JP3435985B2 - 電気湯沸かし器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は家庭や事務所などで
飲料用の湯を供給する電気湯沸かし器に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】近年の水道水は塩素消毒がされているた
めに、多くの遊離塩素が含まれており、カルキ臭（塩素
臭）の多いものとなっている。塩素が多いため浄水過程
において有機物と塩素が反応しトリハロメタンが生成し
ている。このトリハロメタンはＷＨＯが発ガン性がある
と指摘しているものでたいへん危険のものである。これ
ら汚染物質は人体に悪い影響を及ぼすと考えられ、水道
水中有に含まれていることは社会問題ともなっている。
さらに水源の汚染が原因によるいわゆるかび臭といった
臭いも水道水からすることがある。

【０００３】そこで従来の電気湯沸かし器では、数分間
沸騰を維持させたり、沸騰した後ヒーターへ間欠的に通
電させたり、また電気湯沸かし器に活性炭を設けたりし
て、水中の遊離塩素、トリハロメタン、かび臭を分解、
吸着、あるいは大気中に放出し、水中から除去してい
た。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、沸騰を持続さ
せることによる浄水方法で遊離塩素、トリハロメタン、
かび臭を十分減少させるには長時間の沸騰の維持が必要
であり、大量の蒸気が発生してしまい、さらに沸騰を維
持するために多くのエネルギーが必要である。また、ト
リハロメタンは遊離塩素がわずかでも残っていると、こ
の遊離塩素と水中に含まれる有機物が反応し生成するた
め、沸騰のみでは十分にに除去する事は困難である。

【０００５】また、沸騰した後ヒーターへ間欠的に通電
させるものでは、不良な成分を十分除去するためには間
欠的に沸騰させている時間を長くする必要があり、蒸気
の総発生量および電力消費量は沸騰を維持させるものに
比べてほとんど減少させることはできない。この方式で
もトリハロメタンの生成を抑制することはできない。

【０００６】活性炭を設けたものは残留塩素は活性炭の
触媒反応作用により沸騰開始前でも十分に除去する事が
できる。この方式では遊離塩素を十分に除去することが
できるため、トリハロメタンの生成を抑制することがで
きる。しかし、活性炭の吸着作用は高温では効果的でな
いため、トリハロメタンやかび臭を活性炭のみでは十分
除去することができない。そのため、活性炭を用いたも
のでもトリハロメタンやかび臭を除去させるためには沸
騰を継続させる必要があり、蒸気を大量に発生させる問
題がある。蒸気が大量に発生すると、湿度が上昇し周り
のものを湿らせてしまう問題がある。

【０００７】また、水中の揮発成分を気中に追い出す手
段として曝気が知られている。曝気とは水中に気体を吹
き込むことにより、水と気体を接触させ揮発成分を水中
から気中に拡散させることである。通常、曝気は曝気容
器の外の空気を曝気容器に吹き込み、吹き込まれた空気
は揮発成分と共に曝気容器外に排出される。電気湯沸か
し器の貯水用容器に湯沸かし器の外の空気を吹き込む
と、貯水用容器中の揮発成分は吹き込まれた空気に溶け
込み、空気と共に電気湯沸かし器外に排出されるため、
貯水用容器内の水からは揮発成分が除去される。しか
し、このとき同時に外気中のにおい成分やごみ等が逆に
水にとけ込み、水を汚してしまう問題がある。さらに電
気湯沸かし器に外気を吹き込むと蒸気が沸騰前でも蒸気
が発生するという問題もある。

【０００８】通常、電気湯沸かし器内の貯水用容器内の
水は利用するため、加熱され外気温よりも高温になって
いる。ここに外気を吹き込むと、吹き込まれた空気は貯
水用容器内で高温の水と接触することにより、高温とな
り空気中の飽和水蒸気量が増加するため絶対湿度も上昇
する。この後、空気が電気湯沸かし器外に排出されると
外気の温度まで冷える。空気の温度が冷えると飽和水蒸
気量が減少するため、高温の空気に溶け込んでいた水分
と冷えた飽和水蒸気量との差の分は必ず蒸気となる。こ
のため貯水用容器内部の水が沸騰していなくとも蒸気が
発生してしまい、やはり周りの湿度を上昇させてしま
う。

【０００９】本発明は、このような課題を解決しようと
するものであり、貯水用容器内の空気を貯水用容器内の
水の中に曝気する事により、外気のにおい成分やごみを
混入させることなく、かつわずかな蒸気の発生で貯水用
容器内の水を浄化することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明は貯水用容器と、この貯水用容器内の水を加熱
するヒータと、前記容器内の水を循環させる循環経路
と、外部に水を出水する出湯経路と、循環経路に水を流
す循環ポンプと、前記循環経路中に空気を流入させる混
入器とを設け、前記混入器は前記貯水用容器内の空気を
導くことにより、外気のにおい成分やごみを混入させる
ことなく、わずかな蒸気の発生で水中のトリハロメタン
などを揮発させ浄化する電気湯沸かし器とすることがで
きる。

【００１１】

【発明の実施の形態】上記の課題を解決するために請求
項１記載の発明は、貯水用容器と、この貯水用容器内の
水を加熱するヒータと、前記容器内の水を循環させる循
環経路と、外部に水を出水する出湯経路と、循環経路に
水を流す循環ポンプと、前記循環経路中に空気を流入さ
せる混入器とを設け、前記混入器は前記貯水用容器内の
空気を導き、上記の循環経路は水と空気の接触機会を多
くするために経路を曲げ長くしたものである。

【００１２】また、請求項２記載の発明は、上記混入器
に空気を導く吸気管は一端が混入器に接続しており、も
う一端は貯水用容器に接続させた構成とされる。

【００１３】また、請求項３記載の発明は、循環経路中
に活性炭を設けたものである。

【００１４】また、請求項４記載の発明は、上記吸気管
は貯水用容器の満水水位位置よりも上方で貯水用容器に
接続されたものである。

【００１５】また、請求項５記載の発明は、上記混入器
は貯水用容器の高さの２分の１以下の位置に配置された
ものである。

【００１６】以下に本発明による作用について説明す
る。水には不良成分として遊離塩素、トリハロメタン、
かび臭などが混入している。トリハロメタンやかび臭は
沸点は異なるがいずれも揮発性があり、気体と水が接触
することにより気体へ移動する。遊離塩素は水中では
（化１）のような反応の平衡を形成しており、ｐＨが７
付近では次亜塩素酸と次亜塩素酸イオンの状態で存在し
ている。

【００１７】

【化１】

【００１８】塩素分子は揮発性が高いが、次亜塩素酸や
次亜塩素酸イオンは揮発性が無いまたは非常に小さいた
め、気体と接触しただけではほとんど気散しない。しか
し、遊離塩素は非常に反応性が高いため水中の有機物等
と反応する。たとえばフミン質と言われる有機物と遊離
塩素が反応して遊離塩素は消滅しトリハロメタンが生成
する。この反応により遊離塩素は消費され減少する。

【００１９】一般に、水を加熱または沸騰させると水中
に含まれる遊離塩素が減少することが知られているが、
これは遊離塩素が反応により消費され、減少するためで
ある。また、この反応物の一つであるトリハロメタンは
揮発性があるために気体と水との接触させることにより
気体に移動し、水中からは除かれる。これらの作用によ
り遊離塩素、トリハロメタン、かび臭が除去されるので
ある。

【００２０】本発明のように循環経路中に容器内の空気
を混入させる混入器を配置することにより循環する水は
空気と接触する。ここで、揮発成分は水中より空気中に
移動し、水は浄化される。これにより外気のにおい成分
やごみを混入させることなく、わずかな蒸気の発生で水
中のトリハロメタンなどを揮発させ浄化する電気湯沸か
し器とすることができる。

【００２１】また、活性炭を循環経路中に配置すること
により水は循環によって活性炭と接触する。これにより
活性炭の触媒作用により遊離塩素は除去される。遊離塩
素が除去されることによりトリハロメタンを生成するこ
とが無くなる。これにより除去すべきトリハロメタンは
本電気湯沸かし器に入れられた水に入っていただけの量
であり、生成増加が加わる場合に比べて少なく、より効
率的に遊離塩素、トリハロメタンを除去できるのであ
る。

【００２２】また、吸気管を貯水用の容器の満水水位位
置よりも上方で接続することにより貯水用容器内の水量
に関わらず浄水することができる。

【００２３】また、混入器を貯水用容器の高さの２分の
１以下の位置に配置することにより、混入した空気と水
が接触し、流れる距離を確保することができる。これに
より効果的に浄水することができる。

【００２４】また、循環経路を曲げ長くしたものは、水
と空気の接触する時間が長くなる。これにより多くの揮
発成分が空気に移動するためにさらに効果的に浄水がで
きる。以下、本発明の実施例について図面を参照して説
明する。

【００２５】

【実施例】（実施例１） 以下、本発明の第一の実施例を図に基づいて説明する。
図１において、１は電気湯沸かし器の本体（以下単に本
体と称する）で、内部に湯を貯湯する内径１５０ｍｍ、
深さ２５０ｍｍの貯水用容器２（以下単に容器２と称す
る）を有している。３は容器２の口部を封じるように装
着した中栓である。また、４は本体１の上部を開閉可能
に覆った上蓋である。５は上蓋に設けられた蒸気通路で
あり、一端は中栓３を貫通して容器２内と連通してお
り、他端は大気と連通している。６は水漏れ防止弁であ
り、蒸気通路５内に配置されており、転倒時等には蒸気
通路５を遮断するようになっている。

【００２６】ここで、蒸気通路５は複雑に曲げられてお
り、容易には外気と容器２内の水面と上蓋４の間の空気
（以下内気と称する）が混合しない構成となっている。
また、容器２に水が入っていると内気は水の蒸気圧があ
るので、外気よりも圧力が高くなっている。これによ
り、容器２に水がある時は内気中の成分は蒸気通路５よ
り、外部に移動するが、外気が内気部に入り込むことは
ない。

【００２７】７は本体１と容器２との間の底部に設けた
循環モータ、８は循環モータ７により駆動される循環ポ
ンプで、その吸い込み口９は容器２の底部と連通してい
る。１０はポンプ８の吐出口で、循環経路の一部を構成
する１１の循環管Ａに連通している。１２は混入器であ
り、吸気管１５と接続されている。１６は吸気口であ
り、ここで吸気管１５と容器２が連通している。１３は
循環管Ｂであり、混入器１２と一端が連通しており、他
端は循環口１４で容器２と連通している。ここで容器２
内の水の循環経路は容器２と循環ポンプ８と、循環管Ａ
１１と、混入器１２と循環管Ｂ１３より形成されてい
る。

【００２８】１７は本体１と容器２との間の底部に設け
た出湯モータ、１８は出湯モータ１７により駆動される
出湯ポンプで、その吸い込み口１９は容器２の底部と連
通している。２０は出湯ポンプ１８の吐出口で、２１の
出湯管に連通している。２２は出湯口であり、ここより
電気湯沸かし器外に出湯する。出湯経路は容器２と出湯
ポンプ１８と、出湯管２１と、出湯口２２より形成され
ている。また、水はその水位が満水水位よりも下になる
ようにする。

【００２９】本実施例では吸気口１６は容器２の満水水
位よりも上に取り付けている。これにより容器２内の水
量に関わらず混入器によって水内に内気を巻き込むこと
ができるのである。さらに、混入器１２は容器２の高さ
の２分の１以下の高さに配置されている。これにより循
環管Ｂの長さが確保される。混入器１２により空気を巻
き込んだ水は１３の循環管Ｂを通った後、循環口１４を
介して容器２に戻る。１３の循環管Ｂの長さが確保され
ると、水と空気の接触時間も確保されるために浄水効果
も確保されるのである。

【００３０】２３は加熱用のヒーターであり、ドーナツ
状に中央部が抜けており容器２の下部に装着されてい
る。２４は温度検知器であり容器２の下部、ヒーター２
３の中心部に装着されている。２５は出湯モータ１７を
駆動する起動スイッチであり、可変抵抗体を有してお
り、押しボタン２６の押し動作によりロッド２７を介し
て動作する。２８は圧縮形のスプリングで、このスプリ
ング２８は、常時ロッド２７を上方に押し上げるように
付勢している。２９は制御装置であり、２４の温度検知
器からの信号を取り込み、ヒーター２３や循環モーター
７の通電等を制御する。また、１６の吸気口で吸気管１
５と容器２が連通している。これにより内気を確実に利
用できるだけでなく、転倒時等吸気管に水が逆流した場
合でも電気湯沸かし器外に水がこぼれ出さない構成とで
きる。

【００３１】以下、本実施例の動作を説明する。容器２
に水を入れた後通電すると、容器２内の水温は温度検知
器２４により計測されその信号が制御装置２９に送ら
れ、制御装置はヒーター２３の通電を開始し始める。ま
た、制御装置２９は所定の温度になると循環モーター７
を動作させる。循環モーター７が動作すると循環ポンプ
８が動作し、容器２の水を循環管Ａ１１を介して混入器
１２に水を流す。混入器１２は水の流れにより吸気管１
５より空気を吸引する構成となっている。吸気口１６よ
り内気が引かれ吸気管１５を介して混入器１２で水と空
気が混合される。空気が混入した水は１３の循環管Ｂお
よび循環口１４を介して容器２に戻る。水が空気を混入
することにより有効に水と空気が接触する。この際水中
のトリハロメタンやかび臭などの揮発成分が空気中に移
動し、水の中から除かれ浄水されるのである。よって沸
騰を継続させることなく浄水できる。

【００３２】ここで、容器２の水が所定の温度に達した
後ポンプを動作している。これは容器２の内部の圧力を
最初あった大気の圧力に加え、水又はお湯の蒸気圧があ
るために外気よりも必ず十分高い圧力にしている。この
ため外気が容器２内に混入することを完全に防いでおり
外気の汚れを水にとけ込ませることはない。また容器２
内の水が所定の温度に達すると循環モーター７の動作を
停止する。

【００３３】なお、本実施例においては、水温３０℃で
循環モータ７を動作させ、水温９５℃で停止させた。

【００３４】この後、容器２内の水が沸騰し、ヒーター
７への通電が終了する。また、図示されていないスイッ
チを動作させることにより、沸騰後わずかにヒーター２
０への通電を維持することができる。出湯する際は押し
ボタン２６を押す。これにより出湯モーター１７が動作
する。これにより浄水された容器２内の水は出湯ポンプ
１８により、２１の出湯管を通り出湯口２２より電気湯
沸かし器外に排出され利用される。これにより外気のに
おい成分やごみを混入させることなく、わずかな蒸気の
発生で水中のトリハロメタンなどを揮発させ浄化する電
気湯沸かし器とすることができる。

【００３５】（実施例２） 図２は電気湯沸かし器の循環経路中に活性炭を配置した
ものである。１〜２９は実施例１と同じである。３０は
活性炭ケースであり、内部に活性炭３２が配置されてい
る。また、活性炭ケースの少なくとも一部は活性炭がこ
ぼれ落ちない程度の穴があいており水が活性炭ケース３
０の内部を通過できるようになっている。３１はカバー
であり活性炭ケース２７を循環口１４付近に固定する。
活性炭３２は満水水位よりも高い位置に配置されてい
る。

【００３６】以下、本実施例の動作を説明する。容器２
に水を入れた後通電すると、容器２内の水温は温度検知
器２４により計測され、その信号が制御装置２９に送ら
れ、制御装置はヒーター２３の通電を開始し始める。ま
た、制御装置２９は所定の温度になると循環モーター７
を動作させる。循環モーター７が動作すると循環ポンプ
８が動作し、容器２の水を循環管Ａ１１を介して混入器
１２に水を流す。混入器１２は水の流れにより吸気管１
５より空気を吸引する構成となっている。吸気口１６よ
り内気が引かれ吸気管１５を介して混入器１２で水と空
気が混合される。空気が混入した水は１３の循環管Ｂお
よび循環口１４を介して活性炭ケース３０に注がれる。
活性炭ケース３０に注がれた水は内部の活性炭中を通過
し容器２に戻る。この活性炭を通過する際に活性炭の作
用により浄化される。ここで、活性炭は吸着材としてだ
けでなく、（化２）に示すような反応をおこす触媒とし
て作用する。

【００３７】

【化２】

【００３８】これにより遊離塩素が除去されるだけでな
く、トリハロメタンの生成を抑えることができる。ま
た、活性炭の吸着作用は低温では有効に働く。このよう
に水を一定時間空気と接触させた場合、活性炭を組み合
わせることによりトリハロメタンが増加しないために除
去すべきトリハロメタン量が少なく、さらに吸着効果も
期待できるため浄水効果が高くなる。

【００３９】容器２内の水が所定の温度に達すると循環
モーター７の動作を停止する。活性炭３２は容器２の満
水水位よりも高い位置に配置されている。これにより循
環モーター７が停止すると水は活性炭３２と接触しなく
なる。活性炭は高温になると吸着した成分を溶出する。
高温では水と活性炭が接触しないため活性炭からの溶出
で水を汚すことはない。

【００４０】この後、容器２内の水が沸騰し、ヒーター
２３への通電が終了する。よって沸騰を継続させること
なく浄水できる。また、湯が沸いた後水は所定の温度で
保温される。ここで、容器２の内部は最初あった大気の
圧力に加え、水又はお湯の蒸気圧があるために外気より
も必ず高い圧力になっている。さらに蒸気通路５は複雑
に曲げられており、外気が容器２内に混入することはな
い。

【００４１】また、図示されていないスイッチを動作さ
せることにより、沸騰後わずかにヒーター２３への通電
を維持することができる。出湯する際は押しボタン２６
を押す。これにより出湯モーター１７が動作する。これ
により浄水された容器２内の水は出湯ポンプ１８によ
り、２１の出湯管と出湯口２２より電気湯沸かし器外に
排出され利用される。また、保温中は活性炭は容器２内
にあるので、水温とほぼ同じ温度に保たれる。この時、
活性炭から揮発成分が溶出するのであるが、容器２内は
温度が高く外気より圧力が高いため外部に排出される。
保温により活性炭が再生できるのである。これらにより
外気のにおい成分やごみを混入させることなく、わずか
な蒸気の発生で水中の遊離塩素やトリハロメタンなどの
揮発成分をより有効に除去し、浄化する電気湯沸かし器
とすることができる。

【００４２】（実施例３） 図３は電気湯沸かし器の循環経路を長くしたものであ
る。１〜３２および動作は実施例２と同じである。ここ
で１３の循環管Ｂは容器２の周りを巻き付くように螺旋
状の形状をしている。これにより１３の循環間Ｂに送ら
れた空気と水の混合物は非常に長い時間接触する。これ
によりさらに有効に揮発成分を除去することができるの
である。なお、本実施例では１３の循環管Ｂを螺旋状に
したが、クランク状などその他の形状でも本実施例の主
旨が変わることはない。よって、沸騰を継続させること
なく浄水できる。

【００４３】ここで、容器２の水が所定の温度に達した
後ポンプを動作している。これは容器２の内部の圧力を
最初あった大気の圧力に加え、水又はお湯の蒸気圧があ
るために外気よりも必ず十分高い圧力にしている。この
ため外気が容器２内に混入することを完全に防いでおり
外気の汚れを水にとけ込ませることはない。また容器２
内の水が所定の温度に達すると循環モーター７の動作を
停止する。これにより外気のにおい成分やごみを混入さ
せることなく、わずかな蒸気の発生で水中の遊離塩素や
トリハロメタンなどの揮発成分を有効に除去し、浄化す
る電気湯沸かし器とすることができる。

【００４４】

【発明の効果】上記から明らかなように、請求項１記載
の発明によれば、貯水用容器と、この貯水用容器内の水
を加熱するヒータと、前記容器内の水を循環させる循環
経路と、外部に水を出水する出湯経路と、循環経路に水
を流す循環ポンプと、前記循環経路中に空気を流入させ
る混入器とを設けたもので、前記混入器により前記貯水
用容器内の空気を導き循環経路内で空気と水を接触させ
るものである。これにより水中の揮発成分が空気中に移
動し、水中の揮発成分が減少する。したがって、外気の
におい成分やごみを混入させることなく、わずかな蒸気
の発生で水中の遊離塩素やトリハロメタンなどの揮発成
分を有効に除去し、浄化する電気湯沸かし器とすること
ができる。また、経路を曲げ長くした循環経路を有する
ことにより水と空気の接触機会を多くことができる。し
たがって、より有効に浄水できる電気湯沸かし器とする
ことができるまた、請求項２記載の発明のように混入器
には混入器に空気を導く吸気管の一端が接続されてお
り、前記吸気管のもう一端が貯水用容器に接続されるこ
とにより、内気を確実に利用できる。したがって、より
有効に浄水できる電気湯沸かし器とすることができる。

【００４５】また、請求項３記載の発明のように循環経
路中に活性炭を配置することにより遊離塩素等の比較的
揮発しにくい成分も浄化することができる。したがっ
て、より有効に浄水できる電気湯沸かし器とすることが
できる。

【００４６】また、請求項４記載の発明のように貯水用
容器の満水水位位置よりも上方に吸気管が接続すること
により貯水用の容器内の水量に係わらず混入器は空気を
引き込むことができる。したがって水量に係わらず確実
に浄水できる電気湯沸かし器とすることができる。

【００４７】また、請求項５記載の発明のように混入器
は貯水用容器の高さの２分の１以下の位置に配置するこ
とにより、空気と水の接触時間を確保することができ
る。したがってより有効に浄水できる電気湯沸かし器と
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例における電気湯沸かし器の縦断
面図

【図２】本発明の他の実施例における電気湯沸かし器の
縦断面図

【図３】本発明のさらに他の実施例における電気湯沸か
し器の縦断面図

【符号の説明】

２ 貯水用容器 ８ ポンプ １２ 混入器 １５ 吸気管 ２３ ヒーター ３２ 活性炭

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 清水 聡 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (72)発明者 国広 幸利 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (72)発明者 宇治野 芳行 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (72)発明者 松田 昇 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (72)発明者 横野 政廣 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (72)発明者 小畑 哲生 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (72)発明者 森本 泰史 大阪府門真市殿島町７番６号 株式会社 エクセルテクノ内 (56)参考文献 特開 平６−254539（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−163466（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−154087（ＪＰ，Ａ) 実開 平６−11629（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) A47J 27/21 101 C02F 1/20 C02F 1/28 C02F 1/74

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 貯水用容器と、この貯水用容器内の水を
   加熱するヒータと、前記容器内の水を循環させる循環経
   路と、外部に水を出水する出湯経路と、循環経路に水を
   流す循環ポンプと、前記循環経路中に空気を流入させる
   混入器とを設け、前記混入器は前記貯水用容器内の空気
   を導き、前記循環経路は水と空気の接触機会を多くする
   ために経路を曲げ長くした電気湯沸かし器。
2. 【請求項２】 混入器には混入器に空気を導く吸気管の
   一端が接続されており、前記吸気管のもう一端が貯水用
   容器に接続された請求項１記載の電気湯沸かし器。
3. 【請求項３】 循環経路中に活性炭を配置した請求項１
   または２記載の電気湯沸かし器。
4. 【請求項４】 貯水用容器の満水水位位置よりも上方に
   吸気管が接続された請求項１〜３いずれか１項記載の電
   気湯沸かし器。
5. 【請求項５】 混入器は貯水用容器の高さの２分の１以
   下の位置に配置された請求項１〜４いずれか１項記載の
   電気湯沸かし器。