ヒートポンプ給湯機
【課題】電極の寿命が短くなるのを抑制できるヒートポンプ給湯機を提供する。
【解決手段】ヒートポンプ給湯機１１は、水を貯留するタンク１５と、冷媒との熱交換により水を加熱する水熱交換器２１を有する冷媒回路１０と、タンク１５に貯留された水を水熱交換器２１に送り、水熱交換器２１において加熱された水をタンク１５に戻す導水路２７，２９と、導水路２７，２９を含む水の流路において水熱交換器２１よりも上流側の水路内に設けられた電極対４９を有する電気分解装置４１と、水熱交換器２１において水を加熱する沸上げ運転のスケジュールを記憶する記憶部３４と、スケジュールに基づいて、沸上げ運転の開始に関連付けて電極対４９の極性を反転させる制御を実行する制御部３３と、を備えている。
【解決手段】ヒートポンプ給湯機１１は、水を貯留するタンク１５と、冷媒との熱交換により水を加熱する水熱交換器２１を有する冷媒回路１０と、タンク１５に貯留された水を水熱交換器２１に送り、水熱交換器２１において加熱された水をタンク１５に戻す導水路２７，２９と、導水路２７，２９を含む水の流路において水熱交換器２１よりも上流側の水路内に設けられた電極対４９を有する電気分解装置４１と、水熱交換器２１において水を加熱する沸上げ運転のスケジュールを記憶する記憶部３４と、スケジュールに基づいて、沸上げ運転の開始に関連付けて電極対４９の極性を反転させる制御を実行する制御部３３と、を備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気分解装置を備えたヒートポンプ給湯機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ヒートポンプ給湯機は、水を貯留するタンクと、冷媒との熱交換により水を加熱する水熱交換器を有する冷媒回路と、タンクに貯留された水を水熱交換器に送り、水熱交換器において加熱された水をタンクに戻す導水路とを備えている。このヒートポンプ給湯機では、タンクに貯留される水は、通常、水道水や井戸水などを給水源としている。
【０００３】
水道水や井戸水には、スケールの発生原因となるカルシウムイオン、マグネシウムイオンなどの成分（以下、スケール成分という。）が含まれている。したがって、ヒートポンプ給湯機においては、カルシウム塩、マグネシウム塩などのスケールが析出する。特に、井戸水などの地下水は、水道水と比べて前記スケール成分の濃度が高く、スケールが生じやすい水質を有している。また、水熱交換器では、水が加熱されて水の温度が高くなるので、特にスケールが析出しやすい。スケールが水熱交換器における管の内面に析出して堆積すると、水熱交換器の伝熱性能が低下する、管の流路が狭くなるなどの問題が生じることがある。
【０００４】
例えば特許文献１には、燃焼ガスの流路内に燃焼ガスと水との熱交換器を設けた給湯器が開示されている。この給湯器では、熱交換器の給水入口側の配管に電極式スケール成分沈殿析出装置が設けられている。特許文献１では、電極式スケール成分沈殿析出装置においてスケール成分の一部を電極の表面に析出させることにより、熱交換器においてスケールが堆積するのを防止できる、とされている。また、電極式スケール成分沈殿析出装置の電極の電位をある設定時間毎に反転させることにより、電極の表面に析出したスケールを電極の表面から剥離させることができる、とされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平３−１７０７４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、スケールを電極の表面から除去するために行われる極性の反転は、電極の腐食を早め、電極の寿命を短くする原因となる。
【０００７】
そこで、本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、電極の寿命が短くなるのを抑制できるヒートポンプ給湯機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のヒートポンプ給湯機は、水を貯留するタンク（１５）と、冷媒との熱交換により水を加熱する水熱交換器（２１）を有する冷媒回路（１０）と、前記タンク（１５）に貯留された水を前記水熱交換器（２１）に送り、前記水熱交換器（２１）において加熱された水を前記タンク（１５）に戻す導水路（２７，２９）と、前記導水路（２７，２９）を含む水の流路において前記水熱交換器（２１）よりも上流側の水路内に設けられた電極対（４９）を有する電気分解装置（４１）と、前記水熱交換器（２１）において水を加熱する沸上げ運転のスケジュールを記憶する記憶部（３４）と、前記スケジュールに基づいて、前記沸上げ運転の開始に関連付けて前記電極対（４９）の極性を反転させる制御を実行する制御部（３３）と、を備えている。
【０００９】
この構成では、沸上げ運転のスケジュールが予め記憶部（３４）に記憶されており、電極対（４９）の極性の反転が沸上げ運転の開始に関連付けて行われるので、電極の寿命が短くなるのを抑制することができる。具体的には次の通りである。
【００１０】
一般に、ヒートポンプ給湯機では、夜間の低価格の電力を使って沸上げ運転を行うように沸上げ運転のスケジュールが設定されている。すなわち、通常、沸上げ運転のスケジュールは、１日周期又は複数日周期で設定される。
【００１１】
本構成では、このようなヒートポンプ給湯機特有の運転周期に基づいて、電極対（４９）の極性の反転は、沸上げ運転の開始に関連付けて例えば１日毎又は複数日毎に行われる。したがって、本構成では、沸上げ運転の開始に関連付けることなく頻繁に（例えば１日に複数回）電極対（４９）の極性の反転を行う場合に比べて、電極の寿命が短くなるのを抑制できる。また、スケール傾向の比較的小さい水質（スケール成分の濃度が比較的低い水質）の場合には、沸上げ運転の開始毎に極性の反転を行わずに、複数回の沸上げ運転に対して１回の極性反転を行ってもよい。これにより、電極の寿命をさらに長くすることができる。
【００１２】
前記ヒートポンプ給湯機は、前記電気分解装置（４１）内に溜まるスケールを外部に排出するスケール排出部（６１）をさらに備え、前記制御部（３３）は、前記スケジュールに基づいて、前記沸上げ運転以外の時間帯に前記スケール排出部（６１）からスケールを排出する制御を実行するのが好ましい。
【００１３】
この構成では、沸上げ運転以外の時間帯にスケール排出を行うので、スケール排出のために沸上げ運転を中断する必要がない。したがって、スケール排出に起因して沸上げ運転の効率（ヒートポンプの効率）が低下するのを防止できる。また、スケール傾向の比較的小さい水質（スケール成分の濃度が比較的低い水質）の場合には、スケール排出を１日毎ではなく複数日毎に行うことにより、水を節約することができる。
【００１４】
前記ヒートポンプ給湯機において、前記制御部（３３）は、前記沸上げ運転の完了毎に前記スケール排出部（６１）からスケールを排出する制御を実行してもよい。
【００１５】
この構成では、沸上げ運転の完了毎にスケール排出部（６１）からスケールを排出するので、電気分解装置（４１）内に沈殿するスケールの沈殿量の増大が抑制される。これにより、電気分解装置（４１）における水路において詰まりが生じるなどの不具合の発生を効果的に抑制できる。また、スケールの沈殿量が増大する前にスケール排出が行われるので、スケール排出部（６１）からのスケール排出を円滑に行うことができる。
【００１６】
前記ヒートポンプ給湯機において、前記制御部（３３）は、前記スケジュールに基づいて、前記沸上げ運転の開始毎に前記電極対（４９）の極性を反転させる制御を実行してもよい。
【００１７】
この構成では、電極の寿命が短くなるのを抑制しつつ、電極対（４９）の陰極へのスケール付着量の増大が抑制される。これにより、電気分解装置（４１）におけるスケール除去効率の低下を抑制できる。
【発明の効果】
【００１８】
以上説明したように、本発明のヒートポンプ給湯機では、電極の寿命が短くなるのを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施形態にかかるヒートポンプ給湯機を示す構成図である。
【図２】前記ヒートポンプ給湯機の電気分解装置の一例を示す断面図である。
【図３】前記ヒートポンプ給湯機の沸上げ運転のスケジュール、及びこのスケジュールに基づいて実行される制御例１を示す概略図である。
【図４】前記ヒートポンプ給湯機の沸上げ運転のスケジュール、及びこのスケジュールに基づいて実行される制御例２を示す概略図である。
【図５】前記ヒートポンプ給湯機の電気分解装置の他の例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
＜ヒートポンプ給湯機＞
以下、本発明の一実施形態に係るヒートポンプ給湯機１１ついて図面を参照しながら説明する。図１に示すように、本実施形態に係るヒートポンプ給湯機１１は、ヒートポンプユニット１３と、貯湯ユニット１７と、電気分解装置４１と、これらを制御するコントローラ３２とを備えている。
【００２１】
ヒートポンプユニット１３は、冷媒回路１０を備えており、冷媒回路１０は、圧縮機１９、水熱交換器２１、電動膨張弁２３、空気熱交換器２５、及びこれらを接続する配管により構成されている。本実施形態では、ヒートポンプユニット１３を循環する冷媒として二酸化炭素を用いている。冷媒は、水熱交換器２１において貯湯ユニット１７を循環する水と熱交換してこの水を加熱し、空気熱交換器２５において外気と熱交換して外気から熱を吸収する。
【００２２】
貯湯ユニット１７は、水を貯留するタンク１５と、ポンプ３１とを有している。タンク１５と水熱交換器２１とは、導水路により接続されている。前記導水路は、タンク１５の水を水熱交換器２１に送る入水配管２７と、水熱交換器２１と熱交換して加熱された水をタンク１５に戻す出湯配管２９とを含む。入水配管２７には、水を送液するためのポンプ３１が設けられている。ポンプ３１は、タンク１５内の水を、タンク１５の下部から入水配管２７に流出させ、水熱交換器２１および出湯配管２９をこの順に通過させてタンク１５の上部に戻す。
【００２３】
タンク１５には給水配管３７と給湯配管３５とが接続されている。給湯配管３５は、タンク１５の上部に接続されている。この給湯配管３５は、タンク１５内に貯留された高温の水を取り出して浴槽などへ給湯するためのものである。給水配管３７は、タンク１５の底部に接続されている。この給水配管３７は、給水源からタンク１５内に低温の水を給水するためのものである。タンク１５へ水を給水する給水源としては、例えば水道水や、井戸水などの地下水を利用することができる。本実施形態の給湯機１１は、給湯配管３５から給湯された水をタンク１５に戻さない一過式の給湯機である。
【００２４】
電気分解装置４１は、入水配管２７における水熱交換器２１よりも上流側の位置でポンプ３１の下流側の位置に設けられている。電気分解装置４１は、後述する複数の電極対４９を有している（図２参照）。
【００２５】
コントローラ３２は、制御部３３と、メモリ（記憶部）３４とを有している。制御部３３は、メモリ３４に記憶された沸上げ運転のスケジュールに基づいてタンク１５内の水を沸き上げる沸上げ運転を制御する。また、制御部３３は、前記沸上げ運転のスケジュールに基づいて電極対４９の極性を反転させる制御を実行する。
【００２６】
次に、ヒートポンプ給湯機１１の動作について説明する。タンク１５内の水を沸上げる沸上げ運転では、制御部３３は、ヒートポンプユニット１３の圧縮機１９を駆動させ、電動膨張弁２３の開度を調節するとともに、貯湯ユニット１７のポンプ３１を駆動させる。これにより、図１に示すように、タンク１５の底部に設けられた出水口からタンク１５内の低温の水が入水配管２７を通じて水熱交換器２１に送られ、水熱交換器２１において加熱される。加熱された高温の水は出湯配管２９を通じてタンク１５の上部に設けられた入水口からタンク１５内に戻される。これにより、タンク１５内には、その上部から順に高温の水が貯湯されていく。この沸上げ運転では、電気分解装置４１によって水に含まれるスケール成分が除去される。
【００２７】
本実施形態のヒートポンプ給湯機１１は、一過式の給湯機である。この一過式の給湯機１１では、給湯配管３５から給湯された水（湯）は、ユーザーによって使用され、タンク１５には戻らない。したがって、タンク１５から給湯配管３５を通じて給湯された水量とほぼ同じ量の水が給水源から給水配管３７を通じてタンク１５に給水される。すなわち、タンク１５には、水道水や井戸水などの給水源からスケール成分を含む水がタンク１５に補充される頻度が高く、補充される量も多い。したがって、一過式のヒートポンプ給湯機の場合には、循環式の前記冷却水循環装置や循環式の給湯機に比べて、効率よくスケール成分を除去する必要がある。
【００２８】
＜電気分解装置＞
図２は、ヒートポンプ給湯機１１に用いられる電気分解装置４１の一例を示す断面図である。図２に示すように、電気分解装置４１は、容器４７と、複数の電極対４９と、電源５３とを備えている。各電極対４９は、隣り合う電極板５１，５２により構成される。
【００２９】
容器４７は、略直方体の形状を有している。容器４７は、水の流れの上流側に位置する第１壁部４７１と下流側に位置する第２壁部４７２と、これらの壁部４７１，４７２をつなぐ側壁部４８とを有している。第１壁部４７１と第２壁部４７２は、側壁部４８の延びる方向（複数の電極板５１，５２の配列方向）に対向している。
【００３０】
側壁部４８は、図２に示す第３壁部４７３と第４壁部４７４とを有している。第３壁部４７３と第４壁部４７４は、高さ方向（上下方向）に対向している。第３壁部４７３は、第４壁部４７４の下方に位置している。
【００３１】
第３壁部４７３には、スケール排出部としてのスケール排出口６１が設けられている。スケール排出口６１は、容器４７の長手方向のほぼ中間位置に設けられている。スケール排出口６１には排出管６４が接続されている。排出管６４には開閉弁６５が設けられている。開閉弁６５の開閉動作は、制御部３３により制御される。なお、後述する図３〜図５においては開閉弁６５の記載は省略している。
【００３２】
第４壁部４７４には、ガス排出口６２が設けられている。ガス排出口６２は、容器４７の長手方向の下流側（水流の下流側）の位置に設けられており、電気分解により生じるガスを容器４７内から排出するためのものである。ガス排出口６２には排出管６６が接続されている。排出管６６には図略の開閉弁が設けられている。この開閉弁の開閉動作は、制御部３３により制御される。
【００３３】
第１壁部４７１は、水の入口として機能する第１流通口４３を有している。第２壁部４７２は、水の出口として機能する第２流通口４５を有している。第１流通口４３及び第２流通口４５には、入水配管２７がそれぞれ接続される。第１流通口４３は、第１壁部４７１において、第４壁部４７４よりも第３壁部４７３に近い下方位置に設けられている。第２流通口４５は、第２壁部４７２において、第３壁部４７３よりも第４壁部４７４に近い上方位置に設けられている。
【００３４】
複数の電極板５１，５２は、容器４７内に配設されている。複数の電極板５１，５２は、容器４７の長手方向に沿って配列されている。電極板５１，５２の材料としては、チタン、白金、ニッケル、炭素、黒鉛、銅、ガラス質炭素などが例示できる。
【００３５】
複数の電極板５１，５２は、電極板の厚み方向に、間隔をあけて配列されている。各電極板は、その配列方向とほぼ垂直な方向に延びる姿勢で配置されている。複数の電極板５１，５２の配列方向は、側壁部４８の延びる方向（容器４７の長手方向）とほぼ一致している。各電極対４９の電極板５１，５２同士の間隔はほぼ同じである。複数の電極板５１，５２は、電源５３の一方の極に接続される複数の第１電極板５１と、電源５３の他方の極に接続される複数の第２電極板５２とを含む。
【００３６】
第１電極板５１は、第３壁部４７３に位置する基端部から第４壁部４７４に向かってそれぞれ延設されている。各第１電極板５１の基端部は、第３壁部４７３と略平行な方向に延設された連結部５４につながっている。この連結部５４は電源５３の一方の極に接続されている。連結部５４は、第３壁部４７３内に埋設されている。各第１電極板５１の先端部（第４壁部４７４側の端部）と、第４壁部４７４の内面との間には水が流通可能な隙間Ｇ１が設けられている。
【００３７】
第２電極板５２は、第４壁部４７４に位置する基端部から第３壁部４７３に向かってそれぞれ延設されている。各第２電極板５２の基端部は、第４壁部４７４と略平行な方向に延設された連結部５６につながっている。この連結部５６は電源５３の他方の極に接続されている。連結部５６は、第４壁部４７４内に埋設されている。各第２電極板５２の先端部（第３壁部４７３側の端部）と、第３壁部４７３の内面との間には水が流通可能な隙間Ｇ２が設けられている。また、各電極対４９における電極板５１，５２同士の隙間は、水が流れる流路（水流路）Ｆとして機能する。
【００３８】
図２に示すように、電気分解装置４１は、各電極対４９の極性を反転させるための反転機構６３を備えている。反転機構６３は、制御部３３により制御される。反転機構６３は、接点切換部７１と接点切換部７２とを有しており、接点切換部７１の接点及び接点切換部７２の接点が切り換えられることによって電極板５１，５２の極性を反転させることができる。
【００３９】
具体的に、反転機構６３が図２において左側に示す状態のときには、複数の第１電極板５１は電源５３の負極につながり、複数の第２電極板５２は電源５３の正極につながる。一方、反転機構６３が図２において右側示す状態のときには、複数の第１電極板５１は電源５３の正極につながり、複数の第２電極板５２は電源５３の負極につながる。なお、図３以降の図面においては、反転機構６３の記載を省略している。
【００４０】
以上のような構造を有する電気分解装置４１では、第１流通口４３から容器４７内に流入した水が第２流通口４５から容器４７外に流出するまでの間に、水に含まれるスケール成分が電気分解によって各電極対４９の陰極にスケールとして析出する。陰極に付着したスケールは、後述するように周期的に電極板５１，５２の極性を反転させることにより、陰極から脱落して容器４７内に沈殿する。
【００４１】
＜制御例１＞
図３は、ヒートポンプ給湯機１１の沸上げ運転のスケジュール、及びこのスケジュールに基づいて実行される制御例１を示す概略図である。制御部３３は、メモリ３４に記憶された沸上げ運転のスケジュールに基づいて、沸上げ運転の開始に関連付けて電極対４９の極性を反転させる制御を実行する。
【００４２】
この制御例１では、制御部３３は、沸上げ運転の開始毎に電極対４９の極性を反転させ、また、沸上げ運転の完了毎にスケール排出部としてのスケール排出口６１からスケールを排出する制御を実行する。制御例１は、スケール傾向の比較的大きい水質（スケール成分の濃度が比較的高い水質）の場合に適している。具体的な制御の流れは次の通りである。
【００４３】
ヒートポンプ給湯機１１では、通常、夜間の低価格の電力を使って沸上げ運転を行うように沸上げ運転のスケジュールが設定されている。例えば制御例１では、２２時から６時までの間の時間帯に沸上げ運転が実行される（図３に示す工程Ｂ，Ｅ）。制御例１では、沸上げ運転のスケジュールは、１日周期で設定されている。
【００４４】
図３に示すように、第ｎ日の２２時になると、制御部３３は、沸上げ運転を開始するとともに、電気分解装置４１の電極対４９の極性を反転させる制御を実行する。具体的に、制御部３３は、圧縮機１９を作動させるとともに電動膨張弁２３の開度を調節して冷媒回路１０において冷媒を循環させる。また、制御部３３は、ポンプ３１を作動させるとともに、図３における工程Ａに示すように複数の第１電極板５１が電源５３の正極につながり、複数の第２電極板５２が電源５３の負極につながる状態で電源５３から電極対４９に電圧を印加する。沸上げ運転中は、開閉弁６５が閉状態とされている。
【００４５】
この工程Ａにおいて電極対４９の極性が反転される前の状態では、複数の第１電極板５１にスケールＳが析出していたが、このスケールＳは、工程Ａの極性反転により、複数の第１電極板５１から脱落し、容器４７の底部（第３壁部４７３の上面）に沈殿する。
【００４６】
第ｎ日の２２時から第（ｎ＋１）日の６時までの間の時間帯の沸上げ運転が実行されると、タンク１５内には高温の水が貯湯される。また、この沸上げ運転中には、タンク１５から水熱交換器２１に向かって入水配管２７を流れる水に含まれるスケール成分が電気分解装置４１によって除去される。除去されたスケール成分は、複数の第２電極板５２にスケールＳとなって析出する（図３に示す工程Ｂ）。
【００４７】
第（ｎ＋１）日の６時になると、制御部３３は、圧縮機１９及びポンプ３１を停止させて沸上げ運転を停止するとともに、電気分解装置４１の電極対４９への電圧の印加を止める制御を実行する。
【００４８】
ついで、制御部３３は、沸上げ運転以外の時間帯にスケール排出口６１からスケールを排出する制御を実行する。具体的に、本実施形態では、制御部３３は、沸上げ運転の完了の直後にスケール排出口６１からスケールを排出する制御を実行する。このスケール排出時には、ポンプ３１は停止しており、電気分解装置４１の容器４７内において水の流れがない状態である。制御部３３は、開状態となるように開閉弁６５を制御する。これにより、容器４７の底部に沈殿しているスケールＳは、容器４７内の水とともに排出管６４を通じて容器４７の外部に排出される（図３に示す工程Ｃ）。
【００４９】
次に、制御部３３は、第（ｎ＋１）日の２２時になると、制御部３３は、沸上げ運転を開始するとともに、電気分解装置４１の電極対４９の極性を反転させる制御を実行する（図３に示す工程Ｄ）。この沸上げ運転及び極性反転動作については、第ｎ日における上述の動作と同様である。
【００５０】
この工程Ｄにおいて電極対４９の極性が反転される前の状態（工程Ｃ）では、複数の第２電極板５２にスケールＳが析出していたが、このスケールＳは、工程Ｄの極性反転により、複数の第２電極板５２から脱落し、容器４７の底部（第３壁部４７３の上面）に沈殿する。
【００５１】
このように極性が反転された状態で第（ｎ＋１）日の２２時から第（ｎ＋２）日の６時までの沸上げ運転が実行される。これにより、タンク１５内には高温の水が貯湯される。また、この沸上げ運転中には、タンク１５から水熱交換器２１に向かって入水配管２７を流れる水に含まれるスケール成分が電気分解装置４１によって除去される。除去されたスケール成分は、複数の第１電極板５１にスケールＳとなって析出する（図３に示す工程Ｅ）。
【００５２】
第（ｎ＋２）日の６時になると、制御部３３は、圧縮機１９及びポンプ３１を停止させて沸上げ運転を停止するとともに、電気分解装置４１の電極対４９への電圧の印加を止める制御を実行する。
【００５３】
ついで、制御部３３は、沸上げ運転の完了の直後にスケール排出口６１からスケールを排出する制御を実行する（図３に示す工程Ｆ）。以下、同様にしてヒートポンプ給湯機１１の制御が実行される。
【００５４】
＜制御例２＞
図４は、ヒートポンプ給湯機１１の沸上げ運転のスケジュール、及びこのスケジュールに基づいて実行される制御例２を示す概略図である。制御例２は、メモリ３４に記憶された沸上げ運転のスケジュールに基づいて、沸上げ運転の開始に関連付けて電極対４９の極性が反転される点で制御例１と同様である。制御例２では、制御例１と同様に、２２時から６時までの時間帯に沸上げ運転が実行される（図４に示す工程Ｂ，Ｃ，Ｆ，Ｇ）。
【００５５】
一方、この制御例２では、沸上げ運転の開始毎に電極対４９の極性が反転されるのではなく、複数回の沸上げ運転に対して１回の極性反転が行われ、沸上げ運転の完了毎にスケール排出が行われるのではなく、複数回の沸上げ運転に対して１回のスケール排出が行われる点で制御例１と相違している。この制御例２は、スケール傾向の比較的小さい水質（スケール成分の濃度が比較的低い水質）の場合に適している。具体的な制御の流れは次の通りである。
【００５６】
図４に示すように、第ｎ日の２２時になると、制御部３３は、沸上げ運転を開始するとともに、電気分解装置４１の電極対４９の極性を反転させる制御を実行する（工程Ａ）。この工程Ａは、制御例１の工程Ａと同様であるので詳細な説明は省略する。
【００５７】
そして、第ｎ日の２２時から第（ｎ＋１）日の６時までの時間帯の沸上げ運転が実行されると、タンク１５内には高温の水が貯湯される。また、この沸上げ運転中には、水中のスケール成分は、複数の第２電極板５２にスケールＳとなって析出する（図４に示す工程Ｂ）。
【００５８】
第（ｎ＋１）日の６時になると、制御部３３は、圧縮機１９及びポンプ３１を停止させて沸上げ運転を停止するとともに、電気分解装置４１の電極対４９への電圧の印加を止める制御を実行する。制御例２では、第（ｎ＋１）日の６時から第（ｎ＋１）日の２２時までの時間帯にはスケール排出は行われない。
【００５９】
次に、第（ｎ＋１）日の２２時になると、制御部３３は、沸上げ運転を開始する。このとき、制御部３３は、電気分解装置４１の電極対４９の極性を反転させない。そして、第（ｎ＋１）日の２２時から第（ｎ＋２）日の６時までの時間帯の沸上げ運転が実行されると、タンク１５内には高温の水が貯湯される。また、この沸上げ運転中には、水中のスケール成分は、複数の第２電極板５２にスケールＳとなって析出する（図４に示す工程Ｃ）。
【００６０】
第（ｎ＋２）日の６時になると、制御部３３は、圧縮機１９及びポンプ３１を停止させて沸上げ運転を停止するとともに、電気分解装置４１の電極対４９への電圧の印加を止める制御を実行する。
【００６１】
ついで、制御部３３は、沸上げ運転の完了の直後にスケール排出口６１からスケールを排出する制御を実行する。これにより、容器４７の底部に沈殿しているスケールＳは、容器４７内の水とともに排出管６４を通じて容器４７の外部に排出される（図４に示す工程Ｄ）。
【００６２】
次に、制御部３３は、第（ｎ＋２）日の２２時になると、制御部３３は、沸上げ運転を開始するとともに、電気分解装置４１の電極対４９の極性を反転させる制御を実行する（図４に示す工程Ｅ）。工程Ｅの極性反転により、スケールＳは、複数の第２電極板５２から脱落し、容器４７の底部（第３壁部４７３の上面）に沈殿する。
【００６３】
このように極性が反転された状態で第（ｎ＋２）日の２２時から第（ｎ＋３）日の６時までの沸上げ運転が実行される。これにより、タンク１５内には高温の水が貯湯される。また、この沸上げ運転中には、水中のスケール成分は、複数の第１電極板５１にスケールＳとなって析出する（図４に示す工程Ｆ）。
【００６４】
第（ｎ＋３）日の６時になると、制御部３３は、圧縮機１９及びポンプ３１を停止させて沸上げ運転を停止するとともに、電気分解装置４１の電極対４９への電圧の印加を止める制御を実行する。制御例２では、第（ｎ＋３）日の６時から第（ｎ＋３）日の２２時までの時間帯にはスケール排出は行われない。
【００６５】
次に、第（ｎ＋３）日の２２時になると、制御部３３は、沸上げ運転を開始する。このとき、制御部３３は、電気分解装置４１の電極対４９の極性を反転させない。そして、第（ｎ＋３）日の２２時から第（ｎ＋４）日の６時までの時間帯の沸上げ運転が実行されると、タンク１５内には高温の水が貯湯される。また、この沸上げ運転中には、水中のスケール成分は、複数の第１電極板５１にスケールＳとなって析出する（図４に示す工程Ｇ）。
【００６６】
第（ｎ＋４）日の６時になると、制御部３３は、圧縮機１９及びポンプ３１を停止させて沸上げ運転を停止するとともに、電気分解装置４１の電極対４９への電圧の印加を止める制御を実行する。
【００６７】
ついで、制御部３３は、沸上げ運転の完了の直後にスケール排出口６１からスケールを排出する制御を実行する。これにより、容器４７の底部に沈殿しているスケールＳは、容器４７内の水とともに排出管６４を通じて容器４７の外部に排出される（図４に示す工程Ｈ）。
【００６８】
次に、制御部３３は、第（ｎ＋２）日の２２時になると、制御部３３は、沸上げ運転を開始するとともに、電気分解装置４１の電極対４９の極性を反転させる制御を実行する（図４に示す工程Ｉ）。工程Ｅの極性反転により、スケールＳは、複数の第２電極板５２から脱落し、容器４７の底部（第３壁部４７３の上面）に沈殿する。以下、同様にしてヒートポンプ給湯機１１の制御が実行される。
【００６９】
以上説明したように、本実施形態では、沸上げ運転のスケジュールが予めメモリ３４に記憶され、さらに電極対４９の極性を反転させるタイミングが沸上げ運転の開始と関連付けてメモリ３４に記憶されており、電極対４９の極性の反転が沸上げ運転の開始に関連付けて行われるので、電極の寿命が短くなるのを抑制することができる。
【００７０】
また、本実施形態では、沸上げ運転以外の時間帯にスケール排出を行うので、スケール排出のために沸上げ運転を中断する必要がない。したがって、スケール排出に起因して沸上げ運転の効率（ヒートポンプの効率）が低下するのを防止できる。また、スケール傾向の比較的小さい水質（スケール成分の濃度が比較的低い水質）の場合には、スケール排出を１日毎ではなく複数日毎に行うことにより、水を節約することができる。
【００７１】
また、本実施形態の制御例１では、沸上げ運転の完了毎にスケール排出口６１からスケールを排出するので、電気分解装置４１内に沈殿するスケールの沈殿量の増大が抑制される。これにより、電気分解装置４１における水路において詰まりが生じるなどの不具合の発生を効果的に抑制できる。また、スケールの沈殿量が増大する前にスケール排出が行われるので、スケール排出口６１からのスケール排出を円滑に行うことができる。
【００７２】
また、本実施形態の制御例１では、制御部３３は、スケジュールに基づいて、沸上げ運転の開始毎に、沸上げ運転開始に関連付けて電極対４９の極性を反転させる制御を実行するので、電極の寿命が短くなるのを抑制しつつ、電極対４９の陰極へのスケール付着量の増大が抑制される。これにより、電気分解装置４１におけるスケール除去効率の低下を抑制できる。
【００７３】
また、本実施形態の制御例２では、沸上げ運転の開始毎に電極対４９の極性が反転されるのではなく、複数回の沸上げ運転に対して１回の極性反転が行われ、沸上げ運転の完了毎にスケール排出が行われるのではなく、複数回の沸上げ運転に対して１回のスケール排出が行われる。したがって、制御例１に比べて電極の寿命をさらに長くすることができるとともに、水の節約にもつながる。
【００７４】
（他の実施形態）
なお、本発明は、前記実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で種々変更、改良等が可能である。
【００７５】
例えば、前記実施形態では、電気分解装置４１が複数の電極対４９を有している形態を例に挙げて説明したが、これに限定されない。電気分解装置４１としては、例えば図５に示すように容器４７内に単一の電極対４９が配置された形態であってもよい。
【００７６】
前記実施形態では、ヒートポンプ給湯機１１の水の流路において、ポンプ３１よりも下流側で水熱交換器２１よりも上流側に位置する入水配管２７に電気分解装置４１を設ける場合を例に挙げて説明したが、これに限定されない。電気分解装置４１は、水の流路において水熱交換器２１よりも上流側に設けられていればよい。具体的に、電気分解装置４１は、例えばポンプ３１よりも上流側の入水配管２７に設けられていてもよく、また、給水源からタンク１５に水を供給する給水配管３７に設けられていてもよい。
【００７７】
前記実施形態では、沸上げ運転の開始と同時に電極対４９の極性を反転させているが、例えば沸上げ運転の開始の直前などの開始前の時期、又は沸上げ運転の開始の直後などの開始後の時期のように沸上げ運転の開始に関連付けられた時期に電極対４９の極性を反転させてもよい。
【００７８】
前記実施形態では、沸上げ運転の完了の直後にスケール排出口６１からスケールが排出される場合を例示したが、これに限定されない。スケールの排出時期は、沸上げ運転以外の時間帯であればよく、例えば沸上げ運転の開始直前であってもよい。
【００７９】
前記実施形態では、スケールを排出するためのスケール排出部（スケール排出口６１）が容器４７の底部に設けられている場合を例示したが、これに限定されない。スケール排出部は、例えば容器４７よりも下流側に位置する部位に設けられていてもよい。具体的に、スケール排出部は、例えば入水配管２７に別途設けられたスケール排出用の弁（例えば三方弁）などであってもよい。
【００８０】
前記実施形態では、沸上げ運転が６時から２２時までの時間帯のように昼間を含む時間帯には実行されない場合を例示したが、これに限定されない。例えばユーザーの使用湯量が多くて湯が足りない場合には６時から２２時までの時間帯であっても追加の沸上げ運転が必要に応じて実行されることもある。したがって、上記実施形態の制御に加え、さらにこの追加の沸上げ運転の開始に関連付けて電極対４９の極性を反転させる制御が実施されてもよい。ただし、この場合であっても、電極の腐食を抑制する点で電極対４９の極性反転周期は、１日毎又は複数日毎であるのが好ましい。
【００８１】
前記実施形態では、容器４７が略直方体の形状を有している場合を例に挙げて説明したが、これに限定されない。容器４７は、直方体以外の角柱形状であってもよく、円柱形状であってもよい。
【００８２】
また、前記実施形態では、一過式の給湯機を例に挙げて説明したが、これに限定されない。本発明は、例えば給湯配管３５から給湯された水（湯）の一部が再びタンク１５に戻されるタイプの給湯機にも適用することができる。
【符号の説明】
【００８３】
１０ 冷媒回路
１１ ヒートポンプ給湯機
１５ タンク
２１ 水熱交換器
２７ 入水配管
２９ 出湯配管
３１ ポンプ
３２ コントローラ
３３ 制御部
３４ 記憶部
３５ 給湯配管
３７ 給水配管
４１ 電気分解装置
４９ 電極対
５０ ブロック
５１ 第１電極板
５２ 第２電極板
５３ 電源
６１ スケール排出部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気分解装置を備えたヒートポンプ給湯機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ヒートポンプ給湯機は、水を貯留するタンクと、冷媒との熱交換により水を加熱する水熱交換器を有する冷媒回路と、タンクに貯留された水を水熱交換器に送り、水熱交換器において加熱された水をタンクに戻す導水路とを備えている。このヒートポンプ給湯機では、タンクに貯留される水は、通常、水道水や井戸水などを給水源としている。
【０００３】
水道水や井戸水には、スケールの発生原因となるカルシウムイオン、マグネシウムイオンなどの成分（以下、スケール成分という。）が含まれている。したがって、ヒートポンプ給湯機においては、カルシウム塩、マグネシウム塩などのスケールが析出する。特に、井戸水などの地下水は、水道水と比べて前記スケール成分の濃度が高く、スケールが生じやすい水質を有している。また、水熱交換器では、水が加熱されて水の温度が高くなるので、特にスケールが析出しやすい。スケールが水熱交換器における管の内面に析出して堆積すると、水熱交換器の伝熱性能が低下する、管の流路が狭くなるなどの問題が生じることがある。
【０００４】
例えば特許文献１には、燃焼ガスの流路内に燃焼ガスと水との熱交換器を設けた給湯器が開示されている。この給湯器では、熱交換器の給水入口側の配管に電極式スケール成分沈殿析出装置が設けられている。特許文献１では、電極式スケール成分沈殿析出装置においてスケール成分の一部を電極の表面に析出させることにより、熱交換器においてスケールが堆積するのを防止できる、とされている。また、電極式スケール成分沈殿析出装置の電極の電位をある設定時間毎に反転させることにより、電極の表面に析出したスケールを電極の表面から剥離させることができる、とされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平３−１７０７４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、スケールを電極の表面から除去するために行われる極性の反転は、電極の腐食を早め、電極の寿命を短くする原因となる。
【０００７】
そこで、本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、電極の寿命が短くなるのを抑制できるヒートポンプ給湯機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のヒートポンプ給湯機は、水を貯留するタンク（１５）と、冷媒との熱交換により水を加熱する水熱交換器（２１）を有する冷媒回路（１０）と、前記タンク（１５）に貯留された水を前記水熱交換器（２１）に送り、前記水熱交換器（２１）において加熱された水を前記タンク（１５）に戻す導水路（２７，２９）と、前記導水路（２７，２９）を含む水の流路において前記水熱交換器（２１）よりも上流側の水路内に設けられた電極対（４９）を有する電気分解装置（４１）と、前記水熱交換器（２１）において水を加熱する沸上げ運転のスケジュールを記憶する記憶部（３４）と、前記スケジュールに基づいて、前記沸上げ運転の開始に関連付けて前記電極対（４９）の極性を反転させる制御を実行する制御部（３３）と、を備えている。
【０００９】
この構成では、沸上げ運転のスケジュールが予め記憶部（３４）に記憶されており、電極対（４９）の極性の反転が沸上げ運転の開始に関連付けて行われるので、電極の寿命が短くなるのを抑制することができる。具体的には次の通りである。
【００１０】
一般に、ヒートポンプ給湯機では、夜間の低価格の電力を使って沸上げ運転を行うように沸上げ運転のスケジュールが設定されている。すなわち、通常、沸上げ運転のスケジュールは、１日周期又は複数日周期で設定される。
【００１１】
本構成では、このようなヒートポンプ給湯機特有の運転周期に基づいて、電極対（４９）の極性の反転は、沸上げ運転の開始に関連付けて例えば１日毎又は複数日毎に行われる。したがって、本構成では、沸上げ運転の開始に関連付けることなく頻繁に（例えば１日に複数回）電極対（４９）の極性の反転を行う場合に比べて、電極の寿命が短くなるのを抑制できる。また、スケール傾向の比較的小さい水質（スケール成分の濃度が比較的低い水質）の場合には、沸上げ運転の開始毎に極性の反転を行わずに、複数回の沸上げ運転に対して１回の極性反転を行ってもよい。これにより、電極の寿命をさらに長くすることができる。
【００１２】
前記ヒートポンプ給湯機は、前記電気分解装置（４１）内に溜まるスケールを外部に排出するスケール排出部（６１）をさらに備え、前記制御部（３３）は、前記スケジュールに基づいて、前記沸上げ運転以外の時間帯に前記スケール排出部（６１）からスケールを排出する制御を実行するのが好ましい。
【００１３】
この構成では、沸上げ運転以外の時間帯にスケール排出を行うので、スケール排出のために沸上げ運転を中断する必要がない。したがって、スケール排出に起因して沸上げ運転の効率（ヒートポンプの効率）が低下するのを防止できる。また、スケール傾向の比較的小さい水質（スケール成分の濃度が比較的低い水質）の場合には、スケール排出を１日毎ではなく複数日毎に行うことにより、水を節約することができる。
【００１４】
前記ヒートポンプ給湯機において、前記制御部（３３）は、前記沸上げ運転の完了毎に前記スケール排出部（６１）からスケールを排出する制御を実行してもよい。
【００１５】
この構成では、沸上げ運転の完了毎にスケール排出部（６１）からスケールを排出するので、電気分解装置（４１）内に沈殿するスケールの沈殿量の増大が抑制される。これにより、電気分解装置（４１）における水路において詰まりが生じるなどの不具合の発生を効果的に抑制できる。また、スケールの沈殿量が増大する前にスケール排出が行われるので、スケール排出部（６１）からのスケール排出を円滑に行うことができる。
【００１６】
前記ヒートポンプ給湯機において、前記制御部（３３）は、前記スケジュールに基づいて、前記沸上げ運転の開始毎に前記電極対（４９）の極性を反転させる制御を実行してもよい。
【００１７】
この構成では、電極の寿命が短くなるのを抑制しつつ、電極対（４９）の陰極へのスケール付着量の増大が抑制される。これにより、電気分解装置（４１）におけるスケール除去効率の低下を抑制できる。
【発明の効果】
【００１８】
以上説明したように、本発明のヒートポンプ給湯機では、電極の寿命が短くなるのを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施形態にかかるヒートポンプ給湯機を示す構成図である。
【図２】前記ヒートポンプ給湯機の電気分解装置の一例を示す断面図である。
【図３】前記ヒートポンプ給湯機の沸上げ運転のスケジュール、及びこのスケジュールに基づいて実行される制御例１を示す概略図である。
【図４】前記ヒートポンプ給湯機の沸上げ運転のスケジュール、及びこのスケジュールに基づいて実行される制御例２を示す概略図である。
【図５】前記ヒートポンプ給湯機の電気分解装置の他の例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
＜ヒートポンプ給湯機＞
以下、本発明の一実施形態に係るヒートポンプ給湯機１１ついて図面を参照しながら説明する。図１に示すように、本実施形態に係るヒートポンプ給湯機１１は、ヒートポンプユニット１３と、貯湯ユニット１７と、電気分解装置４１と、これらを制御するコントローラ３２とを備えている。
【００２１】
ヒートポンプユニット１３は、冷媒回路１０を備えており、冷媒回路１０は、圧縮機１９、水熱交換器２１、電動膨張弁２３、空気熱交換器２５、及びこれらを接続する配管により構成されている。本実施形態では、ヒートポンプユニット１３を循環する冷媒として二酸化炭素を用いている。冷媒は、水熱交換器２１において貯湯ユニット１７を循環する水と熱交換してこの水を加熱し、空気熱交換器２５において外気と熱交換して外気から熱を吸収する。
【００２２】
貯湯ユニット１７は、水を貯留するタンク１５と、ポンプ３１とを有している。タンク１５と水熱交換器２１とは、導水路により接続されている。前記導水路は、タンク１５の水を水熱交換器２１に送る入水配管２７と、水熱交換器２１と熱交換して加熱された水をタンク１５に戻す出湯配管２９とを含む。入水配管２７には、水を送液するためのポンプ３１が設けられている。ポンプ３１は、タンク１５内の水を、タンク１５の下部から入水配管２７に流出させ、水熱交換器２１および出湯配管２９をこの順に通過させてタンク１５の上部に戻す。
【００２３】
タンク１５には給水配管３７と給湯配管３５とが接続されている。給湯配管３５は、タンク１５の上部に接続されている。この給湯配管３５は、タンク１５内に貯留された高温の水を取り出して浴槽などへ給湯するためのものである。給水配管３７は、タンク１５の底部に接続されている。この給水配管３７は、給水源からタンク１５内に低温の水を給水するためのものである。タンク１５へ水を給水する給水源としては、例えば水道水や、井戸水などの地下水を利用することができる。本実施形態の給湯機１１は、給湯配管３５から給湯された水をタンク１５に戻さない一過式の給湯機である。
【００２４】
電気分解装置４１は、入水配管２７における水熱交換器２１よりも上流側の位置でポンプ３１の下流側の位置に設けられている。電気分解装置４１は、後述する複数の電極対４９を有している（図２参照）。
【００２５】
コントローラ３２は、制御部３３と、メモリ（記憶部）３４とを有している。制御部３３は、メモリ３４に記憶された沸上げ運転のスケジュールに基づいてタンク１５内の水を沸き上げる沸上げ運転を制御する。また、制御部３３は、前記沸上げ運転のスケジュールに基づいて電極対４９の極性を反転させる制御を実行する。
【００２６】
次に、ヒートポンプ給湯機１１の動作について説明する。タンク１５内の水を沸上げる沸上げ運転では、制御部３３は、ヒートポンプユニット１３の圧縮機１９を駆動させ、電動膨張弁２３の開度を調節するとともに、貯湯ユニット１７のポンプ３１を駆動させる。これにより、図１に示すように、タンク１５の底部に設けられた出水口からタンク１５内の低温の水が入水配管２７を通じて水熱交換器２１に送られ、水熱交換器２１において加熱される。加熱された高温の水は出湯配管２９を通じてタンク１５の上部に設けられた入水口からタンク１５内に戻される。これにより、タンク１５内には、その上部から順に高温の水が貯湯されていく。この沸上げ運転では、電気分解装置４１によって水に含まれるスケール成分が除去される。
【００２７】
本実施形態のヒートポンプ給湯機１１は、一過式の給湯機である。この一過式の給湯機１１では、給湯配管３５から給湯された水（湯）は、ユーザーによって使用され、タンク１５には戻らない。したがって、タンク１５から給湯配管３５を通じて給湯された水量とほぼ同じ量の水が給水源から給水配管３７を通じてタンク１５に給水される。すなわち、タンク１５には、水道水や井戸水などの給水源からスケール成分を含む水がタンク１５に補充される頻度が高く、補充される量も多い。したがって、一過式のヒートポンプ給湯機の場合には、循環式の前記冷却水循環装置や循環式の給湯機に比べて、効率よくスケール成分を除去する必要がある。
【００２８】
＜電気分解装置＞
図２は、ヒートポンプ給湯機１１に用いられる電気分解装置４１の一例を示す断面図である。図２に示すように、電気分解装置４１は、容器４７と、複数の電極対４９と、電源５３とを備えている。各電極対４９は、隣り合う電極板５１，５２により構成される。
【００２９】
容器４７は、略直方体の形状を有している。容器４７は、水の流れの上流側に位置する第１壁部４７１と下流側に位置する第２壁部４７２と、これらの壁部４７１，４７２をつなぐ側壁部４８とを有している。第１壁部４７１と第２壁部４７２は、側壁部４８の延びる方向（複数の電極板５１，５２の配列方向）に対向している。
【００３０】
側壁部４８は、図２に示す第３壁部４７３と第４壁部４７４とを有している。第３壁部４７３と第４壁部４７４は、高さ方向（上下方向）に対向している。第３壁部４７３は、第４壁部４７４の下方に位置している。
【００３１】
第３壁部４７３には、スケール排出部としてのスケール排出口６１が設けられている。スケール排出口６１は、容器４７の長手方向のほぼ中間位置に設けられている。スケール排出口６１には排出管６４が接続されている。排出管６４には開閉弁６５が設けられている。開閉弁６５の開閉動作は、制御部３３により制御される。なお、後述する図３〜図５においては開閉弁６５の記載は省略している。
【００３２】
第４壁部４７４には、ガス排出口６２が設けられている。ガス排出口６２は、容器４７の長手方向の下流側（水流の下流側）の位置に設けられており、電気分解により生じるガスを容器４７内から排出するためのものである。ガス排出口６２には排出管６６が接続されている。排出管６６には図略の開閉弁が設けられている。この開閉弁の開閉動作は、制御部３３により制御される。
【００３３】
第１壁部４７１は、水の入口として機能する第１流通口４３を有している。第２壁部４７２は、水の出口として機能する第２流通口４５を有している。第１流通口４３及び第２流通口４５には、入水配管２７がそれぞれ接続される。第１流通口４３は、第１壁部４７１において、第４壁部４７４よりも第３壁部４７３に近い下方位置に設けられている。第２流通口４５は、第２壁部４７２において、第３壁部４７３よりも第４壁部４７４に近い上方位置に設けられている。
【００３４】
複数の電極板５１，５２は、容器４７内に配設されている。複数の電極板５１，５２は、容器４７の長手方向に沿って配列されている。電極板５１，５２の材料としては、チタン、白金、ニッケル、炭素、黒鉛、銅、ガラス質炭素などが例示できる。
【００３５】
複数の電極板５１，５２は、電極板の厚み方向に、間隔をあけて配列されている。各電極板は、その配列方向とほぼ垂直な方向に延びる姿勢で配置されている。複数の電極板５１，５２の配列方向は、側壁部４８の延びる方向（容器４７の長手方向）とほぼ一致している。各電極対４９の電極板５１，５２同士の間隔はほぼ同じである。複数の電極板５１，５２は、電源５３の一方の極に接続される複数の第１電極板５１と、電源５３の他方の極に接続される複数の第２電極板５２とを含む。
【００３６】
第１電極板５１は、第３壁部４７３に位置する基端部から第４壁部４７４に向かってそれぞれ延設されている。各第１電極板５１の基端部は、第３壁部４７３と略平行な方向に延設された連結部５４につながっている。この連結部５４は電源５３の一方の極に接続されている。連結部５４は、第３壁部４７３内に埋設されている。各第１電極板５１の先端部（第４壁部４７４側の端部）と、第４壁部４７４の内面との間には水が流通可能な隙間Ｇ１が設けられている。
【００３７】
第２電極板５２は、第４壁部４７４に位置する基端部から第３壁部４７３に向かってそれぞれ延設されている。各第２電極板５２の基端部は、第４壁部４７４と略平行な方向に延設された連結部５６につながっている。この連結部５６は電源５３の他方の極に接続されている。連結部５６は、第４壁部４７４内に埋設されている。各第２電極板５２の先端部（第３壁部４７３側の端部）と、第３壁部４７３の内面との間には水が流通可能な隙間Ｇ２が設けられている。また、各電極対４９における電極板５１，５２同士の隙間は、水が流れる流路（水流路）Ｆとして機能する。
【００３８】
図２に示すように、電気分解装置４１は、各電極対４９の極性を反転させるための反転機構６３を備えている。反転機構６３は、制御部３３により制御される。反転機構６３は、接点切換部７１と接点切換部７２とを有しており、接点切換部７１の接点及び接点切換部７２の接点が切り換えられることによって電極板５１，５２の極性を反転させることができる。
【００３９】
具体的に、反転機構６３が図２において左側に示す状態のときには、複数の第１電極板５１は電源５３の負極につながり、複数の第２電極板５２は電源５３の正極につながる。一方、反転機構６３が図２において右側示す状態のときには、複数の第１電極板５１は電源５３の正極につながり、複数の第２電極板５２は電源５３の負極につながる。なお、図３以降の図面においては、反転機構６３の記載を省略している。
【００４０】
以上のような構造を有する電気分解装置４１では、第１流通口４３から容器４７内に流入した水が第２流通口４５から容器４７外に流出するまでの間に、水に含まれるスケール成分が電気分解によって各電極対４９の陰極にスケールとして析出する。陰極に付着したスケールは、後述するように周期的に電極板５１，５２の極性を反転させることにより、陰極から脱落して容器４７内に沈殿する。
【００４１】
＜制御例１＞
図３は、ヒートポンプ給湯機１１の沸上げ運転のスケジュール、及びこのスケジュールに基づいて実行される制御例１を示す概略図である。制御部３３は、メモリ３４に記憶された沸上げ運転のスケジュールに基づいて、沸上げ運転の開始に関連付けて電極対４９の極性を反転させる制御を実行する。
【００４２】
この制御例１では、制御部３３は、沸上げ運転の開始毎に電極対４９の極性を反転させ、また、沸上げ運転の完了毎にスケール排出部としてのスケール排出口６１からスケールを排出する制御を実行する。制御例１は、スケール傾向の比較的大きい水質（スケール成分の濃度が比較的高い水質）の場合に適している。具体的な制御の流れは次の通りである。
【００４３】
ヒートポンプ給湯機１１では、通常、夜間の低価格の電力を使って沸上げ運転を行うように沸上げ運転のスケジュールが設定されている。例えば制御例１では、２２時から６時までの間の時間帯に沸上げ運転が実行される（図３に示す工程Ｂ，Ｅ）。制御例１では、沸上げ運転のスケジュールは、１日周期で設定されている。
【００４４】
図３に示すように、第ｎ日の２２時になると、制御部３３は、沸上げ運転を開始するとともに、電気分解装置４１の電極対４９の極性を反転させる制御を実行する。具体的に、制御部３３は、圧縮機１９を作動させるとともに電動膨張弁２３の開度を調節して冷媒回路１０において冷媒を循環させる。また、制御部３３は、ポンプ３１を作動させるとともに、図３における工程Ａに示すように複数の第１電極板５１が電源５３の正極につながり、複数の第２電極板５２が電源５３の負極につながる状態で電源５３から電極対４９に電圧を印加する。沸上げ運転中は、開閉弁６５が閉状態とされている。
【００４５】
この工程Ａにおいて電極対４９の極性が反転される前の状態では、複数の第１電極板５１にスケールＳが析出していたが、このスケールＳは、工程Ａの極性反転により、複数の第１電極板５１から脱落し、容器４７の底部（第３壁部４７３の上面）に沈殿する。
【００４６】
第ｎ日の２２時から第（ｎ＋１）日の６時までの間の時間帯の沸上げ運転が実行されると、タンク１５内には高温の水が貯湯される。また、この沸上げ運転中には、タンク１５から水熱交換器２１に向かって入水配管２７を流れる水に含まれるスケール成分が電気分解装置４１によって除去される。除去されたスケール成分は、複数の第２電極板５２にスケールＳとなって析出する（図３に示す工程Ｂ）。
【００４７】
第（ｎ＋１）日の６時になると、制御部３３は、圧縮機１９及びポンプ３１を停止させて沸上げ運転を停止するとともに、電気分解装置４１の電極対４９への電圧の印加を止める制御を実行する。
【００４８】
ついで、制御部３３は、沸上げ運転以外の時間帯にスケール排出口６１からスケールを排出する制御を実行する。具体的に、本実施形態では、制御部３３は、沸上げ運転の完了の直後にスケール排出口６１からスケールを排出する制御を実行する。このスケール排出時には、ポンプ３１は停止しており、電気分解装置４１の容器４７内において水の流れがない状態である。制御部３３は、開状態となるように開閉弁６５を制御する。これにより、容器４７の底部に沈殿しているスケールＳは、容器４７内の水とともに排出管６４を通じて容器４７の外部に排出される（図３に示す工程Ｃ）。
【００４９】
次に、制御部３３は、第（ｎ＋１）日の２２時になると、制御部３３は、沸上げ運転を開始するとともに、電気分解装置４１の電極対４９の極性を反転させる制御を実行する（図３に示す工程Ｄ）。この沸上げ運転及び極性反転動作については、第ｎ日における上述の動作と同様である。
【００５０】
この工程Ｄにおいて電極対４９の極性が反転される前の状態（工程Ｃ）では、複数の第２電極板５２にスケールＳが析出していたが、このスケールＳは、工程Ｄの極性反転により、複数の第２電極板５２から脱落し、容器４７の底部（第３壁部４７３の上面）に沈殿する。
【００５１】
このように極性が反転された状態で第（ｎ＋１）日の２２時から第（ｎ＋２）日の６時までの沸上げ運転が実行される。これにより、タンク１５内には高温の水が貯湯される。また、この沸上げ運転中には、タンク１５から水熱交換器２１に向かって入水配管２７を流れる水に含まれるスケール成分が電気分解装置４１によって除去される。除去されたスケール成分は、複数の第１電極板５１にスケールＳとなって析出する（図３に示す工程Ｅ）。
【００５２】
第（ｎ＋２）日の６時になると、制御部３３は、圧縮機１９及びポンプ３１を停止させて沸上げ運転を停止するとともに、電気分解装置４１の電極対４９への電圧の印加を止める制御を実行する。
【００５３】
ついで、制御部３３は、沸上げ運転の完了の直後にスケール排出口６１からスケールを排出する制御を実行する（図３に示す工程Ｆ）。以下、同様にしてヒートポンプ給湯機１１の制御が実行される。
【００５４】
＜制御例２＞
図４は、ヒートポンプ給湯機１１の沸上げ運転のスケジュール、及びこのスケジュールに基づいて実行される制御例２を示す概略図である。制御例２は、メモリ３４に記憶された沸上げ運転のスケジュールに基づいて、沸上げ運転の開始に関連付けて電極対４９の極性が反転される点で制御例１と同様である。制御例２では、制御例１と同様に、２２時から６時までの時間帯に沸上げ運転が実行される（図４に示す工程Ｂ，Ｃ，Ｆ，Ｇ）。
【００５５】
一方、この制御例２では、沸上げ運転の開始毎に電極対４９の極性が反転されるのではなく、複数回の沸上げ運転に対して１回の極性反転が行われ、沸上げ運転の完了毎にスケール排出が行われるのではなく、複数回の沸上げ運転に対して１回のスケール排出が行われる点で制御例１と相違している。この制御例２は、スケール傾向の比較的小さい水質（スケール成分の濃度が比較的低い水質）の場合に適している。具体的な制御の流れは次の通りである。
【００５６】
図４に示すように、第ｎ日の２２時になると、制御部３３は、沸上げ運転を開始するとともに、電気分解装置４１の電極対４９の極性を反転させる制御を実行する（工程Ａ）。この工程Ａは、制御例１の工程Ａと同様であるので詳細な説明は省略する。
【００５７】
そして、第ｎ日の２２時から第（ｎ＋１）日の６時までの時間帯の沸上げ運転が実行されると、タンク１５内には高温の水が貯湯される。また、この沸上げ運転中には、水中のスケール成分は、複数の第２電極板５２にスケールＳとなって析出する（図４に示す工程Ｂ）。
【００５８】
第（ｎ＋１）日の６時になると、制御部３３は、圧縮機１９及びポンプ３１を停止させて沸上げ運転を停止するとともに、電気分解装置４１の電極対４９への電圧の印加を止める制御を実行する。制御例２では、第（ｎ＋１）日の６時から第（ｎ＋１）日の２２時までの時間帯にはスケール排出は行われない。
【００５９】
次に、第（ｎ＋１）日の２２時になると、制御部３３は、沸上げ運転を開始する。このとき、制御部３３は、電気分解装置４１の電極対４９の極性を反転させない。そして、第（ｎ＋１）日の２２時から第（ｎ＋２）日の６時までの時間帯の沸上げ運転が実行されると、タンク１５内には高温の水が貯湯される。また、この沸上げ運転中には、水中のスケール成分は、複数の第２電極板５２にスケールＳとなって析出する（図４に示す工程Ｃ）。
【００６０】
第（ｎ＋２）日の６時になると、制御部３３は、圧縮機１９及びポンプ３１を停止させて沸上げ運転を停止するとともに、電気分解装置４１の電極対４９への電圧の印加を止める制御を実行する。
【００６１】
ついで、制御部３３は、沸上げ運転の完了の直後にスケール排出口６１からスケールを排出する制御を実行する。これにより、容器４７の底部に沈殿しているスケールＳは、容器４７内の水とともに排出管６４を通じて容器４７の外部に排出される（図４に示す工程Ｄ）。
【００６２】
次に、制御部３３は、第（ｎ＋２）日の２２時になると、制御部３３は、沸上げ運転を開始するとともに、電気分解装置４１の電極対４９の極性を反転させる制御を実行する（図４に示す工程Ｅ）。工程Ｅの極性反転により、スケールＳは、複数の第２電極板５２から脱落し、容器４７の底部（第３壁部４７３の上面）に沈殿する。
【００６３】
このように極性が反転された状態で第（ｎ＋２）日の２２時から第（ｎ＋３）日の６時までの沸上げ運転が実行される。これにより、タンク１５内には高温の水が貯湯される。また、この沸上げ運転中には、水中のスケール成分は、複数の第１電極板５１にスケールＳとなって析出する（図４に示す工程Ｆ）。
【００６４】
第（ｎ＋３）日の６時になると、制御部３３は、圧縮機１９及びポンプ３１を停止させて沸上げ運転を停止するとともに、電気分解装置４１の電極対４９への電圧の印加を止める制御を実行する。制御例２では、第（ｎ＋３）日の６時から第（ｎ＋３）日の２２時までの時間帯にはスケール排出は行われない。
【００６５】
次に、第（ｎ＋３）日の２２時になると、制御部３３は、沸上げ運転を開始する。このとき、制御部３３は、電気分解装置４１の電極対４９の極性を反転させない。そして、第（ｎ＋３）日の２２時から第（ｎ＋４）日の６時までの時間帯の沸上げ運転が実行されると、タンク１５内には高温の水が貯湯される。また、この沸上げ運転中には、水中のスケール成分は、複数の第１電極板５１にスケールＳとなって析出する（図４に示す工程Ｇ）。
【００６６】
第（ｎ＋４）日の６時になると、制御部３３は、圧縮機１９及びポンプ３１を停止させて沸上げ運転を停止するとともに、電気分解装置４１の電極対４９への電圧の印加を止める制御を実行する。
【００６７】
ついで、制御部３３は、沸上げ運転の完了の直後にスケール排出口６１からスケールを排出する制御を実行する。これにより、容器４７の底部に沈殿しているスケールＳは、容器４７内の水とともに排出管６４を通じて容器４７の外部に排出される（図４に示す工程Ｈ）。
【００６８】
次に、制御部３３は、第（ｎ＋２）日の２２時になると、制御部３３は、沸上げ運転を開始するとともに、電気分解装置４１の電極対４９の極性を反転させる制御を実行する（図４に示す工程Ｉ）。工程Ｅの極性反転により、スケールＳは、複数の第２電極板５２から脱落し、容器４７の底部（第３壁部４７３の上面）に沈殿する。以下、同様にしてヒートポンプ給湯機１１の制御が実行される。
【００６９】
以上説明したように、本実施形態では、沸上げ運転のスケジュールが予めメモリ３４に記憶され、さらに電極対４９の極性を反転させるタイミングが沸上げ運転の開始と関連付けてメモリ３４に記憶されており、電極対４９の極性の反転が沸上げ運転の開始に関連付けて行われるので、電極の寿命が短くなるのを抑制することができる。
【００７０】
また、本実施形態では、沸上げ運転以外の時間帯にスケール排出を行うので、スケール排出のために沸上げ運転を中断する必要がない。したがって、スケール排出に起因して沸上げ運転の効率（ヒートポンプの効率）が低下するのを防止できる。また、スケール傾向の比較的小さい水質（スケール成分の濃度が比較的低い水質）の場合には、スケール排出を１日毎ではなく複数日毎に行うことにより、水を節約することができる。
【００７１】
また、本実施形態の制御例１では、沸上げ運転の完了毎にスケール排出口６１からスケールを排出するので、電気分解装置４１内に沈殿するスケールの沈殿量の増大が抑制される。これにより、電気分解装置４１における水路において詰まりが生じるなどの不具合の発生を効果的に抑制できる。また、スケールの沈殿量が増大する前にスケール排出が行われるので、スケール排出口６１からのスケール排出を円滑に行うことができる。
【００７２】
また、本実施形態の制御例１では、制御部３３は、スケジュールに基づいて、沸上げ運転の開始毎に、沸上げ運転開始に関連付けて電極対４９の極性を反転させる制御を実行するので、電極の寿命が短くなるのを抑制しつつ、電極対４９の陰極へのスケール付着量の増大が抑制される。これにより、電気分解装置４１におけるスケール除去効率の低下を抑制できる。
【００７３】
また、本実施形態の制御例２では、沸上げ運転の開始毎に電極対４９の極性が反転されるのではなく、複数回の沸上げ運転に対して１回の極性反転が行われ、沸上げ運転の完了毎にスケール排出が行われるのではなく、複数回の沸上げ運転に対して１回のスケール排出が行われる。したがって、制御例１に比べて電極の寿命をさらに長くすることができるとともに、水の節約にもつながる。
【００７４】
（他の実施形態）
なお、本発明は、前記実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で種々変更、改良等が可能である。
【００７５】
例えば、前記実施形態では、電気分解装置４１が複数の電極対４９を有している形態を例に挙げて説明したが、これに限定されない。電気分解装置４１としては、例えば図５に示すように容器４７内に単一の電極対４９が配置された形態であってもよい。
【００７６】
前記実施形態では、ヒートポンプ給湯機１１の水の流路において、ポンプ３１よりも下流側で水熱交換器２１よりも上流側に位置する入水配管２７に電気分解装置４１を設ける場合を例に挙げて説明したが、これに限定されない。電気分解装置４１は、水の流路において水熱交換器２１よりも上流側に設けられていればよい。具体的に、電気分解装置４１は、例えばポンプ３１よりも上流側の入水配管２７に設けられていてもよく、また、給水源からタンク１５に水を供給する給水配管３７に設けられていてもよい。
【００７７】
前記実施形態では、沸上げ運転の開始と同時に電極対４９の極性を反転させているが、例えば沸上げ運転の開始の直前などの開始前の時期、又は沸上げ運転の開始の直後などの開始後の時期のように沸上げ運転の開始に関連付けられた時期に電極対４９の極性を反転させてもよい。
【００７８】
前記実施形態では、沸上げ運転の完了の直後にスケール排出口６１からスケールが排出される場合を例示したが、これに限定されない。スケールの排出時期は、沸上げ運転以外の時間帯であればよく、例えば沸上げ運転の開始直前であってもよい。
【００７９】
前記実施形態では、スケールを排出するためのスケール排出部（スケール排出口６１）が容器４７の底部に設けられている場合を例示したが、これに限定されない。スケール排出部は、例えば容器４７よりも下流側に位置する部位に設けられていてもよい。具体的に、スケール排出部は、例えば入水配管２７に別途設けられたスケール排出用の弁（例えば三方弁）などであってもよい。
【００８０】
前記実施形態では、沸上げ運転が６時から２２時までの時間帯のように昼間を含む時間帯には実行されない場合を例示したが、これに限定されない。例えばユーザーの使用湯量が多くて湯が足りない場合には６時から２２時までの時間帯であっても追加の沸上げ運転が必要に応じて実行されることもある。したがって、上記実施形態の制御に加え、さらにこの追加の沸上げ運転の開始に関連付けて電極対４９の極性を反転させる制御が実施されてもよい。ただし、この場合であっても、電極の腐食を抑制する点で電極対４９の極性反転周期は、１日毎又は複数日毎であるのが好ましい。
【００８１】
前記実施形態では、容器４７が略直方体の形状を有している場合を例に挙げて説明したが、これに限定されない。容器４７は、直方体以外の角柱形状であってもよく、円柱形状であってもよい。
【００８２】
また、前記実施形態では、一過式の給湯機を例に挙げて説明したが、これに限定されない。本発明は、例えば給湯配管３５から給湯された水（湯）の一部が再びタンク１５に戻されるタイプの給湯機にも適用することができる。
【符号の説明】
【００８３】
１０ 冷媒回路
１１ ヒートポンプ給湯機
１５ タンク
２１ 水熱交換器
２７ 入水配管
２９ 出湯配管
３１ ポンプ
３２ コントローラ
３３ 制御部
３４ 記憶部
３５ 給湯配管
３７ 給水配管
４１ 電気分解装置
４９ 電極対
５０ ブロック
５１ 第１電極板
５２ 第２電極板
５３ 電源
６１ スケール排出部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水を貯留するタンク（１５）と、
冷媒との熱交換により水を加熱する水熱交換器（２１）を有する冷媒回路（１０）と、
前記タンク（１５）に貯留された水を前記水熱交換器（２１）に送り、前記水熱交換器（２１）において加熱された水を前記タンク（１５）に戻す導水路（２７，２９）と、
前記導水路（２７，２９）を含む水の流路において前記水熱交換器（２１）よりも上流側の水路内に設けられた電極対（４９）を有する電気分解装置（４１）と、
前記水熱交換器（２１）において水を加熱する沸上げ運転のスケジュールを記憶する記憶部（３４）と、
前記スケジュールに基づいて、前記沸上げ運転の開始に関連付けて前記電極対（４９）の極性を反転させる制御を実行する制御部（３３）と、を備えているヒートポンプ給湯機。
【請求項２】
前記電気分解装置（４１）内に溜まるスケールを外部に排出するスケール排出部（６１）をさらに備え、
前記制御部（３３）は、前記スケジュールに基づいて、前記沸上げ運転以外の時間帯に前記スケール排出部（６１）からスケールを排出する制御を実行する、請求項１に記載のヒートポンプ給湯機。
【請求項３】
前記制御部（３３）は、前記沸上げ運転の完了毎に前記スケール排出部（６１）からスケールを排出する制御を実行する、請求項２に記載のヒートポンプ給湯機。
【請求項４】
前記制御部（３３）は、前記スケジュールに基づいて、前記沸上げ運転の開始毎に前記電極対（４９）の極性を反転させる制御を実行する、請求項１〜３のいずれか１項に記載のヒートポンプ給湯機。
【請求項１】
水を貯留するタンク（１５）と、
冷媒との熱交換により水を加熱する水熱交換器（２１）を有する冷媒回路（１０）と、
前記タンク（１５）に貯留された水を前記水熱交換器（２１）に送り、前記水熱交換器（２１）において加熱された水を前記タンク（１５）に戻す導水路（２７，２９）と、
前記導水路（２７，２９）を含む水の流路において前記水熱交換器（２１）よりも上流側の水路内に設けられた電極対（４９）を有する電気分解装置（４１）と、
前記水熱交換器（２１）において水を加熱する沸上げ運転のスケジュールを記憶する記憶部（３４）と、
前記スケジュールに基づいて、前記沸上げ運転の開始に関連付けて前記電極対（４９）の極性を反転させる制御を実行する制御部（３３）と、を備えているヒートポンプ給湯機。
【請求項２】
前記電気分解装置（４１）内に溜まるスケールを外部に排出するスケール排出部（６１）をさらに備え、
前記制御部（３３）は、前記スケジュールに基づいて、前記沸上げ運転以外の時間帯に前記スケール排出部（６１）からスケールを排出する制御を実行する、請求項１に記載のヒートポンプ給湯機。
【請求項３】
前記制御部（３３）は、前記沸上げ運転の完了毎に前記スケール排出部（６１）からスケールを排出する制御を実行する、請求項２に記載のヒートポンプ給湯機。
【請求項４】
前記制御部（３３）は、前記スケジュールに基づいて、前記沸上げ運転の開始毎に前記電極対（４９）の極性を反転させる制御を実行する、請求項１〜３のいずれか１項に記載のヒートポンプ給湯機。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１３−６１１４２（Ｐ２０１３−６１１４２Ａ）
【公開日】平成２５年４月４日（２０１３．４．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２０１５０９（Ｐ２０１１−２０１５０９）
【出願日】平成２３年９月１５日（２０１１．９．１５）
【出願人】（０００００２８５３）ダイキン工業株式会社 (7,604)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月４日（２０１３．４．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月１５日（２０１１．９．１５）
【出願人】（０００００２８５３）ダイキン工業株式会社 (7,604)
【Ｆターム（参考）】
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