【手続補正書】
【提出日】平成16年8月4日(2004.8.4)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【書類名】  明細書
【発明の名称】  ヒートポンプ風呂給湯器
【特許請求の範囲】
【請求項１】  圧縮機を有するヒートポンプ回路と、前記ヒートポンプ回路の冷媒と浴槽水が熱交換する風呂熱交換器と、前記ヒートポンプ回路の冷媒と給湯水が熱交換する給湯熱交換器を有する給湯水回路と、前記ヒートポンプ回路と接続している浴槽水回路とは少なくとも別に設けられた前記浴槽内の浴槽水を攪拌するための浴槽水ポンプと、前記浴槽水ポンプを間欠運転する制御手段を備えたことを特徴とするヒートポンプ風呂給湯機。
【請求項２】  圧縮機を有するヒートポンプ回路と、前記ヒートポンプ回路の冷媒と浴槽水が熱交換する風呂熱交換器と、前記ヒートポンプ回路の冷媒と給湯水が熱交換する給湯熱交換器を有する給湯水回路と、前記ヒートポンプ回路と接続している浴槽水回路とは少なくとも別に設けられた前記浴槽内の浴槽水を攪拌するための浴槽水ポンプと、前記浴槽水ポンプの出力を制御する制御手段を備えたことを特徴とするヒートポンプ風呂給湯機。
【請求項３】  圧縮機を有するヒートポンプ回路と、前記ヒートポンプ回路の冷媒と浴槽水が熱交換する風呂熱交換器と、前記ヒートポンプ回路の冷媒と給湯水が熱交換する給湯熱交換器を有する給湯水回路と、前記ヒートポンプ回路と接続している浴槽水回路とは少なくとも別に設けられた前記浴槽内の浴槽水を攪拌するための浴槽水ポンプと、前記浴槽水回路の浴槽水の温度を検知する温度センサーと、前記温度センサーの検知温度に基づいて前記浴槽水ポンプを間欠運転する制御手段を備えたことを特徴とするヒートポンプ風呂給湯機。
【請求項４】  圧縮機を有するヒートポンプ回路と、前記ヒートポンプ回路の冷媒と浴槽水が熱交換する風呂熱交換器と、前記ヒートポンプ回路の冷媒と給湯水が熱交換する給湯熱交換器を有する給湯水回路と、前記ヒートポンプ回路と接続している浴槽水回路とは少なくとも別に設けられた前記浴槽内の浴槽水を攪拌するための浴槽水ポンプと、前記浴槽水回路の浴槽水の温度を検知する温度センサーと、前記温度センサーの検知温度に基づいて前記浴槽水ポンプを出力制御する制御手段を備えたことを特徴とするヒートポンプ風呂給湯機。
【請求項５】  浴槽水ポンプを間欠運転する制御手段は、浴槽水の温熱とヒートポンプ回路を用いて給湯水の加熱を行う場合に、前記浴槽水ポンプの運転を所定運転停止時間ａだけ停止した後、所定運転時間ｂだけ運転を行なう前記浴槽水ポンプの間欠運転を繰り返し行わせることを特徴とする請求項１または３記載のヒートポンプ風呂給湯機。
【請求項６】  浴槽水ポンプの出力を制御する制御手段は、浴槽水の温熱とヒートポンプ回路を用いて給湯水の加熱を行う場合に、浴槽水ポンプの出力がＰ１である運転を所定時間ｃ行った後に、前記浴槽水ポンプの出力が前記出力Ｐ１より大きいＰ２で運転を所定時間ｄ行う動作を繰り返し行わせることを特徴とする請求項１または３記載のヒートポンプ風呂給湯機。
【請求項７】  浴槽水の温度を検知する温度センサーの検知温度に基づいて浴槽水ポンプを間欠運転する制御手段は、浴槽水の温熱とヒートポンプ回路を用いて給湯水の加熱を行う場合に、前記温度センサーの検知温度がＴ１以下になると浴槽水ポンプの動作を開始し、温度センサーの検知温度がＴ２以上になると前記浴槽水ポンプを停止させる前記浴槽水ポンプの間欠運転を繰り返し行わせることを特徴とする請求項１または３記載のヒートポンプ風呂給湯機。
【請求項８】  浴槽水の温度を検知する温度センサーの検知温度に基づいて浴槽水ポンプの出力を制御する制御手段は、浴槽水の温熱とヒートポンプ回路を用いて給湯水の加熱を行う場合に、温度センサーの検知温度がＴ３以下になると浴槽水ポンプの出力をＰ３からＰ３より大きいＰ４へ制御し、その後前記温度センサーの検知温度がＴ４以上になると前記浴槽水ポンプの出力をＰ４からＰ３へ制御することを特徴とする請求項２または４記載のヒートポンプ風呂給湯機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ヒートポンプを応用して、浴槽水の温熱を給湯の加熱などに利用する装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、ヒートポンプサイクルを用いて外部の熱源から熱を汲み上げ、給湯、および、風呂浴槽水の加熱を行う装置が提供されている。
【０００３】
図１２に、従来例の風呂浴槽水の温熱、または、大気熱を熱源とし、ヒートポンプによって給湯の加熱、または、風呂浴槽水の加熱を行う装置の構成を示す。図１２のヒートポンプ給湯機は、圧縮機１と、膨張弁２ａ、２ｂと、冷媒回路３と、給湯熱交換器４と、給湯水回路５と、貯湯タンク６と、風呂熱交換器７と、浴槽水回路８と、浴槽９と、大気熱または太陽熱を集熱する集熱機１０と、冷媒回路３を開閉する開閉弁１１ａ、１１ｂ、１１ｃより構成されている。
【０００４】
浴槽の浴槽水の温熱を利用して、給湯の加熱運転をするときは、以下のような運転を行う。まず、浴槽９の浴槽水を浴槽水回路８と、風呂熱交換器７を循環させる。そして、圧縮機１を運転して冷媒回路３内の冷媒を高温高圧に加圧し、給湯熱交換器４、膨張弁２ａ、風呂熱交換器７の順に送る。冷媒は風呂熱交換器７で浴槽水の熱を吸熱し、その後圧縮機１に吸入されて高温高圧に加圧され、給湯熱交換器４で凝縮して給湯水の加熱を行う。
【０００５】
浴槽９の浴槽水の加熱運転をするときは、以下のような運転を行う。まず、浴槽９の浴槽水を浴槽水回路８と、風呂熱交換器７を循環させる。そして、圧縮機１を運転して冷媒回路３内の冷媒を高温高圧に加圧し、風呂熱交換器７、膨張弁２ｂ、集熱機１０の順に送る。冷媒は集熱機１０で大気の熱を吸熱し、その後圧縮機１で高温高圧に加圧され、風呂熱交換器７で凝縮して浴槽水の加熱を行う。
【０００６】
この従来のヒートポンプ風呂給湯機の構成において、効率よく浴槽水の冷却と加熱を行うために、例えば特公平８−２７０７９号公報に記載されているような方法が提案されている。さらに、ヒートポンプの応用展開として、浴槽水温熱を暖房に利用することが特開平９−１５９２６７号公報に記載されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような従来の構成では、以下に挙げる理由から、浴槽水の温熱を有効に給湯の加熱に利用することは困難であった。
【０００８】
すなわち、風呂熱交換器７で冷媒から吸熱された浴槽水の温度は、浴槽９内の浴槽水の温度より低いので、両浴槽水の間には密度差が生じ、密度の大きい低温の浴槽水は浴槽９の底部に向けて流れる。従って、風呂熱交換器７から戻ってきた温度の低くなった浴槽水は、浴槽９の温度の高い浴槽水と十分に撹拌されることなく、浴槽９の底部に低温の層を形成する。従って、浴槽の浴槽水は、図１３に示すような、浴槽９の底部の温度が低く、浴槽の上部の温度が高いような温度分布となる。このまま運転を続けていくと、浴槽９の底部の低温層は厚みを増していき、浴槽の浴槽水の出水口まで達したときは、風呂熱交換器７に流入する浴槽水の温度は著しく低下する。風呂熱交換器７に流入する浴槽水の温度が低下すると、ヒートポンプの効率が低下するばかりでなく、循環している浴槽水が吸熱された後に凍結するため、浴槽上部の温熱を有効に給湯の加熱に利用できないままヒートポンプの運転を終了しなければならない。従って、浴槽上部の温熱を有効に給湯の加熱に利用するためには、図１３に示した浴槽９内に形成された温度分布を均一にしなければならない。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決するために、圧縮機を有するヒートポンプ回路と、前記ヒートポンプ回路の冷媒と浴槽水が熱交換する風呂熱交換器と、前記ヒートポンプ回路の冷媒と給湯水が熱交換する給湯熱交換器を有する給湯水回路と、前記ヒートポンプ回路と接続している浴槽水回路とは少なくとも別に設けられた前記浴槽内の浴槽水を攪拌するための浴槽水ポンプと、前記浴槽水ポンプを間欠運転する制御手段を備えたことを特徴とするヒートポンプ風呂給湯機としたものである。
【００１０】
また、縮機を有するヒートポンプ回路と、前記ヒートポンプ回路の冷媒と浴槽水が熱交換する風呂熱交換器と、前記ヒートポンプ回路の冷媒と給湯水が熱交換する給湯熱交換器を有する給湯水回路と、前記ヒートポンプ回路と接続している浴槽水回路とは少なくとも別に設けられた前記浴槽内の浴槽水を攪拌するための浴槽水ポンプと、前記浴槽水ポンプの出力を制御する制御手段を備えたことを特徴とするヒートポンプ風呂給湯機としたものである。
【００１１】
また、上記手段に浴槽水の温度を検知する温度センサーを設け、その温度センサーの検知温度に基づいて前記制御を動作させることとしたものである。
【００１２】
上記発明によれば、浴槽水の温熱を利用して給湯の加熱運転を行うときに、浴槽の底部の温度が低く、浴槽の上部の温度が高いような温度分布を均一化することが出来る。
【００１３】
従って、浴槽水の温熱を有効かつ高効率に給湯の加熱に利用することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明は各請求項に記載した構成とすることにより、本発明の目的を達成した実施形態のヒートポンプ風呂給湯機を実現できる。
【００１５】
すなわち、請求項１記載のように圧縮機を有するヒートポンプ回路と、前記ヒートポンプ回路の冷媒と浴槽水が熱交換する風呂熱交換器と、前記ヒートポンプ回路の冷媒と給湯水が熱交換する給湯熱交換器を有する給湯水回路と、前記ヒートポンプ回路と接続している浴槽水回路とは少なくとも別に設けられた前記浴槽内の浴槽水を攪拌するための浴槽水ポンプと、前記浴槽水ポンプを間欠運転する制御手段を備えたことを特徴とするヒートポンプ風呂給湯機とすることにより本発明の目的を実現できる。
【００１６】
また、請求項２記載のように、圧縮機を有するヒートポンプ回路と、前記ヒートポンプ回路の冷媒と浴槽水が熱交換する風呂熱交換器と、前記ヒートポンプ回路の冷媒と給湯水が熱交換する給湯熱交換器を有する給湯水回路と、前記ヒートポンプ回路と接続している浴槽水回路とは少なくとも別に設けられた前記浴槽内の浴槽水を攪拌するための浴槽水ポンプと、前記浴槽水ポンプの出力を制御する制御手段を備えたことを特徴とするヒートポンプ風呂給湯機とすることにより本発明の目的を実現できる。
【００１７】
また、請求項３記載のように、圧縮機を有するヒートポンプ回路と、前記ヒートポンプ回路の冷媒と浴槽水が熱交換する風呂熱交換器と、前記ヒートポンプ回路の冷媒と給湯水が熱交換する給湯熱交換器を有する給湯水回路と、前記ヒートポンプ回路と接続している浴槽水回路とは少なくとも別に設けられた前記浴槽内の浴槽水を攪拌するための浴槽水ポンプと、前記浴槽水回路の浴槽水の温度を検知する温度センサーと、前記温度センサーの検知温度に基づいて前記浴槽水ポンプを間欠運転する制御手段を備えたことを特徴とするヒートポンプ風呂給湯機とすることにより本発明の目的を実現できる。
【００１８】
また、請求項４記載のように、圧縮機を有するヒートポンプ回路と、前記ヒートポンプ回路の冷媒と浴槽水が熱交換する風呂熱交換器と、前記ヒートポンプ回路の冷媒と給湯水が熱交換する給湯熱交換器を有する給湯水回路と、前記ヒートポンプ回路と接続している浴槽水回路とは少なくとも別に設けられた前記浴槽内の浴槽水を攪拌するための浴槽水ポンプと、前記浴槽水回路の浴槽水の温度を検知する温度センサーと、前記温度センサーの検知温度に基づいて前記浴槽水ポンプを出力制御する制御手段を備えたことを特徴とするヒートポンプ風呂給湯機とすることにより本発明の目的を実現できる。
【００１９】
また、浴槽水ポンプを間欠運転する制御手段は、浴槽水の温熱とヒートポンプ回路を用いて給湯水の加熱を行う場合に、浴槽水ポンプの運転を所定運転停止時間ａだけ停止した後、所定運転時間ｂだけ運転を行なう前記浴槽水ポンプの間欠運転を繰り返し行わせることを特徴とする請求項１または３記載のヒートポンプ風呂給湯機にすることが好ましい。
【００２０】
そして、浴槽水ポンプを間欠運転させ、浴槽に形成される浴槽の深さ方向の温度分布を均一化する。
【００２１】
また、浴槽水ポンプの出力を制御する制御手段は、浴槽水の温熱とヒートポンプ回路を用いて給湯水の加熱を行う場合に、浴槽水ポンプの出力がＰ１である運転を所定時間ｃ行った後に、前記浴槽水ポンプの出力が前記出力Ｐ１より大きいＰ２で運転を所定時間ｄ行う動作を繰り返し行わせることを特徴とする請求項１または３記載のヒートポンプ風呂給湯機にすることが好ましい。
【００２２】
そして、浴槽水ポンプの出力を制御し、浴槽に形成される浴槽の深さ方向の温度分布を均一化する。
【００２３】
また、浴槽水の温度を検知する温度センサーの検知温度に基づいて浴槽水ポンプを間欠運転する制御手段は、浴槽水の温熱とヒートポンプ回路を用いて給湯水の加熱を行う場合に、前記温度センサーの検知温度がＴ１以下になると浴槽水ポンプの動作を開始し、温度センサーの検知温度がＴ２以上になると前記浴槽水ポンプを停止させる前記浴槽水ポンプの間欠運転を繰り返し行わせることを特徴とする請求項１または３記載のヒートポンプ風呂給湯機にすることが好ましい。。
【００２４】
そして、浴槽水ポンプを間欠運転させ、浴槽に形成される浴槽の深さ方向の温度分布を均一化する。
【００２５】
また、浴槽水の温度を検知する温度センサーの検知温度に基づいて浴槽水ポンプの出力を制御する制御手段は、浴槽水の温熱とヒートポンプ回路を用いて給湯水の加熱を行う場合に、温度センサーの検知温度がＴ３以下になると浴槽水ポンプの出力をＰ３からＰ３より大きいＰ４へ制御し、その後前記温度センサーの検知温度がＴ４以上になると前記浴槽水ポンプの出力をＰ４からＰ３へ制御することを特徴とする請求項２または４記載のヒートポンプ風呂給湯機にすることが好ましい。
【００２６】
そして、浴槽水ポンプの出力を制御し、浴槽に形成される浴槽の深さ方向の温度分布を均一化する。
【００２７】
【実施例】
以下、本発明の実施例について図面を用いて説明する。
【００２８】
（実施例１）
図１は本発明の実施例１におけるヒートポンプ風呂給湯機の構成を模式的に示したものである。実施例１におけるヒートポンプ風呂給湯機は、従来の構成である圧縮機１、膨張弁２ａ、２ｂ、冷媒回路３、給湯熱交換器４、給湯水回路５、貯湯タンク６、風呂熱交換器７、浴槽水回路８、浴槽９、集熱機１０、開閉弁１１ａ、１１ｂ、１１ｃに加えて、浴槽水ポンプ１２、浴槽水の攪拌回路１３、制御手段１４、および、制御手段１５を備えている。制御手段１４は、浴槽水ポンプ１２を運転時間に基づいて間欠運転させる制御手段であり、制御手段１５は、浴槽水ポンプ１２の出力を制御する制御手段である。
【００２９】
次に動作と作用について説明する。浴槽９の浴槽水の温熱を利用して、給湯水の加熱を行うときは、従来例と同様の動作を行う。従って、浴槽９には図１３のような温度分布が形成される。この温度分布を均一にするために、制御手段１４によって浴槽水ポンプ１２を運転させる。これにより、浴槽９内には対流が生じ、浴槽９の底部の低温の浴槽水は、表層部の温度の高い浴槽水と対流によって徐々に攪拌されていくから、浴槽９の温度分布は均一になっていく。温度分布が均一に近い状態になったら、浴槽水ポンプ１２の運転を停止する。この上記間欠運転を繰り返すことによって、浴槽９の浴槽水全体の温度は徐々に低下し、ある所定の温度以下になるまでシステムの運転を行うことが出来れば、浴槽９の浴槽水の温熱を有効に給湯の加熱に活用できたことになる。
【００３０】
また、制御手段１５によれば、図１３の温度分布を均一にするために、浴槽水ポンプ１２の出力を所定の値から増加させる。浴槽水ポンプ１２の出力を増加させると、浴槽９内の対流はより促進されるから、浴槽９の底部の低温の浴槽水は、表層部の温度の高い浴槽水と効果的に対流によって攪拌されていく。従って、浴槽９の温度分布は均一になっていく。温度分布が均一に近い状態になったら、再び浴槽水ポンプ１２の出力を低下させる。この上記出力制御運転を繰り返すことによって、浴槽９の浴槽水全体の温度は徐々に低下し、ある所定の温度以下になるまでシステムの運転を行うことが出来れば、浴槽９の浴槽水の温熱を有効に給湯の加熱に活用できたことになる。
【００３１】
また、実施例１では浴槽水を加熱する場合においても適用することが出来る。すなわち、浴槽９の浴槽水を均一に加熱することが可能となる。従って、高効率な浴槽の加熱運転をすることが出来る。
【００３２】
さらに、攪拌回路１３をヒートポンプ回路と接続している浴槽水回路８と別回路としたことから、浴槽水ポンプ１２は圧縮機１の動作と関係なく動作させることが出来る。従って、ヒートポンプサイクルに悪影響を与えることなく、浴槽内の浴槽水の攪拌を行うことが出来る。
【００３３】
また、制御手段１４の運転停止時間を０とし、あるいは、制御手段１５の出力制御の幅を０とすれば、連続的に同一出力で浴槽水ポンプ１２を動作させることとなり、この方法でも同様の効果が得られる。
【００３４】
制御手段１４、および、制御手段１５の動作は併用することも可能で、設置した浴槽の大きさ、形状によって選択することが可能である。
【００３５】
図１には、制御手段１４、および、制御手段１５を備えたが、どちらか一方の制御手段を備えた装置としても良い。
【００３６】
また、図２は浴槽９に直接風呂熱交換器７が設置されている例であり、浴槽水回路が省略された形となっている。この方式においても制御手段１４、および、制御手段１５は適用できる。
【００３７】
上記実施例では、図１に示すように浴槽水を攪拌するために浴槽水ポンプ１２を攪拌回路１３を介して設置したが、浴槽水ポンプ１２を浴槽９に直接設置しても本発明の効果を損なうことはなく、容易に取り付けることが出来る。
【００３８】
また、上記実施例では浴槽の温熱を、ヒートポンプを用いて給湯の加熱に用いたが、その給湯水は単なる給湯でなく暖房に使用される温水などとしても良い。
【００３９】
（実施例２）
図３は本発明の実施例２におけるヒートポンプ風呂給湯構成を模式的に示したものである。実施例２におけるヒートポンプ風呂給湯機は、従来の構成である圧縮機１、膨張弁２ａ、２ｂ、冷媒回路３、給湯熱交換器４、給湯水回路５、貯湯タンク６、風呂熱交換器７、浴槽水回路８、浴槽９、集熱機１０、開閉弁１１ａ、１１ｂ、１１ｃに加えて、温度センサー１６、制御手段１７、制御手段１８を備えている。温度センサー１６は、浴槽水回路８の浴槽水温度の検知手段である。制御手段１７は、浴槽水ポンプ１２を温度センサー１６の検知温度に基づいて、間欠運転させる制御手段であり、制御手段１８は、浴槽水ポンプ１２を温度センサー１６の検知温度に基づいて、出力を制御する制御手段である。実施例１では、温度センサー１６にはサーミスターを使用したが、熱電対や、測温抵抗体などを用いても良い。また、設置位置は浴槽水回路８であって浴槽水温度を測定できる場所であればどこでも良い。
【００４０】
次に動作と作用について説明する。浴槽９の浴槽水の温熱を利用して、給湯水の加熱を行うときは、従来例と同様の動作を行う。従って、浴槽９には図１３のような温度分布が形成される。制御手段１７によると、この温度分布を均一にするため、温度センサー１６の温度が所定温度以下になったら浴槽水ポンプ１２の運転を開始させる。これにより、浴槽９内には対流が生じ、浴槽９の底部の低温の浴槽水は、表層部の温度の高い浴槽水と対流によって徐々に攪拌されていく。従って、浴槽９の温度分布は均一に近い状態になっていく。温度分布が均一となるに従い、循環している浴槽水の温度は高くなるから、温度センサー１６の検知温度が所定の温度以上になったら、浴槽９の浴槽水の温度分布は均一になったと判断して、浴槽水ポンプ１２の運転を停止する。この上記間欠運転を繰り返すことによって、浴槽９の浴槽水全体の温度は徐々に低下し、ある所定温度以下になるまでシステムの運転を行うことが出来れば、浴槽９の浴槽水の温熱を有効に給湯の加熱に活用できたことになる。
【００４１】
また、制御手段１８によれば、図１３の温度分布を均一にするため、浴槽水ポンプ１２の運転を温度センサー１６の温度が所定温度以下になったら、浴槽水ポンプ１２の出力を所定の値から増加させる。浴槽水ポンプ１２の出力を増加させると、浴槽９内の対流はより促進されるから、浴槽９の底部の低温の浴槽水は、表層部の温度の高い浴槽水と効果的に対流によって攪拌されていく。従って、浴槽９の温度分布は均一になっていく。温度分布が均一となるに従い、循環している浴槽水の温度は高くなるから、温度センサー１６の検知温度が所定の温度以上になったら、浴槽９の浴槽水の温度分布は均一になったと判断して、浴槽水ポンプ１２の出力を所定の値まで低下させる。この上記出力制御運転を繰り返すことによって、浴槽９の浴槽水全体の温度は徐々に低下し、ある所定の温度以下になるまでシステムの運転を行うことが出来れば、浴槽９の浴槽水の温熱を有効に給湯の加熱に活用できたことになる。
【００４２】
また、実施例２では浴槽水を加熱する場合においても適用することが出来る。すなわち、浴槽９の浴槽水を均一に加熱することが可能となる。従って、高効率な浴槽の加熱運転をすることが出来る。
【００４３】
さらに、攪拌回路１３をヒートポンプ回路に接続されている浴槽水回路８と別回路としたことから、浴槽水ポンプ１２は圧縮機１の動作と関係なく動作させることが出来る。従って、ヒートポンプサイクルに影響を与えることなく、浴槽の攪拌を行うことが出来る。
【００４４】
制御手段１７、および、制御手段１８の動作は併用することも可能で、設置した浴槽の大きさ、形状によって選択することが可能である。
【００４５】
図３には、制御手段１７、および、制御手段１８の両方を備えたが、どちらか一方の制御手段を備えた装置としても良い。
【００４６】
また、浴槽９に風呂熱交換器７が直接設置されているような場合でも、制御手段１７、および、制御手段１８は適用できる。
【００４７】
上記実施例では、図３に示すように浴槽水を攪拌するために浴槽水ポンプ１２を攪拌回路１３を介して設置したが、浴槽水ポンプ１２を浴槽９に直接設置しても本発明の効果を損なうことはなく、容易に取り付けることが出来る。
【００４８】
また、上記実施例では浴槽の温熱を、ヒートポンプを用いて給湯の加熱に用いたが、その給湯水を暖房に使用しても良い。
【００４９】
（実施例３）
図４は本発明の実施例３におけるヒートポンプ風呂給湯機の構成を模式的に示したものである。実施例３におけるヒートポンプ風呂給湯機は、従来の構成である圧縮機１、膨張弁２ａ、２ｂ、冷媒回路３、給湯熱交換器４、給湯水回路５、貯湯タンク６、風呂熱交換器７、浴槽水回路８、浴槽９、集熱機１０、開閉弁１１ａ、１１ｂ、１１ｃに加えて、浴槽水ポンプ１２、制御手段１９を備えている。制御手段１９は、浴槽水ポンプ１２を所定運転停止時間ａ、所定運転時間ｂなる間欠運転をさせる制御手段である。
【００５０】
次に動作と作用について説明する。浴槽９の浴槽水の温熱を利用して、給湯水の加熱を行うときは、従来例と同様の動作を行う。従って、浴槽９には図１３のような温度分布が形成される。この温度分布を均一にするため、図５に示すような制御手段１９の制御を行う。所定運転停止時間ａは、浴槽水の温熱を利用して給湯の加熱運転をしたときに、浴槽９に図１３のような温度分布が形成されるまでの時間に設定する。浴槽水ポンプ１２の運転を所定運転停止時間ａの経過後に開始すると、浴槽９内には対流が生じ、浴槽９の底部の低温の浴槽水は、表層部の温度の高い浴槽水と対流によって徐々に攪拌されていく。従って、浴槽９の温度分布は均一に近い状態になっていく。浴槽水ポンプ１２の所定運転時間ｂは、浴槽水が攪拌されて温度分布が均一に近い状態になるまでの時間に設定する。温度分布が均一に近い状態になると再び、浴槽水ポンプ１２の運転を所定運転停止時間ａだけ停止する。この上記間欠運転を繰り返すことによって、浴槽９の浴槽水全体の温度は徐々に低下し、ある所定の温度以下になるまでシステムの運転を行うことが出来れば、浴槽９の浴槽水の温熱を有効に給湯の加熱に活用できたことになる。
【００５１】
また、所定運転時間ｂは、浴槽の温度分布が均一に近い状態になるまでの時間に設定されるとしたが、浴槽上部の温度と浴槽底部の温度の温度差が１５ｄｅｇ以下（５ｄｅｇ以下が好ましい）になるまでの時間としても良く、間欠運転の回数は増加するが、同様の作用により浴槽９の浴槽水の温熱を有効に給湯の加熱に活用できる。また、所定運転停止時間ａ、および、所定運転時間ｂは一定値としたが、繰り返す運転回数によって、これらの一定の値を可変としても同様の効果を得ることが出来る。
【００５２】
また、攪拌回路１３をヒートポンプ回路に接続されている浴槽水回路８と別回路としたことから、浴槽水ポンプ１２は圧縮機１の動作と関係なく動作させることが出来る。従って、ヒートポンプサイクルに影響を与えることなく、浴槽の攪拌を行うことが出来る。
【００５３】
（実施例４）
図６は本発明の実施例４におけるヒートポンプ風呂給湯機の構成を模式的に示したものである。実施例４におけるヒートポンプ風呂給湯機は、従来の構成である圧縮機１、膨張弁２ａ、２ｂ、冷媒回路３、給湯熱交換器４、給湯水回路５、貯湯タンク６、風呂熱交換器７、浴槽水回路８、浴槽９、集熱機１０、開閉弁１１ａ、１１ｂ、１１ｃに加えて、浴槽水ポンプ１２、制御手段２０を備えている。
制御手段２０は、浴槽水ポンプ１２の出力を運転時間に基づいて制御する制御手段で浴槽水ポンプ１２の出力は、図７に示すように所定運転時間ｃではＰ１となり、所定運転時間ｄではＰ１からＰ２となる運転を行わせる制御手段である。ここで、Ｐ１＜Ｐ２なる関係がある。浴槽水ポンプ１２の出力制御は、インバーター回路を用いるか、あるいは、入力電圧を変化させて行う。
【００５４】
次に動作と作用について説明する。浴槽９の浴槽水の温熱を利用して、給湯水の加熱を行うときは、従来例と同様の動作を行う。従って、浴槽９には図１３のような温度分布が形成される。この温度分布を均一にするため、図７に示すような制御手段２０の制御を行う。浴槽水ポンプ１２の出力がＰ１である運転を所定時間ｃ行い、その後、出力がＰ２である運転を所定時間ｄだけ行う。所定運転時間ｃは、浴槽９に図１３のような温度分布が形成されるまでの時間に設定する。所定時間ｃの経過後に、浴槽水ポンプ１２の出力をＰ１からＰ２（Ｐ１＜Ｐ２）まで増加させると、浴槽９内の対流はより促進されるから、浴槽９の底部の低温の浴槽水は、表層部の温度の高い浴槽水と効果的に対流によって攪拌されていく。従って、浴槽９の温度分布は均一になっていく。浴槽水ポンプ１２の出力がＰ２である所定運転時間ｄは、浴槽が対流によって攪拌されて、温度分布が均一に近い状態になるまでの時間に設定される。所定時間ｄが経過して温度分布が均一になると再び、出力がＰ１である浴槽水ポンプ１２の運転を所定時間ｃだけ行う。この上記運転を繰り返すことによって、浴槽９の浴槽水全体の温度は徐々に低下し、ある所定温度以下になるまでシステムの運転を行うことが出来れば、浴槽９の浴槽水の温熱を有効に給湯の加熱に活用できたことになる。
【００５５】
また、所定運転時間ｄは、浴槽の温度分布が均一に近い状態になるまでの時間に設定されるとしたが、浴槽上部の温度と浴槽底部の温度の温度差が１５ｄｅｇ以下（５ｄｅｇ以下が好ましい）になるまでの時間としても良く、運転の繰り返す回数は増加するが、同様の作用により浴槽９の浴槽水の温熱を有効に給湯の加熱に活用できる。また、所定の時間ｃ、および、ｄは一定値としたが、繰り返す運転回数によって、これらの一定の値を可変としても同様の効果を得ることが出来る。
【００５６】
また、上記実施例において、Ｐ１とＰ２の出力関係をＰ１＝０．２Ｐ２に設定したが、０＜Ｐ１＜０．６Ｐ２の範囲で出力を設定しても、同様の効果が得られた。
【００５７】
尚、浴槽水ポンプ１２の出力値Ｐ１、及び、Ｐ２は一定値としたが、運転時間に応じて出力をＰ１からＰ２、または、Ｐ２からＰ１へ比例的に増減させても良い。
【００５８】
また、攪拌回路１３をヒートポンプ回路に接続されている浴槽水回路８と別回路としたことから、浴槽水ポンプ１２は圧縮機１の動作と関係なく動作させることが出来る。従って、ヒートポンプサイクルに影響を与えることなく、浴槽の攪拌を行うことが出来る。
【００５９】
（実施例５）
図８は本発明の実施例５におけるヒートポンプ風呂給湯構成を模式的に示したものである。実施例５におけるヒートポンプ風呂給湯機は、従来の構成である圧縮機１、膨張弁２ａ、２ｂ、冷媒回路３、給湯熱交換器４、給湯水回路５、貯湯タンク６、風呂熱交換器７、浴槽水回路８、浴槽９、集熱機１０、開閉弁１１ａ、１１ｂ、１１ｃに加えて、浴槽水ポンプ１２、温度センサー１６、制御手段２１を備えている。温度センサー１６は、浴槽水回路９の浴槽水温度の検知手段である。制御手段２１は、浴槽水ポンプ１２を温度センサー１６の検知温度に基づいて、間欠運転させる制御手段である。
【００６０】
次に動作と作用について説明する。浴槽９の浴槽水の温熱を利用して、給湯水の加熱を行うときは、従来例と同様の動作を行う。従って、浴槽９には図１３のような温度分布が形成される。この温度分布を均一にするため、図９に示すような制御手段２１の制御を行う。浴槽水ポンプ１２の運転を温度センサー１６の温度が所定温度Ｔ１以下になったら、浴槽９には図１３のような温度分布が形成されたと判断し、浴槽水ポンプ１２の運転を開始させる。浴槽水ポンプ１２を運転すると、浴槽９内には対流が生じ、浴槽９の底部の低温の浴槽水は、表層部の温度の高い浴槽水と対流によって徐々に攪拌されていく。従って、浴槽９の温度分布は均一に近い状態になっていく。温度分布が均一となるに従い、循環している浴槽水の温度は高くなるから、温度センサー１６の検知温度が所定の温度Ｔ２以上になったら、浴槽９の浴槽水の温度分布は均一になったと判断して、浴槽水ポンプ１２の運転を停止する。また再び、温度センサー１６の温度が所定温度Ｔ１以下になったら浴槽水ポンプ１２の運転を開始させる。この上記間欠運転を繰り返すことによって、浴槽９の浴槽水全体の温度は徐々に低下し、ある所定温度以下になるまでシステムの運転を行うことが出来れば、浴槽９の浴槽水の温熱を有効に給湯の加熱に活用できたことになる。
【００６１】
また、上記実施例においては所定温度Ｔ１を１０℃に設定し、Ｔ２を２５℃に設定した。Ｔ１は２〜２０℃の範囲で設定することも可能で（好ましくは５〜１０℃）、Ｔ２は設定したＴ１に５〜２５℃を加えた値に設定する。これらの最適値は、取り付ける浴槽９の大きさ、形状によって異なる。
【００６２】
また、攪拌回路１３をヒートポンプ回路に接続されている浴槽水回路８と別回路としたことから、浴槽水ポンプ１２は圧縮機１の動作と関係なく動作させることが出来る。従って、ヒートポンプサイクルに影響を与えることなく、浴槽の攪拌を行うことが出来る。
【００６３】
（実施例６）
図１０は本発明の実施例６におけるヒートポンプ風呂給湯構成を模式的に示したものである。実施例６におけるヒートポンプ風呂給湯機は、従来の構成である圧縮機１、膨張弁２ａ、２ｂ、冷媒回路３、給湯熱交換器４、給湯水回路５、貯湯タンク６、風呂熱交換器７、浴槽水回路８、浴槽９、集熱機１０、開閉弁１１ａ、１１ｂ、１１ｃに加えて、浴槽水ポンプ１２、温度センサー１６、制御手段２２を備えている。温度センサー１６は、浴槽水回路９の浴槽水温度の検知手段である。制御手段２２は、温度センサー１６の検知温度に基づいて、浴槽水ポンプ１２の出力を制御する制御手段である。制御手段２２は、温度センサー１６の検知温度が図１１に示すＴ３以下になると、浴槽水ポンプ１２の出力をＰ３からＰ４へ変化させ、温度センサー１６の検知温度がＴ４以上になるとＰ４からＰ３へと変化させる制御手段である。ここで、出力Ｐ３とＰ４は、Ｐ３＜Ｐ４なる関係がある。浴槽水ポンプ１２の出力制御は、インバーター回路を用いるか、あるいは、入力電圧を変化させて行う。
【００６４】
次に動作と作用について説明する。浴槽９の浴槽水の温熱を利用して、給湯水の加熱を行うときは、従来例と同様の動作を行う。従って、浴槽９には図１３のような温度分布が形成される。この温度分布を均一にするため、図１１に示すような制御手段２２の制御を行う。温度センサー１６の温度が所定温度Ｔ３以下になったら、浴槽９には図１３のような温度分布が形成されたと判断し、浴槽水ポンプ１２の出力をＰ３からＰ４まで増加させる。浴槽水ポンプ１２の出力を増加させると、浴槽９内の対流はより促進されるから、浴槽９の底部の低温の浴槽水は、表層部の温度の高い浴槽水と効果的に対流によって攪拌されていく。従って、浴槽９の温度分布は均一に近い状態になっていく。温度分布が均一となるに従い、循環している浴槽水の温度は高くなるから、温度センサー１６の検知温度が所定の温度Ｔ４以上になったら、浴槽９の浴槽水の温度分布は均一になったと判断して、浴槽水ポンプ１２の出力をＰ４からＰ３へ低下させる。その後再び、温度センサー１６の温度が所定温度Ｔ３以下になったら浴槽水ポンプ１２の出力をＰ３からＰ４へと増加させる。この上記制御を繰り返すことによって、浴槽９の浴槽水全体の温度は徐々に低下し、ある所定の温度以下になるまでシステムの運転を行うことが出来れば、浴槽９の浴槽水の温熱を有効に給湯の加熱に活用できたことになる。
【００６５】
上記実施例においては、Ｐ３とＰ４の出力関係をＰ３＝０．２Ｐ４に設定したが、０＜Ｐ３＜０．６Ｐ４の範囲で出力を設定しても、同様の効果が得られた。
【００６６】
また、浴槽水ポンプ１２の出力値Ｐ３、及び、Ｐ４は一定値としたが、温度センサーの検知温度に応じて出力をＰ３からＰ４、または、Ｐ４からＰ３へ比例的に増減させても良い。
【００６７】
また、上記実施例においては所定温度Ｔ３を１０℃に設定し、Ｔ４を２５℃に設定した。Ｔ３は２〜２０℃の範囲で設定することも可能で（好ましくは５〜１０℃）、Ｔ４は設定したＴ３に５〜２５℃を加えた値に設定する。これらの最適値は、取り付ける浴槽９の大きさ、形状によって異なる。
【００６８】
また、攪拌回路１３をヒートポンプ回路に接続されている浴槽水回路８と別回路としたことから、浴槽水ポンプ１２は圧縮機１の動作と関係なく動作させることが出来る。従って、ヒートポンプサイクルに影響を与えることなく、浴槽の攪拌を行うことが出来る。
【００６９】
【発明の効果】
以上のように、本発明の構成のヒートポンプ風呂給湯機においては、次に記す効果が得られる。
浴槽水の温熱を利用して給湯の加熱運転を行う場合と、浴槽水の加熱を行う場合に、浴槽の深さ方向に運転効率に不利な浴槽水の温度分布が形成されても、浴槽水ポンプの制御により、浴槽の温度分布を均一にすることが出来る。
【００７０】
したがって、浴槽水の温熱を有効に給湯の加熱に利用できることから、浴槽水の温熱を利用して給湯の加熱運転を行う場合の高効率化が実現される。
【００７１】
さらに、浴槽水の加熱運転を行う場合も同様で、浴槽の温度分布が均一化できるので、ヒートポンプサイクルが安定し、高効率化が達成される。
【００７２】
また、攪拌するための浴槽ポンプをヒートポンプ回路と接続している浴槽水回路とは別に配設すれば、浴槽水ポンプは圧縮機の動作と関係なく動作させることが出来る。従って、ヒートポンプサイクルに影響を与えることなく、浴槽の攪拌を行うことが出来る。故に、ヒートポンプサイクルが安定するとともに、装置の延命につながる。さらに、入浴中に浴槽水ポンプを動作させて浴槽水を対流させると、人体の血行促進につながり、快適な入浴環境を提供出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明の実施例１におけるヒートポンプ風呂給湯機の構成図
【図２】
同ヒートポンプ風呂給湯機の他の例を示す構成図
【図３】
本発明の実施例２におけるヒートポンプ風呂給湯機の構成図
【図４】
本発明の実施例３におけるヒートポンプ風呂給湯機の構成図
【図５】
同ヒートポンプ風呂給湯機の圧縮機の運転時間と浴槽水温度との関係を示した図
【図６】
本発明の実施例４におけるヒートポンプ風呂給湯機の構成図
【図７】
同ヒートポンプ風呂給湯機の圧縮機の運転時間と浴槽水温度との関係を示した図
【図８】
本発明の実施例５におけるヒートポンプ風呂給湯機の構成図
【図９】
同ヒートポンプ風呂給湯機の圧縮機の運転時間と浴槽水温度との関係を示した図
【図１０】
本発明の実施例６におけるヒートポンプ風呂給湯機の構成図
【図１１】
同ヒートポンプ風呂給湯機の圧縮機の運転時間と浴槽水温度との関係を示した図
【図１２】
従来のヒートポンプ風呂給湯機の構成図
【図１３】
同ヒートポンプ風呂給湯機の浴槽水深と浴槽水温度との関係を示した図
【符号の説明】
１  圧縮機
２ａ、２ｂ  膨張弁
３  冷媒回路
４  給湯熱交換器
５  給湯水回路
６  貯湯タンク
７  風呂熱交換器
８  浴槽水回路
９  浴槽
１０  集熱機
１１ａ、１１ｂ、１１ｃ  開閉弁
１２  浴槽水ポンプ
１３  攪拌回路
１４  浴槽水ポンプを間欠運転する制御手段
１５  浴槽水ポンプの出力を制御する制御手段
１６  温度センサー
１７  温度センサーの検知温度に基づいて浴槽水ポンプを間欠運転する制御手段
１８  温度センサーの検知温度に基づいて浴槽水ポンプの出力を制御する制御手段
１９  浴槽水ポンプを所定運転停止時間ａ、所定運転時間ｂの間欠運転をする制御手段
２０  浴槽水ポンプの出力を運転時間に基づいて制御する制御手段
２１  温度センサーの検知温度に基づいて浴槽水ポンプを間欠運転する制御手段
２２  温度センサーの検知温度に基づいて浴槽水ポンプの出力を制御する制御手段