JPH0341237Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、ヒートポンプを使用した熱利用装置
に関する。

冷凍サイクルを用いた加熱装置として省エネル
ギ性に優れた機械式、化学式のヒートポンプが広
く利用されている。

しかし、この種のヒートポンプは住宅用の冷暖
房装置としては普及実用化されているが、水加熱
による温水製造装置としての利用は実験的段階で
ある。

即ち、水の加熱の場合、住宅内での使用状況に
おいて風呂或いは給湯・シヤワー等の負荷が大き
く通常25000Kcal／ｈ程度の加熱能力が要求され
る。この点都市ガス等の燃焼による加熱装置は省
エネルギ性には劣るものの、燃焼出力密度が高く
安価、コンパクトに製造できる。これに対し、ヒ
ートポンプによる加熱は燃焼出力密度が小さく、
短時間で温水を得るべく25000Kcal／ｈ程度の能
力を備えるものは極めて高価かつ大型となり家庭
用に採用するのは困難である。

ところで、風呂或いは給湯・シヤワー等生活用
温水としてはせいぜい50℃程度あれば充分にまか
なうことができる。特に風呂の場合は入浴時以外
は殆ど利用されず、いわゆる空時間の方が長いの
であるから、この空時間を利用してエネルギ経済
的に有効な加熱保温ができるのであれば実用上殆
ど問題はない。又、特に高温（80〜90℃）な温水
を必要とする場合でも、予めヒートポンプにより
50℃程度に暖められて貯湯されたものを引き出し
て更に燃焼加熱する方式とすれば加熱時間を短縮
できると共に、エネルギ的に得策であることは明
らかである。

一方、ヒートポンプは成績係数を高水準で維持
しようとすると凝縮温度をできるだけ低く維持す
ることが必要であるが、50℃程度の温水で充分な
ものにあつてはヒートポンプの成績係数を高水準
に維持し、かつ、省エネルギ性を満たした上での
利用が充分可能である。そして、これらの条件を
満足するヒートポンプとしては住宅用冷暖房シス
テムに使用する小型のもので充分である。又、一
方では、前記住宅用冷暖房システムにおいて、屋
外側に設置される熱交換器は、屋内での熱利用に
何ら供することなく放置されているのが実状であ
る。

本考案は、以上のような点に着目してなされた
もので、ヒートポンプの同一機能をもつ２つの熱
交換器を並列接続してその一方を浴槽内に他方を
貯湯槽に夫々配設すると共に、これらの熱交換器
を選択的に開通させる切換弁を設け、かつ、前記
並列接続された熱交換器と同一及び反対の機能を
もつ２つの熱交換器を、前記並列接続された熱交
換器と閉回路を為して接続すると共に、夫々屋内
と屋外とに選択的に連通するように切換自由に形
成した２つの通風路に配設し、さらに、該ヒート
ポンプの冷媒の流れ方向を切り換える冷媒切換弁
を設けて構成し、もつてコンパクトにして省エネ
ルギ性に優れ、しかも、浴槽及び貯湯槽の加熱機
能と冷暖房機能とを兼ね備え、かつ従来無駄に排
出されていた熱を可及的に有効利用できるように
した極めて利用価値の高い熱利用装置を得ること
を目的としたものである。

以上に本考案を図示実施例に基づいて説明す
る。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内の仕切壁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。

又、前記熱交換器４と並列に接続した熱交換器
６を貯湯槽７内に配設し、かつ、これらの一方の
接続点に両熱交換器４，６を選択的に開通自由な
切換弁８を介設する。ここで貯湯槽７には給水管
（市水管）１０が接続されており、貯湯槽７底部
に水を補給すると上部に溜る温水が押し出され、
湯沸器１１により適温となるまで再加熱された後
シヤワー１２、給水口１３等から供給されるよう
になつている。この場合、シヤワー１２使用時は
貯湯槽７上部の温水が50℃程度まで温められてい
る時には、湯沸器１１による再加熱は不要であ
る。

さらに、熱交換器４，６の切換弁８と反対側の
接続点に直列に接続した同一の機能をもつ熱交換
器１４と、該熱交換器１４の他端に膨張弁１５を
介して一端を接続した反対の機能をもつ熱交換器
１６とを、夫々ダクトユニツト１７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つの通風路に配設する。該ダクトユニツト１
７の具体的な構成については後述する。

そして、前記切換弁８と、熱交換器１６の他端
とをヒートポンプの冷媒の流れ方向を切り換える
冷媒切換弁としての４方弁１８を介してコンプレ
ツサ１９の吸込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１９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２０で駆動されるコンプレツサ
１９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、前記ダクトユニツト１７の具体的な実施
例を第２図に基づいて説明する。該ダクトユニツ
ト１７は中央部に窓２１を開口した矩形枠箱型の
本体２２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。本体２２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
２３及び空気出口２４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２５及び空気出口２６が開口されている。ここ
で、屋内側の空気入口２３及び空気出口２４はダ
クト２７，２８を介して部屋内に通じている。
又、両空気入口２３，２５の間及び両空気出口２
４，２６の間には夫々通風路切換弁２９，３０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２９，３０は夫々の支軸相互が
窓２１との干渉を避けて屈曲形成された軸３１を
介して連結され、本体２２頂壁を貫通させた上側
の切換弁３０の支軸をこれに連結した手動レバー
３２又はモータ等を介して回転させることによ
り、軸３１を介して２つの切換弁２９，３０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、窓２１を挟んで両側の本体２２内部空
間に夫々、前記熱交換器１４，１６及びこれら熱
交換器１４，１６を経由して下方から上方に空気
を送風するフアン３３，３４が取り付けられる。
又、窓２１の底壁と切換弁３３との間に形成され
る本体２２内部空間には前記コンプレツサ１９が
配設される。尚、コンプレツサ１９と各熱交換器
４，６，１４，１６は第１図に示した如くダクト
ユニツト１７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を閉めた後切換弁８を
熱交換器４開通側にセツトすると共に４方弁１８
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ダクトユニツ
ト１７の切換弁２９，３０を実線位置にセットす
る。この状態でモータ２０のスイツチを入れてコ
ンプレツサ１９を駆動させると共にフアン３３，
３４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１９の吐出口に４方弁１８
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１４が凝縮器とし
て機能し、コンプレツサ１９の吸込口に接続され
る熱交換器１６が蒸発器として機能すると共に、
該熱交換器１６が介装された送風路Ｂがダクト２
７，２８を介して部屋側に連通し、他方の熱交換
器１４が介装された通風路Ａが空気入口２５及び
空気出口２６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。この場合従来
の燃焼式風呂釜ではガス漏れやガス爆発を生じた
りさらに不注意により加熱し過ぎて浴槽１内を異
常に加熱したり、沸騰させたりする事故を招き、
このような場合特に幼児や老人では火傷を負いや
すく、さらには風呂釜の過加熱により火災に至る
危険があつたがヒートポンプによる本発明装置で
は、熱交換器４を流れるフロンの温度は入浴温度
（約42℃）より10℃程度高いだけであり、不注意
による人身、物の危険が避けられ極めて安全性が
高い。さらにダクトユニツト１７外壁にヒートポ
ンプ駆動スイツチを設けておけば、入浴時には熱
交換器４を負い焚き装置として利用することがで
きる。

一方、これと併行して蒸発器として機能する熱
交換器１６により冷却された空気がフアン３４に
よつて図中鎖線矢印方向に送風され、ダクト２
７，２８を介して部屋内を循環するため、部屋内
の冷房が行なわれる。換言すれば従来ヒートポン
プによる冷房時屋外に無駄に排出されていた熱を
利用して風呂水加熱を行なうことができ、極めて
合理的な熱利用システムとなる。

尚、この場合、ヒートポンプ自体の加熱温度は
元々低いのであるが、熱交換器４が浴槽１内に配
設されて、浴槽１の水を直接加熱することができ
るため、浴槽１外で加熱された湯を配管を介して
給湯する場合のような放熱による損失がなく、浴
槽と同程度の大容量の貯湯槽や配管を別に備える
必要もないので、構造のコンパクト化も図れる。
また、当初は浴槽１の熱交換器４による放熱量が
大きいが、風呂水の温度が上昇するにつれて熱交
換器１４の放熱量が増大し、ヒートポンプの成績
係数即ち冷房効率は略一定に保たれる。

次に、冬期等寒冷時においては、同じく浴槽１
に水を張り切換弁８及び４方弁１８を前記と同一
位置にセツトしたまま切換弁２９，３０を図示鎖
線位置に切換えた状態でコンプレツサ１９と２つ
のフアン３３，３４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２９，
３０位置により熱交換器１４が介装された通風路
Ａがダクト２７，２８を介して部屋側に連通する
ため、該熱交換器１４で暖められた空気がフアン
３３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３４により空気入口
２５から取り入れられ蒸発器として機能する熱交
換器１６により冷却された後、空気出口２６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４，１４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切換弁８，
９は熱交換器４開通側にセツトしたまま４方弁１
８を図示点線位置に切換えると共に、切換弁２
９，３０も実線位置に切換えた状態でコンプレツ
サ１９とフアン３３，３４を駆動する。

このようにすれば今度はコンプレツサ１９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４，１４が蒸発器として機能
し、熱交換器１６が凝縮器として機能する。従つ
て、熱交換器１６で暖められた空気がフアン３４
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。その場
合、初期は高温の残り湯を高熱源として可及的に
暖房効率を高められ、湯温が低下してきても浴槽
内の熱交換器と直列接続された熱交換器による外
気との熱交換割合が増大していくことにより、長
時間の暖房運転を行つても暖房効率を良好に維持
できる。

次に、冷暖房は行なわず、風呂だけを沸かした
い場合には切換弁８は熱交換器４の開通側、４方
弁１８位置は実線位置、切換弁２９，３０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３３の駆動を停止し、他方のフアン３４
だけ駆動する。この場合、熱交換器１４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２
７，２８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。

一方、貯湯槽７内の水を温める場合には、切換
弁８を熱交換器６開通側に切換え、その他は風呂
水を沸す場合と同様に操作すればよく、貯湯槽７
内の水を50℃程度まで温めることができる。この
温水を適宜引き出して、シヤワー１２、給水口１
３等から供給することは前記した通りである。

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切
換弁８を熱交換器４開通側にセツトすると共に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。尚、この場合、切換弁８、切換２９，
３０及びフアン３３，３４の操作は冷暖房の使用
に応じてセツトすればよい。

以上説明したように、本考案によれば貯湯槽及
び風呂の湯沸し及び冷暖房を行なえると共に浴室
を乾燥室としても利用することができ、又、各熱
交換器を可及的に有効に熱利用できるため総合的
な住宅用熱利用装置としてコンパクトにして低価
格で製造でき、しかも省エネルギ性に優れる等極
めて多くの特長を備えるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例を示す構成図、第２
図は同上の実施例に使用するダクトユニツトの構
成を示す斜視図である。 １…浴槽、４，６，１４，１６…熱交換器，１
７…ダクトユニツト、１９…コンプレツサ、２
７，２８…ダクト、２９，３０…通風路切換弁、
Ａ，Ｂ…通風路。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. ヒートポンプの同一機能をもつ２つの熱交換器
   を並列接続してその一方を浴槽内に他方を貯湯槽
   に夫々配設すると共に、これらの熱交換器を選択
   的に開通させる切換弁を設け、かつ、前記並列接
   続された熱交換器と同一及び反対の機能をもつ２
   つの熱交換器を、前記並列接続された熱交換器と
   閉回路を為して接続すると共に、夫々屋内と屋外
   とに選択的に連通するように切換自由に形成した
   ２つの通風路に配設し、さらに、該ヒートポンプ
   の冷媒の流れ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利用装置。