(57)【要約】  給湯器を構成する熱交換器内の被加熱液流路の内壁へのスケール付着を抑え、スケール付着に起因する熱交換性能の低下や流路閉塞を抑制する給湯器を提供する。タンク１と熱交換器３とを循環する被加液流に脈動を印加することで熱交換器３内の被加熱液流路３１の内壁（伝熱面）に析出したスケールを剥離すると共に、タンクと熱交換器との間を循環する被加熱液の循環回数を３回以下に制御する。流通制御部１０１は、熱交換器３の被加熱液流路３１を通過する被加熱液を脈動させると共に、タンク１に貯留された被加熱液の全容量と、タンク１内の被加熱液の全容量が所定温度に達するまでの沸き上げ時間と、被加熱液流路３１を通過する被加熱液の流量とに基づいて決定され、かつ、タンク１に貯留された被加熱液の全容量が熱交換器３を通過する回数を示す循環回数が、３回数以下となるように被加熱液流路３１を通過する被加熱液の流量を制御する。
2012137281.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱対象の被加熱液が貯留されるタンクと、
前記タンクから流出した前記被加熱液が再び前記タンクに流入する流路を形成する被加熱液配管の途中に配置された加熱器であって、前記タンクから前記被加熱液配管に流出した前記被加熱液が流入し、流入した前記被加熱液が昇温されて前記タンクの流入側の前記被加熱液配管に流出する加熱流路を有する加熱器と、
前記タンクに貯留された前記被加熱液を前記被加熱液配管に流通させる流通制御部と
を備え、
前記流通制御部は、
前記加熱器の前記加熱流路を通過する前記被加熱液の流量を制御することにより前記加熱器の前記加熱流路を通過する前記被加熱液を脈動させると共に、
前記タンクに貯留された前記被加熱液の全容量が、所定温度に達するまでの時間として設定された沸き上げ時間内に前記加熱器を所定の回数以下通過するように、前記加熱器の前記加熱流路を通過する前記被加熱液の流量を制御することを特徴とする給湯器。
【請求項２】
前記流通制御部は、
前記タンクに貯留された前記被加熱液の前記全容量が、前記沸き上げ時間内に前記加熱器を多くとも３回通過するように、前記加熱器の前記加熱流路を通過する前記被加熱液の流量を制御することを特徴とする請求項１記載の給湯器。
【請求項３】
前記流通制御部は、
所定の周期ＴＣで前記被加熱液を周期的に脈動させると共に、前記周期ＴＣが、１０秒以下となるように、前記被加熱液を脈動させることを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の給湯器。
【請求項４】
前記流通制御部は、
最大流量ＵＨと最低流量ＵＬとが出現する所定の周期ＴＣで前記被加熱液を周期的に脈動させると共に、最高流量値ＵＨと最低流量値ＵＬとの比ＵＨ／ＵＬが、２以上となるように、前記被加熱液を脈動させることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の給湯器。
【請求項５】
前記流通制御部は、
前記被加熱液を周期的に脈動させる場合に、前記加熱器の前記加熱流路を通過する単位時間当たりの前記被加熱液の流量の時間変化を示す脈動波形が、
パルス波、矩形波、サイン波のいずれかの形状に近似するように脈動させることを特徴とする請求項３または４のいずれかに記載の給湯器。
【請求項６】
前記流通制御部は、
前記タンクに貯留された前記被加熱液の前記全容量が、前記沸き上げ時間内に前記加熱器を多くとも４回通過するように、前記加熱器の前記加熱流路を通過する前記被加熱液の流量を制御し、
前記タンクは、
貯留された加熱対象の被加熱液を加熱する補助加熱装置を備えたことを特徴とする請求項１記載の給湯器。
【請求項７】
前記流通制御部は、
前記被加熱液配管の途中に配置され、前記タンクに貯留された前記被加熱液を前記被加熱液配管に流通させるポンプと、前記ポンプを制御することによって、前記ポンプが流通させる前記被加熱液の流量を制御するポンプ制御装置と
を備えたことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の給湯器。
【請求項８】
前記流通制御部は、
前記被加熱液配管の途中に配置され、前記タンクに貯留された前記被加熱液を前記被加熱液配管に流通させるポンプと、
前記被加熱液配管の途中であって前記ポンプの吸込側と吐出側とのいずれかの位置に配置され、制御を受けることによって前記被加熱液の流量を調整する流量調整弁と、
前記流量調整弁を制御することによって、前記被加熱液の流量を制御する弁制御装置とを備えたことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の給湯器。
【請求項９】
前記流通制御部は、
前記被加熱液配管の途中であって前記加熱器の流入側に配置され、前記タンクに貯留された前記被加熱液を前記被加熱液配管に流通させるポンプと、
前記ポンプの吐出側から前記ポンプの吸込側にバイパスするバイパス流路を形成するバイパス配管と、
前記バイパス配管の途中に配置され、制御を受けることによって前記バイパス配管を流れる前記被加熱液の流量を調整するバイパス流量調整弁と、
前記バイパス流量調整弁を制御することによって、前記被加熱液配管を流れる前記被加熱液の流量を制御するバイパス流量調整弁制御装置と
を備えたことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の給湯器。
【請求項１０】
加熱対象の被加熱液が貯留されるタンクと、
前記タンクから流出した前記被加熱液が再び前記タンクに流入する流路を形成する被加熱液配管の途中に配置された加熱器であって、前記タンクから前記被加熱液配管に流出した前記被加熱液が流入し、流入した前記被加熱液が昇温されて前記タンクの流入側の前記被加熱液配管に流出する加熱流路を有する加熱器と、
前記タンクに貯留された前記被加熱液を前記被加熱液配管に流通させる流通制御部と
を備えた給湯器の前記流通制御部が行う前記被加熱液の流量制御方法であって、
前記流通制御部は、
前記加熱器の前記加熱流路を通過する前記被加熱液の流量を制御することにより前記加熱器の前記加熱流路を通過する前記被加熱液を脈動させると共に、
前記タンクに貯留された前記被加熱液の全容量が、所定温度に達するまでの時間として設定された沸き上げ時間内に前記加熱器を所定の回数以下通過するように、前記加熱器の前記加熱流路を通過する前記被加熱液の流量を制御することを特徴とする流量制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加熱器において被加熱液を加熱する加熱流路へのスケール付着抑制機能を有する給湯器に関する。
【背景技術】
【０００２】
浴室や台所に温水を供給する給湯器は、電気給湯器、ガス給湯器、石油給湯器などに大別されるが、いずれも熱を水に伝えるための熱交換器と呼ばれる部分が存在する。電気給湯器の中でも、最近特に、省エネや地球温暖化対策としての二酸化炭素削減の観点から、ヒートポンプ熱交換式の電気給湯器（ヒートポンプ給湯器）が注目されている。その原理は、大気の熱を熱媒体に移し、その熱でお湯を沸かすものである。具体的に言えば気体を圧縮したときに発生する高熱を、熱交換器を介して水へ移し、その気体を膨張させたときの冷気によって再び熱媒体の温度を大気温まで戻す冷熱サイクルの繰り返しによるものである。理論上、投入エネルギー以上の熱エネルギーを発生させることはできないが、ヒートポンプ給湯器は大気の熱を活用する仕組みのため、運転に要するエネルギーよりも多くの熱エネルギーを利用することができる。【０００３】
熱交換器は水に対して熱を伝えるために、伝熱面を常に清浄な状態に保つことが非常に重要である。壁面が汚れると有効な伝熱面積が減少し、熱伝達性能の低下を招く。さらに汚れが蓄積すると、最悪の場合には流路の閉塞を招く。【０００４】
特に水中の硬度成分（カルシウムイオンやマグネシウムイオン）が高い地域では、加熱により炭酸塩を主成分とする「スケール」が析出し、熱交換器内に付着しやすいという課題がある。従来の給湯器では、プレート式熱交換器の高温水側の吐出弁を全閉あるいは全開と２０％開度のように１秒程度の周期で脈動させ、プレート自体を振動させることにより低温水側流路の残渣物を剥離除去していた（例えば特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−２２１１０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１においては、仮にプレートへの加振により炭酸カルシウムスケールが剥離したとしても、これが循環回路を介してプレート式熱交換器に戻ってきて、高温水により熱せられたプレートの表面に再付着するため、プレート式熱交換器の熱伝達性能劣化や流路閉塞を防ぐことはできないという課題があった。【０００７】
本発明は、給湯器を構成する加熱器内の被加熱液（水）流路内壁へのスケール付着を抑え、スケール付着に起因する熱交換性能の低下や流路閉塞を抑制できる給湯器の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明の給湯器は、
加熱対象の被加熱液が貯留されるタンクと、
前記タンクから流出した前記被加熱液が再び前記タンクに流入する流路を形成する被加熱液配管の途中に配置された加熱器であって、前記タンクから前記被加熱液配管に流出した前記被加熱液が流入し、流入した前記被加熱液が昇温されて前記タンクの流入側の前記被加熱液配管に流出する加熱流路を有する加熱器と、
前記タンクに貯留された前記被加熱液を前記被加熱液配管に流通させる流通制御部と
を備え、
前記流通制御部は、
前記加熱器の前記加熱流路を通過する前記被加熱液の流量を制御することにより前記加熱器の前記加熱流路を通過する前記被加熱液を脈動させると共に、
前記タンクに貯留された前記被加熱液の全容量が、所定温度に達するまでの時間として設定された沸き上げ時間内に前記加熱器を所定の回数以下通過するように、前記加熱器の前記加熱流路を通過する前記被加熱液の流量を制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、給湯タンクと加熱器を循環する被加液流に脈動を印加することで加熱器内の被加熱液流路内壁（伝熱面）に析出したスケールを剥離するとともに、給湯タンクと加熱器との間を被加熱液が循環する回数を抑制することで、剥離スケールが加熱器内の被加熱液流路内壁に再付着するのを防ぐことができる。これにより、スケール付着に起因する熱交換性能の低下や流路閉塞を確実に抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施の形態１における給湯器１１０の構成図。
【図２】実施の形態１における被加熱液流量の時間変化を示す図。
【図３】実施の形態１における被加熱液循環回数とスケール付着量との相関図。
【図４】実施の形態１における被加熱液最大流量とスケール付着量との相関図。
【図５】実施の形態１における脈動時間間隔とスケール付着量との相関図。
【図６】実施の形態２における給湯器１２０の構成図。
【図７】実施の形態３における給湯器１３０の構成図。
【図８】実施の形態４における給湯器１４０の構成図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１〜図５を参照して実施の形態１を説明する。
以下、実施の形態１における給湯器１１０の構成と動作について、図１を参照しながら説明する。なお以下に示す「Ｌ」はリットル（１Ｌ＝１×１０−３ｍ３）を示す。
【００１２】
実施の形態１．
図１は、実施の形態１における給湯器１１０の構成図である。タンク１は、被加熱液である水（加熱対象の被加熱液）あるいは加熱後の湯を貯めるためものである。ポンプ２は被加熱液である水を循環させる。熱交換器３（加熱器）は、被加熱液である水を昇温する。熱交換器３は、被加熱液循環配管４を介してタンク１と接続されている。熱交換器３は熱媒体配管５とも接続されている。すなわち熱交換器３内の被加熱液流路３１（加熱流路）と熱媒体流路３２が接触しており、ここで熱交換が行われる。熱媒体は、例えば高温の湯が用いられるが、これに限定するものではなく、二酸化炭素やフロン系冷媒あるいは炭化水素系冷媒でもよい。制御装置６はポンプ２の動作を制御するためのものであり、信号線６１を介してポンプ２と接続されている。出湯配管１１はタンク１内の湯を取り出す配管である。水道水配管１２はタンク１内に水を補給するための配管である。
出湯配管１１、水道水配管１２は、それぞれタンク１に接続されている。
【００１３】
給湯器１１０では、熱交換器３で加熱された水はタンク１に貯められ、必要に応じて出湯配管１１から流出される。すなわち出湯配管１１から流出する湯は、熱交換器３で直接加熱された湯である。これは以下に説明する給湯器１２０〜１４０でも同様である。
【００１４】
さらに給湯器１１０の構成を詳しく説明する。図１に示すように、被加熱液循環配管４（被加熱液配管）は、タンク１から流出した被加熱液が再びタンク１に流入する流路を形成する。熱交換器３は、被加熱液循環配管４の途中に配置されている。熱交換器３は、タンク１から被加熱液循環配管４に流出した被加熱液が流入し、流入した被加熱液が熱媒体流路３２を流れる熱媒体との熱交換によって昇温されてタンク１の流入側の被加熱液循環配管４に流出する被加熱液流路３１（加熱流路）を有する。また、ポンプ２と制御装置６（ポンプ制御装置）とは、タンク１に貯留された被加熱液を被加熱液循環配管４に流通させる流通制御部１０１を構成する。
【００１５】
流通制御部１０１は、熱交換器３の被加熱液流路３１を通過する被加熱液の流量を制御することにより、被加熱液流路３１を通過する被加熱液を脈動させる。また流通制御部１０１は、後述するように、沸き上げする際に、タンク１に貯留された被加熱液の全容量Ｖ（Ｌ）と、被加熱液の全容量Ｖが所定温度に達するまでの時間として設定された沸き上げ時間Ｔ（分）と、熱交換器３の被加熱液流路３１を通過する被加熱液の流量Ｆ（Ｌ／分）とに基づいて決定され、かつ、タンク１に貯留された被加熱液の全容量Ｖが熱交換器３を通過する回数を示す循環回数が、所定回数以下（実施の形態１では後述のように３回以下）となるように、熱交換器３の被加熱液流路３１を通過する被加熱液の流量を制御する。
【００１６】
次に、図１を参照しながら、実施の形態１における給湯器１１０の動作を説明する。
【００１７】
被加熱液である水は、水道水配管１２を介してタンク１に導入される。タンク１内の水は、ポンプ２、被加熱液循環配管４を介して、熱交換器３へ送られる。水は、熱交換器３内の被加熱液流路３１を通過する間に、これに接触する熱媒体流路３２内の熱媒体から熱を供給され、昇温される。昇温された水すなわち湯は、タンク１の流入側の被加熱液循環配管４を介してタンク１に戻る。熱媒体流路３２内の熱媒体は、熱媒体配管５を介してヒートポンプ（ここでは図示していない）へ送られ加熱された後、熱媒体配管５を介して熱交換器３へ戻る。
【００１８】
（スケールの析出）
水中の硬度成分すなわちカルシウムイオン濃度が高いとき、炭酸カルシウムの結晶が析出する。そもそも熱媒体流路３２と接している被加熱液流路３１の内壁は、当然ながら温度が高く、炭酸カルシウムが析出しやすい。さらに、炭酸カルシウムの結晶核は液相と接触する面積が小さい方がエネルギー的に有利（安定）なため、固液界面すなわち異物や壁面があると、そこに接するように核を形成する。このようなメカニズムにより、熱交換器３の内部すなわち被加熱液流路３１の内壁（伝熱面）にスケールが析出する。
【００１９】
（沸き上げ時間、循環回数）
ここで、タンク１内の水の加熱を開始し、タンク１内の被加熱液の全量が所定の温度に達するまでの時間を、「沸き上げ時間」と定義する。この間、水道水配管１２からの水道水補給ならびに出湯配管１１からの出湯は行われないものとする。沸き上げ時間中、制御装置６はポンプ２の動作を制御し、水流を脈動させる。ただし平均流量は、循環回数が「所定の回数以下」となるように定められる。ここで「循環回数」とは、タンク１内の水が平均的に閉回路内を循環する回数のことであり、次の式（１）で算出される値である。
【００２０】
循環回数＝（平均流量Ｆ×沸き上げ時間Ｔ）÷（タンク１の容積Ｖ＋被加熱液循環配管４の容積＋被加熱液流路３１の容積）    式（１）
【００２１】
一般的に、被加熱液循環配管４の容積ならびに被加熱液流路３１の容積はタンク１の容積に比べて十分小さいので、これらの値は上記演算から省いてもよい。すなわち次式（２）のように算出してもよい。なお、式（１）、式（２）における「タンク１の容積Ｖ」とは、タンク１に貯留された被加熱液の容量である。
【００２２】
循環回数＝（平均流量Ｆ×沸き上げ時間Ｔ）÷（タンク１の容積Ｖ）    式（２）
【００２３】
上記の式（１）あるいは式（２）から決定される循環回数は、タンク１に貯留された被加熱液の全容量Ｖが熱交換器３を通過する回数を示す値である。
【００２４】
なお、タンク１内の水の一部を沸き上げるときは、「タンク１の容積」を「昇温する水量」に、「沸き上げ時間」を「対象の水量を所定の温度にまで昇温する時間」に置き換えれば良い。例えば、昇温する水量が半分になれば沸き上げ時間も半分になるので、平均流量さえ決まれば、循環回数は変わらない。
【００２５】
実施の形態１の給湯器１１０では、タンク１と熱交換器３を循環する水流に脈動を印加することで熱交換器３内の被加熱液流路３１の内壁に析出したスケールを剥離するとともに、タンク１と熱交換器３との間を湯が循環する循環回数を抑制することで、剥離スケールが被加熱液流路３１内壁に再付着するのを防ぐ。これにより、スケール付着に起因する熱交換性能の低下や流路閉塞を確実に抑制できる。
【００２６】
なお、熱交換器としては、プレート式熱交換器のほか二重管式熱交換器、シェルアンドチューブ式熱交換器など、その構造や形式に限定されるものではなく、被加熱液流路３１をホットバス（高温の湯などの熱媒体を貯留したタンク）に浸漬して加熱しても良いし、電気ヒーターなどの加熱器具を接触させてもよい。
【００２７】
次に、実施の形態１の具体例（実験条件）を説明する。
（１）実験では、タンク１として容積６０Ｌのステンレス製タンクを用いた。
（２）また、熱交換器３の有する被加熱液流路３１として、内径１２ｍｍ、長さ１０ｍの銅管を用意し、これを樹脂製配管で接続した。
（３）被加熱液は、一般試薬で調整した模擬高硬度水を用いた（硬度１００ｍｇ−ＣａＣＯ３／Ｌ、Ｍアルカリ度１４０ｍｇ−ＣａＣＯ３／Ｌ、ｐＨ７．５）。
（４）被加熱液流路３１の銅管は、４０Ｌのステンレスホットバスに浸漬させ、模擬高硬度水を昇温した。
（５）初発のタンク内の水温は２５℃とし、銅管出口を通過すると湯温が７５℃にまで上昇するように熱量を加えた。
（６）沸き上げ時間Ｔは１時間（６０分）とした。すなわち沸き上げ開始から１時間後にタンク内の水の全てが７５℃に到達するように水を循環させた。
（７）以上の操作を１バッチとして、これを７２バッチ繰り返し、銅管内壁に付着したスケール量を分析した。具体的には、付着したスケールを１モル／Ｌの希塩酸で抽出した後、高速液体クロマトグラフィ分析装置を使ってカルシウムイオン量を測定した。なお、各サイクルを開始するにあたっては、加熱された模擬高硬度水をいったん全て排出し、新しい模擬高硬度水をタンク内に注入している。
【００２８】
図２は、被加熱液に脈動を印加した場合の流量の時間変化を模式的に示した図である。横軸は時間、縦軸は流量である。ＵＨは最大流量、ＵＬは基準流量（最小流量）、また、ＴＣは脈動サイクル時間、ＴＨは基準流量ＵＬから最大流量ＵＨに到達するまでの時間である。ＵＭは平均流量であり、脈動を印加した被加熱液のＴＣ時間分の積算流量をＴＣで除した値として求められる。以下の実験１〜実験３における各パラメータの基準値は、次のように定めた。
【００２９】
（実験１〜実験３における各パラメータの基準値）
ＵＨ＝１．４（Ｌ／分）、ＵＬ＝０．７（Ｌ／分）、ＵＭ＝１．０（Ｌ／分）、ＴＣ＝５（秒）、ＴＨ＝２（秒）。
【００３０】
（実験１）
被加熱液の循環回数とスケール付着量との相関について調べた。循環回数と流量との関係を以下に示す。上記式（２）よれば、
循環回数×タンク１容積Ｖ（６０Ｌ）＝平均流量ＵＭ×沸き上げ時間Ｔ（６０分）
である。よって、この実験１では、循環回数＝平均流量ＵＭ、である。
【００３１】
循環回数１：ＵＨ＝１．４（Ｌ／分）、ＵＬ＝０．７（Ｌ／分）、ＵＭ＝１．０（Ｌ／分）
循環回数２：ＵＨ＝２．８（Ｌ／分）、ＵＬ＝１．４（Ｌ／分）、ＵＭ＝２．０（Ｌ／分）
循環回数３：ＵＨ＝４．２（Ｌ／分）、ＵＬ＝２．１（Ｌ／分）、ＵＭ＝３．０（Ｌ／分）
循環回数４：ＵＨ＝５．６（Ｌ／分）、ＵＬ＝２．８（Ｌ／分）、ＵＭ＝４．０（Ｌ／分）
循環回数５：ＵＨ＝７．０（Ｌ／分）、ＵＬ＝３．５（Ｌ／分）、ＵＭ＝５．０（Ｌ／分）
循環回数６：ＵＨ＝８．４（Ｌ／分）、ＵＬ＝４．２（Ｌ／分）、ＵＭ＝６．０（Ｌ／分）
【００３２】
図３は、実験結果を示す。比較のため、脈動を印加せず循環回数を１回としたときのスケール付着量も同じグラフに示している。循環回数が１のときが最良の結果であったが、循環回数が３以下のとき、高いスケール付着抑制効果が認められた。
【００３３】
（実験２）
脈動の強度、すなわちＴＨ時間後（ここでは２秒後）の最大流量ＵＨが基準流量ＵＬの何倍となれば、高いスケール付着抑制効果が得られるかを調べた。定めた実験条件を以下に示す。
【００３４】
１．２５倍：ＵＨ＝１．１（Ｌ／分）、ＵＬ＝０．９（Ｌ／分）、ＵＭ＝１．０（Ｌ／分）、
１．５倍：ＵＨ＝１．２（Ｌ／分）、ＵＬ＝０．８（Ｌ／分）、ＵＭ＝１．０（Ｌ／分）、
２．０倍：ＵＨ＝１．４（Ｌ／分）、ＵＬ＝０．７（Ｌ／分）、ＵＭ＝１．０（Ｌ／分）、
３．０倍：ＵＨ＝１．６５（Ｌ／分）、ＵＬ＝０．５５（Ｌ／分）、ＵＭ＝１．０（Ｌ／分）。
【００３５】
これらの条件は、いずれも平均流量ＵＭが１．０（Ｌ／分）なので、循環回数は１である。図４は実験結果を示す。比較のため、脈動を印加せず流量を１．０（Ｌ／分）で固定したときのスケール付着量も、同じグラフに示している。最大流量が基準流量の２倍以上のとき、高いスケール付着抑制効果が認められた。
【００３６】
（実験３）
脈動サイクル時間ＴＣとスケール付着量との関係について調べた。
図５は実験結果を示す。比較のため、脈動を印加せず流量を１．０（Ｌ／分）で固定したときのスケール付着量も、同じグラフに示している。ＴＣが１０秒以下のとき、高いスケール付着抑制効果が認められた。
【００３７】
（銅管出口の湯温と脈動条件との関係）
実験２のように脈動の強度が強い方が、すなわち平均流量ＵＭが大きく（循環回数が大きく）、最大流量ＵＨの基準流量ＵＬに対する倍率が大きい。また実験３のように、脈動サイクル時間ＴＣが短い方が、スケール付着抑制効果は高い。一方で、流量が上下することで、被加熱液流路３１の出口の湯温が不安定になるのではないかという懸念がある。この湯温の安定性についても調べたところ、上に示した「循環回数が３以下」、「２秒後の最大流量が基準流量の２倍以上」、「脈動サイクル時間が１０秒以下」という脈動条件において、湯温が不安定になる現象は認められなかった。これは被加熱液流路中の被加熱液が保持する熱容量に対して、上記条件で印加した程度の脈動の与える影響は、吸収されてしまうことを意味している。
【００３８】
なお、仮に被加熱液流路３１の容量が小さく、被加熱液流路３１の出口の湯温が不安定になったとしても、被加熱液の平均流量に対して与えられる熱量が適正に設計されていれば、沸き上げ時間後のタンク内の湯温を目標値に到達させることは可能である。従って、被加熱液流路３１と熱媒体流路３２を接触させて被加熱液を昇温させる場合には、熱媒体側熱源機を被加熱液流路３１の出口の湯温ではなくタンク内の平均湯温を用いて制御すれば、熱源機操作量のハンチングを回避できる。
【００３９】
本実施の形態１では、図２に示すように、パルス波に近い脈動波形を与えたが、矩形波、サイン波でも、ほぼ同等の効果を奏する。
【００４０】
以上の実施の形態１の給湯器１１０では、被加熱液を貯留するための給湯タンクと、被加熱液を昇温するための加熱器と、被加熱液を循環させるための循環流路と、循環流路内の被加熱液を流通させるための液駆動手段と、被加熱液の流量を調節するための制御手段を備えた。そして、上記制御手段は被加熱液流量を脈動させるとともに、所定の昇温時間内（タンク内被加熱液が所定温度に達するまでの間）に被加熱液が系内を循環する回数が３以下となるように被加熱液平均流量を制御する。この構成によれば、給湯タンクと加熱器を循環する被加液流に脈動を印加することで加熱器内の被加熱液流路内壁（伝熱面）に析出したスケールを剥離すると共に、給湯タンクと加熱器との間を被加熱液が循環する回数を抑制することで、剥離スケールが加熱器内の被加熱液流路内壁に再付着するのを防ぐことができる。これにより、スケール再付着に起因する熱交換性能の低下や流路閉塞を確実に抑制できる。
【００４１】
実施の形態２．
図６を参照して実施の形態２の給湯器１２０を説明する。実施の形態２の給湯器１２０では、ポンプ２、弁７及び制御装置６ａが流通制御部１０２を構成する。実施の形態１では、ポンプ動作そのものを制御装置６（ポンプ制御装置）で制御し、被加熱液の脈動を発生させたが、脈動印加の方式についてはこれに限るものではない。実施の形態２では、流量調整弁の開閉を制御することで被加熱液に脈動を発生すると共に、循環回数を３回数以下に制御する。
図６は、実施の形態２における給湯器１２０の構成図を示す。実施の形態２では、被加熱液循環配管４の熱交換器３とポンプ２との間に、弁７（流量調整弁）が配置されている。制御装置６ａは、弁７の開閉動作を制御する。制御装置６ａは、信号線６１ａを介して弁７と接続されている。その他は図１と同様である。図６のような構成により、制御装置６ａが弁７の開度を調節することで、実施の形態１と同様の脈動を被加熱液に発生することができる。
【００４２】
以上のように実施の形態２では、流通制御部１０２は、ポンプ２、弁７及び制御装置６ａによって構成される。ポンプ２は、被加熱液循環配管４の途中に配置され、タンク１に貯留された被加熱液を被加熱液循環配管４に流通させる。また弁７は、被加熱液循環配管４の途中であってポンプ２の吸込側と吐出側とのいずれかの位置に配置され、制御を受けることによって被加熱液の流量を調整する。また、制御装置６ａは、弁７を制御することによって、被加熱液の流量を制御することで、被加熱液に脈動を発生させる。
【００４３】
実施の形態３．
図７を参照して実施の形態３の給湯器１３０を説明する。実施の形態３では、バイパス路の流量を調整することで被加熱液に脈動を発生すると共に、循環回数を３回数以下に制御する。
図７は、実施の形態３における給湯器１３０の構成図を示す。実施の形態３では、流通制御部１０３は、ポンプ２、バイパス管４１（バイパス配管）、弁７１（バイパス流量調整弁）、及び制御装置６ｂ（バイパス流量調整弁制御装置）を備えている。ポンプ２は、被加熱液循環配管４の途中であって熱交換器３の流入側に配置され、タンク１に貯留された被加熱液を被加熱液循環配管４に流通させる。バイパス管４１（バイパス配管）は、ポンプ２の吐出側からポンプ２の吸込側にバイパスするバイパス流路を形成する。弁７１は、バイパス管４１の途中に配置され、制御装置６ｂから制御を受けることによってバイパス管４１を流れる被加熱液の流量を調整する。制御装置６ｂは、弁７１の開度を制御することによって、被加熱液循環配管４を流れる被加熱液の流量を制御することで、被加熱液に脈動を発生させる。その他は図１と同様である。
【００４４】
動作について説明する。制御装置６ｂが弁７１を開くとバイパス管４１に被加熱液が流れこむため、熱交換器３の被加熱液流路３１へ流入する被加熱液流量は低下する。逆に制御装置６ｂが弁７１を閉じると、バイパス管４１には被加熱液が流れないため、熱交換器３の被加熱液流路３１へ流入する被加熱液流量は増加する。これを繰り返すことにより、実施の形態１と同様に、脈動を発生すると共に、循環回数を３回数以下に制御することができる。
【００４５】
実施の形態４．
図８を参照して実施の形態４の給湯器１４０を説明する。給湯器１４０では給湯器１１０と同様に、ポンプ２及び制御装置６が流通制御部１０１を構成する。
図８は、実施の形態３における給湯器１４０の構成図を示す。補助加熱装置８（例えば電気ヒーター）が、タンク１内に設けられた他は、図１と同様である。
【００４６】
動作について説明する。本実施の形態４では、被加熱液の「循環回数」を４回以下まで認める。そのかわり被加熱液流路３１の出口の湯温を所定温度以下となるように加熱量を調節し、不足分の熱量はタンク１内で補助加熱装置８から与えて、タンク１内の湯温を所定温度にまで昇温する。これにより、被加熱液流路３１のスケール付着に起因する熱交換性能の低下や流路閉塞を抑制できる。
【符号の説明】
【００４７】
１  タンク、１１  出湯配管、１２  水道水配管、１０１，１０２，１０３，１０４  流通制御部、１１０，１２０，１３０，１４０  給湯器、２  ポンプ、３  熱交換器、３１  被加熱液流路、３２  熱媒体流路、４  被加熱液循環配管、５  熱媒体配管、６  制御装置、６１  信号線。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【国際調査報告】
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