JP3632445B2 - Heat pump bath water heater - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ヒートポンプサイクルを応用して、大気熱や太陽熱などを風呂の浴槽水の加熱に利用したり、大気熱や太陽熱や風呂の浴槽水の温熱を給湯の加熱などに利用する装置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、外部の熱源から吸熱して、給湯、および、浴槽水の加熱を行う装置が知らされている。
【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、浴槽水循環回路8と、浴槽水循環ポンプ9と、浴槽10と、風呂アダプター11より構成されている。
【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。まず、浴槽10の浴槽水を浴槽水循環ポンプ9で浴槽水循環回路8と、風呂熱交換器7を循環させる。そして、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で凝縮して給湯の加熱を行う。
【0005】
この従来の構成において、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などが提案されている。さらに、ヒートポンプの応用展開として、風呂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ような例もある。
【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、風呂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温度の低くなった浴槽水は、浴槽10へ戻る。しかし、浴槽10に戻った浴槽水の温度は、浴槽10内の浴槽水の温度より低いので、両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10の底部に向けて流れる。従って、風呂熱交換器7から戻ってきた低温の浴槽水は、浴槽10の浴槽水と充分に撹拌されることなく、浴槽10の底部に低温の層を形成する。故に浴槽10内の槽水は、図14に示すような、浴槽10の底部の温度が低く上部の温度が高いような温度分布となる。このまま運転を続けていくと、浴槽10の底部の浴槽水の低温層は厚みを増していき、浴槽の風呂アダプター11まで達したときは、浴槽水循環ポンプ9により吸入される浴槽水の温度は著しく低下する。浴槽水循環温度が低下すると、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、浴槽内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、浴槽内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のような浴槽10内において低温層の生成を抑制し、浴槽の底部の温度が低く、上層部の温度が高いような温度分布を解消しなければならない。
【0008】
そこで、本発明は前記する従来の問題点を解消することを課題とするものである。
【0009】
【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、圧縮機を有するヒートポンプ回路と、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循環回路と、前記浴槽水循環回路または浴槽から浴槽水を系外へ放出する流路を開閉するための開閉弁を有する放出回路とを具備していて、前記風呂熱交換器で前記ヒートポンプ回路の冷媒を蒸発させて浴槽水の熱を回収した後、前記開閉弁を開放して前記浴槽水を浴槽下部から系外へ放出し、放出後前記開閉弁を閉じて浴槽水の熱を回収するものである。
【0010】
上記発明によれば、浴槽水の温熱を利用して給湯の加熱運転を行うときに、温度の低い浴槽水を放出回路から系外へ放出することによって、浴槽の底部の温度が低く、上層部の温度が高いような温度分布の形成を抑制することが出来る。
【0011】
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。
【0012】
【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実施化することができるものであるから、その構成に加えて作用を併記することとする。
【0013】
すなわち請求項1記載のように圧縮機を有するヒートポンプ回路と、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循環回路と、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循環回路と、前記浴槽水回路から浴槽水を系外へ放出する流路を開閉するための開閉弁を有する放出回路とを備える構成とし、前記風呂熱交換器で前記ヒートポンプ回路の冷媒を蒸発させて浴槽水の熱 を回収した後、前記開閉弁を開放して前記浴槽水を浴槽下部から系外へ放出し、放出後前記開閉弁を閉じて浴槽水の熱を回収するヒートポンプ風呂給湯機を実施することができる。
【0014】
そして、温度の低い浴槽水を放出回路から系外へ放出することによって、浴槽の底部の温度が低く、上層部の温度が高いような温度分布の形成を抑制することが出来る。
【0015】
また、請求項2記載のように圧縮機を有するヒートポンプ回路と、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循環回路と、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、前記浴槽から浴槽水を系外へ放出する流路を開閉するための開閉弁を有する放出回路とを備え、前記風呂熱交換器で前記ヒートポンプ回路の冷媒を蒸発させて浴槽水の熱を回収した後、前記開閉弁を開放して前記浴槽水を浴槽下部から系外へ放出し、放出後前記開閉弁を閉じて浴槽水の熱を回収するヒートポンプ風呂給湯機とすることができる。
【0016】
そして、温度の低い浴槽水を放出回路から系外へ放出することによって、浴槽の底部の温度が低く、上層部の温度が高いような温度分布の形成を抑制することが出来る。
【0017】
また、請求項3記載のように浴槽水循環回路または浴槽に浴槽水の温度を検知する温度センサーを備え、風呂熱交換器で前記ヒートポンプ回路の冷媒を蒸発させて浴槽水の熱を回収する場合に、前記温度センサーの検知温度が所定温度以下になったら、前記開閉弁を所定の時間だけ開き、前記浴槽水循環回路の浴槽水を前記放出回路から系外へ放出する機能を備えたヒートポンプ風呂給湯機とすることができる。
【0018】
そして、温度の低い浴槽水を放出回路から系外へ放出することによって、浴槽の底部の温度が低く、上層部の温度が高いような温度分布の形成を抑制することが出来る。
【0019】
また、請求項4記載のように浴槽水循環回路または浴槽に浴槽水の温度を検知する温度センサーを備え、風呂熱交換器で前記ヒートポンプ回路の冷媒を蒸発させて浴槽水の熱を回収する場合、前記温度センサーの検知温度が所定温度以下になったら前記開閉弁を開き、前記浴槽水回路の浴槽水を前記放出回路から系外へ放出し、その後前記温度センサーの検知温度が前記所定温度以上の浴槽上層部温度以上になったら前記開閉弁を閉じる機能を備えヒートポンプ風呂給湯機とすることができる。
【0020】
そして、温度の低い浴槽水を放出回路から系外へ放出することによって、浴槽の底部の温度が低く、上層部の温度が高いような温度分布の形成を抑制することが出来る。
【0021】
【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。
【0022】
(実施例1)
図1は本発明における実施例1に係るものであり、本発明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給湯装置は、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、浴槽水循環回路8、浴槽水循環ポンプ9、浴槽10、風呂アダプター11を具備している点で図13に示す従来周知のヒートポンプ給湯装置と同じである。そして本実施例では、放出回路12、放出回路12を開閉するための開閉弁13、制御手段14を設けている点において特徴がある。そして、開閉弁13は電磁弁やバルブ等で構成される。
【0023】
次に動作と作用について説明する。浴槽10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10には図14に示すような浴槽水の低温層が形成される。低温の浴槽水が再び、浴槽水循環回路8に流入するとヒートポンプ効率が低下するので、制御手段14で図2に示すような動作を行う。圧縮機1の運転が所定運転時間を経過した後に開閉弁13を開き、浴槽水を放出回路12から系外に流出させる。所定時間だけ開閉弁13を開いた後、再び開閉弁13を閉じて浴槽水の系外への流出を停止する。このように、開閉弁13を間欠的に開閉することによって、以下の作用が働く。すなわち浴槽10に形成された浴槽水の低温層は、開閉弁13が開いているとき放出回路12を通じて系外へ放出される。浴槽水の低温層が系外へ放出されると浴槽の水位が下がるから、浴槽上層部の比較的温度の高い浴槽水が浴槽水循環回路8へ流入するようになる。このときヒートポンプの効率は高くなる。再び、浴槽10に低温層が形成され、ヒートポンプの効率が低下すると、開閉弁13を開き浴槽水の低温層を系外へ放出し、浴槽の水位が下って浴槽上層部の比較的温度の高い浴槽水が浴槽水循環回路8へ流入することになる。
【0024】
開閉弁13を開くまでの所定時間は、浴槽10に浴槽水の低温層が形成されてヒートポンプの効率が低下するまでの時間とし、開閉弁13を開く所定時間は、浴槽の水位が下がり、浴槽上層部の比較的温度の高い浴槽水が浴槽水循環回路8へ流入するまでの時間とした。
【0025】
尚、開閉弁13が開くまでの時間は、ヒートポンプ効率が低下する前としても良く、さらに開閉弁13が開いている時間は、所定量の浴槽水が放出されるまでの時間としても良い。
【0026】
また、本実施例においては、放出回路12を浴槽水が浴槽10から浴槽水循環ポンプ9に至るまで値に設けた例としているが、放出回路12は浴槽水循環回路8のどの位置に設置してもよい。さらに、本実施例では、ヒートポンプを動作させながら、浴槽水の排出を行っているが、圧縮機1を停止して循環ポンプのみを運転させたり、あるいは、装置を全停止している状態で排出させても良い。
【0027】
また、本実施例では、開閉弁13を間欠的に開閉して浴槽水を排出した例としたが、開閉弁13を開放して、連続して浴槽水を排出しても同様の効果が得られる。
【0028】
(実施例2)
図3は本発明における実施例2に係るものであり、本発明の構成は図1に示す実施例1の構成に温度センサー15と制御手段16を付加したものである。温度センサー15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。
【0029】
次に動作と作用について説明する。浴槽10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10には図14に示すような浴槽水の低温層が形成される。低温の浴槽水が再び、浴槽水循環回路8に流入するとヒートポンプ効率が低下するので、制御手段16で図4に示すような動作を行う。温度センサー15の検知温度がT1以下になると開閉弁13を開き、浴槽水を放出回路12から系外に流出させる。所定時間aだけ開閉弁13を開いた後、再び開閉弁13を閉じて浴槽水の系外への流出を停止する。このような開閉弁13の開閉によって、以下の作用が働く。浴槽10の温度がT1以下の低温層が浴槽水循環回路8に流入すると、開閉弁13が開き、放出回路12を通じて系外へ放出される。所定時間aだけ開閉弁13を開くと、浴槽水の低温層が系外へ放出され、浴槽の水位が下がるから、浴槽上層部の比較的温度の高い浴槽水が浴槽水循環回路8へ流入するようになる。このときヒートポンプの効率は高くなる。再び、浴槽10に低温層が形成され、温度センサー15の検知温度がT1以下になると、開閉弁13を開いて浴槽水の低温層を系外へ放出し、浴槽の水位が下って浴槽上層部の比較的温度の高い浴槽水が浴槽水循環回路8へ流入することになる。
【0030】
開閉弁13を開いている所定時間aは、浴槽の水位が下がり、浴槽上層部の比較的温度の高い浴槽水が浴槽水循環回路8へ流入するまでの時間とした。
【0031】
尚、開閉弁13が開いている時間を、所定量の浴槽水が放出されるまでの時間としても良い。
【0032】
また、本実施例においては、放出回路12を浴槽水が浴槽10から浴槽水循環ポンプ9に至るまでに設けた例としているが、放出回路12は浴槽水循環回路8のどの位置に設置してもよい。さらに、本実施例では、ヒートポンプを動作させながら、浴槽水の排出を行っているが、圧縮機1を停止して循環ポンプのみを運転させたり、あるいは、装置を全停止している状態で排出させても良い。
【0033】
また、温度センサー15を図3に示す位置に配置したが、浴槽水循環回路8内の他の位置または浴槽10内の位置でも構わない。
【0034】
(実施例3)
図5は本発明における実施例3に係るものであり、本発明の構成は図1に示す実施例1の構成に温度センサー15と制御手段17を付加したものである。温度センサー15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。
【0035】
次に動作と作用について説明する。浴槽10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10には図14に示すような浴槽水の低温層が形成される。低温の浴槽水が再び、浴槽水循環回路8に流入するとヒートポンプ効率が低下するので、制御手段17で図6に示すような動作を行う。温度センサー15の検知温度がT2以下になると開閉弁13を開き、浴槽水を放出回路12から系外に流出させる。その後温度センサー15の検知温度がT3以上になると、開閉弁13を閉じて浴槽水の系外への流出を停止する。このような開閉弁13の開閉によって、以下の作用が働く。浴槽10の温度がT2以下の低温層が浴槽水循環回路8に流入すると、開閉弁13が開き、放出回路12を通じて系外へ放出される。開閉弁13を開くと、浴槽の水位が下がるから、浴槽上層部の比較的温度の高い浴槽水が浴槽水循環回路8へ流入するようになる。このときヒートポンプの効率は高くなる。所定温度T3は浴槽上層部温度に設定されているので、浴槽上層部の浴槽水が浴槽水循環回路8へ流入すると、開閉弁13は閉じられる。再び、浴槽10に低温層が形成され、温度センサー15の検知温度がT2以下になると、開閉弁13を開いて浴槽水の低温層を系外へ放出し、浴槽の水位が下って浴槽上層部の比較的温度の高い浴槽水が浴槽水循環回路8へ流入することになる。
【0036】
尚、本実施例においては、放出回路12を浴槽水が浴槽10から浴槽水循環ポンプ9に至るまでに設けた例としているが、放出回路12は浴槽水循環回路8のどの位置に設置してもよい。さらに、本実施例では、ヒートポンプを動作させながら、浴槽水の排出を行っているが、圧縮機1を停止して循環ポンプのみを運転させたり、あるいは、装置を全停止している状態で排出しても良い。
【0037】
また、温度センサー15を図5に示す位置に配置したが、浴槽水循環回路8内の他の位置または浴槽10内の位置でも構わない。
【0038】
(実施例4)
図7は本発明における実施例4に係るものであり、本発明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給湯装置は、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、浴槽水循環回路8、浴槽水循環ポンプ9、浴槽10、風呂アダプター11、浴槽底部の放出回路18、放出回路18を開閉するための開閉弁19、制御手段20を設けている。そして、開閉弁13は電磁弁やバルブ等で構成される。
【0039】
次に動作と作用について説明する。浴槽10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10には図14に示すような浴槽水の低温層が形成される。低温の浴槽水が再び、浴槽水循環回路8に流入するとヒートポンプ効率が低下するので、制御手段20で図8に示すような動作を行う。圧縮機1の運転が所定運転時間を経過した後に開閉弁19を開き、浴槽水を放出回路18から系外に流出させる。所定時間だけ開閉弁19を開いた後、再び開閉弁19を閉じて浴槽水の系外への流出を停止する。このように、開閉弁19を間欠的に開閉することによって、以下の作用が働く。浴槽10に形成された低温層は、開閉弁18が開いているとき放出回路19を通じて系外へ放出される。浴槽水の低温層が系外へ放出されると浴槽の水位が下がるから、浴槽上層部の比較的温度の高い浴槽水が浴槽水循環回路8へ流入するようになる。このときヒートポンプの効率は高くなる。再び、浴槽10に低温層が形成され、ヒートポンプの効率が低下すると、開閉弁19を開き浴槽水の低温層を系外へ放出し、浴槽の水位が下って浴槽上層部の比較的温度の高い浴槽水が浴槽水循環回路8へ流入することになる。
【0040】
開閉弁19を開くまでの所定時間は、浴槽に低温層が形成されてヒートポンプの効率が低下するまでの時間とし、開閉弁19を開く所定時間は、浴槽の水位が下がり、浴槽上層部の比較的温度の高い浴槽水が浴槽水循環回路8へ流入するまでの時間とした。
【0041】
尚、開閉弁19が開くまでの時間を、ヒートポンプ効率が低下する前としても良く、さらに開閉弁19が開いている時間を、所定量の浴槽水が放出されるまでの時間としても良い。
【0042】
さらに、本実施例では、ヒートポンプを動作させながら、浴槽水の排出を行っているが、圧縮機1を停止して循環ポンプのみを運転させたり、あるいは、装置を全停止している状態で排出させても良い。
【0043】
また、浴槽循環回路8より浴槽水を系外に放出する例では、浴槽底部から風呂アダプター11にかけての低温層を排出することができなかったが、本実施例では浴槽底部より浴槽水を放出するので、より完全に浴槽水の低温層を系外へ排出することが出来る。
【0044】
さらに、浴槽水循環回路8の循環水量に影響を与えないので、ヒートポンプサイクルも安定する。
【0045】
また、本実施例では、開閉弁13を間欠的に開閉して浴槽水を排出する例としたが、開閉弁13を開放して、連続して浴槽水を排出しても良い。
【0046】
(実施例5)
図9は本発明における実施例5に係るものであり、本発明の構成は図7の実施例4の構成に温度センサー21と制御手段22を付加したものである。温度センサー21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。
【0047】
次に動作と作用について説明する。浴槽10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10には図14に示すような浴槽水の低温層が形成される。低温の浴槽水が再び、浴槽水循環回路8に流入するとヒートポンプ効率が低下するので、制御手段22で図10に示すような動作を行う。温度センサー21の検知温度がT4以下になると開閉弁19を開き、浴槽水を放出回路18から系外に流出させる。所定時間bだけ開閉弁19を開いた後、再び開閉弁19を閉じて浴槽水の系外への流出を停止する。このような開閉弁19の開閉によって、以下の作用が働く。浴槽10の温度がT4以下の低温層が浴槽水循環回路8に流入すると、開閉弁19が開き、放出回路18を通じて系外へ放出される。
【0048】
所定時間bだけ開閉弁19を開くと、浴槽水の低温層が系外へ放出され、浴槽の水位が下がるから、浴槽上層部の比較的温度の高い浴槽水が浴槽水循環回路8へ流入するようになる。このときヒートポンプの効率は高くなる。再び、浴槽10に低温層が形成され、温度センサー21の検知温度がT4以下になると、開閉弁19を開いて浴槽水の低温層を系外へ放出し、浴槽の水位が下って浴槽上層部の比較的温度の高い浴槽水が浴槽水循環回路8へ流入することになる。
【0049】
開閉弁19を開いている所定時間bは、浴槽の水位が下がり、浴槽上層部の比較的温度の高い浴槽水が浴槽水循環回路8へ流入するまでの時間とした。
【0050】
尚、開閉弁19が開いている時間を、所定量の浴槽水が放出されるまでの時間としても良い。
【0051】
本実施例では、ヒートポンプを動作させながら、浴槽水の排出を行っているが、圧縮機1を停止して循環ポンプのみを運転させたり、あるいは、装置を全停止している状態で排出させても良い。
【0052】
また、浴槽循環回路8より浴槽水を系外に放出する例では、浴槽底部から風呂アダプター11にかけての低温層を排出することができなかったが、本実施例では浴槽底部より放出するので、より完全に浴槽水の低温層を系外へ排出することが出来る。
【0053】
さらに、浴槽水循環回路8の循環水量に影響を与えないので、ヒートポンプサイクルも安定する。
【0054】
また、温度センサー21を図9に示す位置に配置したが、浴槽水循環回路8内の他の位置または浴槽10内の位置でも構わない。
【0055】
(実施例6)
図11は本発明における実施例6に係るものであり、本発明の構成は図7に示す実施例4の構成に温度センサー21と制御手段23を付加したものである。温度センサー21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。
【0056】
次に動作と作用について説明する。浴槽10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10には図14に示すような浴槽水の低温層が形成される。低温の浴槽水が再び、浴槽水循環回路8に流入するとヒートポンプ効率が低下するので、制御手段23で図12に示すような動作を行う。すなわち温度センサー21の検知温度がT5以下になると開閉弁19を開き、浴槽水を放出回路18から系外に流出させる。その後温度センサー21の検知温度がT6以上になると、開閉弁19を閉じて浴槽水の系外への流出を停止する。このような開閉弁19の開閉によって、以下の作用が働く。浴槽10の温度がT5以下の低温層が浴槽水循環回路8に流入すると、開閉弁19が開き、放出回路18を通じて系外へ放出される。開閉弁19を開くと、浴槽の水位が下がるから、浴槽上層部の比較的温度の高い浴槽水が浴槽水循環回路8へ流入するようになる。このときヒートポンプの効率は高くなる。所定温度T6は浴槽上層部温度に設定されているので、浴槽上層部の浴槽水が浴槽水循環回路8へ流入すると、開閉弁19は閉じられる。再び、浴槽10に低温層が形成され、温度センサー21の検知温度がT5以下になると、開閉弁19を開いて浴槽水の低温層を系外へ放出し、浴槽の水位が下って浴槽上層部の比較的温度の高い浴槽水が浴槽水循環回路8へ流入することになる。
【0057】
本実施例では、ヒートポンプを動作させながら、浴槽水の排出を行っているが、圧縮機1を停止して循環ポンプのみを運転させたり、装置を全停止している状態で排出させても良い。
【0058】
また、浴槽循環回路8より浴槽水を放出する例では、浴槽底部から風呂アダプター11にかけての低温層を排出できなかったが、本実施例では浴槽底部より浴槽水を放出するので、より完全に浴槽水の低温層を系外へ排出することが出来る。
【0059】
さらに、浴槽水循環回路8の循環水量に影響を与えないので、ヒートポンプサイクルも安定する。
【0060】
また、温度センサー21を図11に示す位置に配置したが、浴槽水循環回路8内の他の位置または浴槽10内の位置でも構わない。
【0061】
以上のように、本発明のヒートポンプ給湯機においては、次の効果が得られる。
【0062】
(1)圧縮機を有するヒートポンプ回路と、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循環回路と、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、前記浴槽水循環回路から浴槽水を系外へ放出する流路を開閉するための開閉弁を有する放出回路とを備え、前記風呂熱交換器で前記ヒートポンプ回路の冷媒を蒸発させて浴槽水の熱を回収した後、前記開閉弁を開放して前記浴槽水を浴槽下部から系外へ放出し、放出後前記開閉弁を閉じて浴槽水の熱を回収することを特徴とすることにより、浴槽水の温熱を利用して給湯の加熱運転を行う場合に、浴槽の底部に運転効率に不利な浴槽水の低温層が形成されても、浴槽水循環回路に設置した放出回路からこの低温層を系外に排出することが出来る。
【0063】
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。さらに、装置の高効率化が実現される。
【0064】
(2)圧縮機を有するヒートポンプ回路と、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循環回路と、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、前記浴槽から浴槽水を系外へ放出する流路を開閉するための開閉弁を有する放出回路とを備え、前記風呂熱交換器で前記ヒートポンプ回路の冷媒を蒸発させて浴槽水の熱を回収した後、前記開閉弁を開放して前記浴槽水を浴槽下部から系外へ放出し、放出後前記開閉弁を閉じて浴槽水の熱を回収することにより、浴槽水の温熱を利用して給湯の加熱運転を行う場合に、浴槽の底部に運転効率に不利な浴槽水の低温層が形成されても、浴槽に設置した放出回路からこの低温層を系外に排出することが出来る。
【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。さらに、装置の高効率化が実現される。
【0066】
また、浴槽底部から浴槽水を排出するので、浴槽の低温層を完全に排出でき、さらには、浴槽水循環量に影響を与えないので、装置の安定性と性能が向上する。
【0067】
(3)浴槽水循環回路または浴槽内に浴槽水の温度を検知する温度センサーを備え、風 呂熱交換器でヒートポンプ回路の冷媒を蒸発させて浴槽水の熱を回収する場合、前記温度センサーの検知温度が所定温度以下になったら前記開閉弁を所定の時間だけ開くことにより、浴槽水の温熱を利用して給湯の加熱運転を行う場合に、浴槽の底部に運転効率に不利な浴槽水の低温層が形成されても、浴槽水循環回路に設置した放出回路からこの低温層を系外に排出することが出来る。
【0068】
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。さらに、装置の高効率化が実現される。
【0069】
また、温度センサーを基に浴槽水を排出するので、浴槽の大きさや浴槽水位に関わらず、正確に低温の浴槽水を排出できる。従って、装置の性能と施工性が向上する。
【0070】
温度センサーによって、浴槽の温度やシステムの異常を検知できるので、より信頼性の高いヒートポンプ風呂給湯機を構築することが出来る。
【0071】
(4)浴槽水循環回路または浴槽内に浴槽水の温度を検知する温度センサーを備え、風呂熱交換器でヒートポンプ回路の冷媒を蒸発させて浴槽水の熱を回収する場合、前記温度センサーの検知温度が所定温度以下になったら前記開閉弁を開き、前記温度センサーの検知温度が所定温度以上になったら前記開閉弁を閉じることにより、浴槽水の温熱を利用して給湯の加熱運転を行う場合に、浴槽の底部に運転効率に不利な浴槽水の低温層が形成されても、浴槽水循環回路に設置した放出回路からこの低温層を系外に排出することが出来る。
【0072】
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。さらに、装置の高効率化が実現される。
【0073】
また、温度センサーを基に浴槽水を排出するので、浴槽の大きさや浴槽水位に関わらず、正確に低温の浴槽水を排出できる。従って、装置の性能と施工性が向上する。
【0074】
温度センサーによって、浴槽の温度やシステムの異常を検知できるので、より信頼性の高いヒートポンプ風呂給湯機を構築することが出来る。
【0075】
【発明の効果】
以上のように本発明のヒートポンプ式風呂給湯システムによれば、浴槽水の温熱を利用して給湯の加熱運転を行う場合に、浴槽の底部に運転効率に不利な浴槽水の低温層が形成されても、浴槽水循環回路に設置した放出回路からこの低温層を系外に排出することが出来る。
【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】同浴槽水位と浴槽水循環温度と放出回路の開閉弁の動作との関係を示した図
【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】同浴槽水位と浴槽水循環温度と放出回路の開閉弁の動作との関係を示した図
【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】同浴槽水位と浴槽水循環温度と放出回路の開閉弁の動作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】同浴槽水位と浴槽水循環温度と放出回路の開閉弁の動作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】同浴槽水位と浴槽水循環温度と放出回路の開閉弁の動作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】同浴槽水位と浴槽水循環温度と放出回路の開閉弁の動作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】同浴槽水温度の状態を示した図
【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
7 風呂熱交換器
8 浴槽水循環回路
9 浴槽水循環ポンプ
10 浴槽
11 風呂アダプター
12、18 放出回路
13、19 開閉弁
14、16、17、20、22、23 制御手段
15、21 温度センサー[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an apparatus that applies heat pump cycle to use atmospheric heat or solar heat for heating bath tub water, or uses atmospheric heat, solar heat, or bath water temperature for heating hot water. It is.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, there has been known an apparatus that uses a heat pump cycle to absorb heat from an external heat source to heat hot water and bath water.
[0003]
In FIG. 13, the structure of the apparatus which heats hot water supply with a heat pump using the heat of bathtub water as a heat source is shown. The heat pump bath water heater of FIG. 13 includes a
[0004]
When the hot water heating operation is performed using the temperature of the bathtub water, the following operation is performed. First, the bathtub
[0005]
In this conventional configuration, in order to efficiently cool and heat bath water, a method as described in, for example, Japanese Patent Publication No. 8-27079 has been proposed. Furthermore, as an application development of the heat pump, there is an example as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-159267 that uses bath tub water temperature heat for heating.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional configuration as described above, it has been difficult to effectively use the hot water of the bath tub water for heating hot water for the following reasons.
[0007]
That is, the bathtub water that has been absorbed by the refrigerant in the
[0008]
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to solve the above-described conventional problems.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the present invention provides a heat pump circuit having a compressor, a bath water circuit having a bath heat exchanger in which heat is exchanged between the refrigerant of the heat pump circuit and the bath water, and the refrigerant of the heat pump circuit and hot water. A hot water supply circuit having a hot water heat exchanger for exchanging heat, and a discharge circuit having an on-off valve for opening and closing a flow path for discharging the bathtub water from the bathtub or the bathtub to the outside of the system, In the bath heat exchanger, the refrigerant in the heat pump circuit is evaporated to recover the heat of the bath water.After that, the on-off valve is opened to release the bathtub water from the lower part of the bathtub to the outside of the system, and after the release, the on-off valve is closed to recover the heat of the bathtub water.Is.
[0010]
According to the above invention, when the hot water heating operation is performed using the temperature of the bath water, the bath temperature at the bottom of the bath is lowered by discharging the bath water having a low temperature out of the system from the discharge circuit, and the upper layer portion. The formation of a temperature distribution with a high temperature can be suppressed.
[0011]
Therefore, the temperature of the bath water can be effectively and efficiently used for heating hot water.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Since the present invention can be implemented by adopting the configuration described in each claim, the operation will be described in addition to the configuration.
[0013]
That is, a heat pump circuit having a compressor as in
[0014]
And discharge | release of low temperature bathtub water out of a system from a discharge circuit can suppress formation of temperature distribution that the temperature of the bottom part of a bathtub is low and the temperature of an upper layer part is high.
[0015]
Moreover, the heat pump circuit which has a compressor as described in
[0016]
And discharge | release of low temperature bathtub water out of a system from a discharge circuit can suppress formation of temperature distribution that the temperature of the bottom part of a bathtub is low and the temperature of an upper layer part is high.
[0017]
Further, as described in claim 3When the bathtub water circulation circuit or the bathtub is equipped with a temperature sensor that detects the temperature of the bathtub water, the refrigerant of the heat pump circuit is evaporated by the bath heat exchanger to recover the bathtub water heat,A heat pump bath water heater having a function of opening the on-off valve for a predetermined time when the temperature detected by the temperature sensor is equal to or lower than a predetermined temperature, and discharging the bath water of the bath water circulation circuit from the discharge circuit to the outside of the system; can do.
[0018]
And discharge | release of low temperature bathtub water out of a system from a discharge circuit can suppress formation of temperature distribution that the temperature of the bottom part of a bathtub is low and the temperature of an upper layer part is high.
[0019]
Further, as described in claim 4When the bathtub water circulation circuit or the bathtub is equipped with a temperature sensor that detects the temperature of the bathtub water and the bath heat exchanger evaporates the refrigerant of the heat pump circuit to recover the bathtub water heat,When the detected temperature of the temperature sensor becomes a predetermined temperature or lower, the on-off valve is opened, and the bathtub water of the bathtub water circuit is discharged out of the system from the discharge circuit, and then the detected temperature of the temperature sensor is higher than the predetermined temperature. A heat pump bath water heater can be provided with a function of closing the on-off valve when the temperature is higher than the bath upper layer temperature.
[0020]
And discharge | release of low temperature bathtub water out of a system from a discharge circuit can suppress formation of temperature distribution that the temperature of the bottom part of a bathtub is low and the temperature of an upper layer part is high.
[0021]
【Example】
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0022]
Example 1
FIG. 1 relates to Example 1 of the present invention and schematically shows the configuration of the present invention. The heat pump hot water supply apparatus of the present embodiment includes a
[0023]
Next, the operation and action will be described. When heating the hot water supply using the temperature of the bathtub water in the
[0024]
The predetermined time until the on-off
[0025]
The time until the on-off
[0026]
Further, in this embodiment, the
[0027]
In this embodiment, the on-off
[0028]
(Example 2)
FIG. 3 relates to the second embodiment of the present invention. The configuration of the present invention is obtained by adding a
[0029]
Next, the operation and action will be described. When heating the hot water supply using the temperature of the bathtub water in the
[0030]
The predetermined time “a” during which the on-off
[0031]
In addition, it is good also considering the time until the on-off
[0032]
Moreover, in this embodiment, the
[0033]
Moreover, although the
[0034]
(Example 3)
FIG. 5 relates to a third embodiment of the present invention. The configuration of the present invention is obtained by adding a
[0035]
Next, the operation and action will be described. When heating the hot water supply using the temperature of the bathtub water in the
[0036]
In this embodiment, the
[0037]
Moreover, although the
[0038]
Example 4
FIG. 7 relates to Example 4 of the present invention and schematically shows the configuration of the present invention. The heat pump hot water supply apparatus of the present embodiment includes a
[0039]
Next, the operation and action will be described. When heating the hot water supply using the temperature of the bathtub water in the
[0040]
The predetermined time until the on-off
[0041]
The time until the on-off
[0042]
Furthermore, in this embodiment, the bath water is discharged while the heat pump is operated, but the
[0043]
Moreover, in the example which discharges bathtub water out of the system from the
[0044]
Furthermore, since the amount of circulating water in the bathtub
[0045]
In the present embodiment, the on-off
[0046]
(Example 5)
FIG. 9 relates to the fifth embodiment of the present invention. The configuration of the present invention is obtained by adding a
[0047]
Next, the operation and action will be described. When heating the hot water supply using the temperature of the bathtub water in the
[0048]
If the on-off
[0049]
The predetermined time b during which the on-off
[0050]
In addition, it is good also considering the time until the on-off
[0051]
In this embodiment, the bath water is discharged while the heat pump is operated. However, the
[0052]
Moreover, in the example which discharges bathtub water out of the system from the
[0053]
Furthermore, since the amount of circulating water in the bathtub
[0054]
Moreover, although the
[0055]
(Example 6)
FIG. 11 relates to the sixth embodiment of the present invention. The configuration of the present invention is obtained by adding a
[0056]
Next, the operation and action will be described. When heating the hot water supply using the temperature of the bathtub water in the
[0057]
In this embodiment, the bath water is discharged while operating the heat pump, but the
[0058]
Moreover, in the example which discharges bathtub water from the
[0059]
Furthermore, since the amount of circulating water in the bathtub
[0060]
Moreover, although the
[0061]
As described above, the following effects can be obtained in the heat pump water heater of the present invention.
[0062]
(1)Hot water supply having a heat pump circuit having a compressor, a bath water circulation circuit having a bath heat exchanger for exchanging heat between the refrigerant of the heat pump circuit and bath water, and a hot water supply heat exchanger for exchanging heat between the refrigerant of the heat pump circuit and hot water supply A water circuit, and a discharge circuit having an open / close valve for opening and closing a flow path for discharging bath water from the bathtub water circulation circuit to the outside of the system, and evaporating the refrigerant of the heat pump circuit in the bath heat exchanger After recovering the heat of water, the on-off valve is opened to release the bath water from the lower part of the bath to the outside of the system, and after the release, the on-off valve is closed to recover the heat of the bath water.Therefore, even when a hot water supply heating operation is performed using the hot water of the bath water, even if a low temperature layer of the bath water that is disadvantageous to the operation efficiency is formed at the bottom of the bath water, the discharge circuit installed in the bath water circulation circuit The low temperature layer can be discharged out of the system.
[0063]
Therefore, the temperature of the bath water can be effectively used for heating the hot water supply. Furthermore, high efficiency of the apparatus is realized.
[0064]
(2)Hot water supply having a heat pump circuit having a compressor, a bath water circulation circuit having a bath heat exchanger for exchanging heat between the refrigerant of the heat pump circuit and bath water, and a hot water supply heat exchanger for exchanging heat between the refrigerant of the heat pump circuit and hot water supply A water circuit and a discharge circuit having an opening / closing valve for opening and closing a flow path for discharging the bath water from the bathtub to the outside of the bath, and evaporating the refrigerant of the heat pump circuit in the bath heat exchanger to evaporate the bath water After recovering the heat, the on-off valve is opened to release the bathtub water from the bottom of the bathtub to the outside of the system, and after the release, the on-off valve is closed to recover the heat of the bath water.Therefore, even when a hot water supply heating operation is performed using the hot water of the bathtub water, even if a low temperature layer of the bath water that is disadvantageous to the operation efficiency is formed at the bottom of the bathtub, this low temperature layer is removed from the discharge circuit installed in the bathtub. Can be discharged out of the system.
[0065]
Therefore, the temperature of the bath water can be effectively used for heating the hot water supply. Furthermore, high efficiency of the apparatus is realized.
[0066]
Moreover, since bathtub water is discharged | emitted from the bathtub bottom part, the low temperature layer of a bathtub can be discharged | emitted completely, Furthermore, since the amount of bathtub water circulation is not affected, the stability and performance of an apparatus improve.
[0067]
(3)There is a temperature sensor that detects the temperature of the bathtub water in the bathtub water circulation circuit or in the bathtub. When recovering the heat of the bath water by evaporating the refrigerant of the heat pump circuit with Lu heat exchanger, by opening the on-off valve for a predetermined time when the detection temperature of the temperature sensor becomes below a predetermined temperature,When the hot water heating operation is performed using the hot water of the bathtub water, even if a low temperature layer of the bath water that is disadvantageous to the operation efficiency is formed at the bottom of the bathtub, this low temperature layer is removed from the discharge circuit installed in the bathtub water circulation circuit. It can be discharged out of the system.
[0068]
Therefore, the temperature of the bath water can be effectively used for heating the hot water supply. Furthermore, high efficiency of the apparatus is realized.
[0069]
Moreover, since bathtub water is discharged | emitted based on a temperature sensor, low temperature bathtub water can be discharged | emitted correctly irrespective of the magnitude | size and bathtub water level of a bathtub. Therefore, the performance and workability of the apparatus are improved.
[0070]
Since the temperature sensor can detect the temperature of the bathtub and the system abnormality, a more reliable heat pump bath water heater can be constructed.
[0071]
(4)When a temperature sensor that detects the temperature of the bathtub water is provided in the bathtub water circulation circuit or in the bathtub, and the heat of the bathtub water is recovered by evaporating the refrigerant of the heat pump circuit using the bath heat exchanger, the temperature sensor detects the predetermined temperature. Open the on-off valve when the temperature falls below, and close the on-off valve when the temperature detected by the temperature sensor exceeds a predetermined temperature.When the hot water heating operation is performed using the hot water of the bath water, even if a low temperature layer of bath water that is disadvantageous to the operation efficiency is formed at the bottom of the bath, this low temperature is released from the discharge circuit installed in the bath water circulation circuit. The layer can be discharged out of the system.
[0072]
Therefore, the temperature of the bath water can be effectively used for heating the hot water supply. Furthermore, high efficiency of the apparatus is realized.
[0073]
Moreover, since bathtub water is discharged | emitted based on a temperature sensor, low temperature bathtub water can be discharged | emitted correctly irrespective of the magnitude | size and bathtub water level of a bathtub. Therefore, the performance and workability of the apparatus are improved.
[0074]
Since the temperature sensor can detect the temperature of the bathtub and the system abnormality, a more reliable heat pump bath water heater can be constructed.
[0075]
【The invention's effect】
As described above, according to the heat pump type hot water supply system of the present invention, when the hot water heating operation is performed using the temperature of the bath water, a low temperature layer of the bath water that is disadvantageous in operation efficiency is formed at the bottom of the bath. However, this low temperature layer can be discharged out of the system from the discharge circuit installed in the bathtub water circulation circuit.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of a heat pump bath water heater in
FIG. 2 is a diagram showing the relationship between the bathtub water level, the bathtub water circulation temperature, and the operation of the opening / closing valve of the discharge circuit.
FIG. 3 is a configuration diagram of a heat pump bath water heater in
FIG. 4 is a diagram showing the relationship among the bathtub water level, the bathtub water circulation temperature, and the operation of the opening / closing valve of the discharge circuit.
FIG. 5 is a configuration diagram of a heat pump bath water heater in
FIG. 6 is a diagram showing the relationship among the bathtub water level, the bathtub water circulation temperature, and the operation of the opening / closing valve of the discharge circuit.
FIG. 7 is a configuration diagram of a heat pump bath water heater in
FIG. 8 is a view showing the relationship among the bathtub water level, the bathtub water circulation temperature, and the operation of the opening / closing valve of the discharge circuit.
FIG. 9 is a configuration diagram of a heat pump bath water heater in
FIG. 10 is a diagram showing the relationship between the bathtub water level, the bathtub water circulation temperature, and the operation of the on-off valve of the discharge circuit.
FIG. 11 is a configuration diagram of a heat pump bath water heater in
FIG. 12 is a diagram showing the relationship among the bathtub water level, the bathtub water circulation temperature, and the operation of the on-off valve of the discharge circuit.
FIG. 13 is a configuration diagram of a conventional heat pump bath water heater.
FIG. 14 is a view showing the state of the bath water temperature.
[Explanation of symbols]
1 Compressor
2 Expansion valve
3 Refrigerant circuit
4 Hot water supply heat exchanger
5 Hot water supply circuit
7 Bath heat exchanger
8 Bath water circulation circuit
9 Bath water circulation pump
10 Bathtub
11 Bath adapter
12, 18 Emission circuit
13, 19 On-off valve
14, 16, 17, 20, 22, 23 Control means
15, 21 Temperature sensor
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