JP2000088345A - ヒートポンプ風呂給湯機 - Google Patents

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
槽中に浴槽水の上層が高く下層が低い温度分布が形成さ
れると、浴槽の温熱を有効に給湯水の加熱に利用できな
いばかりでなく、全体の効率も低下する。 【解決手段】 圧縮機１の運転を間欠運転させる制御手
段１０、または、出力を制御する制御手段１１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
有効に給湯水の加熱に使えるようになり、さらに、装置
の高効率化が図れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ヒートポンプを利
用して、大気熱や太陽熱などを浴槽水の加熱や浴槽水の
温熱を給湯水の加熱などに利用する装置の改良に関す
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み上げ、給湯水、および、浴
槽水の加熱を行う装置が提供されている。

【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の従来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
８と、浴槽水回路９から構成されている。

【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。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で凝縮して給湯水の加熱を行う。浴槽水の循環は、風
呂熱交換器７で生じる浴槽水の浮力を利用して流動する
自然循環式を利用している。

【０００５】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特開平９−
１５９２６７号公報に記載されている例もある。

【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、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
熱されて浴槽へ戻った水の温度は、浴槽８内の浴槽水の
温度より低いので、吸熱された浴槽水と浴槽８内浴槽水
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８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８の温度
の高い浴槽水と十分に撹拌されることなく、浴槽８の底
部に低温の層を形成する。従って、浴槽の浴槽水は、図
１４に示すような、浴槽８の底部の温度が低く、浴槽の
上部の温度が高い温度分布となる。このまま運転を続け
ていくと、浴槽８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１４に示した
浴槽８内に形成された温度分布を均一にしなければなら
ない。

【０００８】

【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、膨張弁、熱交換器を冷媒回路で結
合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回路と、前記圧
縮機を間欠運転する制御手段と、前記圧縮機の出力を制
御する制御手段のうち、少なくともいづれか一つの制御
手段を備えたものである。

【０００９】また、上記手段に浴槽水の温度を検知する
温度センサーを設け、その温度センサーの検知温度に基
づいて前記制御を動作させることとしたものである。

【００１０】上記手段によれば、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温度分布を、浴槽水の自然
対流を利用して均一化することが出来る。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。

【００１１】

【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。

【００１２】すなわち、請求項１記載の圧縮機、膨張
弁、熱交換器を冷媒回路で結合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
を有する給湯水回路と、前記圧縮機を間欠運転する制御
手段と、前記圧縮機の出力を制御する制御手段のうち、
少なくともいづれか一つの制御手段を備えたものであ
る。

【００１３】また、請求項２記載の圧縮機、膨張弁、熱
交換器と冷媒回路で結合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
給湯水回路と、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、前記浴槽水の温度検知する前記温度
センサーの検知温度に基づいて前記圧縮機を間欠運転す
る制御手段と、前記温度センサーの検知温度に基づいて
前記圧縮機の出力を制御する制御手段のうち、少なくと
も一つの制御手段を備えたものである。

【００１４】そして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、圧縮機の運転制御により、浴槽の温度分布を均
一にすることが出来る。

【００１５】また、請求項３記載の圧縮機を間欠運転す
る制御手段は、浴槽水の温熱とヒートポンプ回路を用い
て給湯水の加熱を行う場合に、前記圧縮機の運転を所定
運転時間ａだけ行った後、所定停止時間ｂだけ運転を停
止させる間欠運転を行わせるものである。

【００１６】そして、圧縮機を間欠運転させ、浴槽内に
発生する自然対流を利用して、浴槽に形成される浴槽の
深さ方向の温度分布を均一化する。

【００１７】また、請求項４記載の圧縮機の出力を運転
時間に基づいて制御する制御手段は、浴槽水の温熱とヒ
ートポンプ回路を用いて給湯水の加熱を行う場合に、前
記圧縮機の出力がＰ１である運転を所定時間ｃ行った後
に、前記圧縮機の出力が前記出力Ｐ１より小さいＰ２で
運転を所定時間ｄ行う動作を繰り返し行わせるものであ
る。

【００１８】そして、圧縮機の出力を制御し、浴槽内に
発生する自然対流を利用して、浴槽に形成される浴槽の
深さ方向の温度分布を均一化する。

【００１９】また、請求項５記載の浴槽水の温度を検知
する温度センサーの検知温度に基づいて圧縮機を間欠運
転する制御手段は、浴槽水の温熱とヒートポンプ回路を
用いて給湯水の加熱を行う場合に、前記温度センサーの
検知温度がＴ１以下になると前記圧縮機の動作を停止
し、前記温度センサーの検知温度がＴ２以上になると前
記圧縮機を再び動作させる間欠運転を行わせるものであ
る。

【００２０】そして、圧縮機を間欠運転させ、浴槽内に
発生する自然対流を利用して、浴槽に形成される浴槽の
深さ方向の温度分布を均一化する。

【００２１】また、請求項６記載の浴槽水の温度を検知
する温度センサーの検知温度に基づいて圧縮機の出力を
制御する制御手段は、浴槽水の温熱とヒートポンプ回路
を用いて給湯水の加熱を行う場合に、前記温度センサー
の検知温度がＴ３以下になると前記圧縮機の出力をＰ３
からＰ３より小さいＰ４へ制御し、その後前記温度セン
サーの検知温度がＴ４以上になると前記圧縮機の出力を
Ｐ４からＰ３へ制御するものである。

【００２２】そして、圧縮機の出力を制御し、浴槽内に
発生する自然対流を利用して、浴槽に形成される浴槽の
深さ方向の温度分布を均一化する。

【００２３】

【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。

【００２４】（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８、浴槽水回路９に加えて、制御手段１０、お
よび、他の制御手段１１を備えている。制御手段１０
は、圧縮機１を運転時間に基づいて間欠運転させる制御
手段であり、制御手段１１は、圧縮機１の出力を制御す
る制御手段である。

【００２５】次に動作と作用について説明する。浴槽８
内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と、浴槽８には従来の技
術の欄で説明した図１４に示すような温度差の大きい温
度分布が形成される。この温度分布を均一にするため
に、制御手段１０によって圧縮機１の運転を停止させ
る。圧縮機１の運転を停止すると、浴槽水は風呂熱交換
器７で冷却されないので、浴槽８の底部の低温の層は成
長しない。ここで、浴槽８の底部の低温の浴槽水は、表
層部の温度の高い浴槽水と自然対流によって徐々に攪拌
されていくから、浴槽８の温度分布は均一になってい
く。温度分布が均一に近い状態になったら、再び圧縮機
の運転を再開して給湯水の加熱運転を行う。この間欠運
転を繰り返すことによって、浴槽８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圧縮機
１の運転を行うことが出来れば、浴槽８の浴槽水の温熱
を有効に給湯水の加熱に活用できることになる。

【００２６】また、制御手段１１によれば、従来の技術
の欄で説明した図１４の温度差の大きい温度分布を均一
にするために、圧縮機１の出力を低下させる。圧縮機１
の出力を低下させると、浴槽水の風呂熱交換器７での冷
却が抑制されるので、浴槽８の底部の低温の層は成長し
ない。ここで、浴槽８の底部の低温の浴槽水は、表層部
の温度の高い浴槽水と自然対流によって徐々に攪拌され
ていくから、浴槽８の温度分布は均一になっていく。温
度分布が均一に近い状態になったら、再び圧縮機の出力
を増加させて給湯水の加熱運転を行う。この出力制御運
転を繰り返すことによって、浴槽８の浴槽水全体の温度
は徐々に低下し、所定の温度以下になるまで圧縮機１の
運転を行うことが出来れば、浴槽８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。

【００２７】制御手段１０、および、他の制御手段１１
の動作は併用することも可能で、設置した浴槽の大き
さ、形状によって選択することが可能である。

【００２８】図１には、制御手段１０、および、他の制
御手段１１を備えているが、どちらか一方の制御手段を
備えた装置としても良い。

【００２９】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８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。

【００３０】また、図２は浴槽８内に直接風呂熱交換器
７が設置されている例であり、浴槽水回路９が省略され
た形となっている。この方式においても制御手段１０、
および、制御手段１１は適用できる。

【００３１】また、本実施例では浴槽水の温熱を、ヒー
トポンプを用いて給湯水の加熱に用いたが、加熱される
媒体を暖房用温水などとしても良い。

【００３２】（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８、浴槽水回路９に加えて、制御手段１２、制
御手段１３、温度センサー１４を備えている。温度セン
サー１４は、浴槽水回路９の浴槽水温度の検知手段であ
る。制御手段１２は、圧縮機１を温度センサー１４の検
知温度に基づいて、圧縮機１の間欠運転させる制御手段
であり、制御手段１３は、圧縮機１を温度センサー１４
の検知温度に基づいて、圧縮機１の出力を制御する制御
手段である。本実施例では、温度センサー１４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９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。

【００３３】次に動作と作用について説明する。浴槽８
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８には図
１４のような温度差の大きい温度分布が形成される。制
御手段１２によると、この温度分布を均一にするため、
温度センサー１４の温度が所定温度以下になったら圧縮
機１の運転を停止させる。圧縮機１の運転を停止する
と、浴槽水は風呂熱交換器７で冷却されないので、浴槽
８の底部の低温の層は成長しない。ここで、浴槽８の底
部の低温の浴槽水は、表層部の温度の高い浴槽水と自然
対流によって徐々に攪拌されていくから、浴槽８の温度
分布は均一に近い状態になっていく。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１４の検知温度が所定の温度以上にな
ったら、浴槽８の浴槽水の温度分布は均一になったと判
断して、圧縮機１の運転を再び開始する。この間欠運転
を繰り返すことによって、浴槽８の浴槽水全体の温度は
徐々に低下し、ある所定温度以下になるまで圧縮機１の
運転を行うことが出来れば、浴槽８の浴槽水の温熱を有
効に給湯水の加熱に活用できたことになる。

【００３４】また、制御手段１３によれば、図１４の温
度差の大きい温度分布を均一にするため、圧縮機１の運
転を温度センサー１４の温度が所定温度以下になった
ら、圧縮機１の出力を低下させる。圧縮機１の出力を低
下させると、浴槽水の風呂熱交換器７での冷却が抑制さ
れるので、浴槽８の底部の低温の層の成長が抑制され
る。

【００３５】ここで、浴槽８の底部の低温の浴槽水は、
表層部の温度の高い浴槽水と自然対流によって徐々に攪
拌されていくから、浴槽８の温度分布は均一になってい
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１４の検知温度が
所定の温度以上になったら、浴槽８の浴槽水の温度分布
は均一になったと判断して、圧縮機１の出力を増加させ
る。この上記出力制御運転を繰り返すことによって、浴
槽８の浴槽水全体の温度は徐々に低下し、ある所定の温
度以下になるまで圧縮機１の運転を行うことが出来れ
ば、浴槽８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】制御手段１２、および、制御手段１３の動
作は併用することも可能で、設置した浴槽の大きさ、形
状によって選択することが可能である。

【００３７】図３では、制御手段１２、および、制御手
段１３の両方を備えたが、どちらか一方の制御手段を備
えた装置としても良い。

【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８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、図４は浴槽８内に直接風呂熱交換器
７が設置されている例であり、浴槽水回路９が省略され
た形となっている。この方式においても制御手段１２、
および、制御手段１３は適用できる。

【００４０】また、本実施例では浴槽の温熱を、ヒート
ポンプを用いて給湯水の加熱に用いたが、加熱される媒
体を暖房用温水などとしても良い。

【００４１】（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
の構成である圧縮機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８、浴槽水回路９に加えて、制御手段１５を
備えている。制御手段１５は、圧縮機１を所定運転時間
ａ、所定運転停止時間ｂなる間欠運転をさせる制御手段
である。

【００４２】次に動作と作用について説明する。浴槽８
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８には図
１４のような温度差の大きい温度分布が形成される。こ
の温度分布を均一にするため、図６に示すような制御手
段１５の制御を行う。圧縮機１の運転を所定運転時間ａ
経過後に停止し、所定停止時間ｂを経過した後に再び動
作させる。所定運転時間ａは、圧縮機１の運転によって
浴槽８に図１４のような温度分布が形成されるまでの時
間に設定する。圧縮機の運転を所定時間ａ経過した後に
停止すると、浴槽水は風呂熱交換器７で冷却されないの
で、浴槽８の底部の低温の層は成長しない。

【００４３】ここで、浴槽８の底部の低温の浴槽水は、
表層部の温度の高い浴槽水と自然対流によって徐々に攪
拌されていくから、浴槽８の温度分布は均一に近い状態
になっていく。圧縮機１の所定停止時間ｂは、浴槽が攪
拌されて、温度分布が均一に近い状態になるまでの時間
に設定する。温度分布が均一に近い状態になると再び、
圧縮機１の運転を所定運転時間ａだけ行う。この間欠運
転を繰り返すことによって、浴槽８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圧縮機
１の運転を行うことが出来れば、浴槽８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。

【００４４】また、所定停止運転時間ｂは、浴槽の温度
分布が均一に近い状態になるまでの時間に設定されると
したが、浴槽上部の温度と浴槽底部の温度の温度差が１
５ｄｅｇ以下（５ｄｅｇ以下が好ましい）になるまでの
時間としても良く、間欠運転の回数は増加するが、同様
の作用により浴槽８の浴槽水の温熱を有効に給湯の加熱
に活用できる。また、所定運転時間ａ、および、所定運
転停止時間ｂは一定値としたが、繰り返す運転回数によ
って、これらの一定の値を可変としても同様の効果を得
ることが出来る。

【００４５】（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
の構成である圧縮機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８、浴槽水回路９に加えて、制御手段１６を
備えている。制御手段１６は、圧縮機１の出力を運転時
間に基づいて制御する制御手段で圧縮機の出力は、所定
運転時間ｃではＰ１となり、所定運転時間ｄではＰ１か
らＰ２となる運転を行わせる制御手段である。ここで、
Ｐ１＞Ｐ２なる関係がある。圧縮機１の出力制御は、イ
ンバーター回路を用いるか、あるいは、入力電圧を変化
させて行う。

【００４６】次に動作と作用について説明する。浴槽８
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８には図
１４のような温度差の大きい温度分布が形成される。こ
の温度分布を均一にするため、図８に示すような制御手
段１６の制御を行う。圧縮機１の出力がＰ１である運転
を所定時間ｃ行い、その後、出力がＰ２である運転を所
定時間ｄだけ行う。所定運転時間ｃは、圧縮機１の運転
によって浴槽８に図１４のような温度分布が形成される
までの時間に設定する。圧縮機の出力をＰ１から所定時
間ｃ経過後に、Ｐ２（Ｐ１＞Ｐ２）まで低下させると、
浴槽水の冷却が抑制されるので、浴槽の低温の層の成長
が抑えられる。ここで、浴槽８の底部の低温の浴槽水
は、表層部の温度の高い浴槽水と自然対流によって徐々
に攪拌されていくから、浴槽８の温度分布は均一になっ
ていく。圧縮機１の出力がＰ２である所定運転時間ｄ
は、浴槽が攪拌されて、温度分布が均一に近い状態にな
るまでの時間に設定される。所定時間ｄが経過して温度
分布が均一になると再び、圧縮機１の運転を所定時間ｃ
だけ行う。この上記運転を繰り返すことによって、浴槽
８の浴槽水全体の温度は徐々に低下し、ある所定温度以
下になるまで圧縮機１の運転を行うことが出来れば、浴
槽８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。

【００４７】また、所定運転停止時間ｄは、浴槽の温度
分布が均一に近い状態になるまでの時間に設定されると
したが、浴槽上部の温度と浴槽底部の温度の温度差が１
５ｄｅｇ以下（５ｄｅｇ以下が好ましい）になるまでの
時間としても良く、運転の繰り返す回数は増加するが、
同様の作用により浴槽８の浴槽水の温熱を有効に給湯の
加熱に活用できる。また、所定の時間ｃ、および、ｄは
一定値としたが、繰り返す運転回数によって、これらの
一定の値を可変としても同様の効果を得ることが出来
る。

【００４８】また、本実施例において、Ｐ１とＰ２の出
力関係をＰ２＝０．２Ｐ１に設定したが、０＜Ｐ２＜
０．６Ｐ１の範囲で出力を設定しても、同様の効果が得
られた。

【００４９】尚、圧縮機１の出力値Ｐ１、及び、Ｐ２は
一定値としたが、運転時間に応じて出力をＰ１からＰ
２、または、Ｐ２からＰ１へ比例的に増減させても良
い。

【００５０】（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８、浴槽水回路９に加えて、温度センサー１４
と、制御手段１７を備えている。温度センサー１４は、
浴槽水回路９の浴槽水温度の検知手段である。制御手段
１７は、圧縮機１を温度センサー１４の検知温度に基づ
いて、圧縮機１の間欠運転させる制御手段である。

【００５１】次に動作と作用について説明する。浴槽８
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８には図
１４のような温度差の大きな温度分布が形成される。こ
の温度分布を均一にするため、図１０に示すような制御
手段１７の制御を行う。圧縮機１の運転を温度センサー
１４の温度が所定温度Ｔ１以下になったら、浴槽８には
図１４のような温度差の大きな温度分布が形成されたと
判断し、圧縮機１の運転を停止させる。圧縮機１の運転
を停止すると、浴槽水は風呂熱交換器７で冷却されない
ので、浴槽８の底部の低温の層は成長しない。ここで、
浴槽８の底部の低温の浴槽水は、表層部の温度の高い浴
槽水と自然対流によって徐々に攪拌されていくから、浴
槽８の温度分布は均一に近い状態になっていく。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１４の検知温度が所定の温度
Ｔ２に以上になったら、浴槽８の浴槽水の温度分布は均
一になったと判断して、圧縮機１の運転を再び開始す
る。また再び、温度センサー１４の温度が所定温度Ｔ１
以下になったら圧縮機１の運転を停止させる。この間欠
運転を繰り返すことによって、浴槽８の浴槽水全体の温
度は徐々に低下し、ある所定温度以下になるまで圧縮機
１の運転を行うことが出来れば、浴槽８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。

【００５２】また、本実施例において所定温度Ｔ１を１
０℃に設定し、Ｔ２を２５℃に設定した。Ｔ１は２〜２
０℃の範囲で設定することも可能で（好ましくは５〜１
０℃）、Ｔ２は設定したＴ１に５〜２５℃を加えた値に
設定する。これらの最適値は、取り付ける浴槽８の大き
さ、形状によって異なる。

【００５３】（実施例６）図１１は本発明の実施例６に
おけるヒートポンプ風呂給湯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８、浴槽水回路９に加えて、温度センサー１４
と、制御手段１７を備えている。温度センサー１４は、
浴槽水回路９の浴槽水温度の検知手段である。制御手段
１８は、圧縮機１を温度センサー１４の検知温度に基づ
いて、圧縮機１の出力を制御する制御手段である。制御
手段１８は、温度センサー１４の検知温度がＴ３以下に
なると、圧縮機１の出力をＰ３からＰ４へ変化させ、温
度センサー１４の検知温度がＴ４以上になるとＰ４から
Ｐ３へと変化させる制御手段である。ここで、出力Ｐ３
とＰ４は、Ｐ３＞Ｐ４なる関係がある。圧縮機１の出力
制御は、インバーター回路を用いるか、あるいは、入力
電圧を変化させて行う。

【００５４】次に動作と作用について説明する。浴槽８
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８には図
１４のような温度差の大きな温度分布が形成される。こ
の温度分布を均一にするため、図１２に示すような制御
手段１８の制御を行う。温度センサー１４の温度が所定
温度Ｔ３以下になったら、浴槽８には図１４のような温
度差の大きな温度分布が形成されたと判断し、圧縮機１
の出力をＰ３からＰ４まで低下させる。圧縮機１の出力
を低下させると、浴槽水の冷却が抑制されるので、浴槽
の低温の層の成長が抑制される。ここで、浴槽８の底部
の低温の浴槽水は、表層部の温度の高い浴槽水と自然対
流によって徐々に攪拌されていくから、浴槽８の温度分
布は均一に近い状態になっていく。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１４の検知温度が所定の温度Ｔ４に以上に
なったら、浴槽８の浴槽水の温度分布は均一になったと
判断して、圧縮機１の出力をＰ４からＰ３へ増加させ
る。その後再び、温度センサー１４の温度が所定温度Ｔ
３以下になったら圧縮機１の出力をＰ３からＰ４へと低
下させる。この制御を繰り返すことによって、浴槽８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
になるまで圧縮機１の運転を行うことが出来れば、浴槽
８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。

【００５５】本実施例において、Ｐ３とＰ４の出力関係
をＰ３＝０．２Ｐ４に設定したが、０＜Ｐ３＜０．６Ｐ
４の範囲で出力を設定しても、同様の効果が得られた。

【００５６】また、圧縮機１の出力値Ｐ３、及び、Ｐ４
は一定値としたが、温度センサーの検知温度に応じて出
力をＰ３からＰ４、または、Ｐ４からＰ３へ比例的に増
減させても良い。

【００５７】また、本実施例において所定温度Ｔ３を１
０℃に設定し、Ｔ４を２５℃に設定した。Ｔ３は２〜２
０℃の範囲で設定することも可能で（好ましくは５〜１
０℃）、Ｔ４は設定したＴ３に５〜２５℃を加えた値に
設定する。これらの最適値は、取り付ける浴槽８の大き
さ、形状によって異なる。

【００５８】

【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。

【００５９】請求項１の発明は、浴槽水の温熱を利用し
て給湯水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、圧縮機の制御により、浴槽の温
度分布を均一にすることが出来る。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。

【００６０】また、請求項２の発明は、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、圧縮機の制御により、浴槽
の温度分布を均一にすることが出来る。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。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。

【００６１】また、請求項３の発明は、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、
圧縮機の間欠運転する制御により、浴槽の温度分布を均
一にすることが出来る。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。また、圧縮機の運転を停止して浴槽を自
然対流によって撹拌するので、装置の省電力化と静音化
が図れる。

【００６２】また、請求項４の発明は、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、
圧縮機の出力制御により、浴槽の温度分布を均一にする
ことが出来る。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。また、圧縮機の出力を制御することで、短時間で
給湯の加熱運転を完了できるので、浴槽内の浴槽水の放
熱を最小限にすることが出来る。また、連続で運転を行
うことが出来るので、サイクルが安定し、圧縮機の寿命
も向上する。

【００６３】また、請求項５の発明は、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、
圧縮機の間欠運転する制御により、浴槽の温度分布を均
一にすることが出来る。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
槽に汚れが付着しにくい。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。また、圧縮機の運転を停止し
て浴槽を撹拌するので、装置の省電力化と静音化が図れ
る。

【００６４】また、請求項６の発明は、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、
圧縮機の出力を制御することにより、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。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。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。また、圧縮機の出力を制御すること
で、短時間で給湯の加熱運転を完了できるので、浴槽内
の浴槽水の放熱を最小限にすることが出来る。また、連
続で運転を行うことが出来るので、サイクルが安定し、
圧縮機の寿命も向上する。

【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】同ヒートポンプ風呂給湯機の他の構成図

【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】同ヒートポンプ風呂給湯機の他の構成図

【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】同圧縮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
湯機の構成図

【図８】同圧縮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
湯機の構成図

【図１０】同圧縮機の運転時間と浴槽水温度との関係を
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】同圧縮機の運転時間と浴槽水温度との関係を
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 ２ 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 ９ 浴槽水回路 １０ 圧縮機を間欠運転する制御手段 １１ 圧縮機の出力を制御する制御手段 １２、１７ 温度センサーの検知温度に基づいて圧縮機
を間欠運転する制御手段１３、１８ 温度センサーの検
知温度に基づいて圧縮機の出力を制御する制御 手段 １４ 温度センサー １５ 圧縮機を所定運転時間ａ、所定運転停止時間ｂな
る間欠運転する制御手段 １６ 圧縮機の出力を運転時間に基づいて制御する制御
手段

フロントページの続き (72)発明者 竹下 志郎 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 尾浜 昌宏 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 松本 聡 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】圧縮機、膨張弁、熱交換器を冷媒回路で結
   合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回路と、前記圧
   縮機を間欠運転する制御手段と、前記圧縮機の出力を制
   御する制御手段のうち、少なくともいづれか一つの制御
   手段を備えたヒートポンプ風呂給湯機。
2. 【請求項２】圧縮機、膨張弁、熱交換器と冷媒回路で結
   合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回路と、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圧縮機を間欠
   運転する制御手段と、前記温度センサーの検知温度に基
   づいて前記圧縮機の出力を制御する制御手段のうち、少
   なくともいづれか一つの制御手段を備えたヒートポンプ
   風呂給湯機。
3. 【請求項３】圧縮機を間欠運転する制御手段は、浴槽水
   の温熱とヒートポンプ回路を用いて給湯水の加熱を行う
   場合に、前記圧縮機の運転を所定運転時間ａだけ行った
   後、所定停止時間ｂだけ運転を停止させる間欠運転を行
   わせる請求項１記載のヒートポンプ風呂給湯機。
4. 【請求項４】圧縮機の出力を制御する制御手段は、浴槽
   水の温熱とヒートポンプ回路を用いて給湯水の加熱を行
   う場合に、前記圧縮機の出力がＰ１である運転を所定時
   間ｃ行った後に、前記圧縮機の出力が前記出力Ｐ１より
   小さいＰ２で運転を所定時間ｄ行う動作を繰り返し行わ
   せる請求項１記載のヒートポンプ風呂給湯機。
5. 【請求項５】浴槽水の温度を検知する温度センサーの検
   知温度に基づいて圧縮機を間欠運転する制御手段は、浴
   槽水の温熱とヒートポンプ回路を用いて給湯水の加熱を
   行う場合に、前記温度センサーの検知温度がＴ１以下に
   なると前記圧縮機の動作を停止し、前記温度センサーの
   検知温度がＴ２以上になると前記圧縮機を再び動作させ
   る間欠運転を行わせる請求項２記載のヒートポンプ風呂
   給湯機。
6. 【請求項６】浴槽水の温度を検知する温度センサーの検
   知温度に基づいて圧縮機の出力を制御する制御手段は、
   浴槽水の温熱とヒートポンプ回路を用いて給湯水の加熱
   を行う場合に、前記温度センサーの検知温度がＴ３以下
   になると前記圧縮機の出力をＰ３からＰ３より小さいＰ
   ４へ制御し、その後前記温度センサーの検知温度がＴ４
   以上になると前記圧縮機の出力をＰ４からＰ３へ制御す
   る請求項２記載のヒートポンプ風呂給湯機。