(57)【要約】【課題】給湯時と循環時の流体の流動状態の検出を１つの検出手段で可能としつつ、併せて構造が簡略化された分岐配管ユニットを提供する。【解決手段】両端に第１開口端１０２と第２開口端１０４を有すると共に、第１開口端１０２と第２開口端１０４との間に直線流路部１０６を含む第１流路１０８と、直線流路部１０６内に配置され、当該直線流路部１０６を通過する湯水の流れに沿う方向に延在する回転軸１１２を有する軸流羽根車１１４と、一端に第３開口端１２４を有すると共に他端が直線流路部１０６に接続され、回転軸１１２と交差する方向に流れる流体を軸流羽根車１１４に供給可能な第２流路１２６と、軸流羽根車１１４の回転状態を検出する検出部１１６を含む。【選択図】図２
2014139539.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体の流動状態を検出する流動検出手段を有する分岐配管ユニットであって、
両端に第１開口端と第２開口端を有すると共に、前記第１開口端と前記第２開口端との間に直線流路部を含む第１流路と、
前記直線流路部内に配置され、当該直線流路部を通過する流体の流れに沿う方向に延在する回転軸を有する軸流羽根車と、
一端に第３開口端を有すると共に他端が前記直線流路部に接続され、前記回転軸と交差する方向に流れる流体を前記軸流羽根車に供給可能な第２流路と、
前記軸流羽根車の回転状態を検出する検出部と、
を含むことを特徴とする分岐配管ユニット。
【請求項２】
前記第３開口端から流入する流体を前記軸流羽根車の前記回転軸から外周方向に偏った位置に導く誘導手段が前記第２流路に形成されていることを特徴とする請求項１記載の分岐配管ユニット。
【請求項３】
前記回転軸は前記第１流路内で軸受け部によって支持され、少なくとも下流側に位置する前記軸受けの前記回転軸の摺動部分は、前記軸流羽根車から延設されるカバー部材によって環囲されていることを特徴とする請求項１または請求項２記載の分岐配管ユニット。
【請求項４】
前記軸流羽根車は、前記回転軸に沿う方向の流れによって回転する場合の回転方向と、前記回転軸と交差する方向の流れによって回転する場合の回転方向が逆方向であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の分岐配管ユニット。
【請求項５】
給湯システムであって、
浴槽の湯水を循環させるための循環回路と、
調温された湯水を前記循環回路を通じて前記浴槽に供給するために前記循環回路に接続されている給湯配管と、
前記循環回路と前記給湯配管との合流部分に配置される分岐配管ユニットと、
前記分岐配管ユニットを通過する流体の流れに基づき、流体の流動状態を検出する演算部と、
を備え、
前記分岐配管ユニットは、
両端に第１開口端と第２開口端を有すると共に、前記第１開口端と前記第２開口端との間に直線流路部を含む第１流路と、
前記直線流路部内に配置され、当該直線流路部を通過する湯水の流れに沿う方向に延在する回転軸を有する軸流羽根車と、
一端に第３開口端を有すると共に他端が前記直線流路部に接続され、前記回転軸と交差する方向に流れる湯水を前記軸流羽根車に供給可能な第２流路と、
前記軸流羽根車の回転状態を検出して前記演算部に提供する検出部と、
を含み、
前記第１開口端が前記給湯配管に接続され、前記第２開口端及び前記第３開口端が前記循環回路に接続されていることを特徴とする給湯システム。
【請求項６】
前記演算部は、前記給湯配管から前記浴槽に湯水を供給するとき前記検出部の検出結果に基づいて算出される前記軸流羽根車の回転速度に基づき湯水の流量を検出する一方、前記循環回路において前記浴槽の湯水を循環させるとき前記検出部の検出結果に基づき算出される前記軸流羽根車の回転状態に基づいて循環する湯水の流量または循環の有無を検出することを特徴とする請求項５に記載の給湯システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、分岐配管ユニット、及びその分岐配管ユニットを含む給湯システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
浴槽用の給湯システムは、浴槽の湯張りを設定値にしたがって行うために、浴槽へ落とし込む湯水の流量を検出している。一般的に、落とし込み流量の検出は、給湯路内で湯水の流れに対して直交する方向に回転軸が設けられた羽根車式の流量センサが利用され、この羽根車の回転速度に基づいて流量が検出されている（例えば、特許文献１参照）。また、浴槽用の給湯システムには、浴槽の湯水の温度を昇温させるための追い焚き循環回路を有するものがある。この循環回路内を湯水が循環しているか否は、一般的には、循環流路内に配置されたいわゆるパドル式と呼ばれるフロースイッチで検出している。
【０００３】
ところで、流量センサは、フロースイッチとしての機能も兼ね備えるので、給湯路と循環回路の分岐部分で、その給湯路と循環回路の両方を跨ぐように流量センサを配置して、給湯時の流量検出と循環時の水流検出を１つのセンサで行い、部品点数の削減やセンサ配線の簡略化等を行う技術が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平４−７０５１５号公報
【特許文献２】特開平１０−１８５６３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述したように典型的な流量センサは流路内で湯水の流れに対して直交する方向に回転軸を有する羽根車式のセンサであり、給湯路内に羽根車を配置するためには、流路配管の側面に開口を設けて羽根車を配置した後、その開口を封止する等の構造にする必要があり、羽根車周辺の水密構造が複雑であった。同様に、配管の分岐部分に１つの流量センサを設けて給湯時の流量検出と循環時の水流検出を行う場合でも、羽根車の水密構造は同じである。そのため、コスト削減等を目的として流量センサの共用を実現する際に、併せて羽根車周辺の分岐配管の構造の見直しを行い、その簡略化等を行うことが要望されている。
【０００６】
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、その目的の１つは、給湯時と循環時の流体の流動状態の検出を１つの検出手段で可能としつつ、併せて構造が簡略化された分岐配管ユニット及びその分岐配管ユニットを含む給湯システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明のある態様の分岐配管ユニットは、流体の流動状態を検出する流動検出手段を有する。分岐配管ユニットは、両端に第１開口端と第２開口端を有すると共に、第１開口端と第２開口端との間に直線流路部を含む第１流路と、直線流路部内に配置され、当該直線流路部を通過する流体の流れに沿う方向に延在する回転軸を有する軸流羽根車と、一端に第３開口端を有すると共に他端が直線流路部に接続され、回転軸と交差する方向に流れる流体を軸流羽根車に供給可能な第２流路と、軸流羽根車の回転状態を検出する検出部と、を含む。
【０００８】
この態様によると、軸流羽根車は、第１流路の直線流路部を通過する流体の流れに沿う方向に延在する回転軸によって支持される。したがって、軸流羽根車を直線流路部に配置する場合は、例えば直線流路部の内径と実質的に同径のホルダ等を用いて配管の軸方向に沿って挿入することで固定可能となり、軸流羽根車周辺の水密構造の簡略化ができる。この軸流羽根車は、第１流路を流れる流体の軸流によって回転可能となる。その結果、軸流羽根車の回転状態を検出する検出部は、第１流路を流れる流体の流動状態を検出するための検出結果を得ることができる。また、第２流路は、回転軸と交差する方向に流れる流体を軸流羽根車に供給可能なので、軸流羽根車は第２流路を流れる流体の流れによっても回転可能となる。その結果、軸流羽根車の回転状態を検出する検出部は、第２流路を流れる流体の流動状態を検出するための検出結果を得ることができる。
【０００９】
本発明の別の態様は、給湯システムである。この給湯システムは、浴槽の湯水を循環させるための循環回路と、調温された湯水を循環回路を通じて浴槽に供給するために循環回路に接続されている給湯配管と、循環回路と給湯配管との合流部分に配置される分岐配管ユニットと、分岐配管ユニットを通過する流体の流れに基づき、流体の流動状態を検出する演算部と、を備える。分岐配管ユニットは、両端に第１開口端と第２開口端を有すると共に、第１開口端と第２開口端との間に直線流路部を含む第１流路と、直線流路部内に配置され、当該直線流路部を通過する湯水の流れに沿う方向に延在する回転軸を有する軸流羽根車と、一端に第３開口端を有すると共に他端が直線流路部に接続され、回転軸と交差する方向に流れる湯水を軸流羽根車に供給可能な第２流路と、軸流羽根車の回転状態を検出して演算部に提供する検出部と、を含む。そして、第１開口端が給湯配管に接続され、第２開口端及び第３開口端が循環回路に接続されている。
【００１０】
この態様によると、給湯配管を流れる湯水の流動状態と循環回路を流れる湯水の流動状態を同一の軸流羽根車を用いて検出できる分岐配管ユニットが組み込まれた給湯システムが提供される。軸流羽根車は、分岐配管ユニットの直線流路部に流路の軸方向に沿って挿入することで固定可能であり、軸流羽根車周辺の水密構造の簡略化が可能で、給湯システムの配管の簡略化に寄与できる。軸流羽根車は、第１流路すなわち給湯配管を流れる湯水が形成する軸流によって回転可能となる。その結果、軸流羽根車の回転状態を検出する検出部は、給湯配管を流れる湯水の流動状態を検出するための検出結果を得ることができる。また、第２流路は、回転軸と交差する方向に流れる流体を軸流羽根車に供給可能なので、軸流羽根車は第２流路すなわち循環回路を流れる湯水の流れによっても回転可能となる。その結果、軸流羽根車の回転状態を検出する検出部は、循環回路を流れる湯水の流動状態を検出するための検出結果を得ることができる。したがって、給湯時と循環時の湯水の流動状態の検出を１つの検出手段で可能としつつ、配管の簡略化ができる給湯システムが提供できる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、給湯時と循環時の流体の流動状態の検出を１つの検出手段で可能としつつ、併せて構造が簡略化された分岐配管ユニット及びその分岐配管ユニットを含む給湯システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明のある実施形態に係る貯湯式の給湯システムの構成を表すシステム図である。
【図２】本発明のある実施形態に係る分岐配管ユニットの断面図である。
【図３】本発明のある実施形態に係る分岐配管ユニットの軸流羽根車の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。
【００１４】
図１は、本発明のある実施形態に係る貯湯式の給湯システムの構成を表すシステム図である。本実施形態の給湯システムは、貯湯ユニット１０とヒートポンプユニット１２を備える。貯湯ユニット１０は、貯湯タンク１４のほか、湯水を循環または供給するための配管、湯水の流れを制御する制御弁、湯水の温度や流量を検出するためのセンサ等を備える。なお、以下の給水管等の「配管」は、流体が流通可能な管路を意味し、装置や部品間をつなぐ部材のほか、システム内の流通路も含む。給湯システムは、貯湯ユニット１０にて適温に調整された湯水を、浴槽１３やカラン１５等の給水設備に供給する。給湯システムは、貯湯タンク１４から送出されて適温に調整された湯水を浴槽１３へ落とし込む給湯回路のほか、浴槽１３に溜められた湯水を追い焚きするための追い焚き循環回路を備える。
【００１５】
上水道から供給される低温水は、給水管１６によって貯湯ユニット１０に供給される。給水管１６は、貯湯ユニット１０内にて第１給水管１７、第２給水管１８および第３給水管１９に分岐している。このうち、第１給水管１７が貯湯タンク１４の下部に接続されている。貯湯タンク１４とヒートポンプユニット１２との間には沸上循環回路が形成されている。すなわち、貯湯タンク１４の下部に接続された導出管２０がヒートポンプユニット１２に接続され、ヒートポンプユニット１２に接続された戻り管２２が貯湯タンク１４の上部に接続されている。なお、カラン１５には、給水管１６を介して給湯システムとは別系統で低温水が供給される。
【００１６】
このような構成により、貯湯タンク１４には上部に高温水、中間部に中温水、下部に低温水が存在する温度成層が形成される。貯湯タンク１４の下部に溜まった冷温水は、ヒートポンプユニット１２にて熱交換されて高温水となり、貯湯タンク１４に戻される。導出管２０には、このような沸上循環回路における湯水の循環を促進するためのポンプ２３が設けられている。
【００１７】
ヒートポンプユニット１２は、冷媒として二酸化炭素を用いる冷凍サイクルを備える。この冷凍サイクルは圧縮機、熱交換器、膨張弁、蒸発器を含む冷媒循環回路を備えるが、それらの構成および動作については公知であるため、その詳細な説明を省略する。上述の沸上循環回路を流れる低温水は、その熱交換器を経る際に沸き上げられて高温水となる。
【００１８】
貯湯タンク１４にはまた、追い焚きのための追い焚き熱源回路が接続されている。すなわち、貯湯タンク１４の上部と下部とを接続する加熱循環路２４が設けられ、その中途に熱交換器７０およびポンプ７２が配設されている。追い焚きの際にはポンプ７２が駆動される。それにより、貯湯タンク１４の上部に溜まった高温水が熱交換器７０に導かれ、浴槽１３側の循環通路８２を流れる湯水との間で熱交換が行われる。熱交換により温度低下した湯水は、貯湯タンク１４に戻される。
【００１９】
一方、貯湯タンク１４の上部には、高温水を導出する給湯管２５が接続されている。給湯管２５は、第１給湯管２６と第２給湯管２８に分岐している。第１給湯管２６は第２給水管１８と接続され、第２給湯管２８は第３給水管１９と接続されている。各給湯管を流れる高温水と各給水管を流れる低温水とは、それらの配管の接続部（合流部）において混合される。第１給湯管２６の高温水と第２給水管１８の冷温水との混合によって適温となった湯水は、配管３０を介して台所等のカラン１５に供給される。一方、第２給湯管２８の高温水と第３給水管１９の冷温水との混合によって適温となった湯水は、給湯配管３２を介して浴槽１３に供給される。
【００２０】
第１給湯管２６と第２給水管１８と配管３０との接続点には、第１混合弁３６が設けられている。第１混合弁３６は、第１給湯管２６を介して供給された高温水と、第２給水管１８を介して供給された低温水との混合比を調整し、配管３０に適温の湯水を導出する。第１給湯管２６における第１混合弁３６の上流側には、逆止弁４０が設けられている。第２給水管１８における第１混合弁３６の上流側には、逆止弁４２が設けられている。配管３０には上流側から温度センサ４８、流量センサ５０が設けられている。図示しない制御部は、温度センサ４８の温度を取得し、使用者が図示しないリモートコントローラにて設定した給湯温度となるよう第１混合弁３６の開度を制御する。逆止弁４０は、給湯が停止されたときに合流部の湯水が第１給湯管２６に逆流することを防止する。逆止弁４２は、給湯が停止されたときに合流部の湯水が第２給水管１８に逆流することを防止する。
【００２１】
一方、第２給湯管２８と第３給水管１９と給湯配管３２との接続点には、第２混合弁３８が設けられている。第２混合弁３８は、第２給湯管２８を介して供給された高温水と、第３給水管１９を介して供給された低温水との混合比を調整し、給湯配管３２に適温の湯水を導出する。第２給湯管２８における第２混合弁３８の上流側には、逆止弁４４が設けられている。第３給水管１９における第２混合弁３８の上流側には、逆止弁４６が設けられている。給湯配管３２には上流側から温度センサ５２、制御弁ユニット５４が設けられている。図示しない制御部は、温度センサ５２の温度を取得し、使用者が図示しないリモートコントローラにて設定した給湯温度となるよう第２混合弁３８の開度を制御する。逆止弁４４は、給湯が停止されたときに合流部の湯水が第２給湯管２８に逆流することを防止する。逆止弁４６は、給湯が停止されたときに合流部の湯水が第３給水管１９に逆流することを防止する。
【００２２】
給水管１６における第１給水管１７との分岐点の上流側には、逆止弁５５、減圧弁５６および遮断弁５８が設けられている。減圧弁５６は、給水管１６を介して供給される冷温水の圧力を適宜減圧する。すなわち、水圧により貯湯タンク１４等が破損しないように適宜圧力調整を行うものである。遮断弁５８は、貯湯タンク１４に所定の湯水が溜まったときに給水管１６を遮断し、冷温水の供給を適宜停止する。逆止弁５５は、貯湯ユニット１０への給水の停止時に給水管１６における湯水の逆流を防止する。
【００２３】
また、制御弁ユニット５４は、その上流側から制御弁６０、逆止弁６２、大気開放弁６４、逆止弁６６が設けられている。制御弁６０は、電磁弁であり、給湯配管３２を開閉することにより浴槽１３への湯水の供給を許容又は遮断する。逆止弁６６および逆止弁６２は、浴槽１３から貯湯タンク１４側への湯水の逆流を段階的に防止する。大気開放弁６４は、上流側（一次側）の圧力低下に応動して逆止弁６２と逆止弁６６との間の空間を大気に開放する。
【００２４】
すなわち、例えば浴槽１３が貯湯ユニット１０よりも高い位置に設置されるような場合、浴槽１３の側に配置された逆止弁６６が異物の噛み込みなどにより水密不良となっていた場合には、浴槽１３内の汚水がその水頭圧により逆止弁６６を介して大気開放弁６４まで逆流してくる。このような場合であっても、その汚水は大気開放弁６４によって大気に放出されるため、浴槽１３内の汚水が貯湯ユニット１０ひいては上水道の方まで逆流することを防止できる。
【００２５】
給湯配管３２は、制御弁ユニット５４の下流側の分岐点Ｐにて、浴槽１３へ直接つながる接続通路８０と、追い焚き循環回路を形成する循環通路８２とに分岐する。分岐点Ｐには、分岐配管ユニット１００が設けられて給湯配管３２、接続通路８０、循環通路８２が接続されている。分岐配管ユニット１００は、詳しくは後述するように、流量センサ付きの分岐配管である。
【００２６】
接続通路８０にはポンプ８４が設けられ、循環通路８２の中途には熱交換器７０が設けられる。ポンプ８４は、追い焚き時にのみ駆動される。すなわち、浴槽１３の湯張りを行うときには制御弁６０が開弁され、第２混合弁３８にて適温に調整された湯水が供給される。その湯水は分岐点Ｐにて分岐し、図中実線矢印にて示すように、一方で接続通路８０を介して浴槽１３へ供給され、他方で循環通路８２を介して浴槽１３へ供給される。ただし、湯張り時にはポンプ７２は駆動されないため、追い焚きが行われることはない。湯張り中の湯水の供給量は、分岐配管ユニット１００に内蔵された検出部、具体的には流量センサの検出値に基づいて算出される。所定流量の湯水の供給が完了すると、制御弁６０が閉弁され、湯張りは停止される。
【００２７】
一方、追い焚き時には、ポンプ７２，８４が駆動される。その結果、図中点線矢印にて示すように、浴槽１３内の湯水が熱交換器７０へ向けて送り出され、追い焚き循環回路を循環する。浴槽１３から排出された冷めた湯水は、熱交換器７０にて熱交換されて昇温し、再び浴槽１３へと戻される。この追い焚きにより、浴槽１３内の湯水が適温に温められる。なお、追い焚き時には制御弁６０が閉弁され、また逆止弁６６が閉弁状態を維持するため、浴槽１３内の汚水が給湯配管３２に逆流することはない。循環の流量または有無が分岐配管ユニット１００に内蔵された流量センサの検出値に基づいて検出される。浴槽１３の循環積算水量が算出される場合には、追い焚き終了時間の目安を求めることもできる。
【００２８】
次に、分岐配管ユニット１００の具体的構成について説明する。図２（ａ）は、分岐配管ユニット１００を給湯配管３２から流れ込む湯水の軸流と直交する方向で切ったときの断面図である。図２（ａ）において、紙面表側が給湯配管３２側であり、紙面裏側が接続通路８０側である。図２（ｂ）は、図２（ａ）におけるＡ−Ａ線断面図である。なお、以下の説明においては便宜上、図示の状態を基準に部材の位置関係を表現することがある。しかし、そうした位置関係の表現は、図示される特定の向きに分岐配管ユニット１００が現場で設置されることを意味するものではないことに留意されたい。つまり、分岐配管ユニット１００は例えば、図示される向きとは反対に（すなわち、図における上部を下方に向けるようにして）設置されることもあり得るし、図示される向きから９０度回転させた向きで設置されることもあり得る。
【００２９】
分岐配管ユニット１００は、複数の開口端を有する配管ユニットである。その一例として図２（ａ）、図２（ｂ）に示される分岐配管ユニット１００は、３つの開口端、例えば第１開口端１０２、第２開口端１０４、後述する第３開口端１２４を有する略Ｔ字形状として構成されている。
【００３０】
第１開口端１０２は、給湯配管３２の浴槽１３側の末端に接続される。図１を参照して説明したように、分岐配管ユニット１００は、貯湯タンク１４から送出されて適温に調整された湯水を浴槽１３へ落とし込む給湯回路を、浴槽１３に溜められた湯水を追い焚きするための循環回路に接続する配管である。第２開口端１０４は、追い焚き循環回路の接続通路８０に接続される。第３開口端１２４は、追い焚き循環回路の循環通路８２に接続される。このようにして、分岐配管ユニット１００は、接続通路８０、循環通路８２と給湯配管３２との接続部を形成する。分岐配管ユニット１００の第２開口端１０４と第３開口端１２４とをつなぐ管路は、追い焚きのための循環回路の一部となっている。
【００３１】
分岐配管ユニット１００は、図２（ｂ）に示すように、両端に第１開口端１０２と第２開口端１０４を有すると共に、第１開口端１０２と第２開口端１０４との間に直線流路部１０６を含む第１流路１０８を有する。なお、図２（ｂ）の場合、第１開口端１０２と第２開口端１０４は直線上に対向配置されている例を示しているが、第１開口端１０２と第２開口端１０４との間に直線流路部１０６が存在すればよい。例えば、直線流路部１０６の中心軸に対して第１開口端１０２や第２開口端１０４の開口方向が左方向や右方向、斜め方向を向いていてもよい。また、図２（ｂ）では、直線流路部１０６の範囲を第１流路１０８の略中央部分とする例を示しているが、第１開口端１０２及び第２開口端１０４の間に存在すればよく、例えば、第１開口端１０２や第２開口端１０４の近傍位置までを直線流路部の範囲としてもよい。
【００３２】
直線流路部内１０６には、当該直線流路部１０６を流れる湯水の流動状態を検出するための検出手段として機能する流量センサユニット１１０が配置されている。流量センサユニット１１０は、直線流路部１０６を通過する湯水の流れに沿う方向に延在する回転軸１１２を有する軸流羽根車１１４と、この軸流羽根車１１４の回転状態を検出する検出部１１６を含んでいる。
【００３３】
軸流羽根車１１４は、回転軸１１２から放射状に真っ直ぐに延びる羽根１１４ａが複数枚突出形成されて、回転軸１１２を中心に回転自在に構成されている。本実施形態の場合、図２（ａ）に示すように、軸流羽根車１１４は４枚の平羽根が９０°間隔で回転軸１１２と平行に突設されて構成されている。軸流羽根車１１４の羽根１１４ａは、例えば磁性粉が混合されたプラスチック材でモールド成形することができる。別の例では、マグネットを羽根１１４ａの表面や内部に固定してもよい。検出部１１６は、軸流羽根車１１４の側方の配管壁内または配管外面に配置することができる。検出部１１６は、軸流羽根車１１４の回転状態を検出できればよく、その種類は適宜選択できる。例えば、検出部１１６としてリードスイッチやホール素子等磁界の変化を検出するセンサを用いることができる。この場合、軸流羽根車１１４は、隣接する羽根１１４ａが異なる磁極を示すように磁性特性が定められていることが望ましい。
【００３４】
回転軸１１２は、例えば、金属や樹脂で形成することができるが、回転軸１１２を支持する軸受けとの摺動性を確保するために、フッ素樹脂やポリアセタール樹脂等のような潤滑性のよいプラスチック材で形成することが望ましい。
【００３５】
上述したように、軸流羽根車１１４の羽根１１４ａが回転軸１１２に対して平行に突設されている場合、羽根１１４ａに当てる湯水の流れは、渦巻き状の軸流であることが必要になる。そこで、本実施形態では、軸流羽根車１１４の上流側に渦流を形成する整流羽根１１８を配置している。この整流羽根１１８は、例えば、軸線周りに捩じられたスクリュー状の複数枚の羽根、例えば７枚の羽根１１８ａを等間隔で配置することができる。図２（壁部と第１係合部材との接触状態ｂ）の断面図では、１枚の羽根１１８ａが見えている状態が図示されている。複数枚の羽根１１８ａは、外縁部分で環状に連結されて整流リングを形成している。給湯配管３２から第１開口端１０２を介して流れ込む湯水は、整流羽根１１８を通過することにより、当該整流羽根１１８の羽根１１８ａの捩れに応じた渦流となり、軸流羽根車１１４に当たる。その結果、軸流羽根車１１４は、渦流の軸流速度、つまり湯水の流速に応じた回転速度で回転することになる。そして、軸流羽根車１１４の回転速度に応じた磁界の変化を検出部１１６で検出することにより、図示を省略した演算部は、第１開口端１０２から流入する湯水の流速に基づいて流量を算出する。演算部は、直線流路部１０６の流量を積算することにより、浴槽１３への注湯量を求めることができる。演算部は、給湯システムの制御部に一部として構成することが好ましいが、制御部とは別に独立して構成してもよい。例えば、検出部１１６と一体または検出部１１６に隣接して配置してもよい。
【００３６】
図２（ｂ）に示すように、整流羽根１１８は、回転軸１１２の上流側の軸受１２０ａを含んでもよく、回転軸１１２を回転自在に支持してもよい。一方、回転軸１１２の下流側は、軸受１２０ｂによって回転自在に支持されている。軸受１２０ｂは直線流路部１０６の壁面に向かって放射状に延びる複数本のステイによって支持され、外縁部分で環状に連結されて軸受リングを形成している。整流リングと軸受リングは、例えば、円筒パイプ状のハウジング部材の両端位置に固定され、ハウジング部材の内部に軸流羽根車１１４を収納すると共に支持して羽根車ユニット１２２を構成している。羽根車ユニット１２２を直線流路部１０６の内部に装着するときには、直線流路部１０６の内壁面に沿って羽根車ユニット１２２を挿入するだけでよく、装着作業が容易である。羽根車ユニット１２２は、図２（ａ）に示すように、ハウジング部材の円筒側面の一部を平面部（Ｄカット形状）としてもよい。また、羽根車ユニット１２２を受け入れる直線流路部１０６の内壁も同様に平面部としてもよい。このような形状により羽根車ユニット１２２の回転方向の位置決めは羽根車ユニット１２２側と直線流路部１０６側の平面部同士の係合により正確に行うことができる。羽根車ユニット１２２の直線流路部１０６に対する軸流方向の位置決めは、例えば図２（ｂ）に示すように、直線流路部１０６の内壁面に周方向に形成された段部に羽根車ユニット１２２の先端（軸受１２０ｂ側端部）を当接させることで行うことができる。この場合、羽根車ユニット１２２の羽根１１８ａ側端部の位置で直線流路部１０６の内壁面を例えばかしめることにより、容易に羽根車ユニット１２２の固定を行うことができる。なお、後述する第２流路に対し湯水が流入出する開口部を羽根車ユニット１２２の側面に形成する必要があるが、羽根車ユニット１２２の回転方向の位置と軸流方向の位置は、上述の構造により一義的に決めることができるので、予め羽根車ユニット１２２のハウジング部材の所定位置に開口部を形成しておけばよく、設計を容易にできるとともに第２流路に対する湯水の流入出をスムーズに行うことができる。
【００３７】
また、別の例では、整流リングと軸受リングは、直線流路部１０６の内壁面に沿って延びる棒状のハウジングバーで例えば３箇所等で連結され、軸流羽根車１１４を収納すると共に支持する円筒状の羽根車ユニットを構成してもよい。この場合、羽根車ユニット１２２において直線流路部１０６の内壁面と接する部分に、係止用の爪や突起を形成してもよい。同様に、直線流路部１０６の内壁面に羽根車ユニット１２２側の係止用の爪や突起と対応する係合部（凹部や溝）を形成してもよい。このような係止構造を設けることにより、羽根車ユニット１２２を直線流路部１０６の内部に装着するときには、直線流路部１０６の内壁面に沿って羽根車ユニット１２２を挿入するだけでよく、装着作業が容易になる。また、直線流路部１０６の内壁面に形成した係合部は、羽根車ユニット１２２の挿入位置を定める位置決め機構としても機能可能である。この位置決めにより、後述する第２流路から入流する湯水が軸流羽根車１１４の所定の位置に供給されるようにすることができる。
【００３８】
なお、軸流羽根車１１４の羽根１１４ａをスクリュー状に捻り配置してもよい。この場合、軸流羽根車１１４は、軸流が渦流でない場合でも回転することができる。その結果、整流羽根１１８を省略できる。この場合、軸受は上流側及び下流側で同形状とすることができると共に、整流羽根１１８用のスペースが削減できるので、羽根車ユニット１２２の小型化、しいては分岐配管ユニット１００の小型化ができる。
【００３９】
また、分岐配管ユニット１００は、一端に第３開口端１２４を有すると共に他端が直線流路部１０６に接続された第２流路１２６を有する。この第２流路１２６は、回転軸１１２と交差する方向に流れる湯水を軸流羽根車１１４に供給できように構成されている。つまり、主として第１開口端１０２から流入する回転軸１１２に沿う方向の軸流で回転する軸流羽根車１１４を、側方から供給される湯水流によっても回転できように構成している。本実施形態の場合、図２（ａ）に示すように、第２流路１２６は、回転軸１１２と直交する方向に流れる湯水を軸流羽根車１１４に供給することで、軸流羽根車１１４を水車のように回転させることができる。本実施形態の場合、本来は軸流で回転する軸流羽根車１１４を軸流以外の流れによって回転させるため、その回転をさらに安定して行えるように、第３開口端１２４から流入する湯水を軸流羽根車１１４の回転軸１１２から外周方向に偏った所定の位置に導く誘導手段を第２流路１２６に設けている。本実施形態の場合、誘導手段は、第２流路１２６と直線流路部１０６との接続部分で第２流路１２６の流路の半分を遮蔽する遮蔽壁１２８で構成している。第２流路１２６の半分を遮蔽壁１２８で遮蔽することで、図２（ａ）に示されるように、第２流路１２６から湯水が直線流路部１０６に向かって流れる場合、軸流羽根車１１４は常に反時計方向に回ることになる。なお、誘導手段は、第２流路１２６を流れる湯水を軸流羽根車１１４が回転しやすい所定の位置に誘導できればよく、例えば第２流路１２６の内壁に整流翼を設けたり、凹凸を設けることによって、流れの供給位置を決めるようにしてもよい。
【００４０】
このように、軸流羽根車１１４は、第２流路１２６から流入する湯水によっても、その流速に応じた回転速度で回転することになる。そして、軸流羽根車１１４の回転速度に応じた磁界の変化を検出部１１６で検出することにより、図示を省略した演算部は、第２流路１２６から流れ込む湯水の流速を算出できる。なお、第２流路１２６を流れる湯水の流速は、遮蔽壁１２８の影響を受けて乱流を生じ易くなることがあり、軸流羽根車１１４の回転速度も不安定になることがある。そのため、演算部は、第２流路１２６から流入する湯水によって軸流羽根車１１４が回転している場合は、湯水が流動しているか否かを検出するシンプルな検出を行うものとしてもよい。つまり、軸流羽根車１１４をフロースイッチとして利用してもよい。なお、演算部は、遮蔽壁１２８の存在による流動の変動に基づいて検出値の補正を行い流量を検出してもよい。また、演算部は、軸流羽根車１１４の側方から供給される湯水の流速に基づく軸流羽根車１１４の回転速度を軸流によって回転するときの回転速度に換算して流量を検出するようにしてもよい。
【００４１】
演算部は、演算した流量を積算することにより、浴槽１３の循環積算水量を求めることもできる。演算部は、循環の有無、または循環流量またはその積算量を必要に応じて給湯システムの制御値として利用する。
【００４２】
上述したような分岐配管ユニット１００を貯湯ユニット１０に組み込む例を説明する。前述したように、給湯配管３２を通過する湯水は、浴槽１３の湯張りの際に利用されるので、流量管理が重要になる。一方、追い焚きの場合、基本的に湯水は循環しているので流量管理の重要度は湯張り時よりは低く、追い焚き制御時に湯水が循環回路内を流れているか否かを検出することがむしろ重要になる。したがって、湯張りの際により正確な流量検出が可能な軸流による軸流羽根車１１４の回転を実現できるように、給湯配管３２と第１開口端１０２とを接続することが好ましい。したがって、第２開口端１０４及び第３開口端１２４が循環回路に接続される。つまり、第２開口端１０４は、熱交換器７０側である循環通路８２と接続され、第３開口端１２４が浴槽１３側である接続通路８０に接続される。
【００４３】
なお、図示を省略しているが、第１開口端１０２、第２開口端１０４、第３開口端１２４には、それぞれシール部材が配置され、各通路との接続部分の水密性が維持できるようにしている。
【００４４】
ところで、分岐配管ユニット１００を貯湯ユニット１０に適用して、循環回路を流れる湯水を軸流羽根車１１４と接触するようにした場合に考慮する点がある。例えば、浴槽１３に溜まっている湯水は、利用者の入浴によって、髪の毛や皮膚等の異物が多く混入している場合がある。特に、軸流羽根車１１４の摺動部分、すなわち回転軸１１２と軸受１２０ａまたは軸受１２０ｂとの間に異物、特に髪の毛が絡み付くと回転不良を起こす原因になる。例えば、軸流羽根車１１４の回転が不安定になったり、ロックしてしまうこともある。特に髪の毛が回転軸１１２に絡み付いた場合、メンテナンス等による除去が必要になる。
【００４５】
そこで、本実施形態の分岐配管ユニット１００は、異物対策構造を備えている。具体的には、軸受、特に循環回路を通過する湯水がより多く通過する軸流羽根車１１４の下流側の軸受１２０ｂと回転軸１１２との摺動部分を覆うようにカバー部材１３０を軸流羽根車１１４に設ける。カバー部材１３０の構成を図２（ｂ）および図３に示す。カバー部材１３０は、例えば円筒形で軸流羽根車１１４の端部に固定することができる。このように軸受１２０ｂの周囲を覆うことにより湯水に異物が混入していたとしてもその異物が軸受１２０ｂと回転軸１１２との間に侵入する確率を低減できる。
【００４６】
なお、軸流羽根車１１４の上流側である軸受１２０ａに対しても下流側と同様なカバー部材１３０を設けてもよい。ただし、循環回路に湯水が循環する場合、制御弁６０の制御により給湯配管３２から第１開口端１０２に対する湯水の流通が遮断されると共に、逆止弁６２、逆止弁６６の存在により第２流路１２６から循環する湯水が上流の第１開口端１０２側に流れることは基本的にないと考えられる。したがって、湯水に含まれる異物に対する配慮は軸流羽根車１１４の下流側に比べて少なくてよい。なお、上流側に異物対策を行う場合、回転軸１１２を延長し軸受１２０ａを第２流路１２６の接続位置から遠ざけるようにしてもよい。つまり、軸受１２０ａの摺動部が異物と接触する可能性をさらに低下させるようにしてもよい。なお、軸受１２０ａを第１開口端１０２側に移動させる場合、回転軸１１２のみを延長してもよいし、軸流羽根車１１４自体の長さを第１開口端１０２に向けて延ばしてもよい。この場合、渦流を形成する整流羽根１１８と、そこで形成された渦流の作用を受ける軸流羽根車１１４との距離を広げないですむため、安定した形状の渦流を軸流羽根車１１４に供給することができる。つまり、軸流羽根車１１４周辺の構造変更が、軸流羽根車１１４の性能に影響を与えることがないと考えてよい。
【００４７】
また、制御弁６０が開弁して給湯配管３２から実質的に異物が含まれない湯水が供給される場合、ポンプ８４が駆動されないので異物を含む可能性の高い湯水は分岐配管ユニット１００に流れ込まない。したがって、給湯配管３２から供給されるきれいな湯水のみが分岐配管ユニット１００内部に流れることになり、その湯水の流入出によって、分岐配管ユニット１００の内部が洗浄される。その結果、仮に湯水の循環時に分岐配管ユニット１００内に異物が残留していた場合でも、その異物を軸受１２０ａや軸受１２０ｂの位置から排除することができる。
【００４８】
また、軸流羽根車１１４は、第１開口端１０２から流入する回転軸１１２に沿う方向の湯水の流れによる回転方向と、第３開口端１２４から流入する回転軸１１２と交差する方向の湯水の流れによる回転方向が逆方向になるようにしてもよい。例えば、整流羽根１１８によって形成する渦流の回転方向を図２（ａ）において時計方向周りとして、給湯配管３２からきれいな湯水が供給される場合は、軸流羽根車１１４を時計回り方向に回転させる。一方、循環する湯水が第２流路１２６を通って軸流羽根車１１４に向かって供給される場合、遮蔽壁１２８により湯水が軸流羽根車１１４の所定の領域に供給されるようにして、軸流羽根車１１４を図２（ａ）において、反時計回り方向に回転させる。このように、異物が少ない（きれいな）湯水が分岐配管ユニット１００を通過する場合と異物を多く含む循環湯水が分岐配管ユニット１００を通過する場合とで、軸流羽根車１１４の回転方向を逆にする。その結果、湯水の循環時に軸受に異物が付着して、噛み込んでいる場合でも湯水の落とし込み供給時の逆回転により異物の噛み込みを緩和または解消すると共に、きれいな湯水により異物を軸受の周囲から洗浄、排出することができる。なお、湯水の落とし込み時と循環時の軸流羽根車１１４の回転方向は上述の例とは逆方向でもよい。この場合、整流羽根１１８の傾斜方向と遮蔽壁１２８の配置位置をそれぞれ逆にすればよい。
【００４９】
以上に説明したように、本実施形態によると、浴槽１３への注湯量計測と循環運転検知の２つの機能を１つのセンサを含む分岐配管ユニット１００により提供することができる。既存の給湯器においては一般に注湯量計測用の流量センサと循環運転検知用のフロースイッチがそれぞれ設けられているのに対して、本実施形態のような分岐配管ユニット１００を用いることにより、種々の利点を得ることができる。
【００５０】
例えば、分岐配管ユニット１００の使用による部品点数の削減や配管接続の簡素化は、給湯システム全体の価格低減につながる。また、器具の小型化や軽量化も可能となる。循環運転検知にフロースイッチを用いる場合には流れの有無を検知するにすぎないのに対し、本実施形態では循環流量も検出することができる。
【００５１】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はその特定の実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術思想の範囲内で種々の変形が可能であることはいうまでもない。
【００５２】
例えば、上記実施形態においては分岐配管ユニット１００は３つの開口端を備える三つ叉の分岐配管であるが、分岐配管ユニット１００はこれと異なる分岐形態の配管に適用することもできる。例えば、４つの開口端を備える分岐配管（例えば十字管）、またはそれよりも多数の開口端を備える分岐配管であってもよい。
【００５３】
上記実施形態においては、第１開口端１０２が給湯配管３２に接続され、第２開口端１０４及び第３開口端１２４が循環回路に接続され、分岐配管ユニット１００の直線流路部１０６を経由する。しかし、給湯回路と循環回路との接続関係はこれに限られない。例えば、給湯配管３２から浴槽１３への落とし込み流れが第２流路１２６を通り、追い焚き循環流れが第１流路１０８の直線流路部１０６を通るように、給湯回路と循環回路とが接続されていてもよい。また、落とし込み流れは、分岐配管ユニット１００の複数の出口から流出する分岐流れでなくてもよく、例えば１つの出口のみから浴槽へと流れ出るように給湯システムが構成されていてもよい。
また、図２（ａ）、図２（ｂ）に示す例では、第１流路１０８に対して第２流路１２６を直交するように接続しているが、第２流路１２６からの流れによって、軸流羽根車１１４が回転できればよく、例えば、第１流路１０８に対する第２流路１２６の接続角度を斜めにしてもよい。この場合、給湯システムの配管レイアウトの自由度が広がり、分岐配管ユニット１００を有効利用ができる。
【００５４】
本実施形態に係る分岐配管ユニット１００は、給湯システムだけではなく、その他の配管系に取り付けることも可能である。
【００５５】
なお、本発明は上記実施形態や変形例に限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化することができる。上記実施形態や変形例に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせることにより種々の発明を形成してもよい。また、上記実施形態や変形例に示される全構成要素からいくつかの構成要素を削除してもよい。
【符号の説明】
【００５６】
１３  浴槽、  ３２  給湯配管、  １００  分岐配管ユニット、  １０２  第１開口端、  １０４  第２開口端、  １０６  直線流路部、  １０８  第１流路、  １１２  回転軸、  １１４  軸流羽根車、  １１６  検出部、  １２０ａ，１２０ｂ  軸受、  １２４  第３開口端、  １２６  第２流路、  １３０  カバー部材。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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