JP3832462B2

JP3832462B2 - ヒートポンプ給湯機

Info

Publication number: JP3832462B2
Application number: JP2003333873A
Authority: JP
Inventors: 克彦小田; 紀幸迫
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2003-09-25
Filing date: 2003-09-25
Publication date: 2006-10-11
Anticipated expiration: 2023-09-25
Also published as: JP2005098622A

Description

本発明は、浴槽水の加熱や冷却、温水や冷水の供給、及び温水の貯蔵が可能なヒートポンプ給湯機に関するものである。

従来、浴槽水が熱いと水を浴槽に入れて温度を下げていた。その結果、浴槽水の水量が増して溢れる等、設定水量にすることが困難であった。また、溢れた浴槽水を捨てる場合には熱の損失があった。

浴槽水をヒートポンプを用いて冷却するとともに得られた熱を蓄熱しておき、蓄熱した熱を利用して再度浴槽水を加熱する構成について、特開２００１−２４８８９９号公報（特許文献１）に開示されている。
特開２００１−２４８８９９号公報

入浴中に浴槽水の温度を上昇させ過ぎた場合等、浴槽水を冷却するのと同時に飲料用の冷水を欲する場合がある。特許文献１に開示された構成では、浴槽水の冷却、加熱を行うことはできたが、浴槽水の冷却と同時に飲料用の冷水を供給することはできなかった。冷水を得るには、別途冷水機等を設置する必要があった。

本発明は、上記事実に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、前記浴槽水を冷却するのと同時に前記温冷水供給部から飲料用としても使える冷水を供給することができるヒートポンプ給湯機を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明では、気体を圧縮する圧縮機と、前記気体と熱交換をする第１熱交換器と、前記気体を膨張させる膨張弁と、前記気体と熱交換をする第２熱交換器と、を有するヒートポンプユニットと、温水又は冷水を供給する温冷水供給部と、温水を貯めるための貯湯タンクと、前記温水又は冷水を循環させるための循環ポンプと、を有する温冷水循環供給ユニットと、浴槽水を貯めるための浴槽と、前記浴槽水を循環させるための循環ポンプと、を有する浴槽水循環ユニットと、を備えてなるヒートポンプ給湯機であって、前記温冷水循環供給ユニット及び前記浴槽水循環ユニットがともに前記第１熱交換器を含んで構成されており、ヒートポンプユニットが、流れを両方向に切り換え運転可能なものであって、浴槽水を冷却する運転パターンと浴槽水を加熱する運転パターンとに切り換えられるものであり、浴槽水を冷却する運転パターンにおいては、温冷水供給部から冷水が得られるようになしている。

本発明のヒートポンプ給湯機においては、温冷水循環供給ユニット内を循環する水と、浴槽水循環ユニットを循環する浴槽水がともにヒートポンプユニットの第１熱交換器において熱交換されるため、浴槽水を冷却するのと同時に温冷水供給部から飲料用としても使える冷水を供給することができる。

本発明の実施形態を図１、図２に基づいて説明する。

図１は本発明に係るヒートポンプ給湯機の構成を示す回路図である。熱媒として用いる気体を圧縮する圧縮機１、気体と熱交換をする第１熱交換器２、気体を膨張させる膨張弁３、気体と熱交換をする第２熱交換器４からなるヒートポンプユニット５を備えている。また、第１熱交換器２を経由し、貯湯タンク１０、第１循環ポンプ１１、電磁弁１２、電磁弁１３、給水部２０、温冷水供給部２１、電磁弁１４、給水部２０付近の配管に設置した電磁弁１５、温冷水供給部２１付近の配管に設置した電磁弁１６からなる温冷水循環供給ユニット２５を備えている。そして、第１熱交換器２を経由し、浴槽３０、第２循環ポンプ３１からなる浴槽水循環ユニット３５を備えている。

ここで、ヒートポンプ５は矢印Ａ、Ｂの両方向に切り換え運転が可能である。貯湯タンク１０は、第１熱交換器２で熱交換することにより得られる温水を貯めることができる。また、第１循環ポンプ１１は、第１熱交換器２と貯湯タンク１０を結ぶ配管中に設置され、矢印Ｃ、Ｄの両方向に切り換え運転が可能である。電磁弁１２、電磁弁１３はそれぞれ貯湯タンク１０の上部、下部に設置されて貯湯タンク１０の温水の出入りを制御することができる。給水部２０は水道配管等に接続されて系外から水を供給するものである。温冷水供給部２１は第１熱交換器２で熱交換することにより得られる温水又は冷水、あるいは貯湯タンク１０に貯められた温水を供給するためのものである。電磁弁１４は給水部２０と温冷水供給部２１とのバイパス配管中に設置され、温冷水供給部２１から供給される温水又は冷水の温度調節が必要な場合に使用する。浴槽３０は第１熱交換器２で熱交換する浴槽水を貯めるためのものである。第２循環ポンプ３１は第１熱交換器２と浴槽３０を結ぶ配管中に設置され、浴槽水を循環することができる。

図２は第１熱交換器２の概略構成図である。筒状の熱交換器外側容器４０内に配管４１、４２が密着した状態でらせん状に配設された構造をしている。ヒートポンプユニット５内の熱媒用の流路（Ｘ−Ｘ）と、温冷水循環供給ユニット２５内を循環する水用の流路（Ｙ−Ｙ）、及び浴槽水循環ユニット３５内を循環する浴槽水用の流路（Ｚ−Ｚ）、の三つの流路を有しており、それぞれの流路間で熱交換が可能な構造になっている。

次に、この装置の代表的な運転パターンについて説明する。

（運転パターン１）
浴槽水を冷却するとともに温冷水供給部２１から冷水を得る運転パターンについて以下に説明する。ヒートポンプユニット５を矢印Ａの方向へ稼動させる。圧縮機１で圧縮され加熱された熱媒は第２熱交換器４で放熱し、膨張弁３で膨張し冷却された状態で第１熱交換器２にて熱交換され、再度圧縮機１で圧縮される。ここで、第２循環ポンプ３１を稼動させ、浴槽３０中の浴槽水を第１熱交換器２を経由して循環させることにより、浴槽水を冷却することができる。

また、電磁弁１２、電磁弁１３、電磁弁１４を閉じた状態で、電磁弁１５、電磁弁１６を開き、第１循環ポンプ１１を矢印Ｃの方向に稼動させることにより、温冷水供給部２１から冷水を得ることができる。ここで、貯湯タンク１０上部に設置した電磁弁１２を閉じているため、第１熱交換器２を通って得られた冷水と貯湯タンク１０内の温水が混ざることがない。

（運転パターン２）
浴槽水を加熱するとともに温水を貯湯タンク１０に貯める運転パターンについて以下に説明する。ヒートポンプユニット５を矢印Ｂの方向へ稼動させる。圧縮機１で圧縮され加熱された熱媒は第１熱交換器２で熱交換され、膨張弁３で膨張し冷却された状態で第２熱交換器４に入り吸熱した後、再度圧縮機１で圧縮される。ここで、第２循環ポンプ３１を稼動させ、浴槽３０内の浴槽水を第１熱交換器２を経由して循環させることにより、浴槽水を加熱することができる。

また、電磁弁１３、電磁弁１４、電磁弁１６を閉じた状態で、電磁弁１２、電磁弁１５を開き、第１循環ポンプ１１を矢印Ｃの方向に稼動させることにより、温水を貯湯タンク１０に貯めることができる。なお、この時、電磁弁１６を開くことにより、温冷水供給部２１から温水を得ることができる。また、適宜電磁弁１４を開くことにより温水の温度を調節することができる。

（運転パターン３）
浴槽水の温度が貯湯タンク１０内の温水温度よりも高い場合、浴槽水の熱を利用して貯湯タンク１０に温水を貯めることができる。その運転パターンについて以下に説明する。

ヒートポンプユニット５を稼動しない状態で、第２循環ポンプ３１を稼動させ、浴槽３０内の浴槽水を第１熱交換器２を経由して循環させる。また、電磁弁１４、電磁弁１５、電磁弁１６を閉じた状態で、電磁弁１２、電磁弁１３を開き、第１循環ポンプ１１を矢印Ｃの方向に稼動させる。こうすることにより、第１熱交換器２にて加熱された温水を貯湯タンク１０に貯めることができる。

（運転パターン４）
浴槽水の温度が貯湯タンク１０内の温水温度よりも低い場合、貯湯タンク１０の温水により浴槽水を加熱することができる。その運転パターンについて以下に説明する。

ヒートポンプユニット５を稼動しない状態で、第２循環ポンプ３１を稼動させ、浴槽３０内の浴槽水を第１熱交換器２を経由して循環させる。また、電磁弁１４、電磁弁１５、電磁弁１６を閉じた状態で、電磁弁１２、電磁弁１３を開き、第１循環ポンプ１１を矢印Ｄの方向に稼動させる。こうすることにより、貯湯タンク１０の温水により第１熱交換器２にて浴槽水を加熱することができる。

本発明のヒートポンプ給湯機においては、温冷水循環供給ユニット２５内を循環する水と、浴槽水循環ユニット３５内を循環する浴槽水がともに第１熱交換器２において熱交換されるため、浴槽水を冷却するのと同時に飲料用としても使える冷水の供給を同時に行うことができる。

さらに、浴槽水の熱を利用して貯湯タンク１０に温水を貯める場合、あるいは貯湯タンク１０の温水を利用して浴槽水を加熱する場合、温冷水循環供給ユニット２５内を循環する水と、浴槽水循環ユニット３５内を循環する浴槽水とを第１熱交換器２において直接熱交換することができるため、熱交換の効率がよい。

また、温冷水供給部２１から冷水を供給する際、貯湯タンク１０内に温水が貯められている場合でも、貯湯タンク１０上部に電磁弁１２を設置しているため、第１熱交換器２を通って得られた冷水と貯湯タンク１０内の温水が混ざることがない。そのため、得られた冷水の温度を低い状態に維持することができる。

本発明に係るヒートポンプ給湯機の構成を示す回路図である。第１熱交換器２の概略構成図である。

符号の説明

１圧縮機
２第１熱交換器
３膨張弁
４第２熱交換器
５ヒートポンプユニット
１０貯湯タンク
１１第１循環ポンプ
１２〜１６電磁弁
２０給水部
２１温冷水供給部
２５温冷水循環供給ユニット
３０浴槽
３１第２循環ポンプ
３５浴槽水循環ユニット
４０熱交換器外側容器
４１、４２配管

Claims

気体を圧縮する圧縮機と、前記気体と熱交換をする第１熱交換器と、前記気体を膨張させる膨張弁と、前記気体と熱交換をする第２熱交換器と、を有するヒートポンプユニットと、温水又は冷水を供給する温冷水供給部と、温水を貯めるための貯湯タンクと、前記温水又は冷水を循環させるための循環ポンプと、を有する温冷水循環供給ユニットと、浴槽水を貯めるための浴槽と、前記浴槽水を循環させるための循環ポンプと、を有する浴槽水循環ユニットと、を備えてなるヒートポンプ給湯機であって、前記温冷水循環供給ユニット及び前記浴槽水循環ユニットがともに前記第１熱交換器を含んで構成されており、ヒートポンプユニットが、流れを両方向に切り換え運転可能なものであって、浴槽水を冷却する運転パターンと浴槽水を加熱する運転パターンとに切り換えられるものであり、浴槽水を冷却する運転パターンにおいては、温冷水供給部から冷水が得られるようになしたことを特徴とするヒートポンプ給湯機。
前記貯湯タンクに貯めた温水と前記第１熱交換器を通過して得た冷水が混ざらないように、前記貯湯タンク入口部分に電磁弁を設けてなることを特徴とする請求項１記載のヒートポンプ給湯機。