JP5857739B2 - 給湯システム - Google Patents
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Description
本発明の実施形態1に係る給湯システム(10)の全体構成について、図1を参照しながら説明する。給湯システム(10)は、浴槽(U1)及びシャワー(U2)に温水を供給するシステムである。給湯システム(10)は、いわゆるヒートポンプ式の給湯器であり、熱源ユニット(30)と給湯ユニット(40)とを備えている。
図1に示すように、本実施形態に係る給湯システム(10)の給湯ユニット(40)は、水浄化ユニット(60)と、該水浄化ユニット(60)の動作を制御する水浄化制御部(50)とを有している。
水浄化タンク(61)は、水流路(12)の水が流入する水浄化流路を構成している。本実施形態に係る水浄化タンク(61)は、密閉型の容器状に形成され、第3循環流路(16)と接続されている。具体的に、水浄化タンク(61)には、流入管(201)及び流出管(202)が接続され、これらの配管(201,202)が供給循環路(16a)と繋がっている。即ち、水浄化タンク(61)は、第3循環流路(16)において、加熱部である第2伝熱管(42b)の下流側に配設されている。流入管(201)と流出管(202)とは、銅管により構成されている。流入管(201)は、その内壁から銅イオンを生成することにより、水浄化タンク(61)に銅イオンを供給するイオン供給部を構成している。
図2に示すように、放電ユニット(62)は、電極A(64)及び電極B(65)とからなる電極対(64,65)と、該電極対(64,65)に電圧を印加する高電圧発生部(電源部)(70)と、放電電極(64)を内部に収容する絶縁ケーシング(71)とを有している。
図2に示すように、超音波発生部(94)は、板状の圧電セラミックス(95)と、厚さ方向の両側から圧電セラミックス(95)を挟むように設けられた一対の金属板(96a,96b)とから構成される。超音波発生部(94)を封入するケース(97)は密閉され、水浄化タンク(61)の底部に配置される。
本実施形態に係る水浄化ユニット(60)の水浄化処理を制御する水浄化制御部(50)は、高電圧発生部(70)と接続された放電波形発生部(53)と、放電ユニット(62)の電極対(64,65)に印加する電圧のオン又はオフを制御する制御部(51)と、増幅器(59)を介して超音波発生部(94)に所定の周波数の交流電圧を供給する超音波波形発生部(58)と、該超音波波形発生部(58)を介して超音波発生部(94)の動作を制御する制御部(55)と、水浄化タンク(61)の水中の過酸化水素濃度をモニタするセンサ(57)とを有している。
御方法は、後述する。また、いわゆるフィードフォワード制御を行う場合は、センサ(47)は必ずしも設けられなくてもよい。
給湯システム(10)の基本的な運転動作について図1を参照しながら説明する。本給湯システム(10)においては、浴槽内に温水を供給する「給湯運転」と、浴槽内の水を循環させながら加熱する「追い焚き運転」とが可能である。
給湯運転を行う際には、熱源ユニット(30)の圧縮機(31)が運転され、冷媒回路(11)で冷凍サイクルが実行される。給湯ユニット(40)では、第1ポンプ(43)及び第3ポンプ(45)が運転され、第2ポンプ(44)及び第4ポンプ(48)が停止状態となる。また、第1開閉弁(46)及び第2開閉弁(47)が開放状態となり、第3開閉弁(49)は閉鎖状態となる。
追い焚き運転を行う際には、熱源ユニット(30)を構成する圧縮機(31)が運転され、冷媒回路(11)において冷凍サイクルが実行される。給湯ユニット(40)では、第1ポンプ(43)、第2ポンプ(44)及び第4ポンプ(48)が運転される。また、第1開閉弁(46)が閉鎖状態となり、第2開閉弁(47)及び第3開閉弁(49)が開放状態となる。
本実施形態に係る給湯システム(10)においては、水浄化ユニット(60)が運転されることにより、水流路(12)を流れる水が浄化される。このような水浄化ユニット(60)による水浄化運転について詳細に説明する。
実施形態1においては、内部熱交換器(42)の加熱動作を開始した後に、加熱された水中において水浄化ユニット(60)で放電を行っている。これにより、放電に伴って生成された水酸ラジカル及び該水酸ラジカルが変化した過酸化水素を含む水を確実に昇温でき、過酸化水素水による殺菌効果を高めることができる。また、過酸化水素は、次亜塩素酸と比較して、水温が上昇しても分解されにくい。このため、水流路(12)に過酸化水素を充分に供給することができる。
以下、実施形態1に係る給湯システムの運転動作の一変形例について説明する。
実施形態1においては、絶縁ケーシング(71)の蓋部(73)に1つの開口部(74)が形成されている。しかしながら、例えば図8及び図9に示すように、絶縁ケーシング(71)の蓋部(73)に複数の開口部(74)を設けてもよい。本変形例においては、絶縁ケーシング(71)の蓋部(73)がほぼ正方形の板状に形成され、該蓋部(73)に複数の開口部(74)が間隔をおいて碁盤目状に配列されている。一方、電極A(64)及び電極B(65)は、全ての開口部(74)に跨るような正方形の板状に形成されている。
実施形態2に係る給湯システム(10)は、上述した実施形態1と放電ユニット(62)の構成が異なる。以下には、実施形態1と異なる点を主として説明する。
実施形態2に係る給湯システム(10)においても、水浄化ユニット(60)が運転されることにより、水流路(12)を流れる水が浄化される。
実施形態2では、円板状の蓋部(73)の軸心に1つの開口部(74)を設けているが、該蓋部(73)に複数の開口部(74)を設けてもよい。図12に示す例では、蓋部(73)の軸心を中心とする仮想ピッチ円上に、5つの開口部(74)が等間隔で配列されている。このように、蓋部(73)に複数の開口部(74)を形成することにより、各開口部(74)の近傍で、それぞれ放電を生起させることができる。
実施形態3に係る給湯システム(10)は、上述した実施形態1と放電ユニット(62)の構成が異なる。以下には、実施形態1と異なる点を主として説明する。
このように、実施形態3に係る給湯システムを、図5及び図7(a)、又は図5及び図7(b)に示す制御方法によって運転することにより、水中の過酸化水素の濃度を所定の範囲内に保持しながら、水浄化タンク(61)の水、即ち水流路(12)を流れる水(温水)を効果的に浄化することができる。
実施形態4に係る給湯システム(10)は、上述した実施形態1と放電ユニット(62)の構成が異なる。以下には、実施形態1と異なる点を主として説明する。
実施形態4に係る水浄化ユニット(60)を有する給湯システムの構成及び制御方法によれば、電極対(64,65)の間にパルス放電を発生させる場合でも効率良く水酸ラジカルを発生させることができるので、超音波照射と組み合わせることにより、過酸化水素の濃度を上昇させることなく、高い浄化能力を発揮することができる。
実施形態5に係る給湯システム(10)は、上述した実施形態1と放電ユニット(62)の構成が異なる。以下には、実施形態1と異なる点を主として説明する。
絶縁部(167)とを有している。
実施形態5に係る給湯システムは、図5及び図7(a)、又は図5及び図7(b)に示す制御方法によって運転することにより、水中の過酸化水素の濃度を所定の範囲内に保持しながら、水浄化タンク(61)の水(温水)を効果的に浄化することができる。
上記の各実施形態においては、以下のような構成としてもよい。
各実施形態に係る給湯システム(10)においては、加熱動作を開始した後に、温度センサ(56)により検出された温度が設定温度Tsetに達すると、水浄化ユニット(60)で放電動作を開始させるようにしている(図5を参照。)。しかしながら、例えば図16に示すように、加熱動作を開始した時点t1からタイマーを動作させ、時点t1から所定の設定時間Δtsetが経過する時点t2から、放電動作を開始するようにしてもよい。この場合にも、水流路(12)の水を確実に昇温させた状態で過酸化水素を生成できるため、水の殺菌効果を向上することができる。
各実施形態に係る給湯システム(10)を図11に示すような、他の方式としてもよい。
上述した各実施形態の電源部(70)には、放電の放電電力を所定の値に制御する定電力制御部を用いている。しかしながら、定電力制御部に代えて、放電時の放電電流を所定の値に制御する定電流制御部を設けることもできる。この定電流制御を行うと、水の導電率によらず放電が安定するため、スパークの発生をも未然に回避することができる。
上述した各実施形態においては、水浄化タンク(61)の流入管(201)を銅管とすることにより、流入管(201)を銅イオンを水中に供給するイオン供給部としている。しかしながら、イオン供給部としては、例えば鉄イオンを生成する鉄製の配管を用いることもできる。鉄イオンも銅イオンと同様に、過酸化水素の存在下でフェントン反応を促進させるため、水酸ラジカルの生成量を増大することができる。
上記の実施形態1〜5と異なる位置に水浄化タンク(61)を接続してもよい。具体的には、第1循環流路(13)、第2循環流路(14)、供給流路(15)又は給水路(20)等に水浄化タンク(61)を接続してもよい。
12 水流路
13 第1循環流路(循環流路)
13a コイル型熱交換器
14 第2循環流路(循環流路)
16 第3循環流路(浴槽循環流路、循環流路)
30 熱源ユニット
40 給湯ユニット
41 給湯タンク
42b 第2伝熱管(加熱部)
50 水浄化制御部
51 制御部
53 放電波形発生部
55 制御部
56 温度センサ(水温検出部)
57 センサ
58 超音波波形発生部
59 増幅器
60 水浄化ユニット
61 水浄化タンク(水浄化流路)
62 放電ユニット(放電部)
64 放電電極、電極A
65 対向電極、電極B
64a,64b 電極
65a,65b 電極
70 電源部
70a,70b,70c 高電圧発生部
71 絶縁ケーシング
73,73a,73b 蓋部(仕切板)
74,74a,74b 開口部
76 基部
77 筒状壁部
78 環状凸部
79 先端筒部
85 コントローラ(制御部)
94 超音波発生部
95 圧電セラミック
96,96a,96b 金属板
97 ケース
97a 金属ケース
99 エアポンプ
119 ノズル
164,166 導電部
165,167 絶縁部
180a,180b ケース本体
201 流入管(イオン供給部、銅管)
202 流出管
Claims (12)
- 温水が貯留される給湯タンク(41)と、該給湯タンク(41)に連通する水流路(12)と、該水流路(12)の水を浄化する水浄化ユニット(60)とを備えた給湯システムであって、
上記水浄化ユニット(60)は、上記水流路(12)に接続される水浄化流路(61)と、該水浄化流路(61)の水中で放電を生起する電極対(64,64a,64b,65,65a,65b)と、該電極対(64,64a,64b,65,65a,65b)に電圧を印加する電源(70,70a,70b,70c)と、超音波発生部(94)とを有し、
上記水浄化ユニット(60)は、上記放電によって上記水浄化流路(61)の水中に水酸ラジカルを生成するように構成され、
上記超音波発生部(94)は、超音波を水中に照射することにより、該水中に生成した水酸ラジカルが変化して生成する過酸化水素を水酸ラジカルに変換し、
上記水浄化流路(61)に流入する水を加熱する加熱部(42b)と、
上記加熱部(42b)が水を加熱する動作を開始した後に上記水浄化ユニット(60)が放電を開始するように、上記加熱部(42b)及び水浄化ユニット(60)を制御する第1制御部(85)と、
上記水浄化流路(61)に流入する水の温度を検出する水温検出部(56)とを備え、
上記第1制御部(85)は、上記加熱部(42b)が水を加熱する動作を開始した後、上記水温検出部(56)で検出した水温が所定温度に達すると、上記水浄化ユニット(60)の放電を開始させることを特徴とする給湯システム。 - 請求項1において、
上記水流路(12)は、上記水浄化流路(61)が接続されて水が循環する循環流路(13,14,16)を含み、
上記加熱部(42b)は、上記循環流路(13,14,16)の水を加熱するように配設されてい
ることを特徴とする給湯システム。 - 請求項2において、
上記循環流路(13,14,16)は、浴槽(U1)の水が循環する浴槽循環流路(16)であることを特徴とする給湯システム。 - 請求項1乃至3のいずれか1つにおいて、
上記水浄化流路(61)に銅イオン又は鉄イオンを供給するイオン供給部(201)を備えていることを特徴とする給湯システム。 - 請求項4において、
上記イオン供給部(201)は、上記水浄化流路(61)の流入側に接続される銅製又は鉄製の配管(201)であることを特徴とする給湯システム。 - 温水が貯留される給湯タンク(41)と、該給湯タンク(41)に連通する水流路(12)と、該水流路(12)の水を浄化する水浄化ユニット(60)とを備えた給湯システムであって、
上記水浄化ユニット(60)は、上記水流路(12)に接続される水浄化流路(61)と、該水浄化流路(61)の水中で放電を生起する電極対(64,64a,64b,65,65a,65b)と、該電極対(64,64a,64b,65,65a,65b)に電圧を印加する電源(70,70a,70b,70c)と、超音波発生部(94)とを有し、
上記水浄化ユニット(60)は、上記放電によって上記水浄化流路(61)の水中に水酸ラジカルを生成するように構成され、
上記超音波発生部(94)は、超音波を水中に照射することにより、該水中に生成した水酸ラジカルが変化して生成する過酸化水素を水酸ラジカルに変換し、
上記水浄化流路(61)に流入する水を加熱する加熱部(42b)と、
上記加熱部(42b)が水を加熱する動作を開始した後に上記水浄化ユニット(60)が放電を開始するように、上記加熱部(42b)及び水浄化ユニット(60)を制御する第1制御部(85)と、
上記電極対(64,64a,64b,65,65a,65b)に印加する電圧のオン又はオフを制御する第2制御部(51)と、
上記超音波発生部(94)の動作を制御する第3制御部(55)とを備え、
上記第2制御部(51)及び上記第3制御部(55)は、上記水浄化流路(61)の上記水中に含まれる過酸化水素の濃度が所定の上限値を超えないように、上記電極対(64,64a,64b,65,65a,65b)に印加する電圧のオン又はオフ及び上記超音波発生部(94)の動作をそれぞれ制御することを特徴とする給湯システム。 - 請求項6において、
上記水浄化流路(61)の上記水中に含まれる過酸化水素の濃度をモニタするセンサ(57)をさらに備え、
上記第2制御部(55)は、上記センサ(57)によるモニタ結果に応じて上記電極対(64,64a,64b,65,65a,65b)に印加する電圧のオン又はオフを制御し、
上記第3制御部(55)は、上記センサ(57)によるモニタ結果に応じて上記超音波発生部(94)の動作を制御することを特徴とする給湯システム。 - 請求項7において、
少なくとも上記水中の過酸化水素の濃度が上記上限値を越えた場合には、上記第2制御部(51)が上記電極対(64,64a,64b,65,65a,65b)に印加する電圧をオフにして上記放電を停止させると共に、上記第3制御部(55)が上記超音波発生部(94)を動作させることを特徴とする給湯システム。 - 請求項6乃至8のいずれか1つにおいて、
上記第3制御部(55)は、上記水浄化流路(61)の上記水中に含まれる過酸化水素の濃度が上記上限値よりも低い所定の下限値を超える期間に、上記超音波発生部(94)をオン状態にすることを特徴とする給湯システム。 - 温水が貯留される給湯タンク(41)と、該給湯タンク(41)に連通する水流路(12)と、該水流路(12)の水を浄化する水浄化ユニット(60)とを備えた給湯システムであって、
上記水浄化ユニット(60)は、上記水流路(12)に接続される水浄化流路(61)と、該水浄化流路(61)の水中で放電を生起する電極対(64,64a,64b,65,65a,65b)と、該電極対(64,64a,64b,65,65a,65b)に電圧を印加する電源(70,70a,70b,70c)と、超音波発生部(94)とを有し、
上記水浄化ユニット(60)は、上記放電によって上記水浄化流路(61)の水中に水酸ラジカルを生成するように構成され、
上記超音波発生部(94)は、超音波を水中に照射することにより、該水中に生成した水酸ラジカルが変化して生成する過酸化水素を水酸ラジカルに変換し、
上記水浄化流路(61)に流入する水を加熱する加熱部(42b)と、
上記加熱部(42b)が水を加熱する動作を開始した後に上記水浄化ユニット(60)が放電を開始するように、上記加熱部(42b)及び水浄化ユニット(60)を制御する第1制御部(85)と、
上記電極対(64,64a,64b,65,65a,65b)に印加する電圧のオン又はオフの制御、及び上記超音波発生部(94)の動作の制御を行う第2制御部とを備え、
上記第2制御部は、上記水浄化流路(61)の上記水中に含まれる過酸化水素の濃度が所定の上限値を超えないように、上記電極対(64,64a,64b,65,65a,65b)に印加する電圧のオン又はオフ、及び上記超音波発生部(94)の動作を制御することを特徴とする給湯システム。 - 請求項10において、
上記第2制御部は、上記水浄化流路(61)の上記水中に含まれる過酸化水素の濃度が所定の上限値を超えた場合には、上記電極対(64,64a,64b,65,65a,65b)に印加する電圧をオフにして上記放電を停止させる一方、上記水中に含まれる過酸化水素の濃度が上記上限値よりも低い所定の下限値を超える期間に、上記超音波発生部(94)をオン状態にすることを特徴とする給湯システム。 - 請求項1乃至11のいずれか1つにおいて、
上記水浄化流路(61)の水中に泡を吐出する吐出手段(119)と、
上記吐出手段(119)に気体を送る送出手段(99)とをさらに備え、
上記電極対(64,65)は、板状であって、互いに対向するように配置されており、
上記電源(70b)は、上記電極対(64,65)にパルス電圧を印加し、
上記吐出手段(119)は、上記電極対(64,65)の間であって、上記水浄化流路(61)の底部に配置されていることを特徴とする給湯システム。
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