(57)【要約】【課題】熱損失が少なく高効率な沸き上げ運転ができる給湯機を提供すること。【解決手段】ヒートポンプユニット１と、貯湯タンクユニット２と、貯湯タンクユニット２の湯を所定温度に調節して給湯する給湯回路と、風呂熱交換器１７と風呂往き配管１９と浴槽２０と風呂戻り配管２１と２次側ポンプ２２とを環状に接続して貯湯タンクユニット８の湯で浴槽２０の水を加熱する風呂回路とを備え、風呂熱交換器１７と風呂往き配管１９との風呂往き配管接続部２３、及び風呂戻り配管２１と２次側ポンプ２２との風呂戻り配管接続部２４を、断熱材２５ａ、２５ｂを介して貯湯タンクユニットのケーシング１５に設置したことにより、風呂往き配管１９や風呂戻り配管２１から貯湯タンクユニットのケーシング１５を介して空気中に放熱する熱損失を低減する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水を加熱する熱源ユニットと、前記熱源ユニットで作った湯を貯える貯湯タンクユニットと、前記貯湯タンクユニットの湯を所定温度に調節して給湯する給湯回路と、風呂熱交換器と風呂往き配管と浴槽と風呂戻り配管と風呂循環ポンプとを環状に接続して前記貯湯タンクユニットの湯で前記浴槽の水を加熱する風呂回路とを備えた給湯機において、前記風呂熱交換器と前記風呂往き配管との風呂往き配管接続部、及び前記風呂戻り配管と前記風呂循環ポンプとの風呂戻り配管接続部を、熱伝導防止手段を介して前記貯湯タンクユニットのケーシングに設置したことを特徴とする給湯機。
【請求項２】
前記熱伝導防止手段は、前記風呂往き配管接続部と前記貯湯タンクユニットの前記ケーシングとの間、及び前記風呂戻り配管接続部と前記貯湯タンクユニットの前記ケーシングとの間に発泡ウレタン系の断熱材を挿入する構成とした請求項１に記載の給湯機。
【請求項３】
前記熱伝導防止手段は、前記風呂往き配管接続部と前記貯湯タンクユニットの前記ケーシングとの間、及び前記風呂戻り配管接続部と前記貯湯タンクユニットの前記ケーシングとの間にノンアスベスト系の繊維断熱材を挿入する構成とした請求項１に記載の給湯機。
【請求項４】
前記熱伝導防止手段は、前記風呂往き配管接続部と前記貯湯タンクユニットの前記ケーシングとの間、及び前記風呂戻り配管接続部と前記貯湯タンクユニットの前記ケーシングとの間にパッキン状のゴム成型品を挿入する構成とした請求項１に記載の給湯機。
【請求項５】
前記熱源ユニットがヒートポンプユニットであ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項に記載の給湯機。
【請求項６】
前記ヒートポンプユニットの冷媒回路は、高圧側の冷媒圧力が臨界圧力以上となる超臨界ヒートポンプサイクルである請求項５に記載の給湯機。
【請求項７】
使用する冷媒が二酸化炭素であることを特徴とする請求項６に記載の給湯機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱源ユニットで沸き上げた湯を貯湯タンクユニットに貯えて、浴槽の水の加熱や給湯に利用できる給湯機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の給湯機について図３とともに説明する。
【０００３】
図３に示すように、この給湯機は、水を加熱する熱源としてのヒートポンプユニット１０１と湯を貯える貯湯タンクユニット１０２とを、水側配管１１１と湯側配管１１２とで接続して構成されている。
【０００４】
ヒートポンプユニット１０１は、圧縮機１０３、給湯熱交換器１０４、膨張弁１０５、蒸発器１０６を順次環状に接続してヒートポンプサイクルを構成している。貯湯タンクユニット１０２は、貯湯タンク１０８、ポンプ１０９、温調弁１１０を備えている。貯湯タンク１０８内の水は、ポンプ１０９により水側配管１１１を介して給湯熱交換器１０４に搬送され、ヒートポンプサイクルの高温冷媒と熱交換して自身は高温の湯となり、その後、湯側配管１１２を介して貯湯タンク１０８に貯えられる。
【０００５】
貯湯タンク１０８に貯えられた湯と給水とは温調弁１１０で混合されて所定温度の湯となり、給湯配管１１６を介してカランやシャワーなどの給湯端末１１７で利用される。
【０００６】
また、前記給湯機能だけでなく、貯湯タンク１０８の湯で浴槽の水を加熱する風呂加熱機能を有する給湯機も発売されている。風呂回路は１次側回路と２次側回路とから構成されており、１次側回路は、貯湯タンク１０８、風呂熱交換器１１９、１次側ポンプ１２０を順次環状に接続して構成されている。
【０００７】
また、２次側回路は、風呂熱交換器１１９、風呂往き配管１２１、浴槽１２２、風呂戻り配管１２３、２次側ポンプ１２４を環状に接続して構成されている。２次側回路において、風呂熱交換器１１９と風呂往き配管１２１とは風呂往き配管接続部１２５を介して、風呂戻り配管１２３と２次側ポンプ１２４とは風呂戻り配管接続部１２６を介してそれぞれ接続されている。
【０００８】
風呂往き配管接続部１２５、風呂戻り配管接続部１２６はそれぞれ貯湯タンクユニットのケーシング１１８に固定されている。このように構成された風呂回路では、１次側回路を流れる貯湯タンク１０８の湯と２次側回路を流れる浴槽１２２の水とが風呂熱交換器１１９で熱交換することにより、浴槽１２２の水が加熱される（例えば、非特許文献１参照）。
【非特許文献１】空気調和・衛生工学、第７８巻第６号、Ｐ．１５〜Ｐ．１８
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、前記従来の構成では、風呂加熱運転時の２次側回路において、風呂熱交換器１１９で加熱された湯が風呂往き配管１２１を介して浴槽１２２に搬送される時に、風呂往き配管接続部１２５から熱伝導により貯湯タンクユニットのケーシング１１８に熱が伝わり、その後、貯湯タンクユニットのケーシング１１８から空気中に放熱されるという熱損失が生じる。
【００１０】
また、浴槽１２２の水が風呂戻り配管１２３を介して２次側ポンプ１２４に搬送される時においても、風呂戻り配管接続部１２６から熱伝導により貯湯タンクユニットのケーシング１１８に熱が伝わり、その後、貯湯タンクユニットのケーシング１１８から空気中に放熱されるという熱損失が生じる。
【００１１】
通常、風呂往き配管１２１、風呂戻り配管１２３、水側配管１１１、湯側配管１１２の外周には放熱ロス防止のために断熱材が設置されるが、貯湯タンクユニットのケーシング１１８には断熱材は設置されない。
【００１２】
さらに、風呂往き配管接続部１２５や風呂戻り配管接続部１２６から貯湯タンクユニットのケーシング１１８に熱伝導した熱量の一部が水側配管１１１内の水に伝わることにより、給湯熱交換器１０４の入口水温が上昇する。ヒートポンプの特性上、給湯熱交換器１０４の入口水温が上昇すると、ヒートポンプサイクルの運転効率（ＣＯＰ）が低下してしまう。
【００１３】
即ち、風呂往き配管１２１や風呂戻り配管１２３から貯湯タンクユニットのケーシング１１８を介した熱伝導により、貯湯タンク１０８内に貯えた熱量の一部が熱損失として空気中に放出されるだけでなく、ヒートポンプサイクルの運転効率（ＣＯＰ）の低下をも招くという問題があった。
【００１４】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、風呂往き配管や風呂戻り配管からタンクユニットのケーシングを介した熱損失を低減する給湯機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
前記従来の課題を解決するために、本発明の給湯機は、水を加熱する熱源ユニットと、前記熱源ユニットで作った湯を貯える貯湯タンクユニットと、前記貯湯タンクユニットの湯を所定温度に調節して給湯する給湯回路と、風呂熱交換器と風呂往き配管と浴槽と風呂戻り配管と風呂循環ポンプとを環状に接続して前記貯湯タンクユニットの湯で前記浴槽の水を加熱する風呂回路とを備えた給湯機において、前記風呂熱交換器と前記風呂往き配管との風呂往き配管接続部、及び前記風呂戻り配管と前記風呂循環ポンプとの風呂戻り配管接続部を、熱伝導防止手段を介して前記貯湯タンクユニットのケーシングに設置したものである。
【発明の効果】
【００１６】
風呂熱交換器と風呂往き配管との風呂往き配管接続部、及び風呂戻り配管と風呂循環ポンプとの風呂戻り配管接続部を、熱伝導防止手段を介して貯湯タンクユニットのケーシングに設置したことにより、風呂往き配管接続部や風呂戻り配管接続部から貯湯タンクユニットのケーシングを介して空気中に放熱する熱損失を低減でき、風呂加熱運転時の放熱ロスを低減するので、省エネルギー化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
上記目的を達成するために、本発明は、風呂熱交換器と風呂往き配管との風呂往き配管接続部、及び風呂戻り配管と風呂循環ポンプとの風呂戻り配管接続部を、熱伝導防止手段を介して貯湯タンクユニットのケーシングに設置したものである。
【００１８】
この構成により、本発明は、風呂往き配管接続部や風呂戻り配管接続部から貯湯タンクユニットのケーシングを介して空気中に放熱する熱損失を低減でき、省エネルギー化を図ることができる。
【００１９】
また本発明は、熱伝導防止手段を、風呂往き配管接続部と貯湯タンクユニットのケーシ
ングとの間、及び風呂戻り配管接続部と貯湯タンクユニットのケーシングとの間に発泡ウレタン系の断熱材を挿入する構成としたものである。
【００２０】
この構成により、風呂往き配管接続部や風呂戻り配管接続部から貯湯タンクユニットのケーシングを介して空気中に放熱する熱損失を低コストで低減でき、省エネルギー化を図ることができる。
また本発明は、熱伝導防止手段を、風呂往き配管接続部と貯湯タンクユニットのケーシングとの間、及び風呂戻り配管接続部と貯湯タンクユニットのケーシングとの間にノンアスベスト系の繊維断熱材を挿入する構成としたものである。
【００２１】
これにより、簡易かつ耐久性に優れた構成で風呂往き配管接続部や風呂戻り配管接続部から貯湯タンクユニットのケーシングを介して空気中に放熱する熱損失を低コストで低減でき、省エネルギー化を図ることができる。
また本発明は、熱伝導防止手段を、風呂往き配管接続部と貯湯タンクユニットのケーシングとの間、及び風呂戻り配管接続部と貯湯タンクユニットのケーシングとの間にパッキン状のゴム成型品を挿入する構成としたものである。
【００２２】
これにより、簡易かつ加工性に優れた構成で風呂往き配管接続部や風呂戻り配管接続部から貯湯タンクユニットのケーシングを介して空気中に放熱する熱損失を低コストで低減でき、省エネルギー化を図ることができる。  また、本発明は、熱源ユニットとしてヒートポンプユニットを使用するものであり、この構成により、ヒートポンプサイクルによる高効率な貯湯運転が可能となり、省エネルギー化を図ることができる。
【００２３】
さらに、本発明は、高圧側の冷媒圧力が臨界圧力以上となる超臨界ヒートポンプサイクルとし、臨界圧力以上に昇圧された冷媒により給湯熱交換器内の水を加熱することにより、前記給湯熱交換器内の冷媒は臨界圧力以上に加圧されているので、前記給湯熱交換器内の水により熱を奪われて温度低下しても凝縮することがない。
【００２４】
従って、前記給湯熱交換器の全域で冷媒と水との間の温度差を形成しやすくなり、熱交換効率を高くできる。
【００２５】
また、本発明は、使用する冷媒を二酸化炭素としたものであり、比較的安価でかつ安定な二酸化炭素を冷媒に使用することで製品コストを抑えるとともに、信頼性を向上させることができる。また、二酸化炭素はオゾン破壊係数がゼロであり、地球温暖化係数も代替冷媒ＨＦＣ−４０７Ｃの約１７００分の１と非常に小さいため、地球環境に優しい製品を提供できる。
【００２６】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態の給湯機の構成図である。
【００２７】
図１において、給湯機は、水を加熱する熱源ユニットとしてのヒートポンプユニット１と、貯湯タンク８を備えた貯湯タンクユニット２との間を、貯湯タンク８内の水をヒートポンプユニット１に搬送する水側配管１１と、ヒートポンプユニット１でつくられた湯を貯湯タンク８内に搬送する湯側配管１２とで接続して構成されている。
【００２８】
給湯機は、貯湯タンク８内に湯を貯湯するための貯湯回路と、貯湯タンク８内の湯を所定温度にして給湯端末１６で利用するための給湯回路と、貯湯タンク８内の湯を利用して浴槽２０内の水を加熱する風呂回路とを備えている。
【００２９】
ヒートポンプユニット１には、圧縮機３、給湯熱交換器４、膨張弁５、蒸発器６を環状に接続した冷媒回路が備えられており、貯湯回路は、貯湯タンク８、循環ポンプ９、水側配管１１、給湯熱交換器４、湯側配管１２を環状に接続して構成されている。
【００３０】
給湯回路は、貯湯タンク８、混合弁１０、給水配管１３、給湯配管１４を接続して貯湯タンクユニットのケーシング１５内に収納されており、貯湯タンク８内の湯と給水配管１３の水とを混合弁１０で混合して所定の温度に調整してカランやシャワーなどの給湯端末１６で利用できる。
【００３１】
風呂回路は、１次側回路と２次側回路とから構成されており、１次側回路は、貯湯タンク８、風呂熱交換器１７、１次側ポンプ１８を順次環状に接続して構成されている。また、２次側回路は、風呂熱交換器１７、風呂往き配管１９、浴槽２０、風呂戻り配管２１、２次側ポンプ２２を環状に接続して構成されている。
【００３２】
２次側回路において、風呂熱交換器１７と風呂往き配管１９とは風呂往き配管接続部２３を介して、風呂戻り配管２１と２次側ポンプ２２とは風呂戻り配管接続部２４を介してそれぞれ接続されている。
【００３３】
風呂往き配管接続部２３は断熱材２５ａを介して貯湯タンクユニットのケーシング１５に、風呂戻り配管接続部２４は断熱材２５ｂを介して貯湯タンクユニットのケーシング１５に、それぞれ固定器具２６によって固定されている。
【００３４】
図２に、貯湯タンクユニットのケーシング１５に対する風呂往き配管接続部２３の設置状態断面図を示す。
【００３５】
以上のように構成された給湯機について、以下その動作、作用を説明する。
【００３６】
貯湯タンク８に湯を貯える貯湯運転の場合、ヒートポンプユニット１の冷媒回路において、圧縮機３から吐出された高温高圧のガス冷媒は、給湯熱交換器４において貯湯タンク８から搬送された水と熱交換して液または液ガス二相状態となり、膨張弁５で減圧されて低温低圧の液ガス二相冷媒となる。
【００３７】
その後、液ガス二相冷媒は、蒸発器６において、送風機７により蒸発器６に供給された空気と熱交換し、圧縮機３に戻るというヒートポンプサイクルの動作を繰り返す。この時、貯湯回路において、貯湯タンク８底部の水は、循環ポンプ９によって水側配管１１を介して給湯熱交換器４に搬送され、ここでヒートポンプサイクルの冷媒と熱交換して自身は高温の湯となり、湯側配管１２を介して貯湯タンク８の上部に戻され、貯湯される。
【００３８】
貯湯タンク８内の湯を給湯端末１６で利用する給湯運転の場合、貯湯タンク８内の湯は、混合弁１０において給水配管１３の水と混合されて所定の温度に調整され、カランやシャワーなどの給湯端末１６から給湯される。
【００３９】
貯湯タンク８内の湯で浴槽２０内の水を加熱する風呂加熱運転の場合、１次側ポンプ１８により搬送された貯湯タンク８内の湯と、２次側ポンプ２２により搬送された浴槽２０内の水とが風呂熱交換器１７で熱交換することにより、浴槽２０の水が加熱される。
【００４０】
この時、風呂往き配管接続部２３と貯湯タンクユニットのケーシング１５との間、及び風呂戻り配管接続部２４と貯湯タンクユニットのケーシング１５との間には、例えば発泡ウレタン系の断熱材２５ａ、２５ｂが備えられているため、風呂往き配管１９や風呂戻り
配管２１内の湯の熱が貯湯タンクユニットのケーシング１５に熱伝導で伝わり、その後貯湯タンクユニットのケーシング１５から空気中に放熱される熱損失を低減できる。
【００４１】
また、風呂往き配管１９や風呂戻り配管２１内を流れる湯の熱が、貯湯タンクユニットのケーシング１５を介して水側配管１１内を流れる水に伝わって給湯熱交換器４の入口水温が上昇することを防止できる。
【００４２】
即ち、給湯熱交換器４の入口水温の上昇を防止できるため、ヒートポンプユニット１による高効率な沸き上げ運転が可能となる。
【００４３】
以上のように、本発明の給湯機では、風呂往き配管１９や風呂戻り配管２１内の湯の熱が貯湯タンクユニットのケーシング１５への熱伝導を介して空気中に放熱される熱損失を低減できる。
【００４４】
また、熱源ユニットとしてヒートポンプユニット１を用いた場合には、風呂往き配管１９や風呂戻り配管２１内の湯の熱が水側配管１１内の水に伝わって給湯熱交換器４の入口水温を上昇させてヒートポンプユニット１の沸き上げ運転効率が低下することを防止できる。
【００４５】
なお、上記実施の形態１では熱伝導防止手段として発泡ウレタン系の断熱材を使用しているが、もちろんこの他にもセラミック系断熱材や真空断熱材の他、ノンアスベスト系の繊維断熱材、ゴムなどを使用してもよい。発泡ウレタン系断熱材は比較的安価で加工性が良いため、給湯機の材料コストや組み立てコストを抑えることができる。
【００４６】
また、発泡ウレタン系断熱材には振動吸収効果があるため、貯湯タンクユニットのケーシング１５の振動を防止して騒音の発生を抑制することもできる。セラミック系断熱材は強度や耐久性に優れており、真空断熱材は価格が高いものの断熱性能が優れている。ノンアスベスト系の繊維断熱材は耐久性と断熱性を兼ね備えており、ゴムは断熱性能に加えて加工性に優れ安価である。このように、断熱材の種類に応じて様々な効果を期待できる。
【００４７】
また、風呂往き配管接続部２３や風呂戻り配管接続部２４を貯湯タンクユニットのケーシング１５へ固定する際には金属製のビスやボルトなどの固定器具２６を使用するのが一般的であるが、金属製のビスやボルトの代わりにセラミック系のビスやボルトを使用すれば、ビスやボルトを介した熱伝導損失を更に低減することが可能になる。
【００４８】
もちろん、ビスやボルトではなく、接着剤により、風呂往き配管接続部２３や風呂戻り配管接続部２４を貯湯タンクユニットのケーシング１５へ固定しても良く、接着剤で固定すればビスやボルトを介した熱伝導損失がなくなるため、更なる熱損失低減を図ることができる。
【００４９】
また、実施の形態１では、冷媒回路のサイクルを、高圧側の冷媒圧力が臨界圧力以上となる超臨界ヒートポンプサイクルとしたが、もちろん高圧側の冷媒圧力が臨界圧力以下のヒートポンプサイクルでもよい。またこの場合、冷媒としてはフロンガス、アンモニアなどを用いても良い。さらに、熱源ユニットそしてヒートポンプユニット１の代わりに電気ヒータを用いても良い。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
以上のように、本発明にかかる給湯機は、風呂加熱機能を有する貯湯型や瞬間式の給湯機に対して有効であり、特に熱源をヒートポンプとしたヒートポンプ給湯機に対して有効である。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の実施の形態１における給湯機の構成図
【図２】本発明の実施の形態１における給湯機の風呂往き配管接続部の断面図
【図３】従来の給湯機の構成図
【符号の説明】
【００５２】
１    ヒートポンプユニット
２    貯湯タンクユニット
３    圧縮機
４    給湯熱交換器
５    膨張弁
６    蒸発器  ７    送風機
８    貯湯タンク
９    循環ポンプ
１０    混合弁
１１    水側配管
１２    湯側配管
１３    給水配管
１４    給湯配管
１５    貯湯タンクユニットのケーシング
１６    給湯端末
１７    風呂熱交換器
１８    １次側ポンプ
１９    風呂往き配管
２０    浴槽
２１    風呂戻り配管
２２    ２次側ポンプ
２３    風呂往き配管接続部
２４    風呂戻り配管接続部
２５ａ、２５ｂ    断熱材
２６    固定器具
【図１】
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【図２】
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【図３】
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