JP5025220B2 - 温水循環式給湯システム - Google Patents

Description

この発明は、例えばスーパー銭湯等の入浴施設に用いられて、浴槽内の温水を循環させて再利用する温水循環式給湯システムに関するものである。

この種の温水循環式給湯システムは、水道水や温泉水等の使用量を少なくするため等から用いられるもので、一般的には、浴槽内の温水をポンプを利用して取り出し、この取り出した温水を濾過装置で浄化処理した後、加熱装置で所定温度にまで加熱して浴槽内に還流する温水循環サイクルを採用している（例えば、特許文献１を参照。）。

そして、大腸菌やレジオネラ菌等の病原菌が浴槽内で繁殖するのを循環する温水を殺菌処理することにより防止するために、上記温水循環サイクルの途中（特に濾過装置より上流側）において消毒薬剤注入装置から薬剤を温水に注入するようにしている（例えば、特許文献１、２を参照。）。前記薬剤の種類としては、次亜塩素酸ナトリウム等の塩素系薬剤が通常において用いられている（例えば、特許文献１及び２を参照。）。
特開平１０−２３５３６８号公報 特開２００３−１７００１４号公報

しかしながら、温水に次亜塩素酸ナトリウム等の塩素系薬剤を注入した場合には、次亜塩素酸の濃度が相対的に高いと、入浴利用者から塩素臭がするなどの臭いに関する不評・苦情、及び各機器の温水と接する部位に腐食が生ずるという不具合を有する。これに対し、次亜塩素酸ナトリウム等の塩素系薬剤の注入量が相対的に少ないと、温水内における人の皮脂等の有機物を完全には分解することができないので、濾過装置内に有機物が蓄積され、この有機物と次亜塩素酸とが化合して刺激性の強いトリハロメタンが発生するという不具合も有する。

また、温水循環サイクルの流路配管と接続した機器の配管内にて、この有機物を栄養として藻が発生したり、バイオフィルムが当該機器の表面に多層的に張り付く等の現象が生じ、しかもこのバイオフィルムで包まれた空間内の病原菌は塩素系消毒薬剤の注入によっては死滅させることが困難である。

そこで、本発明は、温水内に不純物として存在する皮脂等の有機物を分解して除去し、且つ塩素臭を生じさせることなく病原菌の殺菌処理を可能にすることができる温水循環式給湯システムを提供することを目的とする。

本発明に係る温水循環式給湯システムは、浴槽と、温水循環ポンプと、電解浄化装置と、濾過装置と、温水加熱殺菌装置とを備え、前記温水加熱殺菌装置は、加熱用熱交換器と、前記濾過装置で濾過された温水が送られる貯湯タンクとを有して構成され、前記浴槽、前記温水循環ポンプ、前記電解浄化装置、前記濾過装置、前記温水加熱殺菌装置の貯湯タンク、前記浴槽となるように順次配管接合して温水循環サイクルが形成され、前記加熱用熱交換器と前記貯湯タンクとを配管接合して第２の温水循環サイクルが形成されていると共に、冷媒を昇圧する圧縮機と、冷媒を減圧させる膨張装置と、吸熱用熱交換器とを更に備え、前記圧縮機、前記加熱用熱交換器、前記膨張装置、前記吸熱用熱交換器、前記圧縮機となるように順次配管接続して冷媒循環サイクルが形成されており、前記吸熱用熱交換器は、前記浴槽から排出された温水と前記冷媒循環サイクルを循環する冷媒とを熱交換して冷媒を吸熱させ、前記加熱用熱交換器は、前記貯湯タンクから送られてきた温水と前記吸熱用熱交換器で吸熱された後、更に前記圧縮機で昇圧された冷媒とを熱交換することを特徴としている（請求項１）。 尚、この浴槽と温水循環ポンプとの間に集毛器（ヘアキャッチャー）が配置されていても良い。また、この冷媒循環サイクルは、いわゆるヒートポンプサイクルで、循環する冷媒としては、例えばＣＯ２等の自然冷媒が用いられる。

そして、この温水循環式給湯システムでは、前記浴槽は、浴槽本体部分と、この浴槽本体部分から溢れ出た温水を受ける受け部とを有し、前記浴槽本体部分から排出された温水は、バルブの開閉により前記温水循環サイクルを循環する場合と前記吸熱用熱交換器に供給される場合とが選択され、前記受け部から排出された温水は、前記温水循環サイクルを循環せず、前記受け部に温水を外部に排出するための配管の一方が接続され、更にこの配管の途中で前記吸熱用熱交換器と接続することで、前記吸熱用熱交換器に供給されることを特徴としている（請求項２）。

前記温水加熱殺菌装置は、温水内の病原菌の殺菌と前記浴槽内の温水の入浴に適した温度への保温とを兼ねたもので、前記濾過装置から前記温水循環サイクルの配管を経て前記貯湯タンクに送られる温水と熱交換することにより、当該温水加熱殺菌装置から前記前記温水循環サイクルの配管を経て前記浴槽に送られる温水を入浴に適度な温度に調整することを特徴としている（請求項３）。

よって、浴槽内から温水循環ポンプにて温水循環サイクル内に取り出された温水が電解浄化装置の電解槽内を通過する際に活性酸素と水素とに電気分解され、温水中の有機物がこの活性酸素により酸化分解され、完全に分解されると有機物から水と炭酸ガス（二酸化炭素）とが発生する。そして、有機物が完全に分解されなくても、その残余の固形分は次の濾過装置で漉し取られる。しかるに、本発明によれば、温水循環サイクルを流動する温水から有機物を分解して除去し、浄化された状態で温水を浴槽に還元することが可能である。これに伴い、冷媒循環サイクルの排熱利用熱交換器や温水加熱用熱交換器内で有機物を栄養として藻が大量発生するのを防止することもできる。
そして、このように有機物の除去された温水は、温水加熱殺菌装置の貯湯タンク内に流入して、その一部が第２の温水循環サイクルを循環し加熱用熱交換器で高温に加熱されるので、貯湯タンク１３内の温水の温度自体が７０度以上に高温化することから、温水中の病原菌を加熱殺菌処理することが可能である。しかも、本発明の温水循環サイクルの構成上、温水加熱殺菌装置の上流側にて電解浄化装置を配置しているので、温水内の分解前の有機物が貯湯タンク内に沈殿するという不具合を回避することもできる。しかるに、本発明によれば、温水循環サイクルを流動する温水に薬剤を注入しなくてもレジオネラ菌等の病原菌を殺菌することができる。

また、排熱利用熱交換器の熱源として浴槽から排出された温水の熱を利用するので、特に熱源を得るための装置、例えば外気熱を得るための装置を設ける必要がなくなり、温水循環式給湯システムの製造コストの削減を図ることができる。

更に、浴槽の浴槽本体から排出された温水が温水循環サイクルを循環しているときにも、浴槽の受け部から排出された温水は冷媒循環サイクルを構成する吸熱用熱交換器に供給されることができる。

以下、この発明の実施形態を図面により説明する。

図１において、本発明に係る温水循環式給湯システム１の構成の一例が示されており、この温水循環式給湯システムは、浴槽２に温水を初期段階で又は完全に水抜きした後に供給するための給湯経路１を有している。この給湯経路１は、外部から送られた水道水等の水を加熱する加熱装置３と、この加熱装置３で加熱して生成された温水を一時的に貯湯する貯湯タンク４とから構成されている。但し、浴用に適した温度の温泉水を常時利用する場合等には、この加熱装置３はなくても良いものである。

そして、浴槽２は、この浴槽２の本体部分２Ａから溢れ出た温水を受ける受け部２Ｂを有し、この受け部２Ｂの底部には、前記受けた温水を外部に排除するための排水管５が接続されている。また、浴槽の本体部分２Ａも、当該浴槽本体部分２Ａ内の温水を外部に取り出すための配管６をその底部に有しており、この配管６は途中で２つに分岐し、その一方は排水管６Ａとして前記配管５と接続されている。但し、排水管６Ａにはバルブ７が設けられており、浴槽本体部分２Ａから取り出された温水が通常使用では排水管６Ａから排水管５を通って外部に排除されないようになっている。すなわち、このバルブ７は、例えば週に１回行なわれる浴槽２からの完全な水抜きの際にのみ開放される。

また、この温水循環式給湯システム１は、浴槽２内の温水を浄化・保温するための手段として、前記浴槽２と、集毛器８と、循環ポンプ９と、電解浄化装置１０と、濾過装置１１と、温水加熱殺菌装置１２の貯湯タンク１３とからなる温水循環サイクル１４を有している。この温水循環サイクル１４は、浴槽２、集毛器８、循環ポンプ９、電解浄化装置１０、濾過装置１１、温水加熱殺菌装置１２及び再度浴槽２の順で、配管６のうち前記排水管６Ａと分岐した他方の配管６Ｂを介して順次配管接続されている。

このうち、集毛器８は、毛髪等の相対的に大きなゴミを温水から除去するためもので、このゴミを除去するためのフィルタ等をその内部に備えている。また、濾過装置１１は、容器内に砂等の濾過手段が納められて構成されており、当該濾過装置１１を温水が通過する際に比較的細かな不純物を濾過することを可能としている。

そして、電解浄化装置１０は、濾過装置１１の上流側に位置し、例えば、図２に示されるように、電解槽１５と、この電解槽１５内に収納された陽極側の電極１６及び陰極側の電極１７とから構成されており、陽極側の電極１６と陰極側の電極１７とはこの実施形態では温水の流動方向に沿って所定の間隔を空けて並設されている。但し、これらの電極１６、１７を温水の流動方向と交差する方向に所定の間隔を空けて並設されたものとしても良い。また、これらの電極１６、１７として、セラミック電極やダイヤモンド電極を用いても良い。これにより、この電解浄化装置１０内を通過する温水は電気分解されて、陽極側の電極１６近傍では活性酸素が発生し、陰極側の電極１７近傍では水素が発生する。

温水加熱殺菌装置１２は、温水内の病原菌の殺菌と浴槽２内の温水の入浴に適した温度への保温とを兼ねたもので、貯湯タンク１３に導入された温水を後述する冷媒循環サイクル２３を構成する加熱用熱交換器２０と熱交換することで例えば７０度以上の温度まで加熱した後、入浴に適した温度（例えば、３９度から４２度）まで下げて、温水循環サイクル１４の当該温水加熱殺菌装置１２よりも下流側の配管６Ｂに送るものである。

温水加熱殺菌装置１２の貯湯タンク１３内の温水を加熱する手段として、冷媒循環サイクル２３と第２の温水循環サイクル２４とが用いられている。このうち、冷媒循環サイクル２３は、ヒートポンプサイクルと称されるもので、吸熱用熱交換器１８と、冷媒を昇圧する圧縮機１９と、加熱用熱交換器２０と、冷媒を減圧させる膨張装置２１から構成され、圧縮機１９、加熱用熱交換器２０、吸熱用熱交換器１８、再度圧縮機１９の順序で配管２２により適宜配管接続されている。この冷媒循環サイクル２３の冷媒としては、例えばＣＯ２等の自然冷媒が用いられる。

このうち、吸熱用熱交換器１８は、浴槽２の受け部２Ｂ又は本体部分２Ａから排出された温水と膨張装置２１から流出した冷媒との間で熱交換を可能とするもので、この吸熱用熱交換器１８において排出された温水を熱源として冷媒が吸熱する。そして、排出された温水を吸熱して相対的に高温化した冷媒は、圧縮機１９にて昇圧されるので例えば７０度以上まで更に高温化されて加熱用熱交換器２０に送られる。この加熱用熱交換器２０は、温水加熱殺菌装置１２の一部をも構成し、温水加熱殺菌装置１２の貯湯タンク１３とは配管２５により適宜配管接続されて第２の温水循環サイクル２４を形成しているもので、この貯湯タンク１３から送られてきた温水と圧縮機１９から流出した上記高温化した冷媒との間で熱交換を可能としている。

以上の構成によれば、浴槽の本体部分２Ａから循環ポンプ９により配管６Ｂまで取り出された温水は、まず集毛器８で毛髪等の大きなゴミが取り除かれた後、電解浄化装置１０に送られる。この電解浄化装置１０では、上記したように通過する温水を電気分解して発生させた活性酸素により温水中の有機物が有機分解されて、完全に分解した場合には水と炭酸ガス（二酸化炭素）とが生成される。この場合に、有機物が完全に分解しなくても残余の固形分は次の濾過装置１１を通過する際に漉し取られる。

このように有機物が除去された温水は、温水加熱殺菌装置１２の貯湯タンク１３に送られて、その一部が第２の温水循環サイクル２４を循環し加熱用熱交換器２０で高温に加熱されるので、貯湯タンク１３内の温水の温度自体が７０度以上に高温化することから、レジオネラ菌や大腸菌等の病原菌が殺菌される。最後に、このように有機物が除去されると共に病原菌が殺菌されて浄化された温水は、温水加熱殺菌装置１２から配管６Ｂに送られるにあたり入浴に適度な温度（例えば３９度から４２度）に調整された後、浴槽２に還流される。

以上によれば、温水にレジオネラ菌等の殺菌のために次亜塩素酸ナトリウム等の塩素系薬剤を注入しないので、次亜塩素酸が高濃度で含まれることによって温水から塩素臭を生ずる等の不具合を回避することが可能である。また、濾過装置１１より上流側にて電解浄化装置１０で有機物を分解するため、仮に何らかの要因で次亜塩素酸が発生するとしても、濾過装置内に有機物が蓄積されることがないので、有機物と次亜塩素酸とが化合して刺激性の強いトリハロメタンが発生するのを防止することができる。また、貯湯タンク１３内に有機物が沈殿してしまうことも回避することができる。

更に、温水を浴槽２から排水するにあたって有機物の殆ど無い比較的清浄な温水を外部に排出することができるので、下水処理設備が十分に整っていない場所でも本発明に係る温水循環式給湯システムを用いることができる。また、吸熱用熱交換器１８、加熱用熱交換器２０には温水が送られるが、有機物が含まれていないので、これらの熱交換器１８、２０内の温水が流れる経路にて有機物を栄養として藻が発生することもない。

そして、冷媒循環サイクル２３の吸熱用熱交換器１８にて冷媒と熱交換する熱源としては、排出される温水を利用するので、外気熱等を熱源として利用するための装置を用いる必要がなく、温水循環式給湯システムの製造コストの削減を図ることができる。

図１は、本発明に係る温水循環式給湯システムの構成図である。 図２は、同上の温水循環式給湯システムの電解浄化装置の概略構成図である。

符号の説明

２ 浴槽
５ 排水管
６ 配管
６Ａ 排出管
６Ｂ 配管
９ 循環ポンプ
１０ 電解浄化装置
１１ 濾過装置
１２ 温水加熱殺菌装置
１３ 貯湯タンク
１４ 温水循環サイクル
１５ 電解槽
１６ 陽極側の電極
１７ 陰極側の電極
１８ 吸熱用熱交換器
１９ 圧縮機
２０ 加熱用熱交換器
２１ 膨張装置
２２ 配管
２３ 冷媒循環サイクル（ヒートポンプサイクル）
２４ 第２の温水循環サイクル
２５ 配管

Claims (3)

1. 浴槽と、温水循環ポンプと、電解浄化装置と、濾過装置と、温水加熱殺菌装置とを備え、前記温水加熱殺菌装置は、加熱用熱交換器と、前記濾過装置で濾過された温水が送られる貯湯タンクとを有して構成され、
   前記浴槽、前記温水循環ポンプ、前記電解浄化装置、前記濾過装置、前記温水加熱殺菌装置の貯湯タンク、前記浴槽となるように順次配管接合して温水循環サイクルが形成され、
   前記加熱用熱交換器と前記貯湯タンクとを配管接合して第２の温水循環サイクルが形成されていると共に、
   冷媒を昇圧する圧縮機と、冷媒を減圧させる膨張装置と、吸熱用熱交換器とを更に備え、
   前記圧縮機、前記加熱用熱交換器、前記膨張装置、前記吸熱用熱交換器、前記圧縮機となるように順次配管接続して冷媒循環サイクルが形成されており、
   前記吸熱用熱交換器は、前記浴槽から排出された温水と前記冷媒循環サイクルを循環する冷媒とを熱交換して冷媒を吸熱させ、
   前記加熱用熱交換器は、前記貯湯タンクから送られてきた温水と前記吸熱用熱交換器で吸熱された後、更に前記圧縮機で昇圧された冷媒とを熱交換することを特徴とする温水循環式給湯システム。
2. 前記浴槽は、浴槽本体部分と、この浴槽本体部分から溢れ出た温水を受ける受け部とを有し、
   前記浴槽本体部分から排出された温水は、バルブの開閉により前記温水循環サイクルを循環する場合と前記吸熱用熱交換器に供給される場合とが選択され、
   前記受け部から排出された温水は、前記温水循環サイクルを循環せず、前記受け部に温水を外部に排出するための配管の一方が接続され、更にこの配管の途中で前記吸熱用熱交換器と接続することで、前記吸熱用熱交換器に供給されることを特徴とする請求項１に記載の温水循環式給湯システム。
3. 前記温水加熱殺菌装置は、温水内の病原菌の殺菌と前記浴槽内の温水の入浴に適した温度への保温とを兼ねたもので、
   前記濾過装置から前記温水循環サイクルの配管を経て前記貯湯タンクに送られる温水と熱交換することにより、当該温水加熱殺菌装置から前記前記温水循環サイクルの配管を経て前記浴槽に送られる温水を入浴に適度な温度に調整することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の温水循環式給湯システム。

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