JP5153376B2

JP5153376B2 - 追焚き機能付き給湯機

Info

Publication number: JP5153376B2
Application number: JP2008029459A
Authority: JP
Inventors: 章志宮下; 真彦丸山; 文子本間; 貴昭赤石; 誠宮本
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2008-02-08
Filing date: 2008-02-08
Publication date: 2013-02-27
Anticipated expiration: 2028-02-08
Also published as: JP2009186151A

Description

本発明は、貯湯タンクに貯留した湯を熱源として用いて浴槽内の浴水を追い焚きすることができる追焚き機能付き給湯機に関する。

熱源器で沸き上げられた湯を貯湯タンクに一旦貯留し、該貯湯タンクに接続された給湯管路の端部に設けた給湯栓をユーザが開けたときに貯湯タンク内の湯がそのまま、または水でうめられて出湯するように構成された給湯機では、貯湯タンク内の湯を熱源として用いた追焚き用熱交換器により浴槽内の浴水を追い焚きする追焚き機能が付加されたものも開発されている。

給湯機に上記の追焚き機能を付加する場合には、例えば、貯湯タンクの上部から湯を取水して該貯湯タンクの下部に戻す熱源用循環管路、浴槽から取水した浴水を浴槽に戻す追焚き用循環管路、および上記の追焚き用熱交換器が給湯機に付加される。追焚き用熱交換器は、熱源用循環路を流下する湯を熱源として用いて、該湯と追焚き用循環管路を流れる浴水との間で熱交換を行い、追焚き用循環管路内の浴水を加温する。

このような追焚き機能付き給湯機では、人体から浴水中に洗い流された皮脂や角質等の汚れが追焚き用循環管路を循環して該循環管路の配管内面や追焚き用熱交換器内に不可避的に付着する。そして、上記の汚れがある程度以上堆積すると、追焚き運転時に当該汚れが浴槽に再循環して浴槽や浴水を汚したり、追焚き用熱交換器の熱交換効率を低下させたりする。このため、追焚き用循環管路の配管内や追焚き用熱交換器内に付着し、堆積した汚れを強制的に取り去る配管洗浄が推奨される。

上記の追焚き用熱交換器に代えて保温ヒータを用いる給湯機に適用されるものではあるが、特許文献１に記載された給湯機の洗浄装置では、浴水を循環させて該浴水を保温ヒータで加熱する循環用配管が設けられ、浴水の排水時に当該循環用配管に水を流して循環用配管内の汚れを洗い流している。

ただし、このような洗浄装置による洗浄だけでは上記循環用配管内の汚れを十分に除去することが困難である。同様のことが、前述の追焚き用循環管路内や追焚き用熱交換器内の汚れの除去についてもいえる。多くのユーザは、市販の発泡性洗浄剤を購入し、この洗浄剤を用いた配管洗浄を自主的に行っている。

特許第３８２１９２６号公報

発泡性洗浄剤を用いた配管洗浄はユーザの自主性に任せられているため、忘れられてしまうことも多い。このため、追焚き用熱交換器を用いた追焚き機能付き給湯機では、追焚き用熱交換器の熱交換効率が知らないうちに悪くなったり、追焚き用循環管路内に付着し、堆積した汚れに起因して浴水が汚染されたりすることがある。また、追焚き用循環管路の配管が長い場合には、発泡性洗浄剤を用いても追焚き用熱交換器内を十分に洗浄することが困難である。

本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、追焚き用循環管路内や追焚き用熱交換器内を清浄に保ち易い追焚き機能付き給湯機を得ることを目的とする。

上記の目的を達成する本発明の追焚き機能付き給湯機は、熱源器で沸き上げられた湯を貯湯タンクに貯留し、該貯湯タンク内の湯を熱源として用いて浴槽内の浴水を追い焚きする追焚き機能付き給湯機であって、貯湯タンク内の湯を浴槽に給湯する浴槽用給湯管路と、貯湯タンクの上部から湯を取水して貯湯タンクの下部から該貯湯タンクに戻す熱源用循環管路と、浴槽内の浴水を取水して浴槽に戻す追焚き用循環管路と、熱源用循環管路を流れる湯を熱源として用いて追焚き用循環管路を流れる浴水を加熱する追焚き用熱交換器と、追焚き用循環管路に設けられて、該追焚き用循環管路を流れる浴水中に微小泡を生じさせる微小泡発生装置とを有することを特徴とするものである。

また、上記の目的を達成する本発明の他の追焚き機能付き給湯機は、熱源器で沸き上げられた湯を貯湯タンクに貯留し、該貯湯タンク内の湯を熱源として用いて浴槽内の浴水を追い焚きする追焚き機能付き給湯機であって、貯湯タンク内の湯を浴槽に給湯する浴槽用給湯管路と、貯湯タンクの上部から湯を取水して貯湯タンクの下部から該貯湯タンクに戻す熱源用循環管路と、浴槽内の浴水を取水して浴槽に戻す追焚き用循環管路と、熱源用循環管路を流れる湯を熱源として用いて追焚き用循環管路を流れる浴水を加熱する追焚き用熱交換器と、浴槽用給湯管路に設けられて、該浴槽用給湯管路を流れる湯中に微小泡を生じさせる微小泡発生装置とを有し、浴槽用給湯管路は追焚き用循環管路を含み、微小泡発生装置は、浴槽用給湯管路での追焚き用循環管路よりも上流側に設けられていることを特徴とするものである。

本発明の追焚き機能付き給湯機では、追焚き用循環管路に設けられた微小泡発生装置または浴槽用給湯管路に設けられた微小泡発生装置を動作させることにより、微小泡が生じた浴水または湯で追焚き用循環管路内や追焚き用熱交換器内を強制的に洗浄することができる。上記の微小泡発生装置の動作を自動的に制御することは容易であるので、追焚き用循環管路内や追焚き用熱交換器内の洗浄をし忘れてしまうのを容易に防止することができる。また、微小泡発生装置の配設位置や数は適宜選定可能であるので、追焚き用循環管路の配管が長い場合でも追焚き用熱交換器内が上記の微小泡により洗浄されるよう構成することも容易である。したがって、本発明の追焚き機能付き給湯機によれば、追焚き用循環管路内や追焚き用熱交換器内を清浄に保ち易くなる。

以下、本発明の追焚き機能付き給湯機の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、本発明は下記の実施の形態に限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、本発明の追焚き機能付き給湯機の一例を示す概略図である。同図に示す追焚き機能付き給湯機１２０Ａは、市水等の低温水を熱源器で湯に沸き上げて所望箇所に給湯する機能と、浴槽１５０で用いられた浴水１５０ａを追い焚きする機能とを有するものであり、当該追焚き機能付き給湯機１２０Ａは、ヒートポンプユニット１０と給湯ユニット１００Ａとを備えている。以下、追焚き機能付き給湯機１２０Ａの各構成要素について説明する。

上記のヒートポンプユニット１０は、冷媒を圧縮する圧縮機１と、沸上げ用熱交換器３と、膨張弁５と、蒸発器７と、これらを環状に接続する循環配管９とによって構成された冷凍サイクルシステムを有し、熱源器として機能する。上記の冷凍サイクルシステムでは、冷媒が圧縮機１で圧縮されて高温、高圧となった後に沸上げ用熱交換器３で放熱し、膨張弁５で減圧され、蒸発器７で吸熱してガス状態となって圧縮機１に吸入される。この冷凍サイクルシステムは、ユニットケースＵＣ₁に納められている。

一方、給湯ユニット１００Ａは、貯湯タンク２０、給水管路３０、沸上げ用循環管路４０Ａ、熱源用循環管路５０、追焚き用循環管路６０Ａ、追焚き用熱交換器６５、微小泡発生装置としてのエジェクタ７０Ａ、給湯管路８０、圧力逃がし弁８５、制御部９０、およびユニットケースＵＣ₂を有している。

上記の貯湯タンク２０は、給水管路３０から供給される水を貯留すると共にヒートポンプユニット１０で沸き上げられた湯を貯留するものであり、常に満水状態に保たれる。追焚き機能付き給湯機１２０の使用時には、貯湯タンク２０内に温度成層が形成される。

給水管路３０は、市水等の低温水を貯湯タンク２０、第１，第２混合弁７５ａ，７５ｂ、第１給湯栓１６０、および第２給湯栓１６５に供給する管路であり、第１〜５給水管部３０ａ〜３０ｅと水圧を所定値以下にする減圧弁２５とを含んでいる。第１給水管部３０ａは水道等の水源（図示せず）と減圧弁２５とを繋ぎ、第２給水管部３０ｂは減圧弁２５と貯湯タンク２０の下部とを繋ぎ、第３給水管部３０ｃは減圧弁２５と第１，第２混合弁７５ａ，７５ｂとを繋ぐ。また、第４給水管部３０ｄは第１給水管部３０ａから分岐して該第１給水管部３０ａと第１給湯栓１６０とを繋ぎ、第５給水管部３０ｅは第１給水管部３０ａから分岐して該第１給水管部３０ａと第２給湯栓１６５とを繋ぐ。

沸上げ用循環管路４０Ａは、貯湯タンク２０の下部から水を取水して貯湯タンク２０の上部から該貯湯タンク２０に戻す管路であり、往き管４０ａ，戻り管４０ｂ、および沸上げ用送水ポンプ３５を含んでいる。往き管４０ａは貯湯タンク２０の下部と沸上げ用熱交換器３とを繋ぎ、戻り管４０ｂは沸上げ用熱交換器３と貯湯タンク２０の上部とを繋ぐ。沸上げ用送水ポンプ３５は、往き管４０ａの途中に設けられている。

熱源用循環管路５０は、貯湯タンク２０の上部から湯を取水して貯湯タンク２０の下部から該貯湯タンク２０に戻す管路であり、往き管５０ａ，戻り管５０ｂ、および熱源用送水ポンプ４５を含んでいる。往き管５０ａは貯湯タンク２０の上部と追焚き用熱交換器６５の上部とを繋ぎ、戻り管５０ｂは追焚き用熱交換器６５の下部と貯湯タンク２０の下部とを繋ぐ。熱源用送水ポンプ４５は、戻り管５０ｂの途中に設けられている。

追焚き用循環管路６０Ａは、浴槽１５０の側部から浴水１５０ａを取水して浴槽１５０の側部から該浴槽１５０に戻す管路であり、往き管６０ａ，戻り管６０ｂ、および追焚き用送水ポンプ５５を含んでいる。往き管６０ａは、浴槽１５０の側部と追焚き用熱交換器６５の下部にある浴槽側入口（図示せず）とを繋ぎ、戻り管５０ｂは、追焚き用熱交換器６５の上部にある浴槽側出口（図示せず）と浴槽１５０の側部とを繋ぐ。追焚き用送水ポンプ５５は往き管６０ｂの途中に設けられている。

追焚き用熱交換器６５は、複数の伝熱プレートが該追焚き用熱交換器６５での高さ方向に積層されたプレート式熱交換器であり、熱源用循環管路５０を流れる湯と追焚き用循環管路６０Ａを流れる浴水１５０ａとの間で熱交換を行って浴水１５０ａを加温する。

微小泡発生装置としてのエジェクタ７０Ａは、追焚き用循環管路６０Ａを流れる浴水１５０ａ中に微小泡を生じさせるものであり、追焚き用熱交換器６５と追焚き用送水ポンプ５５との間、すなわち往き管６０ａでの沸上げ用送水ポンプ５５の下流側に設けられている。

給湯管路８０は、貯湯タンク２０に貯留された湯を浴槽１５０、第１給湯栓１６０、または第２給湯栓１６５に供給するものであり、第１〜３給湯管部８０ａ〜８０ｃ、第１湯水混合弁７５ａ、および第２湯水混合弁７５ｂを含んでいる。

第１給湯管部８０ａにおける貯湯タンク２０側の端部は熱源用循環管路５０の往き管５０ａと共用される第１共用管路部ＣＬになっており、当該第１給湯管部８０ａでの下流側端部は２つの流路に分岐して一方が第１湯水混合弁７５ａに、他方が第２湯水混合弁７５ｂにそれぞれ接続されている。また、第２給湯管路部８０ｂは、第１湯水混合弁７５ａと追焚き用循環管路６０Ａでの戻り管６０ｂとを繋いでおり、追焚き用循環管路６０Ａは給湯管路８０の一部となっている。第１給湯管路部８０ａ、第１湯水混合弁７５ａ、第２給湯管路部８０ｂ、および追焚き用循環管路６０Ａにより、貯湯タンク２０内の湯を浴槽１５０に給湯する浴槽用給湯管路ＢＬ₁が構成されている。したがって、浴槽用給湯管路ＢＬ₁は追焚き用循環管路６０Ａを含む。

給湯管路８０における第３給湯管路部８０ｃの上流端は第２湯水混合弁７５ｂに接続され、当該第３給湯管部８０ａでの下流側端部は２つの流路に分岐して一方が第１給湯栓１６０に、他方が第２給湯栓１６５にそれぞれ接続されている。なお、給水管路３０での第３給水管部３０ｃの下流側端部は２つの管路に分岐して一方が上述の第１湯水混合弁７５ａに、他方が上述の第２湯水混合弁７５ｂにそれぞれ接続されている。

圧力逃がし弁８５は、貯湯タンク２０の頂部に配管８３を介して接続されて、貯湯タンク２０の内圧過上昇を防ぐ。制御部９０は、操作パネル９５からユーザにより入力された沸上げ開始時刻、沸上げ温度、湯張り湯量、給湯温度等の情報に基づいてヒートポンプユニット１０、減圧弁２５、沸上げ用送水ポンプ３５、熱源用送水ポンプ４５、追焚き用送水ポンプ５５、エジェクタ７０Ａ、第１湯水混合弁７５ａ、および第２湯水混合弁７５ｂの動作を制御する。第１湯水混合弁７５ａおよび第２湯水混合弁７５ｂの各々は、電動式の混合弁である。操作パネル９５は、制御部９０に有線接続または無線接続されて、制御部９０に対する入力装置として用いられる。

給湯ユニット１００Ａを構成する上述の給水管路３０、沸上げ用循環管路４０Ａ、追焚き用循環管路６０Ａ、給湯管路８０、および操作パネル９５を除いた残りの構成部材は、ユニットケースＵＣ₂に納められている。給水管路３０、沸上げ用循環管路４０Ａ、追焚き用循環管路６０Ａ、および給湯管路８０の各々は、その一部がユニットケースＵＣ₂の外部にまで延在しており、操作パネル９５はユニットケースＵＣ₂の外部に設置されている。

以上説明した構成を有する追焚き機能付き給湯機１２０Ａでは、ユーザが設定した沸上げ開始時刻になると制御部９０による制御の下にヒートポンプユニット１０および沸上げ用送水ポンプ３５が動作して、沸上げ運転が行われる。このとき、貯湯タンク２０の下部から取水された水が沸上げ用循環管路４０Ａを流れ、沸上げ用熱交換器３を通過する過程で湯に沸き上げられて貯湯タンク２０の上部から貯湯タンク２０に戻される。沸上げ用循環管路４０Ａでの戻り管４０ｂの下流側端部には図示を省略した温度センサが設けられており、制御部９０は、この温度センサの検知温度を監視して該検知温度が所定温度になると沸上げ運転を終了させる。

ユーザが操作パネル９５から湯張りを指示すると、制御部９０により第１湯水混合弁７５ａの動作が制御され、貯湯タンク２０内の湯が所定の湯温に調整されて浴槽１５０に所定量給湯される。また、ユーザが第１給湯栓１６０または第２給湯栓１６５を開にすると、制御部９０により第２湯水混合弁１６５の動作が制御され、貯湯タンク２０内の湯が所定の湯温に調整されて当該第１給湯栓１６０または第２給湯栓１６５から給湯される。

そして、ユーザが操作パネル９５から浴水１５０ａの追焚きを指示すると、制御部９０による制御の下に熱源用送水ポンプ４５および追焚き用送水ポンプ５５が動作して、追焚き運転が行われる。

このとき、貯湯タンク２０の上部から取水された湯が熱源用循環管路５０を流れて貯湯タンク２０の下部から該貯湯タンク２０に戻される一方で、浴槽１５０から取水された浴水１５０ａが追焚き用循環管路６０Ａを流れて浴槽１５０に戻される。熱源用循環管路５０を流れる湯と追焚き器用循環管路６０Ａを流れる浴水１５０ａとの間で追焚き用熱交換器６５により熱交換が行われて、浴水１５０ａが追焚きされる。追焚き用循環管路６０Ａでの戻り管６０ｂには図示を省略した温度センサが設けられており、制御部９０は、この温度センサの検知温度を監視して該検知温度が所定温度になると追焚き運転を終了させる。なお、図１においては、各循環管路４０Ａ，５０，６０Ａでの水または湯の流下方向を実線の矢印で示している。

この追焚き機能付き給湯機１２０Ａでは、熱源用循環管路５０での往き管５０ａが追焚き用熱交換器６５の上部に接続され、追焚き用循環管路６０Ａでの往き管６０ａが追焚き用熱交換器６５の下部に接続されているので、追焚き用熱交換器６５の上部が高温状態となって追焚き時の熱交換量が高まる。追焚き用熱交換器６５の下部は低温状態となるので、熱源用循環管路５０での戻り管５０ｂを流下して貯湯タンク２０の下部に戻される熱交換後の温水の温度をより低温にすることができる。

また、追焚き機能付き給湯機１２０Ａでは、追焚き運転が行われている間、制御部９０による制御の下にエジェクタ７０Ａが動作して、追焚き用循環管路６０Ａでの往き管６０ａを流れる浴水１５０ａ中に微小泡を生じさせる。当該微小泡が生じた浴水１５０ａは、往き管６０ａ、追焚き用熱交換器６５、および戻り管６０ｂを流れて浴槽１５０に戻る。結果として、追焚き用循環管路６０Ａでの往き管６０ａ、追焚き用熱交換器６５、および追焚き用循環管路６０Ａでの戻り管６０ｂが上記微小泡が生じた浴水１５０ａにより洗浄され、これらの内部に付着し、堆積していた汚れが除去される。

追焚き機能付き給湯機１２０Ａは、上記エジェクタ７０Ａによって追焚き用循環管路６０Ａおよび追焚き用熱交換６５を洗浄する点に特徴を有しているので、以下、この点について図２を参照しつつ詳述する。

図２は、図１に示した追焚き機能付き給湯機で用いられているエジェクタの一例を示す概略図である。同図に示すエジェクタ７０Ａは、追焚き用循環管路６０Ａの往き管６０ａを流れる浴水１５０ａ（図１参照）中に微小泡を生じさせるエジェクタ本体部７０ａと、エジェクタ本体部７０ａ内に空気を供給するガス導入管７０ｂと、ガス導入管７０ｂでのエジェクタ本体部７０ａ側に設けられて浴水１５０ａの逆流を防止する逆止弁７０ｃと、ガス導入管７０ｂでのガス導入口側に設けられた電磁弁７０ｄとを有している。

上記のエジェクタ本体部７０ａおよび電磁弁７０ｄは、制御部９０（図１参照）により動作制御される。上述した追焚き運転時には、制御部９０による制御の下に電磁弁７０ｄが開になると共にエジェクタ本体部７０ａが作動し、エジェクタ本体部７０ａにより上記浴水１５０ａ中に多数の微小泡が形成される。追焚き運転が終了すると、制御部９０による制御の下に電磁弁７０ｄが閉になると共にエジェクタ本体部７０ａが停止する。

エジェクタ７０Ａによって多数の微小泡が生じた浴水１５０ａを追焚き用熱交換器６５に流したときにおける当該追焚き用熱交換器６５での伝熱プレートの表面を詳細に観察したところ、伝熱プレートの表面に付着し、堆積していた皮脂や角質等の汚れが微小泡に吸着して除去されること、および浴水１５０ａ中の汚れが微小泡にトラップされながら流下してゆくことが明らかとなった。そして、これら微小泡の作用により、追焚き用循環管路６０Ａでのエジェクタ７０Ａよりも下流の流路内では、皮脂や角質等の汚れがほとんど付着していない状態が実現した。また、微小泡に吸着した汚れは追焚き用循環管路６０Ａから浴槽１５０に戻った後に浴水１５０ａの水面に浮上するため、追焚き用循環管路６０Ａへ汚れの再流入が起こり難く、追焚き用循環管路６０Ａでのエジェクタ７０Ａよりも上流の流路内での汚れの付着も低減された。

追焚き運転時に浴水１５０ａ中にエジェクタ７０Ａにより微小泡を発生させた場合、微小泡を発生させない場合に比べて浴水１５０ａでの残留油分量（皮脂汚れ量）を最大１／５以下に抑えることができ、残留油分量を常に低く保つことができた。上記の微小泡を発生させない場合、入浴回数に比例して残留油分量が増加した。上記の微小泡を発生させない場合の残留油分量は、１回の入浴でおよそ１２０μｇ／ｃｍ²であった。

このように、追焚き機能付き給湯機１２０Ａでは、エジェクタ７０Ａにより多数の微小泡が生じた浴水１５０ａで追焚き用循環管路６０Ａ内や追焚き用熱交換器６５内を強制的に洗浄することができ、エジェクタ７０Ａの動作は制御部９０により自動制御することができるので、追焚き用循環管路６０Ａ内や追焚き用熱交換器６５内の洗浄をし忘れてしまうのを容易に防止することができる。また、追焚き用循環管路６０Ａの配管が長い場合でも追焚き用熱交換器６５内が洗浄されるようにエジェクタ７０Ａの配設位置を選定することも容易である。したがって、この追焚き機能付き給湯機１２０Ａでは、追焚き用循環管路６０Ａ内や追焚き用熱交換器６５内を清浄に保ち易い。

実施の形態２．
図３は、本発明の追焚き機能付き給湯機の他の例を示す概略図である。同図に示す追焚き機能付き給湯機１３０は、図１に示した沸上げ用循環管路４０Ａに代えて沸上げ用循環管路４０Ｂを有している点、および図１に示した追焚き用循環管路６０Ａに代えて追焚き用循環管路６０Ｂを有している点をそれぞれ除き、図１に示した追焚き機能付き給湯機１２０Ａと同様の構成を有している。図３に示した構成要素のうちで図１に示した構成要素と共通するものについては、図１で用いた参照符号と同じ参照符号を付してその説明を省略する。

追焚き機能付き給湯機１３０における沸上げ用循環管路４０Ｂでは、往き管４０ａでの沸上げ用送水ポンプ３５の上流側に第１三方弁３７ａが設けられ、戻り管４０ｂの途中に第２三方弁３７ｂが設けられ、これら２つの三方弁３７ａ，３７ｂがバイパス配管３８により互いに接続されている。第１三方弁３７ａおよび第２三方弁３７ｂの各々は制御部９０により動作制御される電動式の三方弁である。

制御部９０は、沸上げ運転の開始から一定の期間、沸上げ用熱交換器３で沸き上げられた湯の全量が戻り管４０ｂの途中から第２三方弁３７ｂ、バイパス配管３８、および第１三方弁３７ａを介して往き管４０ｂに戻るように各三方弁３７ａ，３７ｂの動作を制御する。また、戻り管４０ｂでの第２三方弁３７ｂの上流側に配置した温度センサ（図示せず）により検知される戻り管４０ｂ内の湯の温度が条件値以上になると、沸上げ用熱交換器３で沸き上げられた湯の全量が戻り管４０ｂを流れて貯湯タンク２０に戻るように、各三方弁３７ａ，３７ｂの動作を制御する。

制御部９０は、各三方弁３７ａ，３７ｂの動作を上述のように制御することで、沸上げ運転の初期段階で低温の湯が貯湯タンク２０の上部に戻されることに起因する当該貯湯タンク２０内の温度成層の乱れを防止する。制御部９０には、上記の条件値が予め格納された記憶部が設けられる。

一方、追焚き機能付き給湯機１３０における追焚き用循環管路６０Ｂでは、往き管６０ａでの追焚き用送水ポンプ５５の上流側に四方弁５８が設けられて、往き管６０ａが３つの流路、すなわち浴槽１５０から四方弁５８までの第１流路と、四方弁５８から追焚き用送水ポンプ５５およびエジェクタ７０Ａを経て四方弁５８に戻る第２流路と、四方弁５８から追焚き用熱交換器６５までの第３流路とに区分されている。この四方弁５８は制御部９０により動作を制御される電動式のものであり、上記３つの流路の接続形態を変更することで追焚き用循環管路６０Ｂでの浴水１５０ａの流れ方向を正方向と逆方向とに切り替える。

図３においては、追焚き用循環管路６０Ｂでの浴水１５０ａの流れ方向が正方向となっている。このとき、浴水１５０ａは往き管６０ａにより浴槽１５０から取水され、四方弁５８、追焚き用送水ポンプ５５、エジェクタ７０Ａ、および四方弁５８を順次流れて追焚き用熱交換器６５に達した後、戻り管６０ｂを流れて浴槽１５０に戻る。

図４は、図３に示した追焚き機能付き給湯機において追焚き用循環管路での浴水の流れ方向を四方弁により逆方向に切り替えたときの状態を示す概略図である。同図に示すように、浴水１５０ａの流れ方向が逆方向のときには浴水１５０ａが戻り管６０ｂにより浴槽１５０から取水され、追焚き用熱交換器６５を流れて往き管６０ａに流入した後に四方弁５８、追焚き用送水ポンプ５５、エジェクタ７０Ａ、および四方弁５８を順次流れて浴槽１５０に戻る。四方弁５８による浴水１５０ａの流下方向の切り替えは、例えば、追焚き運転の期間中に所定の周期（例えば１分）で、または追焚き運転の終了時に一定時間に亘って行われる。

このように構成された追焚き機能付き給湯機１３０は、追焚き用循環管路６０Ｂの往き管６０ａにエジェクタ７０Ａが設けられているので、図１に示した追焚き機能付き給湯機１２０Ａと同様の技術的効果を奏する。また、追焚き用循環管路６０Ｂでの浴水１５０ａの流れ方向を正方向と逆方向とに切り替えることができるので、図１に示した追焚き機能付き給湯機１２０Ａに比べて往き管６０ａ内全体の清浄化を図り易いという技術的効果も奏する。

実際に浴槽１５０への入浴と追焚きとを数回繰り返し、追焚き時には往き管６０ａでの浴水１５０ａの流れ方向の切り替えを所定の周期で行ったところ、エジェクタ７０Ａで浴水１５０ａ中に微小泡を発生させない場合に比べて、追焚き用熱交換器６５内および戻り管６０ｂ内に加えて往き管６０ａ内の全体に亘っても残留油分量（皮脂汚れ量）を１／５程度に抑えることができた。

実施の形態３．
本発明の追焚き機能付き給湯機においては、貯湯タンク内の湯を浴槽に給湯する浴槽用給湯管路にエジェクタを設けて、浴槽用給湯管路を流れる湯中に上記のエジェクタにより微小泡を生じさせてもよい。この場合、浴槽用給湯管路は、例えば実施の形態１で説明した追焚き機能付き給湯機１２０Ａ（図１参照）におけるように、追焚き用循環管路を含んで構成される。追焚き用循環管路は、浴槽用給湯管路の一部としても用いられる。

図５は、浴槽用給湯管路にエジェクタが設けられた追焚き機能付き給湯機の一例での要部を示す概略図である。同図に示す追焚き機能付き給湯機１４０は、浴槽用給湯管路ＢＬ₂での第２給湯管路部８０ｂにエジェクタ７０Ｂが設けられているという点を除き、図１に示した追焚き機能付き給湯機１２０Ａと同様の構成を有する。図５に示した構成要素のうちで図１に示した構成要素と共通するものについては、図１で用いた参照符号と同じ参照符号を付してその説明を省略する。

このように構成された追焚き機能付き給湯機１４０では、浴水１５０ａを浴槽１５０から排水する際に行われる浴槽１５０への給湯時に制御部９０（図１参照）による制御の下にエジェクタ７０Ｂが動作し、浴槽用給湯管路ＢＬ₂を流下する湯中に上記のエジェクタ７０Ｂにより多数の微小泡を生じさせる。第２給湯管部８０ｂに管内の水圧に基づいて浴槽１５０での水を検知する水位センサ（図示せず）が設けられており、該水位センサの検知結果から浴槽１５０での水位が一定値以上低下したと制御部９０が判断したときに、該制御部９０がエジェクタ７０Ｂを動作させる。

エジェクタ７０Ｂにより多数の微小泡が生じた湯は、第２給湯管路部８０ｂおよび追焚き用循環管路６０Ｃを流れて、追焚き用循環管路６０Ｃでの往き管６０ａおよび戻り管６０ｂの各々から浴槽１５０に流入する。この過程で、追焚き用循環管路６０Ｃ内および追焚き用熱交換器６５内の汚れが上記多数の微小泡により除去される。実施の形態２で説明した追焚き機能付き給湯機１２０Ａと同様の技術的効果が得られる。

例えば、浴水１５０ａを浴槽１５０から排水する際に行われる浴槽１５０への給湯時にエジェクタ７０Ｂが３０秒間〜３分間程度動作するように制御部９０（図１参照）を設定すれば、追焚き用循環管路６０Ｃ内に付着し、堆積している汚れを上記の微小泡により除去することができる。もちろん、浴水１５０ａの排水時のみならず、浴槽１５０への湯張り時や足し湯時にエジェクタ７０Ｂを動作させてもよい。

例えば浴水１５０ａを浴槽１５０から排水する排水動作で行われる浴槽１５０への給湯時にエジェクタ７０Ｂを約１分間動作させることにより、エジェクタ７０Ｂを設けない場合に比べて、往き管６０ａおよび戻り管６０ｂそれぞれの内面、ならびに追焚き用熱交換器６５中の伝熱プレートの表面での残留湯分量（皮脂汚れ量）を１／５以下に保つことが可能である。

実施の形態４．
本発明の追焚き機能付き給湯機においては、追焚き用循環管路および浴槽用給湯管路の各々にエジェクタを設けることもできる。この場合も、浴槽用給湯管路は、例えば実施の形態１で説明した追焚き機能付き給湯機１２０Ａ（図１参照）におけるように、追焚き用循環管路を含んで構成される。

図６は、追焚き用循環管路および浴槽用給湯管路の各々にエジェクタが設けられた追焚き機能付き給湯機の一例での要部を示す概略図である。同図に示す追焚き機能付き給湯機１２０Ｂは、浴槽用給湯管路ＢＬ₂での第２給湯管路部８０ｂにエジェクタ７０Ｂが設けられているという点を除き、図１に示した追焚き機能付き給湯機１２０Ａと同様の構成を有する。図６に示した構成要素のうちで図１に示した構成要素と共通するものについては、図１で用いた参照符号と同じ参照符号を付してその説明を省略する。

例えば、追焚き運転時には追焚き用循環管路６０Ａに設けられたエジェクタ７０Ａが動作して追焚き用循環管路６０Ａを流れする浴水１５０ａ中に多数の微小泡を生じさせ、浴槽１５０への湯張り時、足し湯時、または浴水１５０ａの排出時には第２給湯管路部８０ｂに設けられたエジェクタ７０Ｂが動作して浴槽５０へ供給される湯中に多数の微小泡を生じさせるように、制御部９０（図１参照）が設定される。

このように構成された追焚き機能付き給湯機１２０Ｂは、実施の形態１で説明した追焚き機能付き給湯機１２０Ａと同様の技術的効果を奏すると共に、実施の形態３で説明した追焚き機能付き給湯機１４０と同様の技術的効果を奏する。

実施の形態５．
本発明の追焚き機能付き給湯機においては、追焚き用循環管路に汚れセンサを設け、該汚れセンサの検出値が条件値を超えたときにエジェクタを動作させて追焚き用循環管路内および追焚き用熱交換器内を洗浄するように構成することもできる。この場合、汚れセンサは追焚き用循環管路での往き管および戻り管のどちらに設けてもよいが、追焚き用循環管路内や追焚き用熱交換器内に付着した汚れに起因する浴水の汚れを抑えるという観点からは、追焚き用循環管路での戻り管に設けることが好ましく、当該戻り管での浴槽側端部に設けることが更に好ましい。

また、エジェクタは、実施の形態１，２で説明した追焚き機能付き給湯機１２０Ａ，１３０（図１または図３参照）におけるように追焚き用循環管路に設けることもできるし、実施の形態３で説明した追焚き機能付き給湯機１４０（図５参照）におけるように浴槽用給湯管路に設けることもできるし、実施の形態４で説明した追焚き機能付き給湯機１２０Ｂ（図６参照）におけるように追焚き用循環管路と浴槽用給湯管路の両方に設けることもできる。

図７は、追焚き用循環管路に汚れセンサが設けられた追焚き機能付き給湯機の一例での要部を示す概略図である。同図に示す追焚き機能付き給湯機１２０Ｃは、追焚き用循環管路６０Ｄでの戻り管６０ｂの浴槽１５０側端部に汚れセンサ５９が設けられているという点を除き、図１に示した追焚き機能付き給湯機１２０Ａと同様の構成を有する。図７に示した構成要素のうちで図１に示した構成要素と共通するものについては、図１で用いた参照符号と同じ参照符号を付してその説明を省略する。

上記の汚れセンサ５９としては、例えば、戻り管６０ａの内面での光の反射量や、戻り管６０ａの内面で反射した光の分光分布等から当該戻り管６０ａの内面での汚れの付着具合を検出する光学式のものが用いられる。制御部９０（図１参照）は、汚れセンサ５９の検出値を監視し、該検出値が条件値を超えると追焚き運転時にエジェクタ７０Ａを動作させて、往き管６０ａを流れる浴水１５０ａ中に多数の微小泡を生じさせる。これにより、往き管６０ａ内、追焚き用熱交換器６５内、および戻り管６０ｂ内が洗浄される。

なお、上記の条件値は、追焚き機能付き給湯機１２０Ｃのメーカにより浴槽１５０の使用人数毎に定められて制御部９０の記憶部（図示せず）に予め格納される。制御部９０は、ユーザが操作パネル９５（図１参照）から入力した浴槽１５０の使用人数に応じて上記の記憶部から所定の条件値を読み出し、エジェクタ７０Ａを動作させるか否かを判断する際の基準値として用いる。

このように構成された追焚き機能付き給湯機１２０Ｃは、実施の形態１で説明した追焚き機能付き給湯機１２０Ａと同様の技術的効果を奏する。また、汚れセンサ５９の検出値が条件値を超えた後の追焚き運転時にのみエジェクタ７０Ａを動作させるので、往き管６０ａ内、追焚き用熱交換器６５内、および戻り管６０ｂ内の洗浄を効率よく行うことができるという技術的効果も奏する。

以上、本発明の追焚き機能付き給湯機について実施の形態を挙げて説明したが、前述のように、本発明は上述の形態に限定されるものではない。例えば、実施の形態１〜５で説明した各追焚き機能付き給湯機は、熱源器としてヒートポンプユニットを備えたものであるが、本発明の追焚き機能付き給湯機は、貯湯タンク内に配置されたヒータを熱源器とするものであってもよい。熱源器としてヒートポンプユニットを用いる場合、このヒートポンプユニットで用いる冷媒は自然冷媒である二酸化炭素が好ましく、該二酸化炭素を高圧側では臨界圧を超える状態にして冷凍サイクルを実施することが好ましい。

微小泡発生装置としてのエジェクタは、液体中に多数の微小泡を生じさせることができるものであればよく、その構造は適宜選定可能である。例えば、図２に示した逆止弁７０ｃは、省略することも可能である。逆止弁がないエジェクタを用いる場合には、当該エジェクタが設けられている配管（追焚き用循環管路または浴槽用給湯管路）を浴水または湯が流れているときに電磁弁７０ｄ（図２参照）を開けてエジェクタを動作させ、電磁弁７０ｄを閉じてエジェクタの動作を終了させてから浴水または湯の流れを停止させる。このようにエジェクタの動作時期を選定すると、ガス導入管７０ｂ（図２参照）内が常に負圧になるので、逆止弁７０ｃが不要になる。もちろん、誤操作を考慮した場合は、エジェクタに逆止弁を具備させることが望ましい。

また、エジェクタの故障や性能低下を防止するという観点からは、図８に示すエジェクタ７０Ｃにおけるように、電磁弁７０ｄよりもガス導入管７０ｂのガス導入口側にフィルタ７０ｅを設けて、電磁弁７０ｄにごみや埃が吸い込まれてしまうのを抑えることが好ましい。なお、図８に示した構成要素のうちで図２に示した構成要素と共通するものについては、図２で用いた参照符号と同じ参照符号を付してその説明を省略する。上記のフィルタ７０ｅの目開きは、エジェクタ７０Ｃにおける最も細い流路の径未満とすることが好ましい。

エジェクタは、実施の形態１〜５で説明した各追焚き機能付き給湯機におけるように制御部により動作制御してもよいし、ユーザが手動で動作制御してもよい。ただし、追焚き用循環回路内や追焚き用熱交換器内の洗浄を忘れずに行うという観点からは、手動によりエジェクタの動作を制御するよりも制御部により自動制御した方が好ましい。

エジェクタを浴槽用給湯管路に設ける場合には、第２給湯管部８０ｂと追焚き用循環管路６０Ｃ（図５参照）との合流部に電動式の流量制御弁を設け、エジェクタの動作に当該流量制御弁の動作も制御部により制御して、追焚き用循環管路の往き管での湯（多数の微小泡が生じた湯）の流量と戻り管での湯（多数の微小泡が生じた湯）の流量とを別々に制御してもよい。多くの場合、追焚き用循環管路の往き管での湯（多数の微小泡が生じた湯）の流量を戻り管での湯（多数の微小泡が生じた湯）の流量よりも多くして浴槽に給湯することにより、追焚き用循環管路全体の洗浄度を高めることができる。

また、エジェクタに代えて他の微小泡発生装置を用いてもよい。微小泡の発生には、エジェクタ以外の旋回液流式、スタティックミキサー式、ベンチュリ式、加圧溶解式、微細孔式、蒸気凝縮式等を適用してもよく、同様の効果が得られる。

多数の微小泡が生じた浴水または湯により洗浄される追焚き用熱交換器は、プレート式のものの他に、多管円筒式や渦巻管式等のようにパイプを使用したもの等であってもよい。追焚き用熱交換器を構成するプレートやパイプがステンレス鋼、チタン、銅、またはアルミニウムで作製されているとき、あるいは上記の金属の少なくとも１種を含む合金で作製されているときには、当該プレートやパイプの表面に付着し、堆積した皮脂等の汚れを上記微小泡を含んだ浴水または湯により効率よく洗浄することができる。追焚き用熱交換器を構成するプレートやパイプがステンレス鋼、チタン、銅、またはアルミニウムでめっきされているとき、あるいは上記の金属の少なくとも１種を含む合金でめっきされている場合についても同様である。

また、上記微小泡を含んだ浴水または湯の洗浄能力は、追焚き用循環管路や浴槽用給湯管路での配管材料が樹脂、ステンレス、または銅であるときには配管材料にほとんど依存しないことが確認された。

追焚き用循環管路や浴槽用給湯管路での微小泡発生装置の設置数および設置箇所は、微小泡を含んだ浴水または湯による洗浄効果を考慮して、適宜選定可能である。複数個の微小泡発生装置を直列または並列に配置して設置すると、浴水中または湯中の微小泡の量が増えるため、洗浄効果を高めるうえで有効である。本発明の追焚き機能付き給湯機については、上述した以外にも種々の変形、修飾、組合せ等が可能である。

本発明の追焚き機能付き給湯機は、浴槽への給湯機能および浴水の追焚き機能を備えた家庭用または業務用の給湯機として好適である。

本発明の追焚き機能付き給湯機の一例を示す概略図である。図１に示した追焚き機能付き給湯機で用いられているエジェクタの一例を示す概略図である。本発明の追焚き機能付き給湯機の他の例を示す概略図である。図３に示した追焚き機能付き給湯機において追焚き用循環管路での浴水の流下方向を四方弁により逆方向に切り替えたときの状態を示す概略図である。本発明の追焚き機能付き給湯機のうちで浴槽用給湯管路にエジェクタが設けられたものの一例での要部を示す概略図である。本発明の追焚き機能付き給湯機のうちで追焚き用循環管路および浴槽用給湯管路の各々にエジェクタが設けられたものの一例での要部を示す概略図である。本発明の追焚き機能付き給湯機のうちで追焚き用循環管路に汚れセンサが設けられたものの一例での要部を示す概略図である。本発明の追焚き機能付き給湯機で用いられているエジェクタの他の例を示す概略図である。

符号の説明

１０ヒートポンプユニット（熱源器）
２０貯湯タンク
４０Ａ，４０Ｂ沸上げ用循環管路
５０熱源用循環管路
５５追焚き用送水ポンプ
５８四方弁
５９汚れセンサ
６０Ａ，６０Ｂ，６０Ｃ，６０Ｄ追焚き用循環管路
６０ａ往き管
６０ｂ戻り管
６５追焚き用熱交換器
７０Ａ，７０Ｂ，７０Ｃエジェクタ
７０ａエジェクタ本体部
７０ｂガス導入管
７０ｃ逆止弁
７０ｄ電磁弁
７０ｅフィルタ
１００給湯ユニット
１２０Ａ，１２０Ｂ，１２０Ｃ，１３０，１４０追焚き機能付き給湯機
ＢＬ₁，ＢＬ₂ 浴槽用給湯管路

Claims

熱源器で沸き上げられた湯を貯湯タンクに貯留し、該貯湯タンク内の湯を熱源として用いて浴槽内の浴水を追い焚きする追焚き機能付き給湯機であって、
前記浴槽に接続され、前記浴槽から取水された浴水を前記浴槽へ戻す循環管路を構成する追焚き用循環管路と、
前記貯湯タンクに接続され、該貯湯タンクから取水された湯を前記貯湯タンクへ戻す循環管路を構成する熱源用循環管路と、
前記熱源用循環管路を流れる湯と、前記追焚き用循環管路を流れる浴水との間で熱交換を行う追焚き用熱交換器と、
前記貯湯タンクと前記追焚き用循環管路とを接続し、前記貯湯タンク内からの湯を前記追焚き用循環管路へ流す給湯管路部と、
前記給湯管路部に設けられて、該給湯管路部を流れる湯中に微小泡を発生させる第１の微小泡発生装置と、
前記第１の微小泡発生装置を動作させる制御部と、
を有し、
前記追焚き用循環管路は、前記給湯管路部からの湯を前記浴槽へ給湯し、
前記制御部は、前記貯湯タンク内の湯を前記浴槽へ給湯する際に前記第１の微小泡発生装置を動作させることを特徴とする追焚き機能付き給湯機。
前記追焚き用循環管路に設けられて、該追焚き用循環管路を流れる浴水中に微小泡を生じさせる第２の微小泡発生装置を有することを特徴とする請求項１に記載の追焚き機能付き給湯機。
前記追焚き用循環管路は、前記追焚き用熱交換器の上流側に設けられた追焚き用送水ポンプを有し、
前記第２の微小泡発生装置は、前記追焚き用熱交換器と前記追焚き用送水ポンプとの間に設けられている、
ことを特徴とする請求項２に記載の追焚き機能付き給湯機。
前記追焚き用循環管路は、
前記浴槽に一端が接続され、前記追焚き用熱交換器の浴槽側入口に他端が接続された往き管と、
該往き管の途中に設けられた追焚き用送水ポンプと、
前記追焚き用熱交換器の浴槽側出口に一端が接続され、前記浴槽に他端が接続され、中間部に前記給湯管路部が接続された戻り管と、
前記往き管の途中に配置されて該往き管を３つの流路に区分すると共に、該３つの流路の接続形態を変更して該追焚き用循環管路での浴水の流れ方向を正方向と逆方向とに切り替える四方弁と、
を有し、
前記第２の微小泡発生装置は前記往き管での前記追焚き用送水ポンプの下流側に設けられている、
ことを特徴とする請求項２に記載の追焚き機能付き給湯機。
前記第１の微小泡発生装置は、ガス導入管、フィルタ部、電磁弁、および逆止弁を有し、前記フィルタ部、前記電磁弁、および前記逆止弁が前記ガス導入管でのガス導入口側からこの順番で配置されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の追焚き機能付き給湯機。
前記電磁弁は、任意の時間に開閉可能であることを特徴とする請求項５に記載の追焚き機能付き給湯機。
熱源器で沸き上げられた湯を貯湯タンクに貯留し、該貯湯タンク内の湯を熱源として用いて浴槽内の浴水を追い焚きする追焚き機能付き給湯機であって、
前記貯湯タンク内の湯を前記浴槽に給湯する浴槽用給湯管路と、
前記貯湯タンクの上部から湯を取水して前記貯湯タンクの下部から該貯湯タンクに戻す熱源用循環管路と、
前記浴槽内の浴水を取水して前記浴槽に戻す追焚き用循環管路と、
前記熱源用循環管路を流れる湯を熱源として用いて前記追焚き用循環管路を流れる浴水を加熱する追焚き用熱交換器と、
前記追焚き用循環管路に設けられて、該追焚き用循環管路を流れる浴水中に微小泡を生じさせる微小泡発生装置と、
を有し、
前記追焚き用循環管路は、
前記浴槽に一端が接続され、前記追焚き用熱交換器の浴槽側入口に他端が接続された往き管と、
該往き管の途中に設けられた追焚き用送水ポンプと、
前記追焚き用熱交換器の浴槽側出口に一端が接続され、前記浴槽に他端が接続された戻り管と、
前記往き管の途中に配置されて該往き管を３つの流路に区分すると共に、該３つの流路の接続形態を変更して該追焚き用循環管路での浴水の流れ方向を正方向と逆方向とに切り替える四方弁と、
を含み、
前記微小泡発生装置は前記往き管での前記追焚き用送水ポンプの下流側に設けられている、
ことを特徴とする追焚き機能付き給湯機。