JPH10318604A - ヒートポンプ式風呂給湯システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ヒートポンプ式風呂給湯システムにおいて、
風呂廃熱利用給湯運転による省エネルギー化と運転時間
の短縮化、機器の小型化をはかる。 【解決手段】圧縮機１、冷媒給湯熱交換器２、減圧手段
３、蒸発器４からなる冷媒回路５と、前記冷媒給湯熱交
換器２と熱交換関係を有する水給湯熱交換器９、風呂熱
交換器８を備えた給湯回路１０と、前記風呂熱交換器８
と熱交換関係を有する風呂熱回収熱交換器１３を備えた
風呂回路１４を備え、貯湯タンク６から送られてきた低
温水（給水）を浴槽１１の残り湯で加熱した後、水給湯
熱交換器９に流入させて圧縮機１のヒートポンプ凝縮熱
で高温湯に加熱し、貯湯タンク６に貯湯するヒートポン
プ式風呂給湯システムである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はヒートポンプによる
風呂給湯システムに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種のヒートポンプは特公昭６
３−１０３４０号公報に示す如きものがある。以下、従
来の技術について図面に基づき説明する。図１２は従来
のヒートポンプシステムの構成図である。図１２におい
て、ヒートポンプ５０で貯湯タンク６の水を加熱し、貯
湯する。そして、浴槽１１への湯張り時に貯湯タンク６
から出湯して利用する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ヒートポンプシステムでは、浴槽の残り湯を排水するた
め、熱エネルギー損失が大きい。例えば、４２℃の湯を
風呂の湯張りに利用した場合、約３８℃の残り湯が排水
されるため、入浴で有効に利用される湯温は約４ｄｅｇ
（＝４２℃−３８℃）である。すなわち、冬季は３０ｄ
ｅｇ（給水温８℃の場合）の熱が廃熱されることにな
り、浴槽の残り湯の熱が活用されない。

【０００４】本発明は上記課題を解決するものであり、
浴槽の残り湯を利用して、給湯システムの省エネルギー
化、沸き上げ時間の短縮化および機器の小型化をはかる
ことを主目的とするものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、本発明は、圧縮機、冷媒給湯熱交換器、減圧手段、
大気熱あるいは太陽熱を吸熱する蒸発器からなる冷媒回
路と、貯湯タンク、給湯ポンプ、風呂熱交換器、冷媒給
湯熱交換器と熱交換関係を有する水給湯熱交換器からな
る給湯回路と、浴槽、風呂ポンプ、風呂熱交換器と熱交
換関係を有する風呂熱回収熱交換器からなる風呂回路を
有するヒートポンプ式風呂給湯システムとしてある。

【０００６】以上の構成により、本発明は風呂廃熱回収
運転において、浴槽の残り湯を風呂熱回収熱交換器へ送
り、ここで貯湯タンクの水を風呂熱交換器を介して加熱
する。そして、加熱した水を水給湯熱交換器へ流入し、
冷媒給湯熱交換器を介して圧縮機の凝縮熱で高温湯に加
熱して貯湯タンクに貯湯する。従って、風呂の残り湯を
ヒートポンプ加熱のプレヒートに利用するため、省エネ
ルギーとなる。また、浴槽残り湯の熱とヒートポンプ加
熱を同時運転するため、貯湯タンクの沸き上げ時間を短
縮できる。また、ヒートポンプの加熱能力を小さくでき
るため、圧縮機、冷媒給湯熱交換器、蒸発器などの小型
化が達成できる。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１記載の発明は、
圧縮機、冷媒給湯熱交換器、減圧手段、大気熱あるいは
太陽熱を吸熱する蒸発器からなる冷媒回路と、貯湯タン
ク、給湯ポンプ、風呂熱交換器、冷媒給湯熱交換器と熱
交換関係を有する水給湯熱交換器からなる給湯回路と、
浴槽、風呂ポンプ、風呂熱交換器と熱交換関係を有する
風呂熱回収熱交換器からなる風呂回路を有するヒートポ
ンプ式風呂給湯システムであり、風呂廃熱回収運転にお
いて、浴槽の残り湯を風呂熱回収熱交換器へ送り、ここ
で貯湯タンクの水を風呂熱交換器を介して加熱する。そ
して、加熱した水を水給湯熱交換器へ流入し、冷媒給湯
熱交換器を介して圧縮機の凝縮熱で高温湯に加熱して貯
湯タンクに貯湯する。従って、風呂の残り湯をヒートポ
ンプ加熱のプレヒートに利用するため、省エネルギーと
なる。また、浴槽残り湯の熱とヒートポンプ加熱を同時
運転するため、貯湯タンクの沸き上げ時間を短縮でき
る。また、ヒートポンプの加熱能力を小さくできるた
め、圧縮機、冷媒給湯熱交換器、蒸発器などの小型化が
達成できる。

【０００８】また、請求項２記載の発明は、冷媒回路と
並列に接続された冷媒風呂熱交換器と、冷媒風呂熱交換
器と熱交換関係を有する第２の風呂熱回収熱交換器と、
第２の風呂熱回収熱交換器と風呂回路を接続した風呂熱
回収回路と、蒸発器と冷媒風呂熱交換器への冷媒流れ方
向を切り換えるとともに風呂熱回収熱交換器と第２の風
呂熱回収熱交換器への浴槽水流れ方向を切り換える制御
手段を有する請求項１記載のヒートポンプ式風呂給湯シ
ステムであり、風呂廃熱回収運転において、運転経過と
ともに浴槽の残り湯温が低下して貯湯タンクの水を加熱
する能力が小さくなつた場合、冷媒を冷媒風呂熱交換器
へ流すとともに浴槽湯を第２の風呂熱回収熱交換器へ流
して浴槽湯を吸熱し、圧縮機の凝縮熱で水給湯熱交換器
を流れる水を加熱する。従って、浴槽の残り湯を低温ま
で廃熱回収できるため、一層の省エネルギーとなる。

【０００９】また、請求項３記載の発明は、給湯ポンプ
の流量制御をおこなう流量制御手段と、水給湯熱交換器
の流体出口温度を検出する温度検出手段と、温度検出手
段の信号を受けて流量制御手段へ信号を発信する給湯ポ
ンプ制御手段を有する請求項１または２記載のヒートポ
ンプ式風呂給湯システムであり、風呂廃熱回収運転にお
いて、運転経過とともに浴槽の残り湯温が低下して水給
湯熱交換器出口の湯温が下がることを温度検出手段が検
出して給湯ポンプ制御手段へ信号を送り、給湯ポンプの
流量を下げる制御をおこない、水給湯熱交換器出口の湯
温を所定湯温に維持する。よつて、貯湯タンクに同じ湯
温で貯湯することができる。

【００１０】また、請求項４記載の発明は、給湯回路の
流体温度を検出する給水温度検出手段と、風呂回路の流
体温度を検出する風呂温度検出手段と、風呂ポンプの流
量制御をおこなう風呂流量制御手段と、給水温度検出手
段と風呂温度検出手段の信号を受けて風呂流量制御手段
へ信号を発信する風呂ポンプ制御手段を有する請求項１
記載のヒートポンプ式風呂給湯システムであり、風呂廃
熱回収運転において、運転経過とともに浴槽の残り湯温
が低下して、風呂熱回収熱交換器の流体温度と風呂熱交
換器の流体温度の温度差が小さくなると風呂熱回収熱交
換器を流れる流量を増加して風呂熱回収熱交換器の出口
流体温度を高め、風呂熱回収熱交換器へ流入する流体温
度を低温まで利用する。従って、浴槽の残り湯を低温ま
で廃熱回収できる。

【００１１】また、請求項５記載の発明は、水給湯熱交
換器の流体出口温度あるいは風呂回路の流体温度を検出
する温度検出手段と、圧縮機の運転周波数を可変する周
波数制御手段と、温度検出手段の信号を受けて周波数制
御手段へ信号を送る能力制御手段を有する請求項１記載
のヒートポンプ式風呂給湯システムであり、風呂廃熱回
収運転において、運転経過とともに浴槽の残り湯温が低
下して、水給湯熱交換器出口湯温が低下することを検出
して、圧縮機の運転周波数を大きくする。従って、ヒー
トポンプの加熱能力が増加するため、給湯負荷に対応し
た貯湯湯量および安定した沸き上げ湯温が得られる。ま
た、入浴完了直後など、浴槽の残り湯温が高温の場合に
は、風呂熱交換器での熱交換量が大きいため水給湯熱交
換器の出口湯温が上昇することを検出して、圧縮機の運
転周波数を小さくする。従って、高効率で廃熱回収運転
できる。

【００１２】また、請求項６記載の発明は、風呂熱交換
器と並列に設けたバイパス管と、バイパス管に設けた開
閉弁を有する請求項１または２記載のヒートポンプ式風
呂給湯システムであり、風呂廃熱回収運転終了後、浴槽
の残り湯が低温になって風呂熱交換器で廃熱回収しない
場合において、開閉弁を開放して風呂熱交換器をバイパ
スして貯湯タンクの水を水給湯熱交換器へ流入させ、ヒ
ートポンプの凝縮熱で加熱するため、給湯回路の損失抵
抗が減少し、高流量まで運転できるようになり、水給湯
熱交換器へ流入する流体を高温まで加熱できるため、貯
湯熱量は増加する。

【００１３】また、請求項７記載の発明は、蒸発器の冷
媒入口温度を検出する冷媒温度検出手段と、蒸発器ある
いは冷媒風呂熱交換器のいづれかに冷媒の流れを切換え
る冷媒切換え手段と、風呂熱回収熱交換器あるいは第２
の風呂熱回収熱交換器のいづれかに浴槽水の流れを切換
える風呂切換え手段と、冷媒温度検出手段の信号を受け
て冷媒切換え手段および風呂切換え手段を制御する運転
切換え制御手段を有する請求項２記載ヒートポンプ式風
呂給湯システムであり、蒸発器を利用した風呂廃熱回収
運転において、冬季に蒸発器の着霜を冷媒入口温度で検
出して、冷媒の流れを冷媒風呂熱交換器へ切り換え、一
方、浴槽湯の流れを風呂廃熱回収回路の第２の風呂熱回
収熱交換器へ切り換えて、浴槽湯を吸熱源とした圧縮機
のヒートポンプ運転を継続する。従って、冬季に着霜が
生じる外気条件において、高効率で貯湯運転できる。

【００１４】また、請求項８記載の発明は、水給湯熱交
換器の流体出口と給湯ポンプの流体入口を接続する給湯
バイパス管と、給湯バイパス管に設けた流路切換え手段
を有する請求項１記載のヒートポンプ式風呂給湯システ
ムであり、風呂の追い焚き運転において、水給湯熱交換
器から流出する高温湯を給湯バイパス管を流通させて風
呂熱交換器へ流し、風呂熱交換器を介して風呂廃熱回収
熱交換器に流入する浴槽湯を加熱する。従って、ヒート
ポンプを利用して高効率で風呂追い焚き運転できる。

【００１５】また、請求項９記載の発明は、給湯バイパ
ス管と熱交換関係を有する蓄熱器を設けた請求項８記載
のヒートポンプ式風呂給湯システムであり、圧縮機吐出
冷媒の凝縮熱で加熱された高温湯を利用して蓄熱器で蓄
熱する。そして、風呂追い焚き運転時に、蓄熱器へ流入
する水を加熱し、加熱された水で風呂熱回収熱交換器へ
流入する浴槽水を加熱する。従って、風呂追い焚き運転
時の立ち上げスピードは向上する。

【００１６】また、請求項１０記載の発明は、蓄熱器と
熱交換関係を有し、冷媒給湯熱交換器の冷媒出口に設け
た冷媒過冷却熱交換器を有する請求項９記載のヒートポ
ンプ式風呂給湯システムであり、貯湯タンクを沸き上げ
る貯湯運転時において、冷媒給湯熱交換器出口の冷媒熱
を蓄熱器で蓄熱して、風呂追い焚き運転時に、蓄熱器へ
流入する水を介して風呂熱回収熱交換器へ流入する浴槽
水を加熱するため、風呂追い焚き運転時に省エネルギー
となる。

【００１７】また、請求項１１記載の発明は、時間を計
時するクロックと、クロックの信号を受けて圧縮機およ
び流路切換え手段を制御する運転制御手段を有する請求
項９または１０記載のヒートポンプ式風呂給湯システム
であり、深夜時間帯であることをクロックで検出して、
運転制御手段が流路切換え手段で給湯バイパス管側に流
路を切換えるとともに圧縮機を運転する。そして、圧縮
機吐出冷媒の凝縮熱で加熱した水給湯熱交換器から流出
する高温湯を蓄熱器へ流入させて、蓄熱する。そして、
風呂追い焚き運転時に、蓄熱器へ流入する給湯回路の水
を加熱し、加熱された水で風呂熱回収熱交換器へ流入す
る浴槽水を加熱する。従って、深夜の低料金時間帯に蓄
熱した熱を風呂追い焚きの加熱に利用するため、低運転
維持費であるとともに電力負荷の平準化になる。

【００１８】以下、本発明の実施例について図面を用い
て説明する。なお、従来例および各実施例において、同
じ構成、同じ動作をするものについては同一符号を付
し、一部説明を省略する。

【００１９】（実施例１）図１は本発明の実施例１のヒ
ートポンプ式風呂給湯システムの構成図である。図１に
おいて、実線矢印は冷媒回路の冷媒の流れ方向を示し、
破線は給湯回路の水の流れ方向を示し、一点鎖線は風呂
回路の浴槽水の流れ方向を示す。１は圧縮機、２は冷媒
給湯熱交換器、３は減圧手段、４は蒸発器であり、大気
熱あるいは太陽熱などを吸熱する。５は冷媒回路であ
り、圧縮機１、冷媒給湯熱交換器２、減圧手段３、蒸発
器４を備える。６は貯湯タンク、７は給湯ポンプ、８は
風呂熱交換器、９は水給湯熱交換器であり、冷媒給湯熱
交換器２と熱交換関係を有する。１０は給湯回路であ
り、貯湯タンク６、給湯ポンプ７、風呂熱交換器８、水
給湯熱交換器９を備える。１１は浴槽、１２は風呂ポン
プ、１３は風呂熱回収熱交換器であり、風呂熱交換器８
と熱交換関係を有する。１４は風呂回路であり、浴槽１
１、風呂ポンプ１２、風呂熱回収熱交換器１３を有す
る。

【００２０】以上の構成において、その動作、作用につ
いて説明する。風呂廃熱回収運転において、貯湯タンク
６の水は給湯ポンプ７によって風呂熱交換器８へ流入す
る。一方、浴槽１１の湯は風呂ポンプ１２を通り、風呂
熱回収熱交換器１３へ流入し、ここで、風呂熱交換器８
を流れる水を加熱する。そして、放熱した浴槽湯は浴槽
１１へ戻る。一方、風呂熱交換器８で加熱された給湯回
路１０の水は水給湯熱交換器９へ流入する。そして、こ
こで、圧縮機１から吐出した高温高圧のガス冷媒の凝縮
熱で冷媒給湯熱交換器２を介して加熱され、貯湯タンク
６の上部に貯湯される。一方、冷媒給湯熱交換器２で凝
縮液化した冷媒は減圧手段３で減圧されて蒸発器４へ流
入し、ここで大気熱あるいは太陽熱を吸熱して蒸発ガス
化し、圧縮機１へ戻る。このサイクルを繰り返しなが
ら、浴槽残り湯の熱を回収して貯湯タンクに貯湯する。
従って、浴槽の残り湯をヒートポンプ加熱のプレヒート
に利用するため、省エネルギーとなる。また、浴槽残り
湯の熱とヒートポンプ加熱を同時運転するため、貯湯タ
ンクの沸き上げ時間を短縮できる。また、ヒートポンプ
の加熱能力を小さくできるため、圧縮機、冷媒給湯熱交
換器、蒸発器などの小型化が達成できる。

【００２１】（実施例２）図２は本発明の実施例２のヒ
ートポンプ式風呂給湯システムの構成図である。図２に
おいて、第２の風呂熱回収熱交換器を利用した風呂廃熱
運転時の冷媒流れ方向を実線矢印、浴槽水の流れ方向を
一点鎖線で表す。１５は冷媒風呂熱交換器であり、蒸発
器４と並列に冷媒回路５と接続されている。１６は第２
の風呂熱回収熱交換器であり、冷媒風呂熱交換器１５と
熱交換関係を有し、風呂熱回収熱交換器１３と並列に接
続される。１７は風呂熱回収回路であり、第２の風呂熱
回収熱交換器１６を有し、風呂回路１４と接続されてい
る。１８は冷媒切換え手段であり、蒸発器４と冷媒風呂
熱交換器１５の冷媒流れの切り換えをおこなう。１９は
風呂切換え手段であり、風呂熱回収熱交換器１３と第２
の風呂熱回収熱交換器１６の浴槽水の流れの切り換えを
おこなう。２０は風呂温度検出手段であり、風呂回路の
流体温度を検出する。２１は給水温度検出手段であり、
給湯回路の流体温度を検出する。２２は制御手段であ
り、風呂温度検出手段２０の信号と給水温度検出手段２
１の信号を比較して冷媒切換え手段１８および風呂切換
え手段１９へ信号を送る。

【００２２】以上の構成において、その動作、作用につ
いて説明する。風呂廃熱回収運転において、運転経過と
ともに浴槽１１の残り湯温は低下し、風呂熱交換器８で
給湯回路１０の水を加熱する能力が小さくなつた場合、
例えば、風呂熱回収熱交換器１３の流体入口温度を風呂
温度検出手段２０で検出し、風呂熱交換器８の流体出口
温度を給水温度検出手段２１で検出して、風呂温度検出
手段２０と給水温度検出手段２１の信号が所定温度差を
示す場合に、制御手段２２は冷媒切換え手段１８および
風呂切換え手段１９へ信号を送り、冷媒を冷媒風呂熱交
換器１５へ、また、浴槽湯を第２の風呂熱回収熱交換器
１６へ流すように切り換える。そして、冷媒風呂熱交換
器１５を流れる冷媒温度は第２の風呂熱回収熱交換器１
６を流れる浴槽湯温よりも低温となるように減圧手段３
で減圧されているため、浴槽湯を吸熱し、蒸発ガス化し
て、圧縮機１に流入する。そして、ヒートポンプした凝
縮熱で冷媒給湯熱交換器２を介して水給湯熱交換器９を
流れる水を加熱する。従って、浴槽の残り湯を低温まで
廃熱回収することができるようになり、さらに省エネル
ギーとなる。また、１つの風呂ポンプ１２で風呂熱回収
熱交換器１３と第２の風呂熱回収熱交換器１６を利用す
ることができる。尚、風呂温度検出手段２０が所定温度
の信号を示した時に制御手段２２が動作しても、同様に
浴槽の残り湯を低温まで廃熱回収することができる。

【００２３】（実施例３）図３は本発明の実施例３のヒ
ートポンプ式風呂給湯システムの構成図である。図３に
おいて、２３は流量制御手段であり、給湯ポンプ７の流
量制御をおこなう。２４は温度検出手段であり、水給湯
熱交換器９の流体出口温度を検出する。２５は給湯ポン
プ制御手段であり、温度検出手段２４の信号を受けて流
量制御手段２３へ信号を送る。

【００２４】以上の構成において、その動作、作用につ
いて説明する。風呂廃熱回収運転において、運転経過と
ともに浴槽１１の残り湯温は低下するため、加熱量が低
下し、風呂熱交換器８の出口温度は下がる。そのため、
水給湯熱交換器９出口の湯温も下がる。それを検出して
温度検出手段２４は給湯ポンプ制御手段２５へ信号を送
り、流量制御手段２３を介して給湯ポンプ７の流量を下
げる制御をおこなう。そのため、水給湯熱交換器９出口
の湯温は所定湯温に回復する。よつて、貯湯タンクに同
じ湯温で貯湯することができる。

【００２５】（実施例４）図４は本発明の実施例４のヒ
ートポンプ式風呂給湯システムの構成図である。図４に
おいて、２６は給水温度検出手段であり、貯湯タンク下
部あるいは風呂熱交換器８の流体入口温度を検出する。
２７は風呂温度検出手段であり、風呂熱回収熱交換器１
３の流体出口温度を検出する。２８は風呂流量制御手段
であり、風呂ポンプ１２の流量制御をおこなう。２９は
風呂ポンプ制御手段であり、給水温度検出手段２６と風
呂温度検出手段２７の信号を受けて風呂流量制御手段２
８を制御する。

【００２６】以上の構成において、その動作、作用につ
いて説明する。風呂廃熱回収運転において、運転経過と
ともに浴槽の残り湯温は低下するため、風呂温度検出手
段２７の信号と給水温度検出手段２６の信号を受けて、
両信号に基づいた温度差が小さくなると風呂ポンプ流量
制御手段２９は風呂流量制御手段２８を制御し、風呂熱
回収熱交換器１３を流れる流量を増加するように風呂ポ
ンプ１２の流量制御をおこない、風呂熱回収熱交換器１
３の流体出口温度を高める。よって、風呂熱回収熱交換
器１３の流体出口温度と風呂熱交換器８の流体入口温度
の温度差は大きくなるため、風呂熱回収熱交換器１３の
流体入口温度をさらに下げて運転できる。従って、浴槽
の残り湯が低温になるまで廃熱回収運転できる。

【００２７】（実施例５）図５は本発明の実施例５のヒ
ートポンプ式風呂給湯システムの構成図である。図５に
おいて、３０は温度検出手段であり、水給湯熱交換器９
の流体出口温度を検出する。３１は周波数制御手段であ
り、圧縮機１の運転周波数を可変する。３２は能力制御
手段であり、温度検出手段３０の信号を受けて周波数制
御手段３１へ信号を送る。

【００２８】以上の構成において、その動作、作用につ
いて説明する。風呂廃熱回収運転において、運転経過と
ともに浴槽１１の残り湯温は低下するため、加熱量が低
下して風呂熱交換器８出口温度は下がる。そのため、水
給湯熱交換器９出口の湯温も下がり、温度検出手段３０
の信号から能力制御手段３２は周波数制御手段３１へ信
号を送り、圧縮機１の運転周波数を大きくする。従っ
て、ヒートポンプの加熱能力が増加するため、給湯負荷
に対応した貯湯湯量および安定した沸き上げ湯温が得ら
れる。また、入浴完了直後など、浴槽１１の残り湯温が
高温の場合には、風呂熱交換器８での熱交換量は大きい
ため、風呂熱交換器８出口温度は上がる。そのため、水
給湯熱交換器９出口の湯温も上昇し、温度検出手段３０
の信号から能力制御手段３２は周波数制御手段３１へ信
号を送り、圧縮機１の運転周波数を小さくする。従っ
て、圧縮機１の冷媒循環量は下がり、加熱能力が下がる
とともに蒸発器４の冷媒温度は高くなり、高効率で廃熱
回収運転できる。なお、水給湯熱交換器９の流体出口温
度の代わりに風呂回路１４の流体温度を検出して能力制
御手段３２へ信号を送っても同様の効果が得られる。

【００２９】（実施例６）図６は本発明の実施例６のヒ
ートポンプ式風呂給湯システムの構成図である。図６に
おいて、実線矢印は風呂熱交換器８で風呂廃熱回収しな
い場合の給湯回路の水の流れ方向を示す。３３はバイパ
ス管であり、風呂熱交換器８と並列に設ける。３４は開
閉弁であり、バイパス管３３に設ける。

【００３０】以上の構成において、その動作、作用につ
いて説明する。風呂廃熱回収運転において、浴槽１１の
残り湯温が低下した場合など、風呂熱交換器８で廃熱回
収しない場合に、開閉弁３４を開放して給湯ポンプ７か
ら送られてきた水をバイパス管３３を経て水給湯熱交換
器９へ流入させる。そして、ここで、ヒートポンプの凝
縮熱で加熱して貯湯タンク６へ貯湯する。従って、給湯
回路の損失抵抗は小さくなり、給湯ポンプ７は高流量ま
で運転することができる。そのため、水給湯熱交換器９
の流体入口温度が高温になるまで加熱することができ、
貯湯タンク６の貯湯熱量は増加する。

【００３１】（実施例７）図７は本発明の実施例７のヒ
ートポンプ式風呂給湯システムの構成図である。図７に
おいて、着霜を検知した後の浴槽水の流れ方向を実線矢
印で示し、冷媒の流れ方向を破線で示す。３５は冷媒温
度検出手段であり、蒸発器４の冷媒入口温度を検出す
る。３６は冷媒切換え手段であり、蒸発器４と冷媒風呂
熱交換器１５への冷媒流れを切り換える。３７は風呂切
換え手段であり、風呂熱回収熱交換器１３と第２の風呂
熱回収熱交換器１６への浴槽湯の流れを切り換える。３
８は運転切替え制御手段であり、冷媒温度検出手段３５
の信号を受けて冷媒切換え手段３６および風呂切換え手
段３７を制御する。

【００３２】以上の構成において、その動作、作用につ
いて説明する。風呂廃熱回収運転において、蒸発器４を
利用した風呂廃熱回収運転において、冬季の外気温度が
低い場合に蒸発器４の表面が着霜する。それを冷媒温度
検出手段３５が検出して冷媒切換え手段３６および風呂
切換え手段３７へ信号を送り、冷媒は冷媒風呂熱交換器
１５へ流れ、一方、浴槽湯は風呂熱回収回路１７の第２
の風呂熱回収熱交換器１６へ流れる。そして、大気より
高温の浴槽湯を吸熱源として圧縮機１は運転し、凝縮熱
で給湯回路１０の水を加熱する貯湯運転を継続する。従
って、冬季に着霜が生じる外気条件において、高効率で
貯湯運転できる。

【００３３】（実施例８）図８は本発明の実施例８のヒ
ートポンプ式風呂給湯システムの構成図である。図８に
おいて、実線矢印は風呂の追い焚き運転時の給湯回路の
水の流れ方向を示す。３９は給湯バイパス管であり、水
給湯熱交換器９の流体出口と給湯ポンプ７の流体入口を
接続する。４０は流路切換え手段であり、給湯バイパス
管３９に具備する。

【００３４】以上の構成において、その動作、作用につ
いて説明する。風呂の追い焚き運転において、水給湯熱
交換器９から流出する高温湯を流路切換え手段４０を介
して給湯バイパス管３９を流通させて風呂熱交換器８へ
流し、風呂熱交換器８を介して風呂熱回収熱交換器１３
に流入する浴槽湯を加熱する。従って、ヒートポンプを
利用して、高効率で風呂追い焚き運転できるため、利便
性が向上する。

【００３５】（実施例９）図９は本発明の実施例９のヒ
ートポンプ式風呂給湯システムの構成図である。図９に
おいて、４１は蓄熱器であり、給湯バイパス管３９と熱
交換関係を有する。

【００３６】以上の構成において、その動作、作用につ
いて説明する。圧縮機１から吐出した冷媒は冷媒給湯熱
交換器２を介して水給湯熱交換器９に流入する水を加熱
する。そして、加熱された高温の湯は蓄熱器４１へ流入
し、ここで蓄熱材へ放熱する。そして、放熱した水は風
呂熱交換器８を通り、あるいは風呂熱交換器８をバイパ
スして再度水給湯熱交換器９へ流入する。このサイクル
で蓄熱器４１に蓄熱される。そして、風呂追い焚き運転
時に、蓄熱器４１へ流入する水は蓄熱材から吸熱して温
度上昇して風呂熱交換器８へ流入する。そして、風呂熱
交換器８を介して風呂熱回収熱交換器１３の浴槽水を加
熱する。一方、放熱して温度低下した水は水給湯熱交換
器９を通り、再度蓄熱器４１へ流入し、蓄熱材から吸熱
して流出する。従って、蓄熱を利用して風呂追い焚き運
転するため、立ち上げスピードは向上する。

【００３７】（実施例１０）図１０は本発明の実施例１
０のヒートポンプ式風呂給湯システムの構成図である。
図１０において、実線矢印は給湯回路の水の流れ方向を
示し、破線矢印は冷媒流れ方向を示す。４２は冷媒過冷
却熱交換器であり、蓄熱器４１と熱交換関係を有し、冷
媒給湯熱交換器２の冷媒出口に設ける。

【００３８】以上の構成において、その動作、作用につ
いて説明する。貯湯タンク６を沸き上げる貯湯運転時に
おいて、圧縮機１から吐出した冷媒は冷媒給湯熱交換器
２を介して水給湯熱交換器９に流入する水を加熱する。
そして、冷媒給湯熱交換器２で凝縮液化した冷媒は冷媒
過冷却熱交換器４２へ流入し、ここで過冷却冷媒の液エ
ンタルピーが蓄熱器４１の蓄熱に利用される。そして、
過冷却が大きくなった冷媒は減圧手段３で減圧されて再
度蒸発器４あるいは冷媒風呂熱交換器１５へ流入する。
このサイクルの繰り返しで蓄熱器４１に蓄熱される。そ
して、風呂追い焚き運転時において、蓄熱器４１へ流入
する水は蓄熱器４１から吸熱して温度上昇して風呂熱交
換器８へ流入する。そして、風呂熱交換器８を介して風
呂熱回収熱交換器１３へ流入する浴槽水を加熱する。一
方、放熱して温度低下した水は水給湯熱交換器９を通
り、再度蓄熱器４１へ流入し、吸熱して再び温度上昇し
て流出する。すなわち、貯湯運転時の過冷却冷媒のエン
タルピーを蓄熱して、風呂追い焚き運転時に、浴槽水の
加熱に利用するため、省エネルギーとなる。

【００３９】（実施例１１）図１１は本発明の実施例１
１のヒートポンプ式風呂給湯システムの構成図である。
図１１において、４３はクロックであり、時間を計時す
る。４４は運転制御手段であり、クロック４３の信号を
受けて圧縮機１および流路切換え手段４０を制御する。

【００４０】以上の構成において、その動作、作用につ
いて説明する。深夜時間帯であることをクロック４３で
検出して、運転制御手段４４は流路切換え手段４０で給
湯バイパス管３９側に流路切り換えをするとともに圧縮
機１を運転する。そして、圧縮機１の吐出冷媒は冷媒給
湯熱交換器２へ流入し、ここで水給湯熱交換器９へ流入
する水を加熱する。そして、加熱された高温湯は蓄熱器
４１へ流入し、蓄熱材を蓄熱する。そして、風呂追い焚
き運転時に、蓄熱器４１へ流入する水を加熱し、加熱さ
れた水は風呂熱交換器８を介して風呂熱回収熱交換器１
３へ流入する浴槽湯を加熱する。従って、深夜の低料金
時間帯に蓄熱した熱を風呂追い焚きの加熱に利用するた
め、低運転維持費であるとともに電力負荷の平準化にな
る。

【００４１】

【発明の効果】以上の説明からも明らかのように、請求
項１記載の発明によれば、風呂廃熱回収運転において、
浴槽の残り湯を風呂熱回収熱交換器へ送り、ここで貯湯
タンクの水を風呂熱交換器を介して加熱する。そして、
加熱した水を水給湯熱交換器へ流入し、冷媒給湯熱交換
器を介して圧縮機の凝縮熱で高温湯に加熱して貯湯タン
クに貯湯する。従って、風呂の残り湯をヒートポンプ加
熱のプレヒートに利用するため、省エネルギーとなる。
また、浴槽残り湯の熱とヒートポンプ加熱を同時運転す
るため、貯湯タンクの沸き上げ時間を短縮できる。ま
た、ヒートポンプの加熱能力を小さくできるため、圧縮
機、冷媒給湯熱交換器、蒸発器などの小型化が達成でき
る。

【００４２】また、請求項２に記載の発明によれば、風
呂廃熱回収運転において、運転経過とともに浴槽の残り
湯温が低下して貯湯タンクの水を加熱する能力が小さく
なつた場合、冷媒を冷媒風呂熱交換器へ流すとともに浴
槽湯を第２の風呂熱回収熱交換器へ流して浴槽湯を吸熱
し、圧縮機の凝縮熱で水給湯熱交換器を流れる水を加熱
する。従って、浴槽の残り湯を低温まで廃熱回収できる
ため、一層の省エネルギーとなる。

【００４３】また、請求項３に記載の発明によれば、風
呂廃熱回収運転において、運転経過とともに浴槽の残り
湯温が低下して水給湯熱交換器出口の湯温が下がること
を検出して給湯ポンプの流量を下げる制御をおこない、
水給湯熱交換器出口の湯温を所定湯温に維持する。よつ
て、貯湯タンクに同じ湯温で貯湯することができる。

【００４４】また、請求項４に記載の発明によれば、風
呂廃熱回収運転において、運転経過とともに浴槽の残り
湯温が低下して、風呂熱回収熱交換器の流体温度と風呂
熱交換器の流体温度の温度差が小さくなると風呂熱回収
熱交換器を流れる流量を増加して風呂熱回収熱交換器の
出口流体温度を高め、風呂熱回収熱交換器へ流入する流
体温度を低温まで利用する。従って、浴槽の残り湯を低
温まで廃熱回収運転できる。

【００４５】また、請求項５に記載の発明によれば、風
呂廃熱回収運転において、運転経過とともに浴槽の残り
湯温が低下して、水給湯熱交換器出口湯温が低下するこ
とを検出して、圧縮機の運転周波数を大きくする。従っ
て、ヒートポンプの加熱能力が増加するため、給湯負荷
に対応した貯湯湯量および安定した沸き上げ湯温が得ら
れる。また、入浴完了直後など、浴槽の残り湯温が高温
の場合には、風呂熱交換器での熱交換量が大きいため水
給湯熱交換器の出口湯温が上昇することを検出して、圧
縮機の運転周波数を小さくする。従って、高効率で廃熱
回収運転できる。

【００４６】また、請求項６に記載の発明によれば、風
呂廃熱回収運転終了後、浴槽の残り湯が低温になって風
呂熱交換器で廃熱回収しない場合において、開閉弁を開
放して風呂熱交換器をバイパスして貯湯タンクの水を水
給湯熱交換器へ流入させ、ヒートポンプの凝縮熱で加熱
するため、給湯回路の損失抵抗が減少し、高流量まで運
転できるようになり、水給湯熱交換器へ流入する流体を
高温まで加熱できるため、貯湯熱量は増加する。

【００４７】また、請求項７に記載の発明によれば、蒸
発器を利用した風呂廃熱回収運転において、冬季に蒸発
器の着霜を冷媒入口温度で検出して、冷媒の流れを冷媒
風呂熱交換器へ切り替え、一方、浴槽湯の流れを風呂廃
熱回収回路の第２の風呂熱回収熱交換器へ切り替えて、
浴槽湯を吸熱源とした圧縮機のヒートポンプ運転を継続
する。従って、冬季に着霜が生じる外気条件において、
高効率で貯湯運転できる。

【００４８】また、請求項８に記載の発明によれば、風
呂の追い焚き運転において、水給湯熱交換器から流出す
る高温湯を給湯バイパス管を流通させて風呂熱交換器へ
流し、風呂熱交換器を介して風呂廃熱回収熱交換器に流
入する浴槽湯を加熱する。従って、ヒートポンプを利用
して高効率で風呂追い焚き運転できる。

【００４９】また、請求項９に記載の発明によれば、圧
縮機吐出冷媒の凝縮熱で加熱されて水給湯熱交換器から
流出する高温湯を蓄熱器へ流入させて、蓄熱に利用す
る。そして、風呂追い焚き運転時に、蓄熱器へ流入する
水を加熱し、加熱された水は風呂熱交換器を介して風呂
廃熱回収熱交換器へ流入する浴槽湯を加熱する。従っ
て、風呂追い焚き運転時に加熱する立ち上げスピードは
向上する。

【００５０】また、請求項１０に記載の発明によれば、
貯湯タンクを沸き上げる貯湯運転時において、冷媒給湯
熱交換器出口の冷媒熱を蓄熱器で蓄熱して、風呂追い焚
き運転時に、蓄熱器へ流入する水を介して風呂熱回収熱
交換器の浴槽湯を加熱するため、風呂追い焚き運転時に
省エネルギーとなる。

【００５１】また、請求項１１に記載の発明によれば、
深夜時間帯に圧縮機の吐出冷媒の凝縮熱を蓄熱器で蓄熱
して、風呂追い焚き運転時に、蓄熱器へ流入する水を介
して風呂熱回収熱交換器の浴槽湯を加熱する。従って、
深夜の低料金時間帯に蓄熱した熱を風呂追い焚きの加熱
に利用するため、低運転維持費であるとともに電力負荷
の平準化になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１のヒートポンプ式風呂給湯シ
ステムの構成図

【図２】本発明の実施例２のヒートポンプ式風呂給湯シ
ステムの構成図

【図３】本発明の実施例３のヒートポンプ式風呂給湯シ
ステムの構成図

【図４】本発明の実施例４のヒートポンプ式風呂給湯シ
ステムの構成図

【図５】本発明の実施例５のヒートポンプ式風呂給湯シ
ステムの構成図

【図６】本発明の実施例６のヒートポンプ式風呂給湯シ
ステムの構成図

【図７】本発明の実施例７のヒートポンプ式風呂給湯シ
ステムの構成図

【図８】本発明の実施例８のヒートポンプ式風呂給湯シ
ステムの構成図

【図９】本発明の実施例９のヒートポンプ式風呂給湯シ
ステムの構成図

【図１０】本発明の実施例１０のヒートポンプ式風呂給
湯システムの構成図

【図１１】本発明の実施例１１のヒートポンプ式風呂給
湯システムの構成図

【図１２】従来のヒートポンプシステムの構成図

【符号の説明】

１ 圧縮機 ２ 冷媒給湯熱交換器 ３ 減圧手段 ４ 蒸発器 ５ 冷媒回路 ６ 貯湯タンク ７ 給湯ポンプ ８ 風呂熱交換器 ９ 水給湯熱交換器 １０ 給湯回路 １１ 浴槽 １２ 風呂ポンプ １３ 風呂熱回収熱交換器 １４ 風呂回路 １５ 冷媒風呂熱交換器 １６ 第２の風呂熱回収熱交換器 １７ 風呂熱回収回路 １８ 冷媒切換え手段 １９ 風呂切換え手段 ２０ 風呂温度検出手段 ２１ 給水温度検出手段 ２２ 制御手段 ２３ 流量制御手段 ２４ 温度検出手段 ２５ 給湯ポンプ制御手段 ２６ 水温度検出手段 ２７ 風呂温度検出手段 ２８ 風呂流量制御手段 ２９ 風呂ポンプ制御手段 ３０ 温度検出手段 ３１ 周波数制御手段 ３２ 能力制御手段 ３３ バイパス管 ３４ 開閉弁 ３５ 冷媒温度検出手段 ３６ 冷媒切換え手段 ３７ 風呂切換え手段 ３８ 運転切換え制御 ３９ 給湯バイパス管 ４０ 流路切換え手段 ４１ 蓄熱器 ４２ 冷媒過冷却熱交換器 ４３ クロック ４４ 運転制御手段

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】圧縮機、冷媒給湯熱交換器、減圧手段、大
   気熱あるいは太陽熱を吸熱する蒸発器からなる冷媒回路
   と、貯湯タンク、給湯ポンプ、風呂熱交換器、前記冷媒
   給湯熱交換器と熱交換関係を有する水給湯熱交換器から
   なる給湯回路と、浴槽、風呂ポンプ、前記風呂熱交換器
   と熱交換関係を有する風呂熱回収熱交換器からなる風呂
   回路を有するヒートポンプ式風呂給湯システム。
2. 【請求項２】冷媒回路と並列接続された冷媒風呂熱交換
   器と、前記冷媒風呂熱交換器と熱交換関係を有する第２
   の風呂熱回収熱交換器と、前記第２の風呂熱回収熱交換
   器と前記風呂回路を接続した風呂熱回収回路と、蒸発器
   と前記冷媒風呂熱交換器への冷媒流れ方向を切り換える
   とともに風呂熱回収熱交換器と前記第２の風呂熱回収熱
   交換器への浴槽水流れ方向を切り換える制御手段を有す
   る請求項１記載のヒートポンプ式風呂給湯システム。
3. 【請求項３】給湯ポンプの流量制御をおこなう流量制御
   手段と、前記水給湯熱交換器の流体出口温度を検出する
   温度検出手段と、前記温度検出手段の信号を受けて前記
   流量制御手段へ信号を発信する給湯ポンプ制御手段を有
   する請求項１または２記載のヒートポンプ式風呂給湯シ
   ステム。
4. 【請求項４】給湯回路の流体温度を検出する給水温度検
   出手段と、風呂回路の流体温度を検出する風呂温度検出
   手段と、風呂ポンプの流量制御をおこなう風呂流量制御
   手段と、前記給水温度検出手段と前記風呂温度検出手段
   の信号を受けて前記風呂流量制御手段へ信号を発信する
   風呂ポンプ制御手段を有する請求項１記載のヒートポン
   プ式風呂給湯システム。
5. 【請求項５】水給湯熱交換器の流体出口温度あるいは風
   呂回路の流体温度を検出する温度検出手段と、圧縮機の
   運転周波数を可変する周波数制御手段と、前記温度検出
   手段の信号を受けて前記周波数制御手段へ信号を送る能
   力制御手段を有する請求項１記載のヒートポンプ式風呂
   給湯システム。
6. 【請求項６】風呂熱交換器と並列に設けたバイパス管
   と、前記バイパス管に設けた開閉弁を有する請求項１ま
   たは２記載ヒートポンプ式風呂給湯システム。
7. 【請求項７】蒸発器の冷媒入口温度を検出する冷媒温度
   検出手段と、前記蒸発器あるいは冷媒風呂熱交換器のい
   づれかに冷媒の流れを切換える冷媒切換え手段と、風呂
   熱回収熱交換器あるいは第２の風呂熱回収熱交換器のい
   づれかに浴槽水の流れを切換える風呂切換え手段と、前
   記冷媒温度検出手段の信号を受けて前記冷媒切換え手段
   および前記風呂切換え手段を制御する運転切換え制御手
   段を有する請求項２記載ヒートポンプ式風呂給湯システ
   ム。
8. 【請求項８】水給湯熱交換器の流体出口と給湯ポンプの
   流体入口を接続する給湯バイパス管と、前記給湯バイパ
   ス管に設けた流路切換え手段を有する請求項１記載のヒ
   ートポンプ式風呂給湯システム。
9. 【請求項９】給湯バイパス管と熱交換関係を有する蓄熱
   器を設けた請求項８記載のヒートポンプ式風呂給湯シス
   テム。
10. 【請求項１０】蓄熱器と熱交換関係を有する如く冷媒給
    湯熱交換器の冷媒出口に設けた冷媒過冷却熱交換器を有
    する請求項９記載のヒートポンプ式風呂給湯システム。
11. 【請求項１１】時間を計時するクロックと、前記クロッ
    クの信号を受けて圧縮機および流路切換え手段を制御す
    る運転制御手段を有する請求項９または１０記載のヒー
    トポンプ式風呂給湯システム。