JP2002162112A - 熱回収風呂 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、浴槽２と、浴槽２の外周部に沿っ
て形成された貯湯槽３と、浴槽２および前貯湯槽３の水
を循環させる水回路１１と、浴槽２の残り湯から排熱を
回収して貯湯槽３の水を加熱する熱回収部２１とから構
成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、風呂の残り湯の排
熱を回収して再利用する熱回収風呂に関し、特に浴槽の
周囲に貯湯槽を設けた熱回収風呂に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、冷凍サイクルを用いて残り湯の排
熱を回収する給湯システムには特開平１０−１９３７５
号公報に示すものが知られている。また、浴槽の周辺に
蓄熱部を設けて排熱を再利用するシステムには特開平５
−１１８６４３号に示す蓄熱型浴槽が知られている。

【０００３】特開平１０−１９３７５号公報に示される
風呂給湯システムは、図８に示すように、圧縮機７１、
四方弁７２、給湯加熱器７３、減圧装置７４、排熱利用
熱交換器７５で構成される冷媒回路７０と、貯湯槽７
７、給湯ポンプ７８、給湯加熱器７３と熱交換する給湯
熱交換器７９で構成される給湯回路７６と、浴槽８１、
風呂循環ポンプ８２、排熱利用熱交換器７５と熱交換す
る風呂熱交換器８３で構成される風呂循環回路８０で構
成されている。上記の構成により、圧縮機７１から吐出
した高温高圧のガス冷媒は四方弁７２を介して給湯加熱
器７３に流入する。一方、貯湯槽７７の水は、給湯ポン
プ７８によって給湯熱交換器７９に流入し、冷媒の凝縮
熱により給湯加熱器７３を介して加熱されて貯湯槽７７
に流入する。そして、凝縮液化した冷媒は減圧装置７４
で減圧されて廃熱利用熱交換器７５に流入する。一方、
浴槽８１の残湯は、風呂循環ポンプ８２によって風呂熱
交換器８３に流入し、風呂熱交換器８３を介して排熱利
用熱交換器７５を流れる冷媒と熱交換されて排熱が回収
される。

【０００４】また、特開平５−１１８６４３号公報に示
される蓄熱型浴槽は、図９に示すように、浴槽９１の側
部と下部を取囲んで蓄熱材が充填された蓄熱部９２が設
けられている。蓄熱部９２の下部の外側には、ガスまた
は電気等による加熱部９３が設けられ、浴槽９１から突
出する横Ｕ字型の伝達部９４を介して浴槽９１内の水が
加熱されるようになっている。そして、蓄熱部９２に
は、加熱部９３の付近から同蓄熱部９２内の浴槽９１の
下方部分を通って浴槽９１の反対側の部分まで延びるヒ
ートパイプ９５と、同蓄熱部９２を貫通する熱取出し用
の熱交換器９６が内蔵されている。上記の構成により、
加熱部９３より熱伝達部９４を介して浴槽９１中の水が
加熱される。このとき、浴槽９１の熱は浴槽９１周囲の
蓄熱部９２に蓄熱され、加熱部９３の排熱は、ヒートパ
イプ９５を介して蓄熱部９２へ蓄熱される。こうして蓄
熱された排熱は、蓄熱部９２に内蔵された熱交換器９６
により取出して再利用する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
１０−１９３７５号公報に示されるような冷凍サイクル
を用いた排熱利用浴槽の場合は、貯湯槽と浴槽とが別々
に設けられるために、給湯回路７６、風呂循環回路８０
のそれぞれで循環用のポンプが必要となるのでシステム
が複雑で大型になっていた。また、特開平５−１１８６
４３号公報に示されるような蓄熱型浴槽の場合は、残り
湯の排熱を利用することなく排水するので、残り湯の持
つ熱エネルギーが無駄となっていた。本発明は、上記事
情を考慮してなされたもので、風呂の残り湯の排熱を回
収して湯をつくり、これを再度風呂に利用することがで
きる熱回収風呂を提供することを目的とするものであ
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に請求項１の発明は、浴槽と、浴槽の外周部に沿って形
成された貯湯槽と、浴槽および貯湯槽の水を循環させる
水回路と、浴槽の残り湯から排熱を回収して貯湯槽の水
を加熱する熱回収部とから構成している。請求項２の発
明は、請求項１の発明において、熱回収部を、圧縮機
と、凝縮器と、膨張弁と、蒸発器とを順次接続してなる
冷凍サイクルとしている。請求項３の発明は、請求項２
の発明において、冷凍サイクルの凝縮器は、貯湯槽に設
けられ貯湯槽の水を加熱し、また、冷凍サイクルの蒸発
器は、水回路に併設されて水回路を流れる残り湯の熱を
回収する構成としている。請求項４の発明は、請求項２
または請求項３の発明において、冷凍サイクルの膨張弁
に並列に接続されたバイパス弁を有している。請求項５
の発明は、請求項１〜４のいずれかの発明において、水
回路にヒーターを備えた構成としている。請求項６の発
明は、請求項１〜５のいずれかの発明において、深夜電
力時間帯に熱回収運転が命令されると、熱回収運転を行
う構成としている。請求項７の発明は、請求項５または
請求項６の発明において、熱回収運転で貯湯槽の水温が
所定温度に達しなかった場合、ヒーターによるバックア
ップ運転を行う構成としている。

【０００７】上述した構成により、請求項１の発明で
は、貯湯槽を浴槽の周りに設置したためスペースの有効
利用ができる。また、残り湯から熱回収して貯湯槽の水
を加熱するためエネルギーの節約ができる。請求項２の
発明では、請求項１の発明に加えて、冷凍サイクルを用
いるので、浴槽の残り湯の温度が貯湯槽の水の温度より
低くなっても熱回収できる。請求項３の発明では、請求
項２の発明に加えて、凝縮器を貯湯槽に設け、蒸発器を
水回路に併設したので、更にスペースの有効利用ができ
る。請求項４の発明では、請求項２および請求項３の発
明に加えて、冷凍サイクルに設けられた膨張弁とバイパ
ス弁を切換えることができるので効率の良い運転が可能
となる。請求項５および請求項７の発明では、湯温が所
定の値に達しなくても、ヒーターでバックアップするの
で、確実に入浴できる。請求項６の発明では、請求項１
〜５の発明に加えて熱回収運転に深夜電力を利用するの
で電気代を節約できる。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につ
き、図面を参照して詳細に説明する。まず、本発明に係
る熱回収風呂システムについて説明する。図１に示すよ
うに、本システムは、浴槽２と、浴槽２の外周部に沿っ
て設けられる貯湯槽３で構成される浴槽部１と、浴槽２
および貯湯槽３の水を循環させる水回路１１と、浴槽２
の残り湯から排熱を回収して貯湯槽３の水を加熱する熱
回収部２１で構成される。ここで、貯湯槽３は、浴槽２
の裏側である外周部に沿って設けられる内側断熱層４
と、内側断熱層４との間に貯湯するための空隙を形成す
るように設けられる外側断面層５に囲まれている。ま
た、浴槽２には、浴槽２の残り湯を水回路１１に送るた
めの浴槽採湯管６と、熱回収部２１で熱交換された残り
湯または貯湯槽３の貯湯を浴槽２へ送るための浴槽給水
給湯管７と、熱回収を終えた残り湯を排水するための浴
槽排水管８が取り付けられる。そして貯湯槽３には、貯
湯槽３へ水を給水するための貯湯槽給水管９と、貯湯槽
３の貯湯を水回路１１に送るための貯湯槽採湯管１０と
が取り付けられ、これらの管は後述する水回路１１に配
管接続される。水回路１１は、残り湯もしくは貯湯を循
環させるためのポンプ１２と、バックアップ用のヒータ
ー１３と、前述した種々の管６〜１０とをそれぞれ配管
して構成される。そして、水回路１１には、本システム
に水を供給するときに開かれる給水弁１４と、浴槽２に
湯または残り湯を給水するときに開かれる浴槽給湯弁１
５と、貯湯槽３に水を給水するときに開かれる貯湯槽給
湯弁１６と、浴槽２の残り湯を排水するときに開かれる
浴槽排水弁１７と、貯湯槽３の貯湯を排水するときに開
かれる貯湯槽排水弁１８と、水回路１１内部の流路を切
り替える切換弁１９ａ、１９ｂが設けられている。ここ
で、浴槽２の残り湯をポンプ１２により循環させるとき
に切換弁１９ａが開かれ、切換弁１９ｂが閉じられる。
同様に、貯湯槽３の貯湯をポンプ１２により循環させる
ときに切換弁１９ｂが開かれ、切換弁１９ａが閉じられ
る。熱回収部２１は、冷媒を高温高圧ガスとして吐出す
る圧縮機２２と、冷媒の流れ方向を切換える四方弁２３
と、貯湯槽３に設けられ貯湯槽３の水を加熱する貯湯槽
熱交換器２４と、冷媒を膨張させる膨張弁２５と、水回
路１１に併設され浴槽２の残り湯から熱を回収する熱回
収熱交換器２６とを順次配管して形成される冷凍サイク
ルからなる。また、冷凍サイクルには、膨張弁２５と並
列にバイパス弁２７が接続されている。そして、貯湯槽
３には、貯湯槽３の水量の上限と下限のそれぞれを検知
するための水位センサ３１ａ、水３１ｂと、貯湯槽３の
水の温度を検知する貯湯槽温度センサ３２が取り付けら
れている。また、浴槽２と熱回収熱交換器２６とを接続
する配管の途中に、浴槽２の残り湯の温度を検知する浴
槽温度センサ３３が取り付けられている。また、熱回収
熱交換器２６の冷媒の入り口付近に、冷媒の温度を検知
する冷媒温度センサ３４が取付けられている。

【０００９】次にこの発明の動作を説明する。 （１）熱回収運転 ここでは、入浴終了後、浴槽２に残り湯が残っている状
態で、かつ、電気料が安価な深夜電力時間帯に熱回収運
転が開始される。まず、図２に示すように熱回収運転に
より暖められる水を貯湯槽３に貯めるため、水回路１１
の給水弁１４が開かれ、水が水回路１１へと流入する。
同時に貯湯槽給水弁１６が開かれ、水は貯湯槽給水管９
を介して貯湯槽３へと流入する。そして、貯湯槽３内に
設けられた貯湯槽水位センサ３１ａが所定の水位を検出
すると、給水弁１４および貯湯槽給水弁１６が閉じられ
て貯湯槽３への貯水が完了する。次に、貯湯槽３に貯め
られた水を加熱する。以下、図３を用いて説明する。浴
槽給水弁１５と切換弁１９ａが開かれるとともに、ポン
プ１２が運転される。ポンプ１２により浴槽２の残り湯
は、浴槽２から流出し、浴槽採湯管６、切換弁１９ａ、
熱回収熱交換器２６、浴槽給水給湯管７を順に介して浴
槽２に流入する。このとき、残り湯は、熱回収熱交換器
２６において、冷媒に熱を吸収されて温度を下げながら
水回路を循環する。一方、冷凍サイクルでは、バイパス
弁２７が開かれるとともに圧縮機２２が運転される。こ
のとき、膨張弁２５は閉じられている。圧縮機２２によ
り冷凍サイクル中の冷媒は、高温高圧ガスの状態で圧縮
機２２から吐出して四方弁２３を介して貯湯槽熱交換器
２４に流入する。そして、貯湯槽熱交換器２４に流入し
た冷媒は、貯湯槽熱交換器２４において熱を放熱するこ
とにより貯湯槽３の水を加熱する。貯湯槽熱交換器２４
で熱を奪われた冷媒は、凝縮して貯湯槽熱交換器２４か
ら流出する。そして、貯湯槽熱交換器２４から流出した
冷媒は、バイパス弁２７を介して熱回収熱交換器２６に
流入する。熱回収熱交換器２６に流入した冷媒は、熱回
収熱交換器２６において残り湯の熱を吸収して蒸発し、
圧縮機２２に戻る。このとき、冷媒は、バイパス弁２７
を通過することにより減圧されずに高圧を保ったままで
圧縮機２２に吸入される。よって、圧縮機２２は低負荷
で運転することができる。上述した熱回収運転により、
浴槽２の残り湯の温度は低下し、貯湯槽３の水の温度は
上昇する。そして、浴槽２の残り湯の温度と貯湯槽３の
水の温度差が所定の値よりも小さくなると、図４に示す
ように、バイパス弁２７を閉じるとともに、膨張弁２５
を開いて冷媒を膨張させて低圧低温の状態にして熱回収
熱交換器２６に流入させる。これにより、熱回収熱交換
器２６において、冷媒は低圧となるので蒸発温度が下が
り蒸発しやすくなり、浴槽２の残り湯からさらに熱を吸
収して貯湯槽３の水温を高めることができる。ここで、
貯湯槽３の水の温度は、貯湯槽温度センサ３２で検知さ
れ、浴槽２の残り湯の温度は、浴槽水温センサ３３で検
知される。そして、貯湯槽３の水の温度が５０℃に達す
るか、あるいは熱回収熱交換器２６における冷媒の蒸発
温度が０℃に達した場合に熱回収運転を終了する。ここ
で、冷凍サイクルの冷媒の温度は、冷媒温度センサ３４
により検知される。そして、熱回収運転が終了すると、
浴槽２の下部に設けられた浴槽排水弁１７が開き、浴槽
２の残り湯は浴槽排水管８を介して排水される。

【００１０】前述した熱回収運転において、貯湯槽３の
水の温度が所定の温度まで上昇しなかった場合は、浴槽
２の残り湯を排水した後にバックアップ運転を行う。以
下、バックアップ運転について図５を用いて説明する。
水回路１１では、切換弁１９ｂと貯湯槽給水弁１６とが
開かれるとともに、ポンプ１２とヒーター１３が運転さ
れる。ポンプ１２により貯湯槽３の貯湯は、貯湯槽３か
ら流出し、貯湯槽採湯管１０、切換弁１９ｂ、熱回収熱
交換器２６、ヒーター１３、貯湯槽給水弁１６、貯湯槽
給水管９を順に介して貯湯槽３へ流入する。このとき、
ヒーター１３に流入した貯湯は、ヒーター１３で加熱さ
れ、貯湯槽３の貯湯が所定の温度まで上昇するとバック
アップ運転を終了する。ここで、貯湯槽３の貯湯温度
は、貯湯温度センサ３２により検知される。

【００１１】前述した熱回収運転またはバックアップ運
転において、貯湯槽３に貯められた貯湯は、貯湯槽３を
囲む内側断熱層４と外側断熱層５によって保温される。
そして、ユーザーは入浴するために貯湯槽３の貯湯を浴
槽２へと供給する湯張り運転を命令し、湯張り運転が実
行される。以下、湯張り運転について図６を用いて説明
する。水回路１１では、切換弁１９ｂと貯湯槽給湯弁１
５とが開かれるとともに、ポンプ１２が運転される。ポ
ンプ１２により貯湯槽３の貯湯は貯湯槽３から流出し、
貯湯槽採湯管１０、切換弁１９ｂ、熱回収熱交換器２
６、ヒーター１３、浴槽給水弁１５、浴槽給水給湯管７
を順に介して浴槽２へと供給される。そして、貯湯槽下
位水位センサ３１ｂが所定の水位を検知すると、ポンプ
１２が停止されて湯張り運転は終了する。

【００１２】前述した湯張り運転終了後の保温運転の動
作について図７を用いて説明する。湯張り運転終了後、
一定時間毎に切換弁１９ａと浴槽給湯弁１５とが開かれ
るとともに、ポンプ１２が運転される。ポンプ１２によ
り浴槽２の湯は、浴槽２から流出し、浴槽採湯管６、切
換弁１９ａ、熱回収熱交換機２６、ヒーター１３、浴槽
給水弁１５、浴槽給水管７を順に介して浴槽２へと戻
る。このとき、浴槽湯温センサ３３において浴槽２の湯
の温度を監視する。そして、浴槽２の湯の温度が設定温
度より低下すると、ヒーター１３が運転されて設定温度
になるまで浴槽２の湯を加熱する。なお、本発明は、上
記実施の形態に限定されるものではなく、冷凍サイクル
に用いられる膨張弁に、絞り量を可変可能な膨張弁を用
いれば、バイパス弁を併設しなくても良い。また、圧縮
機は、圧縮機の回転周波数を可変するインバーター電源
により制御されても良く、この場合には、更に効率が良
くなる。

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
貯湯槽３を浴槽２の周辺に設置したためスペースの有効
利用ができる。また、残り湯から熱回収して貯湯槽３の
水の加熱に再利用するため貯湯時のエネルギーを節約で
きる。また、冷凍サイクルの膨張弁２５とバイパス弁２
７を切換えられる構成としたので、残り湯の温度が貯湯
槽３の温度よりも低くなっても貯湯の加熱ができ、効率
の良い運転が可能となる。また、残り湯の量が少なくて
も、ヒーター１３でバックアップ運転ができるので次回
の湯張りが確実にできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係る熱回収風呂を示す構
成図。

【図２】本発明の実施の形態に係る熱回収風呂の貯水運
転を示す図。

【図３】本発明の実施の形態に係る熱回収風呂のバイパ
ス弁による熱回収運転を示す図。

【図４】本発明の実施の形態に係る熱回収風呂の膨張弁
による熱回収運転を示す図。

【図５】本発明の実施の形態に係る熱回収風呂のバック
アップ運転を示す図。

【図６】本発明の実施の形態に係る熱回収風呂の湯張り
運転を示す図。

【図７】本発明の実施の形態に係る熱回収風呂の保温運
転を示す図。

【図８】従来のヒートポンプ式風呂給湯システムの構成
図。

【図９】従来の蓄熱方浴槽の構成図。

【符号の説明】

２…浴槽 ３…貯湯槽 １２…ポンプ １３…ヒーター ２４…貯湯槽熱交換器 ２５…膨張弁 ２６…熱回収熱交換器 ２７…パイパス弁

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】浴槽と、前記浴槽の外周部に沿って形成さ
   れた貯湯槽と、前記浴槽および前記貯湯槽の水を循環さ
   せる水回路と、前記浴槽の残り湯から排熱を回収して前
   記貯湯槽の水を加熱する熱回収部とから構成されること
   を特徴とする熱回収風呂。
2. 【請求項２】前記熱回収部は、圧縮機と、凝縮器と、膨
   張弁と、蒸発器とを順次接続してなる冷凍サイクルであ
   ることを特徴とする請求項１に記載の熱回収風呂。
3. 【請求項３】前記冷凍サイクルの凝縮器は、前記貯湯槽
   に設けられて前記貯湯槽の水を加熱し、また、前記冷凍
   サイクルの蒸発器は、前記水回路に併設されて前記水回
   路を流れる前記残り湯の熱を回収することを特徴とする
   請求項２に記載の熱回収風呂。
4. 【請求項４】前記冷凍サイクルは、前記膨張弁に並列に
   接続されたバイパス弁を有することを特徴とする請求項
   ２または請求項３に記載の熱回収風呂。
5. 【請求項５】前記水回路は、ヒーターを備えたことを特
   徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の熱回収
   風呂。
6. 【請求項６】深夜電力時間帯に残り湯の排熱を回収する
   熱回収運転を行うことを特徴とする請求項１〜５のいず
   れかに記載の熱回収風呂。
7. 【請求項７】前記熱回収運転で前記貯湯槽の水温が所定
   温度に達しなかった場合、前記ヒーターによるバックア
   ップ運転を行うことを特徴とする請求項５または請求項
   ６に記載の熱回収風呂。