電気分解装置及びこれを備えたヒートポンプ式給湯機
【課題】水中のスケール成分の除去効率に優れた電気分解装置、及びこれを備えたヒートポンプ式給湯機を提供する。
【解決手段】各電極対４９は、一対の電極板５３を有している。複数の電極板５３は、電極板５３の厚み方向に、間隔をあけて配列されている。複数の電極対４９は、入口から容器４７内に流入した水が各電極対４９における一対の電極板５３の間を通って出口に至るように、複数の電極板５３により形成された水流路Ｆを有している。水熱交換器２１により加熱される水の温度が予め設定された値以上の場合、又は給湯機の設定温度が予め設定された値以上の場合に、電源５１により各電極対４９に電圧が印加される。
【解決手段】各電極対４９は、一対の電極板５３を有している。複数の電極板５３は、電極板５３の厚み方向に、間隔をあけて配列されている。複数の電極対４９は、入口から容器４７内に流入した水が各電極対４９における一対の電極板５３の間を通って出口に至るように、複数の電極板５３により形成された水流路Ｆを有している。水熱交換器２１により加熱される水の温度が予め設定された値以上の場合、又は給湯機の設定温度が予め設定された値以上の場合に、電源５１により各電極対４９に電圧が印加される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヒートポンプ式給湯機などの給湯機において水中のスケール成分を除去するための電気分解装置、及びこれを備えたヒートポンプ式給湯機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ヒートポンプ式給湯機は、圧縮機、水熱交換器、膨張弁及び空気熱交換器をこの順に配管で接続したヒートポンプユニットと、水が貯留されるタンク、このタンクの水を水熱交換器に送る入水配管、及び水熱交換器により加熱された水をタンクに戻す出湯配管を有する貯湯ユニットとを備えている。このヒートポンプ式給湯機では、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】
ところで、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、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、水熱交換器においては水の温度が高くなるので、他の部位よりも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、１つの電極対が電解槽内に設置された電気分解装置を備えた冷却水循環装置が提案されている。この特許文献１には、電気分解によって冷却水中からスケール成分を除去することができるので、循環経路内でのスケールの付着を低減できる、と記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開第２００６／０２７８２５号
【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、特許文献１に開示されている電気分解装置では、水中のスケール成分の除去効率が必ずしも十分ではない。
【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、水中のスケール成分の除去効率に優れた電気分解装置、及びこれを備えたヒートポンプ式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】
本発明の電気分解装置（４１）は、水を加熱するための水熱交換器（２１）を有する給湯機に用いられる。前記電気分解装置（４１）は、容器（４７）と、複数の電極対（４９）と、電源（５１）とを備えている。前記容器（４７）は、水の入口及び出口のいずれか一方として機能する第１流通口（４３）と、水の入口及び出口のいずれか他方として機能する第２流通口（４５）とを有する。前記複数の電極対（４９）は、前記容器（４７）内に配設されている。前記電源（５１）は、各電極対（４９）に電圧を印加する。各電極対（４９）は、一対の電極板（５３）を有している。複数の前記電極板（５３）は、電極板（５３）の厚み方向に、間隔をあけて配列されている。前記複数の電極対（４９）は、前記入口から前記容器（４７）内に流入した水が各電極対（４９）における前記一対の電極板（５３）の間を通って前記出口に至るように、前記複数の電極板（５３）により形成された水流路（Ｆ）を有している。
【０００９】
この構成では、複数の電極対（４９）を容器（４７）内に配設することにより、１つの電極対（４９）が電解槽内に設置された従来の電気分解装置（４１）に比べて、スケール成分の除去効率を向上させることができる。また、各電極対（４９）は、一対の電極板（５３）を有している。したがって、前記複数の電極対（４９）は、複数の電極板（５３）により構成されている。複数の電極板（５３）は、厚み方向に間隔をあけて配列されている。そして、入口から容器（４７）内に流入した水は、各電極対（４９）における前記一対の電極板（５３）の間を通って出口に至る。このような構成を採用することにより、複数の電極対（４９）が占める容積を小さく抑えつつ、電極と水との接触面積を大きくすることができる。
【００１０】
また、前記電気分解装置（４１）において、前記容器（４７）は、前記複数の電極板（５３）よりもこれらの配列方向（Ｄ）の一方側に位置する第１壁部（４７１）と、前記複数の電極板（５３）よりも前記配列方向（Ｄ）の他方側に位置し、前記複数の電極板（５３）を介して前記第１壁部（４７１）と対向する第２壁部（４７２）と、前記配列方向（Ｄ）に沿って延びて前記複数の電極板（５３）を囲むとともに、前記第１壁部（４７１）と前記第２壁部（４７２）をつなぐ側壁部（４８）と、を有しているのが好ましく、この場合において、前記第１流通口（４３）は、前記第１壁部（４７１）又はその近傍に設けられており、前記第２流通口（４５）は、前記第２壁部（４７２）又はその近傍に設けられているのが好ましい。
【００１１】
この構成では、水の入口及び出口の一方が、複数の電極板（５３）の配列方向（Ｄ）の一方側に設けられており、水の入口及び出口の他方が、複数の電極板（５３）の配列方向（Ｄ）の他方側に設けられている。このように入口と出口を前記配列方向（Ｄ）の一方側と他方側に設けることによって、前記複数の電極対（４９）に水を行き渡らせやすくなるので、スケール成分の除去効率をより向上させることができる。
【００１２】
複数の電極板（５３）の好ましい配置例としては、次のような構成が挙げられる。すなわち、前記電気分解装置（４１）において、前記側壁部（４８）は、前記配列方向（Ｄ）に沿って延びる第３壁部（４７３）と、前記配列方向（Ｄ）に沿って延び、前記複数の電極板（５３）を介して前記第３壁部（４７３）と対向する第４壁部（４７４）とを含み、前記複数の電極板（５３）は、前記電源（５１）の一方の極に接続される第１電極板（５３１）と、前記電源（５１）の他方の極に接続される第２電極板（５３２）とを有し、前記第１電極板（５３１）は、前記第３壁部（４７３）に位置する基端部から前記第４壁部（４７４）に向かって延設され、前記第２電極板（５３２）は、前記第４壁部（４７４）に位置する基端部から前記第３壁部（４７３）に向かって延設されているのが好ましく、この場合において、前記水流路（Ｆ）は、前記第１電極板（５３１）と前記第２電極板（５３２）が前記配列方向（Ｄ）に沿って交互に並ぶことにより、蛇行した経路を有しているのが好ましい。
【００１３】
この構成では、前記第１電極板（５３１）と前記第２電極板（５３２）が前記配列方向（Ｄ）に沿って交互に並び、前記水流路（Ｆ）が蛇行した経路を有している。入口から容器（４７）内に流入した水は、前記蛇行した経路に沿って流れることにより、各電極対（４９）における前記一対の電極板（５３）の間を、前記入口側の電極対（４９）から順に通過する。これにより、入口から容器（４７）内に流入した水を前記複数の電極対（４９）に満遍なく行き渡らせることができるので、スケール成分の除去効率をさらに向上させることができる。
【００１４】
また、複数の電極板（５３）の他の配置例としては、次のような構成が挙げられる。例えば、前記電気分解装置（４１）において、前記側壁部（４８）は、前記配列方向（Ｄ）に沿って延びる第３壁部（４７３）と、前記配列方向（Ｄ）に沿って延び、前記複数の電極板（５３）を介して前記第３壁部（４７３）と対向する第４壁部（４７４）とを含み、各電極板（５３）の一端部と前記第３壁部（４７３）との間には水が流通可能な隙間が設けられており、各電極板（５３）の他端部と前記第４壁部（４７４）との間には水が流通可能な隙間が設けられており、前記第１流通口（４３）は、前記第１壁部（４７１）において、前記第４壁部（４７４）よりも前記第３壁部（４７３）に近い位置に設けられており、前記第２流通口（４５）は、前記第２壁部（４７２）において、前記第３壁部（４７３）よりも前記第４壁部（４７４）に近い位置に設けられている。
【００１５】
この構成では、第１流通口（４３）が入口として機能し、第２流通口（４５）が出口として機能する場合を例に挙げて説明すると、入口から容器（４７）内に流入した水は、おおよそ次のような経路をたどって出口から流出する。すなわち、第１壁部（４７１）に設けられた入口から容器（４７）内に流入した水は、各電極板（５３）の一端部と第３壁部（４７３）との前記隙間を通じて、第３壁部（４７３）に沿って第２壁部（４７２）側に流れる。この第３壁部（４７３）に沿って流れる水は、その一部が前記配列方向（Ｄ）に並ぶ各電極対（４９）の電極板間に流れ込んでいく。そして、各電極対（４９）の電極板間を電極板（５３）に沿って流れた水は、第４壁部（４７４）側において合流し、第４壁部（４７４）に沿って第２壁部（４７２）側に流れ、第２流通口（４５）から容器（４７）外に流出する。
【００１６】
また、前記電気分解装置（４１）において、各電極板（５３）は、前記一端部が前記他端部よりも前記配列方向（Ｄ）の前記一方側に位置するように傾斜して配置されているのが好ましい。
【００１７】
この構成では、各電極板（５３）が上記のように傾斜して配置されていることにより、前記複数の電極板（５３）により形成された前記水流路（Ｆ）も電極板（５３）の傾斜方向とほぼ同じ方向に傾斜している。例えば第１流通口（４３）が入口として機能する場合を例に挙げて水の流れを説明すると、次のようになる。すなわち、前記一端部側から各電極対（４９）の電極板間（水流路（Ｆ））に流入する流入方向は、容器（４７）内に流入した水が前記第３壁部（４７３）に沿って前記第２壁部（４７２）側に流れる流れ方向と鋭角をなすように傾斜している。したがって、第３壁部（４７３）に沿って第２壁部（４７２）側に流れる水は、前記配列方向（Ｄ）に並ぶ各電極対（４９）の電極板間に流れ込みやすくなる。
【００１８】
ところで、特許文献１のように水を冷却水として循環させる循環式の冷却水循環装置ではなく、加熱された水（湯）をユーザーが利用するヒートポンプ式給湯機においては、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定期的に補充される。したがって、ヒートポンプ式給湯機の場合には、循環式の前記冷却水循環装置に比べて、効率よくスケール成分を除去する必要がある。特に、井戸水などの地下水を給水源として用いた場合にはスケールが析出しやすい。
【００１９】
そこで、本発明のヒートポンプ式給湯機は、水を加熱するための水熱交換器（２１）を有し、冷媒配管を通じて冷媒が循環するヒートポンプユニット（１３）と、水が貯留されるタンク（１５）、前記タンク（１５）の水を前記水熱交換器（２１）に送る送り側流路（２７）、及び前記水熱交換器（２１）により加熱された水を前記タンク（１５）に戻す戻し側流路（２９）を有する貯湯ユニット（１７）と、給水源から前記タンク（１５）に水を給水する給水配管（３７）、及び前記タンク（１５）に貯留された高温の水を給湯する給湯配管（３５）と、前記水に含まれるスケール成分を除去するための前記電気分解装置（４１）と、を備えている。
【００２０】
この構成では、従来の電気分解装置に比べてスケール成分の除去効率を向上させることができる前記電気分解装置（４１）を備えているので、ヒートポンプ式給湯機であっても、水熱交換器（２１）においてスケールが析出するのを効果的に抑制することができる。
【００２１】
また、前記ヒートポンプ式給湯機において、前記電気分解装置（４１）は、前記送り側流路（２７）に設けられているのが好ましい。
【００２２】
この構成では、前記電気分解装置（４１）は、前記送り側流路（２７）に設けられている。この送り側流路（２７）においては水の流速が低く、その変動が小さいので、電気分解装置（４１）を通過する水も低流速でほぼ一定である。これにより、電気分解装置（４１）において安定して効果的なスケール成分の除去効果を得ることができる。また、ヒートポンプの運転時に電気分解を行うので、夜間電力を使用でき、電気代を低く抑えることも可能になる。
【００２３】
また、前記ヒートポンプ式給湯機において、前記電気分解装置（４１）の前記電源（５１）を制御する制御部をさらに備えているのが好ましく、この場合において、前記制御部は、前記水熱交換器（２１）により加熱される水の温度が予め設定された値以上の場合に各電極対（４９）に電圧が印加されるように前記電源（５１）を制御するのが好ましい。
【００２４】
この構成では、水の温度がスケールの発生しやすい前記予め設定された値以上の場合に各電極対（４９）に電圧が印加され、それ以外のときには電圧の印加をせずに消費電力を低減できる。
【００２５】
また、前記ヒートポンプ式給湯機において、前記電気分解装置（４１）の前記電源（５１）を制御する制御部をさらに備えているのが好ましく、この場合において、前記制御部は、前記貯湯ユニット（１７）における水質に応じて各電極対（４９）に印加される電圧を調節するように前記電源（５１）を制御するのが好ましい。
【００２６】
この構成では、例えば水の硬度などの水質に応じて各電極対（４９）に印加される電圧を調節するので、その水質に必要とされる電圧の印加が可能になる。これにより、スケール成分の除去効率を高めつつ、過剰な電圧の印加を抑制して消費電力を低減できる。
【００２７】
また、前記ヒートポンプ式給湯機において、前記送り側流路（２７）は、前記電気分解装置（４１）を通過した水を前記電気分解装置（４１）の上流側に戻して前記電気分解装置（４１）に再度流入させるための再流入流路を有しているのが好ましい。
【００２８】
この構成では、電気分解装置（４１）を通過した水を、再流入流路を通じて再度電気分解装置（４１）に流入させることができるので、電気分解装置（４１）のサイズが大きくなるのを抑制しつつ、スケール成分の除去効率をさらに高めることができる。
【００２９】
また、前記ヒートポンプ式給湯機において、前記電気分解装置（４１）における前記入口と前記出口を反転させる反転機構をさらに備えているのが好ましい。
【００３０】
電気分解装置（４１）の容器（４７）内を水が上流側から下流側に流れる過程においては、水に含まれるスケール成分は、徐々に除去されるので、上流側の領域よりも下流側の領域の方が電解質の濃度が低い。したがって、前記下流側の領域の方が前記上流側の領域よりもスケール成分の除去効率が低くなりやすい。この構成では、前記機構により前記入口と前記出口を反転させることにより、容器（４７）内において、入口側の領域と出口側の領域との間で生じるスケール成分の濃度差（水の導電率の差）を小さくすることができる。これにより、容器（４７）内において、入口側の領域と出口側の領域の電気分解効率の差が小さくなり、全体として電気分解効率を向上させることができる。また、トータルの消費電力を抑えつつ、スケール成分の除去効率を維持又は向上させることも可能になる。また、電極板（５３）へのスケールの付着量のばらつきを、複数の電極板間で小さくすることができる。これにより、特定の電極板（５３）にスケールが偏って析出するのを抑制できる。
【００３１】
また、前記電気分解装置（４１）は、一過式の前記ヒートポンプ式給湯機に用いるのが好ましい。一過式の給湯機では、前記給湯配管（３５）から給湯された水を前記タンク（１５）に戻さないので、タンク（１５）から給湯配管（３５）を通じて排出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。したがって、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。前記電気分解装置（４１）は、スケール成分の除去効率に優れているので、一過式のヒートポンプ式給湯機にも好適である。
【発明の効果】
【００３２】
以上説明したように、本発明によれば、水中のスケール成分の除去効率に優れた電気分解装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の一実施形態にかかるヒートポンプ式給湯機を示す構成図である。
【図２】（Ａ）は、前記ヒートポンプ式給湯機に用いられる本発明の第１実施形態にかかる電気分解装置を示す断面図であり、電気分解装置を側方から見たときの図である。（Ｂ）は、この電気分解装置の平面図である。
【図３】（Ａ）は、図２の電気分解装置を示す概略図であり、（Ｂ）〜（Ｄ）は、第１実施形態の変形例にかかる電気分解装置をそれぞれ示す概略図である。
【図４】（Ａ）〜（Ｄ）は、第１実施形態の他の変形例にかかる電気分解装置をそれぞれ示す概略図である。
【図５】（Ａ）〜（Ｄ）は、第１実施形態のさらに他の変形例にかかる電気分解装置をそれぞれ示す概略図である。
【図６】本発明の第２実施形態にかかる電気分解装置を示す断面図である。
【図７】（Ａ）は、図６の電気分解装置を示す概略図であり、（Ｂ）〜（Ｄ）は、第２実施形態の変形例にかかる電気分解装置を示す概略図である。
【図８】（Ａ）〜（Ｈ）は、第２実施形態の他の変形例にかかる電気分解装置を示す概略図である。
【図９】（Ａ）〜（Ｃ）は、第２実施形態のさらに他の変形例にかかる電気分解装置を示す断面図である。
【図１０】前記ヒートポンプ式給湯機の変形例を示す断面図である。
【図１１】（Ａ）及び（Ｂ）は、前記ヒートポンプ式給湯機の変形例を示す概略図である。
【図１２】前記ヒートポンプ式給湯機の変形例を示す概略図である。
【図１３】（Ａ）及び（Ｂ）は、前記ヒートポンプ式給湯機の変形例を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００３５】
＜ヒートポンプ式給湯機＞
図１に示すように、第１実施形態のヒートポンプ式給湯機１１は、冷媒が循環するヒートポンプユニット１３と、このヒートポンプユニット１３の冷媒と熱交換して低温の水を沸き上げ、タンク１５に高温の水を貯留する貯湯ユニット１７と、給水配管３７と、給湯配管３５と、電気分解装置４１と、制御部３３とを備えている。
【００３６】
ヒートポンプユニット１３は、圧縮機１９と、水熱交換器２１と、電動膨張弁２３と、空気熱交換器２５と、これらを接続する配管とを有している。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。
【００３７】
貯湯ユニット１７は、水が貯留されるタンク１５と、このタンク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とを有している。入水配管２７には、ポンプ３１が設けられている。このポンプ３１は、タンク１５の下部から入水配管２７内に流入した水を、水熱交換器２１および出湯配管２９を通じてタンク１５の上部に送水する。
【００３８】
電気分解装置４１は、入水配管２７に設けられており、ポンプ３１と水熱交換器２１との間に位置している。電気分解装置４１の詳細については後述する。
【００３９】
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。
【００４０】
制御部３３は、中央処理装置（ＣＰＵ）、プログラムなどのデータが記憶されているメモリ、プログラム実行時のデータ、各種設定値、計測されたデータなどを記憶するためのメモリなどで構成されている。制御部３３は、タンク１５、水熱交換器２１、配管などに設けられた図略の温度センサにより測定された温度データなどに基づいてヒートポンプユニット１３および貯湯ユニット１７を制御する。
【００４１】
次に、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。
【００４２】
本実施形態のヒートポンプ式給湯機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式給湯機の場合には、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。
【００４３】
＜電気分解装置＞
（第１実施形態）
図２（Ａ）は、給湯機１１に用いられる本発明の第１実施形態にかかる電気分解装置４１を示す断面図である。図２（Ａ）は、電気分解装置４１を側方から見たときの図である。図２（Ｂ）は、この電気分解装置４１の平面図である。図２（Ａ），（Ｂ）に示すように、第１実施形態にかかる電気分解装置４１は、容器４７と、複数の電極対４９と、電源５１とを備えている。
【００４４】
図２（Ａ），（Ｂ）に示すように、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、後述する複数の電極板５３を介して、側壁部４８の延びる方向（複数の電極板５３の配列方向Ｄ）に対向している。
【００４５】
側壁部４８は、図２（Ａ）に示す第３壁部４７３及び第４壁部４７４と、図２（Ｂ）に示す第５壁部４７５及び第６壁部４７６とを有している。本実施形態の電気分解装置４１は、例えば、第３壁部４７３が下に、第４壁部４７４が上に位置するように、図２（Ａ）に示す向きに配置して用いられる。第３壁部４７３と第４壁部４７４は、複数の電極板５３を介して高さ方向Ｈ（上下方向）に対向している。同様に、第５壁部４７５と第６壁部４７６は、複数の電極板５３を介して、幅方向Ｗ（配列方向Ｄに垂直な水平方向）に対向している。
【００４６】
第１壁部４７１は、水の出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、水の出入口として機能する第２流通口４５を有している。本実施形態では、第１流通口４３は、入口として機能し、第２流通口４５は、出口として機能する。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。
【００４７】
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に近く、かつ第６壁部４７６よりも第５壁部４７５に近い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に近く、かつ第５壁部４７５よりも第６壁部４７６に近い位置に設けられている。具体的には、第１流通口４３及び第２流通口４５は、直方体形状の容器４７における対角の近傍にそれぞれ設けられている。
【００４８】
容器４７は、細長い形状を有している。第１壁部４７１の外面と第２壁部４７２の外面との距離は、第３壁部４７３の外面と第４壁部４７４の外面との距離、及び第５壁部４７５の外面と第６壁部４７６の外面との距離よりも大きい。
【００４９】
各電極対４９は、一対の電極板５３（第１電極板５３１と第２電極板５３２）により構成されている。容器４７内には、複数の電極対４９を構成する複数の電極板５３が配置されている。複数の電極板５３は、電極板５３の厚み方向に、間隔をあけて配列されている。各電極板５３は、配列方向Ｄとほぼ垂直な方向に延びる姿勢で配置されている。配列方向Ｄ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５３同士の間隔はほぼ同じである。各電極対４９における電極板５３同士の隙間は、水が流れる流路（水流路）Ｆとして機能する。
【００５０】
各電極板５３は、略長方形である。電極板５３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。
【００５１】
複数の電極板５３は、電源５１の正極に接続された複数の第１電極板５３１と、電源５１の負極に接続された複数の第２電極板５３２とを含む。本実施形態では、第１電極板５３１が陽極として機能し、第２電極板５３２が陰極として機能する。複数の電極板５３の配列方向Ｄに沿って、第１電極板５３１と第２電極板５３２とは、交互に並んでいる。各電極板５３は、異極の電極板５３と絶縁された状態で、例えば図略の支持部材などによって側壁部４８に固定されている。
【００５２】
例えば図２（Ａ）において、左端の第２電極板５３２と左から２番目の第１電極板５３１とは１つの電極対４９を構成している。また、左から２番目の第１電極板５３１と左から３番目の第２電極板５３２とは１つの電極対４９を構成している。以下、同様にして隣り合う電極板５３が１つの電極対４９を構成している。
【００５３】
図２（Ａ）に示すように、各電極板５３における高さ方向Ｈの一端部５３ａと第３壁部４７３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。また、各電極板５３における高さ方向Ｈの他端部５３ｂと第４壁部４７４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。各電極板５３と側壁部４８の内面との隙間は、前述の隙間Ｇ１と隙間Ｇ２のみであってもよいが、さらに、各電極板５３の端部と第５壁部４７５の内面との間、及び各電極板５３の端部と第６壁部４７６の内面との間に設けられていてもよい。
【００５４】
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内に流入した水は、おおよそ次のような経路をたどって第２流通口４５から容器４７外に流出する。すなわち、容器４７内に流入した水は、各電極板５３の一端部５３ａと第３壁部４７３の内面との隙間Ｇ１を通じて、第３壁部４７３に沿って第２壁部４７２側に流れる。この第３壁部４７３に沿って流れる水は、その一部が配列方向Ｄに並ぶ各電極対４９の電極板５３同士の隙間（水流路Ｆ）に、上流側の水流路Ｆから順に流れ込んでいく。そして、各電極対４９の水流路Ｆを電極板５３に沿って流れた水は、第４壁部４７４側において合流し、第４壁部４７４に沿って第２壁部４７２側に流れ、第２流通口４５から容器４７外に流出する。
【００５５】
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、電気分解によって陰極の第２電極板５３２にスケールが析出する。第２電極板５３２に付着したスケールは、例えば第２電極板５３２を定期的に洗浄するなどして電気分解装置４１内から除去される。また、後述する図９（Ａ），（Ｂ）の第２実施形態の変形例に示すように、電極板５３の極性を反転させることにより、陰極に付着していたスケールを陰極から脱落させることもできる。
【００５６】
電気分解中の陰極では、水素イオンと電子が反応して水素が生じる反応（２Ｈ＋＋２ｅ−→Ｈ２）が起こり、陰極周辺のｐＨが上昇する。一方、電気分解中の陽極では、水酸化物イオンから水と酸素が生じる反応（４ＯＨ−→２Ｈ２Ｏ＋Ｏ２＋４ｅ−）が起こり、陽極周辺のｐＨが低下する。
【００５７】
図３（Ａ）は、図２の電気分解装置を示す概略図であり、図３（Ｂ）〜図３（Ｄ）、図４（Ａ）〜図４（Ｄ）及び図５（Ａ）〜図５（Ｄ）は、第１実施形態の変形例にかかる電気分解装置４１を示す概略図である。これらの図は、電気分解装置４１を側方から見たときの断面を示している。これらの電気分解装置４１では、電源５１の図示を省略している。図３（Ａ）に示す電気分解装置４１は、前述した図２に示す電気分解装置４１と同様の構造であるので説明を省略する。他の変形例については、主な構成を以下に概説する。
【００５８】
図３（Ｂ）に示す電気分解装置４１は、基本構造が図３（Ａ）に示す電気分解装置４１と同様であり、使用時の装置の向きが異なっている。この電気分解装置４１では、電極板５３の配列方向Ｄ及び容器４７の長手方向は、ともに上下方向（高さ方向Ｈ）に向いている。図３（Ｃ）に示す電気分解装置４１では、電極板５３の配列方向Ｄは、水平方向に向いており、容器４７の長手方向は、上下方向に向いている。図３（Ｄ）に示す電気分解装置４１では、電極板５３の配列方向Ｄは、上下方向に向いており、容器４７の長手方向は、水平方向に向いている。
【００５９】
図４（Ａ）〜図４（Ｄ）に示す電気分解装置４１は、図３（Ａ）〜図３（Ｄ）に示す電気分解装置４１とそれぞれ類似しており、複数の電極板５３が次のように傾斜している点が異なっている。
【００６０】
図４（Ａ）〜図４（Ｄ）に示す各電気分解装置４１では、各電極板５３は、一端部５３ａが他端部５３ｂよりも配列方向Ｄの一方側（配列方向Ｄの第１壁部４７１側）に位置するように傾斜して配置されている。例えば、図３（Ａ）に示す変形例では、各電極板５３は、容器４７の高さ方向Ｈとほぼ平行な方向に配置されているが、図４（Ａ）に示す変形例では、各電極板５３は、高さ方向Ｈに対して傾斜して配置されている。
【００６１】
各電極板５３が上記のように傾斜して配置されていることにより、複数の電極板５３により形成された水流路Ｆも電極板５３の傾斜方向とほぼ同じ方向に傾斜している。
【００６２】
これらの変形例における水の流れは、例えば図４（Ａ）の電気分解装置４１を例に挙げて説明すると、おおよそ次のようになる。すなわち、電極板５３の一端部５３ａ側から水流路Ｆに流入する流入方向は、第１流通口４３から容器４７内に流入した水が第３壁部４７３に沿って第２壁部４７２側に流れる流れ方向と鋭角（図４（Ａ）の角度θ）をなすように傾斜している。
【００６３】
したがって、図４（Ａ）〜図４（Ｄ）に示す変形例では、第３壁部４７３に沿って第２壁部４７２側に流れる水は、図３（Ａ）〜（Ｄ）に示す変形例と比べて、各電極対４９の水流路Ｆに流れ込みやすくなる。しかも、各電極対４９の水流路Ｆを電極板５３に沿って流れた水は、第４壁部４７４側において他の水流路Ｆを流れてきた水とスムーズに合流する。
【００６４】
また、図４（Ａ）〜図４（Ｄ）に示す変形例では、各電極板５３を傾斜して配置しているので、図３（Ａ）〜（Ｄ）に示す変形例と比べて、容器４７の大きさが同じであっても各電極板５３の面積を大きくすることができる。
【００６５】
図５（Ａ）〜図５（Ｄ）に示す電気分解装置４１は、複数の電極板が傾斜している点で図４（Ａ）〜図４（Ｄ）に示す変形例と構造がそれぞれ類似しているが、以下の点で構造が異なっている。
【００６６】
図５（Ａ）〜図５（Ｄ）に示す電気分解装置４１では、各電極板５３は、一端部５３ａ側の部位と他端部５３ｂ側の部位とが図４（Ａ）〜図４（Ｄ）に示す変形例の各電極板５３の傾斜方向と同様の方向に傾斜しており、一端部５３ａ側の部位と他端部５３ｂ側の部位との間の部位が配列方向Ｄとほぼ垂直である。言い換えると、図５（Ａ）〜図５（Ｄ）に示すでは、各電極板５３は、容器４７の高さ方向Ｈにほぼ平行な非傾斜部位と、この非傾斜部位よりも一端部５３ａ側の部位と、非傾斜部位よりも他端部５３ｂ側の部位とを有している。
【００６７】
したがって、図５（Ａ）〜図５（Ｄ）に示す変形例では、図３（Ａ）〜図３（Ｄ）に示す変形例と比べて、各電極対４９の水流路Ｆへの流れ込みやすさと、合流時の円滑性とが向上するとともに、各電極板５３の面積を大きくすることができる。
【００６８】
（第２実施形態）
図６は、本発明の第２実施形態にかかる電気分解装置４１を示す断面図である。図６は、電気分解装置４１を水平方向に見たときの図である。図６に示すように、この第２実施形態では、各電極板５３の構成が第１実施形態とは異なっている。第１実施形態と同様の構成については、第１実施形態と同じ符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００６９】
この電気分解装置４１では、複数の第１電極板５３１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５３１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板５４（又は連結用配線５４）につながっている。この連結板５４の端部は電源５１の正極に接続されている。連結板５４は、第３壁部４７３内に埋設されている。各第１電極板５３１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Ｇ３が設けられている。
【００７０】
複数の第２電極板５３２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５３２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板５６（又は連結用配線５６）につながっている。この連結板５６の端部は電源５１の負極に接続されている。連結板５６は、第４壁部４７４内に埋設されている。各第２電極板５３２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Ｇ４が設けられている。
【００７１】
複数の第１電極板５３１とこれらが連結された連結板５４とは、図６に示す断面形状が櫛状である。同様に、複数の第２電極板５３２とこれらが連結された連結板５６とは、図６に示す断面形状が櫛状である。第１電極板５３１と第２電極板５３２は、配列方向Ｄに沿って交互に並んでいる。以上のような構造を有する第２実施形態の電気分解装置４１では、図６に示すように、水流路Ｆは、上下に蛇行した経路を有している。
【００７２】
図７（Ａ）は、図６の電気分解装置４１を示す概略図であり、図７（Ｂ）〜図７（Ｄ）は、第２実施形態の変形例にかかる電気分解装置４１を示す概略図である。これらの図は、電気分解装置４１を側方から見たときの断面を示している。
【００７３】
図７（Ａ）に示す電気分解装置４１は、前述した図６に示す電気分解装置４１と同様の構造である。この電気分解装置４１では、第１流通口４３から容器４７内に流入した水は、上下に蛇行しながら側方に向かって容器４７内を流れる。
【００７４】
図７（Ｂ）に示す電気分解装置４１では、電極板５３の配列方向Ｄ及び容器４７の長手方向は、ともに上下方向に向いている。また、この電気分解装置４１では、第１流通口４３は、第３壁部４７３に設けられており、第１壁部４７１と第３壁部４７３の角部の近傍に位置している。第２流通口４５は、第４壁部４７４に設けられており、第２壁部４７２と第４壁部４７４の角部の近傍に位置している。この電気分解装置４１では、第１流通口４３から容器４７内に流入した水は、左右に蛇行しながら上方に向かって容器４７内を流れる。なお、第２流通口４５を入口とし、第１流通口４５を出口としてもよい。
【００７５】
図７（Ｃ）に示す電気分解装置４１では、電極板５３の配列方向Ｄは、水平方向に向いており、容器４７の長手方向は、上下方向に向いている。水の流れは図７（Ａ）の電気分解装置４１と同様である。
【００７６】
図７（Ｄ）に示す電気分解装置４１では、電極板５３の配列方向Ｄは、上下方向に向いており、容器４７の長手方向は、水平方向に向いている。また、この電気分解装置４１では、第１流通口４３は、第３壁部４７３に設けられており、第１壁部４７１と第３壁部４７３の角部の近傍に位置している。第２流通口４５は、第４壁部４７４に設けられており、第２壁部４７２と第４壁部４７４の角部の近傍に位置している。水の流れは図７（Ｂ）の電気分解装置４１と同様である。
【００７７】
図８（Ａ），（Ｂ）は、第２実施形態のさらに他の変形例にかかる電気分解装置を示す概略図である。図８（Ａ）は、電気分解装置４１を上方から見たときの断面を示しており、図８（Ｂ）は、この電気分解装置４１を側方から見たときの断面を示している。この電気分解装置４１では、電極板５３の配列方向Ｄ及び容器４７の長手方向は、ともに水平方向に向いている。この電気分解装置４１では、第１流通口４３から容器４７内に流入した水は、左右に蛇行しながら側方に向かって容器４７内を流れる。
【００７８】
図８（Ｃ），（Ｄ）は、第２実施形態のさらに他の変形例にかかる電気分解装置を示す概略図である。図８（Ｃ）は、電気分解装置４１を下流側から見たときの断面を示しており、図８（Ｄ）は、この電気分解装置４１を側方から見たときの断面を示している。この電気分解装置４１では、電極板５３の配列方向Ｄ及び容器４７の長手方向は、ともに上下方向に向いている。この電気分解装置４１では、第１流通口４３から容器４７内に流入した水は、左右に蛇行しながら上方に向かって容器４７内を流れる。
【００７９】
図８（Ｅ），（Ｆ）は、第２実施形態のさらに他の変形例にかかる電気分解装置を示す概略図である。図８（Ｅ）は、電気分解装置４１を上方から見たときの断面を示しており、図８（Ｆ）は、この電気分解装置４１を側方から見たときの断面を示している。この電気分解装置４１では、電極板５３の配列方向Ｄは、水平方向を向いており、容器４７の長手方向は、上下方向に向いている。この電気分解装置４１では、第１流通口４３から容器４７内に流入した水は、左右に蛇行しながら側方に向かって容器４７内を流れる。
【００８０】
図８（Ｇ），（Ｈ）は、第２実施形態のさらに他の変形例にかかる電気分解装置を示す概略図である。図８（Ｇ）は、電気分解装置４１を下流側から見たときの断面を示しており、図８（Ｈ）は、この電気分解装置４１を側方から見たときの断面を示している。この電気分解装置４１では、電極板５３の配列方向Ｄは、上下方向を向いており、容器４７の長手方向は、水平方向に向いている。この電気分解装置４１では、第１流通口４３から容器４７内に流入した水は、左右に蛇行しながら上方に向かって容器４７内を流れる。
【００８１】
図９（Ａ），（Ｂ）は、第２実施形態のさらに他の変形例にかかる電気分解装置を示す断面図である。この電気分解装置４１は、図６に示す電気分解装置４１と同様の構成については同じ符号を付してその説明を省略する。この変形例の電気分解装置４１は、電極板５３の極性を反転させる反転機構を有している。
【００８２】
図９（Ａ）に示す状態では、複数の第１電極板５３１は、連結板５４を介して電源５１の正極につながっており、複数の第２電極板５３２は、連結板５６を介して電源５１の負極につながっている。図９（Ｂ）に示す状態では、前記反転機構によって電極板５３の極性が反転し、複数の第１電極板５３１は、連結板５４を介して電源５１の負極につながっており、複数の第２電極板５３２は、連結板５６を介して電源５１の正極につながっている。例えば図９（Ｃ）に示す反転機構のように、接点切替部７１の接点及び接点切替部７２の接点を切り替えることによって電極板５３の極性を反転させることができる。
【００８３】
この変形例では、所定の周期、又は後述する水質、温度などの所定の条件に基づいて電極板５３の極性を反転させる。電気分解装置４１では、電気分解により陰極にスケールが付着するが、電極板５３の極性を反転させて陰極であった電極板５３が陽極に変わると、その近傍において局所的に液のｐＨが低下する。これにより、電極板５３の表面のスケールが一部溶解して電極板５３から脱落する。このような反転動作が所定の周期又は所定の条件で繰り返されることにより、電極板５３へのスケールの付着を抑制することができる。
【００８４】
図１０は、ヒートポンプ式給湯機１１の変形例を示す断面図である。この変形例の給湯機１１は、電気分解装置４１を迂回するバイパス配管２７ａをさらに備えている。このバイパス配管２７ａは、電気分解装置４１の上流側の入水配管２７と下流側の入水配管２７とをつないでいる。例えば図１０に示すように電気分解装置４１の上流側の入水配管２７に弁８１を取り付け、バイパス配管２７ａにも弁８２を取り付ける。弁８１は、バイパス配管２７ａの分岐箇所よりも下流側の入水配管２７に設けられている。
【００８５】
電気分解装置４１において、電気分解を行う場合には、弁８１を開け、弁８２を閉じる。一方、電気分解装置４１において、電気分解を行わない場合には、弁８１を閉じ、弁８２を開ける。これにより、電気分解を行わない場合には、水の流れの抵抗が小さいバイパス配管２７ａを通じて水を流すことができるので、ポンプ３１の動力を低減することができる。また、電気分解を行うときに限って電気分解装置４１に水を流すので、電極板５３の消耗（摩耗）を抑制できる。
【００８６】
図１１（Ａ），（Ｂ）は、ヒートポンプ式給湯機１１の他の変形例を示す概略図である。これらの電気分解装置４１は、入口と出口を反転させる機構を有している。
【００８７】
まず、図１１（Ａ）に示すヒートポンプ式給湯機１１では、その上流側において入水配管２７は、例えば三方弁８３に接続されており、この三方弁８３から分岐管２７１と分岐管２７２とが分岐している。分岐管２７１は、容器４７の第１壁部４７１に接続され、分岐管２７２は、第２壁部４７２に接続されている。また、電気分解装置４１の下流側において入水配管２７は、例えば三方弁８３に接続されており、この三方弁８３から分岐管２７３と分岐管２７４とが分岐している。分岐管２７３は、第２壁部４７２に接続され、分岐管２７４は、第１壁部４７１に接続されている。
【００８８】
このヒートポンプ式給湯機１１では、容器４７内において実線の矢印Ａの方向に水を流す場合には、三方弁８３及び三方弁８４を切り替えて分岐管２７１及び分岐管２７３に水を流通させる。一方、容器４７内において二点鎖線の矢印Ｂの方向に水を流す場合には、三方弁８３及び三方弁８４を切り替えて分岐管２７２及び分岐管２７４に水を流通させる。これにより、容器４７内において、入口側の領域と出口側の領域との間で生じるスケール成分の濃度差（水の導電率の差）を小さくすることができる。このような切替動作は、所定の周期、又は後述する水質、温度などの所定の条件に基づいて行われる。
【００８９】
図１２は、ヒートポンプ式給湯機１１のさらに他の変形例を示す概略図である。この変形例の給湯機１１は、電気分解装置４１を通過した水を電気分解装置４１の上流側に戻して電気分解装置４１に再度流入させるための再流入配管２７ｂをさらに備えている。この再流入配管２７ｂは、電気分解装置４１の上流側の入水配管２７と下流側の入水配管２７とをつないでいる。
【００９０】
再流入配管２７ｂには、開閉可能な弁９２と、ポンプ９１とが設けられている。ポンプ９１は、下流側の入水配管２７を流れる水の一部を、再流入配管２７ｂを通じて図１２の矢印の方向に送液し、上流側の入水配管２７に合流させる役割を果たす。
【００９１】
電気分解装置４１よりも上流側の入水配管２７には、再流入配管２７ｂとの接続箇所よりも上流側の位置に逆止弁９３が設けられている。また、電気分解装置４１よりも下流側の入水配管２７には、再流入配管２７ｂとの接続箇所よりも下流側の位置に逆止弁９４が設けられている。
【００９２】
電気分解装置４１の通常運転では、弁９２は閉じられ、ポンプ９１を停止させる。一方、電気分解装置４１における電気分解の効率を通常運転時よりも高めたい場合には、弁９２は開けられ、ポンプ９１を駆動させる。ポンプ９１が駆動すると、電気分解装置４１から流出した水の一部は、再流入配管２７ｂを通って電気分解装置４１の上流側の入水配管２７に再度流れ込み、入水配管２７を流れる水と合流し、電気分解装置４１に流入する。
【００９３】
図１３（Ａ），（Ｂ）は、ヒートポンプ式給湯機１１の他の変形例を示す概略図である。これらの変形例の給湯機１１は、センサ９５をさらに備えている。図１３（Ａ）に示す給湯機１１では、センサ９５は、電気分解装置４１よりも上流側の入水配管２７に取り付けられている。図１３（Ｂ）に示す給湯機１１では、センサ９５は、電気分解装置４１よりも下流側の入水配管２７に取り付けられている。
【００９４】
センサ９５としては、例えば水質測定センサ、温度センサなどが挙げられる。センサ９５が水質測定センサの場合、センサ９５により例えば水の導電率を測定することによって水の硬度を検知する。
【００９５】
制御部３３は、入水配管２７内を流れる水質に応じて各電極対４９に印加される電圧を調節するように電源５１を制御する。具体的には、硬度が高くスケールが生じやすい水質である場合には、制御部３３は、各電極対４９に高い電圧をかける。これにより、電気分解装置４１においてスケール成分の除去効果を高めることができる。一方、硬度が低くスケールが生じにくい水質である場合には、制御部３３は、各電極対４９に上記よりも低い電圧をかける。これにより、消費電力を削減できる。
【００９６】
センサ９５が温度センサである場合、制御部３３は、センサ９５により検知される水温が予め設定された所定値よりも大きいときに各電極対４９に高い電圧をかけるように電源５１を制御する。一方、制御部３３は、センサ９５により検知される水温が前記所定値以下であるときには各電極対４９に上記よりも低い電圧をかけるように電源５１を制御する。これにより、消費電力を削減できる。
【００９７】
また、上記のようにセンサ９５により検知される水温に基づいて電源５１を制御するのではなく、給湯機１１の設定温度などに基づいて制御してもよい。例えば、給湯機１１では、冬季には水熱交換器２１により加熱される水の温度が例えば８５℃〜９０℃という高い温度に設定される。また、夏季には水熱交換器２１により加熱される水の温度が例えば６０℃程度の比較的低い温度に設定される。そして、制御部３３は、前記設定温度が高い冬季には電気分解装置４１において各電極対４９に電圧を印加するように電源５１を制御し、夏季には各電極対４９に電圧を印加しないか、又は印加する電圧が冬季よりも低くなるように電源５１を制御する。
【００９８】
以上説明したように、前記実施形態では、複数の電極対４９を容器４７内に配設することにより、１つの電極対４９が電解槽内に設置された従来の電気分解装置４１に比べて、スケール成分の除去効率を向上させることができる。また、複数の電極板５３は、厚み方向に間隔をあけて配列されている。そして、入口から容器４７内に流入した水は、各電極対４９における一対の電極板５３の間を通って出口に至る。このような構成を採用することにより、複数の電極対４９が占める容積を小さく抑えつつ、電極と水との接触面積を大きくすることができる。
【００９９】
また、前記実施形態では、水の入口及び出口の一方が、複数の電極板５３の配列方向Ｄの一方側に設けられており、水の入口及び出口の他方が、複数の電極板５３の配列方向Ｄの他方側に設けられている。このように入口と出口を配列方向Ｄの一方側と他方側に設けることによって、複数の電極対４９に水を行き渡らせやすくなるので、スケール成分の除去効率をより向上させることができる。
【０１００】
また、前記第１実施形態では、第１壁部４７１に設けられた入口から容器４７内に流入した水は、各電極板５３の一端部と第３壁部４７３との隙間を通じて、第３壁部４７３に沿って第２壁部４７２側に流れる。この第３壁部４７３に沿って流れる水は、その一部が配列方向Ｄに並ぶ各電極対４９の電極板間に流れ込んでいく。そして、各電極対４９の電極板間を電極板５３に沿って流れた水は、第４壁部４７４側において合流し、第２流通口４５から容器４７外に流出する。
【０１０１】
この第１実施形態の変形例では、各電極板５３は、一端部５３ａが他端部５３ｂよりも配列方向Ｄの一方側に位置するように傾斜して配置されている。各電極板５３が上記のように傾斜して配置されていることにより、複数の電極板５３により形成された水流路Ｆも電極板５３の傾斜方向とほぼ同じ方向に傾斜している。一端部５３ａ側から水流路Ｆに流入する流入方向は、入口から容器４７内に流入した水が第３壁部４７３に沿って第２壁部４７２側に流れる流れ方向と鋭角をなすように傾斜している。したがって、第１壁部４７１に設けられた入口から容器４７内に流入し、各電極板５３の一端部５３ａと第３壁部４７３との前記隙間を通じて第３壁部４７３に沿って第２壁部４７２側に流れる水は、配列方向Ｄに並ぶ各電極対４９の電極板間に流れ込みやすくなる。
【０１０２】
また、前記第２実施形態では、第１電極板５３１と第２電極板５３２が配列方向Ｄに沿って交互に並び、水流路Ｆが蛇行した経路を有している。入口から容器４７内に流入した水は、前記蛇行した経路に沿って流れることにより、各電極対４９における一対の電極板５３の間を順に通過する。これにより、入口から容器４７内に流入した水を複数の電極対４９に満遍なく行き渡らせることができるので、スケール成分の除去効率をさらに向上させることができる。
【０１０３】
また、前記実施形態では、電気分解装置４１は、入水配管２７に設けられている。この入水配管２７においては水の流速が低く、その変動が小さいので、電気分解装置４１を通過する水も低流速でほぼ一定である。これにより、電気分解装置４１において安定して効果的なスケール成分の除去効果を得ることができる。また、ヒートポンプの運転時に電気分解を行うので、夜間電力を使用でき、電気代を低く抑えることも可能になる。
【０１０４】
また、前記実施形態では、水の温度がスケールの発生しやすい予め設定された値以上の場合に各電極対４９に電圧が印加され、それ以外のときには電圧の印加をせずに消費電力を低減できる。
【０１０５】
また、前記実施形態では、例えば水の硬度などの水質に応じて各電極対４９に印加される電圧を調節するので、その水質に必要とされる電圧の印加が可能になる。これにより、スケール成分の除去効率を高めつつ、過剰な電圧の印加を抑制して消費電力を低減できる。
【０１０６】
また、前記実施形態では、電気分解装置４１を通過した水を、再流入流路を通じて再度電気分解装置４１に流入させることができるので、電気分解装置４１のサイズが大きくなるのを抑制しつつ、スケール成分の除去効率をさらに高めることができる。
【０１０７】
また、前記実施形態では、前記反転機構により入口と出口を反転させることにより、容器４７内において、入口側の領域と出口側の領域との間で生じるスケール成分の濃度差（水の導電率の差）を小さくすることができる。これにより、容器４７内において、入口側の領域と出口側の領域の電気分解効率の差が小さくなり、全体として電気分解効率を向上させることができる。また、トータルの消費電力を抑えつつ、スケール成分の除去効率を維持又は向上させることも可能になる。また、電極板５３へのスケールの付着量のばらつきを、複数の電極板間で小さくすることができる。これにより、特定の電極板５３にスケールが偏って析出するのを抑制できる。したがって、例えば、前述したような極性を反転させる動作の周期を長くすることができる。また、極性の反転動作を省略して陰極の洗浄のみでの運転も可能になる。
【０１０８】
（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。例えば、前記実施形態では、第１流通口が第１壁部に設けられ、第２流通口が第２壁部に設けられている形態を例示したが、これに限定されない。第１流通口４３は、第１壁部４７１の近傍に設けられていてもよく、第２流通口４５は、第２壁部４７２の近傍に設けられていてもよい。具体的には、例えば、第１流通口４３は、第１壁部４７１の近傍の第３壁部４７３に設けられていてもよく、第２流通口４５は、第２壁部４７２の近傍の第４壁部４７４に設けられていてもよい。
【０１０９】
前記実施形態では、図９〜図１３に示す変形例の特徴を、蛇行した経路を有する第２実施形態を例に挙げて説明したが、例えば図２に示す第１実施形態の電気分解装置４１に、図９〜図１３に示す変形例の特徴的な構成を付加してもよい。
【０１１０】
また、各電極板は、小さな貫通孔が複数形成された網目状であってもよく、棒状であってもよい。電極板が棒状である場合には、電極板の長手方向に垂直な断面において直交する２方向の寸法のうち、短い方を厚みとし、長い方を幅とする。
【０１１１】
また、前記実施形態では、主に、第１流通口が入口として機能し、第２流通口が出口として機能する場合を例に挙げて説明したが、第１流通口を出口とし、第２流通口を入口としてもよい。
【０１１２】
また、前記実施形態では、図１に示すように、給湯機１１において、ポンプ３１よりも下流側の入水配管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、ポンプ３１よりも上流側の入水配管２７に設けてもよく、また、給水源からタンク１５に水を供給する給水配管３７に設けてもよい。
【０１１３】
また、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。
【０１１４】
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。
【符号の説明】
【０１１５】
１１ 給湯機
１３ ヒートポンプユニット
１５ タンク
１７ 貯湯ユニット
２１ 水熱交換器
２７ 入水配管（送り側流路の一例）
２７ａ バイパス配管
２７ｂ 再流入配管（再流入流路の一例）
２９ 出湯配管（戻し側流路の一例）
３１ ポンプ
３３ 制御部
３５ 給湯配管
３７ 給水配管
４１ 電気分解装置
４３ 第１流通口
４５ 第２流通口
４７ 容器
４７１ 第１壁部
４７２ 第２壁部
４７３ 第３壁部
４７４ 第４壁部
４８ 側壁部
４９ 電極対
５１ 電源
５３ 電極板
５３１ 第１電極板
５３２ 第２電極板
Ｄ 複数の電極板の配列方向
Ｆ 水流路
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヒートポンプ式給湯機などの給湯機において水中のスケール成分を除去するための電気分解装置、及びこれを備えたヒートポンプ式給湯機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ヒートポンプ式給湯機は、圧縮機、水熱交換器、膨張弁及び空気熱交換器をこの順に配管で接続したヒートポンプユニットと、水が貯留されるタンク、このタンクの水を水熱交換器に送る入水配管、及び水熱交換器により加熱された水をタンクに戻す出湯配管を有する貯湯ユニットとを備えている。このヒートポンプ式給湯機では、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】
ところで、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、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、水熱交換器においては水の温度が高くなるので、他の部位よりも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、１つの電極対が電解槽内に設置された電気分解装置を備えた冷却水循環装置が提案されている。この特許文献１には、電気分解によって冷却水中からスケール成分を除去することができるので、循環経路内でのスケールの付着を低減できる、と記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開第２００６／０２７８２５号
【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、特許文献１に開示されている電気分解装置では、水中のスケール成分の除去効率が必ずしも十分ではない。
【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、水中のスケール成分の除去効率に優れた電気分解装置、及びこれを備えたヒートポンプ式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】
本発明の電気分解装置（４１）は、水を加熱するための水熱交換器（２１）を有する給湯機に用いられる。前記電気分解装置（４１）は、容器（４７）と、複数の電極対（４９）と、電源（５１）とを備えている。前記容器（４７）は、水の入口及び出口のいずれか一方として機能する第１流通口（４３）と、水の入口及び出口のいずれか他方として機能する第２流通口（４５）とを有する。前記複数の電極対（４９）は、前記容器（４７）内に配設されている。前記電源（５１）は、各電極対（４９）に電圧を印加する。各電極対（４９）は、一対の電極板（５３）を有している。複数の前記電極板（５３）は、電極板（５３）の厚み方向に、間隔をあけて配列されている。前記複数の電極対（４９）は、前記入口から前記容器（４７）内に流入した水が各電極対（４９）における前記一対の電極板（５３）の間を通って前記出口に至るように、前記複数の電極板（５３）により形成された水流路（Ｆ）を有している。
【０００９】
この構成では、複数の電極対（４９）を容器（４７）内に配設することにより、１つの電極対（４９）が電解槽内に設置された従来の電気分解装置（４１）に比べて、スケール成分の除去効率を向上させることができる。また、各電極対（４９）は、一対の電極板（５３）を有している。したがって、前記複数の電極対（４９）は、複数の電極板（５３）により構成されている。複数の電極板（５３）は、厚み方向に間隔をあけて配列されている。そして、入口から容器（４７）内に流入した水は、各電極対（４９）における前記一対の電極板（５３）の間を通って出口に至る。このような構成を採用することにより、複数の電極対（４９）が占める容積を小さく抑えつつ、電極と水との接触面積を大きくすることができる。
【００１０】
また、前記電気分解装置（４１）において、前記容器（４７）は、前記複数の電極板（５３）よりもこれらの配列方向（Ｄ）の一方側に位置する第１壁部（４７１）と、前記複数の電極板（５３）よりも前記配列方向（Ｄ）の他方側に位置し、前記複数の電極板（５３）を介して前記第１壁部（４７１）と対向する第２壁部（４７２）と、前記配列方向（Ｄ）に沿って延びて前記複数の電極板（５３）を囲むとともに、前記第１壁部（４７１）と前記第２壁部（４７２）をつなぐ側壁部（４８）と、を有しているのが好ましく、この場合において、前記第１流通口（４３）は、前記第１壁部（４７１）又はその近傍に設けられており、前記第２流通口（４５）は、前記第２壁部（４７２）又はその近傍に設けられているのが好ましい。
【００１１】
この構成では、水の入口及び出口の一方が、複数の電極板（５３）の配列方向（Ｄ）の一方側に設けられており、水の入口及び出口の他方が、複数の電極板（５３）の配列方向（Ｄ）の他方側に設けられている。このように入口と出口を前記配列方向（Ｄ）の一方側と他方側に設けることによって、前記複数の電極対（４９）に水を行き渡らせやすくなるので、スケール成分の除去効率をより向上させることができる。
【００１２】
複数の電極板（５３）の好ましい配置例としては、次のような構成が挙げられる。すなわち、前記電気分解装置（４１）において、前記側壁部（４８）は、前記配列方向（Ｄ）に沿って延びる第３壁部（４７３）と、前記配列方向（Ｄ）に沿って延び、前記複数の電極板（５３）を介して前記第３壁部（４７３）と対向する第４壁部（４７４）とを含み、前記複数の電極板（５３）は、前記電源（５１）の一方の極に接続される第１電極板（５３１）と、前記電源（５１）の他方の極に接続される第２電極板（５３２）とを有し、前記第１電極板（５３１）は、前記第３壁部（４７３）に位置する基端部から前記第４壁部（４７４）に向かって延設され、前記第２電極板（５３２）は、前記第４壁部（４７４）に位置する基端部から前記第３壁部（４７３）に向かって延設されているのが好ましく、この場合において、前記水流路（Ｆ）は、前記第１電極板（５３１）と前記第２電極板（５３２）が前記配列方向（Ｄ）に沿って交互に並ぶことにより、蛇行した経路を有しているのが好ましい。
【００１３】
この構成では、前記第１電極板（５３１）と前記第２電極板（５３２）が前記配列方向（Ｄ）に沿って交互に並び、前記水流路（Ｆ）が蛇行した経路を有している。入口から容器（４７）内に流入した水は、前記蛇行した経路に沿って流れることにより、各電極対（４９）における前記一対の電極板（５３）の間を、前記入口側の電極対（４９）から順に通過する。これにより、入口から容器（４７）内に流入した水を前記複数の電極対（４９）に満遍なく行き渡らせることができるので、スケール成分の除去効率をさらに向上させることができる。
【００１４】
また、複数の電極板（５３）の他の配置例としては、次のような構成が挙げられる。例えば、前記電気分解装置（４１）において、前記側壁部（４８）は、前記配列方向（Ｄ）に沿って延びる第３壁部（４７３）と、前記配列方向（Ｄ）に沿って延び、前記複数の電極板（５３）を介して前記第３壁部（４７３）と対向する第４壁部（４７４）とを含み、各電極板（５３）の一端部と前記第３壁部（４７３）との間には水が流通可能な隙間が設けられており、各電極板（５３）の他端部と前記第４壁部（４７４）との間には水が流通可能な隙間が設けられており、前記第１流通口（４３）は、前記第１壁部（４７１）において、前記第４壁部（４７４）よりも前記第３壁部（４７３）に近い位置に設けられており、前記第２流通口（４５）は、前記第２壁部（４７２）において、前記第３壁部（４７３）よりも前記第４壁部（４７４）に近い位置に設けられている。
【００１５】
この構成では、第１流通口（４３）が入口として機能し、第２流通口（４５）が出口として機能する場合を例に挙げて説明すると、入口から容器（４７）内に流入した水は、おおよそ次のような経路をたどって出口から流出する。すなわち、第１壁部（４７１）に設けられた入口から容器（４７）内に流入した水は、各電極板（５３）の一端部と第３壁部（４７３）との前記隙間を通じて、第３壁部（４７３）に沿って第２壁部（４７２）側に流れる。この第３壁部（４７３）に沿って流れる水は、その一部が前記配列方向（Ｄ）に並ぶ各電極対（４９）の電極板間に流れ込んでいく。そして、各電極対（４９）の電極板間を電極板（５３）に沿って流れた水は、第４壁部（４７４）側において合流し、第４壁部（４７４）に沿って第２壁部（４７２）側に流れ、第２流通口（４５）から容器（４７）外に流出する。
【００１６】
また、前記電気分解装置（４１）において、各電極板（５３）は、前記一端部が前記他端部よりも前記配列方向（Ｄ）の前記一方側に位置するように傾斜して配置されているのが好ましい。
【００１７】
この構成では、各電極板（５３）が上記のように傾斜して配置されていることにより、前記複数の電極板（５３）により形成された前記水流路（Ｆ）も電極板（５３）の傾斜方向とほぼ同じ方向に傾斜している。例えば第１流通口（４３）が入口として機能する場合を例に挙げて水の流れを説明すると、次のようになる。すなわち、前記一端部側から各電極対（４９）の電極板間（水流路（Ｆ））に流入する流入方向は、容器（４７）内に流入した水が前記第３壁部（４７３）に沿って前記第２壁部（４７２）側に流れる流れ方向と鋭角をなすように傾斜している。したがって、第３壁部（４７３）に沿って第２壁部（４７２）側に流れる水は、前記配列方向（Ｄ）に並ぶ各電極対（４９）の電極板間に流れ込みやすくなる。
【００１８】
ところで、特許文献１のように水を冷却水として循環させる循環式の冷却水循環装置ではなく、加熱された水（湯）をユーザーが利用するヒートポンプ式給湯機においては、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定期的に補充される。したがって、ヒートポンプ式給湯機の場合には、循環式の前記冷却水循環装置に比べて、効率よくスケール成分を除去する必要がある。特に、井戸水などの地下水を給水源として用いた場合にはスケールが析出しやすい。
【００１９】
そこで、本発明のヒートポンプ式給湯機は、水を加熱するための水熱交換器（２１）を有し、冷媒配管を通じて冷媒が循環するヒートポンプユニット（１３）と、水が貯留されるタンク（１５）、前記タンク（１５）の水を前記水熱交換器（２１）に送る送り側流路（２７）、及び前記水熱交換器（２１）により加熱された水を前記タンク（１５）に戻す戻し側流路（２９）を有する貯湯ユニット（１７）と、給水源から前記タンク（１５）に水を給水する給水配管（３７）、及び前記タンク（１５）に貯留された高温の水を給湯する給湯配管（３５）と、前記水に含まれるスケール成分を除去するための前記電気分解装置（４１）と、を備えている。
【００２０】
この構成では、従来の電気分解装置に比べてスケール成分の除去効率を向上させることができる前記電気分解装置（４１）を備えているので、ヒートポンプ式給湯機であっても、水熱交換器（２１）においてスケールが析出するのを効果的に抑制することができる。
【００２１】
また、前記ヒートポンプ式給湯機において、前記電気分解装置（４１）は、前記送り側流路（２７）に設けられているのが好ましい。
【００２２】
この構成では、前記電気分解装置（４１）は、前記送り側流路（２７）に設けられている。この送り側流路（２７）においては水の流速が低く、その変動が小さいので、電気分解装置（４１）を通過する水も低流速でほぼ一定である。これにより、電気分解装置（４１）において安定して効果的なスケール成分の除去効果を得ることができる。また、ヒートポンプの運転時に電気分解を行うので、夜間電力を使用でき、電気代を低く抑えることも可能になる。
【００２３】
また、前記ヒートポンプ式給湯機において、前記電気分解装置（４１）の前記電源（５１）を制御する制御部をさらに備えているのが好ましく、この場合において、前記制御部は、前記水熱交換器（２１）により加熱される水の温度が予め設定された値以上の場合に各電極対（４９）に電圧が印加されるように前記電源（５１）を制御するのが好ましい。
【００２４】
この構成では、水の温度がスケールの発生しやすい前記予め設定された値以上の場合に各電極対（４９）に電圧が印加され、それ以外のときには電圧の印加をせずに消費電力を低減できる。
【００２５】
また、前記ヒートポンプ式給湯機において、前記電気分解装置（４１）の前記電源（５１）を制御する制御部をさらに備えているのが好ましく、この場合において、前記制御部は、前記貯湯ユニット（１７）における水質に応じて各電極対（４９）に印加される電圧を調節するように前記電源（５１）を制御するのが好ましい。
【００２６】
この構成では、例えば水の硬度などの水質に応じて各電極対（４９）に印加される電圧を調節するので、その水質に必要とされる電圧の印加が可能になる。これにより、スケール成分の除去効率を高めつつ、過剰な電圧の印加を抑制して消費電力を低減できる。
【００２７】
また、前記ヒートポンプ式給湯機において、前記送り側流路（２７）は、前記電気分解装置（４１）を通過した水を前記電気分解装置（４１）の上流側に戻して前記電気分解装置（４１）に再度流入させるための再流入流路を有しているのが好ましい。
【００２８】
この構成では、電気分解装置（４１）を通過した水を、再流入流路を通じて再度電気分解装置（４１）に流入させることができるので、電気分解装置（４１）のサイズが大きくなるのを抑制しつつ、スケール成分の除去効率をさらに高めることができる。
【００２９】
また、前記ヒートポンプ式給湯機において、前記電気分解装置（４１）における前記入口と前記出口を反転させる反転機構をさらに備えているのが好ましい。
【００３０】
電気分解装置（４１）の容器（４７）内を水が上流側から下流側に流れる過程においては、水に含まれるスケール成分は、徐々に除去されるので、上流側の領域よりも下流側の領域の方が電解質の濃度が低い。したがって、前記下流側の領域の方が前記上流側の領域よりもスケール成分の除去効率が低くなりやすい。この構成では、前記機構により前記入口と前記出口を反転させることにより、容器（４７）内において、入口側の領域と出口側の領域との間で生じるスケール成分の濃度差（水の導電率の差）を小さくすることができる。これにより、容器（４７）内において、入口側の領域と出口側の領域の電気分解効率の差が小さくなり、全体として電気分解効率を向上させることができる。また、トータルの消費電力を抑えつつ、スケール成分の除去効率を維持又は向上させることも可能になる。また、電極板（５３）へのスケールの付着量のばらつきを、複数の電極板間で小さくすることができる。これにより、特定の電極板（５３）にスケールが偏って析出するのを抑制できる。
【００３１】
また、前記電気分解装置（４１）は、一過式の前記ヒートポンプ式給湯機に用いるのが好ましい。一過式の給湯機では、前記給湯配管（３５）から給湯された水を前記タンク（１５）に戻さないので、タンク（１５）から給湯配管（３５）を通じて排出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。したがって、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。前記電気分解装置（４１）は、スケール成分の除去効率に優れているので、一過式のヒートポンプ式給湯機にも好適である。
【発明の効果】
【００３２】
以上説明したように、本発明によれば、水中のスケール成分の除去効率に優れた電気分解装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の一実施形態にかかるヒートポンプ式給湯機を示す構成図である。
【図２】（Ａ）は、前記ヒートポンプ式給湯機に用いられる本発明の第１実施形態にかかる電気分解装置を示す断面図であり、電気分解装置を側方から見たときの図である。（Ｂ）は、この電気分解装置の平面図である。
【図３】（Ａ）は、図２の電気分解装置を示す概略図であり、（Ｂ）〜（Ｄ）は、第１実施形態の変形例にかかる電気分解装置をそれぞれ示す概略図である。
【図４】（Ａ）〜（Ｄ）は、第１実施形態の他の変形例にかかる電気分解装置をそれぞれ示す概略図である。
【図５】（Ａ）〜（Ｄ）は、第１実施形態のさらに他の変形例にかかる電気分解装置をそれぞれ示す概略図である。
【図６】本発明の第２実施形態にかかる電気分解装置を示す断面図である。
【図７】（Ａ）は、図６の電気分解装置を示す概略図であり、（Ｂ）〜（Ｄ）は、第２実施形態の変形例にかかる電気分解装置を示す概略図である。
【図８】（Ａ）〜（Ｈ）は、第２実施形態の他の変形例にかかる電気分解装置を示す概略図である。
【図９】（Ａ）〜（Ｃ）は、第２実施形態のさらに他の変形例にかかる電気分解装置を示す断面図である。
【図１０】前記ヒートポンプ式給湯機の変形例を示す断面図である。
【図１１】（Ａ）及び（Ｂ）は、前記ヒートポンプ式給湯機の変形例を示す概略図である。
【図１２】前記ヒートポンプ式給湯機の変形例を示す概略図である。
【図１３】（Ａ）及び（Ｂ）は、前記ヒートポンプ式給湯機の変形例を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００３５】
＜ヒートポンプ式給湯機＞
図１に示すように、第１実施形態のヒートポンプ式給湯機１１は、冷媒が循環するヒートポンプユニット１３と、このヒートポンプユニット１３の冷媒と熱交換して低温の水を沸き上げ、タンク１５に高温の水を貯留する貯湯ユニット１７と、給水配管３７と、給湯配管３５と、電気分解装置４１と、制御部３３とを備えている。
【００３６】
ヒートポンプユニット１３は、圧縮機１９と、水熱交換器２１と、電動膨張弁２３と、空気熱交換器２５と、これらを接続する配管とを有している。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。
【００３７】
貯湯ユニット１７は、水が貯留されるタンク１５と、このタンク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とを有している。入水配管２７には、ポンプ３１が設けられている。このポンプ３１は、タンク１５の下部から入水配管２７内に流入した水を、水熱交換器２１および出湯配管２９を通じてタンク１５の上部に送水する。
【００３８】
電気分解装置４１は、入水配管２７に設けられており、ポンプ３１と水熱交換器２１との間に位置している。電気分解装置４１の詳細については後述する。
【００３９】
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。
【００４０】
制御部３３は、中央処理装置（ＣＰＵ）、プログラムなどのデータが記憶されているメモリ、プログラム実行時のデータ、各種設定値、計測されたデータなどを記憶するためのメモリなどで構成されている。制御部３３は、タンク１５、水熱交換器２１、配管などに設けられた図略の温度センサにより測定された温度データなどに基づいてヒートポンプユニット１３および貯湯ユニット１７を制御する。
【００４１】
次に、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。
【００４２】
本実施形態のヒートポンプ式給湯機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式給湯機の場合には、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。
【００４３】
＜電気分解装置＞
（第１実施形態）
図２（Ａ）は、給湯機１１に用いられる本発明の第１実施形態にかかる電気分解装置４１を示す断面図である。図２（Ａ）は、電気分解装置４１を側方から見たときの図である。図２（Ｂ）は、この電気分解装置４１の平面図である。図２（Ａ），（Ｂ）に示すように、第１実施形態にかかる電気分解装置４１は、容器４７と、複数の電極対４９と、電源５１とを備えている。
【００４４】
図２（Ａ），（Ｂ）に示すように、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、後述する複数の電極板５３を介して、側壁部４８の延びる方向（複数の電極板５３の配列方向Ｄ）に対向している。
【００４５】
側壁部４８は、図２（Ａ）に示す第３壁部４７３及び第４壁部４７４と、図２（Ｂ）に示す第５壁部４７５及び第６壁部４７６とを有している。本実施形態の電気分解装置４１は、例えば、第３壁部４７３が下に、第４壁部４７４が上に位置するように、図２（Ａ）に示す向きに配置して用いられる。第３壁部４７３と第４壁部４７４は、複数の電極板５３を介して高さ方向Ｈ（上下方向）に対向している。同様に、第５壁部４７５と第６壁部４７６は、複数の電極板５３を介して、幅方向Ｗ（配列方向Ｄに垂直な水平方向）に対向している。
【００４６】
第１壁部４７１は、水の出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、水の出入口として機能する第２流通口４５を有している。本実施形態では、第１流通口４３は、入口として機能し、第２流通口４５は、出口として機能する。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。
【００４７】
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に近く、かつ第６壁部４７６よりも第５壁部４７５に近い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に近く、かつ第５壁部４７５よりも第６壁部４７６に近い位置に設けられている。具体的には、第１流通口４３及び第２流通口４５は、直方体形状の容器４７における対角の近傍にそれぞれ設けられている。
【００４８】
容器４７は、細長い形状を有している。第１壁部４７１の外面と第２壁部４７２の外面との距離は、第３壁部４７３の外面と第４壁部４７４の外面との距離、及び第５壁部４７５の外面と第６壁部４７６の外面との距離よりも大きい。
【００４９】
各電極対４９は、一対の電極板５３（第１電極板５３１と第２電極板５３２）により構成されている。容器４７内には、複数の電極対４９を構成する複数の電極板５３が配置されている。複数の電極板５３は、電極板５３の厚み方向に、間隔をあけて配列されている。各電極板５３は、配列方向Ｄとほぼ垂直な方向に延びる姿勢で配置されている。配列方向Ｄ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５３同士の間隔はほぼ同じである。各電極対４９における電極板５３同士の隙間は、水が流れる流路（水流路）Ｆとして機能する。
【００５０】
各電極板５３は、略長方形である。電極板５３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。
【００５１】
複数の電極板５３は、電源５１の正極に接続された複数の第１電極板５３１と、電源５１の負極に接続された複数の第２電極板５３２とを含む。本実施形態では、第１電極板５３１が陽極として機能し、第２電極板５３２が陰極として機能する。複数の電極板５３の配列方向Ｄに沿って、第１電極板５３１と第２電極板５３２とは、交互に並んでいる。各電極板５３は、異極の電極板５３と絶縁された状態で、例えば図略の支持部材などによって側壁部４８に固定されている。
【００５２】
例えば図２（Ａ）において、左端の第２電極板５３２と左から２番目の第１電極板５３１とは１つの電極対４９を構成している。また、左から２番目の第１電極板５３１と左から３番目の第２電極板５３２とは１つの電極対４９を構成している。以下、同様にして隣り合う電極板５３が１つの電極対４９を構成している。
【００５３】
図２（Ａ）に示すように、各電極板５３における高さ方向Ｈの一端部５３ａと第３壁部４７３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。また、各電極板５３における高さ方向Ｈの他端部５３ｂと第４壁部４７４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。各電極板５３と側壁部４８の内面との隙間は、前述の隙間Ｇ１と隙間Ｇ２のみであってもよいが、さらに、各電極板５３の端部と第５壁部４７５の内面との間、及び各電極板５３の端部と第６壁部４７６の内面との間に設けられていてもよい。
【００５４】
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内に流入した水は、おおよそ次のような経路をたどって第２流通口４５から容器４７外に流出する。すなわち、容器４７内に流入した水は、各電極板５３の一端部５３ａと第３壁部４７３の内面との隙間Ｇ１を通じて、第３壁部４７３に沿って第２壁部４７２側に流れる。この第３壁部４７３に沿って流れる水は、その一部が配列方向Ｄに並ぶ各電極対４９の電極板５３同士の隙間（水流路Ｆ）に、上流側の水流路Ｆから順に流れ込んでいく。そして、各電極対４９の水流路Ｆを電極板５３に沿って流れた水は、第４壁部４７４側において合流し、第４壁部４７４に沿って第２壁部４７２側に流れ、第２流通口４５から容器４７外に流出する。
【００５５】
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、電気分解によって陰極の第２電極板５３２にスケールが析出する。第２電極板５３２に付着したスケールは、例えば第２電極板５３２を定期的に洗浄するなどして電気分解装置４１内から除去される。また、後述する図９（Ａ），（Ｂ）の第２実施形態の変形例に示すように、電極板５３の極性を反転させることにより、陰極に付着していたスケールを陰極から脱落させることもできる。
【００５６】
電気分解中の陰極では、水素イオンと電子が反応して水素が生じる反応（２Ｈ＋＋２ｅ−→Ｈ２）が起こり、陰極周辺のｐＨが上昇する。一方、電気分解中の陽極では、水酸化物イオンから水と酸素が生じる反応（４ＯＨ−→２Ｈ２Ｏ＋Ｏ２＋４ｅ−）が起こり、陽極周辺のｐＨが低下する。
【００５７】
図３（Ａ）は、図２の電気分解装置を示す概略図であり、図３（Ｂ）〜図３（Ｄ）、図４（Ａ）〜図４（Ｄ）及び図５（Ａ）〜図５（Ｄ）は、第１実施形態の変形例にかかる電気分解装置４１を示す概略図である。これらの図は、電気分解装置４１を側方から見たときの断面を示している。これらの電気分解装置４１では、電源５１の図示を省略している。図３（Ａ）に示す電気分解装置４１は、前述した図２に示す電気分解装置４１と同様の構造であるので説明を省略する。他の変形例については、主な構成を以下に概説する。
【００５８】
図３（Ｂ）に示す電気分解装置４１は、基本構造が図３（Ａ）に示す電気分解装置４１と同様であり、使用時の装置の向きが異なっている。この電気分解装置４１では、電極板５３の配列方向Ｄ及び容器４７の長手方向は、ともに上下方向（高さ方向Ｈ）に向いている。図３（Ｃ）に示す電気分解装置４１では、電極板５３の配列方向Ｄは、水平方向に向いており、容器４７の長手方向は、上下方向に向いている。図３（Ｄ）に示す電気分解装置４１では、電極板５３の配列方向Ｄは、上下方向に向いており、容器４７の長手方向は、水平方向に向いている。
【００５９】
図４（Ａ）〜図４（Ｄ）に示す電気分解装置４１は、図３（Ａ）〜図３（Ｄ）に示す電気分解装置４１とそれぞれ類似しており、複数の電極板５３が次のように傾斜している点が異なっている。
【００６０】
図４（Ａ）〜図４（Ｄ）に示す各電気分解装置４１では、各電極板５３は、一端部５３ａが他端部５３ｂよりも配列方向Ｄの一方側（配列方向Ｄの第１壁部４７１側）に位置するように傾斜して配置されている。例えば、図３（Ａ）に示す変形例では、各電極板５３は、容器４７の高さ方向Ｈとほぼ平行な方向に配置されているが、図４（Ａ）に示す変形例では、各電極板５３は、高さ方向Ｈに対して傾斜して配置されている。
【００６１】
各電極板５３が上記のように傾斜して配置されていることにより、複数の電極板５３により形成された水流路Ｆも電極板５３の傾斜方向とほぼ同じ方向に傾斜している。
【００６２】
これらの変形例における水の流れは、例えば図４（Ａ）の電気分解装置４１を例に挙げて説明すると、おおよそ次のようになる。すなわち、電極板５３の一端部５３ａ側から水流路Ｆに流入する流入方向は、第１流通口４３から容器４７内に流入した水が第３壁部４７３に沿って第２壁部４７２側に流れる流れ方向と鋭角（図４（Ａ）の角度θ）をなすように傾斜している。
【００６３】
したがって、図４（Ａ）〜図４（Ｄ）に示す変形例では、第３壁部４７３に沿って第２壁部４７２側に流れる水は、図３（Ａ）〜（Ｄ）に示す変形例と比べて、各電極対４９の水流路Ｆに流れ込みやすくなる。しかも、各電極対４９の水流路Ｆを電極板５３に沿って流れた水は、第４壁部４７４側において他の水流路Ｆを流れてきた水とスムーズに合流する。
【００６４】
また、図４（Ａ）〜図４（Ｄ）に示す変形例では、各電極板５３を傾斜して配置しているので、図３（Ａ）〜（Ｄ）に示す変形例と比べて、容器４７の大きさが同じであっても各電極板５３の面積を大きくすることができる。
【００６５】
図５（Ａ）〜図５（Ｄ）に示す電気分解装置４１は、複数の電極板が傾斜している点で図４（Ａ）〜図４（Ｄ）に示す変形例と構造がそれぞれ類似しているが、以下の点で構造が異なっている。
【００６６】
図５（Ａ）〜図５（Ｄ）に示す電気分解装置４１では、各電極板５３は、一端部５３ａ側の部位と他端部５３ｂ側の部位とが図４（Ａ）〜図４（Ｄ）に示す変形例の各電極板５３の傾斜方向と同様の方向に傾斜しており、一端部５３ａ側の部位と他端部５３ｂ側の部位との間の部位が配列方向Ｄとほぼ垂直である。言い換えると、図５（Ａ）〜図５（Ｄ）に示すでは、各電極板５３は、容器４７の高さ方向Ｈにほぼ平行な非傾斜部位と、この非傾斜部位よりも一端部５３ａ側の部位と、非傾斜部位よりも他端部５３ｂ側の部位とを有している。
【００６７】
したがって、図５（Ａ）〜図５（Ｄ）に示す変形例では、図３（Ａ）〜図３（Ｄ）に示す変形例と比べて、各電極対４９の水流路Ｆへの流れ込みやすさと、合流時の円滑性とが向上するとともに、各電極板５３の面積を大きくすることができる。
【００６８】
（第２実施形態）
図６は、本発明の第２実施形態にかかる電気分解装置４１を示す断面図である。図６は、電気分解装置４１を水平方向に見たときの図である。図６に示すように、この第２実施形態では、各電極板５３の構成が第１実施形態とは異なっている。第１実施形態と同様の構成については、第１実施形態と同じ符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００６９】
この電気分解装置４１では、複数の第１電極板５３１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５３１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板５４（又は連結用配線５４）につながっている。この連結板５４の端部は電源５１の正極に接続されている。連結板５４は、第３壁部４７３内に埋設されている。各第１電極板５３１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Ｇ３が設けられている。
【００７０】
複数の第２電極板５３２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５３２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板５６（又は連結用配線５６）につながっている。この連結板５６の端部は電源５１の負極に接続されている。連結板５６は、第４壁部４７４内に埋設されている。各第２電極板５３２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Ｇ４が設けられている。
【００７１】
複数の第１電極板５３１とこれらが連結された連結板５４とは、図６に示す断面形状が櫛状である。同様に、複数の第２電極板５３２とこれらが連結された連結板５６とは、図６に示す断面形状が櫛状である。第１電極板５３１と第２電極板５３２は、配列方向Ｄに沿って交互に並んでいる。以上のような構造を有する第２実施形態の電気分解装置４１では、図６に示すように、水流路Ｆは、上下に蛇行した経路を有している。
【００７２】
図７（Ａ）は、図６の電気分解装置４１を示す概略図であり、図７（Ｂ）〜図７（Ｄ）は、第２実施形態の変形例にかかる電気分解装置４１を示す概略図である。これらの図は、電気分解装置４１を側方から見たときの断面を示している。
【００７３】
図７（Ａ）に示す電気分解装置４１は、前述した図６に示す電気分解装置４１と同様の構造である。この電気分解装置４１では、第１流通口４３から容器４７内に流入した水は、上下に蛇行しながら側方に向かって容器４７内を流れる。
【００７４】
図７（Ｂ）に示す電気分解装置４１では、電極板５３の配列方向Ｄ及び容器４７の長手方向は、ともに上下方向に向いている。また、この電気分解装置４１では、第１流通口４３は、第３壁部４７３に設けられており、第１壁部４７１と第３壁部４７３の角部の近傍に位置している。第２流通口４５は、第４壁部４７４に設けられており、第２壁部４７２と第４壁部４７４の角部の近傍に位置している。この電気分解装置４１では、第１流通口４３から容器４７内に流入した水は、左右に蛇行しながら上方に向かって容器４７内を流れる。なお、第２流通口４５を入口とし、第１流通口４５を出口としてもよい。
【００７５】
図７（Ｃ）に示す電気分解装置４１では、電極板５３の配列方向Ｄは、水平方向に向いており、容器４７の長手方向は、上下方向に向いている。水の流れは図７（Ａ）の電気分解装置４１と同様である。
【００７６】
図７（Ｄ）に示す電気分解装置４１では、電極板５３の配列方向Ｄは、上下方向に向いており、容器４７の長手方向は、水平方向に向いている。また、この電気分解装置４１では、第１流通口４３は、第３壁部４７３に設けられており、第１壁部４７１と第３壁部４７３の角部の近傍に位置している。第２流通口４５は、第４壁部４７４に設けられており、第２壁部４７２と第４壁部４７４の角部の近傍に位置している。水の流れは図７（Ｂ）の電気分解装置４１と同様である。
【００７７】
図８（Ａ），（Ｂ）は、第２実施形態のさらに他の変形例にかかる電気分解装置を示す概略図である。図８（Ａ）は、電気分解装置４１を上方から見たときの断面を示しており、図８（Ｂ）は、この電気分解装置４１を側方から見たときの断面を示している。この電気分解装置４１では、電極板５３の配列方向Ｄ及び容器４７の長手方向は、ともに水平方向に向いている。この電気分解装置４１では、第１流通口４３から容器４７内に流入した水は、左右に蛇行しながら側方に向かって容器４７内を流れる。
【００７８】
図８（Ｃ），（Ｄ）は、第２実施形態のさらに他の変形例にかかる電気分解装置を示す概略図である。図８（Ｃ）は、電気分解装置４１を下流側から見たときの断面を示しており、図８（Ｄ）は、この電気分解装置４１を側方から見たときの断面を示している。この電気分解装置４１では、電極板５３の配列方向Ｄ及び容器４７の長手方向は、ともに上下方向に向いている。この電気分解装置４１では、第１流通口４３から容器４７内に流入した水は、左右に蛇行しながら上方に向かって容器４７内を流れる。
【００７９】
図８（Ｅ），（Ｆ）は、第２実施形態のさらに他の変形例にかかる電気分解装置を示す概略図である。図８（Ｅ）は、電気分解装置４１を上方から見たときの断面を示しており、図８（Ｆ）は、この電気分解装置４１を側方から見たときの断面を示している。この電気分解装置４１では、電極板５３の配列方向Ｄは、水平方向を向いており、容器４７の長手方向は、上下方向に向いている。この電気分解装置４１では、第１流通口４３から容器４７内に流入した水は、左右に蛇行しながら側方に向かって容器４７内を流れる。
【００８０】
図８（Ｇ），（Ｈ）は、第２実施形態のさらに他の変形例にかかる電気分解装置を示す概略図である。図８（Ｇ）は、電気分解装置４１を下流側から見たときの断面を示しており、図８（Ｈ）は、この電気分解装置４１を側方から見たときの断面を示している。この電気分解装置４１では、電極板５３の配列方向Ｄは、上下方向を向いており、容器４７の長手方向は、水平方向に向いている。この電気分解装置４１では、第１流通口４３から容器４７内に流入した水は、左右に蛇行しながら上方に向かって容器４７内を流れる。
【００８１】
図９（Ａ），（Ｂ）は、第２実施形態のさらに他の変形例にかかる電気分解装置を示す断面図である。この電気分解装置４１は、図６に示す電気分解装置４１と同様の構成については同じ符号を付してその説明を省略する。この変形例の電気分解装置４１は、電極板５３の極性を反転させる反転機構を有している。
【００８２】
図９（Ａ）に示す状態では、複数の第１電極板５３１は、連結板５４を介して電源５１の正極につながっており、複数の第２電極板５３２は、連結板５６を介して電源５１の負極につながっている。図９（Ｂ）に示す状態では、前記反転機構によって電極板５３の極性が反転し、複数の第１電極板５３１は、連結板５４を介して電源５１の負極につながっており、複数の第２電極板５３２は、連結板５６を介して電源５１の正極につながっている。例えば図９（Ｃ）に示す反転機構のように、接点切替部７１の接点及び接点切替部７２の接点を切り替えることによって電極板５３の極性を反転させることができる。
【００８３】
この変形例では、所定の周期、又は後述する水質、温度などの所定の条件に基づいて電極板５３の極性を反転させる。電気分解装置４１では、電気分解により陰極にスケールが付着するが、電極板５３の極性を反転させて陰極であった電極板５３が陽極に変わると、その近傍において局所的に液のｐＨが低下する。これにより、電極板５３の表面のスケールが一部溶解して電極板５３から脱落する。このような反転動作が所定の周期又は所定の条件で繰り返されることにより、電極板５３へのスケールの付着を抑制することができる。
【００８４】
図１０は、ヒートポンプ式給湯機１１の変形例を示す断面図である。この変形例の給湯機１１は、電気分解装置４１を迂回するバイパス配管２７ａをさらに備えている。このバイパス配管２７ａは、電気分解装置４１の上流側の入水配管２７と下流側の入水配管２７とをつないでいる。例えば図１０に示すように電気分解装置４１の上流側の入水配管２７に弁８１を取り付け、バイパス配管２７ａにも弁８２を取り付ける。弁８１は、バイパス配管２７ａの分岐箇所よりも下流側の入水配管２７に設けられている。
【００８５】
電気分解装置４１において、電気分解を行う場合には、弁８１を開け、弁８２を閉じる。一方、電気分解装置４１において、電気分解を行わない場合には、弁８１を閉じ、弁８２を開ける。これにより、電気分解を行わない場合には、水の流れの抵抗が小さいバイパス配管２７ａを通じて水を流すことができるので、ポンプ３１の動力を低減することができる。また、電気分解を行うときに限って電気分解装置４１に水を流すので、電極板５３の消耗（摩耗）を抑制できる。
【００８６】
図１１（Ａ），（Ｂ）は、ヒートポンプ式給湯機１１の他の変形例を示す概略図である。これらの電気分解装置４１は、入口と出口を反転させる機構を有している。
【００８７】
まず、図１１（Ａ）に示すヒートポンプ式給湯機１１では、その上流側において入水配管２７は、例えば三方弁８３に接続されており、この三方弁８３から分岐管２７１と分岐管２７２とが分岐している。分岐管２７１は、容器４７の第１壁部４７１に接続され、分岐管２７２は、第２壁部４７２に接続されている。また、電気分解装置４１の下流側において入水配管２７は、例えば三方弁８３に接続されており、この三方弁８３から分岐管２７３と分岐管２７４とが分岐している。分岐管２７３は、第２壁部４７２に接続され、分岐管２７４は、第１壁部４７１に接続されている。
【００８８】
このヒートポンプ式給湯機１１では、容器４７内において実線の矢印Ａの方向に水を流す場合には、三方弁８３及び三方弁８４を切り替えて分岐管２７１及び分岐管２７３に水を流通させる。一方、容器４７内において二点鎖線の矢印Ｂの方向に水を流す場合には、三方弁８３及び三方弁８４を切り替えて分岐管２７２及び分岐管２７４に水を流通させる。これにより、容器４７内において、入口側の領域と出口側の領域との間で生じるスケール成分の濃度差（水の導電率の差）を小さくすることができる。このような切替動作は、所定の周期、又は後述する水質、温度などの所定の条件に基づいて行われる。
【００８９】
図１２は、ヒートポンプ式給湯機１１のさらに他の変形例を示す概略図である。この変形例の給湯機１１は、電気分解装置４１を通過した水を電気分解装置４１の上流側に戻して電気分解装置４１に再度流入させるための再流入配管２７ｂをさらに備えている。この再流入配管２７ｂは、電気分解装置４１の上流側の入水配管２７と下流側の入水配管２７とをつないでいる。
【００９０】
再流入配管２７ｂには、開閉可能な弁９２と、ポンプ９１とが設けられている。ポンプ９１は、下流側の入水配管２７を流れる水の一部を、再流入配管２７ｂを通じて図１２の矢印の方向に送液し、上流側の入水配管２７に合流させる役割を果たす。
【００９１】
電気分解装置４１よりも上流側の入水配管２７には、再流入配管２７ｂとの接続箇所よりも上流側の位置に逆止弁９３が設けられている。また、電気分解装置４１よりも下流側の入水配管２７には、再流入配管２７ｂとの接続箇所よりも下流側の位置に逆止弁９４が設けられている。
【００９２】
電気分解装置４１の通常運転では、弁９２は閉じられ、ポンプ９１を停止させる。一方、電気分解装置４１における電気分解の効率を通常運転時よりも高めたい場合には、弁９２は開けられ、ポンプ９１を駆動させる。ポンプ９１が駆動すると、電気分解装置４１から流出した水の一部は、再流入配管２７ｂを通って電気分解装置４１の上流側の入水配管２７に再度流れ込み、入水配管２７を流れる水と合流し、電気分解装置４１に流入する。
【００９３】
図１３（Ａ），（Ｂ）は、ヒートポンプ式給湯機１１の他の変形例を示す概略図である。これらの変形例の給湯機１１は、センサ９５をさらに備えている。図１３（Ａ）に示す給湯機１１では、センサ９５は、電気分解装置４１よりも上流側の入水配管２７に取り付けられている。図１３（Ｂ）に示す給湯機１１では、センサ９５は、電気分解装置４１よりも下流側の入水配管２７に取り付けられている。
【００９４】
センサ９５としては、例えば水質測定センサ、温度センサなどが挙げられる。センサ９５が水質測定センサの場合、センサ９５により例えば水の導電率を測定することによって水の硬度を検知する。
【００９５】
制御部３３は、入水配管２７内を流れる水質に応じて各電極対４９に印加される電圧を調節するように電源５１を制御する。具体的には、硬度が高くスケールが生じやすい水質である場合には、制御部３３は、各電極対４９に高い電圧をかける。これにより、電気分解装置４１においてスケール成分の除去効果を高めることができる。一方、硬度が低くスケールが生じにくい水質である場合には、制御部３３は、各電極対４９に上記よりも低い電圧をかける。これにより、消費電力を削減できる。
【００９６】
センサ９５が温度センサである場合、制御部３３は、センサ９５により検知される水温が予め設定された所定値よりも大きいときに各電極対４９に高い電圧をかけるように電源５１を制御する。一方、制御部３３は、センサ９５により検知される水温が前記所定値以下であるときには各電極対４９に上記よりも低い電圧をかけるように電源５１を制御する。これにより、消費電力を削減できる。
【００９７】
また、上記のようにセンサ９５により検知される水温に基づいて電源５１を制御するのではなく、給湯機１１の設定温度などに基づいて制御してもよい。例えば、給湯機１１では、冬季には水熱交換器２１により加熱される水の温度が例えば８５℃〜９０℃という高い温度に設定される。また、夏季には水熱交換器２１により加熱される水の温度が例えば６０℃程度の比較的低い温度に設定される。そして、制御部３３は、前記設定温度が高い冬季には電気分解装置４１において各電極対４９に電圧を印加するように電源５１を制御し、夏季には各電極対４９に電圧を印加しないか、又は印加する電圧が冬季よりも低くなるように電源５１を制御する。
【００９８】
以上説明したように、前記実施形態では、複数の電極対４９を容器４７内に配設することにより、１つの電極対４９が電解槽内に設置された従来の電気分解装置４１に比べて、スケール成分の除去効率を向上させることができる。また、複数の電極板５３は、厚み方向に間隔をあけて配列されている。そして、入口から容器４７内に流入した水は、各電極対４９における一対の電極板５３の間を通って出口に至る。このような構成を採用することにより、複数の電極対４９が占める容積を小さく抑えつつ、電極と水との接触面積を大きくすることができる。
【００９９】
また、前記実施形態では、水の入口及び出口の一方が、複数の電極板５３の配列方向Ｄの一方側に設けられており、水の入口及び出口の他方が、複数の電極板５３の配列方向Ｄの他方側に設けられている。このように入口と出口を配列方向Ｄの一方側と他方側に設けることによって、複数の電極対４９に水を行き渡らせやすくなるので、スケール成分の除去効率をより向上させることができる。
【０１００】
また、前記第１実施形態では、第１壁部４７１に設けられた入口から容器４７内に流入した水は、各電極板５３の一端部と第３壁部４７３との隙間を通じて、第３壁部４７３に沿って第２壁部４７２側に流れる。この第３壁部４７３に沿って流れる水は、その一部が配列方向Ｄに並ぶ各電極対４９の電極板間に流れ込んでいく。そして、各電極対４９の電極板間を電極板５３に沿って流れた水は、第４壁部４７４側において合流し、第２流通口４５から容器４７外に流出する。
【０１０１】
この第１実施形態の変形例では、各電極板５３は、一端部５３ａが他端部５３ｂよりも配列方向Ｄの一方側に位置するように傾斜して配置されている。各電極板５３が上記のように傾斜して配置されていることにより、複数の電極板５３により形成された水流路Ｆも電極板５３の傾斜方向とほぼ同じ方向に傾斜している。一端部５３ａ側から水流路Ｆに流入する流入方向は、入口から容器４７内に流入した水が第３壁部４７３に沿って第２壁部４７２側に流れる流れ方向と鋭角をなすように傾斜している。したがって、第１壁部４７１に設けられた入口から容器４７内に流入し、各電極板５３の一端部５３ａと第３壁部４７３との前記隙間を通じて第３壁部４７３に沿って第２壁部４７２側に流れる水は、配列方向Ｄに並ぶ各電極対４９の電極板間に流れ込みやすくなる。
【０１０２】
また、前記第２実施形態では、第１電極板５３１と第２電極板５３２が配列方向Ｄに沿って交互に並び、水流路Ｆが蛇行した経路を有している。入口から容器４７内に流入した水は、前記蛇行した経路に沿って流れることにより、各電極対４９における一対の電極板５３の間を順に通過する。これにより、入口から容器４７内に流入した水を複数の電極対４９に満遍なく行き渡らせることができるので、スケール成分の除去効率をさらに向上させることができる。
【０１０３】
また、前記実施形態では、電気分解装置４１は、入水配管２７に設けられている。この入水配管２７においては水の流速が低く、その変動が小さいので、電気分解装置４１を通過する水も低流速でほぼ一定である。これにより、電気分解装置４１において安定して効果的なスケール成分の除去効果を得ることができる。また、ヒートポンプの運転時に電気分解を行うので、夜間電力を使用でき、電気代を低く抑えることも可能になる。
【０１０４】
また、前記実施形態では、水の温度がスケールの発生しやすい予め設定された値以上の場合に各電極対４９に電圧が印加され、それ以外のときには電圧の印加をせずに消費電力を低減できる。
【０１０５】
また、前記実施形態では、例えば水の硬度などの水質に応じて各電極対４９に印加される電圧を調節するので、その水質に必要とされる電圧の印加が可能になる。これにより、スケール成分の除去効率を高めつつ、過剰な電圧の印加を抑制して消費電力を低減できる。
【０１０６】
また、前記実施形態では、電気分解装置４１を通過した水を、再流入流路を通じて再度電気分解装置４１に流入させることができるので、電気分解装置４１のサイズが大きくなるのを抑制しつつ、スケール成分の除去効率をさらに高めることができる。
【０１０７】
また、前記実施形態では、前記反転機構により入口と出口を反転させることにより、容器４７内において、入口側の領域と出口側の領域との間で生じるスケール成分の濃度差（水の導電率の差）を小さくすることができる。これにより、容器４７内において、入口側の領域と出口側の領域の電気分解効率の差が小さくなり、全体として電気分解効率を向上させることができる。また、トータルの消費電力を抑えつつ、スケール成分の除去効率を維持又は向上させることも可能になる。また、電極板５３へのスケールの付着量のばらつきを、複数の電極板間で小さくすることができる。これにより、特定の電極板５３にスケールが偏って析出するのを抑制できる。したがって、例えば、前述したような極性を反転させる動作の周期を長くすることができる。また、極性の反転動作を省略して陰極の洗浄のみでの運転も可能になる。
【０１０８】
（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。例えば、前記実施形態では、第１流通口が第１壁部に設けられ、第２流通口が第２壁部に設けられている形態を例示したが、これに限定されない。第１流通口４３は、第１壁部４７１の近傍に設けられていてもよく、第２流通口４５は、第２壁部４７２の近傍に設けられていてもよい。具体的には、例えば、第１流通口４３は、第１壁部４７１の近傍の第３壁部４７３に設けられていてもよく、第２流通口４５は、第２壁部４７２の近傍の第４壁部４７４に設けられていてもよい。
【０１０９】
前記実施形態では、図９〜図１３に示す変形例の特徴を、蛇行した経路を有する第２実施形態を例に挙げて説明したが、例えば図２に示す第１実施形態の電気分解装置４１に、図９〜図１３に示す変形例の特徴的な構成を付加してもよい。
【０１１０】
また、各電極板は、小さな貫通孔が複数形成された網目状であってもよく、棒状であってもよい。電極板が棒状である場合には、電極板の長手方向に垂直な断面において直交する２方向の寸法のうち、短い方を厚みとし、長い方を幅とする。
【０１１１】
また、前記実施形態では、主に、第１流通口が入口として機能し、第２流通口が出口として機能する場合を例に挙げて説明したが、第１流通口を出口とし、第２流通口を入口としてもよい。
【０１１２】
また、前記実施形態では、図１に示すように、給湯機１１において、ポンプ３１よりも下流側の入水配管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、ポンプ３１よりも上流側の入水配管２７に設けてもよく、また、給水源からタンク１５に水を供給する給水配管３７に設けてもよい。
【０１１３】
また、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。
【０１１４】
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。
【符号の説明】
【０１１５】
１１ 給湯機
１３ ヒートポンプユニット
１５ タンク
１７ 貯湯ユニット
２１ 水熱交換器
２７ 入水配管（送り側流路の一例）
２７ａ バイパス配管
２７ｂ 再流入配管（再流入流路の一例）
２９ 出湯配管（戻し側流路の一例）
３１ ポンプ
３３ 制御部
３５ 給湯配管
３７ 給水配管
４１ 電気分解装置
４３ 第１流通口
４５ 第２流通口
４７ 容器
４７１ 第１壁部
４７２ 第２壁部
４７３ 第３壁部
４７４ 第４壁部
４８ 側壁部
４９ 電極対
５１ 電源
５３ 電極板
５３１ 第１電極板
５３２ 第２電極板
Ｄ 複数の電極板の配列方向
Ｆ 水流路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水を加熱するための水熱交換器（２１）を有する給湯機に用いられ、水に含まれるスケール成分を除去するための電気分解装置であって、
水の入口及び出口のいずれか一方として機能する第１流通口（４３）と、水の入口及び出口のいずれか他方として機能する第２流通口（４５）とを有する容器（４７）と、
前記容器（４７）内に配設された複数の電極対（４９）と、
各電極対（４９）に電圧を印加する電源（５１）と、を備え、
各電極対（４９）は、一対の電極板（５３）を有し、
複数の前記電極板（５３）は、電極板（５３）の厚み方向に、間隔をあけて配列されており、
前記複数の電極対（４９）は、前記入口から前記容器（４７）内に流入した水が各電極対（４９）における前記一対の電極板（５３）の間を通って前記出口に至るように、前記複数の電極板（５３）により形成された水流路（Ｆ）を有し、
前記水熱交換器（２１）により加熱される水の温度が予め設定された値以上の場合、又は前記給湯機の設定温度が予め設定された値以上の場合に、前記電源（５１）により各電極対（４９）に電圧が印加される、電気分解装置。
【請求項２】
ヒートポンプ式給湯機であって、
水を加熱するための水熱交換器（２１）を有し、冷媒配管を通じて冷媒が循環するヒートポンプユニット（１３）と、
水が貯留されるタンク（１５）、前記タンク（１５）の水を前記水熱交換器（２１）に送る送り側流路（２７）、及び前記水熱交換器（２１）により加熱された水を前記タンク（１５）に戻す戻し側流路（２９）を有する貯湯ユニット（１７）と、
給水源から前記タンク（１５）に水を給水する給水配管（３７）、及び前記タンク（１５）に貯留された高温の水を給湯する給湯配管（３５）と、
請求項１に記載の電気分解装置（４１）と、を備えているヒートポンプ式給湯機。
【請求項１】
水を加熱するための水熱交換器（２１）を有する給湯機に用いられ、水に含まれるスケール成分を除去するための電気分解装置であって、
水の入口及び出口のいずれか一方として機能する第１流通口（４３）と、水の入口及び出口のいずれか他方として機能する第２流通口（４５）とを有する容器（４７）と、
前記容器（４７）内に配設された複数の電極対（４９）と、
各電極対（４９）に電圧を印加する電源（５１）と、を備え、
各電極対（４９）は、一対の電極板（５３）を有し、
複数の前記電極板（５３）は、電極板（５３）の厚み方向に、間隔をあけて配列されており、
前記複数の電極対（４９）は、前記入口から前記容器（４７）内に流入した水が各電極対（４９）における前記一対の電極板（５３）の間を通って前記出口に至るように、前記複数の電極板（５３）により形成された水流路（Ｆ）を有し、
前記水熱交換器（２１）により加熱される水の温度が予め設定された値以上の場合、又は前記給湯機の設定温度が予め設定された値以上の場合に、前記電源（５１）により各電極対（４９）に電圧が印加される、電気分解装置。
【請求項２】
ヒートポンプ式給湯機であって、
水を加熱するための水熱交換器（２１）を有し、冷媒配管を通じて冷媒が循環するヒートポンプユニット（１３）と、
水が貯留されるタンク（１５）、前記タンク（１５）の水を前記水熱交換器（２１）に送る送り側流路（２７）、及び前記水熱交換器（２１）により加熱された水を前記タンク（１５）に戻す戻し側流路（２９）を有する貯湯ユニット（１７）と、
給水源から前記タンク（１５）に水を給水する給水配管（３７）、及び前記タンク（１５）に貯留された高温の水を給湯する給湯配管（３５）と、
請求項１に記載の電気分解装置（４１）と、を備えているヒートポンプ式給湯機。
【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１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１２−１６１７９４（Ｐ２０１２−１６１７９４Ａ）
【公開日】平成２４年８月３０日（２０１２．８．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−８５４２０（Ｐ２０１２−８５４２０）
【出願日】平成２４年４月４日（２０１２．４．４）
【分割の表示】特願２０１０−２２０９４４（Ｐ２０１０−２２０９４４）の分割
【原出願日】平成２２年９月３０日（２０１０．９．３０）
【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２４年８月３０日（２０１２．８．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年４月４日（２０１２．４．４）
【分割の表示】特願２０１０−２２０９４４（Ｐ２０１０−２２０９４４）の分割
【原出願日】平成２２年９月３０日（２０１０．９．３０）
【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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