(57)【要約】  ヒートポンプ（１２）と、廃水を保持するための内部空間（３６）を画定するケーシング（３４）を備える廃水保持バット（１０）と、保持バット（１０）内で熱量を回収し、その熱量をヒートポンプ（１２）内で使用する熱交換器（２６、２８、７６）とを備えるタイプの、廃水熱回収を用いた暖房システム（４）に関する。保持バット（１０）は、保持空間（３６）内に延びかつ保持バット（１０）を複数の区画（４６）に分割しかつケーシング（３４）と共に、バッフル（４４）を迂回し区画（４６）内に入る廃水流路を画定する少なくとも１つのバッフル（４４）を備え、熱交換器（２６、２８、７６）は、少なくとも２つの区画（４６）内で熱量を回収するように位置する。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヒートポンプ（１２）と、
廃熱を保持するための内部空間（３６）を画定するケーシング（３４）を備える廃水保持バット（１０）と、
前記保持バット（１０）内で熱量を回収し、前記熱量を前記ヒートポンプ（１２）内で使用する熱交換器（２６、２８、７６）と
を備えるタイプの、廃水熱回収による暖房システム（４）において、
前記保持バット（１０）が、前記保持空間（３６）内に延びかつ前記保持バット（１０）を複数の区画（４６）に分割する少なくとも１つのバッフル（４４）であって、前記ケーシング（３４）と共に、当該バッフル（４４）を迂回し前記区画（４６）内へと入る廃水流路を画定する少なくとも１つのバッフル（４４）を備え、
前記熱交換器（２６、２８、７６）が、前記複数の区画（４６）のうち少なくとも２つの区画（４６）内で熱量を回収するように配置されていることを特徴とする、暖房システム（４）。
【請求項２】
前記バッフル間の前記廃水流路の通路断面積がほぼ一定である、請求項１に記載の暖房システム（４）。
【請求項３】
前記廃水流路が連続的に前記区画（４６）の各々内に入る、請求項１〜２のいずれか一項に記載の暖房システム（４）。
【請求項４】
前記少なくとも１つのバッフル（４４）が、前記ケーシング（３４）と共に廃水流路（５２）を区切る自由縁部（５０）を含む、請求項１または２に記載の暖房システム（４）。
【請求項５】
前記保持バット（１０）が、ヘッド・トゥ・テール配置された少なくとも１つの第１のバッフル（４４）と少なくとも１つの第２のバッフル（４４）とを備える、請求項１〜４のいずれか一項に記載の暖房システム（４）。
【請求項６】
前記少なくとも１つのバッフル（４４）が水平または垂直である、請求項１〜５のいずれか一項に記載の暖房システム（４）。
【請求項７】
前記交換器（７６）が、内部冷却材流れ導管（７８）を含む前記少なくとも１つのバッフル（４４）で形成される、請求項１〜６のいずれか一項に記載の暖房システム（４）。
【請求項８】
前記内部導管（７８）が、相反する流れ方向の複数の並列部分を含む回路を形成する、請求項７に記載の暖房システム（４）。
【請求項９】
前記交換器（７６）を形成するように直列的に接続された内部導管（７８）が設けられた少なくとも２つのバッフル（４４）を備える、請求項７または８に記載の暖房システム（４）。
【請求項１０】
前記ヒートポンプ（１２）が、冷媒流れ用の１次回路（２２）を介して接続された蒸発器（１４）および凝結器（１８）と、前記蒸発器（１４）に前記交換器（２６、２８、７６）を接続する冷却材流れ用の２次回路（３０）とを備える、請求項１〜９のいずれか一項に記載の暖房システム（４）。
【請求項１１】
廃水源（８）と、
廃水熱回収による暖房システム（４）と、
前記暖房システム（４）によって熱量が供給される中央暖房回路、家庭用温水回路その他の暖房用途（６）と
を含む暖房設備（２）において、
前記暖房システム（４）が請求項１〜１０のいずれか一項に記載のものであり、前記廃水源（８）が前記保持バット（１０）の入口（３８）に接続されることを特徴とする、暖房設備（２）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヒートポンプと、廃水を保持するための内部空間を画定するケーシングを備える廃水保持バット（ｗａｓｔｅ  ｗａｔｅｒ  ｈｏｌｄｉｎｇ  ｖａｔ）と、保持バット内の熱量を回収し、その熱量をヒートポンプ内で使用する熱交換器とを備えるタイプの、廃水熱回収による暖房システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
仏国特許第２８８５４０６号明細書は、廃水の垂直熱成層を確実にする廃水保持バットとヒートポンプとを備え、ヒートポンプの蒸発器は、保持バット内に組み込まれており、保持バットから廃水の最も熱い部分から来る廃水を受け入れるものである、廃水熱回収による暖房システムについて記述している。
【０００３】
しかしながら、保持バットの容積はかなり大きい。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、高エネルギー出力でありながら小型の廃水熱回収による暖房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】
【０００５】
この目的のために、本発明は、上記のタイプの暖房システムであって、保持バットが少なくとも１つのバッフルを備え、このバッフルが、保持空間内に延び、保持バットを複数の区画に分割し、ケーシングと共に、バッフルを迂回し複数の区画内に流通する廃水流路を画定するものであり、熱交換器が、少なくとも２つの区画内で熱量を回収するように配置されていることを特徴とする、暖房システムに関する。
【０００６】
具体的な実施形態によれば、本発明による暖房システムは、単独またはすべての技術的に可能な組合せによると見なされる下記特徴のうちの１つまたは複数を含む。すなわち、
廃水流路が連続的に各区画内に入ること、
少なくとも１つのバッフルが、ケーシングと共に廃水流路を分界する自由縁部を含むこと、
保持バットが、ヘッド・トゥ・テール（先端と末端が合うように）配置された（ａｒｒａｎｇｅｄ  ｈｅａｄ  ｔｏ  ｔａｉｌ）少なくとも１つの第１のバッフルと少なくとも１つの第２のバッフルとを備えること、
少なくとも１つのバッフルが水平または垂直であること、
交換器が、内部冷却材流れ導管を含む少なくとも１つのバッフルで形成されること、
内部導管が、相反する流れ方向の複数の並列部分を含む回路を形成すること、
システムが、交換器を形成するように直列に接続された内部導管を設けた少なくとも２つのバッフルを備えること、
ヒートポンプが、冷媒流れ用の１次回路によって接続された蒸発器および凝縮器と、蒸発器に交換器を接続する冷却材流れ用の２次回路とを含むこと。
【０００７】
本発明はまた、廃水源と、廃水熱回収による暖房システムと、暖房システムによって熱量が供給される中央暖房回路や家庭用温水回路などの暖房用途とを含む暖房設備であって、暖房システムが上記に定義されたようなものであり、廃水源が保持バットの入口に接続されることを特徴とする、暖房設備にも関する。
【０００８】
本発明は、もっぱら例として提供されかつ添付図面を参照してなされる下記説明を読んだときに、よりよく理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明による、廃水熱回収による暖房システムを含む暖房設備を示す図である。
【図２】図１の暖房システムの廃水保持バットおよび熱交換器の横方向垂直断面図である。
【図３】図２の保持バットの、バットの断熱層が示されていない状態の部分側面図である。
【図４】図２の線IV−IVに沿った垂直断面図である。
【図５】本発明の第２の実施形態による暖房システムの保持バットの図２と同様の図である。
【図６】図５の保持バット内の複数のバッフルによって形成された熱交換器を示す図である。
【図７】図６のバッフルのうちの１つの断面図である。
【図８】デカンティングタンク（ｄｅｃａｎｔｉｎｇ  ｔａｎｋ）を設けた、本発明の第３の実施形態による暖房システムの保持バットの図２および５と同様の図である。
【図９】図８の保持バット内の水平バッフルによって形成された交換器の図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１は、廃水熱回収による暖房システム４と、暖房システム４によって熱が供給される暖房用途６とを含む１つの暖房設備２を示す。
【００１１】
暖房用途６は、例えば、家庭用温水用の放熱器回路、暖房床、または温風システムである。
【００１２】
暖房設備２は、例えばシャワー、洗濯機、食器洗浄機またはタブから廃水を受け入れる１つまたは複数の微温廃水源８も含む。
【００１３】
暖房システム４は、廃水源８によって供給された廃水を保持するための保持バット１０と、バット１０からの廃水によって提供された熱を使用するヒートポンプ１２とを備える。
【００１４】
暖房設備２は、ヒートポンプ１２を制御する中央制御ユニット７および最終用途６も備える。
【００１５】
ヒートポンプ１２は通常、１次冷媒回路２２によって直列的に接続された蒸発器１４、圧縮機１６、凝縮器１８、および圧力調整器２０を含む。
【００１６】
保持バット１０は、冷却材流れ用の２次流れ回路３０によって蒸発器１４に並列に接続された内部交換器２６および外部交換器２８を備える。
【００１７】
２次回路３０は、冷却材の流れを確実にするポンプ３０Ａと、交換器２６および２８のバイパス導管３０Ｂと、バイパス導管３０Ｂまたは交換器２６および２８の閉路を選択的に確実にする３方制御弁３０Ｃとを含む。
【００１８】
２次回路３０はまた、３方制御弁３０Ｃおよびポンプ３０Ａを制御する制御調整ユニット３０Ｄと、２次回路３０内を流れる冷却材用の温度センサ３０Ｅとを含む。制御調整ユニット３０Ｄは、温度センサ３０Ｅによって提供された温度測定信号を受け取り、中央ユニット７に接続される。
【００１９】
２次回路３０は、補助タンク３０Ｆにも接続される。
【００２０】
次に、廃水保持バット１０について図２〜４を参照してより詳細に説明する。
【００２１】
バット１０は、溢れ出ることによって空になる。すなわち、水は、バット１０に入り、バット内の水のレベルが出口のレベルに達したときに出口から溢れ出ることによってバット１０から出てくる。
【００２２】
バット１０は、廃水を保持するための内部空間３６を画成するケーシング３４と、保持空間３６内への廃水入口３８と、保持空間３６からの廃水出口４０とを備えている。
【００２３】
ケーシング３４は、水平軸線を有する円筒壁４１と、円筒壁４１のそれぞれの端部で円筒壁４１を閉じる２つの垂直壁４２とを含む。保持空間３６は、壁４１および４２の内面によって画成される。
【００２４】
保持空間３６は、長さが１ｍ〜４ｍ、好ましくは１．４ｍ〜２．５ｍであり、直径が０．４ｍ〜２ｍ、好ましくは０．４ｍ〜１ｍである。これらの寸法は最終用途６に応じて選択される。
【００２５】
廃水入口３８および廃水出口４０はそれぞれ、対向する垂直壁４２に、壁４２を貫通し保持空間３６内に現れる開口部によって形成される。
【００２６】
入口３８および出口４０は、保持バット１０の上部の同じ高さの所に配置されている。
【００２７】
保持空間３６内の出口４０の高さは、保持空間３６内の最高廃水レベルを定めており、最高排水レベルを超えると、廃水は出口４０を通って保持空間３６から溢れ出る。
【００２８】
バット１０は、保持空間３６の内部に延びる複数のバイパスバッフル４４を備える。バッフル４４は、バッフル４４を迂回する曲がりくねった経路を与えることによって、入口３８と出口４０との間の水の直接経路を変えるように配置される。
【００２９】
バット１０は、バット１０の軸線に沿って規則的に分布配置された複数のバッフル４４を備える。
【００３０】
バッフル４４は、バット１０の保持空間を複数の区画４６に分ける。
【００３１】
実際には、各バッフル４４が両側に２つの区画４６を形成する。図示した例では、バットは、４つの区画４６を画成する３つのバッフル４４を有する。
【００３２】
各バッフル４４は、一般に板状であり、より正確には先端を切り取った円盤の形をしている。各バッフル４４は連続面を区切っている。
【００３３】
各バッフル４４は、ケーシング３４と相補的な形状を有する、ケーシング３４との接合縁部４８と、ケーシング３４と共に流路５２を画成する自由縁部５０とを含む。縁部５０は水平である。
【００３４】
流路５２は、廃水出口４０よりも低いレベルに位置する。
【００３５】
バッフル４４は、互いに平行であり、交互態様でヘッド・トゥ・テール配置される。バッフル４４は垂直である。流路５２は、保持空間３６の底部および上部に交互に形成される。
【００３６】
図示実施形態では、バッフル４４のうちの１つが、ケーシング３４の底部から上方へ突出して延びるが、他の２つのバッフル４４は、両側に配置され、ケーシング３４の最上部から下方へ突出して延びる。
【００３７】
バッフル４４は、ケーシング３４と共に、入口３８から出口４０の方へ出口４０に至るまでの廃水流路を区切っている。流路は連続的に各区画４６内に通っている。流路は、バッフル４４を迂回するために、廃水流のいくつかの方向転換を含む。
【００３８】
これらの方向転換は、図示実施形態では９０°〜１８０°である。
【００３９】
バット１０の容積は、入口導管および出口導管の単位長当たりの通過断面積の容積の２０倍より大きく、好ましくは４０倍以上である。
【００４０】
図示実施形態では、この比は４５である。
【００４１】
したがって、流路に沿った廃水の移動時間は、入口３８および出口４０と同じ通路断面積を有する導管内での廃水の流動時間と同等であるので、その導管の長さは４５倍も大きい。
【００４２】
熱交換器２６および２８は、保持バット１０内で熱量を回収するように配置されている。交換器２６および２８は２次回路３０に並列に接続され、それぞれが流れを調整するための手動制御弁５８を有する。
【００４３】
内部交換器２６は、保持空間３６の内部に延びる複数の導管６０を含む。
【００４４】
各導管６０は、それぞれの区画４６を連続的に通過する。したがって、内部交換器２６は、バッフル４４によって画成された区画のそれぞれの中で熱量を回収することができる。
【００４５】
導管６０は並列に接続される。導管６０はまた、互いに平行に配置される。
【００４６】
各導管６０は、２つの垂直部分６２と、２つの垂直部分６２の下端部で２つの垂直部分６２を接続している１つの水平部分６４とを含む。したがって、各導管６０はＵ字形をしている。
【００４７】
水平部分６４は、バット１０の底部にバット１０のほぼ全長にわたって延びる。水平部分６４は、上部バッフル４４によって画成された流路５２の中に延び、下部バッフル４４を貫通する。
【００４８】
外部交換器２８は、ケーシング３４のほぼ全長にわたってケーシング３４の周囲にらせん状に延びるらせん導管６６を含む。
【００４９】
外部交換器２８は、外部ケーシング３４を取り囲む断熱層６８内に配置される。断熱層６８は、バット１０からの熱損失を防止する。
【００５０】
保持バット１０は、外部ケーシング３４の垂直壁４２にそれぞれ配置された２つの点検用パネル７２も備える。
【００５１】
点検用パネル７２の直径は、清掃しやすいようにバット１０の直径の半分付近で十分である。
【００５２】
最後に、保持バット１０には、中央制御ユニットに接続された温度センサ７３および水位センサ７４が設けられる。
【００５３】
次に、本発明の動作について説明する。
【００５４】
暖房設備２の始動は中央制御ユニット７を使用して行われる。
【００５５】
中央制御ユニット７は、最終用途６、ヒートポンプ１２、および２次回路３０の制御調整ユニット３０Ｄに起動信号を送る。
【００５６】
制御調整ユニット３０Ｄは、ポンプ３０Ａおよび３方制御弁３０Ｃを、中央ユニット７によって供給された制御信号および／または温度センサ３０Ｅによって提供された温度値の関数として制御する。
【００５７】
あるいは、制御調整ユニット３０Ｄは、交換器２６および２８の流れを調整するための制御弁５８も制御する。
【００５８】
交換器２６および２８内での冷却材の流れにより冷却材が加熱される。冷却材は、冷媒に熱を伝達しながら蒸発器１４を通過する。冷媒は、最終用途６に熱を供給しながら凝縮器１８内で冷却される。
【００５９】
安全およびエネルギー節約のために、中央制御ユニット７は、バット１０の温度センサ７３によって供給された温度値が低すぎる場合および／または水位センサ７４がバット１０内で過度に低い水位を検出した場合に、設備を停止させる。
【００６０】
本発明で、バッフル４４は、複数の区画４６内の廃水に連続的な流路を与え、交換器２６および２８は廃水から熱を回収する。入口を通って到着した廃水は各区画４６に入ることを強いられ、そのことは、交換器２６および２８による廃水からの大きな熱回収を確実にする。設備２のエネルギー出力は高い。保持バット１０に必要な容積は小さい。
【００６１】
バッフル４４の周囲を廃水が流れる時間が長いと、交換器２６および２８による廃水熱最適回収が確実になる。
【００６２】
バッフル４４は、最も熱い水の過度に速い流れの原因となるであろう、バット１０の上部で最も熱い水が見られるはずの廃水の垂直熱成層を防止する。
【００６３】
さらに、バッフル４４は、バット１０を塞ぐ危険性を引き起こさない。
【００６４】
交換器２６および２８を配置することにより、廃水が保持バット１０内に存在する状態で熱交換器の有意な表面積が確保される。
【００６５】
溢れ出ることによってバット１０が空くことにより、バット１０が塞がれる危険性は限定される。実際、出口４０に制御弁１０が存在するのは無意味である。バットは信頼性がある。
【００６６】
さらに、出口４０が粒子の集合体によって塞がれる危険性も非常に低い。
【００６７】
蒸発器１４に交換器２６および２８を連結している冷却材用２次回路３０を使用することにより、保持バット１０を既存のヒートポンプ１２に適合させることが可能になる。
【００６８】
さらに、ヒートポンプ１２は、保持バット１０への干渉なしに取り外し可能であり、これにより設備２の組立作業および保守作業が容易になる。
【００６９】
代替的には、暖房設備２は建物の暖房設備である。
【００７０】
図５〜７は、本発明の第２の実施形態による暖房システム４を示し、第２の実施形態について第１の実施形態に対する相違点だけを以下に説明する。図５〜７では、第１の実施形態と類似の要素は同じ参照番号を用いて示してある。
【００７１】
第２の実施形態による暖房システム４は、保持バット１０によって本質的に異なる。内部交換器２６および外部交換器２８は、バット１０のバッフル４４によって形成された単一交換器７６で置き換えられている。
【００７２】
実際、図６および７に示されているように、各バッフル４４は冷却材流れ用の内部導管７８を区切っている。
【００７３】
内部導管７８自体は、内部導管７８内の冷却材に長い経路および長い流動時間を与えることを可能にするバッフルを備え、熱交換器に有利に働く。
【００７４】
各バッフル４４の各導管７８の入口は、隣接するバッフル４４の出口に接続される。したがって、複数のバッフル４４は交換器７６を形成するように直列的に接続される。
【００７５】
バッフル４４は、ケーシング３４の円筒壁４１に形成された開口部７９内に固定され、ケーシング３４の外部で互いに接続される。
【００７６】
さらに、バッフル４４の数は増やされている。バッフル４４の数は今後、バッフル４４間の廃水流路の通路断面積がバット１０内でほぼ一定であるものとする。
【００７７】
交換器７６の交換面は極めて大きい。
【００７８】
図８および９は、本発明の第３の実施形態による暖房システム４を示し、第３の実施形態について本発明の第２の実施形態に対する相違点だけを以下に説明する。同じ参照要素は類似の要素を示す。
【００７９】
第３に実施形態による暖房システム４は、バット１０がバット１０の底部にバット１０の最上部にある出口４０の方へ曲がりくねった経路を与える水平バッフルを備えるという点、およびバット１０が廃水をデカントするためのタンク８４を備えるという点で、第２の実施形態による暖房システム４とは本質的に異なる。
【００８０】
水平バッフル４４は、ケーシング３４と相補的な輪郭を有する。したがって、水平バッフル４４は一般的な矩形形状を有し、これにより水平バッフル４４の製造が容易になる。
【００８１】
いくつかの水平バッフル４４は、内部導管７８を有し、交換器７６を形成する。
【００８２】
図示した実施形態では、１つおきの水平バッフル４４だけが交換器７６を形成しており、その他の水平バッフル４４は、冷却材流れ導管を有しておらず、交換器７６を形成しているバッフル４４と交互になるように配置される。これにより、バット１０の大部分が縮小されるだけでなく、交換器７６の費用も低減される。それにもかかわらず、別法として、それぞれの水平バッフル４４が交換器７６を形成する。
【００８３】
さらに、図９に示されているように、バッフル４４は廃水流路５２を形成する貫通オリフィス８０を含む。
【００８４】
デカンティングタンク８２はバット１０の底部に配置される。デカンティングタンク８２は廃水入口３８側に配置される。
【００８５】
デカンティングタンク８２は、下方へ一点に集まっており、より正確には下向き円錐形である。貯蔵器８２は、貯蔵器８２の下端に出口ゲート８４を有する。
【００８６】
バット１４は、バット１０に入ってきた廃水をタンク８２の底部の方へ降下させて、水平バッフル４４によって画成された経路をたどりながら出口４０の方へ戻ってくるようにする垂直入口バッフル８６を備える。
【００８７】
デカンティングタンク８２の操作は簡単である。バット１０を清掃するためには出口ゲート８４を開放するだけでよい。タンク８２内に堆積した粒子はそのときに排出される。
【００８８】
デカンティングタンク８２は保守作業を容易にする。
【００８９】
タンク８２とバッフル８６および４４の配置により、廃水中に存在する粒子をタンク８２の方へ案内することが改善される。これらの配置により、粒子が立ち上り戻ることも制限する。
【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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【国際調査報告】
2012502251.tif 000012
2012502251.tif 000013
2012502251.tif 000014
2012502251.tif 000015