
【０００６】
そこで、変圧器の排熱のエネルギーを有効利用するため、これを暖房の熱源にするなど、様々な利用方法が提案されている。下記特許文献１には、変圧器などの排熱発生体による発生熱を回収して有効利用する排熱回収装置が開示されている。
【０００７】
【特許文献１】特開平９−１９０９２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、実際的には、変圧器で発生した熱は、上記のような絶縁油の循環によって大気中へ放出され、全く利用されていないのが現状である。
【０００９】
本発明の目的は、変圧器などの排熱発生機器からの排熱を利用して効率的に湯を作ることができる給湯方法及びシステムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の給湯方法は、変圧器などの排熱発生機器の側に水を供給し、該機器からの排熱で温められた水を給湯装置で加熱することによって給湯することを特徴とする。
【００１１】
また、前記排熱で温められた水をタンクへ送り、該タンクから供給される水を前記給湯装置で加熱することを特徴とする。
【００１２】
本発明の具体的態様では、前記タンクから供給される水を、前記排熱で再度温めた後に前記給湯装置で加熱する。
【００１３】
本発明の別の給湯方法は、給湯装置で加熱した温水を変圧器などの排熱発生機器の側に供給し、該機器からの排熱によって前記温水を湯として提供することを特徴とする。
【００１４】
本発明の具体的態様では、前記給湯装置は電気給湯機、ヒートポンプ給湯機、ガスや石油等を燃料として水を加熱する給湯機、又は燃料電池等の分散型電源の排熱を利用して水を加熱する給湯装置である。
【００１５】
本発明の具体的態様では、前記排熱発生機器は変圧器であり、該変圧器の冷却媒体である絶縁油と水との間で熱交換を行う熱交換器へ水を供給し、前記熱交換によって水を温め或いは温水を湯とする。
【００１６】
本発明の給湯システムは、変圧器などの排熱発生機器と、該排熱発生機器からの排熱で温められた水を加熱する給湯装置とを備えたことを特徴とする。
【００１７】
また、湯及び前記排熱発生機器からの排熱で温められた水を貯留するタンクを備え、前記給湯装置は前記タンクから供給される水を加熱することを特徴とする。
【００１８】
また、前記タンクは、前記排熱発生機器からの排熱で温められた水を前記排熱発生機器へ再度供給し、前記給湯装置は、前記排熱発生機器からの排熱で再度温められた水を加熱することを特徴とする。
【００１９】
本発明の別の給湯システムは、変圧器などの排熱発生機器と給湯装置とを備え、前記給湯装置で加熱された温水を前記排熱発生機器からの排熱によって湯として提供することを特徴とする。
【００２０】
本発明の具体的態様では、前記給湯装置は電気給湯機、ヒートポンプ給湯機、ガスや石油等を燃料として水を加熱する給湯機、又は燃料電池等の分散型電源の排熱を利用して水を加熱する給湯装置である。
【００２１】
本発明の具体的態様では、前記排熱発生機器は変圧器であり、該変圧器からの排熱の媒体である絶縁油と水との間で熱交換を行う熱交換器を備え、該熱交換器で前記排熱によって水を温め或いは温水を湯とする。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の給湯方法によれば、変圧器などの排熱発生機器からの排熱によって水を温め、この温められた水を給湯装置で加熱することにより、上記機器の排熱を無駄なく利用して給湯することが可能である。
【００２３】
また、排熱で温めた水を一旦タンクへ送り、このタンクから供給される水を給湯装置で加熱することによって給湯することが可能である。この場合、タンクから供給される水を排熱で再度温めた後に給湯装置で加熱することもできる。
【００２４】
本発明の別の給湯方法によれば、給湯装置で加熱した温水を、変圧器などの排熱発生機器からの排熱によって湯として提供することができる。この方法でも、排熱を無駄なく利用して給湯可能である。
【００２５】
また、上記のいずれの方法においても、給湯装置として電気給湯機、ヒートポンプ給湯機、ガスや石油等を燃料として水を加熱する給湯機、又は燃料電池等の分散型電源の排熱を利用して水を加熱する給湯装置を採用することが可能である。このように、排熱発生機器の排熱を給湯熱源の一部に有効活用することにより、給湯装置の加熱効率の向上及びランニングコストの軽減を図ることができる。
【００２６】
また、排熱発生機器として変圧器を採用したときは、この変圧器の冷却媒体である絶縁油と水との間で熱交換を行う熱交換器へ水を供給し、この熱交換器で水を温め或いは温水を湯とすることができる。これにより、変圧器の排熱を有効利用して給湯することができるとともに、絶縁油の変圧器冷却能力を向上させることもできる。
【００２７】
本発明の給湯システムによれば、変圧器などの排熱発生機器と、該機器からの排熱で温められた水を加熱する給湯装置とを備えたことにより、上記機器の排熱を無駄なく利用して給湯することが可能である。
【００２８】
また、湯及び排熱発生機器からの排熱で温められた水を貯留するタンクを備え、タンクから供給される水を給湯装置で加熱することによって給湯することができる。この場合、タンクは、排熱発生機器からの排熱によって温められた水を排熱発生機器へ再度供給し、給湯装置は、排熱発生機器からの排熱によって再度温められた水を加熱することも可能である。
【００２９】
本発明の別の給湯システムによれば、変圧器などの排熱発生機器と給湯装置とを備え、給湯装置で加熱された温水を排熱発生機器からの排熱によって湯として提供することができる。このシステムにおいても、上記機器の排熱を無駄なく利用して給湯することができる。
【００３０】
また、給湯装置として電気給湯機、ヒートポンプ給湯機、ガスや石油等を燃料として水を加熱する給湯機、又は燃料電池等の分散型電源の排熱を利用して水を加熱する給湯装置を採用することが可能である。このように、排熱発生機器の排熱を給湯熱源の一部に有効活用することにより、給湯装置の加熱効率の向上及びランニングコストの軽減を図ることができる。
【００３１】
また、排熱発生機器として変圧器を採用したときは、変圧器からの排熱の媒体である絶縁油と水との間で熱交換を行う熱交換器を備えておき、該熱交換器で変圧器の排熱によって水を温め或いは温水を湯とすることが可能である。変圧器の絶縁油と水との間で熱交換を行うことによって、絶縁油を効率よく冷却することができるため、絶縁油の変圧器冷却能力を向上させることも可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
図１は、本発明の第１実施例の給湯方法を適用した給湯システム１の構成を示す。
【００３３】
この給湯システム１は、排熱発生機器の側に水を供給し、該機器からの排熱によって温められた温水を加熱することによって給湯する手段として、
排熱発生機器としての変圧器２と、
変圧器２の冷却媒体である絶縁油を、２方向のいずれか一方へ流すように切り替える油温調整弁１２と、
油温調整弁１２を通って送られる絶縁油と水との間で熱交換を行う熱交換器５と、
熱交換器５を通った絶縁油の温度を計測し、これを電気信号として油温調整弁１２へ出力する油温検知手段１３と、
水（例えば、水道水）及びお湯を貯留し、熱交換器５へ給水する貯湯タンク３と、
熱交換器５で変圧器２の絶縁油と熱交換を行うことによって温められた水を加熱する手段としての電気給湯機６と
を有している。
【００３４】
また、貯湯タンク３と熱交換器５を接続する経路上には、逆止弁８が設けられている。
【００３５】
給湯システム１の変圧器２は、冷却媒体として絶縁油が用いられており、この絶縁油が、モータ１０の駆動に伴って動作するポンプ１１によって圧送され、変圧器２の筐体の内側と外側を循環するようになっている。具体的には、ポンプ１１によって変圧器２の筐体外へ取り出された絶縁油は、油温調整弁１２を介して熱交換器５側又は変圧器２側へ圧送されるようになっている。また、油温調整弁１２から変圧器２側へ延びる経路上には、絶縁油を空気で冷却する手段としてアルミ製等の冷却板１４が設置されている。
【００３６】
変圧器２の絶縁油の流れを切り替える油温調整弁１２の動作について説明する。この油温調整弁１２は、熱交換器５において絶縁油と水との熱交換が行われていない場合、即ち、油温検知手段１３から受けた電気信号の示す油温が高温（例えば、８０〜９０℃）の場合には、絶縁油を、冷却板１４が設置された経路側へ流し、これを空気によって冷却した後に変圧器２へ戻すように絶縁油の流れを制御する。一方、熱交換器５において絶縁油と水との熱交換が行われている場合、即ち、油温検知手段１３から受けた電気信号の示す油温が低温（例えば、７０℃）の場合には、絶縁油を熱交換器５側へ継続的に流し、水との間で熱交換が行われるように絶縁油の流れを制御するようになっている。
【００３７】
第１実施例の給湯システム１においてお湯が作られる過程を説明する。
【００３８】
まず、熱交換器５において、貯湯タンク３から供給された水と、変圧器２の冷却媒体である絶縁油との間で熱交換が行われ、変圧器２の排熱、即ち、絶縁油の熱によって水が温められる。そして、熱交換器５で温められた水は、電気給湯機６へ送られて加熱され、高温（例えば、９０℃）のお湯となって貯湯タンク３に貯留された後、貯湯タンク３から給湯される。
【００３９】
第１実施例の給湯システム１では、上記のように、熱交換器５によって水を一旦温めた後、この温められた水を電気給湯機６で加熱するため、電気給湯機６の消費電力を格段に低減することが可能である。さらに、従来の電気給湯機の問題点である、貯湯タンク３から供給される水が低温なために加熱効率が悪化するという点も解決することができる。このように、本発明の給湯方法を使用すれば、変圧器２の側へ水を供給し、その排熱によって温めた水を電気給湯機６で加熱することによって、変圧器２の排熱を無駄なく利用して効率良くお湯を作ることが可能である。
【００４０】
また、この給湯システム１は、電化マンション、健老施設、ホテル又は給食センターなど、お湯を大量に消費する施設に適用するのが可能であり、このような大型の施設では、変圧器の受電容量も大きく、熱交換器５で熱交換に用いることができる絶縁油の熱及び量も増加するため、一層効率的にお湯を作ることが可能になる。
【００４１】
図２は、本発明の第２実施例の給湯方法を適用した給湯システム２１の構成を示す。
【００４２】
この給湯システム２１の基本的な構成は、第１実施例の給湯システム１（図１）と同様である。第２実施例の給湯システム２１が、第１実施例と異なる点は、貯湯タンク３から供給される水を電気給湯機６で加熱した後に、この加熱された温水を熱交換器５によって湯として給湯するようにした点である。
【００４３】
この給湯システム２１では、貯湯タンク３から供給された水を所定の温度（例えば、７０℃）まで加熱し、この水と変圧器２の絶縁油（例えば、９０℃）とを熱交換器５で熱交換することによってお湯（例えば、７５℃のお湯）として提供することができる。従って、この給湯システム２１においても、第１実施例の給湯システム１と同様に、変圧器２の排熱を給湯熱源の一部として有効活用することができ、電気給湯機６の加熱効率の向上及び消費電力量（ランニングコスト）の軽減を図ることが可能である。
【００４４】
図３は、第３実施例の給湯方法を適用した給湯システム３１の構成を示す。
【００４５】
この給湯システム３１の構成要素も、第１実施例の給湯システム１（図１）と基本的に同様である。第３実施例の給湯システム３１が第１実施例と異なる点は、貯湯タンク３の後に設置されていた熱交換器５（図１）に代えて、貯湯タンク３の前に熱交換器３３を設けた点である。この構成により、熱交換器３３によって温めた水を貯湯タンク３へ送り、貯湯タンク３から供給される水を電気給湯機６で加熱することによって給湯することが可能である。この給湯システム３１に備えられた熱交換器３３も、前述の実施例と同様に、変圧器２の絶縁油と水との間で熱交換を行うことができるようになっている。
【００４６】
このように、熱交換によって温めた水を貯湯タンク３へ送り、貯湯タンク３から送られる水を加熱してお湯を作るようにした場合でも、変圧器２の排熱を給湯熱源の一部として有効活用することができ、電気給湯機６の加熱効率の向上及び消費電力量（ランニングコスト）の軽減を図ることが可能である。
【００４７】
図４は、第４実施例の給湯方法を適用した給湯システム４１の構成を示す。
【００４８】
この給湯システム４１では、熱交換器が貯湯３タンクの両側にそれぞれ（例えば、１つずつ）備えられており、一方の熱交換器４３は、温めた水を貯湯タンク３へ送り、他方の熱交換器４５は、貯湯タンク３から供給される水をもう一度温めるようになっている。これにより、貯湯タンク３は、変圧器２からの排熱によって温められた水を変圧器２の側へ再度供給し、電気給湯機６は、変圧器２からの排熱によって再度温められた水を加熱することによって給湯することができる。
【００４９】
この給湯システム４１において、貯湯タンク３の両側に備えられた熱交換器４３，４５は、前述の実施例と同様に、変圧器２の絶縁油と水との間で熱交換を行うことができるものであり、例えば、変圧器２の絶縁油を、他方の熱交換器４５で熱交換に使用した後に一方の熱交換器４３側へ流すようにするのが好適である。これにより、給湯システム４１内を流れる水は、一方の熱交換器４３、他方の熱交換器４５、及び電気給湯機６の順に徐々に温められ、一層効率的にお湯を作ることができる。さらに、変圧器２の絶縁油と水との間の熱交換を複数回（例えば、２回）行うことにより、絶縁油は、一層冷却され、変圧器の冷却能力が格段に向上する。
【００５０】
また、この給湯システム４１においても、変圧器２の排熱を給湯熱源の一部として有効活用することができ、電気給湯機６の加熱効率の向上及び消費電力量（ランニングコスト）の軽減を図ることが可能である。
【００５１】
以上、本発明の実施例について説明したが、本発明はこれに限られない。例えば、実施例の給湯システムでは、排熱発生機器として変圧器２を採用したが、これに代えて、エンジン式の発電機を採用することも可能である。この場合、排気ガスと水、又はラジエータ水と水との間で熱交換を行うことによって水を温めることができる。
【００５２】
また、実施例では、給湯装置として電気給湯機６を採用したが、ヒートポンプ給湯機、ガスや石油等を燃料として水を加熱することができる給湯機、又は燃料電池等の分散型電源の排熱を利用して水を加熱する給湯装置を採用することができる。この分散型電源の排熱としては、上記の燃料電池おいて発電時に生ずる排熱のほか、エンジン（例えば、ガスエンジン）の排ガスや冷却水の熱などを利用することができる。
【００５３】
また、第２実施例の給湯方法及びこれを適用した給湯システム２１では、水は、電気給湯機６で加熱され、熱交換器５で温められた後に貯湯タンク３へ貯留されるようになっているが、この態様に限られない。例えば、熱交換器５は、貯湯タンク３から給湯されるお湯を温めるようにすることも可能である。
【００５４】
また、実施例の給湯システム１，２１，３１，４１では、貯湯タンク３へ水道水を供給するようになっているが、これに限られない。例えば、給湯システム１，２１，３１，４１を電化マンション、健老施設、ホテル又は給食センターなどの大型施設に設置した場合には、お湯が建物内を循環するように配管し、貯湯タンク３から供給されたお湯のうち使用されなかった分を貯湯タンク３へ戻すようにしてもよい。この場合、配管内を流れるお湯の放熱ロス低減を図るため、建物内を循環しているお湯を、変圧器の排熱と熱交換させてもよい。また、貯湯タンク３へ戻すお湯の量が少ないときは、戻ってきたお湯と共に水道等から給水するのがよい。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の第１実施例の給湯方法を適用した給湯システムの構成を示す図。
【図２】第２実施例の給湯方法を適用した給湯システムの構成を示す図。
【図３】第３実施例の給湯方法を適用した給湯システムの構成を示す図。
【図４】第４実施例の給湯方法を適用した給湯システムの構成を示す図。
【符号の説明】
【００５６】
１，２１，３１，４１…給湯システム、２…変圧器、３…貯湯タンク、５，３３，４３，４５…熱交換器、６…電気給湯機、８…逆止弁、１０…モータ、１１…ポンプ、１２…油温調整弁、１３…油温検知手段、１４…冷却板。
【図１】
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【図２】
2005201462.tif 000004
【図３】
2005201462.tif 000005
【図４】
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