JPH0468544B2 - - 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、特に風呂用熱交換器による浴槽湯の加
熱機能を有するヒートポンプシステムに関する。

（従来の技術） 風呂用熱交換器を併用し、浴槽湯の加熱を可能
にしたヒートポンプシステムの従来例としては、
例えば特開昭60−169045号公報に記載された装置
を挙げることができる。この装置について、第６
図に基づいて説明すると、図において、５１は圧
縮機、５２は室内熱交換器、５３は室外熱交換
器、５４は貯湯槽ユニツト、５５は浴槽ユニツト
をそれぞれ示しており、上記各構成部品５１〜５
５は冷媒回路５６によつて接続されている。なお
上記浴槽ユニツト５５は、浴槽５７、風呂用熱交
換器５８及び両者５７，５８間において浴槽湯を
循環させるためのポンプ５９によつて構成されて
いる。また上記冷媒回路５６には、第１〜第４電
動膨張弁６１〜６４、第１及び第２四路切換弁６
５，６６、第１及び第２電磁弁６７，６８が介設
されており、これら各弁６１〜６８を制御するこ
とによつて冷媒の循環回路を切換え得るようにな
されている。すなわち第３及び第４電動膨張弁６
３，６４と第２電磁弁６８とを開弁することによ
つて圧縮機１からの吐出冷媒を、第２四路切換弁
６６を経由して室内熱交換器５２から室外熱交換
器５３へと循環させて室内の暖房を行う一方、第
１及び第３電動膨張弁６１，６３と第１電磁弁６
７とを開弁することによつて圧縮機１からの吐出
冷媒を、第１四路切換弁６５を経由して風呂用熱
交換器５８から室外熱交換器５３へと循環させて
風呂の加熱を行えるようになつているのである。

また上記装置は、図示しないが、さらに室温を
検出するための室温サーモと、浴槽湯の温度を検
出するための湯温サーモとを有しており、室温が
設定温度よりも低くなつた際の室温サーモからの
信号によつて暖房運転を、また浴槽湯が設定温度
よりも低くなつた際の湯温サーモからの信号によ
つて風呂加熱運転をそれぞれ行うように、上記各
弁６１〜６４，６７，６８の作動を制御するよう
になつている。そして上記装置においては、室温
サーモと湯温サーモとの両者から運転要求信号が
ある場合に、暖房運転を行わず、風呂加熱運転を
優先的に行うような制御が行われている。このよ
うな切換運転を行うようにしたのは、上記両運転
を同時に行うことを想定して圧縮機１の容量を選
択したのでは、装置自体が大型化し、コストアツ
プを招くためであり、また風呂加熱運転を優先さ
せるのは、室温低下よりも湯温低下の方が大きな
不快感を使用者に与えることを考慮したためであ
る。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら風呂側の負荷状態等によつては、
圧縮機の能力に余剰が生じ、この余剰能力にて暖
房運転を行い得るような状態、つまり暖房と風呂
加熱との同時運転を行い得る場合もある訳であ
り、このような場合にまで上記のように風呂加熱
を常時優先させて一義的に暖房運転を行わないこ
とにするのは、余剰能力を活用しないまま暖房使
用者に不快感を与えることとなる。

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、状況に応
じて風呂加熱と暖房との同時運転を行えるように
し、使用者の不快感を軽減することの可能のヒー
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） そこでこの発明のヒートポンプシステムにおい
ては、例えば第２図に示すような、圧縮機１と室
外熱交換器９とを有する室外ユニツトＸに、室内
熱交換器１９を有する室内ユニツトＡと、風呂用
熱交換器２２を有する浴槽ユニツトＣとを冷媒配
管によつて互いに並列に接続すると共に、上記浴
槽ユニツトＣと浴槽２３とを水用入口管２４及び
水用出口管２５によつて接続して水用循環径路を
構成したヒートポンプシステムであつて、第１図
に示すように、室内の暖房負荷を検出すると共に
暖房負荷が基準値より大であるときに暖房運転要
求信号を発する暖房運転要求信号発生手段４４
と、浴槽湯の温度を検出すると共に浴槽湯温が基
準値未満のときに風呂加熱運転要求信号を発する
風呂加熱運転要求信号発生手段４７と、上記浴槽
ユニツトＣから水用出口管２５を通して浴槽２３
に返流される加熱湯の温度を検出する加熱湯温検
出手段３９とを有し、さらに上記両運転要求信号
が発せられているときには、所定時間間隔で上記
加熱湯温と浴槽湯温との差を演算し、その演算結
果が設定値以下のときには風呂加熱単独運転を、
一方設定値を越えるときには風呂加熱運転と暖房
運転との同時運転を行うべく冷媒循環系統を制御
するための切換運転制御手段４５を有している。

（作用） 上記構成のヒートポンプシステムにおいては、
暖房と風呂加熱との両運転要求信号の出力がある
ときに、浴槽ユニツトＣに流入して加熱された加
熱湯温と、流入前の浴槽湯温との差を所定時間間
隔で演算し、その結果が設定値を越えるときに
は、暖房と風呂加熱との同時運転を行うようにし
てある。すなわち浴槽ユニツトＣにおいて充分な
風呂加熱能力がある場合には、この浴槽ユニツト
Ｃを流通する湯に大きな熱量が与えられることと
なり、したがつて流入前と流出後とに大きな温度
差を生じることとなる。そこで設定値と比較する
ことによつて、風呂加熱能力に余剰があると判断
される場合に、暖房運転も同時に行うこととして
いるのである。同時運転を行つた際に風呂加熱能
力が暖房加熱に回されて幾分低下することによ
り、上記温度差が設定値以下となつた場合には、
次の所定時間間隔の間は風呂加熱単独運転となさ
れる。このように風呂加熱を優先的に行うと共
に、その加熱能力の余剰に応じて暖房運転を行わ
れるようにしてあるので、従来に比較して暖房運
転頻度が高くなり、その結果使用者の不快感を軽
減し得ることとなる。

（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図には冷媒回路図を示すが、図のよう
にこの装置は、室外ユニツトＸと、２台の室内ユ
ニツトＡ，Ｂと、浴槽ユニツトＣ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
記吸込配管３にはアキユームレータ６が介設され
ている。上記四路切換弁４には第１ガス管７と第
２ガス管８とが接続されているが、上記第１ガス
管７は、室外フアン１８の付設された室外熱交換
器９に接続され、また上記第２ガス管８はヘツダ
ー１０に接続されている。また上記室外熱交換器
９には、第１液管１１が接続されており、この第
１液管１１は受液器１２に接続されると共に、そ
の途中には第１電動膨張弁１３が介設されてい
る。上記受液器１２には、第２液管１４の一端部
が接続されているが、この第２液管１４の他端部
と上記ヘツダー１０との間には、図の場合には３
本の分岐冷媒配管１５〜１７が接続されている。
上記分岐冷媒配管のうちの２本の配管１５，１６
は、それぞれ室内ユニツトＡ，Ｂに、また残りの
冷媒配管１７は浴槽ユニツトＣに接続されてい
る。上記各室内ユニツトＡ，Ｂは、１台の室内ユ
ニツトＡについてのみ図示するが、室内熱交換器
１９と室内フアン２０とを有するものである。ま
た上記浴槽ユニツトＣは、風呂用熱交換器２２
と、この風呂用熱交換器２２を浴槽２３に接続す
る水用入口管２４、及び水用出口管２５とを有す
るものである。上記水用入口管２４にはポンプ２
６が介設されており、このポンプ２６を作動する
ことによつて上記浴槽２３内の湯が上記風呂用熱
交換器２２を通して循環される。なお、上記各分
岐冷媒配管１５〜１７においては、液管１４側の
位置に、それぞれ第２電動膨張弁２７〜２９が介
設されている。また上記第２ガス管８にはガス閉
鎖弁３６が、第２液管１４には液閉鎖弁３７がそ
れぞれ介設されている。

第３図には、上記浴槽ユニツトＣの構成模式図
を示しており、上記風呂用熱交換器２２は漏洩検
知付２重管から構成されているものであつて、風
呂加熱運転時にはポンプ２６の作動によつて浴槽
からの湯が、図中一点鎖線で示すように、水用入
口管２４から上記風呂用熱交換器２２を通つて水
用出口管２５へと循環し、一方冷媒は冷媒配管１
７を図中実線矢印の方向に循環する。この際の上
記風呂用熱交換器２２内部の流通は互いに逆方向
となされており、したがつて水用入口管２４の、
上記風呂用熱交換器２２の入口付近に付設されて
いる第１温度センサ３８によつて、浴槽内におけ
る湯温が検出されると共に、この検出温度は上記
風呂用熱交換器２２における冷媒の凝縮温度を近
似し得る値ともなる。また上記風呂用熱交換器２
２内を流通して加熱された湯の温度は、上記水用
出口管２５に付設されている加熱湯温検出手段と
なる第２温度センサ３９によつて検出される。

上記したヒートポンプシステムにおいては、暖
房運転を行う場合には、浴槽ユニツトＣ側の第２
電動膨張弁２９を停止開度（風呂用熱交換器２２
での液溜りを防止するため、わずかな量の冷媒を
流し得る開度のこと、以下同じ）にすると共に、
必要な他の第２電動膨張弁２７，２８を室内熱交
換器１９，１９の過冷却度制御を行うための制御
開度とし、圧縮機１から吐出された冷媒を、第２
図中実線矢印で示す方向に、四路切換弁４を経由
して各室内熱交換器１９，１９から室外熱交換器
９へと循環させる。なおこの場合、第１電動膨張
弁１３は、室外熱交換器９の過熱度制御を行う制
御開度となされている。また風呂加熱運転を行う
場合には、室内ユニツトＡ，Ｂ側の第２電動膨張
弁２７，２８を停止開度とすると共に、浴槽ユニ
ツトＣ側の第２電動膨張弁２９及び第１電動膨張
弁１３を上記と同様な制御開度にし、圧縮機１か
ら吐出された冷媒を上記と同様に風呂用熱交換器
２２から室外熱交換器９へと循環させる。なお風
呂加熱・暖房同時運転の場合には、必要な第２電
動膨張弁２７，２８と第２電動膨張弁２９とを制
御開度にすればよい。また冷房運転及び風呂冷却
運転は、四路切換弁４を切換えて圧縮機１からの
吐出冷媒を第２図中破線矢印で示すように、上記
とは逆に、室外熱交換器９から室内熱交換器１
９，１９や風呂用熱交換器２２へと循環させるこ
とによつて行うのである。この場合、第１電動膨
張弁１３は全開にし、第２電動膨張弁２７〜２９
にて蒸発冷媒の過熱度制御を行う。

次に上記ヒートポンプシステムの運転制御回路
について、第４図に基づいて説明するが、以下の
説明は暖房運転と風呂の加熱運転とについて行
う。図のように室外ユニツトＸは、室外制御装置
４１を有しており、この室外制御装置４１によつ
て、圧縮機１、上記第１、２電動膨張弁１３，２
７〜２９や四路切換弁４等を制御し、暖房運転、
風呂加熱運転、暖房・風呂加熱同時運転等の運転
モードを制御する機能を有するものである。

一方室内ユニツトＡ，Ｂは、室内制御装置４２
をそれぞれ有しているが、これらの室内制御装置
４２には暖房運転スイツチ４３と、暖房運転要求
信号発生手段となる室内サーモ４４とがそれぞれ
接続されている。そして上記暖房運転スイツチ４
３がONで、かつ室内サーモ４４において室温が
設定温度よりも低くなつたことが検出され、暖房
運転要求信号が発生されたときに、上記室内制御
装置４２から室外制御装置４１に、暖房運転要求
信号が出力される。上記室外制御装置４１と室内
制御装置４２との間で信号を交信する信号線に
は、後述する切換リレーMR５０の常閉接点MR
５０−１が介設されている。

次に浴槽ユニツトＣは、第４図のように、風呂
制御装置４５を有しているが、この風呂制御装置
４５には、台所等の室内に配置される風呂加熱運
転スイツチ４６と、前記の第１温度センサ３８
と、第２温度センサ３９とが接続されている。な
お上記第１温度センサ３８は、風呂加熱運転要求
信号発生手段となる湯温サーモ４７の湯温検出部
も構成しているものであつて、この第１温度セン
サ３８での検出湯温が設定温度よりも低いときに
は、風呂加熱運転要求信号としてON状態となる
湯温サーモ信号が発生される。そして上記風呂加
熱運転スイツチ４６がONで、かつ上記湯温サー
モ４７からON状態の湯温サーモ信号が発生され
ているときには、上記風呂制御装置４５から室外
制御装置４１に風呂加熱運転要求信号が出力され
る。

また上記風呂制御装置４５においては、上記第
１、第２温度センサ３８，３９、湯温サーモ４７
からの各信号に基づいて、後述するようにポンプ
２６、及び前記切換リレーMR５０のON−OFF
制御を行うようになされている。

第５図には、上記風呂制御装置４５における風
呂加熱運転制御のフローチヤートを示している。
同図のように、風呂加熱運転スイツチ４６がON
操作されると、まずステツプS1においてポンプ
２６が起動され、このポンプ２６の作動状態が１
分間継続される。このとき浴槽２３内の湯は風呂
用熱交換器２２を通して循環することとなり、こ
れにより浴槽２３内の湯に攪拌が与えられること
となつて、浴槽２３内の湯温の均一化が図られ
る。そして１分経過後にステツプS2において、
水用入口管２４に取付けられている第１温度セン
サ３８で検出される上記浴槽湯温相当の湯温Tin
の読込みが行われ、ステツプS3で湯温サーモ信
号により、上記浴槽湯温Tinが設定温度よりも低
いか否かの判断をする。湯温サーモ信号がONの
場合、すなわち検出された浴槽湯温Tinが設定温
度よりも低い場合には、ステツプS4に移行し、
風呂加熱運転要求信号を室外制御装置４１に送信
する。これにより室外制御装置４１によつて風呂
用熱交換器２２へと冷媒循環が開始され、浴槽湯
の加熱が行われる。次いでステツプS5における
経過時間の判断ステツプによつて、上記ステツプ
S2〜S4の処理が、ポンプ作動状態のままで２分
間繰返し行われることとなる。すなわち浴槽湯の
加熱を行いながら、浴槽湯温Tinを逐次読込み、
設定温度との比較を行うのである。この間、室内
制御装置４２からも暖房運転要求信号が出力され
ている場合には、同時運転がなされることとな
る。

ステツプS5において２分の経過が判断された
場合には、ステツプS6に移行して、水用出口管
２５に取付けられている第２温度センサ３９で検
出される加熱湯温Toutを読込み、次いでステツ
プS7において、その直前に読込まれた浴槽湯温
Tinとの差、Tout−Tinを演算し、この結果が６
℃を越える場合にはステツプS8で切換リレーMR
５０のOFF作動状態の継続処理をし、一方６℃
以下の場合には、ステツプS9で切換リレーMR５
０をON作動状態に切換えて、上記ステツプS2に
戻ることとしている。したがつて次に行われるス
テツプS2〜S5の、上記のような２分間の繰返し
処理期間では、加熱湯温Toutと浴槽湯温Tinと
の差ΔTが６℃を越えたものであつた場合には、
上記と同様に暖房も同時運転可能な状態で風呂加
熱が行われるが、ΔTが６℃以下であつた場合に
は、MR５０がON作動されたことによつて、室
外制御装置４１と、室内制御装置４２との信号伝
送線に介設されている上記切換リレーMR５０の
常閉接点MR５０−１が開成される。このため、
室内制御装置４２からの暖房運転要求信号の室外
制御装置４１への送信、また逆方向の送信もなさ
れなくなる。したがつてそれまで暖房と風呂加熱
との同時運転がなされていた場合には、暖房は強
制的に停止され、風呂加熱の単独運転に切換えら
れることとなる。すなわち、室外制御装置４１に
よつて風呂加熱単独運転の冷媒循環に切換わると
共に、室内制御装置４２によつて室内フアン２０
は停止される。上記のような風呂単独運転を２分
継続した後には、再びToutの読込み（ステツプ
S6）、ΔTの演算（ステツプS7）を行つて、その
演算結果に基づいて、次の２分間を、改めて風呂
単独運転か、または暖房との同時運転可能な状態
で運転するかの選定が行われる（ステツプS8、
S9）。

このようにポンプ２６起動後の１分間と最初の
風呂加熱が２分間行われた後には、２分間隔毎に
検出・演算される浴槽湯温Tinと加熱湯温Tout
との差ΔTに基づいて、風呂単独運転と、暖房運
転との同時運転との切換えが行われるようになさ
れているのである。したがつて、暖房運転要求信
号が、例えば常時出力されている場合において
は、ΔTが６℃以下の場合には風呂単独運転が、
一方ΔTが６℃を超える場合には同時運転が継続
されることとなる。

このようなΔTに基づく切換え制御は次のよう
な理由によつている。例えば風呂用熱交換器２２
における内径約11mmの水配管を、流速1.0ｍ／ｓ
〜1.5ｍ／ｓで湯が循環し、このとき風呂用熱交
換器２２の入口、出口における湯温の差ΔTが６
℃であるとすると、このときに循環湯に与えられ
る熱量は2052Kcal／Ｈ〜3096Kcal／Ｈとなり、
風呂加熱能力としては充分満足されるものと判断
される。そして、上記ΔTが６℃を越えるような
場合には、風呂加熱能力が余剰であるとして、風
呂用熱交換器２２を流通する冷媒量を幾分減少さ
せることも可能な状態と判断される。そこで暖房
運転の要求もある場合には、冷媒を室内熱交換器
１９へも分流させ、暖房との同時運転を行うこと
としているのである。これにより、従来風呂加熱
を行う場合には一義的に暖房運転を停止していた
が、上記実施例においては、風呂側の使用者の快
適性を損なうことなく、風呂加熱時の暖房運転頻
度が増加し、暖房使用者の不快感を軽減し得るこ
ととなる。

第５図において、上記ステツプS2〜S9の繰返
し処理を行つている際に、浴槽湯温Tinが設定温
度に達した場合には、ステツプS3からステツプ
S10に移行し、ポンプ２６の停止（ステツプ
S10）、切換リレーMR５０のOFF作動（ステツプ
S11）、室外制御装置４１への風呂加熱停止信号
の送信（ステツプS12）をそれぞれ行つて、上記
状態を10分間継続（ステツプS13）した後、再び
上記したステツプS1からの処理を再開する。上
記10分間の間は風呂加熱が停止されると共に、暖
房運転要求信号が室内制御装置４２から出力され
ている場合には、暖房運転が継続、若しくは再開
される。一旦湯温が設定温度に達した場合には、
その湯温の低下は極めて遅いものと判断され、し
たがつて上記10分間の間は暖房運転を優先して、
室温の回復を行うこととしているのである。

以上のように、上記ヒートポンプシステムにお
いては、風呂用熱交換器２２における加熱能力に
よつて異なつてくる浴槽湯温と上記風呂用熱交換
器２２流通後の加熱湯温との差を基準値６℃と比
較し、この結果、充分な風呂加熱能力がある場合
に風呂加熱と暖房との同時運転を行い得るように
してあるので、従来のように一義的に暖房運転を
停止するような場合に比較して、暖房運転頻度が
高くなり、そのため暖房使用者の不快感を軽減し
得ることになる。殊に、浴槽湯温が高くなり設定
温度に近づいた場合には、風呂加熱能力、すなわ
ち圧縮機１の能力に余剰が生じ、この余剰能力に
て暖房運転を行い得るような状態になる確率が高
い訳であり、そのため圧縮機１の能力の充分な活
用が図れ、快適空調に大きく寄与し得ることにな
る。また圧縮機１の容量を、暖房運転と風呂加熱
との同時運転を常時想定した過大な選定とするこ
となく、風呂の使用者と共に暖房使用者にも快適
性を与えることが可能となり、このため装置の小
型化、コストダウンを図ることもできる。

なお上記においては、暖房運転要求信号発生手
段を室内サーモ４４で、風呂加熱運転要求信号発
生手段を湯温サーモ４７で、加熱湯温検出手段を
第２温度センサ３９で、また切換運転制御手段４
５を第５図ステツプS2〜S9にてそれぞれ構成し
たが、同様な機能を有する他のもので構成するこ
とも可能である。また上記実施例において設定し
た浴槽湯温と加熱湯温との差を比較する基準値
や、各タイマの設定時間は、装置の設置状況、使
用状況に応じて適当に変更することも勿論可能で
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、
上記のように暖房と風呂加熱との両運転要求信号
の出力があるときに、風呂加熱能力を検出し、基
準値以上の風呂加熱能力がある場合に、暖房と風
呂加熱との同時運転を行うようにしてあるので、
従来に比較して暖房運転頻度が高くなり、そのた
め使用者の不快感を軽減し、快適な空調を行うこ
とが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第５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図は浴槽ユニツト
の構成を示す模式図、第４図は制御系の回路図、
第５図は風呂加熱運転時の運転制御方法のフロー
チヤート図であり、また第６図は従来例の冷媒回
路図である。 Ｘ……室外ユニツト、Ａ……室内ユニツト、Ｃ
……浴槽ユニツト、１……圧縮機、９……室外熱
交換器、１９……室内熱交換器、２２……風呂用
熱交換器、２３……浴槽、２４……水用入口管、
２５……水用出口管、３９……第２温度センサ
（加熱湯温検出手段）、４４……室内サーモ（暖房
運転要求信号発生手段）、４５……風呂制御装置
（切換運転制御手段）、４７……湯温サーモ（風呂
加熱運転要求信号発生手段）。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 圧縮機１と室外熱交換器９とを有する室外ユ
   ニツトＸに、室内熱交換器１９を有する室内ユニ
   ツトＡと、風呂用熱交換器２２を有する浴槽ユニ
   ツトＣとを冷媒配管によつて互いに並列に接続す
   ると共に、上記浴槽ユニツトＣと浴槽２３とを水
   用入口管２４及び水用出口管２５によつて接続し
   て水用循環径路を構成したヒートポンプシステム
   であつて、室内の暖房負荷を検出すると共に暖房
   負荷が基準値より大であるときに暖房運転要求信
   号を発する暖房運転要求信号発生手段４４と、浴
   槽湯の温度を検出すると共に浴槽湯温が基準値未
   満のときに風呂加熱運転要求信号を発する風呂加
   熱運転要求信号発生手段４７と、上記浴槽ユニツ
   トＣから水用出口管２５を通して浴槽２３に返流
   される加熱湯の温度を検出する加熱湯温検出手段
   ３９とを有し、さらに上記両運転要求信号が発せ
   られているときには、所定時間間隔で上記加熱湯
   温と浴槽湯温との差を演算し、その演算結果が設
   定置値以下のときには風呂加熱単独運転を、一方
   設定値を越えるときには風呂加熱運転と暖房運転
   との同時運転を行うべく冷媒循環系統を制御する
   ための切換運転制御手段４５を有していることを
   特徴とするヒートポンプシステム。