| 【発明の名称】 |
トイレ用冷房装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】尾持 輝行
【氏名】道本 昭夫
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| 【要約】 |
【課題】水洗便器の貯水タンク内の水の水温と室温との温度差によって冷却することができるトイレ用冷房装置を提供する。
【解決手段】内部に低沸点冷媒を封入すると共に蒸発側熱交換器１、凝縮側熱交換器２、及び冷媒配管３が環状に接続された冷凍サイクルを有するトイレ用冷房装置である。これにおいて、凝縮側熱交換器２を水洗便器用の貯水タンク４内に配置して貯水タンク４内の水と熱交換されるようにする。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 内部に低沸点冷媒を封入すると共に蒸発側熱交換器、凝縮側熱交換器、及び冷媒配管が環状に接続された冷凍サイクルを有するトイレ用冷房装置において、凝縮側熱交換器が水洗便器用の貯水タンク内に配置されて貯水タンク内の水と熱交換されるようにして成ることを特徴とするトイレ用冷房装置。
【請求項２】 蒸発側熱交換器を凝縮側熱交換器より低い位置に配置したことを特徴とする請求項１記載のトイレ用冷房装置。
【請求項３】 蒸発側熱交換器と凝縮側熱交換器を接続している冷媒配管の途中に圧縮機を設けて冷媒回路の運転能力を高めたことを特徴とする請求項２記載のトイレ用冷房装置。
【請求項４】 蒸発側熱交換器と熱交換を行った空気をトイレ室内に送り出すための送風機を設けたことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のトイレ用冷房装置。
【請求項５】 貯水タンク内の水温を検知する手段を備え、貯水タンク内の水の温度が設定温度以上になったとき貯水タンク内の水を放出すると共に新たに貯水タンクに給水する手段を具備したことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のトイレ用冷房装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はトイレ室を冷房するトイレ用冷房装置に関し、詳しくは水洗式の構造に組み合わせて使用できるトイレ用冷房装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、トイレの使用者やその近傍に冷風を当てたりするトイレ用冷房装置としては、冷媒の圧縮、凝縮、膨張、蒸発を全てトイレ室内で行うように、圧縮機、凝縮器、膨張弁、及び蒸発器が一体になるように組み込んだものが知られているが、冷媒の冷却は、電力やガスエンジンで圧縮機を駆動して行っていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来例の装置のように圧縮機を電力やガスエンジンで駆動して多大な電力、石油、ガス等を使用するものの場合、地球温暖化、環境悪化（窒素酸化物の増大、騒音の発生）等を招くという問題がある。また上記従来例の装置の構成では、室内設定条件に対する現在外気条件の考慮が少なく、冷媒回路の圧縮器を駆動することで設定条件に対応していたので、エネルギー多消費型となるという問題があった。また比較的大型の圧縮器を要するために全体の装置も大型となり、トイレ空間での配置スペースが狭いという問題もあった。
【０００４】本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、水洗便器の貯水タンク内の水の水温と室温との温度差によって冷却することができて大幅な省エネルギーと、消音と、快適性と、高信頼性を達成することができるトイレ用冷房装置を提供することを課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するために本発明の請求項１のトイレ用冷房装置は、内部に低沸点冷媒を封入すると共に蒸発側熱交換器１、凝縮側熱交換器２、及び冷媒配管３が環状に接続された冷凍サイクルを有するトイレ用冷房装置において、凝縮側熱交換器２が水洗便器用の貯水タンク４内に配置されて貯水タンク４内の水と熱交換されるようにして成ることを特徴とする。凝縮側熱交換器２で貯水タンク４内の水洗用の水と熱交換することで水洗用の水を利用して効果的に冷媒を凝縮でき、運転に要する動力の省エネルギー化が図れる。また凝縮側熱交換器２を貯水タンク４内に設置することで便器５の位置による制約を受けることなく設置することができる。
【０００６】また本発明の請求項２のトイレ用冷房装置は、請求項１において、蒸発側熱交換器１を凝縮側熱交換器２より低い位置に配置したことを特徴とする。この場合、凝縮側熱交換器２で凝縮した液体を自然の自重で蒸発側熱交換器２に送ることができ、圧縮機がなくても冷媒を循環させて運転することが可能なようにできる。このように圧縮機がなくても運転できるようにすると、一層省エネルギー化が図れると共に消音、快適性、高信頼性を達成できる。また圧縮機がないと小型化が図れて設置にスペースを取らないようにできる。
【０００７】また本発明の請求項３のトイレ用冷房装置は、請求項２において、蒸発側熱交換器１と凝縮側熱交換器２を接続している冷媒配管３の途中に圧縮機６を設けて冷媒回路の運転能力を高めたことを特徴とする。自然の自重により冷媒を循環させるのに加えて圧縮機６の圧縮にて冷媒を循環させて運転の能力を高めることができる。また圧縮機６を駆動しても小さな動力で冷媒が十分に循環するように駆動でき、圧縮機６を駆動する動力を小さくできる。
【０００８】また本発明の請求項４のトイレ用冷房装置は、請求項１乃至請求項３において、 蒸発側熱交換器１と熱交換を行った空気をトイレ室７内に送り出すための送風機８を設けたことを特徴とする。蒸発側熱交換器１での熱交換を促進してトイレ室７の効果的な冷房ができる。
【０００９】また本発明の請求項５のトイレ用冷房装置は、請求項１乃至請求項４において、貯水タンク４内の水温を検知する手段を備え、貯水タンク４内の水の温度が設定温度以上になったとき貯水タンク４内の水を放出すると共に新たに貯水タンク４に給水する手段を具備したことを特徴とする。貯水タンク４内の水温が高くなると水を自動的に入れ替えて効果的な冷房ができる状態を維持できる。
【００１０】
【発明の実施の形態】まず、本発明の第１の実施の形態から述べる。図１は本発明の第１の実施の形態のトイレ用冷房装置の構成を示す構成図である。トイレ室７内には便器５が配置されており、便器５の後部の上方には便器５に水洗用の水を供給する貯水タンク４が配設されており、貯水タンク４の上部にはトイレ用冷房装置本体９が配設されている。トイレ用冷房装置本体９には蒸発側熱交換器１と送風機８と圧縮機６とを内蔵している。また貯水タンク４の内部には凝縮側熱交換器２が配設され、圧縮機６と蒸発側熱交換器１と凝縮側熱交換器２とは冷媒配管３に連結されて冷凍サイクルを構成している。このように蒸発側熱交換器１、圧縮機６、凝縮側熱交換器２を冷媒配管３にて接続した冷凍サイクルの冷媒回路にはＲ２２やＲ１３４ａ等の低沸点の冷媒が封入されている。
【００１１】上記のような構成を有する第１の実施の形態のトイレ用冷房装置にあっては次のような動作をする。圧縮機６により圧縮された高圧の低沸点冷媒が冷媒配管３を通って凝縮側熱交換器２へ導かれ、貯湯タンク４内の冷たい水と熱交換し、水に潜熱を放出して液化する。高圧の冷媒液は冷媒配管３を通って蒸発側熱交換器１へ導かれ、トイレ室７内の空気と熱交換し、トイレ室７内の空気から気化熱を奪って気化する。このときの蒸発潜熱により、蒸発側熱交換器１を通過する通過する空気を冷却し、送風機８による送風によってトイレ室７内を冷房する。常圧の冷媒ガスは冷媒配管３を通って圧縮機６に導かれ、圧縮機６によって再び圧縮されて高圧の冷媒ガスとなる。
【００１２】上記のように動作するが、凝縮側熱交換器２を貯水タンク４内に設けて気化した冷媒の冷却に貯水タンク４内の水を利用しているので、室外機のようなものを設ける必要がなく、便器５等の設置位置に制約されることなく冷房することができる。貯水タンク４内の水はトイレ使用時に更新されるので、水温は比較的一定に保つことができる。また凝縮側熱交換器２は貯湯タンク４内の水洗用の水と熱交換することで水洗用の水を利用して効果的に冷媒を凝縮でき、圧縮機６の負荷を小さくでき、運転に要する動力の省エネルギー化が図れる。
【００１３】次に、本発明の第２の実施の形態について述べる。図２は本発明の第２の実施の形態のトイレ用冷房装置の構成を示す構成図、図３は第２の実施形態のトイレ用冷房装置の原理を示す概念図である。すなわち、第２の実施の形態においては、蒸発側熱交換器１を凝縮側熱交換器２より低い位置に設置することで、低沸点の冷媒を圧縮機６などの外部動力に頼ることなく、凝縮した冷媒液が自然の重力で落下し、蒸発側熱交換器１に達するようにして冷媒回路を環状に形成してある。つまり、凝縮側熱交換器２は貯水タンク４内に配置してあり、貯水タンク４の下方に配置したトイレ用冷房装置本体９内には蒸発側熱交換器１を配置してあり、凝縮側熱交換器２と蒸発側熱交換器１とを冷媒配管３にて接続してある。このように蒸発側熱交換器１、凝縮側熱交換器３を冷媒配管３で環状に配管し、内部にＲ２２、Ｒ１３４ａ等の低沸点冷媒を封入してある。本例の場合、圧縮機６を設けていない。
【００１４】上記のような構成を有する第２の実施の形態のトイレ用冷房装置にあっては次のような動作をする。冷媒は蒸発側熱交換器１で室内の熱により加熱、蒸発する。蒸発した冷媒は蒸発潜熱により蒸発側熱交換器１を通過する空気を冷却し、過飽和水蒸気を液化する。蒸発した冷媒はガス状となって冷媒配管３内を上昇し、凝縮側熱交換器２に導入される。凝縮側熱交換器２は貯水タンク４内に配置されており、貯水タンク４内の冷たい水で冷却されて凝縮液化する。液化した冷媒は冷媒配管３内を流下し、再び蒸発側熱交換器１に戻り、このサイクルを繰り返す。このように貯水タンク４内の水温が室内の温度より低ければ（蒸発圧力の方が凝縮圧力より高い）、冷媒循環は無動力で生じ、室内の熱を貯水タンク４内に移動させることができる。貯水タンク４内に移動した熱は貯水タンク４の水に吸収されるが、トイレ使用時における便器洗浄に伴い、貯水タンク４内の水は更新され、室内と貯水タンク４内の水との温度差を保つことができる。また貯水タンク４内の水を更新しなければ凝縮側熱交換器２と貯水タンク４内の水との間で熱交換が行われて水温が上昇し、冷媒の冷却が行われなくなり、当該トイレ用冷房装置の作動が停止する。すなわち、トイレ使用者が使用前に貯水タンク４内の水を入れ替えるだけで冷房が作動し、一定時間後に自動的に停止する。言い換えれば、貯水タンク４内の水温の変化で冷媒回路のオン、オフを行うことができ、水温が上昇すれば冷媒回路がオフになり、水を入れ替えると冷媒回路がオンになる。
【００１５】上記トイレ用冷房装置の特性は、Ｒ２５、Ｒ１３４ａ等の冷媒の相変化に伴う比重差と、冷媒液の高低差による自然循環力と、冷媒配管系の抵抗と、熱交換器の特性から決定される。図２、図３に示すような装置を考えると、自然循環力Ｆは式（１）で示される。
Ｆ＝（Ｈ−Ｌ）（Ｓ−Ｖ）…（１）
ここでＨ：冷媒液管の液柱の高さ ［ｍ］
Ｌ：蒸発側熱交換器の冷媒液面高さ ［ｍ］
Ｓ：冷媒液比重量 ［ｋｇ／ｍ3］
Ｖ：冷媒ガス比重量 ［ｋｇ／ｍ3］
一方、冷媒配管回路における抵抗Ｐは冷媒循環速度、すなわち交換熱量Ｑの関数になるので次式が成立する。
Ｐ＝ｆ（Ｑ）…（２）
さらに装置運転時は自然循環力Ｆと配管抵抗Ｐが平衡状態になっているので、Ｐ＝Ｆが成立し、式３の特性が得られる。
Ｑ＝ｇ１（Ｌ）…（３）
これが冷媒自然循環系による特性となる。蒸発側熱交換器は冷媒液面高さまでが有効故、交換熱量とＬに式（４）の関係が成立する。
Ｑ＝ｇ２（Ｌ）…（４）
式（３）（４）を満足するところが、当該装置の運転点になる。
【００１６】上記のような構成を有する第２の実施の形態のトイレ用冷房装置にあっては上記のように圧縮機がなくても冷媒を循環させて運転することが可能となり、省エネルギー化が図れると共に消音、快適性、高信頼性を達成できる。また圧縮機がないために小型化が図れて設置にスペースを取らないようにできる。
【００１７】次に、本発明の第３の実施の形態について述べる。図４は本発明の第３の実施の形態のトイレ用冷房装置の構成を示す構成図である。これは第２の実施の形態と同じであるが、これに加えて圧縮機６を設けている。蒸発側熱交換器１と凝縮側熱交換器２とを接続している冷媒配管３に圧縮機６を設け、冷媒回路の駆動能力を高めている。この場合、重力により自然循環に加えて圧縮機６の駆動による強制循環を行わせることができて冷房能力を向上できる。このとき自然循環と圧縮機６による強制循環を併用するために圧縮機６を駆動しても小さな動力で冷媒が十分に循環するように駆動でき、圧縮機６を駆動する動力を小さくできると共に圧縮機６を小型化できる。
【００１８】次に、本発明の第４の実施の形態について述べる。図５は本発明の第４の実施の形態のトイレ用冷房装置の構成を示す構成図である。これは第２の実施の形態と同じであるが、これに加えて送風機８を設けている。つまり、蒸発側熱交換器１と熱交換を行った空気をトイレ室７内に送り出すための送風機８を設けてある。この場合、蒸発側熱交換器１での熱交換を促進してトイレ室７の効果的な冷房ができる。
【００１９】次に、本発明の第５の実施の形態について述べる。図６は本発明の第５の実施の形態のトイレ用冷房装置の構成を示す構成図である。貯水タンク４内には貯水タンク４内の水の水温を検知する温度センサー１１が設けられており、洗浄便座１２のマイコン回路１３に接続されている。貯水タンク４から便器５への給水口には電磁弁１４が配置されており、マイコン回路１３により電磁弁１４が開閉するようになっている。電磁弁１４は温度センサー１１が検知した水温がある温度（例えば３０℃）以上になれば開くように設定されている。すなわち、貯水タンク４内の水温は常にある温度（例えば３０℃）以下に保つようになっている。その結果、室内の熱を貯水タンク４内に移動させても室温と水温との温度差がなくなることがなく、確実に温度差を保ち、冷媒自然循環系を形成することができる。
【００２０】
【発明の効果】本発明の請求項１の発明は、内部に低沸点冷媒を封入すると共に蒸発側熱交換器、凝縮側熱交換器、及び冷媒配管が環状に接続された冷凍サイクルを有するトイレ用冷房装置において、凝縮側熱交換器が水洗便器用の貯水タンク内に配置されて貯水タンク内の水と熱交換されるようにしているので、凝縮側熱交換器で貯水タンク内の水洗用の水と熱交換することで水洗用の水を利用して効果的に冷媒を凝縮でき、運転に要する動力の省エネルギー化が図れるものであり、また凝縮側熱交換器を貯水タンク内に設置することで便器の位置による制約を受けることなく（室外機を設置する場所を考慮する必要がなく）設置することができるものである。
【００２１】また本発明の請求項２の発明は、請求項１において、蒸発側熱交換器を凝縮側熱交換器より低い位置に配置したので、凝縮側熱交換器で凝縮した液体を自然の自重で蒸発側熱交換器に送ることができ、圧縮機がなくても冷媒を循環させて運転することが可能なようにできるものである。このように圧縮機がなくても運転できるようにすると、一層省エネルギー化が図れると共に消音、快適性、高信頼性を達成でき、また圧縮機がないと小型化が図れて設置にスペースを取らないようにできるものである。
【００２２】また本発明の請求項３の発明は、請求項２において、蒸発側熱交換器と凝縮側熱交換器を接続している冷媒配管の途中に圧縮機を設けて冷媒回路の運転能力を高めたので、自然の自重により冷媒を循環させるのに加えて圧縮機の圧縮にて冷媒を循環させて運転の能力を高めることができるものであり、また圧縮機を駆動しても小さな動力で冷媒が十分に循環するように駆動でき、圧縮機を駆動する動力を小さくできるものである。
【００２３】また本発明の請求項４の発明は、請求項１乃至請求項３において、蒸発側熱交換器と熱交換を行った空気をトイレ室内に送り出すための送風機を設けたので、蒸発側熱交換器での熱交換を促進してトイレ室の効果的な冷房ができるものである。
【００２４】また本発明の請求項５の発明は、請求項１乃至請求項４において、貯水タンク内の水温を検知する手段を備え、貯水タンク内の水の温度が設定温度以上になったとき貯水タンク内の水を放出すると共に新たに貯水タンクに給水する手段を具備したので、貯水タンク内の水温が高くなると水を自動的に入れ替えて効果的な冷房ができる状態を維持できるものである。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００５８３２
【氏名又は名称】松下電工株式会社
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| 【出願日】 |
平成１０年９月１１日（１９９８．９．１１） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００８７７６７
【弁理士】
【氏名又は名称】西川 惠清 （外１名）
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| 【公開番号】 |
特開２０００−８８３９６（Ｐ２０００−８８３９６Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１２年３月３１日（２０００．３．３１） |
| 【出願番号】 |
特願平１０−２５８１７５ |
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