JP2000337703A

JP2000337703A - ヒートポンプ風呂給湯機

Info

Publication number: JP2000337703A
Application number: JP14988999A
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: JP3632502B2

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内で、冷媒回路３を分岐
して風呂熱交換器７の冷媒出口不と連結させたバイパス
回路１３を運転時間に基づいて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９内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汲熱し、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
内で冷媒回路を分岐して、前記風呂熱交換器の冷媒出口
部と連結させたバイパス回路と、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、前記風呂熱交換器内で冷媒回路を分岐
して、前記風呂熱交換器の冷媒出口部と連結させたバイ
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、前記風呂熱交換器内で冷媒回路を分岐し
て、前記風呂熱交換器の冷媒出口部と連結させたバイパ
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、前記風呂熱交換器内で冷媒回路を分岐し
て、前記風呂熱交換器の冷媒出口部と連結させたバイパ
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、前記風呂熱交換器内で冷媒回路を分岐し
て、前記風呂熱交換器の冷媒出口部と連結させたバイパ
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、前記風呂熱交換器内で冷媒回路を分岐し
て、前記風呂熱交換器の冷媒出口部と連結させたバイパ
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内の冷媒回路を分岐して出口部
と連結させたバイパス回路１３、バイパス回路開閉弁１
４、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には冷媒を
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、風呂熱交換器７
内の冷媒回路を分岐して出口部と連結させたバイパス回
路１３を開放する。従って、冷媒の一部がバイパス回路
１３を流れるようになるので、風呂熱交換器７で冷媒と
浴槽水が熱交換する熱量が低下し、浴槽９へ戻る浴槽水
の温度は上昇する。この作用により、浴槽９内の底部の
低温浴槽水層の形成が抑制され、さらに、浴槽水ポンプ
９による浴槽９内の対流によって、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
によって徐々に攪拌されていく。従って、浴槽９の温度
分布は時間の経過と共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。

【００２１】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。

【００２２】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。

【００２３】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。また、分岐され
る浴槽水回路は風呂熱交換器の出口部ではなく入口部に
接続しても構わない。

【００２４】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。

【００２５】また、バイパス回路の開閉で風呂熱交換器
を流れる冷媒量を制御できるから、ヒートポンプサイク
ルの能力制御の手段としても活用できる。従って、従来
用いられているインバーター制御より低コストでヒート
ポンプの能力制御装置が提供できる。

【００２６】（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内の冷媒回路を分岐し
て出口部と連結させたバイパス回路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。

【００２７】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には冷媒を
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内の冷媒回路を分岐して出口部と連結させたバイパス
回路１３を開放する。従って、冷媒の一部がバイパス回
路１３を流れるようになるので、風呂熱交換器７で冷媒
と浴槽水が熱交換する熱量が低下し、浴槽出水口８ａよ
り浴槽入水口８ｂを通って浴槽９へ戻る浴槽水の温度は
上昇する。

【００２８】この作用により、浴槽９内の底部の低温浴
槽水層の形成が抑制され、さらに、浴槽水ポンプ９によ
る浴槽９内の対流によって、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
て徐々に攪拌されていく。従って、浴槽９の温度分布は
時間の経過と共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。

【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、バイパス回路の開閉で風呂熱交換器
を流れる冷媒量を制御できるから、ヒートポンプサイク
ルの能力制御の手段としても活用できる。従って、従来
用いられているインバーター制御より低コストでヒート
ポンプの能力制御装置が提供できる。

【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内の冷媒回路を分岐し
て出口部と連結させたバイパス回路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うが、バイパス回路開閉弁
１４は閉とし、バイパス回路１３には冷媒を流さない。
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内の冷媒回路
を分岐して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、冷媒の一部がバイパス回路１３を
流れるようになるので、風呂熱交換器７で冷媒と浴槽水
が熱交換する熱量が低下し、浴槽９へ戻る浴槽水の温度
は上昇する。この作用により、浴槽９内の底部の低温浴
槽水層の形成が抑制され、さらに、浴槽水ポンプ９によ
る浴槽９内の対流によって、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
て徐々に攪拌されていく。従って、浴槽９の温度分布は
時間の経過と共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Ｐ１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。

【００３６】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。

【００３７】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。

【００３８】また、バイパス回路の開閉で風呂熱交換器
を流れる冷媒量を制御できるから、ヒートポンプサイク
ルの能力制御の手段としても活用できる。従って、従来
用いられているインバーター制御より低コストでヒート
ポンプの能力制御装置が提供できる。

【００３９】（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内の冷媒回路を分岐し
て出口部と連結させたバイパス回路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。

【００４０】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うが、バイパス回路開閉弁
１４は閉とし、バイパス回路１３には冷媒を流さない。
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２０の検
知温度に反映される。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内の冷媒回路を分岐して出口部と連結させたバイパス
回路１３を開放する。従って、冷媒の一部がバイパス回
路１３を流れるようになるから、風呂熱交換器７で冷媒
と浴槽水が熱交換する熱量が低下し、浴槽９へ戻る浴槽
水の温度は上昇する。この作用により、浴槽９内の底部
の低温浴槽水層の形成が抑制され、さらに、浴槽水ポン
プ９による浴槽９内の対流によって、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
流によって徐々に攪拌されていく。従って、浴槽９の温
度分布は時間の経過と共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Ｔ
４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。

【００４１】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。

【００４２】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。

【００４３】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。

【００４４】また、バイパス回路の開閉で風呂熱交換器
を流れる冷媒量を制御できるから、ヒートポンプサイク
ルの能力制御の手段としても活用できる。従って、従来
用いられているインバーター制御より低コストでヒート
ポンプの能力制御装置が提供できる。

【００４５】（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内の冷媒回路を分岐し
て出口部と連結させたバイパス回路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。

【００４６】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うが、バイパス回路開閉弁
１４は閉とし、バイパス回路１３には冷媒を流さない。
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。従って、圧力センサー２
２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内の冷媒回路を分岐して出口部と連結さ
せたバイパス回路１３を開放する。従って、冷媒の一部
がバイパス回路１３を流れるようになるから、風呂熱交
換器７で冷媒と浴槽水が熱交換する熱量が低下し、浴槽
９へ戻る浴槽水の温度は上昇する。この作用により、浴
槽９内の底部の低温浴槽水層の形成が抑制され、さら
に、浴槽水ポンプ１２による浴槽９内の対流によって、
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徐々に攪拌されていく。

【００４７】従って、浴槽９の温度分布は時間の経過と
共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。

【００４８】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。

【００４９】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。

【００５０】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。

【００５１】また、バイパス回路の開閉で風呂熱交換器
を流れる冷媒量を制御できるから、ヒートポンプサイク
ルの能力制御の手段としても活用できる。従って、従来
用いられているインバーター制御より低コストでヒート
ポンプの能力制御装置が提供できる。

【００５２】

【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。

【００５３】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、前記風呂熱交換器内で冷媒回路を分岐して、前記風
呂熱交換器の冷媒出口部と連結させたバイパス回路と、
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。

【００５４】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、バイパス回路に冷媒を流す制御によ
り、浴槽の温度分布を均一にすることが出来る。

【００５５】したがって、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。

【００５６】また、バイパス回路を用いてヒートポンプ
の能力制御も可能となることから、従来より安価な装置
を提供できる。

【００５７】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、前記風呂熱交換器内で冷媒回路を分岐して、前
記風呂熱交換器の冷媒出口部と連結させたバイパス回路
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。

【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、バイパス回路に冷媒を流す制御によ
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、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。

【００６０】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。

【００６１】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。

【００６２】また、バイパス回路を用いてヒートポンプ
の能力制御も可能となることから、従来より安価な装置
を提供できる。

【００６３】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、前記風呂熱交換器内で冷媒回路を分岐して、前
記風呂熱交換器の冷媒出口部と連結させたバイパス回路
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。

【００６４】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
回路に冷媒を流す制御により、浴槽の温度分布を均一に
することが出来る。

【００６５】したがって、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。

【００６６】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。

【００６７】また、バイパス回路を用いてヒートポンプ
の能力制御も可能となることから、従来より安価な装置
を提供できる。

【００６８】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、前記風呂熱交換器内で冷媒回路を分岐して、前
記風呂熱交換器の冷媒出口部と連結させたバイパス回路
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。

【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
回路に冷媒を流す制御により、浴槽の温度分布を均一に
することが出来る。

【００７０】したがって、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。

【００７１】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。

【００７２】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。

【００７３】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。

【００７４】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。

【００７５】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、前記風呂熱交換器内で冷媒回路を分岐して、前
記風呂熱交換器の冷媒出口部と連結させたバイパス回路
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。

【００７６】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
回路に冷媒を流す制御により、浴槽の温度分布を均一に
することが出来る。

【００７７】したがって、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。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、浴槽や浴槽
水回路、および、風呂熱交換器に汚れが付着しにくい。

【００７８】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。

【００７９】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。

【００８０】また、バイパス回路を用いてヒートポンプ
の能力制御も可能となることから、従来より安価な装置
を提供できる。

【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
内で冷媒回路を分岐して、前記風呂熱交換器の冷媒出口
部と連結させたバイパス回路と、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
内で冷媒回路を分岐して、前記風呂熱交換器の冷媒出口
部と連結させたバイパス回路と、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
内で冷媒回路を分岐して、前記風呂熱交換器の冷媒出口
部と連結させたバイパス回路と、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
内で冷媒回路を分岐して、前記風呂熱交換器の冷媒出口
部と連結させたバイパス回路と、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
内で冷媒回路を分岐して、前記風呂熱交換器の冷媒出口
部と連結させたバイパス回路と、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。