給湯器

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給湯器(きゅうとうき、: hot water dispenser)とは水を湯に変えて供給する器具のことである。湯沸かし器(ゆわかしき、: Boiler)、温水器(おんすいき、: Water boiler)ともいう。ここでは一般家庭用の給湯器について述べる。

概要[編集]

規模の大小、熱源も電気ガス石油太陽熱など多様である。機器そのものの性格ほか、住宅の構造や家族構成により一長一短は変化する。

一般には台所に設置される小型のものが「湯沸器」、風呂を沸かす事にも使用出来る大型のものが「給湯器」と呼ばれ区別される。

電気給湯器[編集]

日本のオフィス等でよく見られる業務用の電気給湯器。200V仕様

電熱ヒーターを使うタイプと熱交換を使うタイプに分かれる。深夜電力(電力会社や契約メニューによって異なる。東京電力の例では23時から翌朝7時まで)の割安な単価適用時間帯を使い、貯湯タンク内に85℃程度に沸かした湯を150~560リットル程度蓄えて昼間に給湯使用する。昼間時間帯でも運転が可能だが、コスト面からタイマー制御等を用いて深夜電力時間帯に稼働するように設定する方式が普及している。

  • メリット
    • 給排気設備は不要なため、設置場所の制限が燃焼式給湯器に比べ少ない。
    • 設置場所では排気がなく、空気を一切汚さない。
    • 季節別時間帯別電灯、時間帯別電灯、深夜電力、融雪用電力といった割安な電気料金プランが使える。
    • ガスや灯油の配管工事代を必要としない。
    • ガスや灯油式と比較し、作動音が非常に静かである。
  • デメリット
    • 契約や運転時間帯により電気代が通常契約より割高となるため、給湯不足とならないタンク容量の機種選定が必要となる。
    • 貯湯タンクの設置場所が必要。集合住宅では設置場所も床面積に含まれるが、自治体によってはエコキュートの設置面積分の容積率を緩和している場合がある。
    • 即湯器ではなく貯湯式のため、給湯量に上限がある。
    • 水圧が低い。ガス給湯器と同等に高めるためには別途加圧ユニットが必要な機種がある。ただし、一部の機種では水圧が高い水道直圧式もある。

電気温水器[編集]

5リットル程度の電気小型温水器

電熱ヒーターを使う。セントラルヒーティングに使える機種もあり、北海道地区のオール電化住宅に用いられている。容量が1~100リットル程度の小型のものもあり、キッチンや洗面所に置く事も可能。

  • メリット
    • 使用地域の外気温と関係なく、給湯が可能。
    • 洗面台に内蔵する小型タイプもある。
    • セントラルヒーティングに対応する機種もある。
    • ヒートポンプ給湯機と比べて設置面積が小さい。
    • 湯を沸かす際に音がしない。
    • 構造がシンプルで長寿命。
    • 深夜電力の有効利用になる。
  • デメリット
    • 熱交換タイプと比べてランニングコストが高い。
    • 追い炊の際は、昼間電力を使用することになるため電気代が割高になる。
    • 貯湯式の為湯量に限界があり、複数使用には不向き。

電気小型瞬間湯沸器[編集]

電気小型瞬間湯沸器

日本国外で用いられている物は、消費電力が8.5kWから11kWないしそれ以上で、200Vから240Vを使用する。主にバスルームのシャワーに使われる。

現在住宅用に日本で用いられているガス瞬間式は比較的小型であっても能力が16号あり、これは効率を無視しても27.8kW必要で、これを電気瞬間式で実現するには電気設備の容量面で困難が大きい。故に手洗い用等、特に貯蔵の必要のないものであっても小さな出力で十分な量を出湯させるために貯湯式が用いられる場合が多い。

但し、小型で構造が簡単、熱効率は非常に優秀である。 高圧・特別高圧の電気契約の工場・ホテル・病院等でその利用価値が大きい。

自然冷媒ヒートポンプ給湯器 エコキュート[編集]

自然冷媒(CO2)を用いた熱交換式の電気給湯器で「エコキュート」と呼ばれている。「エコキュート」の名称は電力会社・給湯器メーカーが自然冷媒ヒートポンプ給湯器を総称する愛称として使用している(登録商標の権利としては関西電力が保持・管理している)。よって、自然冷媒を用いないHFCヒートポンプ給湯器は「エコキュート」とは呼ばれない。2001年5月にデンソー電力中央研究所東京電力の3社で共同開発され、コロナが発売を開始した。構造はエアコンと同じ原理で大気の熱を冷媒に移し、その熱で湯を沸かす。

燃焼式、電気温水器と異なり大気の熱を移動する仕組みのため、投入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。

CO2排出抑制の手段として注目されており、機種によっては政府(一般社団法人 日本エレクトロヒートセンター)の補助金が得られるものもある(平成22年度に終了)。加熱能力は業務用10馬力のもので約28kW。

  • メリット
    • 電気温水器よりランニングコストが安い。
    • イニシャルコストに対し導入補助金制度がある。
    • 温水床暖房や浴室暖房乾燥もできる多機能型もある。
  • デメリット
    • 貯湯タンクの他にヒートポンプユニットの設置場所が必要。
    • 冷媒にCO2を使用しているため、ヒートポンプの現場修理が不可能。
    • 湯沸かし時にヒートポンプユニットから、運転音がする(約38~40db)。
    • 寒冷地向きではない。一部地域では使用不能。
    • イニシャルコストが高い。
    • 貯湯式のため、湯は飲用に適さない(貯湯タンクの湯熱と熱交換を行う瞬間湯沸かし式は問題ない)。
    • ヒートポンプユニットの寿命は約10年。

ヒートポンプ給湯器 ほっとパワーエコ[編集]

エアコンと同じR410A冷媒を用いたヒートポンプで湯を沸かす電気給湯器で東芝キヤリアが製造している。冷媒にCO2を使用していないためエコキュートの補助金制度は使えないがヒートポンプユニットはエアコンと部品を共通化しているため、現場での修理対応が可能というメリットがある。寒冷地向けに電熱ヒーターを内蔵しているもの等、東芝独自のラインアップがある。

  • メリット
    • エコキュートと同等程度のランニングコストと性能。
    • エコキュートと違って冷媒にR410Aを使用しているためヒートポンプの現場修理可能、修理費は安価で短時間。通常のエアコンと同様でメンテナンス性に優れている。
    • 値段は、補助金制度を使ったエコキュートとほぼ同様。
  • デメリット
    • エコキュートよりも湯沸かし時の運転音がわずかに大きい(約40db)。

ガス給湯器[編集]

ガス小型瞬間湯沸器[編集]

元止め式ガス小型瞬間湯沸器

台所やその付近の室内に設置される小型の給湯器。元止め式と先止め式がある。

元止め式とは本体から直接伸びたシャワー口を含む給湯配管により給湯する方式で、先止め式とは本体と給湯を必要とする場所が離れた別体型の蛇口(混合水栓)を含む給湯配管を施工し蛇口の開閉時による水圧変化により制御し給湯する方式である。

  • メリット
    • ガス(都市ガスプロパンガス)と上水道を接続すればすぐ稼働でき、手軽で必要な時に必要な分だけ湯を得ることができる。
    • 給湯システムと違い、加熱後の温水の配管がないもしくは短いため、湯が出るのを待つ必要が無い。給湯システムの場合、機器本体と蛇口が離れていると、湯が出るまで数十秒から2、3分待たなければならない。
    • 動作用電源は電池なので停電時でも(ガス供給停止と断水がなければ)問題なく使える。
  • デメリット
    • 室内に燃焼排気を放出する開放型と呼ばれる方式のため、能力が低いものに限定され湯量が少ない。
    • 使用時には室内に燃焼排気ガス(二酸化炭素等)が直接放出されるため、換気不足が続くと不完全燃焼が起こり一酸化炭素中毒を起こす可能性がある。そのため十分な換気を必要とする。1980年代の旧式器具では安全装置の故障や着火不良による爆発燃焼を起こしやすい。

2006年に発覚したパロマ湯沸器死亡事故により、メーカーを問わず小型瞬間湯沸器の経年使用の危うさがクローズアップされるようになり、7~10年程度での点検・交換が望ましいとされる。

ガス貯湯式給湯器[編集]

タンク内の水を予め加温する方式。言わば(瞬間式でない)電気温水器の熱源をガスにしたような物である。アメリカから伝播した古くからある器具で、現在は主に理髪店等で使用される。複雑な制御を必要とせず、それでいて非常に安定した温度の湯を供給できる。ループ配管が施工可能なので配管が著しく長い場合でも(沸き上がっていれば)蛇口を開けてから直ぐに湯が出るという特徴があり、また多数の栓を同時に開いても温度が安定している事もあり現在でも高級な設備として需要がある。セントラルヒーティングに使える機種もある。

  • メリット
    • 構造が単純で故障が少ない。
    • 湯の温度は流量に無関係で(使用につれゆっくりと降下するのみ)、乱高下しない。
    • 同じ貯湯式でも電気温水器に比して高熱量の為沸き上がりが早い(最大1時間半)。
    • 一時的に多量の湯を消費しても瞬時に多量のガスを消費せず、大型のものでもガス配管・排気設備への負担が少ない。
  • デメリット
    • 沸き上がりまで時間が掛かる。
    • 非常に大型である。
    • 比較的水圧が弱い
    • 慎重に機種選定をしないと湯切れの危険があるが、余裕があり過ぎて能力に比して必要量が極端に少ない場合は損失が多い。

ガス給湯器(瞬間式)[編集]

設置場所により屋内設置型、浴室内設置型(バランス釜に給湯蛇口(又はシャワーのみ)を備えたもの)、パイプシャフト内設置型、屋外設置型に分類される。これらは給排気方式や能力(号数)より更に分類される。セントラルヒーティングに使える機種もある。

寒冷地(特に北海道)では凍結故障防止のために屋内設置することが多く、寒冷地仕様としてラインアップしているメーカーが多い。

一般的には戸建住宅では床置式・壁掛式が、集合住宅では壁掛式(パイプシャフト又はベランダ)が普及している。

大きくは給湯栓からの給湯のみの機能を持つ給湯単能器と浴槽の追焚機能を合わせ持つ風呂給湯器に分かれるが、近年はさらに温水暖房(床暖房・浴室暖房)の熱源機としても使用可能な「温水暖房熱原付き給湯器」や「温水暖房熱源付き風呂給湯器」も販売されている。

  • メリット
    • 都市ガスや料金設定が安めなLPガス業者の場合は、電気温水器(深夜電力以外)より燃料代が安く済む。
    • コンパクトで場所を取らないため、都会部の住宅やマンションなどで採用される事が多い。
    • 瞬間式の為、必要とする分だけの湯を即座に使える。貯湯式の様にタンク内の全ての水を温める必要はない。
    • 瞬間式の為、器械の故障以外で水になることが殆どない。
    • 給湯圧力が高い。高能力のものであれば、3箇所同時給湯においても圧力低下が低い。
  • デメリット
    • 湯沸かし時に運転音がする(約47~52db)。
    • 最大量に合わせた能力(号数)選定が必要である。
    • 微小な流量では給湯ができない。
    • 特に廉価な機種は蛇口の開閉や急激な流量変化に温度の制御が追従し難く、給湯温が乱高下しやすい。
    • 料金設定が高価なLPガス業者の場合、最も燃料代が掛かる。
    • 屋内設置では給排気設備が必要となる。

潜熱回収型ガス給湯器 エコジョーズ[編集]

ガス高効率型給湯器「エコジョーズ」

従来のガス給湯器の熱効率がおよそ80%であったのに対し、約15%高い95%の熱効率を実現させた新型のガス給湯器。

ガス給湯器では水が通る熱交換器を燃焼によって生じた高温ガスに当てることで、ガスから熱を回収し温水を得る。このとき従来型給湯器では熱交換後の排気ガスは200℃程度であり、燃料エネルギーのおよそ80%しか回収できていなかった。潜熱回収型ガス給湯器では、従来排出していた(一次)熱交換後のガスを二次熱交換器に当て給水を予熱する。二次熱交換器で排気温度を水の沸点以下の60℃程度まで下げることで排気ガス中に含まれる水蒸気を液体の水とし、潜熱凝縮熱)を回収できる。これによって全体として95%程度の熱効率を実現し、液体の水となった水蒸気の分だけ排気量も少なくなる。2000年6月に高木産業(当時。現パーパス株式会社)が初めて発売を開始した。

  • メリット
    • 毎年、国(一般社団法人 都市ガス振興センター)や地方自治体の導入補助が下りる時期があり申請により補助を受けられる。
    • 効率が高まる分、必要とするガス使用量が減り二酸化炭素排出削減と光熱費削減となる。
  • デメリット
    • 二次熱交換器から出るドレン水の排水処理が必要。
    • 排気温度が従来型より低い(60℃程度)ため排気中の残留水蒸気が結露し易く、排気吹き出し方向に金属製の障害物がある場合は結露により腐食の恐れがある。(開放空間に向けて排気するよう設置する)
    • 湯沸かし時の運転音が従来型より若干高い(約47~52db)。

ハイブリッド給湯器[編集]

ヒートポンプとエコジョーズを組み合わせた給湯器。両方のメリットとデメリットも受け継いでいる。リンナイより「エコワン(ECO ONE)」の商品名で、ノーリツからはハイブリッド(HYBRID)給湯システムの名称で発売されている。

石油給湯器[編集]

石油給湯器[編集]

石油(灯油バーナーによる給湯器。経済的効果(燃費)を期待し浴槽などの多量給湯に用いられる。かつては燃焼制御技術の問題もあり比較的容量の大きい缶を内蔵する半貯湯式もしくはセミ貯湯式と呼ばれるものが多かったが、現在は必要量だけその都度加温して利用する瞬間式(直圧式)もある。

瞬間式は細かい制御が可能なため、1℃単位での給湯温度設定が可能。缶体を持たないので、水道水の圧力のまま用いることができる。またガス瞬間式同様、給湯時の水圧が上水道圧とほぼ同一であり蛇口を捻れば直ちに点火・出湯するなどのメリットがあるがその分構造・制御が複雑になり、本体価格は高価である。またガス瞬間式同様に微小な流量では燃焼開始できなかったり給湯能力を超過した出湯の場合、直ちに湯温の低下を来たす欠点がある。瞬間式は本来、ガスの様に燃焼制御が極めて容易な燃料に用いられる物であるのでこの点やや不利である。

これに対してセミ貯湯式は構造が単純なため瞬間式(直圧式)に比べて安価であるが容積のある円筒の缶体を持つ為法規制を受けかつては圧力上限が0.1Mpaとされていて給湯時の水圧が低く(但し最近は高圧型0.2Mpaもある)使用開始時缶の水を予め温めなければならないので、数十秒程度の待ち時間が発生する。温度設定が「熱い~ぬるい」などの感覚的な設定しかできない等の制約がある。反面、低圧であるので在来の太陽熱温水器との結合は極めて容易であり缶の湯量があるので湯温の乱高下も比較的緩和される。

かつてはランニングコストの面から寒冷地、都市ガスの供給の無い地域での採用が多かったが原油価格の高騰やオール電化の普及に伴い電気給湯器へシフトする傾向にある。

  • メリット
    • 石油が安価なときは、パワフルな割に経済的。
    • 即湯器のため、実用上の限度水量がない。
    • 特に低圧の半貯湯式は太陽熱温水器との接続が容易である。
  • デメリット
    • 石油が高騰した時は、値段に直ぐ反映されてしまう。
    • 石油独特の臭いやバーナー作動音がする。湯沸かし時の運転音は約47~52db。
      • 但し、47~52dbの運転音の機器を深夜に稼働させた場合は環境基本法第16条第1項の規定に基づく「騒音に係る環境基準について」に違反する可能性がある[1]
    • 大型の燃料タンク設備が必要。
    • 定期的に給油が必要。
    • 低圧の半貯湯式で2階へも給湯する場合や特にシャワーを高圧にする場合はポンプの付置が必要。

潜熱回収型高効率直圧式石油給湯器 エコフィール[編集]

従来の石油給湯器の熱効率が83%だったのと比べ14%高い、95%の熱効率を実現させた新型の石油給湯器。従来までは捨てていた高温の排気を有効利用することで、熱効率を高めている。2006年12月にノーリツが発売を開始した。石油業界ならびに給湯機器業界は、石油エネルギーの高効率利用促進の観点からエコフィール購入支援事業を展開している。

形態としてはガス給湯器の「エコジョーズ」と類似する。排気温度が200℃から60℃に下がる為、省エネ性の他に安全上のメリットもある。ただし日本国内流通の熱機器用ガスと異なり灯油は僅かではあるが硫黄などの不純物を含む為、給湯器クラスの大量の排気が沸点以下で排出されて低温側熱交換器で結露した際、これら不純物が溶け込んで酸性の液体になったドレンをそのまま排出すると周囲を腐食させてしまう。この為、本体内にドレン中和器が内蔵され更に設置時には特別な排気ドレン工事が必要となる。これは本体価格で従来型より10万円高となる上工事費もかかる為、低コストを求められる石油給湯器としては大きなデメリットでもあり、この事からエコジョーズほどラインアップが充実していない。

コージェネレーションシステムに付属する給湯器[編集]

エコウィル(家庭用ガスエンジンコージェネレーション)付属補助熱源器[編集]

家庭用ガスエンジンコージェネレーションシステムに付属する貯湯ユニットに組み込まれた給湯器。貯湯を使い切った時や湯が設定温度まで高まっていない時に補助熱源として稼働する。燃料は、都市ガスやLPガス。

エネファーム(家庭用燃料電池コージェネレーション)付属補助熱源器[編集]

家庭用燃料電池コージェネレーションシステムに付属する貯湯ユニットに組み込まれた給湯器。貯湯を使い切った時や湯が設定温度まで高まっていない時に補助熱源として稼働する。燃料は、都市ガスやLPガス、灯油。

太陽熱温水器[編集]

太陽熱を利用して温水を作る。太陽光発電と比べると同じ面積で4~5倍のエネルギーを得ることができる。雨・曇りの日にあっては能力が下がるので、単独での設置は現実的でない。

ガス瞬間式・石油瞬間式との連携は水圧の問題から困難で、特に自動的に温度設定をする機種とは相性が良くない。いずれも専用の機器か太陽熱連携を前提とした機種を設ける事で解決できるがその機器に更に費用が掛かり保守上も難点が生ずる。また中には中・低温度の太陽熱を全く利用しない機種もあるので、太陽熱温水器の経済効果が薄れるものも存在する。

単機能の(低圧型)半貯湯式石油給湯器、ガス貯湯式、在来の電気温水器であれば単純に太陽熱温水器出口に給湯器の缶体を接続するだけで連携運用が可能で設備費用は安く、それでいて最大限太陽熱を利用できる(電気温水器の一部には過去に使用したパターンから通電時間を決める物があるがこの場合、設定が狂ってしまうので直接の連携は避けたほうが良い)。

太陽熱とその他の熱源の給湯を選択することが可能な蛇口も存在し、これを使用した場合、湯を使用する時は太陽熱温水器への給水をストップし、使用中の温度降下を抑制することもできる。この場合はガス瞬間式・石油瞬間式とも簡単に接続でき設備費用も比較的安くなるが、蛇口周りの配管が輻輳するのが難点で、更に風呂場等の専用蛇口設置場所でのみしか切り替えが可能でない欠点もある。

  • メリット
    • 燃料代の節減ができる。ランニングコストがかからない。
    • 化石燃料を使用しないため、環境負荷が低い。
  • デメリット
    • 屋根の方角、日照時間、天候、外気温など設置場所の環境によって給湯能力が左右される。特に冬場は低温や積雪によってほとんど水温が上がらない場合もある。
    • 貯湯槽一体型は満水時は300kg前後の重量があるため家屋の強度・耐震性に注意が必要である。
    • 寒冷地では、冬場に落水(水抜き)をしないと凍結により破損することがある。

その他のボイラー[編集]

ペレットボイラー[編集]

燃料に木質ペレットを使用する。薪炊き給湯器と異なり、細かな燃焼制御と自動運転が可能。ペレットストーブに給湯機能が備わっているものもある。欧米製が多い。自治体によっては導入促進補助金の対象となっていることもある。近年の石油価格高騰により灯油よりも燃料費が安く済む場合も多い。また木質ペレットには硫黄などの成分は含まれないため、低温腐食や缶体腐食がほとんど無いことからメンテナンス頻度が少なく排ガスの公害防止装置も必要ない。また排出される木灰は土壌改良剤として利用出来る。それらの点から農業の温室用などに向いている。近年はCO2排出権買取の対象ともなっている[2]。自然エネルギーということで近年は農業者向けに自治体での実証実験や補助も始まっている。

薪・木屑焚き(焼却)ボイラー[編集]

薪・木屑の入手の容易な場所で用いられ、紙屑等の焼却も可能である。燃焼制御が事実上不可能であるので、貯湯式のみである。缶体に上限0.1MPaまでの圧力を有する製品と、缶体を無圧開放とし給湯は缶体内部のコイルで熱交換を行うものとがある。前者は太陽熱温水器との連結に向き、後者は水道直圧であるため給湯圧が高く、缶内の貯湯を温水暖房にも流用し易い利点がある。一旦火が落ちたり、薪の無い時や新たに薪をくべる労力を緩和する為に石油バーナーを付属させた機種が一般的である。電気温水器・ガス貯湯式同様、使用する湯量に応じて機種を選定しないと石油バーナーへの依存度が高くなる。薪・木屑がなければ用を為さないので採用は稀であるが、イソライト、長府、エーテーオー、ノーリツ等が製造している。

練炭ボイラー[編集]

韓国で見られた形式で、練炭を燃料として使用する。電気制御回路が一切なく構造が非常に単純で給湯器本体価格が日本円換算で2万円程度からあり練炭を燃料としていることでランニングコストも安価であるが1日1回または数時間毎の人間による練炭入れ替え作業が必要であり、またその都度、大量の練炭殻が発生する。煙突が必ず備わっているが排出ガスによる事故を防ぐため、ほとんどの場合屋外に設置される。

籾殻ボイラー[編集]

籾殻を燃料とするボイラー[3]。給湯と暖房を同時に行うことが出来、燃料として籾殻を消費すると同時に、燃焼灰は土壌改良材として有用な「籾殻くん炭」となる。燃料の供給、燃焼灰の排出、燃焼中のファンの稼働などに電力を必要とするが、籾殻が無料で入手できる環境であれば、燃料費はタダであり、くん炭を販売することでの利益も得られる。

脚注[編集]

関連項目[編集]