特開 2024-9476 給湯機

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024009476

(43)【公開日】2024-01-23

(54)【発明の名称】給湯機

(51)【国際特許分類】

   F24H 1/18 20220101AFI20240116BHJP

【ＦＩ】

F24H1/18 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022111024

(22)【出願日】2022-07-11

(71)【出願人】

【識別番号】399048917

【氏名又は名称】日立グローバルライフソリューションズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000350

【氏名又は名称】ポレール弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】古河 俊輔

【テーマコード（参考）】

3L122

【Ｆターム（参考）】

3L122AA02

3L122AA23

3L122AA63

3L122AA64

3L122AB24

3L122AB27

3L122AB41

3L122GA02

(57)【要約】

【課題】 本発明は、再生材由来の樹脂部品を採用しつつ、飲用を予定する湯水の品質劣化を回避可能な給湯機を提供することを目的とする。
【解決手段】 低温水を高温冷媒と熱交換させて熱水を生成するヒートポンプユニットと、該ヒートポンプユニットから供給された熱水を貯える貯湯ユニットと、を備えた給湯機であって、飲用水と接する飲用水流路に配置する管継手、弁、または、ポンプにバージン材由来の樹脂を使用し、飲用水と接しない非飲用水流路に配置する管継手、弁、または、ポンプに再生材由来の樹脂を使用する給湯機。
【選択図】 図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

低温水を高温冷媒と熱交換させて熱水を生成するヒートポンプユニットと、
該ヒートポンプユニットから供給された熱水を貯える貯湯ユニットと、
を備えた給湯機であって、
飲用水と接しない非飲用水流路に配置する管継手、弁、または、ポンプに再生材由来の樹脂を使用することを特徴とする給湯機。

【請求項2】

請求項１に記載の給湯機において、
前記非飲用水流路に配置する配管に再生材由来の樹脂を使用することを特徴とする給湯機。

【請求項3】

請求項１または請求項２に記載の給湯機において、
前記樹脂は、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリフェニレンエーテル（ＰＰＥ）、または、シンジオタクチックポリスチレン（ＳＰＳ）であることを特徴とする給湯機。

【請求項4】

請求項３において、
前記貯湯ユニットから供給する非飲用水の硫黄臭は、人の知覚閾値以上であることを特徴とする給湯機。

【請求項5】

請求項３において、
前記貯湯ユニットから供給する非飲用水の硫黄臭は、人の知覚閾値以下であり、
前記非飲用水流路に配置する管継手、弁、または、ポンプに使用された再生材由来の樹脂の総量は、飲用水と接する飲用水流路に配置する管継手、弁、または、ポンプに使用された再生材由来の樹脂の総量より多いことを特徴とする給湯機。

【請求項6】

請求項１または請求項２に記載の給湯機において、
飲用水と接する飲用水流路に配置する管継手、弁、または、ポンプにバージン材由来の樹脂を少なくとも使用し、
前記貯湯ユニットから供給する非飲用水の残留臭気は、前記貯湯ユニットから供給する飲用水の残留臭気より強いことを特徴とする給湯機。

【請求項7】

請求項１または請求項２に記載の給湯機において、
飲用水と接する飲用水流路に配置する管継手、弁、または、ポンプにバージン材由来の樹脂を少なくとも使用し、
前記貯湯ユニットから供給する非飲用水の残留不純物濃度は、前記貯湯ユニットから供給する飲用水の残留不純物濃度より高いことを特徴とする給湯機。

【請求項8】

低温水を高温冷媒と熱交換させて熱水を生成するヒートポンプユニットと、
該ヒートポンプユニットから供給された熱水を貯える貯湯ユニットと、
を備えた給湯機であって、
飲用水と接しない非飲用水流路に配置する管継手、弁、または、ポンプに再生材由来の樹脂を使用し、
前記貯湯ユニットから供給する非飲用水の残留臭気は、前記貯湯ユニットから供給する飲用水の残留臭気より強いことを特徴とする給湯機。

【請求項9】

低温水を高温冷媒と熱交換させて熱水を生成するヒートポンプユニットと、
該ヒートポンプユニットから供給された熱水を貯える貯湯ユニットと、
を備えた給湯機であって、
飲用水と接しない非飲用水流路に配置する管継手、弁、または、ポンプに再生材由来の樹脂を使用し、
前記貯湯ユニットから供給する非飲用水の残留不純物濃度は、前記貯湯ユニットから供給する飲用水の残留不純物濃度より高いことを特徴とする給湯機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、バージン材由来の樹脂部品と再生材由来の樹脂部品を併用した給湯機に関する。

【背景技術】

【0002】

給湯機で使用される樹脂部品として、特許文献１の管継手が知られている。例えば、同文献の請求項１１には「管継手を備える給湯機」の記載があり、段落００３２には「管継手１は、例えばＰＰＳ等の樹脂によって成形される。」の記載がある。すなわち、特許文献１には、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）等の樹脂で成形した管継手を備える給湯機が開示されている。

【0003】

この特許文献１には、管継手で使用する樹脂の由来には言及が無いが、飲用水や食品等を扱う機器では、通常、飲用水等の品質劣化を回避する観点から、バージン材に比べ臭気が強く不純物の含有率も高い傾向のある再生材由来の樹脂部品の採用は忌避されてきた。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特許第６６７３４７７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、近年は、持続可能な社会の実現に向け、従来はバージン材由来であった樹脂部品を、再生材由来のものに置換する要請が強くなりつつある。

【0006】

そこで、本発明は、再生材由来の樹脂部品を採用しつつ、飲用を予定する湯水の品質劣化を回避可能な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】

【0007】

上記課題を解決するため、本発明の給湯機は、低温水を高温冷媒と熱交換させて熱水を生成するヒートポンプユニットと、該ヒートポンプユニットから供給された熱水を貯える貯湯ユニットと、を備えた給湯機であって、飲用水と接する飲用水流路に配置する管継手、弁、または、ポンプにバージン材由来の樹脂を使用し、飲用水と接しない非飲用水流路に配置する管継手、弁、または、ポンプに再生材由来の樹脂を使用する給湯機とした。

【発明の効果】

【0008】

本発明の給湯機によれば、再生材由来の樹脂部品を採用しつつ、飲用を予定する湯水の品質劣化を回避することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】実施例１の給湯機の概略構成図。

【図2】実施例２の給湯機の概略構成図。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、図面を用いて、本発明の給湯機の実施例を説明する。

【実施例0011】

まず、図１を用いて、上水道から浄水が供給される、実施例１に係る給湯機１を説明する。なお、以下では、飲用を予定しており、台所、洗面所等に供給される水（水道法が定める品質基準を満たす水）を飲用水と称し、飲用を予定しておらず、浴室の浴槽等に供給される水を非飲用水と称することとする。

【0012】

図１は、実施例１の給湯機１の概略構成図である。本実施例の給湯機１は、タンク内に飲用水を貯える給湯機であり、ヒートポンプユニット１０と貯湯ユニット２０を備えている。以下、各ユニットの詳細を順次説明する。

【0013】

＜ヒートポンプユニット１０＞
ヒートポンプユニット１０は、貯湯ユニット２０から供給された低温水（飲用水）を９０℃程度の熱水にしてから貯湯ユニット２０に戻すユニットである。このヒートポンプユニット１０は、図１に示すように、循環ポンプ１１、水冷媒熱交換器１２、制御基板１３、および、図示しない圧縮機などを備えている。

【0014】

循環ポンプ１１は、貯湯ユニット２０から低温水（飲用水）を吸引して水冷媒熱交換器１２へ供給する。水冷媒熱交換器１２は、図示しない圧縮機から供給された高温冷媒と、循環ポンプ１１から供給された低温水（飲用水）を熱交換させて熱水を生成する。制御基板１３は、後述する貯湯ユニット２０の制御基板２１からの指令に従って所望量の熱水を生成するように、循環ポンプ１１や圧縮機等を制御する。

【0015】

＜貯湯ユニット２０＞
貯湯ユニット２０は、ヒートポンプユニット１０に低温水（飲用水）を供給し、ヒートポンプユニット１０から回収した熱水（飲用水）を貯えるとともに、台所や浴室等に給湯するユニットである。この貯湯ユニット２０は、図１に示すように、制御基板２１、給水電磁弁２２、タンク２３、三方弁２４、給湯混合弁２５、風呂混合弁２６、風呂電磁弁２７、風呂循環ポンプ２８、循環調整弁２９、および、それらを接続する配管などを備えている。なお、貯湯ユニット２０の各所に設けた逆止弁によって、非飲用水が飲用水に混入しないように区分される。以下、給湯機１の制御状態毎に、貯湯ユニット２０の各部の機能を説明する。

【0016】

＜＜タンク２３への注水制御＞＞
上水道からの浄水をタンク２３に注水したい場合、制御基板２１は、給水電磁弁２２を開くことで上水道からタンク２３へ向かう流路を形成する。これにより、ストレーナ、逆止弁、給水電磁弁２２、減圧弁などを経て、タンク２３の下部に低温の浄水（飲用水）を供給することができる。

【0017】

＜＜タンク２３内の飲用水の加熱制御＞＞
タンク２３内の低温水（飲用水）をヒートポンプユニット１０で加熱したい場合、制御基板２１は、まず、タンク２３の下部から循環ポンプ１１に向かう流路を形成するように三方弁２４を切り替える。その後、制御基板２１は、ヒートポンプユニット１０の制御基板１３を介し、循環ポンプ１１を駆動してタンク２３の下部の低温水（飲用水）を水冷媒熱交換器１２に送り込むとともに、圧縮機を駆動して高温冷媒を水冷媒熱交換器１２に送り込む。これにより、ヒートポンプユニット１０の水冷媒熱交換器１２では、低温水（飲用水）と高温冷媒の熱交換が行われ、９０℃程度の熱水が生成される。熱水となった飲用水は、タンク２３の上部に回収される。

【0018】

＜＜両ユニットを繋ぐ配管の凍結防止制御＞＞
ヒートポンプユニット１０と貯湯ユニット２０を繋ぐ配管は外気に曝されているため、冬季に配管内の水が凍結する虞がある。そこで、制御基板２１は、適時、両ユニットを繋ぐ配管の凍結防止制御を実行する。具体的には、制御基板２１は、まず、水冷媒熱交換器１２の流出側配管と循環ポンプ１１の流入側配管を繋ぐ循環流路を形成するように三方弁２４を切り替える。その後、制御基板２１は、ヒートポンプユニット１０の制御基板１３を介し、循環ポンプ１１を駆動して循環流路内の低温水（飲用水）を水冷媒熱交換器１２に送り込むとともに、圧縮機を駆動して高温冷媒を水冷媒熱交換器１２に送り込む。これにより、水冷媒熱交換器１２では、低温水（飲用水）と高温冷媒の熱交換が行われ、９０℃程度になった熱水が循環流路を循環することになるため、両ユニットを繋ぐ配管の凍結を防止することができる。

【0019】

＜＜台所への給湯制御＞＞
ユーザが台所リモコン３０を操作して台所への給湯を指示した場合、その指示を受けた制御基板２１は、給水電磁弁２２を開いて上水道から給湯混合弁２５へ向かう流路を形成する。そして、この流路により、給湯混合弁２５の一方の流入端に低温水（飲用水）が供給される。また、給水電磁弁２２を開いたことによりタンク２３の下部に低温水（飲用水）が供給されると、タンク２３の上部からは高温の飲用水が流出し、給湯混合弁２５の他方の流入端に供給される。従って、制御基板２１は、図示しない給湯流量センサと給湯温度センサの出力に応じて、給湯混合弁２５での混合比を適当に制御することで、台所リモコン３０で指定された温度の湯水を台所に給湯することができる。

【0020】

＜＜浴槽２の湯はり制御＞＞
ユーザが風呂リモコン４０を操作して浴槽２の湯はりを指示した場合、その指示を受けた制御基板２１は、給水電磁弁２２を開いて上水道から風呂混合弁２６へ向かう流路を形成する。そして、この流路により、風呂混合弁２６の一方の流入端に低温水（飲用水）が供給される。また、給水電磁弁２２を開いたことによりタンク２３の下部に低温水（飲用水）が供給されると、タンク２３の上部からは高温の飲用水が流出し、風呂混合弁２６の他方の流入端に供給される。従って、制御基板２１は、図示しない風呂流量センサと風呂戻り温度センサの出力に応じて、風呂混合弁２６での混合比を適当に制御し、さらに、図示しない水位センサの出力に応じて、風呂電磁弁２７の開閉を制御することで、風呂リモコン４０で指定された温度、量の湯水を浴槽２に給湯することができる。

【0021】

＜＜浴槽２の追焚制御＞＞
ユーザが風呂リモコン４０を操作して浴槽２内の湯水の追焚を指示した場合、その指示を受けた制御基板２１は、給水電磁弁２２を閉じた状態で、風呂循環ポンプ２８の下流の循環調整弁２９での分流割合を制御し、タンク２３内に配置された追焚熱交換器２３ａに向かう第一流路と、浴槽２に戻る第二流路を形成する。その後、制御基板２１は、風呂循環ポンプ２８を駆動して浴槽２内の冷えた湯水を第一流路経由で追焚熱交換器２３ａに送り込む。これにより、追焚熱交換器２３ａ内を流れる冷えた湯水とタンク２３上部の熱水の熱交換が行われ、冷えた湯水が９０℃程度に再加熱される。再加熱された熱水は、第二流路を経由した冷えた湯水と混ざり、ユーザが指示した適温となって浴槽２に戻る。このようにして、浴槽２内の湯水を追い焚きすることができる。

【0022】

＜再生材由来の部品等の配置＞
次に、本実施例の給湯機１における再生材由来の樹脂部品等の配置について説明するが、その説明に先立ち、本実施例で使用する「飲用水流路」と「非飲用水流路」の用語を定義する。すなわち、本実施例では、図１において点線で示す、飲用水と接する流路を飲用水流路と定義し、図１において破線で示す、飲用水と接しない流路を非飲用水流路と定義する。従って、非飲用水が流れる流路であっても飲用水と接する流路であれば（例えば、追焚熱交換器２３ａ）、本実施例では、飲用水流路に分類する。

【0023】

上記したように、再生材由来の樹脂部品には、バージン材由来の樹脂部品に比べ臭気が強く不純物（フェノール類、有機物など）の含有率も高いという傾向がある。従って、飲用水流路に再生材由来の樹脂部品を配置すると飲用水の品質劣化を惹起すると考えられるため、飲用水流路にはバージン材由来の樹脂部品を配置して飲用水の品質劣化（味、臭気、色度、濁度等の劣化）を抑制することが望ましい。一方、浴槽２に供給する湯水に多少の臭気が付加されたり、多少の不純物が混入したりしても、水道法上の問題は無く、また、浴槽２内の湯水を飲まない限りユーザに実害はないと考えられるので、再生材の利用促進のためには、非飲用水流路に再生材由来の部品等を配置することが望ましい。

【0024】

そこで、本実施例の給湯機１では、飲用水流路にバージン材由来の樹脂部品を配置し、非飲用水流路に再生材由来の樹脂部品を配置することとした。なお、本実施例における再生材由来の樹脂部品とは、再生材のみで成形した樹脂部品に限定されず、再生材とバージン材の混合材で成形した樹脂部品を含む概念である。また、本実施例におけるバージン材由来の樹脂部品とは、バージン材のみで成形した樹脂部品に限定されず、再生材とバージン材の混合材で成形した樹脂部品であって、併用する再生材由来の樹脂部品より再生材の使用比率が著しく低いものを含む概念である。

【0025】

例えば、給湯機１の各所には、三本の管を連結するために略Ｔ字状の樹脂製管継手を使用するが、本実施例では、飲用水流路にバージン材由来の管継手Ｊ（図１では白凸で表示）を使用し、非飲用水流路に再生材由来の管継手Ｊ’（図１では黒凸で表示）を使用する。

【0026】

飲用水流路には、バージン材由来の管継手Ｊを、管継手のうちすべてまたは略すべてに適用することが好ましいが、例えば残留臭気の人の知覚閾値以下に抑えることができれば、再生材由来の管継手Ｊ’を使用してもよい。また、非飲用水流路には、再生材使用率を高くする観点からは、再生材由来の管継手Ｊ’を、管継手のうちすべてまたは略すべてに適用することが好ましい。すなわち、残留臭気の人の知覚閾値以上になるまで管継手Ｊ’を使用してもよいし、非飲用水といえども風呂水等に使用されるものであるため、知覚閾値以下に抑えるようにしてもよい。

【0027】

ここで、給湯機１の樹脂部品には、耐水性・耐熱性・耐薬品性に優れた結晶性樹脂であるＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）や、同様の性質を持った非晶性樹脂であるＰＰＥ（ポリフェニレンエーテル）、ＳＰＳ（シンジオタクチックポリスチレン）などが使用される。この場合、残留臭気としては硫黄臭を挙げることができる。硫黄臭の知覚閾値は、０．５ｐｐｍと考えることができる。

【0028】

これらの樹脂を利用して管継手を成型する場合、通常は、機械強度を高めるためのガラス繊維強化材を樹脂に混ぜている。そのため、再生材由来の管継手の表面には、樹脂の再生過程で破砕されたガラス繊維強化材が露出し、表面が粗くなる傾向がある。従って、再生材由来の管継手には、表面の滑らかなバージン材由来の管継手に比べて気密性能が劣後する欠点がある。なお、管継手の表面粗さは、一般的に十点平均粗さ（Ｒｚ）で評価され、Ｒｚ６．３を超えると当該管継手での水漏れリスクが高まるとされている。

【0029】

これを踏まえ、本実施例の給湯機１では、相対的に高い水圧を受ける飲料水流路に、表面が滑らかで気密性能の高いバージン材由来の管継手を配置し、相対的に低い水圧を受ける非飲料水流路に、相対的に表面が粗く気密性能の低い再生材由来の管継手を配置している。この配置により、気密性能が劣後する再生材由来の管継手であっても、非飲料水流路で必要とされる気密性能を満たすことができるため、再生材由来の管継手での水漏れの発生を回避することができる。

【0030】

なお、再生材由来の樹脂の使用対象は管継手に限定されず、弁、ポンプ、配管などに再生材由来の樹脂を使用しても良い。

【0031】

例えば、弁やポンプに再生材由来の樹脂を利用する場合は、飲用水流路に配置する弁やポンプ（例えば、循環ポンプ１１、給水電磁弁２２、三方弁２４、給湯混合弁２５、風呂混合弁２６、風呂電磁弁２７など）にバージン材由来の樹脂部品を使用し、非飲用水流路に配置する弁やポンプ（例えば、風呂循環ポンプ２８、循環調整弁２９）に再生材由来の樹脂部品を使用すれば良い。

【0032】

同様に、配管に再生材由来の樹脂を利用する場合は、飲用水流路に配置する配管にバージン材由来の樹脂部品を使用し、非飲用水流路に配置する配管に再生材由来の樹脂部品を使用すれば良い。なお、追焚熱交換器２３ａのように、飲用水と非飲用水の両方に接する配管の場合は、配管全体を再生材由来の樹脂で成形しても良いし、バージン材由来と再生材由来の樹脂を二層成形し、バージン材由来の樹脂表面を飲用水と接触させ、再生材由来の樹脂表面を非飲用水と接触させても良い。

【0033】

以上で説明したように、本実施例の給湯機によれば、非飲用水流路に再生材由来の樹脂部品を配置することで再生材の利用を促進しつつ、飲用水流路にはバージン材由来の樹脂部品を配置することで飲用を予定する湯水の品質劣化を回避することができる。

【実施例0034】

次に、図２を用いて、井戸から浄水が供給される、実施例２に係る給湯機１Ａを説明する。なお、実施例１との共通点については、重複説明を省略する。

【0035】

図２は、実施例２の給湯機１Ａの概略構成図である。本実施例の給湯機１Ａは、タンク内に非飲用水を貯える給湯機であり、ヒートポンプユニット１０と貯湯ユニット２０Ａを備えている。以下、各ユニットの詳細を順次説明する。

【0036】

＜ヒートポンプユニット１０＞
実施例１では、タンク２３に飲用水が貯えられており、タンク２３からヒートポンプユニット１０に飲用水が供給されるため、ヒートポンプユニット１０と貯湯ユニット２０を繋ぐ流路は飲用水流路に分類された。これに対し、本実施例では、タンク２３に非飲用水が貯えられており、タンク２３からヒートポンプユニット１０に非飲用水が供給されるため、ヒートポンプユニット１０と貯湯ユニット２０Ａを繋ぐ流路は非飲用水流路に分類される。この点以外、両実施例のヒートポンプユニット１０は同等であるので、ヒートポンプユニット１０の構成や機能に係る重複説明を省略する。

【0037】

＜貯湯ユニット２０Ａ＞
貯湯ユニット２０Ａは、ヒートポンプユニット１０に低温水（非飲用水）を供給し、ヒートポンプユニット１０から回収した熱水（非飲用水）を貯えるとともに、台所や浴室等に給湯するユニットである。この貯湯ユニット２０Ａは、図２に示すような各種構成を備えているが、各部の作用は周知であるため、特に必要のある要素を除き、詳細説明を省略する。

【0038】

図２に示すように、本実施例の貯湯ユニット２０Ａは、熱交換器２ａにて、井戸から給水された低温水（飲用水）と、タンク２３の上部から取り出した９０℃程度の熱水（非飲用水）を熱交換させることで飲用水を所望温度まで加熱するものであり、台所への給湯時や浴槽２の湯はり時等には、熱交換器２ａで生成した湯水を台所や浴槽２等に給湯するものである。

【0039】

このように、貯湯ユニット２０Ａの給水端の直後に熱交換器２ａを配置した、図２の構成を採った場合、実施例１の給湯機１に比べ、点線で示す飲用水流路が短くなり、破線で示す非飲用水流路が長くなる。そのため、再生材由来の樹脂を使用した管継手Ｊ’（図中の黒凸）、弁、ポンプ、配管等を配置可能な領域が拡大することに加え、樹脂成型したタンク２３を使用する場合であれば、そのタンク２３を再生材由来の樹脂で成形することも可能になる。従って、本実施例の給湯機１Ａによれば、実施例１の給湯機１に比べ、再生材の利用をより促進することができる。