(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱手段と、前記加熱手段で加熱する温水温度を複数設定する湯温設定手段と、前記加熱手段で加熱する温水温度が前記湯温設定手段で設定した温度となるように制御する制御手段と、前記加熱手段で加熱された温水温度がスケール生成される温度以上であるときの運転時間の積算が、予め設定された時間に達したとき、前記加熱手段で加熱する温水温度を下げる湯温制御手段を備えた給湯装置。
【請求項２】
加熱手段で加熱する温水温度が高いほど、所定の積算運転時間を短くしたことを特徴とする請求項１記載の給湯装置。
【請求項３】
湯温制御手段は、加熱手段で加熱される温水温度毎の積算運転時間を基に演算した積算時間が所定の積算時間ＨＡに達した時、湯温設定手段の設定温度上限値を高温側から低温側に切換えることを特長とした請求項１または２記載の給湯装置。
【請求項４】
湯温制御手段は、積算運転時間が所定の積算時間ＨＢ（ＨＢ＞ＨＡ）に達した時、加熱手段で加熱する温水温度を設定する湯温設定手段の設定温度上限値を所定温度以下に切換えることを特長とした請求項３記載の給湯装置。
【請求項５】
加熱手段として、ヒートポンプを用いたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の給湯装置。
【請求項６】
ヒートポンプに封入する冷媒を二酸化炭素とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の給湯装置。
【請求項７】
圧縮機と放熱器を備える加熱手段と、前記加熱手段で加熱する温水温度を複数設定する湯温設定手段と、前記加熱手段で加熱する温水温度が前記湯温設定手段で設定した温度となるように制御する制御手段と、前記放熱器に流入する冷媒温度がスケール生成すると予め設定された温度以上であるときの運転時間の積算が、予め設定された時間に達したとき、前記加熱手段で加熱する温水温度を下げる湯温制御手段を備えた給湯装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はヒートポンプ利用の給湯装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種のヒートポンプ利用給湯装置としては、例えば、特開昭６０−２２１６６１号公報に記載されているようなものがあった。図１１は、前記公報に記載された従来のヒートポンプ利用給湯装置を示すものである。
【０００３】
図１１に示すヒートポンプ利用給湯装置において、１は圧縮機、２は放熱器、３は減圧装置、４は大気熱交換器であり、圧縮機１、放熱器２、膨張弁３、大気熱交換器４でヒートポンプ回路５を構成して加熱手段６とする。７は循環ポンプ、８は貯湯槽、９は貯湯槽８の水とヒートポンプ回路５の冷媒が熱交換する給湯熱交換器である。
【０００４】
上記構成において、貯湯槽８に給水された水を沸き上げる運転について述べる。この場合、圧縮機１から吐出された高温高圧の冷媒は放熱器２に流入し、ここで循環ポンプ７から送られてきた水を加熱する。そして、減圧装置３で減圧されて蒸発器４に流入する。そして、大気熱を吸熱して蒸発ガス化し、圧縮機１にもどる。一方、貯湯槽８の下部から流出した水は循環ポンプ７を介して給湯熱交換器９に流入し、放熱器２を介して高温に加熱されて貯湯槽８の上部にたくわえられる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の構成では、硬度成分（カルシウム、マグネシウムなど）が溶解している水をある温度以上に加熱したときに、水に溶解していた硬度成分がスケール（炭酸カルシウム）として析出し、給湯熱交換器９の伝熱壁面に固着して水回路を閉塞してしまうため、装置の運転が不可能になるという課題を有していた。特に、二酸化炭素を冷媒とするヒートポンプ利用給湯装置は従来のフロン冷媒より高温沸き上げができるため、スケール生成量が多くなる。
【０００６】
本発明は、硬度成分が多量に溶解している水を給湯水として利用しても、スケール生成を極力低減する耐久性に優れた給湯装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決するために、加熱手段と、加熱手段で加熱する温水温度を複数設定する湯温設定手段と、加熱手段で加熱する温水温度が湯温設定手段で設定した温度となるように制御する制御手段と、加熱手段で加熱された温水温度がスケール生成される温度以上であるときの運転時間の積算が、予め設定された時間に達したとき、加熱手段で加熱する温水温度を下げる湯温制御手段を備えた給湯装置としたものである。
【０００８】
これによって、スケール生成し易い高温沸き上げの運転時間などの履歴を記憶して、スケールが成長して装置の運転が不可能になる前に加熱手段で加熱する温水温度を下げて耐久性を向上するものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本願発明は、加熱手段と、加熱手段で加熱する温水温度を複数設定する湯温設定手段と、加熱手段で加熱する温水温度が湯温設定手段で設定した温度となるように制御する制御手段と、加熱手段で加熱された温水温度がスケール生成される温度以上であるときの運転時間の積算が、予め設定された時間に達したとき、加熱手段で加熱する温水温度を下げる湯温制御手段を備え、スケール生成し易い高温沸き上げの運転時間などの履歴を記憶して、スケールが成長して装置の運転が不可能になる前に加熱手段で加熱する温水温度を下げて耐久性を向上するものである。
【００１０】
また、記憶手段を加熱手段で加熱する温水温度が予め設定された設定温度以上の場合に、加熱する温水温度及び運転時間の積算を記憶することにより、装置が設置されて運転開始から寿命までの長時間をスケールが生成し易い温水温度域に限定して少ない記憶容量で耐久性を向上するものである。
【００１１】
また、記憶手段を加熱される温水温度毎に運転時間を積算して記憶するようにして、スケール成長が著しい高温域からゆっくりスケール成長する温度域まで、温水温度毎に積算運転時間を記憶して、装置の耐久性を向上する。
【００１２】
また、湯温制御手段は、加熱手段で加熱される温水温度の積算運転時間が所定の積算時間に達した時、湯温設定手段の設定温度を下げる切換えをおこなうようにして、特にスケール成長が著しい高温水の積算運転時間が所定時間に達した場合に、ゆっくりスケール成長する温水温度に下げて運転して、装置の耐久性を向上する。
【００１３】
また、加熱手段で加熱する温水温度が高いほど、所定の積算運転時間を短くすることによって、スケール成長が著しい高温水ほど運転可能な所定の積算運転時間を短くして、装置の耐久性を向上する。
【００１４】
また、湯温制御手段は、加熱手段で加熱される温水温度毎の積算運転時間を基に演算した積算時間が所定の積算時間ＨＡに達した時、湯温設定手段の設定温度上限値を高温側から低温側に切換えることによって、スケール成長のスピードを抑制して装置の耐久性を向上する。
【００１５】
また、前述の構成に加え、湯温制御手段は、積算運転時間が所定の積算時間ＨＢ（ＨＢ＞ＨＡ）に達した時、加熱手段で加熱する温水温度を設定する湯温設定手段の設定温度上限値を所定温度以下に切換えるようにして、スケールが生成する温水温度の積算時間が予め設定された時間に達して、これ以上の運転は給湯装置として機能を満足しない、あるいは運転が不可能になる前に、スケールが生成しない温水温度に湯温設定上限値を切換えて、装置の耐久性を向上する。
【００１６】
また、加熱手段として、ヒートポンプを用いることによって、省エネ化、高能力化をはかる。
【００１７】
また、ヒートポンプに封入する冷媒を二酸化炭素とすることによって、高温高効率化と地球環境保全を実現する。
【００１８】
また、記憶手段をヒートポンプで温水を加熱する冷媒温度及び運転時間の積算を記憶するようにして、耐久性をはかる。
【００１９】
【実施例】
以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら説明する。なお、従来例および各実施例において、同じ構成、同じ動作をするものについては同一符号を付し、一部説明を省略する。
【００２０】
（実施例１）
図１は本発明の第１の実施例における給湯機の構成図を示すものである。図２は給水硬度が高い場合の温水温度とスケール生成量の関係を表わし、温水温度が低い場合（図２のＴ４以下）、スケールは生成しない。そして、Ｔ４より高温域では、高温度になる程、スケール生成量が増加する。図１において、１０は湯温設定手段であり、加熱手段６で加熱する温水温度を複数設定する。１１は湯温検出手段であり、加熱手段６で加熱された温水温度、すなわち給湯熱交換器９出口の温水温度を検出する。１２は流量制御手段であり、給湯熱交換器９出口の温水温度が湯温設定手段１０で設定した温度となるように循環ポンプ１３の回転数を制御して流量を制御する。１４は記憶手段であり、加熱手段６で加熱する温水温度と運転時間の運転履歴を記憶する。そして、温水温度が予め設定された設定温
度以上の場合、例えば、スケールが生成する温度以上の場合に、温水温度及び運転時間の積算を記憶する。１５は湯温制御手段であり、記憶手段１４に基づいて加熱手段６で加熱する温水温度を切換える。そして、予め設定された積算時間、例えば、スケールがこれ以上生成して成長すると給湯熱交換器９および出口回路が閉塞して所定流量が得られなくなる積算時間に記憶手段１４が達した場合に、加熱する温水温度を設定する湯温設定手段１０の上限値をスケールが生成しないあるいは成長しない温度に下げる。
【００２１】
以上のように構成されたヒートポンプ給湯機について、以下その動作、作用を説明する。図１において、硬度成分が多量に溶解している水質の地域において、貯湯槽８に給水された水を沸き上げる運転について述べる。この場合、圧縮機１から吐出された高温高圧の冷媒は放熱器２に流入し、ここで循環ポンプ１３から送られてきた水を加熱する。そして、膨張弁３で減圧されて大気熱交換器４に流入する。そして、大気熱を吸熱して蒸発ガス化し、圧縮機１にもどる。一方、貯湯槽８の下部から流出した水は循環ポンプ１３を介して給湯熱交換器９に流入し、放熱器２を介して設定温度に昇温して貯湯槽８の上部にたくわえられる。ここで、給湯熱交換器９の出口湯温を湯温検出手段１１が検知して、設定温度となるように流量制御手段１２は循環ポンプ１３の回転数を制御して循環流量を制御する。そして、この運転を継続しながら、貯湯槽８の上部から貯湯する。この運転を繰り返して設定温度の湯を貯湯槽８の容量全体に貯湯する。そして、沸き上げる温水温度と運転時間を記憶手段が記憶し、積算運転時間が予め設定された時間に達した場合に沸き上げる温水温度（図２の温度Ｔ４以下）を下げて運転する。ここで、下げる温水温度はスケールが生成しない温水温度を上限値とすることによって、以降スケール生成が成長しないため給湯装置として運転を継続できる。従って、耐久性が向上する。
【００２２】
なお、本実施例では加熱手段６で加熱する温水温度が湯温設定手段１０で設定した温度となるように制御する制御手段を流量制御手段１２で行っているが、圧縮機１の回転数を変化させて対応してもよい。
【００２３】
また、図３に表わす如く、ヒートポンプの放熱器２に流入する冷媒温度を検出する冷媒温度検出手段１６と、冷媒温度検出手段１６の検出信号を基に冷媒温度及び運転時間を積算し、記憶する記憶手段１７を備え、スケール生成すると予め設定された冷媒温度の運転時間を積算して、所定の積算時間に達した時、湯温制御手段１８が温水温度を下げるようにする。そして、冬季など高圧縮比による冷媒温度が高温の運転時でも、給湯熱交換器の水流路表面温度の局部的な異常温度上昇を防止して、局部的にスケールが生成するのを防止する。従って、スケールに対する耐久性が向上する。また、冷媒温度の代わりに高圧の冷媒圧力を検出し、圧力と運転時間を積算して温水温度を下げるようにしても同様の効果がある。
【００２４】
また、本発明の加熱手段としてヒートポンプの代わりに燃料電池やエンジンの排熱を利用したり電気ヒーターを用いた電気温水器でも同様の効果がある。
【００２５】
（実施例２）
図４は本発明の実施例２のヒートポンプ給湯機の構成図である。図５は設定温度切換えのフローチャートを表わす。図６は運転時間とスケール生成量の関係を表わす。図４において、１９は記憶手段であり、加熱手段６で加熱する温水温度が予め設定された設定温度以上の場合に、加熱される温水温度毎に運転時間を積算して記憶する。そして、予め設定された設定温度とはスケールが生成する温度とする。２０は湯温制御手段であり、加熱手段６で加熱される温水温度の積算運転時間が所定の積算時間に達した時、湯温設定手段２０の設定温度を下げる切換えをおこなう。
【００２６】
以上の構成において、その動作、作用について説明する。季節あるいは給湯負荷に対応
して年間通じて加熱手段６で加熱される温水温度が変化する場合において、スケールが生成する温水温度以上で加熱する場合について説明する。湯温設定手段２０で設定された温水温度Ｔ１（複数の湯温設定できる中で最高の設定温度）で貯湯槽８に貯湯する運転をおこなった時に温水温度Ｔ１と運転時間ｈ１を記憶する。また、湯温設定手段２０で設定された温水温度Ｔ２（Ｔ１＞Ｔ２）で貯湯運転した時には、温水温度Ｔ２と運転時間ｈ２を記憶する。そして、後日、湯温設定手段２０で設定された温水温度Ｔ１で貯湯運転した時、温水温度Ｔ１と運転時間ｈ１１を記憶して、温水温度Ｔ１の積算運転時間をｈ１＋ｈ１１と記憶する。このようにして、設定温度Ｔ１の積算運転時間が予め設定されている所定時間に達した時、設定温度Ｔ１に設定された場合でも強制的に設定温度を１ランク低温のＴ２に切換えて貯湯運転する。そして、設定温度Ｔ２の積算時間をｈ２＋ｈ１＋ｈ１１と記憶する。また、設定温度Ｔ２の積算運転時間が所定時間に達した時、設定温度Ｔ２に設定された場合でも強制的に設定温度を１ランク低温のＴ３（Ｔ２＞Ｔ３）に切換えて貯湯運転する。従って、加熱する温水温度毎に積算運転時間を記憶して、温水毎に所定の積算時間に達した時には加熱する温水温度を１ランク下げて運転するため、スケール生成のスピードが遅くなり、機器の耐久性が向上する。
【００２７】
また、図７の２１は湯温制御手段であり、加熱手段６で加熱する温水温度が高いほど、所定の積算運転時間を短くして、湯温設定手段の設定温度を下げる切換えをおこなう。図８は温水温度と、その温度による積算運転時間の関係を表わす。温度Ｔ１の時間をｈ１、温度Ｔ２（Ｔ２＜Ｔ１）の時間をｈ２（ｈ２＞ｈ１）とする。よって、単位時間当たりのスケール生成量が多い高温水の運転可能な積算時間を短くするため、スケール生成量を抑制することができる。従って、機器の耐久性が向上する。
（実施例３）
図９は本発明の実施例３のヒートポンプ給湯機の構成図である。図９において、２２は湯温制御手段であり、加熱手段６で加熱される温水温度毎の積算運転時間を基に演算した積算時間が所定の積算時間に達した時、湯温設定手段１０の設定温度上限値を高温側から低温側に次第に切換える。ここで、加熱手段６で加熱される温水温度毎の積算運転時間を基に演算する積算時間の算出とは、温水温度毎の各実運転時間に予め設定された温水温度毎の各倍率を掛け算して積算時間とする。その際に高温水程、倍率を高くする。
【００２８】
以上の構成において、その動作、作用について説明する。記憶手段１９から加熱手段６で加熱される温水温度毎の運転時間が判明する。そして、温水温度毎の各実運転時間に予め設定された温水温度毎の各倍率を掛け算して積算時間を求める。そして、その積算時間が予め設定された時間ＨＡに達した時に、湯温設定手段１０の設定温度上限値を１ランク低温側に切換える。さらに、機器の利用とともに積算時間が予め設定された時間ＨＡ１（ＨＡ＜ＨＡ１）に達した時に、湯温設定手段１０の現在の設定温度上限値を１ランク低温側に切換える。このように、スケールの生成スピードを次第に抑制して、機器の耐久性を向上する。
【００２９】
また、図１０は湯温設定温度切換えのフローチャートを表わす。図１０に示すように、加熱手段で加熱される温水温度毎の積算運転時間を基に演算した積算時間が予め設定された時間ＨＢ（ＨＡ＜ＨＡ１＜…＜ＨＢ）に達した時、沸き上げる温水温度（湯温設定手段）の上限値をスケールが生成しない所定温度（図２に表わす温水温度Ｔ４）に切換える。よって、以降の運転はスケールが生成しないため給湯装置として運転を継続利用できる。従って、耐久性が向上する。
【００３０】
【発明の効果】
以上のように、本願発明によれば、スケール生成し易い高温沸き上げの運転時間などの履歴を記憶して、機器の耐久性を向上するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施例１の給湯装置の構成図
【図２】  本発明の実施例１における給水温度が高い場合の温水温度とスケール生成量の関係を表わす図
【図３】  本発明の実施例１の他の給湯装置の構成図
【図４】  本発明の実施例２の給湯装置の構成図
【図５】  本発明の実施例２の湯温設定温度切換えのフローチャート
【図６】  本発明の実施例２における運転時間とスケール生成量の関係を表わす図
【図７】  本発明の実施例２の他の給湯装置の構成図
【図８】  本発明の実施例２における温水温度と積算運転時間の関係を表す図
【図９】  本発明の実施例３の給湯装置の構成図
【図１０】  本発明の実施例３の湯温設定温度の切換えのフローチャート
【図１１】  従来のヒートポンプ給湯機の構成図
【符号の説明】
１  圧縮機
２  放熱器
３  減圧装置
４  蒸発器
５  ヒートポンプ回路
６  加熱手段
７  循環ポンプ
８  貯湯槽
９  給湯熱交換器
１０  湯温設定手段
１１  湯温検出手段
１２  流量制御手段
１３  循環ポンプ
１４、１７、１９  記憶手段
１５、１８、２０、２１、２２、２３  湯温制御手段
１６  冷媒温度検出手段
【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】
0003783632.tif 000008
【図８】
0003783632.tif 000009
【図９】
0003783632.tif 000010
【図１０】
0003783632.tif 000011
【図１１】
0003783632.tif 000012