(57)【要約】【課題】簡易な構成でイオン交換樹脂のイオン交換能力を調整することが可能な軟水化装置を提供する。【解決手段】軟水化装置は、水が流れる配管の途中に設けられる。軟水化装置は、配管へ連通する水入口及び水出口を備えた供給水流路と、供給水流路の内部に設けられたイオン交換樹脂と、を備える。イオン交換樹脂は、水入口から供給水流路へ流入する水量に応じて供給水流路の内部を移動するように構成されている。軟水化装置は、イオン交換樹脂の移動に伴い、供給水流路へ流入した水とイオン交換樹脂との接触機会が増減するように構成されている。【選択図】図３
2019093352.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水が流れる配管の途中に設けられる軟水化装置において、
前記軟水化装置は、
前記配管へ連通する水入口及び水出口を備えた供給水流路と、
前記供給水流路の内部に設けられたイオン交換樹脂と、を備え、
前記イオン交換樹脂は、前記水入口から前記供給水流路へ流入する水量に応じて前記供給水流路の内部を移動するように構成され、
前記軟水化装置は、前記イオン交換樹脂の移動に伴い、前記供給水流路へ流入した水と前記イオン交換樹脂との接触機会が増減するように構成されていることを特徴とする軟水化装置。
【請求項２】
前記イオン交換樹脂は、複数の球体で構成され、
前記供給水流路は、前記水入口から前記水出口に向かって水平方向に延在するように構成され、
前記水入口及び前記水出口は、前記イオン交換樹脂を通さないサイズのメッシュ部材が設けられ、
前記供給水流路の底面は、前記水入口から前記水出口に向かう上り斜面となるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の軟水化装置。
【請求項３】
容器入口及び容器出口を備え、前記イオン交換樹脂を内部に収納した収納容器を更に備え、
前記容器入口及び前記容器出口には、前記イオン交換樹脂を通さないサイズのメッシュ部材が設けられ、
前記供給水流路は、前記水入口から前記水出口に向かって上方へ延在するように構成され、
前記収納容器は、前記容器入口が前記水入口に連通する空間に露出し、前記容器出口が前記水出口に連通する空間に露出し、前記供給水流路との間で外部流路を形成するように、前記供給水流路の内部に配置され、
前記収納容器は、前記供給水流路へ流入する水量の増大に対応して前記供給水流路の内部を第一位置から当該第一位置よりも上方の第二位置に向かって移動するように構成され、
前記収納容器が前記第一位置から第二位置に移動した場合に、前記外部流路が狭まるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の軟水化装置。
【請求項４】
前記供給水流路の内部には、前記収納容器を上方に向かって付勢する弾性部材が設けられていることを特徴とする請求項３に記載の軟水化装置。
【請求項５】
前記供給水流路は、前記水入口から前記水出口に向かって水平方向に延在する筒状の内筒を含んで構成され、
前記内筒に沿った形状の外筒を有し、前記内筒の内部に配置された上流側容器と、
前記内筒に沿った形状の外筒を有し、前記内筒の内部において前記上流側容器の下流側に配置された下流側容器と、
前記上流側容器を前記水入口に向かって水平方向に付勢する弾性部材と、を備え、
前記上流側容器は、
前記内筒の前記水入口の側に面する上流側容器入口と、
前記下流側容器の側に面する上流側容器出口と、
前記上流側容器入口及び前記上流側容器出口に面し、前記イオン交換樹脂が充填されている上流側充填部と、
前記上流側容器入口から前記上流側容器出口へ向かって連通する上流側空間部と、を含んで構成され、
前記下流側容器は、
前記上流側容器の側に面する下流側容器入口と、
前記内筒の前記水出口の側に面する下流側容器出口と、
前記下流側容器入口及び前記下流側容器出口に面し、前記イオン交換樹脂が充填されている下流側充填部と、
前記下流側容器入口から前記下流側容器出口へ向かって連通する下流側空間部と、を含んで構成され、
前記上流側容器は、前記供給水流路へ流入する水量の増大に対応して、前記供給水流路の内部を前記上流側容器出口が前記下流側容器入口から離間した離間位置から、前記上流側容器出口が前記下流側容器入口に接触する接触位置に向かって移動するように構成され、
前記接触位置では、前記上流側空間部の端部の全域が前記下流側充填部に接触し、前記下流側空間部の端部の全域が前記上流側充填部に接触する
ように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の軟水化装置。
【請求項６】
前記水入口に連通する循環回路入口と前記水出口に連通する循環回路出口とを接続する循環流路と、
前記循環流路に設けられた循環ポンプと、
を更に備えることを特徴とする請求項１から請求項５の何れか１項に記載の軟水化装置。
【請求項７】
前記供給水流路に対する前記イオン交換樹脂の充填率が、２０％から８０％であることを特徴とする請求項２記載の軟水化装置。
【請求項８】
前記イオン交換樹脂は、直径０．３ｍｍ以上の複数の球体で構成されていることを特徴とする請求項２記載の軟水化装置。
【請求項９】
前記イオン交換樹脂を出し入れするための出入口を備えることを特徴とする請求項１から請求項８の何れか１項に記載の軟水化装置。
【請求項１０】
水源と貯湯タンクの下部とを接続する水供給配管と、
前記貯湯タンクの下部と加熱手段の入水側とを接続する給水配管と、
前記加熱手段の出湯側と前記貯湯タンクの上部とを接続する出湯配管と、
請求項１から請求項９の何れか１項に記載の軟水化装置と、を備える貯湯式給湯機において、
前記軟水化装置が、前記水供給配管の途中に設けられていることを特徴とする貯湯式給湯機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軟水化装置及び軟水化装置を備えた貯湯式給湯機に関する。
【背景技術】
【０００２】
水を加熱してタンクに貯湯する貯湯式給湯機が知られている。加熱する水にカルシウム、マグネシウム、又はシリカといった成分が多く含まれていると、加熱された湯が流れる部位でカルシウム酸化物、マグネシウム酸化物、或いは炭酸塩、シリカといった固形物が析出することが知られている。以下の説明では、このような固形析出物を「スケール」と称する。貯湯式給湯機では、スケールの析出によって湯の流路が閉塞する故障が多く見られる。
【０００３】
スケールの析出を抑制するためには、加熱する水から予め主としてカルシウム成分を除去することが効果的である。このような方法には、例えばイオン交換樹脂などによりカルシウムイオンを除去する軟水化装置が利用される。特許文献１には、水質調整ユニットによって水を軟水化するようにしたヒートポンプ式給湯装置に関する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−３０９５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
イオン交換樹脂を利用した軟水化装置では、カルシウムイオンをほぼゼロまで除去することができる。しかしながら、イオン交換樹脂は使用頻度に応じてイオン交換機能が消失する。このため、軟水化装置の過度の使用は、イオン交換樹脂の交換頻度を高める要因となる。
【０００６】
ここで、スケールによる流路閉塞の観点からは、カルシウムイオンをほぼゼロまで低減する必要はない。例えば、給湯機による温水貯湯の場合であれば、概ね５０ｍｇ／Ｌ以下であれば、流路閉塞の懸念はほぼないと考えられる。したがって、水に含まれるカルシウムイオン量が５０ｍｇ／Ｌ程度に維持されるように軟水化装置のイオン交換能力を抑えることができれば、スケールの発生を防ぎつつ軟水化装置のイオン交換樹脂の交換頻度を少なくすることが可能となる。
【０００７】
この点、特許文献１のヒートポンプ式給湯装置では、給水栓から供給される水を直接タンクに供給する経路と、軟水化のための水質調整ユニットを経由する経路とを、水質に応じて使い分けることとしている。これにより、熱交換器へと流入する水のスケール因子量をスケール析出条件以下にすることとしている。しかしながら、特許文献１の技術では、複数の経路を使い分けるための構成が必要となるため、装置の大型化及び複雑化が課題となる。このように、イオン交換樹脂によるイオン交換によって水を軟水化する装置では、簡易な構成で軟水化装置のイオン交換能力を調整するための技術の構築が望まれていた。
【０００８】
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、簡易な構成でイオン交換樹脂のイオン交換能力を調整することが可能な軟水化装置、及びその軟水化装置を備えた貯湯式給湯機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】
【０００９】
本発明に係る軟水化装置は、水が流れる配管の途中に設けられる。軟水化装置は、配管へ連通する水入口及び水出口を備えた供給水流路と、供給水流路の内部に設けられたイオン交換樹脂と、を備える。イオン交換樹脂は、水入口から供給水流路へ流入する水量に応じて供給水流路の内部を移動するように構成される。そして、軟水化装置は、イオン交換樹脂の移動に伴い、供給水流路へ流入した水とイオン交換樹脂との接触機会が増減するように構成されるものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の軟水化装置によれば、簡易な構成でイオン交換樹脂のイオン交換能力を流量に応じて調整することが可能となる。これにより、スケールの析出を防ぎつつイオン交換樹脂の交換頻度を低くすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施の形態１の軟水化装置を搭載した貯湯式給湯機の構成図である。
【図２】実施の形態１の軟水化装置の内部構成を説明するための断面模式図である。
【図３】実施の形態１の軟水化装置の供給水流路に水流が発生している場合のイオン交換樹脂ボールの動きを説明するための図である。
【図４】イオン交換樹脂の充填率に対するカルシウムイオンの除去率の関係を示す図である。
【図５】供給水流路への供給水の流通と停止を繰り返した場合のカルシウムイオンの除去率の時間変化をイオン交換樹脂ボールの直径別に比較した図である。
【図６】実施の形態２の軟水化装置の内部構成を説明するための断面模式図である。
【図７】実施の形態２の軟水化装置の供給水流路に水流が発生している場合のイオン交換ブロックの動きを説明するための図である。
【図８】実施の形態３の軟水化装置の内部構成を説明するための断面模式図である。
【図９】上流側イオン交換ブロック及び下流側イオン交換ブロックの内部構成を説明するための図である。
【図１０】上流側イオン交換ブロックを中心軸方向から見た図である。
【図１１】実施の形態３の軟水化装置の供給水流路に水流が発生している場合のイオン交換ブロックの動きを説明するための図である。
【図１２】上流側イオン交換ブロック及び下流側イオン交換ブロックの配置関係を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照して実施の形態について説明する。なお、各図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。本開示は、以下の各実施の形態で説明する構成のうち、組み合わせ可能な構成のあらゆる組み合わせを含み得る。
【００１３】
実施の形態１．
１―１．実施の形態１の貯湯式給湯機の構成
図１は、実施の形態１の軟水化装置を搭載した貯湯式給湯機の構成図である。実施の形態１の貯湯式給湯機１００は、加熱手段１とタンクユニット２とを備えている。加熱手段１は、例えばヒートポンプサイクルを利用するように構成されたヒートポンプユニットである。加熱手段１とタンクユニット２とは、給水配管２０６と出湯配管２０７とによって接続されている。また、タンクユニット２には、制御基板３０１が内蔵されている。加熱手段１及びタンクユニット２が備える各種の弁類、ポンプ類等の作動は、これらと配線を介して接続された制御基板３０１により制御される。以下、貯湯式給湯機１００の各構成要素について説明する。
【００１４】
加熱手段１は、タンクユニット２から導かれた低温水を加熱するための手段として機能するものである。加熱手段１は、図示しない圧縮機、沸上用熱交換器、膨張弁、空気熱交換器を冷媒循環配管にて環状に接続し、ヒートポンプサイクルを構成している。沸上用熱交換器は、ヒートポンプサイクルを構成する冷媒循環配管を流れる冷媒とタンクユニット２から導かれた低温水との間で熱交換を行うためのものである。加熱手段１で高温水を得るためには、ヒートポンプサイクルは、冷媒として二酸化炭素を用い、臨界圧を越える圧力で運転することが好ましい。
【００１５】
一方、タンクユニット２には、以下の各種部品及び配管などが内蔵されている。貯湯タンク３は、湯水を貯留するためのものである。実施の形態１の貯湯式給湯機１００は、加熱手段１にて沸き上げられた湯を貯湯タンク３内に貯留する。貯湯タンク３の内部では、温度による密度差によって、上層側が高温で低層側が低温になる温度成層を形成することができる。貯湯タンク３内に貯留した湯は、例えば台所又は洗面所の蛇口、シャワー、浴槽などの給湯端末に供給される。
【００１６】
貯湯タンク３の上部には、温水導出口２０４および温水導入口２０３が設けられている。また、貯湯タンク３の下部には、水導入口２０１，２１１および水導出口２０２が設けられている。上述の給水配管２０６は、貯湯タンク３の水導出口２０２と加熱手段１の沸上用熱交換器の入口との間を繋いでいる。給水配管２０６の途中には、沸き上げ用送水ポンプ２０５が接続されている。また、上述の出湯配管２０７は、加熱手段１の沸上用熱交換器の出口と三方弁２０８との間、三方弁２０８と貯湯タンク３の温水導入口２０３との間、及び三方弁２０８と貯湯タンク３の水導入口２１１との間をそれぞれ繋いでいる。貯湯タンク３の下部の水導出口２０２から導かれた水は、沸き上げ用送水ポンプ２０５により給水配管２０６を通って加熱手段１に供給される。加熱手段１の沸上用熱交換器によって加熱された湯は、出湯配管２０７及び三方弁２０８を通って貯湯タンク３の温水導入口２０３から貯湯タンク３内に戻される。このように、給水配管２０６、沸き上げ用送水ポンプ２０５、加熱手段１、出湯配管２０７により貯湯回路が構成される。貯湯タンク３に貯湯された高温水は、温水導出口２０４から出湯される。
【００１７】
貯湯タンク３の水導入口２０１には、市水を供給するための水供給配管１０１が接続されている。貯湯タンク３の温水導出口２０４には、貯留した湯水を給湯機外部へ供給するための温水供給配管１０２が接続されている。温水供給配管１０２は、水供給配管１０１から三方弁２０９を介して分岐した水供給配管１０３とともに混合弁２１０に接続されている。混合弁２１０は、温水供給配管１０２を流れる湯と水供給配管１０３を流れる水とを混合する。混合弁２１０によって温度調整された湯水は、給湯配管１０４を介して外部水栓等の給湯負荷へと供給される。
【００１８】
水供給配管１０１における三方弁２０９と水導入口２０１との間には、軟水化装置１２０が設けられている。軟水化装置１２０は、水供給配管１０１を流れる供給水中のカルシウム成分を除去して軟水化する装置である。軟水化装置１２０の構成については、詳細を後述する。水供給配管１０１における軟水化装置１２０の上流側には、ｐＨセンサ１０６とカルシウムセンサ１０７とが設けられている。ｐＨセンサ１０６は、供給水のｐＨを検出するためのセンサである。また、カルシウムセンサ１０７は、供給水のカルシウム成分量を検出するためのものである。ｐＨセンサ１０６とカルシウムセンサ１０７は、制御基板３０１に接続されている。これらのセンサの信号は、制御基板３０１上のマイコンに取り込まれる。制御基板３０１は、取り込まれた信号に基づいて、スケールの発生度合が判断される。
【００１９】
１−２. 実施の形態１の軟水化装置の構成
次に、実施の形態１の貯湯式給湯機１００が備える軟水化装置１２０の構成について説明する。図２は、実施の形態１の軟水化装置の内部構成を説明するための断面模式図である。なお、図２では、図１に示す軟水化装置１２０を、紙面奥行き方向に垂直な面で切断した断面を示している。
【００２０】
図２に示すように、軟水化装置１２０は、供給水入口１２２から供給水出口１２４へ向かって水平方向に延在するように形成された供給水流路１２６を備えている。供給水入口１２２は水供給配管１０１の水源側に接続され、供給水出口１２４は、水供給配管１０１の貯湯タンク３側に接続される。
【００２１】
供給水流路１２６には、イオン交換樹脂ボール１２８が充填されている。イオン交換樹脂ボール１２８は、カルシウムイオンとのイオン交換機能を有する複数の球体で構成されている。供給水入口１２２及び供給水出口１２４には、イオン交換樹脂ボール１２８を通さないサイズのメッシュ部材で構成された水入口メッシュ板１３０及び水出口メッシュ板１３２がそれぞれ配置されている。水入口メッシュ板１３０及び水出口メッシュ板１３２は、イオン交換樹脂ボール１２８が供給水流路１２６の外部へと流出することを防ぐためのものである。
【００２２】
供給水入口１２２における水入口メッシュ板１３０の外側には、循環回路出口１３４が連通している。また、供給水出口１２４における水出口メッシュ板１３２の外側には、循環回路入口１３６が連通している。図１に示すように、循環回路出口１３４と循環回路入口１３６とは循環流路１３８によって接続されている。循環流路１３８の途中には、循環ポンプ１３９が設けられている。
【００２３】
水供給配管１０１に供給水が流通すると、軟水化装置１２０の供給水流路１２６の内部を、供給水入口１２２から供給水出口１２４に向かって供給水が流通する。また、水供給配管１０１に供給水が流通していない場合であっても、循環ポンプ１３９を駆動することにより、循環流路１３８を介して供給水流路１２６の内部に供給水を循環させることもできる。
【００２４】
ここで、軟水化装置１２０は、供給水流路１２６の底面の形状に特徴を有している。すなわち、供給水流路１２６の底面１２６ａは、供給水入口１２２から供給水出口１２４に向かって上り斜面となるように構成されている。このような構成は、例えば、供給水出口１２４を供給水入口１２２よりも小さく且つ高い位置に構成し、供給水入口１２２の下端から供給水出口１２４の下端まで延びる斜面を形成することにより実現することができる。また、イオン交換樹脂ボール１２８は、供給水流路１２６の内部に空間部分が形成されるように充填されている。具体的には、イオン交換樹脂ボール１２８は、供給水流路１２６に平坦に充填した場合に、供給水入口１２２における水入口メッシュ板１３０及び供給水出口１２４における水出口メッシュ板１３２が完全に覆われない量が充填されている。
【００２５】
１−３. 実施の形態１の軟水化装置におけるカルシウムイオンの除去動作
次に、軟水化装置１２０において行われるカルシウムイオンの除去動作について説明する。図２に示すように、軟水化装置１２０の供給水流路１２６に供給水が流通していないときには、イオン交換樹脂ボール１２８は供給水流路１２６の底部に偏りなく分散する。このような状態では、供給水入口１２２における水入口メッシュ板１３０及び供給水出口１２４における水出口メッシュ板１３２は、イオン交換樹脂ボール１２８によって完全に塞がれていない。このようなイオン交換樹脂ボール１２８の配置が維持される程度の低流量の場合には、供給水は主に供給水流路１２６の上方の空間を流通する。この場合、イオン交換樹脂ボール１２８と供給水との接触機会を得ることができないため、イオン交換樹脂ボール１２８と供給水との間のイオン交換は活発に行われない。
【００２６】
図３は、実施の形態１の軟水化装置の供給水流路に水流が発生している場合のイオン交換樹脂ボールの動きを説明するための図である。この図に示すように、供給水流路１２６内のイオン交換樹脂ボール１２８は、軟水化装置１２０の供給水流路１２６に流通する供給水の流量が大きくなるほど、供給水流路１２６の供給水出口１２４の側に偏るように移動する。このような状態では、供給水出口１２４における水出口メッシュ板１３２が、イオン交換樹脂ボール１２８によって完全に塞がれる。このようなイオン交換樹脂ボール１２８の配置が維持される程度の高流量の場合には、供給水は供給水流路１２６のイオン交換樹脂ボール１２８の隙間を流通する。この場合、イオン交換樹脂ボール１２８と供給水との間の接触機会が増すため、イオン交換樹脂ボール１２８と供給水との間のイオン交換が活発に行われる。
【００２７】
このように実施の形態１の軟水化装置１２０によれば、軟水化装置１２０の供給水流路１２６に流通する供給水の流量が多いほど水出口メッシュ板１３２を塞ぐ度合が高くなる。水出口メッシュ板１３２が塞がれるほどイオン交換樹脂ボール１２８と供給水との間の接触機会は増大する。したがって、実施の形態１の軟水化装置１２０によれば、軟水化装置１２０の供給水流路１２６に流通する供給水の流量が多量であるほど、カルシウムイオンの除去能力を高めることができる。
【００２８】
１−４. 実施の形態１の軟水化装置におけるカルシウムイオンの除去能力の適正化
図４は、イオン交換樹脂の充填率に対するカルシウムイオンの除去率の関係を示す図である。この図の横軸は、軟水化装置１２０の供給水流路１２６内のイオン交換樹脂ボール１２８の充填率（％）を示し、縦軸は、供給水流路１２６に供給される供給水中のカルシウムイオンの除去率（％）を示している。この図に示す例では、充填率が８０％以上となると、イオン交換樹脂ボール１２８が水出口メッシュ板１３２を常時塞いでしまうため、カルシウムイオンの除去率が１００％近傍になっている。このような充填率の領域では、イオン交換が過度に行われる可能性があり、イオン交換樹脂ボール１２８のメンテナンス頻度が上昇するおそれがある。
【００２９】
一方において、例えば図４中の充填率が２０％以下の領域では、カルシウムイオンの除去率が５％以下の低い値になっている。これは、充填率が２０％以下の領域では、イオン交換樹脂ボール１２８が供給水流路１２６中を舞ってしまい十分なイオン交換を行うことができないためと考えられる。
【００３０】
そこで、本実施の形態の軟水化装置１２０では、イオン交換樹脂ボール１２８の充填率が２０％から８０％となる範囲で、供給水中に含まれるカルシウムイオンに応じた適正なメンテナンス頻度が得られる充填率を選択することが好ましい。
【００３１】
特に、軟水化装置１２０の供給水流路１２６の底面１２６ａは、その傾斜が急であるほどカルシウムイオンの除去率は低下する。また、供給水流路１２６へのイオン交換樹脂ボール１２８の充填量が少ないほど、カルシウムイオンの除去率は低下する。したがって、イオン交換樹脂ボール１２８の充填量は、供給水に含まれるカルシウムイオン量と供給水流路１２６の底面１２６ａの傾斜とに基づいて決定することが好ましい。
【００３２】
また、軟水化装置１２０は回転自在に構成することとしてもよい。このような構成によれば、供給水流路１２６の底面１２６ａが傾斜していなくても、軟水化装置１２０自体を回転させることで底面１２６ａの傾斜を実現することができる。
【００３３】
また、供給水流路１２６に供給水が流通している間に供給水出口１２４の側に移動していたイオン交換樹脂ボール１２８は、供給水の流量が少量になるに連れて供給水流路１２６の底面１２６ａを供給水入口１２２の方向に向かって下降する。この際、イオン交換樹脂ボール１２８は、同じ直径のイオン交換樹脂ボール１２８が充填されていれば、供給水の流量に応じてイオン交換樹脂ボール１２８を円滑に移動させることができる。
【００３４】
図５は、供給水流路への供給水の流通と停止を繰り返した場合のカルシウムイオンの除去率の時間変化をイオン交換樹脂ボールの直径別に比較した図である。この図に示すように、イオン交換樹脂ボール１２８は、直径が小さいほど供給水流路１２６の中を供給水の出口側に向かって移動し易いため、カルシウムイオン除去率が１００％に達する時間が早くなる。但し、直径が小さいイオン交換樹脂ボール１２８は、供給水の流通が停止した場合に、元の位置に戻り難いという特性がある。このため、図５に示すように、直径の小さなイオン交換樹脂ボール１２８ほど、２回目、３回目の供給水の停止ではカルシウムイオン除去率が０％に戻らない傾向を示している。この場合、イオン交換樹脂ボール１２８の寿命は著しく短くなる。
【００３５】
一方において、イオン交換樹脂ボール１２８は、直径が大きいほど供給水の停止に応じて元の位置に戻り易い。このため、図５に示すように、直径の大きなイオン交換樹脂ボール１２８ほど、２回目、３回目の供給水の停止ではカルシウムイオン除去率が０％に戻り易い傾向を示している。但し、イオン交換樹脂ボール１２８は、直径が大きいほどイオン交換樹脂同士の隙間が大きくなり、イオン交換する表面の面積も小さくなることから、カルシウムイオン除去率は１００％に達し難くなる。
【００３６】
そこで、イオン交換樹脂ボール１２８の直径は、イオン交換樹脂ボールの寿命が長く且つカルシウムイオン交換除去率が高いという観点から、実用的には０．３ｍｍ〜１ｍｍの範囲が好ましい。なお、実施の形態１の軟水化装置１２０では、イオン交換樹脂ボール１２８の直径を０．５ｍｍに設定している。
【００３７】
１−５. 実施の形態１の軟水化装置の変形例
実施の形態１の軟水化装置１２０は、以下のように変形した形態を採用してもよい。
【００３８】
軟水化装置１２０は、貯湯式給湯機１００の水導出口２０２と加熱手段１とを繋ぐ給水配管２０６の途中に配置してもよい。また、軟水化装置１２０を適用可能な装置は貯湯式給湯機１００に限らず、水を加熱することによるスケールの発生が問題となる装置全般に適用することができる。なお、このことは、後述する他の実施の形態の軟水化装置についても同様である。
【００３９】
カルシウムイオンを除去するために用いたイオン交換樹脂ボール１２８は、カルシウムイオンに対して吸着能力を有する他の材料を用いてもよい。また、軟水化装置１２０は、イオン交換樹脂ボール１２８の材料にカルシウム以外のイオン成分の除去するための材料を用いることとしてもよい。これにより、軟水化装置１２０を、カルシウム以外のイオン成分を除去する装置として用いることができる。なお、このことは、後述する他の実施の形態の軟水化装置についても同様である。
【００４０】
実施の形態１の貯湯式給湯機１００では、ｐＨセンサ１０６とカルシウムセンサ１０７の検出値を用いて、軟水化装置１２０において最適なカルシウムイオン除去率を得るための送水量を演算し、沸き上げ用送水ポンプ２０５の回転量を制御することとしてもよい。なお、このことは、後述する他の実施の形態の軟水化装置についても同様である。
【００４１】
軟水化装置１２０は、供給水流路１２６にイオン交換樹脂ボール１２８を充填するための出入口を更に設ける構成としてもよい。また、水入口メッシュ板１３０又は水出口メッシュ板１３２を取り外し可能に構成し、イオン交換樹脂ボール１２８を充填するための出入口として利用してもよい。
【００４２】
実施の形態１では、カルシウムイオンの除去について述べたが、マグネシウム又はシリカを含む供給水においても、カルシウムイオンを除去する本方法と同様の方法によってマグネシウムイオン又はシリカを除去することができる。なお、このことは、後述する他の実施形態の軟水化装置についても同様である。
【００４３】
実施の形態２．
実施の形態２の軟水化装置について説明する。実施の形態２の軟水化装置は、実施の形態１の貯湯式給湯機１００の軟水化装置として適用可能なものである。
【００４４】
２−１．実施の形態２の軟水化装置の構成
図６は、実施の形態２の軟水化装置の内部構成を説明するための断面模式図である。なお、実施の形態２の軟水化装置１４０において、実施の形態１に示した軟水化装置１２０と共通する要素については、同一の符号を付してその説明を省略或いは簡略化する。
【００４５】
実施の形態２の軟水化装置１４０は、供給水入口１２２から供給水出口１２４へ向かって鉛直上方向に延在するように形成された砲弾型の供給水流路１２６を備えている。より詳しくは、供給水流路１２６は、供給水入口１２２に連通する円錐形状の円錐部１２６ｂと、供給水出口１２４に連通する円柱形状の円柱部１２６ｃとを有している。
【００４６】
供給水流路１２６の内部には、円錐形状の円錐部１４２ａと円柱形状の円柱部１４２ｂとから構成される砲弾型の収納容器としてのイオン交換ブロック１４２が設けられている。イオン交換ブロック１４２の内部には、イオン交換樹脂ボール１２８が充填されている。また、イオン交換ブロック１４２の円柱部１４２ｂの周面及び底面に形成された容器入口には、水入口メッシュ板１３０が設けられている。さらに、イオン交換ブロック１４２の円錐部１４２ａの上面に形成された容器出口には、水出口メッシュ板１３２が設けられている。水入口メッシュ板１３０及び水出口メッシュ板１３２は、イオン交換樹脂を通さないサイズのメッシュ部材で構成されている。イオン交換ブロック１４２は、供給水流路１２６の上面から弾性部材であるバネ１４４によって吊るされている。
【００４７】
２−２. 実施の形態２の軟水化装置におけるカルシウムイオンの除去動作
次に、軟水化装置１４０において行われるカルシウムイオンの除去動作について説明する。図６は、軟水化装置１４０の供給水流路１２６に供給水が流通していない或いは流通量が少量であるときを示している。このような状態では、イオン交換ブロック１４２は、自重を含む下方向の力とバネ１４４の弾性力を含む上方向の力とが釣り合う第一位置で静止する。実施の形態２の軟水化装置１４０では、この第一位置が、イオン交換ブロック１４２が供給水流路１２６の壁面に接触しない位置となるようにバネ１４４の仕様等が設定されている。
【００４８】
このような第一位置では、供給水流路１２６は、円錐部１２６ｂとイオン交換ブロック１４２の円錐部１４２ａとの間、及び円柱部１２６ｃとイオン交換ブロック１４２の円柱部１４２ｂとの間に外部流路１２６ｄが形成されている。このため、イオン交換ブロック１４２が第一位置に維持される程度の低流量の場合には、供給水入口１２２から供給水流路１２６へ流入した供給水は、主にイオン交換ブロック１４２と供給水流路１２６壁面との間の外部流路１２６ｄを通って供給水出口１２４へと流通する。この場合、イオン交換ブロック１４２の内部のイオン交換樹脂ボール１２８は、供給水との接触機会が積極的に得られないため、供給水との間のイオン交換は活発に行われない。
【００４９】
図７は、実施の形態２の軟水化装置の供給水流路に水流が発生している場合のイオン交換ブロックの動きを説明するための図である。この図に示すように、供給水流路１２６内のイオン交換ブロック１４２は、供給水の水量に応じた下方からの水圧とイオン交換ブロック１４２を吊り下げているバネ１４４の弾性力を含む上方向の力と、自重を含む下方向の力とが釣り合う位置で静止する。このため、イオン交換ブロック１４２は、軟水化装置１２０の供給水流路１２６に流通する供給水の流量が大きくなるほど、水圧に押し上げられて上方へと移動する。
【００５０】
イオン交換ブロック１４２が第一位置よりも上方の第二位置へと移動すると、外部流路１２６ｄのうちの円錐部１２６ｂと円錐部１４２ａとの隙間が狭くなる。このため、図７のように、イオン交換ブロック１４２が第二位置に維持される程度の高流量の場合には、供給水は水入口メッシュ板１３０からイオン交換ブロック１４２の内部のイオン交換樹脂ボール１２８の周囲を流通する。そして、イオン交換樹脂ボール１２８との間でイオン交換した後の供給水は、水出口メッシュ板１３２から供給水流路１２６の供給水出口１２４へと流通する。このような供給水の流れによって、イオン交換樹脂ボール１２８と供給水との間のイオン交換が活発に行われる。
【００５１】
このように実施の形態２の軟水化装置１４０によれば、軟水化装置１４０の供給水流路１２６に流通する供給水の流量が多いほどイオン交換ブロック１４２の内部へと導かれる供給水の量が多量となる。したがって、実施の形態２の軟水化装置１４０によれば、軟水化装置１４０の供給水流路１２６に流通する供給水の流量が多量であるほど、カルシウムイオンの除去の能力を高めることができる。
【００５２】
２−３. 実施の形態２の軟水化装置の変形例
実施の形態２の軟水化装置１４０は、以下のように変形した形態を採用してもよい。
【００５３】
円錐部１４２ａを含むイオン交換ブロック１４２の形状は、砲弾型に限られない。すなわち、イオン交換ブロック１４２の上方への移動によって供給水流路１２６に形成された外部流路１２６ｄが塞がれる形状であれば他の形状でもよい。また、バネ１４４は、同機能を発揮する他の弾性部材を適用してもよい。また、イオン交換ブロック１４２が水圧のみによっても上方へ押し上げられるのであれば、バネ１４４の構成はなくてもよい。
【００５４】
軟水化装置１４０は、イオン交換ブロック１４２にイオン交換樹脂ボール１２８を充填するための出入口を更に設ける構成としてもよい。また、水入口メッシュ板１３０又は水出口メッシュ板１３２を取り外し可能に構成し、イオン交換樹脂ボール１２８を充填するための出入口として利用してもよい。
【００５５】
実施の形態３．
実施の形態３の軟水化装置について説明する。実施の形態３の軟水化装置は、実施の形態１の貯湯式給湯機１００の軟水化装置として適用可能なものである。
【００５６】
３−１．実施の形態３の軟水化装置の構成
図８は、実施の形態３の軟水化装置の内部構成を説明するための断面模式図である。なお、実施の形態３の軟水化装置１５０において、実施の形態１に示した軟水化装置１２０と共通する要素については、同一の符号を付してその説明を省略或いは簡略化する。
【００５７】
実施の形態３の軟水化装置１５０は、供給水入口１２２から供給水出口１２４へ向かって水平方向に延在する筒状の内筒によって形成された円筒型の供給水流路１２６を備えている。なお、以下の説明では、円筒型の供給水流路１２６を供給水入口１２２から供給水出口１２４へ向かう方向を「中心軸方向」と称する。
【００５８】
軟水化装置１５０は、上流側容器としての上流側イオン交換ブロック１５２と、下流側容器としての下流側イオン交換ブロック１５４とを備えている。上流側イオン交換ブロック１５２及び下流側イオン交換ブロック１５４は、供給水流路１２６の内筒の形状に沿った外筒を有している。上流側イオン交換ブロック１５２及び下流側イオン交換ブロック１５４は、供給水流路１２６の内部において、上流側からこの順に配置されている。
【００５９】
上流側イオン交換ブロック１５２は、上流側の端部が弾性部材であるバネ１５６によって供給水流路１２６の供給水入口１２２と接続されている。また、上流側イオン交換ブロック１５２の下流側は、下流側イオン交換ブロック１５４との間に隙間が設けられている。このような構成によれば、上流側イオン交換ブロック１５２は、バネ１５６の伸縮可能な範囲において、下流側イオン交換ブロック１５４との間で形成された隙間を水平方向に移動することができる。
【００６０】
図９は、上流側イオン交換ブロック及び下流側イオン交換ブロックの内部構成を説明するための図である。また、図１０は、上流側イオン交換ブロックを中心軸方向から見た図である。以下、図９及び図１０も参照して、上流側イオン交換ブロック及び下流側イオン交換ブロックの詳細な構成について説明する。
【００６１】
これらの図に示すように、上流側イオン交換ブロック１５２は、イオン交換樹脂ボール１２８が充填された上流側充填部１５２ａと上流側イオン交換ブロック１５２の上流側容器入口から上流側容器出口まで連通する上流側空間部１５２ｂとを有している。図に示す例では、上流側充填部１５２ａが全体の３／４を占め、空間部が全体の１／４を占めている。上流側イオン交換ブロック１５２の外筒は、その外周が水を通すメッシュ部材で構成されている。また、上流側充填部１５２ａの上流側容器入口及び上流側容器出口は、それぞれイオン交換樹脂ボール１２８を通さないメッシュ板で塞がれている。上流側充填部１５２ａと上流側空間部１５２ｂとは、イオン交換樹脂ボール１２８を通さないサイズの上流側メッシュ１５２ｃにて区画されている。
【００６２】
下流側イオン交換ブロック１５４は、イオン交換樹脂ボール１２８が充填された下流側充填部１５４ａと下流側イオン交換ブロック１５４の下流側容器入口から下流側容器出口まで連通する下流側空間部１５４ｂと、これらを隔絶する下流側メッシュ１５４ｃとを有している。下流側充填部１５４ａ、下流側空間部１５４ｂ、及び下流側メッシュ１５４ｃの構成は、上述した上流側イオン交換ブロック１５２の上流側充填部１５２ａ、上流側空間部１５２ｂ、及び上流側メッシュ１５２ｃの構成とそれぞれ共通するため、説明を省略する。
【００６３】
上流側イオン交換ブロック１５２及び下流側イオン交換ブロック１５４は、供給水流路１２６の内部への配置に特徴を有している。すなわち、上流側イオン交換ブロック１５２と下流側イオン交換ブロック１５４は、中心軸方向から見て上流側空間部１５２ｂと下流側空間部１５４ｂとが重ならないように配置されている。図に示す例では、上流側イオン交換ブロック１５２の上流側空間部１５２ｂが円筒の上半分に位置するように配置され、下流側イオン交換ブロック１５４の下流側空間部１５４ｂが円筒の下半分に位置するように配置されている。
【００６４】
３−２. 実施の形態３の軟水化装置におけるカルシウムイオンの除去動作
次に、軟水化装置１５０において行われるカルシウムイオンの除去動作について説明する。上流側イオン交換ブロック１５２は、供給水入口１２２から流入する供給水による水圧によって供給水出口１２４の側に押される力とバネ１５６の弾性力とが釣り合う位置で静止する。このため、図８に示すように、軟水化装置１５０の供給水流路１２６に供給水が流通していない或いは流通量が少量であるときには、上流側イオン交換ブロック１５２は、上流側容器出口が下流側容器入口から離間した離間位置に静止している。このようなイオン交換ブロックの配置では、供給水入口１２２から供給水流路１２６へ流入した供給水は、主に上流側イオン交換ブロック１５２の上流側空間部１５２ｂを流通した後、上流側イオン交換ブロック１５２と下流側イオン交換ブロック１５４との間の隙間を通って下流側イオン交換ブロック１５４の下流側空間部１５４ｂへと流通する。このような供給水の流路では、イオン交換樹脂ボール１２８が充填された上流側充填部１５２ａ及び下流側充填部１５４ａに供給水が流通し難いため、イオン交換ブロック１４２の内部のイオン交換樹脂ボール１２８と供給水との間のイオン交換は活発に行われない。
【００６５】
図１１は、実施の形態３の軟水化装置の供給水流路に水流が発生している場合のイオン交換ブロックの動きを説明するための図である。また、図１２は、上流側イオン交換ブロック及び下流側イオン交換ブロックの配置関係を説明するための図である。供給水流路１２６内の上流側イオン交換ブロック１５２は、供給水の水量に応じた水圧とバネ１５６の弾性力とが釣り合う位置で静止する。このため、上流側イオン交換ブロック１５２は、軟水化装置１２０の供給水流路１２６に流通する供給水の流量が大きくなるほど、水圧に押されて下流側へと移動する。このような状態では、供給水流路１２６の下流側イオン交換ブロック１５４と上流側イオン交換ブロック１５２との隙間が狭くなる。そして、図１１のように、上流側イオン交換ブロック１５２の上流側容器出口が下流側イオン交換ブロック１５４下流側容器入口に接触する接触位置では、上流側空間部１５２ｂの全域が下流側充填部１５４ａに接触し、下流側空間部１５４ｂの全域が上流側充填部１５２ａに接触する。
【００６６】
下流側イオン交換ブロック１５４と上流側イオン交換ブロック１５２との隙間が狭くなるような高流量の場合には、上流側空間部１５２ｂから下流側空間部１５４ｂへと流れる流路が遮断される。このため、上流側空間部１５２ｂを流通する供給水は、下流側イオン交換ブロック１５４の下流側充填部１５４ａ或いは上流側イオン交換ブロック１５２の上流側充填部１５２ａに流通する。そして、イオン交換樹脂ボール１２８との間でイオン交換した後の供給水は、供給水出口１２４へと流通する。このような供給水の流れによれば、イオン交換樹脂ボール１２８と供給水との間のイオン交換が活発に行われることとなる。
【００６７】
このように実施の形態３の軟水化装置１５０によれば、軟水化装置１５０の供給水流路１２６に流通する供給水の流量が多いほど上流側イオン交換ブロック１５２の上流側充填部１５２ａ或いは下流側イオン交換ブロック１５４の下流側充填部１５４ａへと導かれる供給水の量が多量となる。したがって、実施の形態３の軟水化装置１５０によれば、軟水化装置１５０の供給水流路１２６に流通する供給水の流量が多量であるほど、カルシウムイオンの除去の能力を高めることができる。
【００６８】
３−３. 実施の形態３の軟水化装置の変形例
実施の形態３の軟水化装置１５０は、以下のように変形した形態を採用してもよい。
【００６９】
上流側イオン交換ブロック１５２及び下流側イオン交換ブロック１５４の形状は、供給水流路１２６に沿った形状であれば円筒型に限られない。また、バネ１５６は、同機能を発揮する他の弾性部材を適用してもよい。また、上流側イオン交換ブロック１５２が水圧のみによっても上方へ押し上げられるのであれば、バネ１４４の構成はなくてもよい。
【００７０】
軟水化装置１５０は、上流側充填部１５２ａ及び下流側充填部１５４ａにイオン交換樹脂ボール１２８を充填するための出入口を更に設ける構成としてもよい。また、上流側充填部１５２ａ及び下流側充填部１５４ａの上流側容器入口又は上流側容器出口を取り外し可能に構成し、イオン交換樹脂ボール１２８を充填するための出入口として利用してもよい。
【符号の説明】
【００７１】
１  加熱手段、  ２  タンクユニット、  ３  貯湯タンク、  １００  貯湯式給湯機、  １０１  水供給配管、  １０２  温水供給配管、  １０３  水供給配管、  １０４  給湯配管、  １０６  ｐＨセンサ、  １０７  カルシウムセンサ、  １２０  軟水化装置、  １２２  供給水入口、  １２４  供給水出口、  １２６  供給水流路、  １２６ａ  底面、  １２６ｂ  円錐部、  １２６ｃ  円柱部、１２６ｄ  外部流路、  １２８  イオン交換樹脂ボール、  １３０  水入口メッシュ板、  １３２  水出口メッシュ板、  １３４  循環回路出口、  １３６  循環回路入口、  １３８  循環流路、  １３９  循環ポンプ、  １４０  軟水化装置、  １４２  イオン交換ブロック、  １４２ａ  円錐部、  １４２ｂ  円柱部、  １４４  バネ、  １５０  軟水化装置、  １５２  上流側イオン交換ブロック、  １５２ａ  上流側充填部、  １５２ｂ  上流側空間部、  １５２ｃ  上流側メッシュ、  １５４  下流側イオン交換ブロック、  １５４ａ  下流側充填部、  １５４ｂ  下流側空間部、  １５４ｃ  下流側メッシュ、  １５６  バネ、  ２０１  水導入口、  ２０２  水導出口、  ２０３  温水導入口、  ２０４  温水導出口、  ２０５  沸き上げ用送水ポンプ、  ２０６給水配管、  ２０７  出湯配管、２０８，２０９  三方弁、  ２１０  混合弁、  ２１１  水導入口、  ３０１  制御基板
【図１】
2019093352.tif 000003
【図２】
2019093352.tif 000004
【図３】
2019093352.tif 000005
【図４】
2019093352.tif 000006
【図５】
2019093352.tif 000007
【図６】
2019093352.tif 000008
【図７】
2019093352.tif 000009
【図８】
2019093352.tif 000010
【図９】
2019093352.tif 000011
【図１０】
2019093352.tif 000012
【図１１】
2019093352.tif 000013
【図１２】
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