(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
凝縮器として機能する水熱交換器（４４）を有して成るヒートポンプシステムと、貯湯タンク（１）内の湯水を上記水熱交換器（４４）と熱交換可能に流通させる熱交換路（２９）と、上記熱交換路（２９）内に介設されたポンプ（２８）とを備え、上記ポンプ（２８）を駆動することによって熱交換路（２９）内に湯水を流通させるよう構成した装置において、上記ポンプ（２８）を一定時間、定常運転時の回転数よりも高い回転数で駆動させることによって、上記熱交換路（２９）内を流通する湯水の速度を一時的に上昇させる湯垢除去運転を、上記貯湯タンク（１）内の湯水の全量沸き上げ後に行うことを特徴とするヒートポンプ式給湯装置の湯垢除去方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、流路内の湯垢等のスケールを除去することが可能な湯垢除去方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
貯湯タンクと水熱交換器とを備え、貯湯タンク内の湯水と冷媒回路を流通する冷媒との間の熱交換を上記水熱交換器で行うよう構成したヒートポンプシステムが、従来から用いられている。そしてこのようなヒートポンプシステムでは、冷媒回路中に設けられた空気熱交換器を蒸発器として機能させると共に水熱交換器を凝縮器として機能させることにより給湯運転を行うことが可能である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで上記ヒートポンプシステムの水系統回路には、冷媒回路中の水熱交換器と熱交換可能に熱交換路が設けられているが、この熱交換路の流路は、伝熱を促進させるために他の流路よりも狭く設けられている場合が多い。しかしながら、上記流路を狭くすると、湯垢等のスケールが熱交換路の内壁面に付着し易くなり、これにより逆に伝熱性能が低下する場合があるという問題が生じている。このようなスケールを除去する方法としては、例えば、配管内を流通する水の数パーセントを絶えず外部に排出することによって、スケールも共に排出し、排出した分だけ新しい水を補給するという方法が用いられている。しかしながら、この方法では、常に水の交換を行わなければならないため不経済であるという問題がある。
【０００４】
この発明は、上記従来の欠点を解決するためになされたものであって、その目的は、流路内に湯垢等のスケールが付着するのを防ぎ、さらに付着したスケールを除去することが可能な湯垢除去方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
そこで請求項１のヒートポンプ式給湯装置の湯垢除去方法は、凝縮器として機能する水熱交換器４４を有して成るヒートポンプシステムと、貯湯タンク１内の湯水を上記水熱交換器４４と熱交換可能に流通させる熱交換路２９と、上記熱交換路２９内に介設されたポンプ２８とを備え、上記ポンプ２８を駆動することによって熱交換路２９内に湯水を流通させるよう構成した装置において、上記ポンプ２８を一定時間、定常運転時の回転数よりも高い回転数で駆動させることによって、上記熱交換路２９内を流通する湯水の速度を一時的に上昇させる湯垢除去運転を、上記貯湯タンク１内の湯水の全量沸き上げ後に行うことを特徴としている。
【０００７】
上記請求項１の湯垢除去方法では、ポンプ２８を一定時間、定常運転時の回転数よりも高い回転数で駆動させることによって、熱交換路２９内の湯水の速度を上昇させる湯垢除去運転を行うようにしている。これによって、簡単な方法で、熱交換路２９の内壁面に付着した湯垢等のスケールを除去することができる。このため、上記スケールによる伝熱性能等の機器性能の低下を抑制することができる。また、上記湯水の速度上昇により、炭酸カルシウムの付着を防止することもできるため、水廻り制御弁の固着を防止することも可能となる。さらに、この方法によれば、スケールが内壁面に付着しにくくなるため、配管内を流通する水を頻繁に交換する必要がなくなり経済的である。しかも上記湯垢除去方法では、全量沸き上げ後に湯垢除去運転を行うようにしている。すなわち、全量沸き上げ前にポンプ２８の回転数を上げて湯水速度を上昇させると、熱交換路２９内で充分な熱交換が行われないために給湯温度が低下してしまうという不具合が生じるが、全量沸き上げ後に上記湯垢除去運転を行うことによって、上記給湯温度の低下を抑制することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
次に、この発明の湯垢除去方法の具体的な実施の形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００１１】
まず、この発明の一実施形態の前提となるヒートポンプ式給湯装置の全体構成について説明する。図１は、上記ヒートポンプ式給湯装置の水系統及び冷媒系統を示す回路図である。このうち、まず水系統における風呂用回路について説明する。同図において１は貯湯タンクであり、この貯湯タンク１には、温度検知手段である３個のサーミスタ１１、１２、１３がそれぞれ異なる高さに配置されている。具体的には、第１サーミスタ１１、第２サーミスタ１２、第３サーミスタ１３の順に、図における上部から下部に向かって所定の間隔を置いて配置されている。また上記貯湯タンク１の底部に設けられた給水口２には、給水圧を加えながら貯湯タンク１に市水を供給するための給水配管３が接続されており、上記給水配管３には、給水側から順に、逃し弁付き減圧逆止弁７、及び凍結防止サーミスタ６がそれぞれ介設されている。一方、上記貯湯タンク１の頂部に設けられた給湯口４には給湯配管８が接続されており、さらにその先端がミキシングバルブ９の流入側９ａに接続されている。ここで、上記給湯配管８の貯湯タンク１側には、蒸気を外部へ逃がすための空気逃し弁２３と、水の膨張分を逃がすための水逃し弁２４とがそれぞれ設けられている。また上記給水配管３の途中から分岐された給水管１４も、上記ミキシングバルブ９の流入側９ａに接続されており、このミキシングバルブ９で上記給湯配管８からの給湯と給水管１４からの市水が、一定の割合で混合されるように構成されている。一方、上記ミキシングバルブ９の流出側９ｂには分岐管１６が接続されており、この分岐管１６を介して風呂用給湯管１７と出湯管１８とに分岐される。そして、上記風呂用給湯管１７が差し湯用電磁弁１９と逆止弁２１とを介して浴槽２２に接続される一方、上記出湯管１８は出湯口に接続される。
【００１２】
次に上記水系統における湯沸かし回路について説明する。図１に示すように、上記貯湯タンク１の底部に設けられた取水口２６には、取水管２７が接続されており、その先端が循環ポンプ２８を介して熱交換路２９の入口側２９ａに接続されている。ここで上記熱交換路２９は、以下で述べる冷媒回路の凝縮器として機能する三重管式の水熱交換器４４と熱交換可能に設けられており、上記循環ポンプ２８の作動によって熱交換路２９の入口側２９ａから出口側２９ｂへと湯水が流通するように成っている。このとき、上記水熱交換器４４には漏洩検知機３４が取り付けられている。また上記熱交換路２９の出口側２９ｂには、出湯管３１が接続されており、その先端が上記ミキシングバルブ９よりも貯湯タンク１側の給湯配管８に接続されている。そして、上記循環ポンプ２８と熱交換路２９とを結ぶ取水管２７には、電動比例弁３２と入水温度検知サーミスタ３３とが介設されている。また、上記熱交換路２９から給湯配管８へと至る出湯管３１には、給湯温度検知サーミスタ３６と逃し弁３７とがそれぞれ介設されている。なお、上記水系統における風呂用回路及び湯沸かし回路は、それぞれ制御手段（図示せず）によって制御されるが、この制御手段はＣＰＵ、メモリ、入出力インターフェース等を有するマイクロコンピュータを用いて構成されたものである。
【００１３】
一方、上記冷媒系統については、図１に示すように圧縮機４１、水熱交換器４４、電動膨張弁４５、空気熱交換器４６を順次冷媒配管５０ａ〜５０ｄで接続することによって構成している。さらに上記圧縮機４１の吐出側には吐出管温度サーミスタ４２、及び圧力制御のためのＨＰＳ４３が介設され、また上記空気熱交換器４６とその近傍には、それぞれ空気熱交温度サーミスタ４７と外気温度サーミスタ４８とが配設されている。ところで上記冷媒回路には、除霜運転時に圧縮機４１から吐出されるホットガスを空気熱交換器４６に供給するためのバイパス回路が形成されている。すなわち、図に示すように、上記圧縮機４１の吐出側と水熱交換器４４とを結ぶ冷媒配管５０ａから、除霜用電磁弁４９を介したバイパス配管５１を分岐させ、その先端を上記電動膨張弁４５と空気熱交換器４６とを結ぶ冷媒配管５０ｃに接続させることによって、上記バイパス回路を形成している。またこの冷媒系統回路も、上記制御手段（図示せず）によって制御されている。
【００１４】
次に、上記構成のヒートポンプ式給湯装置の運転動作のうちの風呂給湯運転について説明する。まず、図１に示す貯湯タンク１内に温湯が貯溜された状態において、差し湯用電磁弁１９を開弁する。すると、上記給水配管３を流れる水の給水圧によって、貯湯タンク１内に貯溜された約８５℃の温湯が押し上げられ、給湯口４から給湯配管８を通ってミキシングバルブ９の流入側９ａに流入する。このとき、上記給水配管３から分岐された給水管１４を流通する水も上記ミキシングバルブ９の流入側９ａに流入し、ここで上記水と温湯が一定の割合で混合される。そして上記混合された約４０℃〜６０℃の温湯は、ミキシングバルブ９の流出側９ｂから分岐管１６を介して、一方は風呂用給湯管１７を流通して浴槽２２に供給され、また一方は出湯管１８を流通して出湯口に供給される。
【００１５】
さらに、上記ヒートポンプ式給湯装置における湯沸かし運転について説明する。まず図１に示す差し湯用電磁弁１９を閉弁した状態において、冷媒回路中の圧縮機４１を駆動し、水熱交換器４４を凝縮器として機能させると共に、空気熱交換器４６を蒸発器として機能させる。次に、上記水系統回路における循環ポンプ２８を作動させる。すると、貯湯タンク１の底部に設けた取水口２６から貯溜水が流出し、これが取水管２７を介して熱交換路２９を流通する。そのときこの水は凝縮器として機能している水熱交換器４４によって加熱され、出湯管３１及び給湯配管８を通って再び貯湯タンク１内の上部へと返流される。そしてこのような動作を継続して行うことによって、貯湯タンク１の上端側から下端側へと温湯が次第に貯溜されるように構成されている。そして、上記貯湯タンク１の下方部に設けられた第３サーミスタ１３で検知される湯温が、予め上記制御手段によって設定された設定温度以上（例えば、８５℃以上）になれば、全量沸き上げが完了した状態として、上記運転は終了される。
【００１６】
次に、本発明の要旨部分であるヒートポンプ式給湯装置の湯垢除去回路について説明する。図１において上記湯垢除去回路は、主に、上記に示した貯湯タンク１、循環ポンプ２８、熱交換路２９を順次各配管２７、３１、８で接続することによって構成されている。ここで上記熱交換路２９は、上記冷媒回路の凝縮器として機能する水熱交換器４４と熱交換可能に設けられており、上記循環ポンプ２８の作動によって熱交換路２９の入口側２９ａから出口側２９ｂへと湯水が流通するように成っている。
【００１７】
上記ヒートポンプ式給湯装置の湯垢除去運転について説明する。まず、上記で述べた湯沸かし運転を行うことにより、上記貯湯タンク１を全量沸き上げ状態とする。そしてその後、循環ポンプ２８を最大回転数で駆動させる。すると、上記熱交換路２９と貯湯タンク１内を流通する湯水の流速が増加され、これによって、上記熱交換路２９の内壁面に付着された湯垢や炭酸カルシウム等のスケールが除去される。上記湯垢除去運転は一定時間（例えば、５分間）継続して行われた後、上記制御手段（図示せず）によって循環ポンプ２８が自動的に停止され、上記運転は終了される。
【００１８】
図２は、上記湯垢除去運転における制御手段の制御を示すフローチャートである。まずステップＳ１では、上記貯湯タンク１内の湯水が全量沸き上げ状態となっているか否かを判断する。すなわちここでは、上記貯湯タンク１の下方部に設けられた温度検知手段である第３サーミスタ１３の値が、予め設定された設定温度以上、例えば約８５℃以上となっているか否かを判断する。そして設定温度よりも第３サーミスタで検知される温度の方が低い場合は、上記給湯加熱運転を継続し、設定温度以上であればステップＳ２に移行する。次にステップＳ２では、上記湯垢除去運転を行う時間を制御するための制御手段によってタイマがスタートされ、これと共に上記循環ポンプ２８が最大回転数で駆動される（ステップＳ３）。さらにステップＳ４では、上記タイマの値が予め設定された湯垢除去運転時間以内であるか否かを判断する。そして上記時間以内であれば再び湯垢除去運転が継続され、上記時間が経過していれば直ちに循環ポンプ２８は停止され、湯垢除去運転を終了させる（ステップＳ５）。
【００１９】
以上のように構成され制御されるヒートポンプ式給湯装置の湯垢除去方法では、循環ポンプ２８を一定時間、定常運転時の回転数よりも高い回転数で駆動させて、熱交換路２９内の湯水の速度を上昇させるという簡単な方法で、熱交換路２９内面に付着した湯垢等のスケールを除去することができる。この結果、上記スケールによる伝熱性能等の機器性能の低下を抑制することができる。また、上記湯水の速度上昇により、炭酸カルシウムの付着を防止することができるため、水廻り制御弁の固着を防止することも可能となる。さらに、この方法によれば、スケールが内壁面に付着しにくくなるため、循環する配管内の水を頻繁に交換する必要がなくなり経済的である。また、全量沸き上げ後に上記湯垢除去運転を行うことによって、上記湯水の速度を上昇させることによる給湯温度の低下を抑制することができる。なお、上記湯垢除去運転によって除去された湯垢等のスケールが、貯湯タンク１内に滞留するとの懸念もあるが、貯湯タンク１内の湯水は通常半年に１回全量交換されるため、上記湯垢等が滞留することに起因する不具合は生じない。
【００２０】
以上にこの発明の具体的な実施の形態について説明したが、この発明は上記形態に限定されるものではなく、この発明の範囲内で種々変更して実施することができる。
【００２１】
【発明の効果】
上記請求項１の湯垢除去方法では、ポンプの回転数を定常運転時の回転数よりも一時的に上昇させるという簡単な方法で、熱交換路の内壁面に付着した湯垢等のスケールを除去することができる。このため、上記スケールによる伝熱性能の低下等の機器性能の低下を抑制することができる。また、上記湯水の速度上昇により、炭酸カルシウムの付着を防止することもできるため、水廻り制御弁の固着を防止することも可能となる。さらに、この方法によれば、スケールが内壁面に付着しにくくなるため、配管内を流通する水を頻繁に交換する必要がなくなり経済的である。しかも上記湯垢除去方法では、上記湯水速度を上昇させることによる給湯温度の低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施の形態である湯垢除去回路を含むヒートポンプ式給湯装置の水系統及び冷媒系統回路図である。
【図２】上記湯垢除去運転時における制御フローチャートである。
【符号の説明】
１  貯湯タンク
２  給水口
３  給水配管
４  給湯口
８  給湯配管
１３  第３サーミスタ
２６  取水口
２７  取水管
２８  循環ポンプ（ポンプ）
２９  熱交換路
３１  出湯管
４４  水熱交換器
【図１】
0003603734.tif 000002
【図２】
0003603734.tif 000003