(57)【要約】【課題】  水道用の配管や熱交換器にスケールが固着することを防止可能な給湯システム及び家庭用給水管システムを提供する。【解決手段】  水道管１９０から宅内に水道水を引き込む給水主管１０１と、給水主管１０１内の水を冷水側配管１２１と給湯器側配管１２５とに分岐する冷温分岐部１０７と、を備えた家庭用給水管システム１００において、水道管１９０と冷温分岐部１０７との間には活性水生成装置１が取り付けられ、活性水生成装置１は、内部に活性水を生成する処理空間を有した容器と、該処理空間内に装入された、粒径が異なる少なくとも２種以上の複数のセラミックス系粒子が混合されてなるセラミックス系粒子と、を備え、前記処理空間内に下方から水を導入し、前記処理空間内で前記セラミックス系粒子を流動させた後、上方から活性水を排出することを特徴とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
貯湯槽と、該貯湯槽内の水を温める加熱器と、前記貯湯槽内に水を導入する給湯器側配管と、を備えた給湯システムにおいて、
前記給湯器側配管には活性水生成装置が取り付けられ、
前記活性水生成装置は、内部に活性水を生成する処理空間を有した容器と、該処理空間内に装入された、粒径が異なる少なくとも２種以上の複数のセラミックス系粒子が混合されてなるセラミックス系粒子と、を備え、前記処理空間内に下方から水を導入し、前記処理空間内で前記セラミックス系粒子を流動させた後、上方から水を排出して前記貯湯槽内に活性水を供給することを特徴とする給湯システム。
【請求項２】
前記セラミックス系粒子は、小径粒子と大径粒子が混合されていることを特徴とする請求項１に記載の給湯システム。
【請求項３】
前記セラミックス系粒子は、粒径が２ｍｍの小径粒子と、粒径が８ｍｍの大径粒子と、が混合されてなることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の給湯システム。
【請求項４】
水道管から宅内に水道水を引き込む給水主管と、該給水主管内の水を冷水側配管と給湯器側配管とに分岐する冷温分岐部と、を備えた家庭用給水管システムにおいて、
前記水道管と前記冷温分岐部との間には活性水生成装置が取り付けられ、
前記活性水生成装置は、内部に活性水を生成する処理空間を有した容器と、該処理空間内に装入された、粒径が異なる少なくとも２種以上の複数のセラミックス系粒子が混合されてなるセラミックス系粒子と、を備え、前記処理空間内に下方から水を導入し、前記処理空間内で前記セラミックス系粒子を流動させた後、上方から活性水を排出することを特徴とする家庭用給水管システム。
【請求項５】
水道管から宅内に水道水を引き込む給水主管と、該給水主管内の水を宅内の所定の場所へ分岐させる冷水分岐部と、を備えた家庭用給水管システムにおいて、
前記給水主管における水道管と前記冷水分岐部との間には活性水生成装置が取り付けられ、
前記活性水生成装置は、内部に活性水を生成する処理空間を有した容器と、該処理空間内に装入された、粒径が異なる少なくとも２種以上の複数のセラミックス系粒子が混合されてなるセラミックス系粒子と、を備え、前記処理空間内に下方から水を導入し、前記処理空間内で前記セラミックス系粒子を流動させた後、上方から活性水を排出することを特徴とする家庭用給水管システム。
【請求項６】
前記セラミックス系粒子は、小径粒子と大径粒子が混合されていることを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の家庭用給水管システム。
【請求項７】
前記セラミックス系粒子は、粒径が２ｍｍの小径粒子と、粒径が８ｍｍの大径粒子と、が混合されてなることを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の家庭用給水管システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、活性水を生成する活性水生成装置を備えた給湯システム及び家庭用給水管システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
水道水には、カルシウム、マグネシウム、ナトリウムなどの硬度成分が含まれている。水道水が流れる宅内の配管や、水道の蛇口、給湯器などには、これらの硬度成分が付着して固まり、配管が詰まって配管の工事が必要になる、或いは、給湯器の損傷の原因になることがある。特に給湯器では水道水を加熱するため、水に溶解していた硬度成分がスケール（炭酸カルシウム）として析出し、熱交換器の内部で水の循環経路を閉塞してしまうことがある。
【０００３】
特許文献１には、熱交換器に付着するスケールを定期的に除去することのできる給湯機の提案がなされている。この特許文献１の給湯器は、被熱交換液を循環させる循環手段を備えており、一定の時間間隔ごとに循環手段をフル回転させることで熱交換器内部のスケールを除去するというものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−３０８２３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述したように従来の給湯器では、熱交換器内部にスケールが付着して給湯器が故障することを防止するため、定期的にスケールを除去するという方法がとられていた。しかしながら、このような方法の場合、スケールを水勢で流すだけであるため、熱交換器にスケールが付着することを完全には防止できず、給湯器の寿命を延ばすことはできるものの、定期的な保守点検やスケールが付着した部品の交換が必要となる。
【０００６】
本発明は、このような従来技術の問題点に鑑みて成されたものであり、水道用の配管や熱交換器にスケールが固着することを防止可能な給湯システム及び家庭用給水管システムを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第一の発明は、貯湯槽と、該貯湯槽内の水を温める加熱器と、前記貯湯槽内に水を導入する給湯器側配管と、を備えた給湯システムであって、給湯器側配管には活性水生成装置が取り付けられており、この活性水生成装置は、内部に活性水を生成する処理空間を有した容器と、該処理空間内に装入された、粒径が異なる少なくとも２種以上の複数のセラミックス系粒子が混合されてなるセラミックス系粒子と、を備え、前記処理空間内に下方から水を導入し、前記処理空間内で前記セラミックス系粒子を流動させた後、上方から水を排出して前記貯湯槽内に活性水を供給することを特徴とする。
【０００８】
第二の発明は、水道管から宅内に水道水を引き込む給水主管と、該給水主管内の水を冷水側配管と給湯器側配管とに分岐する冷温分岐部と、を備えた家庭用給水管システムであって、前記給水主管における前記水道管と前記冷温分岐部との間には活性水生成装置が取り付けられ、前記活性水生成装置は、内部に活性水を生成する処理空間を有した容器と、該処理空間内に装入された、粒径が異なる少なくとも２種以上の複数のセラミックス系粒子が混合されてなるセラミックス系粒子と、を備え、前記処理空間内に下方から水を導入し、前記処理空間内で前記セラミックス系粒子を流動させた後、上方から活性水を排出することを特徴とする。
【０００９】
第三の発明は、水道管から宅内に水道水を引き込む給水主管と、該給水主管内の水を宅内の所定の場所へ分岐させる冷水分岐部と、を備えた家庭用給水管システムであって、前記水道管と前記冷水分岐部との間には活性水生成装置が取り付けられ、前記活性水生成装置は、内部に活性水を生成する処理空間を有した容器と、該処理空間内に装入された、粒径が異なる少なくとも２種以上の複数のセラミックス系粒子が混合されてなるセラミックス系粒子と、を備え、前記処理空間内に下方から水を導入し、前記処理空間内で前記セラミックス系粒子を流動させた後、上方から活性水を排出することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、給湯器の熱交換器や水道水が流れる配管にスケールが付着することを防止できることにより保守点検の頻度を少なくでき、給湯器や配管の故障を防止できる給湯システム及び家庭用給水管システムを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態に係る家庭用給水管システムの機能ブロック図である。
【図２】本発明の実施形態に係る活性水生成装置の側面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ断面図である。
【図４】上記活性水生成装置の流速が小さい場合の容器内部の状態を示す説明図である。
【図５】上記活性水生成装置の流速が大きい場合の容器内部の状態を示す説明図である。
【図６】本発明の変形例に係る家庭用給水管システムの機能ブロック図である。
【図７】本発明の他の変形例に係る家庭用給水管システムの機能ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態を図に基づいて詳細に述べる。図１は、本発明の実施形態に家庭用給水管システム１００の機能ブロック図である。
【００１３】
本実施形態における家庭用給水管システム１００は、図１に示すように、道路などに埋め込まれた水道管１９０から宅内に水道を引き込む給水主管１０１と、該給水主管１０１に取り付けられた止水栓１０３及び減圧弁１０５と、を備える。また、家庭用給水管システム１００は、減圧弁１０５の下流側に、水道水がそのまま流れる冷水側配管１２１と、給湯器１３０に水を供給する給湯器側配管１２５と、に配管を分岐させる冷温分岐部１０７を備える。そして、家庭用給水管システム１００は、給水主管１０１における冷温分岐部１０７の上流側、すなわち、水道管１９０と冷温分岐部１０７の間に活性水生成装置１を備える。
【００１４】
止水栓１０３は、水道管１９０から宅内に流れる水量を調整したり、水をとめたりするために使用される。減圧弁１０５は、宅内に流れる水圧を調整するのに使用される。冷温分岐部１０７は、水道管１９０に接続された一本の給水主管１０１を、上述したように、冷水側配管１２１と給湯器側配管１２５とに分岐する部位である。
【００１５】
冷水側配管１２１は、給水主管１０１を流れる水道水がそのまま流れる配管である。この冷水側配管１２１には、冷水分岐部１４１が設けられており、冷水分岐部１４１は、所定の位置、例えば、キッチン、風呂場、庭、トイレなどに接続された配管に冷水側配管１２１から分岐する部位である。
【００１６】
給湯器側配管１２５は、上述した給湯器１３０に水を供給する配管である。給湯器１３０は、貯湯槽１３２と、加熱器１３５を備えており、貯湯槽１３２内には加熱器１３５から延びる熱交換器１３６が配置され、貯湯槽１３２内で水道水が加熱されて温水に変えられる。給湯器側配管１２５は、貯湯槽１３２における下方に接続されており、貯湯槽１３２の下方に水道水を供給する。貯湯槽１３２の上方には温水用配管１３７が接続され、この温水用配管１３７の下流に温水分岐部１４３が設けられている。温水分岐部１４３は、所定の位置、例えば、キッチン、風呂場、洗面台など、温水を使用する場所に接続された配管に温水用配管１３７から分岐する部位である。なお、給湯器１３０の構成は特に限定されるものではなく、貯湯槽１３２がないタイプのものでも、貯湯槽１３２内に熱交換器１３６がなく水が加熱器１３５内で加熱された後に貯湯槽１３２に供給されるタイプのものであってもよい。
【００１７】
そして、本実施形態における家庭用給水管システム１００では、上述したように、給水主管１０１における水道管１９０と冷温分岐部１０７の間、さらに細かく言えば減圧弁１０５と冷温分岐部１０７の間、すなわち、冷温分岐部１０７の上流側に活性水生成装置１が配置されている。なお、活性水生成装置１が配置される場所は、給水主管１０１における給水主管１０１が分岐する手前の位置であれば特に限定されないが、止水栓１０３よりも下流側が好適である。
【００１８】
活性水生成装置１は、水道水を活性水（機能水）に変換する装置である。活性水とは、水に何らかの処理を施すことにより機能化・活性化させた水であり、高い浄化作用、殺菌作用、脱臭作用を有していて、農業や医業など様々な分野で利用されている。以下、この活性水生成装置１について詳細に述べる。
【００１９】
図２は、活性水生成装置１の側面図であり、図３は、図２のＡ−Ａ断面図であり、図４は、流速が小さい場合における活性水生成装置の内部を説明する説明図であり、図５は、流速が大きい場合における活性水生成装置の内部を説明する説明図である。なお、以下の説明において図２における上方が上（ＵＰ）、下方が下（ＬＯ）として述べる。
【００２０】
活性水生成装置１は、図１及び図２に示すように、容器２の内部にセラミックス系粒子が装入されており、容器２の内部に水を導入し、容器２の内部でセラミックス系粒子を流動させた後に水を排出することにより活性水を得る装置である。
【００２１】
容器２は、上下に延在する中空の本体部３と、本体部３の上方に取り付けられた蓋部４とを備える。容器２の下端には、水を容器２内に導入する導入部５が溶着されている。また、容器２の上端には、活性水を排出する排出部６が溶着されている。本体部３、蓋部４、導入部５、排出部６は、防錆加工された金属性部材により構成されている。
【００２２】
本体部３は、上方を開口とし、下方に導入部５の流路に連続する開口を備えた略円筒形状であり、内側に処理空間１１となる空間を有している。また、本体部３の上端縁には内側に突出するフランジ部１３を備え、このフランジ部１３に蓋部４が載置され、螺子１５によって蓋部４が固着されている。本体部３と蓋部４との間には、Ｏリング１７が配置されおり、Ｏリング１７によって本体部３と蓋部４、すなわち、容器２は、水密とされている。蓋部４は、中心に排出部６の流路と連続する開口を備えた環状体である。
【００２３】
容器２（本体部３）の内側であって下端近傍には下仕切り板２１（導入側仕切り板）が固着されている。また、容器２（蓋部４）の内側であって上端近傍には上仕切り板２２（排出側仕切り板）が固着されている。すなわち、容器２の内側には、下仕切り板２１と上仕切り板２２で囲まれた空間が形成されており、当該空間が処理空間１１とされる。この処理空間１１内には、粒径が２ｍｍの小径粒子３１ａと、粒径が８ｍｍの大径粒子３１ｂと、が混合されたセラミックス系粒子３１が装入されている。
【００２４】
下仕切り板２１は、水は通し、小径粒子３１ａは通ることができない大きさの小孔が複数形成されている。また、上仕切り板２２も同様に、水は通し、小径粒子３１ａは通ることができない小孔が複数形成されている。この下仕切り板２１及び上仕切り板２２は、水が通り、小径粒子３１ａが通らない小孔が複数形成されているものであれば特に限定されず、例えば金属製の網などであってもよい。
【００２５】
このように本実施形態における活性水生成装置１は、中空で略円柱形状の容器２を備え、下方に導入部５を備え、上方に排出部６を備え、内部に下仕切り板２１及び上仕切り板２２が配置され、この上仕切り板２１と下仕切り板２２との間に処理空間１１を有し、処理空間１１内に夫々複数の小径粒子３１ａと大径粒子３１ｂが混合されたセラミックス系粒子３１が装入されてなる。
【００２６】
なお、セラミックス系粒子３１は、主成分としてケイ素とアルミニウムを有し、これらの主成分に加えてアルカリ金属やアルカリ土類金属が含有された酸化物系の鉱石からなる。例えば、長石類や雲母類、花崗岩などの鉱石があげられる。長石類としては、曹長石（ＮａＡｌＳｉ３Ｏ８）、灰長石（ＣａＡｌ２Ｓｉ２Ｏ８）、雲母類としては、金雲母（ＫＭｇ３［（ＡｌＳｉ３）Ｏ１０］（ＯＨ）２）、白雲母（ＫＡｌ２［（ＡｌＳｉ３）Ｏ１０］（ＯＨ）２）などがあるがこれらに限定されるものではない。
【００２７】
そして、活性水生成装置１は、下方の導入部５から水を内部に導入すると、水が下仕切り板２１を通過して処理空間１１内に流れ込み、処理空間１１内でセラミックス系粒子３１を流動させた後に上仕切り板２２に流れ、上仕切り板２２を通過して排出部６から排出されて活性水を得る。
【００２８】
活性水が生成されるメカニズムについて述べる。セラミックス表面は界面流動電位により負に帯電しており、見掛け上はその内部は正となっているため、ペルチェ効果によりセラミックス表面には余剰の正荷電が存在することとなる。この余剰正荷電が水に作用することで水が正に帯電する。また、セラミックス系粒子３１が装入された処理空間１１内に水が導入されると、処理空間１１内でセラミックス系粒子３１が流動する。セラミックス系粒子３１が流動すると、処理空間１１内でセラミックス系粒子３１同士が摩擦や衝突する。セラミックス系粒子３１同士が摩擦や衝突すると粒子の表面に熱が生じ、粒子の表面と中央の温度差によって熱移動が生じる。セラミックス系粒子３１に接触した水はこれによって陽に帯電する。これらの効果により、処理空間１１を通過した水は活性水となる。
【００２９】
このような下方から水を導入し上方から活性水を排出する活性水生成装置では、水の流速によってセラミックス系粒子が上仕切り板に張り付いてしまい（水圧に負けて上仕切り板に押さえつけられた状態となってしまい）、処理空間内でセラミックス系粒子が流動せず、活性水が得られないという問題点があった。
【００３０】
しかし、本実施形態における活性水生成装置１では、容器２内に導入される水Ｗａの流速が小さいとき、図３に示すように、大径粒子３１ｂは殆ど流動せず、小径粒子３１ａが流動して活性水を生成する。逆に、容器２内に導入される水Ｗａの流速が大きいとき、図４に示すように、小径粒子３１ａは上仕切り板２２に張り付いてしまうものの大径粒子３１ｂが流動して活性水を生成することとなる。よって、流速が変化する環境で活性水生成装置１を用いても、常に安定して活性水を生成でき様々な場所で活性水生成装置１を使用できることとなる。
【００３１】
なお、粒径について、小径粒子３１ａは直径２ｍｍ、大径粒子３１ｂは直径８ｍｍとしているが、実験上での最適な数値を例示したものであり、小径粒子３１ａと大径粒子３１ｂが混合されていれば同様の効果を得られる。また、小径粒子３１ａと大径粒子３１ｂとを混合する例を記載したが、小径粒子３１ａの粒径よりも大きく大径粒子３１ｂの粒径よりも小さな粒径を有する粒子をさらに混合したもの、つまり中間径粒子をさらに混合するものとしてもよい。また、小径粒子３１ａの粒径から大径粒子３１ｂの粒径までの間で様々な粒径が混合されたものとしてもよい。
【００３２】
このように本発明の家庭用給水管システム１００は、水道管１９０から宅内に水道水を引き込む給水主管１０１と、給水主管１０１内の水を冷水側配管１２１と給湯器側配管１２５とに分岐する冷温分岐部１０７と、を備え、水道管１９０と冷温分岐部１０７との間には活性水生成装置１が取り付けられている。そして、活性水生成装置１は、粒径が異なる少なくとも２種以上の複数のセラミックス系粒子が混合されてなるセラミックス系粒子３１を備え、処理空間１１内に下方から水を導入し、処理空間１１内でセラミックス系粒子３１を流動させることで上方から活性水を得る。活性水生成装置１から排出された活性水は、冷水側配管１２１と給湯器側配管１２５を流れて給湯器１３０や宅内の水場に流れる。
【００３３】
このような本発明の家庭用給水管システム１００によれば、宅内で使用される全ての水が活性水となるため、各種配管や給湯器１３０の熱交換器１３６にスケールが付着することを防止できる。すなわち、活性水は、陽イオンを帯電しているため、配管や熱交換器１３６にスケールの元となるカルシウムなどが付着することを防止できるため、保守点検などの頻度を減らすことができ、水道水に触れる様々な部材や機械の寿命を延ばすことができる。また、活性水は洗浄性や防臭性に優れているため、活性水を用いて洗濯や炊事を行うことにより汚れが早く落ちるため、限りある水の使用量を減らすことができる。さらに、粒径が異なる２種以上の複数のセラミックス系粒子３１を用いているため、給水主管１０１を流れる水量、水圧、流速が変化した場合であっても安定して活性水を生成できることとなる。
【００３４】
そして、小径粒子３１ａと大径粒子３１ｂの２種類（２サイズ）の粒子を混合させることにより、流速が変化しても常に安定して活性水を生成可能な活性水生成装置１を提供でき、家庭環境に適した家庭用給水管システム１００を提供できることとなる。
【００３５】
また、小径粒子３１ａの粒径を２ｍｍとし、大径粒子３１ｂの粒径を８ｍｍとすることで殆どの環境に適応可能な活性水生成装置１を提供でき、家庭環境に適した家庭用給水管システム１００を提供できることとなる。
【００３６】
なお、家庭用給水管システムは、これまで述べた実施形態に限定されるものではない。例えば、図６に示すように、変形例として上述した冷温分岐部１０７が配置されていない構成の家庭用給水管システム２００とすることもできる。なお、上述した実施形態と共通するものには共通する符号を付す。
【００３７】
本実施形態の変形例に係る家庭用給水管システム２００は、減圧弁１０５の下流に活性水生成装置１が配置され、活性水生成装置１の下流に冷水分岐部１４１が配置され、冷水分岐部１４１の下流には給湯器１３０が配置された構成となっている。このような構成であっても、家庭内の全ての水道水を活性水にできるため、上述した実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００３８】
さらに異なる家庭用給水管システムの変形例としては、図７に示すように、活性水生成装置１を給湯器１３０に水が流れる配管、すなわち、給湯器側配管１２５に設置する構成としてもよい。すなわち、本変形例における家庭用給水管システム３００は、冷温分岐部１０７の下流である給湯器側配管１２５に活性水生成装置１が配置されており、給湯器側配管１２５と、活性水生成装置１と、給湯器１３０と、温水用配管１３７と、温水分岐部１４３と、からなる給湯システム４００を備えている。
【００３９】
このような構成とした場合、給湯器１３０側に流れる水が活性水となるため、最もスケールが付着しやすい熱交換器１３６にスケールが付着することを防止できる。よって、給湯器１３０の保守点検の頻度を少なくでき、給湯器１３０の寿命を延ばすこともできる。また、給湯器１３０の傍の配管に活性水生成装置１を取り付ければよいため、既存の家庭用給水管システムに容易に活性水生成装置１を取り付けることができる。
【００４０】
なお、本発明はこれまで述べた実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を変更しない限り様々な変更が可能である。例えば、図７に示した給湯器側配管１２５に活性水生成装置１を配置する構成において、冷水側配管１２１にも活性水生成装置１を配置することができる。この場合には、宅内を流れる全ての水を活性水とすることができるため、冷水が流れる配管にスケールが付着することを防止でき、また、洗濯機や便所などで洗浄力を高め、消臭力を高めることができる。このように、活性水生成装置１を給湯器側と冷水側に夫々配置する構成は、給水主管１０１が埋まっていて活性水生成装置１を取り付けることが困難な状況で用いることができる。
【符号の説明】
【００４１】
１  活性水生成装置
２  容器
３  本体部
４  蓋部
５  導入部
６  排出部
１１  処理空間
１３  フランジ部
１５  螺子
１７  Ｏリング
２１  下仕切り板
２２  上仕切り板
３１  セラミックス系粒子
３１ａ  小径粒子
３１ｂ  大径粒子
１００、２００、３００  家庭用給水管システム
１０１  給水主管
１０３  止水栓
１０５  減圧弁
１０７  冷温分岐部
１２１  冷水側配管
１２５  給湯器側配管
１３０  給湯器
１３２  貯湯槽
１３５  加熱器
１３７  温水用配管
１４１  冷水分岐部
１４３  温水分岐部
１９０  水道管
４００  給湯システム
【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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【図７】
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