JP3632445B2 - ヒートポンプ風呂給湯機 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ヒートポンプサイクルを応用して、大気熱や太陽熱などを風呂の浴槽水の加熱に利用したり、大気熱や太陽熱や風呂の浴槽水の温熱を給湯の加熱などに利用する装置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、外部の熱源から吸熱して、給湯、および、浴槽水の加熱を行う装置が知らされている。
【０００３】
図１３に、浴槽水の温熱を熱源とし、ヒートポンプによって給湯の加熱を行う装置の構成を示す。図１３のヒートポンプ風呂給湯機は、圧縮機１と、膨張弁２と、冷媒回路３と、給湯熱交換器４と、給湯水回路５と、給湯水タンク６と、風呂熱交換器７と、浴槽水循環回路８と、浴槽水循環ポンプ９と、浴槽１０と、風呂アダプター１１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１０の浴槽水を浴槽水循環ポンプ９で浴槽水循環回路８と、風呂熱交換器７を循環させる。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２、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で高温高圧に加圧され、冷媒は給湯熱交換器４で凝縮して給湯の加熱を行う。
【０００５】
この従来の構成において、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などが提案されている。さらに、ヒートポンプの応用展開として、風呂浴槽水温熱を暖房に利用する特開平９−１５９２６７号公報に記載されているような例もある。
【０００６】
【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、風呂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。
【０００７】
すなわち、風呂熱交換器７で冷媒により吸熱されて温度の低くなった浴槽水は、浴槽１０へ戻る。しかし、浴槽１０に戻った浴槽水の温度は、浴槽１０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１０の底部に向けて流れる。従って、風呂熱交換器７から戻ってきた低温の浴槽水は、浴槽１０の浴槽水と充分に撹拌されることなく、浴槽１０の底部に低温の層を形成する。故に浴槽１０内の槽水は、図１４に示すような、浴槽１０の底部の温度が低く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１０の底部の浴槽水の低温層は厚みを増していき、浴槽の風呂アダプター１１まで達したときは、浴槽水循環ポンプ９により吸入される浴槽水の温度は著しく低下する。浴槽水循環温度が低下すると、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、浴槽内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、浴槽内上部の温熱を有効に給湯の加熱に利用するためには、図１４のような浴槽１０内において低温層の生成を抑制し、浴槽の底部の温度が低く、上層部の温度が高いような温度分布を解消しなければならない。
【０００８】
そこで、本発明は前記する従来の問題点を解消することを課題とするものである。
【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、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循環回路と、前記浴槽水循環回路または浴槽から浴槽水を系外へ放出する流路を開閉するための開閉弁を有する放出回路とを具備していて、前記風呂熱交換器で前記ヒートポンプ回路の冷媒を蒸発させて浴槽水の熱を回収した後、前記開閉弁を開放して前記浴槽水を浴槽下部から系外へ放出し、放出後前記開閉弁を閉じて浴槽水の熱を回収するものである。
【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、温度の低い浴槽水を放出回路から系外へ放出することによって、浴槽の底部の温度が低く、上層部の温度が高いような温度分布の形成を抑制することが出来る。
【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実施化することができるものであるから、その構成に加えて作用を併記することとする。
【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、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循環回路と、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循環回路と、前記浴槽水回路から浴槽水を系外へ放出する流路を開閉するための開閉弁を有する放出回路とを備える構成とし、前記風呂熱交換器で前記ヒートポンプ回路の冷媒を蒸発させて浴槽水の熱 を回収した後、前記開閉弁を開放して前記浴槽水を浴槽下部から系外へ放出し、放出後前記開閉弁を閉じて浴槽水の熱を回収するヒートポンプ風呂給湯機を実施することができる。
【００１４】
そして、温度の低い浴槽水を放出回路から系外へ放出することによって、浴槽の底部の温度が低く、上層部の温度が高いような温度分布の形成を抑制することが出来る。
【００１５】
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、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循環回路と、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、前記浴槽から浴槽水を系外へ放出する流路を開閉するための開閉弁を有する放出回路とを備え、前記風呂熱交換器で前記ヒートポンプ回路の冷媒を蒸発させて浴槽水の熱を回収した後、前記開閉弁を開放して前記浴槽水を浴槽下部から系外へ放出し、放出後前記開閉弁を閉じて浴槽水の熱を回収するヒートポンプ風呂給湯機とすることができる。
【００１６】
そして、温度の低い浴槽水を放出回路から系外へ放出することによって、浴槽の底部の温度が低く、上層部の温度が高いような温度分布の形成を抑制することが出来る。
【００１７】
また、請求項３記載のように浴槽水循環回路または浴槽に浴槽水の温度を検知する温度センサーを備え、風呂熱交換器で前記ヒートポンプ回路の冷媒を蒸発させて浴槽水の熱を回収する場合に、前記温度センサーの検知温度が所定温度以下になったら、前記開閉弁を所定の時間だけ開き、前記浴槽水循環回路の浴槽水を前記放出回路から系外へ放出する機能を備えたヒートポンプ風呂給湯機とすることができる。
【００１８】
そして、温度の低い浴槽水を放出回路から系外へ放出することによって、浴槽の底部の温度が低く、上層部の温度が高いような温度分布の形成を抑制することが出来る。
【００１９】
また、請求項４記載のように浴槽水循環回路または浴槽に浴槽水の温度を検知する温度センサーを備え、風呂熱交換器で前記ヒートポンプ回路の冷媒を蒸発させて浴槽水の熱を回収する場合、前記温度センサーの検知温度が所定温度以下になったら前記開閉弁を開き、前記浴槽水回路の浴槽水を前記放出回路から系外へ放出し、その後前記温度センサーの検知温度が前記所定温度以上の浴槽上層部温度以上になったら前記開閉弁を閉じる機能を備えヒートポンプ風呂給湯機とすることができる。
【００２０】
そして、温度の低い浴槽水を放出回路から系外へ放出することによって、浴槽の底部の温度が低く、上層部の温度が高いような温度分布の形成を抑制することが出来る。
【００２１】
【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。
【００２２】
（実施例１）
図１は本発明における実施例１に係るものであり、本発明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給湯装置は、圧縮機１、膨張弁２、冷媒回路３、給湯熱交換器４、給湯水回路５、給湯水タンク６、風呂熱交換器７、浴槽水循環回路８、浴槽水循環ポンプ９、浴槽１０、風呂アダプター１１を具備している点で図１３に示す従来周知のヒートポンプ給湯装置と同じである。そして本実施例では、放出回路１２、放出回路１２を開閉するための開閉弁１３、制御手段１４を設けている点において特徴がある。そして、開閉弁１３は電磁弁やバルブ等で構成される。
【００２３】
次に動作と作用について説明する。浴槽１０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。従って、浴槽１０には図１４に示すような浴槽水の低温層が形成される。低温の浴槽水が再び、浴槽水循環回路８に流入するとヒートポンプ効率が低下するので、制御手段１４で図２に示すような動作を行う。圧縮機１の運転が所定運転時間を経過した後に開閉弁１３を開き、浴槽水を放出回路１２から系外に流出させる。所定時間だけ開閉弁１３を開いた後、再び開閉弁１３を閉じて浴槽水の系外への流出を停止する。このように、開閉弁１３を間欠的に開閉することによって、以下の作用が働く。すなわち浴槽１０に形成された浴槽水の低温層は、開閉弁１３が開いているとき放出回路１２を通じて系外へ放出される。浴槽水の低温層が系外へ放出されると浴槽の水位が下がるから、浴槽上層部の比較的温度の高い浴槽水が浴槽水循環回路８へ流入するようになる。このときヒートポンプの効率は高くなる。再び、浴槽１０に低温層が形成され、ヒートポンプの効率が低下すると、開閉弁１３を開き浴槽水の低温層を系外へ放出し、浴槽の水位が下って浴槽上層部の比較的温度の高い浴槽水が浴槽水循環回路８へ流入することになる。
【００２４】
開閉弁１３を開くまでの所定時間は、浴槽１０に浴槽水の低温層が形成されてヒートポンプの効率が低下するまでの時間とし、開閉弁１３を開く所定時間は、浴槽の水位が下がり、浴槽上層部の比較的温度の高い浴槽水が浴槽水循環回路８へ流入するまでの時間とした。
【００２５】
尚、開閉弁１３が開くまでの時間は、ヒートポンプ効率が低下する前としても良く、さらに開閉弁１３が開いている時間は、所定量の浴槽水が放出されるまでの時間としても良い。
【００２６】
また、本実施例においては、放出回路１２を浴槽水が浴槽１０から浴槽水循環ポンプ９に至るまで値に設けた例としているが、放出回路１２は浴槽水循環回路８のどの位置に設置してもよい。さらに、本実施例では、ヒートポンプを動作させながら、浴槽水の排出を行っているが、圧縮機１を停止して循環ポンプのみを運転させたり、あるいは、装置を全停止している状態で排出させても良い。
【００２７】
また、本実施例では、開閉弁１３を間欠的に開閉して浴槽水を排出した例としたが、開閉弁１３を開放して、連続して浴槽水を排出しても同様の効果が得られる。
【００２８】
（実施例２）
図３は本発明における実施例２に係るものであり、本発明の構成は図１に示す実施例１の構成に温度センサー１５と制御手段１６を付加したものである。温度センサー１５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。
【００２９】
次に動作と作用について説明する。浴槽１０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。従って、浴槽１０には図１４に示すような浴槽水の低温層が形成される。低温の浴槽水が再び、浴槽水循環回路８に流入するとヒートポンプ効率が低下するので、制御手段１６で図４に示すような動作を行う。温度センサー１５の検知温度がＴ１以下になると開閉弁１３を開き、浴槽水を放出回路１２から系外に流出させる。所定時間ａだけ開閉弁１３を開いた後、再び開閉弁１３を閉じて浴槽水の系外への流出を停止する。このような開閉弁１３の開閉によって、以下の作用が働く。浴槽１０の温度がＴ１以下の低温層が浴槽水循環回路８に流入すると、開閉弁１３が開き、放出回路１２を通じて系外へ放出される。所定時間ａだけ開閉弁１３を開くと、浴槽水の低温層が系外へ放出され、浴槽の水位が下がるから、浴槽上層部の比較的温度の高い浴槽水が浴槽水循環回路８へ流入するようになる。このときヒートポンプの効率は高くなる。再び、浴槽１０に低温層が形成され、温度センサー１５の検知温度がＴ１以下になると、開閉弁１３を開いて浴槽水の低温層を系外へ放出し、浴槽の水位が下って浴槽上層部の比較的温度の高い浴槽水が浴槽水循環回路８へ流入することになる。
【００３０】
開閉弁１３を開いている所定時間ａは、浴槽の水位が下がり、浴槽上層部の比較的温度の高い浴槽水が浴槽水循環回路８へ流入するまでの時間とした。
【００３１】
尚、開閉弁１３が開いている時間を、所定量の浴槽水が放出されるまでの時間としても良い。
【００３２】
また、本実施例においては、放出回路１２を浴槽水が浴槽１０から浴槽水循環ポンプ９に至るまでに設けた例としているが、放出回路１２は浴槽水循環回路８のどの位置に設置してもよい。さらに、本実施例では、ヒートポンプを動作させながら、浴槽水の排出を行っているが、圧縮機１を停止して循環ポンプのみを運転させたり、あるいは、装置を全停止している状態で排出させても良い。
【００３３】
また、温度センサー１５を図３に示す位置に配置したが、浴槽水循環回路８内の他の位置または浴槽１０内の位置でも構わない。
【００３４】
（実施例３）
図５は本発明における実施例３に係るものであり、本発明の構成は図１に示す実施例１の構成に温度センサー１５と制御手段１７を付加したものである。温度センサー１５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。
【００３５】
次に動作と作用について説明する。浴槽１０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。従って、浴槽１０には図１４に示すような浴槽水の低温層が形成される。低温の浴槽水が再び、浴槽水循環回路８に流入するとヒートポンプ効率が低下するので、制御手段１７で図６に示すような動作を行う。温度センサー１５の検知温度がＴ２以下になると開閉弁１３を開き、浴槽水を放出回路１２から系外に流出させる。その後温度センサー１５の検知温度がＴ３以上になると、開閉弁１３を閉じて浴槽水の系外への流出を停止する。このような開閉弁１３の開閉によって、以下の作用が働く。浴槽１０の温度がＴ２以下の低温層が浴槽水循環回路８に流入すると、開閉弁１３が開き、放出回路１２を通じて系外へ放出される。開閉弁１３を開くと、浴槽の水位が下がるから、浴槽上層部の比較的温度の高い浴槽水が浴槽水循環回路８へ流入するようになる。このときヒートポンプの効率は高くなる。所定温度Ｔ３は浴槽上層部温度に設定されているので、浴槽上層部の浴槽水が浴槽水循環回路８へ流入すると、開閉弁１３は閉じられる。再び、浴槽１０に低温層が形成され、温度センサー１５の検知温度がＴ２以下になると、開閉弁１３を開いて浴槽水の低温層を系外へ放出し、浴槽の水位が下って浴槽上層部の比較的温度の高い浴槽水が浴槽水循環回路８へ流入することになる。
【００３６】
尚、本実施例においては、放出回路１２を浴槽水が浴槽１０から浴槽水循環ポンプ９に至るまでに設けた例としているが、放出回路１２は浴槽水循環回路８のどの位置に設置してもよい。さらに、本実施例では、ヒートポンプを動作させながら、浴槽水の排出を行っているが、圧縮機１を停止して循環ポンプのみを運転させたり、あるいは、装置を全停止している状態で排出しても良い。
【００３７】
また、温度センサー１５を図５に示す位置に配置したが、浴槽水循環回路８内の他の位置または浴槽１０内の位置でも構わない。
【００３８】
（実施例４）
図７は本発明における実施例４に係るものであり、本発明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給湯装置は、圧縮機１、膨張弁２、冷媒回路３、給湯熱交換器４、給湯水回路５、給湯水タンク６、風呂熱交換器７、浴槽水循環回路８、浴槽水循環ポンプ９、浴槽１０、風呂アダプター１１、浴槽底部の放出回路１８、放出回路１８を開閉するための開閉弁１９、制御手段２０を設けている。そして、開閉弁１３は電磁弁やバルブ等で構成される。
【００３９】
次に動作と作用について説明する。浴槽１０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。従って、浴槽１０には図１４に示すような浴槽水の低温層が形成される。低温の浴槽水が再び、浴槽水循環回路８に流入するとヒートポンプ効率が低下するので、制御手段２０で図８に示すような動作を行う。圧縮機１の運転が所定運転時間を経過した後に開閉弁１９を開き、浴槽水を放出回路１８から系外に流出させる。所定時間だけ開閉弁１９を開いた後、再び開閉弁１９を閉じて浴槽水の系外への流出を停止する。このように、開閉弁１９を間欠的に開閉することによって、以下の作用が働く。浴槽１０に形成された低温層は、開閉弁１８が開いているとき放出回路１９を通じて系外へ放出される。浴槽水の低温層が系外へ放出されると浴槽の水位が下がるから、浴槽上層部の比較的温度の高い浴槽水が浴槽水循環回路８へ流入するようになる。このときヒートポンプの効率は高くなる。再び、浴槽１０に低温層が形成され、ヒートポンプの効率が低下すると、開閉弁１９を開き浴槽水の低温層を系外へ放出し、浴槽の水位が下って浴槽上層部の比較的温度の高い浴槽水が浴槽水循環回路８へ流入することになる。
【００４０】
開閉弁１９を開くまでの所定時間は、浴槽に低温層が形成されてヒートポンプの効率が低下するまでの時間とし、開閉弁１９を開く所定時間は、浴槽の水位が下がり、浴槽上層部の比較的温度の高い浴槽水が浴槽水循環回路８へ流入するまでの時間とした。
【００４１】
尚、開閉弁１９が開くまでの時間を、ヒートポンプ効率が低下する前としても良く、さらに開閉弁１９が開いている時間を、所定量の浴槽水が放出されるまでの時間としても良い。
【００４２】
さらに、本実施例では、ヒートポンプを動作させながら、浴槽水の排出を行っているが、圧縮機１を停止して循環ポンプのみを運転させたり、あるいは、装置を全停止している状態で排出させても良い。
【００４３】
また、浴槽循環回路８より浴槽水を系外に放出する例では、浴槽底部から風呂アダプター１１にかけての低温層を排出することができなかったが、本実施例では浴槽底部より浴槽水を放出するので、より完全に浴槽水の低温層を系外へ排出することが出来る。
【００４４】
さらに、浴槽水循環回路８の循環水量に影響を与えないので、ヒートポンプサイクルも安定する。
【００４５】
また、本実施例では、開閉弁１３を間欠的に開閉して浴槽水を排出する例としたが、開閉弁１３を開放して、連続して浴槽水を排出しても良い。
【００４６】
（実施例５）
図９は本発明における実施例５に係るものであり、本発明の構成は図７の実施例４の構成に温度センサー２１と制御手段２２を付加したものである。温度センサー２１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。
【００４７】
次に動作と作用について説明する。浴槽１０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。従って、浴槽１０には図１４に示すような浴槽水の低温層が形成される。低温の浴槽水が再び、浴槽水循環回路８に流入するとヒートポンプ効率が低下するので、制御手段２２で図１０に示すような動作を行う。温度センサー２１の検知温度がＴ４以下になると開閉弁１９を開き、浴槽水を放出回路１８から系外に流出させる。所定時間ｂだけ開閉弁１９を開いた後、再び開閉弁１９を閉じて浴槽水の系外への流出を停止する。このような開閉弁１９の開閉によって、以下の作用が働く。浴槽１０の温度がＴ４以下の低温層が浴槽水循環回路８に流入すると、開閉弁１９が開き、放出回路１８を通じて系外へ放出される。
【００４８】
所定時間ｂだけ開閉弁１９を開くと、浴槽水の低温層が系外へ放出され、浴槽の水位が下がるから、浴槽上層部の比較的温度の高い浴槽水が浴槽水循環回路８へ流入するようになる。このときヒートポンプの効率は高くなる。再び、浴槽１０に低温層が形成され、温度センサー２１の検知温度がＴ４以下になると、開閉弁１９を開いて浴槽水の低温層を系外へ放出し、浴槽の水位が下って浴槽上層部の比較的温度の高い浴槽水が浴槽水循環回路８へ流入することになる。
【００４９】
開閉弁１９を開いている所定時間ｂは、浴槽の水位が下がり、浴槽上層部の比較的温度の高い浴槽水が浴槽水循環回路８へ流入するまでの時間とした。
【００５０】
尚、開閉弁１９が開いている時間を、所定量の浴槽水が放出されるまでの時間としても良い。
【００５１】
本実施例では、ヒートポンプを動作させながら、浴槽水の排出を行っているが、圧縮機１を停止して循環ポンプのみを運転させたり、あるいは、装置を全停止している状態で排出させても良い。
【００５２】
また、浴槽循環回路８より浴槽水を系外に放出する例では、浴槽底部から風呂アダプター１１にかけての低温層を排出することができなかったが、本実施例では浴槽底部より放出するので、より完全に浴槽水の低温層を系外へ排出することが出来る。
【００５３】
さらに、浴槽水循環回路８の循環水量に影響を与えないので、ヒートポンプサイクルも安定する。
【００５４】
また、温度センサー２１を図９に示す位置に配置したが、浴槽水循環回路８内の他の位置または浴槽１０内の位置でも構わない。
【００５５】
（実施例６）
図１１は本発明における実施例６に係るものであり、本発明の構成は図７に示す実施例４の構成に温度センサー２１と制御手段２３を付加したものである。温度センサー２１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。
【００５６】
次に動作と作用について説明する。浴槽１０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。従って、浴槽１０には図１４に示すような浴槽水の低温層が形成される。低温の浴槽水が再び、浴槽水循環回路８に流入するとヒートポンプ効率が低下するので、制御手段２３で図１２に示すような動作を行う。すなわち温度センサー２１の検知温度がＴ５以下になると開閉弁１９を開き、浴槽水を放出回路１８から系外に流出させる。その後温度センサー２１の検知温度がＴ６以上になると、開閉弁１９を閉じて浴槽水の系外への流出を停止する。このような開閉弁１９の開閉によって、以下の作用が働く。浴槽１０の温度がＴ５以下の低温層が浴槽水循環回路８に流入すると、開閉弁１９が開き、放出回路１８を通じて系外へ放出される。開閉弁１９を開くと、浴槽の水位が下がるから、浴槽上層部の比較的温度の高い浴槽水が浴槽水循環回路８へ流入するようになる。このときヒートポンプの効率は高くなる。所定温度Ｔ６は浴槽上層部温度に設定されているので、浴槽上層部の浴槽水が浴槽水循環回路８へ流入すると、開閉弁１９は閉じられる。再び、浴槽１０に低温層が形成され、温度センサー２１の検知温度がＴ５以下になると、開閉弁１９を開いて浴槽水の低温層を系外へ放出し、浴槽の水位が下って浴槽上層部の比較的温度の高い浴槽水が浴槽水循環回路８へ流入することになる。
【００５７】
本実施例では、ヒートポンプを動作させながら、浴槽水の排出を行っているが、圧縮機１を停止して循環ポンプのみを運転させたり、装置を全停止している状態で排出させても良い。
【００５８】
また、浴槽循環回路８より浴槽水を放出する例では、浴槽底部から風呂アダプター１１にかけての低温層を排出できなかったが、本実施例では浴槽底部より浴槽水を放出するので、より完全に浴槽水の低温層を系外へ排出することが出来る。
【００５９】
さらに、浴槽水循環回路８の循環水量に影響を与えないので、ヒートポンプサイクルも安定する。
【００６０】
また、温度センサー２１を図１１に示す位置に配置したが、浴槽水循環回路８内の他の位置または浴槽１０内の位置でも構わない。
【００６１】
以上のように、本発明のヒートポンプ給湯機においては、次の効果が得られる。
【００６２】
（１）圧縮機を有するヒートポンプ回路と、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循環回路と、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、前記浴槽水循環回路から浴槽水を系外へ放出する流路を開閉するための開閉弁を有する放出回路とを備え、前記風呂熱交換器で前記ヒートポンプ回路の冷媒を蒸発させて浴槽水の熱を回収した後、前記開閉弁を開放して前記浴槽水を浴槽下部から系外へ放出し、放出後前記開閉弁を閉じて浴槽水の熱を回収することを特徴とすることにより、浴槽水の温熱を利用して給湯の加熱運転を行う場合に、浴槽の底部に運転効率に不利な浴槽水の低温層が形成されても、浴槽水循環回路に設置した放出回路からこの低温層を系外に排出することが出来る。
【００６３】
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。さらに、装置の高効率化が実現される。
【００６４】
（２）圧縮機を有するヒートポンプ回路と、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循環回路と、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、前記浴槽から浴槽水を系外へ放出する流路を開閉するための開閉弁を有する放出回路とを備え、前記風呂熱交換器で前記ヒートポンプ回路の冷媒を蒸発させて浴槽水の熱を回収した後、前記開閉弁を開放して前記浴槽水を浴槽下部から系外へ放出し、放出後前記開閉弁を閉じて浴槽水の熱を回収することにより、浴槽水の温熱を利用して給湯の加熱運転を行う場合に、浴槽の底部に運転効率に不利な浴槽水の低温層が形成されても、浴槽に設置した放出回路からこの低温層を系外に排出することが出来る。
【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。さらに、装置の高効率化が実現される。
【００６６】
また、浴槽底部から浴槽水を排出するので、浴槽の低温層を完全に排出でき、さらには、浴槽水循環量に影響を与えないので、装置の安定性と性能が向上する。
【００６７】
（３）浴槽水循環回路または浴槽内に浴槽水の温度を検知する温度センサーを備え、風 呂熱交換器でヒートポンプ回路の冷媒を蒸発させて浴槽水の熱を回収する場合、前記温度センサーの検知温度が所定温度以下になったら前記開閉弁を所定の時間だけ開くことにより、浴槽水の温熱を利用して給湯の加熱運転を行う場合に、浴槽の底部に運転効率に不利な浴槽水の低温層が形成されても、浴槽水循環回路に設置した放出回路からこの低温層を系外に排出することが出来る。
【００６８】
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。さらに、装置の高効率化が実現される。
【００６９】
また、温度センサーを基に浴槽水を排出するので、浴槽の大きさや浴槽水位に関わらず、正確に低温の浴槽水を排出できる。従って、装置の性能と施工性が向上する。
【００７０】
温度センサーによって、浴槽の温度やシステムの異常を検知できるので、より信頼性の高いヒートポンプ風呂給湯機を構築することが出来る。
【００７１】
（４）浴槽水循環回路または浴槽内に浴槽水の温度を検知する温度センサーを備え、風呂熱交換器でヒートポンプ回路の冷媒を蒸発させて浴槽水の熱を回収する場合、前記温度センサーの検知温度が所定温度以下になったら前記開閉弁を開き、前記温度センサーの検知温度が所定温度以上になったら前記開閉弁を閉じることにより、浴槽水の温熱を利用して給湯の加熱運転を行う場合に、浴槽の底部に運転効率に不利な浴槽水の低温層が形成されても、浴槽水循環回路に設置した放出回路からこの低温層を系外に排出することが出来る。
【００７２】
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。さらに、装置の高効率化が実現される。
【００７３】
また、温度センサーを基に浴槽水を排出するので、浴槽の大きさや浴槽水位に関わらず、正確に低温の浴槽水を排出できる。従って、装置の性能と施工性が向上する。
【００７４】
温度センサーによって、浴槽の温度やシステムの異常を検知できるので、より信頼性の高いヒートポンプ風呂給湯機を構築することが出来る。
【００７５】
【発明の効果】
以上のように本発明のヒートポンプ式風呂給湯システムによれば、浴槽水の温熱を利用して給湯の加熱運転を行う場合に、浴槽の底部に運転効率に不利な浴槽水の低温層が形成されても、浴槽水循環回路に設置した放出回路からこの低温層を系外に排出することが出来る。
【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図
【図２】同浴槽水位と浴槽水循環温度と放出回路の開閉弁の動作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図
【図４】同浴槽水位と浴槽水循環温度と放出回路の開閉弁の動作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図
【図６】同浴槽水位と浴槽水循環温度と放出回路の開閉弁の動作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図
【図８】同浴槽水位と浴槽水循環温度と放出回路の開閉弁の動作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図
【図１０】同浴槽水位と浴槽水循環温度と放出回路の開閉弁の動作との関係を示した図
【図１１】本発明の実施例６におけるヒートポンプ風呂給湯機の構成図
【図１２】同浴槽水位と浴槽水循環温度と放出回路の開閉弁の動作との関係を示した図
【図１３】従来のヒートポンプ風呂給湯機の構成図
【図１４】同浴槽水温度の状態を示した図
【符号の説明】
１ 圧縮機
２ 膨張弁
３ 冷媒回路
４ 給湯熱交換器
５ 給湯水回路
７ 風呂熱交換器
８ 浴槽水循環回路
９ 浴槽水循環ポンプ
１０ 浴槽
１１ 風呂アダプター
１２、１８ 放出回路
１３、１９ 開閉弁
１４、１６、１７、２０、２２、２３ 制御手段
１５、２１ 温度センサー
【発明の属する技術分野】
本発明は、ヒートポンプサイクルを応用して、大気熱や太陽熱などを風呂の浴槽水の加熱に利用したり、大気熱や太陽熱や風呂の浴槽水の温熱を給湯の加熱などに利用する装置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、外部の熱源から吸熱して、給湯、および、浴槽水の加熱を行う装置が知らされている。
【０００３】
図１３に、浴槽水の温熱を熱源とし、ヒートポンプによって給湯の加熱を行う装置の構成を示す。図１３のヒートポンプ風呂給湯機は、圧縮機１と、膨張弁２と、冷媒回路３と、給湯熱交換器４と、給湯水回路５と、給湯水タンク６と、風呂熱交換器７と、浴槽水循環回路８と、浴槽水循環ポンプ９と、浴槽１０と、風呂アダプター１１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１０の浴槽水を浴槽水循環ポンプ９で浴槽水循環回路８と、風呂熱交換器７を循環させる。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２、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で高温高圧に加圧され、冷媒は給湯熱交換器４で凝縮して給湯の加熱を行う。
【０００５】
この従来の構成において、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などが提案されている。さらに、ヒートポンプの応用展開として、風呂浴槽水温熱を暖房に利用する特開平９−１５９２６７号公報に記載されているような例もある。
【０００６】
【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、風呂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。
【０００７】
すなわち、風呂熱交換器７で冷媒により吸熱されて温度の低くなった浴槽水は、浴槽１０へ戻る。しかし、浴槽１０に戻った浴槽水の温度は、浴槽１０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１０の底部に向けて流れる。従って、風呂熱交換器７から戻ってきた低温の浴槽水は、浴槽１０の浴槽水と充分に撹拌されることなく、浴槽１０の底部に低温の層を形成する。故に浴槽１０内の槽水は、図１４に示すような、浴槽１０の底部の温度が低く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１０の底部の浴槽水の低温層は厚みを増していき、浴槽の風呂アダプター１１まで達したときは、浴槽水循環ポンプ９により吸入される浴槽水の温度は著しく低下する。浴槽水循環温度が低下すると、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、浴槽内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、浴槽内上部の温熱を有効に給湯の加熱に利用するためには、図１４のような浴槽１０内において低温層の生成を抑制し、浴槽の底部の温度が低く、上層部の温度が高いような温度分布を解消しなければならない。
【０００８】
そこで、本発明は前記する従来の問題点を解消することを課題とするものである。
【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、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循環回路と、前記浴槽水循環回路または浴槽から浴槽水を系外へ放出する流路を開閉するための開閉弁を有する放出回路とを具備していて、前記風呂熱交換器で前記ヒートポンプ回路の冷媒を蒸発させて浴槽水の熱を回収した後、前記開閉弁を開放して前記浴槽水を浴槽下部から系外へ放出し、放出後前記開閉弁を閉じて浴槽水の熱を回収するものである。
【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、温度の低い浴槽水を放出回路から系外へ放出することによって、浴槽の底部の温度が低く、上層部の温度が高いような温度分布の形成を抑制することが出来る。
【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実施化することができるものであるから、その構成に加えて作用を併記することとする。
【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、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循環回路と、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循環回路と、前記浴槽水回路から浴槽水を系外へ放出する流路を開閉するための開閉弁を有する放出回路とを備える構成とし、前記風呂熱交換器で前記ヒートポンプ回路の冷媒を蒸発させて浴槽水の熱 を回収した後、前記開閉弁を開放して前記浴槽水を浴槽下部から系外へ放出し、放出後前記開閉弁を閉じて浴槽水の熱を回収するヒートポンプ風呂給湯機を実施することができる。
【００１４】
そして、温度の低い浴槽水を放出回路から系外へ放出することによって、浴槽の底部の温度が低く、上層部の温度が高いような温度分布の形成を抑制することが出来る。
【００１５】
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、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循環回路と、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、前記浴槽から浴槽水を系外へ放出する流路を開閉するための開閉弁を有する放出回路とを備え、前記風呂熱交換器で前記ヒートポンプ回路の冷媒を蒸発させて浴槽水の熱を回収した後、前記開閉弁を開放して前記浴槽水を浴槽下部から系外へ放出し、放出後前記開閉弁を閉じて浴槽水の熱を回収するヒートポンプ風呂給湯機とすることができる。
【００１６】
そして、温度の低い浴槽水を放出回路から系外へ放出することによって、浴槽の底部の温度が低く、上層部の温度が高いような温度分布の形成を抑制することが出来る。
【００１７】
また、請求項３記載のように浴槽水循環回路または浴槽に浴槽水の温度を検知する温度センサーを備え、風呂熱交換器で前記ヒートポンプ回路の冷媒を蒸発させて浴槽水の熱を回収する場合に、前記温度センサーの検知温度が所定温度以下になったら、前記開閉弁を所定の時間だけ開き、前記浴槽水循環回路の浴槽水を前記放出回路から系外へ放出する機能を備えたヒートポンプ風呂給湯機とすることができる。
【００１８】
そして、温度の低い浴槽水を放出回路から系外へ放出することによって、浴槽の底部の温度が低く、上層部の温度が高いような温度分布の形成を抑制することが出来る。
【００１９】
また、請求項４記載のように浴槽水循環回路または浴槽に浴槽水の温度を検知する温度センサーを備え、風呂熱交換器で前記ヒートポンプ回路の冷媒を蒸発させて浴槽水の熱を回収する場合、前記温度センサーの検知温度が所定温度以下になったら前記開閉弁を開き、前記浴槽水回路の浴槽水を前記放出回路から系外へ放出し、その後前記温度センサーの検知温度が前記所定温度以上の浴槽上層部温度以上になったら前記開閉弁を閉じる機能を備えヒートポンプ風呂給湯機とすることができる。
【００２０】
そして、温度の低い浴槽水を放出回路から系外へ放出することによって、浴槽の底部の温度が低く、上層部の温度が高いような温度分布の形成を抑制することが出来る。
【００２１】
【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。
【００２２】
（実施例１）
図１は本発明における実施例１に係るものであり、本発明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給湯装置は、圧縮機１、膨張弁２、冷媒回路３、給湯熱交換器４、給湯水回路５、給湯水タンク６、風呂熱交換器７、浴槽水循環回路８、浴槽水循環ポンプ９、浴槽１０、風呂アダプター１１を具備している点で図１３に示す従来周知のヒートポンプ給湯装置と同じである。そして本実施例では、放出回路１２、放出回路１２を開閉するための開閉弁１３、制御手段１４を設けている点において特徴がある。そして、開閉弁１３は電磁弁やバルブ等で構成される。
【００２３】
次に動作と作用について説明する。浴槽１０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。従って、浴槽１０には図１４に示すような浴槽水の低温層が形成される。低温の浴槽水が再び、浴槽水循環回路８に流入するとヒートポンプ効率が低下するので、制御手段１４で図２に示すような動作を行う。圧縮機１の運転が所定運転時間を経過した後に開閉弁１３を開き、浴槽水を放出回路１２から系外に流出させる。所定時間だけ開閉弁１３を開いた後、再び開閉弁１３を閉じて浴槽水の系外への流出を停止する。このように、開閉弁１３を間欠的に開閉することによって、以下の作用が働く。すなわち浴槽１０に形成された浴槽水の低温層は、開閉弁１３が開いているとき放出回路１２を通じて系外へ放出される。浴槽水の低温層が系外へ放出されると浴槽の水位が下がるから、浴槽上層部の比較的温度の高い浴槽水が浴槽水循環回路８へ流入するようになる。このときヒートポンプの効率は高くなる。再び、浴槽１０に低温層が形成され、ヒートポンプの効率が低下すると、開閉弁１３を開き浴槽水の低温層を系外へ放出し、浴槽の水位が下って浴槽上層部の比較的温度の高い浴槽水が浴槽水循環回路８へ流入することになる。
【００２４】
開閉弁１３を開くまでの所定時間は、浴槽１０に浴槽水の低温層が形成されてヒートポンプの効率が低下するまでの時間とし、開閉弁１３を開く所定時間は、浴槽の水位が下がり、浴槽上層部の比較的温度の高い浴槽水が浴槽水循環回路８へ流入するまでの時間とした。
【００２５】
尚、開閉弁１３が開くまでの時間は、ヒートポンプ効率が低下する前としても良く、さらに開閉弁１３が開いている時間は、所定量の浴槽水が放出されるまでの時間としても良い。
【００２６】
また、本実施例においては、放出回路１２を浴槽水が浴槽１０から浴槽水循環ポンプ９に至るまで値に設けた例としているが、放出回路１２は浴槽水循環回路８のどの位置に設置してもよい。さらに、本実施例では、ヒートポンプを動作させながら、浴槽水の排出を行っているが、圧縮機１を停止して循環ポンプのみを運転させたり、あるいは、装置を全停止している状態で排出させても良い。
【００２７】
また、本実施例では、開閉弁１３を間欠的に開閉して浴槽水を排出した例としたが、開閉弁１３を開放して、連続して浴槽水を排出しても同様の効果が得られる。
【００２８】
（実施例２）
図３は本発明における実施例２に係るものであり、本発明の構成は図１に示す実施例１の構成に温度センサー１５と制御手段１６を付加したものである。温度センサー１５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。
【００２９】
次に動作と作用について説明する。浴槽１０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。従って、浴槽１０には図１４に示すような浴槽水の低温層が形成される。低温の浴槽水が再び、浴槽水循環回路８に流入するとヒートポンプ効率が低下するので、制御手段１６で図４に示すような動作を行う。温度センサー１５の検知温度がＴ１以下になると開閉弁１３を開き、浴槽水を放出回路１２から系外に流出させる。所定時間ａだけ開閉弁１３を開いた後、再び開閉弁１３を閉じて浴槽水の系外への流出を停止する。このような開閉弁１３の開閉によって、以下の作用が働く。浴槽１０の温度がＴ１以下の低温層が浴槽水循環回路８に流入すると、開閉弁１３が開き、放出回路１２を通じて系外へ放出される。所定時間ａだけ開閉弁１３を開くと、浴槽水の低温層が系外へ放出され、浴槽の水位が下がるから、浴槽上層部の比較的温度の高い浴槽水が浴槽水循環回路８へ流入するようになる。このときヒートポンプの効率は高くなる。再び、浴槽１０に低温層が形成され、温度センサー１５の検知温度がＴ１以下になると、開閉弁１３を開いて浴槽水の低温層を系外へ放出し、浴槽の水位が下って浴槽上層部の比較的温度の高い浴槽水が浴槽水循環回路８へ流入することになる。
【００３０】
開閉弁１３を開いている所定時間ａは、浴槽の水位が下がり、浴槽上層部の比較的温度の高い浴槽水が浴槽水循環回路８へ流入するまでの時間とした。
【００３１】
尚、開閉弁１３が開いている時間を、所定量の浴槽水が放出されるまでの時間としても良い。
【００３２】
また、本実施例においては、放出回路１２を浴槽水が浴槽１０から浴槽水循環ポンプ９に至るまでに設けた例としているが、放出回路１２は浴槽水循環回路８のどの位置に設置してもよい。さらに、本実施例では、ヒートポンプを動作させながら、浴槽水の排出を行っているが、圧縮機１を停止して循環ポンプのみを運転させたり、あるいは、装置を全停止している状態で排出させても良い。
【００３３】
また、温度センサー１５を図３に示す位置に配置したが、浴槽水循環回路８内の他の位置または浴槽１０内の位置でも構わない。
【００３４】
（実施例３）
図５は本発明における実施例３に係るものであり、本発明の構成は図１に示す実施例１の構成に温度センサー１５と制御手段１７を付加したものである。温度センサー１５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。
【００３５】
次に動作と作用について説明する。浴槽１０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。従って、浴槽１０には図１４に示すような浴槽水の低温層が形成される。低温の浴槽水が再び、浴槽水循環回路８に流入するとヒートポンプ効率が低下するので、制御手段１７で図６に示すような動作を行う。温度センサー１５の検知温度がＴ２以下になると開閉弁１３を開き、浴槽水を放出回路１２から系外に流出させる。その後温度センサー１５の検知温度がＴ３以上になると、開閉弁１３を閉じて浴槽水の系外への流出を停止する。このような開閉弁１３の開閉によって、以下の作用が働く。浴槽１０の温度がＴ２以下の低温層が浴槽水循環回路８に流入すると、開閉弁１３が開き、放出回路１２を通じて系外へ放出される。開閉弁１３を開くと、浴槽の水位が下がるから、浴槽上層部の比較的温度の高い浴槽水が浴槽水循環回路８へ流入するようになる。このときヒートポンプの効率は高くなる。所定温度Ｔ３は浴槽上層部温度に設定されているので、浴槽上層部の浴槽水が浴槽水循環回路８へ流入すると、開閉弁１３は閉じられる。再び、浴槽１０に低温層が形成され、温度センサー１５の検知温度がＴ２以下になると、開閉弁１３を開いて浴槽水の低温層を系外へ放出し、浴槽の水位が下って浴槽上層部の比較的温度の高い浴槽水が浴槽水循環回路８へ流入することになる。
【００３６】
尚、本実施例においては、放出回路１２を浴槽水が浴槽１０から浴槽水循環ポンプ９に至るまでに設けた例としているが、放出回路１２は浴槽水循環回路８のどの位置に設置してもよい。さらに、本実施例では、ヒートポンプを動作させながら、浴槽水の排出を行っているが、圧縮機１を停止して循環ポンプのみを運転させたり、あるいは、装置を全停止している状態で排出しても良い。
【００３７】
また、温度センサー１５を図５に示す位置に配置したが、浴槽水循環回路８内の他の位置または浴槽１０内の位置でも構わない。
【００３８】
（実施例４）
図７は本発明における実施例４に係るものであり、本発明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給湯装置は、圧縮機１、膨張弁２、冷媒回路３、給湯熱交換器４、給湯水回路５、給湯水タンク６、風呂熱交換器７、浴槽水循環回路８、浴槽水循環ポンプ９、浴槽１０、風呂アダプター１１、浴槽底部の放出回路１８、放出回路１８を開閉するための開閉弁１９、制御手段２０を設けている。そして、開閉弁１３は電磁弁やバルブ等で構成される。
【００３９】
次に動作と作用について説明する。浴槽１０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。従って、浴槽１０には図１４に示すような浴槽水の低温層が形成される。低温の浴槽水が再び、浴槽水循環回路８に流入するとヒートポンプ効率が低下するので、制御手段２０で図８に示すような動作を行う。圧縮機１の運転が所定運転時間を経過した後に開閉弁１９を開き、浴槽水を放出回路１８から系外に流出させる。所定時間だけ開閉弁１９を開いた後、再び開閉弁１９を閉じて浴槽水の系外への流出を停止する。このように、開閉弁１９を間欠的に開閉することによって、以下の作用が働く。浴槽１０に形成された低温層は、開閉弁１８が開いているとき放出回路１９を通じて系外へ放出される。浴槽水の低温層が系外へ放出されると浴槽の水位が下がるから、浴槽上層部の比較的温度の高い浴槽水が浴槽水循環回路８へ流入するようになる。このときヒートポンプの効率は高くなる。再び、浴槽１０に低温層が形成され、ヒートポンプの効率が低下すると、開閉弁１９を開き浴槽水の低温層を系外へ放出し、浴槽の水位が下って浴槽上層部の比較的温度の高い浴槽水が浴槽水循環回路８へ流入することになる。
【００４０】
開閉弁１９を開くまでの所定時間は、浴槽に低温層が形成されてヒートポンプの効率が低下するまでの時間とし、開閉弁１９を開く所定時間は、浴槽の水位が下がり、浴槽上層部の比較的温度の高い浴槽水が浴槽水循環回路８へ流入するまでの時間とした。
【００４１】
尚、開閉弁１９が開くまでの時間を、ヒートポンプ効率が低下する前としても良く、さらに開閉弁１９が開いている時間を、所定量の浴槽水が放出されるまでの時間としても良い。
【００４２】
さらに、本実施例では、ヒートポンプを動作させながら、浴槽水の排出を行っているが、圧縮機１を停止して循環ポンプのみを運転させたり、あるいは、装置を全停止している状態で排出させても良い。
【００４３】
また、浴槽循環回路８より浴槽水を系外に放出する例では、浴槽底部から風呂アダプター１１にかけての低温層を排出することができなかったが、本実施例では浴槽底部より浴槽水を放出するので、より完全に浴槽水の低温層を系外へ排出することが出来る。
【００４４】
さらに、浴槽水循環回路８の循環水量に影響を与えないので、ヒートポンプサイクルも安定する。
【００４５】
また、本実施例では、開閉弁１３を間欠的に開閉して浴槽水を排出する例としたが、開閉弁１３を開放して、連続して浴槽水を排出しても良い。
【００４６】
（実施例５）
図９は本発明における実施例５に係るものであり、本発明の構成は図７の実施例４の構成に温度センサー２１と制御手段２２を付加したものである。温度センサー２１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。
【００４７】
次に動作と作用について説明する。浴槽１０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。従って、浴槽１０には図１４に示すような浴槽水の低温層が形成される。低温の浴槽水が再び、浴槽水循環回路８に流入するとヒートポンプ効率が低下するので、制御手段２２で図１０に示すような動作を行う。温度センサー２１の検知温度がＴ４以下になると開閉弁１９を開き、浴槽水を放出回路１８から系外に流出させる。所定時間ｂだけ開閉弁１９を開いた後、再び開閉弁１９を閉じて浴槽水の系外への流出を停止する。このような開閉弁１９の開閉によって、以下の作用が働く。浴槽１０の温度がＴ４以下の低温層が浴槽水循環回路８に流入すると、開閉弁１９が開き、放出回路１８を通じて系外へ放出される。
【００４８】
所定時間ｂだけ開閉弁１９を開くと、浴槽水の低温層が系外へ放出され、浴槽の水位が下がるから、浴槽上層部の比較的温度の高い浴槽水が浴槽水循環回路８へ流入するようになる。このときヒートポンプの効率は高くなる。再び、浴槽１０に低温層が形成され、温度センサー２１の検知温度がＴ４以下になると、開閉弁１９を開いて浴槽水の低温層を系外へ放出し、浴槽の水位が下って浴槽上層部の比較的温度の高い浴槽水が浴槽水循環回路８へ流入することになる。
【００４９】
開閉弁１９を開いている所定時間ｂは、浴槽の水位が下がり、浴槽上層部の比較的温度の高い浴槽水が浴槽水循環回路８へ流入するまでの時間とした。
【００５０】
尚、開閉弁１９が開いている時間を、所定量の浴槽水が放出されるまでの時間としても良い。
【００５１】
本実施例では、ヒートポンプを動作させながら、浴槽水の排出を行っているが、圧縮機１を停止して循環ポンプのみを運転させたり、あるいは、装置を全停止している状態で排出させても良い。
【００５２】
また、浴槽循環回路８より浴槽水を系外に放出する例では、浴槽底部から風呂アダプター１１にかけての低温層を排出することができなかったが、本実施例では浴槽底部より放出するので、より完全に浴槽水の低温層を系外へ排出することが出来る。
【００５３】
さらに、浴槽水循環回路８の循環水量に影響を与えないので、ヒートポンプサイクルも安定する。
【００５４】
また、温度センサー２１を図９に示す位置に配置したが、浴槽水循環回路８内の他の位置または浴槽１０内の位置でも構わない。
【００５５】
（実施例６）
図１１は本発明における実施例６に係るものであり、本発明の構成は図７に示す実施例４の構成に温度センサー２１と制御手段２３を付加したものである。温度センサー２１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。
【００５６】
次に動作と作用について説明する。浴槽１０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。従って、浴槽１０には図１４に示すような浴槽水の低温層が形成される。低温の浴槽水が再び、浴槽水循環回路８に流入するとヒートポンプ効率が低下するので、制御手段２３で図１２に示すような動作を行う。すなわち温度センサー２１の検知温度がＴ５以下になると開閉弁１９を開き、浴槽水を放出回路１８から系外に流出させる。その後温度センサー２１の検知温度がＴ６以上になると、開閉弁１９を閉じて浴槽水の系外への流出を停止する。このような開閉弁１９の開閉によって、以下の作用が働く。浴槽１０の温度がＴ５以下の低温層が浴槽水循環回路８に流入すると、開閉弁１９が開き、放出回路１８を通じて系外へ放出される。開閉弁１９を開くと、浴槽の水位が下がるから、浴槽上層部の比較的温度の高い浴槽水が浴槽水循環回路８へ流入するようになる。このときヒートポンプの効率は高くなる。所定温度Ｔ６は浴槽上層部温度に設定されているので、浴槽上層部の浴槽水が浴槽水循環回路８へ流入すると、開閉弁１９は閉じられる。再び、浴槽１０に低温層が形成され、温度センサー２１の検知温度がＴ５以下になると、開閉弁１９を開いて浴槽水の低温層を系外へ放出し、浴槽の水位が下って浴槽上層部の比較的温度の高い浴槽水が浴槽水循環回路８へ流入することになる。
【００５７】
本実施例では、ヒートポンプを動作させながら、浴槽水の排出を行っているが、圧縮機１を停止して循環ポンプのみを運転させたり、装置を全停止している状態で排出させても良い。
【００５８】
また、浴槽循環回路８より浴槽水を放出する例では、浴槽底部から風呂アダプター１１にかけての低温層を排出できなかったが、本実施例では浴槽底部より浴槽水を放出するので、より完全に浴槽水の低温層を系外へ排出することが出来る。
【００５９】
さらに、浴槽水循環回路８の循環水量に影響を与えないので、ヒートポンプサイクルも安定する。
【００６０】
また、温度センサー２１を図１１に示す位置に配置したが、浴槽水循環回路８内の他の位置または浴槽１０内の位置でも構わない。
【００６１】
以上のように、本発明のヒートポンプ給湯機においては、次の効果が得られる。
【００６２】
（１）圧縮機を有するヒートポンプ回路と、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循環回路と、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、前記浴槽水循環回路から浴槽水を系外へ放出する流路を開閉するための開閉弁を有する放出回路とを備え、前記風呂熱交換器で前記ヒートポンプ回路の冷媒を蒸発させて浴槽水の熱を回収した後、前記開閉弁を開放して前記浴槽水を浴槽下部から系外へ放出し、放出後前記開閉弁を閉じて浴槽水の熱を回収することを特徴とすることにより、浴槽水の温熱を利用して給湯の加熱運転を行う場合に、浴槽の底部に運転効率に不利な浴槽水の低温層が形成されても、浴槽水循環回路に設置した放出回路からこの低温層を系外に排出することが出来る。
【００６３】
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。さらに、装置の高効率化が実現される。
【００６４】
（２）圧縮機を有するヒートポンプ回路と、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循環回路と、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、前記浴槽から浴槽水を系外へ放出する流路を開閉するための開閉弁を有する放出回路とを備え、前記風呂熱交換器で前記ヒートポンプ回路の冷媒を蒸発させて浴槽水の熱を回収した後、前記開閉弁を開放して前記浴槽水を浴槽下部から系外へ放出し、放出後前記開閉弁を閉じて浴槽水の熱を回収することにより、浴槽水の温熱を利用して給湯の加熱運転を行う場合に、浴槽の底部に運転効率に不利な浴槽水の低温層が形成されても、浴槽に設置した放出回路からこの低温層を系外に排出することが出来る。
【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。さらに、装置の高効率化が実現される。
【００６６】
また、浴槽底部から浴槽水を排出するので、浴槽の低温層を完全に排出でき、さらには、浴槽水循環量に影響を与えないので、装置の安定性と性能が向上する。
【００６７】
（３）浴槽水循環回路または浴槽内に浴槽水の温度を検知する温度センサーを備え、風 呂熱交換器でヒートポンプ回路の冷媒を蒸発させて浴槽水の熱を回収する場合、前記温度センサーの検知温度が所定温度以下になったら前記開閉弁を所定の時間だけ開くことにより、浴槽水の温熱を利用して給湯の加熱運転を行う場合に、浴槽の底部に運転効率に不利な浴槽水の低温層が形成されても、浴槽水循環回路に設置した放出回路からこの低温層を系外に排出することが出来る。
【００６８】
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。さらに、装置の高効率化が実現される。
【００６９】
また、温度センサーを基に浴槽水を排出するので、浴槽の大きさや浴槽水位に関わらず、正確に低温の浴槽水を排出できる。従って、装置の性能と施工性が向上する。
【００７０】
温度センサーによって、浴槽の温度やシステムの異常を検知できるので、より信頼性の高いヒートポンプ風呂給湯機を構築することが出来る。
【００７１】
（４）浴槽水循環回路または浴槽内に浴槽水の温度を検知する温度センサーを備え、風呂熱交換器でヒートポンプ回路の冷媒を蒸発させて浴槽水の熱を回収する場合、前記温度センサーの検知温度が所定温度以下になったら前記開閉弁を開き、前記温度センサーの検知温度が所定温度以上になったら前記開閉弁を閉じることにより、浴槽水の温熱を利用して給湯の加熱運転を行う場合に、浴槽の底部に運転効率に不利な浴槽水の低温層が形成されても、浴槽水循環回路に設置した放出回路からこの低温層を系外に排出することが出来る。
【００７２】
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。さらに、装置の高効率化が実現される。
【００７３】
また、温度センサーを基に浴槽水を排出するので、浴槽の大きさや浴槽水位に関わらず、正確に低温の浴槽水を排出できる。従って、装置の性能と施工性が向上する。
【００７４】
温度センサーによって、浴槽の温度やシステムの異常を検知できるので、より信頼性の高いヒートポンプ風呂給湯機を構築することが出来る。
【００７５】
【発明の効果】
以上のように本発明のヒートポンプ式風呂給湯システムによれば、浴槽水の温熱を利用して給湯の加熱運転を行う場合に、浴槽の底部に運転効率に不利な浴槽水の低温層が形成されても、浴槽水循環回路に設置した放出回路からこの低温層を系外に排出することが出来る。
【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図
【図２】同浴槽水位と浴槽水循環温度と放出回路の開閉弁の動作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図
【図４】同浴槽水位と浴槽水循環温度と放出回路の開閉弁の動作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図
【図６】同浴槽水位と浴槽水循環温度と放出回路の開閉弁の動作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図
【図８】同浴槽水位と浴槽水循環温度と放出回路の開閉弁の動作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図
【図１０】同浴槽水位と浴槽水循環温度と放出回路の開閉弁の動作との関係を示した図
【図１１】本発明の実施例６におけるヒートポンプ風呂給湯機の構成図
【図１２】同浴槽水位と浴槽水循環温度と放出回路の開閉弁の動作との関係を示した図
【図１３】従来のヒートポンプ風呂給湯機の構成図
【図１４】同浴槽水温度の状態を示した図
【符号の説明】
１ 圧縮機
２ 膨張弁
３ 冷媒回路
４ 給湯熱交換器
５ 給湯水回路
７ 風呂熱交換器
８ 浴槽水循環回路
９ 浴槽水循環ポンプ
１０ 浴槽
１１ 風呂アダプター
１２、１８ 放出回路
１３、１９ 開閉弁
１４、１６、１７、２０、２２、２３ 制御手段
１５、２１ 温度センサー
Claims (4)
- 圧縮機を有するヒートポンプ回路と、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循環回路と、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、前記浴槽水循環回路から浴槽水を系外へ放出する流路を開閉するための開閉弁を有する放出回路とを備え、前記風呂熱交換器で前記ヒートポンプ回路の冷媒を蒸発させて浴槽水の熱を回収した後、前記開閉弁を開放して前記浴槽水を浴槽下部から系外へ放出し、放出後前記開閉弁を閉じて浴槽水の熱を回収することを特徴とするヒートポンプ風呂給湯機。
- 圧縮機を有するヒートポンプ回路と、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循環回路と、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、前記浴槽から浴槽水を系外へ放出する流路を開閉するための開閉弁を有する放出回路とを備え、前記風呂熱交換器で前記ヒートポンプ回路の冷媒を蒸発させて浴槽水の熱を回収した後、前記開閉弁を開放して前記浴槽水を浴槽下部から系外へ放出し、放出後前記開閉弁を閉じて浴槽水の熱を回収することを特徴とするヒートポンプ風呂給湯機。
- 浴槽水循環回路または浴槽内に浴槽水の温度を検知する温度センサーを備え、風呂熱交換器でヒートポンプ回路の冷媒を蒸発させて浴槽水の熱を回収する場合、前記温度センサーの検知温度が所定温度以下になったら前記開閉弁を所定の時間だけ開く請求項１または２に記載のヒートポンプ風呂給湯機。
- 浴槽水循環回路または浴槽内に浴槽水の温度を検知する温度センサーを備え、風呂熱交換器でヒートポンプ回路の冷媒を蒸発させて浴槽水の熱を回収する場合、前記温度センサーの検知温度が所定温度以下になったら前記開閉弁を開き、前記温度センサーの検知温度が所定温度以上になったら前記開閉弁を閉じる請求項１または２に記載のヒートポンプ風呂給湯機。
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