(57)【要約】【課題】本発明の給湯機は、発生したスケールのポンプへの吸い込みをなくし、ポンプの寿命を向上させることによって、信頼性の高い給湯機を提供する。【解決手段】ポンプ７により貯湯タンク８の底部近傍に設置したポンプ７の吸込管より水を吸入し、貯湯タンク８内の水を加熱源に循環させることによって加熱し、高温の湯を前記貯湯タンク８内に貯湯するようにした給湯機において、多孔板２７をポンプ７の吸込管１０より上部に設置した。【選択図】図１
2006275445.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポンプにより貯湯タンクの底部近傍に設置した前記ポンプの吸込管より水を吸入し、前記貯湯タンク内の水を加熱源に循環させることによって加熱し、高温の湯を前記貯湯タンク内に貯湯するようにした給湯機において、前記貯湯タンク内に多孔板を設置した給湯機。
【請求項２】
多孔板は前記ポンプの吸込管より上部に位置し、貯湯タンク内に略水平に設置された請求項１記載の給湯機。
【請求項３】
多孔板に開けた穴は吸込管の径より小さい請求項１または２記載の給湯機。
【請求項４】
吸込管を貯湯タンク側面より略水平に挿入した請求項１〜３いずれか１項に記載の給湯機。
【請求項５】
吸込管の貯湯タンク底面側に吸込穴を開けた請求項１〜４いずれか１項に記載の給湯機。
【請求項６】
吸込穴を複数開けた請求項５記載の給湯機。
【請求項７】
吸込穴は前記吸込管の管径より小さくした請求項６記載の給湯機。
【請求項８】
加熱源は圧縮機を含むヒートポンプである請求項１〜７いずれか１項に記載の給湯機。
【請求項９】
ヒートポンプに臨界圧力以上に昇圧された冷媒を用いたことを特徴とする請求項８に記載のヒートポンプ給湯機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、貯湯タンクを有した給湯機に関する。
【背景技術】
【０００２】
図５は従来の技術による給湯機である。図を見ながら説明する。ポンプ７は貯湯タンク８内の水を吸込管１０より吸い込んで、第１加熱手段３０により加熱し、沸き戻し管１３により貯湯タンク８頭頂部に湯を戻す。
【０００３】
減圧弁２０は市水を適度な圧力にして給水管１９を通して貯湯タンク８に供給する。
【０００４】
制御手段２６は第１加熱手段３０で加熱された湯水の温度を出湯温度センサー１６で検知し検知した温度に従って、ポンプ７の流量を調整する。
【０００５】
従来の発明では、沸き上げを現在時刻と残湯量の状況に応じて第１の加熱手段３０または第２の加熱手段３１を運転し、即ち、第１の加熱手段３０は昼間電力で加熱し、第２の加熱手段３１は夜間電力で加熱する様に、加熱手段に応じて電力制度を切り換えるようにした。
【０００６】
これにより、第１加熱手段３０で行う循環による沸き上げ頻度を大幅に少なくすることができ、配管内にスケールがたまる度合いが低くなって配管の寿命を向上させることができる（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２０００−１３０８５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記の構成では、第１加熱手段３０あるいは第２加熱手段３１で水を加熱したとき発生するスケールは、第１の加熱手段３０を循環することになる。スケールがポンプ７に吸い込まれた時、ポンプ７内部で詰まりを起こし、ポンプ７による循環ができなくなると言う問題点がある。
【０００８】
本発明の目的は、発生したスケールのポンプ７への吸い込みを低減し、ポンプ７の寿命を向上させることによって、信頼性の高い給湯機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この目的を達成するために本発明の給湯機は、  ポンプにより貯湯タンクの底部近傍に設置した前記ポンプの吸込管より水を吸入し、前記貯湯タンク内の水を加熱源に循環させることによって加熱し、高温の湯を前記貯湯タンク内に貯湯するようにした給湯機において、前記貯湯タンク内に多孔板を設置した。
【００１０】
これによって、加熱源で発生したスケールは多孔板上に堆積するため、吸込管まで到達しないので、スケールはポンプに吸い込まれるこなく、スケールによるポンプの詰まりを回避できる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の給湯機は、発生したスケールのポンプへの吸い込みをなくし、ポンプの寿命を向上させることによって、信頼性の高い給湯機を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
第１の発明は、ポンプにより貯湯タンクの底部近傍に設置した前記ポンプの吸込管より水を吸入し、前記貯湯タンク内の水を加熱源に循環させることによって加熱し、高温の湯を前記貯湯タンク内に貯湯するようにした給湯機において、前記貯湯タンク内に多孔板を設置した。
【００１３】
これによって、加熱源で発生したスケールは多孔板上に堆積するため、吸込管まで到達しないので、スケールはポンプに吸い込まれるこなく、スケールによるポンプの詰まりを回避できるのでポンプ７の寿命を向上させることによって、信頼性の高い給湯機を提供できる。
【００１４】
第２の発明は、特に第１の発明で、多孔板をポンプの吸込管より上部に位置し、貯湯タンク内に水平に設置した。
【００１５】
これにより、加熱源で発生したスケールは多孔板上に堆積するため、吸込管まで到達しないので、スケールはポンプに吸い込まれるこなく、スケールによるポンプの詰まりを回避できるのでポンプ７の寿命を向上させることによって、信頼性の高い給湯機を提供できる。
【００１６】
第３の発明は、特に第１、２の発明で、多孔板に開けた穴は吸込管の径より小さくした。
【００１７】
これにより、加熱源で発生したスケールは多孔板上に堆積し、吸込管まで到達しないので、スケールはポンプに吸い込まれるこなく、スケールによるポンプの詰まりを回避できる。さらにスケールが多孔板に開けた穴を通り抜けても、吸込管の径より細かなスケールとなるためポンプ内で詰まることはない、
よって、ポンプ７の寿命を向上させることによって、信頼性の高い給湯機を提供できる。
【００１８】
第４の発明は、特に第１〜３の発明で、吸込管を貯湯タンク側面より略水平に挿入した。
【００１９】
これによって、スケールが多孔板に開けた穴を通り抜けて、貯湯タンク底部まで沈降していたスケールのポンプへの吸い込みを低減できるので、ポンプの寿命を向上させることによって、信頼性の高い給湯機を提供できる。
【００２０】
第５の発明は、特に第４の発明において、吸込管の貯湯タンク底面側に吸込穴を開けた。
【００２１】
これによって、スケールが多孔板に開けた穴を通り抜けて、貯湯タンク底部まで沈降していたスケールのポンプへの吸い込みを低減できるので、ポンプの寿命を向上させることによって、信頼性の高い給湯機を提供できる。
【００２２】
第６の発明は、特に第４、５の発明において、吸込穴を複数開けた。
【００２３】
これによって、ポンプの圧力損失を低減できると共に、スケールが多孔板に開けた穴を通り抜けて、貯湯タンク底部まで沈降していたスケールのポンプへの吸い込みを低減できるので、ポンプの寿命を向上させることによって、信頼性の高い給湯機を提供できる。
【００２４】
第７の発明は、特に第４〜６の発明において、吸込穴を吸込管の管径より小さくした。
【００２５】
これによって、スケールの吸い込みをより確実に防止できるので、ポンプの寿命を向上させることによって、信頼性の高い給湯機を提供できる。
【００２６】
第８の発明は、特に第１〜７の発明において加熱源として圧縮機を含むヒートポンプとしたので、大気熱を吸収して湯の沸き上げができ、より効率が向上する。
【００２７】
第９の発明は、特に第８の発明において、ヒートポンプに臨界圧力以上に昇圧された冷媒を用いた。
【００２８】
これにより、前記臨界圧力以上に昇圧された冷媒により水を加熱することにより、冷媒が、圧縮機で臨界圧力以上に加圧されているので、水を加熱することによって熱を奪われて温度低下しても凝縮することがない。したがって、水を冷媒で加熱する熱交換器全域で冷媒側の流路と水側の流路とに温度差を形成しやすくなり、高温の湯が得られ、かつ熱交換効率を高くできる。
【００２９】
（実施の形態１）
以下、実施の形態による給湯機について図面を用いて説明する。図１は本発明の実施の形態おけるヒートポンプ給湯機の回路図である。
【００３０】
図１は本発明の実施の形態における貯湯式ヒートポンプ給湯装置の構成図である。
【００３１】
装置の概要は、低温の湯水と高温の湯水とが層を成した状態で貯えられている貯湯タンク８と、その湯水を加熱する加熱源１であるヒートポンプ６を備え、ヒートポンプ６によって貯湯タンク８の水を加熱して沸き上げて貯湯しておき、給湯に利用する。
【００３２】
先ず、加熱源１であるヒートポンプ６の構成について説明する。
【００３３】
ヒートポンプ６は、冷媒を圧縮する圧縮機２、冷媒を冷却する放熱器３、冷媒を減圧する減圧手段４、冷媒を蒸発気化する吸熱器５で構成されている。
【００３４】
このヒートポンプ６は、圧縮機２の吐出側より放熱器３を介して減圧手段４に接続し、さらに圧縮機２の吸入側に接続している。
【００３５】
このヒートポンプ６においては、冷媒として炭酸ガスが用いられており、圧縮機２によって圧縮された冷媒は、高温高圧の超臨界状態の冷媒として放熱器３に入り、ここで放熱して冷却する。その後、減圧手段４において減圧されて低温低圧の湿り蒸気となり、吸熱器５において空気と熱交換して蒸発気化し圧縮機２へ戻される。
【００３６】
一方、沸き上げに関する構成は、貯湯タンク８の下部から沸上往き管１２でヒートポンプ６と接続し、ヒートポンプ６から貯湯タンク８上部へ沸上戻し管１３で接続している。そして、この沸上戻し管１３の途中から貯湯タンク８の下部へとバイパス管１４によりバイパスしている。なお、沸上往き管１２が接続されている貯湯タンク８の下部とは、貯湯タンク８の低温層の湯水が取得できる位置であればよい。
【００３７】
バイパス管１４の分岐部には三方弁９を設けて、ヒートポンプ６から貯湯タンク８への戻りを沸上戻し管１３によって貯湯タンク８上部に戻すか、バイパス管１４によって貯湯タンク８の下部に戻すかを任意に選択できる構成となっている。なお、沸上戻し管１３が接続されている貯湯タンク上部とは、湯水が貯湯タンク８の高温層側へ戻る程度の位置であればよく、また、貯湯タンク８の下部とは、湯水が貯湯タンクの低温層側へ戻る程度の位置であればよい。
【００３８】
貯湯タンク８からヒートポンプ６に湯水を送り貯湯タンク８に戻すために、沸上往き管１２の途中に出力を任意に変化させることができるポンプ７を設けている。ポンプ７は貯湯タンク８の底部近傍に略水平に挿入される。
【００３９】
また、図２に吸込管１０を貯湯タンク８の底部より見た図を示す様に、複数の吸込穴１１を開けた吸込管口１０より貯湯タンク８底部近傍の低温水を吸い込む。尚、吸込穴１１は吸込管１０の管径より小さくしている。
【００４０】
そして、貯湯タンク８内には多孔板２７が略水平に、ポンプ７の吸込管１０より上部設置されており、さらに多孔板２７に開けた穴２８は吸込管１０の径より小さい。
【００４１】
図３に多孔板２７を示す。この例では穴２８は丸にしているが形状について制限はない。
【００４２】
また、ヒートポンプ６において加熱する前の低湯水の温度を検知する入水温度センサー１５を沸上往き管１２のヒートポンプ６入口側近傍に、加熱した高湯水の温度を検知する出湯温度センサー１６を沸上戻し管１３におけるヒートポンプ６出口近傍に設けている。また貯湯タンク８の温度分布を把握するため、外側壁面に垂直方向等間隔に５点の貯湯温度センサー１７を備えている。
【００４３】
出湯温度センサー１６と貯湯温度センサー１７は制御手段２６に接続されており、制御手段２６は、出湯温度センサー１６と貯湯温度センサー１７の検知温度を把握することができる。また、制御手段２６は、出湯温度センサー１６と貯湯温度センサー１７の検知結果に基づいて、三方弁９の切り換えの制御を行う。
【００４４】
給湯に関する構成としては、貯湯タンクの底部に給水源から給水を行う給水管１９が接続され、給水温度を検知するため給水温度センサー１８を備えている。
【００４５】
貯湯タンク８上部には貯湯された高湯水を出湯し給湯に利用するための給湯管２１が接続され、その途中には給水管２１からの給水バイパス管２２が接続されている。また、給湯管２１からの高湯水と給水バイパス管２２からの低湯水を任意の比率で混合可能な混合弁２３が設けられている。
【００４６】
混合弁２３の下流側には、混合された給湯温度を検知するために給湯温度センサー２５が設けられ、その先に給湯端末２４が接続されている。
【００４７】
また、貯湯タンク８の高湯水を用いた給湯に関して、給湯端末２４が給湯のために開けられると、貯湯タンク８内の湯水が給湯管２１から出湯されるとともに、給水管１９から貯湯タンク８に給水される。給湯温度に関して、給水バイパス管２２により給水を分岐し、貯湯タンク８からの高湯水と給水からの低湯水を混合弁２３において混合比を変えて混合することで、給湯温度を変化させて給湯端末２４に給湯する。この時の混合比は給湯温度センサー２５で検知される給湯温度に応じて制御され、所定の給湯温度に保たれる。貯湯タンク８内の高湯水と水を混ぜて温度を低下させることによって給湯を行うので、これによって貯湯タンク内の高湯水温度を給湯温度である４０℃から５０℃程度よりも大幅に高く、６５℃から９０℃程度として、貯湯槽２１の蓄熱密度を大きくすることが可能になる。
【００４８】
以上のように構成された貯湯式ヒートポンプ給湯装置において、以下にその動作、作用について説明する。
【００４９】
以下、図１に基づいて説明する。
【００５０】
ヒートポンプ６では、圧縮機２によって圧縮された冷媒は、高温高圧の超臨界状態の冷媒として放熱器３に入り、ここで放熱して冷却する。その後、減圧手段４において減圧されて低温低圧の湿り蒸気となり、吸熱器５において空気と熱交換して蒸発気化し圧縮機２へ戻される。この時、貯湯タンク８の下部にある低温層の湯水は放熱器３の熱を吸熱して加熱される。
【００５１】
一方、貯湯タンクの下部にある低温層の湯水をヒートポンプ６により加熱し、貯湯タンク８に戻す貯湯運転においては、ヒートポンプ６の停止時に、三方弁９をバイパス管１４側に切り換えておく。そして、ヒートポンプ６を立ち上げ、ポンプ７を駆動し、貯湯タンク８からの低湯水を加熱する。
【００５２】
出湯温度センサー１６によりヒートポンプ６で加熱された水の温度を検知し、ポンプ７の出力を変えることで、ヒートポンプ６からの出湯温度を制御して目標の温度となるように加熱を行う。
【００５３】
出湯温度センサー１６により検知される出湯温度と、貯湯タンク８の外側面の給水温度センサー１８及び放熱器３に流入部に設置された入水温度センサー１５により把握される検知温度は、制御手段２６に出力される。そして、制御手段２６は、出湯温度と貯湯タンク下部の湯水の温度に基づいて三方弁１６の沸上戻し管２４側への切り換えタイミングを決定し制御する。
【００５４】
なお、給水温度センサー１８は、図１のように貯湯槽１下部に取り付けられているが、貯湯槽１内部に形成される高温と低温の層のうち、低温層の湯水の温度を測れる程度の位置であればよい。
【００５５】
出湯温度センサー１６で検知した温度が所定温度よりも高く、しかも給水温度センサー１８により検知された温度が所定の温度より低い場合には、制御手段２６は三方弁９を沸上戻し管１３側に切り換え、その検知温度が所定の温度より高い場合には三方弁９をバイパス管１４側に切り換える。
【００５６】
また、出湯温度センサー１６で検知した温度が所定温度よりも低い場合は、給湯温度センサー１８により貯湯タンク８下部の低湯層の湯水温度を検知し、その検知温度が予め設定された所定温度よりも低ければ、制御手段２６は三方弁９をバイパス管１４側とし、その検知温度が予め設定された所定温度よりも高ければ、三方弁９を沸上戻し管１３側に切り換える。
【００５７】
制御手段２６の処理手順は、図４に示すフロー図で表される。なお、図４中において出湯温度センサー１６の検知温度をＸ、給水温度センサー１８の検知温度をＹとする。
【００５８】
まず、出湯温度センサー１６と給水温度センサー１８の出力を受ける（ステップＳ２０１）。
【００５９】
次に、出湯温度センサー１６の検知温度が予め設定された第１の所定温度と比較する（ステップＳ２０２）。
【００６０】
その結果、第１の所定温度の方が出湯温度センサー１６の検知温度よりも高ければ、給湯温度センサー１８の検知温度と予め設定された第２の所定温度とを比較する（ステップＳ２０３）。
【００６１】
次に、給湯温度センサー１８の検知温度の方が第２の所定温度よりも高ければ、三方弁９を沸上戻し管１３側に切り換える（ステップＳ２０４）。
【００６２】
また、第２の所定温度の方が給湯温度センサー１８の検知温度よりも高ければ、三方弁９をバイパス管１４側に切り換える（ステップＳ２０５）。
【００６３】
またさらにステップ２０２の結果、出湯温度センサー１６の検知温度の方が第１の所定温度よりも高ければ、給湯温度センサー１８の検知温度と予め設定された第３の所定温度とを比較する（ステップＳ２０６）。
【００６４】
次に、第３の所定温度の方が給湯温度センサー１８の検知温度よりも高ければ、三方弁９をバイパス管１４側に切り換える（ステップＳ２０７）。
【００６５】
また、給湯温度センサー１８の検知温度の方が第３の所定温度よりも高ければ、三方弁９を沸上戻し管１３側に切り換える（ステップＳ２０８）。
【００６６】
この様に、貯湯タンク８への湯をためる貯湯運転時に、放熱器３により出湯温度センサーで検知した湯温が８０℃程度以上に水が加熱されると、放熱器３の加熱部に水に融解していた不純物質がスケールとして析出し、それが剥離して沸上戻し管１３を通って貯湯タンク８内に送られる。この時、貯湯タンク内を沈降してしてしてくるスケールは多孔板２７上に堆積し吸込管からポンプに吸入されることはない。
【００６７】
また、スケールが多孔板に開けた穴を通り抜けて、貯湯タンク底部まで沈降していた場合においても、スケールのポンプへの吸い込みを低減でき、さらに、ポンプの圧力損失を低減できるので、ンプの寿命を向上させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００６８】
以上のように、本発明にかかる給湯装置は、発生したスケールのポンプ７への吸い込みをなくし、ポンプ７の寿命を向上させることによって、信頼性の高い給湯機として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明の実施の形態における給湯機の回路図
【図２】本発明の実施の形態における吸込管の図
【図３】本発明の実施の形態における多孔板の図
【図４】本発明の実施の形態における制御フロー図
【図５】従来の給湯機の回路図
【符号の説明】
【００７０】
１  加熱源
２  圧縮機
６  ヒートポンプ
７  ポンプ
８  貯湯タンク
１０  吸込管
１１  吸込穴
２７  多孔板
２８  穴
【図１】
2006275445.tif 000003
【図２】
2006275445.tif 000004
【図３】
2006275445.tif 000005
【図４】
2006275445.tif 000006
【図５】
2006275445.tif 000007