(57)【要約】【課題】電気回路を必要とせず、コンパクト、かつ、低ランニングコストで、使用性を向上させた溶解装置を提供すること。【解決手段】粉末状または顆粒状、あるいは、粉末状と顆粒状との混合物である無機化合物１１を収納する収納手段１２とを備え、前記収納手段１２にて前記無機化合物１１を溶解させた水を、給湯端末に供給する構成としたことを特徴とする溶解装置１６で、給湯端末からの出湯と同時に無機化合物１１を溶解させた湯水を、給湯端末へ供給できるので、コンパクト、かつ、低ランニングコストで、使用性を向上させた溶解装置を提供できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
粉末状または顆粒状、あるいは、粉末状と顆粒状との混合物である無機化合物を収納する収納手段とを備え、前記収納手段にて前記無機化合物を溶解させた水を、給湯端末に供給する構成としたことを特徴とする溶解装置。
【請求項２】
前記収納手段を、流量調整手段の下流側に配設したことを特徴とする請求項１に記載の溶解装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無機化合物等を溶解する溶解装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来この種の装置は、目的の成分を含む材料を電気分解にて水中に溶解させ、この溶解した水を目的とする回路へ供給している（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図７は、特許文献１に記載された従来の溶解装置を示すものである。図７に示すように、亜鉛陽極１と、陰極２と、ケーシング５と、直流電源９から構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１９０８８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前記従来の構成では、目的とする成分（亜鉛陽極１）の水への溶解方法は、電気分解の原理によるため、直流電源９と、回路を流れる水への漏電を防止するための絶縁回路（図示せず）が必要となる。従って、装置のサイズアップ、コストアップとともに、直流電源９においては電力を必要とするため消費電力量も増加する。
【０００６】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、電気回路を必要とせず、コンパクト、かつ、低ランニングコストで、使用性を向上させた溶解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】
前記従来の課題を解決するために、本発明の溶解装置は、粉末状または顆粒状、あるいは、粉末状と顆粒状との混合物である無機化合物を収納する収納手段とを備え、前記収納手段にて前記無機化合物を溶解させた水を、給湯端末に供給する構成としたことを特徴とするもので、給湯端末からの出湯と同時に無機化合物を溶解させた湯水を、給湯端末へ供給できるので、コンパクト、かつ、低ランニングコストで、使用性を向上させた溶解装置を提供できる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、コンパクト、かつ、低ランニングコストで、使用性を向上させた溶解装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施の形態１における溶解装置の構成図
【図２】本発明の実施の形態１における溶解装置の詳細図
【図３】本発明の実施の形態１における溶解装置の無機化合物と濾過手段の関係を示す図
【図４】（ａ）本発明の実施の形態１における濾過手段の構成図（ｂ）同他の濾過手段の構成図（ｃ）同他の濾過手段の構成図
【図５】本発明の実施の形態２における溶解装置を給湯端末に接続した構成図
【図６】本発明の実施の形態３における溶解装置を給湯端末に接続した構成図
【図７】従来の溶解装置の構成図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
第１の発明は、粉末状または顆粒状、あるいは、粉末状と顆粒状との混合物である無機化合物を収納する収納手段とを備え、前記収納手段にて前記無機化合物を溶解させた水を、給湯端末に供給する構成としたことを特徴とする溶解装置で、給湯端末からの出湯と同時に無機化合物を溶解させた湯水を、給湯端末へ供給できるので、コンパクト、かつ、低ランニングコストで、使用性を向上させた溶解装置を提供できる。
【００１１】
第２の発明は、第１の発明の収納手段を、流量調整手段の下流側に配設したことを特徴とする溶解装置で、給湯停止時などに生じるウォーターハンマー現象（給湯回路等の水圧上昇）の影響を受けないため、溶解装置の耐圧構造を簡素化することができる。
【００１２】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００１３】
（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態における溶解装置の構造図を示すものである。
【００１４】
図１において、無機化合物１１は粉末状、または、顆粒状、または、粉末状と顆粒状の混合物であり、収納手段である無機化合物収納容器１２に収納される。無機化合物１１は水に対して溶解性を持つ。
【００１５】
図１の無機化合物１１は径が異なる顆粒状のものであり、これを多層状となるように構成すると、無機化合物収納容器１２内には多孔質の空間が形成される。濾過手段１３は複数の小穴を有し、濾過手段収納容器１４に収納される。無機化合物収納容器１２と濾過手段収納容器１４は、順に水回路１５によって連通され、無機化合物収納容器１２は濾過手段収納容器１４の上流側となるように溶解装置１６を構成する。
【００１６】
以上のように構成された給湯装置について、以下その動作、作用を説明する。水回路１５から溶解装置１６に流入する水は、無機化合物収納容器１２に形成される多孔質の空間を通過する。水には粘性があるため、多孔質の空間を通過する際に無機化合物１１の表面から表面近傍の領域には速度境界層が生成される。
【００１７】
図２はその速度境界層の状態を示す図である。無機化合物１１の表面近傍の速度境界層の流速は小さく、多孔質空間の中心部を通過する流速は大きい分布となる。無機化合物１１は水に対して溶解性を持つため、無機化合物１１の表面近傍の１１の表面分子は、表面近傍の水に溶解し、水の溶解濃度が上昇する。表面近傍の水は流速が小さいため、溶解濃度は高い値となる。
【００１８】
これに対して流速の大きい多孔質空間の中心部の流れる水の溶解濃度は低い。このとき、水中に溶解する無機化合物の濃度差が生じた場合は、濃度差に応じて高い方から低い物質が移動する（フィックの法則）ため、表面近傍の水に溶解した無機化合物は濃度の低い中心の水に移動する。
【００１９】
この物質拡散の原理を利用することで、無機化合物１１を多孔質空間内の水に溶解させることができる。濾過手段１３は、無機化合物収納容器１２内の水勢によって無機化合物１１の顆粒が無機化合物収納容器１２から流出しようとした場合、これを防止するものである。
【００２０】
以上のように、本実施の形態においては、無機化合物と、無機化合物収納容器と、濾過手段と、濾過手段収納容器を有し、無機化合物収納容器、濾過手段収納容器の順に水回路
で接続した溶解装置を備えた給湯装置とした。
【００２１】
これによって、水と無機化合物の間の溶解濃度差で物質が移動する、物質拡散（フィックの法則）の原理で、水に無機化合物を溶解させることが可能となる。従って、これまで必要としていた電源回路と絶縁回路が削減できるので、コンパクト化、低コスト化、さらには消費電力量を抑えた給湯装置とすることができる。
【００２２】
尚、無機化合物を、亜鉛を含む亜鉛化合物（酸化亜鉛、炭酸亜鉛など）とした場合、以下の効果を得ることができる。亜鉛は比較的要求量の多いヒトの必須元素の一つであり、通常の食事からの供給では欠乏しやすく、栄養強化目的で、食品に添加される元素である。これに対しては、浴槽に亜鉛を溶解させた水を供給することで、入浴中に経皮吸収による栄養強化を行うことができる。
【００２３】
図３は、溶解装置の無機化合物１１と濾過手段１３の寸法の関係を示す例である。図３において、濾過手段１３は径の異なる複数の小穴１３ａ、１３ｂ、１３ｃから構成される。
【００２４】
図４は、濾過手段１３の構成例である。（ａ）は、線形状の繊維で角状の小穴を形成したものである。（ｂ）は、所定の厚さの板に、複数種の径の小穴を施したものである。（ｃ）は、粒状の非溶解材料を多層状として多孔質空間を形成したものである。何れも、無機化合物収納容器１２内の水勢によって無機化合物１１の顆粒が無機化合物収納容器１２から流出しようとした場合、これを防止するものであるが、この構成と形状の限りではない。
【００２５】
溶解装置１６を流出する溶解濃度は、無機化合物収納容器１２を通過する水流速と、無機化合物１１の水と接触する表面積等で決定される。溶解装置１６の溶解濃度を所定値とする場合は、無機化合物１１の全表面積をある範囲とする必要があるため、図３の無機化合物収納容器１２に収納する無機化合物１１の粒径をある一定の範囲内のサイズに選別したものを利用する必要がある。
【００２６】
選別を行うと、コストアップの要因となるため、複数の径を有する無機化合物１１の中において、無機化合物１１の最大粒径Ｄ１に対して、濾過手段１３の小穴１３ａの径Ｄ２は、Ｄ２＜Ｄ１とした場合、以下の効果を得ることができる。
【００２７】
Ｄ２未満の粒径の無機化合物１１は、小穴１３ａ、１３ｂ、１３ｃから流出する。利用初期は粒径の小さいものは、溶解装置１６外へ流出するが、所定時間経過後は、Ｄ２以上の粒径の無機化合物１１は無機化合物収納容器１２内に貯留され続ける。
【００２８】
この状態が形成された場合、無機化合物１１の粒径をある一定の範囲内のサイズに選別したことと同等となる。従って、サイズが混在する無機化合物１１を用いても、目的とする濃度を水に溶解させる構造となる。
【００２９】
（実施の形態２）
図５は、本発明の第２の実施の形態における溶解装置を給湯端末に接続した構成図である。なお、水への無機化合物１１への溶解の原理等については、第１の実施の形態にて述べたのでここでは省略する。
【００３０】
図５において、圧縮機２２、給湯熱交換器２３、減圧手段２４、蒸発器２５を冷媒回路２６で順に環状に接続してヒートポンプユニット２１を構成している。貯湯ユニット２７の貯湯タンク２８には水が貯留されており、出湯回路３０は貯湯タンク２８、給湯水ポン
プ２９、給湯熱交換器２３、貯湯タンク２８を順に接続する回路である。
【００３１】
給湯回路５０は、加熱された湯水を貯湯する貯湯タンク２８、貯湯タンク２８の高温の水と水道水を混合する給湯混合弁３２、給湯回路の開閉を行う流量調整手段５１ａ、５１ｂ、５１ｃが並列に接続された回路である。溶解装置１６は、給湯混合弁３２の下流で流量調整手段５１ａ、５１ｂ、５１ｃとの間に設けた。
【００３２】
ヒートポンプユニット２１で貯湯タンク２８に貯留された水を加熱する運転は、以下のような動作となる。貯湯タンク２８の水は、給湯水ポンプ２９によって給湯熱交換器２３へ搬送され、ヒートポンプサイクル動作によって加熱される。給湯水ポンプ２９は給湯熱交換器２３で加熱された給湯水の温度が予め決定した温度になる様に、出湯回路３０の流量を制御する。
【００３３】
シャワー、洗面場、台所のカラン等の給湯端末への給湯は以下の動作となる。給湯回路５０の給湯混合弁３２は、温度検知手段３７ｂで検知する給湯温度がリモコン等（図示せず）で予め設定された温度となるように、高温の水と水道水の混合割合を調整する。
【００３４】
所定温度となった給湯水は、給湯回路５０、流量調整手段５１ａ、５１ｂ、５１ｃを経由して、シャワー、洗面場カラン、台所カランなどの給湯端末から流出する。
【００３５】
以上のように構成された給湯装置について、以下その動作、作用を説明する。
【００３６】
使用者が、例えば、シャワーの流量調整手段５１ａを開にした場合に、湯水は給湯回路５０を経由して溶解装置１６に流入し、無機化合物１１が溶解された湯水が、流量調整手段５１ａを経由し、シャワーから流出する。
【００３７】
溶解装置１６は、給湯混合弁３２の下流側で、流量調整手段５１ａ、５１ｂ、５１ｃとの間としたので、洗面場用の給湯端末および台所用の給湯端末への給湯においても同様の動作とすることができることとなる。
【００３８】
以上のように、本実施の形態においては、給湯混合弁３２と、給湯回路５０と、流量調整手段（５１ａ、５１ｂ、５１ｃ）を備え、給湯混合弁３２、溶解装置１６、流量調整手段（５１ａ、５１ｂ、５１ｃ）の順に給湯回路５０に設けた給湯装置である。
【００３９】
これにより、溶解装置１６は、給湯回路５０の安定した湯温を利用することができるようになり、安定的でかつ効率よく、無機化合物１１を給湯回路５０の湯水へ溶解させることができることとなる。
【００４０】
さらに、給湯水流を利用するため、給湯端末からの出湯と同時に無機化合物１１を溶解させた湯水を給湯端末へ供給できるので、給湯使用者に対して使用性が向上する。
【００４１】
本発明において、溶解装置１６は給湯機の本体筐体に収納し、給湯回路５０としているが、本体筐体外に設けても、給湯端末へ無機化合物１１を溶解させた湯水を供給することができる。
【００４２】
また、給湯機を貯湯式給湯機とした場合、貯湯タンクには高温の湯を貯湯するので、この高温の湯を化合物溶解装置へ供給することによって機器の殺菌、滅菌を行うことができる。
【００４３】
また、水中に溶け込んでいる残留塩素が貯留中に少なくなるので、本体の材質は耐腐食
性材料ではなく、安価な汎用部品を使うことができる。
【００４４】
また、シャワー用端末および洗面場用端末、台所用端末等の給湯されるそれぞれの給湯端末に対して、１台の溶解装置１６にて無機化合物１１を溶解できる。
【００４５】
（実施の形態３）
図６は、本発明の第３の実施の形態における溶解装置を給湯端末に接続した構成図である。なお、水への無機化合物１１への溶解の原理等については、第１の実施の形態にて述べたのでここでは省略する。
【００４６】
図６において、圧縮機２２、給湯熱交換器２３、減圧手段２４、蒸発器２５を冷媒回路２６で順に環状に接続してヒートポンプユニット２１を構成している。貯湯ユニット２７の貯湯タンク２８には水が貯留されており、出湯回路３０は貯湯タンク２８、給湯水ポンプ２９、給湯熱交換器２３、貯湯タンク２８を順に接続する回路である。
【００４７】
給湯回路５０は加熱された湯水を貯湯する貯湯タンク２８、貯湯タンク２８の高温の水と水道水を混合する給湯混合弁３２、給湯回路の開閉を行う流量調整手段５１ａ、５１ｂ、５１ｃが並列に接続された回路である。溶解装置１６は、シャワー用の流量調整手段５１ａの下流に流量調整手段５１ａと一体構造にて設けた。
【００４８】
ヒートポンプユニット２１で貯湯タンク２８に貯留された水を加熱する運転は、以下のような動作となる。貯湯タンク２８の水は、給湯水ポンプ２９によって給湯熱交換器２３へ搬送され、ヒートポンプサイクル動作によって加熱される。給湯水ポンプ２９は給湯熱交換器２３で加熱された給湯水の温度が予め決定した温度になる様に、出湯回路３０の流量を制御する。
【００４９】
給湯端末への給湯は以下の動作である。給湯回路５０の給湯混合弁３２は、温度検知手段３７ｂで検知する給湯温度がリモコン等（図示せず）で予め設定された温度となるように、高温の水と水道水の混合割合を調整する。所定温度となった給湯水は、給湯回路５０、流量調整手段５１ａ、５１ｂ、５１ｃを経由して給湯端末から流出する。
【００５０】
以上のように構成された給湯装置について、以下その動作、作用を説明する。
【００５１】
使用者が、シャワーの流量調整手段５１ａを開にした場合に、湯水は、給湯回路５０、流量調整手段５１ａを経由し、溶解装置１６に流入し、無機化合物１１が溶解された湯水が、シャワーから流出する。
【００５２】
溶解装置１６は、流量調整手段５１ａの下流側としたが、流量調整手段５１ａが開から閉へ制御された場合は、ウォーターハンマー現象が発生し、上流側の回路に設けている、給湯混合弁３２、貯湯タンク２８等は水道圧以上の水圧負荷を与える。下流側に設けることによって、溶解装置１６への水圧負荷が掛からない。
【００５３】
以上のように、本実施の形態においては、給湯回路５０と、流量調整手段５１ａを備え、流量調整手段５１ａ、溶解装置１６の順に，給湯回路５０に配設した。これにより、溶解装置１６は、給湯の停止時などに生じるウォーターハンマー現象（給湯回路等の水圧上昇）の影響を受けないため、溶解装置１６の耐圧構造を簡素化することができる。
【００５４】
さらに、給湯水流を利用するため、給湯端末からの出湯と同時に無機化合物１１を溶解させた水を、給湯端末へ供給できるので、使用性を向上できる。
【００５５】
本発明において、溶解装置１６は流量調整手段５１ａと一体構造とし、家屋内に設置されているので、低外気温時であっても家屋内温度により、溶解装置１６の凍結防止などの断熱を不要、または、簡素化できる。
【００５６】
また、本実施の形態は、シャワーに限らず、洗面場および台所の給湯端末においても同様に展開を図ることが可能である。よって、溶解装置１６がもたらす利便性をより広い範囲にて給湯使用者へ提供できることとなる。
【００５７】
また、本実施の溶解装置１６を、貯湯ユニット２７や給湯端末と別体としたことで、設置環境の制限が緩和され、使用者の希望に応じて設置場所を選定できる。
【００５８】
これにより、既設の給湯端末に容易に溶解装置１６を設置できることになり、より多くの使用者に対して、溶解装置１６のもたらす利便性を供給できることになる。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
以上のように、本発明にかかる溶解装置は、コンパクト化、低ランニングコスト、かつ、使用性の向上を実現できるので、貯湯式給湯機の他、ガス熱源の給湯機にも利用できる。
【符号の説明】
【００６０】
１１  無機化合物
１２  無機化合物収納容器（収納手段）
１３  濾過手段
１４  濾過手段収納容器
１５  水回路
１６  溶解装置
２１  ヒートポンプユニット
２７  貯湯ユニット
２８  貯湯タンク
３２  給湯混合弁
３６  浴槽水混合弁
３７  温度検知手段
３７ｂ  温度検知手段
３８  浴槽水注湯弁
３９  浴槽水注湯回路
４２  浴槽
５０  給湯回路
５１ａ  流量調整手段
５１ｂ  流量調整手段
５１ｃ  流量調整手段
【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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