ヒートポンプ式給湯機
【課題】井戸水などの地下水を給水源として用いた場合であっても水熱交換器の腐食および詰まりを抑制することができるヒートポンプ式給湯機を提供する。
【解決手段】ヒートポンプ式給湯機１１は、水熱交換器２１を有し、冷媒配管を通じて冷媒が循環する冷媒回路１３と、水が貯留されるタンク１５、このタンク１５の水を水熱交換器２１に送る入水配管２７および水熱交換器２１により加熱された水をタンク１５に戻す出湯配管２９を有する貯湯回路１７と、給水源からタンク１５に水を給水する給水配管３７およびタンク１５に貯留された高温の水を給湯する給湯配管３５と、入水配管２７または給水配管３７を流れる水からこの水に溶け込んでいるガスを分離可能な脱気モジュール４１と、を備えている。
【解決手段】ヒートポンプ式給湯機１１は、水熱交換器２１を有し、冷媒配管を通じて冷媒が循環する冷媒回路１３と、水が貯留されるタンク１５、このタンク１５の水を水熱交換器２１に送る入水配管２７および水熱交換器２１により加熱された水をタンク１５に戻す出湯配管２９を有する貯湯回路１７と、給水源からタンク１５に水を給水する給水配管３７およびタンク１５に貯留された高温の水を給湯する給湯配管３５と、入水配管２７または給水配管３７を流れる水からこの水に溶け込んでいるガスを分離可能な脱気モジュール４１と、を備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヒートポンプ式給湯機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ヒートポンプ式給湯機は、圧縮機、水熱交換器、膨張弁および空気熱交換器をこの順に配管で接続した冷媒回路と、水が貯留されるタンク、このタンクの水を水熱交換器に送る入水配管、および水熱交換器により加熱された水をタンクに戻す出湯配管を有する貯湯回路とを備えている。このヒートポンプ式給湯機では、タンクに貯留される水は、通常、水道水などを給水源としている。
【０００３】
ところで、水道水の硬度は地域によっては比較的高いところがあり、また、井戸水などの地下水の硬度は水道水と比べて高い場合が多い。仮に、上記のような硬度の高い水をタンクの給水源として用いると、カルシウム塩などのスケールが析出しやすくなる。特に、水熱交換器の出口側に多くのスケールが析出して詰まりなどの原因となることがある。
【０００４】
そこで、特許文献１には、カルシウムを除去して水の硬度を下げる軟水化ユニット、水の酸性度を上げてスケールの析出を抑制するｐＨ改善ユニット、カルシウムを含む結晶を微細化してこの結晶が水熱交換器内を流れやすくする結晶微細化ユニット、またはカルシウムを含む結晶核がタンク内に入る前に捕集除去するフィルタユニットを備えたヒートポンプ式給湯機が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−３０９５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１のヒートポンプ式給湯機では、スケールの析出を抑制する効果が得られ、水熱交換器において詰まりが生じるのを抑制できるものの、例えば井戸水などの地下水をタンクの給水源として用いると、水道水を用いる場合と比較して、水熱交換器の配管などが腐食しやすい。
【０００７】
そこで、本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、井戸水などの地下水を給水源として用いた場合であっても水熱交換器の腐食および詰まりを抑制することができるヒートポンプ式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】
【０００８】
通常、水には二酸化炭素、酸素などの種々のガスが溶け込んでおり、特に井戸水などの地下水は、地中において高圧環境下にさらされたり、種々のガスが存在する雰囲気下にさらされることにより、二酸化炭素および酸素の他、塩素、硫化水素、二酸化硫黄などの溶存ガスの量が水道水よりも多い。しかも、井戸水などの地下水は一般に硬度が高い。スケールは、例えば炭酸カルシウム、水酸化マグネシウム、硫酸カルシウムなどの化合物である。
【０００９】
そこで、本発明のヒートポンプ式給湯機は、前記の目的を達成するため、給水源の水に溶け込んでいるガスを分離可能な脱気モジュールを備えている。すなわち、このヒートポンプ式給湯機は、水熱交換器（２１）を有し、冷媒配管を通じて冷媒が循環する冷媒回路（１３）と、水が貯留されるタンク（１５）、このタンク（１５）の水を前記水熱交換器（２１）に送る入水配管（２７）および前記水熱交換器（２１）により加熱された水を前記タンク（１５）に戻す出湯配管（２９）を有する貯湯回路（１７）と、給水源から前記タンク（１５）に水を給水する給水配管（３７）および前記タンク（１５）に貯留された高温の水を給湯する給湯配管（３５）と、前記入水配管（２７）または前記給水配管（３７）を流れる水からこの水に溶け込んでいるガスを分離可能な脱気モジュール（４１）と、を備えている。
【００１０】
この構成では、水が水熱交換器（２１）に送られる前に、入水配管（２７）または給水配管（３７）に設けられた脱気モジュール（４１）によって溶存ガスの一部を除去することができる。これにより、例えば井戸水などの地下水のように溶存ガスの量が多い水を給水源として用いた場合であっても、水熱交換器（２１）において炭酸塩、硫酸塩などの溶存ガス成分に起因するスケールの生成が抑制されるので、水熱交換器（２１）において詰まりが生じるのを抑制できる。しかも、酸素、塩素、硫化水素、二酸化硫黄などのガスは腐食性を有しているので、これらのガスの一部を除去することにより、水熱交換器（２１）の配管などが腐食するのを抑制できる。
【００１１】
前記脱気モジュール（４１）は、前記水に溶け込んでいるガスを透過してこのガスを前記水から分離可能な分離膜（４６）と、この分離膜（４６）により隔てられた一方側に位置し、前記入水配管（２７）または前記給水配管（３７）を流れる水が流入する通水路（５３）と、前記分離膜（４６）により隔てられた他方側に位置する分離用通路（５５）と、この分離用通路（５５）を減圧する減圧手段（４３）とを含んでいるのが好ましい。
【００１２】
この構成では、前記分離膜（４６）により前記通水路（５３）と隔てられた前記分離用通路（５５）を減圧手段（４３）により減圧して前記通水路（５３）を流れる水に溶け込んでいるガスの一部を除去する構造であるので、水とガスとを精度よく分離することができる。
【００１３】
前記入水配管（２７）または前記給水配管（３７）における前記脱気モジュール（４１）よりも上流側には、減圧弁（４７）が設けられているのが好ましい。
【００１４】
この構成では、前記入水配管（２７）または前記給水配管（３７）における前記脱気モジュール（４１）よりも上流側に減圧弁（４７）が設けられているので、タンク（１５）内の圧力または給水源の圧力が比較的高い場合であっても、脱気モジュール（４１）における水とガスとの分離精度が低下するのを抑制できる。すなわち、タンク（１５）内の圧力または給水源の圧力が比較的高い場合にその圧力のままで水が脱気モジュール（４１）に流入すると、水圧が分離膜（４６）の耐圧性能を超えてしまってガスが分離膜（４６）を通過するだけでなく水までもが分離膜（４６）を通過してしまうおそれがある。本構成ではこのような不具合が生じるのを抑制できるので、脱気モジュール（４１）における水とガスとの分離精度が低下するのを抑制できる。
【００１５】
前記水が前記減圧弁（４７）を通過しているときに前記減圧手段（４３）を作動させるように制御する制御部（３３）を備えている場合には、脱気する必要があるタイミング、すなわち減圧弁（４７）を水が通過しているときに脱気モジュール（４１）の減圧手段（４３）を作動させることができるので、無駄な運転動作を減らすことができる。
【００１６】
前記脱気モジュール（４１）が前記入水配管（２７）に設けられており、前記入水配管（２７）における前記脱気モジュール（４１）よりも下流側には、前記脱気モジュール（４１）を通過した水を前記水熱交換器（２１）および前記出湯配管（２９）を通じて前記タンク（１５）に送水可能なポンプ（３１）が設けられているのが好ましい。
【００１７】
この構成では、入水配管（２７）における脱気モジュール（４１）よりも下流側に前記ポンプ（３１）が設けられているので、減圧弁（４７）で減圧された水を水熱交換器（２１）および出湯配管（２９）を通じてタンク（１５）に確実に戻すことができる。
【００１８】
前記ポンプ（３１）と前記減圧手段（４３）を連動させるように制御する制御部（３３）を備えている場合には、脱気する必要があるタイミング、すなわちポンプ（３１）が作動しているときに脱気モジュール（４１）の減圧手段（４３）を作動させることができるので、無駄な運転動作を減らすことができる。
【００１９】
前記タンク（１５）に給水される水の給水源に応じて前記減圧手段（４３）の作動要否を設定可能な設定部を備えている場合には、例えば溶存ガスの量が少ない水を給水源として用いる場合、溶存ガスの量が多い井戸水などの地下水を給水源として用いる場合など、給水源の溶存ガスの量に応じて装置の設定を変更することができる。
【００２０】
前記分離膜（４６）としては、例えば中空糸膜を用いることができる。
【発明の効果】
【００２１】
以上説明したように、本発明によれば、例えば井戸水などの地下水のように溶存ガスの量が多い水を給水源として用いた場合であっても、水熱交換器において腐食および詰まりが生じるのを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の第１実施形態のヒートポンプ式給湯機を示す構成図であり、給水源として井戸水を用いた場合を示している。
【図２】脱気モジュールの一例を示す斜視図である。
【図３】図２の脱気モジュールの断面図である。
【図４】第１実施形態のヒートポンプ式給湯機を示す構成図であり、給水源として水道水を用いた場合を示している。
【図５】本発明の第２実施形態のヒートポンプ式給湯機を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２４】
＜第１実施形態＞
図１に示すように、第１実施形態のヒートポンプ式給湯機１１は、冷媒が循環する冷媒回路１３と、この冷媒回路１３の冷媒と熱交換して低温の水を沸き上げ、タンク１５に高温の水を貯留する貯湯回路１７とを備えている。
【００２５】
冷媒回路１３は、圧縮機１９と、水熱交換器２１と、電動膨張弁２３と、空気熱交換器２５と、これらを接続する配管とを有している。本実施形態では、冷媒回路１３を循環する冷媒として二酸化炭素を用いている。この二酸化炭素は圧縮機１９により臨界圧力以上に圧縮される。冷媒は、水熱交換器２１において貯湯回路１７を循環する水と熱交換してこの水を加熱し、空気熱交換器２５において外気と熱交換して外気から熱を吸収する。
【００２６】
貯湯回路１７は、水が貯留されるタンク１５と、このタンク１５の水を水熱交換器２１に送る入水配管２７と、水熱交換器２１と熱交換して加熱された水をタンク１５に戻す出湯配管２９とを有している。
【００２７】
給湯機１１は、入水配管２７を流れる水からこの水に溶け込んでいるガスを分離可能な脱気モジュール４１を備えている。この脱気モジュール４１は、入水配管２７に接続されたモジュール本体４２と、このモジュール本体４２に配管４４を介して接続された真空ポンプ４３とを備えている。モジュール本体４２は、入水配管２７を構成する上流側入水配管２７ａと下流側入水配管２７ｂとの間に設けられている。
【００２８】
図２および図３に示すように、モジュール本体４２は、円筒ケース４５と、この円筒ケース４５の内部に配置された円筒状の中空糸膜４６と、円筒ケース４５の両端部にそれぞれ取り付けられたキャップ４７，４８とを有している。
【００２９】
中空糸膜４６は、その軸方向が円筒ケース４５の軸方向とほぼ平行になるように配置されている。この中空糸膜４６は、水に溶け込んでいるガスを透過してこのガスを水から分離可能な分離膜である。
【００３０】
キャップ４７は、円筒ケース４５の一方の端部に例えばＯリング（図示略）を介して取り付けられている。このキャップ４７は、円筒ケース４５の軸方向に沿って外側に延びる円筒状の水流入口４７ａを有している。キャップ４８は、円筒ケース４５の他方の端部に例えばＯリング（図示略）を介して取り付けられている。このキャップ４８は、円筒ケース４５の軸方向に沿って外側に延びる円筒状の水流出口４８ａを有している。水流入口４７ａは上流側入水配管２７ａに接続され、水流出口４８ａは下流側入水配管２７ｂに接続される。
【００３１】
円筒ケース４５の内部は、中空糸膜４６により２つの空間に分割されている。一方の空間は、水流入口４７ａおよび水流出口４８ａに連通し、上流側入水配管２７ａから流入する水が流れる通水路５３であり、他方の空間は、通水路５３を流れる水から分離されたガスが流れる分離用通路５５である。
【００３２】
通水路５３は、中空糸膜４６の中空部５３ａと、この中空部５３ａに連通し、キャップ４７の内面および円筒ケース４５の一方の端部の内周面に囲まれた空間５３ｂと、キャップ４８の内面および円筒ケース４５の他方の端部の内周面に囲まれた空間５３ｃとを含む。分離用通路５５は、中空糸膜４６の外周側に位置しており、中空糸膜４６の外周面と円筒ケース４５の内周面との間に位置する空間である。
【００３３】
中空糸膜４６の両端部の外周面と円筒ケース４５の内周面との隙間には、リング状に封止部材４９がそれぞれ配設されている。これにより、前記隙間は水密および気密の状態に封止され、封止部材４９、中空糸膜４６の外周面、および円筒ケース４５の内周面に囲まれた空間が分離用通路５５となる。封止部材４９としては、例えば前記隙間に充填可能な接着剤を用いることができる他、前記隙間の形状に合わせて予めリング状に成形されたゴム、樹脂などからなる弾性成形体を用いることもできる。
【００３４】
円筒ケース４５は、その外側面から半径方向外側に延び、分離用通路５５に連通する円筒状の２つのガス吸引口４５ａを有している。これらのガス吸引口４５ａには、分岐した配管４４の一端がそれぞれ接続されている。各ガス吸引口４５ａに接続された配管４４は、途中で合流し、他端が真空ポンプ４３に接続されている。
【００３５】
モジュール本体４２よりも上流側に位置する入水配管２７、すなわち上流側入水配管２７ａには減圧弁４７が設けられている。この減圧弁４７は、モジュール本体４２に流入する水の水圧が中空糸膜４６の耐圧性能を超えないように上流側入水配管２７ａ内の水圧を所定の大きさまで減圧する。
【００３６】
脱気モジュール４１よりも下流側に位置する入水配管２７、すなわち下流側入水配管２７ｂにはポンプ３１が設けられている。このポンプ３１は、減圧弁４７により減圧された入水配管２７内の水を加圧して水熱交換器２１および出湯配管２９を通じてタンク１５に送水する。
【００３７】
図１に示すように、タンク１５の上部には、タンク１５内に貯留された高温の水を取り出して浴槽などへ給湯するための給湯配管３５が接続されている。また、タンク１５の底部には、給水源からタンク１５内に低温の水を給水するための給水配管３７が接続されている。
【００３８】
タンク１５へ水を給水する給水源としては、例えば水道水や、井戸水などの地下水を利用することができる。井戸水を給水源として用いる場合には、図１に示すように、例えば井戸７１内の水中に配置された水中ポンプ７２を駆動して配管７５を通じて井戸水を地上に吸い上げる。水中ポンプ７２は運転ユニット７３により制御される。配管７５の下流側の端部には給水栓７４が取り付けられている。この給水栓７４に給水配管３７の上流側の端部が接続されている。
【００３９】
また、水道水を給水源として用いる場合には、図４に示すように、給水配管３７の上流側の端部が止水栓６１を介して水道配管８１に接続される。給水配管３７には減圧逆止弁６３が設けられている。水道配管８１内の水圧は例えば２００ｋＰａ〜５００ｋＰａ程度であるが、給水配管３７内の水圧は減圧逆止弁６３により例えば２００ｋＰａ程度にまで減圧される。この減圧された水がタンク１５内に供給される。減圧逆止弁６３は、水の逆流を防止する役割も果たす。
【００４０】
給湯機１１は、マイクロコンピュータ、入出力回路などからなる制御部３３と、各種設定値、温度データなどを記憶するメモリーとを備えている。制御部３３は、タンク１５、水熱交換器２１、配管などに設けられた図略の温度センサにより測定された温度データなどに基づいて冷媒回路１３および貯湯回路１７を制御する。
【００４１】
また、給湯機１１は、タンク１５に給水される水の給水源に応じて真空ポンプ４３の作動要否のモード設定が可能な図略の設定部を備えている。設定部において設定されたモードは前記メモリーに記憶される。この設定部におけるモード設定は、例えば設置業者による給湯機１１の設置時やメンテナンス時に業者が行ってもよく、必要に応じてユーザが行ってもよい。この設定部は、例えば給湯機１１の初期設定やメンテナンスを行う図略の操作盤などに設けられている。
【００４２】
具体的には、例えば溶存ガスの量が少ない水道水を給水源として用いる場合、すなわち水から溶存ガスを除去する必要性が乏しい場合には、設置業者またはユーザは、例えば初期設定時、メンテナンス時などに前記設定部において真空ポンプ４３を作動させないモードに設定する。一方、溶存ガスの量が多い井戸水などの地下水を給水源として用いる場合、すなわち水から溶存ガスを除去する必要がある場合には、設置業者またはユーザは、例えば初期設定時、メンテナンス時などに前記設定部において真空ポンプ４３を作動可能なモードに設定する。
【００４３】
また、前記設定部は、後述するようにポンプ３１と真空ポンプ４３の動作を連動させるか否かを設定することもできる。ポンプ３１と真空ポンプ４３の動作を連動させるモード設定がされている場合には、制御部３３は、ポンプ３１が駆動すると真空ポンプ４３も駆動させ、ポンプ３１が停止すると真空ポンプ４３も停止させるように制御する。
【００４４】
次に、第１実施形態の給湯機１１の動作について説明する。タンク１５内の水を沸上げる沸上げ運転では、制御部３３は、冷媒回路１３の圧縮機１９を駆動させ、電動膨張弁２３の開度を調節するとともに、貯湯回路１７のポンプ３１を駆動させる。これにより、図１に示すように、タンク１５の底部に設けられた出水口からタンク１５内の低温の水が入水配管２７を通じて水熱交換器２１に送られ、水熱交換器２１において加熱される。加熱された高温の水は出湯配管２９を通じてタンク１５の上部に設けられた入水口からタンク１５内に戻される。これにより、タンク１５内には、その上部から順に高温の水が貯湯されていく。
【００４５】
前記設定部において真空ポンプ４３を作動可能なモード設定がされている場合には、前記沸上げ運転において、タンク１５の水が水熱交換器２１に送られる前に、この水に溶け込んでいる溶存ガスの一部が以下のようにして脱気モジュール４１により除去される。
【００４６】
すなわち、ポンプ３１の駆動によりタンク１５の下部から上流側入水配管２７ａに排出される水は、減圧弁４７によって中空糸膜４６の耐圧性能を超えない大きさの水圧に調整され、上流側入水配管２７ａからモジュール本体４２の通水路５３に流入する。
【００４７】
一方で、制御部３３は、ポンプ３１の駆動に連動させて真空ポンプ４３を駆動させる。この真空ポンプ４３はモジュール本体４２の分離用通路５５に存在するガスを吸引して分離用通路５５を減圧する。これにより、分離用通路５５の圧力は通水路５３よりも低くなるので、通水路５３を流れる水に溶け込んでいるガスの一部が中空糸膜４６を透過して分離用通路５５に移動する。分離用通路５５に移動したガスは、配管４４を通じて真空ポンプ４３に送られる。真空ポンプ４３に達したガスは、ガス成分、ガスの吸引量などを考慮し、必要に応じて回収されるか、大気中に放出される。その結果、モジュール本体４２を通過した水は通過前よりも溶存ガスの量が減少する。
【００４８】
溶存ガスが除去される過程についてより具体的に説明すると次のようになる。すなわち、モジュール本体４２に流入する前の水に溶け込んでいるガスは、水と水和した状態、イオン化した状態などの種々の状態で水中において存在し、これらは化学平衡の状態に達している。この水がモジュール本体４２に流入し、前記のようにこの水に溶け込んでいるガスの一部が中空糸膜４６を透過して分離用通路５５側に移動すると、通水路５３における水中ではその変化を打ち消す方向に平衡が移動する。すなわち、水中において水和した状態、イオン化した状態などのガス由来の化合物の一部がガスとなって水から除去されやすくなる方向に平衡が移動する。したがって、水に溶け込んでいるガスは脱気モジュール４１によって効率的に除去される。
【００４９】
モジュール本体４２において溶存ガスの一部が除去された水は、ポンプ３１によりモジュール本体４２の水流出口４８ａから下流側入水配管２７ｂに流入し、水熱交換器２１に送られ、冷媒と熱交換して加熱される。加熱された高温の水は、水熱交換器２１から出湯配管２９に排出されてタンク１５に戻される。
【００５０】
以上説明したように、前記実施形態では、入水配管２７を流れる水からこの水に溶け込んでいるガスを分離可能な脱気モジュール４１を備えているので、水が水熱交換器２１に送られる前に、入水配管２７に設けられた脱気モジュール４１によって溶存ガスの一部を除去することができる。これにより、例えば井戸水などの地下水のように溶存ガスが多く溶け込んだ水を給水源として用いた場合であっても、水熱交換器２１において炭酸塩、硫酸塩などの溶存ガス成分に起因するスケールの生成が抑制されるので、水熱交換器２１において詰まりが生じるのを抑制できる。しかも、酸素、塩素、硫化水素、二酸化硫黄などのガスは腐食性を有しているので、これらのガスの一部を除去することにより、水熱交換器２１の配管などが腐食するのを抑制できる。
【００５１】
また、前記実施形態では、脱気モジュール４１は、中空糸膜４６により通水路５３と隔てられた前記分離用通路５５を真空ポンプ４３により吸引して通水路５３を流れる水に溶け込んでいるガスの一部を除去する構造であるので、水とガスとを精度よく分離することができる。
【００５２】
また、前記実施形態では、入水配管２７における脱気モジュール４１よりも上流側に、減圧弁４７が設けられているので、タンク１５内の圧力が比較的高い場合であっても、脱気モジュール４１における水とガスとの分離精度が低下するのを抑制できる。
【００５３】
また、前記実施形態では、脱気モジュール４１が入水配管２７に設けられており、入水配管２７における脱気モジュール４１よりも下流側には、脱気モジュール４１を通過した水を水熱交換器２１および出湯配管２９を通じてタンク１５に送水可能なポンプ３１が設けられているので、減圧弁４７で減圧された水を水熱交換器２１および出湯配管２９を通じてタンク１５に確実に戻すことができる。
【００５４】
また、前記実施形態では、ポンプ３１と真空ポンプ４３を連動させるように制御する制御部３３を備えているので、脱気する必要があるタイミング、すなわちポンプ３１が作動しているときに脱気モジュール４１の真空ポンプ４３を作動させることができる。これにより、無駄な運転動作を減らすことができるので、電力消費量を低減することができる。
【００５５】
また、前記実施形態では、タンク１５に給水される水の給水源に応じて真空ポンプ４３の作動要否の設定が可能な前記設定部を備えているので、給水源に応じて装置の設定を変更することができる。
【００５６】
＜第２実施形態＞
図５は、本発明の第２実施形態のヒートポンプ式給湯機１１を示す構成図である。図５に示すように、この第２実施形態では、脱気モジュール４１が給水配管３７に設けられている点が第１実施形態とは異なっている。なお、第１実施形態と同じ構成要素には同じ符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００５７】
この第２実施形態では、モジュール本体４２は、給水配管３７を構成する上流側入水配管３７ａと下流側給水配管３７ｂとの間に設けられている。上流側給水配管３７ａには減圧弁４７が設けられている。この減圧弁４７は、モジュール本体４２に流入する水の水圧が中空糸膜４６の耐圧性能を超えないように上流側給水配管３７ａを流れる水の水圧を調整する。
【００５８】
この第２実施形態において、前記設定部ではモジュール本体４２内を水が流れているか否かの流水状況と真空ポンプ４３の動作とを連動させるように設定可能である。具体的には、例えば減圧弁４７またはその近傍に図略のセンサを配設することにより、減圧弁４７を水が通過しているか否か検知することができる。この連動設定がされている場合には、制御部３３は、給水源からの水が減圧弁４７を通過しているときに真空ポンプ４３を作動させ、水が減圧弁４７を通過していないときには真空ポンプ４３を停止するように制御する。また、設定部においては、第１実施形態と同様に給水源に応じて真空ポンプ４３の作動要否のモード設定が可能である。
【００５９】
次に、第２実施形態の給湯機１１の動作について説明する。この給湯機１１のタンク１５内の水を沸上げる沸上げ運転では、制御部３３は、第１実施形態と同様にして冷媒回路１３の圧縮機１９を駆動させ、電動膨張弁２３の開度を調節するとともに、貯湯回路１７のポンプ３１を駆動させる。これにより、タンク１５内には、その上部から順に高温の水が貯湯されていく。
【００６０】
ユーザによりタンク１５内の高温の水が使用されると、その使用量に応じてタンク１５には給水配管３７を通じて水が給水される。このとき、前記設定部において真空ポンプ４３を作動可能なモード設定がされている場合には、井戸水に溶け込んでいる溶存ガスの一部が以下のようにして脱気モジュール４１により除去される。
【００６１】
まず、タンク１５への給水時には、制御部３３は、給水栓７４を開放するとともに、運転ユニット７３を介して水中ポンプ７２を駆動して井戸水を吸い上げる。配管７５を通じて吸い上げられた井戸水は、その水圧が上流側給水配管３７ａに設けられた減圧弁４７によって所定の大きさまで小さく調整された後、モジュール本体４２に流入する。
【００６２】
一方で、制御部３３は、減圧弁４７を水が通過していることを図略の流速計、圧力計などのセンサにより検知すると、この検知結果に連動させて真空ポンプ４３を駆動する。この真空ポンプ４３は、モジュール本体４２の分離用通路５５に存在するガスを吸引して分離用通路５５を減圧する。これにより、分離用通路５５の圧力は通水路５３よりも低くなるので、通水路５３を流れる水に溶け込んでいるガスの一部が中空糸膜４６を透過して分離用通路５５に移動する。分離用通路５５に移動したガスは、配管４４を通じて真空ポンプ４３に送られる。モジュール本体４２において溶存ガスの一部が除去された水は、モジュール本体４２の水流出口４８ａから下流側供給配管３７ｂに流入し、タンク１５に送られる。
【００６３】
この第２実施形態では、制御部３３は、減圧弁４７を水が通過しているときに真空ポンプ４３を作動させるように制御するので、脱気する必要がある適切なタイミングで脱気モジュール４１の真空ポンプ４３を作動させることができる。これにより、無駄な運転動作を減らすことができる。
【００６４】
また、この第２実施形態では、タンク１５に水が給水される前にこの水の溶存ガスの一部を除去するので、水熱交換器２１における腐食を抑制できるだけでなく、タンク１５、入水配管２７などにおける腐食も抑制することができる。
【００６５】
なお、その他の構成、作用および効果はその説明を省略するが第１実施形態と同様である。
【００６６】
＜他の実施形態＞
なお、本発明は、前記実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で種々変更、改良等が可能である。例えば、前記実施形態では、溶存ガスの量が多い井戸水などの地下水を給水源として用いる場合に設定部において真空ポンプ４３を作動可能なモードに設定し、水道水を給水源として用いる場合には設定部において真空ポンプ４３を作動させないモードに設定することとしたが、これに限定されない。本発明では、水道水を給水源として用いる場合であっても設定部において真空ポンプ４３を作動可能なモードに設定し、水道水から溶存ガスの一部を除去するようにしてもよい。
【００６７】
また、前記実施形態では、中空糸膜４６の中空部５３ａを水が通過し、中空糸膜４６の外周面とケース４５との間を減圧する場合を例に挙げて説明したが、水が通過する空間と減圧される空間が逆の構成であってもよい。
【００６８】
また、前記実施形態では、ケース４５の内部に１本の中空糸膜４６が配置されている場合を例に挙げて説明したが、ケース４５の内部に複数の中空糸膜４６が配置された形態であってもよい。
【００６９】
また、前記実施形態では、脱気モジュール４１の分離膜として円筒状の中空糸膜を用いた場合を例に挙げて説明したが、これに限定されない。分離膜としては、水からガスを除去できるものであれば他の分離膜を用いてもよく、円筒状ではなく、例えばシート状の分離膜などを用いてもよい。
【００７０】
また、前記実施形態では、脱気モジュール４１として中空糸膜４６と真空ポンプ４３を用いた場合を例に挙げて説明したが、これに限定されない。脱気モジュール４１は、入水配管または給水配管を流れる水からこの水に溶け込んでいるガスを分離可能なものであれば、他の構成であってもよい。
【００７１】
また、前記実施形態では、前記設定部において真空ポンプ４３の作動要否のモード設定、モジュール本体４２内を水が流れているか否かの流水状況と真空ポンプ４３の動作との連動設定などが可能である場合を例に挙げて説明したが、本発明では前記設定部は必須ではなく、省略してもよい。
【００７２】
また、前記実施形態では、冷媒回路を循環する冷媒として二酸化炭素を用いた場合を例に挙げて説明したが、これに限定されない。冷媒としては、二酸化炭素の他、エチレン、エタン、酸化窒素等の超臨界圧力で使用する冷媒であってもよく、さらには、超臨界圧力で使用する冷媒ではなく、例えばＲ４１０Ａのような冷媒を使用してもよい。
【符号の説明】
【００７３】
１１ 給湯機
１３ 冷媒回路
１５ タンク
１７ 貯湯回路
２１ 水熱交換器
２７ 入水配管
２９ 出湯配管
３１ ポンプ
３３ 制御部
３５ 給湯配管
３７ 給水配管
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヒートポンプ式給湯機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ヒートポンプ式給湯機は、圧縮機、水熱交換器、膨張弁および空気熱交換器をこの順に配管で接続した冷媒回路と、水が貯留されるタンク、このタンクの水を水熱交換器に送る入水配管、および水熱交換器により加熱された水をタンクに戻す出湯配管を有する貯湯回路とを備えている。このヒートポンプ式給湯機では、タンクに貯留される水は、通常、水道水などを給水源としている。
【０００３】
ところで、水道水の硬度は地域によっては比較的高いところがあり、また、井戸水などの地下水の硬度は水道水と比べて高い場合が多い。仮に、上記のような硬度の高い水をタンクの給水源として用いると、カルシウム塩などのスケールが析出しやすくなる。特に、水熱交換器の出口側に多くのスケールが析出して詰まりなどの原因となることがある。
【０００４】
そこで、特許文献１には、カルシウムを除去して水の硬度を下げる軟水化ユニット、水の酸性度を上げてスケールの析出を抑制するｐＨ改善ユニット、カルシウムを含む結晶を微細化してこの結晶が水熱交換器内を流れやすくする結晶微細化ユニット、またはカルシウムを含む結晶核がタンク内に入る前に捕集除去するフィルタユニットを備えたヒートポンプ式給湯機が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−３０９５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１のヒートポンプ式給湯機では、スケールの析出を抑制する効果が得られ、水熱交換器において詰まりが生じるのを抑制できるものの、例えば井戸水などの地下水をタンクの給水源として用いると、水道水を用いる場合と比較して、水熱交換器の配管などが腐食しやすい。
【０００７】
そこで、本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、井戸水などの地下水を給水源として用いた場合であっても水熱交換器の腐食および詰まりを抑制することができるヒートポンプ式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】
【０００８】
通常、水には二酸化炭素、酸素などの種々のガスが溶け込んでおり、特に井戸水などの地下水は、地中において高圧環境下にさらされたり、種々のガスが存在する雰囲気下にさらされることにより、二酸化炭素および酸素の他、塩素、硫化水素、二酸化硫黄などの溶存ガスの量が水道水よりも多い。しかも、井戸水などの地下水は一般に硬度が高い。スケールは、例えば炭酸カルシウム、水酸化マグネシウム、硫酸カルシウムなどの化合物である。
【０００９】
そこで、本発明のヒートポンプ式給湯機は、前記の目的を達成するため、給水源の水に溶け込んでいるガスを分離可能な脱気モジュールを備えている。すなわち、このヒートポンプ式給湯機は、水熱交換器（２１）を有し、冷媒配管を通じて冷媒が循環する冷媒回路（１３）と、水が貯留されるタンク（１５）、このタンク（１５）の水を前記水熱交換器（２１）に送る入水配管（２７）および前記水熱交換器（２１）により加熱された水を前記タンク（１５）に戻す出湯配管（２９）を有する貯湯回路（１７）と、給水源から前記タンク（１５）に水を給水する給水配管（３７）および前記タンク（１５）に貯留された高温の水を給湯する給湯配管（３５）と、前記入水配管（２７）または前記給水配管（３７）を流れる水からこの水に溶け込んでいるガスを分離可能な脱気モジュール（４１）と、を備えている。
【００１０】
この構成では、水が水熱交換器（２１）に送られる前に、入水配管（２７）または給水配管（３７）に設けられた脱気モジュール（４１）によって溶存ガスの一部を除去することができる。これにより、例えば井戸水などの地下水のように溶存ガスの量が多い水を給水源として用いた場合であっても、水熱交換器（２１）において炭酸塩、硫酸塩などの溶存ガス成分に起因するスケールの生成が抑制されるので、水熱交換器（２１）において詰まりが生じるのを抑制できる。しかも、酸素、塩素、硫化水素、二酸化硫黄などのガスは腐食性を有しているので、これらのガスの一部を除去することにより、水熱交換器（２１）の配管などが腐食するのを抑制できる。
【００１１】
前記脱気モジュール（４１）は、前記水に溶け込んでいるガスを透過してこのガスを前記水から分離可能な分離膜（４６）と、この分離膜（４６）により隔てられた一方側に位置し、前記入水配管（２７）または前記給水配管（３７）を流れる水が流入する通水路（５３）と、前記分離膜（４６）により隔てられた他方側に位置する分離用通路（５５）と、この分離用通路（５５）を減圧する減圧手段（４３）とを含んでいるのが好ましい。
【００１２】
この構成では、前記分離膜（４６）により前記通水路（５３）と隔てられた前記分離用通路（５５）を減圧手段（４３）により減圧して前記通水路（５３）を流れる水に溶け込んでいるガスの一部を除去する構造であるので、水とガスとを精度よく分離することができる。
【００１３】
前記入水配管（２７）または前記給水配管（３７）における前記脱気モジュール（４１）よりも上流側には、減圧弁（４７）が設けられているのが好ましい。
【００１４】
この構成では、前記入水配管（２７）または前記給水配管（３７）における前記脱気モジュール（４１）よりも上流側に減圧弁（４７）が設けられているので、タンク（１５）内の圧力または給水源の圧力が比較的高い場合であっても、脱気モジュール（４１）における水とガスとの分離精度が低下するのを抑制できる。すなわち、タンク（１５）内の圧力または給水源の圧力が比較的高い場合にその圧力のままで水が脱気モジュール（４１）に流入すると、水圧が分離膜（４６）の耐圧性能を超えてしまってガスが分離膜（４６）を通過するだけでなく水までもが分離膜（４６）を通過してしまうおそれがある。本構成ではこのような不具合が生じるのを抑制できるので、脱気モジュール（４１）における水とガスとの分離精度が低下するのを抑制できる。
【００１５】
前記水が前記減圧弁（４７）を通過しているときに前記減圧手段（４３）を作動させるように制御する制御部（３３）を備えている場合には、脱気する必要があるタイミング、すなわち減圧弁（４７）を水が通過しているときに脱気モジュール（４１）の減圧手段（４３）を作動させることができるので、無駄な運転動作を減らすことができる。
【００１６】
前記脱気モジュール（４１）が前記入水配管（２７）に設けられており、前記入水配管（２７）における前記脱気モジュール（４１）よりも下流側には、前記脱気モジュール（４１）を通過した水を前記水熱交換器（２１）および前記出湯配管（２９）を通じて前記タンク（１５）に送水可能なポンプ（３１）が設けられているのが好ましい。
【００１７】
この構成では、入水配管（２７）における脱気モジュール（４１）よりも下流側に前記ポンプ（３１）が設けられているので、減圧弁（４７）で減圧された水を水熱交換器（２１）および出湯配管（２９）を通じてタンク（１５）に確実に戻すことができる。
【００１８】
前記ポンプ（３１）と前記減圧手段（４３）を連動させるように制御する制御部（３３）を備えている場合には、脱気する必要があるタイミング、すなわちポンプ（３１）が作動しているときに脱気モジュール（４１）の減圧手段（４３）を作動させることができるので、無駄な運転動作を減らすことができる。
【００１９】
前記タンク（１５）に給水される水の給水源に応じて前記減圧手段（４３）の作動要否を設定可能な設定部を備えている場合には、例えば溶存ガスの量が少ない水を給水源として用いる場合、溶存ガスの量が多い井戸水などの地下水を給水源として用いる場合など、給水源の溶存ガスの量に応じて装置の設定を変更することができる。
【００２０】
前記分離膜（４６）としては、例えば中空糸膜を用いることができる。
【発明の効果】
【００２１】
以上説明したように、本発明によれば、例えば井戸水などの地下水のように溶存ガスの量が多い水を給水源として用いた場合であっても、水熱交換器において腐食および詰まりが生じるのを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の第１実施形態のヒートポンプ式給湯機を示す構成図であり、給水源として井戸水を用いた場合を示している。
【図２】脱気モジュールの一例を示す斜視図である。
【図３】図２の脱気モジュールの断面図である。
【図４】第１実施形態のヒートポンプ式給湯機を示す構成図であり、給水源として水道水を用いた場合を示している。
【図５】本発明の第２実施形態のヒートポンプ式給湯機を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２４】
＜第１実施形態＞
図１に示すように、第１実施形態のヒートポンプ式給湯機１１は、冷媒が循環する冷媒回路１３と、この冷媒回路１３の冷媒と熱交換して低温の水を沸き上げ、タンク１５に高温の水を貯留する貯湯回路１７とを備えている。
【００２５】
冷媒回路１３は、圧縮機１９と、水熱交換器２１と、電動膨張弁２３と、空気熱交換器２５と、これらを接続する配管とを有している。本実施形態では、冷媒回路１３を循環する冷媒として二酸化炭素を用いている。この二酸化炭素は圧縮機１９により臨界圧力以上に圧縮される。冷媒は、水熱交換器２１において貯湯回路１７を循環する水と熱交換してこの水を加熱し、空気熱交換器２５において外気と熱交換して外気から熱を吸収する。
【００２６】
貯湯回路１７は、水が貯留されるタンク１５と、このタンク１５の水を水熱交換器２１に送る入水配管２７と、水熱交換器２１と熱交換して加熱された水をタンク１５に戻す出湯配管２９とを有している。
【００２７】
給湯機１１は、入水配管２７を流れる水からこの水に溶け込んでいるガスを分離可能な脱気モジュール４１を備えている。この脱気モジュール４１は、入水配管２７に接続されたモジュール本体４２と、このモジュール本体４２に配管４４を介して接続された真空ポンプ４３とを備えている。モジュール本体４２は、入水配管２７を構成する上流側入水配管２７ａと下流側入水配管２７ｂとの間に設けられている。
【００２８】
図２および図３に示すように、モジュール本体４２は、円筒ケース４５と、この円筒ケース４５の内部に配置された円筒状の中空糸膜４６と、円筒ケース４５の両端部にそれぞれ取り付けられたキャップ４７，４８とを有している。
【００２９】
中空糸膜４６は、その軸方向が円筒ケース４５の軸方向とほぼ平行になるように配置されている。この中空糸膜４６は、水に溶け込んでいるガスを透過してこのガスを水から分離可能な分離膜である。
【００３０】
キャップ４７は、円筒ケース４５の一方の端部に例えばＯリング（図示略）を介して取り付けられている。このキャップ４７は、円筒ケース４５の軸方向に沿って外側に延びる円筒状の水流入口４７ａを有している。キャップ４８は、円筒ケース４５の他方の端部に例えばＯリング（図示略）を介して取り付けられている。このキャップ４８は、円筒ケース４５の軸方向に沿って外側に延びる円筒状の水流出口４８ａを有している。水流入口４７ａは上流側入水配管２７ａに接続され、水流出口４８ａは下流側入水配管２７ｂに接続される。
【００３１】
円筒ケース４５の内部は、中空糸膜４６により２つの空間に分割されている。一方の空間は、水流入口４７ａおよび水流出口４８ａに連通し、上流側入水配管２７ａから流入する水が流れる通水路５３であり、他方の空間は、通水路５３を流れる水から分離されたガスが流れる分離用通路５５である。
【００３２】
通水路５３は、中空糸膜４６の中空部５３ａと、この中空部５３ａに連通し、キャップ４７の内面および円筒ケース４５の一方の端部の内周面に囲まれた空間５３ｂと、キャップ４８の内面および円筒ケース４５の他方の端部の内周面に囲まれた空間５３ｃとを含む。分離用通路５５は、中空糸膜４６の外周側に位置しており、中空糸膜４６の外周面と円筒ケース４５の内周面との間に位置する空間である。
【００３３】
中空糸膜４６の両端部の外周面と円筒ケース４５の内周面との隙間には、リング状に封止部材４９がそれぞれ配設されている。これにより、前記隙間は水密および気密の状態に封止され、封止部材４９、中空糸膜４６の外周面、および円筒ケース４５の内周面に囲まれた空間が分離用通路５５となる。封止部材４９としては、例えば前記隙間に充填可能な接着剤を用いることができる他、前記隙間の形状に合わせて予めリング状に成形されたゴム、樹脂などからなる弾性成形体を用いることもできる。
【００３４】
円筒ケース４５は、その外側面から半径方向外側に延び、分離用通路５５に連通する円筒状の２つのガス吸引口４５ａを有している。これらのガス吸引口４５ａには、分岐した配管４４の一端がそれぞれ接続されている。各ガス吸引口４５ａに接続された配管４４は、途中で合流し、他端が真空ポンプ４３に接続されている。
【００３５】
モジュール本体４２よりも上流側に位置する入水配管２７、すなわち上流側入水配管２７ａには減圧弁４７が設けられている。この減圧弁４７は、モジュール本体４２に流入する水の水圧が中空糸膜４６の耐圧性能を超えないように上流側入水配管２７ａ内の水圧を所定の大きさまで減圧する。
【００３６】
脱気モジュール４１よりも下流側に位置する入水配管２７、すなわち下流側入水配管２７ｂにはポンプ３１が設けられている。このポンプ３１は、減圧弁４７により減圧された入水配管２７内の水を加圧して水熱交換器２１および出湯配管２９を通じてタンク１５に送水する。
【００３７】
図１に示すように、タンク１５の上部には、タンク１５内に貯留された高温の水を取り出して浴槽などへ給湯するための給湯配管３５が接続されている。また、タンク１５の底部には、給水源からタンク１５内に低温の水を給水するための給水配管３７が接続されている。
【００３８】
タンク１５へ水を給水する給水源としては、例えば水道水や、井戸水などの地下水を利用することができる。井戸水を給水源として用いる場合には、図１に示すように、例えば井戸７１内の水中に配置された水中ポンプ７２を駆動して配管７５を通じて井戸水を地上に吸い上げる。水中ポンプ７２は運転ユニット７３により制御される。配管７５の下流側の端部には給水栓７４が取り付けられている。この給水栓７４に給水配管３７の上流側の端部が接続されている。
【００３９】
また、水道水を給水源として用いる場合には、図４に示すように、給水配管３７の上流側の端部が止水栓６１を介して水道配管８１に接続される。給水配管３７には減圧逆止弁６３が設けられている。水道配管８１内の水圧は例えば２００ｋＰａ〜５００ｋＰａ程度であるが、給水配管３７内の水圧は減圧逆止弁６３により例えば２００ｋＰａ程度にまで減圧される。この減圧された水がタンク１５内に供給される。減圧逆止弁６３は、水の逆流を防止する役割も果たす。
【００４０】
給湯機１１は、マイクロコンピュータ、入出力回路などからなる制御部３３と、各種設定値、温度データなどを記憶するメモリーとを備えている。制御部３３は、タンク１５、水熱交換器２１、配管などに設けられた図略の温度センサにより測定された温度データなどに基づいて冷媒回路１３および貯湯回路１７を制御する。
【００４１】
また、給湯機１１は、タンク１５に給水される水の給水源に応じて真空ポンプ４３の作動要否のモード設定が可能な図略の設定部を備えている。設定部において設定されたモードは前記メモリーに記憶される。この設定部におけるモード設定は、例えば設置業者による給湯機１１の設置時やメンテナンス時に業者が行ってもよく、必要に応じてユーザが行ってもよい。この設定部は、例えば給湯機１１の初期設定やメンテナンスを行う図略の操作盤などに設けられている。
【００４２】
具体的には、例えば溶存ガスの量が少ない水道水を給水源として用いる場合、すなわち水から溶存ガスを除去する必要性が乏しい場合には、設置業者またはユーザは、例えば初期設定時、メンテナンス時などに前記設定部において真空ポンプ４３を作動させないモードに設定する。一方、溶存ガスの量が多い井戸水などの地下水を給水源として用いる場合、すなわち水から溶存ガスを除去する必要がある場合には、設置業者またはユーザは、例えば初期設定時、メンテナンス時などに前記設定部において真空ポンプ４３を作動可能なモードに設定する。
【００４３】
また、前記設定部は、後述するようにポンプ３１と真空ポンプ４３の動作を連動させるか否かを設定することもできる。ポンプ３１と真空ポンプ４３の動作を連動させるモード設定がされている場合には、制御部３３は、ポンプ３１が駆動すると真空ポンプ４３も駆動させ、ポンプ３１が停止すると真空ポンプ４３も停止させるように制御する。
【００４４】
次に、第１実施形態の給湯機１１の動作について説明する。タンク１５内の水を沸上げる沸上げ運転では、制御部３３は、冷媒回路１３の圧縮機１９を駆動させ、電動膨張弁２３の開度を調節するとともに、貯湯回路１７のポンプ３１を駆動させる。これにより、図１に示すように、タンク１５の底部に設けられた出水口からタンク１５内の低温の水が入水配管２７を通じて水熱交換器２１に送られ、水熱交換器２１において加熱される。加熱された高温の水は出湯配管２９を通じてタンク１５の上部に設けられた入水口からタンク１５内に戻される。これにより、タンク１５内には、その上部から順に高温の水が貯湯されていく。
【００４５】
前記設定部において真空ポンプ４３を作動可能なモード設定がされている場合には、前記沸上げ運転において、タンク１５の水が水熱交換器２１に送られる前に、この水に溶け込んでいる溶存ガスの一部が以下のようにして脱気モジュール４１により除去される。
【００４６】
すなわち、ポンプ３１の駆動によりタンク１５の下部から上流側入水配管２７ａに排出される水は、減圧弁４７によって中空糸膜４６の耐圧性能を超えない大きさの水圧に調整され、上流側入水配管２７ａからモジュール本体４２の通水路５３に流入する。
【００４７】
一方で、制御部３３は、ポンプ３１の駆動に連動させて真空ポンプ４３を駆動させる。この真空ポンプ４３はモジュール本体４２の分離用通路５５に存在するガスを吸引して分離用通路５５を減圧する。これにより、分離用通路５５の圧力は通水路５３よりも低くなるので、通水路５３を流れる水に溶け込んでいるガスの一部が中空糸膜４６を透過して分離用通路５５に移動する。分離用通路５５に移動したガスは、配管４４を通じて真空ポンプ４３に送られる。真空ポンプ４３に達したガスは、ガス成分、ガスの吸引量などを考慮し、必要に応じて回収されるか、大気中に放出される。その結果、モジュール本体４２を通過した水は通過前よりも溶存ガスの量が減少する。
【００４８】
溶存ガスが除去される過程についてより具体的に説明すると次のようになる。すなわち、モジュール本体４２に流入する前の水に溶け込んでいるガスは、水と水和した状態、イオン化した状態などの種々の状態で水中において存在し、これらは化学平衡の状態に達している。この水がモジュール本体４２に流入し、前記のようにこの水に溶け込んでいるガスの一部が中空糸膜４６を透過して分離用通路５５側に移動すると、通水路５３における水中ではその変化を打ち消す方向に平衡が移動する。すなわち、水中において水和した状態、イオン化した状態などのガス由来の化合物の一部がガスとなって水から除去されやすくなる方向に平衡が移動する。したがって、水に溶け込んでいるガスは脱気モジュール４１によって効率的に除去される。
【００４９】
モジュール本体４２において溶存ガスの一部が除去された水は、ポンプ３１によりモジュール本体４２の水流出口４８ａから下流側入水配管２７ｂに流入し、水熱交換器２１に送られ、冷媒と熱交換して加熱される。加熱された高温の水は、水熱交換器２１から出湯配管２９に排出されてタンク１５に戻される。
【００５０】
以上説明したように、前記実施形態では、入水配管２７を流れる水からこの水に溶け込んでいるガスを分離可能な脱気モジュール４１を備えているので、水が水熱交換器２１に送られる前に、入水配管２７に設けられた脱気モジュール４１によって溶存ガスの一部を除去することができる。これにより、例えば井戸水などの地下水のように溶存ガスが多く溶け込んだ水を給水源として用いた場合であっても、水熱交換器２１において炭酸塩、硫酸塩などの溶存ガス成分に起因するスケールの生成が抑制されるので、水熱交換器２１において詰まりが生じるのを抑制できる。しかも、酸素、塩素、硫化水素、二酸化硫黄などのガスは腐食性を有しているので、これらのガスの一部を除去することにより、水熱交換器２１の配管などが腐食するのを抑制できる。
【００５１】
また、前記実施形態では、脱気モジュール４１は、中空糸膜４６により通水路５３と隔てられた前記分離用通路５５を真空ポンプ４３により吸引して通水路５３を流れる水に溶け込んでいるガスの一部を除去する構造であるので、水とガスとを精度よく分離することができる。
【００５２】
また、前記実施形態では、入水配管２７における脱気モジュール４１よりも上流側に、減圧弁４７が設けられているので、タンク１５内の圧力が比較的高い場合であっても、脱気モジュール４１における水とガスとの分離精度が低下するのを抑制できる。
【００５３】
また、前記実施形態では、脱気モジュール４１が入水配管２７に設けられており、入水配管２７における脱気モジュール４１よりも下流側には、脱気モジュール４１を通過した水を水熱交換器２１および出湯配管２９を通じてタンク１５に送水可能なポンプ３１が設けられているので、減圧弁４７で減圧された水を水熱交換器２１および出湯配管２９を通じてタンク１５に確実に戻すことができる。
【００５４】
また、前記実施形態では、ポンプ３１と真空ポンプ４３を連動させるように制御する制御部３３を備えているので、脱気する必要があるタイミング、すなわちポンプ３１が作動しているときに脱気モジュール４１の真空ポンプ４３を作動させることができる。これにより、無駄な運転動作を減らすことができるので、電力消費量を低減することができる。
【００５５】
また、前記実施形態では、タンク１５に給水される水の給水源に応じて真空ポンプ４３の作動要否の設定が可能な前記設定部を備えているので、給水源に応じて装置の設定を変更することができる。
【００５６】
＜第２実施形態＞
図５は、本発明の第２実施形態のヒートポンプ式給湯機１１を示す構成図である。図５に示すように、この第２実施形態では、脱気モジュール４１が給水配管３７に設けられている点が第１実施形態とは異なっている。なお、第１実施形態と同じ構成要素には同じ符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００５７】
この第２実施形態では、モジュール本体４２は、給水配管３７を構成する上流側入水配管３７ａと下流側給水配管３７ｂとの間に設けられている。上流側給水配管３７ａには減圧弁４７が設けられている。この減圧弁４７は、モジュール本体４２に流入する水の水圧が中空糸膜４６の耐圧性能を超えないように上流側給水配管３７ａを流れる水の水圧を調整する。
【００５８】
この第２実施形態において、前記設定部ではモジュール本体４２内を水が流れているか否かの流水状況と真空ポンプ４３の動作とを連動させるように設定可能である。具体的には、例えば減圧弁４７またはその近傍に図略のセンサを配設することにより、減圧弁４７を水が通過しているか否か検知することができる。この連動設定がされている場合には、制御部３３は、給水源からの水が減圧弁４７を通過しているときに真空ポンプ４３を作動させ、水が減圧弁４７を通過していないときには真空ポンプ４３を停止するように制御する。また、設定部においては、第１実施形態と同様に給水源に応じて真空ポンプ４３の作動要否のモード設定が可能である。
【００５９】
次に、第２実施形態の給湯機１１の動作について説明する。この給湯機１１のタンク１５内の水を沸上げる沸上げ運転では、制御部３３は、第１実施形態と同様にして冷媒回路１３の圧縮機１９を駆動させ、電動膨張弁２３の開度を調節するとともに、貯湯回路１７のポンプ３１を駆動させる。これにより、タンク１５内には、その上部から順に高温の水が貯湯されていく。
【００６０】
ユーザによりタンク１５内の高温の水が使用されると、その使用量に応じてタンク１５には給水配管３７を通じて水が給水される。このとき、前記設定部において真空ポンプ４３を作動可能なモード設定がされている場合には、井戸水に溶け込んでいる溶存ガスの一部が以下のようにして脱気モジュール４１により除去される。
【００６１】
まず、タンク１５への給水時には、制御部３３は、給水栓７４を開放するとともに、運転ユニット７３を介して水中ポンプ７２を駆動して井戸水を吸い上げる。配管７５を通じて吸い上げられた井戸水は、その水圧が上流側給水配管３７ａに設けられた減圧弁４７によって所定の大きさまで小さく調整された後、モジュール本体４２に流入する。
【００６２】
一方で、制御部３３は、減圧弁４７を水が通過していることを図略の流速計、圧力計などのセンサにより検知すると、この検知結果に連動させて真空ポンプ４３を駆動する。この真空ポンプ４３は、モジュール本体４２の分離用通路５５に存在するガスを吸引して分離用通路５５を減圧する。これにより、分離用通路５５の圧力は通水路５３よりも低くなるので、通水路５３を流れる水に溶け込んでいるガスの一部が中空糸膜４６を透過して分離用通路５５に移動する。分離用通路５５に移動したガスは、配管４４を通じて真空ポンプ４３に送られる。モジュール本体４２において溶存ガスの一部が除去された水は、モジュール本体４２の水流出口４８ａから下流側供給配管３７ｂに流入し、タンク１５に送られる。
【００６３】
この第２実施形態では、制御部３３は、減圧弁４７を水が通過しているときに真空ポンプ４３を作動させるように制御するので、脱気する必要がある適切なタイミングで脱気モジュール４１の真空ポンプ４３を作動させることができる。これにより、無駄な運転動作を減らすことができる。
【００６４】
また、この第２実施形態では、タンク１５に水が給水される前にこの水の溶存ガスの一部を除去するので、水熱交換器２１における腐食を抑制できるだけでなく、タンク１５、入水配管２７などにおける腐食も抑制することができる。
【００６５】
なお、その他の構成、作用および効果はその説明を省略するが第１実施形態と同様である。
【００６６】
＜他の実施形態＞
なお、本発明は、前記実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で種々変更、改良等が可能である。例えば、前記実施形態では、溶存ガスの量が多い井戸水などの地下水を給水源として用いる場合に設定部において真空ポンプ４３を作動可能なモードに設定し、水道水を給水源として用いる場合には設定部において真空ポンプ４３を作動させないモードに設定することとしたが、これに限定されない。本発明では、水道水を給水源として用いる場合であっても設定部において真空ポンプ４３を作動可能なモードに設定し、水道水から溶存ガスの一部を除去するようにしてもよい。
【００６７】
また、前記実施形態では、中空糸膜４６の中空部５３ａを水が通過し、中空糸膜４６の外周面とケース４５との間を減圧する場合を例に挙げて説明したが、水が通過する空間と減圧される空間が逆の構成であってもよい。
【００６８】
また、前記実施形態では、ケース４５の内部に１本の中空糸膜４６が配置されている場合を例に挙げて説明したが、ケース４５の内部に複数の中空糸膜４６が配置された形態であってもよい。
【００６９】
また、前記実施形態では、脱気モジュール４１の分離膜として円筒状の中空糸膜を用いた場合を例に挙げて説明したが、これに限定されない。分離膜としては、水からガスを除去できるものであれば他の分離膜を用いてもよく、円筒状ではなく、例えばシート状の分離膜などを用いてもよい。
【００７０】
また、前記実施形態では、脱気モジュール４１として中空糸膜４６と真空ポンプ４３を用いた場合を例に挙げて説明したが、これに限定されない。脱気モジュール４１は、入水配管または給水配管を流れる水からこの水に溶け込んでいるガスを分離可能なものであれば、他の構成であってもよい。
【００７１】
また、前記実施形態では、前記設定部において真空ポンプ４３の作動要否のモード設定、モジュール本体４２内を水が流れているか否かの流水状況と真空ポンプ４３の動作との連動設定などが可能である場合を例に挙げて説明したが、本発明では前記設定部は必須ではなく、省略してもよい。
【００７２】
また、前記実施形態では、冷媒回路を循環する冷媒として二酸化炭素を用いた場合を例に挙げて説明したが、これに限定されない。冷媒としては、二酸化炭素の他、エチレン、エタン、酸化窒素等の超臨界圧力で使用する冷媒であってもよく、さらには、超臨界圧力で使用する冷媒ではなく、例えばＲ４１０Ａのような冷媒を使用してもよい。
【符号の説明】
【００７３】
１１ 給湯機
１３ 冷媒回路
１５ タンク
１７ 貯湯回路
２１ 水熱交換器
２７ 入水配管
２９ 出湯配管
３１ ポンプ
３３ 制御部
３５ 給湯配管
３７ 給水配管
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水熱交換器（２１）を有し、冷媒配管を通じて冷媒が循環する冷媒回路（１３）と、
水が貯留されるタンク（１５）、このタンク（１５）の水を前記水熱交換器（２１）に送る入水配管（２７）および前記水熱交換器（２１）により加熱された水を前記タンク（１５）に戻す出湯配管（２９）を有する貯湯回路（１７）と、
給水源から前記タンク（１５）に水を給水する給水配管（３７）および前記タンク（１５）に貯留された高温の水を給湯する給湯配管（３５）と、
前記入水配管（２７）または前記給水配管（３７）を流れる水からこの水に溶け込んでいるガスを分離可能な脱気モジュール（４１）と、を備えたヒートポンプ式給湯機。
【請求項２】
前記脱気モジュール（４１）は、前記水に溶け込んでいるガスを透過してこのガスを前記水から分離可能な分離膜（４６）と、この分離膜（４６）により隔てられた一方側に位置し、前記入水配管（２７）または前記給水配管（３７）を流れる水が流入する通水路（５３）と、前記分離膜（４６）により隔てられた他方側に位置する分離用通路（５５）と、この分離用通路（５５）を減圧する減圧手段（４３）とを含む、請求項１に記載のヒートポンプ式給湯機。
【請求項３】
前記入水配管（２７）または前記給水配管（３７）における前記脱気モジュール（４１）よりも上流側には、減圧弁（４７）が設けられている、請求項２に記載のヒートポンプ式給湯機。
【請求項４】
前記水が前記減圧弁（４７）を通過しているときに前記減圧手段（４３）を作動させるように制御する制御部（３３）を備えている、請求項３に記載のヒートポンプ式給湯機。
【請求項５】
前記脱気モジュール（４１）が前記入水配管（２７）に設けられており、
前記入水配管（２７）における前記脱気モジュール（４１）よりも下流側には、前記脱気モジュール（４１）を通過した水を前記水熱交換器（２１）および前記出湯配管（２９）を通じて前記タンク（１５）に送水可能なポンプ（３１）が設けられている、請求項３または４に記載のヒートポンプ式給湯機。
【請求項６】
前記ポンプ（３１）と前記減圧手段（４３）を連動させるように制御する制御部（３３）を備えている、請求項５に記載のヒートポンプ式給湯機。
【請求項７】
前記タンク（１５）に給水される水の給水源に応じて前記減圧手段（４３）の作動要否を設定可能な設定部を備えている、請求項１〜６のいずれかに記載のヒートポンプ式給湯機。
【請求項８】
前記分離膜（４６）が中空糸膜である、請求項１〜７のいずれかに記載のヒートポンプ式給湯機。
【請求項１】
水熱交換器（２１）を有し、冷媒配管を通じて冷媒が循環する冷媒回路（１３）と、
水が貯留されるタンク（１５）、このタンク（１５）の水を前記水熱交換器（２１）に送る入水配管（２７）および前記水熱交換器（２１）により加熱された水を前記タンク（１５）に戻す出湯配管（２９）を有する貯湯回路（１７）と、
給水源から前記タンク（１５）に水を給水する給水配管（３７）および前記タンク（１５）に貯留された高温の水を給湯する給湯配管（３５）と、
前記入水配管（２７）または前記給水配管（３７）を流れる水からこの水に溶け込んでいるガスを分離可能な脱気モジュール（４１）と、を備えたヒートポンプ式給湯機。
【請求項２】
前記脱気モジュール（４１）は、前記水に溶け込んでいるガスを透過してこのガスを前記水から分離可能な分離膜（４６）と、この分離膜（４６）により隔てられた一方側に位置し、前記入水配管（２７）または前記給水配管（３７）を流れる水が流入する通水路（５３）と、前記分離膜（４６）により隔てられた他方側に位置する分離用通路（５５）と、この分離用通路（５５）を減圧する減圧手段（４３）とを含む、請求項１に記載のヒートポンプ式給湯機。
【請求項３】
前記入水配管（２７）または前記給水配管（３７）における前記脱気モジュール（４１）よりも上流側には、減圧弁（４７）が設けられている、請求項２に記載のヒートポンプ式給湯機。
【請求項４】
前記水が前記減圧弁（４７）を通過しているときに前記減圧手段（４３）を作動させるように制御する制御部（３３）を備えている、請求項３に記載のヒートポンプ式給湯機。
【請求項５】
前記脱気モジュール（４１）が前記入水配管（２７）に設けられており、
前記入水配管（２７）における前記脱気モジュール（４１）よりも下流側には、前記脱気モジュール（４１）を通過した水を前記水熱交換器（２１）および前記出湯配管（２９）を通じて前記タンク（１５）に送水可能なポンプ（３１）が設けられている、請求項３または４に記載のヒートポンプ式給湯機。
【請求項６】
前記ポンプ（３１）と前記減圧手段（４３）を連動させるように制御する制御部（３３）を備えている、請求項５に記載のヒートポンプ式給湯機。
【請求項７】
前記タンク（１５）に給水される水の給水源に応じて前記減圧手段（４３）の作動要否を設定可能な設定部を備えている、請求項１〜６のいずれかに記載のヒートポンプ式給湯機。
【請求項８】
前記分離膜（４６）が中空糸膜である、請求項１〜７のいずれかに記載のヒートポンプ式給湯機。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１０−２７６３０３（Ｐ２０１０−２７６３０３Ａ）
【公開日】平成２２年１２月９日（２０１０．１２．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１３０９１９（Ｐ２００９−１３０９１９）
【出願日】平成２１年５月２９日（２００９．５．２９）
【出願人】（０００００２８５３）ダイキン工業株式会社 (7,604)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１２月９日（２０１０．１２．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年５月２９日（２００９．５．２９）
【出願人】（０００００２８５３）ダイキン工業株式会社 (7,604)
【Ｆターム（参考）】
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