JP2020117788A - 腐食抑制装置及び給湯機 - Google Patents

Abstract

【課題】配管の腐食を抑制する上で有利になる腐食抑制装置及び給湯機を提供する。【解決手段】腐食抑制装置は、貯湯タンク３と、貯湯タンク３に連通可能な配管により形成される循環回路に水を循環させる加熱循環ポンプ１１と、循環回路を流れる水に、酸素を含む酸素含有ガスを混合することにより気泡を発生可能な微小気泡供給装置５０と、微小気泡供給装置５０により気泡を発生させながら加熱循環ポンプ１１により循環回路に水を循環させる腐食抑制運転を実行可能な制御装置４とを備える。【選択図】図１

Description

本発明は、腐食抑制装置及び給湯機に関する。

貯湯タンクを備えた給湯機が広く用いられている。このような給湯機では、銅製の配管が多く使用されている。給湯機に供給される水の水質が腐食性な場合、銅配管の内面が腐食し、配管に孔が開き、水漏れに至る可能性がある。

下記特許文献１には、水中の溶存酸素による腐食を防止するための溶存酸素除去装置が開示されている。この溶存酸素除去装置では、窒素ガスを水中でナノバブル状態に流通させて、水中の溶存酸素を窒素と置換することにより、水中の溶存酸素を低減・除去する。

特開２０１５−１１６５５５号公報

窒素冨化した水を銅配管に供給すると、銅配管の内面からの銅の溶出を増加させ、配管の減肉による孔開き及び水漏れのリスクが増大する可能性がある。

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、配管の腐食を抑制する上で有利になる腐食抑制装置及び給湯機を提供することを目的とする。

本発明に係る腐食抑制装置は、貯湯タンクと、貯湯タンクに連通可能な配管により形成される循環回路に水を循環させる循環ポンプと、循環回路を流れる水に、酸素を含む酸素含有ガスを混合することにより気泡を発生可能な気泡供給装置と、気泡供給装置により気泡を発生させながら循環ポンプにより循環回路に水を循環させる腐食抑制運転を実行可能な制御手段と、を備えるものである。
本発明に係る給湯機は、上記腐食抑制装置を備えるものである。

本発明によれば、配管の腐食を抑制する上で有利になる腐食抑制装置及び給湯機を提供することが可能となる。

実施の形態１による腐食抑制装置及び給湯機を示す構成図である。 実施の形態１において迂回循環回路を形成した状態を示す図である。 実施の形態１において経由循環回路を形成した状態を示す図である。 実施の形態１による貯湯式給湯機において、腐食抑制運転、湯張り、追い焚き、及び沸上運転が行われる時刻の一例を示すタイムチャートである。 実施の形態１による貯湯式給湯機において、運用開始後の毎月の腐食抑制運転の運転時間の推移の一例を示す模式図である。 実施の形態２による腐食抑制装置及び給湯機を示す構成図である。

以下、図面を参照して実施の形態について説明する。各図において共通または対応する要素には、同一の符号を付して、重複する説明を簡略化または省略する。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１による腐食抑制装置及び給湯機を示す構成図である。図１に示す給湯機は、実施の形態１による腐食抑制装置を搭載した貯湯式給湯機に相当する。図１に示すように、実施の形態１による給湯機は、水を加熱する加熱手段１と、貯湯タンク３を内蔵したタンクユニット２とを備えている。この加熱手段１は、例えば、自然冷媒である二酸化炭素を冷媒として用い、高圧側では臨界圧を超える状態で運転するヒートポンプ装置を備えたものであることが好ましい。貯湯タンク３は、図示のような単一のタンクで構成されるものに限らず、直列に接続された複数のタンクを備えるものでもよい。以下の説明で、貯湯タンク３における高さ方向すなわち上下方向の位置に関して言及するが、貯湯タンク３が直列に接続された複数のタンクを備えるものである場合には、最上位のタンクから最下位のタンクまでの全体の階層において、上下方向の位置が特定されるものとする。

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２７と、加熱手段出口配管２８と、電気配線（図示省略）とにより接続されている。タンクユニット２には、制御装置４が内蔵されている。加熱手段１及びタンクユニット２が備える各種のセンサ及びアクチュエータ等の電気機器は、制御装置４に対して電気的に接続されている。制御装置４は、例えば、少なくとも一つのメモリと少なくとも一つのプロセッサとを有するマイクロコンピュータを備える。制御装置４は、実施の形態１による腐食抑制装置及び給湯機の動作を制御する制御手段に相当する。制御装置４は、日時を管理するタイマー機能を有している。

リモコン装置６０は、運転動作指令及び設定値の変更などに関する使用者の操作を受け付ける機能を有する。リモコン装置６０は、ユーザーインターフェースの例である。制御装置４とリモコン装置６０の間は、有線または無線により、双方向にデータ通信可能に接続されている。図示を省略するが、リモコン装置６０には、腐食抑制装置及び給湯機の状態等の情報を表示する表示部、使用者が操作するスイッチ等の操作部、スピーカ、マイク等が搭載されている。リモコン装置６０の表示部は、使用者に情報を報知する報知手段としての機能を有する。本実施の形態におけるリモコン装置６０は、表示部を報知手段として備えるが、変形例として、例えば音声案内装置のような他の報知手段を備えてもよい。

本実施の形態において、リモコン装置６０は、例えば台所、リビング、浴室などの壁に設置されたものでもよい。複数のリモコン装置６０が制御装置４に対して通信可能でもよい。また、例えばスマートフォンのような携帯端末をリモコン装置６０として使用可能となるように構成してもよい。当該携帯端末と制御装置４とがネットワークを介して通信してもよい。

タンクユニット２は、貯湯タンク３のほか、風呂用熱交換器５、加熱循環ポンプ１１、追い焚きポンプ１２、給水回路多方弁１３、加熱手段給水多方弁１４、給湯回路多方弁１５、貯湯回路多方弁１６、給湯混合弁１７、及び風呂回路混合弁１８をさらに内蔵している。貯湯タンク３としては、例えば、上部の高温水と下部の低温水とが温度層ごとに分離して蓄えられる積層式貯湯タンクが好ましく使用される。貯湯タンク３の下部には、水導入口４０と水導出口４１とタンク戻り口４２とが設けられている。貯湯タンク３の上部には、風呂回路温水導出口４３と温水導入導出口４４とが設けられている。タンク戻り口４２は、水導入口４０及び水導出口４１よりも高い位置に設けられていてもよい。

給水回路多方弁１３、加熱手段給水多方弁１４、給湯回路多方弁１５、及び貯湯回路多方弁１６は、流路を切り替え可能な流路切換手段に相当する。給水配管２５の一端は、例えば上水道のような給水源に接続されている。給水配管２５の他端は、給水回路多方弁１３のａポートに接続されている。タンク給水配管２６は、給水回路多方弁１３のｂポートと、水導入口４０との間を接続している。給水源から供給される低温水は、給水配管２５、給水回路多方弁１３、タンク給水配管２６、及び水導入口４０を通って貯湯タンク３内に流入する。

加熱手段入口配管２７は、加熱手段給水多方弁１４のａポートと、加熱手段１の入水口との間を接続している。加熱手段入口配管２７の途中に加熱循環ポンプ１１が設けられている。配管６１は、水導出口４１と、加熱手段給水多方弁１４のｂポートとの間を接続している。加熱手段出口配管２８は、加熱手段１の出湯口と、給湯回路多方弁１５のａポートとの間を接続している。タンクバイパス配管３０は、給湯回路多方弁１５のｂポートと、タンク戻り口４２との間を接続している。貯湯配管２９は、給湯回路多方弁１５のｃポートと、貯湯回路多方弁１６のａポートとの間を接続している。貯湯タンク配管３１は、貯湯回路多方弁１６のｂポートと、温水導入導出口４４との間を接続している。

風呂用熱交換器５は、一次側流路５ａと、二次側流路５ｂとを有する。二次側流路５ｂは、浴水循環配管３７により、風呂の浴槽（図示省略）に接続されている。浴水循環配管３７の途中に追い焚きポンプ１２が設けられている。追い焚き配管３３Ａは、貯湯回路多方弁１６のｃポートと、一次側流路５ａの入口との間を接続している。貯湯タンクバイパス出湯配管３４は、追い焚き配管３３Ａの途中に形成された分岐部６４と、風呂回路温水導出口４３との間を接続している。貯湯タンクバイパス出湯配管３４の途中に出湯用二方弁２０が設けられている。出湯用二方弁２０は、分岐部６４から風呂回路温水導出口４３へ向かう方向の流れを阻止する逆止弁でもよい。追い焚き配管３３Ｂは、一次側流路５ａの出口と、加熱手段給水多方弁１４のｃポートとの間を接続している。配管６２は、追い焚き配管３３Ｂの途中に形成された分岐部６３と、給水回路多方弁１３のｃポートとの間を接続している。

給湯混合弁１７及び風呂回路混合弁１８は、高温水と低温水とを混合することにより給湯温度を調整する機能を有している。貯湯タンク出湯配管３２は、温水導入導出口４４と、給湯混合弁１７及び風呂回路混合弁１８の高温入口との間を接続している。貯湯タンク出湯配管３２の途中に温水用給湯二方弁２１が設けられている。温水用給湯二方弁２１は、給湯混合弁１７及び風呂回路混合弁１８から温水導入導出口４４へ向かう方向の流れを阻止する逆止弁でもよい。混合弁給水配管３５は、給水配管２５の途中に形成された分岐部６５と、給湯混合弁１７及び風呂回路混合弁１８の低温入口との間を接続している。混合弁給水配管３５の途中に温水用給水二方弁２２が設けられている。温水用給水二方弁２２は、給湯混合弁１７及び風呂回路混合弁１８から分岐部６５へ向かう方向の流れを阻止する逆止弁でもよい。給湯混合弁１７及び風呂回路混合弁１８のそれぞれは、貯湯タンク３から貯湯タンク出湯配管３２を通って供給される高温水と、混合弁給水配管３５から供給される低温水とを適正な比率で混合する。給湯混合弁１７により温度調整された湯は、温水配管３６を通って、例えば蛇口（図示省略）に供給される。風呂回路混合弁１８により温度調整された湯は、浴水循環配管３７を経由して、浴槽に供給される。

加熱手段１により生成された高温水を貯湯タンク３に流入させる沸上運転のときには、以下のようになる。加熱手段１及び加熱循環ポンプ１１が運転される。貯湯タンク３内の下部の低温水が水導出口４１から配管６１へ流出する。この低温水は、加熱手段給水多方弁１４、加熱循環ポンプ１１、及び加熱手段入口配管２７を通って、加熱手段１に供給される。加熱手段１により低温水が加熱されることで生成された高温水は、加熱手段出口配管２８、給湯回路多方弁１５、貯湯配管２９、貯湯回路多方弁１６、及び貯湯タンク配管３１を通って、温水導入導出口４４から貯湯タンク３内の上部に流入する。このようにして、貯湯タンク３内の上部から下部に向かって高温水が徐々に貯えられていく。以上のような沸上運転での水の循環回路により貯湯回路が構成される。貯湯タンク３内に貯留された高温水は、風呂回路温水導出口４３及び温水導入導出口４４から取り出して利用することが可能である。

浴槽の追い焚きをする追い焚き運転のときには、以下のようになる。加熱手段１、加熱循環ポンプ１１及び追い焚きポンプ１２が運転される。加熱手段１により加熱された高温水が、熱源水として、貯湯配管２９、貯湯回路多方弁１６、及び追い焚き配管３３Ａを経由して風呂用熱交換器５に供給される。風呂用熱交換器５では、加熱手段１から供給される熱源水と、浴槽から循環する浴水との間で熱を交換することにより浴水が加熱される。風呂用熱交換器５にて加熱された浴水は、浴水循環配管３７を通って浴槽へ戻る。風呂用熱交換器５にて冷却された熱源水は、追い焚き配管３３Ｂ、加熱手段給水多方弁１４及び加熱手段入口配管２７を通って加熱手段１に戻り、再び循環する。

上記の追い焚き運転に代えて、貯湯タンク３から供給される高温水を熱源水とする追い焚き運転を実施することもできる。この場合には、加熱手段１を運転せずに加熱循環ポンプ１１及び追い焚きポンプ１２が運転され、以下のようになる。貯湯タンク３から風呂回路温水導出口４３へ取り出された高温水が、熱源水として、貯湯タンクバイパス出湯配管３４、分岐部６４及び追い焚き配管３３Ａを経由して風呂用熱交換器５に供給される。風呂用熱交換器５にて冷却された熱源水は、追い焚き配管３３Ｂ、加熱手段給水多方弁１４、加熱手段入口配管２７、加熱手段１、加熱手段出口配管２８、給湯回路多方弁１５、及びタンクバイパス配管３０を経由して、タンク戻り口４２から貯湯タンク３内に流入する。

追い焚き配管３３Ｂの途中に微小気泡供給装置５０が設けられている。微小気泡供給装置５０は、空気導入管５１及び空気導入弁５２を備える。空気導入弁５２は、空気導入管５１を開閉する。

微小気泡供給装置５０と分岐部６３との間の追い焚き配管３３Ｂの途中に分岐部６６が形成されている。分岐部６６に排水管２４の一端が接続されている。排水管２４は、排水弁２３により開閉される。排水弁２３が開くと、追い焚き配管３３Ｂ内の水がタンクユニット２の外部へ排出される。

本実施の形態では、貯湯タンク３に連通可能な配管により循環回路を形成し、加熱循環ポンプ１１により、当該循環回路に水を循環させることが可能である。当該循環回路を形成する配管の少なくとも一部は、銅製の配管である。本実施の形態では、当該循環回路として、貯湯タンク３を経由する経由循環回路と、貯湯タンク３を経由しない迂回循環回路とを形成可能である。以下の説明では、経由循環回路と迂回循環回路とを区別する必要のない場合には両者を総称して単に「循環回路」と称する。

図２は、実施の形態１において迂回循環回路を形成した状態を示す図である。図２に示すように、迂回循環回路では、加熱手段給水多方弁１４のａポートから出た水が、加熱手段入口配管２７、加熱循環ポンプ１１、加熱手段１、加熱手段出口配管２８、給湯回路多方弁１５、貯湯配管２９、貯湯回路多方弁１６、追い焚き配管３３Ａ、一次側流路５ａ、追い焚き配管３３Ｂ、及び微小気泡供給装置５０を経由して、加熱手段給水多方弁１４のｃポートに流入する。迂回循環回路を形成するときには、制御装置４は、加熱手段給水多方弁１４のｂポート、給湯回路多方弁１５のｂポート、及び貯湯回路多方弁１６のｂポートがそれぞれ閉じた状態となるように制御する。さらに、制御装置４は、給水回路多方弁１３のｂポートが閉じた状態となるように制御してもよい。

図３は、実施の形態１において経由循環回路を形成した状態を示す図である。図３に示すように、経由循環回路では、貯湯タンク３の水導出口４１から流出した水が、配管６１、加熱手段給水多方弁１４、加熱手段入口配管２７、加熱循環ポンプ１１、加熱手段１、加熱手段出口配管２８、給湯回路多方弁１５、貯湯配管２９、貯湯回路多方弁１６、追い焚き配管３３Ａ、一次側流路５ａ、追い焚き配管３３Ｂ、微小気泡供給装置５０、分岐部６３、配管６２、給水回路多方弁１３、及びタンク給水配管２６を経由して、水導入口４０から貯湯タンク３内に流入する。経由循環回路を形成するときには、制御装置４は、加熱手段給水多方弁１４のｃポート、給湯回路多方弁１５のｂポート、及び貯湯回路多方弁１６のｂポートがそれぞれ閉じた状態となるように制御する。

微小気泡供給装置５０は、循環回路を流れる水に、酸素を含む酸素含有ガスを混合することにより気泡を発生可能である。制御装置４は、微小気泡供給装置５０により気泡を発生させながら、加熱循環ポンプ１１により、循環回路に水を循環させる腐食抑制運転を実行可能である。腐食抑制運転が実行されると、微小気泡供給装置５０により供給された酸素が溶解することで溶存酸素濃度の高められた水が循環回路を流れる。溶存酸素濃度の高められた水が、循環回路を形成する銅配管を流れると、水中の酸素と銅配管の内面の銅とが反応することにより、銅配管の内面に、厚さの均一な薄い酸化層または酸化膜が形成される。そのような酸化層または酸化膜が銅配管の内面に形成されることで、銅配管の腐食速度を確実に抑制することができる。なお、以下の説明では、酸化層と酸化膜とを総称して「酸化層」という。

本実施の形態であれば、腐食抑制運転を行うことで、給湯機が設置された直後の新しい銅配管の清浄且つ滑らかな内面に対して、溶存酸素濃度の高められた水を接触させることができる。このため、銅配管の内面を均一な厚さで酸化させることができるので、腐食抑制効果に優れた酸化層を形成することができる。

一般に、配管内面に酸化層あるいはメッキ層などを有しない銅配管に窒素冨化した水を供給すると、銅配管の内面からの銅の溶出を増加させ、銅配管の減肉が生じやすい。これに対し、本実施の形態であれば、銅配管の内面に酸化層が形成されることで、窒素冨化した水を銅配管に供給した場合においても、銅配管の内面からの銅の溶出を確実に抑制することができるので、銅配管の減肉を防止できる。

配管の腐食を抑制する他の方法として、ステンレス鋼配管を用いることが考えられるが、ステンレス鋼配管の場合には、大きく屈曲させたり、短い折れ曲げ配管を作製することが困難である。一般に、給湯機の内部の配管の引き回し部分は狭いため、配管を大きく屈曲させたり、短い折れ曲げ配管を作製することが必要となる。このため、ステンレス鋼配管の使用が困難である。これに対し、本実施の形態であれば、曲げ加工の容易な銅配管を用いつつ、配管の腐食を確実に抑制できる。

また、銅配管の腐食を抑制する方法として、銅配管の内面にすずをメッキすることが考えられるが、その場合には、メッキによるコストの増加が問題となる。また、銅配管の接続部のメッキが困難であり、新たな腐食発生の起点となるという問題もある。

これとは対照的に、本実施の形態であれば、給湯機の運用を開始した後に腐食抑制運転を行うことによって銅配管の内面に酸化層を形成することができる。このため、配管内面に予め酸化層を形成した銅配管を用いる必要がないので、製造コストを抑制する上で有利になる。また、銅配管の接続部の内面にも酸化層を確実に形成できるので、銅配管の接続部が新たな腐食発生の起点となることを確実に防止できる。

腐食抑制運転においては、溶存酸素濃度が高い水を、流速を遅くして、長時間循環回路に流すことが望ましい。これにより、腐食耐力の高い緻密な薄い酸化層を配管内面に形成する上でより有利になる。

本実施の形態における微小気泡供給装置５０は、例えばマイクロバブルまたはナノバブルのような微小気泡を発生させることができる。このため、循環回路を流れる水に酸素を効率良く溶解させることができる。その結果、腐食抑制運転において、循環回路を流れる水の溶存酸素濃度を高くする上でより有利になり、銅配管の内面の酸化層をより効率良く且つより均一な厚さで形成することができる。ただし、本開示においては、微小気泡よりも径の大きい気泡を生成する気泡供給装置を用いることによっても、本実施の形態の効果に類似した効果が得られる。

微小気泡供給装置５０は、例えば、エジェクタ構造を有するものでもよい。その場合、エジェクタ構造は、水の流路が縮径した縮径部を有し、縮径部を流れる水流により発生する負圧を利用して、空気導入管５１から空気を自然吸気するものでもよい。あるいは、そのような自然吸気に代えて、エアポンプを用いて微小気泡供給装置５０がガスを吸入するように構成してもよい。

本実施の形態における微小気泡供給装置５０は、酸素含有ガスとして空気を供給可能である。腐食抑制運転において、制御装置４が空気導入弁５２を開くと、大気中の空気が空気導入管５１を通って吸入され、その空気が循環回路を流れる水に混合されることで、微小気泡が生成する。本実施の形態であれば、例えば酸素冨化膜、酸素ガスボンベ、酸素ガス発生装置のような酸素供給源が不要であるので、コスト抑制に有利であるとともに、酸素供給源の設置スペースも必要ない。

循環水流の溶存酸素濃度を高めるためには、一般的には、空気よりも酸素濃度が高い気体を酸素含有ガスとして循環水流中に導入することが望ましい。これに対し、本実施の形態であれば、微小気泡を発生及び導入することで、酸素ガスの溶解効率を十分に高くすることができる。このため、空気を酸素含有ガスとして用いた場合においても、循環水流の溶存酸素濃度を十分に高くすることができる。ただし、本開示においては、上述したような酸素供給源から供給される酸素含有ガスを循環水流中に導入するようにしてもよい。

次に、図２に示す迂回循環回路による腐食抑制運転について説明する。本実施の形態において、制御装置４は、沸上運転が終了し、貯湯タンク３内の下部まで高温水で満たされている状態のときに、迂回循環回路による腐食抑制運転を以下のようにして行う。まず、制御装置４は、迂回循環回路が形成されるように、加熱手段給水多方弁１４、給湯回路多方弁１５、及び貯湯回路多方弁１６を制御する。次いで、制御装置４は、加熱循環ポンプ１１を稼動させる。これにより、給水源から供給される低温水が、給水配管２５、給水回路多方弁１３、及び配管６２を通って、迂回循環回路に導入される。次に、制御装置４が排水弁２３を開くと、迂回循環回路内に滞留している湯水は、排水弁２３及び排水管２４を通って外部へ排出される。迂回循環回路内が給水源からの低温水によって満たされた後、制御装置４が排水弁２３を閉じると、加熱循環ポンプ１１により迂回循環回路を循環する循環水流が形成される。続いて、制御装置４が空気導入弁５２を開くと、空気が空気導入管５１を通って吸入され、微小気泡供給装置５０により発生した微小気泡が迂回循環回路に導入される。

沸上運転の終了後には、給水源からの低温水よりも温度の高い湯水が迂回循環回路内に滞留している。その一方で、酸素ガスは、水温が低いほど、水に溶解しやすい。水温が高いと、循環水流中に供給された微小気泡内の酸素ガスが水に溶解する前に、微小気泡同士が合泡して泡径が増大することにより、泡の比表面積が低下して、酸素ガスの溶解効率が低下する可能性がある。その結果、循環水流中の溶存酸素濃度を十分に向上できない可能性がある。これに対し、本実施の形態では、上述したようにして、迂回循環回路内に滞留する湯水を低温水に置換して、腐食抑制運転を行うことができる。このため、循環水流中の溶存酸素濃度を十分に高くすることができるので、銅配管の内面に酸化層をより効率良く形成することができる。

次に、図３に示す経由循環回路の腐食抑制運転について説明する。貯湯タンク３内の高温水が給湯に利用されると、給水源からの低温水が給水配管２５及びタンク給水配管２６を通って貯湯タンク３の下部に流入し、貯湯タンク３内の下部に低温水が貯留された状態になる。本実施の形態において、制御装置４は、貯湯タンク３内の下部に低温水が貯留された状態のときに、経由循環回路の腐食抑制運転を以下のようにして行う。まず、制御装置４は、経由循環回路が形成されるように、給水回路多方弁１３、加熱手段給水多方弁１４、給湯回路多方弁１５、及び貯湯回路多方弁１６を制御する。次いで、制御装置４は、加熱循環ポンプ１１を稼動させる。これにより、貯湯タンク３内の下部にある低温水が経由循環回路を循環する循環水流が形成され、空気が空気導入管５１を通って吸入され、微小気泡供給装置５０により発生した微小気泡が経由循環回路に導入される。

本実施の形態では、上述したようにして、貯湯タンク３内の下部に貯留された低温水を経由循環回路に循環させて、腐食抑制運転を行うことができる。このため、循環水流の温度を低くすることができ、循環水流中の溶存酸素濃度を十分に高くすることができるので、銅配管の内面に酸化層をより効率良く形成することができる。

一般に、貯湯タンク３の下部に接続されている配管は、腐食による水漏れが発生する可能性が比較的高い傾向がある。本実施の形態であれば、経由循環回路の腐食抑制運転を行うことで、貯湯タンク３の下部に接続されたタンク給水配管２６及び配管６１の内面に酸化層が形成されるので、タンク給水配管２６及び配管６１の腐食抑制処理が可能となる。その結果、タンク給水配管２６及び配管６１の腐食による水漏れが発生することを確実に抑制できる。

制御装置４は、貯湯タンク３の下部に設けられた温度センサ（図示省略）により検出される貯湯タンク３内の下部の水温が基準温度（例えば４０℃）よりも低い場合には経由循環回路の腐食抑制運転を許可し、当該水温が当該基準温度以上である場合には経由循環回路の腐食抑制運転を禁止してもよい。

図４は、実施の形態１による貯湯式給湯機において、腐食抑制運転、湯張り、追い焚き、及び沸上運転が行われる時刻の一例を示すタイムチャートである。図４において、横軸は１日の時刻を示し、上段には迂回循環回路の腐食抑制運転及び経由循環回路の腐食抑制運転が実施される時刻を示し、中段には風呂の浴槽の湯張り及び追い焚きが実施される時刻を示し、下段には沸上運転の開始時刻及び終了時刻を示している。制御装置４は、１日のうちで所定の時間帯に腐食抑制運転を行う。図４に示す例では、制御装置４は、以下のように制御している。夜の２３時に沸上運転を開始し、朝の６時に沸上運転を終了する。迂回循環回路の腐食抑制運転は、沸上運転が終了した後の日中の時間帯に実施される。夕方の１８時頃に湯張りが行われると、貯湯タンク３内の高温水が大量に消費される。その結果、貯湯タンク３内の下部の水温が低下すると、経由循環回路の腐食抑制運転が開始される。経由循環回路の腐食抑制運転は、沸上運転の開始前に終了される。経由循環回路の腐食抑制運転の最中に追い焚きを行う場合には、当該腐食抑制運転を一時的に中断して、追い焚き運転を実施する。

迂回循環回路の腐食抑制運転では、貯湯タンク３内の下部まで高温水で満たされている場合であっても、高温水が迂回循環回路内に流入することがない。このため、貯湯タンク３内の下部まで高温水で満たされている場合、すなわち沸上運転の終了後の時間帯には、迂回循環回路を選択することにより、循環水の水温を低く保ち、溶存酸素濃度を高く維持することができる。その結果、銅配管の内面に酸化層をより効率良く形成することができる。

本実施の形態の給湯機は、１日のうちで腐食抑制運転を実施する時間帯を設定可能とする設定手段を備える。例えば、リモコン装置６０を設定手段とし、使用者がリモコン装置６０を操作することで、迂回循環回路の腐食抑制運転を実施する時刻及び経由循環回路の腐食抑制運転を実施する時刻の少なくとも一方を使用者が任意の時刻に設定することができる。これにより、使用者ごとの利用状況に応じて、より適切な時刻に腐食抑制運転を実施することができる。

制御装置４は、給湯機の設置後の初期から、腐食抑制運転の実施を開始することが望ましい。一定の期間（通常は１年程度）、腐食抑制運転が実施されると、銅配管の内面に酸化層が十分に厚く形成され、高い腐食抑制効果が長年にわたって発揮される状態となる。このため、それ以降は、腐食抑制運転を実施する必要性は低い。そこで、制御装置４は、給湯機の運用が開始された日から所定の期間（例えば１年）が経過するまでは腐食抑制運転を実施し、当該所定の期間が経過した後には腐食抑制運転を実施しないように制御する。

腐食抑制運転を実施する期間の長さを、例えばリモコン装置６０を操作することによって任意に設定できるようにしてもよい。例えば、腐食性の高い水質地域の場合には腐食抑制運転を実施する期間を比較的長く設定し、腐食性の低い水質地域の場合には腐食抑制運転を実施する期間を比較的短く設定することで、過不足の無い期間に調整することが可能となる。

また、１日のうちでの腐食抑制運転の総運転時間の長さを、例えばリモコン装置６０を操作することによって任意に設定できるようにしてもよい。例えば、腐食性の高い水質地域の場合には１日のうちでの腐食抑制運転の総運転時間を比較的長く設定し、腐食性の低い水質地域の場合には１日のうちでの腐食抑制運転の総運転時間を比較的短く設定することで、過不足の無い運転時間に調整することが可能となる。

また、制御装置４は、給湯機の運用が開始された日から経過した経過期間が長くなるにつれて、１日の腐食抑制運転の総運転時間が短くなるように制御してもよい。上記経過期間が短いときには、銅配管の内面の酸化層がまだ十分な厚さに達していないので、１日の腐食抑制運転の総運転時間をなるべく長くして、酸化層の形成を促進することが望ましい。その一方で、上記経過期間が長くなるにつれて、銅配管の内面の酸化層が徐々に厚くなっていくので、１日の腐食抑制運転の総運転時間を長くする必要性は低くなっていく。

図５は、実施の形態１による貯湯式給湯機において、運用開始後の毎月の腐食抑制運転の運転時間の推移の一例を示す模式図である。図５中の横軸は、運用開始後の経過月数を示し、縦軸は毎月の腐食抑制運転の運転時間の合計を示す。図５に示す例では、制御装置４は、運用開始から１年が経過するまでは腐食抑制運転を実施し、１年が経過した後には腐食抑制運転を実施しないように制御する。また、制御装置４は、運用開始から経過した月数が長くなるにつれて、１日の腐食抑制運転の総運転時間が短くなるように制御する。なお、制御装置４は、１日の腐食抑制運転の総運転時間を１日ごとに短縮してもよいし、例えば１週間ごと、あるいは１ヶ月ごとに短縮してもよい。

また、制御装置４は、腐食性の高い水質地域で給湯機の運用が開始された直後における１日の腐食抑制運転の総運転時間が、腐食性の低い水質地域で給湯機の運用が開始された直後における１日の腐食抑制運転の総運転時間よりも長くなるように、自動で制御してもよい。例えば、制御装置４は、腐食性の高い水質地域の位置情報と、腐食性の低い水質地域の位置情報とを予めメモリに保持しておき、給湯機の設置場所の位置情報をリモコン装置６０等から取得することで、腐食性の高い水質地域であるか腐食性の低い水質地域であるかを判別することができる。

本実施の形態では、迂回循環回路と経由循環回路とを併用して腐食抑制運転を行う例について説明したが、迂回循環回路と経由循環回路とのいずれか一方のみの腐食抑制運転を行うようにしてもよい。その場合においても、本実施の形態の効果に類似した効果が得られる。

実施の形態２．
次に、図６を参照して、実施の形態２について説明するが、前述した実施の形態１との相違点を中心に説明し、同一部分または相当部分については説明を簡略化または省略する。図６は、実施の形態２による腐食抑制装置及び給湯機を示す構成図である。図６に示すように、実施の形態２による給湯機は、実施の形態１の給湯機と比べて、窒素導入管５３、窒素導入弁５４、及び窒素ガス供給源５５をさらに備える。実施の形態２による給湯機は、実施の形態１と同様の腐食抑制運転を実行可能である。図６は、経由循環回路が形成された状態を示している。

窒素導入管５３は、窒素ガス供給源５５と微小気泡供給装置５０との間を接続している。窒素ガス供給源５５は、空気よりも窒素濃度が高いガス（以下、「窒素ガス」と称する）を供給可能である。窒素導入弁５４は、窒素導入管５３を開閉する。窒素ガス供給源５５は、例えば、窒素冨化膜、窒素ガスボンベ、窒素ガス発生装置のうちの少なくとも一つを備える。

本実施の形態において、制御装置４は、実施の形態１と同様に、腐食抑制運転を実施することにより、銅配管の内面に酸化層を形成する。一定の期間、腐食抑制運転を実施した後は、制御装置４は、循環回路を流れる水に窒素ガスを供給する窒素ガス供給運転を実施する。窒素ガス供給運転では、制御装置４は、窒素導入弁５４を開き、窒素ガス供給源５５から窒素導入管５３を通して窒素ガスを微小気泡供給装置５０へ供給し、循環回路を流れる水の中に、窒素ガスの微小気泡を発生させる。その結果、水中の溶存酸素が窒素に置換され、溶存酸素濃度の低下した水が循環回路を流れる。

本実施の形態であれば、窒素ガス供給運転を実施することで、以下の効果が得られる。酸化が終了した銅配管の内面に、溶存酸素濃度が低い水が供給されることにより、銅配管の内面の酸化層への継続酸化はさらに抑制され、銅配管の内面は化学的に安定化する。これにより、銅配管の腐食をより確実に防止することが可能となる。

上述した例では、窒素ガス供給運転において、微小気泡供給装置５０が、空気などの酸素含有ガスを供給することなく、循環回路を流れる水に窒素ガスを混合することにより気泡を発生する場合について説明した。これに対し、本開示では、微小気泡供給装置５０が、空気などの酸素含有ガスの供給と同時に窒素ガスを供給することによって、循環回路を流れる水に気泡を発生させてもよい。その場合において、制御装置４は、例えば、空気導入弁５２の開度と、窒素導入弁５４の開度との少なくとも一方を調整することにより、酸素供給量と窒素供給量との比を任意に制御してもよい。また、銅配管の内面の酸化層の厚みと配管内における酸化層の形成分布との少なくとも一方をセンサ（図示省略）により検出し、その検出結果に応じて、制御装置４が酸素供給量と窒素供給量との比を調整してもよい。そのようにすることで、より長い期間にわたって、配管内面の酸化層の状態を良好に維持することができる。

１ 加熱手段、 ２ タンクユニット、 ３ 貯湯タンク、 ４ 制御装置、 ５ 風呂用熱交換器、 ５ａ 一次側流路、 ５ｂ 二次側流路、 １１ 加熱循環ポンプ、 １２ 追い焚きポンプ、 １３ 給水回路多方弁、 １４ 加熱手段給水多方弁、 １５ 給湯回路多方弁、 １６ 貯湯回路多方弁、 １７ 給湯混合弁、 １８ 風呂回路混合弁、 ２０ 出湯用二方弁、 ２１ 温水用給湯二方弁、 ２２ 温水用給水二方弁、 ２３ 排水弁、 ２４ 排水管、 ２５ 給水配管、 ２６ タンク給水配管、 ２７ 加熱手段入口配管、 ２８ 加熱手段出口配管、 ２９ 貯湯配管、 ３０ タンクバイパス配管、 ３１ 貯湯タンク配管、 ３２ 貯湯タンク出湯配管、 ３３Ａ 追い焚き配管、 ３３Ｂ 追い焚き配管、 ３４ 貯湯タンクバイパス出湯配管、 ３５ 混合弁給水配管、 ３６ 温水配管、 ３７ 浴水循環配管、 ４０ 水導入口、 ４１ 水導出口、 ４２ タンク戻り口、 ４３ 風呂回路温水導出口、 ４４ 温水導入導出口、 ５０ 微小気泡供給装置、 ５１ 空気導入管、 ５２ 空気導入弁、 ５３ 窒素導入管、 ５４ 窒素導入弁、 ５５ 窒素ガス供給源、 ６０ リモコン装置、 ６１ 配管、 ６２ 配管、 ６３ 分岐部、 ６４ 分岐部、 ６５ 分岐部、 ６６ 分岐部

Claims (10)

1. 貯湯タンクと、
   前記貯湯タンクに連通可能な配管により形成される循環回路に水を循環させる循環ポンプと、
   前記循環回路を流れる水に、酸素を含む酸素含有ガスを混合することにより気泡を発生可能な気泡供給装置と、
   前記気泡供給装置により気泡を発生させながら前記循環ポンプにより前記循環回路に水を循環させる腐食抑制運転を実行可能な制御手段と、
   を備える腐食抑制装置。
2. 前記循環回路は、前記貯湯タンクを経由する経由循環回路と、前記貯湯タンクを経由しない迂回循環回路とを含み、
   前記経由循環回路と前記迂回循環回路とを切り替える流路切替手段を備える請求項１に記載の腐食抑制装置。
3. 前記気泡供給装置は、前記酸素含有ガスとして空気を供給可能である請求項１または請求項２に記載の腐食抑制装置。
4. 前記気泡供給装置は、前記酸素含有ガスを供給することなく、あるいは前記酸素含有ガスの供給と同時に、前記循環回路を流れる水に窒素ガスを混合することにより気泡を発生可能である請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の腐食抑制装置。
5. 前記制御手段は、前記腐食抑制運転を実行するときに、前記循環回路内の水を、給水源から供給される水によって置換する請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の腐食抑制装置。
6. 請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の腐食抑制装置を備える給湯機。
7. 前記制御手段は、前記給湯機の運用が開始された日から所定の期間が経過するまでは前記腐食抑制運転を実施し、前記所定の期間が経過した後には前記腐食抑制運転を実施しない請求項６に記載の給湯機。
8. 前記腐食抑制運転を実施する時間帯を設定可能とする設定手段を備える請求項６または請求項７に記載の給湯機。
9. 前記制御手段は、腐食性の高い水質地域で前記給湯機の運用が開始された後における１日の前記腐食抑制運転の総運転時間が、腐食性の低い水質地域で前記給湯機の運用が開始された後における１日の前記腐食抑制運転の総運転時間よりも長くなるように制御する請求項６から請求項８のいずれか一項に記載の給湯機。
10. 前記制御手段は、前記給湯機の運用が開始された日から経過した期間が長くなるにつれて、１日の前記腐食抑制運転の総運転時間が短くなるように制御する請求項６から請求項９のいずれか一項に記載の給湯機。

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