(57)【要約】【課題】配管が水中に存在するイオンによって劣化し難く、しかも耐熱性に優れ、十分な耐久性を発揮することができるヒートポンプ給湯システムを提供する。【解決手段】ヒートポンプ給湯システム１０は、湯を貯留する貯湯タンク１１を有する貯湯タンクユニット１２と、前記貯湯タンク１１に湯を供給するヒートポンプ１３を有するヒートポンプユニット１４と、前記貯湯タンクユニット１２とヒートポンプユニット１４間に接続される配管ユニット１５とより構成されている。配管ユニット１５は、貯湯タンク１１からヒートポンプ１３へ水を供給する入水側配管１６と、ヒートポンプ１３から貯湯タンク１１へ湯を供給する出湯側配管１７とから構成されている。そして、入水側配管１６及び出湯側配管１７のうち、少なくとも出湯側配管１７はフッ素樹脂で形成される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
湯を貯留する貯湯タンクを有する貯湯タンクユニットと、前記貯湯タンクに湯を供給するヒートポンプを有するヒートポンプユニットと、前記貯湯タンクユニットとヒートポンプユニット間に接続され貯湯タンクからヒートポンプへ水を供給する入水側配管と、同じく貯湯タンクユニットとヒートポンプユニット間に接続されヒートポンプから貯湯タンクへ湯を供給する出湯側配管とを備えたヒートポンプ給湯システムにおいて、
前記入水側配管及び出湯側配管のうち、少なくとも出湯側配管はフッ素樹脂で形成されていることを特徴とするヒートポンプ給湯システム。
【請求項２】
前記出湯側配管及び入水側配管はフッ素樹脂で形成されていることを特徴とする請求項１に記載のヒートポンプ給湯システム。
【請求項３】
前記出湯側配管及び入水側配管は新しい配管に交換可能に構成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のヒートポンプ給湯システム。
【請求項４】
前記フッ素樹脂は、テトラフルオロエチレンとその他のフッ素含有単量体との共重合体であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のヒートポンプ給湯システム。
【請求項５】
前記出湯側配管及び入水側配管は、鞘管で被覆されて保護されていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のヒートポンプ給湯システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヒートポンプを使用し、冷媒として二酸化炭素（ＣＯ２）を用いて空気の熱で湯を沸かすことができるシステムで、貯湯タンクユニットとヒートポンプユニットとが入水側配管及び出湯側配管で連結されたヒートポンプ給湯システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般にヒートポンプ給湯システムにおいては、ヒートポンプユニットの冷媒が空気熱交換器で空気（大気）と熱交換されて加熱された後、圧縮機で圧縮されてさらに高温となり、水熱交換器に送られる。その水熱交換器において、冷媒が入水側配管から入水された水と熱交換され、９０〜１００℃まで加熱された高温の湯が出湯側配管から貯湯タンクユニットの貯湯タンクへ貯留されるように構成されている。そして、その貯湯タンクから高温の湯が取り出され、風呂、台所、シャワー等へ給湯されるようになっている。入水側配管及び出湯側配管としては、架橋ポリエチレン管等の樹脂管が使用されている。
【０００３】
このヒートポンプ給湯システムに類する電気温水器用配管としては、例えば次のような配管が知られている（特許文献１を参照）。すなわち、内部にヒータが装備され、給水配管及び給湯配管が接続されてなる電気温水器用配管であって、給水配管及び給湯配管の途中に可撓性合成樹脂管が接続されている。この可撓性合成樹脂管として具体的には、架橋ポリエチレン管、ポリブテン管さらには耐熱性合成ゴム管が挙げられている。斯かる可撓性合成樹脂管を用いることにより、地震等による強い震動や衝撃が吸収され、配管の損傷がなく漏水の防止ができ、優れた耐震性を発揮することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−１４１７７７号公報（第２頁及び第３頁）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、貯湯タンクユニット内やヒートポンプユニット内の配管は通常銅配管が用いられていることから、その銅配管内を流通する水の中には微量の銅イオンが溶け込んでいる。また、貯湯タンクに補給される水は水道水であることから、水道水中には塩素系の殺菌剤に基づく塩素イオンが溶け込んでいる。このため、特許文献１に記載されている可撓性合成樹脂管の架橋ポリエチレン管やポリブテン管においては、その内部を繰り返し循環する水中の銅イオンや塩素イオンにより経時的に劣化する傾向を示す。また、特に出湯側配管においては、１００℃に近い高温の湯が長時間に亘って流通することから、架橋ポリエチレン管やポリブテン管では耐熱性が不足する場合があり、所望とする耐久性が得られないおそれがある。
【０００６】
そこで本発明の目的とするところは、配管が水中に存在するイオンによって劣化し難く、しかも耐熱性に優れ、十分な耐久性を発揮することができるヒートポンプ給湯システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するために、請求項１に記載のヒートポンプ給湯システムは、湯を貯留する貯湯タンクを有する貯湯タンクユニットと、前記貯湯タンクに湯を供給するヒートポンプを有するヒートポンプユニットと、前記貯湯タンクユニットとヒートポンプユニット間に接続され貯湯タンクからヒートポンプへ水を供給する入水側配管と、同じく貯湯タンクユニットとヒートポンプユニット間に接続されヒートポンプから貯湯タンクへ湯を供給する出湯側配管とを備えている。そして、前記入水側配管及び出湯側配管のうち、少なくとも出湯側配管はフッ素樹脂で形成されていることを特徴とする。
【０００８】
請求項２に記載のヒートポンプ給湯システムは、請求項１に係る発明において、前記出湯側配管及び入水側配管はフッ素樹脂で形成されていることを特徴とする。
請求項３に記載のヒートポンプ給湯システムは、請求項１又は請求項２に係る発明において、前記出湯側配管及び入水側配管は新しい配管に交換可能に構成されていることを特徴とする。
【０００９】
請求項４に記載のヒートポンプ給湯システムは、請求項１から請求項３のいずれか１項に係る発明において、前記フッ素樹脂は、テトラフルオロエチレンとその他のフッ素含有単量体との共重合体であることを特徴とする。
【００１０】
請求項５に記載のヒートポンプ給湯システムは、請求項１から請求項４のいずれか１項に係る発明において、前記出湯側配管及び入水側配管は、鞘管で被覆されて保護されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、次のような効果を発揮することができる。
すなわち、本発明のヒートポンプ給湯システムにおいては、貯湯タンクユニットとヒートポンプユニット間に接続され貯湯タンクからヒートポンプへ水を供給する入水側配管と、同じく貯湯タンクユニットとヒートポンプユニット間に接続されヒートポンプから貯湯タンクへ湯を供給する出湯側配管とが設けられている。そして、入水側配管及び出湯側配管のうち、少なくとも出湯側配管はフッ素樹脂で形成されている。
【００１２】
このため、フッ素樹脂の優れた耐薬品性に基づいて、銅イオン、塩素イオン等のイオンに対する抵抗性を発現することができると共に、優れた耐熱性に基づいて１００℃に近い高温の湯に対する十分な抵抗性を発現することができる。従って、ヒートポンプ給湯システムは、その配管が水中に存在するイオンによって劣化し難く、しかも耐熱性が高く、十分な耐久性を発揮することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施形態におけるヒートポンプ給湯システムを示す説明図。
【図２】出湯側配管及び入水側配管と、貯湯タンクユニット及びヒートポンプユニットとを接続するワンプッシュ式の継手を示す半断面図。
【図３】締付リングを示す半断面図。
【図４】ワンプッシュ式の継手を示す分解斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明を具体化した実施形態につき、図面に従って詳細に説明する。
図１に示すように、ヒートポンプ給湯システム１０は、湯を貯留する貯湯タンク１１を有する貯湯タンクユニット１２と、前記貯湯タンク１１に湯を供給するヒートポンプ１３を有するヒートポンプユニット１４と、前記貯湯タンクユニット１２とヒートポンプユニット１４間に接続される配管ユニット１５とを備えている。配管ユニット１５は、貯湯タンク１１からヒートポンプ１３へ水を供給する入水側配管１６と、ヒートポンプ１３から貯湯タンク１１へ湯を供給する出湯側配管１７とにより構成され、入水側配管１６にはポンプ１８が接続されて湯を循環させるようになっている。これら出湯側配管１７及び入水側配管１６は、蛇腹状をなす合成樹脂製の鞘管１９で被覆されている。
【００１５】
前記出湯側配管１７は貯湯タンクユニット１２内の貯湯タンク１１上部に取付けられた第１連結配管２０ａに継手３０を介して接続され、入水側配管１６は貯湯タンク１１底部に取付けられた第２連結配管２０ｂに継手３０を介して接続されている。前記貯湯タンク１１の上部には給湯配管２２が接続され、混合弁２３を介して風呂、シャワー、台所等へ湯を供給するように構成されている。また、貯湯タンク１１の下部には給水配管２４が接続されると共に、その分岐配管２４ａが前記混合弁２３に接続されている。そして、貯湯タンク１１内に水を補給すると共に、混合弁２３では給湯配管２２の高温の湯に水を混合して所定温度の湯を給湯できるようになっている。
【００１６】
前記ヒートポンプユニット１４では、冷媒（循環媒体）としての二酸化炭素が循環する循環配管２５が空気熱交換器２６、圧縮機２７、水熱交換器２８及び膨張弁２９の順に接続されている。水熱交換器２８には、一端が継手３０を介して出湯側配管１７に連結された第１連通配管２１ａ及び一端が継手３０を介して入水側配管１６に連結された第２連通配管２１ｂが接続されている。
【００１７】
そして、循環配管２５中の冷媒は空気熱交換器２６で空気により加熱され、圧縮機２７で圧縮されることによりさらに加熱されて高温になる。その高温になった冷媒が水熱交換器２８で入水側配管１６から入水された水と熱交換され、高温に昇温された湯が出湯側配管１７から供給される。水熱交換器２８で熱交換後に温度が低下した冷媒は膨張弁２９で膨張してさらに低温となり、空気熱交換器２６へと戻るように構成されている。このため、出湯側配管１７を流れる湯は９０〜１００℃となり、入水側配管１６を流れる湯は５５〜７０℃となる。なお、ヒートポンプ給湯システム１０は、割安な夜間電力を利用して駆動される。
【００１８】
前記出湯側配管１７及び入水側配管１６はフッ素樹脂により形成されている。この場合、少なくとも湯の温度が高い出湯側配管１７をフッ素樹脂で形成することが必要である。出湯側配管１７のみをフッ素樹脂で形成する場合には、入水側配管１６は架橋ポリエチレン樹脂やポリブテン樹脂で形成することができる。
【００１９】
前記フッ素樹脂としては、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）が使用できるが、透明性、機械的強度、成形性等の物性を向上させることができる点からテトラフルオロエチレンとその他のフッ素含有単量体との共重合体が好ましい。その他のフッ素含有単量体としては、パーフルオロアルキルビニルエーテル、ヘキサフルオロプロピレン等が挙げられる。耐熱性を示す最高使用温度は、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）では２６０℃、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）では２６０℃、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）では２００℃である。
【００２０】
前記出湯側配管１７及び入水側配管１６をそれぞれ貯湯タンクユニット１２及びヒートポンプユニット１４へ接続する継手３０としては、ワンプッシュ式の継手３０を使用することが配管の接続操作を簡単にできる点で好ましい。そこで、このワンプッシュ式の継手３０について説明する。
【００２１】
図２及び図４に示すように、ワンプッシュ式の継手３０を構成する継手本体３１は略円筒状をなし、その基端部（図２の左端部）外周面には第１雄ねじ部３２が螺刻され、第１連結配管２０ａ、第２連結配管２０ｂ、第１連通配管２１ａ又は第２連通配管２１ｂに螺合されている。継手本体３１内の先端内周面には第１雌ねじ部３３が螺刻され、略円筒状をなす締付リング３４の外周面に螺刻された第２雄ねじ部３５が螺合されている。この締付リング３４の外端内周面には外端側ほど拡径するテーパ面３６が形成されている。
【００２２】
図２及び図３に示すように、締付リング３４の第２雄ねじ部３５の外径はそれより外端側の外径よりも小さい段差状に形成され、その段差部分には第１収容溝３７が凹設され、ゴム製のＯリング３８が嵌着されている。締付リング３４の中心には、樹脂パイプ３９の外径と略同一の内径を有する樹脂パイプ３９の挿入孔４０が貫通形成されている。
【００２３】
継手本体３１の外端内周部において、第１雌ねじ部３３よりも基端側には、内周全体にわたって係止段部４１が形成されている。この係止段部４１と締付リング３４との間には、樹脂パイプ３９の保持手段としての一対の抜け止めリング４３が、それらの間に円環状のスペーサ４４を介して挟着されている。
【００２４】
図４に示すように、抜け止めリング４３は、ステンレス鋼等の金属製の円環状をなすベースリング４３ａと、該ベースリング４３ａから内方へ同一長さで一定の角度をもって突出する複数の規制片４３ｂとから構成されている。そして、継手３０内に挿着された樹脂パイプ３９に引き抜き力が作用したときには、両抜け止めリング４３の各規制片４３ｂの先端が樹脂パイプ３９の外周面に食い込み、樹脂パイプ３９が継手３０内に抜け止め保持されるようになっている。
【００２５】
図２に示すように、継手本体３１の内周において長手方向の略中央部には、継手本体３１の軸線に直交する円環状の当接面４５が形成され、樹脂パイプ３９の先端部がその当接面４５に当接されるようになっている。ゆえに、継手本体３１内には、この当接面４５よりも継手本体３１の軸線方向外方に樹脂パイプ挿入空間４６が形成されている。継手本体３１の内周面において、係止段部４１と当接面４５との間には一対の第２収容溝４７が周方向に凹設され、各第２収容溝４７にはゴム製のシールリング４８が嵌着されている。
【００２６】
図４に示すように、樹脂パイプ３９は円筒状に形成され、前述のようにフッ素樹脂により透明又は半透明に形成されている。インコア４９は、樹脂パイプ３９の端部に内挿される筒部４９ａと、該筒部４９ａの基端部に突出形成され筒部４９ａに対して直交するように外方へ延びる円環状の鍔部４９ｂとから構成されている。このインコア４９の長さは、樹脂パイプ３９の継手３０内への挿入深さより若干短く設定されている。
【００２７】
鍔部４９ｂの外周面は基端部に向かうに従い縮径する傾斜面５０となり、継手３０内に樹脂パイプ３９が容易に挿入されるようになっている。また、筒部４９ａの先端部外周面は、先端部に向かうに従い縮径する斜面５１となり、筒部４９ａが樹脂パイプ３９の端部に容易に内挿されるようになっている。なお、継手本体３１、締付リング３４及びインコア４９は、青銅によりそれぞれ形成されている。
【００２８】
図２に示すように、締付リング３４の前記テーパ面３６は、施工後に樹脂パイプ３９に内挿されたインコア４９の内端部を視認しやすくするための手段であり、テーパ面３６と樹脂パイプ３９との間にインコア４９の内端部を視認する視認用空間５２が形成されている。
【００２９】
さて、継手３０に樹脂パイプ３９を挿着するときには、まずインコア４９を樹脂パイプ３９の端部に内挿する。すなわち、鍔部４９ｂが樹脂パイプ３９の端面に完全に当接するまでインコア４９の筒部４９ａを樹脂パイプ３９の端部に内挿する。次いで、インコア４９が内挿された状態の樹脂パイプ３９の端部を締付リング３４の挿入孔４０に挿入し、インコア４９の鍔部４９ｂが継手本体３１内の当接面４５に当接するまで樹脂パイプ３９を樹脂パイプ挿入空間４６に挿入する。このとき、両抜け止めリング４３の各規制片４３ｂの先端は外方へ押圧されながら樹脂パイプ３９に摺接され、樹脂パイプ３９は各規制片４３ｂの元に戻ろうとする力に基づく内方への付勢力に抗して樹脂パイプ挿入空間４６に挿入される。
【００３０】
そして、インコア４９の鍔部４９ｂが当接面４５に当接したときには、一対のシールリング４８によって樹脂パイプ３９の外周面と継手本体３１の内周面との間がシールされるとともに、Ｏリング３８によって継手本体３１の内周面と締付リング３４の段差部分との間がシールされる。
【００３１】
続いて、施工後に継手３０内への樹脂パイプ３９の挿着状態を確認するときには、自然光の下で透明性の高いフッ素樹脂製の樹脂パイプ３９を介してインコア４９の内端部を視認することができる。このとき、樹脂パイプ３９の先端部が継手本体３１内における当接面４５まで到達している場合には、インコア４９の筒部４９ａの内端部がテーパ面３６の内方に位置している。従って、視認用空間５２を介して目視により、樹脂パイプ３９に挿着されているインコア４９の内端部の位置を視認することができる。
【００３２】
一方、樹脂パイプ３９の継手３０内への挿入深さが不十分な場合、つまり樹脂パイプ３９の先端部が継手本体３１内の当接面４５まで到達していない場合には、インコア４９の内端部は、締付リング３４の挿入孔側端縁３４ａよりも継手本体３１の軸線方向外方に位置している。よって、施工後の確認において、樹脂パイプ３９の継手３０内への挿入不足を容易に発見することができる。
【００３３】
そして、施工後の継手３０において、継手３０内に挿入された樹脂パイプ３９に引き抜き力が作用したときには、両抜け止めリング４３の各規制片４３ｂの先端が樹脂パイプ３９の外周面に食い込むことにより、樹脂パイプ３９は継手３０内に抜け止め保持される。
【００３４】
次に、ヒートポンプ給湯システム１０の作用について説明する。
さて、ヒートポンプ給湯システム１０を駆動させる場合には、ヒートポンプユニット１４において、循環配管２５中の冷媒は空気熱交換器２６で空気により加熱され、さらに圧縮機２７で圧縮されて高温になり、水熱交換器２８に到る。水熱交換器２８では、高温の冷媒が入水側配管１６から入水された水との間で熱交換され、高温の湯が出湯側配管１７から貯湯タンク１１へ供給される。一方、水熱交換器２８で熱交換を行った冷媒は温度が低下し、さらに膨張弁２９で膨張して一層低温となり、空気熱交換器２６へと戻る。
【００３５】
前記貯湯タンク１１に供給された高温の湯は、混合弁２３で給水配管２４の分岐配管２４ａからの水と混合され所定の温度で風呂、シャワー等に給湯される。一方、貯湯タンク１１内の湯量が減少した場合には給水配管２４から水が補給されると共に、温度が低下した湯が入水側配管１６から水熱交換器２８へ供給される。このように、出湯側配管１７を流れる湯は９０〜１００℃となり、入水側配管１６を流れる湯は５５〜７０℃となる。
【００３６】
前述のように、出湯側配管１７及び入水側配管１６はフッ素樹脂で形成されていることから耐薬品性に優れており、湯中に存在する銅イオン（Ｃｕ＋、Ｃｕ２＋）、塩素イオン（Ｃｌ−）等のイオンによる損傷が抑えられる。さらに、フッ素樹脂は２００℃以上の温度に耐え得る耐熱性を示すことから、入水側配管１６はもとより１００℃に達する出湯側配管１７であっても十分に耐えることができる。そのため、出湯側配管１７及び入水側配管１６は、種々のイオンや高温に長期間に亘って晒されても十分な耐力を発揮することができる。
【００３７】
以上の実施形態によって発揮される効果について、以下にまとめて記載する。
（１）本実施形態のヒートポンプ給湯システム１０においては、貯湯タンクユニット１２とヒートポンプユニット１４間に接続される配管ユニット１５として貯湯タンク１１からヒートポンプ１３へ水を供給する入水側配管１６と、ヒートポンプ１３から貯湯タンク１１へ湯を供給する出湯側配管１７とが設けられている。そして、入水側配管１６及び出湯側配管１７はフッ素樹脂で形成されている。
【００３８】
このため、フッ素樹脂の性質（耐薬品性）に基づいて、銅イオン、塩素イオン等のイオンに対する抵抗性を発現することができると共に、１００℃に近い高温の湯に対する十分な抵抗性を発現することができる。従って、ヒートポンプ給湯システム１０は、その配管が水中に存在するイオンによって劣化し難く、しかも耐熱性が高く、十分な耐久性を発揮することができる。
（２）出湯側配管１７及び入水側配管１６は継手３０により新しい配管に交換可能に構成されていることにより、出湯側配管１７及び入水側配管１６のいずれかに不具合が生じたときでも新しい配管に容易に交換することができる。
（３）配管を構成するフッ素樹脂が、テトラフルオロエチレンとその他のフッ素含有単量体との共重合体であることにより、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）と同様の機能を発揮することができる上に、優れた透明性、機械的強度及び成形性を発揮することができる。
（４）出湯側配管１７及び入水側配管１６は、鞘管１９で被覆されて保護されていることにより、出湯側配管１７及び入水側配管１６の耐久性を一層向上させることができる。
【００３９】
なお、前記実施形態は、次のように変更して具体化することも可能である。
・  継手３０に対する樹脂パイプ３９の挿着状態を確認する際に、ペンライト等の光を前記視認用空間５２に向かって照射し、インコア４９の内端部を覗くようにすることもできる。
【００４０】
・  出湯側配管１７及び入水側配管１６の外周に保温材を巻いたり、鞘管１９として保温性の高いものを使用したりすることもできる。
・継手３０として、ワンプッシュ式以外の例えばねじによる締付部材で樹脂パイプ３９を締付けて固定する形式の継手等、樹脂パイプ３９を容易に交換できる継手を使用することもできる。
【００４１】
さらに、前記実施形態より把握できる技術的思想について以下に記載する。
（イ）前記フッ素樹脂は、テトラフルオロエチレンとパーフルオロアルキルビニルエーテルとの共重合体（ＰＦＡ）であることを特徴とする請求項４又は請求項５に記載のヒートポンプ給湯システム。このように構成した場合、請求項４又は請求項５に係る発明の効果に加えて、特に耐熱性、耐薬品性及び成形性を向上させることができる。
（ロ）前記入水側配管及び出湯側配管は、貯湯タンクユニット及びヒートポンプユニットに対してワンプッシュ式の継手により接続されていることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のヒートポンプ給湯システム。このように構成した場合、請求項１から請求項５のいずれかに係る発明の効果に加えて、貯湯タンクユニット及びヒートポンプユニットに対する入水側配管及び出湯側配管の接続を簡単に行うことができる。
【符号の説明】
【００４２】
１０…ヒートポンプ給湯システム、１１…貯湯タンク、１２…貯湯タンクユニット、１３…ヒートポンプ、１４…ヒートポンプユニット、１６…入水側配管、１７…出湯側配管、１９…鞘管。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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