JPWO2017138226A1 - Circulation piping system and carbon dioxide-containing water supply system - Google Patents

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Abstract

循環配管システムである給湯器は、水を加熱する熱交換器と、加熱された水を貯留する貯湯タンクと、熱交換器と貯湯タンクとの間で水を循環させる循環配管と、貯湯タンクに貯留した水を給湯する給湯配管と、循環配管において熱交換器へ流入する流路の上流側に設けられ、水へ気泡を注入する気泡注入装置と、気泡注入装置に接続され、二酸化炭素を含む気泡を供給する二酸化炭素供給装置と、制御部とを備える。制御部は、二酸化炭素を含む気泡が断続的に水に注入されるよう、気泡注入装置熱交換器と二酸化炭素供給装置とを制御する。A water heater that is a circulation piping system includes a heat exchanger that heats water, a hot water storage tank that stores heated water, a circulation pipe that circulates water between the heat exchanger and the hot water storage tank, and a hot water storage tank. A hot water supply pipe for supplying hot water to the stored water, a bubble injection device for injecting bubbles into water, provided on the upstream side of the flow path flowing into the heat exchanger in the circulation pipe, and connected to the bubble injection device, containing carbon dioxide The apparatus includes a carbon dioxide supply device that supplies bubbles and a control unit. The control unit controls the bubble injection device heat exchanger and the carbon dioxide supply device so that bubbles containing carbon dioxide are intermittently injected into water.

Description

本発明は、熱交換器内に付着するスケールの発生を抑制する循環配管システム及び二酸化炭素含有水供給システムに関する。   The present invention relates to a circulation piping system and a carbon dioxide-containing water supply system that suppress the generation of scales adhering in a heat exchanger.

浴室または台所等に温水を供給する給湯器は、電気給湯器、ガス給湯器(ガスボイラー)、石油給湯器に大別され、いずれの給湯器においても熱を水に伝えるための熱交換器が設けられている。近年、省エネや地球温暖化対策として二酸化炭素を削減する観点から、ヒートポンプ熱交換式の電気給湯器(ヒートポンプ給湯器)が注目されている。ヒートポンプ給湯器の原理は、大気の熱を熱媒体に移し、熱媒体に移された熱でお湯を沸かすものである。ヒートポンプ給湯器は大気の熱を利用するため、運転に要するエネルギーよりも多くの熱エネルギーを利用することができる。   Water heaters that supply hot water to bathrooms or kitchens are roughly divided into electric water heaters, gas water heaters (gas boilers), and oil water heaters. In each water heater, there is a heat exchanger for transferring heat to water. Is provided. In recent years, heat pump heat exchange type electric water heaters (heat pump water heaters) have attracted attention from the viewpoint of reducing carbon dioxide as an energy saving and global warming countermeasure. The principle of the heat pump water heater is to transfer atmospheric heat to a heat medium and boil hot water with the heat transferred to the heat medium. Since the heat pump water heater uses the heat of the atmosphere, more heat energy can be used than the energy required for operation.

熱交換器では、水に熱を伝えるために、熱伝達面を清浄な状態に保つことが重要である。熱伝達面が汚れると、有効な熱伝達面積が減少して熱伝達性能の低下を招く。さらに熱伝達面に汚れが蓄積すると、熱交換器の流路が狭くなっていき、水を流すポンプの運転負荷が増大したり、流路が閉塞したりする問題が懸念される。特に、スケール形成因子(主にはカルシウムイオンやマグネシウムイオンなどの硬度成分)を含む水が熱交換器に供給されると、熱交換器の熱伝達面にスケールが形成されて付着することによって、熱伝達性能の低下、ポンプの運転負荷増大、熱交換器流路の閉塞等の問題が懸念される。   In heat exchangers, it is important to keep the heat transfer surface clean to transfer heat to the water. When the heat transfer surface is soiled, the effective heat transfer area is reduced and the heat transfer performance is deteriorated. Further, when dirt accumulates on the heat transfer surface, the flow path of the heat exchanger becomes narrow, and there is a concern that the operation load of the pump for flowing water increases or the flow path is blocked. In particular, when water containing a scale-forming factor (mainly hardness components such as calcium ions and magnesium ions) is supplied to the heat exchanger, a scale is formed and adheres to the heat transfer surface of the heat exchanger, There are concerns about problems such as a decrease in heat transfer performance, an increase in operating load of the pump, and blockage of the heat exchanger flow path.

水中のスケール形成因子がスケールとして熱交換器の内部に付着する機構について、全て解明されている訳ではないが、熱交換器の熱伝達面等の高温部で炭酸カルシウムなどの分子が析出し、この炭酸カルシウムを核としてスケールの結晶成長が進行することが挙げられる。スケールの主要因である炭酸カルシウム(CaCO)は、水中において、以下の式(1)で示す平衡に基づいて存在する。Although the mechanism by which scale forming factors in water adhere to the inside of the heat exchanger as a scale is not completely clarified, molecules such as calcium carbonate precipitate at high temperature parts such as the heat transfer surface of the heat exchanger, It can be mentioned that scale crystal growth proceeds with this calcium carbonate as a nucleus. Calcium carbonate (CaCO 3 ), which is a main factor of scale, exists in water based on the equilibrium represented by the following formula (1).

Figure 2017138226
Figure 2017138226

ここで、二酸化炭素(CO)ガスを水中に供給すれば、水中に溶ける二酸化炭素(溶存CO)が増え、溶存COを緩和するように(1)式の平衡は右向きに進行し、炭酸カルシウムは炭酸水素カルシウム(Ca(HCO)となって溶解する。したがって、水中に二酸化炭素ガスを供給することで、炭酸カルシウム分子の析出を抑制する効果が期待される。Here, if carbon dioxide (CO 2 ) gas is supplied into water, the amount of carbon dioxide dissolved in water (dissolved CO 2 ) increases, and the equilibrium of equation (1) proceeds to the right so as to relax dissolved CO 2 , Calcium carbonate dissolves as calcium hydrogen carbonate (Ca (HCO 3 ) 2 ). Therefore, the effect of suppressing the precipitation of calcium carbonate molecules is expected by supplying carbon dioxide gas into water.

例えば特許文献1には、熱交換器へ流入する水に二酸化炭素ガスを供給することで、炭酸カルシウム分子の付着を抑制するスケールの除去装置として、熱交換器へ流入する水にガスボンベから連続して二酸化炭素ガスを供給することが開示されている。   For example, in Patent Document 1, as a scale removing device that suppresses the adhesion of calcium carbonate molecules by supplying carbon dioxide gas to water flowing into a heat exchanger, water flowing into the heat exchanger is continuously connected from a gas cylinder. And supplying carbon dioxide gas.

特開2010−223525号公報JP 2010-223525 A

しかしながら、特許文献1に記載のスケール除去装置においては、ガスボンベを用いるため、使用場所の制約があること、ボンベ交換等のメンテナンスの必要があること等から、家庭用の給湯器に適用する場合の課題があった。また、二酸化炭素ガスを含む気泡が連続的に注入されるため、熱媒体である水に気泡(気体)が混入して熱伝達面積が減少してしまい、熱交換効率が低いという課題があった。   However, in the scale removing device described in Patent Document 1, since a gas cylinder is used, there are restrictions on the place of use, and maintenance such as cylinder replacement is necessary. There was a problem. In addition, since bubbles containing carbon dioxide gas are continuously injected, bubbles (gas) are mixed in the heat medium water to reduce the heat transfer area, resulting in low heat exchange efficiency. .

本発明は、上述のような課題を背景としてなされたものであり、ガスボンベを用いずに、熱交換器へ流入する水へ二酸化炭素を含む気泡を導入して、スケールの付着を抑制することが可能な循環配管システムを提供することを第一の目的としている。また、熱交換効率の低下を抑制することが可能な循環配管システム及び二酸化炭素含有水供給システムを提供することを第二の目的としている。   The present invention has been made against the background of the problems described above, and suppresses the adhesion of scale by introducing bubbles containing carbon dioxide into water flowing into the heat exchanger without using a gas cylinder. The primary purpose is to provide a possible circulation piping system. A second object is to provide a circulation piping system and a carbon dioxide-containing water supply system capable of suppressing a decrease in heat exchange efficiency.

本発明に係る循環配管システムは、第1の装置と第2の装置との間で水を循環させる循環配管と、水へ気泡を注入する気泡注入装置と、気泡注入装置に接続され、気泡を生じさせるために二酸化炭素を供給する二酸化炭素供給装置と、二酸化炭素を含む気泡が循環配管を循環する水へ断続的に注入されるよう気泡注入装置及び二酸化炭素供給装置を制御する制御部とを備えるものである。   A circulation piping system according to the present invention is connected to a circulation piping for circulating water between a first device and a second device, a bubble injection device for injecting bubbles into water, and a bubble injection device. A carbon dioxide supply device that supplies carbon dioxide to cause generation, and a controller that controls the bubble injection device and the carbon dioxide supply device so that bubbles containing carbon dioxide are intermittently injected into the water circulating in the circulation pipe. It is to be prepared.

本発明によれば、循環配管の熱交換器へのスケール付着を抑制しつつ、使用場所の制約が少なく、ボンベ交換等のメンテナンスの必要もなく、熱交換効率の低下を抑制することが可能な循環配管システムを提供することができる。   According to the present invention, it is possible to suppress a decrease in heat exchange efficiency without restricting the place of use, without requiring maintenance such as cylinder replacement, while suppressing scale adhesion to the heat exchanger of the circulation pipe. A circulation piping system can be provided.

本発明の実施の形態1に係る循環配管システムの構成図の一例である。It is an example of the block diagram of the circulation piping system which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1に係る循環配管システムの気泡注入装置と二酸化炭素供給装置とを示す構成図の一例である。It is an example of the block diagram which shows the bubble injection apparatus and carbon dioxide supply apparatus of the circulation piping system which concern on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1におけるパルス気泡を説明するタイムチャートである。It is a time chart explaining the pulse bubble in Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1に係る循環配管システムの動作状態を説明する構成図の一例である。It is an example of the block diagram explaining the operation | movement state of the circulation piping system which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1に係る循環配管システムの動作状態を説明する構成図の一例である。It is an example of the block diagram explaining the operation | movement state of the circulation piping system which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1に係る循環配管システムの気泡注入装置を示す例である。It is an example which shows the bubble injection apparatus of the circulation piping system which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態2に係る循環配管システムの構成図の一例である。It is an example of the block diagram of the circulation piping system which concerns on Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態3に係る循環配管システムの構成図の一例である。It is an example of the block diagram of the circulation piping system which concerns on Embodiment 3 of this invention. 本発明の実施の形態4に係る二酸化炭素含有水供給システムの構成図の一例である。It is an example of the block diagram of the carbon dioxide containing water supply system which concerns on Embodiment 4 of this invention. 本発明の実施の形態4に係る二酸化炭素含有水供給システムの構成図の一例である。It is an example of the block diagram of the carbon dioxide containing water supply system which concerns on Embodiment 4 of this invention. 本発明の実施の形態5に係る二酸化炭素含有水供給システムの構成図の一例である。It is an example of the block diagram of the carbon dioxide containing water supply system which concerns on Embodiment 5 of this invention. 本発明の実施の形態2に係る循環配管システムの構成図の一例である。It is an example of the block diagram of the circulation piping system which concerns on Embodiment 2 of this invention.

以下、本発明の給湯器の好適な実施の形態について図面を用いて説明する。なお、以下に説明する実施の形態によって本発明が限定されるものではない。また、図面における各構成部材の大きさ、形状は、説明のためにわかりやすく表しており、実際の大きさ、形状と異なる場合がる。   Hereinafter, preferred embodiments of a water heater according to the present invention will be described with reference to the drawings. The present invention is not limited to the embodiments described below. In addition, the size and shape of each constituent member in the drawings are shown in an easy-to-understand manner for explanation, and may differ from the actual size and shape.

実施の形態1.
図1は、本発明の実施の形態1に係る循環配管システムの構成図の一例である。給湯器100は、お湯(水)を溜める貯湯タンク14と、貯湯タンク内に貯まった気体を排出するガス抜き弁12と、空気熱交換器1と、空気熱交換器1に送風する送風機4と、冷媒を圧縮する圧縮機3と、水熱交換器7と、圧縮された冷媒を減圧させる減圧手段5と、水を送液する水ポンプ11と、気泡注入装置10と、二酸化炭素供給装置8と、制御部24とを備える。給湯器100には、冷媒流路2及び水流路6が設けられている。貯湯タンク14には、給湯配管13と給水配管15が接続されている。給水配管15を介して外部から貯湯タンク14に水が供給され、貯湯タンク14に溜められたお湯は給湯配管13を介して外部へ流出する。
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is an example of a configuration diagram of a circulation piping system according to Embodiment 1 of the present invention. The water heater 100 includes a hot water storage tank 14 that stores hot water (water), a gas vent valve 12 that discharges gas stored in the hot water storage tank, an air heat exchanger 1, and a blower 4 that blows air to the air heat exchanger 1. The compressor 3 for compressing the refrigerant, the water heat exchanger 7, the decompression means 5 for depressurizing the compressed refrigerant, the water pump 11 for feeding water, the bubble injection device 10, and the carbon dioxide supply device 8 And a control unit 24. The water heater 100 is provided with a refrigerant channel 2 and a water channel 6. A hot water supply pipe 13 and a water supply pipe 15 are connected to the hot water storage tank 14. Water is supplied from the outside to the hot water storage tank 14 through the water supply pipe 15, and the hot water stored in the hot water storage tank 14 flows out through the hot water supply pipe 13.

冷媒流路2内には、例えば、二酸化炭素(CO)冷媒が流れるようになっている。冷媒流路2における冷媒の流れ方向は図1の矢印方向である。冷媒流路2には、空気熱交換器1、圧縮機3、水熱交換器7、及び減圧手段5が順に設けられている。冷媒流路2を流れる冷媒は、送風機4が駆動して空気熱交換器1に供給される大気と熱交換する。これにより、空気熱交換器1を流れる冷媒は大気から吸熱して温度上昇し、空気熱交換器1に供給された大気は冷媒に放熱して温度低下する。大気から吸熱して温度上昇した冷媒は、圧縮機3の吸入側に供給されて圧縮される。圧縮機3において圧縮されて高温及び高圧になった冷媒は、水熱交換器7の熱伝達面を介して、水流路6を流れる水と熱交換する。冷媒流路2において水熱交換器7から流出した冷媒は、減圧手段5で減圧されて低温になって空気熱交換器1に供給される。For example, carbon dioxide (CO 2 ) refrigerant flows in the refrigerant flow path 2. The flow direction of the refrigerant in the refrigerant flow path 2 is the arrow direction in FIG. The refrigerant flow path 2 is provided with an air heat exchanger 1, a compressor 3, a water heat exchanger 7, and a decompression unit 5 in this order. The refrigerant flowing through the refrigerant flow path 2 exchanges heat with the atmosphere supplied to the air heat exchanger 1 when the blower 4 is driven. Thereby, the refrigerant flowing through the air heat exchanger 1 absorbs heat from the atmosphere and rises in temperature, and the atmosphere supplied to the air heat exchanger 1 dissipates heat to the refrigerant and falls in temperature. The refrigerant that has absorbed heat from the atmosphere and has risen in temperature is supplied to the suction side of the compressor 3 and compressed. The refrigerant that has been compressed in the compressor 3 to a high temperature and a high pressure exchanges heat with water flowing through the water flow path 6 through the heat transfer surface of the water heat exchanger 7. The refrigerant that has flowed out of the water heat exchanger 7 in the refrigerant flow path 2 is decompressed by the decompression means 5, becomes a low temperature, and is supplied to the air heat exchanger 1.

水流路6には、水ポンプ11によって供給される水が流れるようになっている。水流路6における水の流れ方向は、図1の矢印方向である。水流路6には、貯湯タンク14、水ポンプ11、気泡注入装置10、及び水熱交換器7が順に設けられている。また、貯湯タンク14にはガス抜き弁12が設けられている。さらに、気泡注入装置10は二酸化炭素供給装置8と接続されている。なお、気泡注入装置10は、水熱交換器7の上流(入口)側に設けられていればよく、水ポンプ11の上流側に設けてもよい。貯湯タンク14に貯留されていた水は、水流路6内を通って水熱交換器7に流入し、水熱交換器7内で空気熱交換器1から供給された冷媒と熱交換して温度上昇する。水熱交換器7から流出して温度上昇した水は貯湯タンク14に戻る構成となっている。冷媒と水の流れが向かい合う方向に流れる向流式の水熱交換器の例を図1に示したが、本発明はこの例に限定されるものではなく、冷媒と水が並行して流れる並流式の水熱交換器であってもよい。また、水熱交換器の鉛直下方向から鉛直上方向へ向かって水が流れる例を図1に示したが、本発明はこの例に限定されるものではなく、水熱交換器の鉛直上方向から鉛直下方向へ向かって水が流れる水熱交換器であってもよい。   Water supplied by the water pump 11 flows through the water flow path 6. The direction of water flow in the water channel 6 is the direction of the arrow in FIG. The water flow path 6 is provided with a hot water storage tank 14, a water pump 11, a bubble injection device 10, and a water heat exchanger 7 in this order. The hot water storage tank 14 is provided with a gas vent valve 12. Further, the bubble injection device 10 is connected to the carbon dioxide supply device 8. The bubble injection device 10 may be provided on the upstream (inlet) side of the water heat exchanger 7 or may be provided on the upstream side of the water pump 11. The water stored in the hot water storage tank 14 flows into the water heat exchanger 7 through the water flow path 6, and exchanges heat with the refrigerant supplied from the air heat exchanger 1 in the water heat exchanger 7. To rise. The water that has flowed out of the water heat exchanger 7 and increased in temperature returns to the hot water storage tank 14. FIG. 1 shows an example of a countercurrent type water heat exchanger in which the refrigerant and water flow in opposite directions, but the present invention is not limited to this example, and the refrigerant and water flow in parallel. It may be a flow type water heat exchanger. In addition, although an example in which water flows from the vertically downward direction to the vertically upward direction of the water heat exchanger is shown in FIG. 1, the present invention is not limited to this example, and the vertically upward direction of the water heat exchanger. It may be a water heat exchanger in which water flows vertically downward.

なお、水熱交換器7は、冷媒と水との熱交換によって水を加熱するものである。例えば、水熱交換器7として、プレート式熱交換器、多管式熱交換器、二重管式熱交換器、マイクロチャンネル式熱交換器、ボイラー式熱交換器、捩り管式熱交換器を採用することができる。   The water heat exchanger 7 heats water by heat exchange between the refrigerant and water. For example, as the water heat exchanger 7, a plate-type heat exchanger, a multi-tube heat exchanger, a double-tube heat exchanger, a microchannel heat exchanger, a boiler heat exchanger, a torsion pipe heat exchanger Can be adopted.

気泡注入装置10は、水熱交換器7の上流(入口)側に設けられていて、水熱交換器7へ流入する水へ気泡を注入する機能を有する。図3に、本発明における断続的に気泡を注入する一例として、パルス気泡を説明するタイムチャートを例示する。ここでパルス気泡とは、水へ注入する気泡の注入量がパルス波形となる気泡のことを指している。本実施の形態1において、パルス気泡を注入する気泡注入装置10の一例として、パルス気泡注入装置を用いる。パルス気泡注入装置については後述する。なお、後述するパルス気泡注入装置の設置位置は、水熱交換器7の上流側の水流路6上にあればよく、特に限定されるものではない。   The bubble injection device 10 is provided on the upstream (inlet) side of the water heat exchanger 7 and has a function of injecting bubbles into water flowing into the water heat exchanger 7. FIG. 3 illustrates a time chart illustrating pulsed bubbles as an example of intermittently injecting bubbles in the present invention. Here, the pulse bubble refers to a bubble in which the amount of bubbles injected into water has a pulse waveform. In the first embodiment, a pulse bubble injection device is used as an example of a bubble injection device 10 that injects pulse bubbles. The pulse bubble injection device will be described later. In addition, the installation position of the pulse bubble injection apparatus mentioned later should just be on the water flow path 6 of the upstream of the water heat exchanger 7, and is not specifically limited.

図2は、本発明の実施の形態1に係る循環配管システムの気泡注入装置と二酸化炭素供給装置とを示す構成図の一例である。パルス気泡注入装置10bは、気液混合部23と、負圧形成部22と、第一開閉弁9とを有している。パルス気泡注入装置10bにおいて、気液混合部23と負圧形成部22と第一開閉弁9は、気液混合部23、負圧形成部22、第一開閉弁9の順に接続されている。すなわち、気液混合部23に負圧形成部22が接続され、負圧形成部22に第一開閉弁9が接続され、気液混合部23と第一開閉弁9との間に負圧形成部22が介在するよう、接続されている。また、第一開閉弁9は二酸化炭素供給装置8と接続されており、負圧形成部22と二酸化炭素供給装置8との間に設けられている。   FIG. 2 is an example of a configuration diagram illustrating the bubble injection device and the carbon dioxide supply device of the circulation piping system according to Embodiment 1 of the present invention. The pulse bubble injection device 10 b includes a gas-liquid mixing unit 23, a negative pressure forming unit 22, and a first opening / closing valve 9. In the pulse bubble injection device 10b, the gas-liquid mixing unit 23, the negative pressure forming unit 22, and the first on-off valve 9 are connected in the order of the gas-liquid mixing unit 23, the negative pressure forming unit 22, and the first on-off valve 9. That is, the negative pressure forming unit 22 is connected to the gas-liquid mixing unit 23, the first on-off valve 9 is connected to the negative pressure forming unit 22, and a negative pressure is formed between the gas-liquid mixing unit 23 and the first on-off valve 9. It is connected so that part 22 may intervene. The first opening / closing valve 9 is connected to the carbon dioxide supply device 8 and is provided between the negative pressure forming unit 22 and the carbon dioxide supply device 8.

図6は、本発明の実施の形態1に係る循環配管システムの気泡注入装置を示す例である。図6(a)は気体導入管を示し、図6(b)は散気管、散気球、及び多孔質ノズルを示し、図6(c)はスプレーノズルを示し、図6(d)はエゼクタを示し、図6(e)は加圧供給を示している。図6(a)−(e)において、実線の矢印は水の流れ方向を示し、破線の矢印は気体の流れ方向を示している。なお、図6(b)について、散気管、散気球、多孔質ノズルは、それぞれの形状が相違する。気液混合部23は、水流路6を流れる流路に加えて気体を導入できる気体導入管(図6(a)参照)を有しており、水熱交換器7へ流入する水に気体を加えて、水に気泡を混合する機能を有する。このような機能を有するものとして、例えば、液体に気体を流しこむ気体導入管、液体に気体を分散させて導入する散気管、散気球ならびに多孔質ノズル、気体と液体とを混合して噴霧するスプレーノズル、気体と液体との混相流をつくるエゼクタを用いることができる(図6(a)−(d)参照)。つぎに、気液混合部23にエゼクタを用いた例より、本発明の一例を説明する。なお、本実施の形態1では、エゼクタによって二酸化炭素を含む気体を吸引して気液混合部23へ導入する例を用いて説明するが、この例に限定されるものではなく、加圧ポンプなどによって二酸化炭素を含む気体を押し込んで導入してもよい(図6(e)参照)。   FIG. 6 is an example showing the bubble injection device of the circulation piping system according to Embodiment 1 of the present invention. 6 (a) shows a gas introduction tube, FIG. 6 (b) shows a diffuser tube, a diffuser bulb, and a porous nozzle, FIG. 6 (c) shows a spray nozzle, and FIG. 6 (d) shows an ejector. FIG. 6 (e) shows pressurized supply. In FIGS. 6A to 6E, solid arrows indicate the direction of water flow, and broken arrows indicate the direction of gas flow. In addition, about FIG.6 (b), each of a diffuser tube, a diffuser ball | bowl, and a porous nozzle differs. The gas-liquid mixing unit 23 has a gas introduction pipe (see FIG. 6A) that can introduce gas in addition to the flow path that flows through the water flow path 6, and supplies gas to the water that flows into the water heat exchanger 7. In addition, it has a function of mixing bubbles with water. Examples of such a function include a gas introduction tube for flowing a gas into a liquid, an air diffusion tube for dispersing and introducing a gas into a liquid, an air diffuser and a porous nozzle, and a mixture of gas and liquid for spraying. A spray nozzle and an ejector that creates a mixed phase flow of gas and liquid can be used (see FIGS. 6A to 6D). Next, an example of the present invention will be described from an example in which an ejector is used for the gas-liquid mixing unit 23. In the first embodiment, an example in which a gas containing carbon dioxide is sucked by an ejector and introduced into the gas-liquid mixing unit 23 will be described. However, the present invention is not limited to this example. A gas containing carbon dioxide may be pushed in and introduced (see FIG. 6E).

エゼクタは、水流路6を流れる流路上に狭窄部が設けられており、この部分で水流路6を流れる水の流速を高めている。このとき狭窄部で発生する減圧現象(通常ベルヌーイの定理と呼ばれる)により、気体導入管から気体を吸引することができ、水流路6を流れる水に気泡を注入することが可能となる。本実施の形態1ではエゼクタを流れる水の方向を水平方向に配設した例を示したが、本発明はこの例に限定されるものではなく、鉛直方向に水が流れるようにしてもよい。エゼクタに水が流入する一次側を鉛直上側に、エゼクタから水が流出する二次側を鉛直下側にすることにより、一次側と二次側との圧力差を大きくすることができ、狭窄部で発生する減圧現象を高めて、気体導入管から吸引される気体の量を多くすることが可能となる。すなわち同じ動力で得られる気体の吸引量が多く、運転効率を高める(省エネ)ことが可能となる。   The ejector is provided with a narrowed portion on the flow path flowing through the water flow path 6, and the flow velocity of the water flowing through the water flow path 6 is increased at this portion. At this time, due to a decompression phenomenon (usually called Bernoulli's theorem) that occurs in the constricted portion, gas can be sucked from the gas introduction tube, and bubbles can be injected into the water flowing through the water flow path 6. In the first embodiment, the example in which the direction of the water flowing through the ejector is arranged in the horizontal direction is shown, but the present invention is not limited to this example, and the water may flow in the vertical direction. By making the primary side where water flows into the ejector vertically upward and the secondary side where water flows out from the ejector vertically downward, the pressure difference between the primary side and the secondary side can be increased, and the constricted part It is possible to increase the amount of gas sucked from the gas introduction pipe by increasing the decompression phenomenon generated in the above. That is, the amount of gas suction obtained with the same power is large, and it is possible to increase the operation efficiency (energy saving).

図2に示すように、気液混合部23は、負圧形成部22及び第一開閉弁9を介して、二酸化炭素供給装置8と接続されている。このため気液混合部23で吸引する気体は、二酸化炭素供給装置8(詳細は後述する)から供給される二酸化炭素濃度の高い気体となる。このことより、水流路6を流れる水に、二酸化炭素濃度の高い気泡を注入することができる。なお、気液混合部23と負圧形成部22との間に逆止弁を設けて、気体の流れ方向が負圧形成部22から気液混合部23へなるようにしてもよい。   As shown in FIG. 2, the gas-liquid mixing unit 23 is connected to the carbon dioxide supply device 8 via the negative pressure forming unit 22 and the first on-off valve 9. For this reason, the gas sucked in the gas-liquid mixing unit 23 is a gas having a high carbon dioxide concentration supplied from the carbon dioxide supply device 8 (details will be described later). Thus, bubbles having a high carbon dioxide concentration can be injected into the water flowing through the water flow path 6. A check valve may be provided between the gas-liquid mixing unit 23 and the negative pressure forming unit 22 so that the gas flow direction changes from the negative pressure forming unit 22 to the gas-liquid mixing unit 23.

気液混合部23と第一開閉弁9との間に設けられている負圧形成部22は、一定の体積空間を有している。   The negative pressure forming part 22 provided between the gas-liquid mixing part 23 and the first on-off valve 9 has a constant volume space.

第一開閉弁9は、弁を開閉することで負圧形成部22と二酸化炭素供給装置8とを連通したり、遮断したりする機能を有する。このような機能を有するものとして、例えば、電磁弁を用いることができる。また、第一開閉弁9は制御部24と接続されており、制御部24によって弁の開閉を制御できる。   The first on-off valve 9 has a function of communicating or blocking the negative pressure forming unit 22 and the carbon dioxide supply device 8 by opening and closing the valve. As what has such a function, a solenoid valve can be used, for example. The first opening / closing valve 9 is connected to the control unit 24, and the opening / closing of the valve can be controlled by the control unit 24.

二酸化炭素供給装置8は、二酸化炭素濃縮部18と、吸気管21と、第二開閉弁19と、送風ポンプ20と、排出管16と、第三開閉弁17、とを有している。二酸化炭素供給装置8は、パルス気泡注入装置10bと接続されており、パルス気泡注入装置10bへ二酸化炭素濃度の高い気体を供給する機能を有する。このため、二酸化炭素供給装置8及びパルス気泡注入装置10bにより、二酸化炭素濃度の高い気泡を、水流路6を流れる水に注入することができる。   The carbon dioxide supply device 8 includes a carbon dioxide concentrating unit 18, an intake pipe 21, a second on-off valve 19, a blower pump 20, a discharge pipe 16, and a third on-off valve 17. The carbon dioxide supply device 8 is connected to the pulse bubble injection device 10b and has a function of supplying a gas having a high carbon dioxide concentration to the pulse bubble injection device 10b. For this reason, the carbon dioxide supply device 8 and the pulse bubble injection device 10 b can inject bubbles having a high carbon dioxide concentration into the water flowing through the water flow path 6.

二酸化炭素濃縮部18は、二酸化炭素を吸着する吸着剤が内部に設けられ、吸着によって二酸化炭素を濃縮する機能を有している。このような機能を有する吸着剤として、例えば、ゼオライト、モレキュラーシーブ、アルミナ、活性炭、固体アミンなどを用いることができる。二酸化炭素濃縮部18には、吸気管21を介して、第二開閉弁19と送風ポンプ20とが接続されていると共に、排出管16を介して、第三開閉弁17が接続されている。第二開閉弁19及び送風ポンプ20は、吸気管21の途中に設けられていればよいが、第二開閉弁19が二酸化炭素濃縮部18と送風ポンプ20との間に介在するよう、配置されていることがより好ましい。   The carbon dioxide concentrating unit 18 is provided with an adsorbent that adsorbs carbon dioxide therein, and has a function of concentrating carbon dioxide by adsorption. As an adsorbent having such a function, for example, zeolite, molecular sieve, alumina, activated carbon, solid amine and the like can be used. A second open / close valve 19 and a blower pump 20 are connected to the carbon dioxide concentrating portion 18 via an intake pipe 21, and a third open / close valve 17 is connected via a discharge pipe 16. The second on-off valve 19 and the blower pump 20 need only be provided in the middle of the intake pipe 21, but are arranged so that the second on-off valve 19 is interposed between the carbon dioxide concentrating unit 18 and the blower pump 20. More preferably.

吸気管21は、一端が二酸化炭素濃縮部18に接続されており、もう一端は大気解放されている。また、上述のように、吸気管21の途中に第二開閉弁19と、送風ポンプ20が設けられている。吸気管21は、送風ポンプ20によって大気から二酸化炭素濃縮部18へ送られる空気を通す機能を有する。   One end of the intake pipe 21 is connected to the carbon dioxide concentrating unit 18, and the other end is open to the atmosphere. Further, as described above, the second opening / closing valve 19 and the blower pump 20 are provided in the middle of the intake pipe 21. The intake pipe 21 has a function of passing air sent from the atmosphere to the carbon dioxide concentrating unit 18 by the blower pump 20.

第二開閉弁19は、吸気管21の途中に設けられており、弁を開閉することで二酸化炭素濃縮部18と大気とを連通したり、遮断したりする機能を有する。このような機能を有するものとして、第二開閉弁19には、例えば、電磁弁を用いることができる。第二開閉弁19は制御部24と接続されており、制御部24によって弁の開閉を制御できる。なお、第二開閉弁19は、吸気管21の途中に設けられていれば良く、図示した位置(二酸化炭素濃縮部18と送風ポンプ20との間)に限定されるものではない。   The second opening / closing valve 19 is provided in the middle of the intake pipe 21 and has a function of communicating or blocking the carbon dioxide concentrating unit 18 and the atmosphere by opening and closing the valve. As what has such a function, a solenoid valve can be used for the 2nd on-off valve 19, for example. The second opening / closing valve 19 is connected to the control unit 24, and the opening / closing of the valve can be controlled by the control unit 24. In addition, the 2nd on-off valve 19 should just be provided in the middle of the intake pipe 21, and is not limited to the position (between the carbon dioxide concentration part 18 and the ventilation pump 20) shown in figure.

排出管16は、一端が二酸化炭素濃縮部18に接続されており、もう一端は大気解放されている。排出管16は、送風ポンプ20によって二酸化炭素濃縮部18へ送られた空気を大気へ排出する機能を有する。   One end of the discharge pipe 16 is connected to the carbon dioxide concentrating unit 18, and the other end is open to the atmosphere. The discharge pipe 16 has a function of discharging the air sent to the carbon dioxide concentrating unit 18 by the blower pump 20 to the atmosphere.

第三開閉弁17は、排出管16の途中に設けられており、開閉することで二酸化炭素濃縮部18と大気とを連通したり、遮断したりする機能を有する。このような機能を有するものとして、第三開閉弁17には、例えば、電磁弁を用いることができる。第三開閉弁17は制御部24と接続されており、制御部24によって弁の開閉を制御できる。   The third on-off valve 17 is provided in the middle of the discharge pipe 16 and has a function of opening and closing to connect or block the carbon dioxide concentrating unit 18 and the atmosphere. As what has such a function, a solenoid valve can be used for the 3rd on-off valve 17, for example. The third on-off valve 17 is connected to the control unit 24, and the control unit 24 can control the opening / closing of the valve.

送風ポンプ20は、吸気管21の途中に設けられており、大気中の空気を吸気管21、二酸化炭素濃縮部18、排出管16の順で流す機能を有する。なお、送風ポンプ20の接続位置は、上述した吸気管21の途中ではなく、排出管16の途中に設けてもよい。送風ポンプ20は制御部24と接続されており、制御部24によって電源のON/OFFを制御できる。   The blower pump 20 is provided in the middle of the intake pipe 21, and has a function of flowing air in the order of the intake pipe 21, the carbon dioxide concentrating unit 18, and the discharge pipe 16. In addition, you may provide the connection position of the ventilation pump 20 in the middle of the exhaust pipe 16 instead of the middle of the intake pipe 21 mentioned above. The blower pump 20 is connected to the control unit 24, and the control unit 24 can control power ON / OFF.

二酸化炭素濃縮部18と吸気管21は、第一開閉弁9に近い位置(図では鉛直下方向に記載)において接続され、二酸化炭素濃縮部18と排出管16は、第一開閉弁9から遠い位置(図では鉛直上方向に記載)において接続されている。すなわち、二酸化炭素濃縮部18と吸気管21との接続位置は、二酸化炭素濃縮部18と排出管16との接続位置よりも第一開閉弁9に近い位置にある。   The carbon dioxide concentrating unit 18 and the intake pipe 21 are connected at a position close to the first on-off valve 9 (shown in the vertical downward direction in the figure), and the carbon dioxide concentrating unit 18 and the exhaust pipe 16 are far from the first on-off valve 9. They are connected at a position (shown in the vertical direction in the figure). That is, the connection position between the carbon dioxide concentrating part 18 and the intake pipe 21 is closer to the first on-off valve 9 than the connection position between the carbon dioxide concentrating part 18 and the exhaust pipe 16.

上述のように、第一開閉弁9、第二開閉弁19、第三開閉弁17、及び送風ポンプ20は、それぞれ制御部24に接続されている。制御部24により、第一開閉弁9、第二開閉弁19、第三開閉弁17、及び送風ポンプ20の開閉と送風ポンプ20のON/OFFは連動して動作するよう、制御される。   As described above, the first on-off valve 9, the second on-off valve 19, the third on-off valve 17, and the blower pump 20 are each connected to the control unit 24. The controller 24 controls the opening / closing of the first opening / closing valve 9, the second opening / closing valve 19, the third opening / closing valve 17, and the blower pump 20 so as to operate in conjunction with each other.

図4及び図5は、本発明の実施の形態1に係る循環配管システムの動作状態を説明する構成図の一例である。図4及び図5において、実線の矢印は水の流れ方向を示し、破線の矢印は気体の流れ方向を示している。制御部24の制御により、第一開閉弁9が閉じた状態の場合、第二開閉弁19と第三開閉弁17が共に開いている状態となり、送風ポンプ20はON状態となる(以下、弁動作状態A)。図4は弁動作状態Aを表している。図4中、各開閉弁の開閉状態を符号の後ろに付したo(開)とc(閉)とで示している。このとき大気と二酸化炭素濃縮部18とが連通した状態となり、大気から二酸化炭素濃縮部18へ空気が流れる。一方、第一開閉弁9が開いた状態の場合、第二開閉弁19と第三開閉弁17が共に閉じた状態となり、送風ポンプ20はOFF状態となる(以下、弁動作状態B)。図5は弁動作状態Bを表している。図5中、各開閉弁の開閉状態を符号の後ろに付したo(開)とc(閉)とで示している。このとき大気と二酸化炭素濃縮部18とが遮断された状態となり、かつ送風ポンプ20がOFF状態のため、大気から二酸化炭素濃縮部18への空気の流れはない。   4 and 5 are examples of a configuration diagram illustrating an operation state of the circulation piping system according to the first embodiment of the present invention. 4 and 5, the solid line arrows indicate the water flow direction, and the broken line arrows indicate the gas flow direction. When the first on-off valve 9 is closed under the control of the control unit 24, the second on-off valve 19 and the third on-off valve 17 are both open, and the blower pump 20 is turned on (hereinafter referred to as the valve). Operating state A). FIG. 4 shows the valve operating state A. In FIG. 4, the open / close state of each open / close valve is indicated by o (open) and c (closed) attached to the back of the reference numeral. At this time, the atmosphere and the carbon dioxide enrichment unit 18 are in communication with each other, and air flows from the atmosphere to the carbon dioxide enrichment unit 18. On the other hand, when the first on-off valve 9 is open, both the second on-off valve 19 and the third on-off valve 17 are closed, and the blower pump 20 is turned off (hereinafter referred to as valve operation state B). FIG. 5 shows the valve operating state B. In FIG. 5, the open / close state of each open / close valve is indicated by o (open) and c (closed) attached to the back of the reference numeral. At this time, since the atmosphere and the carbon dioxide concentrating unit 18 are blocked, and the blower pump 20 is in the OFF state, there is no air flow from the atmosphere to the carbon dioxide concentrating unit 18.

弁動作状態Aになると、気液混合部23の減圧現象により、負圧形成部22内の気体は吸引される。この状態を保持すると、負圧形成部22内の気体が減少していくため、負圧形成部22内の圧力は次第に低下して負圧状態(大気圧以下の状態)となる。このとき二酸化炭素供給装置8と負圧形成部22との内部圧力の差は大きくなっている。この状態で、第一開閉弁9を開けると、すなわち弁動作状態Aから弁動作状態Bに切り替えると、二酸化炭素濃縮部18とパルス気泡注入装置10bとが連通するため、二酸化炭素供給装置8と負圧形成部22との間に、瞬時に大きな圧力差が得られる。その結果、二酸化炭素濃縮部18(二酸化炭素供給装置8)からパルス気泡注入装置10b(負圧形成部22)へ、二酸化炭素濃度の高い気体を一気に供給することができる。負圧形成部22へ供給された気体は、瞬時に、気液混合部23の減圧現象により吸引される。このことから、第一開閉弁9を瞬間的に開けることにより、瞬時に得られる大きな圧力差で、水流路6を流れる水にパルス気泡を注入できる。   When the valve operating state A is reached, the gas in the negative pressure forming unit 22 is sucked due to the depressurization phenomenon of the gas-liquid mixing unit 23. If this state is maintained, the gas in the negative pressure forming part 22 decreases, so the pressure in the negative pressure forming part 22 gradually decreases to a negative pressure state (a state below atmospheric pressure). At this time, the difference in internal pressure between the carbon dioxide supply device 8 and the negative pressure forming unit 22 is large. When the first on-off valve 9 is opened in this state, that is, when the valve operating state A is switched to the valve operating state B, the carbon dioxide concentrating unit 18 and the pulse bubble injection device 10b communicate with each other. A large pressure difference is instantaneously obtained between the negative pressure forming unit 22 and the negative pressure forming unit 22. As a result, a gas having a high carbon dioxide concentration can be supplied all at once from the carbon dioxide concentrating unit 18 (carbon dioxide supply device 8) to the pulse bubble injection device 10b (negative pressure forming unit 22). The gas supplied to the negative pressure forming unit 22 is instantaneously sucked by the depressurization phenomenon of the gas-liquid mixing unit 23. From this, by opening the first on-off valve 9 instantaneously, pulse bubbles can be injected into the water flowing through the water flow path 6 with a large pressure difference obtained instantaneously.

図3は、本発明の実施の形態1におけるパルス気泡を説明するタイムチャートである。縦軸は気泡注入量であり、横軸は給湯器100の運転時間である。上述のように、弁動作状態Aを継続した後、弁動作状態Bに切り替えることにより、二酸化炭素供給装置8から負圧形成部22へ、二酸化炭素濃度の高い気体を一気に供給し、瞬時に、気液混合部23に吸引されるため、水流路6への気泡注入量のパルス波形の傾きaを急峻にすることができる。さらに、本実施の形態1では、制御部24により、弁動作状態Aの動作時間t1を例えば1〜30分とし、弁動作状態Bの動作時間t2を例えば5〜20秒程度となるよう、第一開閉弁9、第二開閉弁19、第三開閉弁17及び送風ポンプ20は制御される。弁動作状態Aと弁動作状態Bの動作時間の比(t1/t2)は、例えば、3<(t1/t2)<360、好ましくは5<(t1/t2)<180、さらに好ましくは10<(t1/t2)<40となるよう、制御部24により制御される。   FIG. 3 is a time chart for explaining pulse bubbles in the first embodiment of the present invention. The vertical axis represents the amount of bubble injection, and the horizontal axis represents the operation time of the water heater 100. As described above, after continuing the valve operation state A, by switching to the valve operation state B, a gas having a high carbon dioxide concentration is supplied from the carbon dioxide supply device 8 to the negative pressure forming unit 22 at once. Since it is sucked into the gas-liquid mixing part 23, the slope a of the pulse waveform of the amount of bubble injection into the water channel 6 can be made steep. Furthermore, in the first embodiment, the control unit 24 sets the operation time t1 in the valve operation state A to 1 to 30 minutes, for example, and sets the operation time t2 in the valve operation state B to, for example, about 5 to 20 seconds. The one on-off valve 9, the second on-off valve 19, the third on-off valve 17 and the blower pump 20 are controlled. The ratio (t1 / t2) of the operation time between the valve operation state A and the valve operation state B is, for example, 3 <(t1 / t2) <360, preferably 5 <(t1 / t2) <180, more preferably 10 <. Control is performed by the control unit 24 so that (t1 / t2) <40.

すなわち、制御部24により、弁動作状態Bの継続時間が5〜20秒であり、弁動作状態Aの継続時間が弁動作状態Bの継続時間の3倍より長くかつ360倍より短くなるよう制御され、好ましくは、弁動作状態Aの継続時間が弁動作状態Bの継続時間の5倍より長くかつ180倍より短くなるよう制御され、さらに好ましくは、弁動作状態Aの継続時間が弁動作状態Bの継続時間の10倍より長くかつ40倍より短くなるよう制御される。弁の動作状態をこのように動作させることにより、二酸化炭素濃度の高い気泡の水流路6への注入量の変化は、図3に示すようにパルス波形となり、二酸化炭素濃度の高いパルス気泡を水流路6に注入することができる。その結果、制御部24により、二酸化炭素濃度の高い気泡を水流路6へ断続的に注入することができる。   That is, the control unit 24 performs control so that the duration of the valve operating state B is 5 to 20 seconds, and the duration of the valve operating state A is longer than three times the duration of the valve operating state B and shorter than 360 times. Preferably, the duration of the valve operating state A is controlled to be longer than 5 times and shorter than 180 times the duration of the valve operating state B, more preferably the duration of the valve operating state A is the valve operating state. It is controlled to be longer than 10 times and shorter than 40 times the duration of B. By operating the operation state of the valve in this way, the change in the injection amount of bubbles with a high carbon dioxide concentration into the water flow path 6 becomes a pulse waveform as shown in FIG. Can be injected into the channel 6. As a result, the control unit 24 can intermittently inject bubbles with a high carbon dioxide concentration into the water flow path 6.

二酸化炭素濃度の高いパルス気泡が水流路6を流れる水に注入されると、この気泡成分である二酸化炭素の一部が水に溶け込む。水に溶け込んだ二酸化炭素は、上述した(1)式の平衡を右向きに進行させ、スケールの主要因である炭酸カルシウム(CaCO)を炭酸水素カルシウム(Ca(HCO)として溶解する。すなわち、スケールの析出を抑制する効果が得られる。When pulse bubbles having a high carbon dioxide concentration are injected into the water flowing through the water flow path 6, a part of the carbon dioxide, which is a bubble component, dissolves in the water. Carbon dioxide dissolved in water advances the equilibrium of the above-described formula (1) to the right, and dissolves calcium carbonate (CaCO 3 ), which is a main factor of scale, as calcium hydrogen carbonate (Ca (HCO 3 ) 2 ). That is, the effect of suppressing the precipitation of scale is obtained.

さらに、二酸化炭素供給装置8と負圧形成部22との間に瞬時に得られる大きな圧力差を利用できるため、気泡径が1mm以上の大きいパルス気泡を水流路6に注入することができる。大きい気泡径のパルス気泡を注入することより、マイクロバブルと呼ばれる気泡径が100μm以下の小さい気泡が熱交換器の熱伝達面へ付着していた場合、大きい気泡径のパルス気泡と熱伝達面へ付着したマイクロバブルとが合体して熱伝達面から引き剥がす効果を得ることができる。すなわちマイクロバブルの付着による熱伝達面積の減少を抑制でき、熱交換効率の低下を抑制する効果を得ることができる。本願の発明者らは、大きい気泡径のパルス気泡が熱交換器の熱伝達面へ付着していた100μm以下の小さい気泡と合体して熱伝達面から引き剥がされる現象を観察した。   Further, since a large pressure difference obtained instantaneously between the carbon dioxide supply device 8 and the negative pressure forming unit 22 can be used, a large pulse bubble having a bubble diameter of 1 mm or more can be injected into the water flow path 6. By injecting a pulse bubble with a large bubble diameter, if a small bubble with a bubble diameter of 100 μm or less, called a microbubble, is attached to the heat transfer surface of the heat exchanger, the pulse bubble with a large bubble diameter and the heat transfer surface It is possible to obtain an effect that the attached microbubbles are united and peeled off from the heat transfer surface. That is, a reduction in heat transfer area due to adhesion of microbubbles can be suppressed, and an effect of suppressing a decrease in heat exchange efficiency can be obtained. The inventors of the present application observed a phenomenon in which a pulse bubble having a large bubble diameter merged with a small bubble of 100 μm or less adhering to the heat transfer surface of the heat exchanger and peeled off from the heat transfer surface.

ここで、給湯器100の運転について具体的に説明する。制御部24の制御により、弁動作状態Aで、すなわち第一開閉弁9が閉じ、第二開閉弁19及び第三開閉弁17が開き、送風ポンプ20がONの状態で給湯器100の運転を開始した。弁動作状態Aにおいて、給湯器100の水流路6を流れる水の流量を18〜20L/min程度とした。一例として、負圧形成部22の体積空間(容積)を約100cm、二酸化炭素濃縮部18の容積を約150cmとし、二酸化炭素濃縮部18には二酸化炭素吸着剤としてゼオライト約100gを充填して運転した。運転を開始すると、水流路6を流れる水の流速によって気液混合部23の減圧現象が起こり、初期状態で負圧形成部22に残っていた気体が吸引されて水流路6に注入された。次第に定常状態となり気体(気泡)の混入がない水が水流路6を流れる。負圧形成部22のゲージ圧は負圧になっていた。この状態を5分間(t1)継続し、水熱交換器7により水流路6を流れる水を加熱させた。このとき送風ポンプ20により、二酸化炭素濃縮部18に大気を流通させて、二酸化炭素濃縮部18内の吸着剤に二酸化炭素を吸着させた。Here, the operation of the water heater 100 will be specifically described. Under the control of the control unit 24, the water heater 100 is operated in the valve operation state A, that is, the first on-off valve 9 is closed, the second on-off valve 19 and the third on-off valve 17 are opened, and the blower pump 20 is on. Started. In the valve operation state A, the flow rate of water flowing through the water flow path 6 of the water heater 100 was set to about 18 to 20 L / min. As an example, the volume space (volume) of the negative pressure forming unit 22 is about 100 cm 3 , the volume of the carbon dioxide concentrating unit 18 is about 150 cm 3 , and the carbon dioxide concentrating unit 18 is filled with about 100 g of zeolite as a carbon dioxide adsorbent. Drove. When the operation was started, a depressurization phenomenon of the gas-liquid mixing unit 23 occurred due to the flow velocity of the water flowing through the water channel 6, and the gas remaining in the negative pressure forming unit 22 in the initial state was sucked and injected into the water channel 6. The water gradually enters a steady state and does not contain gas (bubbles) and flows through the water flow path 6. The gauge pressure of the negative pressure forming part 22 was a negative pressure. This state was continued for 5 minutes (t1), and the water flowing through the water flow path 6 was heated by the water heat exchanger 7. At this time, air was circulated through the carbon dioxide concentrating unit 18 by the blower pump 20 to adsorb carbon dioxide to the adsorbent in the carbon dioxide concentrating unit 18.

つづいて制御部24の制御により弁動作状態Bに切り替えた。このとき二酸化炭素濃縮部18と負圧形成部22との圧力差により、水流路6内へ二酸化炭素濃度の高いパルス気泡が一気に注入された。この状態を5秒間(t2)継続した。   Subsequently, the valve operation state B was switched under the control of the control unit 24. At this time, pulse bubbles having a high carbon dioxide concentration were injected into the water flow path 6 at a stretch due to the pressure difference between the carbon dioxide concentrating unit 18 and the negative pressure forming unit 22. This state was continued for 5 seconds (t2).

その後、弁動作状態A、弁動作状態Bを繰り返し、水流路6を流れる水にパルス気泡を注入させながら給湯器100を運転させた。この結果、熱交換効率を表す一つの指標であるCOP(Coefficient of Performance)の低下は5%以下であった。このように、熱交換器へ流入するパルス気泡の量を制御することができ、スケールの析出を抑制する効果を得つつ、熱交換効率の低下を抑制する効果が得られた。   Thereafter, the valve operation state A and the valve operation state B were repeated, and the water heater 100 was operated while injecting pulsed bubbles into the water flowing through the water flow path 6. As a result, the decrease in COP (Coefficient of Performance), which is one index representing the heat exchange efficiency, was 5% or less. Thus, the amount of pulse bubbles flowing into the heat exchanger can be controlled, and the effect of suppressing the decrease in heat exchange efficiency was obtained while the effect of suppressing the precipitation of scale was obtained.

以上のように、本実施の形態1によれば、第一開閉弁9を開いた場合、瞬時に得られる大きな圧力差によって、二酸化炭素供給装置8の二酸化炭素濃縮部18から気泡注入装置10の負圧形成部22へ二酸化炭素濃度の高い気体を一気に供給することができる。そして、弁動作状態A及び弁動作状態Bを上述のように制御することにより、熱交換器へ流入する二酸化炭素の高い気泡の量を制御して熱交換の効率の低下を抑制しつつ、スケール付着の抑制効果を得ることができる。   As described above, according to the first embodiment, when the first on-off valve 9 is opened, a large pressure difference that is obtained instantaneously causes the carbon dioxide concentration unit 18 of the carbon dioxide supply device 8 to change the bubble injection device 10. A gas having a high carbon dioxide concentration can be supplied to the negative pressure forming unit 22 at once. And by controlling the valve operation state A and the valve operation state B as described above, the amount of high bubbles of carbon dioxide flowing into the heat exchanger is controlled, and the decrease in heat exchange efficiency is suppressed. An adhesion suppressing effect can be obtained.

一般的に、水熱交換器で冷媒と水との間で熱交換する場合、冷媒からの熱が熱媒体となる水に伝わって水が温められる。この熱媒体である水に気泡(気体)が混入した場合、混入した気泡の体積に依存して熱伝達面積が減少するため、熱交換効率が低下する。このため熱媒体である水に、定常的(連続的)に気泡を混入させた場合、熱交換効率の低下が顕著となる。また水と気体(気泡)の熱容量の違いも熱交換効率が低下する一因と考えられる。さらに本願の発明者らは、マイクロバブルと呼ばれる小さい(100μm以下の)気泡が熱交換器内へ流入した場合、マイクロバブルが熱交換器の熱伝達面へ容易に付着する(付着しやすい)現象を観察した。熱伝達面へ付着したマイクロバブルは、熱交換に有効な熱伝達面積を直接的に減少させるため、熱交換効率を低下させる一因となる。   Generally, when heat is exchanged between refrigerant and water in a water heat exchanger, the heat from the refrigerant is transferred to water as a heat medium to warm the water. When air bubbles (gas) are mixed into the water, which is the heat medium, the heat transfer area decreases depending on the volume of the mixed air bubbles, so that the heat exchange efficiency decreases. For this reason, when air bubbles are mixed in water, which is a heat medium, in a steady (continuous) manner, the heat exchange efficiency is significantly reduced. In addition, the difference in heat capacity between water and gas (bubbles) is considered to be one of the causes for the decrease in heat exchange efficiency. Furthermore, the inventors of the present application show that when small bubbles (100 μm or less) called microbubbles flow into the heat exchanger, the microbubbles easily adhere to the heat transfer surface of the heat exchanger. Was observed. The microbubbles adhering to the heat transfer surface directly reduce the heat transfer area effective for heat exchange, which contributes to a decrease in heat exchange efficiency.

本実施の形態1の気泡注入装置10を備える給湯器100では、注入される気泡が上述したパルス気泡であるため、気泡を水流路6へ断続的に流入することができ、水熱交換器7へ流入する気泡の量を制御することが可能である。このことから、水熱交換器7へ気泡を注入することによるスケール付着の抑制効果を得つつ、熱交換効率の低下を抑制する効果を得ることができる。   In the water heater 100 provided with the bubble injection device 10 according to the first embodiment, since the bubble to be injected is the pulse bubble described above, the bubble can flow intermittently into the water flow path 6, and the water heat exchanger 7. It is possible to control the amount of bubbles flowing into the. From this, the effect which suppresses the fall of heat exchange efficiency can be acquired, acquiring the suppression effect of scale adhesion by inject | pouring a bubble to the water heat exchanger 7. FIG.

さらに、瞬時に得られる大きな圧力差を利用できるため、気泡径が1mm以上の大きいパルス気泡を水流路6に注入することができる。大きい気泡径のパルス気泡を注入することができることより、上述のマイクロバブルが水熱交換器7の熱伝達面へ付着していても、大きい気泡径のパルス気泡と熱伝達面へ付着したマイクロバブルとが合体するため、マイクロバルブを熱伝達面から引き剥がす効果を得ることができる。すなわち、本実施の形態1によれば、マイクロバブルの付着による熱伝達面積の減少を抑制でき、熱交換効率の低下を抑制する効果をより高めることができる。   Furthermore, since a large pressure difference obtained instantaneously can be used, a large pulse bubble having a bubble diameter of 1 mm or more can be injected into the water channel 6. Since it is possible to inject pulse bubbles having a large bubble diameter, even if the above-described microbubbles are attached to the heat transfer surface of the water heat exchanger 7, the microbubbles attached to the pulse bubble having a large bubble diameter and the heat transfer surface are attached. Therefore, the effect of peeling off the microvalve from the heat transfer surface can be obtained. That is, according to this Embodiment 1, the reduction of the heat transfer area by adhesion of microbubbles can be suppressed, and the effect which suppresses the fall of heat exchange efficiency can be heightened more.

さらに、本実施の形態1によれば、ガスボンベを用いずに二酸化炭素を供給できるので、使用場所の制約が少なく、ボンベ交換等のメンテナンスが必要ないという効果がある。なお、大気中の二酸化炭素濃度は0.04%程度であるが、二酸化炭素濃縮部18により、50〜96%程度の二酸化炭素濃度の高い気体を水流路6に供給できる。   Furthermore, according to Embodiment 1, since carbon dioxide can be supplied without using a gas cylinder, there are few restrictions on the place of use, and there is an effect that maintenance such as cylinder replacement is not necessary. Although the carbon dioxide concentration in the atmosphere is about 0.04%, the carbon dioxide concentration unit 18 can supply a gas having a high carbon dioxide concentration of about 50 to 96% to the water channel 6.

なお、二酸化炭素濃縮部18と吸気管21との接続位置、及び二酸化炭素濃縮部18と排出管16との接続位置は特に限定されないが、本実施の形態1のように、二酸化炭素濃縮部18と吸気管21との接続位置を、二酸化炭素濃縮部18と排出管16との接続位置よりも第一開閉弁9に近い位置に設けることがより好ましい。このような位置関係に吸気管21及び排出管16を設けることによって、二酸化炭素濃縮部18を流れる空気(大気)を、第一開閉弁9に近い側から遠い側へ向かって流すことができる。その結果、二酸化炭素濃縮部18の内部に設けた吸着剤に吸着される二酸化炭素を、第一開閉弁9に近い位置から吸着させることができる。言い換えると、第一開閉弁9に近い位置にある吸着剤に吸着される二酸化炭素量が常に、第一開閉弁9から遠い位置にある吸着剤に吸着される二酸化炭素量より多いか、もしくは同等にすることができる。このため、弁動作状態Bのとき、第一開閉弁9に近い吸着剤に吸着した二酸化炭素から吸引(脱着)されていくため、より早く二酸化炭素濃度の高い気泡を水流路6を流れる水に供給できる。このため水流路6を流れる水に二酸化炭素をより早く溶け込ませることができる。よって、上述した(1)式の平衡を右向きに進行させ、スケールの主要因である炭酸カルシウム(CaCO)を炭酸水素カルシウム(Ca(HCO)に、より早く溶解させることができる。すなわち、スケールの析出を抑制する効果がより高い。The connection position between the carbon dioxide concentrating unit 18 and the intake pipe 21 and the connection position between the carbon dioxide concentrating unit 18 and the exhaust pipe 16 are not particularly limited. However, as in the first embodiment, the carbon dioxide concentrating unit 18 is connected. More preferably, the connection position between the intake pipe 21 and the intake pipe 21 is provided closer to the first on-off valve 9 than the connection position between the carbon dioxide concentrating portion 18 and the exhaust pipe 16. By providing the intake pipe 21 and the exhaust pipe 16 in such a positional relationship, the air (atmosphere) flowing through the carbon dioxide concentrating unit 18 can flow from the side closer to the first on-off valve 9 to the side farther away. As a result, carbon dioxide adsorbed by the adsorbent provided inside the carbon dioxide concentrating unit 18 can be adsorbed from a position close to the first on-off valve 9. In other words, the amount of carbon dioxide adsorbed by the adsorbent located near the first on-off valve 9 is always greater than or equal to the amount of carbon dioxide adsorbed by the adsorbent located far from the first on-off valve 9. Can be. For this reason, in the valve operation state B, since the carbon dioxide adsorbed by the adsorbent close to the first on-off valve 9 is sucked (desorbed), bubbles with a high carbon dioxide concentration are quickly converted into water flowing through the water flow path 6. Can supply. For this reason, carbon dioxide can be dissolved more quickly into the water flowing through the water flow path 6. Therefore, the equilibrium of the above-described equation (1) can be advanced to the right, and calcium carbonate (CaCO 3 ), which is the main factor of the scale, can be dissolved in calcium bicarbonate (Ca (HCO 3 ) 2 ) more quickly. That is, the effect of suppressing the precipitation of scale is higher.

また、送風ポンプ20は、送圧の高いポンプを用いることもできる。このときの各弁の開閉状態は、第一開閉弁9が閉じた状態の場合、第二開閉弁19が開いた状態で、第三開閉弁17が半開の状態(全開と全閉の間で任意に決定できる)とすればよい。すなわち、送風ポンプ20をON状態とし、二酸化炭素濃縮部18へ空気を流すとき、吸気管21を流れる圧力より排出管16を流れる圧力が小さくなるようにすればよい。このとき、二酸化炭素濃縮部18の内圧を大気圧以上に高めることができる。このように送圧の高いポンプを用いることで、二酸化炭素濃縮部18の内圧を高め、負圧形成部22との圧力差をより大きくすることができる。つづいて、上述の弁動作状態B(第一開閉弁9が開いた状態、かつ第二開閉弁19及び第三開閉弁17が共に閉じた状態)にすることで、水流路6を流れる水に、パルス波形の傾きaがより急峻なパルス気泡を注入できる。水流路6を流れる水にパルス気泡を流入することにより得られる効果は上述の通りである。   The blower pump 20 can also be a pump with high pressure supply. When the first on-off valve 9 is closed, the open / close state of each valve at this time is such that the second on-off valve 19 is open and the third on-off valve 17 is half open (between fully open and fully closed). Can be determined arbitrarily). That is, when the blower pump 20 is turned on and air is allowed to flow to the carbon dioxide concentrating unit 18, the pressure flowing through the exhaust pipe 16 may be made smaller than the pressure flowing through the intake pipe 21. At this time, the internal pressure of the carbon dioxide concentrating unit 18 can be increased to atmospheric pressure or higher. By using a pump having a high pressure in this way, the internal pressure of the carbon dioxide concentrating unit 18 can be increased and the pressure difference with the negative pressure forming unit 22 can be further increased. Subsequently, by setting the above-described valve operation state B (the first on-off valve 9 is open and the second on-off valve 19 and the third on-off valve 17 are both closed), Then, it is possible to inject a pulse bubble having a steeper pulse waveform slope a. The effects obtained by flowing the pulse bubbles into the water flowing through the water flow path 6 are as described above.

さらに、気泡径が1mm以上の大きいパルス気泡の発生率を高めることができる。このため、上述のマイクロバブルが水熱交換器7の熱伝達面へ付着していても、大きい気泡径のパルス気泡と熱伝達面へ付着したマイクロバブルとが合体することによる、マイクロバブルを熱伝達面から引き剥がす効果をより高めることができる。すなわち、マイクロバブルの付着による熱伝達面の減少を抑制でき、熱交換率の低下を抑制する効果をより高めることができる。   Furthermore, the generation rate of large pulse bubbles having a bubble diameter of 1 mm or more can be increased. For this reason, even if the above-described microbubbles adhere to the heat transfer surface of the water heat exchanger 7, the microbubbles are heated by combining the large bubble bubble and the microbubble attached to the heat transfer surface. The effect of peeling off from the transmission surface can be further enhanced. That is, the reduction of the heat transfer surface due to the adhesion of microbubbles can be suppressed, and the effect of suppressing the decrease in heat exchange rate can be further enhanced.

本明細書中ではヒートポンプ給湯器の例を中心に説明しているが、水熱交換器を備えた空気調和機(つまり、水熱交換器に接続された水回路及び冷媒回路を備えた冷凍サイクル装置)などの循環配管システムに応用可能であることは言うまでもない。また、二酸化炭素供給装置8を設けずに、パルス気泡注入装置10bのみの構成であってもパルス気泡を注入することができ、本発明のスケール付着の抑制効果を得つつ、熱交換効率の低下を抑制する効果を得ることができることは言うまでもない。   In the present specification, an example of a heat pump water heater is mainly described, but an air conditioner including a water heat exchanger (that is, a refrigeration cycle including a water circuit and a refrigerant circuit connected to the water heat exchanger). Needless to say, the present invention can be applied to a circulation piping system such as an apparatus. Moreover, even if it is the structure of only the pulse bubble injection apparatus 10b, without providing the carbon dioxide supply apparatus 8, a pulse bubble can be inject | poured and the heat exchange efficiency falls, obtaining the inhibitory effect of the scale adhesion of this invention. Needless to say, the effect of suppressing the above can be obtained.

実施の形態2.
図7は、本実施の形態2に係る循環配管システムの構成図の一例である。なお、本実施の形態2に係る循環配管システムの基本的な構成は、実施の形態1に係る循環配管システムと同じであるため、相違点のみ説明する。図7において、本実施の形態2に係る循環配管システムの一例は、実施の形態1に係る循環配管システムの構成において、二酸化炭素濃縮部18に接続され、二酸化炭素濃縮部18の温度を検出する温度検出部25を備え、温度検出部25は制御部24と接続されていることを特徴とする。上記のような構成を有する循環配管システムでは、二酸化炭素濃縮部18の温度を検知することにより、二酸化炭素濃縮部18内に設けられた二酸化炭素を吸着する吸着剤の吸着量を推測して、弁動作状態Aと弁動作状態Bを効率よく切換えることが可能となる。
Embodiment 2. FIG.
FIG. 7 is an example of a configuration diagram of the circulation piping system according to the second embodiment. In addition, since the basic structure of the circulation piping system which concerns on this Embodiment 2 is the same as the circulation piping system which concerns on Embodiment 1, only a different point is demonstrated. 7, an example of the circulation piping system according to the second embodiment is connected to the carbon dioxide concentrating unit 18 in the configuration of the circulation piping system according to the first embodiment, and detects the temperature of the carbon dioxide concentrating unit 18. A temperature detection unit 25 is provided, and the temperature detection unit 25 is connected to the control unit 24. In the circulation piping system having the above-described configuration, by detecting the temperature of the carbon dioxide concentrating unit 18, the amount of adsorbent that adsorbs carbon dioxide provided in the carbon dioxide concentrating unit 18 is estimated, It is possible to efficiently switch between the valve operation state A and the valve operation state B.

吸着剤が二酸化炭素を吸着及び脱着するときにはエンタルピー変化が生じる。一般的な吸着は発熱であり、脱着は吸熱である。すなわち温度検出部25において、二酸化炭素濃縮部18の温度を検出することにより、吸着剤の二酸化炭素吸着量を推測することができる。弁動作状態Aのとき、二酸化炭素濃縮部18内の吸着剤において、二酸化炭素が吸着されるとともに、吸着熱によって二酸化炭素濃縮部18の温度は上昇する。このときの温度上昇速度は二酸化炭素の吸着速度(吸着量)に依存すると考えられ、吸着剤の被覆率が高まって吸着飽和量に近づくにつれて温度上昇速度は小さくなり、吸着剤が飽和すると温度上昇はなくなる(吸着剤が飽和した状態で弁動作状態Aを続けると、吸着速度と脱着速度が等しくなると考えられ、これ以上の吸着はほとんど起こらないため、次第に、自然冷却によって温度が低下する)。制御部24において、温度検出部25で検出した温度から温度上昇速度を演算して、温度上昇速度が小さくなり始めてからゼロになるまでの間に、弁動作状態Aから弁動作状態Bに切り替えるとよい。   An enthalpy change occurs when the adsorbent adsorbs and desorbs carbon dioxide. General adsorption is exothermic and desorption is endothermic. That is, the amount of carbon dioxide adsorbed by the adsorbent can be estimated by detecting the temperature of the carbon dioxide concentrating unit 18 in the temperature detecting unit 25. In the valve operation state A, carbon dioxide is adsorbed in the adsorbent in the carbon dioxide concentrating unit 18, and the temperature of the carbon dioxide concentrating unit 18 rises due to heat of adsorption. The temperature rise rate at this time is considered to depend on the adsorption rate (adsorption amount) of carbon dioxide, and as the adsorbent coverage increases and approaches the adsorption saturation amount, the temperature rise rate decreases, and when the adsorbent is saturated, the temperature rises (If the valve operating state A is continued in a state where the adsorbent is saturated, it is considered that the adsorption rate and the desorption rate become equal, and no further adsorption occurs, so the temperature gradually decreases due to natural cooling). When the control unit 24 calculates the temperature increase rate from the temperature detected by the temperature detection unit 25 and switches from the valve operation state A to the valve operation state B during the period from when the temperature increase rate starts to decrease to zero. Good.

一方、弁動作状態Bのとき、二酸化炭素濃縮部18内の二酸化炭素を吸着した吸着剤から二酸化炭素が脱着されるとともに、脱着熱によって二酸化炭素濃縮部18の温度は低下する。このときの温度低下速度は二酸化炭素の脱着速度(脱着量)に依存すると考えられ、吸着していた二酸化炭素が脱着してゼロに近づくにつれて温度低下速度は小さくなり、やがてゼロになる。制御部24において、温度検出部25で検出した温度から温度低下速度を演算して、温度低下速度が小さくなり始めてからゼロになるまでの間に、弁動作状態Bから弁動作状態Aに切り替えるとよい。   On the other hand, in the valve operation state B, carbon dioxide is desorbed from the adsorbent that has adsorbed carbon dioxide in the carbon dioxide concentrating unit 18, and the temperature of the carbon dioxide concentrating unit 18 is decreased by the desorption heat. The temperature decrease rate at this time is considered to depend on the desorption rate (desorption amount) of carbon dioxide, and as the adsorbed carbon dioxide desorbs and approaches zero, the temperature decrease rate decreases and eventually becomes zero. When the control unit 24 calculates the temperature decrease rate from the temperature detected by the temperature detection unit 25 and switches from the valve operation state B to the valve operation state A during the period from when the temperature decrease rate starts to decrease to zero, Good.

上記のような運転方法により、吸着工程と脱着工程を無駄なく行うことができ、効率よく弁動作状態を切換えることが可能となる。弁動作状態A及び弁動作状態Bの時間は、吸着剤の充填量、二酸化炭素濃縮部18の容積、及び負圧形成部22の体積空間によって、任意に設計できることは言うまでもない。   By the above operation method, the adsorption process and the desorption process can be performed without waste, and the valve operation state can be switched efficiently. Needless to say, the time of the valve operation state A and the valve operation state B can be arbitrarily designed according to the filling amount of the adsorbent, the volume of the carbon dioxide concentrating unit 18, and the volume space of the negative pressure forming unit 22.

図12は、本発明の実施の形態2に係る循環配管システムの構成図の一例である。図12に示すように、温度検出部として、二酸化炭素濃縮部18内の吸着剤を充填した内部かつ、排出管16側の近傍に接続された温度検出部25aと、二酸化炭素濃縮部18内の吸着剤が充填した内部かつ、吸気管21側の近傍に接続された温度検出部25bと、二つ接続してもよい。例えば、実施の形態2の実施例の場合、鉛直上側の吸着剤の中に温度検出部25aが接続され、鉛直下側の吸着剤の中に温度検出部25bが接続される。このような位置に温度検出部25a、25bを接続することにより、排出管16の近傍にある吸着剤後段での温度を直接的に検知できるため、より効率よく、吸着剤の飽和状態を推測することが可能となる。実施の形態1で記載したように、第一開閉弁9に近い位置にある吸着剤に吸着される二酸化炭素量が常に、第一開閉弁9から遠い位置にある吸着剤に吸着される二酸化炭素量より多いか、もしくは同等になるようにした場合、第一開閉弁9に近い位置にある吸着剤から吸着熱が発生し、吸着飽和量に近づくにつれて、第一開閉弁9から遠い位置にある吸着剤に吸着熱が発生する。このため、温度検出部25aにおいて、吸着剤後段での吸着熱のみ検知すればよく、制御部24での演算が不要となり、温度上昇を検知した段階で弁動作状態Aから弁動作状態Bに切り替えることが可能となる。   FIG. 12 is an example of a configuration diagram of a circulation piping system according to Embodiment 2 of the present invention. As shown in FIG. 12, as the temperature detection unit, the temperature detection unit 25 a connected to the inside filled with the adsorbent in the carbon dioxide concentration unit 18 and in the vicinity of the discharge pipe 16 side, and the carbon dioxide concentration unit 18 You may connect two with the temperature detection part 25b connected to the inside filled with adsorption agent, and the vicinity of the intake pipe 21 side. For example, in the example of the second embodiment, the temperature detection unit 25a is connected to the vertically upper adsorbent, and the temperature detection unit 25b is connected to the vertically lower adsorbent. By connecting the temperature detectors 25a and 25b to such positions, the temperature at the downstream of the adsorbent in the vicinity of the discharge pipe 16 can be detected directly, so the saturation state of the adsorbent can be estimated more efficiently. It becomes possible. As described in Embodiment 1, the amount of carbon dioxide adsorbed on the adsorbent located near the first on-off valve 9 is always carbon dioxide adsorbed on the adsorbent located far from the first on-off valve 9. When the amount is greater than or equal to the amount, the heat of adsorption is generated from the adsorbent at a position close to the first on-off valve 9, and the position is farther from the first on-off valve 9 as the adsorption saturation amount is approached. Heat of adsorption is generated in the adsorbent. For this reason, it is only necessary to detect the heat of adsorption at the downstream stage of the adsorbent in the temperature detection unit 25a, and the calculation at the control unit 24 becomes unnecessary, and the valve operation state A is switched to the valve operation state B when the temperature rise is detected. It becomes possible.

一方、温度検出部25bは、吸着剤前段での温度を直接的に検知できるため、より効率よく、吸着剤における二酸化炭素の脱着状態を推測することが可能となる。実施の形態1で記載したように、弁動作状態Bのとき、第一開閉弁9に近い吸着剤(この場合、吸着剤前段)に吸着した二酸化炭素から吸引(脱着)されていく。吸着剤前段での脱着熱のみ検知すれば、制御部24で演算する不要がなく、温度低下を検知した段階で弁動作状態Bから弁動作状態Aに切り替えることが可能となる。   On the other hand, since the temperature detection unit 25b can directly detect the temperature in the preceding stage of the adsorbent, it is possible to more efficiently estimate the desorption state of carbon dioxide in the adsorbent. As described in Embodiment 1, in the valve operation state B, the carbon dioxide adsorbed by the adsorbent close to the first on-off valve 9 (in this case, the pre-adsorbent stage) is sucked (desorbed). If only the heat of desorption at the upstream of the adsorbent is detected, there is no need for calculation by the control unit 24, and it is possible to switch from the valve operating state B to the valve operating state A when the temperature drop is detected.

なお、温度検出部25aのみ接続して、弁動作状態Aから弁動作状態Bへの切り替えを行い、弁動作状態Bから弁動作状態Aへの切替は、実施の形態1で記載したように、時間で制御してもよい。すなわち、制御部24により、動作時間t2を例えば5〜20秒程度となるよう、第一開閉弁9、第二開閉弁19、第三開閉弁17及び送風ポンプ20は制御され、弁動作状態Bから弁動作状態Aへ切り替わる。上記のような運転方法により、吸着工程を効率よく、かつ、制御部24での演算が必要なく、弁動作状態を切換えることが可能となる。弁動作状態Aの時間は、吸着剤の充填量、二酸化炭素濃縮部18の容量、及び負圧形成部22の体積空間によって、任意に設計できることは言うまでもない。   Note that only the temperature detection unit 25a is connected to switch from the valve operating state A to the valve operating state B, and the switching from the valve operating state B to the valve operating state A is performed as described in the first embodiment. You may control by time. That is, the controller 24 controls the first on-off valve 9, the second on-off valve 19, the third on-off valve 17, and the blower pump 20 so that the operation time t2 is, for example, about 5 to 20 seconds. To valve operating state A. The operation method as described above makes it possible to switch the valve operating state efficiently in the adsorption process and without requiring calculation in the control unit 24. Needless to say, the time for the valve operating state A can be arbitrarily designed according to the amount of adsorbent filled, the capacity of the carbon dioxide concentrating unit 18 and the volume space of the negative pressure forming unit 22.

実施の形態3.
図8は、本実施の形態3に係る循環配管システムの構成図の一例である。なお、本実施の形態3に係る循環配管システムの基本的な構成は、実施の形態1及び実施の形態2に係る循環配管システムと同じであるため、相違点のみ説明する。図8において、本実施の形態3に係る循環配管システムの一例は、実施の形態1及び実施の形態2に係る循環配管システムの構成において、二酸化炭素濃縮部18を加熱する加熱部26を備え、加熱部26は制御部24と接続されていることを特徴とする。
Embodiment 3 FIG.
FIG. 8 is an example of a configuration diagram of the circulation piping system according to the third embodiment. In addition, since the basic structure of the circulation piping system which concerns on this Embodiment 3 is the same as the circulation piping system which concerns on Embodiment 1 and Embodiment 2, only a different point is demonstrated. In FIG. 8, an example of the circulation piping system according to the third embodiment includes a heating unit 26 that heats the carbon dioxide concentrating unit 18 in the configuration of the circulation piping system according to the first and second embodiments. The heating unit 26 is connected to the control unit 24.

上記のような構成を有する循環配管システムでは、弁動作状態Bのときに二酸化炭素濃縮部18を加温することができ、二酸化炭素濃縮部18内の二酸化炭素の脱着を促進することが可能となる。実施の形態2に記述したように、二酸化炭素が脱着するとき、吸着剤の温度が低下する。この温度低下より、二酸化炭素の脱着速度が低下してしまう。本実施の形態3において、弁動作状態Bのときに、加熱部26を用いて二酸化炭素濃縮部18を加温することで脱着速度の低下を抑制でき、水流路6を流れる水に、パルス波形の傾きaがより急峻なパルス気泡を注入することが可能となる。水流路6を流れる水にパルス気泡を流入することにより得られる効果は、実施の形態1に記述した通りである。   In the circulation piping system having the above configuration, the carbon dioxide concentrating unit 18 can be heated in the valve operation state B, and the desorption of carbon dioxide in the carbon dioxide concentrating unit 18 can be promoted. Become. As described in the second embodiment, when carbon dioxide is desorbed, the temperature of the adsorbent decreases. Due to this temperature decrease, the desorption rate of carbon dioxide decreases. In the third embodiment, when the valve operating state B, the heating unit 26 is used to heat the carbon dioxide concentrating unit 18 so that a decrease in the desorption rate can be suppressed, and a pulse waveform is generated in the water flowing through the water channel 6. It is possible to inject a pulse bubble having a steeper slope a. The effect obtained by flowing the pulse bubbles into the water flowing through the water flow path 6 is as described in the first embodiment.

実施の形態4.
図9は、本実施の形態4に係る二酸化炭素含有水供給システムの構成図の一例である。なお、本実施の形態4に係る二酸化炭素供給システムの基本的な構成は、実施の形態1、実施の形態2及び実施の形態3に係る循環配管システムと同じであるため、相違点のみ説明する。図9において、本実施の形態4に係る二酸化炭素供給システムの一例は、実施の形態1、実施の形態2及び実施の形態3に係る循環配管システムの構成において、貯湯タンク14に溜められた(貯湯された)お湯を外部へ流出する給湯配管13に、気泡注入装置10、二酸化炭素供給装置8、制御部24、希釈水配管27とを備えることを特徴とする。
Embodiment 4 FIG.
FIG. 9 is an example of a configuration diagram of the carbon dioxide-containing water supply system according to the fourth embodiment. The basic configuration of the carbon dioxide supply system according to the fourth embodiment is the same as that of the circulation piping system according to the first embodiment, the second embodiment, and the third embodiment, and therefore only the differences will be described. . In FIG. 9, an example of the carbon dioxide supply system according to the fourth embodiment is stored in the hot water storage tank 14 in the configuration of the circulation piping system according to the first embodiment, the second embodiment, and the third embodiment ( The hot water supply pipe 13 that flows out hot water (stored hot water) to the outside includes a bubble injection device 10, a carbon dioxide supply device 8, a control unit 24, and a dilution water pipe 27.

通常、給湯タンクに貯湯されるお湯の温度は40〜90℃程度になるよう運転されており、外部へ流出する前に、ユースポイントで求められる温度になるよう、お湯と水道水と混合して外部のユースポイントへ流出(供給)される。ユースポイントとは、例えば、浴槽やシャワー、洗面所、キッチン、床暖房などが挙げられる。本実施の形態4によれば、ユースポイントへ供給する温水(供給水)に、二酸化炭素を供給することができる。   Normally, the hot water stored in the hot water tank is operated at a temperature of about 40-90 ° C. Before it flows out, it is mixed with hot water and tap water so that it reaches the temperature required at the point of use. Outflow (supply) to an external use point. Use points include, for example, bathtubs, showers, washrooms, kitchens, floor heating, and the like. According to the fourth embodiment, carbon dioxide can be supplied to hot water (supply water) supplied to the use point.

気泡注入装置10は、実施の形態1に記載したように、例えば、液体に気体を流しこむ気体導入管、液体に気体を分散させて導入する散気管、散気球ならびに多孔質ノズル、気体と液体とを混合して噴霧するスプレーノズル、気体と液体との混相流をつくるエゼクタを用いることができる。本実施の形態4では、気液混合部23にエゼクタを用いた例より、本発明の一例を説明する。   As described in the first embodiment, the bubble injection device 10 includes, for example, a gas introduction tube for flowing a gas into the liquid, an air diffusion tube for introducing the gas by dispersing the gas into the liquid, an air diffusion ball, a porous nozzle, a gas and a liquid A spray nozzle that mixes and sprays, and an ejector that creates a mixed phase flow of gas and liquid. In the fourth embodiment, an example of the present invention will be described from an example in which an ejector is used for the gas-liquid mixing unit 23.

気泡注入装置10は、給湯配管13上に設けられていればよく、希釈水配管27との合流部の上流側でも下流側でもよい。ヘンリーの法則に従えば、より水温の高い上流側よりも、より水温の低い下流側に設けた方が、二酸化炭素(気体)の溶解量が多くなるため、本発明の効果はより高い。また、ユースポイントである浴槽、シャワー、洗面所、キッチン、床暖房など流出口の近くに設けた方が、各ユースポイントごとに、二酸化炭素供給システムの動作状態を選択できるため、より利便性が高い。なお、二酸化炭素供給システムの外部操作パネル(図示しない)を用いて、二酸化炭素供給システムの動作状態(運転ON/OFF)を選択してもよいことは言うまでもない。   The bubble injection device 10 only needs to be provided on the hot water supply pipe 13 and may be upstream or downstream of the junction with the dilution water pipe 27. According to Henry's Law, the effect of the present invention is higher because the amount of carbon dioxide (gas) dissolved is greater when it is provided on the downstream side with a lower water temperature than on the upstream side with a higher water temperature. In addition, it is more convenient to install near the outflow outlets such as bathtubs, showers, washrooms, kitchens, floor heating, etc., because the operating state of the carbon dioxide supply system can be selected for each use point. high. Needless to say, the operating state (operation ON / OFF) of the carbon dioxide supply system may be selected using an external operation panel (not shown) of the carbon dioxide supply system.

図10は、本発明の実施の形態4に係る二酸化炭素含有水供給システムの構成図の一例である。図10に示すように、気泡注入装置10は、希釈水配管27上に設けてもよい。希釈水配管27をながれる水道水の水温は、給湯配管13を流れる水の水温よりも低いため、ヘンリーの法則に従い、より多くの二酸化炭素(気体)が溶け込むことが可能となる。このことより、実施の形態1で記述したスケール付着の抑制効果がより高い。   FIG. 10 is an example of a configuration diagram of a carbon dioxide-containing water supply system according to Embodiment 4 of the present invention. As shown in FIG. 10, the bubble injection device 10 may be provided on the dilution water pipe 27. Since the water temperature of the tap water flowing through the dilution water pipe 27 is lower than the water temperature of the water flowing through the hot water supply pipe 13, more carbon dioxide (gas) can be dissolved according to Henry's law. For this reason, the effect of suppressing the adhesion of scale described in the first embodiment is higher.

本実施の形態4の二酸化炭素含有水供給システムにおいて、気泡注入装置10、二酸化炭素供給装置8及び制御部24の構成と運転方法とは、実施の形態1、実施の形態2及び実施の形態3と同じにするとよいことは言うまでもない。   In the carbon dioxide-containing water supply system of the fourth embodiment, the configurations and operation methods of the bubble injection device 10, the carbon dioxide supply device 8, and the control unit 24 are the first embodiment, the second embodiment, and the third embodiment. It goes without saying that it should be the same.

上記のような構成を有する二酸化炭素供給システムでは、二酸化炭素を含有する温水を供給できるため、スケール付着抑制効果の他、炭酸泉で得られるような血流促進による効能、皮膚への直接の効能など、健康状態をよくすることが可能となる。具体的には、肩のこり、腰痛、疲労回復、冷え症、神経痛、リウマチ、痔、あせも、しもやけ、荒れ性、ひび、あかぎれ、しっしん、にきびを改善することなどが可能と考えられる。また、浴槽の浴水に用いた場合、温浴効果など入浴時の快適性が向上すると考えられる。   In the carbon dioxide supply system having the configuration as described above, since warm water containing carbon dioxide can be supplied, in addition to the scale adhesion suppression effect, the effect by promoting blood flow as obtained with carbonated spring, the direct effect on the skin, etc. It will be possible to improve health. Specifically, shoulder stiffness, low back pain, recovery from fatigue, coldness, neuralgia, rheumatism, hemorrhoids, moistness, roughness, cracks, redheads, acne, acne, etc. are considered possible. In addition, when used as bath water in a bathtub, it is considered that comfort during bathing such as a warm bath effect is improved.

実施の形態5.
図11は、本実施の形態5に係る二酸化炭素含有水供給システムの構成図の一例である。なお、本実施の形態5に係る二酸化炭素供給システムの基本的な構成は、実施の形態1、実施の形態2、実施の形態3及び実施の形態4に係る循環配管システムと同じであるため、相違点のみ説明する。図11において、本実施の形態5に係る二酸化炭素供給システムの一例は、実施の形態1、実施の形態2、実施の形態3、及び実施の形態4に係る循環配管システムの構成において、加熱配管28、追い焚き用熱交換器29、循環ポンプ30、31、追い焚き用循環配管32、浴槽33を備えることを特徴とする。
Embodiment 5. FIG.
FIG. 11 is an example of a configuration diagram of the carbon dioxide-containing water supply system according to the fifth embodiment. The basic configuration of the carbon dioxide supply system according to the fifth embodiment is the same as the circulation piping system according to the first embodiment, the second embodiment, the third embodiment, and the fourth embodiment. Only the differences will be described. In FIG. 11, an example of the carbon dioxide supply system according to the fifth embodiment is a heating pipe in the configuration of the circulation piping system according to the first embodiment, the second embodiment, the third embodiment, and the fourth embodiment. 28, a reheating heat exchanger 29, circulation pumps 30 and 31, a recirculation circulation pipe 32, and a bathtub 33.

本実施の形態5では、循環配管システムの冷熱サイクルにより供給された熱により水を温水(湯)に変え、貯湯タンク14に貯湯する湯沸機能と、浴槽33に温水を供給する給湯機能と、浴槽33の浴水を追い焚きする追い焚き機能とを有している。貯湯タンク14には、追い焚き用熱交換器29にお湯を供給する加熱配管28と、お湯を循環させる循環ポンプ30とが設けられている。追い焚きするための追い焚き用循環配管32が追い焚き用熱交換器29に接続されている。また、追い焚き用循環配管32には気泡注入用の気泡注入装置10が取り付けられている。   In the fifth embodiment, water is converted into hot water (hot water) by the heat supplied by the cooling / heating cycle of the circulation piping system, the hot water boiling function for storing hot water in the hot water storage tank 14, the hot water supply function for supplying hot water to the bathtub 33, It has a chasing function for chasing the bath water of the bathtub 33. The hot water storage tank 14 is provided with a heating pipe 28 for supplying hot water to the reheating heat exchanger 29 and a circulation pump 30 for circulating the hot water. A recirculation circulation pipe 32 for reheating is connected to a reheating heat exchanger 29. A bubble injection device 10 for bubble injection is attached to the circulation pipe 32 for reheating.

気泡注入装置10の取り付け位置は、この例に限定されるものではなく、追い焚き用熱交換器29の上流側に設けても下流側に設けても、本実施の形態5の効果を得られる。なお、気泡注入装置10の取り付け位置を、追い焚き用熱交換器29の下流側に設けた方が、気泡注入装置10の二次側の圧力を低減できるため、より効率よく気泡を注入することが可能となる。言い換えると、同じ電力でより多くの気泡を注入できるようになる(省エネ運転)。   The attachment position of the bubble injection device 10 is not limited to this example, and the effect of the fifth embodiment can be obtained regardless of whether it is provided on the upstream side or the downstream side of the reheating heat exchanger 29. . In addition, since it is possible to reduce the pressure on the secondary side of the bubble injection device 10 when the attachment position of the bubble injection device 10 is provided on the downstream side of the reheating heat exchanger 29, the bubbles can be injected more efficiently. Is possible. In other words, more bubbles can be injected with the same power (energy saving operation).

浴槽の浴水が冷めて入浴に適さなくなった場合、浴水の湯温を上げるため、通常、風呂給湯装置には追い焚き機能が設けられている。ここで、浴水を追い焚き用の熱交換器にて加熱する。   In order to raise the temperature of the bath water when the bath water in the bathtub cools and becomes unsuitable for bathing, the bath water heater is usually provided with a reheating function. Here, the bath water is heated with a heat exchanger for reheating.

つぎに、追い焚き用熱交換器29と、追い焚き用熱交換器29に接続される追い焚き用循環配管32に、二酸化炭素を含む気泡を注入する動作について説明する。浴槽33の浴水を追い焚きする場合は、貯湯タンク14から、お湯が、循環ポンプ30により、加熱配管28を通って追い焚き用熱交換器29へ導かれる。一方、浴槽33の浴水は、循環ポンプ31により追い焚き用循環配管32を通り、追い焚き用熱交換器29へ送られる。追い焚き用熱交換器29では、貯湯タンク14のお湯と浴水との熱交換器により、お湯は浴水により熱を奪われて低温水となって加熱配管28を通って貯湯タンクに戻される。一方、浴水はお湯から熱をもらってより高い温度となり、浴槽33に追い焚き用循環配管32を通って戻される。これを繰り返すことにより、追い焚きされた浴水の温度は入浴に適した湯温になる。   Next, the operation of injecting bubbles containing carbon dioxide into the reheating heat exchanger 29 and the recirculation circulation pipe 32 connected to the reheating heat exchanger 29 will be described. When reheating the bath water in the bathtub 33, hot water is led from the hot water storage tank 14 to the reheating heat exchanger 29 through the heating pipe 28 by the circulation pump 30. On the other hand, the bath water in the bathtub 33 is sent to the reheating heat exchanger 29 through the recirculation circulation pipe 32 by the circulation pump 31. In the reheating heat exchanger 29, the hot water is deprived of heat by the bath water by the heat exchanger between the hot water and the bath water in the hot water storage tank 14, becomes low temperature water, and is returned to the hot water storage tank through the heating pipe 28. . On the other hand, the bath water is heated to a higher temperature and returned to the bathtub 33 through the recirculation circulation pipe 32. By repeating this, the temperature of the bathed water becomes a hot water temperature suitable for bathing.

本実施の形態5では、お湯と浴水との流れが向かい合う方向に流れる向流式の追い焚き用熱交換器の例を図11に示したが、本発明はこの例に限定されるものではなく、お湯と浴水が並行して流れる並流式の追い焚き用熱交換器であってもよい。また、追い焚き用熱交換器の鉛直下方向から鉛直上方向へ向かって浴水が流れる例を図11に示したが、本発明はこの例に限定されるものではなく、追い焚き用熱交換器の鉛直上方向から鉛直下方向へ向かって浴水が流れる追い焚き用熱交換器であってもよい。   In the fifth embodiment, an example of a countercurrent reheating heat exchanger that flows in a direction in which hot water and bath water flow in opposite directions is shown in FIG. 11, but the present invention is not limited to this example. Alternatively, it may be a co-current reheating heat exchanger in which hot water and bath water flow in parallel. Moreover, although the example in which the bath water flows from the vertically downward direction to the vertically upward direction of the reheating heat exchanger is shown in FIG. 11, the present invention is not limited to this example, and reheating heat exchange is performed. It may be a reheating heat exchanger in which the bath water flows from the vertically upward direction to the vertically downward direction of the vessel.

なお、追い焚き用熱交換器29は、温水と浴水との熱交換によって水を加熱するものである。例えば、追い焚き用熱交換器29として、プレート式熱交換器、多管式熱交換器、二重管式熱交換器、マイクロチャンネル式熱交換器、ボイラー式熱交換器、捩り管式熱交換器を採用することができる。このとき、追い焚き用循環配管32に設けられた気泡注入装置10により、二酸化炭素を含む気泡が注入され、浴槽33に、パルス気泡を注入することが可能となる。気泡注入装置10及び二酸化炭素供給装置8、制御部24の動作は、実施の形態1、実施の形態2、実施の形態3に記述した通りに、動作させるとよい。   The reheating heat exchanger 29 heats water by heat exchange between warm water and bath water. For example, as the heat exchanger 29 for reheating, a plate heat exchanger, a multi-tube heat exchanger, a double tube heat exchanger, a microchannel heat exchanger, a boiler heat exchanger, a twisted tube heat exchanger Can be used. At this time, bubbles including carbon dioxide are injected by the bubble injection device 10 provided in the recirculation circulation pipe 32, and pulsed bubbles can be injected into the bathtub 33. The operations of the bubble injection device 10, the carbon dioxide supply device 8, and the control unit 24 may be operated as described in the first embodiment, the second embodiment, and the third embodiment.

上記のような構成を有する二酸化炭素供給システムでは、二酸化炭素を含有する温水を浴槽33に供給できるため、炭酸泉で得られるような血流促進による効能、皮膚への直接の効能など、健康状態をよくすることが可能となる。具体的には、肩のこり、腰痛、疲労回復、冷え症、神経痛、リウマチ、痔、あせも、しもやけ、荒れ性、ひび、あかぎれ、しっしん、にきびを改善することなどが可能と考えられる。また、温浴効果など入浴時の快適性も向上すると考えられる。本実施の形態5では、入浴中の追い焚き用循環配管32を利用して、二酸化炭素を含むパルス気泡を浴槽33に供給できるため、上述した効果がより高い。また、二酸化炭素を含むパルス気泡を間欠に供給(リズム供給)できるため、入浴者の感受性を刺激し、入浴中の快適感を向上させることが可能と考えられる。   In the carbon dioxide supply system having the above-described configuration, since hot water containing carbon dioxide can be supplied to the bathtub 33, health effects such as the effects of blood flow promotion and direct effects on the skin as obtained with carbonated springs can be obtained. It becomes possible to do well. Specifically, shoulder stiffness, low back pain, recovery from fatigue, coldness, neuralgia, rheumatism, hemorrhoids, moistness, roughness, cracks, redheads, acne, acne, etc. are considered possible. Moreover, it is thought that the comfort at the time of bathing, such as a warm bath effect, also improves. In the fifth embodiment, pulsed bubbles containing carbon dioxide can be supplied to the bathtub 33 by using the circulation pipe 32 for reheating during bathing, and thus the above-described effect is higher. Moreover, since pulsed bubbles containing carbon dioxide can be supplied intermittently (rhythm supply), it is considered possible to stimulate the bather's sensitivity and improve the comfort during bathing.

1 空気熱交換器、2 冷媒流路、3 圧縮機、4 送風機、5 減圧手段、6 水流路、7 水熱交換器、8 二酸化炭素供給装置、9 第一開閉弁、10 気泡注入装置、10b パルス気泡注入装置、11 水ポンプ、12 ガス抜き弁、13 給湯配管、14 貯湯タンク、15 給水配管、16 排出管、17 第三開閉弁、18 二酸化炭素濃縮部、19 第二開閉弁、20 送風ポンプ、21 吸気管、22 負圧形成部、23 気液混合部、24 制御部、25 温度検出部、25a 温度検出部、25b 温度検出部、26 加熱部、27 希釈水配管、28 加熱配管、29 追い焚き用熱交換器、30 循環ポンプ、31 循環ポンプ、32 追い焚き用循環配管、33 浴槽、100 給湯器。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Air heat exchanger, 2 Refrigerant flow path, 3 Compressor, 4 Blower, 5 Pressure reduction means, 6 Water flow path, 7 Water heat exchanger, 8 Carbon dioxide supply apparatus, 9 First on-off valve, 10 Bubble injection apparatus, 10b Pulse bubble injection device, 11 water pump, 12 degassing valve, 13 hot water supply pipe, 14 hot water storage tank, 15 hot water supply pipe, 16 discharge pipe, 17 third on-off valve, 18 carbon dioxide concentrating part, 19 second on-off valve, 20 air blowing Pump, 21 Intake pipe, 22 Negative pressure forming part, 23 Gas-liquid mixing part, 24 Control part, 25 Temperature detection part, 25a Temperature detection part, 25b Temperature detection part, 26 Heating part, 27 Dilution water pipe, 28 Heating pipe, 29 Heat exchanger for reheating, 30 circulation pump, 31 circulation pump, 32 circulation piping for reheating, 33 bathtub, 100 water heater.

本発明に係る循環配管システムは、第1の装置と第2の装置との間で水を循環させる循環配管と、水へ気泡を注入する気泡注入装置と、気泡注入装置に接続され、気泡を生じさせるために二酸化炭素を供給する二酸化炭素供給装置と、二酸化炭素を含む気泡が循環配管を循環する水へ断続的に注入されるよう気泡注入装置及び二酸化炭素供給装置を制御する制御部とを備え、気泡注入装置は、二酸化炭素供給装置に接続され、供給された二酸化炭素に対して負圧を形成する負圧形成部と、負圧を介して負圧形成部に取り込まれた二酸化炭素を水に混合する気液混合部と、負圧形成部と二酸化炭素供給装置との間に接続され、制御部によって開閉が制御される第一開閉弁とを備え、二酸化炭素供給装置は、大気中の空気を流す送風ポンプと、供給する二酸化炭素として、空気に含まれる二酸化炭素を吸着する二酸化炭素濃縮部と、二酸化炭素濃縮部と送風ポンプとの間に接続され、制御部によって開閉が制御される第二開閉弁と、二酸化炭素濃縮部へ流した空気を排出するための排出管と、二酸化炭素濃縮部と排出管との間に接続され、制御部によって開閉が制御される第三開閉弁とを備え、制御部は、第一開閉弁が閉じていると共に第二開閉弁及び第三開閉弁が開いている第1の弁動作状態と第一開閉弁が開いていると共に第二開閉弁及び第三開閉弁が閉じている第2の弁動作状態とを交互に繰り返す制御を行うものである。 A circulation piping system according to the present invention is connected to a circulation piping for circulating water between a first device and a second device, a bubble injection device for injecting bubbles into water, and a bubble injection device. A carbon dioxide supply device that supplies carbon dioxide to cause generation, and a controller that controls the bubble injection device and the carbon dioxide supply device so that bubbles containing carbon dioxide are intermittently injected into the water circulating in the circulation pipe. The bubble injection device is connected to a carbon dioxide supply device, and forms a negative pressure with respect to the supplied carbon dioxide, and carbon dioxide taken into the negative pressure formation portion via the negative pressure. A gas-liquid mixing unit for mixing with water, a first on-off valve connected between the negative pressure forming unit and the carbon dioxide supply device and controlled to be opened and closed by the control unit. A blower pump for supplying A carbon dioxide concentrating unit that adsorbs carbon dioxide contained in the air, a second on-off valve that is connected between the carbon dioxide concentrating unit and the blower pump and that is controlled to be opened and closed by the control unit, and carbon dioxide A discharge pipe for discharging the air that has flowed to the concentration section; and a third on-off valve that is connected between the carbon dioxide concentration section and the discharge pipe and that is controlled to be opened and closed by the control section. The first on-off valve is closed, the second on-off valve and the third on-off valve are open, the first valve operating state, the first on-off valve is open, and the second on-off valve and the third on-off valve are closed Control that alternately repeats the second valve operating state is performed .

Claims (10)

第1の装置と第2の装置との間で水を循環させる循環配管と、
前記水へ気泡を注入する気泡注入装置と、
前記気泡注入装置に接続され、前記気泡を生じさせるために二酸化炭素を供給する二酸化炭素供給装置と、
前記二酸化炭素を含む前記気泡が前記循環配管を循環する前記水へ断続的に注入されるよう前記気泡注入装置及び前記二酸化炭素供給装置を制御する制御部とを備える
循環配管システム。
A circulation pipe for circulating water between the first device and the second device;
A bubble injection device for injecting bubbles into the water;
A carbon dioxide supply device connected to the bubble injection device for supplying carbon dioxide to generate the bubbles;
A circulation piping system comprising: a control unit that controls the bubble injection device and the carbon dioxide supply device so that the bubbles containing the carbon dioxide are intermittently injected into the water circulating through the circulation piping.
前記気泡注入装置は、
前記二酸化炭素供給装置に接続され、供給された前記二酸化炭素に対して負圧を形成する負圧形成部と、
前記負圧を介して前記負圧形成部に取り込まれた前記二酸化炭素を前記水に混合する気液混合部と、
前記負圧形成部と前記二酸化炭素供給装置との間に接続され、前記制御部によって開閉が制御される第一開閉弁とを備える
請求項1に記載の循環配管システム。
The bubble injection device includes:
A negative pressure forming unit connected to the carbon dioxide supply device and forming a negative pressure with respect to the supplied carbon dioxide;
A gas-liquid mixing unit that mixes the carbon dioxide taken into the negative pressure forming unit via the negative pressure with the water;
The circulation piping system according to claim 1, further comprising: a first on-off valve connected between the negative pressure forming unit and the carbon dioxide supply device and controlled to be opened and closed by the control unit.
前記二酸化炭素供給装置は、
大気中の空気を流す送風ポンプと
供給する前記二酸化炭素として、前記空気に含まれる二酸化炭素を吸着する二酸化炭素濃縮部と、
前記二酸化炭素濃縮部と前記送風ポンプとの間に接続され、前記制御部によって開閉が制御される第二開閉弁と、
前記二酸化炭素濃縮部へ流した前記空気を排出するための排出管と、
前記二酸化炭素濃縮部と前記排出管との間に接続され、前記制御部によって開閉が制御される第三開閉弁とを備える
請求項1または2に記載の循環配管システム。
The carbon dioxide supply device includes:
A carbon dioxide concentrating unit that adsorbs carbon dioxide contained in the air, as the carbon dioxide to be supplied with a blower pump that flows air in the atmosphere;
A second on-off valve connected between the carbon dioxide concentrating unit and the blower pump and controlled to be opened and closed by the control unit;
A discharge pipe for discharging the air that has flowed to the carbon dioxide enrichment section;
The circulation piping system according to claim 1, further comprising a third on-off valve connected between the carbon dioxide concentrating unit and the discharge pipe and controlled to be opened and closed by the control unit.
前記制御部は、前記第一開閉弁が閉じていると共に前記第二開閉弁及び前記第三開閉弁が開いている第1の弁動作状態と前記第一開閉弁が開いていると共に前記第二開閉弁及び前記第三開閉弁が閉じている第2の弁動作状態とを交互に繰り返す制御を行う
請求項3に記載の循環配管システム。
The control unit includes a first valve operating state in which the first on-off valve is closed and the second on-off valve and the third on-off valve are open. The circulation piping system according to claim 3, wherein control is performed to alternately repeat an on-off valve and a second valve operating state in which the third on-off valve is closed.
前記制御部は、前記第2の弁動作状態の継続時間が5〜20秒であり、前記第1の弁動作状態の継続時間が前記第2の弁動作状態の継続時間の3倍より長くかつ360倍より短くなる制御を行う
請求項4に記載の循環配管システム。
The control unit has a duration of the second valve operating state of 5 to 20 seconds, a duration of the first valve operating state is longer than three times a duration of the second valve operating state, and The circulation piping system according to claim 4, wherein control is performed to be shorter than 360 times.
前記二酸化炭素濃縮部の温度を検出する温度検出部を備え、
前記制御部は、前記温度検出部が検出した前記温度に基づいて前記第三開閉弁の開閉を制御する
請求項3に記載の循環配管システム。
A temperature detection unit for detecting the temperature of the carbon dioxide concentration unit;
The circulation piping system according to claim 3, wherein the control unit controls opening and closing of the third on-off valve based on the temperature detected by the temperature detection unit.
請求項1〜6のいずれか1項に記載の循環配管システムを備え、
前記第1の装置は、前記水を加熱する熱交換器であり、
前記第2の装置は、前記水を貯留する貯湯タンクであり、
前記貯湯タンクに貯留された前記水を給湯する給湯配管を備える
二酸化炭素含有水供給システム。
The circulation piping system according to any one of claims 1 to 6,
The first device is a heat exchanger for heating the water;
The second device is a hot water storage tank for storing the water,
A carbon dioxide-containing water supply system comprising a hot water supply pipe for supplying hot water stored in the hot water storage tank.
前記二酸化炭素供給装置は、前記給湯配管により給湯される前記水に前記二酸化炭素を供給する
請求項7に記載の二酸化炭素含有水供給システム。
The carbon dioxide-containing water supply system according to claim 7, wherein the carbon dioxide supply device supplies the carbon dioxide to the water supplied by the hot water supply pipe.
請求項1に記載の循環配管システムと、
水を供給する水配管とを備え、
前記気泡注入装置は前記水配管に接続してあり、前記二酸化炭素を含む前記気泡を前記水配管に注入する
二酸化炭素含有水供給システム。
A circulation piping system according to claim 1;
A water pipe for supplying water,
The bubble injection device is connected to the water pipe, and injects the bubbles containing the carbon dioxide into the water pipe.
請求項1に記載の循環配管システムと、
浴槽とを備え、
前記気泡注入装置は前記浴槽に接続してあり、前記二酸化炭素を含む前記気泡を前記浴槽に注入する
二酸化炭素含有水供給システム。
A circulation piping system according to claim 1;
With a bathtub,
The bubble injection device is connected to the bathtub and injects the bubbles containing the carbon dioxide into the bathtub.
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