JPH0443188B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明はヒートポンプシステムに関するもの
であつて、特に浴槽の残湯熱を有効に利用するこ
との可能なヒートポンプシステムに関するもので
ある。

（従来の技術） 浴槽の残湯熱、つまり浴槽廃熱を回収して利用
する構成のヒートポンプシステムの従来例として
は、例えば特開昭60−169066号公報に記載された
装置を挙げることができる。この装置は、風呂用
熱交換器を熱源側熱交換器とすると共に、貯湯槽
熱交換器や室内熱交換器を利用側熱交換器とし、
風呂の廃熱を貯湯槽や暖房室内に回収するように
なつている。上記装置はさらに、浴槽の残り湯温
度を検出する湯温サーモと、外気温度を検出する
外気サーモとを備えており、上記において検出さ
れた残り湯温度TBと外気温度TFとに基づいて、
残り湯を熱源とする廃熱回収運転特の加熱能力
と、室外熱交換器を熱源側熱交換器として使用す
る外気熱源運転時の加熱能力とを比較し、大きな
加熱能力の得られる運転モードでの運転を優先的
に行なうようになつている。

（発明が解決しようとする問題点） ところで上記のようなヒートポンプシステムに
おいては、風呂廃熱をできる限り有効に回収して
利用するのが望ましい訳であるが、そのために
は、残り湯温度がかなり低くなつたような状態で
も、廃熱回収運転時に充分な加熱能力を発揮し得
るようにする必要がある。そのための対策として
は、まず第１に、風呂用熱交換器の性能を向上す
ることが考えられるが、コスト、設置スペース等
の関係から、廃熱回収効率を向上するだけの目的
で風呂用熱交換器の性能を向上することは、実際
上は不可能である。

この発明は上記した従来の欠点を解決するため
になされたものであつて、その目的は、上記のよ
うな廃熱回収運転に際し、残り湯温度が低い場合
にでも、負荷側熱交換器において効率良い運転で
加熱能力が得られ、そのため廃熱回収範囲を従来
よりも拡大し得るヒートポンプシステムを提供す
ることにある。

（問題点を解決するための手段） そこでこの発明では、上記のようなヒートポン
プシステムにおいて、第１図に示すように、浴槽
２８の残り湯温度TBを検出する湯温検出手段３
８と、上記において検出された湯温TBが低いと
きに圧縮機１の圧縮能力を低下させる圧縮機制御
手段３２とを設けてある。

（作用） 上記のように残り湯温TBの低い場合に、圧縮
機１の圧縮能力、例えばインバータ５による圧縮
機の運転周波数を低下させ、冷媒回路中での冷媒
循環量を低下させることにより、回路中での圧損
が減少し、かつ冷媒の蒸発温度と残湯温度との差
が小さくなることから、従来のように循環冷媒量
を制御しない場合に比較して運転能力を向上し、
残り湯廃熱を回収し得る温度範囲を拡大し得るこ
とになる。

（実施例） 次にこの発明のヒートポンプシステムの具体的
な実施例について、図面を参照しつつ詳細に説明
する。

まず第２図に冷媒回路図を示すのが、図のよう
にこのシステムは、室外ユニツトＸと、３台の室
内ユニツトＡ〜Ｃと、浴槽ユニツトＹと、貯湯槽
ユニツトＺとを有するものである。室外ユニツト
Ｘは圧縮機１を有しており、この圧縮機１の吐出
配管２と吸込配管３とはそれぞれ四路切換弁４に
接続されている。なお上記圧縮機１は、その回転
速度つまり圧縮能力を制御するためのインバータ
５を有するものであり、また上記吐出配管２には
第１電磁弁６が、上記吸込配管３にはアキユムレ
ータ７がそれぞれ介設されている。上記四路切換
弁４には第１ガス管８と第２ガス管９とが接続さ
れているが、上記第１ガス管８は室外熱交換器１
０に接続され、また上記第２ガス管９はヘツダー
１１に接続されている。また上記室外熱交換器１
０には、第１液管１３が接続されており、この第
１液管１３は受液器１４に接続されると共に、そ
の途中には第１膨張弁１５が介設されている。上
記受液器１４には、第２液管１６の一端が接続さ
れているが、この第２液管１６の他端と上記第２
ガス管９との間には、複数（図の場合には４本）
の分岐冷媒配管１８ａ…１８ｄが互いに並列に接
続されており、そのうちの一つの分岐冷媒配管１
８ｄには風呂用熱交換器２１と、第２膨張弁２０
ｄとが、また残りの各分岐冷媒配管１８ａ，１８
ｂ，１８ｃにはそれぞれ室内熱交換器１９…１９
（１台のみ図示する）と、第２膨張弁２０ａ，２
０ｂ，２０ｃとが介設されている。なお各室内ユ
ニツトＡ〜Ｃは、１台の室内ユニツトＡについて
のみ図示するが、上記室内熱交換器１９…１９と
室内フアン３０…３０とによつて構成されてい
る。また浴槽ユニツトＹは、上記風呂用熱交換器
２１、浴槽２８、循環用ポンプ２８ａによつて構
成されている。

一方上記圧縮機１の吐出配管２には、さらに第
３ガス管２２が接続されると共に、この第３ガス
管２２には貯湯槽熱交換器２３が接続されてお
り、貯湯槽熱交換器２３は、さらに第３液管２４
にて受液器１４に接続されている。そして上記第
３ガス管２２には、第２電磁弁２５が、また上記
第３液管２４には、キヤピラリーチユーブ２６と
逆止弁２７とがそれぞれ介設されている。なお２
９は貯湯槽である。

上記ヒートポンプシステムの暖房及び浴槽加熱
運転時には、第１電磁弁６を開、第２電磁弁２５
を閉として圧縮機１の運転を行なう。そうすると
冷媒は、四路切換弁４、第２ガス管９を経由し
て、各室内熱交換器１９…１９及び風呂用熱交換
器２１内にて凝縮し、次いで第２液管１６、第１
液管１３を経由して室外熱交換器１０にて蒸発
し、その後、第１ガス管８、四路切換弁４を経て
圧縮機１に返流される流れとなる。

また給湯運転時には、第１電磁弁６を閉、第２
電磁弁２５を開にして圧縮機１の運転を行なう。
そうすると冷媒は、第３ガス管２２を経由して貯
湯槽熱交換器２３内にて凝縮し、次いで第３液管
２４、受液器１４、第１液管１３を経由して室外
熱交換器１０内にて蒸発し、その後、上記と同様
に第１ガス管８、四路切換弁４を経て圧縮機１に
返流される流れとなる。

そして暖房又は浴槽加熱と給湯との同時運転を
行なう場合には、上記第１電磁弁６と第２電磁弁
２５とを共に開にして、圧縮機１から吐出された
冷媒を室内熱交換器１９又は風呂用熱交換器２１
と貯湯槽熱交換器２３とのそれぞれに並列的に供
給するのである。

一方上記装置における冷房運転は、四路切換弁
４を切換え、第１電磁弁６を開、第２電磁弁２５
を閉にして室外熱交換器１０側から室内熱交換器
１９側へと冷媒を循環させることによつて行な
い、冷房・給湯運転は、第１電磁弁６を閉、第２
電磁弁２５を開、第１膨張弁１５を閉にして圧縮
機１から吐出された冷媒を、第３ガス管２２を経
由して貯湯槽熱交換器２３内にて凝縮させ、次い
で第３液管２４、受液器１４、第２液管１６を経
由して各室内熱交換器１９…１９内で蒸発させ、
その後、第２ガス管９、四路切換弁４を経て圧縮
機１へと返流する回路内を循環させることによつ
て行なう。また浴槽２８の残り湯から、貯湯槽２
９へと廃熱を回収する場合には、圧縮機１から吐
出された冷媒を上記と同様に、第３ガス管２２を
経由して貯湯槽熱交換器２３内にて凝縮させ、次
いで第３液管２４、受液器１４、第２液管１６を
経由して風呂用熱交換器２１内で蒸発させ、その
後、第２ガラス管９、四路切換弁４を経て圧縮機
１へと返流する回路内を循環させることによつて
行なう。この場合、室内側の第２膨張弁２０ａ，
２０ｂ，２０ｃはいずれも閉じておき、浴槽側の
第２の膨張弁２０ｄにて蒸発冷媒の過熱度を制御
するようにする。

次に上記ヒートポンプシステムの運転制御系統
について、第３図に基づいて説明する。まず室外
ユニツトＸは、室外制御装置３１と、インバータ
制御装置３２と、弁切換手段３３とを有している
が、上記インバータ制御装置３２は前記インバー
タ５での周波数、つまり圧縮機１の回転数を制御
するためのものである。また弁切換手段３３は上
記室外制御装置３１からの指令にて、上記第１電
磁弁６、第２電磁弁２５及び四路切替弁４等の作
動を制御して、暖房運転、浴槽加熱運転、風呂廃
熱回収運転等での冷媒の流れを制御するためのも
のである。

また上記室外制御装置３１には、浴槽ユニツト
Ｙ側に配置された風呂制御装置３４が接続されて
いるが、この風呂用制御装置３４には、浴室、台
所等に設置されるリモコンボツクス３５が接続さ
れている。このリモコンボツクス３５には、風呂
の使用が終了した状態、つまり風呂の廃熱を利用
してもよい状態である場合に、使用者の操作にて
廃熱利用可能信号を出力するための廃熱利用スイ
ツチ３６が配置されている。また上記風呂用制御
装置３４にはさらに、外気温度を検出するための
外気サーモ３７と、浴槽２８内の湯温を検出する
ための湯温サーモ３８とがそれぞれ接続されてい
る。

一方、貯湯槽ユニツトＺ側においては、貯湯槽
用制御装置３９が設けられているが、この装置３
９は室外制御装置３１に接続されたものであつ
て、使用者の操作にて貯湯槽ユニツトＺの使用要
求信号を出力する給湯スイツチ４０と、貯湯槽２
９の湯温を検出するための給湯用湯温サーモ４１
とを有している。すなわち給湯スイツチ４０が
ONであり、かつ貯湯槽２９内の湯温が設定温度
以下になつたときに、貯湯槽用制御装置３９から
室外制御装置３１に対して、給湯運転要求信号が
出力されるようなされているのである。

次に上記のような装置において、浴槽２８内の
廃熱を貯湯槽２９側に回収する、いわゆる廃熱回
収運転を行なう際の運転制御方法について、第４
図に基づいて説明する。まずステツプS1におい
て、暖房、冷房等の他のモードによる運転要求の
有無を判断し、他のモードでの運転要求のあると
きはそれらを優先し運転要求のある運転モードで
の運転を行ない（ステツプS2）、一方他のモード
での運転要求のない場合には、ステツプS3にて
給湯運転要求信号の有無について判断する。上記
給湯運転要求信号のない場合には、そのままステ
ツプS1へと戻るが、運転要求信号のある場合に
は、ステツプS4にて廃熱利用スイツチ３６がON
であるか否かの判断をする。廃熱利用スイツチ３
６がOFFのまま場合にはステツプS5にて外気熱
源による給湯運転を行ない、また上記スイツチ３
６がONの場合には、ステツプS6にて外気サーモ
３７と湯温サーモ３８との検出温度を読み込み、
次いでステツプS7において廃熱回収運転が可能
かどうかの判断をする。

すなわち上記ステツプS7においては、室外熱
交換器１０を利用した外気熱源運転による加熱能
力と、浴槽２８の残り湯を熱源とする廃熱回収運
転による加熱能力との比較を行なう訳であるが、
以下その点について説明する。まず第５図には、
外気及び残り湯温度と加熱能力との関係を模式的
に示すが、図のように通常のインバータ周波数に
おいては、両運転時に同一の能力Ｐを得るために
は、残り湯温度TBが外気温度TFよりも所定温
度ΔTだけ高い必要があるものとする。そして上
記のような廃熱回収運転に際して圧縮機１のイン
バータ周波数ｆを準低下（f1…f5）して冷媒循環
量を次第に減少させた場合、冷媒回路中での圧損
が減少し、かつ冷媒の蒸発温度が残り湯温度に近
接することから、廃熱回収でのトータル加熱能力
は、図のように次第に向上することになる。そこ
で、外気サーモ３７にて検出した外気温度TFで
の外気熱源による加熱能力PFと、湯温サーモ３
８にて検出した残り湯温度TBでのインバータ周
波数F1…f5の低い状態における廃熱回収運転時
の加熱能力PBとを比較するのである。すなわち
各外気温度TFに対応する加熱能力PFを記憶して
おくと共に、さらに各残り湯温度TBに対する加
熱能力PBを所定のインバータ周波数f1…f5毎に
記憶しておき、検出した外気温度TFから算出さ
れる加熱能力PFよりも、検出した残り湯温度TB
から算出される加熱能力PBが大となるようなイ
ンバータ周波数（f3）を求め、このインバータ周
波数（f3）にて圧縮機１の運転を行なうようにす
るのである。

したがつて第４図のステツプS7において、廃
熱回収運転時の加熱能力PBが大であつて、廃熱
回収運転の可能な場合には、ステツプS8にてイ
ンバータ周波数f3を決定すると共に、インバータ
制御装置３２にて圧縮機１をこの周波数にて駆動
し、ステツプS9にて廃熱回収運転を行ない、一
方ステツプS7にてインバータ周波数を最低限度f5
まて低下させてもまだ廃熱回収運転時の加熱能力
PBが、外気熱源での運転時の加熱能力PFよりも
大とならない場合には、外気を熱源とする給湯運
転を行なうようにする。

以上のように上記ヒートポンプシステムにおい
ては、残り湯温度TBが低い場合には、それに応
じて圧縮機１のインバータ周波数f1…f5を低下さ
せ、これにより廃熱回収時の加熱能力PBを確保
するようにしてあるので、残り湯廃熱の回収範囲
を従来よりも拡大し得ることになる。なおこの場
合、回収時間は長くなるものの、トータ効率面が
増大するという点での効果の方が大である。

上記実施例においては、インバータ周波数を多
段階に変化させる実施例を示したが、高低２段階
に変化させるようにすることもある。

（発明の効果） この発明のヒートポンプシステムにおいては、
上記のように残り湯温度が低いときに圧縮機の圧
縮能力を低下させ、冷媒循環量を低下させること
によつて廃熱回収時の運転能力を向上するように
してあるので、残り湯廃熱を回収し得る温度範囲
を、従来よりも拡大し得ると共に、さらに廃熱回
収時の運転効率を向上することも可能となる。

【図面の簡単な説明】

図はこの発明のヒートポンプシステムの実施例
を示すもので、第１図は機能系統図、第２図は冷
媒回路図、第３図は運転制御系のブロツク図、第
４図は運転制御方法のフローチヤート図、第５図
は外気及び残り湯の各温度と加熱能力との関係を
模式的に示すグラフである。 １……圧縮機、２１……風呂用熱交換器、２３
……貯湯槽熱交換器（負荷側熱交換器）、２８…
…浴槽、３２……インバータ制御装置（圧縮機制
御手段）、３８……湯温サーモ（湯温検出手段）。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 圧縮能力可変な圧縮機１を備えると共に、負
   荷側熱交換器２３に対して風呂用熱交換器２１を
   熱源側熱交換器とする廃熱回収運転モードを備え
   たヒートポンプシステムであつて、浴槽２８の残
   り湯温度（TB）を検出する湯温検出手段３８
   と、上記において検出された湯温（TB）が低い
   ときに圧縮機１の圧縮能力を低下させる圧縮機制
   御手段３２とを有することを特徴とするヒートポ
   ンプシステム。