JP2000337702A

JP2000337702A - ヒートポンプ風呂給湯機

Info

Publication number: JP2000337702A
Application number: JP14989099A
Authority: JP
Inventors: Yoshitsugu Nishiyama; 吉継西山; Takeji Watanabe; 竹司渡辺; Masahiro Ohama; 昌宏尾浜
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1999-05-28
Filing date: 1999-05-28
Publication date: 2000-12-08
Anticipated expiration: 2019-05-28
Also published as: JP3663977B2

Abstract

(57)【要約】【課題】ヒートポンプを用いて、浴槽水の温熱を給湯
の加熱に利用するヒートポンプ風呂給湯機において、浴
槽中に浴槽水の温度分布が形成されると、浴槽の温熱を
有効に給湯の加熱に利用できないばかりでなく、装置の
効率も低下する。【解決手段】風呂熱交換器７の浴槽水入口不と浴槽水
出口部を連結するバイパス回路１３を開閉するバイパス
回路開閉弁１４の制御手段１５を備えたことによって、
運転中に形成される浴槽の温度分布を均一化させること
が出来る。これにより、浴槽水の温熱を有効に給湯の加
熱に使えるようになり、さらに、装置の高効率化を図る
ことが出来る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ヒートポンプを応
用して、大気熱や太陽熱などを浴槽水の加熱に利用した
り、大気熱や太陽熱や浴槽水の温熱を給湯の加熱などに
利用する装置の改良に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、ヒートポンプサイクルを用い
て外部の熱源から熱を吸熱し、給湯、および、風呂浴槽
水の加熱を行う装置が提供されている。

【０００３】図１１に、従来例の風呂浴槽水の温熱、ま
たは、大気熱を熱源とし、ヒートポンプによって給湯の
加熱、または、風呂浴槽水の加熱を行う装置の構成を示
す。図１１のヒートポンプ給湯機は、圧縮機１と、膨張
弁２ａ、２ｂと、冷媒回路３と、給湯熱交換器４と、給
湯水回路５と、貯湯タンク６と、風呂熱交換器７と、浴
槽水回路８と、浴槽９と、大気熱または太陽熱を集熱す
る集熱機１０と、冷媒回路３を開閉する冷媒回路開閉弁
１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、浴槽水を循環させる浴槽水ポ
ンプ１２により構成されている。

【０００４】浴槽の浴槽水の温熱を利用して、給湯の加
熱運転をするときは、以下のような運転を行う。まず、
浴槽水循環ポンプ１２によって浴槽９の浴槽水を浴槽水
回路８と、風呂熱交換器７に循環させる。そして、圧縮
機１を運転して冷媒回路３内の冷媒を高温高圧に加圧
し、給湯熱交換器４、膨張弁２ａ、風呂熱交換器７の順
に送る。冷媒は風呂熱交換器７で浴槽水の熱を吸熱し、
その後圧縮機１に吸入されて高温高圧に加圧され、給湯
熱交換器４で凝縮して給湯水の加熱を行う。

【０００５】浴槽９の浴槽水の加熱運転をするときは、
以下のような運転を行う。まず、浴槽水ポンプ１２によ
って浴槽９の浴槽水を浴槽水回路８と、風呂熱交換器７
に循環させる。そして、圧縮機１を運転して冷媒回路３
内の冷媒を高温高圧に加圧し、風呂熱交換器７、膨張弁
２ｂ、集熱機１０の順に送る。冷媒は集熱機１０で大気
の熱を吸熱し、その後圧縮機１で高温高圧に加圧され、
風呂熱交換器７で凝縮して浴槽水の加熱を行う。

【０００６】この従来のヒートポンプ風呂給湯機の構成
において、効率よく浴槽水の冷却と加熱を行うために、
例えば特公平８−２７０７９号公報に記載されているよ
うな方法が提案されている。さらに、ヒートポンプの応
用展開として、浴槽水温熱を暖房に利用することが特開
平９−１５９２６７号公報に記載されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような従来の構成では、以下に挙げる理由から、浴槽水
の温熱を有効に給湯の加熱に利用することは困難であっ
た。

【０００８】すなわち、風呂熱交換器７で冷媒から吸熱
された浴槽水の温度は、浴槽９内の浴槽水の温度より低
いので、両浴槽水の間には密度差が生じ、密度の大きい
低温の浴槽水は浴槽９の底部に向けて流れる。従って、
風呂熱交換器７から戻ってきた温度の低くなった浴槽水
は、浴槽９の温度の高い浴槽水と十分に撹拌されること
なく、浴槽９の底部に低温の層を形成する。従って、浴
槽の浴槽水は、図１２に示すような、浴槽９の底部の温
度が低く、浴槽の上部の温度が高いような温度分布とな
る。このまま運転を続けていくと、浴槽９の底部の低温
層は厚みを増していき、浴槽の浴槽水の出水口まで達し
たときは、風呂熱交換器７に流入する浴槽水の温度は著
しく低下する。風呂熱交換器７に流入する浴槽水の温度
が低下すると、ヒートポンプの効率が低下するばかりで
なく、循環している浴槽水が吸熱された後で凍結するた
め、浴槽上部の温熱を有効に給湯の加熱に利用できない
ままヒートポンプの運転を終了しなければならない。従
って、浴槽上部の温熱を有効に給湯の加熱に利用するた
めには、図１２に示した浴槽９内に形成された温度分布
を均一にしなければならない事が課題となる。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するために、圧縮機を有するヒートポンプ回路と、浴槽
と、前記ヒートポンプ回路の冷媒と給湯水が熱交換する
給湯熱交換器を有する給湯水回路と、浴槽水ポンプなら
びに前記ヒートポンプ回路の冷媒と浴槽水が熱交換する
風呂熱交換器を有する浴槽水回路と、前記風呂熱交換器
の浴槽水入口部と浴槽水出口部を連結するバイパス回路
と、前記バイパス回路を開閉するバイパス回路開閉弁
と、前記バイパス回路開閉弁を運転時間に基づいて制御
する制御手段を備えたことを特徴とするヒートポンプ風
呂給湯機としたものである。

【００１０】上記発明によれば、浴槽水の温熱を利用し
て給湯の加熱運転を行うときに、浴槽の底部の温度が低
く、浴槽の上部の温度が高いような温度分布を均一化す
ることが出来る。

【００１１】従って、浴槽水の温熱を有効かつ高効率に
給湯の加熱に利用することができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明は各請求項に記載した構成
とすることにより、本発明の目的を達成した実施形態の
ヒートポンプ風呂給湯機を実現できる。

【００１３】すなわち、請求項１記載のように、圧縮機
を有するヒートポンプ回路と、浴槽と、前記ヒートポン
プ回路の冷媒と給湯水が熱交換する給湯熱交換器を有す
る給湯水回路と、浴槽水ポンプならびに前記ヒートポン
プ回路の冷媒と浴槽水が熱交換する風呂熱交換器を有す
る浴槽水回路と、前記風呂熱交換器の浴槽水入口部と浴
槽水出口部を連結するバイパス回路と、前記バイパス回
路を開閉するバイパス回路開閉弁と、前記バイパス回路
開閉弁を運転時間に基づいて制御する制御手段を備えた
ことを特徴とするヒートポンプ風呂給湯機とすることに
より本発明の目的を実現できる。

【００１４】また、請求項２記載のように、圧縮機を有
するヒートポンプ回路と、浴槽と、前記ヒートポンプ回
路の冷媒と給湯水が熱交換する給湯熱交換器を有する給
湯水回路と、浴槽水ポンプならびに前記ヒートポンプ回
路の冷媒と浴槽水が熱交換する風呂熱交換器を有する浴
槽水回路と、前記風呂熱交換器の浴槽水入口部と浴槽水
出口部を連結するバイパス回路と、前記バイパス回路を
開閉するバイパス回路開閉弁と、前記浴槽水回路の浴槽
水の温度を検知する温度センサーと、前記温度センサー
の検知温度に基づいて前記バイパス回路開閉弁を制御す
る制御手段を備えたことを特徴とするヒートポンプ風呂
給湯機とすることにより本発明の目的を実現できる。

【００１５】また、請求項３記載のように、圧縮機を有
するヒートポンプ回路と、浴槽と、前記ヒートポンプ回
路の冷媒と給湯水が熱交換する給湯熱交換器を有する給
湯水回路と、浴槽水ポンプならびに前記ヒートポンプ回
路の冷媒と浴槽水が熱交換する風呂熱交換器を有する浴
槽水回路と、前記風呂熱交換器の浴槽水入口部と浴槽水
出口部を連結するバイパス回路と、前記バイパス回路を
開閉するバイパス回路開閉弁と、前記風呂熱交換器の浴
槽水出口の圧力、または、前記風呂熱交換器の浴槽水入
口と出口の差圧を検知する圧力センサーと、前記圧力セ
ンサーの検知圧力に基づいて前記バイパス回路開閉弁を
制御する制御手段を備えたことを特徴とするヒートポン
プ風呂給湯機とすることにより本発明の目的を実現でき
る。

【００１６】また、請求項４記載のように、圧縮機を有
するヒートポンプ回路と、浴槽と、前記ヒートポンプ回
路の冷媒と給湯水が熱交換する給湯熱交換器を有する給
湯水回路と、浴槽水ポンプならびに前記ヒートポンプ回
路の冷媒と浴槽水が熱交換する風呂熱交換器を有する浴
槽水回路と、前記風呂熱交換器の浴槽水入口部と浴槽水
出口部を連結するバイパス回路と、前記バイパス回路を
開閉するバイパス回路開閉弁と、前記風呂熱交換器の冷
媒入口、または、出口の温度を検知する温度センサー
と、前記温度センサーの検知温度に基づいて前記バイパ
ス回路開閉弁を制御する制御手段を備えたことを特徴と
するヒートポンプ風呂給湯機とすることにより、本発明
の目的を実現できる。

【００１７】また、請求項５記載のように、圧縮機を有
するヒートポンプ回路と、浴槽と、前記ヒートポンプ回
路の冷媒と給湯水が熱交換する給湯熱交換器を有する給
湯水回路と、浴槽水ポンプならびに前記ヒートポンプ回
路の冷媒と浴槽水が熱交換する風呂熱交換器を有する浴
槽水回路と、前記風呂熱交換器の浴槽水入口部と浴槽水
出口部を連結するバイパス回路と、前記バイパス回路を
開閉するバイパス回路開閉弁と、前記風呂熱交換器の冷
媒入口または出口の圧力を検知する圧力センサーと、前
記圧力センサーの検知圧力に基づいて前記バイパス回路
開閉弁を制御する制御手段を備えたことを特徴とするヒ
ートポンプ風呂給湯機とすることにより、本発明の目的
を実現できる。

【００１８】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を用いて
説明する。

【００１９】（実施例１）図１は本発明の実施例におけ
るヒートポンプ風呂給湯機の構成を模式的に示したもの
である。本実施例のヒートポンプ風呂給湯機は、従来の
構成である圧縮機１、膨張弁２ａ、２ｂ、冷媒回路３、
給湯熱交換器４、給湯水回路５、貯湯タンク６、風呂熱
交換器７、浴槽水回路８、浴槽９、集熱機１０、冷媒回
路開閉弁１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、浴槽水ポンプ１２に
加えて、風呂熱交換器７の浴槽水の入口部と出口部を連
結するバイパス回路１３、バイパス回路開閉弁１４、お
よび、制御手段１５を備えている。制御手段１５は、バ
イパス回路開閉弁１４を運転時間に基づいて開閉させる
制御手段である。

【００２０】次に動作と作用について説明する。浴槽９
の浴槽水の温熱を利用して、給湯水の加熱を行うとき
は、従来例と同様の動作を行い、運転開始時はバイパス
回路開閉弁１４は閉とし、バイパス回路１３には浴槽水
を流さない。浴槽水の温熱を利用して、給湯水の加熱運
転を続けていくにつれて、浴槽９には図１２のような温
度分布が形成される。このとき、制御手段１５によって
バイパス回路開閉弁１４を閉から開とし、バイパス回路
１３を開放する。従って、浴槽水の一部がバイパス回路
１３を流れるようになり、風呂熱交換器７を循環する浴
槽水流量は低下するが、浴槽水回路８の圧力損失が低下
するために、浴槽水ポンプ１２で搬送される浴槽水の総
循環流量は増加する。浴槽水回路８を循環する浴槽水の
流量が増加すれば、浴槽９内の浴槽水の対流が促進さ
れ、浴槽９の底部の低温の浴槽水は、表層部の温度の高
い浴槽水と効果的に対流によって攪拌されていく。従っ
て、浴槽９の温度分布は徐々に均一になっていく。温度
分布が均一に近い状態になったら、制御手段１５によっ
てバイパス回路開閉弁１４を開から閉へとする。この上
記運転を繰り返すときの循環する浴槽水の温度変化を図
２に示す。バイパス回路開閉弁１４の制御を繰り返し行
うことによって、浴槽９の浴槽水全体の温度は徐々に低
下し、ある所定の温度以下になるまでシステムの運転を
行うことが出来れば、浴槽９の浴槽水の温熱を有効に給
湯の加熱に活用できたことになる。制御手段１５の制御
により、風呂熱交換器７に流れる浴槽水流量が減り、熱
交換能力が低下するが、浴槽９に戻る浴槽水温度が上昇
するので、浴槽９の温度分布は均一化されやすい。

【００２１】本実施例において、制御手段１５によって
バイパス回路開閉弁１４が閉である時間ａは、図１２の
ような温度分布が形成されるまでの時間とし、制御手段
１５によってバイパス回路開閉弁１４が開である時間ｂ
は、浴槽水の上層部と低層部の温度差が所定の温度差と
なるまでに要する値に設定した。

【００２２】また、本実施例では浴槽水を加熱する場合
においても適用することが出来る。すなわち、浴槽９の
浴槽水を均一に加熱することが可能となる。従って、高
効率な浴槽の加熱運転をすることが出来る。

【００２３】また、浴槽水の加熱運転を開始する場合
に、浴槽水ポンプ１２を停止させたままで、制御手段１
５によってバイパス回路１３を開放すれば、バイパス回
路１３を経由した自然対流を利用した浴槽水の加熱運転
が出来る。その後、浴槽水ポンプ１２の運転を行うと、
浴槽９の初期加熱特性は低下するが、ヒートポンプサイ
クルも早期に安定するので、比較的早く浴槽水の高温加
熱化が実現される。

【００２４】なお、本実施例ではバイパス回路を１回路
設置したが、複数回路設置しても良い。

【００２５】（実施例２）図３は本発明の実施例２にお
けるヒートポンプ風呂給湯機の構成を模式的に示したも
のである。本実施例のヒートポンプ風呂給湯機は、従来
の構成に加えて、風呂熱交換器７の浴槽水の入口部と出
口部を連結するバイパス回路１３、バイパス回路開閉弁
１４、および、温度センサー１６、制御手段１７を備え
ている。温度センサー１６は、浴槽水回路８の浴槽水温
度の検知手段である。制御手段１７は、バイパス回路開
閉弁１４を温度センサー１６の検知温度に基づいて、開
閉させる制御手段である。本実施例では、温度センサー
１６にはサーミスターを使用したが、他にも、熱電対
や、測温抵抗体などを用いても良い。また、設置位置は
浴槽水回路８であって浴槽水温度を測定できれば場所は
どこでも良い。

【００２６】次に動作と作用について説明する。浴槽９
の浴槽水の温熱を利用して、給湯水の加熱を行うとき
は、従来例と同様の動作を行い、運転開始時はバイパス
回路開閉弁１４は閉とし、バイパス回路１３には浴槽水
を流さない。浴槽水の温熱を利用して、給湯水の加熱運
転を続けていくにつれて、浴槽９には図１２のような温
度分布が形成される。このとき、温度センサー１６の温
度が所定温度Ｔ１以下になったら、制御手段１７によっ
てバイパス回路開閉弁１４を閉から開とし、風呂熱交換
器７の入口部と出口部と連結させたバイパス回路１３を
開放する。

【００２７】従って、浴槽水の一部が浴槽出水口８ａよ
りバイパス回路１３を通って浴槽入水口８ｂに流れるよ
うになり、風呂熱交換器７を流れる浴槽水の流量は低下
するが、浴槽水回路８の圧力損失が低下するため、浴槽
水ポンプ８で搬送される浴槽水の総循環流量は増加す
る。浴槽水回路８を循環する浴槽水の流量が増加すれ
ば、浴槽９内の浴槽水の対流が促進され、浴槽９の底部
の低温の浴槽水は、表層部の温度の高い浴槽水と効果的
に対流によって攪拌されていく。

【００２８】従って、浴槽９の温度分布は徐々に均一に
なっていく。温度分布が均一となるに従い、循環してい
る浴槽水の温度は高くなるから、温度センサー１６の検
知温度が所定の温度Ｔ２以上になったら、浴槽９の浴槽
水の温度分布は均一になったと判断して、制御手段１７
によってバイパス回路開閉弁１４を開から閉へとする。
この上記運転を繰り返すときの循環する浴槽水の温度変
化を図４に示す。バイパス回路開閉弁１４の制御を繰り
返し行うことによって、浴槽９の浴槽水全体の温度は徐
々に低下し、ある所定の温度以下になるまでシステムの
運転を行うことが出来れば、浴槽９の浴槽水の温熱を有
効に給湯の加熱に活用できたことになる。制御手段１６
の制御により、風呂熱交換器７に流れる浴槽水流量が減
り、熱交換能力が低下するが、浴槽９に戻る浴槽水温度
が上昇するので、浴槽９の温度分布は均一化されやす
い。

【００２９】本実施例では、所定温度Ｔ１、Ｔ２は一定
値としたが、繰り返し回数や運転時間の関数として指定
しても良く、同様の効果が得られる。

【００３０】なお、浴槽９の浴槽水温度を検知するため
に既存の温度センサーが設置してあれば、これを利用す
ることで本実施例は実施できる。

【００３１】また、本実施例では浴槽水を加熱する場合
においても適用することが出来る。すなわち、浴槽９の
浴槽水を均一に加熱することが可能となる。従って、高
効率な浴槽の加熱運転をすることが出来る。

【００３２】また、浴槽水の加熱運転を開始する場合
に、浴槽水ポンプ１２を停止させたままで、制御手段１
６によってバイパス回路１３を開放すれば、バイパス回
路１３を経由した自然対流を利用した浴槽水の加熱運転
が出来る。その後、浴槽水ポンプ１２の運転を行うと、
浴槽９の初期加熱特性は低下するが、ヒートポンプサイ
クルも早期に安定するので、比較的早く浴槽水の高温加
熱化が実現される。

【００３３】（実施例３）図５は本発明の実施例３にお
けるヒートポンプ風呂給湯機の構成を模式的に示したも
のである。本実施例のヒートポンプ風呂給湯機は、従来
の構成に加えて、風呂熱交換器７の浴槽水の入口部と出
口部を連結するバイパス回路１３、バイパス回路開閉弁
１４、および、圧力センサー１８、制御手段１９を備え
ている。圧力センサー１８は、風呂熱交換器７の浴槽水
入口圧力と出口圧力のの差圧検知手段である。制御手段
１９は、バイパス回路開閉弁１４を圧力センサー１８の
検知圧力に基づいて、開閉させる制御手段である。本実
施例では、圧力センサー１８は風呂熱交換器７の差圧力
計として設置したが、風呂熱交換器の浴槽水の入口、ま
たは出口の絶対圧力、または、ゲージ圧力であっても良
い。

【００３４】次に動作と作用について説明する。浴槽９
の浴槽水の温熱を利用して、給湯水の加熱を行うとき
は、従来例と同様の動作を行い、運転開始時はバイパス
回路開閉弁１４は閉とし、バイパス回路１３には浴槽水
を流さない。浴槽水の温熱を利用して、給湯水の加熱運
転を続けていくにつれて、浴槽９には図１２のような温
度分布が形成される。風呂熱交換器７に流入する浴槽水
温度が低下すると、浴槽水の粘性が大きくなり風呂熱交
換器７における浴槽水の圧力損失が増加する。すなわ
ち、循環する浴槽水の温度は、圧力センサー１８の検知
圧力に反映される。従って、圧力センサー１８の差圧力
が所定の値Ｐ１以上になったら、制御手段１９によって
バイパス回路開閉弁１４を閉から開とし、風呂熱交換器
７の入口部と出口部と連結させたバイパス回路１３を開
放する。

【００３５】従って、浴槽水の一部がバイパス回路１３
を流れるようになり、風呂熱交換器７を流れる浴槽水の
流量は減少するが、浴槽水回路８の圧力損失が低下する
ために、浴槽水ポンプ８で搬送される浴槽水の総循環流
量は増加する。浴槽水回路８を循環する浴槽水の流量が
増加すれば、浴槽９内の浴槽水の対流が促進され、浴槽
９の底部の低温の浴槽水は、表層部の温度の高い浴槽水
と効果的に対流によって攪拌されていく。

【００３６】従って、浴槽９の温度分布は徐々に均一に
なっていく。循環している浴槽水の温度は高くなると、
浴槽水の粘性が小さくなり風呂熱交換器７における浴槽
水の圧力損失が減少する。圧力センサー１８の検知する
差圧力が所定の値Ｐ２以下になったら、浴槽９の浴槽水
の温度分布は均一になったと判断して、制御手段１９に
よってバイパス回路開閉弁１４を開から閉へとする。こ
の上記運転を繰り返すときの循環する浴槽水の温度変化
を図６に示す。バイパス回路開閉弁１４の制御を繰り返
し行うことによって、浴槽９の浴槽水全体の温度は徐々
に低下し、ある所定の温度以下になるまでシステムの運
転を行うことが出来れば、浴槽９の浴槽水の温熱を有効
に給湯の加熱に活用できたことになる。制御手段１７の
制御により、風呂熱交換器７に流れる浴槽水流量が減
り、熱交換能力が低下するが、浴槽９に戻る浴槽水温度
が上昇するので、浴槽９の温度分布は均一化されやす
い。

【００３７】本実施例では、所定圧力Ｐ１、Ｐ２は一定
値としたが、繰り返し回数や運転時間の関数として指定
しても良く、同様の効果が得られる。

【００３８】また、本実施例では浴槽水を加熱する場合
においても適用することが出来る。すなわち、浴槽９の
浴槽水を均一に加熱することが可能となる。従って、高
効率な浴槽の加熱運転をすることが出来る。

【００３９】また、浴槽水の加熱運転を開始する場合
に、浴槽水ポンプ１２を停止させたままで、制御手段１
９によってバイパス回路１３を開放すれば、バイパス回
路１３を経由した自然対流を利用した浴槽水の加熱運転
が出来る。その後、浴槽水ポンプ１２の運転を行うと、
浴槽９の初期加熱特性は低下するが、ヒートポンプサイ
クルも早期に安定するので、比較的早く浴槽水の高温加
熱化が実現される。

【００４０】（実施例４）図７は本発明の実施例４にお
けるヒートポンプ風呂給湯機の構成を模式的に示したも
のである。本実施例のヒートポンプ風呂給湯機は、従来
の構成に加えて、風呂熱交換器７の浴槽水の入口部と出
口部を連結するバイパス回路１３、バイパス回路開閉弁
１４、および、温度センサー２０、制御手段２１を備え
ている。温度センサー２０は、風呂熱交換器７の冷媒入
口温度の検知手段である。制御手段２１は、バイパス回
路開閉弁１４を温度センサー２０の検知温度に基づい
て、開閉させる制御手段である。本実施例では、温度セ
ンサー２０にはサーミスターを使用したが、他にも、熱
電対や、測温抵抗体などを用いても良い。また、設置位
置は風呂熱交換器の冷媒出口であっても良い。

【００４１】次に動作と作用について説明する。浴槽９
の浴槽水の温熱を利用して、給湯水の加熱を行うとき
は、従来例と同様の動作を行い、運転開始時はバイパス
回路開閉弁１４は閉とし、バイパス回路１３には浴槽水
を流さない。浴槽水の温熱を利用して、給湯水の加熱運
転を続けていくにつれて、浴槽９には図１２のような温
度分布が形成される。風呂熱交換器７に流入する浴槽水
温度が低下すると、ヒートポンプ回路の蒸発圧力が低下
するために、風呂熱交換器７に流入する冷媒の温度も低
下する。すなわち、循環する浴槽水の温度は、温度セン
サー１８の検知温度に反映される。

【００４２】従って、温度センサー２０の温度が所定温
度Ｔ３以下になったら、制御手段２１によってバイパス
回路開閉弁１４を閉から開とし、風呂熱交換器７の入口
部と出口部と連結させたバイパス回路１３を開放する。
従って、浴槽水の一部がバイパス回路１３を流れるよう
になり、風呂熱交換器７を流れる浴槽水の流量は減少す
るが、浴槽水回路８の圧力損失が低下するために、浴槽
水ポンプ８で搬送される浴槽水の総循環流量は増加す
る。浴槽水回路８を循環する浴槽水の流量が増加すれ
ば、浴槽９内の浴槽水の対流が促進され、浴槽９の底部
の低温の浴槽水は、表層部の温度の高い浴槽水と効果的
に対流によって攪拌されていく。

【００４３】従って、浴槽９の温度分布は徐々に均一に
なっていく。温度分布が均一となるに従い、循環してい
る浴槽水の温度は高くなるから、温度センサー２０の検
知温度が所定の温度Ｔ４以上になったら、浴槽９の浴槽
水の温度分布は均一になったと判断して、制御手段２１
によってバイパス回路開閉弁１４を開から閉へとする。
この上記運転を繰り返すときの循環する浴槽水の温度変
化を図８に示す。バイパス回路開閉弁１４の制御を繰り
返し行うことによって、浴槽９の浴槽水全体の温度は徐
々に低下し、ある所定の温度以下になるまでシステムの
運転を行うことが出来れば、浴槽９の浴槽水の温熱を有
効に給湯の加熱に活用できたことになる。制御手段２１
の制御により、風呂熱交換器７に流れる浴槽水流量が減
り、熱交換能力が低下するが、浴槽９に戻る浴槽水温度
が上昇するので、浴槽９の温度分布は均一化されやす
い。

【００４４】なお、ヒートポンプサイクルを制御するた
めに、温度センサーが浴槽水熱交換器の冷媒入口、また
は、出口に設置してあれば、これを用いて本実施例は実
施できる。逆に、設置していなかった場合は、本実施例
で設置した温度センサーを利用して、ヒートポンプサイ
クルの制御をすることが出来る。

【００４５】本実施例では、所定温度Ｔ３、Ｔ４は一定
値としたが、繰り返し回数や運転時間の関数として指定
しても良く、同様の効果が得られる。

【００４６】また、本実施例では浴槽水を加熱する場合
においても適用することが出来る。すなわち、浴槽９の
浴槽水を均一に加熱することが可能となる。従って、高
効率な浴槽の加熱運転をすることが出来る。

【００４７】また、浴槽水の加熱運転を開始する場合
に、浴槽水ポンプ１２を停止させたままで、制御手段２
１によってバイパス回路１３を開放すれば、バイパス回
路１３を経由した自然対流を利用した浴槽水の加熱運転
が出来る。その後、浴槽水ポンプ１２の運転を行うと、
浴槽９の初期加熱特性は低下するが、ヒートポンプサイ
クルも早期に安定するので、比較的早く浴槽水の高温加
熱化が実現される。

【００４８】（実施例５）図９は本発明の実施例５にお
けるヒートポンプ風呂給湯機の構成を模式的に示したも
のである。本実施例のヒートポンプ風呂給湯機は、従来
の構成に加えて、風呂熱交換器７の浴槽水の入口部と出
口部を連結するバイパス回路１３、バイパス回路開閉弁
１４、および、圧力センサー２２、制御手段２３を備え
ている。圧力センサー２２は、風呂熱交換器７の冷媒入
口圧力の検知手段である。制御手段２３は、バイパス回
路開閉弁１４を圧力センサー２２の検知圧力に基づい
て、開閉させる制御手段である。本実施例では、圧力セ
ンサー２２は風呂熱交換器７の冷媒入口に設置したが、
設置位置は風呂熱交換器の冷媒出口であっても良い。

【００４９】次に動作と作用について説明する。浴槽９
の浴槽水の温熱を利用して、給湯水の加熱を行うとき
は、従来例と同様の動作を行い、運転開始時はバイパス
回路開閉弁１４は閉とし、バイパス回路１３には浴槽水
を流さない。浴槽水の温熱を利用して、給湯水の加熱運
転を続けていくにつれて、浴槽９には図１２のような温
度分布が形成される。風呂熱交換器７に流入する浴槽水
温度が低下すると、ヒートポンプ回路の冷媒の蒸発する
圧力が低下する。すなわち、循環する浴槽水の温度は、
圧力センサー２２の検知圧力に反映される。

【００５０】従って、圧力センサー２２の検知圧力が所
定の値Ｐ３以下になったら、制御手段２３によってバイ
パス回路開閉弁１４を閉から開とし、風呂熱交換器７の
入口部と出口部と連結させたバイパス回路１３を開放す
る。従って、浴槽水の一部がバイパス回路１３を流れる
ようになり、風呂熱交換器７を流れる浴槽水の流量は減
少するが、浴槽水回路８の圧力損失が低下するために、
浴槽水ポンプ１２で搬送される浴槽水の総循環流量は増
加する。浴槽水回路８を循環する浴槽水の流量が増加す
れば、浴槽９内の浴槽水の対流が促進され、浴槽９の底
部の低温の浴槽水は、表層部の温度の高い浴槽水と効果
的に対流によって攪拌されていく。

【００５１】従って、浴槽９の温度分布は徐々に均一に
なっていく。温度分布が均一となるに従い、循環してい
る浴槽水の温度は高くなるから、圧力センサー２２の検
知圧力が所定の値Ｐ４以上になったら、浴槽９の浴槽水
の温度分布は均一になったと判断して、制御手段２３に
よってバイパス回路開閉弁１４を開から閉へとする。こ
の上記運転を繰り返すときの循環する浴槽水の温度変化
を図１０に示す。バイパス回路開閉弁１４の制御を繰り
返し行うことによって、浴槽９の浴槽水全体の温度は徐
々に低下し、ある所定の温度以下になるまでシステムの
運転を行うことが出来れば、浴槽９の浴槽水の温熱を有
効に給湯の加熱に活用できたことになる。制御手段２３
の制御により、風呂熱交換器７に流れる浴槽水流量が減
り、熱交換能力が低下するが、浴槽９に戻る浴槽水温度
が上昇するので、浴槽９の温度分布は均一化されやす
い。

【００５２】なお、ヒートポンプサイクルを制御するた
めに、圧力センサーが浴槽水熱交換器の冷媒入口、また
は、出口に設置してあれば、これを用いて本実施例は実
施できる。逆に、設置していなかった場合は、本実施例
で設置した圧力センサーを利用して、ヒートポンプサイ
クルの制御をすることが出来る。

【００５３】本実施例では、所定圧力Ｐ３、Ｐ４は一定
値としたが、繰り返し回数や運転時間の関数として指定
しても良く、同様の効果が得られる。

【００５４】また、本実施例では浴槽水を加熱する場合
においても適用することが出来る。すなわち、浴槽９の
浴槽水を均一に加熱することが可能となる。従って、高
効率な浴槽の加熱運転をすることが出来る。

【００５５】また、浴槽水の加熱運転を開始する場合
に、浴槽水ポンプ１２を停止させたままで、制御手段２
３によってバイパス回路１３を開放すれば、バイパス回
路１３を経由した自然対流を利用した浴槽水の加熱運転
が出来る。その後、浴槽水ポンプ１２の運転を行うと、
浴槽９の初期加熱特性は低下するが、ヒートポンプサイ
クルも早期に安定するので、比較的早く浴槽水の高温加
熱化が実現される。

【００５６】

【発明の効果】以上のように、本発明のような構成のヒ
ートポンプ風呂給湯機において、次のような効果が得ら
れる。

【００５７】請求項１の発明は、圧縮機を有するヒート
ポンプ回路と、浴槽と、前記ヒートポンプ回路の冷媒と
給湯水が熱交換する給湯熱交換器を有する給湯水回路
と、浴槽水ポンプならびに前記ヒートポンプ回路の冷媒
と浴槽水が熱交換する風呂熱交換器を有する浴槽水回路
と、前記風呂熱交換器の浴槽水入口部と浴槽水出口部を
連結するバイパス回路と、前記バイパス回路を開閉する
バイパス回路開閉弁と、前記バイパス回路開閉弁を運転
時間に基づいて制御する制御手段を備えたことを特徴と
するヒートポンプ風呂給湯機である。

【００５８】この構成により、浴槽水の温熱を利用して
給湯の加熱運転を行う場合と、浴槽水の加熱を行う場合
に、浴槽の深さ方向に運転効率に不利な浴槽水の温度分
布が形成されても、バイパス回路に浴槽水を流す制御に
より、浴槽の温度分布を均一にすることが出来る。従っ
て、浴槽水の温熱を有効に給湯の加熱に利用できること
から、浴槽水の温熱を利用して給湯の加熱運転を行う場
合の高効率化が実現される。

【００５９】また、バイパス回路を開とするときに、循
環する流量が増加することから、浴槽と浴槽水回路に汚
れが付着しにくい。

【００６０】さらに、風呂加熱運転始動時にバイパス回
路を開放すると、早期にヒートポンプサイクルが安定す
ると共に、浴槽水を効率よく加熱することが出来る。

【００６１】また、請求項２の発明は、圧縮機を有する
ヒートポンプ回路と、浴槽と、前記ヒートポンプ回路の
冷媒と給湯水が熱交換する給湯熱交換器を有する給湯水
回路と、浴槽水ポンプならびに前記ヒートポンプ回路の
冷媒と浴槽水が熱交換する風呂熱交換器を有する浴槽水
回路と、前記風呂熱交換器の浴槽水入口部と浴槽水出口
部を連結するバイパス回路と、前記バイパス回路を開閉
するバイパス回路開閉弁と、前記浴槽水回路の浴槽水の
温度を検知する温度センサーと、前記温度センサーの検
知温度に基づいて前記バイパス回路開閉弁を制御する制
御手段を備えたことを特徴とするヒートポンプ風呂給湯
機である。

【００６２】この構成により、浴槽水の温熱を利用して
給湯の加熱運転を行う場合と、浴槽水の加熱を行う場合
に、浴槽の深さ方向に運転効率に不利な浴槽水の温度分
布が形成されても、バイパス回路に浴槽水を流す制御に
より、浴槽の温度分布を均一にすることが出来る。従っ
て、浴槽水の温熱を有効に給湯の加熱に利用できること
から、浴槽水の温熱を利用して給湯の加熱運転を行う場
合の高効率化が実現される。

【００６３】さらに、風呂加熱運転始動時にバイパス回
路を開放すると、早期にヒートポンプサイクルが安定す
ると共に、浴槽水を効率よく加熱することが出来る。

【００６４】また、付加した温度センサーを、装置の安
全性を感知する手段とする事が出来るので、装置の安全
性が向上する。

【００６５】なお、浴槽水の湯温を制御するために温度
センサーを既設してあれば、これを利用することで、構
成の簡素化と低コスト化が図れる。

【００６６】また、温度センサーを用いることから、浴
槽水ポンプを時間で制御する方法よりも、より精度良く
制御することが出来るとともに、幅広い浴槽の種類に対
応することが出来る。

【００６７】バイパス回路を開とするときに、循環する
流量が増加することから、浴槽と浴槽水回路に汚れが付
着しにくい。

【００６８】また、請求項３の発明は、圧縮機を有する
ヒートポンプ回路と、浴槽と、前記ヒートポンプ回路の
冷媒と給湯水が熱交換する給湯熱交換器を有する給湯水
回路と、浴槽水ポンプならびに前記ヒートポンプ回路の
冷媒と浴槽水が熱交換する風呂熱交換器を有する浴槽水
回路と、前記風呂熱交換器の浴槽水入口部と浴槽水出口
部を連結するバイパス回路と、前記バイパス回路を開閉
するバイパス回路開閉弁と、前記風呂熱交換器の浴槽水
出口の圧力、または、前記風呂熱交換器の浴槽水入口と
出口の差圧を検知する圧力センサーと、前記圧力センサ
ーの検知圧力に基づいて前記バイパス回路開閉弁を制御
する制御手段を備えたことを特徴とするヒートポンプ風
呂給湯機である。

【００６９】この構成により、浴槽水の温熱を利用して
給湯の加熱運転を行う場合に、浴槽の深さ方向に運転効
率に不利な浴槽水の温度分布が形成されても、バイパス
回路に浴槽水を流す制御により、浴槽の温度分布を均一
にすることが出来る。従って、浴槽水の温熱を有効に給
湯の加熱に利用できることから、装置の高効率化が実現
される。

【００７０】さらに、風呂加熱運転始動時にバイパス回
路を開放すると、早期にヒートポンプサイクルが安定す
ると共に、浴槽水を効率よく加熱することが出来る。

【００７１】また、バイパス回路を開とするときに、循
環する流量が増加することから、浴槽と浴槽水回路に汚
れが付着しにくい。

【００７２】また、風呂熱交換器に汚れが付着して浴槽
水流路の圧力損失が上昇した場合には、圧力センサーで
この状態を検知することが出来る。従って、メンテナン
ス時期を知らせる機能を持たせることができる。

【００７３】また、請求項４の発明は、圧縮機を有する
ヒートポンプ回路と、浴槽と、前記ヒートポンプ回路の
冷媒と給湯水が熱交換する給湯熱交換器を有する給湯水
回路と、浴槽水ポンプならびに前記ヒートポンプ回路の
冷媒と浴槽水が熱交換する風呂熱交換器を有する浴槽水
回路と、前記風呂熱交換器の浴槽水入口部と浴槽水出口
部を連結するバイパス回路と、前記バイパス回路を開閉
するバイパス回路開閉弁と、前記風呂熱交換器の冷媒入
口、または、出口の温度を検知する温度センサーと、前
記温度センサーの検知温度に基づいて前記バイパス回路
開閉弁を制御する制御手段を備えたことを特徴とするヒ
ートポンプ風呂給湯機である。

【００７４】この構成により、浴槽水の温熱を利用して
給湯の加熱運転を行う場合に、浴槽の深さ方向に運転効
率に不利な浴槽水の温度分布が形成されても、バイパス
回路に浴槽水を流す制御により、浴槽の温度分布を均一
にすることが出来る。従って、浴槽水の温熱を有効に給
湯の加熱に利用できることから、装置の高効率化が実現
される。

【００７５】さらに、風呂加熱運転始動時にバイパス回
路を開放すると、早期にヒートポンプサイクルが安定す
ると共に、浴槽水を効率よく加熱することが出来る。

【００７６】また、バイパス回路を開とするときに、循
環する流量が増加することから、浴槽と浴槽水回路に汚
れが付着しにくい。

【００７７】また、付加した温度センサーを、装置の安
全性を感知する手段とする事が出来るので、装置の安全
性が向上する。

【００７８】さらに、設置した温度センサーは、ヒート
ポンプサイクル制御にも利用することが出来るため、こ
れを利用することで、装置の高効率化が図れる。

【００７９】また、温度センサーを用いることから、運
転時間で制御する方法よりも、より精度良く制御するこ
とが出来るとともに、幅広い浴槽の種類に対応すること
が出来る。

【００８０】なお、浴槽水のヒートポンプサイクルを制
御するために温度センサーを既設してあれば、これを利
用することで、構成の簡素化と低コスト化が図れる。

【００８１】また、請求項５の発明は、圧縮機を有する
ヒートポンプ回路と、浴槽と、前記ヒートポンプ回路の
冷媒と給湯水が熱交換する給湯熱交換器を有する給湯水
回路と、浴槽水ポンプならびに前記ヒートポンプ回路の
冷媒と浴槽水が熱交換する風呂熱交換器を有する浴槽水
回路と、前記風呂熱交換器の浴槽水入口部と浴槽水出口
部を連結するバイパス回路と、前記バイパス回路を開閉
するバイパス回路開閉弁と、前記風呂熱交換器の冷媒入
口または出口の圧力を検知する圧力センサーと、前記圧
力センサーの検知圧力に基づいて前記バイパス回路開閉
弁を制御する制御手段を備えたことを特徴とするヒート
ポンプ風呂給湯機である。

【００８２】この構成により、浴槽水の温熱を利用して
給湯の加熱運転を行う場合に、浴槽の深さ方向に運転効
率に不利な浴槽水の温度分布が形成されても、バイパス
回路に浴槽水を流す制御により、浴槽の温度分布を均一
にすることが出来る。従って、浴槽水の温熱を有効に給
湯の加熱に利用できることから、装置の高効率化が実現
される。

【００８３】また、風呂加熱運転始動時にバイパス回路
を開放すると、早期にヒートポンプサイクルが安定する
と共に、浴槽水を効率よく加熱することが出来る。

【００８４】さらに、浴槽水の温度が周期的に変化する
ので、浴槽水回路と浴槽に生存する菌等にヒートショッ
クを与え、繁殖を抑制することができる。従って、浴槽
に汚れが付着しにくい。

【００８５】また、付加した圧力センサーを、装置の安
全性を感知する手段とする事が出来るので、装置の安全
性が向上する。

【００８６】さらに、設置した圧力センサーは、ヒート
ポンプサイクル制御にも利用することが出来るため、こ
れを利用することで、装置の高効率化を図ることが出来
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１におけるヒートポンプ風呂給
湯機の構成説明図

【図２】同ヒートポンプ風呂給湯機の運転時間と浴槽水
温度との関係を示した図

【図３】本発明の実施例２におけるヒートポンプ風呂給
湯機の構成説明図

【図４】同ヒートポンプ風呂給湯機の運転時間と浴槽水
温度との関係を示した図

【図５】本発明の実施例３におけるヒートポンプ風呂給
湯機の構成説明図

【図６】同ヒートポンプ風呂給湯機の運転時間と浴槽水
温度との関係を示した図

【図７】本発明の実施例４におけるヒートポンプ風呂給
湯機の構成説明図

【図８】同ヒートポンプ風呂給湯機の運転時間と浴槽水
温度との関係を示した図

【図９】本発明の実施例５におけるヒートポンプ風呂給
湯機の構成説明図

【図１０】同ヒートポンプ風呂給湯機の運転時間と浴槽
水温度との関係を示した図

【図１１】従来のヒートポンプ風呂給湯機の構成説明図

【図１２】同ヒートポンプ風呂給湯機の浴槽水深と浴槽
水温度との関係を示した図

【符号の説明】

１圧縮機２ａ、２ｂ膨張弁３冷媒回路４給湯熱交換器５給湯水回路６貯湯タンク７風呂熱交換器８浴槽水回路９浴槽１０集熱機１１ａ、１１ｂ、１１ｃ開閉弁１２浴槽水ポンプ１３バイパス回路１４バイパス回路開閉弁１５運転時間に基づいてバイパス回路開閉弁を制御す
る制御手段１６、２０温度センサー１７、２１温度センサーの検知温度に基づいてバイパ
ス回路開閉弁を制御する制御手段１８、２２圧力センサー１９、２３圧力センサーの検知圧力に基づいてバイパ
ス回路開閉弁を制御する制御手段

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】圧縮機を有するヒートポンプ回路と、浴槽
と、前記ヒートポンプ回路の冷媒と給湯水が熱交換する
給湯熱交換器を有する給湯水回路と、浴槽水ポンプなら
びに前記ヒートポンプ回路の冷媒と浴槽水が熱交換する
風呂熱交換器を有する浴槽水回路と、前記風呂熱交換器
の浴槽水入口部と浴槽水出口部を連結するバイパス回路
と、前記バイパス回路を開閉するバイパス回路開閉弁
と、前記バイパス回路開閉弁を運転時間に基づいて制御
する制御手段を備えたことを特徴とするヒートポンプ風
呂給湯機。
【請求項２】圧縮機を有するヒートポンプ回路と、浴槽
と、前記ヒートポンプ回路の冷媒と給湯水が熱交換する
給湯熱交換器を有する給湯水回路と、浴槽水ポンプなら
びに前記ヒートポンプ回路の冷媒と浴槽水が熱交換する
風呂熱交換器を有する浴槽水回路と、前記風呂熱交換器
の浴槽水入口部と浴槽水出口部を連結するバイパス回路
と、前記バイパス回路を開閉するバイパス回路開閉弁
と、前記浴槽水回路の浴槽水の温度を検知する温度セン
サーと、前記温度センサーの検知温度に基づいて前記バ
イパス回路開閉弁を制御する制御手段を備えたことを特
徴とするヒートポンプ風呂給湯機。
【請求項３】圧縮機を有するヒートポンプ回路と、浴槽
と、前記ヒートポンプ回路の冷媒と給湯水が熱交換する
給湯熱交換器を有する給湯水回路と、浴槽水ポンプなら
びに前記ヒートポンプ回路の冷媒と浴槽水が熱交換する
風呂熱交換器を有する浴槽水回路と、前記風呂熱交換器
の浴槽水入口部と浴槽水出口部を連結するバイパス回路
と、前記バイパス回路を開閉するバイパス回路開閉弁
と、前記風呂熱交換器の浴槽水出口の圧力、または、前
記風呂熱交換器の浴槽水入口と出口の差圧を検知する圧
力センサーと、前記圧力センサーの検知圧力に基づいて
前記バイパス回路開閉弁を制御する制御手段を備えたこ
とを特徴とするヒートポンプ風呂給湯機。
【請求項４】圧縮機を有するヒートポンプ回路と、浴槽
と、前記ヒートポンプ回路の冷媒と給湯水が熱交換する
給湯熱交換器を有する給湯水回路と、浴槽水ポンプなら
びに前記ヒートポンプ回路の冷媒と浴槽水が熱交換する
風呂熱交換器を有する浴槽水回路と、前記風呂熱交換器
の浴槽水入口部と浴槽水出口部を連結するバイパス回路
と、前記バイパス回路を開閉するバイパス回路開閉弁
と、前記風呂熱交換器の冷媒入口、または、出口の温度
を検知する温度センサーと、前記温度センサーの検知温
度に基づいて前記バイパス回路開閉弁を制御する制御手
段を備えたことを特徴とするヒートポンプ風呂給湯機。
【請求項５】圧縮機を有するヒートポンプ回路と、浴槽
と、前記ヒートポンプ回路の冷媒と給湯水が熱交換する
給湯熱交換器を有する給湯水回路と、浴槽水ポンプなら
びに前記ヒートポンプ回路の冷媒と浴槽水が熱交換する
風呂熱交換器を有する浴槽水回路と、前記風呂熱交換器
の浴槽水入口部と浴槽水出口部を連結するバイパス回路
と、前記バイパス回路を開閉するバイパス回路開閉弁
と、前記風呂熱交換器の冷媒入口または出口の圧力を検
知する圧力センサーと、前記圧力センサーの検知圧力に
基づいて前記バイパス回路開閉弁を制御する制御手段を
備えたことを特徴とするヒートポンプ風呂給湯機。