JPH0126468B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は冷暖房装置に関し、特に冷房運転時の
排熱の有効利用を図ると共に、外気熱や室内排熱
も有効に利用できるようにしたヒートポンプ式冷
暖房装置に関する。

（従来の技術） 近年、一般家庭においても冷房と暖房とを同一
機器で行なうことの可能な冷暖房装置が普及しつ
つある。これには夏は冷房装置のみを使用し、冬
には別場所に各種暖房器具、特にガスや石油燃焼
器を設置して使用するという煩しさから解放され
るという利点だけでなく、ガスや石油機器に比し
て爆発、火災のおそれが無いという最大の利点が
ある。しかしながら、このような普及によつても
なお一般家庭においては風呂あるいは台所の給湯
のためにガスあるいは石油機器の使用が必要であ
り、爆発、火災、更にはガス中毒のおそれが完全
に解消されるとは言えないのが現状である。特に
アパートやリースマンシヨンの経営者にとつて
は、上記した危険防止のための物心両面にわたる
管理負担が少なくない。

これに対し、最近、ヒートポンプ式の冷暖房装
置が普及しつつある。

第１図は従来のヒートポンプ式冷暖房装置の概
略構成図である。冷媒圧縮機１に対し差圧を利用
するパイロツト式四方切換え弁２を介して室内空
気との熱交換器３と冷媒の絞り抵抗部としてのキ
ヤピラリ４と室外空気との熱交換器５とを接続し
ている。６は気液分離器、７は室内空気を熱交換
器３を通して室内に吹き出す送風機、８は室外空
気を熱交換器５を通して室外に吹き出す送風機で
ある。

この装置は、四方切換え弁２により冷房運転と
暖房運転とが切り換えられる。すなわち図中実線
で示すように、冷媒圧縮機１からの高圧高温冷媒
を四方切換え弁２により熱交換器５を通して室外
に放熱させてからキヤピラリ４で絞つて熱交換器
３で蒸発させることにより、室内空気を冷却する
冷房運転が行なわれる。また破線で示すように、
冷媒圧縮機１からの高圧高温冷媒を四方切換え弁
２により熱交換器３を通して室内に放熱させてか
らキヤピラリ４で絞つて熱交換器５で室外空気と
熱交換させ、外気熱を吸収することにより、室内
空気を温める暖房運転が行なわれる。

（発明が解決しようとする課題） 以上の説明で明らかなように、冷房運転時には
熱交換器５を通して熱エネルギーを室外に排出し
ていることになる。

本発明の技術的課題は、ヒートポンプ式冷暖房
装置の経済性、安全性に着目し、簡単な冷媒回路
構成で冷房運転時の排熱、外気熱を風呂の湯沸か
しに利用できるようなヒートポンプ式冷暖房湯沸
かし装置を提供することにある。

本発明はまた、風呂の残り湯を暖房熱源として
有効利用できるヒートポンプ式冷暖房湯沸かし装
置を簡単な回路構成で実現できるようにしようと
するものである。

（課題を解決するための手段） 本発明によるヒートポンプ式冷暖房湯沸かし装
置は、冷媒圧縮機、２個の四方切換え弁、冷媒の
絞り抵抗部、浴槽に設置されるべき第１の熱交換
手段、室内空気と熱交換する第２の熱交換手段、
室外空気と熱交換する第３の熱交換手段を含み、
前記四方切換え弁の切換えにより、冷媒圧縮機→
第１の熱交換手段→第２の熱交換手段→絞り抵抗
部→第３の熱交換手段→冷媒圧縮機という第１の
回路と、冷媒圧縮機→第１の熱交換手段→第３の
熱交換手段→絞り抵抗部→第２の熱交換手段→冷
媒圧縮機という第２の回路と、冷媒圧縮機→第２
の熱交換手段→絞り抵抗部→第３の熱交換手段→
第１の熱交換手段→冷媒圧縮機という第３の回路
とを切換え形成できるようにしたことを特徴とす
る。

（実施例） 以下に本発明の実施例を説明する。

第２図に本発明の実施例の概略構成図を示す。
図中、第１図と同部分については同番号を付して
いる。

この装置は、四方切換え弁２と室内熱交換器３
及び室外熱交換器５との間に、浴槽に配設した風
呂熱交換器９と四方切換え弁１０とを挿入接続し
たものである。１１は電磁弁、１２は逆止弁であ
る。

この装置は、四方切換え弁２，１０と電磁弁１
１の開閉切換え動作により、冷房モード、冷
房と風呂湯沸かしモード、暖房モード、暖房
と風呂湯沸かしモード、風呂湯沸かしモード、
更には風呂残り湯利用暖房モードの６つの動作
モードが実現できる。

以下に各動作モードについて説明する。

冷房モード 冷媒圧縮機１→四方切換え弁２（図中太い実
線）→風呂熱交換器９→四方切換え弁１０（図
中太い実線）→室外熱交換器５→キヤピラリ４
→室内熱交換器３→四方切換え弁１０（図中細
い実線）→気液分離器６→冷媒圧縮機１という
冷媒循環回路が形成される。この場合、電磁弁
１１閉のため冷媒圧縮機１からの高圧高温冷媒
は風呂熱交換器９を通り浴槽内の水で冷却され
る。更に室外送風機８運転による室外への放熱
を行ない、十分液化された冷媒が室内熱交換器
３で蒸発して送風機７運転による冷房が行なわ
れる。なお電磁弁１１開で風呂熱交換器９をバ
イパスさせても良い。

冷房と風呂湯沸かしモード 冷媒圧縮機１→四方切換え弁２（図中太い実
線）→風呂熱交換器９→四方切換え弁１０（図
中太い実線）→室外熱交換器５→キヤピラリ４
→室内熱交換器３→四方切換え弁１０（図中細
い実線）→四方切換え弁２（図中細い実線）→
気液分離器６→冷媒圧縮機１という冷媒循環回
路が形成される。また電磁弁１１は閉、室外送
風機８は停止される。このことにより、冷媒圧
縮機１からの高温高圧冷媒は風呂熱交換器９で
浴槽に満たされた水との間で熱交換して風呂湯
沸かしを行なう。このように風呂熱交換器９で
十分な放熱が行なわれるので、室外熱交換器５
であえて室外送風機８を運転して無駄な放熱を
行なう必要はない。すなわちこのモードでは、
冷房による排熱の有効利用と室外送風機８の停
止による消費電力の低減化を図れる。勿論、室
内熱交換器３においては室内送風機７が駆動さ
れ、キヤピラリ４を通して送られてくる冷却液
化された冷媒の蒸発により室内空気の冷却が行
なわれ、冷房運転が行なわれる。

暖房モード 冷媒圧縮機１→四方切換え弁２（図中太い破
線）→電磁弁１１→逆止弁１２→四方切換え弁
１０（図中太い破線）→室内熱交換器３→キヤ
ピラリ４→室外熱交換器５→四方切換え弁１０
（図中細い破線）→四方切換え弁２（図中細い
破線）→気液分離器６→冷媒圧縮機１という冷
媒循環回路が形成される。すなわち電磁弁１１
開のため冷媒圧縮機１からの高圧高温冷媒は風
呂熱交換器９をほとんどバイパスする。このた
め送風機７運転による室内熱交換器３による室
内への放熱を行ない、室外送風機８も駆動され
て第１図で示した暖房運転と同じ動作モードと
なる。

暖房と風呂湯沸かしモード 冷媒圧縮機１→四方切換え弁２（図中太い破
線）→風呂熱交換器９→四方切換え弁１０（図
中太い破線）→室内熱交換器３→キヤピラリ４
→室外熱交換器５→四方切換え弁１０（図中細
い破線）→四方切換え弁２（図中細い破線）→
気液分離器６→冷媒圧縮機１という冷媒循環回
路が形成される。勿論、電磁弁１１は閉であ
る。このモードでは、冷媒圧縮機１からの高圧
高温冷媒は、風呂熱交換器９で浴槽に満たされ
た水との間で熱交換して風呂湯沸かしを行な
い、更に室内送風機７運転により室内熱交換器
３で室内への放熱を行なつて暖房運転が行なわ
れる。室内熱交換器３を出た冷媒はキヤピラリ
４で絞られ、室外送風機８運転による室外熱交
換器５で蒸発して室外空気との間で熱交換して
冷媒圧縮機１へ戻る。

風呂湯沸かしモード 冷媒循環回路は上記した暖房と風呂湯沸かし
モードの場合と同じであるが、送風機７を停
止する。すなわち、冷媒圧縮機１からの高圧高
温冷媒を風呂熱交換器９でほとんど熱交換させ
るようにして、風呂湯沸かしのみに利用するよ
うに運転される。このようなモードは、冷房あ
るいは暖房を必要としない春季、秋季に最適で
ある。

風呂残り湯利用暖房モード 冷媒圧縮機１→四方切換え弁２（図中太い一
点鎖線）→四方切換え弁１０（図中太い一点鎖
線）→室内熱交換器３→キヤピラリ４→室外熱
交換器５→四方切換え弁１０（図中細い一点鎖
線）→風呂熱交換器９→四方切換え弁２（図中
細い一点鎖線）→気液分離器６→冷媒圧縮機１
という冷媒循環回路が形成される。なお逆止弁
１２は、電磁弁１１による逆流阻止の信頼性を
向上させるために設けられている。

このモードでは、冷媒圧縮機１からの高圧高
温冷媒は送風機７運転により室内へ放熱して暖
房運転が行なわれる。そして冷却液化された冷
媒はキヤピラリ４で絞られて送風機８運転によ
る熱交換器５で外気熱を吸収し、更に浴槽使用
後に残つている浴槽中の湯から熱を吸収して通
常の暖房運転時よりも高い温度で冷媒圧縮機１
へ戻る。このことによつて冷媒圧縮機１は更に
高温の冷媒を室内熱交換器３へ送り、暖房効率
が向上する。すなわち浴槽内に残つている湯の
もつ熱量を暖房エネルギーとして利用すること
ができる。

以上説明したように、本実施例によれば２つの
四方切換え弁を用いることで簡単な回路構成で冷
房運転時の排熱を風呂湯沸かしの熱源として利用
することができる他、暖房運転時にも風呂湯沸か
しを行なうことができ、逆に風呂の残り湯を暖房
に利用することもできる。更に冷房あるいは暖房
を必要としない春季、秋季には風呂湯沸かし単独
の運転も行なうことができる。

なお冷房あるいは暖房のみの運転を考慮しなく
ても良い場合には、電磁弁１１によるバイパス回
路は省略される。

第３図は上記の６つの動作モードに換気運転を
加えた７つの動作モードの切換え制御を行なう制
御回路を示す。

各動作モードは、ロータリスイツチで切換え設
定され、各スイツチS₁〜S₈は図中でそれぞれに付
された各動作モードm₁〜m₇設定時に閉じるもの
とする。動作モードは、m₁：冷房運転、m₂：冷
房と風呂湯沸かし運転、m₃：暖房運転、m₄：暖
房と風呂湯沸かし運転、m₅：風呂湯沸かし運転、
m₆：風呂残り湯利用暖房運転、m₇：換気運転で
ある。またS₀はメインスイツチ、TMはタイマに
よる動作制御用のタイマモータ、２５は設定温度
に上昇すると閉成して電磁弁１１を開にする風呂
温度制御サーモスタツト、２６は室温制御サーモ
スタツトで、冷房運転時は冷房設定温度より高い
間端子Ｌ側にあつて冷房設定温度になると端子Ｈ
に切り換わり、暖房運転時は暖房設定温度より低
い間端子Ｈ側にあつて暖房設定温度になると端子
Ｌ側に切り換わつて冷媒圧縮機１のオン、オフを
制御する。R₁〜R₃は制御リレーである。

第４図ａ、ｂはそれぞれ、四方切換え弁による
流路の切り換えを示した図である。

第５図は本発明装置の屋内への設置構造の一例
を示す。

本発明装置２０は、浴室１６の外壁１８の一部
を構成し得るようなパネルユニツト構造にまとめ
られる。すなわち窓２２を有するパネルユニツト
内には、冷媒圧縮機１、室外熱交換器５、室外送
風機８等が内設され、外壁１８に設けた開口に嵌
め込み式に取り付けられる。そして室内送風機７
はダクト２１を通して室内１９と連通するように
構成される。また風呂熱交換器９は、浴槽１７内
に配設される。

以上の説明で明らかなように、本発明による冷
暖房湯沸かし装置には次のような特徴がある。

従来の冷暖房装置と異なり、年間を通して有
効に利用できる。すなわち冷房あるいは暖房を
必要としない時は、風呂湯沸かしに利用でき
る。

冷暖房装置に風呂の湯沸かし装置としての機
能を持たせたことにより、各装置を別個に設置
する従来例に比して、機器本体のコストダウン
及び設置工事の簡略化が可能となる。

風呂の残り湯を暖房に利用できる。すなわち
入浴後、風呂湯沸かしに利用していた風呂熱交
換器を、四方切換え弁により蒸発器として作用
させることにより、残り湯から熱を吸収して室
内暖房に利用することができる。勿論、残り湯
でなく水道水を浴槽内に満たしておくだけで
も、蒸発温度と水道水温度との差によつて決ま
る熱を利用することができる。

（発明の効果） 以上説明してきたように、本発明によるヒート
ポンプ式冷暖房湯沸かし装置は、２つの四方切換
え弁を用いたことにより簡単な回路構成で外気熱
を暖房及び風呂湯沸かしのエネルギーとして利用
できると共に、冷房運転時の排熱を風呂湯沸かし
のエネルギーとして利用できる。そのうえ風呂の
残り湯を利用して暖房を行うことができるので省
エネルギー化に大きく寄与する。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のヒートポンプ式冷暖房装置の概
略構成図、第２図は本発明の実施例の概略構成
図、第３図はその制御回路の一例を示し、第４図
ａ，ｂはそれぞれ、四方切換え弁の切換え動作を
示した図、第５図は本発明装置の設置構造の一例
を示す。 図中、１は冷媒圧縮機、２は四方切換え弁、３
は室内熱交換器、４はキヤピラリ、５は室外熱交
換器、６は気液分離器、７は室内送風機、８は室
外送風機、９は風呂熱交換器、１０は四方切換え
弁、１１は電磁弁、１２は逆止弁、２５は風呂温
度制御サーモスタツト、２６は室温制御サーモス
タツト。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 冷媒圧縮機、２個の四方切換え弁、冷媒の絞
   り抵抗部、浴槽に設置されるべき第１の熱交換手
   段、室内空気と熱交換する第２の熱交換手段、室
   外空気と熱交換する第３の熱交換手段を含み、前
   記四方切換え弁の切換えにより、冷媒圧縮機→第
   １の熱交換手段→第２の熱交換手段→絞り抵抗部
   →第３の熱交換手段→冷媒圧縮機という第１の回
   路と、冷媒圧縮機→第１の熱交換手段→第３の熱
   交換手段→絞り抵抗部→第２の熱交換手段→冷媒
   圧縮機という第２の回路と、冷媒圧縮機→第２の
   熱交換手段→絞り抵抗部→第３の熱交換手段→第
   １の熱交換手段→冷媒圧縮機という第３の回路と
   を切換え形成できるようにしたことを特徴とする
   ヒートポンプ式冷暖房湯沸かし装置。