JP5173513B2 - 微小泡発生装置およびこれを用いた追焚き機能付き給湯機 - Google Patents

Description

本発明は、液体中に微小泡を生じさせる微小泡発生装置および浴槽内の浴水を追い焚きする機能を備えた追焚き機能付き給湯機に関する。

液体の挙動の研究や水環境蘇生や洗浄などに微小泡を含んだ液体が用いられており、液体中に微小泡を発生させる装置や薬剤が開発されている。例えば特許文献１に記載された微小泡発生装置では、一方向に流下する液体の流路中に多孔質部材を材質とする気泡出口を設け、震動源により気泡出口を振動させながら液体中に微小泡を生じさせる。この微小泡発生装置は、流体の挙動を研究する分野や化学工業の分野に用いられる。特許文献２に記載されたマイクロバブル発生装置では、内部での下流側に衝突壁が設けられた本体パイプを貯留槽内に配置すると共に該本体パイプに気体供給管を接続し、本体パイプに液体を流しながら該液体に気体供給管から気体を供給することで、本体パイプに設けた開口または衝突壁後方の流路からマイクロバブルを生じさせる。このマイクロバブル発生装置は、水環境蘇生などに用いられる。また、浴槽の洗浄などに用いられる発泡性洗浄剤が市販されている。

特開２００３−２６５９３９号公報 特開２００５−３３４８６９号公報

微小泡を含んだ液体では、微小泡の密度が高い方が上記各用途での性能が向上するものと期待される。特許文献１に記載された微小泡発生装置では、気泡出口の設置箇所を通過することで微小泡が生じた液体をそのまま放出部から外部に放出するので、液体中の微小泡の密度を高めにくいという問題がある。また、特許文献２に記載されたマイクロバブル発生装置では、本体パイプ内で生じたマイクロバブルがそのまま貯留槽内の液体に放出されるので、本体パイプ内で生じる微小泡の密度を高めにくいという問題がある。発泡性洗浄剤では、微小泡の発生密度および微小泡の発生継続時間が略固定されているので、液体中の微小泡の密度を高めにくいという問題がある。

本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、液体中の微小泡の密度を向上させることができる微小泡発生装置とこれを用いた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微小泡発生装置は、環状の管路部を有し、外部管路から分流させた液体を環状の管路部に導入した後に外部管路に戻す引き抜き管路部と、外部管路から環状の管路部に流入する液体の流量を調節する第１流量調整弁と、環状の管路部から外部管路に戻す液体の流量を調整する第２流量調節弁と、環状の管路部に設けられ、環状の管路部に流入した液体を環状の管路部内で循環させる循環ポンプと、前記環状の管路部に接続され、環状の管路部に流入した液体中に微小泡を生じさせる微小泡発生部とを備え、微小泡発生部は、第１流量調整弁および第２流量調整弁のうち少なくとも第２流量調整弁を閉状態として環状の管路部を循環している液体に微小泡を生じさせることを特徴とする。

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留する貯湯タンクと、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、貯湯タンクに貯留された湯を熱源として用いて追焚き用循環管路内の浴水を加熱する追焚き用熱交換器と、を備えた追焚き機能付き給湯機において、上記本発明の微小泡発生装置を有し、微小泡発生装置が追焚き用循環管路に接続されていることを特徴とする。

本発明の微小泡発生装置では、外部管路から引き抜き管路に導入した液体を環状の管路部の密閉系で循環させながら当該液体中に比較的長時間に亘って微小泡を生じさせることができるので、特許文献１，２に記載された各装置や発泡性洗浄剤により液体中に微小泡を生じさせる場合に比べて液体中の微小泡の密度を高め易い。微小泡の密度が高い液体を生成することができるので、洗浄作用や水環境蘇生作用などが向上した液体を得易くなる。

また、本発明の追焚き機能付き給湯機は、追焚き用循環管路に本発明の微小泡発生装置が接続されているので、この微小泡発生装置により微小泡の密度が高い浴水を生成して該浴水により追焚き用循環経路内や追焚き用熱交換器内や浴槽内を洗浄することが可能となる。

以下、本発明の微小泡発生装置および追焚き機能付き給湯機それぞれ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１２０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１２０は、ヒートポンプユニット１０と給湯ユニット１００とを備えている。以下、追焚き機能付き給湯機１２０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。ヒートポンプユニット１０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１００は、貯湯タンク２０、給水管路３０、沸上げ用循環管路４０、熱源用循環管路５０、追焚き用循環管路６０、追焚き用熱交換器６５、本発明の微小泡発生装置７０Ａ、給湯管路８０、圧力逃がし弁８５、制御装置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、給湯管路８０中の第１，第２湯水混合弁８１ａ，８１ｂ、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給水管路部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給水管路部３０ａは水道等の水源（図示せず）と減圧弁２５とを繋ぎ、第２給水管路部３０ｂは減圧弁２５と貯湯タンク２０の下部とを繋ぎ、第３給水管路部３０ｃは減圧弁２５と第１湯水混合弁８１ａ，第２湯水混合弁８１ｂとを繋ぐ。また、第４給水管路部３０ｄは第１給水管路部３０ａから分岐して該第１給水管路部３０ａと第１給湯栓１６０とを繋ぎ、第５給水管路部３０ｅは第１給水管路部３０ａから分岐して該第１給水管路部３０ａと第２給湯栓１６５とを繋ぐ。

沸上げ用循環管路４０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、沸上げ用送水ポンプ３５、第１三方弁４１ａ，第２三方弁４１ｂ、バイパス配管４２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。往き管４０ａの途中には第１三方弁４１ａと、第１三方弁４１ａの下流側に接続された沸上げ用送水ポンプ３５とが設けられ、戻り管４０ｂの途中には、第２三方弁４１ｂが設けられ、第１三方弁４１ａと第２三方弁４１ｂとがバイパス配管４２により互いに接続されている。第１三方弁４１ａおよび第２三方弁４１ｂの各々は制御装置９０により動作制御される電動式の三方弁である。

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６０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６０ａ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当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６０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７０Ａは、追焚き用循環管路６０内から浴水１５０ａを引き抜き、引き抜いた浴水１５０ａ中に微小泡を生じさせて、該微小泡を含んだ浴水１５０ａを追焚き用循環管路６０に戻す装置である。微小泡発生装置７０Ａの詳細説明については後述する。

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給湯管路部８０ａ〜８０ｃ、第１湯水混合弁８１ａ、および第２湯水混合弁８１ｂを含んでいる。

第１給湯管路部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給湯管路部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８１ａに、他方が第２湯水混合弁８１ｂ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８１ａと追焚き用循環管路６０での戻り管６０ｂとを繋いでおり、追焚き用循環管路６０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８１ａ、第２給湯管路部８０ｂ、および追焚き用循環管路６０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。従って、浴槽用給湯管路ＢＬ₁は追焚き用循環管路６０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８１ｂに接続され、当該第３給湯管路部８０ｃ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給水管路部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８１ａに、他方が上述の第２湯水混合弁８１ｂ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。制御装置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、微小泡発生装置７０Ａ、および第１湯水混合弁８１ａ、第２湯水混合弁８１ｂの動作を制御する。第１湯水混合弁８１ａおよび第２湯水混合弁８１ｂの各々は、電動式の混合弁である。操作パネル９５は、制御装置９０に有線接続または無線接続されて、制御装置９０に対する入力装置として用いられる。

給湯ユニット１００を構成する上述の給水管路３０、沸上げ用循環管路４０、追焚き用循環管路６０、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４０、追焚き用循環管路６０、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。

次に動作について説明する。追焚き機能付き給湯機１２０では、制御装置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。沸上げ運転の開始から一定の期間は、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４１ｂ、バイパス配管４２、および第１三方弁４１ａを介して往き管４０ｂに戻るように各三方弁４１ａ，４１ｂの動作を制御する。また、戻り管４０ｂでの第２三方弁４１ｂ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、制御装置９０は、第１三方弁４１ａ，第２三方弁４１ｂの動作を制御する。

制御装置９０による制御の下に第１湯水混合弁８１ａが動作して、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、制御装置９０により第２湯水混合弁８１ｂ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、制御装置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６０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用循環管路６０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、浴水１５０ａが追焚きされる。なお、図１においては、各循環管路４０，５０，６０での水または湯が流れる方向を実線の矢印で示している。

上述した構成を有する追焚き機能付き給湯機１２０は、本発明の微小泡発生装置７０Ａを有している点に特徴を有しているので、以下、図２を参照して微小泡発生装置７０Ａについて説明する。

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本発明の微小泡発生装置の一例を示す概略図である。微小泡発生装置７０Ａは、外部管路である追焚き用循環管路６０から浴水１５０ａを分流させた後に該浴水１５０ａを追焚き用循環回路に再び戻す引き抜き管路ＤＰと、該引き抜き管路ＤＰに設けられた機器とを備えている。微小泡発生装置７０Ａは、追焚き用循環管路６０から引き抜き管路ＤＰに分流させた浴水１５０ａ中に微小泡を生じさせて、該微小泡を含んだ浴水１５０ａを追焚き用循環管路６０に戻す。

引き抜き管路ＤＰは、環状の管路部７１Ａと、上流側の端が追焚き用循環管路６０の戻り管６０ｂに接続され下流側の端が環状の管路部７１Ａに接続された配管である流入管路部７２と、上流側の端が環状の管路部７１Ａに接続され下流側の端が戻り管６０ｂに接続された配管である流出管路部７３Ａとにより構成されている。引き抜き管路ＤＰに設けられた機器は、第１流量調整弁７４と、第２流量調整弁７５と、循環ポンプ７６と、微小泡発生部７７とを含んでいる。

第１流量調整弁７４は、流入管路部７２の途中に設けられ、閉から開方向に切り替えることにより戻り管６０ｂ内の浴水１５０ａを環状の管路部７１Ａ内に分流させる電磁弁である。第１流量調整弁７４は、制御装置９０（図１参照）に接続されており、制御装置９０により動作制御される。第１流量調整弁７４は、制御装置９０から受けた開度調整の信号に応じて弁開度を調節する。これにより、第１流量調整弁７４は、戻り管６０ｂ内から環状の管路部７１Ａ内に流入する浴水１５０ａの流量を調整する。

第２流量調整弁７５は、環状の管路部７１Ａと流出管路部７３Ａとを接続する三方弁である。第２流量調整弁７５を閉から開方向に切り替えることにより、環状の管路部７１Ａ内の浴水１５０ａが流出管路部７３Ａ内に流入する。第２流量調整弁７５は、制御装置９０に接続されており、制御装置９０により動作制御される。第２流量調整弁７５は、制御装置９０から受けた開度調整の信号に応じて弁開度を調節する。制御装置９０は、第２流量調整弁７５の弁開度を調整することで、環状の管路部７１Ａ内から流出管路部７３Ａ内に流入する浴水１５０ａの流量を調整する。

循環ポンプ７６は、吸込側の浴水１５０ａを昇圧して吐出側に吐出することにより、環状の管路部７１Ａ内の浴水１５０ａを環状の管路部７１Ａ内で循環させる。循環ポンプ７６は、環状の管路部７１Ａと流入管路部７２との合流点の下流側であって、微小泡発生部７７の配設箇所よりも上流側に設けられている。循環ポンプ７６には、制御装置９０が接続されており、制御装置９０により動作制御される。

微小泡発生部７７は、エジェクタ本体部７７ａと、エジェクタ本体部７７ａ内に空気を供給するガス導入管７７ｂと、ガス導入管７７ｂ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７７ｃと、ガス導入管７７ｂでのガス導入口側に設けられた電磁弁７７ｄとを有しており、環状の管路部７１Ａ内の浴水１５０ａ中に微小泡を生じさせる。微小泡発生装置７７は、制御装置９０に接続されており、制御装置９０により電磁弁７７ｄが開に動作制御されるとエジェクタ本体部７７ａが作動して、該エジェクタ本体部７７ａにより環状の管路部７１Ａ内の浴水１５０ａ中に多数の微小泡が生成される。制御装置９０による制御の下に電磁弁７７ｄが閉になるとエジェクタ本体部７７ａが停止する。

ここで、微小泡発生装置７０Ａによる微小泡の発生方法について説明する。追焚き機能付き給湯機１２０（図１参照）は、例えば追焚き運転が行われる毎に制御装置９０が微小泡発生装置７０Ａを動作させ、追焚き用循環管路６０（図１参照）を流れる浴水１５０ａを分流させてその中に微小泡を発生させる。

追焚き運転では、追焚き用送水ポンプ５５が動作することにより追焚き用熱交換器６５から浴槽１５０に向かって戻り管６０ｂ内に浴水１５０ａが流れる。このとき、制御装置９０の制御の下で第１流量調整弁７４が閉から開に動作し、戻り管６０ｂから流入管路部７２に浴水１５０ａが分流して環状の管路部７１Ａ内に流入する。第２流量調節弁７５は、制御装置９０の制御の下に開状態を維持する。

環状の管路部７１Ａ内に浴水１５０ａが流入して所定時間が経過すると、第２流量調整弁７５が制御装置９０の制御の下に閉になり、続いて制御装置９０による制御の下に循環ポンプ７６が動作して、浴水１５０ａを環状の管路部７１Ａ内で循環させる。このとき、制御装置９０の制御の下に第１流量調整弁７４を閉にして環状の管路部７１Ａを閉鎖系にしてから循環ポンプ７６を動作させてもよいし、第１流量調整弁７４を開の状態に維持したまま循環ポンプ７６を動作させてもよい。第１流量調整弁７４を閉にして環状の管路部７１Ａを閉鎖系にしてから循環ポンプ７６を動作させた場合には、第１流量調整弁７４を開の状態に維持したまま循環ポンプ７６を動作させた場合と比較して、環状の管路部７１Ａ内の浴水１５０ａの循環をより円滑に行うことができると共に、環状の管路部７１Ａ内の浴水１５０ａが流入管路部７２から逆流して当該浴水１５０ａ中の微小泡の密度が低下することをより防止することができる。

次に、循環ポンプ７６が動作中に、制御装置９０による制御の下に微小泡発生部７７が動作して、微小泡発生部７７を通過する浴水１５０ａ中に微小泡を生じさせる。微小泡を含んだ浴水１５０ａは、循環ポンプ７６により環状の管路部７１Ａ内を循環するため、微小泡発生部７７のエジェクタ本体部７７ａ付近に滞留することなく、第２流量調整弁７５を経由して速やかに循環ポンプ７６の吸込側へ流入し、再び循環ポンプ７６により昇圧されて循環ポンプ７６の吐出側から吐出される。微小泡を含んだ浴水１５０ａがエジェクタ本体部７７ａを繰り返し通過することにより、微小泡を含んだ浴水１５０ａ中に更に微小泡が生成される。

このように、微小泡発生装置７０Ａでは、環状の管路部７１Ａを循環する浴水１５０ａ中に微小泡が生じた後でも当該浴水１５０ａが繰り返しエジェクタ本体部７７ａを通過して更に微小泡が生成されるので、環状の管路部７１Ａ内の浴水１５０ａ中の微小泡の密度を高めることができる。従って、例えば特許文献１，２に記載された各装置や発泡性洗浄剤により浴水１５０ａ中に微小泡を生じさせる場合に比べて浴水１５０ａ中の微小泡の密度を高め易い。

個々の微小泡の径および微小泡の密度は、環状の管路部７１Ａでの浴水１５０ａの流速に大きく依存する。また、微小泡の発生量は、微小泡発生部７７による浴水１５０ａへの気体（空気）の注入量が一定であれば、環状の管路部７１Ａでの浴水１５０ａの流量と微小泡発生部７７の動作時間とに略比例する。したがって、循環ポンプ７６および微小泡発生部７７それぞれの動作条件を適宜選定することにより、浴水１５０ａ中での各微小泡の径および微小泡の密度を制御することができる。また、第１流量調整弁７４と第２流量調整弁７５とを開にして環状の管路部７１Ａ内の浴水１５０ａを戻り管６０ｂに供給する放出動作と、第１流量調整弁７４と第２流量調整弁７５とを閉にして追焚き用送水ポンプ５５および微小泡発生装置７０Ａを動作させて微小泡を生じさせる生成動作とを所望回数繰り返すことで、浴槽１５０内の浴水１５０ａでの微小泡の密度を高めることができ、放出動作と生成動作の時間比を調整することにより、環状の管路部７１Ａから戻り管６０ｂに供給される浴水１５０ａでの微小泡の密度を制御することもできる。

上記放出動作で戻り管６０ｂに供給された浴水１５０ａは、戻り管６０ｂ内を流れる浴水１５０ａと合流して、戻り管６０ｂ内、浴槽１５０内、往き管６０ａ内、追焚き用熱交換器６５内を順番に通過する。結果として、戻り管６０ｂ、浴槽１５０ａ内、往き管６０ａ内、追焚き用熱交換器６５内に付着し、堆積していた汚れが上記微小泡を高密度に含んだ浴水１５０ａにより除去される。

制御装置９０による微小泡発生装置７０Ａの動作制御は、例えば操作パネル９５（図１参照）からユーザにより設定された追焚き開始時刻から所定時間経過後に、あるいは操作パネル９５からユーザが追焚き開始指令を入力してから所定時間経過後に開始され、追焚き運転の終了または制御開始から予め定められた時間の経過により終了する。微小泡発生装置７０Ａの動作終了時には、循環ポンプ７６および微小泡発生部７７の動作が停止され、第２流量調整弁７５が閉にされる。

微小泡発生装置７０Ａにより微小泡を高密度に含んだ浴水１５０ａを作り出し、該浴水１５０ａを戻り管６０ｂに供給したところ、往き管６０ａや戻り管６０ｂや追焚き用熱交換器６５内に付着する残留油分量（皮脂汚れ量）を１μｇ／ｃｍ²以下に保つことができた。従って、微小泡発生装置７０Ａを用いた追焚き機能付き給湯機１２０では、往き管６０ａや戻り管６０ｂや追焚き用熱交換器６５内を清浄に保ち易くなり、運転負荷がかからなくなる。この結果、製品の長寿命化を図ることができ、廃棄の際における環境負荷の低減を図ることができる。また、微小泡発生装置７０Ａを用いた追焚き機能付き給湯機１２０では、追焚き用熱交換器６５内に付着する汚れによる当該追焚き用熱交換器６５の熱効率の低下を抑制することができるため、省エネルギー化を図ることができる。

また、被験者の入浴中に微小泡発生装置７０Ａを３分間動作させて、微小泡を高密度に含んだ浴水１５０ａを戻り管６０ｂから浴槽１５０に供給したところ、被験者の皮膚に付着していた皮脂成分の一部を除去することができた。

実施の形態２．
図３は、本発明の微小泡発生装置の他の例を示す概略図である。同図に示す微小泡発生装置７０Ｂは、追焚き機能付き給湯機１２０に設けられたものであり、当該微小泡発生装置７０Ｂは、図２に示した環状の管路部７１Ａに代えて、微小泡貯留タンク７９を有する環状の管路部７１Ｂを備えている点を除き、図２に示した微小泡発生装置７０Ａと同様の構成を有している。ただし、循環ポンプ７６は、流入管路部７２と環状の管路部７１Ｂとの合流点の上流側であって、第２流量調節弁７５よりも下流側に配置されている。また、微小泡発生装置７０Ｂは、図示の例での外部管路である追焚き用循環管路６０の戻り管６０ｂに配置された汚れセンサ７８を有している。図３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。

微小泡発生装置７０Ｂの汚れ検出センサ７８は、流出管路部７３Ａの一端と浴槽１５０の側部との間に設けられている。汚れ検出センサ７８は、例えば追焚き機能付き給湯機１２０の制御装置９０に接続されている。実施の形態１で説明した微小泡発生装置７０Ａは、追焚き機能付き給湯機１２０（図１および図２参照）で追焚き運転が行われる毎に浴水１５０ａ中に微小泡を発生させていたが、微小泡発生装置７０Ｂは、汚れ検出センサ７８により検出された汚れの量が条件値を超えたときにのみ上記の制御装置による制御の下に動作する。これにより、戻り管６０ｂ内の汚れを指標として、戻り管６０ｂ内、浴槽１５０内、往き管６０ａ内、および追焚き用熱交換器６５内の効率的な洗浄を行うことができる。上記の汚れセンサ７８としては、例えば、戻り管６０ｂの内面での光の反射量や、戻り管６０ｂの内面で反射した光の分光分布等から当該戻り管６０ｂ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。

微小泡発生装置７０Ｂでの環状の管路部７１Ｂに設けられている微小泡貯留タンク７９は、微小泡を高密度に含んだ浴水１５０ａを一旦貯留するためのタンクである。微小泡貯留タンク７９は、微小泡発生部７７と第２流量調整弁７５との間に設けられている。微小泡貯留タンク７９が環状の管路部７１Ｂに設けられているので、微小泡を高密度に含んだ浴水１５０ａを一旦微小泡貯留タンク７９に貯留し、湯張り時、追焚き時、浴槽１５０からの浴水１５０ａの排水時など、所望の時期に第２流量調整弁７５を開にすることで微小泡貯留タンク７９内の浴水１５０ａを環状の管路部７１Ｂから戻り管６０ｂに供給することができる。微小泡発生装置７０Ｂが動作する時期と、微小泡を高密度に含んだ浴水１５０ａを環状の管路部７１Ｂから戻り管６０ｂに供給する時期との間に時間差を設けることができる。

従って、追焚き機能付き給湯機が追焚き運転を行っているときは勿論、追焚き運転以外の動作をしているときでも、微小泡を高密度に含んだ浴水１５０ａを環状の管路部７１Ｂから戻り管６０ｂへ供給することが可能となる。例えば微小泡発生装置７０Ｂを追焚き運転時に動作させて、微小泡を高密度に含んだ浴水１５０ａを微小泡貯留タンク７９に一旦蓄え、浴槽１５０内の浴水１５０ａを排水する排水時に上記微小泡貯留タンク７９内の浴水１５０ａ（微小泡を高密度に含んだ浴水１５０ａ）を環状の管路部７１Ｂから戻り管６０ｂに供給して浴槽１５０を洗浄することができる。上記の時間差は、例えば微小泡貯留タンク７９に微小泡同士の結合を抑制する添加剤の導入口を設けて、該導入口から添加剤を添加することにより引き延ばすことも可能である。なお、微小泡発生装置７０Ｂを動作させるときには、追焚き機能付き給湯機１２０の追焚き用送水ポンプ５５も制御装置９０の制御の下に動作させる。

微小泡発生装置７０Ｂを備えた追焚き機能付き給湯機では、微小泡を高密度に含んだ浴水１５０ａを微小泡貯留タンク７９から流出管路部７３Ａを介して戻り管６０ｂに供給したときに、往き管６０ａや戻り管６０ｂや追焚き用熱交換器内に付着し、堆積した残留油分量（皮脂汚れ量）を１μｇ／ｃｍ²以下に保つことができた。また、被験者の入浴中に微小泡発生装置７０Ｂを３分間動作させて、微小泡を高密度に含んだ浴水１５０ａを微小泡貯留タンク７９に蓄え、当該浴水１５０ａを微小泡貯留タンク７９から戻り管６０ｂを介して浴槽１５０に供給したところ、被験者の皮膚に付着していた皮脂成分の一部を除去することができた。

実施の形態３．
図４は、本発明の微小泡発生装置の更に他の例を示す概略図である。同図に示す微小泡発生装置７０Ｃは追焚き機能付き給湯機に設けられたものであり、当該微小泡発生装置７０Ｃは、図２に示した流出管路部７３Ａに代えて、一端が戻り管６０ｂと接続された第１流出管路部７３Ｂと、該第１流出管路部７３Ｂから分岐して一端が流入管路部６０ａに接続された第２流出管路部７３Ｃとを有する点を除き、図２に示した微小泡発生装置７０Ａと同様の構成を有している。ただし、循環ポンプ７６は、流入管路部７２と環状の管路部７１Ａとの合流点の上流側であって、第２流量調節弁７５よりも下流側に配置されている。また、図４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。

微小泡発生装置７０Ｃは、第１流出管路部７３Ｂと第２流出管路部７３Ｃとを有しているので、追焚き用循環管路６０の往き管６０ａと戻り管６０ｂとの両方に微小泡を高密度に含んだ浴水１５０ａを供給する。追焚き用循環管路６０と比較して容量の大きい浴槽１５０を介さずに、第２流出管路部７３Ｃから直接往き管６０ａに微小泡を高密度に含んだ浴水１５０ａを供給することができるため、微小泡発生装置の流出管路部が戻り管６０ｂにのみ接続されている場合と比較して、より効果的に追焚き用循環管路６０内や追焚き用熱交換器６５内を洗浄することができる。勿論、浴槽１５０内を洗浄することもできる。

実施の形態４．
図５は、本発明の微小泡発生装置の更に他の例を示す概略図である。同図に示す微小泡発生装置７０Ｄは追焚き機能付き給湯機に設けられたものであり、当該微小泡発生装置７０Ｄは、図４に示した第１流出管路部７３Ｂに代えて、途中に弁Ｖ１を備えた第１流出管路部７３Ｄを有し、図４に示した第２流出管路部７３Ｃに代えて、途中に弁Ｖ２を備えた第２流出管路部７３Ｅを有している点を除き、図４に示した微小泡発生装置７０Ｃと同様の構成を有している。図５に示した構成要素のうちで図４に示した構成要素と共通するものについては、図４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。

弁Ｖ１は、追焚き機能付き給湯機１２０の制御装置９０に接続されており、制御装置９０から開度調整の信号を受けて弁開度を調節する電磁弁である。同様に、弁Ｖ２も上記の制御装置９０に接続されており、制御装置９０から開度調整の信号を受けて弁開度を調節する電磁弁である。制御装置９０は、弁Ｖ１と弁Ｖ２それぞれの弁開度を調整することにより、微小泡を高密度に含んだ浴水１５０ａの往き管６０ａへの供給量と戻り管６０ｂへの供給量とを調整する。これにより、往き管６０ａ内、戻り管６０ｂ内、追焚き用熱交換器６５内、浴槽１５０内のうち、微小泡を高密度に含んだ浴水１５０ａで重点的に洗浄する箇所を選択することができる。

以上、本発明の微小泡発生装置および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１〜４で説明した微小泡発生装置７０Ａ〜７０Ｄ（図２〜図５参照）では、流入管路部７２を戻り管６０ｂに接続しているが、図６に示す微小泡発生装置７０Ｅにおけるように、流入管路部７２を往き管６０ａに接続してもよい。また、実施の形態１，２で説明した微小泡発生装置７０Ａ，７０Ｂ（図２および図３参照）では、流出管路部７３Ａを戻り管６０ｂに接続しているが、図６に示す微小泡発生装置７０Ｅにおけるように、流出管路部７３Ａを往き管６０ａにのみ接続してもよい。

実施の形態２で説明した微小泡発生装置７０Ｂ（図３参照）では、汚れ検出センサ７８を戻り管６０ｂに設けているが、汚れセンサ７８は浴水１５０ａが流れる流路内に設けられていればよく、例えば浴槽１５０内や、追焚き用熱交換器６５内や、往き管６０ａ内に設けてもよい。また、微小泡発生装置に設ける微小泡発生部の数は１つでもよいし、２以上の所望数とすることもできる。また、実施の形態２で説明した微小泡発生装置７０Ｂでは、汚れ検出センサ７８と微小泡貯留タンク７９とを組み合わせて設けているが、汚れセンサ７８は、微小泡貯留タンク７９を備えていない微小泡発生装置７０Ｂの構成部品とすることもできる。

微小泡発生装置における微小泡発生部７７（例えば図１参照）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、微小泡発生部７７としてエジェクタを用いる場合、図２に示した逆止弁７７ｃ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環状の管路部７１Ａ（例えば図１参照）を浴水１５０ａが流れているときに電磁弁７７ｄ（図２参照）を開けてエジェクタを動作させ、電磁弁７７ｄを閉じてエジェクタの動作を終了させてから浴水１５０ａ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７７ｂ（図２参照）内が常に負圧になるので、逆止弁７７ｃが不要になる。勿論、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。

微小泡発生部７７は、実施の形態１〜５で説明した各微小泡発生装置７０Ａ〜７０Ｄにおけるように追焚き機能付き給湯機の制御装置９０（図１参照）部により動作制御してもよいし、専用の制御装置を微小泡発生装置に設けてもよい。また、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６０内や追焚き用熱交換器６５（図１参照）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装置により自動制御した方が好ましい。また、エジェクタに代えて他の微小泡発生部を用いてもよい。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、エジェクタを用いた場合と同様の効果が得られる。

本発明の追焚き機能付き給湯機の構成は、本発明の微小泡発生装置を追焚き用循環管路に設ける以外、適宜選定可能である。本発明の微小泡発生装置および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。

本発明の微小泡発生装置は流路、貯水槽、浴槽など洗浄や、貯水槽などに貯留された水の蘇生などに用いることができる。また、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本発明の微小泡発生装置の一例を示す概略図である。 本発明の微小泡発生装置の他の例を示す概略図である。 本発明の微小泡発生装置の更に他の例を示す概略図である。 本発明の微小泡発生装置の更に他の例を示す概略図である。 本発明の微小泡発生装置の更に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
２０ 貯湯タンク
３０ 給水管路
４０ 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
６０ 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 微小泡発生装置
７１Ａ，７１Ｂ，７１Ｃ，７１Ｄ，７１Ｅ 環状の管路部
７２ 流入管路部
７３Ａ，７３Ｂ，７３Ｃ，７３Ｄ，７３Ｅ 流出管路部
７４ 第１流量調整弁
７５ 第２流量調整弁
７６ 循環ポンプ
７７ 微小泡発生部
７８ 汚れセンサ
７９ 微小泡貯留タンク
８０ 給湯管路
８５ 圧力逃がし弁
９０ 制御装置
９５ 操作パネル
１００ 給湯ユニット
１２０ 追焚き機能付き給湯機
１５０ 浴槽
１５０ａ 浴水
１６０ 第１給湯栓
１６５ 第２給湯栓
Ｖ１，Ｖ２ 弁

Claims (4)

1. 環状の管路部を有し、外部管路から分流させた液体を前記環状の管路部に導入した後に前記外部管路に戻す引き抜き管路部と、
   前記外部管路から前記環状の管路部に流入する液体の流量を調節する第１流量調整弁と、
   前記環状の管路部から前記外部管路に戻す液体の流量を調整する第２流量調節弁と、
   前記環状の管路部に設けられ、前記環状の管路部に流入した液体を前記環状の管路部内で循環させる循環ポンプと、
   前記環状の管路部に接続され、前記環状の管路部に流入した液体中に微小泡を生じさせる微小泡発生部と、
   を備え、
   前記微小泡発生部は、前記第１流量調整弁および前記第２流量調整弁のうち少なくとも前記第２流量調整弁を閉状態として前記環状の管路部を循環している液体に前記微小泡を生じさせることを特徴とする微小泡発生装置。
2. 前記第２流量調節弁の動作を制御する動作制御部を更に有することを特徴とする請求項１に記載の微小泡発生装置。
3. 前記外部管路内に付着した汚れの量を検出する汚れ検出部を更に有し、前記動作制御部が前記汚れ検出部により検出された前記汚れの量に応じて前記第２流量調整弁の動作を制御することを特徴とする請求項２に記載の微小泡発生装置。
4. 熱源器で沸き上げられた湯を貯留する貯湯タンクと、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、前記貯湯タンクに貯留された湯を熱源として用いて前記追焚き用循環管路内の浴水を加熱する追焚き用熱交換器と、を備えた追焚き機能付き給湯機において、
   請求項１〜３のいずれか１つに記載の微小泡発生装置を有し、前記微小泡発生装置が前記追焚き用循環管路に接続されていることを特徴とする追焚き機能付き給湯機。

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