JP5046180B2 - 軟水化装置内蔵型給湯器 - Google Patents

Description

本発明は、給湯器内の給水ルート中に軟水化装置を一体的に組み込んでなる軟水化装置内蔵型給湯器に関する。

最近、一般家庭に供給される水道水に含まれるカルシウム成分やマグネシウム成分が、洗顔や入浴の際に使用する石けん、洗顔フォーム、ボディーソープ或いはシャンプー等と反応していわゆる「石けんカス」と称される金属石けんを形成し、これが皮膚に付着することにより皮膚のつっぱり感や乾燥を生じさせると共に、肌荒れやアトピー性皮膚炎などの皮膚疾患の原因となることが認識されてきており、そのため、カルシウム成分やマグネシウム成分などの硬度成分の含有量が比較的少ない「軟水（ソフトウォーター）」と称される水が非常に注目されてきており、既に、スキンケアなどの分野においては、皮膚刺激の少ない肌に優しい水として、その利用が実用化されている。

このような軟水は、蒸留、若しくはイオン交換樹脂などを用いて水中の硬度成分を除去することにより比較的簡単に製造することができるが、中でもランニングコストの面で有利なイオン交換樹脂を利用した軟水化装置（軟水器）による軟水の製造が、工業用及び家庭用のいずれにおいても主流となっており、現在、一般家庭においては、小型で簡単な構造の軟水器（例えば、下記特許文献１〜５参照。）が普及してきている。

特開平１０‐２１６５３７号公報 特開２０００‐４２４２７号公報 特開２０００‐２７１５６８号公報 特開２０００‐３３４４５０号公報 特開２００１‐２３９２６３号公報

そして、これらの軟水器は、通常、風呂場、洗面所、或いはキッチンなどにおけるシャワーや給湯蛇口などの、一般家庭における給水ルートの末端に対して、二次的（追加的）に接続されて使用されるのであるが、軟水器の設置場所の確保に困るといった場所的・空間的問題や、水周りに設置することから、軟水器の背面や側面或いは底面などの設置の隙間に、カビなどの雑菌が繁殖したりするといった衛生的な問題が指摘されている。

又、最近の家庭用バスシステムにおいては、シャワーや給湯蛇口による給湯に加えて、直接浴槽にお湯を溜める自動給湯システムが一般的となっているが、この自動給湯システムにおける給水ルートに対して、二次的に軟水機を備えることは困難であり、そのため、シャワーや給湯蛇口に対しては、軟水器を設置して、軟水を使用していながら、自動給湯システムを用いて浴槽に溜めて使用するお湯については軟水ではなく、水道水をそのまま沸かしたものを使用するといった矛盾点も生じている。

もちろん、シャワーや給湯蛇口を経由して浴槽へお湯を溜める方法も考えられるが、予定時間に適量のお湯を溜めることができる便利な自動給湯システムが使用できないことは、ほぼ毎日入浴することが一般的となっている現在、使用者にとって非常に煩雑な問題であるといえる。

そのため、給湯器内に軟水化装置を一体的に組み込んでなる軟水化装置内蔵型給湯器についての研究・開発がされている（例えば、特許文献６〜８参照。）。

特開平６‐１２５８５１ 特開平７‐６８２５６ 特開２０００−２７４８１８

ここで、上記特許文献６〜８に記載された軟水化装置内蔵型給湯器は、いずれも給湯器における熱交換器によって加熱される前の原水を軟水化装置において処理するもの、即ち、軟水化装置を給湯器内の給水ルート中に組み込むにあたり、当該軟水化装置を前記給湯器内に備えられた熱交換器に対して一次側（入口側以前）に配したものである。

しかしながら、このように軟水化装置を給湯器内に備えられた熱交換器に対して一次側に配する構成の軟水化装置内蔵型給湯器においては、イオン交換樹脂が大量に必要となることから軟水化装置が大型化し、必然的に給湯器自体も大型化するといった欠点があった。

そこで、本発明者は、このような問題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、給湯器内の給水ルート中に、軟水化装置を一体的に組み込んでなる軟水化装置内蔵型給湯器であって、特に、前記軟水化装置を給水ルート中に組み込むにあたり、当該軟水化装置を前記給湯器内に備えられた熱交換器に対して二次側（出口側以降）に配したことを特徴とする本発明の軟水化装置内蔵型給湯器を完成するに至ったのである。

即ち、本発明者は、イオン交換樹脂による水中の硬度成分の除去能につき、低温の原水をそのまま処理するよりも、比較的高温に加熱された原水を処理する方が、約２〜５割程度も向上している点に着目し、軟水化装置を給湯器内の給水ルート中に組み込むにあたり、当該軟水化装置を前記給湯器内に備えられた熱交換器に対して二次側に配すれば、熱交換器によって加熱された原水を軟水化装置において処理することができ、これより、イオン交換樹脂の少量化による軟水化装置の小型化が可能となり、その結果、非常に小型且つコンパクトな構造の軟水化装置内蔵型給湯器を提供することができるとの知見を得たのである。

本発明は、上記知見に基づき完成されたものであり、非常に小型且つコンパクトな構造であって、浴槽への自動給湯や追加の給湯と浴槽内の湯に追い焚きを行う軟水化装置内蔵型給湯器において、軟水化装置の雑菌繁殖を防止することができる軟水化装置内蔵型給湯器を提供することを目的とする。

以上の課題を解決する手段である本発明は、シャワーまたは給湯蛇口からの給湯を要する場合には、第一の給水ルートを経由した原水が、第一の熱交換器により加熱されて、シャワー又は給湯蛇口から給湯され、
浴槽への自動給湯や追加の給湯を要する場合には、第一の給水ルート、第一の給水ルートの第一の熱交換器の二次側とシャワー又は給湯蛇口との間から分岐される第二の給水ルートを順に経由した原水が、第二の給水ルートに接続され、浴槽の追い炊きシステムの循環路である第三の給水ルートに設けられる第二の熱交換器熱交換器及び／又は第一の熱交換器により加熱されて、浴槽へ給湯され、
浴槽内の湯に追い焚きの必要が生じた場合は、浴槽内の湯が、第三の給水ルートに設けられるポンプの作動により第三給水ルートを循環すると共に第二の熱交換器により再加熱され、再び浴槽に給湯され、
第一の給水ルートの第一の熱交換器の二次側又は第二の給水ルートに軟水化装置を備えたことを特徴とする。
以下、本発明の軟水化装置内蔵型給湯器について詳細に説明する。

本発明の「軟水化装置内蔵型給湯器」は、給湯器に対して軟水化装置を二次的（追加的）に備えるものではなく、給湯器内の給水ルート中に、軟水化装置を一体的に組み込んでなるものであり、主として一般家庭における風呂場や洗面所、キッチンなどに備え付けられるものである。

前記「給湯器」の構造としては、上水道として供給される水道水や、ポンプなどでくみ上げられて供給される井戸水等の地下水を原水とし、これを給湯器内の給水ルート（配水管）内に導入して、その適宜箇所に備えられた熱交換器により加熱し、もって、給湯することができるものであれば、特に限定されるものではない。

又、前記「軟水化装置」としては、原水をイオン交換樹脂に接触させることにより、当該原水中に溶存するカルシウム成分やマグネシウム成分などの硬度成分を除去する構成のものであれば、特に限定されるものではない。

そして、本発明の軟水化装置内蔵型給湯器は、前記軟水化装置を給湯器内の給水ルート中に組み込むにあたり、当該軟水化装置を前記給湯器内に備えられた熱交換器に対して二次側に配した点に最も大きな特徴を有する。

即ち、イオン交換樹脂による水中の硬度成分の除去能は、一般的に１５〜２０℃前後の比較的低温で供給される原水をそのまま処理するよりも、３０〜４５℃程度に加熱された原水を処理する方が約２〜５割程度向上するのであり、従って、軟水化装置を給湯器内に備えられた熱交換器に対して二次側に配すれば、熱交換器によって適温に加熱された原水を軟水化装置において処理することができ、これより、イオン交換樹脂の少量化による軟水化装置の小型化が可能となり、その結果、非常に小型且つコンパクトな構造の軟水化装置内蔵型給湯器を構築することができるのである。

ところで、軟水化装置におけるイオン交換樹脂は、原水と接触するたびに硬度成分を吸着（イオン交換）し、徐々にその処理能が低下することから、使用頻度に応じた一定の使用期間経過後は、イオン交換樹脂自体を交換するか、イオン交換樹脂の再生処理を行う必要が生じる。

もっとも、イオン交換樹脂の再生処理は、食塩水などの電解質溶液との接触によって簡単に行うことができることから、通常は、イオン交換樹脂自体を交換するよりも、再生処理を行うことがほとんどであり、特に、最近の軟水化装置においては、この再生処理を自動で行うものが多い。

ここで、一般家庭において使用される給湯器に対しては、使用の際に蛇口をひねったり、給湯ボタンなどを操作したりするだけで自動的にお湯が供給されることが当然の如く要求されており、このため、一般家庭において使用される給湯器においては、給水ルート内の水の流れを感知して給湯器が自動的に作動する構造のものがほとんどとなっている。

しかしながら、軟水化装置を給湯器内に備えられた熱交換器に対して二次側に配してなる本発明の軟水化装置内蔵型給湯器に対して、このような構造を付与すると、再生処理中における給水ルート内の水の流れを感知して給湯器が自動的に作動してしまうことから、再生処理中にガスや電気などの無駄なエネルギーを消費することになる。

そのため、本発明の軟水化装置内蔵型給湯器においては、軟水化装置におけるイオン交換樹脂の再生処理中には、給湯器が運転しない制御機構を備えることが好ましい。

即ち、このような制御機構を備えることにより、軟水化装置におけるイオン交換樹脂の再生処理中には熱交換器による加熱が行われず、再生処理中に無駄なガスや電気の消費を防止することができるのである。

なお、この制御機構としては、特に限定されるものではなく、例えば、スイッチやレバーなどにより、使用者が手動で給湯器の運転を停止するものであっても良いのであるが、使用者が、再生処理中であることを確認し、給湯器の運転を自ら停止することは、非常に煩雑な作業であることから、本発明においては、イオン交換樹脂再生処理中に、給湯器の運転を自動的に停止する制御機構や、給湯器の運転が開始する流量以下の流量で、軟水化装置におけるイオン交換樹脂再生をおこなう制御機構を備えることが好ましい。

更に詳しくは、前者の制御機構としては、軟水化装置においてイオン交換樹脂の再生処理を開始する際に、例えば、再生処理中である旨の信号を有線若しくは無線により伝達し、この信号を受けて給湯器の運転を自動的に停止するものなどを挙げることができ、一方、後者の制御機構としては、給湯器の運転を開始する設定流量以下の流量、即ち、給湯器が給水ルートの水の流れを感知しない程度の流量でイオン交換樹脂の再生処理を行うものなどを挙げることができる。

ところで、本発明の軟水化装置内蔵型給湯器においては、軟水化装置を給湯器内に備えられた熱交換器に対して二次側に配していることから、軟水化装置においてイオン交換樹脂の再生処理が開始されると、当該処理が終了するまで給湯できないといった問題が生じる。

もちろん、再生処理を一旦中断して、給湯を開始する方法も考えられるが、イオン交換樹脂と接触させていた電解質溶液の排出が完了するまではお湯が使えず、非常に不便な場合がある。

そのため、本発明の軟水化装置内蔵型給湯器においては、給湯器における給水ルートに、軟水化装置を経由しないバイパス路を備えることが好ましく、このようにバイパス路を備えることにより、軟水化装置においてイオン交換樹脂の再生処理が開始された際にお湯の使用を要する場合にあっては、バイパス路を経由する給水ルートを選択すれば、早急にお湯を使用することが可能となるのである。

ここで、このバイパス路を経由する給水ルートの選択を手動で行うことは煩雑な作業であることから、本発明においては、特に、軟水化装置におけるイオン交換樹脂再生中に給湯を要する場合、自動的にバイパス路を経由する給水ルートを選択する自動バイパス機構を備えることが好ましい。

更に詳しくは、この自動バイパス機構としては、軟水化装置においてイオン交換樹脂の再生処理を開始しているときに給湯を要する場合、例えば、その給湯要求の信号を有線若しくは無線により伝達し、この信号を受けた自動バイパス弁が作動して、バイパス路を経由する給水ルートを選択し、これにより軟水化装置を経由しない給湯を可能にするものなどを挙げることができる。

なお、本発明の軟水化装置内蔵型給湯器のうち、上述のイオン交換樹脂再生処理中に、給湯器の運転を自動的に停止する制御機構を備えたものにあっては、再生処理中に給湯器の運転が停止しているため、前記バイパス路を備えても、お湯を使うことができない。

そこで、本発明の軟水化装置内蔵型給湯器のうち、イオン交換樹脂再生処理中に、給湯器の運転を自動的に停止する制御機構を備えたものについては、再生処理中に給湯要求の受けた場合には、例外的に給湯器の運転を再開する制御機構を付与することが好ましい。

本発明によれば、浴槽への自動給湯や追加の給湯と浴槽内の湯に追い焚きを行う軟水化装置内蔵型給湯器において、軟水化装置の雑菌繁殖を防止することができる。

即ち、本発明の軟水化装置内蔵型給湯器は、軟水化装置を給湯器内の給水ルート中に組み込むにあたり、当該軟水化装置を前記給湯器内に備えられた熱交換器に対して二次側に配しているから、熱交換器によって加熱された原水を軟水化装置において処理することができ、これより、イオン交換樹脂の少量化による軟水化装置の小型化が可能となり、その結果、非常に小型且つコンパクトな構造の軟水化装置内蔵型給湯器を構築することができるのである。

又、本発明の軟水化装置内蔵型給湯器において、軟水化装置におけるイオン交換樹脂再生処理中に給湯器が運転しない制御機構を備えてなるものは、軟水化装置におけるイオン交換樹脂の再生処理中に給湯器の運転が停止するため、再生処理中にガスや電気などの無駄なエネルギーの消費を防止することができるのである。

更に、本発明の軟水化装置内蔵型給湯器において、給湯器における給水ルートに軟水化装置を経由しないバイパス路が備えられてなるものは、軟水化装置においてイオン交換樹脂の再生処理中であっても、早急にお湯を使用することが可能となるのである。

以下、本発明の軟水化装置内蔵型給湯器を実施するための最良の形態を実施例を挙げて説明するが、本発明はこの実施例に限定されるものではない。

＜給湯器＞
図１（ａ）は、最近の一般家庭において使用されている自動給湯・追い焚きシステムを具備した風呂場用の給湯器１´を示す模式図である。

即ち、この給湯器１´は、原水Ｗを給湯器１´内に導入し、該給湯器１´内の給水ルート２（２ａ、２ｂ、２ｃ）を通過する原水Ｗを熱交換器３（３ａ、３ｂ）によって適宜加熱し、シャワー１１、給湯蛇口１２及び浴槽１３へ選択的に給湯するものである（なお、図中１５は給水蛇口であり、原水Ｗを加熱せず、そのまま給水するものである。）。

更に詳しくは、シャワー１１や給湯蛇口１２からの給湯を要する場合には、図１（ｂ）に示すように、（風呂注湯弁１４が閉栓された上で）給水ルート２ａを経由した原水Ｗが、熱交換器３ａにより加熱されてお湯となり、シャワー１１や給湯蛇口１２から給湯されるのである。

一方、浴槽１３への自動給湯や追加の給湯を要する場合には、図１（ｃ）に示すように、（風呂注湯弁１４が開栓された上で）給水ルート２ａ、２ｂ及び２ｃを順に経由した原水が、熱交換器３ａ及び／又は３ｂにより加熱されてお湯となり、浴槽１３へ給湯されるのである。

又、浴槽１３内のお湯に追い焚きの必要が生じた場合は、図１（ｄ）に示すように、（温度センサー（図示せず）の感知による自動、又は使用者の手動による指示を受けて）浴槽１３内のお湯が、ポンプ１６の作動により給水ルート２ｃを循環すると共に熱交換器３ｂにより再加熱され、再び適温のお湯として浴槽１３に給湯されるのである。

図２（ａ）〜（ｂ）は、給水ルート２中に、軟水化装置４を一体的に組み込んでなる本発明の軟水化装置内蔵型給湯器１を示す模式図であり、これらの軟水化装置内蔵型給湯器１は、いずれも軟水化装置４を給水ルート２中に組み込むにあたり、当該軟水化装置４を給湯器１内に備えられた熱交換器３に対して二次側に配したものである。なお、図２（ｃ）は、本発明の対比例である。

即ち、図２（ａ）〜（ｂ）に示す本発明の軟水化装置内蔵型給湯器１は、いずれも軟水化装置４を給湯器１内に備えられた熱交換器３に対して二次側に配しているから、熱交換器３によって適温に加熱された原水を軟水化装置４において処理することができ、これより、イオン交換樹脂の少量化による軟水化装置４の小型化が可能となり、その結果、非常に小型且つコンパクトな構造の軟水化装置内蔵型給湯器１になり得るのである。

又、図２（ａ）〜（ｂ）に示す本発明の軟水化装置内蔵型給湯器１には、いずれもイオン交換樹脂再生処理中の信号を受けて、給湯器１の運転（熱交換器３による加熱）を自動的に停止する制御機構５が備えられており、このような制御機構５を備えることにより、軟水化装置４におけるイオン交換樹脂の再生処理中に給湯器１の運転が停止し、再生処理中にガスや電気などの無駄なエネルギーの消費を防止することができるのである。

更に詳しく個々を説明すると、図２（ａ）に示す本発明の軟水化装置内蔵型給湯器１は、軟水化装置４を給湯器１内に備えられた熱交換器３ａに対して二次側に配するにあたり、当該軟水化装置７を給水ルート２ａ上に配したものであり、シャワー１１方向、給湯蛇口１２方向、及び浴槽１３方向のいずれに対しても軟水を供給することができる利点がある。

又、図２（ｂ）に示す本発明の軟水化装置内蔵型給湯器１は、軟水化装置４を給湯器１内に備えられた熱交換器３ａに対して二次側に配するにあたり、当該軟水化装置４を給水ルート２ｂ上に配したものであり、浴槽１３方向のみしか軟水を供給することはできないが、軟水化装置４への負担が小さくなるため、要するイオン交換樹脂の量が少なくなり、より一層軟水化装置４を小型化することが可能となる利点がある。

更に、図２（ｃ）に示す対比例の軟水化装置内蔵型給湯器１は、軟水化装置４を給湯器１内に備えられた熱交換器３ｂに対して二次側に配するにあたり、当該軟水化装置４を給水ルート２ｃ上に配したものであり、図２（ｂ）のものと同様、浴槽１３方向のみしか軟水を供給することはできないが、軟水化装置４への負担が小さくなるため、要するイオン交換樹脂の量が少なくなり、より一層軟水化装置４を小型化することが可能となる利点があるが、該給水ルート２ｃは追い焚きシステムの循環経路でもあるため、浴槽１３内で使用された後のお湯が軟水化装置４に入り込むことから、軟水化装置４内のイオン交換樹脂に雑菌が繁殖する場合がある。

図３（ａ）は、給水ルート２中に、軟水化装置４（樹脂筒４１、塩水タンク４２、コントロールバルブ４３）を一体的に組み込んでなる本発明の軟水化装置内蔵型給湯器１を示す模式図であり、この軟水化装置内蔵型給湯器１は、特に、軟水化装置４を給水ルート２中に組み込むにあたり、当該軟水化装置４を給湯器１内に備えられた熱交換器３に対して二次側に配したものである。

なお、本図においては、給水ルート２に対する軟水化装置４の接続関係が理解し易いように、給水ルート２と軟水化装置４との接続部分を拡大して示している。

更に詳しくは、図３（ａ）に示す軟水化装置内蔵型給湯器１は、軟水化装置４を給湯器１内に備えられた熱交換器３ａに対して二次側に配するにあたり、軟水化装置７を給水ルート２ｂ上に配すると共に、該給水ルート２ｂに、軟水化装置４を経由しないバイパス路６及び自動バイパス弁７（７ａ、７ｂ、７ｃ）を備えたものである。

即ち、本実施例に係る軟水化装置内蔵型給湯器１は、軟水化装置４においてイオン交換樹脂の再生処理を開始しているときに給湯を要する場合、その給湯要求の信号を受けて、自動的にバイパス路６を経由する給水ルートを選択する自動バイパス機構を備えたものであり、再生処理中（バイパス弁７ｂ、７ｃを閉栓すると共にバイパス弁７ａを開栓し、原水を軟水化装置４のみへ供給する。）に自動お湯張りシステムなどによるお湯の使用が要求された場合、図３（ｂ）に示すように、自動バイパス弁７の作動（バイパス弁７ｃを閉栓すると共にバイパス弁７ａ、７ｂを開栓する。）によりバイパス路６を経由する給水ルート２が選択され、早急にお湯を使用することが可能となるのである。

なお、本実施例における軟水化装置内蔵型給湯器１には、イオン交換樹脂再生処理中の信号を受けて、給湯器１の運転を自動的に停止すると共に、再生処理中に給湯要求の信号を受けた場合には、例外的に給湯器の運転を再開する制御機構５を付与している。

図１は、一般家庭において使用されている自動給湯・追い焚きシステムを具備した風呂用の給湯器を示す模式図である。 図２（ａ）（ｂ）は、実施例１に係る本発明の軟水化装置内蔵型給湯器を示す模式図であり、図２（ｃ）は、本発明の対比例の軟水化装置内蔵型給湯器を示す模式図である。 図３は、実施例２に係る本発明の軟水化装置内蔵型給湯器を示す模式図である。

符号の説明

１ 軟水化装置内蔵型給湯器
２ 給水ルート
３ 熱交換器
４ 軟水化装置
５ 制御機構
６ バイパス路
７ 自動バイパス弁

Claims (1)

1. シャワー（１１）または給湯蛇口（１２）からの給湯を要する場合には、第一の給水ルート（２ａ）を経由した原水（Ｗ）が、第一の熱交換器（３ａ）により加熱されて、シャワー（１１）又は給湯蛇口（１２）から給湯され、
   浴槽（１３）への自動給湯や追加の給湯を要する場合には、第一の給水ルート（２ａ）、第一の給水ルート（２ａ）の第一の熱交換器（３ａ）の二次側とシャワー（１１）又は給湯蛇口（１２）との間から分岐される第二の給水ルート（２ｂ）を順に経由した原水が、第二の給水ルート（２ｂ）に接続され、浴槽（１３）の追い炊きシステムの循環路である第三の給水ルート（２ｃ）に設けられる第二の熱交換器熱交換器（３ｂ）及び／又は第一の熱交換器（３ａ）により加熱されて、浴槽（１３）へ給湯され、
   浴槽（１３）内の湯に追い焚きの必要が生じた場合は、浴槽（１３）内の湯が、第三の給水ルート（２ｃ）に設けられるポンプ（１６）の作動により第三給水ルート（２ｃ）を循環すると共に第二の熱交換器（３ｂ）により再加熱され、再び浴槽（１３）に給湯され、
   第一の給水ルート（２ａ）の第一の熱交換器（３ａ）の二次側又は第二の給水ルート（２ｂ）に軟水化装置（４）を備えたことを特徴とする軟水化装置内蔵型給湯器。