JP6098482B2 - 配管洗浄装置 - Google Patents

Description

本発明は、浴槽の水を追い焚きする際に浴槽の水が流通する追焚き用配管を気液混合流体で洗浄する配管洗浄装置に関する。

従来技術として、下記特許文献１に開示された給湯器がある。この給湯器は、追焚き用循環管路に接続する浴槽用給湯管路に微小泡発生装置を備えており、微小泡発生装置で発生させた微小気泡を含む湯を追焚き用循環管路に流通して追焚き用循環管路を洗浄する。特許文献１には、浴槽用給湯管路と追焚き用循環管路との合流部に電動式の流量制御弁を設け、追焚き用循環管路の往き管を流れる気泡を含む湯の流量を、戻り管を流れる気泡を含む湯の流量よりも大きくすることが記載されている。特許文献１には、上記したように気泡を含む湯の流量を制御することで、追焚き用熱交換器が設けられた往き管側に多量の湯を流通させて洗浄度を高めることができると記載されている。

特許第５１５３３７６号公報

しかしながら、前述した従来技術の給湯器の配管洗浄装置では、電動式の流量調整弁を用いているため、構造が複雑であり比較的高価になり易い。また、電動式流量調整弁で気泡を含む湯の流量を配分するだけであるので、例えば追焚き用熱交換器を設けた比較的高い洗浄効果が求められる配管側において、充分な洗浄性能が発揮できないという不具合を発生する場合がある。

この不具合を解消するために、本発明者は電動式流量調整弁を用いない構成で鋭意検討を行い、風呂用配管から追焚き用配管へ流入して分流する気液混合流体の流量ではなく、湯水とともに分流する気体の流量が配管洗浄性能に大きく寄与することを見出した。換言すれば、風呂用配管から追焚き用配管へ流入して分流する湯水が含む気体の流量をコントロールしてやれば、分流後の配管において優れた洗浄効果が得られることを見出した。

本発明は、上記点に鑑みてなされたものであり、簡素な構造であっても優れた洗浄効果を奏する配管洗浄装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明では、
追焚き用配管（１５０）は、風呂用配管（１４）の接続点（１５３）において相互に接続する第１配管（１５１、１５１Ａ）および第２配管（１５２、１５２Ａ）を有し、風呂用配管から浴槽（５０）へ供給される気液混合流体は、接続点で第１配管および第２配管のいずれにも流通可能であり、
接続点から第１配管への流体入口に、接続点から第２配管への流体入口よりも流路断面積を絞る絞り部（５３１１）を設け、
絞り部は、風呂用配管から浴槽へ気液混合流体を供給する際の絞り部における気液混合流体の流速を、第２配管への流体入口における気液混合流体の流速よりも高めて、接続点において第２配管側よりも第１配管側へ気体を誘引することを特徴としている。

これによると、風呂用配管から浴槽へ気液混合流体を供給する際に、絞り部により、接続点において第１配管へ流入する流体の流速を、第２配管へ流入する流体の流速よりも高めることが可能である。これに伴い、第１配管へ流入する気液混合流体に含まれる気体の流量を、第２配管へ流入する気液混合流体に含まれる気体の流量よりも高めることができる。したがって、第１配管を流れる気液混合流体には第２配管を流れる気液混合流体よりも多くの気体が含まれる。これにより、気液混合流体による第１配管側の洗浄性能を、第２配管側の洗浄性能よりも高めることができる。このようにして、第１配管側が比較的高い洗浄性能を求められる配管側である場合に、絞り部という比較的簡素な構成を設けることにより優れた洗浄効果を奏することが可能である。

なお、上記各手段に付した括弧内の符号は、後述する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。

本発明を適用した第１の実施形態における配管洗浄装置を備える給湯装置の概略構成を示す模式図である。 第１の実施形態の配管洗浄装置の一部を示す断面図である。 第１の実施形態の気液混合装置であるエジェクタ装置の概略構成を示す断面図である。 第１の実施形態の第１、第２配管へ流入する流体の流速比と空気吸入量比との関係を例示するグラフである。 第１の実施形態の第１、第２配管へ流入する流体の空気吸入量比と洗浄効果との関係を例示するグラフである。 第２の実施形態の配管洗浄装置の概略構成を示す模式図である。 他の実施形態の配管洗浄装置の一部を例示する断面図である。 図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線断面図である。 他の実施形態の配管洗浄装置の一部を例示する断面図である。 他の実施形態の配管洗浄装置の一部を例示する断面図である。 他の実施形態の配管洗浄装置の一部を例示する断面図である。 他の実施形態の配管洗浄装置の一部を例示する断面図である。

以下に、図面を参照しながら本発明を実施するための複数の形態を説明する。各形態において先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した形態と同様とする。実施の各形態で具体的に説明している部分の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、実施の形態同士を部分的に組み合せることも可能である。

（第１の実施形態）
本発明を適用した第１の実施形態について、図１〜図５を参照して説明する。本実施形態の配管洗浄装置は、気液混合流体によって各種の配管内部を洗浄する装置である。ここでは、図１に示すように、浴槽５０と接続される配管を洗浄する装置の例を説明する。

図１に示すように、給湯装置１００は、エジェクタ装置４を備える配管洗浄装置を備える。エジェクタ装置４は、気液混合装置の一例である。気液混合装置はエジェクタ装置に限定されるものではなく、例えば、旋回液流式、スタティックミキサー式、細孔式等の気液混合装置を用いることもできる。

給湯装置１００は、配管洗浄装置の他に、高温水を沸かすヒートポンプユニット２０と、タンク１０と、浴槽５０と、追焚き用熱交換器１７と、各種の配管及び各種の弁とを備える。

タンク１０は、給湯に用いる給湯用水を貯える容器であって、耐食性に優れた金属製、例えばステンレス製の容器であり、外周部に図示しない断熱材が配置されており、給湯用の湯を長時間に渡って保温することができる。

タンク１０の底部には、タンク１０内に水道水を供給する導入用流路としての導入管１１が接続されている。この導入管１１には、減圧弁２２が設けられている。減圧弁２２は、導入管１１を流れてくる水道水の水圧を所定圧に減圧したり、断水等における湯の逆流を防止したりすることができる。導入管１１には、タンク１０における導入口の上流側の部位から分岐する給水管１１Ａが設けられている。給水管１１Ａの下流端は、給湯用混合弁２４及び風呂用混合弁２５に繋がれている。

タンク１０の最上部にはタンク１０内に貯えられた給湯用の湯のうち、高温の湯を導出するための給湯用流路としての高温取出管１２が接続されている。高温取出管１２の経路途中には、逃がし弁２３が設けられた排出配管が接続されている。逃がし弁２３は、タンク１０内の圧力が所定圧以上に上昇した場合には、開放してタンク１０内の湯を外部に排出し、タンク１０等にダメージを与えないようになっている。

ヒートポンプ側回路２１は、タンク１０の下部と上部とを接続する。タンク１０の上部には、ヒートポンプ側回路２１を経てヒートポンプユニット２０側から吐出された湯が流入する。ヒートポンプ側回路２１の一部は、ヒートポンプユニット２０における水・冷媒熱交換器の水側通路となっている。

ヒートポンプユニット２０は、冷媒として臨界温度の低い二酸化炭素を使用するヒートポンプサイクルと、ヒートポンプ側回路２１中に設置された給水ポンプとから構成されている。超臨界のヒートポンプサイクルによれば、一般的なヒートポンプサイクルよりも高温、例えば、８５℃〜９０℃程度の湯をタンク１０内に貯えることができる。

ヒートポンプユニット２０は、制御装置からの制御信号により作動するとともに、その作動状態を操作パネルに表示するように構成されている。ヒートポンプユニット２０は、主に料金設定の安価な深夜時間帯の深夜電力を利用し、圧縮機の回転数制御により、タンク１０内の給湯用水を加熱する沸き上げ運転を行う。また、ヒートポンプユニット２０は、深夜時間帯以外の時間帯においても、タンク１０内の貯湯熱量が不足してくると沸き上げ運転を行う。また、圧縮機の回転数は、種々の運転条件下において規定の能力が出るように制御装置により制御される。

高温取出管１２には、浴槽５０への湯張り配管としての風呂用配管１４が分岐するように接続されている。高温取出管１２は、その下流端の端末としての給湯端末（カラン、シャワー等）へ設定温度に温度調節された湯を導く給湯用配管である。高温取出管１２の流路の中途には、給湯用混合弁２４、給湯サーミスタ（図示せず）、流量カウンタ２７、逆止弁６０が設けられている。給湯サーミスタは、給湯用混合弁２４によって混合された湯水の温度を検出するための電気信号を制御装置に出力する。流量カウンタ２７は、湯の流れを検出し検出信号を制御装置に出力する。

風呂用配管１４は、その下流端が、浴槽水回路を形成する追焚き用配管１５０のうち戻り配管１６に接続されて、往き配管１５および戻り配管１６を介して浴槽５０のアダプタ５１に通じる。ここで、往き配管１５は、追焚き用熱交換器１７の浴槽水側通路１７ａの出口部と浴槽５０とを繋ぐ配管である。戻り配管１６は、浴槽５０と追焚き用熱交換器１７の浴槽水側通路１７ａの入口部とを繋ぐ配管である。

風呂用配管１４は、浴槽５０内に湯張り、差し湯、たし湯等を行う時に、設定温度に温度調節された湯を浴槽５０内に導く配管である。風呂用配管１４の流路の中途には、下流に向けて順に、風呂用混合弁２５、風呂用サーミスタ（図示せず）、湯張り用電磁弁２６、逆止弁３０、湯張り用流量カウンタ２８、逆止弁３１、エジェクタ装置４が設けられている。

ここで、エジェクタ装置４の構成および作動について説明する。図３に示すように、エジェクタ装置４は、少なくとも、ノズル部４０、吸引部４１、混合部４２、ディフューザ部４３を備えている。ノズル部４０は、流入した液体を減圧する。

ノズル部４０は、流入部４０１、狭まり通路４０２、小径通路４０３、拡がり通路４０４及び噴出部４０５を備えた一連の通路を形成する。流入部４０１は、エジェクタ装置４に流入する液体の入口部に相当し、液体の流入口には外部の配管等が接続される。狭まり通路４０２は、流入部４０１の下流に延びる通路であり、通路断面積が流入部４０１から徐々に狭まるようになっている。狭まり通路４０２は、下流に向けて先細りである円錐台形状空間を形成する通路である。小径通路４０３は、狭まり通路４１２の下流端部に位置する通路であり、ノズル部４０が形成する通路の中で、最も通路断面積が小さい通路である。

拡がり通路４０４は、小径通路４０３に接続される通路で、下流に向けて徐々に通路断面積が大きくなるように形成された通路である。拡がり通路４０４は、下流に向けて末広がりである逆円錐台形状の空間を形成する通路である。噴出部４０５は、ノズル部４０の最下流端部であって拡がり通路４０４の出口である噴出口を構成する。したがって、噴出部４０５よりも下流には、混合部４２、ディフューザ部４３が存在する。外部の配管内を通って流入部４０１から流入した液体は、狭まり通路４０２、小径通路４０３、拡がり通路４０４の順にノズル部４０が形成する通路を軸方向に流れ、減圧される。

混合部４２は、エジェクタ装置４のボディにおいてノズル部４０の下流側に設けられる部分である。混合部４２は、拡がり通路４０４の噴出口から噴出される液体と吸引部４１から吸引される外部の気体とを混合させる通路を構成する。混合部４２は、吸引部４１の吸入通路４１１の下流側に設けられて、ノズル部４０からの高速度の液体流と吸入通路４１１から吸引された気体とを混合する通路でもある。混合部４２は、さらに下流側のディフューザ部４３に接続されている。エジェクタ装置４のボディは、両端が開口する筒状体を形成する。

ディフューザ部４３は、エジェクタ装置４のボディにおいて混合部４２の下流側に設けられる部分である。ディフューザ部４３は、下流に行くほど通路断面積が徐々に大きくなる形状に形成されている。すなわち、ディフューザ部４３は、上流端部４３１から下流端部４３２にかけて通路断面積が徐々に大きくなる拡大通路４３０を有する。ディフューザ部４３は、混合部４２で混合された混合流体の流れを減速して流体圧力を上昇させる作用、つまり、混合流体の速度エネルギーを圧力エネルギーに変換する機能を有する。

エジェクタ装置４は、さらにディフューザ部４３の下流側に筒状体部４４を備えるようにしてもよい。筒状体部４４は、ディフューザ部４３の流出口を構成する下流端部４３２からさらに下流に延びるストレート状の通路を形成する。筒状体部４４は、一定の通路断面積を有する通路を形成する。筒状体部４４の流出口４４１は、エジェクタ装置４の下流側に配置された外部の配管に接続される。

また、エジェクタ装置４が筒状体部４４を備えない場合には、ディフューザ部４３の下流端部４３２は、エジェクタ装置４の下流側に配置された外部の配管に接続されることになる。

吸引部４１には、ノズル部４０からの液体の噴出による吸引作用により、外部の気体が吸引される。吸引部４１の入口である吸入通路４１１は、エジェクタ装置４のボディに設けられる。吸入通路４１１は、その軸心方向がエジェクタ装置４のボディの軸心方向に対して略直交する方向に気体が流入するようにボディを貫通する。吸入通路４１１を介して吸入された外部の気体は、混合部４２の通路に導入される。混合部４２の通路に導入された気体は噴出部４０５から噴出された液体と混じり合い、混合流体はディフューザ部４３を流通する際に、微細な気泡を含む流体となる。

吸入通路４１１は、その軸心方向がエジェクタ装置４のボディの軸心に対してねじれの位置に配置され、混合部４２の内周面の接線方向から混合部４２内へ外部の気体を導入するものであってもよい。この場合には、導入された気体は、ノズル部４０の噴出部４０５から噴出された液体によって吸入通路４１１に吸引されて混合部４２の内周面に沿って円弧を描くように旋回しながら混合部４２の通路を軸方向に流下していく。

ディフューザ部４３の拡大通路４３０を形成する内周面には、拡大通路４３０の軸を中心として螺旋状に延びる形状である旋回流促進部が設けられている。旋回流促進部は、混合部４２で混合された混合流体を昇圧しながら旋回させる旋回流を促進する機能を有する。旋回流促進部は、拡大通路４３０における流体の流れを案内するガイド部分である。旋回流促進部は、例えば、拡大通路４３０を形成する内周面から突出し、かつ螺旋状に延びる形状の凸条部４５によって構成される。

凸条部４５は、拡大通路４３０における上流端部４３１と下流端部４３２の間に設定される途中の位置から開始されて螺旋状に軸方向に延びる。すなわち、凸条部４５は、拡大通路４３０の上流端部４３１から開始されて下流に向けて螺旋状に延びるのではなく、上流端部４３１から軸方向の下流に所定の長さ分進んだ位置から開始されるものである。凸条部４５は、拡大通路４３０で発生する旋回流の回転方向と同じ向きの回転方向に回転しながら軸方向に螺旋状に前進するように設けられている。凸条部４５は、例えば、その断面形状が軸方向について所定のピッチである複数の山部を形成する。

凸条部４５は、ディフューザ部４３において、連続して延びる一連の螺旋状凸部を構成する。これにより、凸条部４５は、上流側の開始点から下流側の終点まで、拡大通路４３０の所定の範囲において連続する旋回流促進部を構成する。拡大通路４３０では、上流端部４３１と下流端部４３２の間の途中位置の凸条部４５の開始点から、混合流体が凸条部４５及び内周壁に沿って螺旋状に流れ、旋回流が発生するようになる。

さらに凸条部４５は、拡大通路４３０における上流端部４３１と下流端部４３２の間の中央位置、または当該中央位置よりも軸方向の下流から開始されることが好ましい。この構成によれば、拡大通路４３０の上流端部４３１付近に旋回流促進部を設けないことによって、拡大通路４３０の上流域で、凸条部４５による圧力損失の増加を抑制することができる。これにより、吸引部４１からの気体吸入量を確保することができる。したがって、混合部４２において十分な量の気体と液体とを混合させることができ、さらにこの良好な混合流体を凸条部４５によって下流域で旋回させるため、気泡の細分化を促進することができる。

さらに、筒状体部４４の通路を形成する内周面４４０には、通路の軸を中心として螺旋状に延びる形状である旋回流促進部が設けられている。旋回流促進部は、ディフューザ部４３で発生した旋回流を引き続き旋回させる機能を有する。この旋回流促進部は、筒状体部４４の通路における流体流れを案内するガイド部分である。この旋回流促進部は、例えば、ディフューザ部４３に設けられる凸条部４５と同様に、内周面４４０から突出し、かつ螺旋状に延びる形状の凸条部４６によって構成される。

凸条部４６は、筒状体部４４の通路における上流端部から開始されて螺旋状に軸方向に延びる。凸条部４６は、軸方向について所定のピッチをなすように形成され、拡大通路４３０で発生する旋回流の回転方向と同じ向きの回転方向に回転しながら軸方向に螺旋状に前進するように設けられている。凸条部４５と凸条部４６は、下流側に向かって螺旋状の回転方向が同じ方向となるように形成される。

凸条部４６は、筒状体部４４において、軸方向の上流端部から流出口４４１付近の下流端部まで連続して延びる一連の螺旋状凸部を構成する。これにより、凸条部４６は、上流の開始点から下流の終点まで、通路全体において連続する旋回流促進部を構成する。したがって、筒状体部４４の通路では、筒状体部４４の入口部から出口部まで、混合流体が凸条部４６及び内周面４４０に沿って螺旋状に流れ、旋回流が継続する。

例えば、凸条部４５、凸条部４６は、ディフューザ部４３の内周壁、筒状体部４４の内周壁に対して切削加工を施すことにより製作することができる。また、凸条部４５、凸条部４６は、ディフューザ部４３、筒状体部４４を金型を用いて射出成型等により製作する場合に、一体成型とすることで形成することができる。また、エジェクタ装置４の各部は、軸方向に分割した複数の部材をろう付け接合、溶接（ＴＩＧ溶接、アーク溶接、スポット溶接等）、接着、溶着等で一体接合することでエジェクタ装置４に製作することができる。また、エジェクタ装置４の各部は、同一の材質で形成することができる。エジェクタ装置４の各部は、例えば、ステンレス鋼材等の金属、樹脂材料によって製作することができる。

ディフューザ部４３の拡大通路４３０で発生する気泡について説明する。エジェクタ装置４は、ノズル部４０において、液体の流れの速度差によって生じる圧力変動に起因して、ベンチュリ効果により通路に負圧部分を発生する。この負圧発生によって吸引力が生じ、吸引部４１から外部の気体がエジェクタ装置４の内部に吸入される。このように、エジェクタ装置４は、ノズル部４０によって流路を絞り、内部圧力を低下させることで外部からの気体を吸入する。このとき、ノズル部４０で発生する負圧が大きいほど、気体の吸入量を大きくすることができる。

吸入された空気と液体は、混合部４２で混合されて気液混合流体として、ディフューザ部４３の通路断面積の拡大によって昇圧されて、その流速が低下する。拡大通路４３０を流れる気液混合流体は、ディフューザ部４３の凸条部４５に至るまで流速が低下し、凸条部４５に至ると旋回流が促進する段階に入る。こうして流体の攪拌が促進される。つまり、凸条部４５を、ディフューザ部４３の上流端部４３１からではなく、途中位置から下流に向けて螺旋状に延ばすことにより、気体の吸入量の確保と、気体と液体の十分な混合とをもたらすことができる。そして、この効果が得られた良好な混合流体を旋回流の形成により、攪拌できるので、エジェクタ装置４によれば、十分に微細化された気泡を有する気液混合流体を生成することができる。

給湯装置１００において、エジェクタ装置４は、ノズル部４０の流入部４０１が湯張り用電磁弁２６側の配管に接続され、筒状体部４４の流出口４４１が浴槽５０側の配管に接続されるように、設置されている。

湯張り用電磁弁２６が開状態であるとき、風呂用配管１４を流下してきた水は、流入部４０１からノズル部４０内に流入し減圧されることで外部の空気が吸引され、混合部４２で水と空気が混ざった気液混合流体が生じる。そして、エジェクタ装置４は、ディフューザ部４３で昇圧されつつ旋回流の形成により、微細気泡を含む気液混合流体を浴槽５０側の配管内や戻り配管１６の内部に向けて噴出する。このエジェクタ装置４からの気液混合流体の噴出により、浴槽５０へ延びる風呂用配管１４、往き配管１５、追焚き用熱交換器１７の浴槽水側通路１７ａ、戻り配管１６等を洗浄することができる。このように、配管洗浄装置は、人の皮脂等で汚れた浴槽水が繰り返し流通することにより配管内に堆積した汚れを洗浄することができる。

さらに、風呂用混合弁２５と湯張り用電磁弁２６の間と、逆止弁３０と湯張り用流量カウンタ２８の間とを連結する配管には、排水弁６８が設けられている。給湯用混合弁２４、風呂用混合弁２５は、それぞれ高温取出管１２、風呂用配管１４の末端で出湯される湯の温度を調節する温度調節弁である。

風呂用サーミスタは、風呂用混合弁２５の下流側で風呂用配管１４内の温度を検出するための電気信号を制御装置に出力する。湯張り用電磁弁２６は、風呂用配管１４の通路を開閉する弁であり、浴槽５０内への湯張り、差し湯、たし湯等を行う時に制御装置により制御される。湯張り用流量カウンタ２８は、風呂用混合弁２５の出口の湯の流れを検出し検出信号を制御装置に出力する。湯張り用流量カウンタ２８が風呂用混合弁２５の出口の湯の流れを検出した時は、風呂用配管１４の湯張り用電磁弁２６が開弁されて出湯されていることを示す。

逆止弁３０、３１は、追焚き用配管１５０内の浴槽水回路を循環する浴槽水を風呂用混合弁２５側に逆流させないための弁である。循環温サーミスタ（図示せず）は、戻り配管１６に設けられ、浴槽水回路を循環する浴槽水の温度を検出するための電気信号を制御装置に出力する。風呂循環センサ（図示せず）は、浴槽水回路を浴槽水が循環しているか否かを検出可能な流水センサである。追焚きサーミスタ（図示せず）は、往き配管１５に設けられ、追焚き用熱交換器１７で加熱された後の浴槽水の温度を検出するための電気信号を制御装置に出力する。

水位センサ２９は、浴槽５０内に湯張りされた浴槽水の湯量、言い換えれば浴槽５０内の水位レベルを求めるための水圧を検出するセンサであり、水圧信号を制御装置に出力する。風呂循環ポンプ１９は、浴槽５０内の浴槽水を追焚き用熱交換器１７に圧送する電動ポンプであり、制御装置によってその作動が制御される。

給湯装置１００は、タンク１０の外部に配置された追焚き用熱交換器１７と、追焚き用熱交換器１７とタンク１０の内部とを連絡する１次側回路１３とを備える。追焚き用熱交換器１７における給湯用水側通路１７ｂの入口部は、タンク１０の最上部に接続されている。

給湯用水側通路１７ｂの出口部は、タンク１０の中間部に配管によって接続されている。１次側循環ポンプ１８は、制御装置によって制御されて、タンク１０内の給湯用水やヒートポンプユニット２０で沸き上げた高温水を１次側回路１３に循環させることができる。

追焚き運転を行う時は、風呂循環ポンプ１９及び１次側循環ポンプ１８を駆動する。これにより、浴槽５０内の浴槽水が浴槽水回路を循環し、タンク１０の高温水が１次側回路１３を循環する。浴槽水は、追焚き用熱交換器１７の浴槽水側通路１７ａでタンク１０の高温水と熱交換して加熱される。追焚き運転では、循環温サーミスタにより検出される浴槽水温度が設定温度になるまで制御が継続される。

図１からも明らかなように、浴槽水を循環する浴槽水回路は、往き配管１５および戻り配管１６と、追焚き用熱交換器１７の浴槽水側通路１７ａを含む。浴槽水回路は追焚き用配管１５０内に形成され、風呂用配管１４は接続点１５３で追焚き用配管１５０に接続している。

追焚き用配管１５０は、第１配管１５１および第２配管１５２を有する。第１配管１５１と第２配管１５２とは、接続点１５３において相互に接続している。本例では、第１配管１５１は、戻り配管１６の接続点１５３よりも追焚き用熱交換器１７側の部分および往き配管１５からなり、第２配管１５２は、戻り配管１６の接続点１５３よりも浴槽５０側の部分からなる。追焚き用熱交換器１７は第１配管１５１に設けられ、水位センサ２９および風呂循環ポンプ１９は第２配管１５２に設けられている。

図２に示すように、接続点１５３において、風呂用配管１４、第１配管１５１および第２配管１５２は、ジョイント部材５３を介して相互に接続している。ジョイント部材５３は、例えば金属製または樹脂製のＴ型の配管接続部材である。ジョイント部材５３は、風呂用配管接続部５３０、第１配管接続部５３１および第２配管接続部５３２が一体的に形成されている。

風呂用配管接続部５３０は、接続点１５３から図示上方に延びる段付き円筒形状をなしており、図示上方端部から内方に風呂用配管１４の端部を装着可能な内装接続部５３０ａを備えている。風呂用配管接続部５３０は、内装接続部５３０ａよりも接続点１５３側に、流入通路５３０ｂを備えている。流入通路５３０ｂは、その径が内装接続部５３０ａの内径よりも小さくなっており、風呂用配管１４の内径とほぼ同一となっている。内装接続部５３０ａには、必要に応じてシール部材を設け、内装接続部５３０ａと風呂用配管１４との間にシール構造を形成して液密および気密状態を得る。

第１配管接続部５３１は、接続点１５３から図示左方に延びる円筒形状をなしており、図示左方端部から外方に第１配管１５１の端部を装着可能な外装接続部５３１ａを備えている。第１配管接続部５３１は、外装接続部５３１ａの内方に、第１通路５３１ｂを備えている。第１通路５３１ｂは、その径が外装接続部５３１ａの外径よりも小さくなっている。すなわち、第１通路５３１ｂの径は、第１配管１５１の内径よりも小さくなっている。外装接続部５３１ａには、必要に応じてシール部材を設け、外装接続部５３１ａと第１配管１５１との間にシール構造を形成して液密および気密状態を得る。

第２配管接続部５３２は、接続点１５３から図示右方に延びる段付き円筒形状をなしており、図示右方端部から内方に第２配管１５２の端部を装着可能な内装接続部５３２ａを備えている。第２配管接続部５３２は、内装接続部５３２ａよりも接続点１５３側に、第２通路５３２ｂを備えている。第２通路５３２ｂは、その径が内装接続部５３２ａの内径よりも小さくなっており、第２配管１５２の内径とほぼ同一となっている。内装接続部５３２ａには、必要に応じてシール部材を設け、内装接続部５３２ａと第２配管１５２との間にシール構造を形成して液密および気密状態を得る。

風呂用配管１４、第１配管１５１および第２配管１５２は、いずれも例えば金属製（本例では銅合金製）の配管であり、第１配管１５１および第２配管１５２には、同一内径の配管部材を採用している。風呂用配管１４も、第１配管１５１および第２配管１５２と同一内径の配管部材とすることができる。

したがって、第１通路５３１ｂは、第２通路５３２ｂよりも、外装接続部５３１ａの肉厚が占める分だけ通路断面積が小さくなっている。風呂用配管１４、第１配管１５１および第２配管１５２に同一内径の配管部材を採用する場合には、流入通路５３０ｂの通路断面積は、第２通路５３２ｂの通路断面積とほぼ同一になる。

風呂用配管１４、第１配管１５１および第２配管１５２は、いずれも、ジョイント部材５３に対して、例えば圧入構造等による嵌合、螺子止め構造等による螺合、ワンタッチ接続構造等による係合、溶接、ろう付け、接着等による接合等により接続することができる。本実施形態では、図２に示す配管接続構成は、図示下方を重力方向とし、図示左右方向を水平方向として配置される。

追焚き用配管１５０内の浴槽水回路に浴槽水が循環する場合には、ジョイント部材５３の内部では、第２配管１５２内から第１配管１５１内へ向かって、第２通路５３２ｂ、接続点１５３、第１通路５３１ｂの順に浴槽水が流通する。

風呂用配管１４から浴槽５０内への湯張り、差し湯、たし湯等を行う場合には、ジョイント部材５３の内部では、流入通路５３０ｂ、接続点１５３、第１通路５３１ｂの順に湯水が流通する。これとともに、流入通路５３０ｂ、接続点１５３、第２通路５３２ｂの順にも湯水が流通する。すなわち、風呂用配管１４、流入通路５３０ｂの順に流れた湯水は、接続点１５３で分岐し、第１通路５３１ｂを介して第１配管１５１へ流入する湯水と、第２通路５３２ｂを介して第２配管１５２へ流入する湯水とに分流する。このように、風呂用配管１４から湯水が流入する場合には、接続点１５３は、流体流れにおいて分岐点と呼ぶことができる。以下、接続点１５３を分岐点と呼ぶ場合がある。また、第１配管１５１および第２配管１５２を分岐配管と呼ぶ場合がある。

風呂用配管１４にエジェクタ装置４が設けられているので、風呂用配管１４から流入する湯水は空気が混合された気液混合流体である。したがって、風呂用配管１４から浴槽５０へ供給される気液混合流体は、分岐点で第１配管１５１および第２配管１５２のいずれにも流入可能である。そして、分岐点から第１配管１５１への流体入口は、分岐点から第２配管１５２への流体入口よりも通路断面積が絞られている。第２通路５３２ｂよりも通路断面積が小さい第１通路５３１ｂが、通路断面積を絞る絞り部５３１１として機能する。

上述の構成および作動によれば、追焚き用配管１５０は、風呂用配管１４の接続点１５３において相互に接続する第１配管１５１および第２配管１５２を有している。風呂用配管１４から浴槽５０へ供給される気液混合流体は、接続点１５３で第１配管１５１および第２配管１５２のいずれにも流通可能である。そして、接続点１５３から第１配管１５１への流体入口に、接続点１５３から第２配管１５２への流体入口よりも流路断面積を絞る絞り部５３１１を設けている。絞り部５３１１は、風呂用配管１４から浴槽５０へ気液混合流体を供給する際の絞り部５３１１における気液混合流体の流速を、第２配管１５２への流体入口における気液混合流体の流速よりも高める。これにより、絞り部５３１１は、接続点１５３において第２配管１５２側よりも第１配管１５１側へ気体を誘引する。

これによると、風呂用配管１４から浴槽５０へ気液混合流体を供給する際に、絞り部５３１１により、接続点１５３において第１配管１５１へ流入する流体の流速を、第２配管１５２へ流入する流体の流速よりも高めることが可能である。これに伴い、第１配管１５１へ流入する気液混合流体に含まれる気体の流量を、第２配管１５２へ流入する気液混合流体に含まれる気体の流量よりも高めることができる。したがって、第１配管１５１を流れる気液混合流体には第２配管１５２を流れる気液混合流体よりも多くの気体が含まれる。これにより、気液混合流体による第１配管１５１側の洗浄性能を、第２配管１５２側の洗浄性能よりも高めることができる。このようにして、絞り部５３１１という比較的簡素な構成により、比較的高い洗浄性能を求められる第１配管１５１側の洗浄性能を高めて、優れた洗浄効果を奏することが可能である。

また、追焚き用熱交換器１７は、第１配管１５１に設けられている。これによると、比較的汚れが付着し易く、比較的高い洗浄性能が求められる追焚き用熱交換器１７が配置された側を、確実に洗浄することができる。

風呂用配管から追焚き用配管へ気液混合流体を流入させる際に、分岐点より各配管への流体入口の通路断面積を均等にすると、流体は両配管にほぼ均等に流入可能であり、分岐後の通路の圧損バランスにより各配管を流れる流体流量が決まる。そして、気液混合流体に含まれる気体量は、流体流量に比例して分配される。すなわち、いずれの配管を流れる気液混合流体も気体の混合比率はほぼ同等である。

これに対し、本実施形態では、接続点１５３から第１配管１５１への流体入口に、接続点１５３から第２配管１５２への流体入口よりも流路断面積を絞る絞り部５３１１を設けている。分岐点において一方の分岐配管である第１配管１５１の入口に絞り部５３１１を設けると、液体は絞り部がなく圧損が小さい第２配管１５２側へ多く流れる。一方、気体は、絞り部５３１１により流速が速くなる第１配管１５１側へ多く流れる。

図４および図５は、本発明者が行った本実施形態の配管洗浄装置の作用および効果の確認結果である。図４は、本実施形態の配管洗浄装置において、風呂用配管１４から流入する流体流量を変化させたり、絞り部５３１１の通路断面積を変化させたりした場合の、流速比と空気吸入量比との関係を示している。

ここで、図４の横軸に示す流速比とは、第１通路５３１ｂを通過する気液混合流体の流速と、第２通路５３２ｂを通過する気液混合流体の流速とを、総和が１となるように比較する値である。図４の縦軸に示す空気吸入量比とは、第１通路５３１ｂを通過する気液混合流体が含む空気量と、第２通路５３２ｂを通過する気液混合流体が含む空気量とを、総和が１となるように比較する値である。

図４に示すように、絞り部５３１１の効果により、第１通路５３１ｂを通過する気液混合流体の流速は、第２通路５３２ｂを通過する気液混合流体の流速よりも速く、第１通路５３１ｂを通過する空気量が、第２通路５３２ｂを通過する空気量に対して大きくなっている。このように、本発明者は、液体に気体が混合した気液混合流体では、分岐点からの気液混合流体の流速に応じて、気体の分流量が変化することを見出した。

また、図５は、本実施形態の配管洗浄装置において、風呂用配管１４から流入する流体流量を変化させたり、絞り部５３１１の通路断面積を変化させたりした場合の、空気吸入量比と洗浄効果との関係を示している。

ここで、図５の横軸に示す第１配管１５１側への空気吸入量比とは、第１通路５３１ｂを通過する気液混合流体が含む空気量の全体空気量に対する比率である。すなわち、図５では、右側ほど第１配管１５１側への空気流量が増加し第２配管１５２側への空気流量が減少することになる。また、図４の縦軸に示す洗浄効果とは、所定の汚れを各配管系の内面に付着させ、気液混合流体の流通による汚れ重量の減少の度合いを示している。

図５に示すように、第１配管１５１側へ流れる気液混合流体が含む気体量が増加すると、第１配管１５１側の洗浄効果が大きく上昇することが確認される。一方、第１配管１５１側へ流れる気液混合流体が含む気体量が増加すると、第２配管１５２側へ流れる気液混合流体が含む気体量は減少する。ところが、第２配管１５２の流体入口には絞り部を設けておらず、第２配管１５２側へ第１配管１５１側よりも多量の気液混合流体を流通することができる。これにより、第２配管１５２側の洗浄効果が著しく低下することを抑制することができる。

このように、本実施形態によれば、流路長さが比較的長く比較的汚れが付着し易い追焚き用熱交換器１７が設けられた第１配管１５１側と、流路長さが比較的短い第２配管１５２側とにおいて、バランスのよい優れた洗浄性能を発揮することができる。

また、本実施形態の配管洗浄装置は、接続点１５３に設けられ、風呂用配管１４と追焚き用配管１５０を接続するジョイント部材５３を備えている。そして、絞り部５３１１は、ジョイント部材５３に設けられている。これによると、ジョイント部材５３に絞り部５３１１を設けることで、第１配管１５１への流体入口の流路断面積を、第２配管１５２への流体入口の流路断面積よりも、確実かつ容易に絞ることができる。

（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態について図６に基づいて説明する。

第２の実施形態は、前述の第１の実施形態と比較して、風呂用配管が追焚き用配管に接続する接続点が異なる。なお、第１の実施形態と同様の部分については、同一の符号をつけ、その説明を省略する。第１の実施形態に係る図面と同一符号を付した構成部品、第２の実施形態において説明しない他の構成は、第１の実施形態と同様であり、また同様の作用効果を奏するものである。

図６に示すように、本実施形態では、追焚き用配管１５０は、第１配管１５１Ａおよび第２配管１５２Ａを有する。第１配管１５１Ａと第２配管１５２Ａとは、接続点１５３において相互に接続している。本例では、第１配管１５１Ａは、戻り配管１６および往き配管１５の接続点１５３よりも追焚き用熱交換器１７側の部分からなり、第２配管１５２Ａは、往き配管１５の接続点１５３よりも浴槽５０側の部分からなる。追焚き用熱交換器１７、水位センサ２９および風呂循環ポンプ１９は、第１配管１５１Ａに設けられている。

第１の実施形態と同様に、接続点１５３において、風呂用配管１４、第１配管１５１Ａおよび第２配管１５２Ａは、例えば配管接続部材であるジョイント部材５３を介して相互に接続している。そして、第１配管１５１Ａ側の流体入口にジョイント部材５３の絞り部５３１１が配置されている。

本実施形態によれば、追焚き用熱交換器１７は、第１配管１５１Ａに設けられている。これによると、比較的汚れが付着し易く、比較的高い洗浄性能が求められる追焚き用熱交換器１７を配置した側を、確実に洗浄することができる。これに加え、浴槽５０の水を追い焚きする際に浴槽５０の水が追焚き用配管１５０へ流入する流入端部１５４は、第１配管１５１Ａに設けられている。これによると、比較的汚れが付着し易く、比較的高い洗浄性能が求められる追焚き用配管１５０の流入端部１５４近傍も、確実に洗浄することができる。

（他の実施形態）
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に何ら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において種々変形して実施することが可能である。上記実施形態の構造は、あくまで例示であって、本発明の範囲はこれらの記載の範囲に限定されるものではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味及び範囲内での全ての変更を含むものである。

上記実施形態では、追焚き用熱交換器１７を配置した第１配管の流体入口に絞り部を設けていたが、これに限定されるものではない。比較的高い洗浄効果を得たい側、すなわち、比較的高い洗浄性能を発揮したい側を第１配管側とし、第１配管の流体入口に絞り部を設けるものであればよい。例えば、第１の実施形態の配管洗浄装置において、追焚き用熱交換器１７よりも流入端部１５４近傍で優れた洗浄効果を得たい場合には、流入端部１５４を含む側を第１配管とし、追焚き用熱交換器１７を含む側を第２配管としてもかまわない。

また、上記実施形態では、ジョイント部材５３の第１通路５３１ｂを絞り部５３１１としていた。すなわち、第１通路５３１ｂの軸線方向の全域を絞り通路として絞り部５３１１を形成していた。しかしながら、これに限定されるものではない。流路を絞ることで気液混合流体の流速を上昇させるものであればよい。例えば、図７および図８に示すように、第１配管が内装もしくは外装されて接続する第１配管接続部５３１の内周面に全周に亘って設けた環状壁部５３１ｃで、絞り部５３１１を構成してもかまわない。また、図７に示した断面形状が矩形状の環状壁部５３１ｃに限らず、例えば、図９に示すように、断面形状が山型形状の環状壁部５３１ｄで絞り部５３１１を構成してもかまわない。

また、絞り部５３１１は、第１配管接続部５３１の内周面に全周に亘って設けた環状壁部等により形成されるものに限定されない。例えば、図１０に示すように、第１通路の半分を塞ぐような堰状の壁部５３１ｅにより絞り部５３１１を構成してもかまわない。また、例えば、図１１に示すように、第１配管接続部５３１の内周面に半周に亘って設けた周方向壁部５３１ｆで絞り部５３１１を構成してもかまわない。

また、絞り部５３１１の絞られた流体通路は１つの通路に限定されるものではない。例えば、図１２に示すように、第１配管接続部５３１の内周面の周方向の異なる位置から複数立ち上がった壁部を連結した連結壁部５３１ｇにより、絞り部５３１１の絞り通路を複数の通路で構成してもかまわない。

絞り部５３１１は、ジョイント部材５３に設けるものに限定されず、例えば第１配管１５１に設けるものであってもよい。図９に示した環状壁部５３１ｄのような形状の絞り部５３１１は、第１配管１５１の端部近傍を縮径加工することにより、容易に形成することができる。また、ジョイント部材や第１配管とは別体のオリフィスプレート等を、ジョイント部材内もしくはジョイント部材と第１配管との間に設けて、絞り部５３１１を形成してもかまわない。

また、上記実施形態では、接続点１５３における配管接続構成は、風呂用配管１４が上方向に延び、第１配管１５１、１５１Ａおよび第２配管１５２、１５２Ａが水平方向に延びる構成であったが、これに限定されるものではない。すなわち、接続点１５３へ向かって流入する気液混合流体の流入方向や、接続点１５３で分流し分岐配管を流れる気液混合流体の流通方向は、上記実施形態で説明した方向に限定されない。分岐点で分流する気液混合流体の液体流量が重力方向に大きくなり易く、気体流量が反重力方向に大きくなり易いことを加味して、第１配管側に流れる気体流量が比較的大きくなるような配管接続構成とすることが好ましい。

また、上記実施形態では、絞り部５３１１は固定絞りであったが、これに限定されるものではない。絞り部は、絞りの度合いを変更可能な、例えば手動式の可変絞りであってもかまわない。

また、上記実施形態では、接続点１５３において接続する追焚き用配管１５０は、第１配管および第２配管の２つの配管であったが、これに限定されるものではない。接続点１５３において接続する追焚き用配管は、３つ以上の配管であってもかまわない。３つ以上の配管のうち少なくとも２つの配管に対して本発明を適用して有効である。３つ以上の分岐配管の全てに対する流入流速をコントロール可能な構成を、絞り部を用いて得ることで、追焚き用配管を構成する全ての分岐配管における気液混合流体による洗浄性能を調整するものであってもよい。

４ エジェクタ装置（気液混合装置）
１４ 風呂用配管
１７ 追焚き用熱交換器
５０ 浴槽
１５０ 追焚き用配管
１５１、１５１Ａ 第１配管
１５２、１５２Ａ 第２配管
１５３ 接続点
５３１１ 絞り部

Claims (4)

1. 浴槽（５０）の水を加熱する追焚き用熱交換器（１７）と、
   前記浴槽と前記追焚き用熱交換器を接続する配管であって、前記浴槽の水を追い焚きする際に前記浴槽の水が流通する追焚き用配管（１５０）と、
   前記追焚き用配管に接続し、前記追焚き用配管を介して前記浴槽に接続する配管であって、前記浴槽の湯張りを行う際に前記浴槽へ供給される湯水が流通する風呂用配管（１４）と、
   前記風呂用配管に設けられ、前記風呂用配管を流通する湯水に気体を混合して気液混合流体を生成する気液混合装置（４）と、を備え、
   前記追焚き用配管は、前記風呂用配管の接続点（１５３）において相互に接続する第１配管（１５１、１５１Ａ）および第２配管（１５２、１５２Ａ）を有し、前記風呂用配管から前記浴槽へ供給される前記気液混合流体は、前記接続点で前記第１配管および前記第２配管のいずれにも流通可能であり、
   前記接続点から前記第１配管への流体入口に、前記接続点から前記第２配管への流体入口よりも流路断面積を絞る絞り部（５３１１）を設け、
   前記絞り部は、前記風呂用配管から前記浴槽へ前記気液混合流体を供給する際の前記絞り部における前記気液混合流体の流速を、前記第２配管への流体入口における前記気液混合流体の流速よりも高めて、前記接続点において前記第２配管側よりも前記第１配管側へ前記気体を誘引することを特徴とする配管洗浄装置。
2. 前記追焚き用熱交換器は、前記第１配管に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の配管洗浄装置。
3. 前記浴槽の水を追い焚きする際に前記浴槽の水が前記追焚き用配管へ流入する流入端部（１５４）は、前記第１配管に設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の配管洗浄装置。
4. 前記接続点に設けられ、前記風呂用配管と前記追焚き用配管を接続する配管接続部材（５３）を備え、
   前記絞り部は、前記配管接続部材に設けられていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１つに記載の配管洗浄装置。

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