JP3589028B2 - ヒートポンプ式風呂給湯システム - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は浴槽残湯熱を利用するヒートポンプ風呂給湯システムに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、この種のヒートポンプによる風呂システムは特開平7−71839号公報に示すものがある。以下、従来の技術について図面に基づき説明する。図12は従来のヒートポンプによる風呂システムの構成図である。図12において、浴槽廃熱利用給湯運転時は、開閉弁56aと56dを開放して、廃熱利用熱交換器4を介して浴槽の湯を集熱し、凝縮器2で加熱して貯湯する。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のヒートポンプシステムでは、浴槽廃熱利用時に、廃熱利用熱交換器で熱交換して冷却された浴槽水が低温水となって再び浴槽に戻る。そして、浴槽において、残湯水と戻ってきた低温水の両流体間で密度差が生じて、戻ってきた低温水が浴槽の下部に滞留し、残っていた残湯水が浴槽上部に滞留する。よって、浴槽内の上下で温度差が生じる。そして、廃熱利用熱交換器へ流出する浴槽接続口は浴槽下部に設置されているため、浴槽下部の低温水が再度、廃熱利用熱交換器に流入し、冷却されて浴槽へ戻り、浴槽下部に滞留する。そのため、運転経過とともに浴槽残湯水の浴槽上下部の温度差は徐々に顕著になり、特に低流量で浴槽に戻る場合は浴槽に流入する速度が遅いため浴槽内の残湯水を攪拌できず、上下の温度差が顕著である。
【0004】
従って、浴槽と廃熱利用熱交換器を接続する浴槽接続口よりも下部の残湯水を廃熱利用することになるため、廃熱利用できる湯量も少なく、また、湯量が少ないため集熱運転を開始してから短時間で残湯温度が低下し、低下した残湯水を集熱することになるため運転効率は低い。
【0005】
本発明は上記課題を解決するものであり、浴槽残湯熱の回収熱量向上および高効率運転を実現した省エネルギー給湯機を提供するものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するため、圧縮機を有する冷媒回路と、前記冷媒回路に接続した給湯加熱器および排熱利用熱交換器と、貯湯槽の湯水が流動し、前記給湯加熱器と熱交換関係を有する給湯熱交換器を途中に接続した給湯回路と、風呂循環ポンプを介して浴槽の湯水を循環させるとともに、前記排熱利用熱交換器と熱交換関係を有する風呂熱交換器を途中に接続した風呂循環回路と、前記風呂熱交換器の出口から前記風呂回路の系外へ排水する出水流路と前記風呂回路へ戻す帰還流路とを切換える流路切換え手段と、前記流路切換え手段を出水流路または帰還回路に切換える制御手段とを備え、前記制御手段は、浴槽内の低温水が所定量に達したとき、前記流路切換え手段を出水流路に切換え、所定量の低温水を排水するようにしたヒートポンプ式風呂給湯システムである。
【0007】
これによって、浴槽残湯熱の回収熱量は著しく向上するとともに高効率の貯湯運転が実現できる。さらに、ヒートポンプの運転を停止せずに残湯熱を回収するため、安定した加熱湯温とヒートポンプサイクルが得られるとともに熱回収運転時間が短縮できる。
【0008】
【発明の実施の形態】
本発明は各請求項記載の形態で実施できるもので、圧縮機を有する冷媒回路と、前記冷媒回路に接続した給湯加熱器および排熱利用熱交換器と、貯湯槽の湯水が流動し、前記給湯加熱器と熱交換関係を有する給湯熱交換器を途中に接続した給湯回路と、風呂循環ポンプを介して浴槽の湯水を循環させるとともに、前記排熱利用熱交換器と熱交換関係を有する風呂熱交換器を途中に接続した風呂循環回路と、前記風呂熱交換器の出口から前記風呂回路の系外へ排水する出水流路と前記風呂回路へ戻す帰還流路とを切換える流路切換え手段と、前記流路切換え手段を出水流路または帰還回路に切換える制御手段とを備え、前記制御手段は、浴槽内の低温水が所定量に達したとき、前記流路切換え手段を出水流路に切換え、所定量の低温水を排水するようにしたものである。
【0009】
そして、本実施の形態によれば、浴槽から送られてきた残湯水の熱をヒートポンプ回路で集熱し、冷媒の凝縮熱で水を加熱して貯湯タンク内に貯湯する。一方、風呂熱交換器で集熱されて温度低下した残湯水は再び浴槽に戻り、循環しない残湯水との密度差により、浴槽へ流入する接続口よりも下部に滞留する。そして、風呂熱交換器と接続する浴槽接続口よりも下部の残湯水が再び風呂熱交換器に流入して冷却されて浴槽に戻ってくる。この運転を継続することによって、浴槽接続口よりも下部の低温残湯水が常に集熱に利用されるため、浴槽上部と下部の残湯温度差は顕著になる。
【0010】
そのため、運転しながら流路切換え手段を出水流路側に切換え、浴槽下部の残湯水を風呂熱交換器でさらに吸熱して、流路切換え手段の出水流路から排水する。それによって、浴槽の残湯湯面は低下し、浴槽上部の高温残湯水が風呂熱交換器へ流入し始めるため、流路切換え手段を浴槽への帰還流路側に切換え、再び高温の残湯水を集熱して浴槽に戻しながら運転する。従って、浴槽下部の残湯熱量をまず集熱して、排水させながら運転を継続し、再度、残った高温残湯水の熱を集熱するため、浴槽残湯熱の回収熱量は著しく向上するとともに高効率の貯湯運転が実現できる。さらに、ヒートポンプの運転を停止せずに残湯熱を回収するため、安定した加熱湯温とヒートポンプサイクルが得られるとともに熱回収運転時間が短縮できる。
【0011】
また、風呂回路を流れる湯水温を検出する温度検出手段を備え、制御手段はヒートポンプ回路による運転時に前記温度検出手段の検出温度が第1設定温度まで低下した時に前記流路切換え手段を出水流路側に切換え、その後検出温度が前記第1設定温度よりも高温の第2設定温度まで上昇した時に前記流路切換え手段を帰還流路側へ切換えるものであり、浴槽残湯熱を集熱しながら貯湯タンクの水を加熱し貯湯する運転において、風呂熱交換器出口の残湯水温が第1設定温度まで低下して、運転効率が悪くなったり、凍結の恐れが生じる温度に達すると流路切換え手段を出水流路側に切換えて熱交換した低温水を外部に排水しながら運転を継続する。そして、浴槽の残湯湯面が低下して、浴槽上部の高温残湯水が浴槽から風呂熱交換器へ流出し始め、第2設定温度に達した時、流路切換え手段を再び浴槽へ戻す帰還流路側に切換え、高温の残湯熱を集熱して貯湯運転を継続する。
【0012】
従って、簡単な温度検出手段を風呂熱交換器出口に設けて、風呂熱交換器出口の冷却された温度を直接検出して流路切換え手段を切換えるため、低流量時の風呂熱交換器内の流路が凍結することもなく高信頼性がえられる。また、風呂熱交換器、流路切換え手段、運転制御手段を1つのユニットに収納して温度検出手段と運転制御手段の信号線の接続工事をなくすことができるため省線化となる。
【0013】
また、風呂回路を流れる湯水温を検出する温度検出手段を備え、制御手段はヒートポンプ回路による運転開始時に流路切換え手段を出水流路側に切換えるとともに、前記温度検出手段の検出温度が帰還流路側へ切換わった直後の検出湯温から所定温度巾低下した時に前記流路切換え手段を前記帰還流路側から前記出水流路側に切換えるものであり、浴槽残湯熱を集熱しながら貯湯タンクの水を加熱し貯湯する運転において、運転開始時に流路切換え手段を帰還流路へ切換え、温度検出手段の位置する循環水温を検出して、検出した水温を初期値とする。そして、ヒートポンプによる運転経過とともに循環水温は低下して、初期値から所定温度低下した時、流路切換え手段を帰還流路から出水流路側に切換える。そして、出水が終了して再び出水流路側から帰還流路へ切換えた時に温度検出手段の位置する循環水温の検出水温を新たに初期値とする。
【0014】
従って、流路切換え手段を帰還流路へ切換える温度を絶対温度とせず、流路切換え手段を帰還流路へ切換えた時の温度検出手段の検出水温を初期の残湯温度と見なして出水流路側に切換えるため、入浴終了後に長時間経過して浴槽残湯温度が低下した状態でも効果的に回収と排水を繰り返すため、効率良く残湯熱を回収できる。すなわち、初期の残湯温度に関係なく効果的に回収と排水を繰り返して効率の良い回収運転を実現することができる。
【0015】
また、風呂回路を流れる湯水温を検出する温度検出手段と、風呂回路の流量を調節する風呂ポンプとを備え、制御手段はヒートポンプ回路による運転時に前記温度検出手段の検出温度が設定温度まで低下した時に前記流路切換え手段を出水流路側に切換えるとともに、前記温度検出手段の検出温度が前記設定温度と一致するように風呂ポンプを制御するものであり、、浴槽残湯熱を集熱しながら貯湯タンクの水を加熱し貯湯する運転において、運転経過とともに風呂熱交換器から流出する水温が予め設定された設定温度まで低下して、運転効率が悪くなったり、ヒートポンプ回路の圧縮機の液圧縮が生じたり、風呂熱交換器の凍結の恐れが生じる温度に達すると流路切換え手段を出水流路側に切換えて、風呂ポンプの流量を制御して設定温度の低温水を排水しながら運転を継続する。従って、ヒートポンプ回路の圧縮機、あるいは風呂回路の凍結防止など、信頼性を確保しながら残湯水の熱回収を続けることができる。
【0016】
また、風呂回路の流量を調節する風呂ポンプを備え、制御手段は流路切換え手段を帰還流路側に切換えて、風呂ポンプを所定時間循環させた後、ヒートポンプ回路による運転を開始するものであり、浴槽残湯熱を集熱しながら貯湯タンクの水を加熱し貯湯する運転中に流路切換え手段を出水流路側にして低温の浴槽水を排水して帰還流路側に切換えた後において、風呂ポンプを所定時間、最大流量で循環させて浴槽内の残湯水を攪拌する。従って、浴槽の残湯水の上部と下部の温度分布は解消され、高温の残湯水が風呂熱交換器に流入するために高効率運転ができる。
【0017】
また、風呂回路の流量を調節する風呂ポンプを備え、制御手段はヒートポンプ回路による運転開始時に流路切換え手段を帰還流路側に切換え、風呂ポンプを運転した後、所定時間遅延させて圧縮機を運転するものであり、浴槽残湯熱を集熱しながら貯湯タンクの水を加熱し貯湯する運転において、運転開始時に流路切換え手段を出水流路側にして、風呂ポンプを所定時間循環させて浴槽内の残湯水を攪拌する。そして、ヒートポンプ回路による運転を開始する。従って、浴槽の残湯水の上部と下部の温度分布は解消され、高温の残湯水が風呂熱交換器に流入するために高効率運転ができる。特に、入浴終了後、長時間放置した時に浴槽の残湯水の上下部の温度分布は顕著であるため、効果が著しい。
【0018】
また、風呂回路の流量を調節する風呂ポンプを備え、制御手段はヒートポンプ回路による運転時に風呂回路を流れる湯水温が第1設定温度まで低下した時に流路切換え手段を出水流路側に切換え、その後前記湯水温が前記第1設定温度よりも低温の状態が所定時間続いた時に風呂ポンプを最大流量で運転するものであり、浴槽残湯熱を集熱しながら貯湯タンクの水を加熱し貯湯する運転において、風呂熱交換器出口の残湯水温が第1設定温度まで低下して、運転効率が悪くなったり、凍結の恐れが生じる温度に達すると流路切換え手段を出水流路側に切換えて熱交換した低温水を外部に排水する。
【0019】
そして、その後、所定時間、風呂熱交換器出口の検出温度が第1設定温度よりも低温が続いた時に風呂ポンプを最大流量で運転して排水する。従って、浴槽残湯水が低温のため 、流路切換え手段を出水流路側に切換えても高温湯が風呂熱交換器に流入しない場合に風呂熱交換器内を最大流量で循環させて、風呂熱交換器内の湯垢、浮遊物などを洗い流す。よって、風呂熱交換器内は洗浄されて熱交換効率が向上するとともに信頼性が向上する。
【0020】
また、風呂回路に接続される浴槽の残湯水面を検出する水位検出手段と、前記水位検出手段から残湯水量を演算する水量演算手段と、ヒートポンプ回路による運転時間を設定する運転時間設定手段と、出水流路の排水量を制御する流量制御手段とを備え、制御手段は、前記ヒートポンプ回路による運転開始時に流路切換え手段を出水流路側に切換え、前記水量演算手段と前記運転時間設定手段に基づき前記出水流路の排水量を演算して前記流量制御手段へ送信するものであり、浴槽残湯熱を集熱しながら貯湯タンクの水を加熱し貯湯する運転において、水量演算手段で運転開始時に水位検出手段から浴槽残湯水量を演算する。また、運転時間設定手段で運転開始時刻から深夜時間帯の運転時間を算出して設定する。
【0021】
そして、運転制御手段は浴槽残湯水量と設定された運転時間から浴槽残湯水の排水量を算出して、流量制御手段へ出水流路の排水量を送信する。そして、流量制御手段は流量測定手段と流量測定手段の信号に基づき流量可変ポンプを制御して排水量を制御する。従って、運転時間内で浴槽残湯水の熱回収と排水終了が実現できるため、翌朝の入浴が可能となり、利便性が向上する。
【0022】
【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。なお、従来例および各実施例において、同じ構成、同じ動作をするものについては同一符号を付し、一部説明を省略する。
【0023】
(実施例1)
図1は本発明の実施例1のヒートポンプ式風呂給湯システムの構成図である。
【0024】
図1において、実線矢印は浴槽残湯水の流れ方向を表し、破線は冷媒流れ方向を表す。1は圧縮機、2は凝縮器、3は減圧手段、4は熱回収熱交換器、5はヒートポンプ回路であり、圧縮機1、凝縮器2、減圧手段3、熱回収熱交換器4を順次接続した密閉回路で構成されている。6は給湯熱交換器であり、凝縮器2と熱交換関係を有して、冷媒の凝縮作用をおこなう。7は貯湯タンクであり、給湯熱交換器6で加熱された湯を貯湯する。8は給湯回路であり、給湯熱交換器6、貯湯タンク7が接続されている。9は給湯ポンプであり、給湯回路8に設けられていて、給湯回路8の水を循環させ、給湯熱交換器6と貯湯タンク7が長配管で接続される場合に効果がある。10は風呂熱交換器であり、熱回収熱交換器4と熱交換関係を有する。11は浴槽、12は風呂回路であり、風呂熱交換器10、浴槽11を接続して構成されている。13は流路切換え手段であり、風呂熱交換器10出口と浴槽11間の風呂回路に設けて、風呂熱交換器10出口から風呂回路10の系外へ排水する出水流路14と浴槽11へ戻る帰還流路15を切換える。16は制御手段であり、ヒートポンプ回路5による運転開始時に流路切換え手段13を帰還流路15側に切換え、時間計測を開始する。そして、所定時間経過後に流路切換え手段13を出水流路14側に切換える。そして、再び時間計測を開始して所定時間経過後に再び流路切換え手段13を帰還流路15側に切換え、時間計測を開始する。この繰り返しで流路切換え手段を切換える。
【0025】
以上の構成において、その動作、作用について説明する。
【0026】
風呂残湯熱を集熱しながら貯湯の水を加熱し貯湯する運転について述べる。圧縮機1から吐出した冷媒は凝縮器2に流入し、給湯熱交換器6を介して貯湯タンク7から給湯ポンプ9によって送られてきた水を加熱する。そして、凝縮液化した冷媒は減圧手段3で減圧されて熱回収熱交換器4へ流入する。そして、熱回収熱交換器4へ流入した冷媒は風呂熱交換器10を介して浴槽残湯水の熱を吸熱して、圧縮機1に戻る。このサイクルを繰り返しながら、浴槽11の残湯熱を集熱して貯湯タンク7に高温湯を貯湯する。また、風呂熱交換器10で吸熱されて温度低下した残湯水は再び浴槽11に戻り、循環しない残湯水との密度差により、浴槽11へ流入する接続口よりも下部に滞留する。そして、風呂熱交換器10と接続する浴槽11接続口よりも下部の残湯水が再び風呂熱交換器10に流入して冷却されて浴槽10に戻ってくる。この運転を繰り返すことによって、浴槽接続口よりも下部の低温残湯水が常に吸熱されるため、浴槽上部と下部の残湯温度差は顕著になる。そして、運転を開始してから所定時間経過後に制御手段16は流路切換え手段13を出水流路14側に切換える。そして、風呂熱交換器10で吸熱された低温の残湯水を流路切換え手段13から排水する。
【0027】
これによって、浴槽の残湯湯面は低下し、浴槽上部の高温残湯水が風呂熱交換器10へ流入し始める。そして、所定時間経過後に制御手段16が流路切換え手段13を帰還流路15側に切換える。そして、再び高温の残湯水を集熱して浴槽に戻しながら運転する。従って、浴槽下部の残湯熱量をまず集熱して、排水させながら運転を継続し、再度、残った高温残湯水の熱を集熱するため、浴槽残湯熱の回収熱量は著しく向上するとともに高効率の貯湯運転が実現できる。さらに、ヒートポンプの運転を停止せずに残湯熱を回収するため、熱回収運転時間が短縮できるとともに安定した加熱貯湯湯温とヒートポンプサイクルが得られる。また、浴槽10の流出口から流路切換え手段13間に風呂ポンプ17を設けて、浴槽10の残湯水を浴槽11から風呂熱交換器10、浴槽11と循環させても、同様の効果が得られるので以下の説明では省略する。また、風呂ポンプ17を設けることによって、浴槽11と風呂熱交換器10を長配管で接続できる効果がある。
【0028】
また、貯湯運転を継続しながら風呂ポンプ17で排水できるため排水量が増加して、残った高温湯が風呂熱交換器に流入しだすまでの時間が短縮できるため、熱回収運転時間が短縮できる。また、制御手段16による流路切換え手段13の切り換えを浴槽11から流出する残湯温度を検出する残湯温度検出手段18で検出して、所定温度まで低下した時に出水流路14側に切り換え、その後、所定時間経過後に帰還流路15側に切換えても同じ効果が得られる。
【0029】
(実施例2)
図2は本発明の実施例2のヒートポンプ式風呂給湯システムの構成図である。図2において、実線矢印は流路切換え手段13が出水流路14側に切り換わった時の残湯水の流れ方向を表わし、破線は帰還流路15側に切り換わった時の残湯水の流れ方向を表わす。19は温度検出手段であり、風呂熱交換器10の出口と流路切換え手段13間の水温を検出する。20は運転制御手段であり、ヒートポンプ回路5による浴槽11残湯熱利用の貯湯運転時に温度検出手段19の検出温度が第1設定温度まで低下した時に流路切換え手段13を出水流路14側に切換え、その後、検出温度が第1設定温度よりも高温の第2設定温度まで上昇した時に流路切換え手段13を帰還流路15側へ切換えて運転を継続する。
【0030】
以上の構成において、その動作、作用について説明する。
【0031】
浴槽残湯熱を集熱しながら貯湯タンク7の水を加熱し貯湯する運転において、風呂熱交換器10出口の残湯水温が第1設定温度まで低下して、運転効率が悪くなったり、凍結の恐れが生じる温度に達すると流路切換え手段13を出水流路14側に切換えて熱交換した低温水を外部に排水しながら運転を継続する。そして、浴槽11の残湯湯面が低下して、浴槽上部の高温残湯水が浴槽11から風呂熱交換器10へ流出し始め、第2設定温度に達した時、流路切換え手段13を再び浴槽11へ戻す帰還流路15側に切換え、高温の残湯熱を集熱して貯湯運転を継続する。従って、簡単な温度検出手段を風呂熱交換器出口に設けて、風呂熱交換器出口の冷却された温度を直接検出して流路切換え手段を切換えるため、低流量時の風呂熱交換器内の流路が凍結することもなく高信頼性がえられる。また、風呂熱交換器、流路切換え手段、運転制御手段を1つのユニットに収納して温度検出手段と運転制御手段の信号線の接続工事をなくすことができるため省線化となる。
【0032】
(実施例3)
図3は本発明の実施例3のヒートポンプ式風呂給湯システムの構成図である。図3において、21は温度検出手段であり、風呂回路12を循環する水温を検出する。22は運転制御手段であり、ヒートポンプ回路5による運転時に流路切換え手段13を帰還流路15へ切換え、また温度検出手段21の検出温度が出水流路14側から帰還流路15側へ切換わった直後の検出湯温から所定温度巾低下した時に流路切換え手段13を帰還流路15側から出水流路14側に切換える。
【0033】
以上の構成において、その動作、作用について説明する。浴槽残湯熱を集熱しながら貯湯タンク7の水を加熱し貯湯する運転において、運転開始時に流路切換え手段13を帰還流路15へ切換え、温度検出手段21の位置する循環水温を検出して、検出した水温を初期値とする。そして、ヒートポンプによる運転経過とともに循環水温は低下して、初期値から所定温度低下した時、流路切換え手段13を帰還流路15から出水流路14側に切換える。そして、出水が終了して再び出水流路14側から帰還流路15へ切換えた時に温度検出手段21の位置する循環水温の検出水温を新たに初期値とする。そして、運転経過とともに循環水温は低下して、新たな初期値から所定温度低下した時、流路切換え手段13を帰還流路15から出水流路14側に切換える。このサイクルを繰り返し運転する。
【0034】
従って、流路切換え手段13を帰還流路15へ切換える温度を絶対温度とせず、流路切換え手段13を帰還流路15へ切換えた時の温度検出手段21の検出水温を初期の残湯温度と見なして出水流路14側に切換えるため、入浴終了後に長時間経過して浴槽残湯温度が低下した状態でも効果的に回収と排水を繰り返すため、効率良く残湯熱を回収できる。すなわち、初期の残湯温度に関係なく効果的に回収と排水を繰り返して効率の良い回収運転を実現することができる。
【0035】
(実施例4)
図4は本発明の実施例4のヒートポンプ式風呂給湯システムの構成図である。図4において、23は温度検出手段であり、風呂熱交換器10の出口と流路切換え手段13間の水温を検出する。24は風呂ポンプであり、浴槽11の流出口と流路切換え手段13の風呂回路接続間に設けてある。25は運転制御手段であり、ヒートポンプ回路5による運転時に温度検出手段23の検出温度が設定温度まで低下した時に流路切換え手段13を出水流路15側に切換え、また温度検出手段23の検出温度が設定温度と一致するように風呂ポンプ24の流量を制御する。
【0036】
以上の構成において、その動作、作用について説明する。浴槽残湯熱を集熱しながら貯湯タンク7の水を加熱し貯湯する運転において、運転経過とともに風呂熱交換器10から流出する水温は低下する。そして、風呂熱交換器10の出口の残湯水温が予め設定された設定温度まで低下して、運転効率が悪くなったり、ヒートポンプ回路の圧縮機の液圧縮が生じたり、風呂熱交換器の凍結の恐れが生じる温度に達すると流路切換え手段を出水流路側に切換えて、風呂ポンプの流量を制御して設定温度の低温水を排水しながら運転を継続する。従って、ヒートポンプ回路の圧縮機、あるいは風呂回路の凍結防止など、信頼性を確保しながら残湯水の熱回収を続けることができる。
【0037】
(実施例5)
図5は本発明の実施例5のヒートポンプ式風呂給湯システムの構成図である。図5において、26は運転制御手段であり、流路切換え手段13を出水流路14側から帰還流路15側に切換えた後、所定時間、風呂ポンプ24を最大流量で運転する。
【0038】
以上の構成において、その動作、作用について説明する。浴槽残湯熱を集熱しながら貯湯タンク7の水を加熱し貯湯する運転中に流路切換え手段13を出水流路14側にして低温の浴槽水を排水して帰還流路15側に切換えた後において、風呂ポンプ24を所定時間、最大流量で循環させて浴槽内の残湯水を攪拌する。従って、浴槽の残湯水の上部と下部の温度分布は解消され、高温の残湯水が風呂熱交換器10に流入するために高効率運転ができる。
【0039】
(実施例6)
図6は本発明の実施例6のヒートポンプ式風呂給湯システムの構成図である。図6において、27は運転制御手段であり、ヒートポンプ回路5による運転開始時に流路切換え手段13を帰還流路15側に切換え、風呂ポンプ24を運転した後、所定時間遅延させて圧縮機1を運転する運転制御手段風呂ポンプ24を運転する。
【0040】
以上の構成において、その動作、作用について説明する。浴槽残湯熱を集熱しながら貯湯タンク7の水を加熱し貯湯する運転において、運転開始時に流路切換え手段13を出水流路14側にして、風呂ポンプ24を所定時間循環させて浴槽内の残湯水を攪拌する。そして、所定時間遅延させて圧縮機1を運転してヒートポンプ回路5による運転を開始する。従って、浴槽の残湯水の上部と下部の温度分布は解消され、高温の残湯水が風呂熱交換器に流入するために高効率運転ができる。特に、入浴終了後、長時間放置した時に浴槽11の残湯水の上下部の温度分布は顕著であるが、この顕著な温度分布が解消される。
【0041】
(実施例7)
図7は本発明の実施例7のヒートポンプ式風呂給湯システムの構成図である。図7において、28は運転制御手段であり、ヒートポンプ回路5による運転時に温度検出手段19の検出温度が第1設定温度まで低下した時に流路切換え手段13を出水流路14側に切換え、その後、所定時間、検出温度が第1設定温度よりも低温が続いた時に風呂ポンプ24を最大流量で運転する。
【0042】
以上の構成において、その動作、作用について説明する。浴槽残湯熱を集熱しながら貯湯タンク7の水を加熱し貯湯する運転において、風呂熱交換器10出口の残湯水温が第1設定温度まで低下して、運転効率が悪くなったり、凍結の恐れが生じる温度に達すると流路切換え手段13を出水流路14側に切換えて熱交換した低温水を外部に排水する。そして、その後、所定時間、風呂熱交換器10出口の検出温度が第1設定温度よりも低温が続いた時に風呂ポンプ24を最大流量で運転して排水する。従って、浴槽残湯水が低温のため、流路切換え手段13を出水流路14側に切換えても高温湯が風呂熱交換器10に流入しない場合に風呂熱交換器10内を最大流量で循環させて、風呂熱交換器10内の湯垢、浮遊物などを洗い流す。よって、風呂熱交換器10内は洗浄されて熱交換効率が向上するとともに信頼性が向上する。
【0043】
(実施例8)
図8は本発明の実施例8のヒートポンプ式風呂給湯システムの構成図である。図8において、29は風呂熱交換器であり、浴槽11よりも高位置に設けて、壁付けしたものである。
【0044】
以上の構成において、その動作、作用について説明する。浴槽残湯熱を集熱しながら貯湯タンク7の水を加熱し貯湯する運転において、風呂熱交換器29で冷却された風呂回路12の循環水は流入時よりも密度が大きくなって流出するため、浴槽11より高位置に設置することにより、自然循環で浴槽11へ戻る。従って、風呂ポンプレス化が実現できるため、省電力化と低騒音化が達成できる。また、図9に示す如く、貯湯タンク7の上部にヒートポンプ回路5および風呂熱交換器29を設置して一体ユニットの形態にすることにより、省スペース化が実現できる。また、ヒートポンプ回路5と風呂熱交換器29と熱交換する熱回収熱交換器4との冷媒工事レス化が達成できる。
【0045】
(実施例9)
図10は本発明の実施例9のヒートポンプ式風呂給湯システムの構成図である。図10において、30は水位検出手段であり、浴槽11の残湯水面を検出する。31は水量演算手段であり、水位検出手段から残湯水量を演算する。32は運転時間設定手段であり、時刻を計測する計時手段33から運転開始時の時刻を認識して、運転開始時から深夜時間帯の例えば朝7時までの運転時間を算出して設定する。34は流量制御手段であり、出水流路の排水量を計測する流量測定手段35と流量測定手段35の信号に基づき出水流路の排水量を制御する流量可変ポンプ36からなる。37は運転制御手段であり、ヒートポンプ回路による運転開始時に流路切換え手段13を出水流路14側に切換え、また水量演算手段31と運転時間設定手段32に基づき、流量制御手段34に出水流路の排水量を送信する。
【0046】
以上の構成において、その動作、作用について説明する。浴槽残湯熱を集熱しながら貯湯タンク7の水を加熱し貯湯する運転において、水量演算手段31で運転開始時に水位検出手段から浴槽残湯水量を演算する。また、運転時間設定手段32で運転開始時刻から深夜時間帯の運転時間を算出して設定する。そして、運転制御手段37は浴槽残湯水量と設定された運転時間から浴槽残湯水の排水量を算出して、流量制御手段34へ出水流路の排水量を送信する。そして、流量制御手段34は流量測定手段35と流量測定手段35の信号に基づき流量可変ポンプ36を制御して排水量を制御する。従って、運転時間内で浴槽残湯水の熱回収と排水終了が実現できるため、翌朝の入浴が可能となるなど利便性が向上する。また、深夜遅くに入浴した場合でも、朝方までに残湯水の熱回収と排水が終了できる。
【0047】
(実施例10)
図11は本発明の実施例10のヒートポンプ式風呂給湯システムの構成図である。図11において、38は冷媒温度検出手段であり、熱回収熱交換器4の入口冷媒温度を検出する。39は停止制御手段であり、冷媒温度検出手段38の検出温度が所定温度に低下した時、圧縮機1および風呂ポンプ17の運転を停止する。
【0048】
以上の構成において、その動作、作用について説明する。浴槽11残湯熱を利用して貯湯タンク7の水を加熱し貯湯する運転において、風呂熱交換器10が凍結して浴槽水が循環せず吸熱できない時、あるいはヒートポンプ回路5内の冷媒が漏れて冷媒量が少ない時、ヒートポンプ運転すると熱回収熱交換器4に流入する冷媒温度が急激に低下する。そして、熱回収熱交換器4に流入する冷媒温度が予め設定された温度まで低下すると停止制御手段39は圧縮機1および風呂ポンプ17の運転を停止して残湯熱の回収を終了する。従って、圧縮機1が液圧縮することもないため、信頼性が向上する。
【0049】
以上説明した各実施例の効果をまとめれば以下の通りである。
【0050】
(1)浴槽下部の残湯熱量をまず集熱して、排水させながら運転を継続し、再度、残った高温残湯水の熱を集熱するため、浴槽残湯熱の回収熱量は著しく向上するとともに高効率の貯湯運転が実現できる。さらに、ヒートポンプの運転を停止せずに残湯熱を回収するため、安定した加熱湯温とヒートポンプサイクルが得られるとともに熱回収運転時間が短 縮できる。
【0051】
(2)風呂熱交換器出口の冷却された温度を直接検出して流路切換え手段を切換えるため、低流量時の風呂熱交換器内の流路が凍結することもなく高信頼性がえられる。また、風呂熱交換器、流路切換え手段、運転制御手段を1つのユニットに収納して温度検出手段と運転制御手段の信号線の接続工事をなくすことができるため省線化となる。
【0052】
(3)路切換え手段を帰還流路へ切換える温度を絶対温度とせず、流路切換え手段を帰還流路へ切換えた時の温度検出手段の検出水温を初期の残湯温度と見なして出水流路側に切換えるため、入浴終了後に長時間経過して浴槽残湯温度が低下した状態でも効果的に回収と排水を繰り返すため、効率良く残湯熱を回収できる。すなわち、初期の残湯温度に関係なく効果的に回収と排水を繰り返して効率の良い回収運転を実現することができる。
【0053】
(4)ヒートポンプ回路の圧縮機、あるいは風呂回路の凍結防止など、信頼性を確保しながら残湯水の熱回収を続けることができる。
【0054】
(5)浴槽の残湯水の上部と下部の温度分布は解消され、高温の残湯水が風呂熱交換器に流入するために高効率運転ができる。
【0055】
(6)浴槽の残湯水の上部と下部の温度分布は解消され、高温の残湯水が風呂熱交換器に流入するために高効率運転ができる。特に、入浴終了後、長時間放置した時に浴槽の残湯水の上下部の温度分布は顕著であるため、効果が著しい。
【0056】
(7)浴槽残湯水が低温のため、流路切換え手段を出水流路側に切換えても高温湯が風呂熱交換器に流入しない場合に風呂熱交換器内を最大流量で循環させて、風呂熱交換器内の湯垢、浮遊物などを洗い流すので、風呂熱交換器内は洗浄されて熱交換効率が向上するとともに信頼性が向上する。
【0057】
(8)風呂熱交換器を浴槽よりも高位置に設けた形態により、浴槽残湯熱を集熱しながら貯湯タンクの水を加熱し貯湯する運転において、風呂熱交換器で冷却された風呂回路の循環水は流入時よりも密度が大きくなって流出するため、浴槽より高位置に設置することにより、自然循環で浴槽へ戻すことができる。従って、風呂ポンプレス化が実現できるため、省電力化と低騒音化が達成できる。
【0058】
(9)転時間内で浴槽残湯水の熱回収と排水終了が実現できるため、翌朝の入浴が可能となり、利便性が向上する。
【0059】
(10)圧縮機が液圧縮することもないため、信頼性が向上する。
【0060】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、浴槽残湯熱の回収熱量は著しく向上するとともに高効率の貯湯運転が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例1のヒートポンプ式風呂給湯システムの構成図
【図2】本発明の実施例2のヒートポンプ式風呂給湯システムの構成図
【図3】本発明の実施例3のヒートポンプ式風呂給湯システムの構成図
【図4】本発明の実施例4のヒートポンプ式風呂給湯システムの構成図
【図5】本発明の実施例5のヒートポンプ式風呂給湯システムの構成図
【図6】本発明の実施例6のヒートポンプ式風呂給湯システムの構成図
【図7】本発明の実施例7のヒートポンプ式風呂給湯システムの構成図
【図8】本発明の実施例8のヒートポンプ式風呂給湯システムの構成図
【図9】本発明の実施例8の他のヒートポンプ式風呂給湯システムの構成図
【図10】本発明の実施例9のヒートポンプ式風呂給湯システムの構成図
【図11】本発明の実施例10のヒートポンプ式風呂給湯システムの構成図
【図12】従来のヒートポンプシステムの構成図
【符号の説明】
1 圧縮機
2 凝縮器
3 減圧手段
4 熱回収熱交換器
5 ヒートポンプ回路
6 給湯熱交換器
7 貯湯タンク
8 給湯回路
9 給湯ポンプ
10 風呂熱交換器
11 浴槽
12 風呂回路
13 流路切換え手段
14 出水流路
15 帰還流路
16 制御手段
17 風呂ポンプ
18 残湯温度検出手段
19 温度検出手段
20 運転制御手段
21 温度検出手段
22 運転制御手段
23 温度検出手段
24 風呂ポンプ
25 運転制御手段
26 運転制御手段
27 運転制御手段
28 運転制御手段
29 風呂熱交換器
30 水位検出手段
31 水量演算手段
32 運転時間設定手段
33 計時手段
34 流量制御手段
35 流量測定手段
36 流量可変ポンプ
37 運転制御手段
38 冷媒温度検出手段
39 停止制御手段

Claims (10)

  1. 圧縮機を有する冷媒回路と、前記冷媒回路に接続した給湯加熱器および排熱利用熱交換器と、貯湯槽の湯水が流動し、前記給湯加熱器と熱交換関係を有する給湯熱交換器を途中に接続した給湯回路と、風呂循環ポンプを介して浴槽の湯水を循環させるとともに、前記排熱利用熱交換器と熱交換関係を有する風呂熱交換器を途中に接続した風呂循環回路と、前記風呂熱交換器の出口から前記風呂回路の系外へ排水する出水流路と前記風呂回路へ戻す帰還流路とを切換える流路切換え手段と、前記流路切換え手段を出水流路または帰還回路に切換える制御手段とを備え、前記制御手段は、浴槽内の低温水が所定量に達したとき、前記流路切換え手段を出水流路に切換え、所定量の低温水を排水するようにしたヒートポンプ式風呂給湯システム。
  2. 制御手段は、ヒートポンプ回路による運転時に時間計測を開始して所定時間後に流路切換え手段を出水流路に切換える請求項1記載のヒートポンプ式風呂給湯システム。
  3. 風呂回路の残湯温度を検出する残湯温度検出手段を備え、制御手段は前記残湯温度検出手段の検知温度が所定温度まで低下したときに、流路切換え手段を出水流路に切換える請求項1記載のヒートポンプ式風呂給湯システム。
  4. 風呂回路を流れる湯水温を検出する温度検出手段を備え制御手段はヒートポンプ回路による運転時に前記温度検出手段の検出温度が第1設定温度まで低下した時に前記流路切換え手段を出水流路側に切換え、その後検出温度が前記第1設定温度よりも高温の第2設定温度まで上昇した時に前記流路切換え手段を帰還流路側へ切換える請求項1記載のヒートポンプ式風呂給湯システム。
  5. 風呂回路を流れる湯水温を検出する温度検出手段を備え制御手段はヒートポンプ回路による運転開始時に流路切換え手段を出水流路側に切換えるとともに、前記温度検出手段の検出温度が帰還流路側へ切換わった直後の検出湯温から所定温度巾低下した時に前記流路切換え手段を前記帰還流路側から前記出水流路側に切換える請求項1記載のヒートポンプ式風呂給湯システム。
  6. 風呂回路を流れる湯水温を検出する温度検出手段と、風呂回路の流量を調節する風呂ポンプとを備え制御手段はヒートポンプ回路による運転時に前記温度検出手段の検出温度が設定温度まで低下した時に前記流路切換え手段を出水流路側に切換えるとともに、前記温度検出手段の検出温度が前記設定温度と一致するように風呂ポンプを制御する請求項1記載のヒートポンプ式風呂給湯システム。
  7. 風呂回路の流量を調節する風呂ポンプを備え、制御手段は流路切換え手段を帰還流路側に切換えて、風呂ポンプを所定時間循環させた後、ヒートポンプ回路による運転を開始する請求項1又は6記載のヒートポンプ式風呂給湯システム。
  8. 風呂回路の流量を調節する風呂ポンプを備え、制御手段はヒートポンプ回路による運転開始時に流路切換え手段を帰還流路側に切換え、風呂ポンプを運転した後、所定時間遅延させて圧縮機を運転する請求項1又は記載のヒートポンプ式風呂給湯システム。
  9. 風呂回路の流量を調節する風呂ポンプを備え、制御手段はヒートポンプ回路による運転時に風呂回路を流れる湯水温が第1設定温度まで低下した時に流路切換え手段を出水流路側に切換え、その後前記湯水温が前記第1設定温度よりも低温の状態が所定時間続いた時に風呂ポンプを最大流量で運転する請求項1、又は記載のヒートポンプ式風呂給湯システム。
  10. 風呂回路に接続される浴槽の残湯水面を検出する水位検出手段と、前記水位検出手段から残湯水量を演算する水量演算手段と、ヒートポンプ回路による運転時間を設定する運転時間設定手段と、出水流路の排水量を制御する流量制御手段とを備え制御手段は、前記ヒートポンプ回路による運転開始時に流路切換え手段を出水流路側に切換え、前記水量演算手段と前記運転時間設定手段に基づき前記出水流路の排水量を演算して前記流量制御手段へ送信する請求項1記載のヒートポンプ式風呂給湯システム。
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