JP5467364B2 - 給湯装置 - Google Patents

Description

本発明は、無機化合物等を浴槽に供給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電気分解にて水中に溶解させ、この溶解した水を目的とする回路へ供給している（例えば、特許文献１参照）。

図５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５に示すように、亜鉛陽極１と、陰極２と、ケーシング５と、直流電源９から構成され、給湯装置の給水経路中または出湯経路中に設けている。

特開２００４−１９０８８２号公報

しかしながら、前記従来の構成では、目的とする成分（亜鉛陽極１）の水への溶解は、浴槽への湯張り時のみであり、利用者の好みにより目的とする成分濃度を上げることができない。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、浴槽内の成分濃度を容易に上げることができる溶解装置を備えた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、湯水を浴槽へ供給する浴槽水注湯回路と、浴槽の湯水が循環する浴槽水循環回路と、を備え、前記浴槽水循環回路は、前記浴槽の湯水を循環させる浴槽水ポンプ、前記浴槽の湯水に無機化合物を溶解させる溶解装置、前記浴槽の湯水を加熱する風呂熱交換器を有し、これらが前記浴槽の湯水の循環方向に対して順に接続されて構成され、前記浴槽水注湯回路は、前記浴槽の湯水の循環方向に対して前記溶解装置よりも上流側の前記浴槽水循環回路に接続されることで、前記浴槽水循環回路を介して前記浴槽に連通し、前記浴槽水ポンプには水抜き栓が取り付けられ、前記水抜き栓は、前記浴槽水注湯回路と前記浴槽水循環回路との接続箇所及び前記溶解装置よりも下方に配置されたことを特徴とするものである。

これによって、浴槽への湯張り時に無機化合物等を溶解させることが可能となるとともに、浴槽水循環回路に無機化合物を含んだ水またはお湯を循環させることにより浴槽内の無機化合物等の成分濃度を上げることが可能となる。

本発明によれば、浴槽内の無機化合物の成分濃度を上げることができる溶解装置を備えた給湯装置を提供できる。

本発明の実施の形態１における溶解装置の構成図 同溶解装置の詳細図 同給湯装置の構成図 同溶解装置近傍の詳細図 従来の給湯装置の構成図

第１の発明は、湯水を浴槽へ供給する浴槽水注湯回路と、浴槽の湯水が循環する浴槽水循環回路と、を備え、前記浴槽水循環回路は、前記浴槽の湯水を循環させる浴槽水ポンプ、前記浴槽の湯水に無機化合物を溶解させる溶解装置、前記浴槽の湯水を加熱する風呂熱交換器を有し、これらが前記浴槽の湯水の循環方向に対して順に接続されて構成され、前記浴槽水注湯回路は、前記浴槽の湯水の循環方向に対して前記溶解装置よりも上流側の前記浴槽水循環回路に接続されることで、前記浴槽水循環回路を介して前記浴槽に連通し、
前記浴槽水ポンプには水抜き栓が取り付けられ、前記水抜き栓は、前記浴槽水注湯回路と前記浴槽水循環回路との接続箇所及び前記溶解装置よりも下方に配置されたことを特徴とする給湯装置。
である。

これによって、浴槽への湯張り時に無機化合物等を溶解させることが可能となるとともに、浴槽水循環回路に無機化合物を含んだ水またはお湯を循環させることにより、その水またはお湯が溶解装置を通過し、溶解装置出口の無機化合物の成分濃度を上げることが可能となる。従って、浴槽内の無機化合物の成分濃度を上げることが可能となる。

また、の溶解装置の下側に、前記浴槽水ポンプを配設したことを特徴とする給湯装置である。

これによって、溶解装置の交換等メンテナンスを行う場合、浴槽水循環回路の湯水を抜く必要があり、浴槽水ポンプに取り付けてある水抜き栓から湯水を抜くことが可能となる。従って、新たに溶解装置に水抜き栓を設置する必要がなくなるので、低コスト化ができる。

第２の発明は、前記第１の発明の溶解装置を、本体筐体内に配設したことを特徴とする給湯装置で、低外気温時であっても貯湯タンク、電源回路などからの僅かな放熱により筐体内の雰囲気は常時加温されているため、溶解装置の凍結防止などの断熱が簡素化、または不要となる。

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、本発明の第１の実施の形態における溶解装置の構造図を示すものである。

図１において、無機化合物１１は略円柱状であり、無機化合物収納容器１２に収納される。無機化合物１１は水に対して溶解性を持つ。無機化合物収納容器１２は、水回路１５と連通され、溶解装置１６を構成する。

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。水回路１５から溶解装置１６に流入する水は、無機化合物収納容器１２と無機化合物１１の間を通過する。水には粘性があるため、無機化合物収納容器１２と無機化合物１１の間を通過する際に無機化合物１１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。図２はその速度境界層の状態を示す図である。

無機化合物１１の表面近傍の速度境界層の流速は小さく、無機化合物１１の表面から離れると流速は大きい分布となる。無機化合物１１は水に対して溶解性を持つため、無機化合物１１の表面近傍の１１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無機化合物１１の表面から離れた部分を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１１を無機化合物１１の表面から離れた部分の水に溶解させることができる。

以上のように、本実施の形態においては、無機化合物と、無機化合物収納容器を有し、無機化合物収納容器と水回路で接続した溶解装置を備えた給湯装置とした。

これによって、水と無機化合物の間の溶解濃度差で物質が移動する、物質拡散（フィックの法則）の原理で、水に無機化合物を溶解させることが可能となる。従って、これまで必要としていた電源回路と絶縁回路が削減できるので、コンパクト化、低コスト化、さらには消費電力量を抑えた給湯装置とすることができる。

なお、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。

尚、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。

尚、無機化合物の形状を略平板状と記載したが、略円柱状、表面に複数の凹凸を設けた形状、粉末状、顆粒状、あるいは、粉末状と顆粒状との混合物でも同様の効果が得られる。

図３は、本発明の第１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３において、圧縮機２２、給湯熱交換器２３、減圧手段２４、蒸発器２５を冷媒回路２６で順に環状に接続してヒートポンプユニット２１を構成している。貯湯ユニット２７の貯湯タンク２８には水が貯留されており、出湯回路３０は貯湯タンク２８、給湯水ポンプ２９、給湯熱交換器２３、貯湯タンク２８を順に接続する回路である。

浴槽水加熱回路３５は、貯湯タンク２８、風呂熱交換器３３、浴槽水加熱ポンプ３４、貯湯タンク２８を順に接続する回路であり、風呂熱交換器３３の他方の回路には浴槽４２が接続されている。

浴槽水循環回路４１は、浴槽４２、浴槽水を搬送する浴槽水ポンプ４０、溶解装置１６、風呂熱交換器３３を順に接続する回路である。浴槽水注湯回路３９は、貯湯タンク２８の水を、浴槽水循環回路４１を経由して浴槽４２へ注湯する回路である。この回路には貯湯タンク２８の高温の水と水道水を混合する浴槽水混合弁３６、注湯する水温を検知する温度検知手段３７、浴槽水注湯回路３９の回路の開閉を行う浴槽水注湯弁３８を順に備える。溶解装置１６は浴槽水注湯弁３８の下流側の浴槽水循環回路４１に本体の筐体に収納するように設けた。

ヒートポンプユニット２１で貯湯タンク２８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２８の水は、給湯水ポンプ２９によって給湯熱交換器２３
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２９は給湯熱交換器２３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３０の流量を制御する。

浴槽４２への湯張り、並びに、浴槽水の加熱は以下のような動作となる。浴槽水注湯回路３９の浴槽水混合弁３６は、温度検知手段３７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。所定温度となった浴槽水は、浴槽水注湯回路３９、浴槽水循環回路４１を順に経由して浴槽４２へ流出する。

一方、浴槽４２の浴槽水を加熱する場合は、貯湯タンク２８に貯留された高温の水を、浴槽水加熱ポンプ３４によって風呂熱交換器３３へ搬送し、浴槽水ポンプ４０より搬送された浴槽水を加熱する。風呂熱交換器３３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２８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４２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３６で調整された水が、浴槽水注湯弁３８を閉から開に制御した場合に、浴槽水循環回路４１を経由して浴槽４２に流出する。水が浴槽水循環回路４１中の溶解装置１６を通過する際に、無機化合物が水に溶解するので、浴槽４２に湯はり動作と同時に、無機化合物１１を溶解させた水が浴槽４２に流入する。

一方、利用者が浴槽水の加熱を行う場合は、リモコン等で追いだき動作の指示操作を行う。

リモコン操作後、貯湯タンク２８に貯留された高温の水を、浴槽水加熱ポンプ３４によって風呂熱交換器３３へ搬送し、浴槽水ポンプ４０より搬送された浴槽水を加熱する。風呂熱交換器３３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２８の下部より内部へ流入する。

風呂熱交換器３３で加熱された浴槽水は、浴槽４２へ流入する。無機化合物を含んだ水またはお湯が浴槽水循環回路４１中の溶解装置１６を通過する際に、無機化合物がさらに溶解し、無機化合物の成分濃度を上げることが可能となる。

溶解装置１６は、浴槽水注湯弁３８の下流側としたが、浴槽水注湯弁３８が開から閉へ制御された場合は、ウォーターハンマー現象が発生し、上流側の回路に設けている、浴槽水混合弁３６、貯湯タンク２８等は水道圧以上の水圧負荷を与える。下流側に設けることによって、溶解装置１６への水圧負荷が掛からない。

以上のように、本実施の形態においては、浴槽水注湯回路と、浴槽水注湯弁を備え、浴槽水注湯弁、溶解装置の順に浴槽水注湯回路に備えた給湯装置とした。これにより、溶解装置は浴槽への湯はり停止時などに生じるウォーターハンマー現象（浴槽水注湯回路等の水圧上昇）の影響を受けないため、溶解装置の耐圧構造を簡素化することができる。さらに、浴槽への湯はりの水流を利用するため、湯はりと同時に無機化合物を溶解させた水を浴槽へ供給できるので、利便性が向上する。

本発明において、溶解装置１６は給湯機の本体筐体に収納している。また、本体筐体外部の浴槽水循環回路４１に設けることも可能であるが、本体筐体内部の雰囲気温度は、低外気温時であっても貯湯タンク２８からの放熱により、筐体内部の雰囲気は常時加温されるため、溶解装置１６の凍結防止などの断熱が不要、または簡素化できる。

図４は、本発明の第１の実施の形態における溶解装置周辺の詳細図を示すものである。図４において、４３は水抜き栓であり、浴槽水ポンプ４０の下部に取り付け、溶解装置１６は浴槽水ポンプ４０より上側に設置している。溶解装置１６の交換等メンテナンスを行う場合、溶解装置１６内の湯水を抜く必要があり、溶解装置１６の下部に水抜き栓が必要となる。しかしながら、浴槽水ポンプ４０は溶解装置１６より下側に設置しているため、浴槽水ポンプ４０の水抜き栓から湯水を抜くことにより溶解装置１６内の湯水を抜くことが可能となり、新たに溶解装置１６に水抜き栓を設置する必要がなくなるので、低コスト化ができる。

また、給湯機を貯湯式給湯機とした場合、貯湯タンクには高温の湯を貯湯するので、この高温の湯を化合物溶解装置へ供給することによって機器の殺菌、滅菌を行うことができる。また、水中に溶け込んでいる残留塩素が貯留中に少なくなるので、本体の材質は耐腐食性材料ではなく、安価な汎用部品を使うことができる。

以上のように、本発明にかかる給湯装置は、コンパクト化、低コスト化に繋がり、貯湯式給湯機の他、ガス熱源の給湯機にも利用できる。

１１ 無機化合物
１２ 無機化合物収納容器
１５ 水回路
１６ 溶解装置
２１ ヒートポンプユニット
２７ 貯湯ユニット
２８ 貯湯タンク
３８ 浴槽水注湯弁
３９ 浴槽水注湯回路
４０ 浴槽水ポンプ
４１ 浴槽水循環回路
４２ 浴槽

Claims (2)

1. 湯水を浴槽へ供給する浴槽水注湯回路と、
   浴槽の湯水が循環する浴槽水循環回路と、を備え、
   前記浴槽水循環回路は、前記浴槽の湯水を循環させる浴槽水ポンプ、前記浴槽の湯水に無機化合物を溶解させる溶解装置、前記浴槽の湯水を加熱する風呂熱交換器を有し、これらが前記浴槽の湯水の循環方向に対して順に接続されて構成され、
   前記浴槽水注湯回路は、前記浴槽の湯水の循環方向に対して前記溶解装置よりも上流側の前記浴槽水循環回路に接続されることで、前記浴槽水循環回路を介して前記浴槽に連通し、
   前記浴槽水ポンプには水抜き栓が取り付けられ、
   前記水抜き栓は、前記浴槽水注湯回路と前記浴槽水循環回路との接続箇所及び前記溶解装置よりも下方に配置されたことを特徴とする給湯装置。
2. 前記溶解装置を、本体筐体内に配設したことを特徴とする請求項１に記載の給湯装置。