JPH0320649B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、浴槽或いは貯湯槽への熱の授受を行
う熱交換器と、室内の冷暖房を行う熱交換器と、
室外気とを熱の授受を行う熱交換器とを設けてな
る熱利用装置等に適用して好適な熱源ユニツトに
関する。本出願人は先に上記構成でなるヒートポ
ンプ式冷凍サイクル利用の熱利用装置を出願して
いる。

これによれば水加熱機能と、冷暖房機能とを兼
ね備え、しかも可及的に有効な熱エネルギの利用
ができ、非常に省エネルギ性に優れ、かつ合理的
な住宅用熱利用装置が得られる。

ところで、一般にヒートポンプによる室内の冷
暖房は、当該室内に配置した室内機（熱交換器と
フアンを組み合わせたユニツト、室外機も同様）
で行うか或は多室の場合はダクトを介して冷暖房
空気を各部屋に分配供給して行うようにしてい
る。この場合室外機は冷媒管を通路抵抗等からあ
まり長くできない関係上室内機に近い屋外等に設
置されることになる。

一方、前記本出願人が先に提案した熱利用装置
に於て室内外気用の二つの熱交換器のほかに貯湯
槽或は浴槽へ配設する熱交換器も備えせしめてい
るから、これを例えば浴槽に配設する場合は、通
常浴室と冷暖房を必要とする室とはかなり離れて
いる場合が多いので、冷媒管はこれらを最短距離
で配管できるように構成することが好ましいこと
から室側へはダクトで冷温風を循環せしめること
になる。これらの点により、熱交換ユニツトやこ
れらを冷媒管で接続してなるヒートポンプの熱源
ユニツトは必然的に浴室や貯湯槽近傍の屋外又は
屋内に１箇所にまとめて設備することが要求され
れる。

本発明はかかる要求に応えるべくなされたもの
で、屋内外を仕切る外壁に嵌め込まれる箱体の内
部に外壁が延在する方向に並ぶように相互に画成
して形成した２つの通風路に夫々ヒートポンプの
相反する機能となる熱交換器とこれら熱交換器を
経由して空気を送風させるフアンとを配設すると
共に、前記２つの通風路によつて熱交換された暖
気と冷気とを屋内と屋外とに選択的に切り換えて
供給できるようにした構造の熱源ユニツトを提供
することを目的とする。

このため、第一の発明においては、前記暖・冷
気の切換供給手段として２つの通風路を画成する
と同時に屋内と屋外とに選択的に連通させる通風
路の切換手段を設けた構成とする。

以下に第一発明を第１図及び第２図に示した一
実施例に基づいて説明する。

第１図において、１は住宅の浴室に設置された
浴槽であり、該浴槽１内空間の一部が仕切壁２に
よつて仕切られ、該仕切壁２の上・下部には夫々
温水循環用の孔２ａ，２ｂが開口されている。そ
して該浴槽１の仕切壁２で仕切られた小空間３に
熱交換コイルからなる熱交換器４を配管する。該
熱交換器４の管路両端は、浴槽１外壁を液密に貫
通して外部に突き出す。尚、浴槽１外壁は断熱材
で形成され、その開口面を覆う蓋５も同じく断熱
材で形成されている。これにより蓋５を閉めた浴
槽１は保温機能を維持することができる。

一方、前記浴槽１内の熱交換器４の一端に直列
に接続された同一の機能をもつ熱交換器６と、該
熱交換器６の他端に膨張弁７を介して一端を接続
した反対の機能をもつ熱交換器８とが、夫々本発
明に係る熱源ユニツト９の屋内及び屋外に選択的
に連通するように切換自由に形成された２つの通
風路に配設してある。該熱源ユニツト９の具体的
な構成については後述する。

そして、前記熱交換器４の他端と、熱交換器８
の他端とを４方弁１０を介してコンプレツサ１１
の吸入口及び吐出口に切換自由に接続することに
より閉回路が形成される。該閉回路内には熱媒体
としてのフロンが封入され、このフロンをコンプ
レツサ１１で循環させることにより全体としてヒ
ートポンプを構成している。

ここで、モータ１２で駆動されるコンプレツサ
１１は従来より家庭用冷暖房装置に使用されてい
る出力1KW前後の小型のものが使用され、これ
に伴ないヒートポンプシステム全体が小型化され
る。

次に、前記熱源ユニツト９の具体的な構成を第
２図に基づいて説明する。該熱源ユニツト９は中
央部に開口部１３を備えた矩形枠箱型の本体１４
を、例えば浴室等の屋内外を仕切る外壁に嵌めこ
んで取り付けられる。本枠１４の屋内に面した壁
の底部と頂部には夫々屋内側の空気入口１５及び
空気出口１６が開口され、これらに対向する屋外
に面した壁部分には夫々屋外側の空気入口１７及
び空気出口１８が開口されている。ここで、屋内
側の空気入口１５及び空気出口１６はダクト１
９，２０を介して部屋内に通じている。又、両空
気入口１５，１７の間及び両空気出口１６，１８
の間には夫々通風路切換弁２１，２２が水平方向
回動自由に中心部を軸支して取り付けられてい
る。切換弁２１，２２は夫々の支軸相互が開口部
１３との干渉を避けて屈曲形成された軸２３を介
して連結され、本体１４頂壁を貫通させた上側の
切換弁２２の支軸をこれに連結した手動レバー２
４又はモータ等を介して回転させることにより、
軸２３を介して２つの切換弁２１，２２を同一回
転方向に連動させて後述する２つの通風路を切換
制御できるようになつている。

そして、開口部１３を挾んで両側の本体１４内
部空間に夫々、前記熱交換器６，８及びこれら熱
交換器６，８を経由して下方から上方に空気を送
風するフアン２５，２６が取り付けられる。又、
開口部１３の底壁と切換弁２１との間に形成され
る本体１４内部空間には前記コンプレツサ１１が
配設される。尚、コンプレツサ１１と各熱交換器
４，６，８は第１図に示した如く本体１４の内外
を通した配管により連結されているが、第２図で
は省略してある。

次に本実施例装置の作用を説明する。まず、通
常入浴の空時間となる昼間等に風呂を沸かす場合
には浴槽１に水を張り蓋５を閉めた後４方弁１０
を第１図で実線位置にセツトする。一方、夏期等
気温の高い時に冷房したい場合には熱源ユニツト
９の切換弁２１，２２を実線位置にセツトする。
この状態でモータ１２のスイツチを入れてコンプ
レツサ１１を駆動させると共にフアン２５，２６
のスイツチを入れて、これを駆動させる。この場
合、コンプレツサ１１の吐出口に４方弁１０を介
して接続される浴槽１内の熱交換器４及びこれと
直列に接続された熱交換器６が凝縮器として機能
し、コンプレツサ１１の吸込口に接続される熱交
換器８が蒸発器として機能すると共に、熱交換器
８が介装された通風路Ｂがダクト１９，２０を介
して部屋側に連通し、他方の熱交換器６が介装さ
れた通風路Ａが空気入口１７及び空気出口１８を
介して屋外に通じる。

従つて、まず凝縮器として機能する熱交換器４
により浴槽１内の水が50℃程度まで温められる。

一方、これと併行して蒸発器として機能する熱
交換器８により冷却された空気がフアン２６によ
つて図中鎖線矢印方向に送風され、ダクト１９，
２０を介して部屋内を循環するための、部屋内の
冷房が行なわれる。

次に、冬期等寒冷時においては、同じく浴槽１
に水を張り４方弁１０を前記実線位置にセツトし
たまま切換弁２１，２２を図示鎖線位置に切換え
た状態でコンプレツサ１１と２つのフアン２５，
２６を駆動させると、風呂水加熱と部屋内の暖房
とを併行して行なえる。即ち、前記と同様凝縮器
として機能する熱交換器４により風呂水の加熱が
行なわれると共に、切換弁２１，２２位置により
熱交換器６が介装された通風路Ａがダクト１９，
２０を介して部屋側に連通するため、該熱交換器
６で暖められた空気がフアン２５により部屋内に
循環され部屋内が暖房される。又、屋外の空気は
フアン２６により空気入口１７から取り入れられ
蒸発器として機能する熱交換器８により冷却され
た後、空気出口１８から排出される。

そして、この場合には、凝縮器として機能する
２つの熱交換器４，６はこれらを流れるフロンの
温度と湯温度又は部屋温度との差に応じて両者の
組合わせにおける熱交換効率が最も高められるよ
うに作動するため風呂水加熱と部屋暖房とを効率
よくかつ経済的に行なうことができる。

又、同じく冷寒時に風呂使用後暖房を行なう場
合は、浴槽１内の残湯を抜くことなく４方弁１０
を図示点線位置に切換えると共に、切換弁２１，
２２も実線位置に切換えた状態でコンプレツサ１
１とフアン２５，２６を駆動する。

このようにすれば今度はコンプレツサ１１の吸
込口、吐出口との接続がこれまでの場合とは逆に
なるため熱交換器４，６が蒸発器として機能し、
熱交換器８が凝縮器として機能する。従つて、熱
交換器８で暖められた空気がフアン２６により部
屋内に送風されて暖房が行なわれるのであるが、
この場合特に蒸発器として機能する熱交換器４に
おいて高温に保温された浴槽１内の残湯から熱が
効果的に供給されることによりフロンの蒸発が促
進され、暖房効率が高められる。

次に、冷暖房は行なわず、風呂だけを沸かした
い場合には４方弁１０位置は実線位置、切換弁２
１，２２は鎖線位置にセツトし、この時部屋に通
じる通風路Ａ側のフアン２５の駆動を停止し、他
方のフアン２６だけ駆動する。この場合、熱交換
器６で暖められた空気は部屋へ送風はされない
が、部屋内への自然流入を完全に遮断するために
は、ダクト１９，２０に通じる部屋内の空気出入
口を開閉できるようにすればよい。

又、本装置による安全性、経済性を利用したも
のとして浴室を乾燥室として利用することが挙げ
られる。即ち、通常浴室は居室に比べて狭いもの
であるから、風呂水を排水して熱交換器４を露出
せしめ、これにより風呂水を沸かす場合と同様４
方弁を実線位置にセツトしてヒートポンプを駆動
させると、該熱交換器４が空気加熱器として機能
し、比較的短時間で浴室１内を暖める。従つてこ
れにより浴室内を洗濯物の乾燥室として利用する
ことができるのである。この場合浴室には通常換
気窓や換気扇があるので、洗濯物からの蒸発によ
る湿り空気は換気窓や換気扇を利用して交換で
き、又、浴室内温度も温度検知器によるヒートポ
ンプ制御等で適宜に設定することで効果的な利用
ができる。この場合、一方の通風路例えば通風路
Ａの熱交換器６上方の空間に面した屋内側の壁に
開閉自由な換気窓を設ければこの換気窓を開け、
切換弁２１，２２を実線位置にした状態でフアン
２５を駆動することにより浴室の空気を換気窓か
ら空気出口１８を介して屋外に排出させて効率よ
く排気を行なうことができ、別途換気扇を設ける
必要もないので合理的である。尚、かかる換気以
外の場合、切換弁２１，２２及びフアン２５，２
６の操作は冷暖房の使用に応じてセツトすればよ
い。

以上示したように、本発明に係る熱源ユニツト
９を用いると、従来のヒートポンプにおける室内
機及び室外機を１個のユニツト内に組み込んであ
るため該ユニツトを家屋の壁に嵌め込んで使用で
き、室内機や室外機の設置スペースがない場合で
も容易に設置することが可能であると同時に２つ
の通風路は壁が延在する方向に並べて形成される
ため部屋空間や庭等屋外空間を狭めることもな
く、しかも美観性にも優れる。特に本実施例の如
く熱源ユニツトに浴槽や貯湯槽の熱交換器を接続
して使用する場合は、浴室や貯湯槽が設けられる
部屋の壁に嵌め込むことにより冷媒管を可及的に
短縮できコンパクトにしてエネルギロスが少ない
熱利用装置が得られ、さらに切換弁の操作のみで
湯沸しと冷暖房とを併行して行なえる。

尚、本実施例の如く熱源ユニツト９の本体中央
部分に開口部１３を設けることも容易に行なえ、
この場合該開口部１３に開閉自由又は嵌め込み式
のガラスを取り付けることにより、窓として利用
することができ又、開口部１３の底壁を利用し、
或いはこれと平行に棚板を取り付けて飾り棚とし
たり、照明灯を組み込んでルームライトとするこ
と等もできる。

次に第二の発明について説明する。このもの
は、暖・冷気の切換供給手段として、屋内側に連
通する通風路と屋外側に連通する通風路とに介装
した熱交換器の冷媒流通方向を切換る冷媒切換弁
を設けた構成とする。

第３図は第二の発明に係る熱源ユニツト３１を
示し、該熱源ユニツト３１の内部は仕切壁３２に
より上下２段に仕切られる。その上段に形成され
る通風路Ｃは屋内側に配した空気入口３３及び空
気出口３４が開設され、それぞれダクト３５，３
６を介して部屋内に通じている。そして該通風路
Ｃに空気入口３３と空気出口３４との間を仕切る
ように熱交換器３７を配設すると共に該熱交換器
３７を経由して上方から下方に空気を送風するフ
アン３８を設ける。

一方、熱源ユニツト３１の下段に形成される通
風路Ｄは屋外側に面した壁に空気入口３９及び空
気出口４０が開設され、これらの間を仕切るよう
に熱交換器４１を配設すると共に、該熱交換器４
１を経由して上方から下方に空気を送風するフア
ン４２を設ける。尚、本発明においても２つの通
風路Ｃ，Ｄは壁が延在する方向に並ぶように仕切
られる。

そして、これら熱交換器３７，４１の一端相互
を膨脹弁４３を介して接続すると共に、熱交換器
４１の他端を熱源ユニツト３１外部の浴槽４４に
配設された熱交換器４５の一端に接続し、該熱交
換器４５の他端と前記熱交換器３７の他端とを冷
媒流通方向を切り換える冷媒切換弁としての４方
弁４６を介してコンプレツサ４７の吸入口及び吐
出口に接続して閉回路を形成する。尚４方弁４６
及びコンプレツサ４７は熱源ユニツト３１の底部
に設置してあり、４方弁４６は熱源ユニツト３１
の屋内側壁面を貫通して取り付けられた操作レバ
ーを介して切換操作できるようになつている。

次にかかる実施例装置の作用を説明する。第４
図に示す冷媒回路図において、４方弁４６を実線
位置にセツトしてコンプレツサ４７を駆動する
と、浴槽４４内の熱交換器４５及び通風路Ｄ内の
熱交換器４１は凝縮器として機能し、通風路Ｃ内
の熱交換器３７は蒸発器として機能する。従つて
熱交換器４５の加熱作用により風呂の湯沸し又は
洗濯物の乾燥が行なえ、又、夏期等ではフアン４
２と共にフアン３８を駆動すれば熱交換器３７で
冷却されて空気をダクト３５，３６を介して部屋
内に送風して冷房を行なうことができる。

又、冬期において４方弁４６を図示点線位置に
切り換え風呂使用後残湯を抜くことなくコンプレ
ツサ４７及びフアン３８，４２を駆動させれば前
記第一発明の実施例で述べたのと同様通風路Ｃ内
の熱交換器３７は凝縮器として機能しこれによつ
て暖められた空気がフアン３８で部屋内に送風さ
れ暖房が行なえかつ、浴槽４４内の残湯から熱交
換器４５に供給される熱により暖房効率が高めら
れる。

さらに風呂湯沸しのみを行ないたい場合は、フ
アン３８の駆動を停止すればよいことも第一発明
の実施例同様である。

第５図は、前記第二発明の実施例の応用例を示
し、第４図の回路図において、２つの熱交換器３
７，４１の膨脹弁４３接続側と反対側の管路端を
第二の４方弁４８を介して、浴槽内の熱交換器４
５の一端と第一の４方弁４６の一ポートとに切換
自由に接続したものである。

このようにすれば第二の４方弁４８を図示実線
位置にセツトすれば前記第一実施例と同様の機能
が得られると共に、図示点線位置に切り換えセツ
トした場合には、浴槽加熱（風呂湯沸し又は洗濯
物の乾燥）と併行して部屋内の暖房が行なえる
（第一の４方弁４６の図示実線切換位置）。即ち、
第一発明の実施例と全く同一の機能が得られる。
この場合、第二の４方弁４８は熱源ユニツトの内
部又は外部のいずれに設けてもよい。

又、第二発明で示した熱源ユニツトにおいても
中央部に開口部を設けることは容易であり、この
場合窓、飾り棚等として利用できることは第一発
明の場合と同様である。

以上説明したように本発明によれば熱源ユニツ
トを家屋の壁に嵌め込んで使用でき、かつ、ユニ
ツト内の２つの通風路は壁が延在する方向に並べ
て配設されるため、部屋空間や庭等屋外空間を狭
めることもなく美観性にも優れしかも切換手段の
切換操作一つで部屋内の冷・暖房を切り換えるこ
とができる。

特に、浴槽や貯湯槽の熱交換器を接続すれば湯
沸しと冷暖房とを併用して行なえる総合的な住宅
用熱利用装置の熱源ユニツトとして使用すること
ができこの場合も冷媒管を可及的に短縮できコン
パクトにして省エネルギ性に優れる等種々の特長
を備えるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は第一の発明に係る熱源ユニツトを使用
した熱利用装置を示す構成図、第２図は同上の熱
源ユニツトを示す斜視図、第３図は第二の発明に
係る熱源ユニツトを使用した構成図、第４図は同
上実施例の冷媒回路図、第５図は第二発明の第二
の実施例を示す冷媒回路図である。 ６，８，３７，４１……熱交換器、９，３１…
…熱源ユニツト、１１，４７……コンプレツサ、
１４……本体、１５，３３……空気入口（屋内
側）、１６，３４……空気出口（屋内側）、１７，
３９……空気入口（屋外側）、１８，４０……空
気出口（屋外側）、２１，２２……通風路切換弁、
２５，２６，３８，４２……フアン、４６……４
方弁。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 屋内外を仕切る外壁に嵌め込まれる箱体の屋
   内側に面した壁に屋内に連通する空気入・出口、
   屋外側に面した壁に屋外に連通する空気入・出口
   を形成すると共に、前記箱体内部を外壁が延在す
   る方向に並ぶ２つの通風路に仕切り、該２つの通
   風路の一方が前記屋内側の空気入・出口に連通し
   他方が屋外側の空気入・出口に連通する一切換位
   置と、前記通風路の一方が屋外側の空気入・出口
   に連通し他方が屋内側の空気入・出口に連通する
   他の切換位置とに切換られる切換弁を設け、か
   つ、前記２つの通風路にヒートポンプの相反する
   機能となる熱交換器と該熱交換器を経由して空気
   を空気入口から空気出口方向に送風するフアンと
   を各別に配設して構成したことを特徴とする熱源
   ユニツト。 ２ 屋内外を仕切る外壁に嵌め込まれる箱体の屋
   内側に面した壁に屋内に連通する空気入・出口、
   屋外側に面した壁に屋外に連通する空気入・出口
   を形成する一方、前記箱体内部を外壁が延在する
   方向に並ぶ２つの通風路に仕切り、該２つの通風
   路の一方を前記屋内側の空気入・出口に連通させ
   他方を屋外側の空気入・出口に連通させる仕切壁
   を設け、かつ、前記２つの通風路にヒートポンプ
   の相反する機能となる熱交換器と該熱交換器を経
   由して空気を空気入口から空気出口方向に送風す
   るフアンとを各別に配設し、さらに、前記２つの
   熱交換器の冷媒流通方向を切り換える冷媒切換弁
   を設けて構成したことを特徴とする熱源ユニツ
   ト。