JP4039247B2 - 電気給湯器 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、湯沸かしタンクとは別に水を貯水する給水タンクを有する電気給湯器に関するものであり、その浄水手段に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来の電気給湯器は、給水のために本体そのものを運ばなければならなかったが、給湯機本体に対して取り外し自在とされた給水タンクと、給水タンクの水を湯沸かしタンクに随時供給する水補給手段を有して、給水の利便性向上し、消費量が大きな場合でも湯ぎれを起こさないようにしたものもある。(例えば、特許文献1参照)。この発明では、給水タンク内に籠状の容器内に活性炭などの浄水剤を収容して構成された浄水カートリッジが吊り下げ具で給水タンクの口縁に係止することにより取り外し自在に取り付けられており、給水タンク内の水に浄水カートリッジが浸漬する状態で使用されている。
【0003】
また、1つの器体内に浄水器と電気的な加熱手段を働かせた貯湯容器とを並べ設け、器体外の給水源から浄水器へ給水することで、原水を浄水してそのまま利用し、また貯湯容器に貯湯される貯湯液を浄水とすることにも利用できるものも提案されている。(例えば、特許文献2参照)。
【0004】
【特許文献1】
特許第3095007号公報(第4頁、第1図)
【特許文献2】
特許第2677211号公報(第2−5頁、第1図)
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記の特許文献1の方法では、浄水カートリッジを通過する手段が付設されていないため、水中の残留塩素やトリハロメタンなどの除去を十分に行うことができない。また、給水タンク内の水に浄水カートリッジが浸漬する状態で使用されているため、連続して使用して活性炭の吸着能を超えた場合に、吸着していたトリハロメタン等を再放出してしまうという課題を有していた。
【0006】
また、前記の特許文献2の方法では、器体外の給水源から浄水カートリッジを通過させるので前記特許文献1の方法よりも浄水性能は良いものの、浄化剤である活性炭や中空糸膜を通過する際の圧力損失が大きくなるという課題を有していた。
【0007】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、浄水部を通過する際の圧力損失を小さくすることができる電気給湯器を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
前記従来の課題を解決するために、水を収納する給水タンクと、加熱手段が付設された湯沸かしタンクと、一端が前記給水タンクに連通し他端が前記湯沸かしタンクに連通接続する給水経路と、前記給水タンクから前記湯沸かしタンクへ水を供給するポンプと、前記給水経路中に設けられるとともに、通過する水が中心軸に対して平行な方向に流れるように渦巻き状に成型した繊維状活性炭シートを配置した浄水フィルタと前記浄水フィルタを収容するケーシングとを有した浄水部とを備え、前記ケーシングに被処理水を排出する排水口を設け、前記浄水フィルタの少なくとも上面と側面のいずれか一方が前記ケーシングの外枠と当接しない電気給湯器であって、前記浄水フィルタの少なくとも上面と側面のいずれか一方を前記ケーシングの外枠と当接させないことにより、浄水フィルタを通過しない経路に一部の水を逃がすことができ、浄水部を通過する際の圧力損失を小さくすることができるのである。
【0009】
【発明の実施の形態】
請求項1に記載の本発明は、水を収納する給水タンクと、加熱手段が付設された湯沸かしタンクと、一端が前記給水タンクに連通し他端が前記湯沸かしタンクに連通接続する給水経路と、前記給水タンクから前記湯沸かしタンクへ水を供給するポンプと、前記給水経路中に設けられるとともに、通過する水が中心軸に対して平行な方向に流れるように渦巻き状に成型した繊維状活性炭シートを配置した浄水フィルタと前記浄水フィルタを収容するケーシングとを有した浄水部とを備え、前記ケーシングに被処理水を排出する排水口を設け、前記浄水フィルタの少なくとも上面と側面のいずれか一方が前記ケーシングの外枠と当接しない電気給湯器であり、これにより、浄水フィルタを通過しない経路に一部の水を逃がして流速を小さくすることができる。圧力損失は、流速に比例して大きくなることから、流速を小さくすることで浄水部を通過する際の圧力損失を小さくすることができる。
【0010】
さらに、浄水部の内部の空気の抜け道ができるため浄水部への水の通過をスムーズに行うことができるのである。
【0011】
また、この排水口から空気とともに水も排出され、この水を再度給水タンクへと戻すことで、給水タンクと浄水部の間で循環させることができ、浄水部との接触回数が増えるため浄水性能を向上することができる。また、排水口から水が落下する際の爆気により、トリハロメタンや残留塩素などの揮発成分を除去することもできる。
【0012】
さらに、浄水フィルタのシートとシートの接触面に沿って水が浄水フィルタ内に浸透し、通過するような流し方ができるため、浄水フィルタを通過する際の圧力損失を小さくすることができる。また、水が浄水フィルタ内に浸透し、通過するような流し方ができるため、活性炭との接触効率も良くなり、浄水性能も向上することができる。
【0013】
【実施例】
以下本発明の実施例について、図面を参照しながら説明する。
【0014】
(実施例1)
図1は、本発明の電機給湯器の浄水部の第一の実施例を示すものである。図1の(a)は、浄水部の断面図で、(b)は(a)の図中のA−A´の一点破線で切断した場合の断面図である。24は浄水フィルタであり、繊維状活性炭からなるシートを渦巻状に巻いたものである。51は浄水フィルタ24を収容するケーシングであり、浄水フィルタ24とケーシング51の外枠は当接していない。ケーシング51は55の流入口と下部に56の流出口、排水口52を有している。この排水口52によって、浄水部の内部の空気の抜け道ができるため浄水部への水の通過をスムーズに行うことができるのである。また、この排水口から空気とともに水も排出され、この水を再度給水タンクへと戻すことで、給水タンクと浄水部の間で循環させることができる。
【0015】
次に図中の矢印を用いて、ケーシング51内の水の流れについて説明する。浄水フィルタ24がケーシング51の外枠と当節していないため、ブロック矢印のように上部より浄水部に供給された水は、ケーシング51内で、実線矢印で示された浄水フィルタを通過する流路53と、破線矢印で示された浄水フィルタを通過しない流路54とに分かれる。圧力損失は、流速に比例して大きくなることから、浄水フィルタを通過しない経路54に一部の水を逃がして、浄水フィルタを通過する流路53の流速を小さくすることで、圧力損失を小さくすることができる。
【0016】
また、浄水フィルタを通過する流路53を通過する水は、浄水フィルタ24の渦巻きの中心軸と平行な方向で通過するので、浄水フィルタ24のシートとシートの接触面に沿って水が浄水フィルタ24内に浸透し、通過するような流し方となるため、浄水フィルタ24を通過する際の圧力損失を小さくすることができる。また、このような流し方ができるため、活性炭との接触効率も良くなり、浄水性能も向上することができる。
【0017】
浄水フィルタを通過しない流路54とは、全く浄水フィルタと接触しないものと、浄水フィルタ表面をかすめるように流れるものを含み、浄水フィルタを通過しない流路54を通った水の一部は、排水口52を通り、図示されていない給水タンク内へ戻る。これにより、給水タンクと浄水部の間で循環させることができ、浄水部との接触回数が増えるため浄水性能を向上することができる。また、排水口から水が落下する際の爆気により、トリハロメタンや残留塩素などの揮発成分を除去することもできる。
【0018】
以上のように、浄水部を通過する水は、浄水フィルタを通過する流路53を通ること、浄水フィルタを通過しない流路54のうちの浄水フィルタ表面をかすめるように流れること、また、排水口から水が落下する際の爆気により、トリハロメタン、残留塩素等の不良物質が除去されるのである。
【0019】
(実施例2)
図2は、本発明の電機給湯器の浄水部の第二の実施例を示すものである。図2の(a)は、浄水部の断面図で、(b)は(a)の図中のA−A´の一点破線で切断した場合の断面図である。24の浄水フィルタおよび55の流入口、56の流出口、排水口52は、実施例一の場合と同様であるが、51のケーシングは、内部に複数個の穴を有するしきり51aを有しており、散水板の働きをしている。
【0020】
次に図中の矢印を用いて、ケーシング51内の水の流れについて説明する。浄水フィルタ24がケーシング51の外枠と当接していないため、ブロック矢印のように上部より浄水部に供給された水は、ケーシング51内の複数個の穴を有するしきり51aにより、実線矢印で示された浄水フィルタを通過する流路53と、破線矢印で示された浄水フィルタを通過しない流路54とに分かれる。浄水フィルタを通過しない流路54とは、全く浄水フィルタと接触しないものと、浄水フィルタ表面をかすめるように流れるものを含む。
【0021】
また、浄水フィルタを通過しない流路54を通った水の一部は、排水口52を通り、図示されていない給水タンク内へ戻る。これにより、浄水部を通過する水は、浄水フィルタを通過する流路53を通ること、浄水フィルタを通過しない流路54のうちの浄水フィルタ表面をかすめるように流れること、また、排水口から水が落下する際の爆気により、トリハロメタン、残留塩素等の不良物質が除去されるのである。
【0022】
(実施例3)
図3は、本発明の電機給湯器の浄水部の第三の実施例を示すものである。図3の(a)は、浄水部の断面図で、(b)は(a)の図中のA−A´の一点破線で切断した場合の断面図である。24の浄水フィルタおよび56の流出口、排水口52は、実施例一の場合と同様であるが、51のケーシングは、水の流入口55がケーシングの上部ではなく、横部に位置している。
【0023】
次に図中の矢印を用いて、ケーシング51内の水の流れについて説明する。浄水フィルタ24がケーシング51の外枠と当接していないため、ブロック矢印のように左横上部より浄水部に供給された水は、ケーシング51内で実線矢印で示された浄水フィルタを通過する流路53と、破線矢印で示された浄水フィルタを通過しない流路54とに分かれる。浄水フィルタを通過しない流路54とは、全く浄水フィルタと接触しないものと、浄水フィルタ表面をかすめるように流れるものを含む。
【0024】
また、浄水フィルタを通過しない流路54を通った水の一部は、排水口52を通り、図示されていない給水タンク内へ戻る。これにより、浄水部を通過する水は、浄水フィルタを通過する流路53を通ること、浄水フィルタを通過しない流路54のうちの浄水フィルタ表面をかすめるように流れること、また、排水口から水が落下する際の爆気により、トリハロメタン、残留塩素等の不良物質が除去されるのである。
【0025】
(実施例4)
図4は、本発明の電機給湯器の浄水部の第四の実施例を示すものである。図4の(a)は、浄水部の断面図で、(b)は(a)の図中のA−A´の一点破線で切断した場合の断面図である。24の浄水フィルタおよび55の流入口、56の流出口、排水口52は、実施例三の場合と同様であるが、51のケーシングは、内部に複数個の穴を有するしきり51aを有しており、散水板の働きをしている。
【0026】
次に図中の矢印を用いて、ケーシング51内の水の流れについて説明する。浄水フィルタ24がケーシング51の外枠と当接していないため、ブロック矢印のように左横上部より浄水部に供給された水は、ケーシング51内の複数個の穴を有するしきり51aにより、実線矢印で示された浄水フィルタを通過する流路53と、破線矢印で示された浄水フィルタを通過しない流路54とに分かれる。実線矢印で示された浄水フィルタを通過する流路53と、破線矢印で示された浄水フィルタを通過しない流路54とに分かれる。浄水フィルタを通過しない流路54とは、全く浄水フィルタと接触しないものと、浄水フィルタ表面をかすめるように流れるものを含む。
【0027】
また、浄水フィルタを通過しない流路54を通った水の一部は、排水口52を通り、図示されていない給水タンク内へ戻る。これにより、浄水部を通過する水は、浄水フィルタを通過する流路53を通ること、浄水フィルタを通過しない流路54のうちの浄水フィルタ表面をかすめるように流れること、また、排水口から水が落下する際の爆気により、トリハロメタン、残留塩素等の不良物質が除去されるのである。
【0028】
実施例1〜実施例4では、浄水フィルタは一枚の繊維状活性炭からなるシートを渦巻き状に巻いた構成であったが、図5のように、複数の繊維状活性炭からなるシートを同心円状に巻いた構成であっても同様の効果を示すものである。
【0029】
また、全体の形状が円筒状(断面が円または楕円状)以外にも、例えば図6の(a)、(b)のように、全体の形状が直方体またはその他角柱(断面が四角形またはその他の多角形)であっても同様の効果を示すものである。
【0030】
また、図7のように、繊維状活性炭からなるシートを積層させた構成であっても、同様の効果を示すものである。この場合には、シートとシートの接触面に沿って水が浄水フィルタ内に浸透し、通過するような流し方ができる。
【0031】
図8は、本発明の第一の実施例の浄水部を備えた電気給湯器の構成図を示すものである。
【0032】
1は電気給湯器の本体(以下単に本体1と称する)で、内部に湯を貯水する湯沸かしタンク2と、前記湯沸かしタンク2とは別に内部に水を貯水する給水タンク33を有している。湯沸かしタンク2の上部には開閉可能に覆った上蓋4を有している。5は蒸気口であり、湯沸かしタンク内2より本体外部へと蒸気くものである。8は給湯用のポンプで、湯沸かしタンク2の底部からの湯を揚水経路を構成する吐出パイプ12に供給している。14は前記吐出パイプ12を通った湯を外部に注ぎ出すための出湯口であり、11の弁を介して吐出パイプ12と連通している。15は加熱手段であるヒータであり、湯沸かしタンク2の下部側面に装着されている。22はフロートであり、ボール状であり水に浮くため水をいれたとき水位の高さで浮いている。23は水位センサでありフロート22の位置を検出するものである。
【0033】
33は湯沸かしタンク2とは別に内部に水を貯水する給水タンクである。34はモータ35により駆動される給水用のポンプで、その吸い込み口36より、給水タンク2内に貯水された水は、給水経路29を通過し、湯沸かしタンク2内に給水される。25は給水経路4の途中に設けられた浄水部であり、内部に活性炭24を有しており、26の最高水位線よりも上に位置しているため、給水タンク2内の水に浸漬することがない。本図面では図示されていないが、浄水部25のケーシングには下部に備えられた排水口があり、浄水部25内部の空気の抜け道、また、給水タンク33から湯沸かしタンク2へ給水する際の空気の抜け道となり、給水をスムーズにすることができる。
【0034】
また、この排水口から空気とともに水も排出され、この水を再度給水タンク33へと戻すことで、給水タンク33と浄水部25の間で循環させることができ、浄水部25との接触回数が増えるため浄水性能を向上することができる。
【0035】
また、排水口52から水が落下する際の爆気により、トリハロメタンや残留塩素などの揮発成分を除去することもできる。給水タンク33に入れられた水は、ポンプ34により浄水部25へ供給される。浄水部25では、内部の活性炭24により水に溶解しているトリハロメタン、残留塩素等の不良成分を除去され、前記物質が少なくなった水が、給水経路29、弁28を通じて湯沸かしタンク2内へ入る。湯沸かしタンク2内に供給された水は、湯沸かしタンク2の下部側面に装着された加熱手段であるヒータにより加熱され、沸騰による揮発により、トリハロメタン、残留塩素等の不良成分が除去される。
【0036】
31は制御装置であり水位センサ23、また図示されてていない蒸気センサ、温度センサ等の信号を受けヒータ15、弁11、28等を制御する。
【0037】
本実施例の動作を説明する。初期において、弁28、11は閉じている。タンク33内に水を供給した後、図示されていないスイッチを押すと、弁28が開き、ポンプ34が作動する。これによりタンク33内の水が、浄水部25へと流入し、活性炭24を通過する。浄水部25を通過した水は、給水経路29を通り弁28を介して湯沸かしタンク2へと導かれる。その際、浄水部25を通過した水の一部は図示されていない排水口より排出され、再度給水タンク33へと戻る。ポンプ34付近に設けた図示されていない流量センサまたはフロート等により、タンク33内の水が無くなったことを検知するか、またはフロート22の位置をセンサ23が検知して、満水であることを検知し、ポンプ34を停止し、28を閉め初期状態に戻す。フロート22の位置を水位センサ23が検知することにより、湯沸かしタンク2に浄水が入ったことを検知し、ヒータ15への通電を開始し、湯沸かしを開始する。
【0038】
手動により加熱を開始したい際には図示されていない加熱スイッチを押す。その際、フロート22の位置が低下しセンサ23により検出され、あらかじめ設定しておいた検出下限値を下回った際には、ヒータへの通電ができないようにする。湯沸かしタンク2内の水が検知された場合には、ヒータ15への通電が始まる。加熱の際には、図示されていない温度センサ、蒸気センサ等により検知を行う。温度センサによりあらかじめ沸点付近に設定された温度(例えば98〜100℃)に達したことを検知したとき、もしくは蒸気センサにより蒸気の発生を検知したときには、制御装置31が働き、ヒータへの通電が制御され、あらかじめ設定されたシーケンス制御により、例えば間欠的にヒータへの通電を行う等して、湯沸かしタンク2内の湯を一定時間沸点付近に設定された一定温度に保たれる。これにより、湯沸かしタンク2内の湯は常に沸点付近に保たれるため、トリハロメタン、残留塩素等の揮発性物質を、沸騰による揮発により除去することができる。
【0039】
湯を利用したい際には、図示されていない押しボタンを押し、出湯口14により注ぎ出す。湯を使用するとフロート22の位置が低下しセンサ23により検出され、あらかじめ設定しておいた検出下限値を下回った際には、ヒータへの通電が止まる。
【0040】
湯を利用して、湯沸かしタンク2内の湯が減り、給水タンクから再度給水を行いたい場合には、図示されていないスイッチを押すことにより、前述のように、弁28が開き、ポンプ34が作動し、給水タンク33内の水が浄水部25、給水経路29を通過して、湯沸かしタンク内に供給される。給水を途中で止めたい場合には、図示されていないスイッチを押すことにより、ポンプ33を停止し、28を閉め初期状態に戻す。
【0041】
次に、本発明の電気給湯器を用いた実験例について説明する。
【0042】
(実験例一)
本発明の電機給湯器の浄水部の第三の実施例である図3のケーシングに、密度0.08g/cm3である繊維状活性炭からなるシートを、直径40mm、暑さ20mmの形状に巻いた浄水フィルタを収容した浄水部に水を流して、圧力損失を測定した。浄水部を通過する流量と、圧力損失の関係を図9に示す。図9中のAは、本発明の電機給湯器の浄水部の第三の実施例である図3のケーシングに、密度0.08g/cm3である繊維状活性炭からなるシートを、直径40mm、暑さ20mmの形状に巻いた浄水フィルタを収容した浄水部であり、BはAと同様の浄水フィルタを用いて、強制的に水の全量が浄水フィルタを通過するようなケーシングを用いて、浄水フィルタの巻き中心軸と平行な方向より水を流した場合の系であり、Cは、Aと同様の浄水フィルタを用いて、強制的に水の全量が浄水フィルタを通過するようなケーシングを用いて、浄水フィルタの巻き中心軸と垂直な方向(すなわち浄水フィルタの側面側)より水を流した場合の系である。同じ流量で比較した場合には、浄水フィルタの巻き中心軸と垂直な方向から通水するCよりも、平行な方向から通水するA、Bの方が圧力損失が低く、また浄水フィルタに全量が通過するBよりも、本発明の一部を浄水フィルタを通過しない流路に逃がすAの場合の方が、より圧力損失を低くすることができることが分かった。
【0043】
(実験例二)
次に、本発明の電気給湯器を用いて浄水性能を評価した実験例について示す。実験例一のAを浄水部として有する電気給湯器についてと、実験例一のBの浄水部のみを用いた場合について残留塩素除去率を比較した。電気給湯器での湯沸かしおよび沸騰については、沸騰するまではヒータに760Wを通電し、沸騰を検知後は、30秒毎に3秒760Wをヒータに通電するシーケンスを用いて、6分間沸騰行った。給水タンク33内に残留塩素濃度が1.0ppmとなるように調製した水道水1.5Lを入れて、電気給湯器による湯沸かしを行い、沸騰終了後の濃度を測定し、除去率を求めた。また、実験例一のBの浄水部のみを用いた場合については、同じく残留塩素濃度が1.0ppmとなるように調製した水道水1.5Lを、1.2L/分の流速で通過させた。除去率は、残存率(%)を(沸騰終了後の濃度)÷(初期濃度=1.0ppm)×100により求め、100−残存率(%)により求めた。結果を(表1)に示す。
【0044】
【表1】
【0045】
浄水部AおよびBのみでの除去の場合は、残留塩素の除去率がそれぞれ70%、85%で、強制的に通過する系であるBの方が高かった。一方、浄水部Aでの除去と沸騰の両方を行った場合は、浄水部でトリハロメタン、残留塩素を除去するため、これらの物質が少なくなった水を沸騰による揮発で除去することになるため、残留塩素の除去率が95%と高くなった。
【0046】
(実験例三)
次に、本発明の電気給湯器に用いる繊維状活性炭シートの密度と浄水フィルタの寿命について検討した実験例について示す。密度がそれぞれ0.05g/cm3、0.07g/cm3、0.10g/cm3、0.12g/cm3である繊維状活性炭からなるシートを用いて、直径40mm、暑さ20mmの形状に巻いた浄水フィルタを作成し、これらを実施例一のケーシングに収容した浄水部について、残留塩素濃度が1.0ppmとなるように調製した水道水を1.2L/分の流速で連続通水した。通水の途中で、残留塩素の除去率を測定し、除去率が40%をきった時点での通水量を浄水フィルタの寿命とした。浄水フィルタに用いた繊維状活性炭シートの密度と、浄水フィルタの寿命を図10に示す。浄水フィルタの寿命が2200L以上となるのは、密度が0.07g/cm3以上の場合であった。しかし、0.12g/cm3の場合は、他のものを用いた場合に比較して、活性炭を通過しない流路を流れる水が極端に多かった。これは密度が高くなったために、浄水フィルタの圧力損失が高くなってしまったためと思われる。よってこれらのことから、本発明で用いる繊維状活性炭シートの密度は、0.07g/cm3〜0.10g/cm3が最適であると考えられる。
【0047】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、湯沸かしタンクとは別に給水タンクを有し、浄水部を通過する際の圧力損失を小さくすることができる電気給湯器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の電機給湯器の浄水部の第1の実施例を示す図
【図2】 本発明の電機給湯器の浄水部の第2の実施例を示す図
【図3】 本発明の電機給湯器の浄水部の第3の実施例を示す図
【図4】 本発明の電機給湯器の浄水部の第4の実施例を示す図
【図5】 本発明の同心円状の浄水フィルタの構成図
【図6】 本発明の全体の形状が直方体またはその他角柱(断面が四角形またはその他の多角形)である浄水フィルタの構成図
【図7】 本発明の積層させた構成の浄水フィルタの構成図
【図8】 第一の実施例の浄水部を備えた電気給湯器の構成図
【図9】 本発明の浄水部を通過する流量と、圧力損失の関係を示す図
【図10】 本発明の浄水フィルタに用いた繊維状活性炭シートの密度と、浄水フィルタの寿命の関係を示す図
【符号の説明】
1 本体
2 湯沸かしタンク
15 加熱手段(ヒータ)
24 活性炭
25 浄水部
26 最高水位線
29 給水経路
33 給水タンク
34 ポンプ
51 ケーシング
52 排水口
55 流入口
Claims (1)
- 水を収納する給水タンクと、加熱手段が付設された湯沸かしタンクと、一端が前記給水タンクに連通し他端が前記湯沸かしタンクに連通接続する給水経路と、前記給水タンクから前記湯沸かしタンクへ水を供給するポンプと、前記給水経路中に設けられるとともに、通過する水が中心軸に対して平行な方向に流れるように渦巻き状に成型した繊維状活性炭シートを配置した浄水フィルタと前記浄水フィルタを収容するケーシングとを有した浄水部とを備え、前記ケーシングに被処理水を排出する排水口を設け、前記浄水フィルタの少なくとも上面と側面のいずれか一方が前記ケーシングの外枠と当接しない電気給湯器。
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JP2004209131A (ja) | 2004-07-29 |
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