(57)【要約】【課題】製品の配管内面や水タンク内へのスケール付着を抑制する水処理装置、並びにこれを備える給湯装置を提供する。【解決手段】対象水の内部に設置され、水から析出する析出物を処理する水処理装置において、熱を発生させる加熱源２０１と、加熱源２０１からの熱が伝熱可能に構成されたスケール析出部１０１と、を備え、スケール析出部１０１の表面には、１又は複数の窪み部２０３が形成されている。加熱源２０１はＵ字状の形状を有しており、スケール析出部１０１は、加熱源２０１の周囲を覆うように設けられている。窪み部２０３は、スケール析出部１０１の延在方向を中心軸とした環状の窪みが所定の間隔で複数形成されることにより構成される。また、スケール析出部１０１および窪み部２０３には、疎水性のコート２０５が施されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象水の内部に設置され、水から析出する析出物を処理する水処理装置において、
熱を発生させる加熱源と、
前記加熱源からの熱が伝熱可能に構成された析出部と、を備え、
前記析出部の表面には、１又は複数の窪み部が形成されている水処理装置。
【請求項２】
前記加熱源は、Ｕ字型の形状を有しており、
前記析出部は、前記加熱源の周囲を覆うように設けられている請求項１記載の水処理装置。
【請求項３】
前記窪み部は、前記析出部の延在方向を中心軸とした環状の窪みが複数形成されて成る請求項２記載の水処理装置。
【請求項４】
前記窪み部は、前記析出部の延在方向を中心軸として螺旋状に窪みが形成されて成る請求項２記載の水処理装置。
【請求項５】
前記析出部および前記窪み部には、疎水性の表面層を形成するための処理が施されている請求項１乃至４の何れか１項記載の水処理装置。
【請求項６】
水分子の通過が可能であり且つ析出物の通過が制限されるフィルタ構造を有する容器を更に備え、
前記析出部は、前記容器の内部に配置されている請求項１乃至５の何れか１項記載の水処理装置。
【請求項７】
前記容器内における前記析出部の鉛直下方の空間に配置され、水から析出する析出物を捕集する析出物捕集部を更に備える請求項６記載の水処理装置。
【請求項８】
前記析出部の前記窪み部から水を噴出させる水噴出手段を更に備える請求項１乃至７の何れか１項記載の水処理装置。
【請求項９】
貯湯タンク内に貯湯されている湯を外部端末に供給可能な給湯装置であって、
請求項１乃至８の何れか１項記載の水処理装置が前記貯湯タンクの内部に設置されて成る給湯装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スケールを除去する水処理装置、および水処理装置を備えた給湯装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
水道水や井戸水などを使用する製品では、その水に含まれる硬度成分が炭酸カルシウムなどの固形成分として析出して製品の構成部品に付着する。一般に、このような析出付着物は、スケールと呼ばれる。このスケールが蓄積して配管の内径を縮径することにより、製品の基本性能に悪影響を与えることがある。具体的には、例えば給湯機では、配管の内面にスケールが析出することにより配管の流水量が減少することがある。また、スケールの析出堆積が更に進行すると、配管が閉塞して詰まりが発生することがある。また水道水を給水タンクに入れて使用する家庭用加湿機や水道管を直結して加湿運転する設備用加湿機では、給湯機と同様に配管内径が縮径することにより詰まりを起こすことがある。更に、気化式の加湿方式では、加湿エレメントの喫水部にスケールが析出して毛細管現象による水吸い上げ量を低下させて加湿性能を低下させてしまうなどの問題があった。
【０００３】
特開２０１１−２２６６９７号公報には、形状記憶効果を有する材料で構成されたコイル形状のスケール析出部材と、このスケール析出部材を加熱するヒータとを有するスケール除去装置を配管内に配置し、沸き上げ運転中は形状回復温度以上に加熱し、硬度成分をスケール析出部材の表面に選択的に析出、付着させ、沸き上げ運転の終了後、水の循環を停止した後にヒータによる加熱を停止することにより、スケール析出部材が変形し、その際の物理的な作用によりスケールが剥離してスケール集積部に集積する構造の給湯装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−２２６６９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
水道水や井戸水を使用する製品の配管内面へのスケール付着を防止する方法は、確立されておらず、有効な方法の開発が望まれている。この点、上記従来の給湯装置では、形状記憶材料を用いたスケール析出部材の表面にスケールを直接析出させるものであるため、付着の状態によっては十分に形状回復ができない可能性がある。また、スケール析出部材に硬度成分を必ずしも高い効率で析出させることができず、硬度成分を効率良く除去できないという問題がある。
【０００６】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、水中の硬度成分を効率よく析出除去することにより、製品の配管内面や水タンク内へのスケール付着を抑制することの可能な水処理装置、並びにこれを備えた給湯装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明に係る水処理装置は、対象水の内部に設置され、水から析出する析出物を処理する水処理装置において、熱を発生させる加熱源と、加熱源からの熱が伝熱可能に構成された析出部と、を備え、析出部の表面には、１又は複数の窪み部が形成されているものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係る水処理装置によれば、スケールを水中で析出させて処理することができるため、製品の配管内面や水タンク内へのスケール付着を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明に係るスケール除去装置の構成の概略を示す断面図である。
【図２】本発明に係るスケール除去装置のスケール析出部の構成の概略を示す断面図である。
【図３】図２における窪み部の近傍において行なわれるスケール除去動作を模式的に示す図である。
【図４】本発明に係るスケール除去装置のスケール析出部の他の構成の概略を示す断面図である。
【図５】スケール析出部に形成された窪み部の近傍の構造を拡大して示す図である。
【図６】本発明に係るスケール除去装置を風呂給湯装置に適用した場合の概略構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の貯湯式給湯機の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。尚、各図面において共通する要素には、同一の符号を付して、重複する説明を省略する。また、本発明は、下記の実施の形態に限定されるものではない。
【００１１】
実施の形態１．
図１は、本発明に係るスケール除去装置の構成の概略を示す断面図である。スケール除去装置１００は、対象機器の水中（例えば貯湯タンク内）に浸漬して使用することにより、水中に含まれる硬度成分（スケール）を除去するためのものである。スケール除去装置１００は、周囲の水を加熱して高温水にすることによりスケールを析出させるスケール析出部１０１と、下方に沈降堆積するスケールを捕集するためのスケール捕集部１０２と、スケール析出部１０１およびスケール捕集部１０２を包囲する容器１０３と、から構成される。
【００１２】
容器１０３は、フィルタ基材によって覆われた構造を有している。フィルタ基材は、水分子の通過を許容し且つ析出したスケールを通過させない開口サイズのものが使用される。このような構造によれば、スケール析出部１０１で析出したスケール粒子は、容器１０３の外に放出されることがないため、例えば、貯水タンク内にスケール除去装置１００を搭載した場合であっても、貯水タンク内の水全体へのスケール粒子の拡散を防止しうる。
【００１３】
次に、スケール析出部１０１の構成について詳細に説明する。図２は、本発明に係るスケール除去装置のスケール析出部の構成の概略を示す断面図である。図２に示すように、スケール析出部１０１は、熱を発生させる加熱源２０１と、加熱源２０１を被覆する防水ケース２０２と、防水ケース２０２の表面に形成された窪み部２０３と、から構成される。加熱源２０１は、Ｕ字状に形成されたヒータであって電源に接続されている。防水ケース２０２は、加熱源２０１への水の浸入を防止するとともに、該加熱源２０１の熱を受けて水を加熱する。また、窪み部２０３は、防水ケース２０２の周方向に形成された環状の窪みであって、長手方向に沿って所定の間隔で複数設けられている。このような構成によれば、隣り合う窪み部２０３の間にはそれぞれ壁部２０４が形成される。また、窪み部２０３は、その底面の角部が滑らかな曲面となり且つ外側に向かって開口面積が拡がるように形成されている。
【００１４】
図３は、図２における窪み部の近傍において行なわれるスケール除去動作を模式的に示す図である。以下、図２及び図３を参照して  本実施の形態のスケール除去装置の特徴的動作について説明する。
【００１５】
加熱源２０１への通電が行なわれると窪み部２０３の近傍の水が加熱される。その結果、窪み部２０３内には、気化した水が微細な気泡ｂとなって溜まっていく。発生した気泡ｂは他の気泡を吸収（合泡）して大きく成長し、やがては窪み部２０３から放出される。
【００１６】
水が気化して気泡ｂが成長していく過程では、高温水中に含まれる高度成分の溶解度が低下する。このため、気化した気泡ｂと水との境界面付近では、スケールの微粒子Ｓが析出する。析出したスケールの微粒子Ｓは、この境界面付近で凝集および結合を繰り返し次第に粒子径が大きくなっていく。粒子径が大きく成長したスケールは、下方へ沈降して上述したスケール捕集部１０２に捕集される。
【００１７】
このように、本実施の形態のスケール除去装置１００によれば、気泡と水との境界面においてスケールの微粒子Ｓを析出させることができるので、析出したスケールがスケール析出部１０１の表面に固着する事態を有効に抑制することが可能となる。これにより、スケール除去装置１００の性能低下或いは機能停止などの動作不良が生じる事態を有効に回避することができる。
【００１８】
また、本実施の形態のスケール除去装置１００によれば、窪み部２０３内に気泡ｂを留まらせて成長させることができるので、析出したスケールの微粒子Ｓの凝集および結合を有効に促進させることが可能となる。また、本実施の形態のスケール除去装置１００によれば、スケール析出部１０１に窪み部２０３を形成することにより、水との接触面積を拡大することができるので、水への熱伝達を促進して気泡ｂの生成およびスケール微粒子Ｓの析出を有効に促進することができる。特に、図３に示すように、窪み部２０３は、その角部が滑らかな曲線として形成されているため、気泡ｂの境界面付近の水を効率よく加熱することができる。
【００１９】
また、本実施の形態のスケール除去装置１００によれば、スケール析出部１０１の内部に加熱源２０１が設けられているため、スケール析出部１０１を効率よく加熱することが可能となる。また、スケール析出部１０１は、Ｕ字状の形状に形成されているため、スペース効率に優れたスケール除去装置１００を提供することができる。
【００２０】
また、本実施の形態のスケール除去装置１００によれば、スケール析出部１０１は容器１０３内に配設されているため、析出したスケールが対象機器内に拡散することはない。また、凝集および結合により大きく成長したスケールはスケール捕集部１０２に捕集されるため、メンテナンスも容易に行なうことができる。
【００２１】
尚、スケール析出部１０１における窪み部２０３の構造については、異なる構造として構成することもできる。図４は、本発明に係るスケール除去装置のスケール析出部の他の構成の概略を示す断面図である。図４に示すように、スケール析出部３００は、熱を発生させる加熱源３０１と、加熱源３００を被覆する防水性ケース３０２と、防水ケース３０２の表面に形成された窪み部３０３と、から構成される。図４に示すスケール析出部３００において、図２に示すスケール析出部１０１と異なる構造は、窪み部３０３が防水ケース３０２の周方向に螺旋状に形成されている部分である。このような構造によれば、製造が容易になるためコストや品質面でのメリットがある。尚、図４に示すような構造を採用したとしても、スケール除去性能については何ら影響を与えるものではないため、図２に示すスケール析出部１０１と同様の効果を得ることができる。
【００２２】
また、スケール析出部１０１の形状は、本実施の形態のようなＵ字形状に限らず、種々の形状を採用することができる。また、窪み部２０３の形状についても、本実施の形態のような環状や螺旋状の凹形状に限らず、例えば、円形の凹部を複数形成することとしてもよい。
【００２３】
また、析出したスケール微粒子Ｓがスケール析出部１０１に固着しないように、以下の構造を更に備えることとしてもよい。図５は、スケール析出部に形成された窪み部の近傍の構造を拡大して示す図である。この図に示す例では、窪み部２０３の表面に疎水性のコート２０５が施されている。この疎水性のコート２０５としては、例えば、耐熱性にも優れたフッ素等のコート剤が好ましい。尚、疎水性のコート２０５のコーティング方法については特に制限されず、ディッピングなどの低コストで実施可能な方法で何ら問題はない。水中で析出したスケール微粒子Ｓは、構造中に水分子を含む水和物であるため、水との親和性が極めて高い。従って、窪み部２０３の表面が水との親和性が低い疎水性の特性を有することで、析出したスケール微粒子Ｓの固着を抑制することができる。
【００２４】
また、図５に示す例では、防水ケース２０２の内部には、図示しない流水ポンプに接続された流水路２０６がスケール析出部１０１の延在方向に沿って設けられている。そして、各窪み部２０３の凹部底面には、当該流水路２０６に連通する流水噴射口２０７が設けられている。このような構成によれば、仮に窪み部２０３の表面にスケール微粒子Ｓが付着した場合であっても、窪み部２０３内に定期的に流水を発生させることによって、スケール微粒子Ｓを押し流す効果があり、窪み部２０３への固着を抑制することができる。
【００２５】
更に、窪み部２０３で析出するスケール微粒子Ｓが窪み部２０３の表面に固着しないための構造として、超音波発生デバイスを搭載してスケール析出部１０１に高周波の振動を与える形態が効果的である。窪み部２０３に付着して間もないスケール微粒子Ｓは、僅かな低出力の音圧レベル（振動）でも除去することができる。尚、超音波発生デバイスを常時運転することは、大半の場合基本性能に影響はない。しかしながら、周波数や出力の条件によっては気泡の発生状態に影響を与える可能性もあるため、超音波発生デバイスは、スケール除去装置の運転に併せて断続的に動作させることが好ましい。
【００２６】
実施の形態２．
次に、図６を参照して本発明の実施の形態２について説明する。本発明の実施の形態２は、上述した実施の形態１のスケール除去装置１００の製品への適用例である。図６は、本発明に係るスケール除去装置を風呂給湯装置に適用した場合の概略構成を示す図である。この図に示す風呂給湯装置６００は、貯湯タンク６０１内に湯を貯湯する湯沸機能と、浴槽６０５内の浴水を追い焚きする追い焚き機能と、を有するものである。
【００２７】
貯湯タンク６０１は、ヒートポンプユニット６０２と接続されている。貯湯タンク６０１中の冷水は、ヒートポンプユニット６０２に送水されることで、冷凍サイクルにより供給された熱によって温水に変えられる。貯湯タンク６０１には、上水管６０７を流れる上水を貯湯タンク６０１へ供給するための給水配管６０８が接続されている。また、貯湯タンク６０１には、当該貯湯タンク６０１の温水を浴槽６０５の蛇口６０９から給湯するための給湯配管６１０が接続されている。
【００２８】
更に、本実施の形態の風呂給湯装置６００は、貯湯タンク６０１内の湯を利用して浴槽６０５内の浴水を追い焚きするための追い焚き用熱交換器６１１を備えている。追い焚き用熱交換器６１１の一次側は加熱配管６１２により貯湯タンク６０１と接続され、追い焚き用循環配管６１５の途中には貯湯タンク６０１内の湯を循環させるための循環ポンプ６１３が配設されている。また、追い焚き用熱交換器６１１の二次側は追い焚き用循環配管６１５により浴槽６０６と接続され、追い焚き用循環配管６１５の途中には浴水を循環させるための循環ポンプ６１４が配設されている。
【００２９】
浴槽６０５内の浴水を追い焚きする場合には、先ず、貯湯タンク６０１内の温水が循環ポンプ６１３により加熱配管６１２を通り追い焚き用熱交換器６１１に送られる。一方、浴槽６０５の浴水は、循環ポンプ６１４により追い焚き用循環配管６１５を通り、追い焚き用熱交換器６１１へと送られる。追い焚き用熱交換器６１１では、貯湯タンク６０１の温水と浴水との間で熱交換が行われる。熱を奪われ低温となった温水は、加熱配管６１２を通って貯湯タンク６０１に戻される。また、熱を受けてより高い温度となった浴水は、追い焚き用循環配管６１５を通って浴槽６０５に戻される。
【００３０】
本実施の形態の風呂給湯装置６００には、この他、上水管６０７と蛇口６０９とを接続する給水配管６１６と、上水管６０７と追い焚き用循環配管６１５とを接続する給水配管６１７と、が備えられている。尚、ここでは配管類に取り付けられている開閉弁類や逆止弁の説明は省略する。
【００３１】
図６に示すように、本発明のスケール除去装置１００は、貯湯タンク６０１の内部に水中に浸漬されて配置されている。尚、スケール除去装置１００の配置は、貯湯タンク６０１内の高温水が貯留されている上層側に配置することが好ましく、これにより、加熱源２０１への入力を省電力化することができる。
【００３２】
また、スケール除去装置１００を運転するタイミングは、特に限定されるものではないが、スケール除去装置１００の加熱源２０１に常時通電すると、スケールの除去能力は増加するものの消費電力が大きくなってしまう。このため、例えば、深夜電力を使って貯水タンク内の水を湯沸している場合では、この時間に合わせてスケール除去装置を運転させることにより、消費電力を抑えることができる。
【００３３】
このように、本実施の形態に係るスケール除去装置１００を風呂給湯装置６００に適用することにより、高温水中の硬度成分を効率良く除去することができ、配管内面へのスケールの付着を抑制することが可能となる。
【００３４】
尚、本実施の形態においては、スケール除去装置１００を風呂給湯装置６００に適用した場合について記述したが、水道水を給水タンクに入れて使用する家庭用加湿機や、水道管を直結して加湿運転する設備用加湿機などの貯水タンクの内部に搭載しても、同様に水中の硬度成分を効率良く除去することができ、配管内面や気化エレメントへのスケール固着を抑制することができる。したがって、水道水や井戸水を貯水タンクに貯めて運転する製品においては、その大半において、製品内部でのスケール固着の問題を解決することができる。
【符号の説明】
【００３５】
１００  スケール除去装置（水処理装置）
１０１  スケール析出部
１０２  スケール捕集部
１０３  容器
２０１  加熱源
２０３，３０３  窪み部
２０５  疎水性のコート
２０６  流水路
２０７  流水噴射口
６００  風呂給湯装置
６０１  貯湯タンク
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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