(57)【要約】  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。
2017138226.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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。
【請求項２】
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。
【請求項３】
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。
【請求項４】
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。
【請求項５】
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。
【請求項６】
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。
【請求項７】
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。
【請求項８】
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。
【請求項９】
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。
【請求項１０】
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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。【０００３】
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。【０００４】
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（ＣａＣＯ３）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。【０００５】
【数１】
2017138226.tif 000003
【０００６】
ここで、二酸化炭素（ＣＯ２）ガスを水中に供給すれば、水中に溶ける二酸化炭素（溶存ＣＯ２）が増え、溶存ＣＯ２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（ＨＣＯ３）２）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。【０００７】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１０−２２３５２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
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。【００１０】
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。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
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。
【発明の効果】
【００１２】
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。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】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。
【図２】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。
【図３】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。
【図４】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５】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６】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７】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８】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。
【図９】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】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１１】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。
【図１２】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。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
冷媒流路２内には、例えば、二酸化炭素（ＣＯ２）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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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）。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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（ＣａＣＯ３）を炭酸水素カルシウム（Ｃａ（ＨＣＯ３）２）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。
【００４０】
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。
【００４１】
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１００ｃｍ３、二酸化炭素濃縮部１８の容積を約１５０ｃｍ３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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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（ＣａＣＯ３）を炭酸水素カルシウム（Ｃａ（ＨＣＯ３）２）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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
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）。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【００７５】
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。
【００７６】
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。
【符号の説明】
【００７７】
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。
【図１】
2017138226.tif 000004
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【手続補正書】
【提出日】平成29年5月10日(2017.5.10)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
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。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、
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、
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、
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
循環配管システム。
【請求項２】
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１に記載の循環配管システム。
【請求項３】
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１に記載の循環配管システム。
【請求項４】
請求項１〜３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。
【請求項５】
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４に記載の二酸化炭素含有水供給システム。
【請求項６】
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。
【請求項７】
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。
【国際調査報告】
2017138226.tif 000016
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