JP2019138505A - 給湯機 - Google Patents

Abstract

【課題】熱交換器に導かれる液体に含まれる気泡を、合泡を促進して回収することにより、熱交換器の熱交換効率の低下を抑制する。【解決手段】給湯機は、浴槽に接続された循環回路に設置され、浴水が循環回路を通って浴槽に戻るように浴水を循環させる追い焚き循環ポンプと、循環回路に設置された追い焚き熱交換器と、循環回路を通る浴水の中に気泡を発生させる気泡発生装置と、循環回路において熱交換器の上流側に設置された脱気装置と、を備える。脱気装置は、循環回路から導入される浴水が流れる脱気配管と、脱気配管を流れる対象水に向かって超音波を照射する超音波発振子と、超音波発振子から照射された超音波によって合泡した気泡を回収する回収部と、を含んで構成される。【選択図】図１

Description

本発明は、液体に気泡を発生させる装置を備えた給湯機に関する。

従来の給湯機では、追い焚き回路に微小な気泡を発生させる機能が提供されているものがある。この技術では、浴槽に微小な気泡を含む湯を供給することで、入浴時の快適感又は入浴後の人体の温熱効果を向上させることとしている。また、従来の給湯機では、追い焚き回路の汚れを除去する目的で、入浴後から浴水排水に至る過程で、微小な気泡を導入して汚れを吸着浮上させて除去するものもある。

上記技術は、何れも数百μｍ以下の微小な気泡を浴水中に導入し循環させることで得られる効果である。しかし、これらの気泡は浴水の熱伝導率を大きく低下させることが問題となっている。また、追い焚き回路を構成する熱交換器内表面に微小な気泡が付着することで、浴水からの熱回収効率を低下させることも問題となっている。

特開２０１１−２４７４６０号公報

特許文献１には、給水管路内を流れる市水に微小な気泡を導入する手段を備えた貯湯式給湯機に関する技術が提案されている。この給湯機では、注湯管路に備えられた回収部に集められた微小な気泡が集成することにより生じた空気を外部に放出する手段を備えている。

しかしながら、上記の技術では、気泡の自然の合泡と浮上を利用して気泡を集めることとしている。このため、湯の中を浮遊する合泡していない多くの気泡は、回収部に向かって浮上せずに管路内を流通してしまうおそれがある。このような気泡が湯とともに熱交換器へと導かれると、気泡の付着による熱伝導率の低下によって、熱交換効率が低下するおそれがある。

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、熱交換器に導かれる液体に含まれる気泡を、合泡を促進して回収することにより、熱交換器の熱交換効率の低下を抑制することのできる給湯機を提供することを目的とする。

本発明に係る給湯機は、水槽に接続された循環回路に設置され、対象水が循環回路を通って水槽に戻るように対象水を循環させる対象水循環ポンプと、循環回路に設置された熱交換器と、循環回路を通る対象水の中に気泡を発生させる気泡発生装置と、循環回路において熱交換器の上流側に設置された脱気装置と、を備える。そして、脱気装置は、循環回路から導入される対象水が流れる脱気配管と、脱気配管を流れる対象水に向かって超音波を照射する超音波発振子と、超音波発振子から照射された超音波によって合泡した気泡を回収する回収部と、を含んで構成されるものである。

本発明の給湯機によれば、熱交換器の上流側の循環回路において、超音波発振子から照射された超音波によって循環回路を通る対象水に含まれる気泡の合泡が促進される。これにより、熱交換器の熱交換効率の低下を抑制することが可能となる。

実施の形態１の給湯機の回路構成を示す図である。 実施の形態１の給湯機の追い焚き動作時の回路構成図である。 実施の形態１の給湯機の熱回収動作時の回路構成図である。 実施の形態１の給湯機が備える脱気装置の構成を説明するための図である。 実施の形態１の脱気装置による気泡回収動作を説明するための図である。 実施の形態２の給湯機の回路構成を示す図である。 実施の形態２の給湯機が備える脱気装置の構成を説明するための図である。 脱気装置の脱気配管を図７中のＡ−Ａ面で切断した断面図である。 実施の形態２の脱気装置による気泡回収動作を説明するための図である。

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。ただし、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。なお、以下に示す実施の形態において各要素の個数、数量、量、範囲等の数に言及した場合、特に明示した場合又は原理的に明らかにその数に特定される場合を除いて、その言及した数に、この発明が限定されるものではない。また、以下に示す実施の形態において説明する構造は、特に明示した場合又は明らかに原理的にそれに特定される場合を除いて、この発明に必ずしも必須のものではない。さらに、本開示は、以下の各実施の形態で説明する構成のうち、組み合わせ可能な構成のあらゆる組み合わせを含み得る。

実施の形態１．
［実施の形態１の構成］
図１は、実施の形態１の給湯機の回路構成を示す図である。図１に示す給湯機は、水を加熱する加熱手段１とタンクユニット２とを有している。加熱手段１は、ヒートポンプ式加熱装置でもよい。ヒートポンプ式加熱装置は、自然冷媒である二酸化炭素を冷媒として用いたものでもよく、高圧側では臨界圧を超える状態で運転してもよい。

加熱手段１とタンクユニット２との間は、加熱手段入口配管２１と加熱手段出口配管２２と図示しない電気配線とを介して接続されている。タンクユニット２には、制御装置５０が内蔵されている。加熱手段１及びタンクユニット２が備える各種弁類、ポンプ類等の作動は、これらと電気的に接続された制御装置５０により制御される。

タンクユニット２には、以下の各種部品及び配管などが内蔵されている。貯湯タンク３は、湯水を貯留する。以下の説明では、貯湯タンク３に貯められている湯水をタンク水と称することもある。貯湯タンク３の内部では、温度による水の密度の差によって、上側が高温で下側が低温になる温度成層を形成することができる。貯湯タンク３の下部に設けられた水導入口１１には、第三給水配管９ｃが接続されている。水道等の水源から第一給水配管９ａを通って供給される水は、図示しない減圧弁で調圧された上で、第三給水配管９ｃを通って貯湯タンク３内に流入する。貯湯タンク３の上部には、貯湯タンク３内に貯留された湯をタンクユニット２の外部へ供給するための逆止弁３６を配置した温水出口１３および温水導入出口１４が設けられている。貯湯タンク３の表面には、図示しない複数の貯湯温度センサが高さを変えて取り付けられている。これらの貯湯温度センサで貯湯タンク３内の湯水の温度分布を検出することにより、貯湯タンク３内の残湯量または蓄熱量を把握できる。

制御装置５０は、貯湯タンク３内の残湯量または蓄熱量に応じて、加熱手段１による貯湯タンク３内の湯水の沸上運転の開始及び停止などを制御する。沸上運転では、以下のようになる。貯湯タンク３の下部から流出する低温水は、加熱手段入口配管２１を経由して加熱手段１に導かれ、図示しない水冷媒熱交換器において加熱され、高温水となる。この高温水は、加熱手段出口配管２２を経由して、貯湯タンク３の上部の温水導入出口１４から貯湯タンク３内に流入する。このような沸上運転が実行されることで、貯湯タンク３の内部では、上層部から高温水が貯えられていき、この高温水層が徐々に厚くなっていく。制御装置５０は、貯湯温度センサにより把握される貯湯タンク３内の貯湯量または蓄熱量が所定量を超えると、沸上運転を終了する。

タンクユニット２には、加熱循環ポンプ２３及び追い焚き熱交換器１０７が内蔵されている。加熱循環ポンプ２３は、送水配管１７上に設けられている。加熱循環ポンプ２３は、タンク水を各種配管に循環させるポンプとして機能する。浴槽１０４は、対象水としての浴水を貯める水槽として機能する。追い焚き熱交換器１０７は、貯湯タンク３に貯められた高温のタンク水と、浴槽１０４に貯められた浴水との間で熱を交換する。追い焚き熱交換器１０７は、浴槽１０４の浴槽アダプタ１０３に接続されている追い焚き往き配管１０１及び追い焚き戻り配管１０２の途中に設置されている。追い焚き戻り配管１０２の途中には、追い焚き循環ポンプ１０６が設置されている。追い焚き循環ポンプ１０６は、対象水としての浴水を循環させるための対象水循環ポンプとして機能する。

多方弁３１は、入口となるａポート及びｂポートと、出口となるｃポートとを有する流路切替手段である。多方弁３１は、ａ−ｃ、ｂ−ｃの２つの経路の間で流路切替可能に構成されている。

多方弁３２は、入口となるａポート及びｂポートと、出口となるｃポート及びｄポートとを有する流路切替手段である。多方弁３２は、ａ−ｄ、ｂ−ｄ、ａ−ｃの３つの経路の間で流路切替可能に構成されている。

多方弁３３は、入口となるａ，ｃポートと、出口となるｂポート及びｃポートとを有する流路切替手段である。多方弁３３は、ａ−ｂ、ａ−ｃ、ｂ−ｃの３つの経路の間で流路切替可能に構成されている。

タンクユニット２は、送水配管１６，１７，１８，１９，２０，４０を有している。送水配管１６は、貯湯タンク３の下部に設けられた水導出口１２と多方弁３１のａポートとを接続する。送水配管１７は、多方弁３１のｃポートと加熱循環ポンプ２３の入口とを接続する。加熱手段入口配管２１は、加熱循環ポンプ２３の出口と、加熱手段１の入口とを接続する。加熱手段出口配管２２は、加熱手段１の出口と多方弁３２のｂポートとを接続する。送水配管１８は、多方弁３２のｃポートと、貯湯タンク３の下部に設けられた水導入口１０とを接続する。送水配管１９は、加熱手段入口配管２１における加熱循環ポンプ２３と加熱手段１の入口との間から分岐し、多方弁３２のａポートに接続される。送水配管２０は、多方弁３２のｄポートと、多方弁３３のａポートとを接続する。送水配管４０は、多方弁３３のｃポートと、貯湯タンク３の上部に設けられた温水導入出口１４とを接続する。

タンクユニット２は、送水配管４１，４２を有している。送水配管４１は、多方弁３３のｂポートと、温水出口１３と、追い焚き熱交換器１０７のタンク水の入口とを接続する。送水配管４２は、追い焚き熱交換器１０７のタンク水の出口と、多方弁３１のｂポートとを接続する。

さらに、タンクユニット２は、第一給水配管９ａ、第二給水配管９ｂ、第三給水配管９ｃ、給湯用混合弁３４、風呂用混合弁３５、高温配管４３、給湯配管４４、風呂配管４５、戻り配管４６、及び逆止弁３７を有している。

給湯用混合弁３４は、第一入口、第二入口、及び出口を備える混合手段である。風呂用混合弁３５は、第一入口、第二入口、及び出口を備える混合手段である。

第一給水配管９ａの一端は水道等の水源に接続される。第一給水配管９ａの他端には図示しない減圧弁を介して第二給水配管９ｂ及び第三給水配管９ｃが接続される。第二給水配管９ｂは、給湯用混合弁３４及び風呂用混合弁３５のそれぞれの第一入口に接続されている。戻り配管４６は、送水配管４２の途中から分岐して、貯湯タンク３の中間部に設けられた中温水導入出口１５に接続されている。逆止弁３７は、戻り配管４６上に、貯湯タンク３の中間部から貯湯タンク３の下部へ向かう流れを阻害する方向に設置されている。高温配管４３の一端は、貯湯タンク３の温水導入出口１４に連通する。高温配管４３の他端は、給湯用混合弁３４及び風呂用混合弁３５のそれぞれの第二入口に接続されている。給湯配管４４は、給湯用混合弁３４の出口と図示しない給湯栓とを接続する。また、風呂配管４５は、風呂用混合弁３５の出口と、追い焚き戻り配管１０２における追い焚き循環ポンプ１０６と追い焚き熱交換器１０７との間を接続する。

給湯用混合弁３４は、貯湯タンク３から高温配管４３を通って供給される高温水と、第二給水配管９ｂから供給される低温水との流量比を調整することにより、使用者が設定した設定温度の湯を生成し、給湯配管４４に流入させる。給湯用混合弁３４で温度調整された湯は、給湯配管４４から給湯栓を経由して、使用者が使用するシャワー、カラン等の蛇口（図示省略）に供給される。

風呂用混合弁３５は、貯湯タンク３から高温配管４３を通って供給される高温水と、第二給水配管９ｂから供給される低温水との流量比を調整することにより、使用者が設定した設定温度、設定湯量の湯を生成し、風呂配管４５に流入させる。風呂用混合弁３５で設定温度に調整された湯は、風呂用流量センサ（図示省略）、風呂用電磁弁（図示省略）、追い焚き往き配管１０１、追い焚き戻り配管１０２を経て、浴槽１０４へ流入する。

タンクユニット２には、気泡発生装置１０８，１０９が内蔵されている。気泡発生装置１０８は、風呂配管４５の途中に設置される。気泡発生装置１０９は、追い焚き戻り配管１０２における追い焚き熱交換器１０７と風呂配管４５の接続部との間に設置される。吸気通路１１０は、気泡発生装置１０８及び１０９のそれぞれに連通する。電磁弁１１１は、吸気通路１１０を開閉する。追い焚き循環ポンプ１０６が運転されているときに電磁弁１１１を開くと、以下のようになる。吸気通路１１０を通って空気が気泡発生装置１０９に流入する。気泡発生装置１０９は、浴水の流れに空気を混合することで、気泡１０５を発生させる。気泡発生装置１０９により発生した気泡１０５を含む浴水は、追い焚き熱交換器１０７及び追い焚き往き配管１０１を通って、浴槽１０４内に流入する。追い焚き循環ポンプ１０６が運転されているときに電磁弁１１１を閉じていると、気泡発生装置１０９で気泡１０５は発生しない。

風呂配管４５に湯が流れているときに電磁弁１１１を開くと、以下のようになる。吸気通路１１０を通って空気が気泡発生装置１０８に流入する。気泡発生装置１０８は、湯の流れに空気を混合することで、気泡１０５を発生させる。気泡発生装置１０８により発生した気泡１０５を含む湯は、追い焚き熱交換器１０７、追い焚き往き配管１０１、及び追い焚き戻り配管１０２を通って、浴槽１０４内に流入する。風呂配管４５に湯が流れているときに電磁弁１１１を閉じていると、気泡発生装置１０８で気泡１０５は発生しない。

気泡発生装置１０８及び１０９で生成される気泡１０５は、直径が１００μｍ以下の微細な気泡を含むことが好ましい。そのような微細な気泡を用いることで、より優れた洗浄作用又は入浴作用が得られる。

気泡発生装置１０８及び１０９のそれぞれは、例えば、以下のような構造を有するエジェクタを備えてもよい。エジェクタは、水の流路を縮径させる縮径部を有する。この縮径部に発生する負圧により、吸気通路１１０から空気を自然吸気できる。当該縮径部において、水の流れに対して垂直な方向から、吸気通路１１０を通った空気が導入される。エジェクタの上流側の位置には、エジェクタに流入する水流を旋回させる静止翼が備えられていてもよい。静止翼は、例えば、流路の軸線を中心とする旋回流を形成する。静止翼により形成される水の旋回流が気泡をせん断して微細化することで、微細な気泡を生成できる。

追い焚き戻り配管１０２の途中には、追い焚き循環ポンプ１０６と浴槽アダプタ１０３との間となる位置に脱気装置１２０が設置されている。脱気装置１２０は、超音波発振子１２１、脱気配管１２２、及びエア抜き弁１２３を備えている。脱気配管１２２は追い焚き戻り配管１０２の途中に介在している。超音波発振子１２１は、脱気配管１２２を通る浴水に超音波を照射することにより、気泡の合泡を促進する。エア抜き弁１２３は、合泡して浮上した泡を配管中から除去する。なお、脱気装置１２０の構成及び動作については詳細を後述する。

実施の形態１の給湯機では、以下の図２及び図３に示す運転状態に応じて多方弁３１，３２，３３を制御してタンクユニット２内の湯水の経路を切り替えて使用するようになっている。図２は、実施の形態１の給湯機の追い焚き動作時の回路構成図である。制御装置５０は、追い焚き動作を実行する機能を備えている。なお、ここでいう追い焚き動作とは、追い焚き熱交換器１０７において貯湯タンク３内に貯えた高温の水と浴水との間の熱交換を行い、浴水の加熱を行う動作である。この追い焚き動作時には、多方弁３１は、ｂポートとｃポートとが連通しａポートが閉状態となるように制御される。これにより、送水配管４２と送水配管１７とが連通するとともに、送水配管１６側を閉状態として貯湯タンク３の水導出口１２からの流路が遮断される。また、多方弁３２は、ａポートとｃポートとが連通しｂポートとｄポートとが閉状態となるように制御される。これにより、送水配管１９と送水配管１８とが連通するとともに、加熱手段出口配管２２側と送水配管２０側とが閉状態となる。さらに、多方弁３３は、ｃポートとｂポートとが閉状態となるように制御される。これにより、送水配管４０側、送水配管２０側が閉状態となる。

追い焚き動作は、上記のように多方弁３１，３２，３３が制御された状態で、加熱循環ポンプ２３と追い焚き循環ポンプ１０６の駆動を開始することにより実行される。なお、この追い焚き動作状態では、加熱手段１の運転が停止されている。その結果、貯湯タンク３の温水出口１３から流出する高温の水は、送水配管４０、多方弁３３、送水配管４１を経由して追い焚き熱交換器１０７に導かれ、浴水との間で熱交換が行われる。熱交換により低温となった低温水は、送水配管４２、多方弁３１、送水配管１７、加熱循環ポンプ２３、送水配管１９、多方弁３２、送水配管１８を経由して、貯湯タンク３の水導入口１０から貯湯タンク３に戻される。一方、浴槽１０４側の経路では、追い焚き循環ポンプ１０６を運転することで、浴槽１０４に張られた湯水が追い焚き往き配管１０１及び追い焚き戻り配管１０２によって構成される循環回路内を循環する。その結果、追い焚き熱交換器１０７の１次側を流れる高温水の熱が、追い焚き熱交換器１０７の２次側を流れる浴水に伝達し、浴槽１０４内に張られた湯水が温められる。尚、制御装置５０は、浴槽１０４に張られた湯水の温度を浴槽出口側サーミスタで検出し、検出された温度が、使用者が設定した目標温度となるように追い焚き動作を実行する。

なお、実施の形態１の給湯機において実行可能な追い焚き動作は、貯湯タンク３のタンク水を循環させる構成に限られない。すなわち、実施の形態１の給湯機は、加熱手段１により加熱された湯を追い焚き熱交換器１０７に直接循環させる追い焚き動作も実行し得る。この追い焚き動作時には、多方弁３１はｂポートとｃポートとが連通し、多方弁３２はｂポートとｄポートとが連通し、多方弁３３はａポートとｂポートとが連通するように制御される。そして、この追い焚き動作は、上記のように多方弁３１，３２，３３が制御された状態で、加熱手段１を運転するとともに、加熱循環ポンプ２３と追い焚き循環ポンプ１０６の駆動を開始することにより実行することができる。

図３は、実施の形態１の給湯機の熱回収動作時の回路構成図である。制御装置５０は、熱回収動作を実行する機能を備えている。なお、ここでいう熱回収動作とは、貯湯タンク３内に貯えた低温の水を熱媒体として、浴水の熱を回収する動作である。この熱回収動作時には、多方弁３１は、ａポートとｃポートとが連通しｂポートが閉状態となるように制御される。これにより、送水配管１６と送水配管１７とが連通するとともに、送水配管４２側を閉状態として追い焚き熱交換器１０７からの流路が遮断される。また、多方弁３２は、ａポートとｄポートとが連通しｂポートとｃポートとが閉状態となるように制御される。これにより、送水配管１９と送水配管２０とが連通するとともに、加熱手段出口配管２２側と送水配管１８側とが閉状態となる。さらに、多方弁３３は、ａポートとｂポートとが連通しｃポートが閉状態となるように制御される。これにより、送水配管２０と送水配管４１とが連通するとともに、送水配管４０側が閉状態となる。上記のように多方弁３１，３２，３３が制御されると、熱媒体としてのタンク水が水導出口１２から追い焚き熱交換器１０７を通って中温水導入出口１５へと戻る熱回収回路が形成される。

熱回収動作は、上記のように多方弁３１，３２，３３が制御された状態で、加熱循環ポンプ２３と追い焚き循環ポンプ１０６の駆動を開始することにより実行される。この際、加熱循環ポンプ２３は、熱媒体を循環させる熱媒体循環ポンプとして機能する。なお、この熱回収動作状態では、加熱手段１の運転が停止されている。その結果、貯湯タンク３の水導出口１２から流出した低温のタンク水は、送水配管１６、多方弁３１、送水配管１７、加熱循環ポンプ２３、送水配管１９、多方弁３２、送水配管２０、送水配管４１を経由して、追い焚き熱交換器１０７内に流入する。一方、浴槽１０４側の経路では、追い焚き循環ポンプ１０６を運転することで、浴槽１０４に張られた湯水が追い焚き往き配管１０１及び追い焚き戻り配管１０２によって構成される循環回路内を循環する。追い焚き熱交換器１０７では、追い焚き熱交換器１０７の１次側を流れるタンク水が、追い焚き熱交換器１０７の２次側を流れる浴水の熱により加熱され、浴槽１０４内の浴水の温度に近い温度の中温水になる。この中温水は、追い焚き熱交換器１０７から、戻り配管４６及び逆止弁３７を通って、中温水導入出口１５から貯湯タンク３内に流入する。このようにして熱回収動作が実施されると、浴槽１０４内の浴水の熱が貯湯タンク３内へ回収される。

次に、実施の形態１の給湯機の特徴である脱気装置１２０を用いた気泡の除去動作について説明する。図４は、実施の形態１の給湯機が備える脱気装置の構成を説明するための図である。この図に示すように、脱気装置１２０は、脱気配管１２２が鉛直方向に延在するように設置される。超音波発振子１２１は、脱気配管１２２の下端部に設置される。超音波発振子１２１は、脱気配管１２２の延在方向、つまり鉛直上方に向かって超音波を照射するように設置される。超音波発振子１２１は、指定方向に超音波を照射することが可能な公知の装置を適用することができる。

エア抜き弁１２３は、脱気配管１２２の上端部に設置される。エア抜き弁１２３は、脱気配管１２２内の気泡を回収する回収部の一例である。エア抜き弁１２３は、脱気配管１２２内を浮上した気泡を外部へと放出する。エア抜き弁１２３は、液体の放出を遮断し空気の放出を許容する構造を備えた公知の弁を適用することができる。

脱気装置１２０は、追い焚き戻り配管１０２における追い焚き循環ポンプ１０６と浴槽アダプタ１０３の間に介在するように設置される。より詳しくは、脱気装置１２０の脱気配管１２２には、循環回路から浴水が導入される導入口１２４と、浴水を循環回路へと導出する導出口１２５とが設けられている。導入口１２４は、循環回路の上流側、つまり追い焚き戻り配管１０２の浴槽アダプタ１０３へと通じる側に接続される。導出口１２５は、循環回路の下流側、つまり追い焚き戻り配管１０２の追い焚き熱交換器１０７の側に接続される。なお、導入口１２４は、脱気配管１２２における超音波発振子１２１の近傍の位置に設けられる。そして、導出口１２５は、脱気配管１２２におけるエア抜き弁１２３の希望の位置に設けられる。このような配置によれば、導出口１２５は、導入口１２４よりも鉛直上方側に設けられる。

上記のように構成された脱気装置１２０によれば、以下のような作用及び効果を奏することができる。図５は、実施の形態１の脱気装置による気泡回収動作を説明するための図である。上述したように、タンクユニット２には、気泡発生装置１０８，１０９が内蔵されている。追い焚き動作又は熱回収動作の実行中、または風呂配管４５に湯が流れる湯張り中に電磁弁１１１が開かれると、気泡発生装置１０８，１０９において気泡が発生する。発生した気泡１０５を含む湯は、追い焚き往き配管１０１及び追い焚き戻り配管１０２により構成される循環回路を通って、浴槽１０４内に流入する。

追い焚き動作又は熱回収動作の実行中において気泡１０５を含む浴水が循環回路を循環すると、追い焚き熱交換器１０７の内部に気泡が付着する。この場合、追い焚き熱交換器１０７における熱伝導率が低下してしまい、追い焚き動作又は熱回収動作での熱交換効率が低下してしまう。

そこで、実施の形態１の給湯機では、循環回路から気泡１０５を除去する脱気動作を実行することとしている。図５に示すように、追い焚き動作又は熱回収動作の実行中には、気泡を含む浴水が脱気装置１２０の導入口１２４から脱気配管１２２へと流入する。流入した浴水は、脱気配管１２２に沿って鉛直上方へと流通する。脱気動作では、超音波発振子１２１は、脱気配管１２２を流れる浴水に向かって超音波を照射する。超音波を照射された気泡は、合泡が促進される。このため、浴水に含まれる気泡１０５は、脱気配管１２２を流れる過程で合泡が繰り返され、より大きな径の気泡へと成長する。浮力が増した大径の気泡は、導出口１２５から流出することなく脱気配管１２２内をさらに上昇してエア抜き弁１２３から外部へと放出される。

このように、脱気装置１２０を用いた脱気動作によれば、循環回路を循環する浴水に含まれる気泡１０５の一部を、追い焚き熱交換器１０７の手前で回収して外部へと放出することができる。これにより、追い焚き熱交換器１０７の内部に流入して付着する気泡を抑制することができるので、追い焚き熱交換器１０７の熱伝導率の低下を抑制することが可能となる。

また、実施の形態１の給湯機が備える脱気装置１２０によれば、超音波発振子１２１は、脱気配管１２２を流れる浴水の流通方向と同方向に超音波を照射するように構成されている。これにより、脱気配管１２２の内壁面の損傷を防止するとともに脱気配管１２２を流れる浴水へと効率よく超音波を照射することが可能となる。また、エア抜き弁１２３は脱気配管１２２の上端部に設置されているので、脱気配管１２２にて合泡した気泡を効率よく回収して放出する放出することが可能となる。

ところで、実施の形態１の給湯機は、以下のように変形した構成を適用してもよい。なお、以下に示す変形例の構造は、後述する実施の形態２の給湯機にも適用し得る。

エア抜き弁１２３は、脱気配管１２２を浮上した気泡を系外へと放出する構造を備えたものであればその種類に限定はない。

脱気動作においては、超音波発振子１２１を間欠的に発振させて超音波を間欠照射してもよいし、また連続的に発振させて超音波を連続照射してもよい。実施の形態１の給湯機では、例えば５秒間隔で超音波発振子１２１を間欠的に発振させることにより、気泡１０５を除去するとともに超音波発振子１２１を駆動する電力を低減することが可能となる。また、超音波発振子１２１を間欠的な発振は、発振音を低減させる点でも効果がある。

脱気装置１２０を利用した脱気動作は、浴水の循環回路を対象にした構成に限られない。例えば、貯湯タンク３のタンク水を追い焚き熱交換器１０７に循環させる循環回路では、当該循環回路の汚れを除去することを目的として気泡発生装置が設置されているものもある。このような構成では、気泡発生装置から発生した気泡が追い焚き熱交換器１０７の内部に付着して熱伝導率が低下するおそれがある。そこで、タンク水の循環回路に気泡発生装置が設置されている構成では、当該タンク水の循環回路の途中に脱気装置１２０を設置して脱気動作を行うこととしてもよい。この場合、貯湯タンク３は、対象水としてのタンク水を貯める水槽として機能する。また、加熱循環ポンプ２３は、対象水としてのタンク水を各種配管に循環させるための対象水循環ポンプとして機能する。これにより、追い焚き熱交換器１０７の熱交換効率の低下を効果的に抑制することが可能となる。

実施の形態２．
次に、実施の形態２の給湯機について説明する。

図６は、実施の形態２の給湯機の回路構成を示す図である。また、図７は、実施の形態２の給湯機が備える脱気装置の構成を説明するための図である。実施の形態２の給湯機は、脱気装置１２０の配置及び構成を除き、図１及び図４に示す給湯機と同様の構成を有している。

図６に示すように、実施の形態２の給湯機は、追い焚き循環ポンプ１０６の吐出側となる追い焚き戻り配管１０２に脱気装置１２０を備えている。また、図７に示すように、脱気装置１２０は、脱気配管１２２の途中に多層プレート１２６が設置されている。図８は、脱気装置の脱気配管を図７中のＡ−Ａ面で切断した断面図である。図７及び図８に示すように、多層プレート１２６は、脱気配管１２２を浴水の流通方向に沿って複数に区画する複数の平板によって構成されている。

上記のように構成された実施の形態２の脱気装置１２０によれば、以下のような作用及び効果を奏することができる。図９は、実施の形態２の脱気装置による気泡回収動作を説明するための図である。図９に示すように、追い焚き動作又は熱回収動作の実行中には、気泡を含む浴水が脱気装置１２０の導入口１２４から脱気配管１２２へと流入する。流入した浴水は、脱気配管１２２に配置された多層プレート１２６の間を通って鉛直上方へと流通する。この際、浴水に含まれている気泡１０５の一部は、多層プレート１２６に付着する。脱気動作では、超音波発振子１２１は、脱気配管１２２を流れる浴水に向かって超音波を照射する。多層プレート１２６に付着した気泡に超音波が照射されると、気泡は浴水の流れにしたがって上方へと徐々に移動しながら多層プレート１２６上で合泡を繰り返す。そして、浮力が増した大径の気泡は、多層プレート１２６から離れて浮上する。そして、導出口１２５から流出することなくエア抜き弁１２３へと向かって上昇し、外部へと放出される。

このように、実施の形態２の脱気装置１２０を用いた脱気動作によれば、循環回路を循環する浴水に含まれる気泡の一部を、多層プレート１２６によって捕捉することができる。多層プレート１２６によって捕捉された気泡には超音波が照射されるので、気泡を大径の気泡へと成長させて気泡の回収を促進することが可能となる。

ところで、実施の形態２の脱気装置１２０は、以下のように変形した形態を適用してもよい。多層プレート１２６は、脱気配管１２２を通過する浴水との接触機会を増やすように脱気配管１２２の内部を複数に区画する構造であれば、他の形状を採用してもよい。

１ 加熱手段、 ２ タンクユニット、 ３ 貯湯タンク、 ９ａ 第一給水配管、 ９ｂ 第二給水配管、 ９ｃ 第三給水配管、 １０ 水導入口、 １１ 水導入口、 １２ 水導出口、１３ 温水出口、 １４ 温水導入出口、 １５ 中温水導入出口、 １６，１７，１８，１９，２０，４０ 送水配管、 ２１ 加熱手段入口配管、 ２２ 加熱手段出口配管、 ２３ 加熱循環ポンプ、 ３１，３２，３３ 多方弁、 ３４ 給湯用混合弁、 ３５ 風呂用混合弁、 ３６ 逆止弁、３７ 逆止弁、 ４１，４２ 送水配管、 ４３ 高温配管、 ４４ 給湯配管、 ４５ 風呂配管、 ４６ 戻り配管、 ５０ 制御装置、 １０１ 追い焚き往き配管、 １０２ 追い焚き戻り配管、 １０３ 浴槽アダプタ、 １０４ 浴槽、 １０５ 気泡、 １０６ 追い焚き循環ポンプ、 １０７ 追い焚き熱交換器、 １０８，１０９ 気泡発生装置、 １１０ 吸気通路、 １１１ 電磁弁、 １２０ 脱気装置、 １２１ 超音波発振子、 １２２ 脱気配管、 １２３ エア抜き弁、 １２４ 導入口、 １２５ 導出口、 １２６ 多層プレート

Claims (9)

1. 水槽に接続された循環回路に設置され、対象水が前記循環回路を通って前記水槽に戻るように対象水を循環させる対象水循環ポンプと、
   前記循環回路に設置された熱交換器と、
   前記循環回路を通る対象水の中に気泡を発生させる気泡発生装置と、
   前記循環回路において前記熱交換器の上流側に設置された脱気装置と、
   を備え、
   前記脱気装置は、
   前記循環回路から導入される対象水が流れる脱気配管と、
   前記脱気配管を流れる対象水に向かって超音波を照射する超音波発振子と、
   前記超音波発振子から照射された超音波によって合泡した気泡を回収する回収部と、
   を含んで構成されることを特徴とする給湯機。
2. 前記回収部は、前記脱気配管において合泡した気泡を系外に排出するエア抜き弁を含んで構成されることを特徴とする請求項１に記載の給湯機。
3. 前記脱気装置は、
   前記脱気配管が鉛直上方に向かって延びるように構成され、
   前記超音波発振子が前記脱気配管の下端部に設置され、
   前記エア抜き弁が前記脱気配管の上端部に設置され、
   前記脱気配管の途中に前記循環回路からの導入口が設けられ、
   前記脱気配管における前記導入口よりも上方側に前記循環回路への導出口が設けられていることを特徴とする請求項２に記載の給湯機。
4. 前記対象水循環ポンプ及び前記脱気装置を制御する制御装置を更に含み、
   前記制御装置は、前記対象水循環ポンプを駆動させながら前記脱気装置を制御して超音波を照射する脱気動作を実行するように構成されていることを特徴とする請求項１から請求項３の何れか１項に記載の給湯機。
5. 前記水槽は前記対象水としての浴水が貯められた浴槽として構成され、
   貯湯タンクの下部に貯められた水を熱媒体として前記熱交換器へ供給し、前記熱交換器を通過した前記熱媒体を前記貯湯タンクの前記下部よりも上の位置へと戻す熱回収回路と、
   前記熱媒体が前記熱回収回路を通って前記貯湯タンクに戻るように前記熱媒体を循環させる熱媒体循環ポンプと、を更に備え、
   前記制御装置は、前記対象水循環ポンプ及び前記熱媒体循環ポンプを駆動して浴水の熱を前記貯湯タンクへと回収する熱回収動作を実行可能に構成され、
   前記制御装置は、前記熱回収動作の実行中に前記脱気動作を実行するように構成されていることを特徴とする請求項４に記載の給湯機。
6. 前記水槽は前記対象水としての浴水が貯められた浴槽として構成され、
   加熱手段により加熱された湯を熱媒体として前記熱交換器へ循環させる熱媒体循環ポンプを更に備え、
   前記制御装置は、前記対象水循環ポンプ及び前記熱媒体循環ポンプを駆動して前記熱媒体の熱を前記浴槽の浴水へと伝える追い焚き動作を実行可能に構成され、
   前記制御装置は、前記追い焚き動作の実行中に前記脱気動作を実行するように構成されていることを特徴とする請求項４に記載の給湯機。
7. 前記脱気装置は、前記脱気動作において前記超音波発振子から超音波を間欠照射するように構成されていることを特徴とする請求項４から請求項６の何れか１項に記載の給湯機。
8. 前記脱気装置は、前記脱気配管の内部を対象水の流れ方向に沿って複数に区画する多層プレートを備えることを特徴とする請求項１から請求項７の何れか１項に記載の給湯機。
9. 前記脱気装置は、前記脱気配管の延在方向に向かって超音波が照射されるように超音波発振子を配置したことを特徴とする請求項１から請求項８の何れか１項に記載の給湯機。

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