JP2012247076A - 給湯装置 - Google Patents

Abstract

【課題】機器設置時に水改質成分の表面に付着している不純物を洗い流し、使用者が使用するときには、安定した水改質成分を供給することができる給湯装置を提供すること。
【解決手段】湯水を注湯する注湯経路２６と、前記注湯経路２６からの湯水を分流させるよう形成した並列分岐回路３２と、湯水の機能改質成分を添加する水改質手段３３とを備え、前記水改質手段３３は前記並列分岐回路３２に配設されるとともに、機器設置後の試運転時に、前記水改質手段３３に水を通水させることを特徴とする給湯装置で、水改質手段３３内の水改質成分の表面に付着している不純物を洗い流し、使用者が使用するときには安定した水改質成分を供給することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、水改質を目的とした成分を所定量、湯水に添加する機能を備えた給湯装置に関するものである。

従来この種の装置は、目的の成分を含む材料を湯水に添加する水改質手段を、湯沸かし部に水道水を供給する給水経路中、または湯沸かし部で沸いた湯を浴槽へ導く注湯経路中に配設し、給湯水中に、所定の目的の水改質成分を添加する方法が公開されている（例えば、特許文献１参照）。

図９は、特許文献１に記載された従来の給湯装置を示すものである。図９に示すように、水経路中に、水改質手段を組み込んで構成されている。本特許文献１において、水改質手段としては、添加成分を電極（亜鉛陽極１）とした電気分解方式を用い、注湯水が水改質手段を通過中に、電極１、２に通電し、電極１の一部を注湯水中に電気分解させることで、所定濃度の水改質成分を添加することができる。

また、特許文献１以外の他の水改質手段としては、水改質成分を含有した無機化合物を、湯水と接触させて濃度拡散を利用して溶解する手段も用いることができる。

特開２００４−１９０８８２号公報

しかしながら、前記従来の構成で、水改質手段として水改質成分を含有した無機化合物を、湯水と接触させて濃度拡散を利用して溶解する手段を用いたものにおいては、水改質成分は給水経路または注湯経路の途中に配設されており、機器設置時において、水改質成分の表面に不純物等が付着している場合、十分な水改質成分が供給されない場合という課題を有していた。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、機器設置時に水改質成分の表面に付着している不純物を洗い流し、使用者が使用するときには、安定した水改質成分を供給することができる給湯装置を提供することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために、本発明の給湯装置は、湯水を注湯する注湯経路と、前記注湯経路からの湯水を分流させるよう形成した並列分岐回路と、湯水の機能改質成分を添加する水改質手段とを備え、前記水改質手段は前記並列分岐回路に配設されるとともに、機器設置後の試運転時に、前記水改質手段に水を通水させることを特徴とするものである。

本発明によれば、機器設置時に水改質成分の表面に付着している不純物を洗い流し、使用者が使用するときには、安定した水改質成分を供給することができる給湯装置を提供できる。

本発明の実施の形態１における給湯装置の構成図 同実施の形態における水改質回路の詳細図 同実施の形態における電気分解方式を用いた水改質回路の詳細図 同実施の形態における給湯装置試運転時の動作フローチャート 本発明の実施の形態２における給湯装置試運転時の動作フローチャート 本発明の実施の形態３における給湯装置試運転時の動作フローチャート 同実施の形態における水温と水改質成分溶解度の特性図 同実施の形態における水改質手段通水時間と浴槽内の水改質成分溶解度の特性図 従来の給湯装置の構成図

第１の発明は、湯水を注湯する注湯経路と、前記注湯経路からの湯水を分流させるよう形成した並列分岐回路と、湯水の機能改質成分を添加する水改質手段とを備え、前記水改質手段は前記並列分岐回路に配設されるとともに、機器設置後の試運転時に、前記水改質手段に水を通水させることを特徴とする給湯装置で、水改質手段内の水改質成分の表面に付着している不純物を洗い流し、使用者が使用するときには安定した水改質成分を供給することができる。

第２の発明は、前記注湯経路に第一の電磁弁を、前記並列分岐回路に第二の電磁弁を設け、機器設置後の試運転時に前記第一の電磁弁及び前記第二の電磁弁を開弁し、前記水改質手段に水を通水させることを特徴とするもので、水改質手段内の水改質成分の表面に付着している不純物を洗い流し、使用者が使用するときには安定した水改質成分を供給することができる。

第３の発明は、前記機器設置後の試運転時において、前記水改質手段へ供給する水の温度を常温とすることを特徴とするもので、水改質成分が無駄に水に溶け込むことを抑えて、水改質成分の性能を確保することが可能となる。

第４の発明は、前記機器設置後の試運転時において、前記第二の電磁弁の開弁時間を所定時間内とすることを特徴とするもので、水改質成分が無駄に水に溶け込むことを抑えて、水改質成分の性能を確保することが可能となる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態における給湯装置の構成図を示すものである。図２は、同実施の形態における水改質回路の詳細図を示すものである。

図１において、圧縮機１０、給湯熱交換器１１、減圧手段１２、蒸発器１３を冷媒回路１４で順に環状に接続してヒートポンプユニット１５を構成している。貯湯ユニット１６の貯湯タンク１７には水が貯留されており、出湯回路１８は貯湯タンク１７、給湯水ポンプ１９、給湯熱交換器１１、貯湯タンク１７を順に接続する回路である。

浴槽水加熱回路２０は、貯湯タンク１７、風呂熱交換器２１、浴槽水加熱ポンプ２２、貯湯タンク１７を順に接続する回路であり、風呂熱交換器２１の他方の回路には浴槽２３が接続されている。浴槽水循環回路２４は、浴槽２３、浴槽水を搬送する浴槽水ポンプ２５、風呂熱交換器２１を順に接続する回路である。

浴槽水注湯経路２６は、貯湯タンク１７の水を、浴槽水循環回路２４を経由して浴槽２３へ注湯する回路である。この回路には貯湯タンク１７の高温の水と水道水を混合する浴槽水混合弁２７、注湯する水温を検知する温度検知手段２８、浴槽水注湯経路２６の回路の開閉を行う浴槽水注湯弁２９を順に備える。

水改質回路３０は、浴槽水注湯弁２９の下流側の浴槽水注湯経路２６内の途中に配設されている回路である。図２に示すように、水改質回路３０は、浴槽水注湯経路内２６の注湯経路の途中に２ヶ所の分岐部３１を設け、両分岐部３１を並列分岐回路３２で接続し、並列分岐回路３２の経路に水改質手段３３を配置し、水改質手段３３と上流の分岐部３１の間には、バイパス電磁弁３４が配置され、バイパス電磁弁３４の開閉により水改質手段３３への湯水の供給を開閉できるように構成されており、前述のように構成された水改質回路３０は貯湯ユニット１６の筐体内に納められている。

また、水改質手段３３にて水改質成分を添加された水は再び分岐部３１を経て、浴槽水注湯経路２６の湯水と合流し、水改質成分が添加された湯水が浴槽２３に注湯される。

なお、水改質手段３３は、目的の水改質成分を水に溶解添加できる手段であればよく、図２に示すような、水改質成分を含有した無機化合物３５の粒子を収納容器３６内に充填し、無機化合物３５の下流側にフィルター３７を配設し、無機化合物３５と湯水を直接接触させる溶解方式や、図３に示すような目的成分を電極１、２とし、電極１、２に電源部９から通電して、水に水改質成分を分解溶出させる電気分解方式を用いてもよいが、直接溶解方式の方が、コスト面、コンパクト性、可燃性ガス発生など安全性、消費電力量等の面でメリットが多く、本実施の形態では溶解方式を前提に説明する。

ヒートポンプユニット１５で貯湯タンク１７に貯留された水を加熱する運転は、以下のような動作となる。貯湯タンク１７の水は、給湯水ポンプ１９によって給湯熱交換器１１へ搬送され、ヒートポンプサイクル動作によって加熱される。給湯水ポンプ１９は給湯熱交換器１１で加熱された給湯水の温度が予め決定した温度になる様に、出湯回路１８の流量を制御する。

浴槽２３への湯張り、並びに浴槽２３に貯留されている水（浴槽水）の加熱は以下のような動作となる。浴槽水注湯経路２６の浴槽水混合弁２７は、温度検知手段２８で検知する注湯温度がリモコン等（図示せず）で予め設定された温度となるように、高温の水と水道水の混合割合を調整する。所定温度となった湯水は、浴槽水注湯経路２６、浴槽水循環回路２４を順に経由して浴槽２３へ流出する。

一方、浴槽２３の浴槽水を加熱する場合は、貯湯タンク１７に貯留された高温の水を、浴槽水加熱ポンプ２２によって風呂熱交換器２１へ搬送し、浴槽水ポンプ２５より搬送された浴槽水を加熱する。風呂熱交換器２１で浴槽水を加熱して温度が下がった給湯水は、貯湯タンク１７の下部より内部へ流入する。

以上のように構成された給湯装置について、以下その動作、作用を説明する。

利用者が浴槽２３へ湯はりを行う場合は、リモコン等で湯はり動作の指示操作を行う。リモコン操作後、予め設定された温度に浴槽水混合弁２７で調整された水が、浴槽水注湯弁２９を閉から開に制御することにより、浴槽水注湯弁２９から、浴槽水注湯経路２６内に湯水が流入し、浴槽水注湯経路２６に流れる湯水の一部が並列分岐回路３２側に分流し、水改質手段３３にて水改質成分を添加された水が再び分岐部３１を経て、浴槽水注湯経路２６の湯水と合流し、水改質成分が添加された湯水が浴槽２３に注湯される。

前記水改質手段３３内においては、流入した湯水が収納容器３６に充填された無機化合物３５の粒子で形成された多孔質の空間を通過する。水には粘性があるため、多孔質の空間を通過する際に無機化合物３５の表面から表面近傍の領域には速度境界層が生成される。

無機化合物３５は水に対して溶解性を持つため、無機化合物３５の表面近傍の無機化合物３５の表面分子は、表面近傍の水に溶解し、水の溶解濃度が上昇する。表面近傍の水は流速が小さいため、溶解濃度は高い値となる。

これに対して流速の大きい多孔質空間の中心部の流れる水の溶解濃度は低い。このとき、水中に溶解する無機化合物の濃度差が生じた場合は、濃度差に応じて高い方から低い物質が移動する（フィックの法則）ため、表面近傍の水に溶解した無機化合物は濃度の低い中心の水に移動する。この物質拡散の原理を利用することで、無機化合物３５を多孔質空間内の水に溶解させることができる。

機器設置時においては、使用者が使用する前準備として、機器の動作が正常に行うことを試運転により確認する必要がある。図４に機器設置時の試運転動作のフローチャートを示す。

貯湯タンク１７を満水にした後、リモコン等（図示せず）にて機器の試運転動作を設定すると、貯湯タンク１７にお湯を貯湯する沸き上げの試運転と浴槽２３への湯張り試運転が同時に開始される（ステップ１）。

沸き上げの試運転が開始されると、ヒートポンプユニット１５の圧縮機１０がＯＮした後（ステップ２）給湯水ポンプ１９がＯＮする（ステップ３）。

貯湯タンク１７の水は、給湯水ポンプ１９によって給湯熱交換器１１へ搬送され、ヒートポンプサイクル動作によって加熱される。給湯水ポンプ１９は給湯熱交換器１１で加熱された給湯水の温度が予め決定した温度になる様に、出湯回路１８の流量を制御され、貯湯タンク１７上部より貯湯される。貯湯タンクに所定量お湯が貯湯されたと判断すると、（ステップ４）圧縮機１０がＯＦＦした後（ステップ５）給湯水ポンプ１９がＯＦＦして（ステップ６）、沸き上げの試運転が完了する（ステップ７）。

次に、浴槽の湯張り試運転を説明すると、まず水改質回路３０内のバイパス電磁弁３４がＯＮし（ステップ８）遅延されて浴槽水注湯弁２９がＯＮする（ステップ９）。

浴槽水注湯弁２９がＯＮされると貯湯タンク１７内のお湯と水道水が浴槽水混合弁２７に入る。次に浴槽水混合弁２７の出口に設けた温度検知手段２８で注湯温度Ｔ１を検知し（ステップ１０）検知注湯温度Ｔ１とリモコン等（図示せず）で予め設定された設定温度ＴＳ１を比較し、（ステップ１１）注湯温度Ｔ１が設定温度ＴＳ１となるように、浴槽水混合弁２７にて高温の水と水道水の混合割合を調整する（ステップ１２）。

予め設定された温度に調整された水が、浴槽水注湯弁２９から、浴槽水注湯経路２６内に湯水が流入し、浴槽水注湯経路２６に流れる湯水の一部が並列分岐回路３２側に分流し、水改質手段３３にて水改質成分を添加された水が再び分岐部３１を経て、浴槽水注湯経路２６の湯水と合流し、水改質成分が添加された湯水が浴槽２３に注湯される。

前記水改質手段３３内においては、流入した湯水が収納容器３６に充填された無機化合物３５の粒子で形成された多孔質の空間を通過するとともに、無機化合物３５の表面に付
着している不純物を浴槽２３内へ洗い流す。

次に、浴槽２３内にお湯が、初期の所定量、給湯されたか判断する。（ステップ１３）所定量給湯されていなければ、再度温度検知手段２８で注湯温度Ｔ１を検知する。（ステップ１０）所定量給湯されていれば、浴槽内にお湯があるかどうか判断する。（浴槽水ありフラッグＯＮ判断）（ステップ１４）浴槽水ありフラッグがＯＮでなければ、水改質回路３０内のバイパス電磁弁３４がＯＦＦし（ステップ１５）遅延されて浴槽水注湯弁２９がＯＦＦする（ステップ１６）。

次に、浴槽水ポンプ２５をＯＮし（ステップ１７）、浴槽２３内にお湯があるか判断して（ステップ１８）お湯があれば浴槽水ありフラッグをＯＮにして（ステップ１９）浴槽水ポンプ２５をＯＦＦする。（ステップ２０）浴槽内にお湯がなければ、浴槽水ありフラッグをＯＮせず、浴槽水ポンプ２５をＯＦＦする。（ステップ２０）浴槽水ポンプ２５をＯＦＦした後、前記のステップ８まで戻る。浴槽２３内に所定量給湯されるまで、上記のステップを繰り返す。浴槽２３内に所定量給湯されて、浴槽水ありフラッグがＯＮ（ステップ１４）判断されると、浴槽２３に目標値だけ注湯されたか判断し（ステップ２１）、目標値まで注湯されれば、水改質回路３０内のバイパス電磁弁３４がＯＦＦし（ステップ２２）遅延されて浴槽水注湯弁２９がＯＦＦ（ステップ２３）して、浴槽湯はり試運転が完了する（ステップ２４）。

逆に、浴槽２３に目標値だけ注湯されていなければ（ステップ２１）、ステップ１０まで戻り、目標値まで注湯される。

このように、浴槽２３への湯張り試運転時において、前記水改質手段３３内へ流入した湯水が収納容器３６に充填された無機化合物３５の粒子で形成された多孔質の空間を通過して、無機化合物３５の表面に付着している不純物を浴槽２３内へ洗い流すことにより、使用者が使用するときには安定した水改質成分を浴槽に供給することができる。

（実施の形態２）
図５は、本発明の第２の実施の形態における機器設置時の試運転動作のフローチャートを示す。なお第１の実施の形態と同じフローチャート内容については同一符号を付して説明を省略する。

図５において、浴槽の湯張り試運転を説明すると、まず水改質回路３０内のバイパス電磁弁３４がＯＮし（ステップ８）遅延されて浴槽水注湯弁２９がＯＮする。（ステップ９）浴槽水注湯弁２９がＯＮされると浴槽水混合弁２７は水側全開制御に入り（ステップ２５）、水道水の温度の水が、浴槽水注湯弁２９から、浴槽水注湯経路２６内に湯水が流入し、浴槽水注湯経路２６に流れる湯水の一部が並列分岐回路３２側に分流し、水改質手段３３にて水改質成分を添加された水が再び分岐部３１を経て、浴槽水注湯経路２６の湯水と合流し、水改質成分が添加された水が浴槽２３に注湯される。

前記水改質手段３３内においては、流入した湯水が収納容器３６に充填された無機化合物３５の粒子で形成された多孔質の空間を通過するとともに、無機化合物３５の表面に付着している不純物を浴槽２３内へ洗い流す。

図７に示すように、水温によって水改質成分が添加される量（溶解度）が変わり、低水温の方が溶解度が低くなる傾向がある。

したがって、水道水の温度の水を水改質手段３３内の無機化合物３５を通過させることにより、水改質成分が無駄に水に溶け込むことを抑えて、水改質成分の性能を確保するこ
とが可能となる。

（実施の形態３）
図６は、本発明の第３の実施の形態における機器設置時の試運転動作のフローチャートを示す。なお第１の実施の形態、第２の実施の形態と同じフローチャート内容については同一符号を付して説明を省略する。

図６において、浴槽内にお湯があるかどうか判断した後（浴槽水ありフラッグＯＮ判断）（ステップ１４）、浴槽水ありフラッグがＯＮでなければ、浴槽水注湯弁２９のみをＯＦＦする（ステップ２６）。

次に、浴槽水ポンプ２５をＯＮし（ステップ１７）、浴槽２３内にお湯があるか判断して（ステップ１８）お湯があれば浴槽水ありフラッグをＯＮにして（ステップ１９）浴槽水ポンプ２５をＯＦＦする。（ステップ２０）浴槽内にお湯がなければ、浴槽水ありフラッグをＯＮせず、浴槽水ポンプ２５をＯＦＦする。（ステップ２０）浴槽水ポンプ２５をＯＦＦした後、浴槽水注湯弁２９ＯＮ（ステップ９）まで戻る。浴槽２３内に所定量給湯されるまで、上記のステップを繰り返す。浴槽２３内に所定量給湯されて、浴槽水ありフラッグがＯＮ（ステップ１４）判断されると、バイパス電磁弁３４の開の時間を判断し（ステップ２７）所定時間であればバイパス電磁弁３４をＯＦＦする（ステップ２８）。

逆に、バイパス電磁弁３４の開の時間が所定時間に達していなければ、バイパス電磁弁３４はＯＮ状態を維持する。

次に、浴槽２３に目標値だけ注湯されたか判断し（ステップ２９）、目標値まで注湯されれば、浴槽水注湯弁２９がＯＦＦ（ステップ３０）して、浴槽湯はり試運転が完了する。（ステップ３１）
これにより、試運転時において、水改質手段３３への通水時間を最小限にして、無機化合物３５の表面に付着している不純物を浴槽２３内へ洗い流す。

図８に示すように、水改質手段への通水時間によって水改質成分が添加される量（溶解度）が変わり、通水時間が短くなるに従い、溶解度が低くなる傾向がある。

したがって、水道水の温度の水を最短時間で、水改質手段３３内の無機化合物３５を通過させることにより、水改質成分が無駄に水に溶け込むことを抑えて、水改質成分の性能を確保することが可能となる。

なお、無機化合物を、亜鉛を含む亜鉛化合物（酸化亜鉛、炭酸亜鉛など）とした場合、以下の効果を得ることができる。亜鉛は比較的要求量の多いヒトの必須元素の一つであり、通常の食事からの供給では欠乏しやすく、栄養強化目的で、食品に添加される元素である。

これに対しては、浴槽に亜鉛を溶解させた水を供給することで、入浴中に経皮吸収による栄養強化を行うことができる。

また、亜鉛化合物の酸化亜鉛は、薬局方、化粧品原料基準で認可を受けている材料であり、主にヒトの肌の角層に対して収斂作用、消炎作用などの作用を与え、肌の角層の改善を行うこともできる。

また、無機化合物として用いることが出来る材料は酸化亜鉛以外に、亜鉛化合物として、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、塩基性炭酸亜鉛（ｍＺｎＣＯ_３・ｎＺｎ（ＯＨ）_２）、水酸化亜
鉛（Ｚｎ（ＯＨ）_２）、亜鉛置換型ゼオライト、亜鉛置換型キレート、亜鉛シリカゲル担持物、であり、これらを単一または組み合わせて用いることができる。また、硫酸カルシウム、水酸化マグネシウム、鉄化合物（酸化鉄、水酸化鉄）、酸化銅、酸化ケイ素、二酸化マンガン、水酸化コバルト、酸化チタン、塩化銀、硫酸バリウムを用いることができる。

以上のように、本発明にかかる給湯装置は、機器設置時に水改質成分の表面に付着している不純物を洗い流し、使用者が使用するときには、安定した水改質成分を供給することができるもので、貯湯式給湯機の他、ガス熱源の給湯機にも利用できる。

１７ 貯湯タンク
１８ 出湯回路
１９ 給湯水ポンプ
２０ 浴槽水加熱回路
２１ 風呂熱交換器
２２ 浴槽水加熱ポンプ
２３ 浴槽
２４ 浴槽水循環回路
２５ 浴槽水ポンプ
２６ 浴槽水注湯経路
２７ 浴槽水混合弁
２８ 温度検知手段
２９ 浴槽水注湯弁
３０ 水改質回路
３１ 分岐部
３２ 並列分岐回路
３３ 水改質手段
３４ バイパス電磁弁
３５ 無機化合物
３６ 収納容器
３７ フィルター

Claims (4)

1. 湯水を注湯する注湯経路と、前記注湯経路からの湯水を分流させるよう形成した並列分岐回路と、湯水の機能改質成分を添加する水改質手段とを備え、前記水改質手段は前記並列分岐回路に配設されるとともに、機器設置後の試運転時に、前記水改質手段に水を通水させることを特徴とする給湯装置。
2. 前記注湯経路に第一の電磁弁を、前記並列分岐回路に第二の電磁弁を設け、機器設置後の試運転時に前記第一の電磁弁及び前記第二の電磁弁を開弁し、前記水改質手段に水を通水させることを特徴とする請求項１に記載の給湯装置。
3. 前記機器設置後の試運転時において、前記水改質手段へ供給する水の温度を常温とすることを特徴とする請求項１または２に記載の給湯装置。
4. 前記機器設置後の試運転時において、前記第二の電磁弁の開弁時間を所定時間内とすることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の給湯装置。