【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機
【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、浴槽の浴槽水が循環され、前記ヒートポンプ回路の冷媒と前記浴槽水が熱交換する風呂熱交換器を有する浴槽水回路と、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を有し、前記浴槽水を加熱する場合と、前記浴槽水の温熱を利用して前記給湯水を加熱する場合とで、前記浴槽水を前記風呂熱交換器から前記浴槽へ戻すときの前記浴槽内への吹き出す向きを夫々変える手段を備えたヒートポンプ風呂給湯機。
【請求項２】前記吹き出す向きを変える手段は、前記風呂熱交換器から浴槽へと戻った前記浴槽水を、前記風呂熱交換器で加熱する場合には前記浴槽底部へ向けて吹き出し、前記浴槽水の熱を利用してヒートポンプ回路で給湯水を給湯熱交換器において加熱する場合には前記浴槽表面へ向けて吹き出す請求項１記載のヒートポンプ風呂給湯機。
【請求項３】浴槽水回路に浴槽水の温度を検知する温度センサーを更に備え、前記吹き出す向きを変える手段は、前記温度センサーの検知温度が所定の温度Ｔ１以下になった場合に、浴槽水の前記浴槽内への吹き出す向きを変える請求項１または請求項２記載のヒートポンプ風呂給湯機。
【請求項４】浴槽水や給湯水を加熱運転した時間を計る運転時間計測手段を更に備え、前記吹き出す向きを変える手段は、浴槽水や給湯水の加熱運転時間が所定の運転時間Ｍ１を経過した場合に、浴槽水の前記浴槽内への吹き出す向きを変える請求項１または請求項２記載のヒートポンプ風呂給湯機。
【請求項５】浴槽水回路に浴槽水の温度を検知する温度センサーと、浴槽水や
給湯水を加熱運転した時間を計る運転時間計測手段とを更に備え、前記吹き出す向きを変える手段は、前記温度センサーの検知温度が所定の温度Ｔ２以下になると、浴槽水の前記浴槽内への吹き出す向きを所定の時間Ｍ２だけ変える請求項１または請求項２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、ヒートポンプサイクルを利用して、大気熱や太陽熱などを風呂浴槽水、給湯水の加熱などに利用する技術に関する。
【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８に、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水の加熱、または、風呂浴槽水の加熱を行う装置の構成を示す。図８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、給湯水タンク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内の浴槽水を風呂熱交換器７と一体の浴槽水回路８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内の浴槽水を浴槽水循環回路８と一体化した風呂熱交換器７を循環させる。
【０００６】
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。
【０００７】
この従来の構成において、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、風呂浴槽水温熱を暖房に利用する特開平９−１５９２６７号公報に記載されている例もある。
【０００８】
【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、風呂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。
【０００９】
すなわち、浴槽水が浴槽水回路８から浴槽９内へ吹き出す向きは、浴槽水の加熱時の状態で浴槽水が効率よく攪拌されるようにされており、浴槽水の温熱を用いて給湯の加熱運転を行うときの浴槽水回路８から浴槽９内への吹き出す向きのことは考慮されていない。
【００１０】
風呂熱交換器７で冷媒により吸熱されて低温になった浴槽水は、再び浴槽９内に戻る。しかし、浴槽９内に戻った浴槽水の温度は、浴槽９内の浴槽水の温度より低いので、浴槽水の上下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から戻ってきた低温の浴槽水は、浴槽９内の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９内の浴槽水は図９に示すように、底部の温度が低く上部の温度が高い温度分布となる。このまま運転を続けていくと、浴槽９内の底部の低温の層は厚みを増していき、浴槽の風呂アダプター１１まで達したときは、吸入される浴槽水の温度は著しく低下する。吸入される浴槽水温度が低下すると、ヒートポンプサイクル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で凍結する可能性があるため、浴槽上部の温熱を有効に給湯に利用できないまま給湯水の加熱運転を終了しなければならない。従って、浴槽水上部の温熱を有効に給湯水の加熱に利用するためには、図９に示した浴槽９内に形成された浴槽水の温度分布を均一にしなければならない。
【００１１】
【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、浴槽の浴槽水が循環され、前記ヒートポンプ回路の冷媒と前記浴槽水が熱交換する風呂熱交換器を有する浴槽水回路と、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を有し、前記浴槽水を加熱する場合と、前記浴槽水の温熱を利用して前記給湯水を加熱する場合とで、前記浴槽水を前記風呂熱交換器から前記浴槽へ戻すときの前記浴槽内への吹き出す向きを夫々変える手段を備えたものである。
【００１２】
上記手段によれば、風呂浴槽水の温熱を利用して給湯水の加熱運転を行うときに、浴槽水の底部の温度が低く上層が高い温度分布を、浴槽水からの吹き出す向きを変えることによって均一化することが出来る。
【００１３】
従って、風呂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記載の発明のように、圧縮機を有するヒートポンプ回路と、
浴槽の浴槽水が循環され、前記ヒートポンプ回路の冷媒と前記浴槽水が熱交換する風呂熱交換器を有する浴槽水回路と、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を有し、前記浴槽水を加熱する場合と、前記浴槽水の温熱を利用して前記給湯水を加熱する場合とで、前記浴槽水を前記風呂熱交換器から前記浴槽へ戻すときの前記浴槽内への吹き出す向きを夫々変える手段を備えたものである。
【００１６】
そして風呂浴槽水の温熱を利用して給湯の加熱運転を行うとき、浴槽水を加熱するときも浴槽を十分に攪拌させることが出来るので、浴槽水の温熱を有効に給湯水の加熱に利用できるばかりでなく、ヒートポンプ風呂給湯機の高効率化が実現される。
【００１７】
また、請求項２記載の発明は、請求項1に記載の発明において、前記吹き出す向きを変える手段は、前記風呂熱交換器から浴槽へと戻った前記浴槽水を、前記風呂熱交換器で加熱する場合には前記浴槽底部へ向けて吹き出し、前記浴槽水の熱を利用してヒートポンプ回路で給湯水を給湯熱交換器において加熱する場合には前記浴槽表面へ向けて吹き出す。
【００１８】
そして風呂浴槽水の温熱を利用して給湯の加熱運転を行うとき、浴槽水の加熱するときも浴槽を十分に攪拌させることができるので、浴槽水の温熱を有効に給湯水の加熱に利用できるばかりでなく、ヒートポンプ風呂給湯機の高効率化が実現される。
【００１９】
さらにまた、吹き出す向きを浴槽の表層、または、低層方向へ限定することから、装置の構造と制御が簡素化され安価な装置が提供できる。
【００２０】
また、請求項３記載の発明は、請求項1または請求項２に記載の発明において、浴槽水回路に浴槽水の温度を検知する温度センサーを更に備え、前記吹き出す向きを変える手段は、前記温度センサーの検知温度が所定の温度Ｔ１以下になった場合に、浴槽水の前記浴槽内への吹き出す向きを変える。
【００２１】
そして風呂浴槽水の温熱を利用して給湯の加熱運転を行うとき、また浴槽水を加熱するときも浴槽水を十分に攪拌させることが出来るので、浴槽水の温熱を有効に給湯水の加熱に利用できるばかりでなく、ヒートポンプ風呂給湯機の高効率化が実現される。
【００２２】
また、請求項４記載の発明は、請求項1または請求項２に記載の発明において、浴槽水や給湯水を加熱運転した時間を計る運転時間計測手段を更に備え、前記吹き出す向きを変える手段は、浴槽水や給湯水の加熱運転時間が所定の運転時間Ｍ１を経過した場合に、浴槽水の前記浴槽内への吹き出す向きを変える。
【００２３】
そして風呂浴槽水の温熱を利用して給湯の加熱運転を行うとき、また浴槽水を加熱するときも浴槽を十分に攪拌させることが出来るので、浴槽水の温熱を有効に給湯の加熱に利用できるばかりでなく、ヒートポンプ風呂給湯機の高効率化が実現される。
【００２４】
また、請求項５記載の発明は、請求項１または請求項２記載の発明において、浴槽水回路に浴槽水の温度を検知する温度センサーと、浴槽水や給湯水を加熱運転した時間を計る運転時間計測手段とを更に備え、前記吹き出す向きを変える手段は、前記温度センサーの検知温度が所定の温度Ｔ２以下になると、浴槽水の前記浴槽内への吹き出す向きを所定の時間Ｍ２だけ変える。
【００２５】
そして風呂浴槽水の温熱を利用して給湯の加熱運転を行うとき、浴槽水を加熱するときも浴槽を十分に攪拌させることが出来るので、浴槽水の温熱を有効に給湯の加熱に利用できるばかりでなく、ヒートポンプ風呂給湯機の高効率化が実現される。温度センサーを設けた場合には、浴槽の温度やシステムの異常を検知できるので、より信頼性の高いヒートポンプ風呂給湯機を構築することが出来る。運転時間によって吹き出す向きを制御した場合には、温度センサーによって制御する方法より配線や制御手法について簡素化できる。時間を考慮して制御を行う場合は、最も効率よく運転することができ、装置の省エネ化が実現される。
【００２６】
【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。
【００２７】
（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構成図である。本実施例のヒートポンプ給湯装置は、図２に示す如く従来の構成要素に加えて、浴槽水の浴槽内への吹き出す向きを変える手段１２より構成されている。
【００２８】
この構成における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、ヒートポンプ回路は従来と同様の動作を行う。この状態のままでは、浴槽９には図９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、浴槽水の吹き出す向きを変える手段１２によって、浴槽９内へ吹き出す向きを変える。図２に手段１２によって浴槽水の吹き出す向きを変えるときの一例を示す。回路切り替え弁１３は吹き出す向きを変えるための弁である。
【００２９】
図２で示している破線の流れは、浴槽水を加熱する時、浴槽１０内の浴槽水が十分に攪拌される様に方向が設定されている。浴槽９の温熱を利用して給湯の加熱運転を行うときに、浴槽水の吹き出しの向きを浴槽水を加熱するときと同じ破線の向きとすると、図９に示したような温度分布が形成される。そこで、手段１２の回路切り替え弁１３を動作させ、実線で示すような吹き出す向きを作り出す。浴槽水を加熱するときと異なる向きとすることによって、効率よく浴槽水を攪拌することが出来る。従って、図９に示したような温度分布は形成されない。
【００３０】
図２の回路切り替え弁１３は、モーターや電磁力を用いて駆動させることも可能であるが、温度によって形状を変える素材でも動作させることが出来る。また、回路切り替え弁１３をフロートタイプとしても良い。
【００３１】
また、図２の手段１２の構造は、本発明の一例であり、吹き出す向きの回路を増設することも可能で、浴槽の攪拌の効果がさらに向上する。また、吹き出す向きが多方向化されるので、あらゆる浴槽に適用できる。
【００３２】
また、吹き出す向きを変える手段として回路切り替え弁１３のほかに、手段１２本体を回動させると、吹き出す向きも多角的に変えることが出来る。
【００３３】
（実施例２）
図３、図４は本発明の実施例２における本発明の浴槽水の吹き出す方向を模式的に示したものである。本実施例のヒートポンプ給湯装置は、実施例１の手段１２に替えて、浴槽水を加熱する場合には浴槽水を浴槽底部へ向けて吹き出し、浴槽水の熱を利用して給湯水を加熱する場合には浴槽水を浴槽表面へ向けて吹き出すように、浴槽水の吹き出す向きを変える手段１４で構成される。
【００３４】
この構成における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、ヒートポンプ回路は従来と同様の動作を行う。この状態のままでは、浴槽９には図９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、浴槽水の吹き出す向きを変える手段１４によって、浴槽９内へ吹き出す向きを浴槽表面へと変える。図３はそのときの浴槽９内の浴槽水の流れを示している。浴槽９へ吹き出す浴槽水の温度は、浴槽９の温度より低いので、両浴槽水の間の密度差によって、低温の浴槽水は浴槽底部へと流れようとするが、表層部へと吹き出す向きとしたことによって、浴槽９内の浴槽水は効率よく攪拌される。また、浴槽水の加熱運転を行うときは、浴槽水の吹き出す向きを変える手段１４によって、浴槽９内へ吹き出す向きを浴槽底部へと変える。図４はそのときの浴槽９内の浴槽水の流れを示している。浴槽９へ吹き出す浴槽水の温度は、浴槽９の温度より高いので、浴槽水の間の密度差によって、高温の浴槽水は浴槽表層へと流れようとするが、底部部へと吹き出す向きとしたことによって、浴槽９内の浴槽水は効率よく攪拌される。従って、どのような運転を行っても浴槽９内の浴槽水の温度分布は均一となる。
【００３５】
本実施例の吹き出す向きを変える手段１４は、実施例１の手段１２の構成とほぼ同様の構成で実現できるが、吹き出す向きを実施例１より限定しているので、構造が簡素化される。
【００３６】
（実施例３）
図５は本発明の実施例３における本発明の浴槽水の吹き出す方向を模式的に示したものである。本実施例のヒートポンプ給湯装置は、実施例１、および、実施例２の構成に加えて浴槽水回路８の浴槽水の温度を検知する温度センサー１５を備えた構成である。
【００３７】
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、ヒートポンプ回路は従来と同様の動作を行う。浴槽９に図９のような温度分布が形成されると、浴槽水回路８に流入してくる浴槽水の温度は急激に低下する。この温度低下を温度センサー１５で検知して、所定の温度Ｔ１より低くなったら、手段１２で浴槽水の吹き出しの向きを変える。従って、浴槽９内の浴槽水の流れの状態が変化するので、形成されていた温度分布は解消される。
【００３８】
本実施例では、手段１２で吹き出す向きを変えたが、吹き出す向きを限定した手段１３でも同様の効果が得られる。
【００３９】
（実施例４）
図６は本発明の実施例４における本発明の浴槽水の吹き出す方向を模式的に示したものである。本実施例のヒートポンプ給湯装置は、実施例１、および、実施例２の構成に加えて給湯水の加熱運転時間、または、浴槽水の加熱運転時間を計測する手段１６を備えた構成である。
【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、ヒートポンプ回路は従来と同様の動作を行う。この状態のままで運転を継続すると、ある所定の時間を経過した時点で浴槽９には図９のような温度分布が形成される。そこで、所定の時間Ｍ１を経過した後に、手段１２で浴槽水の吹き出しの向きを変える。従って、浴槽９内の浴槽水の流れの状態が変化するので、形成されていた温度分布は解消される。本実施例では、手段１２で吹き出す向きを変えたが、吹き出す向きを限定した手段１３でも同様の効果が得られる。
【００４１】
また、所定の時間Ｍ１を経過した後に、一定時間だけ吹き出す向きを変えるような間欠的な動作を行っても同様の効果が得られる。
【００４２】
（実施例５）
図７は本発明の実施例５における本発明の浴槽水の吹き出す方向を模式的に示したものである。本実施例のヒートポンプ給湯装置は、実施例１、および、実施例２の構成に加えて浴槽水回路８の浴槽水の温度を検知する温度センサー１５と、給湯水の加熱運転時間、または、浴槽水の加熱運転時間を計測する手段１６を備えた構成である。
【００４３】
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、ヒートポンプ回路は従来と同様の動作を行う。浴槽９に図９のような温度分布が形成されると、浴槽水回路８に流入してくる浴槽水の温度は急激に低下する。この温度低下を温度センサー１５で検知して、所定の温度Ｔ２より低くなったら、手段１２で浴槽水の吹き出しの向きを所定の運転時間Ｍ２だけ変える。従って、浴槽９内の浴槽水の流れの状態が変化するので、形成されていた温度分布は解消される。本実施例では、手段１２で吹き出す向きを変えたが、吹き出す向きを限定した手段１３でも同様の効果が得られる。温度センサーと運転時間によって吹き出しの向きを制御するので、最も効率よく浴槽９の攪拌が出来る。
【００４４】
【発明の効果】
以上のように、本発明のような構成のヒートポンプ給湯機において、次のような効果が得られる。
【００４５】
本発明では、風呂浴槽水の温熱を利用して給湯の加熱運転を行うとき、浴槽を十分に撹拌させることが出来るので、浴槽水の温熱を有効に給湯の加熱に利用できるばかりでなく、ヒートポンプ風呂給湯機の高効率化が実現される。
【００４６】
また、浴槽の浴槽水を加熱するときも、浴槽が効率よく攪拌されるので、ヒートポンプ風呂給湯機の効率が高くなる。
【００４７】
さらに、浴槽が効率よく撹拌されることから、浴槽へ付着する浮遊物や雑菌の剥離効果が作用し、装置の信頼性と耐久性が向上する。
【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浴槽水の吹き出す向きを示した図
【図３】
本発明の実施例２における浴槽水の吹き出す向きを示した図
【図４】
同ヒートポンプ風呂給湯機の浴槽水の吹き出す向きを示した図
【図５】
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】
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８】
従来のヒートポンプ給湯機の構成図
【図９】
同ヒートポンプ風呂給湯機の浴槽の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、１４、１５  浴槽水回路
９  浴槽
１０  集熱機
１１ａ、１１ｂ、１１ｃ  開閉弁
１２、１４  浴槽水の吹き出す向きを変える手段
１３  回路切り替え弁
１５  温度センサー
１６  運転時間計測手段