JP2007024494A - ヒートポンプ風呂給湯システム - Google Patents

Abstract

【課題】入浴後の比較的温度の高い浴槽水で吸入冷媒を加熱し、加熱度の大きいガス冷媒にして、圧縮機の吐出冷媒温度を高温にして、高温高効率の給湯水の加熱運転を行うこと。
【解決手段】貯水槽を有する水回路と、圧縮機を有するヒートポンプ回路と、浴槽を有する浴槽水回路と、前記ヒートポンプ回路の冷媒と前記水回路の給湯水が熱交換する給湯熱交換器と、前記ヒートポンプ回路の冷媒と前記浴槽水回路の浴槽水が熱交換する風呂熱交換器と、大気の温度を検知する温度センサーと、浴槽水の温度を検知する温度センサーとを備え、前記各温度センサーの検知した温度を基に、前記風呂熱交換器で浴槽水から吸熱した熱を前記給湯熱交換器で給湯水の加熱に利用する風呂熱利用給湯運転を行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、大気熱や浴槽水の温熱などをヒートポンプサイクルの熱源として、冷媒で給湯水や浴槽水の加熱を行う装置に関するものである。

従来、この種のヒートポンプ風呂給湯システムとしては、例えば、特開平７−７１８３９号公報に記載されているようなものがあった。図８は、前記公報に記載された従来のヒートポンプ風呂給湯システムを示すものである。

図８に示すヒートポンプ風呂給湯システムにおいて、１は圧縮機、１ａ、１ｂ、１ｃは圧縮機１から吐出された冷媒が循環するヒートポンプ回路、２は貯水槽７の給湯水と圧縮機１から吐出された冷媒が熱交換する給湯熱交換器、３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、３ｅ、３ｆはヒートポンプ回路１ａ、１ｂ、１ｃに設置して、ヒートポンプ回路を切り替える回路切替弁、４ａ、４ｂは膨張弁、５は浴槽８の浴槽水とヒートポンプ回路１ａを循環する冷媒が熱交換する風呂熱交換器、６は大気とヒートポンプ回路１ｃの冷媒が熱交換する大気熱交換器である。

上記構成において、大気熱をヒートポンプサイクルの熱源として、貯水槽７の給湯水を冷媒で加熱する大気熱利用給湯運転を行うときは、以下のような運転を行う。ヒートポンプ回路１ａの冷媒が、回路切替弁３ａ、給湯熱交換器２、膨張弁４ａ、ヒートポンプ回路１ｃ、大気熱交換器６、回路切替弁３ｆ、ヒートポンプ回路１ｂ、圧縮機１の順に流れるように、回路切替弁３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、３ｅ、３ｆの開閉制御を行い、圧縮機１を駆動させる。圧縮機１から吐出された高温高圧の冷媒は、給湯熱交換器２で給湯水と熱交換して冷媒が保有する熱エネルギーを給湯水へ放熱する。その後、膨張弁４ａで減圧されて低温低圧となった冷媒は、大気熱交換器６で大気熱を吸熱し、圧縮機１に吸入される。給湯熱交換器２で冷媒から加熱されて高温となった給湯水は貯水槽７に貯湯することができる。
特開平７−７１８３９号公報

しかしながら、前記従来の構成では、貯湯槽の給湯水を高温に加熱するためには、圧縮機１に内蔵しているモーターの耐熱温度、耐久性を維持できる範囲内で、圧縮機１から吐出される冷媒の温度を高温にして運転しなければならない。このとき、ヒートポンプサイクルの動作点を高圧にしなければならないので、機器の耐圧性、運転効率の低下が課題となっている。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、入浴後の比較的温度の高い浴槽水で吸入冷媒を加熱し、加熱度の大きいガス冷媒にして、圧縮機の吐出冷媒温度を高温にして、高温高効率の給湯水の加熱運転を行うものである。

本発明は上記課題を解決するために、貯水槽を有する水回路と、圧縮機を有するヒートポンプ回路と、浴槽を有する浴槽水回路と、前記ヒートポンプ回路の冷媒と前記水回路の給湯水が熱交換する給湯熱交換器と、前記ヒートポンプ回路の冷媒と前記浴槽水回路の浴槽水が熱交換する風呂熱交換器と、大気の温度を検知する温度センサーと、浴槽水の温度を検知する温度センサーとを備え、前記各温度センサーの検知した温度を基に、前記風呂
熱交換器で浴槽水から吸熱した熱を前記給湯熱交換器で給湯水の加熱に利用する風呂熱利用給湯運転を行うことにより、入浴後の浴槽水の温熱を熱源とすることで、ヒートポンプサイクルの高効率化を図り、浴槽水温度と大気温度とを比較することで、浴槽水温度が高い場合には、浴槽水をヒートポンプサイクルの熱源として給湯水の加熱運転を行うので、さらに高効率な給湯運転を行うことができる。

本発明によれば、入浴後の比較的温度の高い浴槽水で吸入冷媒を加熱し、加熱度の大きいガス冷媒にして、圧縮機の吐出冷媒温度を高温にして、高温高効率の給湯水の加熱運転を行うことができる。

第１の発明のヒートポンプ風呂給湯システムは、貯水槽を有する水回路と、圧縮機を有するヒートポンプ回路と、浴槽を有する浴槽水回路と、前記ヒートポンプ回路の冷媒と前記水回路の給湯水が熱交換する給湯熱交換器と、前記ヒートポンプ回路の冷媒と前記浴槽水回路の浴槽水が熱交換する風呂熱交換器と、大気の温度を検知する温度センサーと、浴槽水の温度を検知する温度センサーとを備え、前記各温度センサーの検知した温度を基に、前記風呂熱交換器で浴槽水から吸熱した熱を前記給湯熱交換器で給湯水の加熱に利用する風呂熱利用給湯運転を行うことにより、入浴後の浴槽水の温熱を熱源とすることで、ヒートポンプサイクルの高効率化を図り、浴槽水温度と大気温度とを比較することで、浴槽水温度が高い場合には、浴槽水をヒートポンプサイクルの熱源として給湯水の加熱運転を行うので、さらに高効率な給湯運転を行うことができる。

第２の発明のヒートポンプ風呂給湯システムは、特に第１の発明において、時刻を検知する時刻検知手段と、風呂熱利用給湯運転の運転信号を発信させることができる給湯運転設定手段とを備え、前記時刻検知手段が検知する時刻が深夜時間帯であって、前記給湯運転設定手段によって風呂熱利用給湯運転の運転信号が発信されたときは、風呂熱利用給湯運転を行うことにより、使用者が手動で給湯運転設定手段によって風呂熱利用給湯運転の運転信号を発信しても、深夜時間帯になるまで風呂熱利用給湯運転を待機し、さらに、深夜時間帯であっても、風呂熱利用給湯運転の運転信号が発信されるまで風呂熱利用給湯運転を待機するので、利便性を向上することができる。また、深夜の安価な電気料金を利用した給湯運転が可能となるので、給湯のランニングコストを大幅に低下させることができる。

第３の発明のヒートポンプ風呂給湯システムは、特に第２の発明において、大気とヒートポンプ回路の冷媒が熱交換する大気熱交換器とを備え、時刻検知手段が検知する時刻が深夜時間帯であって、給湯運転設定手段から風呂熱利用給湯運転の運転信号が発信されていない時は、前記大気熱交換器で大気から吸熱した熱を給湯熱交換器で給湯水の加熱に利用する大気熱利用給湯運転を行うことにより、深夜時間帯であっても、給湯運転設定手段から風呂熱利用給湯運転の運転信号が発信されていない時は、風呂熱利用給湯運転を待機し、その間は、大気熱利用給湯運転を行うものである。従って、深夜時間帯に入浴しても貯湯水に高温の給湯水を貯水できるので、深夜時間帯を有効に利用して給湯水の沸き上げを完了することができ、貯水槽の湯切れを防止することができる。また、深夜の安価な電気料金を利用した給湯運転が可能となるので、給湯のランニングコストを大幅に低下させることができる。

第４の発明のヒートポンプ風呂給湯システムは、特に第２または第３の発明において、大気とヒートポンプ回路の冷媒が熱交換する大気熱交換器と、給湯運転設定手段によって風呂熱利用給湯運転の運転信号が発信される時刻を予約する運転予約手段とを備え、時刻検知手段が検知する時刻が深夜時間帯であって、前記運転予約手段で予約された時刻に達
していない場合は、前記大気熱交換器で大気から吸熱した熱を給湯熱交換器で給湯水の加熱に利用する大気熱利用給湯運転を行い、その後、前記運転予約手段で予約された時刻に達した場合は、風呂熱利用給湯運転を行うことにより、深夜時間帯であって、運転予約手段で予約した時刻になるまで大気熱利用給湯運転を行い、運転予約手段で予約した時刻になったら風呂熱利用給湯運転を行うので、深夜時間帯の入浴中であっても貯水槽に高温の給湯水を貯水することができるとともに、予め風呂熱利用給湯運転の運転予約ができるので、その日の入浴が終了して、使用者が手動で風呂熱利用給湯運転の運転信号を発信させる作業を忘れても、自動的に風呂熱利用給湯運転を行わせることができる。従って、貯水槽の湯切れを防止し、さらに使用者がその日の入浴の終了を待って、風呂熱利用給湯運転の運転信号を発信させる作業を行わなくても、風呂熱利用給湯運転を行うことができる。また、深夜の安価な電気料金を利用した給湯運転が可能となるので、給湯のランニングコストを大幅に低下させることができる。

第５の発明のヒートポンプ風呂給湯システムは、特に第１〜第４の発明において、時刻を検知する時刻検知手段と、風呂熱利用給湯運転の運転信号を発信させることができる優先運転設定手段とを備え、前記時刻検知手段で検知される時刻に関わらず、前記優先運転設定手段によって風呂熱利用給湯運転の運転信号が発信されたときは、風呂熱利用給湯運転を行うことにより、早朝、あるいは昼間に入浴した場合でも、風呂熱利用給湯運転を実行して浴槽の温熱を給湯水の加熱に有効利用することができる。また、早朝、あるいは昼間の入浴に多量に給湯水を使用して、貯水槽の高温の給湯水が少なくなっても、風呂熱利用給湯運転を行うことによって、貯水槽に高温の給湯水を貯えることができるので、貯水槽の湯切れを防止することができる。また、入浴者が好みに応じて浴槽水温度を下げたい場合は、風呂熱利用給湯運転を行うと、浴槽に温度の低い水を加えることなく浴槽水の温度を好みの温度まで下げることができると同時に、貯水槽には温度の高い給湯水を貯えることもできる。従って、浴槽の温熱を無駄なく給湯の加熱に有効利用することができる。

第６の発明のヒートポンプ風呂給湯システムは、特に第１〜第５の発明において、大気とヒートポンプ回路の冷媒が熱交換する大気熱交換器と、浴槽の水位を検知する水位センサーとを備え、前記水位センサーの検知した水位を基に、風呂熱利用給湯運転と、前記大気熱交換器で大気から吸熱した熱を給湯熱交換器で給湯水の加熱に利用する大気熱利用給湯運転とを選択することにより、浴槽の水位を検知し、浴槽のお湯が少ない時は大気熱利用給湯運転を行うこととするので、風呂熱利用給湯運転を行えないときでも、貯水槽に高温の給湯水を貯えることができる。また、浴槽水の量が十分でないときは風呂熱利用給湯運転を行わないので、風呂熱交換器などの凍結破壊を未然に防ぐことができる
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施例１におけるヒートポンプ風呂給湯システムの構成図を示すものである。図１において、３ｇ、３ｈは回路切替弁、４ｃ、４ｄは膨張弁、９は圧縮機１から吐出された冷媒が循環するヒートポンプ回路、１０は逆止弁、１１は水回路、１２は貯水槽７の給湯水を給湯熱交換器２の間で循環させる水ポンプ、１３は浴槽８の浴槽水が循環する浴槽水回路、１４は浴槽９の浴槽水を風呂熱交換器５の間で循環させる浴槽水ポンプ、１５は時刻検知手段、１６は運転制御手段である。運転制御手段１６は、時刻検知手段１５が検知した時刻が深夜時間帯であるとき、圧縮機１、回路切替弁３ｇ、３ｈ、膨張弁４ｃ、４ｄ、水ポンプ１２、浴槽水ポンプ１４等を制御して、浴槽水の温熱を給湯水の加熱に利用する風呂熱利用給湯運転を行わせる制御手段を行う。

以上のように構成されたヒートポンプ風呂給湯システムについて、以下その動作、作用を説明する。

図１の構成において、浴槽８の浴槽水の温熱をヒートポンプサイクルの熱源として、給湯水を冷媒で加熱する風呂熱利用給湯運転は、以下のように行う。運転制御手段１６は、ヒートポンプサイクルの熱源となる浴槽８の浴槽水を風呂ポンプ１４を動作させて風呂熱交換器５へ搬送し、同時に冷媒が圧縮機１、給湯熱交換器２、回路切替弁３ｇ、膨張弁４ｃ、風呂熱交換器５、逆止弁１０、圧縮機１の順に流れるように、回路切替弁３ｇ、３ｈの開閉操作を行い、圧縮機１を駆動させる。圧縮機１から給湯熱交換器２、膨張弁４ｃを通過して風呂熱交換器５へ流入した低温低圧の冷媒は、風呂熱交換器５に流入した浴槽水と熱交換して、浴槽水の温熱を吸熱する。その後、圧縮機１へ吸入されて高温高圧となった冷媒は、給湯熱交換器２で水ポンプ１２で搬送される給湯水と熱交換して給湯水を加熱する。ここで、回路開閉弁３ｈは閉の状態とし、冷媒が大気熱交換器６へ流れないようにする。

ヒートポンプサイクルは熱源となる浴槽水の温度が高いほど、ヒートポンプサイクルの効率が高くなるので、入浴後の比較的高温の浴槽水（約４０℃程度）を熱源とすることによって、給湯水の加熱を高効率に行うことができる。また、入浴後の比較的高い浴槽水と冷媒を風呂熱交換器５で熱交換させると、蒸発した冷媒の加熱度を大きくすることができる。従って、圧縮機１で吐出する冷媒の高温化が容易となり、給湯水の高温加熱を高効率に行うことができる。また、従来の方式で、大気熱をヒートポンプサイクルの熱源として給湯水の加熱運転を行っているとき、外気温度が低いときは着霜による効率低下が発生していたが、本実施例のように、浴槽水を熱源とすることによって、着霜等の効率低下の要因を排除することができる。

電気料金には、深夜時間帯に余剰電力を安く利用できる制度があり、この深夜時間帯の安い余剰電力を本装置に利用することで、給湯の運転効率が高い風呂熱利用給湯運転を、安い電気料金で運転することができる。即ち、時刻検知手段１５によって時刻を検知し、時刻が電気料金が安く設定された深夜時間帯であるとき、運転制御手段１６で風呂熱利用給湯運転を行わせると、高効率な給湯加熱運転を低ランニングコストで行うことができる。また、深夜時間帯には、その日の入浴が終了している場合が多いので、入浴が終了した後の比較的高い温度の浴槽水を無駄に空気に放熱させることなく、ヒートポンプサイクルの熱源として給湯水の加熱に有効に利用することができる。

以上のように、本実施例においては、時刻検知手段１５、運転設定手段１６などを設置し、浴槽水の温熱をヒートポンプサイクルの熱源として、冷媒で給湯水を加熱する運転を行い、この運転を電気料金が安価な深夜時間帯を利用して行うこととした。従って、給湯水の加熱運転を高効率で行い、給湯のランニングコストを大幅に低減したヒートポンプ風呂給湯システムとすることができる。

（実施の形態２）
図２は、本発明の実施例２におけるヒートポンプ風呂給湯システムの構成図を示すものである。図２において、１７は運転制御手段、１８は使用者が手動で風呂熱利用給湯運転の運転信号を発信させることができる給湯運転設定手段である。給湯運転設定手段１８はスイッチを有し、使用者が風呂熱利用給湯運転を行わせるためにスイッチを操作したときに、風呂熱利用給湯運転の運転信号を発信する。運転制御手段１７は時刻検知手段１５が検知した時刻が深夜時間帯であって、給湯運転設定手段１８から風呂熱利用給湯運転の運転信号が発信されているときに、風呂熱利用給湯運転を行う手段である。

以上のように構成されたヒートポンプ風呂給湯システムについて、以下その動作、作用を説明する。

図２の構成において、浴槽８の浴槽水の温熱をヒートポンプサイクルの熱源として、給
湯水を冷媒で加熱する風呂熱利用給湯運転は、実施例１で記載した方法と同様に行う。運転制御手段１７によって、ヒートポンプサイクルの熱源となる浴槽８の浴槽水を風呂熱交換器５へ搬送し、さらに、圧縮機１を駆動させて、給湯熱交熱交換器２、回路切替弁３ｇ、膨張弁４ｃを通過して低温低圧となった冷媒を風呂熱交換器５で浴槽水と熱交換させる。風呂熱交換器５で浴槽水の温熱を吸熱した冷媒を、圧縮機１へ吸入させて高温高圧とした後に、給湯熱交換器２で給湯水と熱交換させて給湯水の加熱を行う。

ここで、運転制御手段１７は、使用者が風呂熱利用給湯運転を行わせるために給湯運転設定手段１８を操作し、給湯運転設定手段１８から風呂熱利用給湯運転の運転信号が発信されていても、時刻検知手段１５の検知する時刻が深夜時間帯になるまで風呂熱利用給湯運転を待機させる。従って、ヒートポンプサイクルの効率が高い風呂熱利用給湯運転を、電気料金が安価に設定されている深夜時間帯に行うことができる。

また、深夜時間帯であっても、給湯運転設定手段１８から風呂熱利用給湯運転の運転信号が発信されるまで、運転制御手段１７は風呂熱利用給湯運転を待機させることとしたので、その日の入浴が深夜時間帯まで及んでも、風呂熱利用給湯運転を待機し、使用者が給湯運転設定手段１８のスイッチを操作し、風呂熱利用給湯運転の運転信号が発信されてから風呂熱利用給湯運転を行う。

以上のように、本実施例においては、運転制御手段１７、給湯運転設定手段１８などを設置し、使用者が給湯運転設定手段１８を操作して、風呂熱利用給湯運転の運転信号が発信されている場合であって、時刻検知手段１５の検知時刻が深夜時間帯であるとき、運転制御手段１７は風呂熱利用給湯運転を行うこととした。従って、ヒートポンプサイクルの効率が高い風呂熱利用給湯運転を、電気料金が安価に設定されている深夜時間帯に行うことができる。また、その日の入浴が深夜時間帯に及んでも、給湯運転設定手段１８から風呂熱利用給湯運転の運転信号が発信されるまで風呂熱利用給湯運転を待機し、風呂熱利用給湯運転の運転信号が発信されてから風呂熱利用給湯運転を行うので、利便性が向上したヒートポンプ風呂給湯システムとすることができる。

（実施の形態３）
図３は、本発明の実施例３におけるヒートポンプ風呂給湯システムの構成図を示すものである。図３において、１９は時刻検知手段１５が検知した時刻が深夜時間帯であって、給湯運転設定手段１８から風呂熱利用給湯運転の運転信号が発信されていないときに、大気熱をヒートポンプサイクルの熱源とし、冷媒で給湯水を加熱する大気熱利用給湯運転を行わせる運転制御手段である。

以上のように構成されたヒートポンプ風呂給湯システムについて、以下その動作、作用を説明する。

図３の構成において、浴槽８の浴槽水の温熱をヒートポンプサイクルの熱源として、給湯水を冷媒で加熱する風呂熱利用給湯運転は、実施例１で記載した方法と同様に行う。また、大気熱をヒートポンプサイクルの熱源として、給湯水を冷媒で加熱する大気熱利用給湯運転は、以下の方法で行う。運転制御手段１９によって、ヒートポンプサイクルの熱源となる大気と、給湯熱交換器２、回路切替弁３ｈ、膨張弁４ｄを通過して低温低圧となった冷媒を大気熱交換器６で熱交換させる。大気熱交換器６で大気熱を吸熱した冷媒を、圧縮機１へ吸入させて高温高圧とした後に、給湯熱交換器２で給湯水と熱交換させて給湯水の加熱を行う。

入浴するための浴槽９のお湯張りは、家庭の給湯負荷の多くを占める。従って、貯水槽７の高温の給湯水を使って浴槽９へお湯張りを行うと、貯水槽７の残湯は僅かとなる。こ
の後、入浴中にシャワー等を大量に使用すると、貯水槽７の湯切れを起こしてしまう。しかしながら、本実施例においては、給湯運転設定手段１８から風呂熱利用給湯運転の運転信号が発信されていないときに、運転制御手段１９によって大気熱利用給湯運転を行うので、深夜時間帯の入浴中であっても貯水槽７には温度の高い給湯水が貯水されるため、入浴中の湯切れを防ぐことができる。

深夜時間帯であっても、給湯運転設定手段１８から風呂熱利用給湯運転の運転信号が発信されるまで給湯水を加熱する運転を待機していると、深夜時間帯に貯水槽７の給湯水の沸き上げを完了できない場合がある。このとき、貯水槽７の給湯水の沸き上げを完了するまで、深夜時間帯を過ぎて運転すると、電気料金が高い料金体系が適用されるので、ランニングコストが高くなり、また、深夜時間帯のみに装置の運転を行うこととすると、貯水槽７に高温の十分が給湯水が貯えられないために、貯水槽７の湯切れを起こす可能性がある。そこで、本実施例のように、深夜時間帯であって、給湯運転設定手段１８から風呂熱利用給湯運転の運転信号が発信されるまで、大気熱利用給湯運転を行って貯水槽７に高温の給湯水を貯めるようにすれば、深夜時間帯に給湯水の沸き上げを完了するとともに、貯水槽７の湯切れを防止することができる。

以上のように、本実施例においては、運転制御手段１９などを設置し、運転制御手段１９は、時刻検知手段１５の検知時刻が深夜時間帯であって、給湯運転設定手段１８から風呂熱利用給湯運転の運転信号が発信されていないときに、大気熱利用給湯運転を行わせることとした。従って、風呂熱利用給湯運転を待機しているときでも、貯水槽７に高温の給湯水を貯えることができる。従って、深夜時間帯を有効に利用して貯水槽７の沸き上げを完了し、給湯のランニングコストを大幅に低減したヒートポンプ風呂給湯システムとすることができる。

（実施の形態４）
図４は、本発明の実施例４におけるヒートポンプ風呂給湯システムの構成図を示すものである。図４において、２０は運転制御手段、２１は運転予約手段であり、使用者が手動で風呂熱利用給湯運転を開始する時刻を予約することができる手段であり、運転予約手段２１に予約した時刻になったら、給湯運転設定手段１８から風呂熱利用給湯運転の運転信号を発信させる。運転制御手段２０は、時刻検知手段１５が深夜時間帯を検知しているときであって、給湯運転設定手段１８から風呂熱利用給湯運転の運転信号が発信されていないときは、大気熱利用給湯運転を行い、運転予約手段２１に予約された時刻に達して、給湯運転設定手段１８から風呂熱利用給湯運転の運転信号が発信されたときは、大気熱利用給湯運転を停止し、風呂熱利用給湯運転を行わせる制御手段である。

以上のように構成されたヒートポンプ風呂給湯システムについて、以下その動作、作用を説明する。

深夜時間帯であっても、給湯運転設定手段１８から風呂熱利用給湯運転の運転信号が発信されるまで給湯水を加熱する運転を待機していると、深夜時間帯に貯水槽７の給湯水の沸き上げを完了できない場合がある。このとき、貯水槽７の給湯水の沸き上げを完了するまで、深夜時間帯を過ぎて運転すると、電気料金が高い料金体系が適用されるので、ランニングコストが高くなり、また、深夜時間帯のみに装置の運転を行うこととすると、貯水槽７に高温の十分が給湯水が貯えられないために、貯水槽７の湯切れを起こす可能性がある。そこで、本実施例のように、深夜時間帯であって、給湯運転設定手段１８から風呂熱利用給湯運転の運転信号が発信されるまで、大気熱利用給湯運転を行い貯水槽７に高温の給湯水を貯めるようにすれば、深夜時間帯に給湯水の沸き上げを完了するとともに、貯水槽７の湯切れを防止することができる。

また、予め予約した時刻に風呂熱利用給湯運転を行うので、使用者がその日の入浴の終了を待って、風呂熱利用給湯運転を行わせるための操作を行わなくても、自動的に風呂熱利用給湯運転を行わせることができる。さらに、運転予約手段２１を設けたことにより、その日の入浴が終了したときに、使用者が給湯運転設定手段に大気熱利用給湯運転を行わせる操作を忘れていても、自動的に効率の高い風呂熱利用給湯運転を行うことができる。

以上のように、本実施例においては、運転制御手段２０、運転予約手段２１などを設置し、使用者が運転予約手段２１で設定した風呂熱利用給湯運転の開始時刻に時刻が達していない場合は、運転制御手段２０は大気熱利用給湯運転を行い、予約時間になったら風呂熱利用給湯運転を行うとしたので、風呂熱利用給湯運転を行わない状態でも、貯水槽７に温度の高い給湯水を貯えることができる。従って、貯水槽７の湯切れを防止することができる。また、予約した時刻になったら、大気熱利用給湯運転から風呂熱利用給湯運転へと切り替わるので、装置の運転効率が高い風呂熱利用給湯運転を行うことができる。従って、貯水槽７の湯切れを防止し、給湯のランニングコストを大幅に低減したヒートポンプ風呂給湯システムとすることができる。また、予め風呂熱利用給湯運転を行う時刻を予約できるので、その日の入浴が終了を待って、使用者が風呂熱利用給湯運転を行わせるための操作を行わなくても、自動的に効率の高い風呂熱利用給湯運転を行うことができる。

（実施の形態５）
図５は、本発明の実施例５におけるヒートポンプ風呂給湯システムの構成図を示すものである。図５において、２２は運転制御手段、２３は使用者が手動で風呂熱利用給湯運転の運転信号を発信させることができる優先運転設定手段である。優先運転設定手段２３はスイッチを有し、使用者が風呂熱利用給湯運転を行わせるためにスイッチを操作したときに、風呂熱利用給湯運転の運転信号を発信する。運転制御手段２２は時刻検知手段１５が検知した時刻に関わらず、優先運転設定手段２３から風呂熱利用給湯運転の運転信号が発信されているときに、風呂熱利用給湯運転を優先させて行う手段である。

以上のように構成されたヒートポンプ風呂給湯システムについて、以下その動作、作用を説明する。

使用者が、朝、あるいは、昼間などの時間帯に入浴すると、朝、あるいは、昼間に多量の貯水槽７の高温の給湯水が利用されるため、大気熱利用給湯運転、あるいは、風呂熱利用給湯運転を行って貯水槽７に高温の給湯水の補充を行わない貯水槽７の湯切れを起こす可能性がある。また、朝、あるいは、昼間の入浴が終了し、風呂熱利用給湯運転を深夜時間帯まで待機して行っても、浴槽９の浴槽水の温度は下がっているので、ヒートポンプサイクルの高効率な運転を行うことができない。そこで、朝や昼間などの時間帯に入浴した場合、使用者が入浴が終了した時点で、風呂熱利用給湯運転を行わせるために優先運転設定手段２３のスイッチ操作をすると、風呂熱利用給湯運転の運転信号が発信され、運転制御手段２２は時刻検知手段１５が検知した時刻が深夜時間帯でなくても、風呂熱利用給湯運転を行う。従って、入浴後の温度の高い浴槽水を温熱を放熱させることなく給湯水の加熱に有効利用できるとともに、貯水槽７の湯切れを防止することができる。

風呂熱利用給湯運転は、浴槽８の浴槽水の温熱を冷媒に吸熱させて行うため、浴槽８の浴槽水の温度は、運転時刻の経過とともに低下する。そこで、入浴する際の浴槽８の温度が好みの温度より高い場合は、使用者が風呂熱利用給湯運転を行わせるために優先運転設定手段２３のスイッチ操作をすると、風呂熱利用給湯運転の運転信号が発信され、運転制御手段２２は時刻検知手段１５が検知した時刻が深夜時間帯でなくても、風呂熱利用給湯運転を行うので、浴槽水の温度を好みの温度まで下げることができる。また、このとき浴槽水より奪われた熱は、ヒートポンプサイクルを利用して効率よく貯水槽７に高温の給湯水として貯えられる。従来は、浴槽８の温度が好みの温度より高い場合は、低い温度の水
を加えて温度を下げていたが、本実施例の方式により、浴槽水の熱量、加える水の無駄を省くことができる。

また、使用者が浴槽９にお湯が張られているにもかかわらず、浴槽９へ入らず、シャワーのみを使う場合は、貯水槽７の高温の給湯水を大量に使うため、貯水槽７の湯切れを起こす可能性がある。この場合、使用者は風呂熱利用給湯運転を行わせるために優先運転設定手段２３のスイッチ操作をすると、風呂熱利用給湯運転の運転信号が発信され、運転制御手段２２は時刻検知手段１５が検知した時刻が深夜時間帯でなくても、風呂熱利用給湯運転を行うので、貯水槽７に高温の給湯水を貯水することができる。従って、多量にシャワー等を利用しても、貯水槽７の湯切れを防止することができる。

以上のように、本実施例においては、運転制御手段２２、優先運転設定手段２３などを設置し、使用者が風呂熱利用給湯運転を行わせるために優先運転設定手段２３のスイッチ操作をすると、風呂熱利用給湯運転の運転信号が発信され、運転制御手段２２は時刻検知手段１５が検知した時刻が深夜時間帯でなくても、風呂熱利用給湯運転を行うとした。従って、朝、あるいは、昼間などに入浴した場合であっても、風呂熱利用給湯運転を行って貯水槽７に高温の給湯水を貯めるので、貯水槽７の湯切れを防止することができる。また、入浴者が入浴する際に浴槽８の温度が好みの温度より高い場合は、風呂熱利用給湯運転を実行することにより、浴槽水の温度を好みの温度まで下げることができる。また、このとき浴槽水より奪われた熱は、貯水槽７に高温の給湯水の熱として貯えられるから、熱量と水の無駄を省くことができるばかりでなく、入浴中の貯水槽７の湯切れを防止することができる。従って、熱と水の無駄をなくし、貯水槽７の湯切れがない、給湯のランニングコストを大幅に低減したヒートポンプ風呂給湯システムとすることができる。

（実施の形態６）
図６は、本発明の実施例６におけるヒートポンプ風呂給湯システムの構成図を示すものである。図６において、２４は大気の温度を検知する温度センサー、２５は浴槽水の温度を検知する温度センサー、２６は運転制御手段である。運転制御手段２６は、時刻検知手段１５が深夜時間帯を検知している場合であって、給湯運転設定手段１８から風呂熱利用給湯運転の運転信号を発信されているときに、温度センサー２５が検知した浴槽水の温度Ｔ１と、温度センサー２４が検知した大気の温度Ｔ２を比較し、Ｔ１＞Ｔ２となる場合は風呂熱利用給湯運転を行い、Ｔ１≦Ｔ２の場合は、大気熱利用給湯運転を行う運転制御手段である。本実施例では、温度センサー２４、２５をサーミスタとしたが、熱電対、あるいは測温抵抗体を用いることもできる。

以上のように構成されたヒートポンプ風呂給湯システムについて、以下その動作、作用を説明する。

図６の構成において、浴槽８の浴槽水の温熱をヒートポンプサイクルの熱源として、給湯水を冷媒で加熱する風呂熱利用給湯運転は、実施例１で記載した方法と同様に行う。風呂熱利用給湯運転を実行すると、浴槽８の浴槽水の温熱は冷媒に吸熱されるので、浴槽水の温度は運転時刻の経過とともに低下していく。従って、ヒートポンプサイクルの熱源となる浴槽水温度の低下とともに、ヒートポンプサイクルの効率が低下する。一般的に、ヒートポンプサイクルの効率は、熱源の温度が高い程高くなる。従って、風呂熱利用給湯運転を行っているときに、浴槽水の温度Ｔ１と大気の温度Ｔ２を温度センサー２４、２５で比較し、Ｔ１＜Ｔ２となった場合は、大気熱利用給湯運転へ運転を切り替えることによって、ヒートポンプサイクルの効率を向上させることできる。また、風呂熱利用給湯運転を行う直前でも、既に浴槽水温度より大気温度が高い場合は大気熱利用給湯運転を実行することによって、ヒートポンプ風呂給湯システムを高効率で運転させることできる。

以上のように、本実施例においては、温度センサー２４、２５、運転制御手段２６などを設置し、運転制御手段２６は温度センサー２５の検知した浴槽水温度Ｔ１が、温度センサー２４の検知した大気温度Ｔ２に対して、Ｔ１＞Ｔ２となるとき風呂熱利用給湯運転を実行し、Ｔ１≦Ｔ２となるとき大気熱利用給湯運転を実行することとしたので、ヒートポンプサイクルの熱源となる温度が高い方を選択して給湯水の加熱運転を行うことができる。従って、運転効率が高いヒートポンプ風呂給湯システムとすることができる。

また、本実施例においては、風呂熱利用給湯運転を実行する温度条件をＴ１＞Ｔ２としたが、風呂熱交換器６と大気熱交換器６の圧力損失や、伝熱面積によって、Ｔ１＞Ｔ２の条件でも温度差（Ｔ１−Ｔ２）が小さい場合は、大気熱利用給湯運転の運転効率が高くなる場合がある。この場合は、風呂熱利用給湯運転の効率＞大気熱利用給湯運転の効率、となる場合の浴槽水温度と大気温度を求め、補正値αを加算した条件（Ｔ１＋α＞Ｔ２）で、風呂熱利用給湯運転を実行することとした。

また、本実施例の風呂熱利用給湯運転と大気熱利用給湯運転は、深夜時間帯に行ったときの例であるが、実施例５の優先運転設定手段２３から風呂熱利用給湯運転の運転信号が発信されているときでも、温度センサー２５の検知した浴槽水温度Ｔ１が、温度センサー２４の検知した大気温度Ｔ２に対して、Ｔ１＞Ｔ２となるとき風呂熱利用給湯運転を行い、Ｔ１≦Ｔ２となるとき大気熱利用給湯運転を行うこととすると、深夜時間帯以外で動作するヒートポンプ風呂給湯システムを高効率な状態で運転することができる。

（実施の形態７）
図７は、本発明の実施例７におけるヒートポンプ風呂給湯システムの構成図を示すものである。２７は浴槽８の浴槽水位を検知する水位センサー、２８は運転制御手段である。運転制御手段２８は、時刻検知手段１５が深夜時間帯を検知している場合であって、給湯運転設定手段１８から風呂熱利用給湯運転の運転信号を発信されているときに、水位センサー２７が検知した浴槽８の浴槽水水位Ｈと、予め運転制御手段２８に設定した浴槽水水位の下限水位Ｌを比較し、Ｈ＞Ｌとなる場合は風呂熱利用給湯運転を行い、Ｈ≦Ｌの場合は、大気熱利用給湯運転を行う手段である。

以上のように構成されたヒートポンプ風呂給湯システムについて、以下その動作、作用を説明する。

図７の構成において、浴槽８の浴槽水の温熱をヒートポンプサイクルの熱源として、給湯水を冷媒で加熱する風呂熱利用給湯運転は、実施例１で記載した方法と同様に行う。しかしながら、浴槽８の浴槽水の水位が低い場合に、風呂熱利用給湯運転を行うと、浴槽水の熱容量が少ないために浴槽水温度は直ちに低下し、ヒートポンプサイクルの効率が低下する。また、浴槽水の水位が低く、風呂熱交換器５へ浴槽水が十分に供給されないときは、浴槽水から温熱を吸熱して給湯水を加熱することができなくなるばかりでなく、滞留する浴槽水が凍結し風呂熱交換器５を破損させる恐れがある。そこで、水位センサー２７で浴槽８の浴槽水位を検知し、運転制御手段２８は検知した水位Ｈが予め設定した下限水位Ｌに対して、Ｈ＞Ｌとなる場合に限定して風呂熱利用給湯運転を実行し、Ｈ≦Ｌとなる場合には大気熱利用給湯運転を実行することとした。従って、風呂熱利用給湯運転を浴槽８の水位が低い場合に実行したときに発生すると想定される風呂熱交換器５の凍結による破損を未然に防ぐことができる。

以上のように、本実施例においては、水位センサー２７、運転制御手段２８などを設置し、運転制御手段２８は水位センサー２７の検知した浴槽８の水位Ｈが、予め設定した下限水位Ｌに対して、Ｈ＞Ｌとなるとき風呂熱利用給湯運転を行い、Ｈ≦Ｌとなるとき大気熱利用給湯運転を行うこととしたので、浴槽８の浴槽水水位が低くなった場合は、ヒート
ポンプサイクルの熱源を浴槽水の温熱から大気熱へと切り替えて給湯水の加熱運転を行うことができる。従って、風呂熱交換器５の凍結、破損を未然に防ぎ、給湯の運転効率が高いヒートポンプ風呂給湯システムとすることができる。

運転制御手段２８に設定する下限水位Ｌは、浴槽８に接続されている浴槽水回路１３の高さに、＋１〜５０ｃｍを加算する値に設定し、浴槽９の容積によって応じて最適値を決定する。浴槽９の容積が大きく高さが低い場合は、容積が小さく高さが高い場合に比較し、加算する値は小さい値となる。

また、本実施例の風呂熱利用給湯運転と大気熱利用給湯運転は、深夜時間帯に行ったときの例であるが、実施例５の優先運転設定手段２３から風呂熱利用給湯運転の運転信号が発信されているときでも、水位センサー２８の検知した浴槽水水位Ｈが、予め設定した下限水位Ｌに対して、Ｈ＞Ｌとなるとき風呂熱利用給湯運転を行い、Ｈ≦Ｌとなるとき大気熱利用給湯運転を行うこととすると、深夜時間帯以外で動作するヒートポンプ風呂給湯システムを高効率な状態で運転することができる。

本発明の実施例１におけるヒートポンプ風呂給湯システムの構成図 本発明の実施例２におけるヒートポンプ風呂給湯システムの構成図 本発明の実施例３におけるヒートポンプ風呂給湯システムの構成図 本発明の実施例４におけるヒートポンプ風呂給湯システムの構成図 本発明の実施例５におけるヒートポンプ風呂給湯システムの構成図 本発明の実施例６におけるヒートポンプ風呂給湯システムの構成図 本発明の実施例７におけるヒートポンプ風呂給湯システムの構成図 従来のヒートポンプ風呂給湯システムの構成図

符号の説明

１ 圧縮機
２ 給湯熱交換器
５ 風呂熱交換器
６ 大気熱交換器
７ 貯水槽
８ 浴槽
９ ヒートポンプ回路
１１ 水回路
１３ 浴槽水回路
１５ 時刻検知手段
１６、１７、１９、２０、２２、２６、２８ 運転制御手段
１８ 給湯運転設定手段
２１ 運転予約手段
２３ 優先運転設定手段
２４、２５ 温度センサー
２７ 水位センサー

Claims (6)

1. 貯水槽を有する水回路と、圧縮機を有するヒートポンプ回路と、浴槽を有する浴槽水回路と、前記ヒートポンプ回路の冷媒と前記水回路の給湯水が熱交換する給湯熱交換器と、前記ヒートポンプ回路の冷媒と前記浴槽水回路の浴槽水が熱交換する風呂熱交換器と、大気の温度を検知する温度センサーと、浴槽水の温度を検知する温度センサーとを備え、前記各温度センサーの検知した温度を基に、前記風呂熱交換器で浴槽水から吸熱した熱を前記給湯熱交換器で給湯水の加熱に利用する風呂熱利用給湯運転を行うことを特徴とするヒートポンプ風呂給湯システム。
2. 時刻を検知する時刻検知手段と、風呂熱利用給湯運転の運転信号を発信させることができる給湯運転設定手段とを備え、前記時刻検知手段が検知する時刻が深夜時間帯であって、前記給湯運転設定手段によって風呂熱利用給湯運転の運転信号が発信されたときは、風呂熱利用給湯運転を行うことを特徴とする請求項１に記載のヒートポンプ風呂給湯システム。
3. 大気とヒートポンプ回路の冷媒が熱交換する大気熱交換器とを備え、時刻検知手段が検知する時刻が深夜時間帯であって、給湯運転設定手段から風呂熱利用給湯運転の運転信号が発信されていない時は、前記大気熱交換器で大気から吸熱した熱を給湯熱交換器で給湯水の加熱に利用する大気熱利用給湯運転を行うことを特徴とする請求項２に記載のヒートポンプ風呂給湯システム。
4. 大気とヒートポンプ回路の冷媒が熱交換する大気熱交換器と、給湯運転設定手段によって風呂熱利用給湯運転の運転信号が発信される時刻を予約する運転予約手段とを備え、時刻検知手段が検知する時刻が深夜時間帯であって、前記運転予約手段で予約された時刻に達していない場合は、前記大気熱交換器で大気から吸熱した熱を給湯熱交換器で給湯水の加熱に利用する大気熱利用給湯運転を行い、その後、前記運転予約手段で予約された時刻に達した場合は、風呂熱利用給湯運転を行うことを特徴とする請求項２または３に記載のヒートポンプ風呂給湯システム。
5. 時刻を検知する時刻検知手段と、風呂熱利用給湯運転の運転信号を発信させることができる優先運転設定手段とを備え、前記時刻検知手段で検知される時刻に関わらず、前記優先運転設定手段によって風呂熱利用給湯運転の運転信号が発信されたときは、風呂熱利用給湯運転を行うことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のヒートポンプ風呂給湯システム。
6. 大気とヒートポンプ回路の冷媒が熱交換する大気熱交換器と、浴槽の水位を検知する水位センサーとを備え、前記水位センサーの検知した水位を基に、風呂熱利用給湯運転と、前記大気熱交換器で大気から吸熱した熱を給湯熱交換器で給湯水の加熱に利用する大気熱利用給湯運転とを選択することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のヒートポンプ風呂給湯システム。

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