供熱水裝置製造方法
2023-11-12 03:08:02
供熱水裝置製造方法
【專利摘要】本發明的供熱水裝置，包括：對從貯熱水箱（57）的下部經由入水管路（64）送來的水進行加熱的加熱單元（55）；配設於入水管路（64），輸送貯熱水箱（57）的下部的水的循環泵（63）；將由加熱單元（55）加熱後的水向貯熱水箱（57）的上部導入的出熱水管路（65）；和配設於入水管路（64），在要送到加熱單元（55）的水中添加水垢抑制劑（67）的水垢抑制單元（68），由加熱單元（55）加熱後的水的溫度變高時，流入到加熱單元（55）的水所含的水垢抑制劑（67）的濃度更大，根據供熱水裝置的運轉條件，能夠調整水垢抑制劑（67）的相對於水的溶解度，所以不會浪費水垢抑制劑（67），能夠高效地抑制水垢的生成。
【專利說明】供熱水裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及具有水垢抑制單元的供熱水裝置。
【背景技術】
[0002]現有技術中，作為這種供熱水裝置，存在利用貯存於貯熱水箱的高溫的熱水進行供熱水的供熱水裝置(例如，參照專利文獻I)。
[0003]圖13表示的是專利文獻I記載的現有供熱水裝置。如圖13所示，該供熱水裝置包括:具有氣體冷卻器(供熱水熱交換器)I的熱泵單元2 ;和具有對通過氣體冷卻器I而被燒熱的熱水進行貯存的貯熱水箱3的貯熱水單元4。
[0004]另外，熱泵單元2將壓縮機5、氣體冷卻器1、膨脹閥(減壓裝置)6和蒸發器7連接而構成製冷劑循環路。貯熱水單元4將循環泵8、氣體冷卻器I和貯熱水箱3連接而構成水迴路。
[0005]而且，由壓縮機5壓縮後的高溫高壓的氣體製冷劑通過氣體冷卻器I而與貯存於貯熱水箱3的水進行熱交換，將水加熱。另外，在從貯熱水箱3到氣體冷卻器I的水循環路上設置有供給抑制水垢生成的抑制劑的添加器(水垢抑制單元)9。添加器9在流入到氣體冷卻器I之前的低溫水中添加添加劑。通過將添加劑添加於水，抑制貯熱水單元4的水迴路的水垢生成，防止水迴路的堵塞。
[0006]另外，專利文獻I具有使添加器9旁路的旁通迴路(未圖示)。在該旁通迴路的分支部位設有三通閥(未圖示)。通過三通閥的切換，有選擇地在添加器9或旁通迴路流過水。
[0007]現有技術文獻
[0008]專利文獻
[0009]專利文獻1:特開2011 — 69572號公報
【發明內容】
[0010]發明所要解決的課題
[0011]但是，在上述現有結構中，不能根據供熱水裝置的運轉條件的變化來調整水垢抑制劑的添加量，所以具有不能有效地防止水垢的生成的課題。另外，超出必要量地消耗水垢抑制劑，由此，具有水垢抑制劑的更換或維護的成本增大的課題。
[0012]本發明是解決上述課題的發明，目的在於提供一種供熱水裝置，其通過根據供熱水裝置的運轉條件的變化來恰當地調整水垢抑制劑的添加量，不會浪費水垢抑制劑，能夠抑制水垢的析出。
[0013]用於解決課題的技術方案
[0014]為了解決所述現有課題，本發明為一種供熱水裝置，其特徵在於，包括:貯存熱水的貯熱水箱；對從上述貯熱水箱的下部經由入水管路送來的水進行加熱的加熱單元；配設於上述入水管路，將上述貯熱水箱的上述下部的水送到上述加熱單元的循環泵；將由上述加熱單元加熱後的水向上述貯熱水箱的上部導入的出熱水管路；和配設於上述入水管路，在要送到上述加熱單元的水中添加抑制水垢生成的水垢抑制劑的水垢抑制單元，在由上述加熱單元加熱後的水的溫度變高時，增大流入到上述加熱單元的水所含的上述水垢抑制劑的濃度。
[0015]由此，能夠根據易生成水垢的運轉條件調整水垢抑制劑相對於流入到加熱單元的水的濃度。因此，能夠防止水垢抑制劑的浪費，從而能夠降低水垢抑制劑的更換或補充等維護的維持成本，能夠有效地抑制水垢的析出，能夠提供可靠性高的供熱水裝置。
[0016]發明效果
[0017]根據本發明，能夠提供一種供熱水裝置，其根據供熱水裝置的運轉條件，調整水垢抑制劑的濃度，能夠防止水垢抑制劑的浪費，並且能夠抑制水垢生成。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018]圖1是本發明實施方式I的供熱水裝置的結構圖。
[0019]圖2是對水的溫度和水垢成分的溶解度之間的關係進行說明的說明圖。
[0020]圖3是對本發明實施方式I的供熱水裝置的水的加熱溫度與加熱流量的關係進行說明的說明圖。
[0021]圖4是表示該供熱水裝置的水的加熱溫度與水垢抑制劑濃度的關係的特性圖。
[0022]圖5是該供熱水裝置的水的加熱溫度與水垢抑制劑濃度之間的另一關係的特性圖。
[0023]圖6是本發明實施方式2的供熱水裝置的結構圖。
[0024]圖7是表示與該供熱水裝置的外部空氣溫度相應的運轉條件的特性圖。
[0025]圖8是本發明實施方式3的供熱水裝置的結構圖。
[0026]圖9 (a)是對在該供熱水裝置中流量小時的流量與水垢抑制劑的濃度的關係進行說明的說明圖，(b)是對在該供熱水裝置中流量大時的流量與水垢抑制劑的濃度的關係進行說明的說明圖。
[0027]圖10 (a)是表示該供熱水裝置的設定分流比率的流量調節單元的一例的結構圖，(b)是表示該供熱水裝置的設定分流比率的流量調節單元的另一例的結構圖。
[0028]圖11是本發明實施方式4的供熱水裝置的結構圖。
[0029]圖12是本發明實施方式5的供熱水裝置的結構圖。
[0030]圖13是現有供熱水裝置的結構圖。
[0031]符號說明
[0032]50供熱水裝置
[0033]52供熱水熱交換器
[0034]55加熱單元
[0035]57貯熱水箱
[0036]63循環泵
[0037]64入水管路
[0038]65出熱水管路
[0039]66溫度檢測單元
[0040]67水垢抑制劑[0041]68水垢抑制單元
[0042]69流量調節單元
【具體實施方式】
[0043]第一發明為一種供熱水裝置，其特徵在於，包括:貯存熱水的貯熱水箱；對從上述貯熱水箱的下部經由入水管路送來的水進行加熱的加熱單元；配設於上述入水管路，將上述貯熱水箱的上述下部的水送到上述加熱單元的循環泵；將由上述加熱單元加熱後的水向上述貯熱水箱的上部導入的出熱水管路；和配設於上述入水管路，在要送到上述加熱單元的水中添加抑制水垢生成的水垢抑制劑的水垢抑制單元，在由上述加熱單元加熱後的水的溫度變高時，增大流入到上述加熱單元的水所含的上述水垢抑制劑的濃度。
[0044]由此，在易生成水垢的運轉條件下，即，在加熱單元的出口溫度(加熱溫度)高的情況下，進一步增大流入到加熱單元的水所含的水垢抑制劑的濃度，所以能夠高效地抑制水垢的生成。因而，能夠防止水進行流通的配管迴路的堵塞等，能夠成為穩定運轉的供熱水裝置。
[0045]另外，因為根據加熱溫度來恰當地調節水垢抑制劑的濃度，所以能夠防止水垢抑制劑的浪費，並能夠降低水垢抑制劑的更換或補充等維護的維持成本。
[0046]第二發明特別是在第一發明的基礎上，其特徵在於:在由上述加熱單元加熱後的上述水的上述溫度變高時，減小流入到上述加熱單元的水的流量。
[0047]由此，由於通過減小流量來延長加熱單元的水的滯留時間，所以能夠提高加熱溫度，另一方面，通過增大流量，能夠降低加熱溫度。另外，由於通過減小流量來縮小水垢抑制單元的水的滯留時間，所以能夠增大水垢抑制劑的濃度，另一方面，通過增大流量，能夠減小流入到加熱單元的水所含的水垢抑制劑的濃度。
[0048]S卩，當減小流量時，水垢抑制劑的濃度大，且能夠提高加熱溫度。當增大流量時，水垢抑制劑的濃度就小，且能夠降低加熱溫度。因而，通過調節流量，能夠同時調整加熱溫度和與加熱溫度相應的水垢抑制劑的濃度。
[0049]第三發明特別是在第一發明的基礎上，其特徵在於:在上述入水管路設置有使上述入水管路的一部分旁路的旁通迴路，上述水垢抑制單元具有:配設於上述旁通迴路並且對流過上述入水管路的流量與流過上述旁通迴路的流量的流量比率進行調整的流量調節單元；和對由上述加熱單元加熱後的水的上述溫度進行測定的溫度檢測單元，基於上述溫度檢測單元的檢測值調整上述流量比率。
[0050]由此，根據溫度檢測單元的檢測值，能夠將在入水管路內流動的水的一部分分支並向水垢抑制單元引導，使水垢抑制劑溶解，使其他水保持原樣地流入到供熱水熱交換器。因而，能夠根據運轉條件而更恰當地調節水垢抑制劑相對於流入到加熱單元的水的濃度。
[0051]即，在易生成水垢的條件下，即，在加熱流量小的情況下，能夠增大溶解於流入到加熱單元的水中的水垢抑制劑的濃度。因而，能夠防止水垢附著造成的供熱水熱交換器的堵塞，能夠實現可靠性優異的供熱水裝置。
[0052]另外，因為能夠減小水垢抑制劑的浪費，所以水垢抑制劑的壽命延長。因而，能夠降低水垢抑制劑的更換或補充等維護的維持成本。
[0053]第四發明特別是在第一?三中的任一發明的基礎上，其特徵在於:上述水垢抑制劑以多磷酸鹽為主要成分。
[0054]由此，溶解於水的多磷酸鹽對作為水垢的主要成分的碳酸鈣發揮作用，進行碳酸鈣的晶體改性。即，能夠使碳酸鈣不是成為通常的大的菱面體，而是成為較小的球形晶體。球形晶體與菱面體晶體不同，晶體的凝聚力較弱，難以層疊，所以成為點凝聚，能夠阻礙晶體的生長。因而，能夠抑制碳酸鈣的水垢化。
[0055]下面，參照附圖對本發明的實施方式進行說明。另外，本發明不限定於該實施方式。
[0056](實施方式I)
[0057]圖1是本發明實施方式I的供熱水裝置的結構圖。
[0058]如圖1所示，供熱水裝置50具有加熱單元55和貯熱水單元56。作為熱源的加熱單元55是包括熱泵循環的熱泵單元，所述熱泵循環包括:壓縮機51、供熱水熱交換器52、減壓裝置53和吸收大氣熱的蒸發器54。而且，作為該熱泵循環，使用高壓側的製冷劑壓力為臨界壓力以上的二氧化碳作為製冷劑。
[0059]在貯熱水單元56內收納有貯熱水箱57。貯熱水箱57從與貯熱水箱57下部連接的供水管58供水。在貯熱水箱57上部貯存高溫的熱水。高溫的熱水通過供熱水管路59而在供熱水混合閥60與低溫水混合，由此成為規定溫度的熱水。之後，通過供熱水配管61而從供熱水終端(水龍頭62)進行供熱水。
[0060]另外，在貯熱水箱57的下部連接有入水管路64。在入水管路64設有循環泵63。入水管路64與供熱水熱交換器52連接。在供熱水熱交換器52連接有出熱水管路65。出熱水管路65與貯熱水箱57的上部連接。由循環泵63、入水管路64、供熱水熱交換器52和出熱水管路65構成燒熱迴路。通過循環泵63而從貯熱水箱57的下部送出的低溫水，在供熱水熱交換器52中被高溫製冷劑加熱，經由出熱水管路65，貯存在貯熱水箱57的上部。另夕卜，由供熱水熱交換器52加熱後的熱水的溫度由配設於出熱水管路65的溫度檢測單元66進行檢測。
[0061]另外，在入水管路64設置有填充有水垢抑制劑67的水垢抑制單元68。
[0062]下面，就如上所述構成的供熱水裝置50而言，對其動作、作用進行說明。
[0063]在圖1中，對將貯熱水箱57的水燒熱(沸務上(f 3 )的供熱水加熱運轉進行說明。當要求將貯熱水箱57的水燒熱時(未圖示)，由加熱單元55進行利用大氣熱的供熱水加熱運轉。
[0064]在這種情況下，從壓縮機51排出的臨界壓力以上的高溫高壓的製冷劑流入到供熱水熱交換器52，對從貯熱水箱57的下部送來的低溫水放熱。之後，製冷劑由減壓裝置53減壓，在蒸發器54內從大氣吸熱而氣化，返回到壓縮機51。
[0065]經由入水管路64而流入到供熱水熱交換器52的水的流量，通過控制循環泵63的轉速來調節，以使得供熱水熱交換器52的出口溫度(加熱溫度)成為所期望的溫度。由此，規定溫度的熱水從貯熱水箱57的上部流入並貯存。
[0066]由於在入水管路64設有填充有水垢抑制劑67的水垢抑制單元68，所以由循環泵63從貯熱水箱57的下部送來的水流入到水垢抑制單元68，將水垢抑制劑67溶解。溶解了水垢抑制劑67的水流入到供熱水熱交換器52，如上所述，被加熱到規定的溫度。
[0067]在此，水垢抑制劑67將以多磷酸鹽為主要成分的顆粒填充於水垢抑制單元68。溶解於水的水垢抑制劑67對在供熱水熱交換器52內生成的碳酸鈣的晶體的生長進行抑制，防止水垢發生。
[0068]作為多磷酸鹽，代表性的是三聚磷酸鈉或六偏磷酸鈉，但也可以使用其他多磷酸鹽。
[0069]另外，在本實施方式中，作為水垢抑制劑67，採用的是以多磷酸鹽為主要成分的顆粒，但以膦酸或羧酸類高分子電解質等低分子聚合物為主要成分也沒關係，只要具有水垢抑制作用即可。
[0070]接著，對水垢的析出和水的溫度之間的關係進行說明。在圖2中，橫軸為水的溫度，縱軸為水垢成分的溶解度，圖2表示的是水垢成分相對於水的溶解度。如圖2所示，水的溫度越高，水垢成分(例如，碳酸鈣等)的溶解度越小，越易結晶化而析出於水。
[0071]在貯熱水式供熱水裝置的情況下，主要利用電費便宜的深夜電力將相當於一天的供熱水負荷的熱水量貯存在貯熱水箱57內。在此，供熱水負荷在外部空氣溫度低的冬天時較大，反之，在外部空氣溫度高的夏天時較小。
[0072]對於按季節不同的供熱水負荷，變更貯存於貯熱水箱57的熱水的加熱溫度(例如，65°C?90°C)而對應。即，在供熱水負荷大的冬天，以例如85°C?90°C程度的加熱溫度貯存熱水，在供熱水負荷小的夏天，以低於冬天的例如65°C?70°C程度的加熱溫度貯存熱水。在春天或秋天的中間期，設為低於冬天高於夏天的中間的加熱溫度。
[0073]因而，特別是附著、堆積於供熱水熱交換器52內的水通路表面等的水垢，如冬天的燒熱運轉那樣大多在加熱溫度高的狀況下產生。
[0074]因而，在易產生水垢析出的運轉條件下，即，在加熱溫度高的條件下，如果增大溶解於水的水垢抑制劑67的濃度，就能夠高效地抑制水垢的析出。
[0075]在此，在貯熱水式供熱水裝置的情況下，通常，即使外部空氣溫度發生變化，加熱能力也大致一定。另外，通常是外部空氣溫度越低，向供熱水裝置供給的自來水的溫度就越低。圖3的橫軸為加熱溫度，縱軸為加熱流量，即，流入到加熱單元55而被加熱的水的流量，圖3表示的是加熱溫度與加熱流量的關係。
[0076]當加熱單元55的加熱能力設為大致一定時，如圖3所示，從自來水管供給的水的加熱溫度能夠通過調節流入到加熱單元55的水的流量(加熱流量)來對應。例如，通過減小加熱流量，來延長水滯留於加熱單元55的時間，所以與加熱流量大的情況相比，每單位流量的水從高溫的製冷劑得到的熱量變多。因而，能夠提高加熱溫度。
[0077]因此，如圖3所示，在進一步提高生成熱水時的加熱溫度時，控制循環泵63的轉速以使得流入到加熱單元55的水的流量變小。即，減小循環泵63的轉速。通過變更循環泵63的轉速,能夠應對各種各樣的加熱溫度。
[0078]另外，當減小加熱流量，即，減小流入到加熱單元55的水的流量時，與加熱流量大的情況相比，在入水管路64內流動的水在水垢抑制單元68內滯留的時間變長。即，水與水垢抑制劑67接觸的時間變長。因而，能夠增大水垢抑制劑67的相對於水的溶解量，所以能夠增大向加熱單元55流入的水所含的水垢抑制劑67的濃度。
[0079]如上所述，在易析出水垢的狀況下，即，在加熱溫度高的運轉條件下，控制循環泵63的轉速以使得流入到加熱單元55的水的流量變小。由此，能夠提高加熱溫度，並且在水垢抑制單元68中，能夠增大水垢抑制劑67的每單位流量的相對於水的溶解量，即，水垢抑制劑67的濃度。
[0080]因而，能夠根據供熱水裝置的運轉條件來調整溶解於水的水垢抑制劑的濃度，所以不會浪費水垢抑制劑，能夠提供可靠性高的供熱水裝置。
[0081]另外，圖4和圖5表示的是加熱溫度與向加熱單元55的流入的水的水垢抑制劑濃度的關係。也可以如圖4所示，加熱溫度越高，越提高水垢抑制劑的濃度。另外，也可以如圖5所示，水垢抑制劑的濃度階梯性地提高。另外，在加熱溫度更高時，如果能夠進一步加大流入到加熱單元55的水的水垢抑制劑67的濃度，則不限定於圖4、圖5所示的方式。
[0082]如上所述，在易生成水垢的較高的加熱溫度的情況下，增大流入到加熱單元55的水所含的水垢抑制劑67的濃度，所以不管加熱溫度如何，都能夠穩定地抑制水垢發生。因而，能夠防止供熱水熱交換器52等水迴路的堵塞，能夠使供熱水裝置50穩定運轉。
[0083]另外，由於根據加熱溫度來恰當地調節水垢抑制劑67的濃度，所以能夠恰當且有效地消耗水垢抑制劑67。因而，也能夠降低水垢抑制劑67的更換或補充等維護的維持成本。
[0084]另外，水垢抑制劑67由以多磷酸鹽為主要成分的粒子構成。由此，溶解於水的多磷酸鹽對作為水垢的主要成分的碳酸鈣發揮作用，進行碳酸鈣的晶體改性。即，使碳酸鈣不是成為通常的大的菱面體，而是成為較小的球形晶體，所以晶體的凝聚力減弱，由此能夠阻礙晶體的生長。因而，能夠抑制碳酸鈣的水垢化。
[0085]另外，加熱單元55包括熱泵循環，該熱泵循環包括:壓縮機51、供熱水熱交換器52、減壓裝置53和蒸發器54。在供熱水熱交換器52中，通過壓縮後的高溫製冷劑和水進行熱交換，來將水燒熱。通過製冷劑在該熱泵循環中進行循環而反覆進行放熱和吸熱，能夠實現高效的水的燒熱。因而，能夠實現供熱水裝置50的節能化。
[0086](實施方式2)
[0087]圖6是本發明實施方式2的供熱水裝置的結構圖，圖7是該實施方式的相對於加熱溫度的特性圖。
[0088]在本實施方式中，關於與實施方式I相同的部分，附帶同一符號，省略其詳細說明。
[0089]如圖6所示，在供熱水裝置50的入水管路64配置有循環泵63。循環泵63對從貯熱水箱57流到供熱水熱交換器52的水量進行調整。另外，在形成加熱單元55的熱泵單元設有測定外部空氣溫度的外部空氣溫度測定單元80。
[0090]另外，外部空氣溫度測定單元80配置於構成熱泵單元的蒸發器54，且，相對於流入蒸發器54的氣流配設於最迎風處。由此，外部空氣溫度測定單元80能夠檢測流入到蒸發器54的空氣的溫度。
[0091]下面，就如上所述構成的供熱水裝置50而言，對其動作、作用進行說明。
[0092]循環泵63的動作通過接受到溫度檢測單元66的信號的控制單元70的命令來適當調整。在此，如圖7所示，根據加熱溫度，變更流量。通過變更流量，水垢抑制單元68的水的滯留時間發生變化，所以水垢抑制劑67相對於水的溶解量也發生變化。即，通過循環泵63，能夠對溶解於流入到加熱單元55的水的水垢抑制劑67的濃度進行調節。
[0093]在本實施方式中，在如圖7所示，通過循環泵63，相比加熱溫度低時，使加熱溫度高時加熱流量較小，增大水垢抑制劑67的濃度。[0094]在此，通常經由供水管58供給的水的自來水(入水)溫度因設置有供熱水裝置50時的外部空氣溫度而變化。即，在外部空氣溫度高時，自來水(入水)溫度也升高，在外部空氣溫度低時，自來水(入水)溫度也降低。另外，相比外部空氣溫度高時，外部空氣溫度低時要使用的熱水量較多，另外，要使用的熱水的溫度較高。因此，需要提高加熱溫度並在貯熱水箱57中貯存較多的高溫熱水。
[0095]這樣，加熱溫度的目標值因外部空氣溫度的高低而變化。例如，外部空氣溫度低時(外部空氣溫度A)與外部空氣溫度高時(外部空氣溫度B)相比，提高加熱溫度。此時，利用加熱單元55，從高溫的製冷劑向每單位流量的水加大放熱量。因此，如圖7所示，控制循環泵63的轉速以使得加熱流量比外部空氣溫度B時小。
[0096]另外，在由外部空氣溫度測定單元80測定的外部空氣溫度高時，降低加熱溫度，能夠減小加熱單元55的加熱量。因而，如圖7所示，為了縮短供熱水熱交換器52的水的滯留時間，加大循環泵63的轉速，從而加大向加熱單元55壓送的水的流量。
[0097]如上所述，根據外部空氣溫度而由循環泵63調整加熱流量，由此能夠調整加熱溫度的高低。
[0098]另外，加熱溫度也可以採用利用者直接輸入到具有控制單元70的供熱水裝置50的遙控器72的結構。
[0099]另外，通過根據外部空氣溫度調整加熱流量，如圖7所示，能夠調整流入到加熱單元55的水所含的水垢抑制劑67的濃度。
[0100]S卩，在外部空氣溫度高(外部空氣溫度B)的情況下，與外部空氣溫度低(外部空氣溫度A)的情況相比，通過加大循環泵63的轉速，使水的流量增大。因而，在水垢抑制單元68中，水的滯留時間變短，能夠減小水垢抑制劑67的濃度。
[0101]另一方面，在外部空氣溫度低(外部空氣溫度A)的情況下，與外部空氣溫度高(夕卜部空氣溫度B)的情況相比，通過減小循環泵63的轉速，使水的流量減少。因而，在水垢抑制單元68中，水的滯留時間變長，能夠增大水垢抑制劑67的濃度。
[0102]另外，溶解於流入到加熱單元55的水的水垢抑制劑67的濃度也可以基於硬度檢測單元71的檢測值來決定。硬度檢測單元71在例如將井水等高硬度水用於供水的情況下，配設於供水管58，檢測供水的硬度。如果供水的硬度高，為了成為能夠抑制水垢生成的濃度，控制單元70調整循環泵63的轉速。
[0103]另外，在供熱水熱交換器52內附著和生成水垢的主要原因在於供水硬度和貯存於貯熱水箱57的貯熱水溫度(加熱溫度)。因此，在供水硬度高時，另外，在加熱溫度高時，易生成水垢。於是，也可以將供水硬度和加熱溫度與能夠抑制水垢生成的水垢抑制劑67的濃度的關係存儲於遙控器72。
[0104]如上所述，本實施方式的供熱水裝置50是如下的裝置，即，在入水管路64設有循環泵63，根據外部空氣溫度的高低，由循環泵63調節水的流量，對溶解於流入到加熱單元55的水的水垢抑制劑67的濃度進行變更。
[0105]由此，通過加大加熱流量，來縮短水垢抑制單元68的水的滯留時間，所以能夠減小水垢抑制劑67的濃度。另一方面，通過減小加熱流量，能夠增大水垢抑制劑67的濃度。
[0106]另外，通過加大加熱流量，來縮短供熱水熱交換器52的水的滯留時間，所以能夠降低加熱溫度。另一方面，通過減小加熱流量，能夠提高加熱溫度。[0107]S卩，當加大加熱流量時，水垢抑制劑67的濃度就能夠減小，且能夠降低加熱溫度。另一方面，當減小加熱流量時，水垢抑制劑67的濃度能夠增大，且能夠提高加熱溫度。因而，通過調節循環泵63的轉速，能夠調整加熱流量，還能夠適當調整外部空氣溫度相應的水垢抑制劑67的濃度。
[0108]因而，能夠提供一種可靠性優異的供熱水裝置，其能夠根據供熱水裝置的運轉條件抑制水垢生成，且能夠防止水垢抑制劑67的浪費。
[0109](實施方式3)
[0110]圖8是本發明實施方式3的供熱水裝置的結構圖。在本實施方式中，關於與其他實施方式相同的部分，附帶同一符號，省略其詳細說明。
[0111]在圖8中，作為熱源的加熱單元55是包括熱泵循環的熱泵單元，該熱泵循環包括:壓縮機51、供熱水熱交換器52、減壓裝置53和吸收大氣熱的蒸發器54。而且，作為該熱泵循環，使用高壓側的製冷劑壓力為臨界壓力以上的二氧化碳作為製冷劑。
[0112]貯熱水箱57從與貯熱水箱57的下部連接的供水管58供水。在貯熱水箱57上部貯存高溫的熱水。高溫的熱水通過供熱水管路59而在供熱水混合閥60與低溫水混合，由此成為規定溫度的熱水。之後，通過供熱水配管61，從水龍頭62等供熱水終端進行供熱水。
[0113]另外，在貯熱水箱57的下部連接有入水管路64。在入水管路64設有循環泵63。入水管路64與供熱水熱交換器52連接。在供熱水熱交換器52連接有出熱水管路65。出熱水管路65與貯熱水箱57的上部連接。由循環泵63、入水管路64、供熱水熱交換器52和出熱水管路65構成燒熱迴路。通過配設於入水管路64的循環泵63而從貯熱水箱57的下部送出的低溫水，在供熱水熱交換器52中由高溫的製冷劑加熱，經由出熱水管路65，貯存在貯熱水箱57的上部。
[0114]另外，在供熱水熱交換器52的水側出口連接有出熱水管路65。在出熱水管路65設有對由加熱單元加熱後的熱水的溫度即加熱溫度進行檢測的溫度檢測單元66。
[0115]另外，在入水管路64並列(並聯)地設置有使入水管路64的一部分旁路的作為另一入水管路的旁通迴路74。在該旁通迴路74設有填充有水垢抑制劑67的水垢抑制單元68。由此,未設置水垢抑制單元68的入水管路64形成主迴路。而且,配置有水垢抑制單元68的旁通迴路74形成入水管路64的副迴路。
[0116]下面，就如上所述構成的供熱水裝置50而言，對其動作、作用進行說明。
[0117]在圖8中，對將貯熱水箱57的水燒熱的供熱水加熱運轉進行說明。當要求將貯熱水箱57的水燒熱時，由加熱單元55進行利用大氣熱的供熱水加熱運轉。
[0118]在這種情況下，從壓縮機51排出的臨界壓力以上的高溫高壓的製冷劑流入到供熱水熱交換器52，對從貯熱水箱57的下部送來的低溫水放熱。之後，製冷劑由減壓裝置53減壓，在蒸發器54內從大氣吸熱而氣化，返回到壓縮機51。
[0119]流入到供熱水熱交換器52的水的流量，通過控制循環泵63的轉速來調節，以使得由溫度檢測單元66檢測的供熱水熱交換器52的出口溫度(加熱溫度)成為規定溫度。由此，通過供熱水熱交換器52，從貯熱水箱57的下部通過入水管路64送來的水被加熱，成為規定溫度的熱水，從貯熱水箱57的上部流入並貯存。
[0120]在此，具有填充有水垢抑制劑67的水垢抑制單元68的旁通迴路74與入水管路64並列連接。因而，通過循環泵63而從貯熱水箱57的下部送來的水的一部分在連接部A流到旁通迴路74，其餘的水流到入水管路64。
[0121]然後，流到旁通迴路74的水流入到水垢抑制單元68，水垢抑制劑67溶解，之後，在連接部B與流到入水管路64的水混合。在連接部B與在入水管路64內流動的水混合且溶解有水垢抑制劑67的水，流入到供熱水熱交換器52，被加熱到規定的溫度。此時，水中包含的水垢抑制劑67特別對在供熱水熱交換器52內生成的碳酸鈣等晶體的生長進行抑制，防止水垢的發生。
[0122]圖9是對在旁通迴路和入水管路內流動的流量、以及水垢抑制劑的濃度進行說明的說明圖。圖9 (a)是加熱流量小且加熱溫度高的情況，圖9 (b)是加熱流量大且加熱溫度低的情況。
[0123]旁通迴路74與位於入水管路64的連接部A和連接部B連接(連接部A比B更靠上遊側)。而且，旁通迴路74具有收納有水垢抑制劑67的水垢抑制單元68。
[0124]將在連接部A分流的流到入水管路64的水的流量和流到旁通迴路的水的流量在圖9 (a)中分別設為J1、K1，在圖9 (b)中分別設為J2、K2。另外，將水垢抑制劑67相對於在水垢抑制單元68的出口部C流出的水的濃度在圖9 (a)中設為NI (C)，在圖9 (b)中設為 N2 (C)。
[0125]在此，由於在圖9 (a)的情況下，與圖9 (b)的情況相比，流量小，所以加熱流量變小，因此水垢抑制單元68內的流速變小。因此，流入到水垢抑制單元68內的水與水垢抑制劑67接觸的時間變長，其結果是，流出水垢抑制單元68後的濃度在圖9(a)的情況下較大。即，成為下面的關係式。
[0126]NI (C) > N2 (C)...(式 I)
[0127]另外，當將連接部B的下遊側的水垢抑制劑67的濃度在圖9 Ca)中設為NI (B),且在圖9 (b)中設為N2 (B)時，可得到下面的關係式。
[0128]NI (B) = Nl (C)XKl / (J1 + Kl)..?(式 2)
[0129]N2 (B) = N2 (C) XK2 / (J2 + K2)..?(式 3)
[0130]進而，將流到入水管路64和旁通迴路74的水的流量的分流比率設為下面的關係式。
[0131]Jl / Kl = J2 / K2..?(式 4)
[0132]在這種情況下，連接部B的下遊側的水垢抑制劑67的濃度和流出水垢抑制單元68的出口部C後的水垢抑制劑67的濃度之間的關係如下。
[0133]NI (B): N2 (B) = Nl (C): N2 (C)..?(式 5)
[0134]根據以上的(式I)、(式5)，流入到供熱水熱交換器52的連接部B的下遊側的水垢抑制劑67的濃度的關係如下。
[0135]NI (B) > N2 (B)..?(式 6)
[0136]由(式6)可知，流量小時流入到供熱水熱交換器52的水垢抑制劑67的濃度增大。流量小時加熱溫度高，易生成水垢，但能夠增大水垢抑制劑67的濃度，能夠抑制向供熱水熱交換器52等的水垢附著。
[0137]因而，如圖8和圖9所示，由能夠設定分流比率的旁通迴路74將從貯熱水箱57下部而流過入水管路64的水分流，由此能夠適`當調整流入到水垢抑制單元68的水的流量。由此，能夠調整水垢抑制劑67的向水的溶解量。[0138]圖10是對設定向旁通迴路和入水管路流動的水的流量的分流比率的方法進行說明的說明圖。
[0139]如圖10 Ca)所示，使入水管路64的連接部A和連接部B間的流路阻力通過例如以與旁通迴路74不同的方式構成入水管路64的截面積來變化。由此，能夠設定連接部AB間的壓力損失，能夠根據其壓差，來決定分支流量的分流比率。
[0140]另外，在水垢抑制單元68的流路阻力大的情況下，如圖10 (b)所示，以對具有水垢抑制單元68的旁通迴路74側施加流體的動壓的方式構成，變更連接部AB間的入水管路64的形狀。由此，能夠設定連接部AB間的壓力損失，能夠根據其壓差來根據需要決定分支流量的分流比率。
[0141]如上所述，使來自貯熱水箱57下部的水的一部分分支，然後使水垢抑制劑67溶解於分支後的一部分水，其他水保持原樣地流入到供熱水熱交換器52，所以能夠防止水垢抑制劑67的浪費。因而，具有水垢抑制劑的壽命變長，且降低水垢抑制劑67的更換或補充等維護的維持成本的效果。
[0142](實施方式4)
[0143]圖11是本發明實施方式4的供熱水裝置的結構圖。
[0144]在本實施方式中，在與其他實施方式相同的部分附帶同一符號，省略其詳細說明。
[0145]如圖11所示，本實施方式的供熱水裝置50在入水管路64的連接部A和連接部B之間裝設有流量調節單元69，和控制流量調節單元69的動作的控制單元70。
[0146]作為流量調節單元69，例如，能夠使用供熱水裝置一般使用的流量控制閥。驅動步進電機來改變流體通過的流路截面積，由此能夠調節流量。
[0147]下面，就如上所述構成的供熱水裝置50而言，對其動作、作用進行說明。
[0148]在圖11中，在將連接部B的下遊的水垢抑制劑67的濃度變更為規定濃度的情況下，通過變更流量調節單元69的流路阻力(例如，變更流路截面積)，且變更連接部A和連接部B之間的壓力損失，來變更分支流到水垢抑制單元68側的流量(分支流量)的比率。
[0149]S卩，當增大流量調節單元69的流路阻力(例如，通過減小閥開度，來減小流路截面積)時，連接部A和連接部B之間的壓力損失增大，所以分支流量的比率增大。相反，通過減小流量調節單元69的流路阻力(例如，增大流路截面積)，能夠減小分支流量比率。由此，能夠調整分支流量。
[0150]在供熱水熱交換器52內水垢附著、生長的主要原因在於貯存在貯熱水箱57內的溫度(加熱溫度)。在加熱溫度高時，水垢的生成和生長較大。
[0151 ] 於是，用溫度檢測單元66檢測加熱溫度，利用流量調節單元69基於加熱溫度設定分支流量的比率，以使得溶解於流入到加熱單元55的熱水的水垢抑制劑67的濃度成為水垢相對於加熱溫度的生成和生長受到抑制的濃度即可。此時，能夠抑制水垢的生成和生長。也可以事先求出水垢抑制劑67相對於熱水的濃度與加熱溫度之間的關係，且將該關係存儲於遙控器72。
[0152]另外，分支流量的比率由流量調節單元69來調節，但必要的流量能夠通過調整循環泵63的轉速來得到。
[0153]這樣，通過根據加熱溫度使流量調節單元69動作，能夠設定能夠抑制水垢生成的水垢抑制劑67的濃度，所以能夠根據供熱水裝置的運轉條件恰當地調整水垢抑制劑67相對於流入到加熱單元55的水的濃度。因而，能夠提供一種長期防止水垢的析出和附著的可靠性優異的供熱水裝置。另外，具有水垢抑制劑67的壽命變長且降低水垢抑制劑67的更換或補充等維護的維持成本的效果。
[0154]另外,貯存於貯熱水箱57的熱水的溫度(加熱溫度)通常為65?90°C程度。而且，加熱溫度高時，水垢的生成和生長較大，但加熱溫度為65 °C左右時，水垢的生成較小，也幾乎不生長。
[0155]因而，在相當於這種加熱溫度條件的加熱流量時，只要控制單元70調整流量調節單元69以使得水垢抑制劑67的濃度最小即可。即，以使得流量調節單元69的流路阻力變成最小(使流量調節單元69的流體通過的流路截面積變成最大)的方式進行控制。
[0156]這樣，在水垢的生成較小且也幾乎不生長那樣的加熱流量的情況下，能夠將水垢抑制劑67的濃度設定為最小，所以水垢抑制劑67的壽命延長。因而，具有降低水垢抑制劑67的更換或補充等維護的維持成本的效果。
[0157](實施方式5)
[0158]圖12是本發明實施方式5的供熱水裝置的結構圖。在本實施方式中，關於與其他實施方式相同的部分，附帶同一符號，省略其詳細說明。
[0159]如圖12所示，將流量調節單元69 (三通閥)設置於連接部A，該流量調節單元69(三通閥)，通過改變兩個出口側流路的截面積，能夠調節流到兩個出口側流路的流量。即，流量調節單元69的流入口與貯熱水箱57的入水管路64連接，流量調節單元69的兩個流出口中的一個與加熱單元55的入水管路64連接，兩個流出口中的另一個與旁通迴路74連接。控制單元70控制流量調節單元69的動作，以使得各自的出口側的流量成為必要的分流比率。
[0160]作為流量調節單元69，例如，能夠使用供熱水裝置一般使用的混合閥。通過驅動步進電機改變流體通過的出口側的流路截面積，來變更流量。
[0161]下面，就如上所述構成的供熱水裝置50而言，對其動作、作用進行說明。
[0162]在圖12所示的供熱水裝置50中，在將連接部B的下遊的水的水垢抑制劑67的濃度變更為規定濃度的情況下，變更流量調節單元69的流路阻力(例如，變更流路截面積)。由此，能夠變更分支流到旁通迴路74 (水垢抑制單元68)的流量(分支流量)與在入水管路64內流動的流量(分支流量)的比率。即，通過流量調節單元69，適當調整在入水管路64內流動的流量和在旁通迴路74內流動的流量兩者。
[0163]在供熱水熱交換器52內水垢附著、生長的主要原因在於貯存在貯熱水箱57內的溫度(加熱溫度)。在加熱溫度高時，水垢的生成和生長較大。
[0164]於是，用溫度檢測單元66檢測加熱溫度，利用流量調節單元69基於加熱溫度設定分支流量的比率，以使得於流入到加熱單元55的水所含的水垢抑制劑67的濃度成為水垢相對於加熱溫度的生成和生長受到抑制的濃度即可。此時，也可以事先求出能夠抑制水垢的生成和生長的、水垢抑制劑67相對於熱水的濃度和加熱溫度之間的關係，且將該關係存儲於遙控器72。
[0165]另外，分支流量的比率由流量調節單元69來調節，但必要的流量能夠通過調整循環泵63的轉速來得到。
[0166]這樣，能夠根據加熱溫度設定不發生水垢生成的水垢抑制劑67的濃度，所以能夠根據供熱水裝置的運轉條件恰當地調整水垢抑制劑67相對於流入到加熱單元55的水的濃度。因而，能夠提供一種長期防止水垢的析出和附著的可靠性優異的供熱水裝置。另外，具有水垢抑制劑67的壽命變長且降低水垢抑制劑67的更換或補充等維護的維持成本的效
果O
[0167]工業上的利用可能性
[0168]如上所述，本發明的供熱水裝置能夠根據運轉條件恰當地調整水垢抑制劑的溶解量，能夠提高供熱水裝置的可靠性，並且能夠實現水垢抑制單元的長壽命化，所以能夠應用於家庭用和業務用等的供熱水裝置。
【權利要求】
1.一種供熱水裝置，其特徵在於，包括: 貯存熱水的貯熱水箱； 對從所述貯熱水箱的下部經由入水管路送來的水進行加熱的加熱單元； 配設於所述入水管路，將所述貯熱水箱的所述下部的水送到所述加熱單元的循環泵；將由所述加熱單元加熱後的水向所述貯熱水箱的上部導入的出熱水管路；和配設於所述入水管路，在要送到所述加熱單元的水中添加抑制水垢生成的水垢抑制劑的水垢抑制單元， 在由所述加熱單元加熱後的水的溫度變高時，增大流入到所述加熱單元的水所含的所述水垢抑制劑的濃度。
2.如權利要求1所述的供熱水裝置，其特徵在於: 在由所述加熱單元加熱後的所述水的所述溫度變高時，減小流入到所述加熱單元的水的流量。
3.如權利要求1所述的供熱水裝置，其特徵在於: 在所述入水管路設置有使所述入水管路的一部分旁路的旁通迴路， 所述水垢抑制單元具有:配設於所述旁通迴路並且對流過所述入水管路的流量與流過所述旁通迴路的流量的流量比率進行調整的流量調節單元；和對由所述加熱單元加熱後的水的所述溫度進行測定的溫度檢測單元， 基於所述溫度檢測單元的檢測值調整所述流量比率。
4.如權利要求1?3中任一項所述的供熱水裝置，其特徵在於: 所述水垢抑制劑以多磷酸鹽為主要成分。
【文檔編號】F24D17/00GK103727581SQ201310484554
【公開日】2014年4月16日 申請日期:2013年10月16日 優先權日:2012年10月16日
【發明者】山田宗登, 佐野光宏, 尾浜昌宏, 西山吉繼, 柳澤忠 申請人:松下電器產業株式會社