(57)【要約】【課題】活性酸素種を生成して殺菌水として利用するとともに、活性酸素種を生成する過程で副生する水素を有効に処理することのできる給湯機を提供する。【解決手段】貯湯タンク８に貯湯されている湯を浴槽２５に給湯する給湯機であって、浴槽２５の湯水を循環させるための循環配管２９、３０と、水から活性酸素種を生成して殺菌水として貯留する殺菌水生成装置と、殺菌水生成装置に貯留されている殺菌水を前記循環配管２９、３０へ流通させる殺菌水流通手段と、殺菌水の生成過程で生成された水素を抽出して燃料電池２８の燃料として供給する水素供給手段と、を備える。好ましくは、活性酸素種として過酸化水素水を生成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
貯湯タンクに貯湯されている湯を浴槽に給湯する給湯機であって、
前記浴槽の湯水を循環させるための循環配管と、
水から活性酸素種を生成して殺菌水として貯留する殺菌水生成装置と、
前記殺菌水生成装置に貯留されている殺菌水を前記循環配管へ流通させる殺菌水流通手段と、
前記殺菌水の生成過程で生成された水素を抽出して燃料電池の燃料として供給する水素供給手段と、
を備えることを特徴とする給湯機。
【請求項２】
前記水素供給手段は、前記殺菌水の生成過程で生成された水素を抽出して貯蔵する水素貯蔵装置を更に備え、該水素貯蔵装置に貯蔵されている水素を前記燃料電池へ供給することを特徴とする請求項１記載の給湯機。
【請求項３】
前記水素供給手段は、前記水素貯蔵装置に貯蔵限界量の水素が貯蔵されている場合に、前記殺菌水の生成過程で生成された水素を直接前記燃料電池へ供給することを特徴とする請求項２記載の給湯機。
【請求項４】
前記殺菌水生成装置は、該装置内部に設けられた電極の電極反応により過酸化水素水を生成することを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項記載の給湯機。
【請求項５】
前記燃料電池により発電された電力を前記給湯機へ供給する電力供給手段を更に備えることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項記載の給湯機。
【請求項６】
前記電力供給手段は、前記電力を前記殺菌水生成装置へ供給することを特徴とする請求項５記載の給湯機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、給湯機に係り、特に除菌装置を内蔵する給湯機に関する。
【背景技術】
【０００２】
入浴により浴水中へ混入する人体の皮脂汚れ成分は、排水時に浴槽底面や排水溝に付着する。このため、清掃が不十分になると、これらの付着物が堆積してぬめりの発生や雑菌の繁殖等が起きてしまう。このような不衛生な状態を防止するためには、頻繁な清掃を行うほかに手立てがないが、手間がかかるため、より簡便な手法により洗浄する手段が求められている。
【０００３】
この点、例えば、特許文献１には、浴水の殺菌を目的として給湯路中に過酸化水素水を注入する除菌手段を備えた給湯機が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−１９７０６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１の装置では、殺菌のための過酸化水素水の供給方法について明確に記載されていないため詳細は明らかではないが、例えば過酸化水素水を別途調整して適宜手動で供給する態様である場合には、使用者に作業の負担が生じてしまうという課題がある。また、他の態様として、過酸化水素水を自動的に生成する装置を給湯機に内蔵することとした場合、過酸化水素を生成する際に副生する水素が給湯機内に漏洩し、静電気などにより引火する可能性がある。このように、上記従来の装置では、過酸化水素水等の活性酸素種を利用して配管内や浴槽の浄化・殺菌を行う装置としては十分とは言えず、未だ改善の余地を残すものであった。
【０００６】
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、活性酸素種を生成して殺菌水として利用するとともに、活性酸素種を生成する過程で副生する水素を有効に処理することのできる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】
【０００７】
本発明に係る給湯機は、貯湯タンクに貯湯されている湯を浴槽に給湯する給湯機であって、浴槽の湯水を循環させるための循環配管と、水から活性酸素種を生成して殺菌水として貯留する殺菌水生成装置と、殺菌水生成装置に貯留されている殺菌水を、循環配管へ流通させる殺菌水流通手段と、殺菌水の生成過程で生成された水素を抽出して燃料電池の燃料として供給する水素供給手段と、を備えるものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の給湯装置によれば、活性酸素種を生成して殺菌水として利用するとともに、活性酸素種を生成する過程で副生する水素を有効に処理することのできる給湯機を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施の形態１におけるヒートポンプ給湯機の回路構成図である。
【図２】本発明の実施の形態１における過酸化水素水発生手段の概略を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態１における水素貯蔵手段の概略を示す図であり、図３（ａ）は、水素を貯蔵・放出するときの様子を、図３（ｂ）は、水素を貯蔵することなく放出するときの様子を、それぞれ示している。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。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、この実施の形態により本発明が限定されるものではない。
【００１１】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１におけるヒートポンプ給湯機の回路構成図である。本実施の形態１におけるヒートポンプ給湯機は、ヒートポンプユニット１とタンクユニット２とから構成されている。ヒートポンプユニット１は、圧縮機３、水加熱用熱交換器４、膨張弁５、および蒸発器６を配管７で順に接続して構成され、ヒートポンプユニットケース内に収められている。このヒートポンプユニット１は、自然冷媒である二酸化炭素を冷媒として用いている。
【００１２】
タンクユニット２は、タンクユニットケース内に貯湯タンク８、制御部９、および風呂追い焚き用のプレート式熱交換器２６を内蔵している。貯湯タンク８には、上部に温水導入口８１、温水導出口８２および風呂追い焚き用温水導出口８３が、下部に水導入口８４、水導出口８５および風呂追い焚き水導入口８６が、それぞれ設けられている。また、温水導出口８２には、圧力が過度に上昇した場合、系内の湯水を系外へ逃がして圧力を低下させる逃し弁１７が設けられている。制御部９は、後述する過酸化水素水供給用切替弁２１、過酸化水素水発生手段２３、水素貯蔵手段２４、燃料電池２８、ヒートポンプユニット１、加熱循環用送水ポンプ１０、風呂追い焚き熱源ポンプ２２、風呂追い焚き循環ポンプ２７、風呂湯はり用混合弁１４、給湯用混合弁１５、流量センサ２０、と電気的に接続されており、これらの動作を制御する。
【００１３】
加熱循環経路は、貯湯タンク８の下部に接続された水導出口８５から水を取り出し、加熱循環用送水ポンプ１０、往き配管１１を通ってヒートポンプユニット１の水加熱用熱交換器４に至り、戻り配管１２を通って貯湯タンク８の上部に接続された温水導入口８１から貯湯タンク８内に戻す回路で構成される。
【００１４】
水導入口８４への配管の途中には減圧弁１９が設けられている。減圧弁１９は、水道からの一次圧がタンク配管に対して直接かからないように減圧する。また、プレート式熱交換器２６の上部のタンク側入口２６１は、風呂追い焚き用温水導出口８３と配管で接続されている。貯湯タンク８の上部の風呂追い焚き用温水導出口８３から供給された温水は、プレート式熱交換器２６で熱交換後、下部のタンク側出口２６２から排出される。排出された水は、風呂追い焚き熱源ポンプ２２により貯湯タンク８の下部の風呂追い焚き水導入口８６から貯湯タンク８内に戻される。一方、プレート式熱交換器２６の下部の風呂側入口２６３には、浴槽２５からの湯水が循環配管２９を介して風呂追い焚き循環ポンプ２７により供給される。供給された湯水は、プレート式熱交換器２６で熱交換されて加温された温水となる。その後、上部の風呂側出口２６４から排出された温水は、循環配管３０を介して浴槽２５内に戻される。
【００１５】
タンクユニット２は、貯湯タンク８の上部の温水導出口８２から供給された温水と減圧弁１９の２次側から分岐した配管から供給される水道水とを混合するための風呂湯はり用混合弁１４を備えている。配管３１は、風呂湯はり用混合弁１４と循環配管２９とを接続している。風呂湯はり用混合弁１４において混合された温水は、配管３１、循環配管２９を介して浴槽２５へ送られる。また、タンクユニット２は、貯湯タンク８の上部の温水導出口８２から供給された温水と減圧弁１９の２次側から分岐した配管から供給される水道水とを混合するための給湯用混合弁１５を備えている。給湯用混合弁１５で水道水と混合された温水は、給湯栓１６から出湯される。
【００１６】
配管３１の途中には、流量センサー２０と、殺菌水生成装置としての過酸化水素水発生手段２３で作製した過酸化水素水を配管３２を介して供給する過酸化水素水供給用切替弁２１とが設けられている。過酸化水素水発生手段２３には、発生した水素が排出される配管３３を介して水素貯蔵手段２４が接続されている。水素貯蔵手段２４は、発電時に放出した水素が供給される配管３４を介して燃料電池２８が接続されている。尚、過酸化水素水発生手段２３および水素貯蔵手段２４の構成については、詳細を後述する。
【００１７】
次に、本実施の形態１の動作について説明する。図１に示すヒートポンプ給湯機において、貯湯タンク８への貯湯を実施する場合には、制御部９からの貯湯運転信号を受けてヒートポンプユニット１が運転される。この場合、冷媒は圧縮機３で圧縮されて高温高圧となり、水加熱用熱交換器４で熱交換して冷却される。そして、冷却された冷媒は膨張弁５により減圧され、蒸発器６により大気から吸熱して蒸発し、圧縮機３に戻る。一方、水導出口８５から出水された貯湯タンク８内の水は、加熱循環用送水ポンプ１０により往き配管１１を通って水加熱用熱交換器４に供給される。水加熱用熱交換器４では、熱交換により水が加熱される。加熱により高温となった水は、戻り配管１２を通って貯湯タンク８の上部の温水導入口８１から順次貯湯される。
【００１８】
また、浴槽２５への湯はりを実施する場合には、貯湯タンク８内の湯が温水導出口８２から出湯され、風呂湯はり用混合弁１４で水道水と混合され、配管３１上の流量センサー２０、過酸化水素水供給用切替弁２１を通り、風呂追い焚き用熱交換器２６または風呂追い焚き循環ポンプ２７のいずれかを経由して、浴槽２５に至る。
【００１９】
更に、風呂追いだきを実施する場合には、先ず、風呂追い焚き用熱源ポンプ２２と風呂追い焚き循環ポンプ２７の運転を開始することにより実行される。貯湯タンク８の上部から流出する高温水は、タンク側入口２６１からプレート式熱交換器２６に導かれ、浴槽水との間で熱交換が行われる。熱交換により低温となった温水（中温水）は、タンク側出口２６２から風呂追い焚き水導入口８６へ送水されて貯湯タンク８内の下部に戻される。一方、浴槽２５側の経路では、風呂追い焚き循環ポンプ２７を運転することで、浴槽２５に張られた湯水が循環配管２９、３０内を循環する。その結果、プレート式熱交換器２６の１次側を流れる高温水の熱が、プレート式熱交換器２６の２次側を流れる湯水に伝達し、浴槽２５内に張られた湯水が温められる。
【００２０】
次に、本実施の形態１の特徴的動作である過酸化水素水の生成・供給動作について詳細に説明する。図２は、本発明の実施の形態１における過酸化水素水発生手段２３の概略を示す図である。この図に示すとおり、過酸化水素水発生手段２３は、配管３２に接続された水供給口２３１、配管３３に接続された水素放出口２３２、対向する電極２３３、２３４、およびそれらを収める筐体２３５で構成されている。水供給口２３１から筐体２３５に水が貯えられると、電極２３３、２３４への通電が自動的に実施される。筐体２３５内では、水の電気分解に伴い過酸化水素が発生し、筐体２３５内の水は過酸化水素水として貯えられる。尚、過酸化水素水発生手段２３への水の供給は、浴槽２５への湯はりが完了した後、過酸化水素水供給用切替弁２１を浴槽２５側から過酸化水素水発生手段２３側へ切り替え、風呂湯はり用混合弁１４、配管３１、３２を経由して行う。水の供給量は、流量センサー２０により検知し、過酸化水素水発生手段２３の容量を越えないように調節される。
【００２１】
浴槽２５から水が排水されると、過酸化水素水供給用切替弁２１が浴槽側へ切り替わり、貯えられた過酸化水素水が浴槽２５へ向けて流出する。流出した過酸化水素水は、循環配管２９、３０を経て浴槽２５に流れ込み、浴槽２５の排水口部分に滞留する。浴槽２５までの距離が著しく長い場合や浴槽２５が給湯機より高い位置にある場合は、必要に応じて水道水を供給して過酸化水素水を浴槽２５に到達させる。過酸化水素水の作用により、浴槽２５の底面や排水口部分に滞留していた雑菌が除去される。これにより、雑菌の繁殖により生じる臭気やぬめりの発生が抑制され、清浄に保たれることになり、手間のかかる浴槽の底面や排水口部分の清掃が不要となる。
【００２２】
ところで、過酸化水素水発生手段２３において電極２３３、２３４への通電が行われると、電極２３３、２３４の近傍では水の電気分解に伴って水素が副生し、水素ガスとして水中から排出されてしまう。この点、本実施の形態１の装置では、副生された水素を貯蔵するための水素貯蔵手段２４を備えている。水素貯蔵手段２４は、過酸化水素水発生手段２３の水素放出口２３２に接続された配管３３の他端に接続されており、発生した水素は水素放出口２３２から配管３３を通り、水素貯蔵手段２４へ導かれて貯蔵される。このように、発生した水素ガスが水素貯蔵手段２４に貯蔵されることにより、タンクユニット２内および周辺部に漏洩、滞留することがないため、水素ガスへの引火の危険性は回避される。
【００２３】
水素貯蔵手段２４に貯蔵された水素は、配管３４を経由して燃料電池２８のアノードへ供給される。図３は、本発明の実施の形態１における水素貯蔵手段２４の概略を示す図である。この図に示すとおり、水素貯蔵手段２４は、複数のユニット（図では２つ）の複合体であり、過酸化水素水発生手段２３の側には水素供給切替弁２４１が設けられ、燃料電池２８の側には水素放出切替弁２４３が設けられている。水素を貯蔵する際には、図３中の（ａ）に示すように、水素供給切替弁２４１の動作により各ユニット内に水素が貯蔵される。貯蔵された水素は、水素放出切替弁２４３の動作により各ユニットから燃料電池２８へ向けて放出される。更に、水素貯蔵手段２４の水素貯蔵能力を越える量の水素が供給された場合は、図３（ｂ）に示すように、水素はユニット内に貯蔵されることなく燃料電池２８に直接供給される。燃料電池２８では、供給された水素を燃料として発電反応が行われる。発電により得られた電力は、例えば、過酸化水素水発生手段２３の運転に使用することができる。また、発電量が過酸化水素水発生手段２３の運転に必要な量を上回る場合は、給湯機の運転にも用いることとしてもよい。
【００２４】
尚、浴槽２５への湯張りを初めて行うときは、水素貯蔵手段２４に水素が貯蔵されておらず、燃料電池２８において発電を行うことができない。このため、過酸化水素水発生手段２３は、給湯機からの供給電力でも動作するように電源回路が形成されていることが好ましい。
【００２５】
また、上述した過酸化水素水を利用した除菌動作は、浴槽２５からの排水の後に自動的に行われるが、浴槽２５に湯がない状態の任意の時間帯に除菌を行いたいときは、過酸化水素水を短時間に生成する必要がある。このような場合、燃料電池２８からの供給電力と給湯機からの供給電力の２系統の回路を用いて電力を供給することとしてもよい。これにより、過酸化水素水発生手段２３の運転能力を高め、短時間に過酸化水素水を生成することができる。
【００２６】
ところで、上述した実施の形態１では、殺菌水として利用する活性酸素種として過酸化水素について説明したが、本発明に適用可能な活性酸素種はこれに限らず、ヒドロキシラジカル（・ＯＨ）、一重項酸素（１Ｏ２）、オゾン（Ｏ３）等、分子状酸素である三重項酸素（Ｏ２）より活性化された酸素、及びその関連分子等を適用することもできる。
【符号の説明】
【００２７】
８  貯湯タンク
２３  過酸化水素水発生手段（殺菌水生成装置）
２３３，２３４  電極
２４  水素貯蔵手段（水素貯蔵装置）
２５  浴槽
２９，３０  循環配管
２８  燃料電池  
【図１】
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【図２】
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【図３】
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