(57)【要約】【課題】配管内にスケールが残存することを確実に抑制するとともに、貯湯タンク内に貯えた湯を減らすことなく配管洗浄を行うことのできる貯湯式給湯機を提供すること。【解決手段】本発明の貯湯式給湯機は、貯湯タンク２０の下部から取り出された水を加熱手段に送る往き管４０ａと、この水が加熱手段により加熱されて生成した湯を貯湯タンク２０の上部に戻す戻り管４０ｂとを有する加熱循環管路４０と、給水配管（第１給水管部３０ａ）と貯湯タンク２０とを連通させる第１の状態と、給水配管と貯湯タンク２０との連通を遮断して給水配管と往き管４０ａとを連通させる第２の状態とに切り替え可能な切替手段（第１三方弁３３、バイパス管３０ｄ、第３三方弁３６）と、戻り管４０ｂを流れる水を系外へ排水する排水状態に切り替え可能な排水手段（第２三方弁３４、排水管４０ｄ）と、切替手段および排水手段を制御する制御手段（制御装置１２０）とを備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
給水源からの水を供給する給水配管が下部に接続され、湯を取り出すための出湯配管が上部に接続された貯湯タンクと、
水を加熱して湯にする加熱手段と、
前記貯湯タンクの下部から取り出された水を前記加熱手段に送る往き管と、この水が前記加熱手段により加熱されて生成した湯を前記貯湯タンクの上部に戻す戻り管とを有する加熱循環管路と、
前記給水配管と前記貯湯タンクとを連通させる第１の状態と、前記給水配管と前記貯湯タンクとの連通を遮断して前記給水配管と前記往き管とを連通させる第２の状態とに切り替え可能な切替手段と、
前記戻り管を流れる水を系外へ排水する排水状態に切り替え可能な排水手段と、
前記切替手段および前記排水手段を制御する制御手段と、
を備える貯湯式給湯機。
【請求項２】
前記制御手段は、前記切替手段を前記第２の状態とし、前記排水手段を排水状態とすることにより、前記加熱循環管路および前記加熱手段内のスケールを系外へ排出する配管内スケール排出動作を実行可能である請求項１記載の貯湯式給湯機。
【請求項３】
前記制御手段は、前記切替手段を前記第１の状態とし、前記排水手段を排水状態とすることにより、前記貯湯タンク内のスケールを系外へ排出する貯湯タンク内スケール排出動作を実行可能である請求項２記載の貯湯式給湯機。
【請求項４】
前記制御手段は、前記配管内スケール排出動作および前記貯湯タンク内スケール排出動作の少なくとも一方を定期的に実行する請求項３記載の貯湯式給湯機。
【請求項５】
前記制御手段は、前記配管内スケール排出動作および前記貯湯タンク内スケール排出動作を定期的に実行する場合に、前記配管内スケール排出動作の実行間隔に比べて前記貯湯タンク内スケール排出動作の実行間隔を長くする請求項４記載の貯湯式給湯機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、貯湯式給湯機に関する。
【背景技術】
【０００２】
貯湯タンクに高温の湯を貯え、需要に応じて貯湯タンクから湯を取り出して給湯する貯湯式給湯機が広く用いられている。貯湯式給湯機は、貯湯タンクの下部から取り出した水をヒートポンプユニットに送って加熱し、沸き上げられた湯を貯湯タンクの上部に戻す加熱循環管路を有している。この加熱循環管路を用いた沸き上げ運転により、貯湯タンク内に湯を貯める。この際、水に含まれる硬度成分が炭酸カルシウムなどの固形物として析出する。このような析出物は、スケールと呼ばれる。スケールが配管の内面に付着して堆積すると、配管が閉塞し、流路抵抗が大きくなるという問題がある。
【０００３】
従来、スケールの堆積を防止するために、ヒートポンプユニットより下流側の加熱循環管路から系外に排水可能な排水弁を設け、沸き上げ運転を終了してヒートポンプユニットが停止した後、貯湯タンクの下部から加熱循環管路に通水し、排水弁から排水することにより、スケールを系外に排出する洗浄運転を行う技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−７８１６６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、上述した従来の洗浄運転では、貯湯タンク内の下部にスケールがあった場合、そのスケールが加熱循環管路に流入するので、洗浄後にも加熱循環管路内にスケールが残存する可能性がある。
【０００６】
また、貯湯タンクが湯で満タンとなるまで沸き上げを行った場合には、貯湯タンク内の下部まで湯で満たされるので、洗浄運転の際に貯湯タンクから送られた湯が排水弁から排出されてしまうこととなり、湯が無駄になるという問題がある。
【０００７】
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、配管内にスケールが残存することを確実に抑制するとともに、貯湯タンク内に貯えた湯を減らすことなく配管洗浄を行うことのできる貯湯式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】
【０００８】
本発明に係る貯湯式給湯機は、給水源からの水を供給する給水配管が下部に接続され、湯を取り出すための出湯配管が上部に接続された貯湯タンクと、水を加熱して湯にする加熱手段と、貯湯タンクの下部から取り出された水を加熱手段に送る往き管と、この水が加熱手段により加熱されて生成した湯を貯湯タンクの上部に戻す戻り管とを有する加熱循環管路と、給水配管と貯湯タンクとを連通させる第１の状態と、給水配管と貯湯タンクとの連通を遮断して給水配管と往き管とを連通させる第２の状態とに切り替え可能な切替手段と、戻り管を流れる水を系外へ排水する排水状態に切り替え可能な排水手段と、切替手段および排水手段を制御する制御手段と、を備えたものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、配管内にスケールが残存することを確実に抑制することが可能となる。また、貯湯タンク内に貯えた湯を減らすことなく配管洗浄を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態１の貯湯式給湯機を示す構成図である。
【図２】図１に示す貯湯式給湯機の一部を拡大した要部拡大図（配管内スケール排出動作時）である。
【図３】図１に示す貯湯式給湯機の一部を拡大した要部拡大図（貯湯タンク内スケール排出動作時）である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。なお、各図において共通する要素には、同一の符号を付して、重複する説明を省略する。
【００１２】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１の貯湯式給湯機を示す構成図である。同図に示す本実施形態の貯湯式給湯機１３０は、ヒートポンプユニット１０とタンクユニット１１０と制御装置１２０とを備えている。以下、貯湯式給湯機１３０の各構成要素について説明する。
【００１３】
ヒートポンプユニット１０（加熱手段）は、ユニットケース２内に、冷媒を圧縮する圧縮機１と、沸き上げ用熱交換器３と、膨張弁５と、蒸発器７と、これらを環状に接続する冷媒循環配管９とで構成された冷凍サイクルシステムを有している。上記の冷凍サイクルシステムでは、二酸化炭素等の冷媒が圧縮機１で圧縮されて高温、高圧となった後に沸き上げ用熱交換器３で放熱し、膨張弁５で減圧され、蒸発器７で吸熱してガス状態となって圧縮機１に吸入される。
【００１４】
タンクユニット１１０は、貯湯タンク２０、給水管路３０、加熱循環管路４０、給湯管路５０、一次側管路６０、二次側循環管路７０、および追い焚き用熱交換器８０を有している。貯湯タンク２０は、給水管路３０から供給される低温水を下側から貯留すると共にヒートポンプユニット１０で沸き上げられた湯を上側から貯留することにより常に満水状態に保たれる積層式の貯湯タンクである。この貯湯タンク２０の下部には、水導入口２０ａおよび水導出口２０ｂが設けられ、それらより上側には温水導入口２０ｅが設けられている。貯湯タンク２０の上部には、温水導入口２０ｃと、温水導出口２０ｄとが設けられている。水導出口２０ｂには、第１三方弁３３が接続されている。この第１三方弁３３には、加熱循環管路４０の往き管４０ａが接続されている。温水導入口２０ｃには、第２三方弁３４が接続されている。この温水導入口２０ｃには、加熱循環管路４０の戻り管４０ｂが接続されている。水導入口２０ａには、第３三方弁３６が接続されている。温水導出口２０ｄには、給湯管路５０が接続されている。
【００１５】
給水管路３０は、市水等の低温水を貯湯タンク２０、給湯管路５０、および所定の給湯先に供給する管路であり、第１給水管部３０ａと、第２給水管部３０ｂと、第３給水管部３０ｃと、バイパス管３０ｄと、減圧弁（図示せず）とを有している。第１給水管部３０ａ（給水配管）は、水道等の給水源（図示せず）と第３三方弁３６とを接続している。バイパス管３０ｄは、第１三方弁３３と第３三方弁３６とを接続している。第２給水管部３０ｂは、第１給水管部３０ａから分岐して、後述する第１混合弁４５ａおよび第２混合弁４５ｂに接続されている。第３給水管部３０ｃは、第１給水管部３０ａから分岐して、所定の給湯先に接続されている。図示の例では、給湯先の例として１つの給湯栓１６０が示されている。減圧弁は、第１給水管部３０ａでの第３給水管部３０ｃの分岐箇所よりも下流側に設けられて、水源水圧を所定値以下となるように減じる。
【００１６】
加熱循環管路４０の往き管４０ａは、第１三方弁３３と、ヒートポンプユニット１０内の沸き上げ用熱交換器３の入水口とを接続している。往き管４０ａの途中には、貯湯用送水ポンプ３５が設けられている。戻り管４０ｂは、沸き上げ用熱交換器３の出湯口と、第２三方弁３４とを接続している。第２三方弁３４には、排水管４０ｄが更に接続されている。排水管４０ｄの先には、系外へ排水する排水口が設けられている。本実施形態では、第２三方弁３４および排水管４０ｄにより排水手段が構成される。
【００１７】
給湯管路５０は、第１混合弁４５ａと、第２混合弁４５ｂと、第１給湯管部５０ａと、第２給湯管部５０ｂと、第３給湯管部５０ｃとを有している。第１給湯管部５０ａは、貯湯タンク２０の温水導出口２０ｄと、第１混合弁４５ａおよび第２混合弁４５ｂとを接続している。第２給湯管部５０ｂは、第１混合弁４５ａと、二次側循環管路７０の戻り管７０ｂとを接続している。第３給湯管部５０ｃは、第２混合弁４５ｂと給湯栓１６０とを接続している。給湯管路５０は、貯湯タンク２０から取り出された湯と、第２給水管部３０ｂからの低温水とを第１混合弁４５ａまたは第２混合弁４５ｂで混合して所定温度の温湯とし、その温湯を浴槽１５０や給湯栓１６０等の所定の給湯先に供給する。
【００１８】
一次側管路６０は、貯湯タンク２０の温水導出口２０ｄから追い焚き用熱交換器８０を経由して温水導入口２０ｅに達する管路であり、往き管６０ａと、一次側送水ポンプ５５が設けられた戻り管６０ｂとを有している。往き管６０ａは、貯湯タンク２０の温水導出口２０ｄと追い焚き用熱交換器８０上部の温水導入口８０ａとを接続している。戻り管６０ｂは、追い焚き用熱交換器８０下部の温水導出口８０ｂと温水導入口２０ｅとを接続している。図示の例では、第１給湯管部５０ａでの貯湯タンク２０側の所定の区間が、往き管６０ａでの貯湯タンク２０側の区間を兼ねている。
【００１９】
二次側循環管路７０は、浴槽１５０から追い焚き用熱交換器８０を経由して再び浴槽１５０に戻る管路であり、二次側送水ポンプ６５が設けられた往き管７０ａと、戻り管７０ｂとを有している。往き管７０ａは、浴槽１５０と追い焚き用熱交換器８０下部の浴水導入口８０ｃとを接続している。戻り管７０ｂは、追い焚き用熱交換器８０上部の浴水導出口８０ｄと浴槽１５０とを接続している。追い焚き用熱交換器８０は、一次側管路６０を流れる湯と、二次側循環管路７０を流れる浴水１５０ａとの間で熱交換を行うことにより、浴水１５０ａを加熱する。
【００２０】
上述した各構成要素のうち、給水管路３０、加熱循環管路４０、給湯管路５０、および二次側循環管路７０の各々は、その一部がユニットケース１１２の外部にまで延在しており、残りの構成要素は、その全体がユニットケース１１２に内に収められている。
【００２１】
制御装置１２０（制御手段）は、ユニットケース１１２内に配置された制御装置本体１２０ａと、台所や浴室等に配置されて制御装置本体１２０ａに有線接続または無線接続されたリモートコントローラ１２０ｂ（ユーザーインターフェース装置）とを有している。制御装置本体１２０ａは、ヒートポンプユニット１０、第１三方弁３３、第２三方弁３４、第３三方弁３６、貯湯用送水ポンプ３５、第１混合弁４５ａ、第２混合弁４５ｂ、一次側送水ポンプ５５、および二次側送水ポンプ６５とそれぞれ電気的に接続され、使用者がリモートコントローラ１２０ｂから入力した情報や指令等に応じてこれらの動作を制御する。例えば、リモートコントローラ１２０ｂから使用者が入力した沸き上げ開始時刻になると、制御装置１２０による制御の下にヒートポンプユニット１０および貯湯用送水ポンプ３５が起動されて沸き上げ運転が開始され、貯湯タンク２０に設けられた温度センサ（図示せず）の検出結果から所定温度の湯が貯湯タンク２０に所定量貯留されたと判断されるまで沸き上げ運転が継続される。沸き上げ運転時には、第１三方弁３３は、貯湯タンク２０下部の水導出口２０ｂと往き管４０ａと連通して水導出口２０ｂとバイパス管３０ｄとの間を遮断する状態とされ、第２三方弁３４は、戻り管４０ｂと貯湯タンク２０上部の温水導入口２０ｃとを連通させて排水管４０ｄと温水導入口２０ｃとの間を遮断する状態とされ、第３三方弁３６は、第１給水管部３０ａと貯湯タンク２０下部の水導入口２０ａとを連通させて第１給水管部３０ａとバイパス管３０ｄとの間を遮断する状態とされる。これにより、沸き上げ運転時には、貯湯タンク２０内の低温水が水導出口２０ｂから第１三方弁３３を通って加熱循環管路４０に流入し、ヒートポンプユニット１０で湯に沸き上げられて、戻り管４０ｂを通ってタンクユニット１１０に戻り、第２三方弁３４および温水導入口２０ｃを通って貯湯タンク２０内に流入する。
【００２２】
また、使用者がリモートコントローラ１２０ｂから湯はり運転の開始指令を入力すると、制御装置１２０による制御の下に第２給湯管部５０ｂに設けられた湯はり電磁弁（図示せず）が開き、第２給湯管部５０ｂに設けられた温度センサ（図示せず）の検出湯温が、予めリモートコントローラ１２０ｂから使用者が設定した湯はり湯温となるように第１混合弁４５ａを制御する。これにより、第２給湯管部５０ｂから二次側循環管路７０を経由して浴槽１５０に浴水１５０ａの供給が開始される。制御装置１２０は、例えば第２給湯管部５０ｂに配置された流量センサ（図示せず）の検出結果から浴槽１５０内の浴水１５０ａが所定量に達したと判断すると、湯はり電磁弁を閉じて、湯はり運転を終了する。
【００２３】
本実施形態の貯湯式給湯機１３０は、以下に説明する配管内スケール排出動作を実行する機能を有している。配管内スケール排出動作は、沸き上げ完了後に実行することが望ましい。配管内スケール排出動作について、図２を参照して説明する。図２は、図１に示す貯湯式給湯機１３０の一部を拡大した要部拡大図であり、配管内スケール排出動作時の通水経路を示す図である。
【００２４】
図２は、例えば、沸き上げが完了した後に貯湯タンク２０内に湯が満タンの状態を示している。沸き上げが完了した状態において、往き管４０ａ、沸き上げ用熱交換器３、戻り管４０ｂ、および貯湯タンク２０の内部には、スケールが析出し漂っている。配管内スケール排出動作は、これらの配管内に堆積したスケールを系外に排出するための洗浄動作である。スケールは、高温で沸き上げられたときに析出するため、特に、沸き上げ用熱交換器３や戻り管４０ｂに堆積しやすい。
【００２５】
沸き上げ運転の完了後、制御装置１２０は、第１三方弁３３、第２三方弁３４および第３三方弁３６を次のように切り替えることにより、配管内スケール排出動作を行う。第１三方弁３３は、バイパス管３０ｄと往き管４０ａとを連通させる状態に切り替えられ、水導出口２０ｂと往き管４０ａとの間は遮断される。第２三方弁３４は、戻り管４０ｂと排水管４０ｄとを連通させる状態に切り替えられ、戻り管４０ｂと温水導入口２０ｃとの間は遮断される。第３三方弁３６は、第１給水管部３０ａとバイパス管３０ｄとを連通させる状態に切り替えられ、水導入口２０ａと第１給水管部３０ａとの間は遮断される。このようにして第１三方弁３３、第２三方弁３４および第３三方弁３６がそれぞれ切り替えられると、給水源からの給水圧力により、第１給水管部３０ａ、第３三方弁３６、バイパス管３０ｄ、第１三方弁３３、往き管４０ａ、沸き上げ用熱交換器３、戻り管４０ｂ、第２三方弁３４、排水管４０ｄの順に通水し、排水管４０ｄの先の排水口から系外に排水される。これにより、各配管内のスケールが洗い流され、排水管４０ｄから系外に排出される。各配管内のスケールが十分に洗い流され、各配管内が、スケールの析出していない水源の水と置換された後、制御装置１２０は、第１三方弁３３、第２三方弁３４および第３三方弁３６を元の状態に切り替えることにより、配管内スケール排出動作を終了する。この終了の制御としては、例えば、制御装置１２０が、配管内スケール排出動作開始時からの通水経過時間が所定時間（例えば１分）に達したと判断した場合、あるいは配管内スケール排出動作開始時からの通水総流量が所定量（例えば５リットル）に達したと判断した場合に、配管内スケール排出動作を終了する。
【００２６】
以上説明した配管内スケール排出動作では、貯湯タンク２０内の水ではなく、第１給水管部３０ａからの水を直接に通水することによって配管内を洗浄することができる。このため、貯湯タンク２０内のスケールが配管内に流入することがないので、洗浄後に配管内にスケールが残存することを確実に防止することができる。また、貯湯タンク２０内に湯が満タンの状態の場合にも、貯湯タンク２０内の湯が系外に排出されることがないので、湯を無駄に捨てることがなく、エネルギー効率を向上することができる。
【００２７】
制御装置１２０は、上述した配管内スケール排出動作を定期的（例えば１ヶ月毎）に実行する。あるいは、使用者等がリモートコントローラ１２０ｂを操作して指令することにより、任意の時に配管内スケール排出動作を実行してもよい。また、配管内スケール排出動作を定期的に実行する場合の実行間隔を、使用者等がリモートコントローラ１２０ｂを操作することによって変更可能になっていてもよい。
【００２８】
本実施形態の貯湯式給湯機１３０は、上述した配管内スケール排出動作に加えて、以下に説明する貯湯タンク内スケール排出動作を実行する機能を有している。貯湯タンク内スケール排出動作について、図３を参照して説明する。図３は、図１に示す貯湯式給湯機１３０の一部を拡大した要部拡大図であり、貯湯タンク内スケール排出動作時の通水経路を示す図である。
【００２９】
貯湯式給湯機１３０を長期間使用することにより、貯湯タンク２０内に流入したスケールが貯湯タンク２０内の下部に徐々に蓄積する。貯湯タンク内スケール排出動作は、貯湯タンク２０内の下部に蓄積したスケールを系外に排出するための洗浄動作である。貯湯タンク内スケール排出動作時、第２三方弁３４は、戻り管４０ｂと排水管４０ｄとを連通させる状態に切り替えられ、戻り管４０ｂと温水導入口２０ｃとの間は遮断される。これに対し、貯湯タンク内スケール排出動作時の第１三方弁３３および第３三方弁３６の状態は、沸き上げ運転時と同じである。すなわち、第１三方弁３３は、水導出口２０ｂと往き管４０ａとを連通させる状態に切り替えられ、バイパス管３０ｄと往き管４０ａとの間は遮断される。第３三方弁３６は、水導入口２０ａと第１給水管部３０ａとを連通させる状態に切り替えられ、第１給水管部３０ａとバイパス管３０ｄとの間は遮断される。貯湯タンク内スケール排出動作では、給水源からの給水圧力により、第１給水管部３０ａ、第３三方弁３６、水導入口２０ａ、貯湯タンク２０下部、水導出口２０ｂ、第１三方弁３３、往き管４０ａ、沸き上げ用熱交換器３、戻り管４０ｂ、第２三方弁３４、排水管４０ｄの順に通水し、排水管４０ｄの先の排水口から系外に排水される。これにより、貯湯タンク２０の下部に蓄積したスケールが洗い流され、排水管４０ｄから系外に排出される。貯湯タンク２０の下部に蓄積したスケールが十分に洗い流されて系外に排出された後、制御装置１２０は、第２三方弁３４を元の状態に切り替えることにより、貯湯タンク内スケール排出動作を終了する。この終了の制御は、貯湯タンク内スケール排出動作開始時からの通水経過時間または通水総流量に基づいて行われる。
【００３０】
制御装置１２０は、上述した貯湯タンク内スケール排出動作を定期的（例えば６ヶ月毎）に実行する。あるいは、使用者等がリモートコントローラ１２０ｂを操作して指令することにより、任意の時に貯湯タンク内スケール排出動作を実行してもよい。また、貯湯タンク２０の下部の湯温を検出する手段を設け、貯湯タンク２０の下部に湯がないことが検出された状態のときに貯湯タンク内スケール排出動作を実行するようにしても良い。これにより前述同様、湯の無駄使いを防止できる。また、貯湯タンク内スケール排出動作を定期的に実行する場合の実行間隔を、使用者等がリモートコントローラ１２０ｂを操作することによって変更可能になっていてもよい。貯湯タンク２０内の下部にスケールが蓄積する速さは、加熱循環管路４０内にスケールが蓄積する速さと比べて遅い。このため、配管内スケール排出動作および貯湯タンク内スケール排出動作をそれぞれ定期的に実行する場合、制御装置１２０は、配管内スケール排出動作の実行間隔（例えば１ヶ月）に比べて、貯湯タンク内スケール排出動作の実行間隔（例えば６ヶ月）を長くすることが望ましい。
【００３１】
本実施形態では、第１給水管部３０ａと貯湯タンク２０とを連通させる第１の状態と、第１給水管部３０ａと貯湯タンク２０との連通を遮断して第１給水管部３０ａと往き管４０ａとを連通させる第２の状態とに切り替え可能な切替手段を、第１三方弁３３、バイパス管３０ｄおよび第３三方弁３６によって構成したが、切替手段の構成はこれに限定されるものではなく、例えば、第１三方弁３３又は第３三方弁３６のいずれか１つを省略したり、二方弁を用いて切替手段を構成してもよい。
【符号の説明】
【００３２】
１        圧縮機
２        ユニットケース
３        沸き上げ用熱交換器
５        膨張弁
７        蒸発器
９        冷媒循環配管
１０      ヒートポンプユニット
２０      貯湯タンク
２０ａ    水導入口
２０ｂ    水導出口
２０ｃ    温水導入口
２０ｄ    温水導出口
２０ｅ    温水導入口
３０      給水管路
３０ａ    第１給水管部
３０ｂ    第２給水管部
３０ｃ    第３給水管部
３０ｄ    バイパス管
３３      第１三方弁
３４      第２三方弁
３５      貯湯用送水ポンプ
３６      第３三方弁
４０      加熱循環管路
４０ａ    往き管
４０ｂ    戻り管
４０ｄ    排水管
４５ａ    第１混合弁
４５ｂ    第２混合弁
５０      給湯管路
６０      一次側管路
７０      二次側循環管路
８０      追い焚き用熱交換器
１１０    タンクユニット
１１２    ユニットケース
１２０    制御装置
１２０ａ  制御装置本体
１２０ｂ  リモートコントローラ
１３０    貯湯式給湯機
１５０    浴槽
１６０    給湯栓
【図１】
2012247130.tif 000003
【図２】
2012247130.tif 000004
【図３】
2012247130.tif 000005