JP2003065602A - ヒートポンプ風呂給湯機 - Google Patents

ヒートポンプ風呂給湯機

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Hiroshi Kogure
博志 小暮
Yoshihiko Kenmori
仁彦 権守
Kenichi Saito
健一 斉藤
Takeo Ozawa
武夫 小沢
Yukio Oyama
幸夫 大山
Kazuyuki Oka
和志 岡
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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Abstract

(57)【要約】 【課題】冷凍サイクルを用いて貯湯タンクや浴漕を加熱
するヒートポンプ風呂給湯機において、冷媒回路と給湯
回路、冷媒回路と浴槽回路の熱交換器が必要であるとと
もに、冷媒開閉弁が必要となり高価な給湯機となつてい
た。 【解決手段】上記課題を解決するために、冷媒回路と給
湯回路、冷媒回路と浴槽回路で熱交換することができる
冷媒水熱交換器を一体で製作する事により、コンパクト
で安価な熱交換器が出来、給湯機を得ることができる。
冷媒水熱交換器の構造として、冷媒回路の両側に給湯回
路と浴槽回路の管が接する構造とする事により、更に小
形でコンパクトな形状にする事が出来た。

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
用して大気の熱を給湯や浴槽の加熱にする装置の改善に
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収し、給湯と風呂浴槽水の加熱
を行う装置が提供されている。
【0003】図9に大気を熱源とし、ヒートポンプサイ
クルによつて給湯の加熱、または風呂浴槽水の過熱を行
う装置の構成例を示す。図9のヒートポンプ風呂給湯機
は、圧縮機と1、膨張弁3、12と、冷媒回路7と、給
湯用熱交換器2と、給湯回路8と、貯湯タンク5と、風
呂用熱交換器15と、浴槽回路9と、浴槽10と、大気
から集熱する熱交換器4と、熱交換器4用の送風ファン
6と、冷媒回路7を開閉する冷媒回路開閉弁13、14
より構成されている。
【0004】貯湯タンク5を加熱運転するときは、圧縮
機1を運転して冷媒回路7内の冷媒を高温高圧に加圧
し、冷媒回路開閉弁13を開き、給湯用熱交換器2、膨
張弁3、熱交換器4の順に送る。冷媒は給湯用熱交換器
2で貯湯タンク5内の水を給湯回路8を通して放熱し、
熱交換器4で大気より熱を吸熱し、圧縮機1に戻る。
【0005】浴槽10の水の加熱運転するときは、圧縮
機1を運転して冷媒回路7内の冷媒を高温高圧に加圧
し、冷媒回路開閉弁14を開き、風呂用熱交換器15、
膨張弁12、熱交換器4の順に送る。冷媒は風呂用熱交
換器15で浴槽10内の水を浴槽回路9を通して放熱
し、熱交換器4で大気より熱を吸熱し、圧縮機1に戻
る。
【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10水の加熱を行うために、特
開2000−33703号公報に記載されているような
方法が提案されている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】上記のような貯湯タン
クや浴槽を加熱するシステムにおいて、システムの回路
が複雑であり、部品数も多く価格が高くなつてしまうと
いう問題があつた。
【0008】すなわち、貯湯タンク5の加熱及び浴槽1
0の加熱を行うために、冷媒開閉弁13と14 、給湯
用熱交換器2と浴槽用熱交換器15、膨張弁3と13が
必要となつておりシステムの価格アップを生じさせてい
た。
【0009】本発明の目的は、上記従来技術より低価格
を実現し得るヒートポンプ風呂給湯機を提供することに
ある。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記目的は、圧縮機と、
冷媒水熱交換器と、膨張弁と、大気用熱交換器とを有す
るヒートポンプの冷媒回路と、貯湯タンクと、第1のポ
ンプと、冷媒水熱交換器とを有する給湯回路と、浴槽
と、第2のポンプと、冷媒水熱交換器とを有する浴槽回
路とを備えたヒートポンプ風呂給湯機において、前記冷
媒回路、前記給湯回路及び前記浴槽回路間で熱交換を行
う一体形の冷媒水熱交換器を備えることにより達成され
る。
【0011】従つて、システム構成が簡単となり、部品
数も少なくなるため、システム価格を安価にすることが
できる。
【0012】
【発明の実施の形態】本発明のヒートポンプ風呂給湯機
の一実施例を図1に示す。システムは、圧縮機1、冷媒
水熱交換器2、膨張弁3、大気用熱交換器4、貯湯タン
ク5、送風ファン6、冷媒回路7、給湯回路8、浴槽回
路9、浴槽10、ポンプ11a、11b、より構成さ
れ、水Aは加熱されて湯Bが出湯される。
【0013】次に動作について説明する。貯湯タンク5
を加熱するときは、圧縮機1を運転し、冷媒を冷媒水熱
交換器2、膨張弁3、大気用熱交換器4の順に送る。第
1のポンプ11bが運転され、冷媒水熱交換器2の内部
で冷媒から水に熱が放熱されるとともに、大気用熱交換
器4から送風ファン6を運転して熱を吸熱する。浴槽1
0の水を加熱するときは、貯湯タンク5を加熱するとき
と同じ様に第2のポンプ11aを運転し、冷媒水熱交換
器2の内部で冷媒から水に熱が放熱されて加熱される事
となる。
【0014】なお、給湯回路8と浴槽回路9が同時に運
転される指令(給湯回路8では蛇口がひねられたとき、
浴槽回路9では追炊き釦が押されたとき)が出たときと
きは、給湯回路8が優先される。すなわち、この場合、
第2ポンプ11aを停止させ、第1ポンプ11bを運転
する。そして、給湯が終了したら、第1ポンプ11bを
停止させ、第2ポンプ11aを駆動する。これは、熱交
換器を一体としたため、浴槽10内の水温が低いと給湯
される湯の温度が低下してしまい必要な湯温が得られな
いことを防止するためである。
【0015】本発明に使用される冷媒水熱交換器の一実
施例を図2、図3、図4にて説明する。図2は側面図、
図3は上面図、図4は図3のA−A断面図となつてい
る。
【0016】図2において、冷媒水熱交換器2には、給
湯回路8の配管、浴槽回路9の配管及び冷媒回路7の配
管の3本の配管が挿入される。図2の丸で囲った部分を
大きな丸枠内に示した。冷媒水熱交換器2の内部には、
給湯回路8の配管、浴槽回路9の配管がそのまま挿入さ
れるが、冷媒回路7の配管は冷媒水熱交換器2内に開放
している。冷媒水熱交換器2内を冷媒が流れるため、両
端面はロウ付け2bによって封止されている。図3は上
面図であるので、給湯回路8の配管、浴槽回路9の配管
及び冷媒回路7の配管が重なっているので、1本の配管
に見える。図4は図3のAーA断面図である。給湯回路
8の配管の外径と浴槽回路9の配管の外径の和が冷媒水
熱交換器2の内径にほぼ等しくなっている。すなわち、
冷媒回路7は円管で形成され、その中に円管で形成され
た給湯回路8と浴槽回路9が内部に設置される。冷媒回
路7の配管は、前述したように、冷媒水熱交換器2内に
開放しているので、冷媒は、冷媒水熱交換器2の内面で
あって、給湯回路8の配管の外面と浴槽回路9の配管の
外面の間の空間を流れる。これによって効率よく冷媒か
ら水に熱交換を行うことができる。
【0017】ところで、冷媒水熱交換器2にて十分に熱
交換を行わせるためには、熱交換部を十分長くしなけれ
ばならない、本実施例では、この様な伝熱管を円筒状
(コイル状)に巻いて冷媒水熱交換器2を形成したので、
冷媒と2系列の水との熱交換を省スペースでもつて実現
することができる。
【0018】なお、冷媒水熱交換器2、冷媒回路7の配
管、給湯回路8の配管及び浴槽回路9の配管は、銅パイ
プによって形成されている。また、冷媒回路7における
冷媒水熱交換器2の近傍に配置される配管の冷媒流れ方
向を直角に切った断面の内壁面の断面積と、冷媒水熱交
換器2における冷媒回路7の断面積(図4において、冷
媒水熱交換器2の内面の断面積から、給湯回路8の配管
及び浴槽回路9の配管の外面の断面積の和を引いた残り
の断面積)はほぼ等しくなるように設計される。
【0019】本発明の冷媒水熱交換器の他の一実施例を
図5、図6、図7にて説明する。図5は側面図、図6は
上面図、図7はAーA断面図となつている。冷媒水熱交
換器2の内部には、冷媒が流れる冷媒回路7、給湯回路
8及び浴槽回路9が構成されている。冷媒回路7は円管
で形成され、その中に円管で形成された給湯回路8と浴
槽回路9が内部に設置されている。冷媒回路7、給湯回
路8、浴槽回路9の偏平管は、冷媒回路7を中心として
両側に給湯回路8、浴槽回路9の偏平管を接触させロウ
材Cで熱の移動を良くしてある。この3連の伝熱管を円
筒状に巻いて形成する事により、冷媒と2系列の水との
熱交換を省スペースでもつて実現することができる。こ
こで、各回路の断面形状としては、図8の如く矩形にし
て接触を多くし、各流体間の熱の移動を良くすることに
より、更に、省スペースの熱交換器を作ることができ
る。
【0020】以上、本実施例によれば、上記した冷媒水
熱交換器2を有するヒートポンプ風呂給湯機とする事に
より、次の様な効果が得られる。
【0021】冷媒水熱交換器2を冷媒回路7、給湯回路
8、浴槽回路9が熱交換出来る一体形熱交換器とするこ
とにより、冷媒開閉弁が不要になるなどのシステムが簡
易となり安価なシステムとすることができる。
【0022】一体形熱交換器の構造として、図2、図
3、図4で示す様な形状が考えられ、冷媒回路7の冷媒
水熱交換器2の回路が常に使われているサイクル構成と
なつているため、従来の様に冷媒の流れが止まる回路が
無いため、液冷媒の溜り等の問題も無くなり、制御も容
易にすることができる。
【0023】また、一体形熱交換器の構造として、図
5、図6、図7で示す様な形状にすることにより、冷媒
回路7のパイプ径を細く出来るために、小さい巻き径の
冷媒水熱交換器とすることができるため、細長い熱交換
器とすることができる。また、図2乃至図4に示した実
施例と比較して回路間の溶接が必要となるが、冷媒管を
細く出来るため、材料費の少ない熱交換器とすることが
できる。これは、安価な熱交換器の製作につなげること
ができる。
【0024】図8示した断面形状にすることにより、回
路間の熱交換を良好にすることができるため、小形で省
スペース形の熱交換器にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例であるヒートポンプ風呂給湯
機の構成説明図である。
【図2】本発明の実施例1の冷媒水熱交換器の側面図で
ある。
【図3】本発明の実施例1の冷媒水熱交換器の上面図で
ある。
【図4】本発明の実施例1の冷媒水熱交換器のA−A断
面図である。
【図5】本発明の実施例2の冷媒水熱交換器の側面図で
ある。
【図6】本発明の実施例2の冷媒水熱交換器の上面図で
ある。
【図7】本発明の実施例2の冷媒水熱交換器のB−B断
面図である。
【図8】本発明の実施例3の冷媒水熱交換器の断面図で
ある。
【図9】従来のヒートポンプ風呂給湯機の構成説明図で
ある。
【符号の説明】
1…圧縮機、2…冷媒水熱交換器、3、12…膨張弁、
4…大気用熱交換器、5…貯湯タンク、6…送風ファ
ン、7…冷媒回路、8…給湯回路、9…浴槽回路、10
…浴槽、11a、11b…ポンプ、13,14…開閉
弁、14…浴槽用熱交換器。
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) F28D 7/10 F28D 7/10 Z (72)発明者 斉藤 健一 栃木県下都賀郡大平町大字富田800番地 株式会社日立製作所冷熱事業部内 (72)発明者 小沢 武夫 栃木県下都賀郡大平町富田709番地の2 株式会社日立栃木エレクトロニクス内 (72)発明者 大山 幸夫 栃木県下都賀郡大平町大字富田800番地 株式会社日立製作所冷熱事業部内 (72)発明者 岡 和志 栃木県下都賀郡大平町大字富田800番地 株式会社日立製作所冷熱事業部内 Fターム(参考) 3L103 AA05 BB43 CC02 CC30 DD10 DD22 DD38

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】圧縮機と、冷媒水熱交換器と、膨張弁と、
    大気用熱交換器とを有するヒートポンプの冷媒回路と、
    貯湯タンクと、第1のポンプと、冷媒水熱交換器とを有
    する給湯回路と、浴槽と、第2のポンプと、冷媒水熱交
    換器とを有する浴槽回路とを備えたヒートポンプ風呂給
    湯機において、前記冷媒回路、前記給湯回路及び前記浴
    槽回路間で熱交換を行う一体形の冷媒水熱交換器を備え
    たヒートポンプ風呂給湯機。
  2. 【請求項2】請求項1において、前記冷媒水熱交換器
    は、前記冷媒回路の管内に前記給湯回路の管と前記浴槽
    回路の管を設けたヒートポンプ風呂給湯機。
  3. 【請求項3】請求項1において、前記冷媒水熱交換器
    は、前記冷媒回路の管内の両側に給湯回路の管と浴槽回
    路の管を接触させたて設けたヒートポンプ風呂給湯機。
  4. 【請求項4】請求項3において、前記冷媒水熱交換器
    は、前記冷媒回路の管内の両側に前記給湯回路の管と前
    記浴槽回路の管を溶接で接触させた偏平形状管としたヒ
    ートポンプ風呂給湯器。
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