JP5110148B2 - 給湯装置 - Google Patents

Description

本発明は、給湯装置に関する。

浴槽内に湯張りした水を数日間に亘って入れ替えることなく入浴することが可能である２４時間循環風呂が知られているが、数日間に亘って湯張りした水を放置すると、浴槽内に菌が繁殖して不衛生となる。そのために循環浄化装置が必須となるが、その一つの手段として、電解反応による液体の浄化・殺菌装置を配する技術が提案されている（特許文献１参照）。この装置では、浴槽内に貯留されている水が循環する経路の途中に電解槽が設けられている。電解槽では、オゾンや過酸化水素といった活性酸素種を生成して有機物の酸化分解を行うこととしている。

特開平９−１４１２８２号公報

上記従来の装置によれば、浴槽内の湯水が浄化・殺菌されるため、係る湯水が循環する配管内もある程度殺菌することができる。しかしながら、上記従来の装置は、浴槽中の浴用水や温水プールの水の浄化・殺菌を目的としているため、殺菌水の濃度を配管の浄化・殺菌に効果のある濃度まで高めることは好ましくない。また、仮に殺菌水濃度を高めるとしても、浴槽を含む循環経路には多量の水が循環しているため、浄化・殺菌に効果のある濃度まで活性酸素種を生成するのに多大な時間を要してしまう。このように、上記従来の装置では、配管内の浄化・殺菌を行う装置としては十分とは言えず、未だ改善の余地を残すものであった。

本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、配管内での菌の繁殖を有効に抑制することのできる給湯装置を提供することを目的とする。

本発明に係る給湯装置は、貯湯タンクに貯湯されている湯を浴槽に給湯する給湯装置であって、浴槽の湯水を循環させるための追い焚き管路と、追い焚き管路の配管内容積を検出する検出手段と、殺菌水を生成して貯留する殺菌水生成装置と、殺菌水生成装置に貯留されている殺菌水を追い焚き管路へ流通させる殺菌水流通手段と、を備え、殺菌水流通手段は、追い焚き管路の配管内容積に基づいて、追い焚き管路へ流通させる殺菌水の量を調整することを特徴とするものである。

本発明の給湯装置によれば、追い焚き管路内に殺菌水を有効に流通させることができるので、配管内での菌の繁殖を有効に抑制することのできる。

本発明の実施の形態１における給湯装置を示す概略図である。 殺菌水生成装置の構造を説明するための図である。 酸化還元反応によるポリアニリンの構造変化を示す図である。 追い焚き管路の配管長と殺菌水排出のための必要注水量との関係を規定したマップである。 追い焚き管路の殺菌動作を実行した場合の、経過時間に対する菌濃度の関係を説明するための図である。 実施の形態１における給湯装置の変形例を示す概略図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。尚、この実施の形態により本発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
[本実施の形態の構成]
図１は、本発明の実施の形態１における給湯装置を示す概略図である。図１に示すとおり、本実施の形態１の給湯装置１０は、殺菌水生成装置１と、給水配管２と、貯湯タンク３と、浴槽４と、追い焚き管路７とを有している。以下、給湯装置１０の各要素について説明する。

貯湯タンク３は、熱源器で沸き上げられた湯を貯留するタンクである。給水配管２は、貯湯タンク３内の湯（高温水）や市水等の低温水を殺菌水生成装置１や浴槽４等の供給先に供給するための配管であり、第１給水配管２ａと、第２給水配管２ｂと、第３給水配管２ｃと、第４給水配管２ｄと、を有している。第１給水配管２ａは、上流端が第２給水配管２ｂと第３給水配管２ｃとに接続され、下流端が追い焚き管路７の途中に接続されている。また、第２給水配管２ｂの上流端は貯湯タンク３の下部と接続され、第３給水配管２ｃの上流端は水道等の水源（図示せず）と接続されている。第３給水配管２ｃの途中には、水道水給水弁１２が配設されている。更に、第４給水配管２ｄは、該第１給水配管２ａの途中から分岐して再度合流するバイパス配管として構成され、その途中には殺菌水生成装置１および弁８が上流側からこの順に配設されている。弁８が開閉されると殺菌水生成装置１での水の貯留、及び排出が行われる。

追い焚き管路７は、浴槽４から熱交換器５を経由して再び浴槽４へ戻る管路であり、ポンプ６が設けられた第１追い焚き配管７ａと、第２追い焚き配管７ｂとを有している。第１追い焚き配管７ａは、浴槽４と熱交換器５の浴水導入口とを接続している。第２追い焚き配管７ｂは、熱交換器５の浴水導出口と浴槽４とを接続している。また、追い焚き管路７の浴槽４への出口部近傍には、該追い焚き管路７から浴槽４へ導出される湯水の流量を検出するための流量検出装置１３が設けられている。

次に、図２を参照して、殺菌水生成装置１の詳細な構造について説明する。図２は、殺菌水生成装置の構造を説明するための図である。図２に示すとおり、殺菌水生成装置１は、陰極１４と陽極１５とからなる一対の電極と、これらの電極の間に電圧を印加する電圧印加手段１６と、が設けられている。陰極１４および陽極１５は、その一部が、第４給水配管２ｄを介して殺菌水生成装置１内に貯留された水に浸漬されている。尚、本実施の形態１の殺菌水生成装置１では、対となる電極は陽極、陰極それぞれ一つずつ配置したものを示しているが、電極対は複数対配置してもよく、また、陽極一つに対して陰極二つという構成を一対の電極とし、これを複数対配置してもよい。また、電極は必ずしも対向させて配置する必要はない。

[本実施の形態の動作]
先ず、図３を参照して、本実施の形態の給湯装置１０の基本動作について説明する。本実施の形態では、殺菌水生成装置１によって殺菌水が生成される。具体的には、水道水給水弁１２が開放されると、水道水が第３給水配管２ｃ、第１給水配管２ａ、第４給水配管２ｄの順に流通して殺菌水生成装置１内に流入する。殺菌水生成装置１に流入した直後の水（貯留水）は殺菌効果を持つものではなく、殺菌水生成装置１が動作することにより、貯留した水に殺菌効果を付与させるものである。殺菌効果の付与手段としては、電極反応によるものが好適に用いられ、電圧印加手段１６を用いて陰極１４と陽極１５との間に電圧を印加することにより、過酸化水素等の活性酸素種または塩素が生成される。以下、過酸化水素等の活性酸素種生成方法を例に挙げて詳細に説明する。

過酸化水素等の活性酸素種を電極反応により効率的に生成する手段としては、陰極１４にポリアニリン、ポリチオフェン、ポリピロール、ポリアセンのうち少なくとも一つ以上のレドックスポリマーを担持することが好ましい。ここで、レドックスポリマーとは、化学的重合または電気的重合などにより生成され、電子の授受により酸化状態あるいは還元状態が可逆的に変化する導電性高分子である。

活性酸素種を生成する場合には、酸素の還元に対する触媒作用に最も優れるポリアニリンを陰極１４に担持する構成が最も好ましい。図３は、酸化還元反応によるポリアニリンの構造変化を示す図である。この図に示すとおり、ポリアニリンの場合、還元型から酸化型へ構造変化する際に、次式（１）に示すとおり、溶存酸素がポリアニリンにより一電子還元されて活性酸素種であるスーパーオキシドアニオン（Ｏ_２ ⁻）が生成される。
Ｏ_２＋ＰＡｎ（red）→Ｏ_２ ⁻＋ＰＡｎ（ox） ・・・（１）

活性酸素種生成反応は、主として陰極１４側で生じる。また、生成される活性酸素種は、スーパーオキシドアニオンに限らず、ヒドロキシラジカル、過酸化水素といった物質も生成される。

ここで、レドックスポリマーとしてのポリアニリンについて詳細に説明する。ポリアニリンは、通常絶縁性の基材上に塗布すると１０^３Ω／ｓｑ以上の表面抵抗値となり、電極基材として使用するためには電圧の入力値を高くしなければならない。電極としての表面抵抗が高いと、水の電気分解によって生じる水素や酸素が活性酸素種の生成を阻害する。導電性、或いはカーボンや金属等の通電補助材を分散添加した導電性の基材にポリアニリンを担持することで、電極基材の表面抵抗値を１０^−３〜１０^３Ω／ｓｑ程度とすることができる。また、ポリアニリンに対して塩酸や硫酸、またはスルホン酸に代表される有機酸を添加することで、ポリアニリンの表面抵抗を低下することができる。これにより水素や酸素の副生成物が発生しない低電圧域においても活性酸素種を生成することができる。

通電による時間の経過と共に、陰極１４のポリアニリンは還元反応により還元型へと構造変化する。さらに通電を続けると、陰極１４のポリアニリンは図３に示すような完全還元型となり、活性酸素種生成能を失う。そのため、電圧印加手段１６が電圧極性切換手段を具備して陰極１４に担持されたポリアニリンが完全還元型に構造変化する前に極性を反転させる、あるいは、ポリアニリンを担持した陰極基材より酸化還元電位が大きな基材を連結させる構成として、電圧印加手段１６が動作していないときにポリアニリンの構造を酸化型へ戻す処理を行なうことが好ましい。

次に、図４乃至図６を参照して、本実施の形態１の特徴的動作である給湯装置１０における追い焚き管路７の殺菌動作について説明する。先ず、浴槽４への湯張りを行う場合には、貯湯タンク３内に貯留されている湯が、第２給水配管２ｂ、第１給水配管２ａ、および追い焚き管路７を流通して浴槽４内に給湯される。また、浴槽４内の追い焚きを行なう場合には、ポンプ６が駆動され、浴槽４内の湯が追い焚き管路７内を循環する。より具体的には、浴槽４内の湯は、第１追い焚き配管７ａを流通して熱交換器５に導入される。そして熱交換器５によって加熱された湯は、第２追い焚き配管７ｂを流通して再び浴槽４内に戻される。

ここで、追い焚き管路７の殺菌動作は、例えば、使用者が殺菌洗浄モードとして設けられたボタンを押下することで開始される。この場合、第４給水配管２ｄに設けられた弁８が開放されて、殺菌水生成装置１内に貯留されていた殺菌水が第４給水配管２ｄ、第１給水配管２ａを流通して追い焚き管路７へ導入される。

導入された殺菌水が追い焚き管路７の全体へ行き渡るためには、追い焚き管路７の配管内容積以上に殺菌水を導入することが必要となる。そこで、本実施の形態１の給湯装置１０では、追い焚き管路７の配管長（配管内容積）を検出して、検出された配管内容積以上の殺菌水を導入することとする。これにより、追い焚き管路７内を有効に洗浄し、配管内での菌の繁殖を抑制する効果が得られる。

尚、追い焚き管路７の配管内容積は、例えば、以下の方法で検出することができる。すなわち、先ず、浴槽４内に湯水が貯留されていない状態において、貯湯タンク３または水源より低流量にて水道水または湯を注水し、追い焚き管路７内を水または湯で満たす。次に、満たされた水を追い焚き管路７内に配置されているポンプ６で吸引して浴槽４内へ排水する。このときの追い焚き管路７から浴槽４へ排出される水の流量を、流量検出装置１３を用いて検出する。このような動作を行なうことにより、追い焚き管路７の配管内容積を算出することができる。尚、流量検出装置１３は、追い焚き管路７から浴槽４へ排出される水の流量を検出できるのであれば、その配置・手段は限定されない。

また、追い焚き管路７の殺菌動作を実行するタイミングとしては、浴槽４に貯留した水を排水した直後が好ましい。浴槽４に水がなければ浴槽４内に排出された殺菌水が希釈されない。このため、浴槽４の床面や排水口や浴室の排水口の水貯め部に対しても洗浄・殺菌を行い、ここでも菌の繁殖を抑制する効果が得られる。

追い焚き管路７内へ導入された殺菌水の排水方法としては、給水配管２から追い焚き管路７内へ水道水を注水し、殺菌水を浴槽４内へ押し出すことが好ましい。この際、追い焚き管路７の配管長（配管内容積）分に相当する水を該追い焚き管路７内へ導入することが好ましい。図４は、追い焚き管路の配管長と殺菌水排出のための必要注水量との関係を規定したマップである。水道水の注水量は、例えばこのマップに従い特定することができる。これにより、追い焚き管路７内の殺菌水を効果的に排出することができ、次回の湯張りを問題なく行うことが可能となる。

また、殺菌水生成装置１に、水道水あるいは貯湯タンク３内の湯を貯留するタイミングとしては、殺菌水の排出が行われた後から次に浴槽４に水を貯留して、使用者が浴槽４を使用するまでの間が好ましい。特に好ましいタイミングは、使用者が次に浴槽４を使用する３〜１２時間前に貯留することであり、水を貯留してから使用者が浴槽４の水を排水するまでの間に、殺菌水生成装置１において当該貯留水を殺菌効果のある殺菌水濃度とすることができる。

図５は、追い焚き管路の殺菌動作を実行した場合の、経過時間に対する菌濃度の関係を説明するための図である。この図に示すとおり、殺菌動作によって殺菌水を散布すると、殺菌水の散布がない場合に比べて菌の繁殖が抑制される。このため、通常目視によって菌の存在を認識できるといわれる菌濃度１０^５ｃｆｕ／ｍＬに到達するまでの期間を有効に長期化させることができる。これにより、給湯装置１０の配管の衛生性を維持できるだけでなく、浴室の清掃頻度を低減することが可能となる。尚、浴槽４及び排水口へ排出される殺菌成分は低濃度な過酸化水素であり、反応により水に分解されるため、人体への有害性がない。

上記した構成により、給湯装置１０の様々な設置条件においても、その設置条件、特に追い焚き管路７の配管長（配管内容積）を検出することができる。このため、生成された殺菌水が希釈されることなく各種配管内及び排水口へ流下させることができ、安定した抗菌性能が得られる。これにより、配管内及び排水口部における菌増殖、及び菌増殖による異臭発生を抑制することができる。

ところで、上述した実施の形態１では、活性酸素種としてスーパーオキシドアニオン（Ｏ_２・⁻）について説明したが、本発明に適用可能な活性酸素種はこれに限らず、ヒドロキシラジカル（・ＯＨ）、過酸化水素（Ｈ_２Ｏ_２）、一重項酸素（^１Ｏ_２）、オゾン（Ｏ_３）等、分子状酸素である三重項酸素（Ｏ_２）より活性化された酸素、及びその関連分子等を適用することもできる。

また、上述した実施の形態１では、追い焚き管路７の配管内容積を検出する方法として流量検出装置１３を用いたが、温度センサを用いた方法でもよい。図６は、実施の形態１における給湯装置の変形例を示す概略図である。この図に示すとおり、給湯装置２０は、追い焚き管路７と浴槽４との接続部に温度センサ２２を有している。このような構成によれば、例えば、浴槽４への湯張りを行う場合において、温度センサ２２が貯湯タンク３内の湯の温度を検出するまでの時間の給湯量を検出することにより、追い焚き管路７の配管７の容積を算出することができる。

本発明の活用例として風呂用の給湯装置を例に説明したが、水道水の殺菌技術、あるいはプール供与水の殺菌技術としても利用可能なものである。

１ 殺菌水生成装置
３ 貯湯タンク
４ 浴槽
７ 追い焚き管路
１０，２０ 給湯装置
１３ 流量検出装置（検出手段，流量検出手段）
１４ 陰極
１５ 陽極
２２ 温度センサ（検出手段，温度検出手段）

Claims (7)

1. 貯湯タンクに貯湯されている湯を浴槽に給湯する給湯装置であって、
   前記浴槽の湯水を循環させるための追い焚き管路と、
   前記追い焚き管路の配管内容積を検出する検出手段と、
   殺菌水を生成して貯留する殺菌水生成装置と、
   前記殺菌水生成装置に貯留されている殺菌水を前記追い焚き管路へ流通させる殺菌水流通手段と、を備え、
   前記殺菌水流通手段は、前記追い焚き管路の配管内容積に基づいて、前記追い焚き管路へ流通させる殺菌水の量を調整することを特徴とする給湯装置。
2. 前記殺菌水流通手段により殺菌水を流通させた直後に、前記追い焚き管路の配管内容積に相当する量の湯水を前記追い焚き管路へ流通させる湯水流通手段を更に備えることを特徴とする請求項１記載の給湯装置。
3. 前記殺菌水流通手段は、前記浴槽内に湯水が貯留されていない状態で、前記追い焚き管路の配管内容積よりも多量の殺菌水を前記追い焚き管路へ流通させることを特徴とする請求項１または２記載の給湯装置。
4. 前記検出手段は、前記追い焚き管路から前記浴槽へ流出する流量を検出する流量検出手段を含み、前記追い焚き管路内に満たされた湯水を前記浴槽へ流出させた際に前記流量検出手段により検出される流量を、前記追い焚き管路の配管内容積として検出することを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項記載の給湯装置。
5. 前記検出手段は、前記追い焚き管路から前記浴槽へ流出する湯水の温度を検出する温度検出手段を含み、
   前記貯湯タンクに貯湯されている湯を前記追い焚き管路を介して浴槽に給湯する際に、前記温度検出手段により当該湯の温度が検出されるまでに給湯した流量を、前記追い焚き管路の配管内容積として検出することを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項記載の給湯装置。
6. 前記殺菌水生成装置は、該装置内部に設けられた電極の電極反応により殺菌成分を生成することを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項記載の給湯装置。
7. 前記電極は、レドックスポリマーが担持されていることを特徴とする請求項６記載の給湯装置。

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