JP2006266554A

JP2006266554A - 気体混合機能付給湯装置

Info

Publication number: JP2006266554A
Application number: JP2005083069A
Authority: JP
Inventors: Keiko Yasui; 圭子安井
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2005-03-23
Filing date: 2005-03-23
Publication date: 2006-10-05

Abstract

【課題】湯水に複数種類の気体を混合するには、複数のボンベもしくは濃縮膜が必要になるという課題があるともに、水道水を電気分解して気体を生成する方法では、塩素ガスが発生し次亜塩素酸イオンが生成するという課題があった。
【解決手段】純水を電気分解することで水素および酸素ガスを発生させる電解槽１４と、電解槽１４で生成した水素ガスおよび酸素ガスを湯水に混合する混合手段２１を備えた構成とし、電気分解で生成した水素ガスもしくは酸素ガスを混合することで、次亜塩素酸イオンを生成することなく、湯水に気体を混合することができ、シャワーや洗面、台所等にも皮膚や頭髪にダメージを与えない気体を混合した湯水を供給することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、浴槽や台所に湯を供給する給湯路に、電気分解で発生した気体を混合し、水素もしくは酸素ガスを溶解した湯水を浴槽水ないしは調理用水として供給する家庭用の気体混合機能付給湯装置に関するものである。

従来の気体混合機能付き給湯装置としては、気体をガスボンベから供給し添加する方法（例えば特許文献１参照）や、炭素電極を用いて水を電気分解し、二酸化炭素と水素ガスを発生させる方法（例えば特許文献２参照）や、水道水の電気分解により気体を発生させる方法（例えば特許文献３参照）、酸素富化膜を用いて得た高濃度酸素を湯水に混合する方法（例えば特許文献４参照）があった。
特開２００３−１９４２６号公報特開２０００−３０８８９１号公報特許第２６１５３０８号公報特開平４−２３４７号公報

しかしながら、ガスボンベを用いる方法はボンベの貯蔵場所やボンベの交換が必要であり、家庭用給湯装置としては不向きであるとともに、膜を用いて気体を濃縮する方法と同様に、複数種類の気体を混合するためそれぞれ、ボンベもしくは濃縮膜が必要となるという課題があった。炭素電極を用いて水を電気分解する方法においても、水電気分解の電極として用いるには、炭素電極は消耗が激しく、短期間での交換が必要になるという課題があった。また、水道水を電気分解する方法では水道水に含まれる塩素が塩素ガスとして発生してしまうため、塩素ガスが湯水に溶解し生成した次亜塩素酸イオンの酸化力により、皮膚や頭髪は酸化のダメージをうけ劣化していくとともに、飲用や調理に用いる場合にも塩素臭が不愉快であるという課題があった。

上記課題を解決するために、本発明の気体混合機能付給湯装置は、純水を電気分解することで水素および酸素ガスを発生させる電解槽と、電解槽で生成した水素ガスおよび酸素ガスを湯水に混合する混合手段を備えた構成とし、電気分解で生成した水素ガスもしくは酸素ガスを混合することで、次亜塩素酸イオンを生成することなく、湯水に気体を混合することができ、シャワーや洗面、台所等にも皮膚や頭髪にダメージを与えない気体を混合した湯水を供給することができる。

本発明の気体混合機能付給湯装置は、純水の電気分解により発生した酸素ガスと水素ガスを湯水に混合することで、次亜塩素酸イオンを生成することなく、湯水に気体を混合することができ、シャワーや洗面、台所等にも気体を混合した湯水を供給することが出来る。気体として水素ガスを混合した場合には、水素ガスにより水の酸化還元電位が低下し、皮膚や頭髪にダメージを与えない肌にやさしい水を供給するとともに、気体として酸素ガスを供給した場合には、肌の新陳代謝を活発にするとともに、気泡がはじける際に高濃度の酸素が放出し、酸素の吸引効果によりリラックス効果を得ることができる。

第１の発明は、給水路と、給水路からの水を加熱する加熱手段と、加熱手段によって温められた温水を供給する給湯路と、純水を電気分解し水素および酸素ガスを発生させる電解槽と、給水路もしくは給湯路の一部に電解槽で生成した水素ガスおよび酸素ガスを湯水に混合する混合手段を備えた構成とし、純水の電気分解により発生した酸素ガスと水素ガスを湯水に混合することで、次亜塩素酸イオンを生成することなく、湯水に気体を混合することができ、シャワーや洗面、台所等にも皮膚や頭髪にダメージを与えない気体を混合した湯水を供給することができる。

第２の発明は電解槽を、固体高分子電解質膜と、前記固体高分子電解質膜の両面に電極を設けた構成とすることで、電極間距離を小さくすることができ電気分解による気泡の発生量を増やすことができ、簡易で小型の構成で気泡を混入させることができる。

第３の発明は、電解槽で発生する水素ガスおよび酸素ガスを分離採取し、湯水に混合するガスを任意に選択する切り替え手段を設けた構成とし、水素ガスのみを溶解することで酸化還元電位の低い水素溶解水や酸素ガスのみを溶解することで酸素溶解水を任意に得ることができる。

第４の発明は、電極を、多孔質チタン基材に白金、イリジウム、パラジウム、タンタルの少なくとも１つを含む成分を、焼結もしくはメッキにより形成した多孔体貴金属電極を固体高分子電解質膜の両面に圧着した構成とすることで、簡易で小型の構成で気体を発生させることができる。

第５の発明は、電解槽は、両面に電極を形成した固体電解質膜を少なくとも２つ以上備え、電極への通電を制御する制御手段を備えた構成とすることで、気体の発生量をコントロールすることができ、目的に応じた気体を混合した湯水を供給することができる。

第６の発明は、電極の少なくとも一つを二酸化鉛電極とし、電気分解により二酸化鉛電極表面で酸素とともにオゾンを発生させオゾン溶解水を生成することができる。

第７の発明は、混合手段は電解槽で発生したガスを湯水に加圧混合する加圧ポンプを備えた構成とすることで、加圧混合された気体が放出される際に減圧されることで、微細気泡として湯水に混入することができる。

第８の発明は、混合手段を加熱手段の下流に設けた構成とすることで、電解槽で発生したガスは、熱交換器に流入せず、気体の混入による熱交換器の腐食を防止することができる。

（実施の形態１）
実施の形態1における気体混合機能付き給湯装置の構成図を図１に示す。

図１において、給湯装置１は給水路２と給湯路３と追い炊き循環回路４と水を加熱する熱交換器５で構成されている。

給水路２の水は熱交換器５で加熱されお湯となり、給湯路３を経てシャワーヘッド９やカラン１０等から吐出される。一方、追い炊き循環回路４に設けられた風呂ポンプ１１から出た浴槽湯の循環水は熱交換器５で加熱された後、追い焚き循環回路４を経てアダプタ１２から浴槽１３に噴出する。

電解槽１４は、両面に多孔質貴金属電極１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄを締め付け金具１６で圧着させた固体電解質膜１７ａ、１７ｂを有し、固体電解質膜１７ａ、１７ｂにより内部は極室１８ａ、１８ｂ、１８ｃに分離されている。電解槽１４には純水が充填されており、極室１８ａ、１８ｂ、１８ｃで生成したガスはそれぞれ、ガス配管１９ａ、１９ｂ、１９ｃから切り替え手段２０を介して、混合手段２１に送られる。混合手段２１は給湯路３に設けられ、加圧手段２２により気体を加圧することで、湯水に気体を加圧混合している。混合手段２１は熱交換器４の下流側に設けられ、電解槽１４で発生したガスは、熱交換器４に流入しない構成となっている。

多孔質貴金属電極１５ａ、１５ｄを陽極とし、多孔質貴金属電極１５ｂ、１５ｃを陰極となるように直流電源２３を接続した構成となっている。

多孔質貴金属電極１５ａおよび１５ｂ、１６ｃは、チタン基材に白金、イリジウム、パラジウム、タンタルの１つ以上を含む成分を焼結もしくはメッキにより形成した貴金属電極で構成されている。また、多孔質貴金属電極１５ｄはチタン基材の表面に二酸化鉛を含む金属を形成した二酸化鉛電極で構成されている。

上記構成において、電解槽１４内部の純水は電極１５ａ、１５ｂ間および電極１５ｃ、１５ｄ間に印加された電圧により電気分解され、電極１５ａ表面では酸素ガスが、電極１５ｂおよび１５ｃ表面では水素ガスが、電極１５ｄ表面ではオゾンガスが生成し、極室１８ａから酸素ガスが極室１８ｂから水素ガスが極室１８ｃからオゾンガスを採取することができる。電気分解により生成したガスは、切り替え手段２０により任意のガスを選択し加圧手段２２で加圧され混合手段２１に送られる。混合手段２１では、加圧された気体が給湯路２に混合され、給湯路３を経てシャワーヘッド９やカラン１０等から吐出される際に微細気泡として放出される。

切り替え手段２０により、極室１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄで生成したガスのすべてを給湯路３に混合した場合には、入浴者は微細気泡の混合したお湯を入浴水およびシャワー水としてもちいることができ、毛穴の洗浄効果、温熱効果などを得ることができる。さらに、微細気泡には通常の空気ではなく、水素および酸素、オゾンガスが含まれているため、通常の空気による微細気泡入浴とは異なり新陳代謝の促進効果、血行促進、入浴時の心拍数上昇抑制、快適リラックス、オゾンによる殺菌効果を得ることができる。

また、純水を電気分解しているため、水道水を電解する場合のような電極へのスケール析出や、肌や頭髪にダメージを与える次亜塩素酸イオンを生成することなく、気体を生成することができる。

また電解槽を、固体高分子電解質膜の両面に電極を設けた構成とすることで、電極間距離を小さくすることができ電気分解による気泡の発生量を増やすことができるとともに、簡易で小型の構成で気泡を混入させることができる。

また、電解槽で発生するガスを分離採取し、湯水に混合するガスを任意に選択する切り替え手段を設けた構成とし、水素ガスのみを溶解することで酸化還元電位の低い水素溶解水や酸素ガスのみを溶解することで酸素溶解水を任意に得ることができる。

また、電極を、多孔質チタン基材に白金、イリジウム、パラジウム、タンタルの１つ以上を含む成分を、焼結もしくはメッキにより形成した多孔体貴金属電極を固体高分子電解質膜の両面に圧着した構成とすることで、簡易で小型の構成で気体を発生させることができる。

また、陽極を二酸化鉛電極とし、電気分解により二酸化鉛電極表面で酸素とともにオゾンを発生させオゾン溶解水を生成することで、オゾンの殺菌消臭効果をえることができ、食品の洗浄や殺菌に用いることもできる。

また、混合手段を熱交換器の下流側にもうけることで、電解槽で発生したガスは、熱交換器に流入せず、気体の混入による熱交換器の腐食を防止することができる。

なお、電極への通電を制御する制御手段を備えた構成とすることで、気体の発生量をコントロールすることができ、目的に応じた気体を混合した湯水を供給することも可能である。

以上のように、本発明にかかる給湯装置は電気分解により湯水に気体を混合することが可能となるので、電気温水およびヒートポンプ給湯器、ビルトインジャーポット等の用途にも適用が可能である。

本発明の実施例第１の形態における気体混合機能付給湯装置の構成図

符号の説明

１給湯装置
２給水路
３給湯路
４追い炊き循環回路
５熱交換器
９シャワーヘッド
１０カラン
１１風呂ポンプ
１２アダプタ
１３浴槽
１４電解槽
１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄ多孔質貴金属電極
１６締め付け金具
１７ａ、１７ｂ固体電解質膜
１８ａ、１８ｂ、１８ｃ極室
１９ａ、１９ｂ、１９ｃガス配管
２０切り替え手段
２１混合手段
２２加圧手段

Claims

給水路と、給水路からの水を加熱する加熱手段と、前記加熱手段によって温められた温水を供給する給湯路と、純水を電気分解し水素および酸素ガスを発生させる電解槽と、前記給水路もしくは給湯路の一部に前記電解槽で生成した水素ガスおよび酸素ガスを湯水に混合する混合手段を備えた気体混合機能付給湯装置。
電解槽は、固体高分子電解質膜と、前記固体高分子電解質膜の両面に電極を設けた構成とし、純水を電気分解することで水素および酸素ガスを発生させる請求項１記載の気体混合機能付給湯装置。
電解槽で発生する水素ガスおよび酸素ガスを分離採取し、湯水に混合するガスを任意に選択する切り替え手段を設けた請求項１または２記載の気体混合機能付給湯装置。
電極は、多孔質チタン基材に白金、イリジウム、パラジウム、タンタルのうち少なくとも１つを含む成分を焼結もしくはメッキにより形成した多孔体貴金属電極とし、固体高分子電解質膜の両面に圧着した構成とする請求項２または３記載の気体混合機能付給湯装置。
電解槽は、両面に電極を形成した固体電解質膜を少なくとも２つ以上備え、前記電極への通電を制御する制御手段を備えた請求項１〜４のいずれか１項に記載の気体混合機能付給湯装置。
電極の少なくとも一つを二酸化鉛電極とし、電気分解により前記二酸化鉛電極表面で酸素とともにオゾンを発生させオゾン溶解水を生成することを特徴とした請求項５記載の気体混合機能付給湯装置。
混合手段は電解槽で発生したガスを湯水に加圧混合する加圧ポンプを備えた請求項１〜６のいずれか１項に記載の気体混合機能付給湯装置。
混合手段は加熱手段の下流に設けた請求項１〜７のいずれか１項に記載の期待混合機能付給湯装置。