風呂給湯装置
【課題】浴槽に注湯を行なっているときに湯の流量が変動しても浴槽内における銀イオン濃度の変化を小さくできる。
【解決手段】銀イオン発生装置は、浴槽へ湯を落とし込むための注湯路に設けられている。給湯経路に流れる湯量は注湯流量センサによって計測されている。定電流電源装置６３は、銀電極に電流を流している電流オン状態と銀電極で電流を停止させている電流オフ状態とを交互に切替えると共に電流オン状態の時間Ｔ１を一定に保ち、注湯流量センサによって計測された湯の流量に応じて電流オフ状態の時間Ｔｓを調整する。
【解決手段】銀イオン発生装置は、浴槽へ湯を落とし込むための注湯路に設けられている。給湯経路に流れる湯量は注湯流量センサによって計測されている。定電流電源装置６３は、銀電極に電流を流している電流オン状態と銀電極で電流を停止させている電流オフ状態とを交互に切替えると共に電流オン状態の時間Ｔ１を一定に保ち、注湯流量センサによって計測された湯の流量に応じて電流オフ状態の時間Ｔｓを調整する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、銀イオンを浴槽内の湯に溶出させて浴槽内の殺菌を行うための、銀イオン発生装置を備えた風呂給湯装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
銀電極から銀イオンを溶出させて浴槽内の湯を殺菌し、浴槽内を清浄に保つ殺菌機能付きの風呂給湯装置が従来より提案されている（特許文献１）。このような風呂給湯装置においては、浴槽へ湯を落とし込む際に湯が通過する配管経路に銀イオン発生装置を設けておき、銀イオン発生装置内に銀イオンを溶出させながら銀イオン発生装置を通過させて浴槽に湯を落とし込む際に、銀イオンと共に湯を浴槽に落とし込んで浴槽内の湯に銀イオンを溶け込ませるようにしている。
【０００３】
このような風呂給湯装置に用いられている銀イオン発生装置においては、銀電極間に直流電流を流して銀イオンを溶出させていると、銀イオンが溶出するだけでなく、銀電極の表面に塩素イオンや金属イオンが析出して銀電極の表面を覆ってしまう。銀電極の表面がこれらの不純物で覆われると、電解効率が低下して銀イオンの溶出が妨げられるという問題がある。
【０００４】
このような問題を解消するためには、銀電極間に印加する電圧の極性を数秒〜数十秒の周期で連続的に反転させて銀電極間に交流電流を流すことにより、不純物が銀電極の表面に析出しにくくしている。この場合、一般に通水時間（浴槽への湯の落とし込み時間）αに比べて銀イオン発生装置の通電時間（銀イオン発生装置の運転時間）βの方が短いので、図１（ａ）に示すように、通水時間の始まりに合わせて通電を開始するか、図１（ｂ）に示すように、通電時間の終わりに通電が終了するように調整して通電を行なっている。
【０００５】
しかしながら、このような通電方法では、例えば給湯栓が開かれたときに高温の湯が吐出されるのを防ぐために通水と通電が中断されると、浴槽に溜まった湯の銀イオン濃度が目標値から大きくずれてしまうという問題があった。例えば、図１（ａ）に示すような通水及び通電方法であると、通水期間の初期に通水及び通電が中断した場合には、中断期間の割合は通電時間の方が大きくなるので、銀イオン濃度が低くなる。さらに、通水量については注湯流量センサで計測しておき不足水量を通水期間を延長して注水するようになっているので、銀イオン濃度はかなり低くなる。また、図１（ｂ）に示すような通水及び通電方法であると、通水期間の終期に通水及び通電が中断したとすると、中断期間の割合は通電時間の方が大きくなるので、銀イオン濃度が低くなる。さらに、この場合も通水量については注湯流量センサで計測しておき不足水量を通水期間を延長して注水するようになっているので、銀イオン濃度はかなり低くなる。
【０００６】
また、従来の風呂給湯装置では、始めに流量に応じて通電時間を演算し、通電時間中は連続的に電流を流していたので、通電時間中に流量が変動すると、銀イオン濃度が目標値から大きくずれることがあった。
【０００７】
【特許文献１】特公平６−４０８５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は上記のような技術的課題に鑑みてなされたものであり、その第１の目的とするところは、銀電極に通電して銀イオンを溶出させながら注湯して銀イオンを含んだ湯を浴槽に溜めることのできる風呂給湯装置において、浴槽に注湯を行なっているときに通水及び通電が中断しても浴槽内における銀イオン濃度の変化を小さくできる風呂給湯装置を提供することにある。また、本発明の第２の目的とするところは、浴槽に落とし込まれる湯の流量や通水時間が変動しても浴槽内における銀イオン濃度の変化を小さくできる風呂給湯装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の風呂給湯装置は、浴槽へ湯を落とし込むための給湯経路に、銀イオン発生装置と、当該給湯経路を流れる湯の流量を計測するための流量計測手段とを備えた風呂給湯装置であって、前記銀イオン発生装置は、銀イオンを水中に溶出させるための一対の電極を有する銀イオン電解槽と、前記電極間に電流を流すための電流供給源と、前記電流供給源の通電期間中において前記電流供給源を前記電極に電流を流している電流オン状態と前記電極で電流を停止している電流オフ状態とを交互に切替えると共に前記流量計測手段によって計測された湯の流量に応じて前記電流供給源の電流オン状態の時間と電流オフ状態の時間とのデューティー比を調整することのできる電流制御部とを有することを特徴としている。
【００１０】
本発明の風呂給湯装置にあっては、電流供給源の通電期間中において電極に電流を流している電流オン状態と電極で電流を停止している電流オフ状態とを交互に切替えると共に流量計測手段によって計測された湯の流量に応じて電流供給源の電流オン状態の時間長さと電流オフ状態の時間長さとのデューティー比を調整することができるので、通電及び通水を行なっているときに給湯経路の流量が大きく変動した場合でも、浴槽内の湯の銀イオン濃度が目標値から大きくずれることがなくなる。
【００１１】
本発明の実施態様においては、前記電流制御部が、通電期間中においては、前記電流供給源を電流を停止している電流オフ時間を間に挟んで一方の向きに電流を流す電流オン状態と反対向きに電流を流す電流オン状態とを交互に繰り返している。かかる実施態様によれば、電極の表面に不純物等が析出して銀イオン発生装置の電解効率が低下するのを防止する効果がある。
【００１２】
また、本発明の風呂給湯装置では、電流供給源の通電期間中において電極に電流を流している電流オン状態と電極で電流を停止している電流オフ状態とを交互に切り替えて断続的に電流を流しているので、浴槽に湯を落とし込むための通水時間と、銀イオン発生装置により銀イオンを溶出させている通電時間とを等しくすることができる。従って、銀イオンを含んだ湯を浴槽に落とし込んでいるときに通電及び通水が停止したとしても、浴槽内の湯の銀イオン濃度が目標値から大きく変化しにくくなる。また、通水及び通電が一時中断された場合に、通水時間が延長されて不足水量が浴槽内に供給された場合でも、それに伴って通電時間も延長されるので、浴槽内の湯の銀イオン濃度が目標値から大きく変化しにくくなる。なお、通水時間と通電時間は実質的に同じになればよいので、必ずしも時間で通水時間と通電時間とを管理しなければならないということはなく、通水終了と同時に通電も終了するようになっていればよい。
【００１３】
また、本発明の別な実施態様においては、前記電流供給源から供給される電流は、いずれの電流オン状態においても同じ大きさとなっているので、電流供給源の構成を簡略にすることができる。
【００１４】
電流オン状態の時間と電流オフ状態の時間とのデューティー比を調整する方法としては、電流オン状態の時間を一定に保って電流オフ状態の時間を調整してもよく、電流オフ状態の時間を一定に保って電流オン状態に時間を調整してもよい、電流オン状態の時間と電流オフ状態の時間とを調整してもよい。特に、電流オフ時間長さを変化させる場合には、通電時間中における電流オン状態の時間をＴ１、Ｋを目標とする銀イオン濃度Ｃoに対する銀イオン濃度の最大値Ｃmaxの比（つまり、Ｋ＝Ｃmax／Ｃo）、Ｑmaxを機器において可能な最大流量、Ｑを調整時のリアルタイムの流量としたとき、前記電流オン状態の後の電流オフ状態の時間Ｔsを、
Ｔs＝Ｔ１×［Ｋ×（Ｑmax／Ｑ）−１］
により定めて調整すればよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の一実施例を図面に従って詳細に説明する。
【実施例１】
【００１６】
図２は、本発明の実施例１による風呂給湯装置１０１を示す全体構成図である。この風呂給湯装置１０１は、新設若しくは既設の浴槽２０１のバスアダプター２０２に接続されている。この風呂給湯装置１０１は、１缶２水路方式となっており、一つの缶体１４内に給湯回路１１の熱交換器２２、追い焚き回路１３の追い焚き用熱交換器４１、燃焼バーナ２３が納められている。そして、１台の燃焼バーナ２３の燃焼熱で熱交換器２２に流れる水と追い焚き用熱交換器４１に流れる水を同時に加熱できるようになっている。
【００１７】
さらに、風呂給湯装置１０１は、給湯回路１１と追い焚き回路１３を連結する注湯回路１２を備えており、注湯回路１２を介して給湯回路１１から追い焚き回路１３へ湯を送り込み、追い焚き回路１３から浴槽２０１内へ注湯を行えるようになっている。銀イオン発生装置６１は、この注湯回路１２に設けられている。
【００１８】
給湯回路１１においては、熱交換器２２の入水側に給水路２１が接続され、熱交換器２２の出湯側に出湯路２４が接続されている。給水路２１と出湯路２４の間には、熱交換器２３をバイパスするようにしてバイパス路２６が接続されており、バイパス路２６にはバイパス制御弁２７が設けられている。水道から給水路２１に入水し給水路２１を流れる水は、図２に破線矢印で示すように、その一部がバイパス路２６に流れ、残りの水が熱交換器２２へ送られる。熱交換器２２へ送られた水は、熱交換器２２を通過する際に燃焼バーナ２３で加熱され、加熱された湯は熱交換器２２から出湯路２４へ送り出される。熱交換器２２で加熱された湯とバイパス路２６を通過した水は、出湯路２４で混合された後、出湯路２４を流れて下流側管端に設けられた給湯栓２５から出湯される。バイパス制御弁２７は、その開度を調節することにより、熱交換器２２で加熱された湯とバイパス路２６を通過した水との混合比を調整し、給湯栓２５から出湯される湯の温度（ミキシング温度）を調整する。
【００１９】
上記給水路２１には、上流側から順に、熱交換器２２を通過する水の流量を計測するための流量センサ２８と、熱交換器２２への入水温度を計測するための入水温度センサ２９が設けられている。出湯路２４における熱交換器２２の出湯口近傍には、熱交換器２２から出湯される湯の温度を計測するための出湯温度センサ３０（缶体温度センサ）が設けられ、出湯路２４のバイパス路２６接続位置よりも下流側には、熱交換器２２で加熱された湯とバイパス路２６を通過した水とのミキシング温度を計測するためのミキシング温度センサ３１が設けられている。そして、コントローラ３３は、これらのセンサの計測値を読み込み、出湯路２４へ目的とする湯温の湯が供給されるように燃焼バーナ２３の燃焼号数やバイパス制御弁２７の開度を制御する。
【００２０】
追い焚き回路１３は、追い焚き用熱交換器４１を備えており、追い焚き用熱交換器４１の出湯口と浴槽２０１のバスアダプター２０２の吐出口とは追い焚き用往き路４２で接続され、追い焚き用熱交換器４１の入水口と浴槽２０１のバスアダプター２０２の吸込口とは追い焚き用戻り路４３で接続されている。なお、追い焚き用往き路４２及び追い焚き用戻り路４３は、風呂給湯装置１０１内に予め配設されて収容された配管部分と、風呂給湯装置１０１と浴槽２０１との間において現場で施工された配管部分とからなっている。さらに、循環ポンプ４４の吐出側と追い焚き用熱交換器４１との間には、追い焚き用戻り路４３内の湯温度を計測するための風呂戻り温度センサ４５と、追い焚き用戻り路４３内における流水の有無を検知するための水流スイッチ４６とが設けられている。
【００２１】
浴槽２０１の湯を追い焚きする場合には、循環ポンプ４４を作動させると、図２に１点鎖線の矢印で示すように浴槽２０１内の湯がバスアダプター２０２の吸込口から追い焚き用戻り路４３内に吸引され、追い焚き用熱交換器４１で加熱されて追い焚き用往き路４２へ送り出され、バスアダプター２０２の吐出口から浴槽２０１へ吐出される。よって、浴槽２０１内の湯が追い焚き回路１３内を循環することで加熱され、浴槽２０１内の湯が所定温度に達するまで追い焚きされて湯温が上昇させられる。
【００２２】
上記燃焼バーナ２３、送風ファン３２、元ガス電磁弁及び電磁比例弁等は、燃焼系を構成している。すなわち、給湯回路１１における給湯動作時や追い焚き回路１３における追い焚き運転時において燃焼バーナ２３が燃焼しているときには、燃焼バーナ２３には送風ファン３２からの燃焼用空気が供給される一方、元ガス電磁弁や電磁弁を備えたガス供給管から燃料ガスが供給されるようになっている。そして、コントローラ３３は、この燃焼系を流量センサ２８、入水温度センサ２９、出湯温度センサ３０、あるいは風呂戻り温度センサ４５等の各検出値に基づいて制御することにより、燃焼作動制御を行なう。
【００２３】
注湯回路１２は、給湯回路１１の出湯路２４から分岐して給湯回路１１で加熱された湯を追い焚き回路１３の追い焚き用戻り路４３に注湯して湯張りするための注湯路５１と、給湯回路１１側が停電等に起因する断水等の発生により負圧状態に陥るときに注湯路５１を大気開放する負圧破壊弁５２とを備えている。注湯路５１は、その上流端が出湯路２４のバイパス路２６との接続部分よりも下流側から分岐し、下流端が追い焚き用戻り路４３の循環ポンプ４４吸込み側に位置する合流点５３で追い焚き用戻り路４３に接続されている。注湯路５１には、注湯流量を検出する注湯流量センサ５５と、開閉制御により注湯実行又は停止の切換を行なう注湯弁５４と、給湯回路１１側への逆流を防止するための２段配置の逆止弁５６、５７とが設けられている。しかして、注湯弁５４が開かれると、図２において実線矢印で示すように、出湯路２４内の湯が水道圧に基づき注湯路５１を通して合流点５３から追い焚き回路１３の追い焚き用戻り路４３に流入し、以後、合流点５３から追い焚き用戻り路４３内を追い焚き循環動作時の循環流の流れ方向とは逆向きに流れて、バスアダプター２０２から浴槽２０１内に注湯され、浴槽２０１に湯が溜められる。
【００２４】
銀イオン発生装置６１は、注湯路５１における逆止弁５６、５７よりも下流側に設けられている。銀イオン発生装置６１は、銀イオンを発生させるための銀イオン電解槽６２と、銀イオン電解槽６２に直流電圧を印加するための定電流電源装置６３とを備えている。銀イオン発生装置６１においては、定電流電源装置６３によって銀イオン電解槽６２の銀電極間に電流を流すことにより、銀イオン電解槽６２内に銀イオンを発生させることができる。
【００２５】
この銀イオン発生装置６１の構成を図３により詳述する。銀イオン電解槽６２は、例えばフロートタンクに銀電解による銀イオン発生手段を組み込んだものであって、内部には一対の銀電極６４、６５が対向配置されている。銀イオン電解槽６２の側面においては、上端部に流入口６６が設けられ、流入口６６の直下において下端部に流出口６７が設けられている。流入口６６には給湯回路１１につながった注湯路５１が接続され、流出口６７には追い焚き回路１３につながった注湯路５１が接続されている。従って、流入口６６から流入した湯は銀イオン電解槽６２内でＵターンするようにして流出口６７から流出する。銀イオン電解槽６２内に流入した湯は銀イオン電解槽６２内でスムーズに流れないために、銀イオン電解槽６２内で滞留しながら通過する。そのため注湯路５１に湯が流れている場合には、電極６４、６５は銀イオン電解槽６２内に滞留した湯に浸かることになる。一方、注湯弁５４を閉じて注湯路５１に湯が流れなくなると、銀イオン電解槽６２内の銀イオンを含んだ湯は銀イオン電解槽６２内に残ることなくすべて排出される。
【００２６】
定電流電源装置６３は、交流電源６８（商用交流電源）、漏電ブレーカ６９、開閉スイッチ７０、電圧変換用のトランス７１、トランス７１からの交流出力を整流する整流回路７２、整流回路７２からの直流出力を平滑化すると共に出力電流値を制御する定電流制御部７３、出力の極性（正負）を切替えるための極性切換回路７４によって構成されている。この定電流電源装置６３においては、通電制御部７７によって定められた一定値の電流が、極性切換回路７４によって順方向と逆方向に選択的に流される。その電流値は、印加する電圧が一定値以上になるように定められる。また、通電時間は、注湯流量センサ５５から得られた水量と、実際に銀電極６４、６５間を流れている電流値から計算される。定電流電源装置６３の一対の出力は、それぞれ銀電極６４、６５に接続されている。定電流電源装置６３の出力間には電圧計測回路７５（電圧計）が接続されており、電極６４、６５間に印加されている電圧Ｖの値を計測できるようになっている。また、定電流電源装置６３の一方の出力と銀電極６５との間には直列に電流計測回路７６（直流計）が挿入されており、電極６４、６５間に流れる電流Ｉの値を計測できるようになっている。
【００２７】
この銀イオン発生装置６１は、コントローラ３３及び通電制御部７７によって運転制御されている。図２に示すように、コントローラ３３にはリモコン３４がつながっている。リモコン３４には、運転スイッチ３５、湯落とし込みスイッチ３６、追い焚き運転スイッチ３７や表示部３８などが設けられており、リモコン３４を操作することによって風呂給湯装置１０１を運転状態にしたり、湯落とし込み運転や追い焚き運転を開始させることができる。
【００２８】
図４は通電制御部７７の構成と通電制御部７７に関連した構成を示すブロック図である。通電制御部７７は、ＣＰＵにより構成されていて通電制御部７７全体と定電流電源装置６３を制御する制御部７８、電解電流値設定部７９、電流オン時間設定部８０、電流オフ時間設定部８１、記憶部８２によって構成されている。
【００２９】
電解電流値設定部７９は、図５に示すフローに従って銀電極６４、６５間に通電させる電解電流値Ｉ１（ピーク値）を算出する働きをする。電解電流値設定部７９により行なわれる処理を図５に従って説明すれば、以下の通りである。まず、電解電流値Ｉ１を求めるための処理が開始すると、注湯弁５４をいっぱいに開いて注湯路５１に最大流量Ｑmaxの湯を通水させる（ステップＳ１０１）。最大流量Ｑmaxの湯が流れたら、定電流電源装置６３により出力可能な最大電圧を銀電極６４、６５間に印加して銀イオン発生装置６１に通電を開始する（ステップＳ１０２）。最大電圧で通電したら、電圧計測回路７５及び電流計測回路７６によって電圧と電流の値を読み取る（ステップＳ１０３、Ｓ１０４）。そして、この電圧と電流の値が定電流電源装置６３の定格や銀イオン電解槽６２の使用制限値内であるかどうか判定する（ステップＳ１０５）。判定の結果、電圧も電流も制限内であれば、そのときの電電流値を電解電流値Ｉ１として決定する（ステップＳ１０７）。いずれか一方でも制限を超えている場合には、定電流電源装置６３から出力されている電圧を一定値だけ下げた（ステップＳ１０６）後、再び電圧と電流を計測して制限内かどうか判定し（ステップＳ１０３〜１０５）、制限内になったときの電流値を電解電流値Ｉ１として決定する（ステップＳ１０７）。電解電流値Ｉ１が決定したら、定電流電源装置６３をオフにして通電を停止し、注湯弁５４を閉じて通水を停止させる。こうして電解電流値設定部７９によって決定された電解電流値Ｉ１は、記憶部８２に記憶される。
【００３０】
電流オン時間設定部８０は、通電期間中において定電流電源装置６３における電流オン状態の時間（以下、電流オン時間という。）Ｔ１と効率Ｋを算出する。ここで、電流オン時間とは、通電時間中において、連続して銀電極６４、６５間に一方方向の電流が流れている時間の長さである。また、効率Ｋとは、浴槽内の湯の銀イオン濃度の目標値ＣOと最大濃度Ｃmaxとの比Ｃmax／Ｃoのことをいう。電流オン時間設定部８０は、最大流量Ｑmaxすなわち銀イオン電解槽６２に流入する可能な限り最も大きな流量の湯が注湯路５１に流れている状態で、通水時間αと通電時間βとを等しくして（通電時間１００％、デューティー比１００％）、上記のようにして電解電流値設定部７９で決定され記憶部８２に記憶されている電解電流値Ｉ１で矩形波状の交流電流を銀電極６４、６５間に連続的に流し、浴槽２０１内に溜められている湯の銀イオン濃度を計測する。このとき、図６（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すように、通水時間α及び通電時間を一定に保ったままで、電流の周期２×Ｔ（正の電流オン時間＝負の電流オン時間＝Ｔ）を徐々に変化させて各銀イオン濃度を計測する。この計測結果より得られた最大銀イオン濃度をＣmaxとすれば、効率Ｋは目的とする最適な銀イオン濃度Ｃoとの比として、Ｋ＝Ｃmax／Ｃoとして求められる。また、最大銀イオン濃度が得られたときの周期２×Ｔ１より、銀イオン電解槽６２に通電する際に用いられる電流オン時間Ｔ１が決定され、この電流オン時間Ｔ１は記憶部８２に記憶される。なお、目的とする銀イオン濃度Ｃoは、予め決められていて記憶部８２に記憶されていてもよく、ユーザーによりリモコン３４で設定されていてもよい。
【００３１】
図７は、電流オン時間設定部８０により効率Ｋと電流オン時間Ｔ１を決定する処理を具体的に表わしたフロー図である。電流オン時間Ｔ１と効率Ｋを決定するための処理が開始すると、電流オン時間設定部８０は、調整可能な範囲内で最も短い電流の周期を電流周期２×Ｔの初期値に設定する（ステップＳ２０１）。最短の電流周期２×Ｔを初期値に設定した後、注湯弁５４をいっぱいに開いて最大流量Ｑmaxの湯を注湯路５１に通水開始するとともに（ステップＳ２０２）、記憶部８２に記憶されている電解電流値Ｉ１と周期２×Ｔの初期値を用いて、デューティー比１００％の矩形波状交流電流を銀電極６４、６５間に銀イオンの電解を開始する（ステップＳ２０３）。
【００３２】
ついで、注湯流量センサ５５で監視している落とし込み湯量が所定値に達すると、あるいは落とし込み時間が所定値に達すると（ステップＳ２０４）、定電流電源装置６３をオフにして通電を停止し（ステップＳ２０５）、注湯弁５４を閉じて通水を停止し（ステップＳ２０６）、濃度測定手段８３によって銀イオン電解槽６２を通過する湯の銀イオン濃度を測定する（ステップＳ２０７）。銀イオン濃度の測定が１回目であれば（ステップＳ２０８でＹｅｓの場合）、電流周期２×Ｔを所定時間ΔＴだけ増加させて（ステップＳ２０９）、再度ステップＳ２０２〜Ｓ２０７の処理を行って銀イオン濃度を測定する。こうして、銀イオン濃度の測定値が前回よりも減少するまで、ステップＳ２０２〜Ｓ２０９の処理を複数回繰り返す（ステップＳ２１０）。
【００３３】
銀イオン濃度が前回よりも増加しているうちはステップＳ２０２〜Ｓ１０の処理を繰り返し、銀イオン濃度が前回よりも減少したら当該処理を終了するので、処理終了時の１回前の処理時の銀イオン濃度が最大銀イオン濃度Ｃmaxとなる。よって、電流オン時間設定部８０は、記憶部８２に記憶されている銀イオン濃度の目標値Ｃoを用いて効率Ｋ＝Ｃmax／Ｃoを求める（ステップＳ２１１）。また、銀イオン濃度が最大となったときの周期（最後から２番目の周期）２×Ｔ１から銀イオン発生装置運転用の電流オン時間Ｔ１を求め（ステップＳ２１２）、この効率Ｋと電流オン時間Ｔ１を記憶部８２に記憶させる。
【００３４】
電解電流値Ｉ１、効率Ｋ、電流オン時間Ｔ１の値は、風呂給湯装置１０１の工場出荷時に予め記憶部８２に記憶させられていてもよく、あるいは風呂給湯装置１０１を現場に設置する際に試験運転を行なって記憶部８２に記憶させるようにしてもよい。
【００３５】
風呂給湯装置１０１は、設置後の湯落とし込み時には、上記のようにして予め設定され記憶部８２に記憶された電解電流値Ｉ１、効率Ｋ及び電流オン時間Ｔ１の値を用いて銀イオンを溶出させる。すなわち、通電制御部７７の電流オフ時間設定部８１は、記憶部８２から電解電流値Ｉ１、効率Ｋ及び電流オン時間Ｔ１の値と、予め設定されている銀イオン濃度の目標値Ｃoを読み出す。また、注湯流量センサ５５によって測定されている流量Ｑ（リアルタイムの流量でＱ＜Ｑmax）を読み取り、次式によって電流オフ時間Ｔｓを決定する。
Ｔｓ＝Ｔ１×［Ｋ×（Ｑmax／Ｑ）−１］
【００３６】
そして、浴槽２０１への湯の落とし込み運転時には、定電流電源装置６３から電解電流値Ｉ１の電流を出力させるようにしておき、図８に示すように、湯落とし込み運転開始の始めの一定時間（例えば、Ｔ１）の間は高い濃度の銀が溶出するのを避けるため、通電しないでおく。この一定時間が経過すると、制御部７８及び電流オフ時間設定部８１は、所定の電流オン時間Ｔ１のあいだ銀電極６４、６５間に正方向に電解電流値Ｉ１の電流を流して銀イオンを溶出させ、電流オフ時間Ｔｓを演算してそのあいだ電流を停止させて銀の溶出を止め、次の電流オン時間Ｔ１のあいだ銀電極６４、６５間に負方向に電解電流値Ｉ１の電流を流して銀イオンを溶出させ、電流オフ時間Ｔｓを演算してそのあいだ電流を停止させて銀の溶出を止めるというサイクルを通電時間（＝通水時間）が終了するまで繰り返して浴槽２０１内に銀イオンを溶出させる。図９は流量Ｑ＝Ｑmax、効率Ｋ＝２とした場合の銀イオン電解槽６２を通過する湯の銀イオン濃度の変化を表わしており、次第に銀イオン濃度が目標値に近づいていって安定する様子が分かる。
【００３７】
このようにして湯落とし込み運転時における電流量を制御すれば、注湯路５１に流れている流量Ｑに応じて銀イオン濃度Ｃoが得られるように電流オフ時間Ｔｓが調整され、電流量のデューティー比が変化するので、流量が変動しても銀イオン濃度が目標値Ｃoから大きくずれることがない。
【００３８】
また、このような方法によれば、電解電流値Ｉ１を変更することなく、電流オン時間Ｔ１を
Ｔｓ＝Ｔ１×［Ｋ×（Ｃo／Ｃ）×（Ｑmax／Ｑ）−１］
に変更することで、簡単に銀イオン濃度の目標値をＣに変更することができる。
【００３９】
また、このような方法によれば、通電時間を通水期間と等しくすることができる。よって、図１０（ａ）（ｂ）に示すように、通電及び通水を行なっているときに通水及び通電が中断しても銀イオン濃度が目標値から大きくずれることがない。さらに、注水が中断した後不足水量を補給するために通水時間が延長されてもそれに伴って通電時間も延長するので、この場合にも、銀イオン濃度が目標値から大きくずれることがない。
【００４０】
よって、本発明の風呂給湯装置１０１によれば、浴槽２０１に落とし込まれる湯の銀イオン濃度を精度良くコントロールすることが可能になる。
【００４１】
つぎに図１１及び図１２のフロー図にしたがって、風呂給湯装置１０１の湯落とし込み運転（浴槽２０１内への湯張り運転）の動作について説明する（中断や延長の動作は省略している。）。
【００４２】
リモコン３４の湯落とし込みスイッチ３６を押して湯落とし込み運転を開始すると、注湯弁５４が所定流量に開かれて熱交換器２２で加熱された湯が注湯路５１に通水開始される（ステップＳ３０１）。通水が開始すると同時に制御部７８内のタイマーによって通水時間αのカウントが開始される（ステップＳ３０２）。また、運転初期には電流オフのまま待機させるため、定電流電源装置６３をオフにして電流を停止させておき（ステップＳ３０３）、初期待機時間のカウントを開始する（ステップＳ３０４）。初期待機時間（例えば、電流オン時間Ｔ１と等しい時間）が経過したら（ステップＳ３０５でＹｅｓ）、定電流電源装置６３をオンにして銀イオン電解槽６２の銀電極６４、６５に電解電流値Ｉ１の電流を流し（ステップＳ３０６）、同時に電流オン時間Ｔ１のカウントを開始し（ステップＳ３０７）、電流オン時間Ｔ１が経過するまで電解電流値Ｉ１の電流を流し続ける（ステップＳ３０８）。
【００４３】
電流オン時間Ｔ１が経過したら（ステップＳ３０８でＹｅｓ）、注湯流量センサ５５によって注湯路５１に流れている流量Ｑを測定して測定値を読み込む（ステップＳ３０９）。また、記憶部８２から銀イオン濃度の目標値Ｃo、効率Ｋ、最大流量Ｑmaxなどを読み出し、電流オフ時間設定部８１により電流オフ時間Ｔｓを演算する（ステップＳ３１０）。電流オフ時間Ｔｓが演算されたら、定電流電源装置６３をオフにして銀電極６４、６５間に流れる電流を停止させ（ステップＳ３１１）、電流オフ時間Ｔｓのカウントを開始し（ステップＳ３１２）、電流オフ時間Ｔｓが経過するまで待機する（ステップＳ３１３）。
【００４４】
つぎに、通水時間αが経過したかどうか判定し（ステップＳ３１４）、通水時間αが経過していない場合には、定電流電源装置６３の出力の極性を切替える（ステップＳ３１５）。そして、ステップＳ３０６に戻って再び電流オン時間Ｔ１のあいだ電流を流し（ステップＳ３０６〜Ｓ３０８）、電流オフ時間Ｔｓを演算して電流オフ時間Ｔｓのあいだ電流を停止させる（ステップＳ３０９〜Ｓ３１３）。こうして、ステップＳ３１５で極性を切り換えながら、電流のオン、オフを繰り返すことにより、図８に示した電流波形のようにして通電が行なわれ、銀イオン電解槽６２を通過する湯に銀イオンが溶出させられる。
【００４５】
そして、ステップＳ３１４において通水時間αが経過したと判断されると、湯張り運転を終了する（ステップＳ３１６）。なお、ステップＳ３０２、Ｓ３１４では、通水時間をタイマーにより時間管理したが、流量管理してもよい。すなわち、注湯流量センサ５５で計測している流量の積算値が、所定値に達したときに通水時間が終了したと判断するようにしてもよい。また、上記のフロー図では、通電時間は管理されていないが、通水時間が経過したときに湯張り運転が終了するので、実質的に通電時間は通水時間と等しくなる。
【００４６】
なお、図示しないが、定電流電源装置６３から出力される電流は、図８のように電流オン時の電流方向を交互に切替える必要はなく、一定方向にだけ流れる（直流電流）ようになっていてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】図１（ａ）（ｂ）はいずれも、従来例の銀イオン発生装置における通電方式を説明する図である。
【図２】図２は、本発明の実施例１による風呂給湯装置の構成を示す図である。
【図３】図３は、実施例１の風呂給湯装置に用いられている銀イオン発生装置の構成を示す概略図である。
【図４】図４は、実施例１の通電制御部及びそれに関連する部分の構成を示す機能ブロック図である。
【図５】図５は、電解電流値設定部による電解電流Ｉ１の値を設定するための処理を説明するフロー図である。
【図６】図６（ａ）（ｂ）及び（ｃ）は、電流オン時間設定部による効率Ｋと電流オン時間Ｔ１を設定する方法を説明する図である。
【図７】図７は、電流オン時間設定部による効率Ｋと電流オン時間Ｔ１の値を設定するための処理を説明するフロー図である。
【図８】図８は、湯落とし込み時（銀イオン溶解時）において銀イオン発生装置に通電されている電流の波形を表わした図である。
【図９】図９は、図８に表わされた電流が銀イオン発生装置に流れているときの銀イオン電解槽内における銀イオン濃度の時間変化を示す図である。
【図１０】図１０（ａ）（ｂ）は、本発明の風呂給湯装置の作用効果を説明するための図である。
【図１１】図１１は、湯落とし込み時の動作を表わしたフロー図である。
【図１２】図１２は、図１１の続図である。
【符号の説明】
【００４８】
１１ 給湯回路
１２ 注湯回路
１３ 追い焚き回路
２２ 熱交換器
２３ 燃焼バーナ
３３ コントローラ
３４ リモコン
４２ 追い焚き用往き路
４３ 追い焚き用戻り路
４４ 循環ポンプ
５１ 注湯路
５４ 注湯弁
５５ 注湯流量センサ
６１ 銀イオン発生装置
６２ 銀イオン電解槽
６３ 定電流電源装置
６４、６５ 銀電極
７５ 電圧計測回路
７６ 電流計測回路
７７ 通電制御部
７８ 制御部
７９ 電解電流値設定部
８０ 電流オン時間設定部
８１ 電流オフ時間設定部
８２ 記憶部
８３ 濃度測定手段
１０１ 風呂給湯装置
２０１ 浴槽
【技術分野】
【０００１】
本発明は、銀イオンを浴槽内の湯に溶出させて浴槽内の殺菌を行うための、銀イオン発生装置を備えた風呂給湯装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
銀電極から銀イオンを溶出させて浴槽内の湯を殺菌し、浴槽内を清浄に保つ殺菌機能付きの風呂給湯装置が従来より提案されている（特許文献１）。このような風呂給湯装置においては、浴槽へ湯を落とし込む際に湯が通過する配管経路に銀イオン発生装置を設けておき、銀イオン発生装置内に銀イオンを溶出させながら銀イオン発生装置を通過させて浴槽に湯を落とし込む際に、銀イオンと共に湯を浴槽に落とし込んで浴槽内の湯に銀イオンを溶け込ませるようにしている。
【０００３】
このような風呂給湯装置に用いられている銀イオン発生装置においては、銀電極間に直流電流を流して銀イオンを溶出させていると、銀イオンが溶出するだけでなく、銀電極の表面に塩素イオンや金属イオンが析出して銀電極の表面を覆ってしまう。銀電極の表面がこれらの不純物で覆われると、電解効率が低下して銀イオンの溶出が妨げられるという問題がある。
【０００４】
このような問題を解消するためには、銀電極間に印加する電圧の極性を数秒〜数十秒の周期で連続的に反転させて銀電極間に交流電流を流すことにより、不純物が銀電極の表面に析出しにくくしている。この場合、一般に通水時間（浴槽への湯の落とし込み時間）αに比べて銀イオン発生装置の通電時間（銀イオン発生装置の運転時間）βの方が短いので、図１（ａ）に示すように、通水時間の始まりに合わせて通電を開始するか、図１（ｂ）に示すように、通電時間の終わりに通電が終了するように調整して通電を行なっている。
【０００５】
しかしながら、このような通電方法では、例えば給湯栓が開かれたときに高温の湯が吐出されるのを防ぐために通水と通電が中断されると、浴槽に溜まった湯の銀イオン濃度が目標値から大きくずれてしまうという問題があった。例えば、図１（ａ）に示すような通水及び通電方法であると、通水期間の初期に通水及び通電が中断した場合には、中断期間の割合は通電時間の方が大きくなるので、銀イオン濃度が低くなる。さらに、通水量については注湯流量センサで計測しておき不足水量を通水期間を延長して注水するようになっているので、銀イオン濃度はかなり低くなる。また、図１（ｂ）に示すような通水及び通電方法であると、通水期間の終期に通水及び通電が中断したとすると、中断期間の割合は通電時間の方が大きくなるので、銀イオン濃度が低くなる。さらに、この場合も通水量については注湯流量センサで計測しておき不足水量を通水期間を延長して注水するようになっているので、銀イオン濃度はかなり低くなる。
【０００６】
また、従来の風呂給湯装置では、始めに流量に応じて通電時間を演算し、通電時間中は連続的に電流を流していたので、通電時間中に流量が変動すると、銀イオン濃度が目標値から大きくずれることがあった。
【０００７】
【特許文献１】特公平６−４０８５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は上記のような技術的課題に鑑みてなされたものであり、その第１の目的とするところは、銀電極に通電して銀イオンを溶出させながら注湯して銀イオンを含んだ湯を浴槽に溜めることのできる風呂給湯装置において、浴槽に注湯を行なっているときに通水及び通電が中断しても浴槽内における銀イオン濃度の変化を小さくできる風呂給湯装置を提供することにある。また、本発明の第２の目的とするところは、浴槽に落とし込まれる湯の流量や通水時間が変動しても浴槽内における銀イオン濃度の変化を小さくできる風呂給湯装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の風呂給湯装置は、浴槽へ湯を落とし込むための給湯経路に、銀イオン発生装置と、当該給湯経路を流れる湯の流量を計測するための流量計測手段とを備えた風呂給湯装置であって、前記銀イオン発生装置は、銀イオンを水中に溶出させるための一対の電極を有する銀イオン電解槽と、前記電極間に電流を流すための電流供給源と、前記電流供給源の通電期間中において前記電流供給源を前記電極に電流を流している電流オン状態と前記電極で電流を停止している電流オフ状態とを交互に切替えると共に前記流量計測手段によって計測された湯の流量に応じて前記電流供給源の電流オン状態の時間と電流オフ状態の時間とのデューティー比を調整することのできる電流制御部とを有することを特徴としている。
【００１０】
本発明の風呂給湯装置にあっては、電流供給源の通電期間中において電極に電流を流している電流オン状態と電極で電流を停止している電流オフ状態とを交互に切替えると共に流量計測手段によって計測された湯の流量に応じて電流供給源の電流オン状態の時間長さと電流オフ状態の時間長さとのデューティー比を調整することができるので、通電及び通水を行なっているときに給湯経路の流量が大きく変動した場合でも、浴槽内の湯の銀イオン濃度が目標値から大きくずれることがなくなる。
【００１１】
本発明の実施態様においては、前記電流制御部が、通電期間中においては、前記電流供給源を電流を停止している電流オフ時間を間に挟んで一方の向きに電流を流す電流オン状態と反対向きに電流を流す電流オン状態とを交互に繰り返している。かかる実施態様によれば、電極の表面に不純物等が析出して銀イオン発生装置の電解効率が低下するのを防止する効果がある。
【００１２】
また、本発明の風呂給湯装置では、電流供給源の通電期間中において電極に電流を流している電流オン状態と電極で電流を停止している電流オフ状態とを交互に切り替えて断続的に電流を流しているので、浴槽に湯を落とし込むための通水時間と、銀イオン発生装置により銀イオンを溶出させている通電時間とを等しくすることができる。従って、銀イオンを含んだ湯を浴槽に落とし込んでいるときに通電及び通水が停止したとしても、浴槽内の湯の銀イオン濃度が目標値から大きく変化しにくくなる。また、通水及び通電が一時中断された場合に、通水時間が延長されて不足水量が浴槽内に供給された場合でも、それに伴って通電時間も延長されるので、浴槽内の湯の銀イオン濃度が目標値から大きく変化しにくくなる。なお、通水時間と通電時間は実質的に同じになればよいので、必ずしも時間で通水時間と通電時間とを管理しなければならないということはなく、通水終了と同時に通電も終了するようになっていればよい。
【００１３】
また、本発明の別な実施態様においては、前記電流供給源から供給される電流は、いずれの電流オン状態においても同じ大きさとなっているので、電流供給源の構成を簡略にすることができる。
【００１４】
電流オン状態の時間と電流オフ状態の時間とのデューティー比を調整する方法としては、電流オン状態の時間を一定に保って電流オフ状態の時間を調整してもよく、電流オフ状態の時間を一定に保って電流オン状態に時間を調整してもよい、電流オン状態の時間と電流オフ状態の時間とを調整してもよい。特に、電流オフ時間長さを変化させる場合には、通電時間中における電流オン状態の時間をＴ１、Ｋを目標とする銀イオン濃度Ｃoに対する銀イオン濃度の最大値Ｃmaxの比（つまり、Ｋ＝Ｃmax／Ｃo）、Ｑmaxを機器において可能な最大流量、Ｑを調整時のリアルタイムの流量としたとき、前記電流オン状態の後の電流オフ状態の時間Ｔsを、
Ｔs＝Ｔ１×［Ｋ×（Ｑmax／Ｑ）−１］
により定めて調整すればよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の一実施例を図面に従って詳細に説明する。
【実施例１】
【００１６】
図２は、本発明の実施例１による風呂給湯装置１０１を示す全体構成図である。この風呂給湯装置１０１は、新設若しくは既設の浴槽２０１のバスアダプター２０２に接続されている。この風呂給湯装置１０１は、１缶２水路方式となっており、一つの缶体１４内に給湯回路１１の熱交換器２２、追い焚き回路１３の追い焚き用熱交換器４１、燃焼バーナ２３が納められている。そして、１台の燃焼バーナ２３の燃焼熱で熱交換器２２に流れる水と追い焚き用熱交換器４１に流れる水を同時に加熱できるようになっている。
【００１７】
さらに、風呂給湯装置１０１は、給湯回路１１と追い焚き回路１３を連結する注湯回路１２を備えており、注湯回路１２を介して給湯回路１１から追い焚き回路１３へ湯を送り込み、追い焚き回路１３から浴槽２０１内へ注湯を行えるようになっている。銀イオン発生装置６１は、この注湯回路１２に設けられている。
【００１８】
給湯回路１１においては、熱交換器２２の入水側に給水路２１が接続され、熱交換器２２の出湯側に出湯路２４が接続されている。給水路２１と出湯路２４の間には、熱交換器２３をバイパスするようにしてバイパス路２６が接続されており、バイパス路２６にはバイパス制御弁２７が設けられている。水道から給水路２１に入水し給水路２１を流れる水は、図２に破線矢印で示すように、その一部がバイパス路２６に流れ、残りの水が熱交換器２２へ送られる。熱交換器２２へ送られた水は、熱交換器２２を通過する際に燃焼バーナ２３で加熱され、加熱された湯は熱交換器２２から出湯路２４へ送り出される。熱交換器２２で加熱された湯とバイパス路２６を通過した水は、出湯路２４で混合された後、出湯路２４を流れて下流側管端に設けられた給湯栓２５から出湯される。バイパス制御弁２７は、その開度を調節することにより、熱交換器２２で加熱された湯とバイパス路２６を通過した水との混合比を調整し、給湯栓２５から出湯される湯の温度（ミキシング温度）を調整する。
【００１９】
上記給水路２１には、上流側から順に、熱交換器２２を通過する水の流量を計測するための流量センサ２８と、熱交換器２２への入水温度を計測するための入水温度センサ２９が設けられている。出湯路２４における熱交換器２２の出湯口近傍には、熱交換器２２から出湯される湯の温度を計測するための出湯温度センサ３０（缶体温度センサ）が設けられ、出湯路２４のバイパス路２６接続位置よりも下流側には、熱交換器２２で加熱された湯とバイパス路２６を通過した水とのミキシング温度を計測するためのミキシング温度センサ３１が設けられている。そして、コントローラ３３は、これらのセンサの計測値を読み込み、出湯路２４へ目的とする湯温の湯が供給されるように燃焼バーナ２３の燃焼号数やバイパス制御弁２７の開度を制御する。
【００２０】
追い焚き回路１３は、追い焚き用熱交換器４１を備えており、追い焚き用熱交換器４１の出湯口と浴槽２０１のバスアダプター２０２の吐出口とは追い焚き用往き路４２で接続され、追い焚き用熱交換器４１の入水口と浴槽２０１のバスアダプター２０２の吸込口とは追い焚き用戻り路４３で接続されている。なお、追い焚き用往き路４２及び追い焚き用戻り路４３は、風呂給湯装置１０１内に予め配設されて収容された配管部分と、風呂給湯装置１０１と浴槽２０１との間において現場で施工された配管部分とからなっている。さらに、循環ポンプ４４の吐出側と追い焚き用熱交換器４１との間には、追い焚き用戻り路４３内の湯温度を計測するための風呂戻り温度センサ４５と、追い焚き用戻り路４３内における流水の有無を検知するための水流スイッチ４６とが設けられている。
【００２１】
浴槽２０１の湯を追い焚きする場合には、循環ポンプ４４を作動させると、図２に１点鎖線の矢印で示すように浴槽２０１内の湯がバスアダプター２０２の吸込口から追い焚き用戻り路４３内に吸引され、追い焚き用熱交換器４１で加熱されて追い焚き用往き路４２へ送り出され、バスアダプター２０２の吐出口から浴槽２０１へ吐出される。よって、浴槽２０１内の湯が追い焚き回路１３内を循環することで加熱され、浴槽２０１内の湯が所定温度に達するまで追い焚きされて湯温が上昇させられる。
【００２２】
上記燃焼バーナ２３、送風ファン３２、元ガス電磁弁及び電磁比例弁等は、燃焼系を構成している。すなわち、給湯回路１１における給湯動作時や追い焚き回路１３における追い焚き運転時において燃焼バーナ２３が燃焼しているときには、燃焼バーナ２３には送風ファン３２からの燃焼用空気が供給される一方、元ガス電磁弁や電磁弁を備えたガス供給管から燃料ガスが供給されるようになっている。そして、コントローラ３３は、この燃焼系を流量センサ２８、入水温度センサ２９、出湯温度センサ３０、あるいは風呂戻り温度センサ４５等の各検出値に基づいて制御することにより、燃焼作動制御を行なう。
【００２３】
注湯回路１２は、給湯回路１１の出湯路２４から分岐して給湯回路１１で加熱された湯を追い焚き回路１３の追い焚き用戻り路４３に注湯して湯張りするための注湯路５１と、給湯回路１１側が停電等に起因する断水等の発生により負圧状態に陥るときに注湯路５１を大気開放する負圧破壊弁５２とを備えている。注湯路５１は、その上流端が出湯路２４のバイパス路２６との接続部分よりも下流側から分岐し、下流端が追い焚き用戻り路４３の循環ポンプ４４吸込み側に位置する合流点５３で追い焚き用戻り路４３に接続されている。注湯路５１には、注湯流量を検出する注湯流量センサ５５と、開閉制御により注湯実行又は停止の切換を行なう注湯弁５４と、給湯回路１１側への逆流を防止するための２段配置の逆止弁５６、５７とが設けられている。しかして、注湯弁５４が開かれると、図２において実線矢印で示すように、出湯路２４内の湯が水道圧に基づき注湯路５１を通して合流点５３から追い焚き回路１３の追い焚き用戻り路４３に流入し、以後、合流点５３から追い焚き用戻り路４３内を追い焚き循環動作時の循環流の流れ方向とは逆向きに流れて、バスアダプター２０２から浴槽２０１内に注湯され、浴槽２０１に湯が溜められる。
【００２４】
銀イオン発生装置６１は、注湯路５１における逆止弁５６、５７よりも下流側に設けられている。銀イオン発生装置６１は、銀イオンを発生させるための銀イオン電解槽６２と、銀イオン電解槽６２に直流電圧を印加するための定電流電源装置６３とを備えている。銀イオン発生装置６１においては、定電流電源装置６３によって銀イオン電解槽６２の銀電極間に電流を流すことにより、銀イオン電解槽６２内に銀イオンを発生させることができる。
【００２５】
この銀イオン発生装置６１の構成を図３により詳述する。銀イオン電解槽６２は、例えばフロートタンクに銀電解による銀イオン発生手段を組み込んだものであって、内部には一対の銀電極６４、６５が対向配置されている。銀イオン電解槽６２の側面においては、上端部に流入口６６が設けられ、流入口６６の直下において下端部に流出口６７が設けられている。流入口６６には給湯回路１１につながった注湯路５１が接続され、流出口６７には追い焚き回路１３につながった注湯路５１が接続されている。従って、流入口６６から流入した湯は銀イオン電解槽６２内でＵターンするようにして流出口６７から流出する。銀イオン電解槽６２内に流入した湯は銀イオン電解槽６２内でスムーズに流れないために、銀イオン電解槽６２内で滞留しながら通過する。そのため注湯路５１に湯が流れている場合には、電極６４、６５は銀イオン電解槽６２内に滞留した湯に浸かることになる。一方、注湯弁５４を閉じて注湯路５１に湯が流れなくなると、銀イオン電解槽６２内の銀イオンを含んだ湯は銀イオン電解槽６２内に残ることなくすべて排出される。
【００２６】
定電流電源装置６３は、交流電源６８（商用交流電源）、漏電ブレーカ６９、開閉スイッチ７０、電圧変換用のトランス７１、トランス７１からの交流出力を整流する整流回路７２、整流回路７２からの直流出力を平滑化すると共に出力電流値を制御する定電流制御部７３、出力の極性（正負）を切替えるための極性切換回路７４によって構成されている。この定電流電源装置６３においては、通電制御部７７によって定められた一定値の電流が、極性切換回路７４によって順方向と逆方向に選択的に流される。その電流値は、印加する電圧が一定値以上になるように定められる。また、通電時間は、注湯流量センサ５５から得られた水量と、実際に銀電極６４、６５間を流れている電流値から計算される。定電流電源装置６３の一対の出力は、それぞれ銀電極６４、６５に接続されている。定電流電源装置６３の出力間には電圧計測回路７５（電圧計）が接続されており、電極６４、６５間に印加されている電圧Ｖの値を計測できるようになっている。また、定電流電源装置６３の一方の出力と銀電極６５との間には直列に電流計測回路７６（直流計）が挿入されており、電極６４、６５間に流れる電流Ｉの値を計測できるようになっている。
【００２７】
この銀イオン発生装置６１は、コントローラ３３及び通電制御部７７によって運転制御されている。図２に示すように、コントローラ３３にはリモコン３４がつながっている。リモコン３４には、運転スイッチ３５、湯落とし込みスイッチ３６、追い焚き運転スイッチ３７や表示部３８などが設けられており、リモコン３４を操作することによって風呂給湯装置１０１を運転状態にしたり、湯落とし込み運転や追い焚き運転を開始させることができる。
【００２８】
図４は通電制御部７７の構成と通電制御部７７に関連した構成を示すブロック図である。通電制御部７７は、ＣＰＵにより構成されていて通電制御部７７全体と定電流電源装置６３を制御する制御部７８、電解電流値設定部７９、電流オン時間設定部８０、電流オフ時間設定部８１、記憶部８２によって構成されている。
【００２９】
電解電流値設定部７９は、図５に示すフローに従って銀電極６４、６５間に通電させる電解電流値Ｉ１（ピーク値）を算出する働きをする。電解電流値設定部７９により行なわれる処理を図５に従って説明すれば、以下の通りである。まず、電解電流値Ｉ１を求めるための処理が開始すると、注湯弁５４をいっぱいに開いて注湯路５１に最大流量Ｑmaxの湯を通水させる（ステップＳ１０１）。最大流量Ｑmaxの湯が流れたら、定電流電源装置６３により出力可能な最大電圧を銀電極６４、６５間に印加して銀イオン発生装置６１に通電を開始する（ステップＳ１０２）。最大電圧で通電したら、電圧計測回路７５及び電流計測回路７６によって電圧と電流の値を読み取る（ステップＳ１０３、Ｓ１０４）。そして、この電圧と電流の値が定電流電源装置６３の定格や銀イオン電解槽６２の使用制限値内であるかどうか判定する（ステップＳ１０５）。判定の結果、電圧も電流も制限内であれば、そのときの電電流値を電解電流値Ｉ１として決定する（ステップＳ１０７）。いずれか一方でも制限を超えている場合には、定電流電源装置６３から出力されている電圧を一定値だけ下げた（ステップＳ１０６）後、再び電圧と電流を計測して制限内かどうか判定し（ステップＳ１０３〜１０５）、制限内になったときの電流値を電解電流値Ｉ１として決定する（ステップＳ１０７）。電解電流値Ｉ１が決定したら、定電流電源装置６３をオフにして通電を停止し、注湯弁５４を閉じて通水を停止させる。こうして電解電流値設定部７９によって決定された電解電流値Ｉ１は、記憶部８２に記憶される。
【００３０】
電流オン時間設定部８０は、通電期間中において定電流電源装置６３における電流オン状態の時間（以下、電流オン時間という。）Ｔ１と効率Ｋを算出する。ここで、電流オン時間とは、通電時間中において、連続して銀電極６４、６５間に一方方向の電流が流れている時間の長さである。また、効率Ｋとは、浴槽内の湯の銀イオン濃度の目標値ＣOと最大濃度Ｃmaxとの比Ｃmax／Ｃoのことをいう。電流オン時間設定部８０は、最大流量Ｑmaxすなわち銀イオン電解槽６２に流入する可能な限り最も大きな流量の湯が注湯路５１に流れている状態で、通水時間αと通電時間βとを等しくして（通電時間１００％、デューティー比１００％）、上記のようにして電解電流値設定部７９で決定され記憶部８２に記憶されている電解電流値Ｉ１で矩形波状の交流電流を銀電極６４、６５間に連続的に流し、浴槽２０１内に溜められている湯の銀イオン濃度を計測する。このとき、図６（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すように、通水時間α及び通電時間を一定に保ったままで、電流の周期２×Ｔ（正の電流オン時間＝負の電流オン時間＝Ｔ）を徐々に変化させて各銀イオン濃度を計測する。この計測結果より得られた最大銀イオン濃度をＣmaxとすれば、効率Ｋは目的とする最適な銀イオン濃度Ｃoとの比として、Ｋ＝Ｃmax／Ｃoとして求められる。また、最大銀イオン濃度が得られたときの周期２×Ｔ１より、銀イオン電解槽６２に通電する際に用いられる電流オン時間Ｔ１が決定され、この電流オン時間Ｔ１は記憶部８２に記憶される。なお、目的とする銀イオン濃度Ｃoは、予め決められていて記憶部８２に記憶されていてもよく、ユーザーによりリモコン３４で設定されていてもよい。
【００３１】
図７は、電流オン時間設定部８０により効率Ｋと電流オン時間Ｔ１を決定する処理を具体的に表わしたフロー図である。電流オン時間Ｔ１と効率Ｋを決定するための処理が開始すると、電流オン時間設定部８０は、調整可能な範囲内で最も短い電流の周期を電流周期２×Ｔの初期値に設定する（ステップＳ２０１）。最短の電流周期２×Ｔを初期値に設定した後、注湯弁５４をいっぱいに開いて最大流量Ｑmaxの湯を注湯路５１に通水開始するとともに（ステップＳ２０２）、記憶部８２に記憶されている電解電流値Ｉ１と周期２×Ｔの初期値を用いて、デューティー比１００％の矩形波状交流電流を銀電極６４、６５間に銀イオンの電解を開始する（ステップＳ２０３）。
【００３２】
ついで、注湯流量センサ５５で監視している落とし込み湯量が所定値に達すると、あるいは落とし込み時間が所定値に達すると（ステップＳ２０４）、定電流電源装置６３をオフにして通電を停止し（ステップＳ２０５）、注湯弁５４を閉じて通水を停止し（ステップＳ２０６）、濃度測定手段８３によって銀イオン電解槽６２を通過する湯の銀イオン濃度を測定する（ステップＳ２０７）。銀イオン濃度の測定が１回目であれば（ステップＳ２０８でＹｅｓの場合）、電流周期２×Ｔを所定時間ΔＴだけ増加させて（ステップＳ２０９）、再度ステップＳ２０２〜Ｓ２０７の処理を行って銀イオン濃度を測定する。こうして、銀イオン濃度の測定値が前回よりも減少するまで、ステップＳ２０２〜Ｓ２０９の処理を複数回繰り返す（ステップＳ２１０）。
【００３３】
銀イオン濃度が前回よりも増加しているうちはステップＳ２０２〜Ｓ１０の処理を繰り返し、銀イオン濃度が前回よりも減少したら当該処理を終了するので、処理終了時の１回前の処理時の銀イオン濃度が最大銀イオン濃度Ｃmaxとなる。よって、電流オン時間設定部８０は、記憶部８２に記憶されている銀イオン濃度の目標値Ｃoを用いて効率Ｋ＝Ｃmax／Ｃoを求める（ステップＳ２１１）。また、銀イオン濃度が最大となったときの周期（最後から２番目の周期）２×Ｔ１から銀イオン発生装置運転用の電流オン時間Ｔ１を求め（ステップＳ２１２）、この効率Ｋと電流オン時間Ｔ１を記憶部８２に記憶させる。
【００３４】
電解電流値Ｉ１、効率Ｋ、電流オン時間Ｔ１の値は、風呂給湯装置１０１の工場出荷時に予め記憶部８２に記憶させられていてもよく、あるいは風呂給湯装置１０１を現場に設置する際に試験運転を行なって記憶部８２に記憶させるようにしてもよい。
【００３５】
風呂給湯装置１０１は、設置後の湯落とし込み時には、上記のようにして予め設定され記憶部８２に記憶された電解電流値Ｉ１、効率Ｋ及び電流オン時間Ｔ１の値を用いて銀イオンを溶出させる。すなわち、通電制御部７７の電流オフ時間設定部８１は、記憶部８２から電解電流値Ｉ１、効率Ｋ及び電流オン時間Ｔ１の値と、予め設定されている銀イオン濃度の目標値Ｃoを読み出す。また、注湯流量センサ５５によって測定されている流量Ｑ（リアルタイムの流量でＱ＜Ｑmax）を読み取り、次式によって電流オフ時間Ｔｓを決定する。
Ｔｓ＝Ｔ１×［Ｋ×（Ｑmax／Ｑ）−１］
【００３６】
そして、浴槽２０１への湯の落とし込み運転時には、定電流電源装置６３から電解電流値Ｉ１の電流を出力させるようにしておき、図８に示すように、湯落とし込み運転開始の始めの一定時間（例えば、Ｔ１）の間は高い濃度の銀が溶出するのを避けるため、通電しないでおく。この一定時間が経過すると、制御部７８及び電流オフ時間設定部８１は、所定の電流オン時間Ｔ１のあいだ銀電極６４、６５間に正方向に電解電流値Ｉ１の電流を流して銀イオンを溶出させ、電流オフ時間Ｔｓを演算してそのあいだ電流を停止させて銀の溶出を止め、次の電流オン時間Ｔ１のあいだ銀電極６４、６５間に負方向に電解電流値Ｉ１の電流を流して銀イオンを溶出させ、電流オフ時間Ｔｓを演算してそのあいだ電流を停止させて銀の溶出を止めるというサイクルを通電時間（＝通水時間）が終了するまで繰り返して浴槽２０１内に銀イオンを溶出させる。図９は流量Ｑ＝Ｑmax、効率Ｋ＝２とした場合の銀イオン電解槽６２を通過する湯の銀イオン濃度の変化を表わしており、次第に銀イオン濃度が目標値に近づいていって安定する様子が分かる。
【００３７】
このようにして湯落とし込み運転時における電流量を制御すれば、注湯路５１に流れている流量Ｑに応じて銀イオン濃度Ｃoが得られるように電流オフ時間Ｔｓが調整され、電流量のデューティー比が変化するので、流量が変動しても銀イオン濃度が目標値Ｃoから大きくずれることがない。
【００３８】
また、このような方法によれば、電解電流値Ｉ１を変更することなく、電流オン時間Ｔ１を
Ｔｓ＝Ｔ１×［Ｋ×（Ｃo／Ｃ）×（Ｑmax／Ｑ）−１］
に変更することで、簡単に銀イオン濃度の目標値をＣに変更することができる。
【００３９】
また、このような方法によれば、通電時間を通水期間と等しくすることができる。よって、図１０（ａ）（ｂ）に示すように、通電及び通水を行なっているときに通水及び通電が中断しても銀イオン濃度が目標値から大きくずれることがない。さらに、注水が中断した後不足水量を補給するために通水時間が延長されてもそれに伴って通電時間も延長するので、この場合にも、銀イオン濃度が目標値から大きくずれることがない。
【００４０】
よって、本発明の風呂給湯装置１０１によれば、浴槽２０１に落とし込まれる湯の銀イオン濃度を精度良くコントロールすることが可能になる。
【００４１】
つぎに図１１及び図１２のフロー図にしたがって、風呂給湯装置１０１の湯落とし込み運転（浴槽２０１内への湯張り運転）の動作について説明する（中断や延長の動作は省略している。）。
【００４２】
リモコン３４の湯落とし込みスイッチ３６を押して湯落とし込み運転を開始すると、注湯弁５４が所定流量に開かれて熱交換器２２で加熱された湯が注湯路５１に通水開始される（ステップＳ３０１）。通水が開始すると同時に制御部７８内のタイマーによって通水時間αのカウントが開始される（ステップＳ３０２）。また、運転初期には電流オフのまま待機させるため、定電流電源装置６３をオフにして電流を停止させておき（ステップＳ３０３）、初期待機時間のカウントを開始する（ステップＳ３０４）。初期待機時間（例えば、電流オン時間Ｔ１と等しい時間）が経過したら（ステップＳ３０５でＹｅｓ）、定電流電源装置６３をオンにして銀イオン電解槽６２の銀電極６４、６５に電解電流値Ｉ１の電流を流し（ステップＳ３０６）、同時に電流オン時間Ｔ１のカウントを開始し（ステップＳ３０７）、電流オン時間Ｔ１が経過するまで電解電流値Ｉ１の電流を流し続ける（ステップＳ３０８）。
【００４３】
電流オン時間Ｔ１が経過したら（ステップＳ３０８でＹｅｓ）、注湯流量センサ５５によって注湯路５１に流れている流量Ｑを測定して測定値を読み込む（ステップＳ３０９）。また、記憶部８２から銀イオン濃度の目標値Ｃo、効率Ｋ、最大流量Ｑmaxなどを読み出し、電流オフ時間設定部８１により電流オフ時間Ｔｓを演算する（ステップＳ３１０）。電流オフ時間Ｔｓが演算されたら、定電流電源装置６３をオフにして銀電極６４、６５間に流れる電流を停止させ（ステップＳ３１１）、電流オフ時間Ｔｓのカウントを開始し（ステップＳ３１２）、電流オフ時間Ｔｓが経過するまで待機する（ステップＳ３１３）。
【００４４】
つぎに、通水時間αが経過したかどうか判定し（ステップＳ３１４）、通水時間αが経過していない場合には、定電流電源装置６３の出力の極性を切替える（ステップＳ３１５）。そして、ステップＳ３０６に戻って再び電流オン時間Ｔ１のあいだ電流を流し（ステップＳ３０６〜Ｓ３０８）、電流オフ時間Ｔｓを演算して電流オフ時間Ｔｓのあいだ電流を停止させる（ステップＳ３０９〜Ｓ３１３）。こうして、ステップＳ３１５で極性を切り換えながら、電流のオン、オフを繰り返すことにより、図８に示した電流波形のようにして通電が行なわれ、銀イオン電解槽６２を通過する湯に銀イオンが溶出させられる。
【００４５】
そして、ステップＳ３１４において通水時間αが経過したと判断されると、湯張り運転を終了する（ステップＳ３１６）。なお、ステップＳ３０２、Ｓ３１４では、通水時間をタイマーにより時間管理したが、流量管理してもよい。すなわち、注湯流量センサ５５で計測している流量の積算値が、所定値に達したときに通水時間が終了したと判断するようにしてもよい。また、上記のフロー図では、通電時間は管理されていないが、通水時間が経過したときに湯張り運転が終了するので、実質的に通電時間は通水時間と等しくなる。
【００４６】
なお、図示しないが、定電流電源装置６３から出力される電流は、図８のように電流オン時の電流方向を交互に切替える必要はなく、一定方向にだけ流れる（直流電流）ようになっていてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】図１（ａ）（ｂ）はいずれも、従来例の銀イオン発生装置における通電方式を説明する図である。
【図２】図２は、本発明の実施例１による風呂給湯装置の構成を示す図である。
【図３】図３は、実施例１の風呂給湯装置に用いられている銀イオン発生装置の構成を示す概略図である。
【図４】図４は、実施例１の通電制御部及びそれに関連する部分の構成を示す機能ブロック図である。
【図５】図５は、電解電流値設定部による電解電流Ｉ１の値を設定するための処理を説明するフロー図である。
【図６】図６（ａ）（ｂ）及び（ｃ）は、電流オン時間設定部による効率Ｋと電流オン時間Ｔ１を設定する方法を説明する図である。
【図７】図７は、電流オン時間設定部による効率Ｋと電流オン時間Ｔ１の値を設定するための処理を説明するフロー図である。
【図８】図８は、湯落とし込み時（銀イオン溶解時）において銀イオン発生装置に通電されている電流の波形を表わした図である。
【図９】図９は、図８に表わされた電流が銀イオン発生装置に流れているときの銀イオン電解槽内における銀イオン濃度の時間変化を示す図である。
【図１０】図１０（ａ）（ｂ）は、本発明の風呂給湯装置の作用効果を説明するための図である。
【図１１】図１１は、湯落とし込み時の動作を表わしたフロー図である。
【図１２】図１２は、図１１の続図である。
【符号の説明】
【００４８】
１１ 給湯回路
１２ 注湯回路
１３ 追い焚き回路
２２ 熱交換器
２３ 燃焼バーナ
３３ コントローラ
３４ リモコン
４２ 追い焚き用往き路
４３ 追い焚き用戻り路
４４ 循環ポンプ
５１ 注湯路
５４ 注湯弁
５５ 注湯流量センサ
６１ 銀イオン発生装置
６２ 銀イオン電解槽
６３ 定電流電源装置
６４、６５ 銀電極
７５ 電圧計測回路
７６ 電流計測回路
７７ 通電制御部
７８ 制御部
７９ 電解電流値設定部
８０ 電流オン時間設定部
８１ 電流オフ時間設定部
８２ 記憶部
８３ 濃度測定手段
１０１ 風呂給湯装置
２０１ 浴槽
【特許請求の範囲】
【請求項１】
浴槽へ湯を落とし込むための給湯経路に、銀イオン発生装置と、当該給湯経路を流れる湯の流量を計測するための流量計測手段とを備えた風呂給湯装置であって、
前記銀イオン発生装置は、銀イオンを水中に溶出させるための一対の電極を有する銀イオン電解槽と、前記電極間に電流を流すための電流供給源と、前記電流供給源の通電期間中において前記電流供給源を前記電極に電流を流している電流オン状態と前記電極で電流を停止させている電流オフ状態とを交互に切替えると共に前記流量計測手段によって計測された湯の流量に応じて前記電流供給源の電流オン状態の時間と電流オフ状態の時間とのデューティー比を調整することのできる電流制御部とを有することを特徴とする風呂給湯装置。
【請求項２】
前記電流制御部は、通電期間中においては、前記電流供給源を電流を停止させている電流オフ時間を間に挟んで一方の向きに電流を流す電流オン状態と反対向きに電流を流す電流オン状態とを交互に繰り返すことを特徴とする、請求項１に記載の風呂給湯装置。
【請求項３】
浴槽に湯を落とし込むための通水時間と、前記銀イオン発生装置により銀イオンを溶出させている通電時間とを等しくしたことを特徴とする、請求項１又は２に記載の風呂給湯装置。
【請求項４】
前記電流供給源から供給される電流は、いずれの電流オン状態においても同じ大きさであることを特徴とする、請求項１、２又は３に記載の風呂給湯装置。
【請求項５】
通電時間中における電流オン状態の時間をＴ１、Ｋを目標とする銀イオン濃度Ｃoに対する銀イオン濃度の最大値Ｃmaxの比、Ｑmaxを可能な最大流量、Ｑをリアルタイムの流量としたとき、前記電流オン状態の後の電流オフ状態の時間Ｔsを、
Ｔs＝Ｔ１×［Ｋ×（Ｑmax／Ｑ）−１］
により定めるようにしたことを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の風呂給湯装置。
【請求項１】
浴槽へ湯を落とし込むための給湯経路に、銀イオン発生装置と、当該給湯経路を流れる湯の流量を計測するための流量計測手段とを備えた風呂給湯装置であって、
前記銀イオン発生装置は、銀イオンを水中に溶出させるための一対の電極を有する銀イオン電解槽と、前記電極間に電流を流すための電流供給源と、前記電流供給源の通電期間中において前記電流供給源を前記電極に電流を流している電流オン状態と前記電極で電流を停止させている電流オフ状態とを交互に切替えると共に前記流量計測手段によって計測された湯の流量に応じて前記電流供給源の電流オン状態の時間と電流オフ状態の時間とのデューティー比を調整することのできる電流制御部とを有することを特徴とする風呂給湯装置。
【請求項２】
前記電流制御部は、通電期間中においては、前記電流供給源を電流を停止させている電流オフ時間を間に挟んで一方の向きに電流を流す電流オン状態と反対向きに電流を流す電流オン状態とを交互に繰り返すことを特徴とする、請求項１に記載の風呂給湯装置。
【請求項３】
浴槽に湯を落とし込むための通水時間と、前記銀イオン発生装置により銀イオンを溶出させている通電時間とを等しくしたことを特徴とする、請求項１又は２に記載の風呂給湯装置。
【請求項４】
前記電流供給源から供給される電流は、いずれの電流オン状態においても同じ大きさであることを特徴とする、請求項１、２又は３に記載の風呂給湯装置。
【請求項５】
通電時間中における電流オン状態の時間をＴ１、Ｋを目標とする銀イオン濃度Ｃoに対する銀イオン濃度の最大値Ｃmaxの比、Ｑmaxを可能な最大流量、Ｑをリアルタイムの流量としたとき、前記電流オン状態の後の電流オフ状態の時間Ｔsを、
Ｔs＝Ｔ１×［Ｋ×（Ｑmax／Ｑ）−１］
により定めるようにしたことを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の風呂給湯装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２００７−１８５４１９（Ｐ２００７−１８５４１９Ａ）
【公開日】平成１９年７月２６日（２００７．７．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−７２３３（Ｐ２００６−７２３３）
【出願日】平成１８年１月１６日（２００６．１．１６）
【出願人】（０００００４７０９）株式会社ノーリツ (1,293)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年７月２６日（２００７．７．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１月１６日（２００６．１．１６）
【出願人】（０００００４７０９）株式会社ノーリツ (1,293)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]